(57)【要約】【課題】漏れ磁束を低減し得るアクチュエータを提供する。【解決手段】  非磁性体の筐体部２と、一端側に仕切り板２２が配設されて一端が固定端に規定されると共に他端が自由端に規定されて軸線方向に沿って伸縮する柱状磁歪素子５１と、音響信号に基づく駆動電流によって柱状磁歪素子５１を伸縮させる磁界を生成する駆動コイル５３と、一体に形成されたフランジ５５および軸５６に連結される先端当接部５７が板体８に当接して柱状磁歪素子５１の伸縮による振動を板体８に伝達可能に柱状磁歪素子５１の他端側に配設された振動伝達体５４と、軸線方向における柱状磁歪素子５１および振動伝達体５４における先端当接部５７の間に配設されたヨーク部とを備え、柱状磁歪素子５１、駆動コイル５３、およびヨーク部は筐体部２内に配設され、少なくとも振動伝達体５４の先端当接部５７は非磁性体で形成されている。【選択図】図１
2005210609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性体のケースと、一端側にストッパが配設されて当該一端が固定端に規定されると共に他端が自由端に規定されて軸線方向に沿って伸縮する柱状磁歪素子と、音響信号に基づく駆動電流によって前記柱状磁歪素子を伸縮させる磁界を生成する磁界生成部と、本体部に連結された先端当接部が振動対象体に当接して前記柱状磁歪素子の伸縮による振動を当該振動対象体に伝達可能に前記柱状磁歪素子の前記他端側に配設された振動伝達体と、前記軸線方向における前記柱状磁歪素子および前記振動伝達体における前記先端当接部の間に配設されたヨーク部とを備え、前記柱状磁歪素子、前記磁界生成部、および前記ヨーク部は前記ケース内に配設され、少なくとも前記振動伝達体の前記先端当接部は非磁性体で形成されているアクチュエータ。
【請求項２】
前記ヨーク部は、前記振動伝達体の前記本体部と一体化して構成されている請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ヨーク部は、前記振動伝達体の前記本体部に埋め込んだ強磁性体で形成されている請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ヨーク部は、前記振動伝達体の前記本体部にメッキした強磁性体で形成されている請求項２記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪素子を利用したアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のアクチュエータとして、特開平９−２６１７９７号公報に開示されたアクチュエータ（骨導式音声伝達装置）が知られている。このアクチュエータは、柱状磁歪素子と、この柱状磁歪素子を中心としてボビンに巻線された駆動コイルと、柱状磁歪素子を駆動する際の磁気回路を構成する円板状磁性体および磁性部材とを備えている。この場合、この柱状磁歪素子は、一方の端部が円板状磁性体に当接し、かつ他方の端部が磁性部材の端部に当接するようにして配設されている。また、磁性部材には、フランジが形成されており、このフランジとケースとの間に弾性部材が挿入されている。したがって、磁性部材は、この挿入されている弾性部材によって柱状磁歪素子に向けて付勢されることで、柱状磁歪素子の振動方向に沿った方向に進退自在な状態に維持されている。この結果、円板状磁性体、柱状磁歪素子および磁性部材が、柱状磁歪素子の振動を許容する状態で一体的に連結されている。
【０００３】
このアクチュエータでは、音響信号に基づく駆動電流が供給されたときに、駆動コイルが柱状磁歪素子の軸方向に沿った向きの磁界を生成し、円板状磁性体および磁性部材が柱状磁歪素子に磁束を集める磁気回路として機能する。この際に、柱状磁歪素子は、生成された磁界が印加されることで、その軸方向に伸縮する。このため、磁性部材が、柱状磁歪素子の伸縮に応じて、その軸方向に振動する。したがって、この磁性部材を振動板などの振動体に押し当てることにより、その振動が振動体に伝達されて、その振動体から音が出力される。
【特許文献１】特開平９−２６１７９７号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このアクチュエータには、以下の課題がある。すなわち、このアクチュエータでは、駆動コイルに通電している状態では、磁性部材によって磁気回路が構成されている。この場合、磁性部材の先端部分は、振動体に対する押し当てが可能となるようにケースから露出させられている。このため、磁性部材の先端部分が物品と接触し易い構成となっている結果、駆動コイルに通電している状態では、磁性部材を介してアクチュエータの外部に磁束が漏れ出し易くなっている。したがって、この磁性部材の先端部近傍に磁気カードや磁気テープなどの磁気に弱い物品があるときには、この漏れ出た磁束によって磁気情報が破壊されてしまうおそれがあるため、この磁束漏れを改善するのが好ましい。
【０００５】
本発明は、かかる解決すべき課題に鑑みてなされたものであり、漏れ磁束を低減し得るアクチュエータを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成すべく本発明に係るアクチュエータは、非磁性体のケースと、一端側にストッパが配設されて当該一端が固定端に規定されると共に他端が自由端に規定されて軸線方向に沿って伸縮する柱状磁歪素子と、音響信号に基づく駆動電流によって前記柱状磁歪素子を伸縮させる磁界を生成する磁界生成部と、本体部に連結された先端当接部が振動対象体に当接して前記柱状磁歪素子の伸縮による振動を当該振動対象体に伝達可能に前記柱状磁歪素子の前記他端側に配設された振動伝達体と、前記軸線方向における前記柱状磁歪素子および前記振動伝達体における前記先端当接部の間に配設されたヨーク部とを備え、前記柱状磁歪素子、前記磁界生成部、および前記ヨーク部は前記ケース内に配設され、少なくとも前記振動伝達体の前記先端当接部は非磁性体で形成されているアクチュエータ。
【０００７】
この場合、前記振動伝達体の前記本体部と前記ヨーク部を一体化して構成するのが好ましい。
【０００８】
また、前記振動伝達体の前記本体部に埋め込んだ強磁性体で前記ヨーク部を形成するのが好ましい。
【０００９】
また、前記振動伝達体の前記本体部にメッキした強磁性体で前記ヨーク部を形成するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るアクチュエータによれば、柱状磁歪素子、磁界生成部、およびヨーク部を非磁性体のケース内に配設したことにより、磁気回路を構成する各部が非磁性体で覆われるため、ケースからの漏れ磁束を十分に低減することができる。また、少なくとも振動伝達体の先端当接部を非磁性体で形成したことにより、先端当接部が磁気回路から遠ざかるため、先端当接部からの漏れ磁束を十分に低減することができる。したがって、アクチュエータの先端当接部を磁気に弱い物品に近づけたとしても、磁気情報の破壊を有効に防止することができる。
【００１１】
また、本発明に係るアクチュエータによれば、振動伝達体の本体部とヨーク部とを一体化して構成したことにより、部品数を低減することができるため、組立て時間を十分に低減することができ、ひいてはアクチュエータの製造コストを十分に低減することができる。
【００１２】
また、振動伝達体の本体部に強磁性体を埋め込んでヨーク部を形成したことにより、ヨーク部を別体に構成した振動伝達体やヨーク部を本体部に埋め込まないで一体化した振動伝達体と比較して、振動伝達体の長さを十分に短縮することができるため、アクチュエータを十分に小形化することができる。この場合、ヨーク部から振動伝達体の先端当接部を一層遠ざけるためには、本体部における柱状磁歪素子側の端面にヨーク部を形成するのが好ましい。
【００１３】
また、振動伝達体の本体部にメッキした強磁性体でヨーク部を形成したことにより、ヨーク部を薄く形成することができるため、ヨーク部を本体部に埋め込む構成と比較して、小形化および軽量化を実現することができる。この場合、ヨーク部から振動伝達体の先端当接部を一層遠ざけるためには、本体部における柱状磁歪素子側の端面にヨーク部を形成するのが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るアクチュエータの最良の形態について説明する。
【００１５】
最初に、本発明に係るアクチュエータを適用したペンシル型スピーカ１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１６】
ペンシル型スピーカ１は、図１に示すように、円筒状の筐体部（本発明におけるケース）２、音響信号増幅部３、電源部４および振動変換部５を備え、その先端部が振動体としての例えば板体８に押し当てられたときに音響信号を出力可能に構成されている。筐体部２は、同図に示すように、それぞれ本発明における非磁性体としての合成樹脂で形成された上部筐体２ａと下部筐体２ｂとを備えて構成され、この両筐体２ａ，２ｂの各々の端部に形成された嵌合部によって嵌合されて一体に連結されることにより、全体として細長のペンシル型に構成されている。また、上部筐体２ａには仕切り板２１が設けられており、音響信号増幅部３は、この仕切り板２１によって区画された後端部側の内部空間に収納され、電源部４は、仕切り板２１によって区画された先端部側の内部空間に収納されている。一方、下部筐体２ｂには、電源部４と振動変換部５とを区画する仕切り板（本発明におけるストッパ）２２が固定されている。
【００１７】
音響信号増幅部３は、図２に示すように、音響信号ケーブル７を介して外部から入力された音響信号を増幅して生成した駆動電流を図示しない接続ケーブルを介して後述する駆動コイル５３に出力する。また、音響信号増幅部３は、図１に示すように、上部筐体２ａの後端部側に配設されたアンプ基板３１を備え、このアンプ基板３１には、同図に示すように、電源スイッチ３２および音響信号入力コネクタ３３が実装されている。この場合、電源スイッチ３２は、同図に示すように、切り替え操作することによってペンシル型スピーカ１の電源をオン／オフ可能なつまみ３４を備えて構成されている。また、音響信号入力コネクタ３３は、同図に示すように、外部から音響信号を入力する音響信号ケーブル７のジャック７１を挿入可能なプラグとして構成されている。
【００１８】
電源部４は、図１，２に示すように、一例として、３本の乾電池４１，４１，４１と、仕切り板２１に固定された乾電池端子４２と、仕切り板２２に固定された乾電池端子４３とを備えて構成され、乾電池端子４２，４３に接続された接続ケーブルを介して音響信号増幅部３に電源を供給する。この場合、乾電池４１は、嵌合部を外して下部筐体２ｂと分離した状態の上部筐体２ａにおける先端部側の開口部から出し入れされる。
【００１９】
振動変換部５は、下部筐体２ｂの内部空間に配設され、図１，２に示すように、柱状磁歪素子５１、バイアス磁石５２ａ，５２ｂ、駆動コイル５３、振動伝達体５４、および例えば４つのスプリング５８，５８・・を備えて構成されている。柱状磁歪素子５１は、軸線方向に沿った方向に磁界が加えられることによって軸線方向に伸縮して、磁界変動を機械的な振動に変換する素子として機能する。また、柱状磁歪素子５１は、一例として、磁界中において軸線方向に対して１５００ｐｐｍ以上２０００ｐｐｍ以下程度の大変位を生じるＴｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする超磁歪材料で形成されている。なお、柱状磁歪素子５１における仕切り板２２側の一端が、本発明における固定端に相当し、振動伝達体５４側の他端が、本発明における自由端に相当する。バイアス磁石５２ａは、その一端面が柱状磁歪素子５１における上部筐体２ａ側の端面に対して当接し、かつその他端面が仕切り板２２に当接可能な状態で固定（配設）されている。また、バイアス磁石５２ｂは、その一端面が柱状磁歪素子５１における振動伝達体５４側の端面に対して当接し、かつその他端面が振動伝達体５４のフランジ５５（図１参照）に当接可能な状態で固定（配設）されている。この場合、バイアス磁石５２ａ，５２ｂは、軸線方向の磁界の変動に対してほぼリニアに伸縮（振動）する動作点で柱状磁歪素子５１を作動可能にバイアス磁界を印加する。
【００２０】
駆動コイル５３は、本発明における磁界生成部に相当し、図１，２に示すように、その中心軸が柱状磁歪素子５１の中心軸と同軸となるようにして配設されている。また、駆動コイル５３は、図２に示すように、接続ケーブルを介して音響信号増幅部３から駆動電流を入力して、その軸線上（柱状磁歪素子５１の軸線上）に磁界を発生させる。
【００２１】
振動伝達体５４は、図１に示すように、円板状のフランジ５５、円柱状の軸５６、および先端当接部５７を備えて構成されている。フランジ５５および軸５６は、両者が相俟って本発明における振動伝達体の本体部を構成し、同図に示すように、一例として、フランジ５５と軸５６とが非磁性体の真鍮によって一体に形成されている。この場合、フランジ５５には、一例として、図３に示すように、直径が柱状磁歪素子５１の直径とほぼ同程度で深さが約２ｍｍの凹部６０がバイアス磁石５２ｂ側の上端面における中央部に形成されると共に、凹部６０と同じ形状（相補的形状）に形成された強磁性体（一例として鉄）のヨーク部５９がその凹部６０に埋め込まれている。ヨーク部５９は、高い透磁率を有するため、柱状磁歪素子５１、バイアス磁石５２ａ，５２ｂおよび駆動コイル５３と共に磁気回路を構成して、駆動コイル５３によって生成される磁束を集めて柱状磁歪素子５１に対してより均一にしかもより多く印加させる。また、フランジ５５、軸５６および先端当接部５７は、非磁性体で形成されている。したがって、先端当接部５７などをヨーク部として強磁性体で形成する構成と比較して、先端当接部５７と磁気回路との間の距離が長くなるため、先端当接部５７を介しての外部への漏れ磁束が低減されている。
【００２２】
また、フランジ５５は、図１に示すように、ヨーク部５９が埋め込まれた上端面でバイアス磁石５２ｂに当接し、その下端面でスプリング５８，５８・・に当接する。各スプリング５８は、同図に示すように、一端がフランジ５５に当接させられると共に他端が下部筐体２ｂの内壁に当接させられて、かつフランジ５５を柱状磁歪素子５１側に付勢するように縮められた状態で、下部筐体２ｂの内部空間に配設されている。軸５６は、その先端面に先端当接部５７が固定されて、フランジ５５の振動を先端当接部５７に伝達する。先端当接部５７は、同図に示すように、一例として、非磁性体の合成樹脂によって先端側が半球体状に形成されて、板体８に押し当てられた際には、振動伝達体５４の振動を板体８に伝達する。したがって、同図に示すように、スプリング５８によってフランジ５５が付勢されることにより、フランジ５５、バイアス磁石５２ｂ、柱状磁歪素子５１、およびバイアス磁石５２ａが一体的に連結されると共に、振動伝達体５４が、その軸線方向に沿って進退可能（振動可能）な状態に維持されている。このため、振動伝達体５４は、柱状磁歪素子５１が伸長した際には、仕切り板２２から遠ざかる方向に移動し、柱状磁歪素子５１が縮小した際には、仕切り板２２に近づく方向に移動する。この結果、振動伝達体５４（フランジ５５）は、柱状磁歪素子５１の伸縮に応じて、その伸縮方向に沿った方向で振動する。
【００２３】
次に、ペンシル型スピーカ１の全体的な動作について説明する。
【００２４】
このペンシル型スピーカ１では、音響信号増幅部３が、音響信号ケーブル７を介して外部から入力した音響信号を増幅して駆動電流を駆動コイル５３に供給する。この場合、駆動コイル５３は、供給された駆動電流に基づいて生成した磁界を柱状磁歪素子５１に印加する。この際に、ヨーク部５９の透磁率が高いため、駆動コイル５３によって生成された磁束がヨーク部５９に集められる結果、より多くの磁束がより均一な状態で柱状磁歪素子５１に印加される。このため、柱状磁歪素子５１は、印加された磁界（磁束）に応じて軸線方向に伸縮する。この際に、ヨーク部５９から主として先端当接部５７側に向かう漏れ磁束が発生する。一方、このペンシル型スピーカ１では、ヨーク部５９から先端当接部５７までの距離が長く、しかも、フランジ５５、軸５６および先端当接部５７が非磁性体で形成されている。したがって、先端当接部５７からペンシル型スピーカ１の外部への漏れ磁束が十分に低減される。この結果、先端当接部５７に磁気カードや磁気テープなどの磁気に弱い物品を近づけたとしても、磁気情報などの破壊が有効に防止される。
【００２５】
一方、先端当接部５７を板体８に押し当てたときには、仕切り板２２がストッパ（つまり、人の手およびペンシル型スピーカ１の重量と共に慣性質量）として機能する。このため、柱状磁歪素子５１の伸縮による振動がバイアス磁石５２ｂ、フランジ５５、軸５６および先端当接部５７を介して板体８に伝達される。この場合、板体８が振動することによって、外部から入力した音響信号が十分に聴取可能な音として板体８から出力される。
【００２６】
このように、このペンシル型スピーカ１によれば、柱状磁歪素子５１、駆動コイル５３、およびヨーク部５９を非磁性体の筐体部２内に配設したことにより、磁気回路を構成する各部が非磁性体で覆われるため、筐体部２からの漏れ磁束を十分に低減することができる。また、振動伝達体５４の先端当接部５７を非磁性体で形成したことにより、先端当接部５７が磁気回路から遠ざかるため、先端当接部５７からの漏れ磁束を十分に低減することができる。したがって、ペンシル型スピーカ１の先端当接部５７を磁気に弱い物品に近づけたとしても、磁気情報の破壊を有効に防止することができる。
【００２７】
また、このペンシル型スピーカ１によれば、振動伝達体５４のフランジ５５とヨーク部５９を一体化して構成したことにより、ペンシル型スピーカ１の部品数を低減することができるため、その組立て時間を十分に低減することができる結果、ペンシル型スピーカ１の製造コストを十分に低減することができる。加えて、振動伝達体５４のフランジ５５に強磁性体を埋め込んでヨーク部５９を形成したことにより、ヨーク部を別体に構成した振動伝達体やヨーク部を本体部に埋め込まないで一体化した振動伝達体と比較して、振動伝達体５４の長さを十分に短縮することができるため、ペンシル型スピーカ１を十分に小形化することができる。
【００２８】
なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、フランジ５５にヨーク部５９を埋め込んだ構成について上記したが、図１，４に示すペンシル型スピーカ１Ａにおける振動伝達体５４Ａ（フランジ５５Ａ）のように、フランジ５５およびヨーク部５９に代えて、非磁性体の真鍮で形成されたフランジ５５Ａにおけるバイアス磁石５２ｂ側の端面に強磁性体（一例としてニッケル）をメッキしてヨーク部６１を形成する構成を採用することもできる。この場合、ペンシル型スピーカ１Ａは、フランジ５５Ａの上端面にニッケルメッキでヨーク部６１が形成されている点を除いて、ペンシル型スピーカ１と同様に構成されている。したがって、基本的な構成や動作自体はペンシル型スピーカ１と同様のため、同一の構成要素には同一の符号を付して重複した説明を省略する。なお、フランジ５５Ａおよび軸５６は、一例として、円板状のフランジ５５Ａと円柱状の軸５６とが非磁性体の真鍮によって一体に形成されている。
【００２９】
このペンシル型スピーカ１Ａによれば、ヨーク部６１をフランジ５５Ａにメッキして形成したことにより、ヨーク部６１を薄く形成することができるため、ヨーク部５９を埋め込む構成と比較して、小形化および軽量化を実現することができる。
【００３０】
なお、ペンシル型スピーカ１，１Ａとして、ヨーク部５９，６１をフランジ５５，５５Ａの柱状磁歪素子５１側の端面に一体に形成した構成について上記したが、ヨーク部５９，６１を軸５６における先端当接部５７側の端面に軸５６と一体に形成する構成を採用することもできる。また、柱状磁歪素子５１の振動伝達体５４側にのみヨーク部５９（または６１）を配設した構成について上記したが、柱状磁歪素子５１の両端にヨーク部を配設する構成を採用することもできる。また、フランジ５５および軸５６のいずれか一方または双方の内部にヨーク部５９を配設する構成を採用することもできる。これらの構成であっても、先端当接部５７からの漏れ磁束を十分に低減することができる。さらに、バイアス磁石５２ａ，５２ｂの双方を配設した構成について上記したが、バイアス磁石５２ａ，５２ｂの一方のみを配設する構成を採用することもできる。
【００３１】
また、ペンシル型スピーカ１として、ヨーク部５９をフランジ５５と一体に形成して、バイアス磁石５２ｂをフランジ５５と別体に形成した構成について上記したが、ヨーク部５９およびバイアス磁石５２ｂの双方をフランジ５５に埋め込んで一体化させる構成を採用することもできる。この構成によれば、ペンシル型スピーカ１を一層小形化することができる。
【００３２】
さらに、柱状磁歪素子５１を１つ配設した構成のペンシル型スピーカ１について上記したが、柱状磁歪素子５１の数は１つに限定されず、複数配設することもできる。また、この構成において、各柱状磁歪素子５１，５１の間にバイアス磁石を適宜配設してもよい。
【００３３】
また、本発明に係るアクチュエータを音響機器に適用したペンシル型スピーカ１，１Ａについて上記したが、本発明に係るアクチュエータは、音響機器に限らず振動を伝達させる各種機器に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ペンシル型スピーカ１（１Ａ）の構成を示す断面図である。
【図２】ペンシル型スピーカ１（１Ａ）の電気回路を示すブロック図である。
【図３】フランジ５５の柱状磁歪素子５１側から見た上面図である。
【図４】フランジ５５Ａの柱状磁歪素子５１側から見た上面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１，１Ａ  ペンシル型スピーカ
５  振動変換部
５１  柱状磁歪素子
５３  駆動コイル
５４，５４Ａ  振動伝達体
５５，５５Ａ  フランジ
５６  軸
５７  先端当接部
５９，６１  ヨーク部
【図１】
2005210609.tif 000003
【図２】
2005210609.tif 000004
【図３】
2005210609.tif 000005
【図４】
2005210609.tif 000006