JPH08501434A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改良された電磁アクチュエータ（１０）は、第１アセンブリ（１２）、この第１アセンブリ（１２）に対して相対的に移動するように配設された第２アセンブリ（１４）と上記第１アセンブリ（１２）と第２アセンブリ（１４）を相互に接続する少なくとも１つの第１撓み部（１６）を有する。第１アセンブリ（１２）は、第１極性を有する第１磁極（２６）と第２極性を有する第２磁極（３０）を有するコア（２０）を有する。第２アセンブリ（１４）は、第１コイル部分（４０）と第２コイル部分（４２）を有する導電コイル（３８）を有する。第１磁極（２６）は第１コイル部分（４０）と対向関係にあり、第２磁極（３０）は第２コイル部分（４２）と対向関係にある。コイル内の電流が第１コイル部分と第２コイル部分（４２）の各々で付加磁束電流クロス乗積を発生するように、第１コイル部分（４０）と第２コイル部分（４２）を構成する。第１アセンブリ（１２）と第２アセンブリ（１４）の内の１つは第１コイル部分（４０）と第２コイル部分（４２）の間に磁束帰還経路（４４）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 電磁変換器 技術分野 本発明は、一般的に電磁アクチュエータに関し、更に詳しくは新規な振動変換 器に関する。 背景技術 振動変換器はこの変換器に対する電気入力電流に応答して機械的振動または振 動出力を発生する一種の電磁アクチュエータである。このような振動変換器は商 業上多くの用途を有している。かかる用途の１つは、家具内に振動の感覚を伝達 し、これをこの家具に座っている人に感じさせることである。例えば、この変換 器に対する入力電流は音響システムのオーディオ・チャンネルから発生させても よい。変換器の発生する振動は、家具に座っている人の身体を通って感じられる 。 家具内に変換器を内蔵した従来技術のシステムは幾つか知られている。１つの 公知の従来技術のシステムでは、変換器は従来のボイス・コイル・アクチュエー タ、またはスピーカ・モータであり、ここでスピーカのコーンを音響発生板と取 り替えたものである。このボイス・コイル・モータと音響発生板は家具のクッシ ョン内に置かれる。この音響発生板の動作は、ボイス・コイル・モータに加えら れるオーディオ信号に対して直線的に行われる。従って、この従来技術のシステ ムは可聴音を発生する。全ての知覚可能な振動は高周波で発生する。この従来技 術のシステムの欠点と制約は、高周波振動が容易に身体（耳を除く）によって知 覚されないことである。 他の従来技術のシステムは、家具のフレーム・レールに取り付けた運動量移動 変換器を使用している。この変換器は、またオーディオ信号によって駆動される 。この従来技術のシステムの欠点と制約は、家具のフレームに伝達される振動が 家具のクッションによって減衰され、これによってこのような家具に座っている 人の感じる効果が少なくなることである。 後者の従来技術のシステムでは、変換器はこの変換器の磁気回路内の磁気ギャ ップに半径方向の面に沿って位置合わせされた撓み部を有する。この撓み部を位 置合わせする目的は、コイルが真の軸方向の経路を横切ることを補償することで ある。しかし、この撓み部の欠点は、コイルの軸を電磁コアの軸に対して傾斜さ せ、これによってこのコイルを変換器のコアに「押し込む（crash）」ことであ る。 発明の開示 従って、本発明の１つの目的は、上記の従来技術で列挙した１つ以上の欠点と 制約を解消することである。本発明の他の目的は、振動変換器として使用するこ とのできる改良した電磁変換器の設計を提供することである。本発明の更に他の 目的は、家具内に振動を伝達する改良したシステムを提供することである。 本発明によれば、改良された電磁変換器は、第１アセンブリ、この第１アセン ブリに対して相対的に移動するように配設された第２アセンブリと上記の第１ア センブリと第２アセンブリを相互に接続する少なくとも１つの第１撓み部を有す る。第１アセンブリは、第１極性を有する第１磁極と第２極性を有する第２磁極 を有するコアを有する。第２アセンブリは、第１コイル部分と第２コイル部分を 有する導電コイルを有する。第１磁極は第ｌコイル部分と対向関係にあり、第２ 磁極は第２コイル部分と対向関係にある。コイル内の電流が第１コイル部分と第 ２コイル部分の各々で加算的な磁束電流クロス積（flux current cross product s）を発生するように第１コイル部分と第２コイル部分を配置する。第１アセン ブリと第２アセンブリの内の１つは第１コイル部分と第２コイル部分の間に磁束 帰還経路を有する。 本発明のこれら及び他の目的、利点及び特徴は、添付図と添付の請求の範囲と 組み合わせて本発明の代表的かつ好適な実施例の下記の説明を検討することによ って当業者に容易に明らかになる。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の主題に従って構成された改良した変換器の断面図であり、 本発明の一実施例に於いて有用な押し板を取り付けたアクチュエータを示す。 第２図は、第１図の線２−２に沿って切断した断面図である。 第３図は、家具と組み合わせて２つの別個の用途に使用した第１図の変換器を 示す。 第４図は、フォーム・クッション枕内に設けた第１図の変換器を示す。 発明を実施するための最良の形態 第１図を参照してこれは本発明の主題に従って構成された電磁変換器１０を示 す。この変換器１０は第１アセンブリ１２、第２アセンブリ１４、第１撓み部１ ６と第２撓み部１８を有する。第２アセンブリ１４は、第１アセンブリ１２に対 して相対的に移動するかまたはその逆の相対的な移動を行うように配設される。 以下で非常に詳細に説明するように、少なくとも第１撓み部１６を使用して第１ アセンブリ１２と第２アセンブリ１４を相互に接続する。以下で説明するように 本発明のより特定の実施例では、第２撓み部１８をまた使用して第１アセンブリ １２と第２アセンブリ１４を相互に接続する。 ここで説明するように、変換器１０は振動変換器即ち加振器として特に有用で ある。第１撓み部１６と第２撓み部１８は、それぞれスプリングのように作用し 、第２アセンブリ１４がその通常の付勢位置から第１アセンブリ１２に対して相 対的に移動しようとするのに対抗する力を発生する。従って、電流が変換器に加 えられると、第２アセンブリ１４は第１撓み部１６と共に第１アセンブリ１２に 対して変位し、第２撓み部１８はこのような変位に対抗する。もし入力電流が交 流であれば、第２アセンブリ１４は振動する。かかる振動の周波数は、第２アセ ンブリ１４の質量及び第１撓み部１６と第２撓み部１８を結合したばね定数によ って決まる固有周波数にほぼその中心を有する。本発明の１つの特定の実施例で は、この固有周波数はオーディオ・スペクトルのベースまたはサブベースに同調 され、かかる低周波数の振動を家具を介してこの家具に座っている人に伝達する ことによってオーディオ音響システム内のベース及びサブベースの音質を高める 。 更に詳しくは、第１アセンブリ１２は、非磁性材料のコア・キャリア２０とこ のコア・キャリア２０によって保持された通常は円筒形のコア２２を有している 。コア２２は、第１極性を有する第１磁極２６を配設した第１コア端部２４と第 ２ 極性を有する第２磁極３０を配設した第２コア端部２８を有する。これらの第１ 磁極２６と第２磁極２８は、コア２２に対して容易に配設することができる。コ ア・キャリア２０は、第１図から最もよく分かるように、第１コア端部２４から 軸方向外側に延びる第１キャリア端部分３２と第２コア端部２８から軸方向外側 に延びる第２キャリア端部分３４を有している。 第２アセンブリ１４は第１アセンブリ１２内で同軸に配設されている。第２ア センブリ１４は、一般的に円筒形の磁束伝導材料のケース３６とこのケース３６ 内にこれと密着して配設された電導コイル３８を有している。このコイル３８は 、第１コイル部４０と第２コイル部４２を有している。第１磁極２６は第１コイ ル部４０と対向し、第２磁極３８は第２コイル部４２と対向している。ケース３ ６は、第１コイル部４０と第２コイル部４２の間に磁束帰還経路４４を形成して いる。コイル３８内の電流が第１コイル部４０と第２コイル部４２の各々に加算 的な磁束電流クロス積を発生するようにこれらの第１コイル部４０と第２コイル 部４２は配置されている。ケース３６の長さは、コア・キャリア２０の長さと軸 方向に比例している。 第１撓み部１６は第１キャリアの端部３２に取り付けられている。第２撓み部 １８は第２キャリアの端部３４に取り付けられている。第１撓み部１６と第２撓 み部１８の各々は、ケースによって保持されている。更に詳しくは、このケース ３６は第１環状リブ４６と第２環状リブ４８を有している。第１図から最もよく 分かるように、第１撓み部１６は第１リブ４６によって保持され、同様に第２撓 み部は第２リブ４８によって保持されている。第２図から最もよく分かるように 、第１撓み部１６と第２撓み部１８の各々はその中に１つ以上の螺旋形にカット した開口部を有し、これによって第１アセンブリ１２と第２アセンブリ１４の間 で屈曲及び伝達用のスプリングのような力を増加させる。 コア２２は、軸方向の極性を有すると共に軸方向に貫通した開口部５４を有す る磁石５２、軸方向に貫通した開口部５８を有する一般的に円板状の第１磁極片 ５６と軸方向に貫通した開口部６２を有する一般的に円板状の第２磁極片６０を 有している。コイル・キャリア２０は、磁石５２、第１磁極片５６と第２磁極片 ６０の各々の開口部５４、５８及び６２を介して配設されている。 磁石５２は、第１面６４と第２面６６を有している。第１磁極片５６は、この 磁石５２の第１面６４上に配設されている。この第１磁極片５６は、更に磁石５ ２から半径方向外側に延びる縁部６８を有している。同様に、第２磁極片６０は 、この磁石５２の第２面６６上に配設されている。この第２磁極片６０は、更に 磁石５２から半径方向外側に延びる縁部７０を有している。第１磁極２６と第２ 磁極３０は、それぞれ各第１磁極片５６と第２磁極片６０の縁部６８と７０に配 設されている。 ケース３６は、更に第１エンド・キャップ７２と第２エンド・キャップ７４を 有してもよい。この第１エンド・キャップはケース３６の第１端部７６に配設さ れ、この第２エンド・キャップ７４はケース３６の第２端部７８に配設されてい る。これらの第１エンド・キャップ７２と第２エンド・キャップ７４の各々は、 第１アセンブリ１２の極端な軸方向の移動を制限するため弾性のあるバンパ８０ を有してもよい。 変換器１０の説明は、上述のようにその１つの特定の好適な実施例を参照して 行った。この変換器１０の他の実施例は、完全な電磁回路を形成するためにコア ２２とケース３６の両方によって構成された第１アセンブリ１２を有してもよく 、第２アセンブリ１４はコイル３８を有してもよい。更に、アクチュエータ１０ は上述したような対称形の円筒構造でなくてもよく、２つの磁束経路がコイルを 介して反対方向に通ることを可能にし磁束電流クロス積が加算されるようにこの コイルを構成するものであれば、いずれの構造でも本発明の範囲内にある。 本発明の１つの利点は、第１撓み部１６と第２撓み部１８によって与えられる 。何故ならば、各第１撓み部１６と第２撓み部１８によって発生される対抗スプ リング力は、第１アセンブリ１２と第２アセンブリ１４の間で作用する正味の力 がこれらのアセンブリの間の相対的な移動の軸に沿って同軸であるように分配さ れるからである。第１撓み部１６と第２撓み部１８は、このような均衡を保持す るため、変換器１０の両端に作用する。従来技術の変換器では、磁気ギャップと 同一平面の撓み部の力の不一致によってこの従来技術の変換器のコイルが磁気回 路の軸に対して傾斜され、これによってコイルが磁気回路内に押し込まれる。 上述した変換器１０はバイブレータまたは加振器を必要とする多くの用途に有 用である。このような用途の１つは、劇場の座席の携帯用クッションまたはクッ ション内に振動感覚を設け、音のベース及びサブベースの品質を強化することで ある。 第３図を参照して、これは一般的に剛性を有するシェル８２とフォーム・クッ ション８４を有する劇場の座席８０のような家具を示す。この劇場の座席８０は 、劇場の床８５に固定されている。このシェル８２は、劇場の座席の金属製のフ レーム・レールの間に配設された木製の背部である。しかし、このシェル８２に はいずれの材料を使用することもできる。 変換器１０のケース３６は、シェル８２に取り付けられている。第１エンド・ キャップ７２はフランジ８７を有し、第２エンド・キャップ７４はフランジ８９ を有している。各フランジは数個の軸方向の開口部９１を有し、これらの開口部 を介してケース３８を他の装置に取り付けることができ、また各エンド・キャッ プ７２と７４を相互に取り付ける機能を果たす。座席内に振動を伝達するため、 変換器１０は長い出力シャフト８６を有している。この出力シャフト８６の先端 部８８には、押し板９０が取り付けられている。この押し板９０は、シェル８２ の近傍のクッション８４のフォームの中に配設されている。 出力シャフト８６は、コア・キャリア２０を介して配設された連続してねじを 切ったシャフトでもよい。第１図から最もよく分かるように、このねじを切った シャフト８６を使用し、第１対のナット９２によって第１撓み部１６と第２撓み 部１８をコイル・キャリアに固定する。この押し板９０は、次に第２対のナット ９４を介してシャフト８６の先端部８８に取り付ける。本発明のこの実施例では 、第１エンド・キャップ７２はこれを貫通する開口部９６を有し、この開口部内 にシャフト８６を配設する。しかし、変換器１０は、いずれの外部に出力するシ ャフトも必要としない。かかる実施例では、シャフトと８６は、第１撓み部１６ をコイル・キャリア２０に固定するナット部で頭部を切断している。従って、開 口部９６は第１エンド・キャップ内では必要としない。 後者の実施例の場合、変換器１０は、次に劇場の床８５に取り付けることがで きる。このような取り付けを行うため、弾性を有するブッシュ９８を変換器１０ と床８５の間に配設する。変換器１０は、座席８２内に取る付けた場合でも床８ ５に取り付けた場合でも、公演の音声チャンネルで発生した電流がそのコイル３ ８に供給される。 変換器１０は、また家庭で使用する携帯用枕１００のフォーム・クッション９ ９内に配設してもよい。かかる実施例では、押し板９０を必要としない。 代表的で好適な実施例を参照して説明したように、本発明の主題に従って構成 した新規な変換器１０を上で説明した。当業者は、ここで開示した本発明の概念 から垂離することなく、上で説明した実施例から多くの用途と出発点を開発する ことができる。従って、本発明は以下の請求項の範囲によってのみ規定されるべ きものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カレン，ドリュー アメリカ合衆国．カリフォルニア，ブエナ パーク，リンカーン アヴェニュー 6241

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１極性の第１磁極と第２極性の第２磁極を有するコアを備える第１アセ ンブリ、 導電コイルを有する第２アセンブリであって、このコイルは第１部分と第２部 分を有し、上記第１磁極は上記第１部分と対向関係にあり上記第２磁極は上記第 ２部分と対向関係にあり、上記コイル内の電流が上記各第ｌ部分と第２部分の各 々で磁束を除去した（defluxed）電流クロス積を発生するように上記第１部分と 第２部分が構成され、上記第１アセンブリと上記第２アセンブリの内の１つは磁 束帰還経路を有する上記第２アセンブリ、及び 上記第１アセンブリと上記第２アセンブリを相互に接続し、上記第２アセンブ リに対して上記第１アセンブリが相対的に移動することを可能にする少なくとも １つの第１撓み部、 を具備する電磁変換器。 ２．上記第２アセンブリは磁束材料のケースを有し、上記コイルは上記ケース と密着して配設され、上記磁束帰還経路は上記第１部分と上記第２部分との間で 上記ケース内にある請求項１記載の変換器。 ３．上記コアは永久磁石と第１磁極片と第２磁極片とを有し、この永久磁石は 上記第１極性を有する第１面と上記第２極性を有する第２面とを有し、上記第１ 磁極片は上記第１面の近傍に配設されると共に上記第２磁極片は上記第２面の近 傍に配設され、上記第１磁極は上記第１磁極片に位置し上記第２磁極は上記第２ 磁極片に位置する請求項１記載の変換器。 ４．上記アクチュエータは更に第２撓み部を具備し、上記第１撓み部は上記第 １磁極片の近傍に配設され、上記第２撓み部は上記第２磁極片の近傍に配設され る請求項１記載の変換器。 ５．上記第２アセンブリは固定して取り付けられ、上記第１アセンブリは外部 の作動装置に接続される請求項１記載の変換器。 ６．上記第２アセンブリは固定して取り付けられ、上記第１アセンブリは上記 第２アセンブリ内に封入される請求項１記載の変換器。 ７．非磁性材料のコア・キャリアとこのキャリアに保持された一般的に円筒形 のコアとを有し、上記コアは第１極性を有する第１磁極が配設された第１コア端 部と第２極性を有する第２磁極が配設された第２コア端部を有し、上記第１磁極 と上記第２磁極は上記コアに対して半径方向に配設され、上記キャリアは上記第 １コアの端部から軸方向外側に延びる第１キャリア端部分と上記第２コアの端部 から軸方向外側に延びる第２キャリア端部分を有する第１アセンブリ、 第２アセンブリであって、上記第１アセンブリはこの第２アセンブリに対して 相対的に移動するようにこの第２アセンブリ内に同軸に配設され、上記第２アセ ンブリは一般的に円筒形の磁束伝導材料のケースとこのケース内にこれと密着し て配設された電導コイルを有し、このコイルは第１コイル部分と第２コイル部分 とを有し、上記第１磁極は上記第ｌコイル部分と対向関係にあると共に上記第２ 磁極は上記第２コイル部分と対向関係にあり、上記ケースは上記第１コイル部分 と上記第２コイル部分との間に磁束帰還経路を形成し、上記コイル内の電流が上 記各第１コイル部分と第２コイル部分で付加磁束電流クロス乗積を発生するよう に上記第１部分と第２部分を構成し、上記ケースは上記コア・キャリアと軸方向 で比例している第２アセンブリ、及び 第１撓み部と第２撓み部であって、上記第１撓み部は上記第１キャリアに取り 付けられて上記ケースによって保持され、上記第２撓み部は上記第２キャリアに 取り付けられて上記ケースによって保持される第１撓み部と第２撓み部を具備す る電磁変換器。 ８．上記ケースは第１環状リブと第２環状リブを有し、上記第１撓み部は上記 第１リブによって保持され、上記第２撓み部は上記第２リブによって保持される 請求項７記載の変換器。 ９．上記各第１撓み部と第２撓み部はその中に少なくとも１つの螺旋形に切り 取られた開口部を有する請求項８記載の変換器。 １０．上記コアは軸方向に開口部が貫通し且つ軸方向に極性を有する磁石、軸 方向に貫通した開口部を有する一般的に円板状の第１磁極片及び軸方向に貫通し た開口部を有する一般的に円板状の第２磁極片を有し、上記キャリアは上記磁石 、上記第１磁極片及び上記第２磁極片の各々の上記軸方向の開口部を介して配設 され、上記磁石は第１面と第２面を有し、上記第１磁極片は上記第１面に配設さ れると共に上記第２磁極片は上記第２面に配設され、上記第１磁極は更に上記磁 石から半径方向外側に延びる縁部を有し、上記第２磁極片は更に上記磁石から半 径方向外側に延びる縁部を有し、上記第１磁極と上記第２磁極は上記第１磁極片 と上記第２磁極片のそれぞれの上記縁部に配設される請求項７記載の変換器。 １１．上記ケースはその第１端部に配設された第１エンド・キャップとその第 ２端部に配設された第２エンド・キャップを更に有する請求項７記載の変換器。 １２．上記第１エンド・キャップと土記第２エンド・キャップの各々は上記第 １アセンブリの極端な軸方向の移動を制限するための弾性のあるバンパを有する 請求項１１記載の変換器。 １３．剛性を有するシェルとこのシェルの近傍にあるフォーム・クッションを 一般的に有する家具用の振動変換器において、この振動変換器は、 ケースと出力シャフトを有し、この出力軸は上記変換器に加えられた入力電流 に応答して振動し、上記ケースは上記シェルに取り付けられる電磁変換器、及び 上記出力シャフトに取り付けられ、Ｌ記フォーム・クッション内に配設された 押し板を具備する振動変換器。 １４．劇場の床に取り付けられた劇場の座席用の劇場座席システムであって、 この劇場の座席は一般的に剛性を有するシェルとこのシェルの近傍に配設された フォーム・クッションを有する劇場座席システムにおいて、上記システムは、 ケースと弾性を有する部材とを有する電磁変換器において上記変換器に加えら れた入力電流に応答して振動する上記電磁変換器であって、上記第１変換器は上 記床に取り付けられると共に上記弾性部材は上記床と上記第１変換器の間に配設 される電磁変換器、 ケースと出力シャフトを有する第２電磁変換器であって、この出力シャフトは 上記第２変換器に加えられた入力電流に応答して振動し、上記ケースは当該シェ ルに取り付けられる第２電磁変換器、及び 上記出力シャフトに取り付けられ、上記フォーム・クッション内に配設された 押し板を具備する劇場座席システム。 １５．フォーム・クッションとこのフォーム・クッション内に配設された電磁 変換器を有することを特徴とする携帯用枕。