JP5296911B1

JP5296911B1 - 振動発生システム

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Publication number: JP5296911B1
Application number: JP2012210643A
Authority: JP
Inventors: 丸山徹
Original assignee: maruyama toru
Current assignee: maruyama toru
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: JP2014068435A

Abstract

【課題】超磁歪素子による振動発生装置があり、各方面で利用されている。これを含めた、骨伝導波、あるいはS波と言われている振動の発生システムの構築。
【解決手段】全体が同じ素材で、又どの部分も同じ性質のあるところの本体２に直接、あるいは間に固定具などを介して発振体１は設置され、その可動部分３は同じく本体２上の発振体１を接続設置した場所とは異なる場所に直接、あるいは固定具などで接続されていて、振動を与えるべき対象を本体２に接触させる使い方をする振動発生システム。
【選択図】図１

Description

振動発生システムに関するものである。

最近では超磁歪素子による振動発生装置があり、各方面で利用されている。本願発明はこれを含めた、骨伝導波、あるいはＳ波と言われている振動の発生システムに関するものである。

特開２００７−１９６２３特開２００５−１４８００６特開２００９−１７５１２２特開２００１−２５８０９５特開２００９−２９０７２７特開２０１２−４９６５３

超磁歪素子は確かに有用なものであるが、その利用方法には絶対に必要な条件が一つある。それは、素子を働かせるのには素子本体の周りに電磁コイルを巻く必要がある事だ。振動を与えたい物体を直接本体に接触させるには巻いてあるコイルが邪魔をするので、素子の先端を少しだけコイルから出た部分を可動子として利用しているのが現状である。

どうしてもこのような構造を取らなくてはならないので、利用の仕方はおのずと限られてくる。
そこで、より使い勝手の良い振動発生システムを構築することを目的とする。

超磁歪素子と似た様な働きをする図１図２に示した以下の振動発生システムを構築する。

全体が同じ素材で、又どの部分も同じ性質のあるところの本体（２）に直接、あるいは間に固定具などを介して発振体（１）は設置され、その可動部分（３）は同じく本体（２）上の発振体（１）を接続設置した場所とは異なる場所に直接、あるいは固定具などで接続されていて、振動を与えるべき対象を本体（２）に接触させる使い方をする振動発生システム。

なお、本願発明内での発振体とは従来からある電磁アクチュエータあるいは超磁歪素子アクチュエータとする。

超磁歪素子の再現システム

本願発明の振動発生システムは、磁気を与えると寸法が変化する超磁歪素子の現象を、従来からある振動発生装置で再現することから始まる。

その為に改めて超磁歪素子の特徴に着目するとそれは、磁気を与えると素子自体が大きくなる、という事である。これと全く同じことを従来からある振動発生装置で再現することはおそらく不可能であろうが、しかし、もう少し詳しく見ていくと似た事は必ずしも不可能ではない。

では次に、超磁歪素子の使われ方を見てみよう。図３の（Ａ）のように、現在一般的には超磁歪素子（４）を細長い形状にしておいて、その周りにコイル（５）を設置し磁気を与える構造にしていて、入力信号に応じて可動部分（６）が上下に振動するように構成されている。

しかし実際の超磁歪素子は（Ｂ）の様に横方向にも斜めにも、実は全方向的に伸縮しているのであって、このやり方では（Ｃ）の様に縦方向に伸び縮みする事だけを利用している事になる。これは多分最も合理的な方法なのだろうが、横方向やその他の方向の伸び縮みしているエネルギーは無視している事にもなっている。

このように超磁歪素子の現実での使われ方は、縦方向に伸び縮みする事だけを利用しているのである。これならば従来の振動発生装置でこれを再現することは以下のように構成することで可能になる。

それには、（Ｄ）の様に、全体が同じ素材で、又どの部分も同じ性質のあるところの本体（７）に発振体（８）を設置し、可動部分（９）を同じ本体（７）上の発振体（８）を設置した場所とは異なる場所に固定設置するのである。こうすると入力信号により伸び縮みする可動部分（９）が、本体（７）に設置したこれら二つの場所の間の本体自体を直接伸び縮みさせることになる。

こうして、あたかも超磁歪素子が伸縮するように、本体（７）自体が伸縮する形で振動が発生する事になる。

使うには、振動を与えるべき対象を本体のいずれかの場所に接触させる。

振動を与えるべき物にネジや接続具などで本体を固定設置する必要は特に無く、どんな物でもただ単に本体に接触させる事で振動を与えられるので、応用利用範囲が広い。

現在の超磁歪素子の使われ方だと、振動を与える物体を接触させることが可能なのは、コイルの存在が邪魔をする理由でコイルの先端の少しだけ素子が出ている部分だけであるが、同じ種類の振動を発生する本願発明の振動発生システムでは本体のどの部分へでも接触させる事が可能である。

振動を与えたい物体を直接動かす必要がなく、実際に動くのは可動部分（３）のみで、これらは軽い素材でも良いので、振動に関して遠心力は殆どかからず、運動エネルギーの無駄な消費は少ない。

発振体（１）への入力信号がなくなると、もともと軽い可動部分（３）は直ちに停止するので、入力応答性がきわめて高い。

発振体（１）への入力信号はどのように変化する波形にも対応可能である。

発振体（１）と可動部分（３）、これらそれぞれは本体（２）に設置されているので、発生する振動エネルギーは他の第三の物体へ無駄に伝わることは無い。

構造が単純なので微小な構造のものから、巨大なものまで、応用利用範囲は広い。

以下先行技術との比較をする。

特許文献１特開２００７−１９６２３、に於いての（００１６）に、（外部の電流供給回路からボイスコイルに駆動電流を流すことにより、振動伝達材を介して、振動板１の板面に対して平行に振動
を与える。）とあり、可動部分が接続具を介して振動版に接続されているので、他の振動を与えたい物に振動を与える機能は無い。
この点本願発明はどんな物にも本体に接触させることで振動を与える事ができる。

特許文献２特開２００５−１４８００６、に於いての（請求項１）に、（供試体が載置され、直線往復動可能な可動部と、）とあるように、振動を与える供試体を可動部に乗せる必要がある。これでは、供試体の形や大きさに制限が出てきて、本願発明のように振動を与えるものには本体を接して設置すれば良いのとは違い、応用利用範囲が狭い。

特許文献３特開２００９−１７５１２２、に於いては、振動子のロッドが発信器に振動を与える様に構成してあるけれど、反作用で振動子自体も振動してしまい振動が効果的に伝わらない。
その点、本願発明に於いては、発振体も又その可動部分も本体に接続されていて、その他第三の物体へ無駄に伝わる事も無く、振動エネルギーを有効に利用している。

特許文献４特開２００１−２５８０９５、に於いては、ケースの厚さに比べて上蓋は極端に薄くしかも弾性があるので、超磁歪素子の伸縮することで振動は発生するけれど、反動でケースも振動しまいエネルギーロスが大きい。その点、本願発明に於いては、発振体も又その可動部分も本体に接続されていて、その他第三の物体へ無駄に伝わる事も無く、振動エネルギーを有効に利用している。
又この先行技術では、使用するのに上蓋部分のキャップを振動伝達の対象物に直接接触させるようになっているけれど、本願発明の振動発生システムに於いては、上蓋部分に限らず本体のいずれのどこかを振動伝達の対象物に接触させればよいので、応用利用範囲はこの先行技術より広い。

特許文献５特開２００９−２９０７２７、は、可動部分であるところの振動部カバーを物品に接着して使用するものである。しかし、これでは振動は物品に伝わる代わりに、非可動部分でもある筈のケース本体へも反動で振動が伝わってしまいエネルギーロスが大きい。
その点、本願発明に於いては、発振体も又その可動部分も本体に接続されていて、その他第三の物体へ無駄に伝わる事も無く、振動エネルギーを有効に利用している。

は、有上蓋有下蓋略円筒状の本体（２）に組み込んだ本願発明振動発生システム断面図。は、実施例１の立体分解図。は、動作原理図は、実施例２の断面図。は、実施例３の断面図。は、実施例４の立体図は、実施例５の立体図は、実施例６の断面図は、実施例７の断面図は、実施例８の説明図

以下、本発明の実施形態を説明する。

有下蓋で略円筒状の本体（２a）に組み込んだ本願発明の振動発生システムの断面図を図１に、立体分解図を図２に示す。

有下蓋略円筒状の本体（２a）の中央に略円柱状の電磁式、あるいは超磁歪素子を利用したアクチュエータである発振体（１）を立てて設置してある。この可動部分（３）である可動子（３a）に同じく可動部分（３）である振動アーム（３b）が接続されていて、その先は本体（２a）と同じ材質で、本体（２a）と一体化している上蓋（２b）に接続され一体化されている。

この様な構成で、まず、発振体（１）への入力信号に応じて可動部分（３）である可動子（３a）、及びこれに直結された振動アーム（３b）が伸縮する形で振動が発生する。続いてその振動は上蓋（２b）に伝わる。

この事で、発振体（１）の設置されている場所と、振動アーム（３b）が接続されている場所と、これら二つの場所の間の本体（２）部分が伸縮される形で振動が発生する。

しかるに、振動を与えたい対象物に本体（２）を接触させることにより、振動が物体に伝わる。

実施例１における振動発生システムの発振体を従来からある超磁歪素子アクチュエータで構成した例を、図４に示す。
略円柱状の超磁歪素子（１a）は、円盤状の下バイアス磁石（１b）と、上バイアス磁石(１c)に挟まれて本体（２a）の底面中央に立てて設置してある。その周りにボビン（１d）に巻かれたコイル（１e）が設置してある。

このような形態で、入力信号に応じて本体（２）に振動が発生する。

実施例１における振動発生システムの発振体を従来からあるボイスコイルアクチュエータで構成した例を、図５に示す。
円盤状で真ん中が円柱状に形成されている鉄芯（１f）は本体（２a）の底面中央に設置される。鉄芯（１f）の中心柱の周りにはリング状のマグネット（１g）そしてその上に金属リング（１h）が設置され、鉄芯（１f）と金属リング（１h）の間には可動子（３a）に巻かれて一体化されているボイスコイル（１i）が設置されている。金属リング（１h）上にはリング状の固定具（１k）が設置されていて、この固定具（１k）の内周に沿って設置されているダンパ（１j）により、可動子（３a）は保持されている。

そして、入力信号に応じて本体（２）に振動が発生する。

図６は、実施例１の本体（２）を変形角筒状とし、その中に振動体（１）を組み込んだ例の立体図で、振動アーム（３b）をより強く本体（２）と一体化するように固定具（１０）を追加したものである。この固定具（１２）の円盤状の部分は本体（２）に埋め込まれていて、その中央部分に振動アーム（３b）が接続され一体化されている。

この形状のために、振動アーム（３b）が伸びたとしても縮んだとしても、本体（２）はその運動に安定して対応が可能となる。

実施例４の本体（２）を若干変形させ長くして、振動を与えるべきものに接触させる面積を広くした例の立体図を、図７に示す。

適宜物品に接触させて使用する骨伝導スピーカーの例を図８に示す。
有上蓋有下蓋で略円筒状での本体（１１）内底面中央に、略円盤状のヨーク（１２）が設置され、その上には略円柱状のマグネット（１３）、略円筒状のボイスコイル（１４）、略リング状のダンパ（１５）を設置し、振動発生アクチュエータを形成する。この可動部分（１６）は略円筒状の固定具（１７）で本体（１１）の上蓋部分に接続され一体化されている。

入力された信号に従い本体自体に振動が発生するので、使用するには上蓋部分あるいは下蓋部分を両面テープで適宜物品に接着させて使用する。

適宜物品に接触させて使用する超磁歪素子を利用した骨伝導スピーカーの例を図９に示す。
有下蓋略円筒状の本体（１８）内部中央に、略円柱状の超磁歪素子（１９）は深さ方向に立てて固定して設置される。超磁歪素子の周りにはコイル（２０）が固定設置され又その周りにはバイアス磁石（２１）が固定設置される。次に、本体と同じ材質より成る略円盤状の上蓋（２２）は、超磁歪素子（１９）上部の可動部分と一体化されながら、さらにネジ結合部（２３）で本体と結合されている。

これを利用するには本体（１８）の底面、あるいは上蓋（２２）、あるいはどの部分でも良いので、適宜物品の上に置くなどをして使用する。

地盤探査のためのＳ波発振システムの例を図１０示す。
（Ｅ）の様に地盤にボーリング孔（２４）を形成し、管（２５）を入れる。次に管（２５）内に発振装置（２６）と圧着部（２７）を入れ所定の位置まで移動させる。次に（Ｆ）の様に、油圧伝達ホース（２８）により油圧の圧力をかけ圧着部（２７）の可動アーム（２９）を伸ばし管内の発振装置（２６）を固定し、ケーブル（３０）により発振装置（２６）に入力信号を与えＳ波を発生させる。

本体（２）のどの部分も同じ素材で同じ性質を持つのが望ましいが、本体にペイントしたり、違う素材のカバーを追加設置したり、素材原料に着色原料などを入れたりするなどでデザインを加えたり、あるいは性能向上のため本体の一部の材質を変更改善したりすることは可能である。

１電磁アクチュエータ、あるいは超磁歪素子アクチュエータである略円柱状の発振体
１a 超磁歪素子
１b 下バイアス磁石
１c 上バイアス磁石
１d ボビン
１e コイル
１f 鉄芯
１g マグネット
１h 金属リング
１i コイル
１j ダンパ
１k 固定具
２本体
２a
有下蓋で略円筒状の本体
２b
２aと同じ素材、同じ性質の略円盤状の形態で、２aと一体化している本体の一部である上蓋
３可動部分
３a
可動部分である可動子
３b
可動部分である振動アーム
４円柱状の超磁歪素子
５磁歪素子（４）の周りに設置してあるコイル
６可動部分
７有上蓋有下蓋あるいは有下蓋で略円筒状の本体
８円柱状の発振体
９可動部分
１０固定具
１１本体
１２ヨーク
１３マグネット
１４ボイスコイル
１５ダンパ
１６可動部分
１７固定具
１８本体
１９超磁歪素子
２０コイル
２１バイアス磁石
２２上蓋
２３ネジ結合部
２４ボーリング孔
２５管
２６発振装置
２７圧着部
２８油圧伝達ホース
２９可動アーム
３０ケーブル

Claims

全体が同じ素材で、又どの部分も同じ性質のあるところの本体（２）に直接、あるいは間に固定具などを介して発振体（１）は設置され、その可動部分（３）は同じく本体（２）上の発振体（１）を接続設置した場所とは異なる場所に直接、あるいは固定具などで接続されていて、振動を与えるべき対象を本体（２）のどの部分に接触させても振動を取り出すことが出来る骨伝導振動発生システム。