JP2010539883A - 無鉄（アイアンレス）のダイナミックスピーカのモータ用の磁気構造体、モータおよびダイナミックスピーカ - Google Patents

Abstract

本発明は、可動コイル（２）を備えたダイナミックスピーカ（１）の無鉄（アイロンレス）のモータ用の磁場を発生する磁気構造体（５、５’、５”、１０）に関する。この磁気構造体は、コイルを内部に配設する間隙中に磁場を発生する。磁気構造体は、１個の中間磁石（８、８’、８”）と２個の頂部と底部の外層磁石（７、９）、（７’、９’）、（７”、９”）、（１１、１２）に対応する３つの磁石の積層から成る。これらの磁石は、直線の間隙縁を形成しており並置してある。中間磁石は、ラジアル磁気分極を持ち、外層磁石は同一の磁気分極と残留磁化を持っている。本発明によれば、外層磁石は、ラジアル（７、９）（７’、９”）、（７’、９”）またはアキシャル（１１、１２）の磁気分極を持つ。外層磁石の磁気分極がラジアルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも高い。外層磁石の磁気分極がアキシャルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも低い。本発明によれば、さらに、ダイナミックスピーカ用のモータも提供される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、無鉄のダイナミックスピーカのモータ用の磁気構造体、この磁気構造体を備えているモータ、およびダイナミックスピーカに関する。本発明の応用例は、音響再生および、特に構内の公衆用拡声装置の工業分野である。

ダイナミックスピーカは、振動版とも呼ぶ音響放出表面と機構上一体の円筒コイルを備えている。このコイルは、振動版と一体のまっすぐな棒が担持している。音響放出表面は、形状が通常円錐（コーン）状または球状（半球状）になっている。ダイナミックスピーカは、楕円形のものも存在するが、円筒対称の軸を持つのが一般的である。ダイナミックスピーカは、また、間隙内でコイルにラジアル磁場を発生する機能を持つ固定した磁気回路を備えている。

高音質の音響再生をするためには、磁気誘導が間隙の母線に沿って最大限一定であることが望ましい。コイルは、間隙の母線上に位置してその上を移動する。コイルが移動すると、誘導が変動して音響歪みを実際に誘起するのである。

現行技術の鉄製磁気回路は、一般的には、アキシャル磁化の環状または盤状の磁石と、コイルを介して磁束を通過するようにした強磁性の部材とを備えている。たとえば、Ｍ．ＳＴＲＵＧＡＣＨの国際特許出願公開第９６／０４７０６号明細書「アキシャル収束したラジアル磁石のボイスコイル・アクチェータ」には、ラジアル磁石を使用することが提案されている。さらに、この提案の磁気回路には、鉄または軟質の強磁性材料を使用している。

磁気回路中に鉄が存在することに起因する欠点は、現在よく知られている。従って、ここ数年の間に、Ｗ．ＨＯＵＳＥのヨーロッパ特許公開第０５０３８６０号「トランスデューサ・モータ組立体」は、鉄の存在を明示していないが、相互反発に２個のアキシャル磁石を用いることを提案している。後者の構造体は、ＯＨＡＳＨＩの特許 ヨーロッパ特許公開第１５５３８０２号「磁気回路およびスピーカ」において、２個のアキシャル磁石間にラジアル磁石を用いて改良してある。後者の文献において、ダイナミックスピーカのモータは、同じ残留磁化と９０゜間隔で交互の磁場分極とを持つ３つの磁石の積層を備えている。この３つの磁石の積層においては、磁石の外部の磁場ループバック（折り返し）が本明細書の第４図に図示したように本質的に間隙側で行われる磁気分極配向がある。

最後に、三角断面の磁石を用いる磁気回路が、Ｇ．ＬＥＭＡＲＱＵＡＮＤ、Ｖ．ＬＥＭＡＲＱＵＡＮＤおよびＢ．ＲＩＣＨＯＵＸのフランス特許出願第０５／５３３３１号「電磁トランスデューサ、およびダイナミックスピーカと地中聴音機への応用例」、に提案してある。後者の磁気回路は、効率的であるとしても、コストを掛けて磁石を機械加工しなければならなくなる。

国際特許出願公開第９６／０４７０６号明細書 ヨーロッパ特許公開第０５０３８６０号 ヨーロッパ特許公開第１５５３８０２号 フランス特許出願第０５／５３３３１号

従って、間隙内の磁場が規則性に優れていることのおかげで、特に、高効率であり、製作が比較的簡単かつ低費用の無鉄（アイロンレス）の電磁モータを開発することが望まれている。本発明の目標の１つは、ラジアル型の内部磁場の永久磁石を１つ以上実現することである。

従って、本発明は、可動コイルを備えたダイナミックスピーカの無鉄（アイロンレス）のモータ用の磁場を発生する磁気構造体を提供する。この磁気構造体は、コイルを内部に配設する間隙中に磁場を発生し、１個の中間磁石と２個の頂部と底部の外層磁石に対応する３つの磁石の積層からなる。 磁石の間隙外接の端は整列してあって、直線の間隙縁を形成している。磁石は、さらに並置してあって、中間磁石は、ラジアル磁気分極を有し、外層磁石は、同じ磁気分極と実質的に同一の残留磁化を持っている磁気構造体を有している。
本発明によれば、外層磁石は、ラジアルとアキシャルの磁気分極を持ち、各外層磁石の磁気分極がラジアルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも高く、さらに、外層磁石の磁気分極がアキシャルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも低い。

発明の説明において、「磁石」という用語は、以下に説明するように、（ペレット状、リング状またはクラウン状の）単一磁石および（特にタイル状の）磁石組立体の両方を包含している。

発明の種々の実施例において、以下の手段を使用しており、その使用態様は、単独でも、任意の技術的に可能な組合せであってもよい：
−各外層磁石は、場合によるが、中間磁石の残留磁化より１％、好ましくは５％だけ高いか低い；
−各外層磁石は、場合によるが、中間磁石の残留磁化より１０％だけ高いか低い；
−磁気構造体において、外層磁石も寸法が互いに同一である；
−磁気構造体において、外層磁石も容積が互いに同一である；
−磁気構造体において、外層磁石も形状が互いに同一である；
−磁気構造体において、外層磁石の幅が同じである；
−磁気構造体において、各外層磁石の幅は、中間磁石の幅より小さい；
−磁気構造体において、各外層磁石の幅は、中間磁石の幅と等しい；
−磁気構造体において、各外層磁石の幅は、中間磁石の幅より大きい；
−３個の磁石それぞれの間隙側端は同じ鉛直母線上に位置している（３個の磁石それぞれの間隙画定端は整列してある；
−３つの磁石が同じ磁気分極を持ち、磁化はラジアル（水平）であり、３つの磁石の同符号の磁極面は間隙を画定しており、さらに、各外層磁石の残留磁化は中間磁石の残留磁化よりも高い；
−中間磁石はラジアル（水平）磁気分極を持ち、２外層磁石はダイナミックスピーカの対称軸と同軸の（鉛直−平行だから）磁気分極を持ち、中間磁石と接触する外層磁石の磁極面の符号は中間磁石の間隙画定極面と互いに同一で同じであり、さらに、各外層磁石の残留磁化は中間磁石の残留磁化より低い；
−ラジアル磁気分極の少なくとも１つは、円周（もしくは適当な形状）に沿って並置してあってリング状やクラウン状を形成する基本磁石（またはタイル）の組立体から成る；
−ダイナミックスピーカの対称軸と同軸の磁気分極を持つ磁石は、クラウン状−ブロック状の磁石（モノリシックで単一の部分だから）である；
−ダイナミックスピーカの対称軸と同軸の磁気分極を持つ磁石は、ペレット−ブロックの磁石（モノリシックで単一の部分だから）である；
−磁気構造体は内側にある；
−磁気構造体は外側にある；
−磁気構造体は円筒対称である；
−内側磁気構造体の寸法と磁化は、外側磁気構造体のものから独立している（事実、円筒対称の場合から離れてより一般的にいえば、内側構造体は、適切な寸法で適切な一様磁場を創成し、外側構造体は、適切な寸法で適切な一様磁場を創成し、全磁場は、両磁場の和であり一様でもあり、また、一般的には、ある構造体に欠陥が生じたとしても、それを他の構造体が補償できる；
−ダイナミックスピーカは、形状が円形、楕円形、四角形または実質的に四角形である。

また、本発明は、ダイナミックスピーカのモータであって、上述した１以上の特徴を持つ単一磁気構造体を備えており、この磁気構造体は、コイルに対して内側（モータの中心に向かって）でも外側であってもよい。

また、本発明は、ダイナミックスピーカ用のモータであって、互いに反対にかつ同じ高さ（背丈）に、コイルに対して内側および外側に２個の磁気構造体を備えており、各構造体は、上述した１以上の特徴を持ち、および類似の磁石の磁気分極（内側磁石構造体の頂部外層磁石対外側磁石構造体の頂部外層磁石、内側磁石構造体の中間磁石対外側磁石構造体中間磁石、または内側磁石構造体の底部外層磁石対外側磁石構造体の底部外層磁石）は、両磁気構造体で同一である。変形例では、磁気構造体は、コイルに対して幾何学的かつ回転的に対称である。別の変形例では、磁気構造体は、部分的でないか部分的だけである。

最後になるが、本発明は、少なくとも１つの上述した特徴を持つモータを備えているダイナミックスピーカに関する。

従って、本発明の目的の１つは、実質的に一定であり、中間磁石の高さに少なくとも実質的に対応する高さに渡る誘導（磁場）を、間隙中にかつコイルを担持する母線に沿って得ることである。誘導は、１％以上は変動しないとき、さらに好ましくは、考慮している高さに渡っての０．５％を超えては変動しないときは、一定であると考えられる。

さて、本発明は、以下の実施例の説明によって図面を参照して例示することにするが、それに限定されるものではない。

可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を示す。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側の磁気構造体を備え磁石の同じラジアル磁気分極を持つ第１タイプの電磁モータを図示している。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を示す。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側の磁気構造体を備え磁石の同じラジアル磁気分極を持つ第２タイプの電磁モータを図示している。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を示す。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側の磁気構造体を備え磁石の同じラジアル磁気分極を持つ第３タイプの電磁モータを図示している。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を図示している。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側の磁気構造体を備え磁石の交差した磁気分極を持つ第４タイプの電磁モータを示している。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を図示している。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側および内側の磁気構造体を備えている第５タイプの電磁モータを図示している。内側と外側の構造体の間では、磁石のラジアル磁気分極が同じでまた磁化と寸法が回転対称になっている第５タイプの電磁モータを示している。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を図示している。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側および内側の磁気構造体を備えている第６タイプの電磁モータを図示している。外側と内側の磁気構造体は、磁石のラジアル磁気分極が全体として同じタイプであるが、内側と外側の構造体間では、磁化と寸法が完全な回転対称になっていない。 可動コイルのダイナミックスピーカの模式的な鉛直断面を図示している。この断面は、ダイナミックスピーカの円筒対称の鉛直前後方向に貫通し、外側および内側の磁気構造体を備えている第７タイプの電磁モータを図示している。外側と内側の磁気構造体のそれぞれは、磁石のラジアル磁気分極が交差しているが、内側と外側の構造体の間では、寸法が完全な回転対称になっていない。

第１図のダイナミックスピーカ１は、コイル２を備えている。このコイル２は、振動版４および４’と一体の心棒３に担持してある。振動版４および４’は、ここでは詳細を記載してないが、ダイナミックスピーカの可動要素である。コイルは、間隙内の静磁場に浸漬してある。（ここで、「間隙」なる用語は、本発明のモータの間隙の外部で磁場がループバックする（折り返す）磁場用の鉄を含まないとしても使用する一般の用例である）。間隙の磁場は、固定磁気構造体５が発生する。この磁気構造体５は、本実施例では外側にある。コイルを流れる電流により力が発生して、コイル、心棒および振動版のエクスカーション(変位)と呼ぶ運動を引き起こす。例えば、フレームや（特に「スパイダ」状の）メカニカルサスペンションのような他のダイナミックスピーカ要素は、簡略化を理由として図示していないことに留意すべきである。

本実施例では、磁気構造体は外側に存在する。何故なら、コイル２を担持している心棒３の外部に向かっているからである（ダイナミックスピーカ１の円筒対称軸６が中心にあり、心棒−コイル組立体に対して内部に向かっていると考えられからである）。磁気構造体は、３つの磁石の積層から構成される。このうち、1層は、中間磁石８で、２層は、磁石を覆う頂部磁石７と底部磁石９である。これらの磁石７、９は、同一のラジアル磁気分極（第１図で水平）になっている。間隙側の磁極面の符号は、同一（Ｎ極またはＳ極）になっている。全３つの磁石の（第１図で水平方向に測定した）幅は、同一である。それら３つの磁石の（ここでは同一符号の）間隙側磁石面は、心棒３の母線とダイナミックスピーカの対称軸６に実質的に平行な同一鉛直線上で互いに連続している。静止状態では、コイル２は、間隙の（高さ方向、したがってエクスカーション方向に取った）中央部にある。エクスカーションの間、コイルは間隙の内部を移動する。

同一のラジアル磁気分極を持つこの３つの磁石構成では、中間磁石８は、２個の外層磁石７および９のそれぞれよりも低い残留磁化になっている。（上位の）頂部および（下位の）底部外層磁石７および９は、中間磁石８とサンドイッチ構造になっている。これら全磁石は並置してある。

従って、第１図のダイナミックスピーカは、２個のラジアル磁気分極リング（外層磁石７および９）を、一方はラジアル磁気分極中間磁石８の上に他方は下にして具現している。これら２個のリングおよび９を形成する磁石は、残留磁化が中間磁石８のものより高くなっている。（上側の）頂部リング７と（下側の）底部リング９の寸法が最適である結果およびそのおかげで、中間磁石の高さに少なくとも実質的に対応した有効高さに渡って一定の誘導が間隙内で得られる。

本発明の背景において、「磁石」という用語は、単一の磁石、および数個の基本磁石から成る組立体の磁石を包含していることに留意すべきである。後者の場合、（図に水平な）ラジアル磁気分極を起こすと共に円周（またはダイナミックスピーカの型によっては楕円や他の形状）に渡って並置される（タイルとも呼ぶ）基本磁石の組立体の実現できる磁石を本質的には考慮している。

第１図には図示していない変形例では、磁気構造体５は、心棒に対して内部にある。すなわち、磁気構造体５は、心棒に対してダイナミックスピーカの中心に向けて配置してある。第５図に図示したような別の変形例では、（高さ方向において各磁石の磁気分極と寸法に関しては少なくとも）同一の２個の磁気構造体が心棒の各側で具現してある。後の例では、内側と外側の磁気構造体では直径が異なるので、発生した適切な磁場を両構造体間で異ならせることが可能であることを理解すべきである。最適化した変形例では、磁石の容積を調節して内側と外側の構造体間で等しい磁場を発生する。

第５図の変形例では、タイプ５’（第２図）とタイプ５”（第３図）の磁気構造体は、規則的な間隙縁（平行な直線端）とのあらゆる可能な組合せに従って実現できることに注目すべきである。

第２図と第３図は変形例を図示している。これらの変形例では、磁石をカバーする
頂部７’、７”および底部９’、９”は、同じ幅になっているが、中間磁石８’、８”よりも小さいか（第２図）大きく（第３図）なっている。第２図と第３図の磁気構造体５’および５”において、外層磁石７’、７”および９’、９”は、自身の間隙側磁極面が中間磁石８’、８”の磁極面と同一面にあるように配置してある。このことは、（コイルを担持する心棒に対して）内側と外側の両磁気構造体に対して適性であるので、間隙の縁が直線となることを理解すべきである。

第２図のタイプの構造体を例示すると、中間磁石は、高さ１０ｍｍで幅１２ｍｍのN４８で、外層磁石は、高さ３ｍｍで幅１０ｍｍのN５２でそれぞれ構成される。こうした構成により、２ｍｍ幅の間隙とコイルを担持する心棒（間隙端から約１ｍｍにある）とにおいて、０.７７テスラの均一の磁場を得ることができる。

第４図の磁気構造体１０では、中間磁石８だけがラジアル磁気分極（図の水平方向）を持ち、磁石をカバーしている頂部１１と底部１２がアキシャル磁気分極（図の鉛直方向だからダイナミックスピーカの対称軸６に平行）を持つ。さらに、外層磁石１１と１２のそうした磁気分極は互いに反対方向になっている。これら３つの磁石の磁極面符号は、発生した磁場が間隙に向かう方向であるのが好ましい。図示の極構成では、発生した磁場が間隙側で折り返し（ループバック）している。中間磁石８の間隙側磁極面が、外層１１と１２の自由磁極面（図の頂部と底部）とは逆符号とになっているからである。前述したラジアルだけの構成とは異なり、中間磁石８の残留磁気は外層磁石１１または１２の残留磁気より高くなっている。１.４テスラの中間磁石８とそれぞれ１.１テスラの外層磁石１１および１２とを備えた第４図の構成が計算してある。この構成は、中間磁石の高さの６５％に渡って、０.６２テスラの磁気誘導を発生する。

１.１テスラ（高さ５ｍｍで幅１６ｍｍ）の中間磁石８と０.５２テスラ（それぞれ高さ２ｍｍで幅１６ｍｍ）の外層磁石１１および１２を備えた第４図による別の構成が計算してある。この構成は、測定上均一の磁気誘導を発生する。このとき磁気誘導は、間隙縁から高さ０.３ｍｍの所で、中間磁石の高さの約７０％に渡って発生される。

（交差した分極磁石を備えた）第４図のタイプの構造体は、（平行な分極磁石を備えた）他の既述のものに反して、間隙中にコイルを担持している母線に沿って、中間磁石の高さに少なくとも等しい高さに渡って、実質的に均一の磁気分極が得られないことに注目することが重要である。

変形例においては、内側の磁気構造体の寸法および磁化の少なくとも一方は、外側の磁気構造体のものとは独立している。このタイプの２実施例が第６図と第７図に図示してある。このようにして、内外の構造体間で寸法と磁化の少なくとも一方が相違するというあらゆる組合せが本発明の範囲に包含されることは理解されるであろう。磁化の回転対称が欠落していることに関して言えば、内外の磁気構造体の磁気分極の全体配置は、同一のままであることが好ましい。すなわち、内外の構造体両方の半径方向のみ（第５図と第６図を参照）または軸方向および半径方向の組合せ（第７図を参照）両方で全体配置が同一のままであることが好ましい。

全ての実施例は情報提供のためのみで開示してある。発明の共通範囲および逸脱することなく、磁気構造体を反転する（場合によって、外側を内側にする、または対称的にすることを少なくとも行う）こと、（内側と外側の）磁気構造体を分割すること、および、磁気分極を反転する（N極がS極になるおよびその逆）ことが可能である。最後に、円形円筒対称形、半球形または円錐形のダイナミックスピーカ、および振動版が円周形の輪郭になっていることを本質的に考慮すると、本発明は、形状が楕円形、（円形隅の）四角形あるいは概略四角形のダイナミックスピーカであっても適用できることに注目すべきである。

１ ダイナミックスピーカ
２ 可動コイル
３ 心棒
４、４’ 振動版
５、５’、５”、１０ 磁気構造体
６ 軸
７、７’、７”、１１ 頂部
８、８’、８” 中間磁石
９、９’、９”、１２ 底部

Claims (10)

1. 可動コイル（２）を備えたダイナミックスピーカ（１）の無鉄（アイロンレス）モータ用の磁場を発生する磁気構造体（５、５’、５”、１０）であって、この磁気構造体は、コイルを内部に配設する間隙中に磁場を発生し、前記磁気構造体は、１個の中間磁石（８、８’、８”）と２個の頂部および底部の外層磁石（７、９）、（７’、９’）、（７”、９”）、（１１、１２）に対応する３つの磁石の積層から成り、前記磁石の間隙外接の端は整列してあり、直線の間隙縁を形成しており、前記磁石はさらに並置してあり、中間磁石はラジアル磁気分極を持ち、各外層磁石は同じ磁気分極と実質的に同一の残留磁化を持っている磁気構造体であって、
   外層磁石はラジアル（７、９）（７’、９”）、（７’、９”）とアキシャル（１１、１２）の磁気分極を持つこと、外層磁石の磁気分極がラジアルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも高いこと、さらに、外層磁石の磁気分極がアキシャルのとき、各外層磁石の残留磁化は、中間磁石の残留磁化よりも低いことを特徴とする磁気構造体。
2. 請求項１の磁気構造体であって、各外層磁石の残留磁化は、場合によるが、中間磁石の残留磁化より１％、好ましくは５％だけ高いか低いことを特徴とする磁気構造体。
3. 請求項１の磁気構造体であって、各外層磁石の残留磁化は、場合によるが、中間磁石の残留磁化より１０％だけ高いか低いことを特徴とする磁気構造体。
4. 請求項１、２または３の磁気構造体であって、磁気構造体において、各外層磁石の幅は、中間磁石の幅より大きいことを特徴とする磁気構造体。
5. 請求項１、２または３の磁気構造体であって、磁気構造体において、各外層磁石の幅は、中間磁石の幅より小さいか等しいことを特徴とする磁気構造体。
6. 先行する任意の請求項の磁気構造体であって、３つの磁石が同じ磁気分極を持つこと、磁化はラジアルであること、３つの磁石の同符号の磁極面は間隙を画定していること、さらに、各外層磁石の残留磁化は中間磁石の残留磁化よりも高いことを特徴とする磁気構造体。
7. 請求項１ないし５の任意の磁気構造体であって、中間磁石はラジアル磁気分極を持つこと、二外層磁石はダイナミックスピーカの対称軸と同軸の磁気分極を持つこと、中間磁石と接触する外層磁石の磁極面の符号は中間磁石の間隙画定極面と互いに同一で同じこと、さらに、各外層磁石の残留磁化は中間磁石の残留磁化より低いことを特徴とする磁気構造体。
8. ダイナミックスピーカ用のモータであって、先行する任意の請求項の単一磁気構造体（５、５’、５”、１０）を備えていることを特徴としており、前記磁気構造体は、コイルに対して内側でも外側であってもよいモータ。
9. ダイナミックスピーカ用のモータであって、互いに反対にかつ同じ高さに、コイルに対して内側および外側に２つの磁気構造体を備えており、各構造体は、請求項１ないし６の任意のものによること、および類似の磁石の磁気分極は両磁気構造体で同一であることを特徴とするモータ。
10. 請求項８また請求項９のモータを備えているダイナミックスピーカ。
    

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