JP2008252872A - 寄生結合を減少させる可動電機子収容具 - Google Patents

Abstract

【課題】電機子が一つ以上のコイルの磁場中に設けられることによって、コイルに供給される電気信号によって振動する、可動電機子収容具において、寄生磁路を減少させる。
【解決手段】ハウジングとコイルとの間の寄生磁束を減少させる、ハウジング部を有する可動磁石収容具である。ハウジングは、コイルに隣接して、かつ磁石アセンブリに隣接するハウジング部配置よりも低い透磁率を有するハウジング部分を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電機子が一つ以上のコイルの磁場中に設けられることによって、コイルに供給される電気信号によって振動する、可動電機子収容具に関する。特に本発明は、寄生磁路を減少させる小型可動電機子収容具に関する。

WO2004/064483、WO95/07014、US7,054,460、およびUS2005/0276433に、異なる種類の収容具が開示されている。しかしこれらは、収容具を最小化する際に認められるような寄生磁路の減少には関連していない。
WO2004/064483 WO95/07014 US7,054,460 US2005/0276433

発明の摘要

一側面において、可動電機子収容具はハウジングを備え、その中に、空隙に磁場を生じさせる永久磁石アセンブリと、コイルトンネルを備える導電性駆動コイルと、前記空隙および前記コイルトンネルを第一の方向に貫通する透磁性振動板アセンブリと、を有する。前記ハウジングは、前記磁石アセンブリに隣接して配置され、かつ第一の透磁率を有する第一のハウジング部と、前記駆動コイルに隣接して配置され、かつ前記第一の透磁率よりも低い第二の透磁率を有する第二のハウジング部と、を備える。

本発明の付加的な側面は、さまざまな実施形態の詳細説明を考慮することにより当業者に明白になり、そのさまざまな実施形態は、以下に提供される図面およびその簡単な説明を参照して詳細に説明される。

以下の図面を参照して、本発明の特定の実施形態を説明する。

開示される収容具の実施形態に係る、収容具の断面を示す。

図1に示される収容具の第一の部分アセンブリを示す。

図1に示される収容具の第二の部分アセンブリを示す。

ハウジングとコイルとの間の寄生結合の減少を提供する実施形態を示す。

本発明では、多くの異なる形式の実施形態が可能であり、それらは図面に示され、本発明の好適な実施形態の詳細において本明細書に説明されるが、本開示が本発明の原理の例証として解釈され、また、本発明の広範な側面を、本明細書に図示および／または説明される実施形態に限定することを意図しないことは理解されたい。

例示的な実施形態の詳細な説明

図1の収容具10は、その一端14でハウジングに固定される可動電機子12を有する。電機子12の他端16は可動である。

電機子12は、電機子12の一部を囲むコイル18によって発生する交流磁束（開口部40を介してそこに供給される交流電流に起因する）によって動き、交流磁束は、二つの磁石20および22によって発生する直流磁束に入る。これらの磁束により、交流磁束を運ぶ電機子12は、磁石20、22のそれぞれに対して進退運動をする。

可動端16で電機子12に取り付けられる振動板24は、電機子12と共に透磁性振動板アセンブリを形成する。この振動板アセンブリは、振動板24の下の空間31から振動板24の上の空間29を封止する封止部材28に取り付けられる屈曲性または弾性の側部26を有する。空間29および31は、通常は、収容具10の前方チャンバおよび後方チャンバと呼ばれ、以下、本明細書では便宜上チャンバと呼ぶことにする。

弾性側部26が存在するため、振動板24は、電機子12によって上下に動かされるが、音響的封止が保持されるように部材28に対する封止は保持される。この種類の収容具10によく見られるが、直流ベントが、チャンバ29と31の間に存在してもよい。

あるいは、部材28は、二つのチャンバ29、31の相互封止の維持に必要な変形性を提供するように、弾性であってもよい。

また、領域32および34も、ハウジングにおいて提供される。これらの部分の機能については、以下に詳細に説明する。

図2は、収容具10の部分アセンブリを示し、本図面において、上側ハウジング部分32および36は、コイル18、振動板24、および封止部材28を見せるために取り付けられていない。封止部材28が、収容具10の長手方向の内側面部（部分37）とだけでなく端表面と、取り付けられた際の上部36とも封止するように構成されることが分かる。当然ながら、側面部と上部との両方に対して封止する必要はない。音響出力部30が、出力端から十分離れて延在し、振動板24の上側で画定されるチャンバ29への開口部を提供していることが、図1から分かる。

可動振動板24によって発生する音圧は、そこに提供される音響出力部30を介してハウジングから出力される。

収容具が最適に機能するためには、例えば、永久磁石20、22によって発生する直流磁束が、その間の空隙においてできるだけ強力であることが望ましい。そのため、空隙の外側の永久磁石20、22の間に透磁性の磁束帰路が提供されることが望ましい。したがって、永久磁石20、22が取り付けられるハウジング部32は、透磁性または伝導性であることが望ましく、また、これらを相互連結するハウジング部、例えば、後述する部分ハウジング34（収容具10において対称的に配置される）も透磁性であることが望ましい。

このように、空隙からの磁路は、永久磁石20、22の一方、上側ハウジング部分分32、部分ハウジング34、下側ハウジング部分32、永久磁石20、22の他方を通って、空隙に戻る。本磁路は、通常、永久磁石20、22によって発生するということから、直流磁路と呼ばれる。

直流磁路が、振動板24および電機子12を貫通することが分かり、その場合、直流磁路は、コイル18によって発生する磁路（通常交流磁路と呼ばれる）と相互作用する。また、交流磁路は、電機子12および振動板24において通る閉磁路であり、これらの要素から出て、収容具10の全長にわたって電機子12および振動板24と平行して延在する透磁性部分ハウジング34に入る。

図3は、収容具10の部分アセンブリを示し、本図面において、電機子12が、部分ハウジング34と同じ材料部品から作製されてもよいことがわかる。そのため、最適な磁気連結／伝導が、これらの部分間で提供される。また、これにより、これらの部分間の透磁率が最適化されるということから、寄生結合（parasitic coupling）が減少する。

特に、小型化された収容具を提供したい場合に、寄生損（parasitic loss）は、発生する磁路に起因して発生し、空隙などの所望の位置から磁束を減少させてしまう。このような寄生路（parasitic path）により、収容具10の効率性が低下する。

本種類の収容具10において、寄生磁路（parasitic flux path）は、永久磁石20、22の間に見られ、ハウジングを介してコイル18へ通る。このような磁路は、磁石20から、空隙内を通って磁石22に移動せずに、電機子12／振動板24を通ってコイル18に移動し、ハウジングを介して磁石に戻る磁束を有する。

別の寄生磁路は、コイル18内から、電機子12、ハウジング部36（透磁性の場合、以下参照）を介して、コイル18に戻る場合がある。

これらの磁路を除去するために、上側ハウジング部分36は、非透磁性または非伝導性の材料から作製される。このようにして、永久磁石20、22からのコイル18への磁路は、収容具10の長さに沿って延在する透磁性部分ハウジング34を介するのみとなる。しかしながら、本寄生磁路が極めて小さくなるのは、部分ハウジング34とコイル18との寸法重複が、ハウジング部36とコイル18との間の重複に比べて非常に小さい場合においてである。さらに、コイル18からの交流磁束は、次に、電機子12、上側部分ハウジング34を介して移動し、電機子の固定端14に戻らなければならない。

活性磁路（active flux path）をさらに増加させるために、ハウジング部32は、端14の方向に、永久磁石20、22の端部にまで延出することが好ましい。また、電機子12から永久磁石20、22の外側のハウジング部32へ移動するいかなる磁束も減少させるために、電機子12は、収容具10の縦軸に垂直な方向において、永久磁石20、22よりも幅広くないことが望ましい。

交流磁路について、電機子12／振動板24からの磁束は、その端から、上側部分ハウジング34または収容具10の端部要素37に移動することによって、電機子の固定端14に入って磁路を閉鎖するために収容具の遠端部35に戻る。磁束は、電機子12から振動板24および要素28を通って、端部要素37または上側部分ハウジング34に流入してもよい。この磁路は同じように有用である。

交流磁路は、一般的に、振動板24の平面に平行した平面にあり、一方、直流磁路は、一般的に、振動板24の平面に垂直の平面にある。

したがって、両磁路は、閉鎖および最適化され、できるだけ多くの磁路が、所望の位置に設けられる一方で、寄生磁路が減少および除去されるようにする。

本好適な実施形態において、振動板24は、2μmの厚さのPETシートから作製され、Niなどの透磁性材料によって被覆されてもよい。さらに、電機子12は0.1mmの厚さであって、部分37は0.32mmの厚さであってもよく、その両方が、50%Feおよび50%Niで作製されてもよく、ハウジング部分および部分37も同様である。部分34および37、ならびに封止部材28は、黄胴（63%Cuおよび37%Zn）から作製されてもよい。

磁石は、厚さ0.25mmのAlNiCo磁石であってもよく、コイル18は、20μmの自己融着性ワイヤーを550回巻線したものを有してもよい。

図4は、コイル18とハウジングとの間の寄生磁路を減少させる代替の方法を示し、ここで、ハウジング部32、36が、単一の材料部品から作製されるが、開口部38がハウジング部36に設けられる。開口部38は、低透磁率を有する材料で充填されてもよいし、開口のままでもよい。開口の場合、開口部38からの音響出力が、音響出力部30からの音響出力と混合することを防止するために、外側ハウジングまたはその同等物（収容具の保持および保護に通常使用されるゴムチューブまたはソック）を設けることが望ましい。

開口部38の代替として、ハウジング部36に多数の開口部を設けてもよい。前述のように、これらの開口部は、低透磁率の材料で充填してもよいし、しなくてもよい。また、開口部の代わりに、厚さを薄くした材料のハウジング部36を使用して、コイル18とハウジングのその部分との間の寄生結合を減少させてもよい。ハウジングの安定性または強度が不適切になる程までその厚さを薄くする場合、ハウジングは、低透磁率の材料を使用して、ハウジング材料のいかなるくぼみも充填するようにその位置で補強されてもよい。

開口部を設けること、あるいはコイル18に直接隣接する（例えばコイル18の上）の部分の厚さを薄くすることの代替として、これらが、ハウジング部36の全領域に均一に割り当てられてもよく、あるいはその周辺部分に設けられてもよい。周辺部分に設ける場合、その中央部は、これらの周辺部分によって、例えばハウジング部32から"磁気的に絶縁される"ため、本領域は、いかなる所望の透磁率を有してもよい。

当然ながら、取り付けられる振動板24および電機子12は、単一要素によって置き換えられてもよいが、その単一要素は、所望の音圧を発生させるため、ならびに後方チャンバから前方チャンバを封止可能にするために、所望の幅の振動板を有する。本封止は、図2と同一の方法で提供されてもよく、あるいは振動板／電機子の側面および収容具ハウジングの内側表面に提供されてもよい。この場合、電機子／振動板の材料は、通常は、それなに固いが、その動きを実現するのに必要な弾力性が封止材料によってもたらされるようにする。

均衡のとれた配置にするために、二つの永久磁石20、22が、振動板アセンブリの方側にもたらされた。しかしながら、これらの永久磁石20、22のうちの一つは置換または除去されて、単一の磁石（つまり、20、22のうちの一つ）だけを利用して直流磁束を発生させるようにしてもよい。

本収容具10が、極めて小型に作製される一方で、有用な磁路を保持し、かつ寄生磁路を減少または抑制することがわかる。実際の収容具10の厚さは、ハウジング部32および磁石20、22の厚さ、ならびにその間の空隙の大きさによって決まる。さらに、平坦で幅広のコイル18は、この薄型のハウジング内で使用されてもよい。

本収容具10は、1mm以下の薄さであってもよく、その幅は、2.7mm以下であってもよい。

本内容において、「隣接する」は、第一のハウジング部が、第二のハウジング部よりも磁石アセンブリに近接していることを意味し、また、第二のハウジング部が、第一のハウジング部よりコイルに近接していることを意味する。実際、第一および第二のハウジング部は、ハウジング部の一部を形成してもよく、これらのハウジング部、駆動コイル、および磁石アセンブリが既定の平面に突出する場合に、磁石アセンブリおよび駆動コイルにそれぞれ重複する。また、特定の実施形態において、第一および第二のハウジング部は重複しない。

本内容において、磁石アセンブリは、一つ以上の磁石を備えてもよく、これらの磁石は、収容具においてまとめて配置されてもよく、あるいは異なる位置に配置されてもよいが、その全ての磁石は空隙にもたらされる磁場の発生に関与する。

コイルは、コイルトンネルを画定する一つ以上のコイルを含んでもよい。

振動板アセンブリは、一つ以上の部分を備えてもよく、そのうちの一つ以上は透磁性であってもよい。特定の実施形態において、空隙とコイルトンネルの両方を貫通するその一部分は、コイルトンネルから空隙に磁場を伝導するように、透磁性であることが好ましい。

本内容において、従来技術の収容具は、コイルとハウジングとの間に寄生結合を有する。全体のハウジングは、通常は、透磁性であり、同一の材料から作製され、収容具における空間を無駄にしないようにコイルにかなり近接して配置さる。通常は、ハウジングは、その長さに沿って（電機子の方向に沿って）同一の断面を有する。駆動コイルに隣接するハウジング部を設けて、かつ磁石アセンブリに隣接して配置される材料よりも低い透磁率を有することによって、本寄生結合は、本開示に準じて減少する。

多数の方法によってこの減少が得られてもよい。一つの方法として、第二のハウジング部が一つ以上の開口部または孔部を備えることが挙げられる。この場合、第一および第二のハウジング部は、同一材料から作製されてもよい。次に、孔部または開口部によって、実際の材料の透磁率に比べて低い透磁率が全体的にもたらされる。このような孔部から音響が抜けることを防止するために、これらの孔部／開口部は、代替的に、低い透磁率（第一のハウジング部の材料または孔部／開口部を有する第二のハウジング部の材料よりも低い透磁率）の材料で充填されてもよい。

別の方法として、厚さを薄くした一つ以上の領域を第二のハウジング部に設けることが挙げられる。これらの領域によって、例えば、ハウジングの強度が不適当に低くなる場合、厚さを薄くしたこれらの領域は、第二のハウジング部の全体の透磁率を十分低く保持するために、低透磁率の材料で「充填」またはその材料を提供することによって、強度を増加させてもよい。

厚さを薄くした領域、または孔部／開口部が設けられる領域は、多数の方法において選択されてもよい。一方法において、開口部／孔部／領域は、第二のハウジング部全体に均一に割り当ててもよい。別の方法において、それらは、第二のハウジング部の周辺領域に設けられて、その中央部分および駆動コイルに最も近接する部分が第一のハウジング部と同じ透磁率を有するようにするが、この部分が、中央部分を磁気的に「絶縁する」低透磁率部分によって囲まれるため、コイルへの寄生結合を防止または減少させるようにする。

第二のハウジング部を設けるさらに別の方法として、第一のハウジング部の材料（または、異なる材料または異常寸法の材料から作製される場合、第一のハウジングの平均透磁率）よりも低透磁率の材料でその全体部分を単に提供することが挙げられる。したがって、第二のハウジング部は、第一のハウジング部とは異なる材料から作製されてもよい。

したがって、第二のハウジング部は、反磁性または非磁性の常磁性材料から作製されてもよく、あるいは、透磁性材料から作製される場合は、反磁性または非磁性材料によって充填されるような孔部／開口部／狭窄部が設けられて、透磁率が効果的に減少するようにする。

特定の実施形態において、第一のハウジング部は、第一の閉磁束路の一部であり、この第一の閉磁路は、第一のハウジング部、永久磁石アセンブリ、空隙、および透磁性振動板アセンブリを含む。通常直流磁路と呼ばれる本磁路は、収容具の最適機能をもたらす最適化透磁率を有する。

本内容において、磁路は、磁石（または多数の磁石）の磁束が、磁石の一方の極からその磁石の他方の極にわたる経路である。当然ながら、より多くの磁石が磁路を形成してもよく、その場合、磁束は、一方の磁石の一方の極から他方の磁石の極などに及ぶ。全ての磁路は、磁束線が開放可能でない場合に閉鎖される。磁束は、必要に応じて電気信号として全ての材料を通り、良導体が入手可能である場合に好まれる／使用される。

また、本実施形態において、第一のハウジング部は、例えば5,000を上回るなど、250を上回る相対的透過率を有する材料を含むこと、あるいはその材料から作製されることが可能であり、強磁性材料または軟磁性材料などが挙げられる。第一のハウジング部が複合要素である場合、全体の透過性は、これらの要件を満たすことができる。

さらに、特定の実施形態において、低透磁率または非透磁性の第二のハウジング部は、反磁性材料および非磁性材料を含む群から選択される材料のような、2を下回る相対透過率を有する材料を含むことができる。あるいは、本ハウジング部は、高透磁率材料と一つ以上の非透磁性材料との両方を含む複合材料から作製可能であり、その場合、ハウジング部は、所望の透磁率を全体的に（例えば、平均透磁率）有する。

さらに、本実施形態において、駆動コイルは、既定の幅および高さの平坦な断面を有することができる。

一般的に、ハウジングは、第一の方向に垂直に、D型または長方形型の断面を有することが可能で、この断面は、振動板アセンブリの平面に実質的に平行に配置される少なくとも実質的に平坦な部分を少なくとも一つ有する。この場合、第一および第二のハウジング部は、少なくとも実質的に平坦な部分のうちの少なくとも一部を形成することができる。平坦部分がコイルに露出する最大表面部分を有することによって、本位置において第二のハウジング部を設けると、寄生磁路が最大に減少することがわかる。

また、ハウジングは、第一の方向に延在して、かつ透磁性振動板アセンブリを貫通する閉交流磁束路の一部を形成する、第三の透磁性ハウジング部を含むことができる。本交流磁路は、コイルによって発生するもので、振動板アセンブリの動きを得るために空隙に移送される。本磁路を最適化するために、第三のハウジング部が設けられ、空隙からコイルに戻る経路の少なくとも一部の磁束を伝導または誘導する。

この場合、振動板アセンブリは、第一の方向に垂直な平面において、平坦な断面を有することが可能で、第三のハウジング部は、振動板アセンブリの平面において少なくとも実質的に延在する。したがって、通常は、磁石が振動板アセンブリの上または下に配置されるので、振動板アセンブリは、この平面または方向において、第三のハウジング部に直接露出されて、次に、その間の磁束が最良に移行される。付加的におよび特に、収容具が平坦である場合、少なくとも上記の平坦な表面に比べて第三のハウジング部のコイルへの露出が減少し、それにより、空隙の端からコイルの端の全ハウジングによって画定される場合に比べてハウジングとコイルとの間の寄生磁路が減少するが、依然として存在はしている。交流磁路が存在する限りこれによって回避可能ではない。

交流磁路が振動板アセンブリの平面において一般的に移動することが分かる。

一般的に、本発明を取り入れる収容具は、極めて小型に作製されてもよい。したがって、ハウジングは、振動板アセンブリによって画定される平面に垂直に、例えば、1.5mm以下などの1.9mm以下である最大寸法を有してもよい。特定の実施形態において、その最大寸法は、1mm以下（例えば、0.8mm以下）である。

さらに、ハウジングは、第一の方向に垂直な平面において、振動板アセンブリによって画定される平面における幅と、それに垂直な厚さとを有することが可能で、その幅は、その厚さの1から5倍の間、その厚さの2.4から4倍の間などのその厚さの1から10倍の間である。

これらの実施形態およびその明白な変形例はそれぞれ、添付の特許請求の範囲に含まれる請求項に係る本発明の精神および範囲に含まれるものとして解釈される。

符号の説明

10 収容具
12 電機子アセンブリ
14 固定端
16 可動端
18 コイル
20, 22 永久磁石
24 振動板要素
26 振動板要素の側部（懸架要素）
28 封止部材
29,31 チャンバ
30 音響出力部

Claims (10)

1. ハウジングを備える可動電機子収容具であって、その中に、
   ・ 空隙に磁場を生じさせる永久磁石アセンブリと、
   ・ コイルトンネルを備える導電性駆動コイルと、
   ・ 前記空隙および前記コイルトンネルを第一の方向に貫通する透磁性電機子アセンブリと、
   を有し、前記ハウジングは、前記磁石アセンブリに隣接して配置され、かつ第一の透磁率を有する第一のハウジング部と、前記駆動コイルに隣接して配置され、かつ前記第一の透磁率よりも低い第二の透磁率を有する第二のハウジング部と、を備える、
   可動電機子収容具。
2. 前記第二のハウジング部は、一つ以上の開口部または孔部を備える、請求項１に記載の収容具。
3. 前記第二のハウジング部の前記開口部または孔部は、低透磁率の材料で充填される、請求項２に記載の収容具。
4. 前記第二のハウジング部は、厚さを薄くした一つ以上の領域を有する、請求項１に記載の収容具。
5. 厚さを薄くした前記領域のうちの一つ以上は、低透磁率の材料を含む、請求項４に記載の収容具。
6. 前記ハウジングは、前記第一の方向に延在して、かつ前記振動板アセンブリを貫通する閉交流磁束路の一部を形成する第三の透磁性ハウジング部を備える、請求項１に記載の収容具。
7. 前記第一のハウジング部は、前記第一の透磁性ハウジング部、前記永久磁石アセンブリ、前記空隙、および前記振動板アセンブリを含む第一の閉磁束路の一部を形成する、請求項１に記載の収容具。
8. 前記ハウジングは、前記振動板アセンブリによって画定される平面に垂直に、1.9mm以下の最大寸法を有する、請求項１に記載の収容具。
9. 前記ハウジングは、前記第一の方向に垂直な平面において、前記振動板アセンブリによって画定される平面における幅と、それに垂直な厚さとを有し、前記幅は、前記厚さの１から１０倍の間である、請求項１に記載の収容具。
10. 前記駆動コイルは、既定の幅および高さの平坦な断面を有し、前記第二のハウジング部は、前記駆動コイルと前記収容具ハウジングとの間の寄生誘導結合を減少させるように形成される、請求項１に記載の収容具。

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