JP2013042442A

JP2013042442A - ダイナミックマイクロホン

Info

Publication number: JP2013042442A
Application number: JP2011179412A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Akino; 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2031-08-19
Also published as: JP5704607B2; US20130070941A1; US8976984B2

Abstract

【課題】永久磁石の減磁の問題を改善することができると共に、磁気ギャップにおける磁束密度を高めて感度を一層向上させることができるマイクロホンを提供すること。
【解決手段】第１の永久磁石２の第１磁極に接するポールピース３と、前記ポールピースの周りに所定幅の磁気ギャップＧを介して環状に配置されるヨーク本体５と、前記ヨーク本体に接続されると共に、前記第１の永久磁石の第２磁極に接するテールヨーク４を含む磁気回路ユニット１と、前記磁気ギャップ内に振動可能に配置されるボイスコイル１３を備えた振動板ユニット１１とが備えられる。前記第１の永久磁石２の第２磁極に接するテールヨークの反対面に第２の永久磁石６の第１磁極が接するように配置されると共に、前記第２の永久磁石の第２磁極と前記ヨーク本体との間で磁路が形成され、かつ前記第１の永久磁石２と前記第２の永久磁石６とが同方向に着磁されている。
【選択図】図１

Description

この発明はダイナミックマイクロホンに関し、特にボイスコイルが配置される磁気ギャップにおける磁束密度を高めることで、感度を改善したダイナミックマイクロホンに関する。

ダイナミックマイクロホンは、振動板に取り付けられたボイスコイルを磁気回路に形成された磁気ギャップ内に配置し、振動板の振動によってボイスコイルに電流を生成させることから動電型マイクロホンとも呼ばれている。

図３は従来のダイナミックマイクロホンの一例を断面図で示したものであり、符号１は磁気回路ユニットを示しており、この磁気回路ユニット１は中央部に円柱状の永久磁石（マグネット）２が具備され、この永久磁石２の一方の磁極（例えばＮ極）に接して円板状のポールピース３が配置されている。また、前記永久磁石２の他方の極（例えばＳ極）に接して円板状のテールヨーク４が配置されており、このテールヨーク４が円筒状に形成されたヨーク本体５内に嵌合状態で取り付けられている。
そして、前記ポールピース３の外周面と、円筒状のヨーク本体５の前端部内周面との間で円環状の磁気ギャップＧが形成されることで、前記磁気回路ユニット１が構成されている。

また、符号１１は振動板ユニットを示しており、これはセンタードーム１２ａとその周りに一体に形成されたサブドーム１２ｂとによって振動板１２が構成されており、この振動板１２の裏面側のセンタードーム１２ａとサブドーム１２ｂとの境界部分において、ボイスコイル１３が例えば接着材を利用して振動板１２に一体に取り付けられている。
そして、振動板１２を構成するサブドーム１２ｂの周縁部が、前記ヨーク本体５の外側に嵌め込まれたシリンダ部材２１の前端部に取り付けられ、この状態で前記ボイスコイル１３が、前記磁気ギャップＧ内に位置するように構成されている。

なお、符号２３は前記シリンダ部材２１を介して振動板ユニット１１の前面側に配置されたレゾネータである。また符号２５は通孔２５ａを中央部に形成したキャップ部材であり、このキャップ部材２５は円筒状に形成されたヨーク本体５の後端部に嵌め込まれて取り付けられると共に、その内部には音響抵抗体２７が配置されている。

ところで、前記した構成のダイナミックマイクロホンにおける感度は、概ね前記した磁気ギャップＧにおける磁束密度、前記ボイスコイル１３の長さ、振動板１２が音波を受けた場合のボイスコイル１３の運動速度に支配される。
このうち、磁気ギャップＧにおける磁束密度は、そのギャップ幅を狭くすることにより高めることができるが、磁気ギャップ内にはボイスコイル１３が振動可能に配置されることから磁気ギャップＧの幅を狭くするにも自ずと限界がある。

また、ボイスコイル１３の長さは、磁気ギャップＧ内の空隙容積による制約および出力インピーダンスとの関係から余り大きくすることができず、通常は６００Ω以下で設計されることが多い。
さらに、ボイスコイル１３の運動速度は、マイクロホンユニットの音響機械振動系の設計に支配され、総合的な指向周波数応答を考慮するとあまり大きくすることは好ましいない。

このようなことから、ダイナミックマイクロホンの感度をより一層高める改善策として、本件出願人は図４に示す構成について先に提案をしており、これは特許文献１に開示されている。なお図４においては、すでに説明した図３に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。
図４に示す改善策は、磁気回路ユニット１における磁気ギャップＧは、この部分において大きな磁束漏洩が発生することに着目してなされたものであり、磁気ギャップ部分における磁束漏洩を抑制させることで、磁気ギャップにおける磁束密度を高め、マイクロホンの感度を向上させようとするものである。

このために、図４に示すようにレゾネータ２３の前面側における前記ポールピース３と対向する部分に、前記永久磁石２と同極同志が向かい合うように着磁された第２の永久磁石３１を配置した構成にされている。
すなわち、前記永久磁石２におけるポールピース３側の着磁がＮ極であるとすると、第２の永久磁石３１のポールピース３側の着磁もＮ極にされている。

前記した構成によると、第２の永久磁石３１により生成されるＮ極からＳ極に向かう磁束のループが、前記した磁気ギャップＧの直近を通ることになり、この磁束のループにより前記磁気ギャップＧにおいて漏洩しようとする永久磁石２による磁束が磁気ギャップＧ側に押し戻されるように作用する。
この結果、永久磁石２による磁気ギャップＧにおける磁束密度を高めることができ、マイクロホンの感度を向上させることが可能となる。

特許第４５７３５７６号公報

ところで、この種のダイナミックマイクロホンやスピーカにおいては、その磁気回路に用いられる永久磁石としては焼結合金（フェライト、サマリウムコバルト、ネオジウム）を用いるよりも、鋳造磁石（アルニコ）を用いた方が音質が優れていることが知られている。
アルニコ磁石は、サマリウムコバルト磁石やネオジウム磁石に比較して磁気エネルギーが低く、アルニコ磁石を用いたマイクロホンはネオジウム磁石を用いたものに比べて磁気エネルギーが低いことからマイクロホンの感度が低い。

そこで、図４に示すように永久磁石２に対して同極同志が向かい合うように着磁された第２の永久磁石３１を配置した構成とし、ボイスコイルに磁界を与える永久磁石２に音質を向上させるためにアルニコ磁石を用い、磁気ギャップにおける磁気漏洩を抑えるための第２の永久磁石３１に磁気エネルギーが大きなネオジウム磁石を用いることが考えられる。しかしながら、前記した磁石の組み合わとした場合には、アルニコによる永久磁石２は、ネオジウムによる第２の永久磁石３１によって減磁しやすいという問題が生ずる。

さらに、図４に示す構成によると、振動板の前側に第２の永久磁石３１を配置する構成であるため、ダイナミックマイクロホンの高域周波数応答を改善するカバー部材である前記したレゾネータとマイクロホンの前部音響端子の設計に制限が生ずる。すなわち、振動板の前側に第２の永久磁石が存在しない方が、より良い高域周波数の応答特性を有するダイナミックマイクロホンを設計することができる。

この発明は、前記したような技術的な観点に基づいてなされたものであり、ボイスコイルに磁界を与える永久磁石の減磁の問題を改善することができると共に、磁気ギャップにおける磁束密度を高めて感度をより一層向上させることができ、さらに高域周波数の応答特性も改善することが可能なダイナミックマイクロホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を達成するためになされたこの発明に係るダイナミックマイクロホンは、第１の永久磁石の第１磁極に接するポールピースと、前記ポールピースの周りに所定幅の磁気ギャップを介して環状に配置されるヨーク本体と、前記ヨーク本体に接続されると共に、前記第１の永久磁石の第２磁極に接するテールヨークを含む磁気回路ユニットと、前記磁気ギャップ内に振動可能に配置されるボイスコイルを備えた振動板ユニットとが備えられ、前記第１の永久磁石の第２磁極に接する前記テールヨークの反対面に第２の永久磁石の第１磁極が接するように配置されると共に、前記第２の永久磁石の第２磁極と前記ヨーク本体との間で磁路が形成され、かつ前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とが同方向に着磁されていることを特徴としている。

この場合、前記第２の永久磁石における第２磁極に接するように第２のポールピースがさらに配置され、前記第２のポールピースを介して、前記第２の永久磁石の第２磁極と前記ヨーク本体との間で磁路が形成されていることが望ましい。

さらに、好ましい形態においては、前記第１の永久磁石にアルニコ磁石を用い、前記第２の永久磁石にネオジウム磁石が用いられる。

前記した構成のダイナミックマイクロホンによると、第１の永久磁石の第２磁極に接するテールヨークの反対面に第２の永久磁石が配置されると共に、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とが同方向に着磁されているので、ポールピースとヨークとの間の磁気ギャップには、前記第１の永久磁石による磁束に、前記第２の永久磁石による磁束も加わることになる。これにより前記磁気ギャップの磁束密度を高めることができるので、ダイナミックマイクロホンの感度を一層向上させることができる。

また、第１の永久磁石と第２の永久磁石とが同方向に着磁されているので、主にボイスコイルに磁界を与える第１の永久磁石が第２の永久磁石より減磁を受ける前記した問題を改善することができる。
さらに、第１の永久磁石にアルニコ磁石を用い、前記第２の永久磁石にネオジウム磁石を用いることで、アルニコ磁石を利用したことによる音質の向上、並びに磁気エネルギーの大きなネオジウム磁石を利用したことによる感度の向上について、それぞれの特質を生かしたダイナミックマイクロホンを提供することができる。

この発明に係るダイナミックマイクロホンの構成を示した断面図である。図１に示すダイナミックマイクロホンの磁気回路の構成を説明する模式図である。従来のダイナミックマイクロホンの一例を示した断面図である。感度をより向上させた従来のダイナミックマイクロホンの例を示した断面図である。

この発明に係るダイナミックマイクロホンについて、図１に示す内部構成を示す断面図および図２に示す磁気回路の模式図に基づいて説明する。なお、図１においてはすでに説明した図３に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示している。したがって、その詳細な説明は省略する。

図１に示すこの発明に係るダイナミックマイクロホンにおいては、すでに説明した図３に示す構成に加えて、第１の永久磁石２に接するテールヨーク４の反対面に第２の永久磁石６が配置されている。
すなわち、テールヨーク４に対して第２の永久磁石６の第１磁極が接するように配置されると共に、前記第２の永久磁石６の第２磁極に接するように第２のポールピース７がさらに配置され、前記第２のポールピース７と円筒状に形成されたヨーク本体５との間で磁路が形成されている。
加えて、前記第１の永久磁石２と第２の永久磁石６とは同方向に着磁されている。

図２には、前記第１の永久磁石２と第２の永久磁石６とによって形成される主要な磁路が模式的に示されている。
すなわち、第１の永久磁石２において磁気ギャップＧを形成するポールピース３（以下、第１のポールピースともいう。）に接する第１磁極をＮ極とした場合、第１の永久磁石２におけるテールヨーク４に接する第２磁極はＳ極となる。
また、前記第１の永久磁石２と第２の永久磁石６とが同方向に着磁されているので、第２の永久磁石６におけるテールヨーク４に接する第１磁極はＮ極となり、第２の永久磁石６における第２のポールピース７に接する第２磁極はＳ極となる。

図２に示す構成によると、第１の永久磁石２においては、第１のポールピース３、磁気ギャップＧ、円筒状のヨーク本体５、テールヨーク４を介した閉磁路が形成され、この閉磁路における磁束を便宜的に記号ｆ１で示している。
また、第２の永久磁石２においては、テールヨーク４、第１の永久磁石２、第１のポールピース３、磁気ギャップＧ、円筒状のヨーク本体５、第２のポールピースを介した閉磁路が形成され、この閉磁路における磁束を便宜的に記号ｆ２で示している。

図２で示した模式図で理解されるとおり、第１のポールピース３と円筒状のヨーク本体５との間に形成された前記した磁気ギャップＧを通る磁束は、前記した第１の永久磁石２によって生成される磁束ｆ１に、第２の永久磁石６によって生成される磁束ｆ２が加わったｆ１＋ｆ２で示す磁束となる。
これによれば、磁気ギャップＧにおける磁束密度を高めることができるので、マイクロホンの感度を向上させることが可能となる。

この場合、円筒状のヨーク本体５と第２のポールピース７との間で形成される間隔Ｓｐの値を設計上において適宜選択することで、第２の永久磁石６による閉磁路の磁気抵抗を調整することができ、結果として前記した磁束ｆ２の値を設計上において調整することができる。
したがって、第１の永久磁石２としてアルニコ磁石を用いることで、アルニコ磁石の特質とするマイクロホンの音質の向上に寄与することができ、第２の永久磁石２としてネオジウム磁石を用いることで、小型にして磁気エネルギーの大きな特性を生かし、マイクロホンの感度の向上に寄与することができる。

しかも、第１の永久磁石２と第２の永久磁石６とは前記したとおり同方向に着磁されているので、アルニコによる第１の永久磁石２が、ネオジウムによる第２の永久磁石６によって減磁を受けるという問題も回避することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載した作用効果を得ることができる。

また、この発明に係る図１に示したマイクロホンの構成によると、図４に示した感度を向上させる工夫を施した従来のマイクロホンのように振動板の前面側に第２の永久磁石を配置する必要はないため、マイクロホンの高域周波数特性を改善するレゾネータの設計に制限が加わることはなく、高域周波数特性に優れたダイナミックマイクロホンを実現することが可能となる。

なお、図１に示すマイクロホンの構成においては、第２の永久磁石６に第２のポールピース７が接するようにして配置されているが、この第２のポールピース７は必ずしも必要ではなく、この第２のポールピース７を削除しても、第２の永久磁石６の第２磁極（Ｓ極）と円筒状のヨーク本体５との間で磁路を形成することは可能であり、前記と同様の作用効果を期待することができる。

１磁気回路ユニット
２第１の永久磁石
３第１のポールピース
４テールヨーク
５ヨーク本体
６第２の永久磁石
７第２のポールピース
１１振動板ユニット
１２振動板
１２ａセンタードーム
１２ｂサブドーム
１３ボイスコイル
２１シリンダ部材
２３レゾネータ
２５キャップ部材
２５ａ通孔
２７音響抵抗体
Ｇ磁気ギャップ

Claims

第１の永久磁石の第１磁極に接するポールピースと、前記ポールピースの周りに所定幅の磁気ギャップを介して環状に配置されるヨーク本体と、前記ヨーク本体に接続されると共に、前記第１の永久磁石の第２磁極に接するテールヨークを含む磁気回路ユニットと、前記磁気ギャップ内に振動可能に配置されるボイスコイルを備えた振動板ユニットとが備えられ、
前記第１の永久磁石の第２磁極に接する前記テールヨークの反対面に第２の永久磁石の第１磁極が接するように配置されると共に、前記第２の永久磁石の第２磁極と前記ヨーク本体との間で磁路が形成され、かつ前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石とが同方向に着磁されていることを特徴とするダイナミックマイクロホン。
前記第２の永久磁石における第２磁極に接するように第２のポールピースがさらに配置され、前記第２のポールピースを介して、前記第２の永久磁石の第２磁極と前記ヨーク本体との間で磁路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたダイナミックマイクロホン。
前記第１の永久磁石にアルニコ磁石を用い、前記第２の永久磁石にネオジウム磁石を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたダイナミックマイクロホン。