JP2006080869A

JP2006080869A - 扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器

Info

Publication number: JP2006080869A
Application number: JP2004262364A
Authority: JP
Inventors: Tadao Yamaguchi; 忠男山口; Kentaro Fujii; 健太郎藤井
Original assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Current assignee: Tokyo Parts Ind Co Ltd
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-03-23
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: JP4046714B2

Abstract

【課題】スピーカと振動モータを一体化させるのに、小型薄型化を図り、また、モータの構成としてブラシレスモータを用いて扁平型振動モータの長寿命化を図る。
【解決手段】スピーカ用の磁路を形成するヨークと兼用となる振動モータのケース（７）を磁性材料からなる筒状部（７ｂ）と非磁性あるいは弱磁性材料からなる蓋（７ａ）で構成する。ケース（７）内に設けられた振動モータは蓋（７ａ）が非磁性あるいは弱磁性であることからブラシレスモータで構成でき、スピーカと振動モータを一体化させた電磁音響変換器を小型で長寿命化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話等に搭載される電磁音響変換器に係り、特にサイレントアラーム手段としての扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器に関する。

近来、携帯電話ではその小型化指向から、音響発生（以下スピーカ）機能と振動発生機能両方を有する、振動発生装置を備えた電磁音響変換器が用いられている。
例えば特開平１０−１１７４７２号公報に示される構成では、１対の板状弾性体を相対向するようにして枠体に支持させ、一方の板状弾性体にヨーク及び磁石からなる磁界発生体を取り付け、他方の板状弾性体にコイルを取り付けて、前記コイルを前記磁界発生体の磁界内に配し、一方の板状弾性体で振動発生装置を構成し、他方の板状発生体で音響を発生させる。（特許文献１参照）
また、振動発生装置として振動モータを用いた構成が特開２００３−１２５４７４号公報に開示されている。
これは、スピーカ用振動板を駆動させる環状ボイスコイルの外周側に振動板駆動用の環状マグネットとを設け、励磁コイルの内周側にキャップ状ヨークを配置して振動板駆動用の磁路を形成すると共に、そのキャップ状ヨークの内側に、ブラシによる給電で回転させる偏心ロータを有する振動モータを構成したものである。（特許文献２参照）
特開平１０−１１７４７２号公報特開２００３−１２５４７４号公報

近年、携帯電話本体はさらに小型化が求められているため、それに搭載する電磁音響変換器も小型化が求められる。また、このような電磁音響変換器ではその寿命は振動モータの寿命に左右されるため、振動発生装置としての振動モータの長寿命化も求められている。
モータを小型化するためには高さおよび直径を小さくすることが必要であるが、小型化に伴い種々の構成部品が小さく、薄くなるためその強度が問題となる。また、モータの小型化にともないスピーカ用の磁路を形成するヨークも小さくなりスピーカの効率が悪くなるという問題がある。

また、モータを長寿命化するにはブラシレスモータのようにブラシ接点を有しないモータが最適である。しかしブラシレスモータはロータとして磁石が回転するため、上記のようにスピーカと一体化すると、スピーカとしての磁路を形成する磁性体がロータに影響してロータの回転が妨げられる問題がある。
すなわち、スピーカの磁石やその磁路を構成するヨークからロータを大きく離すことが必要となり、スピーカとブラシレスモータを利用した扁平型振動モータを組み合わせたときにその機器を小型化することが困難であった。
そこでこの発明の目的は、振動発生装置として振動モータを用いた場合に小型化しても強度を保ち、スピーカの出力を効率化できるようにし、さらに扁平型ブラシレス振動モータを利用して薄型化と長寿命化を図留ことを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明では請求項１に示すように、スピーカハウジングの中央に配され、偏心ロータを内蔵された扁平型振動モータと、そのモータの径方向外周に空隙を介して臨ませたリング状のボイスコイルと、ボイスコイルの一端が配着され外周がスピーカハウジングに固定された振動薄板と、ボイスコイルの外周に空隙を介して配置されたリング状の励磁マグネットが備えられ、扁平型振動モータのケースは、天井部の少なくとも一部が非磁性もしくは弱磁性体で形成され、その一部と接合されてボイスコイルに臨ませた磁性体からなる他部とで形成されたことを特徴とする扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器とする。
このように構成することで、小型化しても強度を保った電磁音響変換器とすることができる。ここで、天井部を形成する一部とは非磁性あるいは弱磁性の部分を示し、他部とは磁性体でスピーカヨークとなる部分を示す。
また、請求項２に示すように、前記他部は頂部で内側に折り曲げられ、前記一部と溶接で接合されている請求項１に記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器とすれば、振動モータを薄型化してもスピーカ出力の効率化を図ると共に強度を保つことが可能となる。

さらに、請求項３に示すように、前記扁平型振動モータは、ステータとして空心電機子コイルとそのコイルに駆動用電流を供給する駆動回路部材が内蔵され、ロータはロータケースに配置されたリング状マグネットと、そのマグネットの外周で前記ロータケースに配された偏心ウエイトが備えられたブラシレス振動モータであって、前記他部は下方で径方向外側にフランジが形成され、そのフランジに前記励磁マグネットが載置されると共に、そのフランジがスピーカハウジングに取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器とする。
この構成は、扁平型振動モータとしてブラシレス振動モータとしたので、振動発生装置としての扁平型振動モータの長寿命化が図れる。
請求項４乃至９は扁平型振動モータの具体的な構成をさらに明らかにしたもので、請求項４に示す構成によれば、扁平型振動モータとして用いるモータ構成がブラシレスあるいはブラシ付きに関わらず、偏心ロータを回転支持する軸の一端をステータ側のブラケットに取り付け、軸の他端を蓋に取り付け、いわゆる軸固定型の振動モータとして構成できる。

請求項５に示すような構成とすれば、扁平型振動モータとしてのモータの厚み（筒状部の高さ）を増やすことなくスピーカヨークを広げられるので、励磁マグネットの磁界を効率的に利用することができ、スピーカ出力を犠牲にすることがない。
請求項６に示すような構成では、振扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器の扁平型振動モータとしてブラシレスモータを利用でき、扁平型振動モータの寿命をさらに長いものとできる。

ブラシレスモータを利用した扁平型振動モータとしての構成で、請求項７に示すような構成とすれば、ロータが回転するときその旋回する範囲の最外周にウエイトが位置することとなり、リング状マグネットとその磁路を形成するロータヨークであるロータケースがウエイトの分だけスピーカヨークの筒状部から離れる。そのためロータは磁性体である筒状部の影響を受けることがない。
すなわち、このような筒状のスピーカヨークに対して、ロータの半径方向に対してウエイトの寸法だけロータケースとリング状マグネットを離せるため、振動モータとして必要なウエイトの旋回外周を利用してロータの回転への影響を無くすことができ、電磁音響変換器の小型化が可能となる。

請求項８に示すような構成とすると、扁平型振動モータとしてのモータを軸固定型とでき、扁平型振動モータの構成を小型化すると共に強度を保つことが可能となる。
請求項９に示すような構成とすると、モータの高さを変えることなくスピーカヨークの範囲を広げられるので、ロータにスピーカヨークの磁性体としての影響を及ぼすことなくスピーカ出力の効率を上げることが可能となる。
また、この構成によれば、ロータの軸方向にはロータの回転に影響を及ぼす磁性体がないので、天井部とロータを近づけて配置できる。そのため、機器を小型化してもロータの回転に影響が無く、かつ軸が蓋とブラケットを支えるので扁平型振動モータの強度を確保できる。また、蓋を筒状部の開孔全体を覆って密閉すれば、振動発生部の防塵となる。

以上のような構成により、振動発生装置として扁平型振動モータを用いて小型の電磁音響変換器を構成できる。
また、振動発生装置としてブラシレスモータの構成をスピーカと一体にできるため、長寿命な扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器を構成できる。また、ブラシレスモータの構成でロータを固定軸で回転支持することができ、長寿命かつ小型の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器が構成できる。

図１に本発明の電磁音響変換器の側面構成を示し、ハッチングは要部断面を現す。なお、本実施の形態の電磁音響変換器は、一例として円盤型とし平面図は省略する。下記説明中の上下および左右の向きは図面文字を正立させた状態の向きをいう。

この扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器は、スピーカＳとブラシレス振動モータＭで構成されている。
スピーカＳは浅い円筒形状の樹脂製スピーカハウジング１と、キャップ５、キャップ５に覆われて外周端部がスピーカハウジング１に固定されたスピーカの振動板３、振動板３に固定されたリング状のボイスコイル２、スピーカハウジング１の内周面に固定されたスピーカ用の励磁マグネット４で構成されている。
キャップ５は音孔５ａが設けられたステンレスや樹脂製の薄板でキャップ状に形成され、その外周端がスピーカハウジング１の上端部に固定されている。
振動板３は樹脂でフィルム状円形に形成され、ダンパ部３ａがハウジング１の上端部側に固定されているスピーカの振動薄板である。
振動板３の励磁コイルとしてのボイスコイル２は円筒状に形成され、その一端２ａが振動板３に取り付けられている。
スピーカ駆動用でボイスコイル２を励磁するマグネット４は、やや厚みのある円筒状で上下にＮＳ２極に着磁され、スピーカハウジング１の内周面に取り付けられている。マグネット４の上面には薄板でリング状のヨーク板４ａがマグネット全周にわたって取り付けられ、マグネット４と共にボイスコイル２に対向している。ここで、マグネット４、ヨーク板４ａおよびボイスコイル２は同心に位置している。
ボイスコイル２はスピーカハウジング１に設けられた切りかき部１から導線２ｂが出され、図示しない駆動回路により駆動電流が入力される。

ブラシレス振動モータＭはケース７とブラケット６、ブラケットに固定されたステータＳＴおよび偏心ロータＲで構成され、偏心ロータＲはケース７とブラケット６にそれぞれ端部が固定された軸１２に回転自在に支持されている。
ブラケット６は非磁性あるいは弱磁性板材の円盤型で、その外周側はスピーカハウジング１の下端側に固定され、モータＭをスピーカＳに対し支持している。ブラケット６にはディテントトルク発生部材８とステータＳＴが取り付けられる。ディテントトルク発生部材については種々構成が考えられ、また、本発明に直接関係がないのでその説明は省略する。ブラケット６の中央には軸１２の下端部を固定するための凹所６ｅが形成されている。凹所６ｅは例えばバーリング状の孔で軸１２は圧入等で固定され、さらに溶接等を用いて固定されても良い。
このブラケット６は例えばステータＳＴを構成する部材とケース７を一体に樹脂成形するなどして樹脂で形成されても良い。
ステータＳＴには印刷配線基板からなるステータベース１１にロータ駆動用の空心コイル１４と空心コイル１４に電流を供給する駆動回路部材Ｄが設けられている。ステータベース１１の一端部は給電端子Ｂとして切りかき部１ａからスピーカハウジング１の外へ導出される。空心コイル１４はいわゆる軸方向空隙型モータを形成するようロータに対向して取り付けられている。

偏心ロータＲは円盤状の軸方向空隙型マグネット９が薄い磁性板材で形成されたロータヨーク１０に接着固定されている。このロータヨーク１０はマグネット９の磁界を受けるロータケースであり、平坦部１０ｈ、この平坦部１０ｈと連続して形成された外径側垂下部１０ａと内径側垂下部１０ｂで構成されている。外径水下部１０ａはマグネット９の厚み分の高さを有し、その外周を覆う筒状の磁性体である。さらに外径側垂下部１０ａからは舌片１０ｃが複数ヶ所水平方向に延出されている。舌片１０ｃは細く形成され舌片による磁界はほとんど発生しない。
外径垂下部１０ａの外周側には舌片１０ｃに保持されるようウエイトＷが接着、溶接等で取り付けられている。また、内径垂下部１０ｂはやはり磁性体の円筒形状であり、その内側には円筒状焼結含油軸受１３が圧入等で固定されている。
偏心ウエイトＷは厚みがロータＲとほぼ同じ厚みで、内周側が外径垂下部１０ａに沿う円弧形状であり、振動量に合わせ半径方向の寸法、比重等を適宜設定する。

ケース７は磁性板材で円筒状に形成された筒部７ｂと、筒部７ｂの下端から連続して形成されているフランジ７ｄで構成され、フランジ７ｄの外周部がスピーカハウジング１の下端側に固定されている。マグネット４はスピーカケース１に取り付けられているが、このフランジ７ｄに取り付けても良い。
ケース７はマグネット４およびヨーク板４ａとともにボイスコイル２に作用するスピーカ用の磁路を形成するとともに、モータＭのケースともなっている。フランジ７ｄは円筒部７ｂに対し磁気的に連続していれば別体を組み合わせても良い。
ケース７の上側端部は中心に向かって延長され、張り出し部としての鍔７ｃが形成されている。この鍔７ｃは環状になるよう筒状部７ｂ上側端部から延長されている。この鍔７ｃはマグネット４から発生する上方からの磁束を引き込む作用を有するため、マグネット４のヨークとなる部分が拡大したこととなる。そのため例えばモータＭが薄型のものを用いた場合で筒状部７ｂの高さが十分でない場合でも、ボイスコイル２にかかる磁束量を増大させることができる。

その鍔７ｃには円盤状の蓋７ａが偏心ロータＲを覆って取り付けられている。この鍔７ｃと蓋７ａがケース７の天井部を形成している。この鍔７ｃと蓋７ａは、例えば鍔７ｃに設けた段差により蓋７ａの外周が位置決めされ、溶接やカシメ等で固定される。蓋７ａは非磁性の金属、樹脂板材あるいは円筒部７ｂより弱磁性のステンレス板材等で形成されている。
この蓋７ａにはその中央に軸１２の一端を固定するための凹部７ｅが設けられ、軸１２はその凹部に溶接、圧入等で固定される。この蓋７ａを設けることで、モータＭを密閉して塵埃の侵入を防ぐことができる。また、実施の形態のように軸１２を固定すれば軸固定型のモータとすることが可能となる。軸１２の他端はブラケット６の凹所６ｅに取付固定されている。
本実施例では鍔７ｃの内周端部７ｃｃは、径方向でウエイトＷの旋回範囲に位置しているが、この内周端部７ｃｃの径方向の位置は外径側垂下部１０ａより外周側とする。そのようにすれば、ロータＲからの漏れ磁束が非常に少ないため、その磁界がケース７に影響せずロータの回転が妨げられることがない。
また、この鍔７ｃによりボイスコイル２へ効率よく磁界が作用するが、ヨークとして円筒部７ｂで十分な場合、この鍔７ｃを設けることなく蓋７ａを円筒部７ｂの上端部へ取り付けても良い。その場合、鍔を形成する工程等が省かれることになる。
また、円筒部７ｂは外径側垂下部１０ａからウエイトＷの分だけ離れて位置している。ウエイトＷを利用してロータＲの外周側を磁性体である円筒部７ｂから離すことで円筒部７ｂがロータに及ぼす影響を無くすことができる。

本発明に係る請求項の構成は実施の形態に限定されることはない。例えば請求項１、３、６、７に係る振動モータは軸固定型に限定されず、軸回転型のモータであっても構成可能であり、請求項１、４、５に係る構成はモータがブラシレスモータに限定されなくとも構成可能である。
このように、この発明の技術的範囲は特許請求の範囲に示すもので、実施の形態に限定されるものではない。

この発明の扁平型振動モータを備えた電磁音響発生器の要部断面図である。

符号の説明

１スピーカケース
２ボイスコイル
３振動薄板
７ケース
７ｃフランジ部
１０ロータヨーク
１０ａ外周側垂下部
Ｍモータ
Ｒロータ

Claims

スピーカハウジングの中央に配され、偏心ロータを内蔵された扁平型振動モータと、そのモータの径方向外周に空隙を介して臨ませたリング状のボイスコイルと、ボイスコイルの一端が配着され外周がスピーカハウジングに固定された振動薄板と、ボイスコイルの外周に空隙を介して配置されたリング状の励磁マグネットが備えられ、扁平型振動モータのケースは、天井部の少なくとも一部が非磁性もしくは弱磁性体で形成され、その一部と接合されてボイスコイルに臨ませた磁性体からなる他部とで形成されたことを特徴とする扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記他部は頂部で内側に折り曲げられ、前記一部と溶接で接合されている請求項１に記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記扁平型振動モータは、ステータとして空心電機子コイルとそのコイルに駆動電流を供給する駆動回路部材が内蔵され、ロータはロータケースに配置されたリング状マグネットと、そのマグネットの外周で前記ロータケースに配された偏心ウエイトが備えられたブラシレス振動モータであって、前記他部は下方で径方向外側にフランジが形成され、そのフランジに前記励磁マグネットが載置されると共に、そのフランジがスピーカハウジングに取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至２に記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
スピーカ用振動薄板およびその振動薄板に取り付けられたボイスコイルと、ボイスコイルの外周側に配置され、そのボイスコイルを駆動する磁界を発生するスピーカ用の励磁マグネットと、ボイスコイルの内周側に配置された筒状部とその筒状部の一端側から半径方向外方へ延びる磁気的に連続したフランジを有して磁路を形成するスピーカヨークと、そのスピーカヨークと一体に設けられたステータと、そのステータに回転駆動され、前記筒状部内で軸により回転支持される偏心ロータとで構成される扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器であって、前記筒状部の他端に前記偏心ロータを覆う非磁性あるいは弱磁性材の蓋を設けて天井部を構成し、前記偏心ロータを回転支持する軸の一端が前記ステータ側に、他端が天井部に取付けられていることを特徴とする扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記筒状部の振動板側端部を筒状部と磁気的に連続して所定距離ロータの回転軸心方向に延長して張り出し部とし、前記蓋をその張り出し部に固定しその張り出し部と蓋で天井部を形成したことを特徴とする請求項４記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
スピーカ用振動薄板およびその振動薄板に取り付けられたボイスコイルと、ボイスコイルの外周側に配置され、そのボイスコイルを駆動する磁界を発生するスピーカ用の励磁マグネットと、ボイスコイルの内周側に配置された筒状部とその筒状部の一端側から半径方向外方へ延びる磁気的に連続したフランジを有して磁路を形成するスピーカヨークと、そのスピーカヨークと一体に設けられたステータと、そのステータに回転駆動され、前記筒状部内で軸により回転支持される偏心ロータとで構成される扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器であって、偏心ロータは回転軸心と同心のリングマ状グネットとそのリング状マグネットとステータの間に磁路を形成するロータケース、およびロータケースに固定された偏心ウエイトで構成され、ステータに設けられたコイルがリング状マグネットに対向することを特徴とする扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記偏心ロータは、前記ロータケースがリング状マグネットの外周を覆うと共に、偏心ウエイトはロータケースの外側で偏心ロータの最外周に位置するように構成されたことを特徴とする請求項６記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記ステータは、前記スピーカヨーク筒状部のフランジ側に設けられたブラケットに固定されると共に、筒状部の振動薄板側には非磁性板あるいは弱磁性板からなる蓋が設けられ、その蓋とブラケットにより軸が固定され、ロータがその軸に回転支持されたことを特徴とする請求項６乃至７記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。
前記筒状部の振動薄板側端部を筒状部と磁気的に連続して所定距離ロータの回転軸心方向に延長して張り出し部とし、その張り出し部の端辺がリング状マグネットの外周側を覆うロータケースの旋回外周より外側に位置するよう構成し、前記蓋をその張り出し部に取付けたことを特徴とする請求項８に記載の扁平型振動モータを備えた電磁音響変換器。