電磁変換器
【課題】高い磁束密度を得ると共に音圧レベルのロスを減らして、安価かつ高い効率の電磁変換器を得る。
【解決手段】電磁変換器１０は、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石１１を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む前面振動膜１２および後面振動膜１４と、永久磁石１１間に配置されると共に前面振動膜１２および後面振動膜１４に結合されたボビン１６と、ボビン１６の表面に対向する極性に合わせて逆向きの電流が流れるコイル１７ａ，１７ｂを備える。コイル１７ａ，１７ｂに電流が流れると永久磁石１１間の強い磁束と電磁的に結合して同一方向の駆動力２１ａ，２１ｂが発生し、ボビン１６に結合した前面振動膜１２および後面振動膜１４に同一方向のオーディオ振動２２ａ，２２ｂが発生する。
【解決手段】電磁変換器１０は、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石１１を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む前面振動膜１２および後面振動膜１４と、永久磁石１１間に配置されると共に前面振動膜１２および後面振動膜１４に結合されたボビン１６と、ボビン１６の表面に対向する極性に合わせて逆向きの電流が流れるコイル１７ａ，１７ｂを備える。コイル１７ａ，１７ｂに電流が流れると永久磁石１１間の強い磁束と電磁的に結合して同一方向の駆動力２１ａ，２１ｂが発生し、ボビン１６に結合した前面振動膜１２および後面振動膜１４に同一方向のオーディオ振動２２ａ，２２ｂが発生する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石と振動膜とを組み合わせてオーディオ信号から音声再生を行う電磁変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、永久磁石と振動膜とを組み合わせた電磁変換器については、様々な技術が提案されている。この種の電磁変換器は、例えば特許文献１のように、２つの永久磁石板と、その永久磁石板に挟み込まれるよう配置された振動膜と、永久磁石板と振動膜との間に配置された緩衝部材とを備えている。
【０００３】
ここで、永久磁石板は、帯状の磁極が一定の間隔を置いて交互に形成され、いわゆる多極着磁パターンを成している。また、振動膜は、永久磁石板の異なる磁極同士の間隙部分のいわゆる着磁のニュートラルゾーンと称される部分に対向する位置に、蛇行形状の導体パターンからなるコイルが形成されたものである。
【０００４】
このような構成により、振動膜のコイルにオーディオ信号である電流が流れると、そのコイルと永久磁石板の多極着磁パターンとが電磁的に結合し、フレミングの法則に従って振動膜にオーディオ振動が発生する。永久磁石板、振動膜および緩衝部材は、金属フレームに覆われてスピーカ筐体に取り付けられており、オーディオ振動によって発生した音波は金属フレームに穿設された放射孔から放射されてオーディオ再生が行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３３１５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電磁変換器は以上のように構成されているので、振動膜を表裏から挟み込むように永久磁石板を配置し、永久磁石の漏れ磁束を使用していたため、電磁変換の効率が悪いという課題があった。そのため、音圧を得る目的で振動膜の駆動に必要な磁束密度を高めるためには、ネオジウム鉄ボロン磁石等、高いＢＨｍａｘの磁石で永久磁石板を構成する必要があり、高価な磁気回路となってしまった。
また、振動膜が薄いため、オーディオ振動時の分割共振により音圧レベルのロスが発生してしまうという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高い磁束密度を得ると共に音圧レベルのロスを減らして、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電磁変換器は、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む一対の振動膜と、表面にコイルを有し、永久磁石間に配置されると共に一対の振動膜間に結合されたボビンとを備え、コイルに電流が流れると永久磁石間の磁束と電磁的に結合してボビンが駆動し、ボビンに結合した一対の振動膜が振動するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、表面にコイルを有するボビンを永久磁石間に配置し、永久磁石層を一対の振動膜が挟み込むようにしたので、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０の構成を示す分解斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０を図１に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０を図１に示すＢＢ線に沿って切断した断面図である。なお、図３において、電磁変換器１０の構造を分かりやすくするために実際には隠れて見えない部分を点線で示す。
電磁変換器１０は、複数の永久磁石１１、前面振動膜１２、後面振動膜１４、ボビン１６、コイル１７、前面フレーム１８、後面フレーム１９およびヨーク２０から構成される。
【００１１】
複数の帯状の永久磁石１１は、所定のギャップを設けて平行に、互い違いの極性が向くようにヨーク２０に固着されている。これら永久磁石１１からなる永久磁石層の側周を囲うように前面フレーム１８が配置され、ヨーク２０の下側に前面フレーム１８と略同形の後面フレーム１９が配置されている。さらに、前面フレーム１８、永久磁石１１からなる永久磁石層、ヨーク２０、後面フレーム１９を前後方向から挟み込むように、前面振動膜１２と後面振動膜１４とが配置されている。
【００１２】
前面振動膜１２の周縁には前面制動エッジ１３が接続され、この前面制動エッジ１３の外周縁が前面フレーム１８に固着している。同様に、後面振動膜１４の周縁に後面制動エッジ１５が接続され、この後面制動エッジ１５の外周縁が後面フレーム１９に固着している。このように前面制動エッジ１３および後面制動エッジ１５を設けることにより、前面振動膜１２および後面振動膜１４の分割共振を制動することができる。
【００１３】
前面振動膜１２と後面振動膜１４の間の永久磁石１１間のギャップそれぞれに、ボビン１６が配置されている。これらボビン１６は、前面振動膜１２および後面振動膜１４間に鉛直方向に結合されている。なお、ボビン１６と前面振動膜１２および後面振動膜１４とは接着されたか、または一体成形されたものである。
【００１４】
これらボビン１６は、前面振動膜１２および後面振動膜１４の間をリブのように結合している。そのため、ボビン１６により、薄く柔軟な樹脂フィルムである前面振動膜１２および後面振動膜１４の剛性をあげることができる。よって、前面振動膜１２および後面振動膜１４に対してボビン１６により剛性を向上させると共に、前面制動エッジ１３および後面制動エッジ１５により分割共振を制動することにより音圧レベルのロスを抑制することができ、効率を高めることができる。
【００１５】
図２および図３に示すように、各ボビン１６には、コイル１７ａ，１７ｂがボビン１６の長手方向に往復するようにプリントまたは巻回されている。永久磁石１１は、前面振動膜１２に対向する前面と、ヨーク２０に固着された後面とで極性が異なるが、永久磁石１１の前面側に位置するコイル１７ａと後面側に位置するコイル１７ｂとがループ状になるよう配置したので、コイル１７ａ，１７ｂに流れる電流方向を極性に合わせて逆にすることができる。
【００１６】
前面フレーム１８の一端に切り欠き部１８ａが、後面フレーム１９の一端に切り欠き部１９ａが、ヨーク２０の一端に切り欠き部２０ａがそれぞれ形成されている。これは、図１に示すように前面振動膜１２、後面振動膜１４およびボビン１６を一体成形した場合、切り欠き部１８ａ，１９ａ，２０ａにボビン１６を通して電磁変換器１０を組み立てるためである。従って、前面振動膜１２、後面振動膜１４およびボビン１６が一体成形でなければ、切り欠き部１８ａ，１９ａ，２０ａを形成する必要はない。
【００１７】
永久磁石１１を保持するヨーク２０はフェライト磁性体からなり、コイル１７に電流が流れると磁気回路の一部となる。
【００１８】
以上の構成により、電磁変換器１０のコイル１７ａ，１７ｂに互いに逆向きの電流が流れると、フレミングの法則に従って、前後面で異なる磁極間の磁束によってコイル１７ａ，１７ｂに同一方向の駆動力２１ａ，２１ｂが発生し、同一方向に振動する。コイル１７ａ，１７ｂの振動によって各ボビン１６も振動する。そして、これらボビン１６の振動が前面振動膜１２および後面振動膜１４に伝播されて、同一方向のオーディオ振動２２ａ，２２ｂが発生する。永久磁石１１間ギャップの磁束は、永久磁石１１の前面側と後面側とで逆極性となるが、コイル１７ａ，１７ｂの電流方向を逆にすることにより逆極性の磁束を使用できるために高い駆動力が得られる。
【００１９】
本実施の形態の電磁変換器１０は、永久磁石１１間ギャップの強い磁束でボビン１６を駆動させている。そのため、永久磁石１１に従来のネオジウム鉄ボロン磁石等、高いＢＨｍａｘの磁石を使用せず、フェライト磁石等、比較的低いＢＨｍａｘの安価な磁石を使用しても、必要な磁束密度を得ることができる。また、永久磁石１１にＢＨｍａｘの高い高価な磁石を使用する場合、磁石体積を減らしても必要な磁束密度を得ることができる。この結果、安価な磁気回路を構成することができる。
【００２０】
以上のように、実施の形態１によれば、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石１１を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む前面振動膜１２および後面振動膜１４と、表面にコイル１７を有し、永久磁石１１間に配置されると共に前面振動膜１２および後面振動膜１４に結合されたボビン１６とを備え、コイル１７に電流が流れると永久磁石１１間の強い磁束と電磁的に結合してボビン１６が駆動し、ボビン１６に結合した前面振動膜１２および後面振動膜１４が振動するように構成した。そのため、高い磁束密度を得ると共に音圧レベルのロスを減らすことができ、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の構成を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１に示すＢＢ線に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 電磁変換器、１１ 永久磁石、１２ 前面振動膜、１３ 前面制動エッジ、１４ 後面振動膜、１５ 後面制動エッジ、１６ ボビン、１７，１７ａ，１７ｂ コイル、１８ 前面フレーム、１８ａ，１９ａ，２０ａ 切り欠き部、１９ 後面フレーム、２０ ヨーク、２１ａ，２１ｂ 駆動力、２２ａ，２２ｂ オーディオ振動。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石と振動膜とを組み合わせてオーディオ信号から音声再生を行う電磁変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、永久磁石と振動膜とを組み合わせた電磁変換器については、様々な技術が提案されている。この種の電磁変換器は、例えば特許文献１のように、２つの永久磁石板と、その永久磁石板に挟み込まれるよう配置された振動膜と、永久磁石板と振動膜との間に配置された緩衝部材とを備えている。
【０００３】
ここで、永久磁石板は、帯状の磁極が一定の間隔を置いて交互に形成され、いわゆる多極着磁パターンを成している。また、振動膜は、永久磁石板の異なる磁極同士の間隙部分のいわゆる着磁のニュートラルゾーンと称される部分に対向する位置に、蛇行形状の導体パターンからなるコイルが形成されたものである。
【０００４】
このような構成により、振動膜のコイルにオーディオ信号である電流が流れると、そのコイルと永久磁石板の多極着磁パターンとが電磁的に結合し、フレミングの法則に従って振動膜にオーディオ振動が発生する。永久磁石板、振動膜および緩衝部材は、金属フレームに覆われてスピーカ筐体に取り付けられており、オーディオ振動によって発生した音波は金属フレームに穿設された放射孔から放射されてオーディオ再生が行われる。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３３１５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電磁変換器は以上のように構成されているので、振動膜を表裏から挟み込むように永久磁石板を配置し、永久磁石の漏れ磁束を使用していたため、電磁変換の効率が悪いという課題があった。そのため、音圧を得る目的で振動膜の駆動に必要な磁束密度を高めるためには、ネオジウム鉄ボロン磁石等、高いＢＨｍａｘの磁石で永久磁石板を構成する必要があり、高価な磁気回路となってしまった。
また、振動膜が薄いため、オーディオ振動時の分割共振により音圧レベルのロスが発生してしまうという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、高い磁束密度を得ると共に音圧レベルのロスを減らして、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る電磁変換器は、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む一対の振動膜と、表面にコイルを有し、永久磁石間に配置されると共に一対の振動膜間に結合されたボビンとを備え、コイルに電流が流れると永久磁石間の磁束と電磁的に結合してボビンが駆動し、ボビンに結合した一対の振動膜が振動するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、表面にコイルを有するボビンを永久磁石間に配置し、永久磁石層を一対の振動膜が挟み込むようにしたので、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０の構成を示す分解斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０を図１に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０を図１に示すＢＢ線に沿って切断した断面図である。なお、図３において、電磁変換器１０の構造を分かりやすくするために実際には隠れて見えない部分を点線で示す。
電磁変換器１０は、複数の永久磁石１１、前面振動膜１２、後面振動膜１４、ボビン１６、コイル１７、前面フレーム１８、後面フレーム１９およびヨーク２０から構成される。
【００１１】
複数の帯状の永久磁石１１は、所定のギャップを設けて平行に、互い違いの極性が向くようにヨーク２０に固着されている。これら永久磁石１１からなる永久磁石層の側周を囲うように前面フレーム１８が配置され、ヨーク２０の下側に前面フレーム１８と略同形の後面フレーム１９が配置されている。さらに、前面フレーム１８、永久磁石１１からなる永久磁石層、ヨーク２０、後面フレーム１９を前後方向から挟み込むように、前面振動膜１２と後面振動膜１４とが配置されている。
【００１２】
前面振動膜１２の周縁には前面制動エッジ１３が接続され、この前面制動エッジ１３の外周縁が前面フレーム１８に固着している。同様に、後面振動膜１４の周縁に後面制動エッジ１５が接続され、この後面制動エッジ１５の外周縁が後面フレーム１９に固着している。このように前面制動エッジ１３および後面制動エッジ１５を設けることにより、前面振動膜１２および後面振動膜１４の分割共振を制動することができる。
【００１３】
前面振動膜１２と後面振動膜１４の間の永久磁石１１間のギャップそれぞれに、ボビン１６が配置されている。これらボビン１６は、前面振動膜１２および後面振動膜１４間に鉛直方向に結合されている。なお、ボビン１６と前面振動膜１２および後面振動膜１４とは接着されたか、または一体成形されたものである。
【００１４】
これらボビン１６は、前面振動膜１２および後面振動膜１４の間をリブのように結合している。そのため、ボビン１６により、薄く柔軟な樹脂フィルムである前面振動膜１２および後面振動膜１４の剛性をあげることができる。よって、前面振動膜１２および後面振動膜１４に対してボビン１６により剛性を向上させると共に、前面制動エッジ１３および後面制動エッジ１５により分割共振を制動することにより音圧レベルのロスを抑制することができ、効率を高めることができる。
【００１５】
図２および図３に示すように、各ボビン１６には、コイル１７ａ，１７ｂがボビン１６の長手方向に往復するようにプリントまたは巻回されている。永久磁石１１は、前面振動膜１２に対向する前面と、ヨーク２０に固着された後面とで極性が異なるが、永久磁石１１の前面側に位置するコイル１７ａと後面側に位置するコイル１７ｂとがループ状になるよう配置したので、コイル１７ａ，１７ｂに流れる電流方向を極性に合わせて逆にすることができる。
【００１６】
前面フレーム１８の一端に切り欠き部１８ａが、後面フレーム１９の一端に切り欠き部１９ａが、ヨーク２０の一端に切り欠き部２０ａがそれぞれ形成されている。これは、図１に示すように前面振動膜１２、後面振動膜１４およびボビン１６を一体成形した場合、切り欠き部１８ａ，１９ａ，２０ａにボビン１６を通して電磁変換器１０を組み立てるためである。従って、前面振動膜１２、後面振動膜１４およびボビン１６が一体成形でなければ、切り欠き部１８ａ，１９ａ，２０ａを形成する必要はない。
【００１７】
永久磁石１１を保持するヨーク２０はフェライト磁性体からなり、コイル１７に電流が流れると磁気回路の一部となる。
【００１８】
以上の構成により、電磁変換器１０のコイル１７ａ，１７ｂに互いに逆向きの電流が流れると、フレミングの法則に従って、前後面で異なる磁極間の磁束によってコイル１７ａ，１７ｂに同一方向の駆動力２１ａ，２１ｂが発生し、同一方向に振動する。コイル１７ａ，１７ｂの振動によって各ボビン１６も振動する。そして、これらボビン１６の振動が前面振動膜１２および後面振動膜１４に伝播されて、同一方向のオーディオ振動２２ａ，２２ｂが発生する。永久磁石１１間ギャップの磁束は、永久磁石１１の前面側と後面側とで逆極性となるが、コイル１７ａ，１７ｂの電流方向を逆にすることにより逆極性の磁束を使用できるために高い駆動力が得られる。
【００１９】
本実施の形態の電磁変換器１０は、永久磁石１１間ギャップの強い磁束でボビン１６を駆動させている。そのため、永久磁石１１に従来のネオジウム鉄ボロン磁石等、高いＢＨｍａｘの磁石を使用せず、フェライト磁石等、比較的低いＢＨｍａｘの安価な磁石を使用しても、必要な磁束密度を得ることができる。また、永久磁石１１にＢＨｍａｘの高い高価な磁石を使用する場合、磁石体積を減らしても必要な磁束密度を得ることができる。この結果、安価な磁気回路を構成することができる。
【００２０】
以上のように、実施の形態１によれば、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石１１を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、永久磁石層を挟み込む前面振動膜１２および後面振動膜１４と、表面にコイル１７を有し、永久磁石１１間に配置されると共に前面振動膜１２および後面振動膜１４に結合されたボビン１６とを備え、コイル１７に電流が流れると永久磁石１１間の強い磁束と電磁的に結合してボビン１６が駆動し、ボビン１６に結合した前面振動膜１２および後面振動膜１４が振動するように構成した。そのため、高い磁束密度を得ると共に音圧レベルのロスを減らすことができ、安価かつ高い効率の電磁変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の構成を示す分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１に示すＡＡ線に沿って切断した断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１に示すＢＢ線に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 電磁変換器、１１ 永久磁石、１２ 前面振動膜、１３ 前面制動エッジ、１４ 後面振動膜、１５ 後面制動エッジ、１６ ボビン、１７，１７ａ，１７ｂ コイル、１８ 前面フレーム、１８ａ，１９ａ，２０ａ 切り欠き部、１９ 後面フレーム、２０ ヨーク、２１ａ，２１ｂ 駆動力、２２ａ，２２ｂ オーディオ振動。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏で極性が異なる帯状の永久磁石を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、
前記永久磁石層を挟み込む一対の振動膜と、
表面にコイルを有し、前記永久磁石間に配置されると共に前記一対の振動膜間に結合されたボビンとを備え、
前記コイルに電流が流れると前記永久磁石間の磁束と電磁的に結合して前記ボビンが駆動し、前記ボビンに結合した前記一対の振動膜が振動する電磁変換器。
【請求項２】
ボビンは、帯状の永久磁石の異なる極性それぞれに対向する位置にそれぞれコイルを有し、それぞれの前記コイルに流れる電流方向を対向する前記極性に合わせて逆にすることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
【請求項３】
永久磁石層の側周を囲み、当該永久磁石層と共に一対の振動膜に挟み込まれるフレームと、
前記一対の振動膜それぞれの周縁に設けられ、当該各振動膜と前記フレームとを連結する制動エッジとを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁変換器。
【請求項１】
表裏で極性が異なる帯状の永久磁石を複数、極性を交互に配置してなる永久磁石層と、
前記永久磁石層を挟み込む一対の振動膜と、
表面にコイルを有し、前記永久磁石間に配置されると共に前記一対の振動膜間に結合されたボビンとを備え、
前記コイルに電流が流れると前記永久磁石間の磁束と電磁的に結合して前記ボビンが駆動し、前記ボビンに結合した前記一対の振動膜が振動する電磁変換器。
【請求項２】
ボビンは、帯状の永久磁石の異なる極性それぞれに対向する位置にそれぞれコイルを有し、それぞれの前記コイルに流れる電流方向を対向する前記極性に合わせて逆にすることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
【請求項３】
永久磁石層の側周を囲み、当該永久磁石層と共に一対の振動膜に挟み込まれるフレームと、
前記一対の振動膜それぞれの周縁に設けられ、当該各振動膜と前記フレームとを連結する制動エッジとを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１１４８３３（Ｐ２０１０−１１４８３３Ａ）
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８７８９５（Ｐ２００８−２８７８９５）
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（５９１０３６４５７）三菱電機エンジニアリング株式会社 (419)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月２０日（２０１０．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１０日（２００８．１１．１０）
【出願人】（５９１０３６４５７）三菱電機エンジニアリング株式会社 (419)
【Ｆターム（参考）】
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