JP2002186903A

JP2002186903A - 多機能型音響装置

Info

Publication number: JP2002186903A
Application number: JP2000384601A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 小林　　孝; Akira Nikaido; 旦二階堂
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】低周波信号と高周波信号を同時に励振させて
も、音声・音楽等の品質が劣化せず、軸受が長寿命の多
機能型音響装置の実現を図る。【解決手段】流体軸受３０７を有する回転子軸１０６
と機械的に係合し、円盤状の回転子ヨーク２０２と、回
転子ヨーク２０２の平坦部２０２ｃの上に装着されたス
ピーカ磁石１０５とでボイスコイル１０２と係合する、
円筒状のスピーカ空隙１０３を設け、回転子ヨーク２０
２の内周側部２０２ｂに、外周側面が多極に着磁された
円筒状の回転子永久磁石２０１を配設して回転子２００
を構成し、モータ空隙２０３を介して固定子３００と対
向配置し、遠心力によって振動加震力が大きく発生する
ようにスピーカ磁石１０５の外周に偏心錘２０４を固定
して配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器に用いら
れている多機能型音響装置を形成するスピーカと振動モ
ータの構成に関するもので、特にスピーカと振動モータ
を同時駆動が可能で優れた音響特性が期待できる全体構
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からＰＨＳや携帯電話等の携帯機器
には、コンサート会場や病院等の受信時の静粛な環境を
乱さないように、受信音による発音によらず、振動モー
タの振動によって受信を携帯機器の利用者に感知させる
振動モータが搭載されている場合が多い。一方では、受
信音の受音が必要なだけではなく、更に音響特性の優れ
たスピーカが要求されている。このため、従来は振動モ
ータとスピーカが２個携帯機器に装着される場合が多
く、スペース効率が悪くなって、携帯機器の小型化と軽
量化及びコストダウンが困難であった。これを改善する
ために、最近では、スピーカの振動板の振動の他に、ス
ピーカの振動板上のボイスコイルと磁気的に係合する永
久磁石体をフレームにばねで固定して、１００〜１５０
Ｈｚの低周波で独立に駆動し、振動方向はスピーカ振動
板と同一方向にバイブレーシヨンを可能とするいわゆる
マルチファンクションデバイスが発表されている。以下
ではいわゆるマルチファンクションデバイスの代表的な
従来例を列挙して詳細に説明する。

【０００３】図６は、特開平５ー８５１９２号に記載さ
れた電磁誘導型変換器の説明図に相当する従来例の断面
図である（文献Ａ）。図７は、多機能型装置の従来例の
半断面図である。図８は、本願出願人による既出願文献
・特願２０００ー１２１８５２号に記載された説明図に
相当する断面図である（文献Ｂ）。図６において、電磁
誘導型変換器は、いわゆる内磁型（永久磁石がボイスコ
イルの内側に配設された構造）であり、中心部５０７を
有するダイアフラム５０６の中心にボイスコイル５０８
を固着し、スプリング体５１１の中心部にマグネット５
１０を固着し、ボイスコイル５０８に対してマグネット
５１０を内挿するような位置にダイアフラム５０６及び
スプリング体５１１を上下対向させ、マグネット５１０
の１極の端面がボイスコイル５０８中央部に位置するよ
うに配置してケース５１２内に収納して構成されてい
る。ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周波信
号を印加することによって、スプリング体５１１をマグ
ネット５１０の極方向に振動させるものである。

【０００４】文献Ａでは、ダイアフラム５０６とスプリ
ング体５１１は、ボイスコイル５０８とマグネット５１
０との磁気結合を通して相対運動すように構成されてい
るので、ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周
波信号を印加すると、ダイアフラム５０６とスプリング
体５１１には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽
等の再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題が
あった。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時
に駆動することは、ボイスコイル５０８とマグネット５
１０との磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、
一層音声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上
不可能であった。

【０００５】図７において、従来例の多機能型音響装置
は、いわゆる外磁型（永久磁石がボイスコイルの外側に
配設された構造）である。コルゲーションの有る外周辺
部６０３ａを有し，中心部がドーム状に成形された合成
樹脂からなるスピーカ振動板６０３の中心部に同心円筒
状のボイスコイル６０４が固定されている。スピーカ振
動板６０３の外周辺部６０３ａは、フレーム６０９に接
着剤等で固定されている。上面が半球面状で円柱状のト
ップヨーク６０１の外周部６０１ａと外周部ヨーク６０
６の内周部６０６ａはボイスコイル６０４と磁気的に係
合する空隙６１１を構成する。中空円盤状で厚み方向に
単磁極に着磁された永久磁石６０２は、トップヨーク６
０１、下ヨーク６０５、外周部ヨーク６０６とで磁気回
路を形成すると同時に平行ばね６０７、６０８で下ヨー
ク６０５、外周部ヨーク６０６の外周部がフレーム６０
９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の振動方向に
振動できる永久磁石体６１０を構成している。

【０００６】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚ前後に設定されている
場合が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯
域で行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁
気結合を通して相対運動するように構成されているの
で、ボイスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信
号を印加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽等の
再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題があっ
た。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時に駆
動することは、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０
との磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、一層
音声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上不可
能であった。

【０００７】図８に示す文献Ｂは、いわゆる外磁型（永
久磁石がボイスコイルの外側に配設された構造）であ
る。図７と符号を共通に用いて説明すれば、コルゲーシ
ョンの有る外周辺部６０３ａを有し，中心部がドーム状
に成形された合成樹脂からなるスピーカ振動板６０３の
中心部に同心円筒状のボイスコイル６０４が固定されて
いる。スピーカ振動板６０３の外周辺部６０３ａは、フ
レーム６０９に接着剤等で固定されている。上面が半球
面状で円柱状のトップヨーク６０１の外周部６０１ａと
外周部ヨーク６０６の内周部６０６ａはボイスコイル６
０４と磁気的に係合する第１の空隙７０１を構成する。
中空円盤状の永久磁石７０２は、トップヨーク６０１、
下ヨーク７０３の外周部７０３ａ、外周部ヨーク６０６
の内周部６０６ａとで第２の空隙７０５を有する磁気回
路を形成すると同時に、平行ばね７０７、７０８で下ヨ
ーク７０３、外周部ヨーク６０６の外周部６０６ｂがフ
レーム６０９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の
振動方向に振動できる永久磁石体６１０を構成してい
る。第２の空隙７０５には、フレーム６０９に固定さ
れ、入力端子７０４ａ、７０４ｂを有する同心円筒状の
駆動コイル７０６が配設されている。第１の空隙７０１
にあるボイスコイル６０４と永久磁石体６１０は、相対
的な運動ができるようになっているが、第２の空隙７０
５にある駆動コイル７０６と永久磁石体６１０の関係
は、相対運動ではなく永久磁石体６１０のみがスピーカ
振動板６０３と同一の軸方向に運動できる。

【０００８】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚに設定されている場合
が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯域で
行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０
は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁気結
合を通して相対運動するように構成されているので、ボ
イスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信号を印
加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０に
は連成振動が生じる。入力端子６１２ａ、６１２ｂに音
声・音楽等の高周波信号が印加されるときは、スピーカ
振動板６０３のみが励振され、音声・音楽等の再生には
スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０との間には連
成振動は生じていないので歪みは発生しない。また、入
力端子７０４ａ、７０４ｂに１００〜１５０Ｈｚの低周
波信号を印加するときは、永久磁石体６１０のみが励振
され、スピーカ振動板６０３は何等作動しない。この点
では、文献Ｂは文献Ａ、従来例の図７より優れている
が、入力端子６１２ａ、６１２ｂに高周波信号を、入力
端子７０４ａ、７０４ｂに低周波信号を同時に印加する
場合は、永久磁石体６１０は低周波で振動しているため
第１の空隙７０１にあるボイスコイル６０４は相対運動
することになり、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じ音声・音楽等の再生には歪みが
発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明から明らか
なように、いずれの従来例でも低周波信号と高周波信号
を同時に励振させる場合、連成が生じて音声・音楽等の
品質が劣化するのを防止することが事実上不可能であっ
た。これは、低周波振動と高周波振動がいずれもスピー
カ振動板と同一方向に振動するように構成されているか
らである。また本願のように、回転子の回転によって加
震させる方式では、回転数が６，０００〜８，０００ｒ
ｐｍにも達するので、従来の含油軸受けでは寿命に限界
があり、軸受け騒音や軸受け損失も無視できない。本発
明目的は、かかる欠点をも除去して簡単な構成で流体軸
受け構造を提案することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、叙上の
欠点を除去して簡単な構成で多機能型音響装置を実現す
ることにあり、特に低周波振動を回転子で構成した永久
磁石体の回転運動で実現することに特徴がある。課題を
解決するためになされた本発明の多機能型音響装置の請
求項１は、スピーカ振動板に固着された同心円筒状のボ
イスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する磁気
回路からなる音響装置において、前記ボイスコイルと磁
気的に係合するように設けられた永久磁石により導かれ
た回転子上の円筒状空隙と該円筒状空隙の内周部に配設
された回転子永久磁石を有する回転子軸を流体動圧軸受
で支承し、フレームの中心に設けられた回転子軸受けに
対して回転に伴って生じる遠心力によって振動加震力が
大きく発生するように回転自在に配設したことを特徴と
するものである。

【００１１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項２は、スピーカ振動板に
固着された同心円筒状のボイスコイルと前記ボイスコイ
ルと磁気的に係合する磁気回路からなる音響装置におい
て、中心に回転子軸を支承する流体動圧軸受けを設けた
フレームの中心部に固定子を設け、少なくとも１個以上
の永久磁石からなる磁気回路で、前記ボイスコイルと磁
気的に係合する同心円筒状の空隙と、該空隙の内側に同
心円筒状に前記固定子と磁気的に係合して外周側面が多
極に着磁された永久磁石と前記円筒状の空隙の外縁部に
円盤状の回転子永久磁石からなる回転子を構成し、該回
転子上に回転によって生じる遠心力によって振動加震力
が大きく発生するように錘を偏心させて片錘となるよう
に配設したことを特徴とするものである。

【００１２】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項３の回転子は、前記回転
子軸と機械的に係合した回転子ヨークの外縁部の平坦部
に設けた中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永
久磁石の上に装着された、内周部が前記ボイスコイルと
係合する空隙の外周部を構成する磁性材料からなる円盤
状の上ヨークを、磁性材料からなる回転子ヨークの側面
部に対向して固着して円筒状空隙を構成し、前記回転子
ヨークの側面内周部に、円筒状の内周側面が多極に着磁
された回転子永久磁石を設けてモータ空隙を介して固定
子外周部と対向させて構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１３】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項４の回転子は、前記回転
子ヨーク側面部を、前記厚み方向に単磁極に着磁された
円盤状永久磁石と、前記外周側面が多極に着磁された回
転子永久磁石との共通のヨークとなるように配設したこ
とを特徴とするものである。

【００１４】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項５の回転子は、前記中空
円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永久磁石または
外周側面が多極に着磁された前記中空円筒状の回転子永
久磁石のいずれかを、回転によって生じる遠心力によっ
て振動加震力が大きく発生するように片錘となるように
前記回転子軸に対して偏心させて配設したことを特徴と
するものである。

【００１５】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項６の回転子は、回転によ
って生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生する
ように、前記中空円盤状の永久磁石の外周部に望ましく
は比重の大きい錘を片錘りになるように前記回転子軸に
対して偏心して配設したことを特徴とするものである。

【００１６】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項７の回転子の極対数は、
少なくとも１以上とすることを特徴とするものである。

【００１７】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項８の固定子は、円板状の
磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の
固定子磁極を形成した固定子上ヨークと、円板状の磁性
材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の固定
子磁極を形成した固定子下ヨークとで、複数巻回された
中空円盤状のマグネットワイヤからなる固定子巻線を、
前記固定子上ヨークが形成した磁極と固定子下ヨークが
形成した磁極とが相隣れるように配列して挟持して多極
固定子としたことを特徴とするものである。

【００１８】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項９の固定子は、一対の固
定子の上下磁極数を前記回転子極数の２倍とすることを
特徴とするものである。

【００１９】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１０の固定子は、一対の
円板状の導電材料からなる隈取り板に一対の固定子の上
下磁極数の半数を挿入して、多極固定子としたことを特
徴とするものである。

【００２０】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１１の回転子の駆動回路
は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動
回路で駆動することを特徴とするものである。

【００２１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１２の回転子の駆動回路
は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１００
Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とするもので
ある。

【００２２】更にまた、課題を解決するためになされた
本発明の多機能型音響装置の請求項１３の回転子の駆動
回路は、前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振
と、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動
回路で前記回転子を同時駆動することを特徴とするもの
である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の多機能型音
響装置の実施例の主要部断面図である。図２は、図１の
ＸＸ線断面図である。図３（Ａ）は、本発明の多機能型
音響装置の回転子の展開斜視図である。図３（Ｂ）は、
本発明の多機能型音響装置の回転子の流体軸受け構成の
拡大図である。図４は、本発明の多機能型音響装置の固
定子の展開斜視図である。

【００２４】図１、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）及び図４
において、本発明の多機能型音響装置は、発音体１０
０、回転子２００及び固定子３００とで構成される。樹
脂等で形成されたカップ状フレーム１１１の中央部に配
設された、流体軸受３０７は、回転子軸を支承する金属
またはセラミック等で形成された円筒状のスリーブ３０
９を圧入したカップ状の軸受ボス３０８に支持された発
音体１００は、合成樹脂から形成された中央部にドーム
１０１ａを有するピーカ振動板１０１に後述するスピー
カ空隙１０３内で作動できる同心円筒状のボイスコイル
１０２が固着され、スピーカ振動板外周部１０１ｂはフ
レーム１１１に接着剤等で固定されて構成される。スピ
ーカ振動板１０１の上面には複数個の放音孔を有する音
響カバー１１０の外周がフレーム１１１の外端に固定さ
れている。回転子軸１０６と機械的に係合して回転自在
の回転子２００は、カップ状で外縁部に平坦部を有する
回転子ヨーク２０２の平坦部２０２ｃに、厚み方向の上
下面に単磁極が着磁された円盤状のスピーカ磁石１０５
の上に装着された円盤状の上ヨーク１０８の内周部が、
ボイスコイル１０２と係合するスピーカ空隙１０３の内
周部を構成する磁性材料からなる回転子ヨーク２０２の
外周側面と対向して配設されてスピーカ空隙１０３を構
成し、回転子ヨーク２０２の内周側部２０２ｂには内周
側面が多極に着磁された回転子永久磁石２０１が円筒状
のモータ空隙２０３を介して固定子３００と対向して配
設されて構成される。

【００２５】流体軸受の詳細な構成は図３（Ｂ）に示す
ように、フレ−ム１１１の中心部に固定されたカップ状
の軸受ボス３０８に圧入されたスリーブ３０９の内周と
潤滑油を充填した１０μｍ以下の僅かな空隙を介して回
転子軸１０６の径拡大部１０６ａ、１０６ｂが支承され
る。回転子軸１０６の径拡大部１０６ａ、１０６ｂに
は、いわゆるヘリングボーン溝１１３ａ、１１３ｂが形
成され、回転子軸１０６の先端部１０６ｃにはほぼ半球
の形状が設けられ、夫々ジャーナル及びスラスト軸受け
を構成する。回転子２００の回転数が増加するに従っ
て、回転子軸１０６は、スリーブ３０９の中心に無接触
で安定に保持され、先端部１０６ｃは僅かに軸受ボス３
０８の底面と接触して回転するが接触面積も小さく軸受
け損失が大きくなることはない。また、回転子２００の
振動、衝撃による上方への抜け防止には、回転子２００
の外周部に防止板等を設けてもよい（図省略）。また、
スラスト軸受けとして、ヘリングボーン溝を設けても何
等本発明を妨げるものではない。また、流体の漏出を防
止するために、適宜發油剤を塗布してよい。

【００２６】回転子２００に搭載されている永久磁石は
スピーカ磁石１０５、回転子永久磁石２０１であり、磁
気回路は２回路存在し、その一つはスピーカ磁石１０
５、上ヨーク１０８の内周部１０８ａ、スピーカ空隙１
０３、回転子ヨーク２０２の回転子ヨーク外周部２０２
ａとで構成される。もう一つの磁気回路は、回転子永久
磁石２０１の外周部側面に多極着磁された磁極が作る磁
束が、回転子ヨーク２０２と後述する固定子磁極との間
のモータ空隙２０３を介して形成される。回転子永久磁
石２０１の材質はボンドフエライト、ボンドNdFeB等要
求仕様に従って選択されてよい。また、極数は実施例で
は８極であるが、２以上でよく、その磁極幅は設計上適
宜な値でよい。回転子２００が回転時に発生する遠心力
による振動加震力を大きくするために、スピーカ磁石１
０５の外周上面に半円状に比重の大きい材料、例えばタ
ングステン微粉末を充填した樹脂で形成された錘２０４
を固着する。また、スピーカ磁石１０５、回転子永久磁
石２０１を若干偏心させて固定してもよい。

【００２７】モータ空隙２０３を介して回転子２００と
対向する固定子３００は、同心円筒状に複数巻回された
固定子巻線３０６を、一対の固定子上ヨーク３０１と、
固定子下ヨーク３０３と一対の上隈取り板３０２、下隈
取り板３０４とで囲むようにして構成される。磁性材料
からなり円板状の固定子上ヨーク３０１は、固定子内周
部に関して、鋸歯状に折り曲げられた４個の主磁極３０
１ａ１、３０１ｂ１、３０１ｃ１、３０１ｄ１と、４個
の補磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０１
ｄ２の合計８個の磁極を有し、磁性材料からなり円板状
の固定子下ヨーク３０３は、固定子内周部に関して、鋸
歯状に折り曲げられた４個の主磁極３０３ａ１、３０３
ｂ１、３０３ｃ１、３０３ｄ１と、４個の補磁極３０３
ａ２、３０３ｂ２、３０３ｃ２、３０３ｄ２の合計８個
の磁極を有し、上下夫々相隣れる（主磁極３０１ａ１、
補磁極３０１ａ２）、（主磁極３０３ａ１、補磁極３０
３ａ２）、（主磁極３０１ｂ１、補磁極３０１ｂ２）、
（主磁極３０３ｂ１、補磁極３０３ｂ２）、（主磁極３
０１ｃ１，補磁極３０１ｃ２）、（主磁極３０３ｃ１、
補磁極３０３ｃ２）、（主磁極３０１ｄ１，補磁極３０
１ｄ２）、（主磁極３０３ｄ１、補磁極３０３ｄ２）は
１磁極ピッチ即ち機械角で９０°（電気角で３６０°）
間隔で配置される。主磁極の磁極幅と補磁極の幅の合計
は機械角で４５°以内で、主磁極の磁極幅は、補磁極の
幅より広く形成される。

【００２８】図４において、固定子上ヨーク３０１の固
定子補磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０
１ｄ２は、上隈取り板３０２の上隈取り環孔３０２ａ、
３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄに夫々挿入され、固定子
入力端子３０５ａ、３０５ｂを有する固定子巻線３０６
の上に配設される。固定子側部３０３ｅを有する固定子
下ヨーク３０３の固定子補磁極３０３ａ２、３０３ｂ
２、３０３ｃ２、３０３ｄ２は、下隈取り板３０４の下
隈取り環孔３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄに
夫々挿入され、固定子巻線３０６は固定子側部３０３ｅ
と主磁極列（３０３ａ１、補磁極列３０３ａ２）、（３
０３ｂ１、補磁極列３０３ｂ２）、（３０３ｃ１、補磁
極列３０３ｃ２）、（３０３ｄ１、補磁極列３０３ｄ
２）の間に配設される。

【００２９】本発明の実施例では、スピーカ磁石１０５
の起磁力は、スピーカ空隙１０３に供給され、適宜設計
することによって必要な磁束密度が供給される。特に、
最近のようにエネルギー積が３６０〜４００［Ｊ／ｍ
³ ］（４５〜５０［ＭＧＯｅ］）のNdFeB系の焼結磁石
では、０．４〜０．６［Ｔ］（４〜６［ｋＧ］）の磁束
密度を供給できる。

【００３０】また、本発明の実施例では、回転子永久磁
石２０１の起磁力は、モータ空隙２０３に供給され、適
宜設計することによって必要な磁束密度が供給される。
例えば、ボンドフエライト磁石またはボンドNdFeB系磁
石等が要求仕様によって選択される。

【００３１】本発明の実施例の回転子２００と固定子３
００は、説明から明らかなように永久磁石多極回転子を
有する同期モータを構成しており、ステッピングモータ
としても用いることができる。

【００３２】図５において、バイポーラ駆動回路を示す
回転子駆動回路４００は、一対のＮＰＮトランジスタ４
０１、４０３、ＰＮＰトランジスタ４０２、４０４を襷
がけにして構成される。トランジスタ４０１とトランジ
スタ４０２のエミッタと、トランジスタ４０３とトラン
ジスタ４０４のエミッタ間には固定子巻線３０６が接続
され、トランジスタ４０１とトランジスタ４０２のベー
スと、トランジスタ４０３とトランジスタ４０４のベー
ス間はインバータ４０７を介して接続されて入力接続点
４０９を形成し、入力端子４０８を構成する。トランジ
スタ４０１とトランジスタ４０３のコレクタには電源電
圧４０５が、トランジスタ４０２とトランジスタ４０４
のコレクタにはグランド４０６が接続される。入力端子
４０８には、１００〜３００Ｈｚの低周波の励振信号４
１０が印加される。作動については後述する。

【００３３】次に、本発明の多機能型音響装置の作動を
説明する。先ず、ボイスコイル入力端子１１２ａ、１１
２ｂに広い帯域のいわゆる高周波信号が単独で印加され
た場合は、スピーカ空隙１０３にあるボイスコイル１０
２にはＹ方向に力が働き、発音体１００のスピーカ振動
板１０１はＹ方向に振動して音圧を発生し、音響カバー
１１０の放音孔を通して音波を放出する。

【００３４】フレ−ム１１１の底部に設けられた端子孔
１０９を経由する固定子入力端子３０５ａ、３０５ｂに
約１００Ｈｚ以上の低周波信号が印加されると、固定子
巻線３０６には交流電流が流れる。この結果、固定子３
００の主磁極列（３０１ａ１、補磁極列３０１ａ２）、
（３０３ｂ１、補磁極列３０３ｂ２）、（３０１ｃ１、
補磁極列３０１ｃ２）、（３０３ｄ１、補磁極列３０３
ｄ２）は付勢され、そのとき４個の補磁極３０１ａ２、
３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０１ｄ２と４個の補磁極３
０３ａ２、３０３ｂ２、３０３ｃ２、３０３ｄ２に生じ
る磁束は、上隈取り板３０２の上隈取り環孔３０２ａ、
３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄと下隈取り板３０４の下
隈取り環孔３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄを
還流する渦電流によって位相遅れを生じ、楕円磁界が生
じて定方向に回転力を発生させる。回転子２００はこれ
に引き込まれて駆動周波数で決まる回転数で回転する。
回転子２００の極対数をＰ、駆動周波数をｆとすると
き、回転子２００の回転数Ｎは、

【００３５】

【数１】Ｎ＝６０ｆ／Ｐ［ｒｐｍ］………… （１）

【００３６】このとき、回転子２００の錘２０４の質量
をＭ、回転子軸１０６の中心から錘２０４の重心までの
距離をＲ、回転子軸１０６の半径をｒ、回転子軸１０６
と回転子２００のスリーブ３０９との摩擦係数をμ、回
転子２００の回転数をω［rad/sec]とすると、負荷トル
クＴＬは、以下の式で表される。

【００３７】

【数２】ＴＬ＝μｒＲω² Ｍ［Ｎ・ｍ］………… （２）回転子２００は、（２）式による負荷トルクＴＬの負荷
を負担すればよいので大きなモータ出力は要求されな
い。従って、電力消費は僅少で済むことが期待できる。

【００３８】また、必要な駆動周波数に脱調せずに回転
子２００を追随させるためには、起動の最初は最も低い
低周波信号、例えば５０Ｈｚからスタートして連続的に
または断続的に必要な駆動周波数例えば３００Ｈｚに増
加させて回転子２００の直径方向への振動加震力を与え
ることができる。

【００３９】本発明の実施例の多機能型音響装置のボイ
スコイル１０２の入力端子１１２ａ、１１２ｂに広い帯
域のいわゆる高周波信号が印加され、固定子巻線３０６
の入力端子３０５ａ、３０５ｂに約１００Ｈｚ以上の低
周波信号が、同時に印加された場合は、回転子２００が
同期速度で回転していてもスピーカ空隙１０３の磁束密
度は殆ど変化しないので発音体１００が発生する音圧は
回転子２００が回転していないときと殆ど変わらず音質
が劣化することはない。

【００４０】本発明の多機能型音響装置の実施例では、
回転子２００と固定子３００とで構成されるモータを同
期モータとしてきたが、他のブラシ付き直流モータやブ
ラシレスモータでもよいことは明らかである。また、簡
単のために、回転子永久磁石２０１の極対数ＰをＰ＝４
として説明してきたがこれに限定する必要はなく、Ｐ≧
１で差支えない。また、本発明の多機能型音響装置の実
施例では、固定子３００を、フレーム１１１の外周部に
配設しているが、回転子を外周部に、固定子を回転子軸
１０６の周囲に配置する同期モータとすることも可能で
ある。

【００４１】また、本発明の多機能型音響装置の実施例
では、偏心錘の外に回転子上の永久磁石をやや偏心して
配設して振動加震力を増強してもよいことは明らかであ
る。

【００４２】

【発明の効果】また、更に本発明の多機能型音響装置に
よれば、簡単な構成で発音体の広帯域信号を忠実に再生
することができる。

【００４３】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、簡単な構成で低域信号による体感加震力の大きい
低周波振動を確実に得ることができる。

【００４４】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、回転子の高速回転においても軸受の摩耗や騒音が
少なく、高周波信号と低周波信号を同時に駆動すること
ができて音質の劣化のないコスト／パフォーマンスの優
れた発音体を実現することができる。

【００４５】従来例では振幅の大きい低周波振動がスピ
ーカ振動板の振動と同一方向であるため装置の厚みがあ
る程度必要であったが、本発明の多機能型音響装置によ
れば、低周波振動が回転方向に発生するので多機能型音
響装置の厚みを薄くすることができて、広い範囲に渡っ
て体感加震力が大きく、携帯機器の小形化、薄形化に貢
献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多機能型音響装置の実施例の主要部断
面図である。

【図２】図１のＸＸ線の断面図である。

【図３（Ａ）】本発明の多機能型音響装置の回転子の展
開斜視図である。

【図３（Ｂ）】本発明の多機能型音響装置の回転子の流
体軸受の拡大図である。

【図４】本発明の多機能型音響装置の固定子の展開斜視
図である。

【図５】本発明の多機能型音響装置の駆動回路の構成図
である。

【図６】特開平５−８５１９２号に記載された電磁誘導
型変換器の説明図に相当する従来例の断面図である。

【図７】多機能型装置の従来例の半断面図である。

【図８】本願出願人による既出願文献・特願２０００−
１２１８５２号に記載された説明図に相当する断面図で
ある。

【符号の説明】

１００発音体１０１スピーカ振動板１０１ａドーム１０１ｂスピーカ振動板外周部１０２ボイスコイル１０３スピーカ空隙１０４抜止リング１０５スピーカ磁石１０６回転子軸１０６ａ、１０６ｂ径拡大部１０６ｃ先端部１０８上ヨーク１０８ａ上ヨーク内周部１０９端子孔１１０音響カバー１１１フレーム１１２ａボイスコイル入力端子１１２ｂボイスコイル入力端子１１３ａ、１１３ｂヘリングボーン溝２００回転子２０１回転子永久磁石２０２回転子ヨーク２０２ａ回転子ヨーク外周部２０２ｂ回転子ヨーク内周側部２０２ｃ平坦部２０３モータ空隙２０４錘３００固定子３０１固定子上ヨーク３０１ａ１、３０１ｂ１、３０１ｃ１、３０１ｄ１固
定子上ヨーク主磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０１ｄ２固
定子上ヨーク補磁極３０２上隈取り板３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ上隈取り環
孔３０３固定子下ヨーク３０３ａ１、３０３ｂ１、３０３ｃ１、３０３ｄ１固
定子下ヨーク主磁極３０３ａ２、３０３ｂ２、３０３ｃ２、３０３ｄ２固
定子下ヨーク補磁極３０３ｅ固定子側部３０４下隈取り板３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ下隈取り環
孔３０５ａ固定子入力端子３０５ｂ固定子入力端子３０６固定子巻線３０７流体軸受３０８軸受ボス３０９スリーブ４００回転子駆動回路４０１、４０２、４０３、４０４トランジスタ４０５電源電圧４０６グランド４０７インバータ４０８入力端子４０９入力接続点４１０励振信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｒ 1/24 Ｈ０４Ｒ 1/24 Ｚ 9/02 １０２ 9/02 １０２ＢＦターム(参考） 5D012 BB03 BB04 BB05 CA09 DA03 5D017 AA11 5D018 AB20 5D107 AA05 AA09 AA16 BB08 CC09 DD09 5H607 AA11 AA12 BB01 BB09 BB14 BB17 CC01 EE57 GG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、前記ボイスコイルと磁気的に係合するように設けられた
永久磁石により導かれた回転子上の円筒状空隙と該円筒
状空隙の内周部に配設された回転子永久磁石を有する回
転子軸を流体動圧軸受で支承し、フレームの中心に設け
られた回転子軸受けに対して回転に伴って生じる遠心力
によって振動加震力が大きく発生するように回転自在に
配設したことを特徴とする多機能型音響装置。
【請求項２】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、中心に回転子軸を支承する流体動圧軸受けを設けたフレ
ームの中心部に固定子を設け、少なくとも１個以上の永
久磁石からなる磁気回路で、前記ボイスコイルと磁気的
に係合する同心円筒状の空隙と、該空隙の内側に同心円
筒状に前記固定子と磁気的に係合して外周側面が多極に
着磁された永久磁石と前記円筒状の空隙の外縁部に円盤
状の回転子永久磁石からなる回転子を構成し、該回転子
上に回転によって生じる遠心力によって振動加震力が大
きく発生するように錘を偏心させて片錘となるように配
設したことを特徴とする請求項１に記載の多機能型音響
装置。
【請求項３】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
回転子軸と機械的に係合した回転子ヨークの外縁部の平
坦部に設けた中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁され
た永久磁石の上に装着された、内周部が前記ボイスコイ
ルと係合する空隙の外周部を構成する磁性材料からなる
円盤状の上ヨークを、磁性材料からなる回転子ヨークの
側面部に対向して固着して円筒状空隙を構成し、前記回
転子ヨークの側面内周部に、円筒状の内周側面が多極に
着磁された回転子永久磁石を設けてモータ空隙を介して
固定子外周部と対向させて構成したことを特徴とする請
求項１または請求項２記載の多機能型音響装置。
【請求項４】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
回転子ヨーク側面部を、前記厚み方向に単磁極に着磁さ
れた円盤状永久磁石と、前記外周側面が多極に着磁され
た回転子永久磁石との共通のヨークとなるように配設し
たことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに
記載の多機能型音響装置。
【請求項５】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永久磁石ま
たは外周側面が多極に着磁された前記中空円筒状の回転
子永久磁石のいずれかを、回転によって生じる遠心力に
よって振動加震力が大きく発生するように片錘となるよ
うに前記回転子軸に対して偏心させて配設したことを特
徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多機
能型音響装置。
【請求項６】前記多機能型音響装置の回転子は、回転
によって生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生
するように、前記中空円盤状の永久磁石の外周部に望ま
しくは比重の大きい錘を片錘りになるように前記回転子
軸に対して偏心して配設したことを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項７】前記多機能型音響装置の回転子の極対数
は、少なくとも１以上とすることを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項８】前記多機能型音響装置の固定子は、円板
状の磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数
極の固定子磁極を形成した固定子上ヨークと、円板状の
磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の
固定子磁極を形成した固定子下ヨークとで、複数巻回さ
れた中空円盤状のマグネットワイヤからなる固定子巻線
を、前記固定子上ヨークが形成した磁極と固定子下ヨー
クが形成した磁極とが相隣れるように配列して挟持して
多極固定子としたことを特徴とする請求項１乃至請求項
７のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項９】前記多機能型音響装置の固定子は、一対
の固定子の上下磁極数を前記回転子極数の２倍とするこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載
の多機能型音響装置。
【請求項１０】前記多機能型音響装置の固定子は、一
対の円板状の導電材料からなる隈取り板に一対の固定子
の上下磁極数の半数を挿入して、多極固定子としたこと
を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の
多機能型音響装置。
【請求項１１】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ
駆動回路で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求
項１０のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項１２】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１
００Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とする請
求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の多機能型音響
装置。
【請求項１３】前記多機能型音響装置の駆動回路は、
前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振と、１００
Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動回路で前記
回転子を同時駆動することを特徴とする請求項１乃至請
求項１２のいずれかに記載の多機能型音響装置。