JPH08507419A - 回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法 - Google Patents

回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法

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JPH08507419A JP6518924A JP51892494A JPH08507419A JP H08507419 A JPH08507419 A JP H08507419A JP 6518924 A JP6518924 A JP 6518924A JP 51892494 A JP51892494 A JP 51892494A JP H08507419 A JPH08507419 A JP H08507419A
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Abstract

(57)【要約】 供給された電気信号に応じて低周波音を再生する装置(21)が開示されており、この装置は、回転式音響ラジエター(22)を有し、この回転式音響ラジエターは、シャフト(61)と、長手方向の軸を中心として回動可能に前記シャフトに取り付けられた可動羽根(71、72)とを含むロータアセンブリ(58)とを備えたチャンバ(26)を有する。固定羽根(62、63)がチャンバ内に取り付けられており、かつチャンバの壁とシャフトとの間に概ね半径方向に延在している。チャンバには、固定羽根の両側に固定羽根に隣接して設けられたチャンバに向かって開いた開孔部(64、66、67、68)が形成されている。可動羽根は、固定羽根の両側に配置されており、かつチャンバの壁とシャフトとの間に概ね半径方向に延在している。

Description

【発明の詳細な説明】 回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法産業上の利用分野 本発明は、回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法に関し、より詳しく は、可聴周波数域の始めの2オクターブの音を再生するためのコンピュータによ って支援された回動式電気機械的なトランスデューサ及び電気機械的な変換方法 に関する。発明の背景 20Hzから80Hzまでの可聴低周波音の始めの2オクターブを再生するこ とは、大量の空気の移動を必要とするので、長年に亘る課題であった。所定の音 量の低周波音を再生するためには、再生された音の周波数が2分の1となるごと に、2倍の量の空気を移動させなければならない。 これまでに、多くの解決策が試みられてきた。高いコンプライアンスサスペン ションを備えたボイスコイル・コーンラウドスピーカが用いられてきた。しかし 、長いコーンを通過する必要があるために、線形性を得ることが困難であった。 非線形性によって、再生された低周波音による再生された高周波数音の変調であ る相互変調での歪みを生み出す。低周波数音を生み出すための本格的な試みによ って、「サブウーハー」ラウドスピーカを用いて、高周波数音から低周波数の2 オクターブの音が分離された。 直接ラジエータ式ラウドスピーカは最高で数パーセント の効率を有し、体積が100分の数立方メートル(数立方フィート)の大型キャ ビネットで、3.66〜9.14m(12〜30インチ)のフレームサイズのサ ブウーハとして、このラウドスピーカが用いられてきた。必要な供給電力もまた 大きく、典型的には数百Wである。サブウーハの低周波応答は、ボイコイルを支 持する「スパイダ」のコンプライアンスと、コーンの柔軟な枠と、もし使用され ている場合、閉鎖されたキャビネット内の空気のコンプライアスとの組み合わせ からなるポイスコイルコーンの質量の共鳴によって限定される。ラウドスピーカ をその低い共鳴周波数以下で駆動することは難しく、これらとともに、出力音の 周波数に実質的な下限値が設けられる。ボイスコイルの動きを制御するクローズ ドループ(ネガティブフィードバック)サーボ機構が用いられ、これらの効果を 低減するが、しかしコーン及び柔軟な枠が、音の振幅が大きい場合に望まれない モードに撓むことを防止できないので、ひずみが発生することによって利用可能 な出力が制限される。 劇場、またはスタジオに於いて、通常のボイスコイル・コーントランスデュー サによって駆動されるホーン型ラジエータは、30%から50%の効率を有し、 サブウーハとしても用いられてきた。このような各場所における制限は、好まし い性能を得るために、ホーンのマウスの周囲の長さが、最も低い周波数の再生音 では、例えば20Hzでは、再生音の波長15.24m(50フィート)以上と ほぼ同 程度でなければならない。最近では、米国特許第4,564,727号明細書に 開示された形式のホーンが、プーリ、ベルト及びコーンの構成を介して冷却され た外部のサーボモータによって駆動され、音調が一様に保たれた音を出力するこ とができる。 ごく最近では、米国特許第4,763,358号明細書に、正変位回転ペーン ポンプを使用することが開示されている。このポンプの寸法が適切な場合、周波 数が可聴限界の20Hz以下の利用可能な音を発生させることができる。回転ベ ーンポンプは、ホーンを駆動するために用いることもできる。必要とされるホー ンの開口部の寸法によって、このホーンが利用者の個々の環境に於いて使用でき ないものとなっている。直接ラジエータとして用いられた場合、回転ベーンポン プの効率は、ボイスコイル・コーン直接ラジエータの効率と同程度となる。高出 力時には、入力のほとんどが通常は閉鎖キャビネット内で熱として消費されなけ ればならない。しかし、回転ベーンポンプの体積効率は、ボイスコイル・ラウド スピーカの体積効率よりも高く、その理由は回転ベーン装置の内部の体積のほと んどが羽根によって移動させられ、かつこの装置の体積が大きいためである。そ の側壁に全長に亘る開孔部のみが設けられたポンプの構造は、便利ではない。モ ータの摩耗及び雑音、ベアリングの雑音、及びシールからの空気の漏洩の雑音が 、利用者の静かな環境、即ち家庭内または自動車内では問題と なる。公称値で、直径0.381m(15インチ)、長さ0.229m(9イン チ)の回動式音響ラジエータは、1回のストローク当たり、従来の直径0.38 1m(15インチ)のラウドスピーカの6倍の体積の空気を移動させるので、開 孔部の乱流の雑音を防止する必要がある。 羽根が移動を線形化し、出力される音と等しい周波数帯で動作するネガティブ フィードバックの情報を提供するための、回動式音響ラジエータ用の位置検知に つてこれから説明される。この方法は中間またはニュートラルの位置で線形であ る、ボイスコイル・コーンラウドスピーカで効果的に用いられてきた。回動式音 響トランスデューサは、中間位置で線形ではない。回動装置の支持ベアリングは 、動摩擦の数倍の静止摩擦を有し、これらの静止摩擦及び動摩擦は温度及び時間 の経過によって変化する。ベアリング自体ではなく用いられている潤滑油によっ て決定される動摩擦は、回動速度ともに増加する。 ベアリング、スリップリング、及びモータブラシの静止摩擦は、出力の振幅が 小さいときに歪みを生み出す。(停止状態からの)全体の離脱トルクは、通常は 、モータのトルク全体の約2%であるが、音声出力レベルが20dB低下したと き、モータのトルク全体の20%となり、出力が低下するにつれて、相対的な歪 みのレベルが増加する。娯楽の音楽のダイナミックレンジは通常40dBから5 0dBなので、中程度の振幅若しくは小さい振幅でのこのよう な歪みは重大な問題となる。音声出力の振幅がモータのアーマチャの回動位置の 不連続関数となるので、モータの磁界の転流による不連続性及び不規則性もまた 、振幅の小さい音声出力の歪みを予測できないものとする。 これらの非線形性を利用者が受け入れることのできるレベル内に保つために適 したネガティブフィードバックは、14dB若しくはそれ以上であり、300H z若しくはそれ以上の周波数でのゲイン1のネガティブフィードバックループを 意味する。そのような非線形の電気機械的要素及びネガティブフィードバックル ープの高い帯域幅を備えたサブウーハの寿命全体に亘って、安定性を保証するこ とは 音響トランスデューサを駆動するために用いられるとき、整流モータは特別な 問題を引き起こす。回動式音響トランスデューサにモータを用いた場合、整流モ ータの歪みが発生する主な原因である、トルクの歯またはトルクのリプルは、以 下トルクのリプルと呼ばれ、この整流モータの特徴を低減するために、様々な種 類の技術が用いられてきた。このリプルは、回転方向に隣接して配置された整流 子片に接続された巻線がブラシによって短絡されたときに発生する。多極永久磁 石からなるロータと、多相のステータ巻線とを備えたブラシレスモータ、特にコ ンピュータメモリディスクドライブまたは本発明の回動式音響トランスデューサ などの整流のために用いることのできる正確な角度位置に関する情報を備えたブ ラシレスモータは、機械的なブラ シを用いた場合に生ずる角度位置に関する不正確性及びトルクのリプルを生ずる こと無しに転流することができる。電気的な転流によって、転流中にステータの 接続部の間に空隙が導入され、相の切り換えを行う間にステータ巻線での誘導効 果及び強磁性体のヒステリシス効果が最小となることが、ジャンセン(Jans sen)による米国特許第4,703,236号に開示されている。電力増幅器 などの1つの電源を共有する多相モータの各極の別個の巻線は、ステータのすべ ての極が等しい巻線回路を共有している従来の重ね巻き巻線若しくは波巻き巻線 におけるように、各転流の間にステータ巻き線の全体を乱すことはなく、1つ若 しくは2つの極の集合への転流が起きたときに、電磁気的な乱れを制限すること ができる。 トルクのリプルは、以下に説明するような正確な転流によって低減される。し かし、ブラシレスモータでは、ステータ巻線での転流はロータの極の周縁部に隣 接して発生し、ステータ巻線での転流は、ステータの極の磁束が反転し、かつス テータの極の磁束が、あるロータの磁極から次の磁極に移動するときに、トルク のリプルの発生源となる。トルクのリプルが発生する他の原因としては、磁極の 表面と巻線のスロットに分布した磁束が不均一であるため、ステータの磁極の表 面での磁束の変化と、磁極の磁気飽和とがある。これらのトルクのリプルの原因 は、ハートリッジ(Hertrich)による米国特許第4,874,97 5号明細書に開示されているように、ステータの磁極数を増加し、互いに倍数ま たは約数ではない個数のロータの磁極及びステータの磁極を用いること、軸線方 向に空隙が形成されたモータでは通常の半径方向の配置からステータの磁極を変 位させ、また半径方向に空隙が形成されたモータでは通常の軸線方向の配置から ステータの磁極を変位させ、ステータの磁極の表面に凹部が形成されるようにス テータの磁極の表面を形成して、所望の磁束分布を形成することによって補償さ れ、また、ゴートー(Gotoh)による米国特許第4,625,657号明細 書に開示されているように、ステータの極に対して多極ロータアセンブリが回動 する時に発生する反復的なパターンによって、ステータ巻線の励磁電流を変調す ることによって補償されてきた。 従って、使用者の環境により適した低周波音再生装置及び低周波音再生方法を 達成するべく、低周波音トランスデューサ、特に可動羽根トランスデューサに関 するこれらの問題を解決することが必要である。図面の簡単な説明 第1図は、本発明を組み込んだ回動式音響トランスデューサを組み込んだラウ ドスピーカのキャビネットの部分分解等角図である。 第2a図は、一部分が切り欠きされた回動式音響トランスデューサ装置の等角 分解図及び制御装置の概略図である。 第2b図は、回動式音響トランスデューサの制御装置の ブロック図である。 第3図乃至第8図は、一部分が切り欠きされた回動式音響トランスデューサア センブリの分解等角図である。 第9図は、一部分が切り欠きされた、本発明に基づく回動式音響トランスデュ ーサのより詳しい実施例の分解図である。 第10図は、第9図に例示されたアーマチャの等角図である。 第11図は、本発明の回動式音響トランスデューサ装置のある実施態様に基づ く他のラウドスピーカキャビネット及びディフューザ・アッテネータの部分分解 等角図である。 第12図は、分解されていない状態での第11図の線12−12に沿った断面 図である。 第13図は、ロータの磁極セグメントとステータの磁極との関係を表す、軸線 方向に空隙を形成された多極ブラシレストルクモータの電子計算機を用いて描い た部分分解等角図である。 第14図は、軸線方向に空隙が形成された多極ブラシレスモータの巻線のパタ ーン及び関連する駆動回路の模式図である。 第15a図は、典型的な電気的に転流されるブラシレスモータのステータの巻 線の励磁電流の転流時に於ける変化を表す模式図である。 第15b図は、転流の変化時にヒステリシスが導入され た、本発明の電気的に転流されたブラシレスモータのステータ巻線の励磁電流の 転流時の変化を表す模式図である。 第16図は、中心に平坦な端部を備えた概ね球形のチャンバを有する回動式音 響ラジエータの、電子計算機を用いて描いた部分分解等角図である。 第17図は、トロイド型のチャンバを備えた回動式音響ラジエータの、電子計 算機を用いて描いた部分分解等角図である。好適な実施例の説明 本発明に基づく回動式音響トランスデューサ装置は、供給された音響信号に応 じて低周波音を再生するために用いられる。この回動式音響トランスデューサは 、回動式音響ラジエータアセンブリと、トルクモータと、位置センサと、マイク ロプロセッサとを有する。この装置はまた、支持キャビネットを有する。回動式 音響ラジエータアセンブリは、円筒形チャンバを形成するための円筒形の側壁と 、所定の軸を中心とする両端部の壁とを有する概ね円筒形の手段を有する。また シャフトが設けられており、このシャフトは、ベアリングによって円筒形チャン バの所定の軸を中心として回動するように円筒形手段に取り付けられている。円 筒形のハブがシャフトに固定されており、かつ両端部の壁の間に延在している。 可動羽根がシャフトに取り付けられている。このシャフト及びハブと可動羽根が 、ロータアセンブリを形成している。固定羽根が、可動羽根の間のチャン バ内に取り付けられており、かつ円筒形の側壁とハブとの間、及び両端部の壁の 間に延在している。円筒形手段は、可動羽根の動きに応じて、円筒形チャンバ内 に向かう、または円筒形チャンバ外への空気の流れを可能とするために、円筒形 チャンバの壁に設けられた開孔部を有する。トルクモータは、可動羽根が、周方 向に沿って往復回動運動をするように、シャフトに連結されている。位置センサ は、周方向の位置を直接検知するか、または速度または加速度の積分値によって 周方向の位置を間接的に検知する装置であり、ロータアセンブリの位置を検知す る。低コストで高い分解能を提供するので、典型的な増分位置センサが用いられ るが、代わりに絶対位置センサが用いられても良く、この絶対位置センサは、以 下に詳しく説明するように別個のインデックスラインまたはインデックス手順を 必要としない。マイクロプロセッサが、トルクモータと位置センサとに接続され ており、供給されたオーディオ信号に基づいてトルクモータの動作を制御する。 トルクモータ、ベアリング、シール、及びキャビネットにおいて発生した非線形 性は、位置センサ及びマイクロプロセッサによって測定され、供給されたオーデ ィオ信号を調節する補正信号が出力される。変位した空気は、トルクモータの冷 却用として用いられても良い。ディフューザ・アッテネータは、利用者側の空気 の流れを低下させ、使用される利用者側の開孔部の寸法を小さくし、体積効率を 増加する。ディフューザ・アッ テネータは、羽根の周縁部分での漏れ雑音及び開孔部での乱流雑音を減衰するた めに、音響吸収材によってその一部が形成されている。 より詳しく説明すれば、第1図に例示されているように、回動式音響トランス デューサ装置と呼ばれる回動式低周波音再生装置21は、回動式音響ラジエータ アセンブリ22と、トルクモータ23と、位置センサ24とを有し、この装置は キャビネット26によって支持されている。キャビネット26は、4枚の側壁2 7と、上部の壁28と、底部の壁29とからなり、直方体のキャビネットまたは 外壁を形成する。上部の壁28には開孔部31及び32が設けられている。回動 式音響ラジエータアセンブリアセンブリ22は、キャビネットの上部の壁28に 設けられた開孔部31及び32が、以下に説明される回動式音響ラジエータアセ ンブリ22に設けられた開孔部と整合するように、例えばボルト(図示されてい ない)のような適切な手段によってキャビネットの上部の壁28に取り付けられ ている。キャビネットの最小体積は、回動式音響ラジエータアセンブリの1スト ローク当たりに回動式音響ラジエータアセンブリ22が変位させる最大の空気の 体積の3倍から10倍の範囲内にある。ディフューザ・アッテネータ36は、キ ャビネットの上部の壁28の上に間隔を置いて配置された頭部の平坦なバッフル 37を有する。頭部のバッフル37は、キャビネット26の上部の壁と概ね等し い面積を有し、キ ャビネットの上部の壁28から、適切な距離、例えば回動式音響ラジエータアセ ンブリの直径22の1/4の距離だけ隔てられて配置されている。空気ダクトの 固定されたバッフル手段38、39及び41が、頭部のバッフル34と、キャビ ネットの上部の壁28との間に配置されている。頭部のバッフル37は、頭部の バッフル37を適切に支持しかつ頭部のバッフル37の振動を防止するように配 置されたスペーサ及びボルトアセンブリ(図示されていないによってキャビネッ トの上部の壁28に支持されている。開孔部31及び32からの空気は、溝42 及び43を通してディフューザ・アッテネータ36に入り、頭部のバッフル37 とキャビネットの上部の壁28との間のデュィューザ・アッテネータの4個の開 孔部44に向かうようにその流れの向きが変化する。キャビネット26の開孔部 31及び32から流出する空気は、ディフューザ・アッテネータ36を空気が通 過するときに、大きな運動エネルギーを有し、この運動エネルギが、空気の流速 が低下することによって音波としての位置エネルギーに変換される。開孔部31 及び32に入る空気は、周囲の空気の圧力の位置エネルギーによって駆動され、 迅速に移動する空気の柱として形成される。名称は同じであっても、ディフュー ザ・アッテネータ36を、従来の音響ホーンラジエータとして機能させる試みは なされていない。 第2a図は、キャビネット26を取り外した、低周波音 再生装置21の模式図である。図示されているように、回動式音響ラジエータア センブリ22は、長手方向の軸53に沿って配置された円筒形の側壁52から形 成された軽量の円筒形シリンダまたは外壁51からなる。互いに間隔を置いて平 行に配置された第1及び第2の端部の壁または上部の及び底部の壁54及び56 は、円筒形の側壁49と連結されて閉鎖された円筒形のチャンバ57を形成して いる。ロータアセンブリ58は、直円柱チャンバ57に取り付けられており、か つシャフト61によって円筒形の側壁57と同軸の長手方向の軸53を中心とし て回動するように適合され、円筒形ハブ59を有する。円筒形ハブ59は、第1 の端部の壁54と第2の端部の壁56との間に延在し、かつシャフト61に回動 可能に保持されている。シャフト61は、ハブ59と同軸に延在し、かつ適切な 減摩用のベアリング(図示されていない)によって端部の壁54及び56に回動 可能に取り付けられている。第2図に例示された本発明の実施例では、シャフト 61は、以下に説明する目的のために第2の端部の壁56を通過して延在してい る。所望に応じて、シャフト61は2個の部分から構成され良く、かつ必ずしも ハブ59を貫通するものでなくても良い。例えば、2つの部分がハブ59の両端 部に固定されても良い。 第1及び第2の固定羽根62及び63(第2図及び第3図)は、直円柱手段5 1のチャンバ57内の取り付けられ ており、円筒形の側壁52とハブ59との間及び第1の端部の壁54と第2の端 部の壁56との間に延在している。即ち、図示されているように、固定羽根62 及び63は、円筒形の側壁52と、第1及び第2の端部の壁54及び56とに取 り付けられており、ハブに当接して摩擦を生ずることのないように、かつロータ アセンブリ58の回動運動に対して抵抗力を与えることのないように、ハブ59 に非常に接近して延在している。 放射状の第1及び第2の開孔部64及び66が、第1の端部の壁54に設けら れており、かつ固定羽根62及び63の反時計方向側に隣接して設けられている 。即ち、第2図及び第3図に例示されているように、開孔部64は固定羽根62 に隣接して第1の端部の壁54に設けられており、開孔部66は固定羽根63に 隣接して第1の端部の壁54に設けられている。同様に放射状の開孔部67及び 68が、固定羽根62及び63の時計方向側に隣接して第2の端部の壁56に設 けられている。開孔部64、66、67及び68は、以下に説明されるように様 々な形にすることができる。 ロータアセンブリ58は、ハブ59及びシャフト61の他にハブ59に取り付 けられ、かつハブ59から円筒形の側壁52の近傍まで半径方向に延在する第1 及び第2の可動羽根71及び72を有する。この可動羽根71及び72は、第1 の端部の壁54と第2の端部の壁56との間に延 在するが、これらの壁に接触していない。可動羽根71及び72は、図示されて いるように、先細りの形状を有して良く、モータのトルクに耐えるために根元部 または近位の端部でより大きな厚みと強度とを提供し、一方遠位の端部でより少 ない質量即ちより低い回転慣性モーメントを提供するべくより短い厚みを有する 。トルクモータ23からの大きな加速トルクが加えられかつキャビネット26内 の大きな空気圧が加わる可動羽根71及び72は、高い強度の構造を有していな ければならない。これらの高い強度を有する構造は、従来のラウドスピーカのよ り柔軟なコーン及びコーンを取り囲む構成要素とは異なり、調和ひずみの原因と はならない。 ハブ59が大きいことによって、固定羽根62及び63の内側の端部または軸 線に沿った端部が占める長手方向の軸53を中心とする角度が低減され、一方可 動羽根71及び72をシャフト61に固定するハブ59を含む高い強度を有する 構造が保持される。ある体積を占めるほとんどのハブは、発泡プラスチックから なり、ロータアセンブリ58の回転慣性モーメントに影響を及ぼさない。 直円柱部材51と、固定羽根62及び63と、可動羽根71及び72は、形が 安定し、かつ熱膨張特性が非常に類似した金属または複合材料などの様々な適切 な材料から形成される。回動式音響ラジエータアセンブリ22をトルクモータ2 3のヒートシンクとして用いる場合、これらの構 成要素をアルミニウムなどの高い熱伝導性を有する金属によって構成することが 良い。 回動式音響ラジエータアセンブリ21の制御機能は、第2a図を参照しながら より詳しく説明される。トルクモータ23は、シャフト61を介してロータアセ ンブリ58を周方向に往復回動運動させる手段として働く。トルクモータ23の 駆動信号は、信号ライン76及び77と、低い抵抗値を有するアーマチャ電流サ ンプリング抵抗79を介して接地されたグランド信号線78を通して電力増幅器 75から供給される。電力増幅器75の駆動信号は、低周波音響信号をその第1 の入力端に供給されたマイクロプロセッサ81から、信号ライン80を介して供 給されている。位置センサ24は、信号ライン83及び84を介してマイクロプ ロセッサ81にロータアセンブリ58の位置を表す情報を供給する。位置センサ 24からマイクロプロセッサ81への他の信号ライン85は、グランドラインと して働く。アーマチャ電流に関する情報は抵抗79の両端の電圧として、信号ラ イン78を介してマイクロプロセッサ81に供給される。信号ライン87は、ト ルクモータ23に供給される駆動電圧をサンプリングしてマイクロプロセッサ8 1に供給する。 第2a図のマイクロプロセッサ81は、信号をアナログからデジタル、または デジタルからアナログヘ、マイクロプロセッサ81及び回動式トランスデューサ アセンブリ2 1の他の電気的構成要素で処理するために適した形に変換するためのAD及びD A変換器88を含む。マイクロコンピュータ81は更に、以下に説明されるよう に歪みを制御するための遅れバッファ89を含む。代わりに、AD及びDA変換 器、遅れバッファ、ロータアセンブリの位置検出器、角速度検出器及び角加速度 検出器の機能は、マイクロプロセッサ81の外部に設けられた回路、例えば特定 用途向け集積回路(ASIC)によって実施されても良い。この構成は、第2b 図の制御システムにより詳しく表されている。 第2a図及び第3図に例示された回動式トランスデューサアランブリ21の動 作が以下に説明される。トルクモータ23によってシャフト61が反時計方向に 回動するとき、ハブ59とハブに取り付けられた可動羽根71及び72が動き、 直円柱部材51の第1の端部の壁54に設けられた開孔部64及び66を通して 空気を吸引し、直円柱形部材51の第2の端部の壁56に設けられた開孔部67 及び68を通して空気を排出する。ハブ56及び可動羽根71及び72の回動が 逆向きとなったとき、空気は開孔部64及び66から排出され、開孔部67及び 68から吸引される。可動羽根71及び72と円筒形側壁52と、端部の壁54 及び56との間の空気の漏れ、及び固定羽根62及び63と、ハブ59との間の 空気の漏れは、これらの部材の間に、円筒形側壁52の内径の1/1000の空 隙を設けること によって制限される。 これから説明されるように、回動式音響トランスデューサ21は、利用者の要 求を満たす装置を提供するために、補正または補償されなければならない多くの 歪みの原因を含む。これらの補正は、始めに、装置の運転開始時のプロトコルか ら導かれ、これらの補正のうちある補正は、装置が引き続いて動作している間に 更新される。 始めに電源が投入されたときに、マイクロプロセッサ81は、AD及びDA変 換器88と、電力増幅器75と、信号遅れバッファ89と、位置センサ24と、 アーマチャ電流検出抵抗79とに関連して、ロータアセンブリ58の位置決め、 トルクモータ23の線形性の換算、損傷保護ブレーキ表の作成、キャビネット2 6の体積の測定、ロータアセンブリ58の空気の漏洩の測定、ベアリングの摩擦 の測定、及びアーマチャの抵抗の測定からなる運転開始時のプロトコルの様々な 初期化機能を実施する。運転開始時のプロトコルに続いて、供給されたオーディ オ信号Vin82がマイクロプロセッサ81によって処理され、再生された音の歪 みを最小にし、必要に応じてその他の信号がマイクロプロセッサ81に供給され 、回動式トランスデューサアセンブリ21を制御及び保護する。本発明では、音 を再生するときに用いられるこの技術は、以下に説明されるように位置決め過程 を除き、ネガティブフィードバックとは異なり、記憶された経過データに基づき 順方向補正、順方向算 出及び順方向予測を行い、運転開始時のプロトコルの間、いくつかの過程は、帯 域幅が10Hzに制限されたネガティブフィードバックを用いる。 運転開始時のプロトコルの実行は、冗長なものとすることができ、特にロータ アセンブリ58と円筒形側壁51との間を閉鎖した場合、空気の漏洩を最小にす ることができ、かつキャビネット26は、圧力を均等化するために換気されるこ とは無い。運転開始時のプロトコロの間に補正されたデータは安定しており、コ ンピュータのメモリに記憶されるので、運転開始時の機能は選択的に実行される か、特定の運転開始時のプロトコルの間に或る順序に従って行われるかまたは命 令に応答して行われる。 第2b図は、第2a図の制御システムのブロック図である。第2a図の信号線 のいくつかは第2b図では、2つの信号線として表されており(80,82,8 7)、同じ信号がアナログ値(A)であるか、デジタル値(D)であるかを各々 示すために、添え字AまたはDが付されている。デジタル信号の分解能は概ね1 4ビット若しくは14ビット以上である。上述されたように、第2b図では、A D及びDA変換器88と、遅れバッファ89の機能は、図面を明瞭にするために マイクロプロセッサからは切り離されており、また、データが補正、変換、及び 多くの場合直接メモリアクセスによってマイクロコンピュータ81に、プロック 90によって決定される典型的なデータのサンプルレ ート、303サンプル/秒で伝達される好ましい実施態様として例示されている 。その利用の様子が以下に説明される、遅れバッファ89からのデータは、信号 ライン91を介してマイクロコンピュータに入力される。 第2b図は、伝統的なアナログ制御システムを記述するために一般的なプロッ ク図によって表現されているが、図中の信号はデジタル値である。このブロック 図は、複雑な制御システムを機能ごとに簡単に記述することを容易にする。時間 変換、周期変換または適切な変換の説明、及び添え字の配列は、図面を明瞭にす るために、第2b図には含まれていない。回動式音響ラジエータ22及びキャビ ネット26は、他の図面で既に例示されているので、図2bでは表されていない 。 Fnは、運転開始時のプロトコル、またはマイクロコンピュータ81に信号ラ イン92を介して入力される電圧等価データ信号を発生する動作中の装置を制御 する機能に於いて用いられる関数発生器である。破線で囲まれたGは、回動式音 響アセンブリの能動的な制御要素を表しており、この制御要素には、マイクロコ ンピュータ81と、電力増幅器75と、モータ23と、位置エンコーダ24とが 含まれている。Hnは、フィードバック関数または経歴データ帰還関数である。 Hnの電圧と等価なデータ信号は、信号ライン93を介してマイクロコンピュー タに帰還される。プライム記号を付された関数、例えばH2’は、マイクロコン ピ ュータ81のメモリに記憶されたプライム記号の付されていない対応する帰還関 数、例えばH2に記憶された経歴データから導かれたコンピュータによって処理 された順方向補正値または順方向算出値を表している。補正電圧等化データ信号 、例えばVtlが、プライム記号を付されたHn’の表から選択される。スイッチ SWnは、関連するFn関数と対応するように、共通の添え字によって表されてい る。H1及びH1Aを除いて(各々スイッチS1cまたはS1dが閉じた場合)、直接 ネガティブフィードバックは図に表されていないことが注意される。 すべてのデータ帰還関数Hnは、便宜的に、共通のバス94からデータを供給 されるように図示されており、Hn関数で用いられる特定のデータ要素は、各Hn 関数とデータバス94とを結ぶ信号ラインに沿って記載されている。HN’から の処理された順方向補正データは、各Hn’関数の左側に記載されている。 マイクロコンピュータ81は、独立した構成要素として図示されているが、F n、Vn、G、Hn及びSWn関数は、実際にはマイクロコンピュータ81に含まれ ており、かつマイクロコンピュータ81によって実施される。 以下の表では、制御システムで用いられる変数が定義される。各変数について の説明文は、第2b図を参照しながら、回動式音響ラジエータ装置の初期化機能 と動作制御機能とを表している。これらの各説明は、制御機能のアルゴ リズムを実施することを表現した最近の拡張されたBASIC言語などによって 記述された疑似コードプログラムセグメントからなる。動作中の装置において達 成される割り込み及び対話によって要求されるアルゴリズムの変更を反映する試 みはなされていない。 制御定数及び制御変数 以下の好適な実施例の説明において、次の定数及び変数は、公知であるかまた は上述された回動式トランスデューサアセンブリ21から導かれる。 C、装置を製造する段階で位置エンコーダ24の周方向の位置に設定されるイ ンデックス若しくはロータアセンブリ58の中心位置。 S、二進数で表現された、時計方向(CW)または反時計方向(CCW)のイ ンデックス位置Cに対するロータアセンブリ58の角度。 ΔT、約0.33ミリ秒のサンプリング周期、または3000サンプル/秒の 速度。 Ts、ベアリングの回動しない時間若しくは停止時間。 Tw、待ち時間。 Φ、インデックス位置Cから測定されたロータアセンブリ58の角度であり、 各サンプリング周期ΔTごとに計算され、分解能は±10000カウントであり 、正の値の時は時計方向に測定された値を表している。 DΦ/DT、Φを1階微分することによって求められた ロータアセンブリ58の各速度であり、各サンプリング周期ΔTごとに計算され る。 DΦ/DT、Φを2階微分することによって求められるロータアセンブリ58 の角加速度であり、サンプリング周期ΔTごとに計算される。 ΔΦ、ロータアセンブリ58の位置を表す角度のステップ値であり、概ね5度 以下の値であり、回動式トランスデューサアセンブリ21を振動させるために運 転開始時のプロトコルで用いられ、以下に説明されるようにマイクロプロセッサ 81のメモリの線形化表の縦軸の増分として用いられている。 ±Φmax、インデックス位置Cから時計方向及び反時計方向に測定されたロ ータの限界位置であり、概ね60度である。 Φs、停止する前のロータの位置を表す角度。 La、アーマチャのインタグタンスであり、概ね3mHである。 Ra、トルクモータ23のアーマチャの抵抗であり、その値はトルクモータの 製造中またはマイクロコンピュータ81の駆動試験によって求められ、概ね2Ω である。 Rs、アーマチャ電流のサンプリング抵抗79の抵抗値であり、装置の製造中 に求められ、概ね0.1Ωである。 Vin、信号ライン82に供給されるオーディオ信号であり、アナログ値であり 約1Vの実効値を有する。 VS、信号ライン78によって測定されたサンプリング抵抗79の両端間電圧 。 Vd、信号ライン77によって測定されたモータの駆動電圧。 Va、モータのアーマチャ電圧であり、Vd−Vsに等しい。 Ia、モータのアーマチャ電流であり、Vs/Rsに等しい。 VA、経歴データから求められた補正された電圧。 制御定数及び制御変数(続き) J、(トルクモータ23のアーマチャの慣性モーメントを含む)ロータアセン ブリ58の慣性モーメントであり、製造中に求められ、約30716×10-13 kgm2(約0.0004slug−ft2)。 T、トルクモータ23のトルクであり、約2.76kg−m(約20ft−l b)の最大値を有する。 A、電力増幅器の利得であり、約50である。 r、チャンバの軸53から測定された可動羽根71及び72の重心までの半径 。 Av、チャンバの軸53をその一点とする平面に投影された可動羽根の面積。 dT/dIa、トルクモータ23のアーマチャの電流感度であり、モータが飽和 状態に近づくとき、Φ及びIaの関数となる。 P、キャビネット26の内側の圧力であり、ロータアセ ンブリ58にもこの圧力が加えられる。 V、キャビネット26の内側の体積(回動式音響ラジエータ22の体積も含む )。 中央への配置−初期化 位置エンコーダ24は、信号ライン82にロータアセンブリ58の二進のイン デックス信号を供給し、信号ライン84に位置情報を供給する。信号ライン83 のインデックス信号は、ロータアセンブリ58がインデックス(ニュートラル、 中心)位置Cの一方及び他方の何れかに配置されていることを表している。これ らのインデックスデータ及び位置データは、公称のサンプル速度が3000サン プル/秒で、マイクロプロセッサ81によって周期的にサンプルされる。 運転開始時のプロトコルの中央配置関数の間、信号ライン82Aに供給された オーディオ信号Vinは、AD及びDA変換器88でデジタル化され、信号ライン 82Dを介してマイクロコンピュータに81に帰還され、スイッチSW0を開く ことによって遮断される。スイッチSW1c及びSW1dは開いた状態にある。スイ ッチSW1aは閉じた状態にある。インデックス位置Cに対するロータアセンブリ 58の時計方向若しくは反時計方向の二進数で表現された位置Sは、信号ライン 83の二進信号の値及びデジタルデータバス94のSによって求められる。低い 値の電圧等価信号V1は、スイッチSW1bを閉じることによって、Siaからマイ クロコンピュータ81に供給される。この値の低い電圧等価信号V1は、マイク ロコンピュータ81から信号ライン80D出力され、AD及びDA変換器88に よってアナログ値に変換され、信号ライン80Dを介して、電圧利得Aを備えた 電力増幅器75に供給され、モータアセンブリ58をインデックス位置Cへ向け て回動させる。信号ライン83及び94の二進数値の値が変化したとき、マイク ロコンピュータ81のまたは外部の支援回路の角度位置記録(Φ)レジスタが初 期化され、直前のサンプリング周期において測定された、インデックス位置Cか らのロータアセンブリ58の角度位置Φが記憶される。スイッチSWiaを開くと き、インデックス状態のサンプリングSをディスエイブルし、スイッチSW1pを 開くとき、F1をデイスエイブルし、スイッチSW1cを閉じるとき、低帯域幅中 央配置フィードバックループH1が動作する。 次に、位置エンコーダ24からの位置データは、AD及びDA変換器88、及 びデジタルデータバス94を介してマイクロコンピュータ81に帰還され、H1 に於いて適切な振幅の調節とデジタルフィルタリングが行われ、周波数0.5H zに於けるゲインが1の、傾き−21dB/ディケードの伝達関数を備えたネガ ティブフィードバックループが形成される。周波数2Hzでは、ゲインの傾きは 、−40DB/ディケードに増加し、ネガティブフィードバックと、その付随す る出力の減衰は、可聴帯域20Hz以上では無 視することができる。中央配置過程は、スイッチSW1cを開くことによって一時 停止され、スイッチSW1dを閉じることによってH1aを形成しその帯域幅を増加 させ、または以下に説明されるように、他の装置制御関数によってその中心位置 が変更される。 スイッチSW1cを開きかつスイッチSW1bを閉じることによって作動状態とな るH1Aは、運転開始時のプロトコルの間に位置決定省略し、かつ以下により詳し く説明されるように高出力動作の間に瞬時の中央配置を行うために用いられるよ り広い帯域幅を備えたフィードバックパスを形成する。典型的なゲイン1のフィ ードバックループは、約8Hzに於いて局部的なゲインの傾きが−20dB/デ ィケードであり、約30Hzに於いてゲインの傾きが−40DB/ディケードに 増加する。データバス94からH1aを通るこのフィードバックループは、回動式 音響トランスデューサ21とキャビネット26の共鳴を減衰させ、この共鳴は周 波数3Hzから6Hzの領域即ち半径1の単位円とゲインが交差する周波数以下 の領域で起きる。 中央への配置動作 通常の動作状態では、スイッチSW0とスイッチSW1cが閉じた状態であり、 信号ライン82Aに供給されたオーディオ信号Vinは、デジタル化されかつ増幅 されて、上述されたようにトルクモータ23に供給され、一方H1とスイッチS W1cを通る低帯域幅中央配置フィードバックループは、 再生された音に影響を及ぼさずに動作を続ける。 中央配置アルゴリズムの疑似コードの例 初期化 SW0、SW1c、SW1cd=0;入力をデイスエーブル、フィードバック SW1b=1 ;インデックスの帰還 If SW≠C ;ロータは中央に配置されていない SW1b=1 ;中央配置イネーブル F1=(−1)×V1(sng(S));中央への移動 Else Φ=0 ;Φレジスタの消去 SW1a、SW1b=0 ;中央配置動作の停止 SW0、SW1c=1 ;中央配置動作 ;H1作動 動作 SW1a、SW1b=0 ;インデックス1が検知されない SW0、SW1c=1 ;中央配置動作 ;H1作動 トルクモータの線形化−初期化 回動式音響ラジエータアセンブリ21に必要とされる、1ラジアンから2ラジ アンの直線上のアーマチャの偏向を伴った整流されていないトルクモータ27を 製造することは経済的ではない。整流されていないトルクモータ23で は、トルク対アーマチャの電流感度dT/dIaは、大きい偏向角度Φ及び大き いアーマチャ電流Iaに於いて減少し、奇数次の調和変調の潜在的な原因となる 。このような非線形性は測定されかつ補正されなければならない。 運転開始時のプロトコルの間、信号ライン82Dに供給されたオーディオ信号 は、スイッチSW0を開くことによって遮断され、トルクモータ23は、F2Aか らマイクロコンピュータ81に供給された一連の対応する電圧V2aによって、そ の回動範囲Φに亘って、角度の増分ΔΦだけロータが回動する。スイッチSW1d を開くことによって、高速フィードバックループがディスエーブルされる。SW 1cが閉じられ、各々角度ステップでロータアセンブリ58が正しい角度に配置さ れたことを確かめるために用いられるネガティブフィードバックループが形成さ れる。ロータアセンブリ58を配置するためのトルクTが概ね0となる状態は、 信号ライン78の電圧VSがVS=0となることで測定されるアーマチャ電流I aのIa=0となることによって表示され、ロータアセンブリ58は、アーマチ ャ電流がIa=0となるまで、フィードバックによって所望の角度Φに保持され る。一般的に、トルクTが0となるまでの時間は、ロータアセンブリ58の周囲 の空気の漏洩によって決まり、この空気の漏洩は、キャビネットと、回動式音響 トランスデューサ22の外側との圧力差を低減する。圧力差の低減には、約数秒 間を要する。SW8を介してマイクロプロセッサ 81によって制御された、キャビネット26の内側を外気に対して換気する電動 式換気口が、圧力差の低減を早めるために用いられても良い。 ロータアセンブリ58の各々の角度ステップで、圧力差が低減されたとき(I a=0またはVs=0)、F2aからの信号V2aが、SW2aを開くことによって遮 断され、位置ネガティブフィードバックループが、マイクロプロセッサ81によ って(SW1c及びSW1dを開くことによって)遮断され、SW2bが閉じられ、F 2bからの電圧パルスV2bが電力増幅器75によって既知のアーマチャの電流Ia のパルスに変換され、トルクモータ23のアーマチャに供給される。このパルス によって、アーマチャ及びロータアセンブリ58は角加速度d2Φ/dt2を生じ 、この角加速度は、位置エンコーダ24及びマイクロコンピュータ81によって 初期の動きとして検知され、測定された角度位置Φ及びアーマチャ電流Iaでの トルクモータ23のトルク対アーマチャ電流の感度dT/dIaを表す測定値と なる。アーマチャの電流パルスは、約2ミリ秒というように短く、このためロー タアセンブリ58の偏向角は小さく、パルスが発生している間のロータアセンブ リ58でのキャビネット26の圧力差は、大きな値とはならない。アーマチャの 電流パルスIaが大きい場合ロータアセンブリ58の回動によって、ロータアセ ンブリ58での僅かな圧力差が生じ、トランスデューサから導かれた僅かなトル ク補正値と、キャビネット を含む体積の変化とが、感度dT/dIaの計算(図示されていない)に含まれ なければならない。 パルスが供給された後に、SW1cが閉じられ、ロータアセンブリ58が停止し 、ロータはパルスが加えられる前の位置に戻る。より迅速な制動がH1A及びSW 1dを通るフィードバックループを用いることによって行われても良い。 ロータアセンブリ58の位置決め、パルス電流の供給、及び制動は、飽和状態 に近づき、かつ利用可能な回転角の限度±Φmaxに近づくとき、通常の動作レベ ルでモータの動きを振動させるために、感度が例えば約30%減少するまで、ア ーマチャ電流Iaを増加させながら角度位置Φの各ステップで繰り返される。ロ ータアセンブリ58の回転慣性モーメントJは、製造過程に於いて決定され、こ のプロセスの各点に於けるトルクTを角加速度からt=J・d2Φ/dt2の式に 基づいて計算するために、マイクロコンピュータ81で利用される。検知された 最大の(飽和)加速度d2Φ/dt2及び加速度を生み出すために必要なアーマチ ャ電流Iaとを含むこれらのデータは、角度位置ΦのステップΔΦが行を表し、 アーマチャ電流Iaが列を表すアレイH2(Φ、Ia)からなるマイクロコンピ ュータ81のメモリに記憶される。H2(Φ、Ia)は、以下に説明される関数 (H2〜H4)と同様に構成される。H2(Φ、Ia)の各セルに記憶されたトル ク感度の値は、回転の角度位置Φ及びアーマチャ電流Iaの各点に於けるトルク モータ23のトル ク対アーマチャ電流の感度dT/dIaの「マップ」を構成し、このマップはほ ぼ完全に、装置の構造、材料及び製造方法のバリエーション、及び磁界を形成す る磁石のエージングを表現する。このトルク感度のマップは、供給されたオーデ ィオ信号Vin82Aからトルクモータ23のトルクTまでの音を再生する間の伝 達関数が線形となるように、供給されたオーディオ信号Vin82Aに加えられる べき補正値Vtl=H2′(Φ、Vin)の表を形成するために正規化される。 トルクモータの線形化−動作 動作時には、スイッチSw1d、Sw2a及びSw2bは開いた状態となる。各サン プル周期Δtに於いて、供給されたオーディオ信号Vin82及びエンコーダ24 から出力されたロータアセンブリ58の位置Φが読み取られ、記憶された正規化 数値が、線形化表H2′(Φ、Vin)から検索され、必要に応じて記憶された線 形化数値が内挿され、供給されたオーディオ信号Vin82は、マイクロコンピュ ータ81内でH2′(Φ、Vin)から導びかれた補正信号vt1を加えることに よって変調され、AD−DA変換器88によってアナログ信号に変換されて、信 号ライン80Aに供給される。 転流の位置が確定している場合、例えば転流の位置がディジタル位置エンコー ダによって制御されている場合、このモータ線形化技術は、モータの磁気回路の 非線形性(磁 極の位置、強磁性体の飽和現象)を補償するための多極整流子モータに用いられ ても良い。この場合、H2(Φ、Ia)の表及びH2′(Φ、Vin)の表での角度 の増分ΔΦは、非常に小さい値となっている。 疑似コードで表現された初期トルクの線形化のアルゴリズムの例 可動羽根の損傷の保護−ブレーキ表の作成 周波数80Hz以上の所望の作動帯域幅を達成するために、回転慣性モーメン トJは低く、モータの最大トルクTは大きく、ロータアセンブリ58は非常に軽 量である。可動羽根71及び72が、固定羽根62及び63と接触した場合、発 生する損傷は重大なものとなる。第2a図及び第3図に例示されているように、 羽根が平坦な構造を有する場合、羽根は開孔部の境界を越えて移動しないので、 羽根が±Φmaxを越えて移動することのない十分な余裕をポートの角度幅が提 供する。羽根が、折り曲げられた形状、螺旋型の形状またはステップ形状を有す る効果的な構造では、利用者側の開孔部とキャビネット側の開孔部は、以下に説 明するように、例えば第4図に例示されているように、チャンバの軸58を中心 とする等しい中心角の扇型に於いて重なり合い、ロータアセンブリ58と可動羽 根71及び72との過度な移動に対する余裕を省略することができる。 運転開始時のプロトコルの一部として、ブレーキ表が形成され、このブレーキ 表はロータアセンブリ58の各々の角度位置Φに対して、トルクモータ23によ って打ち消すことのできる最大の速度を記憶している。スイッチSw0及 びSw1dを開き、スイッチSw1cを閉じることによって、ロータアセンブリ58 が中央に配置される。上述されたように導出された、H2(I、Ia)に記憶さ れたトルク対アーマチャ電流の感度を表すデータdT/dIaは、測定された各 々の角度位置Φでの記録された最大(モータの飽和)加速度を用いて処理される 。最大の回動位置±Φmaxから、インデックス位置Cまでの最大加速度に関す る表が形成される。ロータアセンブリ58が移動する限界±Φmaxでロータを 停止させるために打ち消されるかまたは減速される角度位置Φでの最大の角速度 dΦ/dtは、±ΦmaxからCまでの各々の角度位置Φに対して、各ステップ ΔΦの増分ΔdΦ/dt=(2d2Φ/dt2・ΔΦ)0.5による積分によって、 これらの表に表された最大加速度から算出され、ブレーキ表H2″Φ(Φ、1) の列として記憶される。この減速を生み出すための信号線93を介して電力増幅 器75に供給される最大ブレーキ信号vmbは、電力増幅器75のゲインAに基づ いて計算され、ブレーキ表の別の列H2″(Φ、2)として記憶される。 可動羽根の損傷の保護−ブレーキ動作 各サンプル周期Δtに於いて、検知されたロータアセンブリ58の角速度dΦ /dtは、ブレーキ表の関数ΦとしてH2″(Φ、1)にマイクロコンピュータ 81によって記憶された平均値dΦ/dtと比較される。ロータアセンブリ58 の角速度dΦ/dtが、ロータアセンブリ58の角 度の限界±Φmaxを越える前に、ロータアセンブリを安全に停止させることの できる所定の角度位置Φに対する最大の角速度dΦ/dtの例えば85%を越え た場合、供給されたオーディオ信号Vin82は、開いているスイッチSw0及 びSw2dを閉じることによって遮断され、適切な減速信号Vmbが、マイクロコン ピュータ81によって表H2″(Φ、2)から読み出され、可動羽根71及び7 2が固定羽根62及び63と衝突する前に、ロータアセンブリ58及び可動羽根 71及び72を減速または停止させるようにトルクTが供給される。この過程は 、dΦ/dtが、f(Φ)であるH2″(Φ、1)の限界未満となるまで各サン プル周期ごとに繰り返され、dΦ/dtがこの限界未満となったとき、通常の動 作を再開するためにスイッチSw0が閉じられ、スイッチSw2dが開かれる。 疑似コードによって表された羽根保護アルゴリズムの例 キャビネットの体積の補正−初期化 家庭で使用するための経済的な構造では、回動式音響ラジエター22によって 排出される空気の体積は、支持キャ ビネット26の体積のかなりの部分(概ね5%から30%)を占める。低い周波 数では、キャビネット26内の空気のコンプライアンスが、モータのトルクに逆 らう主な力を提供する(高い周波数では慣性力が大きくなる)。ロータアセンブ リ58の角度位置Φを変えると、結合された回動式音響ラジエターアセンブリ2 2とキャビネット26の空気のコンプライアンスが変化する。非線形なコンプラ イアンスは、高い出力レベルの出力音の相互変調及び偶数次の調和歪みの原因と なり、非線形なコンプライアンスは、静的には双曲線であり、動的には断熱的で ある。キャビネット26内に於いて音響減衰材料を用いることによって、動的な 特性を概ね等温(双曲線)にすることができる。このコンプライアンスは、ロー タアセンブリ58のすべての角度位置Φに対して定義されなければならない。 運転開始時のプロトコルの一部分として、スイッチSw0が開かれる。スイッ チSw1dが閉じられ、ロータアセンブリ58を中央に配置するための位置に関す る高速ネガティブフィードバックが形成される。スイッチSw3aが閉じられ、マ イクロコンピュータ81のF3から供給される電圧v3によって複数の大きい角度 変位Φの間を回動する。好ましくは、これらの電圧は、運転開始時のプロトコル のこの部分の間での衝撃音のが出力を防止するために、ステップ状の電圧ではな く、約0.1秒間にランプ状に増加しかつ平坦な部分を有する電圧からなる。そ の結果生ずる角度位置 Φは、位置エンコーダ24によって測定される。フィードバックループは安定し (dVs/dt及びd2Φ/dt2が、ある小さい値以下となる)、一方Vsは一 定の値とならず、この理由はロータアセンブリ58の周囲への漏洩のためにフィ ードバックループがキャビネット内の圧力の変化を補償し、かつアーマチャ電流 IaとVsの絶対値が緩やかに変化するためである。 角度位置を保つために必要なアーマチャ電流Iaは、トルク線形化表のH2( Φ,Ia)に記憶されたトルク対アーマチャ電流の感度を用いてトルクTに変換 され、次に、キャビネット内の圧力P=T/RXAvに変換される。これらのデ ータ点は、ロータアセンブリ58の回動角Φの関数である回動式音響ラジエータ 22の排気量の体積dV=r×Av×dΦ(装置の製造時に求められる)と共に 、マイクロコンピュータ81によって使用され、最小二乗法または同様の方法に よってP1V1=P2V2yの形の曲線を当てはめることによって、キャビネッ ト26の体積Vと、回動式音響ラジエータ22の体積とをロータアセンブリ58 の角度Φの関数として求める。測定点での数値が、測定されたキャビネット内の 圧力Pと共に、H3(Φ,1)及びH3(Φ,2)でのPV表の2つの列に記憶 される。測定点以外のΦの関数f(Φ)であるP及びVの値は、最小二乗法によ って求められたP及びVの曲線から読みとられ、H3(Φ,1)とH3(Φ,2) のデータの記憶されていないセルに書き込ま れる。最後に、圧力補正トルクTを供給するために必要な駆動信号補正値Vpか 、各Φに対して計算され、PV表のH3′(Φ)に記憶される。スイッチSw0が 閉じられ、スイッチSw1c及びSw3aが開かれる。 キャビネットの体積の補正−動作 音を再生する間、スイッチSw0が閉じられ、スイッチSw3bが閉じられ、角 度位置データΦは、キャビネット26の変化する圧力と、回動式音響ラジエター 22の体積に対してモータのトルクTを調節するために、H3′(Φ)から駆動 信号Vpを供給する引数として用いられ、供給されたオーディオ信号Vin82に 対するロータアセンブリ58の応答の線形性を向上させる。 疑似コードで表現されたキャビネットの体積を補正するアルゴリズムの例 上述されたものと等しい圧力・体積補正の計算が、キャビネットが装置と共に 製造される場合にも行われるが、し かしキャビネット内の有効排気量及び音響吸収材の減衰特性は、通常は製造業者 によって十分に調節されず、かつ時間と共に変化する傾向がある。上述された運 転開始時のプロトコルの計算は、等温でなく、かつキャビネットの体積が大きく 、装置の寿命が長い場合でも、正確なPV補正を算出し、これらの補正値を保持 する。運転開始時のプロトコルは、装置を住宅や販売後の自動車に取り付けるこ とができるなど、装置の据え付けに関する広い許容度を与えるが、その理由は、 装置の周囲の特性が装置を据え付けた後に自動的に決定されるからである。 密封漏洩の補正−初期化 ロータアセンブリ58の表面を固定羽根と接近して配置することによって、適 度に有効な密封が達成されるが、しかし空気の漏洩が生じる。回動式音響ラジエ ータアセンブリ22で生じる漏洩は、複合材料からなるシリンダの側壁52の経 年変化によって生ずることのある、シリンダの側壁52内でのロータアセンブリ 58の中心軸の偏心、及びシリンダの側壁52自体の偏心などの製造中の誤差に よる内部構造の関数として変化する。ロータアセンブリ58の有効な排気量が漏 洩によって低減されるので(ロータアセンブリ58の排気量を増加することが必 要となるので)、この漏洩は低周波数で最も問題となる。漏洩は、位置または速 度から導かれたネガティブフィードバックによって補正することができない歪み の原因である。 運転開始時のプロトコルの一部として、スイッチSw0が開き、スイッチSw1 c及びSw4aが閉じ、ロータアセンブリ58は、F4aからの電圧v4aによってそ の回動位置の限界±Φmaxの何れかに配置されている。スイッチSw1c及びS w4aは開いた状態にあり、スイッチSw4bが閉じた状態にある。次に、ロータア センブリ58は、その角度範囲に亘って、一方の限界Φmaxから他方の限界ま で緩やかに回動し、ロータアセンブリ58がΦ=0を通過するとき、可動羽根の トルクがキャビネット内の圧力と平衡する。平衡状態での可動羽根のトルクは、 F4bからの一定電圧V4bから導かれ、かつトルク線形化表のH2′(Φ,Vin) に記憶されたアーマチャ電流対トルク補正によって調節された、マイクロコンピ ュータによって指定された一定のトルクTと等しく、この一定のトルクは、サン プリング抵抗の電圧降下Vsから測定され、キャビネット内の一定レベルの圧力 Pに応答する。ロータアセンブリ58の角速度dΦ/dtは、漏洩の速度dV/ dt=r・Av・dΦ/dtに変換され、かつマイクロコンピュータ81のメモ リ内のH4(Φ,T)に密封漏洩表として記録される。この過程は、異なるレベ ルのいくつかのトルクTについて繰り返され、従って、いくつかのレベルのキャ ビネット内の圧力Pについて繰り返され、密封漏洩表の列H4(Φ,T)に記憶 される。この密封漏洩速度は、更にΦ及びPの関数としてトルク補正信号Valに 変換され、密封漏洩表のH4′(Φ,T)の列 に記憶される。スイッチSw0が閉じられ、スイッチSw4bが開かれる。 密封漏洩の補正−動作 スイッチSw3b及びSw4cが閉じられる。キャビネット内の圧力Pが、H3( Φ,1)に記録されたロータアセンブリ58の角度位置Φから算出され、密封漏 洩トルク補正信号Valが、マイクロコンピュータ81の密封漏洩トルク表のH4 ′(Φ)から取り出され、必要に応じて、表H4′(Φ)に記憶された値から内 挿される。モータのトルクTは、補正信号Valを供給されたオーディオ信号に加 えることによって、算出された漏洩速度を補償するためにロータアセンブリ58 の角度速度dΦ/dtを増加するように補正される。 疑似コードによって表現された密封漏洩補正アルゴリズムの例 ベアリングの離脱摩擦−初期化 減摩用のベアリングは、軽油を用い、シールド及びシールがなされていない場 合、非常に低い静止摩擦または(停止状態からの)離脱摩擦を有する。このよう な状態で用いられた場合、利用者の環境の空気には埃が多く含まれ、圧力勾配が ベアリングに生ずるために、目的とする利用者の環境ではこれらのベアリングの 寿命は短くなる。このため、グリースによる潤滑及びシールドまたはシールが必 要となるが、静止摩擦が一桁以上大きな値となることがある。一方、ベアリング が停止しているとき、この静止摩擦が生じ、回動式音響トランスジューサ装置2 1の全体のゲインが0となる。その結果生ずるデッドゾーンまたはヒステリシス は、低出力時(最大出力より30dB〜50dB低い値)には、歪みの原因とな る。グリースによって潤滑されたボールベアリングが、ある程度の時間に亘って 停止したとき、毛管力によって堆積されたグリースが、ボールを取り囲む傾向が あるので、この現象は特に重大な問題となる。ボールが停止からはじめに移動す るとき、ボールの周囲に形成されたこれらのグリースは、ボールによって破壊さ れなければならず、この結果、停止摩擦に打ち勝つための離脱トルクが増加する 。ローラベアリング及びニードルベアリングを用いた場合も同様である。 本発明の運転開始時のプロトコロルの一部として、これらの摩擦が測定される 。スイッチSw0が開かれ、スイッチSw8が閉じられ、キャビネットの圧力Pら か羽根にトルク Tが加わえられないように、キャビネットを換気し、プログラムされた一連の信 号が、マイクロコンピュータ81のF5aに記憶された角度(行)及び停止時間( 列)から構成された表から出力される。典型的には、回動の範囲は0度から36 0度/(ベアリングに用いられているボールの個数)であり、停止時間の範囲は 、0ミリ秒から50ミリ秒であり、これらの値は、増分が5ミリ秒の場合の値で ある。スイッチSw1dが閉じられ、高速位置ネガティブフィードバックが形成さ れる。スイッチSw5aが閉じられ、F5aからのデータが供給される。F5aから読 み出された信号V5aは、ロータアセンブリ58及びベアリングを既知の角度Φだ け回動させる。Vs=0またはアーマチャ電流Ia=0、及びdVs/dt=0 またはdIa/dt=0によって、ロータアセンブリ58及びベアリングが停止 していることが検知されたとき、スイッチSw1dが開かれ、高速位置ネガティブ フィードバックが中断される。停止時間の長さがF5aの表から読み出され、この 停止時間の間トルクモータ23には信号が供給されない。 停止時間の終了時にで、サンプリング速度Δtで動作するマイクロコンピュー タ81の離脱時間カウンタtsはクリアされ、かつ各サンプリング周期でのカウ ントを開始する。スイッチSw5aが開かれ、スイッチSw5bが閉じられる。ラン ププ状の電圧等価信号がF5bから出力され、この電圧等価信号の符号によって、 ロータアセンブリ58が、信号 波形がピークまたは平坦部分に達する前と等しい向きまたは逆の向きの何れかに 一方の向きに回動し、この電圧等価信号によって、トルクモータ23のトルクT が増加する。位置エンコーダ24の増加によって表示されるベアリングの移動が 起きたとき、離脱時間カウンタが停止し、ベアリングが動き出す瞬間にサンプリ ング抵抗79を介してアーマチャ電流Ia=Vf/Rsとして離脱トルクが測定 され、H5(Φs,ts)の2つの静止摩擦表のマイクロプロセッサ81のメモリ に記憶され、この2つの表の各々は、直前の回動方向と等しい回動方向及び逆の 回動方向に回動するための静止摩擦を記録するためのもので、各表は、ロータア センブリ58が停止する前の回動角Φsと、停止時間tsによって構成されてい る。Φsとtsの値は、添え字及び適切なH5(Φs,ts)に記憶されたトル クとして用いられるように、丸められて整数にされる。この過程は、所望の範囲 の以前の回動と停止時間の試験が終了するまで繰り返される。サンプリング周期 及び回動の測定の粒度が比較的粗いために、各測定点での試験が繰り返され、そ の結果を統計的に組み合わせてもよい。静止摩擦の測定過程の間、装置のサンプ リング速度を、静止摩擦表の分解能を高めるために増加してもよい。 H5(Φs,ts)のデータは、所望の離脱トルクを発生させる電圧の増分vb fに変換され、H5(Φs,Ts)に対応するように構成された2つの表H5′( Φs,Ts)に記憶され る。スイッチSw8及びSw0が閉じられ、スイッチSw1d及びSw0bが開かれ る。 以前の回動速度が所定のベアリングの構造、シールの構造または潤滑油に対し て重要であることが明らかになった場合、摩擦測定過程及び静止摩擦表H5(Φ s,ts)が、第三の次元として速度データを含むように拡張されてもよい。 静止摩擦をマッピングする間、帯域幅が広い伝達関数H1Aを有する高速位置ネ ガティブフィードバックループが、回動する羽根アセンブリ58の修正時間を短 縮するために用いられる。この閉ループ位置決めシステムは、ベアリングがその 停止位置に単調に近づくか、またはベアリングの溝のロールが停止位置を越える ことによって、停止位置を越えた部分に溝が形成され、ロータアセンブリ58の 動作の平坦部分に対する静止摩擦の測定値が無効となるように、過制動となって いなければならない。 ベアリングの離脱摩擦−動作 スイッチSw0、Sw5cは、閉じられる。供給されたオーディオ信号Vin82 が停止に近づき(dΦ/dtが小さな値となり、d2Φ/dt2が反転することに よって表示される)と、局部的な波形のピークまたは平坦部分に於いて逆向きに 回動するときまたは同じ方向に引き続いて回動するとき、停止する前の回動角度 の範囲ΦSと、停止間隔tsとを保持する、マイクロコンピュータ81のメモリ 内の2個 の(速度の経歴が記憶されている場合には3個の)直前経歴レジスタの値が更新 される。供給されたオーディオ信号Vin82Aが、dVs/dt≠0によって表 されるようにロータアセンブリ58のベアリングを再び移動させることを要求し たとき、以前に記憶された経歴レジスタからデータが読み出され、マイクロコン ピュータ81のメモリのH5′(Φs,ts)から読み出される静止摩擦表にア クセスするための添え字として引数Φ及びtsを提供し、vbsが供給されたオー ディオ信号Vin82Dに加えられ、短時間の(1サンプル周期の)アーマチャ電 流パルスIaを生み出し、このアーマチャ電流パルスIaは、ベアリングの静止 摩擦を低減または克服し、ヒステリシス及びデッドゾーンを最小にし、出力の歪 みを低減する。 離脱トルクは再生可能であり、温度だけでなく、停止する直前の回動の範囲( 場合によっては更に直前の回動速度)、及び停止時間によって影響される。運転 開始のプロトコルの後に、離脱トルクは、離脱時に音声を再生する間に選択的に 記録され、かつ以前の回動の範囲Φs及び停止時間tsの関数としてマイクロコ ンピュータ81の静止摩擦表H5(Φs,ts)に記憶され、更に上述された直 前の経歴レジスタに記憶される。上述されたように、これらの変数は添え字とし て働くように適切に丸められ、H5′(Φs,ts)からデータを読み出すだけ でなく、H5(Φs,ts)にデータを記憶するためにも用いられる。動作中に 、別の2個の 直前の経歴レジスタが、ロータアセンブリ58が停止しているときの、アーマチ ャ電流Iaと、ロータアセンブリ58の角度位置Φとを記憶する。駆動トルク及 びキャビネット内の圧力トルクの乱れがごくわずかであることを意味する、アー マチャ電流Iaとロータアセンブリ58の角度位置Φとが小さいとき、即ちIa の最大値及びΦの最大値の概ね5%のとき、H5(Φs,ts)のデータが更新 され、アーマチャ電流Ia及びロータアセンブリ58の角度位置Φが大きいとき 、これらの乱れは、H5(Φs,ts)に記憶されるべき静止摩擦トルクの値か ら減算される。H5′(Φs,ts)の静止摩擦表の値は、等しい直前の経歴レ ジスタ記憶された回動の範囲Φs及び停止間隔tsの値を備えた50個の事象の 平均値であるH5(Φs,ts)のデータによって更新され、ベアリングの静止 摩擦係数が変化したことを表している。事象の数は、H5(Φs,ts)のセル に対する新たなデータして記録されなければならず、H5′(Φs,ts)のデ ータを更新する前に、累算されたデータが統計的に有効であることを確実にする ために、等しいアレイ内に記録されることが好都合である。更新された静止摩擦 表は上述されたように用いられる。 上述された静止摩擦の制御の代わりまたは静止摩擦の制御と共に実施されるも のとして、上述されたロータアセンブリ58のベアリングが停止している間に形 成される静止摩擦を制限するために、供給されたオーディオ信号Vin8 2Aの波形のピークまたは平坦部分におけるロータアセンブリ58の通常のスト ップ・ポース・スタートシーケンスが、ベアリングの回動を一時停止させること なく用いられる。角速度dΦ/dtが低い値となり、角加速度d2Φ/dt2が反 転したときにマイクロコンピュータ81によって検知されるように、供給された オーディオ信号Vin82Aがベアリングを一時停止させたとき、マイクロコンピ ュータ81はスイッチSw5cを閉じ、ベアリングの溝にグリースのカップが形成 されることを防止するように、ロータアセンブリ58及びベアリングを低速で移 動させるために十分な超低周波電圧入力v5cをF5cから発生する。F5cからのこ の超低周波電圧は、時間の経過と共に反転し、ロータアセンブリ58の変位した 角度Φを数度以内に制限する。H5′(Φs,ts)から導かれた静止摩擦低減 トルクは、回動方向を逆転させるために用いられてもよい。角速度dΦ/dtが 、F5cから出力された値以外であることによって表示されるように、供給された オーディオ信号によって生み出された動きが再開されたとき、スイッチSw5cが 開き、F5cからの超低周波電圧入力が遮断される。従ってベアリングが、これま での回動方向と等しい方向または逆の方向に加速される。第1の場合では、静止 摩擦は概ね打ち消される。第2の場合では静止摩擦は一定の最小値となる。緩や かな動きは利用可能な装置の体積効率を低下させるが、この体積効率の低下は以 下に説明されるように実質的に補 償される。 疑似コードで表現された静止摩擦アルゴリズム 回動の逆転のための初期化 静止摩擦の制御を容易にするために、第2a図に示されているようにマイクロ コンピュータ81のメモリ内の循環バッファ、または第2b図に示されているよ うに遅延装置で別個に実現される遅れバッファ89からの数ミリ秒の遅れ時間が 、入力オーディオ信号Vin82Dがマイクロコンピュータ89の機能に信号ライ ン98Dを介して供給され、続いて電力増幅器75及びトルクモータ23に供給 される前に、入力オーディオ信号Vin82Dに加えられる。そのような遅れ時間 は、中間周波数または高周波数ラウドスピーカーを、同じ装置の他のラウドスピ ーカーの機能と共働させるが、その理由は1ミリ秒の遅れ時間は、周波数300 Hzでは約100度の位相シフトとなり、周波数の増加と共に増加するためであ る。しかし、低周波音源の配置は利用者にとって困難であり、サブウーハーの部 屋または車両内への配置は、大きな許容範囲をもたらす(周波数100Hz以下 では、2ミリ秒の遅れ時間は、30度以下となる)。本発明の公称値である2ミ リ秒の遅れ時間は、利用者から0.6096m(2フィート)隔ててサブウーハ ーを配置することと概ね等しく、無視できる値である。供給された音響信号Vin 82が、遅れバッファ89を通過する前にサンプリングされる、マイクロコンピ ュータ82によって提供された「プレビュー」は、減摩過程をより容易に実施で きるものとする。例えば、もし音響波形が局部的な ピークまたは平坦部分に近づいていないために、dΦ/dtの値が小さく、かつ D2Φ/D2が反転しているにも関わらず、ベーンアセンブリ58が実際は停止状 態に近づいていない場合、上述された減摩技術は必要ではなく、コンピュータの 処理サイクルを、表のデータの更新または平滑化などの他の機能のために転用す ることかできる。回動が局部的な頂上または平坦な部分に近づき、ロータアセン ブリが停止しようとしている場合、減摩過程が実施されてもよい。もし適切なら ば、この遅れ時間によって、コンピュータのデータサンプリング周期Δtが、頂 上付近または平坦な部分の近くで短縮され、減摩データの分解能が改善される。 プレビューが用いられた場合、再生音は信号ライン98Dの遅れ信号から取り 出され、減摩決定データは信号ライン82Dの遅れ時間が与えられていない信号 から取り出される。減摩の検知が、ロータアセンブリ58の回動と適切な位相関 係を保つためには、信号ライン82Dは、マイクロコンピュータ81のデジタル フィルタに信号を供給する必要があり、このデジタルフィルタは、適切な近似に よって、マイクロコンピュータ81、増幅器75、モータ23及び位置エンコー ダ24を含む開ループ制御システムと等しいゲイン及び位相特性有する。このオ ープンルーフは、モータ23及び回動式音響ラジエータ23を近似する少なくと も1つの積分器と、モータの極及びアーマチャの極が 装置の作動周波数帯に配置されているとき、モータの極及びアーマチャの極を整 合させるための新たな極とを有する。 トルクモータの冷却−初期化 金属を用いて形成された回動式音響ラジエータ22は、トルクモータ23の高 効率のヒートシンクとなる。トルクモータによって加熱された空気は、ロータア センブリ58のサイクル毎に、キャビネット26からシリンダ51へ周期的に流 れ込む。この空気の流れは乱流となるが、トルクモータ23の熱をシリンダの側 壁52に有効に伝達する。可動羽根71及び72を通して外側の環境に伝達され る熱は、可動羽根71及び72の軽量の内部構造によって制限されるが、固定羽 根62及び63は、これらの羽根を介して熱を伝達するため、及びシリンダの側 壁52、及び端部の壁54及び56を介して熱を伝達するための高い熱伝導率を 有し、このシリンダの側壁52及び端部の壁54及び56は、キャビネット26 からの空気及び外側からの空気によって交互に冷却される。シリンダの側壁52 の利用者側の開孔部、及び端部の壁のキャビネット側の開孔部が、以下に説明さ れるようにシリンダ51に設けられている場合、シリンダ51の外側の壁は、利 用者側の開孔部からの適切に偏向された、ポンプによって供給された空気によっ て冷却される。固定羽根62及び63、及びシリンダ51の外側の壁には、熱を 伝達すると共に熱を放散するべく、表面積を増加させるために、フィン(図示さ れいてない) が設けられていても良い。大型の(1ストローク当たり1.23×10-23( 750立方インチ)の排気量の)装置では、定格出力時のトルクモータの300 Wの熱が伝達され、周囲温度の上昇を5度以内に保ちながら発散される。より小 型のユニットでは、そのユニットの表面積対体積の比が大きいために冷却がより 容易となる。 周囲温度でのトルクモータのアーマチャの巻線抵抗の公称値は、以下のように 運転開始時のプロトコルの間に求められる。スイッチSw6が閉じられる。マイ クロコンピュータ81が試験電圧を供給し、この試験電圧がアーマチャに印加さ れ、Ra=(Vd−Vs)・Rs/Vsに基づいてアーマチャの巻線抵抗が測定 される。この試験電圧は、モータ23の逆起電力が大きな値となぬよう十分に小 さい値を有し、交流電圧の場合、その角周波数は、アーマチャの極Ra/Laよ りも十分に低くなければならない。 トルクモータの冷却−動作 通常の動作時には、所定の音響出力に対して、キャビネット26に流れ込む空 気の速度は、特に以下に説明されるように第7図の端部の開孔部を通して流入す る場合、空気の流速は周波数と無関係に一定なので、トルクモータ23を冷却す るために適している。回動式音響ラジエターのキャビネットの側壁に設けられた 開孔部、例えば開孔部123及び124と、トルクモータ23のアーマチャとの 間のデッドスペースが小さい場合、周波数範囲内の高い周波数 においても、トルクモータ23が適切に冷却される。周波数が低い場合、1サイ クル当たりの変位する空気の量は大きいので、デッドスペースの大きさは重要で はない。しかし、大音量の通路から小音量の通路へ変化するとき、アーマチャに 蓄えられた熱は、発散されるかまたはトルクモータ23に伝達されなければなら ない。マイクロコンピュータ81が、オーディオ信号の平均レベルの変化を、Φ maxの10%として定義された閾値以下への、ロータアセンブリ58の変位Φ の絶対平均値の減少として検知し、アーマチャ抵抗Raが公称値よりも15%増 加したことによって表示される、アーマチャの温度が、周囲温度以上の例えば4 5℃以上といった高い値にある場合、マイクロコンピュータ81によってスイッ チSw6が閉じられ、マイクロコンピュータ81はF6から超低周波信号を受け取 り、高出力時以外にアーマチャに蓄えられた熱を発散させるために十分な、最大 の角度変位±Φmaxの10%から15%の変位角で羽根が移動する。マイクロ コンピュータ81によってRa=(Vd−Vs)・Rs/Vsに基づいて計算さ れるアーマチャの抵抗値から定期的にアーマチャの温度が測定され、アーマチャ の温度が、周囲温度よりも高い特定の温度、例えば20℃まで低下するまで、F 6からの超低周波信号はマイクロコンピュータに供給される。温度を低下させる ために必要な時間は概ね数分である。この冷却方法は、利用可能な最大の体積効 率を低減するが、新たに別の装置を用い ることによるコスト及び装置のノイズを生ずることなしに、トルクモータ23に 蓄積された熱を発散する。この体積効率の低減は、概ね以下に説明されるように 回避することができる。 疑似コードで表現された冷却アルゴリズムの例 ベアリングの磨耗の分布−動作 ベアリング表面の負荷との作用点が、インデックス位置Cに近いことが多いた めに、負荷を回動させるために用いられるベアリングは局部的に磨耗する。減摩 ベアリングは、ベアリングの溝の表面及びロール要素(ボール、ニードル、ロー ラ)を不均一に磨耗する。ボールベアリングを用いた本発明では、マイクロコン ピュータ81がスイッチSw7を閉じ、振幅の小さいランダム超低周波電圧v7を F7から受け取る。この超低周波信号v7は、インデックス位置Cを中心としてロ ータアセンブリ58の回動する動作位置を連続的にシフトする。ベアリングのロ ール要素の直径が小さい場合、この動きは、ロール要素が数秒ごとにその溝全体 を移動することを確実にし、磨耗の分布を改善する。この低速度の動きによって 利用可能な最大の体積効率が低減される。この最大の体積効率の低減は、以下に 説明されるように概ね回避される。 疑似コードで表現されたベアリングの磨耗を分布させるアルゴリズムの例 初期化 Sw7=1 ;移動の開始 tw=0 ;移動時間の初期化 sign=1 ;方向の初期化 rn=ran(1) ;乱数の発生 動作 tw=tw+Δt ;時間の増加 If(0.0001×tw)<rn;しばらくの間 or |Φ|>Φlim ;または大きな角度位置に回動するまで v7=v7×sign ;低速度での移動 wait Else sign=(−1)×sign;方向の変更 tw=0 ;再度の初期化 rn=ran(1) ;新たな移動時間 高速の中央への配置−動作 ベアリングの静止摩擦、トルクモータの冷却及びベアリングの磨耗を制御する 関数を原因とする最大の体積効率の低減が強化されることがある。これらの関数 は、瞬間的な最大の音響出力を1.5dB以下で低減し、この出力の低下は利用 者によって検知されない。Φmaxの50%以上の回動角度Φを生み出す、高い レベルのオーディオ信号Vinが信号ライン82Aに供給されているとき、マイク ロコンピュータ81が大音量の通路が継続するの間、及びそれに続く短い時間、 概ね30秒に亘って、ロータアセンブリ58の動作点をインデックス位置Cに位 置決めし、その後にベアリングの静止摩擦信号と、トルクモータ冷却信号と、 ベアリング磨耗制御信号とを遮断し、かつ高速位置フィードバックループを閉じ るので、この最大の体積効率の僅かな低下が起こる期間は、数分の1秒に制限さ れる。これは、スイッチSw5c、Sw6及びSw7を開き、瞬間的に(概ね0.1 秒)スイッチSw1cを開きかつスイッチSw1dを閉じることによって、中央配置 フィードバックシステムの帯域幅を増加させることで行われる。Φが30秒間に 亘ってΦmaxの30%以下の値に留まったときに、Sw5c、Sw6及びSw7を 閉じることによってこのフィードバックシステムは通常の状態に戻る。 疑似コードによって表現された高速中央配置アルゴリズムの例 If |Φ|>0.5×Φmax ;大振幅の入力 Sw1c,Sw5c,Sw6,Sw7=0 Sw1d=1 ;管理の停止、高速の中央配置 Wait 0.1 second;中央への時間 Sw1c=1 Sw1d=0 ;通常の中央配置 If |Φ|>0.3×Φmax ;入力は依然大振幅か tw=0 ;待ち状態のリセット Else tw=tw+Δt If tw>30 seconds;静止状態に戻る Sw5c,Sw6,Sw7=1 ;管理の再開 これまでの説明から、回動式音響トランスデューサ装置 21は、マイクロコンピユータによる、可動羽根の中央への配置、可動羽根の回 動の制限、モータの冷却、及びベアリングの磨耗の制御を含むことが分かる。マ イクロコンピュータ81の機能は、トルクモータの非線形性、空気のコンプライ アンスの非線形性、羽根の周縁部での漏洩、及びベアリングの静止摩擦の換算及 び補正をも含む。中央に配置するシステムを除いて、これらの機能は、「制御変 数の検知による制御」として定義され、かつこの場合約10HZから160Hz までの装置の有効な帯域幅と等しい周波数帯域幅での同時的な検知及び制御を含 むネガティブフィードバック制御とは区別される。20Hzから80Hzの公称 作動帯域幅付近での有効な周波数応答の可能性は、十分に制御された装置の利用 者によって知覚される周波数応答を達成する。ネガティブフィードバックは、オ ーディオ装置の歪みを低減するために用いられ、かつ入力信号源には生じない過 渡的な周波数を含む入力の変化に対する可聴応答に関連している。この装置では 、中央配置装置のネガティブフィードバックループの周波数の上限は、可聴周波 数よりもはるかに低く、概ね1Hz以下である。 本発明の制御アプローチは、2つの広い部分を有する。装置制御機能、及び換 算、回動角度の制限、及び順方向誤差補正を含む。装置制御機能は、中央への配 置機能、モータの冷却機能、及びベアリングの磨耗機能からなり、可聴周波数よ りも十分に低い周波数(即ち、20Hz以下)で 実施され、従って利用者には知覚されない。装置の利用可能な帯域幅内及び帯域 幅よりも高い周波数で実施される、換算、回動角度の制限、及び順方向誤差補正 機能は、マイクロコンピュータ81のメモリの表に記憶されると共に累算された 経歴データから導かれかつ供給されたオーディオ信号Vin82Dに加算された補 正値を用いて、装置の出力音を非線形性の主な原因として補正し、高いレベルの 出力の線形性、即ち低い歪みを達成する。 使用されるネガティブフィードバックは、順方向誤差補正によって妨害される ことはない。かえって、大量の順方向誤差補正の効果が概ね10dBから20d Bに低減され、ネガティブフィードバックが用いられた場合、大量のネガティブ フィードバックが所定のレベルの出力の歪みを達成するために必要とされる。 本発明の回動式音響ラジエータアセンブリ22は、公称の作動帯域幅が20H zから80Hzの音を再生するために適しており、大型の回動式音響ラジエータ の寸法、特に第1のまたは頭部の壁54に設けられた開孔部64及び66の中心 間の距離(例えば22.86cm(約9インチ))が、最も高い周波数の再生音 の波長(約14.02m(46フィート))に比較して短いので、点源として動 作する。 第1図に例示されているように、第1の壁54に設けられた開孔部64及び6 6がキャビネット26の開孔部31及び32と整合した、キャビネット26に取 り付けられた 回動式音響ラジエータアセンブリ22では、キャビネットに設けられた開孔部3 1及び32での振幅の小さい空気の動きは、ディフューザ・アッテネータが用い られない場合でも、装置21から比較的短い距離内で1つの音響圧力波に融合す る。振幅が大きい場合、開孔部31及び32での排気された空気の速度は、1ス トローク当たり1.23×10-23(750立方インチ)未満の排気量を有す る回動式音響ラジエータアセンブリでは、160.9km/時(約100マイル /時)となることがある。変調されない場合、分布した音源を生み出すことにな る排気された空気は、第1図に例示されているようにディフューザ・アッテネー タ内で減速され、排気された空気の速度エネルギーを位置エネルギーに変換し、 開孔部から排気された空気を、装置21から比較的短い距離内で単一の音響波に 融合する。 典型的には、回動式音響トランスデューサ装置の固定された部分及び可動部分 には重要なコンプライアンス部材は連結されていない。ロータアセンブリ58、 トルクモータ23、及び位置センサ手段24は、任意の周方向の位置からこれら の構成要素を移動させる位置決め力が生ずることのないように、長手方向の軸5 3を中心として平衡している。文字通り「無限のバッフル」に取り付けられてい た場合、回動可能な構成要素は、低周波共振を起こさず、かつ1Hz以下の周波 数で容易に駆動される。実際には、可動羽根の面積と、全ての回動可能な構成要 素の慣性モーメン トと、キャビネット26の寸法と、キャビネット26内の空気のコンプライアン スとによって、装置21の低周波共振が引き起こされる。これまでに説明された ように、この共振は、3HZから6HZであり、可聴周波数スペクトルよりも十 分に低い値となっている。 一回のストローク当たり可動羽根71及び72によって変位される回動式音響 ラジエータアセンブリ22の内側の体積の割合を表す体積効率は、可動羽根71 及び72と固定羽根62及び63の厚さと、開孔部64、66、67及び68の 面積とによって、第2図及び第3図に例示されているように限定される。装置2 2の体積効率は約60%であり、この値は、通常の低周波数ラウドスピーカコー ンアセンブリと比較し15%低い値となっている。しかし、以下に説明されるよ うに、音響出力を増加し、装置のその他の管理のために、かつ歪みを低減するた めに、より大きい体積効率が望まれている。羽根の厚さをこれ以上低減すること は容易ではない。開孔部の面積を低減することによって体積効率は増加するが、 開孔部での空気の速度が増加する。 第4図は、可動羽根の外側の周縁部が回動式音響ラジエータ101の長手方向 の軸53に対して上に向かうに従って時計方向に付勢または傾けられているよう に、可動羽根102及び103がハブ59に長手方向に沿って取り付けられてい ること以外は、第3図に例示された回動式音響ラ ジエータアセンブリと等しい他の回動式音響ラジエータアセンブリ101を例示 している。シリンダの側壁52に於ける可動羽根の偏向は、側壁52に於ける開 孔部の幅と概ね等しく、可動羽根102及び103が反時計方向の限界位置まで 回動したとき、長手方向の軸53に対して開孔部62及び68と等しい角度を張 る。例えば、ロータアセンブリ58がその限界位置に反時計方向に回動した時、 可動羽根102の上側周縁部は、固定羽根62の上側周縁部に近づき、一方可動 羽根102の下側周縁部は、第4図に例示されているように開孔部67の左側の 周縁部に近づく。即ち、可動羽根102及び103は、概ね180度から、開孔 部の幅と、可動羽根102及び103の厚さと、固定羽根62及び63の厚さと が為す角度の合計を引いた角度に亘って移動する。開孔部の幅が30度であり、 かつ羽根の全体の厚さが15度を張ると仮定した場合、これによって、体積効率 に対して一対の開孔部を除去したことと等しい効果が得られ、第2図及び第3図 に例示された実施例の開孔部での空気と等しい速度を保ちなから、約75%の体 積効率をを提供する。 第5図には、本発明の回動式音響ラジエータアセンブリの他の実施例が例示さ れている。ラジエータ107は、可動羽根71及び72ではなく、固定羽根10 8及び109の内側の周縁部が長手方向の軸53と平行となり、外側の周縁部が シリンダの側壁52に沿って上に向かうに従って 時計方向に付勢または傾けられるように固定羽根1008及び109を傾斜して 形成することによって、第4図のラジエータ101と概ね等しい体積効率を達成 している。この実施例は、軸53を中心として、等しい中心角を有する扇型とし て長手方向または垂直に整合した開孔部を有し、即ち開孔部64及び67は、開 孔部66及び68と長手方向にまたは垂直に整合している。第4図に例示された 実施例と等しい開孔部での空気の速度と、体積効率が達成される。 高い体積効率に関連した第2図から第5図に例示された実施例の比較的小さい 半径方向に延在する開孔部を通過する空気は、その速度が速くなり、このため、 第1図に例示されたディフューザ・アッテネータ36のようなディフューザ・ア ッテネータによって、利用者の環境に提供される空気の流れを減速することが必 要となる。キャビネット側の開孔部の面積を低減することによる装置のキャビネ ット側の空気の流度の増加は、駆動トルクモータ23からの熱を有効に伝達する という点に関して有益であるといえる。キャビネット側の開孔部での空気の乱流 によるノイズの増加は、そのようなノイズがキャビネット側の壁に設けられた音 響材料(図示されていない)によって吸収されるので、重要な問題ではない。利 用者側の開孔部の面積を増加することによって用者側の開孔部を通る空気の流速 が低下して、開孔部での乱流によるノイズが低減される。 これらの原理を用いた回動式音響ラジエータアセンブリの実施例が第6図に例 示されている。回動式音響ラジエータアセンブリ111は、第5図に例示された 固定羽根と概ね等しい固定羽根114及び115を有するが、固定羽根114及 び115はシリンダの側壁152に沿って局部的に折り曲げられている。利用者 側の開孔部の合計の面積を増加し、かつ利用者側の開孔部の空気の流度とノイズ とを低減するために、利用者側の開孔部112及び113がシリンダの側壁52 に設けられている。利用者側の開孔部112及び113は、固定羽根108及び 109に隣接する側壁52の上側周縁部に隣接されて配置されており、かつ軸線 方向から見て開孔部67及び68と重なり合うように配置されている。 第7図には、回動式音響ラジエータアセンブリ116の他の実施例が例示され ており、固定羽根117及び118は長手方向の軸53に垂直な断面に於いてZ 型をなすように形成されており、これらの固定羽根によって利用者側の開孔部1 12及び122がシリンダの側壁52の全長に亘って形成され、開孔部及び羽根 が形成する所定の角度に対して、利用者側の開孔部を流れる空気の流速を低下さ せている。キャビネット側の開孔部123及び124の面積が低減されているが 、しかしこれらの開孔部はトルクモータ23への冷却空気を供給するために適し た位置に配置されている。上部の壁54に設けられた開孔部126及び12 7は、Z型の固定羽根の形状に適合するようにその面積が低減されている。しか し、固定羽根の形状をより複雑なものとすることによって、第3図乃至第6図に 例示された扇型の開孔部が上下の壁54に設けることもできる。第7図に例示さ れたように利用者側の開孔部を上下の壁及び側壁に設け、キャビネット側の開孔 部を下部の壁に設けることによって、所定の排気量及び体積効率に対して、利用 者側の空気の流速を最少にでき、かつ利用者に知覚される空気の流れを最も静か なものとする。 第8図に例示された回動式音響ラジエータ131の実施例では、キャビネット の上下の壁及び端部の壁には開孔部が設けられておらず、ユーザー側の長方形の 開孔部134及び136と、キャビネット側の長方形の開孔部137及び138 とが、シリンダの側壁52に設けられている。固定羽根132及び133は、上 側オフセット部分132a及び133aと、下側オフセット部分132b及び1 33bと、上側オフセット部分及び下側オフセット部分と直交して延在する中間 接続部分132c及び133cとを有する。開孔部134と開孔部137は、開 孔部136と開孔部138と同様に、互いに軸線方向に沿って整合している。従 って、利用者側の開孔部とキャビネット側の開孔部は、ラジエータ131の長手 方向の軸53に対して等しい角度を形成する。利用者側の開孔部134及び13 6は、キャビネット側の開孔部137及び138に比べ、軸53に沿 った長い垂直方向の寸法を有する。第4図、第5図、第6図及び第7図に例示さ れた実施例と同様に、この実施例も高い体積効率を有する。 第4図、第5図、第6図、第7図及び第8図の実施例は、1枚または複数枚の 平面からなる「折り曲げられた」羽根または湾曲した羽根を有する。全ての羽根 は、その厚さに対して大きい寸法の、空気の流れに対して露出された2つの面を 備えている。図示されているように、可動羽根は、その基部から先端部分に向け て先細りの形状を有し、固定羽根は先細りの形状を有さないが、固定羽根及び可 動羽根の形状は、種々の厚さを有するものであってよく、例えば、指数関数的な 形状を有するものであってよい。折り曲げられたまたは湾曲した羽根は、その一 方の表面に均一に分布した点と、羽根の内部を通過して、羽根のもう一方の表面 の最も近い点とを結ぶ曲数の線の中間部分に設けられた点が、等しい平面上に配 置されず、即ちこれらの中間点の軌跡が1つの平面を形成しないという共通の幾 何学的な特徴を有する。 上述された実施例の開孔部の周縁部には、開孔部を通過する層流を形成し、開 孔部の流体抵抗を最小にし、高周波数成分を有する乱流の雑音の発生を最少にす る滑らかな空力的な表面が設けられていてもよい。 第2図乃至第5図に示されたラジエータの実施例のキャビネットは、第1図に 示されたキャビネット26と等しい 形状であってよい。ディフューザ・アッテネータもまた、第1図に示されたディ フューザ・アッテネータ36と等しい形式であってよい。第6図に示されたラジ エータ111の実施例では、ラジエータ111が、側壁に設けられた開孔部11 2及び113が露出されるように、キャビネットの上下の壁28(第1図)を貫 通して配置される必要がある。ディフューザ・アッテネータ36も、ラジエータ が上側に変位して配置され長さだけ縦方向に変位して設けられる。 第7図の回動式音響ラジエータ116は、キャビネット側の開孔部123及び 124が、キャビネットに設けられた開孔部31及び32と整合するように、例 えば第1図のキャビネット26の外側のキャビネットの上部の壁28の上に配置 されなければならない。 第8図の回動式音響ラジエータ131は、利用者側の開孔部134及び136 がキャビネットの上部の壁28の上に配置され、キャビネット側の開孔部137 及び138がキャビネットの上部の壁28の下に配置されるようにキャビネット の上部の壁28に支持されている。 上述された全ての回動式音響ラジエータアセンブリは、キャビネット内または キャビネットの上に取り付けることが容易な構造を有する。更に、キャビネット の形状及び寸法は様々に変更することが出来る。例えば、キャビネットの断面は 四角形ではなく、円形または楕円形の断面であっ てもよく、また車輌の一部であってもよい。回動式音響ラジエータアセンブリは 、例えば部屋の天井に取り付けられる場合、またはキャビネット側の開孔部が車 体の外側と連通するように、車輌に取り付けられる場合、キャビネットなしで動 作させることもできる。 本発明に用いられる音再生装置または回動式トランスデューサ装置が、第9図 及び第10図に例示されている。この装置は、円筒形ハウジング202を有する 回動式音響ラジエータ21を有する。図示されているようにハウジング200に は、鋳造されたアルミニウムから機械加工され放射状に延在するリブを備えた第 1の端部の壁または頭部の壁203を有し、この頭部の壁203は、公称値1. 27cm(0.5インチ)の厚さを有し、かつ公称値1.27cm(0.5イン チ)の厚さの円筒形の側壁204と一体形成されている。放射状に延在するリブ を備えた底部の壁または第2の端部の壁206は、公称値1.27cm(0.5 インチ)の厚さを有し、開孔207を貫通する(図示されていない)ねじ等の適 切な手段によって側壁204に締着されている。例として、ハウジング202内 に形成された閉鎖されたまたは円筒形の体積209は、例えば35.56cm( 14インチ)の直径と、20.32cm(8インチ)の高さの、適切な寸法を有 する。頭部の壁203は、放射状に延在する2つの扇形またはパイ型の利用者側 の開孔部211及び212を有し、底部の壁206も同様なキ ャビネット側の開孔部213及び214を有し、これら開孔部の各々は、300 などの適切な角度を形成する。ハウジング202は、任意の姿勢で取り付けられ ても良いが、第1のまたは頭部の壁203が、第2のまたは底部の壁206の上 に配置されるように、直立した姿勢で取り付けられることが望ましい。 半径方向に延在し、互いに軸を挟んで向かい合って配置された固定羽根216 及び217が、シリンダ209内に配置されている。これらの羽根216及び2 17は、厚さ0.9525cm(0.375インチ)のアルミニウム板から形成 され、上部の壁203から底部の壁204へ延在している。 ロータアセンブリ218がハウジング202内に配置されており、かつ中心軸 に沿って延在するアルミニウム等の適切な材料から形成されたシャフト219を 有する。シャフト219の上側端部は、上部の壁203に取り付けられた例えば ABECクラス7の(非常に低雑音の)シールボールベアリングアセンブリ22 1ような適切なベアリングによって回動可能に取り付けられている。ロータアセ ンブリ218は、軽量かつ低い慣性質量を有するように、適切な材料から構成さ れている。ハブ222がシャフト219にはハブ222が取り付けられており、 軸を挟んで向かい合って配置された半径方向に延在する羽根223及び224が ハブ222に取り付けられている。羽根223及び2 24は、半径方向外側に向かうに従って先細りとなる断面を有し、羽根223及 び224の内側の周縁部または基部223a及び224aで十分な強度を有する 。例として、羽根223及び224は、または基部223a及び224aで1. 905cm(0.75インチ)の厚さを有し、遠位の周縁部または先端部223 b及び224bで約0.9525cm(約0.375インチ)の厚さを有する。 例えば直径が10.16cm(4インチ)のハブ222は、焼き鈍しされたKe vlar(商標)発泡プラスチックから形成されている。可動羽根223及び2 24は、羽根の表面を形成する厚さ0.00762cm(0.003インチ)の アルミニウム箔に接着された16.03kg/m3(4.5ポンド/立方フィー ト)のアルミニウムハニカムコアエポキシ樹脂から形成されている。接着された アルミニウム箔は、基部223a及び224aを強化する。このようにして、ハ ブ222から可動羽根223及び224の遠位の周縁部に向けて羽根に接着され た材料を介して応力を分布させることができる。 第9図に例示された本発明の音再生装置は、各々が少なくとも二枚の羽根から なる二対の羽根を有し、一対の羽根、即ち羽根216及び217は固定されてお り、少なくとも2つの羽根のもう一方の羽根223及び224は回動する。各対 の羽根の好ましい最小の個数は、2であり、その理由は2枚の羽根が軸を挟んで 向かい合うように配置されたと き、各羽根に生ずる遠心力が平衡し、互いの遠心力を相殺するからである。また 、二対の羽根の面積は概ね等しい。 大型のディアーサンバル(D′Arsonval)と類似したトルクモータ2 26が、ロータアセンブリ218を最大で110度の角度に亘って回動往復運動 をさせるために設けられている。このトルクモータ226は、酸素含有量の低い 炭素鋼などの適切な材料によって形成された外側ハウジング227を有する。ハ ウジング227は、ハウジング202の外径と等しい外径を有する円筒形または 環状の形状を有する。外側ハウジング227は、モータの他の構成要素の支持部 材として働き、また磁極を戻す磁路としても働く。 複数の連続して接続された5個の表面231が、ハウジング227の向かい合 う内側面に形成され、かつその軸線方向の辺が、適切な間隔、例えば7.62c m(3インチ)の間隔を有するように形成されている。5個の表面231からな る一対の表面は、半分に切断されたとき上述されたように(3インチ)の間隔を おいて配置された表面231をなす10角形を形成する。磁束を集中させる一対 をなす磁極片236及び237は、炭素含有量の低い炭素鋼等の材料から構成さ れており、かつハウジング227内に配置され、また対応する連続的に接続され た平坦な表面231に面する連続的に接続された平坦な表面238を有する。台 形の上側面を有するフェライト等の適切な材料から構成 された磁石239が、磁極片236及び237と、これらの磁極片の表面238 と、ハウジング227の表面231との間に取り付けられている。従って、5個 の磁石239が10角形の半分の各々に設けられ、N極及びS極から生ずる磁界 を形成する。この磁石は、例えば幅10.16cm(4インチ)、高さ15.2 4cm(6インチ)、及び厚さ2.54cm(1インチ)の適切な寸法を有し、 かつ第9図に示されているようにその両側が傾斜しているので表面231及び2 38の間で互いに密接に取着されている。磁石239は、適切な接着剤によって 表面231及び238に接着することで適切に保持される。更に、7075アル ミニウム等の適切な材料から形成された安全ピン(図示されていない)が磁極集 中要素236及び237から磁石239を貫通し、ハウジング227に締着され 、磁石がその適切な位置に保持されることをより確実にする。例として、そのよ うな4本のピンが互いに90°の角度をなして配置される。磁極片243及び2 44及び磁極集中要素236、237、241及び242は、磁束を約2.5倍 に集中させ、空隙251及び252の磁束密度を約6キロガウスとする。磁極片 243及び244は、互いに分離され、漏れ磁束を低減し、かつ磁束がトルクモ ータ226の適切な部分を通過することを確実とする。 より優れた磁性材料、例えばネオジウムフェライト磁石を用いることによって 、磁束集中要素236及び237を 用いる必要が無くなり、従ってモータの寸法を縮小できることが評価されるべき である。しかし、通常のフェライト材料はそのコストが低いので、第9図に例示 されているようにトルクモータ226ではこのフェライト材料が用いられている 。 更に半円形の磁束集中要素241及び242が、磁束集中要素236及び23 7に隣接して配置されている。軟鉄からなる半円型の磁極片243及び244が 、アルミニウムなどの適切な材料から形成され、かつ磁極片243及び244の 向かい合う末端部に係合するT型の支持板246及び247によって間隔を置い て配置されている。T型の支持板247はまた、適切な寸法、例えば8.89c m(3.5インチ)の直径と、10.16cm(4インチ)の長さを有する純度 の高い鉄からなる円筒形コア249を支持している。従って、磁極片243及び 244と、中心コア249との間には1対の半円形の空間251及び252が形 成されている。 回動可能なアーマチャのロータ256(第9図及び第10図)が、空間251 及び252内に配置されており、かつ中心コア249に設けられた開孔(図示さ れていない)を貫通するシャフト219に取り付けられている。アーマチャのロ ータは、断面がU字型であり、かつその両端部に配置された「スパイダー」25 8及び259を備えた間隔をおいて配置された平行な脚部またはサドル257( 第1 0図)を有し、スパイダ258及び259は、サドル257から空隙261によ って隔てられ、サドル257から絶縁されている。頭部のスパイダ258には、 シャフト219に取り付けられるように適合した菱形の中心ハブ262が設けら れている。ハブ262は、ハブ262を保持するプレート(図示されていない) と一体的に形成された直立する側壁263の間に配置されている。側壁263は 外向きに湾曲し概ねV字型となっている。底部のスパイダ259もまたハブ26 6を有しており、遠位の端部において弓形の水平部分268に連結されている4 本の放射状に延在するスプリングスポーク267によって支持されている。水平 部分268はハブ266に当接したV字型の構造を有し、菱形のハブ262と同 様の菱形の構造を形成する。スパイダ259もまた、側壁263と同様に直立し た間隔をおいて配置された側壁271を有し、この側壁271は外側に湾曲して 概ねV字型の形状を有する。 サドル257と、スパイダ258及び259は、ジグ(図示されていない)に 支持されており、適切な空間を形成し、サドル及びスパイダに巻回された絶縁被 覆された導体を有し、巻線272を構成する。次にジグが取り除かれる。アーマ チャのロータ256は、その幅よりも長い高さを有することが好ましく、例えば 15.24cm(6インチ)の高さと、11.43cm(4.5インチ)の幅を 有し、かつ16ゲージ(gauge)の絶縁被覆されたアル ミニウム線などの適切な導線が巻回されている。導線は、ハブ262及び266 の両側のスパイダ258及び259の間に延在しかつV字型の互いに間隔を置い て配置された側壁263及び271の間とサドル257内に延在するように巻回 されている。例として、本発明のある実施例では、アーマチャのロータ巻き線2 72は、その巻き数が390回となっている。次に、導線はガラスエポキシ樹脂 によって固定される。側壁263及び271は巻き線272が広がることを防止 し、一方ハブ262及び266に関連する菱形部分は巻き線が内側に潰れること を防止する。 スパイダ259のスプリングスポーク267は、その軸線方向の弾力性がその 接線方向の弾力性に比べ約1000倍となっている。スプリングスポーク267 は巻き線272からハブ266へのトルクを伝達し、入力の変化に応じて巻き線 272が拡張及び収縮するとき、アーマチャの脚部267が外側に向けて屈曲し て磁極片243及び244に接触することのないように、トルクモータの回転軸 の方向に沿って撓む。薄い(0.036cm(0.014インチ))の長寸のア ルミニウム製のサドル257は、アーマチャの巻き線272の脚部267の内側 面及び外側面に取り付けられており、加速時の横方向の変形に対する剛性をアー マチャの巻き線272に与える。 トルクモータハウジング227は、ハウジング227の開孔276を貫通し互 いに90度隔てられた4本の(図示 されていない)ボルトのような適切な手段によって底部プレート206に取り付 けられている。シャフト219はアーマチャのロータ256を貫通して延在し、 ベアリングアセンブリ221と等しい形式の底部のベアリングアセンブリ277 に回動可能に取り付けられている。ベアリングアセンブリ277は、キャリア2 78に取り付けられており、このキャリア278は、ボルト(図示されていない )によって磁極片243及び244の下側面に取り付けられたベアリング支持ハ ウジング279の底部の壁に取り付けられている。 位置エンコーダ286は、シャフト219に取り付けられており、かつ下側の ベアリングハウジング279に締着されている。位置エンコーダ286は、適切 な角度、例えば110度に亘って移動するアーマチャ256の位置を検知する。 位置エンコーダは、約125ビット/度の分解能を有する。位置エンコーダ28 6からの情報は、トルクモータ266を制御するための速度情報または加速度情 報を得るために用いられる。 ベアリング277の上のシャフト219に取り付けられたキャブスタン291 を介してアーマチャ256に電力が供給される。キャブスタン291は、デルリ ン(商標)のような適切な絶縁材料によって形成されている。可撓性を有する導 電性の小片292及び293は、0.0102cm(0.004インチ)の厚さ のベリリウム銅のような適 切なばね状の耐疲労性の導電性材料から構成されており、各々小片はキャブスタ ン291に間隔を置いて設けられた別個の溝にその一方の端部が取り付けられて いる。小片292及び293は、キャブスタン291から延出するとともにアー マチャ256の巻線272の両端に接続された導線294及び296に接続され ている。停止した状態では、小片292及び293は各々キャブスタン291に おいて約90度の角度を形成し、より厚い(0.018)ベリリウム銅から構成 された約38.1cm(約1.5インチ)の長さの釣り竿状の張力を加える導電 性板ばね296及び297に接続されている。板ばね296及び297はベアリ ングハウジング279に取り付けられた絶縁支持ブロック298に取り付けられ ている。板ばね296よび297に接続された導線299は、支持ブロック29 8から延出しており、かつ電力増幅器からのマイクロコンピューによって制御さ れたオーディオ入力信号に接続されている。板ばね296及び297は、アーマ チャ256が最大の動作範囲に亘って回動移動するときの、アーマチャ256の 110度の回動往復運動に適応できる十分な長さを有する。 第9図及び第10図に示された本発明の実施例の動作は、第1図及び第2図に 示された実施例に関して上述された動作と等しい。可動羽根223及び224は シャフト219及びハブ220に固着されており、トルクモータ226に供給さ れるマイクロコンピュータによって制御されたオー ディオ信号に従って回動往復運動を行う。可動羽根223及び224の遠位の端 部223b及び224bはハウジング202の内側の壁と非常に接近しており、 羽根223及び224が動くとき、回動した任意の位置でシャフト219及びハ ブ220を除くすべての領域でハウジング202の半径方向の突出物を一掃する 。固定羽根216及び217の内側端部もまた、可動羽根223を保持している ハブ220と非常に接近して設けられており、開孔部211及び212と、開孔 部213及び214を通って流れる空気と比較し漏れが非常に小さいために、ハ ブ222と可動羽根216及び217との間の空隙はシールとして働く。 もしより良好なシールが望まれるならば、潤滑油型のシールを固定羽根216 と、ハブ222との間に使用することができる。固定羽根216とハブ222と を結ぶ織物または弾性ゴムのような柔軟な材料を用いることもできるが、柔軟な 材料は、回動式音響ラジエータアセンブリの低周波共鳴を発生させる、または変 化させるコンプライアンスをもたらす。また再生された音の歪みが生ずる可能性 がある。 固定羽根216の正面には、シールでの漏洩によって生ずる、または開孔部の 乱流によって生ずる比較的高い周波数の音を吸収するための音響吸収材(図示さ れていない)が取り付けられている。音響吸収材が開孔部の近くに配置されてい るので、この音響吸収材の厚さは、開孔部の幅に対して非常に重要であり、開孔 部を流れる空気が妨げられ ない厚さでなければならない。このような音響吸収材はまた、可動羽根が通常の 最大の移動範囲を超えた場合のための有効な衝撃吸収防壁としても働く。更に、 可動羽根の表面は、ベアリングから生じた音による羽根の高周波(数百Hz)の 共鳴を減衰し、シールまは開孔部を通過する空気の乱流による雑音の一部を吸収 するために、粘性と弾性を併せ持つ材料によって被覆またはパターニングされて いても良い。 円筒形手段と、固定羽根及び可動羽根が十分に低損失の音響ラジエータとして 働くので、これまでに記載されたベアリングは、できるだけ静かなものでなけれ ばならない。ベアリングへの負荷は、開孔部が塞がれたことによる非対称的な動 的負荷が生じない限り、モータのアーマチャと、モータのシャフトと、ロータア センブリとが静的に及び動的に平衡しているので小さい。 動作中に、導電性小片293及び293は、シャフト219の回動と共に、キ ャプスタン291と接触してまたはキャプスタン291と離れて滑らかに回動す る。導電性小片は、回動式音響ラジエータ201の動作中に知覚される音響雑音 を発生せず、また電気的なノイズも全く発生しない。2本の導線のトルクは互い に作用し合い、シャフト219には合計の位置決めトルクが加わらない。このよ うな構造では、摩耗を生じノイズ及び歪みを生ずる整流ブラシまたはスリップリ ングが存在しない。もしより大きな回動 範囲が、非常に高い体積効率を有する回動式音響ラジエータアセンブリに必要と される場合、2組の導電性小片と釣り竿状の板ばねアセンブリは、一方のアセン ブリをアーマチャ256の回動軸に沿って軸方向に移動し導電性小片292及び 293のキャプスタン側の端部をキャプスタン291の周縁部上で互いに或る角 度をなして配置されるように固定することによって、等しい回転面(第9図に例 示されている)から変位させることができる。 トルクモータ226では、全トルクと、ベアリングのグリースシールを含む全 ての摩擦の原因による最大離脱トルクとの比が、約1000:1または60dB である。この比は、低慣性のブラシを用いて整流された高品質のかご型モータの 比約40:1(32dB)に比べて非常優れた値である。この差は、二種類のモ ータの回動式音響トランスデューサアセンブリの低レベルの音響出力に歪みを与 える特性に反映されている。 第11図には、第7図の回動式音響ラジエータアセンブリ116及び第8図の 回動式音響ラジエータアセンブリ131に適したディフューサ・アッテネータ3 01が例示されている。第7図のラジエータ116が用いられる場合、扇形の利 用者側の開孔部126及び127は使用されず、シリンダーの側壁52に設けら れた利用者側の開孔部121及び122が使用される。キャビネット302は、 第1図に示されたキャビネット26と概ね等しい。キャビネッ ト側の開孔部(図示されていない)は、回動式音響ラジエータアセンブリ116 の底部の壁に設けられた開孔部123及び124と整合している。第12図では 、回動式音響ラジエータアセンブリ305は、キャビネット302の外側にキャ ビネットの頭部の壁304の上に配置され、一方トルクモータ306及び位置エ ンコーダはキャビネット302の内側に取り付けられている。頭部のバッフル3 11は、ねじ及びスペーサ(図示されていない)によってキャビネット302の 頭部に取り付けられている。中間バッフル312は、回動式音響ラジエータアセ ンブリ305の周囲に配置され、ねじ及びスペーサ(図示されていない)によっ てキャビネット302に締着されており、利用者側の開孔部308及び309を 水平にほぼ二等分している。バッフル311及び312は、トルクモータ307 の熱の放散を改善するために、回動式音響ラジエータアセンブリ305に取り付 けられても良い。ディフューザ・アッテネータのエアダクトの壁部材が、キャビ ネット302の頭部の表面と、中間バッフル312と頭部のバッフル311との 間に取り付けられている。壁部材316〜319の外側表面は、バッフル311 及び312の外側端部と、キャビネット302の外側端部とに整合している(第 12図)。壁部材316〜319には、開孔部308及び309と向かい合いか つこれらの開孔部と間隔を置いて配置された円弧型の表面321が設けられてい る。円弧型のブランケット 部材326、327、328及び329が、開孔部308及び309の垂直方向 の周縁部、キャビネット306の頭部、中間バッフル312及び頭部バッフル3 11との間で回動式音響ラジエータアセンブリ305の外側の表面に取り付けら れている。これらのディフューザ・アッテネータ部材によって利用者側の開孔部 308及び309に於て喉を有し、キャビネット309の頭部、中間バッフル3 12及び頭部のバッフル311の端部で口を有する8個のエアダクト331が形 成される。所望応じて、新たな中間バッフル及び対応するエアダクト壁部材が用 いられても良い。小型の回動式音響ラジエータアセンブリでは、デフューザ・ア ッテネータ301は、中間バッフルなしで構成されても良い。利用者側の端部の 開孔部が回動式音響ラジエータアセンブリに含まれている場合、第1図に例示さ れたディフューザ・アッテネータのように更に部材が追加されても良い。ディフ ューザ・アッテネータ手段は、部外者から回動式音響ラジエータアセンブリの構 成要素を遮蔽するための、更に利用者を保護するためのスクリーン若しくはフィ ルタ(図示されていない)を含んでも良い。 第13図は、軸線方向に空隙を有する2個のロータアセンブリ352と多極ロ ータアセンブリ354を備えたブラシレス整流子トルクモータ350の選択され た電気磁気的能動構成要素を表している。転流を制御する位置検知装置は、上述 された位置エンコーダ24からなる。多極ロータ アセンブリ354は、モータの長手方向の軸358を中心として回転するように ベアリング(図示されていない)に支持されたシャフト356に固定されている 。各ステータアセンブリ352は、シャフト356及び多極ロータアセンブリ3 54と同軸に支持されたほぼ硬質の強磁性体リングからなりこの強磁性体リング は半径方向の厚さ、軸線方向の長さ、内側周縁部及び外側周縁部、多極モータア センブリ354の近くに配置された第1面360、及び多極ロータアセンブリ3 54から離れて配置された第2面362を有する。第13図の例に示されている ように、ステータアセンブリ352は組み合わせ構造となっており、2つの強磁 性体構成要素、即ち、強磁性体小片材料からなる巻線コア364と、巻線コア3 64に接着剤によって接着されたモールド形成された強磁性体粉末からなるステ ータ磁極アセンブリ366とを有する。半径方向に延在する複数の磁極368と 半径方向に延在する複数のステータの巻線スロット370は、ステータアセンブ リ352の第1の面360で等しい間隔で交互に配置されている。各ステータ磁 極368は、2つの隣接する巻線スロット372の閉じた端部に隣接するステー タ磁極の基部372から多極ロータアセンブリ354に隣接したモータの長手方 向の軸358に概ね垂直に配置されたステータ磁極368の先端または面374 まで延在する。各ステータの磁極368は、ステータアセンブリ352の内側の 周縁部から外側の周縁部ま で半径方向に延在する。複数の導体が、以下に説明されるように(第14図)ス テータの巻線スロット370に配置される。 多極ロータアセンブリ354は、複数の周方向に間隔をおいて配置された円弧 型強磁性体ロータ磁極セクタ375からなり、各磁極セクタ375は半径方向の 長さと、円周方向の長さと、軸線方向の厚さを有し、各々がモータの長手方向の 軸358に対して直交して配置されている。各ロータの磁極セクタ375は、3 つの層からなり、磁石378によって軸線方向に隔てられた半径方向の長さ、周 方向の長さ、及び軸線方向の厚さを有する概ね平坦な強磁性体材料からなる2つ の磁極片376と、半径方向の長さ、周方向の長さ、及び軸線方向の厚さを有し 、モータの長手方向の軸に関して直交して配置され、この軸と平行に磁化された 強磁性材料からなる円弧型セクタである永久磁石378とを有する。磁極片37 6は接着剤によって磁石378に取り付けれている。各磁石は、磁石382と、 磁石378に軸線方向に隣接して配置された磁極片376との極性が多極ロータ アセンブリ354に関してロータの磁極セクタ375毎に交互に変化するように 磁化されている。 各ロータの磁極セクタ375はハブ380に連結されている。第13図に例示 されているように、ハブ380は2つの概ね等しいハブ半構造382からなる。 この2つのハブ半構造382は、シャフト356に互いに向かい合うよ うに配置されて取り付けられている。各ハブ半構造382は、モータの長手方向 の軸358に対して角度をなして配置された複数のハブセクタ384を有し、各 ハブセクタ384は共通の中央ブッシング388と磁極片376とを接続する複 数のスポーク386を有する。2つのハブ半構造382は、スポーク386と、 スポークに固定された磁極片375とがモータの長手方向の軸に関して周方向に 整合するように、周方向に整合してシャフト356に取り付けられている。各ハ ブ半構造382の中央ブッシング388は、ロータの磁極片375と、ハブ38 0と、シャフト356とが一体となって回転するように、シャフト356に取り 付けられている。この例では、ハブ380のスポーク386は、モータの長手方 向の軸358に直交する平面に対して角度をなして配置されており、多極ロータ アセンブリ354と隣接するステータアセンブリ352との間の軸線方向の磁気 的引力に対抗し、特にモータ350の製造中に、この軸線方向の磁気的引力が均 一でないかまたは大きい場合に、この引力に対抗する。 ブラシレス整流子トルクモータ350が組み立てられたとき、多極ロータアセ ンブリ354は、ロータの磁極375セクタの両側に狭い(0.0254cm( 0.010インチ))の軸線方向の空隙(図示されていない)を形成するように 2つのステータセンブリ350に接近して配置される。 多極ロータアセンブリ354の所定の極性を有する磁極片376から生ずる磁 束は、所定のステータの磁極368の表面374に入り、ステータの磁極368 の基部から巻き線コア364内を平均長360/(ロータの磁極片375の個数 )に亘って通過し、他のステータの磁極368の基部372に入り、前記ステー タの磁極368の表面374から出て、異なる極性のロータの磁極片375に入 る。トルクは、ロータの磁極片375の磁界と相互作用する、ステータのスロッ ト366に配置された導体を流れる電流によって生み出される。 多数のステータの極368を用いることによって、ステータの各極368のト ルクへの影響を低減でき、例えば、ロータの各磁極セクタ375に対してステー タの磁極368が12個ある場合、そのロータの磁極セクタ375のトルク全体 へ、1つのステータの磁極368が及ぼす影響は、概ね8%であり、ステータの 極368及び隣接する複数の巻き線の、トルク全体に及ぼす影響が、10%以内 であり、かつ形状による影響がトルクのリプルを発生させない場合、ロータの磁 極セクタ375全体への影響を、従ってモータのトルクのリプルを1%とするこ とができる。 本発明では、各々が概ね360度/(ロータの磁極セクタ375の個数)以下 の角度をなす多極ロータアセンブリ354のロータの磁極セクタ375、及び多 数の(4から32個の)ステータの磁極368が、ロータの各磁極セク タ375に対して設けられている。ステータの磁極368は、モータの長手方向 の軸358を中心として等間隔に配置されているので、多極ロータアセンブリ3 54の任意の回動位置で、ロータの磁極セクタ375の間には、ロータの磁極セ クタ375と軸線方向に整合しないステータの磁極365が存在する。 この関係は、第13図に例示されており、第13図では、半径方向に延在する 破線390、391及び392が、モータの長手方向の軸358から特定のロー タの磁極セクタ375の端部に沿って延在して描かれている。破線390及び3 92は、2つの隣接するロータの磁極セクタ375の時計周り側の端部に沿って 延在し、かつ360度/(ロータの磁極セクタ375の数)と等しい角Φtだけ 隔てられている。 第3の破線391は、その時計方向の端部に破線390が接するロータの磁極 セクタ375の反時計方向の端部に沿って延在している。破線に挟まれたロータ の磁極セクタ375の形成する角度は、破線390から破線391の角度として 測定され、Φrとなっている。角度Φrは角度Φtよりも小さく、その差は角度Φg であることが図から明らかである。半径方向の破線390、391及び392に よって区切られたロータの磁極セクタ375の角部から垂直に破線が投影され、 これらの破線は、ロータの磁極セクタ375のステータの磁極アセンブリ366 への軸線方向の投影 を表している。隣接するロータの磁極セクタ375の間には、「覆われていない 」ステータの極368の隙間が存在し、この隙間の占める角度はΦgであること が分かる。 転流の間、ロータの磁極セクタ375の間を磁束が通過し、この磁束の通過は 瞬間的もしくは同時に起こるものではないので、ステータの巻き線のインダクタ ンスと電流供給源の回路のインピーダンスとの相互作用と、ステータアセンブリ 352の強磁性体のヒステリシス効果と、多極ロータアセンブリ354の強磁性 体のヒステリシス効果とによって影響されるために、転流は一般に最も予測の難 しいトルクのリプルの原因となっている。本発明の構造では、転流は空隙Φg内 に位置するステータの磁極368とロータの磁極セクタ375との間に生じ、軸 線方向に隣接するロータの磁極セクタ375との間に生ずるものではない。従っ て、ロータの磁極セクタ375に影響を及ぼす転流磁束は、比較的離れたステー タの磁極368及びステータの巻き線からの磁束であり、ロータの磁極のセクタ 375がステータの磁極368と軸線方向に重なり合う低い磁気抵抗の狭い空隙 内を通る強い磁束ではないので、転流磁束の変化が多極ロータアセンブリ354 のトルク全体に及ぼす影響は低減される。 透磁率約500の粉末の強磁性体から形成された磁極アセンブリ366と、透 磁率50000以上の強磁性体小片から形成された巻線円筒形コア364とを有 する組合せス テータアセンブリ352の好ましい特徴は、ステータの磁極の基部372からの 概ね全ての磁束が、高い透磁率を有する強磁性体小片からなる巻線コア364を 軸線方向に通過し、隣接するステータの磁極368に向けて透磁率の低い強磁性 体粉末からなる磁極アセンブリ366を周方向に通過せず、転流が行われている ステータの磁極368が、隣接する転流が行われていないステータの磁極368 へ及ぼす影響が制限されるということである。金属を含むガラスのような磁気的 に等方性の材料は、巻線コア364としては一般的に用いられている珪素鋼板よ りも優れている。その理由は、珪素鋼板は長手方向の透磁率が横方向の透磁率よ りも高く、強磁性体の粉末から形成された磁極アセンブリ366内での周方向の 磁束の動きを容易にして、転流しているステータの磁極368の磁気的な影響を 、隣接するステータの磁極368に周方向に伝達するからである。金属を含むガ ラスもまた、珪素鋼板よりもより大きな透磁率を有し、上述したようにベアリン グの静止摩擦を制御するための短い磁束パルスを発生することを容易にする。 図示されたように多極ロータアセンブリ354とステータの磁極368とを配 置することは、以下に説明されるように、回動式音響トランスデューサアセンブ リ21の微小角度範囲での振動特性を伴ったトルクのリプルに対する転流の影響 を制限するのために更に有効である。 第14図は、伝統的な模式的な方法によって表現された 本発明のステータの巻線のパターン400とその電流供給回路の例を表している 。多極ロータアセンブリ354は、平面上に表現された48個のステータの磁極 の表面372を備えたステータの磁極アセンブリ366によって巻回されており 、ステータの磁極の面372の間にはステータの巻線スロット370が配置され ている。図示されているように、2種類の巻線のグループが存在し、その一方は 、多極ロータアセンブリ354の構成要素と共ににモータのトルクの概ね全体を 発生させる主巻線401と、以下に説明されるようにベアリングの静止摩擦を制 御するために用いられるパルス巻線402とからなる。主巻線及びパルス巻線の 両巻線は、共通のグランド404を有する。 主巻線401の各導体406はこの例では波巻き形式で巻かれている。12本 の主巻線導体406の各々は、端子404と、共通のグランドライン404とで 収束している。巻線導体406の各々は、端子404から出発し、ステータ磁極 アセンブリ366の巻線スロット370を、各々巻線導体406が交互に異なる 向きに半径方向に沿ってステータの磁極368の間を通過し、即ち内側の周縁部 から外側の周縁部に向かって、次に外側の周縁部から内側の周縁部に向かって、 各巻線導体406が共通のグランド404に達するまで繰り返して通過する。例 えば、巻線導体412が端子412を出発し、通路421、422、...42 8の符号順に巻回され、共通のグランドライン404に 戻る。図面を明瞭にするために主巻線401の各々は1回巻きで表現されている が、実際には主巻線401はステータのスロット370を通過する複数の導体か らなる。 上述された複数の主巻線401の各々は、位置センサ24(図示されていない )と、マイクロコンピュータ430と、DA変換器432と、マイクロコンピュ ータ430によって制御されかつ個々の電力増幅器429に駆動信号を供給して 主巻線401に電流を供給するマルチプレクサ434とからなる電気回路によっ て制御された個々の電力増幅器429から電力を供給されている。トルク制御情 報及びロータアセンブリ354の位置情報は、信号ライン435及び436を介 して各々マイクロコンピュータ432に供給される。ステータの個々の主巻線4 01へのデジタル信号は、制御ライン437から入力されてアナログ情報に変換 されて信号ライン438へ出力される。ステータの主巻線401の選択アドレス は信号ライン439へ出力される。適切な電力増幅器として、自動車のステレオ 受信機で使用するための1つの集積回路内に集積された4個の電力増幅器を使用 することができる。 複数回巻かれた主巻線401はそのイクダクタンスが大きく、かつ上述された ように静止摩擦に打ち勝つために必要なわずかな数のパルスで駆動することは難 しい。上述されたようなディアーサンバルのガルバノメータと等しい形式の非整 流型トルクモータ(第9図)またはすでに説明し た多極ブラシレスモータ350(第13図)では、ベアリングの静止摩擦はモー タの最大トルクより概ね60dB低い値となっている。この低いレベルのトルク は、第14図に例示されているように主巻線401と等しいロータアセンブリ3 54及びステータアセンブリ366を占有する1回巻きの導体を備えたパルス巻 線402によって導かれる。典型的なパルス巻線402の通路は、符号の順番に 441、442、...448を通り、ステータの磁極アセンブリ366を通過 するとき、パルス巻線400には符号442、444、446及び448で示さ れたようにステータのスロット366の主巻線401と重なり合う。パルス巻線 400には、主巻線用の経済的な個々の電力増幅器429よりも高速な低出力回 路(図示されていない)によって電力を供給されてもよい。 第14図で多極ロータアセンブリ354とともに例示されたパルス巻線402 の例では、100度から130度の範囲にある、2つの可動羽根を備えた回動式 音響ラジエータ22の回転角に対して、パルス巻線402の一方が常にロータの 磁極セクタ375の下に配置されており、従って多極ロータアセンブリ354の トルクを発生するように2つのパルス巻線402がステータの磁極アセンブリ3 66に配置されているので、2本のパルス巻線402のみが必要とされている。 そのような配置は、多極ロータアセンブリ354が中央に配置されたとき、ステ ータのスロット4 42及び453内のパルス巻線402の角度位置を表す第14図のロータの磁極 セクタ375に描かれた短い半径方向の直線451及び452によって表示され ている。多極ロータ354が反時計方向に60度以内で回動した場合(この例の ロータの各磁極セクタ375は、67.5度の角度を張る)、ステータのスロッ ト370と442に配置されたパルス巻線は、直線451の描かれたロータの磁 極セクタ375によって占有されることがわかる。反時計方向の回転は、符号4 53の付されたスロット内に配置されたパルス巻線と直線452の描かれたロー タの磁極セクタ375との間の関係を等しく保つ。これらの2本のパルス巻線4 02の間の転流は簡単であり、この転流はマイクロコンピュータ81の角度レジ スタから供給される1ビットからなる回動位置情報を用いて行われる。 より簡略化することによって、静止したロータの磁極セクタ375の下に配置 され、かつその静止したロータの磁極セクタ375がパルス巻線の上にあるとき にのみ電流を供給されるパルス巻線を2本から1本に低減することができる。即 ち、ロータの磁極セクタ375がパルス巻線を「覆わない」ようにするためには 、最大出力(±60°)の6dB内で多極ロータアセンブリ354を概ね±30 °移動する必要がある。この多極ロータアセンブリ354の移動範囲では、ベア リングの静止摩擦は、54dBに減少し(6dB〜60dB)、この静止摩擦は パルス巻線に電 流が供給されていないときには、注目されない値である。 回動式音響トランスデューサアセンブリ21では、回動の振幅は、所定の可聴 音レベルでは周波数と共に減少し、最も低い可聴周波数の音は存在せず、ほとん どの音はピーク以下の10dBから30dBのレベルで聴取される。これらの要 因の結果、多極ロータアセンブリ354のほとんどの移動範囲は最大値よりも1 0%以上低い値となる。第13図のロータの磁極セクタ375及びステータアセ ンブリ352の構造は、ステータの磁極の転流にヒステリシスが導入された場合 、トルクのリプルを低減しかつ付随する音の歪みを低減することができる。 第15aは、伝統的な電気的転流を表す模式図である。−Iから+Iに変化す るステータの主巻線401の電流Iは、縦座標に沿って表現されており、横座標 には多極ロータアセンブリ354の角度Φが表されている。Φが増加するとき、 あるΦの値ΦCに於て、ステータの主巻線を流れる電流Iの極性が、−Iから+ Iに反転する。f(Φ)としての電流Iの通路は、461、462及び463か らなる。多極ロータアセンブリ354の回転が反転したとき、ステータの主巻線 401の電流Iは同じ回動位置ΦCに於て反転し、f(Φ)としての電流の通路 は463、462、及び461となる。このような同一の電流パスを電流が順方 向と逆方向に流れるということは理想的なことであり、既に上述されたように、 ステータ巻線のインダクタンスと、電 源回路のインピーダンスとの相互作用、及びステータアセンブリのヒステリシス によって、本来は達成されない。その結果、転流時のトルクのリプルが生ずる。 磁束は、双方向の破線465によって示されているように、ステータの主巻線4 01のインダクタンス及び電流供給増幅器429のインピーダンスの効果を最小 にするために、ステータの主巻線401のインダクタンス及び電流供給増幅器4 29のインピーダンスの時定数よりも十分に長い時間をかけて緩やかに反転する が、しかしこの効果は、巻線を流れる電流の向きが反転するときに、モータのト ルクに事実上のギャップを生ずることとなる。 二種類の変化、即ち−Iから+Iへの変化と、+Iから−Iへの変化のための 電流路は、第15b図に示されているように隔てることができる。−Iから+I への変化が回動位置ΦC1で起きるとき、f(Φ)として471、472、474 の電流路が形成され、+Iから−Iへの変化が角度位置ΦC2で生じるとき、f( Φ)として474、473、及び471の電流路が形成される。ΦC1とΦC2との 間の転流のヒステリシスによって、多極ロータアセンブリ354は、転流が生じ ることなしにΦC1とΦC2との間を回動し、多極ロータアセンブリ354に転流ト ルクのリプルが発生せず、トルクのリプルを原因とする歪みが発生しない。電流 路475及び476によって表されているような緩やかな転流が、転流の発生し ない領域がΦC3がΦC4までの部分 に減少するにもかかわらず、転流しているステータの磁極368と重ならないロ ータの磁極セクタ375の部分で転流が生じるときに、ステータ全体の磁界の誘 導効果を低減するために用いられる。 回動式音響トランスデューサアセンブリ31に対する典型的な応用例では、第 13図及び第14図に例示されている48個の極を有する例に於て、ヒステリシ ス角ΦC2−ΦC1は、ステータの極368及び隣接するステータの溝370の幅に 等しい7.5°となる。これは、多極ロータアセンブリ354の最大の移動範囲 が約120度である、最も低い周波数20Hzにおいては、転流は、ピークの出 力から−24dB(16:1)で始まるように制限され、多極ロータアセンブリ の移動範囲が4分の1に低減された、周波数80Hzでは、電流の変化はピーク の出力から−12dB(4:1の減少率)で始まる。音の出力レベルが更に6d B低下すると、転流は停止する。高品質のブラシによって転流されたモータが、 音のレベルのが低下と共に増加する相対的な歪みと共に、許容できないレベルの 歪みを発生させる(10%以上)、ピーク以下の聴取音レベル10dBから30 dBでは、本発明のブラシレス整流子モータは、1%の領域内で歪みを有する転 流領域から、上述されたディアーサンバルの検流計型トルクモータによって駆動 された場合と類似する無転流状態に移動する。−30dB以下では、の転流によ って誘導された歪みは、この無転流 領域では転流が発生しないので増加することはない。 転流以外の原因から生ずるトルクのリプルは、例えばステータの磁極アセンブ リの不均一な磁束分布は、転流が行われていないときに持続するが、第13図に 例示されているような軸方向に空隙を有するブラシレス整流子トルクモータ35 0では、通常の方法によって、ステータの磁極368を増加し、ロータの磁極セ クタ375の周縁部及びステータの磁極368を、モータの長手方向の軸358 と直交する平面内の半径方向の整合から傾斜させることによって低減される。リ プルを低減する他の技術には、異なる角度の範囲を形成するロータの磁極セクタ 375を使用すること、モータの長手方向の軸を挟んで半径方向に向かい合って 配置されたロータの磁極セクタ375の組を不均一な角度に配置すること、例え ば、一対の半径方向に向かい合ったロータの磁極セクタ375を、ステータの磁 極368及びステータの巻線スロット370の合計の幅の1/2の長さだけオフ セットすることが含まれる。 本明細書に記載された軸線方向に空隙を有するブラシレス整流子トルクモータ 350は、回動式音響トランスデューサアセンブリ21に用いる場合、検流計型 トルクモータの代わりを十分になすものである。検流計型のトルクモータに対す る上述されたトルクを線形化するための技術は、軸線方向に空隙を有するブラシ レス整流子トルクモータにも用いることができ、ブラシレス整流トルクモータ3 50 の固有のレベル以下に歪みのレベルを低減し、強磁性体材料の飽和の効果が、ス テータの主巻き線401の変化によって部分的に補償されているので、線形なト ルクの範囲を増加させる。動作範囲内の移転位置Φは、モータを組み立てた後に 別個に設定され、かつ定期的に設定されるので、これらのトルクを線形化する技 術は、個々のモータの特性を補償する。補償されたモータの特性として、動作時 にステータの単一の磁極368の上に生じた小片などの不都合が含まれる。静止 摩擦用の磁束パルスの設備は、別個のステータのパルス巻き線402を用いるこ とによって簡略化される。 一般に、本発明の装置は、さまざまな羽根及び開孔部の構造を備えた開孔部の 形成された堅いシリンダ内を回動する堅い可動羽根を備えた剛性を備えた構造を 有し、かつマイクロコンピュータによって制御されたトランスデューサとして特 徴づけられ、このトランスデューサは、80Hzの高い周波数でのクロスオーバ ー点から可聴周波数域の下限である20Hzよりも十分に低い周波数の歪みの少 ない音を再生することができる。小型のキャビネットを用いているにもかかわら ず、その動作周波数内及びその動作周波数よりもわずかに低い周波数での周波数 応答は、ネガティブフィードバックを用いることなしに、共振を発生せず概ね平 坦となっている。 本発明は、回動可能なシャフトとこのシャフトに取り付 けられた可動羽根とを含む概ね円筒形のチャンバに関して説明されてきたが、こ のチャンバの形状は他の適切な形状であっても良い。例えば、ある特定の環境で は球状のチャンバが適切であり、またトロイド型のチャンバまたは部分的に球状 またはトロイド型であるチャンバが用いられても良い。例えば、その両端部部が 切除され平坦な両端を備えた中心部分が球状となっている球状のチャンバを用い ることができる。 第16図及び第17図にはそれぞれ、垂直断面が円形のトロイド型の開孔部を 有するチャンバ及び軸に直行する2つの平行な平坦な端面を備えた球状のチャン バが例示されている。 第16図は、本発明の原理を具体化したトロイド型のチャンバの分解図である 。第16図では、トロイド型のチャンバ551は、上側部分551aと、下側部 分551bとを含む。チャンバ551内には、ディスク559によってシャフト 561に連結された可動羽根571及び572が取り付けられている。シャフト 561は、このシャフトを往復回動運動させるモータに接続されており、羽根7 1及び572は、シャフト561を中心として始めに時計方向に回動し、次に反 時計方向に回動する。トロイド型のチャンバの下側部分551bに設けられた開 孔部567及び568は、可動羽根571または572が対応する開孔部に近づ くかまたは対応する開孔部から遠ざかるかに応じて、 トロイド型のチャンバ551から空気を排出するかまたはトロイド型のチャンバ 551内へ空気を吸引する。トロイド型のチャンバ551の上側部分551a設 けられた開孔部566及び564も、上述された開孔部567及び568と同様 に働く。固定羽根562は、トロイド型のチャンバ551の上側部分551aの 内側面に開孔部566に隣接して取り付けられている。従って、可動羽根572 が固定羽根562に近づくとき、空気は開孔部566を通してトロイド型のチャ ンバ551から排出される。同時に、可動羽根571が開孔部564に近づくと き、固定羽根562に対して半径方向に向かい合う位置に配置された開孔部56 4に隣接して取り付けられた固定羽根563(図示されていない)が、可動羽根 571が開孔部564に近づくとき、変位した空気を開孔部564から排出する 。一方、羽根571が開孔部564に向かって移動するとき、トロイド型のチャ ンバ551の下側部分551bに設けられた開孔部567を通して空気が吸引さ れ、同時に可動羽根572が開孔部566に向かって移動し、トロイド型のチャ ンバ551の下側部分551bに設けられた開孔部568を通してトロイド型の チャンバ内に空気が吸引される。固定羽根562及び563(図示されていない )は、可動羽根572が固定羽根562に近づくとき、変位した空気が開孔部5 67ではなく開孔部566を通してチャンバ551の外に排出されるようにトロ イド型のチャンバ551の 下側部分551の内側面に連結されている。 第17図は、その頭部及び底部が除去されて平坦な上側面662aと、この平 坦な上側面662aと平行な平坦な下側面662bとが形成された球状のチャン バ661の分解図である。面662a及び662bは、回動可能なシャフト66 1の軸に直交している。可動羽根671及び672は、シャフト661に取り付 けられたハブ669によって回動可能なシャフト661に取り付けられている。 シャフト661が、モータによって駆動され回動往復運動をするとき、可動羽根 671及び672は、始めにある向きに回動し、次に始めの向きとは逆向きに回 動する。固定羽根662と半径方向に向かい合う位置に配置された固定羽根66 3(図示されていない)は、チャンバ661の内側面に取り付けられている。固 定羽根662及び663は、シャフト661と、可動羽根671及び672との 回動の向きに応じて、開孔部664、666、668及び670(図示されてい ない)を通して、チャンバ661内に空気を吸引するか、またはチャンバ661 から空気を排出する。従って、可動羽根671が、(球形のチャンバの下側部分 661b及び上側部分661aの内側面に取り付けられた)固定羽根662へ向 かって回動するとき、空気は開孔部664を通してチャンバ661の外へ排出さ れる。また、空気は可動羽根672によって開孔部666を通してチャンバ66 1の外へ排出される。シャフト661が逆の向きに 回動するとき、開孔部664及び666を通して空気がチャンバ661内に吸引 され、開孔部668及びチャンバ661の下側部分662bの開孔部668とは 半径方向に向かい合う位置に形成された開孔部670を通して空気がチャンバ6 61と排出される。 第16図及び第17図の実施例は、本発明の原理に基づく2つの回動式音響ラ ジエターを例示している。 本発明の特定の実施例についてこれまで説明してきたが、本発明の他の実施例 もこれまでの説明から明らかとなる。これまで開示された実施例に対するさまざ まな変形及び変更が、本発明の技術的視点を逸脱することなしに実施できる。
【手続補正書】特許法第184条の7第1項 【提出日】1993年8月30日 【補正内容】請求の範囲 1.供給された電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トランスデュー サ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリであって、所定の軸を中心として円筒形の側 壁と端部の壁とを有する概ね円筒形のチャンバと、シャフトと、前記所定の軸を 中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取り付るためのベ アリングと、前記端部の壁の間に延在すると共に前記シャフトに取り付けられた 円筒形ハブと、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを備え、前記シャフト と、前記ハブと、前記可動羽根がロータアセンブリを形成する、前記回動式音響 ラジエータアセンブリと、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられると共に、 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記可動羽根の運動に応じて、前記円筒形のチャン バ内へ空気を吸引し、かつ前記円筒形のチャンバから空気を排出するための前記 円筒形のチャンバの前記壁に設けられた開孔部を有し、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを往復回動運動させるための前記シャフトに連結された トルクモータと、 前記ロータアセンブリの位置を検出するための位置エンコーダと、 前記トルクモータと前記位置エンコーダとに機能的に接続されたマイクロコン ピュータであって、前記供給された電気信号と、前記マイクロプロセッサから出 力された前記供給された電気信号の補正値とから、前記トルクモータを駆動する ための駆動信号を出力するマイクロコンピュータとを更に有することを特徴とす る回動式音響トランスデューサ装置。 2.利用者の環境内で用いるキャビネットと、 前記回動式音響ラジエータアセンブリを前記キャビネットに機能的に取り付け る取付手段であって、前記開孔部のうちのある開孔部が前記キャビネットに向か って開き、前記開孔部うちのある開孔部が、前記キャビネットの外部に向かって 開き、前記ロータアセンブリの回動に応じて前記利用者の環境へ向けて空気を排 出し、かつ前記利用者の環境から空気を吸引する、前記取付手段とを有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 3.利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気の流れ及び前記開孔部からの 空気の流れを減速し、かつ前記空気の流れの向きを変更するための、前記回動式 音響ラジエータの近傍に配置されたデフューザ・アッテネータ手段を有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 4.前記デフューザ・アッテネータ手段が、 前記デフューザ・アッテネータを通過する空気の流れの雑音を低減するための 音響吸収材を含むことを特徴とする請求項3に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 5.前記マイクロプロセッサが、 前記ロータアセンブリの周方向の移動範囲の中央に前記回動アセンブリの平均 位置を保持するための、前記トルクモータへ出力される前記駆動信号の一部とし て中央配置信号を出力する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動 式音響トランスデューサ装置。 6.前記マイクロコンピュータが、 前記駆動信号を適切に変形することによって、前記ロータアセンブリの前記可 動羽根と前記固定羽根とが接触することを防止する手段を有することを特徴とす る請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 7.前記マイクロコンピュータが、 モータのトルクの線形性を前記ロータアセンブリの周方向の位置に換算し、任 意のモータのトルクの非線形性を補償するために前記供給された電気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 8.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気のコンプライアンスを測定 し、前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償するために前記供給された電 気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1の記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 9.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気の漏洩を測定し、前記空気 の漏洩を補償するために前記供給された電気信号を操作する手段を有することを 特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 10.前記マイクロコンピュータが、 前記ベアリングが停止する前の前記ベアリングの回動の範囲及び回動の速度と 、前記供給された電気信号の局部的なピーク及び平坦な部分での前記ベアリング の停止時間との関数としてベアリングの静止摩擦を測定し、前記供給された電気 信号を操作して、前記駆動信号を前記トルクモータに供給し、前記ベアリングが 再び回動するときに前記ベアリングの静止摩擦に打ち勝つトルクを前記トルクモ ータに発生させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響ト ランスデューサ装置。 11.前記マイクロコンピュータが、 ベアリングの停止を防止するために前記供給された電気信号の局部的なピーク 及び平坦な部分でのベアリングの回動を続けるための超低周波信号を、前記トル クモータに前記駆動信号の一部として供給する手段を有することを特徴とする請 求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 12.前記供給された電気信号を数ミリ秒遅延させて、前 記供給された電気信号が前記マイクロコンピュータによって前記トルクモータに 供給される前に、前記供給された電気信号をサンプリングしかつ評価することに よって、前記ベアリングの静止摩擦の制御を容易にする手段を有することを特徴 とする回動式音響トランスデューサ装置。 13.前記マイクロコンピュータが、 前記トルクモータのアーマチャの温度を検知し、前記トルクモータに供給され る前記駆動信号の一部として超低周波信号を供給して、前記ロータアセンブリを 超低周波数で振動させて、前記トルクモータを冷却する手段を有することを特徴 とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 14.前記マイクロコンピュータが、 前記トルクモータに供給される前記駆動信号の前記中央配置信号を変形する超 低周波信号を出力して、前記トルクモータ及び前記ロータアセンブリの動作中心 をインデックス位置を中心として緩やかに移動させ、前記ベアリングの磨耗を分 布させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデ ューサ装置。 15.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形のチャンバ内に前記シャ フトを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根を更に有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記円筒形のチャンバの前記端部を貫通して前記固 定羽根の各々に隣接して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方 の側面に於て前記端部の一方の壁に設けられた開孔部と隣接し、かつ他方の側面 に於て前記端部の他方の壁に設けられた開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに 応じて、前記円筒形のチャンバ内への空気の流れ、及び前記円筒形のチャンバか らの空気の流れを可能とすることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ 。 16.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根に間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバは、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバの 端部の壁を貫通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方の側 面に於て前記円筒形のチャンバの前記一方の端部に設けられた開孔部と隣接し、 他方の側面に於て前記円筒形のチャンバの他方の端部の壁に設けられた開孔部と 隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記シリンダ内への空気の流れ及び前記シ リンダからの空気の流れを可能とし、前記円筒形チャンバは前記固定羽根の各々 に隣接して前記円筒形の側壁に形成された開孔部を更に有することを特徴とする 回動式音響ラジエータアセンブリ。 17.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間の前記チャンバ内に取り付けられ、前記円筒形側壁と前記ハ ブと前記端部との壁との間に延在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形チャンバ、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバを貫 通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々が、一方の側面に於いて前 記側壁に形成された開孔部と隣接し、かつ他方の側面に於いて前記端部の壁に形 成された開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形のチャンバへ の及び前記円筒形のチャンバからの空気の流れを可能とすることを特徴とする回 動式音響ラジエータアセンブリ。 18.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバを 構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けらた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられ、かつ前 記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記可動羽根と前記固定羽根の各々が、有限の厚さ及び第1の面と第2の面と 、前記第1の面と前記第2の面との間の中心の平面とを有し、前記中心の平面が 少なくとも4個の角部を有し、前記可動羽根及び前記固定羽根の一方が、前記端 部の壁に当接する前記中心の平面の少なくとも4個の前記角部と、前記円筒形の ハブに当接する2個の角部と、前記円筒形の側壁に当接する2個の角部とを有し 、前記羽根の前記中心の平面は、前記所定の軸線からなる直線と、 前記中心の平面の前記4個の角部の1つからなる点によって画定される4個の表 面が2つ以上の平面上に配置されるように構成され、 前記円筒形チャンバは、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの 及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とする、前記円筒形チャンバの 前記壁に設けられた開孔部を有することを特徴とする回動式音響ラジエータアセ ンブリ。 19.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバ を構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 、前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根と を更に有し、 前記円筒形チャンバは、前記端部の壁及び前記側壁の少なくとも何れかを貫通 して前記円筒形チャンバ内に向かって開いた開孔部を有して、前記可動羽根の動 きに応じて前記円筒形チャンバへの及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを 可能とし、前記円筒形チャンバの壁に設けられた前記開孔部のうちのある開孔部 が、前記所定の軸の方向から見て、共通の扇型をなすように少なくとも部分的に 重なり合うことを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 20.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有し、円筒形チャンバ を形成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられかつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバが、前記円筒形チャンバの前記端部の壁を貫通する開孔部 を有し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び円筒形チャン バからの空気に流れを可能とし、前記開孔部を通過する空気の流れが前記トルク モータを通過して前記トルクモータを冷却するように、前記開孔部が配置されて いることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 21.供給されたオーディオ信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリと、トルクモータとを有し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 所定の軸を中心とする円筒形の側壁と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構 成する概ね円筒形の構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取 り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取 り付けられると共に前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延 在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形手段が前記壁の少なくとも一部を貫通する開孔部を有し、前記可動 羽根の動きに応じて前記シリンダへの及び前記シリンダからの空気の流れを可能 とし、 前記トルクモータが、前記シャフトに接続されて、前記供給された電気信号に 基づいて往復回動運動を供給し、 前記トルクモータが、前記トルクモータのシャフトと、前記トルクモータのシ ャフトに取り付けられたアーマチャと、前記トルクモータのシャフトに取り付け られた絶縁材料から構成されたキャプスタンと、前記キャブスタンに互いに間隔 をおいて固定され、かつその第1の端部が前記アーマチャに接続され、その第2 の端部が導電性の板ばねによって支持されると共に張力を与えられた第1の導電 性金属小片及び第2の導電性金属小片とを有し、 前記キャプスタンが限定された範囲に亘って回動し、一方前記金属小片と前記 板ばねとの間に電気的な接続が保たれ、 前記供給された電気信号を前記板ばねに供給するための接続手段を更に有する ことを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置。 22.利用者の環境内で電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサであって、 回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータであっ て、前記回動式音響ラジエータアセンブリが、所定の軸を中心とする円筒形側壁 と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構成する概ね円筒形のチャンバを有する 、前記回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記円筒形手段が、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び 前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とするべく、前記円筒形チャンバに 向かって開く開孔部及び前記利用者の環境に向かって開く開孔部を有し、 前記トルクモータが前記シャフトに連結され、かつ前記供給された電気信号に 基づいて往復可動運動を供給し、 前記利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気に流れ及び前記開孔部から の空気の流れの向きを変更し、かつ前記空気の流れを減速するために、前記音響 ラジエータの 付近に配置されたディフーザ・アッテネータ手段を更に有することを特徴とする 回動式音響トランスデューサ。 23.前記ディフーザ・アッテネータ手段が、前記ディフーザ・アッテネータ手 段を通過する空気の流れの雑音を低減する音響吸収材を含むことを特徴とする請 求項22に記載の回動式音響トランスデューサ。 24.回動式音響トランスデューサ装置を用いて、供給された電気信号から低周 波数音を再生する方法であって、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 円筒形チャンバを形成する外装部であって、前記円筒形チャンバが、前記円筒 形チャンバに取り付けられた1組の固定羽根と、前記円筒形チャンバ内に配置さ れると共に1組の可動羽根を備えたロータアセンブリとを備え、前記円筒形チャ ンバと連通する開孔部を有する前記外装部と、 前記ロータアセンブリを回動往復運動させるために前記ロータアセンブリに連 結されたトルクモータ手段と、 前記供給された電気信号を受け取り、かつ駆動信号を前記トルクモータに供給 し、前記ロータアセンブリの位置を含む回動式音響トランスデューサの物理的特 性に関するデータを記憶した少なくとも1つの情報テーブルを備えたメモリを有 するマイクロコンピュータとを有し、 前記低周波音を再生する方法が、 前記マイクロコンピュータによって前記ロータアセンブリの前記位置を検知し 、前記少なくとも1つの表からデー タを読み出す過程と、 検知されたロータアセンブリの位置と、前記少なくとも1つの表から読み出さ れたデータとを用いて、前記ロータアセンブリの動作を制御する過程とを有する ことを特徴する低周波音を再生する方法。 25.前記回動式音響トランスデューサ装置の物理的な特性を測定する過程と、 前記回動式音響トランスデューサ装置が動作している間に、参照するための別 の表をマイクロコンピュータのメモリ内に形成する過程とを有することを特徴と する請求項24に記載の方法。 26.前記回動式音響トランスデューサ装置が動作中に、参照するためのマイク ロコンピュータのメモリ内の前記別の表を更新する過程を有することを特徴とす る請求項25に記載の方法。 27.前記ロータアセンブリの回動範囲の中央に前記ロータアセンブリの平均位 置を保持するべく、前記トルクモータへの前記駆動信号にマイクロコンピュータ を用いて中央配置信号を出力する過程を有することを特徴とする請求項24に記 載の方法。 28.前記マイクロコンピュータによって、前記供給された電気信号を操作する ことによって、前記ロータアセンブリの前記可動羽根と前記固定羽根とが接触す ることを防止する過程を有することを特徴とする請求項24に記載の方 法。 29.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータの線形性を前記ト ルクモータの回動位置の関数として換算し、前記供給された電気信号を操作して 前記トルクモータの非線形性を補償する過程を有することを特徴とする請求項2 5に記載の方法。 30.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの前記位置の 関数として前記チャンバ内の空気のコンプライアンスを測定し、前記供給された 電気信号を操作して前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償する過程を有 することを特徴とする請求項25に記載の方法。 31.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの位置の関数 として空気の漏洩を測定し、前記供給された電気信号を操作して測定された任意 の空気の漏洩を補償する過程を有することを特徴とする請求項25に記載の方法 。 32.前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを回動可能に取り付けるための、静止摩擦を有するベア リング手段と、 前記ベアリング手段が停止する前に前記ベアリング手段の回動の範囲及び速度 の関数として前記ベアリング手段の静止摩擦を測定する手段とを有し、 前記マイクロコンピュータによって前記ベアリングの静止摩擦を測定する過程 と、 前記ベアリングが停止した後に再び回動する時に、前記静止摩擦に打ち勝つた めのトルクを供給するために前記供給された電気信号を操作する過程とを更に有 することを特徴とする請求項26に記載の方法。 33.前記マイクロコンピュータを用いて、前記ベアリングの回動の停止が続く 前に、前記電気信号の局部的な波形のピークでのベアリングの回動を継続するた めに、前記トルクモータへ供給される前記駆動信号として超低周波信号を出力す る過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の方法。 34.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータに供給される前記 駆動信号を遅延し、前記供給された電気信号が前記トルクモータに出力される前 に前記供給された電気信号をサンプリング及び評価することによって、前記ベア リングの前記静止摩擦の制御を容易にする過程を更に有することを特徴とする請 求項26に記載の方法。 35.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータのアーマチャ温度 を検知し、前記測定されたアーマチャ温度に応じて前記駆動信号として超低周波 信号を出力し、前記トルクモータを冷却するために前記ロータアセンブリを超低 周波数で振動させる過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の超低 周波音の再生方法。 36.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータ及び前記ロータア センブリへの前記駆動信号の前記中 央配置信号を変調する超低周波信号を発生し、前記ロータアセンブリの前記動作 中心を緩やかに移動させて、前記ベアリングの磨耗を分布させることを特徴とす る請求項27に記載の方法。 37.1組の固定羽根と、端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有 する円筒形ハウジングに取り付けられた1組の可動羽根を用いることによって、 供給された電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、かつ空気の流れを迅速に前記端部の開孔部に向けて、かつ前記端部の開 孔部から通過させ、低周波音を発生する過程を有することを特徴とする低周波音 を発生する方法。 38.端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有する円筒形ハウジン グ内に取り付けられた1組の固定羽根と、1組の可動羽根とを用いて、供給され た電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、低周波音を発生し、前記開孔部のうちのある開孔部に向かう空気の流れ 及び前記ある開孔部からの空気の流れを減速しかつ前記空気の流れの向きを変更 する過程を有することを特 徴とする低周波音を発生する方法。 39.前記開孔部のうちの前記ある開孔部に向かう空気の流れ及び前記ある開孔 部からの空気の流れから高周波雑音を吸収する過程を有することを特徴とする請 求項38に記載の方法。 40.前記開孔部のうちの前記ある開孔部への空気の流れを遮断する過程を更に 有することを特徴とする請求項38に記載の低周波音を発生する方法。 41.プラシレス整流子トルクモータであって、 所定の軸に沿って延在するシャフトと、 位置センサと、 複数の永久磁化されたロータの磁極セクタを有し、かつ回動するように前記シ ャフトに取り付けられたロータと、 互いに交互に配置された複数のステータの磁極と複数のステータの巻き線スロ ットとを備えたステータとを有し、 前記ステータのスロットは、制御信号に応答して個々の電力増幅器によって電 力を供給されたステータ巻き線を備え、 前記ステータは、前記位置センサによって前記ロータの角度位置を検知するこ とによって制御されて、前記ステータの巻き線間で転流を行い、 前記ロータの磁極セクタの各々は、前記ステータの複数の磁極と軸線方向に整 合し、かつ隣接する前記ロータの磁極セクタからは、前記ステータの選択された 個数の磁極の 幅だけ隔てられて配置されるように、前記ロータの磁極セクタの各々が構成かつ 配置されており、 動作中に、電気的に制御された転流が、前記ロータの磁極セクタと軸線方向に 整合していない前記ステータの巻き線で行われることを特徴とするプラシレス整 流子トルクモータ。 42.前記ステータの巻き線間での電気的に制御された転流が、前記ロータの角 度位置を電気的に検知して制御されながら、前記ロータが回動する間に緩やかに 行われることを特徴とする請求項41に記載のプラシレス整流子トルクモータ。 43.プラシレス整流子トルクモータであって、 動作中に、前記ステータの巻き線を流れる電流の極性の所定の方向の変化に対 して、所定のステータ巻き線の転流がある角度位置にて生じ、前記ステータの巻 き線を流れる電流の極性の前記所定の方向とは逆向きの変化に対して、前記所定 のステータの巻き線の転流が他の角度位置にて生じ、前記所定のステータの巻き 線に対する前記2つの転流の角度位置の間に、角度ギャップまたはヒステリシス が存在することを特徴とするブラシレス整流トルクモータ。 44.動作中に、ステータの巻き線の相間で発生する転流は、前記ロータの角度 位置を電気的に検知することによって制御されながら、前記ロータが回動する間 に緩やかに行われることを特徴とする請求項43に記載のブラシレス整 流子トルクモータ。 45.前記トルクモータの線形性を前記角度位置の関数として換算し、電流を供 給し、かつ前記トルクモータの非線形性を補償するための前記制御信号を操作す るマイクロコンピュータ制御手段を有することを特徴とする請求項41に記載の ブラシレス整流子トルクモータ。 46.前記ステータの主巻き線とは別個の、前記ステータの静止摩擦用パルス巻 き線を含むことを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 47.偶数個のロータの磁極を有し、前記モータの長手方向の軸に対して半径方 向に向かい合うように配置されたロータの磁極が、異なる角度変位をもって配置 されていることを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 48.供給された電気信号に応じて音を発生する回動式音響トランスデューサ装 置であって、 開孔部の形成された1つまたは複数の壁を備えたチャンバであって、前記1つ または複数の壁を通して前記チャンバへの及び前記チャンバからの空気の流れを 可能とする、前記チャンバと、 前記チャンバ内に回動可能に取り付けられたシャフトと、 前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと共にロータアセンブリを形成す る可動羽根と、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に 取り付けられ、かつ前記1つのまたは複数の壁と前記シャフトとの間に延在する 固定羽根と、 前記ロータアセンブリを回動運動させるために前記シャフトと連結されたモー タと、 前記ロータアセンブリの位置を表す位置信号を発生する位置エンコーダと、 前記回動式音響トランスデューサ装置の特性及び前記位置信号に基づて、前記 供給された電気信号を補正することによって、前記モータの動作を制御するマイ クロコンピュータとを有することを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置 。 49.前記チャンバが球状の形状を有することを特徴とする請求項48の記載の 回動式音響トランスデューサ装置。 50.前記チャンバがトロイド型の形状を有することを特徴とする請求項49に 記載の回動式音響トランスデューサ装置。 51.前記チャンバが、ある面積を前記面積と同一平面上にある軸を中心として 、回動することによって形成された表面によって画定される外周面を有すること を特徴とする請求項48に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 52.前記ある角度位置及び前記他の角度位置は各々、関連する前記角度位置で のステータの巻き線を流れる電流の極性が変化するときの、前記モータの前記ト ルク及び前記角速度の関数となっていることを特徴とする請求項43に 記載のブラシレス整流子トルクモータ。 【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年2月21日 【補正内容】 明細書 回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法産業上の利用分野 本発明は、回動式低周波音再生装置及び低周波音再生方法に関し、より詳しく は、可聴周波数域の始めの2オクターブの音を再生するためのコンピュータによ って支援された回動式電気機械的なトランスデューサ及び電気機械的な変換方法 に関する。発明の背景 20Hzから80Hzまでの可聴低周波音の始めの2オクターブを再生するこ とは、大量の空気の移動を必要とするので、長年に亘る課題であった。所定の音 量の低周波音を再生するためには、再生された音の周波数が2分の1となるごと に、2倍の量の空気を移動させなければならない。 これまでに、多くの解決策が試みられてきた。高いコンプライアンスサスペン ションを備えたボイスコイル・コーンラウドスピーカが用いられてきた。しかし 、長いコーンを通過する必要があるために、線形性を得ることが困難であった。 非線形性によって、再生された低周波音による再生された高周波数音の変調であ る相互変調での歪みを生み出す。低周波数音を生み出すための本格的な試みによ って、「サブウーハー」ラウドスピーカを用いて、高周波数音から低周波数の2 オクターブの音が分離された。 直接ラジエータ式ラウドスピーカは最高で数パーセント の効率を有し、体積が100分の数立方メートル(数立方フィート)の大型キャ ビネットで、3.66〜9.14m(12〜30インチ)のフレームサイズのサ ブウーハとして、このラウドスピーカが用いられてきた。必要な供給電力もまた 大きく、典型的には数百Wである。サブウーハの低周波応答は、ボイコイルを支 持する「スパイダ」のコンプライアンスと、コーンの柔軟な枠と、もし使用され ている場合、閉鎖されたキャビネット内の空気のコンプライアスとの組み合わせ からなるポイスコイルコーンの質量の共鳴によって限定される。ラウドスピーカ をその低い共鳴周波数以下で駆動することは難しく、これらとともに、出力音の 周波数に実質的な下限値が設けられる。ボイスコイルの動きを制御するクローズ ドループ(ネガティブフィードバック)サーボ機構が用いられ、これらの効果を 低減するが、しかしコーン及び柔軟な枠が、音の振幅が大きい場合に望まれない モードに撓むことを防止できないので、ひずみが発生することによって利用可能 な出力が制限される。 劇場、またはスタジオに於いて、通常のボイスコイル・コーントランスデュー サによって駆動されるホーン型ラジエータは、30%から50%の効率を有し、 サブウーハとしても用いられてきた。このような各場所における制限は、好まし い性能を得るために、ホーンのマウスの周囲の長さが、最も低い周波数の再生音 では、例えば20Hzでは、再生音の波長15.24m(50フィート)以上と ほぼ同 程度でなければならない。最近では、米国特許第4,564,727号明細書に 開示された形式のホーンが、プーリ、ベルト及びコーンの構成を介して冷却され た外部のサーボモータによって駆動され、音調が一様に保たれた音を出力するこ とができる。 ごく最近では、米国特許第4,763,358号明細書に、正変位回転ペーン ポンプを使用することが開示されている。このポンプの寸法が適切な場合、周波 数が可聴限界の20Hz以下の利用可能な音を発生させることができる。回転ベ ーンポンプは、ホーンを駆動するために用いることもできる。必要とされるホー ンの開口部の寸法によって、このホーンが利用者の個々の環境に於いて使用でき ないものとなっている。直接ラジエータとして用いられた場合、回転ベーンポン プの効率は、ボイスコイル・コーン直接ラジエータの効率と同程度となる。高出 力時には、入力のほとんどが通常は閉鎖キャビネット内で熱として消費されなけ ればならない。しかし、回転ベーンポンプの体積効率は、ボイスコイル・ラウド スピーカの体積効率よりも高く、その理由は回転ベーン装置の内部の体積のほと んどが羽根によって移動させられ、かつこの装置の体積が大きいためである。そ の側壁に全長に亘る開孔部のみが設けられたポンプの構造は、便利ではない。モ ータの摩耗及び雑音、ベアリングの雑音、及びシールからの空気の漏洩の雑音が 、利用者の静かな環境、即ち家庭内または自動車内では問題と なる。公称値で、直径0.381m(15インチ)、長さ0.229m(9イン チ)の回動式音響ラジエータは、1回のストローク当たり、従来の直径0.38 1m(15インチ)のラウドスピーカの6倍の体積の空気を移動させるので、開 孔部の乱流の雑音を防止する必要がある。 羽根が移動を線形化し、出力される音と等しい周波数帯で動作するネガティブ フィードバックの情報を提供するための、回動式音響ラジエータ用の位置検知に つてこれから説明される。この方法は中間またはニュートラルの位置で線形であ る、ボイスコイル・コーンラウドスピーカで効果的に用いられてきた。回動式音 響トランスデューサは、中間位置で線形ではない。回動装置の支持ベアリングは 、動摩擦の数倍の静止摩擦を有し、これらの静止摩擦及び動摩擦は温度及び時間 の経過によって変化する。ベアリング自体ではなく用いられている潤滑油によっ て決定される動摩擦は、回動速度ともに増加する。 ベアリング、スリップリング、及びモータブラシの静止摩擦は、出力の振幅が 小さいときに歪みを生み出す。(停止状態からの)全体の離脱トルクは、通常は 、モータのトルク全体の約2%であるが、音声出力レベルが20dB低下したと き、モータのトルク全体の20%となり、出力が低下するにつれて、相対的な歪 みのレベルが増加する。娯楽の音楽のダイナミックレンジは通常40dBから5 0dBなので、中程度の振幅若しくは小さい振幅でのこのよう な歪みは重大な問題となる。音声出力の振幅がモータのアーマチャの回動位置の 不連続関数となるので、モータの磁界の転流による不連続性及び不規則性もまた 、振幅の小さい音声出力の歪みを予測できないものとする。 これらの非線形性を利用者が受け入れることのできるレベル内に保つために適 したネガティブフィードバックは、14dB若しくはそれ以上であり、300H z若しくはそれ以上の周波数でのゲイン1のネガティブフィードバックループを 意味する。そのような非線形の電気機械的要素及びネガティブフィードバックル ープの高い帯域幅を備えたサブウーハの寿命全体に亘って、安定性を保証するこ とは難しい。 音響トランスデューサを駆動するために用いられるとき、整流モータは特別な 問題を引き起こす。回動式音響トランスデューサにモータを用いた場合、整流モ ータの歪みが発生する主な原因である、トルクの歯またはトルクのリプルは、以 下トルクのリプルと呼ばれ、この整流モータの特徴を低減するために、様々な種 類の技術が用いられてきた。このリプルは、回転方向に隣接して配置された整流 子片に接続された巻線がブラシによって短絡されたときに発生する。多極永久磁 石からなるロータと、多相のステータ巻線とを備えたブラシレスモータ、特にコ ンピュータメモリディスクドライブまたは本発明の回動式音響トランスデューサ などの整流のために用いることのできる正確な角度位置 に関する情報を備えたブラシレスモータは、機械的なブラシを用いた場合に生ず る角度位置に関する不正確性トルクのリプルを生ずること無しに転流することが できる。電気的な転流によって、転流中にステータの接続部の間に空隙が導入さ れ、相の切り換えを行う間にステータ巻線での誘導効果及び強磁性体のヒステリ シス効果が最小となることが、ジャンセン(Janssen)による米国特許第 4,703,236号に開示されている。電力増幅器などの1つの電源を共有す る多相モータの各極の別個の巻線は、ステータのすべての極が等しい巻線回路を 共有している従来の重ね巻き巻線若しくは波巻き巻線におけるように、各転流の 間にステータ巻き線の全体を乱すことはなく、1つ若しくは2つの極の集合への 転流が起きたときに、電磁気的な乱れを制限することができる。 トルクのリプルは、以下に説明するような正確な転流によって低減される。し かし、ブラシレスモータでは、ステータ巻線での転流はロータの極の周縁部に隣 接して発生し、ステータ巻線での転流は、ステータの極の磁束が反転し、かつス テータの極の磁束が、あるロータの磁極から次の磁極に移動するときに、トルク のリプルの発生源となる。トルクのリプルが発生する他の原因としては、磁極の 表面と巻線のスロットに分布した磁束が不均一であるため、ステータの磁極の表 面での磁束の変化と、磁極の磁気飽和とがある。これらのトルクのリプルの原因 は、ハートリッジ (Hertrich)による米国特許第4,874,975号明細書に開示され ているように、ステータの磁極数を増加し、互いに倍数または約数ではない個数 のロータの磁極及びステータの磁極を用いること、軸線方向に空隙が形成された モータでは通常の半径方向の配置からステータの磁極を変位させ、また半径方向 に空隙が形成されたモータでは通常の軸線方向の配置からステータの磁極を変位 させ、ステータの磁極の表面に凹部が形成されるようにステータの磁極の表面を 形成して、所望の磁束分布を形成することによって補償され、また、ゴートー( Gotoh)による米国特許第4,625,657号明細書に開示されているよ うに、ステータの極に対して多極ロータアセンブリが回動する時に発生する反復 的なパターンによって、ステータ巻線の励磁電流を変調することによって補償さ れてきた。 従って、使用者の環境により適した低周波音再生装置及び低周波音再生方法を 達成するべく、低周波音トランスデューサ、特に可動羽根トランスデューサに関 するこれらの問題を解決することが必要である。図面の簡単な説明 第1図は、本発明を組み込んだ回動式音響トランスデューサを組み込んだラウ ドスピーカのキャビネットの部分分解等角図である。 第2a図は、一部分が切り欠きされた回動式音響トランスデューサ装置の等角 分解図及び制御装置の概略図である。 第2b図は、回動式音響トランスデューサの制御装置のブロック図である。 第3図乃至第8図は、一部分が切り欠きされた回動式音響トランスデューサア センブリの分解等角図である。 第9図は、一部分が切り欠きされた、本発明に基づく回動式音響トランスデュ ーサのより詳しい実施例の分解図である。 第10図は、第9図に例示されたアーマチャの等角図である。 第11図は、本発明の回動式音響トランスデューサ装置のある実施態様に基づ く他のラウドスピーカキャビネット及びディフューザ・アッテネータの部分分解 等角図である。 第12図は、分解されていない状態での第11図の線12−12に沿った断面 図である。 第13図は、ロータの磁極セグメントとステータの磁極との関係を表す、軸線 方向に空隙を形成された多極ブラシレストルクモータの電子計算機を用いて描い た部分分解等角図である。 第14図は、軸線方向に空隙が形成された多極ブラシレスモータの巻線のパタ ーン及び関連する駆動回路の模式図である。 第15a図は、典型的な電気的に転流されるブラシレスモータのステータの巻 線の励磁電流の転流時に於ける変化を表す模式図である。 第15b図は、転流の変化時にヒステリシスが導入された、本発明の電気的に 転流されたブラシレスモータのステータ巻線の励磁電流の整流時の変化を表す模 式図である。 第16図は、中心に平坦な端部を備えた概ね球形のチャンバを有する回動式音 響ラジエータの、電子計算機を用いて描いた部分分解等角図である。 第17図は、トロイド型のチャンバを備えた回動式音響ラジエータの、電子計 算機を用いて描いた部分分解等角図である。好適な実施例の説明 本発明に基づく回動式音響トランスデューサ装置は、供給された音響信号に応 じて低周波音を再生するために用いられる。この回動式音響トランスデューサは 、回動式音響ラジエータアセンブリと、トルクモータと、位置センサと、マイク ロプロセッサとを有する。この装置はまた、支持キャビネットを有する。回動式 音響ラジエータアセンブリは、円筒形チャンバを形成するための円筒形の側壁と 、所定の軸を中心とする両端部の壁とを有する概ね円筒形の手段を有する。また シャフトが設けられており、このシャフトは、ベアリングによって円筒形チャン バの所定の軸を中心として回動するように円筒形手段に取り付けられている。円 筒形のハブがシャフトに固定されており、かつ両端部の壁の間に延在している。 可動羽根がシャフトに取り付けられている。このシャフト及びハブと可動羽根が 、ロータアセン ブリを形成している。固定羽根が、可動羽根の間のチャンバ内に取り付けられて おり、かつ円筒形の側壁とハブとの間、及び両端部の壁の間に延在している。円 筒形手段は、可動羽根の動きに応じて、円筒形チャンバ内に向かう、または円筒 形チャンバ外への空気の流れを可能とするために、円筒形チャンバの壁に設けら れた開孔部を有する。トルクモータは、可動羽根が、周方向に沿って往復回動運 動をするように、シャフトに連結されている。位置センサは、周方向の位置を直 接検知するか、または速度または加速度の積分値によって周方向の位置を間接的 に検知する装置であり、ロータアセンブリの位置を検知する。低コストで高い分 解能を提供するので、典型的な増分位置センサが用いられるが、代わりに絶対位 置センサが用いられても良く、この絶対位置センサは、以下に詳しく説明するよ うに別個のインデックスラインまたはインデックス手順を必要としない。マイク ロプロセッサが、トルクモータと位置センサとに接続されており、供給されたオ ーディオ信号に基づいてトルクモータの動作を制御する。トルクモータ、ベアリ ング、シール、及びキャビネットにおいて発生した非線形性は、位置センサ及び マイクロプロセッサによって測定され、供給されたオーディオ信号を調節する補 正信号が出力される。変位した空気は、トルクモータの冷却用として用いられて も良い。ディフューザ・アッテネータは、利用者側の空気の流れを低下させ、使 用される利用者側の開孔部の寸 法を小さくし、体積効率を増加する。ディフューザ・アッテネータは、羽根の周 縁部分での漏れ雑音及び開孔部での乱流雑音を減衰するために、音響吸収材によ ってその一部が形成されている。 より詳しく説明すれば、第1図に例示されているように、回動式音響トランス デューサ装置と呼ばれる回動式低周波音再生装置21は、回動式音響ラジエータ アセンブリ22と、トルクモータ23と、位置センサ24とを有し、この装置は キャビネット26によって支持されている。キャビネット26は、4枚の側壁2 7と、上部の壁28と、底部の壁29とからなり、直方体のキャビネットまたは 外壁を形成する。上部の壁28には開孔部31及び32が設けられている。回動 式音響ラジエータアセンブリアセンブリ22は、キャビネットの上部の壁28に 設けられた開孔部31及び32が、以下に説明される回動式音響ラジエータアセ ンブリ22に設けられた開孔部と整合するように、例えばボルト(図示されてい ない)のような適切な手段によってキャビネットの上部の壁28に取り付けられ ている。キャビネットの最小体積は、回動式音響ラジエータアセンブリの1スト ローク当たりに回動式音響ラジエータアセンブリ22が変位させる最大の空気の 体積の3倍から10倍の範囲内にある。ディフューザ・アッテネータ36は、キ ャビネットの上部の壁28の上に間隔を置いて配置された頭部の平坦なバッフル 37を有する。頭部のバッフル37は、 キャビネット26の上部の壁と概ね等しい面積を有し、キャビネットの上部の壁 28から、適切な距離、例えば回動式音響ラジエータアセンブリの直径22の1 /4の距離だけ隔てられて配置されている。空気ダクトの固定されたバッフル手 段38、3941が、頭部のバッフル34と、キャビネットの上部の壁28との 間に配置されている。頭部のバッフル37は、頭部のバッフル37を適切に支持 しかつ頭部のバッフル37の振動を防止するように配置されたスペーサ及びボル トアセンブリ(図示されていないによってキャビネットの上部の壁28に支持さ れている。開孔部31及び32からの空気は、溝4243を通してディフューザ ・アッテネータ36に入り、頭部のバッフル37とキャビネットの上部の壁28 との間のデュィューザ・アッテネータの4個の開孔部44に向かうようにその流 れの向きが変化する。キャビネット26の開孔部31及び32から流出する空気 は、ディフューザ・アッテネータ36を空気が通過するときに、大きな運動エネ ルギーを有し、この運動エネルギが、空気の流速が低下することによって音波と しての位置エネルギーに変換される。開孔部31及び32に入る空気は、周囲の 空気の圧力の位置エネルギーによって駆動され、迅速に移動する空気の柱として 形成される。名称は同じであっても、ディフューザ・アッテネータ36を、従来 の音響ホーンラジエータとして機能させる試みはなされていない。 第2a図は、キャビネット26を取り外した、低周波音再生装置21の模式図 である。図示されているように、回動式音響ラジエータアセンブリ22は、長手 方向の軸53に沿って配置された円筒形の側壁52から形成された軽量の円筒形 シリンダまたは外壁51からなる。互いに間隔を置いて平行に配置された第1及 び第2の端部の壁または上部の及び底部の壁54及び56は、円筒形の側壁52 と連結されて閉鎖された円筒形のチャンバ57を形成している。ロータアセンブ リ58は、直円柱チャンバ57に取り付けられており、かつシャフト61によっ て円筒形の側壁57と同軸の長手方向の軸53を中心として回動するように適合 され、円筒形ハブ59を有する。円筒形ハブ59は、第1の端部の壁54と第2 の端部の壁56との間に延在し、かつシャフト61に回動可能に保持されている 。シャフト61は、ハブ59と同軸に延在し、かつ適切な減摩用のベアリング( 図示されていない)によって端部の壁54及び56に回動可能に取り付けられて いる。第2図に例示された本発明の実施例では、シャフト61は、以下に説明す る目的のために第2の端部の壁56を通過して延在している。所望に応じて、シ ャフト61は2個の部分から構成され良く、かつ必ずしもハブ59を貫通するも のでなくても良い。例えば、2つの部分がハブ59の両端部に固定されても良い 。 第1及び第2の固定羽根62及び63(第2図及び第3 図)は、直円柱手段51のチャンバ57内の取り付けられており、円筒形の側壁 52とハブ59との間及び第1の端部の壁54と第2の端部の壁56との間に延 在している。即ち、図示されているように、固定羽根62及び63は、円筒形の 側壁52と、第1及び第2の端部の壁54及び56とに取り付けられており、ハ ブに当接して摩擦を生ずることのないように、かつロータアセンブリ58の回動 運動に対して抵抗力を与えることのないように、ハブ59に非常に接近して延在 している。 放射状の第1及び第2の開孔部64及び66が、第1の端部の壁54に設けら れており、かつ固定羽根62及び63の反時計方向側に隣接して設けられている 。即ち、第2図及び第3図に例示されているように、開孔部64は固定羽根62 に隣接して第1の端部の壁54に設けられており、開孔部66は固定羽根63に 隣接して第1の端部の壁54に設けられている。同様に放射状の開孔部67及び 68が、固定羽根62及び63の時計方向側に隣接して第2の端部の壁56に設 けられている。開孔部64、66、67及び68は、以下に説明されるように様 々な形にすることができる。 ロータアセンブリ58は、ハブ59及びシャフト61の他にハブ59に取り付 けられ、かつハブ59から円筒形の側壁52の近傍まで半径方向に延在する第1 及び第2の可動羽根71及び72を有する。この可動羽根71及び72 は、第1の端部の壁54と第2の端部の壁56との間に延在するが、これらの壁 に接触していない。可動羽根71及び72は、図示されているように、先細りの 形状を有して良く、モータのトルクに耐えるために根元部または近位の端部でよ り大きな厚みと強度とを提供し、一方遠位の端部でより少ない質量即ちより低い 回転慣性モーメントを提供するべくより短い厚みを有する。トルクモータ23か らの大きな加速トルクが加えられかつキャビネット26内の大きな空気圧が加わ る可動羽根71及び72は、高い強度の構造を有していなければならない。これ らの高い強度を有する構造は、従来のラウドスピーカのより柔軟なコーン及びコ ーンを取り囲む構成要素とは異なり、調和ひずみの原因とはならない。 ハブ59が大きいことによって、固定羽根62及び63の内側の端部または軸 線に沿った端部が占める長手方向の軸53を中心とする角度が低減され、一方可 動羽根71及び72をシャフト61に固定するハブ59を含む高い強度を有する 構造が保持される。ある体積を占めるほとんどのハブは、発泡プラスチックから なり、ロータアセンブリ58の回転慣性モーメントに影響を及ぼさない。 直円柱部材51と、固定羽根62及び63と、可動羽根71及び72は、形が 安定し、かつ熱膨張特性が非常に類似した金属または複合材料などの様々な適切 な材料から形成される。回動式音響ラジエータアセンブリ22をトルク モータ23のヒートシンクとして用いる場合、これらの構成要素をアルミニウム などの高い熱伝導性を有する金属によって構成することが良い。 回動式音響ラジエータアセンブリ21の制御機能は、第2a図を参照しながら より詳しく説明される。トルクモータ23は、シャフト61を介してロータアセ ンブリ58を周方向に往復回動運動させる手段として働く。トルクモータ23の 駆動信号は、信号ライン76及び77と、低い抵抗値を有するアーマチャ電流サ ンプリング抵抗79を介して接地されたグランド信号線78を通して電力増幅器 75から供給される。電力増幅器75の駆動信号は、低周波音響信号をその第1 の入力端に供給されたマイクロプロセッサ81から、信号ライン80を介して供 給されている。位置センサ24は、信号ライン83及び84を介してマイクロプ ロセッサ81にロータアセンブリ58の位置を表す情報を供給する。位置センサ 24からマイクロプロセッサ81への他の信号ライン85は、グランドラインと して働く。アーマチャ電流に関する情報は抵抗79の両端の電圧として、信号ラ イン78を介してマイクロプロセッサ81に供給される。信号ライン87は、ト ルクモータ23に供給される駆動電圧をサンプリングしてマイクロプロセッサ8 1に供給する。 第2a図のマイクロプロセッサ81は、信号をアナログからデジタル、または デジタルからアナログへ、マイクロ プロセッサ81及び回動式トランスデューサアセンブリ21の他の電気的構成要 素で処理するために適した形に変換するためのAD及びDA変換器88を含む。 マイクロコンピュータ81は更に、以下に説明されるように歪みを制御するため の遅れバッファ89を含む。代わりに、AD及びDA変換器、遅れバッファ、ロ ータアセンブリの位置検出器、角速度検出器及び角加速度検出器の機能は、マイ クロプロセッサ81の外部に設けられた回路、例えば特定用途向け集積回路(A SIC)によって実施されても良い。この構成は、第2b図の制御システムによ り詳しく表されている。 第2a図及び第3図に例示された回動式トランスデューサアランブリ21の動 作が以下に説明される。トルクモータ23によってシャフト61が反時計方向に 回動するとき、ハブ59とハブに取り付けられた可動羽根71及び72が動き、 直円柱部材51の第1の端部の壁54に設けられた開孔部64及び66を通して 空気を吸引し、直円柱形部材51の第2の端部の壁56に設けられた開孔部67 及び68を通して空気を排出する。ハブ56及び可動羽根71及び72の回動が 逆向きとなったとき、空気は開孔部64及び66から排出され、開孔部67及び 68から吸引される。可動羽根71及び72と円筒形側壁52と、端部の壁54 及び56との間の空気の漏れ、及び固定羽根62及び63と、ハブ59との間の 空気の漏れは、これらの部材の間に、 円筒形側壁52の内径の1/1000の空隙を設けることによって制限される。 これから説明されるように、回動式音響トランスデューサ21は、利用者の要 求を満たす装置を提供するために、補正または補償されなければならない多くの 歪みの原因を含む。これらの補正は、始めに、装置の運転開始時のプロトコルか ら導かれ、これらの補正のうちある補正は、装置が引き続いて動作している間に 更新される。 始めに電源が投入されたときに、マイクロプロセッサ81は、AD及びDA変 換器88と、電力増幅器75と、信号遅れバッファ89と、位置センサ24と、 アーマチャ電流検出抵抗79とに関連して、ロータアセンブリ58の位置決め、 トルクモータ23の線形性の換算、損傷保護ブレーキ表の作成、キャビネット2 6の体積の測定、ロータアセンブリ58の空気の漏洩の測定、ベアリングの摩擦 の測定、及びアーマチャの抵抗の測定からなる運転開始時のプロトコルの様々な 初期化機能を実施する。運転開始時のプロトコルに続いて、供給されたオーディ オ信号Vin82がマイクロプロセッサ81によって処理され、再生された音の歪 みを最小にし、必要に応じてその他の信号がマイクロプロセッサ81に供給され 、回動式トランスデューサアセンブリ21を制御及び保護する。本発明では、音 を再生するときに用いられるこの技術は、以下に説明されるように位置決め過程 を除き、ネガティブフィードバックとは異な り、記憶された経過データに基づき順方向補正、順方向算出及び順方向予測を行 い、運転開始時のプロトコルの間、いくつかの過程は、帯域幅が10Hzに制限 されたネガティブフィードバックを用いる。 運転開始時のプロトコルの実行は、冗長なものとすることができ、特にロータ アセンブリ58と円筒形側壁51との間を閉鎖した場合、空気の漏洩を最小にす ることができ、かつキャビネット26は、圧力を均等化するために換気されるこ とは無い。運転開始時のプロトコロの間に補正されたデータは安定しており、コ ンピュータのメモリに記憶されるので、運転開始時の機能は選択的に実行される か、特定の運転開始時のプロトコルの間に或る順序に従って行われるかまたは命 令に応答して行われる。 第2b図は、第2a図の制御システムのブロック図である。第2a図の信号線 のいくつかは第2b図では、2つの信号線として表されており(80,82,8 7)、同じ信号がアナログ値(A)であるか、デジタル値(D)であるかを各々 示すために、添え字AまたはDが付されている。デジタル信号の分解能は概ね1 4ビット若しくは14ビット以上である。上述されたように、第2b図では、A D及びDA変換器88と、遅れバッファ89の機能は、図面を明瞭にするために マイクロプロセッサからは切り離されており、また、データが補正、変換、及び 多くの場合直接メモリアクセスによってマイクロコンピュータ81に、プロ ック90によって決定される典型的なデータのサンプルレート、303サンプル /秒で伝達される好ましい実施態様として例示されている。その利用の様子が以 下に説明される、遅れバッファ89からのデータは、信号ライン91を介してマ イクロコンピュータに入力される。 第2b図は、伝統的なアナログ制御システムを記述するために一般的なプロッ ク図によって表現されているが、図中の信号はデジタル値である。このブロック 図は、複雑な制御システムを機能ごとに簡単に記述することを容易にする。時間 変換、周期変換または適切な変換の説明、及び添え字の配列は、図面を明瞭にす るために、第2b図には含まれていない。回動式音響ラジエータ22及びキャビ ネット26は、他の図面で既に例示されているので、図2bでは表されていない 。 Fnは、運転開始時のプロトコル、またはマイクロコンピュータ81に信号ラ イン92を介して入力される電圧等価データ信号を発生する動作中の装置を制御 する機能に於いて用いられる関数発生器である。破線で囲まれたGは、回動式音 響アセンブリの能動的な制御要素を表しており、この制御要素には、マイクロコ ンピュータ81と、電力増幅器75と、モータ23と、位置エンコーダ24とが 含まれている。Hnは、フィードバック関数または経歴データ帰還関数である。 Hnの電圧と等価なデータ信号は、信号ライン93を介してマイクロコンピュー タに帰還される。プラ イム記号を付された関数、例えばH2’は、マイクロコンピュータ81のメモリ に記憶されたプライム記号の付されていない対応する帰還関数、例えばH2に記 憶された経歴データから導かれたコンピュータによって処理された順方向補正値 または順方向算出値を表している。補正電圧等化データ信号、例えばVt1が、プ ライム記号を付されたHn’の表から選択される。スイッチSWnは、関連するF n関数と対応するように、共通の添え字によって表されている。H1及びH1Aを除 いて(各々スイッチS1cまたはS1dが閉じた場合)、直接ネガティブフィードバ ックは図に表されていないことが注意される。 すべてのデータ帰還関数Hnは、便宜的に、共通のバス94からデータを供給 されるように図示されており、Hn関数で用いられる特定のデータ要素は、各Hn 関数とデータバス94とを結ぶ信号ラインに沿って記載されている。HN’から の処理された順方向補正データは、各Hn’関数の左側に記載されている。 マイクロコンピュータ81は、独立した構成要素として図示されているが、F n、Vn、G、Hn及びSWn関数は、実際にはマイクロコンピュータ81に含まれ ており、かつマイクロコンピュータ81によって実施される。 以下の表では、制御システムで用いられる変数が定義される。各変数について の説明文は、第2b図を参照しながら、回動式音響ラジエータ装置の初期化機能 と動作制御機 能とを表している。これらの各説明は、制御機能のアルゴリズムを実施すること を表現した最近の拡張されたBASIC言語などによって記述された疑似コード プログラムセグメントからなる。動作中の装置において達成される割り込み及び 対話によって要求されるアルゴリズムの変更を反映する試みはなされていない。 制御定数及び制御変数 以下の好適な実施例の説明において、次の定数及び変数は、公知であるかまた は上述された回動式トランスデューサアセンブリ21から導かれる。 C、装置を製造する段階で位置エンコーダ24の周方向の位置に設定されるイ ンデックス若しくはロータアセンブリ58の中心位置。 S、二進数で表現された、時計方向(CW)または反時計方向(CCW)のイ ンデックス位置Cに対するロータアセンブリ58の角度。 ΔT、約0.33ミリ秒のサンプリング周期、または3000サンプル/秒の 速度。 Ts、ベアリングの回動しない時間若しくは停止時間。 Tw、待ち時間。 Φ、インデックス位置Cから測定されたロータアセンブリ58の角度であり、 各サンプリング周期ΔTごとに計算され、分解能は±10000カウントであり 、正の値の時は時計方向に測定された値を表している。 DΦ/DT、Φを1階微分することによって求められたロータアセンブリ58 の各速度であり、各サンプリング周期ΔTごとに計算される。 DΦ/DT、Φを2階微分することによって求められるロータアセンブリ58 の角加速度であり、サンプリング周期ΔTごとに計算される。 ΔΦ、ロータアセンブリ58の位置を表す角度のステップ値であり、概ね5度 以下の値であり、回動式トランスデューサアセンブリ21を振動させるために運 転開始時のプロトコルで用いられ、以下に説明されるようにマイクロプロセッサ 81のメモリの線形化表の縦軸の増分として用いられている。 ±Φmax、インデックス位置Cから時計方向及び反時計方向に測定されたロ ータの限界位置であり、概ね60度である。 Φs、停止する前のロータの位置を表す角度。 La、アーマチャのインタグタンスであり、概ね3mHである。 Ra、トルクモータ23のアーマチャの抵抗であり、その値はトルクモータの 製造中またはマイクロコンピュータ81の駆動試験によって求められ、概ね2Ω である。 Rs、アーマチャ電流のサンプリング抵抗79の抵抗値であり、装置の製造中 に求められ、概ね0.1Ωである。 Vin、信号ライン82に供給されるオーディオ信号であ り、アナログ値であり約1Vの実効値を有する。 Vs、信号ライン78によって測定されたサンプリング抵抗79の両端間電圧 。 Vd、信号ライン77によって測定されたモータの駆動電圧。 Va、モータのアーマチャ電圧であり、Vd−Vsに等しい。 Ia、モータのアーマチャ電流であり、Vs/Rsに等しい。 VA、経歴データから求められた補正された電圧。 制御定数及び制御変数(続き) J、(トルクモータ23のアーマチャの慣性モーメントを含む)ロータアセン ブリ58の慣性モーメントであり、製造中に求められ、約30716×10-13 kgm2(約0.0004slug−ft2)。 T、トルクモータ23のトルクであり、約2.76kg−m(約20ft−1 b)の最大値を有する。 A、電力増幅器の利得であり、約50である。 r、チャンバの軸53から測定された可動羽根71及び72の重心までの半径 。 Av、チャンバの軸53をその一点とする平面に投影された可動羽根の面積。 dT/dIa、トルクモータ23のアーマチャの電流感度であり、モータが飽 和状態に近づくとき、Φ及びIaの関数となる。 P、キャビネット26の内側の圧力であり、ロータアセンブリ58にもこの圧 力が加えられる。 V、キャビネット26の内側の体積(回動式音響ラジエータ22の体積も含む )。 中央への配置−初期化 位置エンコーダ24は、信号ライン82にロータアセンブリ58の二進のイン デックス信号を供給し、信号ライン84に位置情報を供給する。信号ライン83 のインデックス信号は、ロータアセンブリ58がインデックス(ニュートラル、 中心)位置Cの一方及び他方の何れかに配置されていることを表している。これ らのインデックスデータ及び位置データは、公称のサンプル速度が3000サン プル/秒で、マイクロプロセッサ81によって周期的にサンプルされる。 運転開始時のプロトコルの中央配置関数の間、信号ライン82Aに供給された オーディオ信号Vinは、AD及びDA変換器88でデジタル化され、信号ライン 82Aを介してマイクロコンピュータに81に帰還され、スイッチSW0を開く ことによって遮断される。スイッチSW1c及びSW1dは開いた状態にある。スイ ッチSW1aは閉じた状態にある。インデックス位置Cに対するロータアセンブリ 58の時計方向若しくは反時計方向の二進数で表現された位置Sは、信号ライン 83の二進信号の値及びデジタルデータバス94のSによって求められる。低い 値の電圧等価信号V 1は、スイッチSW1bを閉じることによって、Siaからマイクロコンピュータ81 に供給される。この値の低い電圧等価信号V1は、マイクロコンピュータ81か ら信号ライン80D出力され、AD及びDA変換器88によってアナログ値に変 換され、信号ライン80Aを介して、電圧利得Aを備えた電力増幅器75に供給 され、モータアセンブリ58をインデックス位置Cへ向けて回動させる。信号ラ イン83及び94の二進数値の値が変化したとき、マイクロコンピュータ81の または外部の支援回路の角度位置記録(Φ)レジスタが初期化され、直前のサン プリング周期において測定された、インデックス位置Cからのロータアセンブリ 58の角度位置Φが記憶される。スイッチSWiaを開くとき、インデックス状態 のサンプリングSをディスエイブルし、スイッチSW1pを開くとき、F1をデイ スエイブルし、スイッチSW1cを閉じるとき、低帯域幅中央配置フィードバック ループH1が動作する。 次に、位置エンコーダ24からの位置データは、AD及びDA変換器88、及 びデジタルデータバス94を介してマイクロコンピュータ81に帰還され、H1 に於いて適切な振幅の調節とデジタルフィルタリングが行われ、周波数0.5H zに於けるゲインが1の、傾き−21dB/ディケードの伝達関数を備えたネガ ティブフィードバックループが形成される。周波数2Hzでは、ゲインの傾きは 、−40DB/ディケードに増加し、ネガティブフィードバックと、 その付随する出力の減衰は、可聴帯域20Hz以上では無視することができる。 中央配置過程は、スイッチSW1cを開くことによって一時停止され、スイッチS W1dを閉じることによってH1aを形成しその帯域幅を増加させ、または以下に説 明されるように、他の装置制御関数によってその中心位置が変更される。 スイッチSW1cを開きかつスイッチSW1bを閉じることによって作動状態とな るH1Aは、運転開始時のプロトコルの間に位置決定省略し、かつ以下により詳し く説明されるように高出力動作の間に瞬時の中央配置を行うために用いられるよ り広い帯域幅を備えたフィードバックパスを形成する。典型的なゲイン1のフィ ードバックループは、約8Hzに於いて局部的なゲインの傾きが−20dB/デ ィケードであり、約30Hzに於いてゲインの傾きが−40DB/ディケードに 増加する。データバス94からH1aを通るこのフィードバックループは、回動式 音響トランスデューサ21とキャビネット26の共鳴を減衰させ、この共鳴は周 波数3Hzから6Hzの領域即ち半径1の単位円とゲインが交差する周波数以下 の領域で起きる。 中央への配置動作 通常の動作状態では、スイッチSW0とスイッチSW1cが閉じた状態であり、 信号ライン82Aに供給されたオーディオ信号Vinは、デジタル化されかつ増幅 されて、上述されたようにトルクモータ23に供給され、一方H1とスイッ チSW1cを通る低帯域幅中央配置フィードバックループは、再生された音に影響 を及ぼさずに動作を続ける。 中央配置アルゴリズムの疑似コードの例 初期化 SW0、SW1c、SW1cd=0 ;入力をデイスエーブル、フィードバック SW1b=1 ;インデックスの帰還 If SW≠C ;ロータは中央に配置されていない SW1b=1 ;中央配置のイネーブル F1=(−1)×V1(sng(S)) ;中央への移動 Else Φ=0 ;Φレジスタの消去 SW1a、SW1b=0 ;中央配置の停止 SW0、SW1c=1 ;中央配置動作 ;H1作動 動作 SW1a、SW1b=0 ;インデックス1が検知されない SW0、SW1c=1 ;中央配置動作 ;H1作動 トルクモータの線形化−初期化 回動式音響ラジエータアセンブリ21に必要とされる、1ラジアンから2ラジ アンの直線上のアーマチャの偏向を伴った整流されていないトルクモータ27を 製造すること は経済的ではない。整流されていないトルクモータ23では、トルク対アーマチ ャの電流感度dT/dIaは、大きい偏向角度Φ及び大きいアーマチャ電流Ia に於いて減少し、奇数次の調和変調の潜在的な原因となる。このような非線形性 は測定されかつ補正されなければならない。 運転開始時のプロトコルの間、信号ライン82Dに供給されたオーディオ信号 は、スイッチSW0を開くことによって遮断され、トルクモータ23は、F2Aか らマイクロコンピュータ81に供給された一連の対応する電圧V2aによって、そ の回動範囲Φに亘って、角度の増分ΔΦだけロータが回動する。スイッチSW1d を開くことによって、高速フィードバックループがディスエーブルされる。SW 1cが閉じられ、各々角度ステップでロータアセンブリ58が正しい角度に配置さ れたことを確かめるために用いられるネガティブフィードバックループが形成さ れる。ロータアセンブリ58を配置するためのトルクTが概ね0となる状態は、 信号ライン78の電圧VSがVS=0となることで測定されるアーマチャ電流I aのIa=0となることによって表示され、ロータアセンブリ58は、アーマチ ャ電流がIa=0となるまで、フィードバックによって所望の角度Φに保持され る。一般的に、トルクTが0となるまでの時間は、ロータアセンブリ58の周囲 の空気の漏洩によって決まり、この空気の漏洩は、キャビネットと、回動式音響 トランスデューサ22の外側との圧力差を低減する。圧力差の低減に は、約数秒間を要する。SW8を介してマイクロプロセッサ81によって制御さ れた、キャビネット26の内側を外気に対して換気する電動式換気口が、圧力差 の低減を早めるために用いられても良い。 ロータアセンブリ58の各々の角度ステップで、圧力差が低減されたとき(I a=0またはVs=0)、F2aからの信号V2aが、SW2aを開くことによって遮 断され、位置ネガティブフィードバックループが、マイクロプロセッサ81によ って(SW1c及びSW1dを開くことによって)遮断され、SW2bが閉じられ、 F2bからの電圧パルスV2bが電力増幅器75によって既知のアーマチャの電流I aのパルスに変換され、トルクモータ23のアーマチャに供給される。このパル スによって、アーマチャ及びロータアセンブリ58は角加速度d2Φ/dt2を生 じ、この角加速度は、位置エンコーダ24及びマイクロコンピュータ81によっ て初期の動きとして検知され、測定された角度位置Φ及びアーマチャ電流Iaで のトルクモータ23のトルク対アーマチャ電流の感度dT/dIaを表す測定値 となる。アーマチャの電流パルスは、約2ミリ秒というように短く、このためロ ータアセンブリ58の偏向角は小さく、パルスが発生している間のロータアセン ブリ58でのキャビネット26の圧力差は、大きな値とはならない。アーマチャ の電流パルスIaが大きい場合ロータアセンブリ58の回動によって、ロータア センブリ58での僅かな圧力差が生じ、トランスデ ューサから導かれた僅かなトルク補正値と、キャビネットを含む体積の変化とが 、感度dT/dIaの計算(図示されていない)に含まれなければならない。 パルスが供給された後に、SW1cが閉じられ、ロータアセンブリ58が停止し 、ロータはパルスが加えられる前の位置に戻る。より迅速な制動がH1A及びSW 1dを通るフィードバックループを用いることによって行われても良い。 ロータアセンブリ58の位置決め、パルス電流の供給、及び制動は、飽和状態 に近づき、かつ利用可能な回転角の限度±Φmaxに近づくとき、通常の動作レベ ルでモータの動きを振動させるために、感度が例えば約30%減少するまで、ア ーマチャ電流Iaを増加させながら角度位置Φの各ステップで繰り返される。ロ ータアセンブリ58の回転慣性モーメントJは、製造過程に於いて決定され、こ のプロセスの各点に於けるトルクTを角加速度からt=J・d2Φ/dt2の式に 基づいて計算するために、マイクロコンピュータ81で利用される。検知された 最大の(飽和)加速度d2Φ/dt2及び加速度を生み出すために必要なアーマチ ャ電流Iaとを含むこれらのデータは、角度位置ΦのステップΔΦが行を表し、 アーマチャ電流Iaが列を表すアレイH2(Φ、Ia)からなるマイクロコンピ ュータ81のメモリに記憶される。H2(Φ、Ia)は、以下に説明される関数 (H2〜H4)と同様に構成される。H2(Φ、Ia)の各セルに記憶されたトル ク感度の値は、回転の角度位置Φ及び アーマチャ電流Iaの各点に於けるトルクモータ23のトルク対アーマチャ電流 の感度dT/dIaの「マップ」を構成し、このマップはほぼ完全に、装置の構 造、材料及び製造方法のバリエーション、及び磁界を形成する磁石のエージング を表現する。このトルク感度のマップは、供給されたオーディオ信号Vin82A からトルクモータ23のトルクTまでの音を再生する間の伝達関数が線形となる ように、供給されたオーディオ信号Vin82Aに加えられるべき補正値Vtl=H 2′(Φ、Vin)の表を形成するために正規化される。 トルクモータの線形化−動作 動作時には、スイッチSw1d、Sw2a及びSw2bは開いた状態となる。各サン プル周期Δtに於いて、供給されたオーディオ信号Vin82及びエンコーダ24 から出力されたロータアセンブリ58の位置Φが読み取られ、記憶された正規化 数値が、線形化表H2′(Φ、Vin)から検索され、必要に応じて記憶された線 形化数値が内挿され、供給されたオーディオ信号Vin82は、マイクロコンピュ ータ81内でH2′(Φ、Vin)から導びかれた補正信号vt1を加えることに よって変調され、AD−DA変換器88によってアナログ信号に変換されて、信 号ライン80Aに供給される。 転流の位置が確定している場合、例えば転流の位置がディジタル位置エンコー ダによって制御されている場合、こ のモータ線形化技術は、モータの磁気回路の非線形性(磁極の位置、強磁性体の 飽和現象)を補償するための多極整流子モータに用いられても良い。この場合、 H2(Φ、Ia)の表及びH2′(Φ、Vin)の表での角度の増分ΔΦは、非常に 小さい値となっている。 疑似コードで表現された初期トルクの線形化のアルゴリズムの例 可動羽根の損傷の保護−ブレーキ表の作成 周波数80Hz以上の所望の作動帯域幅を達成するために、回転慣性モーメン トJは低く、モータの最大トルクTは大きく、ロータアセンブリ58は非常に軽 量である。可動羽根71及び72が、固定羽根62及び63と接触した場合、発 生する損傷は重大なものとなる。第2a図及び第3図に例示されているように、 羽根が平坦な構造を有する場合、羽根は開孔部の境界を越えて移動しないので、 羽根が±Φmaxを越えて移動することのない十分な余裕をポートの角度幅が提 供する。羽根が、折り曲げられた形状、螺旋型の形状またはステップ形状を有す る効果的な構造では、利用者側の開孔部とキャビネット側の開孔部は、以下に説 明するように、例えば第4図に例示されているように、チャンバの軸58を中心 とする等しい中心角の扇型に於いて重なり合い、ロータアセンブリ58と可動羽 根71及び72との過度な移動に対する余裕を省略することができる。 運転開始時のプロトコルの一部として、ブレーキ表が形成され、このブレーキ 表はロータアセンブリ58の各々の角度位置Φに対して、トルクモータ23によ って打ち消す ことのできる最大の速度を記憶している。スイッチSw0及びSw1dを開き、ス イッチSw1cを閉じることによって、ロータアセンブリ58が中央に配置される 。上述されたように導出された、H2(I、Ia)に記憶されたトルク対アーマ チャ電流の感度を表すデータdT/dIaは、測定された各々の角度位置Φでの 記録された最大(モータの飽和)加速度を用いて処理される。最大の回動位置± Φmaxから、インデックス位置Cまでの最大加速度に関する表が形成される。 ロータアセンブリ58が移動する限界±Φmaxでロータを停止させるために打 ち消されるかまたは減速される角度位置Φでの最大の角速度dΦ/dtは、±Φ maxからCまでの各々の角度位置Φに対して、各ステップΔΦの増分ΔdΦ/ dt=(2d2Φ/dt2・ΔΦ)0.5による積分によって、これらの表に表され た最大加速度から算出され、ブレーキ表H2″Φ(Φ、1)の列として記憶され る。この減速を生み出すための信号線93を介して電力増幅器75に供給される 最大ブレーキ信号vmbは、電力増幅器75のゲインAに基づいて計算され、ブレ ーキ表の別の列H2″(Φ、2)として記憶される。 可動羽根の損傷の保護−ブレーキ動作 各サンプル周期Δtに於いて、検知されたロータアセンブリ58の角速度dΦ /dtは、ブレーキ表の関数ΦとしてH2″(Φ、1)にマイクロコンピュータ 81によって記憶された平均値dΦ/dtと比較される。ロータアセンブ リ58の角速度dΦ/dtが、ロータアセンブリ58の角度の限界±Φmaxを 越える前に、ロータアセンブリを安全に停止させることのできる所定の角度位置 Φに対する最大の角速度dΦ/dtの例えば85%を越えた場合、供給されたオ ーディオ信号Vin82は、開いているスイッチSw0及びSw2dを閉じること によって遮断され、適切な減速信号Vmbが、マイクロコンピュータ81によって 表H2″(Φ、2)から読み出され、可動羽根71及び72が固定羽根62及び 63と衝突する前に、ロータアセンブリ58及び可動羽根71及び72を減速ま たは停止させるようにトルクTが供給される。この過程は、dΦ/dtが、f( Φ)であるH2″(Φ、1)の限界未満となるまで各サンプル周期ごとに繰り返 され、dΦ/dtがこの限界未満となったとき、通常の動作を再開するためにス イッチSw0が閉じられ、スイッチSw2dが開かれる。 疑似コードによって された羽根保護アルゴリズムの例 キャビネットの体積の補正−初期化 家庭で使用するための経済的な構造では、回動式音響ラジエター22によって 排出される空気の体積は、支持キャビネット26の体積のかなりの部分(概ね5 %から30%)を占める。低い周波数では、キャビネット26内の空気のコンプ ライアンスが、モータのトルクに逆らう主な力を提供する(高い周波数では慣性 力が大きくなる)。ロータアセンブリ58の角度位置Φを変えると、結合された 回動式音響ラジエターアセンブリ22とキャビネット26の空気のコンプライア ンスが変化する。非線形なコンプライアンスは、高い出力レベルの出力音の相互 変調及び偶数次の調和歪みの原因となり、非線形なコンプライアンスは、静的に は双曲線であり、動的には断熱的である。キャビネット26内に於いて音響減衰 材料を用いることによって、動的な特性を概ね等温(双曲線)にすることができ る。このコンプライアンスは、ロータアセンブリ58のすべての角度位置Φに対 して定義されなければならない。 運転開始時のプロトコルの一部分として、スイッチSw0が開かれる。スイッ チSw1dが閉じられ、ロータアセンブリ58を中央に配置するための位置に関す る高速ネガティブフィードバックが形成される。スイッチSw3aが閉じられ、マ イクロコンピュータ81のF3から供給される電圧V3によって複数の大きい角度 変位Φの間を回動する。好ましくは、これらの電圧は、運転開始時のプロトコル のこの部分の間での衝撃音のが出力を防止するために、ステップ状 の電圧ではなく、約0.1秒間にランプ状に増加しかつ平坦な部分を有する電圧 からなる。その結果生ずる角度位置Φは、位置エンコーダ24によって測定され る。フィードバックループは安定し(dVs/dt及びd2Φ/dt2が、ある小 さい値以下となる)、一方Vsは一定の値とならず、この理由はロータアセンブ リ58の周囲への漏洩のためにフィードバックループがキャビネット内の圧力の 変化を補償し、かつアーマチャ電流IaとVsの絶対値が緩やかに変化するため である。 角度位置を保つために必要なアーマチャ電流Iaは、トルク線形化表のH2( Φ, Ia)に記憶されたトルク対アーマチャ電流の感度を用いてトルクTに変換 され、次に、キャビネット内の圧力P=T/R×Avに変換される。これらのデ ータ点は、ロータアセンブリ58の回動角Φの関数である回動式音響ラジエータ 22の排気量の体積dV=r×Av×dΦ(装置の製造時に求められる)と共に 、マイクロコンピュータ81によって使用され、最小二乗法または同様の方法に よってP1V1=P2V2yの形の曲線を当てはめることによって、キャビネット2 6の体積Vと、回動式音響ラジエータ22の体積とをロータアセンブリ58の角 度Φの関数として求める。測定点での数値が、測定されたキャビネット内の圧力 Pと共に、H3(Φ,1)及びH3(Φ,2)でのPV表の2つの列に記憶される 。測定点以外のΦの関数f(Φ)であるP及びVの値は、最小二乗法によって求 められたP及びVの曲線から読みとられ、H3(Φ,1)とH3(Φ,2)のデー タの記憶されていないセルに書き込まれる。最後に、圧力補正トルクTを供給す るために必要な駆動信号補正値Vpが、各Φに対して計算され、PV表のH3′( Φ)に記憶される。スイッチSw0が閉じられ、スイッチSw1c及びSw3aが開 かれる。 キャビネットの体積の補正−動作 音を再生する間、スイッチSw0が閉じられ、スイッチSw3bが閉じられ、角 度位置データΦは、キャビネット26の変化する圧力と、回動式音響ラジエター 22の体積に対してモータのトルクTを調節するために、H3′(Φ)から駆動 信号Vpを供給する引数として用いられ、供給されたオーディオ信号Vin82に 対するロータアセンブリ58の応答の線形性を向上させる。 疑似コードで表現されたキャビネットの体積を補正するアルゴリズムの例 上述されたものと等しい圧力・体積補正の計算が、キャビネットが装置と共に 製造される場合にも行われるが、しかしキャビネット内の有効排気量及び音響吸 収材の減衰特性は、通常は製造業者によって十分に調節されず、かつ時間と共に 変化する傾向がある。上述された運転開始時のプロトコルの計算は、等温でなく 、かつキャビネットの体積が大きく、装置の寿命が長い場合でも、正確なPV補 正を算出し、これらの補正値を保持する。運転開始時のプロトコルは、装置を住 宅や販売後の自動車に取り付けることができるなど、装置の据え付けに関する広 い許容度を与えるが、その理由は、装置の周囲の特性が装置を据え付けた後に自 動的に決定されるからである。 密封漏洩の補正−初期化 ロータアセンブリ58の表面を固定羽根と接近して配置することによって、適 度に有効な密封が達成されるが、しかし空気の漏洩が生じる。回動式音響ラジエ ータアセンブリ22で生じる漏洩は、複合材料からなるシリンダの側壁52の経 年変化によって生ずることのある、シリンダの側壁52内でのロータアセンブリ 58の中心軸の偏心、及びシリンダの側壁52自体の偏心などの製造中の誤差に よる内部構造の関数として変化する。ロータアセンブリ58の有効な排気量が漏 洩によって低減されるので(ロータアセンブリ58の排気量を増加することが必 要となるので)、この漏洩は低周波数で最も問題となる。漏洩は、位置また は速度から導かれたネガティブフィードバックによって補正することができない 歪みの原因である。 運転開始時のプロトコルの一部として、スイッチSw0が開き、スイッチSw1 c及びSw4aが閉じ、ロータアセンブリ58は、F4aからの電圧v4aによってそ の回動位置の限界±Φmaxの何れかに配置されている。スイッチSw1c及びS w4aは開いた状態にあり、スイッチSw4bが閉じた状態にある。次に、ロータア センブリ58は、その角度範囲に亘って、一方の限界Φmaxから他方の限界ま で緩やかに回動し、ロータアセンブリ58がΦ=0を通過するとき、可動羽根の トルクがキャビネット内の圧力と平衡する。平衡状態での可動羽根のトルクは、 F4bからの一定電圧V4bから導かれ、かつトルク線形化表のH2′(Φ,Vin) に記憶されたアーマチャ電流対トルク補正によって調節された、マイクロコンピ ュータによって指定された一定のトルクTと等しく、この一定のトルクは、サン プリング抵抗の電圧降下Vsから測定され、キャビネット内の一定レベルの圧力 Pに応答する。ロータアセンブリ58の角速度dΦ/dtは、漏洩の速度dV/ dt=r・Av・dΦ/dtに変換され、かつマイクロコンピュータ81のメモ リ内のH4(Φ,T)に密封漏洩表として記録される。この過程は、異なるレベ ルのいくつかのトルクTについて繰り返され、従って、いくつかのレベルのキャ ビネット内の圧力Pについて繰り返され、密封漏洩表の列H4(Φ,T)に記憶 される。 この密封漏洩速度は、更にΦ及びPの関数としてトルク補正信号Valに変換され 、密封漏洩表のH4′(Φ,T)の列に記憶される。スイッチSw0が閉じられ、 スイッチSw4bか開かれる。 密封漏洩の補正−動作 スイッチSw3b及びSw4cが閉じられる。キャビネット内の圧力Pが、H3( Φ,1)に記録されたロータアセンブリ58の角度位置Φから算出され、密封漏 洩トルク補正信号Valが、マイクロコンピュータ81の密封漏洩トルク表のH4 ′(Φ)から取り出され、必要に応じて、表H4′(Φ)に記憶された値から内 挿される。モータのトルクTは、補正信号Valを供給されたオーディオ信号に加 えることによって、算出された漏洩速度を補償するためにロータアセンブリ58 の角度速度dΦ/dtを増加するように補正される。 疑似コードによって表現された密封漏洩補正アルゴリズムの例 ベアリングの離脱摩擦−初期化 減摩用のベアリングは、軽油を用い、シールド及びシールがなされていない場 合、非常に低い静止摩擦または(停止状態からの)離脱摩擦を有する。このよう な状態で用いられた場合、利用者の環境の空気には埃が多く含まれ、圧力勾配が ベアリングに生ずるために、目的とする利用者の環境ではこれらのベアリングの 寿命は短くなる。このため、グリースによる潤滑及びシールドまたはシールが必 要となるが、静止摩擦が一桁以上大きな値となることがある。一方、ベアリング が停止しているとき、この静止摩擦が生じ、回動式音響トランスジューサ装置2 1の全体のゲインが0となる。その結果生ずるデッドゾーンまたはヒステリシス は、低出力時(最大出力より30dB〜50dB低い値)には、歪みの原因とな る。グリースによって潤滑されたボールベアリングが、ある程度の時間に亘って 停止したとき、毛管力によって堆積されたグリースが、ボールを取り囲む傾向が あるので、この現象は特に重大な問題となる。ボールが停止からはじめに移動す るとき、ボールの周囲に形成されたこれらのグリースは、ボールによって破壊さ れなければならず、この結果、停止摩擦に打ち勝つための離脱トルクが増加する 。ローラベアリング及びニードルベアリングを用いた場合も同様である。 本発明の運転開始時のプロトコロルの一部として、これ らの摩擦が測定される。スイッチSw0が開かれ、スイッチSw8が閉じられ、キ ャビネットの圧力Pらか羽根にトルクTが加わえられないように、キャビネット を換気し、プログラムされた一連の信号が、マイクロコンピュータ81のF5aに 記憶された角度(行)及び停止時間(列)から構成された表から出力される。典 型的には、回動の範囲は0度から360度/(ベアリングに用いられているボー ルの個数)であり、停止時間の範囲は、0ミリ秒から50ミリ秒であり、これら の値は、増分が5ミリ秒の場合の値である。スイッチSw1dが閉じられ、高速位 置ネガティブフィードバックが形成される。スイッチSw5aが閉じられ、F5aか らのデータが供給される。F5aから読み出された信号V5aは、ロータアセンブリ 58及びベアリングを既知の角度Φだけ回動させる。Vs=0またはアーマチャ 電流Ia=0、及びdVs/dt=0またはdIa/dt=0によって、ロータ アセンブリ58及びベアリングが停止していることが検知されたとき、スイッチ Sw1dが開かれ、高速位置ネガティブフィードバックが中断される。停止時間の 長さがF5aの表から読み出され、この停止時間の間トルクモータ23には信号が 供給されない。 停止時間の終了時にで、サンプリング速度Δtで動作するマイクロコンピュー タ81の離脱時間カウンタtsはクリアされ、かつ各サンプリング周期でのカウ ントを開始する。スイッチSw5aが開かれ、スイッチSw5bが閉じられる。 ランププ状の電圧等価信号がF5bから出力され、この電圧等価信号の符号によっ て、ロータアセンブリ58が、信号波形がピークまたは平坦部分に達する前と等 しい向きまたは逆の向きの何れかに一方の向きに回動し、この電圧等価信号によ って、トルクモータ23のトルクTが増加する。位置エンコーダ24の増加によ って表示されるベアリングの移動が起きたとき、離脱時間カウンタが停止し、ベ アリングが動き出す瞬間にサンプリング抵抗79を介してアーマチャ電流Ia= Vf/Rsとして離脱トルクが測定され、H5(Φs,ts)の2つの静止摩擦 表のマイクロプロセッサ81のメモリに記憶され、この2つの表の各々は、直前 の回動方向と等しい回動方向及び逆の回動方向に回動するための静止摩擦を記録 するためのもので、各表は、ロータアセンブリ58が停止する前の回動角Φsと 、停止時間tsによって構成されている。ΦSとtsの値は、添え字及び適切な H5(Φs,ts)に記憶されたトルクとして用いられるように、丸められて整 数にされる。この過程は、所望の範囲の以前の回動と停止時間の試験が終了する まで繰り返される。サンプリング周期及び回動の測定の粒度が比較的粗いために 、各測定点での試験が繰り返され、その結果を統計的に組み合わせてもよい。静 止摩擦の測定過程の間、装置のサンプリング速度を、静止摩擦表の分解能を高め るために増加してもよい。 H5(Φs,ts)のデータは、所望の離脱トルクを発生さ せる電圧の増分vbfに変換され、これら電圧の増分は、H5(Φs,Ts)に対 応するように構成された2つの表H5′(Φs,Ts)に記憶される。スイッチ Sw8及びSw0が閉じられ、スイッチSw1d及びSw0bが開かれる。 以前の回動速度が所定のベアリングの構造、シールの構造または潤滑油に対し て重要であることが明らかになった場合、摩擦測定過程及び静止摩擦表H5(Φ s,ts)が、第三の次元として速度データを含むように拡張されてもよい。 静止摩擦をマッピングする間、帯域幅が広い伝達関数H1Aを有する高速位置ネ ガティブフィードバックループが、回動する羽根アセンブリ58の修正時間を短 縮するために用いられる。この閉ループ位置決めシステムは、ベアリングがその 停止位置に単調に近づくか、またはベアリングの溝のロールが停止位置を越える ことによって、停止位置を越えた部分に溝が形成され、ロータアセンブリ58の 動作の平坦部分に対する静止摩擦の測定値が無効となるように、過制動となって いなければならない。 ベアリングの離脱摩擦−動作 スイッチSw0、Sw5cは、閉じられる。供給されたオーディオ信号Vin82 が停止に近づき(dΦ/dtが小さな値となり、d2Φ/dt2が反転することに よって表示される)と、局部的な波形のピークまたは平坦部分に於いて逆向きに 回動するときまたは同じ方向に引き続いて回動する とき、停止する前の回動角度の範囲Φsと、停止間隔tsとを保持する、マイク ロコンピュータ81のメモリ内の2個の(速度の経歴が記憶されている場合には 3個の)直前経歴レジスタの値が更新される。供給されたオーディオ信号Vin8 2Aが、dVs/dt≠0によって表されるようにロータアセンブリ58のベア リングを再び移動させることを要求したとき、以前に記憶された経歴レジスタか らデータが読み出され、マイクロコンピュータ81のメモリのH5′(Φs,t s)から読み出される静止摩擦表にアクセスするための添え字として引数Φ及び tsを提供し、vbsが供給されたオーディオ信号Vin82Dに加えられ、短時間 の(1サンプル周期の)アーマチャ電流パルスIaを生み出し、このアーマチャ 電流パルスIaは、ベアリングの静止摩擦を低減または克服し、ヒステリシス及 びデッドゾーンを最小にし、出力の歪みを低減する。 離脱トルクは再生可能であり、温度だけでなく、停止する直前の回動の範囲( 場合によっては更に直前の回動速度)、及び停止時間によって影響される。運転 開始のプロトコルの後に、離脱トルクは、離脱時に音声を再生する間に選択的に 記録され、かつ以前の回動の範囲Φs及び停止時間tsの関数としてマイクロコ ンピュータ81の静止摩擦表H5(Φs,ts)に記憶され、更に上述された直 前の経歴レジスタに記憶される。上述されたように、これらの変数は添え字とし て働くように適切に丸められ、H5′(Φs,ts) からデータを読み出すだけでなく、H5(Φs,ts)にデータを記憶するため にも用いられる。動作中に、別の2個の直前の経歴レジスタが、ロータアセンブ リ58が停止しているときの、アーマチャ電流Iaと、ロータアセンブリ58の 角度位置Φとを記憶する。駆動トルク及びキャビネット内の圧力トルクの乱れが ごくわずかであることを意味する、アーマチャ電流Iaとロータアセンブリ58 の角度位置Φとが小さいとき、即ちIaの最大値及びΦの最大値の概ね5%のと き、H5(Φs,ts)のデータが更新され、アーマチャ電流Ia及びロータア センブリ58の角度位置Φが大きいとき、これらの乱れは、H5(Φs,ts) に記憶されるべき静止摩擦トルクの値から減算される。H5′(Φs,ts)の 静止摩擦表の値は、等しい直前の経歴レジスタ記憶された回動の範囲Φs及び停 止間隔tsの値を備えた50個の事象の平均値であるH5(Φs,ts)のデー タによって更新され、ベアリングの静止摩擦係数が変化したことを表している。 事象の数は、H5(Φs,ts)のセルに対する新たなデータして記録されなけ ればならず、H5′(Φs,ts)のデータを更新する前に、累算されたデータ が統計的に有効であることを確実にするために、等しいアレイ内に記録されるこ とが好都合である。更新された静止摩擦表は上述されたように用いられる。 上述された静止摩擦の制御の代わりまたは静止摩擦の制御と共に実施されるも のとして、上述されたロータアセン ブリ58のベアリングが停止している間に形成される静止摩擦を制限するために 、供給されたオーディオ信号Vin82Aの波形のピークまたは平坦部分における ロータアセンブリ58の通常のストップ・ポース・スタートシーケンスが、ベア リングの回動を一時停止させることなく用いられる。角速度dΦ/dtが低い値 となり、角加速度d2Φ/dt2が反転したときにマイクロコンピュータ81によ って検知されるように、供給されたオーディオ信号Vin82Aがベアリングを一 時停止させたとき、マイクロコンピュータ81はスイッチSw5cを閉じ、ベアリ ングの溝にグリースのカップが形成されることを防止するように、ロータアセン ブリ58及びベアリングを低速で移動させるために十分な超低周波電圧入力v5c をF5cから発生する。F5cからのこの超低周波電圧は、時間の経過と共に反転し 、ロータアセンブリ58の変位した角度Φを数度以内に制限する。H5′(Φs ,ts)から導かれた静止摩擦低減トルクは、回動方向を逆転させるために用い られてもよい。角速度dΦ/dtか、F5cから出力された値以外であることによ って表示されるように、供給されたオーディオ信号によって生み出された動きが 再開されたとき、スイッチSw5cが開き、F5cからの超低周波電圧入力が遮断さ れる。従ってベアリングが、これまでの回動方向と等しい方向または逆の方向に 加速される。第1の場合では、静止摩擦は概ね打ち消される。第2の場合では静 止摩擦は一定の最小値となる。緩 やかな動きは利用可能な装置の体積効率を低下させるが、この体積効率の低下は 以下に説明されるように実質的に補償される。 疑似コードで表現された静止摩擦アルゴリズム 回動の逆転のための初期化 静止摩擦の制御を容易にするために、第2a図に示されているようにマイクロ コンピュータ81のメモリ内の循環バッファ、または第2b図に示されているよ うに遅延装置で別個に実現される遅れバッファ89からの数ミリ秒の遅れ時間が 、入力オーディオ信号Vin82Dがマイクロコンピュータ89の機能に信号ライ ン91を介して供給され、続いて電力増幅器75及びトルクモータ23に供給さ れる前に、入力オーディオ信号Vin82Dに加えられる。そのような遅れ時間は 、中間周波数または高周波数ラウドスピーカーを、同じ装置の他のラウドスピー カーの機能と共働させるか、その理由は1ミリ秒の遅れ時間は、周波数300H zでは約100度の位相シフトとなり、周波数の増加と共に増加するためである 。しかし、低周波音源の配置は利用者にとって困難であり、サブウーハーの部屋 または車両内への配置は、大きな許容範囲をもたらす(周波数100Hz以下で は、2ミリ秒の遅れ時間は、30度以下となる)。本発明の公称値である2ミリ 秒の遅れ時間は、利用者から0.6096m(2フィート)隔ててサブウーハー を配置することと概ね等しく、無視できる値である。供給された音響信号Vin8 2が、遅れバッファ89を通過する前にサンプリングされる、マイクロコンピュ ータ82によ って提供された「プレビュー」は、減摩過程をより容易に実施できるものとする 。例えば、もし音響波形が局部的なピークまたは平坦部分に近づいていないため に、dΦ/dtの値が小さく、かつD2Φ/D2か反転しているにも関わらず、ベ ーンアセンブリ58が実際は停止状態に近づいていない場合、上述された減摩技 術は必要ではなく、コンピュータの処理サイクルを、表のデータの更新または平 滑化などの他の機能のために転用することかできる。回動が局部的な頂上または 平坦な部分に近づき、ロータアセンブリが停止しようとしている場合、減摩過程 が実施されてもよい。もし適切ならば、この遅れ時間によって、コンピュータの データサンプリング周期Δtを、頂上付近または平坦な部分の近くで短縮し、減 摩データの分解能が改善される。 プレビューが用いられた場合、再生音は信号ライン91の遅れ信号から取り出 され、減摩決定データは信号ライン82Dの遅れ時間が与えられていない信号か ら取り出される。減摩の検知が、ロータアセンブリ58の回動と適切な位相関係 を保つためには、信号ライン82Dは、マイクロコンピュータ81のデジタルフ ィルタに信号を供給する必要があり、このデジタルフィルタは、適切な近似によ って、マイクロコンピュータ81、増幅器75、モータ23及び位置エンコーダ2 4を含む開ループ制御システムと等しいゲイン及び位相特性有する。このオープ ンルーフは、モータ23及び回動式音響ラジエータ23を近似する少なくと も1つの積分器と、モータの極及びアーマチャの極が装置の作動周波数帯に配置 されているとき、モータの極及びアーマチャの極を整合させるための新たな極と を有する。 トルクモータの冷却−初期化 金属を用いて形成された回動式音響ラジエータ22は、トルクモータ23の高 効率のヒートシンクとなる。トルクモータによって加熱された空気は、ロータア センブリ58のサイクル毎に、キャビネット26からシリンダ51へ周期的に流 れ込む。この空気の流れは乱流となるが、トルクモータ23の熱をシリンダの側 壁52に有効に伝達する。可動羽根71及び72を通して外側の環境に伝達され る熱は、可動羽根71及び72の軽量の内部構造によって制限されるが、固定羽 根62及び63は、これらの羽根を介して熱を伝達するため、及びシリンダの側 壁52、及び端部の壁54及び56を介して熱を伝達するための高い熱伝導率を 有し、このシリンダの側壁52及び端部の壁54及び56は、キャビネット26 からの空気及び外側からの空気によって交互に冷却される。シリンダの側壁52 の利用者側の開孔部、及び端部の壁のキャビネット側の開孔部が、以下に説明さ れるようにシリンダ51に設けられている場合、シリンダ51の外側の壁は、利 用者側の開孔部からの適切に偏向された、ポンプによって供給された空気によっ て冷却される。固定羽根62及び63、及びシリンダ51の外側の壁には、熱を 伝達すると共に熱を放散するべく、 表面積を増加させるために、フィン(図示されいてない)が設けられていても良 い。大型の(1ストローク当たり1.23×10-23(750立方インチ)の 排気量の)装置では、定格出力時のトルクモータの300Wの熱が伝達され、周 囲温度の上昇を5度以内に保ちながら発散される。より小型のユニットでは、そ のユニットの表面積対体積の比が大きいために冷却がより容易となる。 周囲温度でのトルクモータのアーマチャの巻線抵抗の公称値は、以下のように 運転開始時のプロトコルの間に求められる。スイッチSw6が閉じられる。マイ クロコンピュータ81が試験電圧を供給し、この試験電圧がアーマチャに印加さ れ、アーマチャの巻線抵抗Ra=(Vd−Vs)・Rs/Vsが測定される。こ の試験電圧は、モータ23の逆起電力が大きな値となぬよう十分に小さい値を有 し、交流電圧の場合、その角周波数は、アーマチャの極Ra/Laよりも十分に 低くなければならない。 トルクモータの冷却−動作 通常の動作時には、所定の音響出力に対して、キャビネット26に流れ込む空 気の速度は、特に以下に説明されるように第7図の端部の開孔部を通して流入す る場合、空気の流速は周波数と無関係に一定なので、トルクモータ23を冷却す るために適している。回動式音響ラジエターのキャビネットの側壁に設けられた 開孔部、例えば開孔部123及び124と、トルクモータ23のアーマチャとの 間の デッドスペースが小さい場合、周波数範囲内の高い周波数においても、トルクモ ータ23が適切に冷却される。周波数が低い場合、1サイクル当たりの変位する 空気の量は大きいので、デッドスペースの大きさは重要ではない。しかし、大音 量の通路から小音量の通路へ変化するとき、アーマチャに蓄えられた熱は、発散 されるかまたはトルクモータ23に伝達されなければならない。マイクロコンピ ュータ81が、オーディオ信号の平均レベルの変化を、Φmaxの10%として 定義された閾値以下への、ロータアセンブリ58の変位Φの絶対平均値の減少と して検知し、アーマチャ抵抗Raが公称値よりも15%増加したことによって表 示される、アーマチャの温度が、周囲温度以上の例えば45℃以上といった高い 値にある場合、マイクロコンピュータ81によってスイッチSw6が閉じられ、 マイクロコンピュータ81はF6から超低周波信号を受け取り、高出力時以外に アーマチャに蓄えられた熱を発散させるために十分な、最大の角度変位±Φma xの10%から15%の変位角で羽根が移動する。マイクロコンピュータ81に よってRa=(Vd−Vs)・Rs/Vsに基づいて計算されるアーマチャの抵 抗値から定期的にアーマチャの温度が測定され、アーマチャの温度が、周囲温度 よりも高い特定の温度、例えば20℃まで低下するまで、F6からの超低周波信 号はマイクロコンピュータに供給される。温度を低下させるために必要な時間は 概ね数分である。この冷却方法は、利用可 能な最大の体積効率を低減するが、新たに別の装置を用いることによるコスト及 び装置のノイズを生ずることなしに、トルクモータ23に蓄積された熱を発散す る。この体積効率の低減は、概ね以下に説明されるように回避することができる 。 疑似コードで表現された 却アルゴリズムの例 ベアリングの磨耗の分布−動作 ベアリング表面の負荷との作用点が、インデックス位置Cに近いことが多いた めに、負荷を回動させるために用いられるベアリングは局部的に磨耗する。減摩 ベアリングは、ベアリングの溝の表面及びロール要素(ボール、ニードル、ロー ラ)を不均一に磨耗する。ボールベアリングを用いた本発明では、マイクロコン ピュータ81がスイッチSw7を閉じ、振幅の小さいランダム超低周波電圧v7を F7から受け取る。この超低周波信号v7は、インデックス位置Cを中心としてロ ータアセンブリ58の回動する動作位置を連続的にシフトする。ベアリングのロ ール要素の直径が小さい場合、この動きは、ロール要素が数秒ごとにその溝全体 を移動することを確実にし、磨耗の分布を改善する。この低速度の動きによって 利用可能な最大の体積効率が低減される。この最大の体積効率の低減は、以下に 説明されるように概ね回避される。 疑似コードで表現されたベアリングの磨耗を分布させるアルゴリズムの例 初期化 Sw7=1 ;移動の開始 tw=0 ;移動時間の初期化 sign=1 ;方向の初期化 rn=ran(1) ;乱数の発生 動作 tw=tw+Δt ;時間の増加 If(0.0001×tw)<rn;しばらくの間 or |Φ|>Φlim ;または大きな角度位置に回動するまで v7=v7×sign ;低速度での移動 wait Else sign=(−1)×sign;方向の変更 tw=0 ;再度の初期化 rn=ran(1) ;新たな移動時間 高速の中央への配置−動作 ベアリングの静止摩擦、トルクモータの冷却及びベアリングの磨耗を制御する 関数を原因とする最大の体積効率の低減が強化されることがある。これらの関数 は、瞬間的な最大の音響出力を1.5dB以下で低減し、この出力の低下は利用 者によって検知されない。Φmaxの50%以上の回動角度Φを生み出す、高い レベルのオーディオ信号Vinが信号ライン82Aに供給されているとき、マイク ロコンピュータ81が大音量の通路が継続するの間、及びそれに続く短い時間、 概ね30秒に亘って、ロータアセンブリ58の動作点をインデックス位置Cに位 置決めし、その後 にベアリングの静止摩擦信号と、トルクモータ冷却信号と、ベアリング磨耗制御 信号とを遮断し、かつ高速位置フィードバックループを閉じるので、この最大の 体積効率の僅かな低下が起こる期間は、数分の1秒に制限される。これは、スイ ッチSw5c、Sw6及びSw7を開き、瞬間的に(概ね0.1秒)スイッチSw1c を開きかつスイッチSw1dを閉じることによって、中央配置フィードバックシス テムの帯域幅を増加させることで行われる。Φが30秒間に亘ってΦmaxの3 0%以下の値に留まったときに、Sw5c、Sw6及びSw7を閉じることによって このフィードバックシステムは通常の状態に戻る。 疑似コードによって表現された高速中央配置アルゴリズムの例 If |Φ|>0.5× Φmax ;大振幅の入力 Sw1c,Sw5c,Sw6,Sw7=0 Sw1d=1 ;管理の停止、高速の中央配置 Wait 0.1 second;中央への時間 Sw1c=1 Sw1d=0 ;通常の中央配置 If |Φ|>0.3×Φmax ;入力は依然大振幅か tw=0 ;待ち状態のリセット Else tw=tw+Δt If tw>30 seconds ;静止状態に戻る Sw5c,Sw6,Sw7=1 ;管理の再開 これまでの説明から、回動式音響トランスデューサ装置21は、マイクロコン ピユータによる、可動羽根の中央への配置、可動羽根の回動の制限、モータの冷 却、及びベアリングの磨耗の制御を含むことが分かる。マイクロコンピュータ8 1の機能は、トルクモータの非線形性、空気のコンプライアンスの非線形性、羽 根の周縁部での漏洩、及びベアリングの静止摩擦の換算及び補正をも含む。中央 に配置するシステムを除いて、これらの機能は、「制御変数の検知による制御」 として定義され、かつこの場合約10Hzから160Hzまでの装置の有効な帯 域幅と等しい周波数帯域幅での同時的な検知及び制御を含むネガティブフィード バック制御とは区別される。20Hzから80Hzの公称作動帯域幅付近での有 効な周波数応答の可能性は、十分に制御された装置の利用者によって知覚される 周波数応答を達成する。ネガティブフィードバックは、オーディオ装置の歪みを 低減するために用いられ、かつ入力信号源には生じない過渡的な周波数を含む入 力の変化に対する可聴応答に関連している。この装置では、中央配置装置のネガ ティブフィードバックループの周波数の上限は、可聴周波数よりもはるかに低く 、概ね1Hz以下である。 本発明の制御アプローチは、2つの広い部分を有する。装置制御機能、及び換 算、回動角度の制限、及び順方向誤差補正を含む。装置制御機能は、中央への配 置機能、モータの冷却機能、及びベアリングの磨耗機能からなり、可聴 周波数よりも十分に低い周波数(即ち、20Hz以下)で実施され、従って利用 者には知覚されない。装置の利用可能な帯域幅内及び帯域幅よりも高い周波数で 実施される、換算、回動角度の制限、及び順方向誤差補正機能は、マイクロコン ピュータ81のメモリの表に記憶されると共に累算された経歴データから導かれ かつ供給されたオーディオ信号Vin82Dに加算された補正値を用いて、装置の 出力音を非線形性の主な原因として補正し、高いレベルの出力の線形性、即ち低 い歪みを達成する。 使用されるネガティブフィードバックは、順方向誤差補正によって妨害される ことはない。かえって、大量の順方向誤差補正の効果が概ね10dBから20d Bに低減され、ネガティブフィードバックが用いられた場合、大量のネガティブ フィードバックが所定のレベルの出力の歪みを達成するために必要とされる。 本発明の回動式音響ラジエータアセンブリ22は、公称の作動帯域幅が20H zから80Hzの音を再生するために適しており、大型の回動式音響ラジエータ の寸法、特に第1のまたは頭部の壁54に設けられた開孔部64及び66の中心 間の距離(例えば22.86cm(約9インチ))が、最も高い周波数の再生音 の波長(約14.02m(46フィート))に比較して短いので、点源として動 作する。 第1図に例示されているように、第1の壁54に設けられた開孔部64及び6 6がキャビネット26の開孔部31 及び32と整合した、キャビネット26に取り付けられた回動式音響ラジエータ アセンブリ22では、キャビネットに設けられた開孔部31及び32での振幅の 小さい空気の動きは、ディフューザ・アッテネータが用いられない場合でも、装 置21から比較的短い距離内で1つの音響圧力波に融合する。振幅が大きい場合 、開孔部31及び32での排気された空気の速度は、1ストローク当たり1.2 3×10-23(750立方インチ)未満の排気量を有する回動式音響ラジエー タアセンブリでは、160.9km/時(約100マイル/時)となることがあ る。変調されない場合、分布した音源を生み出すことになる排気された空気は、 第1図に例示されているようにディフューザ・アッテネータ内で減速され、排気 された空気の速度エネルギーを位置エネルギーに変換し、開孔部から排気された 空気を、装置21から比較的短い距離内で単一の音響波に融合する。 典型的には、回動式音響トランスデューサ装置の固定された部分及び可動部分 には重要なコンプライアンス部材は連結されていない。ロータアセンブリ58、 トルクモータ23、及び位置センサ手段24は、任意の周方向の位置からこれら の構成要素を移動させる位置決め力が生ずることのないように、長手方向の軸5 3を中心として平衡している。文字通り「無限のバッフル」に取り付けられてい た場合、回動可能な構成要素は、低周波共振を起こさず、かつ1Hz以下の周波 数で容易に駆動される。実際には、可動 羽根の面積と、全ての回動可能な構成要素の慣性モーメントと、キャビネット2 6の寸法と、キャビネット26内の空気のコンプライアンスとによって、装置2 1の低周波共振が引き起こされる。これまでに説明されたように、この共振は、 3HZから6HZであり、可聴周波数スペクトルよりも十分に低い値となってい る。 一回のストローク当たり可動羽根71及び72によって変位される回動式音響 ラジエータアセンブリ22の内側の体積の割合を表す体積効率は、可動羽根71 及び72と固定羽根62及び63の厚さと、開孔部64、66、67及び68の 面積とによって、第2a図、第2b図及び第3図に例示されているように限定さ れる。装置22の体積効率は約60%であり、この値は、通常の低周波数ラウド スピーカコーンアセンブリと比較し15%低い値となっている。しかし、以下に 説明されるように、音響出力を増加し、装置のその他の管理のために、かつ歪み を低減するために、より大きい体積効率が望まれている。羽根の厚さをこれ以上 低減することは容易ではない。開孔部の面積を低減することによって体積効率は 増加するが、開孔部での空気の速度が増加する。 第4図は、可動羽根の外側の周縁部が回動式音響ラジエータ101の長手方向 の軸53に対して上に向かうに従って時計方向に付勢または傾けられているよう に、可動羽根102及び103がハブ59に長手方向に沿って取り付け られていること以外は、第3図に例示された回動式音響ラジエータアセンブリと 等しい他の回動式音響ラジエータアセンブリ101を例示している。シリンダの 側壁52に於ける可動羽根の偏向は、側壁52に於ける開孔部の幅と概ね等しく 、可動羽根102及び103が反時計方向の限界位置まで回動したとき、長手方 向の軸53に対して開孔部62及び68と等しい角度を張る。例えば、ロータア センブリ58がその限界位置に反時計方向に回動した時、可動羽根102の上側 周縁部は、固定羽根62の上側周縁部に近づき、一方可動羽根102の下側周縁 部は、第4図に例示されているように開孔部67の左側の周縁部に近づく。即ち 、可動羽根102及び103は、概ね180度から、開孔部の幅と、可動羽根1 02及び103の厚さと、固定羽根62及び63の厚さとが為す角度の合計を引 いた角度に亘って移動する。開孔部の幅が30度であり、かつ羽根の全体の厚さ が15度を張ると仮定した場合、これによって、体積効率に対して一対の開孔部 を除去したことと等しい効果が得られ、第2図及び第3図に例示された実施例の 開孔部での空気と等しい速度を保ちながら、約75%の体積効率をを提供する。 第5図には、本発明の回動式音響ラジエータアセンブリの他の実施例が例示さ れている。ラジエータ107は、可動羽根71及び72ではなく、固定羽根10 8及び109の内側の周縁部が長手方向の軸53と平行となり、外側の 周縁部がシリンダの側壁52に沿って上に向かうに従って時計方向に付勢または 傾けられるように固定羽根1008及び109を傾斜して形成することによって 、第4図のラジエータ101と概ね等しい体積効率を達成している。この実施例 は、軸53を中心として、等しい中心角を有する扇型として長手方向または垂直 に整合した開孔部を有し、即ち開孔部64及び67は、開孔部66及び68と長 手方向にまたは垂直に整合している。第4図に例示された実施例と等しい開孔部 での空気の速度と、体積効率が達成される。 高い体積効率に関連した第2図から第5図に例示された実施例の比較的小さい 半径方向に延在する開孔部を通過する空気は、その速度が速くなり、このため、 第1図に例示されたディフューザ・アッテネータ36のようなディフューザ・ア ッテネータによって、利用者の環境に提供される空気の流れを減速することが必 要となる。キャビネット側の開孔部の面積を低減することによる装置のキャビネ ット側の空気の流度の増加は、駆動トルクモータ23からの熱を有効に伝達する という点に関して有益であるといえる。キャビネット側の開孔部での空気の乱流 によるノイズの増加は、そのようなノイズがキャビネット側の壁に設けられた音 響材料(図示されていない)によって吸収されるので、重要な問題ではない。利 用者側の開孔部の面積を増加することによって用者側の開孔部を通る空気の流速 が低下して、 開孔部での乱流によるノイズが低減される。 これらの原理を用いた回動式音響ラジエータアセンブリの実施例が第6図に例 示されている。回動式音響ラジエータアセンブリ111は、第5図に例示された 固定羽根と概ね等しい固定羽根114及び115を有するが、固定羽根114及 び115はシリンダの側壁152に沿って局部的に折り曲げられている。利用者 側の開孔部の合計の面積を増加し、かつ利用者側の開孔部の空気の流度とノイズ とを低減するために、利用者側の開孔部112及び113がシリンダの側壁52 に設けられている。利用者側の開孔部112及び113は、固定羽根108及び 109に隣接する側壁52の上側周縁部に隣接されて配置されており、かつ軸線 方向から見て開孔部67及び68と重なり合うように配置されている。 第7図には、回動式音響ラジエータアセンブリ116の他の実施例が例示され ており、固定羽根117及び118は長手方向の軸53に垂直な断面に於いてZ 型をなすように形成されており、これらの固定羽根によって利用者側の開孔部1 12及び122がシリンダの側壁52の全長に亘って形成され、開孔部及び羽根 が形成する所定の角度に対して、利用者側の開孔部を流れる空気の流速を低下さ せている。キャビネット側の開孔部123及び124の面積が低減されているが 、しかしこれらの開孔部はトルクモータ23への冷却空気を供給するために適し た位置に配置され ている。上部の壁54に設けられた開孔部126及び127は、Z型の固定羽根 の形状に適合するようにその面積が低減されている。しかし、固定羽根の形状を より複雑なものとすることによって、第3図乃至第6図に例示された扇型の開孔 部が上下の壁54に設けることもできる。第7図に例示されたように利用者側の 開孔部を上下の壁及び側壁に設け、キャビネット側の開孔部を下部の壁に設ける ことによって、所定の排気量及び体積効率に対して、利用者側の空気の流速を最 少にでき、かつ利用者に知覚される空気の流れを最も静かなものとする。 第8図に例示された回動式音響ラジエータ131の実施例では、キャビネット の上下の壁及び端部の壁には開孔部が設けられておらず、ユーザー側の長方形の 開孔部134及び136と、キャビネット側の長方形の開孔部137及び138 とが、シリンダの側壁52に設けられている。固定羽根132及び133は、上 側オフセット部分132a及び133aと、下側オフセット部分132b及び1 33bと、上側オフセット部分及び下側オフセット部分と直交して延在する中間 接続部分132c及び133cとを有する。開孔部134と開孔部137は、開 孔部136と開孔部138と同様に、互いに軸線方向に沿って整合している。従 って、利用者側の開孔部とキャビネット側の開孔部は、ラジエータ131の長手 方向の軸53に対して等しい角度を形成する。利用者側の開孔部134及び13 6は、キャ ビネット側の開孔部137及び138に比べ、軸53に沿った長い垂直方向の寸 法を有する。第4図、第5図、第6図及び第7図に例示された実施例と同様に、 この実施例も高い体積効率を有する。 第4図、第5図、第6図、第7図及び第8図の実施例は、1枚または複数枚の 平面からなる「折り曲げられた」羽根または湾曲した羽根を有する。全ての羽根 は、その厚さに対して大きい寸法の、空気の流れに対して露出された2つの面を 備えている。図示されているように、可動羽根は、その基部から先端部分に向け て先細りの形状を有し、固定羽根は先細りの形状を有さないが、固定羽根及び可 動羽根の形状は、種々の厚さを有するものであってよく、例えば、指数関数的な 形状を有するものであってよい。折り曲げられたまたは湾曲した羽根は、その一 方の表面に均一に分布した点と、羽根の内部を通過して、羽根のもう一方の表面 の最も近い点とを結ぶ曲数の線の中間部分に設けられた点が、等しい平面上に配 置されず、即ちこれらの中間点の軌跡が1つの平面を形成しないという共通の幾 何学的な特徴を有する。 上述された実施例の開孔部の周縁部には、開孔部を通過する層流を形成し、開 孔部の流体抵抗を最小にし、高周波数成分を有する乱流の雑音の発生を最少にす る滑らかな空力的な表面が設けられていてもよい。 第2図乃至第5図に示されたラジエータの実施例のキャ ビネットは、第1図に示されたキャビネット26と等しい形状であってよい。デ ィフューザ・アッテネータもまた、第1図に示されたディフューザ・アッテネー タ36と等しい形式であってよい。第6図に示されたラジエータ111の実施例 では、ラジエータ111が、側壁に設けられた開孔部112及び113が露出さ れるように、キャビネットの上下の壁28(第1図)を貫通して配置される必要 がある。ディフューザ・アッテネータ36も、ラジエータが上側に変位して配置 され長さだけ縦方向に変位して設けられる。 第7図の回動式音響ラジエータ116は、キャビネット側の開孔部123及び 124が、キャビネットに設けられた開孔部31及び32と整合するように、例 えば第1図のキャビネット26の外側のキャビネットの上部の壁28の上に配置 されなければならない。 第8図の回動式音響ラジエータ131は、利用者側の開孔部134及び136 がキャビネットの上部の壁28の上に配置され、キャビネット側の開孔部137 及び138がキャビネットの上部の壁28の下に配置されるようにキャビネット の上部の壁28に支持されている。 上述された全ての回動式音響ラジエータアセンブリは、キャビネット内または キャビネットの上に取り付けることが容易な構造を有する。更に、キャビネット の形状及び寸法は様々に変更することが出来る。例えば、キャビネット の断面は四角形ではなく、円形または楕円形の断面であってもよく、また車輌の 一部であってもよい。回動式音響ラジエータアセンブリは、例えば部屋の天井に 取り付けられる場合、またはキャビネット側の開孔部が車体の外側と連通するよ うに、車輌に取り付けられる場合、キャビネットなしで動作させることもできる 。 本発明に用いられる音再生装置または回動式トランスデューサ装置が、第9図 及び第10図に例示されている。この装置は、円筒形ハウジング202を有する 回動式音響ラジエータ21を有する。図示されているようにハウジング200に は、鋳造されたアルミニウムから機械加工され放射状に延在するリブを備えた第 1の端部の壁または頭部の壁203を有し、この頭部の壁203は、公称値1. 27cm(0.5インチ)の厚さを有し、かつ公称値1.27cm(0.5イン チ)の厚さの円筒形の側壁204と一体形成されている。放射状に延在するリブ を備えた底部の壁または第2の端部の壁206は、公称値1.27cm(0.5 インチ)の厚さを有し、開孔207を貫通する(図示されていない)ねじ等の適 切な手段によって側壁204に締着されている。例として、ハウジング202内 に形成された閉鎖されたまたは円筒形の体積209は、例えば35.56cm( 14インチ)の直径と、20.32cm(8インチ)の高さの、適切な寸法を有 する。頭部の壁203は、放射状に延在する2つの扇形またはパイ型の利用者側 の開 孔部211及び212を有し、底部の壁206も同様なキャビネット側の開孔部 213及び214を有し、これら開孔部の各々は、30°などの適切な角度を形 成する。ハウジング202は、任意の姿勢で取り付けられても良いが、第1のま たは頭部の壁203が、第2のまたは底部の壁206の上に配置されるように、 直立した姿勢で取り付けられることが望ましい。 半径方向に延在し、互いに軸を挟んで向かい合って配置された固定羽根216 及び217が、シリンダ209内に配置されている。これらの羽根216及び2 17は、厚さ0.9525cm(0.375インチ)のアルミニウム板から形成 され、上部の壁203から底部の壁204へ延在している。 ロータアセンブリ218がハウジング202内に配置されており、かつ中心軸 に沿って延在するアルミニウム等の適切な材料から形成されたシャフト219を 有する。シャフト219の上側端部は、上部の壁203に取り付けられた例えば ABECクラス7の(非常に低雑音の)シールボールベアリングアセンブリ22 1ような適切なベアリングによって回動可能に取り付けられている。ロータアセ ンブリ218は、軽量かつ低い慣性質量を有するように、適切な材料から構成さ れている。ハブ222がシャフト219にはハブ222が取り付けられており、 軸を挟んで向かい合って配置された半径方向に延在する羽根223及び22 4がハブ222に取り付けられている。羽根223及び224は、半径方向外側 に向かうに従って先細りとなる断面を有し、羽根223及び224の内側の周縁 部または基部223a及び224aで十分な強度を有する。例として、羽根22 3及び224は、または基部223a及び224aで1.905cm(0.75 インチ)の厚さを有し、遠位の周縁部または先端部223b及び224bで約0 .9525cm(約0.375インチ)の厚さを有する。例えば直径が10.1 6cm(4インチ)のハブ222は、焼き鈍しされたKevlar(商標)発泡 プラスチックから形成されている。可動羽根223及び224は、羽根の表面を 形成する厚さ0.00762cm(0.003インチのアルミニウム箔に接着さ れた16.03kg/m3(4.5ポンド/立方フィート)のアルミニウムハニ カムコアエポキシ樹脂から形成されている。接着されたアルミニウム箔は、基部 223a及び224aを強化する。このようにして、ハブ222から可動羽根2 23及び224の遠位の周縁部に向けて羽根に接着された材料を介して応力を分 布させることができる。 第9図に例示された本発明の音再生装置は、各々が少なくとも二枚の羽根から なる二対の羽根を有し、一対の羽根、即ち羽根216及び217は固定されてお り、もう一方の羽根223及び224は回動する。各対の羽根の好ましい最小の 個数は、2であり、その理由は2枚の羽根が軸を挟 んで向かい合うように配置されたとき、各羽根に生ずる遠心力が平衡し、互いの 遠心力を相殺するからである。また、二対の羽根の面積は概ね等しい。 大型のディアーサンバル(D′Arsonval)と類似したトルクモータ2 26が、ロータアセンブリ218を最大で110度の角度に亘って回動往復運動 をさせるために設けられている。このトルクモータ226は、酸素含有量の低い 炭素鋼などの適切な材料によって形成された外側ハウジング227を有する。ハ ウジング227は、ハウジング202の外径と等しい外径を有する円筒形または 環状の形状を有する。外側ハウジング227は、モータの他の構成要素の支持部 材として働き、また磁極を戻す磁路としても働く。 複数の連続して接続された5個の表面231が、ハウジング227の向かい合 う内側面に形成され、かつその軸線方向の辺が、適切な間隔、例えば7.62c m(3インチ)の間隔を有するように形成されている。5個の表面231からな る一対の表面は、半分に切断されたとき上述されたように(3インチ)の間隔を おいて配置された表面231をなす10角形を形成する。磁束を集中させる一対 をなす磁極片236及び237は、炭素含有量の低い炭素鋼等の材料から構成さ れており、かつハウジング227内に配置され、また対応する連続的に接続され た平坦な表面231に面する連続的に接続された平坦な表面238を有する。 台形の上側面を有するフェライト等の適切な材料から構成された磁石239が、 磁極片236及び237と、これらの磁極片の表面238と、ハウジング227 の表面231との間に取り付けられている。従って、5個の磁石239が10角 形の半分の各々に設けられ、N極及びS極から生ずる磁界を形成する。この磁石 は、例えば幅10.16cm(4インチ)、高さ15.24cm(6インチ)、 及び厚さ2.54cm(1インチ)の適切な寸法を有し、かつ第9図に示されて いるようにその両側が傾斜しているので表面231及び238の間で互いに密接 に取着されている。磁石239は、適切な接着剤によって表面231及び238 に接着することで適切に保持される。更に、7075アルミニウム等の適切な材 料から形成された安全ピン(図示されていない)が磁極集中要素236及び23 7から磁石239を貫通し、ハウジング227に締着され、磁石がその適切な位 置に保持されることをより確実にする。例として、そのような4本のピンが互い に90°の角度をなして配置される。磁極片243及び244及び磁極集中要素 236、237、241及び242は、磁束を約2.5倍に集中させ、空隙25 1及び252の磁束密度を約6キロガウスとする。磁極片243及び244は、 互いに分離され、漏れ磁束を低減し、かつ磁束がトルクモータ226の適切な部 分を通過することを確実とする。 より優れた磁性材料、例えばネオジウムフェライト磁石 を用いることによって、磁束集中要素236及び237を用いる必要が無くなり 、従ってモータの寸法を縮小できることが評価されるべきである。しかし、通常 のフェライト材料はそのコストが低いので、第9図に例示されているようにトル クモータ226ではこのフェライト材料が用いられている。 更に半円形の磁束集中要素241及び242が、磁束集中要素236及び23 7に隣接して配置されている。軟鉄からなる半円型の磁極片243及び244が 、アルミニウムなどの適切な材料から形成され、かつ磁極片243及び244の 向かい合う末端部に係合するT型の支持板246及び247によって間隔を置い て配置されている。T型の支持板247はまた、適切な寸法、例えば8.89c m(3.5インチ)の直径と、10.16cm(4インチ)の長さを有する純度 の高い鉄からなる円筒形コア249を支持している。従って、磁極片243及び 244と、中心コア249との間には1対の半円形の空間251及び252が形 成されている。 回動可能なアーマチャのロータ256(第9図及び第10図)が、空間251 及び252内に配置されており、かつ中心コア249に設けられた開孔(図示さ れていない)を貫通するシャフト219に取り付けられている。アーマチャのロ ータは、断面がU字型であり、かつその両端部に配置された「スパイダー」25 8及び259を備えた間隔 をおいて配置された平行な脚部またはサドル257(第10図)を有し、スパイ ダ258及び259は、サドル257から空隙261によって隔てられ、サドル 257から絶縁されている。頭部のスパイダ258には、シャフト219に取り 付けられるように適合した菱形の中心ハブ262が設けられている。ハブ262 は、ハブ262を保持するプレート(図示されていない)と一体的に形成された 直立する側壁263の間に配置されている。側壁263は外向きに湾曲し概ねV 字型となっている。底部のスパイダ259もまたハブ266を有しており、遠位 の端部において弓形の水平部分268に連結されている4本の放射状に延在する スプリングスポーク267によって支持されている。水平部分268はハブ26 6に当接したV字型の構造を有し、菱形のハブ262と同様の菱形の構造を形成 する。スパイダ259もまた、側壁263と同様に直立した間隔をおいて配置さ れた側壁271を有し、この側壁271は外側に湾曲して概ねV字型の形状を有 する。 サドル257と、スパイダ258及び259は、ジグ(図示されていない)に 支持されており、適切な空間を形成し、サドル及びスパイダに巻回された絶縁被 覆された導体を有し、巻線272を構成する。次にジグが取り除かれる。アーマ チャのロータ256は、その幅よりも長い高さを有することが好ましく、例えば 15.24cm(6インチ)の高さと、11.43cm(4.5インチ)の幅を 有 し、かつ16ゲージ(gauge)の絶縁被覆されたアルミニウム線などの適切 な導線が巻回されている。導線は、ハブ262及び266の両側のスパイダ25 8及び259の間に延在しかつV字型の互いに間隔を置いて配置された側壁26 3及び271の間とサドル257内に延在するように巻回されている。例として 、本発明のある実施例では、アーマチャのロータ巻き線272は、その巻き数が 390回となっている。次に、導線はガラスエポキシ樹脂によって固定される。 側壁263及び271は巻き線272が広がることを防止し、一方ハブ262及 び266に関連する菱形部分は巻き線が内側に潰れることを防止する。 スパイダ259のスプリングスポーク267は、その軸線方向の弾力性がその 接線方向の弾力性に比べ約1000倍となっている。スプリングスポーク267 は巻き線272からハブ266へのトルクを伝達し、入力の変化に応じて巻き線 272が拡張及び収縮するとき、アーマチャの脚部267が外側に向けて屈曲し て磁極片243及び244に接触することのないように、トルクモータの回転軸 の方向に沿って撓む。薄い(0.036cm(0.014インチ))の長寸のア ルミニウム製のサドル257は、アーマチャの巻き線272の脚部267の内側 面及び外側面に取り付けられており、加速時の横方向の変形に対する剛性をアー マチャの巻き線272に与える。 トルクモータハウジング227は、ハウジング227の 開孔276を貫通し互いに90度隔てられた4本の(図示されていない)ボルト のような適切な手段によって底部プレート206に取り付けられている。シャフ ト219はアーマチャのロータ256を貫通して延在し、ベアリングアセンブリ 221と等しい形式の底部のベアリングアセンブリ277に回動可能に取り付け られている。ベアリングアセンブリ277は、キャリア278に取り付けられて おり、このキャリア278は、ボルト(図示されていない)によって磁極片24 3及び244の下側面に取り付けられたベアリング支持ハウジング279の底部 の壁に取り付けられている。 位置エンコーダ286は、シャフト219に取り付けられており、かつ下側の ベアリングハウジング279に締着されている。位置エンコーダ286は、適切 な角度、例えば110度に亘って移動するアーマチャ256の位置を検知する。 位置エンコーダは、約125ビット/度の分解能を有する。位置エンコーダ28 6からの情報は、トルクモータ266を制御するための速度情報または加速度情 報を得るために用いられる。 ベアリング277の上のシャフト219に取り付けられたキャブスタン291 を介してアーマチャ256に電力が供給される。キャブスタン291は、デルリ ン(商標)のような適切な絶縁材料によって形成されている。可撓性を有する導 電性の小片292及び293は、0.0102c m(0.004インチ)の厚さのベリリウム銅のような適切なばね状の耐疲労性 の導電性材料から構成されており、各々小片はキャブスタン291に間隔を置い て設けられた別個の溝にその一方の端部が取り付けられている。小片292及び 293は、キャブスタン291から延出するとともにアーマチャ256の巻線2 72の両端に接続された導線294及び295に接続されている。停止した状態 では、小片292及び293は各々キャブスタン291において約90度の角度 を形成し、より厚い(0.018)ベリリウム銅から構成された約38.1cm (約1.5インチ)の長さの釣り竿状の張力を加える導電性板ばね296及び2 97に接続されている。板ばね296及び297はベアリングハウジング279 に取り付けられた絶縁支持ブロック298に取り付けられている。板ばね296 よび297に接続された導線299は、支持ブロック298から延出しており、 かつ電力増幅器からのマイクロコンピューによって制御された音響入力信号に接 続されている。板ばね296及び297は、アーマチャ256が最大の動作範囲 に亘って回動移動するときの、アーマチャ256の110度の回動往復運動に適 応できる十分な長さを有する。 第9図及び第10図に示された本発明の実施例の動作は、第1図及び第2図に 示された実施例に関して上述された動作と等しい。可動羽根223及び224は シャフト219及びハブ220に固着されており、トルクモータ226に 供給されるマイクロコンピュータによって制御された音響信号に従って回動往復 運動を行う。可動羽根223及び224の遠位の端部223b及び224bはハ ウジング202の内側の壁と非常に接近しており、羽根223及び224が動く とき、回動した任意の位置でシャフト219及びハブ220を除くすべての領域 でハウジング202の半径方向の突出物を一掃する。固定羽根216及び217 の内側端部もまた、可動羽根223及び224を保持しているハブ220と非常 に接近して設けられており、開孔部211及び212と、開孔部213及び21 4を通って流れる空気と比較し漏れが非常に小さいために、ハブ222と可動羽 根216及び217との間の空隙はシールとして働く。 もしより良好なシールが望まれるならば、潤滑油型のシールを固定羽根216 及び217と、ハブ222との間に使用することができる。固定羽根216及び 217とハブ222とを結ぶ織物または弾性ゴムのような柔軟な材料を用いるこ ともできるが、柔軟な材料は、回動式音響ラジエータアセンブリの低周波共鳴を 発生させる、または変化させるコンプライアンスをもたらす。また再生された音 の歪みが生ずる可能性がある。 固定羽根216及び217の正面には、シールでの漏洩によって生ずる、また は開孔部の乱流によって生ずる比較的高い周波数の音を吸収するための音響吸収 材(図示されていない)が取り付けられている。音響吸収材が開孔部の 近くに配置されているので、この音響吸収材の厚さは、開孔部の幅に対して非常 に重要であり、開孔部を流れる空気が妨げられない厚さでなければならない。こ のような音響吸収材はまた、可動羽根が通常の最大の移動範囲を超えた場合のた めの有効な衝撃吸収防壁としても働く。更に、可動羽根の表面は、ベアリングか ら生じた音による羽根の高周波(数百Hz)の共鳴を減衰し、シールまは開孔部 を通過する空気の乱流による雑音の一部を吸収するために、粘性と弾性を併せ持 つ材料によって被覆またはパターニングされていても良い。 円筒形手段と、固定羽根及び可動羽根が十分に低損失の音響ラジエータとして 働くので、これまでに記載されたベアリングは、できるだけ静かなものでなけれ ばならない。ベアリングへの負荷は、開孔部が塞がれたことによる非対称的な動 的負荷が生じない限り、モータのアーマチャと、モータのシャフトと、ロータア センブリとが静的に及び動的に平衡しているので小さい。 動作中に、導電性小片292及び293は、シャフト219の回動と共に、キ ャプスタン291と接触してまたはキャプスタン291と離れて滑らかに回動す る。導電性小片は、回動式音響ラジエータ201の動作中に知覚される音響雑音 を発生せず、また電気的なノイズも全く発生しない。2本の導線のトルクは互い に作用し合い、シャフト219には合計の位置決めトルクが加わらない。このよ うな 構造では、摩耗を生じノイズ及び歪みを生ずる整流ブラシまたはスリップリング が存在しない。もしより大きな回動範囲が、非常に高い体積効率を有する回動式 音響ラジエータアセンブリに必要とされる場合、2組の導電性小片と釣り竿状の 板ばねアセンブリは、一方のアセンブリをアーマチャ256の回動軸に沿って軸 方向に移動し導電性小片292及び293のキャプスタン側の端部をキャプスタ ン291の周縁部上で互いに或る角度をなして配置されるように固定することに よって、等しい回転面(第9図に例示されている)から変位させることができる 。 トルクモータ226では、全トルクと、ベアリングのグリースシールを含む全 ての摩擦の原因による最大離脱トルクとの比が、約1000:1または60dB である。この比は、低慣性のブラシを用いて整流された高品質のかご型モータの 比約40:1(32dB)に比べて非常優れた値である。この差は、二種類のモ ータの回動式音響トランスデューサアセンブリの低レベルの音響出力に歪みを与 える特性に反映されている。 第11図には、第7図の回動式音響ラジエータアセンブリ116及び第8図の 回動式音響ラジエータアセンブリ131に適したディフューサ・アッテネータ3 01が例示されている。第7図のラジエータ116が用いられる場合、扇形の利 用者側の開孔部126及び127は使用されず、シリンダーの側壁52に設けら れた利用者側の開孔部12 1及び122が使用される。キャビネット302は、第1図に示されたキャビネ ット26と概ね等しい。キャビネット側の開孔部(図示されていない)は、回動 式音響ラジエータアセンブリ116の底部の壁に設けられた開孔部123及び1 24と整合している。第12図では、回動式音響ラジエータアセンブリ305は 、キャビネット302の外側にキャビネットの頭部の壁304の上に配置され、 一方トルクモータ306及び位置エンコーダはキャビネット302の内側に取り 付けられている。頭部のバッフル311は、ねじ及びスペーサ(図示されていな い)によってキャビネット302の頭部に取り付けられている。中間バッフル3 12は、回動式音響ラジエータアセンブリ305の周囲に配置され、ねじ及びス ペーサ(図示されていない)によってキャビネット302に締着されており、利 用者側の開孔部308及び309を水平にほぼ二等分している。バッフル311 及び312は、トルクモータ307の熱の放散を改善するために、回動式音響ラ ジエータアセンブリ305に取り付けられても良い。ディフューザ・アッテネー タのエアダクトの壁部材が、キャビネット302の頭部の表面と、中間バッフル 312と頭部のバッフル311との間に取り付けられている。壁部材316〜3 19の外側表面は、バッフル311及び312の外側端部と、キャビネット30 2の外側端部とに整合している(第12図)。壁部材316〜319には、開孔 部308及び309と向か い合いかつこれらの開孔部と間隔を置いて配置された円弧型の表面321が設け られている。円弧型のブランケット部材326、327、328及び329が、 開孔部308及び309の垂直方向の周縁部、キャビネット306の頭部、中間 バッフル312及び頭部バッフル311との間で回動式音響ラジエータアセンブ リ305の外側の表面に取り付けられている。これらのディフューザ・アッテネ ータ部材によって利用者側の開孔部308及び309に於て喉を有し、キャビネ ット309の頭部、中間バッフル312及び頭部のバッフル311の端部で口を 有する8個のエアダクト331が形成される。所望応じて、新たな中間バッフル 及び対応するエアダクト壁部材が用いられても良い。小型の回動式音響ラジエー タアセンブリでは、デフューザ・アッテネータ301は、中間バッフルなしで構 成されても良い。利用者側の端部の開孔部が回動式音響ラジエータアセンブリに 含まれている場合、第1図に例示されたディフューザ・アッテネータのように更 に部材が追加されても良い。ディフューザ・アッテネータ手段は、部外者から回 動式音響ラジエータアセンブリの構成要素を遮蔽するための、更に利用者を保護 するためのスクリーン若しくはフィルタ(図示されていない)を含んでも良い。 第13図は、軸線方向に空隙を有する2個のロータアセンブリ352と多極ロ ータアセンブリ354を備えたブラシレス整流子トルクモータ350の選択され た電気磁気的 能動構成要素を表している。転流を制御する位置検知装置は、上述された位置エ ンコーダ24からなる。多極ロータアセンブリ354は、モータの長手方向の軸 358を中心として回転するようにベアリング(図示されていない)に支持され たシャフト356に固定されている。各ステータアセンブリ352は、シャフト 356及び多極ロータアセンブリ354と同軸に支持されたほぼ硬質の強磁性体 リングからなりこの強磁性体リングは半径方向の厚さ、軸線方向の長さ、内側周 縁部及び外側周縁部、多極モータアセンブリ354の近くに配置された第1面3 60、及び多極ロータアセンブリ354から離れて配置された第2面362を有 する。第13図の例に示されているように、ステータアセンブリ352は組み合 わせ構造となっており、2つの強磁性体構成要素、即ち、強磁性体小片材料から なる巻線コア364と、巻線コア364に接着剤によって接着されたモールド形 成された強磁性体粉末からなるステータ磁極アセンブリ366とを有する。半径 方向に延在する複数の磁極368と半径方向に延在する複数のステータの巻線ス ロット370は、ステータアセンブリ352の第1の面360で等しい間隔で交 互に配置されている。各ステータ磁極368は、2つの隣接する巻線スロット3 72の閉じた端部に隣接するステータ磁極の基部372から多極ロータアセンブ リ354に隣接したモータの長手方向の軸358に概ね垂直に配置されたステー タ磁極368の先端または 面374まで延在する。各ステータの磁極368は、ステータアセンブリ352 の内側の周縁部から外側の周縁部まで半径方向に延在する。複数の導体が、以下 に説明されるように(第14図)ステータの巻線スロット370に配置される。 多極ロータアセンブリ354は、複数の周方向に間隔をおいて配置された円弧 型強磁性体ロータ磁極セクタ375からなり、各磁極セクタ375は半径方向の 長さと、円周方向の長さと、軸線方向の厚さを有し、各々がモータの長手方向の 軸358に対して直交して配置されている。各ロータの磁極セクタ375は、3 つの層からなり、磁石378によって軸線方向に隔てられた半径方向の長さ、周 方向の長さ、及び軸線方向の厚さを有する概ね平坦な強磁性体材料からなる2つ の磁極片376と、半径方向の長さ、周方向の長さ、及び軸線方向の厚さを有し 、モータの長手方向の軸に関して直交して配置され、この軸と平行に磁化された 強磁性材料からなる円弧型セクタである永久磁石378とを有する。磁極片37 6は接着剤によって磁石378に取り付けれている。各磁石は、磁石378と、 磁石378に軸線方向に隣接して配置された磁極片376との極性が多極ロータ アセンブリ354に関してロータの磁極セクタ375毎に交互に変化するように 磁化されている。 各ロータの磁極セクタ375はハブ380に連結されている。第13図に例示 されているように、ハブ380は2 つの概ね等しいハブ半構造382からなる。この2つのハブ半構造382は、シ ャフト356に互いに向かい合うように配置されて取り付けられている。各ハブ 半構造382は、モータの長手方向の軸358に対して角度をなして配置された 複数のハブセクタ384を有し、各ハブセクタ384は共通の中央ブッシング3 88と磁極片376とを接続する複数のスポーク386を有する。2つのハブ半 構造382は、スポーク386と、スポークに固定された磁極片375とがモー タの長手方向の軸に関して周方向に整合するように、周方向に整合してシャフト 356に取り付けられている。各ハブ半構造382の中央ブッシング388は、 ロータの磁極片375と、ハブ380と、シャフト356とが一体となって回転 するように、シャフト356に取り付けられている。この例では、ハブ380の スポーク386は、モータの長手方向の軸358に直交する平面に対して角度を なして配置されており、多極ロータアセンブリ354と隣接するステータアセン ブリ352との間の軸線方向の磁気的引力に対抗し、特にモータ350の製造中 に、この軸線方向の磁気的引力が均一でないかまたは大きい場合に、この引力に 対抗する。 ブラシレス整流子トルクモータ350が組み立てられたとき、多極ロータアセ ンブリ354は、ロータの磁極375セクタの両側に狭い(0.0254cm( 0.010インチ))の軸線方向の空隙(図示されていない)を形成す るように2つのステータセンブリ350に接近して配置される。 多極ロータアセンブリ354の所定の極性を有する磁極片376から生ずる磁 束は、所定のステータの磁極368の表面374に入り、ステータの磁極368 の基部から巻き線コア364内を平均長360/(ロータの磁極片375の個数 )に亘って通過し、他のステータの磁極368の基部372に入り、前記ステー タの磁極368の表面374から出て、異なる極性のロータの磁極片375に入 る。トルクは、ロータの磁極片375の磁界と相互作用する、ステータのスロッ ト370に配置された導体を流れる電流によって生み出される。 多数のステータの極368を用いることによって、ステータの各極368のト ルクへの影響を低減でき、例えば、ロータの各磁極セクタ375に対してステー タの磁極368が12個ある場合、そのロータの磁極セクタ375のトルク全体 へ、1つのステータの磁極368が及ぼす影響は、概ね8%であり、ステータの 極368及び隣接する複数の巻き線の、トルク全体に及ぼす影響が、10%以内 であり、かつ形状による影響がトルクのリプルを発生させない場合、ロータの磁 極セクタ375全体への影響を、従ってモータのトルクのリプルを1%とするこ とができる。 本発明では、各々が概ね360度/(ロータの磁極セクタ375の個数)以下 の角度をなす多極ロータアセンブリ 354のロータの磁極セクタ375、及び多数の(4から32個の)ステータの 磁極368が、ロータの各磁極セクタ375に対して設けられている。ステータ の磁極368は、モータの長手方向の軸358を中心として等間隔に配置されて いるので、多極ロータアセンブリ354の任意の回動位置で、ロータの磁極セク タ375の間には、ロータの磁極セクタ375と軸線方向に整合しないステータ の磁極365が存在する。 この関係は、第13図に例示されており、第13図では、半径方向に延在する 破線390、391及び392が、モータの長手方向の軸358から特定のロー タの磁極セクタ375の端部に沿って延在して描かれている。破線390及び3 92は、2つの隣接するロータの磁極セクタ375の時計周り側の端部に沿って 延在し、かつ360度/(ロータの磁極セクタ375の数)と等しい角Φtだけ 隔てられている。 第3の破線391は、その時計方向の端部に破線390が接するロータの磁極 セクタ375の反時計方向の端部に沿って延在している。破線に挟まれたロータ の磁極セクタ375の形成する角度は、破線390から破線391の角度として 測定され、Φrとなっている。角度Φrは角度Φtよりも小さく、その差は角度 Φgであることが図から明らかである。半径方向の破線390、391及び39 2によって区切られたロータの磁極セクタ375の角部から垂直に破 線が投影され、これらの破線は、ロータの磁極セクタ375のステータの磁極ア センブリ366への軸線方向の投影を表している。隣接するロータの磁極セクタ 375の間には、「覆われていない」ステータの極368の隙間が存在し、この 隙間の占める角度はΦgであることが分かる。 転流の間、ロータの磁極セクタ375の間を磁束が通過し、この磁束の通過は 瞬間的もしくは同時に起こるものではないので、ステータの巻き線のインダクタ ンスと電流供給源の回路のインピーダンスとの相互作用と、ステータアセンブリ 352の強磁性体のヒステリシス効果と、多極ロータアセンブリ354の強磁性 体のヒステリシス効果とによって影響されるために、転流は一般に最も予測の難 しいトルクのリプルの原因となっている。本発明の構造では、転流は空隙Φg内 に位置するステータの磁極368とロータの磁極セクタ375との間に生じ、軸 線方向に隣接するロータの磁極セクタ375との間に生ずるものではない。従っ て、ロータの磁極セクタ375に影響を及ぼす転流磁束は、比較的離れたステー タの磁極368及びステータの巻き線からの磁束であり、ロータの磁極のセクタ 375がステータの磁極368と軸線方向に重なり合う低い磁気抵抗の狭い空隙 内を通る強い磁束ではないので、転流磁束の変化が多極ロータアセンブリ354 のトルク全体に及ぼす影響は低減される。 透磁率約500の粉末の強磁性体から形成された磁極ア センブリ366と、透磁率50000以上の強磁性体小片から形成された巻線円 筒形コア364とを有する組合せステータアセンブリ352の好ましい特徴は、 ステータの磁極の基部372からの概ね全ての磁束が、高い透磁率を有する強磁 性体小片からなる巻線コア364を軸線方向に通過し、隣接するステータの磁極 368に向けて透磁率の低い強磁性体粉末からなる磁極アセンブリ366を周方 向に通過せず、転流が行われているステータの磁極368が、隣接する転流が行 われていないステータの磁極368へ及ぼす影響が制限されるということである 。金属を含むガラスのような磁気的に等方性の材料は、巻線コア364としては 一般的に用いられている珪素鋼板よりも優れている。その理由は、珪素鋼板は長 手方向の透磁率が横方向の透磁率よりも高く、強磁性体の粉末から形成された磁 極アセンブリ366内での周方向の磁束の動きを容易にして、転流しているステ ータの磁極368の磁気的な影響を、隣接するステータの磁極368に周方向に 伝達するからである。金属を含むガラスもまた、珪素鋼板よりもより大きな透磁 率を有し、上述したようにベアリングの静止摩擦を制御するための短い磁束パル スを発生することを容易にする。 図示されたように多極ロータアセンブリ354とステータの磁極368とを配 置することは、以下に説明されるように、回動式音響トランスデューサアセンブ リ21の微小角度範囲での振動特性を伴ったトルクのリプルに対する転 流の影響を制限するのために更に有効である。 第14図は、伝統的な模式的な方法によって表現された本発明のステータの巻 線のパターン400とその電流供給回路の例を表している。多極ロータアセンブ リ354は、平面上に表現された48個のステータの磁極の表面372を備えた ステータの磁極アセンブリ366(第13図)によって巻回されており、ステー タの磁極の面372の間にはステータの巻線スロット370が配置されている。 図示されているように、2種類の巻線のグループが存在し、その一方は、多極ロ ータアセンブリ354の構成要素と共ににモータのトルクの概ね全体を発生させ る主巻線401と、以下に説明されるようにベアリングの静止摩擦を制御するた めに用いられるパルス巻線402とからなる。主巻線及びパルス巻線の両巻線は 、共通のグランド404を有する。 主巻線401の各導体406はこの例では波巻き形式で巻かれている。12本 の主巻線導体406の各々は、端子404と、共通のグランドライン404とで 収束している。巻線導体406の各々は、端子410から出発し、ステータ磁極 アセンブリ366の巻線スロット370を、各々巻線導体406が交互に異なる 向きに半径方向に沿ってステータの磁極368の間を通過し、即ち内側の周縁部 から外側の周縁部に向かって、次に外側の周縁部から内側の周縁部に向かって、 各巻線導体406が共通のグランド404に達するまで繰り返して通過する。例 えば、巻線導体41 2が端子412を出発し、通路421、422、...428の符号順に巻回さ れ、共通のグランドライン404に戻る。図面を明瞭にするために主巻線401 の各々は1回巻きで表現されているが、実際には主巻線401はステータのスロ ット370を通過する複数の導体からなる。 上述された複数の主巻線401の各々は、位置センサ24(図示されていない )と、マイクロコンピュータ430と、DA変換器432と、マイクロコンピュ ータ430によって制御されかつ個々の電力増幅器429に駆動信号を供給して 主巻線401に電流を供給するマルチプレクサ434とからなる電気回路によっ て制御された個々の電力増幅器429から電力を供給されている。トルク制御情 報及びロータアセンブリ354の位置情報は、信号ライン435及び436を介 して各々マイクロコンピュータ432に供給される。ステータの個々の主巻線4 01へのデジタル信号は、制御ライン437から入力されてアナログ情報に変換 されて信号ライン438へ出力される。ステータの主巻線401の選択アドレス は信号ライン439へ出力される。適切な電力増幅器として、自動車のステレオ 受信機で使用するための1つの集積回路内に集積された4個の電力増幅器を使用 することができる。 複数回巻かれた主巻線401はそのイクダクタンスが大きく、かつ上述された ように静止摩擦に打ち勝つために必要なわずかな数のパルスで駆動することは難 しい。上述さ れたようなディアーサンバルのガルバノメータと等しい形式の非整流型トルクモ ータ(第9図)またはすでに説明した多極ブラシレスモータ350(第13図) では、ベアリングの静止摩擦はモータの最大トルクより概ね60dB低い値とな っている。この低いレベルのトルクは、第14図に例示されているように主巻線 401と等しいロータアセンブリ354及びステータアセンブリ366を占有す る1回巻きの導体を備えたパルス巻線402によって導かれる。典型的なパルス 巻線402の通路は、符号の順番に441、442、...448を通り、ステ ータの磁極アセンブリ366を通過するとき、パルス巻線400には符号442 、444、446及び448で示されたようにステータのスロット366の主巻 線401と重なり合う。パルス巻線400には、主巻線用の経済的な個々の電力 増幅器429よりも高速な低出力回路(図示されていない)によって電力を供給 されてもよい。 第14図で多極ロータアセンブリ354とともに例示されたパルス巻線402 の例では、100度から130度の範囲にある、2つの可動羽根を備えた回動式 音響ラジエータ22の回動角に対して、パルス巻線402の一方が常にロータの 磁極セクタ375の下に配置されており、従って多極ロータアセンブリ354の トルクを発生するように2つのパルス巻線402がステータの磁極アセンブリ3 66に配置されているので、2本のパルス巻線402のみが必 要とされている。そのような配置は、多極ロータアセンブリ354が中央に配置 されたとき、ステータのスロット442及び458内のパルス巻線402の角度 位置を表す第14図のロータの磁極セクタ375に描かれた短い半径方向の直線 451及び452によって表示されている。多極ロータ354が反時計方向に6 0度以内で回転した場合(この例のロータの各磁極セクタ375は、67.5度 の角度を張る)、ステータのスロット370と442に配置されたパルス巻線は 、直線451の描かれたロータの磁極セクタ375によって占有されることがわ かる。反時計方向の回転は、符号458の付されたスロット内に配置されたパル ス巻線と直線452の描かれたロータの磁極セクタ375との間の関係を等しく 保つ。これらの2本のパルス巻線402の間の転流は簡単であり、この転流はマ イクロコンピュータ81(第2a図)の角度レジスタから供給される1ビットか らなる回動位置情報を用いて行われる。 より簡略化することによって、静止したロータの磁極セクタ375の下に配置 され、かつその静止したロータの磁極セクタ375がパルス巻線の上にあるとき にのみ電流を供給されるパルス巻線を2本から1本に低減することができる。即 ち、ロータの磁極セクタ375がパルス巻線を「覆わない」ようにするためには 、最大出力(±60°)の6dB内で多極ロータアセンブリ354を概ね±30 °移動する必要がある。この多極ロータアセンブリ354の 移動範囲では、ベアリングの静止摩擦は、54dBに減少し(6dB〜60dB )、この静止摩擦はパルス巻線に電流が供給されていないときには、注目されな い値である。 回動式音響トランスデューサアセンブリ21では、回動の振幅は、所定の可聴 音レベルでは周波数と共に減少し、最も低い可聴周波数の音は存在せず、ほとん どの音はピーク以下の10dBから30dBのレベルで聴取される。これらの要 因の結果、多極ロータアセンブリ354のほとんどの移動範囲は最大値よりも1 0%以上低い値となる。第13図のロータの磁極セクタ375及びステータアセ ンブリ352の構造は、ステータの磁極の転流にヒステリシスが導入された場合 、トルクのリプルを低減しかつ付随する音の歪みを低減することができる。 第15aは、伝統的な電気的転流を表す模式図である。−Iから+Iに変化す るステータの主巻線401の電流Iは、縦座標に沿って表現されており、横座標 には多極ロータアセンブリ354の角度Φが表されている。Φが増加するとき、 あるΦの値ΦCに於て、ステータの主巻線を流れる電流Iの極性が、−Iから+ Iに反転する。f(Φ)としての電流Iの通路は、461、462及び463か らなる。多極ロータアセンブリ354の回転が反転したとき、ステータの主巻線 401の電流Iは同じ回動位置ΦCに於て反転し、f(Φ)としての電流の通路 は463、462、及び461となる。このような同一の電流パスを電流が順方 向 と逆方向に流れるということは理想的なことであり、既に上述されたように、ス テータ巻線のインダクタンスと、電源回路のインピーダンスとの相互作用、及び ステータアセンブリのヒステリシスによって、本来は達成されない。その結果、 転流時のトルクのリプルが生ずる。磁束は、双方向の破線465によって示され ているように、ステータの主巻線401のインダクタンス及び電流供給増幅器4 29のインピーダンスの効果を最小にするために、ステータの主巻線401のイ ンダクタンス及び電流供給増幅器429のインピーダンスの時定数よりも十分に 長い時間をかけて緩やかに反転するが、しかしこの効果は、巻線を流れる電流の 向きが反転するときに、モータのトルクに事実上のギャップを生ずることとなる 。 二種類の変化、即ち−Iから+Iへの変化と、+Iから−Iへの変化のための 電流路は、第15b図に示されているように隔てることができる。−Iから+I への変化が回動位置ΦC2で起きるとき、f(Φ)として471、472、474 の電流路が形成され、+Iから−Iへの変化が角度位置ΦC1で生じるとき、f( Φ)として474、473、及び471の電流路が形成される。ΦC1とΦC2との 間の転流のヒステリシスによって、多極ロータアセンブリ354は、転流が生じ ることなしにΦC1とΦC2との間を回動し、多極ロータアセンブリ354に転流ト ルクのリプルが発生せず、トルクのリプルを原因とする歪みが発生しない。電 流路475及び476によって表されているような緩やかな転流が、転流の発生 しない領域がΦC3がΦC4までの部分に減少するにもかかわらず、転流しているス テータの磁極368と重ならないロータの磁極セクタ375の部分で転流が生じ るときに、ステータ全体の磁界の誘導効果を低減するために用いられる。 回動式音響トランスデューサアセンブリ31に対する典型的な応用例では、第 13図及び第14図に例示されている48個の極を有する例に於て、ヒステリシ ス角ΦC2−ΦC1は、ステータの極368及び隣接するステータの溝370の幅に 等しい7.5°となる。これは、多極ロータアセンブリ354の最大の移動範囲 が約120度である、最も低い周波数20Hzにおいては、転流は、ピークの出 力から−24dB(16:1)で始まるように制限され、多極ロータアセンブリ の移動範囲が4分の1に低減された、周波数80Hzでは、電流の変化はピーク の出力から−12dB(4:1の減少率)で始まる。音の出力レベルが更に6d B低下すると、転流は停止する。高品質のブラシによって転流されたモータが、 音のレベルのが低下と共に増加する相対的な歪みと共に、許容できないレベルの 歪みを発生させる(10%以上)、ピーク以下の聴取音レベル10dBから30 dBでは、本発明のブラシレス整流モータは、1%の領域内で歪みを有する転流 領域から、上述されたディアーサンバルの検流計型トルクモータによって駆動さ れ た場合と類似する無転流状態に移動する。−30dB以下では、の転流によって 誘導された歪みは、この無転流領域では転流が発生しないので増加することはな い。 転流以外の原因から生ずるトルクのリプルは、例えばステータの磁極アセンブ リの不均一な磁束分布は、転流が行われていないときに持続するが、第13図に 例示されているような軸方向に空隙を有するブラシレス整流子トルクモータ35 0では、通常の方法によって、ステータの磁極368を増加し、ロータの磁極セ クタ375の周縁部及びステータの磁極368を、モータの長手方向の軸358 と直交する平面内の半径方向の整合から傾斜させることによって低減される。リ プルを低減する他の技術には、異なる角度の範囲を形成するロータの磁極セクタ 375を使用すること、モータの長手方向の軸を挟んで半径方向に向かい合って 配置されたロータの磁極セクタ375の組を不均一な角度に配置すること、例え ば、一対の半径方向に向かい合ったロータの磁極セクタ375を、ステータの磁 極368及びステータの巻線スロット370の合計の幅の1/2の長さだけオフ セットすることが含まれる。 本明細書に記載された軸線方向に空隙を有するブラシレス整流子トルクモータ 350は、回動式音響トランスデューサアセンブリ21に用いる場合、検流計型 トルクモータの代わりを十分になすものである。検流計型のトルクモータに対す る上述されたトルクを線形化するための技術は、 軸線方向に空隙を有するブラシレス整流子トルクモータにも用いることができ、 ブラシレス整流子トルクモータ350の固有のレベル以下に歪みのレベルを低減 し、強磁性体材料の飽和の効果が、ステータの主巻き線401の変化によって部 分的に補償されているので、線形なトルクの範囲を増加させる。動作範囲内の移 転位置Φは、モータを組み立てた後に別個に設定され、かつ定期的に設定される ので、これらのトルクを線形化する技術は、個々のモータの特性を補償する。補 償されたモータの特性として、動作時にステータの単一の磁極368の上に生じ た小片などの不都合が含まれる。静止摩擦用の磁束パルスの設備は、別個のステ ータのパルス巻き線402を用いることによって簡略化される。 一般に、本発明の装置は、さまざまな羽根及び開孔部の構造を備えた開孔部の 形成された堅いシリンダ内を回動する堅い可動羽根を備えた剛性を備えた構造を 有し、かつマイクロコンピュータによって制御されたトランスデューサとして特 徴づけられ、このトランスデューサは、80Hzの高い周波数でのクロスオーバ ー点から可聴周波数域の下限である20Hzよりも十分に低い周波数の歪みの少 ない音を再生することができる。小型のキャビネットを用いているにもかかわら ず、その動作周波数内及びその動作周波数よりもわずかに低い周波数での周波数 応答は、ネガティブフィードバックを用いることなしに、共振を発生せず概 ね平坦となっている。 本発明は、回動可能なシャフトとこのシャフトに取り付けられた可動羽根とを 含む概ね円筒形のチャンバに関して説明されてきたが、このチャンバの形状は他 の適切な形状であっても良い。例えば、ある特定の環境では球状のチャンバが適 切であり、またトロイド型のチャンバまたは部分的に球状またはトロイド型であ るチャンバが用いられても良い。例えば、その両端部部が切除され平坦な両端を 備えた中心部分が球状となっている球状のチャンバを用いることができる。 第16図及び第17図にはそれぞれ、垂直断面が円形のトロイド型の開孔部を 有するチャンバ及び軸に直行する2つの平行な平坦な端面を備えた球状のチャン バが例示されている。 第16図は、本発明の原理を具体化したトロイド型のチャンバの分解図である 。第16図では、トロイド型のチャンバ551は、上側部分551aと、下側部 分551bとを含む。チャンバ551内には、ディスク559によってシャフト 561に連結された可動羽根571及び572が取り付けられている。シャフト 561は、このシャフトを往復回動運動させるモータに接続されており、羽根7 1及び572は、シャフト561を中心として始めに時計方向に回動し、次に反 時計方向に回動する。トロイド型のチャンバの下側部分551bに設けられた開 孔部567及び5 68は、可動羽根571または572が対応する開孔部に近づくかまたは対応す る開孔部から遠ざかるかに応じて、トロイド型のチャンバ551から空気を排出 するかまたはトロイド型のチャンバ551内へ空気を吸引する。トロイド型のチ ャンバ551の上側部分551a設けられた開孔部566及び564も、上述さ れた開孔部567及び568と同様に働く。固定羽根562は、トロイド型のチ ャンバ551の上側部分551aの内側面に開孔部566に隣接して取り付けら れている。従って、可動羽根572が固定羽根562に近づくとき、空気は開孔 部566を通してトロイド型のチャンバ551から排出される。同時に、可動羽 根571が開孔部564に近づくとき、固定羽根562に対して半径方向に向か い合う位置に配置された開孔部564に隣接して取り付けられた固定羽根563 (図示されていない)が、可動羽根571が開孔部564に近づくとき、変位し た空気を開孔部564から排出する。一方、羽根571が開孔部564に向かっ て移動するとき、トロイド型のチャンバ551の下側部分551bに設けられた 開孔部567を通して空気が吸引され、同時に可動羽根572が開孔部566に 向かって移動し、トロイド型のチャンバ551の下側部分551bに設けられた 開孔部568を通してトロイド型のチャンバ内に空気が吸引される。固定羽根5 62及び563(図示されていない)は、可動羽根572が固定羽根562に近 づくとき、変位した空気が 開孔部567ではなく開孔部566を通してチャンバ551の外に排出されるよ うにトロイド型のチャンバ551の下側部分551の内側面に連結されている。 第17図は、その頭部及び底部が除去されて平坦な上側面662aと、この平 坦な上側面662aと平行な平坦な下側面662bとが形成された球状のチャン バ661の分解図である。面662a及び662bは、回動可能なシャフト66 1の軸に直交している。可動羽根671及び672は、シャフト661に取り付 けられたハブ669によって回動可能なシャフト661に取り付けられている。 シャフト661が、モータによって駆動され回動往復運動をするとき、可動羽根 671及び672は、始めにある向きに回動し、次に始めの向きとは逆向きに回 動する。固定羽根662と半径方向に向かい合う位置に配置された固定羽根66 3(図示されていない)は、チャンバ661の内側面に取り付けられている。固 定羽根662及び663は、シャフト661と、可動羽根671及び672との 回動の向きに応じて、開孔部664、666、668及び670(図示されてい ない)を通して、チャンバ661内に空気を吸引するか、またはチャンバ661 から空気を排出する。従って、可動羽根671が、(球形のチャンバの下側部分 661b及び上側部分661aの内側面に取り付けられた)固定羽根662へ向 かって回動するとき、空気は開孔部664を通してチャンバ661の外へ排出さ れる。また、空 気は可動羽根672によって開孔部666を通してチャンバ661の外へ排出さ れる。シャフト661が逆の向きに回動するとき、開孔部664及び666を通 して空気がチャンバ661内に吸引され、開孔部668及びチャンバ661の下 側部分662bの開孔部668とは半径方向に向かい合う位置に形成された開孔 部670を通して空気がチャンバ661と排出される。 第16図及び第17図の実施例は、本発明の原理に基づく2つの回動式音響ラ ジエターを例示している。 本発明の特定の実施例についてこれまで説明してきたが、本発明の他の実施例 もこれまでの説明から明らかとなる。これまで開示された実施例に対するさまざ まな変形及び変更が、本発明の技術的視点を逸脱することなしに実施できる。請求の範囲 1.供給された電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トランスデュー サ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリであって、所定の軸を中心として円筒形の側 壁と端部の壁とを有する概ね円筒形のチャンバと、シャフトと、前記所定の軸を 中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取り付るためのベ アリングと、前記端部の壁の間に延在すると共に前記シャフトに取り付けられた 円筒形ハブと、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを備え、前記シャフト と、前記ハブと、前記可動羽根がロータアセンブリを形成する、前記回動式音響 ラジエータアセンブリと、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられると共に、 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記可動羽根の運動に応じて、前記円筒形のチャン バ内へ空気を吸引し、かつ前記円筒形のチャンバから空気を排出するための前記 円筒形のチャンバの前記壁に設けられた開孔部を有し、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを往復回動運動させるための前記シャフトに連結された トルクモータと、 前記ロータアセンブリの位置を検出するための位置エンコーダと、 前記トルクモータと前記位置エンコーダとに機能的に接続されたマイクロコン ピュータであって、前記供給された電気信号と、前記マイクロプロセッサから出 力された前記供給された電気信号の補正値とから、前記トルクモータを駆動する ための駆動信号を出力するマイクロコンピュータとを更に有することを特徴とす る回動式音響トランスデューサ装置。 2.利用者の環境内で用いるキャビネットと、 前記回動式音響ラジエータアセンブリを前記キャビネットに機能的に取り付け る取付手段であって、前記開孔部のうちのある開孔部が前記キャビネットに向か って開き、前記開孔部うちのある開孔部が、前記キャビネットの外部に向かって 開き、前記ロータアセンブリの回動に応じて前記利用者の環境へ向けて空気を排 出し、かつ前記利用者の環境から空気を吸引する、前記取付手段とを有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 3.利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気の流れ及び前記開孔部からの 空気の流れを減速し、かつ前記空気の流れの向きを変更するための、前記回動式 音響ラジエータの近傍に配置されたデフューザ・アッテネータ手段を有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 4.前記デフューザ・アッテネータ手段が、 前記デフューザ・アッテネータを通過する空気の流れの雑音を低減するための 音響吸収材を含むことを特徴とする請求項3に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 5.前記マイクロプロセッサが、 前記ロータアセンブリの周方向の移動範囲の中央に前記回動アセンブリの平均 位置を保持するための、前記トルクモータへ出力される前記駆動信号の一部とし て中央配置信号を出力する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動 式音響トランスデューサ装置。 6.前記マイクロコンピュータが、 前記駆動信号を適切に変形することによって、前記ロータアセンブリの前記可 動羽根と前記固定羽根とが接触することを防止する手段を有することを特徴とす る請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 7.前記マイクロコンピュータが、 モータのトルクの線形性を前記ロータアセンブリの周方向の位置に換算し、任 意のモータのトルクの非線形性を補償するために前記供給された電気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 8.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気のコンプライアンスを測定 し、前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償するために前記供給された電 気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1の記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 9.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気の漏洩を測定し、前記空気 の漏洩を補償するために前記供給された電気信号を操作する手段を有することを 特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 10.前記マイクロコンピュータが、 前記ベアリングが停止する前の前記ベアリングの回動の範囲及び回動の速度と 、前記供給された電気信号の局部的なピーク及び平坦な部分での前記ベアリング の停止時間との関数としてベアリングの静止摩擦を測定し、前記供給された電気 信号を操作して、前記駆動信号を前記トルクモータに供給し、前記ベアリングが 再び回動するときに前記ベアリングの静止摩擦に打ち勝つトルクを前記トルクモ ータに発生させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響ト ランスデューサ装置。 11.前記マイクロコンピュータが、 ベアリングの停止を防止するために前記供給された電気信号の局部的なピーク 及び平坦な部分でのベアリングの回動を続けるための超低周波信号を、前記トル クモータに前記駆動信号の一部として供給する手段を有することを特徴とする請 求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 12.前記供給された電気信号を数ミリ秒遅延させて、前 記供給された電気信号が前記マイクロコンピュータによって前記トルクモータに 供給される前に、前記供給された電気信号をサンプリングしかつ評価することに よって、前記ベアリングの静止摩擦の制御を容易にする手段を有することを特徴 とする回動式音響トランスデューサ装置。 13.前記マィクロコンピュータが、 前記トルクモータのアーマチャの温度を検知し、前記トルクモータに供給され る前記駆動信号の一部として超低周波信号を供給して、前記ロータアセンブリを 超低周波数で振動させて、前記トルクモータを冷却する手段を有することを特徴 とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 14.前記マイクロコンピュータが、 前記トルクモータに供給される前記駆動信号の前記中央配置信号を変形する超 低周波信号を出力して、前記トルクモータ及び前記ロータアセンブリの動作中心 をインデックス位置を中心として緩やかに移動させ、前記ベアリングの磨耗を分 布させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデ ューサ装置。 15.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形のチャンバ内に前記シャ フトを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根を更に有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記円筒形のチャンバの前記端部を貫通して前記固 定羽根の各々に隣接して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方 の側面に於て前記端部の一方の壁に設けられた開孔部と隣接し、かつ他方の側面 に於て前記端部の他方の壁に設けられた開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに 応じて、前記円筒形のチャンバ内への空気の流れ、及び前記円筒形のチャンバか らの空気の流れを可能とすることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ 。 16.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根に間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバは、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバの 端部の壁を貫通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方の側 面に於て前記円筒形のチャンバの前記一方の端部に設けられた開孔部と隣接し、 他方の側面に於て前記円筒形のチャンバの他方の端部の壁に設けられた開孔部と 隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記シリンダ内への空気の流れ及び前記シ リンダからの空気の流れを可能とし、前記円筒形チャンバは前記固定羽根の各々 に隣接して前記円筒形の側壁に形成された開孔部を更に有することを特徴とする 回動式音響ラジエータアセンブリ。 17.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間の前記チャンバ内に取り付けられ、前記円筒形側壁と前記ハ ブと前記端部との壁との間に延在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形チャンバ、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバを貫 通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々が、一方の側面に於いて前 記側壁に形成された開孔部と隣接し、かつ他方の側面に於いて前記端部の壁に形 成された開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形のチャンバへ の及び前記円筒形のチャンバからの空気の流れを可能とすることを特徴とする回 動式音響ラジエータアセンブリ。 18.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバを 構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けらた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられ、かつ前 記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記可動羽根と前記固定羽根の各々が、有限の厚さ及び第1の面と第2の面と 、前記第1の面と前記第2の面との間の中心の平面とを有し、前記中心の平面が 少なくとも4個の角部を有し、前記可動羽根及び前記固定羽根の一方が、前記端 部の壁に当接する前記中心の平面の少なくとも4個の前記角部と、前記円筒形の ハブに当接する2個の角部と、前記円筒形の側壁に当接する2個の角部とを有し 、前記羽根の前記中心の平面は、前記所定の軸線からなる直線と、 前記中心の平面の前記4個の角部の1つからなる点によって画定される4個の表 面か2つ以上の平面上に配置されるように構成され、 前記円筒形チャンバは、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの 及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とする、前記円筒形チャンバの 前記壁に設けられた開孔部を有することを特徴とする回動式音響ラジエータアセ ンブリ。 19.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバ を構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 、前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根と を更に有し、 前記円筒形チャンバは、前記端部の壁及び前記側壁の少なくとも何れかを貫通 して前記円倚形チャンバ内に向かって開いた開孔部を有して、前記可動羽根の動 きに応じて前記円筒形チャンバへの及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを 可能とし、前記円筒形チャンバの壁に設けられた前記開孔部のうちのある開孔部 が、前記所定の軸の方向から見て、共通の扇型をなすように少なくとも部分的に 重なり合うことを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 20.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有し、円筒形チャンバ を形成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられかつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバが、前記円筒形チャンバの前記端部の壁を貫通する開孔部 を有し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び円筒形チャン バからの空気に流れを可能とし、前記開孔部を通過する空気の流れが前記トルク モータを通過して前記トルクモータを冷却するように、前記開孔部が配置されて いることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 21.供給されたオーディオ信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリと、トルクモータとを有し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 所定の軸を中心とする円筒形の側壁と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構 成する概ね円筒形の構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取 り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取 り付けられると共に前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延 在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形手段が前記壁の少なくとも一部を貫通する開孔部を有し、前記可動 羽根の動きに応じて前記シリンダへの及び前記シリンダからの空気の流れを可能 とし、 前記トルクモータが、前記シャフトに接続されて、前記供給された電気信号に 基づいて往復回動運動を供給し、 前記トルクモータが、前記トルクモータのシャフトと、前記トルクモータのシ ャフトに取り付けられたアーマチャと、前記トルクモータのシャフトに取り付け られた絶縁材料から構成されたキャプスタンと、前記キャブスタンに互いに間隔 をおいて固定され、かつその第1の端部が前記アーマチャに接続され、その第2 の端部が導電性の板ばねによって支持されると共に張力を与えられた第1の導電 性金属小片及び第2の導電性金属小片とを有し、 前記キャプスタンが限定された範囲に亘って回動し、一方前記金属小片と前記 板ばねとの間に電気的な接続が保たれ、 前記供給された電気信号を前記板ばねに供給するための接続手段を更に有する ことを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置。 22.利用者の環境内で電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサであって、 回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータであっ て、前記回動式音響ラジエータアセンブリが、所定の軸を中心とする円筒形側壁 と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構成する概ね円筒形のチャンバを有する 、前記回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記円筒形手段が、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び 前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とするべく、前記円筒形チャンバに 向かって開く開孔部及び前記利用者の環境に向かって開く開孔部を有し、 前記トルクモータが前記シャフトに連結され、かつ前記供給された電気信号に 基づいて往復可動運動を供給し、 前記利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気に流れ及び前記開孔部から の空気の流れの向きを変更し、かつ前記空気の流れを減速するために、前記音響 ラジエータの 付近に配置されたディフーザ・アッテネータ手段を更に有することを特徴とする 回動式音響トランスデューサ。 23.前記ディフーザ・アッテネータ手段が、前記ディフーザ・アッテネータ手 段を通過する空気の流れの雑音を低減する音響吸収材を含むことを特徴とする請 求項22に記載の回動式音響トランスデューサ。 24.回動式音響トランスデューサ装置を用いて、供給された電気信号から低周 波数音を再生する方法であって、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 円筒形チャンバを形成する外装部であって、前記円筒形チャンバが、前記円筒 形チャンバに取り付けられた1組の固定羽根と、前記円筒形チャンバ内に配置さ れると共に1組の可動羽根を備えたロータアセンブリとを備え、前記円筒形チャ ンバと連通する開孔部を有する前記外装部と、 前記ロータアセンブリを回動往復運動させるために前記ロータアセンブリに連 結されたトルクモータ手段と、 前記供給された電気信号を受け取り、かつ駆動信号を前記トルクモータに供給 し、前記ロータアセンブリの位置を含む回動式音響トランスデューサの物理的特 性に関するデータを記憶した少なくとも1つの情報テーブルを備えたメモリを有 するマイクロコンピュータとを有し、 前記低周波音を再生する方法が、 前記マイクロコンピュータによって前記ロータアセンブリの前記位置を検知し 、前記少なくとも1つの表からデー タを読み出す過程と、 検知されたロータアセンブリの位置と、前記少なくとも1つの表から読み出さ れたデータとを用いて、前記ロータアセンブリの動作を制御する過程とを有する ことを特徴する低周波音を再生する方法。 25.前記回動式音響トランスデューサ装置の物理的な特性を測定する過程と、 前記回動式音響トランスデューサ装置が動作している間に、参照するための別 の表をマイクロコンピュータのメモリ内に形成する過程とを有することを特徴と する請求項24に記載の方法。 26.前記回動式音響トランスデューサ装置が動作中に、参照するためのマイク ロコンピュータのメモリ内の前記別の表を更新する過程を有することを特徴とす る請求項25に記載の方法。 27.前記ロータアセンブリの回動範囲の中央に前記ロータアセンブリの平均位 置を保持するべく、前記トルクモータへの前記駆動信号にマイクロコンピュータ を用いて中央配置信号を出力する過程を有することを特徴とする請求項24に記 載の方法。 28.前記マイクロコンピュータによって、前記供給された電気信号を操作する ことによって、前記ロータアセンブリの前記可動羽根と前記固定羽根とが接触す ることを防止する過程を有することを特徴とする請求項24に記載の方 法。 29.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータの線形性を前記ト ルクモータの回動位置の関数として換算し、前記供給された電気信号を操作して 前記トルクモータの非線形性を補償する過程を有することを特徴とする請求項2 5に記載の方法。 30.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの前記位置の 関数として前記チャンバ内の空気のコンプライアンスを測定し、前記供給された 電気信号を操作して前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償する過程を有 することを特徴とする請求項25に記載の方法。 31.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの位置の関数 として空気の漏洩を測定し、前記供給された電気信号を操作して測定された任意 の空気の漏洩を補償する過程を有することを特徴とする請求項25に記載の方法 。 32.前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを回動可能に取り付けるための、静止摩擦を有するベア リング手段と、 前記ベアリング手段が停止する前に前記ベアリング手段の回動の範囲及び速度 の関数として前記ベアリング手段の静止摩擦を測定する手段とを有し、 前記マイクロコンピュータによって前記ベアリングの静止摩擦を測定する過程 と、 前記ベアリングが停止した後に再び回動する時に、前記静止摩擦に打ち勝つた めのトルクを供給するために前記供給された電気信号を操作する過程とを更に有 することを特徴とする請求項26に記載の方法。 33.前記マイクロコンピュータを用いて、前記ベアリングの回動の停止が続く 前に、前記電気信号の局部的な波形のピークでのベアリングの回動を継続するた めに、前記トルクモータへ供給される前記駆動信号として超低周波信号を出力す る過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の方法。 34.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータに供給される前記 駆動信号を遅延し、前記供給された電気信号が前記トルクモータに出力される前 に前記供給された電気信号をサンプリング及び評価することによって、前記ベア リングの前記静止摩擦の制御を容易にする過程を更に有することを特徴とする請 求項26に記載の方法。 35.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータのアーマチャ温度 を検知し、前記測定されたアーマチャ温度に応じて前記駆動信号として超低周波 信号を出力し、前記トルクモータを冷却するために前記ロータアセンブリを超低 周波数で振動させる過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の超低 周波音の再生方法。 36.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータ及び前記ロータア センブリへの前記駆動信号の前記中 央配置信号を変調する超低周波信号を発生し、前記ロータアセンブリの前記動作 中心を緩やかに移動させて、前記ベアリングの磨耗を分布させることを特徴とす る請求項27に記載の方法。 37.1組の固定羽根と、端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有 する円筒形ハウジングに取り付けられた1組の可動羽根を用いることによって、 供給された電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、かつ空気の流れを迅速に前記端部の開孔部に向けて、かつ前記端部の開 孔部から通過させ、低周波音を発生する過程を有することを特徴とする低周波音 を発生する方法。 38.端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有する円筒形ハウジン グ内に取り付けられた1組の固定羽根と、1組の可動羽根とを用いて、供給され た電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、低周波音を発生し、前記開孔部のうちのある開孔部に向かう空気の流れ 及び前記ある開孔部からの空気の流れを減速しかつ前記空気の流れの向きを変更 する過程を有することを特 徴とする低周波音を発生する方法。 39.前記開孔部のうちの前記ある開孔部に向かう空気の流れ及び前記ある開孔 部からの空気の流れから高周波雑音を吸収する過程を有することを特徴とする請 求項38に記載の方法。 40.前記開孔部のうちの前記ある開孔部への空気の流れを遮断する過程を更に 有することを特徴とする請求項38に記載の低周波音を発生する方法。 41.プラシレス整流子トルクモータであって、 所定の軸に沿って延在するシャフトと、 位置センサと、 複数の永久磁化されたロータの磁極セクタを有し、かつ回動するように前記シ ャフトに取り付けられたロータと、 互いに交互に配置された複数のステータの磁極と複数のステータの巻き線スロ ットとを備えたステータとを有し、 前記ステータのスロットは、制御信号に応答して個々の電力増幅器によって電 力を供給されたステータ巻き線を備え、 前記ステータは、前記位置センサによって前記ロータの角度位置を検知するこ とによって制御されて、前記ステータの巻き線間で転流を行い、 前記ロータの磁極セクタの各々は、前記ステータの複数の磁極と軸線方向に整 合し、かつ隣接する前記ロータの磁極セクタからは、前記ステータの選択された 個数の磁極の 幅だけ隔てられて配置されるように、前記ロータの磁極セクタの各々が構成かつ 配置されており、 動作中に、電気的に制御された転流が、前記ロータの磁極セクタと軸線方向に 整合していない前記ステータの巻き線で行われることを特徴とするプラシレス整 流子トルクモータ。 42.前記ステータの巻き線間での電気的に制御された転流が、前記ロータの角 度位置を電気的に検知して制御されながら、前記ロータが回動する間に緩やかに 行われることを特徴とする請求項41に記載のプラシレス整流子トルクモータ。 43.振動的な作動に適したプラシレス整流子トルクモータであって、 動作中に、前記ステータの巻き線を流れる電流の極性の所定の方向の変化に対 して、所定のステータ巻き線の転流がある角度位置にて生じ、前記ステータの巻 き線を流れる電流の極性の前記所定の方向とは逆向きの変化に対して、前記所定 のステータの巻き線の転流が他の角度位置にて生じ、前記所定のステータの巻き 線に対する前記2つの転流の角度位置の間に、角度ギャップまたはヒステリシス が存在し、前記ヒステリシスの振幅より小さい振動に対しては、前記転流が行わ れないことを特徴とするブラシレス整流子トルクモータ。 44.動作中に、ステータの巻き線の相間で発生する転流 は、前記ロータの角度位置を電気的に検知することによって制御されながら、前 記ロータが回動する間に緩やかに行われることを特徴とする請求項43に記載の ブラシレス整流子トルクモータ。 45.前記トルクモータの線形性を前記角度位置の関数として換算し、電流を供 給し、かつ前記トルクモータの非線形性を補償するための前記制御信号を操作す るマイクロコンピュータ制御手段を有することを特徴とする請求項41に記載の ブラシレス整流子トルクモータ。 46.前記ステータの主巻き線とは別個の、前記ステータの静止摩擦用パルス巻 き線を含むことを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 47.偶数個のロータの磁極を有し、前記モータの長手方向の軸に対して半径方 向に向かい合うように配置されたロータの磁極が、異なる角度変位をもって配置 されていることを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 48.供給された電気信号に応じて音を発生する回動式音響トランスデューサ装 置であって、 開孔部の形成された1つまたは複数の壁を備えたチャンバであって、前記1つ または複数の壁を通して前記チャンバへの及び前記チャンバからの空気の流れを 可能とする、前記チャンバと、 前記チャンバ内に回動可能に取り付けられたシャフトと、 前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと共にロータアセンブリを形成す る可動羽根と、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられ、かつ前 記1つのまたは複数の壁と前記シャフトとの間に延在する固定羽根と、 前記ロータアセンブリを回動運動させるために前記シャフトと連結されたモー タと、 前記ロータアセンブリの位置を表す位置信号を発生する位置エンコーダと、 前記回動式音響トランスデューサ装置の特性及び前記位置信号に基づて、前記 供給された電気信号を補正することによって、前記モータの動作を制御するマイ クロコンピュータとを有することを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置 。 49.前記チャンバが球状の形状を有することを特徴とする請求項48の記載の 回動式音響トランスデューサ装置。 50.前記チャンバがトロイド型の形状を有することを特徴とする請求項49に 記載の回動式音響トランスデューサ装置。 51.前記チャンバが、ある面積を前記面積と同一平面上にある軸を中心として 、回動することによって形成された表面によって画定される外周面を有すること を特徴とする請求項48に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 52.前記ある角度位置及び前記他の角度位置は各々、関 連する前記角度位置でのステータの巻き線を流れる電流の極性が変化するときの 、前記モータの前記トルク及び前記角速度の関数となっていることを特徴とする 請求項43に記載のブラシレス整流子トルクモータ。 【図1】 【図2a】 【図3】 【図4】 【図9】 【図14】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI H04R 23/00 9472−5H

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.供給された電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トランスデュー サ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリであって、所定の軸を中心として円筒形の側 壁と端部の壁とを有する概ね円筒形のチャンバと、シャフトと、前記所定の軸を 中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取り付るためのベ アリングと、前記端部の壁の間に延在すると共に前記シャフトに取り付けられた 円筒形ハブと、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを備え、前記シャフト と、前記ハブと、前記可動羽根がロータアセンブリを形成する、前記回動式音響 ラジエータアセンブリと、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられると共に、 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記可動羽根の運動に応じて、前記円筒形のチャン バ内へ空気を吸引し、かつ前記円筒形のチャンバから空気を排出するための前記 円筒形のチャンバの前記壁に設けられた開孔部を有し、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを往復回動運動させるための前記シャフトに連結された トルクモータと、 前記ロータアセンブリの位置を検出するための位置エンコーダと、 前記トルクモータと前記位置エンコーダとに機能的に接続されたマイクロコン ピュータであって、前記供給された電気信号と、前記マイクロプロセッサから出 力された前記供給された電気信号の補正値とから、前記トルクモータを駆動する ための駆動信号を出力するマイクロコンピュータとを更に有することを特徴とす る回動式音響トランスデューサ装置。 2.利用者の環境内で用いるキャビネットと、 前記回動式音響ラジエータアセンブリを前記キャビネットに機能的に取り付け る取付手段であって、前記開孔部のうちのある開孔部が前記キャビネットに向か って開き、前記開孔部うちのある開孔部が、前記キャビネットの外部に向かって 開き、前記ロータアセンブリの回動に応じて前記利用者の環境へ向けて空気を排 出し、かつ前記利用者の環境から空気を吸引する、前記取付手段とを有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 3.利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気の流れ及び前記開孔部からの 空気の流れを減速し、かつ前記空気の流れの向きを変更するための、前記回動式 音響ラジエータの近傍に配置されたデフューザ・アッテネータ手段を有すること を特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 4.前記デフューザ・アッテネータ手段が、 前記デフューザ・アッテネータを通過する空気の流れの雑音を低減するための 音響吸収材を含むことを特徴とする請求項3に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 5.前記マイクロプロセッサが、 前記ロータアセンブリの周方向の移動範囲の中央に前記回動アセンブリの平均 位置を保持するための、前記トルクモータへ出力される前記駆動信号の一部とし て中央配置信号を出力する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動 式音響トランスデューサ装置。 6.前記マイクロコンピュータが、 前記駆動信号を適切に変形することによって、前記ロータアセンブリの前記可 動羽根と前記固定羽根とが接触することを防止する手段を有することを特徴とす る請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 7.前記マイクロコンピュータが、 モータのトルクの線形性を前記ロータアセンブリの周方向の位置に換算し、任 意のモータのトルクの非線形性を補償するために前記供給された電気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 8.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気のコンプライアンスを測定 し、前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償するために前記供給された電 気信号を操作 する手段を有することを特徴とする請求項1の記載の回動式音響トランスデュー サ装置。 9.前記マイクロコンピュータが、 前記ロータアセンブリの前記位置の関数として空気の漏洩を測定し、前記空気 の漏洩を補償するために前記供給された電気信号を操作する手段を有することを 特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 10.前記マイクロコンピュータが、 前記ベアリングが停止する前の前記ベアリングの回動の範囲及び回動の速度と 、前記供給された電気信号の局部的なピーク及び平坦な部分での前記ベアリング の停止時間との関数としてベアリングの静止摩擦を測定し、前記供給された電気 信号を操作して、前記駆動信号を前記トルクモータに供給し、前記ベアリングが 再び回動するときに前記ベアリングの静止摩擦に打ち勝つトルクを前記トルクモ ータに発生させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響ト ランスデューサ装置。 11.前記マイクロコンピュータが、 ベアリングの停止を防止するために前記供給された電気信号の局部的なピーク 及び平坦な部分でのベアリングの回動を続けるための超低周波信号を、前記トル クモータに前記駆動信号の一部として供給する手段を有することを特徴とする請 求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 12.前記供給された電気信号を数ミリ秒遅延させて、前 記供給された電気信号が前記マイクロコンピュータによって前記トルクモータに 供給される前に、前記供給された電気信号をサンプリングしかつ評価することに よって、前記ベアリングの静止摩擦の制御を容易にする手段を有することを特徴 とする回動式音響トランスデューサ装置。 13.前記マイクロコンピュータが、 前記トルクモータのアーマチャの温度を検知し、前記トルクモータに供給され る前記駆動信号の一部として超低周波信号を供給して、前記ロータアセンブリを 超低周波数で振動させて、前記トルクモータを冷却する手段を有することを特徴 とする請求項1に記載の回動式音響トランスデューサ装置。 14.前記マイクロコンピュータが、 前記トルクモータに供給される前記駆動信号の前記中央配置信号を変形する超 低周波信号を出力して、前記トルクモータ及び前記ロータアセンブリの動作中心 をインデックス位置を中心として緩やかに移動させ、前記ベアリングの磨耗を分 布させる手段を有することを特徴とする請求項1に記載の回動式音響トランスデ ューサ装置。 15.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形のチャンバ内に前記シャ フトを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根を更に有 し、 前記円筒形のチャンバが、前記円筒形のチャンバの前記端部を貫通して前記固 定羽根の各々に隣接して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方 の側面に於て前記端部の一方の壁に設けられた開孔部と隣接し、かつ他方の側面 に於て前記端部の他方の壁に設けられた開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに 応じて、前記円筒形のチャンバ内への空気の流れ、及び前記円筒形のチャンバか らの空気の流れを可能とすることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ 。 16.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根に間に配置されるように前記チャンバに取り付けられ、かつ前記 円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバは、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバの 端部の壁を貫通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々は、一方の側 面に於て前記円筒形のチャンバの前記一方の端部に設けられた開孔部と隣接し、 他方の側面に於て前記円筒形のチャンバの他方の端部の壁に設けられた開孔部と 隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記シリンダ内への空気の流れ及び前記シ リンダからの空気の流れを可能とし、前記円筒形チャンバは前記固定羽根の各々 に隣接して前記円筒形の側壁に形成された開孔部を更に有することを特徴とする 回動式音響ラジエータアセンブリ。 17.供給された電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応 じて音を再生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有する概ね円筒形のチ ャンバと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間の前記チャンバ内に取り付けられ、前記円筒形側壁と前記ハ ブと前記端部との壁との間に延在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形チャンバ、前記固定羽根の各々に隣接して前記円筒形チャンバを貫 通して設けられた開孔部を有し、前記固定羽根の各々が、一方の側面に於いて前 記側壁に形成された開孔部と隣接し、かつ他方の側面に於いて前記端部の壁に形 成された開孔部と隣接し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形のチャンバへ の及び前記円筒形のチャンバからの空気の流れを可能とすることを特徴とする回 動式音響ラジエータアセンブリ。 18.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生するための回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバを 構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けらた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられ、かつ前 記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記可動羽根と前記固定羽根の各々が、有限の厚さ及び第1の面と第2の面と 、前記第1の面と前記第2の面との間の中心の平面とを有し、前記中心の平面が 少なくとも4個の角部を有し、前記可動羽根及び前記固定羽根の一方が、前記端 部の壁に当接する前記中心の平面の少なくとも4個の前記角部と、前記円筒形の ハブに当接する2個の角部と、前記円筒形の側壁に当接する2個の角部とを有し 、前記羽根の前記中心の平面は、前記所定の軸線からなる直線と、 前記中心の平面の前記4個の角部の1つからなる点によって画定される4個の表 面か2つ以上の平面上に配置されるように構成され、 前記円筒形チャンバは、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの 及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とする、前記円筒形チャンバの 前記壁に設けられた開孔部を有することを特徴とする回動式音響ラジエータアセ ンブリ。 19.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを備えた円筒形チャンバ を構成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形チャンバ内に前記シャフ トを取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられ、かつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと 、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 、前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根と を更に有し、 前記円筒形チャンバは、前記端部の壁及び前記側壁の少なくとも何れかを貫通 して前記円筒形チャンバ内に向かって開いた開孔部を有して、前記可動羽根の動 きに応じて前記円筒形チャンバへの及び前記円筒形チャンバからの空気の流れを 可能とし、前記円筒形チャンバの壁に設けられた前記開孔部のうちのある開孔部 が、前記所定の軸の方向から見て、共通の扇型をなすように少なくとも部分的に 重なり合うことを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 20.電気信号によって駆動されるトルクモータの往復回動運動に応じて音を再 生する回動式音響ラジエータアセンブリであって、 所定の軸を中心とする、円筒形の側壁と、端部の壁とを有し、円筒形チャンバ を形成する構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられかつ前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブと、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを形成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部との間に延在する固定羽根とを更に 有し、 前記円筒形チャンバが、前記円筒形チャンバの前記端部の壁を貫通する開孔部 を有し、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び円筒形チャン バからの空気に流れを可能とし、前記開孔部を通過する空気の流れが前記トルク モータを通過して前記トルクモータを冷却するように、前記開孔部が配置されて いることを特徴とする回動式音響ラジエータアセンブリ。 21.供給されたオーディオ信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサ装置であって、 回動式音響ラジエータアセンブリと、トルクモータとを有し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 所定の軸を中心とする円筒形の側壁と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構 成する概ね円筒形の構造と、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを取 り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記回動式音響ラジエータアセンブリが、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取 り付けられると共に前記円筒形の側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延 在する固定羽根を更に有し、 前記円筒形手段が前記壁の少なくとも一部を貫通する開孔部を有し、前記可動 羽根の動きに応じて前記シリンダへの及び前記シリンダからの空気の流れを可能 とし、 前記トルクモータが、前記シャフトに接続されて、前記供給された電気信号に 基づいて往復回動運動を供給し、 前記トルクモータが、前記トルクモータのシャフトと、前記トルクモータのシ ャフトに取り付けられたアーマチャと、前記トルクモータのシャフトに取り付け られた絶縁材料から構成されたキャプスタンと、前記キャブスタンに互いに間隔 をおいて固定され、かつその第1の端部が前記アーマチャに接続され、その第2 の端部が導電性の板ばねによって支持されると共に張力を与えられた第1の導電 性金属小片及び第2の導電性金属小片とを有し、 前記キャプスタンが限定された範囲に亘って回動し、一方前記金属小片と前記 板ばねとの間に電気的な接続が保たれ、 前記供給された電気信号を前記板ばねに供給するための接続手段を更に有する ことを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置。 22.利用者の環境内で電気信号に応じて音を再生するための回動式音響トラン スデューサであって、 回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータであっ て、前記回動式音響ラジエータアセンブリが、所定の軸を中心とする円筒形側壁 と端部の壁とを備えた円筒形チャンバを構成する概ね円筒形のチャンバを有する 、前記回動式音響ラジエータアセンブリとトルクモータと、 シャフトと、 前記所定の軸を中心として回動するように前記円筒形手段内に前記シャフトを 取り付けるためのベアリングと、 前記シャフトに取り付けられると共に前記端部の壁の間に延在する円筒形ハブ と、 前記シャフトに取り付けられた可動羽根とを有し、 前記シャフトと、前記ハブと、前記可動羽根とがロータアセンブリを構成し、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に取り付けられると共に 前記円筒形側壁と、前記ハブと、前記端部の壁との間に延在する固定羽根とを更 に有し、 前記円筒形手段が、前記可動羽根の動きに応じて前記円筒形チャンバへの及び 前記円筒形チャンバからの空気の流れを可能とするべく、前記円筒形チャンバに 向かって開く開孔部及び前記利用者の環境に向かって開く開孔部を有し、 前記トルクモータが前記シャフトに連結され、かつ前記供給された電気信号に 基づいて往復可動運動を供給し、 前記利用者の環境に向かって開いた開孔部への空気に流れ及び前記開孔部から の空気の流れの向きを変更し、かつ前記空気の流れを減速するために、前記音響 ラジエータの 付近に配置されたディフーザ・アッテネータ手段を更に有することを特徴とする 回動式音響トランスデューサ。 23.前記ディフーザ・アッテネータ手段が、前記ディフーザ・アッテネータ手 段を通過する空気の流れの雑音を低減する音響吸収材を含むことを特徴とする請 求項22に記載の回動式音響トランスデューサ。 24.回動式音響トランスデューサ装置を用いて、供給された電気信号から低周 波数音を再生する方法であって、 前記回動式音響トランスデューサ装置が、 円筒形チャンバを形成する外装部であって、前記円筒形チャンバが、前記円筒 形チャンバに取り付けられた1組の固定羽根と、前記円筒形チャンバ内に配置さ れると共に1組の可動羽根を備えたロータアセンブリとを備え、前記円筒形チャ ンバと連通する開孔部を有する前記外装部と、 前記ロータアセンブリを回動往復運動させるために前記ロータアセンブリに連 結されたトルクモータ手段と、 前記供給された電気信号を受け取り、かつ駆動信号を前記トルクモータに供給 し、前記ロータアセンブリの位置を含む回動式音響トランスデューサの物理的特 性に関するデータを記憶した少なくとも1つの情報テーブルを備えたメモリを有 するマイクロコンピュータとを有し、 前記低周波音を再生する方法が、 前記マイクロコンピュータによって前記ロータアセンブリの前記位置を検知し 、前記少なくとも1つの表からデー タを読み出す過程と、 検知されたロータアセンブリの位置と、前記少なくとも1つの表から読み出さ れたデータとを用いて、前記ロータアセンブリの動作を制御する過程とを有する ことを特徴する低周波音を再生する方法。 25.前記回動式音響トランスデューサ装置の物理的な特性を測定する過程と、 前記回動式音響トランスデューサ装置が動作している間に、参照するための別 の表をマイクロコンピュータのメモリ内に形成する過程とを有することを特徴と する請求項24に記載の方法。 26.前記回動式音響トランスデューサ装置が動作中に、参照するためのマイク ロコンピュータのメモリ内の前記別の表を更新する過程を有することを特徴とす る請求項25に記載の方法。 27.前記ロータアセンブリの回動範囲の中央に前記ロータアセンブリの平均位 置を保持するべく、前記トルクモータへの前記駆動信号にマイクロコンピュータ を用いて中央配置信号を出力する過程を有することを特徴とする請求項24に記 載の方法。 28.前記マイクロコンピュータによって、前記供給された電気信号を操作する ことによって、前記ロータアセンブリの前記可動羽根と前記固定羽根とが接触す ることを防止する過程を有することを特徴とする請求項24に記載の方 法。 29.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータの線形性を前記ト ルクモータの回動位置の関数として換算し、前記供給された電気信号を操作して 前記トルクモータの非線形性を補償する過程を有することを特徴とする請求項2 5に記載の方法。 30.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの前記位置の 関数として前記チャンバ内の空気のコンプライアンスを測定し、前記供給された 電気信号を操作して前記空気のコンプライアンスの非線形性を補償する過程を有 することを特徴とする請求項25に記載の方法。 31.前記マイクロコンピュータによって、前記ロータアセンブリの位置の関数 として空気の漏洩を測定し、前記供給された電気信号を操作して測定された任意 の空気の漏洩を補償する過程を有することを特徴とする請求項25に記載の方法 。 32.前記回動式音響トランスデューサ装置が、 前記ロータアセンブリを回動可能に取り付けるための、静止摩擦を有するベア リング手段と、 前記ベアリング手段が停止する前に前記ベアリング手段の回動の範囲及び速度 の関数として前記ベアリング手段の静止摩擦を測定する手段とを有し、 前記マイクロコンピュータによって前記ベアリングの静止摩擦を測定する過程 と、 前記ベアリングが停止した後に再び回動する時に、前記静止摩擦に打ち勝つた めのトルクを供給するために前記供給された電気信号を操作する過程とを更に有 することを特徴とする請求項26に記載の方法。 33.前記マイクロコンピュータを用いて、前記ベアリングの回動の停止が続く 前に、前記電気信号の局部的な波形のピークでのベアリングの回動を継続するた めに、前記トルクモータへ供給される前記駆動信号として超低周波信号を出力す る過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の方法。 34.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータに供給される前記 駆動信号を遅延し、前記供給された電気信号が前記トルクモータに出力される前 に前記供給された電気信号をサンプリング及び評価することによって、前記ベア リングの前記静止摩擦の制御を容易にする過程を更に有することを特徴とする請 求項26に記載の方法。 35.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータのアーマチャ温度 を検知し、前記測定されたアーマチャ温度に応じて前記駆動信号として超低周波 信号を出力し、前記トルクモータを冷却するために前記ロータアセンブリを超低 周波数で振動させる過程を更に有することを特徴とする請求項26に記載の超低 周波音の再生方法。 36.前記マイクロコンピュータによって、前記トルクモータ及び前記ロータア センブリへの前記駆動信号の前記中 央配置信号を変調する超低周波信号を発生し、前記ロータアセンブリの前記動作 中心を緩やかに移動させて、前記ベアリングの磨耗を分布させることを特徴とす る請求項27に記載の方法。 37.1組の固定羽根と、端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有 する円筒形ハウジングに取り付けられた1組の可動羽根を用いることによって、 供給された電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、かつ空気の流れを迅速に前記端部の開孔部に向けて、かつ前記端部の開 孔部から通過させ、低周波音を発生する過程を有することを特徴とする低周波音 を発生する方法。 38.端部の開孔部を備えた少なくとも1つの端部の壁を有する円筒形ハウジン グ内に取り付けられた1組の固定羽根と、1組の可動羽根とを用いて、供給され た電気信号から低周波音を発生する方法であって、 前記供給された電気信号に基づいて前記ハウジング内の前記可動羽根を移動し 、前記可動羽根を前記固定羽根に向けて及び前記固定羽根から遠ざけるように移 動させ、低周波音を発生し、前記開孔部のうちのある開孔部に向かう空気の流れ 及び前記ある開孔部からの空気の流れを減速しかつ前記空気の流れの向きを変更 する過程を有することを特 徴とする低周波音を発生する方法。 39.前記開孔部のうちの前記ある開孔部に向かう空気の流れ及び前記ある開孔 部からの空気の流れから高周波雑音を吸収する過程を有することを特徴とする請 求項38に記載の方法。 40.前記開孔部のうちの前記ある開孔部への空気の流れを遮断する過程を更に 有することを特徴とする請求項38に記載の低周波音を発生する方法。 41.プラシレス整流子トルクモータであって、 所定の軸に沿って延在するシャフトと、 位置センサと、 複数の永久磁化されたロータの磁極セクタを有し、かつ回動するように前記シ ャフトに取り付けられたロータと、 互いに交互に配置された複数のステータの磁極と複数のステータの巻き線スロ ットとを備えたステータとを有し、 前記ステータのスロットは、制御信号に応答して個々の電力増幅器によって電 力を供給されたステータ巻き線を備え、 前記ステータは、前記位置センサによって前記ロータの角度位置を検知するこ とによって制御されて、前記ステータの巻き線間で転流を行い、 前記ロータの磁極セクタの各々は、前記ステータの複数の磁極と軸線方向に整 合し、かつ隣接する前記ロータの磁極セクタからは、前記ステータの選択された 個数の磁極の 幅だけ隔てられて配置されるように、前記ロータの磁極セクタの各々が構成かつ 配置されており、 動作中に、電気的に制御された転流が、前記ロータの磁極セクタと軸線方向に 整合していない前記ステータの巻き線で行われることを特徴とするプラシレス整 流子トルクモータ。 42.前記ステータの巻き線間での電気的に制御された転流が、前記ロータの角 度位置を電気的に検知して制御されながら、前記ロータが回動する間に緩やかに 行われることを特徴とする請求項41に記載のプラシレス整流子トルクモータ。 43.動作中に、前記ステータの巻き線を流れる電流の極性の所定の方向の変化 に対して、所定のステータ巻き線の転流がある角度位置にて生じ、前記ステータ の巻き線を流れる電流の極性の前記所定の方向とは逆向きの変化に対して、前記 所定のステータの巻き線の転流が他の角度位置にて生じ、前記所定のステータの 巻き線に対する前記2つの転流の角度位置の間に、角度ギャップまたはヒステリ シスが存在することを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモ ータ。 44.動作中に、ステータの巻き線の相間で発生する転流は、前記ロータの角度 位置を電気的に検知することによって制御されながら、前記ロータが回動する間 に緩やかに行われることを特徴とする請求項43に記載のブラシレス整 流子トルクモータ。 45.前記トルクモータの線形性を前記角度位置の関数として換算し、電流を供 給し、かつ前記トルクモータの非線形性を補償するための前記制御信号を操作す るマイクロコンピュータ制御手段を有することを特徴とする請求項41に記載の ブラシレス整流子トルクモータ。 46.前記ステータの主巻き線とは別個の、前記ステータの静止摩擦用パルス巻 き線を含むことを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 47.偶数個のロータの磁極を有し、前記モータの長手方向の軸に対して半径方 向に向かい合うように配置されたロータの磁極が、異なる角度変位をもって配置 されていることを特徴とする請求項41に記載のブラシレス整流子トルクモータ 。 48.供給された電気信号に応じて音を発生する回動式音響トランスデューサ装 置であって、 開孔部の形成された1つまたは複数の壁を備えたチャンバであって、前記1つ または複数の壁を通して前記チャンバへの及び前記チャンバからの空気の流れを 可能とする、前記チャンバと、 前記チャンバ内に回動可能に取り付けられたシャフトと、 前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと共にロータアセンブリを形成す る可動羽根と、 前記可動羽根の間に配置されるように前記チャンバ内に 取り付けられ、かつ前記1つのまたは複数の壁と前記シャフトとの間に延在する 固定羽根と、 前記ロータアセンブリを回動運動させるために前記シャフトと連結されたモー タと、 前記ロータアセンブリの位置を表す位置信号を発生する位置エンコーダと、 前記回動式音響トランスデューサ装置の特性及び前記位置信号に基づて、前記 供給された電気信号を補正することによって、前記モータの動作を制御するマイ クロコンピュータとを有することを特徴とする回動式音響トランスデューサ装置 。 49.前記チャンバが球状の形状を有することを特徴とする請求項48の記載の 回動式音響トランスデューサ装置。 50.前記チャンバがトロイド型の形状を有することを特徴とする請求項49に 記載の回動式音響トランスデューサ装置。 51.前記チャンバが、ある面積を前記面積と同一平面上にある軸を中心として 、回動することによって形成された表面によって画定される外周面を有すること を特徴とする請求項48に記載の回動式音響トランスデューサ装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026892A1 (ja) * 2005-09-01 2007-03-08 Nidec Corporation 振動音響発生装置

Families Citing this family (74)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5191618A (en) * 1990-12-20 1993-03-02 Hisey Bradner L Rotary low-frequency sound reproducing apparatus and method
US5313127A (en) * 1993-02-05 1994-05-17 Intersonics, Inc. Moving magnet motor
JPH0879896A (ja) * 1994-09-06 1996-03-22 Canon Inc スピーカ
US6133656A (en) * 1995-08-18 2000-10-17 Hisey; Bradner L. Brushless commutated torque motor for use with a rotary low frequency sound reproducing apparatus
US5802189A (en) * 1995-12-29 1998-09-01 Samick Music Corporation Subwoofer speaker system
JP3454005B2 (ja) * 1996-04-03 2003-10-06 松下電器産業株式会社 スピーカ装置および音響再生装置
DE19636742C2 (de) * 1996-09-10 1999-05-12 Siemens Matsushita Components Einrichtung zur Einstellung eines definierten elektrischen Potentials auf einem Ferritkern eines induktiven Bauelementes und/oder zur Verringerung einer Bedämpfung des induktiven Bauelementes durch von dessen Magnetfeld induzierte Wirbelströme
US6587984B1 (en) * 1997-03-18 2003-07-01 Nippon Columbia Co., Ltd. Distortion detecting device, distortion correcting device, and distortion correcting method for digital audio signal
CA2208499A1 (en) 1997-06-16 1998-12-16 Hydro-Quebec Electrically audible motorized wheel assembly and method thereof
WO1999062192A1 (en) * 1998-05-22 1999-12-02 Celeritek, Inc. System and method for implementing a hybrid waveguide device
FR2808916B1 (fr) * 2000-05-11 2003-08-15 Jean Laurent Peube Source et systeme electroaeroacoustiques pour controle actif du bruit
US6487297B1 (en) * 2000-11-22 2002-11-26 Yen Chin-Fa Structure of a loudspeaker
FR2821440B1 (fr) * 2001-02-26 2004-12-17 Mecanique Vivante Dispositif de sirene
US6559654B2 (en) * 2001-03-29 2003-05-06 General Electric Company Method and system for automatic determination of inductance
FR2827955B1 (fr) * 2001-07-27 2003-10-24 Electricfil Codeur avec pole irregulier pour capteur de position
US7592900B2 (en) * 2001-12-05 2009-09-22 Deka Products Limited Partnership Transporter motor alarm
JP3880493B2 (ja) * 2002-09-18 2007-02-14 キヤノン株式会社 スピーカシステム、能動式室内低音残響制御方式
US20100033315A1 (en) * 2002-12-03 2010-02-11 Deka Products Limited Partnership Transporter motor alarm
US6963652B1 (en) 2003-04-18 2005-11-08 James M Colombo Low frequency generator
FI116506B (fi) * 2003-07-08 2005-11-30 Harri Hietala Ympärisäteilevä stereokaiutin
US20050031138A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Method of measuring a cant of an actuator
US20060104451A1 (en) * 2003-08-07 2006-05-18 Tymphany Corporation Audio reproduction system
US20050031134A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Position detection of an actuator using infrared light
US20050031131A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Method of modifying dynamics of a system
US20050031137A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Calibration of an actuator
US20050031117A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Audio reproduction system for telephony device
US20050031133A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Process for position indication
US20050031140A1 (en) * 2003-08-07 2005-02-10 Tymphany Corporation Position detection of an actuator using a capacitance measurement
JP2005261135A (ja) * 2004-03-12 2005-09-22 Seiko Epson Corp モータ及びその駆動制御システム
US20120195749A1 (en) 2004-03-15 2012-08-02 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
SE527582C2 (sv) * 2004-04-23 2006-04-18 Lars Stroembaeck Kombinerad fläkt och högtalare
US20080232636A1 (en) * 2007-03-23 2008-09-25 Sonic Dynamics, Llc Sonic piston
US20100042281A1 (en) * 2007-04-10 2010-02-18 Volvo Construction Equipment Ab Method and a system for providing feedback to a vehicle operator
CN104843015B (zh) * 2007-04-10 2019-04-30 沃尔沃建筑设备公司 用于将反馈提供给车辆操作员的方法和系统
US7860265B2 (en) * 2007-07-30 2010-12-28 John Joseph Gaudreault Diaphragm for full range boxless rotary loudspeaker driver
US9151295B2 (en) 2008-05-30 2015-10-06 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
WO2010114702A1 (en) * 2009-03-30 2010-10-07 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and method
WO2011019543A1 (en) * 2009-08-10 2011-02-17 Tyco Fire Products Lp Siren
DE102011079375A1 (de) * 2010-10-06 2012-04-12 Conti Temic Microelectronic Gmbh Verfahren zum Betrieb einer Fahrpedaleinheit für Kraftfahrzeuge
US8804986B2 (en) * 2010-10-13 2014-08-12 Aliphcom Acoustic transducer including airfoil for generating sound
US20120113754A1 (en) 2010-11-09 2012-05-10 Eminent Technology Incorporated Active non-lethal avian denial infrasound systems and methods of avian denial
DE202011000772U1 (de) * 2011-04-01 2012-07-04 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Hallstadt Fahrzeugtür mit einem Lautsprecher
AU2012271641B2 (en) 2011-06-15 2015-10-01 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices and systems
CA2838934C (en) 2011-06-15 2016-08-16 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
US8866355B2 (en) * 2011-09-28 2014-10-21 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Switched reluctance motor
USD698916S1 (en) 2012-05-15 2014-02-04 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
US8965024B2 (en) * 2012-11-20 2015-02-24 Doug Graham Compact low frequency audio transducer
DE102013000423B3 (de) * 2013-01-14 2014-03-13 Dorma Gmbh & Co. Kg Karusselltür mit einer an einem Glasdeckenelement angeordneten Antriebseinheit
DE102013000419A1 (de) * 2013-01-14 2014-07-17 Dorma Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Anordnung einer Antriebseinheit an einem Deckenelement einer Karusselltür
DE102013000416B4 (de) * 2013-01-14 2016-10-06 Dorma Deutschland Gmbh Verfahren zur Anordnung einer Antriebseinheit in einer Karusselltür
DE102013213050A1 (de) 2013-07-04 2015-01-08 Conti Temic Microelectronic Gmbh Accellerator Force Feedback Pedal (AFFP) als Assistenzsystem zur Abstandsregelung im Straßenverkehr
DE102013012811B4 (de) * 2013-08-01 2024-02-22 Wolfgang Klippel Anordnung und Verfahren zur Identifikation und Korrektur der nichtlinearen Eigenschaften elektromagnetischer Wandler
CA2875347C (en) 2013-12-19 2022-04-19 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
US10024531B2 (en) 2013-12-19 2018-07-17 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
CA2953226C (en) 2014-06-06 2022-11-15 Airius Ip Holdings, Llc Columnar air moving devices, systems and methods
DE102014108667A1 (de) * 2014-06-20 2015-12-24 Technische Universität Braunschweig Stromrichter und Computerprogramm
US9363611B2 (en) * 2014-10-16 2016-06-07 F. Bruce Thigpen Rotary transducer with improved high frequency output
US9991773B2 (en) 2015-02-06 2018-06-05 William R. Benner, Jr. Low cost limited rotation rotary actuator
US10720824B2 (en) 2015-02-06 2020-07-21 William R. Benner, Jr. Low cost limited rotation rotary actuator
PE20181440A1 (es) 2015-09-14 2018-09-12 Wing Acoustics Ltd Mejoras en o relacionadas con los transductores de audio
USD820967S1 (en) 2016-05-06 2018-06-19 Airius Ip Holdings Llc Air moving device
USD805176S1 (en) 2016-05-06 2017-12-12 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
US10487852B2 (en) 2016-06-24 2019-11-26 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
DE102016013308A1 (de) 2016-11-10 2018-05-17 SCI Data GbR (vertretungsberechtigter Gesellschafter: Daniel Linder, 91611 Lehrberg; Patrick Linder, 91611 Lehrberg) Verbessertes musikgerät mit rechner
USD886275S1 (en) 2017-01-26 2020-06-02 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
WO2018167538A1 (en) 2017-03-15 2018-09-20 Wing Acoustics Limited Improvements in or relating to audio systems
TW201904310A (zh) 2017-03-22 2019-01-16 紐西蘭商威恩音響有限公司 有關於聲頻轉換器、薄型電子裝置及鉸鏈系統的系統、方法及裝置
USD885550S1 (en) 2017-07-31 2020-05-26 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
FR3078744B1 (fr) * 2018-03-08 2020-11-20 Safran Nacelles Dispositif actif d’attenuation des emissions acoustiques pour un turboreacteur comportant des turbines controlees
EP3562013B1 (en) 2018-04-26 2021-11-03 Hamilton Sundstrand Corporation Servovalve
WO2020035812A1 (en) 2018-08-14 2020-02-20 Wing Acoustics Limited Systems methods and devices relating to audio transducers
USD887541S1 (en) 2019-03-21 2020-06-16 Airius Ip Holdings, Llc Air moving device
GB2617743B (en) 2019-04-17 2024-04-03 Airius Ip Holdings Llc Air moving device with bypass intake
JP2022183927A (ja) * 2021-05-31 2022-12-13 三菱重工業株式会社 音圧発生装置

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1333703A (en) * 1917-06-30 1920-03-16 Brinks Hove Thompson Automobile-horn
US1714516A (en) * 1925-10-31 1929-05-28 Milecz Rudolph Sound reproduction
US3096467A (en) * 1959-10-09 1963-07-02 Ferranti Ltd Brushless d. c. motor with permanent magnet rotor
FR1493956A (fr) * 1966-09-12 1967-09-01 Sirène, en particulier pour véhicules automobiles
US3609418A (en) * 1969-09-30 1971-09-28 Edward Halas Mechanical power transmission systems
US4136971A (en) * 1975-04-22 1979-01-30 Varlamov Vladimir M Apparatus for creating acoustic oscillations in a running liquid medium
JPS5778388A (en) * 1980-10-30 1982-05-17 Fanuc Ltd Control system for induction motor
JPS5791683A (en) * 1980-11-28 1982-06-07 Hitachi Ltd Control circuit of dc brushless motor
ATE38607T1 (de) * 1983-01-28 1988-11-15 Intersonics Inc Lautsprechersystem fuer sehr tiefe frequenzen.
US4525657A (en) * 1983-03-09 1985-06-25 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Torque ripple compensation circuit for a brushless D.C. motor
US4651067A (en) * 1984-02-24 1987-03-17 Hitachi, Ltd. Apparatus for driving brushless motor
US4625657A (en) * 1984-05-15 1986-12-02 Weber-Knapp Company Adjustable keyboard supporting mechanism
US4641066A (en) * 1984-10-04 1987-02-03 Nippondenso Co., Ltd. Control apparatus for brushless motor
US4874975A (en) * 1984-11-13 1989-10-17 Digital Equipment Corporation Brushless DC motor
NL8503249A (nl) * 1985-11-26 1987-06-16 Philips Nv Borstelloze gelijkstroommotor.
US4763358A (en) * 1986-12-16 1988-08-09 Intersonics Incorporated Rotary sound transducer
US4864276C1 (en) * 1988-06-03 2001-01-09 Motorola Inc Very low-profile motor arrangement for radio pager silent alerting
US5191618A (en) * 1990-12-20 1993-03-02 Hisey Bradner L Rotary low-frequency sound reproducing apparatus and method
US5177054A (en) * 1991-04-08 1993-01-05 Emerson Electric Co. Flux trapped superconductor motor and method therefor
US5140641A (en) * 1991-04-22 1992-08-18 Intersonics Incorporated Servo valve loudspeaker

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007026892A1 (ja) * 2005-09-01 2007-03-08 Nidec Corporation 振動音響発生装置

Also Published As

Publication number Publication date
US5191618A (en) 1993-03-02
EP0720810A4 (en) 1996-02-26
EP0720810B1 (en) 2003-05-02
US5825901A (en) 1998-10-20
WO1994019914A1 (en) 1994-09-01
CA2156166C (en) 2001-08-14
JP3394776B2 (ja) 2003-04-07
DE69332931T2 (de) 2004-04-01
EP0720810A1 (en) 1996-07-10
DE69332931D1 (de) 2003-06-05
CA2156166A1 (en) 1994-09-01
AU3782993A (en) 1994-09-14

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