JP3773515B2 - トランスデューサのモータ／ジェネレータアセンブリ - Google Patents

Description

発明の分野
本発明は、電気及び磁気的に作動されるスイッチ、磁石及び電磁石に関し、さらに詳しくは、相対的可動コイル及び永久磁石アセンブリを有する磁気機械動力装置に関する。

発明の背景
様々なタイプのトランスデューサアセンブリが知られている。ウイリアム・エヌ・ハウス(William N. House)の米国特許第5,142,260号に示されている一つのタイプが、図１に図示されている。このアセンブリは、整合された二つの磁気ディスク１２，１４を有する磁気回路構造１０を含む。これらは軸方向の極性及び配向を持ち、その結果、磁束界は互いに対向する。磁界特性の制御を助けるために、鉄又は非鉄材料のスペーサ１６が磁石１２，１４の間に挟まれている。軸方向に対向状に整合される結果、磁束線１８が相互に対面する磁極２０，２２から放射され、磁石１２，１４の間の領域２４から径方向外向きに集中して案内される。

この先行技術の構造は、構造の外面２６に隣接した領域において単位断面積当たりの磁束線の数を増大させること、構造の軸２８に対して本質的に垂直な経路に磁束線１８を案内することの二つの機能を有する。理想的には、構造１０から放射されるすべての磁束線１８は構造の軸２８に対して垂直方向にあって、軸方向全長にわたって、円筒形導体３０にかかる力を最大にする。しかしながら、'260特許に記されているように、構造の軸に対して垂直でない磁束線の領域が存在する。電流の流れる導体３０が中央領域Ａから磁石の中央領域Ｃまで軸方向に移動すると、軸２８と平行な方向に導体３０に加えられる瞬間力(instantaneous force)がゼロに対する角度の関数として低下する。これは、'260特許において、「磁界逆転(field reversal)」と名付けられた現象をもたらす。磁界逆転は、一般的に、図１の構造１０など、戻りのない経路構造に見られる制約の一つである。したがって、直線方向におけるコイル３０の動作は、軸方向長さのうち比較的短い部分でのみ発生する。

米国特許第5,142,260号は、先行技術アセンブリの対向磁石の間に一つ以上の追加径方向磁石及び／又はスペーサを挟むことにより、これらの問題に対処している。径方向磁石の外極は、磁石の対面極と同じ極性を有する。径方向磁石から放射される磁束線は、軸方向磁石の磁界によって妨害されて、構造の軸に対して垂直な経路上で外向きに案内される。径方向磁石の磁束線は、外向きに軸方向磁石の両極性の極へ移動する。'260の発明者によれば、これは、構造によって得られる磁束線全体を増大させる。

それでも、米国特許第5,142,260号に記載された装置は、幾つかの欠点を有している。'260の発明者は、コイル／磁界の相互作用距離を長くすること、及びドライブコイルワイヤをできるだけ磁石アセンブリに確実に近づけることにより、コイル性能を向上させようとしたと思われる。こうすることで、コイル及び外向き磁界磁束線はともに長くなった。これらの段階は磁気システムの重量と複雑性を高め、さらにコイルにかかる力を増大させ、そのため、コイルがその偏位中に振動するときに、磁界に対するコイルの反応が直線的でなくなる。一般に、このようなシステムは、ドライブシリンダをサイズが増大した磁界と効果的に相互作用させるのに多数の巻線を必要とするため、非効率的である。さらに、過熱される傾向があり、及び／又は冷却を必要とし、使用中に様々な信号ひずみを発生しがちである。要するに、以上の問題のために'260の装置は非効率で重く、製造費用が高い。さらに、コイルにゼロ又は逆の力がかかる期間が長くなると、極の逆転が持続する。

上記の欠点の幾つかに対処するため、設計者は偏位距離(excursion distance)を制限して比較的フラットなトランスデューサを設計しようと試みている。例えば、サカモト外(Sakamoto et al.)の米国特許5,668,886号は、同じ極が相互に対面して対向フレーム部材によって所定箇所に保持される二つの磁石を有する拡声器が記載している。二つの磁石の間には鉄製中央プレートが介在されている。磁石及び中央プレートの周囲には、円筒形音声コイルが配置されている。音声コイルの外周にはダイアフラムが横方向に取り付けられている。'886の装置は、単一の径方向放射磁界を外向きに案内するのに鉄製中央プレートが使用されることを除いて、従来のダイナミックトランスデューサと類似しているようである。'886の装置は依然として比較的重く、近い範囲の磁界と相互作用するため背の高い円筒形ドライブコイルをやはり必要とする。

サトウ外(Sato et al.)の米国特許第5,764,784号の装置は、フラットケーシングの内面に固定された単一のディスク磁石を記載している。ケーシング内では、ダイアフラムは磁石から離間されている。比較的短い中空の円筒形ドライブコイルは磁石と同軸であり、ダイアフラムの両面に固定されている。'784の発明者によれば、この構成は電力消費量を低下させ、厚さを減少させ、効率性を増す。しかし、'784の装置には難点がある。つまり、入力信号が充分な強度である場合には、ダイアフラムが磁石面に急激に衝突するので、使用中に移動できる距離にダイアフラムが制限されるという点である。さらに、'784のドライブコイルは、偏位移動全体にわたって対称磁界に完全に包囲されるわけではない。これは信号の純度に影響し、信号ひずみの原因になり得る。

ハンセン(Hansen)の米国特許第5,905,805号は、円形中央ダイアフラムを有するトランスデューサを記載している。ダイアフラムの一表面にはフラットな平面ドライブコイルが形成されている。一対の対向する円筒形磁石が設けられ、一つの磁石はダイアフラムの各側面から離間している。磁石は反発構造(repulsing configuration)で、同じ極面が相互に対面するように配向されている。これは、径方向に放射される磁界を形成する。しかし、'784の装置のように、'805の装置は、円筒形磁石の一つと衝突する前にダイアフラムが移動できる距離に制限される。この設計は、平面コイル巻線と径方向放射磁界との間の相互作用が比較的少量であるという欠点も有する。

したがって、上述した欠陥を回避するトランスデューサの必要性が、依然として存在する。理想的には、このようなトランスデューサは高さが低く、重量が軽いものである。ドライブコイルは磁界と効率的に相互作用を行い、大きい周波数範囲全体にわたって、より大きい反応直線性を生み出す。さらに、このような改良トランスデューサは過熱されることがなく、すなわち、冷却を必要とせず、動作全体を通してはるかに高くより一貫した出力を維持する。同様に、装置の重量当たりの出力が高いことは、有益であり、コイルの偏位距離も長い。
米国特許第５，１４２，２６０号明細書 米国特許第５，６６８，８８６号明細書 米国特許第５，７６４，７８４号明細書 米国特許第５，９０５，８０５号明細書

本発明は、ここで論じられるように、これらの必要性などを満たすことに向けられている。磁石アセンブリ及び導電性ドライブコイルを有する電磁トランスデューサについて記載される。磁石アセンブリは、対向する第１及び第２外極面と、径方向外向きに放射される磁界とを含む。導電性ドライブコイルは、幅が高さと等しいか高さより長くなるように形成されたフラットなリングコイルである。ドライブコイルは、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置される。磁石アセンブリとドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが磁石アセンブリと物理的接触状態とならないようになっている。ドライブコイルは偏位経路に沿って移動し、少なくともその一部分が磁石アセンブリの外極面の間に位置している。組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルは磁石アセンブリに近接して取り付けられる。モータとして使用される時には、コイルに電流が供給され、コイル及び磁石が相対的に運動させられる。ジェネレータとして使用される時には、磁石に対するドライブコイルの外側物理的運動が、対応する電流をドライブコイルに発生させる。

本発明の他の面によれば、磁石アセンブリは軸方向又は径方向のいずれかの磁性に形成されている。さらに、単一の磁石が使用されるか、同じ極が相互に対面した状態で多数の磁石が構成される。一実施形態では、磁石アセンブリは一対の軸方向ディスク磁石で形成される。ディスク磁石は直径サイズを含む。ドライブコイルの内径サイズはディスク磁石の直径よりも大きく、ドライブコイルがディスク磁石を囲繞するようになっている。別の実施形態では、磁石アセンブリは二つの軸方向リング磁石を含む。リング磁石は外向き放射磁界及び内向き放射磁界の両方を形成する。ドライブコイルはリング形状であり、これら磁界のいずれかの中に配置されている。

本発明のさらなる面によれば、弓形磁石や矩形磁石など、様々な磁石アセンブリ形状が使用される。
他の面によれば、本発明により各々が形成された様々なスピーカ装置及びマイクロフォン装置が記載される。
本発明の上記の面及び付随する特徴の多くは、添付図面と組み合せて、以下の詳細な説明を参照することによって一層容易に理解されるだろう。

好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、トランスデューサのモータ及び／又はジェネレータアセンブリに関し、特に、戻りのないトランスデューサアセンブリ構造に関する。本発明は、音波装置、継電器、スイッチ、発振器、及びセンサや信号エミッタなど、超低周波数から超音波及び無線周波数範囲の他のエネルギー変換装置を含む多数の状況で使用するためのものである。

図２を参照して概説すると、永久磁石アセンブリ５０は、水平面５４に形成された電流伝達導体５２を往復させるために設けられている。磁石アセンブリは、垂直つまり軸方向である磁石の方向の外側で横方向に延びる磁界を設けている。（本説明で言及される方向は、添付の図面のみを参照とするものである。使用中、「垂直(vertical)」方向が実際には水平又は角度を成している場合もあり、一方、「水平(horizontal)」方向が垂直又は角度を成している場合もある。）導体５２は、センタリングインタフェース材料及び／又は囲繞補強支持構造など、いくつかの手段によってアセンブリ５０の外面５６から離間されている。本発明によれば、導電性ドライブコイルは、コイルの内側サイズと外側のサイズとの差によって限定される径方向の全幅より短いかこれと等しい全高を有する。このようなコイルは、概して、本明細書においては「フラットリングコイル」と呼ばれる。

導体５２を流れる交流は、矢印６２の方向、本質的には磁石アセンブリ５０の軸方向に導体５２を往復させる。他のコンポーネントがドライブコイルに取り付けられている場合には、これら他のコンポーネントも往復させられる。このように構成されている場合、トランスデューサは、一般的に、本明細書では、モータと呼ばれる。また、トランスデューサはジェネレータとして使用され、その場合には、磁石アセンブリに対するコイルの運動を介して動作が電気信号に変換される。トランスデューサがジェネレータとして使用される場合には、外側機械的振動によって、磁石アセンブリによって形成される磁界の中でコイルが運動する。この動作はコイルに対応する電流を発生させる。

引き続き図２の実施形態を参照してより詳細に説明すると、同じ極面が相互に対面する状態で（すなわち、Ｓ−Ｓ又はＮ−Ｎ配置のいずれかで）二つの磁石を配置することによって、外向きの放射磁界が形成される。図２の磁石アセンブリは、各々が軸方向に磁化された第１及び第２永久ディスク磁石６４，６６を含む。磁石アセンブリの軸は、図２では７２と記されている。同じ極面を相互に対面するように配置することにより、第１及び第２磁石の対向面から径方向外向き、すなわち、磁極面に対して平行で軸方向磁性に対して横方向に磁束線が放射される。こうして、第１及び第２磁石は、第１及び第２磁石から径方向に外向きに扇形に広がるとともに反対の極に戻る磁束線を発生させる。図２において、第１及び第２ディスク磁石は、相互に正反対に配置され、外向き放射磁界の箇所において同じサイズの直径を有する。

様々なコイル構成が可能であり、そのいくつかの例が図３〜１４に図示されている。一般に、ドライブコイルは、高さ寸法Ｈと幅寸法Ｗとを有するリング形状である。コイルの高さは巻線の上下面の間の距離として定義される。コイルの幅はコイルの内側及び外側の水平方向サイズの間の距離として定義される。例えば、円形ドライブコイルでは、幅はコイルの内径と外径との間の径方向距離として定義される。本発明の教示によれば、コイルの幅は少なくともコイルの高さと同じである。そのため、本発明のコイルは、一般に、「フラットリングコイル」として定義される。

ドライブコイルは、内径の周囲に螺旋状に巻かれたフラットリングであることが望ましい。図３及び４の実施形態では、ワイヤは円形の断面形状を有する。図５及び６では、断面形状は矩形である。図７及び８の実施形態は、直立リボンワイヤの単層巻線で形成されたドライブコイルを示している。図９及び１０においては、ドライブコイルは直立フラットワイヤの単層巻線で形成されている。図７〜１０では、巻線の間の距離は図示を目的として誇張されている。多くの用途では、このような巻線はもっと緊密に製造される。図１１及び１２は、一つの横ワイヤによる単一巻線を示している。図１３及び１４は、横ワイヤによる多数の巻線を示している。さらに、幾つかの実施形態においては、ドライブコイルは複数層の巻線で形成されている（図５及び６を参照）。

再び図９及び１０を参照すると、ドライブコイルは、直立配向で螺旋状に巻かれた矩形のフラットワイヤである。ソースからの距離が増加すると界の強度が低下するので、丸いワイヤの代わりにフラット又はリボン状のワイヤをコイルに使用すると変換性能が高くなることを、発明者は現時点では理解している。したがって、より多数の巻線を磁石ソースの近傍に詰め込むことができるため、フラット又はリボン状のワイヤはドライブコイルとして一層適している。ワイヤは広い面が垂直となるように巻かれ、その場合、ワイヤの高さは装置の垂直軸に対して平行である（テープのロールと同様）。断面積の比が３：１（高さ：幅）のフラットワイヤでは、優れた実験結果が得られた。ワイヤの高さが垂直軸上にある場合、最大可能数の磁束線は、径方向磁界に包囲された時に、コイルの巻線を横切ることができる。場合によっては、特定の用途に応じて、４：１又は８：１の断面ワイヤ比が有用である。高さと幅の比が大きい（例えば、５以上：１）導電性ワイヤは、一般に、リボンワイヤと呼ばれる。

コイルは、肉薄の誘電性材料（例えば、プラスチック）に導電性合金がコーティングされたワイヤで形成される。場合によっては、コイルは平面配置（つまり、ダイアフラム又は他の支持部材上に直接形成される）でもよく、その場合には、ワイヤの広い面は水平である。しかし、この配置は、ある用途については、フラットワイヤの直立テープタイプの巻線よりも低効率である。

それぞれの場合において、コイルの全高は径方向幅に近づくが、これを超えることはない。好ましい実施形態では、コイルは多数の巻線と、高さよりかなり大きい幅とを有する。ドライブコイルは、材料の組成だけでなく形状に関しても多様なタイプのワイヤで形成される。材料の選択は、トランスデューサの特定用途に望まれる性能特性によって大きく左右される。ワイヤの選択も、出力、周波数範囲、及び装置の物理的サイズなどの要因に影響される。

特定用途のトランスデューサを設計する際には、コイルの全高はあまり大きくすべきでない。さもないと、コイルの部分が磁界と効率的に相互作用せずに、トランスデューサに不必要な重量及び厚さを加える可能性がある。

組立の際には、ドライブコイルは磁石の外側に配置され、それにより、磁界に対するコイルの相互作用が最適化される外向き放射磁界の中に、コイルが位置される。ドライブコイルは磁石と同心であり、コイル軸は磁石の軸を兼ねている。コイルの本体は、コンポーネントの垂直軸に対して垂直な水平面上にある。コイルは本質的に水平対称面上にあるので、コイルは第１及び第２磁石領域を横方向に分割する。そのため、磁石アセンブリは、水平面を挟んで左右対称であると言える。磁石の半分は、コイルが鏡の位置つまり水平面そのものにある状態で、互いの鏡像として見ることができる。（数学的な視点から見ると、水平対称面は径方向磁界ベクトル成分のみを有し、軸方向成分は含まない。この平面の上下では、磁界は径方向及び軸方向成分の両方を含む。）

磁界がディスク磁石の外面から広がる拡散型径方向磁界では、ドライブコイルの内径は第１及び第２ディスク磁石の外径よりも若干大きいサイズである。図２に見られるように、ドライブコイルと磁石との間には狭いスペースｓが存在する。このスペースｓは、使用中にドライブコイルが磁石に接触しないように、できるだけ小さくすることが望ましい。例えば、一実施形態においては、スペースｓは約０．５mmから約５．０mmの範囲にある。しかし、認識できるように、スペースのサイズは磁石のサイズに比例することが望ましい。磁石が大きくなると、それに伴い、生成される磁界が大きくなり、許容可能なスペースサイズも大きくなる。コイルが磁石と接触しない位置にあると、望ましいコイル偏位距離内で磁石アセンブリの周囲をコイルが自由に上下動できる。したがって、ドライブコイルは磁石によって物理的に直接妨害されない。磁石に接近していることにより、コイルは、密度が最高である磁界との接近関係を維持する。概して、スペースｓのサイズ、ドライブコイルの形状のタイプ及び使用される材料のタイプは、望ましい磁界強度、予想される入力及び所望のトランスデューサ性能に依存する。

モータとしての使用中には、電流がコイルに供給され、コイルが磁石アセンブリに対して運動する。また、トランスデューサがジェネレータとして使用される場合には、外部の振動が磁石アセンブリによって形成された磁界の中でコイルを運動させる。この動作は、コイルに対応する電流を発生させる。

上記の基本的発明の記載においては、多くの可能な変形がある。これら変形の各々が以下で詳細に論じられる。変形の一つは、磁石アセンブリとドライブコイルとの間に可撓性インタフェース部材を使用することである。インタフェース部材は、トランスデューサの製造を助けるために設けられる。また、ドライブコイルの反応を変えるため、及び／又はコイルの偏位距離を制限するためにも、それは使用される。別の変形は、磁石アセンブリの外向き放射磁界を形作るのに役立つスペーサ、端部キャップ、径方向磁石及び多数ディスクを使用することである。さらに別の変形は、単一の磁石のみを有する磁石アセンブリを形成することである。また、磁石アセンブリは二つ以上の磁石を用いても形成できる。

磁石アセンブリの構成と所望の特定の性能特徴とにより、このスペースには任意の可撓性インタフェース部材８０が使用される。図１５に図示された実施形態では、インタフェース部材は第１及び第２磁石の間に配置され、磁石の対向面に直接接着されている。したがって、インタフェース部材は、そのインタフェース部材の上面が上部磁石の底面に接着されるとともにインタフェース部材の底面が底部磁石の上面に接着された状態で、装置の水平面に配置される。（また、特定の構造により、ディスク磁石に接続する代わりに、インタフェース部材はスペーサ、径方向磁石、リング磁石、磁石対又は単独の他の形状の磁石に接続されてもよい。以下のこれらコンポーネントに対する記述を参照のこと。）

ドライブコイルへのインタフェース部材の取り付けは、必要に応じて、偏位リミット付近でのコイル運動を緩衝するのに充分に強固ではあるがコイル振動を妨害しないような方法で行われることが望ましい。図１５において、インタフェース部材は円形で、ドライブコイルの内周に接着される外周を有する。結合、接着などを含めた従来の取り付け方法の使用が考えられる。また、インタフェース部材の上面又は下面にドライブコイルが取り付けられてもよい。複数の積層巻線を有するドライブコイルでは、インタフェース部材の上面と下面の両方にドライブコイルが取り付けられる。

磁石に対するドライブコイルの運動は、本明細書で記号「Ｎｅ」で示された「偏位経路(excursion path)」と呼ばれる経路に沿って発生する。コイル偏位経路は、動作中に磁石アセンブリに対してコイルが移動する垂直距離である。上記のように、インタフェース部材は、偏位経路内でのコイルの運動を変えるため、及び／又は偏位経路リミットでのコイルの運動を緩衝するために使用される。そのためインタフェースのサイズ及び材料は、使用されるドライブコイルのタイプ、磁界の強度、予想される入力及び所望のトランスデューサ性能に左右される。

発明者の現時点での理解では、インタフェース材料の選択は、主として、装置の周波数範囲と所望の緩衝性とに基づいている。例えば、低周波数では、インタフェース部材は不要である（図２及び１８参照）か、非常に可撓性のある肉薄材料のみが使用される。このようにして、所望の長い偏位経路を材料が過度に緩衝することはない。連続的高周波数の場合には、これらのコンポーネントをインタフェースするためには、より肉薄であるとともに、より剛性の高い材料がより適した選択である。周波数が上昇すると、これに比例して、偏位経路の長さが減少する。概して、偏位距離のサイズは入力の周波数に応じて変化する。周波数が低くなると、これに比例して、偏位距離も短くなる。

外向き放射磁界の形状は、スペーサ、端部キャップ及び径方向磁石を用いて調整される。図１６において、リング形状の鉄製スペーサ９０が第１及び第２ディスク磁石の間に設けられている。図１７においては、磁気の戻り経路の形状を調整するために、円形の鉄製端部キャップ９２，９２’が第１及び第２磁石の上下両方に使用されている。一実施形態では、スペーサ、端部キャップ及び両ディスク磁石は直径が等しい。また、スペーサ及び端部キャップが非鉄材料９４（誘電体−木、骨、プラスチックなど、又は導電性材料−銅、亜鉛、アルミニウム、銀など、又はこれら材料のすべて又は一部の組合せ合金）で形成されるか、サイズが異なる。さらに、スペーサ及び／又は端部キャップは、ディスク、リング、バーなど多数の形状をとる。鉄製スペーサ及び端部キャップは、磁石に対して、又は相互に対して、サイズが等しいか、短いか、又は長い。非鉄スペーサ及び端部キャップは磁石そのものより短いか等しいサイズであることが望ましい（直径又は他の関連する幅寸法において）。例えば、ディスク磁石を使用する時は、スペーサ及び端部キャップはディスク磁石の直径よりも短い直径を有する。全体的に、特定の寸法及び材料は、所定の用途に望ましい磁束線形状に依存する。

図１８では、インタフェース部材も、スペーサも、あるいは、端部キャップも使用されていない。代わりに、第１及び第２磁石は、相互に離間して配置されており、それらの間にオープンスペースが形成されるようになっている。これも、外向きに放射する径方向磁界の形状に影響を及ぼす。（この離間関係は図４５に示された部材１７０と類似した第２構造部材を用いて達成される。）

図１９を参照すると、径方向に磁化された永久リング磁石１００は、第１及び第２磁石の対向極と反対の極性を有する径方向内極と、対向極と同じ極性を有する径方向外極とを有する。この構造は、アセンブリの磁界の形状を調整して、アセンブリの全長のうち比較的高い割合についてより均一な径方向磁界を与える。径方向磁石では、磁界はリング構造の側面又は周囲から発生するため、湾曲した内外側面が実際には極面となる。フラットリングコイルは、単一リングの径方向磁石の中間高さ回り、又は内径の内側に設けられる。磁石アセンブリにおいて、一つを超えるリング磁石が使用される場合には、ドライブコイルは、最大磁束密度が見られる水平面の中央に配置される。磁極及び径方向磁石の間（図２０，２１参照）、又は多数の径方向磁石の間（図２２参照）には、スペーサ９４又は気体開口部が設けられる。

さらに別の実施形態では、磁石アセンブリは単一の磁石のみで形成される。図２３参照。単一磁石アセンブリは、偏位距離が小サイズであると予測される高周波数の用途に特に有益である。しかし、一つの軸方向磁石システムでは、フラットリングコイルの配置は磁石の高さ方向の中央ではない。この構成は、物理的対称性（水平面の両側）を確立するには正しいが、磁界線がコイルを横切るのは望ましくないだろう。この位置では、コイルは径方向放射磁界に露出されないため、磁石に関して最も弱い相互作用配置となる。本発明のドライブコイルは、軸方向磁気ベクトルより大きい径方向磁気ベクトルを有する磁界範囲に配置された時に、最も有効である。軸方向磁気成分が径方向成分よりも大きい時には、コイルの性能が低下する。したがって、磁石一つの軸方向アセンブリでは、ドライブコイルの配置は磁極面の領域であり、極面は偏位範囲の中間点付近にある。効果的に作動させるためには、ドライブコイルは、収束型及び拡散型のいずれの磁界設計においても、磁極面の上下両方で磁石アセンブリの回りを自由に移動できるべきである。こうすることにより、コイルの配置は径方向放射磁束密度が最も強い範囲内に維持される。

単一の磁石の場合、放射ソースは、磁石面の角部及び側面の近傍にある周辺磁界からである（軸方向に磁性が配向される場合）。この放射範囲は、磁界が最も強い磁石角部に最も近い磁石面のすぐ上下の狭い領域に見られる。磁束線は、磁極面の表面と平行に、外向きに放射される。これらの径方向放射は、フラットリングコイルの性能に最も有効である。磁束線は磁極面のすぐ上下で最も高い密度を有するので、この領域でコイルが自由に振動可能であることが重要になる。

単一軸方向磁石システムでは、ドライブコイルが磁石の外面に充分に近接して配置され、磁石の極面から放射される磁界が極面で横方向外向きに放射され、本質的には極面の上下両方において対称な角度で放射されるようになっていることが望ましい。したがって、フラットドライブコイルを通る径方向磁界を最大にするために、単一軸方向磁石構成におけるドライブコイルの最も強い相互作用配置は、磁石のいずれかの極面と同一平面にされる。さらに、ドライブコイルの幅は磁石アセンブリからの距離を大幅に超える必要はない。その理由は、磁石からの径方向距離が長くなるにつれて、極面の径方向放射磁界は極面の平面の上下においてますます対称的ではなくなるからである。磁界が一層弱くなり、使用の可能性が低くなるのは、やはりこれら遠い領域である。別の言い方をすると、磁石から離れるにつれて磁界強度も対称性も低くなる。磁石に近づくにつれてこれらの特徴は向上する。したがって、ドライブコイルの巻線のサイズ及び数を決定する際には、磁界強度及び極面を中心とする水平方向対称性が検討されるべきである。

単一径方向リング磁石について、図３２を参照すると、水平面は水平方向高さ中央でリングを二分する。この箇所は、径方向磁界強度が最も強い磁気対称面である。幾つかの径方向リング磁石が互いの上に積み重ねられた場合、水平方向対称面は磁束密度の最も高い領域の中央に位置する。この配置は、平面の上下で同様の磁界パターンを形成する。乱れていない信号(clean signals)の生成には、両側の磁界対称性は重要な要因である。

図２４に示されるように、外向き放射磁界の形状をさらに調整するために、様々な端部キャップが使用される。また、図２４に見られるのは、巻型１０８を介して第１フラットドライブコイル５２に接続された第２フラットドライブコイル５２’である。また、この第２ドライブコイル５２’は、例えば、異なる周波数に対処するために、第１ドライブコイルに接続されないこともある。

図２５及び２６は、磁石アセンブリが互いの上に積層構成で設けられた幾つかの磁石を含む構成を示す。磁石は、同じ極が相互に面する状態で構成されている。ドライブコイルは径方向放射磁界の各々で利用可能である。任意の巻型１０８はこれらのコイルを接続して結合動作(joined motion)を提供する。磁石アセンブリは、また、磁性が径方向及び軸方向の配向を有するような磁石の組合せを生む（図２２参照）。また、アセンブリは径方向の配向の磁石のみ、又は軸方向の配向の磁石のみを含んでもよい。

上の実施形態は、径方向拡散型磁界（すなわち、円を描くような外向きの扇形）を囲繞するドライブコイルについて記載している。第二の主要な実施形態は、径方向収束型磁界（すなわち、径方向内向きに動くもの）の中に配置されたドライブコイルを含む。図２７を参照すると、磁石アセンブリは軸方向に永久的に磁化された第１及び第２リング磁石を含む。この実施形態では、同じ極が相互に対面する状態で互いの上に同一平面上に配置されている。拡散型径方向磁界はリング磁石の外径の周囲に形成され、収束型径方向磁界はリング磁石の内径の周囲に形成されている。ドライブコイルは、放射磁界のいずれか又は両方に配置される。

コイルワイヤ断面はここで説明される多数の幾何学的形状のいずれかを包含し、一つを超えるドライブコイルが存在する時には、必ずしも同じようなものでなくてよい。収束型磁界では、コイルが垂直偏位経路に沿ってリング磁石の内側で自由に移動できるように、ドライブコイルの外径はリング磁石の内径よりも若干短い。拡散型磁界では、ドライブコイルの内径はリング磁石の外径より長い。ドライブコイルは磁石に近接したままであるが、これらと接触するか、物理的に衝突することはない。磁界はリング磁石の内外エッジのすぐ外側で最も強いため、利用可能な最大磁束密度を利用するために、コイルはできる限り磁石に近接して配置されることが望ましい。

図２８〜３３は、ディスク磁石に関して上述したものと同様の別の実施形態を示している。複数又は単数のリング磁石（径方向又は軸方向に磁化）、内側及び外側ドライブコイル、可撓性インタフェース部材、スペーサ、オープンスペース、端部キャップ、軸方向ディスク磁石及び巻型は、すべて、特定の形状及び強度の磁界を生成するように、多数の組合せで使用される。図２７〜３３は、考えられる構成の一部分のみを示している。図３２では、単一の径方向リング磁石に対するドライブコイルの配置は、磁石の高さ中央にある。これは、磁束密度が最大で、この面を中心として最大の磁界対称性を提供する水平面である。

図３４、３５及び３６では、多数の拡散型及び／又は収束型の径方向放射磁界を形成するために、多数のリング磁石が使用されている。サイズ及び磁気強度の異なる磁石対を設けることも可能である。これらの構成の各々は、同心の磁石又は磁石対を含む磁石アセンブリを有する。図３４において、磁石アセンブリは、軸方向リング磁石対６４’，６６’の中に配置された軸方向ディスク磁石対６４，６６を使用している。ディスク磁石及びリング磁石はともに極性は異なるが同じ極が互いに面するように（すなわち、ディスク磁石はＳ極が互いに対面するが、リング磁石はＮ極が互いに対面するように、又はその逆）配置される。図のように、三つのドライブコイルが設けられている。コイルの一つ５２は、ディスク磁石アセンブリの外径の周囲に配置されている。別のコイル５２’はリング磁石アセンブリの内径上に配置され、最後に第３コイル５２”はリング磁石アセンブリの外径上に見られる。図３５及び３６に示されているように、径方向リング磁石は一つ以上の同心磁石対で置き換えられている。

上述した非同心の実施形態（例えば、図２参照）では、ドライブコイルは開磁界にさらされる。これは、コイルの外周を通って磁気回路がそれ自体で完成しないためである。言い方を変えると、一つ以上の磁石の磁気単極ソースにフラットリングコイルが包囲されるのである。コイルと磁石との間には単一の境界が存在する。コイルの外周には境界がない。磁気回路が閉じられると、この領域は双極子間隙(dipole gap)と呼ばれる。双極子間隙は閉磁界となる。閉磁界では、コイルの内径及び外径がともに磁石表面の近傍を境界とする。

同心の磁石又は磁石対を有する実施形態については、同心磁石の間に形成される磁界は、不均一な幅広の双極子間隙として作用する領域を含む。この領域では、開始及び戻り磁気経路が径方向に生成され、同心磁石の両極の間を移動する。実際には、幅広間隙の径方向磁界は、フラットな水平面で一緒に回路を閉じて不均一な間隙を形成する両極性の二つの有効単極子から構成される。この領域内では、両極が集束し、コイルを通る磁束密度をより緊密な水平パターンで強化する。比較的幅広のドライブコイルが必要であるため、本発明の双極子間隙の領域は比較的幅広である。双極子間隙のサイズが大きくなると、中の磁束の均一性が低下する。そのため、幅広の間隙は磁界の均一性を低下させる。これは、先行技術による狭い間隙の均一な双極子磁界と対照的であるが、本発明のトランスデューサでは考慮されない。したがって、本発明のフラットリングコイルは、閉磁界（二重境界）磁気アセンブリ又は開磁界（単一境界）磁気アセンブリのいずれかからの不均一な磁界に包囲される。すでに述べたように、このような不均一磁界を形成する多様な磁気構成が可能である。

他の様々な磁石アセンブリ形状が可能である。例えば、図３７は、弓形磁石対１２０，１２０’及び同様の形状のドライブコイル５２を示している。図３８は、略円形を形成するように組み合わされた多数の弓形磁石を示している。一つの構成では、各弓形区分は磁石対である。別の構成では、磁石対１２０，１２０’はそれらの間を離間させる非磁性弓形材料１３０をそれらの間に交互に有している。図３９、４０及び４１は、方形永久磁石１４０、磁石対１４０，１４２、及び一つ以上の方形ドライブコイル５２，５２’の斜視図を示している。図４２、４３及び４４は、矩形磁石１４０、矩形磁石対１４０，１４２、及び一つ以上の矩形ドライブコイル５２，５２’を示している。図４４の実施形態では、様々な非磁性材料１５０が二つのバー磁石対の間に配置され、方形リング形状を形成している。方形の外側ドライブコイル５２は方形全体の周囲に使用され、方形内側ドライブコイル５２’は方形全体の中に使用されている。

磁石アセンブリは幾つかの従来手段によって支持されてもよい。例えば、磁石は、ばね又は他の圧縮材料を介してプレートに接続されたドライブコイルを有するカバープレートに固定される。さらに、音響装置、スイッチ又は継電器において、トランスデューサを利用できるため、動作伝達装置として作用するように設けられたスパイダ、ダイアフラム、外側インタフェース、可撓性部材（たとえば、フォーム）などのコンポーネントにドライブコイルを取り付けることが考えられる。例えば、図４５では、ドライブコイルの外周を支持ブレース１７０に取り付けるのに、フォームのインタフェース部材１６０が使用される。この支持取り付けの手段は、概して、収束型及び拡散型の両方の磁石構成に適用可能である。当業者には理解できるように、数多くのタイプの支持手段が使用される。本発明によるトランスデューサの独自性は、径方向放射磁界内に配置されたフラットリングドライブコイルの使用にある。支持手段は二次的であり、トランスデューサの意図された用途に部分的に左右される。

さらに、物理的に小型のトランスデューサは、これに対応する小型の磁石アセンブリで形成される。小型磁石は質量が小さいため、潜在的に、慣性が小さく、移動に要する力も小さい。このため、本発明により形成された小型トランスデューサは、ドライブコイルは固定されたままであるのに対して磁石アセンブリは振動するように構成されるか、あるいは、磁石アセンブリ及びドライブコイルの両方が振動できるように構成される。コイル及び磁石アセンブリの両方が静止状態に保持されずに、支持手段とは無関係にまるで懸架されたように動き、コイル及び磁石システムが自由に相互作用する場合、実験の成功が見られる。

以上を読めば明らかになるように、本発明のトランスデューサはコイル偏位を最大化するのと同時にトランスデューサの垂直寸法を短くして全体としてよりフラットになるように設計されている。トランスデューサは垂直軸を中心として軸方向に対称であり、垂直軸に対して垂直な水平面において左右対称である。この設計が完璧であれば、装置は非常に低い周波数から超音波、そして、無線周波数範囲まで、幅広い範囲の周波数をカバーするように構成できる。

信号ひずみを最小に維持するためだけでなく、広帯域範囲を通る反応の直線性を維持するためには、対称性が重要である。装置の外観の物理的対称性は、磁界の対称性を暗示する表れである。これは、水平面の上下における両側の磁界対称性がコイル偏位全体にわたってよりスムーズな信号を発生させるのに役立つことを意味する。先行技術のトランスデューサの多くは、磁石アセンブリ及び磁極片構造の対称性が欠如することにより、信号ひずみという短所を有する。これらの先行技術のトランスデューサは軸方向の対称性を有するが、水平面については対称性を持たない。これに対して、本発明のトランスデューサの磁石アセンブリはコイルの上及びコイルの下において対称である。コイルの配置は水平面自体によって表され、磁石アセンブリを二つの等しい半分に分割する。一つの半分はコイルの上に、他の半分は下にあり、アセンブリの内側であってもアセンブリを囲繞するのであっても、コイルが磁石システムの中央にあるようになっている。磁石システムの中央は、二つ以上の軸方向に磁化された磁石を含む磁石アセンブリ、又は一つ以上の径方向に磁化された磁石を有する磁石アセンブリに対して、径方向磁界について最大磁束密度が見られるような箇所である。こうして、水平面は最も強い磁界部分となる。これは、磁石アセンブリから最大の磁界強度を受け取るために、コイルがこの領域に配置されるからである。この位置において、磁界線の幾何学的形状に関しても対称的なバランスが見られる。フラットリングコイルは、径方向に発生する磁石システムの円筒形コイルを置き換えることによって、磁石アセンブリのサイズ及び重量を低下させるとともに、性能を著しく向上させる。

先行技術に関して、本発明のトランスデューサは戻りのない経路の装置、本発明の最も実用的な例では、反発磁界で戻りのない経路のトランスデューサである。この名称の理由は、反対の極がコイルに影響しない単極の径方向発生磁界で装置が作動することにある。すなわち、反対の極はコイルの平面と揃わずに磁気回路を閉じるため、磁束線はそれらがコイルを通過して移動する反対の方向に１８０度だけ戻り経路を湾曲させ、距離を多少離間させなければならない。従来の戻りのない経路は、コイルの相互作用に両極を利用していない。戻りのない経路のトランスデューサは、一度に一つの極ずつ磁界と相互作用するコイルを有する。それらは、開始及び戻り経路を同時に使用することはないが、別の時には使用する。有効な単極は戻りのない経路の特定領域であり、これは最も強い部分である。戻りのない経路の装置では、コイルは均一な双極子間隙に包囲される。コイルは開始及び戻り経路の両方に影響される。

本発明のトランスデューサの各実施形態では、径方向の磁束線が発見されるか発生される径方向発生磁界又は磁石区分を利用している。フラットリングコイルが径方向磁界に包囲されること、及びコイルがフラットであること、すなわち、コイルの高さと等しいかそれより長い幅を有することは、本発明では重要である。本発明のトランスデューサは、径方向発生磁界で最も効率的に作用するように配置されたフラットリングコイルの配置である。フラットリングコイルを通る径方向磁界を設けることの目的は、コイルの巻線すべてが放射磁束線に同時に包囲されることを確実にすることである。特に、ワイヤの幅広側が垂直軸と平行であるようなフラットワイヤ巻線の場合には、最大数の磁束線は、コイルが径方向磁界に包囲された時に、コイル巻線を横切ることができる。

密着状態で詰め込まれた巻線のグループにおいては、ワイヤが相互に接触する表面積が大きくなるほど、すでに存在する少量のキャパシタンスが増加する。フラットワイヤ又はリボンワイヤのコイルでは、キャパシタンスの増加はかなりのものである。これは、容量性リアクタンスの要素をコイルに追加する。トランスデューサの周波数が大きくなると、容量性リアクタンスが低下する。この二つは相互に逆相関する。リアクタンスは、交流システムにすでに存在する直流抵抗により多くの抵抗を加えるものである。したがって、より高い周波数では、フラットワイヤコイルがそれ自身の抵抗を低下させる。これは、コイルをより効率的にする。本発明のフラットリングコイルが有するこの固有の性質が性能上の利点を与えることが、実験で明らかとなっている。

フラットリングコイルは、また、多層シリンダコイルに対しても利点を有している。コイル自体がフラットであること、及び中実ディスクコイルでなくリングであるという事実は、誘導リアクタンスを低下させる傾向がある。コイルの外径が大きくなるほど、誘導リアクタンスは低くなる。フラットリングコイルの各連続巻線はコイルの直径を連続的に大きくするので、巻線が増加するにつれて誘導リアクタンスは低下し続ける。この性質は、巻線の追加がコイルに与える抵抗の上昇に対して、抵抗を最小値に維持するのに役立つ。

周波数が容量性リアクタンスに影響するのと全く同じように、周波数は誘導リアクタンスにも影響する。しかし、誘導性リアクタンスについては、周波数の変化は直線的な正比例で変化する。このことは、誘導性リアクタンスが低周波数では最低となり、高い周波数では高い抵抗を付与することを意味する。

コイルの物理的構造、容量性リアクタンス及び誘導リアクタンスに起因するコイルの周波数範囲にわたって抵抗が全体的に低下することは、すべて、トランスデューサの電磁システムにおけるコイルのカウンタ電磁力（ＣＥＭＦ）の低下に影響する。ＣＥＭＦが低下すると、減衰作用が低下して、これが、動作中に装置に対してより多くの出力を付与することによって性能を向上させる。

コイルのフラットリング形状、磁石アセンブリの双軸対称性、キャパシタンスの上昇及び誘導リアクタンスの低下は、シリンダコイル及び磁極片トランスデューサに対して、より直線的でひずみのない信号を発生させる相乗作用を生み出す。信号をフィルタリングするには、電子コンポーネントの追加がもはや必要ではない。これら追加コンポーネントは、望ましくない程度の移相に影響する。波の相殺的干渉は波形を消す作用を有するため、移相によって出力信号の強度が低下する。したがって、本発明のコイルは、本質的に、広帯域範囲にわたって自動調整及び自動フィルタリングを行う。

本発明の他の利点は、重くてかさばる磁極片を完全に無くせることである。磁極片は有害な影響の原因である。磁極片は、うず電流、信号の整流及び熱の発生を引き起こす。誘導によって磁極片に生じるうず電流は、磁極片に熱を発生させる。この熱はコイルに伝達される。この熱の増加はコイルの直流抵抗を増大させ、電流の流れを妨害して、その結果、さらに多くの熱を発生させる。これは、出力を著しく低下させ、コイルの寿命を短くする。過熱したコイルは焼き切れるか、寿命が非常に短くなる。磁極片の別の問題は、コイルの信号極性に関係なく、コイルが鉄金属に連続的に磁力で引き寄せられることである。その結果生じるのは、望ましくない信号の整流、他の高次の高調波ひずみである。

コイルの過熱は、コイルが位置する非常に狭い間隙によっても生じる。大気への熱伝達は、スペースが限られているために困難になる。間隙の面積が制限されていることは、コイルが余分な熱を放出するのを妨げる。不幸なことに、円筒形コイルは、窮屈で非常にかさばる鉄の環境に閉じ込められたままになることを余儀なくされている。

対照的に、本発明のフラットリングコイルは、外気にさらされている。余分な熱はすぐに放散される。コイルの振動は、コイルが、動作中に連続的に扇形を描くことによって、自然に自己冷却することを可能にしている。この冷却のさらなる利点は、コイルがフラットであるため、巻線の大部分又はすべてが空気と直接接触することである。内層が外側と接触することを妨げる厚い巻線の層は存在しない。コイルに深く埋設されたワイヤは、特に、囲繞する巻線が高温になった場合には、熱伝達の機会がほとんどない。本発明のコイルは熱を容易に放散するので、より高いワット数を吸収できる。リング直径が大きいことも、増大したパワーを吸収するのに役立つ。

したがって、径方向放射磁界内にあるフラットリングコイルは、損失や信号ひずみなしで、円筒形の対応コイルよりも高い性能をもたらし、重量では何倍も軽い。重量対出力の実験では、本発明のトランスデューサは従来の磁極片トランスデューサよりも数倍強力である（二乗平均出力定格で測定して）ことが分かっている。本発明のトランスデューサは、他の既存のトランスデューサの場合ほど起磁力又は起電力の損失を受けない。

本発明のトランスデューサは、また、幾つかの磁気機械的利点を提供する。幾つかの先行技術による鉄製磁極片トランスデューサにおける円筒形コイルの長さは、アセンブリの磁極片によって確立される狭い均一な双極子間隙で上下動するのと同時に、円筒形コイルの巻線すべてが磁界に属することを妨げる。幾つかの点において、円筒形コイルの上端及び／又は底端は磁界に達しない。それは、偏位境界に近づく時に方向が逆転すると、コイルの大部分が磁極片のエッジ又は角部を越えることがしばしば起こるからである。これはコイル軸に沿った磁束密度の分布を不均一にし、信号ひずみの共通する原因となる。磁極片のエッジ又は角部に存在する周辺磁界はこのひずみを増幅する。それは、これらの周辺磁界線が、円筒形コイルの垂直軸に対してもはや直交せず（通常は狭い磁極片間隙にあるので）、そのかわりに、直交線から離間した角度に形成されるからである。コイルがこれらの領域に近づくと、周辺磁界を変調して信号をさらにひずませる。径方向に生成される磁界では、円筒形コイルはさらに悪化する。

径方向システムでは、本発明のフラットリングコイルの高さが短いため、本質的には、磁石アセンブリの周辺を移動するときと同じ角度で同時に、磁束線がコイルを通過する磁界密度領域に本質的にすべての巻線を属させることが可能である。所定の瞬間に多様な角度の磁束線が巻線と接触するような先行技術の円筒形コイルには、これは当てはまらない。磁気単極からの距離が長くなるにつれて、径方向システムのフラットリングコイルの各連続巻線を通る磁束密度が低下するが、磁束線角度はコイル全体でほぼ同じままである。対照的に、円筒形コイルは巻線の長さ方向に多様な磁束線角度を有する。

その結果、フラットリングコイルは所定の時に角度の異なる磁束線を有する磁界内にその巻線を有することはない。これは、先行技術の円筒形コイルで起こるように、最終的にコイルの偏位中の或る点で磁界をゼロまで中和させる異なる角度の磁束線をコイルが同時に有することを妨げる。言い方を変えると、フラットリングコイルが相殺的干渉を引き起こす多様な角度の磁界領域の「収束点(crossfire)」になることは決してないのである。それは、フラットリングドライブコイルは垂直軸上に若干の延長部しか持たないためである。フラットリングコイルはゼロ磁界密度を通るが、衝突磁界線からではない。このため、フラットリングコイルが移動距離全体にわたって受けるひずみは最小となる。衝突磁束線の相殺的干渉のために、作用中に磁界の中和はない。波形は乱れないままであり、コイルの反応はより直線的となる。

フラットリングコイルは、いつでも、巻線全体で同じ角度の磁束線を受け取るので、円筒形コイルが径方向システムに配置された場合に生じるような有害な周辺磁界の変調は生じない。フラットリングコイルの利点は、垂直軸上にわずかな延長部しか持たないことである。したがって、円筒形コイルにとって有害な周辺現象は、フラットリングコイルの動作にとって有益になる。本発明のトランスデューサシステムで磁石アセンブリがたった一つの磁石で構成されるか、積み重ねられた幾つかの磁石で構成されるかどうかは、径方向磁界が軸方向に配向された磁石から発生するという周辺作用を利用することにもよる。

磁束線が磁気単極から径方向に扇形を描いて離れると、フラットリングコイルの各外向き連続巻線では磁界が弱くなるが、磁界は、所定の瞬間に、コイル全体の周囲及び巻線にわたって同じ角度のままである。フラットリングコイルは、所定の瞬間に、磁束密度の量的変化を受けるが、磁束密度の質的変化は受けない。「質的」というのは、ドライブコイルを通過する際に磁束線の角度が変化することを意味する。「量的」というのは、所定の角度の磁束線について、ソースからの距離が大きくなるにつれて磁束密度又は磁界強度の程度が変化することを意味する。円筒形コイルは、巻線全体にわたって、所定の時に、磁束密度の質的及び量的変化を受ける。そのため、フラットリングコイルは本質的に量的な磁界変化のみを受ける。これはコイルに影響する質的パラメータを除去し、その結果、円筒形コイルでは回避できない信号ひずみの原因を取り除く。

そのため、フラットリングコイルは、これを囲繞する磁界の変動に対してより均一に反応する。対照的に、円筒形コイルは、垂直軸上の物理的延長部を有するために、コイルを囲繞する磁界の変動に対しての反応が不均一で、角度の変化する磁界線により円筒形コイルに同時に影響が加えられる原因となっている。信号の付加的ひずみに関係する質的パラメータから生じるＢｌｉクロス積(Bli cross-product)をさらに変動させる原因となっていることは、円筒形コイルの磁界に対するこの不均一な反応である。ここでＢはコイルを流れる磁束、ｌは磁界内でのワイヤの長さ、ｉはワイヤの電流である。この有害なパラメータは、本発明のフラットリングコイルではたいして目立たず、したがって、本発明は乱れのない純粋性の高い信号を提供する。

本発明のトランスデューサは、また、特に暴走偏位の回避に関して、そのフラットリングドライブコイルに対して好都合な偏位経路を提供する。本発明のトランスデューサでは、永久磁石の戻り経路は開始経路と同時にはコイルの動作に影響しない。戻り極はコイルに直接の影響を与えるにはコイルから離れ過ぎており、コイルがその近傍まで移動する時間が必要である。戻り経路の磁界線は、開始経路と同じ径方向又は水平方向の面にはない。開始経路の有効単極又は「放射磁界(radiation field)」は、アセンブリの中央にある（軸方向に対になった磁石アセンブリ又は径方向の磁石アセンブリの場合）。ここでコイルは、鉄製磁極片の間の均一な双極子磁界間隙の例のように、開始経路と戻り経路の両方が直線上にある場合には、Ｂｌｉクロス積を利用する。従来の円筒形コイルの狭い双極子間隙は、開始経路及び戻り経路の両方に同時に存在し、偏位の間そのままである。

軸方向磁石対又は径方向磁石配置では、ドライブコイルは、アセンブリの中央の径方向磁界から離間して極の端部へ向かって、垂直軸に沿って前方へ押し出される。コイルが動くと、コイルは極性が反対である別の径方向磁界に入る。この磁界は、磁石システムの極の端面にソースを有する磁気回路の戻り経路であり、アセンブリ中央の対向する側に一つずつ存在する。この端部磁界はその速度を抑えることでコイルに作用し、コイルの電流の極性が逆転するまで磁力によってコイルを保持する。次に、コイルは、アセンブリの中央に向かって反対方向に押し戻される。コイルが充分な運動量を有する場合、あるいは、端部磁界がコイルの運動力を抑制する端極にコイルが戻ってサイクルがもう一度開始する前に、反対の極性の中央領域の径方向磁界に戻る場合には、コイルは、反対側の他の端部磁界に達するまで、移動を続ける。コイルの制動は、過度の偏位、すなわち、偏位境界を越えた領域へ過度に延出して暴走現象を起こすことに起因する損害をコイルが受けないようにするのに役立つ。

軸方向磁石対又は径方向磁石配置では、フラットリングコイルは、一般的に、アセンブリの端部の開放磁極片の平面をはるかに越えて移動することはない。対照的に、円筒形コイルは、戻りのない経路の磁石アセンブリに配置された場合には、極面端部を越える半分以上の部分を制動する。多様な角度の磁界線に起因する円筒形コイルによる磁界相殺によって、コイルは容易には停止しない。結果として、円筒形コイルが磁石アセンブリから飛び出す危険性が高くなり、制御不可能な暴走が起こる。本発明では、フラットリングコイルはアセンブリから放出されず、むしろ、極面端部のすぐ上に磁気によって保持される。コイルは、それから、電流の極性が変化する時に方向を逆にする。

フラットリングコイルは垂直軸上の物理的延長部がわずかなので、これを保持する強力な磁界は、円筒形コイルに見られるように、極性が反対で角度の異なる磁界線とで出会うことによって弱められることはない。したがって、衝突磁界角度に関する質的パラメータは、その垂直方向延長部が最小であるため、フラットリングコイルからほとんど取り除かれる。

フラットリングコイルにおける制動現象は、コイルに物理的な制約を加えて偏位境界内での運動を制限する必要性を回避するのに役立つ。偏位経路が最大となる低周波数では、暴走偏位が特に顕著である。本発明のトランスデューサは、過剰減衰を引き起こす物理的手段を用いずに、このコイル破損の主な原因を磁気的に低下させる。そのため、出力は犠牲にされていない。本発明の幾つかの実施形態では、この「磁気ハーネス(magnetic harness)」が、ドライブコイルを磁石アセンブリに固定するインタフェース材料の必要性を無くしている。

戻りのないシステム、より一般的には、径方向システムにおける円筒形コイルに対するフラットリングコイルの上記利点すべてにより、本発明のトランスデューサは多様な分野に適用するための新技術として最も望ましいものになっている。

要約すると、装置は、コイル偏位を最大にするのと同時にトランスデューサの垂直寸法を短くして、全体的によりフラットになるように設計されている。それは、垂直軸を中心として軸方向に対称であり、垂直軸に対して垂直な水平面において左右対称である。そのため、装置は、非常に低い周波数から超音波を通り無線周波数範囲まで、広範囲の周波数をカバーするように構成することができる。対称性は、信号ひずみを最小に維持するためだけでなく、広帯域範囲における反応の直線性を維持するために重要である。水平面の上下における磁界の左右対称性は、コイル偏位全体にわたってスムーズな信号を生成するのに役立つ。フラットリングコイルは磁石アセンブリのサイズ及び重量を低下させるとともに、径方向に発生する磁気システムにおける円筒形コイルを置き換えることによって、性能を著しく向上させる。同じ角度の磁束線がフラットリングコイルを通過するのに対して、円筒形コイルでは、反対の異なる角度の磁束線が優勢であり、干渉パラメータを追加する。

本発明のトランスデューサは、特に、スピーカ１９６及びマイクロフォン１９８において有益である。図４６〜５４は、様々なスピーカの実施形態を示している。一般的に、左右対称性（電気的、磁気的及び機械的）はスピーカ性能を向上させるのに役立ち、好ましいコンポーネントはこの対称性を含んでいる。図５５〜６４は、様々なマイクロフォンの実施形態を示している。スピーカ及びマイクロフォンにおいて、アセンブリは、コイルと磁石システムとの間の相対運動に基づいて音声を送受信するためのダイアフラムを含む。以下の説明を読めば明らかになるだろうが、スピーカ及びマイクロフォンの構成は特定の用途によって変化し、上述した特徴の多くが使用されている。

最初に図４６の実施形態を参照すると、スピーカは磁石アセンブリ５０、導体５２（ドライブコイル）、ダイアフラム２００、支持体２０２（すなわち、基部）及び縁部(surround)２０４を含む。磁石アセンブリ及びコイルは上述したように構成され、それにより、横方向に放射される磁界にコイルが包囲される。先と同じく、コイルと磁石アセンブリとの間にはスペースＳが設けられており、それらが衝突せずに相対運動するようになっている。このスペースは技術的に可能な限り狭いことが望ましい。

支持体はスピーカを安定させるのに使用される。図４６において、支持体２０２はブレース２０６及び囲繞部(enclosure)２０８を含む。ブレースは磁石アセンブリ及び囲繞部に接続されている。囲繞部は、他のコンポーネントが保持されるフラットな剛性パネルである。ブレースは、磁石アセンブリをダイアフラム及びコイルに対して適切な箇所に保持する一つ以上の脚部２１０を含む。図４６は単一のブレースのみを示しているが、縁部のエッジを間に挟む上部及び下部ブレースをともに設けることが可能である。例えば、図５７の囲繞部を参照されたい。

ダイアフラムはリング形状の物体であり、剛性で軽量の単数又は複数の材料で形成されることが望ましい。ダイアフラムの剛性は、リブ又は同心円２１２を追加することで強化される。コイルは、磁石アセンブリに近い箇所でダイアフラムに接続されている。図６６参照。

リング形状の縁部２０４は、ダイアフラムの外周にわたって囲繞部に取り付けられている。縁部は、一般的に、ダイアフラムが囲繞部に対して運動できるよな状態でダイアフラムを縁部に接続する可撓性部材である。一実施形態においては、ダイアフラムの外周は縁部の内縁に接着されている。図４６では、縁部は矩形の断面形状を有するフォームリングとして簡単に図示されている。図４７では、縁部は横方向ばねの形状の可撓性材料のリングである。図４８では、縁部はドーム形状のリングである。図４９は、二重ドーム構造を示している。さらなる例として、米国特許第3,019,849号（この明細書において、文献援用される）に記載されているようなアコーディオン形状の縁部を使用することもできる。使用中には、縁部は、コイルに最も近いダイアフラム部分のみでなく、利用可能な偏位経路内で、ダイアフラム全体の運動を許容している。

図５０及び５１には、別のスピーカの実施形態が図示されている。これらの配置では、コイル及び磁石アセンブリの両方が運動する。一つ以上のスパイダ２１４が磁石アセンブリをダイアフラムに接続している。低周波数では、二つのスパイダはダイアフラム及びコイルを物理的に制御するのに役立つ。図５０では、ダイアフラムの内側エッジを磁石アセンブリと接続する上下両方のスパイダが使用されている。磁界線の集束を助けるため、磁石の間には軟鉄リング２１６が配置されている。同様に、鉄又は真ちゅう製のディスク２１８もディスク対の上部又は底部に取り付けられている。さらに、磁石アセンブリを磁気シールドするため、磁石アセンブリの上又は下にビスマスディスクを使用することも可能である。図５１では、ダイアフラムは圧縮材料で形成されている。ダイアフラムの内周は補強のため圧縮されている。コイルはこの補強部分２２２に取り付けられている。

図５２は、スピーカの実施形態の概略平面図であり、囲繞部とブレースとの組合せとして形成された支持体２０２を示している。ブレースは磁石アセンブリを支持し、囲繞部は縁部及びダイアフラムを支持している。描かれたブレースは、中心点２２６から放射状に延びる３本のアーム２２４を有する。磁石アセンブリはこの中心点に取り付けられ、アームの末端部は、縁部の範囲のすぐ外側で囲繞部に取り付けられた脚部２１０を含む。

周知のスピーカを有するトランスデューサを交換部品として使用することが可能である。例えば、図５３参照。図５３では、従来の磁石アセンブリ及び円筒形コイルの代わりに、本発明のトランスデューサが挿入されたスピーカアセンブリが示されている。図５３は、さらに、背中合わせに配置された二つのスピーカアセンブリを含むように変形される。この実施形態では、スピーカ円錐体２２８が巻型２３０に取り付けられている。円錐体及び巻型は内外に運動して、スパイダ２１４に支持される。巻型は磁石アセンブリに重なるように運動する。磁石アセンブリ５０から放射される磁界の箇所では、巻型の外面にリングコイル５２が接続されている。磁石アセンブリはバスケット２３２に取り付けられ、好ましくは、任意の鉄製ディスク２１６がバスケットの間に取り付けられている。

磁石アセンブリが可動であるとともにコイルが固定であるように、図５３のスピーカを構成することも可能である。このような配置では、巻型が磁石アセンブリに接続される。磁石アセンブリはバスケットに取り付けられない。コイルはブレースによってバスケット側壁に支持される。

配置に関わらず、円錐体又はダイアフラムシステムでも、単極又は双極の磁石アセンブリでも、相殺的音声効果を回避する設計を確実にするための注意が払われるべきである。

同様に、多数のダイアフラムを垂直位置に構成することが可能である。例えば、図５４の実施形態参照。この実施形態では、二つの異なるダイアフラム２００を用いてスピーカが反対２方向に音声を発するように構成されている。磁石アセンブリは、両端が接触した状態で配置された二つの双極子磁石アセンブリでよい。図５３は、本質的に、従来のスピーカの円錐形状ダイアフラムに適用されるような実施形態を示している。この配置は両極磁石対の間に軟鉄（又は他の材料）のスペーサを有する。磁石アセンブリは、（図５４に見られるように）任意のスペーサ磁石が間に設けられた二つの双極子磁石アセンブリである。また、磁石アセンブリはスペーサ磁石が間に設けられた二つの単極子システムを含んでもよい。これらの実施形態の各々では、あらゆる干渉を軽減するために、支持体が、ダイアフラムの間の箇所において、非磁性コンポーネント２３４及び支持体の区画を含むことが望ましい。

さて、マイクロフォンに話を移すと、周知のマイクロフォンの多くは、逆に作動する（すなわち、ジェネレータとして）従来のスピーカの単なる小型バージョンである。図５５を参照すると、第一実施形態のマイクロフォンは、上部及び下部の円形支持体２０２に包囲された状態で示されている。支持体は、システムが収容される内部スペースを限定している。示された実施形態では、磁石アセンブリは支持体の内面に接着されている。ダイアフラム２００は支持体の間に挟まれており、内周を有する内側開口部を含む。コイル５２はこの開口部の近くでダイアフラムに接続されている。（上述したように、コイルは様々な方法を用いて、様々な箇所で、ダイアフラムに取り付けることができる。）組立の際には、コイルは磁石アセンブリの近傍に接触しないように配置される。ダイアフラム２００は、一般的に、適切なコイル支持体でありながら、振動を吸収できる軽量で剛性の材料である。ダイアフラムは、必要に応じて、同心のリブ又は他の形状強化特徴部２１２を含む。このような特徴部は、ダイアフラムの外周で縁部として機能して偏位を増大させるだけでなく、ダイアフラムの本体を補強する。この点について、縁部はダイアフラムに組み込まれている。縁部は任意のコンポーネントである。これは、マイクロフォンのダイアフラム振動は比較的弱く、効率的にするためにコイルは大きい偏位経路を必要としないからである。

図５６は、本発明により形成されたマイクロフォンの別の実施形態を示す。この装置では、支持体が上下の円形コンポーネント２３６を含む。磁石アセンブリは、軸方向に配列されるとともに上下のコンポーネント２３６の間に挟まれた一対の軸方向磁化リング磁石を含む。各コンポーネントは、コンポーネントの内面から内向きに延出する内側支持アーム２３８を含む。ダイアフラムには、他のダイアフラム範囲よりも厚い中央部分２４０が円形に形成されている。厚い中央部分は、上下コンポーネントの内側支持アームの間に固定された状態で保持されている。コイルはダイアフラムの外周に接続され、リング磁石アセンブリに近接して保持されている。ダイアフラムの振動を促進するため、中央部分に任意の内蔵縁部又はリブ（図示せず）を使用することができる。

図５５及び５６のいずれにおいても、磁界の集束を助けるために、追加の磁気コンポーネントが使用できる。例えば、図５５及び５６では、支持体は磁性材料で形成される。さらに、磁石アセンブリそのものの内部に鉄製ディスクを使用することができる。図５７参照。

別のマイクロフォン構成が、図５８に示されている。この構成においては、コイル５２は固定状態で保持されており、一方、磁石アセンブリ５０はコイルに対する運動が許容されている。このような場合、ダイアフラム２００は、磁石アセンブリの周囲に配置された対向円形シート２４２の形で磁石アセンブリに取り付けられる。コイル５２は剛性支持体２４４上に保持されている。支持体の端部及びシートの端部は、二つの支持リング２４６の間にクランプされている。

図５５、５６及び５７の支持体は、マイクロフォンのいずれの側にも音が伝わってダイアフラムを動かすことを許容するために、開口部を含む。このようにして、これらの配置は双方向すなわち「双極子」となる。その理由は、それらがいずれの側から入った音にも反応するからである。図６２、６３及び６４は、このような囲繞部の様々な構成を示している。

図５９、６０及び６１は、本発明により形成されたマイクロフォンのさらなる実施形態を示している。これらの構成の各々では、磁石アセンブリは、下部磁気支持体２０２に取り付けられた単一の軸方向磁石から成っている。そのため、これらの構成は、ここでは「単極子」システムと呼ばれる。それは、それらが磁界の大部分を発生させる単一の磁石極面のみを有するからである。さらに、これらのシステムは、一般的に、単一方向からの音声のみに反応するのに有効である。

下部支持体は、内向きの円形サイドフランジ２４７を含む。支持体は、磁性材料で形成された一体的な物体である。各フランジの末端部の極は、磁石の上部極面上の極値と反対である。磁石アセンブリは全体として弱いため、これらの配置は、磁界を集束させるために、上部磁石極面に取り付けられた鉄製ディスクを含む。これらの配置は、また、ダイアフラムの運動を強化するために、フランジとダイアフラムとの間に縁部を含んでいる。さらに、本発明では、必要に応じて、鉄流体（懸濁液に保持されている鉄）を使用することが可能である。

縁部２０４は、幾つかの異なるタイプのいずれでもよい。図５９の縁部はフォームリングである。また、ダイアフラムの外周の同心リブは懸架取り付け部として機能することができる。例えば、図６６参照。図６０の縁部は、ジェル又はジェルフォームリングである。図６１の縁部はＵ字形の溝を有するゴムリングである。

一つ以上の可動コイル５２が、磁界に包囲された箇所において、ダイアフラム２００に取り付けられている。図５９及び６０においては、このような箇所は中央の単一磁石外極面の近傍である。図６１では、支持フランジの磁性材料の近傍において、第２コイルがダイアフラムの外周に配置されている。一つのリード線が内側コイルへと延びている。このリード線は、さらに、外側コイルに接続され、これが第２リード線となる。

図６０及び６１は、中央単一磁石の上に配置された任意のドーム２４８を示している。ドームは入ってくる音のための表面を増大し、ダイアフラムに直接取り付けられている。ドームは、ダイアフラムと同じ剛性材料で形成されることが望ましく、ダイアフラムとは別体として形成されてもよいし、ダイアフラムと一体的に形成されてもよい（図６１のように）。以上を読めば明らかになるだろうが、単極子設計を組み合わせて双極子構成とすることもできる。このような組合せにおいては、ドームは不要であろう。

すでに本明細書で説明した様々な教示を組み合わせることにより、多様な新規かつ有益な設計を生み出すことが可能である。例えば、プッシュ‐トゥ‐トーク（ＰＴＴ）スイッチを有する従来のスピーカは、図６５及び６６に示されたような構成を用いて改良することができる。図６５では、中央鉄製ディスクを有する双極子磁石アセンブリが、上部及び下部の磁気支持体内に保持されている。ディスク形状のダイアフラムを支持するのに縁部が使用される。内側コイルがダイアフラム内周に接続されている。外側コイルはダイアフラムの外周に接続されている。内側コイルはマイクロフォンとして利用され、外側コイルはスピーカとして利用される。図６６の磁気支持体構成は、図６５のものと類似している。図６６では、縁部そのものは存在しないが、ダイアフラムの外周が縁部として作用できる一連の同心リブを含む。スピーカコイルはダイアフラムの片側に配置され、マイクロフォンコイルはダイアフラムの反対側に着座されている。この配置では、スピーカ及びマイクロフォンコイルは、それぞれ、独自の適切なインピーダンスを有する。この装置に単極子磁石システムを使用することもやはり可能である。

さらに例を挙げると、様々な用途において、独立したコイルをすべて単一磁石アセンブリで使用することが可能であるため、ツィータやウーハなどの従来スピーカが、その特殊機能を損なうことなく、単一のスピーカに組み込み可能である。一実施形態では、同心リング磁石アセンブリに囲繞された中央磁石システムを有するスピーカが形成される。様々なダイアフラム及びコイルが放射磁界内に配置される。この配置は、様々なコイルに様々な周波数を割り当てるのに有益である。発生する周波数に応じたコイル及びダイアフラムのサイズを使用すると、効率性が達成される。

本発明の好ましい実施形態について図示されるとともに説明されたが、発明の精神及び範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であることは理解できるだろう。以上を読めば明らかになるように、説明された多数のコンポーネント、例えば、軸方向磁石（ディスク、リングその他）、インタフェース部材、スペーサ、端部キャップ、オープンスペース、径方向磁石、磁石対、スパイダ、支持体、縁部、様々なドライブコイル設計などの組合せを用いれば、多数の構成が可能である。ここでは、これらの組合せの一部分のみについて図示及び説明されたが、これらは請求された本発明を制限するものと考えられるべきではない。さらに、説明されたコンポーネントの多くは一体的な物体であってもよいし、複数部品から組み立てられていてもよい。

先行技術による永久磁石モータアセンブリの側面図である。 本発明による構造を有する永久磁石モータアセンブリの第一実施形態の側面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第一実施形態の斜視図である。 図３のコイルの側断面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第二実施形態の斜視図である。 図５のコイルを示す側断面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第三実施形態の斜視図である。 図７のコイルの側断面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第四実施形態の斜視図である。 図９のコイルを示す側断面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第五実施形態の斜視図である。 図１１のコイルの側断面図である。 本発明により形成されたドライブコイルの第六実施形態の斜視図である。 図１３のコイルの側断面図である。 本発明により形成されたトランスデューサの別の実施形態の側断面図であり、インタフェース部材を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、スペーサ、端部キャップ及び離間磁石の配置の使用を示すずである。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、スペーサ、端部キャップ及び離間磁石の配置の使用を示すずである。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、スペーサ、端部キャップ及び離間磁石の配置の使用を示すずである。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、径方向リング磁石の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、径方向リング磁石の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、径方向リング磁石の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、径方向リング磁石の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、単一及び複数磁石構成の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、単一及び複数磁石構成の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、単一及び複数磁石構成の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、単一及び複数磁石構成の使用を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略側断面図であり、様々なリング磁石構成を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、同心リング及び／又はディスク磁石を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、同心リング及び／又はディスク磁石を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサの他の別の実施形態の略側断面図であり、同心リング及び／又はディスク磁石を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成されたトランスデューサのさらに別の実施形態の略斜視図であり、非円形磁石形状を有する配置を示す図である。 本発明により形成された支持手段の一例の略斜視図である。 本発明により形成されたスピーカの一実施形態の略側面図である。 本発明により形成された縁部の例の略側面図である。 本発明により形成された縁部の例の略側面図である。 本発明により形成された縁部の例の略側面図である。 本発明により形成された可動磁石アセンブリを有する別のスピーカの実施形態の略側面図である。 本発明により形成された可動磁石アセンブリを有する別のスピーカの実施形態の略側面図である。 支持体の実施形態を示すスピーカの例の略平面図である。 従来の磁石システム及びシリンダコイルの代わりに挿入された本発明のトランスデューサをそれぞれ有する二つのスピーカアセンブリの略側面図である。 二重トランスデューサ及びダイアフラムを有するモータ／ジェネレータ配置の略側面図である。 固定磁石アセンブリ及び可動ダイアフラムをそれぞれ有する本発明により形成されたマイクロフォンの実施形態の略側面図である。 固定磁石アセンブリ及び可動ダイアフラムをそれぞれ有する本発明により形成されたマイクロフォンの実施形態の略側面図である。 固定磁石アセンブリ及び可動ダイアフラムをそれぞれ有する本発明により形成されたマイクロフォンの実施形態の略側面図である。 可動磁石アセンブリを有する本発明により形成されたマイクロフォンの別の実施形態の略側面図である。 本発明により形成されたマイクロフォンの様々な単極子の実施形態の略側面図である。 本発明により形成されたマイクロフォンの様々な単極子の実施形態の略側面図である。 本発明により形成されたマイクロフォンの様々な単極子の実施形態の略側面図である。 支持体の例の略平面図である。 支持体の例の略平面図である。 支持体の例の略平面図である。 本発明により形成された二つのスピーカ／マイクロフォンの実施形態の略側面図である。 本発明により形成された二つのスピーカ／マイクロフォンの実施形態の略側面図である。

Claims (53)

1. 電磁トランスデューサであって、
   （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を含む磁石アセンブリと、
   （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルと、
   を有し、磁石アセンブリは、対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを含み、
   ドライブコイルは、高さ寸法と幅寸法とを有するコイルであり、その幅寸法がコイルの内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、ドライブコイルの幅寸法が少なくとも高さ寸法と同じであり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的に接触しないようになっており、ドライブコイルは偏位経路に沿って運動し、偏位経路の少なくとも一部分が第１及び第２外極面の間に配置され、
   組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間で相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられ、ドライブコイルがモータのように作動するときには、電流がコイルに供給され、それによって、コイル及び磁石を相対的に運動させ、ドライブコイルがジェネレータのように作動するときには、磁石に対するドライブコイルの外部物理的運動がドライブコイルに対応する電流を発生させるようになっているトランスデューサ。
2. 磁石アセンブリが対向する第１及び第２極面を有する単一の軸方向磁石を含み、単一磁石が、各極面から径方向外向きに放射される磁界を有し、磁石アセンブリドライブコイルが、外向き放射磁界内で磁石の極面の一つに配置されている請求項１に記載のトランスデューサ。
3. 単一磁石がディスク磁石であり、ディスク磁石が外径サイズを含み、ドライブコイルの内側サイズが内径サイズであり、ドライブコイルの外側サイズが外径サイズであり、また、ドライブコイルの内径サイズがディスク磁石の外径サイズより大きくなっている請求項２に記載のトランスデューサ。
4. 単一磁石が、径方向内向きに放射される磁界と、径方向外向きに放射される磁界とを有するリング磁石であり、導電性ドライブコイルが内向き放射磁界及び外向き放射磁界の一方に配置されている請求項２に記載のトランスデューサ。
5. リング磁石が外径サイズを含み、ドライブコイルの内側サイズが内径サイズであり、ドライブコイルの外側サイズが外径サイズであり、ドライブコイルの外径サイズはリング磁石の内径サイズよりも小さく、使用中にドライブコイルがリング磁石の内側に配置されるようになっている請求項４に記載のトランスデューサ。
6. 磁石アセンブリが第１及び第２軸方向磁石を含み、磁石は同じ極面が相互に対面する状態で同軸に配置され、そこにおいて、径方向放射磁界を形成し、ドライブコイルはこの磁界内に配置されている請求項１に記載のトランスデューサ。
7. 第１及び第２軸方向磁石がディスク磁石であり、ディスク磁石がそれぞれ外径サイズを含み、ドライブコイルの内側サイズが内径サイズであり、ドライブコイルの外側サイズが外径サイズであり、また、ドライブコイルの内径サイズがディスク磁石の外径サイズより大きくなっている請求項６に記載のトランスデューサ。
8. 第１及び第２軸方向磁石がリング磁石であり、そのリング磁石は径方向内側に放射される磁界及び径方向外側に放射される磁界の両方を形成するように同じ極が互いに対面する状態で配置され、導電性ドライブコイルが内向き放射磁界及び外向き放射磁界の一方に設けられる請求項６に記載のトランスデューサ。
9. リング磁石が外径サイズを含み、ドライブコイルの内側サイズが内径サイズであり、ドライブコイルの外側サイズが外径サイズであり、ドライブコイルの外径サイズがリング磁石の内径サイズよりも小さく、使用中にドライブコイルがリング磁石の内側に配置されるようになっている請求項８に記載のトランスデューサ。
10. 磁石アセンブリが少なくとも一つの弓形磁石を含んでいる請求項１に記載のトランスデューサ。
11. 磁石アセンブリが少なくとも一つの矩形磁石を含んでいる請求項１に記載のトランスデューサ。
12. 磁石アセンブリが第１及び第２磁石の間に設けられるとともにドライブコイルに接続された第１インタフェース部材をさらに含んでいる請求項６、７、８又は９に記載のトランスデューサ。
13. 第１及び第２磁石が第１インタフェース部材の対向する側面に直接取り付けられている請求項１２に記載のトランスデューサ。
14. 第１及び第２磁石が第１インタフェース部材の対向する側面に接着剤を用いて直接取り付けられている請求項１３に記載のトランスデューサ。
15. ドライブコイルの幅寸法がドライブコイルの高さ寸法よりも大きい請求項１、２、３、４、６、７又は８に記載のトランスデューサ。
16. ドライブコイルが螺旋状に巻かれた導電性材料のフラットワイヤを含み、そのフラットワイヤが直立配向で巻かれている請求項１に記載のトランスデューサ。
17. フラットワイヤの高さが厚さの少なくとも３倍程度である請求項１６に記載のトランスデューサ。
18. ドライブコイルが螺旋状に巻かれた導電性材料のリボンワイヤを含み、そのリボンワイヤが直立配向で巻かれている請求項１６に記載のトランスデューサ。
19. ドライブコイルが矩形断面形状を有する導電性ワイヤで形成されている請求項１に記載のトランスデューサ。
20. 磁石アセンブリが第１及び第２磁石の間に設けられたスペーサをさらに含んでいる請求項６に記載のトランスデューサ。
21. スペーサが鉄材料で形成されている請求項２０に記載のトランスデューサ。
22. スペーサがディスクの形状である請求項２０に記載のトランスデューサ。
23. スペーサの直径及び第１及び第２磁石の外側サイズがすべて同じサイズである請求項２２に記載のトランスデューサ。
24. 磁石アセンブリが第１及び第２端部キャップをさらに含み、端部キャップの一方が第１外極面の上に配置され、端部キャップの他方が第２外極面の下に配置されている請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
25. 端部キャップが鉄材料で形成されている請求項２４に記載のトランスデューサ。
26. ドライブコイルと磁石アセンブリとの間のスペースが約０．５mmから約５mmの範囲にある請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
27. 磁石アセンブリの磁石が静止状態で保持され、ドライブコイルが磁石に対して運動するように形成されている請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
28. ドライブコイルが静止状態で保持され、磁石アセンブリの磁石がドライブコイルに対して運動する形成されている請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
29. 磁石アセンブリを静止状態で保持するため、及びドライブコイルを磁石アセンブリに対して運動させるための支持手段をさらに有する請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
30. 支持ブレースと、その支持ブレース及びドライブコイルに取り付けられた可撓性インタフェース部材とをさらに有する請求項１、２又は６に記載のトランスデューサ。
31. 可撓性インタフェース部材がフォームで形成されている請求項３０に記載のトランスデューサ。
32. 電磁トランスデューサであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する第１及び第２ディスク磁石を含む磁石アセンブリと、
    （ｂ）外径サイズ及び内径サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    を有し、磁石は同じ極面が相互に対面した状態で同軸に配置され、それによって、磁石アセンブリが磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界を形成し、磁石は外向き放射横磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    ドライブコイルの内径サイズは第１及び第２磁石の最大外径サイズよりも大きく、導電性コイルは、外向き放射横磁界の中において、第１及び第２ディスク磁石に対して外向きに配置され、磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが磁石と物理的接触状態とならないようになっており、コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルは磁石アセンブリに近接して取り付けられるトランスデューサ。
33. 電磁トランスデューサであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する第１及び第２リング磁石を含む磁石アセンブリと、
    （ｂ）外径サイズ及び内径サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    を有し、リング磁石は同じ極面が相互に対面した状態で同軸に配置され、それによって、磁石アセンブリが径方向内向きに放射される磁界及び径方向外向きに放射される磁界の両方を形成し、リング磁石は内向き放射磁界の箇所で最小直径サイズを有し、リング磁石は外向き放射磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    導電性コイルは内向き放射横磁界及び外向き放射横磁界の一方に配置され、リング磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルがリング磁石と物理的接触状態とならないようになっており、コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられるトランスデューサ。
34. ドライブコイルが第１及び第２リング磁石の内向き放射磁界内に配置されている請求項３３に記載の電磁トランスデューサ。
35. 第１及び第２リング磁石の外向き放射磁界内に配置された第２導電性ドライブコイルをさらに含む、請求項３４に記載の電磁トランスデューサ。
36. 電磁トランスデューサであって、
    （ａ）径方向磁性を有する少なくとも一つのリング磁石を含む磁石アセンブリと、
    （ｂ）外径サイズ及び内径サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    を有し、磁石アセンブリは対向する第１及び第２外面と、外径面と、内径面とを含み、磁石アセンブリは磁界を含み、その磁界は外径面から磁石の外面と平行な方向に径方向外向きに放射されて磁石の内径面において内向きに戻るものであり、リング磁石は戻り磁界の箇所で最小の径方向サイズを有し、リング磁石は外向き放射磁界の箇所で最大の外径サイズを有し、
    導電性コイルは戻り磁界及び外向き放射磁界の一方の中に配置され、リング磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが磁石と物理的接触状態とならないようになっており、コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、
    組立の際には、使用中に磁石アセンブリとドライブコイルとの間で相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられるトランスデューサ。
37. ドライブコイルが外向き放射磁界内に配置されている請求項３６に記載のトランスデューサ。
38. トランスデューサを形成する方法であって、
    （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を有する磁石アセンブリを形成する段階と、
    （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルを設ける段階と、
    （ｃ）使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルを磁石アセンブリに近接して取り付ける段階と、
    を有し、磁石アセンブリは対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを含み、
    コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的接触状態とならないようになっており、
    相対的軸方向動作は偏位経路に沿って発生し、偏位経路の少なくとも一部分が磁石の第１及び第２外極面の間に位置している方法。
39. 請求項３８に記載の方法によって形成されたトランスデューサ。
40. スピーカであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を含む磁石アセンブリと、
    （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    （ｃ）磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方に接続されたダイアフラムと、
    を有し、磁石アセンブリは、対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを含み、
    コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、ドライブコイルの幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的接触状態とならないようになっており、ドライブコイルが偏位経路に沿って運動し、偏位経路の少なくとも一部分が第１及び第２外極面の間に位置し、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられ、また、ドライブコイルの電流は磁石アセンブリとドライブコイルとの間に相対的動作を発生させ、そのような相対的動作がダイアフラムの物理的運動をさらに発生させて音を発生させるようになっているスピーカ。
41. 磁石アセンブリは磁性軸方向をそれぞれ有する第１及び第２ディスク磁石を含み、磁石は同じ極面が相互に対面する状態で同軸に配置され、磁石は外向き放射横磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    導電性ドライブコイルは外径サイズ及び内径サイズを有し、ドライブコイルの内径サイズは第１及び第２磁石の最大外径サイズより大きく、また、コイル幅寸法はコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義される請求項４０に記載のスピーカ。
42. スピーカであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する第１及び第２のリング磁石を有する磁石アセンブリと、
    （ｂ）外径サイズ及び内径サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    （ｃ）磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方に接続されたダイアフラムと、
    を有し、リング磁石は同じ極面が相互に対面する状態で同軸に配置され、それによって、磁石アセンブリが径方向内向きに放射される磁界及び径方向外向きに放射される磁界の両方を形成し、リング磁石は内向き放射磁界の箇所で最小径方向サイズを有し、リング磁石は外向き放射磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    導電性コイルは、リング磁石の対向する極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、内向き放射横磁界及び外向き放射横磁界の一方の中に配置され、リング磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが磁石と物理的接触状態とならないようになっており、コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法はコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義され、幅寸法は少なくとも高さ寸法程度であり、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられ、また、ドライブコイルの電流が磁石アセンブリとドライブコイルとの間に相対的動作を発生させ、そのような相対的動作がダイアフラムの物理的運動をさらに発生させて音を発生させるようになっているスピーカ。
43. スピーカを形成する方法であって、
    （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を有する磁石アセンブリを形成する段階と、
    （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルを設ける段階と、
    （ｃ）使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルを磁石アセンブリに近接して取り付ける段階と、
    を有し、磁石アセンブリは、対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを含み、
    コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的接触状態とならないようになっており、
    相対的軸方向動作は偏位経路に沿って発生し、偏位経路の少なくとも一部分が磁石の第１外極面と第２外極面との間に位置している方法。
44. 請求項４３に記載の方法によって形成されたスピーカ。
45. ダイアフラムを設けるとともにドライブコイル及び磁石アセンブリの一方をダイアフラムに取り付ける段階をさらに有する請求項４３に記載の方法。
46. 請求項４５に記載の方法によって形成されたスピーカ。
47. マイクロフォンであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を含む磁石アセンブリと、
    （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    （ｃ）磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方に接続されたダイアフラムと、
    を有し、磁石アセンブリは対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを有し、
    コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法はコイルの内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、ドライブコイルの幅寸法は少なくとも高さ寸法程度であり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的接触状態とならないようになっており、ドライブコイルは偏位経路に沿って運動し、偏位経路の少なくとも一部分は第１外極面と第２外極面との間に位置し、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられ、また、音によって、ダイアフラムと磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方との物理的運動が発生され、磁石アセンブリとドライブコイルとの間のそのような相対的動作がドライブコイル内に対応する電流をさらに発生させるようになっているマイクロフォン。
48. 磁石アセンブリが磁性軸方向をそれぞれ有する第１及び第２ディスク磁石を含み、磁石は同じ極面が相互に対面する状態で同軸に配置され、磁石は外向き放射横磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    導電性ドライブコイルが外径サイズ及び内径サイズを有し、ドライブコイルの内径サイズは第１及び第２磁石の最大外径サイズよりも大きく、コイル幅寸法はコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義される請求項４７に記載のマイクロフォン。
49. マイクロフォンであって、
    （ａ）磁性軸方向を有する第１及び第２リング磁石を有する磁石アセンブリと、
    （ｂ）外径サイズ及び内径サイズを有する導電性ドライブコイルと、
    （ｃ）磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方に接続されたダイアフラムと、
    を有し、リング磁石は同じ極面が相互に対面する状態で同軸に配置され、それによって、磁石アセンブリが径方向内向きに放射される磁界及び径方向外向きに放射される磁界の両方を形成し、リング磁石は内向き放射磁界の箇所で最小直径サイズを有し、リング磁石は外向き放射磁界の箇所で最大外径サイズを有し、
    導電性コイルは、リング磁石の対向する極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、内向き放射横磁界及び外向き放射横磁界の一方の中に配置され、リング磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが磁石と物理的接触状態とならないようになっており、コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法がコイルの内径サイズと外径サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、
    組立の際には、使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルが磁石アセンブリに近接して取り付けられ、また、音によって、ダイアフラムと磁石アセンブリ及びドライブコイルの一方との物理的運動が発生され、磁石アセンブリとドライブコイルとの間のそのような相対的動作がドライブコイル内に対応する電流をさらに発生させるようになっているマイクロフォン。
50. マイクロフォンを形成する方法であって、
    （ａ）磁性軸方向を有する少なくとも一つの磁石を有する磁石アセンブリを形成する段階と、
    （ｂ）外側サイズ及び内側サイズを有する導電性ドライブコイルを設ける段階と、
    （ｃ）使用中にドライブコイルと磁石アセンブリとの間に相対的軸方向動作が発生するように、ドライブコイルを磁石アセンブリに近接して取り付ける段階と、
    を有し、磁石アセンブリは対向する第１及び第２外極面と、磁性軸方向に対して横方向において径方向外向きに放射される磁界とを含み、
    コイルは高さ寸法及び幅寸法を有し、幅寸法が内側サイズと外側サイズとの間の距離として定義され、幅寸法が少なくとも高さ寸法程度であり、ドライブコイルは、第１及び第２外極面のいずれかと磁性軸方向に重なり合うことなく、磁石アセンブリの径方向放射磁界内に配置され、少なくとも一つの磁石とドライブコイルとの間にはスペースが存在し、使用中にドライブコイルが少なくとも一つの磁石と物理的接触状態とならないようになっており、
    相対的軸方向動作は偏位経路に沿って発生し、偏位経路の少なくとも一部分が磁石第１及び第２外極面の間に位置している方法。
51. 請求項５０に記載の方法によって形成されたマイクロフォン。
52. ダイアフラムを設けるとともにドライブコイル及び磁石アセンブリの一方をダイアフラムに取り付ける段階をさらに有する請求項５０に記載の方法。
53. 請求項５２に記載の方法によって形成されたマイクロフォン。

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