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JP-2026514623-A - スピーカー及びスピーカーの変位検知方法

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Abstract

本願の実施形態は、スピーカー及びスピーカーの変位検知方法に関する。スピーカーは、マグネットユニットと、振動ユニットと、コンデンサーユニットと、を備え、マグネットユニットは、マグネットユニットの表面からマグネットユニットの内部に向かって凹む磁気ギャップを有し、振動ユニットは、マグネットユニットの上方に宙吊り状態で設けられる振動膜と、振動膜のマグネットユニットに向かう面に設けられかつ磁気ギャップ内に宙吊り状態で設けられるボイスコイルとを有し、コンデンサーユニットは、磁気ギャップの内壁に設けられる第１の極板と、磁気ギャップの内壁またはボイスコイルの表面に設けられる第２の極板とを有し、第１の極板と第２の極板とが対向して設けられる。 【選択図】図１

Inventors

  • 劉 柯佳
  • 張 耀国

Assignees

  • 基合半導体（寧波）有限公司

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20240926
Priority Date
20240319

Claims (10)

  1. マグネットユニットと、振動ユニットと、コンデンサーユニットと、を備え、 前記マグネットユニットは、前記マグネットユニットの表面から前記マグネットユニットの内部に向かって凹む磁気ギャップを有し、 前記振動ユニットは、前記マグネットユニットの上方に宙吊り状態で設けられた振動膜と、前記振動膜の前記マグネットユニットに向かう面に設けられ、前記磁気ギャップ内に宙吊り状態で設けられたボイスコイルとを有し、 前記コンデンサーユニットは、前記磁気ギャップの内壁に設けられる第１の極板と、前記磁気ギャップの内壁または前記ボイスコイルの表面に設けられる第２の極板とを有し、前記第１の極板と前記第２の極板とが対向して設けられる、 ことを特徴とするスピーカー。
  2. 前記マグネットユニットは、ベースマグネットと、センターマグネットと、エッジマグネットとを有し、 前記センターマグネットおよび前記エッジマグネットは、前記ベースマグネット上に設けられ、前記エッジマグネットは前記センターマグネットの周囲を取り囲んで配置され、前記センターマグネットと前記エッジマグネットの間のギャップが前記磁気ギャップである、 ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー。
  3. 前記第１の極板が、前記センターマグネットにおける前記磁気ギャップに向かう側面に設けられ、 前記第２の極板が、前記ボイスコイルにおける前記センターマグネットに向かう面に設けられ、あるいは、前記第２の極板が、前記エッジマグネットにおける前記磁気ギャップに向かう側面に設けられる、 ことを特徴とする請求項２に記載のスピーカー。
  4. 前記第１の極板が、前記エッジマグネットにおける前記磁気ギャップに向かう側面に設けられ、 前記第２の極板が、前記ボイスコイルにおける前記エッジマグネットに向かう面に設けられる、 ことを特徴とする請求項２に記載のスピーカー。
  5. 前記第１の極板が、前記磁気ギャップの底面に設けられ、 前記第２の極板が、前記ボイスコイルの底面に設けられる、 ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー。
  6. 前記コンデンサーユニットが複数あり、異なる前記コンデンサーユニットが、前記磁気ギャップ内に間隔を空けて設けられる、 ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー。
  7. 少なくとも２つの前記コンデンサーユニットが、前記マグネットユニットの中心軸線に対して対称して設けられる、 ことを特徴とする請求項６に記載のスピーカー。
  8. 前記第１の極板が、前記第２の極板に向かう面に第１の絶縁層を有し、 前記第２の極板が、前記第１の極板に向かう面に第２の絶縁層を有する、 ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー。
  9. 請求項１～８のいずれか１項に記載のスピーカーの検知に用いられるスピーカーの変位検知方法において、 初期音声信号を供給し、 初期変位保護モデルによって前記初期音声信号を調整して調整音声信号を取得し、前記振動ユニットが前記初期音声信号に応答すると、前記振動ユニットに第１の変位が生じ、前記振動ユニットが前記調整音声信号に応答すると、前記振動ユニットに第２の変位が生じ、前記第２の変位が前記第１の変位以下であり、 前記振動ユニットに前記調整音声信号を入力し、前記調整音声信号に応答して前記振動ユニットが振動を発生し、 前記コンデンサーユニットによって、前記振動ユニットが振動中に静止状態に対して発生した実変位を表す前記振動ユニットの実変位パラメーターを取得し、 前記実変位パラメーターに基づいて前記初期変位保護モデルを調整して、目標変位保護モデルを取得する、 ことを特徴とするスピーカーの変位検知方法。
  10. 前記初期変位保護モデルによって前記初期音声信号を調整するとは、 前記初期音声信号に対応する初期パラメーターと予め設定されたパラメーターを比較し、前記初期パラメーターが前記予め設定されたパラメーターよりも高いと、前記初期パラメーターを低下して調整パラメーターを取得し、前記調整パラメーターに対応する音声信号を前記調整音声信号にし、 前記初期パラメーターが前記予め設定されたパラメーター以下であると、前記初期音声信号を前記調整音声信号にすることである、 ことを特徴とする請求項９に記載の変位検知方法。

Description

クロスリファレンス 本願は、２０２４年０３月１９日に中国において出願された名称が「スピーカー及びスピーカーの変位検知方法」、出願番号が２０２４１０３１５９９４．Ｘである中国特許出願の優先権を主張し、当該出願に記載された内容は全て、本明細書に援用される。 本願の実施形態は、電気-音響変換装置の分野に関し、特に、スピーカー及びスピーカーの変位検知方法に関する。 スピーカーは、発声装置の最も基本的なセルであり、振動ユニットとマグネットユニットとを備え、振動ユニットは、振動膜と、振動膜に固定して連結されたボイスコイルとを有し、ボイスコイルが、マグネットユニットに形成された磁気ギャップに配置される。このような構造のスピーカーでは、ボイスコイルは音声信号を受信すると、マグネットユニットの作動によって振動膜を振動させて周囲の空気を発声させることで、電気エネルギーから音声エネルギーへの変換が実現される。 このようなスピーカーは、低周波条件で動作する場合、製品の最大出力での応用が制限され、高出力では低周波条件で動作するボイスコイルに過大な変位が生じ、過大な変位は歪みを急激に向上させ、ひいてはボイスコイルとマグネットユニットが明らかに擦れたり衝突したりしてしまい、これはスピーカーに回復不能なダメージを与えてしまう。 一又は複数の実施形態は、それに対応する図面を通じて例示的に説明されるが、これらの例示的な説明は、実施形態を限定するものではなく、特に断りのない限り、図面中の図示割合は制限されない。本願の実施形態または従来技術における技術をより明確に説明するために、以下では実施形態に必要な図面を簡単に説明する。なお、以下の説明における図面は、本願の一部の実施形態に過ぎず、当業者であれば、発明的努力をしなくても、これらの図面に基づいてほかの図面を得られることは自明なことである 。 図１は、本願の一実施形態に係る第１種のスピーカーの構成を示す図である。 図２は、本願の一実施形態に係る第２種のスピーカーの構成を示す図である。 図３は、本願の一実施形態に係る第３種のスピーカーの構成を示す図である。 図４は、本願の一実施形態に係る第４種のスピーカーの構成を示す図である。 図５は、本願の一実施形態に係るマグネットユニットの構成を示す図である。 図６は、本願の一実施形態に係る振動ユニットの構成を示す図である。 図７は、本願の一実施形態に係るスピーカーの構成を示す図である。 図８は、本願の一実施形態に係るスピーカーの変位検知方法のフローチャートである。 背景技術から分かるように、スピーカーは変位歪みの問題があり、これにより、ボイスコイルとマグネットユニットの擦れや衝突が起こりやすくなり、ひいてはスピーカーに回復不能ななダメージを与えてしまう。 スピーカーの変位歪みの問題を解消するために、通常、スピーカーのフィッティングメカニックスおよび電気的パラメーターなどのデータに基づいて変位保護モデルをシミュレーションする。スピーカーに音声信号を伝送する前に、まず音声信号を変位保護モデルに入力して調整してから、調整後の音声信号をスピーカーに伝送して、スピーカーを発声させて振動するようにすることにより、ボイスコイルの変位が、予め設定された範囲内にあるようにし、これにより、スピーカーの変位歪みの現象を防止することができる。 しかしながら、スピーカー内の部品は、温度などの使用条件の影響を受けるため、変位保護モデルは実際のスピーカーの使用状況に合わせて音声信号を調整できず、スピーカーに変位ずれが生じてしまう。例えば、環境温度が高いと、振動膜が比較的に柔らかくなり、剛度が低減され、変位が大きくなり、変位保護モデルはリアルタイムに温度環境に応じて更新できず、さらに温度パラメーターの変化による影響に応じて音声信号を調整することができない。また、変位保護モデルのシミュレーション過程においては、通常、複数のサンプルモデルを構築し、複数のサンプルの平均データまたは典型的なサンプルのデータに基づいて変位保護モデルを取得するが、このようにして取得された変位保護モデルは、全てのサンプルのパラメーターに対応することができない。さらに、変位保護モデルは、過去サンプルに基づいて取得されるものであり、ボイスコイルの実変位が変位保護モデルが想定する状況に合致するか否かを判定できず、正確性が悪い。 以上のことから、実際のスピーカーの設計においては、通常、ボイスコイルとマグネットユニットとの間に大きな変位マージンを設定し、例えば、ボイスコイルとマグネットユニットとの間の振幅を０．５ｍｍに設定するが、実際は０．４ｍｍまでしか使用されず、このように、２０％近くの性能が妥協または無駄な状態にある。また、妥協状態であっても、オーバーシフトする場合があり、極端な場合は擦れや衝突などが生じる可能性があり、スピーカーの使用性能および信頼性に挑戦をもたらす。 本願の実施形態は、少なくともスピーカーの信頼性の向上に有利なスピーカーを提供する。 以下、本願の各実施形態について図面を用いて詳述する。しかしながら、当業者にとっては、本願の各実施形態において、多くの技術的細部が記載されているのでは、読者に本願をより十分に理解させるためのものであることは自明なことである。また、これらの技術的細部や以下の各実施形態に基づく様々な変更および修正がなくても、本願が保護しようとする技術案を実現することが可能である。以下、本実施形態にかかるスピーカーについて図面を用いて詳細に説明する。 図１～図４は、本願の一実施形態に係る複数種類のスピーカーの構成を示す図である。 図１～図４に示すように、スピーカーは、マグネットユニット１００と、振動ユニット２００と、コンデンサーユニット３００と、を備える。マグネットユニット１００は、マグネットユニット１００の表面からマグネットユニット１００の内部に向かって凹む磁気ギャップ１０１を有する。振動ユニット２００は、マグネットユニット１００の上方に宙吊り状態で設けられる振動膜２０１と、振動膜２０１のマグネットユニット１００に向かう面に設けられ、磁気ギャップ１０１内に宙吊り状態で設けられるボイスコイル２０２とを有する。コンデンサーユニット３００は、磁気ギャップ１０１の内壁に設けられる第１の極板３０１と、磁気ギャップ１０１の内壁またはボイスコイル２０２の表面に設けられる第２の極板３０２とを有し、第１の極板３０１と第２の極板３０２とが対向して設けられる。 本願の実施形態に係るスピーカーは、マグネットユニット１００と振動ユニット２００とを備える。マグネットユニット１００は、マグネットユニット１００の表面からマグネットユニット１００の内部に向かって凹む磁気ギャップ１０１を有する。振動ユニット２００は、振動膜２０１と、振動膜２０１に固定して連結されたボイスコイル２０２とを有し、ボイスコイル２０２が、マグネットユニット１００に形成された磁気ギャップ１０１に配置される。ボイスコイル２０２は音声信号を受信すると、マグネットユニット１００の作動によって振動膜２０１を振動させて、周囲の空気を発声させることで、電気エネルギーから音声エネルギーへの変換が実現される。スピーカーのコンデンサーユニット３００は、磁気ギャップ１０１の内壁に設けられる第１の極板３０１と、磁気ギャップ１０１の内壁またはボイスコイル２０２の表面に設けられる第２の極板３０２とを有し、第１の極板３０１と第２の極板３０２とが対向して設けられる。スピーカーの発声過程において、ボイスコイル２０２がマグネットユニット１００に対して変位し、これにより、コンデンサーユニット３００の容量値が、第１の極板３０１と第２の極板３０２の対向面積または対向距離に応じて変化し、あるいは、第１の極板３０１と第２の極板３０２の間の誘電体材料の変化に応じて変化し、コンデンサーユニット３００の容量値の変化に基づいてボイスコイル２０２の実変位を算出することができ、ボイスコイル２０２の実変位データから、ボイスコイル２０２のリアルタイムな振動状態を取得することができる。音楽信号が直接スピーカーに出力される場合、ボイスコイルのリアルタイムな振動状態を音楽信号が出力された出力端にフィードバックすることができ、さらに、音楽信号を出力した出力端は、ボイスコイルのリアルタイムな振動状態に応じて音楽信号に対応するパラメーターを調整することで、ボイスコイル２０２の変位が大き過ぎて擦れや衝突が発生することを回避でき、スピーカーの信頼性を向上させることができる。音楽信号が変位保護モデルによって調整されてからスピーカーへ出力される場合、ボイスコイル２０２のリアルタイムな振動状態を変位保護モデルにフィードバックすることができ、さらに、変位保護モデルはリアルタイムにアルゴリズムの正確度を調整することができ、これにより、変位保護モデルは、ボイスコイル２０２の次のタイミングでの変位をより正確に予測してより正確な調整音楽信号を出力することができる。これによって、ボイスコイル２０２の変位が大き過ぎて擦れや衝突が発生することを回避して、スピーカーの信頼性を向上させる。 図１～図４に示すように、一部の実施形態において、マグネットユニット１００は、ベースマグネット１０４と、センターマグネット１０３と、エッジマグネット１０２を有し、センターマグネット１０３およびエッジマグネット１０２は、ベースマグネット１０４上に設けられ、エッジマグネット１０２はセンターマグネット１０３の周囲を取り囲んで配置され、センターマグネット１０３とエッジマグネット１０２との間のギャップは、磁気ギャップ１０１になる。 一部の実施形態において、エッジマグネット１０２は、１つのリング状マグネットであってもよく、複数の個別のマグネットから構成されてもよい。 ベースマグネット１０４の材質、センターマグネット１０３の材質、及びエッジマグネット１０２の材質としては、フェライト材、ネオジム-鉄-ホウ素材、またはアルミニウム-ニッケル-コバルト磁性材を用いることができる。 図５は、本願の一実施形態に係るマグネットユニットの構成を示す図である。 図５に示すように、一部の実施形態において、マグネットユニット１００は、センターマグネットプレート１０５と、エッジマグネットプレート１０６とをさらに有し、センターマグネットプレート１０５は、センターマグネット１０３におけるベースマグネット１０４から離反する面に設けられ、エッジマグネットプレート１０６は、エッジマグネット１０２におけるベースマグネット１０４から離反する面に設けられ、センターマグネットプレート１０５とエッジマグネットプレート１０６との間のギャップが磁気ギャップ１０１になる。 このように構成される場合、第１の極板は、センターマグネットプレートにおける磁気ギャップに向かう内壁またはエッジマグネットプレートにおける磁気ギャップに向かう内壁に設けることができる。第１の極板の面積を増大させ、コンデンサーユニットの検知安定性を向上させるために、第１の極板は、センタマグネットにおける磁気ギャップに向かう内壁およびセンターマグネットプレートにおける磁気ギャップに向かう内壁に設けることができ、あるいは、第１の極板は、エッジマグネットプレートにおける磁気ギャップに向かう内壁およびエッジマグネットにおける磁気ギャップに向かう内壁に設けることができる。 センターマグネットプレート１０５の材質及びエッジマグネットプレート１０６の材質としては、フェライト材、ネオジ-鉄-ホウ素材、またはアルミニウム-ニッケル-コバルト磁性材を用いることができる。 一部の実施形態において、ベースマグネット１０４とエッジマグネット１０２とは一体構造でもよく、あるいは、ベースマグネット１０４とエッジマグネット１０２とは互いに独立した構造でもよい。 一部の実施形態において、ベースマグネットとエッ