(57)【要約】【課題】永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分に対向する位置の磁束密度と、永久磁石とフレームの間隙部分に対向する位置の磁束密度の大きさが異なることから、発生する駆動力が異なり、駆動力のアンバランスが発生するという問題点があった。【解決手段】平行に配置された複数の永久磁石１１，１２に対向配置された振動膜１３と、磁性体により形成され、永久磁石と振動膜とを保持するフレーム３０と、永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分に対向する振動膜上の位置及び両端に配置された永久磁石とフレームの間隙部分に対向する振動膜上の位置に、蛇行形状の導体パターンとして形成された導体１３ｂと、を備えた電磁変換器１０において、導体のうち、永久磁石の長手方向間隙の対向する位置に永久磁石の長手方向に平行に形成される導体の本数は、永久磁石の異なる磁極間及び両端に配置された永久磁石とフレーム間に生じる磁束密度により異なる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に配置された複数の永久磁石に対向配置された振動膜と、
磁性体により形成され、上記永久磁石と上記振動膜とを保持するフレームと、
上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分に対向する上記振動膜上の位置及び両端に配置された上記永久磁石と上記フレームの間隙部分に対向する上記振動膜上の位置に、蛇行形状の導体パターンとして形成された導体と、
を備えた電磁変換器において、
上記導体のうち、上記永久磁石の長手方向間隙の対向する位置に上記永久磁石の長手方向に平行に形成される上記導体の本数は、上記永久磁石の異なる磁極間及び両端に配置された上記永久磁石と上記フレーム間に生じる磁束密度により異なることを特徴とする電磁変換器。
【請求項２】
平行に配置された複数の永久磁石に対向配置された振動膜と、
上記永久磁石と上記振動膜とを保持するフレームと、
上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する上記振動膜上の位置に蛇行形状の導体パターンとして形成された導体と、
を備えた電磁変換器において、
上記導体のうち、上記永久磁石の長手方向間隙の対向する位置に上記永久磁石の長手方向に平行に形成される上記導体の本数は、それぞれの上記永久磁石の異なる磁極間に生じる磁束密度により異なることを特徴とする電磁変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばオーディオ信号を再生する電磁変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、さまざまな技術が提案されている。この種の電磁変換器は、永久磁石板とその永久磁石板に対向するように配置された振動膜と、これら永久磁石板と振動膜の間に配置された緩衝部材とを備えている（例えば特許文献１参照）。
永久磁石は、帯状の異なる磁極が一定の間隔を置いて交互に形成されたものである。
また振動膜には、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導体が全面に形成されている。
これにより、振動膜の導体に電流（オーディオ信号）が流れると、その導体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。
上記永久磁石板、振動膜及び緩衝部材は、フレームに覆われてスピーカ筐体に取り付けられている。
【０００３】
【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】
【０００４】
平面スピーカは、振動膜の全面が一様にピストン振動することにより平坦な音圧周波数特性が得られる電磁変換器であるというものだが、実際には振動膜全体が一様にピストン振動することは難しいことが知られている。
棒状或いは板状の永久磁石を用いた平面スピーカでは、異なる磁極が一定の間隔をおいて交互に配置されており、永久磁石の異なる磁極同士の間隙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導体が位置するように振動膜が配置される。また、上記永久磁石は蛇行形状の導体パターンが形成された振動膜とともにフレームに保持される。ここで、永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分に対向する位置の磁束密度と、永久磁石とフレームの間隙部分に対向する位置の磁束密度の大きさが異なることから、発生する駆動力が異なり、駆動力のアンバランスが発生するという問題点があった。
【０００５】
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、振動膜上に発生する駆動力を略均一にし、振動膜をより全面駆動に近づける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】
【０００６】
この発明に係る電磁変換器は、平行に配置された複数の永久磁石に対向配置された振動膜と、磁性体により形成され、永久磁石と振動膜とを保持するフレームと、永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分に対向する振動膜上の位置及び両端に配置された永久磁石とフレームの間隙部分に対向する振動膜上の位置に、蛇行形状の導体パターンとして形成された導体と、を備えた電磁変換器において、導体のうち、永久磁石の長手方向間隙の対向する位置に永久磁石の長手方向に平行に形成される導体の本数は、永久磁石の異なる磁極間及び両端に配置された永久磁石とフレーム間に生じる磁束密度により異なるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、導体のうち、永久磁石の長手方向間隙の対向する位置に永久磁石の長手方向に平行に形成される導体の本数は、永久磁石の異なる磁極間及び両端に配置された永久磁石とフレーム間に生じる磁束密度により異なるように構成することにより、振動膜上で一様な駆動力を得ることができ、音響特性が良好な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】
【０００８】
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、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り、図２は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０の構成を示す断面図である。
【０００９】
電磁変換器１０は、図１に示すように、上側永久磁石１１、下側永久磁石１２、振動膜１３及びフレーム３０から構成されており、永久磁石１１，１２とフレーム３０により磁気回路が構成される。フレーム３０には、外部に開口した音放射穴３１ａ，３２ａが形成される。また、フレーム３０の上側フレーム３１及び下側フレーム３２が永久磁石１１，１２及び振動膜１３を上下方向から覆うように支持している。
【００１０】
永久磁石１１，１２は、図２に示すように、表裏で異なる極性で着磁（両面２極着磁）された多数本の棒状の永久磁石であり、一定の間隔を置いて平行かつ振動膜１３に対向する面の極性が交互に異なるように配列される。このように配置された永久磁石１１，１２は、図２に示すように、フレーム３０に接着剤等で接着され固定されている。
【００１１】
振動膜１３は、薄い高分子樹脂フィルムからなる樹脂フィルム１３ａと、樹脂フィルム１３ａの両面に蛇行形状の導体パターンに形成された導体１３ｂとで構成されている。蛇行形状の導体パターンからなる導体１３ｂは金属箔のプレスやエッチングなどにより形成されるものである。
【００１２】
フレーム３０は、例えば鉄などの金属からなる磁性体であり、上側フレーム３１と下側フレーム３２とを合わせたことにより内部に空洞が形成される筐体構造である。上側フレーム３１と下側フレーム３２は、振動膜１３の長手方向両端の一部を挟み込んで接合される。
【００１３】
また、図２に示すように、フレーム３０には振動膜１３に形成される導体１３ｂに対向する位置に外部に開口した円形の音放射穴３１ａ，３２ａが形成される。この音放射穴３１ａ，３２ａは、永久磁石１１，１２の長手方向に平行に形成される導体１３ｂの直線部分に沿って一定の間隔で複数設けられる。
【００１４】
図３は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０の振動膜１３に形成される導体１３ｂの導体パターンの配置構成を示す振動膜１３の平面図である。
図３に示すように、振動膜１３に形成される導体１３ｂの導体パターンは、振動膜１３の表面のＡ点（入力端）から永久磁石１１，１２の異なる磁極間に対向する位置及び永久磁石１１，１２のフレーム３０間に対向する位置を通るように蛇行形状に形成される。そして、Ｂ点で振動膜１３の裏面に形成される導体１３ｂと直列に接続される。振動膜１３の裏面に形成される導体１３ｂは、Ｂ点から点線部を通り、振動膜１３の表面に形成される導体１３ｂと同一形状に形成され、振動膜１３の裏面のＣ点（入力端）に接続される。
【００１５】
ここで、永久磁石１１，１２の異なる磁極の間隙に対向する位置または永久磁石１１，１２とフレーム３０の間隙に対向する位置に、永久磁石１１，１２の長手方向に沿って平行に配置される導体１３ｂの本数をターン数と称する。永久磁石１１，１２の異なる磁極間の磁束密度と比べて、永久磁石１１，１２とフレーム３０間の磁束密度は低くなる。従って、永久磁石１１，１２とフレーム３０との間隙に対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）を、永久磁石１１，１２の異なる磁極の間隙に対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）より多くする。
この発明の実施の形態１では、永久磁石１１，１２の異なる磁極間の磁束密度と永久磁石１１，１２とフレーム３０間の磁束密度の比率が２：１であるとして、図３に示すように、永久磁石１１，１２の異なる磁極間の対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）を２本とし、永久磁石１１，１２とフレーム３０間の対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）を４本としている。
この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０は以上のように構成される。
【００１６】
上記のような構成では、導体１３ｂの長手方向の直線部分を振動膜１３面に沿って横切るような向きに、永久磁石１１，１２の異なる磁極により発生する磁路または永久磁石１１，１２とフレーム３０により発生する磁路が通ることになる。従って、振動膜１３に形成される導体１３ｂへ電流が供給されると、導体１３ｂと永久磁石１１，１２とが電磁的に結合し、フレミングの左手の法則に従う電磁力が発生することにより、振動膜１３が厚み方向に振動する。この振動によって発生した音波は、永久磁石１１，１２及びフレーム３０に形成された放音孔３１ａ，３２ａを通って外部に放出される。
【００１７】
ここで、永久磁石１１，１２の異なる磁極及び永久磁石１１，１２とフレーム３０により発生する磁束の振動膜１３を通る位置に永久磁石１１，１２の長手方向に平行に形成される導体１３ｂの１ターン分の長さをＬとする。さらに、永久磁石１１，１２の異なる磁極の間隙に対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数をＮ1とし、永久磁石１１，１２とフレーム３０の間隙の対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数をＮ2とすると、永久磁石１１，１２の異なる磁極間に対向する位置に形成される導体１３ｂの合計の長さＬ1及び永久磁石１１，１２とフレーム３０間に対向する位置に形成される導体１３ｂの合計の長さＬ2は、Ｌ1＝Ｎ1Ｌ，Ｌ2＝Ｎ2Ｌとなる。
また、振動膜１３に形成された導体１３ｂに流れる電流をｉとし、永久磁石１１，１２の異なる磁極間での磁束密度（の絶対値）をＢ1とし、永久磁石１１，１２とフレーム３０間での磁束密度（の絶対値）をＢ2とする。さらに、永久磁石１１，１２の異なる磁極間の対向する位置に形成される導体１３ｂに発生する駆動力をＦ1とし、永久磁石１１，１２とフレーム３０間の対向する位置に形成される導体１３ｂに発生する駆動力をＦ2とする。
このとき、それぞれの間隙に対向する位置に形成された導体１３ｂに発生する駆動力Ｆ1，Ｆ2はＦ1＝Ｂ1Ｌ1ｉ＝Ｂ1Ｎ1Ｌｉ，Ｆ2＝Ｂ2Ｌ2ｉ＝Ｂ2Ｎ2Ｌｉで表される。
【００１８】
従って、各間隙に対向する位置に形成される導体１３ｂでの磁束密度Ｂ1，Ｂ2の差を補正するために永久磁石１１，１２の異なる磁極間の対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）Ｎ1または永久磁石１１，１２とフレーム３０間の対向する位置に形成される導体１３ｂのターン数（本数）Ｎ2を調整することにより、各間隙の対向する位置に形成される導体１３ｂにおいて、駆動力Ｆ1，Ｆ2が等しくすることができ、振動膜１３上で略均一な駆動力を得ることができる。
【００１９】
なお、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、永久磁石１１，１２の異なる磁極間に発生する磁束と、永久磁石１１，１２とフレーム３０間に発生する磁束との比率が２：１であるとして、永久磁石１１，１２の異なる磁極間の対向する位置に配置される導体１３ｂのターン数を２ターンとし、永久磁石１１，１２とフレーム３０間の対向する位置に配置される導体１３ｂのターン数を４ターンとしたが、これに限るものではなく、各間隙で発生する磁束に応じて振動膜１３に形成される導体１３ｂのターン数は変更される。
【００２０】
また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、永久磁石１１，１２をそれぞれ２本ずつ配置して説明したが、これに限るものではなく、永久磁石１１，１２が３本以上配置される場合にも、この発明の実施の形態１を適用することができる。
【００２１】
また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、永久磁石１１，１２の異なる磁極間の磁束密度と、永久磁石１１，１２及びフレーム３０間の磁束密度とが異なる例により説明してきたが、これに限るものではなく、電磁変換器１０を構成する上で、構造上の制約などにより、寸法や強さの異なる２種類以上の磁石を使うこと、磁石配列の間隔を同一にできないことなどで永久磁石１１，１２の異なる磁極同士により発生する磁束密度が各永久磁石１１，１２間によりそれぞれ異なる場合にも、実施の形態１の振動膜１３上に形成される導体１３ｂのターン数の調整による駆動力均一化方策を適用することができる。
【００２２】
また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、磁束密度が２種類の場合について説明してきたが、これに限るものではなく、磁束密度が３種類以上異なる場合にも、振動膜１３に形成される導体１３ｂのターン数を３種類以上にすることで適応することができる。
【００２３】
また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、永久磁石１１，１２として棒状の永久磁石を用いて構成したが、棒状の永久磁石の替わりに、一定の間隔をおいて極性を交互に異なるように替えて着磁させた板状の永久磁石を用いることも可能である。板状の永久磁石を用いて電磁変換器１０を構成することでも、この発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができ、さらに十分な機械的強度を持たせることができる。
【００２４】
また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、蛇行形状の導体パターンで形成される導体１３ｂを振動膜１３の表面と裏面で直列接続する例で説明をしたが、表面と裏面に形成される導体１３ｂを並列接続することによっても、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器と同様の効果を得ることができる。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１０では、駆動力は振動面内で略均一となり、従来にあったような不均一な振動が解消され、良好な音圧特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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に係る電磁変換器の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の振動膜に形成した導体の配置構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  電磁変換器、１１  上側永久磁石、１２  下側永久磁石、１３  振動膜、１３ａ  樹脂フィルム、１３ｂ  導体、３０  フレーム、３１  上側フレーム、３２  下側フレーム、３１ａ，３２ａ  音放射穴。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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