JP7178679B2 - 多極エンジンアレイシステム及びスピーカー - Google Patents

Description

本発明は、電動スピーカーの技術分野に関し、特に多極エンジンアレイシステム及びスピーカーに関する。

伝統的な中音、高音スピーカーユニットは、一般に、コーンスピーカー、ドームスピーカー、ホーンススピーカー、帯式スピーカー、平面スピーカー等を含む。その中、コーンスピーカー、ドームスピーカー、ホーンススピーカーの放射波の波面は、球面波に属し、球面波の波面は、中心から縁にかけて急激に変化しており、ボイスコイルによる駆動力は、ダイヤフラムで平らではなく、先ず、ダイヤフラムの縁（個々の中音スピーカーがダイヤフラムの中心に）に伝わり、そして、全体のダイヤフラムの他の位置へ徐々に伝わり、これには必然的に一定の時間がかかる。従って、ある瞬間にダイヤフラムの各位置にかかる力が不均一になり、同一瞬間にボイスコイルの駆動力に従って迅速に応答することができず、ダイヤフラムの歪みと遅延が発生する。

帯式スピーカーと平面スピーカーの放射波の波面は、平面波に属し、平面波の特性に従って、伝達方向に垂直な平面のすべてのマスの振幅と位相は、いずれも（平行光に類似し）等しくなり、これは、歪み度が最低である理想的な放射方式として認められる。平面波は、歪み度が低いが、その波面範囲を超える拡散能力が、明らかに不足であり、偏軸指向性は、急激に低下する。平面波は、ほとんどスピーカーの真正面へ音波を放射し、放射角が１２０°（プラスマイナス６０°）よりも大きい時、拡散放射のレベルが急激に悪くなり、１８０°～３６０°の均一な放射を実現できず、ある帯式高音とハイエンド静電高音が双極子に属し、その背面も音声を放射できるが、その正面と背面の音波が逆位相であり、位相差が１８０°であるため、使用価値は高くない。

既存の帯式高音スピーカーのダイヤフラムとボイスコイル（回路）は、一般に、同じ構造であり、１つの特別な変圧器が配置される。このスピーカーの高周波の上限は、ドーム高音よりも高く、その波面が平面波の特性であり、ある場合にその音質の歪み度が低い。しかし、ダイヤフラム寸法と質量は、周波数に大きな影響を与え、周波数帯域が十分に広くなく、共振周波数が２０００Ｈｚ以下になることは難しい同時に、帯式高音波面は平面波に属するので、指向性が非常に狭い。

気動高音（ＡＭＴ）は、等磁性石の特殊な帯式高音であり、非常に薄いフィルム（ＰＩ）材料の上面に金属回路を印刷して構成され、ダイヤフラムとボイスコイルも同じ主体であり、それが帯式高音との区別は、そのダイヤフラムが横方向に折り畳み形状になり、隣接するダイヤフラム折り畳みが横方向に押圧され、気流放射音波を噴出する。その高周波の上限も、帯式高音に類似し、帯域の幅が帯式高音よりも優れている。しかし、それの特殊なダイヤフラム折り畳み構造は、前方へ音波を直接放射することではなく、気流放射音波を横方向に押圧して噴出し、この方式で気流を噴出することにより、空気渦を生成し追加の気流音と定在波を形成し、また音波が横方向の押圧と衝突の状態にあり、同じ波長の音波が衝突する時、位相歪みが発生し、整数倍の高次高調波が衝突する時、高調波歪みが発生する。

本発明の目的は、上記の欠陥および欠点のうちの少なくとも１つを解決することであり、その目的は、以下の技術的解決案を通じて達成される。

本発明は、柱形スピーカーに適用する多極エンジンアレイシステムであって、複数の環形アレイ分布のエンジンアセンブリを含み、複数の前記エンジンアセンブリは、前記柱形スピーカーのケース内に設置された取付台により前記柱形スピーカーの内部に固定され、各前記エンジンアセンブリは、いずれも磁気導電プレートと前記磁気導電プレート内に設置された磁石を含み、前記磁石と前記磁気導電プレートの間に磁場を形成し、複数の前記エンジンアセンブリは、前記取付台の外周に同軸及び環形に配列されて、複数の磁極方向を有する多極磁場を形成する多極エンジンアレイシステムを提供する。

更には、各前記エンジンアセンブリは、互いに離間され、複数の前記エンジンアセンブリの磁極面は、それぞれ異なる平面にある。更には、前記磁気導電プレートは、Ｕ形状の磁気導電プレートであり、前記磁気導電プレート内には、少なくとも１つの前記磁石が設けられ、前記磁気導電プレートのＵ形状の開口は、前記柱形スピーカーのダイヤフラムに向かい、前記磁石の１端の端面は、前記磁気導電プレートのＵ形状の底部表面にに貼り付けられ、前記磁石の他端の端面は、一定の距離で前記ダイヤフラムの内表面に対応し、前記磁石と前記磁気導電プレートの両側の延長部の内壁の間には、一定の間隙を有し、前記磁石と前記磁気導電プレートの間に形成された前記磁場は、等磁性平面磁場である。

更には、１つの前記磁石は、前記磁気導電プレートと２つの磁気回路を形成でき、Ｎ個の前記磁石は、前記磁気導電プレートとＮ＋１個の磁気回路を形成できる。

更には、前記取付台ハ、多角形柱状構造であり、前記ダイヤフラムが設けられた複数の第１の柱面及び前記ダイヤフラムが設けられない第２の柱面を含み、前記ダイヤフラムは、前記取付台の外周を囲んで複数の極面を有する多角形柱状ダイヤフラムを形成し、前記エンジンアセンブリは、前記第１の柱面と前記ダイヤフラムの背面の間に取り付けられ、前記第１の柱面には、前記エンジンアセンブリに一致するＵ形状の取付溝が設けられ、前記エンジンアセンブリの前記磁気導電プレートの背面は、前記Ｕ形状の取付溝の表面に貼り付けて接続され、前記エンジンアセンブリの前記磁極面は、前記ダイヤフラムの背面に対応する。

更には、前記ダイヤフラムには、回路が印刷され、前記極面の間は、前記回路により互いに接続される。

更には、各前記極面は、いずれも平面であり、異なる平面にある前記ダイヤフラムの前記極面が振動して、異なる方向に沿って拡散する平面波を形成でき、前記平面波は、互いに結合して多極結合平面波を形成する。

更には、前記第２の柱面には、バックシートが固定的に取り付けられ、前記バックシートには、リード線インターフェースが設けられ、前記リード線インターフェースは、それぞれ前記ダイヤフラムに印刷された前記回路の入力端と出力端に接続される。

更には、少なくとも三つの前記エンジンアセンブリが設けられる。

本発明は、柱形ハウジングと前記柱形ハウジング内に取り付けられた上記の多極エンジンアレイシステムを含み、前記スピーカーは、高音スピーカー及び／又は中音スピーカーであるスピーカーをさらに提供する。

本発明の利点は、以下のようになる。

（１）本発明の多極エンジンアレイシステムは、単極の等磁性平面磁場を多極方式で平面により囲まれた多極磁場を形成することができ、さらに誘導ダイヤフラムの各極面は、それぞれ異なる角度の多極方式で３６０°又は設定可能な角度の空間へ制御可能なパワーで音波を放射することが実現され、空間分布の完全な拡散の能力を達成する。

（２）単極エンジンと比較して、本発明は、ダイヤフラムを駆動して振動させてより多くのオーディオ情報を形成することができ、オーディオ信号をハイレート解析することができ、スピーカーのパワーと効率を向上させる。

（３）多極エンジン磁気回路構造による多極等磁性平面磁場は、誘導ダイヤフラムを均一に押し込むことができ、伝統的なムービング式スピーカーダイヤフラムがボイスコイルに接続する位置から他の位置に移行することによる歪みと遅延がなく、スピーカーのグループ遅延が減少され、応答速度もより速い。

以下の好ましい実施形態の詳細な説明を読むことにより、他の様々な利点およびメリトが当業者に明らかになる。図面は、好ましい実施形態を説明する目的でのみ使用され、本発明を限定するとは見なされない。また、図面全体で、同じ図面符号を使用して同じ部材を示している。

は、本発明の実施例により提供された多極エンジンアレイシステムの取付構造概念図である。 は、本発明の実施例により提供された多極エンジンアレイシステムの取付構造の分解概念図である。 は、本発明の実施例により提供された三つのエンジンアセンブリからなる多極エンジンアレイシステム概念図である。 は、本発明の実施例により提供された五つのエンジンアセンブリからなる多極エンジンアレイシステム概念図である。 は、本発明の実施例により提供された単一の磁石エンジンアセンブリからなる多極エンジンアレイシステムのアレイ概念図である。 は、本発明の実施例により提供された複合の磁石エンジンアセンブリからなる多極エンジンアレイシステムのアレイ概念図である。 は、本発明の実施例により提供された単一の磁石エンジンアセンブリの磁気回路概念図である。 は、本発明の実施例により提供された複合の磁石エンジンアセンブリの磁気回路概念図である。 は、本発明の実施例により提供された多極エンジンアレイシステムのフーリエ変換解析概念図である。 は、本発明の実施例により提供された多極エンジンアレイシステムのシャノン式解析概念図である。 は、本発明の実施例により提供された多極エンジンアレイシステムの等価回路モデル概念図である。

以下、本開示の例示的な実施形態を添付の図面を参照してより詳細に説明する。図面は本開示の例示的な実施形態を示しているが、本開示は様々な形態で実施することができ、本明細書に記載の実施形態によって限定されるべきではないことを理解されたい。それどころか、これらの実施形態は、本開示のより完全な理解を可能にし、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるために提供される。

図１から図８には、本発明の実施態様により提供された多極エンジンアレイシステムの構造概念図を示す。図１から図８に示されたように、本発明により提供された多極エンジンアレイシステムは、柱形スピーカー１００に適用し、複数の同心に配置された環形アレイ分布のエンジンアセンブリ１０を含み、複数のエンジンアセンブリ１０は、互いに離間され異なる平面にあり、複数のエンジンアセンブリ１０は、柱形スピーカー１００のケース１０１内に設置された取付台１０２により柱形スピーカー１００の内部に固定され、ケース１０１は、取付台１０２の軸心線に重なり合い、取付台１０２は、ボルトによりケース１０１の内部に固定され、取付台１０２の外周にはダイヤフラム２０が貼り付けられて覆われ、エンジンアセンブリ１０は、ダイヤフラム２０と取付台１０２の外側面の間に取り付けられる。

エンジンアセンブリ１０は、磁石１と磁気導電プレート２を含み、磁気導電プレート２は、Ｕ形状の磁気導電プレートで一体構造であり、磁気導電プレート２のＵ形状の開口は、ダイヤフラム２０に向かい、磁気導電プレート２は、底板部２１と底板部２１の両側に位置する延長部２２を含み、磁石１は、磁気導電プレート２の底板部２１に取り付けられ、磁石１の１端（下端）の端面は、底板部２１の上面に貼り付けられ、磁石１の他端（上端）の端面は、ダイヤフラム２０の内表面に一定の距離で対応し平行であり、延長部２２の端面２２１は、磁石１の他端（上端）の端面と上記のエンジンアセンブリ１０の磁極面を形成する。上記の磁石１の上、下両端は、磁石１の磁極端（Ｎ又はＳ）である。

磁石１の左、右両側面（非磁極端）は、それぞれ磁気導電プレート２の両側の延長部２１の内壁の間に一定の間隙を有し、磁石１と磁気導電プレート２の間に平面磁場を形成する。複数のエンジンアセンブリ１０は、取付台１０２の外周に沿って同軸及び環形に配列されて、複数の磁極方向を有する多極磁場が形成される。電流が投入された後、ダイヤフラム２０は、多極磁場で電磁誘導を発生でき、ダイヤフラム２０を連行して振動させ、音を発生させる。

取付台１０２は、多角形柱状構造であり、ダイヤフラム２０が設けられた複数の第１の柱面及びダイヤフラム２０が設けられない第２の柱面を含み、ダイヤフラム２０が複数の第１の柱面を囲んで複数の極面２０１を有する多角形柱状ダイヤフラムが形成され、極面２０１の背面は、ＰＣＢ支持板３０により、取付台１０２の外側表面に貼り付けられて接続される。取付台１０２の第１の柱面には、エンジンアセンブリ１０に一致するＵ形状の取付溝１０２１が設けられ、磁気導電プレート２の背面は、Ｕ形状の取付溝１０２１の表面に貼り付けられて接続され、エンジンアセンブリ１０の磁極面は、極面２０１の背面に一定の距離で対応する。第２の柱面には、バックシート１０３が固定的に取り付けられ、バックシート１０３には、リード線インターフェースが設けられ、リード線インターフェースは、それぞれダイヤフラム２０に印刷された回路の入力端と出力端に接続される。具体的な実施では、取付台１０２は四角形柱状構造であれば、取付台１０２は、三つの第１の柱面と１つの第２の柱面を含み、ダイヤフラム２０は、三つの極面２０１を有する。取付台１０２は、六角形柱状構造であれば、取付台１０２は、五つの第１の柱面と１つの第２の柱面を含み、ダイヤフラム２０は、五つの極面２０１を有し、即ち、取付台１０２には、常に、バックシート１０３として１つの柱面が残られる。取付台１０２は、中実構造であってもよく、中空構造であってもよい。

多角形柱状ダイヤフラム２０の角極面２０１は、いずれも平面であり、且つ角極面２０１は、異なる平面（即ち、複数の極面２０１の角度が互いに異なり）にあり、各極面２０１の間は、印刷された回路により互いに接続され、オーディオ電流が投入された後、オーディオ信号がバックシート１０３（第２の柱面）の１側に位置する電流入力インターフェースから入力され、異なる方向の極面２０１が振動して異なる方向に沿って拡散された平面波を形成し、上記の異なる方向の平面波は、互いに結合することができ、多極結合平面波を形成し、多極結合平面波は、異なる方向に沿って拡散されさらに円柱波を形成し、音波を含む空気粒子が衝突して形成された衝突気流を減少でき、定在波が減少され、気流衝突によるスピーカー１００の歪みが低下される。

ダイヤフラム２０の極面２０１の数及び各極面２０１のサイズ、形状は、完全に同じではなくてもよく、即ち、ダイヤフラム２０の断面形状は、規則的又は不規則的な多角形面体であってもよい。好適な実施では、ダイヤフラム２０の断面は、四角形又は六角形等の偶数の多角形である。ダイヤフラム２０の極面２０１（柱面）の数は、多角形のエッジの数から１を引いた数であり、エンジンアセンブリ１０の数は、ダイヤフラム２０の極面２０１の数と一致する。例えば、図３には、三つの極面２０１を有するダイヤフラムと三つのエンジンアセンブリ１０を有するスピーカー１００を示しており、三つの極面２０１の幅は、異なり、三つのエンジンアセンブリ１０における磁石１の数は、異なり、第１の極面２０１１及び第３の極面２０１３の幅は、同じであり１本の磁石１が設けられ、第２の極面２０１２の幅は、大きくなり３本の磁石１が設けられ、磁石１の数は異なるので、磁気導電プレート２の幅が相応的に変化している。図４には、五つの極面２０１を有するダイヤフラムと五つのエンジンアセンブリ１０を有するスピーカー１００を示しており、本実施例では、各極面２０１の幅、磁石１の数、磁気導電プレート２の寸法は、いずれも同じである。ダイヤフラム２０の断面は四角形である時、ダイヤフラム２０が三つの極面２０１を有し、ダイヤフラム２０の断面は六角形である時、ダイヤフラム２０が五つの極面２０１を有する。

各極面２０１は、同じ水平面にないので特定の角度で囲んでおり、ダイヤフラム２０は、異なる範囲内の音放射を実現でき、ダイヤフラム２０の複数の極面２０１が振動して形成された波面の放射範囲は、必要に応じて設定することができる。例えば、三つの極面のダイヤフラム２０は、１８０°範囲内の均一な音放射を実現でき、三つより多い極面のダイヤフラム２０は、３６０°範囲内の均一な音放射を実現できる。３６０°の全指向モードであれば、振動の均一性を保証するために、ダイヤフラム２０における異なる極面２０１の寸法サイズを同じに設定し、例えば、図４に示されたダイヤフラム２０の断面は、正六角形である。１８０°の指向モードであれば、ダイヤフラム２０における異なる極面２０１の寸法サイズを異なるように設定し、例えば、図３に示されたダイヤフラム２０の断面は、三つの極面の非平行四角形である。

具体的には、図３に示されたように、ダイヤフラム２０の断面は、四角形であり、三つの極面２０１を有し、極面２０１は、順に接続された三つの不規則的な第１の極面２０１１、第２の極面２０１２及び第３の極面２０１３を含み、ダイヤフラム２０に対応する四角形断面のバックシートの１側は、ダイヤフラム２０の信号接続部であり、オーディオ信号がバックシート１０３の１側に位置する電流入力インターフェースから入力され、ダイヤフラム２０の信号接続部からダイヤフラム２０を押し込んで振動させ、第１の極面２０１１、第２の極面２０１２及び第３の極面２０１３は、それぞれ振動して異なる方向に沿って拡散された平面波を発生し、異なる方向の平面波は、結合して多極結合平面波を形成できる。ダイヤフラム２０が三つの極面２０１を有するので、相応的に、囲んで形成されたダイヤフラム２０内には、三つのエンジンアセンブリ１０が設けられる。

図４に示されたように、本実施例では、エンジンアセンブリ１０は、磁石１と磁気導電プレート２を含み、ダイヤフラム２０は、五つの寸法同じの極面２０１を含み、五つの角度の異なる極面２０１が順に接続され、それらが囲んで断面が正六角形のダイヤフラム２０を形成し、相応的に、囲んで形成されたダイヤフラム２０内には、五つのエンジンアセンブリ１０が設けられる。オーディオ信号がバックシート１０３（第２の柱面）の１側に位置する電流入力インターフェースからダイヤフラム２０の信号接続部に入力され、五つの極面２０１は、それぞれそれに対応する五つのエンジンアセンブリ１０の磁場に電磁誘導を発生し、各極面２０１をそれぞれ連行して振動させて音を発生させる。五つの角度の異なる極面２０１を用い、隣接する二つの極面２０１の間は、１２０°以上の角度の拡散方式で結合して異なる空間へ指向し、ダイヤフラム２０が振動して形成された波面の放射範囲が拡大された。

エンジンアセンブリ１０は、単独で磁石１を用い磁束漏れが発生しやすく、異なる平面にある磁石１が、散乱磁場を発生し、異なる平面の磁場と干渉する。従って、磁石１の外周に磁気導電プレート２を追加することは、磁力を増加させるだけでなく、スピーカー１００の磁場干渉を遮蔽することもできる。磁気導電プレート２のＵ形状の半取囲式構造により、磁束漏れと散乱磁場との干渉を防止でき、スピーカー１００の磁場干渉を遮蔽できる。また、磁気導電プレート２により、取付が迅速かつ便利になり、磁石１を確実に貼り付けることが保証される。

ダイヤフラム２０の各極面２０１内の独立したエンジンアセンブリ１０は、分布式アレイ方式で重ね合わせて多極エンジンアレイシステムを形成する。磁石１と磁気導電プレート２からなるエンジンアセンブリ１０により形成された磁場は、等磁性平面磁場であり、多極エンジンアレイシステムにより形成された磁場は、多極磁場である。具体的な実施では、エンジンアセンブリ１０の数及び配置方式は、スピーカーのパワー、磁力強さ、回路の誘導強さ、及びダイヤフラムの具体的な用途（例えば、高音、中音又は中高音合体スピーカーに用い）等に応じて、設計される。

各エンジンアセンブリ１０における磁石１は、単一の磁石であってもよく、複数の単一の磁石からなる複合の磁石であってもよい。ダイヤフラム２０の極面２０１の数、各極面２０１の寸法、及び全体のスピーカー１００の柱形断面の直径のサイズは、直接磁石１の三次元寸法及び数を決定し、スピーカー１００の効率も決定する。極面２０１のレベル寸法又は面積が大きいほど、磁石１を置く空間が大きく、磁石１の数が多い。

図５と図７に示されたように、磁石１及び磁気導電プレート２の磁極方向は、図７に示されたように、単一の磁石からなるエンジンアセンブリ１０は、Ｕ形状の磁気導電プレート２と磁気導電プレート２内に設置された磁石１を含み、磁石１のＮ極が上向き、Ｓ極が下向き、磁石１の第１の端面（下端面）は、磁気導電プレート２の底板部２１に貼り付けられ、磁石１と磁気導電プレート２の間に磁気回路を形成し、磁気回路にダイヤフラム２０によって形成された電磁誘導力は、前記ダイヤフラム２０を押し込んで振動させて、音を発生させることができる。磁気導電プレート２は、磁石１のＳ磁極を底板部２１を介して底板部２１両側に位置する延長部２２に伝導でき、磁石１のＮ極から発出された磁力線は、それぞれ磁気導電プレート２の左、右両側の延長部２２に到達し、さらに磁石１のＳ極に戻り、図８に示された第１の磁気回路３１と第２の磁気回路３２を形成する。磁気導電プレート２の左、右両側の延長部２２の端面２２１の高さは、磁石１の高さ（磁石１のＮ極とＳ極の間の距離）とほぼ同じであり、第１の磁気回路３１と第２の磁気回路３２からなる磁場は、等磁性平面磁場である。

図６と図８に示されたように、各磁石１及び磁気導電プレート２の磁極方向は図８に示されており、複合の磁石からなるエンジンアセンブリ１０は、Ｕ形状の磁気導電プレート２及びＵ形状の磁気導電プレート２内に設置された複数の磁石１を含み、複数の磁石１は、磁気導電プレート２内に一定の距離で配列され、隣接する磁石１の磁極方向は逆である。本実施例では、磁気導電プレート２内には、三つの磁石１が設けられ、Ｕ形状の磁気導電プレート２の両側の内壁近くの第１の磁石１１、第３の磁石１３のＮ極は、上向き、Ｓ極は、下向く。磁気導電プレート２の中間に位置する第２の磁石１２のＳ極は、上向き、Ｎ極は、下向く。磁気導電プレート２は、第１の磁石１、第３の磁石１３のＳ磁極をそれぞれ磁気導電プレート２の左、右両側の延長部２２に伝導し、図面に示された第１の磁気回路３１と第２の磁気回路３２を形成し、隣接する磁極方向の逆な三つの磁石１の間にそれぞれ第３の磁気回路３３と第４の磁気回路３４を形成し、磁誘導強さを強める。磁気導電プレート２の両側の延長部２２の端面２２１は、磁石１の第２の端面（上端面）とほぼ同じ水平面にあり、端面２２１が内へ一定の角度を傾いて、磁気漏れを減少させる。

複合の磁石からなるエンジンアセンブリ１０では、磁石１の数の増加に従って、磁気回路の数も増加しており、Ｎ個の磁石１と磁気導電プレート２は、Ｎ＋１個の磁気回路を形成する。磁気導電プレート２は、左、右両側の最も縁にある二つの磁石１の背面（磁気導電プレート２の底面に貼り付けた１面）の磁極を縁に伝導して、磁石１の正面（ダイヤフラム２０に近い１面）の磁極と一緒にＮ＋１個の磁気回路を構成する。具体的な実施では、磁石１の数は、一般に奇数であり、磁気導電プレート２左、右両端に位置する磁石１の磁極方向が同じになり、磁気導電プレート２の左右両側に伝導された延長部２２の磁極は同じであり、磁気導電プレート２とよりよく結び付けて磁気回路を形成する。複合の磁石からなるエンジンアセンブリ１０によれば、磁気回路の数を増加でき、ダイヤフラム２０をより強い磁場に置くことができ、ダイヤフラム２０の振動により強い電磁誘導力を提供する。

エンジンアセンブリ１０は、取付過程に、先ず各磁石１を予め着磁させ、さらに磁石１を磁気導電プレート２に貼り付けて取り付ける。また、磁気導電プレート２は磁性導体に属すので、磁石１に積極的に吸引され、磁石１は、取付過程にぶつかったり折れたりしやすく、取付難易度を減少させるために、磁石１の軸方向の寸法を一定の範囲内に限定する必要がある。スピーカー１００の高さ寸法が大きいであれば、複数の軸方向の寸法の小さい磁石１は上下に並列に接続される。好適な実施では、磁石１は、Ｎ５０又はより高いレベルのネオジム鉄ホウ素磁石を用い、強い磁場を提供でき、そして磁石１の寸法がより小さくても良い。磁石１は、他の永久磁石材料を用いてもよく、本発明は具体的に限定されない。スピーカー１００の柱形断面の直径は十分に大きいであれば、又は各独立したエンジンアセンブリ１０は、いずれも複合の磁石を用いれば、多極エンジンアレイのモードによるスピーカー１００のパワー及び効率は、他のタイプの中音又は高音スピーカーよりもはるかに大きい。

スピーカー１００のケース１０１は、規則的又は不規則的な柱状構造であり、ケース１０１は規則的な柱状構造である時、ケース１０１の断面は円形、楕円形、四角形等の形状であってもよい。

本発明は、単極の等磁性平面磁場を多極方式で平面により囲まれた多極磁場として形成し、さらに多極面ダイヤフラムの各極面は、それぞれ異なる角度の多極方式で３６０°又は任意の設定可能な角度の空間へ制御可能なパワーで音波を放射することが実現され、音波空間分布の完全な拡散の能力を達成する。

単極エンジンと比較して、複数のエンジンアセンブリ１０からなる多極エンジンアレイシステムによれば、ダイヤフラム２０を駆動して振動させてより多くのオーディオ情報を形成し、音声をハイレート解析し、音声の超解析能力に達成する。多極エンジンアレイの磁気回路構造による多極等磁性平面磁場は、誘導ダイヤフラムを均一に押し込むことができ、伝統的なムービング式スピーカーダイヤフラムがボイスコイルとの接続部分の中心から縁へ移行することによる歪みと遅延がなく、スピーカーのグループ遅延が減少され、応答速度もより速い。

多極エンジンアレイシステムは可聴周波数信号をハイレート解析し、動的な詳細を深く復元させるとともに、複数のエンジンアセンブリ１０の空間アレイ分布により音波の完全な拡散が実現される。ダイヤフラム２０の各極面２０１の間の回路はビアであるので、且つ各極面２０１はいずれもそれと協働する独立したエンジンアセンブリ１０を有するので、同時に同じ可聴周波数信号を受信した後、各極面２０１が時間の変化に従って一連の複雑な振動を発生する。

具体的には、一実施態様では、フーリエ変換原理により、本発明により提供された多極エンジンアレイシステムの可聴周波数解析を分析する。具体的には、マス運動とフーリエ変換原理により、投入されたのは全周波数信号であれば、周波数領域からみれば、発生した信号は合成後の複合の波である。タイムドメインから見れば、発生した信号は、マス運動の合計である。さらにフーリエ解析原理によりこの複合の波又はマス運動の合計を解析すれば、複数の単純波が得られ、その中、各単純波の波動及び各要素セグメントのマス変位は、正弦関数又は余弦関数の法則に従った簡単共振振動（Ｓｉｍｐｌｅ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｍｏｔｉｏｎ）として理解できる。本発明は、複数の独立したエンジンアセンブリ１０を極面分布式でアレイして形成され、複数の伝統的なシングルエンジンスピーカーが連携して作動することに相当し、即ち、同じチャネルの信号がフーリエ変換原理に従って、周波数領域とタイムドメインの波動モードで複数回重ね合わせて、最終的に、電－力－音の変換過程を完成する。このマルチエンジン極面がともに完成された完全な波動状態は、次のように表すことができる。即ち、ΣＥ＝Ｅ_１＋Ｅ_２＋…＋Ｅ_ｎ又はΣＥ＝Ｅ×ｎであり、その中、ΣＥは、スピーカーの全てのエンジンアセンブリの重ね合わせ又は乗算を表し、Ｅは、単一のエンジンアセンブリを表し、ｎは、エンジンアセンブリ（極面）の数である。図９に示されたように、図面において、“＋”は電流入力を表し、“－”は電流出力を表し、五つの独立したエンジンアセンブリ１０は正六角形アレイにあり、それに密着したダイヤフラム２０における異なる極面２０１を駆動して振動させ、それぞれＥ_１からＥ_５の五つのエンジンアセンブリ１０の解析力が得られ、五つの異なる解析力を重ね合わせるか、乗算することにより、全てのエンジンアセンブリ１０の解析力を得ることができ、可聴周波数信号を深く詳細に解析することができる。また、各極面２０１を駆動して発生された音波の放射方向は、いずれも異なり、複数の音波が互いに重ね合わせるか乗算して結合され、音波の３６０°の全方向性の放射拡散が実現される。

別の実施態様では、シャノン式でスピーカーの可聴周波数解析を分析することができ、理解を容易にするために、先ずシャノン情報論の関連用語と音響の関連用語を同等に比較する。

チャネル（Ｃｈａｎｎｅｌ）：信号のオーディオチャネル、即ち、スピーカーの回路に投入されたオーディオ信号（ＡｕｄｉｏＣｈａｎｎｅｌ）に類似することができる。一般的に、一つの伝統的なスピーカーは、１つのオーディオ信号が投入され且つ１つのチャネルしかない。しかし、本発明の複数のエンジンアセンブリ１０は、同じチャネルをエンジンアセンブリ１００数と同じの複数のチャネルにバイパスされる。

帯域幅（Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）：帯域の幅、即ち、信号に含まれた周波数成分の最高周波数と最低周波数の差に類似することができ、帯域幅は、容量に比例し、単位は、Ｈｚで公式ではＨである。

速率（Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）：マス変位が経る波長λと、この波長λを通過する時間ｔとの割合値に類似することができ、ｖ＝λ／ｔである。速率は、速度と等しくないが、速度に比例する。音波の周波数は、音声を発生する音源によって決まり、音声が伝わる媒体の変化によって変化しないため、異なる周波数の音波は、同じ媒体で伝達する速率が異なり、周波数が低いほど、その波長が長く、速率が大きい。逆に、周波数が高いほど、その波長が小さく、速率が小さい。速率は、音響で帯域幅の低周波端の影響をより受ける。

エラー率（Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）：歪み率（Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）と同等にすることができる。

シャノン式Ｃ＝Ｈｌｏｇ_２（１＋Ｓ／Ｎ）から分かるように、情報容量Ｃは、チャネル、帯域幅Ｈ、速率ｖに比例関係するが、エラー率は、情報容量Ｃ、チャネル、帯域幅Ｈに反比例するが、速率ｖに比例する。Ｓ／Ｎは、信号対雑音比であり、Ｓは、信号パワー（ワット）であり、Ｎは、騒音パワー（ワット）である。情報容量Ｃは、チャネルの最大伝送能力である。即ち、チャネルの情報源の速率Ｒは、チャネル容量Ｃ以下であれば、理論的には、情報源の出力は、任意に小さいエラー率でチャネルにより伝送される。

本実施態様は、既に、速率ｖを波長λと時間ｔとの割合値と同等にし、チャネル容量Ｃを帯域の幅Ｈと同等にし、エラー率を歪み率ＤＲと同等にする。歪みを低減させるために、帯域の幅Ｈを増加するか、速率ｖを低減する。帯域の幅Ｈと速率ｖが同時に増加するか、一つだけを増加すると、チャネルを通過する情報量も、必然的に増加する。帯域の幅Ｈが同時に低減するか、一つだけを低減すると、チャネルを通過する情報量も、必然的に減少する。本発明の多極エンジンアレイシステムのチャネルは多点分布式アレイモードであるので、チャネルの数は２以上である時、全体の情報量とチャネルもアレイで重ね合わせる。

図１０に示されたように、五つの独立したエンジンアセンブリ１０は、正六角形アレイであり、それに密着したダイヤフラム２０における異なる極面２０１を駆動して振動させ、同じ可聴周波数信号が投入された時、チャネルがＣｎ１からＣｎの五つの分チャネルにバイパスされる。シャノン式により、全体的な情報容量をΣＣ＝Ｈｌｏｇ_２（１＋Ｓ／Ｎ）×ｃｎとして表示でき、その中、ΣＣは、すべてのチャネルを通過する情報の合計であり、Ｈは帯域の幅であり、小文字のｃｎはアレイ重ね合わせたチャネル数である。信号対雑音比Ｓ／Ｎを無視すると、式をΣＣ＝Ｈ×ｃｎに簡易化でき、即ち、すべてのチャネルを通過する情報の合計は、帯域幅にチャネル数をかけたものに等しくなる。この式は、前記のフーリエ分析の合計式：「ΣＥ＝Ｅ_１＋Ｅ_２＋．．．＋Ｅ_ｎ又はΣＥ＝Ｅ×ｎ」と完全に同等であり、即ち、すべてのエンジンの合計は、各エンジンの重ね合わせ又は乗算に等しくなる。

シャノン式を用いてスピーカーの可聴周波数解析を分析するｋとは、多極エンジンアレイシステムによりダイヤフラム２０を駆動するとともにより多くの情報総量Ｃを形成でき、同時に、スピーカーの情報総量Ｃ及び帯域の幅Ｈは制御可能であり、スピーカー１００の可聴周波数解析能力及びスピーカーに対する制御能力を向上できることを表明した。可聴周波数情報の総量Ｃは、ダイヤフラム２０の複数の極面２０１が指向するレベル方向の三次元空間にバイパスされることが許可され、そのエネルギー放出空間は、スピーカー１００自体の物理位置を中心として、伝統的なのシングルエンジンスピーカーよりも大きいか広い。各極面２０１に垂直な方向の帯域の幅が影響を受けないことが保証された場合、各極面２０１のレベル指向角度と効率を制御することができる。

別の実施態様では、等価回路モデリングの方式でスピーカーの解析を分析し、電－力－音の集積パラメータを回路モデルの方式で整合して等価回路モデルを形成する。この方式は、機械（力）、音響（音）のパラメータを電気（電）パラメータに変換させ、回路でリアクタンスの方式により表示及び算出される。等価回路モデルにおけるリアクタンスは、抵抗Ｒ_Ｅ（インピーダンス）、インダクタンスＬ_ＶＣ（誘導性リアクタンス）を含み、図１１に示されたように、五つの独立したエンジンアセンブリ１０からなる多極エンジンアレイシステムを例にして説明する。図面では、Ｒ_Ｃは誘導ダイヤフラムの抵抗であり、Ｌ_Ｃは、誘導ダイヤフラムのインダクタンスであり、ＧＥＮは電源である。五つの独立したエンジンアセンブリ１０は、回路によりスピーカー１００に接続され５組の独立した等価回路接続に類似し、シングルエンジンシステムと比較して、複数組の等価回路は、可聴周波数を様々な解析を行い、元の可聴周波数信号に対するハイレート解析能力を向上させ、スピーカーの性能を向上させる。

本発明の多極エンジンアレイシステムは、各エンジンアセンブリがいずれも独立したものでありそれに密に接続するダイヤフラムにおける異なる極面をともに押し込んで振動させるので、豊かでカラフルな音を解析でき、可聴周波数信号に対するハイレート解析、音声の動的な詳細に対する深い復元、及び音波空間分布の完全な拡散の実現を達成する。

本発明は、上記の多極エンジンアレイシステムを含むスピーカーをさらに提供し、このスピーカーは、高音スピーカー及び／又は中音スピーカーであり、このスピーカーは、柱形ハウジングをさらに含み、柱形ハウジングは、円柱形構造又は楕円柱形構造である。空気にスピーカーが放射した音波の波面は、円柱波であるので、純粋な線形アレイを発生できるので、本発明により提供されたスピーカーは、線形音源システムに適用する。

スピーカーを線形音源システムに適用する時、スピーカー１００の取付台１０２の中心には、それを貫通する上下両端の貫通孔１０２２が設けられ、この貫通孔は、複数の異なるスピーカー１００アレイを接続でき、空気に複数のスピーカー１００の放射によって形成された円柱波は、線アレイを形成できる。

なお、本明細書の説明において、限定又は説明がない限り、用語である「繋がる」「接続」、「固定」などの用語の意味は広く理解されるべきであり、例えば、「接続」は二つの部材内部の連通であっても、直接接続であっても、中間媒体を介して間接的に接続であってもよく、又は電的に接続又は信号接続であってもよい。当業者にとって、具体的な状況に応じて上記用語の本発明中の具体的な意味を理解することができる。

なお、本発明の説明において、「第１の」および「第２の」という用語は、１つのエンティティまたは操作を別のエンティティまたは操作から区別するためにのみ使用され、これらのエンティティまたは操作間のそのような実際の関係または順序を必ずしも要求または暗示するものではない。

上記は本発明の具体的な実施形態に過ぎないが、本発明の保護範囲はそれに限定されない。創造的な作業を通じて考えられないいかなる変更または置換も、本発明の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲によって限定される保護範囲に従うべきである。

１００ スピーカー、１０ エンジンアセンブリ、２０ ダイヤフラム、３０ ＰＣＢ支持板、１０１ ケース、１０２ 取付台、１０２１ 取付溝、１０２２ 貫通孔、１０３ バックシート、２０１ 極面、２０１１ 第１の極面、２０１２ 第２の極面、２０１３ 第３の極面、１ 磁石、２ 磁気導電プレート、１１ 第１の磁石、１２ 第２の磁石、１３ 第３の磁石、２１ 底板部、２２ 延長部、２２１ 延長部の端面、３１ 第１の磁気回路、３２ 第２の磁気回路、３３ 第３の磁気回路、３４ 第４の磁気回路。

Claims (9)

1. 柱形スピーカーに適用する多極エンジンアレイシステムであって、
   複数の環形アレイ分布のエンジンアセンブリを含み、
   複数の前記エンジンアセンブリは、前記柱形スピーカーのケース内に設置された取付台により前記柱形スピーカーの内部に固定され、
   各前記エンジンアセンブリは、いずれも磁気導電プレートと前記磁気導電プレート内に設置された磁石を含み、
   前記磁石と前記磁気導電プレートの間に磁場を形成し、
   複数の前記エンジンアセンブリは、前記取付台の外周に同軸及び環形に配列されて、複数の磁極方向を有する多極磁場を形成し、
   前記磁気導電プレートは、Ｕ形状の磁気導電プレートであり、
   前記磁気導電プレート内には、少なくとも１つの前記磁石が設けられ、
   前記磁気導電プレートのＵ形状の開口は、前記柱形スピーカーのダイヤフラムに向かい、
   前記磁石の１端の端面は、前記磁気導電プレートのＵ形状の底部表面に貼り付けられ、
   前記磁石の他端の端面は、一定の距離で前記ダイヤフラムの内表面に対応し、
   前記磁石と前記磁気導電プレートの両側の延長部の内壁の間には、一定の間隙を有し、
   前記磁石と前記磁気導電プレートの間に形成された前記磁場は、等磁性平面磁場である、ことを特徴とする多極エンジンアレイシステム。
2. 各前記エンジンアセンブリは、互いに離間され、
   複数の前記エンジンアセンブリの磁極面は、それぞれ異なる平面にある、ことを特徴とする請求項１に記載の多極エンジンアレイシステム。
3. １つの前記磁石は、前記磁気導電プレートと２つの磁気回路を形成でき、
   Ｎ個の前記磁石は、前記磁気導電プレートとＮ＋１個の磁気回路を形成できる、ことを特徴とする請求項１に記載の多極エンジンアレイシステム。
4. 前記取付台は、多角形柱状構造であり、前記ダイヤフラムが設けられた複数の第１の柱面及び前記ダイヤフラムが設けられない第２の柱面を含み、
   前記ダイヤフラムは、前記取付台の外周を囲んで複数の極面を有する多角形柱状ダイヤフラムを形成し、
   前記エンジンアセンブリは、前記第１の柱面と前記ダイヤフラムの背面の間に取り付けられ、
   前記第１の柱面には、前記エンジンアセンブリに一致するＵ形状の取付溝が設けられ、
   前記エンジンアセンブリの前記磁気導電プレートの背面は、前記Ｕ形状の取付溝の表面に貼り付けて接続され、
   前記エンジンアセンブリの磁極面は、前記ダイヤフラムの背面に対応する、ことを特徴とする請求項１に記載の多極エンジンアレイシステム。
5. 前記ダイヤフラムには、回路が印刷され、
   前記極面の間は、前記回路により互いに接続される、ことを特徴とする請求項４に記載の多極エンジンアレイシステム。
6. 各前記極面は、いずれも平面であり、
   異なる平面にある前記ダイヤフラムの前記極面が振動して、異なる方向に沿って拡散する平面波を形成でき、
   前記平面波は、互いに結合して多極結合平面波を形成する、ことを特徴とする請求項５に記載の多極エンジンアレイシステム。
7. 前記第２の柱面には、バックシートが固定的に取り付けられ、
   前記バックシートには、リード線インターフェースが設けられ、
   前記リード線インターフェースは、それぞれ前記ダイヤフラムに印刷された前記回路の入力端と出力端に接続される、ことを特徴とする請求項６に記載の多極エンジンアレイシステム。
8. 少なくとも三つの前記エンジンアセンブリが設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の多極エンジンアレイシステム。
9. 柱形ハウジングと前記柱形ハウジング内に取り付けられた請求項１から８の何れか１項に記載の多極エンジンアレイシステムを含み、
   前記柱形スピーカーは、高音スピーカー及び／又は中音スピーカーである、ことを特徴とするスピーカー。

Images