(57)【要約】【課題】単コードフリンジ磁界平面型磁気トランスジューサー（１００）を提供する。【解決手段】このトランスジューサーは、第１側表面側（２２）及び第２表面側（２３）を備えており且つ作用領域（２５）を持つ少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム（２１）を含む。トランスジューサーは、更に、導電性表面領域（２６）、導電性ストリップ（２７）、取り付け支持体（３０）、及び磁気構造（３５）を含む。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための所定の導電性表面領域を含む所定の作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、
互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石を含み、各磁石が２５ｍＧＯ（メガガウスエルステッド）以上のエネルギを発生することにより隣接した磁石間に強い相互作用をもたらす主磁気構造、及び
前記ダイアフラムを捕捉してこれを所定の張力状態に保持し、前記ダイアフラムの一方の表面側を隣接した前記主磁気構造から所定距離に離間するため、前記主磁気構造及び前記ダイアフラムに連結され、前記導電性表面領域が前記磁石と実質的に平行に延びる細長い導電路を含むようにする、取り付け支持構造を有し、
前記取り付け支持構造、前記主磁気構造の前記少なくとも三つの磁石、及び前記ダイアフラムは、調整された組み立てを有し、所定の離間関係で協働的に形成されており且つ位置決めされており、（ｉ）前記取り付け支持構造は、静的形体のダイアフラムを、長い使用期間中に亘り、前記ダイアフラムを駆動して音響出力を発生する極めて高いエネルギ力に応じてダイナミック状態が発生するにも拘わらず、安定した状態のままの所定張力で安定させ、（ｉｉ）少なくとも三つの磁石間で相互作用する前記高エネルギ磁力が前記ダイアフラムの所定の張力に干渉せず、
前記平面型磁気トランスジューサーは、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動できる、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁石はネオジムでできている、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁石は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラムは、９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下の所定の作用領域を含み、この所定の作用領域は、入力された電気信号を、上音響帯域幅が低範囲音響周波数まで延びる対応する音響出力に変換するための所定の導電性表面領域を含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記トランスジューサーダイアフラムは、振動可能領域、及び作動のほぼ潜在的最低遮断周波数を表す基本共振周波数を有し、
平面型磁気トランスジューサーの振動可能領域及び作動の最低遮断周波数は、
Ｆｒ＜（２０００／√Ａ）
の独特の範囲内にあり、ここで（Ｆｒ）はトランスジューサーの基本共振周波数をＨｚで表した値と等しく、（Ａ）はトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域を平方インチで表した値と等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項６】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記トランスジューサーダイアフラムは振動可能領域、及びダイアフラムの中央で計測した磁気構造とダイアフラムとの間の中央の隙間を有し、
前記トランスジューサーは、作動のほぼ潜在的最低遮断周波数を表す基本共振周波数を有し、
平面型磁気トランスジューサーの前記振動可能領域及び作動の最低遮断周波数は、
Ｆｒ＜（１５００／√ＡＧ）
の独特の範囲内にあり、ここで（Ｆｒ）はトランスジューサーの基本共振周波数をＨｚで表した値と等しく、（Ａ）はトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域を平方インチで表した値と等しく、（Ｇ）はトランスジューサーダイアフラムの中央でｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項７】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記トランスジューサーダイアフラムは振動可能領域、及びダイアフラムの中央で計測した磁気構造とダイアフラムとの間の中央の隙間を有し、
前記トランスジューサーは、作動のほぼ潜在的最低遮断周波数を表す基本共振周波数を有し、
平面型磁気トランスジューサーの前記振動可能領域及び作動の最低遮断周波数は、
Ｆｒ＜（１０００／√ＡＧ）
の独特の範囲内にあり、ここで（Ｆｒ）はトランスジューサーの基本共振周波数をＨｚで表した値と等しく、（Ａ）はトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域を平方インチで表した値と等しく、（Ｇ）はトランスジューサーダイアフラムの中央でｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項８】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記トランスジューサーダイアフラムは所定寸法の長さ及び幅を持つ振動可能領域を有し、前記幅寸法は前記長さ及び幅寸法よりも小さく、
前記トランスジューサーは、作動のほぼ潜在的最低遮断周波数を表す基本共振周波数を有し、
平面型磁気トランスジューサーの前記振動可能領域の幅及び作動の最低遮断周波数は、
Ｆｒ＜（１０００／Ｗ）
の範囲内にあり、ここで（Ｆｒ）はトランスジューサーの基本共振周波数をＨｚで表した値と等しく、（Ｗ）はトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域の幅寸法をインチで表した値と等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項９】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記トランスジューサーダイアフラムは、幅寸法が長さ寸法よりも小さい振動可能領域を有し、
前記トランスジューサーは、ダイアフラムの中央で計測される磁気構造とダイアフラムとの間の隙間寸法を更に有し、
前記トランスジューサーは、作動のほぼ潜在的最低遮断周波数を表す基本共振周波数を有し、
平面型磁気トランスジューサーの前記振動可能領域の幅及び作動の最低遮断周波数は、
Ｆｒ＜（８００／Ｗ）／Ｇ
の範囲内にあり、ここで（Ｆｒ）はトランスジューサーの基本共振周波数をＨｚで表した値と等しく、（Ｗ）はトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域の幅寸法をインチで表した値と等しく、（Ｇ）はトランスジューサーダイアフラムの中央でｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１０】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用ダイアフラム領域の全表面積は６４５．１６（１００平方インチ）以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１１】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用ダイアフラム領域の全表面積は５１６．１２８（８０平方インチ）以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１２】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用ダイアフラム領域の全表面積は３８７．０９６（６０平方インチ）以下であり、作動共振周波数は４００Ｈｚ以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１３】
請求項１２に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、作動共振周波数は３００Ｈｚ以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１４】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用ダイアフラム領域の全表面積は１２９．０３２（２０平方インチ）以下であり、作動共振周波数は４００Ｈｚ以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１５】
請求項１４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、作動共振周波数は３００Ｈｚ以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１６】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用ダイアフラム領域の全表面積は５８．０６４４（９平方インチ）以下であり、作動共振周波数は９００Ｈｚ以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１７】
請求項４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、一つのトランスジューサーよりも背が高いスピーカーを形成する直列に取り付けられたトランスジューサーからなる線源として、相互連結された前記複数のトランスジューサーを有する、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１８】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、高エネルギ磁石がダイアフラムの所定の張力と干渉しないように少なくとも二つの高エネルギ磁石間の所定距離を減少する可能性がある磁気引力の効果をなくすため、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間に位置決めされており且つこれらの磁石に当接する少なくとも一つのスペーサ構造を更に含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項１９】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間の所定距離は、少なくとも１．９０５ｍｍ（１/１０００インチの７５倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２０】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間の所定距離は、少なくとも２．２８６ｍｍ（１/１０００インチの９０倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２１】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間の所定距離は、少なくとも３．８１ｍｍ（１/１０００インチの１５０倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２２】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石は共通の寸法を有し、これらの磁石間の前記所定距離は、一方の磁石の幅の少なくとも半分である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２３】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間の所定距離は、少なくとも二つの隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも７０％である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２４】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石間の所定距離は、少なくとも二つの隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも１００％である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２５】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記取り付け支持構造は、取り付け支持構造に連結された前支持構造を更に含み、この前支持構造は、ダイアフラムの前部で横方向に延び、ダイアフラムの張力と磁気引力の複合効果による隣接した磁石間の所定距離を小さくしようとする効果をなくす、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２６】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記取り付け支持構造に取り付けられた、開放領域及び閉鎖領域を持つ、前記ダイアフラムの前記第１又は第２の表面側の一方を実質的に覆う剛性カバー構造、及び
前記取り付け支持構造に取り付けられており且つ前記ダイアフラムの前記第１表面側上に取り付けられた主磁気構造を更に含み、
前記カバー構造の開放領域は音響的に透明である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２７】
請求項２７に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記剛性カバー構造は鉄配合物であり、磁気シールドを提供する、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２８】
請求項２７に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記剛性カバー構造は、隣接して取り付けられた高エネルギ磁石により発生する非常に高い磁力によって支持構造が撓まないように前記トランスジューサーを支持し、所定のダイアフラムが所定の張力に較正された状態を支持する、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項２９】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、長期に亘って粘性の材料を振動可能なダイアフラムの周囲の少なくとも一部に沿って適用し、ダイアフラムに減衰性を提供するように形成した、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３０】
請求項３０に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記粘性材料の適用が前記導電性表面領域の外側の領域に限定されているが、ダイアフラムの作用領域内に延びている、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３１】
請求項３０に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記粘性材料の適用がダイアフラム外側で前記主磁気構造の各側の最後の磁石列と近接した領域に限定されているが、ダイアフラムの作用領域内に延びている、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３２】
請求項３１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記粘性材料は、溶剤をベースとしたポリウレタン化合物である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３３】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記ダイアフラムは、中央領域及びこの中央領域から所定距離離間された横方向領域を有し、
前記主磁気構造は、中央領域磁石及びこれらの中央領域磁石から離間された横方向磁石を有し、
前記主磁気構造の磁石からの前記ダイアフラムの所定の間隔が隔てられた関係は、少なくとも一つの中央磁石上に位置決めされたダイアフラムの中央領域で、少なくとも一つの横方向磁石上に位置決めされたダイアフラムの横方向領域でよりも大きい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３４】
請求項１に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも第１のトランスジューサーが高い周波数について最適化してあり、前記第１トランスジューサーよりも低い周波数で作動するように最適化された少なくとも第２のトランスジューサーに取り付けられており、これによってマルチスピーカーを形成し、このマルチスピーカーは、前記第１トランスジューサーを駆動するための少なくとも広域クロスオーバーフィルタを更に含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３５】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための所定の導電性表面領域を含む所定の作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、
互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い磁石列を含み、各磁石が２５ｍＧＯ以上の高いエネルギである、磁気構造、及び
前記ダイアフラムを捕捉してこれを所定の張力状態に保持し、前記薄膜ダイアフラムの一方の表面側と隣接した前記主磁気構造から所定距離に離間するため、前記主磁気構造及び前記ダイアフラムに連結された取り付け支持構造を有し、
前記導電性表面領域は、前記磁石と実質的に平行に延びる細長い導電路を含み、
前記取り付け支持構造、前記ダイアフラム、及び前記主磁気構造の前記少なくとも三つの磁石は、調整された組み立てを有し、所定の離間関係で協働的に形成されており且つ位置決めされており、（ｉ）前記取り付け支持構造は、前記ダイアフラムと前記主磁気構造との間の静的及び動的関係を長い使用期間に亘って安定し、（ｉｉ）少なくとも三つの磁石間で相互作用する、さもないとダイアフラムの所定の張力と干渉する前記高エネルギ磁力に対して同時に抵抗し、
前記平面型磁気トランスジューサーは、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動できる、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３６】
請求項３５に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁石はネオジムでできている、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３７】
請求項３５に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁石は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３８】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための所定の導電性表面領域を含む所定の作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、
前記ダイアフラムを捕捉してこれを所定の張力状態に保持し、前記薄膜ダイアフラムの一方の表面側と隣接した前記主磁気構造から所定距離に離間するため、前記主磁気構造及び前記ダイアフラムに連結された取り付け支持構造、及び、
互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石を含み、各磁石は、２５ｍＧＯ以上のエネルギを発生する、主磁気構造を有し、
前記導電性表面領域は、前記磁石と実質的に平行に延びる細長い導電路を含み、
前記取り付け支持構造、前記ダイアフラム、及び前記主磁気構造の前記少なくとも三つの磁石は、協働するように形成されており、間隔が隔てられた所定の関係で位置決めされており、
前記高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つが、間隔が隔てられた所定の関係で隣接して位置決めされており、隣接した磁石の隣接した磁極は、ダイアフラムの平面内の局所的ループエネルギ最大値によって表される非共有局所的磁気ループを有し、これらのループの夫々は、隣接した磁極間の中央位置で、隣接した磁極の夫々の共有磁気ループに沿ってダイアフラムの平面内を延びる共有エネルギ最大値よりも大きく、、
前記平面型磁気トランスジューサーは、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動できる、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項３９】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記所定の作用領域は全表面積が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下であり、それでも、上音響帯域幅が低範囲音響周波数まで下に延びる高い音響出力を発生する、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４０】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、夫々が局所的ループエネルギ最大値を持つ隣接して位置決めされた複数の高エネルギ磁石を更に含み、ダイアフラムの平面内の局所的ループエネルギ最大値の大部分の平均値は、隣接した磁石の対応する隣接した磁極間のダイアフラムの平面内の中央位置でのエネルギレベルの平均値よりも大きい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４１】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記共有エネルギ最大値は、前記局所的ループエネルギ最大値の９０％以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４２】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記共有エネルギは、前記局所的ループエネルギの８０％以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４３】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記共有エネルギは、前記局所的ループエネルギ最大値の７５％以下である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４４】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、隣接した磁極についての局所的ループエネルギ最大値間の所定距離は、対応する隣接した磁極間の離間距離とほぼ等しい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４５】
請求項４４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、隣接した磁石についての局所的ループエネルギ最大値間の所定距離が少なくとも１．９０５ｍｍ（１/１０００インチの７５倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４６】
請求項４５に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、局所的ループエネルギ最大値間の所定距離が少なくとも２．２８６ｍｍ（１/１０００インチの９０倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４７】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、局所的ループエネルギ最大値間の所定距離が少なくとも前記磁石の幅の１００％である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４８】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの任意の二つの磁石間の間隔が隔てられた所定の関係は、１．９０５ｍｍ（１/１０００インチの７５倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項４９】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの任意の二つの磁石間の間隔が隔てられた所定の関係は、少なくとも２．２８６ｍｍ（１/１０００インチの９０倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５０】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つの磁石間の間隔が隔てられた所定の関係は、少なくとも３．８１ｍｍ（１/１０００１インチの１５０倍）である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５１】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石は共通の寸法を有し、前記隣接した磁石のうちの少なくとも二つの間の間隔が隔てられた所定の関係は、前記隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも半分である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５２】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つの磁石間の間隔が隔てられた所定の関係は、前記隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも７０％である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５３】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つの磁石間の間隔が隔てられた所定の関係は、前記隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも１００％である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５４】
請求項３８に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁石は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５５】
実質的に非平衡の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための導電性表面領域を含み、所定の作用領域を備えた薄膜ダイアフラム、
十分な磁界強度を持ち、ダイアフラムに関してこのダイアフラムを実質的に非平衡の音響トランスジューサーとして駆動するように形成された高エネルギ磁気構造、及び
ダイアフラムを所定の張力状態に、及び前記高エネルギ磁気構造から所定距離のところに、使用期間及び非使用期間を含む長期間に亘って保持するためにダイアフラムに連結された取り付け構造を有し、
前記ダイアフラムは、ポリエチレンナフタレートフィルムをダイアフラムのベース材料として使用することによって性能が改良される、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５６】
請求項５５に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記導電性表面領域を前記フィルムダイアフラムに結合するための低質量高温ポリウレタン架橋接着剤を更に含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５７】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するため、低質量高温ポリウレタン架橋接着剤によってダイアフラムに結合された導電性表面領域を含み、所定の作用領域を備えた薄膜ダイアフラム、
十分な磁界強度を持ち、ダイアフラムを非平衡音響トランスジューサーとして駆動するように形成されており且つ位置決めされた高エネルギ磁気構造、及び
ダイアフラムを、高エネルギ磁気構造から所定距離のところで所定の張力状態に保持するため、ダイアフラムに連結された取り付け構造を含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５８】
請求項５７に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記高エネルギ磁気構造は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石を含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項５９】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための所定の導電性表面領域を含む所定の作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、
互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石を含み、前記磁石のうちの少なくとも一つは２５ｍＧＯ以上のエネルギを各々発生する高エネルギ磁石である、主磁気構造、及び
前記ダイアフラムを捕捉してこれを所定の張力状態に保持し、前記薄膜ダイアフラムの一方の表面側と隣接した前記主磁気構造から所定距離のところで所定の張力状態及び間隔に保持するため、前記主磁気構造及び前記ダイアフラムに連結された取り付け支持構造を有し、
前記導電性表面領域は、前記磁石と実質的に平行に延びる細長い導電路を含み、
三つの隣接した磁石のうちのいずれの磁石も、隣接した磁石に対して逆極性の配向で配向されており、
前記主磁気構造は、少なくとも三つの隣接した側部と側部とを向き合わせた磁石列を有し、少なくとも三つの磁石列のうちの少なくとも外側の二つの列がダイアフラムの導電性表面領域を通して提供する磁界強度は、中央磁石列がダイアフラムの導電性表面領域を通して提供される磁界強度よりも低い、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項６０】
請求項５９に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、少なくとも五つの隣接した磁石列を含み、前記五つの磁石列のうちの少なくとも二つの外列がダイアフラムの導電性表面領域を通して提供する磁界強度は、中央磁石列がダイアフラムの導電性表面領域を通して提供する磁界強度よりも低い、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項６１】
請求項５９に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、前記主磁気構造は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石を含む、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項６２】
請求項５９に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、
前記ダイアフラムは中央領域及びこの中央領域から所定距離離間された横方向領域を有し、
前記主磁気構造は、中央領域磁石及びこれらの中央領域磁石から間隔が隔てられた隣接した横方向磁石を有し、
主磁気構造の磁石からのダイアフラムの間隔が隔てられた所定の関係は、少なくとも一つの中央磁石上のダイアフラムの中央領域で、少なくとも一つの横方向磁石上の横方向領域よりも大きい、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項６３】
第１表面側及び２５ｍＧＯ以上の高エネルギ磁石を含む主磁気構造から離して位置決めされた導電性領域を含む第２表面側を持つ薄膜ダイアフラムを使用する非平衡平面型磁気トランスジューサーの作動についての較正を維持するための方法であって、前記較正は、（ｉ）高エネルギ磁石間の適正な間隔、（ｉｉ）磁石−ダイアフラム間隔、及び（ｉｉｉ）現在の所定のダイアフラム張力についての適正な張力レベルに関する、方法において、
ａ）支持構造を協働的に形成し、主磁気構造の高エネルギ磁石を間隔が隔てられた所定の関係で位置決めし、取り付け支持構造は、主磁気構造を安定化すると同時に、所定のダイアフラム張力と干渉しないように高エネルギ磁石間で相互作用する高エネルギ磁力に抵抗する工程、及び
ｂ）長い使用期間に亘って所定のダイアフラム張力が得られるようにダイアフラムを支持構造に取り付ける工程を含む、方法。
【請求項６４】
請求項６３に記載の方法において、
ｃ）隣接した磁石間に当接する磁石間スペーサ構造を配置する工程を更に含む、方法。
【請求項６５】
請求項６４に記載の方法において、
ｄ）所定のダイアフラム張力を更に安定化するため、及びダイアフラムを保護するため、剛性で音響的に透明な支持構造をダイアフラムの第２表面側で取り付け支持構造に取り付ける工程を更に含む、方法。
【請求項６６】
請求項６５に記載の方法において、ｅ）二つの隣接した高エネルギ磁石間、及び隣接した高エネルギ磁石間の中央のダイアフラムの平面での共有磁気エネルギ最大値を、隣接した磁石の隣接した磁極の夫々と関連したダイアフラムの平面での局所的ループ磁気エネルギ最大値と比較して低い値にするため、高エネルギ磁石を間隔が隔てられた関係で位置決めする工程を更に含む、方法。
【請求項６７】
主磁気構造及び取り付け支持構造、及び周囲境界及びこの周囲境界を持つ導電性領域を含む振動可能なダイアフラムを含む、非平衡平面型磁気トランスジューサーの歪みを小さくするための方法において、
ｉ）振動可能なダイアフラムを、ダイアフラムが前記主磁気構造から所定距離のところに取り付けられ且つ所定張力が加わった状態に保持されるように、取り付け支持構造に取り付ける工程、及び
ｉｉ）長期に亘って粘性の材料を前記振動可能なダイアフラムの周囲の少なくとも一部に沿って適用する工程を含む、方法。
【請求項６８】
請求項６７に記載の方法において、前記粘性材料は、溶剤をベースとしたポリウレタン化合物である、方法。
【請求項６９】
請求項６７に記載の方法において、前記粘性材料をポリエチレンナフタレートフィルム製のダイアフラムに適用する、方法。
【請求項７０】
請求項６８に記載の方法において、前記溶剤をベースとしたポリウレタン粘性材料をポリエチレンナフタレートフィルム製のダイアフラムに適用する、方法。
【請求項７１】
多数の磁石列を持つ主磁気構造及び取り付け支持構造、及び周囲境界及びこの周囲境界内の導電性領域を含む振動可能なダイアフラムを含む、非平衡平面型磁気トランスジューサーの歪みを小さくするための方法において、
ｉ）振動可能なダイアフラムを、ダイアフラムが前記主磁気構造から所定距離のところに取り付けられ且つ所定張力が加わった状態に保持されるように、取り付け支持構造に取り付ける工程、及び
ｉｉ）磁石の上方での磁界の線型性を改善するため、音響的に透明な領域を持つ少なくとも一つの導電性非磁性シート構造を、前記多数の磁石列のうちの少なくとも二つの磁石列間に前記シート構造の少なくとも一つの表面領域が配置されるように取り付ける工程を含む方法。
【請求項７２】
請求項７１に記載の方法において、前記導電性シートは銅製である、方法。
【請求項７３】
周波数が比較的低いスピーカーシステムとの不連続性を最小にし且つこのスピーカーシステムに対する一体性を改良する目的で非平衡平面型磁気トランスジューサーの低周波数性能を向上するための方法であって、
前記平面型磁気トランスジューサーは、支持構造に取り付けられた主磁気構造、及び作用領域、この作用領域内の導電性領域及びこの導電性領域内の導電性エレメントを含む振動可能な薄膜ダイアフラムを含み、
前記薄膜ダイアフラムは、前記取り付け支持構造に取り付けられており、所定の張力状態及び前記主磁気構造から所定の隙間に保持されている、方法において、
ｉ）前記主磁気構造内に少なくとも一つの細長い高エネルギネオジム磁石を含み、
ｉｉ）前記所定の隙間を１ｍｍ以下に設定する、方法。
【請求項７４】
請求項７３に記載の方法において、前記所定の隙間は、０．７５ｍｍ以下である、方法。
【請求項７５】
請求項７３に記載の方法において、前記所定の隙間は、０．５ｍｍ以下である、方法。
【請求項７６】
請求項７３に記載の方法において、前記主磁気構造の全ての磁石はネオジム磁石である、方法。
【請求項７７】
基本共振周波数及び４００Ｈｚ以下の潜在的低周波数範囲を持ち、振動可能なダイアフラムの面積が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下の非平衡平面型磁気トランスジューサーの信号出力性を向上するための方法であって、
前記平面型磁気トランスジューサーは、取り付け支持構造に取り付けられた主磁気構造、及び導電性領域を備えた振動可能な薄膜ダイアフラムを含み、
前記薄膜ダイアフラムは、前記取り付け支持構造に取り付けられており、所定の張力状態で前記主磁気構造から所定の隙間に保持されている、方法において、
ｉ）前記主磁気構造内に高エネルギネオジム磁石を含む工程、及び
ｉｉ）前記所定の隙間を１ｍｍ以下に調節する工程を含む、方法。
【請求項７８】
請求項７７に記載の方法において、前記ダイアフラム面積は６４５．１６ｃｍ2 （１００平方インチ）以下である、方法。
【請求項７９】
請求項７７に記載の方法において、前記ダイアフラム面積は１９３．５４８ｃｍ2 （３０平方インチ）以下である、方法。
【請求項８０】
請求項７７に記載の方法において、前記低い周波数範囲は８００Ｈｚ以下であり、前記隙間は０．５ｍｍ以下であり、ダイアフラム面積は６４．５１６ｃｍ2 （１０平方インチ）以下である、方法。
【請求項８１】
薄膜ダイアフラム及びこれに取り付けられた導電性エレメントの熱限度を解決すると同時に非平衡平面型磁気トランスジューサーの音圧出力性を向上するための方法であって、
前記平面型磁気トランスジューサーは、導電性表面領域を備えた振動可能な薄膜ダイアフラム、及び取り付け支持構造に取り付けられた多磁石主磁気構造を含み、
前記薄膜ダイアフラムは前記取り付け支持構造に取り付けられており、所定の張力状態で前記主磁気構造から所定の隙間に保持されている、方法において、
所与の音響レベルについて必要とされる入力動力を減少するため、少なくとも一つの細長い高エネルギネオジム磁石を前記主磁気構造に含み、熱限度に達する前に高い音圧レベルを可能にする工程を含む、方法。
【請求項８２】
請求項８１に記載の方法において、
ｉ）熱限度を高めるため、ポリエチレンナフタレートを振動可能な薄膜ダイアフラムとして使用する工程を更に含む、方法。
【請求項８３】
請求項８２に記載の方法において、
ｉｉ）熱限度を高めるため、前記導電性エレメントを薄膜ダイアフラムに結合するため、低質量高温ポリウレタン架橋接着剤を使用する工程を更に含む、方法。
【請求項８４】
平面型磁気トランスジューサーにおいて、
第１表面側及び第２表面側を持ち、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための複数の導電性エレメントが形成する所定の細長い導電性表面領域を含む所定の作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、
ダイアフラムを捕捉してこれを所定の張力状態に保持し、薄膜ダイアフラムの一方の表面側と隣接した主磁気構造から所定距離のところに離間するため、主磁気構造及びダイアフラムに連結された取り付け支持構造、及び
互いに隣接し且つ実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石を含み、各磁石が２５ｍＧＯ以上のエネルギを発生する、主磁気構造を有し、
前記高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つが所定の間隔が隔てられた関係で隣接して位置決めされており、隣接した磁石の隣接した磁極は、局所的ループエネルギ最大値が表す非共有局所的磁気ループ並びに高エネルギ磁石の夫々の隣接した磁極間の共有磁気ループを有する、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項８５】
請求項８４に記載のトランスジューサーにおいて、導電性エレメントは、細長い磁石と実質的に平行であり、導電性表面領域は、隣接した磁石と関連した夫々の局所的ループエネルギ最大値と最も近接している、トランスジューサー。
【請求項８６】
請求項８４に記載の平面型磁気トランスジューサーにおいて、高エネルギ磁石は、エネルギ定格が少なくとも３４ｍＧＯのネオジム磁石である、平面型磁気トランスジューサー。
【請求項８７】
請求項８４に記載のトランスジューサーにおいて、夫々の導電性表面領域は、隣接した高エネルギ磁石の局所的ループ上のほぼ中央にある、トランスジューサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００１年１月２２日に出願された米国仮特許出願第６０／２６３，４８０号の優先権を主張する。同特許出願に触れたことにより、この特許出願との教示の一貫性のため、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとする。この開示は、一貫していない場合に比較対象となる。
【０００２】
本発明は、全体として、フリンジ磁界平面型磁気スピーカーの改良に関し、更に詳細には、非平衡主磁気回路を持つフリンジ磁界平面型磁気スピーカーに関する。
【背景技術】
【０００３】
スピーカーの二つの大きな分野には、（ｉ）ダイナミックコーン装置、及び（ｉｉ）薄膜型静電装置が含まれる。これまでほとんど開発されてこなかった第３の音響再生技術領域は、薄膜フリンジ磁界平面型磁気スピーカーである。この第３の領域は、従来認知されたこれらの二つの一般的なスピーカー設計領域を橋渡しするものであり、エレクトロダイナミック／コーントランスジューサーの磁気モータを静電装置のフィルム型ダイアフラムと組み合わせる。しかしながら、全体として顕著な市場占有レベルを達成した平面型磁気トランスジューサーは、過去４０年以上に亘る進化において、これまで製造されてこなかった。確かに、平面型磁気スピーカーは、現在、全スピーカー市場の１％以下を占めるに過ぎない。調査研究が続けられており、数量が限定された比較的高価な商業的製品をこの期間に亘って実現してきたのは音響技術の分野である。
【０００４】
スピーカーの市場占有に関し、競合する問題点は、通常、制御されてきた。性能及び品質を提供することに加え、真に競争力のあるスピーカーは、価格が適正で、大きさ及び重量が現実的であり、丈夫で信頼性がなくてはならない。二つの異なるスピーカーが匹敵する音響出力を提供するものと仮定すると、市場進入の成功を実現する決定的要因には、通常は、価格、便利さ、及び美観が含まれる。価格は、主として、材料費や組み立て費等の市場要因の関数であり、消費者の観点（実際の品質及び性能とは異なり）、製品に対する要求、及び製品の供給から望ましいと認められる。便利には、スピーカーがどのように使用されるのかについて、例えば可搬性、重量、大きさ、及び消費者が所望とする使用での位置についての適合性等について、製品に大幅な変更を行う。最後に、スピーカーの美観の特徴は、消費者の好みであり、これには、製品の訴求についての配慮、装飾、大きさ、及び簡単には販売の時点での及び使用位置での周囲に対する見え方が含まれる。平面型磁気スピーカーは、これらの配慮に関し、好ましくは従来のエレクトロダイナミックスピーカー及び静電スピーカーに引けをとらないように進歩させることができる場合には、更に大きく市場に進入でき、公平な消費者は、購入価格について最も価値のある製品を採用する。
【０００５】
以上を背景として、従来の平面型磁気スピーカーの成功と失敗、設計上の目標、作動の所望の特徴を以下に論じる。フリンジ磁界平面型磁気スピーカーのカテゴリーには、ａ）「非平衡」設計、及びｂ）対称な「平衡」設計の二つの基本的カテゴリーが含まれ、後者のカテゴリーは、場合によっては「プッシュ−プル」と呼ばれ、非平衡設計の議論についての背景技術でこれらの両方に触れる。
【０００６】
従来のプッシュ−プル装置を図１に示す。この構造は、二つの磁気アレイ１０及び１１の各々が有孔基材１４、２４によって支持され、導電性コイル１３を含む可撓性ダイアフラム１２の両側に位置決めされていることを特徴とする。フィルムには張力が加えられて平らな形体になっている。音響信号をコイル１３に供給し、これによってコイルに提供された可変の電圧が磁石アレイ１０と１１との間の固定磁界と相互作用する。ダイアフラムは音響信号の変化に従って変位し、これによって所望の音響出力を発生する。例示の例がホゥエランに付与された米国特許第４，１５６，８０１号に開示されている。
【特許文献１】
米国特許第４，１５６，８０１号                                 従来のプッシュ−プル平面型磁気トランスジューサー構造の二重になった前後レイアウトのため、これらの平衡システムは、一般的には最も効率的であると考えられていたが、製作が複雑であった。更に、これらのシステムには、空胴即ちアレイ１０、１１の磁石間の空間が形成するチャンネル１６を音響波が通過することによって空胴共振が形成され、これが基材１４、２４の穴１５を通って外部環境に音響的に放射されることによる特定の性能上の制限があった。これにより、共振ピーク及び帯域制限減衰を発生する周波数を含む特定の周波数で問題が起こった。公平に見て、特に磁石間隔が互いに密である場合、非平衡設計がこの問題点を免れることはなく、非平衡設計並びに平衡設計で空胴共振が生じると言わなければならない。
【０００７】
更に、平衡設計は、こうした装置の構造を外方に変形させる傾向がある磁気斥力による変形の影響を特に受け易い。このように外方に弓なりになると、ダイアフラムの縁部が互いに近づくように引っ張られ、ダイアフラムの張力を変化させる。これにより性能が大幅に、スピーカーを使用不能にする程度まで劣化する場合がある。
【０００８】
上述のように、平面型磁気スピーカーの第２カテゴリーは、非平衡装置を含む。図２を参照し、多数の導電性エレメント１８が設けられた可撓性ダイアフラム１７を持つ代表的な従来の非平衡スピーカー形体を例として説明する。ダイアフラムには、フレームの基材１９によって支持されたフレーム部材（図示せず）によって張力が加わえられており且つ支持されている。フレーム部材は、磁石２０の単一のアレイの頂部を越えて上方に（図で上方に）延びており、ダイアフラムの振動を吸収するため、ダイアフラムを磁石の頂部から所定距離ずらして位置決めする。アレイは、ダイアフラムに配置されたコイル導体１８に関し、固定された磁界を提供する。磁石（代表的にはセラミックフェライト配合物又はゴム状フェライト配合物）の単一のアレイは、同様の磁石を使用した場合、上文中に論じたプッシュ−プル装置と比較してエネルギが遙かに低い磁界を提供するということは理解されよう。このため及び他の理由により、コンパクトな従来の非平衡装置は、商業的用途で受け入れられると考えられる性能を備えていなかった。
【０００９】
更に、従来の非平衡装置は、効果的に作動するには非常に大型でなければならず、そのような場合でも、上文中に言及した静電スピーカー設計及びエレクトロダイナミックスピーカー設計よりも効率が低い。これよりも小型の又は平均的な大きさの非平衡平面型磁気装置は（エレクトロダイナミックスピーカー及び静電スピーカーと比較して）、平面型磁気スピーカーが導入されてから時間が経ってもスピーカーの市場に効果的に参入しなかった。スピーカー市場の消費者は、比較的大型の、一般的には１９３５．４８ｃｍ2 （３００平方インチ）以上の装置を入手でき、これらの装置は競争力が限られていた。即ち、これらの装置は、受容性、特定の用途に対する適切性、費用、及び性能に関し、標準的なスピーカーと同等である。しかし、この場合も、非平衡装置及びプッシュ−プル装置の両方を含む平面型磁気スピーカーの市場への進入は１％以下である。このようにダイアフラムの面積が大きい従来の非平衡平面型磁気装置は、これと対応して、比較的大きく且つ高価な構造を必要とし、このような比較的大型のスピーカーは、環境によっては配置が困難である。これらは、エレクトロダイナミックスピーカー及び静電スピーカーと比べて効率が比較的低いばかりでなく、これらを駆動する上で適当な信号出力を提供するため、更に高出力の、及び従って更に高価な増幅器を必要とする。
【００１０】
最初の印象では、非平衡装置は平衡設計よりも簡単に且つ安価に形成できるように思える。磁石の厚さを倍にし、平衡磁石アレイの組み合わせ厚さと対応することによって同じ量の磁性体を使用できる。所与の材料でできた磁石の厚さを二倍にすることは、半分の厚さの倍の磁石を設置する（平衡装置におけるように）よりも費用がかからないため、非平衡形体では大幅な節約がなされる。更に、非平衡設計では構造上の複雑さがかなり小さく、費用の期待される節約を更に後押しする。
【００１１】
しかしながら、従来のフェライト磁石を使用する場合、ダイアフラムと磁石アレイとの間の隙間の磁気エネルギを倍にするという期待された設計上の目的は、磁石の深さを多くの設計の倍にすることでは達成されなかった。従って、非平衡装置で所与の性能レベルに対して費用を低くするという期待は実現されなかった。非平衡平面型磁気装置の設計を改良しようとする幾つかの試みには、比較的多くの更に非常に密接した磁石を使用して十分に高い磁界エネルギを提供する試みが含まれる。しかしながら、それでも、平らな領域を非常に大きくしなければならず、十分な感度及び音響出力を発生するために更に多くの磁石を使用しなければならない。少なくともこれらの理由により、商業的に受け入れられた非平衡平面型磁気装置を開発しようとする従来の試みは、所望の低い費用では、匹敵する性能を得るという設計上の目的を達成しなかった。このことは、これらの装置の構造の基本的形態がプッシュ−プル装置よりも簡単であるのに達成されなかった。この場合も、多くの他のスピーカーと比べて大きな表面積が必要とされること、及び従って装置が大型になることを回避できなかった。
【００１２】
更に、平衡平面型磁気スピーカーの構造は非平衡装置とは全く異なる。例えば、前後の磁気構造の磁気回路が相互作用し、設計パラメータの別の組、例えば間隔、磁界エネルギ、及び重要なエレメント間の空間的関係を最適にして最良の結果を得ることを必要とする。非平衡トランスジューサーの設計には、これらの相互作用関係のうちのほんの僅かしか応用できず、非平衡トランスジューサーは、含まれる重要なエレメント間の最適関係のそれ自体の独特の組がある。
【００１３】
上述のように、従来の平面型磁気スピーカー、特に従来技術の非平衡装置は、性能を改良するため、側部と側部とを向き合わせて密に配置した磁石列を使用した。磁石は、導電性の導線即ちストリップ１８が従来と同様に隣接した磁石間のほぼ中央に置かれたフィルムダイアフラム１７に交互の極性が向くように配向される。このような従来の装置は、更に、変化するエネルギにより賦勢される導電性ストリップが発生する変化する磁界と相互作用する磁界エネルギが、隣接した磁石間に力線が作用する共有磁界であるということを例示する。このような従来の装置では、利用可能な磁力が、極性配向が逆の二つの隣接した磁石の中間の箇所で最大値であり、これと対応して、導電性ストリップをその位置の磁界の中央に配置するのが代表的である。磁石間の中央の位置で十分な磁束密度を得るため、（ｉ）システム全体の大きさを大きくする必要があるばかりでなく、（ｉｉ）磁石の配置を更にもっと近づけなければならなず、非平衡装置ではプッシュ−プル平面型磁気トランスジューサーよりも多くの磁石を設けなければならないということが示された。
【００１４】
更に、標準的なダイナミックコーン型スピーカーとは対照的に、平面型薄膜スピーカーは、適正な機能性について最適化しなければならない重要なパラメータを有する。このパラメータはフィルムダイアフラムの張力である（例えば、カーバーに付与された米国特許第４，８０３，７３３号を参照されたい）。平面型装置のダイアフラムに適正な一貫した長期に亘って安定した張力を加えることが、スピーカーの性能にとって非常に重要である。ダイアフラムには、平面型薄膜装置について多年に亘って配慮された問題が起こり易い領域がある。問題は、現在の薄膜装置の設計及び製造における問題である。最も注意深く調節された装置でも、短期の必要条件と遭遇するが、それでも、例えばダイアフラム材料及び／又はダイアフラム取り付け構造の寸法上の不安定さによる張力の変化に関する長期に亘る問題がある。磁石アレイ及び支持構造内の力の相互作用がこの問題を複雑にする。非平衡磁気構造の磁石の間隔が狭いため、隣接した磁石列の磁力が相互作用し、磁石の極性及び磁石間間隔に応じて互いに大きく又は小さく引きつけ／反発する。長時間に亘る相互作用により材料を変形し、フィルムの張力を変化させる場合がある。これによりスピーカーの性能が経時的に劣化する。
【特許文献２】
米国特許第４，８０３，７３３号                                静電スピーカーには重要なダイアフラムの張力の問題点があるが、これらのスピーカーには、張力を同じ方法で又は同じ程度に変化させるように作用する磁力がない。コーン型ダイナミックスピーカーは、磁気コイルトランスジューサーを持ち、これと関連して強い力を発生するが、張力が加わったダイアフラムを使用しない。平面型磁気スピーカー及び詳細には非平衡形体のスピーカーには、ダイアフラムの張力を長期に亘って安定させる独特の方策が講じられる。
【００１５】
従来の平面型磁気スピーカーに関し、磁気構造の磁石の数、強さ、又はこれらの両方を大きくすることによって、得られる磁気エネルギを大きくすると、磁力と較正されたフィルム張力との干渉の問題が更に悪化する。以上と同様に、これは特に経時的に生じる。これらの及び他の問題点は、当該技術分野の多くの当業者に周知である。これらの問題点の幾つかを更に例示する従来技術の非平衡平面型磁気装置の別の例が、ワイニーに付与された米国特許第３，９１９，４９９号に記載されている。
【特許文献３】
米国特許第３，９１９，４９９号                                次に、磁石自体を更に詳細に考えると、平面型磁気スピーカーに対して適正な磁石を選択することが重要である。高エネルギネオジム磁石は１０年に亘って利用可能であった。高エネルギネオジム磁石は、エレクトロダイナミックコーン型スピーカーで使用されてきた。しかしながら、理解されるように、このようなスピーカーは、磁石を支持すると同時に、磁石で影響を及ぼすことができる通常平らなダイアフラムに張力を維持するための磁性体構造及び支持構造を使用しない。このような比較的高エネルギのネオジム磁石は、これらが広く利用されてきた過去１０年間に亘って非平衡平面型磁気トランスジューサーに有効に適用されてこなかった。これは、スピーカーの出力を高め、大きさを減少するため、改良磁気回路に対する大きな必要があったとしても真である。
【００１６】
これについての一つの可能な説明は、平面型磁気スピーカー技術の当業者が、ダイアフラムの張力の重要な特徴に関する困難性と既に直面していたということである。上述のように、適正な初期ダイアフラム位置及び張力を得ることが必要であるばかりでなく、支持構造及び安定化構造の材料を変形させる磁石間力、張力、及びダイアフラムのダイナミック振動中に発生する応力に拘わらず、この形体を使用年数に亘って維持しなければならない。このような構造の寸法上の安定性に影響を及ぼすこれらの要因は、経時的に常に作用するため、磁石の位置及び構造フレームの形状を変化させ、ダイアフラムの張力及び磁石−ダイアフラム距離に影響を及ぼす。これは、比較的短期間又は長期間に亘って、ダイアフラムの張力に較正がなされていない状態にし、スピーカーの性能を低下する。平面型薄膜磁気スピーカーの性能を大幅に変化させるのに要する変化は１ｍｍの数分の１に過ぎない。平面型磁気トランスジューサーの性能及び寿命に亘る信頼性でこの問題点が既に枢要であるため、相互作用力が５倍乃至４０倍の磁石を使用することにより問題点が更に悪化し、当該技術分野における現状の非平衡平面型磁気スピーカーで使用された低エネルギ磁界で既に不安定であった従来の磁石についての代替物として確実に機能するとは思えなかったのである。
【００１７】
側部と側部との間隔が上文中に言及した平衡設計と比較して非常に接近している非平衡平面型磁気スピーカーの現在の磁気構造の高エネルギ磁石と関連した認知された問題点は、磁石の引力が、構造を歪ませてダイアフラムの張力に悪影響を及ぼす可能性があるばかりでなく、現存の磁石取り付け手段の安定性にも悪影響を及ぼす程強過ぎるということである。少なくともこれらの潜在的理由により、このような強力な磁石は、商業的な平面型磁気設計でうまく使用されてこなかった。
【００１８】
従来の非平衡平面型磁気スピーカーの設計と関連した別の困難は、低周波数範囲の歪みである。最も商業的な平面型磁気スピーカーが専用サブウーハーの広い低周波数性能を提供しないため、平面型スピーカーにサブウーハーを音響的に継ぎ目のない態様で一体化する必要があった。従来の平面型磁気スピーカー、更に詳細には非平衡平面型磁気スピーカーの減衰が比較的乏しいため、サブウーハーへの移行周波数又はその近傍の平面型磁気システムの応答範囲の周波数下端で「Ｑ」共振が高かった。この不連続性のため、多くの場合、音響的にうまくいかない結果となり、この問題により、聞いてわかる音色の明らかな低下が生じる。少なくともこの理由により、非平衡平面型磁気スピーカーの基本共振周波数での減衰を改善して歪みを小さくする必要があった。
【００１９】
更に、従来の平面型磁気スピーカーの薄膜ダイアフラム及びこれに取り付けられたコイル導電体の組み合わせは、設計上の挑戦であった。従来の平面型磁気トランスジューサーで多くの場合に使用されてきたポリエステルダイアフラムは、熱安定性が低く、高温での寸法安定性が低かった。これは、従来、非平衡平面型磁気システムで音圧レベルを上昇する上での制限であった。これは、ダイアフラムの熱不安定性の制限のため、及び導線及び／又はストリップ領域をこのようなダイアフラムに取り付けるのに使用される接着剤の剥離による制限のためである。熱により変形が生じるという問題点は、従来の非平衡装置での磁気結合が比較的低いことによる低い効率により更に大きなものとなり、導電性コイルに更に大きな動力を入力することを必要とし、これにより局所的に加熱され、及び従って所与の音響出力レベルについて大きな熱放散を必要とする。従って、ダイアフラム／導電性コイル組み合わせの熱安定性及び寸法安定性を大きくし、適正な張力を維持する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
簡単に述べると、これまでのところ、平面型磁気スピーカーの平衡設計又は非平衡設計のいずれも、製造上の必要条件が遙かに緩く小型で高効率で低価格の上文中に論じた最初の二つの種類のスピーカー（ダイナミックスピーカー及び静電スピーカー）に関し、十分な競争力を持つことができる開発段階に達していない。平面型磁気音響トランスジューサーが最初に開示されてから４０年以上の期間に亘り、未だ市場で成功を得るに至っていない。上述のように、ネオジムを含む磁石等の高エネルギ磁石は、ここ２０年に亘り、たとえ見かけ上でも、特に非平衡スピーカー構造内で必要とされる改良を提供する程に開発が進んでいない。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、作用領域を持つ振動可能なダイアフラム及び互いに隣接しており且つ実質的に平行な少なくとも三つの磁石列を持つ磁気構造を含む非平衡平面型磁気トランスジューサーを提供する。磁石は、２５メガガウスエルステッド（ｍＧＯ）以上のエネルギを有する。主磁気構造及びダイアフラムに連結された取り付け支持構造は、ダイアフラムを長期に亘って安定した張力に保持し、磁気構造とダイアフラムとの間に所定の隙間を提供する。導体がダイアフラムによって作用領域で支持されており、この導体は、ダイアフラムを振動させて入力電気信号を対応する音響出力に変換する上で磁気構造と協働するように形成されている。取り付け支持構造、磁気構造、導体、及びダイアフラムは、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動するように協働するように構成されており形成されている。取り付け支持構造は、ダイアフラムを駆動して音響出力を提供する高エネルギ力に応じてダイナミック状態が発生するにも拘わらず、及び前記少なくとも三つの磁石間で相互作用し、取り付け支持構造を変形させる高エネルギ磁力にも拘わらず、ダイアフラムの張力を長い使用期間に亘って安定的に保持する。
【００２２】
別の特徴では、本発明は、第１表面側及び第２表面側を持ち、電気入力信号を対応する音響出力に変換するための導電性表面領域を含む作用領域を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム、及び互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石を含む磁気構造を持つ平面型磁気トランスジューサーを提供する。各磁石は、２５ｍＧＯ以上のエネルギを発生することにより隣接した磁石間に強い相互作用をもたらす。トランスジューサーは、更に、ダイアフラムを捕捉してこれを所定張力が加わった状態に保持するために磁気構造及びダイアフラムに連結された取り付け支持構造を更に含む。ダイアフラムは、更に、ダイアフラムの一方の表面側と隣接した磁気構造から所定距離離間されている。導電性表面領域は、前記磁石とほぼ平行に延びる一つ又はそれ以上の細長い導電路を含む。取り付け支持構造及び磁気構造の少なくとも一つの磁石、及びダイアフラムは、調整された配合物を有し、所定の間隔が隔てられた関係で協働するように構成されており形成されており、（ｉ）取り付け支持構造は、静的形体のダイアフラムを、長い使用期間中に亘り、ダイアフラムを駆動して音響出力を発生する極めて高いエネルギ力に応じてダイナミック状態が発生するにも拘わらず、安定した状態のままの所定の適正な張力で安定させ、（ｉｉ）前記少なくとも三つの磁石間で相互作用する高エネルギ磁力がダイアフラムの張力に減衰せず、平面型磁気トランスジューサーは、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動できる。
【００２３】
更に詳細な特徴では、高エネルギ磁石はネオジムでできていてもよい。高エネルギ磁石は少なくとも３４ｍＧＯのエネルギを有する。別の更に詳細な特徴では、ダイアフラムはＰＥＮでできていてもよく、作用領域の周囲に亘って配置された減衰材料を備えていてもよい。導体はダイアフラムに組み込むことができ、ダイアフラムに接着剤で連結することもできる。
【００２４】
別の更に詳細な特徴では、トランスジューサーは、磁気構造の磁石を安定化でき且つ取り付け支持構造を安定化でき、磁気構造を越えて延びて支持構造に当接し、これを支持する磁石間支持体を備えていてもよい。磁石間支持体は導電体でできていてもよいし、例えば非鉄金属製等の非磁性導電体でできていてもよく、銅で形成することができる。
【００２５】
別の更に詳細な特徴では、一つの隣接した磁石間の磁石間間隔は、二つの隣接した磁石のうちの一方の磁石の幅の半分以上であってもよい。間隔は、二つの隣接した磁石のいずれかの幅よりも大きくてもよく、又はいずれかの磁石の幅の半分と全幅との間の何らかの値であってもよい。磁石は、幅が少なくとも高さとほぼ同じ横方向断面形状を備えていてもよい。
【００２６】
別の更に詳細な特徴では、磁石のエネルギは、中央部分即ち対称線から磁気構造で横方向外方に変化させることができる。磁石の面とダイアフラムとの間の隙間を、中央領域で大きく且つ磁気構造の中央から横方向外方に減少するように変化させることができる。
【００２７】
更に別の詳細な特徴では、ダイアフラムは、９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下に形成でき、その幅よりも高く又は高さよりも広幅に形成できる。本発明によるトランスジューサーは、低い周波数範囲を持ち、ウーハーへのクロスオーバーを容易にするように形成でき、高周波数範囲を持ち、これによりトランスジューサーをツィーターとして、及び寄生音響再生を可能にする超音波エミッターとして形成できる。
【００２８】
本発明のこの他の特徴及び利点は、添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより、明らかになるであろう。添付図面及び詳細な説明は、一例として提供されたものであって、限定を意図したものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明の原理の理解を促す目的で、添付図面に示す例示の実施例を参照し、特定の用語を使用してこれを説明する。それにも拘わらず、本発明の範囲をこれによって限定しようとするものではないということは理解されよう。
【００３０】
図４を参照すると、この図には、第１側面側２２及び第２側面側２３を持つ作用領域２５を有する振動可能な少なくとも一つの薄膜ダイアフラム２１を含む非平衡フリンジ磁界平面型磁気トランスジューサー１００の一実施例が示してある。この作用領域は、音響出力の発生に大きく寄与するダイアフラムの部分によって画成されており、及び従って、作用領域は、多くの場合、ダイアフラムの表面領域全体まで延びないダイアフラムの部分を含む。コイル導線即ち導電性ストリップが取り付けられたダイアフラムの一部を含む。例示の実施例では、ストリップが取り付けられており、これらのストリップ自体が、コイルの導電性ストリップ２７によって覆われた導電性表面領域２６をダイアフラム上に画成する。導電性表面ストリップは、入力された電気信号を、多数の磁石ストリップ又は別個の磁石からなる多数の列を持つ磁気構造３５と協働して、対応する音響出力に変換するように形成されている。支持構造３０に接着されたダイアフラムの部分並びに支持構造に接着された部分と隣接したダイアフラムの一部は、支持構造によって拘束されるため、音響出力に対して実質的に寄与せず、特定の周波数、例えば支持構造が共振できる周波数でしか振動しない。従って、ダイアフラムのこれらの部分は、通常の使用では音響出力にほとんど寄与せず、場合によっては、音響出力を特定周波数で歪ませてしまう。便宜的に、ダイアフラムのこのような部分を作用領域の外側と定義し、所望の音響出力に構造的に寄与する部分を作用領域内にあると定義する。
【００３１】
取り付け支持構造３０は、ダイアフラムの周囲を捕捉し、これを所定の張力状態に保持し、添付図面にフィルムダイアフラム２１の第１表面側２２として示す一方の表面側と隣接した磁気構造３５から所望の所定距離３１のところに離間するようにダイアフラム２１に連結されている。ダイアフラムについての適正な張力レベルは、装置の全体としての基本共振周波数によって決定され、ダイアフラムは、組み立て時に共振周波数に設定されるか或いは、張力が加わった状態に置くことによりダイアフラムが僅かに延びるためにダイアフラムを所望の周波数で安定させることができるように僅かに高い周波数に設定されるかのいずれかであり、次いで所望の共振周波数で平衡に達する。
【００３２】
磁気構造３５は、代表的には、少なくとも三列の細長い磁石を含み、添付図面に示す実施例では、五列の細長い磁石３５ａ乃至３５ｅが隣接し且つ互いに実質的に平行に配置されている。この実施例では、磁石は比較的高エネルギであり、各磁石のエネルギ密度は２５ｍＧＯ（メガ−ガウス−エルステッド）以上である。高エネルギ磁石の一つの可能な材料組成には、エネルギ密度が少なくとも３４ｍＧＯのネオジムが含まれる。
【００３３】
導電性表面領域２６は、前記細長い磁石列に関して実質的に平行な形体をなして延びる細長い導電路２７を含む。便宜的に、細長い磁石と言ったり細長い磁石列と言ったりするが、これらは細長い一体の磁石で形成されていてもよいし、細長い列をなして配置された一連の別個の磁石で形成されていてもよいということは理解されよう。導電路及び磁石の整合は、磁石が発生する磁界力と導電路を流れる電流により発生する磁界力とが効率的に相互作用し、これによりダイアフラムを駆動して所望の音響出力を発生するのに必要な力を発生できるのに十分に同一線上にあり又は平行である必要がある。
【００３４】
取り付け支持構造３０、ダイアフラム２１、及び磁気構造３５の五列の細長い磁石は、協働するように形成されており、間隔が隔てられた関係で位置決めされる。ここでは、（ｉ）取り付け支持構造３０が磁気構造を安定し、（ｉｉ）高エネルギの磁力が、ダイアフラム２１の所定張力と干渉しないように、磁石列間で相互作用する。これは、磁石間の間隔を小さくすることによって高エネルギ磁界を発生するという従来の概念は逆の方法で行われる。更に高エネルギの磁石を使用し、磁石間の間隔を大きくすることによって、上文中に論じた従来の平面型磁石トランスジューサーの問題点の多くを軽減できるということを発見した。磁石の間隔、磁石の強さ、及び導体の配置（導体の支持に使用されていないダイアフラムの幾つかの部分）を検討することによって、非平衡装置で、音響出力に関し、製造費用に対して更によい効率が得られる。隣接した磁石間で必要な適正な間隔を決定するため、又は別の方法で問題点に対処するため、磁石の形体（組成／エネルギ密度、形状、及び大きさ）を考えなければならず、特定の間隔が所望である場合には、磁石の形状、大きさ、及び強さを、本明細書中下文に論じるように均衡して関連した値であるように選択しなければならないということは理解されよう。いずれの場合でも、ダイアフラムコイル及び磁気構造の磁気結合を最大にするように導体をダイアフラム上に配置する。更に、この磁気構造形体は、取り付け構造の形体を決定する上で、磁石の選択された間隔に基づいて、磁石の斥力及び引力に抗するのに十分な強度及びレジリエンスがあるものと考えられなければならない。最後に、導電性コイルエレメントが取り付けられたダイアフラム形体は、トランスジューサーの物理的構造を形成する安定した組み合わせを完成するため、上述のように、必要とされる寸法上の安定性を備えていなければならない。従って、これらの構成要素は、協働するように形成されており、トランスジューサーの製造費用に対する更に効率的な所望の音響出力を画成するように選択された所定の間隔が隔てられた関係で位置決めされている。相関させた材料及び寸法構造を実施することによって、トランスジューサーは、非平衡トランスジューサーとして作動させたときにダイナミックスピーカーシステム及び静電スピーカーシステムに関して競争力のある製品を提供する上で必要な寸法上の安定性を長期に亘って維持できる。
【００３５】
本発明者は、非平衡平面型磁気スピーカーシステムでは、ダイアフラムの張力が非常に重要なパラメータであるということを発見した。張力を共振性能及びこの共振性能の長期に亘る信頼性の両方について、選択された値に設定し、維持しなければならない。装置の寿命に亘る非常に少量の変化（これについては、誤差と同様の変化）でも性能を大幅に、場合によっては装置を使用不能にする程度まで変化させてしまう。これを解決するのは、ダイアフラム表面全体に亘って均等な適正量の張力を最初に得ること（米国特許第４，８０３，７３３号参照）、及びこれを数年の期間に亘って維持することの両方に関して、非常に困難な試みであった。後者の問題点については、従来の磁気構造における磁石間の強力な引力により、ダイアフラムの張力を磁石の引力の方向で低下するように支持構造を経時的に変形させる傾向がある。隣接した磁石列を互いに引き付ける、及び互いに退け合う同じ極性の向き合った磁石による、磁力の相互作用により張力の較正の問題が生じる。いずれの場合でも、取り付け構造の形状が経時的に変化し、張力が変化する。
【００３６】
この長期に亘る張力変化の問題は、従来の薄膜ダイアフラムの寸法安定性の限度によって更に悪化する。このような不安定性は、従来の非平衡平面型磁気トランスジューサー形体でこれまで使用されていた磁石よりも５倍乃至４０倍の強さの非常に高エネルギの磁石を使用しようとした場合、大幅に悪化するということがわかっている。間隔が狭い従来技術の構造で高エネルギ磁石を使用すると、一般的には遙かに高い磁界強度が誘導され、これを使用できるが、例えば材料の経時的クリープにより、構造が変形する危険が更に大きくなる。更に、導体が高温になり易い。ダイアフラムの全体的弛緩を生じる支持構造の変形による薄膜平面型ダイアフラムの臨界張力較正の変動に、直ちにではなく長期に亘って遭遇し、更に、導体と隣接して、これらの導体の加熱により、弾性範囲を越えて局所的に変形する場合がある。これもまた、ダイアフラムの張力を全体として低下し、又は望ましからぬ音響アーティファクトを生じる。以下の事項を考慮しなければならず、及び本発明による非平衡トランスジューサー設計で見られるバランス、即ち、（ｉ）ダイアフラムコイルが発生する磁界と、磁石の大きさ、強さ、及び磁石の間隔５５で決まる磁気構造３５が発生する磁界との間の磁界相互作用、（ｉｉ）取り付け支持構造３０の形体及び材料、及び（ｉｉｉ）２５乃至３４ｍＧＯ以上（５０ｍＧＯを越える値まで）の非常に高エネルギのネオジム磁石を組み込んだトランスジューサーで使用した場合のダイアフラム２１の寸法上の安定性を長期に亘って維持できる高性能スピーカーを得るため、バランスをとらなければならない。このようなバランスがとられた関係がないと、非平衡装置の形体により、ダイアフラムの所定の張力が、短期間で、更に確実には長期に亘って損なわれる。
【００３７】
換言すると、これらのバランスがとられた関係は、局所的磁界強さを高めると同時に、装置全体の正味平均磁界強度を大幅には上昇しないように強度及び空間関係を選択することによって得られる。この場合、ダイアフラムの非駆動部分が、更に間隔が隔てられた被駆動部分と協働し、同じ製造費で、信号強さ当たりのダイアフラムの正味変位を、正味磁界を大きくするだけで得られるよりも大きくする。支持構造に伝えられる磁石間の力が大幅に上昇することによって安定性が長期に亘って損なわれることなく、経済効率が高まる、即ち同じ製造費で更に多くの音響出力を利用できるということは明らかになるであろう。
【００３８】
この重要なダイアフラム張力パラメータを、間隔が狭い低エネルギ磁石を持つ平面型磁気装置の関連したパラメータとともに安定させるという現在進行中の問題点の困難性は、高エネルギのネオジム磁石を、この種の磁石が１０年間に亘って利用可能であったにせよ、非平衡平面型磁気トランスジューサーに効果的に適用することを妨げたことは明らかである。上述のように、これは、おそらくは、少なくとも部分的には、夫々の磁石を極めて狭い間隔にし、これらの磁石間に作用不能の力の相互作用を発生することが必要とされると考えられていたためである。本発明者は、驚くべきことに、磁石間の間隔を拡げるという逆の方向の方法を採用するとともに、上述の他のパラメータを相関させることによって、高エネルギ磁界を安定した形体の中で効果的に使用できるということを発見した。
【００３９】
図４は、五つの細長い磁石列を持つ実施例を示す。この実施例の基本的トランスジューサー構成は、一列又は二列の磁石で作動できるが、少なくとも三列の磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃを用いることにより高い性能が得られるということがわかった。奇数の磁石列を使用することによって、導電性領域２６を更に効率的に作動するように形成できるということがわかった。従って、３、５、７、又はそれ以上の奇数の列が使用される。これは、少なくとも部分的には、磁石の極性がダイアフラムコイルに対して垂直方向に配向されており、隣接した磁石間で極性が逆になった形体では、支持構造に鉄金属を使用でき、取り付け構造を通る磁束戻し経路が形成され、効率を向上できるためである。更に、極性を逆にすること及び奇数の磁石を使用することによって、それ自体がクロスオーバーしない導電性エレメントのコイル形体が可能であり、両端子端部を近接して位置決めでき、かくしてコイルの製造及びスピーカーの製造を簡単にする。
【００４０】
本発明は、更に、第１表面側２２及び導電性領域２６を含む第２表面側２３を持つ薄膜ダイアフラム２１を使用する非平衡平面型磁気トランスジューサーを作動するための所定の受容可能な値の範囲内に一組のパラメータを維持するための方法と考えられる。ダイアフラムは、２５ｍＧＯ以上、好ましくは３４ｍＧＯ以上の、一実施例ではネオジムでできた高エネルギ磁石を含む磁気構造３５から離間して位置決めされている。この方法で維持されるパラメータには、（ｉ）磁石３５ａ乃至３５ｅ間の適正な間隔、（ｉｉ）磁石−ダイアフラム間隔３１、及び（ｉｉｉ）ダイアフラム２１の適正な現在の張力値が含まれる。
【００４１】
方法には、
ａ）支持構造３０を協働して形成し、磁気構造３５の高エネルギ磁石を間隔が隔てられた関係で位置決めし、スピーカーの予想使用で支持構造３０が永久変形する程度までの応力が加わらず、支持構造は、磁気構造３５を安定化すると同時に、ダイアフラム２０の選択された張力を永久的に変化させることがないように高エネルギ磁石間で相互作用する高エネルギ磁力に抗する、工程、及び
ｂ）ダイアフラム２１を支持構造３０に取り付け、このダイアフラム２１に選択されたダイアフラム張力を加える工程が含まれる。
【００４２】
図による例示の実施例は、
〔ダイアフラム〕
・材料：カラデックス（カラデックス（Ｋａｌａｄｅｘ）は登録商標である）ＰＥＮ即ちポリエチレンナフタレートフィルム、
・寸法：厚さが０．２５４ｍｍ（０．０１インチ）、幅が６．９８５ｃｍ（２．７５インチ）、長さが１７．１４５ｃｍ（６．７５インチ）、
・導電性接着剤：厚さが約５μｍの架橋ポリウレタン、
・導体：ダイアフラムを作動させて電気信号入力から音響出力を発生するため、磁気構造と協働するように形成された厚さが約１７μｍの比較的軟質のアルミニウム合金ホイル層、
・図２０に示すアルミニウム導体パターン−導電路の抵抗＝３．６Ω、
・適用されたＣＰモイエンポリビルエチレン減衰化合物、
・隙間毎の四つの巻回部、
・導体幅＝１．５２４ｍｍ（０．０６０インチ）、
・各対の導体間間隔＝０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）、
〔取り付け支持構造：１６ゲージ冷間圧延鋼〕
・寸法：７．６２ｃｍ（３インチ）×２０．３２ｃｍ（８インチ）、
・磁気構造の裏側に設けられた１．５２４ｍｍ（０．０６０インチ）のフェルト減衰体、
・取り付け構造−フィルム接着剤−８０ｃｐｓシアノアクリレートに対する取り付け構造、
・磁石−ダイアフラム隙間（３１）＝０．７１１２ｍｍ（０．０２８インチ）、
・磁石−磁石間隔隙間（５５）＝４．７７５２ｍｍ（０．１８８インチ）、
〔磁石〕
・接着剤取り付け：触媒アンエアロビックアクリル樹脂、
・各々の幅が０．４７７５ｍｍ（０．１８８インチ）、厚さが２．２８６ｍｍ（０．０９０インチ）、長さが５．０８ｃｍ（２インチ）であり、各列の長さが１５．２４ｃｍ（６インチ）の三つの磁石からなる五つの列、
−ニッケルでコーティングしたネオジム鉄硼素、４０ｍＧＯ、
〔性能〕
・共振周波数：２００−２３０Ｈｚ（ダイアフラムの張力によって調節できる）、
・高周波数帯域幅：−３ｄＢ＠＞３０ｋＨｚ、
・感度：２．８３ｖ＞９２ｄＢ
図５を参照すると、この図には、図４に示す実施例と同様の実施例におけるダイアフラム形体が示してあり、少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム２１は、上文中に説明したように９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下の作用領域２５を含む。作用領域は、入力電気信号を対応する音響出力に変換する上で磁気構造（図示せず）と協働するように形成された導電性部分２６を含む。この導電性部分は、導電体でできた導線又はトレースを含み、導電性部分及びダイアフラムの二つが作用領域を一体に形成するように、ダイアフラムに組み込まれ又はダイアフラムに取り付けられる。駆動信号は、代表的には、電力増幅器から出力され、端子２６ａ及び２６ｂに入力される。トランスジューサーの出力は、通常は高音域まで延びる音響帯域幅の上限を有する。幾つかの実施例では、２０ｋＨｚ以上の音響出力帯域幅の上限が得られ、この上限は、幾つかの実施例では、５０ｋＨｚ又はそれ以上に達する。高周波数帯域幅は、ダイアフラムの大きさ、ダイアフラムの移動質量、及びダイアフラムの導電性部分のインダクタンスによる影響を受ける。本発明の利点の一つは、従来の非平衡装置よりも面積が小さく、移動質量が小さく、インダクタンスが小さく、更に高い周波数応答に寄与できる、装置ダイアフラムを実現できるということである。更に、及び驚くべきことに、この小型の非平衡装置について、音響性能は、多くの実施例で、５０Ｈｚ乃至５００Ｈｚまでの十分低い音響周波数範囲まで下に延びており、そのためウーハーへのクロスオーバーが可能であり、これと同時に、帯域幅に亘って非常に高い音圧レベルで作動できる。小型であること及び低周波数装置との一体化についての適合性を組み合わせて備えていることにおけるこの思わぬ改良により、従来のクロスオーバーネットワークを標準的な低周波数音響発生機器と一体化でき、これにより本発明による平面型磁気スピーカーの市場性を大幅に向上できる。以上及び好都合な製造費に基づき、従来のダイナミックスピーカーシステムとの効果的な競争の途が開かれる。
【００４３】
本発明は、低周波数ウーハーに関し、このように思わぬ適合性を備えているため、本発明の装置が従来の非平衡平面型磁気スピーカーよりも遙かに小さい場合でも、選択された実施例によっては、作用領域２５の全表面積が６４５．１６ｃｍ2 （１００平方インチ）以下、場合によっては５６０．１２８ｃｍ2 （８０平方インチ）以下、又は３８７．０９６ｃｍ2 （６０平方インチ）以下の実施例が含まれる。この小さい表面積にも拘わらず、これらの装置は、それでも、ウーハーのクロスオーバー周波数で作動でき、代表的には４００Ｈｚ以下の作動基本共振周波数を有し、５０Ｈｚ乃至５００Ｈｚ又はそれ以下の周波数下限で作動できる。本発明によるトランスジューサーでは、基本作動共振周波数は、装置の有用作動周波数範囲のほぼ下限である。３００Ｈｚ以下のこのような作動共振周波数を持つトランスジューサーを驚く程小型化できると同時に、従来技術の非平衡平面型磁気装置と比較して著しく高い効率音圧レベルが得られる。幾つかの実施例では、作用ダイアフラム幅が６．３５ｃｍ（２．５インチ）であるけれども長さが５．０８ｃｍ乃至１２１．９２ｃｍ（２インチ乃至４８インチ）又はそれ以上の本発明の装置は、１５０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの範囲の基本共振周波数で効果的に作動できる。高エネルギで高安定性の磁気構造は、ダイアフラムの面積が小さくても、従来技術よりも高い効率を提供できる。ダイアフラムの形態ファクタを幅が２０．３２ｃｍ（８インチ）で長さが２０．３２ｃｍ乃至１２１．９２ｃｍ（８インチ乃至４８インチ）（又はそれ以上）程度であるように変更した場合、共振周波数及び最低作動周波数が１００Ｈｚ以下に低下し、それでも、同じく低い周波数を再生できる従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーよりも遙かに小型のままである。更に、本発明は、小型であるばかりでなく、効率も高い。従来技術の装置は、このような大きさで製作された場合、非常に低い効率に限定され、従って、音圧レベルの性能が制限される。
【００４４】
ダイアフラムの作用領域が全部で１２９．０３２ｃｍ2 （２０平方インチ）以下の小型の装置でも、４００Ｈｚよりもかなり低い共振周波数で作動でき、非常に良好な効率を維持し、同じ大きさの又はこれよりも大型の従来の非平衡平面型磁気トランスジューサーと比較して非常に高い音響出力を発生する。この小型装置は、３００Ｈｚよりもかなり低い共振周波数を持つように最適化することもでき、別のツィーターを必要とせずに可聴音域まで又はこれを越える高い周波数の共振周波数により非常に良好な性能を維持する。
【００４５】
更にもっと驚くべきことには、本発明のワイドレンジトランスジューサーの実施例は、３２２．５８ｃｍ2 （５０平方インチ）以上の大きさの多くの従来技術の非平衡高周波数専用（一般的には１５００Ｈｚ以上）平面型磁気ツィーター（図６の２５ｂ参照）よりも小型にできる。面積が遙かに小さいこれらの本発明の装置は、広範囲ツィーターとして効果的に作動できると同時に、５０Ｈｚ乃至５００Ｈｚといった低い周波数範囲まで効果的に作動できる。本発明の幾つかの実施例による平面型磁気トランスジューサーは、生産力で従来技術の構造に優る全面積が５８．０６４４ｃｍ2 （９平方インチ）以下の作用ダイアフラム領域を持ち、単位面積当たりの効率が遙かに高いため５００Ｈｚ又はそれ以下の低い作動共振周波数を持ち、基本共振周波数でダイアフラムを更に効果的に制御するように形成できるということがわかっている。
【００４６】
本発明の一実施例を例示として従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーと比較すると、別の利点が得られることがわかる。図４及び図５によるトランスジューサーの仮定の場合を想定し、この大きさを作用ダイアフラム領域２５が６．９８５ｃｍ×１９．０５ｃｍ（２．７５インチ×７．５インチ）であるように定める。これを、本出願人が知る最小の従来技術の非平衡装置と比較する。この従来技術の装置は、ダイアフラム及び寸法が約８６．３６ｃｍ×２５．４ｃｍ（約３４インチ×１０インチ）のフレームを持つ装置であり、実質的に図６に示すように形成されている（ワイニーに付与された米国特許第３，９１９，４９９号を参照されたい）。本発明によるトランスジューサーと比較すると、このような従来の装置は、別体の中音部分２５ａ及びツィーター部分２５ｂを高音範囲まで効果的に延ばすことを必要とする（製造費が追加される）。本発明の図４の実施例のスピーカーの効率は、従来技術の装置よりも少なくとも６ｄＢ高く、約１／１０の大きさの作用ダイアフラム領域しか必要としない。これを、更に、図８のグラフに例示する。このグラフでは、周波数振幅曲線５Ｆが図４及び図５のバッフル無しトランスジューサーの出力を示し、曲線６Ｆが面積が１０倍以上のバッフル付きの従来技術の装置（図６参照）を示し、曲線７Ｆが図４及び図５による（及び図７に示す）バッフル付きトランスジューサー１００の周波数振幅曲線を示す。図７に示すように、このような装置は、十分の１以下の作用ダイアフラム領域２５（比較のため、従来の装置のフレーム３０ａの内側に示す）で、この遙かに小さい領域でもほぼ同じ周波数応答をし、しかし感度が６ｄＢ大きい。本発明の実施例は、効率が更に高いという利点を有する。
【００４７】
図４に示す例示の実施例の大きさの範囲、周波数範囲、及び磁石３５ａのダイアフラム２１への磁気空隙３１の独特の仕様を、特に、全作用ダイアフラム領域が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下の本発明のトランスジューサーについて、以下に述べる式で更に例示できる。これらの式は、従来技術の非平衡平面型磁気装置で実現できなかった構造を定義する。
【００４８】
第１式は、
Ｆｒ＜（２０００／Ａの平方根）
ここで、Ｆｒは、Ｈｚで表したトランスジューサーの基本作動共振周波数に等しく、Ａは、平方インチで表したトランスジューサーダイアフラムの振動可能領域に等しい。この式は、スピーカーの周波数の面積に対する関係を定義する。この表現は隙間の大きさとは無関係であり、ダイアフラムの大きさの関数として周波数に注目する。
【００４９】
第２式は、
Ｆｒ＜（１５００／Ａの平方根）／Ｇ
ここで、Ｆｒは、Ｈｚで表したトランスジューサーの基本作動共振周波数に等しく、Ａは、平方インチで表したトランスジューサーダイアフラムの振動可能な領域に等しく、Ｇは、トランスジューサーダイアフラムの中央でのｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい。この場合、隙間の大きさはダイアフラムの変位を制限するファクタであり、効率に影響を及ぼし、大きな信号変位限度に影響を及ぼす。
【００５０】
第３式は、面積が非常に小さい装置についての、更に強い印象を与える作動範囲を考えている。
Ｆｒ＜（１０００／Ａの平方根）／Ｇ
ここで、Ｆｒは、Ｈｚで表したトランスジューサーの基本作動共振周波数に等しく、Ａは、平方インチで表したトランスジューサーダイアフラムの振動可能な領域に等しく、Ｇは、トランスジューサーダイアフラムの中央でのｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい。
【００５１】
第４式は、以上のパラメータと同様のパラメータを表現するが、面積の代わりに幅、又は高さ又は幅のうちの最小の寸法（Ｗ）を使用する。
Ｆｒ＜（１０００／Ｗ）
第５式は、磁気空隙を更に含む。
Ｆｒ＜（８００／Ｗ）／Ｇ
ここで、Ｆｒは、Ｈｚで表したトランスジューサーの基本作動共振周波数に等しく、Ｗは、トランスジューサーダイアフラムの振動可能領域の小さい包囲体の（幅）寸法に等しく、Ｇは、トランスジューサーダイアフラムの中央でのｍｍで計測した磁石−ダイアフラム隙間に等しい。
【００５２】
これらの式は、図４に示すような実施例における独特の実際の非平衡平面型磁気スピーカーを明らかにでき、このスピーカーには、２５ｍＧＯ以上、好ましくは３４ｍＧＯ以上の磁石を支持できると同時に、磁気エネルギの分布を最大にし且つダイアフラムの張力安定性を維持するように間隔が隔てられた構造が適用された。これは、少なくとも１．９０５ｍｍ乃至３．８１ｍｍ（千分の７５乃至１５０インチ）の磁石−磁石間隔によって、又は一つの磁石の幅の少なくとも半分によって達成できる。
【００５３】
ホームシアター等の特定の用途に使用できる実施例は、上文中に説明し且つ図９に示す多くの平面型磁気トランスジューサー１００を例えば端部と端部とを向き合わせて組み合わせて図１０のａに示す細長い線状のスピーカー源１０３を形成するか或いは図１０のｂに示すように側部と側部とを向き合わせて広幅のスピーカーを形成する。これらのトランスジューサーは、直列に、並列に又はこれらを組み合わせて配線できる。
【００５４】
図１１及び図１２を参照すると、別の実施例では、別の構造エレメントにより、性能を高めると同時に生じることのある上文中に論じた問題点をなくす、高エネルギ磁石の利点が容易に得られる。＞３５ｍＧＯネオジム等の非常に高エネルギの磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃを使用した場合の異常な磁石間力のため、これらの磁石には、磁石間引力及び斥力で主支持構造３０が変形することがないように、及び従って、ダイアフラム２１の張力較正と干渉しないように、上述のように別の支持構造５２を設けることができる。
少なくとも一つの支持構造５２を、隣接した高エネルギ磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃのうちの少なくとも二つの間に、好ましくは全ての間に、当接形体で位置決めする。これは、少なくとも二つの高エネルギ磁石間の所定の距離を減少する作用のある磁石の引力の効果を小さくするのを補助し、その結果、高エネルギ磁力で支持構造３０が変形することがなく、ダイアフラム２１の予め設定された張力が乱されることがない。
【００５５】
支持構造５２ａを持つ一実施例を考える。この場合、構造は、磁石に当接してこれらの磁石を所定の場所に保持し、これらの磁石の磁気引力に抵抗するプレートである。空気及び音響波を通すため、穴５３ａがプレート５２ａを通して設けられており、このプレートは少なくとも部分的に音響的に透明であるということがわかる。従って、別の実施例では、図１３でわかるように、高エネルギ磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃの位置を維持するように形成された支持スペーサ構造５１ｂは、圧縮力に抵抗するようになった格子構造であってもよく、これは、高度の音響透明性を実現するため、非常に開放している。この種の構造は、任意の二つの磁石間で、又は、２、３、４、５、又はそれ以上の磁石列を使用する場合、隣接した対をなした隣接した磁石の各々の間で使用できる。
【００５６】
図１１及び図１２に示す実施例に戻ると、構造を更に剛性にするため、スペーサプレート５２ａが外側の二つの磁石３５ｂ、３５ｃの外周に沿って延びていてもよい（５２ｃ）。更に、プレートは、両側の外周５２ｄのところで更に延長してもよく、支持構造３０の基材の側部分３０ａ、３０ｂまで延びてこれに当接してもよい。この実施例では、別の穴５３ｄが外側磁石３５ｃ、３５ｂの外側に設けられる。この後者の形体は、磁石に対してばかりでなく、支持構造の側部分３０ａ、３０ｂに対しても追加の剛性を提供し、この実施例のＵ形状断面の支持構造の安定化を更に補助し、張力の変化を最小にしてダイアフラムに張力を加える。
【００５７】
これらの特徴は、更に、第１表面側２２及び第２表面側２３を持ち且つ導電性領域２６を含む薄膜ダイアフラム２１を使用する非平衡平面型磁気トランスジューサーの作動に対してダイアフラムの較正を維持するための方法であると考えることもできる。導電性領域は、ネオジムでできた２５ｍＧＯ以上、好ましくは３４ｍＧＯ以上の少なくとも３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃの高エネルギ磁石を含む磁気構造３５のところにこの構造から離間して位置決めされている。この方法における較正は、（ｉ）磁石３５ａ乃至３５ｅ間の適正な間隔５５、（ｉｉ）磁石とダイアフラムとの間の間隔３１、及び（ｉｉｉ）適正なダイアフラム張力に関する。これには、
ａ）取り付け支持構造３０及び磁気構造３５を協働するように形成し、磁気構造３５の高エネルギ磁石を横方向に間隔が隔てられた関係で位置決めし、取り付け支持構造３０は磁気構造３５を安定化し、ダイアフラム２１の張力に影響が及ぼされないように高エネルギ磁石間で相互作用する高エネルギ磁力に抵抗する工程、
ｂ）選択されたダイアフラム張力がダイアフラムに加わった状態でダイアフラムを支持構造に取り付ける工程、及び
ｃ）磁石間支持／スペーサ構造５２を隣接した磁石に及びこれらの磁石間に当接関係で配置する工程が含まれる。以上の工程は、実施の順序通りではなく、変えることができるということは理解されよう。例えば、スペーサは、全ての磁石に及び／又はその周囲に各々の上面近くで取り付けられていてもよく、その後、磁石を支持構造に取り付けた後、導電性領域（トレース又は導線）と磁気構造の磁石との間の整合に注意を払いながらダイアフラムに張力を加えて取り付けを行う。
【００５８】
コイルの導電性トレース２６が磁気構造３５とは反対側のダイアフラム２１の側部２３に取り付けた状態で示してあるが、これらは、磁石に近い第１表面側２２に配置されていてもよい。更に、例えば、導電性トレースを間に挟んだ複数の層を持つダイアフラムを形成することによって、又は他の態様で所望のコイルパターンの導電体をダイアフラム自体内に組み込むことによってダイアフラム内に導体を組み込むこともできる。後者の一例として、導電性であるようにダイアフラムフィルムに局所的に処理を施すと同時にダイアフラムの他の部分を非導電性のままにすることによって導電体のコイルパターンを形成できる。以下に更に詳細に論じるように、接着剤及び金属印刷方法を使用して導電性トレースを付着させることができる。
【００５９】
従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーでは、互いにできるだけ近づけて配置された多数の磁石列を使用することが必要であった。これにより、過度の音響負荷が、ダイアフラムに磁石間の狭幅のチャンネルを横切って外部環境に漏出する音響エネルギとして加えられる。磁石間のチャンネルが狭（又は深）ければ狭い（深い）程、高周波数での共振挙動が大きくなり、高周波数応答にピークを形成し、これに続いて高周波数出力が減衰し、高周波数の伸びを制限する。
【００６０】
本発明におけるように、非常に高エネルギの磁石の新規な使用により、間隔をできるだけ狭くするという非平衡スピーカーについてのこの標準的な方法は、音響的にばかりでなく機械的にも極めて問題となった。第１に、上文中に説明した磁石間力が非常に大きくなるため、取り付け構造の安定性、特に長期に亘る信頼性が危うくなる。更に、本発明の装置で得られる新たなレベルの音響出力に関し、磁石３５．７と３５．８との間の従来技術の小さな開口部（図３の１０．２）を通した音響負荷は、線型空胴共振ばかりでなく、システム出力を非線型にする点までかなり大きくなる。磁石３５．１と３５．２との間に狭く深いスロット１０．２がある図２の構造について同じことがいえる。この構造では、非平衡装置について磁石を更に深くする試みにより、負荷が更に大きくなり、音響トンネリング及び共振空胴１０．２及び１０．３を生じる。
【００６１】
次に図１４を参照すると、非常に高エネルギの磁石３５ａ乃至３５ｅを非平衡平面型磁気トランスジューサー１００で使用し、従来技術では磁界が実質的に無効になる距離で磁石を離間すると、驚くべきことに、非平衡トランスジューサーの性能、値、及び信頼性が、従来行われた代表的には磁石を互いに近づけたものよりも改善できるということがわかった。新たな方法では、隣接した高エネルギ磁石３５ａ乃至３５ｅのうちの少なくとも二つの間の距離５５は、少なくとも１．９０５ｍｍ（１/１０００インチの７５倍）である。隣接した高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つ又はそれ以上の間隔を２．２８６ｍｍ乃至３．８１ｍｍ（１/１０００インチの９０倍乃至１５０倍）又はそれ以上にすることにより、性能値及び信頼性を更に向上させることができる。
【００６２】
最適の間隔を見つける別の方法は、少なくとも二つの隣接した高エネルギ磁石３５ａ及び３５ｂの寸法を共通にし、これらの磁石間の距離を一方の磁石の幅の少なくとも半分にすることである。これらを磁石−ダイアフラム面積比に関して更に大きな値にする場合、二つの隣接した磁石のうちの少なくとも一方の幅の少なくとも７０％又は１００％まで間隔を大きくするのが有利である。これは、勿論、全ての又は一部の磁石間の間隔について行うことができ、又は各対間の間隔を更に大きくする。更に、磁石の深さが幅とほぼ同じ値又はそれ以下の値で最適化されるということがわかった。換言すると、磁石は、ほぼ正方形断面である場合、又は正方形磁石を製造する場合よりも深さが小さい場合に最も経済的である。これは、追加の深さを加えることによる磁石の増分強度上昇が、深さが高さとほぼ等しい点の後の追加の磁石材料の追加の費用によって正当化されないためである。一般的には更に低い断面が望ましいが、現在入手可能な磁石は幾つかの点で非常に壊れ易く、深さ寸法の下限が、現在のところ、単位費用あたりの効率によって与えられる経済的限度でなく材料に関して制限されているということは理解されよう。別の制約により、各磁石回路についての隙間でコイル巻回部が十分になり、及び従って、導体領域（コイル巻回部）を大きくできる広幅の間隔及び広幅の磁石（比較的に述べる）がこれに関して非常に価値があるということに着目されたい。
【００６３】
磁石間隔に対する上述の方法により性能値を高めることができる。これは、部分的には、ダイアフラムの大きな領域を従来と比べて少数の磁石で駆動できるためである。別の方法では、ダイアフラムの面積に対する磁石の容積の比は、従来技術の比に対して非常に望ましく、更に大きな電気音響出力効率及び更に大きな駆動力をダイアフラムに亘って発生する。これは、装置の磁気エネルギを分配する上で優れた方法であると考えられ、この新たな磁気コイル分布は、これと同時に、磁石間の空胴に大きな開放領域を提供する。これは音響的に有利であり、磁石間力を減少し、磁石がトランスジューサーの構造及びダイアフラムの張力の障害にならないようにし、ダイアフラムの面積に対する磁石の容積の使用を良好にし、更に経済的であると同時に小型で高校率の装置を提供する。
【００６４】
間隔についての実際のガイドラインは、トランスジューサーによって発生されるべき高周波数音響波の波長の約１／２又はそれ以下を提供することである。実際には、約１／４又はそれ以下が、２０ｋＨｚ又はそれ以上の周波数を再生するトランスジューサーについての認知可能な歪みをなくすための有用な間隔距離である。隣接した磁石及び／又は隣接した導体の上述の寸法は、ダイアフラムの非駆動部分が、強い磁力と相互作用する導電性コイルによって制御されたダイアフラムの部分と異なる動きをすることを最小にできる。
【００６５】
従来技術の装置と比較すると、個々のトレース／導線２７を含む導電性領域２６を磁石間から、磁石３５ａ乃至３５ｅの面の縁部と隣接するまで移動する。例示の実施例では、各磁石について二つの巻回部が使用されており、外側の磁石３５ｄ及び３５ｅは、外側縁部に設けられた巻回部が一つ少ない。これは、この実施例における磁界の強さが高い部分でのコイル巻回部分を最大にするという観点から、有利な構成であるということがわかっている。図２０は、図１４に示す実施例で使用できる導電性トレースについての可能なパターンレイアウトを示す。
【００６６】
図１５は、追加の構造３６が取り付け支持構造３０に取り付けられた本発明の非平衡平面型磁気トランスジューサー１００の一実施例を示す。追加の構造は、ダイアフラム２１の第２表面側２３の前方に突出した一つ又はそれ以上の横方向支持構造３６ａ及び３６ｂを含む。上文中に説明した実施例と同様に、このトランスジューサーは、取り付け支持構造３０に連結された磁気構造３５を形成する高エネルギ磁石アレイを含む。ダイアフラム２１取り付けスペーサ部分３０ａ及び３０ｂがダイアフラムを磁気構造から所望の隙間距離３１のところに離間する。ダイアフラム取り付けスペーサ部分は、図示のように構造に取り付けられた別体の部分であってもよいし、取り付け支持構造３０と一体であってもよい。横方向支持構造は、ダイアフラム２１の作用領域２５の横方向外側にある取り付け支持構造３０ａ、３０ｂの離間部分の横方向末端に連結されている。更に、スペーサ部分を越えて外方に延びる構造３０の基材部分が設けられている場合には、これに取り付けることができる。これは、隣接した磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃ等の間の所定の離間距離５５を小さくしようと作用し、取り付け支持構造３０の一体性を損ない、ダイアフラム２１に一貫して張力を加えるのを妨げる磁気引力の変形効果に抗して更に支持するためにトランスジューサー支持構造と協働し支持するのに役立つ。
【００６７】
図１６は、剛性カバー構造３７を取り付け支持構造３０に取り付ける別のしかし同様の構造上の方策を示す。剛性カバー構造は、開放領域３８及び閉鎖領域３９を持つ湾曲したプレートとして形成されている。カバーは、ダイアフラム２１の第２表面側２２を実質的に覆う。この場合も、磁気構造３５が取り付け支持構造３０に取り付けられており、トランスジューサーは、その外の点については図１５のトランスジューサー及び上文中に説明したトランスジューサーと同様である。カバー構造３７は、勿論、音響的に透明である。この場合も、湾曲した構造は、取り付け構造３０の曲げに抗するように形成されている。更に、保護ケージとして作用するため、ダイアフラムを有害な作用から或る程度保護する。
【００６８】
剛性カバー構造３７は、更に、或る程度の磁気シールドを提供する鉄配合物から形成できる。このシールドは、特に、高エネルギ磁石構造３５を備えたトランスジューサー１００をビデオモニター等の磁気の影響を受け易い機器の近くで使用する場合に非常に重要である。本発明者は、この様に鉄カバーを使用することにより、磁界をダイアフラムの平面に更に強く引きつけることができ、トランスジューサーで約１ｄＢの追加の効率向上がなされるということを観察した。
【００６９】
図１５を参照すると、この実施例の横方向支持構造３６もまた、或る程度のシールド性を示すように形成できる。これは、例えば、鋼又は他の鉄材料（３６ａｌｔ．）で格子として、又は間隔が隔てられた鉄材料のバンドとして形成することによって行われる。別の実施例では、格子又はバンドをシールド性を持つ金網で覆ってもよく、この場合、横方向支持構造は非鉄材料から形成できる。
【００７０】
従来技術の非平衡平面型磁気トランスジューサーで使用されてこなかったこれらの構造及び組成により、高エネルギネオジム磁石を効果的に使用でき、この種の装置の用途で生じる上述の大きな問題点をなくす上で特に優れている。
【００７１】
次に図１７のａ及びｂを参照し、ダイアフラム２１と関連した他の問題点を更に詳細に論じる。非常に重要なパラメータであるダイアフラム張力とともに、張力及び駆動領域と関連したダイアフラム２１の別の問題点は、強く駆動される導電性領域２６と末端２１ａとの間の周囲に亘る非駆動部分の挙動に関する。この非駆動及び／又は末端領域２０ｂは、歪み及び周波数応答音響異常の源であり、高エネルギネオジム磁石を非平衡平面型磁気トランスジューサーに導入するのと関連した高い駆動レベルにより更に悪化する。更に詳細には、ウーハー範囲までの低い周波数で作動する範囲にも適用できる。振動可能なダイアフラム２１の周囲２１ａ及び２１ｂの少なくとも一部に沿って粘性の又は機械的減衰材料６０を適用することによって、これらの異常を低減し、ダイアフラムを減衰するのが有利である。この材料を、導電性領域２６がダイアフラムを駆動する中央部分２０ｃの外側の大部分に適用するのが好ましい。これは、導電性領域２６を持つダイアフラムの部分の外側及び／又は最外磁石列３５ｄ及び３５ｅの外側で磁石構造３５の各横側に置かれた場合、異常を緩和して除去する上で効果的に作用し、これと同時にその追加の質量による大きな悪影響を生じることがないということがわかった。一実施例は、ダイアフラム２１に塗布された溶剤を基材としたポリウレタン化合物を含む薄い粘性減衰材料６０を含み、ダイアフラムはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムで形成できる。高い機械的内部減衰性を持つこの他の粘性減衰材料、例えばマイラー（Ｍｙｌａｒ）もまた適しており、適正量の減衰性を持つ粘性接着剤を備えた接着テープ等を使用してもよい。ＰＥＮは一つの好ましいダイアフラム材料であるが、ポリエステル（マイラー（マイラー（Ｍｙｌａｒ）は登録商標である）又はカプトン（カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）は登録商標である）等の他のダイアフラム材料を使用できる。
【００７２】
ダイアフラム２１の質量の上昇はこの減衰方法の効率に甚だしい悪影響を及ぼすとは考えられないけれども、過度の質量は小型の平面型磁気装置の共振周波数の減少に寄与し、小型の割りには応答が長くなるとともに所与の共振周波数に対する張力を大きくする。このことは、上述の音響異常を更に小さくする。更に、ダイアフラムの表面に亘って磁石を密に配置するという従来技術の必要なしで、磁石を広く分布でき且つ大きい出力に対して非駆動領域を大きくでき、ダイアフラムの有効領域を大きくできる。
【００７３】
先ず最初に減衰材料をダイアフラム２１ａの外端の直ぐ近くに置き、各場合にダイアフラム２１の中心に向かって内方に、利点がなくなって効率に過度の影響を及ぼし始める点まで試行的に作用を及ぼした後、所与のスピーカー減衰材料組み合わせについて減衰材料の最適量を経験的に比較的容易に決定できる。
【００７４】
ダイアフラム自体の議論に戻る。図２０を参照すると、個々の細長い導線２７でできた導電性領域２６を含むパターンをなしたコイルが設けられたダイアフラム２１がフィルム表面上に配置してある。別の実施例では、４つの導線２７ａ乃至２７ｄを含む群を、４つの導線を含む各群を左右の対に分けることによって更に最適化できる。これらの対は、４つの導線を含む各群の互いからの離間距離の約半分だけ離間されている。４つの導線を含む各群は、極性が異なる関係の一対の隣接した磁石と関連しており且つこれらの磁石を中心として配置されている。導電性領域２６の入力端２７ｐ及び２７ｍは、来入音響信号を受け取るため、音響信号源に電気的に接続されるようになっている。末端領域２１ａは全体が取り付け領域であり、領域２１ｂは作用領域２５の外部分であり、導電性領域によって直接的には駆動されず、幾つかの実施例では、好ましくは、上文中に論じたように、及び図１７ａ及び図１７ｂに示すように、粘性減衰媒体によって減衰される。
【００７５】
コイルは、ＰＥＮフィルム製のダイアフラム２１に架橋ポリマー接着剤によって取り付けられたアルミニウム導電性領域２６を含む。使用された接着剤及びダイアフラムフィルムを、同様に他の導電体に代えてもよいが、所与の組み合わせは、良好に作動し且つ例示の組み合わせと同様に役立つ。
【００７６】
次に図１８を参照すると、この図には、高エネルギ磁石が使用された非平衡平面型磁気トランスジューサーで得られる別の利点が例示してある。磁石３５の面とダイアフラム２１との間の可変の隙間３１により、ダイアフラムが更に大きく偏位できる。ダイアフラムは、中央磁石３５ａと隣接したダイアフラム領域を含む中央領域２１ｃ及びその横側即ち横方向に更に遠位の領域２１ｄを有し、これらの遠位領域は、前記中央領域２０ｃから所定距離離間されている。磁石構造３５は、隣接した横磁石３５ｂ乃至３５ｅを有し、これらの磁石は、前記中央磁石３５ａと隣接しており且つ比較的大きく離間されている。ダイアフラムと磁気構造３５の磁石との間の隙間３１は、少なくとも一つの中央磁石３５ａの上方に位置決めされたダイアフラムの中央領域２１ｃで、一つ又はそれ以上の横方向に位置決めされた、即ち多くの遠位磁石３５ｂ及び３５ｃ及び／又は３５ｄ及び３５ｅの上方に位置決めされた遠位ダイアフラム領域２１ｄよりも大きくなっている。
【００７７】
これにより、ダイアフラムの最大の移動が必要な低周波数を、特に高出力で再生する場合、振動ダイアフラム２１の中央領域２１ｃが、その作用状態中、この中央領域から離れた全ての領域２１ｄよりも大きく変位するという利点が得られる。これに留意すると、ダイアフラムの偏位限度に達することなく、トランスジューサーの外部分に向かって更に効果的な磁気結合を形成できるということがわかった。これは、中央部分を全体として更に大きく偏位させるのを補助する。
【００７８】
図１９には、追加の互換性のある方法を示す別の実施例が例示してある。この実施例では、平面型磁気トランスジューサー１００は、第１表面側２１及び第２表面側２２を持ち、所定の作用領域２５を備えた少なくとも一つの薄膜振動ダイアフラム２１を含む。少なくとも三つの中央の比較的深く且つ比較的強力な磁石３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、及びエネルギが低い追加の磁石３５ｄ及び３５ｅを含む磁気構造３５が設けられている。
【００７９】
他の実施例と同様に、磁石は交互の極性になっているのがよい。支持構造が鉄材料でできている場合には、支持構造は、磁石間に磁束戻り経路を提供し、全ての磁石が同じ極性である場合よりも更に大きな磁気構造３５のエネルギを利用できる。
【００８０】
磁気構造３５は五つの隣接した磁石列３５ａ乃至３５ｅを有し、少なくとも外側の二列の磁石３５ｄ及び３５ｅはエネルギが全体として低い。これは、小型であるためであり、特に深さが低いためであり、又はエネルギ密度が低いためである。かくして、外列の磁界の強さは、中央磁石列３５ａが提供する磁界よりも小さい。この考えは、形体により、磁性体の所与の増大に対し、効率における予想を上回る驚く程大きなゲインを提供できるという点で、非平衡平面型磁気トランスジューサーの、高エネルギの、即ち２５ｍＧＯ以上のエネルギの磁石を最適化する場合に極めて価値がある。通常は、トランスジューサーの全ての磁石の磁気エネルギを４１％上昇すると効率が３ｄＢ上昇する。中央磁石３５ａのエネルギレベルを２倍にするだけで、非平衡平面型磁気トランスジューサーの効率が３ｄＢ上昇する。この効率レベルの上昇を達成するための全磁気エネルギは２０％しか上昇せず、即ち理論的に予測される量の半分以下である。これは、少なくとも最も中央の磁石について高エネルギ磁気構造を使用した場合の中央磁石の磁気密度及び力を二倍にした場合であるということがわかった。これは、小型の高エネルギ磁石を使用するとともに、ダイアフラムの最も中央の領域の応答移動性を最も外側の偏位が大きく拘束された領域と比べて大きくすることにより、磁力を容易に二倍にできることから説明される。従って、磁力を、中央磁石３５ａで最大で、最も外側の磁石３５ｄ及び３５ｅに向かって外方に小さくなるように操作することによって磁気エネルギが最もよく使用される。これにより、所与の音響効率について磁石の費用を抑えることができる。更に、上文中に論じた可変隙間３１の方法と共同作用的である。
【００８１】
この変化する磁界強度の方法は、勿論、３つ又はそれ以上の磁石の様々な組み合わせで使用でき、様々な方法で実施できる。例えば、例示の実施例では、トランスジューサー１００は、最も外側の磁石だけがエネルギが小さく、例えば３個の中央磁石３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃが高エネルギであり、外側磁石３５ｄ及び３５ｅのエネルギが小さいように形成できる。図１８、図１９、及び図２１を参照すると、以上の考えを他の組み合わせに適用でき、他の組み合わせでは、中央磁石３５ａ以外の全ての磁石のエネルギを、トランスジューサーの最も中央の領域からの距離に従ってエネルギが低下する関数に従って小さくできる。一例は、図１８及び図１９に示す考えの組み合わせであり、これを図２１に示す。最も中央の磁石３５ａからの横方向距離が大きくなるに従って低下する磁力を使用し、最も小さいダイアフラム−磁石隙間３１を最も中央の磁石３５ａからの横方向距離が大きい場所で使用する。これは多くの方法で行うことができ、これらの方法には、（ｉ）高エネルギネオジム磁石を中央部分で使用し、例えばフェライト磁石等の低エネルギの磁石を外領域で使用する方法、（ｉｉ）中央領域で大型の及び／又は深い高エネルギ磁石を使用すると同時に小型の及び／又は浅い磁石を外領域で使用し、外領域の磁石をダイアフラム２１に近づける方法、又は（ｉｉｉ）以上の二つの方法の何らかの組み合わせの方法が含まれる。
【００８２】
別の態様では、経済的には有利でないけれども、中央磁石列間の細長い導線２７（隙間更に多くのコイル巻回部）を多くし、外側の磁石列間の導線の数を比較的少なくし、中央で大きな力が発生し且つ外側に向かって力が小さくなることによって考えを実施できる。有効磁気結合を変化させるこの考えは、性能を最適化するため、磁界の強さを変化させる上述の考え及び隙間３１の距離を変化させる考えと組み合わせることができる。
【００８３】
繰り返すが、中央領域の磁気エネルギを増大し、振動可能なダイアフラム２１の外領域の磁石とダイアフラム２１との間の隙間の距離を減少することにより、所与の出力について、使用されるエネルギに関して、及び製造費の両方で音響効率を更に大きくする。更に、磁石にかかる費用を最小にして最適化しても高エネルギ磁石を使用することにより、及び上文中に説明した設計上の配慮により、トランスジューサー全体に亘って同数の磁石では実際上達成できない性能レベルを提供できる。かくして、２５ｍＧＯ以上の高エネルギ磁石、更に好ましくは約３４ｍＧＯ以上ネオジム磁石を使用するこの考えで達成できる性能は、従来の非平衡平面型磁気トランスジューサーよりも遙かに優れている。
【００８４】
図２６を参照すると、高エネルギ磁石を非平衡平面型磁気トランスジューサーに適用した場合、本発明者は、従来技術で教示されていたのとは異なる磁石設計方法が極めて有利であるということを発見した。この独特の設計方法を図２１に示す。この図では、第１表面側２２及び第２表面側２３を備えた少なくとも一つの振動可能な薄膜ダイアフラム２１を含む平面型磁気トランスジューサー１００は所定の作用領域２５を含み、この作用領域は、入力された電気信号を対応する音響出力に変換するための導電性領域２６を含む。導電性領域２６は、前記磁石３５ａ乃至３５ｅと実質的に平行に延びる細長い導電路２７を有する。ダイアフラムを保持し、これを所定の張力状態に保持し、フィルムダイアフラムの一方の表面側を隣接した磁気構造３５から所定距離３１のところに離間するため、取り付け支持構造３０が磁気構造３５及びダイアフラム２１に連結されている。磁気構造３５は、互いに隣接して実質的に平行に配置された少なくとも三つの細長い高エネルギ磁石列３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃを含む。各磁石の材料エネルギ密度は２５ｍＧｏ以上であり、更に好ましくは３４ｍＧｏ以上であり、ネオジム鉄又は磁界を発生する上で同様の性能を持つ他の材料でできている。
【００８５】
磁気構造３５の取り付け支持構造３０、ダイアフラム２１、及び少なくとも三つの磁石は協働するように形成されており、間隔が隔てられた所定の関係で位置決めされている。前記高エネルギ磁石のうちの少なくとも二つの磁石が所定の間隔が隔てられた関係５５で隣接して位置決めされており、隣接した磁石の隣接した磁極は、局所的ループ磁界エネルギ最大値７８によって、共通ではない局所的磁気ループ４０をダイアフラム２１の平面内に形成する。これらのエネルギ最大値は、夫々、隣接した磁極間の中央部分での共通のエネルギ最大値７１よりもエネルギレベルが高く、隣接した磁極の夫々の共有磁気ループに沿ってダイアフラム２１の平面内を延びる。平面型磁気トランスジューサー１００は、非平衡平面型磁気トランスジューサーとして作動できる。
【００８６】
本発明者は、従来技術の平面型磁気スピーカーでは、共有ループを最大にするために磁石を互いに非常に近づけて配置する（図２の８１を参照されたい）ことが教示されたけれども、高エネルギ磁石を本発明に従って適正に使用することを採用すると、この方法を大幅に改良できるということを発見した。磁石列を離間するにあたり、本発明では、各磁石の上方の局所的ループによってダイアフラムに加えられる磁界の強さの磁気エネルギが、二つの高エネルギ磁石間の中央の共有ループよりも大きく、これにより多くの利点が得られる。第１に、磁界が分配されるため、使用される磁石の数が少なくても従来技術よりも遙かに高い出力が得られる。ダイアフラム２１上での導線の分布を、磁石３５の間の中央の点でダイアフラムを直接駆動する導電性領域を少なくするように更に効果的に分配できる。導線２７をダイアフラム２１の導電性領域２６にこのように再分配することにより、導体領域２６の全体としてのインピーダンスを最適にでき、これと同時にダイアフラム２１の作用領域２５を更に効果的に駆動するように駆動力を分配する。本発明者が適切な態様で機能することを承知している従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーについて、これらのスピーカーは、この最適化方法とはほとんど逆の方法で設計する必要があり、共通の磁界の強さを中央の最大値７１で最大にするために非常に近づけた磁石間間隔を使用し、そこにコイルのトレースを集中させる。
【００８７】
図２２及び２３を参照すると、磁気エネルギを分配する上での異なる方法が、従来技術の磁石配置スキーム（図２２参照）の、本開示に従った本発明の配置による磁力分布（図２３参照）に対する磁力分布プロット（アンソフト（Ａｎｓｏｆｔ）社のマックスウェル磁性回路分析を使用する）でわかる。図２２には、従来技術に従って形成した場合の二つの磁石間の磁界６０を表す、縦軸がテスラで横軸が１インチの数分の１のグラフが示してある。この場合、二つの磁石列間の横方向隙間（磁石の幅の三分の１以下）が０．０００５０８ｍｍ（１インチの５００００分の１）である場合、「共有−ループ」エネルギピーク６１の最大値が約０．０１７テスラ即ち１７０ガウス（Ｇ）であり、ダイアフラムの平面上で磁石間の中央に設けられたダイアフラム導体で利用できるということが明らかにわかる。使用可能領域が極めて狭いということがわかる。更に、磁石の内縁部の上方の局所的ループエネルギ最大値６２ａ及び６２ｂは遙かに低く、０．００４７テスラ即ち約４７ガウス（Ｇ）である。代表的な従来技術の形体では、使用されたフェライト磁石の種類に応じて、これらのエネルギレベルは、全体に、１５０Ｇ以下から約９００Ｇまで変化する。
【００８８】
図２３には、本開示に従って形成された二つの磁石間の磁界８０を示す、縦軸がテスラで横軸が１インチの数分の１を目盛りとしたグラフが示してある。この場合、二つの磁石列間の横方向隙間（磁石の幅と同じ）は４．７８ｍｍ（１/１０００インチの１８８倍）であり、「共有−ループ」エネルギレベル８１が最小値であり、約０．３２５テスラ即ち３２５０Ｇであるということが明瞭にわかる。使用可能領域が極めて広く、磁石の内縁部の上方の局所的ループエネルギ最大値８２ａ及び８２ｂが遙かに高く、０．３９テスラ即ち約３９００ガウスＧである。これは、ダイアフラム２１の平面との横方向エネルギ相互作用を遙かに広くし且つ力を更に大きくする構成でネオジム磁石を使用するという本発明の概念を例示する。これにより、大きく離間した少数の磁石を使用でき、ダイアフラム２１をその表面に亘って更に均等に駆動でき、磁石毎のトレース（磁石巻回部）の余地を大きくする。本発明は、更に、磁石の比較的真上の位置で駆動力の遙かに大きい部分をダイアフラム２１に提供し、この位置では、フィルム上に置かれた導体により、磁石でダイアフラム２１の広い領域に亘って負荷を加えることができる。これに対し、従来技術の形体は磁石間の場所にあるフィルムダイアフラム２１しか駆動せず、磁石の上方の導体トレースが設けられていない場所でダイアフラム２１を受動的に引っ張らなければならない。このことは、磁石を互いに近づけて配置しなければならないということを意味する。本発明者は、この従来の形体から離れるとともに、本開示による新規な設計の方向を可能にする高エネルギ磁石を使用することにより、トランスジューサーの効率に大きな影響が及ぼされるということがわかった。
【００８９】
図２６を再度参照すると、磁石／導体の相対的配置及び磁界相互作用を最適化するこの方法の更に別の利点は、上文中に説明したように取り付け支持構造３０を変形させ且つダイアフラム２１の重要な張力の較正と干渉する引力を発生する、磁石３５ａ乃至３５ｅの間の強い相互作用力の結果である。この方法は、上文中に説明した支持及び他の構造上の方策により、取り付け支持構造３０への磁石３５ａ乃至３５ｅの取り付けの信頼性を維持する上での困難性を小さくする。各磁石対の間の中央の共有ループエネルギを高めるのでなく、各磁石の近くの局所的ループエネルギを高めるための適正な間隔により、磁石間の問題のある相互作用力を減少し、信頼性が高く長寿命のシステムを形成する。信頼性におけるこの利点と性能における利点との組み合わせにより、現在の非平衡平面型磁気スピーカーを大きく発展する。本開示によるトランスジューサーは、本明細書中に論じた従来技術の形体に従って設置された場合にもたらされる付随的欠点なしで、高エネルギネオジム磁石を一体化できる。
【００９０】
例示の平面型磁気トランスジューサー１００では、高エネルギ磁石３５は局所的ループエネルギ最大値３８を有し、ダイアフラム２１の平面内での局所的ループエネルギ最大値の大部分の平均値は、隣接した磁石３５ａ及び３５ｂの対応する隣接した磁極間の中央位置７６等の中央でのエネルギレベルの平均値よりも大きい。この最適化についての幾つかの好ましい値は、一対の磁石３５ａ及び３５ｂの間の中央の点７６での共有エネルギ最大値が、各磁石３５ａ及び３５ｂに最も近い局所的ループエネルギ最大値７８の９０％である場合に以下の好ましい値であると表現できる。共有エネルギ最大値が局所的ループエネルギ最大値の７５％乃至８０％以下である場合、磁石及び磁界に対して更に別の調節を行うことができる。
【００９１】
この効果は、隣接した磁石３５ａ及び３５ｂについての局所的ループエネルギ最大値点７８の間の所定距離が、対応する隣接した磁石３５ａと３５ｂとの離間距離とほぼ等しいと定義できる。別の実施例では、隣接した磁石についての局所的ループエネルギ最大値３８間の所定距離が少なくとも１．９０５ｍｍ（１/１０００インチの７５倍）である場合にこの効果の最適化がなされる。隣接した磁石についての局所的ループエネルギ最大値３８間の所定距離が少なくとも２．２８６ｍｍ（１/１０００インチの９０倍）及び少なくとも３．１７５ｍｍ（１/１０００インチの１２５倍）である場合にこの効果の別の最適化がなされる。本発明の概念の別の実施例は、局所的ループエネルギ最大値３８間の所定距離が磁石３５ａのうちの一つの磁石の幅３５ｗの少なくとも１００％であると定義される。
【００９２】
本発明の概念の別の実施例は、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの任意の二つの磁石間の所定の離間関係距離が少なくとも０．０００３３８６ｍｍ（７５０００分の１インチ）であると定義される。幾つかの好ましい実施例では、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石のうちの任意の二つの磁石間の所定の離間関係距離は、少なくとも０．０．０００２８２ｍｍ（９００００分の１インチ）であり、場合によっては０．０００１６９ｍｍ１５００００分の１インチ）である。
【００９３】
一実施例では、少なくとも三つの隣接した高エネルギ磁石は共通の寸法を有し、隣接した磁石のうちの一方の幅の少なくとも１／２の所定の距離だけ互いに間隔が隔てられた関係にある。別の最適化の実施例では、同じ種類の間隔が一つの磁石の幅の少なくとも７０％であるか或いは一つの磁石の幅の少なくとも１００％である。
【００９４】
局所的ループエネルギを最大にする上で最適化した場合に性能を最高にするため、一般的には、導電性領域を細長い導電路２７で形成するのが望ましく、局所的ループ最大値の最大の利点が得られるように単一の又は二つ以上の導電路が群をなして位置決めされる。一実施例では、これらの経路は、磁気構造３５からの磁界との磁界力係合を最大にするため、局所的ループの中央に配置できる。
【００９５】
本発明者は、局所的ループ最適化を適用した場合、共有ループと比較して、本発明者が知っている従来技術のトランスジューサーよりも小型で、低い音響周波数まで強い音響周波数を発生できると同時に振動可能な有効領域が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下の作用ダイアフラム領域２５を持つ、更に効果的なトランスジューサーを形成できるということを発見した。これは、幾つかの実施例では、９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）よりもかなり低く保持される。これに対し、従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーは、一般的には、ダイアフラム作用表面積が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）よりも遙かに大きく、多くの場合、１９３５．４８ｃｍ2 （３００平方インチ）よりもよりも遙かに大きく、効率が本開示による非平衡平面型磁気トランスジューサーよりも作動範囲の大部分に亘って低い。本発明のトランスジューサーはこのように小型であり、それでも、上音響帯域幅が低い音響周波数範囲まで延びる高い音響出力を発生する。
【００９６】
次に図２０を参照すると、非平衡平面型磁気トランスジューサーで必要とされる進歩の別の領域は、大きな熱変化及び熱許容差、高い寸法安定性、及び低い歪みが得られるようにダイアフラム２１を改良することである。従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーの一般的なダイアフラム材料は、薄いポリエステルフィルムであった。これは、マイラーＪ（Ｍｙｌａｒ  Ｊ）の商標で知られている。このような非平衡平面型磁気スピーカーは、導電性領域２６をダイアフラム２１に取り付けるのに使用された接着剤と関連した熱の問題及びダイアフラム２１自体の安定性の熱の限度の両方で、信頼性に限度があった。従来技術のシステムは、効率が低いため、大きな音響出力レベルを達成するのに非常に高い動力入力を必要とする。このため、及びこのような薄いポリエステルフィルムの固有の熱安定性の限度のため、従来のダイアフラムは大型でなければならず、発生した熱を大きな領域に亘って分散させなければならず、ダイアフラム２１の任意の特定の小さな部分に対する熱の影響を小さくしなければならず、所与の表面領域についての最大出力が比較的制限される。本発明者は、熱許容差容量が比較的高いが、明らかに非平衡平面型磁気スピーカーに適用されてこなかった別の薄膜材料を発見した。このフィルム材料はポリアミド又はカプトン（カプトン（Ｋａｐｔｏｎ）は登録商標である）である。このフィルムは高い熱容量を有し、ポリエステルよりも寸法的に更に安定しており、本明細書中に開示したトランスジューサーで、特に比較的非常に高い動力を加える上で可能な限り高い熱効果許容差容量を必要とする場合、従来のフィルム材料に加えて使用できる。残念なことに、ポリアミドフィルムは高い内部減衰特性を備えておらず、及び従って、薄膜平面型磁気ダイアフラムとして組み込んだ場合に比較的大きな歪みを発生する。本明細書中に開示したように減衰することにより、この望ましからぬ特徴を或る程度緩和する。
【００９７】
更に、ダイアフラム２１の用途で望ましい品質を持つフィルムを捜し求めるに当たり、及び徹底的な材料リサーチにより、本発明者は、少なくとも５年乃至１０年に亘って利用可能であったが非平衡平面型磁気スピーカーに適用されてこず、この領域での改良に必要であると長いこと考えられてきた材料を見つけた。本発明者は、非平衡平面型磁気トランスジューサーのダイアフラムでペン（ペン（ＰＥＮ）は登録商標である）又はカラデックス（カラデックス（Ｋａｌａｄｅｘ）は登録商標である）の商標のポリエチレンナフタレートを新規に使用することにより、熱効果抵抗が高くなり、寸法上の安定性が非常に良好になり、これと同時に内部減衰がポリアミド類等の他の高音フィルムと比較して改善されるということがわかった。試験により、ＰＥＮフィルムは、ポリアミドフィルムに対し、歪みを大幅に減少し、熱許容差容量をポリエステルフィルムよりも高くするということがわかった。これにより、非常に高い動力で使用でき、これと同時に低い歪みを維持する。上文中に言及した従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーよりも遙かに小型の平面型磁気トランスジューサーで使用するのに非常に適しており、これと同時に、小型装置では熱の集中が大きいけれども熱の問題点をなくす。寸法上の安定性により、ダイアフラムの張力の安定性が長期間に亘って向上する。しかしながら、局所的ピーク最適化に関し、本開示による装置は、全体として、それ程高くない望ましい全体温度で作動し、高エネルギ磁石が組み込まれているけれども従来の形体よりも低くできると言わなければならない。
【００９８】
更に高い性能の達成に向かう別の進歩は、コイルの導電性領域２６をダイアフラム２１に接着するのに使用される方法及び材料の進歩により得られる。従来の装置では、使用された接着剤のために限界があった。望ましからぬ特徴には、所望の接着剤質量よりも大きいこと、熱分解、及びダイアフラムフィルムへの導体の移行、紫外線による分解、長い硬化時間、幾つかの場合における導体層の望ましからぬ部分の除去に使用された酸との望ましからぬ相互作用が含まれる。
【００９９】
架橋した接着剤を使用することによって、上述の限界を緩和する上で大きな改善を提供できるということがわかった。詳細には、導電性表面領域をフィルムダイアフラム２１に結合するための低質量高温ポリウレタン架橋接着剤が好ましい。接着剤のうちの幾つかは、
ｉ）付着厚さが０．００２４１３ｍｍ（０．００００９５インチ）であるように接着剤をフィルム表面に印刷（積層するのでない）でき、その結果、ダイアフラム２１に追加される質量を無視できる。
ｉｉ）架橋によりほぼ瞬間的に硬化する。これは、印刷−蝕刻プロセス等のダイアフラムコイル導体製造プロセスで重要である
ｉｉｉ）接着剤は、ダイアフラムの導電性領域の製造中の脱金属被覆プロセスに伴う１４８．８９℃（３００0F）の温度で非常に安定している。
ｉｖ）接着剤の熱性能が、ベースダイアフラム２１材料として使用されるべき所望のフィルムの大部分よりも高い。
ｖ）接着剤は、望ましからぬ金属層領域を除去するための幾つかの好ましいプロセスで使用される酸による悪影響を受けない。これらの理由により、非平衡平面型磁気トランスジューサーは、導電性表面領域２６をフィルムダイアフラム２１に結合するための低質量高温ポリウレタン架橋接着剤を含むのが望ましいということがわかっている。
【０１００】
非平衡平面型磁気トランスジューサーの別の問題点は、ダイアフラム導体２７中の電流によりに発生する磁界が、場合によっては磁気構造３５が発生する磁界を変調し、そのため、トランスジューサーの作動で非線型性が発生し、これにより歪みを生じるということである。この問題点は、高エネルギ磁石を使用する非平衡平面型磁気トランスジューサーで更に大きい。磁界を安定させてこの変調を最小にし、トランスジューサーの応答の線型性を向上することによってこれによる歪みを小さくする方法が望ましい。
【０１０１】
この歪みを小さくし、非平衡平面型磁気トランスジューサーでの高エネルギ磁石の使用を更に最適化する方法は、ダイアフラム２１から少なくとも隙間距離３１離間された磁石列間に組み合わせて配置された導電性短絡シートの使用を適用することであるということがわかっている。これは、銅又は他の非磁性導電性材料で形成できる。この構造により、非平衡システムの磁界の線型性を、更に複雑であるが磁界が対称な平衡平面型磁気スピーカー即ちプッシュ−プル平面型磁気スピーカーの磁界と匹敵させることができる。
【０１０２】
図１２及び磁気構造の支持の議論を再び参照すると、音響的に透明な領域５３ａを持つ少なくとも一つの導電性シート構造５２ｃを使用して、前記シート構造５２ｃが前記多数の磁石列のうちの少なくとも二つの列３５ａと３５ｂとの間に配置された少なくとも表面領域５３ａを持ち、好ましくは全ての磁石列３５ａ、３５ｂ、及び３５ｃの間に組み合わせるように構造が形成された場合、この原因による非線型性が減少する。プレートは、更に、外側磁石３５ｂ及び３５ｃの外側に延びる部分を有し、これらの部分は、上文中に論じたように、構造の経時的クリープ変形によるダイアフラムの張力の変化を小さくするため、間隔が隔てられた部分３０ａ及び３０ｂのところで構造３０を支持するのに役立つ。
【０１０３】
オーディオシステムの他のスピーカーとの適合性の問題点に戻ると、従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーにとって厄介な別の問題点は、弱減衰及び他の不良振幅応答のため、磁気結合がうまくいかないということであり、最低の作動周波数範囲で基本共振周波数で鳴り響く。この周波数範囲では、トランスジューサー自体の可聴性能が損なわれ、最低周波数を上文中に論じたように効果的に取り扱うことができるウーハーシステムと非平衡平面型磁気スピーカーを滑らかに一体化する上で問題が起こるという別の問題点がある。従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーの弱減衰品質のため、ウーハーは、所望のように継ぎ目なく移行するのでなく、平面型トランスジューサーと切り離して即ち別に音を出す傾向がある。ホームシアターサラウンド音響システムの出現により、これらのシステムの一部としてウーハーシステムを適用し、性能を印象的な程に向上することが標準的となった。これらのウーハーシステムを効果的に一体化できないため、別体のウーハー（場合によってはサブウーハーと呼ばれる）を組み込んだサラウンド音響システム又はステレオシステムの当該技術分野における現状の表現に、従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーを、非常に効果的に組み込むことができなかった
高エネルギネオジム磁石を効果的に適用することにより、従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーの上文中に説明した問題点に対する驚く程に効果的な解決策を提供できる。図４、図１８、図１９、及び図２１を参照する。ネオジム磁石等の高エネルギ磁石を使用し、隙間３１を中央で最大に１ｍｍ以下に設定すると、良好な低周波数範囲応答を得ることができる。共振周波数又はこの周波数近くで更に制御された出力を発生させる性能を高めるのが望ましい場合、又は低周波数ウーハーシステムと交差するときに比較的継ぎ目なく相互作用するために共振周波数領域に亘る応答を滑らかにする性能を高めるのが望ましい場合、中央で最大の所定の隙間を０．７５ｍｍ以下、又は場合によっては０．５ｍｍ以下に減少するのが望ましい。この問題点に対処するにあたり、磁石は、少なくとも３５ｍＧＯ又はそれ以上であるのが好ましい。
【０１０４】
上述の方法を適用する場合、即ち非平衡平面型磁気トランスジューサーの性能が向上した場合、トランスジューサーをウーハーシステムと効果的に一体化することにより大幅に改善された結果が得られ、この種のスピーカーを、最終的に、非平衡平面型磁気スピーカーがほとんど入れなかった１０年以上に亘って急速に成長しているスピーカーの用途の領域に効果的に参入させることができる。
【０１０５】
２５ｍＧＯ以上又は好ましくは３５ｍＧＯ又はそれ以上の高エネルギ磁石を本発明に従って適用することによる顕著な思わぬ利点は、従来技術の非平衡設計の通常の過剰偏位の問題点なしで、更に大きな信号出力を提供できるということである。実際、非平衡平面型磁気トランスジューサー１００のダイアフラム２１の中央部分の磁石隙間３１を減少することによって、効率及び減衰が改善されるばかりでなく、大信号出力性能が向上する。従来技術の方法は、大きな音響出力を得るためにダイアフラム２１の移動を大きくできるように磁石隙間３１を拡げることであった。本明細書中に開示した本発明のシステムでは、隙間を従来推奨された１ｍｍから減少し、それ以下の値にし、これを少なくとも２５％乃至５０％減少し、ダイアフラム２１の減衰及び制御を実際に向上する。大信号性能が驚く程向上し、ダイアフラム２１が磁気構造３５に当たる問題点が、更に大きな音響出力について、作動範囲の大部分に亘って減少する。この低周波数制御は、音響品質を改善し、ウーハーシステムと一体化でき、システム全体としての出力及び効率を大きくできる。更に、上文中に詳細に論じたように、これにより、同じ音圧レベルについて必要な非平衡平面型磁気トランスジューサーのダイアフラム２１領域を減少でき、これにより、上文中に詳細に論じたように、ダイアフラム２１領域で代表的には約１９３５．５ｃｍ2 （約３００平方インチ）以上を必要とするという多くの従来技術の非平衡平面型磁気スピーカーの大きな弱点の一つが軽減される。本発明の特徴を組み込むことにより、作用ダイアフラム領域２５が９６７．７４ｃｍ2 （１５０平方インチ）以下で基本共振周波数及び付随的潜在的低周波数範囲が４００Ｈｚ以下の周波数の高性能トランスジューサーを提供できる。また、上文中に詳細に論じたように、この改良方法の有効性のため、ダイアフラム領域を６４５．１６ｃｍ2 （１００平方インチ）以下、場合によっては１９３．５４８ｃｍ2 （３０平方インチ）以下に減少できる。更に、８００Ｈｚ以下の低周波数範囲で作動でき、隙間３１を０．５ｍｍ以下に減少し、作用ダイアフラム領域２５を６４．５１６ｃｍ2 （１０平方インチ）以下であるように適用することができる。
【０１０６】
高エネルギ磁石を非平衡平面型磁気トランスジューサーに適正に適用することによる別の大きな改良は、効率の向上であり、及び従って、必要とされる出力の減少であり、これにより、第１に、温度限界に早期に達することなく、小さな大きさで高い音響出力が得られる。更に、これらの改良は、従来の装置で必要とされた無駄な出力使用を節約しながら、これらの改良が可能である。別の観点から見ると、必要な場合、遙かに高いダイナミックレンジを形成する上で及び更に大きい音響出力を発生する上で、更に大きな動力を加えることができる。更に、本明細書中に開示した実施例は、従来可能であったよりも信頼性が高く且つ小型の非平衡平面型磁気装置である。
【０１０７】
次に図２４及び図２５を参照すると、上文中に開示した多くの実施例のトランスジューサーは、高音域／ツィーターレンジのまさに最高の周波数で作動する別の装置を必要とすることなく、非常に広い帯域幅を発生でき、幾つかの実施例では、本発明の比較的大きな低周波数範囲の実施例１００ｌｆと組み合わせた本発明の小型ツィーター実施例１００ｔを追加することによって、性能を、特に上周波数の分散を改善できる。上文中に開示した実施例は、従来の高周波数用非平衡平面型磁気スピーカー設計よりも小型で効率が高く且つ帯域幅がかなり広い高度に効果的な非平衡平面型磁気ツィーター装置を製造するように最適化できる。実施例の大きさを約５．０８ｃｍ（２インチ）×５．０８ｃｍ（２インチ）のトランスジューサーにすることによって、共振周波数を１ｋＨｚ以下にでき、６００Ｈｚ以下にすることもできる。高周波数帯域幅は、３０ｋＨｚを越えて延びることができ、場合によっては４０ｋＨｚ又は５０ｋＨｚ以上が可能である。この帯域幅の延長が維持され、更に８７乃至９２ｄＢ以上の感度を発生し、これと同時に、本発明者が知っている従来の非平衡平面型磁気ツィーターの表面領域の１０分の１以下にする。これらの従来の非平衡平面型磁気ツィーターの最小のものは、長さが７６．２ｃｍ（３０インチ）以上で幅が３．１７５ｃｍ（１．２５インチ）で感度が８６ｄＢ又はそれ以下である。
【０１０８】
更に詳細には、図４を参照すると、例えば、ツィーターの実施例は作用ダイアフラム領域２５が３．８１ｃｍ（１．５インチ）×５．７１５ｃｍ（２．２５インチ）であり、磁気構造３５とダイアフラム２１との間の隙間３１は、０．７５ｍｍ以下、好ましくは０．２０ｍｍ乃至０．５０ｍｍの範囲内にある。この装置は、非平衡平面型磁気装置が従来有効に機能できなかった、自動車の音響システム、マルチ−メディア、及びホームシアター等の多くの用途で有用であり、現在、広帯域スーパーオーディオＣＤが５０ｋＨｚの帯域幅が可能なホームステレオシステムは、レンジが更に広いツィーターを必要としている。図２４及び図２５の実施例の例は、５００Ｈｚから５０ｋＨｚまで作動でき、低価格の利点を持つ装置の例示の性能を提供する。この驚く程高い周波数応答により、平面型磁気スピーカーを、音響出力の発生に超音波エミッションを使用するパラメトリックスピーカーの一部として適用できる。この用途は、代理人の事件番号第７０２９号の現在継続中の別の特許出願である米国特許出願／ＰＣＴ第              号の要旨である。同特許出願に触れたことにより、この特許出願に開示された内容は本明細書中に含まれたものとし、以下に詳細に論じない。
【０１０９】
再び図２４を参照すると、少なくとも一つのトランスジューサー１００ｔを高い周波数に対して最適化でき、このトランスジューサーよりも低い周波数で作動するように最適化された少なくとも一つのトランスジューサーｌｆに取り付け、これによって、少なくとも一つの広域クロスオーバーフィルタ（図示せず）を更に含むマルチスピーカーを形成する。これは、第１及び第２のトランスジューサーを夫々の周波数範囲で駆動するためのクロスオーバーネットワークを含む。高い周波数信号だけをツィーター１００ｔに提供するようになった別の電力増幅器（図示せず）を設けることができる。低周波数トランスジューサー１００ｌｆに適用された低域フィルタ（図示せず）及び低周波数トランスジューサー用の別の増幅器が設けられていてもよい。電子的設備は、当業者に周知の様々な他の方法のうちの一つの方法で提供できる。
【０１１０】
図２５を参照すると、トランスジューサー１００ｔの高周波数ツィーター部分を大きな低周波数部分１００ｌｆのフットプリント内に一体化できる。このような非平衡平面型磁気トランスジューサーでは、ツィーター領域はダイアフラム２１の一部を使用し、小さなツィーター磁気構造３５ｔが、装置の大きな低周波数磁気構造３５ｌｆと同じ側に設けられている。別の実施例では、ツィーター部分１００ｔが、大きなダイアフラム２１とは反対側の面（図において装置の後側）に配置されたそれ自体の別のダイアフラムを有することができる。
【０１１１】
以上から、多くの問題点及び本発明による解決策が、非平衡平面型磁気トランスジューサーに高エネルギ磁石を組み込むことに含まれるということがわかる。詳細には、ネオジム磁石４０又は非平衡平面型磁気スピーカーで従来使用された磁石の何倍も強いこれまで使用されてこなかった磁石がここ１０年の間に利用できるようになった。非平衡平面型磁気トランスジューサーの有効な用途での４０年以上に亘る試みは、特に、高出力で小型の平パネルが長いこと必要とされてきたけれども利用できなかった成長の著しいサラウンド音響及び自動車の用途の領域で商業的成功を収めなかった。本発明は、ここに開示した実施例によって例示されているように、高エネルギネオジム磁石を非平衡平面型磁気トランスジューサーに組み込む上での問題点を解決するばかりでなく、非平衡平面型磁気スピーカー構造のこれまで利用されてこなかった可能性を高めるための多くの方法を提供する。この磁気スピーカー構造は、長いこと定着してきたコーン型ダイナミックスピーカーに、性能上の利点及び薄いパネルパッケージの利点の両方で挑戦する。本発明は、確立したコーン型ダイナミックスピーカー技術に対する競争力のある挑戦を提供する他、平パネル型平面スピーカー設計での従来の試みを上回る新たな性能を提供する。
【０１１２】
本開示が属する分野の当業者は、本明細書中に開示した特定の装置及び技術に対し、本発明の概念から逸脱することなく、多くの他の変形及び変更を行うことができる。上文中に説明した実施例及び変形例は本発明の原理の用途の単なる例示であるということは理解されるべきである。かくして、現在最も実際的であり且つ好ましい実施例であると考えられる本発明の実施例に関して本発明の特徴及び詳細を添付図面に示し且つ上文中に詳細に説明したが、本明細書中に説明した本発明の精神及び範囲内の原理及び概念から逸脱することなく、多くの変更を行うことができるということは当業者には明らかであろう。以上の開示は、本発明の範囲を限定しようとするものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲に定義されている。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】平衡磁気構造を持つ例示の従来技術のプッシュ−プル平面型磁気トランスジューサーの部分断面図である。
【図２】例示の従来技術の非平衡平面型磁気トランスジューサーの部分断面図である。
【図３】別の従来技術の非平衡平面型磁気トランスジューサーの部分断面図である。
【図４】本発明の原理による例示の非平衡平面型磁気トランスジューサーの断面図である。
【図５】コイルパターンが簡略化してあり、明瞭化の目的でダイアフラムと関連した構造以外の構造が省略してある、本発明の原理による例示の平面型磁気トランスジューサーの正面図である。
【図６】例示の従来技術のトランスジューサーの正面図である。
【図７】幾つかの同じ特徴を持つ従来技術の装置の代表的な大きさの構造に置いた状態で示す、本発明の実施例の正面図である。
【図８】ｄＢを周波数に対してプロットした、本発明による装置及び従来技術の装置の周波数応答及び効率を比較するグラフである。
【図９】本発明の一実施例の正面図である。
【図１０】図９の本発明の実施例のユニットを多数個組み合わせた装置の正面図である。
【図１１】本発明の実施例で、磁石間支持体を概略線で示した、図１２の例に対応するものの断面図である。
【０１１４】
図９の本発明の実施例のユニットを多数個組み合わせた装置の正面図である。
【図１２】磁石間支持体を示す、変形例が外形線で示してある、図１１の実施例の正面図である。
【図１３】図面に示す位置の真下の位置で、かくして図示の格子部材の下にあり且つこの部材によって隠され、及び従って図面に見えない他の構造に独立して取り付けることができる格子部材を含む別の磁石間支持体を組み込んだ本発明の別の実施例の正面図である。
【図１４】磁石間隔、外形線で示す一実施例の支持構造を示す、本発明の例示の実施例の断面図である。
【図１５】バンド、横方向支持部材を備えたワイヤ又はバーでできた格子部材、及び一実施例に含まれるスクリーンカバー等の横方向支持構造用の様々な変形例の形態を装置の様々な位置で外形線で示す、追加の例示の横方向支持構造を持つ本発明の実施例の部分断面概略斜視図である。
【図１６】図１５の実施例と同様であるが、別の例示の横方向支持構造を持つ本発明の一実施例の部分断面概略斜視図である。
【図１７】図１７のａは、ダイアフラムの周囲に亘って減衰体が設けられた本発明の一実施例の概略断面図であり、図１７のｂは、図１７のａの装置の概略部分正面図である。
【図１８】磁石についての磁石隙間が中央磁石又は対称中心線からの離間距離に従って減少する、本発明の一実施例の概略断面図である。
【図１９】磁石についての磁石強さが中央磁石又は対称中心からの離間距離に従って減少する、本発明の一実施例の概略断面図である。
【図２０】添付図面に示す他の実施例で使用できるダイアフラムの正面図である。
【図２１】磁石についての磁石強さ及び磁石−ダイアフラム隙間が中央磁石又は対称中心からの離間距離に従って減少する、本発明の一実施例の概略断面図である。
【図２２】ダイアフラムでの、テスラで示す磁界の強さを磁石列に亘るインチで示す、距離に対してプロットした、従来技術の中央共有磁石エネルギ最大化方法を示すグラフである。
【図２３】局所的ループを中央共有磁気エネルギよりも大きいように高めるために磁石間隔を使用することを示す、本発明の一実施例の磁界の強さを距離に対してプロットした、グラフである。
【図２４】低周波数トランスジューサー及び高周波数トランスジューサーを含む、本発明の一実施例による装置の正面図である。
【図２５】高周波数トランスジューサーを低周波数トランスジューサーの構造に組み込んだ、一実施例ではダイアフラムが共有されており、別の実施例では別体であり且つ装置の後側に位置決めされた図２４の装置の変形例を示す正面図である。
【図２６】局所的磁気エネルギを共有中央磁気エネルギよりも大きく高めるための磁気間隔を示す本発明の一実施例の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
２１  薄膜ダイアフラム
２２  第１側面側
２３  第２側面側
２５  作用領域
２６  導電性表面領域
２７  導電性ストリップ
３０  支持構造
３５  磁気構造
１００  非平衡フリンジ磁界平面型磁気トランスジューサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図８】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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