JP2007020024A - Linear motor type loudspeaker - Google Patents

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JP2007020024A JP2005201133A JP2005201133A JP2007020024A JP 2007020024 A JP2007020024 A JP 2007020024A JP 2005201133 A JP2005201133 A JP 2005201133A JP 2005201133 A JP2005201133 A JP 2005201133A JP 2007020024 A JP2007020024 A JP 2007020024A
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Fukuji Kawakami
福司 川上
Katsuhiko Masuda
克彦 増田
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Yamaha Corp
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Yamaha Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide hi-fi/high output linear motor type speaker suitable for low-pitched sound reproduction. <P>SOLUTION: A cylindrical magnet 14 having outside dimension slightly smaller than cavity dimension is arranged in the cavity of a cylindrical electromagnet 10. In the magnet 14, the outside and the inside are considered as first and second magnetic poles with the opposite polarity to each other and a diaphragm 16 is attached so as to interrupt airflow in the cavity of the magnet 14. Coil groups other than one coil group among many coil groups 12 is energized so as to perform magnetic levitation of the magnet 14 by making the inside of the electromagnet 10 a magnetic pole with the same polarity as that of the second magnetic pole and one coil group is energized so as to reverse the polarity of the magnetic pole from other coil group. Switching control of direction of current of a plurality of coil groups is performed so as to vibrate the diaphragm 16 by performing reciprocating displacement of the magnet 14 while being magnetically levitated by a magnetic pole relative to polarity reversal in accordance with amplitude variation of an audio signal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、エッジレス・ダンパレス構造を有する筒状のリニアモータ式スピーカに関し、更に詳しくは従来の動電型のような加速度制御式のスピーカとは異なり、振幅の変位そのものを制御する変位制御式スピーカに関するものである。   The present invention relates to a cylindrical linear motor type speaker having an edgeless / damperless structure, and more specifically, unlike a conventional electrodynamic type acceleration control type speaker, a displacement control type speaker for controlling amplitude displacement itself. It is about.

従来、エッジレス構造を有する円筒状の動電型スピーカとしては、図10に示すものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, as a cylindrical electrodynamic speaker having an edgeless structure, the one shown in FIG. 10 is known (see, for example, Patent Document 1).

図10に示すスピーカにおいて、ベース1の上には、下部ダンパ支持台2A、下部プレート3A、永久磁石4、上部プレート3B、上部ダンパ支持台2Bが各々の中央孔をベース1の中央孔1Aに位置合せした状態で積層配置されている。このような積層体を取囲むように円筒状のヨーク8が配置されており、ヨーク8の下端部は、ベース1の外周部に連結されている。ヨーク8とプレート3A,3Bとの間には、それぞれ磁気ギャップGa,Gbが定められている。   In the speaker shown in FIG. 10, on the base 1, the lower damper support base 2 </ b> A, the lower plate 3 </ b> A, the permanent magnet 4, the upper plate 3 </ b> B, and the upper damper support base 2 </ b> B have their center holes as the central holes 1 </ b> A of the base 1. Laminated and arranged in the aligned state. A cylindrical yoke 8 is disposed so as to surround such a laminate, and a lower end portion of the yoke 8 is connected to an outer peripheral portion of the base 1. Magnetic gaps Ga and Gb are defined between the yoke 8 and the plates 3A and 3B, respectively.

コイル支持体5は、相互接続された下部ボイスコイル5A及び上部ボイスコイル5Bを有するもので、コイル5A,5Bの巻回方向は互いに逆になっている。コイル支持体5は、コイル5A,5Bがそれぞれ下方及び上方に半分ずつオフセットした状態で磁気ギャップGa,Gb内に配置されるようにして下部ダンパ6A及び上部ダンパ6Bによりそれぞれ支持台2A及び2Bに支持されている。コイル支持体5の上部には、振動板7が装着されている。ベース1の中央孔1Aから上部ダンパ支持台2Bの中央孔まで連続する縦孔は、振動板7と上部ダンパ6Bとの間の空間を外気に連通させるための孔であり、ベース1に設けた貫通孔1a,1bは、下部ダンパ6Aとベース1との間の空間を外気に連通させるための孔である。   The coil support 5 includes a lower voice coil 5A and an upper voice coil 5B that are interconnected, and the winding directions of the coils 5A and 5B are opposite to each other. The coil support 5 is placed on the support bases 2A and 2B by the lower damper 6A and the upper damper 6B so that the coils 5A and 5B are arranged in the magnetic gaps Ga and Gb with the coils 5A and 5B offset by half each downward and upward. It is supported. A diaphragm 7 is mounted on the upper portion of the coil support 5. A vertical hole continuing from the central hole 1A of the base 1 to the central hole of the upper damper support 2B is a hole for communicating the space between the diaphragm 7 and the upper damper 6B to the outside air, and is provided in the base 1. The through holes 1a and 1b are holes for communicating the space between the lower damper 6A and the base 1 to the outside air.

コイル5A,5Bにオーディオ信号に応じて電流を供給すると、コイル5A,5Bが上下方向に駆動されて振動板7が振動する。このため、オーディオ信号が音響に変換される。
特開平9−182188号公報
When a current is supplied to the coils 5A and 5B according to the audio signal, the coils 5A and 5B are driven in the vertical direction to vibrate the diaphragm 7. For this reason, the audio signal is converted into sound.
JP-A-9-182188

上記した従来技術によると、振動板7がコイル支持体5でのみ支持され(ヨーク8に支持されていない)、いわゆるエッジレス構造になっている。このため、エッジにより振動板7の振幅が制限されることはなくなる。   According to the above-described prior art, the diaphragm 7 is supported only by the coil support 5 (not supported by the yoke 8), and has a so-called edgeless structure. For this reason, the amplitude of the diaphragm 7 is not limited by the edge.

しかしながら、二個所にダンパ6A,6Bが設けられており、これらのダンパによって振動板7の振幅が制限される。このため、低音再生が制約を受けると共に、ダンパの機械的非線形性(力−変形の非線形性)によりスピーカの音響出力に歪みが生ずるのを免れない。また、コイル5A,5Bを磁気ギャップGa,Gb内にオフセット状態で配置したことで駆動範囲を拡大できるものの、ダンパ6A,6Bでコイル支持体5及び振動板7の中心支持を行なう構造上から駆動範囲が制約され、高出力を得るのが容易でない。その上、ダンパ6A,6Bの耐久性には限界があり、動作や音質を長期間にわたって安定化させるのが困難である。   However, dampers 6A and 6B are provided at two locations, and the amplitude of diaphragm 7 is limited by these dampers. For this reason, bass reproduction is restricted, and it is inevitable that distortion occurs in the sound output of the speaker due to the mechanical nonlinearity of the damper (force-deformation nonlinearity). Further, although the driving range can be expanded by arranging the coils 5A and 5B in the magnetic gaps Ga and Gb in an offset state, the dampers 6A and 6B are driven from the structure in which the coil support 5 and the diaphragm 7 are supported at the center. The range is limited and it is not easy to obtain a high output. In addition, the durability of the dampers 6A and 6B is limited, and it is difficult to stabilize the operation and sound quality over a long period of time.

この発明の目的は、このような制約や非線形性を有するエッジやダンパを一切排除することにより低音再生に好適なハイファイ(高忠実度)・高出力の変位制御方式のリニアモータ式スピーカを提供することにある。   The object of the present invention is to provide a high-fidelity, high-output displacement motor-type linear motor speaker suitable for low-frequency reproduction by eliminating such restrictions and non-linear edges and dampers. There is.

この発明に係るリニアモータ式スピーカは、
非磁性体からなる細長い筒状体と、この筒状体の長手方向に沿って並設された多数のコイル群とを有する筒状電磁石であって、各コイル群としては、前記筒状体の周方向に沿って配置され且つ直列に接続された巻回方向同一の多数のコイルを含むコイル群を有するものと、
前記筒状体の空洞内に配置され、前記筒状体の長手方向に直交する方向の空洞寸法よりわずかに小さい外形寸法を有する筒状磁石であって、その内側及び外側をそれぞれ互いに極性を異にする第1及び第2の磁極とするものと、
前記筒状磁石の空洞内の空気流を遮断するように前記筒状磁石に装着された振動板と、
前記多数のコイル群のうち1又は複数のコイル群以外の他のコイル群には前記筒状体の内側を前記第2の磁極と同一極性の磁極として前記筒状磁石を磁気浮上させるように通電すると共に該1又は複数のコイル群には前記他のコイル群とは磁極の極性が反転するように通電する通電手段と、
オーディオ信号の振幅変化に対応して極性反転に係る磁極により前記筒状磁石を磁気浮上のまま往復変位させて前記振動板を振動させるように前記多数のコイル群のうちの複数のコイル群の電流の向きを切換制御する制御手段と
を備えたものである。
The linear motor type speaker according to the present invention is:
A cylindrical electromagnet having an elongated cylindrical body made of a non-magnetic body and a large number of coil groups arranged in parallel along the longitudinal direction of the cylindrical body, and each coil group includes: A coil group including a plurality of coils arranged in the circumferential direction and connected in series in the winding direction; and
A cylindrical magnet disposed in the cavity of the cylindrical body and having an outer dimension slightly smaller than the cavity dimension in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylindrical body, the inner side and the outer side of the cylindrical magnet having different polarities. The first and second magnetic poles to be
A diaphragm attached to the cylindrical magnet so as to block air flow in the cavity of the cylindrical magnet;
The coil group other than one or a plurality of coil groups among the many coil groups is energized so that the cylindrical magnet is magnetically levitated with the inner side of the cylindrical body having the same polarity as the second magnetic pole. And energizing means for energizing the one or plurality of coil groups so that the polarity of the magnetic poles is reversed with respect to the other coil groups;
In response to the amplitude change of the audio signal, the currents of the plurality of coil groups among the plurality of coil groups are caused to vibrate the diaphragm by reciprocally displacing the cylindrical magnet while the magnetic pole is magnetically levitated by polarity reversal. And a control means for switching and controlling the direction.

この発明のリニアモータ式スピーカによれば、振動板を保持する筒状磁石を筒状電磁石内で磁気浮上状態で往復駆動する構成にしたので、振動板は、エッジレス・ダンパレス構造となり、エッジやダンパによる振幅の制限と、エッジやダンパが有する非線形性とを免れることができる。すなわち、振動板は、低域から高域まで位置(変位)の直接制御によりピストンモーションさせることができ、特に低域では大きな体積排除量を確保することができる。このため、ハイファイ・高出力の音響再生が可能であり、特に大振幅の低音再生に好適となる。   According to the linear motor type speaker of the present invention, since the cylindrical magnet holding the diaphragm is driven to reciprocate in a magnetically levitated state within the cylindrical electromagnet, the diaphragm has an edgeless / damperless structure, and the edge and damper Therefore, it is possible to avoid the limitation of the amplitude due to the non-linearity of the edge and the damper. That is, the diaphragm can be piston-moved by direct control of the position (displacement) from the low range to the high range, and a large volume exclusion amount can be ensured particularly in the low range. For this reason, high-fidelity and high-output sound reproduction is possible, and is particularly suitable for reproduction of large amplitude low sounds.

この発明のリニアモータ式スピーカにおいて、筒状磁石は、電磁石で構成してもよいが、高磁束密度の永久磁石で構成することもできる。電磁石で構成した場合、電力供給用の配線が筒状磁石や振動板の動きに及ぼす影響を少なくする必要がある。これに対し、筒状磁石を永久磁石で構成した場合には、配線が不要であって、筒状磁石や振動板の動きは何の制約も受けないが、振動板の質量を極力小さくするため、軽量且つ高磁束密度の磁石を使う必要がある。   In the linear motor type speaker of the present invention, the cylindrical magnet may be composed of an electromagnet, but may be composed of a permanent magnet having a high magnetic flux density. When the electromagnet is used, it is necessary to reduce the influence of the power supply wiring on the movement of the cylindrical magnet and the diaphragm. On the other hand, when the cylindrical magnet is composed of permanent magnets, no wiring is required and the movement of the cylindrical magnet and diaphragm is not subject to any restrictions, but in order to minimize the mass of the diaphragm It is necessary to use a magnet having a light weight and a high magnetic flux density.

この発明によれば、筒状のリニアモータ式スピーカをエッジレス・ダンパレス構造としたので、ハイファイ・高出力の音響再生を行なえる効果が得られる。また、エッジやダンパがないので、耐久性に優れ、動作や音質を長期間にわたって安定化できる効果もある。   According to the present invention, since the cylindrical linear motor type speaker has an edgeless / damperless structure, the effect of reproducing sound with high fidelity and high output can be obtained. In addition, since there are no edges or dampers, the durability is excellent and the operation and sound quality can be stabilized over a long period of time.

また、この発明によるスピーカは基本的に「変位振幅制御型」であり、その構造上変位を制限するのは、外管(筒状体)の長さだけであるため、一般の動電型スピーカ(コーンスピーカなど)が有する低域での制約、つまり低域における大きな減衰という欠点を有しない。   In addition, the speaker according to the present invention is basically a “displacement amplitude control type”, and the structure restricts the displacement only by the length of the outer tube (cylindrical body). It does not have the disadvantage of low-frequency limitations (such as cone speakers), that is, large attenuation in low frequencies.

すなわち、一般のコーンスピーカにおける変位振幅の尖頭値ξと音響出力Wとの関係は、Rをコーンの有効半径、fを周波数(振動数)とすると、一般に次の数1の式で与えられる。 That is, the relationship between the peak value ξ of the displacement amplitude and the sound output W in a general cone speaker is generally given by the following equation 1 where R 0 is the effective radius of the cone and f is the frequency (frequency). It is done.

Figure 2007020024
Figure 2007020024

すなわち、Wを一定とすると、必要な振幅は、周波数fの自乗に反比例して大きくなる。このため、1オクターブ下がる毎に振幅を4倍(12dB)ずつ大きくする必要があり、現実的には最低共振周波数f付近から下方(低域)に向かい出力が一定の傾きで減衰することになる。これに対し、この発明によるスピーカの場合は、低域におけるこのような制約がなく、外管(筒状体)さえ大きくすれば超低域でも非常に大きな出力を得ることができる。一方、高域においては、ゼロでない質量(コーン紙、振動板)が高速で繰り返し多数回変位する必要があるが、前掲の数1の式に従えば高域ほど小さな振幅でよいので、無理なくこれを実現することができる。結果として、この発明によるスピーカは、全帯域にわたり振幅(出力)や歪みの制約を受けずピストンモーションを基本としており、高域でも分割振動しにくいので、理想的なレスポンス周波数特性を提供することができる。 That is, if W is constant, the necessary amplitude increases in inverse proportion to the square of the frequency f. For this reason, it is necessary to increase the amplitude four times (12 dB) every time one octave is lowered, and in reality, the output is attenuated with a certain slope from the vicinity of the lowest resonance frequency f 0 toward the lower side (low range). Become. On the other hand, in the case of the speaker according to the present invention, there is no such restriction in the low range, and if the outer tube (cylindrical body) is increased, a very large output can be obtained even in the very low range. On the other hand, in the high region, the non-zero mass (cone paper, diaphragm) needs to be repeatedly displaced many times at a high speed. However, according to the equation (1), the higher region may have a smaller amplitude. This can be realized. As a result, the loudspeaker according to the present invention is based on piston motion without being restricted by amplitude (output) or distortion over the entire band, and is difficult to divide and vibrate even at high frequencies, so that it can provide ideal response frequency characteristics. it can.

以上のように、この発明は、発音体の構成において、
(イ)ゆっくりであれば、質量がゼロでなくても大きな距離(振幅)を無理なく動けること、
(ロ)高い周波数では、反面小さな距離を動けばよいこと
を基礎とし、「一定出力を得るために必要となる振動板の加速度は周波数fに依存せず常に一定」という合理的な動作原理を実現するものである。
As described above, the present invention provides a structure of a sounding body.
(B) If it is slow, it can move a large distance (amplitude) without difficulty even if the mass is not zero.
(B) On the other hand, at a high frequency, on the other hand, it is only necessary to move a small distance, and the rational operation principle that “the acceleration of the diaphragm necessary to obtain a constant output is always constant without depending on the frequency f” is used. It is realized.

図1は、この発明の一実施形態に係るリニアモータ式スピーカを示すもので、図1のA−A’線に沿う断面は、図2に示されている。   FIG. 1 shows a linear motor type speaker according to an embodiment of the present invention, and a cross section taken along the line A-A 'of FIG. 1 is shown in FIG.

筒状電磁石10は、例えばプラスチック(合成樹脂)等の非磁性体からなる細長い筒状体11と、この筒状体11の長手方向に沿って並設された多数のコイル群12とを備えている。筒状体11は、一例として図2に示すように横断面が円形状である円筒状とするが、図3に示すように横断面が四辺形等の多角形状である角筒状としてもよい。多数のコイル群12中の各コイル群は、図2,3に示すように筒状体11の周方向に沿って配置され且つ直列接続された巻回方向同一の多数のコイル12a…12b…12c…12d…12aを含むコイル群からなっている。ここで、「12a…12b」のような記載は、コイル12aとコイル12bとの間にも多数のコイルが存在することを意味する。図5には、多数のコイル群12中のコイル群C,RC,RC,LC,LCについて各コイル群毎に該コイル群を構成する多数のコイルを直列接続した状態が示されている。 The cylindrical electromagnet 10 includes an elongated cylindrical body 11 made of a nonmagnetic material such as plastic (synthetic resin), for example, and a large number of coil groups 12 arranged in parallel along the longitudinal direction of the cylindrical body 11. Yes. As an example, the cylindrical body 11 has a cylindrical shape with a circular cross section as shown in FIG. 2, but may have a rectangular tube shape with a polygonal shape such as a quadrilateral cross section as shown in FIG. . Each coil group in the many coil groups 12 is arranged along the circumferential direction of the cylindrical body 11 as shown in FIGS. ... consists of a coil group including 12d ... 12a. Here, a description such as “12a... 12b” means that there are many coils between the coils 12a and 12b. FIG. 5 shows a state in which a large number of coils constituting the coil group are connected in series for each of the coil groups C 0 , RC 1 , RC 2 , LC 1 , and LC 2 in the large number of coil groups 12. Has been.

筒状体11の空洞内には、筒状体11の長手方向に直交する方向の空洞寸法より若干小さい外形寸法を有する筒状磁石14が配置される。磁石14は、図2,3に例示するように筒状体11に適合した円筒状又は角筒状の形状を有する。磁石14としては、永久磁石を使用するが、電力供給用の配線を配置することが許容される場合には電磁石を使用してもよい。磁石14は、一例として内側及び外側がそれぞれN極及びS極となるように磁極の極性が定められているが、これとは逆に磁極の極性を定めてもよい。筒状体11の長さを50〜100[cm]とすると、磁石14の両端間の長さを10〜15[cm]とし、図2に示す磁石14の直径(又は図3に示す磁石14の一辺の長さ)を20〜30[cm]とし、筒状体11−磁石14間の間隙GPを0.1〜1.0[mm]程度とすることができる。   In the cavity of the cylindrical body 11, a cylindrical magnet 14 having an outer dimension slightly smaller than the cavity dimension in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the cylindrical body 11 is arranged. As illustrated in FIGS. 2 and 3, the magnet 14 has a cylindrical shape or a rectangular tube shape suitable for the cylindrical body 11. A permanent magnet is used as the magnet 14, but an electromagnet may be used when it is allowed to arrange a power supply wiring. As an example, the polarity of the magnetic pole of the magnet 14 is determined so that the inner side and the outer side become the N pole and the S pole, respectively. However, the polarity of the magnetic pole may be determined conversely. If the length of the cylindrical body 11 is 50 to 100 [cm], the length between both ends of the magnet 14 is 10 to 15 [cm], and the diameter of the magnet 14 shown in FIG. 2 (or the magnet 14 shown in FIG. 3). Can be set to 20 to 30 [cm], and the gap GP between the cylindrical body 11 and the magnet 14 can be set to about 0.1 to 1.0 [mm].

筒状磁石14には、空洞内の空気流を遮断するように振動板(ダイアフラム)16が装着されている。振動板16の取付個所は、一例として磁石14の先端部としたが、磁石14の空洞内の中間部等であってもよい。振動板16の材料としては、軽量且つ高剛性の材料が用いられ、例えばアルミニウム合金、チタン、ベリリウム、プラスチック、紙等を用いることができる。振動板16は、一例として後方に凸状のものを用いたが、平面状のものでもよく、前方に凸状(ドーム形)のものでもよい。   A vibration plate (diaphragm) 16 is attached to the cylindrical magnet 14 so as to block the air flow in the cavity. The attachment portion of the diaphragm 16 is, for example, the tip of the magnet 14, but may be an intermediate portion in the cavity of the magnet 14. As the material of the diaphragm 16, a light and highly rigid material is used. For example, aluminum alloy, titanium, beryllium, plastic, paper, or the like can be used. As an example, the diaphragm 16 having a convex shape rearward is used, but it may be planar, or may have a convex shape (dome shape) forward.

スピーカを発音させるにあたり、多数のコイル群12のうち1つ(複数でも可)のコイル群と、該1つのコイル群以外の他のコイル群とでは互いに逆方向に電流を流して初期状態を設定する。すなわち、初期状態では、1つのコイル群以外の他のコイル群には電磁石10の内側を磁石4の外側のS極と同一極性の磁極(S極)として磁石14を磁気反発力により磁気浮上させるように通電すると共に、該1つのコイル群には他のコイル群とは磁極の極性が反転する(電磁石10の内側及び外側をそれぞれN極及びS極とする)ように通電する。そして、音声信号、楽音信号等のオーディオ信号の振幅変化に対応して極性反転に係る磁極により磁石14を初期状態から磁気浮上のまま矢印で示すように往復変位させて振動板16を振動させるように多数のコイル群12中の複数のコイル群の電流の向きを切換制御する。この結果、オーディオ信号が音響に変換され、振動板16からは、変換に係る音が放射される。上記のような発音動作の詳細については、図5〜8を参照して後述する。因みに、振動板及び磁石などの移動部分は、上記のように十分軽量に構成されているので、入力のオーディオ信号の振幅変化に対して遅滞なく追従するものとする。   When generating a speaker, an initial state is set by flowing currents in opposite directions in one coil group (or a plurality of coil groups) out of the many coil groups 12 and other coil groups than the one coil group. To do. That is, in the initial state, the magnet 14 is magnetically levitated by the magnetic repulsion force with the other coil group other than one coil group having the inner side of the electromagnet 10 as a magnetic pole (S pole) having the same polarity as the S pole outside the magnet 4. In addition, the one coil group is energized so that the polarity of the magnetic poles is reversed with respect to the other coil groups (the inside and the outside of the electromagnet 10 are set to the N pole and the S pole, respectively). Then, in response to changes in the amplitude of audio signals such as audio signals and musical tone signals, the magnet 14 is reciprocally displaced as indicated by the arrow while being magnetically levitated from the initial state by the magnetic pole associated with polarity reversal to vibrate the diaphragm 16. In addition, the current direction of a plurality of coil groups in the many coil groups 12 is switched and controlled. As a result, the audio signal is converted into sound, and sound related to the conversion is radiated from the diaphragm 16. Details of the sound generation operation as described above will be described later with reference to FIGS. Incidentally, the moving parts such as the diaphragm and the magnet are sufficiently light-weighted as described above, and therefore follow the change in the amplitude of the input audio signal without delay.

図1のスピーカを使用する際には、通常のスピーカと同様に種々の装備を施し、効率を上げたり、制約を緩和して特性を改善したりすることができる。例えば、筒状体11の前端部には、ホーン18を装着することができる。ホーン18としては、折り曲げホーン等を用いてもよい。筒状体11の後端部には、内面にグラスウール等の吸音材22を配設した密閉形キャビネット20を装着し、後面(背面)からの逆相の音の回り込みを回避することができる。キャビネット20の代りにバスレフ形キャビネット等を装着してもよい。   When the speaker shown in FIG. 1 is used, various kinds of equipment are provided in the same manner as a normal speaker, so that the efficiency can be increased and the characteristics can be improved by relaxing the restrictions. For example, a horn 18 can be attached to the front end of the cylindrical body 11. As the horn 18, a bending horn or the like may be used. A sealed cabinet 20 in which a sound absorbing material 22 such as glass wool is disposed on the inner surface is attached to the rear end portion of the cylindrical body 11, so that reverse-phase sound from the rear surface (back surface) can be avoided. A bass-reflex cabinet or the like may be mounted instead of the cabinet 20.

図4(A)〜(F)は、筒状磁石14の製法の一例を示すものである。図4(A)の工程では、N−S方向に細長い角柱状の磁石14aに圧縮処理を施して図4(B)に示すようにN−S方向に比べてN−S方向に直交する左右方向に若干細長い角柱状の磁石14bを得る。図4(B)の工程では、磁石14bをN−S方向に直交する左右方向に更に長くするように磁石14bに伸張処理を施して図4(C)に示すように左右方向に細長い角柱状の磁石14cを得る。図4(C)の工程では、磁石14cの幅をN−S方向及び左右方向に直交する前後方向に広げるように磁石14cに拡幅処理を施して図4(D)に示すように長方形状の磁石14dを得る。   4A to 4F show an example of a method for manufacturing the cylindrical magnet 14. In the process of FIG. 4 (A), a rectangular columnar magnet 14a elongated in the NS direction is subjected to compression processing, and as shown in FIG. 4 (B), left and right orthogonal to the NS direction compared to the NS direction. A prismatic magnet 14b that is slightly elongated in the direction is obtained. In the process of FIG. 4B, the magnet 14b is stretched so that the magnet 14b is further elongated in the left-right direction orthogonal to the NS direction, and the prism 14 is elongated in the left-right direction as shown in FIG. 4C. Magnet 14c is obtained. In the step of FIG. 4C, the magnet 14c is widened so as to widen the magnet 14c in the front-rear direction orthogonal to the NS direction and the left-right direction, and the rectangular shape as shown in FIG. A magnet 14d is obtained.

次に、図4(D)の工程では磁石14dにN極が内側になるように円筒化処理を施して図4(E)に示すように円筒に近い形状の磁石14eを得る。図4(E)の工程では、磁石14eの端部同士が接触するように更に円筒化処理を続行し、図4(F)に示すように磁石14eの端部同士を連結して円筒状の磁石14を得る。磁石14は、内側及び外側がそれぞれN極及びS極となる。なお、図4(F)に示すように予め円筒化した強磁性体に着磁処理を施して図4(F)に示すような円筒状の磁石14を得てもよい。   Next, in the step of FIG. 4D, the magnet 14d is subjected to a cylindrical process so that the north pole is on the inside, thereby obtaining a magnet 14e having a shape close to a cylinder as shown in FIG. In the step of FIG. 4E, the cylindrical process is further continued so that the ends of the magnets 14e are in contact with each other, and the ends of the magnets 14e are connected to each other as shown in FIG. A magnet 14 is obtained. The magnet 14 has an N pole and an S pole on the inside and outside, respectively. As shown in FIG. 4 (F), a cylindrical magnet 14 as shown in FIG. 4 (F) may be obtained by applying a magnetizing process to a ferromagnetic material that has been cylindricalized in advance.

図5は、図1のスピーカを駆動するための駆動回路の一例を示すもので、この駆動回路は、オーディオ信号源30、増幅器31、小型コンピュータ32、切換回路群34等を含んでいる。   FIG. 5 shows an example of a drive circuit for driving the speaker of FIG. 1, and this drive circuit includes an audio signal source 30, an amplifier 31, a small computer 32, a switching circuit group 34, and the like.

小型コンピュータ32において、バス35には、A/D(アナログ/ディジタル)変換器36、CPU(中央処理装置)38、ROM(リード・オンリィ・メモリ)40、RAM(ランダム・アクセス・メモリ)42、出力回路44等が接続されている。オーディオ信号源30からの音声信号、楽音信号等のオーディオ信号は、増幅器31を介してA/D変換器36に入力される。増幅器31では、オーディオ信号の音量、音色等を適宜調整可能である。A/D変換器36では、オーディオ信号が所定のサンプリング周期毎に振幅データに変換される。各サンプル点毎の振幅データは、該サンプル点での入力振幅を量子化し、量子化振幅を所定ビット数のディジタルコードで表わしたものである。CPU38は、ROM40にストアされたプログラムに従って図6に関して後述するような駆動処理を実行するもので、駆動処理に際してはRAM42内のいくつかの記憶領域をレジスタ等として使用する。出力回路44は、電磁石10の多数のコイル群12にそれぞれ対応した多数の出力レジスタを含むもので、各出力レジスタには1又は0を表わす制御信号がセットされる。切換回路群34は、多数のコイル群12にそれぞれ対応した多数の切換回路を含むもので、各切換回路は、出力回路44内の対応する出力レジスタからの制御信号に応じて多数のコイル群12中の対応するコイル群に動作電流を供給する。   In the small computer 32, an A / D (analog / digital) converter 36, a CPU (central processing unit) 38, a ROM (read only memory) 40, a RAM (random access memory) 42, An output circuit 44 and the like are connected. Audio signals such as audio signals and musical tone signals from the audio signal source 30 are input to the A / D converter 36 via the amplifier 31. In the amplifier 31, the volume, tone color, etc. of the audio signal can be adjusted as appropriate. In the A / D converter 36, the audio signal is converted into amplitude data every predetermined sampling period. The amplitude data for each sample point is obtained by quantizing the input amplitude at the sample point and expressing the quantized amplitude by a digital code having a predetermined number of bits. The CPU 38 executes a driving process as will be described later with reference to FIG. 6 in accordance with a program stored in the ROM 40. In the driving process, some storage areas in the RAM 42 are used as registers. The output circuit 44 includes a large number of output registers respectively corresponding to the large number of coil groups 12 of the electromagnet 10, and a control signal representing 1 or 0 is set in each output register. The switching circuit group 34 includes a large number of switching circuits respectively corresponding to the large number of coil groups 12, and each switching circuit has a large number of coil groups 12 in accordance with control signals from the corresponding output registers in the output circuit 44. An operating current is supplied to the corresponding coil group.

説明の便宜上、図5に示すように電磁石10の筒状体11に関して外側をS極とする初期位置をi=0とし、その右側に並ぶN極の位置を順次にi=1,2…の位置とし、i=0の左側に並ぶN極の位置を順次にi=−1,−2…としたとき、多数のコイル群12で位置i=0,1,2,−1,−2にそれぞれ対応した5つのコイル群をC,RC,RC,LC,LCとすると共に、切換回路群34中でコイル群C,RC,RC,LC,LCにそれぞれ対応した切換回路をSW,RSW,RSW,LSW,LSWとする。切換回路SW,RSW,RSW…,LSW,LSW…には、それぞれ出力回路44内の対応する出力レジスタから制御信号CN,RCN、RCN…,LCN,LCN…が供給され、コイル群C,RC,RC…,LC,LC…には、それぞれ切換回路SW,RSW,RSW…,LSW,LSW…から動作電流が供給される。コイル群C,RC,RC…,LC,LC…において、切換回路側とは反対側の端子は、いずれも接地点(基準電位0)に接続される。 For convenience of explanation, as shown in FIG. 5, the initial position of the outer side of the cylindrical body 11 of the electromagnet 10 as S pole is i = 0, and the position of the N pole arranged on the right side is sequentially set to i = 1, 2,. When the positions of the N poles arranged on the left side of i = 0 are sequentially set to i = -1, -2,..., The positions of i = 0, 1, 2, -1, and -2 in a large number of coil groups 12. The corresponding five coil groups are designated as C 0 , RC 1 , RC 2 , LC 1 , LC 2, and in the switching circuit group 34, the coil groups C 0 , RC 1 , RC 2 , LC 1 , LC 2 are respectively assigned. The corresponding switching circuits are SW 0 , RSW 1 , RSW 2 , LSW 1 , LSW 2 . The switching circuits SW 0 , RSW 1 , RSW 2 ..., LSW 1 , LSW 2 ... Are supplied with control signals CN 0 , RCN 1 , RCN 2 , LCN 1 , LCN 2 . Are supplied to the coil groups C 0 , RC 1 , RC 2 ..., LC 1 , LC 2 ... From the switching circuits SW 0 , RSW 1 , RSW 2 ..., LSW 1 , LSW 2 . The In the coil groups C 0 , RC 1 , RC 2 ..., LC 1 , LC 2 ..., All terminals on the side opposite to the switching circuit side are connected to the ground point (reference potential 0).

初期状態において、1つのコイル群Cには電磁石10の内側及び外側をそれぞれN極及びS極とするように通電すると共に、コイル群C以外の他のコイル群RC,RC…,LC,LC…には、電磁石10の内側及び外側をそれぞれS極及びN極とするように通電することにより磁石14を初期位置i=0にセットする。このためには、制御信号CNを0として切換回路SWから負の電源電位−Eに基づいてコイル群Cに動作電流を供給すると共に、制御信号RCN,RCN…,LCN,LCN…をいずれも1として切換回路RSW,RSW…,LSW,LSW…からの正の電源電位+Eに基づいてコイル群RC,RC…,LC,LC…にそれぞれ動作電流を供給する。このような初期状態では、筒状体11内で磁石14のS極と電磁石10のS極とが半径方向に互いに反発し合い、ある向きに磁石14が変位すると反発力が強まり、本来の位置に押し戻される向きにより強い力が働く。このため、半径方向において内向きの力と外向きの力がバランスし、磁石14は、空中に磁気浮上した状態で保持される。 In the initial state, the the one coil group C 0 energized to respectively N and S poles inside and outside of the electromagnet 10, the coil group C 0 than other coil group RC 1, RC 2 ..., LC 1 , LC 2 ... Are energized so that the inside and outside of the electromagnet 10 are the S pole and N pole, respectively, thereby setting the magnet 14 to the initial position i = 0. For this purpose, the control signal CN 0 is set to 0 and an operating current is supplied from the switching circuit SW 0 to the coil group C 0 based on the negative power supply potential −E, and the control signals RCN 1 , RCN 2 ... LCN 1 , LCN 2 ... Are all set to 1 , and the coil groups RC 1 , RC 2 ..., LC 1 , LC 2 ... Are respectively based on the positive power supply potentials + E from the switching circuits RSW 1 , RSW 2 , LSW 1 , LSW 2 . Supply operating current. In such an initial state, the S pole of the magnet 14 and the S pole of the electromagnet 10 repel each other in the cylindrical body 11, and when the magnet 14 is displaced in a certain direction, the repulsive force increases and the original position Strong force works in the direction of being pushed back to. For this reason, the inward force and the outward force are balanced in the radial direction, and the magnet 14 is held in a state of being magnetically levitated in the air.

次に、図6を参照して図5の回路における駆動処理を説明する。図6の駆動処理は、システム電源スイッチのオン操作等に応じてスタートする。   Next, a driving process in the circuit of FIG. 5 will be described with reference to FIG. The driving process in FIG. 6 starts in response to an on operation of the system power switch or the like.

ステップ50では、初期設定処理を行なう。RAM42内には、A/D変換器36から振幅データを取得するたびに該振幅データをセットするための第1のレジスタと、この第1のレジスタに今回の振幅データをセットする前に第1のレジスタから前回の振幅データを受取る第2のレジスタとが存在する。初期設定処理では、第1及び第2のレジスタにいずれも0をセットする。   In step 50, initial setting processing is performed. The RAM 42 has a first register for setting the amplitude data every time the amplitude data is acquired from the A / D converter 36, and a first register before setting the current amplitude data in the first register. And a second register that receives the previous amplitude data from the first register. In the initial setting process, both the first and second registers are set to 0.

初期設定処理では、図5に関して前述したように磁石14を初期位置i=0にセットする。磁石14は、スピーカ使用前に必ずしも初期位置i=0に存在するとは限らない。また、図1のスピーカは、筒状体11を立てた状態で使用することもありうる。そこで、A/D変換器36には、図7(B)に示すような初期設定信号Sを入力して磁石14が初期位置i=0にセットされるのを可能にする。図7(B)において、横軸は、時間t[sec]を、縦軸は電圧x[V]をそれぞれ表わす。初期設定信号Sは、点P〜Pを通る正弦波状の振幅変化を示す。初期設定信号Sが点Pで振幅値0のときは、図5に示すようにコイル群Cが筒状体11の外側でS極となり、コイル群C以外の他のコイル群はいずれも筒状体11の外側がN極となる。i=0の位置の右側に多数n個のコイル群が存在するものとすると、信号Sが点Pで正のピーク振幅値に達したときにS極はi=nの位置に到達する。そして、信号Sが点Pで振幅値0になると、S極は、i=0の位置に戻る。i=0の位置の左側に多数のn個のコイル群が存在するものとすると、信号Sが点Pで負のピーク振幅値に達したときにS極はi=−nの位置に到達する。そして、信号Sが点Pで振幅値0になると、S極は、i=0の位置に戻る。 In the initial setting process, the magnet 14 is set to the initial position i = 0 as described above with reference to FIG. The magnet 14 does not necessarily exist at the initial position i = 0 before using the speaker. Further, the speaker of FIG. 1 may be used in a state where the cylindrical body 11 is upright. Therefore, the A / D converter 36 is supplied with an initial setting signal S 0 as shown in FIG. 7B, thereby enabling the magnet 14 to be set at the initial position i = 0. In FIG. 7B, the horizontal axis represents time t [sec], and the vertical axis represents voltage x [V]. The initial setting signal S 0 indicates a sinusoidal amplitude change passing through the points P 1 to P 5 . When the initial setting signal S 0 is the amplitude value 0 at point P 1, it becomes S pole coils C 0, as shown in FIG. 5 on the outside of the tubular body 11, the other coil group other than coils C 0 is In either case, the outer side of the cylindrical body 11 is an N pole. Assuming that many n coil groups exist on the right side of the position i = 0, the S pole reaches the position i = n when the signal S 0 reaches a positive peak amplitude value at the point P 2. . When the signal S 0 has an amplitude value of 0 at the point P 3 , the S pole returns to the position of i = 0. Assuming that there are a large number of n coil groups on the left side of the i = 0 position, when the signal S 0 reaches the negative peak amplitude value at the point P 4 , the S pole is at the i = −n position. To reach. When the signal S 0 reaches the amplitude value 0 at the point P 5 , the S pole returns to the position of i = 0.

このような磁極移動動作において、筒状体11の外側で移動するS極を生成する1つのコイル群以外の他のコイル群は、いずれも筒状体11の外側及び内側をそれぞれN極及びS極とするので、磁石14は磁気浮上状態にある。磁石14が筒状体11内のどこに存在しようとも、磁石14は筒状体11の内側を往復移動するN極に吸引されてi=0の初期位置にセットされる。上記した説明では、A/D変換器36の出力に応じた出力回路44や切換回路群34の動作について説明を省略したが、これらの回路の動作は、ステップ52〜60において後述するものと同様である。なお、磁石14を初期位置i=0にセットするには、A/D変換器36に初期設定信号Sを入力する代りに、ROM40に記憶した波形データ等の初期設定データに応じて筒状体11の内側でのN極移動(外側でのS極移動)を制御してもよい。 In such a magnetic pole moving operation, the coil groups other than the one coil group that generates the S pole that moves outside the cylindrical body 11 are both the N pole and S on the outside and inside of the cylindrical body 11, respectively. Since it is a pole, the magnet 14 is in a magnetically levitated state. Wherever the magnet 14 is present in the cylindrical body 11, the magnet 14 is attracted to the N pole that reciprocates inside the cylindrical body 11 and is set to the initial position of i = 0. In the above description, the description of the operation of the output circuit 44 and the switching circuit group 34 according to the output of the A / D converter 36 is omitted, but the operation of these circuits is the same as that described later in steps 52-60. It is. Note that in order to set the magnet 14 to the initial position i = 0, instead of inputting an initial setting signal S 0 to the A / D converter 36, cylindrical according to the initial setting data such as waveform data stored in ROM40 The N pole movement inside the body 11 (S pole movement outside) may be controlled.

上記のような初期設定処理の後、ステップ52では、前述の第1のレジスタ内のデータを前述の第2のレジスタに移すと共に、A/D変換器36から振幅データを取得して第1のレジスタにセットする。そして、ステップ54では、第2のレジスタ内の振幅データが示す前回の振幅値Aと第1のレジスタ内の振幅データが示す今回の振幅値Aとを比較し、ステップ56では、比較結果が、A=A、A>A及びA<Aの3つのうちいずれか判定する。 After the initial setting process as described above, in step 52, the data in the first register is transferred to the second register, and the amplitude data is acquired from the A / D converter 36 to obtain the first data. Set to register. In step 54, compares the current indicated by the amplitude data in the amplitude value A P and the first register of the previous showing amplitude data in the second register and an amplitude value A C, step 56, the comparison result However, one of the three of A C = A P , A C > A P and A C <A P is determined.

この発明の原理では、振動部(振動板、磁石など)が十分軽く、入力のオーディオ信号の瞬時振幅によって決まる位置(すなわち、内側の移動磁石と釣り合って振動板の位置を決定する1又は複数のコイル群によって決まる位置)に振動板が遅滞なく移動することを旨としているが、ゼロではない質量を有する磁石などにより構成される実際の振動部の制御にあたっては、以下のような方法が考えられる。   According to the principle of the present invention, the vibration part (diaphragm, magnet, etc.) is sufficiently light and is determined by the instantaneous amplitude of the input audio signal (that is, the position of the diaphragm is determined by balancing with the inner moving magnet). (The position determined by the coil group) is intended to move without delay, but the following methods are conceivable for controlling an actual vibration part composed of a magnet having a non-zero mass. .

比較結果がA=Aであったときは何の処理も行なわずにステップ62に移る。比較結果がA>Aであったときは、ステップ58で差分(A−A)に応じた前進処理を行なってからステップ62に移る。比較結果がA<Aであったときは、ステップ60で差分(A−A)に応じた後退処理を行なってからステップ62に移る。ステップ62では、システム電源スイッチのオフ操作等の終了指示があったか判定し、この判定結果が否定的(N)ならばステップ52に戻ってそれ以降の処理を上記したと同様に繰返す。この結果、A/D変換器36から振幅データを取得するたび該振幅データとその前の振幅データとが比較され、比較結果がA>Aであればステップ58の前進処理が、比較結果がA>Aであればステップ60の後退処理がそれぞれ行なわれることとなる。ステップ62の判定結果が肯定的(Y)になると、処理エンドとする。 When the comparison result is A C = AP , the process proceeds to step 62 without performing any processing. When the comparison result is A C > A P , the forward process is performed according to the difference (A C −A P ) in Step 58, and then the process proceeds to Step 62. When the comparison result is A C <A P , the backward process according to the difference (A P −A C ) is performed in Step 60, and then the process proceeds to Step 62. In step 62, it is determined whether there has been an instruction to end the system power switch or the like. If the determination result is negative (N), the process returns to step 52 and the subsequent processing is repeated as described above. As a result, every time amplitude data is acquired from the A / D converter 36, the amplitude data and the previous amplitude data are compared, and if the comparison result is A C > A P , the forward process of step 58 performs the comparison result. If A P > A C , the backward process of step 60 is performed. If the determination result in step 62 is affirmative (Y), the processing ends.

ステップ58の前進処理では、初期位置i=0から差分(A−A)に対応するコイル群数だけ右側に反転磁極により磁石14を変位させる。簡単のため、差分(A−A)は、移動すべきコイル群数と1対1に対応するものとするが、1対複数又は複数対1の対応関係であってもよい。初期状態では、制御信号CN=0に応じて切換回路SWから電位−Eに基づいてコイル群Cに動作電流が供給されており、磁石14は、図5に示すようにi=0の初期位置にて筒状体11の内側でN極により吸引されて静止状態にある。この状態は、図8の時刻tの状態に対応する。図8において、横軸は時間tを、縦軸は電圧Vを表わし、位置i=0,1,2,3,−1,−2のコイル群にそれぞれ対応した電位制御状態が示されている。 In the forward process of step 58, the magnet 14 is displaced by the reversed magnetic pole to the right by the number of coil groups corresponding to the difference (A C −A P ) from the initial position i = 0. For the sake of simplicity, the difference (A C −A P ) corresponds to the number of coil groups to be moved in a one-to-one relationship, but may have a one-to-multiple or a plurality of one-to-one correspondence. In the initial state, an operating current is supplied from the switching circuit SW 0 to the coil group C 0 based on the potential −E in response to the control signal CN 0 = 0, and the magnet 14 has i = 0 as shown in FIG. At the initial position, the tube 11 is sucked by the N pole inside the cylindrical body 11 and is stationary. This state corresponds to the state at time t 0 in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents time t, the vertical axis represents voltage V, and potential control states corresponding to the coil groups at positions i = 0, 1, 2, 3, −1, and −2 are shown. .

差分(A−A)が1であるときは、出力回路44において制御信号CNを1とし且つ制御信号RCNを0とするように制御信号CN,RCNに対応する出力レジスタの内容を変更する。切換回路SWでは、制御信号CN=1に応じて図8に波形Wで示すように電位を−Eから+Eに滑らかに切換えると共に、切換回路RSWでは、制御信号RCN=0に応じて図8に波形Wで示すように電位を+Eから−Eに滑らかに切換える。図8の時刻tの状態では、電位+Eに基づいてコイル群Cに動作電流が供給されると共に、電位−Eに基づいてコイル群RCに動作電流が供給される。すなわち、時刻tに向けてコイル群C,RCのいずれにおいても電流の向きが滑らかに切換えられる。このため、コイル群C,RCでは、筒状体11の外側で磁極の極性がN,Sにそれぞれ反転され、筒状体11の外側でS極はi=0の初期位置からi=1の位置に移動する。この結果、磁石14は、筒状体11の内側でN極に吸引されて図5に破線で示すようにi=1の位置に前進(変位)する。なお、切換回路群34中の各切換回路は、例えば電位−Eから電位0に向けて変化する放電波形及び電位0から電位+Eに向けて変化する充電波形を有する時定数回路等を用いて構成可能である。 Difference when (A C -A P) is 1, the output register corresponding to the control signal CN 0, RCN 1 to the control signal CN 0 to 1 and controlling signal RCN 1 0 in the output circuit 44 Change the contents. In the switching circuit SW 0 , the potential is smoothly switched from −E to + E as indicated by a waveform W 0 in FIG. 8 in response to the control signal CN 0 = 1, and in the switching circuit RSW 1 , the control signal RCN 1 = 0. depending smoothly switched to -E potential as indicated by the waveform W 1 in FIG. 8 from + E to. In the state of time t 1 in FIG. 8, the operation current is supplied to the coil groups C 0 based on the potential + E, the operating current is supplied to the coil group RC 1 based on the potential -E. That is, the direction of the current is smoothly switched in any of the coil groups C 0 and RC 1 toward time t 1 . For this reason, in the coil groups C 0 and RC 1 , the polarities of the magnetic poles are inverted to N and S on the outside of the cylindrical body 11, and the S pole on the outside of the cylindrical body 11 is i = from the initial position of i = 0. Move to position 1. As a result, the magnet 14 is attracted to the N pole inside the cylindrical body 11 and advances (displaces) to the position of i = 1 as indicated by the broken line in FIG. Each switching circuit in the switching circuit group 34 is configured using, for example, a time constant circuit having a discharge waveform that changes from the potential −E to the potential 0 and a charging waveform that changes from the potential 0 to the potential + E. Is possible.

差分(A−A)が1より大きい値である(入力振幅の変化が急峻である)ときは、コイル群C,RCについて上記したと同様の電流切換処理を初期位置i=0から差分値に対応するコイル群数だけ右側の範囲内の複数のコイル群に対して隣り合うコイル群毎に順次に適用する。一例として、差分値が2であるとすると、コイル群C,RCとコイル群RC,RCとについて順次に上記したと同様の電流切換処理を行なう。この場合、コイル群C,RCについては、前述したと同様に図8の時刻tに向けてコイル群C,RCのいずれにおいても電流の向きが滑らかに切換えられる。 When the difference (A C −A P ) is a value larger than 1 (the change in input amplitude is steep), the current switching process similar to that described above for the coil groups C 0 and RC 1 is performed at the initial position i = 0. To the coil groups in the right range by the number of coil groups corresponding to the difference value. As an example, assuming that the difference value is 2, the same current switching process as described above is sequentially performed on the coil groups C 0 and RC 1 and the coil groups RC 1 and RC 2 . In this case, the coil group C 0, RC 1, the direction of the current is smoothly switched at any of coils C 0, RC 1 toward the time t 1 of FIG. 8 in the same manner as described above.

図8の時刻tでは、出力回路44において制御信号RCNを1とし且つ制御信号RCNを0とするようにRCN,RCNに対応する出力レジスタの内容を変更する。切換回路RSWでは、制御信号RCN=1に応じて図8に波形Wで示すように電位を−Eから+Eに滑らかに切換えると共に、切換回路RSWでは、制御信号RCN=0に応じて図8に波形Wで示すように電位を+Eから−Eに滑らかに切換える。図8の時刻tの状態では、電位+Eに基づいてコイル群RCに動作電流が供給されると共に、電位−Eに基づいてコイル群RCに動作電流が供給される。すなわち、時刻tに向けてコイル群RC,RCのいずれにおいても電流の向きが滑らかに切換えられる。このため、コイル群RC,RCでは、筒状体11の外側で磁極の極性がN,Sにそれぞれ反転され、筒状体11の外側でS極はi=0の初期位置からi=2の位置に移動する。この結果、磁石14は、筒状体11の内側でN極により吸引されてi=2の位置まで前進する。 At time t 1 in FIG. 8, the contents of the output registers corresponding to RCN 1 and RCN 2 are changed so that the control signal RCN 1 is set to 1 and the control signal RCN 2 is set to 0 in the output circuit 44. In the switching circuit RSW 1 , the potential is smoothly switched from −E to + E as indicated by a waveform W 1 in FIG. 8 in response to the control signal RCN 1 = 1, and in the switching circuit RSW 2 , the control signal RCN 2 = 0. depending smoothly switched to -E potential as indicated by the waveform W 2 in FIG. 8 from + E to. In the state of time t 2 in FIG. 8, the operation current is supplied to the coils RC 1 based on the potential + E, the operating current is supplied to the coil groups RC 2 based on the potential -E. That is, the direction of current is smoothly switched in both coil groups RC 1 and RC 2 toward time t 2 . For this reason, in the coil groups RC 1 and RC 2 , the polarity of the magnetic pole is inverted to N and S on the outside of the cylindrical body 11, and the S pole on the outside of the cylindrical body 11 is i = from the initial position of i = 0. Move to position 2. As a result, the magnet 14 is attracted by the N pole inside the cylindrical body 11 and advances to the position of i = 2.

差分値が3であるときは、上記したと同様の電流切換動作がi=3のコイル群まで行なわれる。図8の時刻tの状態において、コイル群RC(i=2)には波形Wで示すように電位+Eに基づいて動作電流が供給されると共に、i=3の位置のコイル群には波形Wで示すように電位−Eに基づいて動作電流が供給される。従って、この場合は、i=3の位置まで磁石14が前進する。上記したように差分値が大きくなるほど磁石14の変位量を大きくすると、入力振幅の急峻な変化に追従して振動板16を振動させることができる。 When the difference value is 3, the same current switching operation as described above is performed up to the coil group of i = 3. In the state of time t 3 in FIG. 8, the operating current based on the potential + E, as shown by the waveform W 2 is supplied to the coil groups RC 2 (i = 2), the coils of the position of i = 3 the operating current is supplied based on the potential -E as shown by the waveform W 3. Therefore, in this case, the magnet 14 moves forward to the position of i = 3. As described above, when the displacement amount of the magnet 14 is increased as the difference value is increased, the diaphragm 16 can be vibrated following a steep change in the input amplitude.

図7(A)は、A/D変換器36に入力される入力信号の一例として、振幅が直線的に増大する信号x=x(t)を示すものである。上記した駆動処理によれば、磁石14は、入力信号x=x(t)に応じて差分値に対応した一定の速度で右方向に移動する。図8に示したW〜W等の切換波形は、図7(A)に示したような入力信号xに対して最も直線性が良く且つ円滑に動作する(歪が最小となる)ように調整される。 FIG. 7A shows a signal x = x (t) whose amplitude increases linearly as an example of an input signal input to the A / D converter 36. According to the driving process described above, the magnet 14 moves to the right at a constant speed corresponding to the difference value in accordance with the input signal x = x (t). The switching waveforms such as W 1 to W 3 shown in FIG. 8 have the best linearity and operate smoothly with respect to the input signal x as shown in FIG. 7A (the distortion is minimized). Adjusted to

ステップ60の後退処理では、初期位置i=0から差分値(A−A)に対応する群数だけ左側(i=−1,−2…の位置)へ反転磁極により磁石14を変位させる。具体的な動作は、制御信号CN,LCN,LCN…及び切換回路SW,LSW,LSW…を用いてステップ58の前進処理について前述したと同様に行なわれる。このような動作の詳細については、前進処理の説明から自明であるので、説明を省略する。ステップ58の前進処理とステップ60の後退処理とにより磁石14がオーディオ信号の振幅の変化に対応して往復駆動されて振動板16が振動するので、オーディオ信号が音響に変換される。 In the backward process of the step 60, the initial position i = 0 from the difference value (A P -A C) Number of the group corresponding to only the left side to displace the magnet 14 by reversing the magnetic pole to the (i = -1, -2 ... position) . A specific operation is performed in the same manner as described above for the forward process in step 58 using the control signals CN 0 , LCN 1 , LCN 2 ... And the switching circuits SW 0 , LSW 1 , LSW 2 . Details of such an operation are self-evident from the description of the forward process, and thus the description thereof is omitted. The magnet 14 is reciprocated in response to a change in the amplitude of the audio signal by the forward process in step 58 and the reverse process in step 60, and the diaphragm 16 vibrates, so that the audio signal is converted into sound.

上記したリニアモータ式スピーカによれば、振動板16を固定的に支持するエッジやダンパがないので、エッジやダンパによる振幅制限や非線形性による歪みがなくなり、低域から高域までハイファイ再生が可能になる。また、振動板16の最大振幅は電磁石10の長さにのみ左右され、大振幅動作が可能であるため、高出力が得られる。その上、振動板16を保持する磁石14は、電磁石10とは非接触の磁気浮上状態で往復変位するので、エッジやダンパに伴う種々の歪をなくすことができる。さらに、エッジやダンパのないシンプルな構造であるため、耐久性があり、動作や音質を長期間にわたって安定化させることができる。   According to the linear motor type speaker described above, since there is no edge or damper that fixedly supports the diaphragm 16, there is no amplitude limitation due to the edge or damper or distortion due to non-linearity, and high-fidelity reproduction is possible from low to high frequencies. become. In addition, the maximum amplitude of the diaphragm 16 depends only on the length of the electromagnet 10, and a large amplitude operation is possible, so that a high output can be obtained. In addition, since the magnet 14 holding the diaphragm 16 is reciprocated in a magnetic levitation state that is not in contact with the electromagnet 10, various distortions associated with edges and dampers can be eliminated. Furthermore, since it has a simple structure with no edges or dampers, it has durability and can stabilize operation and sound quality over a long period of time.

上記したリニアモータ式スピーカにおいては、電磁石10の各コイル群に流す電流を大きくしたり、磁石14をネオジム合金などで構成して磁束密度を高めたりすることにより大きな磁力を発生可能とすれば、振動板16の過渡応答を一層改善することができる。また、電磁石10における反転磁極の位置変化を大きくすれば、振動板16は大きな範囲を移動し、大振幅の音を発生可能となる。なお、電磁石10及び磁石14について図1,4,5に示した磁極の極性は、図示したものとは反対にしてもよいこと勿論である。   In the above linear motor type speaker, if it is possible to generate a large magnetic force by increasing the current flowing through each coil group of the electromagnet 10 or increasing the magnetic flux density by configuring the magnet 14 with a neodymium alloy or the like, The transient response of the diaphragm 16 can be further improved. Further, if the change in the position of the reversal magnetic pole in the electromagnet 10 is increased, the diaphragm 16 can move in a large range and can generate a large amplitude sound. Of course, the polarities of the magnetic poles shown in FIGS. 1, 4 and 5 for the electromagnet 10 and the magnet 14 may be opposite to those shown in the figure.

図9は、この発明に係るリニアモータ式スピーカの設置例を示すもので、図1と同様の部分には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。   FIG. 9 shows an installation example of the linear motor type speaker according to the present invention, and the same parts as those in FIG.

図9の例では、電磁石10の後端部に導管(ダクト)24を装着し、導管24を床26に設けた孔を介して床下の空間に連通させている。他の例としては、導管24を壁28に設けた孔を介して別室に連通させてもよい。いずれの例においても、電磁石10の後方から生ずるスピーカ音が電磁石10の前方に到来してレスポンス周波数特性を悪化させるのを防止することができる。   In the example of FIG. 9, a conduit (duct) 24 is attached to the rear end portion of the electromagnet 10, and the conduit 24 communicates with the space under the floor through a hole provided in the floor 26. As another example, the conduit 24 may be communicated with another chamber through a hole provided in the wall 28. In any example, it is possible to prevent the speaker sound generated from behind the electromagnet 10 from coming in front of the electromagnet 10 and deteriorating the response frequency characteristics.

この発明の一実施形態に係るリニアモータ式スピーカを示す一部側面断面図である。It is a partial side sectional view showing a linear motor type speaker according to an embodiment of the present invention. 図1のA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line of FIG. 変形例に係るスピーカの断面図である。It is sectional drawing of the speaker which concerns on a modification. (A)〜(F)は、いずれも筒状磁石の製法における処理工程を示す斜視図である。(A)-(F) are all perspective views which show the process process in the manufacturing method of a cylindrical magnet. スピーカ駆動回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a speaker drive circuit. 図5の回路における駆動処理の流れを示すフローチャートである。6 is a flowchart showing the flow of drive processing in the circuit of FIG. 5. (A)及び(B)は、それぞれ入力信号及び初期設定信号を示す波形図である。(A) and (B) are waveform diagrams showing an input signal and an initial setting signal, respectively. 図5の回路における磁極移動動作を説明するための信号波形図である。It is a signal waveform diagram for demonstrating the magnetic pole movement operation | movement in the circuit of FIG. スピーカ設置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of speaker installation. 従来の円筒状の動電型スピーカを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional cylindrical electrodynamic speaker.

符号の説明Explanation of symbols

10:筒状電磁石、12a〜12d:コイル、12,C,RC,RC,LC,LC:コイル群、14:筒状磁石、16:振動板、18:ホーン、20:キャビネット、22:吸音材、24:導管、26:床、28:壁、30:オーディオ信号源、31:増幅器、32:小型コンピュータ、34:切換回路群。 10: cylindrical electromagnet, 12a to 12d: coil, 12, C 0 , RC 1 , RC 2 , LC 1 , LC 2 : coil group, 14: cylindrical magnet, 16: diaphragm, 18: horn, 20: cabinet 22: sound absorbing material, 24: conduit, 26: floor, 28: wall, 30: audio signal source, 31: amplifier, 32: small computer, 34: switching circuit group.

Claims (2)

非磁性体からなる細長い筒状体と、この筒状体の長手方向に沿って並設された多数のコイル群とを有する筒状電磁石であって、各コイル群としては、前記筒状体の周方向に沿って配置され且つ直列に接続された巻回方向同一の多数のコイルを含むコイル群を有するものと、
前記筒状体の空洞内に配置され、前記筒状体の長手方向に直交する方向の空洞寸法よりわずかに小さい外形寸法を有する筒状磁石であって、その内側及び外側をそれぞれ互いに極性を異にする第1及び第2の磁極とするものと、
前記筒状磁石の空洞内の空気流を遮断するように前記筒状磁石に装着された振動板と、
前記多数のコイル群のうち1又は複数のコイル群以外の他のコイル群には前記筒状体の内側を前記第2の磁極と同一極性の磁極として前記筒状磁石を磁気浮上させるように通電すると共に該1又は複数のコイル群には前記他のコイル群とは磁極の極性が反転するように通電する通電手段と、
オーディオ信号の振幅変化に対応して極性反転に係る磁極により前記筒状磁石を磁気浮上のまま往復変位させて前記振動板を振動させるように前記多数のコイル群のうちの複数のコイル群の電流の向きを切換制御する制御手段と
を備えたリニアモータ式スピーカ。
A cylindrical electromagnet having an elongated cylindrical body made of a non-magnetic body and a large number of coil groups arranged in parallel along the longitudinal direction of the cylindrical body, and each coil group includes: A coil group including a plurality of coils arranged in the circumferential direction and connected in series in the winding direction; and
A cylindrical magnet disposed in the cavity of the cylindrical body and having an outer dimension slightly smaller than the cavity dimension in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the cylindrical body, the inner side and the outer side of the cylindrical magnet having different polarities. The first and second magnetic poles to be
A diaphragm attached to the cylindrical magnet so as to block air flow in the cavity of the cylindrical magnet;
The coil group other than one or a plurality of coil groups among the many coil groups is energized so that the cylindrical magnet is magnetically levitated with the inner side of the cylindrical body having the same polarity as the second magnetic pole. And energizing means for energizing the one or plurality of coil groups so that the polarity of the magnetic poles is reversed with respect to the other coil groups;
In response to the amplitude change of the audio signal, the currents of the plurality of coil groups among the plurality of coil groups are caused to vibrate the diaphragm by reciprocally displacing the cylindrical magnet while the magnetic pole is magnetically levitated by polarity reversal. And a linear motor type speaker provided with control means for switching and controlling the direction of the speaker.
前記筒状磁石が永久磁石からなっている請求項1記載のリニアモータ式スピーカ。   The linear motor type speaker according to claim 1, wherein the cylindrical magnet is made of a permanent magnet.
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