(57)【要約】【課題】  可動鉄芯の動作音を抑制しつつ、振動を発生させることができる振動ユニットを提供する。【解決手段】  一方向に移動可能な鉄芯（２１）と、鉄芯の移動スペースを形成し、移動スペースの外周に沿ってコイル（２６）が巻かれたボビン（２３）と、ボビンの一端側に位置するフランジ面（２３ｃ）に接触し、鉄芯の移動スペースを形成する貫通孔（２４ａ）を有する永久磁石（２４）と、ボビンの他端側に位置するフランジ面（２３ｂ）に接触し、鉄芯の移動を許容する開口部（２２ｂ）を有する金属フレーム（２２）と、を備えている。鉄芯は、コイルへの非通電時に永久磁石の磁力作用を受けて第１の位置に移動するとともに、コイルへの通電によって発生する磁力作用を受けて永久磁石から離れた第２の位置に移動する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に移動可能な鉄芯と、
前記鉄芯の移動スペースを形成し、前記移動スペースの外周に沿ってコイルが巻かれたボビンと、
前記ボビンの一端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動スペースを形成する貫通孔を有する永久磁石と、
前記ボビンの他端側に位置するフランジ面に接触し、前記鉄芯の移動を許容する開口部を有する金属フレームと、
を備え、
前記鉄芯は、前記コイルへの非通電時に前記永久磁石の磁力作用を受けて第１の位置に移動するとともに、前記コイルへの通電によって発生する磁力作用を受けて前記永久磁石から離れた第２の位置に移動することを特徴とする振動ユニット。
【請求項２】
前記金属フレームは、
前記開口部を有し、前記鉄芯の移動方向と直交する面を形成する端面と、
前記ボビンを挟む位置に配置され、前記永久磁石が固定される一対の側面と、を有することを特徴とする請求項１に記載の振動ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動ユニットと、
前記振動ユニットの前記コイルへの通電を制御するコントロールユニットと、
前記振動ユニットおよび前記コントロールユニットに対して電力を供給するための電源ユニットと、
を有することを特徴とする振動発生装置。
【請求項４】
前記コントロールユニットおよび前記電源ユニットが互いに固定されており、
前記振動ユニットは、弾性体を挟んだ状態で、前記コントロールユニットおよび前記電源ユニットの少なくとも一方に固定されていることを特徴とする請求項３に記載の振動発生装置。
【請求項５】
前記振動発生装置は、繊維が充填された物体の内部に収容されることを特徴とする請求項３又は４に記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を発生することができる振動発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の睡眠誘導装置では、コイルへの通電を禁止したときには、可動鉄芯を永久磁石に吸引させて第１の位置に移動させ、コイルに通電したときには、可動鉄芯を永久磁石に反発させて第２の位置に移動させている。この装置では、可動鉄芯を第１および第２の位置の間で移動させる際に、可動鉄芯を他の部材に接触させていないため、可動鉄芯の動作音を抑制して、入眠効果を高めるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９４２２６号公報（図４，５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置では、可動鉄芯に対して、永久磁石の磁界が作用する領域と、電磁石の磁界が作用する領域とが分離している。この構成では、可動鉄芯が第１および第２の位置の間で移動する際に、可動鉄芯が早く移動しすぎてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明である振動ユニットは、一方向に移動可能な鉄芯と、鉄芯の移動スペースを形成し、移動スペースの外周に沿ってコイルが巻かれたボビンと、ボビンの一端側に位置するフランジ面に接触し、鉄芯の移動スペースを形成する貫通孔を有する永久磁石と、ボビンの他端側に位置するフランジ面に接触し、鉄芯の移動を許容する開口部を有する金属フレームと、を備えている。鉄芯は、コイルへの非通電時に永久磁石の磁力作用を受けて第１の位置に移動するとともに、コイルへの通電によって発生する磁力作用を受けて永久磁石から離れた第２の位置に移動する。
【０００６】
ここで、金属フレームは、（ｉ）開口部を有し、鉄芯の移動方向と直交する面を形成する端面と、（ｉｉ）ボビンを挟む位置に配置され、永久磁石が固定される一対の側面と、で構成することができる。
【０００７】
本発明である振動発生装置は、上述した振動ユニットと、振動ユニットのコイルへの通電を制御するコントロールユニットと、振動ユニットおよびコントロールユニットに対して電力を供給するための電源ユニットと、を有することを特徴とする。
【０００８】
ここで、コントロールユニットおよび電源ユニットが互いに固定しておき、振動ユニットを、弾性体を挟んだ状態で、コントロールユニットおよび電源ユニットの少なくとも一方に固定することができる。これにより、振動ユニットで生成された振動によって、コントロールユニットや電源ユニットを効率良く振動させることができる。言い換えれば、振動発生装置の全体を振動させることができる。
【０００９】
本発明の振動発生装置は、繊維が充填された物体の内部に収容することができる。例えば、綿が詰められたぬいぐるみの内部に振動発生装置を配置することができ、振動発生装置の振動によって、ぬいぐるみの使用者に安心感を与えることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の振動ユニットによれば、可動鉄芯を他の部材に衝突させることなく、第１および第２の位置の間で移動させることができるため、可動鉄芯の動作音を抑制して、振動を発生させることができる。また、特許文献１に記載の装置とは異なるタイプの振動を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１である振動発生装置の外観斜視図である。
【図２】実施例１である振動発生装置の側面図である。
【図３】実施例１における振動ユニットの外観斜視図である。
【図４】実施例１における振動ユニットの分解斜視図である。
【図５】実施例１における振動ユニットの断面図である。
【図６】実施例１における振動ユニットの側面図である。
【図７】実施例１において、可動鉄芯が第１の位置にあるときの振動ユニットの断面図である。
【図８】実施例１において、可動鉄芯が第２の位置にあるときの振動ユニットの断面図である。
【図９】実施例１の振動ユニットにおいて、可動鉄芯の移動範囲を制限する原理を説明する図である。
【図１０】実施例１の振動ユニットにおいて、可動鉄芯の移動範囲を制限する原理を説明する図である。
【図１１】従来の振動発生装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例１である振動発生装置について、図１および図２を用いて説明する。ここで、図１は、振動発生装置の外観斜視図である。図２は、振動発生装置の側面図であり、図１の矢印Ａの方向から見たときの図である。
【００１４】
振動発生装置１００は、後述する振動ユニットを収容する振動ケース１０と、振動ユニットに対して駆動信号を出力するコントロールユニット１０２と、振動ユニットおよびコントロールユニット１０２に対して電力を供給する電源を収容する電源ユニット１０３とを有している。
【００１５】
振動ケース１０およびコントロールユニット１０２の間には、板状に形成された緩衝材１０１が配置されている。緩衝材１０１は、振動ケース１０およびコントロールユニット１０２の外面に接触している。緩衝材１０１の材料としては、例えば、ゴムといった弾性変形する材料を用いることができる。
【００１６】
コントロールユニット１０２は、電源ユニット１０３に対して固定されている。電源ユニット１０３は、電池と、電池を収容する電池ケースとで構成されている。本実施例では、電池として、円筒型の二次電池を用いており、電気的に直列に接続される複数の二次電池が電源ユニット１０３内において並んで配置されるようになっている。電池は、配線（不図示）を介してコントロールユニット１０２および振動ユニットに接続されている。
【００１７】
なお、本実施例の振動発生装置１００では、振動ケース１０およびコントロールユニット１０２の間に、緩衝材１０１を配置しているが、コントロールユニット１０２および電源ユニット１０３の間に緩衝材１０１を配置することもできる。また、振動ケース１０は、緩衝材１０１を介してコントロールユニット１０２に固定されているが、緩衝材１０１を介して電源ユニット１０３に固定したり、緩衝材１０１を介してコントロールユニット１０２および電源ユニット１０３に固定したりすることができる。
【００１８】
次に、振動ケース１０内に収容される振動ユニットの構造について、図３および図４を用いて説明する。ここで、図３は、振動ユニットの外観斜視図であり、図４は、振動ユニットの分解斜視図である。
【００１９】
振動ユニット２０は、振動を発生させるための可動鉄芯２１を有している。可動鉄芯２１は、３つの大径部２１ａと、大径部２１ａよりも径が小さい２つの小径部２１ｂとを有している。可動鉄芯２１の長手方向における両端部には、大径部２１ａが位置しており、大径部２１ａおよび小径部２１ｂは、可動鉄芯２１の長手方向において、交互に設けられている。
【００２０】
金属製のフレーム２２は、端面２２ａと、可動鉄芯２１の移動スペースを挟んで互いに向かい合う一対の側面２２ｃとを有しており、端面２２ａには、開口部２２ｂが形成されている。開口部２２ｂは、可動鉄芯２１の移動スペース（一部）を形成する。
【００２１】
ボビン２３は、ボビン本体２３ａと、ボビン本体２３ａの両端に設けられたフランジ部２３ｂ，２３ｃと、フランジ部２３ｂ，２３ｃの端面に形成された筒状の突起部２３ｄ，２３ｅとを有している。ボビン本体２３ａの外周面には、図５に示すように、コイル２６が巻き付けられる。図５は、振動ユニット２０を、可動鉄芯２１の移動方向に沿って切断したときの断面図である。
【００２２】
ボビン２３の一端に設けられた突起部２３ｄは、図６等に示すように、フレーム２２の開口部２２ｂに挿入されることにより、ボビン２３をフレーム２２に対して位置決めすることができる。ここで、フランジ部２３ｂの端面（突起部２３ｄが設けられた端面）は、フレーム２２の端面２２ａに接触する。
【００２３】
ボビン本体２３ａの内部には、図５に示すように、可動鉄芯２１を移動させるための貫通孔が形成されている。この貫通孔は、ボビン２３の両端に設けられた突起部２３ｄ，２３ｅの内周面と連続して形成されている。
【００２４】
永久磁石２４は、平板状に形成されており、フレーム２２における一対の側面２２ｃに挟まれた状態で、フレーム２２に固定される。永久磁石２４には、貫通孔２４ａが形成されており、貫通孔２４ａには、ボビン２３の他端に設けられた突起部２３ｅが挿入される。
【００２５】
貫通孔２４ａは、可動鉄芯２１の移動スペース（一部）を形成する。また、貫通孔２４ａにボビン２３の突起部２３ｅを挿入することにより、ボビン２３の他端を、フレーム２２内において位置決めすることができる。ここで、ボビン２３のフランジ部２３ｃは、永久磁石２４における一方の端面に接触する。永久磁石２４は、貫通孔２４ａに沿った領域がＮ極に着磁され、永久磁石２４の外縁側の領域がＳ極に着磁されている。
【００２６】
永久磁石２４における他方の端面には、金属製（例えば、黄銅製）の固定板２５が接触している。固定板２５は、平板状に形成されており、フレーム２２における一対の側面２２ｃに挟まれた状態で、フレーム２２に固定される。固定板２５をフレーム２２に固定することにより、フレーム２２の端面２２ａと固定板２５との間に形成されたスペース内において、ボビン２３や永久磁石２４を位置決めすることができる。すなわち、ボビン２３や永久磁石２４は、可動鉄芯２１の移動方向において位置決めされる。
【００２７】
固定板２５には、貫通孔２５ａが形成されており、貫通孔２５ａは、可動鉄芯２１の移動スペース（一部）を形成する。
【００２８】
次に、振動ユニット２０の動作について、図７および図８を用いて説明する。図７は、可動鉄芯２１が第１の位置に停止しているときの振動ユニット２０の断面図であり、図８は、可動鉄芯２１が第２の位置に停止しているときの振動ユニット２０の断面図である。
【００２９】
図７に示す状態では、コイル２６への通電が行われていない。可動鉄芯２１は、永久磁石２４の磁力を受けることにより、矢印Ｘ１の方向に移動して、可動鉄芯２１の一端に設けられた大径部２１ａが永久磁石２４の貫通孔２４ａと向かい合う位置で停止する。ここで、振動ユニット２０には、永久磁石２４によって、点線の矢印で示す磁界が主に発生している。
【００３０】
図８に示す状態では、可動鉄芯２１の一端がＮ極となるように、コイル２６への通電が行われている。図７に示す状態において、可動鉄芯２１の一端がＮ極になると、永久磁石２４のＮ極との反発作用によって、可動鉄芯２１は矢印Ｘ２の方向に移動する。ここで、コイル２６への通電によって、振動ユニット２０には、図８の点線の矢印で示す磁界が主に発生する。また、ボビン２３のフランジ部２３ｃがＮ極となり、フランジ部２３ｂがＳ極となる。
【００３１】
本実施例では、コイル２６への通電および非通電を切り替えることにより、可動鉄芯２１を第１および第２の位置の間で移動（往復）させることができ、可動鉄芯２１の往復動作によって振動を発生させることができる。ここで、コイル２６への通電および非通電を切り替えるタイミング（具体的には、コイル２６の通電制御を行う際のパルス信号のパルス幅）を適宜変更すれば、所望の周波数の振動を生成することができる。
【００３２】
可動鉄芯２１の移動スペース内には、振動ユニット２０を構成する他の部材が位置していないため、可動鉄芯２１は他の部材と衝突することなく、第１および第２の位置の間で移動することができる。これにより、可動鉄芯２１の動作音を発生させることなく、振動を発生させることができる。言い換えれば、振動ユニット２０の使用者に対して、異音の不快感を与えることなく、所定の振動だけを与えることができる。
【００３３】
可動鉄芯２１を他の部材に衝突させない構造では、可動鉄芯２１が第１および第２の位置の間で移動する際に、慣性力によって可動鉄芯２１がボビン２３から飛び出してしまうことが考えられる。そこで、本実施例では、可動鉄芯２１に小径部２１ｂを設けることにより、可動鉄芯２１がボビン２３から飛び出し難くしている。
【００３４】
具体的には、図９に示すように、可動鉄芯２１が第１の位置を超えてボビン２３の突起部２３ｅから飛び出ようとしたときには、可動鉄芯２１の小径部２１ｂが永久磁石２４の貫通孔２４ａと向かい合うようになる。ここで、小径部２１ｂおよび貫通孔２４ａの間隔は、大径部２１ａおよび貫通孔２４ａの間隔よりも広くなっている。
【００３５】
このため、小径部２１ｂが貫通孔２４ａと向かい合うようになるにつれて、磁気抵抗が増加することになり、可動鉄芯２１がボビン２３の突起部２３ｅから飛び出してしまうのを抑制することができる。そして、可動鉄芯２１の一端に位置する大径部２１ａが、貫通孔２４ａと向かい合うようになり、可動鉄芯２１は、第１の位置に保持される。
【００３６】
同様に、図１０に示すように、可動鉄芯２１が第２の位置を超えてボビン２３の突起部２３ｄから飛び出ようとしたときにも、小径部２１ｂによる磁気抵抗の増加によって、可動鉄芯２１がボビン２３の突起部２３ｄから飛び出してしまうのを抑制することができる。そして、可動鉄芯２１の他端に位置する大径部２１ａが、ボビン２３のフランジ部２３ｂやフレーム２２の開口部２２ｂと向かい合うようになり、可動鉄芯２１は、第２の位置に保持される。
【００３７】
ここで、本実施例では、可動鉄芯２１の長手方向において、２つの小径部２１ｂの間に大径部２１ａを設けているが、この大径部２１ａを省略することもできる。すなわち、可動鉄芯２１の長手方向における両端部にのみ大径部２１ａを設け、他の領域を小径部２１ｂとすることができる。
【００３８】
振動ユニット２０で発生した振動は、図１および図２に示すように、緩衝材１０１を介してコントロールユニット１０２や電源ユニット１０３に伝達される。ここで、本実施例の振動発生装置１００は、綿が詰められた物の内部に収容することができる。例えば、綿が詰められたぬいぐるみの内部に、振動発生装置１００を配置することができる。このとき、振動発生装置１００は、綿で覆われた状態で保持されている。
【００３９】
この場合において、コントロールユニット１０２や電源ユニット１０３は、所定位置に固定された状態ではないため、振動ユニット２０からの振動を受けて振動することができる。ここで、緩衝材１０１は、振動ユニット２０で生成された振動を時間的に遅らせた状態で、コントロールユニット１０２や電源ユニット１０３に伝達することができる。また、緩衝材１０１を用いずに、振動ユニット２０をコントロールユニット１０２又は電源ユニット１０３に直接、固定しただけでは、振動ユニット２０で生成された振動が、コントロールユニット１０２等で減衰されてしまい、振動発生装置１００の全体が振動し難くなってしまう。
【００４０】
なお、本実施例で説明した緩衝材１０１の代わりに、スプリングといった弾性体を用いることもできる。スプリングを用いても、振動ユニット２０で発生させた振動によって、振動発生装置１００の全体を振動させることができる。
【００４１】
特許文献１に記載の装置では、永久磁石の磁界と電磁石の磁界とが、装置内の互いに異なる領域に形成されるようになっている。この構成について、図１１を用いて具体的に説明する。
【００４２】
図１１は、特許文献１に記載された装置の断面図であり、図５に対応した図である。図１１において、本実施例で説明した部材と同一の機能を有する部材については、同一符号を用いている。
【００４３】
図１１に示す構成では、ボビン２３のフランジ部２３ｃには、金属板２７が固定されており、金属板２７および永久磁石２４の間には、非磁性部材２８が配置されている。そして、ボビン２３の突起部２３ｅには、金属板２７、非磁性部材２８、永久磁石２４および固定板２５が取り付けられている。
【００４４】
図１１に示す構成では、領域Ｒ１において、永久磁石２４の磁界が発生しており、領域Ｒ２において、コイル２６への通電に伴う電磁石の磁界が発生している。図１１に示すように、永久磁石２４の磁界と電磁石の磁界とは、互いに異なる領域Ｒ１，Ｒ２に形成されている。このため、可動鉄芯２１には、永久磁石２４および電磁石の磁力のそれぞれが作用することにより、可動鉄芯２１が高速で動作し易い。これに伴い図１１に示す装置では、比較的強い振動が生成され易くなる。
【００４５】
一方、本実施例の振動ユニット２０では、永久磁石２４の磁界と電磁石の磁界とが一部で重なるように構成されている。このように構成することで、永久磁石の磁力を電磁石の磁力で相殺することができ、図１１に示す構成と比べて、可動鉄芯２１を第１の位置（図７参照）から第２の位置（図８参照）に移動させる際の移動速度を低くすることができる。
【００４６】
これにより、本実施例の振動ユニット２０では、特許文献１の装置に比べて、弱い振動を生成することができる。このため、本実施例の振動発生装置１００をぬいぐるみ等の内部に収容しておけば、ぬいぐるみの使用者に対して、弱い振動によって安心感を与えることができる。
【００４７】
また、本実施例の振動ユニット２０では、図１１に示す構成に比べて、金属板２７および非磁性部材２８を省略しているため、可動鉄芯２１の移動方向において、振動ユニット２０を小型化することができる。
【００４８】
なお、本実施例では、可動鉄芯２１の長手方向と直交する断面の形状を円形にしているが、これに限るものではない。例えば、可動鉄芯の断面形状を多角形（矩形等）に形成することができる。この場合において、振動ユニット２０に形成される可動鉄芯２１の移動スペースを、可動鉄芯の断面形状に沿った形状に形成することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１００：振動発生装置                    １０１：緩衝材（弾性体）
１０２：コントロールユニット            １０３：電源ユニット
１０：振動ケース                        ２０：振動ユニット
２１：可動鉄芯                          ２１ａ：大径部
２１ｂ：小径部                          ２２：フレーム
２２ａ：端面                            ２２ｂ：開口部
２２ｃ：側面                            ２３：ボビン
２３ａ：ボビン本体                      ２３ｂ，２３ｃ：フランジ部（フランジ面）
２３ｄ，２３ｅ：突起部                  ２４：永久磁石
２４ａ：貫通孔                          ２５：固定板
２５ａ：貫通孔
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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