专利名称：电磁换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁换能器(electromagnetic transducer)，该电磁换能器在上下方 配置的永磁铁之间设置的振动膜的表面具备线圈图案，通过对该线圈赋予音频信号来进行
声音再生。
背景技术：
作为现有的电磁换能器的例子，有使永磁铁板与振动膜相向配置，或对应于需要 在永磁铁板和振动膜之间配置缓冲材料，利用框覆盖整体而构成为矩形形状的电磁换能 器。在这里使用的永磁铁板具有隔开固定的间隔使极性交替改变的带状的磁化部位。此外， 振动膜与永磁铁板的交替地改变极性而被磁化的部位的间隙、即所谓被称为的磁化中性区 的部分相向，在该振动膜的膜面设置有作为电磁线圈发生作用的蛇形形状的有形图案(例 如参照专利文献1)。当音频信号的电流流过形成于振动膜的线圈图案时，作为电磁线圈而 起作用的导体图案和永磁铁的磁化图案电磁耦合，根据弗莱明法则，具有上述导体图案的 振动膜振动。由该振动产生的声波通过在永磁铁板和框中穿孔的扩音孔而放射。即，电磁 换能器作为扩音器进行音频再生。此外，存在与上述的电磁换能器同样结构的超薄型扩音器“Gamuzon型”(例如参 照非专利文献1)。其是将永磁铁板改为棒状磁铁的扩音器，其它构件以相同的构件构成。 棒状磁铁是使同极(N极和N极、或S极和S极)相向，在与棒垂直的排列方向上磁极交替 地排列的结构。根据该电磁换能器的结构，音频再生的发音工作与开头的例子相同。专利文献1 日本专利第3192372号公报非专利文献1 監修佐伯多門、7匕。一力一&工 > 夕口一夕~一百科、2-25節、誠 文堂新光社(1999年5月発行)在上述现有的任何电磁换能器中，存在难以获得以大振幅进行振动的振动膜，导 致在低音域的再生声压级(sound pressure level)低的课题。其主因在于不能扩展相向 的永磁铁的间隔。这是因为当轻易地扩展永磁铁的间隔时，获得驱动力的线圈图案的位置 (振动膜的位置)的磁通密度降低。此外，当为了增大磁通密度而单纯地增大磁铁厚度时， 磁铁表面附近的磁通密度变大，由于振动膜的振幅越大、即振动膜越接近磁铁表面，驱动力 变得越大，所以振动膜接触永磁铁而成为使声音的失真或异常音产生的原因。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其目的在于获得一种能够实现大音量的 低音域再生的电磁换能器。在本发明的电磁换能器中，形成第一磁铁排列层，在该第一磁铁排列层中，在平面 上交替地使不同磁极相向并以固定的磁极间距t p间隔平行地排列多个宽度Wm、厚度Tm及 规定长度的棒状永磁铁，还形成第二磁铁排列层，在该第二磁铁排列层中，具有与第一磁铁 排列层相同的棒状永磁铁的排列，与第一磁铁排列层在上下方向使同一磁极相互相向，并且相向的磁铁表面之间隔开2Xlg的距离，以位于相向的磁铁表面间的中间的方式配置振 动膜，在该振动膜的与各磁铁排列层对应的整个面形成有蛇形形状的导体图案的线圈，该 导体图案的线圈与第一和第二磁铁排列层中的相邻的棒状永磁铁的间隙部分相向而形成， 在α = τ p/lg、β = ffm/ τΡ> γ = Tm/Ig的情况下，以β彡0. 15 α +0. 1的方式配置上述 棒状永磁铁。由此，通过使棒状永磁铁的截面尺寸和排列间距最优化，从而即使增大2个磁铁 排列层间的磁铁间隔，也能够对振动膜赋予充分大的振幅、且在驱动范围内均勻的驱动力， 因此与现有技术相比能够实现优越的低音域的再生。即，能够实现大振幅，能够实现大音量 的低音域再生。
图1是表示本发明的实施方式1的电磁换能器的结构的立体图。图2是表示本发明的实施方式1的“变动的比例”的分布图。图3是表示本发明的实施方式1的“导体部的比例”的分布图。图4是表示本发明的实施方式1的另一个电磁换能器的结构的立体图。
具体实施例方式下面，为了更详细地说明本发明，按照附图对用于实施本发明的最佳实施方式进 行说明。实施方式1图1是表示本发明的实施方式1的电磁换能器的结构的立体图。在图中，电磁换能器具备第一磁铁排列层，在平面上交替地使不同的磁极相向， 并以固定的磁极间距τ ρ间隔平行地排列多个宽度Wm、厚度Tm及规定长度的棒状永磁铁 10。此外，电磁换能器具备第二磁铁层，其形成为与第一磁铁排列层具有相同的棒状永 磁铁10的排列，与第一磁铁排列层在上下方向使相互相同的磁极相向，并且相向的磁铁表 面之间隔开2X Ig距离。该第一和第二磁铁排列层的棒状永磁铁10被固着到磁体的磁轭 (yoke) 40，磁轭40与后述的振动膜20 —起被框(未图示)支撑。从1个棒状永磁铁10发 出的磁通主要朝向右方向或左方向，在磁铁彼此上下相向的空间中描绘弧状的磁通线，到 达其它磁极。在处于上下关系的第一和第二磁铁排列层的相向的磁铁表面间的中间位置，即在 从相互相向的磁铁表面起相同距离Ig的位置配置有片状的振动膜20。在振动膜20中，在 与各磁铁排列层对应的整个面上形成蛇形形状的导体图案的线圈21，该蛇形形状的导体图 案的线圈21与第一和第二磁铁排列层的不同的磁极彼此的间隙部分相向而形成。因此，在 图1的上下的棒状永久磁铁10所呈现的磁通成为左右水平的位置配置线圈21的图案。根 据这样的结构，当驱动电流流过线圈21时，通过正交的磁通在图1的上方向或下方向上产 生力。该力使振动膜20整体上下振动，由此通过设置在磁轭40的狭缝30使声音产生。在以上的磁路结构中，对于电磁换能器而言产生大级别的声音是重要的，特别是 需要提高线圈21所处的场所的磁通密度。因此可以考虑使用具有强磁能的永磁铁，或减小 上下磁铁间隔(上述磁铁表面间的距离为2Xlg，是振动膜20距磁铁表面的距离的2倍)来提高磁通密度的对策。可是，缩窄上下磁铁间隔会制约振动膜20的振动，特别是在振动振幅大的低音域中不能获得大的声压。因此，在本发明中，如以下所述那样，提出了一种即使增大上下磁铁间隔也能够确 保充分的磁通密度，对永磁铁的尺寸和配置进行最优化从而获得大的驱动力的结构。进而， 即使振动膜20以大的振幅进行振动，通过在振动方向(与振动膜面垂直的方向)上减少磁 通密度的变化，从而维持驱动力。首先，对规定结构的参数进行说明。将α、β、γ 作为 α = τ p/lg、β = ffm/ τ p> y = Tm/lg。此外，将与磁铁表面 平行的方向(图1的左右方向)的磁通密度作为Bmax，将线圈21的导体部的同方向的磁通 密度作为Bmin，将与振动膜20的振动方向的磁通密度相关的“变动(variation)的比例” 作为(Bmax-Bmin) /Br X 100，将线圈导体部的磁通密度Bmin相对于磁铁的剩余磁通密度Br 的比、即处于导体不振动的位置的部分的比例的“导体部的比例”作为Bmin/BrX 100。根据以上的条件，对于各种磁路结构进行电磁场分析。在图2中表示上述“变动的 比例”的计算结果，在图3中表示“导体部的比例”的计算结果。在图中，是将Y = Tm/lg 作为参数(Y = 0.67，1.00，1.33，1.67)，将横轴作为α = τρ/lg，将纵轴作为β = Wm/ τ P的分布图。关于图2的“变动的比例”(Bmax-Bmin)/BrX 100，希望是较小的值。其理由是，线 圈位置和磁铁位置的磁通密度的差较小的一方的磁通密度的变化减少，即使振动膜20较 大地进行振动而接近永磁铁，只要有与原来的线圈位置相同程度的磁通密度的话就能保持 驱动力。在图2中“变动的比例”的值变小的大致是斜线D的下侧，是数％的区域。但是， 关于Y =0.67，由于在图2 (a)的右下角出现超过3%的区域T，所以不优选。由此，在本 发明中，采用Y > 1. 0、磁铁的厚度Tm比棒状永磁铁10和振动膜20的间隔Ig大的结构。 此外，图2中记入的斜线D具有直线β = 0. 15α+0. 1的关系，将规定α ( = τρ/lg)和 β ( = Wm/ τ ρ)的范围作为β彡0· 15 α +0. 1 (直线的下侧)。另一方面，关于图3的“导体部的比例”Bmin/BrXlOO，希望作为磁铁本来的性能 的剩余磁通密度Br在线圈导体部中有效地显现，所以优选较大。从图3可知，越往图的右 上方，“导体部的比例”越大。即，优选磁极间距τρ较大(α 大)，也优选相对于磁极间距 τρ的磁铁宽度Wm较大(β 大)。考虑到磁铁表面附近的磁通密度需要是剩余磁通密度 的1/3，在本发明中，“导体部的比例” Bmin/BrXlOO是35%以上。在现状的众多电磁换能器中，永磁铁和振动膜的间隔是0. 5mm、或其以下的情况较 多。在该状态下，在低音域中施加大的输入电流的情况下，振动膜与永磁铁的表面碰撞而产 生杂音。作为其对策，有时在永磁铁和振动膜之间插入缓冲材料。因为该缓冲材料与永磁铁 和振动膜接触而配设，所以显然对振动膜的振动进行限制。即，低音域的再生被限制，作为 电磁换能器扩音器，变成从500Hz到接近IkHz的中音域以上的再生范围。可是，通过采用 本发明，因为能够增大棒状永久磁铁10和振动膜20的间隔lg，所以能够例如采用1. Omm 1.5mm或其以上的间隔。因为能够增大该间隔lg，所以能够不需要防止碰撞的缓冲材料。在上述图1的例子中，针对利用使棒状永磁铁10固着到磁体的磁轭40的磁铁排 列层和振动膜20构成的电磁换能器进行了说明，但并不限定于此。图4中表示的电磁换能 器是本发明的另一个例子，在这里是如下结构，没有磁轭，棒状永磁铁10和振动膜20通过在电磁换能器的前后两端设置的框(未图示)而被直接保持/固定。再有，图1的磁轭40的狭缝30示出了在棒状永磁铁10的长度方向上偏长的矩形 形状的孔，但只要是不对磁路形成造成障碍、在振动膜20产生的声音不衰减地向外部放射 的结构的话即可。例如，也可以是在棒状永磁铁10之间排列了圆形或正方形的孔的结构， 是椭圆形或多角形等的孔也可。如上所述，根据本实施方式1，通过使棒状永磁铁的截面尺寸和排列间距最优化， 从而即使增大2个磁铁排列层间的磁铁间隔，也能够对振动膜赋予充分大的振幅的、且在 驱动范围内均勻的驱动力，因此与现有技术相比能够实现 优越的低音域的再生。即，能够实 现大振幅，能够实现大音量的低音域再生。产业上的利用可能性如上所述，本发明的电磁换能器能够对振动膜赋予充分大的振幅的、且在驱动范 围内均勻的驱动力，因此适于能够实现大音量的低音域再生的平面型扩音器。
权利要求
一种电磁换能器，其特征在于，形成第一磁铁排列层，在该第一磁铁排列层中，以交替地使不同磁极相向的方式在平面上以固定的磁极间距τp间隔平行地排列多个宽度Wm、厚度Tm及规定长度的棒状永磁铁，形成第二磁铁排列层，在该第二磁铁排列层中，具有与第一磁铁排列层相同的棒状永磁铁的排列，与第一磁铁排列层在上下方向使同一磁极相互相向，并且相向的磁铁表面之间隔开2×lg的距离，在α＝τp/lg、β＝Wm/τp、γ＝Tm/lg的情况下，以β≤0.15α+0.1的方式配置上述棒状永磁铁。
2.根据权利要求1所述的电磁换能器，其特征在于，Y>1.0。
3.根据权利要求1所述的电磁换能器，其特征在于，在将平行于相向的永磁铁表面的方向、并且是垂直于棒状永磁铁的方向的永磁铁 面的磁通密度作为Bmax、将线圈导体部的上述同方向的磁通密度作为Bmin、将磁铁的 剩余磁通密度作为Br的情况下，将与振动膜的振动方向的磁通密度相关的“变动的比 例，，(Bmax-Bmin) /Br X 100 作为 2% 以下。
4.根据权利要求2所述的电磁换能器，其特征在于，在将平行于相向的永磁铁表面的方向、并且是垂直于棒状永磁铁的方向的永磁铁 面的磁通密度作为Bmax、将线圈导体部的上述同方向的磁通密度作为Bmin、将磁铁的 剩余磁通密度作为Br的情况下，将与振动膜的振动方向的磁通密度相关的“变动的比 例，，(Bmax-Bmin) /Br X 100 作为 2% 以下。
5.根据权利要求1所述的电磁换能器，其特征在于，在将平行于相向的永磁铁表面的方向、并且是垂直于棒状永磁铁的方向的线圈导体部 的磁通密度作为Bmin、将磁铁的剩余磁通密度作为Br的情况下，将处于导体不振动的位置 的部分的比例即“导体部的比例”min/BrXlOO作为35%以上。
6.根据权利要求2所述的电磁换能器，其特征在于，在将平行于相向的永磁铁表面的方向、并且是垂直于棒状永磁铁的方向的线圈导体部 的磁通密度作为Bmin、将磁铁的剩余磁通密度作为Br的情况下，将处于导体不振动的位置 的部分的比例即“导体部的比例” min/BrXlOO作为35%以上。
7.根据权利要求1所述的电磁换能器，其特征在于，振动膜距磁铁表面的距离lg是 lg ^ 1. 0mmo
8.根据权利要求2所述的电磁换能器，其特征在于，振动膜距磁铁表面的距离lg是 lg ^ 1. 0mmo
全文摘要
分别在平面上交替地使不同磁极相向并以固定的磁极间距τp间隔平行地排列多个宽度Wm、厚度Tm及规定长度的棒状永磁铁而形成2个层，在上行方向上使同一磁极彼此相向、并且隔开2×lg的距离而配置，在上述2个层的分别相邻的棒状永磁铁的间隙部分的中间，配置形成有导体图案的线圈，使用Wm、Tm、τp、lg对棒状永磁铁的配置进行最优化。
文档编号H04R9/00GK101836464SQ200880113258
公开日2010年9月15日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年10月26日
发明者新川宽治, 酒井新一, 铃木圣记 申请人:三菱电机工程株式会社