JPS5816840B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、音響振動の駆動部が従来と異なった特色あ
る電気音響変換器（いわゆるトランスジューサー）に関
するものである。

周知のように、従来の電気音響変換器の駆動部は、円形
状の磁気ギャップに、円筒状のボビンに巻かれたボイス
コイルを振動自在に挿入し、電磁変換によりボイスコイ
ルに得られる起振力を、ボビンの円筒端より振動板の最
も剛性の大きい部位に伝達励振する円環集中駆動方式で
あるので、振動板の形状はコーン形もしくはドーム形に
限定され、現状ではもはや改善の余地が少なくなってい
る。

しかも、そのボイスコイルは、プリント配線技術を応用
して形成することはきわめて困難であるという欠点があ
る。

近時、永久磁石の改良が進み、磁化エネルギーが著しく
大きい磁性材料が比較的安価に提供されるようになった
。

これらは、一般に残留磁気Ｂｒに対し、抗磁力Ｈｃが著
しく太きいために、設計上、必然的に薄い扁平形をとる
ので、従来の磁気回路より一層エネルギー利用効率の高
い磁石の使い方が考究されるようになった。

一方、プリント配線技術すなわちホトケミカルエツチン
グの普遍化にともない、絶縁薄板（プラスチック薄板や
プラスチックフィルムなど）の面上に微細な渦巻形導体
コイルを任意の形状に形成する精密加工技術が発展し、
いわゆるプリントコイルの利用が一層促進される機運が
高まりつつある。

この発明は、前記のような磁石とコイルに関する新技術
を導入し、音響振動の駆動部（ボイスコイル部）を、従
来のように円筒にしないで、平面放射形にして分散駆動
を行なうようにしたものですなわち、１駆動部をＶ字形
、Ｘ字形（十字形）、星形などに自由に選択設計できる
ため、振動板の形態を拡張し、有害な不整振動の起生を
抑制し、広帯域で小型良質の従来にない特色をもつ電気
音響変換器を提供することを目的としたものである以下
、図面に示す実施例についてこの発明の詳細な説明する
と、第１図はこの発明の第１の実施例の概略平面図であ
り、第２図はその磁気回路を構成する三角形状の磁石片
の斜視図、第３図は音響振動の駆動部であるコイル（ボ
イスコイル）の製作途中の斜視図であり、１ａｔｌｂｔ
ｌｃｔ１ｄは三角形状の磁石片で、これらを所定の磁気
ギャップ５ａ、５ｂ、５ｃｔ５ｄをおいて第１図に示す
ように正方形状に組合せるとＸ字状（十字状）の磁気ギ
ャップ５を有する磁気′回路６が構成される。

上記三角形状の磁石片は、そのうちの１つの磁石片１ａ
を取り出して示すと、第２図のように厚み方向にＮ、Ｓ
極が着磁された三角形状の永久磁石２の両面に、三角形
状の磁極板３，４をサンドイッチ状に接着したもので、
したがって、たとえば上の磁極板３がＮ、下の磁極板４
がＳとなっている。

また、この三角形状の磁石片１ａを基準にして上記のよ
うに正方形状に組合せた場合、磁石片１ｂの上面がＳ極
で下面がＮ極、磁石片１ｃの上面がＮ極で下面がＳ極、
磁石片１ｄの上面がＳ極で下面がＮ極となるように配置
する。

したがって、所定の磁気ギャップをおいて対向する各磁
石片の両面の磁極板は異極を１って対向することになり
、すなわち、上面と下面とで異極の８個の磁気ギャップ
を形成する。

このように構成された磁気回路６の上記Ｘ字状の磁気ギ
ャップ５に、Ｘ字状（十字状）のコイル（ボイスコイル
）７を、紙面に対して垂直方向に振動自在に挿入する。

このようなＸ字状のコイル７を作るには、第３図に示す
ように、長方形のプラスチック薄板またはプラスチック
フィルムなどの絶縁薄板８の片面もしくは両面に、プリ
ント配線技術すなわちホトケミカルエツチングによりコ
イル導体９を形成したものを中心部分１０においてその
左、右８ａ、８ｂが直角となるように折り曲げる。

このように作られたもの２個を第４図に示すように軸１
１に接着剤などを介して接着すると、Ｘ字状のコイル７
を作ることができる。

第６図に示すものは、上記同様に作られたもの４個を軸
１１に、それぞれ絶縁薄板８の裏面同志を接合接着して
Ｘ字状のコイル７を作ったものである。

このようにＸ字状に作られたコイル７を、第１図に示す
ように、磁気回路６のＸ字状の磁気ギャップ５に振動自
在に挿入し、コイル７を構成する絶縁薄板８に形成した
コイル導体９の上側部９ａ（第３図参照）に流れる信号
電流ｉが矢印方向に流入しく第１図参照）、コイル導体
９の下側部９ｂではこれと逆方向に流入するものとすれ
ば、フレミングの左手法則から明らかなように、コイル
７全体は上方に移動され、上記と逆方向に信号電流ｉが
流入するときには下方に移動され、すなわち、信号電流
によってコイル７は起信力を生ずる。

第７図は、６０度の角を有する三角形状の磁石片１ａ〜
１ｆを所定の間隔をおいて円形に組み合せて磁気ギャッ
プ５（星形の磁気ギャップ）を有する磁気回路６を構成
し、この磁気ギャップに、６０度に折り曲げたＶ字形の
コイル部材７ａ〜７ｆの背面を互いに接着して構成した
コイル７を振動自在に挿入し、上記それぞれのＶ字形の
コイル部材を構成するコイル導体の上側部に信号電流ｉ
ａ〜ｉｆが矢印方向に流入した場合、コイル導体の下側
部ではこれと逆方向に流入し、これらの７字形のコイル
部材は互いに同一方向に振動するように構成している。

また、これらのＶ字形のコイル部材のコイル導体は適宜
直列または並列接続することによって、その全抵抗値は
所定の値が得られる。

コイルに起生ずる起振力は、コイルを構成する絶縁薄板
８の振動方向の端に固定した振動板に伝達させるように
構成する。

すなわち、第８図はコイル７を構成する絶縁薄板８の振
動方向の端に振動板としてコーン振動板１２を固定した
例である。

この場合には、コーン振動板１２が固定される上記絶縁
薄板８の端は、コーン振動板１２の頂角に相似させて形
成し、この端をコーン振動板１２の頂部近傍に密着接合
させる。

第９図は振動板をドーム形振動板１３とした例であり、
コイル７を構成する絶縁薄板８の端は、ドーム形振動板
１３の凹面部に密着接合し得るような凸状に形成する。

上記第８図および第９図に示すように振動板を固定すれ
ば、振動板は、コイル７を構成する放射状の絶縁薄板８
の端で細分された扇形部分を号機駆動されることになる
ので、振動板の拘束部以外の部分の不整振動が抑制され
るので、整一なピストン運動が期待できる結果、動作帯
域の拡張や波形歪の軽減、あるいは好みに適する音色の
形成が容易に達成できることになる。

なお、第８図における、コイル７を構成する絶縁薄板８
を放射状に集合接合させた軸１１は、バルサ（ｂａｌｓ
ａ）材などの軽量枠で作られており、これに、従来のダ
ンパーに相当する波形円環１４（第１１図参照）を設け
て、コーン振動板１２の後方を振動自在に支持して、コ
ーン振動板１２の不整振動を抑制している。

しかし、第９図に示すようなドーム形振動板１３は周辺
支持であるから、上記のような波形円環１４は必要ない
。

第１０図〜第１３図は、コイルを構成する絶縁薄板の端
に固定する振動板として平板状の振動板とした実施例を
示すものである。

すなわち、第１０図はその要部を示す背面図（底面図）
、第１１図は縦断側面図であり、正方形の平板状の振動
板１５は、たとえばアルミニウムあるいはクラフト紙で
作った第１２図に示すようなハニカムメツシュ１５ａを
アルミニウムある（、−）はクラフト紙で作った薄板１
５ｂ、１５ｂ’でサンドインチ状に挾んで貼り合せて強
化しである。

第１２図に示すように、ハニカムメツシュ１５ａはハニ
カムメツシュに沿う対角線ａ ａ’ｔｂ ｂ軸に対
する曲げ剛性はきわめて犬であるが、ｃ−ｃ’、ｄ−ｄ
’軸には比較的に弱い傾向があり変形し易いものである
１したがって、コイルを構成する絶縁薄板をＸ字形（十
字形）に組み合せたその絶縁薄板の端を、上記ａ ａ
’、ｂ ｂ’軸に沿って固定して駆動するようにすれ
ば効果的である。

なお、第１１図における１４は従来のダンパーに相当す
る波形円環、１６は平板状の振動板１５の周辺を振動自
在に支持したエツジ、１７はハウジング（枠体）、１７
ａはこのハウジング１７に穿設した通気孔である。

Ｘ字形（十字形）に組合されたコイルを構成する絶縁薄
板８は、中心から等透彫でなくてもよく、たとえば、第
１３図に示すように、その縦横の長さが異なる十字形で
もよく、これは、楕円形の振動板１８を駆動するのに好
適である。

なお、図示しないが、正方形の平板状の振動板に代え、
円形の平板状の振動板にすることができることはもちろ
んのことである。

第１４図および第１５図はさらに他の実施例を示すもの
であり、ドーム形振動板１３の凹面に、十字形に組合さ
れたコイル７を一体に固定し、このコイル７を十字形の
磁気ギャップ５に振動自在に挿入して治具を用いて仮止
めし、次に、上記コイル７およびそれが挿入された磁気
ギャップ５の下端部の一部分に、発泡剤を混入したウレ
タンゴムのラテックスモノマー液を少量注入し、その後
、全体を１３０℃ぐらいの雰囲気中で加熱すると、ラテ
ックスモノマー液は重合反応して発泡し、小さいスポン
ジ球１９となってコイル７の下端の一部を、磁気ギャッ
プ５の下端の一部に振動自在に支持する。

このように構成すると、従来のようなダンパーなどの余
分な支持部材が不要であり、したがって、従来のダンパ
ーに生じた有害な共振もなくなり、また、中高音用スピ
ーカやヘッドホンユニットなどの比較的に微小振動に適
した電気音響変換器が得られる。

また、ドーム形振動板１３の背面空室には柔軟な綿状部
材２０を充填し、磁気回路６の中心の開孔６ａによりド
ーム形振動板１３の背面の空気を外気またはハウジング
１７の中の空気と連通させることによって、良質の電気
音響変換器が得られる。

この発明の電気音響変換器の駆動方法はいわゆる平衡プ
ッシュプル方式であるから、磁界の不均一による波形歪
（主として第２高調波）が除去される利点があるが、そ
の構成上の注意点としては第１６図に示すように、コイ
ルγを構成するコイル導体９ ａ 、９ ｂがその最大
振幅において、互いに反対側の磁極板４．４’、３．３
’間の磁界に接近するため逆起振力を生じ、振幅に制限
を受けるので、低音用スピーカなどのように大振幅を要
する場合には、磁極板３，３′と４，４′との間隔Ｌｍ
１を広げ、厚い永久磁石（フェライト磁石）２．２′を
使用し、さらに、磁極板３，３′と４，４′の内側を斜
角にカットし、また、コイル導体９ａと９ｂとの間隔を
大きくするとよい。

一方、中高音用スピーカなどの小振幅値のものでは、第
１７図に示すように、厚みの薄い永久磁石（セリウム磁
石）を使用し、磁極板３，３′と４．４′の外側を斜角
にカットし、磁極間隔Ｌｍ２を狭くする方が一般的に効
果的である。

以上の実施例の説明においては、便宜上、プリント配線
技術によって作られたコイルは１個毎に構成したものに
ついて説明したが、実際には第１８図に示すように、一
枚の細長い絶縁薄板８に多数のコイル導体９を連続的に
プリントして作りこれを順次折畳んでＸ字形コイル、Ｘ
字形コイル星形コイルなどに作成すれば量産的である。

また、絶縁薄板８にプリントするコイル導体９は、第１
９図に示すように、中心部１０から放射状に配置した絶
縁薄板８毎にそれぞれ１個のコイル導体９が形成される
ように設けてもよいが、この場合は、起振力に寄与しな
い図における縦方向の導体が、これまでに述べた実施例
のものに比べて２倍にふえるので、スペースファクタが
よくない。

なお、以上の実施例の説明では、電気音響変換器をスピ
ーカに応用した場合について説明したがほぼ同様の構成
により、可動コイル形のマイクロホンに応用できること
は言うまでもない。

この発明になる電気音響変換器は、以上に説明したよう
に、Ｘ字形、Ｘ字形、あるいは星形などの放射形に形成
された扁平で渦巻状の複数のコイル導体よりなるコイル
と、このコイルと同形の磁気ギャップを有し前記渦巻状
のコイル導体の中心部分を境にして対向するコイル導体
部分にそれぞれ異なる方向の磁束が作用するように配置
された磁極と、前記コイルに固定された振動板とを備え
。

前記コイルをその振動方向が前記コイル導体の扁平面に
沿った方向となるように前記磁極の磁気ギャップ中に振
動自在に挿入して構成した電気音響変換器を提供したの
で、コイル導体を放射状に構成したことにより振動板全
面に亘って分布駆動力を発生させるたとができ、このた
め不整振動（非対称振動）が抑制でき、また、高音域で
の周波数帯域を拡張でき、振動板を駆動するコイルには
、プリント配線技術すなわちホトケミカルエツチングで
作成した軽量かつ微細なプリントコイルの適用が容易で
あり、また、厚みの薄い永久磁石すなわちセリウム、コ
バルト磁石を併用し、超小型イヤホンからヘッドホンユ
ニットあるいはライター用、スコーカ用、ウーハ−用の
スピーカなど各種の電気音響変換器が薄型で高性能のも
のが実現できる。

また、コイルが振動自在に挿入される磁気ギャップを有
する磁気回路が単純で、漏洩磁束や磁気リラクタンス損
失が少なく、磁気エネルギーの利用効率が高いため（４
０係程度）、大きい空隙磁束密度が容易に得られ、高能
率の電気音響変換器が実現できる。

また、従来の電気音響変換器における円筒コイルは、磁
気回路を構成するセンターポールの励磁電流のために電
流歪を生じ、また、円筒コイルはインダクタンス分が多
く、高音域でインピーダンスが上昇して信号電流が減少
し、高音域で出力が低下する現象があるが、この発明の
電気音響変換器ではそのような現象がほとんどない。

また、平衡プッシュプル駆動方式であるから、波形歪の
発生が著しく少ない。

なお、扁平なコイルは必ずしもプリントコイルとせず、
一般のエナメル絶縁電線を扁平に巻いたものを利用する
こともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気音響変換器の第１の実施例の概
略平面図、第２図はその磁気回路を構成する三角形状の
磁石片の斜視図、第３図はコイルの製作途中の斜視図、
第４図は完成したコイルの斜視図、第５図はコイルの中
心部に組込まれる軸の斜視図、第６図はコイルの他の実
施例を示す斜視図、第７図はこの発明の電気音響変換器
の第２の実施例の概略平面図、第８図はコイルにコーン
振動板を固定した側面図、第９図はコイルにドーム形振
動板を固定した側面図、第１０図〜第１２図はコイルに
固定する振動板を平板状の振動板とした実施例を示す図
、第１３図は楕円形の平板状の振動板とした実施例を示
す図、第１４図は振動板をドーム形振動板としたこの発
明の電気音響変換器の縦断側面図、第１５図は同底面図
、第１６図および第１７図は磁気ギャップを形成する磁
極部とその磁気ギャップに挿入したコイル部の詳細図、
第１８図および第１９図は絶縁薄板にコイル導体をプリ
ントしてコイルを作る他の実施例を示すものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ字形、Ｘ字形、あるいは星形などの放射形に形成
   された扁平で渦巻状の複数のコイル導体よりなるコイル
   と、このコイルと同形の磁気ギャップを有し前記渦巻状
   のコイル導体の中心部分を境にして対向するコイル導体
   部分にそれぞれ異なる方向の磁束が作用するように配置
   された磁極と、前記コイルに固定された振動板とを備え
   、前記コイルをその振動方向が前記コイル導体の扁平面
   に沿った方向となるように前記磁極の磁気ギャップ中に
   振動自在に挿入して構成したことを特徴とする電気音響
   変換器。 ２ コイルに固定する振動板をコーン形とした特許請求
   の範囲第１項記載の電気音響変換器。 ３ コイルに固定する振動板をドーム形とした特許請求
   の範囲第１項記載の電気音響変換器。 ４ コイルに固定する振動板を円形、楕円形、正方形、
   長方形などの平板とした特許請求の範囲第１項記載の電
   気音響変換器。 ５ コイルに固定する振動板をハニカムメツシュを平板
   でサンドイッチ状に挾んで構成した特許請求の範囲第１
   項記載の電気音響変換器。 ６ コイルは、絶縁薄板に渦巻状のコイル導体をプリン
   トして形成した特許請求の範囲第１項、第２項、第３項
   、第４項、または第５項記載の電気音響変換器。 ７ コイルは、扁平で渦巻状にエナメル絶縁電線を巻回
   して形成した特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、
   第４項、または第５項記載の電気音響変換器。