JP5449002B2 - 音響用動電型変換器 - Google Patents
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Description
本発明は、ボイスコイルを有する振動板と、そのボイスコイルが振動可能に配置される磁気ギャップを有する磁気回路部とを含む音響用動電型変換器に関し、さらに詳しく言えば、磁気ギャップを形成する磁極に関するものである。
動電型(ダイナミック型)ユニットでは、図7に模式的に示すように、永久磁石1の一方の極側に設けられるポールピース2と、永久磁石1の他方の極側に設けられるリングヨーク3の各磁極によって形成される磁気ギャップ4内に、振動板5に取り付けられているボイスコイル6が配置される。
そして、マイクロホンにおいては、音波によって振動するボイスコイル6の振動速度が信号出力となり、ヘッドホンもしくはスピーカでは、ボイスコイル6に流される電流によって振動板を振動させる駆動力が発生する。
図7は模式図であるため、磁気ギャップ4が幅広く描かれているが、実際には、ボイスコイル6とポールピース2との間の隙間は例えば0.12mm程度、ボイスコイル6とリングヨーク3との間の隙間は例えば0.18mm程度と狭いことから、磁極(ポールピース2,リングヨーク3)とボイスコイル6との間には、比較的大きな音響インピーダンス(音響質量と音響抵抗)が存在する。
この比較的大きな音響インピーダンスが、マイクロホンにおいては、指向周波数応答を劣化させ、ヘッドホンもしくはスピーカでは、周波数応答の劣化をもたらす。非特許文献1には、これを解決するための第1の方法と、第2の方法とが記載されている。
第1の方法は、ボイスコイル6とポールピース2との間の音響インピーダンスZ4aと、ボイスコイル6とリングヨーク3との間の音響インピーダンスZ4bの等価抵抗分を大きくする方法である。
第2の方法は、ボイスコイル6によって2分されている振動板5の背面側の気室、すなわちセンタードーム5a側の背部気室Pと、サブドーム5b側の背部気室Qとをインピーダンスの低い等価回路素子で短絡する方法で、これには、振動板5とボイスコイル6との接着部分に通気孔を数箇所に設ける方法と、磁極であるポールピース2とリングヨーク3の一部分を削って通気孔を形成する方法とがある。
「単一指向性ムービングコイルマイクロホンの設計と試作」NHK技術研究,第19巻第1号,7−8頁(昭和42年)
しかしながら、上記第1の方法では、磁極2,3とボイスコイル6との隙間をきわめて狭くしなければならないため、磁極2,3とボイスコイル6とが接触するおそれがあり、現実的な解決策とは言えない。
それ故、第2の方法が好ましいが、振動板5とボイスコイル6との接着部分に通気孔を数箇所に設ける場合には、サブドーム5bのスチフネスが変化し、サブドーム5bの異常共振により指向周波数応答を損なうことがある。
また、磁極であるポールピース2とリングヨーク3の一部分を削って通気孔を形成する場合には、その分、感度が低下してしまう、という別の問題が生ずる。
したがって、本発明の課題は、振動板のサブドームに異常共振を発生させることなく、また、感度を低下させることなく、磁極とボイスコイルとの間の音響インピーダンスを低下させることにある。
上記課題を解決するため、本発明は、ボイスコイルを有する振動板と、永久磁石の一方の極側に接続されるポールピースおよび上記永久磁石の他方の極側に接続され上記ポールピースの周りに配置されるリングヨークを有する磁気回路部とを含み、上記ポールピースと上記リングヨークとの間で所定幅の磁気ギャップが形成され、上記振動板のボイスコイルが上記磁気ギャップ内に振動可能に配置されている音響用動電型変換器において、上記ポールピースが、ほぼC字状であって外周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のポールピースメンバーの積層体からなり、上記リングヨークが、ほぼC字状であって内周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のリングヨークメンバーの積層体からなり、上記ポールピースメンバーおよび上記リングヨークメンバーは、それぞれ隣接するメンバー同士の上記通気路が重ならないように積層されていることを特徴としている。
本発明の好ましい態様によれば、上記各ポールピースメンバーおよび上記各リングヨークメンバーは、それぞれ同一構成であり、隣接するメンバーが周方向に所定角度ずつずらされて積層される。
また、上記ポールピースメンバーと上記リングヨークメンバーは、それらの通気路同士が向き合わないように配置されることが好ましい。
また、上記各リングヨークメンバーの外周面側には、他の上記リングヨークメンバーの上記通気路と重なる位置に溝が形成されることが好ましい。
本発明によれば、各磁極(ポールピースとリングヨーク)は、磁気ギャップを形成する円筒面を維持しながら、その磁気ギャップの形成面には、各メンバーに設けられている通気路による通気孔ができるため、振動板のサブドームに異常共振を発生させることなく、また、感度を低下させることなく、磁極とボイスコイルとの間の音響インピーダンスを低下させて、マイクロホンにおいては指向周波数応答の劣化、ヘッドホンもしくはスピーカでは、周波数応答の劣化を防止することができる。
次に、図1ないし図6により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、ヘッドホンやスピーカの各駆動ユニットにも適用可能であるが、ここで説明する実施形態は、ダイナミックマイクロホンユニットについてのものである。
図1を参照して、この実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニット(以下、「マイクロホンユニット」と言うことがある。)は、基本的な構成として、振動板10と、磁気回路部20と、ユニットホルダ30と、レゾネータ40とを備える。
振動板10は、センタードーム11と、センタードーム11の周りに一体に連設されたサブドーム12とを有し、センタードーム11とサブドーム12との境界部分にボイスコイル13が接着材等により固着されている。サブドーム12はエッジと呼ばれることもある。
磁気回路部20は、円盤状に形成され、その板厚方向に着磁された永久磁石21と、永久磁石21の一方の極側に磁気的に接続されたポールピース22と、永久磁石21の他方の極側に磁気的に接続された皿形状のヨーク本体23と、ヨーク本体23の開口部側に設けられ、ポールピース22の周りに配置されたリングヨーク24とを備え、ポールピース22とリングヨーク24とが磁極となって、それらの間に磁気ギャップ25が形成されている。
ユニットホルダ30は円筒体からなり、その一端側(図1において上端側)で磁気回路部20のヨーク本体23側を支持する。ユニットホルダ30は、その後端側(図1において下端側)に所定容積の後部空気室31を備えている。
また、ユニットホルダ30の一端側には、拡径されたフランジ部33が設けられ、このフランジ部33にて振動板10のサブドーム12の周縁部が支持される。これによって、ボイスコイル13が磁気ギャップ25内に振動可能に配置される。このマイクロホンユニットは単一指向性であるため、フランジ部33には後部音響端子32が形成されている。
レゾネータ40は、振動板10の前面側を覆うようにしてユニットホルダ30のフランジ部33に被せられる。レゾネータ40は、前部音響端子41を備えている。
本発明によると、ポールピース22とリングヨーク24は、ともに複数枚の磁性金属板の積層体からなる。図2と図3に、この実施形態で用いられる積層体要素としてのポールピースメンバー220とリングヨークメンバー240を示す。
図2を参照して、ポールピースメンバー220は、中央部分に円形の開口部222を有する磁性材料からなる座金状の孔明き円板体221を備え、この円板体221の一部分に半径方向に沿って一つの通気路223を形成してほぼC字状とした形態からなる。
図3を参照して、リングヨークメンバー240も同様に、中央部分に円形の開口部242を有する磁性材料からなる座金状の孔明き円板体241を備え、この円板体241の一部分に半径方向に沿って一つの通気路243を形成してほぼC字状とした形態からなるが、開口部242の内径は、所定の磁気ギャップが生ずるようにして、その内部にポールピースメンバー220が配置される大きさである。
この実施形態において、ポールピース22とリングヨーク24は、ともに4層(4枚構成)の積層体からなるため、ポールピースメンバー220の開口部222の内周面には、通気路223の位置から反時計方向周りに90度間隔で3つの溝224a,224b,224cが形成されている。
これに対して、リングヨークメンバー240の外周面には、通気路243の位置から時計方向周りに90度間隔で3つの溝244a,244b,244cが形成されている。
次に、図4を参照して、ポールピースメンバー220の積層の仕方の一例について説明する。4枚のポールピースメンバー220を積層するが、各ポールピースメンバー220には同じものが用いられてよいため、図4(a)を1層目,図4(d)を4層目として、説明の便宜上、1層〜4層の各ポールピースメンバーを220a,220b,220c,220dとする。
基本的には、隣接するポールピースメンバー220の通気路223同士が重ならないようにする。そのため、この実施形態では、図4(a)の1層目のポールピースメンバー220aの通気路223を図において右向きとすると、図4(b)の2層目のポールピースメンバー220bの通気路223は、1層目の通気路223から反時計方向に90度ずらして図において上向きとする。
同様に、図4(c)の3層目のポールピースメンバー220cの通気路223は、2層目の通気路223からさらに反時計方向に90度ずらして図において左向きとし、図4(d)の4層目のポールピースメンバー220dの通気路223は、3層目の通気路223からさらに反時計方向に90度ずらして図において下向きとする。
このように積層することにより、積層されたポールピース22には、各層ごとに90度ずつずらされた位置に通気路223による4つの通気孔が設けられ、これら通気路223による4つの通気孔と開口部222とにより、ボイスコイル13とポールピース22との間の隙間と、センタードーム11の背部気室Pとの間の音響インピーダンス(音響質量と音響抵抗)が低くなる。
次に、図5を参照して、リングヨークメンバー240の積層の仕方の一例について説明する。4枚のリングヨークメンバー240を積層するが、各リングヨークメンバー240には同じものが用いられてよいため、図5(a)を1層目,図5(d)を4層目として、説明の便宜上、1層〜4層の各リングヨークメンバーを240a,240b,240c,240dとする。
基本的には、隣接するリングヨークメンバー240の通気路243同士が重ならないようにし、また、リングヨークメンバー240の通気路243が同じ層のポールピースメンバー220側の通気路223と向かい合わないようにする。
そのため、この実施形態では、図5(a)の1層目のリングヨークメンバー240aの通気路243を図において左向きとし、図5(b)の2層目のリングヨークメンバー240bの通気路243は、1層目の通気路243から反時計方向に90度ずらして図において下向きとする。
同様に、図5(c)の3層目のリングヨークメンバー240cの通気路243は、2層目の通気路243からさらに反時計方向に90度ずらして図において右向きとし、図5(d)の5層目のリングヨークメンバー240dの通気路243は、3層目の通気路223からさらに反時計方向に90度ずらして図において上向きとする。
このように積層することにより、積層されたリングヨーク24には、各層ごとに90度ずつずらされた位置に通気路243による4つの通気孔が設けられることになる。
また、リングヨーク24の外周面側には、例えば1層目の通気路243の位置には2層目の溝224a,3層目の224b,4層目の244cが重なり、2層目の通気路243の位置には1層目の溝224c,3層目の224a,4層目の244bが重なる、というように、一つの層の通気路243に対して他の3つの層の溝が重なって一連の通気溝が形成されることになる。
上記のようにして形成される通気路243による4つの通気孔と、リングヨーク24の外周面側の通気溝とにより、ボイスコイル13とリングヨーク24との間の隙間と、サブドーム12の背部気室Qとの間の音響インピーダンス(音響質量と音響抵抗)低くなる。
このように、本発明によれば、磁極(ポールピース22とリングヨーク24)とボイスコイル13との間の音響インピーダンスが低くなることから、指向周波数応答の劣化を防止することができる。
また、ポールピース22側,リングヨーク24側ともに、隣接する層の通気路同士が重ならなく、また、ポールピース22側とリングヨーク24側とで、同じ層の通気路同士が向かい合わないようにすることにより、感度が低下することもない。
また、上記従来技術にように、振動板10とボイスコイル13との接着部分に通気孔を設ける必要もないため、サブドーム12に異常共振が発生することもない。
さらには、ポールピースメンバー220,リングヨークメンバー240ともに、磁性金属板のプレス加工により安価に作成できるため、既存のユニットのポールピース,リングヨークと容易に置き換えることができる。
なお、上記実施形態では、ポールピースメンバー220,リングヨークメンバー240ともに、それらの通気路223,243を90度ずつずらすようにしているが、図6に示すように、例えば1層目と4層目の各通気路223,243を同じ向きとしてもよい。
10 振動板
11 センタードーム
12 サブドーム
13 ボイスコイル
20 磁気回路部
21 永久磁石
22 ポールピース
220(220a〜220d) ポールピースメンバー
221 孔明き円板体
222 開口部
223 通気路
24 リングヨーク
240(240a〜240d) リングヨークメンバー
241 孔明き円板体
242 開口部
243 通気路
244a〜244c 溝
30 ユニットホルダ
31 後部空気室
32 後部音響端子
33 フランジ部
40 レゾネータ
41 前部音響端子
P センタードームの背部気室
Q サブドームの背部気室
11 センタードーム
12 サブドーム
13 ボイスコイル
20 磁気回路部
21 永久磁石
22 ポールピース
220(220a〜220d) ポールピースメンバー
221 孔明き円板体
222 開口部
223 通気路
24 リングヨーク
240(240a〜240d) リングヨークメンバー
241 孔明き円板体
242 開口部
243 通気路
244a〜244c 溝
30 ユニットホルダ
31 後部空気室
32 後部音響端子
33 フランジ部
40 レゾネータ
41 前部音響端子
P センタードームの背部気室
Q サブドームの背部気室
Claims (4)
- ボイスコイルを有する振動板と、永久磁石の一方の極側に接続されるポールピースおよび上記永久磁石の他方の極側に接続され上記ポールピースの周りに配置されるリングヨークを有する磁気回路部とを含み、上記ポールピースと上記リングヨークとの間で所定幅の磁気ギャップが形成され、上記振動板のボイスコイルが上記磁気ギャップ内に振動可能に配置されている音響用動電型変換器において、
上記ポールピースが、ほぼC字状であって外周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のポールピースメンバーの積層体からなり、上記リングヨークが、ほぼC字状であって内周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のリングヨークメンバーの積層体からなり、
上記ポールピースメンバーおよび上記リングヨークメンバーは、それぞれ隣接するメンバー同士の上記通気路が重ならないように積層されていることを特徴とする音響用動電型変換器。 - 上記各ポールピースメンバーおよび上記各リングヨークメンバーは、それぞれ同一構成であり、隣接するメンバーが周方向に所定角度ずつずらされて積層されていることを特徴とする請求項1に記載の音響用動電型変換器。
- 上記ポールピースメンバーと上記リングヨークメンバーは、それらの通気路同士が向き合わないように配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の音響用動電型変換器。
- 上記各リングヨークメンバーの外周面側には、他の上記リングヨークメンバーの上記通気路と重なる位置に溝が形成されていることを特徴とする請求項1,2または3に記載の音響用動電型変換器。
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