JPH09509291A - 高ゲイン音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高ゲイン音響変換器（２００）は、変換器ハウジング（２０２）内に収納されたボイスコイル（２１８）と磁気材料（２３８）とを有する。変換器ハウジング（２０２）は、対称的可撓性ドーム半体（２０４，２０６）で構成されている。変換器（２００）の磁気材料（２３８）が振動すると、ボイスコイル（２１８）に電流が誘起する。逆に、ボイスコイル（２１８）に電流信号を印加すると、変換器（２００）に振動が誘起される。ボイスコイル（２１８）は、二つのドーム半体の内の一方（２０４）に第１支持体（２１４）を介して支持され、磁気材料（２３８）は、ドーム半体の他方（２０６）に第２支持体（２３２）を介して支持されている。ハウジング（２０２）は、封水容器構造であるので、変換器（２００）を水中で使用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 高ゲイン音響変換器 発明の分野 本発明は概して電気及び機械形態間におけるエネルギの変換可能な変換器に関 し、特に、可撓な、弾性的に変形可能なドーム形ハウジング部分等を有するハウ ジングを含む変換器に係る。 発明の背景 電気及び機械形態間におけるエネルギの変換可能な変換器は多くの変化に富ん だ用途を有する。電気エネルギを機械エネルギに変換可能な変換器は高エネルギ 振動を発生可能な変換器と同様に従来のスピーカをも含む。 従来技術の概要を下記に示す。 フェナー（Fenner）・ジュニアに与えられた米国特許第４，７５７，５４８号 公報（１９８８）が隣接した固体又は液体において音波を増幅するためにマグネ ット及び音声コイルと協働するドーム形囲いを備えたスピーカシステムを開示し ている。 サーストン（Thurston）氏その他に与えられた米国特許第３，５２４，０２７ 号公報（１９７０）は壁かけスピーカを有する音増幅スピーカシステムを開示し ている。このスピーカは平らなベースを有する。マグネットはトロイド及び一対 のプレートである。音声コイルは壁のスクリュー（ねじ）に設けられたフラット プレートに取付けられている。 カキウチ氏（Kakiuchi）に与えられた米国特許第４，３９９，３３４号公報（ １９８３）は音声コイルのエネルギを増幅するためのドーム形ダイヤフラムを有 するヘッドホンスピーカを開示している。 リベラ（Rivera）氏に与えられた米国特許第３，５６７，８７０号公報（１９ ７１）は一対のカップ形ハウジング部材を有する壁面音声変換器を開示している 。振動面の活動部は平らである。しかしフラットプレート振動面は狭振動帯域応 答 （５００−５０００Ｈｚ）を典型的に示し、低い減衰比で調和歪みを示す。ヒラ ノ（Hirano）氏に与えられた米国特許第４，６３５，２８７号公報（１９８７） はフラットプレート又はバイブレータに設けたマグネットによって作動される振 動音声コイルプレートを開示している。 バークナ（Birkner）氏に与えられた米国特許第４，１７９，００９号公報（ １９７９）は共鳴パネル用ランドスピーカ組立体を開示している。 ヤナギシマ（Yanagishima）氏その他に与えられた米国特許第４，５５０，４ ２８号公報（１９８５）はカースピーカを開示しており、カーシャーシの部分に 永久磁界を形成して用いている。 ツツイ（Tsutsui）氏その他に与えられた米国特許第３，９８７，２５８号公 報（１９７６）は浮力のある防水音声キャビネットを開示している。 マクムラン（McMullan）氏その他に与えられた米国特許第４，１８７，５６８ 号公報（１９８０）はウオーターベッドに設けた電磁バイブレータを開示してい る。 シーバート（Seabert）氏に与えられた米国特許第Ｒｅ２３，７２４号公報（ １９５３）は重いケーシングに設けた水中スピーカを開示している。水中スピー カのダイヤフラムは水中につけることができる。 ヤナギシマ（Yanagishima）氏に与えられた米国特許第４，５１４，５９９号 公報（１９８５）はカーパネルに装着可能なカースピーカを開示し、このカーパ ネルはカースピーカの作動中振動パネルとして用いられる。 浮力のある防水キャビネットを開示している。 ノフラ（Nohuwra）氏に与えられた米国特許第４，０５５，１７０号公報（１ ９７７）は椅子に座って触ることができる位置の振動シートを有する椅子を開示 している。スピーカはこの振動シートを駆動する機械的エネルギを発生する。 ラッフェル（Raffel）氏に与えられた米国特許第４，１０５，０２４号公報（ １９７８）は家具フレームの内側に設けた一対のバイブレータモータを開示して いる。 ポンツェン他（Pontzen et al.）の米国特許第２，７７８，８８２号（１９５ ７年）は、短距離感度を高めることになる、両面を空気に露出させた平坦なダイ ヤ フラムを備えたマイクロフォンを開示している。 ランザラ（Lanzara）の米国特許第３，３８４，７１９号（１９６８年）は、 クッション付きヘッドレストに取り付けた一組のスピーカを開示している。 エングホルム（Engholm）の米国特許第２，１１５，０９８号（１９３８年） は、ダイヤフラム組立体の一部を形成する穴あきのスピーカカバーを開示してい る。 ノムラ他（Nohmura et al.）のドイツ国特許第２，７４５，００２号（１９７ ８年）は、平板振動発生器を開示している。 ドイツ国特許第２，１１５，１９０号（１９７２年）は、パルス化振動を発生 させるポンプまたはスピーカを有するウォータベッドを開示している。 サーストン他（Thurston et al.）の米国特許第３，５２４，０２７号は、平 板型スピーカハウジングを教示している。環状の磁石と平らな磁石は、スピーカ ハウジングの裏パネルに取り付けられている。磁石は、平らなダイヤフラムに取 り付けたボイスコイルを駆動する。ばねは、ダイヤフラム用の減衰装置として作 用する。ボイスコイルは、ダイヤフラムを強制して振動させるので、等しくかつ 対向した力が磁石とスピーカハウジングの裏パネルを振動させる。その結果生じ る全ての振動は、壁に締結されたボルトに伝達され、かくして壁は誘起した振動 と共鳴する。 しかしながら、この平板型変換器は、限定された周波数応答（５００−５００ ０Ｈｚ）のみしか示現せず、また高調波（調和）ひずみ（harmonic distortion ）を示現する。高調波ひずみは、磁界内のボイスコイルの振動の結果生じる熱エ ネルギを発生させる。この熱エネルギは、変換器を加熱させ、変換器の寿命を低 減する。 リベラ（Rivera）の米国特許第３，５６７，８７０号は、サーストン他のもの の変更を教示しており、そこではスピーカハウジングが一対のカップ型部材を含 むように変更されている。サーストンにおいて必要な減衰ばねは、除去され、よ り平坦（より均一）で幅広い周波数応答が達成され、高調波ひずみが幾分か除去 されている。しかしながら、正面と裏面の振動スピーカハウジング部材は平坦で ある。これらの平坦な部材は高調波ひずみを生じさせる。 フェナー・ジュニア（Fenner，Jr）の米国特許第’５４８号は、ドーム型正面 スピーカハウジング部材を使用することによって高い周波数応答（１０−３０， ０００Ｈｚ）を達成している。それにもかかわらず、裏面のスピーカハウジング 部材は平坦であり、それにより高調波ひずみを生じさせる。付加的な高調波ひず みは、シェル形状のスピーカハウジングの内部に設置された平坦な水平の指示部 材により生じる。 本発明は、平坦なスピーカハウジング部材を全て除去するものである。一対の 、対称で対向したドームは、スピーカハウジングから構成される。支持部材は用 いられていない。むしろ、磁石は裏面のドーム部材の内部に直接設けられている 。ドーム部材は剛性があり、それによりばねを使用することなく高い減衰率を提 供する。他の構造上の利点には、より平らな周波数応答、耐破砕深層水高圧ハウ ジング、ショックアブソーバとして有用な耐破砕負荷支承ショック吸収ハウジン グ、および能動振動（位相相殺）適用のための振動感度がある。 発明の要約 本発明は、低レベルの調和歪みを示す、広帯域、フラット振動応答を示す二つ のドームから成る振動変換器を好都合に提供する。 本発明は、二つのハウジング部分であって、各々が等寸法の共振面を有する二 つのハウジング部分で形成されたハウジング組立体を有する二つのドームから成 る振動変換器をさらに好都合に提供する。 本発明は、高減衰比を示す二つのドームから成る変換器ハウジングをさらに好 都合に提供する。 本発明は、防水包囲体を形成する二つのドームから成る変換器ハウジングをさ らに好都合に提供する。 本発明は、耐破砕性を有した二つのドームから成る変換器ハウジングをさらに 好都合に提供する。 従って、本発明に従った変換器は、少なくとも電気エネルギーを機械エネルギ ーに変換するように作動可能である。変換器は第一のハウジング部分と第二のハ ウジング部分とを有するハウジング組立体を有している。第一のハウジング部分 は弾性変形可能な第一のドーム状セクションを有し、第二のハウジング部分は弾 性変形可能な第二のドーム状セクションを有している。第一のハウジング部分と 第二のハウジング部分は、それらの間に支持包囲体を形成するために面対面係合 に位置している。導電性コイルがハウジング組立体によって形成された支持包囲 体対内に位置している。導電性コイルは電気信号を受けるために選択的に結合し 、電気信号によって導電性コイル中に生じた電流に応じて、ハウジング組立体の 第一及び第二のハウジング部分のそれぞれの弾性撓みを生ずるように作動する。 さらなる実施例においては、磁気材料が、導電性コイルの周りのハウジング組 立体の支持包囲体内に支持されている。磁気材料は、第一及び第二ハウジング部 分の第一及び第二ドーム状セクションのそれぞれの弾性変形に応答して変換可能 である。第一の支持組立体が導電性コイルを支持し、第一ハウジング部分の下に 延在している。第一の支持組立体は、第一ハウジング部分の第一支持組立体受入 れセクションに対向して位置したセクションを有している。第二の支持組立体が 、磁気材料を支持し、第二ハウジング部分の上を延在している。第二の支持組立 体は、第二ハウジング部分の第二支持組立体受入れセクションに対向して位置し たセクションを有している。第一及び第二支持組立体受入れセクションはほぼ同 じ寸法である。 本発明の他の特徴は、本明細書の一部を構成する添付図面であって、それぞれ の図面で同じ参照符号が相当する部品を指している添付図面を参照して、以下の 記載、添付された請求の範囲を読む際に明かとなるであろう。 図面の簡単な説明 第１図は本発明の変換器の実施例の長手方向断面図である。 第２図は第１図の変換器の部分切除上面図である。 第３図は従来のマイクロフォン検知およびスピーカ取り消しの活性ノイズ減少 システムの概略ブロック線図である。 第４図は第１図及び第２図に示された変換器をその一部分として含む、本発明 の実施例の活性振動位相相殺システムの概略ブロック線図である。 第５図は第１図および第２図に示された変換器をその一部分として含む、超音 波清浄、大桶攪拌、および／または非嵌入レベル検知システムの概略ブロック線 図である。 第６図は第１図および第２図に示された変換器をその一部分として含む、船側 の甲殻動物防止、ノイズ相殺、音声出力、および／または外殻振動器システムの 概略ブロック線図である。 第７図は第６図におけるシステムの複数の変換器位置の配置を示す外殻の断面 図である。 第８図は本発明の変換器の他の実施例の長手方向断面図である。 第９図は第８図に示される変換器の線ＩＸ−ＩＸに沿った水平断面図である。 本発明の開示された実施例を詳細に説明する前に、本発明が図面に示されかつ 明細書に説明されている特定の設備の細部に対するその適用に限定されないこと は、本発明が他の実施例にも適用可能であるので、理解されるべきことが注目さ れるべきである。また、ここで使用されている用語は、説明のためのものであり 、限定のためのものではない。 好適実施例の説明 最初に第１図を参照すると、本発明の実施例である両面ドーム形変換器１００ が示されている。この変換器は、液中に変換器１００の侵入を許す構成にされて いる。変換器１００は、隔壁１７０のような外部構造に、例えば、Ｔ字溶接１８ 、アンカーボルト１３またはナットとボルトの組立体１７を含む多くの種々のタ イプの固着具のいずれかによって取り付けられてもよい。 変換器１００は永久磁石組立体１を含む。この磁石組立体１は好適には希土酸 化物材料によって形成されている。磁気セラミック材料がその代わりに使用され てもよい。第１図に示された実施例において、組立体１は、鉄製頂部ワッシャ２ 、鉄製底部ワッシャ３、および中央の柱片４を含む。この中央柱片４は、鉄製底 部ワッシャ３に対して、リング形の磁石５との圧縮嵌合によって付着されている 。 磁石組立体１は適当な粘着剤によっていっしょに保持されている。磁石組立体 １は、変換器１００のハウジングの一部を形成する底部ドーム半体１１において 中心に置かれかつ粘性接着剤６でもって所定位置に固定されている。境界嵌合部 は底部ワッシャ３の傾斜面３０Ａと粘性接着剤６との間に形成されている。底部 ドーム１１において隆起したボス７は雌形固着装置８を支持している。この装置 ８は変換器をモータ取り付け部のような外部構造部に取り付けるために設けられ る。第４図を参照。雌形固着具８は、圧縮嵌合部と適当な粘着剤の両者によって 適所に支持される。 デュアル乃至二重ドーム式トランスデューサ乃至変換器１００の作動乃至活性 側は頂部ドーム半体１０で形成されている。突起になったボス部９は、図示のよ うに隔壁１７０に締着するために用いられる第２のメス型締着部（雌ネジ部）１ ２を有する。 コア２１が、ボイスコイル２２の支持手段として用いられている。コア２１は 、適当な接着材によって、突起状ボス部９の所定位置に保持されている。コア２ １のボイスコイル２２を支持している部分は、磁石組立体１のワッシャ２及びリ ング型磁石５から中央磁極片ないしポールピース４を分離しているギャップ乃至 間隙によって画定されたスロット乃至穴１０３中に延在している。コア２１は、 磁石組立体１中に延在し、コイル２２は中央磁極片４の近傍で鉄製ワッシャ２の 中点（mid point）２７のところにサスペンドされている。 変換器１００のハウジングの頂部半体１０は、その周縁部２６が底部ドーム半 体１１に適当な接着材で固定されている。水密性ひずみ解除乃至ストレインリリ ーフ要素２３を用いた場合、変換器１００のハウジングは、シールないし封止構 造体を形成する。 ２本の導線２４はコイル導線リード２５に接続され、水密性ひずみリリーフ要 素２３を貫通している。 アンカーボルトないし基礎ボルト１３は、デュアルドーム式変換器１００を木 製の物に取付けるために用いられている。木製物にネジ止めし得るようにアンカ ーボルト１３には、ネジ部１４が形成されている。アンカーボルト１３には、更 に、変換器１００のハウジングの頂部半体１０に支持されているネジ部１２と螺 合し得るように、ネジ部１５が形成されている。ボルト１３と変換器１００との 嵌合い部を強固に締め付けるべく、下方に向って雌ネジ部１２に締め付けられる ロックナット１６が更に用いられている。ナットとボルトとの組立体１７は、変 換器１００を物品に取付けるのに用いてもよい。例えば、変換器１００を隔壁１ ７０にネジないしボルト止めしようとする場合、隔壁１７０を貫通してボルト止 めできるときには、ナットとボルトとの組立体ないし組合せ体１７を用いてもよ い。変換器１００を金属やガラス繊維性の隔壁に装着する手段としては、雄ネジ ２０を隔壁１８０に対してにかわ様の接着材で固着したり溶接接続１９で示すよ うに溶接してＴ型溶接部１８を形成してもよい。変換器１００をどんな物品に装 着する場合にも、雄型締着部材１３、１７乃至１８を雌型締着部材８乃至１２と 組合わせて用いてもよい。所望ならば、磁石組立体１の各種要素によって画定さ れるスロット１０３に入れたフェロフルイディクスＬ１１（商標）のような磁性 流体Fを、磁石組立体１の磁極Ｎ，Ｓで所定位置に保持するようにしてもよい。 この磁性流体Ｆを用いた場合、ボイスコイル２２のパワー乃至出力取扱い容量乃 至能力を３倍に高め得る。 要約すれば、デュアルドーム型変換器１００は、頂部ドーム半体１０と、底部 ドーム半体１１と、両半体の間に画定された内側空間１０１と、該内側空港１０ １内で頂部半体に固定されたコア２１を備えたスピーカ組立体１０２とを有する 。動作する際には、両ドーム半体は、スピーカ組立体１０２の動作中生ぜしめら れるエネルギーや誘起された振動に応じて相互に近接離間するように縮んだり拡 がったりする。 次に、第２図についていえば、再度、変換器１００が示されている。変換器の 反対側の間の距離ｄ１は、約２０ｃｍ（８インチ）である。この変換器１００は 、性能面では、先行技術であるフェナー・ジュニア（Fenner，Jr）の’５４８装 置の性能を複製ないし再現しているけれども、フェナー・ジュニアの’５４８装 置の直径約３６ｃｍ（１４インチ）よりも約１５ｃｍ（６インチ）小さい。ドー ム半体１０、１１は、好ましくは、約３ｍｍ（１／８インチ）のルーサイトＬ（ 商品名）又はカーボンとグラファイトとの組成物乃至複合材料からなる。コア２ １は、好ましくは、カプトン（商品名）からなる。リング型磁石５は、好ましく は、最大エネルギー積ないし磁気ガウス・エルステッド（ＭＧＯ）が最大５４Ｍ ＧＯ（メガガウスエルステッド）に達するネオジム・鉄・ボロンからなる。 次に、第３図についていえば、この図には、従来技術として知られている位相 キャンセル内至相殺システムが示されている。マイクロホンＰ１でキャンセルす べき音声Ｓ１を検出する。 周波数スペクトル分析器Ｐ２が、マイクロホンＰ１によって生じた信号を受け るように連結され、該分析器に印加された信号の主要な周波数を分類するのに用 いられる。この結果生ずる信号は、周波数整合フィルタＰ３へ送られる。フィル タＰ３は、マイクロホンＰ１の固有周波数応答性を拡声器Ｐ７の固有周波数応答 性に整合される。その結果生ずる信号が前置増幅器Ｐ４へ通され、この前置増幅 器は該増幅器に印加される信号の信号強度を増加する。信号はその後に信号イン バータＰ５によって反転され、このインバータが入力音声Ｓ１とは１８０°位相 外れである信号を与える。その結果生ずる処理信号は次いで増幅器Ｐ６によって 増幅され、増幅処理信号が拡声器Ｐ７へ送られる。拡声器Ｐ７によって生じる音 声Ｓ２は、入力音声Ｓ１とは１８０°位相外れである。全体効果は、結果として 生ずる音声Ｓ１，Ｓ２の音圧レベルの低減である。 第４図はシステム４００を示し、同システムは音響変換器１００を組み込んで おり、振動を感知し伝達できる共通空間機器としてこの信号変換器１００を用い て振動位相相殺を行うものである。よって、変換器１００は、前の教示に従って 、振動の低減を所望する振動モータ２８とシャーシ部材３４に取り付けられる。 一連の処理は、振動モータ２８が起こす運動によってボイスコイル２２に電流が 生ずることにより始まる。ボイスコイル２２に生じた電流を表す電気入力信号が 配線２４により緩衝増幅器２９に印加され、約５０マイクロ秒ないしそれ以下の 時間にわたって緩衝増幅器２９に蓄えられる。信号はその後に位相インバータ３ ０へ、次いで前置増幅器３３へと通される。位相反転され予め増幅された信号は 次に調整可能な利得増幅器３２へ通され、そこで信号が入力信号の振幅に整合す るように増幅される。増幅され反転された信号はその後に音響変換器１００へ送 り返され、そこで電気的エネルギが振動モータ２８によって生じた振動とは１８ ０°位相外れである物理的運動に変換される。これによって振動相殺を行う。 開閉シーケンサー３１が用いられて、増幅信号が変換器１００へ送られると緩 衝増幅器２９への信号を切る。これとは逆に、緩衝増幅器２９が入力信号を受信 している間は、開閉シーケンサー３１が増幅信号を切る。この処理の時間は５０ マイクロ秒ないしそれ以下に規定されており、これは人間の感覚で検出できない 最も長い音声持続期間だからである。説明した本発明による音響変換器１００に は、このシステム４００が機能するのに必要な固有の機械的特質がある。これら 固有特質は高減衰特性を含み、これによって電子信号が切られた後に変換器が共 鳴する、すなわち動き続けるのを防いでいる。信号変換器を送受装置として用い ることによって、入力周波数と振幅が出力周波数と振幅に直接比例する。この整 合により、構成要素間の複雑な濾波ないし均質化の必要がなくなる。 次に第５図を参照すると、多目的の大おけシステム５００が示されている。タ ンク５１内の液体は、タンク５１の側壁に装着された変換器１００の振動によっ て均質化される。変換器１００の振動の調和周波数（周波数発生器５３により供 給されて増幅器５４により増幅される）が超音波域内であると、タンク５１は該 タンク内に挿入された目的物５０１を超音波で清浄する容器として用いることが できる。溶剤５０２が超音波清浄処理の間に取り除かれた汚れ粒子を保持する。 レベル検知の適用は、タンク内の液体の自然調和共振（natural harmonic res onance）を決定するためにタンク５１に備えられる変換器１００によって発生さ れる振動周波数を変えることによって成される。その後は、結果として生じる出 力周波数のどのような変更もタンク内の液体のレベルの変化として解釈されても よい。周波数変更比較器（frequency shift comparator）５５は、決定された自 然調和周波数と、タンク内の液体のレベルが上昇及び下降する際に変更する実際 の周波数との間の相違に基礎を置かれた線形化出力装置（linearized output de vice）５６に信号を与える。開閉シーケンサ（switching sequencer）５７は操 作モードを周波数変更比較器５５を介しての検知から周波数発生装置５３を介し ての検知に変える。線形化されたレベル信号はその後、ゲージ５８上に表示され てもよい。 システム５００への他の適用は、周波数発生器５３によって作られ増幅器５４ によって増幅される高周波数信号を使用することである。この信号はタンク５１ の内部を清浄に保つために使用されてもよい。 システム構成要素５３−５７は変換器１００の内部に装着される固体チップ（ solid state chip）に全て組み込まれてもよい。 次に第６図、第７図を参照して、多目的の船体システム６００が示されている 。このシステムには単一の高ゲイン音響変換器１００が多用途の使用を提供する た めに使用されている。変換器１００は船体７１の内部に強固に取り付けられてい る。 所望の船体効果は機能選択装置６４によって始められる。低周波数発生装置６ ５が使用され増幅器６９に低周波信号を提供する。この増幅された信号は変換器 １００によって物質的な振動に変換される。この低周波が船体７１に伝達される と、低周波の物質的な振動が、先行技術において知られるフジツボの形成を阻止 する。 第２の適用は、第４図において前述された、振動位相相殺ネットワーク６６で ある。第４図の教示は機関室のような機械的な空間（engineering spaces）で一 般に発生される船体７１の振動を相殺するために使用される。 第３の適用は記録媒体出力（recorded media output）６７である。これは魚 の群れの音声イメージのような音を船体７１を通して伝達するために使用される 。 第４の適用は超音波周波数発生装置６８である。これは、船内７１と水７１１ の間のキャビテーション層を生じる船体の超音波振動を生み出すために使用され る。このキャビテーション層は船体７１の摩擦係数を低減して燃料消費を低減し かつ水７１１を介して速度を増加する。 第５の適用は、ダイバー呼び戻し用のように船体７１を通して言葉のメッセー ジを放送するために使用されるマイクロホン６１０を示している。 全てのシステムにおいて、信号は増幅器７９へそしてその後、変換器１００へ 送られる。上記の適用の全ては同時に使用されてもよい。 先行技術においては、四つの四角い磁石の形状が環状の磁石５と置き換えて使 用できることは公知である。さらに、頂部の鉄金属ワッシャーを備えたボタン状 のネオジム鉄ボロン磁石を有するカップ状の鉄金属組立体が使用可能である。 第８図は、符号２００で示される、本発明の別の実施例にもとづく変換器を示 している。変換器２００は、第１ハウジング部２０４と第２ハウジング部２０６ とを有するハウジング組立体２０２を備えている。第１ハウジング部２０４は、 周方向に延びるフランジ２０８を備えている。第２ハウジング部２０６も同様に 周方向に延びるフランジ２１０を備えている。ハウジング部２０４と２０６は、 同様の寸法形状をなして、互いに対面して配設され、支持包囲体を形成している 。 ハウジング部２０４と２０６は、ドーム形状をなしており、弾性変形可能な材料 で作られている。これにより、ハウジング部２０４および２０６の一部が共鳴（ 共振）運動することができる。 ボス２１４は、第１ハウジング部２０４の中央部に着座している。ボス２１４ は、例えば、第１ハウジング部に着座するボス２１４の表面の部分に接着剤を塗 布して、第１ハウジング部２０４に当接するように所定の位置に張り付けられて いる。管状のコア部材２１６がボス２１４に着座している。ボス２１４の外径と 管状コア部材２１６の内径とは、ボス２１４の周囲に管状コア２１６が圧力ばめ されるような寸法になっている。管状コア２１６は、第１ハウジング部２０４お よびボス２１４を越えて下方に延びている。 伝導コイル２１８が、管状コア２１６に巻き付けられ、管状コアの所定の位置 に支持されている。リード線２２０および２２２が第２ハウジング部２０６を貫 通する孔を通って、伝導コイル２１８から（第８図には示されていない）外部の 回路部に延びている。ひずみ開放要素２２４も第２ハウジング部２０６を貫通す る孔を通って延びている。ひずみ開放要素２２４は液密の継ぎ手を成すが、リー ド線２２０および２２２は第２ハウジング部２０６の孔を通って延びることがで きる。 ネジ部が設けられたソケット部材２３０が、第１ハウジング部２０４およびボ ス２１４を貫通して延在して示されている。ソケット部材２３０は変換器２００ のネジ係合（図示せず）による支持表面への固着を容易にしている。図示された 実施例では、ネジ部が設けられたソケット部材２３０は、フランジが設けられた 底部を備えたボビン部材で形成されており、このフランジはボス２１４の表面に 着座している。孔がボビン部材を貫通して延びており、この孔を画定する壁には 、孔を画定する側壁にネジ部が形成されている。 ボス２３２は、第２ハウジング部２０６に着座している。ボス２３２は、ボス ２１４の張り付けと同様に、第２ハウジング部に着座するボス２３２の表面に適 切な接着剤を塗布して、所定の位置に貼り付けられている。ボス２３２の周方向 の寸法は、ボス２１４の周方向の寸法と対応している。また、ボス２３２はボス ２１４と整合してその真下にくるように位置決めされている。中央に配置された 、 ネジ部を有するシャフト２３４は、ボス２３２とネジ係合して上方に延びている 。一旦シャフト２３４がボス２３２とネジ係合すると、シャフト２３４はボス２ ３２に、言い換えれば、第２ハウジング部２０６に固定されることになる。 ２３８で示される磁気材料は、ハウジング２０２で定められる支持容器内に配 置される。磁気材料２３８は、中央開口２４２を有するドーナツ型部分２４０を 有する。１つの実施例では、このドーナツ型部分２４０は、集まってドーナツ型 部分２４０を形成するようにされた複数の分離片からなっている。ドーナツ型部 分２４０は、固有磁気特性を有する強磁性材料で形成されている。 ドーナツ型部分２４０は、強誘電性材料で形成された皿部材２４４上に支持さ れている。この皿部材２４４と一体に形成された上向きに延びた中央コア部分２ ４６は、皿部材２４４の中央に皿部材から上方に延びるようにされている。中央 コア部分は、管状コア２１６の内径よりも僅かに小さい外周面を有しており、こ れにより、コア部分２４６が管状コア２１６内に挿入されると共に、管状コア２ １６と中央コア２４６の間に分離距離を維持できようになっている。 ねじ付きの軸部材２３４が、皿部材２４４にねじ係合している。ねじ付きソケ ット部材が、皿部材２４４と中央コア部分２４６に延びており、ねじ付き軸部材 ２３４とのねじ契合を可能にしている。皿部材２４４は、これにより、第２ハウ ジング部分２０６に対して所定位置に支持される。 磁気部材２３８は更に、ドーナツ型部分２４０の頂面上に支持される頂部ワッ シャ２５０を有している。頂部ワッシャ２５０は、強誘電性材料で形成されてお り、ドーナツ型部分２４０上にワッシャ２５０を配置して支持しかつ、管状コア ２１６と伝導性コアがワッシャ２５０の中央開口から延びることができるような 大きさとなっている。ドーナツ型部分２４０を形成する強磁性材料によって作ら れる磁界は、頂部ワッシャ２５０をドーナツ型部分２４０上の定位置に保持する 。登録商標フェロ−フルーディスク Ｌ １１（Ferro-Fluidics L 11）のよう な鉄分を含む流体が、ドーナツ型部分２４０と誘導コア２１８の間に延びる開口 ２４２に配置されている。鉄分を含む流体は、磁性材料２３８の作る磁力によっ て定位置に保持される。 変換器２００は、前述の図面に示した変換器１００の作用と類似の作用をする ものである。 外部回路（図示せず）により生じた誘導コイル２１８中の電流は、磁気材料２ ３８の移動、次いでハウジング部分２０６の弾性的な撓みを引き起こす。ハウジ ング部分２０４はハウジング部分２０６に付着されているので、ハウジング部分 ２０４の弾性的な撓みも引き起こされる。逆に、ハウジング部分２０４および２ ０６の動きは磁気材料２３８の相応する移動を引き起こす。磁気材料２３８の移 動は外部回路（再び、図示せず）によって測定し得る、誘導コイル２１８中の電 流を誘導する。頂部および底部ハウジング部分２０４および２０６は対称であり 、第１および第２ハウジング部分２０４および２０６上に着座されたボス部材２ １４および２３２は、それぞれ、相応する円周状の寸法から成り、第１および第 ２ハウジング部分２０４および２０６は、相応する寸法から成る共振部分を含ん でいる。第１ハウジング部分２０４の共振部分は、ブラケット２５４によって取 り囲まれた第１ハウジング部分２０４の部分によって示される。第２ハウジング 部分２０６の共振部分は、ブラケット２５６によって取り囲まれたハウジング部 分２０６の部分によって示される。ハウジング部分２０４および２０６の共振部 分は相応する寸法から成り、所与の電気エネルギー入力に応答する増幅された機 械エネルギー出力を得ることができる。また、ボス部材２１４および２３２が第 １および第２ハウジング部分２０４および２０６に着座する領域の大きさが、そ れぞれ、ハウジング部分２０４および２０６の領域の大きさに対して比較的小さ いので、ハウジング部分２０４および２０６の大部分は共振面を形成し、この共 振面は２つのハウジング部分２０４および２０６の共振面の撓みを増大ならしめ る。 第９図は、磁気材料２３８のドーナツ状部分２４０を形成するために合わせて 配置された複数の部品２６０を示している。合わせて配置された時、部品２６０ は合わさってドーナツ形状部分２４０を形成する。複数の小さな部品２６０を合 わして接合することによってドーナツ形状部分２４０を形成することは、部分２ ４０の磁気的品質を低下させることなくドーナツ形状部分２４０の形成に関する 経費を削減する。 図面に示された変換器１００および２００のような、本発明の教示により構成 された変換器は、非常に効率的なエネルギー変換器を形成する。この変換器は、 電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、また機械エネルギーを電気エネルギ ーに変換するようになす。高効率エネルギー変換のため、変換器は高エネルギー レベルで作動することができるが、依然としてコンパクトな寸法から成るのであ る。 ここに、本発明の好適実施例を詳細に記述してきた。上記の記述は発明を遂行 するための好適実施例から成るものであり、発明の範囲はこの記述によって必ず しも制限されるものではない。発明の範囲は請求項によって定義される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，Ｅ Ｅ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するようになった 変換器において、第１と第２ハウジング部分を有するハウジングと、導電コイル とを有し、前記第１ハウジング部分は、弾性変形可能の第１ドーム部分を有し、 前記第２ハウジング部分は、弾性変形可能の第２ドーム部分を有し、前記第１ハ ウジング部分と前記第２ハウジング部分とは、互いに面が付き合わされて係合さ れ、支持構造の囲いが形成され、前記導電コイルは、前記ハウジングにより画成 される支持構造囲い内に配置されるとともに、電気信号を受け取るように適宜結 合され、前記第１と第２のハウジング部分に弾性そりを生じさせるようになって おり、前記電気信号により前記導電コイルに生ずる電流に作用して前記ハウジン グの前記第１と第２のハウジング部分にそれぞれ弾性的そりを行わせることを特 徴とする変換器。 ２．請求項１に記載の変換器において、さらに前記ハウジングの支持構造囲い 内で導電コイルの周りに支持された磁気材料を有し、該磁気材料は、前記第１と 第２のハウジング部分のそれぞれの第１と第２ドーム部分の弾性変形に応答して 並進運動しうることを特徴とする変換器。 ３．請求項２に記載の変換器において、該変換器は、さらに機械的エネルギー を電気的エネルギーに変換するようになっており、前記第１と第２ドーム部分の 弾性変形に作用して生じた前記磁気材料の並進運動により前記導電コイルに電流 が誘起されることを特徴とする変換器。 ４．請求項３に記載の変換器において、さらに前記導電コイルに結合された信 号処理回路を有し、該信号処理回路が、前記導電コイルに誘起された電流を受け 取り、該コイルに誘起された電流に相当する信号を処理して前記導電コイルに印 加するための電気信号を発生させることを特徴とする変換器。 ５．請求項１に記載の変換器において、さらに前記導電コイルを前記第１ハウ ジング部分の下側に延在させて支持し、かつ前記第１ハウジング部分の第１支持 体受け部分に当接して配置された部分を有する第１支持体と、前記磁気材料を前 記第２ハウジングの上側に延在させて支持し、かつ前記第２ハウジング部分の第 ２支持体受け部分に当接して配置された部分を有する第２支持体とを含み、該第 １支持体受け部分と前記第２部分受け部材とは、同様の寸法となっていることを 特徴とする変換器。 ６．請求項５に記載の変換器において、前記第１支持体は、管状コア部材によ り特徴づけられ、前記導電コイルは、該管状コア部材の周りに巻かれていること を特徴とする変換器。 ７．請求項６に記載の変換器において、前記第１支持体は、さらに前記第１ハ ウジング部分に装着された隆起体により特徴づけられ、該隆起体の外径は、前記 管状コア部材がその周りに着座しうる大きさであることを特徴とする変換器。 ８．請求項５に記載の変換器において、前記第２支持体は、さらに前記第２ハ ウジングに装着された隆起体により特徴づけられていることを特徴とする変換器 。 ９．請求項８に記載の変換器において、前記第２支持体は、さらに前記隆起体 ならびに前記磁気材料と螺合するネジ付き軸部材により特徴づけられていること を特徴とする変換器。 １０．請求項５に記載の変換器において、前記磁気材料は、さらに中心開口を 設けたトロイダル状部分により特徴づけられ、前記導電コイルは、該トロイダル 状部分から隔置して前記中心開口以内で前記第１支持体により支持されているこ とを特徴とする変換器。