(57)【要約】ラウドスピーカ用の駆動アセンブリは、永久磁石４２と、強磁性材料の磁極片４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、４４ｈ、４６ａ、４６ｂ，４６ｃ、及び４６ｄとを備えている。これらの磁極は、エアギャップ４３を画成し、このエアギャップ内において、巻枠４１への巻線４０ａと４０ｂによって形成されるコイルが移動可能である。エアギャップに延在する空気で満たされた凹部を形成するような磁極片の形状によって、永久磁石の磁束の経路がエアギャップの領域内において分割され、通電されたときにコイル内に誘導される二次的な磁場の磁束の経路の透磁率が低減される。これによって、二次的な磁場の効果も低減され、特に、線形の応答及び高調波歪の低減が達成され得る。
2006500810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械駆動アセンブリにおいて、
少なくとも１つの永久磁石を備え、エアギャップを画成するように形作られる磁石構造と、
前記ギャップ内に収容され、前記ギャップ内において前記磁石構造に対して軸方向に移動可能な円筒状コイルであって、少なくとも１つのコイル巻線を備えるコイルと
を備え、
前記磁石構造の材料及び／又は形状は、前記永久磁石の磁束の経路が分割されるように定められる
ことを特徴とする電気機械駆動アセンブリ。
【請求項２】
前記ギャップを画成する前記磁石構造の表面は、前記永久磁石の磁束の経路が前記ギャップの領域において分割される、ように形作られることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記ギャップを画成する前記磁石構造の材料は、前記永久磁石の磁束の経路が前記ギャップの領域内において分割されるように、選択されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記磁石構造は、前記エアギャップを画成するその表面の少なくとも１つにおいて、前記ギャップに延在する少なくとも１つの環状凹部を有することを特徴とする請求項２に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記エアギャップを画成する前記磁石構造の表面の少なくとも１つは、前記磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料によって形成されることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記磁石構造は、少なくとも１つの永久磁石と、強磁性材料の少なくとも１つの磁極片とを備えることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記ギャップは、その全体が前記磁極片によって画成されることを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記ギャップは、その一部が前記磁極片によって画成され、他の一部が前記磁石によって画成されることを特徴とする請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記磁石及び／又は前記磁極片は、前記磁石構造内に、前記エアギャップまで延在してそれと一体化する少なくとも１つの環状凹部を画成する、ように形作られることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記磁極片は、前記少なくとも１つの凹部が前記エアギャップから前記永久磁石に延在する、ように形作られることを特徴とする請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記磁石構造は、前記磁極片よりも低い透磁率を有する材料の少なくとも１片を備え、前記低い透磁率を有する材料の少なくとも１片は、環状の形状を有し、前記エアギャップの表面の一部を画成し、前記エアギャップから前記永久磁石に延在することを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記エアギャップの内面の交互の環状部は、前記磁石構造の一部として構成され、前記磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記エアギャップの外面の交互の環状部は、前記磁石構造の一部として構成され、前記磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記内面の前記環状部は、前記ギャップを横切って、前記外面の前記環状部と直線状に並ぶことを特徴とする請求項１２または１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記エアギャップの内面を画成する前記磁石構造の表面は、前記エアギャップの前記内面が前記ギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように、形作られることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記エアギャップの外面を画成する前記磁石構造の表面は、前記エアギャップの前記外面が前記ギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように、形作られることを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記内部環状凹部は、前記ギャップを横切って、前記外部環状凹部と直線状に並ぶことを特徴とする請求項１５または１６に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記エアギャップの内外面の１つにおける交互の環状部は、前記磁石構造の一部として構成され、前記磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成され、前記エアギャップの内外面の他の１つを画成する前記磁石構造の表面は、前記エアギャップの前記他の１つの表面が前記ギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように形作られ、前記低い透磁率を有する前記環状部は、前記ギャップを横切って、前記環状凹部と直線状に並ぶことを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
少なくとも２つの前記低い透磁率の環状部、又は前記エアギャップの各円筒壁内の少なくとも２つの前記環状凹部が存在することを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
前記エアギャップまで延在してそれと一体化する少なくとも４つの前記環状凹部が存在することを特徴とする請求項１２ないし１７のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記コイルが、２つ以上の軸方向に離間したコイル巻線が形成される巻枠を備えることを特徴とする先行する請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
前記巻線の軸方向延長部は、前記エアギャップの軸方向延長部よりも短いことを特徴とする請求項２１に記載のアセンブリ。
【請求項２３】
前記エアギャップの軸方向において離間した第１及び第２永久磁石を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記エアギャップの軸方向において離間した第１、第２、及び第３の永久磁石を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
前記磁石構造と前記ボイスコイルは、実質的に円筒状の対称性を有することを特徴とする先行する請求項１ないし２４のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記磁石構造は、共通軸の周りに配置され、空隙を介在させて、互いに入れ子にされる複数の略円錐状の磁極片を備え、前記磁極片の外端は、前記エアギャップの内壁を画成することを特徴とする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記エアギャップと前記コイルは、各々、円筒状であることを特徴とする先行する請求項１ないし２６のいずれか１項に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
透磁率を軽減するように分割される少なくとも１つの磁気回路を備える磁石およびコイルアセンブリ。
【請求項２９】
少なくとも１つの磁石と、
少なくとも１つのコイルと、
前記磁石と前記ボイスコイルとの間の少なくとも１つの磁気回路であって、透磁率を軽減させるように分割される磁気回路と
を備えることを特徴とする磁石およびコイルアセンブリ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のアセンブリと、前記コイルに取り付けられるコーンとを備えるラウドスピーカ。
【請求項３１】
実質的に図面を参照して記述されている駆動アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、電気機械変換器に関し、さらに詳細には、電気力学的ラウドスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気力学的ラウドスピーカは、典型的には、強磁性材料の磁気回路内の永久磁石を用いて、ボイスコイルが変位可能に配置されたエアギャップ内に磁束を生成する。磁気回路は、永久磁石によって生成された磁束をエアギャップ内に導く。電流がボイスコイル内に流れていないとき、エアギャップ内の磁束は一定である。ボイスコイルは、永久磁石によって生成された磁束線の方向と実質的に直交する方向に、コイル内に電流を生成する信号を受信する。このようにして、コイルの軸方向運動が、よく知られている原理に従って、通電コイルへの力によって生成される。コイルは、コイルへの運動力によって生成されるコイルの軸方向運動によって駆動されるダイアフラムに機械的に接続される。
【０００３】
増幅器からの所定の電気信号から聴衆者に聴き取られる音に変換する場合、種々の歪が生じ得る。具体的には、第２高調波歪及び第３高調波歪に関する問題が生じる。
【０００４】
ラウドスピーカの設計に関連するさらに他の要因は、１つ又は多数のコイルが移動するエアギャップの長さに対するその１つ又は多数のボイスコイルの長さである。殆どのラウドスピーカの設計において、コイルの長さはエアギャップの長さよりも大きく、コイルの軸方向運動は実質的にコイルの長さに依存する。ボイスコイルは、典型的には、磁束密度が実質的に一定でコイルと直交している領域を超えては、移動しない。エアギャップに隣接する磁場は、コイルを通過する磁束を著しく増大させ、これによって力をコイルの位置と共に変動させる。その結果、コイルの変位が著しく大きい低周波数において、高調波歪をもたらす。
【０００５】
短いコイル、すなわち、「引っ込んだ」コイルの場合、ラウドスピーカの応答の直線性に悪影響を与える磁気変調歪が生じ得る。ボイスコイルによって生成する磁場は、エアギャップ内の磁場を変調し、当該ボイスコイルと相互作用し、駆動力を生成する。エアギャップに、２つの磁場が生じる。１つはボイスコイルによって生じ、他の１つは永久磁石によって生じる。これらの磁場は互いに重畳されずに、互いに加えられる。これによって、特に、第２高調波歪及び第３高調波歪が生じる。何故なら、駆動力が、ボイスコイルに入力される信号に依存して、変化するからである。これは、特に、低周波数において、生じる。
【０００６】
長いエアギャップ内に短いボイスコイルを用いることによって、これらの問題を解決する試みがなされている。これは、慣例的な設計であるが、ごく限定された効力しか有しない。
【０００７】
磁気回路内に渦電流を生成し、ボイスコイルによって生成された磁場と対向する磁場を生成することによって、この問題を克服することも知られている。これは、磁束の変動をある程度低減させるのに役立つ。
【０００８】
導体リングを磁極片内に設置することによって、磁束の輪郭を安定化させることも知られている。コイルの長さが的確な場合、これは、歪の低減をある程度改良する。しかし、これらの装置において、ボイスコイルを通る磁束及び磁気回路を通る磁束は、理想的ではない。また、導体リングの抵抗と表皮効果が渦電流を制限する。さらに、低周波数において、コイルによって生成された磁束は、導体リング内に磁束を安定化させるのに十分な電流を誘導せず、従って、これらの磁束安定化手段は低周波数において無効になる。
【０００９】
国際特許出願公開第９１／０５４４７号は、ラウドスピーカが駆動源に負荷として与えるインダクタンスを低減させるために、短い巻線がエアギャップ内に配置され、入力信号の再生の忠実度を増加させる電気力学的スピーカを記載している。
【００１０】
国際特許出願公開第８９／０２５０１号は、ラウドスピーカのような電気力学的な変換器用の磁気回路を記載している。ここでは、補償コイル又は補償導体が、磁気回路の磁極の表面に形成された溝内に設けられている。ボイスコイルによって生成される磁場に対向する磁場を形成するために、信号電流に対応する電流がこれらの補償コイル又は導体に供給される。
【００１１】
これらの知られている設計及び構造は、いずれも、低周波数における第２高調波歪及び第３高調波歪を著しく低減させることができない。このように、先行技術による装置は、それらの全体的な有効性と好ましさを損なう欠点を有している。
【００１２】
このように、先行技術は、ある程度、低周波数における好ましくない第２高調波歪及び第３高調波歪の問題を認識していたが、提案された解決案は、今日に至るまで、満足な改善措置を提供する点において、効果的ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
これらの状況に鑑み、特に低周波数から中周波数の範囲、すなわち、約１５０Ｈｚ以下の範囲において、第２高調波歪及び第３高調波歪が著しく低減される電気機械変換器（トランスジューサ）、特に電気力学的ラウドスピーカを提供することが望ましい。
【００１４】
極めて高い直線性を有するラウドスピーカドライバー又は線形モータ（リニアモータ）を提供することがさらに望ましい。
【００１５】
本装置と本方法は、文法的に一義的に定まらないために、機能的な表現を有するかまたは機能的な表現によって記載されるが、この明細書が米国特許法に基づいて解釈される場合、特許請求項（クレーム）は、特許法に基づいて特に規定されていない限り、「手段」又は「ステップ」の制限事項の構成によって、なんらかの制限がなされるように、必ずしも解釈されるべきではなく、その意味及び等価物の全範囲を含むべきであり、請求項が特許法に基づいて明確に記述されている場合、特許法に基づく十分な法的な等価物を含むべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、磁極を通るボイスコイルの磁束の経路が磁極を通る永久磁石からの磁束の経路と同じではないという認識に基づいている。その結果、本発明によれば、磁気回路の透磁率を減少させることによって、ボイスコイルからの磁束の経路の透磁率が低減される。磁気回路のこの透磁率の低減は、磁気回路を分離又は分割し、多磁極回路にすることによって達成される。磁気回路に少なくとも１つの分割を導入し、少なくとも２つ、好ましくは、３つ以上の磁極を生成することによって、達成される。
【００１７】
磁気回路のこの分割は、磁気回路内に、空隙及び／又は導体又は非導体材料のリングを用いることによって、達成される。このようにして、２つ以上の磁極を作成し、磁気回路の透磁率を減少させ、超線形ドライバを達成することができる。
【００１８】
本発明は、ラウドスピーカのエアギャップ内において単一ボイスコイルを用いる形態に制限されない。本発明は、エアギャップ内において２つのボイスコイルを用いる実施形態に対しても適している。
【００１９】
本発明のさらに他の利点は、コイルの長さとギャップの長さの選択がそれほど決定的に重大ではないことにある。短いギャップ内において長いコイルを用いることも、このような構成と共にいくらかの磁束の変調をすれば、可能である。
【００２０】
従って、本発明は、電気機械駆動アセンブリにおいて、
少なくとも１つの永久磁石を備え、エアギャップを画成するように形作られる磁石構造と、
ギャップ内に収容され、ギャップ内において磁石構造に対して軸方向に移動可能な円筒状コイルであって、少なくとも１つのコイル巻線を備えるコイルと
を備え、
磁石構造の材料及び／又は形状は、永久磁石の磁束の経路が分割されるように定められる
ことを特徴とする電気機械駆動アセンブリを提供する。
【００２１】
このように、本発明によるアセンブリでは、磁石構造の設計によって、通電されたときにコイル内において誘導される二次的な磁場の磁束の経路の透磁率が、永久磁石の磁束の経路が分割されていない場合の透磁率と比較して、低減される。これによって、アセンブリの応答に対する二次的な磁場の効果が低減され、より線形の応答が達成される。
【００２２】
ギャップを画成する磁石構造の表面は、永久磁石の磁束の経路がギャップの領域において分割されるように、形作られるとよい。
【００２３】
これは、磁石構造を空隙が介在する複数の分離された磁極片に分割することによって、達成されるとよい。
【００２４】
代替的に、ギャップを画成する磁石構造の材料が、永久磁石の磁束の経路がギャップの領域において分割されるように、選択されてもよい。
【００２５】
これは、磁石構造内に非磁気材料の挿入物を設けることによって、達成されるとよい。
【００２６】
従って、磁石構造は、エアギャップを画成する表面の少なくとも１つに、そのギャップに延在する少なくとも１つの環状凹部を有しているとよい。
【００２７】
代替的又は追加的に、エアギャップを画成する磁石構造の表面の少なくとも１つは、磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成される。
【００２８】
磁石構造が、少なくとも１つの永久磁石と、強磁性材料の少なくとも１つの磁極片とを備えていると好都合である。
【００２９】
ギャップは、その全体が１つ（又は多数）の磁極片によって画成されてもよく、又はその一部が１つ（又は多数の）磁極片によって画成され、他の一部が１つ（又は多数）の磁石によって画成されてもよい。
【００３０】
１つ（又は多数）の磁石及び／又は１つ（又は多数）の磁極片は、磁石構造内に、エアギャップまで延在してそれと一体化する少なくとも１つの環状凹部を画成するように形作られてもよい。
【００３１】
好ましくは、１つ（又は多数）の磁極片は、上記の少なくとも１つの凹部がエアギャップから永久磁石に延在するように、形作られる。
【００３２】
代替的に、磁石構造は、１つ（又は多数）の磁極片よりも低い透磁率を有する材料の少なくとも１片を備え、この低い透磁率を有する材料の少なくとも１片は環状であり、エアギャップの表面の一部を画成し、そのエアギャップから１つ（又は多数）の永久磁石に延在する。
【００３３】
有利には、エアギャップの内面の交互の環状部は、磁石構造の一部として構成され、磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成される。
【００３４】
また、有利には、エアギャップの外面の交互の環状部は、磁石構造の一部として構成され、磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成される。
【００３５】
好ましくは、内面の環状部は、ギャップを横切って、外面の環状部と直線状に並べられる。
【００３６】
他の有利な配置において、エアギャップの内面を画成する磁石構造の表面は、エアギャップの内面がそのギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように、形作られる。
【００３７】
また、磁石構造の表面が、エアギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように形作られるエアギャップの外面を画成すると、有利である。
【００３８】
好ましくは、内部の環状の凹部は、ギャップを横切って、外部の環状凹部と直線状に並べられる。
【００３９】
好ましいアセンブリにおいて、エアギャップの内外面の１つにおける交互の環状部は、磁石構造の一部として構成され、磁石構造の残りよりも低い透磁率を有する材料から形成され、エアギャップの内外面の他の１つを画成する磁石構造の表面は、エアギャップの前記他の１つの表面がそのギャップまで延在してそれと一体化する複数の環状凹部によって分断されるように形作られ、低い透磁率を有する環状部は、ギャップを横切って、環状凹部と直線状に並べられる。
【００４０】
好ましくは、エアギャップの各円筒壁において、低い透磁率の少なくとも２つの前記環状部又は少なくとも２つの環状凹部が設けられる。
【００４１】
さらに好ましくは、エアギャップまで延在してそれと一体化する少なくとも４つの前記環状凹部が設けられる。
【００４２】
コイルが、２つ以上の軸方向に離間したコイルの巻線が形成される巻枠を備えていると好都合である。
【００４３】
好ましくは、１つ（又は多数）の巻線の軸方向延長部は、エアギャップの軸方向延長部よりも短い。
【００４４】
アセンブリは、エアギャップの軸方向において離間した第１及び第２永久磁石を備えていてもよい。
【００４５】
本発明による他のアセンブリにおいて、第１、第２及び第３永久磁石が、エアギャップの軸方向において離間している。
【００４６】
磁石構造とボイスコイルは、実質的に円筒状の対称性を有すると好都合である。
【００４７】
好ましいアセンブリにおいて、磁石構造は、共通軸の周りに配置され、空隙を介在させて互いに入れ子にされる複数の略円錐状の磁極片を備え、これらの磁極片の外端は、エアギャップの内壁を画成する。
【００４８】
エアギャップとコイルは、好ましくは、各々、円筒状である。
【００４９】
本発明は、透磁率を軽減させるように分割された少なくとも１つの磁気回路を備える磁石／コイルアセンブリを提供する。この磁石／コイルアセンブリは、
少なくとも１つの磁石と、
少なくとも１つのコイルと、
１つ（又は多数）の磁石と１つ（又は多数）のコイルとの間の少なくとも１つの磁気回路と
を備え、１つ（又は多数）の磁気回路の少なくとも１つは、その透磁率を軽減させるように分割されていることを特徴とする。好ましくは、コーンがコイルに取り付けられてラウドスピーカを形成し、コイルはボイスコイルである。
【００５０】
本発明は、具体的には、先行技術と関連する前述の欠点に対処し、改善する。一態様によれば、本発明は、コイルによって生成される磁束に対して透磁率を軽減するように分割される少なくとも１つの磁気回路を備える磁石／ボイスコイルアセンブリを備えている。
【００５１】
磁気回路は、好ましくは、２つ、３つ、４つ、又はそれ以上の磁極を画成するように分割される。この磁気回路の分割は、空隙、導体部材、又は非導体部材の少なくとも１つによって画成されるとよい。空隙、導体部材、及び／又は非導体部材のどのような所望の組合せが利用されてもよい。
【００５２】
どのような導体部材も、好ましくは、アルミニウム又は銅のいずれかによって構成される。しかし、当業者であれば、種々の他の導体部材が同様に適切であることが理解されるだろう。
【００５３】
磁気回路の１つ（又は多数）の分割を確定するのに用いられる空隙、導体部材、又は非導体部材は、好ましくは、一般的にリングを画成するように構成される。しかし、当業者であれば、空隙、導体部材、及び／又は非導体部材の種々の他の構成が同様に適切であることが理解されるだろう。
【００５４】
ボイスコイルは、好ましくは、エアギャップ内に配置される。ボイスコイルは、好ましくは、そのボイスコイルが配置されるエアギャップの長さよりも大きい長さを有する。
【００５５】
本発明の磁石／ボイスコイルアセンブリは、一般的に、ハウジング内に配置されるとよく、ボイスコイルに取り付けられるドライバを有し、線形モータを構成するとよい。ドライバは、ボイスコイルから所望のドライバ要素に機械的な運動を伝達させるのに適した機械的なリンク又は部材からなるとよい。しかし、例えば、ドライバは、ドライバ・バー又は任意の他の所望の構造であってもよい。
【００５６】
一態様によれば、本発明は、スピーカを構成する。すなわち、磁石／ボイスコイルアセンブリは、少なくとも１つの磁石と、少なくとも１つのボイスコイルとを備え、スピーカコーンがボイスコイルに取り付けられるか、さもなければ、ボイスコイルに機械的に連通される。１つ（又は多数）の磁石と１つ（又は多数）のボイスコイルとの間の少なくとも１つの磁気回路は、その透磁率を軽減させるために、分割される。
【００５７】
一態様によれば、本発明は、磁石／ボイスコイルアセンブリを操作する方法を構成する。この方法は、少なくとも１つの磁石によって、少なくとも１つのボイスコイルの移動を促進するステップを備え、１つ（又は多数）の磁石と１つ（又は多数）のボイスコイルとの間の磁気回路が分割されることを特徴とする。
【００５８】
一態様によれば、本発明は、電気信号を音響に変換するための方法を構成する。この方法は、少なくとも１つの磁石によって、少なくとも１つのボイスコイルの移動を促進するステップを備え、１つ（又は多数）の磁石と１つ（又は多数）のボイスコイルとの間の磁気回路が分割されることを特徴とする。
【００５９】
一態様によれば、本発明は、実質的に線形運動をもたらすための方法を構成する。この方法は、少なくとも１つの磁石によって、少なくとも１つのボイスコイルの移動を促進するステップを備え、１つ（又は多数）の磁石と１つ（又は多数）のボイスコイルとの間の磁気回路が分割されることを特徴とする。
【００６０】
一態様によれば、本発明は、磁石／ボイスコイルアセンブリを製造する方法であって、磁気回路をその透磁率を軽減させるように分割するステップを備える方法を構成する。
【００６１】
本発明のこれら、及び他の利点は、以下の説明と図面から明らかになるだろう。図示され、かつ説明される具体的な構造の変更が、本発明の精神から逸脱することなく、特許請求項の範囲内においてなされ得ることが理解されるだろう。
【００６２】
以下、本発明がさらに十分に理解され得るように、本発明による多くの実施形態を、添付の図面に基づいて、例示的に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
当業者によれば、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、多くの変更形態及び修正形態がなされ得る。従って、図示される実施形態は、単なる例示にすぎず、以下の特許請求項によって定義される本発明を制限するとみなされるべきではない、と理解されねばならない。例えば、特許請求項の構成要素はある組合せで述べられるという事実にもかかわらず、ここに開示されるわずかな又は多くの構成要素、又は異なる構成要素の他の組合せも、そのような組合せが特許請求項に記載されていなくても、本発明に含まれることが明確に理解されねばならない。
【００６４】
本発明及びその種々の実施形態を説明するために、本明細書において用いられる用語は、それらの一般的に定義される意味から理解されるのみならず、本明細書における特定の定義によって、それらの一般的に定義された意味の範囲を超える構造、材料、又は挙動を含むと理解されるべきである。従って、もしある要素が１つ以上の意味を含むものとして本明細書の文脈において理解され得るなら、特許請求項におけるその要素は、明細書及びその明細書中の用語によって裏付けされるあらゆる可能な意味に対して包括的に理解されねばならない。
【００６５】
すなわち、以下の特許請求項の用語又は要素の定義は、文言的に記述される要素の組合せのみならず、実質的に同一の効果を得る実質的に同一の方法において実質的に同一の機能を果たす全ての等価な構造、材料、又は挙動を含む。従って、この意味において、以下の特許請求項における要素の任意の１つが２つ以上の要素と等価的に取り替えられてもよいし、又は特許請求項における２つ以上の要素が単一の要素と取替えられてもよいことが考えられる。要素はある組合せで作用するものとして前述され、さらに特許請求項においてそのような組合せとして初めて記載され得るが、場合によっては、特許請求項における組合せから１つ以上の要素が削除されることも可能であり、特許請求項における組合せから、二次的な組み合わせ又は二次的な組合せの変形が導かれてもよいことが明確に理解されるべきである。
【００６６】
特許請求項の主題から、当業者によって、現在知られているか又は後になって考案され得る重要でない変更は、その特許請求項の範囲内において等価である、と明確に考えられる。すなわち、当業者によって現在又は後になって知られる明白な置換物は、定義された要素の範囲内にあると定められる。
【００６７】
従って、特許請求項は、具体的に例示かつ記載されたもの、概念的に等価であるもの、明らかに置換され得るもの、及び本発明の本質的な思想を本質的に含むものを包含すると理解されるべきである。
【００６８】
従って、添付の図面と関連して以下に記述される詳細な説明は、本発明のここにおける好ましい実施形態の説明であって、本発明が解釈され得るか又は利用され得る唯一の形態を主張しようとするものではない。例示される実施形態と関連して、本発明の機能及び本発明を構成かつ作動させる一連のステップについて、説明する。しかし、同一又は等価な機能が、本発明の範囲内に包含され得る異なる実施形態によっても達成され得ることが理解されるべきである。
【００６９】
本発明は、ここでの好ましい実施形態を示す図１に、例示されている。
【００７０】
本発明は、ボイスコイルから磁極を通る磁束の経路は、永久磁石から磁極を通る磁束の経路と同じではない、という認識に基づいている。その結果、本発明によれば、磁気回路の透磁率を減少させることによって、ボイスコイルからの磁束の経路の透磁率が低減される。磁気回路のこの透磁率の低減は、磁気回路を分離又は分割し、多磁極回路にすることによって達成される。これは、磁気回路に少なくとも１つの分割を導入し、少なくとも２つ、好ましくは、３つ以上の磁極を生成することによって、達成される。
【００７１】
磁気回路のこの分割は、磁気回路内に、空隙及び／又は導体又は非導体材料のリングを用いることによって、達成される。このようにして、２つ以上の磁極を作成することができ、これによって、磁気回路の透磁率を減少させ、超線形ドライバの達成を可能にする。
【００７２】
本発明は、ラウドスピーカのエアギャップ内において単一のボイスコイルを用いる形態に制限されない。本発明は、エアギャップ内において２つのボイスコイルを用いる実施形態に対しても適している。
【００７３】
図１を参照するに、ラウドスピーカの磁気回路が示されている。ラウドスピーカの他の部分は示されていない。図１の断面（及び図２〜５の断面）は、図１の軸５０のような軸の周りに略円筒状の対称性を有するラウドスピーカの磁石／ボイスコイルアセンブリの一部を示している。しかし、当業者であれば、他の構成も同様に適切であることが理解されるだろう。図１のアセンブリは、巻枠１２によって支持されてエアギャップ１４内に配置される単一のボイスコイル１０を備えている。２つの永久磁石１６ａと１６ｂは、エアギャップ１４に隣接し、１つはボイスコイルの上方に、もう１つはボイスコイルの下方に位置している。これらの永久磁石１６ａと１６ｂは、例えば、ネオジウム合金材料から構成することができる。磁気回路は、軟鋼のような強磁性材料の複数の要素を備えている。この実施形態では、個別の磁極片を構成する４つのこのような要素が配置されている。これらの磁極片は、Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤで示されている。磁極片Ａは、永久磁石とエアギャップを取り囲み、磁極片Ｂ、Ｃ、及びＤは、永久磁石１６ａと１６ｂとの間で、エアギャップの片側に位置している。このアセンブリは、このように、多磁極片構造を有している。
【００７４】
このアセンブリは、例えば、アルミニウム又は銅のような導体材料の複数のリングも備えている。場合によっては、非導体材料も代替的に用いられ得る。２つのリング１８ａと１８ｂは、エアギャップ１４の内側に位置し、磁極片要素Ｂ、Ｃ、及びＤを互いに分離している。エアギャップの外側において、リング１８ａと１８ｂのちょうど反対側に位置しているのは、導体リング２０ａと２０ｂである。巻枠１２の底に隣接して、さらに他の導体リング２２と２４が配置され、１つは巻枠の内側に位置し、他の１つはエアギャップの外側に位置している。巻枠１２の頂部に隣接して、さらに他の導体リング２６と２８が配置され、導体リング２６は巻枠１２の内側に位置し、導体リング２８は、磁極片要素Ａの上部と接触して、巻枠の外側に位置している。空隙３０は、磁極片要素ＡとＣとの間に残されたままにされ、エアギャップ１４は、巻枠の底において、導体リング２２の周りに広げられている。
【００７５】
ボイスコイル１０は、部分的に示されるラウドスピーカのコーン５１を運動させる。アクチェータの他の用途において、コイルは、スイッチ、弁、ミラーのような物品を駆動し、概して、線形アクチェータとして機能する。ハウジング５２は、必要に応じて、本発明の構成部品を密閉する。
【００７６】
図１におけるのと同一又は等価の部品が同一の参照番号によって示される図２を参照するに、この図は、磁極片要素Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを互いに分離するために、ここでも、空隙と導体リングを用いる代替的実施形態を示している。この実施形態において、図１の空隙３０は、アルミニウム又は銅のような導体材料からなるさらに他のリング３２によって充填されている。また、図１の導体材料のリング１８ａと１８ｂは、ここでは、導体材料からなる小形のリング３４ａと３４ｂ及び空隙３６ａと３６ｂに置き換えられている。ボイスコイルの外側において、図１の導体リング２０ａと２０ｂは省略され、導体リング３４ａと３４ｂの反対側に、空隙凹部３８ａと３８ｂが残されたままにされている。アセンブリの他の要素は、変更されていない。コーン５１とハウジング５２は、図示されていない。
【００７７】
図３は、巻枠４１に巻かれた２つのボイスコイル４０ａと４０ｂと、単一の永久磁石４２と、ボイスコイルが移動するエアギャップ４３の各側に配置される４つの磁極板とを備えている。永久磁石４２は、ここでも、ネオジウム合金材料から構成することができ、個別の磁極板は、軟鋼又は他の強磁性材料から構成することができる。この実施形態において、ボイスコイルの磁石側の個別の磁極板４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ、及び４４ｈと、ボイスコイルの外側の磁極片板４６ａ、４６ｂ、４６ｃ、及び４６ｄは、各々、図１及び図２におけるような導体リングを用いることなく、各空隙によって、分離されている。このような磁極板は、図示されるように、磁石の上下に対称的に配置されている。コーン５１とハウジング５２は、図示されていない。
【００７８】
図４は、図３の実施形態の修正形態とみなされ得るさらに他の実施形態を示している。図４の実施形態において、単一のボイスコイル４０ｃが巻枠４１に巻かれている。図３の実施形態と比較して、図４の実施形態におけるエアギャップの外側に位置する磁極片は、各々、図３に示されるような磁石４２の下方のエアギャップの内側に位置する磁極片の１つと一体化している。従って、図４の実施形態において、エアギャップ４５は、構造体内に部分的にのみ延在し、磁極片４８ａ、４８ｂ、４８ｃ、及び４８ｄは、（図４に示されるように）、磁石４２の下方に延在している。コーン５１とハウジング５２は、図示されていない。
【００７９】
図５は、中心磁石５１と、図示されるように配置された磁極を有する上下磁石５２と５４が設けられるさらに他の実施形態を示している。磁極片５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、及び５６ｅは、第１ボイスコイル６２と第２ボイスコイル６４が巻かれた円筒状巻枠６０を収容するエアギャップ５８を形成するように形作られている。磁極片５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、及び５６ｅは、上下環状空隙６６ａと６６ｂを形成するように形作られ、エアギャップ５８から中心磁極５０に戻るように内側に延在している。磁極片５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄ、及び５６ｅは、図５に示されるように、外側中心環状空隙６６ｃ及び上下外側環状空隙６６ｄと６６ｅをさらに形成している。コーン５１とハウジング５２は、図示されていない。
【００８０】
本発明において、ボイスコイルの軸方向長さ、及び２つ以上のコイルが設けられる場合は、それらの間隔が、エアギャップの壁内の凹部の間隔及び／又は低い透磁率を有する材料の帯域の間隔と、単純な算術的な手法によって、関連付けられることが好ましい。すなわち、例えば、巻枠のコイルの間隔は、２つ、３つ、又は４つの磁極片間の間隔と等しくされるとよい。他のさらに複雑な算術的な関係も可能である。
【００８１】
第２高調波歪及び第３高調波歪の大きな低減が、図１〜５に示される磁気回路の実施形態によって達成されることが確認される。図３の実施形態を例に取れば、従来の磁気回路によれば、第２高調波歪は−１９ｄＢに低減するが、それに伴って、第３高調波歪は＋３ｄＢに増大する。一方、図３のモータドライブによれば、第２高調波歪は−３２ｄＢに低減し、第３高調波歪も−５ｄＢに低減する。従って、高い線形モータが得られる。
【００８２】
前述の実施形態の各々において、磁極片アセンブリは４つ以上の磁極片要素を備えているが、本発明は、導体又は非導体材料のリングの有無とは無関係に、２つ、３つ、また４つよりも多い磁極の使用をも含むことが理解されるべきである。従って、本発明によれば、２つ以上の磁極が、それらが互いに直接的な物理的接触をせず、それらの磁極間の磁気経路が低い透磁率を有するように分離又は分割される。２つ以上の磁極が、それらが互いに対して直接的な物理的接触をせず、それらの磁極間の磁気経路が最小の透磁率を有するように、分離又は分割されるべきであることのみが必要である。
【００８３】
前述の実施形態は、環状のエアギャップに関して、ラウドスピーカの縦軸を中心とする円筒状の対称性を有するように配置されているが、本発明は、磁石の幾何学的形状に関して軸対称でない磁気回路の使用にも適応することが可能である。非軸対称の構成は、磁極板間に高い磁気抵抗を有する。
【００８４】
ここに説明され、かつ図示された例示的な変換器は、本発明のここにおける好ましい実施形態を示すにすぎない。実際、このような実施形態に対して、種々の変形形態及び追加形態が、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、なされ得る。例えば、磁石／ボイスコイルアセンブリは、円筒状に対称ではなく、非対称であってもよく、あるいは完全に異なる１つ又は多数の対称性を有していてもよい。オーディオスピーカに用いられる以外の種々の用途も考えられる。
【００８５】
従って、これら及び他の修正形態及び追加形態は、当業者にとっては自明であり、本発明を種々の異なる用途に用いるのに適するように、実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明によるラウドスピーカ用磁気回路の第１実施形態を示す概略的な半径方向断面図である。
【図２】本発明によるラウドスピーカ用磁気回路の第２実施形態を示す概略的な半径方向断面図である。
【図３】本発明によるラウドスピーカ用磁気回路の第３実施形態を示す概略的な半径方向断面図である。
【図４】本発明によるラウドスピーカ用磁気回路の第４実施形態を示す概略的な半径方向断面図である。
【図５】本発明によるラウドスピーカ用磁気回路の第５実施形態を示す概略的な半径方向断面図である。
【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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【国際調査報告】
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