JP2004236452A - 振動体 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、これを簡易な構成とした上で小型化する。
【解決手段】平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させる構成とする。すなわち、駆動ユニット１４を、１対の磁極２４間に直流磁界を形成する磁気回路ユニット１６と、これに隣接して配置された励磁コイル１８と、これらを支持するフレーム２８と、両磁極２４間および励磁コイル１８内を貫通するように配置され、一端部３０ａにおいてフレーム２８と一体形成されたアーマチャ３０と、このアーマチャ３０の他端部３０ｂに固定されたオモリ２２とを備えた構成とし、磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定する。そして、励磁コイル１８に印加される信号電流によりアーマチャ３０を撓み変形させ、このときオモリ２２からアーマチャ３０に作用する反力によりハウジング１２を振動させる。
【選択図】 図１
【解決手段】平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させる構成とする。すなわち、駆動ユニット１４を、１対の磁極２４間に直流磁界を形成する磁気回路ユニット１６と、これに隣接して配置された励磁コイル１８と、これらを支持するフレーム２８と、両磁極２４間および励磁コイル１８内を貫通するように配置され、一端部３０ａにおいてフレーム２８と一体形成されたアーマチャ３０と、このアーマチャ３０の他端部３０ｂに固定されたオモリ２２とを備えた構成とし、磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定する。そして、励磁コイル１８に印加される信号電流によりアーマチャ３０を撓み変形させ、このときオモリ２２からアーマチャ３０に作用する反力によりハウジング１２を振動させる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器やヘッドホン等のウェアラブル機器等においては、呼出し信号の着信報知等を振動によって行うための振動体が搭載されることが多い。
【０００３】
従来、この種の振動体としては、例えば「特許文献１」に記載されているように、その駆動ユニットとして円筒形の直流モータの主軸に偏心オモリが固定されたものが多用されている。また、例えば「特許文献２」に記載されているように、Ｕ字状可動鉄片を有する電磁駆動式の駆動ユニットを備えた振動体も知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３７５１０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９８８８号公報
【発明が解決しようとする課題】
近年の多機能化した携帯電話機等においては、これに搭載される振動体をできるだけ小型化したいというニーズがある。
【０００５】
しかしながら、上記「特許文献１」に記載された振動体は、その駆動ユニットとして直流モータを用いているため、振動体の構成が複雑なものとなっており、その小型化を図ることが容易でない、という問題がある。
【０００６】
一方、上記「特許文献２」に記載された振動体は、その構成をある程度簡素化することは可能であるが、その大きさに関しては十分に小型化を図ることができない、という問題がある。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、簡易な構成とした上で小型化を図ることができる振動体を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、駆動ユニットの駆動方式として平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る振動体は、
ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、
上記駆動ユニットが、所定間隔をおいて対向配置された１対の磁極間に直流磁界を形成する磁気回路ユニットと、この磁気回路ユニットに隣接して配置された励磁コイルと、これら磁気回路ユニットおよび励磁コイルを支持するフレームと、上記両磁極間および上記励磁コイル内を貫通するように配置され、一端部において上記フレームに固定されたアーマチャとを備え、該駆動ユニットの所定部位において上記ハウジングに固定されてなり、上記励磁コイルに所定の信号電流を印加して上記アーマチャを撓み変形させることにより上記ハウジングを振動させるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「駆動ユニット」は、アーマチャの撓み変形によりハウジングを振動させるように構成されたものであれば、これを実現するための具体的構成については特に限定されるものではない。
【００１１】
上記「励磁コイル」は、フレームに直接支持された構成であってもよいし、磁気回路ユニットを介してフレームに支持された構成であってもよい。
【００１２】
上記「アーマチャ」は、励磁コイルに印加される信号電流により撓み変形するように構成されたものであれば、その断面形状や材質等の具体的構成については特に限定されるものではない。
【００１３】
上記駆動ユニットの「所定部位」は、該駆動ユニットの振動をハウジングに伝達し得る部位であれば、特定の部位に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る振動体は、そのハウジング内に収容された駆動ユニットが、１対の磁極間に直流磁界を形成する磁気回路ユニットと、これに隣接して配置された励磁コイルと、これらを支持するフレームと、両磁極間および励磁コイル内を貫通するように配置され、一端部においてフレームに固定されたアーマチャとを備え、該駆動ユニットの所定部位においてハウジングに固定されてなり、励磁コイルに所定の信号電流を印加してアーマチャを撓み変形させることによりハウジングを振動させるように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１５】
すなわち、このような平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニットによってハウジングを振動させる構成を採用することにより、振動体を簡易な構成とすることができ、かつその小型化を図ることができる。
【００１６】
このように本願発明によれば、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、これを簡易な構成とした上でその小型化を図ることができる。
【００１７】
しかも本願発明に係る振動体のように、平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、低消費電力で大きな駆動力を得ることができる。また、このような平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、ハウジングの外形形状を略直方体に設定することが容易に可能となり、これにより振動体の搭載対象となる外部機器において振動体の搭載スペースを確保しやすくすることができる。
【００１８】
上記構成において、駆動ユニットがその磁気回路ユニットまたはフレームにおいてハウジングに固定された構成とし、かつ、アーマチャの他端部にオモリが固定された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、励磁コイルへの信号電流印加によりアーマチャが撓み変形しようとするが、このアーマチャの他端部にはオモリが固定されているので、このオモリの慣性質量によりアーマチャの自由な撓み変形が阻害される。そして、このときオモリからアーマチャに作用する反力が駆動ユニットを介してハウジングに伝達されることより、ハウジングが振動することとなる。その際、オモリの慣性質量に応じたハウジングの振動が得られるので、振動の強さの設定を比較的正確に行うことができる。
【００２０】
この場合において、上記「オモリ」は、アーマチャが撓み変形する際に該アーマチャの自由な撓み変形を阻害する慣性質量体として機能し得るものであれば、その重量、形状、大きさ、材質等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００２１】
一方、上記構成において、駆動ユニットがそのアーマチャの他端部においてハウジングに固定された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２２】
すなわち、励磁コイルへの信号電流印加によりアーマチャが撓み変形しようとするが、このアーマチャの他端部はハウジングに固定されているので、駆動ユニットがオモリとしての機能を果たし、その慣性質量によりアーマチャの自由な撓み変形が阻害される。そして、このとき駆動ユニットからアーマチャに作用する反力がハウジングに伝達されることにより、ハウジングが振動することとなる。
【００２３】
このような構成を採用した場合、オモリとして機能する駆動ユニットの慣性質量は十分に大きいものとなるので、ハウジングを効率良く振動させることができる。また、新たにオモリを設ける必要がなくなるので、ハウジング内にオモリの配設スペースを確保する必要もなくなり、かつ振動体のコスト低減を図ることができる。
【００２４】
また、上記構成において、ハウジング内に第１ダイヤフラムがその周縁部において該ハウジングに支持されるようにして設けられるとともに、この第１ダイヤフラムにアーマチャの他端部が連結片を介して連結された構成とし、かつ、磁気回路ユニットまたはフレームが、第１ダイヤフラムよりも低い共振周波数を有する第２ダイヤフラムを介してハウジングに支持された構成とすれば、振動体に発音体としての機能をも持たせることができる。
【００２５】
すなわち、励磁コイルに対して第２ダイヤフラムの共振周波数と略同じ周波数の交流電流が印加されたときには、第１ダイヤフラムは不動体して機能する一方、第２ダイヤフラムは可動体として機能するので、アーマチャの撓み変形により、該アーマチャの他端部を支点にして駆動ユニットが振動する。そして、この振動が連結片および第１ダイヤフラムを介してハウジングに伝達されることによりハウジングが振動し、これにより振動体としての機能が発揮されることとなる。
【００２６】
一方、励磁コイルに対して第２ダイヤフラムの共振周波数よりも高い周波数帯域の交流電流が印加されたときには、第２ダイヤフラムは不動体して機能する一方、第１ダイヤフラムは可動体として機能するので、アーマチャの撓み変形により、該アーマチャの一端部を支点にして第１ダイヤフラムが振動することにより電気音響変換が行われ、これにより発音体としての機能が発揮されることとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る振動体１０を上向きに配置した状態で示す側断面図である。なお便宜上、同図において右方向を「前方」、左方向を「後方」として以下の説明を行う。
【００３０】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体１０は、ハウジング１２内に駆動ユニット１４が収容されてなり、この駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるようになっている。
【００３１】
ハウジング１２は、上方に開口するボトムハウジング１２Ａと、このボトムハウジング１２Ａの上端開口部を閉塞するトップハウジング１２Ｂとからなり、略直方体の外形形状を有している。このハウジング１２は金属製であって、そのサイズは、前後長が５〜６ｍｍ程度、左右幅が３〜４ｍｍ程度、高さが１．５〜２．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
図２は、駆動ユニット１４を単品で示す斜視図である。
【００３３】
同図にも示すように、駆動ユニット１４は、磁気回路ユニット１６と、励磁コイル１８と、アーマチャフレーム２０と、オモリ２２とを備えてなっている。
【００３４】
磁気回路ユニット１６は、上下方向に所定間隔をおいて対向配置された１対のマグネットからなる１対の磁極２４と、これら両磁極２４を内周面において固定支持する横長矩形リング状のヨーク２６とからなっている。そして、この磁気回路ユニット１６は、前後方向に開口するように配置された状態で、その下端面においてボトムハウジング１２Ａの底面壁１２ａにレーザ溶接等によって固定されている。
【００３５】
励磁コイル１８は、導線が横長矩形リング状に所定回数巻回されてなり、磁気回路ユニット１６の後方側において該磁気回路ユニット１６の後端面に接着固定されている。この励磁コイル１８におけるコイル内空間の上下幅は、両磁極２４間の間隔と略同じ値となるように設定されている。
【００３６】
アーマチャフレーム２０は、金属板を平面視において略Ｅ字状に折曲げ加工してなる部材であって、平面視において前方へ向けて開いたコ字壁状のフレーム２８と、このフレーム２８の後面壁２８ａの中央部から前方へ向けて水平に延びるアーマチャ３０とからなっている。これによりアーマチャ３０は、その後方側に位置する一端部３０ａがカンチレバー固定端を構成しており、その前方側に位置する他端部３０ｂがカンチレバー自由端を構成している。
【００３７】
このアーマチャフレーム２０は、アーマチャ３０が励磁コイル１８および磁気回路ユニット１６を前後方向に貫通した状態で、フレーム２８の左右両面壁２８ｂにおいてヨーク２６の左右外側面にレーザ溶接等によって固定されている。その際、この固定は、アーマチャ３０が励磁コイル１８および両磁極２４の上下方向略中心位置を貫通するとともに、該アーマチャ３０の他端部３０ｂが磁気回路ユニット１６の前端面から所定長突出するよう、アーマチャフレーム２０を磁気回路ユニット１６に対して位置決めした状態で行われるようになっている。なお、励磁コイル１８は、その支持強度を高めるため、フレーム２８の左右両面壁２８ｂに対しても接着固定されるようになっている。
【００３８】
オモリ２２は、ブロック状の部材であって、その中心位置に形成されたアーマチャ嵌合孔２２ａにアーマチャ３０の他端部３０ｂを嵌め込んだ状態でレーザ溶接等によってアーマチャ３０に固定されている。このオモリ２２は、例えばタングステン合金等のように比重が大きい材質で構成されており、その重量は１０〜３００ｍｇ程度に設定されている。
【００３９】
図１に示すように、ボトムハウジング１２Ａの後面壁１２ｂの外面には、絶縁被膜３２を介して１対のランド３４が左右方向に所定間隔をおいて設けられている。そして、これら各ランド３４には、励磁コイル１８から延びる１対のコイル端末１８ａがハンダ３６により導通固定されている。また、各ランド３４には、外部機器への導通を行うための、図示しない接続端子が設けられている。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００４１】
駆動ユニット１４における１対の磁極２４間には、両磁極２４間を上下方向に横断する直流磁界が定常的に形成された状態にあるが、外部から励磁コイル１８に信号電流として所定周波数の交流電流が印加されると、該励磁コイル１８を貫通するアーマチャ３０に信号電流に応じた磁束が発生し、該アーマチャ３０と両磁極２４間に交流磁界が形成される。そして、この交流磁界が上記直流磁界に重畳されるので、信号電流に応じた上下方向の力がアーマチャ３０に作用し、これによりアーマチャ３０が上下方向に撓み変形して図１に矢印で示すように上下方向に振動しようとする。しかしながら、アーマチャ３０の他端部３０ｂにはオモリ２２が固定されているので、その慣性質量によりアーマチャ３０の自由な撓み変形が阻害され、オモリ２２からアーマチャ３０に対して反力が作用する。そして、この反力がフレーム２８および磁気回路ユニット１６を介してハウジング１２に伝達されることにより、ハウジング１２が大きく振動することとなる。
【００４２】
このように本実施形態に係る振動体１０は、平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるように構成されているので、振動体１０を簡易な構成とした上でその小型化を図ることができる。
【００４３】
しかも、本実施形態に係る振動体１０のように平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、低消費電力で大きな駆動力を得ることができる。また、このような平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、ハウジング１２の外形形状を本実施形態のように略直方体に設定することが容易に可能となり、これにより振動体１０の搭載対象となる外部機器において振動体１０の搭載スペースを確保しやすくすることができる。
【００４４】
特に本実施形態においては、駆動ユニット１４がその磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定されているので、オモリ２２の慣性質量に応じたハウジング１２の振動を得ることができ、振動の強さの設定を比較的正確に行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態のように駆動ユニット１４をその磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定する代わりに、そのフレーム２８の左右両面壁２８ｂにおいてハウジング１２に固定することも可能であり、このようにした場合においても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る振動体５０を示す、図１と同様の図である。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体５０も、ハウジング１２内に収容された駆動ユニット１４により該ハウジング１２を振動させるように構成されているが、本実施形態においては、駆動ユニット１４におけるアーマチャ３０の他端部３０ｂに、上記第１実施形態のようなオモリ２２は固定されておらず、その代わりにアーマチャ３０の他端部３０ｂがハウジング１２に固定されている。
【００４９】
この固定は、アーマチャ固定具５２を介してボトムハウジング１２Ａの前面壁１２ｃに対して行われている。すなわち、アーマチャ３０は、その他端部３０ｂがアーマチャ固定具５２のアーマチャ挿入孔５２ａに挿入された状態で、該アーマチャ固定具５２にレーザ溶接等により固定されている。そして、アーマチャ固定具５２は、ボトムハウジング１２Ａの前面壁１２ｃに形成された開口部１２ｄに挿入された状態で、該前面壁１２ｃにレーザ溶接等により固定されている。
【００５０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００５１】
本実施形態に係る振動体５０においても、その駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として所定周波数の交流電流が印加されると、この信号電流に応じた上下方向の力がアーマチャ３０に作用してアーマチャ３０が上下方向に撓み変形する。その際、本実施形態においては、アーマチャ３０の他端部３０ｂがハウジング１２に固定されているので、駆動ユニット１４がオモリとしての機能を果たし、その慣性質量によりアーマチャ３０の自由な撓み変形が阻害される。そして、このとき駆動ユニット１４からアーマチャ３０に作用する反力がハウジング１２に伝達されることにより、ハウジング１２が振動することとなる。
【００５２】
このように本実施形態に係る振動体５０も、平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるように構成されているので、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
しかも、本実施形態に係る振動体５０は、オモリとして機能する駆動ユニット１４の慣性質量が十分に大きいものとなるので、ハウジング１２を効率良く振動させることができる。また、新たにオモリを設ける必要がなくなるので、ハウジング１２内にオモリの配設スペースを確保する必要もなくなり、かつ振動体５０のコスト低減を図ることができる。
【００５４】
さらに本実施形態においては、アーマチャ３０の他端部３０ｂがアーマチャ固定具５２を介してハウジング１２に固定されているので、アーマチャ３０の固定を容易に行うことができ、かつアーマチャ３０の支持強度を十分に確保することができる。なお、このように構成する代わりに、アーマチャ３０の他端部３０ｂが直接ハウジング１２に固定された構成とすることも可能であり、このような構成を採用した場合には振動体５０の構成を一層簡素化することができる。
【００５５】
また本実施形態において、駆動ユニット１４に新たなオモリを付加することにより、該駆動ユニット１４の慣性質量を一層増大させるようにすることも可能である。
【００５６】
次に、本願発明の第３実施形態について説明する。
【００５７】
図４は、本実施形態に係る振動体６０を示す、図１と同様の図である。
【００５８】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体６０も、ハウジング１２内に収容された駆動ユニット１４により該ハウジング１２を振動させるように構成されているが、この振動体６０は発音体としての機能も有している。
【００５９】
すなわち、本実施形態に係る振動体６０においては、そのハウジング１２内に第１ダイヤフラム６２が設けられており、そしてこの第１ダイヤフラム６２にはアーマチャ３０の他端部３０ｂが連結片６４を介して連結されている。
【００６０】
第１ダイヤフラム６２は、略矩形状の金属板からなるダイヤフラム本体６６の上面に樹脂フィルム６８が加熱圧着されてなり、そのダイヤフラム本体６６は、これを矩略形状に囲む金属製のダイヤフラムフレーム７０に樹脂フィルム６８を介して支持されている。ダイヤフラムフレーム７０は、ボトムハウジング１２Ａの上端開口部にレーザ溶接等により固定されている。
【００６１】
そして、第１ダイヤフラム６２の上面には、トップハウジング１２Ｂが接着等により固定されている。このトップハウジング１２Ｂの上面壁中央部には、振動体６０を発音体としても機能させ得るようにするための放音孔１２ｅが形成されている。
【００６２】
連結片６４は、逆Ｌ字状の金属板からなり、その鉛直下端部においてアーマチャ３０の他端部３０ｂにレーザ溶接等によって固定されるとともに、その上端水平部においてダイヤフラム本体６６に接着等により固定されている。
【００６３】
また、本実施形態に係る振動体６０においては、その駆動ユニット１４が第２ダイヤフラム７２を介してハウジング１２に支持されている。
【００６４】
第２ダイヤフラム７２は、その共振周波数が第１ダイヤフラム６２よりも低い値（例えば１５０Ｈｚ程度）に設定されており、その外周縁部においてボトムハウジング１２Ａの底面壁１２ａに接着等により固定されている。駆動ユニット１４は、その磁気回路ユニット１６の下端面において、第２ダイヤフラム７２の上面に接着等により固定されている。
【００６５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る振動体６０においては、その駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として第２ダイヤフラム７２の共振周波数と略同じ周波数の交流電流が印加されると、第１ダイヤフラム６２は不動体として機能する一方、第２ダイヤフラム６６は可動体として機能するので、アーマチャ３０の撓み変形により、該アーマチャ３０の他端部３０ｂを支点にして駆動ユニット１４が振動する。そして、この振動が連結片６４および第１ダイヤフラム６２を介してハウジング１２に伝達されることによりハウジング１２が振動し、これにより振動体６０の振動体としての機能が発揮されることとなる。
【００６７】
一方、駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として第２ダイヤフラム７２の共振周波数よりも高い周波数帯域の交流電流が印加されると、第２ダイヤフラム７２は不動体として機能する一方、第１ダイヤフラム６２は可動体として機能するので、アーマチャ３０の撓み変形により、該アーマチャ３０の一端部３０ａを支点にして第１ダイヤフラム６２が振動することにより電気音響変換が行われ、これにより振動体６０の発音体としての機能が発揮されることとなる。その際、平衡型電磁式の駆動方式において電気音響変換の対象となる周波数帯域は一般に７００Ｈｚ以上の帯域であるので、電気音響変換の際に第２ダイヤフラム６６が不用意に振動してしまうようなことはない。
【００６８】
上記各実施形態においては、フレーム２８とアーマチャ３０とがアーマチャフレーム２０として一体で形成されているものとして説明したが、フレーム２８とアーマチャ３０とを別体で形成し、アーマチャ３０の一端部３０ａをフレーム２８に対してレーザ溶接等により固定するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態においては、直流磁界を形成するための１対の磁極２４が１対のマグネットで構成されているものとして説明したが、これ以外の構成を採用することも可能である。例えば、略Ｕ字形に形成された単一のマグネットで両磁極を構成したり、あるいは一方の磁極をマグネットで構成するとともに他方の磁極を鋼材等の磁性体で構成すること等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る振動体を上向きに配置した状態で示す側断面図
【図２】上記振動体の駆動ユニットを単品で示す斜視図
【図３】本願発明の第２実施形態に係る振動体を示す、図１と同様の図
【図４】本願発明の第３実施形態に係る振動体を示す、図１と同様の図
【符号の説明】
１０、５０、６０ 振動体
１２ ハウジング
１２Ａ ボトムハウジング
１２Ｂ トップハウジング
１２ａ 底面壁
１２ｂ 後面壁
１２ｃ 前面壁
１２ｄ 開口部
１２ｅ 放音孔
１４ 駆動ユニット
１６ 磁気回路ユニット
１８ 励磁コイル
１８ａ コイル端末
２０ アーマチャフレーム
２２ オモリ
２２ａ アーマチャ嵌合孔
２４ 磁極
２６ ヨーク
２８ フレーム
２８ａ 後面壁
２８ｂ 左右両面壁
３０ アーマチャ
３０ａ 一端部
３０ｂ 他端部
３２ 絶縁被膜
３４ ランド
３６ ハンダ
５２ アーマチャ固定具
５２ａ アーマチャ挿入孔
６２ 第１ダイヤフラム
６２ａ 周縁部
６４ 連結片
６６ ダイヤフラム本体
６８ 樹脂フィルム
７０ ダイヤフラムフレーム
７２ 第２ダイヤフラム
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の移動体通信機器やヘッドホン等のウェアラブル機器等においては、呼出し信号の着信報知等を振動によって行うための振動体が搭載されることが多い。
【０００３】
従来、この種の振動体としては、例えば「特許文献１」に記載されているように、その駆動ユニットとして円筒形の直流モータの主軸に偏心オモリが固定されたものが多用されている。また、例えば「特許文献２」に記載されているように、Ｕ字状可動鉄片を有する電磁駆動式の駆動ユニットを備えた振動体も知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−３７５１０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２９８８８号公報
【発明が解決しようとする課題】
近年の多機能化した携帯電話機等においては、これに搭載される振動体をできるだけ小型化したいというニーズがある。
【０００５】
しかしながら、上記「特許文献１」に記載された振動体は、その駆動ユニットとして直流モータを用いているため、振動体の構成が複雑なものとなっており、その小型化を図ることが容易でない、という問題がある。
【０００６】
一方、上記「特許文献２」に記載された振動体は、その構成をある程度簡素化することは可能であるが、その大きさに関しては十分に小型化を図ることができない、という問題がある。
【０００７】
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、簡易な構成とした上で小型化を図ることができる振動体を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、駆動ユニットの駆動方式として平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
【０００９】
すなわち、本願発明に係る振動体は、
ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、
上記駆動ユニットが、所定間隔をおいて対向配置された１対の磁極間に直流磁界を形成する磁気回路ユニットと、この磁気回路ユニットに隣接して配置された励磁コイルと、これら磁気回路ユニットおよび励磁コイルを支持するフレームと、上記両磁極間および上記励磁コイル内を貫通するように配置され、一端部において上記フレームに固定されたアーマチャとを備え、該駆動ユニットの所定部位において上記ハウジングに固定されてなり、上記励磁コイルに所定の信号電流を印加して上記アーマチャを撓み変形させることにより上記ハウジングを振動させるように構成されている、ことを特徴とするものである。
【００１０】
上記「駆動ユニット」は、アーマチャの撓み変形によりハウジングを振動させるように構成されたものであれば、これを実現するための具体的構成については特に限定されるものではない。
【００１１】
上記「励磁コイル」は、フレームに直接支持された構成であってもよいし、磁気回路ユニットを介してフレームに支持された構成であってもよい。
【００１２】
上記「アーマチャ」は、励磁コイルに印加される信号電流により撓み変形するように構成されたものであれば、その断面形状や材質等の具体的構成については特に限定されるものではない。
【００１３】
上記駆動ユニットの「所定部位」は、該駆動ユニットの振動をハウジングに伝達し得る部位であれば、特定の部位に限定されるものではない。
【００１４】
【発明の作用効果】
上記構成に示すように、本願発明に係る振動体は、そのハウジング内に収容された駆動ユニットが、１対の磁極間に直流磁界を形成する磁気回路ユニットと、これに隣接して配置された励磁コイルと、これらを支持するフレームと、両磁極間および励磁コイル内を貫通するように配置され、一端部においてフレームに固定されたアーマチャとを備え、該駆動ユニットの所定部位においてハウジングに固定されてなり、励磁コイルに所定の信号電流を印加してアーマチャを撓み変形させることによりハウジングを振動させるように構成されているので、次のような作用効果を得ることができる。
【００１５】
すなわち、このような平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニットによってハウジングを振動させる構成を採用することにより、振動体を簡易な構成とすることができ、かつその小型化を図ることができる。
【００１６】
このように本願発明によれば、ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、これを簡易な構成とした上でその小型化を図ることができる。
【００１７】
しかも本願発明に係る振動体のように、平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、低消費電力で大きな駆動力を得ることができる。また、このような平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、ハウジングの外形形状を略直方体に設定することが容易に可能となり、これにより振動体の搭載対象となる外部機器において振動体の搭載スペースを確保しやすくすることができる。
【００１８】
上記構成において、駆動ユニットがその磁気回路ユニットまたはフレームにおいてハウジングに固定された構成とし、かつ、アーマチャの他端部にオモリが固定された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００１９】
すなわち、励磁コイルへの信号電流印加によりアーマチャが撓み変形しようとするが、このアーマチャの他端部にはオモリが固定されているので、このオモリの慣性質量によりアーマチャの自由な撓み変形が阻害される。そして、このときオモリからアーマチャに作用する反力が駆動ユニットを介してハウジングに伝達されることより、ハウジングが振動することとなる。その際、オモリの慣性質量に応じたハウジングの振動が得られるので、振動の強さの設定を比較的正確に行うことができる。
【００２０】
この場合において、上記「オモリ」は、アーマチャが撓み変形する際に該アーマチャの自由な撓み変形を阻害する慣性質量体として機能し得るものであれば、その重量、形状、大きさ、材質等の具体的構成は特に限定されるものではない。
【００２１】
一方、上記構成において、駆動ユニットがそのアーマチャの他端部においてハウジングに固定された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
【００２２】
すなわち、励磁コイルへの信号電流印加によりアーマチャが撓み変形しようとするが、このアーマチャの他端部はハウジングに固定されているので、駆動ユニットがオモリとしての機能を果たし、その慣性質量によりアーマチャの自由な撓み変形が阻害される。そして、このとき駆動ユニットからアーマチャに作用する反力がハウジングに伝達されることにより、ハウジングが振動することとなる。
【００２３】
このような構成を採用した場合、オモリとして機能する駆動ユニットの慣性質量は十分に大きいものとなるので、ハウジングを効率良く振動させることができる。また、新たにオモリを設ける必要がなくなるので、ハウジング内にオモリの配設スペースを確保する必要もなくなり、かつ振動体のコスト低減を図ることができる。
【００２４】
また、上記構成において、ハウジング内に第１ダイヤフラムがその周縁部において該ハウジングに支持されるようにして設けられるとともに、この第１ダイヤフラムにアーマチャの他端部が連結片を介して連結された構成とし、かつ、磁気回路ユニットまたはフレームが、第１ダイヤフラムよりも低い共振周波数を有する第２ダイヤフラムを介してハウジングに支持された構成とすれば、振動体に発音体としての機能をも持たせることができる。
【００２５】
すなわち、励磁コイルに対して第２ダイヤフラムの共振周波数と略同じ周波数の交流電流が印加されたときには、第１ダイヤフラムは不動体して機能する一方、第２ダイヤフラムは可動体として機能するので、アーマチャの撓み変形により、該アーマチャの他端部を支点にして駆動ユニットが振動する。そして、この振動が連結片および第１ダイヤフラムを介してハウジングに伝達されることによりハウジングが振動し、これにより振動体としての機能が発揮されることとなる。
【００２６】
一方、励磁コイルに対して第２ダイヤフラムの共振周波数よりも高い周波数帯域の交流電流が印加されたときには、第２ダイヤフラムは不動体して機能する一方、第１ダイヤフラムは可動体として機能するので、アーマチャの撓み変形により、該アーマチャの一端部を支点にして第１ダイヤフラムが振動することにより電気音響変換が行われ、これにより発音体としての機能が発揮されることとなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
【００２８】
まず、本願発明の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本実施形態に係る振動体１０を上向きに配置した状態で示す側断面図である。なお便宜上、同図において右方向を「前方」、左方向を「後方」として以下の説明を行う。
【００３０】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体１０は、ハウジング１２内に駆動ユニット１４が収容されてなり、この駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるようになっている。
【００３１】
ハウジング１２は、上方に開口するボトムハウジング１２Ａと、このボトムハウジング１２Ａの上端開口部を閉塞するトップハウジング１２Ｂとからなり、略直方体の外形形状を有している。このハウジング１２は金属製であって、そのサイズは、前後長が５〜６ｍｍ程度、左右幅が３〜４ｍｍ程度、高さが１．５〜２．５ｍｍ程度に設定されている。
【００３２】
図２は、駆動ユニット１４を単品で示す斜視図である。
【００３３】
同図にも示すように、駆動ユニット１４は、磁気回路ユニット１６と、励磁コイル１８と、アーマチャフレーム２０と、オモリ２２とを備えてなっている。
【００３４】
磁気回路ユニット１６は、上下方向に所定間隔をおいて対向配置された１対のマグネットからなる１対の磁極２４と、これら両磁極２４を内周面において固定支持する横長矩形リング状のヨーク２６とからなっている。そして、この磁気回路ユニット１６は、前後方向に開口するように配置された状態で、その下端面においてボトムハウジング１２Ａの底面壁１２ａにレーザ溶接等によって固定されている。
【００３５】
励磁コイル１８は、導線が横長矩形リング状に所定回数巻回されてなり、磁気回路ユニット１６の後方側において該磁気回路ユニット１６の後端面に接着固定されている。この励磁コイル１８におけるコイル内空間の上下幅は、両磁極２４間の間隔と略同じ値となるように設定されている。
【００３６】
アーマチャフレーム２０は、金属板を平面視において略Ｅ字状に折曲げ加工してなる部材であって、平面視において前方へ向けて開いたコ字壁状のフレーム２８と、このフレーム２８の後面壁２８ａの中央部から前方へ向けて水平に延びるアーマチャ３０とからなっている。これによりアーマチャ３０は、その後方側に位置する一端部３０ａがカンチレバー固定端を構成しており、その前方側に位置する他端部３０ｂがカンチレバー自由端を構成している。
【００３７】
このアーマチャフレーム２０は、アーマチャ３０が励磁コイル１８および磁気回路ユニット１６を前後方向に貫通した状態で、フレーム２８の左右両面壁２８ｂにおいてヨーク２６の左右外側面にレーザ溶接等によって固定されている。その際、この固定は、アーマチャ３０が励磁コイル１８および両磁極２４の上下方向略中心位置を貫通するとともに、該アーマチャ３０の他端部３０ｂが磁気回路ユニット１６の前端面から所定長突出するよう、アーマチャフレーム２０を磁気回路ユニット１６に対して位置決めした状態で行われるようになっている。なお、励磁コイル１８は、その支持強度を高めるため、フレーム２８の左右両面壁２８ｂに対しても接着固定されるようになっている。
【００３８】
オモリ２２は、ブロック状の部材であって、その中心位置に形成されたアーマチャ嵌合孔２２ａにアーマチャ３０の他端部３０ｂを嵌め込んだ状態でレーザ溶接等によってアーマチャ３０に固定されている。このオモリ２２は、例えばタングステン合金等のように比重が大きい材質で構成されており、その重量は１０〜３００ｍｇ程度に設定されている。
【００３９】
図１に示すように、ボトムハウジング１２Ａの後面壁１２ｂの外面には、絶縁被膜３２を介して１対のランド３４が左右方向に所定間隔をおいて設けられている。そして、これら各ランド３４には、励磁コイル１８から延びる１対のコイル端末１８ａがハンダ３６により導通固定されている。また、各ランド３４には、外部機器への導通を行うための、図示しない接続端子が設けられている。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００４１】
駆動ユニット１４における１対の磁極２４間には、両磁極２４間を上下方向に横断する直流磁界が定常的に形成された状態にあるが、外部から励磁コイル１８に信号電流として所定周波数の交流電流が印加されると、該励磁コイル１８を貫通するアーマチャ３０に信号電流に応じた磁束が発生し、該アーマチャ３０と両磁極２４間に交流磁界が形成される。そして、この交流磁界が上記直流磁界に重畳されるので、信号電流に応じた上下方向の力がアーマチャ３０に作用し、これによりアーマチャ３０が上下方向に撓み変形して図１に矢印で示すように上下方向に振動しようとする。しかしながら、アーマチャ３０の他端部３０ｂにはオモリ２２が固定されているので、その慣性質量によりアーマチャ３０の自由な撓み変形が阻害され、オモリ２２からアーマチャ３０に対して反力が作用する。そして、この反力がフレーム２８および磁気回路ユニット１６を介してハウジング１２に伝達されることにより、ハウジング１２が大きく振動することとなる。
【００４２】
このように本実施形態に係る振動体１０は、平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるように構成されているので、振動体１０を簡易な構成とした上でその小型化を図ることができる。
【００４３】
しかも、本実施形態に係る振動体１０のように平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、低消費電力で大きな駆動力を得ることができる。また、このような平衡型電磁式の駆動方式を採用することにより、ハウジング１２の外形形状を本実施形態のように略直方体に設定することが容易に可能となり、これにより振動体１０の搭載対象となる外部機器において振動体１０の搭載スペースを確保しやすくすることができる。
【００４４】
特に本実施形態においては、駆動ユニット１４がその磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定されているので、オモリ２２の慣性質量に応じたハウジング１２の振動を得ることができ、振動の強さの設定を比較的正確に行うことができる。
【００４５】
なお、本実施形態のように駆動ユニット１４をその磁気回路ユニット１６においてハウジング１２に固定する代わりに、そのフレーム２８の左右両面壁２８ｂにおいてハウジング１２に固定することも可能であり、このようにした場合においても本実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４６】
次に、本願発明の第２実施形態について説明する。
【００４７】
図３は、本実施形態に係る振動体５０を示す、図１と同様の図である。
【００４８】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体５０も、ハウジング１２内に収容された駆動ユニット１４により該ハウジング１２を振動させるように構成されているが、本実施形態においては、駆動ユニット１４におけるアーマチャ３０の他端部３０ｂに、上記第１実施形態のようなオモリ２２は固定されておらず、その代わりにアーマチャ３０の他端部３０ｂがハウジング１２に固定されている。
【００４９】
この固定は、アーマチャ固定具５２を介してボトムハウジング１２Ａの前面壁１２ｃに対して行われている。すなわち、アーマチャ３０は、その他端部３０ｂがアーマチャ固定具５２のアーマチャ挿入孔５２ａに挿入された状態で、該アーマチャ固定具５２にレーザ溶接等により固定されている。そして、アーマチャ固定具５２は、ボトムハウジング１２Ａの前面壁１２ｃに形成された開口部１２ｄに挿入された状態で、該前面壁１２ｃにレーザ溶接等により固定されている。
【００５０】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００５１】
本実施形態に係る振動体５０においても、その駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として所定周波数の交流電流が印加されると、この信号電流に応じた上下方向の力がアーマチャ３０に作用してアーマチャ３０が上下方向に撓み変形する。その際、本実施形態においては、アーマチャ３０の他端部３０ｂがハウジング１２に固定されているので、駆動ユニット１４がオモリとしての機能を果たし、その慣性質量によりアーマチャ３０の自由な撓み変形が阻害される。そして、このとき駆動ユニット１４からアーマチャ３０に作用する反力がハウジング１２に伝達されることにより、ハウジング１２が振動することとなる。
【００５２】
このように本実施形態に係る振動体５０も、平衡型電磁式の駆動方式を有する駆動ユニット１４によりハウジング１２を振動させるように構成されているので、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５３】
しかも、本実施形態に係る振動体５０は、オモリとして機能する駆動ユニット１４の慣性質量が十分に大きいものとなるので、ハウジング１２を効率良く振動させることができる。また、新たにオモリを設ける必要がなくなるので、ハウジング１２内にオモリの配設スペースを確保する必要もなくなり、かつ振動体５０のコスト低減を図ることができる。
【００５４】
さらに本実施形態においては、アーマチャ３０の他端部３０ｂがアーマチャ固定具５２を介してハウジング１２に固定されているので、アーマチャ３０の固定を容易に行うことができ、かつアーマチャ３０の支持強度を十分に確保することができる。なお、このように構成する代わりに、アーマチャ３０の他端部３０ｂが直接ハウジング１２に固定された構成とすることも可能であり、このような構成を採用した場合には振動体５０の構成を一層簡素化することができる。
【００５５】
また本実施形態において、駆動ユニット１４に新たなオモリを付加することにより、該駆動ユニット１４の慣性質量を一層増大させるようにすることも可能である。
【００５６】
次に、本願発明の第３実施形態について説明する。
【００５７】
図４は、本実施形態に係る振動体６０を示す、図１と同様の図である。
【００５８】
同図に示すように、本実施形態に係る振動体６０も、ハウジング１２内に収容された駆動ユニット１４により該ハウジング１２を振動させるように構成されているが、この振動体６０は発音体としての機能も有している。
【００５９】
すなわち、本実施形態に係る振動体６０においては、そのハウジング１２内に第１ダイヤフラム６２が設けられており、そしてこの第１ダイヤフラム６２にはアーマチャ３０の他端部３０ｂが連結片６４を介して連結されている。
【００６０】
第１ダイヤフラム６２は、略矩形状の金属板からなるダイヤフラム本体６６の上面に樹脂フィルム６８が加熱圧着されてなり、そのダイヤフラム本体６６は、これを矩略形状に囲む金属製のダイヤフラムフレーム７０に樹脂フィルム６８を介して支持されている。ダイヤフラムフレーム７０は、ボトムハウジング１２Ａの上端開口部にレーザ溶接等により固定されている。
【００６１】
そして、第１ダイヤフラム６２の上面には、トップハウジング１２Ｂが接着等により固定されている。このトップハウジング１２Ｂの上面壁中央部には、振動体６０を発音体としても機能させ得るようにするための放音孔１２ｅが形成されている。
【００６２】
連結片６４は、逆Ｌ字状の金属板からなり、その鉛直下端部においてアーマチャ３０の他端部３０ｂにレーザ溶接等によって固定されるとともに、その上端水平部においてダイヤフラム本体６６に接着等により固定されている。
【００６３】
また、本実施形態に係る振動体６０においては、その駆動ユニット１４が第２ダイヤフラム７２を介してハウジング１２に支持されている。
【００６４】
第２ダイヤフラム７２は、その共振周波数が第１ダイヤフラム６２よりも低い値（例えば１５０Ｈｚ程度）に設定されており、その外周縁部においてボトムハウジング１２Ａの底面壁１２ａに接着等により固定されている。駆動ユニット１４は、その磁気回路ユニット１６の下端面において、第２ダイヤフラム７２の上面に接着等により固定されている。
【００６５】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
【００６６】
本実施形態に係る振動体６０においては、その駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として第２ダイヤフラム７２の共振周波数と略同じ周波数の交流電流が印加されると、第１ダイヤフラム６２は不動体として機能する一方、第２ダイヤフラム６６は可動体として機能するので、アーマチャ３０の撓み変形により、該アーマチャ３０の他端部３０ｂを支点にして駆動ユニット１４が振動する。そして、この振動が連結片６４および第１ダイヤフラム６２を介してハウジング１２に伝達されることによりハウジング１２が振動し、これにより振動体６０の振動体としての機能が発揮されることとなる。
【００６７】
一方、駆動ユニット１４の励磁コイル１８に信号電流として第２ダイヤフラム７２の共振周波数よりも高い周波数帯域の交流電流が印加されると、第２ダイヤフラム７２は不動体として機能する一方、第１ダイヤフラム６２は可動体として機能するので、アーマチャ３０の撓み変形により、該アーマチャ３０の一端部３０ａを支点にして第１ダイヤフラム６２が振動することにより電気音響変換が行われ、これにより振動体６０の発音体としての機能が発揮されることとなる。その際、平衡型電磁式の駆動方式において電気音響変換の対象となる周波数帯域は一般に７００Ｈｚ以上の帯域であるので、電気音響変換の際に第２ダイヤフラム６６が不用意に振動してしまうようなことはない。
【００６８】
上記各実施形態においては、フレーム２８とアーマチャ３０とがアーマチャフレーム２０として一体で形成されているものとして説明したが、フレーム２８とアーマチャ３０とを別体で形成し、アーマチャ３０の一端部３０ａをフレーム２８に対してレーザ溶接等により固定するようにしてもよい。
【００６９】
また、上記各実施形態においては、直流磁界を形成するための１対の磁極２４が１対のマグネットで構成されているものとして説明したが、これ以外の構成を採用することも可能である。例えば、略Ｕ字形に形成された単一のマグネットで両磁極を構成したり、あるいは一方の磁極をマグネットで構成するとともに他方の磁極を鋼材等の磁性体で構成すること等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１実施形態に係る振動体を上向きに配置した状態で示す側断面図
【図２】上記振動体の駆動ユニットを単品で示す斜視図
【図３】本願発明の第２実施形態に係る振動体を示す、図１と同様の図
【図４】本願発明の第３実施形態に係る振動体を示す、図１と同様の図
【符号の説明】
１０、５０、６０ 振動体
１２ ハウジング
１２Ａ ボトムハウジング
１２Ｂ トップハウジング
１２ａ 底面壁
１２ｂ 後面壁
１２ｃ 前面壁
１２ｄ 開口部
１２ｅ 放音孔
１４ 駆動ユニット
１６ 磁気回路ユニット
１８ 励磁コイル
１８ａ コイル端末
２０ アーマチャフレーム
２２ オモリ
２２ａ アーマチャ嵌合孔
２４ 磁極
２６ ヨーク
２８ フレーム
２８ａ 後面壁
２８ｂ 左右両面壁
３０ アーマチャ
３０ａ 一端部
３０ｂ 他端部
３２ 絶縁被膜
３４ ランド
３６ ハンダ
５２ アーマチャ固定具
５２ａ アーマチャ挿入孔
６２ 第１ダイヤフラム
６２ａ 周縁部
６４ 連結片
６６ ダイヤフラム本体
６８ 樹脂フィルム
７０ ダイヤフラムフレーム
７２ 第２ダイヤフラム
Claims (4)
- ハウジング内に駆動ユニットが収容されてなる振動体において、
上記駆動ユニットが、所定間隔をおいて対向配置された１対の磁極間に直流磁界を形成する磁気回路ユニットと、この磁気回路ユニットに隣接して配置された励磁コイルと、これら磁気回路ユニットおよび励磁コイルを支持するフレームと、上記両磁極間および上記励磁コイル内を貫通するように配置され、一端部において上記フレームに固定されたアーマチャとを備え、該駆動ユニットの所定部位において上記ハウジングに固定されてなり、上記励磁コイルに所定の信号電流を印加して上記アーマチャを撓み変形させることにより上記ハウジングを振動させるように構成されている、ことを特徴とする振動体。 - 上記駆動ユニットが、上記磁気回路ユニットまたは上記フレームにおいて上記ハウジングに固定されており、
上記アーマチャの他端部にオモリが固定されている、ことを特徴とする請求項１記載の振動体。 - 上記駆動ユニットが、上記アーマチャの他端部において上記ハウジングに固定されている、ことを特徴とする請求項１記載の振動体。
- 上記ハウジング内に、該ハウジングに周縁部を支持されるようにして第１ダイヤフラムが設けられるとともに、この第１ダイヤフラムに、上記アーマチャの他端部が連結片を介して連結されており、
上記磁気回路ユニットまたは上記フレームが、上記第１ダイヤフラムよりも低い共振周波数を有する第２ダイヤフラムを介して上記ハウジングに支持されている、ことを特徴とする請求項１記載の振動体。
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