JP6238302B2 - 骨伝導デバイス - Google Patents

Description

本発明は、骨伝導スピーカやマイクの振動ドライバとして好適に用いられる骨伝導デバイスに関し、特に、小型・軽量としても高出力が可能な効率の良い骨伝導デバイスに関する。

従来、この種の骨伝導デバイスとしては、例えば特許文献１の図１に開示されているように、振動板（７０）を支持する延長部（３０）（３０’）を設け、ボイスコイル（４０）と中央磁極（ヨーク）（５０）を形成し、上部に鉄片（６０）が固定される振動板（７０）を延長部（３０）（３０’）間に渡設し、鉄片（６０）の上部にマグネット（９０）を付着した構造のものが提供されている。この構造は、組立工程が簡単となりコスト低減を図れるとともに、マグネットがボイスコイルの外周側ではなく振動板の上部に位置するためボイスコイルの大きさ等を比較的自由に変えることができ、特性の調整の巾が広がり、デバイス全体の小型化、軽量化も可能となるというものである。

しかしながら、上記特許文献１の骨伝導デバイスの構造によれば、たしかにボイスコイルの外周側にマグネットが存在せず、全体のスリム化が可能となり、ボイスコイルやマグネットについて、特性の調整の巾や設計の自由度も高まるのであるが、出力アップに一定の限界が生じていた。

そこで本出願人は既に、さらなるスリム化や高効率を実現できる骨伝導デバイスを提案している（特願２０１４−６１９４７）。具体的には、上端が開口し、該開口を全周にわたって囲む周壁を備えた磁性材料よりなる有底の筒状本体と、前記筒状本体の開口部に渡設される振動板と、前記振動板の下面側に固定され、少なくとも一部が筒状本体の上端開口の位置よりも下側の筒状本体内に位置するマグネットと、前記筒状本体の内側底面に立設され、上端が前記マグネットの下端面に隙間を介して対向するヨークと、前記筒状本体内における前記ヨークの周りに配置されるボイスコイルとよりなる骨伝導デバイスを提案した。

この先の提案に係る骨伝導デバイスによれば、振動板の下面側に固定されたマグネット上面からの磁束が筒状本体の周壁上端部に捕捉され、磁束の流れが均一且つコンパクトな効率のよい磁気回路が形成され、外部への磁気漏れも少なくなり、小型・軽量にして高出力を得ることが可能となる。しかし、この提案に係る骨伝導デバイスは、マグネット上面からの磁束を周壁上端部で補足するものであり、振動板を突き抜けて外部に放散される磁気漏れは避けられない。振動板を磁性材料で構成すれば磁気漏れを抑えることができるが、振動板の素材が限定され、設計の自由度が低下する。

特開２００７−７４６９３号公報

本発明が解決しようとするところは、動作（振動特性）に影響の大きい振動板の素材が限定されることがなく、これにより振動板の設計の自由度を確保しつつ、さらに高効率であり、小型・軽量に構成しても高出力を確保できる骨伝導デバイスを提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、磁性材料よりなる有底の筒状本体と、前記筒状本体の上端部又は内壁部に渡設される振動板と、前記振動板の上下面のうち筒状本体の内側底面に対向する下面側にｓ固定されるマグネットと、前記筒状本体の内側底面に立設され、上端が前記マグネットの下端面に隙間を介して対向するヨークと、前記筒状本体内における前記ヨークの周りに配置されるボイスコイルとよりなり、前記筒状本体に、前記マグネットの側面に向けて内側に延び、該側面に隙間を介して対向する磁性材料よりなる近接部を設けてなることを特徴とする骨伝導デバイスを提供する。

ここで、前記近接部の内側端部が、マグネット側面の下端よりも上側の領域に前記隙間を介して対向しているものが好ましい。

さらに、前記マグネットと振動板下面との間に、電磁鋼板よりなる板材を介在させたものが好ましい。

また本発明は、磁性材料よりなる有底の筒状本体と、前記筒状本体の上端部又は内壁部に渡設される振動板と、前記振動板の上下面のうち筒状本体の内側底面に対向する下面側に固定され、その下端面が前記筒状本体の内側底面に隙間を介して対向するマグネットと、前記筒状本体内における前記マグネットの周りに配置されるボイスコイルとよりなり、前記筒状本体に、前記マグネットの側面に向けて内側に延び、該側面に隙間を介して対向する磁性材料よりなる近接部を設けてなることを特徴とする骨伝導デバイスをも提供する。

ここで、前記マグネットと振動板下面との間に、ヨークを介在させたものが好ましい。

以上にしてなる本願発明に係る骨伝導デバイスによれば、振動板の下面側に固定されているマグネットの上面側からの磁束の大部分が、近接部を通じて筒状本体に効率よく導かれ、該筒状本体を通じてマグネット下面側へと導かれる。磁束の方向は限定されず、逆の場合も同じである。これにより、振動板が非磁性材料であっても効率的な磁気回路が形成され、振動板の設計の自由度を維持しつつ、外部への磁気漏れも極めて少なくなり、コンパクトな構造で出力アップを図ることが可能となる。

また、前記近接部の内側端部が、マグネット側面の下端よりも上側の領域に前記隙間を介して対向しているので、マグネット下面からの磁力線の一部が近接部に入って磁場がショートカットし、出力低下しまう虞も防止できる。

また、前記マグネットと振動板下面との間に、電磁鋼板よりなる板材を介在させたので、マグネット上面側からの磁束をより多く、効率よく、近接部を通じて筒状本体に導くことができる。

また、マグネットと振動板下面との間に、ヨークを介在させたので、マグネット上面側からの磁束をより多く、効率よく、近接部を通じて筒状本体に導くことができ、またマグネットのみからなるヨークレスとした場合に比べて出力も向上する。

本発明の第１実施形態に係る骨伝導デバイスを示す斜視図。 同じく骨伝導デバイスの縦断面図。 同じく分解斜視図。 本発明の第２実施形態に係る骨伝導デバイスを示す斜視図。 同じく骨伝導デバイスの縦断面図。 同じく分解斜視図。 同じく第２実施形態の骨伝導デバイスの変形例を示す縦断面図。 同じく他の変形例を示す縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る骨伝導デバイスを示す斜視図。 同じく骨伝導デバイスの縦断面図。 同じく分解斜視図。 本発明の第４実施形態に係る骨伝導デバイスを示す縦断面図。 同じく第４実施形態の骨伝導デバイスの変形例を示す縦断面図。 実施例３のモデルの構造を示す説明図。 比較例１のモデルの構造を示す説明図。 比較例２のモデルの構造を示す説明図。 比較例３、４のモデルの構造を示す説明図。 比較例５、６のモデルの構造を示す説明図。 比較例７のモデルの構造を示す説明図。 実施例３の磁束密度分布のシミュレーション結果。 比較例１の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例４の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例５の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例６の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例７の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例８の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例９の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例１０の磁束密度分布のシミュレーション結果。 実施例１１の磁束密度分布のシミュレーション結果。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

まず、図１〜図３に基づき、本発明の第１実施形態を説明する。

本実施形態に係る骨伝導デバイス１は、図１〜図３に示すように、全周にわたる周壁２ｃを備えた磁性材料よりなる有底の筒状本体２と、筒状本体２の上端部に渡設される振動板３と、振動板３の下面３ｃ側に固定され、少なくとも一部が筒状本体２内部に位置するマグネット５と、筒状本体２の内側底面２ｂに立設され、上端面４ａがマグネット５の下端面５ｂに隙間を介して対向するヨーク４と、筒状本体２内のヨーク４周りに配置されるボイスコイル６とより構成されている。

特に、筒状本体２には、マグネット側面５ａに向けて内側に延び、該側面５ａに対して隙間をあけて対向する磁性材料よりなる近接部８が設けられている。マグネット５の上面側からの磁束は、その大部分が近接部８を通じて筒状本体２に効率よく導かれ、外部への磁気漏れも極めて少なく、効率的な磁気回路が形成される。これにより、デバイス全体のコンパクト化及び出力向上が可能な構造とされている。

筒状本体２は、ヨーク４、マグネット５及びボイスコイル６を内側に配する有底のケースである。本例では磁性材料で形成される内側筒状部２０と非磁性材料で形成される外側被覆部２１とより構成され、内側筒状部２０の上端内側に近接部８が設けられている。非磁性体の外側被覆部２１には上端に振動板３を固定するための固定部２３が形成されている。他方、磁性体の内側筒状部２０はそのような複雑構造を有しない周方向に均一な形状とされ、マグネット５からの磁束が乱されることなく内側筒状部２０を通じて均一に効率よく導かれるように構成されている。

内側筒状部２０は、具体的には筒状本体２の周壁２ｃの一部を為す全周にわたる周壁２４とその上端に内側に向けて開口を塞ぐように設けられる近接部８としての環状部材２７と底壁２５とを備えた有底の筒状体である。周壁２４及び底壁２５は、磁性体金属、例えばＳＵＳ４３０のステンレス材をプレス加工等して構成されている。環状部材２７は、同じくＳＵＳ４３０のステンレス材等より構成される板状の部材であり、周壁２４の上端内壁側に組み付けられている。

具体的には、周壁２４の上端内面側に切欠き段部２４ｃを形成し、該切欠き段部２４ｃに環状部材２７が圧入されている。このような圧入以外の組み付け構造でも勿論よい。また近接部８として本例のように周壁２４と別体の環状部材２７を組み付けるのではなく、周壁２４の上側領域を内側に屈曲させて構成したものでもよい。また、後述の第３実施形態のように、周壁２４の途中部内側に近接部８を設けたものでもよい。

周壁２４は全周にわたり略均一な高さ（上下方向の高さ）、厚み（径方向の厚み）を有しており、上側から見た平面視で角のない連続した曲面、特に略円形（本例では真円形）の円筒体とされている。すなわち周壁２４の全面に切欠きや穴がなく全周にわたって均一厚み、均一高さとされている。また、近接部８（環状部材２７）についても、同じく全周にわたり略均一な厚み（上下方向の厚み）、略均一な突出長さ（径方向の長さ）に設定され、平面視真円形のマグネット５の側面５ａと近接部８の内側端部８ａ（突出先端部）との隙間は、全周にわたって均一となるように構成されている。

近接部８の突出長さは、マグネット５の形状、寸法に応じて、前記のごとく均一隙間となるように設定される。このように均一隙間とすることで近接部８及び周壁２４により周方向に均一で効率的な磁気回路が形成される。近接部８が本例のように全周に連続した構造ではなく複数の近接部８を設けたものでは、各近接部８の内側端部８ａ（突出先端）と対向するマグネット側面５ａとの隙間がすべて等しくなるように設定すればよい。

近接部８の内側端部８ａは、マグネット５の側面５ａの下端よりも上側の領域に隙間を介して対向している。これによりマグネット５の下面との間の磁力線のショートカットが防止される。図２では双方の下端位置が同じ高さ位置に描かれているが、振動により互いに軸方向に相対移動するストロークの範囲内において少なくとも近接部内側端部８ａの下端位置がマグネット側面５ａの下端よりも上側の位置に維持されることが好ましい。

尚、周壁２４及び近接部８は本例のように平面視真円形のものに限定されず、略楕円形のものや、均一性は低下するが四角形その他の多角形や異形のものでも勿論よく、一部に切欠きや穴があってもよい。また、いずれも全周に存在する必要はなく、底壁２５から周方向に沿って断続的に立ち上がる複数の周壁を設けたものや、周壁から内側に突出する複数の近接部を設けたものでもよい。このように周壁や近接部を連続的ではなく複数断続的に設ける場合には、均等な間隔で設けることが好ましい。

内側筒状部２０の底壁２５中央部には、磁性材料よりなるヨーク４を固定するための貫通した取付穴２０ｃが穿設されている。そして、略円柱状のヨーク４が前記取付穴２０ｃに底部をカシメ止めして固定されている。勿論、溶接固定などその他の固定方法によりヨーク４を底壁２５に立設してもよい。また、本例のように別途形成したヨーク４を固定する代わりに、後述する第２実施形態と同様、削り出しや鋳造によって筒状本体２（内側筒状部２０）と一体的に形成したものでもよい。

外側被覆部２１は、内側筒状部２０の外面側に設けられ、且つ振動板３を固定する固定部２３を備える。具体的には、インサート成形により内側筒状部２０の外面側に合成樹脂材料を用いて成形される同じく有底の筒状部であり、上端の外周部に前記固定部２３として複数のフランジが突設され、該フランジ（固定部２３）の上面間に振動板３が架設される。

外側被覆部２１の成形は内側筒状部２０の底面にあらかじめヨーク４を固定した状態で行われる。したがって内側筒状部２０の取付穴２０ｃから下方に突出しているヨーク４の固定部分（カシメ部分）も外側被覆部２１を構成する合成樹脂に埋められ、ヨーク４の組み付け強度が向上する。

本例では内側筒状部２０と同様、周壁２ｃの一部を為す全周にわたる周壁２６を有する有底の筒状である。ただし、このような構造以外に、例えばフランジ（固定部２３）の箇所のみ壁を有するものや、フランジ（固定部２３）が形成される上端側のみに筒状に被覆されているものでもよい。外側被覆部２１は磁気回路を構成しないので、内側筒状部２０の周壁２４のように周方向に均等な周壁としなくても磁気漏れの低減や効率化に殆ど影響しないためである。

また、インサート成形により成形されるものに限らず、例えば外側被覆部２１として別途合成樹脂により筒状に成形した部材を内側筒状部２０の外側に組み付けて構成することもできる。さらに、後述の第３実施形態のように振動板３の取り付け構造を変更し、外側被覆部を省略することもできる。

振動板３は、筒状本体２の上端部、具体的には上記外側被覆部２１のフランジ（固定部２３）の上面に、取付ネジ７により固定される環状の枠部３０と、枠部３０の内側に隙間ｓ１を介して配される振動部３１と、該振動部３１を枠部３０に対して軸方向（筒状本体２の軸方向）に相対移動可能に連結している連結部３２とより構成されている。枠部３０が固定される固定部２３の上面の高さは、内側筒状部２０の上端面２２と同じか、より高い位置となるように設定されており、したがって振動板３は略フラットでよい。

振動板３は非磁性体、例えばＳＵＳ３０４のステンレスやカーボン材などより構成されている。したがって、振動板３は磁気回路を構成しないが、振動板３の下面に固定されるマグネット５は磁性体の内側筒状部２０の近接部８に囲まれており、マグネット５からの磁束は近接部８に効率よく捕捉されるのである。

勿論、振動板３は内側筒状部２０と同じようにＳＵＳ４３０のような磁性体材料で構成してもよい。この場合には振動板３が磁気回路を構成するため、本例のように振動部３１の外周縁の形状を内側筒状部２０の周壁２４の上端外側縁部に沿った形状で、当該外側縁部よりも内側となるように設定することで、外周縁３１ａから内側筒状部２０の周壁２４にスムーズに磁束の流れが形成され、内側筒状部２０よりも外側に磁気が漏れてしまうことを抑制することができる。ただし、ＳＵＳ３０４等の非磁性ステンレス材やカーボン材に比べて振動材としての機械的特性（バネ特性）が低下してしまう。

振動部３１には、図示しない振動伝達部材を取り付ける取付穴３１ｂが設けられており、骨伝導スピーカとして利用する場合は振動部３１の振動が振動伝達部材を通じて人体の頭皮等に伝達される。それにより人体の頭蓋骨内の鼓膜や耳小骨に異常のある難聴者でも、蝸牛や聴覚神経が正常であれば確実に音を聞くことが出来る。

マグネット５は、内側筒状部２０の内周面と略相似する平面視略円形（真円）の円柱形状であり、振動板３の下面３ｃのうち、内側筒状部２０と略同軸になる位置（振動部３１の略中央位置）に固定されるとともに、下面側がヨーク４の上端面４ａに隙間を介して対向するように配置されている。これにより、磁気回路を構成するマグネット５、ヨーク４、内側筒状部２０がすべて同軸状に配置され、磁束の流れが均一となる効率のよい磁気回路が形成される。

マグネット５の形状は、このような円柱形状以外に三角柱形状、五角柱形状その他の種々なる形状が採用できる。マグネット５の軸方向の寸法（厚さ）が薄いと近接部８を通じて磁束がループしてしまい効率が低下するため、好ましくは少なくとも近接部８の同方向の寸法（厚さ）よりも厚い寸法とされる。

ボイスコイル６は、ヨーク４の外周面上、又は筒状本体２の内側筒状部２０の底面上に固定されている。ボイスコイル６のコイル線の両端部は、筒状本体２の底面の貫通孔２ｄを通じて外部に引き出され、外部からボイスコイル６に対してサウンド信号等が入力される。

次に、図４〜図８に基づき、本発明の第２実施形態を説明する。

本実施形態の骨伝導デバイス１は、図４〜図６に示すように、外側被覆部２１が周壁２４の外側にのみ被覆されており、底壁２５への被覆は省略され、該底壁２５の外面（下面）が露出している。内側筒状部２０をインサートして合成樹脂材により成形される点は上記第１実施形態と同じである。

第１実施形態ではヨーク４をカシメ固定し、底壁２５を被覆する外側被覆部２１によってヨークの組み付け強度を向上させる意味があったが、本例ではヨーク４が組み付けではなく、内側筒状部２０の底壁２５中央部に削り出しや鋳造によって一体的に形成されている。したがって、外側被覆部２１で底壁２５を被覆しなくても強度面で問題は生じなく、材料の削減、軽量化が可能な構造とされている。勿論、インサート成形により成形されるものに限らず、例えば別途合成樹脂により筒状に成形した部材を周壁２４の外側に組み付けて構成することもできる。

また、振動板３は、第１実施形態では振動部３１を真円形としているが、本例では連結部３２、３２を結ぶ方向に長く、少なくともマグネット５の外径以上の幅を持った異形形状とされている。そして、枠部３０も取付ネジ７で固定される部位を除いてこれにほぼ沿った形状とされ、さらに、外側被覆部２１の周壁２６も平面視で枠部３０の外形にほぼ沿った形状とされている。このように振動部３１を平面視細長く構成し、枠部３０及び外側被覆部２１をこれに対応する必要最小の構造とすることで、ドライバ全体を小型化できるとともに、振動部３１は連結部３２、３２を結ぶ方向の長さが維持されるので良好な振動特性も維持できる構造となる。

また、振動部３１下面へのマグネット５の取り付け構造は、本例では合成樹脂材によりマグネット５を側面から保持して振動部３１下面に取り付けるホルダー部９が成形されている。より具体的には、振動部３１のマグネット５が取り付けられる領域周辺に上下貫通する連通穴３１ｃを形成しておき、振動板３とマグネット５を金型内にインサートして合成樹脂により成形される。ホルダー部９は連通穴３１ｃを通じて振動部３１の上下にわたって一体成形されており、マグネット５を振動部３１の下面側に強固に保持している。

平面視真円形のマグネット５の側面５ａと近接部８の内側端部８ａ（突出先端部）との隙間は、全周にわたって均一となるように構成されているが、本例では間にマグネット５を保持している後述の合成樹脂製のホルダー部９が介在することとなる。

近接部８の突出長さは、あくまでもマグネット５の側面５ａの位置から均一の距離となるように設定される。このように均一な距離とすることで、ホルダー部９の形状にかかわらず、近接部８及び周壁２４により周方向に均一で効率的な磁気回路が形成される。複数の近接部８を設けたものでは、各近接部８の内側端部８ａ（突出先端）と対向するマグネット側面５ａとの距離がすべて等しくなるように設定すればよい。

また、マグネット５は下面側が縮径した円錐台形状とされている。したがって、下面側の近接部８との距離が広がり、磁場のショートカットが起きにくい構造とされている。同じようにショートカットを防止するための構造としては、図７に示すように、近接部８のマグネット側面５ａに対向する内側端部の下側部位に切欠き部８ｂを設け、マグネット５の下面との距離を広げるような構成も好ましい。このような切欠き部８ｂを設けるとともにマグネット５の下面側を縮径すれば更に確実にショートカットを防止することができる。

また、図８に示すようにマグネット５上面に電磁鋼板４１を設けることがこのましい実施形態である。すなわちマグネット５と振動板の振動部３１との間に電磁鋼板４１が介装される形態である。これにより、マグネット５上面側の磁束が電磁鋼板４１を通じて近接部８に効率よく導かれ、外部への磁気漏れもより少なくなり、効率的な磁気回路が形成される。

その他の構造については、基本的には上記第１実施形態と同様であり、同一構造については同一符号を付してその説明は省略する。

次に、図９〜図１１に基づき、本発明の第３実施形態を説明する。

本実施形態の骨伝導ドライバ１は、外側被覆部２１を省略するとともに、振動板３を内側筒状部２０の周壁内側に支持させたものである。具体的には、内側筒状部２０の周壁２４上端部内面に凹溝２４ｄが設けられ、該凹溝２４ｄに振動板３の枠部３０が嵌め込まれることで振動板３が支持されている。また、周壁２４内面の凹溝２４ｄより下方の位置には、近接部８としての環状部材２７が圧入により取り付けられる切欠き段部２４ｃが設けられている。

このように本実施形態では外側被覆部２１を省略し、振動板３を筒状本体２に取り付けるための取付ネジ７も省略できるので、材料コストを低減でき、軽量化、小型化が可能になるとともに組み付けも容易であり、製造コストを低減することができる。内側筒状部２０は、ヨーク４と一体的に形成される底壁２５と筒状の周壁２４とがそれぞれ別体で形成され、互いに組み付けられている。

底壁２５のヨーク４周囲の上面には、ボイスコイル６を載置する合成樹脂製の環状板２８が介装されている。具体的にはヨーク４を有する底壁２５と周壁２４は別体で形成され、周壁２４の端部に底壁２５を圧入して嵌合させる際にその間に環状板２８が装着される。環状板２８は回路基板であり、ボイスコイル６はこの環状の回路基板に実装されることで生産性を高めることが可能とされている。すなわちボイスコイル６の末端はこの環状板２８の回路パターンに直接接続されている。

また振動板３は、連結部３２は中心側の振動部から外側の枠部３０に向けて渦巻き状に周方向に斜めに湾曲して延設されている。これにより連結部３２の長さが確保され、振動ストロークが確保でき、小型化しても振動能力を維持することができるように構成されている。

その他の構造については、基本的には上記第１実施形態と同様であり、同一構造については同一符号を付してその説明は省略する。

次に、図１２及び図１３に基づき、本発明の第４実施形態を説明する。

本実施形態の骨伝導ドライバ１は、第２実施形態の骨伝導ドライバ１におけるヨーク４を省略し、代わりにマグネット５を下方に長く構成したものであり、マグネット下端面５ｂは筒状本体２の底面２ｂ（内側筒状部２０の底壁２５）に隙間を介して対向し、マグネット下端面５ｂと近接部８の内側端部８ａとの磁束のショートカットの心配もないことからマグネット５の形状は円錐形ではなく円柱形状とされている。

ボイスコイル６はマグネット５の周りに配置されている。本例ではヨーク付きに比べて出力は落ちるがさらなる小型化（薄型化）が可能となる構造である。また、図１３に示すように、内側筒状部２０の底壁２５からはヨーク４を省略しつつ、マグネット５と振動板３の振動部３１との間にヨーク４Ａを介装したものも好ましい実施形態である。これによれば、図１２のものに比べて、マグネット５上面側の磁束をより効率よく近接部８に導き、外部への磁気漏れをより少なくして効率的な磁気回路を形成することができる。その他は、基本的には上記第２実施形態と同様であり、同一構造については同一符号を付してその説明は省略する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

以下、本発明の実施例１〜９、比較例１〜７の各モデルについて、音圧レベル、磁束密度分布をコンピュータシミュレーションで計算した解析結果について説明する。

（実施例１〜３、比較例１、２）
まず、上述の第１実施形態の構成に係る実施例１〜３、及びその比較例１、２の各モデルの解析結果について説明する。

実施例１、２のモデルは、図１〜図３に示す構造であり、振動板を外枠の外径２０ｍｍ、振動部の外径１４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍとし、筒状本体（内側筒状部）を、外径１４．５ｍｍ、高さ６．１ｍｍ、厚さ１ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、近接部の環状部材を内径８ｍｍとし、筒状本体（外側被覆部）を、周壁、底壁の厚さが１．２５ｍｍのＡＢＳ樹脂製とし、ヨークを外径４．５ｍｍ、カシメ部を除く高さが３．３５ｍｍのＳＳ４００製とし、マグネットを外径が７ｍｍ、厚さが２ｍｍのＮ−３５材とし、コイルを銅線とした。実施例１は、振動板の材質をＳＵＳ３０４（バネ鋼）製とし、実施例２はＳＵＳ４３０製とした。

実施例３のモデルは、図１４に示す構造であり、上記実施例２のモデルのコイルとマグネットの隙間を１ｍｍ減らし、外側被覆部の底部の厚みを０．５ｍｍ減らし、全体としての高さを１．５ｍｍ減らしたモデルである。その他の寸法、材質は実施例２のモデルと共通であり、振動板の材質はＳＵＳ４３０製とした。

比較例１のモデルは、図１５に示す構造であり、実施例１のモデルの構造から近接部としての環状部材及びこれを取り付ける内側筒状部の切欠き段部を省略したものである。その他の構造、寸法、材質は実施例１のモデルと共通である。また、比較例２のモデルは、図１６に示す構造であり、実施例３のモデルの構造から環状部材及び切欠き段部を省略したものである。その他の構造、寸法、材質は実施例３のモデルと共通である。表１に実施例１〜３、比較例１、２の各モデルを示す図、振動板の材質をまとめている。

実施例１〜３、比較例１、２の各モデルの変位量、音圧レベルの解析結果は表２、表３のとおりである。尚、これらの計算は、株式会社ＪＳＯＬ製のシミュレーションソフト「ＪＭＡＧ」を用いた。具体的には、磁場解析シミュレーションプログラムで各モデルの推力が算出され、この算出された推力を各モデルの振動板に加えた場合の変位量が構造解析シミュレーションで求められる。音圧レベル（ＳＰＬ）は、算出された変位量を下記式１の振幅値にして音圧に変換することにより求める。

式１の音圧（Ｐ、Ｐｒｅｆ）は、振幅値として記載されている。音圧レベルを算出するため括弧内で実効値に変換している。各節点の音圧Ｐは、音圧条件に設定された面の変位速度を用いて算出される。本解析においては、モデルのすべての表面が音圧条件に設定された面である。

表２、表３から分かるように、近接部が無い骨伝導ドライバである比較例１に比べ、近接部を設けた点のみ異なる実施例１のモデルは、すべての周波数で音圧レベルが増大している。同じく近接部が無いモデルである比較例２に比べ、近接部を設けた点のみ異なる実施例３のモデルは、すべての周波数の音圧レベルが増大している。これは本発明に係る実施例１、実施例３では、振動板の下面に設けたマグネットの磁束を近接部が効率よく捕捉し、効率のよい磁気回路が形成されているために、音圧レベルがすべての周波数で増大したと考えられる。

また、振動板の材質のみ異なる実施例１と実施例２の比較において、比較例１との比較ほどの差はないものの、実施例２は実施例１に比べてすべての周波数で音圧レベルが増大しており、振動板を磁性体としたことによる効果と考えられる。ただし、振動板が磁性体である比較例２よりも振動板が非磁性体である実施例１はすべての周波数で音圧レベルが増大しており、振動板を磁性体とする効果よりも近接部による効果が顕著である。

図２０及び図２１に、実施例３及び比較例１の各モデルの磁束密度分布の解析結果を示す。磁束密度分布の計算は、株式会社ＪＳＯＬ製のシミュレーションソフト「ＪＭＡＧ」を用いた。

図２０の実施例３の磁束密度分布と図２１の比較例１の磁束密度分布を比べると、実施例３ではマグネットからの磁束が内側筒状部に効率よく捉えられ、ヨークに磁束が効率よく集中しており、上記のとおり音圧レベルが伸びるという結果に結びついていることが分かる。

（実施例４〜８、比較例３〜６）
次に、第２実施形態の構成に係る実施例４〜８、及びその比較例３〜６の各モデルの解析結果について説明する。

実施例４、５のモデルは、図４〜図６に示す構造であり、振動板を、外枠の最大径が２１．５ｍｍ、振動部の最小径が９．２ｍｍ、厚さが０．５ｍｍとし、筒状本体（内側筒状部）を外径１３．６ｍｍ、高さ５．３ｍｍ、周壁の厚さ０．６５ｍｍ、底壁の厚さ１．０ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、近接部の環状部材を内径８．４ｍｍ、厚さ１．５ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、筒状本体（外側被覆部）を、周壁の厚さが０．３〜１．６ｍｍのＡＢＳ樹脂製、内側筒状部の底部に一体形成されているヨークを外径４．５ｍｍ、高さ２．８５ｍｍとし、マグネットを上面の外径が７ｍｍ、下面の外径が６ｍｍ、厚さが２ｍｍのＮ−３５材よりなる扁平逆円錐台形状とし、コイルを銅線とした。実施例４は、振動板の材質をＳＵＳ３０４（バネ鋼）製とし、実施例５はＳＵＳ４３０製とした。

実施例６、７のモデルは、図７に示す構造であり、上記実施例４、５のモデルのマグネットの下面の外径を上面の外径と同じ７ｍｍとしてその形状を扁平逆円錐台形状から扁平円柱形状に変更し、近接部の環状部材の内周面の下部に切欠き部を設けたモデルである。振動板の材質は実施例６がＳＵＳ３０４、実施例７がＳＵＳ４３０であり、その他の寸法、材質は実施例６又は実施例７のモデルと共通とした。

実施例８のモデルは、図８に示す構造であり、上記実施例４のモデルのマグネット上面と振動板の間に厚み０．５ｍｍの円板状の電磁鋼板を介装したものであり、寸法的にはマグネット上面側を電磁鋼板の厚み分だけ薄くしたモデルである。振動板の材質は実施例４と同様、ＳＵＳ３０４である。その他の寸法、材質も実施例４のモデルと共通である。

比較例３、４のモデルは、図１７に示す構造であり、それぞれ実施例４、５のモデルの構造から近接部としての環状部材及びこれを取り付ける内側筒状部の切欠き段部を省略したものである。その他の構造、寸法、材質はそれぞれ実施例４、５のモデルと共通である。

比較例５、６のモデルは、図１８に示す構造であり、それぞれ実施例６、７のモデルの構造から環状部材及び切欠き段部を省略したものである。その他の構造、寸法、材質はそれぞれ実施例６、７のモデルと共通である。

表４に実施例４〜８、比較例３〜６の各モデルを示す図、振動板の材質をまとめている。実施例４〜８、比較例３〜６の各モデルの音圧レベルの解析結果は表５のとおりである。音圧レベルの算出は上述の実施例１等と同じである。

表５から分かるように、実施例４〜７のモデルは、それぞれ近接部が無い点のみ異なる比較例３〜６のモデルに比べ、すべての周波数で音圧レベルが増大している。これは本発明に係る実施例１、実施例３では、振動板の下面に設けたマグネットの磁束を近接部が効率よく捕捉し、効率のよい磁気回路が形成されているために、音圧レベルがすべての周波数で増大したと考えられる。また、実施例８のモデルは、実施例４のモデルに比べて音圧レベルが向上しており、電磁鋼板を介装することでより効率のよい磁気回路が形成されていることがわかる。

図２２〜図２６に、実施例４〜８の各モデルの磁束密度分布の解析結果を示す。磁束密度分布の計算は上述の実施例１等と同じである。いずれもマグネットからの磁束が内側筒状部に効率よく捉えられ、ヨークに磁束が効率よく集中しており、上記のとおり音圧レベルが伸びるという結果に結びついていることが分かる。

（実施例９）
次に、第３実施形態の構成に係る実施例９のモデルの解析結果について説明する。

実施例９のモデルは、図９〜図１１に示す構造であり、振動板を、厚みが０．２ｍｍ、外枠の外径が８．１ｍｍ、内径が７．３ｍｍ、振動部の外径が４ｍｍ、連結部の長さが約４．３ｍｍ、幅が０．３５〜０．５ｍｍのＳＵＳ３０４（バネ鋼）製とし、筒状本体（内側筒状部）を外径９ｍｍ、高さ４．２ｍｍ、周壁厚さ０．６ｍｍ、底壁厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、近接部の環状部材を内径４．２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、内側筒状部の底部に一体形成されているヨークを外径４ｍｍ、高さ２．１ｍｍとし、マグネットを外径が４ｍｍ、厚さが１ｍｍのＮ−３５材とし、合成樹脂製の環状板の厚みを０．５ｍｍとし、コイルを銅線とした。

表６に実施例９のモデルを示す図、振動板の材質を示す。実施例９のモデルの音圧レベルの解析結果は表７のとおりである。音圧レベルの算出は上述の実施例１等と同じである。

表７から分かるように、実施例９のモデルは、小型であるにもかかわらず十分な音圧レベルが得られている。これは、振動板の下面に設けたマグネットの磁束を近接部が効率よく捕捉し、効率のよい磁気回路が形成されているためと考えられる。図２７に、実施例９のモデルの磁束密度分布の解析結果を示す。磁束密度分布の計算は上述の実施例１等と同じである。マグネットからの磁束は内側筒状部に効率よく捉えられ、ヨークに磁束が効率よく集中しており、上記のとおり音圧レベルが伸びるという結果に結びついていることが分かる。

（実施例１０、１１、比較例７）
次に、第４実施形態の構成に係る実施例１０、１１、及びその比較例７の各モデルの解析結果について説明する。

実施例１０のモデルは、図１２に示す構造であり、振動板を、外枠の最大径が２１．５ｍｍ、振動部の最小径が９．２ｍｍ、厚さが０．５ｍｍのＳＵＳ３０４（バネ鋼）製とし、筒状本体（内側筒状部）を外径１３．６ｍｍ、高さ５．３ｍｍ、周壁の厚さ０．６５ｍｍ、底壁の厚さ１ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、近接部の環状部材を内径５ｍｍ、厚さ１ｍｍのＳＵＳ４３０製とし、筒状本体（外側被覆部）を、周壁の厚さが０．３〜１．６ｍｍのＡＢＳ樹脂製とし、マグネットを外径が４ｍｍ、厚さ（高さ）が４．２５ｍｍのＮ−３５材よりなる円柱形状とし、コイルを銅線とした。

実施例１１のモデルは、図１３に示す構造であり、実施例１０のモデルとの違いは、マグネット上面側と振動板との間に円柱状のＳＵＳ４３０製のヨークを介装した点である。マグネットの厚さ（高さ）とヨークの高さ（厚さ）の比は１：２であり、合計高さは実施例１０のマグネット高さと同じである。ヨークの外径はマグネットと同様４ｍｍとした。その他の寸法、材質は実施例１０と同じである。

比較例７のモデルは、図１９に示す構造であり、実施例１０のモデルの構造から近接部としての環状部材及びこれを取り付ける内側筒状部の切欠き段部を省略したものである。その他の構造、寸法、材質は実施例１０のモデルと共通である。

表８に実施例１０、１１、比較例７の各モデルを示す図、振動板の材質をまとめている。実施例１０、１１、比較例７の各モデルの音圧レベルの解析結果は表９のとおりである。音圧レベルの算出は上述の実施例１等と同じである。

表９から分かるように、実施例１０のモデルは近接部が無い点のみ異なる比較例７のモデルに比べ、すべての周波数で音圧レベルが増大している。これは本発明に係る実施例１０では、振動板の下面に設けたマグネットの磁束を近接部が効率よく捕捉し、効率のよい磁気回路が形成されているために、音圧レベルがすべての周波数で増大したと考えられる。
実施例１１のモデルは、実施例１０のモデルに比べて音圧レベルが向上しており、マグネットのみとするよりもマグネット上側にヨークを介装することでより効率のよい磁気回路が形成されていることがわかる。

図２８、図２９に、それぞれ実施例１０、実施例１１のモデルの磁束密度分布の解析結果を示す。磁束密度分布の計算は上述の実施例１等と同じである。マグネットからの磁束が内側筒状部に効率よく捉えられ、上記のとおり音圧レベルが伸びるという結果に結びついていることが分かる。

１ 骨伝導デバイス
２ 筒状本体
２ｂ 底面
２ｃ 周壁
２ｄ 貫通孔
３ 振動板
３ｃ 下面
４、４Ａ ヨーク
４ａ 上端面
５ マグネット
５ａ 側面
５ｂ 下端面
６ ボイスコイル
７ 取付ネジ
８ 近接部
８ａ 内側端部
８ｂ 切欠き部
９ ホルダー部
２０ 内側筒状部
２０ｃ 取付穴
２１ 外側被覆部
２２ 上端面
２３ 固定部
２４ 周壁
２４ｃ 段部
２４ｄ 凹溝
２５ 底壁
２６ 周壁
２７ 環状部材
２８ 環状板
３０ 枠部
３１ 振動部
３１ａ 外周縁
３１ｂ 取付穴
３１ｃ 連通穴
３２ 連結部
４１ 電磁鋼板
ｓ１ 隙間

Claims (4)

1. 磁性材料よりなる有底の筒状本体と、
   前記筒状本体の上端部又は内壁部に渡設される振動板と、
   前記振動板の上下面のうち筒状本体の内側底面に対向する下面側に固定されるマグネットと、
   前記筒状本体の内側底面に立設され、上端が前記マグネットの下端面に隙間を介して対向するヨークと、
   前記筒状本体内における前記ヨークの周りに配置されるボイスコイルとよりなり、
   前記筒状本体に、前記マグネットの側面に向けて内側に延び、該側面に隙間を介して対向する磁性材料よりなる近接部を設けてなることを特徴とする骨伝導デバイス。
2. 前記近接部の内側端部が、マグネット側面の下端よりも上側の領域に前記隙間を介して対向している請求項１記載の骨伝導デバイス。
3. 前記マグネットと振動板下面との間に、電磁鋼板よりなる板材を介在させてなる請求項１又は２記載の骨伝導デバイス。
4. 磁性材料よりなる有底の筒状本体と、
   前記筒状本体の上端部又は内壁部に渡設される振動板と、
   前記振動板の上下面のうち筒状本体の内側底面に対向する下面側に固定され、その下端面が前記筒状本体の内側底面に隙間を介して対向するマグネットと、
   前記筒状本体内における前記マグネットの周りに配置されるボイスコイルとよりなり、
   前記筒状本体に、前記マグネットの側面に向けて内側に延び、該側面に隙間を介して対向する磁性材料よりなる近接部を設け、
   前記マグネットと振動板下面との間に、ヨークを介在させてなることを特徴とする骨伝導デバイス。