| 【発明の名称】 |
電磁型アクチュエータ |
| 【発明者】 |
【氏名】白木 学
【住所又は居所】神奈川県大和市下鶴間３８５４番地１ テクノプラザ 大和 株式会社シコー技研内
【氏名】大久保 克
【住所又は居所】神奈川県大和市下鶴間３８５４番地１ テクノプラザ 大和 株式会社シコー技研内
【氏名】藤井 誠
【住所又は居所】神奈川県大和市下鶴間３８５４番地１ テクノプラザ 大和 株式会社シコー技研内
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| 【要約】 |
【課題】安定した振動が得られる電磁型アクチュエータを提供する。
【解決手段】挿通孔を備えた振動ユニット１０と、振動ユニット１０を支持する２個のスプリング１５，１７と、振動ユニット１０と２個のスプリング１５，１７とを収納し且つ２個のスプリング１５，１７を支持するケース１３と、ケース１３の一方の面を覆うダイヤフラム２３と、ダイヤフラム２３に支持され且つ、低周波及び高周波電流が印加されるコイル５と、ケース１３の他方の面を覆い且つ振動ユニット１０の挿通孔を貫通するシャフト部３１ａを持ったカバー３１とを備え、振動ユニット１０は、マグネット７と、ギャップ面となるポールピース５と、ポールピース５と対向して半径方向のギャップを形成し且つマグネット７およびポールピース５と一体化されたヨーク９とを備え、コイル５に低周波電流を印加することにより、振動ユニット１０が振動し、コイル５に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム２３が振動する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 挿通孔を備えた振動ユニットと、振動ユニットを支持する弾性体と、振動ユニットと弾性体を収納し且つ弾性体を支持するケースと、ケースの一方の面を覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに支持され且つ低周波および高周波電流が印加されるコイルと、ケースの他方の面を覆い且つ振動ユニットの挿通孔を貫通するシャフトを持ったカバーとを備え、振動ユニットは、マグネットと、ギャップ面となるポールピースと、ポールピースと対向して半径方向のギャップを形成し且つマグネットおよびポールピースと一体化されたヨークとを備え、コイルに低周波電流を印加することにより、振動ユニットが振動し、コイルに高周波電流を印加することにより、ダイヤフラムが振動することを特徴とする電磁型アクチュエータ。
【請求項２】 弾性体は、外周部円周上１２０°毎に鍔を備え、ケースの内周面上に設けた溝部に固着されて、振動ユニットを支持する２個のスプリングである事を特徴とする請求項１に記載の電磁型アクチュエータ。
【請求項３】 弾性体は、外周部に対して内周部が高さを備え、ケースおよびカバーに対して高さを圧縮して振動ユニットを支持する２個のスプリングである事を特徴とする請求項１に記載の電磁型アクチュエータ。
【請求項４】 シャフトは、ケースの中央部を押圧成形して形成する事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁型アクチュエータ。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話やポケットベル（登録商標）等に用いられ、信号着信時の呼び出しを振動や音によって知らせるための電磁型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の電磁型アクチュエータとしては、ＷＯ９９／３９８４３に開示されているものが知られている。この電磁型アクチュエータを図６に示す。図６に示すように、電磁型アクチュエータ１００は、ケース１０１内において、ヨーク１０３の溝部内にマグネット１０５を配置し、溝部内においてマグネット１０５とギャップを経て位置し且つダイヤフラム１０７に取り付けられたコイル１０９を設けており、ヨーク１０３は、筐体１０１の側面に平行に配置された上下の振動板１１１、１１３によって支持されている。コイル１０９に低周波電流を印加することにより、振動板１１１，１１３の作用によってヨーク１０３が振動し、コイル１０９に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム１０７を振動させて高周波音を発生させる。また、ケース１０１から内側径方向に向かって鍔１１５を配置し、ヨーク１０３の振動方向を上下方向に規制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の技術では、振動方向規制のため鍔１１５がヨーク１０３に接触すると、接触摩擦のために、安定な振動を損なうという課題がある。
【０００４】そこで、本発明は、安定した振動が得られる電磁型アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明は、挿通孔を備えた振動ユニットと、振動ユニットを支持する弾性体と、振動ユニットと弾性体を収納し且つ弾性体を支持するケースと、ケースの一方の面を覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに支持され且つ低周波および高周波電流が印加されるコイルと、ケースの他方の面を覆い且つ振動ユニットの挿通孔を貫通するシャフトを持ったカバーとを備え、振動ユニットは、マグネットと、ギャップ面となるポールピースと、ポールピースと対向して半径方向のギャップを形成し且つマグネットおよびポールピースと一体化されたヨークとを備え、コイルに低周波電流を印加することにより、振動ユニットが振動し、コイルに高周波電流を印加することにより、ダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【０００６】この請求項１に記載の発明では、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、電磁型アクチュエータに対する外部からの衝撃、例えば、落下時の衝撃があっても、振動ユニットの位置がボイスコイルの径方向にずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上する。また、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弾性体は、外周部円周上１２０°毎に鍔を備え、ケースの内周面上に設けた溝部に固着されて振動ユニットを支持する２個のスプリングであることを特徴とする。
【０００８】この請求項２に記載の発明では、単体のケースがスプリングを支持する構造にすることができるので、振動ユニットをケースに堅固に固着することができる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、弾性体は、外周部に対して内周部が高さを備え、ケースおよびカバーに対して高さを圧縮して振動ユニットを支持する２個のスプリングである事を特徴とする。
【００１０】この請求項３に記載の発明では、振動ユニットの外径を大きくすることができるので、振動力を増大させることができる。
【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、シャフトは、ケースの中央部を押圧成形して形成する事を特徴とする。
【００１２】この請求項４に記載の発明では、シャフトを押圧成形して形成するので、シャフトの強度が堅固にできると同時に部品数が低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電磁型アクチュエータを示す断面図であり、図２は、図１の電磁型アクチュエータの分解斜視図であり、図３は、本発明の弾性体に用いるスプリングの平面図である。図１に示す電磁型アクチュエータ１は、携帯電話を通して着信した情報を振動又は音により、携帯者に知らせるものである。
【００１４】電磁型アクチュエータ１は、マグネット７と磁性体のヨーク９とポールピース３とで構成される振動ユニット１０と、これらを収容するケース１３と、ケース１３に対して振動ユニット１０の下面を支持する下スプリング１７と、ケース１３に対して振動ユニット１０の上面を支持する上スプリング１５と、ケース１３の上部円周端面上に周囲を固定された振動板であるダイヤフラム２３と、ダイヤフラム２３のリング状の突起部２３ａ上に固定されて電流が印加されるコイル５と、ケース１３の下部円周端面上に固定されて、中央部が振動ユニット１０を貫通しているカバー３１とを備えており、コイル５に低周波電流を印加することにより、振動ユニット１０が、カバー３１の一部であるシャフト１３ａの軸線方向（図１中上下方向）に振動し、コイル５に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム２３が振動して発音するようになっている。尚、本明細書においては、上及び下の文言を便宜上使用するが、これは上下方向を特定するものではない。
【００１５】ケース１３は、外周面の一角度方向に端子部１３ａを備え、内周面上１２０°毎に下方から形成された３個所の溝部１３ｆと、溝部１３ｆとは６０°ズレた１２０°毎に下方から形成された３個所の溝部１３ｇとを備えている。尚、溝部１３ｆは振動ユニット１０の上面と水平な深い溝とし、溝部１３ｇは振動ユニット１０の下面と水平な浅い溝としている。
【００１６】下スプリング１７の３個所の鍔１７ａは溝部１３ｇの底面に固着（接着）されて、振動ユニット１０の下面を支え、上スプリング１５の３個所の鍔１５ａは、溝部１３ｆの底面に固着（接着）されて、振動ユニット１０の上面を支えており、下スプリング１７とヨーク９の外周下面および上スプリング１５とヨーク９の外周上面との間は接着固定している。尚、上下のスプリング１５、１７のばね係数と振動ユニット１０の質量とからなる振動系の共振周波数は、コイル５に印加する低周波電流の周波数と一致させている。
【００１７】本実施の形態では、弾性体となる上下のスプリング１５、１７は、図３に示すような板バネであり、それぞれの鍔１５ａ、１７ａは、ケース１３との接着固定用に設けており、内周部１５ｂ、１７ｂはヨーク９との接着固定用に設けている。
【００１８】ダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の高分子化合物の薄膜を円板形状に成形したものであり、ケース１３の上面円周部に接着固定している。また、広い周波数帯域内で平坦な固有振動特性を得るために、複数のコーン状の成形が施されており、コイル５を接着する部分は、リング状に突起させて突起部２３ａとして成形している。この突起部２３ａは、ヨーク９とポールピース３との間のギャップに向けて突出させており、振動ユニット１０が上下方向に振動したとき、ダイヤフラム２３に衝突することを回避するために設けている。尚、小型な電磁型アクチュエータ１では、ダイヤフラム２３の固有基本（最低）周波数は、１ｋＨｚ付近の高周波となるので、ダイヤフラム２３を振動させて発音するためにコイル５に印加する電流を高周波電流と呼んでいる。
【００１９】カバー３１は、アルミニウム等の金属板を円板形状に成形したものであり、ケース１３の下面円周部に接着固定している。中央部分は、ケース１３の内側に突出させる押圧成形を施してシャフト部３１ａを形成し、内部空気の逃げ口となる複数の孔３１ｂを備えている。
【００２０】ポールピース３、マグネット７およびヨーク９の中央部には、シャフト部３１ａを挿通させる孔が設けられており、この順に配置し、接着して振動ユニット１０を構成している。本構造により、振動ユニット１０は、中央部の挿通孔１０ａに挿通されるシャフト部３１ａによって、シャフト部３１ａの軸線方向にスライド可能になっている。
【００２１】振動ユニット１０をスライド可能に支持するシャフト部３１ａを設けることにより、電磁型アクチュエータ１を落としたとき等、電磁型アクチュエータ１に対して外部から衝撃が加えられた場合であっても、振動ユニット１０の位置が、外周方向に向けて（図１中左右方向に向けて）ずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上するとともに、振動ユニット１０の振動方向を軸線方向に規制する。
【００２２】コイル５のリード線は、ダイヤフラム２３の下面に接着させながら、ケース１３との接合面を介して、端子部１３ａに接続している。端子部１３ａには、携帯電話内から、高周波及び低周波電流が供給される。
【００２３】次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。電磁型アクチュエータ１を組み立てるには、ヨーク９とマグネット７およびポールピース３を固着（接着）して振動ユニット１０を組み立て、引き続き、振動ユニット１０の上面に上スプリング１５を、下面に下スプリング１７を固着（接着）する。
【００２４】そして、振動ユニット１０と、上下スプリング１５，１７とが一体に固着されたユニットを、ケース１３の溝部１３ｇと１３ｆの底面に固着（接着）する。次いで、カバー３１を、シャフト部３１ａを挿通孔１０ａに挿通させながら、ケース１３の下面円周部に接着する。ダイヤフラム２３の下面には、事前にコイル５を接着し、同時にコイル用リード線はダイヤフラム２３の下面に接着しながら外部への引出し線を設けておく。最後に、このコイル５を装着したダイヤフラム２３をケース１３の上面円周部に接着すると同時に、リード線を端子部１３ａに接続する。
【００２５】この電磁型アクチュエータ１において、コイル５に、携帯電話内の回路から、低周波電流（体感周波数として例えば、１００〜１５０Ｈｚの単一周波数）が印加されると、この低周波電流とギャップ部の磁界との作用で、振動ユニット１０が、シャフト部１３ｄの軸線方向に振動する。振動ユニット１０が振動すると、ケース１３を固定している携帯電話が振動して携帯者に着信信号などの情報を伝達する。
【００２６】尚、本実施の形態では、振動ユニット１０の質量と上下のスプリング１５，１７からなる振動系の共振周波数は、供給される低周波電流の周波数と一致させて、電磁エネルギーから運動エネルギーへの伝達を効率化している。
【００２７】また、コイル５に、高周波電流（可聴周波数として例えば、９００〜８０００Ｈｚの広帯域周波数）が印加されると、この高周波電流とギャップ部の磁界との作用で、ダイヤフラム２３が高周波帯域の振動を起こす。このダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の薄膜材質をコーン状に成形した振動板なので、コイル５を介した高周波数帯域の駆動力に対して、忠実な音響放射を行う。ダイヤフラム２３が振動すると、ケース１３を固定している携帯電話の筐体の音響放射孔を通して、高周波音が携帯者に着信信号等の情報を伝達する。
【００２８】即ち、携帯電話からコイル５に、低周波電流を印加すれば低周波振動が発生し、高周波電流を印加すれば高周波音が発生し、これら両者を印加すれば低周波振動と高周波音の両者が発生する。
【００２９】ここで、携帯電話がどのような向きに置かれても、振動ユニット１０は、上下方向（軸線方向）の一方向に移動させねばならず、外的要因によって横方向の衝撃が加わっても、振動ユニット１０を軸線方向に振動させねばならないが、本実施の形態では、シャフト部１３ｄを振動ユニット１０の中心に挿通させているので、安定した滑り摩擦で振動方向を軸線方向の一方向に規制することができる。従って、図６の従来例に示すケース１０１に鍔１１５を設ける場合のように、鍔１１５とヨーク１０３が接触して、滑らかな振動を阻害する不都合な現象は生じない。
【００３０】また、金属製のカバー３１の一部を押圧成形してシャフト部３１ａを形成しているので、シャフトの強度を堅固にすることができると同時に、部品数を低減した低価格構造とすることができる。
【００３１】次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３２】図４は、第２実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図であり、図５は、第２実施の形態に用いるスプリングの斜視図である。第２実施の形態では、図４に示すように、振動ユニット１０の上面円周部とケース１３上部の突出部１３ｂの間に上スプリング１５を配置し、振動ユニット１０の下面円周部とカバー３１の間に下スプリング１７を配置している。
【００３３】図５に示すように、上下のスプリング１５，１７は、外周部１５ａ、１７ａと内周部１５ｂ、１７ｂを備え、自然状態では、外周部１５ａ、１７ａと内周部１５ｂ、１７ｂ間に高さｈを保持している。上スプリング１５の外周部１５ａは突出部１３ｂと接着し、内周部１５ｂはヨーク９の上面に接着し且つ、下スプリング１７の外周部１７ａはケース３１と接着し、内周部１７ｂはヨーク９の下面に接着して組立てる。この組立過程によって、上下のスプリング１５，１７は、図５に示す高さｈの略２分の１に圧縮されて図４に示す配置に介在する。尚、振動ユニット１０の質量と本スプリングのばね係数とからなる振動系の共振周波数は、低周波電流の周波数と一致させる。
【００３４】本実施の形態では、ケース３１と別体のシャフト１１をケース３１の中央部に固着（接着）し、振動ユニット１０の挿通孔１０ａに挿通させている。これにより、振動ユニット１０を、シャフト１１の軸線方向にスライド可能としている。シャフト１１を設けることによって、耐衝撃性が向上するとともに、振動ユニット１０の振動方向を軸線方向に規制する。
【００３５】この第２実施の形態では、上下のスプリング１５、１７が圧縮された状態で振動ユニット１０を支えるので、振動ユニットの外径を大きくすることができ、振動力を増大させることができる。
【００３６】
【発明の効果】請求項１に記載の発明では、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、耐衝撃性が向上するとともに、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【００３７】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、振動ユニットをケースに堅固に固着することができる。
【００３８】請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、振動力を増大させることができる。
【００３９】請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、シャフトの強度を堅固にすることができ且つ、部品数を低減することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３１３４８
【氏名又は名称】株式会社シコー技研
【住所又は居所】神奈川県大和市下鶴間３８５４番地１ テクノプラザ大和
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| 【出願日】 |
平成１３年９月１３日（２００１．９．１３） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００３−８０１７１（Ｐ２００３−８０１７１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年３月１８日（２００３．３．１８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−３２２８６７（Ｐ２００１−３２２８６７） |
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