JPH01242000A - 動電型電気音響交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の産業上の利用分野コ 本発明は、スピーカ、マイクロフォン、イヤホン、電話
等の動電型電気音響交換器に関し、その特徴とするとこ
ろは、非常に厚みを薄く形成できる点にあり、従来のこ
の種の動電型電気音響交換器と異なる磁気回路構成によ
って構成されると共に、コイルが固定されていて、永久
磁石が移動する構造になっており、可動体の重量を軽く
てき。

その結果、応答速度を向上させてその振動を音響あるい
は電流に変換する効率を高め、低音の音響も容易に発生
でき、リード線を引きずらずに済むようにして長寿命の
ものが期待でき、構造を簡単にして安価に量産できるよ
うにした。効率の良い動電型電気音響交換器となってい
ることにある。

［技術背景とその問題点］ 動電型電気音響交換器９例えは、スピーカーは、ボイス
コイルを環状の磁界内に移動自在に配置させて音声電流
を流すと、ボイスコイルが電流変化につれて振動するよ
うにしたものである。この場合２コイルで振動体を動か
して音波を再現するスピーカをダイナミック・スピーカ
という。そしてコイルを円錐（コーン）状の紙等に直結
して−２＝ 音波を放射するものをダイナミック・コーン・スピーカ
という。またボイスコイルで小さな振動体を動かし、そ
の前面にポーン（いうなればラッパ）をつけて効率良く
音波を放射するようにしたものをダイナミック・ポーン
・スピーカという。

マイクロフォン、例えは、ダイナミック・マイクロフォ
ンは７ダイナミツク・スピーカと同様な構造て、逆に音
波を受けて振動体が動くと、これにつけたボイスコイル
か磁界内で振動して電流を発生するようにしたものであ
る。これらの動電型電気音響交換器は、何れも同じよう
な構造なので、以下においてはスピーカについて説明す
ることとする。

従来の多くのダイナミック・コーン・スピーカ１は、第
３図に示すように構成されている。

即ち、センターボール（中心磁極）２を備えたヨークプ
レート３に円筒状のフェライトマグネットからなる永久
磁石４．同じく円筒状の上部ヨークプレート５を配置し
、これらを接着剤等によって固定して界磁部６を構成し
て固定側を構成している。ここで示す界磁部６は、外磁
型と呼ばれるものであるが、ヨークを用い、このヨーク
の内部の中央に柱状の永久磁石とセンターボールを組み
込んだ内磁型と呼ばれるものであっても良い。

この界磁部６には、コーン状のフレーム７が結合され、
このフレーム７の周縁部には、カスケラト（矢紙）８と
共にコーン状の振動体９の周縁部が接着剤などによって
結合されている。この振動体９の中央部には円筒状に形
成されたボイスコイル１０を下部に巻装した紙や薄プラ
スチック等で形成されたコイルボビン１１が結合されて
いる。

このコイルホビン１１の中間部は、ボイスコイル１０を
磁極間中央に保持し、振動に適宜なタンピンク（制動）
をかけるためのダンパー１２により支持し、ボイスコイ
ル１０を界磁部６の環状の磁気空隙１３内に正しく位置
させるようにしている。また、上記振動体９の中央部上
面には、空気中の塵埃が磁気空隙１３内に侵入しないよ
うに防塵布などのダストキャップ１４を取り付けている
。

このような従来のスピーカ１によると、その磁気回路、
すなわち界磁部６が径方向空隙型構造となっていること
から、軸方向に極めて長く且つ大きなものになる欠点が
あった。またこのような構造のために、ｍ造も複雑にな
り、軽薄短小化に適するスピーカを安価且つ容易に量産
することができなかった。また従来のスピーカ１による
と、ボイスコイル１０がリード線を引きずって振動する
ため、長時間の使用によっては、リード線が切断しなり
、リード線の半田外れが生じたりして、破損する惧れが
あり、また寿命が短くなる欠点があった。

また、ボイスコイル１０のリード線１５は、その両端子
を磁気空隙１３を通してその上部から引き出し、振動体
９（またはフレーム７であってもよい）に導いて、その
位置に半田付けしているため、　■磁気空隙１３内にボ
イスコイル１０のリード線１５の両端子を通すために、
厚みの制限されたボイスコイル１０を用いることにより
。

リード線１５の厚み分だけ磁気空隙１３内の磁束密度を
高めることができず、効率の悪いものになっていた。　
■磁気空隙１３内にボイスコイル１０のリード線１５の
両端子を通すため、及びこのリード線１５の両端子を振
動体９等に半田付けしなけれはならないため、量産性が
優れず、高価なものになっていた。　■また振動体９は
、昨今の薄膜プラスチックで形成した場合には、これに
リード線１５の端子を半田付けすると、その時に熱によ
り穴が明き、不良率が多くなり、望ましい薄膜プラスチ
ックで振動体９を形成できす、安価に量産することがで
きなかった。　■磁気空隙１３内にボイスコイル１０の
リード線１５の両端子を通しているため、ボイスコイル
１０の振動時にリート線１５が固定側と接触する惧れが
あり。

かなり精度良く製作しなければならないものにあっては
不良率も非常に多いものとなっていた。

また従来のスピーカ１の場合、ボイスコイル１０か振動
する方式である為、　■ボイスコイル１０を構成する導
線は、その比重（銅の比重は。

約７である）が重いなめに負荷が大きく、応答速度が遅
く１幅広い範囲に渡って、より精度良く音響信号を取り
出すことができない欠点かあった。

特にダイナミックな低音を取り出すのに十分なものにな
っていなかった。　■まなホイスコイル１０を形成する
ための導線が非常に重い事による上記■の欠点が少して
もなくなるように、すなわち、ボイスコイル１０の重量
が重くならないように且つ磁気空隙１３を広くして当該
磁気空隙１３における磁束密度を低下させないようにす
るために、導線が重ならないように密接して１列の密巻
き（または、整列巻きといわれる）に巻線形成しなけれ
ばならない。このように１列に密巻きされたボイスコイ
ル１０の巻線製造は、非常に精度を要して大変ななめ、
不良率も高く、非常に高価になる欠点を持っていた。　
■」１記■及び■の欠点の生する原因の１つは、従来の
スピーカ１等では、規格によって、ボイスコイル１ｏの
抵抗値か２例えば、８Ω等のように定められていること
による。しかし、その抵抗値に合わせてボイスコイル１
０を製造することは非常にやつがいで、量産性に優れな
い欠点をもっていた。

また、上記のようにボイスコイル１０は、１列に密巻き
して形成しなければならないため、導線を多数ターン巻
線形成できず、ボイスコイル１０を振動させるための大
きな駆動力を発生させることができず、低音の場合には
、精度良く音声信号を出すことができなかった。また２
特に、低音を精度良く出そうとすると、非常に高精度に
なり。

安価に精度の良い低音を出すことのできるスピーカ等を
形成することが出来なかっな。

なお、ボイスコイル１０を振動させるための駆動力Ｔは
。

Ｔ＝ｔ・■ ｔ、導線のターン数 ■：雷電 流与えられるが、従来では、上記理由により導線の巻線
ターン数ｔを大きな値にすることが出来ないなめ、上記
のように大きな駆動力を得ることができないばかりか、
電流■の値も大きくなり、効率の悪いスピーカ１になる
欠点かあった。

［本発明の課題］ 本発明の課題は、従来の動電型電気音響交換器の概念を
全く変えて、まず磁気回路（界磁部）は、極めて簡単で
安価になる構造のフラットなコイルと磁石を用いた軸方
向空隙型構造とすることて、極めて磁気回路の厚みを薄
く形成できるようにすることを課題になされたものであ
る。また同じく、従来の動電型電気音響交換器の概念を
全く変えて、コイルは動かさないで、永久磁石を動かす
ようにすることで、コイルがリート線を引きすって振動
することによるリート線の切断や半田外れによる破損を
無くし長寿命で信頼性の高い動電型電気音響交換器を得
ることを課題に成されたものである。

またリード線を磁気空隙１３に通さないで済むようにし
、しかもリード線の両端子を振動体等に半田付けする厄
介な工程を省略し、量産性に優れたものにし、安価に製
造できるようにすることを課題に成されたものである。

また本発明の課題では、コイルを動かさない構成にする
ことで、リ−導線か固定側と摺動接触して断線する事を
なくし、しかも永久磁石として導線よりも比重の小さな
マグネット材（例えば、比重的４くらいのもの）を用い
て楕成し、これを動かずようにすることで、振動子の重
量を軽くシ、応答速度を速くし、広い範囲に渡って、よ
り精度良く音響信号を取り出すことができるようにし、
特にダイナミックな低音を取り出すのことが出来るもの
を安価に構成できるようにすることを課題に成されたも
のである。またコイルを動かさないで済む構成にするこ
とにより、非常に製造の厄介な導線か重ならないように
密接して１列に巻線する密巻き巻線（整列巻きともいう
）方法を採用しないて済み安価に製造できるカラ巻き巻
線法を採用できるようにして４巻線製造を極めて容易に
し、不良率を減らし当該コイルを安価且つ容易に量産で
きるようにすることを課題に成されたものである。また
２そのコイルは、極めて安価且つ容易に巻線形成できる
導線を多数ターン巻線したフラットな空心型等のコイル
形状に構成し、しかもその導線を多数ターン巻回したコ
イルを収納できる十分なスペースを構成できる磁気回路
構造にすると共に、そのコイルは、１列に密巻き巻線形
成しないで済むようにして、導線を多数ターン巻線形成
したフラットなコイルを用いて、当該永久磁石を振動さ
せるための大きな駆動力を発生させることができるよう
にして、低音の場合にも、精度良い音声信号を取り出す
ことができるようにすることを課題に成されたものであ
る。このようにするにあたって２永久磁石を振動させる
ための駆動力Ｔ Ｔ＝ｔ・■ ｔ：導線のターン数 ■＝電流 において、駆動力Ｔは導線のターンすうｔ及び電流Ｉに
比例するから、導線の巻線ターン数ｔか大きな値に成る
ように形成することで、大きな駆動力Ｔを得ることがで
きるようにし、また電流■の値も小さくできるようにす
ることで、効率の良いスピーカ等の動電型電気音響交換
器が得られるようにすることを課題になされたものであ
る。

［本発明の課題達成手段」 かかる本発明の課題は、軸方向の空隙を有する磁気回路
の固定側に導線を多数ターン巻回形成した空心型コイル
等のフラットな振動力発生用コイルを固定し、該振動力
発生用コイルと軸方向の空隙を介して上面と下面とが異
極に着磁されたフラットな単極の永久磁石を上記磁気回
路の空隙内をその軸方向に往復振動自在に設け、該永久
磁石の軸方向の往復振動によって連動若しくは当接する
振動体を上記永久磁石に直接若しくは間隔をおいて設け
ることによって達成される。

［本発明の一実施例］ 第１図は本発明のダイナミック・コーン・スピーカ１６
の主要部の分解斜視図、第２図は同縦断面図である。第
１図及び第２図を参照して、以下に１本発明の一実施例
を説明する。

本発明の一実施例を示すダイナミック・コーン　スピー
カ１６は、磁性体１例えば、鉄板などをプレス手段等に
より、カップ状凹部１７を有するヨークプレート１８及
びフレーム１９を一体形成することで、界磁部となる固
定子２０を形成している。またフレーム１９には、透孔
２６を複数箇所に形成している。そして、カップ状凹部
１７の上端部に一体形成したコーン状のフレーム１９の
上端の四隅の周縁部には、スピーカ１６を固定側に螺子
等で固定するための透孔２７を有するフランジ２８を形
成しており、また図示しないガスケットと共にコーン状
の振動体２１の周縁部が接着剤なとによって結合されて
いる。この振動体２１の下端中央部にはフラットな円板
状の軸方向の厚みが１ｍｍ以下（これは、スピーカ１６
の仕様や大きさなどによって異なるが、小型のスピーカ
１６なとては、０．５ｍｍ位に形成すると良い）に形成
された永久磁石２２が結合され、更にその上には厚みが
０．５ｍｍなどのように極めて薄い鉄板などのバックヨ
ーク２９が固定されていて磁気回路３０内において、そ
の軸方向に往復振動かてきるようになっている。円板状
の永久磁石２２は、適宜なマグネット及びその適宜な形
成方法によって本発明の趣旨を満足できるものを容易に
形成できるものであるか、この永久磁石２２は、上面と
下面とでは互いに異極となるように着磁されている。す
なわち、この実施例の永久磁石２２では、上面がＮ極に
、下面がＳ極に着磁されている単極構造となっている。

ここに、最適な永久磁石２２を形成するマグネット材と
しては、形成される永久磁石２２が、後記するフラット
な空心型のステータ振動力発生用コイル２３の比重（一
般に比重は約７）よりも軽く１強い磁束密度が得られ、
しかも加工あるいは形成が極めて容易な物が望ましい。

この為２本発明者が選択して試作した永久磁石２２は、
マグネットとして強力な磁力が得られ、しかも極めて厚
みの薄いものを容易に得ることができるように、比重が
４くらいのネオジューム・ボロン・鉄系樹脂マクネット
を用い、これをモールド成形手段によって円板状に形成
している。永久磁石２２の中間部は、当該永久磁石２２
を適宜な磁気回路３０内に保持し、当該永久磁石２２の
往復振動に適宜なダンピング（制動）をかけるための図
示しないタンパ−により支持し、永久磁石２２を磁気回
路（界磁部）３０の軸方向の磁気空隙３１内に正しく位
置させるようにしている。また、上記振動体２１の中央
部上面には、空気中の塵埃が磁気空隙３１内に侵入しな
いように防塵布などのダストキャップ２４を取り付けて
いる。ヨークプレート１８のカップ状凹部１７の内面１
７ａには、導線を適宜ターン数はどガラ巻線してフラッ
トな空心型に形成したステータ振動力発生用コイル２３
を接着剤を用いて固定し、該ステータ振動力発生用コイ
ル２３のリード線２５をヨークプレート１８の下方部に
設けた透孔３２から引き出して外部に導いている。

３４は、プラスチック等で形成されたボビンを示す。

［発明の作用］ 本発明において例示しな動電型電気音響交換器としての
スピーカ１６において、振動力発生用コイル２３に音響
信号に基づいた大きさの交番電流を流すと、フレミンク
の左手の法則に従って、磁気空隙３１の軸線方向に沿っ
て往復振動する力を発生するので、永久磁石２２は磁気
空隙３１内をその軸線方向に沿って往復振動する。この
ため。

永久磁石２２に固定された振動体２１が振動して、適宜
な波長の且つ大きさの音響信号音を発生させることがで
きる。

［発明の効果］ 本発明は上記構成からなるため、後記で更に説明するが
、極めて軸方向に厚みの薄い軽薄短小化に沿った安価な
動電型電気音響交換器を得ることができる効果がある。

またボイスコイルのような厄介で高価になり、また動電
型電気音響交換器を大型にする物を用いず、またコイル
は動かさないで、永久磁石が動くようになっているため
、リード線を引きすって振動することによるリード線の
切断や半田外れによる破損がなくなり信頼性が高く且つ
長寿命の動電型電気音響交換器を得ることができる。ま
たリード線の両端子を振動板等に半田付けする厄介な工
程を省略できるため、量産性に優れ、安価に製造できる
効果がある。またリード線の両端子を振動体に半田付け
しなくてよいので２薄膜プラスチツクでできた振動体を
用いることが可能になり、全体としても安価になる部品
。

及び量産工程を採用できる。また永久磁石（比重約４）
は導線（比重約７）よりも比重が軽く、シかも磁力を強
くできるマグネット材で構成できるため、振動子の重量
が軽くなり、応答速度が速くなり広い範囲に渡って、よ
り精度良く音響信号を取り出すことができるため、従来
において困難であった。特にダイナミックな低音を取り
出すのことが出来る効率の良好なものを安価に構成でき
る効果がある。更にまた十分なスペースが取れることと
、コイルを動かさないで済むため、非常に製造の厄介な
導線が重ならないように密接して１列に巻線する密巻き
巻線方法を採用しないで済むカラ巻きを採用できるため
１巻線製造を極めて容易にし、不良率を減らし当該コイ
ルを安価且つ容易に量産できる効果がある。更にまた。

軸方向空隙型の磁気回路構成となっているため、当該動
電型電気音響交換器を極めて厚みを薄く形成でき、その
応用分野も拡大できる利点がある。またこのように磁気
回路を軸方向に厚みを薄く形成できる永久磁石を用いて
も、係る永久磁石は厚みが薄くても強い磁力を発生でき
る（特に昨今の技術はこれを可能にしている）マクネッ
ト材で形成できるため、多数ターン巻線したフラットな
コイルを用いることができるので、導線を多数ターン巻
線形成したコイルを用いて、当該永久磁石を振動させる
ための大きな駆動力を発生させることができ、低音の場
合にも、精度良い音声信号を取り出すことができる効果
がある。すなわち、永久磁石を振動させるための駆動力
Ｔ Ｔ＝ｔ・■ ｔ：導線の巻線ターン数 ■＝雷電 流おいて、導線のターン数ｔを大きな値にできるので、
大きな駆動力Ｔを得ることかでき、また電流Ｉの値も小
さくできるので、効率の良いスピーカ等の動電型電気音
響交換器を得ることができる効果がある。なお２本発明
の実施例では、主にスピーカについて説明したが、構造
原理の共通するマイクロフォン等の他の動電型電気音響
交換器にも本発明は当然適用があるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すダイナミック・、コー
ン・スピーカの主要部の分解斜視図、第２図は同縦断面
図、第３図は従来のダイナミック・コーン・スピーカの
縦断面図である。 ［符号の説明］ １・・・ダイナミック・コーン・スピーカ。 ２・・・センターボール（中心磁極）。 ３・・・センターボール、４・・・永久磁石。 ５・・・上部ヨークプレート、６・・・界磁部。 ７・・・フレーム。 ８・・・ガスケット（矢紙）、９・・・振動板。 １０　・・ボイスコイル。 １１・・・コイルボビン、１２・・　ダンパー。 １３・・・磁気空隙。 １４・　　・ダストキャップ。 １５・・・リード線。 １６・・・ダイナミック・コーン・スピーカ。 １７・・・カップ状凹部、１７ａ・・・内面。 １８・・・ヨークプレート。 １９・・・フレーム、２０・・・固定子。 ２１・・　振動体、２２・・・永久磁石。 ２３・・・ステータ振動力発生用コイル。 ２４・・・タストキャップ。 ２５・・　リード線、２６．２７・　・透孔。 ２８・・・フランジ、２つ・・・バックヨーク。 ３０・・・磁気回路、３１・・　磁気空隙。 ３２・・・透孔、３３・・　ボビン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 軸方向の空隙を有する磁気回路の固定側に導線を多数タ
   ーン巻回形成した空心型コイル等のフラットな振動力発
   生用コイルを固定し、該振動力発生用コイルと軸方向の
   空隙を介して上面と下面とが異極に着磁されたフラット
   な単極の永久磁石を上記磁気回路の空隙内をその軸方向
   に往復振動自在に設け、該永久磁石の軸方向の往復振動
   によって連動若しくは当接する振動体を上記永久磁石に
   直接若しくは間隔をおいて設けてなる、動電型電気音響
   交換器。