JP5852406B2

JP5852406B2 - 振動板とそれを用いた電気音響変換器

Info

Publication number: JP5852406B2
Application number: JP2011234103A
Authority: JP
Inventors: 史考舟橋; 行志岩倉
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2011-10-25
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: JP2013093716A

Description

本発明は、イヤホンやマイクロホンなどに使用される振動板とそれを用いた電気音響変換器に関する。

従来、電磁型の電気音響変換器に用いられる振動板は、円形状の平板をそのまま用いており、この振動板の厚みを薄くすることで、機械的なスティフネス（機械スティフネス）を下げ、振幅を得易くしている。そして、振動板の厚みを薄くすることによる振動板での磁束飽和を防ぐため、振動板に磁性片を設けている。

また、磁性片を振動板とし、その厚さを薄くすることなく、機械スティフネスを小さくするために、磁性片の周辺部にコルゲーションと呼ばれる凹凸を設けることが知られているが、振動板の直径が６ｍｍ以下に小さくなるとコルゲーションを設けることは難しくなる。

特許文献１には、アーマチュア（磁性片）を接着或いは溶接等によって固定された振動板を境として、上部にコイルによる交流磁束を発生させる装置、下部の軸心に永久磁石による直流磁束を発生させる装置が配置されているイヤホンが記載されている。

特許文献２には、磁性片が振動板両側に支持固定され、この振動板に対して、外周縁部の上下に円筒状の永久磁石を対向配置し、上下の軸心部の周囲に設けた各コイルで、振動板の動き（振幅）による磁束変化を電気信号（誘導起電力）に変換するマイクロホンが記載されている。

特開昭５０−１４６３２３号公報実開平６−１５３９８号公報

しかし、振動板に磁性片を配設する場合には、磁性片の位置出し取付けにかなりの精度が要求され、バラツキを減らし安定させるため、その工程管理の難易度が高く、小型化すればするほど容易でない。特許文献２に記載のように、接着で磁性片を振動板に取付ける場合には、さらに細やかな管理が必要となる。また、磁性片に比べて振動板の厚みが薄いので、振動板は変形し易く、作業上取扱い難い。

特許文献１，２に記載の電気音響変換器においては、振動板が上下どちらにも偏らないように永久磁石の直流磁束による磁気的なバランス調整が必要となる。磁気的なバランスが不十分では感度低下や最大出力音圧低下などの原因となる。

そして、特許文献１に記載の電気音響変換器においては、永久磁石が下部のみに配設され、上部は筒状の磁気ヨークとその周囲にコイルが配設されている。磁性片を取付けた振動板を挟んで永久磁石とヨークとの位置出しにより、振動板が上下どちらかに偏らないように磁気的なバランスをとらなければならない。そのためには、部品寸法と組立により調整しなければならないので、部品寸法と組立はかなりの精度（数μｍ台）が要求され、難易度が高い。

また、特許文献２に記載の電気音響変換器においては、振動板に対して、外周縁部の上下に円筒状の永久磁石を対向配置している。永久磁石の磁気特性にはバラツキがあり、単に磁化するだけでは振動板が上下どちらかに偏ってしまうことが多い。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、機械スティフネスを所望の大きさにすることができる振動板とそれを用いた組立容易な電気音響変換器を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、電磁型の電気音響変換器に用いる振動板であって、磁性片と高分子フィルムの対向面が隙間なく接着してなり、前記磁性片には磁気作用部とサスペンション部が形成されるものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の振動板を用い、この振動板の磁気作用部の面に対して、ケース、ヨーク、永久磁石を対称に配置し、前記ヨーク及び前記永久磁石を磁気作用部の中心軸上に設けたものである。

請求項１に係る発明によれば、磁性片の厚みを薄くすることなく、磁気作用部とサスペンション部の形状により振動板の機械スティフネスを所望の大きさにすることができる。また、高感度、高出力の電磁型の電気音響変換器を可能にすると共に、シンプルな構成となり、作業上でも取扱い易く、組立作業も容易となり、電気音響変換器の小型化に適している。

請求項２に係る発明によれば、振動板の磁気作用部の面に対して、ケース、ヨーク、永久磁石を対称に配置し、ヨーク及び永久磁石を磁気作用部の中心軸上に配置するので、磁化調整用外部磁場を与える領域も軸心の付近に限定でき、磁化調整用外部磁場による永久磁石の磁化調整を、反対側の永久磁石の磁化状態にほとんど影響を与えることなく行うことが容易となる。

また、磁化調整後の振動板の磁性片には、見掛け上ほとんど直流磁束がない状態となるので、設計による磁性片の磁気特性の範囲を有効に活用できる。例えば、イヤホンの場合、感度調整や最大出力音圧などを効率よく設計することができる。更に、永久磁石の磁化調整が容易となり、部品の仕上がり寸法や組立寸法などは一般的な加工技術・組立技術の精度（数十μｍ台）で作製することができる。

本発明に係る振動板の説明図で、（ａ）は磁性片の平面図、（ｂ）は高分子フィルムの平面図、（ｃ）は振動板の平面図、（ｄ）は振動板の側面図磁性片の形状例を示す平面図本発明に係る振動板を磁性片のみで構成した場合の側面図本発明に係る電気音響変換器の概要断面図

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る振動板１は、図１に示すように、磁性片２と、磁性片２に接着した高分子フィルム３などからなる。

磁性片２には、飽和磁束密度の高い軟磁性材料が望ましい。一般的には、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが使用されている。磁性片２は、この磁性片２の磁気的作用を主に担う磁気作用部４と機械スティフネスを決めるサスペンション部５とから形成されている。磁性片２を、全体の外形形状を含め磁気作用部４とサスペンション部５に加工する技術としては、エッチング加工が適している。

エッチング加工によれば、磁性片２の磁気作用部４とサスペンション部５について、多様な形状に形成できると共に、機械スティフネスを所望の大きさにすることが容易である。また、例えば軟磁性材料の長方形シート材から数多くの振動板２を安価に作製することができる。

磁性片２としては、図１（ａ）に示すように、センターには磁気作用部４が形成され、外周辺部から磁気作用部４方向に、３つのサスペンション部５を１２０°の等間隔とし所定の曲率を組合せて形成している。図１（ａ）に示す他に、図２に示すような種々の形状も考えられる。

このように、必要に応じて多様な形状に形成することが可能であり、磁気作用部４とサスペンション部５の形状を含め、外周辺部と磁気作用部４が帯状のサスペンション部５でつながっていれば、その形状は限定されない。スティフネスが仕様を満たすようにサスペンション部５の形状を設計すれば良い。また、外形形状についても単純な円形に限らず略四角形など用途に合わせて様々な形状が可能である。

高分子フィルム３は、図１（ｂ）に示すように、所定の厚みとし、所定の形状に加工される。また、磁性片２に接着してから高分子フィルム３を所定の形状にカットすることもできる。高分子フィルム３は、磁性片２の機械スティフネスに比べ十分小さいものが望ましい。

高分子フィルム３としては、例えば、ウレタン系・ポリエステル系などの合成樹脂フィルムであり、ゴムなどでもよい。この高分子フィルム３は、磁性片２に対して磁気的な影響は無視し得る程度である。

次に、振動板１１を磁性片１２のみで構成する方法として、図３に示すように、磁性片１２の両面からエッチング加工して、磁性片１２を薄肉部１４とサスペンション部１５とから形成することができる。このようにすれば、高分子フィルム３を用いずに振動板１１を構成することができる。

このように構成された本発明に係る振動板１，１１を使用することにより、振動板１，１１が厚くても、機械スティフネスを調整して下げることが可能になり、高感度、高出力の電磁型の電気音響変換器の作製が可能となる。

本発明に係る電気音響変換器２１は、図４に示すように、本発明に係る振動板１，１１、上下ケース２２，２３、上下ヨーク２４，２５、上下永久磁石２６，２７、コイル２８からなり、端子板やリード線なども設けている。３０は音口である。

電気音響変換器２１は、振動板１，１１に対して、上下対称に上下ケース２２，２３、上下ヨーク２４，２５、上下永久磁石２６，２７を配置することが望ましい。電気音響変換器２１の外形形状は限定されないが、本実施の形態では円柱形状としている。

上下ケース２２，２３の材料としては、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが用いられ、上下ヨーク２４，２５の材料としても、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが用いられる。上下ヨーク２４，２５は、上下ケース２２，２３の軸心（軸センター）に配置される。

コイル２８には、熱融着タイプの銅線などが用いられる。本実施の形態では、コイル２８を下ケース２３に配置したが、上ケース２２に配置してもよい。また、上下ケース２２，２３の両方に配置してもよい。

永久磁石２６，２７は、所定の保持力・磁束密度を有するもので、小型化にはネオジウム系やサマリウムコバルト系などの希土類磁石が用いられる。永久磁石２６，２７は、夫々上下ヨーク２４，２５の先端に設けられる。なお、上下ケース２２，２３と上下ヨーク２４，２５の間に設けてもよい。ヨーク２４，２５と永久磁石２６，２７の外径は同寸法である。

振動板１，１１の磁性片２，１２と上永久磁石２６との上ギャップ３１と、振動板１，１１の磁性片２，１２と下永久磁石２７との下ギャップ３２は、同寸法とする。振動板１に接着した高分子フィルム３は、磁気的には影響しない。

リード線（不図示）や端子板（不図示）も設けている。音口３０は、下ケース２３に設けているが、上下ケース２２，２３のどちらに設けてもよい。永久磁石２６，２７は、その組込み段階では、作業時に鉄片や他の部品を吸着しないように、一般的に未磁化の状態である。組み上がってから外部からの磁場（磁化調整用外部磁場）により磁化させる。

永久磁石２６，２７は、上下ケース２２，２３の軸心上に配置することで、磁化調整用外部磁場を与える領域も軸心の付近に限定できる。また、振動板１，１１に対して、上下永久磁石２６，２７を対称に配置しているので、上又は下の永久磁石２６，２７の夫々を磁化調整する場合に、反対側の永久磁石への影響は、上の永久磁石２６を磁化調整する場合と下の永久磁石２７を磁化調整する場合とでほぼ同じとなることから、磁化調整用外部磁場の条件出しも容易となる。但し、夫々の永久磁石２６，２７は磁気特性が若干異なるので、磁化調整用外部磁場はその磁場強度を変えられるようにする。

このような構成の電気音響変換器２１であれば、磁化調整用外部磁場の強度に合わせて所定の保持力の永久磁石を用いることで、上又は下の永久磁石２６，２７を、反対側の永久磁石の磁化状態にほとんど影響を与えることなく、磁化調整することができる。従って、部品の仕上がり寸法や組立寸法などは一般的な加工技術・組立技術の精度（数十μｍ台）で作製することができる。

本発明によれば、磁性片の厚みを薄くすることなく、サスペンション部の形状により機械スティフネスを所望の大きさにすることができる振動板及び一般的な加工技術・組立技術の精度で容易に作製することができる電気音響変換器を提供することができる。

１，１１…振動板、２，１２…磁性片、３…高分子フィルム、４…磁気作用部、５，１５…サスペンション部、１４…薄肉部、２１…電気音響変換器、２２…上ケース、２３…下ケース、２４…上ヨーク、２５…下ヨーク、２６…上永久磁石、２７…下永久磁石、２８…コイル、３０…音口、３１…上ギャップ、３２…下ギャップ。

Claims

電磁型の電気音響変換器に用いる振動板であって、磁性片と高分子フィルムの対向面が隙間なく接着してなり、前記磁性片には磁気作用部とサスペンション部が形成されることを特徴とする振動板。
請求項１に記載の振動板を用い、この振動板の磁気作用部の面に対して、ケース、ヨーク、永久磁石を対称に配置し、前記ヨーク及び前記永久磁石を磁気作用部の中心軸上に設けたことを特徴とする電気音響変換器。