JP2012186983A - 多機能振動駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高効率でマッサ−ジやポンプ駆動などゆっくりしたまたは早い速度調整ができ波長が自由に変えられる機構でマッサ−ジや振動乾燥機やポンプ駆動などにつかえさらに低周波から中周波まで同期振動を体感し音とともに立体音が楽しめる３次元サウンドや振動だけではなく風力発電、波力発電等の装置にもなる高効率多機能振動駆動装置。
【解決手段】 励磁コイル環に、ほぼコイル環と同じ長さの非磁性体ストッパ−をシャフトに通して左右両サイドに軸方向着磁のマグネットを同極同士が対向するように配したシャフトを環中に通して、外側のマグネット極磁束に反撥する第２の同様マグネットをケ−ス側に設置し、シャフトおよびマグネットがコイル環やケ−スの反撥マグネット内径にぶつからないようにし両端を軸受けで支持し、左右スム−スに高効率に磁束を反映し駆動できる装置で、シャフト延長上にポンプや駆動体をつけ振動や発電機構も動作できる装置。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、周波数同期の振動発生機能、音声発生器やエアポンプなどの駆動機能を持ち、さらに逆利用の発電機能でランプなどの照光やモ−タ駆動等を行うことのできる多機能振動装置に関するものである。

従来、この種に近い製品は体感音響振動装置やマッサ−ジや汎用バイブレ−タが知られている。従来の振動駆動はコイル両極の外面磁束を主利用とし面対向でコイルとマグネット及び反撥マグネットを配置している。そのため、コイル面や反撥マグネット面にシャフト振動子マグネット面が当たり異音を発生し、または異音を発生させないために早めに反撥運動を開始させるため磁束の有効利用ができず、効率を犠牲にしている。つまりコイル内側２０−３０％入ったところまで有効極磁界があるがマグネッットがコイル内径よりも大きいためコイル環中にシャフトマグネットが進入できずその磁束を利用できない。さらにコイル面に当たらないように反撥距離をコイル面とマグネットシャフト間に余裕をとっているため磁束利用は半減する。ケ−スに設置された反撥マグネットとマグネットシャフトも同様であり改善点の一つになっていた。

発明が解決しようとする課題

外部信号とくに予測不能な自然音や過大信号音声の場合完全に同期振動再現ができずできても異音がコイルやマグネットにあたり発生した。また各磁束の利用がうまくできていないため効率が悪く増幅アンプのパワ−が大きなものとなり経済的でなかった。コイルの磁束はコイル端から内外部２０−３０％の距離範囲が最適有効範囲である。反撥マグネットの磁束有効域もこの範囲であり手前で反撥駆動されて、半分ほど生かされていなかった。

本発明の目的は前記従来の課題に鑑み、改良することにより振動機能やエアポンプなどの駆動機能を画期的に向上させるとともに、効率がよい発電システムを社会に提供することである。
従来の椅子やベッドや床等に振動体を設置する重低音域再生を主とした体感振動だけの装置ではなく、高音部まで振動し、音もスピ−カと同様に再生するので３Ｄサウンド再生装置とし有用であるとがわかった。通常のスピ−カ振動以上に強く高音域 １ＫＨｚ程度までを再生し振動レベルは３０から４０ｄＢ前後の再生が２０Ｈｚから１ｋＨｚまで必要であることが３Ｄサウンドとしては必要である。実験によれば音と振動を高域まで再生すると立体音に近くなり電子的に立体音を再生する装置とは異なり簡単でより自然に近くなる。もちろん効率が高いので振動だけでなくポンプ駆動などもでき、コイルの起電力も複合ユニット化で発電性能も高い。

課題を解決するための手段

上記目的を達成するために、請求項１の発明に係わる振動装置は、シャフト及びシャフトに挿入設置されるストッパ−やマグネットの外径をコイル環内径よりも小さくしコイル環内径を自由にスライドできるのでコイル両端に発生する交番磁束の有効利用ができ、また反撥マグネット内径よりもシャフトとマグネット外径を小さくし、シャフトが中に潜り込むことによりマグネットとしては薄く、吸引反発力も小さくでき、スム−スにシャフトが軸受け間を反撥移動できるようにした。

請求項２の発明に係わる振動装置は、さらにエネルギ−効率を上げ、発熱等もできるだけ押さえて動作するように、複数の振動子ユニットを構成した。
すなわち振動子であるユニットシャフトを結合円板に放射状に連結取り付けし、各シャフトを結合した円板を結合振動子として中心に軸受経由でメインシャフトを通して構成したものを外ケ−スにいれ各ユニットのケ−スをねじ等でこれに取付る。この機構は磁束を誘導できればコイルを含めて環状でなくてもよい。またユニットは何個でも良いがケ−スは大きくなる。

効果

請求項１の発明によればシャフト上のマグネットが誘導コイルやケ−ス上の反撥マグネットにぶつからず異音を発生しない。さらにストッパ−でコイル端部から内面に入った有効磁束を利用でき効率がアップし容積効率で５０％前後節約利用できる。また駆動効率も上がり発電機構としても有用である。簡単な構造で効率が高い装置ができる。マグネットも希土類やフェライトを使用できる。

請求項２の発明によれば高駆動馬力を要求された場合に適用でき駆動や発電もできる。波浪発電や風力発電の場合複数の発電コイルを円筒状にした装置を構成し相手方の回転軸にクランクでシャフトを上下に駆動させる。

図１は本発明に係わる本発明に係わる振動駆動機構の本体図でありその原理を明確にしている。振動駆動装置の第１実施形態を示す発電および振動機構の心臓部である装置である。基本部品はケ−スにコイル環と反撥リング状希土類マグネットと軸受けが取り付けられ中心にステンレスの非磁性シャフトがストッパ−部と一体で作られ、ストッパ−部の長さはほぼコイル長である。固着するマグネットはストッパ−両脇に双方から挿入配置し、Ｎ極同士で対向している。これによりコイル環両端の交番磁束に対応しシャフトが一定方向に駆動できる。コイル環両端の磁極に対応しているマグネット２個の外側の磁極は当然同極でＳ極になるがその磁極に反撥すべくケ−ス側に反撥希土類マグネットが設置されて内径をシャフトが通り軸受けに支持される。

図２の振動駆動装置は本発明の基本機構をすべて揃えた実施例の装置であり、シャフトの延長線上にポンプ機構が組み込まれた装置でダイアフラムがありポンプベ−スにはフラッパ−弁が吸引用と吐出用に分かれている。また発生したエアを外部機器と連結するためワンタッチプラグがそれぞれヘッド下に組み込まれ設置されている。シャフトに固着するマグネットは通常使われるフェライトや希土類等のマグネット９等を両側に配置固着している。当該マグネットは軸方向に着磁した単体リング状マグネット９であまり強い磁力は必要ないがシャフトのバランスを取り常に中間点にもってくる力があればよい。応用機能である振動マッサ−ジ機能と３Ｄ立体音響振動機能にさらに、内部シャフトに連結器でポンプ機構がついた装置で吐出風によるコイル冷却と美顔用吸引器がつけられる複合健康器である。空気吐出口、吸引口にはそれぞれワンタッチプラグがつており目的機構にチュ−ブで連結できる。もちろん信号同期にもなるので音や警報と連動もできる。

音楽信号など外部制御装置より９Ｖから１８Ｖの電圧使用であるが音楽信号などは９Ｖバッテリ−でも動作するのでスイッチ選択できる。約２Ａで４０Ｗ程度の消費電流を供給としているので、増幅器も４０Ｗ程度の出力が必要となるがこの構造は高効率なので実効出力は大きく出力ボリュームコントロールは半分ですむ。また励磁コイルのインピ−ダンス特性により、従来はシャフト振動子の周波数応答範囲は２０Ｈｚから２５０Ｈｚ範囲となるが、この機構では有感振動の実用範囲は１０−１ＫＨｚ程度になっている。本体装置にイヤホンを接続して本体を握るか触ることによりＣＤなどの入力信号をいれれば立体音が耳と手などから音と同期する振動が全身に感じ迫力ある３Ｄサウンドを楽しめる。また簡単な低周波発信回路を組み込んでいるので周波数による振動駆動やマッサ−ジができ既に研究されている周波数に対する痛みの軽減やストレスの緩和等のマッサ−ジができる。

また、ポンプ機構の吐出・吸入プラグからのエア−は音と同期しているので空間空気振動用としブラスバンドのＣＤ音楽を立体風に楽しんだり、泡風呂として湯中に空気振動をおくり音楽を楽しんだりでき、あたらしい視聴覚感覚の装置となる。本器ではコイルの冷却として主に吐出エアを使用しているがワンタッチでチュ−ブを外せるので吐出空気は各種空気源にもなる。吸引エアは美顔器としてアクネ吸引器として別ヘッドで振動マッサ−ジ機能と併用できる。またハンガ−に本器を取り付けて湿った衣類をかけ、乾燥に適した振動周波数をえらび圧縮空気を出せばハンガ−室内乾燥機として有用である。また簡単な空気入れとしても使用できワンタッチコネクタ−でチュ−ブをつなげばスプレ−など各種機器に空気源として使用できる。

図３は本装置の駆動電子回路のブロック図である。低周波発信回路を周波数制御としてそれを増幅した平凡な回路である。音はイヤホンで聴くようなっているが装置を共鳴体につければ音は容易に振動とともにでる。

図４は発電器の構造実施例で携帯電話充電器、電球、ラジオやテレビの小型の消費電力装置を駆動できる。

発明の効果

以上説明したように、請求項１の発明によれば、簡単機構で効率よく振動もしくは揺動するのでさまざまな周波数同期の往復駆動器や逆利用の発電機として利用できる。構造が簡単なので耐久性能が向上し、長期間故障せずに動作する。多目的に使用でき各産業分野で展開でき、また振動装置の大きさに制限がなくなり大型から小型サイズのものまで製作できるので民生用から産業用として今後の生活品必需品として定着すると予想する。請求項２の発明によれば駆動力が円周上に増結できるので目的に合った出力で往復駆動や発電が可能である。

第一実施形態に係わる振動駆動機構の正面断面図 第二実施形態に係わる振動駆動装置の正面図と正面断面図 第三実施形態に係わる振動駆動装置の駆動回路ブロック図 第四実施形態に係わる複合振動駆動（主に発電）装置の断面図

１…ケ−ス
２…コイルストッパ−
３…励磁コイル
４…シャフト
５…軸受Ａ
６…ストッパ−
７…マグネットＡ
８…マグネットＢ
９…軸受Ｂ
１０…ケ−ス反撥マグネットＡ
１１…ケ−ス反撥マグネットＢ
１２…ハーネス
１３…ケ−ス接続バネ
１４…ネジピン
１５…ダイアフラム
１６…ポンプベ−スＡ＆Ｂ下
１７…ポンププラグ吸引Ａ＆吐出Ｂ
１８…吐出孔
１９…吸入孔
２０…フラッパ−バルブユニット
２１…吸入プラグ
２２…吐出プラグ
２３…プラグ収納庫
２４…ヘッド
２５…ヘッドベ−ス
２６…本体ケ−ス
２７…ヒ−トシンク
２８…電池ケ−ス
２９…スイッチ板
３０…メイン基板
３１…モ−ドスイッチ
３２…パワ−ＩＣ
３３…電源ジャック
３４…電源スイッチ
３５…電源選択スイッチ
３６…イヤホンジャック
３７…入力信号ジャック
３８…モ−ドＶＲ
３９…感度ＶＲ
４０…音量ＶＲ
４２…波長周波数選択
４３…ヘッド取り付け支柱ネジ
４４
４５…プロペラ
４６…減速機
４７…円板クランク
４８…軸受伝達ヒンジ
４９…往復シャフト
５０…本体ケ−ス
５１…円板シャフト連結器
５２…サブケ−ス
５３…出力コ−ド（入力コ−ド）
５４…携帯電話
５５…充電器（電池）
５６…電球

Claims (2)

1. 環状に卷回した励磁コイルに音声電流や交番電流を印可するとシャフトと対のマグネット磁極磁束がコイルに発生する交番磁極磁束に反応してシャフトを左右に往復振動駆動する装置、または逆利用のシャフトを左右に揺動したり装置本体を振動させるとコイル側に起電を生じる発電機構で、電灯を点灯したりモ−タを駆動する発電器などになる装置において、
   コイル環内径よりも小さい、非磁性体からなるシャフトにシャフトと同一材料または非磁性材料でできたコイル長とほぼ同じ長さの円筒ストッパ−をシャフト中央部に加工または挿入し、軸方向に着磁されたリング型マグネットを当該ストッパ−を挟んで同極同士で反撥向き合うように軸方向着磁のマグネットを双方からシャフトに差し込み対峙固着させ、コイル両端前後に交番発生する磁極磁束に対応して振動子シャフトを吸引反撥するようにし、さらに当該シャフト両端を軸受けで支持するとともに、マグネットの外側の磁極磁束に弱反撥するようにケ−ス側に軸方向着磁の別のリング型反撥マグネットを固着し、無通電の場合でも中間位置にバランスをとるよう反撥マグネット磁束を調整し、コイルに音声電流や交番電流を印加すればシャフトは高効率で周波数に対応してスム−スに往復移動し、振動駆動ができ、コイル固着のケ−スは音声を発し、シャフトは連結器等でポンプなどを取付け動作させることができ、反対にコイルに充電器やランプ、モ−タなどの電気器具を結線し本体を振動すれば、またはシャフト振動子を波や風や振動でクランク揺動すれば発電装置となることを特長とする往復振動駆動装置または発電装置または両方を備えた装置。
2. 前記記載の振動駆動機構２個以上の複数ユニット機構を円形状の筒に配置し各ユニットのシャフト端をネジ等で円板に結合し、その中心に軸受機構を配しメインシャフトを上下円板に貫通し、駆動シャフトまたは発電シャフトとしこれに各種装置、機構を連結することにより所定の駆動力や大きな駆動力や発電力を得られるようにした構造で構成された振動往復装置または発電装置または両方を備えた装置。

Images