TWI430673B - 平面式音響轉換裝置 - Google Patents

Description

平面式音響轉換裝置

本發明是關於一種平面式音響轉換裝置及其驅動方法。

於先前技術中之平面式音響轉換裝置(平面揚聲器)，已知的是在平板狀的磁軛基面上安裝多個永久磁石，並使相鄰的永久磁石極性相反，在與永久磁石相對向的平坦振動膜上排列並設置多個螺旋狀的線圈(請參照專利文獻1、2)。然後，利用對線圈施加電氣信號，使線圈受到來自永久磁石磁極面的磁力，而在永久磁石的上方振動。

在這類平面式音響轉換裝置中，多個永久磁石的上平面(磁極面)被構成於同一個面內，該磁極面與線圈按照規定的間隔而隔開。

專利文獻1：日本專利特開2001-333493號公報

專利文獻2：日本專利特開2008-141570號公報

在平面揚聲器中，為了使振動膜振動而向線圈施加電流，此時線圈會與振動膜一起振動。其振幅距離最大會達到，例如1.0mm左右。

此時，由於排列在磁軛上的多個永久磁石的上平面高度是相同的，在線圈位於振動的最低點和線圈位於振動的最高點的兩種情況中，作用於線圈上的磁力的作用程度將發生差異。即，作用在線圈上的磁力會與永久磁石磁極面到線圈的距離的2次方成反比地減弱，因此，即使對線圈的施加電流為一定值，在振動膜上產生的驅動力也會隨著振動線圈的位置而變動。其結果導致了從平面揚聲器發出的聲音發生失真、明顯地損壞原音的再現性等問題。

本發明鑒於上述課題而得以完成，並提供了能夠忠實再現原音的平面式音響轉換裝置，以及平面式音響轉換裝置的驅動方法。

本發明之平面式音響轉換裝置，其具備有：按照規定的間隔彼此鄰接而配置的永久磁石和磁性元件，與上述永久磁石和磁性元件相對向而設置的平坦振動膜，以及固定在上述振動膜上的線圈；藉由向上述線圈施加電氣信號，並利用上述永久磁石的磁極面與上述磁性元件之間所形成之磁通，使上述振動膜獲得振動力；如此之平面式音響轉換裝置，其特徵為：上述磁極面與上述磁性元件的上平面之間具有高度差，同時在未施加上述電氣信號時，上述線圈的繞組至少有一部分配置於上述高度差之內部。

在此處，永久磁石所形成的靜磁場中，在從永久磁石的磁極面、朝向鄰接而配置的磁性元件稜線的上平面的區域中，磁通密度成為最高。因此，藉由在永久磁石的磁極面與磁性元件的上平面之間設置高度差，使這個高度差的內部形成磁通密度的極大區域。所以，如上述發明所述，當未施加電氣信號時讓線圈配置於該高度差的內部，可以使線圈無論在振動膜向下方振動、還是向上方振動的狀態下，都受到均等的磁力。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以在未施加上述電氣信號時，使上述線圈的繞組至少有一部分，配置於上述磁通中、且與上述線圈的線圈面平行的磁通成分密度成為最大的高度位置上。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以在未施加上述電氣信號時，使上述線圈的繞組至少有一部分，配置於上述磁極面與上述上平面中間的高度位置上，且配置於上述磁極面與上述上平面的鄰邊相互連接之線段的上方。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，上述磁性元件也可以是與鄰接的上述永久磁石的磁極面極性相反的其他永久磁石。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以使上述線圈從上述振動膜朝向上述永久磁石或上述磁性元件凸出而設置。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以使上述線圈的捲軸與上述磁極面或上述上平面的中心軸呈一致。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以進一步具備磁軛，其由磁性材料構成，且設置有用於安裝上述永久磁石或上述磁性元件的階梯部。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以使上述磁軛具有在相對於上述永久磁石及上述磁性元件的排列方向的側面上延伸的側壁部。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以使多個上述永久磁石及上述磁性元件分別在一維方向或二維方向上進行反覆的樣式配置。

而且在本發明之平面式音響轉換裝置中，作為更具體的實施態樣，也可以使上述永久磁石或上述磁性元件的至少一方形成環狀，同時上述永久磁石及上述磁性元件是依同心狀配置。本發明之平面式音響轉換裝置的驅動方法，該平面式音響轉換裝置具有平坦振動膜，其固定著分別施加有電氣信號的線圈，如此之平面式音響轉換裝置的驅動方法，其特徵為：形成靜磁場，在該靜磁場中，使與上述線圈的線圈面平行的磁通成分的密度在上述振動膜的振動方向上產生變化，同時向配置於上述磁通成分密度成為最大的位置上的上述線圈施加電氣信號，而使上述振動膜振動。

另外，本發明的各種構成要素，並不需要各自獨立存在，可以由多個構成要素形成一個元件，或者使一個構成要素由多個元件所構成，或者使某個構成要素作為其他構成要素的一部分，或者使某個構成要素的一部分與其他構成要素的一部分重複，等等。

而且，雖然在本發明中規定了上下的方向，但是這是為了方便對本發明的構成要素的相對關係簡單地進行說明而作出的規定，並不限定實施本發明之情況下的製造時或使用時方向。

依據本發明之平面式音響轉換裝置及其驅動方法，由於位於振動中心的線圈無論是向下方振動之情況、還是向上方振動之情況，其受到的來自永久磁石的磁力被均等化，因此可以不被線圈的振動位置所左右，從而能夠忠實地再現原音。

上述之目的，以及其他之目的、特徵與優點，利用以下所述之最佳實施形態、以及其所附隨之以下圖式，可以進一步地明白。

以下將依照圖式對本發明的實施形態進行說明。另外，在所有的圖式中，於相同的構成要素標有相同的元件符號，並適當地省略其說明。

<第一實施形態>

圖1是表示與本發明的第一實施形態相關的平面式音響轉換裝置100的上方斜視圖。在該圖中，為了方便說明，安裝於磁軛60上之狀態的振動膜30以二點鏈線表示，同時振動膜30的下平面側之狀態則以實線表示。

圖2(a)是圖1中II-II的剖面圖。該圖(b)是該圖(a)的虛線區域X的擴大圖。該圖(c)是本實施形態之平面式音響轉換裝置100的作用說明圖。另外，圖2各圖中出現的線圈40，係表示其在未施加電氣信號時的位置。

首先，對本實施形態的平面式音響轉換裝置100的概要進行說明。

平面式音響轉換裝置100具備有：按照規定的間隔彼此鄰接而配置的永久磁石10和磁性元件20，與永久磁石10和磁性元件20相對向而設置的平坦振動膜30，以及固定於振動膜30上的線圈40；永久磁石10和磁性元件20係鄰接於永久磁石10的磁極面12之面內方向而配置；藉由向線圈40施加電氣信號，並利用永久磁石10的磁極面12、與鄰接於上述面內方向之磁性元件20之間所形成的磁通，而在振動膜30獲得振動力F(參照圖2(b))。

而且，在平面式音響轉換裝置100中，磁極面12、與鄰接於上述面內方向之磁性元件20的上平面22之間存在高度差50，並且在未施加電氣信號時，線圈40的繞組42至少有一部分位於高度差50的內部。

其次，對本實施形態之平面式音響轉換裝置100進行詳細說明。

本發明所採用的磁性元件20是由磁性體構成的元件，可以採用屬於經過磁化的磁性體之永久磁石，或者未經過磁化的磁性體。

其中，在本實施形態中，磁性元件20可以採用與相鄰接的永久磁石10以及磁極面12的磁性相反的其他永久磁石。即，磁性元件20的上平面22與永久磁石10的磁極面12係極性為N極或S極的相反磁極面。

以下稱永久磁石10為第一磁石，稱磁性元件20為第二磁石，並使用共通的元件符號進行說明。

本實施形態之平面式音響轉換裝置100進一步具備有磁軛60，其由磁性材料構成，且設置有用於安裝第一磁石(永久磁石)10或第二磁石(磁性元件)20的階梯部62。

如圖1所示，磁軛60具有由位在該圖上平面的基面64上凸起而形成的階梯部62。不過，也可以將階梯部62的凹凸進行反轉，使基面64凹陷下去來形成階梯部62。

第一磁石10搭載在磁軛60的基面64上。而第二磁石20則搭載在磁軛60的階梯部62的上面。由於磁軛60是由磁性材料構成的，因此可以利用磁力使第一磁石10和第二磁石20吸附並安裝在磁軛60上。也可以使用黏合劑等接合手段、或者利用磁力吸附與黏合固定兩法並用，使第一磁石10和第二磁石20黏合固定在磁軛60上。

使第一磁石10上側的磁極面12及與之鄰接的第二磁石20的上平面(磁極面)22極性相反，並搭載在磁軛60之上。

另外，當第一磁石10在沒有事先說明的情況下即稱其為「磁極面12」時，則是指其上平面側的磁極面。

本實施形態的第一磁石10和第二磁石20的形狀和尺寸彼此均相同。

如此，相對於搭載在基面64的第一磁石10，搭載在階梯部62上面的第二磁石20就處於更高的位置。而且，相對於第一磁石10上平面側的磁極面12，第二磁石20的上平面22位於高出階梯部62的凸起高度(圖2(b)中所示距離L3)的位置。

另外，在本實施形態中，是以磁軛60的基面64為基準來定義上下方向和高低的。其並不一定與相對於重力方向而言的上下方向一致。

磁軛60的階梯部62是為了構建第一磁石10的磁極面12與第二磁石20的上平面(磁極面)22間的高低差而設置的。因此，當第一磁石10與第二磁石20的高度尺寸不同時，並不需要階梯部62，從而可以將磁軛60形成為平坦的平板狀。換而言之，藉由在磁軛60上凹凸相間地形成階梯部62，可以將第一磁石10和第二磁石20製作成同一尺寸，而有助於減少零件的件數。

另外，當磁性元件20不採用如同本實施形態中的永久磁石，而採用未磁化的磁性體時，可以將磁軛60和磁性元件20構成為不同的元件，也可以將其構成為一體化。將磁軛60與磁性元件20構成為一體化時，可以在離散配置的永久磁石10彼此之間，使相當於磁性元件20的凸起部分從基面64上凸出而形成。

在磁軛60的基面64上，按照規定的間隔形成多個階梯部62。

然後，在本實施形態的平面式音響轉換裝置100，是將多個第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20，分別在一維方向上進行反覆的樣式配置而成。如圖2(c)所示，第一磁石10與第二磁石20是在反覆方向(同圖的左右方向)上，彼此之間保持間隔配置而成的。

在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，第一磁石(永久磁石)10和與之相鄰的第二磁石(磁性元件)20的間隔是指兩者在基面64的面內方向上(圖2中的左右方向)的距離。

另外，在本實施形態中，第一磁石10與第二磁石20的間隔，在每個反覆的樣式中都是相同的。但是，如後述所示，位於基面64中央附近的磁石之間的間隔、和位於周邊附近的磁石之間的間隔可以彼此不同。

另外，第一磁石10的磁極面12與第二磁石20的上平面22之間的高度差50，於相鄰的每對磁石可以相同，也可以彼此不同。

於磁軛60中，在第一磁石10和第二磁石20的反覆方向(長度方向)的兩端，立壁66直立設置於基面64的上方。振動膜30以可搖動的方式安裝在立壁66的上端面67之上。

振動膜30是由聚醯亞胺、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)或液晶聚合物等高分子材料構成的薄壁可撓性薄片所構成。並且不限定於使用上述材料，也可以使用非磁性的金屬板，例如鋁等。特別是在使用非磁性的金屬板時，由於其重量輕且具有適當的硬度，具有可進一步提高原音再現性的優點。

振動膜30的單面或雙面上形成有線圈40。本實施形態中的線圈40，若是在施加電氣信號時，接受來自第一磁石10和第二磁石20的磁通Φ ，並在振動膜30的垂直方向上受到磁力的作用，則對於其線材和繞組的樣式沒有特別的限定。本實施形態中所說的電氣信號是指用以使振動膜30振動並輸出聲音的輸入信號。

線圈40可以適宜地使用下列形式：例如由導線捲繞而成的繞組線圈、或在撓性基板上塗敷或者黏附金屬材料的圖案線圈(patterning coil)(薄片線圈)。使用繞組線圈時，可以是有芯線圈，也可以是空芯線圈。

在本實施形態中，將構成線圈40的導線和樣式統稱為繞組。

另外，對於線圈40的捲繞樣式也沒有特別的限定，只要是包含有在將第一磁石10與第二磁石20之間所形成的磁通Φ 方向橫穿的方向上延伸的繞組區域即可。具體的捲繞樣式，可以是將繞組沿同一直徑多重捲繞，也可以改變捲徑而使其在同一層內形成螺旋狀，或者使繞組不是一圈一圈的捲繞而是蛇行地捲繞，或者是以上這些方式的組合皆可。

與圖案線圈相比，由於使用繞組線圈作為線圈40可以增大導線的剖面面積，因此能夠降低電阻成份，使平面式音響轉換裝置100獲得高的輸出。

當線圈40為圖案線圈之情況時，則可以減輕線圈的重量，因此能夠提高振動膜30的振動響應特性，實現平面式音響轉換裝置100整體的輕量化。

本實施形態中的線圈40採用的是捲繞導線的空芯線圈。如圖2各圖所示，在捲徑方向、捲繞厚度方向上均捲繞有多圈導線。

本實施形態中，在第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20的反覆方向上，多個線圈40彼此被分開設置。而多個線圈40彼此之間被電性連接成一體。

在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，各個線圈40的繞組42的捲繞數和捲繞厚度都是相同的。但是，如下述方式，配置在振動膜30中央附近的線圈40的捲繞數和捲繞厚度、與配置在周邊附近的線圈40的捲繞數和捲繞厚度可以不同。

線圈40係於振動膜30的平面中，被配置於至少與第一磁石10或第二磁石20的一方對應的區域。換而言之，線圈40是圍繞與第一磁石10或第二磁石20相對向的區域中的至少一部分而形成。

另外，在本實施形態中，線圈40僅被設置在振動膜30主平面的單側(下平面側)，也可以將追加的線圈40，層疊配置在振動膜30相反側的主平面上，或者在振動膜30膜厚的內部。

本實施形態中的線圈40從振動膜30朝向第一磁石(永久磁石)10或第二磁石(磁性元件)20的方向凸出而設置。

線圈40的捲軸AX與第一磁石(永久磁石)10的磁極面12或第二磁石(磁性元件)20的上平面(磁極面)22的中心軸一致。

更具體地說，在本實施形態之平面式音響轉換裝置100中，線圈40的捲軸AX與比第二磁石20位置更低的第一磁石10一致。

本實施形態中的線圈40的內徑比第一磁石10的磁極面12的外形尺寸為小，但線圈40的外徑比第一磁石10的磁極面12的外形尺寸為大。

但是，線圈40的外徑比從第一磁石10的中心到第二磁石20為止的距離為小。換而言之，線圈40最外周的繞組42存在於第一磁石10與第二磁石20的間隙V的內部領域中。因此，振動的線圈40不會影響第二磁石20。另外，在本實施形態中繞組42也可以是指由導線捲繞的各匝。

如圖2(b)所示，磁極面12與第二磁石20上平面22之鄰邊24的距離L1，比磁極面12與磁軛60之基面64的距離L2為短。而且，如圖1所示，第一磁石10上平面側的磁極面12為N極。

如此，在第一磁石10的磁極面12上所形成的靜磁場H，於其縱剖面(參照圖2(b)、(c))內，彼此相鄰的邊緣，即，連接磁極面12的邊緣18、與上平面22的鄰邊24的線段L上或者稍微偏其上方的位置，磁通Φ 的密度成為極大。而且，磁通密度的水平方向的成分，即線圈40的捲徑方向(同圖的左右方向)成分也在大致線段L的位置上成為最大。

然後，在未施加電氣信號時，線圈40的繞組42至少有一部分，配置於磁通Φ 中、且在與線圈40的線圈面44平行之磁通成分密度成為最大的高度位置上。

因而，該繞組42受到的來自第一磁石10和第二磁石20的磁力係在位於振動中心(波腹)時成為最大。

圖2(c)中表示線段L上所產生的磁通Φ 的水平成分(B_∥ )和垂直成分(B_⊥ )。水平成分B_∥ 是與繞組42的捲繞面，即，與線圈面44一致的磁通成分，垂直成分B_⊥ 是與繞組42的捲軸AX一致的磁通成分。即，水平成分B_∥ 和垂直成分B_⊥ 是磁通Φ 的向量成分。而且，水平成分B_∥ 與流經繞組42的電氣信號垂直相交。

因此，於水平成分B_∥ 成為最大的磁通Φ 內部具有振動中心的繞組42，無論線圈40是從振動中心向下方移動之情況，還是向上方移動之情況時，其所受到的磁力都會減少。

因此，無論線圈40是到達振幅的下止點，還是到達振幅的上止點時，振動膜30所受到來自線圈40的驅動力都會被均等化，從而提高了平面式音響轉換裝置100的原音再現性，特別是提高了線圈40向上側振動時的再現性。

另外，在未施加電氣信號時，線圈40的繞組42至少有一部分，配置於磁極面12與上平面22中間的高度位置上，並且比連接磁極面12與上平面22鄰邊(邊緣18和鄰邊24)的線段L靠上方的位置。

更具體地說，在未施加電氣信號時，線圈40中位於捲繞厚度方向的中央、且位於最外圈的繞組42a(參照圖2(b))，較佳的狀態係位在線段L上，或者比線段L靠上方的位置。而且，在未施加電氣信號時，線圈40的繞組的一部分可以位於比線段L靠下方的位置，而其他部分位於比線段L靠上方的位置。

更詳細地說，圖2(b)、(c)所示第一磁石10和第二磁石20形成的靜磁場H中，相對於連接磁極面12的邊緣18與上平面22的鄰邊24的線段L，其上方的磁通密度高於下方的磁通密度。這是因為通常的永久磁石，相較於其兩端的磁極面，對軸方向的外側形成更強的靜磁場H。

因此，對於線圈40的繞組至少一部分，只要使振動的中心高度較上述線段L稍微上方即可。藉此，就可以使整個線圈40在振幅的上止點和下止點上受到的磁力均等化。

線圈40振動的下止點位於較第一磁石10的磁極面12的上方位置，因此線圈40的繞組42與磁極面12不會相互影響。即，線圈40振動的下端位置，位在第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20中，比位置較低者的上平面之上方位置。並且，線圈40在高度差50的內部及其上方空間內振動。

振動膜30上設置有從其下平面側凸出且由非磁性材料構成的基座32。線圈40安裝在基座32上。基座32可以是與振動膜30連成一體而設置，也可以製作成指定厚度的平板狀，並與振動膜30的下平面側黏合。還可以將板狀的基座32的一部分垂直於振動膜30而立設，作為用來捲繞線圈40的繞組42的線圈骨架。即，可以用相當於線圈骨架的柱狀部分與在其上端形成凸緣狀的平板部分構成基座32。

基座32是用於確保振動膜30與線圈40在厚度方向上的距離的襯墊。藉由設置這樣的基座32，可以防止振動中的振動膜30與第二磁石20相互影響，而且可以按照上述要求調整第一磁石10的磁極面12與線圈40的距離。

以下對上述本實施形態的平面式音響轉換裝置100的作用效果進行說明。

在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，藉由在第一磁石10與第二磁石20之間設置高度差50，使永久磁石所形成的磁通密度成為最大的區域，即連接鄰邊的線段L，傾斜於該永久磁石的磁極面的法線。而且，由於在這條線段L上，磁通Φ 的水平成分(B_∥ )的磁通密度成為最大。因此，本實施形態的平面式音響轉換裝置100藉由在線段L上配置了線圈40的繞組42，可以避免繞組42與磁極面相互影響，並使繞組42在振動中心受到的磁力最大化。如此，線圈40受到的磁力便不會受線圈40的振動方向左右，而趨於對稱化，從而提高平面式音響轉換裝置100的原音再現性。

另外，如圖1所示，由第一磁石10和第二磁石20配置成一列而構成的平面式音響轉換裝置100，可以減少寬度尺寸。因此它可以應用在諸如薄型電視的邊框部分等距離受限制的空間。

另外，本實施形態的線圈40是設置成從振動膜30向第一磁石10凸出。這樣的設計可以將高度差50的內部作為線圈40振動距離加以利用，同時防止了第一磁石10和第二磁石20與振動膜30的相互影響，從而可以獲得整體薄型的平面式音響轉換裝置100。

以下對本實施形態中平面式音響轉換裝置100的驅動方法(下文中有時稱為本方法)的概略進行說明。

本方法是關於具有平坦振動膜30的平面式音響轉換裝置100的驅動方法，上述振動膜30上固定著各自施加電氣信號的線圈40。

而且，本方法形成有與線圈40的線圈面44平行的磁通成分(水平成分B_∥ )密度在振動膜30的振動方向上變化的靜磁場H，同時對配置於磁通密度成為最大之位置的線圈40施加電氣信號，從而使振動膜30振動。

依照本方法，利用施加電氣信號使線圈40受到來自靜磁場H的磁力，在線圈40的配置位置上達到最大。因此即使從這個配置位置移動到振動方向的任何一邊，振動膜30受到的驅動力都趨於對稱，從而減少了平面式音響轉換裝置100中聲音的失真，提高了原音的再現性。

本實施形態允許存在各種變化形態。

圖3(a)是圖2各圖中出現的本實施形態的磁軛60的側面圖。本實施形態的磁軛60中，在長度方向(圖3(a)中的左右方向)的兩端上，設置了用於固定振動膜30(該圖中未圖示)的立壁66。

另一方面，圖3(b)則是表示磁軛60的變形例的側面圖。於變形例中的磁軛60並沒有具備立壁，除階梯部62以外係整體平坦地形成。本變形例中的磁軛60可以安裝在框體70上使用。框體70由磁性材料或非磁性材料構成，並具備搭載有磁軛60的平坦底面72，和從底面72長度方向的兩端立起而設置的立壁74。立壁74的上端面76上可以固定並安裝振動膜30的邊緣部分。另外，也可以在框體70上設置用於對線圈供給電氣信號的電路部(未圖示)。藉由將這個框體70和磁軛60分離，而不會損害對磁軛60進行第一磁石和第二磁石高精度定位時的作業性。

<第二實施形態>

圖4是表示本實施形態之平面式音響轉換裝置100的上方斜視圖。但省略了振動膜和線圈的圖示。

本實施形態中的磁軛60具有在相對於第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20的排列方向的側面上延伸的側壁部68。

側壁部68與設置在磁軛60的上述排列方向兩端的立壁66連接，並環繞在磁軛60的周圍。

側壁部68由與磁軛60種類相同或不同的磁性材料構成。如此，可以使振動膜的面內方向中，與第一磁石10和第二磁石20的排列方向呈垂直之方向上，亦能形成磁力回路，從而可以加強通過線圈的磁場，同時使其整體上趨於均等。因此，本實施形態中的平面式音響轉換裝置100與第一實施形態相比，輸出效率更高，並且能夠穩定地再現原音。另外，立壁66、74與側壁部68可以相互組合，也可以分開設置。

<第三實施形態>

圖5是表示本實施形態之平面式音響轉換裝置100的上方斜視圖。但是在該圖中，為了方便說明，將振動膜30和磁軛60像圖1那樣地分開，以呈現出振動膜30的下平面側的狀態。

本實施形態中的平面式音響轉換裝置100，將多個第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20，在二維方向上進行反覆的樣式配置。

即，在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，第一磁石10和第二磁石20以格子狀或鋸齒狀進行配置。

如本實施形態所示，由多列第一磁石10和第二磁石20構成的平面式音響轉換裝置100的寬度尺寸可以被擴大。因此，本實施形態的平面式音響轉換裝置100也適合在諸如用於電影院、音樂廳，或將房屋牆壁本身改造成揚聲器時，作為大型的平面式音響轉換裝置使用。

圖6表示的是本實施形態的變形例。圖中省略了振動膜30的圖示。

在本變形例中，環繞著在二維方向上反覆樣式排列有第一磁石10和第二磁石20的磁軛60的四周，形成由磁性材料構成的側壁部68。如此，由於配置在最外周的第一磁石10和第二磁石20與側壁部68之間形成了磁力回路，從而可以提高振動膜30的驅動力，並使其在平面內趨於均等。

<第四實施形態>

圖7(a)是將本實施形態的平面式音響轉換裝置100沿長度方向切斷後的縱向剖面圖。該圖(b)是該圖(a)的虛線區域Y的擴大圖。

在本實施形態中，設置成使線圈40的捲軸AX與第二磁石(磁性元件)20的上平面22的中心軸呈一致，並且繞組42至少有一部分環繞在第二磁石20的周圍。

線圈40與第一實施形態同樣使用了空芯線圈，且其內徑比第二磁石20的外形尺寸為大而形成。

而且，當線圈40沿該圖的上下方向而與振動膜30一起振動時，第二磁石20的上平面22在線圈40空芯的內部前進後退，並且不與繞組42接觸。

如此，本實施形態中的第二磁石20具有作為線圈40的芯材的作用。因此，與第一實施形態相比，由於受到來自第一磁石10和第二磁石20的磁力增強，所以振動膜30的驅動力得以提高。

另外，當採用厚度小於振幅一半的圖案線圈作為線圈40時，可以將設置於線圈40與振動膜30之間的基座32(參照圖2)形成為環狀。即，藉由將具備有比第二磁石20的上平面22的外形尺寸更大的中空部的環狀基座32介設於線圈40和振動膜30之間，可以防止振動膜30與上平面22相互影響，同時可以將作為線圈40的圖案線圈配置在比上平面22下方的位置。

<第五實施形態>

圖8是本實施形態的平面式音響轉換裝置100的分解斜視圖。

在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，第一磁石(永久磁石)10或第二磁石(磁性元件)20至少有一方呈環狀。而且，第一磁石(永久磁石)10和第二磁石(磁性元件)20配置呈同心狀。

這裡所指的環狀可以選擇圓環狀或矩形環狀的其中一種。

更具體地說，本實施形態中的第一磁石10是由圓柱狀且外徑最小的磁芯磁石14，和圓環狀且外徑最大的環狀磁石16組合而成的。而且，第二磁石20具有介於磁芯磁石14和環狀磁石16中間的外形尺寸並形成環狀。磁芯磁石14、第二磁石20和環狀磁石16從內側開始按此順序且以同心排列。這些磁石在直徑方向上相互按照規定的間隔而分開。

圖9是圖8中IX-IX的剖面圖，表示本實施形態的平面式音響轉換裝置100沿直徑方向切開的縱向剖面圖。

第二磁石20的高度尺寸比第一磁石10(磁芯磁石14和環狀磁石16)的高度尺寸為大。磁芯磁石14和環狀磁石16的高度尺寸可以彼此相同、也可以彼此不同。

這些磁石都搭載於由平坦且呈圓盤狀的磁性體構成的磁軛60之上。

此外，磁軛60被安裝在有底圓筒狀的框體70上。立壁74立起而設置於框體70的圓形底面72的周圍。

本實施形態中的振動膜30呈圓盤狀。振動膜30的邊緣固定於立壁74的上端面76。

振動膜30的上下之主平面中，與磁軛60相對向的下平面上安裝有線圈40。本實施形態的線圈40係將配置於同心上的圓環狀的第一線圈46和第二線圈47組合而使用。第一線圈46和第二線圈47凸出於較振動膜30的下方側。此時，可以根據需要將基座32(參照圖2(b)、(c))介設於第一線圈46或第二線圈47的至少一方與振動膜30之間。為了防止本實施形態中所使用的基座32在跟隨振動膜30一起振動時，與第二磁石20的上平面22相互影響，可以配合線圈40(第一線圈46、第二線圈47)的形狀將基座32製作成環狀，並使相當於線圈40內徑的區域呈凹形。

如圖9所示，將第一線圈46配置在磁芯磁石14與第二磁石20的間隙V1的上部區域，將第二線圈47配置在第二磁石20和環狀磁石16的間隙V2的上部區域。並且將第一線圈46和第二線圈47的繞組42的至少一部分配置在低於第二磁石20的上平面22、且高於磁芯磁石14及環狀磁石16的上平面的高度位置上。

從這樣的狀態開始，藉由對第一線圈46和第二線圈47施加電氣信號，使第一線圈46接受由磁芯磁石14與第二磁石20之間所形成的靜磁場的磁力。此外，使第二線圈47接受由環狀磁石16與第二磁石20之間所形成的靜磁場的磁力。

另外，在本實施形態的平面式音響轉換裝置100中，線圈40(第一線圈46、第二線圈47)從振動的中間位置向上方或下方移動時，其受到的來自第一磁石10和第二磁石20的磁力趨於對稱化。

另外，在本實施形態中，配置在同心上的磁芯磁石14、第二磁石20和環狀磁石16這三者中，磁芯磁石14和環狀磁石16(第一磁石10)可以使用未磁化的磁性體。藉此，僅使用一個第二磁石20為永久磁石，便可以驅動多個線圈(第一線圈46和第二線圈47)，因此有利於降低成本。

在上述各種實施形態的各個相鄰的磁石組中，第一磁石10與第二磁石20的間隔以及高度差50是相同的。而且多個線圈40的捲繞厚度和捲繞數也是相同的。但是，本發明對此並沒有限制，可以進行各種的變更。

例如：向多個線圈40分別施加電氣信號時，為了使振動膜30中央附近產生的振幅，與周邊附近產生的振幅大致相等，可以在每個平面式音響轉換裝置100的面內區域中，改變磁石之間的間隔、高度差50的高度、繞組42的捲繞厚度或捲繞數等一個以上的要素。

具體來說，在圖1所示的第一實施形態中，可以使位於基面64長度方向的周邊附近的第一磁石10與第二磁石20的間隔小於其在中央附近的間隔。另外，在如圖9所示第五實施形態中，環狀磁石16與第二磁石20之間的間隙V2，可以小於磁芯磁石14與第二磁石20之間的間隙V1。而且，也可以是配置於振動膜30周邊附近的線圈40的捲繞數多於配置於中央附近的線圈40的捲繞數。如此，當向多個線圈40施加相同的電氣信號時，振動膜30在周邊附近受到的磁力，將大於其在中央附近受到的磁力。因此，在將振動膜30的邊緣固定在磁軛60或框體70上時(參照圖3(a)或(b))，可以使靠近這個固定部位擺動性差的周邊附近的振幅，與擺動性好的中央附近的振幅大致相等。

因此，藉由這樣的平面式音響轉換裝置100，由於振動膜30可以在保持更為平坦的狀態，並在垂直方向上往復振動，從而獲得高指向性的聲音輸出。

本發明係以2008年12月8日所申請的日本專利案特願2008-312656為基礎而主張優先權，並將其所揭示的全部內容全部取入。

10．．．第一磁石(永久磁石)

12．．．磁極面

14．．．磁芯磁石

16．．．環狀磁石

18．．．邊緣

20．．．第二磁石(磁性元件)

22．．．上平面

24．．．鄰邊

30．．．振動膜

32．．．基座

40．．．線圈

42．．．繞組

42a．．．最外圈的繞組

44．．．線圈面

46．．．第一線圈

47．．．第二線圈

50．．．高度差

60．．．磁軛

62．．．階梯部

64．．．基面

66．．．立壁

67．．．上端面

68．．．側壁部

70．．．框體

72．．．底面

74．．．立壁

76．．．上端面

100．．．平面式音響轉換裝置

B_∥ ．．．磁通的水平成分

B_⊥ ．．．磁通的垂直成分

H．．．靜磁場

L．．．線段

L1、L2、L3．．．距離

V、V1、V2．．．間隙

Φ ．．．磁通

圖1為表示第一實施形態下的平面式音響轉換裝置的上方斜視圖。

圖2(a)是圖1中II-II的剖面圖，(b)是(a)的虛線區域X的擴大圖，(c)是平面式音響轉換裝置的作用說明圖。

圖3(a)是磁軛的側面圖，(b)是表示磁軛的變形例的側面圖。

圖4為表示第二實施形態下平面式音響轉換裝置的上方斜視圖。

圖5為表示第三實施形態下平面式音響轉換裝置的上方斜視圖。

圖6為表示第三實施形態的變形例的平面式音響轉換裝置的上方斜視圖。

圖7(a)是第四實施形態下平面式音響轉換裝置的縱向剖面圖，(b)是(a)的虛線區域Y的擴大圖。

圖8為第五實施形態下平面式音響轉換裝置的分解斜視圖。

圖9為圖8中IX-IX的剖面圖。

10．．．第一磁石(永久磁石)

12．．．磁極面

18．．．邊緣

20．．．第二磁石(磁性元件)

22．．．上平面

24．．．鄰邊

30．．．振動膜

32．．．基座

40．．．線圈

42．．．繞組

42a．．．最外圈的繞組

44．．．線圈面

50．．．高度差

60．．．磁軛

62．．．階梯部

64．．．基面

66．．．立壁

100．．．平面式音響轉換裝置

B_∥ ．．．磁通的水平成分

B_⊥ ．．．磁通的垂直成分

H．．．靜磁場

Φ ．．．磁通

Claims (10)

1. 一種平面式音響轉換裝置，其具備有：按照規定的間隔彼此鄰接而配置的永久磁石和磁性元件，與上述永久磁石和磁性元件相對向而設置的平坦振動膜，以及固定在上述振動膜上的線圈；上述永久磁石和磁性元件係鄰接於上述永久磁石的磁極面之面內方向而配置；藉由向上述線圈施加電氣信號，並利用上述永久磁石的磁極面、與鄰接於上述面內方向之上述磁性元件之間所形成之磁通，使上述振動膜獲得振動力；如此之平面式音響轉換裝置，其特徵為，上述磁極面、與鄰接於上述面內方向之上述磁性元件的上平面之間具有高度差，同時在未施加上述電氣信號時，上述線圈的繞組至少有一部分配置於上述高度差之內部。
2. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，在未施加上述電氣信號時，上述線圈的繞組至少有一部分，被配置於上述磁通中，且與上述線圈的線圈面平行之磁通成分密度成為最大的高度位置上。
3. 如申請專利範圍第2項之平面式音響轉換裝置，其中，在未施加上述電氣信號時，上述線圈的繞組至少有一部 分，被配置於上述磁極面與上述上平面中間的高度位置上，且配置於上述磁極面與上述上平面的鄰邊相互連接之線段的上方。
4. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，上述磁性元件，係與其鄰接的上述永久磁石的磁極面極性相反的其他永久磁石。
5. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，上述線圈，係從上述振動膜朝向上述永久磁石或上述磁性元件凸出而設置。
6. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，上述線圈的捲軸，係與上述磁極面或上述上平面的中心軸呈一致。
7. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，更具備磁軛，其由磁性材料構成，且設置有用於安裝上述永久磁石或上述磁性元件的階梯部。
8. 如申請專利範圍第7項之平面式音響轉換裝置，其中，上述磁軛，係具有在相對於上述永久磁石和上述磁性元件的排列方向的側面上延伸的側壁部。
9. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，多個上述永久磁石及上述磁性元件，係分別在一維方向或二維方向上進行反覆的樣式配置。
10. 如申請專利範圍第1項之平面式音響轉換裝置，其中，上述永久磁石或上述磁性元件至少有一方形成環狀，同時上述永久磁石和上述磁性元件係依同心狀配置。