專利名稱：混合執(zhí)行器、揚(yáng)聲器設(shè)備和音頻輸出方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于音頻信號(hào)對例如傳聲膜施加振動(dòng)以獲得音頻 輸出的混合執(zhí)行器、揚(yáng)聲器設(shè)備和音頻輸出方法。具體地講，本發(fā)明 涉及這樣一種混合執(zhí)行器等，在這種混合執(zhí)行器中提供一種混合結(jié) 構(gòu)，在這種混合結(jié)構(gòu)中，具有輸出由于磁致伸縮元件的膨脹和收縮所
引起的位移的位移傳遞單元(displacement transmitting unit)的磁 致伸縮執(zhí)行器單元固定到動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng)部分，從而使得該位移 傳遞單元的位移輸出的方向變得與該可移動(dòng)部分的位移方向相同，由 此能夠令人滿意地獲得寬帶音頻輸出。
背景技術(shù)：
到目前為止，如例如專利文獻(xiàn)l中所述，利用》茲致伸縮執(zhí)行器驅(qū) 動(dòng)傳聲膜以獲得音頻輸出的揚(yáng)聲器設(shè)備是已知的。磁致伸縮執(zhí)行器是
近些年來，關(guān)于磁致伸縮元件，已經(jīng)出現(xiàn)了超級(jí)磁致伸縮元件，其 中，這種超級(jí)磁致伸縮元件的形狀所能夠改變的程度至多可以是之前 現(xiàn)有的磁致伸縮元件的形狀所能夠改變的程度的大約100倍。由于產(chǎn) 生了大的應(yīng)力，所以磁致伸縮執(zhí)行器的優(yōu)點(diǎn)在于即使磁致伸縮執(zhí)行 器的尺寸較小，根據(jù)要使其振動(dòng)的傳聲膜，仍然能夠獲得相對大的音 頻輸出。
這個(gè)磁致伸縮執(zhí)行器由于磁場的變化而會(huì)發(fā)生尺寸變化，并且響 應(yīng)位移輸出以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。本文中，在處理音頻信號(hào)的的情況下，考 慮聲音壓力。注意本文中，由于聲音壓力與加速度成比例，所以考 慮磁致伸縮執(zhí)行器的加速度輸出響應(yīng)。如圖12的曲線a所示，磁致 伸縮執(zhí)行器的加速度輸出響應(yīng)展示了不斷增長的特征。因此，在磁致伸縮執(zhí)行器中，缺點(diǎn)在于在低頻范圍內(nèi)聲音壓力較低并且在低頻范 圍內(nèi)產(chǎn)生的畸變相對較大。
到目前為止，如例如專利文獻(xiàn)2所述，為了克服磁致伸縮執(zhí)行器 的缺點(diǎn)，構(gòu)思了具有包括磁致伸縮執(zhí)行器和動(dòng)團(tuán)執(zhí)行器的混合結(jié)構(gòu)的 揚(yáng)聲器設(shè)備。
專利文獻(xiàn)1:日本未審專利申請公開No. 04-313999 專利文獻(xiàn)2:日本未審專利申請公開No. 2004-36396
發(fā)明內(nèi)容
在上述專利文獻(xiàn)2中描述的揚(yáng)聲器設(shè)備中，磁致伸縮執(zhí)行器的磁 路中的磁通量通路與動(dòng)圏執(zhí)行器的磁路中的磁通量通路不會(huì)彼此分 離。因此，在動(dòng)圏執(zhí)行器的磁路中的》茲通量通路中插入了磁導(dǎo)率低至 約8的磁致伸縮元件，并且即使這個(gè)動(dòng)圏執(zhí)行器由低頻范圍音頻信號(hào) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，仍不能夠充分獲得與低頻范圍音頻信號(hào)對應(yīng)的位移輸出， 從而在低頻范圍內(nèi)產(chǎn)生微弱音頻輸出。
本發(fā)明的目的在于提供一種令人滿意地獲得寬帶音頻輸出的能力。
本發(fā)明的概念存在于 一種混合執(zhí)行器，該混合執(zhí)行器的特征在于 包括
磁致伸縮執(zhí)行器單元，該磁致伸縮執(zhí)行器單元包括磁致伸縮元 件、第一磁路和磁場產(chǎn)生線圏，其中，該第一磁路具有磁體并且對該 磁致伸縮元件施加》茲偏置(magnetic bias)，該磁場產(chǎn)生線圏在該磁 致伸縮元件的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁場，并且該磁致伸縮執(zhí)行器單 元還包括位移傳遞單元，其中，該位移傳遞單元輸出由于該磁致伸縮
元件的膨脹和收縮所引起的位移；以及
動(dòng)圏執(zhí)行器，該動(dòng)圏執(zhí)行器包括可移動(dòng)部分和第二磁路，其中， 該可移動(dòng)部分附接有音圏，該第二磁路具有磁體并且在該音圏中產(chǎn)生 互連的石茲通量，
其中，該磁致伸縮執(zhí)行器單元固定到該動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng)部分從而使得該位移傳遞單元的位移輸出的方向變得與該可移動(dòng)部分的位 移方向相同。
在本發(fā)明中，磁致伸縮執(zhí)行器單元包括磁致伸縮元件。通過具有 磁體的第一磁路對這個(gè)磁致伸縮元件提供磁偏置。在這種情況下，該 磁致伸縮元件插入在第一磁路中的磁通量通路中。施加該磁偏置能夠 使得磁致伸縮元件預(yù)先進(jìn)行一定程度的膨脹，并且能夠使得磁致伸縮 元件在由磁場產(chǎn)生線圏產(chǎn)生的磁場中既能夠進(jìn)行膨脹又能夠進(jìn)行收 縮。
通過磁場產(chǎn)生線圈在磁致伸縮元件的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁 場。通過使得響應(yīng)于例如高頻范圍(第一頻帶)中的音頻信號(hào)的電流 在這個(gè)磁場產(chǎn)生線圏中進(jìn)行流動(dòng)，磁致伸縮元件根據(jù)高頻范圍音頻信 號(hào)進(jìn)行膨脹和收縮。由于磁致伸縮元件的膨脹和收縮所引起的位移從 位移傳遞單元輸出。在這種情況下，在由于磁致伸縮元件的膨脹和收 縮所引起的位移由位移放大裝置進(jìn)行放大以后，這個(gè)位移直接或間接 地轉(zhuǎn)移到位移傳遞單元。
另外，動(dòng)圏執(zhí)行器包括附接有音圏的可移動(dòng)部分。通過具有磁體 的第二磁路在這些音圏中產(chǎn)生互連的磁通量。通過使得基于例如低頻 范圍(在低于第一頻帶的一側(cè)上的第二頻帶，該第二頻帶的一部分可 能與第一頻帶交疊)中的音頻信號(hào)的電流在音圏中進(jìn)行流動(dòng)，可移動(dòng) 部分在軸向方向上通過洛倫茲力產(chǎn)生位移。
上述的磁致伸縮執(zhí)行器單元固定到可移動(dòng)部分，從而使得位移傳
樣，可移動(dòng)部分在軸向方向上的位移也傳遞到上述的磁致伸縮執(zhí)行器 單元的位移傳遞單元。因此，從位移傳遞單元獲得了由于磁致伸縮元 件的膨脹和收縮所引起的位移輸出(例如，響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào) 的位移輸出)，此外，還以這樣的方式獲得了與動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng) 部分的位移對應(yīng)的位移輸出(例如，響應(yīng)于低頻范圍音頻信號(hào)的位移
輸出)即，其中，這兩種位移輸出在位移傳遞單元處疊加在一起。 上述的磁致伸縮執(zhí)行器單元的位移傳遞單元直接或間接地與傳聲膜相接以構(gòu)造揚(yáng)聲器設(shè)備。例如利用平面膜或管狀膜作為傳聲膜。在 利用平面膜的情況下，上述的位移傳遞單元與平面膜的表面相接。
另外，在利用管狀膜的情況下，上述的位移傳遞單元與管狀膜的 端表面相接。在這種情況下，由于傳聲膜由執(zhí)行器進(jìn)行激勵(lì)以在表面 方向(與表面平行的方向)上具有振動(dòng)分量的方式進(jìn)行振動(dòng)，所以基 于音頻信號(hào)的彈性波沿著傳聲膜在表面方向上進(jìn)行傳播。然后，隨著 這個(gè)彈性波沿著傳聲膜進(jìn)行傳播，所以從縱波到橫波再到縱波的模式 變換被重復(fù)以產(chǎn)生組合的縱橫波。傳聲膜的表面法向方向(與表面垂 直的方向)上的振動(dòng)由橫波進(jìn)行激勵(lì)，并且聲波從傳聲膜的表面輻射 到外部，由此獲得了音頻輸出。
傳聲膜被激勵(lì)以在它的表面方向上具有振動(dòng)分量的方式進(jìn)行振 動(dòng)。因此，在振動(dòng)激勵(lì)點(diǎn)處不會(huì)產(chǎn)生大的橫波，并且與從其它位置輻 射的聲波相比較而言，從這個(gè)振動(dòng)激勵(lì)點(diǎn)輻射的聲波不會(huì)感覺為顯著 大的聲音，這有利于聲音局限在整個(gè)傳聲膜上。能夠獲得擴(kuò)展的聲音 圖像。
如上所述，獲得由于磁致伸縮執(zhí)行器單元所引起的位移輸出和由 于動(dòng)圏執(zhí)行器所引起的位移輸出，以便使其在磁致伸縮執(zhí)行器單元的 位移傳遞單元處進(jìn)行彼此疊加。因此，傳聲膜通過由于這兩個(gè)執(zhí)行器 所引起的位移輸出進(jìn)行振動(dòng)，并且獲得了音頻輸出。例如，磁致伸縮 執(zhí)行器單元由高頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且動(dòng)圏執(zhí)行器由低頻范圍 音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由此從傳聲膜令人滿意地獲得了寬帶音頻信號(hào)。 另外，在這種情況下，由于這兩個(gè)執(zhí)行器所引起的位移輸出從磁致伸 縮執(zhí)行器單元的稱作位移傳遞單元的單一驅(qū)動(dòng)點(diǎn)傳遞到傳聲膜，并且 獲得了相干的音頻輸出。
注意磁致伸縮執(zhí)行器單元的第一磁路中的磁通量通路與動(dòng)圏執(zhí) 行器的第二磁路中的磁通量通路可以部分地共享。在這種情況下，磁 致伸縮元件被設(shè)計(jì)為構(gòu)成第一磁路的磁通量通路，并且磁偏置施加到 磁致伸縮元件。另一方面，磁致伸縮元件沒有設(shè)計(jì)為構(gòu)成第二磁路的 磁通量通路，從而使得低磁導(dǎo)率的磁致伸縮元件不會(huì)不利地影響動(dòng)圏執(zhí)行器的位移操作。因此，這兩個(gè)磁通量通路的部分共享實(shí)現(xiàn)了輕重 量和小巧設(shè)計(jì)。這兩個(gè)磁通量通路的部分共享還允許由第一磁路和第 二磁路共享磁體以實(shí)現(xiàn)低成本構(gòu)型。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種混合結(jié)構(gòu)，在這種混合結(jié)構(gòu)中，包括輸 出由于磁致伸縮元件的膨脹和收縮所引起的位移的位移傳遞單元的磁 致伸縮執(zhí)行器單元固定到動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng)部分，從而使得位移傳 遞單元的位移輸出的方向變得與可移動(dòng)部分的位移方向相同，并且能 夠令人滿意地獲得寬帶音頻輸出。
圖l是示出作為一種實(shí)施例的混合執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是用于解釋混合執(zhí)行器的操作的視圖。
圖3是示出混合執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖4是示出利用混合執(zhí)行器的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖5是示出利用混合執(zhí)行器的另一種揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖6是示出利用混合執(zhí)行器的不同的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖7是示出利用混合執(zhí)行器的不同的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。
圖8是示出利用混合執(zhí)行器的不同的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的頂視圖。
圖9是示出利用混合執(zhí)行器的不同的揚(yáng)聲器設(shè)備的結(jié)構(gòu)的底視圖。
圖IO是示出混合執(zhí)行器固定到接收孔的狀態(tài)的視圖。 圖11是示出四個(gè)混合執(zhí)行器和揚(yáng)聲器單元的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的 視圖。
圖12是通過比較示出磁致伸縮執(zhí)行器、動(dòng)圏執(zhí)行器和混合執(zhí)行 器的頻率特征(加速度響應(yīng)輸出)的視圖。圖13是示出作為另一種實(shí)施例的混合執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的截面圖。 圖14是示出作為另一種實(shí)施例的混合執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)的截面圖。 附圖標(biāo)記i兌明
100A、 100B、 100C是混合執(zhí)行器；110是磁致伸縮執(zhí)行器； 110A是磁致伸縮執(zhí)行器單元；lll是磁致伸縮元件；112是磁場產(chǎn)生 線圏；113是驅(qū)動(dòng)桿；114是接收單元；115是彈簧；116是鋁殼； 117是固定板；118是環(huán)狀磁體；119是管狀磁軛；120是開口 ； 131a、 131b是音圏；132是可移動(dòng)部分；133是環(huán)狀磁體；134是管 狀磁軛；135a、 135b是阻尼器；150是CD播放器；151是數(shù)字信號(hào) 處理器；152是放大器；153、 155是高通濾波器；154、 157是低通 濾波器；156是帶通濾波器；160是磁致伸縮執(zhí)行器；165是動(dòng)圏執(zhí) 行器；171是磁致伸縮元件；172是磁場產(chǎn)生線圏；173是極片； 174a、 174b是圓盤狀磁軛；175a、 175b是環(huán)狀磁軛；176a、 176b是 阻尼器；177是圓盤狀構(gòu)件；178a、 178b是音圏；179是固定板； 180是環(huán)狀磁體；181是管狀磁軛；190是位移放大裝置；190a是位 移傳遞單元；200A到200C是揚(yáng)聲器設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖l所示的截面圖示 出了作為一種實(shí)施例的混合執(zhí)行器100A的結(jié)構(gòu)?；旌蠄?zhí)行器100A 包括磁致伸縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130，其中，該磁致伸縮執(zhí)行 器110構(gòu)成磁致伸縮執(zhí)行器單元。
磁致伸縮執(zhí)行器110構(gòu)造如下磁致伸縮執(zhí)行器110包括桿狀磁 致伸縮元件lll、磁場產(chǎn)生線圏(螺線管線圏)112、驅(qū)動(dòng)桿113、接 收單元114、彈簧115和鋁殼116，其中，該桿狀^茲致伸縮元件111 在縱向方向上進(jìn)行膨脹和收縮；該磁場產(chǎn)生線圏(螺線管線圏)112 在該磁致伸縮元件111的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁場；該驅(qū)動(dòng)桿113 用作可移動(dòng)構(gòu)件，連接到該磁致伸縮元件111的一端并且傳遞在這一 端獲得的位移輸出；接收單元114接收該磁致伸縮元件111和該磁場產(chǎn)生線圏112;該彈簧115對該磁致伸縮元件111施加物理偏壓(動(dòng) 態(tài)偏壓)；該鋁殼116覆蓋該整個(gè)磁致伸縮執(zhí)行器110。本文中，驅(qū) 動(dòng)桿113構(gòu)成位移傳遞單元，該位移傳遞單元輸出通過磁致伸縮元件 111的膨脹和收縮所產(chǎn)生的位移。
接收單元114包括固定板117、環(huán)狀磁體(永久磁體)118和管 狀磁軛119。磁致伸縮元件111的另一端固定到固定板117，并且磁 致伸縮元件111由固定板117進(jìn)行支撐。如上所述，磁致伸縮元件 111的一端連接到驅(qū)動(dòng)桿113。磁場產(chǎn)生線圏112同樣固定在固定板 117上，從而定位在磁致伸縮元件111的周圍。
另外，三個(gè)環(huán)狀磁體118和兩個(gè)管狀磁軛119交替堆疊并固定在 固定板117上，從而定位在磁致伸縮元件111和磁場產(chǎn)生線圏112的 周圍。本文中，固定板117、環(huán)狀》茲體118和管狀磁輒119與磁致伸 縮元件111和驅(qū)動(dòng)桿113—起構(gòu)成一個(gè)磁路(第一磁路)。
在這種情況下，石茲致伸縮元件111處于插入這條磁路中的磁通量 通路中的狀態(tài)。提供這條》茲路以對》茲致伸縮元件111施加^茲偏置(靜 態(tài)偏壓)。施加該磁偏置能夠使得磁致伸縮元件預(yù)先進(jìn)行一定程度的 膨脹，并且能夠使得磁致伸縮元件在由磁場產(chǎn)生線圏112產(chǎn)生的磁場 中既能夠進(jìn)行膨脹又能夠進(jìn)行收縮。固定板117、管狀磁軛119以及 驅(qū)動(dòng)桿113由鐵磁性材料組成，由此有利于有效地將磁偏置施加到磁 致伸縮元件111。
鋁殼116的外形是筒狀的，并且在內(nèi)部容納上述的磁致伸縮元件 111、》茲場產(chǎn)生線圏112、驅(qū)動(dòng)桿113和接收單元114 (固定板117、 環(huán)狀》茲體118和管狀磁輒119)。圓形開口 120位于鋁殼116的表面 的中心處，并且靠近上述的磁致伸縮元件111的一端。上述的驅(qū)動(dòng)桿 113的尖端經(jīng)由該開口 120伸到外部。
彈簧115布置在設(shè)置開口 120的鋁殼116的表面與驅(qū)動(dòng)桿113之 間。彈簧115在從一端到另一端進(jìn)行延伸的方向上將預(yù)定量值的作用 力作為上述的物理偏壓(動(dòng)態(tài)偏壓)施加到磁致伸縮元件111。由 此，增強(qiáng)了磁致伸縮元件111的位移輸出的線性。磁致伸縮執(zhí)行器110按照上述方式進(jìn)行構(gòu)造。使得響應(yīng)于高頻范 圍音頻信號(hào)(音頻信號(hào)的高頻范圍成分)的電流在磁場產(chǎn)生線圏112 中進(jìn)行流動(dòng)以在磁致伸縮元件111的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁場，從 而使得磁致伸縮元件111根據(jù)高頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行膨脹和收縮，并 且在磁致伸縮元件111的一端即驅(qū)動(dòng)桿113的尖端處獲得響應(yīng)于高頻 音頻信號(hào)的位移輸出。
動(dòng)圏執(zhí)行器130包括可移動(dòng)部分132以及環(huán)狀磁體133和管狀磁 軛134，其中，該可移動(dòng)部分132的外圍附接有音圏(動(dòng)圏)131a和 131b，該環(huán)狀磁體133和管狀磁軛134沿著可移動(dòng)部分132的外圍進(jìn) 行布置。可移動(dòng)部分132由圓形管狀鐵磁性材料例如鐵形成，其中， 該圓形管狀鐵磁性材料的中心部分是中空的。
環(huán)狀磁體133被設(shè)計(jì)為夾在兩個(gè)管狀磁軛134之間，并且環(huán)狀磁 體133和兩個(gè)管狀磁軛134堆疊在一起。環(huán)狀磁體133和管狀磁軛 134與上述的可移動(dòng)部分132 —起構(gòu)成了一個(gè)磁路(第二磁路)。這 條磁路在音圏131a和131b中產(chǎn)生互連磁通量。與上述磁致伸縮執(zhí)行 器110的管狀磁軛119 一樣，管狀磁軛134由鐵磁性材料組成，由此 能夠有效地產(chǎn)生互連磁通量。
注意由于在附接到可移動(dòng)構(gòu)件132的上端和下端的音圏131a 和131b的各自位置處的磁通量方向彼此相反，所以這兩個(gè)音圏被j殳 計(jì)為具有相反的纏繞方向，從而能夠使得在音圏131a和131b處產(chǎn)生 的洛倫茲力處于相同方向。
阻尼器135a安裝在可移動(dòng)部分132的上外圍部分與上管狀磁軛 134的上表面之間，并且阻尼器135b安裝在可移動(dòng)部分132的下外 圍部分與下管狀磁輒134的下表面之間。由此，可移動(dòng)部分132按照 可移置方式固定到固定部分(環(huán)狀磁體133和管狀磁軛134進(jìn)行堆疊 的部分)。
動(dòng)圏執(zhí)行器130按照上述方式進(jìn)行構(gòu)造。使得響應(yīng)于低頻范圍音 頻信號(hào)(音頻信號(hào)的低頻范圍成分)的電流在音圏131a和131b中進(jìn) 行流動(dòng)，從而使得由于洛倫茲力可移動(dòng)部分132根據(jù)低頻范圍音頻信號(hào)在軸向方向上(與磁致伸縮執(zhí)行器110的磁致伸縮元件111的膨脹
和收縮方向相同)產(chǎn)生位移。
上述的磁致伸縮執(zhí)行器110同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移 動(dòng)部分132。從而，驅(qū)動(dòng)桿113的位移輸出的方向變得與可移動(dòng)部分 132的位移方向相同。在這種情況下，例如，磁致伸縮執(zhí)行器110的 固定板117側(cè)接合并固定到可移動(dòng)部分132的上表面?zhèn)?。注意本?使用的術(shù)語"同軸"是指磁致伸縮執(zhí)行器110的中心軸與動(dòng)圏執(zhí)行器 130的中心軸彼此對準(zhǔn)或基本對準(zhǔn)。
磁致伸縮執(zhí)行器110同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分 132，由此在該軸向方向上可移動(dòng)部分132的位移也會(huì)傳遞到上述的 磁致伸縮執(zhí)行器110的磁致伸縮元件111。因此，在磁致伸縮元件 111的一端即在驅(qū)動(dòng)桿113的尖端處，如圖2所示，獲得了由上述的 磁致伸縮執(zhí)行器110自身產(chǎn)生的響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出 DPm，此外，還以這樣的方式獲得了由動(dòng)圏執(zhí)行器130產(chǎn)生的響應(yīng) 于低頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出DPv:即，其中，該位移輸出DPv 疊加在該位移輸出DPv之上。
注意圖2示出了一種狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，動(dòng)圏執(zhí)行器130的 固定部分(由環(huán)狀磁體133和管狀磁軛134組成的堆疊部分)例如經(jīng) 由固定板122置于桌子上。
圖3示出了上述的磁致伸縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130的驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)。
來自例如用作音樂信號(hào)源的CD (壓縮盤)播放器150的音頻信 號(hào)SA被提供給DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)151，并且執(zhí)行混合執(zhí)行器 校正即關(guān)于磁致伸縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130的輸出特征的校正 處理等等。
在經(jīng)歷DSP 151的校正處理以后的音頻信號(hào)SA由放大器152進(jìn) 行放大。然后，在通過在放大器152中進(jìn)行放大而獲得的信號(hào)電流 中，高頻范圍成分(例如，2kHz到20kHz的成分)通過由電容器和 線圏組成的高通濾波器(HPF) 153進(jìn)行提取，并且提供給磁致伸縮執(zhí)行器110的磁場產(chǎn)生線圏112。
在通過在放大器152中進(jìn)行放大而獲得的信號(hào)電流中，低頻范圍 成分(例如，350Hz到2kHz的成分)另外通過由線圏和電容器組成 的低通濾波器(LPF) 154進(jìn)行提取，并且提供給動(dòng)圏執(zhí)行器130的 音圏131a和131b。高頻范圍和低頻范圍可以彼此部分重疊。例如， 高頻范圍是2kHz到20kHz， ^f氐頻范圍是350Hz到3kHz，諸如此 類。
在圖3所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，高通濾波器153和低通濾波器154布 置在單一放大器152的輸出側(cè)，從而能夠分離出高頻范圍成分和低頻 范圍成分，然后，這些高頻范圍成分和低頻范圍成分分別提供給線 圏。作為另一種選擇，可以提供一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，從DSP 151分離并輸出高頻范圍成分和低頻范圍成分，然后這些成分由不同 的放大器進(jìn)行放大并且分別提供給線圏。接下來，將描述利用圖l所 示的混合執(zhí)行器100A的揚(yáng)聲器設(shè)備。圖4示出了利用混合執(zhí)行器 100A的揚(yáng)聲器設(shè)備200A。揚(yáng)聲器設(shè)備200A利用平面膜210作為傳 聲膜。
在揚(yáng)聲器設(shè)備200A中，混合執(zhí)行器100A的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端 接合或按照螺紋方式固定到平面膜210的表面。在這種情況下，通過 混合執(zhí)行器100A的慣性力，混合執(zhí)行器100A激勵(lì)平面膜210進(jìn)行 振動(dòng)。
如上所述，在磁致伸縮執(zhí)行器110由高頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 并且動(dòng)圏執(zhí)行器130由低頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，平面膜 210通過響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出DPm和響應(yīng)于低頻范 圍音頻信號(hào)的位移輸出DPv進(jìn)行振動(dòng)，其中，該位移輸出DPm和該 位移輸出DPv按照上述方式在磁致伸縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的 尖端處獲得，并且由此從平面膜210獲得了寬帶音頻輸出。
圖5示出了利用混合執(zhí)行器100的揚(yáng)聲器設(shè)備200B。與圖4所 示的揚(yáng)聲器設(shè)備200A —樣，揚(yáng)聲器設(shè)備200B利用平面膜210作為 傳聲膜。在揚(yáng)聲器設(shè)備200B中，在混合執(zhí)行器100A的驅(qū)動(dòng)桿113的尖 端與平面膜210的平面相接的狀態(tài)下利用固定構(gòu)件220將動(dòng)圏執(zhí)行器 130的固定部分(由環(huán)狀磁體133和管狀磁軛134組成的堆疊部分) 固定到平面膜210的表面。在這種情況下，從動(dòng)圏執(zhí)行器130的固定 部分進(jìn)行觀察，磁致伸縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端的位移激勵(lì) 平面膜210進(jìn)行振動(dòng)。
在揚(yáng)聲器設(shè)備200B中，當(dāng)磁致伸縮執(zhí)行器110按照上述方式由 高頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且動(dòng)圏執(zhí)行器130由低頻范圍音頻信號(hào) 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，通過響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出DPm和響應(yīng) 于低頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出DPv對平面膜210進(jìn)行振動(dòng)，其 中，該位移輸出DPm和該位移輸出DPv按照上述方式在磁致伸縮執(zhí) 行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端處獲得，并且由此從平面膜210獲得了 寬帶音頻輸出。
圖6到圖9示出了使用混合執(zhí)行器100的揚(yáng)聲器設(shè)備200C。揚(yáng) 聲器設(shè)備200C利用管230作為傳聲膜。圖6是揚(yáng)聲器設(shè)備200C的 透視圖，圖7是揚(yáng)聲器設(shè)備200C的縱向截面圖，圖8是揚(yáng)聲器設(shè)備 200C的頂視圖，圖9是揚(yáng)聲器設(shè)備200C的底視圖。
揚(yáng)聲器設(shè)備200C包括基座殼(base housing) "1、管2"、混 合執(zhí)行器100A (見圖1和圖2)和揚(yáng)聲器單元234。管232構(gòu)成用作 傳聲膜的管狀膜。
基座殼231例如由合成樹脂形成?；鶜?31整體形成為圓盤 狀，并且在該基座殼231的中心部分處設(shè)置有圓柱形通孔部分23S。 在這個(gè)實(shí)施例中，預(yù)定數(shù)目的支腿部分236 (例如三個(gè)支腿部分 236 )按照相等間隔沿著基座殼231的下外圍側(cè)進(jìn)行直立。
如果支腿部分236的數(shù)目是三個(gè)，則這三個(gè)支腿部分236必需與 安裝表面進(jìn)行接觸，從而與例如提供四個(gè)支腿部分的情況相比較而 言，能夠?qū)崿F(xiàn)更加穩(wěn)定的安裝。另外，由于支腿部分236位于基座殼 231的下表面上，所以基座殼231的下表面能夠與該安裝表面進(jìn)行分 離，從而使得附接到基座殼231的下表面?zhèn)鹊膿P(yáng)聲器單元234的聲波能夠輻射到外部。
管232由預(yù)定材料例如透明丙烯酸材料形成。管232固定到基座 殼231。也就是說，利用金屬L狀角在多個(gè)位置處將管232的下端部 分固定到基座殼231的上表面，例如，在這個(gè)實(shí)施例中，在四個(gè)位置 處將管232的下端部分固定到基座殼231的上表面。作為例子，管 232的尺寸例如為長度1000mm、直徑100mm和厚/復(fù)2mm。
在這種情況下，在L狀角237的一端和另一端具有用于進(jìn)行螺 紋連接的圓孔，在附圖中沒有示出這些圓孔。利用螺釘239將L狀 角237的一端按照螺紋方式固定到基座殼231的上表面?；鶜?31 在內(nèi)部形成有螺紋槽(未示出)，用于與螺釘239的螺紋部分進(jìn)行配 合。在這種情況下，由橡膠等組成的環(huán)狀阻尼構(gòu)件238插入在L狀 角237的一端與基座殼231的上表面之間。
另外，利用螺釘240和螺母241將L狀角237的另一端按照螺 紋方式固定到管232的下端部分。管232的下端部分內(nèi)部形成有圓孔 (未示出)，其中，螺釘240的螺紋部分穿過該圓孔。由橡膠材料等 組成的環(huán)狀阻尼構(gòu)件242和243分別插入L狀角237的另一端與管 232的外表面之間以及螺母241與管232的內(nèi)表面之間。
按照這種方式，在插入有阻尼構(gòu)件238、 242和243的情況下， 能夠阻擋由于混合執(zhí)行器100A所引起的振動(dòng)(彈性波)經(jīng)由管2" 和L狀角237傳播到基座殼231，并且能夠防止聲音局限為朝向基座 殼231。
多個(gè)混合執(zhí)行器100A固定到基座殼231，在本實(shí)施例中，四個(gè) 混合執(zhí)行器100A固定到基座殼231。按照相等間隔沿著管232的下 端部分側(cè)上的圓端表面布置這四個(gè)混合執(zhí)行器100A。在這種情況 下，在基座殼231中形成用于接收混合執(zhí)行器100A的接收孔244。 混合執(zhí)行器100A接收在接收孔244中并且由此固定到基座殼231。
圖10示出了每個(gè)混合執(zhí)行器100A的固定?；旌蠄?zhí)行器100A是 這樣，例如，動(dòng)圏執(zhí)行器130的固定部分(由環(huán)狀磁體133和管狀磁 軛134組成的堆疊部分)接合并且固定到對應(yīng)的一個(gè)接收孔244的內(nèi)壁。這確保動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分132能夠在軸向方向上發(fā) 生位移。
在混合執(zhí)行器100A固定地接收在基座殼231的接收孔244中的 狀態(tài)下，混合執(zhí)行器100A的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端與管232的下端部分 側(cè)上的端表面相接。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)桿113的位移方向被設(shè)置到 與這個(gè)端表面垂直的方向即管232的軸向方向。這個(gè)軸向方向也是管 232的表面方向(與該表面平行的方向)。在這種布置中，混合執(zhí)行 器100A可以從管232的下端部分側(cè)上的端表面激勵(lì)管232以在與這 個(gè)端表面垂直的方向具有振動(dòng)分量的方式進(jìn)行振動(dòng)。
管232和混合執(zhí)行器100A構(gòu)成針對音頻帶的中頻和高頻范圍的 揚(yáng)聲器并且用作高頻揚(yáng)聲器。另一方面，揚(yáng)聲器單元234構(gòu)成針對音 頻帶的低頻范圍的揚(yáng)聲器并且用作低頻揚(yáng)聲器。
例如，利用螺釘(未示出)以這樣的方式將揚(yáng)聲器單元234附接 到與基座殼231的下表面?zhèn)壬系拈_口部分235對應(yīng)的位置，從而使得 揚(yáng)聲器單元234的前側(cè)朝向向下的方向。
在這種情況下，揚(yáng)聲器單元234處于被布置為與管232同軸的狀 態(tài)。從揚(yáng)聲器單元234的前側(cè)輸出的正向相位的聲波從基座殼231的 下表面?zhèn)容椛涞酵獠?。另外，從揚(yáng)聲器單元234的后側(cè)輸出的反相相 位的聲波經(jīng)由開口部分235和管232從管232的上端部分側(cè)輻射到外 部。在這種情況下，管232用作諧振管。
注意例如由橡膠材料等形成的阻尼材料246置于管232的下端 部分側(cè)上的端表面與基座殼231之間。這樣確保通過改善封閉性， 不僅能夠阻擋由磁致伸縮執(zhí)行器100導(dǎo)致的振動(dòng)經(jīng)由管232傳播到基 座殼231,還能夠允許管232令人滿意地用作諧振管。
圖11示出了四個(gè)混合執(zhí)行器100A和揚(yáng)聲器單元234的驅(qū)動(dòng)系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在圖11中，與圖3所示的單元相同的單元用相同的附圖 才示i己示出。
來自例如用作音樂信號(hào)源的CD播放器150的音頻信號(hào)SA提供 給DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)151，然后執(zhí)行混合執(zhí)行器校正即關(guān)于磁致伸縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130的輸出特征的校正處理、關(guān)于揚(yáng) 聲器單元234的輸出特征的校正處理等等。
在經(jīng)歷DSP 151進(jìn)行的校正處理以后的音頻信號(hào)SA由放大器 152進(jìn)行放大。然后，通過在放大器152中進(jìn)行放大所獲得的信號(hào)電 流的高頻范圍成分(響應(yīng)于高頻音頻信號(hào)的電流)例如2kHz到 20kHz的頻率成分由高通濾波器(HPF) 155進(jìn)行提取，并且提供給 磁致伸縮執(zhí)行器110的磁場產(chǎn)生線圏112。
通過在放大器152中進(jìn)行放大所獲得的信號(hào)電流的中頻范圍成分 (響應(yīng)于中頻范圍音頻信號(hào)的電流)例如350Hz到2Hz的頻率成分 另外由帶通濾波器(BPF) 156進(jìn)行提取并且提供給動(dòng)圏執(zhí)行器130 的音圏131a和131b。在放大器152中進(jìn)行放大所獲得的信號(hào)電流的 低頻成分(響應(yīng)于低頻范圍音頻信號(hào)的電流)例如350Hz或更小的 頻率成分另外由低通濾波器(LPF) 157進(jìn)行提取并且提供給揚(yáng)聲器 單元234的線圏。
在圖11所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，僅僅示出了構(gòu)成磁致伸縮執(zhí)行器 110的一個(gè)磁場產(chǎn)生線圏112。然而，由于圖6到圖9所示的揚(yáng)聲器 設(shè)備200C利用四個(gè)混合執(zhí)行器IOOA，所以實(shí)際存在四個(gè)磁場產(chǎn)生 線圏112。另外，由高通濾波器155提取的響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào) 的電流并行提供給這四個(gè)磁場產(chǎn)生線圏112。
同樣地，在圖11所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，盡管僅僅示出了構(gòu)成動(dòng)圏 執(zhí)行器130的一組音圏131a和131b，但是圖6到圖9所示的揚(yáng)聲器 設(shè)備200C利用四個(gè)混合執(zhí)行器IOOA，并且實(shí)際存在四組音圏131a 和131b。另外，由帶通濾波器156提取的響應(yīng)于中頻范圍音頻信號(hào) 的電流并行提供給這四組音圏131a和131b。
將描述圖6到圖9所示的揚(yáng)聲器設(shè)備200C的操作。
如上所述，固定地接收在基座殼231中的四個(gè)混合執(zhí)行器100A 的每個(gè)由磁致伸縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130進(jìn)行構(gòu)成。如上所 述，在磁致伸縮執(zhí)行器110由高頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并且動(dòng)圏執(zhí) 行器130由中頻范圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的情況下，在磁致伸縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端處獲得響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出 和響應(yīng)于中頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出。由于驅(qū)動(dòng)桿113的位移，從 管232的下端部分側(cè)上的端表面對管232進(jìn)行激勵(lì)以通過與這個(gè)端表 面垂直的方向(表面方向)的振動(dòng)分量進(jìn)行振動(dòng)。
在這種情況下，管232的下端部分側(cè)上的端表面由縱波進(jìn)行激 勵(lì)，并且彈性波(振動(dòng))沿著管232在表面方向上進(jìn)行傳播。由于這 個(gè)彈性波沿著管232進(jìn)行傳播，所以從縱波到橫波再到縱波的模式變 換被重復(fù)以產(chǎn)生組合的縱橫波，并且在管232的表面法向方向(與表 面垂直的方向)上的振動(dòng)由橫波進(jìn)行激勵(lì)。由此，聲波從管232進(jìn)行 輻射。也就是說，從管232的外表面獲得與高頻范圍音頻信號(hào)和中頻 范圍音頻信號(hào)對應(yīng)的高頻范圍的音頻輸出。
另外，附接到基座殼231的下表面?zhèn)鹊膿P(yáng)聲器單元234由低頻范 圍音頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。從揚(yáng)聲器單元234的前側(cè)獲得低頻范圍音頻輸 出(正向相位)，并且這個(gè)音頻輸出從基座殼231的下表面?zhèn)容椛涞?外部。另外，從揚(yáng)聲器單元234的后側(cè)獲得低頻范圍音頻輸出(反相 相位)，并且這個(gè)音頻輸出經(jīng)由開口部分235和管232從管232的上 端部分側(cè)輻射到外部。
在圖6到圖9所示的揚(yáng)聲器設(shè)備200C中，由高頻和中頻范圍音 頻信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的混合執(zhí)行器100A適于從管232的下端部分側(cè)上的 端表面對管232進(jìn)行激勵(lì)以在與這個(gè)端表面垂直的方向(表面方向) 上具有振動(dòng)分量的方式進(jìn)行振動(dòng)。因此，在振動(dòng)激勵(lì)點(diǎn)處沒有產(chǎn)生大 的橫波，并且與從其它位置輻射的聲波相比較而言，來自這個(gè)振動(dòng)激 勵(lì)點(diǎn)的聲波不會(huì)感覺是顯著大的聲音，這有利于聲音局限在管232的 整個(gè)縱向方向上。獲得了擴(kuò)展的聲音圖像。
另外，根據(jù)圖6到圖9所示的揚(yáng)聲器設(shè)備200C，從附接到基座 殼231的下表面?zhèn)鹊膿P(yáng)聲器單元234的前側(cè)獲得的低頻范圍音頻輸出 (正向相位)從基座殼231的下表面?zhèn)容椛涞酵獠浚⑶覐膿P(yáng)聲器單 元234的后側(cè)獲得的低頻范圍音頻輸出(反相相位)經(jīng)由開口部分 235和管232從管232的下端部分側(cè)輻射到外部。這使得能夠感覺到均勻的聲音壓力，并且還使得能夠在管232的縱向方向上的各個(gè)位置 處輸出低頻范圍音頻輸出，這有利于聲音局限在管232的整個(gè)縱向方 向上。由此獲得了擴(kuò)展的聲音圖像。
根據(jù)圖1所示的混合執(zhí)行器100A，如上所述，以這樣的方式獲 得由磁致伸縮執(zhí)行器110所引起的位移輸出和由動(dòng)圏執(zhí)行器130所引 起的位移輸出在構(gòu)成磁致伸縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端(單一 驅(qū)動(dòng)點(diǎn))處彼此進(jìn)行疊加。因此，通過將驅(qū)動(dòng)桿113的尖端與傳聲膜 相接，通過由執(zhí)行器110和130 二者所引起的位移輸出對傳聲膜進(jìn)行 振動(dòng)。通過由第一頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)磁致伸縮執(zhí)行器110以及通 過低于第一頻帶的第二頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)動(dòng)圏執(zhí)行器130，能夠 獲得寬帶音頻輸出(見圖4、圖5和圖6所示的揚(yáng)聲器設(shè)備)。
另外，根據(jù)圖1所示的混合執(zhí)行器100A，如上所述，由磁致伸 縮執(zhí)行器110和動(dòng)圏執(zhí)行器130 二者所引起的位移輸出能夠從磁致伸 縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端(單一驅(qū)動(dòng)點(diǎn))傳遞到傳聲膜，并 且與在這兩個(gè)位移輸出從不同的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)傳遞到傳聲膜所獲得的音頻輸 出的情況相比較而言，能夠獲得更加相干的音頻輸出。
另外，根據(jù)圖1所示的混合執(zhí)行器100A，由于磁致伸縮執(zhí)行器 110構(gòu)造為同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分132,所以與 單獨(dú)動(dòng)圏執(zhí)行器130的低范圍諧振頻率相比較而言獲得了減小的低范 圍諧振頻率，這對于低頻范圍再現(xiàn)來講是有利的。圖12的曲線b示 出了動(dòng)圏執(zhí)行器130的加速度輸出響應(yīng)，并且獲得了低范圍諧振頻率 f0。另一方面，圖12的曲線c示出了混合執(zhí)行器100A的加速度輸出 響應(yīng)，并且獲得了低范圍諧振頻率f0'，其中，發(fā)現(xiàn)該諧振頻率f0'低 于上述的諧振頻率f0。由于磁致伸縮執(zhí)行器110的質(zhì)量被加到動(dòng)圏 執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分132的質(zhì)量，所以混合執(zhí)行器100A中的低 范圍諧振頻率減小。
注意能夠從由圖12的曲線c所示的混合執(zhí)行器100A的加速 度輸出響應(yīng)看出，在混合執(zhí)行器100A中，通過動(dòng)圏執(zhí)行器130克服 磁致伸縮執(zhí)行器110的低頻范圍中的不足的聲音壓力(加速度)。圖12的曲線a示出了磁致伸縮執(zhí)行器110的加速度輸出響應(yīng)。
注意盡管圖4、圖5和圖6所示的揚(yáng)聲器設(shè)備200A、 200B和 200C是磁致伸縮執(zhí)行器110的驅(qū)動(dòng)桿113的尖端與傳聲膜(平面膜 210或用作管狀膜的管232 )直接相接，但是驅(qū)動(dòng)桿113的尖端可以 不與傳聲膜直接相接。
例如，面積大于驅(qū)動(dòng)桿113的尖端的表面的面積的插入片能夠插 入在驅(qū)動(dòng)桿113的尖端與傳聲膜之間。例如，在管(管狀膜)用作傳 聲膜的情況下，可以想到圓盤狀插入片與管的整個(gè)下端表面相接并 且驅(qū)動(dòng)桿113與這個(gè)插入片的下端表面相接。
另外，例如，各種材料的插入片能夠插入在驅(qū)動(dòng)桿113的尖端與 傳聲膜之間。在這種情況下，該插入片的可用材料的例子包括木頭、 鋁、玻璃等等。由于根據(jù)這些材料的不同的唯一振動(dòng)模式，能夠根據(jù) 這些材料獲得不同的音質(zhì)。
接下來，將描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖13所示的截面圖示 出了作為另一個(gè)實(shí)施例的混合執(zhí)行器100B的結(jié)構(gòu)。混合執(zhí)行器 100B包括^f茲致伸縮執(zhí)行器160和動(dòng)圏執(zhí)行器165，其中，該磁致伸 縮執(zhí)行器160構(gòu)成了磁致伸縮執(zhí)行器單元。
混合執(zhí)行器100B包括圓管狀磁致伸縮元件171、磁場產(chǎn)生線圏 (螺線管線圏)172、圓柱狀極片173、圓盤狀鐵磁軛174a和174b 和環(huán)狀鐵磁軛175a和175b，其中，該圓管狀磁致伸縮元件171在縱 向方向上進(jìn)行膨脹和收縮，該磁場產(chǎn)生線圏(螺線管線圏)172布置 在》茲致伸縮元件171內(nèi)部并且在》茲致伸縮元件171的膨和收縮方向 上產(chǎn)生磁場，具有鐵屬性的該圓柱狀極片173布置在磁場產(chǎn)生線圏 172的內(nèi)部，該圓盤狀鐵磁軛174a和174b分別固定地布置在極片 173的兩端，該環(huán)狀鐵/磁軛175a和175b分別固定地布置在磁致伸縮 元件171的兩端。萬茲致伸縮元件171和萬茲場產(chǎn)生線圏172構(gòu)成了磁致 伸縮執(zhí)行器160。
對環(huán)狀磁軛175b進(jìn)行布置從而使得將圓盤狀磁軛174b置于它 的內(nèi)部。阻尼器176b安裝在磁扼175b與,茲軛174b之間，并且磁軛175b按照可移置方式固定到磁軛174b。同樣地，環(huán)狀磁軛175a由 尖端側(cè)上的小直徑部分以及與該小直徑部分相結(jié)合的大直徑部分組 成。對環(huán)狀磁軛175a進(jìn)行布置從而將圓盤狀磁輒174a置于該大直徑 部分內(nèi)部。阻尼器176a安裝在磁軛175a與磁軛174a之間，并且磁 軛175a按照可移置的方式固定到磁軛174a。
磁軛175a和175b構(gòu)成了動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng)部分。如上所 述，由于》茲扼175a和175b分別固定地布置在磁致伸縮元件171的兩 端，所以磁致伸縮執(zhí)行器160同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng) 部分。
磁輒175a還構(gòu)成了磁致伸縮執(zhí)行器160的驅(qū)動(dòng)桿，并且構(gòu)成了 用于將混合執(zhí)行器100B的位移輸出傳遞到傳聲膜的單一驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。例 如，構(gòu)成驅(qū)動(dòng)表面的鋁圓盤構(gòu)件177接合并固定到這個(gè)磁軛175a的 小直徑側(cè)上的尖端表面。本文中，圓盤構(gòu)件177構(gòu)成了位移傳遞單 元，該位移傳遞單元輸出通過磁致伸縮元件111的膨脹和收縮所引起 的位移。
混合執(zhí)行器100B還包括音圏178a和178b、鋁固定板179、環(huán) 狀磁體(永久磁體)180和具有鐵屬性的管狀磁軛181。音圏178a和 178b分別附接到構(gòu)成動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng)部分的環(huán)狀磁軛175a 和175b的外圍。由于在音圏178a和178b的各自位置處磁通量方向 彼此相反，所以將這些音圏178a和178b "^殳計(jì)為具有相反的纏繞方 向，從而使得在音圏178a和178b處產(chǎn)生的洛倫茲力能夠在相同方向 上。
在固定板179的中心處具有圓柱形凸起部分，并且上述的磁軛 174b接合并固定到該凸起部分。在固定板179上，單一環(huán)狀磁體180 和兩個(gè)管狀磁軛181進(jìn)行交替堆疊從而圍繞磁致伸縮元件171和磁場 產(chǎn)生線圏172而置。本文中，位于環(huán)狀磁體180的每側(cè)上的兩個(gè)管狀 磁輒181均設(shè)置有與同磁體180側(cè)相反的一側(cè)成直角的方式進(jìn)行突起 的突起部分，并且該突起部分處于面對音圏178a和178b的狀態(tài)。
本文中，環(huán)狀磁體180和管狀磁輒181與上述的環(huán)狀磁輒175a和175b以及磁致伸縮元件171 —起構(gòu)成了一條磁路(第一磁路)。 在這種情況下，磁致伸縮元件171處于插入這條磁路的磁通量通路中 的狀態(tài)。提供這條磁路以對磁致伸縮元件171施加磁偏置(靜態(tài)偏 壓)。施加該磁偏置能夠使得磁致伸縮元件171預(yù)先進(jìn)行一定程度的 膨脹，并且能夠使得磁致伸縮元件171在由磁場產(chǎn)生線圏172產(chǎn)生的 磁場中既能夠進(jìn)行膨脹又能夠進(jìn)行收縮。
環(huán)狀磁體180和管狀磁扼181與上述的環(huán)狀磁軛175a和175b、 圓盤狀磁軛174a和174b以及極片173—起還構(gòu)成了 一條磁路(第二 磁路)。這條磁路在音圏178a和178b中產(chǎn)生了互連磁通量。由于磁 致伸縮元件171沒有插入到這條第二磁路的磁通量通路中，所以低磁 導(dǎo)率的磁致伸縮元件171不會(huì)不利地影響動(dòng)團(tuán)執(zhí)行器165的位移操 作。
混合執(zhí)行器100B按照上述方式進(jìn)行構(gòu)造。使得響應(yīng)于高頻范圍 音頻信號(hào)(音頻信號(hào)的高頻范圍成分)的電流在構(gòu)成磁致伸縮執(zhí)行器 160的磁場產(chǎn)生線圏172中進(jìn)行流動(dòng)從而在磁致伸縮元件171的膨脹 和收縮方向上產(chǎn)生^f茲場，從而使得> 茲致伸縮元件171能夠根據(jù)高頻范 圍音頻信號(hào)進(jìn)行膨脹和收縮。在環(huán)狀磁軛(驅(qū)動(dòng)桿)175a的一端即 在環(huán)狀磁輒(驅(qū)動(dòng)桿)175a的尖端(驅(qū)動(dòng)表面)處，獲得了與高頻 范圍音頻信號(hào)一致的位移輸出。
另外，使得響應(yīng)于低頻范圍音頻信號(hào)(音頻信號(hào)的低頻成分)的 電流在構(gòu)成動(dòng)圏執(zhí)行器165的音圏178a和178b中進(jìn)行流動(dòng)，從而4吏 得用作可移動(dòng)部分的環(huán)狀磁軛175a和175b能夠根據(jù)低頻范圍音頻信 號(hào)通過洛倫茲力在軸向方向(與磁致伸縮執(zhí)行器160的磁致伸縮元件 171的膨脹和收縮方向相同)上產(chǎn)生位移。
如上所述，提供了一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，環(huán)狀磁軛175a和 175b接合并固定到磁致伸縮元件171的每端并且磁致伸縮執(zhí)行器160 同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng)部分。因此，如上所述，在軸 向方向上用作動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng)部分的磁軛175a和175b的位 移也傳遞到上述的磁致伸縮執(zhí)行器160的磁致伸縮元件171。因此，在磁致伸縮元件171的一端即在環(huán)狀磁輒(驅(qū)動(dòng)桿)175a的尖端 (驅(qū)動(dòng)表面)處，除了獲得由上述的磁致伸縮執(zhí)行器160自身產(chǎn)生的 響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出以外，還以這樣的方式獲得了由 動(dòng)圏執(zhí)行器165產(chǎn)生的響應(yīng)于低頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出即，其 中，該響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出與該響應(yīng)于低頻范圍音頻 信號(hào)的位移輸出一起疊加在該在環(huán)狀磁輒(驅(qū)動(dòng)桿)175a的尖端 (驅(qū)動(dòng)表面)處。
根據(jù)圖13所示的混合執(zhí)行器IOOB，如上所述，在環(huán)狀磁扼(驅(qū) 動(dòng)桿)175a的尖端(單一驅(qū)動(dòng)點(diǎn))處，獲得由磁致伸縮執(zhí)行器160 引起的位移輸出和由動(dòng)圏執(zhí)行器165引起的位移輸出，以使其彼此疊 加在一起。因此，通過將環(huán)狀磁軛175a的尖端與傳聲膜相接，這個(gè) 傳聲膜通過由執(zhí)行器160和165 二者所引起的位移輸出進(jìn)行振動(dòng)。通 過由第一頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)磁致伸縮執(zhí)行器160以及通過由低于 第一頻帶的第二頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)動(dòng)圏執(zhí)行器165，能夠獲得寬 帶音頻輸出(見圖4、圖5和圖6所示的揚(yáng)聲器設(shè)備)。
另外，根據(jù)圖13所示的混合執(zhí)行器100B，如上所述，由磁致伸 縮執(zhí)行器160和動(dòng)圏執(zhí)行器165引起的位移輸出能夠從環(huán)狀磁軛(驅(qū) 動(dòng)桿)175a的尖端(單一驅(qū)動(dòng)點(diǎn))傳遞到傳聲膜，并且與在這兩個(gè) 位移輸出從不同的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)傳遞到傳聲膜的情況所獲得的音頻輸出相比 較而言，能夠獲得更加相干的音頻輸出。
另外，根據(jù)圖13所示的混合執(zhí)行器100B,由于磁致伸縮執(zhí)行器 160構(gòu)造為同軸地固定到動(dòng)圏執(zhí)行器165的可移動(dòng)部分，所以與單獨(dú) 動(dòng)圏執(zhí)行器165的低范圍諧振頻率相比較而言獲得了減小的低范圍諧 振頻率，這對于低頻范圍再現(xiàn)來講是有利的(見圖12)。
另外，根據(jù)圖13所示的混合執(zhí)行器IOOB，用于對磁致伸縮元件 171施加磁偏置的第一^茲路和用于在音圏178a和178b中獲得互連磁 通量的第二磁路在與環(huán)狀磁體180和管狀磁軛181對應(yīng)的部分處進(jìn)行 共享，這有助于輕重量、小型化設(shè)計(jì)。此外，共享磁體180能夠?qū)崿F(xiàn) 低成本構(gòu)型。接下來，將描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖14示出了作為另一 個(gè)實(shí)施例的混合執(zhí)行器100C的結(jié)構(gòu)。在圖14中，與圖1所示的單 元對應(yīng)的單元用相同的附圖標(biāo)記示出，并且省去了對這些單元的詳細(xì) 描述。
對混合執(zhí)行器100C進(jìn)行構(gòu)造從而使得將磁致伸縮執(zhí)行器單元 110A固定到動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分132。另外，對磁致伸縮 執(zhí)行器單元110A進(jìn)行構(gòu)造從而使得將磁致伸縮執(zhí)行器110 (見圖 1)附接到位移放大裝置190。
例如，利用諸如磷青銅的彈性材料形成位移放大裝置190。在這 種情況下，驅(qū)動(dòng)桿113的位移Ad在位移傳遞單元190a中表現(xiàn)為p (p>l)倍的位移，該位移傳遞單元190a是位移放大裝置190中的 與驅(qū)動(dòng)桿113的軸向正交的方向上的部分。
另外，在混合執(zhí)行器100C中，將磁致伸縮執(zhí)行器單元110A設(shè) 計(jì)為固定到動(dòng)圏執(zhí)行器130的可移動(dòng)部分132，從而使得位移傳遞單 元190a的位移輸出的方向變得與可移動(dòng)部分132的位移方向相同， 并且能夠獲得與圖1所示的混合執(zhí)行器100A的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明旨在提供令人滿意地獲得寬帶音頻輸出的性能，并且能夠 應(yīng)用到音頻-視頻設(shè)備中的揚(yáng)聲器設(shè)備等等。
權(quán)利要求
1. 一種混合執(zhí)行器，其特征在于包括磁致伸縮執(zhí)行器單元，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元包括磁致伸縮元件、第一磁路和磁場產(chǎn)生線圈，其中，所述第一磁路具有磁體并且對所述磁致伸縮元件施加磁偏置，所述磁場產(chǎn)生線圈在所述磁致伸縮元件的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁場，并且所述磁致伸縮執(zhí)行器單元還包括位移傳遞單元，其中，所述位移傳遞單元輸出由于所述磁致伸縮元件的膨脹和收縮所引起的位移；以及動(dòng)圈執(zhí)行器，所述動(dòng)圈執(zhí)行器包括可移動(dòng)部分和第二磁路，其中，所述可移動(dòng)部分附接有音圈，所述第二磁路具有磁體并且在所述音圈中產(chǎn)生互連的磁通量，其中，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元固定到所述動(dòng)圈執(zhí)行器的可移動(dòng)部分，從而使得所述位移傳遞單元的位移輸出的方向變得與所述可移動(dòng)部分的位移方向相同。
2. 如權(quán)利要求1所述的混合執(zhí)行器，其特征在于所述磁致伸縮 執(zhí)行器單元由第一頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述動(dòng)圏執(zhí)行器由第二頻 帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)，其中，所述第二頻帶在低于所述第一頻帶的一 側(cè)上。
3. 如權(quán)利要求1所述的混合執(zhí)行器，其特征在于所述磁致伸縮 執(zhí)行器單元還包括位移放大裝置，所述位移放大裝置放大由于所述磁 致伸縮元件的膨脹和收縮所引起的位移并且將所述位移傳遞到所述位 移傳遞單元。
4. 如權(quán)利要求1所述的混合執(zhí)行器，其特征在于所述磁致伸縮 執(zhí)行器單元的第一磁路中的磁通量通路和所述動(dòng)圏執(zhí)行器的第二磁路 中的磁通量通路部分地共享，并且所述磁致伸縮元件構(gòu)成所述第一磁路中的磁通量通路而不構(gòu)成所 述第二磁路中的磁通量通路。
5. —種揚(yáng)聲器設(shè)備，其特征在于包括傳聲膜；以及混合執(zhí)行器，所述混合執(zhí)行器包括用于將位移輸出傳遞到所述傳 聲膜的位移傳遞單元，所述位移傳遞單元設(shè)置為與所述傳聲膜直接或 間接相接，并且基于音頻信號(hào)來驅(qū)動(dòng)所述混合執(zhí)行器， 其中，所述混合執(zhí)行器包括磁致伸縮執(zhí)行器單元，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元包括磁致 伸縮元件、第一磁路和磁場產(chǎn)生線圏，其中，所述第一磁路具有磁體 并且對所述磁致伸縮元件施加磁偏置，所述磁場產(chǎn)生線圏在所述磁致 伸縮元件的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生磁場，并且所述磁致伸縮執(zhí)行器單 元還包括位移傳遞單元，其中，所述位移傳遞單元輸出由于所述磁致 伸縮元件的膨脹和收縮所引起的位移；以及動(dòng)圏執(zhí)行器，所述動(dòng)圏執(zhí)行器包括可移動(dòng)部分和第二磁 路，其中，所述可移動(dòng)部分附接有音圏，所述第二磁路具有磁體并且 在所述音圏中產(chǎn)生互連的磁通量，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元固定到所述動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng)部分的位移方向相同。
6. 如權(quán)利要求5所述的揚(yáng)聲器設(shè)備，其特征在于所述傳聲膜是 平面膜，并且所述混合執(zhí)行器的位移傳遞單元與所述平面膜的表面相接。
7. 如權(quán)利要求5所述的揚(yáng)聲器設(shè)備，其特征在于所述傳聲膜是 管狀膜，并且所述混合執(zhí)行器的位移傳遞單元與所述管狀膜的端表面相接。
8. —種音頻輸出方法，其特征在于包括如下步驟 利用混合執(zhí)行器，所述混合執(zhí)行器包括磁致伸縮執(zhí)行器單元，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元包括磁致伸縮元件、第一磁路和磁場產(chǎn)生線 圏，其中，所述第一磁路具有磁體并且對所述磁致伸縮元件施加磁偏 置，所述磁場產(chǎn)生線圏在所述磁致伸縮元件的膨脹和收縮方向上產(chǎn)生 磁場，并且所述磁致伸縮執(zhí)行器單元還包括位移傳遞單元，其中，所移；以及動(dòng)圏執(zhí)行器，所述動(dòng)圏執(zhí)行器包括可移動(dòng)部分和第二磁路， 其中，所述可移動(dòng)部分附接有音圏，所述第二磁路具有磁體并且在所 述音圏中產(chǎn)生互連的磁通量，其中，所述磁致伸縮執(zhí)行器單元固定到 所述動(dòng)圏執(zhí)行器的可移動(dòng)部分從而使得所述位移傳遞單元的位移輸出 的方向變得與所述可移動(dòng)部分的位移方向相同；將所述混合執(zhí)行器的位移傳遞單元直接或間接地與傳聲膜相接；以及由第一頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述磁致伸縮執(zhí)行器單元，由第二 頻帶中的音頻信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)圏執(zhí)行器，其中，所述第二頻帶在低于 所述第一頻帶的一側(cè)上。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種混合執(zhí)行器(100A)，該混合執(zhí)行器(100A)包括磁致伸縮執(zhí)行器(110)和動(dòng)圈執(zhí)行器(130)，該磁致伸縮執(zhí)行器(110)包括磁致伸縮元件(111)，該動(dòng)圈執(zhí)行器(130)包括可移動(dòng)部分(132)，該可移動(dòng)部分(132)的外圍附接有音圈(131a)和(131b)。該執(zhí)行器(110)固定到該執(zhí)行器(130)的可移動(dòng)部分(132)，從而使得驅(qū)動(dòng)桿(113)的位移輸出的方向變得與這個(gè)可移動(dòng)部分的位移方向相同。由于該執(zhí)行器(110)固定到該執(zhí)行器(130)的可移動(dòng)部分(132)，所以能夠在該驅(qū)動(dòng)桿(113)的尖端處一起獲得由該執(zhí)行器(110)獲得的響應(yīng)于高頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出和由該執(zhí)行器(130)獲得的響應(yīng)于低頻范圍音頻信號(hào)的位移輸出。通過將該驅(qū)動(dòng)桿(113)的尖端與傳聲膜相接，能夠獲得寬帶音頻輸出。
文檔編號(hào)H02N2/00GK101422050SQ20078001367
公開日2009年4月29日 申請日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者大橋芳雄, 瓜生勝, 鈴木伸和 申請人:索尼株式會(huì)社