電磁変換器

【課題】より奥行きが小さく、平坦な振動板で低音域を再生することができる電磁変換器を提供することを目的とする。
【解決手段】棒状の磁性体からなるヨーク２３と、ヨーク２３と所定のギャップ２５を有するように配置された棒状の磁石２０と、表面に導体パターン１５が形成されギャップ２５に挿入された棒状の駆動部材４と、駆動部材４に固定された平板状の振動板１０と、振動板１０を支持するフレーム３０とを備えたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、棒状の磁気回路によって駆動される平板型振動板を備え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】
フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）を採用するテレビは、画面の大画面化と奥行の縮小化が進められ、設置スペースが削減された結果、壁掛けが可能となっている。特に奥行が小さくなったテレビでは、従来のコーン型等のスピーカ（以下、電磁変換器）では奥行きが大きく、テレビ筺体への組み込みが不可能な状態になっており、電磁変換器の配置に制約が出てきている。
従来の一般的なコーン型の電磁変換器は、例えば、振動系、磁気回路及びフレームからなる。振動系は、振動板、振動板の中心部に設けたキャップ、振動板の外周を支持するエッジ、筒に金属線などの導体を巻きつけて形成され、振動板の内周部に結合されるボイスコイル、ボイスコイルの外周面を支持するスパイダで構成されている。
磁気回路は、磁石、プレート、ポールピースで構成されている。また、フレームは、振動系のエッジとスパイダのそれぞれの外周を支持固定し、磁気回路に固定される。フレームには、給電用の端子とその端子からボイスコイルに至るリード線が固定されている。
【０００３】
以上の電磁変換器の動作は次のようになる。端子にオーディオ入力信号が与えられるとリード線を経由してボイスコイルに供給される。磁気回路の磁気ギャップに存在するボイスコイルの導体部において、フレミング左手の法則に基づいて前記信号により駆動力が発生し振動する。すなわち、ボイスコイルの導体部は上下方向に駆動力が発生して振動し、そのボイスコイルに結合された振動系から音波を発生することになる。
【０００４】
以上の従来の電磁変換器においては、深さのあるコーン型の振動板とその振動板に結合される筒状のボイスコイルの振動系は奥行きが必要である。
また、磁石、プレートとポールピースからなる磁気回路も奥行きが必要で、これらで構成される電磁変換器は必然的に大きな奥行きとなっていた。例えば、テレビで使うような小口径の全帯域の電磁変換器でも５ｃｍ程度の奥行きがあった。
【０００５】
このような奥行きのある電磁変換器に対して、以前から平板型電磁変換器や平面型電磁変換器が各種提案されており、一部は製品化されていた（非特許文献１参照）。この非特許文献１によれば、前記平板型電磁変換器の一般的構造としては、振動板は平板状の平らな振動板、ボイスコイル、従来と同様の磁気回路から構成されている。一方、平面型電磁変換器としては、コーン型電磁変換器のボイスコイルに相当する導体を一枚の薄いシートにプリントした振動板が、棒状磁石を配置した磁気回路の磁界によって駆動するガムーゾンタイプの電磁変換器が存在する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】監修佐伯多門、「スピーカー＆エンクロージャー百科」、誠文堂新光社、１９９９年５月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の平板型電磁変換器は、ボイスコイルが必要である構造及び磁気回路が従来電磁変換器と同じ構造であるため、奥行きを減少させることは難しかった。また、従来のガムーゾンタイプの電磁変換器は、平坦で奥行きが小さいので薄型テレビ向きであるが、振動板の振動変位を大きくできず低音再生に向かないという課題があった。
【０００８】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、簡易な構成で、より奥行きが小さく、平坦な振動板で低音域を再生することができる電磁変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電磁変換器は、棒状の磁性体からなるヨークと、ヨークと所定のギャップを有するように配置された棒状の磁石と、表面に導体パターンが形成されギャップに挿入された棒状の駆動部材と、駆動部材に固定された平板状の振動板と、振動板を支持するフレームとを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る電磁変換器によれば、棒状のヨークと棒状の磁石とのギャップに、導体パターンを形成した駆動部材とを挿入して構成したことにより、簡易な構成で奥行きを小さくするとともに、平坦な音圧特性を得ることができる。その結果、より薄型で低音域まで再生可能な電磁変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器全体を示す概略斜視図である。
【図２】実施の形態１の電磁変換器の構造を示す図１のＡ−Ａ線（ａ）縦断面図であり、（ｂ）一部詳細斜視図である。
【図３】実施の形態１の電磁変換器の駆動部材の構造を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１の電磁変換器の他の例を示す（ａ），（ｂ）概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本実施の形態の電磁変換器全体を示す概略斜視図である。
図２は、電磁変換器の構成を示す図であり、図２（ａ）が図１のＡ−Ａ断面図、図２（ｂ）が図２（ａ）を一部拡大して示す詳細斜視図である。
図３は、駆動部材の構造を示す斜視図である。
【００１３】
電磁変換器１は大きく分けて振動系２と磁気回路３からなり、振動系２及び磁気回路３が支持部材としてのフレーム３０により支持され構成されている。実施の形態１の電磁変換器１は、図１に示すように振動系２と、棒状で二組並行に配置した磁気回路３とが設けられている。
【００１４】
振動系２は、振動板１０、振動板１０を支持するエッジ１２、及び駆動部材４で構成されている。
振動板１０は、軽量な材料からなる矩形平板状で、その外周にエッジ１２を接着しており、エッジ１２は、断面が半ロール状であり、内周を振動板１０に接着され、外周をフレーム３０に接着固定されている。
駆動部材４は、基材１４及び基材１４面上に形成された導体パターン１５から構成されている。駆動部材４の形状は、断面がコの字形状（以下、断面コ形状と述べる）に成形された棒状であり、駆動部材４の一面は振動板１０の裏面に接着固定されている。駆動部材４の詳細な構造については後述する。
【００１５】
磁気回路３は、磁石２０とヨーク２３とで構成されている。磁石２０は断面が長方形の棒状の永久磁石で断面の幅方向に着磁されており、ヨーク２３は断面コ形状の棒状の磁性体からなり、磁石２０の磁束を誘導して効率よく磁力線が結ばれるように作用している。磁石２０がヨーク２３の断面コ形状の内側に配置され、ヨーク２３の断面コ形状の内壁と磁石２０との間には磁気空隙（以下、ギャップ）２５として一定の間隔を空けている。ギャップ２５には、駆動部材４の断面コ形状の対向する辺が挿入されている。
なお、磁石２０とヨーク２３との間に構成されるギャップ２５の間隔は適宜設定されるものであり、その間隔を小さく設定することで、ギャップ２５中の磁束密度を大きくすることができ、磁石２０の高さ範囲内において強力な磁路を形成することができる。
【００１６】
磁気回路３は、断面がほぼ矩形で長さ方向に大きい細長い棒状であり、それに対向する駆動部材４も同等の長さになっている。磁気回路３及び駆動部材４の長さは振動板１０の一辺に近い長さである。
【００１７】
ここで、駆動部材４の構造及び製造方法について説明する。
駆動部材４は、図３に示すように、基材１４に導体パターン１５を形成したシート状のものである。導体パターン１５は、基板１４の両面あるいは片面に渦巻状に形成されており、導体パターン１５の両端には端子１６が形成され外部からの信号を受け入れるようになっている。
基材１４は、例えば、高分子樹脂あるいはエンジニアリングプラスチックの平板状のシートからなり、厚さや強度を有して十分に自立するように形成されている。導体パターン１５は、例えば、銅あるいはアルミニウム等の箔材からなり、基材１４の表面上に貼り合わされる。基材１４上に貼り合わせた箔材をＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）の製法と同様にエッチング等により所定のパターンが残るように処理する。
このように製造された駆動部材４は、熱成形等により断面コ形状に折り曲げて形成される。
【００１８】
電磁変換器１の動作について説明する。電磁変換器１は、図示しない制御部から、駆動部材４の導体パターン１５に信号が印加されると、導体パターン１５に沿って電流が流れ、この電流の流れる方向が永久磁石による磁界に直交するためにフレミングの左手の法則に則り、駆動部材４には断面高さ方向に上下に駆動力が発生し、駆動部材４に結合した振動板１０は上下に振動して音を発生する。
【００１９】
以上のように、この発明の実施の形態１の電磁変換器によれば、狭い磁気ギャップ２５の高磁束密度の磁界を利用する構造のために大きな駆動力を得ることができ、再生音圧レベルが大きい高能率な電磁変換器を実現できる。
また、複数の磁気回路３を分散配置して駆動力を均一化できるので変動が少なく平坦な音圧周波数特性が得られる。
【００２０】
さらに、図１又は図２に示したように、平面振動板１０を主部材とする振動系２と、棒状の磁気回路３とを薄型のフレーム３０で支持する電磁変換器１を構成できるため、非常に薄型にできると同時に、部品点数が少なく簡易構造で安価な電磁変換器を得ることができる効果がある。
【００２１】
なお、説明において、エッジ１２は、その外周をフレーム３０に接着固定されるものとして説明したが、これに限られるものではなく、必要に応じてテレビの筺体に直接固定されるものであってもよい。
【００２２】
また、一般的に振動板１０は中高域において固有共振である分割振動が発生することが多いが、この分割振動を高域に押しやって広い再生帯域を実現するために図１又は図２に示すように磁気回路３は２本（更には３本以上）にすることが望ましい。すなわち、複数本にすることによって、駆動力を分散させ振動板に均等に駆動力が伝わるようにして分割振動を抑制し、広帯域を実現するものである。
【００２３】
また、実施の形態１の電磁変換器では、矩形の振動板１０に２組の磁気回路３で駆動する構成を示したが、本発明は他の形態の電磁変換器に適用可能である。その例として、図４（ａ）に示すように縦横比の大きい振動板１０を１個の磁気回路３で駆動する形態や、図４（ｂ）に示すように鋭角三角形の振動板１０を２組の磁気回路３で駆動する形態等、多様な組み合わせが考えられる。
【００２４】
また、上記の実施例における駆動部材４は、上記のように、断面コ形状の構造としているが、駆動力による変形を抑えたり構造的な強さを保つために駆動部材４の端部を基材１４（又はその同等品）で塞ぎ側面を形成したりしても良い。すなわち、駆動部材４を箱型の構造にしても良い。
【００２５】
また、平板状の振動板１０は構造的に弱いので、ハニカム構造体等の三層構造にして構成材自体が剛性のあるものや、厚さのある板を使うのが望ましく、発泡材や無数の中空球体をバインドしたマイクロバブル構造体等の軽量材の使用も可能である。
【００２６】
また、図１または図２に示したように、平面振動板１０はエッジ１２だけで支持し駆動部材４で駆動する構造であるが、振動系２が重たい状態になるとエッジ１２が弛んだり駆動したときにローリングが起こる場合がある。この対策として、振動板１０の中央部や周辺部を支持する手段、或いは、従来の電磁変換器のスパイダと同様に駆動部材４にスパイダを接合して支持する構造を採用しても良い。
【００２７】
また、図１、図４（ａ），(ｂ)においては説明を容易にするため、フレーム３０を省略して示している。
【符号の説明】
【００２８】
１電磁変換器、２振動系、３磁気回路、４駆動部材、１０振動板、１２エッジ、１４基材、１５導体パターン、１６端子、２０磁石、２３ヨーク、２５磁気空隙（ギャップ）、３０フレーム。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状の磁性体からなるヨークと、
前記ヨークと所定のギャップを有するように配置された棒状の磁石と、
表面に導体パターンが形成され前記ギャップに挿入された棒状の駆動部材と、
前記駆動部材に固定された平板状の振動板と、
前記振動板を支持するフレームとを備えた電磁変換器。
【請求項２】
前記ヨーク、前記磁石及び前記駆動部材を複数備えたことを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
【請求項３】
前記ヨークは断面がコの字形状を有し、
前記磁石は前記ヨークのコの字形状の内側に所定のギャップを有するように配置され、
前記駆動部材は、断面がコの字形状に成形され、成形されたコの字形状の対向する辺が前記ギャップに挿入されることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。

【図１】