JP2004015574A

JP2004015574A - 電気音響変換器

Info

Publication number: JP2004015574A
Application number: JP2002167986A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 小林　孝; Masahito Furuya; 古屋　正仁
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】レシーバ、スピーカに共用しても十分な特性の得られる電気音響変換器。
【解決手段】フレーム１に固定されたヨーク２は、円盤形の底板に円筒部２ａが一体形成され半断面が略凸状を成す。ヨーク２の外周部にリング状第一磁石３が、中央部に円盤状第二磁石４が接合されており、第一磁石３の上面には第一トッププレート５が、第二磁石４上面には第二トッププレート６が接合されている。第一磁石３により、第一トッププレート５→第一磁気ギャップｇ１→円筒部２ａ→第一磁石３へ通る第一の磁気回路が、第二磁石４により、第二トッププレート６→第二磁気ギャップｇ２→円筒部２ａ→第二磁石４へ通る第二の磁気回路が形成されている。第一コイル８、第二コイル９は、振動板７の下面に接着固定されており、その巻き線端末８ａ、９ａはフレーム１側面を通って下面の端子パターン１１ａ上に半田１２で接合されている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などのスピーカやレシーバに利用される電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年携帯電話などの移動通信機器の電気音響変換器としては、耳に押し当てて使用するレシーバ用のものと、耳から離して使用するスピーカ用のものとがある。携帯電話の場合には、この二つの役目を果たすために１台の電気音響変換器で共用する場合と、それぞれ専用の電気音響変換器を１台ずつ別々に使用する場合とがあった。そして、いずれの場合にも薄型で性能のよいスピ−カやレシーバが求められている。従来のこのような電気音響変換器の一例を図面に基づいて説明する。図３（ｂ）は従来の動電型スピーカの下面図であり、図３（ａ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【０００３】
まず、このスピーカの構成について説明する。図３において、５１は樹脂成形品の環状のケースであり、内周段部５１ａと中間段部５１ｂとを有している。５２はケース５１内周に埋設された磁性体から成る鍋形のヨークである。５３はヨーク５２の内面中央に固定され上下方向に磁化された円盤状の永久磁石であり、５４は永久磁石５３の上面に固定された円板状のトッププレートである。永久磁石５３によりヨーク５２上端部とトッププレート５４外周部との間の間隙である磁気ギャップを通って磁気回路が形成されている。
【０００４】
５５は、周辺部寄りに平坦部５５ａ及びこれに続く湾曲部を持ったプラスチック材料で一体成形された略球面状の振動板であって、周縁部は平面を成しフレーム５１の中間段部５１ｂに接着固定されている。５６はエナメル被覆された銅線であるコイル巻線を断面長方形に整列巻きし塗料で固めた円筒状の空芯コイルであるボイスコイルであり、その上面は振動板５５の平坦部５５ａ下面に接着固定されている。ボイスコイル５６は磁気ギャップにコイル丈の略半分の深さまで嵌入している。５７は振動板５５を保護する軽金属等から成るプロテクタであり、フレーム５１の中間段部５１ｂの振動板５５の上に周辺部を固定されている。フレーム１とプロテクタ５７にはそれぞれ複数の放音孔が設けられている。
【０００５】
５８はケース５１の下面に配設されたガラス入りエポキシ樹脂等の基板であり、一対のＶ字状端子パターン５８ａが設けられている。５９は、振動板５５の下面に沿ってフレーム５１の側面に設けた溝を通って導かれたボイスコイル５６の巻き線端末５６ａを端子パターン５８ａの一方の枝部に接合している半田である。なお、他方の枝部はこのスピーカを機器に組み込む際の接続端子となる。
【０００６】
このスピーカのボイスコイル５６に音声信号が印加されると、フレミングの左手の法則に従い、磁気回路との相互作用によりボイスコイル５６が駆動されて、振動板５５が上下に振動して音を発する。
【０００７】
なお、従来１枚の振動板に対して複数のボイスコイルを固定し、複数の磁石を用いて、複雑な振動モードを再生するマニア用の特殊なスピーカは存在したが、複数のコイルへの入力信号を切替えるものはなかった。また、特開平１１−２５２６８３号公報には、一つの磁気回路に対してボイスコイル付き振動板を二つ備えたものが開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような構成のスピーカでは、１枚の振動板と１つのボイスコイルとを使用しているために、レシーバとスピーカとに共用した場合、各々の要求する特性は異なるのに、どちらか一方の特性を重視せざるを得ず、又は、共に妥協した特性を持たせることとなり、何れの場合にも十分な特性が出せていなかった。即ち、レシーバ（共振周波数３００〜５００Ｈｚ）の特性を重視した場合、薄い振動板（厚さ１０μｍ程度）を使用することになるために、スピーカに使用した場合に入力パワーに耐えられず、低音域では異常音が発生する。この場合、異常音がしないようにするには、ある周波数から下の帯域の信号を回路的にカットする必要がある。また、スピーカ（共振周波数６００〜８００Ｈｚが主流）を重視した場合、共振周波数が比較的に高いために、レシーバ規格に適合しないので回路的な補正を行う必要があった。また、振動板を２枚用いる構造にすると、電気音響変換器を薄型に構成することが難しかった。
【０００９】
上記発明はこのような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、レシーバ、スピーカに共用しても十分な特性の得られる電気音響変換器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の手段は、永久磁石と、該磁石の一方の磁極に固定したヨークと、他方の磁極に固定したトッププレートとで磁気回路を形成し、該磁気回路と振動板に固定したボイスコイルとの相互作用により前記振動板を駆動させるようにした電気音響変換器において、前記ボイスコイルとして１枚の前記振動板に対して外側に第一コイルを、内側に第二コイルを固定すると共に、前記両コイルの各々の巻き線端末を接続した各１対の端子パターンを備え、前記両コイルに信号電流を選択的に印可できるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記ヨークの半断面は略凸型を呈しており、前記永久磁石は前記ヨークの凸部外側に接合したリング状の第一磁石と、前記ヨークの中央部に接合した円盤状の第二磁石とより成り、前記第一磁石の上には円環状の第一トッププレートを、前記第二磁石の上には円板状の第二トッププレートを接合すると共に、前記ヨークの凸部外側に形成された第一磁気ギャップには前記第一コイルを臨ませ、前記ヨークの凸部内側に形成された第二磁気ギャップには前記第二コイルを臨ませたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記ヨークの半断面は略凹状を呈し、前記ヨークの凹溝に配設されたリング状磁石の上に接合された円環状のトッププレートと前記ヨークとの間に形成された外側の第一磁気ギャップと内側の第二磁気ギャップとに、それぞれ前記第一コイルと前記第二コイルとを臨ませたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第一の実施の形態である電気音響変換器の（ｂ）は下面図、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図２は本発明の第二の実施の形態である電気音響変換器の断面図である。
【００１４】
まず、本発明の実施の形態である電気音響変換器の構成を説明する。図１において、１は環状の樹脂成形品であるフレームであり、中央穴に後述のヨークが埋設されている。フレーム１外周には段部１ａが形成されており、その内側に複数の放音孔が形成されている。２はフレーム１に埋設された磁性体のヨークであり、円形の底板の上に凸部となる円筒部２ａを一体成形してあり、半断面（中心を通る断面の半分）が略凸状を成している。３は上下方向に着磁されたリング状の永久磁石である第一磁石であり、円筒部２ａ外側のヨーク２に接合されている。４は上下方向に着磁された円盤状の永久磁石である第二磁石であり、ヨーク２の中央に接合されている。
【００１５】
５は第一磁石３の上面に接着された円環状磁性体の第一トッププレートであり、６は第二磁石４の上面に接合された円盤状磁性体の第二トッププレートである。第一磁石３により、第一トッププレート５→円筒部２ａ→ヨーク２底面→第一磁石３へ通る第一の磁気回路と、第二磁石４により、第二トッププレート６→円筒部２ａ→ヨーク２底面→第二磁石４へ通る第二の磁気回路とが形成されている。円筒部２ａと第一トッププレート５、円筒部２ａと第二トッププレート６との間には第一磁気ギャップｇ１、第二磁気ギャップｇ２が形成されている。
【００１６】
７はフレーム１の段部１ａに外周縁部を接着固定された樹脂成形品の振動板であり、第一磁気ギャップｇ１、第二磁気ギャップｇ２の位置に環状の平面部７ａ、７ｂが形成されている。８、９はエナメル被覆された銅線であるコイル巻線を断面長方形に整列巻きし塗料で固めた円筒状の空芯コイルであるボイスコイルの第一コイル、第二コイルである。第一コイル８は平面部７ａ下面に、第二コイル９は平面部７ｂ下面に接着固定されている。
【００１７】
第一コイル８及び第二コイル９の巻き線端末８ａ及び９ａは、各々第一コイル８及び第二コイル９の上端部から、振動板７の下面及び上面に沿ってフレーム１の外周に向かって引き出されている。１０はフレーム１の段部１ａの振動板７に接着固定された振動板７の損傷を防止するための放音孔付きの軽金属等から成るプロテクタである。１１は端子パターン１１ａが形成された２対の扇形の基板である。第一コイル８及び第二コイル９の巻き線端末８ａ及び９ａは、フレーム１側面の溝部を通ってフレーム１下面に導かれ、各々各一対の端子パターン１１ａ上に半田１２で固定されている。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態の作用・効果について説明する。この電気音響変換機には二つのボイスコイル及びこれらに対応した端子パターンを備えており、レシーバ用、又はハンズフリー等の音声用には、内側の第二コイル９の端子パターン１１ａに信号電流を印加して、メロディー等のスピーカ用としては、外側の第一コイル８、若しくは第一コイル８及び第二コイル９の両方のボイスコイルの端子パターン１１に信号電流を印加するようにする。このように二つのコイルを選択的に駆動することによって、レシーバ用の場合には、第二コイル９の外側の振動板７の面積を広く取れるので、振動板の剛性がやわらげられて共振周波数を下げることができる。他方、メロディー等のスピーカ用の場合には、外側のボイスコイル径の大きな第一コイル８を用いることができて音圧が大きくなる。これは、振動板７に対する駆動力Ｆがコイルの有効線長Ｌに比例（駆動力Ｆ＝磁力Ｂ・コイル有効線長Ｌ・電流Ｉ）することによる。従って、１個の電気音響変換器を共用しても、選択的に二つのコイルを駆動することによって、それぞれの用途において十分良好な特性を発揮させることができるのである。
【００１９】
一般的に、レシーバは国内でφ１０ｍｍ（ボイスコイル径：φ５ｍｍ程度）、海外でφ１３ｍｍ（ボイスコイル径：φ６．５ｍｍ程度）が主流であるため、現在使用されているレシーバ、スピーカ単品の性能を損なわずに、その特性を確保することができる。また、本構造では、薄い振動板を使わずに、共振周波数を下げられるために、スピーカを重視した振動板の厚みを選択することができるため、低音域での異常音を回避できる。
【００２０】
次に、本発明の第二の実施の形態について説明する。図２は、本発明の第二の実施の形態である電気音響変換器の断面図である。下面図は第一の実施の形態である図２のものと同様なので省略する。図２において、第一の実施の形態の電気音響変換器とは、磁気回路部の構成のみが異なっているので、同じ構成要素には同じ符号と名称を用いて詳細は省略して、異なる部分のみについて説明する。
【００２１】
１２はヨークであり、中央部１２ａと外壁部１２ｂとの間にリング状の凹溝を有する円盤状を成している。即ち、半断面は略凹状をしている。１４は凹溝の中央に接合されたリング状の永久磁石である。１６は磁石１４の上に接合された円環状のトッププレートである。トッププレート１６とヨーク１２の上面は略同じ高さにあり、トッププレート１６とヨーク１２の外壁部１２ｂ及び中央部１２ａとの間にはそれぞれ第一磁気ギャップｇ１及び第二磁気ギャップｇ２が形成されている。１個の磁石１４によりトッププレート１６→第一磁気ギャップｇ１→外壁部１２ｂ→磁石１４を通る第一の磁気回路と、トッププレート１６→第二磁気ギャップｇ２→中央部１２ａ→磁石１４を通る第二の磁気回路とが形成されている。両磁気ギャップｇ１、ｇ２には、それぞれ第一コイル８、第二コイル９が臨むように配設されている。
【００２２】
次に、第二の実施の形態の作用・効果について説明する。１枚の振動板７に第一コイル８、第二コイル９の二つのボイスコイルが固定されており、各々の巻き線端末は独立した各々の端子パターンに接続されているので、どちらか一方のコイル、又は両方のコイルに選択的に信号電流を流して、異なるモードで振動板７を振動させることができる。磁石とトッププレートとをそれぞれ１個ずつしか使わないので、部品点数が少なくコストダウンが図れる。その他、第一の実施の形態で得られる効果と同様なものが得られる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、永久磁石と、該永久磁石の一方の磁極側に固定したヨークと、他方の磁極側に固定したトッププレートと、前記ヨークを埋設したフレームと、前記フレームに固定した振動板と、該振動板に固定したボイスコイルとから成る電気音響変換器において、１枚の前記振動板に対して２個のボイスコイルを固定し、前記ボイスコイルの巻き線端末を、各々独立して設けた端子パターンに接続し、前記両ボイスコイルを選択的に駆動可能にしたので、１個の電気音響変換器をレシ−バ用あるいはスピーカ用に共用しても、それぞれの用途において十分良好な特性を発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態である電気音響変換器の（ａ）断面図、（ｂ）下面図である。
【図２】本発明の第二の実施の形態である電気音響変換器の断面図である。
【図３】従来の電気音響変換器を示す（ａ）断面図、（ｂ）下面図である。
【符号の説明】
１　フレーム
２　ヨーク
２ａ　円筒部（凸部）
３　第一磁石
４　第二磁石
５　第一トッププレート
６　第二トッププレート
７　振動板
８　第一コイル
９　第二コイル
８ａ、９ａ　巻き線端末
１１ａ端子パターン
ｇ１　第一ギャップ
ｇ２　第二磁気ギャップ
１２ａ　中央部
１２ｂ　外壁部
１４　磁石
１６　トッププレート

Claims

永久磁石と、該磁石の一方の磁極に固定したヨークと、他方の磁極に固定したトッププレートとで磁気回路を形成し、該磁気回路と振動板に固定したボイスコイルとの相互作用により前記振動板を駆動させるようにした電気音響変換器において、前記ボイスコイルとして１枚の前記振動板に対して外側に第一コイルを、内側に第二コイルを固定すると共に、前記両コイルの各々の巻き線端末を接続した各１対の端子パターンを備え、前記両コイルに信号電流を選択的に印可できるようにしたことを特徴とする電気音響変換器。
前記ヨークの半断面は略凸型を呈しており、前記永久磁石は前記ヨークの凸部外側に接合したリング状の第一磁石と、前記ヨークの中央部に接合した円盤状の第二磁石とより成り、前記第一磁石の上には円環状の第一トッププレートを、前記第二磁石の上には円板状の第二トッププレートを接合すると共に、前記ヨークの凸部外側に形成された第一磁気ギャップには前記第一コイルを臨ませ、前記ヨークの凸部内側に形成された第二磁気ギャップには前記第二コイルを臨ませたことを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器。
前記ヨークの半断面は略凹状を呈し、前記ヨークの凹溝に配設されたリング状磁石の上に接合された円環状のトッププレートと前記ヨークとの間に形成された外側の第一磁気ギャップと内側の第二磁気ギャップとに、それぞれ前記第一コイルと前記第二コイルとを臨ませたことを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器。