(57)【要約】【課題】外部から加えられる衝撃では振動が弱く、特別の制御回路や制御用電子部品を付加することなく、使用環境が変化しても、出力される振動加速度が変化しない多機能振動アクチェータを提供する。【解決手段】永久磁石３０２を用いて構成された磁気回路と、該磁気回路の空隙に配置したコイル３０６と、振動伝達部３０７に固定された柔軟なばねのサスペンション３０４により構成され、該サスペンション３０４は前記磁気回路を柔軟に支持している多機能振動アクチュエータにおいて、前記磁気回路が振動する際に、該磁気回路が機械的、または空気的、または磁気的な抵抗を受ける構造を特徴とする多機能振動アクチュエータ。【選択図】　図１
2004033898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を用いて構成された磁気回路と、該磁気回路の空隙に配置したコイルと、振動伝達部に固定された柔軟なばねのサスペンションにより構成され、該サスペンションは前記磁気回路を柔軟に支持している多機能振動アクチュエータにおいて、前記磁気回路が振動する際に、該磁気回路が抵抗を受ける構造を特徴とする多機能振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の多機能振動アクチュエータにおいて、前記磁気回路の表面の一部または全部が緩衝材によって覆われている構造を特徴とする多機能振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１に記載の多機能振動アクチュエータにおいて、前記磁気回路が振動した際に、該磁気回路が動く空間の一部または全部に緩衝材が配置されている構造を特徴とする多機能振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１に記載の多機能振動アクチュエータにおいて、前記振動伝達部に開孔部を有し、前記磁気回路が振動し、該磁気回路の変位が大きくなった際に、該磁気回路上に設けた凸部が前記開孔部と係合し、多機能振動アクチュエータへの空気の出入りが制限される構造を有し、前記磁気回路の変位が制限される構造を特徴とする多機能振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１に記載の多機能振動アクチュエータにおいて、前記振動伝達部に第二の永久磁石を固定し、前記磁気回路が振動し、該磁気回路の変位が大きくなった際に、前記第二の永久磁石によって作られる磁場によって前記磁気回路が力を受け、該磁気回路の変位が制限される構造を特徴とする多機能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、携帯電話機や携帯型情報通信端末装置において、呼び出し音、音声、振動を発生させる機能を有する多機能振動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の多機能振動アクチュエータの公知文献としては、特開２００１―３００４２３や特開２００１―３５３４７１が有る。従来の多機能振動アクチュエータの構造の断面図を図９に示す。図９において、ヨーク１０１、永久磁石１０２、プレート１０３で構成される磁気回路は、振動伝達部１０７に固定した円弧状の螺旋形板ばねのサスペンション１０４で柔軟に支持しており、サスペンション１０４は磁気回路のヨーク１０１外周部および振動伝達部１０７に固定されている。振動体１０５に固着されたコイル１０６は、磁気回路の空隙に配されており、振動体１０５はサスペンション１０４と同様、振動伝達部１０７に固定され、コイル１０６に駆動電流を流すと磁気回路あるいはコイル１０６は軸方向を上下に移動し、振動伝達部１０７は低周波においては固定部、高周波においては弾性体と化して振動体１０５の一部となって振動し、振動および音響の各モードで磁気回路と振動体１０５は相互に干渉しながら動作を行い、外部に振動を伝えるような構造であった。
【０００３】
なお、振動伝達部１０７には、ストッパー１０８が設けられており、ストッパー１０８は振動アクチュエータに過大な電力が印加された際に磁気回路と振動体が衝突するのを防ぐ役割を有する。カバー１０９は、磁気回路の過大な振動によるサスペンション１０４の塑性変形を防ぐ役割を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示した従来の多機能振動アクチュエータにおいて、振動出力は磁気回路の振動によって発生する。この際、多機能振動アクチュエータは、磁気回路の質量とサスペンション１０４のばね定数によって決定される固有の共振周波数を有する。多機能振動アクチュエータが最も効率よく振動加速度を出力するのは、多機能振動アクチェエータへの入力電圧の周波数が、多機能振動アクチュエータの共振周波数と一致した時である。
【０００５】
しかしながら、多機能振動アクチュエータの固有共振周波数は、使用環境によってしばしば変化する。例えば、多機能振動アクチュエータを使用する際、周囲の温度が変化することにより、サスペンション１０４の温度が変化すると、サスペンション１０４を構成する材料の弾性率が変化し、サスペンション１０４のばね定数が変化し、したがって、多機能振動アクチュエータの共振周波数も変化してしまう。また、温度の変化だけでなく、さまざまな使用環境変化が共振周波数に影響を与えるのである。
【０００６】
図９に示す従来の多機能振動アクチェータの振動出力特性を図１０に示す。図１０に示す特性は、１３５．８Ｈｚ付近に共振点があり、同じ電圧で駆動した場合、周波数が共振点からずれると出力される振動加速度が減少する。図１０から、周波数が５Ｈｚずれると多機能振動アクチェータの出力振動加速度の大きさが約半分に減少してしまうことが分かる。
【０００７】
前述のとおり、該共振周波数は使用環境に応じて変化してしまうので、入力される信号の周波数が一定である場合、使用環境に応じて多機能振動アクチェータの出力振動加速度が変化するという問題点があり、使用環境が変化しても、出力される振動加速度が変化しない多機能振動アクチェータの出現が望まれていた。
【０００８】
前述の問題点の解決策として、多機能振動アクチュエータの共振周波数を自動的に検出して駆動電圧を印加するような特別な回路を用いる方法や、共振周波数の前後数Ｈｚのスイープ電圧を印加する方法や、一定の周波数幅をもった信号を印加させる方法などが提案されているが、制御回路が複雑になり、制御用電子部品点数が増えるので、回路構成コストが高価になるという問題点があり、一定の周波数幅で、一定の振動加速度が出力できる特性を有する多機能振動アクチュエータの出現が望まれていた。
【０００９】
更に、従来の多機能振動アクチュエータの磁気回路は、柔軟に支持されているので、コイル１０６に適当な電気信号が印加されなくても、外部から衝撃等が加えられると、振動してしまう。このような、多機能振動アクチュエータを携帯型情報通信端末装置等に取り付けた場合、端末装置の使用者が、外部からの衝撃による磁気回路の振動を呼び出しのための振動と誤解したり、端末装置が故障したと誤解する問題点も発生している。
【００１０】
そこで、本発明は、前述の問題点を鑑みてなされたもので、外部から加えられる衝撃の影響がなく、特別の制御回路や制御用電子部品を付加することなく、使用環境が変化しても、出力される振動加速度が変化しない多機能振動アクチェータを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、永久磁石を用いて構成された磁気回路と、該磁気回路の空隙に配置したコイルと、振動伝達部に固定された柔軟なばねのサスペンションにより構成され、該サスペンションは前記磁気回路を柔軟に支持している多機能振動アクチュエータにおいて、前記磁気回路が振動する際に、該磁気回路が抵抗を受ける構造を特徴とする多機能振動アクチュエータが得られる。
【００１２】
また、前述の抵抗を受ける構造を構成するため、磁気回路の表面の一部または全部が緩衝材によって覆われている構造や、磁気回路が動く空間の一部または全部に緩衝材が配置されている構造、磁気回路が振動し、該磁気回路の変位が大きくなった際に、多機能振動アクチュエータへの空気の出入りが制限される構造、第一の永久磁石を用いた磁気回路が振動し、該磁気回路の変位が大きくなった際に、第二の永久磁石によって作られる磁場によって前記磁気回路が力を受け、該磁気回路の変位が制限される構造を特徴とする多機能振動アクチュエータが得られる。
【００１３】
図９に示した従来の多機能振動アクチェータにおいては、振動加速度は磁気回路の振動によって生じる。したがって、磁気回路の振幅が一定であれば、出力される振動加速度も一定である。磁気回路の振幅を一定にさせる方法として、磁気回路をストッパー１０８やカバー１０９に衝突させる方法がある。
【００１４】
しかしながら、この場合、磁気回路がストッパー１０８あるいはカバー１０９と衝突させると衝突音が生じてしまう。図９に示すような多機能振動アクチェータは、携帯電話等の携帯情報端末などに用いられることが多く、振動による呼び出しの際に、同時に衝突音が生じてしまうのは不都合である。
【００１５】
本発明によれば、緩衝材を用いて衝突音を小さくしたり、空気の抵抗や磁場によって、衝突を防いだり、あるいは衝突音を小さくすることにより、大きな衝突音を生じさせることなく、一定の周波数帯において磁気回路の振幅を一定にすることにより出力される振動加速度の変化を小さくすることが可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
本発明における多機能振動アクチュエータの一実施の形態の断面図を図１に示す。図１で、永久磁石３０２を挟み込むようにヨーク３０１とプレート３０３で磁気回路が形成されており、内磁型構造である。ヨーク３０１、永久磁石３０２、プレート３０３は、同軸上に接合され磁気回路を構成している。サスペンション３０４は、１枚の円弧状の螺旋形板ばねで、磁気回路を柔軟に支持しており、粘着剤、接着剤もしくは樹脂等の弾性材もしくはカシメ等によりヨーク３０１外周部に固定され、もう一端は振動伝達部３０７に固定されている。一方、コイル３０６は、振動体３０５に固定され、必要に応じて接着剤等により固着され、磁気回路の空隙に配置されている。
【００１８】
また、振動伝達部３０７には、ストッパー３０８が設けられており、ストッパー３０８は、振動アクチュエータに過大な電力が印加された際に磁器回路と振動体が衝突するのを防ぐ役割を持つ。カバー３０９は、磁気回路の課題な振動によるサスペンション３０４の塑性変形を防ぐ役割をもつ。
【００１９】
磁気回路の構造は、図１の内磁型構造の他に、外磁型もしくはラジアル構造いずれでもかまわない。また、磁気回路のヨーク３０１先端部は、内磁型や外磁型でも高磁束密度が発生しやすいように突起、凹凸等の形状にしている。永久磁石３０２の磁極の向きは、どちらを向いていてもかまわない。
【００２０】
サスペンション３０４は、振動伝達部３０７とインサートモールド成形、溶着、接着等により一体化されている。振動体３０５は、平面状、皿板状、曲面状、コルゲーションもしくは各々を組み合わせた形状の任意の板厚で、曲面状の場合には単一曲率もしくは異種曲率の組み合わせにより、所定の音響特性が得られるようにしている。また、振動体３０５の外周部は、振動体３０５の振幅を、より大きく得るために、必要に応じて粘着剤、接着剤もしくは樹脂等の弾性材を介して振動伝達部３０７へ固定されている。
【００２１】
磁気回路の表面の一部は、緩衝材３１０で覆われている。そのため、磁気回路がカバー３０９に衝突する際、磁気回路とカバー３０９の間に緩衝材３１０が、はさまれるため、衝撃が吸収され、衝突音を十分に小さくすることができる。緩衝材３１０とカバー３０９との間隔は、磁気回路とストッパー３０８との間隔よりも設定されているため、ストッパー３０８と磁気回路の間に緩衝材がなくてもよい。緩衝材３１０の材質は、樹脂、発泡樹脂、ゴム、発泡ゴム、糸、布、紙、その他緩衝材の役割をもつものであれば、どんな物でも用いることができる。
【００２２】
図１に示した本発明の一実施の形態の多機能振動アクチュエータの振動出力特性を図２に示す。前述の様に、図１０によると、従来の多機能振動アクチュエータは、入力信号の周波数が共振周波数と５Ｈｚずれると、出力振動加速度は約半分に減少してしまうが、図２によると、本発明の図１に示した多機能振動アクチュエータは１５１．５Ｈｚ付近に共振周波数を持っており、例えば入力信号の周波数が共振周波数と５Ｈｚずれたとしても、出力振動加速度は１乃至２割程度しか変化しないのがわかる。
【００２３】
本発明における多機能振動アクチュエータの他の実施の形態の断面図を図３に示す。図１に示した多機能振動アクチュエータにおいては、磁気回路表面に緩衝材３１０が配置されていたが、図３に示す多機能振動アクチュエータには、カバー４０９の表面に緩衝材４１０が配置されており、図１に示す多機能振動アクチュエータの緩衝材３１０と同様の効果をもたらす。
【００２４】
本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図を図４に示す。図１に示した多機能振動振動アクチュエータにおいては、磁気回路表面に緩衝材３１０が配置されていたが、図４に示す多機能振動アクチュエータにはストッパー５０８の表面に緩衝材５１０が配置されており、図１に示す多機能振動アクチュエータの緩衝材３１０と同様の効果をもたらす。
【００２５】
以上、説明したごとく、緩衝材は、磁気回路表面やカバー表面、ストッパー表面等のどの場所に配置されていても効果が得られ、また、複数の場所に配置されていても効果が得られる。
【００２６】
本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図を図５に示す。図５に示した多機能振動アクチュエータにおいては、緩衝材６１０が磁気回路とカバー６０９の両方に接触するように配置されている。緩衝材６１０は、受けた力に対し柔軟に形を変化させる性質を持っているため、磁気回路は振動することができるが、磁気回路が一定以上の振幅の振動をしようとしても、緩衝材は６１０によって、振幅が制限される。そのため、磁気回路とカバー６０９が大きな音をたてて衝突することがないので、携帯電話等の使用者に違和感を与えることも無くなる。
【００２７】
緩衝材６１０の材料としては、樹脂、発泡樹脂、ゴム、発泡ゴム、糸、布、紙、その他緩衝材の役割をもつものであれば、どんなものでも用いることができる。また、緩衝材のかわりに金属や樹脂で作られた巻きばねや板ばね等のばねを用いることができる。緩衝材６１０の材料として板ばねを用いた場合の構造断面図を図６に示す。
【００２８】
本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図を図７に示す。図７で、ヨーク８０１には突起８１０があり、カバー８０９には穴８１１がある。ヨーク８０１が振動し一定以上の振幅になると、突起８１０がカバー８０９の穴８１１に挿入し、多機能振動アクチュエータの外と中の空間が遮断され、多機能振動アクチュエータの外と中で空気の出入りが遮断される。この場合、多機能振動アクチェータ内の空気は、弾性をもったばねのように振舞うため、磁気回路の振幅を制限する力が加わる。適当な大きさの突起８１０と穴８１１を用いることにより、磁気回路とカバー８０９の衝突を防ぐことができる。
【００２９】
突起８１０とカバー８０９の間に隙間があり、多機能振動アクチュエータの外と中の空間が完全に遮断されない場合においても、空気の出入りが十分に制限される場合には、同等の効果が得られる。また、この効果と緩衝材による効果を併用しても良い。
【００３０】
本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図を図８に示す。図８で、カバー９０９には第２の永久磁石９１０が配置され、第一の永久磁石を用いた磁気回路が振動し、カバー９０９に近づくと第二の永久磁石９１０によって形成される磁場によって磁気回路が力を受け、磁気回路の振幅が制限され、磁気回路とカバー９０９の衝突を防ぐことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、多機能振動アクチュエータの共振周波数が入力電圧の周波数からずれても安定した振動加速度を出力することができる多機能振動アクチュエータが得られ、また、外部からの衝撃で磁気回路が大きく振動しても、情報通信端末等の使用者に誤解や不快感を与えることもない多機能振動アクチュエータの提供が可能である。以上述べたごとく、本発明は多大な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における多機能振動アクチュエータの一実施の形態の断面図。
【図２】図１に示した本発明の一実施の形態の多機能振動アクチュエータの振動出力特性を示す図。
【図３】本発明における多機能振動アクチュエータの他の実施の形態の断面図。
【図４】本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図。
【図５】本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図。
【図６】図５の多機能振動アクチュエータにおいて、緩衝材材料として板ばねを用いた場合の構造断面図。
【図７】本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図。
【図８】本発明における多機能振動アクチュエータの更に他の実施の形態の断面図。
【図９】従来の多機能振動アクチェータの構造の断面図。
【図１０】図９の多機能振動アクチェータの振動出力特性を示す図。
【符号の説明】
１０１，３０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１　　ヨーク
１０２，３０２，４０２，５０２，６０２，７０２，８０２　　永久磁石
１０３，３０３，４０３，５０３，６０３，７０３，８０３，９０３　　プレート
１０４，３０４，４０４，５０４，６０４，７０４，８０４，９０４　　サスペンション
１０５，３０５，４０５，５０５，６０５，７０５，８０５，９０５　　振動体
１０６，３０６，４０６，５０６，６０６，７０６，８０６，９０６　　コイル
１０７，３０７，４０７，５０７，６０７，７０７，８０７，９０７　　振動伝達部
１０８，３０８，４０８，５０８，６０８，７０８，８０８，９０８　　ストッパー
１０９，３０９，４０９，５０９，６０９，７０９，８０９，９０９　　カバー
３１０，４１０，５１０，６１０　　緩衝材
７１０　　板ばね
８１０　　突起
８１１　　穴
９０２　　第一の永久磁石
９１０　　第二の永久磁石
【図１】
2004033898.tif 000003
【図２】
2004033898.tif 000004
【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】
2004033898.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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