(57)【要約】  電磁変換器のコイルパターンを複数に分割しても磁気回路の個数が増加しないようなコイルパターンを得る。  ２つのコイルパターンが隣接する領域５２ａの配線ピッチを、この５２ａに対向する領域である５１ａまたは５３ａとの配線ピッチよりも小さく設定することで、領域５１ａ及び５３ａの導線の幅とほぼ同じ幅に領域５２ａにおける２つのコイルパターンの導線を収容し、４つの磁石３１、３２、３３、３４の間に生ずる３つの磁気回路だけで、領域５１ａ、５２ａ、５３ａの導線に十分な起電力を発生させる。
2006137130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、
この振動板の表面に設けられたコイルパターンであって、オーディオ信号入力端子を有し前記オーディオ信号入力端子を起点として外から内へ向かって渦巻き状に周回する第１のコイルパターンと、
前記第１のコイルパターンの最内周の終端に接続し前記振動板の表面からこの振動板の裏面へと貫通する第１の導電体と、
前記振動板の裏面に設けられたコイルパターンであって、前記第１の導電体を介して前記第１のコイルパターンと導通し前記第１の導電体との接点を起点として内から外へ向かって渦巻き状に周回する第２のコイルパターンと、
前記振動板の裏面において前記第２のコイルパターンと隣接するように設けられたコイルパターンであって、前記第２のコイルパターンと最外周部分にて接続し前記第２のコイルパターンとの接続点を起点として外から内へ向かって渦巻き状に周回する第３のコイルパターンと、
前記第３のコイルパターンの最内周の終端に接続し前記振動板の裏面からこの振動板の表面へと貫通する第２の導電体と、
前記振動板の表面において前記第１のコイルパターンと隣接するようにに設けられたコイルパターンであって、前記第２の導電体を介して前記第３のコイルパターンと導通し前記第２の導電体との接点を起点として内から外へ向かって渦巻き状に周回し、最外周のいずれかの導線部分から前記オーディオ信号を出力する第４のコイルパターンと、
を備えた電磁変換器において、
前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとが隣接する部分の前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンの導線の配線ピッチを、前記隣接する部分に対向する前記第１のコイルパターンの導線の配線ピッチ又は前記隣接する部分に対向する前記第４のコイルパターンの導線の配線ピッチのいずれか一方よりも小さくしたことを特徴とする電磁変換器。
【請求項２】
請求の範囲第１項に記載の電磁変換器において、
前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンは、ともに同一周回するとともに、前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとの隣接部分に対向する部分の配線ピッチをほぼ同一とし、さらに前記隣接部分の配線ピッチを、この隣接部分に対向する部分の配線ピッチのほぼ１／２としたことを特徴とする電磁変換器。
【請求項３】
請求の範囲第２項に記載の電磁変換器において、
前記第２のコイルパターンは、前記振動板を挟んで前記第１のコイルパターンとほぼ重なりあうように配置され、
前記第３のコイルパターンは、前記振動板を挟んで前記第４のコイルパターンとほぼ重なりあうように配置されたことを特徴とする電磁変換器。
【請求項４】
請求の範囲第１項に記載の電磁変換器において、
前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとの隣接部分に対向する前記第１のコイルパターンの部分の導線が横切る磁束線を発生させるように配置された第１の磁石と第２の磁石と、
前記第２の磁石との間で前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとの隣接部分の導線が横切る磁束線を発生させるように配置された第３の磁石と、
前記第３の磁石との間で前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとの隣接部分に対向する前記第１のコイルパターンの部分の導線が横切る磁束線を発生させるように配置された第４の磁石と、
を備えた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係るものであり、特に電磁変換器を小型化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオ信号を再生するスピーカーなどの電磁変換器を小型化する技術としては、コイルパターンの配列を工夫することによって、隣接するコイルパターン同士で電流が流れる方向を一致させる方法が知られている（例えば特許文献１）。【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０００−１５２３７８「平面型音響変換装置」  段落００４６、図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このようなコイルパターンの配列において、各コイルパターンの周回数を例えばＮとすると、コイルパターン同士が隣接する領域のコイル導線の本数はＮ×２となる。コイル導線の本数が増えれば、それらコイル導線を収容するために要する領域の幅が広がる。そのようなコイル導線に十分な起電力を生じさせるには、磁束線の幅もその分だけ広くする必要が生じる。そのため、磁気回路を多数設けたり、大きな永久磁石を設ける必要が生じて、結果的に十分に小型化を達成することができなくなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、この発明に係る電磁変換器は、
振動板と、
この振動板の表面に設けられたコイルパターンであって、オーディオ信号入力端子を有し前記オーディオ信号入力端子を起点として外から内へ向かって渦巻き状に周回する第１のコイルパターンと、
前記第１のコイルパターンの最内周の終端に接続し前記振動板の表面からこの振動板の裏面へと貫通する第１の導電体と、
前記振動板の裏面に設けられたコイルパターンであって、前記第１の導電体を介して前記第１のコイルパターンと導通し前記第１の導電体との接点を起点として内から外へ向かって渦巻き状に周回する第２のコイルパターンと、
前記振動板の裏面において前記第２のコイルパターンと隣接するように設けられたコイルパターンであって、前記第２のコイルパターンと最外周部分にて接続し前記第２のコイルパターンとの接続点を起点として外から内へ向かって渦巻き状に周回する第３のコイルパターンと、
前記第３のコイルパターンの最内周の終端に接続し前記振動板の裏面からこの振動板の表面へと貫通する第２の導電体と、
前記振動板の表面において前記第１のコイルパターンと隣接するようにに設けられたコイルパターンであって、前記第２の導電体を介して前記第３のコイルパターンと導通し前記第２の導電体との接点を起点として内から外へ向かって渦巻き状に周回し、最外周のいずれかの導線部分から前記オーディオ信号を出力する第４のコイルパターンと、
を備えた電磁変換器において、
前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンとが隣接する部分の前記第１のコイルパターンと前記第４のコイルパターンの導線の配線ピッチを、前記隣接する部分に対向する前記第１のコイルパターンの導線の配線ピッチ又は前記隣接する部分に対向する前記第４のコイルパターンの導線の配線ピッチのいずれか一方よりも小さくしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
このように、コイルパターンのパターンブロックが隣接する部分と、この隣接部分に対向する部分とで、異なる配線ピッチで導線を配線することで、隣接部分に対向する部分と同じ幅の領域の中に隣接部分のすべてのコイル導線を収容することが可能となり、その結果各導線を駆動するために要求される磁気回路の個数を抑制し、結果として少ない磁石の個数で電磁変換器を構成できるのである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明の実施の形態による電磁変換器の分解斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態による電磁変換器の振動板の正面図である。
【図３】この発明の実施の形態による電磁変換器の振動板のコイルパターンと電流の流れる方向とを示した図である。
【図４】この発明の実施の形態による電磁変換器の振動板の断面図である。
【図５】この発明の実施の形態による電磁変換器のコイルパターンの配線ピッチを説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態における配線ピッチと導線幅、導線間隔との関係を説明するための図である。
【図７】この発明の実施の形態による電磁変換器の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態による電磁変換器の別の構成による断面図である。
【符号の説明】
【０００８】
１０  振動板、
２１、２１’、２２、２２’  パターンブロック、
２７、２８  導電体、
３１、３２、３３、３４  永久磁石。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態.
図１は、この発明の実施の形態による電磁変換器の分解斜視図である。図において、振動板１０は電気信号と磁石による電磁誘導の作用によって振動し、音を発生する振動板である。振動板１０にはコイルパターン２０による導線が設けられている。またコイルパターン２０に対向するように、棒状の永久磁石３１〜３４が外装筐体４０に配置されている。【００１０】
図２は、振動板１０の正面図である。図において、コイルパターン２０はパターンブロック２１とパターンブロック２２との二つのブロックに分けられる。端子２３と２４は、コイルパターン２０への信号供給を行う端子であり、この２つの端子に対して図示せぬ外部の増幅器から駆動信号を供給することでコイルパターン２０の導線に起電力を発生して、振動板１０を駆動するのである。【００１１】
コイルパターン２０を構成するパターンブロック２１は端子２３から反時計回りで数回周回した後に、内部端子２５に至り、裏面から再び、表面に戻って内部端子２６に導通している。そして時計回りに渦巻き状に周回した後に端子２４に達するようになっている。【００１２】
また、振動板１０の裏面においては、表面と同様のコイルパターンが設けられている。図３は、振動板１０の表面と裏面におけるコイルパターンの結線状況を電流の流れる方向とともに示した図である。図において矢印付きで示される線分はコイル導線であって、矢印の向きはある時間における電流が流れる方向を示している。なお、振動板１０の駆動電流となるオーディオ信号は交流信号なので、別の時間においては図に示す矢印とは反対の電流が流れることもある。【００１３】
図に示すように、端子２３から入力された信号は、まずパターンブロック２１において反時計周りに渦巻き状に周回して内部端子２５に至る。内部端子２５に対しては裏面において対向端子２５’が設けられている。内部端子２５と対向端子２５’とは、導電体２７によって導通されている。導電体２７の具体的な構造については後述する。【００１４】
振動板１０の裏面においてはパターンブロック２１’の内側から反時計周りに渦巻き状に周回して外側へと伝達され、最外部においてパターンブロック２２’と接続される。裏面のパターンブロック２２’では外側から時計回りに渦巻き状に周回して内部端子２６の対向端子２６’に至り、導電体２８を介して表面にある内部端子２６に伝達される。表面のパターンブロック２２では時計回りに内側から渦巻き状に周回して、最終的に端子２４に至る。【００１５】
ここで特徴的な点は、表面のパターンブロック２１と裏面のパターンブロック２１’が振動板１０を挟んでほぼ重なりあう位置に配置されている点、さらにパターンブロック２１とパターンブロック２１’の双方において、ともに反時計回りに電流が流れるという点である。同様に、表面のパターンブロック２２と裏面のパターンブロック２２’が振動板１０を挟んでほぼ重なりあう位置に配置されている点、さらにパターンブロック２２とパターンブロック２２’の双方において、ともに反時計回りに電流が流れる。【００１６】
このように、振動板１０を挟んで対向するコイルパターン同士で同じ方向に電流が流れるようにした結果、フレミングの法則によって表裏面で同じ方向の力が発生し、それらの合力が振動板１０に伝えられることとなる。すなわち、少ない電流で多くの起電力が発生し、効率的に振動板１０を駆動することが可能となる。【００１７】
なお、パターンブロック２１は請求の範囲第１項に記載の発明の第１のコイルパターンに相当するものである。またパターンブロック２１’は請求の範囲第１項に記載の発明の第２のコイルパターンに相当するものである。パターンブロック２２’は請求の範囲第１項に記載の発明の第３のコイルパターンに相当するものである。パターンブロック２２は請求の範囲第１項に記載の発明の第４のコイルパターンに相当するものである。【００１８】
ここで導電体２７の構造について説明する。図４は図２の破線Ａ−Ａ’における断面図である。図に示すように、振動板１０および内部端子２５、さらに対向端子２５’には穿孔２９が設けられており、ここに導電体２７が内部端子２５から対向端子２５’に向けて貫通するように設けられる。導電体２７は例えば半田のような導電体である。このようにすることで、振動板１０の表面のコイル導線から裏面のコイル導線に導通がなされるのである。なお、内部端子２６と対向端子２６’との間についても、内部端子２５と対向端子２５’の導通方法と同様に接続される。【００１９】
続いて、コイルパターン２の導線の配線ピッチについて説明する。図５はコイルパターン２の導線の配線ピッチを説明するための図面であって、図において矢印付きで示される線は図３のコイルパターン２と同じものである。ただし図を見やすくするために、図３で付した符号の一部を省略している。図において、破線による楕円で囲んだ領域５１ａと領域５３ａは、パターンブロック２１とパターンブロック２２が隣接する部分である領域５２ａに対向する部分である。また、領域５１ａと領域５３ａにおけるコイル導線の本数をいずれもＮ(本)とすれば、領域５２ａにおけるコイル導線の本数は２×Ｎ(本)となる。【００２０】
領域５１ａと領域５３ａにおけるコイル導線の配線ピッチはほぼ等しいものとし、また領域５２ａにおけるコイル導線の配線ピッチは領域５１ａと領域５３ａにおけるコイル導線の配線ピッチのほぼ１／２となるように構成する。そうすると、領域５２ａのコイル導線の本数は領域５１ａと領域５３ａにおけるコイル導線の本数の倍であるにも関わらず、領域５２ａが領域５１ａや領域５３ａと同じ幅であるとしても、２×Ｎ(本)のコイル導線を収容可能となる。【００２１】
なお、領域５１ｂ、５２ｂ、５３ｂにおけるコイル導線の本数と配線ピッチの関係は、領域５１ａ、５２ａ、５３ａにおけるコイル導線の本数と配線ピッチの関係と同様である。【００２２】
なお、コイル導線の配線ピッチといった場合には、所定の幅（間隔）ｄ内に配線可能なコイル導線の本数Ｎによって定まるものとし、具体的にはｄ／Ｎで求められる。図６に示すように、各導線の幅をｄ１、導線と導線との間隔をいずれもｄ２とすれば、この導線を収容するのに必要となる幅はｄ１×Ｎ＋ｄ２×（Ｎ−１）で与えられる（図の例ではＮ＝４）。よってｄ＝ｄ１×Ｎ＋ｄ２×（Ｎ−１）とすれば、配線ピッチｄ／Ｎ＝ｄ１＋ｄ２×（Ｎ−１）／Ｎとなる。このことから、各導線の幅ｄ１を小さくすることでも配線ピッチを小さくできるし、導線間の間隔ｄ２を小さくすることでも配線ピッチを小さくできる。【００２３】
領域５１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂの導線の幅をｄ１、導線間の間隔をｄ２、導線の本数をＮとし、また領域５２ａ、５２ｂの導線の幅をｄ３、導線間の間隔をｄ４とすれば、領域５２ａ、５２ｂでは導線の本数は２Ｎとなる。これらがいずれも同じ幅の領域に収容されるとするならば、
ｄ１×Ｎ＋ｄ２×（Ｎ−１）＝ｄ３×２Ｎ＋ｄ４×（２Ｎ−１）
である。この式の両辺をＮで割れば、
ｄ１＋ｄ２×（Ｎ−１）／Ｎ＝ｄ３×２＋ｄ４×（２Ｎ−１）／Ｎ
となる。【００２４】
この式から、ｄ１、ｄ３（コイル導線の幅）が十分に小さければ、ｄ１とｄ３の項を無視することができる。したがってこの場合には、ｄ４をｄ２の１／２程度とすることで配線ピッチをほぼ１／２とすることができることが分かる。また逆にｄ２、ｄ４（コイル導線間の間隔）が十分に小さければｄ２とｄ４の項を無視することができるので、ｄ３をｄ１の１／２程度とすることで、配線ピッチをほぼ１／２とすることができる。またコイル導線の幅も間隔も無視できない場合は、ｄ３とｄ４の双方を調整することで配線ピッチをほぼ１／２とする。【００２５】
図７は、この発明の実施の形態による電磁変換器の断面図であって、特に図２の破線Ｂ−Ｂ’における断面を示したものである。図において、符号４１〜４３を付して示した部分は排気用貫通孔であって、外装筐体４０に設けられた穿孔である。排気用貫通孔４１〜４３は、外装筐体４０と振動板１０とによって囲まれた空間内の空気の出し入れを行うことで、空気振動としての音を通しやすくするとともに、内圧を小さくし振動板１０の振動抵抗を小さくする目的を有しており、同様の排気用貫通孔はこの他にも外装筐体４０上に複数個設けられている。【００２６】
また図に示すように、外装筐体４０には永久磁石３１〜３４が振動板１０に対向するように設置されている。永久磁石３１と永久磁石３２は領域５１ａと領域５１ｂのコイル導線を挟む位置にそれぞれ配置される。また永久磁石３２と永久磁石３３は領域５２ａと領域５２ａのコイル導線を挟む位置にそれぞれ配置される。そして永久磁石３３と永久磁石３４は領域５３ａのコイル導線を挟む位置にそれぞれ配置される。【００２７】
さらに、永久磁石３１はＮ極を振動板１０に向けているのに対して、永久磁石３１に隣接する永久磁石３２はＳ極を振動板１０に向けている。また永久磁石３２に隣接する永久磁石３３はＮ極を振動板１０に向けており、永久磁石３３に隣接する永久磁石３４はＳ極を振動板１０に向けている。【００２８】
このように、隣接する永久磁石同士で交互にＮ極とＳ極とを入れ替えて配置した結果、各永久磁石間には、永久磁石３１のＮ極から永久磁石３２のＳ極に至る磁束線、永久磁石３３のＮ極から永久磁石３２のＳ極に至る磁束線、永久磁石３３のＮ極から永久磁石３４のＳ極に至る磁束線が生じる。そして、各領域（領域５１ａ〜５３ａ、領域５１ｂ〜５３ｂ）のコイル導線が、それぞれ対向する永久磁石間に発生する磁束線を横切るように、振動板１０と外装筐体４０との間隔が保たれる。【００２９】
ここで、領域５２ａと領域５２ｂにおけるコイル導線の配線ピッチが領域５１ａ（５１ｂ）と領域５３ａ（５３ｂ）におけるコイル導線の配線ピッチのほぼ１／２としたので、領域５２ａと領域５２ｂにおけるコイル導線の占有幅は、領域５１ａ、領域５１ｂ、領域５３ａ、領域５３ｂにおけるコイル導線の占有幅とほぼ等しくなる。したがって、領域５２ａと領域５２ｂにおけるコイル導線の本数は領域５１ａ、領域５１ｂ、領域５３ａ、領域５３ｂにおけるコイル導線の本数の倍であるにもかかわらず、領域５１ａ、領域５１ｂ、領域５３ａ、領域５３ｂの磁束線幅と同一の磁束線幅内に領域５２ａ、領域５２ｂのコイル導線を収容することが可能となる。【００３０】
また図６に示した構成では領域５１ａまたは５１ｂ、領域５３ａまたは５３ｂのコイル導線の幅に対して、領域５２ａまたは５２ｂのコイル導線の幅を小さくする構成を採用している。このようにすることで領域５２ａのコイル導線全体を収容するのに必要な幅を小さくすることが容易になる。【００３１】
また、上述の構成では、永久磁石を振動板の片側にのみに配置することとしたが、図８に示すように、これを両面に配置するのでもよい。図の構成では、永久磁石３１、３２、３３、３４とは振動板１０を挟んで反対側に、永久磁石３５、３６、３７、３８を矢印が示すような磁束線が生じるように配置している。【００３２】
このように、振動板１の両側に磁気回路を設けたことにより、コイルに交鎖する磁界が図７に比べ増強され、かつ安定する。したがって、発生する音圧を増強できる効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
この発明は、特にスピーカーを初めとする音響機器や音響機器の機能を兼ね備える携帯情報機器に広く適用することが可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006137130.tif 000009
【図８】
2006137130.tif 000010
【国際調査報告】
2006137130.tif 000011
2006137130.tif 000012
2006137130.tif 000013