電磁変換器

【課題】振動板の剛性が高く、かつ性能に優れた低コストの電磁変換器を得る。
【解決手段】フレーム１５には、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石１３が複数、極性を交互にして所定間隔で固定されている。永久磁石１３のフレーム１５に固定された面とは逆側の端面には鉄板１６が接着されている。振動板１１は、永久磁石１３および鉄板１６を覆うようにフレーム１５に取り付けられている。振動板１１は、所定間隔で固定された複数の永久磁石１３で構成される凹凸構造に対応した凹凸形状であり、凹凸形状の凹部となる振動板基準面１１ｄは鉄板１６と同一の高さ位置、即ち高磁束密度位置にあってボイスコイル１１ｂが成形されている。また、振動板凸部１１ｃ表面側には、剛性向上のために振動板表面材１７が貼り付けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石と振動板とを組み合わせて、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】
従来の電磁変換器は、永久磁石板と振動板とが対向するように配置されフレーム等の部材に挟み込まれるように覆われて、例えばスピーカ筐体に取り付けられる。
【０００３】
上記の永久磁石板は、一定の間隔をもって交互に異なる極性にした帯状の磁石部位（多極着磁パターンとも言う）を有している。また、振動板は、永久磁石板の異なる極性の境界にある間隔に対向する位置、いわゆる着磁ニュートラルゾーンに蛇行コイルパターンを形成したものである。振動板に形成された蛇行コイルパターンにオーディオ信号の電流が流れると、蛇行コイルパターンと永久磁石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よって上記の蛇行コイルパターンに電流が作用して振動板が振動する。この振動によって発生した音波は、永久磁石板およびフレームに穿孔された音放射孔を通して外部へ放射されてオーディオ再生が行われる（例えば、特許文献１参照）。
また、この振動によって振動板上に形成された蛇行コイルパターンの導体コイルが金属疲労で断線するのを防止する目的で、振動板を剛性付与部材で補強していた（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、従来から、上記の電磁変換器と同様の構成で、上記の永久磁石板に替えて長尺の棒状磁石で構成した「ガムーゾン型」と呼ばれる薄型スピーカが存在している。ガムーゾン型の薄型スピーカは、振動板の表裏を、交互に異なる極性の棒状磁石を並べた棒状磁石板で挟み、振動板を挟んで対向する棒状磁石の極を同一に配置した構成であり、その他の部材は上記の電磁変換器と同一の部材で構成される。
このような薄型スピーカは、ポリエステルまたはポリイミドから成る薄膜に銅またはアルミ箔を貼り付け、ボイスコイルパターンをエッチングして構成された振動板を有している（例えば、非特許文献１参照）。この構成の薄型スピーカは、オーディオ再生の音波発生動作も上記の電磁変換器と同じになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１９２３７２号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０７３７８７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】山本武雄編著、スピーカー・システム、ラジオ技術社、１９７７年７月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電磁変換器は以上のように構成されているので、安価なスピーカを得るために振動板の片側表面のみに永久磁石板を配置した場合には、永久磁石板がない側のボイスコイル付近の磁束密度が小さくなるために音圧レベルも小さくなるという課題があった。
また、振動板基材が数十ミクロンの平たい薄膜構造であるために機械的強度が小さく、低い周波数でも固有共振が生じてしまった。共振が生じることにより、振動板の異常振動による異音、および振動板の振幅増大による振動板磁石当り音が発生するという課題があった。
【０００８】
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、振動板の剛性が高く、かつ性能に優れた低コスト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】
【０００９】
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が複数、極性を交互にして所定間隔で固定されたフレームと、永久磁石のフレームに固定された面とは逆側の端面に接着された鉄板と、永久磁石および鉄板を覆うようにフレームに取り付けられ、所定間隔で固定された複数の永久磁石で構成される凹凸構造に対応した凹凸形状であり、凹凸形状の凹部は鉄板と同一の高さ位置にあって蛇行コイルパターンが成形されている振動板とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、永久磁石の端面に鉄板を接着して磁束を集中させ、磁束が集中した高磁束密度位置に蛇行コイルパターンを配置することにより音圧レベルを高めることができ、かつ永久磁石を振動板片側のみに配置することにより低コスト化が可能となる。また、振動板を凹凸形状の立体構造にしたことにより、振動板の剛性を高めることができる。この結果、振動板の剛性が高く、かつ性能に優れた低コストの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に係る電磁変換器の構成を示す外観斜視図であり、図１（ａ）は表面を示し、図１（ｂ）は裏面を示す。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１（ａ）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に係る電磁変換器における振動板の裏面の構成を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を図１（ａ）に示すＡＡ線に沿って切断した断面図の一部を拡大した図であり、磁気回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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の構成を示す外観斜視図であり、図１（ａ）は表面、図１（ｂ）は裏面を示す。図２は、図１（ａ）に示すＡＡ線に沿って切断した電磁変換器１０の断面図であり、図３は裏面方向からみた振動板１１の構成を示す斜視図である。図４は磁気回路を構成する要部のみを拡大した断面図である。なお、図１〜４は説明を簡単にするために誇張拡大して示したものであり、実際の縮尺とは異なる。ここでは説明の都合上、電磁変換器１０の表裏面を図１（ａ），（ｂ）のように特定するが、どの方向を表裏面としてもよい。
【００１３】
電磁変換器１０は、振動板１１、永久磁石１３、フレーム１５、鉄板１６、および振動板表面材１７から構成される。振動板１１の周縁には振動板支持部１２が接続され、この振動板支持部１２の外周縁がフレーム１５の開口面周縁に固着している。このように振動板支持部１２を設けることにより、フレーム１５の開口面を被覆した振動板１１が上下方向に変位可能となる。
【００１４】
フレーム１５の内壁面には、複数の帯状の永久磁石１３が所定間隔のギャップを設けて平行に、振動板１１に対して互い違いの極性が向くように固定されている。また、永久磁石１３の振動板１１に対向する端面には、帯状の鉄板１６がそれぞれ接着されている。また、フレーム１５の永久磁石１３が固定されていない部分には、外部に開口した空気抜き孔１４が一定の間隔で設けられている。
【００１５】
振動板１１の基材となる振動板基材１１ａは、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の熱可塑性フィルムからなる。この振動板基材１１ａの表裏面には、銅、アルミ箔等のボイスコイル１１ｂが蛇行形状に形成されている。振動板基材１１ａは、ボイスコイル１１ｂが形成された部分を振動板基準面１１ｄとすると、この振動板基準面１１ｄから突出した凸形状の振動板凸部１１ｃが形成されている。このように振動板１１を凹凸形状に立体構造化することにより、振動板１１の剛性を向上させて共振発生を抑制することができる。なお、この振動板基準面１１ｄは、電磁変換器１０を組み立てると鉄板１６と同一の高さ位置になるように位置合わせされている。
【００１６】
また、振動板１１の振動板凸部１１ｃ側表面には、アルミ、高分子材等の軽量かつ剛性の大きい部材からなる振動板表面材１７が貼り付けられている。凹凸形状の振動板１１をハニカムコア材として用い、そこへ振動板表面材１７を貼り付けて略ハニカムパネルにすることによって、高剛性の振動板１１を得ることができ、共振発生を抑制することができる。なお、振動板表面材１７を貼り付けず、振動板１１を単独で用いてもかまわない。
【００１７】
ここで、振動板１１の成形方法を説明する。先ず、平面状の振動板基材１１ａの表裏面に、蛇行形状に銅、アルミ箔等を貼り付けて、またはエッチングしてボイスコイル１１ｂを形成する。そして、ボイスコイル１１ｂの貼り付け箇所を基準にして、熱プレス、真空成形等によって振動板基材１１ａに振動板凸部１１ｃを形成する。即ち、基準にした箇所はそのまま振動板基準面１１ｄとなり、ボイスコイル１１ｂが貼り付けられていない部分が突出して振動板凸部１１ｃとなる。よって、伸び率の異なるボイスコイル１１ｂと振動板基材１１ａとを貼り合わせているにもかかわらず、一体で成形することができ、かつ、振動板基材１１ａが破断することもない。なお、振動板凸部１１ｃの振動板基準面１１ｄからの突出高さは、振動板支持部１２に支持された振動板１１が振動して上下変位したときに永久磁石１３に接触しない程度とする。
【００１８】
次に、電磁変換器１０の動作原理について説明する。振動板１１のボイスコイル１１ｂ周辺では、鉄板１６が接着された永久磁石１３のＮ極から出る磁束がボイスコイル１１ｂを横切って、異なる永久磁石１３のＳ極へ至る。振動板１１のボイスコイル１１ｂに外部から電流（オーディオ信号）が供給されると、ボイスコイル１１ｂを流れる電流と永久磁石１３の着磁パターン（磁束密度）が電磁的に結合し、フレミングの法則に従って駆動力が発生する。発生した駆動力によって、振動板支持部１２によって変位可能に支持されている振動板１１が振動する。永久磁石１３の端面には鉄板１６が接着されているため、鉄板１６が磁極を作り、Ｎ極からＳ極へ直線的に進む部分（図４に示すＢ線）に磁束密度が集中する。本実施の形態では、永久磁石間の磁気ギャップにおいて磁束密度が最大になるＢ線の高さ位置（高磁束密度位置）にボイスコイル１１ｂを配置するため、ボイスコイル１１ｂを横切る磁束が大きくなり、音圧レベルを向上させることができる。
【００１９】
以上のように、実施の形態１によれば、振動板凸部１１ｃを成形することにより振動板１１を凹凸形状にしたので、剛性が向上し、共振発生を抑制することができる。また、振動板１１の振動板凸部１１ｃ表面側に振動板表面材１７を貼り付けて略ハニカムパネル状に構成したので、軽量のまま、剛性をさらに向上させることができる。
さらに、ボイスコイル１１ｂを成形した振動板基準面１１ｄを基準にして振動板１１を凹凸形状に立体成形するので、振動板基材１１ａとボイスコイル１１ｂの伸び率が異なるにもかかわらず振動板基材１１ａが破断することがなく、精度の高い成形を実現することができる。
【００２０】
また、永久磁石１３の端面に鉄板１６を接着して磁束を集中させ、磁束が集中した高磁束密度位置にボイスコイル１１ｂを配置することにより音圧レベルを高めることができる。音圧レベルが向上するため、振動板１１の片側表面のみに永久磁石１３を配置して永久磁石の数量を半減させることも可能となり、低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０電磁変換器、１１振動板、１１ａ振動板基材、１１ｂボイスコイル、１１ｃ振動板凸部、１１ｄ振動板基準面、１２振動板支持部、１３永久磁石、１４空気抜き孔、１５フレーム、１６鉄板、１７振動板表面材。

【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が複数、極性を交互にして所定間隔で固定されたフレームと、
前記永久磁石の前記フレームに固定された面とは逆側の端面に接着された鉄板と、
前記永久磁石および前記鉄板を覆うように前記フレームに取り付けられ、前記所定間隔で固定された複数の前記永久磁石で構成される凹凸構造に対応した凹凸形状であり、前記凹凸形状の凹部は前記鉄板と同一の高さ位置にあって蛇行コイルパターンが成形されている振動板とを備えた電磁変換器。
【請求項２】
振動板は、蛇行コイルパターンが成形された平面状の振動板基材を当該蛇行コイルパターンが成形された部分を基準にして凸部を成形してなる凹凸形状であ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】
振動板は、凹凸形状の凸部表面側に貼り付けられた表面材を備える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】