WO2021060520A1 - 電気音響変換器 - Google Patents

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WO2021060520A1
WO2021060520A1 PCT/JP2020/036413 JP2020036413W WO2021060520A1 WO 2021060520 A1 WO2021060520 A1 WO 2021060520A1 JP 2020036413 W JP2020036413 W JP 2020036413W WO 2021060520 A1 WO2021060520 A1 WO 2021060520A1
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WO
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yoke
holes
coil
acoustic resistor
space
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PCT/JP2020/036413
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 牟田
Original Assignee
フォスター電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02Details

Definitions

  • This disclosure relates mainly to electroacoustic transducers used for earphones, headphones, etc.
  • earphones In recent years, high-quality music playback using digital sound sources has become widespread in portable music players, mobile terminals such as smartphones, etc., and small, high-quality earphones and headphones (hereinafter referred to as earphones, etc.) are required.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a back cavity, which is a space behind a diaphragm in a driver unit such as an earphone, is communicated with an external space via an acoustic resistor (acoustic resistor plate).
  • the acoustic resistor configured in this way adjusts the acoustic characteristics of an earphone or the like. Therefore, the ventilation characteristics of the acoustic resistor are greatly related to the acoustic characteristics of the earphones and the like.
  • the acoustic resistor may have different ventilation characteristics due to individual differences in the ventilation characteristics of the sheet. There is a risk of individual differences in ventilation characteristics. Therefore, the variation in the ventilation characteristics of the sheet causes variations in the acoustic characteristics of the earphones and the like. In particular, when the earphones are used with both ears, the variation in the left and right acoustic characteristics becomes a big problem for the user. Further, an adjustment step is required in order to suppress variations in the ventilation characteristics of the acoustic resistor in the manufacturing process, which makes it difficult to simplify the manufacturing process.
  • the present disclosure has been made to solve such problems, and the purpose of the present disclosure is to simplify the manufacturing process and suppress variations in frequency characteristics due to individual differences in earphone drivers. To provide a converter.
  • the electroacoustic converter according to the present disclosure has a coil wound in a cylindrical shape, a diaphragm connected to the coil, and a cylindrical shape having a diameter larger than that of the coil.
  • a magnet arranged coaxially with the coil, an annular pole piece arranged on the outer peripheral side of the coil and connected to one pole side of the magnet, and a tip side arranged on the inner peripheral side of the coil.
  • An external space is a space surrounded by a center pole, a yoke having a yoke bottom connected to the other pole side of the magnet from the base of the center pole, and the magnet, the pole piece, the yoke, and the diaphragm.
  • the film constituting the acoustic resistor includes an acoustic resistor composed of a film arranged in a path communicating with the above, and the film constituting the acoustic resistor has a plurality of through holes penetrating the front and back surfaces of the film, and the plurality of through holes are provided.
  • the hole diameters are the same, and the plurality of through holes are formed at equal intervals.
  • the yoke has a first vent that communicates a space on one side connected to the bottom of the yoke and the magnet and a space on the other side opposite to the one side. It may be formed on the bottom of the yoke or the center pole of the yoke.
  • a space communicating with the first ventilation hole is partitioned on the other surface side of the bottom of the yoke, and a second ventilation hole communicating with the space and the external space is formed.
  • the acoustic resistor may be further provided with a plate member and may be arranged so as to cover the second vent.
  • the hole diameter of the plurality of through holes may be smaller than 1/40 times the hole diameter of the second ventilation hole.
  • the acoustic resistor may be arranged by being connected to the yoke so as to cover the first vent.
  • the plurality of through holes may be formed so that the distance between adjacent through holes is smaller than eight times the hole diameter of the through holes.
  • the electroacoustic converter according to the present disclosure using the above means, it is possible to suppress variations in frequency characteristics due to individual differences in earphone drivers while simplifying the manufacturing process.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the electroacoustic transducer according to the embodiment of the present disclosure as viewed from one side in the central axis O direction
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the electroacoustic transducer according to the embodiment of the present disclosure from the other side in the central axis O direction.
  • FIG. 3A is a top view of the electroacoustic transducer
  • FIG. 3B is a side view of the electroacoustic transducer
  • FIG. 3C is a bottom view of the electroacoustic transducer
  • FIG. It is a cross-sectional view along.
  • the configuration of the electroacoustic converter will be described based on these figures.
  • the electroacoustic converter 1 is mainly a plate member connected to a diaphragm assembly 3, a magnetic circuit 4 for driving the diaphragm assembly 3, and a magnetic circuit 4 inside a tubular case 2 forming an outer shell. 5.
  • An acoustic resistor 6 provided in the plate member 5 and a terminal 7 provided on the outer surface of the plate member 5 are provided.
  • the electroacoustic converter 1 is mounted on, for example, an earphone or a headphone.
  • the outer shape of one side end portion in the central axis O direction gradually decreases in diameter toward the tip end, and a sound emitting opening 2a is formed on one end surface.
  • the other end surface of the case 2 is open as it is.
  • the peripheral edge of the diaphragm 10 made of pulp, film, or the like is supported by an annular frame 11.
  • the diaphragm 10 has a flat circular central surface 10a formed in the center, and an annular edge portion 10b raised on one side in the central axis O direction is formed on the peripheral edge of the central surface 10a.
  • a voice coil 12 (coil) wound in a cylindrical shape coaxial with the central axis O is connected to the back surface (the other side surface in the direction of the central axis O) of the peripheral portion of the central surface 10a of the diaphragm 10. The vibration of the voice coil 12 is transmitted to the diaphragm 10.
  • the voice coil 12 may have a structure in which a cylindrical bobbin (not shown) for winding the coil is provided on the inner peripheral side of the coil, and the end of the bobbin is connected to the diaphragm 10.
  • the magnetic circuit 4 is composed of a magnet 20, a pole piece 21 connected to one polarity of the magnet 20, and a yoke 22 connected to the other polarity.
  • the pole piece 21 and the yoke 22 are made of a soft magnetic material.
  • the magnet 20 has a cylindrical shape having a diameter larger than that of the voice coil 12, and is arranged coaxially with the voice coil 12.
  • the magnet 20 has polarity in the central axis O direction, and has one polarity (for example, S pole) on one side in the central axis O direction and the other polarity (for example, N pole) on the other side in the central axis O direction.
  • S pole polarity
  • N pole polarity
  • the pole piece 21 has an annular shape and is arranged on the outer peripheral side of the voice coil 12.
  • a stepped portion 21a with which the frame body 11 of the diaphragm assembly 3 is engaged is formed on the peripheral edge of the surface of the pole piece 21 on one side in the O direction of the central axis. Further, the pole piece 21 is formed with a notch 21b for passing the two leader wires 12a of the voice coil 12.
  • the yoke 22 has a disc shape whose tip side is arranged on the inner peripheral side of the voice coil 12 and which extends along the central axis O direction and extends radially outward from the base of the center pole 30 and is connected to the magnet 20. It is composed of a yoke bottom portion 31 having a flat plate portion of the above.
  • the center pole 30 is formed of a cylindrical portion 30a on the tip side and a conical portion 30b on the root side.
  • the diameter of the conical portion 30b increases from the tip end, which is the boundary with the cylindrical portion 30a, toward the root side (the other side in the central axis O direction) along the central axis O direction.
  • the diameter of the conical portion 30b expands from the tip side to the root side, and the diameter expands to a larger diameter than the voice coil 12, but even when the voice coil 12 vibrates due to energization, the voice coil 12 and the center pole It is tilted within a range that does not interfere with 30.
  • the yoke bottom 31 has a disk shape slightly larger than the outer diameter of the magnet 20.
  • Space A (with magnet 20) on one side (one side in the central axis O direction) connected to the magnet 20 on the bottom of the yoke 31 at three locations on the bottom of the yoke 31 so as to hang over the base of the center pole 30.
  • the space surrounded by the pole piece 21, the yoke 22, and the diaphragm 10) and the space B on the other surface side (the other surface in the central axis O direction) opposite to the one surface, are three first ventilation holes. 31a is formed.
  • Each of the first ventilation holes 31a is a circular hole, and a part of the root portion of the center pole 30 is also cut along the shape of each ventilation hole 31a. Further, the opening on one side of each of the first ventilation holes 31a is partially closed by the magnet 20.
  • an arc-shaped notch 31b for passing the two leader wires 12a of the voice coil 12 is formed in a part of the peripheral edge of the yoke bottom portion 31.
  • the plate member 5 has a disk shape with a step on the peripheral edge, and is attached to the other surface side of the yoke bottom portion 31 of the yoke 22. As a result, the plate member 5 partitions the space B communicating with each of the first ventilation holes 31a on the other surface side of the yoke bottom portion 31 of the yoke 22. At the center position of the plate member 5, a second ventilation hole 5a that communicates the internal space with the outside is formed. Further, an arc-shaped notch 5b for passing the two leader wires 12a of the voice coil 12 is formed in a part of the peripheral edge of the plate member 5.
  • the acoustic resistor 6 is composed of a breathable film having a circular film shape.
  • the acoustic resistor 6 is provided so as to cover the second ventilation hole 5a in the space formed by the plate member 5.
  • An annular double-sided tape 6a is attached to the other surface side of the acoustic resistor 6, and the acoustic resistor 6 is attached to the plate member 5 via the double-sided tape 6a.
  • the film may be a sheet-like material such as polyethylene terephthalate (PET), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyimide (PI), polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN) and polyvinylidene fluoride (PVDF). Can be used.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PI polyimide
  • PC polycarbonate
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the film is formed with a plurality of through holes penetrating the front and back surfaces of the film. Through holes can be formed by irradiating the film with laser light and / or by chemical etching.
  • the plurality of through holes have a circular opening shape, and the hole diameters (opening diameters) thereof are formed to be uniform.
  • the plurality of through holes are formed at equal intervals so that the distance (pitch) to the adjacent adjacent through holes that are close to each other is constant. That is, it is formed so as to be uniformly distributed in the film. Further, the plurality of through holes are formed in parallel in the thickness direction of the film.
  • the acoustic resistor 6 can be created by cutting out a sheet member to a size to be attached to the plate member 5.
  • the terminal 7 is a circular plate material in which a central hole 7a is formed, one surface in the central axis O direction is adhered to the plate member 5, and an electrode 7b is formed on the other surface in the central axis O direction. ing. Further, an arc-shaped notch 7c for passing the two leader wires 12a of the voice coil 12 is formed in a part of the peripheral edge of the terminal 7, and the central hole 7a has a hole diameter larger than that of the second ventilation hole 5a. large.
  • the notch 21b of the pole piece 21, the notch 31b of the yoke bottom 31 of the yoke 22, the notch 5b of the plate member 5, and the notch 7c of the terminal 7 are all located on substantially the same line parallel to the central axis O direction.
  • the two leader wires 12a of the voice coil 12 are connected to the electrode 7b of the terminal 7 through the notches 21b, 31b, 5b, and 7c, respectively.
  • an ultraviolet curable adhesive is applied along the circumferential direction to the annular gap between the case 2 and the plate member 5, and the case 2 and the plate member 5 are coated with the ultraviolet curable adhesive. The gap is sealed.
  • the two leader lines 12a passing through the notch 5b of the plate member 5 are also adhered with an ultraviolet curable adhesive. Therefore, in the electroacoustic converter 1 configured in this way, the space on the back surface side of the diaphragm 10 is a closed space through the acoustic resistor 6 to the second ventilation hole 5a of the plate member 5. Therefore, the ventilation characteristic of the acoustic resistor 6 acts on the diaphragm 10 as an acoustic impedance.
  • the voice coil 12 when an electric signal is sent to the electrode 7b of the terminal 7, the voice coil 12 is energized via the leader wire 12a, and the voice coil 12 responds to the electric signal.
  • the vibration causes the diaphragm 10 to vibrate, and a sound is emitted from the sound emitting opening 2a.
  • the hole diameter (opening diameter) of the second ventilation hole 5a is 0.5 [mm], and the opening area of the second ventilation hole 5a is smaller than the total opening area of the plurality of first ventilation holes 31a. To do. That is, it is assumed that the opening area of the second ventilation hole 5a is the narrowest in the path through which the space A and the space B communicate with the external space.
  • Example 1 and Example 2 using a film having through holes formed in the present embodiment and Comparative Example 1 when a conventional woven fabric is used will be described.
  • FIG. 5A and 5B are views of the acoustic resistors according to the first embodiment and the first comparative example of the present embodiment observed from the surface and an enlarged view thereof.
  • FIG. 5A shows the acoustic resistor used in Example 1
  • FIG. 5B shows the acoustic resistor used in Comparative Example 1.
  • the hole diameter of the through hole is o1
  • the pitch at which the through hole is formed is shown by p1.
  • the acoustic resistor used in Example 1 is a film made of PET having through holes of 1998 pcs in a thickness of 12 [ ⁇ m], a hole diameter of 7 [ ⁇ m], and a number of holes of ⁇ 2.5 [mm].
  • the air permeability is 3.2 [cc 3 / cm / sec].
  • the acoustic resistor used in Comparative Example 1 is an example of a woven fabric of model HD7 manufactured by SATTI of Italy, which has a thickness of 85 [ ⁇ m].
  • FIG. 6A and 6B are graphs showing the harmonic distortion of the electroacoustic converter 1 using Example 1 and Comparative Example 1 as the acoustic resistor 6, and are the measurement results of the IEC-60318-4 coupler.
  • FIG. 6A is a graph showing the characteristics of the second harmonic distortion of Example 1 and Comparative Example 1
  • FIG. 6B is a graph showing the characteristics of the third harmonic distortion of Example 1 and Comparative Example 1.
  • the solid line shows Example 1 and the broken line shows Comparative Example 1, respectively.
  • the horizontal axis represents the frequency [Hz]
  • the vertical axis represents the sound pressure level (Sound Pressure Level / SPL) [dB].
  • FIG. 6A there is no significant difference in the characteristics of the second harmonic distortion between Example 1 and Comparative Example 1.
  • Example 1 has a third harmonic compared to Comparative Example 1 in a frequency band of 4000 [Hz] or more. It can be seen that the level of wave distortion is reduced. That is, it can be seen that in the high frequency band, the third harmonic distortion of Example 1 is improved as compared with Comparative Example 1.
  • FIG. 7A and 7B are graphs showing a comparison of harmonic distortions of Example 2 and Comparative Example 1 of the present embodiment, and are measurement results of the IEC-60318-4 coupler.
  • the acoustic resistor 6 is made of PET having through holes having a thickness of 25 [ ⁇ m], a hole diameter of 12 [ ⁇ m], and a number of holes of ⁇ 2.5 [mm] and 612 pcs. This is an example of a film having a breathability of 3.5 [cc 3 / cm / sec].
  • FIG. 7A is a graph showing the characteristics of the second harmonic distortion of Example 2 and Comparative Example 1
  • FIG. 7B is a graph showing the characteristics of the third harmonic distortion of Example 2 and Comparative Example 1.
  • the solid line shows Example 2 and the broken line shows Comparative Example 1, respectively.
  • the horizontal axis represents the frequency [Hz], and the vertical axis represents the sound pressure level [dB].
  • FIG. 7A there is no significant difference in the characteristics of the second harmonic distortion between Example 2 and Comparative Example 1.
  • FIG. 7B the characteristics of the third harmonic distortion are higher in the frequency band of 20 to 100 [Hz] than in Comparative Example 1, but the frequency is 4000 [Hz] or higher.
  • the level of Example 2 is lower than that of Comparative Example 1 as in Example 1. That is, it can be seen that in the high frequency band, the third harmonic distortion is improved in Example 2 as compared with Comparative Example 1.
  • Example 1 using a film having through holes formed in the present embodiment and Comparative Example 2 in which the hole diameter of the through holes and the pitch at which the through holes are formed are different will be described.
  • FIG. 8A and 8B are views of the acoustic resistors according to the first and second embodiments of the present embodiment observed from the surface and an enlarged view thereof.
  • FIG. 8A shows the acoustic resistor used in Example 1
  • FIG. 8B shows the acoustic resistor used in Comparative Example 2.
  • the hole diameter of the through hole is o1
  • the pitch at which the through hole is formed is shown by p1.
  • FIG. 8B the hole diameter of the through hole is o2
  • the pitch at which the through hole is formed is shown by p2. Since the acoustic resistor used in the first embodiment is the same as the description of FIG. 5A described above, the description thereof will be omitted.
  • the acoustic resistor used in Comparative Example 2 is a film made of PET having through holes having a thickness of 12 [ ⁇ m], a hole diameter of 22 [ ⁇ m], and a number of holes of ⁇ 2.5 [mm] and having through holes of 111 pcs.
  • the air permeability is 3.5 [cc 3 / cm / sec].
  • FIG. 9 is a graph showing a comparison of frequency characteristics between Example 1 and Comparative Example 2, and is a measurement result in the IEC-60318-4 coupler.
  • FIG. 9 is a graph showing the basic characteristics, the characteristics of the second harmonic distortion, and the characteristics of the third harmonic distortion from the top.
  • the solid line shows Example 1 and the broken line shows Comparative Example 2, respectively.
  • the horizontal axis represents the frequency [Hz]
  • the vertical axis represents the sound pressure level [dB].
  • the characteristics of the third harmonic distortion in Example 1 and Comparative Example 2 are high in the level of Comparative Example 2 in the frequency band of 40 to 2000 [Hz]. That is, it can be seen that in the middle and low frequency bands, the third harmonic distortion of Example 1 is improved as compared with Comparative Example 2.
  • the air permeability of the acoustic resistor used in Example 1 is 3.2 [cc 3 / cm / sec], and the air permeability of the acoustic resistor used in Comparative Example 2 is 3.5 [cc 3 / cm / sec].
  • the difference in air permeability is small.
  • the pore diameter o1 of Example 1 is 7 [ ⁇ m]
  • the pore diameter o2 of Comparative Example 2 is 22 [ ⁇ m].
  • the pitch p1 of Example 1 is 49.5 [ ⁇ m]
  • the pitch p2 of Comparative Example 2 is 210 [ ⁇ m]. That is, p1 / o1 ⁇ 8, and the relationship is p2 / o2 ⁇ 9.5. Therefore, in order to improve the characteristics of the third harmonic distortion, the distance (pitch) of the adjacent through holes is eight times the hole diameter of the through holes in the plurality of through holes formed in the film used for the acoustic resistor. It is desirable that it is formed so as to be smaller than.
  • the acoustic resistors used in Example 1, Example 2, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 are provided so as to cover the second ventilation hole 5a in the space formed by the plate member 5, and the second ventilation hole is also provided.
  • the hole diameter of 5a is 0.5 [mm].
  • the air permeability of the acoustic resistor used in Example 1 is 3.2 [cc 3 / cm / sec]
  • the air permeability of the acoustic resistor used in Example 2 and Comparative Example 2 is 3.5 [cc 3 / cm]. / Sec], and the difference in air permeability is small.
  • the pore diameter o1 of Example 1 is 7 [ ⁇ m]
  • the pore diameter of Example 2 is 12 [ ⁇ m]
  • the pore diameter o2 of Comparative Example 2 is 22 [ ⁇ m]. That is, from the results of Example 1, Example 2, and Comparative Example 2, 7 [ ⁇ m] /0.5 [mm] ⁇ 12 [ ⁇ m] /0.5 [mm] ⁇ 1/40 ⁇ 22 [ ⁇ m] / The relationship is 0.5 [mm]. Therefore, in order to improve the characteristics of the third harmonic distortion in general, the pore diameters of the plurality of through holes formed in the film used for the acoustic resistor are more than 1/40 times the pore diameter of the second vent hole 5a. It is desirable that it is formed so as to be small.
  • the hole diameter of the through hole of the acoustic resistor 6 and the individual difference in the formation position of the through hole are different from those of the conventional sheets made of pressed urethane, woven fabric, non-woven fabric, and Japanese paper. Can be suppressed. That is, an acoustic resistor that suppresses individual differences in ventilation characteristics can be used.
  • through holes are formed in a film of a certain thickness, it is crushed depending on the storage condition, which occurs in the case of pressed urethane, woven fabric, non-woven fabric, and Japanese paper, and the ventilation characteristics due to changes in the density of the sheet due to aging. Is unlikely to change.
  • the ventilation amount is adjusted by changing the force for pressing the acoustic resistor while measuring the acoustic characteristics. It is possible to suppress individual differences in the frequency characteristics of the electroacoustic converter 1 while simplifying the manufacturing process without adjusting and adjusting the acoustic characteristics. Further, since the fine through holes are uniformly formed, it is possible to suppress the variation in the air permeability in the surface of the acoustic resistor 6, and it is possible to suppress the variation in the air permeability in the surface of the acoustic resistor 6 when the internal space and the external space are ventilated. The difference in pressure between parts can be suppressed. Therefore, since pressure is stably applied to the entire surface of the acoustic resistor 6, there is an effect that unnecessary resonance is suppressed.
  • the plate member 5 is formed with a space that communicates with each of the first ventilation holes 31a on the other surface side of the yoke bottom 31 of the yoke 22 and a second ventilation hole 5a that communicates with the space and the outside.
  • the electroacoustic converter 1 according to the present embodiment, it is possible to suppress variations in frequency characteristics due to individual differences in the electroacoustic converter 1 while simplifying the manufacturing process.
  • harmonic distortion can be suppressed and sound quality can be improved.
  • three first vents 31a are formed in the yoke bottom 31 of the yoke 22, but the number of vents is not limited to this and may be one. Four or more may be formed.
  • the first vent hole 31a is formed in the yoke bottom portion 31 of the yoke 22, but the first vent hole may be formed in the center pole portion.
  • the acoustic resistor in the above embodiment may be arranged so as to be connected to the yoke so as to cover the first ventilation hole.
  • first ventilation holes When a plurality of first ventilation holes are formed, they are arranged so as to cover the respective holes.
  • the center pole 30 of the yoke 22 of the magnetic circuit 4 in the above embodiment is composed of a cylindrical portion 30a on the tip side and a conical portion 30b on the root side, but the center pole is not limited to this shape.
  • the center pole may have a cylindrical shape and may be connected from the base of the cylinder to the bottom of the yoke.
  • the opening shape of the through hole does not have to be circular, and the shape is not particularly limited as long as the opening is formed, such as a polygonal shape or a semicircular shape.
  • Electro-acoustic converter 2 Case 3 Diaphragm assembly 4 Magnetic circuit 5 Plate member 5a 2nd vent 5b Notch 6 Acoustic resistor 7 Terminal 7a Center hole 7b Electrode 7c Notch 10 Diaphragm 11 Frame 12 Voice coil (coil) ) 20 Magnet 21 Pole piece 22 Yoke 30 Center pole 30a Cylindrical part 30b Conical part 31 Yoke bottom 31a First vent 31b Notch

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  • Signal Processing (AREA)
  • Audible-Bandwidth Dynamoelectric Transducers Other Than Pickups (AREA)

Abstract

【解決手段】電気音響変換器1は、円筒状に巻回されたコイル12と、コイル12と接続された振動板10と、コイル12と同軸に配設されたマグネット20と、マグネット20の一方の極側と連結した環状のポールピース21と、センターポール30とヨーク底部31とを有するヨーク22と、マグネット20とポールピース21とヨーク22と振動板10と、により囲まれる空間を外部空間に連通する経路に配置されたフィルムにより構成された音響抵抗体6と、を備え、音響抵抗体6を構成するフィルムは、フィルムの表裏を貫通する複数の貫通孔を有し、複数の貫通孔の孔径はそれぞれ等しく、且つ複数の貫通孔は等間隔に形成される。

Description

電気音響変換器
 本開示は、主にイヤホンやヘッドホン等に用いられる電気音響変換器に関する。
 近年、携帯音楽プレーヤや、スマートフォン等の携帯端末等でデジタル音源による高品質な音楽再生が普及してきており、小型で高音質なイヤホンやヘッドホン(以下、イヤホン等という)が求められている。
 イヤホン等の音質を改善するため、電気音響変換器(いわゆるドライバユニット)の種々の改良が従来から図られている。例えば、特許文献1には、イヤホン等のドライバユニット内の振動板の後方空間であるバックキャビティが音響抵抗体(音響抵抗板)を介して外部空間に連通される構成が開示されている。このように構成された音響抵抗体は、イヤホン等の音響特性を調整するものである。そのため、音響抵抗体の通気特性は、イヤホン等の音響特性に大きくかかわるものである。
実開昭62-186588号
 しかしながら、特許文献1に記載されているように、音響抵抗体としてプレスウレタン、織布、不織布、和紙等の材質のシートを用いると、それらのシートの通気特性の個体差により、音響抵抗体の通気特性に個体差のばらつきが生じるおそれがある。そのため、シートの通気特性のばらつきが、イヤホン等の音響特性にばらつきを生じさせることになる。特に、イヤホンを両耳で使用する場合、左右の音響特性のばらつきは、使用者にとって大きな問題となる。また、音響抵抗体の通気特性のばらつきを製造工程で抑制するために調整工程が必要となり、製造工程の簡略化が困難となる。
 本開示は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、製造工程を簡略化しつつイヤホンドライバの個体差による周波数特性のばらつきを抑制することができる電気音響変換器を提供することにある。
 上記した目的を達成するために、本開示に係る電気音響変換器は、円筒状に巻回されたコイルと、前記コイルと接続された振動板と、前記コイルよりも大径の円筒状をなし、前記コイルと同軸に配設されたマグネットと、前記コイルの外周側に配置され、前記マグネットの一方の極側と連結した環状のポールピースと、先端側が前記コイルの内周側に配置されたセンターポールと、前記センターポールの根元から前記マグネットの他方の極側に連結するヨーク底部とを有するヨークと、前記マグネットと前記ポールピースと前記ヨークと前記振動板と、により囲まれる空間を外部空間に連通する経路に配置されたフィルムにより構成された音響抵抗体と、を備え、前記音響抵抗体を構成するフィルムは、前記フィルムの表裏を貫通する複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔の孔径はそれぞれ等しく、且つ前記複数の貫通孔は等間隔に形成される。
 また、上述の電気音響変換器において、前記ヨークは、前記ヨーク底部と前記マグネットと連結した一面側の空間と、当該一面の反対側である他面側の空間とを連通する第1通気孔が前記ヨーク底部、又は前記ヨークのセンターポールに形成されていてもよい。
 また、上述の電気音響変換器において、前記ヨーク底部の他面側にて前記第1通気孔と連通する空間を区画し、且つ当該空間と外部空間とを連通する第2通気孔が形成されたプレート部材を更に備え、前記第2通気孔を覆うように前記音響抵抗体を配置してもよい。
 また、上述の電気音響変換器において、前記複数の貫通孔の孔径は、第2通気孔の孔径の1/40倍よりも小さくてもよい。
 また、上述の電気音響変換器において、前記音響抵抗体は、前記第1通気孔を覆うように前記ヨークに接続して配置してもよい。
 また、上述の電気音響変換器において、前記複数の貫通孔は、隣接する貫通孔間の距離が貫通孔の孔径の8倍よりも小さくなるように形成されてもよい。
 上記手段を用いる本開示に係る電気音響変換器によれば、製造工程を簡略化しつつイヤホンドライバの個体差による周波数特性のばらつきを抑制することを実現することができる。
本開示の実施形態に係る電気音響変換器の中心軸O方向一側から視た分解斜視図である。 本開示の実施形態に係る電気音響変換器の中心軸O方向他側から視た分解斜視図である。 電気音響変換器の上面図である。 電気音響変換器の側面図である。 電気音響変換器の底面図である。 図3AのIV-IV線に沿う断面図である。 実施例1に用いる音響抵抗体を表面から観察した図及びその拡大図である。 比較例1に用いる音響抵抗体を表面から観察した図である。 実施例1と比較例1の2次高調波歪の特性を示すグラフである。 実施例1と比較例1の3次高調波歪の特性を示すグラフである。 実施例2と比較例1の2次高調波歪の特性を示すグラフである。 実施例2と比較例1の3次高調波歪の特性を示すグラフである。 実施例1に用いる音響抵抗体を表面から観察した図及びその拡大図である。 比較例2に用いる音響抵抗体を表面から観察した図である。 実施例1と比較例2の周波数特性の比較を示すグラフである。
 以下、本開示の一実施形態を図面に基づき説明する。
 図1は本開示の実施形態に係る電気音響変換器の中心軸O方向一側から視た分解斜視図、図2は本開示の実施形態に係る電気音響変換器の中心軸O方向他側から視た分解斜視図、図3Aは電気音響変換器の上面図、図3Bは電気音響変換器の側面図、図3Cは電気音響変換器の底面図、図4は図3AのIV-IV線に沿う断面図である。以下、これらの図に基づき電気音響変換器の構成について説明する。
 電気音響変換器1は、主に、外殻をなす筒状のケース2の内部に、振動板アセンブリ3と、当該振動板アセンブリ3を駆動する磁気回路4、磁気回路4に連結されるプレート部材5、当該プレート部材5内に設けられる音響抵抗体6、プレート部材5の外表面に設けられるターミナル7と、が設けられている。当該電気音響変換器1は、例えば、イヤホン又はヘッドホンに搭載される。
 詳しくは、円筒状のケース2は、中心軸O方向の一側端部の外形が先端に向けて段階的に径が小さくなっており、一端面には放音用開口部2aが形成されている。一方、ケース2の他端面はそのまま開放されている。
 振動板アセンブリ3は、パルプやフィルム等からなる振動板10の周縁が円環状の枠体11により支持されている。振動板10は中央に平坦な円形の中央面10aが形成され、当該中央面10aの周縁に中心軸O方向の一側に盛り上がった円環状のエッジ部10bが形成されている。また、振動板10の中央面10aの周縁部分の背面(中心軸O方向の他側の面)には、中心軸Oと同軸の円筒状に巻回されたボイスコイル12(コイル)が接続されており、当該ボイスコイル12の振動が振動板10に伝達される。また当該ボイスコイル12からはコイルを形成するワイヤの2本の引出線12aが外側に延びている。前記ボイスコイル12は、コイル内周側にコイルを巻回すための円筒状のボビン(図示しない)が備えられ、そのボビンの端部が振動板10と接続される構造であってもよい。
 磁気回路4は、マグネット20と、当該マグネット20の一方の極性と連結したポールピース21と、他方の極性と連結したヨーク22とから構成されている。ポールピース21及びヨーク22は軟磁性材料からなる。
 マグネット20は、ボイスコイル12よりも大径の円筒状をなし、当該ボイスコイル12と同軸に配設されている。当該マグネット20は中心軸O方向に極性を有しており、中心軸O方向の一側に一方の極性(例えばS極)、中心軸O方向の他側に他方の極性(例えばN極)を有している。
 ポールピース21は、円環状をなし、ボイスコイル12の外周側に配置されている。ポールピース21の中心軸O方向一側の面の周縁部には、振動板アセンブリ3の枠体11が係合する段差部21aが形成されている。またポールピース21には、ボイスコイル12の2本の引出線12aを通すための切欠部21bが形成されている。
 ヨーク22は、先端側がボイスコイル12の内周側に配置され、中心軸O方向に沿って延びるセンターポール30と、当該センターポール30の根元から径方向外方に拡がりマグネット20と連結した円盤状の平板部を有するヨーク底部31とから構成されている。
 センターポール30は、先端側の円柱部分30aと、根元側の円錐部分30bとから形成されている。円錐部分30bは、円柱部分30aとの境目である先端から、中心軸O方向に沿って根元側(中心軸O方向の他側)に向けて径が拡がっている。
 具体的には、円錐部分30bは先端側から根元側にかけて拡径し、ボイスコイル12よりも大径に径が拡がっているが、ボイスコイル12が通電により振動した際でもボイスコイル12とセンターポール30とが干渉しない範囲で傾斜している。
 ヨーク底部31は、マグネット20の外径よりも僅かに大径な円盤状をなしている。ヨーク底部31にはセンターポール30の根元部分に架かる位置の3か所にて、ヨーク底部31のマグネット20と連結した一面側(中心軸O方向の一側の面)の空間A(マグネット20とポールピース21とヨーク22と振動板10により囲まれる空間)と、当該一面の反対側である他面側(中心軸O方向の他側の面)の空間Bを連通する3つの第1通気孔31aが形成されている。なお、各第1通気孔31aは円孔であり、各通気孔31aの形状に沿ってセンターポール30の根元部分も一部削られている。また各第1通気孔31aの一面側の開口は、一部がマグネット20により塞がれている。
 また、ヨーク底部31の周縁の一部にはボイスコイル12の2本の引出線12aを通すための円弧状の切欠部31bが形成されている。
 プレート部材5は、周縁に段差がある円盤状をなしており、ヨーク22のヨーク底部31の他面側に取り付けられている。これにより、当該プレート部材5はヨーク22のヨーク底部31の他面側にて各第1通気孔31aと連通する空間Bを区画している。プレート部材5の中心位置には内部の空間と外部とを連通する第2通気孔5aが形成されている。また、プレート部材5の周縁の一部にはボイスコイル12の2本の引出線12aを通すための円弧状の切欠部5bが形成されている。
 音響抵抗体6は、円形の膜状をなした通気性のあるフィルムで構成される。音響抵抗体6は、プレート部材5が形成する空間内にて第2通気孔5aを覆うように設けられている。音響抵抗体6の他面側には円環状の両面テープ6aが取り付けられており、音響抵抗体6は両面テープ6aを介してプレート部材5に貼り付けられている。
 フィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリイミド(PI)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)およびポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のシート状の材料を用いることができる。フィルムに通気特性を持たせるために、フィルムにはフィルムの表裏を貫通する複数の貫通孔が形成されている。貫通孔は、フィルムにレーザ光を照射し、及び/又は化学エッチングにより形成することができる。複数の貫通孔は、開口形状が円形であり、その孔径(開口直径)は、均一となるように形成される。また、複数の貫通孔は、それぞれ近接する隣の貫通孔までの距離(ピッチ)が一定となるように等間隔に形成される。すなわち、フィルム内に均一に分布するように形成される。また、複数の貫通孔は、フィルムの厚み方向に向けて平行に形成される。音響抵抗体6は、シート部材を、プレート部材5に貼り付けるサイズに切り出し、作成することができる。
 ターミナル7は、中心孔7aが形成された円形の板材であり、中心軸O方向の一側の面がプレート部材5に接着され、中心軸O方向の他側の面には電極7bが形成されている。また、ターミナル7の周縁の一部にはボイスコイル12の2本の引出線12aを通すための円弧状の切欠部7cが形成されており、中心孔7aは第2通気孔5aよりも孔径が大きい。
 上述したポールピース21の切欠部21b、ヨーク22のヨーク底部31の切欠部31b、プレート部材5の切欠部5b、ターミナル7の切欠部7cはいずれも中心軸O方向と平行な略同一線上に位置しており、ボイスコイル12の2本の引出線12aは各切欠部21b、31b、5b、7cを通ってターミナル7の電極7bに接続されている。また図示しないが、ケース2とプレート部材5との間の円環状の隙間には周方向に沿って紫外線硬化型接着剤が塗布されており、当該紫外線硬化型接着剤によりケース2とプレート部材5の隙間は密閉されている。なお、プレート部材5の切欠部5bを通る2本の引出線12aも紫外線硬化型接着剤により接着されている。したがって、このように構成された電気音響変換器1は、振動板10の背面側の空間が音響抵抗体6を介してプレート部材5の第2通気孔5aまで、閉じた空間となっている。そのため、音響抵抗体6の通気特性は、振動板10に音響インピーダンスとして作用する。
 以上のように構成された電気音響変換器1は、ターミナル7の電極7bに電気信号が送られると、引出線12aを介してボイスコイル12に通電され、当該電気信号に応じてボイスコイル12が振動することで振動板10が振動し、放音用開口部2aから音が発せられる。
 以下、本実施形態における電気音響変換器1の音響抵抗体6に、各実施例、各比較例に係る音響抵抗体を用いた場合についての比較結果について検討する。なお、第2通気孔5aの孔径(開口直径)は0.5[mm]であり、第2通気孔5aの開口面積は、複数の第1通気孔31aの開口面積の合計よりも小さいものとする。すなわち、空間A及び空間Bが外部空間に連通する経路は、第2通気孔5aの開口面積が最も狭小であるものとする。
 まず、音響抵抗体として、本実施形態における貫通孔が形成されたフィルムによる実施例1及び実施例2と、従来の織布を用いた際の比較例1について説明する。
 図5A、図5Bは、本実施形態の実施例1と比較例1に係る音響抵抗体を表面から観察した図およびその拡大図である。図5Aは実施例1に用いる音響抵抗体を示しており、図5Bは、比較例1に用いる音響抵抗体を示している。図5Aでは、貫通孔の孔径をo1とし、貫通孔の形成されるピッチをp1で示している。実施例1に用いる音響抵抗体は、厚みが12[μm]、孔径を7[μm]、孔数がφ2.5[mm]中に1998pcsとなる貫通孔が形成されたPETを材質とするフィルムであり、通気度が3.2[cc/cm/sec]である。比較例1に用いる音響抵抗体は、厚みが85[μm]である、イタリアSATTI社製の型式HD7の織布とした例である。
 図6A、図6Bは、実施例1と比較例1を音響抵抗体6として用いた電気音響変換器1の高調波歪を示すグラフであり、IEC-60318-4カプラにおける測定結果である。図6Aは、実施例1と比較例1の2次高調波歪の特性を示すグラフであり、図6Bは、実施例1と比較例1の3次高調波歪の特性を示すグラフである。それぞれ、実線が実施例1であり、破線が比較例1を示す。また、横軸に周波数[Hz]、縦軸に音圧レベル(Sound Pressure Level/SPL)[dB]を示す。図6Aに示すように、実施例1と比較例1では、2次高調波歪の特性に顕著な差異は見られない。しかし、図6Bに示すように、3次高調波歪の特性は、実施例1と比較例1において、4000[Hz]以上の周波数帯域において実施例1が比較例1に比較して3次高調波歪のレベルが低減していることがわかる。すなわち高い周波数帯域において、実施例1は比較例1に対して3次高調波歪が改善されていることがわかる。
 図7A、図7Bは、本実施形態の実施例2と比較例1について高調波歪の比較を示すグラフであり、IEC-60318-4カプラにおける測定結果である。実施例2は、音響抵抗体6を、厚みが25[μm]、孔径を12[μm]、孔数がφ2.5[mm]中に612pcsとなる貫通孔が形成されたPETを材質とするフィルムであり、通気度が3.5[cc/cm/sec]とした例である。図7Aは、実施例2と比較例1の2次高調波歪の特性を示すグラフであり、図7Bは、実施例2と比較例1の3次高調波歪の特性を示すグラフである。それぞれ、実線が実施例2であり、破線が比較例1を示す。また、横軸に周波数[Hz]、縦軸に音圧レベル[dB]を示す。図7Aに示すように、実施例2と比較例1では、2次高調波歪の特性に顕著な差異は見られない。しかし、図7Bに示すように、3次高調波歪の特性は、20~100[Hz]の周波数帯域において実施例2が比較例1に対してレベルが高いが、4000[Hz]以上の周波数帯域においては、実施例1と同様に実施例2が比較例1に比較してレベルが低いことがわかる。すなわち、高い周波数帯域において、実施例2も比較例1に対して3次高調波歪が改善されていることがわかる。
 次に、音響抵抗体として、本実施形態における貫通孔が形成されたフィルムによる実施例1と、貫通孔の孔径及び貫通孔の形成されるピッチの異なる比較例2について説明する。
 図8A、図8Bは、本実施形態の実施例1と比較例2に係る音響抵抗体を表面から観察した図およびその拡大図である。図8Aは実施例1に用いる音響抵抗体を示しており、図8Bは、比較例2に用いる音響抵抗体を示している。図8Aでは、貫通孔の孔径をo1とし、貫通孔の形成されるピッチをp1で示している。図8Bでは、貫通孔の孔径をo2とし、貫通孔の形成されるピッチをp2で示している。実施例1に用いる音響抵抗体は、前述した図5Aの説明と同じであるため説明を省略する。比較例2に用いる音響抵抗体は、厚みが12[μm]、孔径を22[μm]、孔数がφ2.5[mm]中に111pcsとなる貫通孔が形成されたPETを材質とするフィルムであり、通気度が3.5[cc/cm/sec]である。
 図9は、実施例1と比較例2の周波数特性の比較を示すグラフであり、IEC-60318-4カプラにおける測定結果である。図9は、上から基本特性、2次高調波歪の特性、3次高調波歪の特性を示すグラフであり、それぞれ、実線が実施例1であり、破線が比較例2を示す。また、横軸に周波数[Hz]、縦軸に音圧レベル[dB]を示す。図9に示すように、実施例1と比較例2では、基本特性、2次高調波歪の特性に顕著な差異は見られない。しかし、3次高調波歪の特性は、実施例1と比較例2において、40~2000[Hz]の周波数帯域において比較例2のレベルが高い。すなわち、中低の周波数帯域において、実施例1は比較例2に対して3次高調波歪が改善されていることがわかる。
 実施例1で用いる音響抵抗体の通気度は3.2[cc/cm/sec]であり、比較例2で用いる音響抵抗体の通気度は3.5[cc/cm/sec]であり、通気度の差はわずかである。しかし、貫通孔のそれぞれの孔径o1、o2と貫通孔のそれぞれのピッチp1、p2の差異により、3次高調波歪の特性に影響を及ぼしていることがわかる。実施例1の孔径o1は7[μm]であり、比較例2の孔径o2は22[μm]である。また、実施例1のピッチp1は49.5[μm]であり、比較例2のピッチp2は210[μm]である。すなわち、p1/o1<8となり、p2/o2≦9.5の関係である。そのため、3次高調波歪の特性を改善するためには、音響抵抗体に用いられるフィルムに形成される複数の貫通孔は、隣接する貫通孔の距離(ピッチ)が貫通孔の孔径の8倍よりも小さくなるように形成されることが望ましい。
 実施例1、実施例2、比較例1、比較例2で用いる音響抵抗体は、プレート部材5が形成する空間内にて第2通気孔5aを覆うように設けられ、また、第2通気孔5aの孔径は0.5[mm]である。実施例1で用いる音響抵抗体の通気度は3.2[cc/cm/sec]であり、実施例2、比較例2で用いる音響抵抗体の通気度は3.5[cc/cm/sec]であり、通気度の差はわずかである。実施例1の孔径o1は7[μm]であり、実施例2の孔径は12[μm]、比較例2の孔径o2は22[μm]である。すなわち、実施例1、実施例2、比較例2の結果から、7[μm]/0.5[mm]<12[μm]/0.5[mm]<1/40<22[μm]/0.5[mm]の関係となる。よって、3次高調波歪の特性を全般に改善するためには、音響抵抗体に用いられるフィルムに形成される複数の貫通孔の孔径は、第2通気孔5aの孔径の1/40倍よりも小さくなるように形成されることが望ましい。
 このように、音響抵抗体6として、従来のプレスウレタン、織布、不織布、和紙の材質のシートに比べて、音響抵抗体6の貫通孔の孔径や、貫通孔の形成位置の個体差のばらつきを抑制することができる。すなわち通気特性の個体差を抑制した音響抵抗体を用いることができる。また、一定の厚みのフィルムに貫通孔を形成していることから、プレスウレタン、織布、不織布、和紙の場合に生じる、保管状態によって潰れ、又、経時変化によるシートの密度変化での通気特性の変化が生じるおそれが少ない。また、通気特性の個体差を抑制されているため、音響抵抗体6を電気音響変換器1に組み付ける際に、音響特性を測定しながら音響抵抗体を押しつける力を可変する等して通気量を調整し、音響特性を調整することなく、製造工程を簡略化しつつ電気音響変換器1の周波数特性の個体差のばらつきを抑制することができる。さらに、微細な貫通孔が均一に形成されることにより、音響抵抗体6の面内での通気度のばらつきを抑制することができ、内部空間と外部空間の通気時に音響抵抗体の面内の部位毎の圧力の差を抑制することができる。そのため、音響抵抗体6の全面に安定して圧力がかかるため不要な共振が抑えられる効果がある。
 また、ヨーク22のヨーク底部31の他面側にて各第1通気孔31aと連通する空間を区画し、且つ当該空間と外部とを連通する第2通気孔5aが形成されたプレート部材5を設けることで、当該空間の容積と第2通気孔5aの大きさにより、容易に電気音響変換器1の音質の設定を行うことができる。
 以上により本実施形態に係る電気音響変換器1によれば、製造工程を簡略化しつつ電気音響変換器1の個体差による周波数特性のばらつきを抑制することができる。また、高調波歪を抑制し、音質の向上を図ることができる。
 以上で本開示の実施形態の説明を終えるが、本開示の態様はこの実施形態に限定されるものではない。
 例えば上記実施形態における電気音響変換器1ではヨーク22のヨーク底部31に第1通気孔31aを3つ形成しているが、通気孔の数はこれに限られるものではなく、1つであったり、4つ以上形成したりしてもよい。
 また、上記実施形態における電気音響変換器1ではヨーク22のヨーク底部31に第1通気孔31aを形成しているが、センターポール部に第1通気孔を形成してもよい。
 また、上記実施形態における音響抵抗体は、第1通気孔を覆うようにヨークに接続して配置されていてもよい。第1通気孔が複数形成されている場合には、それぞれの孔を覆うように配置される。
 また、上記実施形態における磁気回路4のヨーク22のセンターポール30は先端側の円柱部分30aと根元側の円錐部分30bから構成されているが、センターポールは、この形状に限られるものではない。例えば、センターポールが円柱形状であり、円柱の根元から、ヨーク底部に繋がる形状であってもよい。
 また、貫通孔の開口形状は円形である必要はなく、多角形形状や、半円形状等、開口を構成すれば形状を特に限定するものではない。
 1 電気音響変換器
 2 ケース
 3 振動板アセンブリ
 4 磁気回路
 5 プレート部材
 5a 第2通気孔
 5b 切欠部
 6 音響抵抗体
 7 ターミナル
 7a 中心孔
 7b 電極
 7c 切欠部
 10 振動板
 11 枠体
 12 ボイスコイル(コイル)
 20 マグネット
 21 ポールピース
 22 ヨーク
 30 センターポール
 30a 円柱部分
 30b 円錐部分
 31 ヨーク底部
 31a 第1通気孔
 31b 切欠部
 

Claims (6)

  1.  円筒状に巻回されたコイルと、
     前記コイルと接続された振動板と、
     前記コイルよりも大径の円筒状をなし、前記コイルと同軸に配設されたマグネットと、
     前記コイルの外周側に配置され、前記マグネットの一方の極側と連結した環状のポールピースと、
     先端側が前記コイルの内周側に配置されたセンターポールと、前記センターポールの根元から前記マグネットの他方の極側に連結するヨーク底部とを有するヨークと、
     前記マグネットと前記ポールピースと前記ヨークと前記振動板と、により囲まれる空間を外部空間に連通する経路に配置されたフィルムにより構成された音響抵抗体と、
     を備え、
     前記音響抵抗体を構成するフィルムは、前記フィルムの表裏を貫通する複数の貫通孔を有し、前記複数の貫通孔の孔径はそれぞれ等しく、且つ前記複数の貫通孔は等間隔に形成される電気音響変換器。
  2.  前記ヨークは、前記ヨーク底部と前記マグネットと連結した一面側の空間と、当該一面の反対側である他面側の空間とを連通する第1通気孔が前記ヨーク底部、又は前記ヨークのセンターポールに形成された請求項1に記載の電気音響変換器。
  3.  前記ヨーク底部の他面側にて前記第1通気孔と連通する空間を区画し、且つ当該空間と外部空間とを連通する第2通気孔が形成されたプレート部材を更に備え、
     前記第2通気孔を覆うように前記音響抵抗体を配置する請求項2に記載の電気音響変換器。
  4.  前記複数の貫通孔の孔径は、第2通気孔の孔径の1/40倍よりも小さい請求項3に記載の電気音響変換器。
  5.  前記音響抵抗体は、前記第1通気孔を覆うように前記ヨークに接続して配置する請求項2に記載の電気音響変換器。
  6.  前記複数の貫通孔は、隣接する貫通孔間の距離が貫通孔の孔径の8倍よりも小さくなるように形成された請求項1から5のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
     
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