JP3747361B2 - 電磁音響変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁音響変換によって音響を発生する電磁音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電磁音響変換器は、マグネットからの磁界がベース部材、磁心および振動板を通過して再びマグネットに戻るまでの磁気回路を有し、磁心に巻回されたコイルに電気振動信号を供給すると、コイルが発生する振動磁界が磁気回路の静磁界に重畳され、振動板の振動が空気に伝達されることによって音響を発生する。
【０００３】
電磁音響変換器にはコイル通電用の端子が設けられ、他の電子部品と同様に、回路基板の配線パターンに半田付け等で接続されることが多い。
【０００４】
従来、コイル線を端子に接続するコイル端末処理を行う場合、コイル線を外側に引き出して、ベース部材の外面側に設けた端子に接続し、さらにエポキシ樹脂等のポッティング剤をベース部材の外面側に充填して、コイル接続部分の保護および本体内部の封止を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
コイル線は極めて細いため、本体の組立て時や製品実装時において、コイル線にストレスが加わると切断し易く、部品信頼性の低下をもたらす。コイル端末処理においてポッティング剤がコイル線に接触すると、高温状態と低温状態を一定の時間間隔で繰り返す熱衝撃試験において、その繰り返し数の増加に伴ってコイル線が断線する個体数が急増することが判明した。これは、ポッティング剤とコイル線の熱膨張係数の違いに起因してコイル線に過大な負荷が加わったためと考えられる。すなわち、このような構造では、熱衝撃試験の耐久性を高めることが困難であった。
【０００６】
また、通電用の端子は外部に露出しているため、物理的接触や半田付け等で端子にストレスが加わる機会が多く、端子への過大なストレスが原因となってコイル線の断線が生じ易くなる。
【０００７】
本発明の目的は、コイル線に加わるストレスを低減でき、高い信頼性を確保できる電磁音響変換器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、磁性材料で形成されたベース部材と、
磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
磁心とコイルとの間に介在し、コイルを保持するためのコイルボビンと、
ベース部材、磁心、振動板、マグネット、コイルおよびコイルボビンを収納するためのハウジング部材と、
ベース部材の外面側に充填される充填部材と、
外部から電流を供給するための端子とを備え、
端子は、ベース部材の内面側に、コイル軸方向とほぼ平行になるようにコイル軸方向に突出した突出部と、ベース部材に係合するクランク状の屈曲部と、ベース部材の外面側に突出する露出部とを有し、前記屈曲部は、ベース部材の外面側の端子ピッチよりも内面側の端子ピッチを広くするピッチ変換機能を有し、
ベース部材の内面側でコイル線が該突出部に接続されることを特徴とする電磁音響変換器である。
【０００９】
本発明に従えば、端子の配置を工夫し、ベース部材の内面側に突出した突出部を設けて、このベース部材の内面側で、突出部にコイル線を接続することによって、ベース部材の外面側にポッティング剤等の充填部材を充填した場合、コイル線が充填部材に接触しなくなるため、熱衝撃試験時などでコイル線に加わるストレスを解消できる。
【００１０】
また、端子の外部露出部分に物理的接触や半田付け等でストレスが加わっても、ストレスが突出部まで伝わり難くなるため、コイル線に加わるストレスを低減できる。また、接続処理部は変換器内部に収納され、外部に露出しなくなるため、接続処理部の信頼性を向上できる。端子はベース部材の内面側に、コイル軸方向とほぼ平行になるようにコイル軸方向に突出した突出部を有するので、まず突出部にコイルを巻き付け、次にコイルボビンにコイルを巻き付け、次に突出部にコイルを巻き付けるという工程を経ることによって、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。端子は、さらにベース部材に係合するクランク状の屈曲部と、ベース部材の外面側に突出する露出部とを有するので、ベース部材に端子を強固に係合できる。前記屈曲部は、ベース部材の外面側の端子ピッチよりも内面側の端子ピッチを広くするピッチ変換機能を有するので、露出部のピッチを、外部回路基板のランド形状に柔軟に適合することができる。
【００１１】
また本発明は、突出部は、コイル軸方向に突出していることを特徴とする。
本発明に従えば、突出部をコイル軸方向に突出させることによって、コイルボビンにコイル線を巻き付ける回転軸と、突出部にコイル線を巻き付ける回転軸とが平行になる。コイル巻き装置を用いて第１の突出部にコイル線を巻き付け、次にコイルボビンにコイル線を巻き付け、次に第２の突出部にコイル線を巻き付けるという工程を経ることによって、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【００１２】
さらに本発明は、コイルボビンは、ベース部材とともに一体成形されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、コイルボビンをベース部材とともにインサート成形等で一体成形することによって、コイルボビンの接着が不要になり、コイルボビンの固定強度を向上でき、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態を示す分解斜視図である。図２は、ベース２４の背面側を示す斜視図である。図３（ａ）は本発明の実施の一形態を示す垂直中央端面図であり、図３（ｂ）はベース２４の上にマグネット２５を載置した状態を示す平面図である。
【００１５】
電磁音響変換器１は、ハウジング１０の中にベース２４、磁心２２、コイル２３、マグネット２５、振動板２０が収納されて構成され、全体として扁平の円柱形状を成す。全体の寸法はたとえば直径25mm×本体高さ12mm程度である。
【００１６】
ベース２４は、ハウジング１０の内径に緩く嵌り込む直径を持つ円板形状を成し、中心を挟んで一定距離隔てて長円状の貫通孔２４ａが２つ形成されている。貫通孔２４ａにはリード端子４１，４２が通過しており、両者の短絡を防止するための電気絶縁部３２が装着されている。
【００１７】
ベース２４の中央には円柱状の磁心２２が立設し、磁心２２の周りにコイル２３が配置される。ベース２４および磁心２２は磁性材料で形成され、両者はかしめ等によって一体化して単一のポールピース部材として構成しても構わない。
【００１８】
マグネット２５はリング状を成し、ベース２４の上に磁心２２に対して同心円に配置される。マグネット２５とコイル２３との間は環状の内部空間が確保される。
【００１９】
マグネット２５は、振動板２０を支持する支持部材として兼用され、図３（ａ）に示すように、マグネット２５の内側には複数の環状段差が形成され、そのうち環状に形成された水平な台座２８に円板状の振動板２０が載置され、振動板２０の周縁部は環状段差によって位置決めされる。
【００２０】
振動板２０は磁性材料で形成され、振動板２０の背面中央と磁心２２の先端との間は一定の空隙が確保される。振動板２０の前面中央には円板状の磁片２１が固定され、振動板２０の質量を増加させて空気の振動効率を向上させている。
【００２１】
ハウジング１０は、熱可塑性樹脂等の合成樹脂で形成され、ベース２４の外径形状に合うように円筒箱状に形成される。ハウジング１０の周壁１２の内面には、マグネット２５および振動板２０を位置決めする規制部１３が形成され、接着剤なしでマグネット２５の位置決めと固定を実現している。
【００２２】
ハウジング１０の周壁１２とベース２４とは、図３（ａ）に示すように、接着剤やモールド樹脂等の充填部材１９によって封止、接合される。
【００２３】
ハウジング１０の天板には、振動板２０と対向するように磁片２１より小さい直径を有する放音開口１１が形成される。放音開口１１の下面には、磁片２１から所定距離隔てて変位規制部１４が形成される。
【００２４】
磁心２２には、コイル２３を保持するためのコイルボビン３０が装着される。コイルボビン３０は、合成樹脂等の電気絶縁材料で形成され、コイル２３の上端および下端を規制する上フランジおよび下フランジ３１を有し、さらに電気絶縁部３２も合わせて磁心２２、ベース２４およびリード端子４１，４２とともにインサート成形等で一体成形される。こうした一体成形によって、コイルボビン３０の接着が不要になり、コイルボビン３０の固定強度を向上でき、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【００２５】
リード端子４１，４２は、はんだメッキ銅線等で形成され、ベース２４の内面側に突出した突出部４１ａ，４２ａと、突出部４１ａ，４２ａから中心方向に屈曲した屈曲部４１ｂ，４２ｂと、屈曲部４１ｂ，４２ｂからベース２４の外面側に突出した露出部４１ｃ，４２ｃとを有する。
【００２６】
突出部４１ａ，４２ａは、コイルボビン３０にコイル線２３ａを巻き付ける回転軸と、突出部にコイル線２３ａを巻き付ける回転軸とがほぼ平行になるように、コイル軸方向に突出している。
【００２７】
こうした構成によって、コイル巻き装置を用いてまず突出部４１ａにコイル線２３ａを巻き付け、次にコイルボビン３０にコイル線２３ａを巻き付け、次に突出部４２ａにコイル線２３ａを巻き付けるという工程を経ることによって、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【００２８】
また、ベース２４の内面側に突出した突出部４１ａ，４２ａにコイル線２３ａを接続することによって、ベース２４の外面側に充填部材１９を充填した場合、コイル線２３ａが充填部材１９に接触しなくなるため、熱衝撃試験時などでコイル線２３ａに加わるストレスを解消できる。
【００２９】
また、リード端子４１，４２の露出部４１ｃ，４２ｃに物理的接触や半田付け等でストレスが加わっても、ストレスが突出部４１ａ，４２ａまで伝わり難くなるため、コイル線２３ａに加わるストレスを低減できる。
【００３０】
コイルボビン３０の下フランジ３１は、突出部４１ａ，４２ａを包囲するように広く形成しており、これによって突出部４１ａ、コイルボビン３０および突出部４２ａにまたがるコイル線２３ａがベース２４に接触するのを防止している。
【００３１】
リード端子４１，４２の屈曲部４１ｂ，４２ｂは、リード端子４１，４２の抜けを防止する機能と、突出部４１ａ，４２ａのピッチと露出部４１ｃ，４２ｃのピッチとを変換する機能とを有する。
【００３２】
リード端子４１，４２を真直な形状にした場合、リード端子４１，４２は電気絶縁部３２との摩擦だけで固定されるのに対して、途中に屈曲部４１ｂ，４２ｂを形成すると、電気絶縁部３２との係合が強固になり、長手方向への抜けを確実に防止できる。
【００３３】
また、突出部４１ａ，４２ａとコイルボビン３０との間隔はコイル巻き装置のアームヘッドが通過可能なように確保する必要があるため、こうした屈曲部４１ｂ，４２ｂを設けることによって、露出部４１ｃ，４２ｃのピッチを外部回路基板のランド形状に柔軟に適合することができる。
【００３４】
次に動作について説明する。マグネット２５は厚さ方向に磁化されており、たとえばマグネット２５の底面がＮ極、上面がＳ極に着磁している場合、マグネット２５の底面から出た磁力線はベース２４の周縁部→ベース２４の中央部→磁心２２→振動板２０の中央部→振動板２０の周縁部→マグネット２５の上面という経路で通過して、全体として閉じた磁気回路を構成する。マグネット２５はこうした磁気回路に静磁界を供給する機能を有し、この静磁界によって振動板２０は磁心２２およびマグネット２５側に吸引された状態で安定に支持される。
【００３５】
磁心２２に巻回されたコイル２３は、回路基板からリード端子４１，４２、コイル線２３ａを経由して電気振動信号が供給されると、磁気回路に振動磁界を供給する。すると静磁界と振動磁界との重畳によって振動板２０が振動し、振動板２０の前面側空気および背面側空気を振動する。
【００３６】
振動板２０の前面側で発生した音響は、放音開口１１から外界に放出される。振動板２０の背面側で発生した音響は前面側音響と逆位相であるため、環状の内部空間に閉じ込めることによって、前面側音響との干渉をできる限り抑制している。
【００３７】
以上の説明において、充填部材１９をベース２４の周縁部に塗布した例を示しているが、ベース２４の背面を全て覆うように充填しても構わない。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳説したように本発明によれば、ベース部材の内面側に突出した突出部を設けて、ベース部材の内面側で、該突出部にコイル線を接続することによって、コイル線が充填部材に接触しなくなるため、熱衝撃試験時などでコイル線に加わるストレスを解消できる。また、ベース部材の内面でコイル端末処理を施しているため、端子の物理的接触や半田付け等でストレスが加わっても、コイル線に加わるストレスを低減できる。また、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。端子はベース部材の内面側に、コイル軸方向とほぼ平行になるようにコイル軸方向に突出した突出部を有するので、まず突出部にコイルを巻き付け、次にコイルボビンにコイルを巻き付け、次に突出部にコイルを巻き付けるという工程を経ることによって、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。端子は、さらにベース部材に係合するクランク状の屈曲部と、ベース部材の外面側に突出する露出部とを有するので、ベース部材に端子を強固に係合できる。前記屈曲部は、ベース部材の外面側の端子ピッチよりも内面側の端子ピッチを広くするピッチ変換機能を有するので、露出部のピッチを、外部回路基板のランド形状に柔軟に適合することができる。
【００３９】
また、突出部をコイル軸方向に突出させることによって、コイル巻き付けとコイル端末処理とを一連の手順で実施できるため、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【００４０】
さらに、コイルボビンをベース部材とともにインサート成形等で一体成形することによって、コイルボビンの接着が不要になり、コイルボビンの固定強度を向上でき、製造工程の簡素化やコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す分解斜視図である。
【図２】ベース２４の背面側を示す斜視図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施の一形態を示す垂直中央端面図であり、図３（ｂ）はベース２４の上にマグネット２５を載置した状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 電磁音響変換器
１０ ハウジング
１１ 放音開口
１９ 充填部材
２０ 振動板
２１ 磁片
２２ 磁心
２３ コイル
２３ａ コイル線
２４ ベース
２４ａ 貫通孔
２５ マグネット
３０ コイルボビン
３１ 下フランジ
３２ 電気絶縁部
４１，４２ リード端子
４１ａ，４２ａ 突出部
４１ｂ，４２ｂ 屈曲部
４１ｃ，４２ｃ 露出部

Claims (3)

1. 磁性材料で形成されたベース部材と、
   磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、
   磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持される振動板と、
   ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグネットと、
   磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給するためのコイルと、
   磁心とコイルとの間に介在し、コイルを保持するためのコイルボビンと、
   ベース部材、磁心、振動板、マグネット、コイルおよびコイルボビンを収納するためのハウジング部材と、
   ベース部材の外面側に充填される充填部材と、
   外部から電流を供給するための端子とを備え、
   端子は、ベース部材の内面側に、コイル軸方向とほぼ平行になるようにコイル軸方向に突出した突出部と、ベース部材に係合するクランク状の屈曲部と、ベース部材の外面側に突出する露出部とを有し、前記屈曲部は、ベース部材の外面側の端子ピッチよりも内面側の端子ピッチを広くするピッチ変換機能を有し、
   ベース部材の内面側でコイル線が該突出部に接続されることを特徴とする電磁音響変換器。
2. 突出部は、コイル軸方向に突出していることを特徴とする請求項１記載の電磁音響変換器。
3. コイルボビンは、ベース部材とともに一体成形されていることを特徴とする請求項１または２記載の電磁音響変換器。

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