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Title:
ELECTROMAGNETIC CONVERTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/144772
Kind Code:
A1
Abstract:
An electromagnetic convertor comprises eternal magnets arranged with a predetermined gap therebetween and with their polarities alternately different from each other, a vibrating membrane which is arranged opposite to the eternal magnet, on the thin film-like resin surface of which a meander-shaped conductor coil is formed, and which is electromagnetically connected with the eternal magnet upon the energization of the conductor coil and vibrates in a thickness direction, and a frame which supports the eternal magnet and the vibrating membrane in such a manner that the frame covers the magnet and the membrane. The vibrating membrane is supported on the frame via a tape which is adhered to the surface of the membrane in such a manner that the surface of the membrane is divided.

Inventors:
YOSHIDA, Shunji (Limited 1-13-5, Kudankita, Chiyoda-k, Tokyo 73, 10200, JP)
Application Number:
JP2008/003196
Publication Date:
December 03, 2009
Filing Date:
November 05, 2008
Export Citation:
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Assignee:
Mitsubishi Electric Engineering Company, Limited (1-13-5, Kudankita Chiyoda-k, Tokyo 73, 10200, JP)
三菱電機エンジニアリング株式会社 (〒73 東京都千代田区九段北一丁目13番5号 Tokyo, 10200, JP)
International Classes:
H04R9/00; H04R7/04; H04R9/02
Attorney, Agent or Firm:
TAZAWA, Hideaki et al. (Akasaka Sanno Center Bldg. 5F, 12-4 Nagata-cho 2-chom, Chiyoda-ku Tokyo 14, 10000, JP)
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Claims:
 所定の間隔をおいて交互に異なる磁極に配置された永久磁石と、
 上記永久磁石に対向して配置され、蛇行形状の導体コイルが薄膜状の樹脂表面上に形成されて、前記導体コイルに通電することにより上記永久磁石と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜と、
 上記永久磁石及び上記振動膜を覆うように支持するフレームとを備え、
 上記振動膜は、その表面を分割するように貼り付けられたテープを介して上記フレームに支持されることを特徴とする電磁変換器。
 振動膜は、その外周を延長した延長部を備え、
 テープと上記延長部とを介してフレームに支持されることを特徴とする請求項1記載の電磁変換器。
 延長部は、振動膜の少なくとも対向する二辺を部分的に延長して設けたことを特徴とする請求項2記載の電磁変換器。
 延長部は、振動膜の全外周を延長して設けたことを特徴とする請求項2記載の電磁変換器。
 所定の間隔をおいて交互に異なる磁極に配置された永久磁石と、
 前記永久磁石に対向して配置され、蛇行形状の導体コイルが薄膜状の樹脂表面上に形成されて、前記導体コイルに通電することにより前記永久磁石と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜と、
 上記永久磁石及び上記振動膜を覆うように支持するフレームとを備え、
 上記振動膜は、その少なくとも対向する二辺をそれぞれ部分的に延長して設けた延長部を介して上記フレームに支持されることを特徴とする電磁変換器。
Description:
電磁変換器

 この発明は、永久磁石と振動膜とを組み わせてオーディオ信号から音声再生を行う 磁変換器に関するものである。

 永久磁石板と振動膜とを用いた矩形状の電 変換器には、永久磁石板と振動膜とを対向 るように配置し、また永久磁石板と振動膜 の間に緩衝材を配置したものがある。これ の永久磁石板、振動膜、及び緩衝部材はフ ーム等の部材に挟み込まれるように覆われ 例えばスピーカ筐体に取り付けられる。
 上記の永久磁石板は、一定の間隔をもって 互に異なる極性にした帯状の着磁部位(多極 着磁パターンとも言う)を有している。また 振動膜は、永久磁石板の異なる極性の境界 ある間隔に対向する位置、いわゆる着磁ニ ートラルゾーンと称される部分に対向させ 、電磁コイルとして作用する蛇行形状の導 パターン(蛇行コイルパターンとも言う)を当 該振動膜の膜表面に設けたものである。
 振動膜に形成されている蛇行コイルパター にオーディオ信号の電流が流れると、蛇行 イルパターンと永久磁石板の多極着磁パタ ンとが電磁的に結合し、フレミングの法則 よって上記の蛇行コイルパターンに作用し 動膜が振動する。この振動によって発生し 音波は、永久磁石板及びフレームに穿孔さ た放射音穴を通して放射されてオーディオ 生が行われる(例えば、特許文献1参照)。
 また、このような振動によって振動膜上に 成された導体コイルが金属疲労で断線する を防止する目的で、振動膜に剛性付与部材 設けられている(例えば、特許文献2参照)。
 また、従来から上記の電磁変換器と同様な 成で上記の永久磁石板に替えて長尺の棒状 石の構成になった「ガムーゾン形」と呼ば る超薄型スピーカが存在している。この棒 磁石の同極を対向させて(N極とN極、又は、S 極とS極)、棒状磁石と垂直な配列方向に交互 異なる極性を並べて配置する構成であり、 の部材は上記と同一のもので構成される。 のような超薄型スピーカは、ポリエステル ポリイミドからなる薄膜に銅やアルミ箔を り付け、ボイスコイルのパターンをエッチ 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)。この構成によれば、 ーディオ再生の発音動作も上記の電磁変換 と同じになる。

特許第3192372号公報

国際公開WO2003/073787号公報 山本武夫編著、スピーカー・システム, ジオ技術社,1977年7月発行

 上記のいずれの電磁変換器においても、そ 振動膜は蛇行コイルパターンによる駆動力 振動面に一様に発生するという全面駆動方 の電磁変換器である。換言すれば、振動膜 ピストン音源となり平坦な音圧周波数特性 呈する電磁変換器を実現している。
 しかし、実際には振動膜が全帯域にわたっ 一様な駆動力を発生させてピストン振動す ことは難しく、特に振動膜の縦横比を大き するにしたがい、振動膜が分割振動を発生 やすくなり、図7(a),(b)に示すように振動膜 分割振動の部分的な大振幅により磁石に接 し異音を発生してしまうという課題があっ 。また、振動膜の分割振動により音圧周波 特性に乱れを生じて音圧が劣化するという 題があった。

 この発明は上記のような課題を解決する めになされたもので、振動膜の分割振動を 制し音圧周波数特性が平坦な電磁変換器を 供することを目的とする。

 この発明に係る電磁変換器は、所定の間 をおいて交互に異なる磁極に配置された永 磁石と、永久磁石に対向して配置され、蛇 形状の導体コイルが薄膜状の樹脂表面上に 成されて、導体コイルに通電することによ 永久磁石と電磁的に結合して厚み方向に振 する振動膜と、永久磁石及び振動膜を覆う うに支持するフレームとを備え、振動膜が の表面を分割するように貼り付けられたテ プを介して上記フレームに支持されるもの ある。

 この発明の電磁変換器によれば、振動膜 分割振動の腹に対応する部分に、振動膜の 面を分割するように貼り付けられたテープ 介して振動膜を支持するようにしたので、 動膜の分割振動を抑制することができると もに、音圧周波数特性を平坦にして安定さ ることができる。

この発明の電磁変換器10の外観を示す(a )斜視図及び(b)分解斜視図である。 実施の形態1の電磁変換器10の(a)A-A線断 図及び(b)B-B線断面図である。 実施の形態1の電磁変換器10の動作時を すA-A線断面図である。 実施の形態1の電磁変換器10と従来の電 変換器との音圧周波数特性を示す周波数-音 圧レベル図である。 実施の形態2の電磁変換器10の構成を示 (a)A-A線断面図及び(b)B-B線断面図である。 実施の形態3の電磁変換器10の構成を示 (a)A-A線断面図及び(b)B-B線断面図である。 従来の電磁変換器の分割振動状態が(a)1 /2波長の場合、(b)1波長の場合、(c)3/2波長の場 合を示すA-A線断面図である。

 以下、この発明をより詳細に説明するため 、この発明を実施するための最良の形態に いて、添付の図面に従って説明する。
実施の形態1.
 図1は、本発明の電磁変換器10の構成を示す であり、図1(a)は電磁変換器10の外観を示す 体斜視図、図1(b)は電磁変換器10の構成を示 分解斜視図である。
 図2は、本実施の形態1の電磁変換器10の構造 を示す図であり、図2(a)は図1(a)のA-A線断面図 図2(b)は図2(a)のB-B線断面図である。

 電磁変換器10は、振動膜11、テープ12、永 磁石21,22、フレーム30から構成されており、 フレーム30の上側フレーム31及び下側フレー 32が、振動膜11と上側永久磁石21と下側永久 石22とを覆っている。

 振動膜11は、薄い高分子樹脂シートから る基材11aと、基材11aの表面に蛇行形状に形 された導体コイル11bとで構成されており、 行パターンからなる導体コイル11bは金属箔 プレスにより打ち抜いたり、エッチングな により形成されるものである。

 テープ12は、高耐熱性の不織布であり振 膜11の幅よりも長いものである。このテープ 12が、振動膜11の表面の長手方向を分割する うに接着剤で接着されており、振動膜11の両 辺から突出するようなテープ12の両端部がフ ーム30に挟み込まれるように支持されて構 されている。

 永久磁石21,22は、着磁された帯状の永久 石21,22は異なる磁極で交互に配置されており 、フレーム30の振動膜11に対向する面に接着 等で所定の間隔を空けて固定されている。

 フレーム30は、空洞の内部をもつ筺体構 であり、上側フレーム31と下側フレーム32と 接合面は、振動膜11の両辺から突出したテ プ12の一部を挟み込んで支持している。振動 膜11に対向する面には、所定の間隔で帯状の 久磁石21,22が固定されており、その永久磁 21,22の所定の間隔に対向する位置には、外部 に開口した円形の放音孔31a,32aが一定の間隔 設けられている。

 ここで、振動膜11の導体コイル11bと永久磁 21,22との関係は、フレーム30に固定した永久 石21,22の所定の間隔に対向する位置に導体 イル11bが配置されるように形成されている
 また、振動膜11に接着されたテープ12は、振 動膜11の分割振動の振幅が最大になる腹の部 を支持することで最大振幅を抑制するなど どのような特性を持つ電磁変換器を設計す のかによりその貼り付け位置が決められる のであり、本実施の形態1におけるテープ12 、振動膜11が永久磁石21,22に接触しない2波 分の分割振動であればよいものとして、5枚 テープ12を用いてフレーム30により10箇所で 持する構成にしている。

 次に動作について説明する。
 図3は、本実施の形態1の電磁変換器10の動作 を示す図である。
 図4は、本実施の形態1の電磁変換器10と従来 の電磁変換器との音圧周波数特性を比較した 、周波数(Hz)-音圧レベル(dB)測定図である。
 図7は、従来の電磁変換器110の分割振動を示 す図であり、図7(a)は振動膜111の分割振動が1/ 2波長である場合の振動状態、図7(b)は振動膜1 11の分割振動が1波長の場合の振動状態、図7(c )は振動膜111の分割振動が3/2波長の場合の振 状態を示している。

 従来の電磁変換器110は、振動膜111の縦横 が大きくなるにしたがい、例えば、図7(a)~(c )に示すように、振動膜111が分割振動しやす なり部分的な大振幅が永久磁石21,22に当たっ て異音を発生させていた。また、図4に示す うに分割振動によって音圧周波数特性に乱 を生じさせていた。

 本実施の形態1の電磁変換器10は、上記の 成を採用することで、振動膜11がテープ12の 両端部を介してフレーム30に挟み込まれるよ に支持され、振動膜11の大きな振幅を抑え 複数の振幅でオーディオ振動を発生させる 永久磁石21,22に接触しない複数の振幅にする ので異音が発生せず、音圧周波数特性が平坦 になり安定する。

 以上のように、実施の形態1の電磁変換器 10によれば、薄く柔軟な振動膜11の面の長手 向を分割するように接着したテープ12の両端 部をフレーム30に挟み込むようにして支持す ことで、分割振動の部分的な大振幅を抑制 るので、異音の発生や音圧周波数特性の乱 を防止することができる。

 なお、本実施の形態1の電磁変換器10のテ プ12は不織テープを用いているが、これに られるものではなく、振動膜11の振動の影響 のない軽量のアセテートテープ、布テープ、 紙テープなどを用いてもよい。また、これら のテープ12は、少なくとも通電時に高温にな 導体コイル11bに接触する部分が耐熱性の高 素材であることが好ましい。

 また、本実施の形態1のテープ12は、振動 11の導体コイル11bが高温になるため、振動 11への貼り付け位置を導体コイル11bに接触す る面積が少ないように配置するのが好ましい 。

実施の形態2.
 図5は、実施の形態2の電磁変換器10の構造を 示す図であり、図5(a)は図1の(a)のA-A線断面図 図5(b)は図5(a)のB-B線断面図である。
 実施の形態1では、振動膜11の面の長手方向 分割するように接着したテープ12の両端部 介して振動膜11を支持するようにしたが、実 施の形態2では、振動膜11を延長させた延長部 11cを介して振動膜11を支持している。なお、 施の形態1の電磁変換器10と同様の構成につ ては、図中においても同じ番号で示すもの し、その説明を省略する。

 振動膜11は、一定の間隔をあけて短手方 を延長させた延長部11cが設けられ、この延 部11cが厚み方向からフレーム30に挟み込まれ るように支持されている。

 以上のように実施の形態2の電磁変換器10 、上記の構成にすることで、分割振動によ 部分的な大振幅を抑制することができ、実 の形態1の電磁変換器10と同様の効果を得る とができる。

 なお、実施の形態2の電磁変換器10におい 、振動膜11は、延長部11cを介してフレーム 支持される構成を説明したが、実施の形態1 電磁変換器10のテープ12を併用して支持する ようにしてもよい。

実施の形態3.
 図6は、実施の形態3の電磁変換器10の構造を 示す図であり、図6(a)は図1の(a)のA-A線断面図 図6(b)は図6(a)のB-B線断面図である。
 実施の形態3は、実施の形態1のテープ12(支 部)と実施の形態2の振動膜11の全外周を延長 た延長部11c(支持部)とで振動膜11を支持する ものであり、他の構成は実施の形態1と同様 あるため、図中では同じ番号で示し、その 明を省略する。

 振動膜11は全外周部を延長した延長部11c 有しており、この振動膜11はフレーム30の表 とほぼ同じ大きさであるため、延長部11cが み方向からフレーム30に挟み込むように支 されている。また、テープ12が所定の間隔を あけて振動膜11表面の長手方向を分割するよ に接着剤等で貼り付けられており、テープ1 2の両端がフレーム30に挟み込まれるようにし て支持されている。

 以上のように実施の形態3の電磁変換器10 、上記の構成にすることで、分割振動によ 部分的な大振幅を抑制することができ、実 の形態1の電磁変換器10と同様の効果を得る とができるとともに、振動膜11の分割振動 よる大振幅をより抑制することができる。

 なお、実施の形態3の電磁変換器10は、振 膜11の全外周に設けた延長部11cとしたが、 動膜11の駆動を考慮して、矩形の対向する二 組の辺のうちの一組はフレーム30から0.5mm程 間隔をあけ、もう一組の辺の延長部11cとテ プ12とを介してフレーム30に支持させるよう してもよい。

 上述したように、本発明による電磁変換 は、振動膜を分割するように貼り付けられ テープを介して支持、振動膜の少なくとも 向する二辺を部分的に延長してなる延長部 介して支持、またはテープと延長部とを併 して支持するように構成したので、振動膜 分割振動による部分的な大振幅を抑制でき 異音の発生を防止するとともに、音圧周波 特性を平坦にし安定させることができる。

 なお、本発明の電磁変換器において、蛇 パターンからなる導体コイル11bは振動膜11 表面に形成されていると記載しているが、 気信号をより忠実にオーディオ振動として 換するために、振動膜11の両面に導体コイル 11bを形成してもよい。

 また、本発明の電磁変換器10において、 磁された帯状の永久磁石21,22を用いているが 、フレーム30に固定した後に着磁してもよく また、所定の間隔で帯状に異なる磁極を交 に着磁している永久磁石板を用いてもよい

 また、本発明の実施の形態1~3で示した振 膜11に形成した導体コイル11bと永久磁石21,22 との配置は、この組み合わせに限るものでは なく、例えば、電磁変換器10の長手方向に導 コイル11bの長手直線部分とした蛇行形状を 成し、電磁変換器10の長手方向に帯状の永 磁石21,22の長手方向を配置してもよい。

 また、本発明の電磁変換器10において円 の放音孔31a,32aであると説明しているが、放 孔31a,32aの形状は円形に限るものではなく、 振動膜11の振動によるオーディオ振動を効率 に放射させることができるように目的に応 て形状及び大きさが設計される。

 また、本発明の実施の形態で示した各図 、説明のために誇張拡大して示しており、 構成の厚み等の関係は実際とは異なるもの ある。

 以上のように、この発明に係る電磁変換 は、振動膜の分割振動の腹に対応する部分 、振動膜の表面を分割するように貼り付け れたテープを介して振動膜を支持すること より、振動膜の分割振動を抑制し、振動膜 永久磁石とが接触せず、音圧周波数特性を 坦にして安定させることができるので、薄 モニタの内蔵スピーカなどに用いるのに適 ている。




 
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