JPH0833096A - 電気ー機械振動変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体感者の好みに応じた周波数の重低音域の振
動を与えることが可能な電気ー機械振動変換装置を提供
することである。 【構成】 ヨーク２２と振動板２０との間に備えられた
ダンパー３４を保持軸３２に設けられた雌ネジ部３２ａ
に螺合されたナット３６を調節することにより、前記ダ
ンパー３４を圧縮するか、緩めて、装置本体の固有振動
数を変えることができ、所望の振動数を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低音域の電気信号によ
り体感振動を発生させる体感振動発生装置用の電気ー機
械振動変換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】音楽等の鑑賞を行うとき、音響の周波数
が約１５０Ｈｚ以下の低いものになると、その音は鼓膜
を振動させて鑑賞者に確認されるのではなく、音圧とし
て空気振動を身体で感ずる比重が増してくるものであ
る。可聴周波数のうちのきわめて低い部分、すなわち重
低音は、空気振動としてその音圧を肌や身体でも感じて
いるものであり、身体で感ずる振動と聴覚とが重なり合
った時、人は真の重低音を感ずることになる。

【０００３】そこで、音響再生装置においても、重低音
を理想的に感ずるようにするために、図８に示すよう
に、スピーカー等を駆動させる電気信号に基いてこれに
同期した、身体で感ずる体感振動を発生させる電気ー機
械振動変換装置１１８が知られている。この電気ー機械
振動変換装置１１８は、磁極１２４を備えたヨーク１２
２により磁気的な空隙１２８内に、コイル枠１３０に巻
き付けたコイル１３８を配置し、音源からの電気信号に
伴いコイル１３８に発生する磁力と磁極１２４の磁力と
の間に生ずる磁気干渉作用によって振動を得るようにし
たものであり、ヨーク１２２とコイル１３８とが相対変
位するように、ヨーク１２２を平板状の第１のダンパー
１５６と第２のダンパー１５８を介して支持させてい
た。

【０００４】このような電気ー機械振動変換装置１１８
は、印加された信号に対して装置本体の固有振動数近く
で最も振動効率がよくなる。また、電気的にローパスフ
ィルタやバンドパスフィルタ回路によって電気ー機械振
動変換装置１１８が電気信号に追従して振動できない中
高域周波数信号をカットした信号を印加していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、その印
加信号に対して効率よく反応し得る装置本体の固有振動
数に近い周波数、いわゆる共振周波数域は、図４に示す
ように、範囲が一定で再生領域に制限があり、共振周波
数付近以外では振動感度が低くなってしまっていた。こ
れにより個人によって重低音域における好みの違いが発
生し、不快に感ずる人がいた。また、好みに合わせるた
めに電気的にローパスフィルタ、バンドパスフィルタ回
路で選択的に任意周波数信号を印加していたが、前記の
共振周波数と一致した領域のみ反応し、前述の好みに合
った周波数で重低音を体感できるという要求に答えうる
ものではなかった。

【０００６】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、体感者の好みに応じた周波数の
重低音域の振動を与えることが可能な電気ー機械振動変
換装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電気ー機械振動変換装置は、磁極を備えたヨ
ークにより磁気的な空隙を形成し、その空隙内にコイル
を配置させ、そのコイルに電気信号を与えることによ
り、コイルに発生する磁力と前記磁極の磁力との間に生
ずる磁気干渉作用によって装置の外部に振動を伝える振
動板を振動させ、装置本体の固有振動数を可変にするこ
とができる調節機構を前記ヨークと振動板との間に備え
ている。

【０００８】また、前記調節機構を、前記ヨークと前記
振動板を保持する保持軸との間に配置した弾性体と、そ
の弾性体を前記ヨークに対して調節可能に押圧する押圧
手段とによって構成し、前記弾性体を押圧する押圧力を
調節することで固有振動数を可変にできるようにしても
よい。

【０００９】更に、前記弾性体は、その弾性体の押圧を
可変したときの押圧力の変化とその弾性体の反発力との
関係が非線形であるものを用いるとよい。

【００１０】また、前記弾性体をゴムで構成してもよ
い。

【００１１】更に、前記押圧手段をネジとナットで構成
してもよい。

【００１２】

【作用】上記の構成を有する本発明の電気ー機械振動変
換装置は、ヨークと振動板との間に備えられた調節機構
により、装置本体の固有振動数を変えることにより所望
の振動数を得ることができる。

【００１３】また、ヨークと振動板を保持する保持軸と
の間に配置された弾性体をヨークに対して押圧する押圧
力を押圧手段により調節して固有振動数を変えることが
できる。

【００１４】更に、弾性体の押圧を可変したときの押圧
力の変化とその弾性体の反発力との関係が非線形である
ため、簡単に固有振動数を変えることができる。

【００１５】また、ゴムにより弾性体を構成したため、
容易に固有振動数を変えることができる。

【００１６】更に、ナットを締め、ゴムを圧縮すると固
有振動数が増加し、ナットを緩めると、固有振動数が低
くなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の電気ー機械振動装置を具体化
した第一の実施例を図面を参照して説明する。

【００１８】図１は、電気ー機械振動変換装置の断面図
である。その電気ー機械振動変換装置１８は、ヨーク２
２と、そのヨーク２２に取り付けられた磁極２４と、そ
の磁極２４の上部に位置するプレート２６と、そのプレ
ート２６に設けられた孔２６ａとヨーク２２の支柱部２
２ａとの間の磁気的な空隙２８内に配置されたコイル枠
３０と、そのコイル枠３０の外周部３０ａに巻かれコイ
ル３８と、磁気干渉作用によって装置本体の外部に振動
を伝えるための振動板２０と、その振動板２０を保持す
るための保持軸３２と、装置本体の固有振動数を可変に
することができる調節機構４２とから構成されている。

【００１９】振動板２０は、アルミニューム等の材料に
より円盤状に形成されており、中心部は、保持軸３２を
嵌合連結させるための孔が設けられている。

【００２０】コイル枠３０は、紙等の材料により円筒状
に形成されている。そのコイル枠３０の円の中心と、前
記振動板２０の円の中心とが一致するように、前記振動
板２０の下面部に固定されている。前記コイル枠３０の
外周部には、コイルが巻かれている。

【００２１】ヨーク２２は、鉄等の材料により底部は、
略円盤状に形成され、支柱部２２ａは、円筒状に形成さ
れている。そのヨーク２２の中心部には、前記保持軸３
２が貫通可能なように貫通孔２２ｂが設けられている。

【００２２】プレート２６は、鉄等の材料により円盤状
に形成されており、前記ヨーク２２の底部の直径と略等
しい同じ大きさに構成される。そのプレート２６の中心
部に、前記ヨーク２２の支柱部２２ａと、前記コイル枠
３０とが収まるように孔が開いている。

【００２３】磁極２４は、永久磁石等の材料により環状
に形成されており、前記ヨーク２２の底部と前記プレー
ト２６との間に配置されている。

【００２４】保持軸３２は、鉄等の材料により円柱状に
形成されており、下端に前記調節機構の一部としての雌
ネジ３２ａが設けられている。その保持軸３２の上部付
近には、後述するダンパー３４を押さえるダンパー押え
板４０が設けられている。また、前記保持軸３２は、前
記貫通孔２２ｂを貫き、上端が前記振動板２０に到達し
ている。

【００２５】前記調節機構４２は、前記保持軸３２の下
端付近と上端付近に配設された前記円環状弾性体からな
るダンパー３４と、前記保持軸３２の下端に設けられた
雌ネジ３２ａと、ナット３６とから構成されている。

【００２６】前記ダンパー３４は、ゴム等の材料により
形成され、前記ヨーク２２の上端と前記ダンパー押え板
４０との間に挟持配置され、下端付近のダンパー３４
は、前記ヨーク２２の下端と前記ナット３６との間に挟
持配置されている。

【００２７】以上のように構成された電気ー機械振動変
換装置は、前記振動板２０と前記ヨーク２２とは、相対
的に上下方向に振動自在になるように形成されている。

【００２８】次に、前記調節機構４２と共振周波数の関
係について詳細に説明する。

【００２９】共振周波数ｆは、ｆ＝２π√（ｋ／ｍ）で
表わされる。ここで、πは円周率を、ｍは振動系の質量
を、ｋはバネ定数をそれぞれ表わしている。円周率も振
動系の質量も固定であるため、共振周波数ｆを変更する
には、バネ定数であるｋを変更すればよいことになる。
バネ定数ｋは、弾性体を設置した位置における振動の振
幅（弾性体の締め付け量）Ｓに対する反発力Ｐの比で表
わされる。つまり、ｋ＝Ｐ÷Ｓとなる。

【００３０】そこで、本実施例におけるナット３６の締
め付け量に対するダンパー３４の反発力の関係を図示す
ると図５のようになる。図５のグラフの傾きはバネ定数
ｋを表わすことになる。また、弾性体として円錐コイル
バネを使用した場合においてナット３６の締め付け量に
対する反発力の関係を図示すると図７のようになる。図
５と図７のグラフは、傾きが変化する非線形になってい
るためバネ定数ｋを変えることができる。一方、弾性体
として円筒コイルバネのような形状のものを使用した場
合、ナット３６の締め付け量に対する反発力の関係を図
示すると図６のようになる。図６のグラフは、傾きが一
定の線形になっているため、バネ定数ｋを変えることが
できない。

【００３１】次に、本実施例の電気ー機械振動変換装置
の動作について説明する。

【００３２】ナット３６を調節範囲の中間位置にしてコ
イル３８に音楽信号を印加する。通常の音楽信号は、２
０Ｈｚから２０ＫＨｚ程度の範囲の周波数であるが、電
気ー機械振動変換装置１８の振動板２０は、図４に示さ
れるように、装置本体の固有振動数と音楽信号の周波数
と一致した共振周波数、例えば、８０Ｈｚ付近で最も振
動する。

【００３３】次に、ナット３６を締め、ダンパー３４を
圧縮すると装置本体の固有振動数は高くなる。これは、
図５に示されるように、締め付け量が高くなるとグラフ
の傾きが急になるため、バネ定数ｋも大きくなるためで
ある。例えば、ナット３６を締めることによってｋが２
倍になるようにすると、ｆは１．４１倍となり、前記の
調節前の固有振動数が８０Ｈｚの場合、調節後の固有振
動数は１１３ＨＺとなる。同様にナット３６を緩めた場
合は、固有振動数が低くなる。従って、これらの任意に
調節された固有振動数に対し、これに近い周波数の電気
信号に対してよく振動させることができる。

【００３４】以上説明したことから明かなように、本実
施例の電気ー機械振動変換装置は、ヨークと振動板との
間に備えられた調節機構で、装置本体の固有振動数を変
えることにより所望の振動数を得ることができる。

【００３５】尚、本発明は以上詳述した実施例に限定さ
れるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において
種々の変更は可能である。本実施例では、図１に示すよ
うに、ナット３６は、ヨーク２２とそのヨーク２２の上
下端部に環状のダンパー３４を挟み込むように取り付け
られていたが、例えば、図２に示す第２の実施例のよう
に円筒型ダンパー５２をヨーク２２の中央に１個配置
し、その上下二箇所に前記円筒型ダンパー５２を挟み込
むように配置された円筒型の荷重リング５０で円筒型ダ
ンパー５２を圧縮するようにしてもよい。尚、図２の符
号で図１と同じものは同一のものであるため、説明を省
略する。

【００３６】また、図３に示す第３の実施例のように、
空隙２８とコイル３８とをこの装置の外周近くに位置さ
せ、ヨーク２２を鍋型に形成してもよい。尚、図３の符
号で図１と同じものは同一のものであるため、説明を省
略する。

【００３７】更に、弾性部材として、円錐コイルバネを
使用してもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したことから明かなように、本
発明の電気ー機械振動変換装置は、ヨークと振動板との
間に備えられた調節機構で、装置本体の固有振動数を変
えることにより所望の振動数を得ることができる。

【００３９】また、ヨークと振動板を保持する保持軸と
の間に配置された弾性体をヨークに対して押圧する押圧
力を押圧手段により調節して固有振動数を変えることが
できる。

【００４０】更に、弾性体の押圧を可変したときの押圧
力の変化とその弾性体の反発力との関係が非線形である
ため、簡単に固有振動数を変えることができる。

【００４１】また、ゴムにより弾性体を構成したため、
容易に固有振動数を変えることができる。

【００４２】更に、ナットを締め、ゴムを圧縮すると固
有振動数が増加し、ナットを緩めると、固有振動数が低
くなるため、固有振動数の調節を簡単にすることができ
る等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の電気ー機械振動変換装
置の断面図である。

【図２】本発明の第二の実施例の電気ー機械振動変換装
置の断面図である。

【図３】本発明の第三の実施例の電気ー機械振動変換装
置の断面図である。

【図４】共振周波数領域を示す周波数と振動レベルとの
関係のグラフである。

【図５】調節ナットの締め付け量に対するダンパーの反
発力の関係図である。

【図６】調節ナットの締め付け量に対する円筒コイルバ
ネの反発力の関係図である。

【図７】調節ナットの締め付け量に対する円錐コイルバ
ネの反発力の関係図である。

【図８】従来の電気ー機械振動変換装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１８ 電気ー機械振動変換装置 ２０ 振動板 ２２ ヨーク ２２ｂ 貫通孔 ２４ 磁極 ２８ 空隙 ３０ コイル枠 ３２ 保持軸 ３２ 雌ネジ部 ３４ ダンパー ３６ ナット ３８ コイル ４０ ダンパー押え板 ４２ 調節機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁極を備えたヨークにより磁気的な空隙
   を形成し、その空隙内にコイルを配置させ、そのコイル
   に電気信号を与えることにより、コイルに発生する磁力
   と前記磁極の磁力との間に生ずる磁気干渉作用によって
   装置の外部に振動を伝える振動板を振動させる電気ー機
   械振動変換装置において、 装置本体の固有振動数を可変にすることができる調節機
   構を前記ヨークと振動板との間に備えたことを特徴とす
   る電気ー機械振動変換装置。
2. 【請求項２】 前記調節機構を、前記ヨークと前記振動
   板を保持する保持軸との間に配置した弾性体と、その弾
   性体を前記ヨークに対して調節可能に押圧する押圧手段
   とによって構成し、前記弾性体を押圧する押圧力を調節
   することで固有振動数を可変できるようにしたことを特
   徴とする請求項１に記載の電気ー機械振動変換装置。
3. 【請求項３】 前記弾性体は、その弾性体の押圧を可変
   したときの押圧力の変化とその弾性体の反発力との関係
   が非線形となるものであることを特徴とする請求項２に
   記載の電気ー機械振動変換装置。
4. 【請求項４】 前記弾性体をゴムで構成したことを特徴
   とする請求項２もしくは３に記載の電気ー機械振動変換
   装置。
5. 【請求項５】 前記押圧手段をネジとナットで構成した
   ことを特徴とする請求項２に記載の電気ー機械振動変換
   装置。