JPH0761194B2 - 電気・機械振動変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音声信号等の低周波電流
を受けて機械的な振動を発生する電気・機械振動変換器
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、糸電話は自分の話している音声
の音波により糸を振動させ、この振動により相手側に音
声が伝達される。この時の相手側に向かって振動する糸
の振動方向を以下音の伝播方向の振動という。以下に説
明する振動伝達部材は上記糸電話の糸に相当するもので
ある。そこで、電気・機械振動変換器を敷物、ベッド等
の人体載置物に設けられた振動伝達部材に取付けて前記
電気・機械振動変換器に機械的振動を発生させた場合そ
の発生した振動は振動伝達部材を介して人体載置物に伝
達されることになる。

【０００３】しかし、振動伝達部材への振動の与え方に
よっては人体載置物は大面積の振動板となり超大型ウー
ハのようになって不要な低音の音響放射を生ずるという
技術的な問題が内在する。もしも振動伝達部材を介して
電気・機械振動変換器が取付けられた人体載置物がこの
ような不要な低音の音響放射を発生すると、この不要な
低音とスピーカから放射される音とが互いに干渉しあっ
てスピーカから放射される音のバランス（音響）が壊さ
れたり、騒音の原因になったりするので電気・機械振動
変換器としては人体載置物に振動が伝達されても音がで
ないものが要求される。一方、上記音の問題と合わせて
人体への体感を向上させるためには人体載置物への振動
伝達効率のよいものが望まれる。

【０００４】また、電気・機械振動変換器を用いて人体
載置物に振動を伝える場合において、電気・機械振動変
換器自体の振動が直接、人体に当たる位置に電気・機械
振動変換器を取付けると振動が過度に人体に伝わること
もあり違和感が生じる。したがって、電気・機械振動変
換器は振動が人体に直接当らない位置に取付けることが
望ましい。さらに、人体が電気・機械振動変換器を取付
けた部分の上部に位置した場合には電気・機械振動変換
器を人体によって押さえ付けてしまうことになるので人
体ないしは人体載置物への振動伝達に影響を与えたり体
重の押し付け力によりかけられる荷重によっては電気・
機械振動変換器が損傷したりする虞れがある。このよう
な理由により、前記違和感とを合わせ考えて電気・機械
振動変換器の取付位置は電気・機械振動変換器の振動が
直接、人体に当らないところが望まれる。

【０００５】従来、音響装置等から信号を受けてこれを
機械的な振動に変換し、この振動をスピーカあるいはヘ
ッドホンからの音と共に身体に与える体感音響装置は本
発明者等によって研究が進められ、これらに関する多く
の出願がある（特公昭５８−２５１７号公報、特公昭５
７−９２７２号公報、特公昭５８−９６４０号公報、実
公昭６４−６６２２号公報、実公昭５８．４３１６号公
報等参照）。

【０００６】上記従来技術の電気・機械振動変換器は、
円盤状の電気・機械振動変換器の面に直交する方向に振
動が発生するものであり、これを人体載置物の振動伝達
部材に水平に取付けて人体載置物（振動伝達部材）に音
の伝播方向に対して直交する方向の振動（以下この振動
方向の振動を縦振動という）を与えていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の電気・
機械振動変換器は人体載置物に縦振動（振動伝達部材に
音の伝播方向に対し直交する方向の振動）を与える目的
で円盤状の電気・機械振動変換器の面に直交する方向に
振動を発生するように作られていたので、人体載置物、
特に薄く軽いものへの取付けは人体載置物に縦振動を与
える方向、すなわち、電気・機械振動変換器の円盤の面
を人体載置物に添わせて取付ける以外にはそのままでは
取付けることができなかった。このようにして人体載置
物に縦振動を与えると人体載置物は大きな振動板となっ
て、いわゆる超大型ウーハのように作用してスピーカの
放射する音とのバランスを壊したり騒音の原因になると
いう問題が発生した。

【０００８】また、人体載置物を全面にわたって縦振動
させるためには電気・機械振動変換器を人体載置物の平
面の全域に散在するように配置しなければならない。そ
のために人体載置物に人体が乗ると電気・機械振動変換
器の上に人体が位置する場合があり、その場合には違和
感、振動伝達効率の低下および損傷という問題が発生す
る。さらに、振動伝達部材に縦振動を与えて人体載置物
を振動させる場合に、人体載置物が、例えば敷物とかベ
ッドパッドのように薄く軽いものである場合には振動伝
達部材のステフィネスの関係で振動伝達効率が悪くなる
という問題もあった。

【０００９】上記従来の問題の原因は振動伝達部材に縦
振動を与えて人体載置物を縦振動させることにあるとい
うことが実験により解明された。そこで発明者は振動伝
達部材に音の伝播方向の振動（以下横振動という）を与
える電気・機械振動変換器の開発をした。

【００１０】本発明は上記実験に基づいて成されたもの
であり全体形状をより薄型にし、かつ大きな振動を発生
すると共に振動伝達部材に対して横振動を与えるように
した電気・機械振動変換器を提供しようとするものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するための手段として、マグネットを取付けた一対の平
板状のヨークを間隔を開けて連結すると共に、前記一対
のヨークを連結方向に揺動するようにダンパを介してハ
ウジング内に取付け、前記一対のヨークの間に音声信号
等の低周波電流を受けるムービングコイルを、前記ハウ
ジングにコイル軸を直交させて固定し、該ムービングコ
イルは半径方向に積層して平たく巻回し、被巻回部の一
部周面は前記ヨークの対向する辺に沿わせた略長円状に
形成したことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記の構成としたものであるので、ム
ービングコイルに音声電流が流れることにより、各ヨー
クとの近接した周面には平行な磁力線が発生し、相対的
にヨークをムービングコイルから近接遠退させるように
磁気干渉（磁力線の相互作用）が起こり、ヨークはハウ
ジング内で振動する。

【００１３】このとき、ムービングコイルおよびヨーク
は薄形であるので、ハウジングはヨークの振動方向に沿
った薄型とすることができ、ハウジングは薄型平面に沿
った振動（横振動）が出力される。これにより、薄い敷
物などに添わせて簡単に取付けることができ、横振動を
与えることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る電気・機械振動変換器１
を図１ないし図４を用いて説明する。２は十字型をした
巻枠（ボビン・図４）で、この巻枠２の周囲には音声信
号等の低周波電流を受けるワイヤが半径方向に積層され
て平たく巻回され断面形状が略長円状に形成されてい
る。このワイヤは帯状のリボンワイヤを用いているが、
断面４角形状のワイヤを用いてさらに導体占有率を高め
るようにしても良い。そして、このようにワイヤを平た
く巻回して形成したムービングコイル（以下、コイルと
いう）３の長軸に沿う周面に対向して、マグネット４を
挟持した平板状のヨーク５が微小空隙ｄを設けて配設さ
れている。言い換えれば、ヨーク５の辺に沿ってコイル
３の周面が配置され磁気ギャップ５ａが形成される。こ
のヨーク５とコイル３との間の微小空隙ｄの一例を示せ
ば０．３ｍｍないし１ｍｍ程度である。さらに、これら
ヨーク５とコイル３とは同一平面内に配設されている。

【００１５】マグネット４は図４に示すように、ヨーク
５の両側でその極性が互いに逆になるようにしてヨーク
５に挟持されている。そして、コイル３を巻回した巻枠
２は図２に示すようにハウジング６に例えば接着剤等に
より固定されている。また、マグネット４を挟持したヨ
ーク５は図１および図４に示すようにダンパ７によって
ハウジング６に振動自在に浮遊支持されている。本実施
例では巻枠２をハウジング６に固定し、ヨーク５をダン
パ７によって浮遊支持するようにしたがこれを逆にして
もよい。

【００１６】ダンパ７は板にスリット８を形成したもの
であり（図３）、このダンパ７のハウジング６への固定
はハウジング６にボルト９により固定したスペーサ10に
接着等の手段で行なわれている。また、ダンパ７のヨー
ク５への固定は、ダンパ７にボルト11にて固定したボス
12を介して設けた取付部13に接着等の手段で行なわれて
いる。さらに、マグネット４を挟持したヨーク５，５同
士は互に連結部材13Aによって連結されている。

【００１７】なお、コイル３は可及的にアンペアターン
が稼げ、かつ、外形が大きくなり過ぎないようにワイヤ
を巻回したもので、規格のインピーダンスを得るように
している。そして、このコイル３には音響機器（図示せ
ず）の出力信号である音声電流等の低周波電流が流れる
ようになっている。

【００１８】また、ハウジング６としては、この実施例
においては図２に示すように２個の箱14，15を組合わせ
て形成しているが他の構造であってもよく、要はコイル
３、マグネット４、ヨーク５等のすべてを同一平面内に
収容できるものであればよい。

【００１９】このように構成した本実施例の作用を次に
説明する。電気・機械振動変換器１は、ヨーク５に挟持
されたマグネット４の極性が互いに逆になっていること
から図４に矢印で示すように、ヨークには互いに逆方向
の磁力線Ｈが終始発生している。この磁力線Ｈはヨーク
５の磁気ギャップ5aに配置したコイル３にも及んでい
る。その状態で低周波信号源である音響機器から、ロー
パスフィルタを通すなどの信号処理をした音声電流Ｉ
（交流・図１に矢印で示す）をコイル３に流すと、コイ
ル３はヨーク５の磁気回路によって、ヨーク５の磁束に
直角な力Ｆ（図４の矢印）を受けることになる（フレミ
ングの左手の法則）。そして、コイル３に流れる電流Ｉ
の向きが瞬間、瞬間に変わることから、その都度、コイ
ル３も正逆方向の力Ｆを受けることになる。しかし、コ
イル３を巻回した巻枠２はハウジング６に固定されてい
るので、ダンパ７に浮遊支持され、かつ、連結部材によ
って連結されたマグネット４を挟持したヨーク５の総質
量による振動（図４に矢印Ｓで示す）が発生することに
なる。

【００２０】この振動はコイル３とヨーク５とを同一平
面内に配設しているのでハウジング６を平面方向（薄型
の電気・機械振動変換器の面に平行する方向）に振動さ
せることになる。上記コイル３に働く力Ｆは、コイル３
に流れる電流Ｉが図１に矢印で示すように相対向してい
るヨーク５に対して逆方向になっており、また極性を逆
にしてヨーク５に挟持されたマグネット４に生じている
磁力線の方向が互いに逆方向（図４の矢印Ｈ）になって
いることから、同一の方向となり力Ｆが倍加される。さ
らに、図４に示すように、ヨーク５およびマグネット４
の合計された質量がコイルの質量よりはるかに大きいの
で、すなわち、ヨーク５とコイル３の重量比が大きいの
で大きな振動を得ることができる。

【００２１】また、マグネット４を挟持したヨーク５と
コイル３とを同一平面内に配設したことによりハウジン
グの薄型化が可能になる。このように電気・機械振動変
換器１を薄型にし、かつ、前述のように平面方向への振
動を発生することを可能にしたので、薄く軽い敷物など
に電気・機械振動変換器１を添わせて取り付ければ振動
伝達部材及び人体載置物に横振動を与えることが可能と
なる。

【００２２】上記のように、人体載置物の振動伝達部材
に電気・機械振動変換器１を取付け、振動伝達部材に横
振動を与えることによって、振動伝達部材（人体載置
物）はいわゆる音の伝播方向の振動をすることになり、
これにより人体載置物自体は大きな振動板のようにはな
らず、実効的な面積にのみ振動が伝わり不要な低音の音
響放射を減少さすことができる。さらに横振動を与える
ことによって振動伝達部材が薄く軽いものであっても見
かけ上の剛性が高くなって、例えば糸電話の糸の張力が
大きい程音声の伝達が良いのと同様に、振動伝達効率を
高くすることができることになる。すなわち、振動伝達
部材がプラスチック製の網状の薄く軽い材質のようなも
のであっても横振動を与えることによってその振動方向
のスティフネス（剛性力）が等価的に高く保たれること
になり振動伝達効率が向上する。

【００２３】次に、上記実施例の電気・機械振動変換器
１の使用態様を例示して説明する。図５と図６は振動伝
達部材であるネット16とこれを包囲するクッション材17
からなる人体載置物である薄い敷物18に電気・機械振動
変換器１を取付けたものであり電気・機械振動変換器１
は敷物18とほぼ同一の厚さになっている。そしてハウジ
ング６の振動は薄型の電気・機械振動変換器１の面に平
行に発生するので、この電気・機械振動変換器１を敷物
18の縁部に添わせて平行に埋設することによってネット
16に横振動を与えて敷物18に座っている人体にその振動
を体感させることができる（図６参照）。

【００２４】このように横振動をネット16に与えること
により、敷物18は縦振動せず、ウーハのように作用する
ことはない。これによって、不要な低音の音響放射を激
減させることができて人体載置物が横振動しても音はで
ないとう理想状態に近付けることができる。また、この
ように電気・機械振動変換器１を敷物18の縁部に埋設し
て横振動をあたえるので、敷物18全体に横振動が伝播
し、かつ、人体に電気・機械振動変換器１が押されるこ
とはなく、したがって、違和感もなく電気・機械振動変
換器１を損傷することもない。また、図７ないし図９は
図５の構造を示すものであり、図７は一部を切り欠いた
状態の平面図を、図８は図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図
を、さらに図９は図８の矢印Ｅで示す部分を拡大した断
面図を示している。

【００２５】図10および図11に示すものは大きな面積の
敷物18の両端に電気・機械振動変換器１を装着したもの
であり、この場合も図５に示すものと同様に、ウーハの
ように作用することはなく振動伝達効率も向上する。ま
た、電気・機械振動変換器１を敷物18の縁部に埋設して
あるので、人体に押されることもなく、また、それによ
る違和感および損傷もなくなる。

【００２６】図12および図13に示すものは厚手の人体載
置物である敷物19の略中間部に電気・機械振動変換器１
を装着したものを示している。この敷物19は上布20と下
布21との間に剛性力の高い連続した振動伝達部材である
コ字状の中間部材22を配設したものである。この敷物19
に起立している人体は中間部材22に与えられる横振動に
より図13に示すような横振動の体感を得る。この場合も
図５に示すものと同様に、ウーハのように作用すること
はなく、振動伝達効率もよい。さらに、人体に押される
こともないので、違和感および損傷もなくなる。

【００２７】図14および図15に示すものも図12および図
13に示すものと略同様のものであるが、電気・機械振動
変換器１を敷物19の縁部近傍に取付けたものである。振
動は図15に示すような横振動が与えられる。この場合も
図５に示すものと同様に、ウーハのように作用すること
はなく振動伝達効率も向上し、さらに人に押されること
もないので違和感も損傷の虞もなくなる。

【００２８】図16ないし図19に示すものは電気・機械振
動変換器１を人体載置物であり、かつ、振動伝達部材で
あるフィットネスクラブのエアロビクス用の床23に適用
した場合であり、24は脚、25はインシュレータである。
この実施例の場合、電気・機械振動変換器１が作動する
と図17に矢印で示すような横振動が得られる。この場合
も図５に示すものと同様にウーハのように作用すること
はなく振動伝達効率もよくなり、さらに床23が固いので
電気・機械振動変換器１が人体に押されることもないの
で、違和感も損傷の虞もなくなる。

【００２９】図20および図21に示すものはベッド26への
応用例であり電気・機械振動変換器１を振動伝達部材で
あるネット27Ａの両側縁部に取付けた、人体載置物であ
るマット27をベッド26のマットレス28の中央部に敷いた
ものである。この場合には図21に矢印で示すような振動
を得ることができる。この場合も図５に示すものと同様
にウーハのように作用することはなく振動伝達効率も向
上し、さらに人に押されることもないので違和感も損傷
の虞もなくなる。

【００３０】図22および図23に示すものは電気・機械振
動変換器１を振動伝達部材である芯材26A に取付け人体
載置物であるベッド26に組み込んだ例を示している。図
に示すように電気・機械振動変換器１は横臥者の腰部部
分に組み込まれている。ベッド26はスプリング構造なの
で横振動が容易になり、またスプリング組立構造の上面
を駆動するのでゴロゴロするよう違和感がなく、また電
気・機械振動変換器１の組み込みも容易である。この場
合、振動は図23に矢印で示すような振動を得ることにな
る。

【００３１】なおこの電気・機械振動変換器１を腰部部
分のベッド26の脇側や足側に取付けることもできる。足
側に取付けた場合は足側から穏やかな体感音響振動が得
られ誘眠などに効果的である。この場合も図５に示すも
のと同様にウーハのように作用することはなく振動伝達
効率も向上し、さらに人に押されることもないので違和
感も損傷の虞もなくなる。

【００３２】図24および図25に示すものは大型トラック
の運転室29内にある人体載置物である仮眠用ベッド30の
上に敷かれた振動伝達部材30A に本発明の電気・機械振
動変換器１を適用したものである。この場合には電気・
機械振動変換器１を足側に設置し図25に矢印で示すよう
な振動が与えられる。この場合も図５に示すものと同様
にウーハのように作用することはなく振動伝達効率も向
上し、さらに人体に押されることもないので違和感も損
傷の虞もなくなる。

【００３３】図26に示すものは浴槽31内で使用するマッ
ト32に適用した場合である。この場合には電気・機械振
動変換器１を防水性を考慮したマット32内に収容し、こ
れに音声電流を流す。すると図27に矢印で示すような振
動が得られることになる。この場合も図５に示すものと
同様にウーハのように作用することはなく振動伝達効率
も向上し、さらに人に押されることもないので違和感も
損傷の虞もなくなる。

【００３４】図28ないし図30に示すものはトイレ用の敷
物33に電気・機械振動変換器１を収容したものである。
この場合には敷物33内のネット34に電気・機械振動変換
器１を取付けてあり図30に示すように使用者の足に水平
方向の振動を与えるようにしてある。図29および図30に
おいて符号35で示すものはスピーカであり壁に角度可変
に取付けられているものである。この場合も図５に示す
ものと同様にウーハのように作用することはなく振動伝
達効率も向上し、さらに人に押されることもないので違
和感も損傷の虞もなくなる。

【００３５】図31ないし図33に示すものは本発明の電気
・機械振動変換器１を事務用椅子に着座した者の足載せ
板36内に電気・機械振動変換器１を組み込んだものであ
り、その一部に形成した切欠き37を椅子の脚部38に係止
させるようにしたものである。この場合も図５に示すも
のと同様にウーハのように作用することはなく振動伝達
効率も向上し、さらに人に押されることもないので違和
感も損傷の虞もなくなる。

【００３６】図34および図35に示すものは、本発明に係
る電気・機械振動変換器１をソファ39に適用した場合で
ある。この場合にはソファ39の座部40に横振動が与えら
れることになる。この場合も図５に示すものと同様にウ
ーハのように作用することはなく振動伝達効率も向上
し、さらに人に押されることもないので違和感も損傷の
虞もなくなる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成された
電気・機械振動変換器であり、ムービングコイルに音声
電流を流すことにより、ヨークを近接遠退する力を生
じ、ダンパによって振動を発生する。ここで、ムービン
グコイルおよびヨークは薄形であるのでハウジングを薄
くでき、かつ、この平面方向に振動することになる。

【００３８】このようにハウジングに平面方向の振動を
発生させると共にハウジングを薄型にすることができた
ので、この電気・機械振動変換器を、薄い敷物などに添
わせて簡単に取付けることができて横振動を伝達するこ
とができる。

【００３９】また、人体載置物に横振動を与えることが
できるので人体載置物の一部が大面積の振動板として作
用することがなくなり不要な低音の音響放射を生ずるこ
とがない。したがってスピーカの放射する音とのバラン
スを壊すことも騒音を発することもない。

【００４０】このように電気・機械振動変換器を人体載
置物に添わせて取付けて人体載置物に横振動を与えるこ
とができるので、人体載置物の縁に電気・機械振動変換
器を取付けても人体載置物全体に横振動が伝播されると
共に人体載置物の使用者の着座あるいは横臥する位置を
避けて電気・機械振動変換器を取付けることができる。
したがって、使用者に違和感を与えることもなく電気・
機械振動変換器が使用者に押されて損傷する虞れもな
い。また、振動伝達部材に横振動を与えるので振動伝達
効率が向上する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気・機械振動変換器の構造を示
す平面模式図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う上面模式図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う下面模式図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ線に沿う側面模式図である。

【図５】本発明に係る電気・機械振動変換器を敷物内に
設けた例を示す斜視図である。

【図６】図５のものの側面図である。

【図７】図５のものの一部を切欠いて電気・機械振動変
換器の取付状態を示した平面図である。

【図８】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図９】図８における矢印Ｅで示す部分の拡大図であ
る。

【図１０】本発明に係る電気・機械振動変換器を広い面
積の敷物内の両端部に取付けた例を示す斜視図である。

【図１１】図１０のものの側面図である。

【図１２】本発明に係る電気・機械振動変換器を厚手の
敷物内に設けた例を示す斜視図である。

【図１３】図１２のものの上に使用者が起立した状態を
示す側面図である。

【図１４】本発明に係る電気・機械振動変換器を図１２
のものより広い面積の敷物内に設けた例を示す斜視図で
ある。

【図１５】図１４のものの側面図である。

【図１６】本発明に係る電気・機械振動変換器をエアロ
ビクス用の床に適用した例を示す斜視図である。

【図１７】図１６のものの正面図である。

【図１８】図１６のものの平面図である。

【図１９】図１８のものの側面図である。

【図２０】本発明に係る電気・機械振動変換器をベッド
に適用した例を示す斜視図である。

【図２１】図２０のものの平面図である。

【図２２】本発明に係る電気・機械振動変換器をベッド
に組み込んだ例を示す斜視図である。

【図２３】図２２のものの平面図である。

【図２４】本発明に係る電気・機械振動変換器を大型ト
ラックの運転室内にある仮眠用ベッドに適用した例を示
す斜視図である。

【図２５】図２４のものの側面図である。

【図２６】本発明に係る電気・機械振動変換器を浴槽内
で使用するマットに適用した例を示す斜視図である。

【図２７】図２６の浴槽部分を断面にして示した模式図
である。

【図２８】本発明に係る電気・機械振動変換器をトイレ
用の敷物に適用した例を示す斜視図である。

【図２９】図２８のものの平面図である。

【図３０】図２８のものの使用状態を示す側面図であ
る。

【図３１】本発明に係る電気・機械振動変換器を事務用
椅子に着座した者の足載せ板内に組込んだ例を示す斜視
図である。

【図３２】図３１の要部を一部断面で示した側面図であ
る。

【図３３】図３１のうちの足載せ板を椅子から離した状
態を示す斜視図である。

【図３４】本発明に係る電気・機械振動変換器をソファ
に適用した場合を示す斜視図である。

【図３５】図３４のものの側面図である。

【符号の説明】

１ 電気・機械振動変換器 ３ コイル ４ マグネット ５ ヨーク ６ ハウジング ７ ダンパ ｄ 微小空隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マグネットを取付けた一対の平板状のヨ
   ークを間隔を開けて連結すると共に、前記一対のヨーク
   を連結方向に揺動するようにタンパを介してハウジング
   内に取付け、前記一対のヨークの間に音声信号等の低周
   波電流を受けるムービングコイルを、前記ハウジングに
   コイル軸を直交させて固定し、該ムービングコイルは半
   径方向に積層して平たく巻回し、被巻回部の一部周面は
   前記ヨークの対向する辺に沿わせた略長円状に形成した
   ことを特徴とする電気・機械振動変換器。