JPH0761198B2 - 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薄型の電気・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。以下に説明する被振動体は上記糸電
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、ベッドパッド、椅子等の人体載置物の被振
動体に取付けて電気・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人体載置物に伝達さ
れることになる。しかし、被振動体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。もしも電気・機械振動変換
器を取付け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、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。上記音の問題と合わせ
て、人体載置物への振動伝達効率のよいものが望まれ
る。

【０００３】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
換器自体の振動を直接、人体に当てる位置に電気・機械
振動変換器を取付けると、振動が人体に過度に伝わるこ
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
振動伝達に影響を与えたり、人体の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。よっ
て、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
に当らないことが望まれる。

【０００４】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受ける体感音響装置は本
発明者等によって研究が進められ、これに関する多くの
出願がある（特公昭５８−２５１７号公報、特公昭５７
−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）。

【０００５】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被振動体
に水平に取付けて人体載置物に音の伝播方向に直交する
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。

【０００６】

【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
を発生するようにしていたので、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、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
が発生する。

【０００７】また、人体載置物を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。さらに被振動体に
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被振動体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。

【０００８】上記従来の問題の原因は被振動体に縦振動
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、発明者は被振動体
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。

【０００９】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するとともに振動体に
対して横振動が発生するようにし、しかも高い振動伝達
効率を得ることができる電気・機械振動変換器を提供し
ようとするものである。

【００１０】

【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、扁平なハウジングの内部中央
部に渡って棒状の磁性体を固定し、該棒状の磁性体で区
切られた２つの空間部の同一平面上に、それぞれＥ字状
の磁性体の各突出端部を前記棒状の磁性体に微小空隙を
設けて対向させてダンパを介して浮遊支持すると共に、
該Ｅ字状の磁性体に音声信号等の低周波電流を受けるコ
イルを巻回し、該コイルに低周波信号源を接続したこと
を特徴とするものである。

【００１１】

【作用】本発明は、このような構成としたので、コイル
に音響装置からの音声電流を流したとき、コイルを巻回
した磁性体に発生する磁気回路と、他方の磁性体に発生
する磁気回路との間に「吸引、反発」という磁気干渉作
用が生ずることになり、ダンパに浮遊支持された方の磁
性体の質量による振動が発生する。この振動は棒状の磁
性体とＥ字状の磁性体とを同一平面内に配設しているの
でハウジングを平面方向（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。

【００１２】また、棒状の磁性体とＥ字状の磁性体とを
同一平面内に配設したこと、および磁性体の一方をＥ字
状にしてコイルを分割し巻回することにより、コイルボ
ビンの直径を小さくしたこと等によりハウジングの薄型
化が可能になると共に棒状の磁性体とＥ字状の磁性体と
の重量比を大きくすることが可能になる。また、２つの
Ｅ字状の磁性体によりプッシュプル作用によって振動出
力する。このように電気・機械振動変換器を薄型にし、
かつ、被振動体に振動を伝達するハウジングの振動は平
面方向に強力に発生するので、薄い敷物などに添わせて
電気・機械振動変換器を取りつけるこどにより、被振動
体に横振動を与えることが可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る電気・機械振動変換器１
を原理図である図１と実際の構造を示した図２ないし図
５を用いて説明する。２は棒状の磁性体である着磁され
たマグネットであり、扁平なハウジング４の中央部を２
分するように取付けられている。このマグネット２の２
分した両側の空間部には着磁されていないＥ字状の磁性
体であるコア３が、その突出部分３ａ側をマグネット２
に向けて各々が同一平面内に配設されている。マグネッ
ト２と、コア３の突出部分３ａの端部は２ｍｍないし５
ｍｍ程度の微小空隙ｄを設けて対向している。そして、
マグネット２はハウジング４に接着固定された取付部５
にその両端部分を支持された状態で固定されており、マ
グネット２の両側にあるＥ字状のコア３はダンパ６によ
ってハウジング４に振動自在に浮遊支持されている。

【００１４】ダンパ６は板にスリット７を形成したもの
であり（図４参照）、このダンパ６のハウジング４への
固定は、ハウジング４にボルト８固定したスペーサ９に
接着等の手段で行なわれている。また、ダンパ６のＥ字
状のコア３への固定は、ダンパ６にボルト10固定したボ
ス11に接着等の手段で行なわれている。さらに、マグネ
ット２の両側に設けられたコア３同士は、互にその上面
部、下面部の両側に固着した（図３参照）上面視コ字状
の連結部材12（図２参照）によって連結されている。

【００１５】マグネット２の両側に設けられたＥ字状の
コア３の各突出部分3aにはそれぞれコイル13を巻回した
ボビン14が装着されている。したがって、コイル13は６
個のボビン14に分割されて突出部分3aに巻回されている
ことになる。これらのコイル13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な線
径のものを選んで巻き規格のインピーダンスになるよ
う、それぞれが直列または並列に接続されている。ま
た、コイル13は音響機器15の出力信号である音声電流等
の低周波電流で磁力が発生するものである。

【００１６】ハウジング４としては、この実施例におい
ては図３ないし図５に示すように扁平にされ、２個の箱
１６，１７を組合わせて形成している。

【００１７】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、磁性体の一つが
マグネット２であることから、磁力線が終始発生してお
り、その磁力線はコア３側へも及んでいる。その状態で
低周波信号源である音響機器15から、ローパスフィルタ
を通すなどの信号処理した音声電流をコイル13に流す
と、これによって電磁石となるコア３は、瞬間、瞬間に
（図１に示すＮ，Ｓ）極性が変化する。したがって、極
性に変化が生じないマグネット２との間に、「吸引、反
発」という磁気干渉作用が生ずる。

【００１８】この磁気干渉作用により、ダンパ６に浮遊
支持され、かつ、連結部材12によって連結された２つの
コア３の質量による振動がハウジング４を振動させるこ
とになる。この振動方向はマグネット２とＥ字状のコア
３とを同一平面内に配設しているのでハウジング４を平
面方向（薄型の電気・機械振動変換器１の面に平行する
方向）に振動させることになる。

【００１９】また、マグネット２とＥ字状のコア３とを
同一平面内に配設したこと、およびコイル13をＥ字状の
コア３の突出部分3aに６分割して巻回しコイル13の巻き
束の直径を小さくしたことによりハウジングの薄型化が
可能になると共にマグネット２とＥ字状のコア３との重
量比を大きくし大きな振動の力を発生することが可能に
なる。このように電気・機械振動変換器１を薄型にし、
かつ、平面方向への振動を発生するようにしたので、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
りつけることにより、被振動体には横振動を与えること
が可能になる。

【００２０】上記のように、人体載置物の被振動体に電
気・機械振動変換器１を取付け、横振動を与えることに
よって被振動体（人体載置物）の実効的な面積を激減さ
せることができ、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、被振
動体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、被振動体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。

【００２１】図６に示すものは、電気・機械振動変換器
１の変形例である。この図に示すものは図１におけるマ
グネット２に代えて着磁されていないコア18を用い、さ
らに、Ｅ字状のコア３に代えてコ字状のコア19の中央に
３極に着磁されたマグネット20を取付けた磁性体21を用
い、コ字状のコア19の突出部分19a にコイル13を巻回し
たものとしている。この構造においては、常時発生して
いるマグネット20の磁力線を、コイル13への音声電流印
加で強め、あるいは弱める作用で振動を得る。

【００２２】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７と図８は被振動
体であるネット22とこれを包囲するクッション材23から
なる人体載置物である薄い敷物24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24とほぼ同一の厚さになっている。そして、ハウジ
ング４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
24の縁部に添わせて平行に埋設することによって、ネッ
ト22に横振動を与えて敷物24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８参照）。

【００２３】このように横振動をネット22に与えること
により、敷物24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24の縁部に埋設し
て横振動をあたえるので、敷物24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なる。図９ないし図
11は図７の構造を示すものであり、図９は一部を切り欠
いた状態の平面図を、図10は図９のＤ−Ｄ線に沿う断面
図を、さらに図11は図10の矢印Ｅで示す部分を拡大した
断面図を示している。

【００２４】図12および図13に示すものは大きな面積の
敷物24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７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24の縁部に埋設して
あるので、人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。

【００２５】図14および図15に示すものは厚手の人体載
置物である敷物25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25は上布26と下
布27との間に剛性力の高い連続した被振動体であるコ字
状の中間部材28を配設したものである。この敷物25に起
立している人体は中間部材28に与えられる横振動により
図15に示すような横振動の体感を得る。この場合も図７
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。

【００２６】図16および図17に示すものも図14および図
15に示すものとほぼ同様のものであるが、電気・機械振
動変換器１を敷物25の縁部近傍に取付けたものである。
振動は図17に示すような横振動が与えられる。この場合
も図７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。

【００２７】図18ないし図21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、被振動体であ
るフィットネスクラブのエアロビクス用の床29に適用し
た場合であり、30は脚、31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19に矢印で示すような横振動が得られる。この場合も
図７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29が固い
ので電気・機械振動変換器１が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22および図23に示すものはベッド32への
応用例であり、電気・機械振動変換器１を被振動体であ
るネット34A の両側縁部に取付けた人体載置物であるマ
ット34をベッド32のマットレス33の中央部に載置したも
のである。この場合には、図23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７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。

【００２９】図24および図25に示すものは電気・機械振
動変換器１を被振動体である芯材32A に取り付け人体載
置物であるベッド32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32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、組み込みも容易である。この場合、振動は図25に矢
印で示すような振動を得ることになる。なお、この電気
・機械振動変換器１を腰部部分のベッド32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７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26および図27に示すものは大型トラック
の運転室35内にある人体載置物である仮眠用ベッド36の
上に敷かれた被振動体36A 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27に矢印で示すような
振動が与えられる。この場合も図７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。

【００３１】図28に示すものは浴槽37内で使用するマッ
ト38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38内に収容し、こ
れに音声電流を流す。すると図29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７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30ないし図32に示すものはトイレ用の敷
物39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39内のネット40に電気・機械振動変換
器１を取付けてあり、図32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31および図32
において符合41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７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。

【００３３】図33ないし図35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42内に電気・機械振動変換器１を組込んだものであ
り、その一部に形成した切欠き43を椅子の脚部44に係止
させるようにしたものである。この場合も図７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36および図37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45に適用した場合で
ある。この場合にはソファ45の座部46に横振動が与えら
れることになる。この場合も図７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】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように棒状の磁
性体とＥ字状の磁性体とを同一平面内に配設したこと、
およびコイルを分割して巻回したことにより電気・機械
振動変換器を薄型に形成することができる。また、被振
動体に振動を与えるハウジングの振動方向が電気・機械
振動変換器の平面方向であることから、薄型の電気・機
械振動変換器を従来と同様の設置方法によって人体載置
物に添わせて取りつけることにより人体載置物に横振動
を与えることができる。このため人体載置物の一部が大
面積の振動板として作用するようなことがなくなり、不
要な低音の音響放射を生ずることがなくなる。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な
くなる。

【００３６】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
器を取付ても、人体載置物全体に横振動が伝播されると
ともに、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。従って、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く
なる。また、被振動体に横振動を与えるので振動伝達効
率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気・機械振動変換器の原理を示
す模式図である。

【図２】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３】図２のＡ−Ａ線から見た模式図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線から見た模式図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ線から見た模式図である。

【図６】本発明に係る電気・機械振動変換器の構造の変
形例を示す平面模式図ある。

【図７】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８】図７のものの側面図である。

【図９】図７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１０】図９のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１１】図１０における矢印Ｅで示す部分の拡大図で
ある。

【図１２】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設けた例を示す斜視図である。

【図１３】図１２のものの側面図である。

【図１４】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１５】図１４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１６】本発明に係る電気・機械振動変換器を図１４
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１７】図１６のものの側面図である。

【図１８】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１９】図１８のものの正面図である。

【図２０】図１８のものの平面図である。

【図２１】図１８のものの側面図である。

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

【図２５】図２４のものの平面図である。

【図２６】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２７】図２６のものの側面図である。

【図２８】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２９】図２８の浴槽部分を断面にして示した模式図
である。

【図３０】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３１】図３０のものの平面図である。

【図３２】図３０のものの使用状態を示す側面図であ
る。

【図３３】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３４】図３３の要部を一部断面で示した側面図であ
る。

【図３５】図３３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３６】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３７】図３６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 ２ マグネット ３ コア ４ ハウジング ６ ダンパ 13 コイル 17 音響機器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 扁平なハウジングの内部中央部に渡って
   棒状の磁性体を固定し、該棒状の磁性体で区切られた２
   つの空間部の同一平面上に、それぞれＥ字状の磁性体の
   各突出端部を前記棒状の磁性体に微小空隙を設けて対向
   させてダンパを介して浮遊支持すると共に、該Ｅ字状の
   磁性体に音声信号等の低周波電流を受けるコイルを巻回
   し、該コイルに低周波信号源を接続したことを特徴とす
   る電気・機械振動変換器。