JPH01318498A - 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］ 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
でき。

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
てき、リード線を引きずらすに済むようにして長寿命の
ものが期待てき、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１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
うにしたちのである。この場合、コイルで振動体を動が
して音波を再現するスピーカをタイナミック　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
して音波を放射するものをタイナミック・コーン・スピ
ーカという。まなホイスコイルで小さな振動体を動かし
７その前面にホーン（いうなれはラッパ）をつけて効率
良く音波を放射するようにしたものをタイナミック　ホ
ーン・スピーカという。

マイクロフォン、例えは、タイナミック・マイクロフォ
ンは、タイナミック　スピーカと同様な構造で、逆に音
波を受けて振動体か動くと、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。

従来の多くのクイナミック　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、センターポール（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．同し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。ここで示ず界磁部６は、外磁
型と呼はれるものであるか、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ポールを組み
込んた内磁型と呼は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か結合され、
このフレーム７の周縁部には、ガスケット（矢紙）８と
共にコーン状の振動体９の周縁部が接着剤なとによって
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ホヒン］１が結合されて
いる。

このコイルホヒン１１の中間部は、ボイスコイル１０を
磁極間中央に保持し、振動に適宜なダンピング（制動）
をかけるためのタンパ＝１２により支持し、ホイスコイ
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
うに防塵布なとのタストキャップ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か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、構造も複雑に
なり、軽薄短小化に適するスピーカを安価且つ容易に量
産することがてきなかった。また従来のスピーカ１によ
ると、ボイスコイル１０かリート線を引きすって振動す
るため、長時間の使用によっては、リート線か切断した
り、リート線の半田外れか生したりして、破損する惧れ
かあり、また寿命が短くなる欠点があった。

また、ボイスコイル１０の図示しないリード線は、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てあってもよい）に導いて
、その位置に半田付けしているため、　■磁気空隙１３
内にホイスコイル１０のリート線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。

リード線の厚み分たけ磁気空隙１３内の磁束密度を高め
ることができす、効率の悪いものになっていた。　■磁
気空隙１３内にホイスコイル１０のリード線の両端子を
通ずため７及びこのリート線の両端子を振動体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
形成てきず、安価に量産することがてきなかった。　■
磁気空隙１３内にボイスコイル１０のリード線の両端子
を通しているため。

ボイスコイル１０の振動時にリード線が固定側と接触す
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が振動
する方式である為、　■ホイスコイル１０を構成する導
線は、その比重（銅の比重は。

約７である）か重いために負荷か大きく、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
出すことかてきない欠点かあった。

特にタ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。

■またボイスコイル１０を形成するための導線か非常に
重い事による上記■の欠点が少してもなくなるように、
ずなわち、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はならない。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。

■上記■及び■の欠点の生ずる原因の１つは、従来のス
ピーカ１等ては、規格によって、ホイスコイル１０の抵
抗値か２例えは、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ホイスコイル１０
を製造することは非常にやっかいで、量産性に優れない
欠点をもっていた。

また、上記のようにホイスコイル１０は、１列に密巻き
して形成しなりれはならないため、導線を多数ターン巻
線形成てきす、ホイスコイル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な。また、
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てきるスピーカ等を
形成することか出来なかった。

なお、ホイスコイル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 ■　電流　　　　゛ て与えられるが、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ため、上記
のように大きな駆動力を得ることができないはかりか、
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、ｉ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で、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
り、またステータヨークとセンターポールを一体化して
合理的且つ容易ににセンターポールを形成し、該センタ
ーポールの外周に空心型のフラットな振動力発生用コイ
ルを固定することて、大きな振動力を発揮させて精度の
良い音響信号を発生あるいは受信てきるようにすること
を課題になされたものである。

また同しく、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て、永久磁石を動かすよう
にすることて、コイルかリード線を引きずって振動する
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
、しかもリート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、リード線が固定側と摺動接触して断線する事を
なくシ、シ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、比重約４くらいのもの）を用い
て構成し、これを動かすようにすることで、振動子の重
量を軽くシ。

応答速度を速くし７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かてきるようにし。

特にクイナミックな低音を取り出すのことか出来るもの
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て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
用しないで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。

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、そのコイルは、極めて安価且つ容易に巻線形成て
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かできる
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、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 ■：雷電 流おいて、駆動力Ｔは導線のターン数１．及び電流■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て、大きな駆動力Ｔを得ることがて
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
器か得られるようにすることを課題になされたもめであ
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
のステータヨークに一体形成したセンターポールの外周
に導線を多数ターン巻回形成した空心型コイルのフラッ
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且つ上記振動力発生用コイルより
も比重の軽いマグネット材で形成された永久磁石を上記
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
て設けることで達成される。

［本発明の一実施例］ 第１図は本発明のタイナミック　コーン・スピーカ１５
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２本発明の一実施例
を説明する。

□本発明の一実施例を示すタイナミック　コーン　スピ
ーカ１５は、磁性体１例えは、鉄板なとをプレス手段等
により、リンク状凹部１６を有するステータヨークコ。

７及びフレーム１８を一体形成することて、界磁部とな
る固定子１９を形成している。又上記ステータヨーク１
７の中央部には、永久磁石２５からの磁束を集めるため
にプレス等の手段によって図面において上方に突出形成
する内部が空洞部となっているセンターポール２０を当
該ステータヨーク１７に一体形成している。またフレー
ム１８には、透孔２１を複数箇所に形成している。そし
て、リンク゛状凹部１６の上端部に一体形成したコーン
状のフレーム１８の上端の四隅の周縁部には、スピーカ
１５を固定側に螺子等で固定するための透孔２２を有す
るフランジ２３を形成しており、また図示しないガスケ
ラ１〜と共にコーン状の振動体２４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２４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
るか、小型のスピーカ１６などでは、０．５ｍｍ位に形
成すると良い）に形成された永久磁石２５が結合され、
磁気回路２６内において、その軸方向に往復振動がてき
るようになっている。円板状の永久磁石２５は、適宜な
マクネット及びその適宜な形成方法によって木発明の趣
旨を満足て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２５は、上面と下面とては互いに異極とな
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２５ては、上面かＮ極に、下面か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２
５を形成するマクネッＩ・材としては、形成される永久
磁石２５か、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２６の比重（一般に比重は約７）よりも
軽く２強い磁束密度が得られ、しかも加工あるいは形成
か極めて容易な物が望ましい。

この為１本発明者か選択して試作した永久磁石２５は２
マクネットとじ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、比重か４〜６くらいのネオジューｌ＼　ポロン
　鉄系（これら３種以外の成分が混入されたものを含む
）樹脂マグネットを用い、これをモールド成形手段によ
って円板状に形成され。

軸方向配向の着磁か成されたものを選択している。永久
磁石２５の中間部は、当該永久磁石２５を適宜な磁気回
路２６内に保持し、当該永久磁石２５の往復振動に適宜
なタンピンク（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２５を磁気回路（界磁部）２
６の軸方向の磁気空隙２７内に正しく位置させるように
している。また、上記振動体２４の中央部には、空気中
の塵埃か磁気空隙２７内に侵入しないように防塵布など
のタストキャップ１４を取り付けている。

ステータヨーク１７のセンターポール２０の外周のリン
グ状凹部１６内には、導線を適宜ターン数はとカラ巻線
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２８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２８のリード線２９をステータヨーク１８
の側方部に設けた透孔３０から引き出して外部に導いて
いる。

［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１５において、振動力発生用コイル２８に音響
信号に基つ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２７の軸線方向に沿っ
て往復振動する力が発生ずるのて、永久磁石２５は磁気
空隙２７内をその軸線方向に沿って往復振動する。この
なめ。

永久磁石２５に固定された振動体２４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ぜることがて
きる。

［発明の効果］ 本発明は上記構成から明らかなように軸方向の空隙を持
つステータヨークをプレスの打ち抜き手段にて一体して
安価且つ容易にセンターポールを形成し、その外周に空
心型のフラゾ１−な振動力発生用コイルを設（プている
ため、磁束を効率良く集めることができ、従って後記て
更に説明するが。

極めて軸方向に厚みの薄い軒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かできる効果がある。

またボイスコイルのような厄介て高価になり。

また動電型電気音響交換器を大型にする物を用いす、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、リード線を引きず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か
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。

またリート線の両端子を振動板等に半田付けする厄介な
工程を省略できるなめ、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、薄膜プラスチッつてて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４〜６）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、振動子の重量か軽くなり、応答速度か
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。

特にタ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かある。

更にまた十分なスペースが取れることと、コイルを動か
さないて済むため、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７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な
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てき
る永久磁石を用いても、係る永久磁石は厚みが薄くても
強い磁力を発生てきる（特に昨今の技術はこれを回部に
している）マクネット材て形成できるなめ、多数ターン
巻線したフラットなコイルを用いることかてきるので、
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
とがてき、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　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て、
大きな駆動力Ｔを得ることがてき、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１本発明の実施例では、主にスピーカについて説明
したが、Ｉ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・・　センターポール（中心磁極）。 ３・・・センターポール、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・　　ホイスコイル。 １１　・・コイルボビン、１２・・・タンパ−２１３・
磁気空隙。 １４・・・ダストキャップ。 １５・・・ダイナミック・コーン・スピーカ。 １６・・　リング状凹部、１７・　・ステータヨーク、
１８・　・フレーム、１９　・・固定子、２０・・・セ
ンターポール。 ２１．２２・・　透孔、２３・・　フランジ。 ２４・・・振動体、２５・・　永久磁石。 ２６　　　磁気回路、２７　・　磁気空隙。 ２８・・・ステータ振動力発生用コイル。 ２９・・・リード線、３０・・・透孔。

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ステータヨークに一体
   形成したセンターポールの外周に導線を多数ターン巻回
   形成した空心型コイル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且
   つ上記振動力発生用コイルよりも比重の軽いマグネット
   材で形成された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。