JPS58127500A - 電磁変換器 - 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】 発明の分野 本発明は、電磁変換器に関し、特に逆カップ形の本人磁
石を有する中央接極子（ｃｅｎｔｒａｌａｒｍａｔｕｒ
ｅ　）　　型電磁変換器に関する。

発明の背景 例えば米国特許第１，７３８．６５３号に記載されてい
る様に、中央構成を有する電磁変換器は、少くとも１９
２９年から知られている。

呼た例えば米国特許第２，５０６．６０９号に記載され
ている様に、エアギャップ（ａｉｒｇｕｐ）がある磁極
片の端部に対して逆向きに取付けたカップ形永久磁石を
有する電磁変換器は、少くとも１９５０年から知られて
いる。

でらに米国特許第１．６４２，７７７号の開示から判る
様に、電磁変換器を設計する際は、磁気回路の効率を相
当考慮しなければならないことが、少くとも１９２７年
から認識されている。実際米国特許第３，４３９，１３
０号に記載されている様に、磁気回路の効率は、とりわ
け物理的寸法と重さ、及び接極子と隣接する磁極片との
間のエアギャップの寸法が、変換器の重要な特徴を決定
する主要要素である。即ち、磁気回路の効率が高まるほ
ど、１）変換器の寸法と重さを縮減でき、及び／又は２
）エアギャップの寸法を広げることができる。

変換器を用いる構成体をより自由に設計できる点からし
て、小型の変換器の方が望捷しい。また変換器を持ち歩
く場合は、軽量にすることが肝腎である。小型かつ軽量
化をはかることは、使用材料の節約、従ってコストの軽
減につながる。さらに、変換器の安定性を高め、かつ製
造過程で行うべき調節を簡略化できることから、エアギ
ャップの寸法を広げることが大切である。これにより、
変換器の性能を高め、かつ製造コストを軽減することが
できる。

高率の磁気回路がもたらす利点については認めながらも
、本発明が成はれる以前には、中央接極子と逆カップ形
永久磁石とを組合せることによって、高率の磁気回路を
有する電磁変換器を形成することについては何人も認識
し得なかった。

発明の概要 本発明による電磁変換器は、円板形バックプレートから
立設する中央磁極片から成る極アセンブリを含んでいる
。コイルアセンブリは、中央磁極片の周辺に配設場れて
、バックプレートに当接している。また基部に中央開口
部を有する逆カップ形永久磁石は、その壁部がコイルア
センブリに外接して、バックプレートに当接する様に配
設されている。永久磁石の基部に穿設した中央開口部の
リムは、中央磁極片の上端を離間包囲している。さらに
永久磁石の壁部は、基部の上面が、磁極片の上面と実質
的に同一平面に位置する様な高さを有している。中央接
極子は、中央磁極片上に離間配置をれるように、非磁性
の振動板で支持されており、磁極片の上面と実質的に平
行する平面上にあって、中央開口部に隣接する永久磁石
の基部の一部と重なり合う寸法を有している。

この様に配置すると、（１）無効エアギャップの数が減
少し、（２）永久磁石の一方の極が、磁石と接極子との
間の有効エアギャップに正確に位置する様になる。これ
らの２つの特徴が組合わきると、有効エアギャップ束に
対する磁束の比率が低下、即ち磁束の漏・れ係数が小さ
くなり、同時に所望の磁気エネルギに対する出力応答レ
ベルの比率が高まる。従って、部品をこの様に構成する
ことによって、磁気回路の効率が高くなる。

詳細な説明 次に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図に示す様に、本発明による電話型の受話器は、モ
ータアセンブリ１００及びフレームアセンブリ２００の
２つの主要アセンブリから成っている。モータアセンブ
リ１００は、上端に面１１３を、下端に円板形バックプ
レート１１４を有する、円筒形の中央磁極片１１２で構
成される磁極アセンブリ１１０を含んでいる。第２図に
示す中央磁極片１１２とバックプレート１１４とは、個
別の素子を接合したものであるが、焼結法を用いること
によって、一体的な構成体として有益に形成することが
できる。これには、中央磁極片１１２とバックプレート
１１４との間の無効エアギャップをなくせるという利点
がある。

いずれにせよ、これらの素子は、パーマロイ等の、低磁
気抵抗の非腐食性材料で形成場れている。説明の過程で
明らかとなる理由から、バックプレート１１４には、対
向する一対のオフセットスロット１１５が設けられてい
る。

第１図及び第２図に示す様に、コイルアセンブリ１２０
は、磁極アセンブリ１１０の周りに配設きれ、中央磁極
片１１２と嵌合する中央開口部１２２を有する、円筒形
のプラスチックボビン１２１から成っている。ボビン１
２１は、その底フランジから垂下する一対の対向配置、
されたオフセット柱１２３を有しており、６柱には電気
端子１２４が嵌入している。端子１２４は、底フランジ
の平面とほぼ平行して互いに反対方向に横に延びている
。

コイル１２６は、ボビン１２１に巻かれ、その両端で、
第３図に示す様に端子１２４に巻きついている。ちなみ
にコイルの両端は、１１１１子１２４に有効にはんだ付
けされている（図示せず）。コイルアセンブリ１２０は
、ボビン１２１の垂下柱１２３がバックプレート１１４
のスロット１１５に延入することによって、ボビンの底
フランジがバックプレートに当接する様に、磁極アセン
ブリ１１０の周りに配設されている。

逆カップ形永久磁石１３０は、コイルアセンブリ１２０
の周りに置かれ、円形の中央開口部１３２を有する、は
ぼ平坦を成す基部１３１、及びコイルアセンブリ１２０
に外接して磁極アセンブリ１１０のバックプレート１１
４に当接する円筒形壁部１３４で構成されている。第２
図から判る様に、壁部１３４の外径は、バックプレート
１１４の外径とほぼ同一であり、またその高さは、基部
１３１の上面が、中央磁極片１１２の面と、実質的に同
一平面上に位置する寸法になっている。

基部１３１の中央開口部１３２は、そのリムが中央磁極
片１１２の円筒面から離れる寸法を有している。永久磁
石１３０は、例えば米国特許第４．０７５．４３７号、
第４．２５１．２９３号、第４．２５３．８８３号又は
第４．２５８，２３４号に開示されている様な磁気材料
で有益に形成でれている。

磁極アセンブリ１１０、コイルアセンブリ１２０、及び
永久磁石１３０は組合わされて、はぼ円筒形のアダプタ
１４０内に設置される。

不導性の非磁気性プラスチック材から成形されるアダプ
タ１４０は、ねじ切外面を有する壁部１４２を含んでい
る。壁部１４２の内径は、永久磁石１３０の壁部、１３
４の外径と厳密に一致する。肩部１４４は壁部１４２の
上端から内側に延び、永久磁石１３０の基部１３１の周
囲に丁度型なる寸法を有している。

このため、永久磁石１３０の中央開口部１３２より大き
くかつこれと同上・を成す円形の中央開口部１４５がで
きる。

同一直径に沿って対向する一対のタフ１４６は、アダプ
タ１４０の壁部１４２の下端から外側に延びている。各
タブ１４６の下側には端子１４７が嵌入しているが、こ
の’ＡＩ５子は、第３図に最も明確に示す様に、壁部１
４２の接線方向に延びる片持ち脚部１４８を備え−〔い
る。脚部１４８は夫々、磁極アセンブリ１１０、コイル
アセンブリ１２０及び永久磁石１３０を組合せて、アダ
プタ１４０内に置き、左回りに回転きせると、コイルア
センブリ１２０の端子１２４の下側に到来し、事実上こ
れらと密接係合する。これらの部品を上記の様に組立て
ると、端子１４７は、アダプタ１４０内の磁極アセンブ
リ１１０、コイルアセンブリ１２０、及び永久磁石１３
０を保持する役目をする。また端子１４７は、コイル１
２６に電気的に接続されているが、これは、端子１４７
の開口部１４９に擬人するねじ、ばね接触又はろう付き
リード線等によって得られる。

モータアセンブリ１００は、アダプタ１４０に接合され
て、磁極アセンブリ１１０、コイルアセンブリ１２０及
び永久磁石１３０のハウジングを形成するバックカバー
１５０によって完成でれる。不導性の非磁気性プラスチ
ック材から成形きれるバックカバー１５０は、コイルア
センブリ１２０の端子１２４を受入′　　れる、一対の
対向配置されたオフセットスロット１５５を備えている
。

フレームアセンブリ２００は、カップ形の不導性の非磁
気性プラスチックフレーム２１０ヲ含んでいる。フレー
ム２１０はアダプタ１４０のねじ付壁部１４２を収容す
るねじ付中央開口部２１２を有する基部２１１を備えて
いる。基部２１１はさらに、第２図に示す様に、音響抵
抗円板を収容する一対の対向孔２１３を有している。円
筒形の壁部２１４は、基部２１１から上方に延び、肩部
２１６を形成する上端にフランジ部２１５を備えている
。

皿形の振動板アセンブリ２２０は、フレーム２１０に収
容され、フレーム２１０の７ｒ１部２１６に嵌入する周
囲寸法及び形状を有する非磁気性振動板２２１を備えて
いる。振動板２２１は円板状の接極子２２２が嵌着する
円形の中央開口部を有している。接極子２２２の直径は
、永久磁石１３０の中央開口部１３２の直径より若干太
き目である。また接極子２２２は、バナジウムパーメン
ジュール（Ｖａｎａｄｉｕｍ　ｐｅｒｍｅｎｄｕｒ　）
　　等の高透磁性材料で出来ている。

フレームアセンブリ２００は、膜２３０及びグリッド２
４０で完成てれる。ポリエチレンその他の材料で出来た
膜２３０は、振動板アセンブリ２２０の前に置かれて、
ダストカバーの役目をする。不導性かつ非磁気性である
成形プラスチック部材で形成されたグリッド２４０は、
皿形の頂部２４２および円筒形壁部２４４で構成でれて
いる。頂部２４２は、振動゛板アセンブリ２２０と類似
形状を成し、かつ複数個の音響開口部を備えている。壁
部２４４の直径は、フレーム２１０のフランジ部２１５
を収容し、かつこれと密に合致する寸法になっており、
一方高さは、フレームのフランジ部の下側に形成てれて
、グリッド２４０をフレームに固定できる寸法になって
いる。フレーム２１０とグリッド２４０とが組合わさっ
て、振動板アセンブリ２２０と膜２３０とのハウジング
を形成する。

フレーム２１０をアダプタ１４０に捩合することによっ
て、フレームアセンブリ２００とモータアセンブリ１０
０とを接合すると、振動板アセンブリ２２０の接極子２
２２は、アダプタ１４０の中央開口部１４５に嵌入する
。接極子２２２は、中央磁′極片１１２と永久磁石１３
０′の基部１３１との上面が位置する共面部から離間て
れて、これと平行して延びる平面にあって、永久磁石１
３０の中央開口部１３２に直に隣接する基部１３１に重
なっている。

第２図に示す様に、永久磁石１３０の基部１３１に穿設
した中央開口部１３２のリムは、磁石の一方の極、即ち
代表的に北極となり、一方壁部１３４の下端は、他方の
極、即ち代表的には南極となる。従って、永久磁石１３
０の北極から発生するほぼ全部の磁束は、永久磁石と接
極子２２２との間のエアギャップを通って接極子に流入
する。この磁束のあるものは、接極子２２２、次に永久
磁石１３０の外側周辺の空間を通って、磁石の南極に戻
って行く。しかし大半は、接極子２２２を通り内側に向
って半径方向に流れて接極子の中央に達し、次に接極子
と中央磁極片１１２との間のエアギャップを通って中央
磁極片に流入する。芒らに磁束は中央磁極片１１２とバ
ックプレート１１４とを通って、永久磁石１３０の南極
に戻る。従って、この構成によって、高率の磁気回路が
形成されることが判る。

受話器が作動すると、受話器が発する可聴信号あアナロ
グ等価信号である交流型の電気信号が、コイル１２６に
印加される。このため中央磁極片１１２から信号束が発
出し、中央磁極片１１２と接極子２２２との間のエアギ
ャップを通って流れる。この信号束の一部は、接極子２
２２、接極子と永久磁石１３０との間のエアギャップ、
永久磁石、及びバックプレート１１４の順で通過して、
半径方向に流れ、エアギャップを流通する磁束をある程
度援助したり対抗したりする。こうして信号束は接極子
２２２および振動板２２１を駆動して、等価の音響信号
を発生略せる。

接極子２２２と永久磁石１３０との間のエアギャップ及
び永久磁石を貫通する通路の磁気抵抗が高いため、信号
束の一部は接極子及び接極子の頂部とバックプレート１
１４の底部との間に延びる通路の空中を流通して、永久
磁石の外側を一周する。さらにアダプタ１４０、フレー
ム２１０及びグリッド２４０は、不導性の非磁気プラス
チックで形成されているため、この信号漏れフィールド
に対抗するうず電流を発生せず、この結果この信（ン漏
れフィールドは多くの補聴器に装備芒７１でいる誘導形
ピックアップコイルの効力を発揮させ得る大きさとなる
。従って、信号漏ｆ１フィールドが本発明装置の重要な
特質であることが判る゛。測定によると、発生をれた漏
れフィールドは、ウェスタンエレクトリックカンパニー
’　（Ｗｅｓｔｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｃｏｍｐａ
ｎｙ　）　　社を製造元とする電話に現在一般的に使用
でれているＵ字形受話器のものと等価である。

また本発明装置は、わずかの部品で構成されており、こ
のため、先行技術による複雑な構造より製造コストが安
いことが判る。さらに、受話器の製造において、接極子
２２２を含むフレームアセンブリがモータアセンブリ１
００に捩合されていることから、簡単な調整で最大出力
を得ることができる。即ち、接極子２２２及び中央磁極
片１１２と永久磁石１３０の間の有効エアギャップを調
整して、受話器の最大出力を得るには、これらのアセン
ブリを相対的に回すだけで良い。最大出力が得られたら
、ねじ部にエポキシ樹脂を塗布するなどして、アセンブ
リを係止する。

上記の通り、受話器に関して、本発明磁気回路の構成部
品を説明したが、これらの部品の構成配列については、
例えばマイクロホン又は送話器の電気信号発生器、もし
くは音響器又は音信号器の可聴信号発生器として用いる
ことができる。

第４図第５図及び第６図に示す様に、本発明による音響
器は、上記の受信器に使用きれているものと実質的に同
一のモータアセンブリ１００を用いている。しかしこの
モータアセンブリ１００は、フレームアセンブリ２５０
に接合てれて、音響器の音響出力を強める共振空胴を形
成することに利点がある。壁部２６２の上端には、外側
にねじ切りしたモータアセンブリ１００を収容するため
のねじ付中央開口部を形成する、内方に延びる円形フラ
ンジ部２６４が備えられている。また、フランジ部２６
４の上面には、上記の振動机アセンブリ２００を収容す
る皿形のくぼみが設けられている。複数個の開口部２６
５（このうち１つを図示する）は、フランジ部２６４を
貫通して穿設され、振動板アセンブリ２２０と共振器フ
レーム２６０の外側にある空胴とを連絡している。フラ
ンジ部２６４の下側には適宜の音響材料製の環状部材２
６７が接合されて、開口部２６５のダストシールを形成
している。

フレームアセンブリ２５０は、夫々共振器フレーム２６
０の頂部と底部とに締結された、円板形フロントプレー
ト２７０と円板形バックプレート２８０とで完成される
。共振器フレーム２６０の壁部２６２には、その周囲に
等間装置された、３個の下方に延びる脚部２６８（この
うち１つを図示する）が備えられており、バックプレー
トを共振器フレームに固定する締結素子は、これらの脚
部を貫通して処びている。この結果、バックプレート２
８０の周囲の大半は、共振器フレーム２６０の壁部２６
２の底部から離間きれ、これらの間にできた開口部は、
音響器の主な音の入口になる。またフロントプレート２
ＴＯに穿設された複数個の開口部２７２（このうち１つ
を図示する）は、二次的な音の入口となっている。さら
にこのフレーム内の空胴２６６は主なヘルムホルツ共振
空胴となり、一方振動板アセンブリ２２０とフロントプ
レート２７０との間の間隙は、二次的へルムホルツ共振
空胴となる。

本発明による音響器の特徴は、モータアセンブリ１００
をフレームアセンブリ２５０に固定せず、モータアセン
ブリの下側に調節部材２９０を加えることにより、音量
を容易に調節できることにある。第５図に最も明確に示
す様に、調節部材２９０は環状形であり、一対の対向す
る円形スロット２９２を備えており、スロット２９２は
、タブ１４６の端子１４７に穿設された開口部１４９（
第３図参照）の下側に来る様に配置されている。このた
め、第４図に示す様に、開口部１４９に一対のねじを擬
人することによって、調節部材２９０を容易にアダプタ
１４０の底部に締結できる。調節部材２９０はさらに、
その周囲に半径方向に突出するアーム部２９５を備えて
いるが、このアーム部２９５は、共振器フレーム２６０
の壁部２６２とバックプレート２８０との間の開口部を
通って延びる様に、一段下げである。

調節部材２９０をモータアセンブリ１００に結着すると
、アーム部２９５の回転によって、モータアセンブリが
回転し、モータアセンブリの中央磁極片１１２と永久磁
石１３０及び振動板アセンブリ２２０の接極子２２２の
間の磁気ギャップが変化し、これによって音響器の音響
出力が加減される。アーム部２９５の移動量は共振器フ
レーム２６０に備えられた２本の下方に延びる脚部２６
８間の距離に限定されているため、調節部材２９０にス
ロット２９２を設けることによって、モータアセンブリ
１００に対して調節部材を調整できる様になっている。

この様な調節能力を備えているため、アーム部２９５を
用いて、音響器の出力量を変えることができる。

図示した音響器は完全な一体構造となって　　４・いる
が、この代りに、フロントプレート２７０又はバックプ
レート２８０で形成される閉塞体を、音響器を内蔵する
ハウジング構造又は音響器に付随する電気回路部品を備
えたプリント回路板で形成することができる。また共振
器フレーム２６０についても同様にハウジング構造にす
ることができる。さらに図示例では、モータアセンブリ
２００をフレームアセンブリ２５０に対して回転させる
ことにより、音量を調節しているが、モータアセンブリ
をバックプレート２８０又はこれと性能的に等価のもの
に固定し、フレームアセンブリ２５０を回転させること
によって行うことも可能である。この場合は調節部材２
９０を排除して、フレームアセンブリ２５０．にアーム
又はローレットを加える様にする。

上記の通り２つの実施例に関して本発明を説明したが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による受話器の分解斜視図； 第２図は、第３図の２−２線に沿った、組立てられた状
態の受話器の横断面図； 第３図は、受話器の底面図； 第４図は、本発明による音響器の分解斜視図； 第５図は、第４図の音響器を組立てた状態を示す斜視図
である。及び 第６図は、第５図に示した音響器の二部分断面にした立
面図である。 〔主要部品の符号の説明〕 １１２・・・・・・磁極片　１１３・・・・・・磁極片
の面端部１１４・・・・・・バックプレート １２６・・・・・・コイル　　１３０・・・・・・永久
磁石１３１・・・・・・基部　　１３２・・・・・・中
央開口部１３４・・・・・・壁部　　１４０・・・・・
・アダプタ２１０・・・・・・７Ｌ、−ム　　２２１・
・・・・・振動板２２２・・・・・・中央接極子 出願人　　　ウェスターン　エレクトリックカムパニー
塾　インコーホレーテッド 安　　　井　　　幸　　　−＠Ｗ） ＲＧ、２ ＦＩＧ　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １一端が面状である磁極片、磁極片に巻かれたコイル、
   及び磁極片の面を覆う様にこれから離間された中央接極
   子を具備する電磁変換器であって、磁極片の周りには、
   壁部（１３４）、及び磁極片の面より大きい中央開口部
   であり、そのへりで永久磁石の一極を形成し、かつ中央
   接極子から離間されている中央開口部（１３２）を有す
   る基部（１３１）で構成され、また磁極片の面端部に対
   して逆向きになっているカップ形永久磁石（１３０）が
   配設されていることを特徴とする電磁変換器。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の電磁変換器において
   、逆カップ形永久磁石（１３０）の基部（１３１）にあ
   る中央開口部（１３２）が、中央接極子（２２２）の下
   にあることを特徴とする電磁変換器。 ３　特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の電磁変換
   器において、磁極片（１１２）の面端部（１１３）が、
   逆カッ゛プ形の永久磁石（１３０）の基部（１３１”）
   にある中央開口部（１３２）に延入していることを特徴
   とする電磁変換器。 ４　特許請求の範囲第３項に記載の電磁変換器において
   、磁極片（１１２）の面（１１３）と逆カップ形永久磁
   石（１３０）の基部（１３１）のへりの上面とが実質的
   に同一平面上にあることを特徴とする電磁変換器。 ５　特許請求の範囲第１項、２項、３項又は４項記載の
   変換器においてバックプレート（１１４）が、磁極片（
   １１２）の面 （１１３）の対向端に配設されており、また逆カップ形
   永久磁石（１３０）の壁部（１３４）が、バックプレー
   トに当接していることを特徴とする電磁変換器。 ６　特許請求の範囲第５項に記載の電磁変換器において
   、壁部（１３４）の下端が、バツクプレート（１１４）
   の周囲に隣接する部分に当接していることを特徴とする
   電磁変換器。 ７　特許請求の範囲第５項に記載の電磁変換器において
   、磁極片（１１２）とバックプレート（１１４）とが一
   体構造であることを特徴とする電磁変換器。 ８　特許請求の範囲第５項に記載の電磁変換器において
   、磁極片（１１２）、バックプレート（１１４）及び逆
   カップ形永久磁石（１３０）が、接極子（２２２）を収
   容する不導性の第２非磁気ハウジング（２１０）に捩入
   する、不導性の第１非磁気ハウジング（１４０）に収容
   されていることを特徴とする電磁変換器。 ９　特許請求の範囲第１項乃至第８項の何れかに記載の
   電磁変換器において、磁極片（１１２）及び逆カップ形
   永久磁石（１３０）が第２ハウジングに捩入する第１ハ
   ウジングに収容されており、中央接極子（２２２）が、
   少くとも１個の共振空胴を有する第２ハウジングに収容
   された振動板（２２１）で支持されており、また第１及
   び第２ハウジングを相対的に回転させることにより、変
   換器の出力を変える手段が設けられていることを特徴と
   する電磁変換器。 １０　特許請求の範囲第１項乃至第９項の何れかに記載
   の電磁変換器であって、磁極片（１２２）、コイル（１
   ２６）、中央接極子（２２２）及び逆カップ形永久磁石 （１３０）が、不導体である非磁気構成体に収容されて
   いることを特徴とする電磁変換器。 １１　特許請求の範囲第６項に記載の電磁変換器であっ
   て、バックプレートが円板形であることを特徴とする電
   磁変換器。