(57)【要約】【課題】部品新設によるコストアップや工程増を伴うことなく下側ケースとベースとの密着度を向上させることができ、信頼性、耐久性、音圧の低下を抑制することが可能な電気音響変換器を提供すること。【解決手段】ポールピース３１は、下側ケース２１上に載置されている。ポールピース３１は、鉄心３２とベース３３とを有する。ボビン部２４は、鉄心３２の外周を囲むように下側ケース２１からケース１の内部空間に向けて延びて形成されており、鉄心３２の周方向に複数分割されている。ボビン部２４は、基部２６と延出部２７とからなる。ベース３３を面接触により支持するための平面である設置面７０と、設置面７０の外周部には周方向にわたって均一な平面状のリブ７２が設けられている。【選択図】  図１０
2004235930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄心とベースとを有するポールピースと、
前記鉄心の外周側に配置されたコイルと、
前記コイルの外周側に配置されたマグネットと、
樹脂材料からなり、その内部空間に前記ポールピース、前記コイル、及び前記マグネットを収容可能なケースと、
前記ケースは、上側ケースと、前記ポールピースが設置される下側ケースとからなり、
前記下側ケースには前記ポールピースを設置する設置面が形成され、
前記設置面上に前記ポールピースの外周部を下面から支持するための段差部と、
を備えることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記下側ケースには、前記コイルを巻回するためのボビン部が一体に形成されており、
また前記ベースの前記鉄心周囲には、前記ボビン部を挿通するための穴部が形成されており、
前記ボビン部を前記穴部に挿通することにより前記鉄心の外周側に前記コイルを配置させることを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号を音響に変換する電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電気音響変換器として、たとえば「特許文献１」に開示されたようなものが知られている。この「特許文献１」に開示された電気音響変換器は、樹脂により形成されたケースを備えており、このケースの内部には、ベースと鉄心が一体固定されたポールピースが実装されている。また、このポールピースは、ケースに一体的に形成されたボビンに載置されるように形成されている。具体的にはボビンは、鉄心の外周を囲むように下側ケースからケースの内部空間に向けて延びて形成されており、鉄心の周方向に複数分割されている。ポールピースは、ベースに形成された穴部にボビンを挿通して鉄心の外周にボビン部を位置させた状態で、下側ケースの上方から押圧されることにより、下側ケースに嵌め込まれて載置される。このように、ポールピースは下側ケースの全面で支持されることによって、他の構成部品との位置精度を保持している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８６０９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような構成の電気音響変換器においては、図１１の従来の電気音響変換器における設置面付近の断面図に示すように、樹脂成型により形成された下側ケースの中央部が上側に持ち上がるように反ってしまうことがしばしばであった。例えば直径１０ｍｍを超えるような大きな電気音響変換器において、市場の薄型ニーズに応えようと、下側ケースの薄型化を図った場合に特に顕著となってしまっていた。このように、下側ケースの中央部が反ってしまうとポールピースを載置した際に、下側ケースに対するベースの据わりが悪くなり位置精度が低下しさらには、他の構成部品を含めた全体的な位置精度も低下するためがたつきが生じ、電気音響変換器の信頼性、耐久性を低下させる要因となる。
【０００５】
また、ポールピースは、ベースに形成された穴部に下ケースに形成されたボビンを挿通して載置されているため、下側ケースとベースの密着度が低くなると、共鳴板下の共鳴空間の密閉性が低下し、図１１に示すように、矢印ａ、矢印ｂ、矢印ｃの順にベースに形成された穴部からベース下部、マグネット外周を通じ、共鳴板上側の共鳴空間へ位相の異なる音がリークしてしまい、音圧を低下させる要因となる。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、部品新設によるコストアップや工程増を伴うことなく下側ケースとベースとの密着度を向上させることができ、信頼性、耐久性、音圧の低下を抑制することが可能な電気音響変換器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電気音響変換器は、鉄心とベースとを有するポールピースと、前記鉄心の外周側に配置されたコイルと、前記コイルの外周側に配置されたマグネットと、樹脂材料からなり、その内部空間に前記ポールピース、前記コイル、及び前記マグネットを収容可能なケースと、前記ケースは、上側ケースと、前記ポールピースが設置される下側ケースとからなり、前記下側ケースには前記ポールピースを設置する設置面が形成され、前記設置面上に前記ポールピースの外周部を下面から支持するための段差部と、を備えることを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記下側ケースには、前記コイルを巻回するためのボビン部が一体に形成されており、また前記ベースの前記鉄心周囲には、前記ボビン部を挿通するための穴部が形成されており、前記ボビン部を前記穴部に挿通することにより前記鉄心の外周側に前記コイルを配置させることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によれば、下側ケースにはポールピースを設置する設置面と、設置面上に形成されポールピースの外周部を保持するための段差部とを設けているため、成型時に下側ケースの中央部が反ってしまった場合でも、ベースの外周部が段差部によって全周に渡り下面から支持されるため、がたつきがなく、また高い位置精度を実現でき、電気音響変換器の信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、下側ケースに内部空間に向けて延びるボビン部が鉄心の外周を囲むように一体に形成されており、さらにベースは、下側ケースに載置され、ボビン部が挿通するための穴部を有している。このような構造に本発明を適応することにより、ベースと段差部の封止効果により、共鳴板下側の共鳴空間の音がベースに形成された穴部からベース下部、マグネット外周を通じ、共鳴板上側の共鳴空間へリークすることが防止できるため、音圧の低下を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による電気音響変換器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器の全体の外観を示す斜視図であり、図２は、同じく電気音響変換器を示す断面図であり、図３は、同じく電気音響変換器の構成を示す分解斜視図である。
【００１３】
電気音響変換器Ｔは、図１〜図３に示されるように、熱可塑性樹脂からなるケース１を有している。ケース１は上側ケース１１と下側ケース２１とを含んでおり、上側ケース１１と下側ケース２１とは、超音波溶着技術を用いることにより互いに接合、固定される。上側ケース１１は下面側が開口した略箱形状を呈している。上側ケース１１の上面部には放音口１２が形成されており、この放音口１２に連続して放音筒１３が設けられている。上側ケース１１には、超音波溶着機を当接させるための段部１４が形成されている。上側ケース１１と下側ケース２１とで画成される内部空間には、ポールピース３１、コイル４１、マグネット５１、共鳴板６１等が収容されている。
【００１４】
ポールピース３１は、下側ケース２１上に載置されている。このポールピース３１は、図４及び図５に示されるように、略円柱形状の鉄心３２と、金属材料（たとえば、パーマロイ等）からなるベース３３とを有している。鉄心３２は、ベース３３の中心位置にかしめられて一体固定されている。ベース３３の縁部の所定位置には、切り欠き部３４が形成されている。また、ベース３３の鉄心３２が固定される部分の周囲には、後述するボビン部２４を挿通するための穴部３５が複数（本実施形態においては、３箇所）形成されている。本実施形態においては、ベース３３の厚さは、０．６ｍｍ程度に設定されている。また、ベース３３上面からの鉄心３２の頂部までの長さ（鉄心３２の高さ）は、３．８ｍｍ程度に設定されている。
【００１５】
下側ケース２１の上面部には、図６及び図７に示されるように、ポールピース３１の載置位置を規定するための壁部２２と、ベース３３の切り欠き部３４と係合可能な突部２３と、コイル４１を構成するためのボビン部２４とが一体に形成されている。壁部２２には、上側ケース１１に形成された突部１５と係合可能な突部２５が形成されており、これらの突部１５，２５同士が係合することにより、上側ケース１１と下側ケース２１との位置決めが成されることになる。壁部２２及び突部２３の高さは、ベース３３の厚さよりも大きい値に設定されている。本実施形態においては、壁部２２の高さは、１．２ｍｍ程度に設定されており、突部２３の高さは、０．８ｍｍ程度に設定されている。
【００１６】
また、下側ケース２１の上面部には、図６及び図７及び図１０に示されるように、ベース３３を支持するための平面である設置面７０と、設置面７０の外周部には周方向にわたって均一な平面状のリブ７２が設けられている。このリブ７２は設置面７０の内周部よりも高さ５０μｍ程度高くなっている段差部で、下側ケース２１の中心部、特に設置面７０が成型時に上側に持ち上がるように反ってしまった場合でも、ベース３３をリブ７２が下面から均一に支持するように設けられている。特に設置面７０の外周部は中心部に対して樹脂が厚い壁部２２が形成されているため、反りが生じにくい。その壁部２２に沿って７２を設けることにより、ベース３３をリブ７２で全周にわたって支持することが可能となる。またリブ７２は、壁部２２から基部２６方向へ約２ｍｍ程度の幅を有している。これにより、ベース３３とリブ７２が全周均一でさらに面接触によって支持することができ、図１１に示す矢印ｂが塞がれるため、共鳴板下側の共鳴空間Ａの音が共鳴板上側の共鳴空間Ｂへ漏れることが無くなる。
【００１７】
特に、設置面７０の長辺長が１５ｍｍを超えるような大きな電気音響変換器について、下側ケース２１の設置面７０下の厚みが１ｍｍ以下の場合に、下側ケース２１の載置面７０の内周部が成型時に上側に持ち上がるように反ってしまう現象が起こるためこれらに適応することが好ましい。下側ケース２１の反り量は上記のように長辺長や厚みにより設定されるため、リブ７２の高さは、１００μｍ〜２０μｍの範囲で適応することが良く、特に設置面７０の直径が１５ｍｍ程度の場合には、リブ７２の高さは、約５０μｍ程度が最適であった。
【００１８】
ボビン部２４は、鉄心３２の外周を囲むように下側ケース２１の上面部からケース１の内部空間に向けて延びて形成されており、鉄心３２の周方向に複数（本実施形態においては、３体）に分割されている。ボビン部２４は、基部２６と延出部２７とからなり、基部２６の高さは、ベース３３の厚さよりも大きい値（本実施形態においては、０．８５ｍｍ程度）に設定されている。延出部２７の長さは、下側ケース２１にポールピース３１を載置した状態で、鉄心３２の頂部側が延出部２７の端部から突出するような値（本実施形態においては、２．９５ｍｍ程度）に設定されている。また、ボビン部２４（基部２６）の内径は、鉄心３２の外径と略同等の値（本実施形態においては、２．２ｍｍ程度）に設定されている。
【００１９】
基部２６の鉄心３２側の面は、鉄心３２の外周に沿うように湾曲している。延出部２７の鉄心３２側の面及びその裏面（導線４２が巻回される側の面）も、鉄心３２の外周に沿うように湾曲している。基部２６の断面積は、延出部２７のものよりも大きい値に設定されている。これにより、ボビン部２４の機械的な強度が確保でき、下側ケース２１からボビン部２４が取れてしまうのを防ぐことが可能となる。
【００２０】
ポールピース３１（ベース３３）は、ベース３３の穴部３５にボビン部２４（延出部２７）を挿通して鉄心３２の外周にボビン部２４（延出部２７）を位置させた状態で、下側ケース２１の上方から押圧されることにより、下側ケース２１に嵌め込まれ、載置される。このとき、ベース３３の切り欠き部３４と下側ケース２１の突部２３とが係合することにより、下側ケース２１に対するポールピース３１の位置決めがなされる。ポールピース３１が下側ケース２１に嵌め込まれた状態では、ボビン部２４（基部２６）の内径が鉄心３２の外径と略同等の値に設定されているので、鉄心３２がボビン部２４により挟持されることになる。この結果、ポールピース３１が下側ケース２１から容易に外れることはない。
【００２１】
コイル４１は、図８及び図９にも示されるように、ボビン部２４の延出部２７に導線４２が巻回されることにより構成され、基部２６上に配設されることになる。本実施形態においては、導線４２として線径が６０μｍ程度の銅線を用いており、この銅線の外周には絶縁層が設けられている。コイル高さは、延出部２７の長さ以下の値（本実施形態においては、２．９ｍｍ程度）とされている。
【００２２】
ここで、基部２６の高さがベース３３の厚さよりも大きい値に設定されていることから、コイル４１とベース３３（ポールピース３１）とが当接するようなことはない。また、ボビン部２４（延出部２７）が鉄心３２の周方向に複数に分割されているので、鉄心３２の周方向に見てボビン部２４（延出部２７）が間欠的に配置されることになる。
【００２３】
下側ケース２１には、コイル４１側端子部としてのリード端子２８，２９が、いわゆる「インサート成型法」によって、一体化された状態で設けられている。コイル４１を構成する導線４２の端部は、図８及び図９に示されるように、下側ケース２１に形成された突部２３上を通して壁部２２に形成された切り欠き部３０からリード端子２８，２９のランド部２８ａ，２９ａ上に引き出され、この状態でランド部２８ａ，２９ａにハンダ付けされる。なお、壁部２２に形成された切り欠き部３０は、シリコーン材（図示せず）によりシールされる。
【００２４】
再び、図２及び図３を参照する。マグネット５１は、環状のプラスチックマグネットからなり、コイル４１の外周側にコイル４１との間に所定の間隙を存した状態で配置されている。マグネット５１は、ポールピース３１のベース３３に当接して載置されており、下側ケース２１の壁部２２に当接することによりその載置位置が規制される。
【００２５】
マグネット５１には、段部５２が形成されており、この段部１４には、共鳴板６１（振動板、又は弾性板ともいう）が載置されている。本実施形態においては、マグネット５１が共鳴板６１を支持する支持部材としても機能する。共鳴板６１の中央部には、付加質量としての磁片６２が備えられている。共鳴板６１は、マグネット５１の静磁界の作用により吸引状態にあり、マグネット５１側に引き付けられて固定状態となる。なお、共鳴板６１の上方への移動は、上側ケース１１の段部１４により規制されている。
【００２６】
共鳴板６１の背面側には背面空間Ａが形成される。また、共鳴板６１の上面側には、上側ケース１１を以って包囲された共鳴空間Ｂが形成される。この共鳴空間Ｂは、上側ケース１１に形成された放音筒１３、すなわち放音口１２を介して外気に開放されている。
【００２７】
次に、上述したように構成された電気音響変換器Ｔの動作について説明する。電気音響変換器Ｔにおいては、ベース３３、鉄心３２、共鳴板６１及びマグネット５１が磁気回路を形成し、マグネット５１による静磁界が共鳴板６１に作用し、着磁した共鳴板６１が鉄心３２側に引き付けられている。マグネット５１は、共鳴板６１に対してバイアス磁界として作用している。
【００２８】
このような静磁界が成す一方向の磁界に対し、リード端子２８，２９間に交流やパルス等の電気信号が加えられると、その信号電流がコイル４１に流れ、鉄心３２には電気信号に応じた振動磁界が発生する。この振動磁界の方向がマグネット５１の静磁界と反対方向になる区間で共鳴板６１は鉄心３２より離れる方向に振れ、静磁界と同一方向になる区間で鉄心３２側に引き付けられる。このような機械的な上下運動は、電気信号の周波数に依存し、その結果、共鳴板６１が振動し、空気を振動させる。この振動が共鳴空間Ｂで共振（共鳴）音響として増幅される。この音響は、主として放音口１２から外部に放出される。
【００２９】
なお本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値や各構成要素の形状等（たとえば、リブ７２の形状）も適宜変更して設定することができる。
【００３０】
また、本実施形態においては、段差部を周方向にわたって均一な平面状のリブ７２としたが、これに限られることなく、リブ７２の内周部付近から外周部にかけて傾斜を持たせるように高さを設定しても良い。またベース３３の形状によりリブの形状を適宜変更して設定しても良い。またリブ７２を形成することなく、別途樹脂フィルム等の略リング状のスペーサを用い設置面７０上に配置することで段差部としても良い。
【００３１】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、下側ケース２１にはポールピース３１を設置する設置面７０と、設置面７０上に形成されポールピース３１の外周部を保持するためのリブ７２とを設けているため、成型時に下側ケース２１の中央部が反ってしまった場合でも、ベース３３がリブ７２によって支持されるため、がたつきがなく、また高い位置精度を実現でき、電気音響変換器Ｔの信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。
【００３２】
また、説明に用いた電気音響変換器Ｔは、下側ケース２１に内部空間に向けて延びるボビン部２４が鉄心３２の外周を囲むように一体に形成されており、さらにベース３３は、下側ケース２１に載置され、ボビン部２４が挿通するための穴部３５を有している。このような構造に本発明を適応することにより、ベース３３とリブ７２の封止効果により、共鳴板下側の共鳴空間Ａの音がベース３３に形成された穴部３５からベース３３下部、マグネット５１外周を通じ、共鳴板上側の共鳴空間Ｂへリークすることが防止できるため、別途接着剤や封止材を用いることなく音圧の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電気音響変換器の全体の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電気音響変換器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気音響変換器の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、ポールピースの平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、ポールピースの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、下側ケースの平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、下側ケースの斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電気音響変換器において、ボビン部に導線を巻回してコイルを構成した状態を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電気音響変換器において、ボビン部に導線を巻回してコイルを構成した状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る電気音響変換器における、リブ付近の断面図である。
【図１１】従来の電気音響変換器における、設置面付近の断面図である。
【符号の説明】
Ｔ    電気音響変換器
１    ケース
１１  上側ケース
２１  下側ケース
２４  ボビン部
２６  基部
２７  延出部
２８，２９  リード端子
３１  ポールピース
３２  鉄心
３３  ベース
４１  コイル
４２  導線
５１  マグネット
６１  共鳴板
６２  磁片
７０  設置面
７２  リブ
【図１】
2004235930.tif 000003
【図２】
2004235930.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004235930.tif 000008
【図７】
2004235930.tif 000009
【図８】
2004235930.tif 000010
【図９】
2004235930.tif 000011
【図１０】
2004235930.tif 000012
【図１１】
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