JP3740014B2 - 電流力計形磁気変換器、特に電気通信機器における変換器による磁界の広がりを制御するための方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、電流力計形磁気変換器、特に電気通信機器における変換器による磁界の広がりを制御する、請求項１の上位概念に従った方法に関する。
さらに、本発明は、電流力計形磁気変換器、特に電気通信機器における変換器による磁界の広がりを制御する、請求項６の上位概念に従った装置に関する。
電流力計形磁気変換器は、電気−音響変換器の下部グループに属し、電気信号ないし電子信号を音声に、および／または音声を電気信号ないし電子信号に変換する分野で利用できる。それゆえ典型的な利用分野は、たとえば、オーディオ、ハイファイ分野、警報信号とベル信号に関連する家庭技術分野および電気通信技術分野である。
【０００２】
【背景技術】
電気通信技術の分野では、特に（主に）電流力計形変換器は、たとえば、ハンディ機器（コード付き電話機、コードレス電話機、たとえば、移動部およびＨａｎｄｙ’ｓ）、ヘッドフォン、およびヘッドマイクでは、多くの場合イヤホンとして、時にはマイクとして使用される。電磁変換器の利用は少ない。
このような変換器、特に電磁変換器の大きな欠点は、図１の電磁変換器の基本図に従って、たとえば、ソレノイドＴＭによって静的磁界（制御磁界）ＭＦ_sが作られ、それは妨げられずに非磁性材料（合成物質）を透過することである。差込ピン、クリップ、（スチール加工工場、鍵製造所にあるような）スチール屑、微粒子などのように磁化される物品は、否応なく変換器の中央部方向に引き寄せられる。それらの微粒子が音声入り口部分を通過できるほど小さいならば、それらは最大の磁界強さの場所（ソレノイドＴＭのエアギャップ）に集まり、変換器の被膜ＭＢに永久的に固着する。被膜ＭＢが敏感になればなるほど、変換器はそれに対するミニ異物のようになり、被膜ＭＢが突如故障するか、あるいは潜在的な故障がもたらされる。
【０００３】
さらに、導体の近くではハンディ機器の相対運動、特に誘導性によって希望しない誘導電流が生じる（心臓ペースメーカ、医療機器など）。
機器は小型化し（たとえば、変換器の音響開口部と、ハンディ機器のケースの音響開口部との間隔が少ないことが特徴。参照：図１）、市場ではますます小型のコードレス移動部ないし移動無線ハンディ機器が提供され、問題が大きくなっている。なぜなら平らで小さい変換器では、高い残留磁気があり、それゆえ強い分散磁界のある「希土類」磁石（たとえば、Ｎｄ合金またはＳｍ合金による磁石）がしばしば使われるからである。
【０００４】
ここに説明する問題に関して、いくつかの国（たとえば、オーストラリア、イギリス、アメリカ、イタリア）では静的な磁界を制限することが要求されている。その反面、最近では特にＧＳＭハンディ機器で、被膜が固着するためにイヤホンが異常になる事例が増えている。音響開口部の微細メッシュ布（たとえば、埃フリース）は被膜の固着を妨げるが、時間がたつと消耗し、音の再生は連続的に小さくなる。なぜなら磁力が布に永続的に含まれている磁化可能な微粒子に作用するからである。
この問題を解決するためには、マイクをハンディ機器に取りつける際にエレクトレットと圧電マイクロフォンを使う。これは同価値の代替物になる。
【０００５】
イヤホンを取りつける際は別の方法を用いる。
イヤホンとして使われる圧電変換器にははっきりした磁界はない。しかし、圧電効果を基礎にした変換器技術には、磁界に基礎を置く変換器技術に比べると２つのはっきりした欠点がある。
１）音声品質の観点から見ると、電流力計形変換器、特に直径の短い変換器は優れている。
２）いくつかの国（オーストラリア、イギリス、アメリカなど）、およびさらにイギリステレコムとフランステレコムでは一般的にイヤホンを起動するための「Ｈｅａｒｉｎｇ ａｉｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ」（ｈａｃ）が要求され、これは（ほとんど）誘導式であり、動的な磁界（交番磁界）を基にしている。これは、必要な（図１のｈａｃ測定面での交番磁界の測定）磁気的交番磁界をコイルを追加して作らねばならないことを意味する。
結局、再び電流力計形変換器を使って、別の方法でこの問題の解決が試みられている。
【０００６】
電流力計形変換器を使用する際、静的制御磁界を減少するためには、変換器の音響開口部とハンディ機器の表面との間隔が大きいことが役に立つ。たとえば、市場で入手できるコード付きのジーメンスの製品「シンフォニーＤ」のハンディ機器に設けられているような間隔である。このやり方は、しかし小型化するハンディ機器、特にモバイル（コードレス）のハンディ機器を求める市場の要求と相反する。この問題を解決するためには、変換器の音響開口部とハンディ機器の表面の間隔が約１ｃｍにならなければならない。この方法で静的な磁界のマイナスの影響を減少できる。
【０００７】
しかし、図２（電流力計形変換器の基本図）に従って、間隔を広げることによって、動的磁界ＭＦ_dが、（これはｈａｃ要求に関して必要とされ、この動的磁界ＭＦ_dを作り出すソレノイドＴＳを好都合な寸法にすると、従来の電流力計形変換器では、本来的に、十分に強い動的磁界であるが）、非常に弱くなるので、ｈａｃ要求を十分に満たすことはできなくなる。それゆえ、交番磁界を強めるための追加のエアコイルがふたたび必要となる。
【０００８】
それゆえ図１を基にして図３に従って、既知の方法でカバーＡＤ（たとえば、遮蔽薄板にした遮蔽物）が使われ、これは漂遊磁界ＭＦ_sの磁力線を集束し、飛び出しを少なくする。遮蔽物には当然、開口部を設けるので被膜ＭＢが作る音圧には「透明」になる。ｈａｃ要求に関する交番磁界ＭＦ_d（図２参照）はそれによって再び弱まり、それゆえ遮蔽物の前に置く追加コイルで磁界を作らなければならない。
ＥＰ ０ ４２２ ４２４ Ａ２から改良された電気的および磁気的な被いの付いた電流力計形変換器が知られており、これは１つの振動コイル、１つの被膜および１つの磁石を持っており、これらはふた付きのケースで囲まれている。ふたの内面と磁石の内部極プレートの間には、磁化されない電気的に絶縁された材料で作られるケージがはめ込まれており、これはふたに関して、磁石の軸位置を固定し、ふたは外側の交番磁界を遮蔽し、ふたには音圧を受け入れる開口部がついている。
ＤＥ ３ ４０１ ０７２ Ａ１から、超音波による材料の非破壊試験のための電流力計形変換器ヘッドが既知であり、変換器ヘッドには磁石張りだしのある電磁石がついており、これには１つの外側の磁極片とこれに囲まれた１つの内部磁極片が含まれる。これらの上には励磁コイルと受信コイルが置かれている。内部の磁極片を、これと相対的に動く部材に直接、安全に乗せるために、それに保護キャップを付け、これを保護リングで囲み、その部材に向いた正面が保護キャップからはみ出すようにする。内側の磁極片および／または保護キャップには、うず電流を下で集束するために放射状にスリットが付いており、スリットは音圧を受け入れる。
本発明の基礎になる課題は、特に電気通信機器における電流力計形磁気変換器による磁界の広がりを、変換器によって作られる静的磁界を本質的に遮蔽し、動的磁界が本質的に妨げられずに放射されるようなやり方で改善することである。
【０００９】
【発明の開示】
この課題は、請求項１の上位概念に定義された方法を基礎にして、請求項１の特徴部分に記述された特徴によって解決される。
そのほか、この課題は、請求項６の上位概念で定義された装置を基礎にして、請求項６の特徴部分に記述された特徴によって解決される。
本発明の基本的な考え方は、１つの磁気カバー（遮蔽物）、たとえば、製造技術上の理由により遮蔽薄板にした遮蔽物、または電流力計形磁気変換器の静的磁界にとって本質的に不透過であるような薄板にした磁気カバーを変換器の少なくとも音響発生領域に設けることである。カバーは、たとえば変換器を組み立てるときには、変換器を囲むケース（たとえば、ハンディ機器のケース）と変換器の間にはめ込むか、または変換器の上に皿状にして取り付けることもできる。
【００１０】
カバーには、カバーを包括する程度の数量の開口部を設けるが、その数は以下のようにして決める。
（１）開口部を設けてもカバーは本来の堅さないし剛性と同じ程度の所定の堅さないし剛性を持ち、それゆえ機械的に取り付け可能であり、
（２）開口部は変換器が作り出す音圧レベルを受け入れ、
（３）変換器の動的磁界を通る開口部は、カバー上に作られるうず電流を空間的に制限し、それが必ずしも強くならないような数量にする。
カバーは要約すれば幾何学と磁気的な材料特性で構成される１つの特別の組合せである。
【００１１】
空間的な制限は、請求項２に従って、開口部が、開口部がないとカバー内で誘導されるかもしれないうず電流と交差することによって可能となる。
開口部は本質的にはカバーに放射状に設けられるならば、請求項３に従って、開口部の種類と数量に関して提示されている基準（１）．．．（３）は十分に満たされる。
請求項４に従ってカバーにスリットがあるので有利である。つまり開口部はたとえばスリットとして設計されている。
開口部をカバーに設ける際に、１つないし複数の開口部を、うず電流の集束特性（うず電流の集中性）の故に、特に回転対称式カバーの場合に、カバーの中央に設けるので有利である。
【００１２】
それゆえ請求項５に従って、少なくとも１つのスリットの長さは、本質的には、最大に延びたカバーの長さと同じである。
また、請求項１に従って、磁気カバーが低残磁性であり、つまり小さい保磁力を持つので有利である。
磁気的物質が磁界に入ることによって、たとえばここに述べている事例のように、磁界における動的な磁界割合が増加する。ただし材料の物質（ここに述べている事例ではカバーの物質）が、材料が置かれている磁界に関して、そのような条件があるとヒステリス流れの新曲線が急上昇するようなやり方で、相互に同調している場合に限られる。この場合、［電気通信機器の電流力計形変換器を使用する場合、電流力計形変換器のプランジャによって作られる動的磁界がイヤホンを励起するために使われるが（キーワード：ｈｅａｒｉｎｇ ａｉｄ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）］、これを増幅することはこのような理由から望ましい。なぜならそれによって動的磁界を増強するための別の方策、たとえば追加のエアコイルによる増強が必要でなくなるからである。
【００１３】
それゆえ請求項１に従って、変換器の規定の磁界がある場合に、カバーが受け入れる動的磁界が最大に増強されるような材料でカバーを作るので有利である。
請求項１から請求項５に従った実施方法は、請求項６から請求項１０に関しても有効である。
【００１４】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の１つの実施例を図４から図６を用いて説明する。
図４は、図３に従ったカバーＡＤに対して、特別の、たとえば回転対称に設計されたカバーＡＤ’を示す。カバーＡＤ’は変換器が取りつけられている間はハンディ機器ケースと変換器の間に入れることが可能であり、あるいは皿状にして変換器に先に取りつけることもできる。カバーＡＤ’の特別な点は、幾何学と磁気的な材料特性とが組み合わされていることである。
【００１５】
たとえば、スリットＳＺとして設計されている開口部ＯＦをできるだけ放射状に設けることによって、カバーＡＤ’上のうず電流、ないし変換器のプランジャの交番磁界によってもたらされる投射面におけるうず電流は減少する。スリットＳＺの内の少なくとも１つのスリットＳＺ’がカバーＡＤ’の中央を通っているならばさらに減少することもある。レンツの法則（３本指法則）によれば、もともとの交番磁界は残っているうず電流によって若干弱くなる。カバーＡＤ’は好適に、図５に従った変換器のソレノイドによってカバーＡＤ’の位置に作られる磁界強さＨ_TMに一致するような低残磁性物質で作られている。
図５に従ってプランジャＴＳは追加的な交番磁界Ｈ_AC2を作る。物質を正しく選択すればヒステリシスの新曲線は急上昇し、カバー平面に垂直に、弱くはないＡＣ磁化Ｍ_AC2ができる。磁界強さＨ_TMをヒステリシスに比べて小さく（追加交番磁界Ｈ_AC1が加わる磁界強さＨ’_TM）、または大きく（追加交番磁界Ｈ_AC3が加わる磁界強さＨ”_TM）選ぶならば、ｈａｃ磁界での磁化による交番磁界の作用は無視できる。交番磁界Ｈ_AC2の場合にのみ、カバーＡＤ’の磁化Ｍ_AC2によって追加交番磁界Ｈ_MAC2が作られ、これは、うず電流損失によって弱められたプランジャＴＳのもともとの交番磁界ＭＦ_dを過補償する。
【００１６】
図６は電流力計形変換器の基本図を使い、図２に基づくそうした増強現象を示す。図２の表現にくらべると図２に示す動的磁界ＭＦ_dは増強されている。これは磁力線を増やすことによって表現されている。
電流力計形変換器がカバーＡＤ’で、説明したように、被われるか、遮蔽されるならばハンディ機器（移動部）での測定に基づいて、移動部表面での静的磁界強さＭＦ_sを約８７％減らすことができるので、鉄くず、クリップ、押しピンなどが重力に抗して引きつけられることはなくなる。同時にｈａｃ磁界強さは約２００％上昇する。
変換器の音量損失はカバーＡＤ’によって約１８％となったが、これは音声回路の増幅を高めることによって容易に約１．５ｄＢ補償される。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】 電流力計形変換器の交番磁界の測定を示す図である。
【図２】 電流力計形変換器の基本図である。
【図３】 カバーＡＤで電流力計形変換器を遮蔽した状態を示す。
【図４】 図３を基礎にしており、カバーの特殊な形態を示す。
【図５】 ヒステリシス流れを示す。
【図６】 図２を基礎にしており、増強された動的磁界を持つ電流力計形変換器の基本図である。

Claims (10)

1. 電流力計形磁気変換器による磁界の広がりを、特に電気通信機器において制御するための方法であり、
   前記電流力計形磁気変換器は少なくとも音響領域においては１つのカバー（ＡＤ’）で被われ、そのカバーにはカバー（ＡＤ’）を包括する程度の数量の幾何学的な開口部（ＯＦ）が設けられており、この開口部（ＯＦ）は変換器が作り出す音圧レベルを受け入れるような方法であって、
   前記方法は、
   ａ）そのカバー（ＡＤ’）は磁気的であり、静的磁界（ＭＦｓ）には不透過であり、
   ｂ）そのカバー（ＡＤ’）とそこに設けられる前記開口部（ＯＦ）とは、
   ｂ１）開口部（ＯＦ）を設けても、カバー（ＡＤ’）は本来の堅さないし剛性と同じ程度の所定の堅さないし剛性を持ち、機械的に取り付け可能であり、
   ｂ２）開口部（ＯＦ）は、変換器の動的磁界（ＭＦｄ）によって作られるカバー（ＡＤ’）上のうず電流を強くならないように空間的に制限し、
   ｃ）前記カバー（ＡＤ’ ) は、小さい保磁力をもつ低残磁性の材料からなり、この材料は、磁界に入ることによって、材料が置かれている磁界に関して、ヒステリス流れの新曲線が急上昇するように相互に同調して、磁界における動的な磁界割合を増加する材料であって、前記カバー（ＡＤ’ ) は、変換器の所定の磁界（ＭＦｓ、ＭＦｄ）でカバー（ＡＤ’ ) によって受け入れられる動的磁界が最大増強されるように作られる、ことを特徴とする方法。
2. 開口部（ＯＦ）は、カバーに開口部（ＯＦ）がないと誘導されるようなうず電流と交差することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 開口部（ＯＦ）が本質的にカバー（ＡＤ’）に放射状に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 開口部（ＯＦ）がスリット（ＳＺ）であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. スリット（ＳＺ）の内の少なくとも１つのスリット（ＳＺ’）の長さは、本質的には、最大に延びたカバー（ＡＤ’）の長さと同じになることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 電流力計形磁気変換器による磁界の広がりを、特に電気通信機器において制御するための装置であり、
   前記電流力計形磁気変換器は少なくとも音響領域において１つのカバー（ＡＤ’）で被われ、そのカバーにはカバー（ＡＤ’）を包括する程度の数量の幾何学的な開口部（ＯＦ）が設けられ、その開口部（ＯＦ）は変換器が作り出す音圧レベルを受け入れるような装置であって、
   前記装置は、
   ａ）そのカバー（ＡＤ’）は磁気的であり、静的磁界（ＭＦｓ）には不透過であり、
   ｂ）そのカバー（ＡＤ’）とそこに設けられる前記開口部（ＯＦ）とは、
   ｂ１）開口部（ＯＦ）を設けても、カバー（ＡＤ’）は本来の堅さないし剛性と同じ程度の所定の堅さないし剛性を持ち、機械的に取り付け可能であり、
   ｂ２）開口部（ＯＦ）は、変換器の動的磁界（ＭＦｄ）によって作られるカバー（ＡＤ’）上のうず電流を強くならないように空間的に制限し、
   ｃ）前記カバー（ＡＤ’ ) は、小さい保磁力をもつ低残磁性の材料からなり、この材料は、磁界に入ることによって、材料が置かれている磁界に関して、ヒステリス流れの新曲線が急上昇するように相互に同調して、磁界における動的な磁界割合を増加する材料であって、前記カバー（ＡＤ’ ) は、変換器の所定の磁界（ＭＦｓ、ＭＦｄ）でカバー（ＡＤ’ ) によって受け入れられる動的磁界が最大増強されるように作られる、ことを特徴とする装置。
7. 開口部（ＯＦ）がないとカバーの中で誘導されるうず電流と交差するように開口部（ＯＦ）が設計されていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. 開口部（ＯＦ）は本質的には放射状にカバー（ＡＤ’）に設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の装置。
9. 開口部（ＯＦ）はスリット（ＳＺ）であることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の方法。
10. スリット（ＳＺ）の内の少なくとも１つのスリット（ＳＺ’）の長さは、本質的には、最大に延びたカバー（ＡＤ’）の長さと同じになることを特徴とする請求項９に記載の装置。

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