(57)【要約】  薄型フレームと、薄型フレームに配置された第１の磁石組立体とを含む薄型のスピーカー。第１の磁石組立体は、第１のケージと、第１のケージに配置された複数の磁石とを有する。薄型のスピーカーはまた、コーンと、コーンに取り付けられた支持リングとを有する支持用組立体、および支持リングに取り付けられたボイスコイルを含む。支持リングおよびボイスコイルは、磁石組立体に比較的ごく接近して吊り下げられ、支持リングおよびボイスコイルが、ボイスコイルにおける電気信号に応答して振動するようにしている。【選択図】図３
2014504108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型のスピーカーであって、
薄型フレーム；
前記薄型フレームの内周に配置され、第１のケージと、前記第１のケージに配置された複数の磁石とを有する第１の磁石組立体；
コーンと、前記コーンに取り付けられた支持リングとを有する支持用組立体；
前記支持リング上に巻き付けられたボイスコイル；
を含む薄型のスピーカーにおいて、
前記支持リングおよびボイスコイルが、前記磁石組立体に比較的ごく接近して吊り下げられていて、前記支持リングおよびボイスコイルが、前記ボイスコイルの電気信号に応答して振動するようにしていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２】
請求項１に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型フレームおよび前記支持用組立体に取り付けられた包囲材をさらに含み、前記包囲材が、外周部分、および内周部分、および前記内周部分と外周部分をつなぐアーチ状部分を有することを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３】
請求項２に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記包囲材が弾性材料を含むことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項４】
請求項３に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記外周部分が前記薄型フレームに取り付けられ、および前記内周部分がコーンに取り付けられ、前記コーンが前記薄型フレームに対して平面または凹面であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項５】
請求項３に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記弾性材料がブチルゴムであることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項６】
請求項１に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記複数の磁石が、前記ケージの周囲の個々のポケットに配置されることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項７】
請求項１に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型フレームに配置された第２の磁石組立体をさらに含み、前記第２の磁石組立体が、第２のケージと、前記第２のケージに配置された複数の磁石とを有し、前記第２の磁石組立体が、前記第１の磁石組立体と同心であり、かつその幅または直径が前記第１の磁石組立体の幅または直径よりも小さいことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項８】
請求項７に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体および前記第２の磁石組立体が、前記第１および第２の磁石組立体にある前記複数の磁石の各々の底面に取り付けられた底板によってつながれていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項９】
請求項８に記載の薄型のスピーカーにおいて、第１の上板が、前記第１の磁石組立体にある前記複数の磁石の各々の上面に取り付けられ、および第２の上板が、前記第２の磁石組立体にある前記複数の磁石の各々の上面に取り付けられていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１０】
請求項９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の上板と前記第２の上板との間の間隙に、前記支持リングおよびボイスコイルを収容していることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１１】
請求項８に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体、第２の磁石組立体、および底板が環状であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１２】
請求項８に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体、第２の磁石組立体、および底板が矩形であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１３】
請求項１に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記ボイスコイルが、前記支持リングの周りに巻き付けられた金属線を含むことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１４】
請求項１に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体が：
前記第１の磁石組立体にある前記複数の磁石の各々の底面に取り付けられた磁極片であって、水平部分および垂直部分を有する磁極片；
前記第１の磁石組立体にある前記複数の磁石の各々の上面に取り付けられた上板；
を含み、
前記上板と前記垂直部分との間の間隙に、前記支持リングおよびボイスコイルを収容していることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１５】
請求項１４に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記フレーム、第１の磁石組立体、磁極片、および上板が、環状または矩形のいずれかであることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１６】
請求項１４に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体および前記ボイスコイルが、前記フレームの中心軸の周りで同心であり、前記磁石組立体が、前記フレームの内周面に沿って配置されていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１７】
請求項１６に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記ボイスコイルの直径が前記磁石組立体よりも大きいことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１８】
請求項１６に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記ボイスコイルの直径が前記磁石組立体よりも小さいことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項１９】
薄型のスピーカーであって、
薄型フレーム；
前記薄型フレームの内周に配置された第１の磁石組立体であって、第１のケージと、前記第１のケージに配置された複合磁性材料の第１の固体リングとを有する第１の磁石組立体；
コーンと、前記コーンに取り付けられた支持リングとを有する支持用組立体；
前記支持リング上に巻き付けられたボイスコイル；
を含む薄型のスピーカーにおいて、
前記支持リングおよびボイスコイルが、前記磁石組立体に比較的ごく接近して吊り下げられていて、前記支持リングおよびボイスコイルが、前記ボイスコイルにおける電気信号に応答して振動するようにしていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２０】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、複合磁性材料の前記第１の固体リングが、エポキシ中に懸濁状態にされた磁性材料の複数の断片を含み、および前記複数の断片の磁極は、前記エポキシの硬化前に整列されていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２１】
請求項２０に記載の薄型のスピーカーにおいて、磁性材料の前記断片が、ネオジムの断片を含むことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２２】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型フレームおよび前記支持用組立体に取り付けられた包囲材をさらに含み、前記包囲材が弾性材料製であり、かつ外周部分、および内周部分、および前記内周部分と前記外周部分をつなぐアーチ状部分を有し、前記外周部分が前記薄型フレームに取り付けられ、および前記内周部分がコーンに取り付けられ、前記コーンは、前記薄型フレームに対して平面または凹面であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２３】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記第１の磁石組立体が：
複合磁性材料の前記第１の固体リングの底面に取り付けられた磁極片であって、水平部分および垂直部分を有する磁極片；
複合磁性材料の前記第１の固体リングの上面に取り付けられた上板；
を含み、
前記上板と前記垂直部分との間の間隙に、前記支持リングおよびボイスコイルを収容していることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２４】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型フレームに配置された第２の磁石組立体をさらに含み、前記第２の磁石組立体は、第２のケージと、前記第２のケージに配置された複合磁性材料の第２の固体リングとを有し、前記第２の磁石組立体は、前記第１の磁石組立体と同心であり、かつその幅または直径は、前記第１の磁石組立体よりも小さく；
前記第１の磁石組立体および前記第２の磁石組立体は、前記第１および第２の磁石組立体にある複合磁性材料の前記第１および第２の固体リングの底面に取り付けられた底板によって接続されていることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２５】
請求項２４に記載の薄型のスピーカーにおいて、第１の上板が、複合磁性材料の前記第１の固体リングの上面に取り付けられ、および第２の上板が、複合磁性材料の前記第２の固体リングの各々の上面に取り付けられ、前記第１の上板と前記第２の上板との間の間隙に、前記支持リングおよびボイスコイルを収容していることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２６】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、複合磁性材料の前記第１の固体リングが、個々の磁極が整列された磁性断片を含んで、複合磁性材料の前記第１の固体リングが効果的に単一のＮ極と単一のＳ極とを有するようにし；および
前記支持リング上に巻き付けられた第２のボイスコイルをさらに含み、前記ボイスコイルおよび前記第２のボイスコイルが、複合磁性材料の前記第１の固体リングの反対極にごく接近していることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２７】
請求項１９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型のスピーカーの幅または直径対前記スピーカーの深さの比が１０を上回ることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２８】
請求項２７に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記薄型のスピーカーの幅または直径対前記スピーカーの深さの比が２０を上回ることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項２９】
薄型のスピーカーにおいて、
段付き部分を有するフレームであって、前記段付き部分が内部に複数の開口部を有し、前記段付き部分が、前記フレームの内周囲に沿って配置されている、フレーム；
前記複数の開口部に配置された複数の磁石；
前記段付きフレーム内に嵌ったコーンディスクによって支持されるボイスコイルであって、前記複数の磁石に比較的ごく接近して吊り下げられるボイスコイル；および
前記フレームに前記複数の磁石を一緒に保持する上板および磁極片であって、前記ボイスコイルが前記上板と磁極片との間の間隙で振動できるように組み立てられた上板および磁極片
を含むことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３０】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、弾性材料製の包囲材をさらに含み、前記包囲材は外周部分および内周部分を有し、前記外周部分は前記フレームに取り付けられ、前記内周部分は前記コーンディスクに取り付けられて、前記コーンディスクおよびボイスコイルが、前記上板と磁極片との間の間隙に吊り下げられるようにすることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３１】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記コーンディスクがアルミニウム製であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３２】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記コーンディスクが透明材料製であることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３３】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記フレームの周囲部分が複数の開口部を含むことを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３４】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記フレーム、上板、磁極片、コーンディスク、およびボイスコイルの各々が、環状または矩形のいずれかであることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【請求項３５】
請求項２９に記載の薄型のスピーカーにおいて、前記磁極片が水平部分および垂直部分を有し、前記垂直部分と前記上板の内周囲面との間に間隙があることを特徴とする、薄型のスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、様々な家庭用電化製品およびオーディオシステムで使用されるものなどのスピーカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオシステムは、一般に、家庭、職場、自動車、および多くの携帯用の電子機器において用いられている。これらのオーディオシステムを配置させる方法を決定する点で考慮すべきことの１つは、システムが必要とする空間量である。多くの場合、スピーカーは、オーディオシステムの最も大きい構成部品である。一般に、キャビネットと、様々なスピーカー用部品、特に、例えばウーファ（低音用スピーカー）またはサブウーファなどの、歪みの少ない低周波音をもたらす構成部品とが、大きくて嵩張る傾向がある。典型的なサブウーファのサイズは、それらを、例えば、自動車や、ホームオーディオシステムに、または空間が限られている商業的応用に、または使用者が、聴取者には構成部品がある程度見えないようにしたいと思うシステムに、容易にかつ好都合に組み込むことを困難にすることがある。それゆえ、明瞭な低周波音をもたらすが、従来のスピーカー用部品よりも嵩張らないスピーカー用部品を有することが望ましい。
【０００３】
サブウーファキャビネットのサイズを低減させるサブウーファ設計の特定の方法は、Ｃａｒｖｅｒに発行された米国特許第６，１３０，９５４号明細書に開示されており、その教示および開示は、その全体が本書に参照により組み込まれる。
【０００４】
本発明の実施形態は、歪みの少ない明瞭な低周波音をもたらす、そのようなスピーカー用部品を提供する。本発明のこれらのおよび他の利点、ならびに追加的な発明的特徴は、本明細書で提供する本発明の説明から明らかとなる。
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、本発明の実施形態は、薄型フレームと、薄型フレームに配置された第１の磁石組立体とを有する薄型のスピーカーを提供する。第１の磁石組立体は、第１のケージと、第１のケージに配置された複数の磁石とを有する。薄型のスピーカーはまた、コーン、およびコーンに取り付けられた支持リングを有する支持用組立体と、支持リングに取り付けられたボイスコイルとを含む。支持リングおよびボイスコイルは、磁石組立体に比較的ごく接近して吊り下げられ、支持リングおよびボイスコイルが、ボイスコイルにおける電気信号に応答して振動するようにする。
【０００６】
特定の実施形態では、複数の磁石が、ケージの周囲にある個々のポケットに配置される。第１の磁石組立体、第２の磁石組立体、および底板は、環状または矩形とし得る。別の実施形態では、ボイスコイルは、支持リングの周りに巻き付けられる金属線であり、および第１の磁石組立体およびボイスコイルは、フレームの中心軸の周りで同心である。磁石組立体は、フレームの内周面に沿って配置されている。いくつかの実施形態では、ボイスコイルの直径は磁石組立体よりも大きいとし、および代替的な実施形態では、その直径は磁石組立体よりも小さいとし得る。
【０００７】
別の態様では、本発明の実施形態は、薄型フレームと、薄型フレームに配置された第１の磁石組立体とを有する薄型のスピーカーを提供する。第１の磁石組立体は、第１のケージと、第１のケージに配置された複合磁性材料の第１の固体リングとを有する。薄型のスピーカーはまた、コーン、およびコーンに取り付けられた支持リングを有する支持用組立体と、支持リングに取り付けられたボイスコイルとを含む。支持リングおよびボイスコイルは、磁石組立体に比較的ごく接近して吊り下げられ、支持リングおよびボイスコイルが、ボイスコイルにおける電気信号に応答して振動するようにする。
【０００８】
本発明の実施形態では、複合磁性材料の第１の固体リングは、エポキシ中に懸濁状態にされた磁性材料の複数の断片を含む。複数の断片の磁極は、エポキシの硬化前に整列されている。特定の実施形態では、磁性材料の断片は、ネオジムの断片を含む。
【０００９】
薄型のスピーカーは、薄型フレームおよび支持用組立体に取り付けられた包囲材（ｓｕｒｒｏｕｎｄ）をさらに含み得る。包囲材は弾性材料製であり、かつ外周部分、および内周部分、および内周部分と外周部分をつなぐアーチ状部分を有する。外周部分は、薄型フレームに取り付けられ、および内周部分はコーンに取り付けられている。コーンは、薄型フレームに対して平面または凹面である。特定の実施形態では、包囲材はブチルゴム製である。
【００１０】
薄型のスピーカーの特定の実施形態では、第１の磁石組立体は、複合磁性材料の第１の固体リングの底面に取り付けられた磁極片を有する。磁極片は、水平部分および垂直部分を有する。複合磁性材料の第１の固体リングの上面には上板が取り付けられる。上板と垂直部分との間の間隙に、支持リングおよびボイスコイルを収容している。
【００１１】
さらに、薄型のスピーカーが、薄型フレームに配置された第２の磁石組立体を含み得る。第２の磁石組立体は、第２のケージと、第２のケージに配置された複合磁性材料の第２の固体リングとを有する。第２の磁石組立体は第１の磁石組立体と同心であり、かつその幅または直径が第１の磁石組立体よりも小さい。第１の磁石組立体および第２の磁石組立体は、第１および第２の磁石組立体における複合磁性材料の第１および第２の固体リングの底面に取り付けられた底板によって接続されている。実施形態では、第１の上板が複合磁性材料の第１の固体リングの上面に取り付けられ、および第２の上板が、複合磁性材料の第２の固体リングの各々の上面に取り付けられている。第１の上板と第２の上板との間の間隙に、支持リングおよびボイスコイルを収容している。
【００１２】
特定の実施形態では、複合磁性材料の第１の固体リングは、複合磁性材料の第１の固体リングが効果的に単一のＮ極と単一のＳ極とを有するように個々の磁極が整列されている磁性断片を含む。さらに、第２のボイスコイルは支持リング上に巻き付けられ、ボイスコイルおよび第２のボイスコイルは、複合磁性材料の第１の固体リングの反対極にごく接近している。
【００１３】
特定の実施形態では、薄型のスピーカーの幅または直径対スピーカーの深さの比は、一部の実施形態では１０を上回り、および特定の実施形態では２０を上回る。
【００１４】
さらに別の態様では、本発明の実施形態は、段付き部分を有するフレームを含む薄型のスピーカーを提供する。段付き部分は複数の開口部を有し、かつ複数の開口部には複数の磁石が配置されている。ボイスコイルは、段付きフレーム内に嵌るコーンディスクによって支持され、およびボイスコイルは、複数の磁石に比較的ごく接近して吊り下げられている。同時に、上板および磁極片が、フレームに複数の磁石を保持する。上板および磁極片は、ボイスコイルが上板と磁極片との間の間隙で振動できるように、組み立てられる。
【００１５】
特定の薄型のスピーカーは弾性材料製の包囲材を含み、包囲材は外周部分および内周部分を有し、外周部分はフレームに取り付けられ、内周部分はコーンディスクに取り付けられて、コーンディスクおよびボイスコイルが、上板と磁極片との間の間隙に吊り下げられるようにする。
【００１６】
実施形態では、コーンディスクは、アルミニウムおよび透明材料の一方から作製される。フレームの周囲部分は複数の開口部を含み得る。別の実施形態では、磁極片は水平部分および垂直部分を有し、および上述の間隙は、垂直部分と上板の内周囲面との間にある。
【００１７】
本発明の他の態様、目的、および利点は、添付の図面と併せて、以下の詳細な説明からより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本明細書に組み込まれかつその一部をなす添付の図面は、本発明のいくつかの態様を示し、その記述と共に、本発明の原理を説明する働きをする。
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施形態に従って構築された薄型のスピーカーの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の特定の実施形態に従って構築された図１の薄型のスピーカーの断面図である。
【図３】図３は、異なる角度で示しかつ薄型のスピーカーの斜視図を提供する、図２の薄型のスピーカーの断面図である。
【図４】図４は、本発明の代替的な実施形態に従って構築された薄型のスピーカーの断面図である。
【図５】図５は、異なる角度で示しかつ薄型のスピーカーの斜視図を提供する、図４の薄型のスピーカーの断面図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態による、後面バッフルおよび第２の包囲材を含む薄型のスピーカーの断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従って構築された薄型の矩形スピーカーの斜視図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従って構築された薄型の矩形スピーカーの斜視図である。
【図９】図９は、正方形の筐体に組み立てられた図１の薄型のスピーカーの斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の代替的な実施形態に従って構築された薄型のスピーカーの断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に従って構築された薄型のスピーカーの分解等角図である。
【図１２】図１２は、複数の開口部を備えるフレームを含む請求項１１の薄型のスピーカーの等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を特定の好ましい実施形態に関連して説明するが、それらの実施形態に限定するものではない。反対に、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の趣旨および範囲内に含まれるとして、全ての代替例、修正例、および等価物を網羅するものである。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に従って構築された薄型のスピーカー１００の斜視図を示す。特定の実施形態では、図１の薄型のスピーカー１００は、低周波音をもたらすように構成されたサブウーファである。多くの従来のスピーカーシステムでは、サブウーファ（または単に「サブ」）は、一般に、直径が８インチ〜２１インチであり、低音域の可聴周波数（すなわち「バス」）の再生に専念するものである。サブウーファの典型的な周波数範囲は、消費者製品では約２０〜２００Ｈｚであり、本格的な生の演奏音（ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ  ｌｉｖｅ  ｓｏｕｎｄ）では１００Ｈｚを下回わり、および最新式のサブウーファでは８０Ｈｚを下回ることが多い。
【００２２】
図１の実施形態では、薄型のスピーカー１００は、内部にカップ様部分１０４を含む実質的にディスク状の薄型フレーム１０２と、ディスク状フレーム１０２の周辺において、カップ様部分１０４の上縁に取り付けられたフランジ状部分１０６とを含む。少なくとも１つの実施形態では、フレーム１０２は、単一の、可鍛性があるが十分に剛性を有する材料から付形および形成されるか、または適切な剛性のある材料から成形される。しかしながら、代替的な実施形態では、フレーム１０２は、別個の構成部品から組み立てられる。
【００２３】
フランジ状部分１０６の表面上に、包囲材１０８が取り付けられる。包囲材１０８は、弾性材料、例えばブチルゴムなどのエラストマーから作製された環状部品である。特定の実施形態では、包囲材１０８の環状面はアーチ状となっており、アーチ１１２の第１の平坦部分１１０すなわち外側平坦部分と、アーチ１１２の第２の平坦部分１１４すなわち内側平坦部分とを備え、アーチ１１２の頂点が、環状包囲材１０８の内径と外径との間の中間点においてほぼ円形を形成している。包囲材１０８の第１の平坦部分１１０は、フレーム１０２のフランジ状部分１０６の表面に取り付けられている。包囲材１０８の第２の平坦部分１１４は、半径方向にカップ様部分１０４まで延在し、かつ、図２および図３に示すように、コーン１１８と支持リング１２０とを含む支持用組立体１１６に取り付けられている。本発明の実施形態に関して、「コーン」は必ずしも円錐状ではなく、かつ、限定されるものではないが、平面、凹面、凸面、および円錐形を含む様々な形状を有し得る。従来のスピーカーでは、支持リング１２０は、より典型的には、巻型またはボイスコイル巻型と呼ばれる。
【００２４】
図２および図３は、薄型のスピーカー１００の断面図を示す。包囲材１０８の第２の平坦部分１１４は、平面的な円形コーン１１８に取り付けられている。円形コーン１１８は、同様に、ボイスコイル１２２を支持する支持リング１２０に取り付けられている。本発明の実施形態では、ボイスコイル１２２は、アルミニウム、銅、これらの金属の合金から、またはいくつかの他の好適な材料から作製された線材を含む。線材は、支持リング１２０の周りに巻き付けられる。支持リング１２０は、プラスチックから、またはボイスコイル１２２を支持するのに好適ないくつかの他の軽量であるが剛性を有する材料から作製され得る。図２の実施形態は、第１の磁石組立体１２４および第２の磁石組立体１２６を示す。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態では、各磁石組立体１２４、１２６は、複数の磁石１２８を保持する環状ケージを含む。一般に、環状ケージは、フレーム１０２の周囲に複数の磁石１２８を等間隔に並べるように構成される。図示の第１および第２の磁石組立体１２４、１２６は環状であり、第１の磁石組立体１２４の直径は第２の磁石組立体１２６の直径よりも大きい。フレーム１０２は、環状ケージを適切な位置に保持するように構成され得る。いくつかの実施形態では、磁石１２８は、環状ケージの全周囲にあるポケットに並んで配置される。
【００２６】
第１の磁石組立体１２４、すなわち外側磁石組立体は、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の外径面から離間して、フレーム１０２のカップ様部分１０４の内壁に実質的に沿って配置される。第２の磁石組立体１２６、すなわち内側磁石組立体は、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の内径面から離間して配置される。少なくとも１つの実施形態では、磁石組立体１２４、１２６は各々、ネオジムやサマリウムコバルトなどの希土類金属製の磁石１２８を含む。これら磁石１２８の強度は、一般に従来のスピーカーでみられるものよりも小型かつ軽量な磁石組立体の構築を可能にする。特定の実施形態では、各磁石１２８は矩形であり、かつ高さ約１インチ×幅０．５インチ×深さ８インチある。しかしながら、代替的な実施形態は、これよりも大きいまたは小さい磁石１２８を含み得る。さらに、代替的な実施形態では、磁石１２８は、平面的ではなく湾曲していてもよいし、または矩形以外の形状を有してもよい。
【００２７】
環状底板１３０が、外側磁石組立体１２４にある磁石１２８の底面を、内側磁石組立体１２６にある磁石１２８の底面につなぐ。従来のスピーカーでは、この底板１３０は磁極片と呼ばれることがある。少なくとも１つの実施形態では、環状底板１３０は、磁石１２８から離れるように外側にアーチ状になっており、ボイスコイル１２２が磁石組立体１２４と１２６との間で移動するためのより大きな空間を生み出している。２つの環状上板がある。第１の上板１３２、すなわち外側上板は、外側磁石組立体１２４にある磁石１２８の上面に取り付けられる。第２の上板１３４、すなわち内側上板は、内側磁石組立体１２６の磁石１２８の上面に取り付けられる。
【００２８】
図２から分かるように、第１および第２の磁石組立体１２４、１２６は、底板および上板１３０、１３２、１３４と共に、ボイスコイル１２２用の開口部を内部に備える矩形または箱のような断面を形成する。開口部は、より正確には、外側の第１の上板１３２と内側の第２の上板１３４との間の環状間隙１３６であると説明される。この環状間隙は、一般に磁気間隙１３６と呼ばれ、環状ボイスコイル１２２および取り付けられた支持リング１２０が、上板１３２、１３４のいずれかと接触することなく、磁気間隙１３６において前後に動けるようにするのにちょうどよい十分な広さで離間されている。それゆえ、薄型のスピーカー１００が動作していないとき、ボイスコイル１２２および支持リング１２０は、コーン１１８および包囲材１０８への接続を介して、２つの磁石組立体１２４、１２６間にボイスコイル１２２の少なくとも一部分があるような状態で、２つの環状上板１３２、１３４間の磁気間隙１３６に吊り下げられる。実施形態では、底板および２つの上板は強磁性体材料製である。
【００２９】
磁石組立体１２４、１２６を環状に作製し、かつボイスコイル１２２を磁石組立体１２４、１２６に対して離間させることによって、従来のサブウーファと比較して深さが十分に低減されたサブウーファを構築することが可能となる。環状の内側および外側磁石組立体１２４、１２６は実質的に同心である。薄型のスピーカー１００の深さが浅くても、内側および外側磁石組立体１２４、１２６は、動作中、上板１３２、１３４および底板１３０と共に、低周波音の歪みが少ない状態でボイスコイル１２２および取り付けられた支持リング１２０を駆動するのに十分な磁場を生成する。薄型のスピーカー１００の典型的な実施形態（例えば、家庭用オーディオシステム）は、高さが約１インチの磁石１２８を使用するとき、２０インチ以上までの直径に対しても、深さ、すなわち厚みが約２〜３インチとなることが考慮される。しかしながら、例えば、磁石１２８の高さおよび対応するボイスコイル１２２の高さを低くすることによって、この３インチの深さを２インチ未満まで、または１インチ未満までさらに浅くすることができることも考慮される。それゆえ、薄型のスピーカー１００の実施形態では、薄型フレーム１０２の直径すなわち幅対フレーム１０２の厚みすなわち深さの比は、約７〜２５となり、および、一部の実施形態では２５超とし得る。本出願に照らして、用語「薄型」は、上述の範囲の幅対深さの比を有するスピーカーおよびスピーカー用部品を指す。
【００３０】
本明細書で開示する設計は、拡大縮小可能であるため、ヘッドホン、携帯電話およびＭＰ３プレーやなどの応用に使用するために、薄型のスピーカー１００を小型化できることも留意されたい。しかしながら、その対極に、薄型のスピーカー１００を、家庭、または自動車用のスピーカーシステムに使用するのにより好適なより大きなサイズに、または商業的応用、例えばスタジアムや娯楽の場で使用するためのスピーカーシステムに使用するのに好適なサイズに製造できる。それゆえ、この設計が、直径が０．５インチほどの小さいスピーカーから、直径が３０インチ超のものにまでに使用されることが想定される。さらに、薄型設計にスケーラビリティがあることによって、全てのサイズのスピーカーが、上記で特定した範囲に従う幅対深さの比を有することができる。
【００３１】
同様に図２および図３に示される本発明の代替的な実施形態では、複合磁性材料の固体リングを含む磁石組立体が用いられる。この実施形態では、磁性材料、例えばネオジムのいくつもの断片が、液状エポキシ中に懸濁状態にされている。液状エポキシは、リングに形成され、かつ磁性断片の磁極は、リングが実質的に単一のＮ極と単一のＳ極とを有するように、整列されている。次いで、エポキシが硬化して、剛性の磁性リングを形成する。図４および図５の実施形態に示し、以下説明するように、磁性リングを強磁性体材料の上板１３２および底板１３０に取り付けて、スピーカーフレーム１０２に組み立てる。別の実施形態では、図２および図３の実施形態に示すように、直径がわずかに異なる２つの固体磁性リング１２４、１２６を使用して、ボイスコイル１２２の各側の磁石１２８を表す。一般に、固体磁性リング１２４、１２６は、同心に配置され、かつ図２および図３に示すように、強磁性体材料の底板１３０がリング１２４、１２６を底縁においてつなぐように、両磁性リング１２４、１２６に組み立てられる。実施形態では、図２および図３に示すように、各磁性リング１２４、１２６は、強磁性体材料のそれ自体の上板１３２、１３４を有し、それら上板は、内部に吊り下げられたボイスコイル１２２が移動できるようにする磁気間隙１３６を形成するように配置されている。
【００３２】
図４および図５は、薄型のスピーカー２００の代替的な実施形態の断面図を示す。この代替的な実施形態では、フレーム１０２、包囲材１０８、ボイスコイル１２２、および支持リング１２２は、図２および図３の実施形態にある構成部品と同様または同一である。しかしながら、代替的な実施形態は、ケージ２２５と複数の矩形磁石１２８とを有する磁石組立体２２４を１つのみ有する。さらに、コーン２１８は、図１〜３の平面様のコーン１１８の代わりに、この実施形態では凹面であり、フレーム１０２のカップ様部分１０４の方へ湾曲している。図４および図５の実施形態では、磁石組立体２２４は、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の外径面に対面するフレーム１０２のカップ様部分１０４の内壁に沿って配置されている。一部の実施形態では、スナップリング２０３または同様の装置を使用して、磁石組立体２２４をフレーム１０２内の適所に固定する。上板２３２は、磁石組立体２２４の磁石１２８の上面に取り付けられ、かつ磁石１２８の上部から水平に短い距離だけ延在する。底板または磁極片２３０が、磁石組立体２２４にある磁石１２８の底面に取り付けられる。磁極片２３０は、環状ボイスコイル１２２の下で磁石１２８から水平に延在し、かつ垂直部分２３１が、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の内径面の方へ上方に離間して延出する。
【００３３】
この配置では、上板２３２と磁極片２３０の垂直部分２３１との間に磁気間隙２３６がある。少なくとも１つの実施形態では、上板２３２および磁極片２３０は強磁性体材料製である。このように、ボイスコイル１２２および支持リング１２０は、上板２３２と磁極片２３０の垂直部分２３１との間の、およびまた磁石組立体２２４と磁極片２３０の垂直部分２３１との間の磁気間隙２３６に吊り下げられる。
【００３４】
動作中、磁石組立体２２４および磁極片２３０は、低周波音の歪みの少ない、深さの浅い薄型のスピーカー２００内でも、ボイスコイル１２２および取り付けられた支持リング１２０を駆動するのに十分な磁場を生成する。支持用組立体１１６は、包囲材１０８へ取り付けることによって吊り下げ状態で支持され、磁石組立体２２４と磁極片２３０の垂直部分２３１との間の空間で振動する、または前後に動く。本発明の特定の実施形態では、ボイスコイル１２２が動く範囲は約０．５インチ〜０．７５インチである。しかしながら、磁石１２８のサイズ、およびボイスコイル１２２の厚さに応じて、ボイスコイル１２２が動く範囲は０．５〜０．７５インチよりも大きくも小さくもなり得る。
【００３５】
図４および図５の本発明の代替的な実施形態では、磁石組立体２２４は、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の内側に位置決めされ、磁石１２８が、ボイスコイル１２２および支持リング１２０の内径面に対面するようにする。この実施形態では、上述の実施形態のように、磁極片２３０は、磁石１２８の底面に取り付けられる。垂直部分２３１は、環状ボイスコイル１２２の下に、かつボイスコイル１２２および支持リング１２０の外径面の方へ上方に離間して延出する。上記の例のように、磁極片２３０は強磁性体材料製である。また、上記の例のように、ボイスコイル１２２および支持リング１２０は、磁石組立体２２４と磁極片２３０の垂直部分２３１との間に吊り下げられている。さらに、ボイスコイルは、この別の実施形態では、磁石組立体２２４と磁極片２３０の垂直部分２３１との間の磁気間隙２３６において振動する、すなわち前後に動く。
【００３６】
図６は、包囲材１０８と、凹面コーン２１８と、フレーム１０２に取り付けられた後面バッフル３０８とを含む薄型のスピーカー３００の実施形態を示す。後面バッフル３０８は、包囲材１０８と構造的に同様であり、ブチルゴムなどの弾性エラストマー材料から作製されている。後面バッフル１０８は、フレーム１０２の後面部分３１０がある程度動けるようにする。この構成では、薄型のスピーカー３００は、アイソバリックスピーカーと類似した機能を果たし、周波数応答が下げられる。一般に、用語「アイソバリックスピーカー」は、ラウドスピーカーユニットにおいて少なくとも２つのウーファ、またはバスドライバーを使用する動作特性を指す。実際的な観点では、スピーカーシステムへのアイソバリックローディング（ｉｓｏｂａｒｉｃ  ｌｏａｄｉｎｇ）の使用は、バス周波数応答を下げることである。
【００３７】
図７および図８は、本発明の実施形態に従って構築された薄型の矩形スピーカー４００の斜視図を示す。矩形スピーカー４００の構成部品および内部構造は、上述の実施形態のものと同様または同一であり、例外は、フレーム、包囲材、磁石組立体、ボイスコイル、および支持リング、およびコーンが、円形ではなく矩形であることである。当然ながら、本発明の代替的な実施形態では、薄型のスピーカーは、卵形、六角形、八角形、三角形などの他の形状に、または様々な形状のいずれかに構成できる。図７に示す矩形スピーカー４００の１つの利点は、図８に示すように、家庭または建物の壁に、隣接する間柱の間にはめ込んで容易に設置できることである。しかしながら、これは、図９に示すような、矩形の箱４０２に設置された丸みを帯びた薄型のスピーカー１００を使用して達成することもできる。
【００３８】
図１０は、本発明の実施形態によるデュアルコイル構成を有する薄型のスピーカー５００の平面図である。この実施形態では、磁石組立体は、磁石組立体５２６にある複数の比較的小型の磁石１２８、または上述のような磁石組立体５２６にある複合磁性材料の固体リングのいずれかを保持するように構成された環状ケージ５２４を含む。特定の実施形態では、磁石組立体５２６は、フレーム１０２と接触しているか、またはそれにごく接近している。ほぼサイズが等しい上板５３２および底板５３０が、それぞれ、磁石１２８の上縁および底縁に取り付けられている。
【００３９】
上板および底板５３２、５３０は強磁性体材料製であり、かつ磁石１２８およびフレーム１０２の周囲から半径方向に内向きに突出する。第１のボイスコイル５２２が、上板５３２に比較的ごく接近して配置される一方、第２のボイスコイル５２３は、底板５３０に比較的ごく接近して配置される。少なくとも１つの実施形態では、２つのボイスコイル５２２、５２３が、支持リング５２０の周りに反対方向に巻き付けられる。代替的な実施形態では、２つのボイスコイル５２２、５２３は、同じ方向に巻き付けられるが、第１のボイスコイル５２２の終端部は電源装置（図示せず）に接続されて、極性が、第２のボイスコイル５２３の終端部の逆となるようにする。この方法では、磁石１２８の反対極に近接して配置されるボイスコイル５２２、５２３は、スピーカー５００を駆動する電気信号に応答して同じ方向に動く。
【００４０】
図１１は、本発明の実施形態に従って構築された薄型のスピーカー６００の分解等角図である。薄型のスピーカー６００は、フランジ６０３と内部段６０５とを備える環状の段付きフレーム６０２を有する。内部段６０５の周囲には、複数の磁石６０４を保持するための複数の矩形開口部６０７がある。矩形開口部６０７によって適所に保持されているが、複数の磁石６０４の各々は、磁極片６０６によって底部において支持され、かつ上板６０８によって上部において支持される。磁極片ｅ６０６は、環状の水平部分６０９および環状の垂直部分６１５を含む。図示の実施形態では、磁石６０４は立方体状であるが、代替的な実施形態では、磁石は、立方体状以外の形状を有してもよく、および矩形開口部６０７は矩形以外でもよい。別の実施形態では、複数の磁石６０４は、上述のような複合磁性材料の固体リングで置き換えてもよい。
【００４１】
磁極片および上板６０６、６０８は強磁性体材料製である。ブチルゴムなどの弾性材料製の環状包囲材６１０は、外周部分６１１および内周部分６１３を有する。外周部分６１１は環状の段付きフレーム６０２のフランジ６０３に取り付けられる一方、内周部分６１３はコーンディスク６１２に取り付けられ、このコーンディスクは、先の実施形態のコーンと支持リングを統合したものである。特定の実施形態では、コーンディスク６１２はアルミニウム製であり、スピーカーの動作中に磁気渦電流を低下させる効果を有する。その結果、薄型のスピーカー６００は、より効率的に動作する、すなわち、非金属製のコーンディスク６１２を使用する薄型のスピーカー６００と比較したときに、等価の出力に対して必要とする電力が少ない。代替的な実施形態では、コーンディスク６１２は、スピーカーの内部部品がはっきりと見えるようにする透明材料から作製される。この場合、コーンディスクの透明な面の後ろ側に灯を配置して、薄型のスピーカー６００の見た目を良くすることができる。さらに、透明材料を被覆して、デジタル写真またはビデオをコーンディスク６１２の表面上で見ることができるようにする。
【００４２】
ボイスコイル６１４は、コーンディスク６１２の周囲部分に巻き付けられる。当業者には、ボイスコイル６１４はコーンディスクと一体化され、単一の構成部品が、例えば図２の実施形態に示すコーン、支持リング、およびボイスコイルを含むようにすることが認識される。
【００４３】
薄型のスピーカー６００の動作は、上述の実施形態によく似ている。完全に組み立てられると、上板６０８と磁極片６０６の垂直部分６１５との間には間隙（図示せず）がある。ボイスコイル６１４、およびコーンディスク６１２の周囲部分は、間隙に吊り下げられ、包囲材６１０によって適所に保持される。図１１から分かるように、包囲材６１０は、図２の包囲材１０８に示す１つのアーチ状部分ではなく、２つのアーチ状部分を有する。図１１のより大きな包囲材６０８を用いて、包囲材６０８とコーンディスク６１２との間をよりしっかりと取り付けている。これは、コーンディスク６１２およびボイスコイル６１４に支持および安定性をよりもたらす。
【００４４】
図１２は、組み立てられた薄型のスピーカー６００の等角図を示す。図１２の実施形態では、薄型スピーカー６００はフレーム６２２を有し、フレーム６２２の周囲部分には複数のスロット６２４がある。図示の実施形態では、スロットは、垂直に方向付けられている。スロットがあることによって、空気の冷却流が薄型のスピーカー６００に対して出入りできるようになる。代替的な実施形態では、スロット６２４は、丸い穴、または好適な形状の開口部とすることができ、スピーカー６００を通って空気が流れることができるようにする。別の実施形態では、磁極片６０６は、フレーム６２２にあるものと同様または同一の複数の開口部を有し得る。冷却機能に加えて、複数のスロット６２４はまた、スピーカーの動作中にコーンディスク６１２が動くことによって生じる薄型のスピーカー６００内部の背圧を低下させる。これにより、薄型のスピーカー６００の構成部品に対する応力を低下させる。従来の封止されたスピーカーでは、スピーカーの動作中に背圧が上昇することが一般的であった。図１２の実施形態は、薄型のスピーカー６００およびほとんどの構成部品を、丸みを帯びた形状で示すが、限定されるものではないが、矩形、六角形、八角形、卵形、および三角形を含む他の形状が、本発明の範囲内で想定される。
【００４５】
本明細書で引用した公開公報、特許出願および特許を含め、全ての参照文献は、参照により組み込むために各参照文献が個別におよび具体的に示されたのと同じ程度で、および本明細書にその全体が記載されたのと同じ程度で、参照により本書に組み込まれる。
【００４６】
用語「ａ」および「ａｎ」および「ｔｈｅ」および同様の指示対象の使用は、本発明の説明との関連では（特に、以下の特許請求の範囲との関連では）、本明細書で示さない限り、または内容と明らかに矛盾しない限り、単数形および複数形の双方を網羅するものと解釈される。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」はまた、特に断りのない限り、オープンエンドの用語（すなわち、「含むが、限定されるものではない」を意味する）と解釈される。本明細書での値の範囲の列挙は、本明細書で特に指定のない限り、単に、その範囲内にある１つ１つの値を個別に述べる簡単明瞭な方法として役立つものを意図しており、および１つ１つの値は、本明細書で個別に列挙されているかのように明細書に組み込まれる。本明細書で説明する方法は全て、本明細書で特に指定のない限り、または内容と明らかに矛盾しない限り、任意の好適な順序で実行できる。本明細書で提供されるいずれかのおよび全ての例、または例示的な言語（例えば、「など」）の使用は、単に、本発明をより良く示すためのものであり、そのように主張されない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書の言語は、本発明の実施に必須であるため、いずれかの特許請求されていない要素を示すと解釈されるべきではない。
【００４７】
本発明の好ましい実施形態は、本発明を実施するために本発明人らに公知の最良な態様を含め、本明細書に説明されている。それらの好ましい実施形態の変形例は、上述の説明を読むことから当業者に明白となり得る。本発明人らは、当業者が、必要に応じてそのような変形例を用いると予期し、および本発明人らは、本発明が、本明細書で具体的に説明した以外の方法で実施されることを意図する。従って、本発明は、適用される法律によって許されるように、ここに添付された特許請求の範囲の主題の修正例および等価物を全て含む。さらに、その考えられる全ての変形例における上述の要素の任意の組み合わせが、本明細書で特に指定のない限り、または内容と明らかに矛盾しない限り、本発明に包含される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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