JP4333437B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、各種音響機器や情報通信機器に使用する電気音響変換器に関するものである。

以下、従来の電気音響変換器について、図８により説明する。図８は、従来の電気音響変換器の断面図である。

図８において、従来の電気音響変換器は、円柱状のセンターポール１を有するヨーク２と、センターポール１の周りを囲むように配置したリング状のマグネット３とにより構成した磁気ギャップ４を有する磁気回路５を備え、センターポール１外周に１次コイル６および２次コイル７を有する。このとき、１次コイル６は、磁気ギャップ４を構成する部分以外のセンターポール１外周に配置され、２次コイル７は、磁気ギャップ４に挿入され、少なくともその一部が１次コイル６に対向するように設置される。１次コイル６に入力信号を加えると２次コイル７に相互誘導により入力信号に比例した誘導電流が発生する。この２次コイル７は、その一部が振動板７ａと結合しており、誘導電流により振動板７ａを振動させるものである。

なお、本発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２０００−２４４９９８号公報

しかしながら、上記従来の電気音響変換器は、電気機器に使用した場合、他の電子部品に漏洩磁束による障害を与える可能性を有するものであった。すなわち、従来の電気音響変換器は、磁気回路を構成する永久磁石を有するため、常に直流磁界による磁束が発生している。この永久磁石による磁束は磁気回路外部分にも漏洩するため、従来の電気音響変換器を電子機器に使用したとき、電気音響変換器の外部分にある他の電子部品に漏洩磁束障害を与えるという課題があった。

そこで、本発明は、電気機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少ない電気音響変換器を提供することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために、本発明は特に、枠状のフレームの上面に保持した第１の振動板と、この第１の振動板に対し所定の間隔を空けて対向するように前記フレームの下面に保持した第２の振動板と、前記第１の振動板の表面および裏面の少なくとも一方の面に配設した第１のボイスコイルと、前記第２の振動板の表面および裏面の少なくとも一方の面に配設した第２のボイスコイルとを備え、前記第１および第２のボイスコイルの位置関係は、入力電流により発生する第１のボイスコイルおよび第２のボイスコイルのいずれか一方の電磁界の作用範囲に他方のボイスコイルが位置するような関係とし、前記第１の振動板または／および前記第２の振動板は、前記第１のボイスコイルと前記第２のボイスコイルとに印加する入力電流により発生する２つの電磁界の相互作用に基づき相対的に接近・離間する関係で振動するよう構成するとともに、前記第１および前記第２のボイスコイルの両方に音声信号を入力して交流磁界を発生させてなることを特徴とする。

本発明の効果は、電子機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少ない電気音響変換器を提供することである。すなわち、本発明の電気音響機器の構成によると、電流印加時に、第１、第２のボイスコイルの両方が交流磁界を発生するため、磁気回路を構成する永久磁石を必要としない。この結果として、電流印加時以外には漏洩磁束が発生しないため、電子機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少ない電気音響変換器を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１、請求項４〜８に記載の発明について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電気音響変換器の断面図である。

本実施の形態１の電気音響変換器は、図１に示すように、枠状のフレーム７の上面に保持した第１の振動板８と、この第１の振動板８に対し所定の間隔を空けて対向するように前記フレーム７の下面に保持した第２の振動板９とを有し、さらに、第１の振動板８の表面に配設した第１のボイスコイル１０と、第２の振動板９の表面に配設した第２のボイスコイル１１とを備える。

このとき、第１および第２のボイスコイル１０、１１の位置関係は、入力電流により発生する第１のボイスコイル１０および第２のボイスコイル１１のいずれか一方の電磁界の作用範囲に他方のボイスコイルが位置するような関係とした。

そして、第１の振動板８または／および第２の振動板９は、第１のボイスコイル１０と第２のボイスコイル１１とに印加する入力電流により発生する２つの電磁界の相互作用に基づき相対的に接近・離間する関係で振動するよう構成した。

そして、第１および第２のボイスコイル１０、１１の両方に音声信号を入力して交流磁界を発生させ、フレミング左手の法則により、どちら側の振動板も振動させることができる。この場合、２つの振動板が同位相となるように、その音声信号の入力方向を設定することができる。

さらに、一方の振動板の柔軟度を変更してＦ０（最低共振周波数）値を変更することにより、２つの振動板に異なる帯域を再生させて、用途に応じて使い分けることも可能である。

以上のような構成において、本実施の形態１の電気音響変換器を電子機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少なくすることができる。すなわち、本発明の電気音響機器の構成によると、電流印加時に、第１、第２のボイスコイル１０、１１の両方が交流磁界を発生するため、磁気回路を構成する永久磁石を必要としない。この結果として、電流印加時以外には漏洩磁束が発生しないため、電子機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少ない電気音響変換器を提供することができる。

また、本実施の形態１の電気音響変換器は、マグネットやヨーク等を必要としないため、電気音響変換器本体の軽量化や小型化、薄型化を図ることができる。

なお、第１のボイスコイル１０を第１の振動板８の表面ではなく裏面に設置し、第２のボイスコイル１１を第２の振動板９の表面ではなく裏面に設置してもよく、また、両ボイスコイル１０、１１を両振動板８、９の表面および裏面の両面に配置してもよい。これにより、第１、第２のボイスコイル１０、１１を外気から保護することができ、周囲の環境による両ボイスコイル１０、１１の腐食を防止することができる。これは、特に、アルミニウム線など、腐食して断線する可能性がある材料をボイスコイルの線材として用いる場合に有効である。無論、ボイスコイルの一方を一方の振動板の表面に、他方のボイスコイルを他方の振動板の裏面に配置してもよい。

このようにして構成した電気音響変換器は、通常大きな磁気エネルギーを有する導電型の電気音響変換器と比較した場合、音声の変換効率が良いとは言えず大きな音圧レベルを確保することが困難であるとされる。

そこで、大きな音圧レベルを確保する手段として、第１、第２のボイスコイル１０、１１の占積率や巻数を高めること、大きな入力電流を印加すること、第１、第２の振動板８、９の面積を大きくすることやその軽量化などにより対応する。

本実施の形態１の第１または／および第２の振動板８、９は、金属材料により構成することができる。これにより、第１または／および第２のボイスコイル１０、１１の放熱性を向上することができる。すなわち、一般的には、携帯電話などに使用する小型の電気音響変換器の振動板は、樹脂フィルムなどにより形成することが多いが、樹脂より熱伝導率と耐熱性の良い金属材料を使用することにより、第１または／および第２のボイスコイル１０、１１に大きな入力電流を印加することができる。この場合は、第１または／および第２のボイスコイル１０、１１の焼損防止のため、第１または／および第２のボイスコイル１０、１１の放熱性の向上が必要不可欠であり、これにより、金属材料の振動板を使用することで第１または／および第２のボイスコイル１０、１１の放熱性を向上することができる。なお、金属材料としては、アルミニウムやチタン等を用いると良い。

また、第１および／または第２のボイスコイル１０、１１は、振動板に対し略平面状に配線することができる。これにより、電気音響変換器の薄型化を図ることができる。

さらに、第１および／または第２のボイスコイル１０、１１は、平角線により構成することもできる。これにより、ボイスコイルの占積率を向上させることができ、大きな音圧レベルを確保することができる。

また、第１および／または第２のボイスコイル１０、１１は２層以上の多層巻きとすることもできる。これにより第１および／または第２のボイスコイル１０、１１から発生する誘導磁界の強度を向上させて、大きな音圧レベルを確保することができる。

さらに、第１および／または第２のボイスコイルを構成する線材は、アルミニウム線や、銅とアルミニウムの混合線とすることもできる。これにより、通常使用する銅線により構成したボイスコイルよりも軽いボイスコイルを提供することができ、音圧レベルの向上を図ることができる。

なお、当該電気音響変換器の使用用途としては、音圧レベルの大きさをあまり必要としない携帯電話のレシーバとして、人間の耳の近接位置で使用する微少音圧発生用途へ応用することができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、特に、本発明の請求項２に記載の発明について図２を用いて説明する。図２は、本発明の実施の形態２における電気音響変換器の断面図である。なお、上述した構成と同一の構成のものには同一符号を付し、説明を簡略化する。

本実施の形態２が上述した構成と異なる点は、図２に示すように、第１および第２のボイスコイル１２、１３は互いに異なった口径を有する形状とし、口径の小さい第２のボイスコイル１３が口径の大きい第１のボイスコイル１２に挿入されるように第１の振動板８をフレーム７の上面に、第２の振動板９をフレーム７の下面に保持した点である。なお、本実施の形態２においては、第１および第２のボイスコイル１２、１３の形状をリング状としたが、これに限られるものではなく、正方形状、長方形状、楕円形状、トラック形状としてもよい。

以上のような構成において、電気音響変換器の薄型化を図ることができる。すなわち、上述した構成と比較して口径の小さい第２のボイスコイル１３が口径の大きい第１のボイスコイル１２に挿入している分、第１の振動板８と第２の振動板９との間の距離を短くすることができる。この結果として、電気音響変換器の薄型化を図ることができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態２を用いて、特に、本発明の請求項３に記載の発明について図３〜図６を用いて説明する。

図３〜図６は、本発明の実施の形態３における電気音響変換器の断面図である。なお、上述した構成と同一の構成のものには同一符号を付し、説明を簡略化する。

本実施の形態３が上述した構成と異なる点は、図３〜図６に示すように、第１、第２の振動板８、９を略平面状とし、第１および／または第２のボイスコイル１４ａ、１５ａは、振動板に対し略平面状に配線した点である。なお、第１および／または第２のボイスコイル１４ａ、１５ａは、平角線を使用し巻き線密度を高め、第１、第２の振動板８、９に対し、平面状に巻線することで、高い音圧レベルを得ている。

ここで、図３に示した第１および／または第２のボイスコイル１４ａ、１５ａは、１層巻きとしたが、図４に示すように、２層巻きとした第１および／または第２のボイスコイル１４ｂ、１５ｂを用いても良い。これにより、さらに高い音圧レベルを得ることができる。なお、さらに第１および／または第２のボイスコイル１４ｂ、１５ｂは、２層巻きのみならず３層、４層巻きというように必要な音圧レベルに応じて多層巻きとすることもできる。

なお、図３、図４に示したものは、第１のボイスコイル１４ａ（１４ｂ）、第２のボイスコイル１５ａ（１５ｂ）を対向する第１および第２の振動板８、９の内側に配置した。第１、第２のボイスコイル１４ａ（１４ｂ）、１５ａ（１５ｂ）を外気から保護することができ、周囲の環境による両ボイスコイル１４ａ（１４ｂ）、１５ａ（１５ｂ）の腐食を防止することができる。これは、特に、アルミニウム線などの腐食して断線する可能性がある材料をボイスコイルの線材として用いる場合に有効である。無論、ボイスコイルの一方を一方の振動板の表面に、他方のボイスコイルを他方の振動板の裏面に配置してもよい。

一方、第１のボイスコイル１４ａ（１４ｂ）、第２のボイスコイル１５ａ（１５ｂ）を対向する第１および第２の振動板８、９の外側に配置することもできる。これにより、電気音響変換器に薄型の枠状のフレーム７を用いる場合であっても、第１のボイスコイル１４ａ（１４ｂ）、第２のボイスコイル１５ａ（１５ｂ）が接触することなく、第１および第２の振動板８、９がフレーム７の内側へ振動する振動幅を十分に確保することができる。

さらに、図５に示すように、第１のボイスコイル１４ｃ、第２のボイスコイル１５ｃを対向する第１および第２の振動板８、９の外側および内側の両側に配置することもできる。これにより、第１のボイスコイル１４ｃ、第２のボイスコイル１５ｃの巻線数を上述した構成の約２倍に増やすことができるため、さらに電気音響変換器の高い音圧レベルを得ることができる。

他方、図６に示すように、第１のボイスコイル１４ｄ、第２のボイスコイル１５ｄを第１および第２の振動板８、９の表面または／および裏面に印刷によりプリント配線して形成することができる。これにより、電気音響変換器の薄型化を図ることができる。これは銅箔やアルミニウム箔等の導電体を第１、第２の振動板８、９に印刷により形成する他、エッチング処理やメッキ処理等の手法により、第１のボイスコイル１４ｄ、第２のボイスコイル１５ｄを形成することができる。

なお、第１のボイスコイル１４ｄ、第２のボイスコイル１５ｄの形成についても１層巻きのみならず、各層ごとに絶縁処理を行いながら２層巻き以上の多層巻きとすることで、誘導電磁界強度を向上させ音圧レベルを向上させることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について、図７を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態４における電気音響変換器の断面図である。なお、上述した構成と同一の構成のものには同一符号を付し、説明を簡略化する。

本実施の形態４が上述した構成と異なる点は、図７に示すように、第１および／または第２のボイスコイル１６、１７の近傍に磁性体１８を有する点である。この磁性体１８は、鉄などの磁性金属体や鉄粉などの磁性粉体を混入した樹脂等により構成する。

この構成により、鉄心入りのコイル同様、第１および第２のボイスコイル１６、１７から発生する誘導磁界強度を大きくすることができ、電気音響変換器の音圧レベルを飛躍的に向上させることができる。

本発明は、電子機器に使用する場合に、他の電子部品に対して漏洩磁束によって与える障害が少ない電気音響変換器を提供するという効果を有し、携帯電話やＰＤＡ、パーソナルコンピュータ、テレビ、カメラ、ビデオ、ゲーム機器、カーナビゲーション装置、電子カードなど各種情報端末装置や電子機器、さらには自動車などの装置に使用するのに有用である。

本発明の一実施の形態１における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態２における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態３における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態３における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態３における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態３における電気音響変換器の断面図 本発明の一実施の形態４における電気音響変換器の断面図 従来の電気音響変換器の断面図

７ フレーム
８ 第１の振動板
９ 第２の振動板
１０、１２、１４ａ〜１４ｄ、１６ 第１のボイスコイル
１１、１３、１５ａ〜１５ｄ、１７ 第２のボイスコイル
１８ 磁性体

Claims (9)

1. 枠状のフレームの上面に保持した第１の振動板と、
   この第１の振動板に対し所定の間隔を空けて対向するように前記フレームの下面に保持した第２の振動板と、
   前記第１の振動板の表面および裏面の少なくとも一方の面に配設した第１のボイスコイルと、
   前記第２の振動板の表面および裏面の少なくとも一方の面に配設した第２のボイスコイルとを備え、
   前記第１および第２のボイスコイルの位置関係は、入力電流により発生する第１のボイスコイルおよび第２のボイスコイルのいずれか一方の電磁界の作用範囲に他方のボイスコイルが位置するような関係とし、
   前記第１の振動板または／および前記第２の振動板は、前記第１のボイスコイルと前記第２のボイスコイルとに印加する入力電流により発生する２つの電磁界の相互作用に基づき相対的に接近・離間する関係で振動するよう構成するとともに、前記第１および前記第２のボイスコイルの両方に音声信号を入力して交流磁界を発生させてなる電気音響変換器。
2. 第１および第２のボイスコイルは互いに異なった口径を有する形状とし、口径の小さいボイスコイルが口径の大きいボイスコイルに挿入されるように第１の振動板をフレームの上面に、第２の振動板をフレームの下面に保持した請求項１に記載の電気音響変換器。
3. 第１および／または第２の振動板は略平面状とした請求項１に記載の電気音響変換器。
4. 第１および／または第２の振動板は金属材料により構成した請求項１に記載の電気音響変換器。
5. 第１および／または第２のボイスコイルは、振動板に対し略平面状に配線した請求項１に記載の電気音響変換器。
6. 第１および／または第２のボイスコイルは、平角線により構成した請求項１に記載の電気音響変換器。
7. 第１および／または第２のボイスコイルは、２層以上の多層巻きとした請求項１に記載の電気音響変換器。
8. 第１および／または第２のボイスコイルを構成する線材はアルミニウムとした請求項１に記載の電気音響変換器。
9. 第１および／または第２のボイスコイルの近傍に磁性体を有する請求項１に記載の電気音響変換器。

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