(57)【要約】【課題】ボイスコイルを横切る磁束の磁束密度を高め、安価で高能率の電磁変換器を得る。【解決手段】電磁変換器１は、表面にボイスコイル９が形成された振動板８と、振動板８の両側に位置する永久磁石層６，７と、永久磁石層６，７が取り付けられると共に振動板８を厚み方向に変位可能に挟持するフレーム２，３とから構成される。永久磁石層６，７の永久磁石の断面は、横の長さＢと縦の長さＬの比が１００％より大きく、かつ２００％以下の扁平形状とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放音孔のための間隔をあけて、交互に異なる極性で並べられた帯状の永久磁石と、
前記永久磁石の長手方向に平行な直線部を有する蛇行パターンのボイスコイルが表面上に形成された振動板と、
前記永久磁石が取り付けられると共に、前記永久磁石に対向する位置に前記振動板を挟持する、前記放音孔が穿設されたフレームとを備えた電磁変換器において、
前記永久磁石から前記振動板までの距離を１．２〜２．０ｍｍ、前記永久磁石を短手方向に沿って切断した断面の厚さを４ｍｍ以下、および前記放音孔のための間隔を当該断面の短手方向の長さの１／２とした場合に、当該断面の短手方向の長さと厚さの比が１００％より大きく、かつ２００％以下であ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、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】
従来から、永久磁石と振動板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および２のように、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板とを備えている。これら永久磁石板および振動板は固定部材で支持されており、永久磁石板が機械的に強固に固定されるのに対して、振動板は厚み方向へ自由に変位できるように取り付けられている。
【０００３】
ここで、永久磁石板は、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、振動板は、永久磁石板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ボイスコイルが形成される。
【０００４】
ガムーゾン型と呼ばれる平面スピーカでは、ポリエステル、ポリイミド等からなる薄膜に銅、アルミ箔等を貼り付け、ボイスコイルの導体パターンをエッチングして振動板としていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
この種の電磁変換器では、隣り合う永久磁石間においてＮ極からＳ極へ向かう磁束がボイスコイルの導体パターン直線部を横切っている。そのボイスコイルにオーディオ信号である電流が流れると、ボイスコイルと永久磁石とが電磁的に結合し、フレミングの法則に従って振動板にオーディオ振動が生じ、音波が発生する。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３３１５９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０７３７８７号
【非特許文献１】山本武夫編著、スピーカ・システム、ラジオ技術社、１９７７年７月発行
【発明の開示】
【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、ボイスコイルを横切る磁束の磁束密度が低く、磁束密度に比例する音圧レベルも小さいという課題があった。
一方、高い磁束密度を得るようにネオジム磁石等の高価な希土類磁石を用いた場合または永久磁石を大きくした場合には、音圧レベルが上がる半面、電磁変換器が高価になってしまう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、ボイスコイルを横切る磁束の磁束密度を高め、安価で高能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】
【０００９】
この発明に係る電磁変換器は、放音孔のための間隔をあけて、交互に異なる極性で並べられた帯状の永久磁石と、永久磁石の長手方向に平行な直線部を有する蛇行パターンのボイスコイルが表面上に形成された振動板と、永久磁石が取り付けられると共に、永久磁石に対向する位置に振動板を挟持する、放音孔が穿設されたフレームとを備えた電磁変換器において、永久磁石から振動板までの距離を１．２〜２．０ｍｍ、永久磁石を短手方向に沿って切断した断面の厚さを４ｍｍ以下、および放音孔のための間隔を当該断面の短手方向の長さの１／２とした場合に、当該断面の短手方向の長さと厚さの比が１００％より大きく、かつ２００％以下となるようにした。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、永久磁石を短手方向に沿って切断した断面の短手方向の長さと厚さの比を１００％より大きく、かつ２００％以下とすることにより、ボイスコイルを横切る磁束密度を高め、安価で高能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】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を示し、図１（ａ）は外観を示す全体斜視図であり、図１（ｂ）は構成を示す分解斜視図である。図２は、図１（ａ）に示すＡＡ線に沿って切断した電磁変換器の断面図である。
電磁変換器１は、振動板８と、振動板８の表裏両面側に配置される永久磁石層６，７と、これらを挟持するフレーム２，３とを備える。
【００１２】
フレーム２，３は鉄等の磁性部材からなり、内部で発生した音波を外部へ放音するための放音孔４，５がそれぞれ複数ずつ穿設されている。
永久磁石層６，７は、複数の帯状の永久磁石を、所定の間隔をあけて平行に並べてなる。図２に示すように、永久磁石層６の複数の永久磁石は、交互に異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が振動板８に対面する向き、かつ一定の極ピッチＰｐ間隔で、フレーム２の内側に設置されている。永久磁石層７の複数の永久磁石は、振動板８を挟んで対面する永久磁石層６の永久磁石の磁極と同じになるようにフレーム３の内側に設置されている。帯状の永久磁石を短手方向に沿って切断した断面において、永久磁石の短手方向の長さを横の長さＢとし、厚さを縦の長さＬとする。
【００１３】
永久磁石層６，７が対向する磁石表面間の中間位置、即ち永久磁石上面から距離Ｄの位置に、薄い高分子樹脂シートからなる振動板８が配置されている。この振動板８は、フレーム２，３によって厚み方向に変位可能に挟持されている。振動板８の表裏両面には、永久磁石の長手方向に平行する直線部９ａを有する蛇行パターンのボイスコイル９が形成されている。直線部９ａは、永久磁石層６，７の異なる磁極同士の間隙部分にコイルピッチＰｃの間隔で配置される。ひとつの永久磁石から左右方向に出た磁束１０は弧状の磁束線を描き、ボイスコイル９の直線部９ａを横切って他極に至る。
【００１４】
このような構成により、電磁変換器１においてボイスコイル９にオーディオ信号である電流が流れると、ボイスコイル９を横切る磁束１０によって振動板８が厚み方向上下に振動する。振動板８の振動によって発生した音波は、フレーム２，３の放音孔４，５を通して外部へ放音される。このとき、磁束１０の磁束密度が高ければ、再生音の音圧レベルが大きくなる。そこで本実施の形態では高い磁束密度を得ることを目的として、永久磁石断面の横／縦比と磁束密度との関係を解析した。
【００１５】
図３は、電磁変換器１を構成する永久磁石形状の例を示す断面図であり、図３（ａ）は永久磁石断面が縦長の場合を示し、図３（ｂ）は横長の場合を示す。図３では電磁変換器１の一部分の構成を抜き出して示す。
以下の解析において、永久磁石断面形状を変更するために、縦の長さＬおよび横の長さＢを調整する。その際、電磁変換器１全体の厚さに影響する縦の長さＬを４ｍｍ以下にして、電磁変換器１全体の厚さを薄くする。また、十分な音圧レベルを確保するために放音孔５の開口率を大きく設けることとし、隣接する永久磁石側面間の距離いっぱいに放音孔５を設ける。このとき、隣接する磁石間距離（即ち放音孔のための間隔）Ｏは、横の長さＢの１／２とする。よって、コイルピッチＰｃは必然的に横の長さＢに規定され、Ｂ×３／２（＝Ｂ＋Ｏ）となる。さらに、低音域拡大を視野に入れ、永久磁石層７上面から振動板８までの距離Ｄを、振動板８の十分な振動距離である１．２〜２．０ｍｍに限定する。
【００１６】
図３に示すように永久磁石断面の横／縦比を変形して、ボイスコイル９を横切る磁束１０の磁束密度（水平方向成分）を計測した結果を図４に示す。図４において、横軸は永久磁石断面の横／縦比（％）であり、縦軸はボイスコイル９の直線部９ａを横切る磁束１０の磁束密度である。
ここでは、永久磁石上面から振動板８までの距離Ｄを１．２〜２．０ｍｍ、永久磁石の縦の長さＬを３ｍｍまたは４ｍｍとして、横の長さＢを調整することによって横／縦比を変更した場合の磁束密度曲線を示す。図４において、各磁束密度曲線に付与された記号のＤは永久磁石層７上面から振動板８までの距離Ｄを表し、Ｌは永久磁石の縦の長さＬを表す。例えば、磁束密度曲線Ｄ１．２Ｌ４は、永久磁石層７上面から振動板８までの距離を１．２ｍｍで固定すると共に縦の長さＬを４ｍｍで固定し、横の長さＢ（および磁石間距離Ｏ）を調整することによって横／縦比を略５０〜２５０％に変化させた場合の磁束密度を示す。
【００１７】
図４より、横／縦比が１００〜２００％では、横／縦比が１００％（即ち永久磁石断面が正方形）の場合に比べ、永久磁石層７上面と振動板８との距離Ｄによらず磁束密度が大となっている。よって、Ｌ≦４ｍｍ、Ｏ＝Ｂ／２、かつ、１．２ｍｍ≦Ｄ≦２．０ｍｍの条件において、横／縦比が２００％以下のとき、縦の長さＬ＜横の長さＢとなる方がより大きい磁束密度を得ることができる。
なお、磁石間距離Ｏは横の長さＢにより決定されるので、縦の長さＬが同一の条件であれば、高い磁束密度を得るために横の長さＢを大きくして永久磁石単体の体積が大きくなったとしても、電磁変換器１全体に使用される永久磁石の体積の合計は不変である。このことから、永久磁石の横の長さＢを大きくしてもコストが増大することはない。即ち、同じ大きさの電磁変換器１を構成する場合、横の長さＢが小さくなると永久磁石の数は増え、横の長さＢが大きくなると永久磁石の数は減るので、コストは不変となる。
【００１８】
以上のように、実施の形態１によれば、電磁変換器１は、帯状の永久磁石を短手方向に沿って切断した断面形状が縦の長さＬに比して横の長さＢが長い扁平となるように構成した。このように永久磁石断面を扁平にすることでボイスコイル９の直線部９ａを横切る磁束１０の磁束密度を高めることが可能となる。
さらに、永久磁石上面から振動板８までの距離Ｄを１．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下、永久磁石断面の縦の長さＬを４ｍｍ以下、および放音孔４，５穿設のための間隔である磁石間距離Ｏを永久磁石断面の横の長さＢの１／２とした場合に、永久磁石断面の横の長さＢと縦の長さＬの比を１００％より大きく、かつ２００％以下に構成すると、特に高い磁束密度を得ることができる。
また、永久磁石断面の横／縦比を最適に調整することにより磁束密度が高まって高能率となるため、永久磁石の断面積を小さくすることが可能となる。従って、安価で高能率な電磁変換器１を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器を示し、図１（ａ）は外観を示す全体斜視図であり、図１（ｂ）は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（ａ）の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に係る電磁変換器の永久磁石形状の例を示す断面図であり、図３（ａ）は永久磁石断面が縦長の場合を示し、図３（ｂ）は横長の場合を示す。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の永久磁石断面の横／縦比と磁束密度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２０】
１  電磁変換器、２，３  フレーム、４，５  放音孔、６，７  永久磁石層、８  振動板、９  ボイスコイル、９ａ  直線部、１０  磁束、Ｌ  縦の長さ（短手方向の長さ）、Ｂ  横の長さ（厚さ）、Ｄ  永久磁石上面から振動板までの距離、Ｐｐ  極ピッチ、Ｐｃ  コイルピッチ（ボイスコイルの直線部間の長さ）、Ｏ  磁石間距離（放音孔のための間隔）。
【図１】
2010103629.tif 000003
【図２】
2010103629.tif 000004
【図３】
2010103629.tif 000005
【図４】
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