JP2013534116A - イヤホンドライバ及び製造方法 - Google Patents

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Abstract

バランスドアーマチャモータ組付体が、ボビンに取り付けられる回路基板を有する。ワイヤコイルの第１端が、回路基板上の第１端子に固定されてボビンの第１切り抜きを貫通する。ワイヤコイルの第２端が、回路基板上の第２端子に固定されてボビンの第２切り抜きを貫通する。ワイヤコイルの第１端が、ボビンの中心ポストの接線方向にある第１線に沿って配向され、ワイヤコイルの第２端が、ボビンの中心ポストの接線方向にある第２線に沿って配向される。他実施例において、被圧縮ポリマー材料が、第１磁石とボビン上に位置特定されるポストの間に、及び第２磁石とボビン上のポストの間に介在される。ポリマー材料は、第１及び第２磁石に力を加え磁極片に接触するように強制する。その結果、磁石を磁極片に溶接することができる。

Description

本明細書の開示は音響再生の分野に関し、詳しくはイヤホンを使用する音声再生の分野に関する。本開示の側面は、補聴器から高品質オーディオリスニング装置まで、消費者リスニング装置までの範囲にわたるインイヤー型リスニング装置のためのイヤホンに関する。
個人用「インイヤー型」モニタリングシステムが、音楽家、録音スタジオエンジニア、及びライブサウンドエンジニアによって、ステージ上の及び録音スタジオ内の演奏をモニタリングするべく利用されている。インイヤー型システムは、音楽家又はエンジニアの耳にミュージックミックスを、ステージ又はスタジオの他音声との競合なく直接送達する。当該システムは、楽器及びトラックのバランス及び音量に対する音楽家又はエンジニアの制御性を増加させ、音楽家又はエンジニアが、低音量設定において良好な音質を介して聴くことを保護するべく機能する。インイヤーモニタリングシステムは、従来型フロアウェッジ又はスピーカの改善代替物を提供し、今や、ステージ上及びスタジオ内での音楽家及びサウンドエンジニアの仕事の仕方を著しく変えることとなっている。
さらに、多くの消費者が、音楽、ＤＶＤサウンドトラック、ポッドキャスト、又は携帯電話の会話のいずれを聴くにも高品質オーディオ音声を所望している。ユーザは、当該ユーザの外部環境からのバックグラウンド周囲音声を有効にブロックする小型イヤホンを所望している。
補聴器、インイヤーシステム、及び消費者リスニング装置は典型的に、少なくとも一部がリスナーの耳の内側に係合するイヤホンを利用する。典型的なイヤホンは、ハウジング内に取り付けられた一以上のドライバ又はバランスドアーマチャを有する。典型的には、円筒音声ポート又はノズルを介して一の又は複数のドライバの出力から音声が伝達される。
国際公開第０１／６９９６３（Ａ２）号パンフレット 独国特許出願公告第２９２３８６５（Ｂ１）号明細書 米国特許出願公開第２００６／０３４４８０（Ａ１）号明細書
本開示は、イヤホンドライバ組付体に関し、詳しくはバランスドアーマチャドライバ組付体に関する。イヤホンドライバ組付体は、補聴器、高品質オーディオリスニング装置、又は消費者リスニング装置のいずれかにおいて使用することができる。例えば、本開示は、本明細書に全体が参照として組み入れられる「イヤホン組付体」という名称の代理人ドケット第０１０８８６．０１３２０号及び「トランスデューサのためのドライブピン形成方法及び組付体」という名称の代理人ドケット第０１０８８６．０１３２８号に開示されるイヤホン組付体、ドライバ、及び方法において実装され又はこれらに関連し得る。
以下に、いくつかの側面の基本的理解を与えるべく本開示の簡略な概要を提示する。本発明のキーとなる若しくは決定的な要素を特定すること又は本発明の範囲の境界線を描くことは意図されない。以下の概要は単に、下で与えられる詳細な説明への導入として、本開示のいくつかの概念を簡略化された形式で提示するにすぎない。
一実施例において、可撓性リードを有するアーマチャと、一対の磁石を包含する磁極片と、第１切り抜き、第２切り抜き、及び中心ポストを含むボビンと、当該ボビンを囲んで第１端及び第２端を有するワイヤコイルと、当該ボビンに取り付けられる回路基板とを含むバランスドアーマチャモータ組付体が開示される。回路基板は、第１端子及び第２端子を含む。ドライブピンがリードとパドルの間に動作可能に接続される。ワイヤコイルの第１端が、回路基板の第１端子に固定されてボビンの第１切り抜きを貫通し、ワイヤコイルの第２端が、回路基板の第２端子に固定されてボビンの第２切り抜きを貫通する。ワイヤコイルの第１端が、ボビンの中心ポストの接線方向にある第１線に沿って配向され、ワイヤコイルの第２端が、ボビンの中心ポストの接線方向にある第２線に沿って配向される。回路基板は第１及び第２ノッチを含み、ワイヤコイルの第１端が、回路基板の第１ノッチに位置特定され、ワイヤコイルの第２端が、回路基板の第２ノッチに位置特定される。ボビンの第１切り抜き及び第２切り抜きがＬ字形に形成される。
他実施例において、可撓性リードを有するアーマチャと、一対の磁石を包含する磁極片と、ボビンと、ワイヤコイルと、ドライブピンと、パドルと、第１及び第２端子を有する回路基板とを含むバランスドアーマチャモータ組付体を形成する方法が開示される。本方法は、ボビンに位置する中心ポストのまわりにワイヤの第１端を巻くことと、ワイヤの第１端の一部をボビンに位置する第１切り抜きに配置することと、ボビンの中心部分にワイヤを巻いてワイヤコイルを形成することと、ワイヤの第２端の一部をボビンに位置する第２切り抜きに位置特定することと、中心ポストのまわりにワイヤの第２端を巻くことと、ワイヤの第１端を第１端子に及びワイヤの第２端を第２端子に固着することとを含む。本方法はさらに、ワイヤの第１端を第１端子と中心ポストの間で切断することと、中心ポストのまわりに巻かれる第１端の第１残り部分を捨てることと、ワイヤの第２端を第２端子と中心ポストの間で切断することと、中心ポストのまわりに巻かれる第２端の第２残り部分を捨てることとを含む。ワイヤの第１及び第２端は、熱圧縮又ははんだ付けプロセスにより第１及び第２端子に取り付けることができる。
他実施例において、可撓性リードを有するアーマチャと、第１磁石及び第２磁石を収容する磁極片と、少なくとも一つのポストが延びるボビンと、ボビンを囲むワイヤコイルと、ボビンに取り付けられる回路基板と、リードに及びパドルに動作可能に接続されるドライブピンとを含むバランスドアーマチャモータ組付体が開示される。被圧縮ポリマー材料が第１磁石とポストの間に及び第２磁石とポストの間に介在される。ポリマー材料は、第１及び第２磁石に力を加えて磁極片に接触するように強制する。ポリマー材料は、第１磁石及び第２磁石のそれぞれに固定される少なくとも一つの接着剤ドット、又は第１磁石及び第２磁石のそれぞれに位置特定される複数の接着剤ドットを含む。少なくとも一つのポストは、一対のＴ字形ポストを含み得る。第１磁石上の少なくとも一つの接着剤ドットは、Ｔ字形ポストの第１側面上に載置され、第２磁石上の少なくとも一つの接着剤ドットは、Ｔ字形ポストの第２側面上に載置される。第１磁石及び第２磁石はさらに、磁極片に溶接される。
他実施例において、可撓性リードを有するアーマチャと、第１磁石及び第２磁石を包含する磁極片と、ボビンと、ワイヤコイルと、ドライブピンと、パドルと、回路基板とを含むバランスドアーマチャモータ組付体を形成する方法が開示される。本方法は、ポリマー材料を第１磁石及び第２磁石に配置することと、第１磁石及び第２磁石を、ボビンから延びる少なくとも一つのポストにポリマー材料が接触するように位置決めすることと、磁極片を第１磁石及び第２磁石の上に配置してポリマー材料を圧縮し、第１磁石及び第２磁石に力を加え磁極片に接触するように当該ポリマー材料に強制することと、第１磁石及び第２磁石を磁極片に固定することとを含む。ポリマー材料は接着剤を含む。接着剤は、第１磁石及び第２磁石のそれぞれ上にある複数の接着剤ドットを含み得る。ポリマー材料を圧縮するステップは、当該磁石を互いに内向きに動かすことを含み得る。固定するステップは、第１及び第２磁石を磁極片に溶接することを含み得る。少なくとも一つのポストは、ボビンから延びる一対のＴ字形ポストを含み得る。加えて、リードは第１及び第２磁石間を通り、第１及び第２磁石から等距離とされる。
本開示は例示により説明され、添付図面に限定されない。
バランスドアーマチャドライバ組付体を組み付ける従来技術の組付用固定具の斜視図を示す。 図１の固定具の拡大斜視図を示す。 本明細書に開示されるバランスドアーマチャモータ組付体の一実施例の左前方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の左前方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の左後方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の左前方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の左後方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の左前方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の左前方斜視分解図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体及びノズル基体の等角左正面図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の、他の等角左正面図を示す。 図３Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の等角左背面図を示す。 本明細書に開示されるバランスドアーマチャモータ組付体の他実施例の底面図を示す。 組付動作後における図５Ａの実施例を示す。 図５Ａに示されるボビンの左後方斜視上面図を示す。 図５Ａのバランスドアーマチャモータ組付体の背面図を示す。 本明細書に開示される溶接動作前におけるバランスドアーマチャモータ組付体の他実施例の正面図を示す。 溶接動作後における図６Ａの実施例を示す。 本明細書に開示されるバランスドアーマチャモータ組付体の一実施例に使用される一対の磁石及び対応接着剤ドットの底面図を示す。 図７の磁石及び接着剤ドットの端面図を示す。 本明細書に開示される完成されていないバランスドアーマチャモータ組付体の、他実施例の上面図を示す。 本明細書に開示される一実施例の代表的概略図を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 バランスドアーマチャモータ組付体の一例の組付方法を示す。 本明細書に開示される一実施例に対する、接着剤ドットサイズ、圧縮パーセンテージ、及び力を対比するグラフを示す。
バランスドアーマチャモータ組付体の分解図が図３Ａから３Ｇに示され、バランスドアーマチャモータ組付体１５０の完成図が図４Ａ、４Ｂ、及び４Ｃに示される。かかるバランスドアーマチャモータ組付体１５０は、補聴器から高品質オーディオリスニング装置まで、消費者リスニング装置までの範囲にわたる任意のイヤホンとともに使用することができる。
図３Ａ及び４Ａに示されるように、バランスドアーマチャモータ組付体１５０は一般に、アーマチャ１５６と、上部及び下部磁石１５８Ａ、１５８Ｂと、磁極片１６０と、ボビン１６２と、コイル１６４と、ドライブピン１７４と、可撓性基板１６７又は任意の適切なタイプの回路基板とからなる。磁石１５８Ａ、１５８Ｂは、磁極片１６０に固定され、複数の接着剤ドット１８２によって磁極片１６０に接触保持される。複数の接着剤ドット１８２は、本明細書において詳細に記載されるように、ボビン１６２から延びる一対の「Ｔ」字形ポスト１８４に対して弾性力を与える。磁石１５８Ａ、１５８Ｂは、所定位置に保持されている間、本明細書において詳細に記載されるように、磁極片１６０に溶接される。可撓性基板１６７は可撓性プリント回路基板である。可撓性基板１６７はボビン１６２に取り付けられ、コイル１６４を形成するワイヤの自由端が可撓性基板１６７に固定される（本明細書においてさらに詳細に記載される）。
アーマチャ１５６は、頂部から見ると一般にＥ字形である。他実施例において、アーマチャ１５６、Ｕ字形又は他の任意の周知かつ適切な形を有し得る。アーマチャは可撓性金属リード１６６を有する。可撓性金属リード１６６は、上部磁石１５８Ａと下部磁石１５８Ｂの間にあるボビン１６２及びコイル１６４を通って延び、上部及び下部磁石１５８Ａ、１５８Ｂから等距離に位置特定される。アーマチャ１５６はまた、２つの外部脚１６８Ａ、１６８Ｂを有する。これらは一般に、互いに平行であって、接続部品１７０により一端が相互接続される。図４Ａに示されるように、リード１６６は、磁石１５８Ａ、１５８Ｂにより形成される空気ギャップ１７２の中に位置決めされる。２つの外部アーマチャ脚１６８Ａ及び１６８Ｂは、ボビン１６２、コイル１６４、及び磁極片１６０に沿って外部側面沿いを延びる。コイル１６４は、２つのフランジ１７１Ａ、１７１Ｂ間に形成され得る。２つの外部アーマチャ脚１６８Ａ及び１６８Ｂは磁極片１６０に固着される。リード１６６は、ドライブピン１７４によってパドル１５２に接続され得る。ドライブピン１７４は、ステンレス鋼ワイヤ又は他の任意の周知かつ適切な材料から形成することができる。
電気入力信号が、２つの導体からなる信号ケーブルを介して可撓性基板１６７まで引き回される。各導体は、図５Ａ１に示される対応端子１７８Ａ、１７８Ｂに（可撓性基板１６７のトレースを介して）電気接続される可撓性基板１６７上の一以上パッドが、はんだ付け接続又は任意の適切な固定方法を介して終端とされる。一実施例において、パッドは端子１７８Ａ、１７８Ｂよりも大きいので、コイル１６４を形成するワイヤよりも相対的に大きい信号ケーブル導体を接続するための大きな表面積を与える目的に役立つ。一実施例において、パッドは、図５Ａ及び５Ａ１に示されるように、端子１７８Ａ、１７８Ｂから一般に対向する、可撓性基板１６７の一端に位置特定される。各端子１７８Ａ、１７８Ｂは、コイル１６４の各端の対応導線１６５Ａ又は１６５Ｂに電気接続される。信号電流が信号ケーブルを通りコイル１６４の巻線まで流れると、コイル１６４が巻かれている軟磁性リード１６６の中に磁束が誘導される。信号電流の極性が、リード１６６に誘導される磁束の極性を決定する。リード１６６の自由端が２つの永久磁石１５８Ａ、１５８Ｂの間に懸架される。これら２つの永久磁石１５８Ａ、１５８Ｂの磁軸は双方とも、リード１６６の長手軸に対して垂直に整合する。上部磁石１５８Ａの下面が磁場Ｓ極として作用し、下部磁石１５８Ｂの上面が磁場Ｎ極として作用する。
入力信号電流が正極性と負極性の間で振れると、リード１６６の自由端の挙動は、磁場Ｎ極挙動とＳ極挙動それぞれの間で振れる。リード１６６の自由端は、磁場Ｎ極として作用すると、下部磁石のＮ極面から反発して上部磁石のＳ極面に引き寄せられる。当該リードの自由端がＮ極とＳ極挙動の間で振れると、空気ギャップ１７２におけるその物理的位置も同様に振れる。このため、当該物理的位置は、電気入力信号の波形を反映することとなる。リード１６６の動き自体は、その最小表面積及びその前面と後面の間の音響的シール欠如ゆえに、極めて非効率的な音響放射体として機能する。当該モータの音響効率を改善するにはドライブピン１７４が利用される。ドライブピン１７４は、当該リード自由端の機械的動きを、音響的シールされ、かつ、著しく大きな表面積を有する軽量パドル１５２に結合させる。得られる音響体積速度はその後、イヤホンノズル２１２を通って究極的にはユーザの外耳道まで伝達される。これにより、電気入力信号の、ユーザにより検知される音響エネルギーへの変換が完了する。
図５Ａに示されるように、可撓性基板１６７は第１及び第２端子１７８Ａ、１７８Ｂとともに形成される。一実施例において、組み付け中、コイル１６４を形成するワイヤの両端が可撓性基板１６７の第１及び第２端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定される。別の言い方をすれば、コイル１６４の開始導線１６５Ａ又は第１端及びコイル１６４の終了導線１６５Ｂ又は第２端が端子１７８Ａ、１７８Ｂに固着される。可撓性基板１６７はオプションとして第１及び第２ノッチ１６９Ａ、１６９Ｂを含む。第１及び第２ノッチ１６９Ａ、１６９Ｂは、コイル１６４の開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂを、下側のボビン１６２にある近くのノッチ（又は本明細書において後に記載される「Ｌ字形切り抜き」１７６Ａ、１７６Ｂ）に、可撓性基板１６７を歪め又は圧力印加をすることなく載置することを許容する。
ボビン１６２は、第１ポスト１８０Ａを伴うスプール１６３と、第２ポスト又は中心ポスト１８０Ｂと、第３ポスト１８０Ｃとを有する。第１、第２、及び第３ポスト１８０Ａ、１８０Ｂ、１８０Ｃは、可撓性基板１６７をボビン１６２に位置特定するべく使用され、第２ポスト又は中心ポスト１８０Ｂはさらに、コイル巻きプロセス中にワイヤを固定するべく使用される。詳しくは、第２ポスト１８０Ｂは、本明細書において後に記載されるＬ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂと関連して使用され、開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂを、これらが固着される第１及び第２端子１７８Ａ、１７８Ｂと相対的に適切な場所に位置特定する。中心ポスト１８０Ｂはまた、ひとたび組み付けられるとイヤホンハウジングに接触して、モータ組付体１５０が当該イヤホンハウジング内側で動くのを防止する安定性を与えるように構成することもできる。加えて、中心ポスト１８０Ｂは、モータ組付体１５０を、必要なクリアランスを維持しつつパドル１５２平面と平行にしたままにするノズル基体２０１のレベリングを補助することもできる。図５Ｂに示されるように、第１及び第２Ｌ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂが、開始導線１６５Ａ及び終了導線１６５Ｂを適切に第１及び第２端子１７８Ａ、１７８Ｂ上に位置特定するべく、ボビン１６２に設けられる。
具体的には、導線１６５Ａ、１６５Ｂを形成するコイル１６４のワイヤの両端が、Ｌ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂを貫通し、可撓性基板１６７のノッチ１６９Ａ、１６９Ｂを貫通し、可撓性基板１６７の端子１７８Ａ、１７８上を直交して通り、及び、中心ポスト１８０Ｂのまわりに巻かれる。ノッチ１６９Ａ、１６９Ｂはオプションであって、導線１６５Ａ、１６５Ｂと可撓性基板１６７との干渉を回避するためにいくつかの実施例において存在することを理解すべきである。他実施例において、可撓性基板１６７は、ノッチ１６９Ａ、１６９Ｂを有しない代わりに、導線１６５Ａ、１６５Ｂが可撓性基板１６７のいずれの縁とも接触することなくＬ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂを貫通して端子１７８Ａ、１７８Ｂ上を通るような、異なる形状及び配列に構成することができる。
中心ポスト１８０Ｂ、及びボビン１６４のＬ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂは、開始導線１６５Ａ及び終了導線１６５Ｂが、導線１６５Ａ、１６５Ｂが端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定されつつ、端子上に適切に配置されることを維持する補助となる。これにより、モータ組付体１５０の製造能力を改善することができる。その結果、コイル１６４がボビン１６２のまわりに形成されるとき、コイル１６４の端子導線１６５Ａ、１６５Ｂが、適切にかつ一貫して可撓性基板１６７上に位置特定されて端子１７８Ａ、１７８Ｂに固着される。Ｌ字形切り抜き１７６Ａ、１７６Ｂという固定構造物と中心ポスト１８０Ｂの間に導線１６５Ａ、１６５Ｂを位置特定することにより、導線１６５Ａ、１６５Ｂからの適切かつ十分な量のワイヤが、端子１６５Ａ、１６５Ｂと確実に接触する。
一実施例において、製造中、コイル１６４を形成するべくワイヤが、ボビン１６２の中心部分又はスプール１６３のまわりに巻かれる。この巻き付けプロセスは、手動で行っても、自動化された機械駆動プロセスを使用して行っても、又は、手動ステップと自動化ステップとの組み合わせを含んでもよい。まず、ワイヤが中心ポスト１８０Ｂのまわりに約２から４回巻かれる。次に、ワイヤが、ボビン１６２に位置特定される第１Ｌ字形切り抜き１７６Ａに取り込まれ、第１ノッチ１６９Ａを貫通する。次に、ワイヤが、一層当たり特定の巻数で、スプール１６３のまわりに複数層巻かれる。一実施例において、ワイヤは、スプール１６３のまわりに８層巻かれる。各層は、一層当たり３１巻数のワイヤを有する。ワイヤはその後、ボビン１６２に位置特定されるＬ字形切り抜き１７６Ｂに取り込まれ、第２ノッチ１６９Ｂを貫通する。ワイヤはその後、中心ポスト１８０Ｂのまわりに再び、約２から４回巻かれる。ワイヤはその後、切断されて終了導線１６５Ｂが形成される。このプロセスにより、開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂが、端子１７８Ａ、１７８Ｂ上に最適に位置決めされ、本明細書に記載されるように、開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂが端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定される。
ひとたび開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂが端子１７８Ａ、１７８Ｂ上に適切に位置決めされると、これらは、はんだ付け又は熱圧縮プロセスのようなワイヤを金属端子に接続する任意の周知かつ適切な方法により、可撓性基板１６７上の端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定することができる。ひとたび導線１６５Ａ、１６５Ｂが端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定されると、開始及び終了導線１６５Ａ、１６５Ｂのワイヤは、第２ポスト１８０Ｂの近くで切断される。中心ポスト１８０Ｂのまわりに残っている過剰なワイヤが、除去され及び捨てられるようにトリミングされる。一実施例において、ワイヤの第１端１６５Ａが第１端子１７８Ａと中心ポスト１８０Ｂの間で切断されて中心ポストのまわりに巻かれた第１端の第１残り部分が捨てられ、ワイヤの第２端１６５Ｂが第２端子１７８Ｂと中心ポスト１８０Ｂの間で切断されて中心ポスト１８０Ｂのまわりに巻かれた第２端の第２残り部分が捨てられる。
すなわち、結果的な可撓性基板１６７、及び端子１７８Ａ、１７８Ｂに固定された終了導線１６５Ａ、１６５Ｂを有するボビン１６２は図５Ａ１に示されるように見える。図５Ａ１の結果的な組付体に示されるように、ワイヤコイル１６４の第１端１６５Ａは、ボビン１６２の中心ポスト１８０Ｂの接線方向にある第１線に沿って配向され、ワイヤコイル１６４の第２端１６５Ｂは、ボビン１６２の中心ポスト１８０Ｂの接線方向にある第２線に沿って配向される。
図１及び２は、磁石５８をドライバ組付体内に設置する従来技術の組付体方法を示す。図１及び２に示されるように、１０個の磁極片６０が固定具ブロック４０内に装填される一方、取り外し可能な柔軟スペーサ８０を使用して、磁石５８が各磁極片６０の内部壁に対して設置かつ保持される。上部及び下部磁極片６０の壁に沿って磁石の中心合わせをするべく、側方スペーサ１０も使用される。固定具ブロック４０はその後、レーザ溶接機に設置され、２つのスポット溶接部６１により各磁石が磁極片６０に対して正確に溶接される。次に、１０個の磁極片６０が除去及び裏返しにされ、磁石の固定を完全にするべく他端に同じ溶接動作が行われる。コイル及びボビンがその後、接着剤により磁極片磁石サブ組付体に締結される。
本発明の様々な側面に係る実施例において、図３Ｇ及び７に示されるように、複数の接着剤ドット１８２が磁石１５８上に配置される。複数の接着剤ドット１８２は、磁石を磁極片１６０に溶接している間、磁石１５８の磁極片１６０に対して保持を補助する。図３Ｇは磁石１５８Ａ、１５８Ｂ上に４つの接着剤ドット１８２を示し、図７は磁石１５８Ａ、１５８Ｂ上に２つの接着剤ドット１８２を示すが、適切な任意数の接着剤ドット１８２が意図される。図８は、磁石１５８Ａ、１５８Ｂ上の接着剤ドット１８２の側面プロファイルを示す。図８に示されるように、一実施例において、接着剤ドット１８２は一般に半球形状を有する。他実施例において、接着剤ドット１８２は、様々な形状及び構成をとり得る。
図５Ａ及び５Ｂに示されるように、ボビン１６２は、２つの「Ｔ」字形ポスト１８４を含む。２つの「Ｔ」字形ポスト１８４は、ボビン１６２上の前方フランジ１７１Ａから延びて磁石１５８及び磁極片１６０の位置特定及びサポートをする。「Ｔ」字形ポスト１８４は、磁石１５８の磁極片１６０への組み付けを補助する。図９は、「Ｔ」字形ポスト１８４の対向表面又は側面上の接着剤ドット接触点１８７を示す。図６Ａに示されるように、「Ｔ」ポスト１８４は第１側面１８５Ａ及び第２側面１８５Ｂを有し、磁石１５８Ａ、１５８Ｂは、「Ｔ」字形ポスト１８４の第１側面１８５Ａ及び第２側面１８５Ｂそれぞれに位置決めされる。接着剤ドット１８２は、Ｔ字形ポスト１８４の第１及び第２側面１８５Ａ、１８５Ｂと接触する。この実施例においては接着「ドット」が記載されるが、使用される弾性接着剤は、接着剤の細片又は線のような他の形状及び構成をとり得る。加えて、接着剤ドットの代わりに他のタイプの適切なポリマーも意図される。加えて、磁石１５８ではなく、「Ｔ」字形ポスト１８４第１及び第２側面１８５Ａ、１８５Ｂ又は他の適切な位置に、接着剤を配置し得ることも意図される。加えて、「Ｔ」ポストの他の形状及び構成が意図される。例えば、ポスト１８４は、直線ポスト、脚、又は平坦な狭細片として形成することができる。
接着剤ドット１８２の目的は、磁石１５８の磁極片１６０内への組み付けを補助し、バランスドアーマチャドライバ組付体１５０に全体的に改善された構造を与えることにある。磁石１５８は、磁極片１６０の上部及び下部壁に緊密に保持されるのが望ましい。磁束経路を完全にするには、性能上の理由により、磁極片１６０と磁石１５８の間の任意空気ギャップの存在を最小化又は排除することが好ましい。接着剤ドット１８２が、磁石１５８を磁極片１６０に溶接している間、磁石１５８を磁極片１６０の内部に対して緊密に保持する弾性かつばね状の構造を与える。図６Ｂに示される一実施例において、複数の溶接部１６１ＡからＤが磁石１５８Ａ、１５８Ｂと磁極片１６０の間に配置される。すなわち、一側面において、接着剤ドット１８２が、従来技術における柔軟スペーサ８０（図１及び２参照）の機能を代替してこれを行う。接着剤に加え、硬化シリコンゴムのような他の適切なポリマーを磁石に固定して、この弾性機能を与えることもできる。
図１１Ａから１１Ｋに示される本発明の一実施例によれば、組み付け中、磁石１５８は、「Ｔ」字形ポスト１８４のいずれかの側面上に位置決めされ、前方端が圧縮及び／又は「前方に傾動」され、並びに、その後磁石１５８上をスライドする際に磁極片１６０に取り込まれる。一実施例において、磁石１５８のボビン１６２及び磁極片１６０への組み付けを補助すべく、組付固定具１８６を使用することができる。一実施例において、磁石１５８のボビン１６２及び磁極片１６０への組み付けを補助すべく、組付固定具１８６を使用することができる。特に、組付固定具１８６は、磁極片１６０が付加される際に磁石１５８を保持及び操作する。
図１１Ａは、組付固定具１８６全体及びガイドフォーク１８８を示す。図１１Ｂは、ボビン１６２を受け入れる前の組付固定具１８６を示す。図１１Ｄに示されるように、ガイドフォーク１８８は、第１広大エリア１９１、遷移エリア１９２、及び狭小エリア１９３を有する。これらはすべて、ガイドフォーク１８８が内向きに動く際に、複数の磁石１５８が内向きにともに近くなるように動くことを許容する。図１１Ｂに示されるように、組付固定具１８６は、磁石１５８及び磁極片１６０がボビン１６２に組み付けられている間ボビン１６２をサポートするノッチ１９０を有する。
まず、図１１Ｃに示されるように、ボビン１６２が固定具１８６に設置される。次に、図１１Ｄに示されるように、ガイドフォーク１８８がボビン１６２を越えて動く。次に、図１１Ｅに示されるように、磁石１５８が挿入され、接着剤ドット１８２が、ガイドフォーク１８８の第１広大エリア１９１上にあるボビン「Ｔ」字形ポスト１８４上に位置特定される。図１１Ｆ及び１１Ｇは、ガイドフォーク１８８が内向きに（左側へ）、磁石１５８が遷移エリア１９２と接触する位置まで動くところを示す。磁石１５８が、ガイドフォーク１８８の狭小エリア１９３に入る際に圧縮される。このため、複数の磁石１５８はともに、磁極片１６０の配置を目的として近接する。弾性接着剤ドット１８２もまた、組み付け中に圧縮される。磁石１５８には磁極片に対する力が加えられ、磁石１５８はまた、ガイドフォーク１８８により及ぼされる力に対抗する。
図１１Ｈに示されるように、磁極片１６０は次に、磁石１５８上に設置される。この時点で、磁極片１６０は、ガイドフォーク１８８の頂部に載置され、磁石１５８上を半分のみ下りたところに位置特定される。その結果、磁石１５８の磁極片１６０内への挿入が補助される。図１１Ｉから１１Ｋに示されるように、ガイドフォーク１８８が後退し（右側に動き）、磁極片１６０が、磁石１５８上をすべて下りたところまで押される。接着剤ドット１８２は圧縮されて磁石１５８を、ボビン「Ｔ」字形ポスト１８４と磁極片壁の間にトラップする。組付体全体がその後、固定具１８６から除去される。そして、磁石１５８は後に、レーザ溶接のような任意の適切かつ周知な溶接方法を使用して磁極片１６０に溶接され得る。図６Ｂは、磁石１５８Ａ、１５８Ｂと磁極片１６０の間にある、おおよその溶接位置１６１ＡからＤを示す。すなわち、接着剤ドット１８２は双方とも、複数の磁石１５８を磁極片１６０の所定位置に固定し、後の溶接動作が行われるまで、これらを適切な位置に保持する。
一実施例において、接着剤は、完全に硬化すると、十分な圧縮性を与える１５０％の伸び率特性を有し得る。製造及び動作の一貫性を目的として、接着剤ドット１８２は、一貫した高さ（±０．０２５センチメートル（０．００１インチ））を有し、磁石１５８上に正確に位置特定されるのが好ましい。これは、適切な固定及び接着剤の制御された分与により達成することができる。接着剤ドット１８２の柔軟性は、組み付け公差を吸収する一方、磁石１５８を磁極片１６０に対して維持するのに十分な力を与える。
接着剤ドット１８２を形成するべく使用される適切な接着剤は、Ｄｙｍａｘ（登録商標）３０１３−Ｔである。これは、柔軟性エラストマー接着剤である。しかしながら、他の接着剤及び適切なポリマーも意図される。一実施例において、接着剤ドット１８２は、分与後ほぼ半球形状とされ、図１１Ａから１１Ｋに記載される組み付けプロセス中に圧縮されて「パンケーキ状」となる。
各接着剤ドットにより与えられる相対的な力は、各ドットの材料特性、圧縮量、及びサイズのような因子に基づく。図１０に示されるように、接着剤ドット１８２は、半径（Ｒ）を有する半球として成形され得る。力の量は、線形ばねのように扱うことができる。ただし、ボビンと磁石のギャップ（ｚｇａｐ）が線形的に減少するときは、体積変化が以下の式に従い指数関数的に（３乗で）変化する。図１０において、接着剤ドット１８２は、非圧縮状態で示されるが、磁石１５８及びポスト１８４の一部は、半径Ｒ未満のｚｇａｐを示す典型的な圧縮間隔にあることが示される。最適設計により、接着剤ドットサイズの適応性は、当該ギャップに強い影響を与えるシステム公差に整合される。
Figure 2013534116
接着剤ドットにより与えられる力の推定は、変位体積（ｖｃｏｍｐ）にばね因子（例えば弾性率）を乗算することにより計算することができる。正確な力は、システム挙動の複雑な性質及び不完全な「半球」に起因して容易に予測することはできないが、設計目的上、図１２に示されるグラフが、システム公差（ボビン、磁石、磁極片）の例を、異なる接着剤ドット高さの様々な影響とともに示す。
グラフは、接着剤ドットの圧縮率を、ｘ軸上のパーセンテージ（％）に対するｙ軸上の力（Ｎ）で示す。上の線（破線）は、ドットサイズ０．０１センチメートル（０．００４インチ）に対する圧縮を示し、中間の線（一点鎖線）はドットサイズ０．００８センチメートル（０．００３インチ）に対する圧縮を示し、下の線（実線）は、ドットサイズ０．００５センチメートル（０．００２インチ）に対する圧縮を示す。最小材料条件「ＬＭＣ」（ボビン及び磁石間の最大ギャップ）と最大材料条件「ＭＭＣ」（ボビン及び磁石間の最小ギャップ）の中に、機能する実現可能領域が存在する。部品がギャップを確立するＬＭＣ／ＭＭＣ範囲が、図１２に目標設計窓として示される。目標設計窓は、接着剤ドット１８２の許容可能範囲を示す。
代替実施例において、「つぶれリブ」として知られる構造をボビンに成形して複数の磁石を磁極片に配列することができる。当該リブは、ボビンのポストの長さ沿いを半分下りた、複数の磁石の外部縁の下のエリアに位置特定することができる。これはまた、磁極片が当該磁石上に設置される際に、前方において当該磁石を互いに傾動させる。磁極片が完全に設置されると、当該磁石は、つぶれリブまわりに後方に枢動して平行位置となり、当該つぶれリブにより磁極片の壁に対して押し付けられる。この実施例においては、当該磁石を磁極片に対して緊密に保持する当該磁石への圧力を維持するべく、所定タイプのばね又はゴム部品も必要とされる。
本発明の側面が、その説明的な実施例により記載されてきた。この開示全体を検討することによって、開示された本発明の範囲及び要旨の中にある多くの他実施例、修正例、及び変形例が当業者に想到される。例えば、当業者は、説明的な図面に説明されたステップを記載の順序以外でも行うことができること、及び説明された一以上のステップが本開示の側面に関してオプションとなり得ることを理解する。

Claims (20)

  1. バランスドアーマチャモータ組付体であって、
    可撓性リードを有するアーマチャと、
    一対の磁石を包含する磁極片と、
    第１切り抜き、第２切り抜き、及び中心ポストを含むボビンと、
    前記ボビンを囲む、第１端及び第２端を有するワイヤコイルと、
    前記ボビンに取り付けられる、第１端子及び第２端子を含む回路基板と、
    前記リードとパドルの間に動作可能に接続されるドライブピンと
    を含み、
    前記ワイヤコイルの第１端は、前記回路基板の第１端子に固定されて前記ボビンの第１切り抜きを貫通し、前記ワイヤコイルの第２端は、前記回路基板の第２端に固定されて前記ボビンの第２切り抜きを貫通する組付体。
  2. 前記ワイヤコイルの第１端は前記ボビンの中心ポストの接線方向にある第１線に沿って配向され、前記ワイヤコイルの第２端は前記ボビンの中心ポストの接線方向にある第２線に沿って配向される、請求項１に記載の組付体。
  3. 前記回路基板は第１及び第２ノッチを含み、前記ワイヤコイルの第１端は前記回路基板の第１ノッチに位置特定され、前記ワイヤコイルの第２端は前記回路基板の第２ノッチに位置特定される、請求項１に記載の組付体。
  4. 前記ボビンの第１切り抜き及び第２切り抜きは双方ともＬ字形である、請求項２に記載の組付体。
  5. バランスドアーマチャモータ組付体を形成する方法であって、
    前記組付体は、
    可撓性リードを有するアーマチャと、
    一対の磁石を包含する磁極片と、
    ボビンと、
    ワイヤコイルと、
    ドライブピンと、
    パドルと、
    第１及び第２端子を有する回路基板と
    を含み、
    前記方法は、
    ワイヤの第１端を前記ボビンに位置特定される中心ポストのまわりに巻くことと、
    前記ワイヤの第１端の一部を前記ボビンに位置特定される第１切り抜きに配置することと、
    前記ボビンの中心部分に前記ワイヤを巻いて前記ワイヤコイルを形成することと、
    前記ワイヤの第２端の一部を、前記ボビンに位置特定される第２切り抜きに位置特定することと、
    前記ワイヤの第２端を前記中心ポストのまわりに巻くことと、
    前記ワイヤの第１端を前記第１端子に及び前記ワイヤの第２端を前記第２端子に固着することと
    を含む方法。
  6. 前記ワイヤの第１端を前記第１端子と前記中心ポストの間で切断することと、
    前記中心ポストのまわりに巻かれる前記第１端の第１残り部分を捨てることと
    をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  7. 前記ワイヤの第２端を前記第２端子と前記中心ポストの間で切断することと、
    前記中心ポストのまわりに巻かれる前記第２端の第２残り部分を捨てることと
    をさらに含む、請求項５に記載の方法。
  8. 前記ワイヤの第１及び第２端は、熱圧縮又ははんだ付けプロセスによって前記第１及び第２端子に取り付けられる、請求項４に記載の方法。
  9. バランスドアーマチャモータ組付体であって、
    可撓性リードを有するアーマチャと、
    第１磁石及び第２磁石を収容する磁極片と、
    少なくとも一つのポストが延びるボビンと、
    前記ボビンを囲むワイヤコイルと、
    前記ボビンに取り付けられる回路基板と、
    前記リード及びパドルに動作可能に接続されるドライブピンと、
    前記第１磁石と前記ポストの間に及び前記第２磁石と前記ポストの間に介在され、前記第１及び第２磁石に力を加えて前記磁極片に接触するように強制する被圧縮ポリマー材料と
    を含む組付体。
  10. 前記ポリマー材料は、前記第１磁石及び前記第２磁石それぞれに固定される少なくとも一つの接着剤ドットを含む、請求項９に記載の組付体。
  11. 前記ポリマー材料は、前記第１磁石及び前記第２磁石それぞれに位置特定される複数の接着剤ドットを含む、請求項１０に記載の組付体。
  12. 前記少なくとも一つのポストは一対のＴ字形ポストを含み、
    前記第１磁石上の前記少なくとも一つの接着剤ドットは、前記Ｔ字形ポストの第１側面上に載置される、請求項１０に記載の組付体。
  13. 前記第２磁石上の前記少なくとも一つの接着剤ドットは、前記Ｔ字形ポストの第２側面上に載置される、請求項１２に記載の組付体。
  14. 前記第１磁石及び前記第２磁石はさらに、前記磁極片に溶接される、請求項９に記載の組付体。
  15. バランスドアーマチャモータ組付体を形成する方法であって、
    前記組付体は、
    可撓性リードを有するアーマチャと、
    第１磁石及び第２磁石を包含する磁極片と、
    ボビンと、
    ワイヤコイルと、
    ドライブピンと、
    パドルと、
    回路基板と
    を含み、
    前記方法は、
    ポリマー材料を第１磁石及び第２磁石に配置することと、
    前記第１磁石及び前記第２磁石を、前記ボビンから延びる少なくとも一つのポストに前記ポリマー材料が接触するように位置決めすることと、
    前記磁極片を前記第１磁石及び第２磁石の上に配置して前記ポリマー材料を圧縮し、前記第１磁石及び第２磁石に力を加え前記磁極片に接触するようにポリマー材料に強制することと、
    前記第１磁石及び第２磁石を前記磁極片に固定することと
    を含む方法。
  16. 前記ポリマー材料は接着剤を含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記接着剤は、前記第１磁石及び前記第２磁石それぞれにある複数の接着剤ドットを含む、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ポリマー材料を圧縮するステップは、前記磁石を互いに内向きに動かすことを含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記固定するステップは、前記第１及び第２磁石を前記磁極片に溶接することを含む、請求項１６に記載の方法。
  20. 前記少なくとも一つのポストは、前記ボビンから延びる一対のＴ字形ポストを含む、請求項１５に記載の方法。
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