JPH0256199A

JPH0256199A - 動電型電気音響交換器

Info

Publication number: JPH0256199A
Application number: JP20631688A
Authority: JP
Inventors: Manabu Shiraki; 学白木; Osami Miyao; 宮尾　修美
Original assignee: Shicoh Engineering Co Ltd
Current assignee: Shicoh Engineering Co Ltd
Priority date: 1988-08-22
Filing date: 1988-08-22
Publication date: 1990-02-26

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
、ブザー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、極めて厚みを薄く且つ小型軽量に形成で
きる点にあるほか、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コ動電型電気音響交換器１例えば、スピーカは、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、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、
その前面にホーンくいうなればラッパ）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、例えば、ダイナミック・マイクロフォ
ンは、ダイナミック・スピーカと同様な構造で、逆に音
波を受けて振動体が動くと、これにつけたボイスコイル
が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。

６ｅ”ｌ＝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に円筒状のフエライトマグネッ１〜からなる永
久磁石４．同じく円筒状の上部ヨクプレート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ポールを組み
込んだ内磁型と呼ばれるムのであっても良い。

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、ガスケラ１−　（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゛ζ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。

このコイルボビン１１の中間部は、ボイスコイル１０を
磁極間中央に保持し、振動に適宜なダンピング（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ト１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、構造も複雑にな
り、軽Ｊ短小（已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ｉｉＣ来のスピーカ１
によると、ボイスコイル１０か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
したり、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、また寿命か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のリード線の両端子を
通すため、及びこのリード線の両端子を振動体９等に半
田付けしなければならないため、量産性か浸れず、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か明き、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のリード線の両端子
を通しているなめボイスコイル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］０が振動
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が
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。

■またボイスコイル１０を形成するための導線が非常に
重い事による上記■の欠点が少しでもなくなるように、
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ため、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等では、規格によって、ボイスコイル１０の抵
抗値が１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１０
を製造することは率の悪いスピーカ１になる欠点があっ
た。

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、上記のようにボイスコイル１ｏ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１゜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゛が出来なかった。

なお、ボイスコイル１ｏを振動させるための駆動力ＴはＴ＝ｔ、　　・　工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ため、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が、
電流■の値も大きくなり、効率の悪いスピーカ１になる
欠点があった。

［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単極の永久磁石と磁極片を
有するＴ字型突極に振動力発生用コイルを巻装してなる
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
である。

また上記磁極片によって磁気空隙間の磁束密度を高め、
大きな振動力を発揮させると共に振動速度を良好にして
精度の良い音響信号を発生あるいは受信できるようにす
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、コイルがリード線を引きずって振動する
ことによるリード線の切断［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単極の永久磁石と磁極片を
有するＴ字型突極に振動力発生用コイルを巻装してなる
軸方向空隙型構造とすることで、ｆｉめで磁気回路の厚
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、コイルがリード線を引きずって振動する
ことによるリード線の切断により、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（整列巻きともいう）方法によって形成した高価な
ボイスコイルを用いないで済み、安価に製造できるガラ
巻き巻線法を採用できるようにして１巻線製造を極めて
容易にし、不良率を減らし当該動電型電気音響交換器を
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。

［本発明の課題達成手段］かかる本発明の課題は、軸方向の磁気空隙を有する磁気
回路の上記磁気空隙と平行に対向する磁極片を有するＴ
字型突極のセンターポールの外周に導線を多数ターン右
同形成した振動力発生用コイルを固定し、上記磁極片と
軸方向の磁気空隙を介して上面と下面とが異極に着磁さ
れた単極のフラットな永久磁石を上記磁気回路の磁気空
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。

［本発明の一実施例コ第１図は本発明のダイナミック・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１５は、磁性体２例えば、鉄板などをプレス手段等に
より、カップ状凹部１６を有するカップ型ステータヨー
ク１７及びフレーム１８を一体形成することで、界磁部
となる固定子１つを形成している。又上記ステータヨー
ク１７の中央部には、ステータヨーク１７に一体形成さ
れ。

図面において上方に突出形成したセンターポール２０ｂ
の頂部に後記する永久磁石２５からの磁束を集めるため
の磁極片２０ａを形成したＴ字型突極２０を適宜な手段
によって固定している。またフレーム１８には、透孔２
１を複数箇所に形成している。そして、カップ状四部１
６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ットと共にコーン状の
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
の軸方向の厚みが約１ｍｍ以下（これは、スピーカ１５
の仕様や大きさなどによって異なるが、小型のスピーカ
１５などでは、Ｑ、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できるようになっている。

円板状の永久磁石２５は、適宜なマグオ・ット材及びそ
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が、この永久磁石２５
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２５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２５を形成するマグ
ネット材としては１例えば形成される永久磁石２５が、
後記するフラットな空心型の振動力発生用コイル２８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１本発明者が選択して試作した永久磁石
２５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４〜６くらいのネオジューム・ポロン・鉄系（
これら３種以外の成分か混入されたちのを含む）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、軸方向配向の着磁が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
適宜なダンピング（制動）をかけろための図示しないダ
ンパーにより支持し、永久磁石２５を磁気回路（界磁部
）２６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
気中の塵埃が磁気空隙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。

上記Ｔ字型突極２０のセンターポール２０ｂの外周のに
は、導線を適宜ターン数はどガラ巻線して振動力発生用
コイル２８を巻装固定し、該振動力発生用コイル２８の
リード線２９をステータヨーク１７の周壁１７ｂに設け
た透孔３０から引き出して外部に導いている。

尚、Ｔ字型突ｆ！２０の永久磁石２５と対向する面に、
応答性を向上する目的で、銅やアルミニウムなどの良導
体金属体を設けておくと更に都合の良いものとなる。

［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
信号に基づいた大きさの交番電流を流すと、電磁気宇の
法則に従って、磁気空隙２７の軸線方向に沿って往復振
動する力が発生するので、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。このため、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せることができ
る。

尚、上記例に於いてフレーム１８とステータヨーク１７
とを一体形成したが、別個に形成して互いに連結固定し
ても良く、またフレーム１８と分離されたステータヨー
ク１７のセンターポール２０ｂに振動力発生用コイル２
８を巻線機を用いて巻線装着しても良い。しかし、第１
図に示すような空心型形状の振動力発生用コイル２８を
予め形成しておき、これをセンタボール２０ｂの下端か
らその外周に装着し、しがる後にセンターポール２０ｂ
の下端を適宜な手段によってステータヨーク１７に固定
しても良い。

あるいは２周壁１７ａを取り去った形状の、即ち１円板
状の底部１７ｂのみからなるステータヨーク１７とＴ字
型突極２０とを一体形成し、センターポール２０ｂに振
動力発生用コイル２８を巻線し、適宜な手段によってス
テータヨーク１７ｂと２周壁１７ａを一体形成した上記
フレム１８とを一体形成しても良い。

［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磁気空隙
を介して永久磁石とＴ字型突極の磁極片とを対向配設し
ているので、当該磁極片に永久磁石の磁束を効率良く集
めることができ、従って磁気空隙内の磁束密度を高める
ことができるので振動力発生用コイルに通電することで
、大きな振動力と応答性の良い振動力が得られ、極めて
高性能でありながら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。

またリート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（比重的４〜６）は磁力を強くできるマグ
ネット材で構成して小型軽量にできるため、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と取り出すことができる。

更にまた振動力発生用コイルを巻装するための十分なス
ペースが収れることと、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列に巻線した高価なボイスコイルを用いないで済むの
で、コイルの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）マグネット材で形成できるため、振動力発生
用コイルは導線を多数ターン巻線できるので、該導線を
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、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動電型電気音
響交換器を安価に構成できる効果がある。

、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工：電流において、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を得ることができ、また電流■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、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。［符号の説明コト・・ダイナミック・コーン・スピーカつ　　。・センターポール（中心磁極）。・センターポール、４・・・永久磁石。・上部ヨークプレート、６・・・界磁部・フレーム。・ガスケット（矢紙）、９・・・振動板。・ボイスコイル、コイルボビン、１２・・・タンパ− ・磁気空隙。・ダストキャ・ツブ・ダイナミック・コーン・スピーカ。カップ状凹部、１７・・・ステータ７ａ・・・周壁、１７ｂ・・・底部フレーム、１つ・・・固定子。Ｔ字型突極、２０ａ・・・磁極片。・センタボール、２１．２２・・・透・・・フランジ、２４・・・振動体。・永久磁石、２６・・・磁気回路。・磁気空隙・振動力発生用コイル。・リード線、３０・・　透孔。５　・７　・８　・１１　・１３　・１４　・ｌ　５　・１６　・ヨーク、１１８・・・２０・　・　・２０ｂ・孔、２３２５・２８・２９・第１図

Claims

【特許請求の範囲】

軸方向の磁気空隙を有する磁気回路の上記磁気空隙と平
行に対向する磁極片を有するＴ字型突極のセンターポー
ルの外周に導線を多数ターン巻回形成した振動力発生用
コイルを固定し、上記磁極片と軸方向の磁気空隙を介し
て上面と下面とが異極に着磁された単極のフラットな永
久磁石を上記磁気回路の磁気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
。