(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石及び磁気ギャップを含む磁気回路を形成するヨーク部材と、前記磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、前記ボイスコイルに結合した振動板と、前記永久磁石に近接して配置された振動コイルと、前記振動コイルを前記ヨーク部材に対して運動自在に担持する弾性部材と、前記振動コイルに直列接続されておりかつ前記振動コイルの励磁の結果生ずる前記振動コイルに対する前記ヨーク部材の運動に応じてスイッチング動作するスイッチング素子と、からなる電気−機械−音響変換器。
【請求項２】
前記振動コイルに結合した磁性重量体を更に有することを特徴とする請求項１記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項３】
前記ヨーク部材は、前記永久磁石の一方の磁極に結合した第１プレート部材と、椀状であってその底部において前記永久磁石の他方の磁極に結合しかつその円周縁部が前記第１プレートの周縁部近傍にまで達して前記磁気ギャップを形成する第２プレート部材と、からなることを特徴とする請求項２記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項４】
前記磁性重量体が前記第２プレートを介して前記永久磁石と対向していることを特徴とする請求項３記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項５】
前記第２プレートが前記底部において、貫通孔を有し、前記磁性重量体の１部が前記貫通孔に遊嵌していることを特徴とする請求項３記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項６】
前記第２プレートの貫通孔に対向する位置において、前記永久磁石が貫通孔を有することを特徴とする請求項５記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項７】
前記磁性重量体は、棒状体であり、前記振動コイルは、前記棒状体に巻回せしめられ、前記弾性部材は、前記棒状体を片持ち梁状に前記ヨーク部材に対して支持していることを特徴とする請求項２記載の電気−機械−音響変換器。
【請求項８】
永久磁石及び磁気ギャップを含む磁気回路を形成するヨーク部材と、
前記磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、
前記ボイスコイルに結合した振動板と、
前記永久磁石に近接して配置された振動コイルと、
前記振動コイルに結合した磁性重量体と、
前記振動コイルに接続されておりかつ前記振動コイルの励磁の結果生じる前記磁性重量体の前記永久磁石による磁界内での運動に応じてスイッチング動作するスイッチング素子とを備え、
前記永久磁石は環状であってかつ環状中心軸の方向において着磁されており、
前記ヨーク部材は、前記永久磁石の一方の磁極面に接合しかつ前記永久磁石の半径方向外側に形成された第１プレート部材と、
前記永久磁石の他方の磁極面に接合しかつ前記第１プレート部材の半円筒状部に対向した半円筒状部を有する第２プレート部材とからなり、
前記磁性重量体は、前記第１及び第２プレート部材の間において回転自在に配置されたローター部材であり、
前記振動コイルが、前記ローター部材に巻回せしめられた一対のアーマチュアコイルであり、
前記スイッチング素子が前記ローター部材と共に回転する整流子とこれに摺接するブラシとによって形成され、
前記ローター部材はこれと結合する偏芯体を有することを特徴とする電気−機械−音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、携帯端末に用いられて着信告知振動と音響信号の再生の双方に兼用される電気−機械−音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末に用いられる電気−機械−音響変換器の一例が、特許第２９６３９１７号公報に記載されている。
この電気−機械−音響変換器は、単一の振動系を着信告知振動を生ずる周波数と音響信号を生ずる音声信号との双方によって駆動することとしている。従って、この振動系の振動応答特性は、音響振動と機械振動の双方に適合したものでなくてはならない。また、この電気−機械−音響変換器の駆動の為には、着信告知振動を生ずるための発生回路回路及び音声信号と着信告知振動用信号とを切り替えて電気−機械−音響変換器に供給するための切り替え回路が必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明は、振動応答特性が単純な振動系を用いることが出来、かつ単純な駆動回路によって駆動できる電気−機械−音響変換器を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による電気−機械−音響変換器は、永久磁石と、前記永久磁石に近接して配置されたボイスコイル及び振動コイルと、前記ボイスコイルに結合した振動板と、前記振動コイルと前記永久磁石との相対運動を許容する弾性支持部材と、前記振動コイルに直列接続されてかつ前記振動コイルと前記永久磁石との相対運動に応じてオンオフするスイッチング素子と、からなることを特徴とする。
【０００５】
【実施例】
以下、添付図面によって、本発明の実施例を詳細に説明する。
図１（ａ）に示される本発明による電気−機械−音響変換器においては、盤状又は柱状の永久磁石１が環状ヨーク２に複数の非磁性支持ロッド３によって支持されている。永久磁石１の両磁極端面Ｎ及びＳには第１及び第２磁性プレート部材４，５が接合している。プレート部材４、５の周端面は環状ヨーク２の内壁面に対向して磁気ギャップ６を形成している。環状ヨーク２の外周面は、環状の非磁性支持部材７に結合しており、非磁性支持部材７は、盤状の弾性部材８によってハウジング(図示せず）などの静止部材９に支持されている。弾性部材８は環状の溝１０を有し、溝１０には振動コイル１１が収納されている。振動コイル１１の巻き方向は、溝１０に沿って導線が延びる方向であり、換言すれば、溝１０の周回方向に沿って振動コイル１１が巻かれている。弾性部材の溝１０の部分は磁気ギャップ６の中に嵌入しているので、振動コイル１１が磁気ギャップ６に形成されている磁束に鎖交する。ボイスコイル１２が非磁性支持部材７の図の上方端面に対してエッジ部材１３によって吊り下げられて、磁気ギャップ６の上方において振動自在に配置されている。ボイスコイル１２にはドーム状振動板１４が載置されている。
【０００６】
また、非磁性支持部材７と静止部材９との間には、メカニカルスイッチ１５が設けられており、メカニカルスイッチ１５は振動コイル１１が非励磁状態にある限りメカニカルスイッチ１５の作動子１５ａが非磁性支持部材７に結合したピン７ａによって押圧されてメカニカルスイッチ１５がオンとなっており、振動コイル１１に電流が流れて励磁されると、振動コイルは磁界による反発力によって永久磁石１が図１の上方に押し上げられて非磁性支持部材７と静止部材９との間の距離が大きくなると作動子１５ａに対する押圧力が無くなって、メカニカルスイッチ１５がオフとなるようになっている。なお、支持ロッド３に代えて、環状支持板によって永久磁石１と環状ヨーク２とを結合しても良い。
【０００７】
図１（ａ）に示した電気−機械−音響変換器を携帯電話に用いる場合、図１（ｃ）に示す如く、メカニカルスイッチ１５に直列に着信呼に応じてオンとなる着信検知スイッチ１６と振動コイル１１を接続してこの直列回路に直流電圧Ｅを印加する。そうすると、着信呼があった時、まず、振動コイル１１に励磁電流が流れて、永久磁石１が若干持ち上げられる。そうすると、メカニカルスイッチ１５がオフとなり、振動コイル１１への励磁電流が遮断されるので、永久磁石１が下降する。よって、メカニカルスイッチ１５が再びオンとなり、振動コイル１１に励磁電流が流れて、永久磁石１が再び押し上げられる。このような一連の動作が繰り返されることにより、永久磁石１、環状ヨーク２及び非磁性支持部材７の一体構造体が上下運動を繰り返すので、振動が発生して、着信呼の到来を携帯電話の携帯者に知らしめるのである。
【０００８】
一方、ボイスコイル１２には、着信検知スイッチのオンに応じて着信を音響的に知らせる着信告知信号や通話信号等のオーディオ信号を供給するオーディオ信号供給回路(図示せず）を接続する。そして、ボイスコイル１２にオーディオ信号が供給されると、ボイスコイル１２が振動して、振動板１４からオーディオ信号が再生されるのである。
【０００９】
上記したことから明らかな如く、図１（ａ）に示した電気−機械−音響変換器によれば、互いに独立な２つの振動系が単一の永久磁石によって形成されており、全体としてコンパクトでありながら、オーディオ信号の再生と低周波の着信告知信号の生成とが比較的簡単な回路構成によって実現できるのである。
なお、メカニカルスイッチ１５の例としては、種々の形態が可能であり、要するに永久磁石１又はこれに結合した部材の移動に応じてオンオフするスイッチであればどんな形態でも良い。
【００１０】
図２は、本発明の別の実施例を示している。
この実施例においては、図１の実施例における環状ヨーク２と第２プレート部材５とが一体となって椀状ヨーク２０となっている形態である。そして、非磁性支持部材７が静止部材９に固定されており、振動コイル１１が盤状の弾性部材８の中央部の環状溝８ａに落とし込まれた形態にて支持されており、弾性部材８の周縁部は非磁性支持部材７に固定されている。環状溝８ａの内側は、図２の上方に弾性部材８が突出して下面が凹部となっており、この凹部に磁性重量体２１が嵌入固着している。メカニカルスイッチ１５は、振動コイル１１が非励磁状態にある時の磁性重量体２１の位置すなわち静止位置にある時、オンとなるように配置されている。
【００１１】
上記した点以外の部分は、図１に示された変換器の構成と同じである。
図２の変換器を用いる場合にボイスコイル１２及びメカニカルスイッチ１５に接続されるべき電気回路は、図１の変換器と同じである。そして、振動コイル１１に励磁電流が断続的に供給されることによって、磁性重量体２１が振動して、着信告知がなされるのである。ボイスコイル１２についても同様なオーディオ信号再生動作が得られる。
【００１２】
図３は、本発明の別な実施例を示している。
この実施例においては、図２の実施例における椀状ヨーク２０及び永久磁石１の中央部に貫通孔２０ａ及び貫通孔１ａがそれぞれ形成されており、これらの貫通孔にコア２２が遊嵌している。コア２２は弾性部材８の中央部の平坦部の上面に担持されており、コア２２の回りに振動コイル１１が配置されている。弾性部材８の平坦部の下面には、磁性重量体２１が固着せしめられている。
【００１３】
上記した点以外の部分は、図２に示された変換器の構成と同じであり、振動コイル１１及びボイスコイル１２に接続されるべき電気回路も同じであり、同様な動作が得られる。
図４は、本発明の別の実施例を示している。
この実施例においては、椀状ヨーク２０の底部に貫通孔２０ａが形成されており、貫通孔２０ａにロッド状の磁性重量体２１の屈曲先端部２１ａが突入した形態である。磁性重量体２１の基部が弾性板３１の一方の端部に結合し弾性板３１の他方の端部は椀状ヨーク２０の底部に固着している。また、磁性重量体２１の中央部には振動コイル１１が巻回せしめられており、振動コイル１１に励磁電流が流れると、磁性重量体２１の屈曲先端部２１ａが永久磁石１によって吸引されるようになっている。また、弾性板３１にはメカニカルスイッチ１５の作動子が当接しており、磁性重量体２１が永久磁石に吸引されると、弾性板３１が変形するのでメカニカルスイッチ１５の作動子１５ａが駆動されてメカニカルスイッチ１５がオフとなる。
【００１４】
なお、磁性重量体２１の屈曲位置近傍には板バネ３２を介してウェイト３３が結合せしめられており、ウェイト３３の重さを選定することにより磁性重量体２１の固有振動数が適切に定められる。
上記した点以外は、図２の実施例と同様な構成であり、かつ同様な動作をなす。なお、スイッチング素子としてのメカニカルスイッチ１５は前述した本願発明の実施例にかかる動作をするものであれば光学的スイッチ、磁気的スイッチ、電気的スイッチなど他の形態のスイッチを用いてもよい。
【００１５】
図５は、本発明の別の実施例を示している。
この実施例においては、環状永久磁石４１が、全体として盤状の支持ヨーク４２の上に載置されている。支持ヨーク４２の中央部には図５の上方に突出した中央突部４２ａが設けられ、中央突部４２ａを環状永久磁石４１が磁気ギャップ４３を置いて取り巻くような形態となっている。環状永久磁石４１の上面には全体として環状磁性プレート部材４４が載置されて支持ヨーク４２の中央突部４２ａと共に磁気ギャップ４３を上方に延長している。磁気ギャップ４３にはボイスコイル４５が配置されており、ボイスコイル４５には振動板４６が冠着している。また、ボイスコイル４５は環状のエッジ部材４７によって環状の非磁性支持体７に振動自在に支持されている。
【００１６】
この実施例においては、支持ヨーク４２の周縁の一部が略半円筒状の延長部４２ｂに形成されており、延長部４２ｂに対向する略半円筒状の延長部４４ａが環状磁性プレート部材４４の周縁の一部に形成されている。延長部４２ｂ及び４４ａには、図示しない軸受機構によって回転自在に支持されたローター４８が配置され、ローター４８には電機子コイル４９が巻回せしめられて延長部４２ｂ及び４４ａと共に直流モーターを形成している。
【００１７】
そして、ローター４８の回転シャフトには偏芯ウェイト５０がローター４８と同軸に結合している。また、この直流モーターにおいては、図５（ｃ）に示すように、２つの電機子５１にそれぞれ電機子コイル４９が巻回され、ローター４８に電機子コイル４９と接続される整流子５２が取り付けられ、整流子５２に電気的に接触するブラシ５３を備え、延長部４２ｂ，４４ａおよび環状永久磁石４１と共に２極直流モーターを構成している。そして、整流子５２とブラシ５３からなる整流機構を介して電機子電流が供給され、ローター４８が回転するのである。
【００１８】
従って、例えば、整流機構に直列に携帯電話の着信検知スイッチを接続してこの直列回路に直流電圧を印加すれば、着信検知スイッチのオンによって、直流モーターが駆動せしめられて、ローター４８が回転して、偏芯ウェイト５０の回転による振動が生成されて、着信告知振動が得られるのである。
なお、ボイスコイル４５には、オーディオ信号供給回路が接続され、ボイスコイル４５内にオーディオ信号電流が流れるとボイスコイル４５が振動し、これによって振動板４６が振動してオーディオ信号に基づく音が生成されるのである。
【００１９】
この実施例においても、永久磁石は単一であるものの、互いに独立な２つの振動系が形成されている故、コンパクトな構成でありながら、ボイスコイル４５にオーディオ信号供給回路を接続する一方、直流モータに直列に直流電流を供給する回路を接続することによって、オーディオ信号の再生動作と体感振動の生成動作をなすことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したことから明かな如く、本発明による電気−機械−音響変換器は、単一の永久磁石を用いたコンパクトな構成でありながら、互いに独立な２つの振動系をオーディオ信号再生と体感振動生成に用いることができるので、簡単な回路構成によって駆動することが出来て望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す断面図、平面図、及び回路図である。
【図２】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図４】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１、  ４１  永久磁石
８  弾性部材
９  静止部材
１１  振動コイル
１２、４５  ボイスコイル
１４、４６  振動板
１５  メカニカルスイッチ
２０  椀状ヨーク
４８  ローター
５０  偏芯ウェイト
【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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