JP3660843B2 - 電磁音響変換器およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁音響変換によって音響を発生する電磁音響変換器およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁音響変換器は、マグネットからの磁界がベース部材、磁心および振動板を通過して再びマグネットに戻るまでの磁気回路を有し、磁心に巻回されたコイルに電気振動信号を供給すると、コイルが発生する振動磁界が磁気回路の静磁界に重畳され、振動板の振動が空気に伝達されることによって音響を発生する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
電磁音響変換器の各種特性、たとえば音圧レベルや周波数特性、変換効率等は、ベース部材、磁心、振動板、マグネット等の材質、部品寸法、組立て精度などに応じて複雑に変化する。特に磁心先端と振動板との間の空隙の寸法変動は、振動板に作用する磁界分布に大きな影響を与えるため、厳しい精度管理が要求される。
【０００４】
本発明の目的は、部材の位置精度を格段に向上でき、安定した特性が得られる電磁音響変換器およびその製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁性材料で形成された板状のベース部材と、
磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
ベース部材およびマグネットと一体的に成形されるハウジング部材とを備え、
ハウジング部材には、底面からマグネットに達する切欠き部が形成されていることを特徴とする電磁音響変換器である。
【０００６】
本発明に従えば、ハウジング部材に底面からマグネットに達する切欠き部を形成することによって、マグネットが露出するようになるため、外面からマグネットへアクセスが可能になる。したがって、電磁音響変換器の組立て工程や検査工程においてマグネットの位置決めや位置測定等の品質管理が可能になり、これによって特性が安定した電磁音響変換器を実現できる。
【０００７】
また本発明は、切欠き部には、充填材が充填されていることを特徴とする。
本発明に従えば、ハウジング部材の切欠き部がそのまま残存していても動作上の支障は無いが、切欠き部に合成樹脂等の充填材を充填することによって、製品の気密性や耐久性等を向上できる。
【０００８】
また本発明は、ハウジング部材には振動板を支持するための台座が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に従えば、ハウジング部材に振動板を支持する台座を形成することによって、ハウジング部材に対する振動板の取付精度が向上するため、振動板と磁心先端との空隙寸法を高い精度で維持できる。
また本発明は、前記ベース部材は前記切欠き部を避けるように形成され、
ベース部材とマグネットとの間に隙間が形成され、その隙間に樹脂が配置されることを特徴とする。
本発明に従えば、ベース部材とマグネットとの間の隙間に樹脂が配置され、したがって振動板２０と磁心２２との空隙Ｇを目標値に正確に設定することができ、本件電磁音響変換器の特性を、希望する値に設定することが確実になる。
【００１０】
また本発明は、磁性材料で形成された板状のベース部材と、
磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
ベース部材およびマグネットと一体的に成形されるハウジング部材とを備える電磁音響変換器の製造方法であって、
成形金型にベース部材およびマグネットを挿着し、成形金型に設けた押えピンがベース部材側からマグネットを押えた状態で合成樹脂を注入して、ハウジング部材をインサート成形する工程を含むことを特徴とする電磁音響変換器の製造方法である。
【００１１】
本発明に従えば、ベース部材およびマグネットとともにハウジング部材をインサート成形する場合、成形金型にマグネット位置決め用の押えピンを設けておいて、押えピンがベース部材側からマグネットを押えた状態で合成樹脂を注入する。これによって合成樹脂がベース部材とマグネットの隙間に流れる際に、マグネットの浮きや位置ずれを防止できるため、この隙間に充分な量の合成樹脂を流し込むことができる。また、この隙間に充分な量の合成樹脂が入り込むことで、樹脂注入圧分布や樹脂硬化時の応力分布が全体に均一になる。そのため圧力不均一に起因するベース部材の変形を防止でき、磁気回路を構成する部材の位置精度を格段に向上でき、特に磁心先端と振動板との間の空隙の寸法を高精度に維持できる。
【００１２】
また、押えピンは成形金型に対して着脱自在であることが好ましく、製品仕様に応じてマグネットの厚さが変わった場合でも規制位置の異なる押えピンに差替えることによって対処できる。
【００１３】
また本発明は、押えピンによって形成されたハウジング部材の切欠き部に、充填材を充填する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、ハウジング部材の切欠き部がそのまま残存していても動作上の支障は無いが、切欠き部に合成樹脂等の充填材を充填することによって、製品の気密性や耐久性等を向上できる。
本発明は、前記ベース部材の形状は前記切欠き部を避けるように決定され、
ベース部材とマグネットとの間に隙間が形成され、その隙間に樹脂を流し込むことにより前記ハウジングを形成し、
マグネットを位置決めする押えピンとともに前記切欠き部を形成することを特徴とする。
本発明に従えば、マグネットを押えピンによって位置決めし、これによってベース部材とマグネットとの間の隙間に樹脂を流し込むことが確実になり、したがって振動板２０と磁心２２との間の空隙Ｇを目標値に正確に設定することができ、電磁音響変換器の希望する特性を得ることができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示す分解斜視図である。電磁音響変換器１は、扁平角筒体で箱状のハウジング３０の上に放音孔１１を持つ天板１０が固定されたもので、たとえば幅7.5mm×奥行き7.5mm×高さ3mmの寸法を有する。
【００１６】
ハウジング３０の中央には円柱状の磁心２２が立設し、磁心２２の周りにコイル２３が巻回される。ハウジング３０の内壁には環状のマグネット２５が部分的に埋め込まれ、マグネット２５は磁心２２に対して同心円に配置される。マグネット２５とコイル２３との間は環状の内部空間が確保される。
【００１７】
ハウジング３０の内壁上面は環状段差が形成され、水平な台座３２に円板状の振動板２０が載置され、振動板２０は環状段差によって位置決めされる。
【００１８】
ハウジング３０の上面角部には凹部３１がそれぞれ形成され、天板１０の下面角部には４つの突起１２が形成され、凹部３１の内隅と突起１２との係合によって天板１０の装着位置が規制される。
【００１９】
ハウジング３０の外壁下部には、半田付け等で回路基板に電気接続される端子５１が４つ設けられ、さらにハウジング３０の内部空間と外気とを連通するための連通溝５０が形成される。ハウジング３０や天板１０は熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成される。
【００２０】
図２は、図１のハウジング３０を上面から見た平面図である。図３は、図１のハウジング３０を底面から見た底面図である。図４は、図２のＡ−Ａ線に沿った電磁音響変換器１の断面図である。
【００２１】
まず図２を参照して、ハウジング３０の上面から僅かに低い位置に振動板２０を支持する環状の台座３２が形成され、さらに台座３２から低い所に環状のマグネット２５の上面が位置する。ハウジング中央の磁心２２の周りにコイル２３が配置され、板状のベース２４は磁心２２、コイル２３およびマグネット２５の下側に配置され、ベース２４の周縁部はハウジング３０の内壁に部分的に埋め込まれている。コイル２３の外周付近でハウジング３０の底板部およびベース２４には環状内部空間と外界とを連通する連通孔３３，３４が形成される。
【００２２】
次に図３を参照して、ハウジング３０の底面から僅かに低い位置に、連通孔３３，３４を包囲するように３本の連通溝５０が形成され、連通溝５０はハウジング３０の外壁下部まで延びており、ハウジング３０の環状内部空間が外界まで連通する。なお連通孔３３の周囲はベース２４が部分的に露出している。
【００２３】
またハウジング底面において連通孔３３とは異なる位置には切欠き孔３７が形成され、ベース２４が部分的に露出している。
【００２４】
ハウジング３０の底面角部には端子５１が部分的に埋め込まれ、上２つの端子５１の埋込み部分は切欠き孔３６を介して部分的に露出している。下２つの端子５１は途中までハウジング３０に埋め込まれ、連通孔３４付近で再び露出している。コイル２３のリード線５２は連通孔３４を通って外部に引き出され、下２つの端子５１の露出部分に半田５３によって電気接続される。したがって、下２つの端子５１がコイル２３の駆動信号を供給するための端子であり、上２つの端子５１は補強用端子となる。
【００２５】
さらにハウジング底面において、マグネット２５の円周をほぼ３等分するように３つの切欠き孔３８が形成され、マグネット２５の底面が部分的に露出している。ベース２４の形状は、天底面から見て、磁気効率の観点でマグネット２５の底面との重なり面積ができる限り多くなるように、かつ端子５１、切欠き孔３８および連通孔３４を回避するように決定される。
【００２６】
次に図４を参照して、磁性材料で形成されたベース２４がハウジング３０の内底面に埋め込まれ、磁性材料で形成された磁心２２がベース２４に立設する。なお、磁心２２およびベース２４は一体化して単一のポールピース部材として構成しても構わない。
【００２７】
磁性材料で形成された振動板２０は、周縁部においてハウジング３０の内壁上面によって支持され、振動板２０の底面中央と磁心２２の先端との間は一定の空隙が確保される。振動板２０の上面中央には円板状の磁片２１が固定され、振動板２０の質量を増加させて空気の振動効率を向上させている。
【００２８】
マグネット２５は、ベース２４の周縁部から一定距離隔てて、ハウジング３０の内壁に埋め込まれる。マグネット２５は厚さ方向に磁化されており、たとえばマグネット２５の底面がＮ極、上面がＳ極に着磁している場合、マグネット２５の底面から出た磁力線はベース２４の周縁部→ベース２４の中央部→磁心２２→振動板２０の中央部→振動板２０の周縁部→マグネット２５の上面という経路で通過して、全体として閉じた磁気回路を構成する。マグネット２５はこうした磁気回路に静磁界を供給する機能を有し、この静磁界によって振動板２０は磁心２２およびマグネット２５側に吸引された状態で安定に支持される。
【００２９】
磁心２２に巻回されたコイル２３は、回路基板から下２つの端子５１およびリード線５２を経由して電気振動信号が供給されると、磁気回路に振動磁界を供給する。すると静磁界と振動磁界との重畳によって振動板２０が振動し、振動板２０の上面側空気および底面側空気を振動する。
【００３０】
振動板２０の上面側は天板１０とともに共鳴室を形成しており、振動板２０の振動周波数が共鳴室の共振周波数とほぼ一致することによって高い音圧レベルの音響が発生し、音響は放音孔１１から外界に放出される。
【００３１】
振動板２０の底面側で発生した音響は、上面側音響と逆位相であるため、上面側音響との干渉をできる限り抑制する必要がある。そのため、振動板２０の底面側音響はハウジング３０の環状内部空間、連通孔３３，３４および連通溝５０を通じてハウジング３０の底面から外界に放出している。
【００３２】
図５はハウジング３０のインサート成形工程を示す断面図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は比較例、図５（ｄ）〜（ｆ）は実施例である。まず図５（ａ）を参照して、金型ＫＡの成形面はハウジング３０の上面および内壁の形状を型取ったもので、金型ＫＢの成形面はハウジング３０の外壁形状を型取ったもので、金型ＫＡ，ＫＢの間の空間がハウジング３０の形状に相当する。
【００３３】
金型ＫＡの成形面は磁心２２およびベース２４を位置決めし、未着磁マグネット２５を位置決めできる形状に形成されており、未着磁マグネット２５とベース２４との隙間は０〜０．０８ｍｍ程度に極めて狭く設定している。未着磁マグネット２５をフェライト等の焼結材料で形成した場合、厚さ寸法にかなりばらつきが生ずる傾向がある。そのため、マグネット厚さが不足したときはベース２４との隙間が大きくなる。また、マグネット厚さが過剰のときはベース２４を押し上げてしまい、成形時にマグネット割れやベース変形が生ずる。
【００３４】
次に図５（ｂ）を参照して、金型空間に合成樹脂を注入すると、樹脂の粘性によって未着磁マグネット２５とベース２４との隙間にはほとんど流入しない。また、この隙間の存在によって、樹脂注入圧がベース２４をマグネット側に押圧することによって、ベース２４が隙間分だけ変形し、この状態で樹脂が硬化してしまう。
【００３５】
樹脂硬化後に金型を外して、マグネット２５の着磁工程、コイルリード線５２の処理工程、振動板２０の装着工程、天板１０の取付工程等を経て、電磁音響変換器１を完成させる。その後、半田リフロー等で電磁音響変換器１を回路基板に搭載した場合、リフローの加熱によってベース２４の応力解放によって、いわゆるスプリングバックが発生する。すると、図５（ｃ）に示すように、ハウジング３０の外周部が底面側に反ってしまい、振動板２０を支持する台座３２も底面側に変位してしまう。その結果、振動板２０と磁心２２との間の空隙Ｇが目標値よりも減少してしまい、電磁音響変換器１の特性が大きく変化してしまう。このスプリングバック量は、主としてマグネット厚さばらつきに大きく依存する。
【００３６】
こうしたスプリングバック対策として、図５（ｄ）に示すように、金型ＫＢに押えピンＫＣを設けて、ベース２４側から金型ＫＡへ向けて未着磁マグネットを押えている。さらに、樹脂が流入し易いように、未着磁マグネット２５とベース２４との隙間は０．４ｍｍ程度に比較的広く設定している。
【００３７】
次に図５（ｅ）を参照して、この状態で金型空間に合成樹脂を注入すると、未着磁マグネット２５とベース２４との隙間にも充分な量の合成樹脂が流入するため、樹脂注入圧がベース２４の両面に均等に加わって、ベース２４の変形を防止できる。さらに、押えピンＫＣが未着磁マグネット２５を位置決めしているため、未着磁マグネット２５の浮きや位置ずれを防止できる。
【００３８】
その後、樹脂硬化後に金型を外して、マグネット２５の着磁工程、コイルリード線５２の処理工程、振動板２０の装着工程、天板１０の取付工程等を経て、図５（ｆ）に示す電磁音響変換器１が完成する。その結果、半田リフロー等で加熱されても、ベース２４の残留応力がほぼゼロであるため、スプリングバックが発生せず、振動板２０と磁心２２との間の空隙Ｇが目標値に一致するようになる。こうしてマグネット２５やベース２４等の部材位置精度を格段に向上でき、製品の特性安定化を図ることができる。
【００３９】
また、マグネット厚さが変動しても未着磁マグネット２５とベース２４との隙間が広いため、大きな影響が出ない。また、押えピンＫＣは成形金型に対して着脱自在であることが好ましく、製品仕様に応じてマグネットの厚さが変わった場合でも規制位置の異なる押えピンに差替えることによって対処できる。
【００４０】
押えピンＫＣの抜き型は、図３、図４に示したように、切欠き孔３８として形成される。また、ハウジング３０のインサート成形工程において、ベース２４および上２つの端子５１を位置決めする押えピンも金型に設けることができ、これらの押えピンの抜き型が切欠き孔３６，３７として形成される。
【００４１】
こうした切欠き孔３６〜３８は、マグネット２５、ベース２４および端子５１が部分的に露出しているため、電磁音響変換器の組立て工程や検査工程において各部材の位置決めや位置測定等の品質管理が容易になるという利点がある。
【００４２】
切欠き孔３６〜３８はそのまま残存していても動作上の支障は無いが、切欠き孔３６〜３８に合成樹脂等の充填材（好ましくはハウジング３０と同じ材料）を充填する工程を追加してもよく、これによって製品の気密性や耐久性等を向上できる。
【００４３】
なお、以上の説明ではハウジング成形時にインサートするマグネットとして未着磁マグネットを用いる例を示したが、アルミニウム等の非磁性材から成る成形金型を用いた場合は着磁マグネットでも構わない。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、ハウジング部材に底面からマグネットに達する切欠き部を形成することによって、マグネットが露出するようになるため、電磁音響変換器の組立て工程や検査工程においてマグネットの位置決めや位置測定等の品質管理が可能になり、これによって特性が安定した電磁音響変換器を実現できる。
【００４５】
また、切欠き部に合成樹脂等の充填材を充填することによって、製品の気密性や耐久性等を向上できる。
【００４６】
また本発明によれば、ハウジング部材をインサート成形する場合、成形金型に設けた押えピンがベース部材側からマグネットを押えた状態で合成樹脂を注入することによって、マグネットの浮きや位置ずれを防止でき、マグネットの位置精度を格段に向上できる。
本発明に従えば、ベース部材とマグネットとの間の隙間に樹脂を配置し、これによって振動板２０と磁心２２との間の空隙Ｇを目標値に設定して電磁音響変換器の希望する特性を確実に得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す分解斜視図である。
【図２】図１のハウジング３０を上面から見た平面図である。
【図３】図１のハウジング３０を底面から見た底面図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿った電磁音響変換器１の断面図である。
【図５】ハウジング３０のインサート成形工程を示す断面図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は比較例、図５（ｄ）〜（ｆ）は実施例である。
【符号の説明】
１ 電磁音響変換器
１０ 天板
１１ 放音孔
２０ 振動板
２２ 磁心
２３ コイル
２４ ベース
２５ マグネット
３０ ハウジング
３２ 台座
３４ 連通孔
３６〜３８ 切欠き孔
５０ 連通溝
５１ 端子
５２ リード線

Claims (7)

1. 磁性材料で形成された板状のベース部材と、
   磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
   磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
   ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
   磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
   ベース部材およびマグネットと一体的に成形されるハウジング部材とを備え、
   ハウジング部材には、底面からマグネットに達する切欠き部が形成されていることを特徴とする電磁音響変換器。
2. 切欠き部には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１記載の電磁音響変換器。
3. ハウジング部材には振動板を支持するための台座が形成されていることを特徴とする請求項１記載の電磁音響変換器。
4. 前記ベース部材は前記切欠き部を避けるように形成され、
   ベース部材とマグネットとの間に隙間が形成され、その隙間に樹脂が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁音響変換器。
5. 磁性材料で形成された板状のベース部材と、
   磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
   磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
   ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
   磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
   ベース部材およびマグネットと一体的に成形されるハウジング部材とを備える電磁音響変換器の製造方法であって、
   成形金型にベース部材およびマグネットを挿着し、成形金型に設けた押えピンがベース部材側からマグネットを押えた状態で合成樹脂を注入して、ハウジング部材をインサート成形する工程を含むことを特徴とする電磁音響変換器の製造方法。
6. 押えピンによって形成されたハウジング部材の切欠き部に、充填材を充填する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の電磁音響変換器の製造方法。
7. 前記ベース部材の形状は前記切欠き部を避けるように決定され、
   ベース部材とマグネットとの間に隙間が形成され、その隙間に樹脂を流し込むことにより前記ハウジングを形成し、
   マグネットを位置決めする押えピンとともに前記切欠き部を形成することを特徴とする請求項５または６記載の電磁音響変換器の製造方法。

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