JP5643446B1

JP5643446B1 - ムービングコイル歪振動発生システム

Info

Publication number: JP5643446B1
Application number: JP2014007316A
Authority: JP
Inventors: 丸山徹
Original assignee: maruyama toru
Current assignee: maruyama toru
Priority date: 2014-01-18
Filing date: 2014-01-18
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2034-01-18
Also published as: JP2015136076A

Abstract

【課題】新たな振動発生システムを歪振動発生システムとして構築し、これをスピーカーに応用することを課題とする。【解決手段】以下の振動発生システムを、ムービングコイル歪振動発生システムとして構築する。振動方向直列に、可動部分（１）の先が平板振動板（２）に点接続されている事により、歪振動を発生するムービングコイル振動発生システム。これを実現するには、振動板（２）に接続すれば点接続になるように、可動部分（１）の先が細く形成されているムービングコイル発振体を使用する。【選択図】図１

Description

振動発生システムの発明である。

振動発生システムは、常により良い性能を求められている。

特開２０１０−２８３５６５特開２００２−３７４５９７特開２０１２−０８５０１９特開２００５−１７７６８８

スピーカーの分野に於いて、骨伝導スピーカーとして利用するなどで、より良い性能を求める模索もされているが、理想的スピーカーの実現にはまだ課題が多い。そこで本願では、新たな振動発生システムを歪振動発生システムとして構築し、これをスピーカーに応用することを課題とする。

以下の振動発生システムを、ムービングコイル歪振動発生システムとして構築する。

振動方向直列に、可動部分（１）の先が平板振動板（２）に点接続されている事により、歪振動を発生するムービングコイル振動発生システム。

これを実現するには、振動板（２）に接続すれば点接続になるように、可動部分（１）の先が細く形成されているムービングコイル発振体を使用する。

本願発明の原理
図１上左＜従来の接続＞に示した従来の平板振動板スピーカーに於いては、発振体の可動部分（１）は、ボイスコイルの直径と同等の大きさの円柱状で形成されているので、ある程度の大きさの面積を有して平板の振動板（２）に面接続されることになり、可動部分（１）が振動すると振動板（２）は可動部分（１）と一体となり往復運動する。そして、特に振動板（２）に大きな歪運動は発生しないし、振動板（２）自体が鳴るような現象は見られない。

つづいて、図１上右＜従来の接続の変更＞に示すように可動部分（１）を斜めにして振動板（２）に接続すると、こんどは振動板（２）には歪運動が発生し、振動板（２）自体が鳴る現象が発生することに気が付く。これは、可動部分（１）と振動板（２）とを、接触する面積を狭く接続すると、振動版（１）には歪運動が発生するからと解釈できる。だれもが同様の事をすれば再現できるこの現象を発見し、利用したのが以下に示す本願発明である。

図１下左＜本願発明の接続１＞に示す様に、可動部分（１）と振動板（２）が接続面積は殆ど無い点形態で接続、つまり先が尖っている可動部分（１）が振動板（２）に点接続されていると、可動部分（１）が振動するエネルギーは振動版（２）上の可動部分（１）が点接続された面積の狭い一つの点に集中してくわえられるので、慣性の力に逆らって振動板（２）の位置が移動開始する前に、この点接続された振動版（２）上の一点が歪むことになり、この発生した歪運動が振動板（２）全体に伝わっていき歪振動が発生する。この＜本願発明の接続１＞は、振動方向直列に、可動部分（１）の先が平板振動板（２）に点接続されている事により、歪振動を発生する振動発生システムを示したことになる。

つづいて図１下右＜本願発明の接続２＞に示すように、可動部分（１）の先に、針形状、あるいは極細の棒形状の振動棒（３）というパーツを接続し、これを振動板（２）に垂直に接続すれば可動部分（１）と、振動板（２）とを点接続したのと同等の事が実現できる。つまり、可動部分（１）の先が細く形成されていること同じになり、＜本願発明の接続２＞は、振動方向直列に、可動部分（１）の先が平板振動板（２）に点接続されている事により、歪振動を発生する振動発生システムを示したことになる。

振動棒（３）は、あらかじめ可動部分（１）と一体化されていても良いし、別パーツにしておいて適宜取り付けるようにしても良い。

上記の、振動棒（３）をより細くすれば接続面積はより小さくなり効果は大きくなるが、これとは逆に振動棒（３）の構造強度が小さくなるので、効果と強度とのバランスを取り、可動部分（１）、振動棒（３）、振動板（２）の材質、形状を選択する事とする。

すなわち、点接続を実現する時には、点接続する事の効果と、点接続の構造の強度とはトレードオフの関係にあるので、たとえば巨大な家屋を破壊する振動を与えるのか、あるいは携帯電話のスピーカーを鳴らすのか、利用する振動のレベルの規模と、又あるいは利用する振動の周波数帯域などをも考慮しつつ、効果と強度のバランスをとり、各パーツを選択することが重要である。

点接続を実現する振動棒（３）には、硬質ワイヤ、針、竹ひご、などの細長い形態や先の尖った形態のものが選択可能であり、材質は、金属、竹、木材、プラスチックなどを適宜選択する事ができる。

振動棒（３）は振動を伝える働きをするものであり、実際には発振体と振動板（２）とを支え固定する働きはするが、振動棒（３）だけで発振体と振動板（２）とを支え固定する機能を、振動棒（３）には求めない。ゆえに、本願振動発生システムを動作させるには、何らかの形で発振体と振動板（２）とを支え固定する仕組みを加える事が必須になる。

発振体とは、ムービングコイル発振体とし、超磁歪素子発振体、マグネチックスピーカー発振体、バランスドアーマチュアイヤホン発振体などは出力パワーが小さいので本願には適さない。

歪振動発生システムとは、振動板の撓み（たわみ）運動や伸縮運動などによる歪振動の発生で、振動版自体に鳴る現象が見られるものであると本願が定義するもので、従来のスピーカーの様に、振動板の往復運動で空気を震わせ音声を発生するのとは発声原理が異なる。

振動板（２）とは、発生する振動を最終的に伝える目的となる例えば空気、地面、水中、物体、人体、などに接して設置し、振動を伝えるパーツの事であり、システム形態によっては本体の場合もあるのでこれを実施例３に示した。

振動板（２）の形態は、一枚の平板を四角形などのある形にカットしたものを選択する事を基本とするが、少なくとも従来のスピーカーの振動板の形態である円錐形は選択しない。

振動板（２）の素材には、木材、紙、プラスチック板、スチロール板、極薄金属板、などを選択できる。

振動板（２）は本体などに固定設置するのであって、従来のスピーカーの振動板の様に、コーンエッジなどの柔らかい材質だけで支える構造にしたり、あるいは、骨伝導スピーカーなどにみられる、可動部分（１）の先だけで振動板（２）、あるいは発振体を支える構造にしたりするのとは、振動板の設置構造が異なる。

点とは数学的に言えば面積は持たない。しかし、点を現実に表示すると鉛筆で書いた太さ分は面積が存在するのと同じように、本願発明の点接続でも、点で接続するための接着の部分の面積は存在することとする。

従来のスピーカーとは構造原理が異なるので、従来のものとは異なる新しい音声再生効果が期待できる。

以下先行技術と比較して説明する。

特許文献１特開２０１０−２８３５６５に於いて、両端が固定された平板振動板の中程に、本願の可動部分に相当する伝達部材が、ボイスコイルの直径と同じ大きさの円で、面接続，あるいは面接続相当の形で接続されている。しかし、本願の可動部分の先は、両端が固定された平板振動板の中程に、点接続に限定された形で接続されているので、特許文献１と本願とは、異なる発明である。

特許文献２特開２００２−３７４５９７に於いて、可動部と振動板の間に中継部が構成されているが、本願の可動部分と振動板の間に中継部は構成されていなので、又、特許文献２の振動板は可動部の振動方向直列に接続されていないので、特許文献２と本願とは異なる発明である。

特許文献３特開２０１２−０８５０１９に於いて、本願の可動部分に相当する梁部２２が振動板に点接続されていたとしても、振動板の往復運動をさせるために接続しているのであって、本願のように振動板の歪運動をさせるために接続させている訳ではないので、又、発振体が本願の限定しているムービングコイル方式ではないので、特許文献３と本願とは異なる発明である。

特許文献４特開２００５−１７７６８８に於いて、本願の可動部分に相当する可動ロッド２８の突出先端部２８ｂが球面状になっているのは、本願の可動部分の先が細く形成されているのとは形態が異なるので、又、発振体は本願で限定しているムービングコイル方式ではないので、特許文献４と本願とは異なる発明である。

は、原理説明図は、実施例１、実施例２、実施例３の断面図は、実施例４、実施例５、実施例７の断面図は、実施例５の断面図と立体図は、実施例５の断面図と板バネの立体図は、実施例８の正面図と立体組立図は、実施例９の断面図、正面図、斜め背面立体図は、実施例１０の様々な形態図は、実施例１１の断面図と立体図は、実施例１１の立体図は、実施例１２の断面図は、実施例１３の断面図とダンパ（２９）の平面図は、実施例１４の断面図は、実施例１５の断面図その１は、実施例１５の断面図その２は、実施例１８の説明図

図２上参照として、発振体（５）に電力が加えられ発振体（５）の可動部分（１）が振動運動すると、可動部分（１）の先は点接続で振動板（２）に接続されているので、点接続された振動板（２）の場所を中心に、撓み運動、伸縮運動などの歪み運動が発生し、発生した運動が振動板（２）全体に広がり歪振動が発生する。

本願歪振動発生システムの形態を表す構造図を図２上に示した。

本体（６）に発振体（５）は設置され、発振体（５）の可動部分（１）の先は振動板（２）に点接続され、振動板（２）は本体（６）に支えられていて、振動を発生させ伝達させる主要なパーツであるこれら、本体（６）、発振体（５）可動部分（１）振動板（２）は、振動が伝達する順番にループ状に接続構成されている振動発生システム。

本体（６）は自由な形態が可能であり、密閉箱にする必要は無く、発振体（５）と振動板（２）とを支え固定する機能を有するものであり、例えば携帯電話ケース、各種機材や製品、などにする事ができる。

可動部分（１）の先に振動棒（３）を接続し、実施例１と同等の機能を可能にした歪振動発生システム例を図２中に示した。

可動部分（１）の先を本体（６）に点接続した歪振動発生システムを図２下に示した。これを使用するには、使う目的に応じて何れかの本体（６）の面を、振動を与えたい対象物に、たとえば振動板（２）に接触させる。

可動部分（１）と振動板（２）の間に板バネやブラスチックゴムなどの弾性体（７）を、直列的に挿入設置することで弾性体（７）の共振作用を利用し、発振性能を調整できるように構成した例を図３上に示した。

弾性体としては、焼き入れ金属板、焼き入れ金属ワイヤ，焼き入れ金属針、硬質プラスチック、などのバネ素材、あるいは、プラスチックゴムなどが利用可能であろう。

この実施例での振動棒（３）は固定具（８）で弾性体（７）に点接続で接続されている。

図示してないが、弾性体（７）の先端を細くして振動板（２）に点接続可能な形態にするのも一案である。

可動部分（１）と振動板（２）の間に弾性体（７）を、並列的に挿入設置して発振性能を調整した例を図３中、図４、図５に示した。

弾性体（７）の他端は、固定具（１０）で発振体（５）に固定接続されている。

弾性体（７）としては、焼き入れ金属板、焼き入れ金属ワイヤ，焼き入れ金属針、硬質プラスチック、などのバネ素材、あるいは、プラスチックゴムなどが利用可能であろう。

弾性体（７）は振動棒（３）に点接続で接続されている。
振動棒（３）も固定具（９）で振動板（２）に点接続で接続されている。

又、弾性体を利用したムービングコイル発振体の断面図と立体図を図４に、弾性体（７）を板バネ（２２）とした例の断面図と板バネ（２２）の立体図を図５に示した。

なお、ダンパ（１３）の材質や構造を板バネなどに変更して、ダンパ（１３）に弾性体（７）の機能を持たせるようにさせると、より簡単な構造で同様の効果が得られる。

振動棒（３）に素材に弾性の性質をもつものを選択したり、長さの調整をしたり、あるいは多少の湾曲を付けるなど形態を工夫することなどで弾性の性質を付け加えたりすれば、わざわざ別に弾性体を追加設置しなくても弾性体を設置したのと同様の効果が期待できる。

棒形状の物体に振動を与えると周波数に応じて振動のしかたが変化する共振作用を利用する為に、可動部分（１）の先に共振棒（１１）を挿入設置しても良い。図３下参照。

共振棒（１１）の形状は、細長い形状を基本とし、丸棒、角棒、長い平板状、あるいは細い針状のものを、又、材質には金属、木材、プラスチックなど、又共振棒の太さや長さ質量を取捨選択することで性能を調整できる。

なお、振動を加える方向は共振棒（１１）の長さ方向とする。

共振棒（１１）の先端を細くして点接続可能の形態にしても良いし、図３下に示すように、振動棒（３）と共振棒（１１）両方とも同時に接続しても良い。

ムービングコイル発振体を振動板（２）に設置した部分の振動発生システムの断面図を図６に示した。振動棒（３）は竹材質で十分に細いけれどある程度の強度をキープできるものを選択した。

実施例２を背面開口形態のボックス（２４）で構成した断面図、正面図、斜め背面立体図を図７に示した。
振動板（２）の上辺と下辺だけをボックス（２４）に固定させて左右の辺はボックス（２４）との間に隙間（２６）が設けてある。このように振動板（２）の固定の仕方は振動板（２）の一部を固定すればよい。隙間（２６）にはスポンジなどの柔らかい材質のもので補強してもよい。又、振動板（２）には梁や吸音材などを設置して音響特性を調整しても良い。

又、隙間（２６）の長さや幅、あるいは振動板（２）を固定させる場所は適宜調整できる。

振動板と、発振体の設置場所を組み合わせた、様々な形態の例を図８に示した。

振動板は、全ての辺を固定設置する必要はなく、固定設置の仕方は求める音色のために適宜変更できる。

振動板（２）をフレーム（１９）に設置する事で、本願システムを構成した例の断面図と立体図を図９に示した。

振動板（２）は自由な大きさの平面の円形としたが、これ以外の形を選択可能であり、例えば四角形でもよい。

この例はこのままで正常に音声を発生できるので、丸くくり抜いた板に設置するかなどで、ただ単に発振体を固定する構造を加えるだけで利用する事が可能であり、従来のスピーカーの様に発振体を密閉箱に設置する必要はない。

なお、スタンド（２９）で固定した例の立体図を図１０に示した。

ドーム型ボイスコイル発振体で構成した振動発生システムの断面図を図１１に示した。可動部分（１）の中心には、先が尖った部分が形成されている。

ドーム型ボイスコイル発振体で携帯電話に応用した例の断面図を図１２上に、又、音響特性を調整するためにダンパ（３１）は特殊な形態にしているのを図１２下に示した。

電子鍵盤楽器に応用した例の断面図を図１３に示した。

本願電磁アクチュエータはスピーカーシステムを構築するのみならず、地底検査や物質探査、振動分別装置、振動耐久検査など、あらゆる振動を利用する分野の振動発生システムに利用可能である。

振動を与えたい対象物（３６）に接触させて使用するシステムの例の断面図を図１４及び図１５に示した。図１４の固定具（３７）には適度の弾性の性質を加えて特性を調整しても良い。

最終的に振動を放出するパーツの例えば振動板の素材に超磁歪物質を選択すると、振動板からは振動と共に電磁波を放出する事が可能になる。振動板は超磁歪物質だけで形成しても良いし、他の物質と超磁歪物質とを混在させても良い。なおこの実施例の原理は、超磁歪物質の逆磁歪現象を利用したものである。

振動機に応用できる。
従来の振動機は重りなどを往復運動させる構造なので、振動パワーや振動の種類は限定されたものだけれど、本願発明には重りは必要ないので装置がコンパクトに実現できるし、入力する電力を調整する事により、振動パワーも振動の種類も自由に設定できる。

点接続は、いわば面積を持たない。ならば、同じく面積を持たない接続方法として、短い長さの線分を振動板に接続するところの、線接続としても点接続と同様の効果は得られるであろう。これを、平バネ形態の接続具で振動板に垂直に接続する事で実現した例を図１６に示した。すなわち、点接続の効果もある程度維持しながら、加えて接続構造の強度を増したり、弾性の性質を利用できたりする。

従来のスピーカーと組み合わせて２ウエイ、３ウエイ方式スピーカーとして利用できる。

１可動部分
２振動板
３振動棒
４固定具
５発振体
６本体
７弾性体
８固定具
９固定具
１０固定具
１１共振棒
１２固定具
１３ダンパ
１４ボイスコイル
１５ボビン
１６ヨーク
１７マグネット
１８金属リング
１９フレーム
２０取付け用ネジ穴
２１止めピン
２２板バネ
２３止めピン穴
２４ボックス
２５発振体
２６隙間
２７固定具
２８本願システム
２９スタンド
３０携帯電話ケース
３１ダンパ
３２取付け台
３３取付具
３４背面版
３５発振体
３６対象物
３７固定具
３８本体
３９設置具

Claims

ボイスコイル（１４）の振動方向直列に、円錐状に形成された可動部分（１）の先が平板振動板（２）に点接続されている事により、平板振動板（２）に歪振動を発生するムービングコイル振動発生システム。