JP6673701B2 - 平面型電気音響変換器およびヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、平面型電気音響変換器およびヘッドホンに関し、さらに詳しく言えば、高音域を減衰させることなく平面振動板を制動する技術に関するものである。

特許文献１に記載されているように、コイルが形成された平面振動板を発音源とする平面型電気音響変換器（例えば、ダイナミックヘッドホンエレメント）によれば、振動板全体が駆動されることにより、出力される音圧の周波数応答には分割振動に伴う凹凸が少ないが、低域の共振周波数では共振鋭度をコントロールする必要がある。

通常の円筒状ボイスコイルを用いる磁気回路によれば、そのボイスコイルが配置される磁気ギャップ内の磁束密度を高く設計することができるため、振動板に適切な電磁制動をかけることができる。

しかしながら、平面振動板にコイルを形成したダイナミックヘッドホンエレメントの場合、振動板の両面側に配置される永久磁石の対向する磁極間隔を振動板の振動振幅より広く設計する必要があるため、電磁制動に必要とされる十分な磁束密度を確保することができない。

そこで、特許文献２に記載されている発明では、コイルを有する平面振動板と、上記平面振動板の両側に僅かな間隙を介して対向的に配置される複数個の磁極と、これら磁極を支持するとともに、隣接する磁極間に放音孔が設けられている一対のヨーク板とを含む全面駆動形スピーカにおいて、平面振動板から放音孔に至る音波経路内にウレタンフォーム等からなる制動部材を詰め込んで、制動部材を通して音波を放出するようにしている。

しかしながら、この種のウレタンフォーム等からなる制動部材は、その内部に体積に相当する空気室を含むことからローパスフィルタとして動作し、特に高音域を減衰させてしまう、という問題がある。

特開昭５２−８９９１１号公報 実公平７−３７５７号公報

そこで、本発明の課題は、平面型電気音響変換器において、高音域を減衰させることなく平面振動板を制動することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、コイルを有する平面振動板と、上記平面振動板の両面側に所定の間隔をもって平行に配置される板状をなす一対のヨークとを含み、上記各ヨークには、上記コイルに磁束が交差するように複数の永久磁石が磁極の向きを反対として交互に配置され、かつ、上記一方のヨーク側の永久磁石と上記他方のヨーク側の永久磁石とが同極同士として向かい合うように配置されており、少なくとも上記一方のヨークに放音孔が形成されている平面型電気音響変換器において、
上記平面振動板に対して当該平面振動板を機械的に制動するための薄空気層を付与する薄空気層付与手段を備え、
上記薄空気層付与手段は、上記各永久磁石の上記平面振動板と対向する磁極面に沿って配置され複数の開口を有する非磁性体の抵抗板を備え、上記抵抗板により上記平面振動板との間に上記薄空気層が形成されていることを特徴としている。

上記抵抗板として、金属シートもしくは樹脂シートが用いられてよい。柔軟な樹脂シートを使用する場合には、所定の張力を付与して、振動板の音圧によって撓まないようにすればよい。

上記コイルが上記永久磁石の磁束と鎖交する直線配線部分を複数箇所に含むジグザグ状に形成されている平面コイルであることが好ましい。

本発明には、ヘッドホンエレメントとして、上記した構成の平面型電気音響変換器を有するヘッドホンも含まれる。

本発明によれば、平面振動板をその両面側に存在する薄空気層により機械的に制動することができる。また、薄空気層による空気室は容積が小さいため、その空気室と抵抗とで形成されるローパスフィルタのカットオフ周波数を高い周波数に設定でき、これにより高音域の減衰を防止することができる。

本発明による平面型電気音響変換器の一実施形態の内部構造を示す断面図。 上記平面型電気音響変換器を示す分解斜視図。 上記平面型電気音響変換器が備える平面振動板を示す平面図。 図３のＡ−Ａ線断面図。

次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

まず図１，図２を参照して、この実施形態に係る平面型電気音響変換器１は、基本的な構成として、平面振動板１０と、平面振動板１０の両面側に所定の間隔をもって平行に配置される板状の磁性体からなる一対のヨーク２０ａ，２０ｂとを備えている。なお、ヨーク２０ａ，２０ｂは同一構成であり、区別する必要がない場合には総称としてヨーク２０と言う。

各ヨーク２０には、それぞれ一方の面側に複数個の永久磁石３０が設けられる。この実施形態において、一方のヨーク２０ａ側には６個の永久磁石３０（３０ａ１〜３０ａ６）が設けられ、また、他方のヨーク２０ａ側にも６個の永久磁石３０（３０ｂ１〜３０ｂ６）が設けられている。

各永久磁石３０は、ともに同じ大きさの角柱体からなり、そのＮ，Ｓの着磁方向がヨーク２０の板面と直交する方向であるが、各ヨーク２０において、隣接する永久磁石３０の磁極の向きが逆であり、かつ、一方のヨーク２０ａ側の永久磁石３０と他方のヨーク２０ｂ側の永久磁石３０とが同極同士として向かい合うように配置されている。

すなわち、この実施形態では、一方のヨーク２０ａに設けられる６個の永久磁石３０ａ１〜３０ａ６のうち、奇数番目の永久磁石３０ａ１，３０ａ３，３０ａ５は、それぞれ、Ｎ極が平面振動板１０と対向するように配向されるのに対して、偶数番目の永久磁石３０ａ２，３０ａ４，３０ａ６は、それぞれ、Ｓ極が平面振動板１０と対向するように配向されている。

同様にして、他方のヨーク２０ｂに設けられる６個の永久磁石３０ｂ１〜３０ｂ６のうち、奇数番目の永久磁石３０ｂ１，３０ｂ３，３０ｂ５は、それぞれ、Ｎ極が平面振動板１０と対向するように配向されるのに対して、偶数番目の永久磁石３０ｂ２，３０ｂ４，３０ｂ６は、それぞれ、Ｓ極が平面振動板１０と対向するように配向されている。なお、各永久磁石３０の平面振動板１０と対向する面を磁極面３１と言う。

そして、永久磁石３０ａ１と３０ｂ１（ともにＮ極），３０ａ２と３０ｂ２（ともにＳ極），３０ａ３と３０ｂ３（ともにＮ極），３０ａ４と３０ｂ４（ともにＳ極），３０ａ５と３０ｂ５（ともにＮ極）および３０ａ６と３０ｂ６（ともにＳ極）とがそれぞれ同極同士として向かい合わせられている。

また、各ヨーク２０（２０ａ，２０ｂ）において、隣接する永久磁石３０，３０の間には平面振動板１０により生成される音波を外部に放出するための放音孔２１が複数個穿設されている。放音孔２１は丸孔以外に例えば細長いスリット孔であってもよい。この実施形態では、放音孔２１がヨーク２０ａ，２０ｂの双方に設けられているが、いずれか一方のヨーク２０にのみ設けられてもよい。

図３を併せて参照して、平面振動板１０は好ましくは電気絶縁性の樹脂フィルムからなり、少なくとも一方の面、この実施形態では両面に平面コイル１１（１１ａ，１１ｂ）を備えている。

この実施形態において、平面コイル１１は、好ましいパターンとして、永久磁石３０による磁束（磁力線）と鎖交する直線配線部分１２を複数個所に含むジグザグ状パターンとして形成されている。

すなわち、直線配線部分１２は、永久磁石３０ａ１と３０ａ２；３０ｂ１と３０ｂ２との間、３０ａ２と３０ａ３；３０ｂ２と３０ｂ３との間、３０ａ３と３０ａ４；３０ｂ３と３０ｂ４との間、３０ａ４と３０ａ５；３０ｂ４と３０ｂ５との間および３０ａ５と３０ａ６；３０ｂ５と３０ｂ６との間に配線されている。

一方の面側の平面コイル１１ａと他方の面側の平面コイル１１ｂは、同一パターンとして重ね合わされるように形成され、駆動電流が流される向きも同じである。なお、この実施形態によると、図３に示すように、平面コイル１１は幅の広い１本の導体として描かれているが、平面コイル１１には互いに平行に配線される複数本の導体が含まれてもよい。

平面振動板１０は、その周縁部が四角枠状のスペーサ４０ａ，４０ｂ（図２参照）の間に挟持された状態で、各永久磁石３０の磁極面３１との間に所定の隙間が生ずるようにヨーク２０ａ，２０ｂ内に組み込まれる。図示していないが、平面振動板１０のスペーサ４０ａ，４０ｂの内周に沿った周辺部分に容易に変形するエッジ部が形成されてもよい。

平面型電気音響変換器では、対向する磁極面３１，３１の間隔を平面振動板１０の振動振幅よりも広くする必要があるため、平面振動板１０を電磁制動するに必要とされる十分な磁束密度を確保することができない。そこで、本発明においては、薄空気層付与手段を設け、この薄空気層付与手段により平面振動板１０に対して薄空気層を付与して、平面振動板１０に機械的に制動をかけるようにしている。

この実施形態では、ヨーク２０ａ側の永久磁石３０ａ１〜３０ａ６の各磁極面３１に沿って薄空気層付与手段として機能する抵抗板５０ａを取り付けるとともに、ヨーク２０ｂ側の永久磁石３０ｂ１〜３０ｂ６の各磁極面３１に沿って抵抗板５０ｂを取り付け、抵抗板５０ａと平面振動板１０との間および抵抗板５０ｂと平面振動板１０との間に、それぞれ、薄空気層６０を形成する。抵抗板５０ａ，５０ｂを区別する必要がない場合には、総称として抵抗板５０と言う。

抵抗板５０は非磁性体で、一例として０．２ｍｍ程度の厚みでエッジング加工により多数の開口（貫通孔）を開けたＳＵＳ３０４等の金属シートが好ましく採用される。このように、抵抗板５０は厚みが薄くかつ非磁性体であるため、平面コイル１１に加えられる磁束を低下させることは殆どない。また、抵抗板５０と平面振動板１０との間の間隔は、平面振動板１０の最大振幅よりも０．数ｍｍ程度大きく設計すればよい。

抵抗板５０によって平面振動板１０との間に形成される薄空気層６０の空気室は小さいことから、空気室と抵抗とで形成されるローパスフィルタのカットオフ周波数を高い周波数にすることができる。このため、高音域の減衰を防止することができる。また、薄空気層による抵抗（音響抵抗）は、抵抗板５０に開ける開口の大きさにより任意に設計することができる。

抵抗板５０には、複数の開口を有する多孔の樹脂シートを用いることもできる。柔軟な樹脂シートの場合には、平面振動板１０の振動による音圧によって撓まないように、所定のテンションをかけた状態で、永久磁石３０の各磁極面３１に接着材等を介して貼着すればよい。

このように、本発明によれば、抵抗板５０（５０ａ，５０ｂ）により平面振動板１０の両面側に薄空気層６０を形成することにより、高音域を減衰することなく、平面振動板１０に機械的制動をかけることができる。

なお、上記実施形態では、平面型電気音響変換器１を矩形状としているが、円形（円盤）状として形成することもできる。本発明の平面型電気音響変換器１は、ヘッドホンエレメントとしてヘッドホンに好ましく適用される。

１ 平面型電気音響変換器
１０ 平面振動板
１１（１１ａ，１１ｂ） 平面コイル
１２ 直線配線部分
２０（２０ａ，２０ｂ） ヨーク
２１ 放音孔
３０（３０ａ１〜３０ａ６，３０ｂ１〜３０ｂ６） 永久磁石
３１ 磁極面
４０（４０ａ，４０ｂ） スペーサ
５０（５０ａ，５０ｂ） 抵抗板（薄空気層付与手段）
６０ 薄空気層

Claims (6)

1. コイルを有する平面振動板と、上記平面振動板の両面側に所定の間隔をもって平行に配置される板状をなす一対のヨークとを含み、上記ヨークの各々には、上記コイルに磁束が鎖交するように複数の永久磁石が磁極の向きを反対として交互に配置され、かつ、上記一方のヨーク側の永久磁石と上記他方のヨーク側の永久磁石とが同極同士として向かい合うように配置されており、少なくとも上記一方のヨークに放音孔が形成されている平面型電気音響変換器において、
   上記平面振動板に対して当該平面振動板を機械的に制動するための薄空気層を付与する薄空気層付与手段を備え、
   上記薄空気層付与手段は、上記各永久磁石の上記平面振動板と対向する磁極面に沿って配置され複数の開口を有する非磁性体の抵抗板を備え、上記抵抗板により上記平面振動板との間に上記薄空気層が形成されていることを特徴とする平面型電気音響変換器。
2. 上記抵抗板として金属シートが用いられることを特徴とする請求項１に記載の平面型電気音響変換器。
3. 上記抵抗板として樹脂シートが用いられることを特徴とする請求項１に記載の平面型電気音響変換器。
4. 上記コイルが上記永久磁石の磁束と鎖交する直線配線部分を複数箇所に含むジグザグ状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の平面型電気音響変換器。
5. 上記他方のヨークにも放音孔が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の平面型電気音響変換器。
6. ヘッドホンエレメントとして、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の平面型電気音響変換器を有するヘッドホン。

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