(57)【要約】【課題】ドライバー機構部の中の空隙部内の磁場変調により生ずる歪を低減し、渦電流を低減するスピーカー装置を提供する。【解決手段】  本発明にかかるラウドスピーカー装置は、ダイヤフラム機構部を駆動するモーター機構部を有し、該モーター機構部はインダクタンススリーブを受けるように構成された磁極片を有す。前記モーター機構部は永久磁石と、第１の短絡リング、第２の短絡リングとを有し、前記第１及び第２の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に少なくとも部分的に位置しており、前記第１の短絡リングは前記永久磁石の第１の側に隣接して配され、前記第２の短絡リングは前記永久磁石の第２の側に隣接して配されている。永久磁石は好ましくは絶縁材料で被覆され複数の弧状セグメントからなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイヤフラム機構部を駆動するモーター機構部を有し、前記モーター機構部はインダクタンススリーブを受けるように構成された磁極片を有し、さらに前記モーター機構部は、永久磁石と、第１の短絡リング、第２の短絡リングとを有し、前記第１及び第２の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に少なくとも部分的に位置しており、前記第１の短絡リングは前記永久磁石の第１の側に隣接して配され、前記第２の短絡リングは前記永久磁石の第２の側に隣接して配されることを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項２】
請求項１記載のラウドスピーカー装置であって、前記永久磁石はニッケル若しくは亜鉛の金属めっきを有することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項３】
請求項２記載のラウドスピーカー装置であって、前記永久磁石は絶縁材料を有することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項４】
請求項３記載のラウドスピーカー装置であって、前記永久磁石は複数の弧状セグメントを有することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項５】
請求項１記載のラウドスピーカー装置であって、当該ラウドスピーカー装置はさらにインダクタンススリーブを具備することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項６】
ダイヤフラム機構部を駆動するモーター機構部を有し、前記モーター機構部はインダクタンススリーブを受けるように構成された磁極片を有し、さらに前記モーター機構部は、永久磁石と、第１の短絡リングと有し、前記永久磁石は絶縁材料で被覆され、前記永久磁石と前記第１の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に配されていることを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項７】
請求項６記載のラウドスピーカー装置であって、前記永久磁石は複数の弧状セグメントを有することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項８】
請求項６記載のラウドスピーカー装置であって、当該ラウドスピーカー装置はさらに第２の短絡リングを有し、前記第２の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に少なくとも部分的に位置しており、前記第１の短絡リングは前記永久磁石の第１の側に隣接して配され、前記第２の短絡リングは前記永久磁石の第２の側に隣接して配されることを特徴とするラウドスピーカー装置。
【請求項９】
請求項６記載のラウドスピーカー装置であって、当該ラウドスピーカー装置はさらにインダクタンススリーブを具備することを特徴とするラウドスピーカー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラウドスピーカー装置に関し、特に秀でた音を発生させる改善された磁石構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
歪に強く高再現性の音響の生成は、電気から音響への変換技術の配列を慎重に一体化させる科学に没頭することだけではなく、音響音を分別のあるハイファイ愛好家を驚かせ多くを鼓舞するような経験に高めるため、最適化された形式要因のなかでこれらの集約された技術を熱烈に微調整する芸術でもある。このような状況で、現代のラウドスピーカーは長年に亘り正に羨ましいほどの芸術と科学の作品に進化している。ここで説明される本発明は、今までに生み出されたものを超える経験を増強する方法で芸術と科学を組み合わせる情熱を反映させるものである。
【０００３】
ここで説明され且つ権利請求される微妙な改善を識別するため、基本に立ち返ってそれらの改善のためのステージをセットすることが役立つものである。この点において、ラウドスピーカーは電気オーディオ信号入力を利用して音を再生するために大気の制御された動きを反復的に駆動するデバイスである。ラウドスピーカーの最も一般的な形式は、永久磁石上で作用するボイスコイルを支持する紙コーンを使用する。忠実な音を反映するのに必要な広範囲の周波数を発生させるため、多くのスピーカー装置は、複数のドライバーを使用し、それぞれが高レベルから低いレベルまでの望まれる周波数のレンジをカバーするようになっている。一般のリスナーは、極めて低い周波数のサブウーファ、低い周波数のウーファ、中間周波数のミッドレンジ、高い周波数のツイータ、さらには望まれれば、さらに高い周波数のスーパーツイータの各ドライバー名で認識する。
【０００４】
異なるタイプのスピーカードライブが存在するものの、１つの共通したタイプのドライバーは、電気的なボイスコイルを券回させた磁石を使用し、ダイヤフラムをしっかりと支持するが軽量なキャリアを介して電気入力を該ダイヤフラムを駆動するボイスコイルの機械的な反復動作に変換する。迅速で繰り返しの反復した動作でボイスコイルキャリアが駆動され、接続されたダイヤフラムはそれと共に動き、リスナーにとってオーディオとして知覚されるうねった音の波が形成される。ダイヤフラムは一般に伝統的なミッドレンジやウーファスピーカーでは"コーン"として認識され、或いはツイータ設計では"ドーム"として認識される。ここで説明され且つ権利請求される本発明の焦点は、ドライバーシステムに重きをおき、ダイヤフラムや関連支持部品についての構造には重きを置かない。信号後の振動を減少させながら信号入力に応じで望まれる往復移動を許す第１次及び第２次の支持部材によって、ダイヤフラムは典型的には支持されるといっても過言ではない。第１次の支持部材はダイヤフラムをドライバー上の中心で吊るした位置に維持し、第２次の支持部材は、ダイヤフラムに接続されて動作の後ボイスコイルとダイヤフラムを中立位置に回復する役目があるボイスコイルキャリアを中心に位置付けて並べる。発明性のあるダイヤフラムの構造は、本件出願人所有で出願中の米国特許（特許文献１）に説明があり、その内容全体は当該言及により本願に包摂されたものとされる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願  13/283,529 出願日2011年10月27日
【０００６】
ドライバー装置に関して、典型的なボイスコイルは永久磁石構造の中の円筒状の空間若しくは空隙内に架けられて配設される。ボイスコイルに電気信号が与えられると、ボイスコイル中の電流により空隙に磁場が形成され、該ボイスコイルを可変な電磁石にする。さらに、磁場への歪の影響やボイスコイルのインピーダンスの影響のため、組み立て部品の材料を適宜選択することが重要である。この点については、他の出版物もあるが、次の刊行物（非特許文献１）について言及することが役立つものである。
【０００７】
【非特許文献１】Bowler, J.R., A Theoretical Analysis of Eddy-Current Effects in Loudspeaker Motors, 48 J. Audio Eng. Soc., No.7/8(2000).
【０００８】
コイルを通じて電流により形成される電磁場は、空隙において永久磁石の磁場に直交しており、空隙内でボイスコイル（よってダイヤフラムも）を往復動作させる機械的な力を生じさせ、音波を生じさせる。懸架システムはコイルを空隙内の中心に維持させ、移動の後に中立位置にコーンを戻す回復（センタリング）力を提供する。永久磁石はフレーム内に支持され、該フレームはしばしばバスケットと呼ばれる。ボイスコイルは空隙内で同軸に向いて配され、磁気構造中で小さな円形の体積（孔、開口部、あるいは溝）中で前後に動作する。空隙は永久磁石の２つの極の間で集中した磁場を形成する。空隙の外側は１つの極であり、中心の柱は、しばしば磁極片とも呼ばれるが、他の極をなす。この磁極片と背面板はしばしばヨークと呼ばれる単一部品で製造される。
【０００９】
磁石の寸法や形式、磁気回路の特殊性は目指す目的に応じて異なるものとされ得る。例えば、磁極片の形状は、ボイスコイルが作動する空隙の磁場の直線性に影響する。同様に、異なる磁石構造の寸法形状も、電流がコイルを流れる際に磁場安定性をダイナミックに改善できる。しばしば短絡リングがコイルにより誘導される磁場に抗するように使用される。短絡リングの利点は、高周波数域でインピーダンスを低減することであり、拡がった最高声部の出力、低減された調和の歪、ボイスコイルの動作に伴うインダクタンスの振動の低減、典型的には大きなボイスコイルの可動域に伴う磁場変調の低減をもたらす。空隙における磁場の変調歪を小さくするため、短絡リングは永久磁石の下に配設できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
古くは、円筒形状の形成された永久磁石は整合されていない磁区により損失を被り、永久磁石の効率性が減じられて、ボイスコイルの往復運動に影響を与える。永久磁石を分離した、焼結の、弧状の、端部と端部を結合して円筒に構成した組み立て部品に製造することは、より大きな磁区の整合を可能とさせ、効率を増強させる。各弧状の部品若しくはアークは、従来より、例えばニッケルなどの導電体のコーティングがなされ、下部の磁石の浸食を低減する。結果として耐久性は向上するが、ニッケルは好ましくない渦電流を生じさせる。
【００１１】
本発明は従来装置のいくつかの制限を克服する実施形態を備えるものであって、それぞれ本発明により得られる利点のいくつか若しくは全てを得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態においては、ドライバー機構部の中の空隙部内の磁場変調により生ずる歪を低減し、渦電流を低減するスピーカー装置が提供される。いくつかの実施形態が本発明により考えられ、以下に詳細を述べる。１つの実施形態では、ラウドスピーカー装置は、ダイヤフラム機構部を駆動するモーター機構部を有し、前記モーター機構部はインダクタンススリーブを受けるように構成された磁極片を有す。前記モーター機構部は、永久磁石と、第１の短絡リング、第２の短絡リングとを有し、前記第１及び第２の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に少なくとも部分的に位置しており、前記第１の短絡リングは前記永久磁石の第１の側に隣接して配され、前記第２の短絡リングは前記永久磁石の第２の側に隣接して配されている。好ましくは、追加的に、永久磁石は、絶縁材料で被覆された複数の弧状セグメントを有する。例えばエポキシのような絶縁材料でそれぞれの永久磁石部品を被覆することで、相当な度合いまで各部品は互いに絶縁とされ、絶縁されていない部品では生じてしまう渦電流の効果も低減することができる。
【００１３】
数多くの考案されたラウドスピーカー装置の代替例の１つにおいては、ダイヤフラム機構部を駆動するモーター機構部は、永久磁石と、第１の短絡リングと有し、前記永久磁石は絶縁材料で被覆された複数の弧状セグメントを有する。好ましくは、追加的に、当該ラウドスピーカー装置はさらに第２の短絡リングを有し、前記第２の短絡リングは前記磁極片に隣接した空隙部内に少なくとも部分的に位置しており、前記第１の短絡リングは前記永久磁石の第１の側に隣接して配され、前記第２の短絡リングは前記永久磁石の第２の側に隣接して配される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明のいくつかの実施形態は、同様な符号は図面の対応する部品を示して、添付図面を参照しながら以下に詳細に説明される。重要なこととして、図中の階調部分は、制限する特徴や材料を示すものではなく、厳格に、分離した部品を区別する見やすさのためのものである。
【図１】第１の実施形態の概略的な斜視図である。
【図２】図１の実施形態の概略的な立面図である。
【図３】図２に示す実施形態の概略的なA-A線断面図である。
【図４】図２に示す実施形態の概略的なB-B線断面図である。
【図５】第２の実施形態の概略的な立面図である。
【図６】図５のラウドスピーカーの部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
例示により、図１に示すように、本発明の１つの実施形態は、ラウドスピーカー装置１０であり、該ラウドスピーカー装置１０はダイヤフラム機構部１２を有し、ダイヤフラム機構部１２はダイヤフラムと、サラウンド、スパイダーを有し、それぞれは幾つかの可能な構造と形状を有している。ラウドスピーカー装置１０はさらにハウジング若しくはバスケット１６内にダイヤフラム機構部と一緒に収められたモーター機構部１４を有し、該モーター機構部１４は幾つかの可能な形状の１つを有する。図２〜４を参照しながら、図１にのみ例示した１つの実施形態の詳細について説明する。
【００１６】
この点で、図２はハウジング１６内のモーター機構部１４の概略縦断面図を示す。より詳しくは、当該実施形態において、モーター機構部１４は、他の形状も考えられるが、一般に円筒でカップ状に形状を有するモーターケース１８を有する。モーターケース１８内に収納されているのは、概ね環状形状を有する永久磁石２０であり、好適な１つの実施形態においては、概ね環状形状を形成するように並べられた複数の弧状セグメント（図３、４の２０ａ参照）を有する。弧状セグメント２０ａの数は、設計の制約や目的に応じで変化するものであるが、第１の実施形態を図示する都合上、８つの分離した部分からなる。図示の実施形態においては、弧の寸法において一致している必要はないが、各弧状セグメント２０ａは、約４５度の弧をなす。
【００１７】
モーター機構部１４はさらに概ね円筒形状の中央に位置しオプションのインダクタンススリーブ２４に囲まれた磁極片２２を有する。１つの実施形態では、これらの部品のそれぞれは他の材料や合金で構成することもできるが、モーターケース１８と磁極片２２は鉄製であり、永久磁石２０は鉄系合金であり、オプションのインダクタンススリーブ２４は焼き戻された銅からなる。
【００１８】
伝統的にはニッケル、亜鉛若しくは類似の金属のメッキが施される永久磁石２０に関して、本発明の実施形態においては、エポキシ若しくはその他のタイプの絶縁材料を被覆した複数の永久磁石弧状セグメント２０ａを有する。絶縁材料を使用することで、永久磁石２０によって形成される空隙２８内の磁場中の好ましくない渦電流を低減することができる。重要な点として、磁石２０が分離した弧状の区分からなるか或いは構造状単一のものからなるかに拘わらず、絶縁の被覆が使用される点である。
【００１９】
モーター機構部はさらにボイスコイル機構部３０を永久磁石２０及びモーターケース１８から分離する空隙２８を有する。ボイスコイル機構部３０はどのような従来の寸法や形状を有していても良いが、好ましくはボイスコイル３２とボビン３４を有し、それらにダイヤフラム機構部１２が接続されて動作中は反復動作が伝達される。ボイスコイル機構部３０とダイヤフラム機構部１２の詳細はここには説明しないが、設計の目的と述べた制約に沿って構成され得る。しかしながら、期待するように、モーター機構部１４はボイスコイル機構部３０を介してダイヤフラム機構部１２の往復軸運動をもたらすものである。このように動作することで、ダイヤフラム機構部１２は大気に対してかける圧力から音波を生じさせる。
【００２０】
モーター機構部１４は好ましくは第１の短絡リング４６と第２の短絡リング４８を有し、それぞれ概ね環状形状で好ましくは銅材料からなる。短絡リング４６、４８は、他の利点もあるものの、ボイスコイル３２からの電磁場によって引き起こされる磁場の変調歪を低減する機能を有する。好ましくは、第１の短絡リング４６は直立したモーターケース１８の底部内に配設され、該第１の短絡リング４６の上部には永久磁石２０が配される。第２の短絡リング４８は永久磁石２０の上部に配される。磁石と短絡リングは、従来の手法で一体に接着される。各短絡リング４６、４８の寸法や形状は可変であり、ラウドスピーカーの設計や制約に依存して最適化される。例えば、図示の実施形態においては、第１の短絡リング４６は永久磁石２０の径よりも小さな径を有し、また薄い厚みを有する。例示に過ぎないものであるが、図示の実施形態の第２の短絡リングは永久磁石２０と同じか同様の径を有し、また薄い厚みを有する。第２の短絡リング４８は示すようにモーターケースの上に延長されるような位置に配することもでき、面一であっても良く、モーターケースよりも下であっても良い。
【００２１】
また、図１乃至図４の実施形態により一般的に例示される実施形態は、第２の短絡リング４８及び複数の永久磁石の絶縁被覆された弧状セグメント２０ａのどちらか一方若しくは両方を具備する。換言すれば、１つの実施形態は、第１の短絡リングと複数の永久磁石の絶縁被覆された弧状セグメント２０ａだけを有していても良く、また他の実施形態は第２の短絡リングと単一の永久磁石若しくはニッケルのような従来の金属コーティングを伴う区分された永久磁石とからなる。図１乃至図４の例示的な実施形態は、ここに説明されるように、両方の特徴を反映する。それぞれの特徴は独立して増強された音を生み出すが、組み合わせがより良いものと認められる。
【００２２】
図５、６に示すように、その他の実施形態のラウドスピーカー装置１１０について説明する。本例によれば、他の実施形態１１０はダイヤフラム機構部１１２とハウジング１１６内に支持されるモーター機構部１１４とを有する。図１乃至４に実施形態では、ダイヤフラム機構部は幾つかの可能な形状や構造の内の１つとすることができる。ハウジングは従来のバスケットの形状であっても良く、また音機構部とドライバー機構部を安定して支持するのに十分であれば、その他の望ましい形状からなるものであっても良い。
【００２３】
特に図６に示すように、モーター機構部１１４の一例から拡大部分を見ることができ、該モーター機構部１１４は概ね環状のヨーク１１８を有し、該ヨーク１１８は概ね環状の磁極片１２２に接着剤を介して機械的に接続する。ヨーク１１８と磁極片１２２は鉄若しくはその他の許容される材料により構成できる。磁極片は好ましくは銅或いはその他の許容される材料で形成されるインダクタンススリーブ１２４内に部分的に囲まれていることが好ましい。モーター機構部１１４はさらにヨーク１１８と磁極片１２２の間のポケットにより規定される空隙１２８内に位置する永久磁石１２０を有する。永久磁石は、上述の方法で、ボイスコイル１３２とボビン１３４を往復するように軸方向に駆動するための位置及び構造を有する。永久磁石１２０は１つの環状の形状のものであるか、若しくは上述のように複数の弧状セグメントからなるものであっても良い。１つの実施形態では、第１の短絡リング１４６が、空隙１２８内で永久磁石１２０の下部に配設される環状部品として提供されて形状を有する。第１の短絡リングは好ましくは空隙１２８のベース部分に配され、ヨーク１１８及び磁極片１２２の片方若しくは両方の肩部に接着される。モーター機構部１１４は更に好ましくは永久磁石１２０の上に配され環状の形状を有する第２の短絡リング１４８を有する。図１乃至図４に関連して説明した実施形態について説明したように、第２の短絡リングと弧状の磁石セグメントは、磁場の変調歪を低減すると共に渦電流を低減して、ラウドスピーカーの音質を向上させる利点を呈する。よって、一方もしくは他方、或いは両方の特徴を有する実施形態は従来のラウドスピーカーの設計からの改善を示す。
【００２４】
代替的な実施形態も、ここに説明され権利請求される本発明の意図するところとは解離することなく考え得るものである。ハイファイ愛好家の世界では、上述のように、スピーカーの設計は科学と芸術の重要な組み合わせを呈する。スピーカー機構部内の多くの部品が必要でなく存在するが、全ての部品は重要である。これは、波長の範囲に亘って反復で信頼できる高忠実な音を再生するのに相互に協働するように部品が設計され結合されることを意味する。提示した例示的な実施形態によって反映されるように、ここでの本発明は、これらの数少ない部品をただ最適化するだけではなく、部品の発明的な形状を含めることで良質な音響出力の需要者によって要求される協働効果を確保するものである。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ラウドスピーカー装置
１２  ダイヤフラム機構部
１４  モーター機構部
１６  ハウジング、若しくはバスケット
１８  モーターケース
２０  永久磁石
２０ａ  弧状セグメント
２２  磁極片
２４  インダクタンススリーブ
２８  空隙
３０  ボイスコイル機構部
３２  ボイスコイル
３４  ボビン
４６  第１の短絡リング
４８  第２の短絡リング
１１０  ラウドスピーカー装置
１１２  ダイヤフラム機構部
１１４  モーター機構部
１１６  ハウジング
１１８  ヨーク
１２０  永久磁石
１２２  磁極片
１２４  インダクタンススリーブ
１２８  空隙
１３２  ボイスコイル
１３４  ボビン
１４６  第１の短絡リング
１４８  第２の短絡リング
【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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