JP2005087851A - 加振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 代表的には機械的な振動を発生する加振器において、歪や異音を生じさせることなく、振動を体感しやすいローリング振動を励起することができる加振器を提供する。
【解決手段】 本発明の加振器は、磁気空隙が規定された磁気回路と、フレームと、フレームに固定されたボイスコイルと、フレームに対して磁気回路を振動可能に支持するダンパーを備えた加振器であって、磁気回路にローリング振動を励起するローリング振動励起手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、機械的な振動を発生する加振器、特に、振動を体感しやすいローリング振動を励起することができる加振器に関する。

マグネットを備える磁気回路が振動する加振器においては、一般的には、ダンパーによって支持された磁気回路が、規定された一つの軸方向を往復して振動することにより、フレームを介して機械的な振動を伝達する。電流が流れるボイスコイルは、一端がフレームに固定されるとともに、磁気空隙内に配置されて磁気回路の振動の駆動力を生じる。多くの場合、フレームと、磁気回路の磁気空隙と、ボイスコイルと、振動部を支持するダンパーは、円形であって同心円状に配置される。ここで、これらが同心円状に配置されるのは、動電型スピーカーにおける音声再生の場合と同様であり、振動系への駆動力および支持力のバランスをとり、アンバランスによる歪や異音を生じさせないためである。使用者が振動を十分に体感できるようにするためには、歪や異音を生じさせずに、発生する機械的な振動を大きくする必要がある。

従来には、スピーカーに機械的な振動を発生させる機能を付加したマルチモードデバイスにおいて、ボイスコイルの中心を振動板の円形の中心から偏心させ、あえて振動系への駆動力および支持のアンバランスを生じさせることで、振動板に生じる共振モードを分散させて、中域から高域にかけて共振を分散させようとするものがある。

特開２００２−３３６７７８号公報 （第１図）

しかしながら、従来技術のマルチモードデバイスにおいては、低域の機械的な振動を生じる周波数においては、歪や異音を生じさせないために、ダンパーによって支持された磁気回路がバランスよく一つの軸方向を往復して振動するように設計していた。つまり、このような偏心させた構造をとるのは、中域から高域にかけて共振を分散させるためであり、機械的な振動特性は、従来と変わらないものであった（特許文献１の第００２２段落）。

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、代表的には機械的な振動を発生する加振器において、歪や異音を生じさせることなく、振動を体感しやすいローリング振動を励起することができる加振器、つまり、小型の加振器の場合であっても使用者が振動を十分に体感することができる加振器を提供することにある。

本発明の加振器は、磁気空隙が規定された磁気回路と、フレームと、フレームに固定されたボイスコイルと、フレームに対して磁気回路を振動可能に支持するダンパーを備えた加振器であって、磁気回路にローリング振動を励起するローリング振動励起手段を備える。ここで、ローリング振動とは、磁気回路が横揺れする振動をいい、フレームに伝達したローリング振動は、あたかも磁気回路が回転するような振動をしているかのように体感される。ローリング振動は、加振器における設計された振動、つまり、ボイスコイルによる駆動力およびダンパーによる支持力により規定された一つの軸方向を磁気回路が往復する振動（以下、縦振動という。）とは、振動の方向ならびに強さおよび位相が異なる。ローリング振動励起手段とは、磁気回路にローリング振動を積極的に励起させる手段をいう。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明の加振器は、ローリング振動励起手段が備わっているので、磁気回路に縦振動を生じさせるのと同時に、ローリング振動を生じさせることができる。したがって、本発明の加振器は、小型の加振器であっても使用者が振動を十分に体感することができる。

好ましい実施形態においては、本発明の加振器は、ローリング振動励起手段が、磁気空隙の距離を均等にした磁気回路と、磁気空隙の中央から偏心した位置に配されたボイスコイルと、から構成される。したがって、横揺れ振動の駆動力を発生させることができるので、磁気空隙の幅を広くとった磁気回路で、ボイスコイルの位置を磁気空隙の中央から片寄った位置にずらすのみで、容易にローリング振動を励起させることができる。

好ましい実施形態においては、本発明の加振器は、ローリング振動励起手段が、 円周方向におけるスティフネスが不均等なダンパーから構成される。したがって、磁気回路を支持するダンパーの支持力が不均等になるので、容易にローリング振動を励起させることができる。

好ましい実施形態においては、本発明の加振器は、ローリング振動励起手段が、フレームの中心から偏心してフレームに固定されたボイスコイルと、ボイスコイルに対応して偏心する磁気回路を支持するダンパーと、から構成される。したがって、偏心した磁気回路を支持するダンパーの支持力が不均等になるので、容易にローリング振動を励起させることができる。

好ましい実施形態においては、本発明の加振器は、ローリング振動励起手段が、 磁気回路の周囲に設けられたチューブと、チューブの中空部内に配されて中空部を移動可能な質量体と、から構成される。磁気回路が振動するのに伴ってチューブの中空部内を質量体が移動することにより、重量バランスが変化して横揺れ振動を生じる。したがって、容易にローリング振動を励起させることができる。

さらに好ましい実施形態においては、本発明の加振器は、ローリング振動励起手段のチューブの中空部内の質量体が、液体である。あるいは、さらに好ましい実施形態においては、ローリング振動励起手段のチューブの中空部内の質量体が、金属球である。したがって、本発明の加振器は、チューブの中空部内を移動する質量体を適宜選択することができるので、重量バランスの変化をコントロールして、ローリング振動を励起させることができる。

本発明の加振器は、代表的には機械的な振動を発生する加振器において、歪や異音を生じさせることなく、小型の加振器の場合であっても使用者が振動を十分に体感することができる。つまり、本発明の加振器は、振動を体感しやすいローリング振動を励起することができ、様々なローリング振動励起手段により容易に実現が可能である。

以下、本発明の好ましい実施形態による加振器について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

本発明の加振器では、歪や異音を生じさせることなく、小型の加振器の場合であっても使用者が振動を十分に体感することができるという目的を、ローリング振動励起手段を設けることにより、実現した。

図１は、本発明の好ましい実施形態による加振器１について説明する図である。図１（ａ）は加振器１の平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、さらに図１（ｃ）はＢ−Ｂ’断面図である。加振器１の磁気回路２は、ヨーク３およびマグネット４およびプレート５から構成され、ヨーク３とプレート５が磁気空隙６を規定している。フレーム７に一端が固定されたボイスコイル８は、この磁気空隙６に配置され、電流が流れて磁気回路２を振動させる駆動力が生じる。磁気回路２はフレーム７に対してダンパー９で支持されているので、その結果、磁気回路２は、縦振動を生じて図１（ｂ）において上下方向に振動し、フレーム７にも振動が伝達される。加振器１の使用者は、磁気回路２およびフレーム７に生じる振動を感じ取ることができる。フレーム７は、加振器1を使用する電子機器（例えば、携帯電話、ゲーム機、等）の筐体に取り付けられる。

本発明の加振器１は、ローリング振動励起手段として、磁気空隙６の距離を均等にした磁気回路２と、磁気空隙６の中央から偏心した位置に配されたボイスコイル８とを備える。ここで、磁気空隙６の距離は円周方向に均等になっているので、円周方向の磁束密度の分布はほぼ一様になっているものの、径方向つまり磁気空隙の距離間では、磁力線が集中するプレート５側が高く、ヨーク３側が若干低くなり、磁束密度分布が変化する。また、フレーム７に対して磁気回路２は、同心円状に配置されており、一方で、フレーム７に対してボイスコイル８は、距離Ｘだけ偏心して配置されている。したがって、ボイスコイル８は磁気空隙６の中で磁束密度分布が変化する位置に配置されるので、磁気回路２を振動させる駆動力も円周方向で一様にならずに変化し、磁気回路２には、ローリング振動が励起される。

図1（ｂ）の場合には、ボイスコイル８が距離Ｘだけ偏心している結果、ボイスコイル８がプレート５側に近くなる左半分の方が、ヨーク３側に近くなる右半分よりも駆動力が大きくなる。このような駆動力のアンバランスは、磁気回路２に縦振動とともにローリング振動を励起する。具体的には、ボイスコイル８を偏心させる距離Ｘは、大きいほど好ましいが、磁気空隙６の距離およびボイスコイル８の寸法によって、好ましくは、磁気空隙６の距離の約２０〜３０％の範囲であればよい。例えば、ボイスコイルの直径が２０ｍｍの小型加振器の場合には、磁気空隙６の距離は約０．２〜０．３ｍｍであり、偏心の距離Ｘは０．０４〜０．０９ｍｍの範囲であればよい。この範囲であれば、磁気回路２が横揺れした場合にも磁気空隙６とボイスコイル８が接触せず、歪や異音を生じることがないからである。偏心の距離Ｘを適切に設計することにより、本発明の加振器1は、歪や異音を生じさせることなく、ローリング振動を励起することができる。

ローリング振動をともなう本発明の加振器１は、磁気回路２が縦振動とともに横揺れする。フレーム７に伝達する振動は、あたかも磁気回路２が回転を伴う振動しているように体感される。したがって、単に縦振動をする従来の加振器に比べて、本発明の加振器１は、使用者に振動を十分に体感させることができる。ローリング振動により、歪や異音を生じさせずに体感される振動を大きくすることができるので、本発明の加振器１は、従来の加振器よりも、磁気回路２またはマグネット４を小型にすることができ、コストでもメリットがある。

なお、本発明の加振器1では、ローリング振動を励起するローリング振動励起手段を設けるとともに、歪や異音を生じることがないように、磁気空隙６に磁性流体を注入しても良い。また、ローリング振動励起手段を設けるとともに、磁気回路２がフレーム７に接触しないように、フェルト等の緩衝材料や、ゴム等の弾性体による接触防止手段を設けても良い。このような接触防止手段を設けた場合には、偏心の距離Ｘを、接触防止手段が無い場合よりも大きくしてもよい。

図２は、本発明の他の好ましい実施形態による加振器１について説明する図である。図２（ａ）は加振器１の平面図、図２（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。加振器１の磁気回路２と、ボイスコイル８とは、フレーム７に対して同心円状に配置されている。さらに、本発明の加振器１は、ローリング振動励起手段として、円周方向におけるスティフネスが不均等なダンパー９を備える。

例えば、本発明のダンパー９は、熱硬化性樹脂を含浸した木綿等の織布を成型加工したダンパーであって、コルゲーションが設けられている。ここで、コルゲーションの高さは、円周方向にわたってＹａ〜Ｙｂの範囲で連続的に変化しているので、本発明のダンパー９の円周方向におけるスティフネスは、不均等になっている。コルゲーションの高さが円周方向にわたって一定な場合とは異なり、磁気回路２を支持するダンパー９の支持力が不均等になるので、磁気回路２には、ローリング振動が励起される。

したがって、磁気回路２と、ボイスコイル８とは、フレーム７に対して同心円状に配置されているので、ローリング振動励起手段としてのダンパー９を変更するだけで、容易にローリング振動を励起させることができ、振動が体感できる本発明の加振器１を得ることができる。従来の加振器のダンパー９のみを変更するので、設計変更が少なく、コストでもメリットがある。

本発明のダンパー８は、円周方向におけるスティフネスが不均等になっていればよく、コルゲーションの高さを変化させる場合に限定されない。ダンパー８の形状でスティフネスを変化させてもよく、ダンパー８を構成する材料を部分的に変化させることによっても、ダンパー８の支持力を不均等にできればよい。材料特性によってスティフネスの不均等を生じさせる場合であって、スティフネスがさらにヒステリシスを伴う場合には、横揺れ振動が円周方向でさらに時間的なズレをも生じるので、ローリング振動をさらに顕著に励起することができる。

図３は、本発明の他の好ましい実施形態による加振器１について説明する図である。図３（ａ）は加振器１の平面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。加振器１の磁気回路２と、ボイスコイル８とは、フレーム７の中心に対して、距離Ｘだけ偏心して配置されている。つまり、本発明の加振器１は、ローリング振動励起手段として、フレーム７の中心から偏心してフレーム７に固定されたボイスコイル８と、ボイスコイル８に対応して偏心する磁気回路２を支持するダンパー９とを備える。

例えば、本発明のダンパー９は、熱硬化性樹脂を含浸した木綿等の織布を成型加工したダンパーであって、コルゲーションが設けられている。ここで、コルゲーションの幅もしくは間隔は、磁気回路２がフレーム７の中心に対して距離Ｘだけ偏心して配置されているので、円周方向に対して均等ではなく、図３（ａ）の右側ほど狭く、図３（ａ）の左側ほど広くなっている。さらに、本発明の加振器１では、ボイスコイル８がフレーム７の中心に対して、距離Ｘだけ偏心して配置されている。したがって、ダンパー９の円周方向におけるスティフネスが不均等になり、磁気回路２を支持するダンパー９の支持力も不均等になるので、磁気回路２には、ローリング振動が励起される。

本発明の加振器１では、ボイスコイル８が、フレーム７の中心に対して距離Ｘだけ偏心して配置されていて、磁気回路２は、ボイスコイル８に対応して偏心する。そのため、距離Ｘの設計の自由度が大きく、歪や異音を生じさせずに制御したローリング振動を励起することができる。例えば、距離Xは、好ましくは、フレーム７の直径の３〜１３％程度であればよく、好ましくは、５〜８％であればよい。また、距離Xは、好ましくは、磁気回路２の直径の４〜２０％程度であればよく、好ましくは、８〜１３％であればよい。磁気回路２の直径が大きい場合には、距離Xを大きくとりすぎると、磁気回路２がフレーム７に近づきすぎるため、部分的にダンパー９が短くなって十分な縦振動とローリング振動を励起することができなくなるからである。

本発明の加振器１のダンパー９は、成型加工したコルゲーションを備えたダンパーに限られない。特に、小型の加振器の場合には、例えば、平面状のフィルムをそのまま使用しても良い。この場合には、ダンパー９を成型加工する必要が無くなり、組み立てる際にも方向性が無くなるので、コスト上のメリットが大きい。

図４は、本発明の他の好ましい実施形態による加振器１について説明する図である。図４（ａ）は加振器１の側断面図、図３（ｂ）は、Ｂ−Ｂ’背面断面図である。本発明の加振器１は、ローリング振動励起手段として、磁気回路２のヨーク３の外周囲に、チューブ１０が設けられる。チューブ１０の中空部内には、中空部を移動可能な質量体１１が配置される。チューブ１０は、例えば、ナイロン等の合成高分子化合物から構成される円弧状の筒状体であり、形状および材料において、質量体１１がその中空内部で移動可能なように摩擦抵抗が少ないものであればよい。チューブ１０の中空部内には、質量体１１が配置されている。質量体１１は、例えば、水や水銀等の比重の高い液体であり、または、砂や非磁性体の粉体等であり、あるいは、ステンレス等の非磁性の金属球である。

チューブ１０の中空内部には、質量体１１が配置されるとともに、空気が封入されているので、磁気回路２が振動するのに伴ってチューブ１０の中空部内を質量体１１が移動する。したがって、磁気回路２の重量バランスが変化して横揺れ振動を生じ、ローリング振動が励起させる。チューブ１０は磁気回路２の周囲に設けられているので、質量体１１の移動は、不規則的なものになる。したがって、発生するローリング振動をいっそう顕著なものにすることができる。

なお、チューブ１０は、質量体１１が移動可能な形態であれば、円弧状の筒状体に限らない。チューブ１０の形態は、質量体１１の形態に対応して選択可能である。また、チューブ１０は、磁気回路２の全周囲にわたって設けなくても、部分的に分散させて設けてもよい。質量体１１の重量や体積を適切に選択することにより、磁気回路２のローリング振動の発生を制御することができる。

なお、本発明の加振器においては、必ずしもローリング振動励起手段が、上記の実施例である場合に限定されない。ローリング振動励起手段として、磁気回路２の重量バランスを変化させられるものであればよい。

本発明の加振器は、振動を伝達する加振器としてのみならず、スピーカーとしての機能を併せ持ったマルチモードデバイスの加振器部分にも使用可能である。また、本発明の加振器は、小型化を図ることができ、携帯電話、ゲーム機、ヘッドフォン等の様々な電子機器に使用が可能である。小型の電子機器であってもローリング振動が励起されるので、使用者は、十分に振動を体感することができる。

本発明の加振器について説明する図である。（実施例１） 本発明の加振器について説明する図である。（実施例２） 本発明の加振器について説明する図である。（実施例３） 本発明の加振器について説明する図である。（実施例４）

符号の説明

１ 加振器
２ 磁気回路
３ ヨーク
４ マグネット
５ プレート
６ 磁気空隙
７ フレーム
８ ボイスコイル
９ ダンパー
１０ チューブ
１１ 質量体

Claims (7)

1. 磁気空隙が規定された磁気回路と、フレームと、該フレームに固定されたボイスコイルと、該フレームに対して該磁気回路を振動可能に支持するダンパーを備えた加振器であって、
   該磁気回路にローリング振動を励起するローリング振動励起手段を備える
   加振器。
2. 請求項１に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段が、
   前記磁気空隙の距離を均等にした磁気回路と、該磁気空隙の中央から偏心した位置に配されたボイスコイルと、から構成される加振器。
3. 請求項１に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段が、
   円周方向におけるスティフネスが不均等な前記ダンパーから構成される加振器。
4. 請求項１に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段が、
   前記フレームの中心から偏心して該フレームに固定されたボイスコイルと、
   該ボイスコイルに対応して偏心する前記磁気回路を支持する前記ダンパーと、から構成される加振器。
5. 請求項１に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段が、
   前記磁気回路の周囲に設けられたチューブと、該チューブの中空部内に配されて該中空部を移動可能な質量体と、から構成される加振器。
6. 請求項５に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段のチューブの中空部内の質量体が、液体である加振器。
7. 請求項５に記載の加振器であって、
   前記ローリング振動励起手段のチューブの中空部内の質量体が、金属球である加振器。

Images