JP2019209315A - 加振器 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気回路の大きさに比較して加振器全体が大きくならず、小型であっても大きな振動が得られて、動作が安定する加振器を提供する。【解決手段】 加振器は、内部空間を規定するフレームと、内部空間においてコイルが巻回されたボビンがフレームに固定されるボイスコイルと、コイルの軸線方向に沿って内部空間に配置されフレームに両端が支持される軸部材と、軸部材に対して摺動可能に配置されて、かつ、コイルがその磁気空隙に配置される磁気回路と、内部空間において軸線方向に沿った磁気回路の一端側とフレームの一端側との間に配置される圧縮コイルバネと、を備え、圧縮コイルバネが、山部および谷部を交互に等間隔に有する板状鋼線を軸部材の周方向に螺旋状に多重に巻回し、かつ、軸線方向において山部と谷部とが接触するように構成されているコイルドウェーブスプリングである。【選択図】 図２

Description

本発明は、電気音声信号を振動に変換して、被取付部材に取り付けられて被取付部材を振動させて振動を伝える、または、音波を放射させる加振器に関して、特に、小型であっても大きな振動が得られて、動作が安定する加振器に関する。

加振器は、被取付部材に取り付けられて被取付部材を振動させて、振動を伝え、音波を放射させる。動電型の加振器は、電気音声信号を振動に変換するのに、ボイスコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路を備える。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。

上記の様な動電型の加振器では、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る。ダンパーは、サスペンションと呼ばれる場合がある。フレームは、ケース又はカプラ、と呼ばれる場合がある。

例えば、従来には、音響放射のための慣性式励振器であって、マグネット組立体と、音響放射体の表面に取付けられ、前記マグネット組立体に対して相対的に動くようになっているカプラと、前記カプラに取付けられたボイスコイル組立体と、前記カプラと前記マグネット組立体とに取付けられ、前記ボイスコイルの近くで、前記カプラに対して前記マグネット組立体を支持するためのサスペンションと、を有し、前記サスペンションが、前記マグネット組立体の重心を通る単一平面内に実質的に配置された片持ち梁状の平坦なアーム型部材であり、それによって前記サスペンションに作用するモーメントを低減するようになっていることを特徴とする慣性式励振器がある（特許文献１）

加振器のダンパー又はサスペンションは、ボイスコイル／磁気回路の中心保持を図り、動電型の加振器では、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ずに、発生する機械的な振動を大きくするのにあたり、磁気回路の口径よりも比較的に外形寸法の大きいものが用いられる。その結果、磁気回路の大きさに比較して加振器全体が大きくなり易いという問題がある。一方で、大きさが小さい加振器は、相対的に磁気回路が小さくなって結果的に振動が小さくなり易いという問題がある。さらに、加振器のダンパー又はサスペンションにおいて、特に蝶ダンパーと呼ばれる片持ち梁状の平坦なアーム型部材は、振動方向の変位量が大きくなればなるほど強度的に負荷が大きく、また、振動方向と直交する方向に対しても強度的な脆弱性があり、破断しやすいという問題がある。

そこで、磁気回路が振動する方向と直交する方向に対して拘束する軸および軸受を設ける加振器が従来から存在する。例えば、磁気回路と、この磁気回路のエアギヤツプ中に位置する駆動コイルと、この駆動コイルが巻かれていて前記駆動コイルの動きをアウタケースに伝えるコイルボビンと、前記磁気回路をアウタケースに支持するダンパーとを備える電気機械振動変換装置において、磁気回路の中心位置に音軸方向に沿って形成された案内孔と、この案内孔に嵌装されていて、端部がアウタケースに連結されている連結部材とを備え、駆動コイルに発生する駆動力を音軸方向にのみ伝達できるように構成したことを特徴とする電気機械振動変換装置がある（特許文献２）。

また、従来には、円筒状のフレームの一側端に円筒状の駆動コイルを固定し、該駆動コイルと空隙を介して磁気的に係合する磁性材料からなるカップ状ヨークと円柱状永久磁石とで形成された駆動子を前記フレームの両側端に設けた一対のコイルばねによって前記駆動子が軸方向に振動するように配設したことを特徴とする軸方向駆動の振動体がある（特許文献３）。また、振動型アクチュエータにおいて、コイルスプリングに代えてウェイブスプリングを用いるものがある（特許文献４）。ただし、振動を発生させる加振器では、コイルスプリングに代えてウェイブスプリングを用いるようなものは、従来に無い。

特許第４０８０８７０号公報 実開昭６３−１５８０９３号公報 特開２００３−２２０３６３号公報 特開２００５−１４３２７７号公報

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、加振器に関し、磁気回路の大きさに比較して加振器全体が大きくならず、小型であっても大きな振動が得られて、動作が安定する加振器を提供することにある。

本発明の加振器は、内部空間を規定するフレームと、内部空間においてコイルが巻回されたボビンがフレームに固定されるボイスコイルと、コイルの軸線方向に沿って内部空間に配置されフレームに両端が支持される軸部材と、軸部材に対して摺動可能に配置されて、かつ、コイルがその磁気空隙に配置される磁気回路と、内部空間において軸線方向に沿った磁気回路の一端側とフレームの一端側との間に配置される圧縮コイルバネと、を備え、圧縮コイルバネが、山部および谷部を交互に等間隔に有する板状鋼線を軸部材の周方向に螺旋状に多重に巻回し、かつ、軸線方向において山部と谷部とが接触するように構成されているコイルドウェーブスプリングである。

好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路の他端側とフレームの他端側との間に配置される他のコイルドウェーブスプリングをさらに備える。

また、好ましくは、本発明の加振器は、コイルドウェーブスプリングが、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で取り付けられている。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路が、軸部材に対して摺動する軸受を有する。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路が、軸部材が貫通する貫通孔を有するヨークと、軸部材が貫通する貫通孔を有してヨークに取り付けられるマグネットと、軸部材が貫通する貫通孔を有してマグネットに取り付けられてヨークとの間に磁気空隙を形成するプレートと、を有する。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路のヨークが、軸線方向における磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ２を有し、かつ、軸線方向と直交する周方向の外側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、コイルドウェーブスプリングがフランジ部に固定される。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路のヨークが、軸線方向における磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ３を有し、かつ、軸線方向と直交する周方向の内側であって貫通孔の内側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、コイルドウェーブスプリングがフランジ部に固定される。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路のヨークが、外径を規定する外径側面に軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝を有し、溝に嵌合する止め輪部材をさらに備え、コイルドウェーブスプリングがヨークの溝に嵌合して固定される止め輪部材に固定される。

また、好ましくは、本発明の加振器は、磁気回路のヨークが、外径を規定する外径側面に軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝を有し、コイルドウェーブスプリングが、内径方向へ突出するように形成された止め輪部を有し、止め輪部がヨークの溝に嵌合して固定される。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明の加振器は、内部空間を規定するフレームと、内部空間においてコイルが巻回されたボビンがフレームに固定されるボイスコイルと、コイルの軸線方向に沿って内部空間に配置されフレームに両端が支持される軸部材と、軸部材に対して摺動可能に配置されて、かつ、コイルがその磁気空隙に配置される磁気回路と、内部空間において軸線方向に沿った磁気回路の一端側とフレームの一端側との間に配置される圧縮コイルバネと、を備える。

したがって、この加振器は、フレームに両端が支持される軸部材を備えるので、振動する磁気回路を軸部材に対して摺動可能に中心保持することができ、動作が安定する。また、磁気回路は、軸部材に対して摺動する軸受を有し、軸部材が貫通する貫通孔を有するヨークと、軸部材が貫通する貫通孔を有してヨークに取り付けられるマグネットと、軸部材が貫通する貫通孔を有してマグネットに取り付けられてヨークとの間に磁気空隙を形成するプレートと、を有するように構成するのが好ましい。

ここで、本発明の加振器の圧縮コイルバネは、山部および谷部を交互に等間隔に有する板状鋼線を軸部材の周方向に螺旋状に多重に巻回し、かつ、軸線方向において山部と谷部とが接触するように構成されているコイルドウェーブスプリングである。加振器は、磁気回路の他端側とフレームの他端側との間に配置される他のコイルドウェーブスプリングをさらに備えるのが好ましく、また、コイルドウェーブスプリングは、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で取り付けられているのが好ましい。コイルドウェーブスプリングは、通常のコイルばねでは塑性変形してしまうような大きな力が圧縮する方向に加わる場合にも、板状鋼線同士が密着して変位を止める変位の制限機能を発揮する。したがって、磁気回路が大きく変位するような場合にも、動作を安定させることができる。

加振器の磁気回路のヨークは、軸線方向における磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ２を有し、かつ、軸線方向と直交する周方向の外側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、コイルドウェーブスプリングがフランジ部に固定されるようにすればよい。コイルドウェーブスプリングの内側に磁気回路が収まるようになるので、加振器の軸線方向における厚み寸法を小さく抑えて、振動する磁気回路の大きさに比較して形状が小型であり、大きな振動が得られる加振器を構成することができる。

また、加振器の磁気回路のヨークは、軸線方向における磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ３を有し、かつ、軸線方向と直交する周方向の内側であって貫通孔の内側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、コイルドウェーブスプリングが内周側のフランジ部に固定されるようにしてもよい。コイルドウェーブスプリングが磁気回路の貫通孔の内側に収まるようになるので、加振器の軸線方向における厚み寸法を小さく抑えて、振動する磁気回路の大きさに比較して形状が小型であり、大きな振動が得られる加振器を構成することができる。

また、加振器の磁気回路のヨークは、外径を規定する外径側面に軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝を有し、溝に嵌合する止め輪部材をさらに備え、コイルドウェーブスプリングがヨークの溝に嵌合して固定される止め輪部材に固定されるようにしてもよい。ヨークの溝に嵌合して固定される止め輪部材は、コイルドウェーブスプリングの内径方向へ突出するように形成された止め輪部に代えることもできる。磁気回路のヨークに周方向の外側に突出するフランジ部を設ける場合よりも、加振器の製造が容易になり、低コストにすることができる。

本発明の加振器は、磁気回路の大きさに比較して加振器全体が大きくならない加振器を構成して、小型であっても大きな振動が得られて、動作が安定する加振器を実現することができる。

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図である。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態による加振器の内部構造について説明する図である。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態による加振器のコイルドウェーブスプリングについて説明する図である。（実施例１） 本発明の他の好ましい実施形態による加振器について説明する図である。（実施例２） 本発明の他の好ましい実施形態による加振器について説明する図である。（実施例３） 本発明の他の好ましい実施形態による加振器の内部構造について説明する図である。（実施例３） 本発明の他の好ましい実施形態による加振器の内部構造について説明する図である。（実施例４） 本発明の他の好ましい実施形態による加振器の内部構造について説明する図である。（実施例５）

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。

図１および図２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。具体的には、図１は、被取付対象の部材である平板２に取り付けられた加振器１の斜視図である。また、図２は、加振器１の図１におけるＡ−Ｏ−Ａ’断面における内部構造を示す断面図である。なお、本発明の説明に不要な一部の構成については、図示及び説明を省略する。もちろん、加振器１の形態は、本実施例の場合に限定されない。

本実施例の加振器１は、全体形状を定めるフレーム３およびフランジ部材６を備え、略円筒形状の内部空間内に内磁型の磁気回路１０を備える動電型の加振器である。加振器１は、平板２に取り付けられて平板２を振動させて、さらに音波を放射させることもできる。音声信号電流がそのターミナル４に入力される加振器１は、図示する中心点Ｏを通過するＺ軸方向に沿って交流的に変化する駆動力を発生させて、平板２を振動させる。加振器１は、フレーム３の底面側が平板２に取り付けられる。例えば、樹脂のような非磁性の部材で形成されるフレーム３では、平板２に設けられる（図示しない）ネジ孔に（図示しない）ネジによりネジ留めされる。

フレーム３は、樹脂材料または非磁性の金属材料で形成される凹状の部材であり、その開口部分にフランジ部材６がネジ留めされる構造になっている。フランジ部材６は、同様に樹脂材料または金属材料で形成されて、フレーム３とともに加振器１のフレームを構成する。比較的に小型の加振器１は、中心軸Ｚを通過するＡ−’Ａ寸法が約４２．０ｍｍ、その全高が約２３．０ｍｍである。

また、フレーム３およびフランジ部材６は、後述する軸部材７をフレームの内部空間に配置し、Ｚ軸方向に沿ってその両端を支持する。軸部材７は、非磁性の金属材料で形成される軸状の部材である。例えば、軸部材７は、直径約３．０ｍｍの丸棒のステンレス鋼である。本実施例のように、軸部材７は、フレームに対して動かないように接着剤などを併用して固定してもよい。

内磁型の磁気回路１０は、ヨーク１２と、磁石であるマグネット１３と、プレート１４とから構成されている。加振器１の磁気回路１０は、入力される電気音声信号を振動に変換するのに、ボイスコイル５が配置される磁気空隙１１を有する。円環状の磁気空隙１１は、円盤状のプレート１４の外周端面と、凹状のヨーク１２の内周端面との間に規定されて、マグネット１３からの磁力により、強い直流磁界が発生する。

磁気回路１０は、軸部材７に対して摺動する軸受１６を有する。ヨーク１２と、グネット１３と、プレート１４とは、それぞれ軸部材７が貫通する貫通孔を有している。本実施例の場合には、ヨーク１２に設けられる貫通孔に軸受１６が固定されている。軸受１６は、略円筒形状の基体の中央に貫通孔が設けられて、軸部材７が摺動するように貫通する。

例えば、軸受１６は、粉末冶金法により製造された多孔質の金属体に潤滑油を含浸させた焼結含油軸受である。焼結含油軸受は、軸受内部から摺動面に油がしみ出して潤滑油膜を形成するので、軸部材７に対して滑らかに摺動することができる。一方で、軸部材７および軸受１６は、Ｚ軸方向以外の方向には、ほぼ遊び無く動きを拘束する。したがって、磁気回路１０は、軸部材７および軸受１６により中心保持されて、Ｚ軸方向にのみ振動可能になる。

本実施例の場合には、内磁型の磁気回路１０の形状寸法は、ヨーク１２の形状寸法に支配されており、その最大厚み寸法Ｄ１は実質的にヨーク１２の全高寸法であって、約１０．５ｍｍである。ヨーク１２には、Ｚ軸線方向と直交する周方向の外側に一部が突出するようなフランジ部１５が形成されている。フランジ部１５の厚み寸法Ｄ２は約１．６ｍｍであり、上記の厚み寸法Ｄ１よりも小さい値となる。外側に突出するフランジ部１５には、後述するコイルドウェーブスプリング８および９が固定される。

ボイスコイル５は、磁気回路１０の磁気空隙１１に配置されるコイル５ａと、コイル５ａが一端側にＺ軸方向に巻回されるボビン５ｂを含む。ボイスコイル５のボビン５ｂの他端側は、フレーム３の底面側に取り付けられる。なお、フレーム３には、ボイスコイル５のコイル５ａから引き出される（図示しない）コイル線が接続するターミナル４が設けられて、音声信号電流が入力される。

加振器１は、磁気回路１０とフレーム（フレーム３およびフランジ部材６）とを弾性を有して振動可能に連結するコイルドウェーブスプリング８および９を備える。コイルドウェーブスプリング８は、図示する磁気回路１０の上側であって、フランジ部材６の側に配置される。また、コイルドウェーブスプリング９は、図示する磁気回路１０の下側であって、フレーム３の側に配置される。本実施例の加振器１では、フレーム３およびボイスコイル５が平板２に対して動かないように固定されるので、磁気回路１０の磁気空隙１１に配置されるコイル５ａで発生する駆動力は、相対的に磁気回路１０を変位させるように振動させる。

つまり、軸部材７および軸受１６により中心保持されてＺ方向に摺動可能にされた磁気回路１０は、コイルドウェーブスプリング８および９がフレームに対して弾性的に支持・連結するので、磁気回路１０はＺ方向に振動可能になる。磁気回路１０は、磁性材であるヨーク１２およびプレート１４と、磁石であるマグネット１３と、から構成されているので、比較的に重量が重くなる。したがって、磁気回路１０が振動するのにつれて、駆動力に対する反作用の力が作用して、平板２が振動する。

図３は、コイルドウェーブスプリング８および９を説明する図である。本実施例の加振器１では、コイルドウェーブスプリング８および９は、同一のものを共通に使用しているので、以下ではコイルドウェーブスプリング８の構成について説明する。

コイルドウェーブスプリング８は、厚さ０．４ｍｍ、幅１．６５ｍｍのバネ用ステンレス鋼を材料とする板状鋼線を、図示するＺ軸方向に直径約３４．４ｍｍの螺旋状に多重に８周余り巻回した圧縮コイルバネである。コイルドウェーブスプリング８は、磁気回路１０に連結する第１固定部８ａと、フレームを構成するフランジ部材６に連結する第２固定部８ｂと、を有している。巻回しの始端側または終端側に対応する止め輪部分としての第１固定部８ａおよび第２固定部８ｂは、起伏が設けられない板状鋼線が、約１周よりも短い範囲で巻回されて構成される。

また、コイルドウェーブスプリング８には、第１固定部８ａと第２固定部８ｂとの間に、弾性変形可能な弾性変形部８ｃが形成される。弾性変形部８ｃでは、山部８ｄおよび谷部８ｅが交互に等間隔に有するように板状鋼線が整形されている。加えて、螺旋状に多重に巻回されている弾性変形部８ｃでは、Ｚ軸線方向において山部８ｄと谷部８ｅとが接触するように構成されている。

山部８ｄ並びに谷部８ｅは、板状鋼線が直線的に巻回される通常の圧縮コイルバネの場合には、それぞれ板状鋼線には形成されない起伏の部分である。本実施例の場合には、起伏の高さは約０．５７ｍｍであり、Ｚ軸の一方方向への隆起を山部８ｄとする場合に、他方方向へ沈むようになる部分を谷部８ｅとする。したがって、コイルドウェーブスプリング８の山部８ｄ並びに谷部８ｅは、見る方向により逆になる場合がある。

コイルドウェーブスプリング８の山部８ｄ並びに谷部８ｅは、螺旋状に巻回されている約１周の間に交互に等間隔に出現する。そして、Ｚ軸線方向において山部８ｄと谷部８ｅとが接触するように、構成されている。本実施例の場合には、例えば谷部８ｅから始まるある１周部分を見ると、約１周の間に３組の山部８ｄ並びに谷部８ｅが出現して、最初の谷部８ｅと接触する次の山部８ｄが最後に出現する。

コイルドウェーブスプリング８は、荷重・力がかからない自然長１３．０ｍｍの状態において、山部８ｄ並びに谷部８ｅが接触するように構成されている。コイルドウェーブスプリング８は、圧縮方向に荷重・力が加わる場合には、山部８ｄ並びに谷部８ｅが常に接触することになる。また、コイルドウェーブスプリング８は、自然長よりも長くなる伸長方向に荷重・力が加わる場合には、山部８ｄ並びに谷部８ｅが接触せずに離れるように構成されている。

したがって、コイルドウェーブスプリング８の弾性変形部８ｃは、圧縮方向に大きな力が加わって圧縮する場合にも、より大きな力に対応することができ、その結果、閾値を超えて塑性変形する、または、それを超えて破断する、といった不具合を避けることができる。弾性変形部８ｃの山部８ｄ並びに谷部８ｅが接触するという振幅制限機能を有しているので、板状鋼線同士が密着して変位を止めるからである。また、現実的な材料・形状・寸法でコイルドウェーブスプリング８を構成すれば、通常のコイルばねでは閾値を超えて塑性変形してしまうような強い圧縮力が加わるような場合にも、山部８ｄ並びに谷部８ｅが接触するので、山部８ｄ並びに谷部８ｅの変形によりばねとして正常に機能する。

本実施例の加振器１は、上下に配置された２つのコイルドウェーブスプリング８および９の第１固定部により磁気回路１０を挟み込んでいる。２つのコイルドウェーブスプリング８および９のそれぞれの他方側である第２固定部は、フレームに固定されている。２つのコイルドウェーブスプリング８および９は、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で、常に伸張する際の復元力が発揮されるように取り付けられている。したがって、磁気回路１０の磁気空隙１１に配置されるコイル５ａで発生する駆動力は、磁気回路１０とフレームとを相対的に振動させることができる。

コイルドウェーブスプリング８および９の弾性変形部８ｃは、上記の山部８ｄ並びに谷部８ｅのような構成に限られない。弾性連結部材１０は、それぞれＺ軸方向に対して伸縮する弾性変形部８ｃの山部８ｄ並びに谷部８ｅの構成を変えることで、弾性変形部８ｃのバネ定数：固さ／柔らかさ／スティフネス／コンプライアンスを調整することができる。例えば、山部８ｄ並びに谷部８ｅの起伏の高さおよび長さ、組の数などを変更すると、弾性変形部８ｃのバネ定数が変化する。コイルドウェーブスプリング８および９は、その弾性変形部８ｃを、剛性を有する板状鋼線で形成しているので、加振器１の共振周波数ｆ０における共振周波数Ｑの値を適度に低く抑えることができる利点がある。

また、コイルドウェーブスプリング８および９は、基本的には鋼線を螺旋状に多重に巻回した圧縮コイルバネであるので、第１固定部８ａと、第２固定部８ｂと、弾性変形部８ｃとが、それぞれ略同寸法の外形寸法を有するように形成されている。その結果、コイルドウェーブスプリング８および９は、その全体が略円筒形状になり、その内部側に空間が形成されるので、その空間の内側に磁気回路１０および軸７をほぼ収容することができる。

具体的には、コイルドウェーブスプリング８および９は、それぞれの一端側がフレームを構成するフランジ部材６またはフレーム３に固定され、それぞれの他端側が磁気回路１０を構成するヨーク１２のフランジ部１５に固定されている。フランジ部１５は、ヨーク１２の外側に厚み寸法Ｄ２だけ突出する部分であるので、厚み寸法Ｄ２よりも大きな寸法である最大厚み寸法Ｄ１を有する磁気回路１０は、コイルドウェーブスプリング８および９の内側にほぼ収まるようになる。

もし、仮にコイルドウェーブスプリング８および９の一端側を、最大厚み寸法Ｄ１を有する磁気回路１０の最上端と最下端に固定するような場合には、加振器１のＺ軸線方向における厚み寸法は、コイルドウェーブスプリング８および９の２つ分の自然長と磁気回路１０の最大厚み寸法Ｄ１とを加算した和の寸法に相当するような大きな寸法になる。ただし、コイルドウェーブスプリング８および９は、圧縮コイルスプリングのほぼ半分の高さで同等の荷重を発生することができるので、加振器１を従来の圧縮コイルスプリングを用いる場合よりも、小型の構成することができる。

もし、例えば従来技術のように、ダンパー又はサスペンションのように略平板状の部材をコイルドウェーブスプリング８および９に代えて備え、第１固定部を規定する外径寸法よりも遙かに小さい内径寸法の第２固定部を有するような形状にする加振器であれば、外径寸法が同じであれば内側に収める磁気回路１０の大きさが相対的に小さくなってしまう。そのような場合には、磁気回路１０が小さくなることにより、発生する駆動力が小さくなり、さらに、磁気回路１０の重量が軽くなり、平板２に対して発生させる振動が小さくなり易い。

ただし、上記の通りに、コイルドウェーブスプリング８および９は、磁気回路１０を構成するヨーク１２のフランジ部１５に固定されているので、本実施例の加振器１では、Ｚ軸線方向における厚み寸法を、振動する磁気回路１０の厚み寸法に対して小さく抑えることができる。言い換えると、本実施例の加振器１では、コイルドウェーブスプリング８および９の内側に収める磁気回路１０の大きさを加振器１の全体の大きさに比較して従来よりも相対的に大きくすることができる。その結果、振動する磁気回路１０の大きさに比較してフレームの形状が小型であり、大きな振動が得られる加振器１を構成することができる。

その一方で、コイルドウェーブスプリング８および９は、弾性変形部８ｃが内径方向または外径方向への突出がない形状であり、その内側に磁気回路１０および軸部材７をほぼ収容するように構成されているので、２つのコイルドウェーブスプリング８および９が加振器１の全体の大きさを定めるようになる。したがって、加振器１では、コイルドウェーブスプリング８および９の内側に収める磁気回路１０の大きさを加振器１全体の大きさに比較して従来よりも相対的に大きくすることができる。その結果、小型であっても大きな振動が得られ、動作が安定する加振器１を実現できる。

上記のコイルドウェーブスプリング８および９は、単にウエイブスプリングと呼ばれる場合がある。また、コイルドウェーブスプリング８および９は、止め輪部分を含むものでも、含まないものあってもよい。

本実施例の加振器１は、上記の様にコイルドウェーブスプリング８および９を用いることで小型化が可能である。その結果、加振器１を製造する工程のコストが低減し、品質が安定する利点がある。磁気回路１０は、ボイスコイル５に信号電流が流れると、発生する熱により磁気回路１０が温度上昇するので、磁気回路１０をその内側に収めるコイルドウェーブスプリング８および９は、磁気回路１０が蓄える熱を放射する機能を発揮する。

一方で、もし、仮に従来技術の鋼線を螺旋状に多重に巻回した圧縮コイルバネを、コイルドウェーブスプリング８および９に代えて用いると、強い圧縮力が加わるような場合に通常のコイルばねでは閾値を超えて塑性変形してしまい、壊れる恐れがある。その場合には、圧縮コイルバネを強い圧縮力に耐えられるように、材料および寸法を大型化して対応する必要があり、その結果、圧縮コイルバネを含む加振器全体が大型化してしまう恐れがある。

なお、本実施例の加振器１は、上記の様にコイルドウェーブスプリング８および９を用いているが、いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備えるようにしてもよい。コイルドウェーブスプリング８または９は、いずれか一方だけでも圧縮／伸張するコイルバネとして動作するからである。いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備える加振器は、さらに小型化を図れる利点がある。

また、本実施例の加振器１では、振動方向であるＺ軸方向の端部側に磁気回路１０が振動可能なように、フレームに両端が支持される軸部材７を備え、さらに磁気回路１０が軸部材７に対して摺動する軸受１６を有している。ただし、磁気回路１０は、軸部材７に対して摺動することができる構成を有していれば、必ずしも軸受１６を備えていなくてもよい。軸部材７に対する磁気回路１０のＺ軸線方向と直交する周方向への動きを、磁気空隙１１でのボイスコイル５のコイル５ａが磁気回路１０に接触しないように規制することができるのであれば、磁気回路１０は軸受１６を備えなくても軸部材７が貫通する貫通孔を有していればよい。

また、本実施例の加振器１では、軸部材７の両端はフレーム３およびフランジ部材６に固定されて支持されているが、フレームに対する軸部材７の支持は、軸部材７がフレームに対して摺動可能なように構成されていてもよい。例えば、フレーム３およびフランジ部材６に、軸部材７を摺動可能に支持する軸受を設けてもよい。その場合には、軸部材７が磁気回路１０に固定されるように構成されるのが好ましい。

図４は、本発明の他の好ましい実施形態による加振器１ａについて説明する図である。具体的には、図４は、加振器１ａの図２と同様のＡ−Ｏ−Ａ’断面における内部構造を示す断面図である。なお、上記実施例の場合と同様に、本発明の説明に不要な一部の構成については、同一の符号を付けて図示及び説明を省略する。もちろん、加振器１ａの形態は、本実施例の場合に限定されない。

本実施例の加振器１ａは、全体の形状が略円筒形状であって、先の実施例の場合に比較して大型のボイスコイル５並びに外磁型の磁気回路１０ａを備える動電型の加振器である。そこで、加振器１ａは、磁気回路１０の外周側に設けるフランジ部１５にコイルドウェーブスプリング８または９を固定するのではなく、磁気回路１０ａの内周側にフランジ部１７を設けて、ここにコイルドウェーブスプリング１８または１９を固定している。加振器１ａは、（図示しない）平板２に取り付けられて平板２を振動させて音波を放射させる。音声信号電流が入力される加振器１ａは、図示する中心点Ｏを通過するＺ軸方向に沿って交流的に変化する駆動力を発生させて、平板２を振動させるのは、先の実施例と同様である。

外磁型の磁気回路１０ａは、ヨークに相当するポール１２と、磁石であるマグネット１３と、プレート１４とから構成されている。加振器１ａの磁気回路１０ａは、入力される電気音声信号を振動に変換するのに、ボイスコイル５が配置される磁気空隙１１を有する。円環状の磁気空隙１１は、ポール１２の凸状の先端部の外周端面と、円環状のプレート１４の内周端面との間に規定されて、マグネット１３からの磁力により、強い直流磁界が発生する。ポール１２のセンターポールには、Ｚ軸が通過する貫通孔が設けられているので、この貫通孔に軸受１６が固定されている。軸受１６は、略円筒形状の基体の中央に貫通孔が設けられて、軸部材７が摺動するように貫通する。

本実施例の場合には、外磁型の磁気回路１０の形状寸法は、ポール１２の形状寸法に支配されており、その最大厚み寸法Ｄ１は実質的にポール１２の全高寸法である。ポール１２には、Ｚ軸線方向と直交する周方向の内側に一部が突出するようなフランジ部１７が形成されて、その中央に貫通孔が形成されている。フランジ部１７の厚み寸法Ｄ３は、上記の厚み寸法Ｄ１よりも小さい値となる。内側に突出するフランジ部１７には、コイルドウェーブスプリング１８および１９が固定される。

加振器１ａは、磁気回路１０ａとフレーム（フレーム３およびフランジ部材６）とを相対的に振動可能に、磁気回路１０ａの内周側のフランジ部１７で連結するコイルドウェーブスプリング１８および１９を備える。コイルドウェーブスプリング１８および１９は、具体的な形状寸法は異なるものの、基本的には先の実施例のコイルドウェーブスプリング８または９と同様の材料ならび構成を有する。コイルドウェーブスプリング１８および１９は、同一のものを共通に使用している。

本実施例の加振器１ａでは、ボイスコイル５およびフレーム３が平板２に対して動かないように固定されるので、磁気回路１０ａの磁気空隙１１に配置されるコイル５ａで発生する駆動力は、相対的に磁気回路１０ａを変位させるように振動させる。軸部材７とコイルドウェーブスプリング１８および１９が磁気回路１０ａとフレームとを相対的に振動可能に連結するので、磁気回路１０ａは振動可能になる。磁気回路１０ａは、磁性材であるポール１２およびプレート１４と、磁石であるマグネット１３と、から構成されているので、比較的に重量が重くなる。したがって、磁気回路１０ａが振動するのにつれて、駆動力に対する反作用の力が作用して、平板２が振動する。

また、コイルドウェーブスプリング１８または１９には、先の実施例と同様に、第１固定部と第２固定部との間に、弾性変形可能な弾性変形部が形成される。弾性変形部では、山部および谷部が交互に等間隔に有するように板状鋼線が整形されている。加えて、螺旋状に多重に巻回されている弾性変形部では、Ｚ軸線方向において山部と谷部とが接触するように構成されている。コイルドウェーブスプリングの山部並びに谷部は、螺旋状に巻回されている約１周の間に交互に等間隔に出現する。

したがって、コイルドウェーブスプリング１８または１９の弾性変形部は、圧縮方向に大きな力が加わって圧縮する場合にも、より大きな力に対応することができ、その結果、閾値を超えて塑性変形する、または、それを超えて破断する、といった不具合を避けることができる。本実施例の加振器１ａは、上下に配置された２つのコイルドウェーブスプリング１８および１９により磁気回路１０ａを挟み込んでいる。２つのコイルドウェーブスプリング１８および１９のそれぞれの他方側は、フレームに固定されている。２つのコイルドウェーブスプリング１８および１９は、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で、常に伸張する際の復元力が発揮されるように取り付けられている。したがって、磁気回路１０ａの磁気空隙１１に配置されるコイル５ａで発生する駆動力は、磁気回路１０ａとフレームとを相対的に振動させることができる。

具体的には、コイルドウェーブスプリング１８および１９は、それぞれの一端側がフレームを構成するフランジ部材６またはフレーム３に固定され、それぞれの他端側が磁気回路１０ａを構成するヨーク１２の内周側のフランジ部１７に固定されている。フランジ部１７は、ヨーク１２の内周側に厚み寸法Ｄ３だけ突出する部分であるので、厚み寸法Ｄ３よりも大きな寸法である最大厚み寸法Ｄ１を有する磁気回路１０ａは、コイルドウェーブスプリング１８および１９の一部を収めて、加振器１ａのＺ軸線方向における厚み寸法を抑えて小型化を図ることができる。

なお、本実施例の加振器１ａは、上記の様にコイルドウェーブスプリング１８および１９を用いているが、いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備えるようにしてもよい。いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備える加振器は、さらに小型化を図れる利点がある。

図５および図６は、本発明の他の好ましい実施形態による加振器１ｂについて説明する図である。具体的には、図５は、図２と同様の加振器のＡ−Ｏ−Ａ’断面における内部構造を示す断面図であり、図６はフレームの内側に配置される軸部材７と、コイルドウェーブスプリング８および９と、磁気回路１０ｂのみの展開斜視図である。なお、上記実施例の場合と同様に、本発明の説明に不要な一部の構成については、同一の符号を付けて図示及び説明を省略する。もちろん、加振器１ｂの形態は、本実施例の場合に限定されない。

本実施例の加振器１ｂは、全体の形状が略円筒形状であって、先の実施例の加振器１と同様に内磁型の磁気回路１０ｂを備える動電型の加振器である。ただし、加振器１ｂは、磁気回路１０ｂの構成並びにコイルドウェーブスプリング８および９の固定の構造が先の実施例と相違する。磁気回路１０の外周側に設けるフランジ部１５にコイルドウェーブスプリング８または９を固定するのではなく、磁気回路１０ｂでは外径を規定する外径側面に軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝２０を設けて、その溝２０に嵌合して固定される止め輪部材２１にコイルドウェーブスプリング８または９を固定している。

具体的には、内磁型の磁気回路１０ｂでは、ヨーク１２に軸線方向における磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ２を有し、かつ、軸線方向と直交する周方向の外側に突出するように形成されるフランジ部を形成しておらず、その代わりに切削加工などにより形成するのが容易な溝２０を外径側面に設けている。溝２０の幅及び深さは、嵌合して固定される止め輪部材２１に応じて設定することができる。先の実施例のようにヨーク１２に周方向の外側に突出するフランジ部１５を設ける場合よりも、ヨーク１２の製造が容易になり、低コストにすることができる。

磁気回路１０ｂが備える止め輪部材２１は、コイルドウェーブスプリング８または９を構成するのと同様の板状鋼線を用いて形成できる。例えば、本実施例の止め輪部材２１は、コイルドウェーブスプリング８または９の弾性変形部の内径寸法よりも若干小さい内径寸法を有し、切れ目が１カ所設けられた略環状の部材として形成することができる。止め輪部材２１を外側に広げるようにして磁気回路１０ｂを内部に挿入すれば、容易に溝２０に止め輪部材２１を嵌合して固定させることができる。

内磁型の磁気回路１０ｂの形状寸法は、ヨーク１２の形状寸法に支配されており、その最大厚み寸法Ｄ１は実質的にヨーク１２の全高寸法である。ポール１２の溝２０には、Ｚ軸線方向と直交する周方向の外側に一部が突出するような止め輪部材２１が嵌合する。止め輪部材２１の厚み寸法Ｄ４は、上記の厚み寸法Ｄ１よりも遙かに小さい値となる。

上述のように、コイルドウェーブスプリング８および９は、弾性変形部８ｃが内径方向または外径方向への突出がない形状であり、その内側に磁気回路１０および軸部材７をほぼ収容するように構成されている。したがって、止め輪部材２１の両面には、コイルドウェーブスプリング８の第１固定部８ａおよびコイルドウェーブスプリング９の第１固定部９ａがそれぞれ固定される。他端側であるコイルドウェーブスプリング８の第２固定部８ｂは、フレームを構成するフランジ部材６に連結する。また、他端側であるコイルドウェーブスプリング９の第２固定部９ｂは、フレーム３に連結する。

本実施例の加振器１ｂは、上下に配置された２つのコイルドウェーブスプリング８および９により磁気回路１０ｂを挟み込んでいる。２つのコイルドウェーブスプリング８および９は、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で、常に伸張する際の復元力が発揮されるように取り付けられている。したがって、磁気回路１０ｂの磁気空隙１１に配置されるコイル５ａで発生する駆動力は、磁気回路１０ｂとフレームとを相対的に振動させることができる。止め輪部材２１は、ヨーク１２の外周側に厚み寸法Ｄ４だけ突出する部分であるので、厚み寸法Ｄ４よりも大きな寸法である最大厚み寸法Ｄ１を有する磁気回路１０ｂは、コイルドウェーブスプリング８および９の内側にほぼ収まるようになり、小型化が図られる。

なお、本実施例の加振器１ｂは、上記の様にコイルドウェーブスプリング８および９を用いているが、いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備えるようにしてもよい。いずれか一方のコイルドウェーブスプリングのみを備える加振器は、さらに小型化を図ることができる利点がある。

図７は、本発明の他の好ましい実施形態による（図示しない）加振器１ｃのフレームの内側に配置される軸部材７と、コイルドウェーブスプリング２８および２９と、磁気回路１０ｃのみを示す展開斜視図である。なお、上記実施例の場合と同様に、本発明の説明に不要な一部の構成については、同一の符号を付けて図示及び説明を省略する。もちろん、加振器１ｃの形態は、本実施例の場合に限定されない。

本実施例の加振器１ｃは、全体の形状が略円筒形状であって、先の実施例の加振器１ｂと同様の内磁型の磁気回路１０ｃを備える動電型の加振器である。ただし、加振器１ｃでは、磁気回路１０ｃの構成並びにコイルドウェーブスプリング２８および２９の構成と、これらの固定の構造が先の実施例の加振器１ｂと相違する。磁気回路１０ｃは、ヨーク１２の外径を規定する外径側面に軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝２０を設ける点では、磁気回路１０ｂと一致する。ただし、磁気回路１０ｃは、その溝２０に嵌合して固定される止め輪部材２１を備えず、その溝２０にコイルドウェーブスプリング２８または２９を直接に固定する。

具体的には、コイルドウェーブスプリング２８または２９は、止め輪部としてのその第１固定部２８ａまたは２９ａを、弾性変形部２８ｃまたは２９ｃよりも内径方向に突出させて形成している。その一方で、コイルドウェーブスプリング２８または２９は、弾性変形部２８ｃまたは２９ｃがその内側に磁気回路１０ｃおよび軸部材７をほぼ収容するように、磁気回路１０ｃの外形寸法よりも大きい内径寸法を有するように構成されている。他端側であるコイルドウェーブスプリング２８の第２固定部２８ｂ、または、コイルドウェーブスプリング２９の第２固定部２９ｂは、弾性変形部２８ｃまたは２９ｃとほぼ同じ内径寸法を有している。

したがって、磁気回路１０ｃの溝２０には、コイルドウェーブスプリング２８の第１固定部２８ａおよびコイルドウェーブスプリング２９の第１固定部２９ａを嵌合させて固定することができる。第１固定部２８ａ並びに第１固定部２９ａをそれぞれ外側に広げるようにして磁気回路１０ｂを内部に挿入すれば、容易に溝２０にコイルドウェーブスプリング２８および２９を嵌合して固定させることができる。他端側であるコイルドウェーブスプリング２８の第２固定部２８ｂは、フレームを構成するフランジ部材６に連結する。また、他端側であるコイルドウェーブスプリング２９の第２固定部２９ｂは、フレーム３に連結する。

本実施例の場合には、先の実施例の場合に要した止め輪部材２１を省略することができるので、加振器１ｃは、さらに製造コストを低くすることができる。また、上述のように、コイルドウェーブスプリング２８および２９は、弾性変形部２８ｃの内側に磁気回路１０ｃおよび軸部材７をほぼ収容するように構成されている。したがって、本実施例の加振器１ｃは、小型化が図られる。

図８は、本発明の他の好ましい実施形態による（図示しない）加振器１ｄのフレームの内側に配置される軸部材７と、一つのコイルドウェーブスプリング３０と、磁気回路１０ｃのみを示す展開斜視図である。なお、上記実施例の場合と同様に、本発明の説明に不要な一部の構成については、同一の符号を付けて図示及び説明を省略する。もちろん、加振器１ｄの形態は、本実施例の場合に限定されない。

本実施例の加振器１ｄは、全体の形状が略円筒形状であって、先の実施例の加振器１ｃと同様の内磁型の磁気回路１０ｃを備える動電型の加振器である。ただし、加振器１ｄでは、コイルドウェーブスプリング３０の構成と、フレームおよび磁気回路１０ｃへの固定の構造が先の実施例の加振器１ｃと相違する。

具体的には、コイルドウェーブスプリング３０は、先の実施例におけるコイルドウェーブスプリング２８および２９を、まるで一体化して構成したようなコイルドウェーブスプリングである。弾性変形部よりも内径方向に突出させて形成する止め輪部としての第１固定部２８ａおよび２９ａを連結して、一体の止め輪部３１を弾性変形部３２の中間部分に形成している。その一方で、コイルドウェーブスプリング３０は、その弾性変形部３２がその内側に磁気回路１０ｃおよび軸部材７をほぼ収容するように、磁気回路１０ｃの外形寸法よりも大きい内径寸法を有するように構成されている。また、コイルドウェーブスプリング３０の上方端側である第２固定部３３、または、下方端側である第２固定部３４は、弾性変形部３２とほぼ同じ内径寸法を有している。

つまり、コイルドウェーブスプリング３０は、筒状の弾性変形部３２の高さ方向の中間部分で、内径寸法が小さくなる止め輪部３１が形成されている。したがって、磁気回路１０ｃの溝２０に、コイルドウェーブスプリング３０の第１固定部３１を嵌合させて固定することができる。第１固定部３１をそれぞれ外側に広げるようにして磁気回路１０ｃを内部に挿入すれば、容易に溝２０にコイルドウェーブスプリング３０を嵌合して固定させることができる。コイルドウェーブスプリング３０の第２固定部３３は、フレームを構成するフランジ部材６に連結する。また、他端側であるコイルドウェーブスプリング３０の第２固定部３４は、フレーム３に連結する。

本実施例の場合には、２つのコイルドウェーブスプリングを一体化して構成したコイルドウェーブスプリング３０を用いて部品点数を削減できるので、加振器１ｄは、さらに製造コストを低くすることができる。また、上述のように、コイルドウェーブスプリング３０は、弾性変形部３２の内側に磁気回路１０ｃおよび軸部材７をほぼ収容するように構成されている。したがって、本実施例の加振器１ｄは、小型化が図られる。

本発明の加振器は、上記実施例のような内磁型の磁気回路１０、１０ｂ、１０、ｃ、１０ｄまたは外磁型の磁気回路１０ａを備えるものに限らず、反発型の磁気回路などを備える加振器であってもよい。また、被取付対象の部材である平板２に取り付けられて音声を再生させる加振器に限らず、被取付対象に対して振動を加える加振器であってもよい。

１、１ａ、１ｂ 加振器
２ 被取付部材
３ フレーム
４ ターミナル
５ ボイスコイル
６ フランジ部材
７ 軸部材
８、９ コイルドウェーブスプリング
１０、１０ａ 磁気回路
１１ 磁気空隙
１２ ヨーク
１３ マグネット
１４ ポール
１５、１７ フランジ部
１６ 軸受
１８、１９、２８、２９、３０ コイルドウェーブスプリング
２０ 溝
２１ 止め輪部材

Claims (9)

1. 内部空間を規定するフレームと、該内部空間においてコイルが巻回されたボビンが該フレームに固定されるボイスコイルと、該コイルの軸線方向に沿って該内部空間に配置され該フレームに両端が支持される軸部材と、該軸部材に対して摺動可能に配置されて、かつ、該コイルがその磁気空隙に配置される磁気回路と、該内部空間において該軸線方向に沿った該磁気回路の一端側と該フレームの一端側との間に配置される圧縮コイルバネと、を備え、
   該圧縮コイルバネが、山部および谷部を交互に等間隔に有する板状鋼線を該軸部材の周方向に螺旋状に多重に巻回し、かつ、該軸線方向において該山部と該谷部とが接触するように構成されているコイルドウェーブスプリングである、
   加振器。
2. 前記磁気回路の他端側と前記フレームの他端側との間に配置される他の前記コイルドウェーブスプリングをさらに備える、
   請求項１に記載の加振器。
3. 前記コイルドウェーブスプリングが、それぞれその自然長よりも短くなるように付勢されて圧縮された状態で取り付けられている、
   請求項２に記載の加振器。
4. 前記磁気回路が、前記軸部材に対して摺動する軸受を有する、
   請求項１から３に記載の加振器。
5. 前記磁気回路が、前記軸部材が貫通する貫通孔を有するヨークと、該軸部材が貫通する貫通孔を有して該ヨークに取り付けられるマグネットと、該軸部材が貫通する貫通孔を有して該マグネットに取り付けられて該ヨークとの間に前記磁気空隙を形成するプレートと、を有する、
   請求項１から４に記載の加振器。
6. 前記磁気回路の前記ヨークが、前記軸線方向における該磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ２を有し、かつ、該軸線方向と直交する周方向の外側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、前記コイルドウェーブスプリングが該フランジ部に固定される、
   請求項５に記載の加振器。
7. 前記磁気回路の前記ヨークが、前記軸線方向における該磁気回路の最大厚み寸法Ｄ１よりも小さい厚み寸法Ｄ３を有し、かつ、該軸線方向と直交する周方向の内側であって前記貫通孔の内側に突出するように形成されるフランジ部をさらに備え、前記コイルドウェーブスプリングが該フランジ部に固定される、
   請求項５に記載の加振器。
8. 前記磁気回路の前記ヨークが、外径を規定する外径側面に前記軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝を有し、
   該溝に嵌合する止め輪部材をさらに備え、
   前記コイルドウェーブスプリングが該ヨークの該溝に嵌合して固定される該止め輪部材に固定される、
   請求項５に記載の加振器。
9. 前記磁気回路の前記ヨークが、外径を規定する外径側面に前記軸線方向と直交する周方向に沿って形成される溝を有し、
   前記コイルドウェーブスプリングが、内径方向へ突出するように形成された止め輪部を有し、該止め輪部が該ヨークの該溝に嵌合して固定される、
   請求項５に記載の加振器。