(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石とヨークとで環状磁気ギャップを備えた磁気回路を構成し、該磁気ギャップにコイルを配置し、該コイルに振動体を取り付けて、該コイルに交流電気信号を流して該振動体と磁気回路とに相対的な振動を行わせる電気振動変換器をカバーに取り付けてなる振動アクチュエータにおいて、前記振動体を前記磁気回路へダンパーにより弾性的に支持させると共に、前記磁気回路を前記カバーに柔軟な構成物にて弾性的に支持し、前記柔軟な構造物は、前記磁気回路の底部に内端を固定され外端を前記カバーの支持部に固定された環状ダンパーからなり、前記交流信号が音声周波数より低周波信号であるとき、前記相対的な振動は前記カバーに伝達され、前記交流振動が高周波の音声周波数のとき、前記相対的振動により前記振動体が振動して音声を発することを特徴とする音声および低周波振動発生用振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記ヨークを複数の薄い板で構成したことを特徴とする請求項１に記載の音声および低周波振動発生用振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記カバーが携帯用電話機のカバーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の音声および低周波振動発生用振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯用電話機等に内装され信号着信時の呼び出しのための音声を発する電気音響変換器に低周波の振動を出力できるようにして、振動によっても呼び出しを知らしめるために利用する電気振動変換器であり、特に小型で軽量にする目的で用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のペイジャー用振動アクチュエータは、ペイジャー用振動モーターや振動発生アクチュエータとも称せられ、小型で薄く、低消費電力で振動を発生でき、安価であることが必要である。しかし振動発生のみを目的とするために、当然ながら音声で呼び出しをしたり、会話音を発することができない。従って、着信情報や音声発生のために少なくとも２個以上の装置部品が必要になる。
【０００３】
また多く使用されているペイジャー用振動アクチュエータは、比較的大きい質量を回転させるために起動電力消費が大きい。さらに回転させる構成のために部品点数が多くなったり、信頼性や精度管理に問題がある。直流電流を用いる理由で電流切り替え用の刷子を持つため、回転に際して動作不良を起こすこともあり、また大きな電磁ノイズが発生する。
【０００４】
図８は従来最も普通に使用されているペイジャー用振動モータを示すものである。円筒形のコアレスロータで構成された駆動モータ２７で駆動されるシャフト２８を介してカウンタウェイト２９が回転し、振れ回り振動を発生させる。駆動モータ２７は曲面形状の永久磁石、および円筒形状のコアレスロータで形成され、また回転駆動力を得るには複数の磁極を形成する必要があり、細い径の駆動モータ２７を実現するためには精度管理や製作コストで限界がある。さらに、振動モードの方向が全方向的であるため、コアレスロータに印加した駆動電流が外部への振動エネルギー伝搬として有効に利用することにも限界がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のペイジャー用振動アクチュエータでは振動を発生させることはできるが、音声を発生させることができず、外部振動エネルギーに変換する効率が必ずしも良くない。また起動電力を必ずしも小さくできず、外形寸法を小さくするにはかなり無理がある。低コストにするにも限界があり、また回転動作不良も起きやすいものもあったり、コアを有するものは特に大きな電磁ノイズを発生する。
【０００６】
本発明は振動と音声を発生させることができ、駆動電流を有効に振動エネルギーに変換できる電気振動変換器、特にペイジャー用振動アクチュエータを得ることを目的とし、低いコストで作りやすく、小型で扁平化しやすく、動作不良の少ない音声および低周波振動発生用振動アクチュエータを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石とヨークとで環状磁気ギャップを備えた磁気回路を構成し、該磁気ギャップにコイルを配置し、該コイルに振動体を取り付けて、該コイルに交流電気信号を流して該振動体と磁気回路とに相対的な振動を行わせる電気振動変換器をカバーに取り付けてなる振動アクチュエータにおいて、前記振動体を前記磁気回路へダンパーにより弾性的に支持させると共に、前記磁気回路を前記カバーに柔軟な構成物にて弾性的に支持し、前記柔軟な構造物は、前記磁気回路の底部に内端を固定され外端を前記カバーの支持部に固定された環状ダンパーからなり、前記交流信号が音声周波数より低周波信号であるとき、前記相対的な振動は前記カバーに伝達され、前記交流振動が高周波の音声周波数のとき、前記相対的振動により前記振動体が振動して音声を発することを特徴とする音声および低周波振動発生用振動アクチュエータである。
【００１２】
なお、前記ヨークを複数の薄い板で構成すると良い。これにより、ヨークの円環状の壁面を精度良く垂直にできるため、コイルと磁気回路との相対変位が大きくても、対応することが可能となる。
【００１３】
本発明の一実施例によれば、前記カバーが携帯用電話機のカバーである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例をもとに図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は本発明によるペイジャー用振動アクチュエータの実施例を示すもので、音声を発生するムービングコイル型の電気音響変換器の駆動原理を用いている。振動体９は衝突部の円環状平坦部８に接着され、ダンパ６は円環状平坦部８と一体化して形成される。
【００１６】
ダンパ６は振動体９およびコイル５の中心位置を支持し、上下方向に柔らかく変位できる構成が用いられダンパ支持部７で支持される。ダンパ支持部７は例えば段差を有する円筒状の構成で、プレート２の中心の孔に固定される。
【００１７】
磁気回路は、柱状で厚さ方向に着磁された永久磁石である磁石１の片方の磁極に、中心に孔を有する円板状の磁性材のプレート２を接着し、他方の磁極には成形加工された磁性材のヨーク３を接着して構成される。ヨーク３とプレート２の間にはコイル５やボビン４が上下に動く円環状のギャップが形成され、磁束密度の大きい空間になる。
【００１８】
比較的に低い周波数で駆動される場合は、円環状平坦部８はコイル５による変位が大きくなるため弾性材１０を介して衝突による不要音の発生を低くして衝突カバー１２に衝突する。衝突カバー１２に衝突する円環状平坦部８は構造的に丈夫で平均的に衝突する。衝突で生じた振動は外部に伝搬していく。プレート２の上の弾性材１１も衝突時の不要音を低下させる。
【００１９】
着信信号を振動で知らせる場合には、数百ヘルツ以下の低い周波数で駆動し、円環状平坦部８と衝突カバー１２との衝突振動を外部に伝える。この時の振動方向は上下方向のみで、効率的に振動エネルギーを外部に取り出すことができる。低い周波数での振動の振幅を大きくし、駆動力を減殺させないために、ダンパ６は上下方向に大きいコンプライアンスを有する柔軟な構成にする必要がある。
【００２０】
さらに外部に発生させる振動を大きくするため、ヨーク３を衝突カバー１２に衝突させることが有効になる。図１の実施例では、ゴム１３で磁気回路のヨーク３の底部をゴム底部１５で押さえ、ゴム端部１４、１７で衝突カバー１２に接着する。磁石１、プレート２およびヨーク３からなる磁気回路はゴム１３の張力で支持される。
【００２１】
図２はコイル５に電流が流され、弾性材１０を介して衝突カバー１２に衝突した状態を示す。低い周波数で駆動されるため、円環状平坦部８の衝突部は弾性材１０を押さえる時間が持続する。この反作用として、ヨーク３を含む磁気回路が衝突カバー１２から離れる。コイル５に流される電流が急速に弱くなったり、ゼロになったり、極性が変わると、この反作用が急速に弱くなったり、ゼロになったり、反転する。
【００２２】
図３は方形波の駆動電流の例を示す。電流レベルがＡの場合、図２で示すコイル５に衝突カバー１２への衝突方向の力が持続し、レベルＡが持続する間コイル５が衝突後ほぼ弾性材１０を押さえ続けることになる。この反作用として、ヨーク３を含む磁気回路がゴム１３の張力に反して衝突カバー１２から遠ざかる。電流レベルがゼロになりコイル５が弾性材１０から離れるとほぼ同時に、ヨーク頂部１６が弾性材を兼ねるゴム端部１４を介して衝突カバー１２に衝突し、外部に振動を発生させる。衝突音の緩和のためにゴム端部１４とヨーク頂部１６の間に他の弾性材を附加してもよい。
【００２３】
以上の結果コイル５による衝突の際の振動発生にヨーク３を含む磁気回路の衝突の際の振動発生が加わり、本発明による改良以前のペイジャー用振動アクチュエータである図７で示されるようなヨーク３を支持部２６で衝突カバー１２に固定され、コイル５のみによる衝突振動のものに比較すると外部に伝搬する振動レベルが大きいものになる。
【００２４】
本発明の効果を大きくするため、振動体９を省いたアクチュエータの一部切り欠き斜視図の図４で示すように、スパイラル形状のダンパ６は長く薄くして上下方向の変位には大きく柔らかく対応できるようにする。また幅狭でも１ｍｍ以上にして幅方向の剛性を大きく、複数のダンパ６で支持される円環状平坦部８やコイル５の中心からのずれを小さいものにしてコイル５やヨーク１８をほぼ自由に上下に変位させるようにするとよい。
【００２５】
本発明の他の実施例を図５の断面図で示す。これもヨーク３を含む磁気回路の衝突時のエネルギーを振動として有効に取りだす方法を示すものである。磁気回路の最外周部のヨーク頂部１６の裏面平坦部に管状ゴム２０を介して支持部２１で支持する。支持部２１は衝突カバー１２に固定されるため、ヨーク３は上下に比較的柔軟に変位できる。管状ゴムの代わりに発泡樹脂を用いてもよい。
【００２６】
図６は本発明の他の実施例を示すもので、環状ダンパ２５の内周部をヨーク３の底部に接着し、外周部を円環状支持部２３に接着することによってヨーク３を含む磁気回路を支持する。ヨーク３を含む磁気回路は上下に比較的自由に変位できる。またコイル５からの引き出し線は円環状支持部２３に設けられた窓２４から外に取りだす。
【００２７】
図５、図６の実施例は、いずれもコイル５の駆動力により上部の円環状平坦部８が弾性材２２を介して衝突カバー１２に衝突する際の振動のほかに、コイル５との反作用によってヨーク３を含む磁気回路が衝突カバー１２から離れたのち、ゴム１３、管状ゴム２０や環状ダンパ２５の弾性復元力でヨーク頂部１６が衝突カバー１２に衝突して振動が発生する。
【００２８】
磁石１、プレート２およびヨーク３からなる磁気回路が１０ｇ余の場合、駆動周波数が８０Ｈｚ程で本発明のペイジャー用振動アクチュエータのコイル５とヨーク３が交互に衝突カバー１２に衝突する際の体感振動が大きく、弾性材を介在させて衝突させる時の不要音のレベルも比較的小さいものにすることができる。
【００２９】
なお図４で示すように、ヨーク１８を複数の薄い磁性材の板を重ねて加圧成形することにより、プレート２に対向する円環状の垂直壁面を精度良く高くとることが容易になる。またこの場合、スリット１９を複数箇所に形成すると更に加圧成形が容易になる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
コイルは上下方向に柔らかく動きやすいのは当然ながら、ヨーク等の磁気回路も比較的小さい変位ならば上下方向に動くことは可能になる。コイルからの反作用としてのエネルギーを磁気回路を支えるゴム等の弾性エネルギーとして蓄積して解放時に振動に変換するため、外部への振動伝搬を大きいものにすることができる。
【００３２】
また、コイルもヨークも上下方向のみに動き、比較的に薄くてしなりやすい樹脂板に衝突し振動エネルギーを効果的に伝搬させることができ、振動エネルギーを有効に取りだすことができる。また、起動電力も比較的小さいため、電力消費を少なくすることができる。
【００３３】
また、ダンパが内側に配置された本発明の場合、駆動コイルの径が大きく、駆動力が大きいわりには外径寸法を小さくすることができる。また、厚さは６ｍｍほどで、振動発生と音声発生の機能を兼用している場合の厚さとしては許容できる可能性が高い。
【００３４】
さらに、組立作業や精度管理が簡単になり、従来あったような回転する部分がないため、刷子や軸受け部分がなく、全体の部品数が少なくて済む。また電気接点の位置によって回転起動しないような欠点はない。また当然ながら電気接点の切り換えがないため電磁ノイズは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のペイジャー用振動アクチュエータの断面図である。
【図２】図１の実施例の駆動時の断面図である。
【図３】駆動電流の例を示す図。
【図４】本発明に使用するアクチュエータの一部切り欠け斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例の断面図である。
【図７】本発明の改良前の実施例の断面図である。
【図８】従来の円筒形のペイジャー用振動モータの斜視図である。
【符号の説明】
１  磁石
２  プレート
３、１８  ヨーク
４  ボビン
５  コイル
６  ダンパ
７  ダンパ支持部
８  円環状平坦部
９  振動体
１０、１１、２２  弾性材
１２  衝突カバー
１３  ゴム
１４、１７  ゴム端部
１５  ゴム底部
１６  ヨーク頂部
２０  管状ゴム
２１、２６  支持部
２３  円環状支持部
２４  窓
２５  環状ダンパ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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