JP3309224B2 - トート電機子共振インパルス変換器 - Google Patents
トート電機子共振インパルス変換器Info
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- JP3309224B2 JP3309224B2 JP50930297A JP50930297A JP3309224B2 JP 3309224 B2 JP3309224 B2 JP 3309224B2 JP 50930297 A JP50930297 A JP 50930297A JP 50930297 A JP50930297 A JP 50930297A JP 3309224 B2 JP3309224 B2 JP 3309224B2
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- impulse converter
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- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B6/00—Tactile signalling systems, e.g. personal calling systems
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04M1/00—Substation equipment, e.g. for use by subscribers
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は電磁交換器に関し、さらに詳しくはトート電
機子共振電磁変換器に関する。
機子共振電磁変換器に関する。
発明の背景 ページャなどポータブル通信装置は一般に、偏心重り
または「パンケーキ型」モータを回転させる円筒モータ
を使用しており、このモータは、偏心電機子重み付けを
利用して、触覚または振動呼出しを発生する。このよう
な呼出は、「無音」呼出を発生するのに望ましく、これ
は、メッセージを受信したことを、近傍にいる人々に迷
惑をかけずに利用者に報せるのに用いられる。このよう
な装置は何年も前から十分機能しており、依然広範に用
いられているが、いくつかの問題点が一層の利用拡大を
限定している。触覚、「無音」呼出を発生するモータは
とても「無音」とは言えず、寧ろ、知覚可能な触覚刺激
を生じるために重りを十分に回転させるモータの動作に
必要な高い回転数に一部起因して、知覚可能な音響出力
をもたらす。同様に、このようなモータは、これらに固
有の設計の結果、一般に、動作のために大量のエネルギ
ーを消費している。すなわち、モータは動作のためにバ
ッテリから直接切り換えなければならず、ポータブル通
信装置の正常動作の間に予想できるバッテリ寿命に大き
な影響を与えることを意味する。
または「パンケーキ型」モータを回転させる円筒モータ
を使用しており、このモータは、偏心電機子重み付けを
利用して、触覚または振動呼出しを発生する。このよう
な呼出は、「無音」呼出を発生するのに望ましく、これ
は、メッセージを受信したことを、近傍にいる人々に迷
惑をかけずに利用者に報せるのに用いられる。このよう
な装置は何年も前から十分機能しており、依然広範に用
いられているが、いくつかの問題点が一層の利用拡大を
限定している。触覚、「無音」呼出を発生するモータは
とても「無音」とは言えず、寧ろ、知覚可能な触覚刺激
を生じるために重りを十分に回転させるモータの動作に
必要な高い回転数に一部起因して、知覚可能な音響出力
をもたらす。同様に、このようなモータは、これらに固
有の設計の結果、一般に、動作のために大量のエネルギ
ーを消費している。すなわち、モータは動作のためにバ
ッテリから直接切り換えなければならず、ポータブル通
信装置の正常動作の間に予想できるバッテリ寿命に大き
な影響を与えることを意味する。
最近、Mooney等により米国特許第5,107,540号に、ま
たMcKee等により米国特許第5,327,120号に、新世代の非
回転型ラジアル電磁変換器が記載され、この変換器は、
触覚呼出装置として動作するために、バッテリから消費
するエネルギー量を大幅に低減した。加えて、変換器が
人に接続された場合に生じる触覚性を最大限に高めた電
磁変換器は、可聴域以下の周波数で動作するので、真に
無音の周囲に迷惑をかけない呼出が提供された。ラジア
ル電磁変換器のサイズおよび形状は、パンケーキ型モー
タと同程度なので、新しい装置のレトロフィットは、駆
動回路または駆動機構をほとんど変更せずに、既存の通
信装置の中に容易に収容することができた。
たMcKee等により米国特許第5,327,120号に、新世代の非
回転型ラジアル電磁変換器が記載され、この変換器は、
触覚呼出装置として動作するために、バッテリから消費
するエネルギー量を大幅に低減した。加えて、変換器が
人に接続された場合に生じる触覚性を最大限に高めた電
磁変換器は、可聴域以下の周波数で動作するので、真に
無音の周囲に迷惑をかけない呼出が提供された。ラジア
ル電磁変換器のサイズおよび形状は、パンケーキ型モー
タと同程度なので、新しい装置のレトロフィットは、駆
動回路または駆動機構をほとんど変更せずに、既存の通
信装置の中に容易に収容することができた。
この新世代の非回転型ラジアル電磁変換器は、エネル
ギー消費量を大幅に逓減し、実際の動作中に発生した音
も大幅に逓減したが、エネルギー消費量を一層低減する
一方で、ラジアル電磁変換器の性能特性を維持する電磁
変換器に対する必要性が依然存在する。またさらに、一
定の触覚エネルギー出力を得るための変換器のサイズを
最小限に抑える電磁変換器を提供する必要性も存在す
る。
ギー消費量を大幅に逓減し、実際の動作中に発生した音
も大幅に逓減したが、エネルギー消費量を一層低減する
一方で、ラジアル電磁変換器の性能特性を維持する電磁
変換器に対する必要性が依然存在する。またさらに、一
定の触覚エネルギー出力を得るための変換器のサイズを
最小限に抑える電磁変換器を提供する必要性も存在す
る。
発明の開示 本発明の１つの側面に従って、トート電機子共振イン
パルス変換器（taut armateur,resonant,impulse trans
ducer）は、電機子，電磁ドライバおよび磁気可動体（m
agnetic motional mass）によって構成される。電機子
は、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部材
（cross−coupled non−linear resonant suspension m
ember）を含み、これは段付き中央領域の周囲に対して
対称的に接続される第１端部、および対向する連続（co
ntiguous）プレーナ周囲領域と接続される第２端部を有
する第１および第２のプレーナ非線形バネを含み、この
電機子において、第１プレーナ非線形バネの第１端部
は、第２プレーナ非線形バネの周囲内に配置される。電
磁ドライバは、対向する連続プレーナ周囲領域の周囲に
おいて、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部
材と結合され、入力信号に応答して交番磁界を生じる。
磁気可動体は、段付き中央領域の周囲において、上部お
よび下部の交叉結合型非線形共振懸架部材の間に懸架さ
れ、交番磁界と結合されて、磁気可動体の交番動作を生
成する。磁気可動体の交番動作は、上部および下部の交
叉結合型非線形共振懸架部材と電磁ドライバとを介し
て、動作エネルギーに変換される。
パルス変換器（taut armateur,resonant,impulse trans
ducer）は、電機子，電磁ドライバおよび磁気可動体（m
agnetic motional mass）によって構成される。電機子
は、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部材
（cross−coupled non−linear resonant suspension m
ember）を含み、これは段付き中央領域の周囲に対して
対称的に接続される第１端部、および対向する連続（co
ntiguous）プレーナ周囲領域と接続される第２端部を有
する第１および第２のプレーナ非線形バネを含み、この
電機子において、第１プレーナ非線形バネの第１端部
は、第２プレーナ非線形バネの周囲内に配置される。電
磁ドライバは、対向する連続プレーナ周囲領域の周囲に
おいて、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部
材と結合され、入力信号に応答して交番磁界を生じる。
磁気可動体は、段付き中央領域の周囲において、上部お
よび下部の交叉結合型非線形共振懸架部材の間に懸架さ
れ、交番磁界と結合されて、磁気可動体の交番動作を生
成する。磁気可動体の交番動作は、上部および下部の交
叉結合型非線形共振懸架部材と電磁ドライバとを介し
て、動作エネルギーに変換される。
本発明のもう一つの側面に従って、慣性音声授受装置
（inertial audio delivery device）は、トート電機子
共振インパルス変換器およびハウジングによって構成さ
れる。トート電機子共振インパルス変換器は、電機子，
電磁ドライバおよび磁気可動体によって構成される。電
機子は、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部
材を含み、この懸架部材は、段付き中央領域の周囲に対
して対称的に接続された第１端部と、対向する連続プレ
ーナ周囲領域と接続された第２端部とを有する第１およ
び第２プレーナ非線形バネを含み、この電機子におい
て、第１プレーナ非線形バネの第１端部は、第２プレー
ナ非線形バネの外周の中に配置される。電磁ドライバ
は、対向する連続プレーナ周囲領域の周囲において、上
部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部材と結合さ
れ、可聴入力信号に応答して、交番磁界を生じる。磁気
可動体は、段付き中央領域の周囲において上部および下
部の交叉結合型非線形共振懸架部材の間に懸垂され、交
番磁界と結合されて、磁気可動体の交番動作を生じる。
磁気可動体の交番動作は、上部および下部の交叉結合型
非線形共振懸架部材と電磁ドライバとを介して、音響エ
ネルギーに変換される。ハウジングは、トート電機子共
振慣性変換器を封入し、音響エネルギーを授受する。
（inertial audio delivery device）は、トート電機子
共振インパルス変換器およびハウジングによって構成さ
れる。トート電機子共振インパルス変換器は、電機子，
電磁ドライバおよび磁気可動体によって構成される。電
機子は、上部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部
材を含み、この懸架部材は、段付き中央領域の周囲に対
して対称的に接続された第１端部と、対向する連続プレ
ーナ周囲領域と接続された第２端部とを有する第１およ
び第２プレーナ非線形バネを含み、この電機子におい
て、第１プレーナ非線形バネの第１端部は、第２プレー
ナ非線形バネの外周の中に配置される。電磁ドライバ
は、対向する連続プレーナ周囲領域の周囲において、上
部および下部の交叉結合型非線形共振懸架部材と結合さ
れ、可聴入力信号に応答して、交番磁界を生じる。磁気
可動体は、段付き中央領域の周囲において上部および下
部の交叉結合型非線形共振懸架部材の間に懸垂され、交
番磁界と結合されて、磁気可動体の交番動作を生じる。
磁気可動体の交番動作は、上部および下部の交叉結合型
非線形共振懸架部材と電磁ドライバとを介して、音響エ
ネルギーに変換される。ハウジングは、トート電機子共
振慣性変換器を封入し、音響エネルギーを授受する。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の好適な実施例によるトート電機子
共振インパルス変換器の分解組立図である。
共振インパルス変換器の分解組立図である。
第２図および第３図は、第１図のトート電機子共振イ
ンパルス変換器の交叉結合型非線形共振懸架部材に利用
されるプレーナ非線形バネの上面図である。
ンパルス変換器の交叉結合型非線形共振懸架部材に利用
されるプレーナ非線形バネの上面図である。
第４図は、ハウジングを除去した第１図のトート電機
子共振インパルス変換器の上面図である。
子共振インパルス変換器の上面図である。
第５図は、ハウジングを適所に取り付けた第１図のト
ート電機子共振インパルス変換器の上面図である。
ート電機子共振インパルス変換器の上面図である。
第６図は、第１図のトート電機子共振インパルス変換
器の断面図である。
器の断面図である。
第７図は、本発明の好適な実施例によるトート電機子
共振インパルス変換器を利用する通信装置の電気的ブロ
ック図である。
共振インパルス変換器を利用する通信装置の電気的ブロ
ック図である。
好適な実施例の詳細な説明 第１図は、本発明の好適な実施例によるトート電機子
共振インパルス変換器100の分解組立図である。トート
電機子共振インパルス変換器100は、電機子12によって
構成され、電機子は、上部交叉結合型非線形共振懸架部
材14,15および下部交叉結合型非線形共振懸架部材16,1
7,電磁コイル26（第６図に示す）を含みコイル端子54に
よって代表される支持フレーム24,および磁石支持物20
と２個の永久磁石22とを含む磁気可動体18を含む。支持
フレーム24と電磁コイル26とをまとめて電磁ドライバと
称し、これは、以下に詳述するように交番磁界を生じ
る。この例では、電磁コイル26は、エナメル被覆銅線に
よって構成され、この銅線はコイル端子54に終端し、約
100オームの抵抗をもたらす。電磁ドライバ（24,26）
は、コイル26が支持フレーム24内に成型されるような射
出成型工程を用いて製造されるのが望ましい。例では、
30％のガラス充填液晶ポリマーを用いて支持フレーム24
を形成するが、射出成型が可能な他の熱可塑性材料も同
様に使用できる。上部交叉結合型非線形共振懸架部材1
4,15および下部交叉結合型非線形共振懸架部材16,17
は、下記のように、４個のボシング28（第１図では３個
しか見えない）によって支持フレーム24に接続される。
共振インパルス変換器100の分解組立図である。トート
電機子共振インパルス変換器100は、電機子12によって
構成され、電機子は、上部交叉結合型非線形共振懸架部
材14,15および下部交叉結合型非線形共振懸架部材16,1
7,電磁コイル26（第６図に示す）を含みコイル端子54に
よって代表される支持フレーム24,および磁石支持物20
と２個の永久磁石22とを含む磁気可動体18を含む。支持
フレーム24と電磁コイル26とをまとめて電磁ドライバと
称し、これは、以下に詳述するように交番磁界を生じ
る。この例では、電磁コイル26は、エナメル被覆銅線に
よって構成され、この銅線はコイル端子54に終端し、約
100オームの抵抗をもたらす。電磁ドライバ（24,26）
は、コイル26が支持フレーム24内に成型されるような射
出成型工程を用いて製造されるのが望ましい。例では、
30％のガラス充填液晶ポリマーを用いて支持フレーム24
を形成するが、射出成型が可能な他の熱可塑性材料も同
様に使用できる。上部交叉結合型非線形共振懸架部材1
4,15および下部交叉結合型非線形共振懸架部材16,17
は、下記のように、４個のボシング28（第１図では３個
しか見えない）によって支持フレーム24に接続される。
上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形共振
懸架部材16,17は、第２図では２個の曲りプレーナ・ビ
ーム（curved planar beam）62によって形成されるプレ
ーナ非線形バネ60として、第３図では、２個の曲り並列
プレーナ複合ビーム（curved juxtaposed planar compo
und beam）72から形成される複合プレーナ非線形バネ
（compoound planar non−linear spring）70として示
されるプレーナ非線形バネによって形成される。第２図
は、プレーナ非線形バネ60の上面図であり、このバネ
は、第１端部と第２端部で終端する２個の曲りプレーナ
・ビーム62を含み、第１端部は、磁石支持物20の段付中
央領域と接続する取付タブ64に終端し、第２端部は、支
持フレーム24の対向するプレーナ周囲領域に対して対称
的に接続する取付けタブ66に終端する。２個の曲りプレ
ーナ・ビーム62は、円形外周68と楕円形内周69とを有す
ることが望ましく、これについては、1994年８月29日に
Mooney等により出願され、“Dual Mode Transducer for
a Portable Receiver"と題される米国特許出願番号第0
8/297,730号に詳細が記載され、本出願は本発明の譲受
人に譲渡され、ここに参考資料として包含される。
懸架部材16,17は、第２図では２個の曲りプレーナ・ビ
ーム（curved planar beam）62によって形成されるプレ
ーナ非線形バネ60として、第３図では、２個の曲り並列
プレーナ複合ビーム（curved juxtaposed planar compo
und beam）72から形成される複合プレーナ非線形バネ
（compoound planar non−linear spring）70として示
されるプレーナ非線形バネによって形成される。第２図
は、プレーナ非線形バネ60の上面図であり、このバネ
は、第１端部と第２端部で終端する２個の曲りプレーナ
・ビーム62を含み、第１端部は、磁石支持物20の段付中
央領域と接続する取付タブ64に終端し、第２端部は、支
持フレーム24の対向するプレーナ周囲領域に対して対称
的に接続する取付けタブ66に終端する。２個の曲りプレ
ーナ・ビーム62は、円形外周68と楕円形内周69とを有す
ることが望ましく、これについては、1994年８月29日に
Mooney等により出願され、“Dual Mode Transducer for
a Portable Receiver"と題される米国特許出願番号第0
8/297,730号に詳細が記載され、本出願は本発明の譲受
人に譲渡され、ここに参考資料として包含される。
第３図は、複合プレーナ非線形バネ70の上面図であ
り、これは、第１端部と第２端部に終端する２個の曲り
並列プレーナ複合ビーム72を含み、第１端部は、磁石支
持物20の段付き中央領域と接続する取付タブ74に終端
し、第２端部は、支持フレーム24の対向するプレーナ周
囲領域に対して対称的に接続する取付タブ76に終端す
る。２個の曲り並列プレーナ複合ビーム72は、第１平均
寸法を有する２個の独立した同心円弧状内側ビームと、
第２平均寸法を有する２個の独立した同心円弧状外側ビ
ームによって形成され、、第２平均寸法は第１平均寸法
より大きく、それぞれ同一もしくはほぼ一定したバネ率
（spring rate）（Ｋ）を有し、その詳細は、1994年11
月17日にHolden等により出願され、“Taut Armature Re
sonant Impulse Transducer"と題される米国特許出願番
号第08/341,242号に記載され、本出願は本発明の譲受人
に譲渡され、ここに参考資料として包含される。実質的
に一定のバネ率（Ｋ）を達成するには、内側の円弧状ビ
ームが第１内側ビーム幅を有し、外側の円弧状ビームが
第２の内側ビーム幅を有し、外側の円弧状ビームの第２
内側ビーム幅が、第１内側ビーム幅よりも大きいことを
認識されたい。また、触覚呼出装置の寸法を最小限に抑
えるには、第２図に示すプレーナ非線形バネが、低周波
数用途に使用するのに最も適しており、第３図に示すプ
レーナ非線形バネは、高周波数用途に最も適していると
認識されたい。
り、これは、第１端部と第２端部に終端する２個の曲り
並列プレーナ複合ビーム72を含み、第１端部は、磁石支
持物20の段付き中央領域と接続する取付タブ74に終端
し、第２端部は、支持フレーム24の対向するプレーナ周
囲領域に対して対称的に接続する取付タブ76に終端す
る。２個の曲り並列プレーナ複合ビーム72は、第１平均
寸法を有する２個の独立した同心円弧状内側ビームと、
第２平均寸法を有する２個の独立した同心円弧状外側ビ
ームによって形成され、、第２平均寸法は第１平均寸法
より大きく、それぞれ同一もしくはほぼ一定したバネ率
（spring rate）（Ｋ）を有し、その詳細は、1994年11
月17日にHolden等により出願され、“Taut Armature Re
sonant Impulse Transducer"と題される米国特許出願番
号第08/341,242号に記載され、本出願は本発明の譲受人
に譲渡され、ここに参考資料として包含される。実質的
に一定のバネ率（Ｋ）を達成するには、内側の円弧状ビ
ームが第１内側ビーム幅を有し、外側の円弧状ビームが
第２の内側ビーム幅を有し、外側の円弧状ビームの第２
内側ビーム幅が、第１内側ビーム幅よりも大きいことを
認識されたい。また、触覚呼出装置の寸法を最小限に抑
えるには、第２図に示すプレーナ非線形バネが、低周波
数用途に使用するのに最も適しており、第３図に示すプ
レーナ非線形バネは、高周波数用途に最も適していると
認識されたい。
第２図および第３図に示す非線形バネは、Sandvik St
eel Company（スウェーデン、サンドビチェン）の製造
する厚さ.0040インチ（0.10mm）のSandvik UUU TM UUU7
C27Mo2などの薄板から形成されるのが望ましく、ケミカ
ル・ミリングもしくはエッチング工程を用いて形成する
のが望ましいが、他の部材形成加工も同様に使用できる
と認識されたい。
eel Company（スウェーデン、サンドビチェン）の製造
する厚さ.0040インチ（0.10mm）のSandvik UUU TM UUU7
C27Mo2などの薄板から形成されるのが望ましく、ケミカ
ル・ミリングもしくはエッチング工程を用いて形成する
のが望ましいが、他の部材形成加工も同様に使用できる
と認識されたい。
第１図に戻って、磁気可動体18は、磁石支持物20およ
び２個の永久磁石22によって構成される。磁石支持物20
は、ダイカスト工程を用いて製造されるのが望ましく、
Zamak3亜鉛ダイカスト合金などのダイカスト材料から形
成するのが望ましい。磁気可動体は、インベストメント
鋳造法など他の鋳造法を使用し、以下に記載する通り、
大幅に低い周波数動作を達成するのに必要とされるよう
な、磁石支持物20の質量容積比を大幅に高めるタングス
テンなどの鋳造材料を用いて製造できることを認識され
たい。磁石取付台としての役割を果たす磁石支持物20
は、材端束縛（end restraint）30と、端子支持物34,36
の対向する対によって形成される上下束縛（top to bot
tom restraint）を設けるように形成され、これらは、
磁石支持物20を組み立てる間に永久磁石22を配置するの
に用いられる。磁石支持物20はさらに、勾配付き表面32
を含み、これは、以下に記載するように、交叉結合型非
線形懸架部材に対してクリアランスを設けて、動作中に
おける磁気可動体の可動域を最大限高める。端子支持物
34,36はフランジを含み、フランジは、上部非線形共振
懸架部材14,15と、下部非線形共振懸架部材16,17とを、
磁石支持物20の段付中央領域に固定するのに用いられ、
この領域で、端子支持物34は第１レベルにあり、端子支
持物36は第１レベルよりも低い第２のレベルにある。第
４図を参照して、永久磁石22は、予め決められたＮ−Ｓ
磁界方向に、同じ極どうしを一緒にする形（Ｎ極とＮ極
またはＳ極とＳ極）で磁石支持物20に組み立てられる。
永久磁石22は、熱硬化性ベータ・ステージ（beta−stag
e）エポキシ樹脂フォームが提供するような粘着性の結
合材料を用いて磁石支持物20に組み立てられ、結合材料
は、永久磁石22を配置する間に熱と圧力によって硬化さ
れる。２個の永久磁石22は、25MGOe最低磁束密度を有す
るサマリウム・コバルト材料から形成されるのが望まし
いが、他の高磁束密度材料も同様に使用できることを認
識されたい。永久磁石22は、勾配付き表面38を有する形
で製造されて、動作中における磁気可動体18の可動域を
最大にする。
び２個の永久磁石22によって構成される。磁石支持物20
は、ダイカスト工程を用いて製造されるのが望ましく、
Zamak3亜鉛ダイカスト合金などのダイカスト材料から形
成するのが望ましい。磁気可動体は、インベストメント
鋳造法など他の鋳造法を使用し、以下に記載する通り、
大幅に低い周波数動作を達成するのに必要とされるよう
な、磁石支持物20の質量容積比を大幅に高めるタングス
テンなどの鋳造材料を用いて製造できることを認識され
たい。磁石取付台としての役割を果たす磁石支持物20
は、材端束縛（end restraint）30と、端子支持物34,36
の対向する対によって形成される上下束縛（top to bot
tom restraint）を設けるように形成され、これらは、
磁石支持物20を組み立てる間に永久磁石22を配置するの
に用いられる。磁石支持物20はさらに、勾配付き表面32
を含み、これは、以下に記載するように、交叉結合型非
線形懸架部材に対してクリアランスを設けて、動作中に
おける磁気可動体の可動域を最大限高める。端子支持物
34,36はフランジを含み、フランジは、上部非線形共振
懸架部材14,15と、下部非線形共振懸架部材16,17とを、
磁石支持物20の段付中央領域に固定するのに用いられ、
この領域で、端子支持物34は第１レベルにあり、端子支
持物36は第１レベルよりも低い第２のレベルにある。第
４図を参照して、永久磁石22は、予め決められたＮ−Ｓ
磁界方向に、同じ極どうしを一緒にする形（Ｎ極とＮ極
またはＳ極とＳ極）で磁石支持物20に組み立てられる。
永久磁石22は、熱硬化性ベータ・ステージ（beta−stag
e）エポキシ樹脂フォームが提供するような粘着性の結
合材料を用いて磁石支持物20に組み立てられ、結合材料
は、永久磁石22を配置する間に熱と圧力によって硬化さ
れる。２個の永久磁石22は、25MGOe最低磁束密度を有す
るサマリウム・コバルト材料から形成されるのが望まし
いが、他の高磁束密度材料も同様に使用できることを認
識されたい。永久磁石22は、勾配付き表面38を有する形
で製造されて、動作中における磁気可動体18の可動域を
最大にする。
トート電機子共振インパルス変換器100の設計は、自
動ロボット組立工程または組立ラインで使用されるよう
なＺ軸組立技術を適用可能にする。この組立工程は、以
下に簡単に記載する。上記のように永久磁石22が磁石支
持物20に組み立てられた後、２個の上部非線形共振懸架
部材14,15の取付タブ（64,74）が、磁石支持物20の端子
支持物34,36の上に設けられた２個のフランジの上に配
置され、ついで、軌道リベット打ち（orbital rivetin
g）工程を用いるなどして、ステーキングされて、上部
非線形共振懸架部材14,15を磁石支持物20に固定する。
磁気可動体18はついで、支持フレーム24内の第１図およ
び第４図に示す凹部の中に配置され、上部非線形共振懸
架部材14,15の取付タブ（66,76）によって、支持フレー
ム24に対して配置される。上部非線形共振懸架部材14,1
5はついで、熱または超音波ステーキングなどのステー
キング工程を用いてボシング28を変形することにより、
支持フレーム24に固定される。支持フレーム24はついで
ひっくり返されて、下部非線形共振懸架部材16,17の取
付タブ（64,74）が、端子支持物34,36の上に設けられた
２個のフランジの上に配置され、下部非線形共振懸架部
材16,17の取付タブ（66,76）がボシング28の上に配置さ
れる。ボシング28はついで、上記のようにフランジがス
テーキングされた後に、同じく上記のように変形され、
これにより、磁気可動体18の支持フレーム24および電機
子12への組立を完了する。
動ロボット組立工程または組立ラインで使用されるよう
なＺ軸組立技術を適用可能にする。この組立工程は、以
下に簡単に記載する。上記のように永久磁石22が磁石支
持物20に組み立てられた後、２個の上部非線形共振懸架
部材14,15の取付タブ（64,74）が、磁石支持物20の端子
支持物34,36の上に設けられた２個のフランジの上に配
置され、ついで、軌道リベット打ち（orbital rivetin
g）工程を用いるなどして、ステーキングされて、上部
非線形共振懸架部材14,15を磁石支持物20に固定する。
磁気可動体18はついで、支持フレーム24内の第１図およ
び第４図に示す凹部の中に配置され、上部非線形共振懸
架部材14,15の取付タブ（66,76）によって、支持フレー
ム24に対して配置される。上部非線形共振懸架部材14,1
5はついで、熱または超音波ステーキングなどのステー
キング工程を用いてボシング28を変形することにより、
支持フレーム24に固定される。支持フレーム24はついで
ひっくり返されて、下部非線形共振懸架部材16,17の取
付タブ（64,74）が、端子支持物34,36の上に設けられた
２個のフランジの上に配置され、下部非線形共振懸架部
材16,17の取付タブ（66,76）がボシング28の上に配置さ
れる。ボシング28はついで、上記のようにフランジがス
テーキングされた後に、同じく上記のように変形され、
これにより、磁気可動体18の支持フレーム24および電機
子12への組立を完了する。
上記のように組み立てられたトート電機子共振インパ
ルス変換器100は、トート電機子共振インパルス変換器1
00を封入するハウジングの有無を問わず、そのままの形
で利用できる。ハウジングを利用する場合には、第１図
に示す上部ハウジング部分40の下部ハウジング部分、す
なわちベース・プレート42によって構成されるのが望ま
しい。上部ハウジング部分40は、板金加工および形成工
程など適切な形成工程を用いて、“316"ステンレス鋼を
使用して形成されるのが望ましい。ベース・プレート42
も、薄板スタンピング工程など適切な形成工程を用い
て、“316"ステンレス鋼を使用して形成されるのが望ま
しい。他の非磁性体も、上部ハウジング部分40およびベ
ース・プレート42を形成するのに同様に使用できること
を理解されたい。
ルス変換器100は、トート電機子共振インパルス変換器1
00を封入するハウジングの有無を問わず、そのままの形
で利用できる。ハウジングを利用する場合には、第１図
に示す上部ハウジング部分40の下部ハウジング部分、す
なわちベース・プレート42によって構成されるのが望ま
しい。上部ハウジング部分40は、板金加工および形成工
程など適切な形成工程を用いて、“316"ステンレス鋼を
使用して形成されるのが望ましい。ベース・プレート42
も、薄板スタンピング工程など適切な形成工程を用い
て、“316"ステンレス鋼を使用して形成されるのが望ま
しい。他の非磁性体も、上部ハウジング部分40およびベ
ース・プレート42を形成するのに同様に使用できること
を理解されたい。
ハウジングを含める場合には、ベース・プレート42
は、４個の下部支柱44（コイル端子54の反対側にある）
の上に配置され、ついで、熱または超音波ステーキング
などのステーキング工程を使用して変形されて、ベース
・プレート42を支持フレーム24に固定する。次に、上部
ハウジング部分40が、対向する４個の支柱44の上に配置
され、ついで、プリント回路板46が配置されるのが望ま
しく、ついで４個の支柱44が、上記のようにステーキン
グ工程を用いて変形されて、上部ハウジング部分40と回
路板46とを支持フレーム24に固定する。プリント回路板
46は、G10ガラス・エポキシ板、またはFR4ガラス・エポ
キシ板などの適切なプリント回路板材料から形成される
のが望ましく、プリント回路板は、第５図に示すような
コイル端子54の端子パッド48を設けるのに使用される。
第５図は、上部ハウジング部分40およびプリント回路板
46を適所に取り付けたトート電機子共振インパルス変換
器100の上面図である。端子パッド48は、パッド領域を
確定するために選択的にエッチングされたプリント回路
板46を銅被覆することによって設けられる。コイル端子
54は、半田付け技術を用いて端子パッド48と電気的に結
合されるか、または溶接工程など他の適切な接合工程も
同様に利用できる。第１図に示す３個の取付タブ52が、
ベース・プレート42の上に設けられて、完全に組み立て
られたトート電機子共振インパルス変換器100を、以下
に示すように、プリント回路板などの支持基板に対して
機械的に固定する。
は、４個の下部支柱44（コイル端子54の反対側にある）
の上に配置され、ついで、熱または超音波ステーキング
などのステーキング工程を使用して変形されて、ベース
・プレート42を支持フレーム24に固定する。次に、上部
ハウジング部分40が、対向する４個の支柱44の上に配置
され、ついで、プリント回路板46が配置されるのが望ま
しく、ついで４個の支柱44が、上記のようにステーキン
グ工程を用いて変形されて、上部ハウジング部分40と回
路板46とを支持フレーム24に固定する。プリント回路板
46は、G10ガラス・エポキシ板、またはFR4ガラス・エポ
キシ板などの適切なプリント回路板材料から形成される
のが望ましく、プリント回路板は、第５図に示すような
コイル端子54の端子パッド48を設けるのに使用される。
第５図は、上部ハウジング部分40およびプリント回路板
46を適所に取り付けたトート電機子共振インパルス変換
器100の上面図である。端子パッド48は、パッド領域を
確定するために選択的にエッチングされたプリント回路
板46を銅被覆することによって設けられる。コイル端子
54は、半田付け技術を用いて端子パッド48と電気的に結
合されるか、または溶接工程など他の適切な接合工程も
同様に利用できる。第１図に示す３個の取付タブ52が、
ベース・プレート42の上に設けられて、完全に組み立て
られたトート電機子共振インパルス変換器100を、以下
に示すように、プリント回路板などの支持基板に対して
機械的に固定する。
第６図は、第１図のトート電機子共振インパルス変換
器100の断面図である。第６図に示すように、端子の対
向する対は、磁石支持物20の段付中央両域内に配置され
る端子支持物34,36に配置され、端子支持物36が端子支
持物34よりも低くなっていることにより互いに段差が付
けられる。非線形共振懸架部材14,16は、端子支持物36
のフランジの１つと、電機子の正中面（median plane）
に対向するボシング28の１つとの間に最初配置され、つ
いで、非線形共振懸架部材15,17が、プレーナ非線形バ
ネ60内または複合プレーナ非線形バネ70内に配置された
フランジおよび端子支持物34の１つと、電機子の正中面
と対向するボシング28の１つとの間に配置される。
器100の断面図である。第６図に示すように、端子の対
向する対は、磁石支持物20の段付中央両域内に配置され
る端子支持物34,36に配置され、端子支持物36が端子支
持物34よりも低くなっていることにより互いに段差が付
けられる。非線形共振懸架部材14,16は、端子支持物36
のフランジの１つと、電機子の正中面（median plane）
に対向するボシング28の１つとの間に最初配置され、つ
いで、非線形共振懸架部材15,17が、プレーナ非線形バ
ネ60内または複合プレーナ非線形バネ70内に配置された
フランジおよび端子支持物34の１つと、電機子の正中面
と対向するボシング28の１つとの間に配置される。
可聴域以下の周波数範囲内にある入力信号、または可
聴周波数範囲内にある入力信号が、電磁コイル26と結合
される場合に、磁気可動体の交番動作が生じ、これが、
上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形共振懸
架部材16,17、および電磁ドライバ24,26を介して、触覚
エネルギーまたは音響エネルギーにそれぞれ変換され
る。上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形共
振懸架部材16,17は、軸56に沿った磁気可動体の交番動
作に対して垂直方向に作用する復元力を与える。
聴周波数範囲内にある入力信号が、電磁コイル26と結合
される場合に、磁気可動体の交番動作が生じ、これが、
上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形共振懸
架部材16,17、および電磁ドライバ24,26を介して、触覚
エネルギーまたは音響エネルギーにそれぞれ変換され
る。上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形共
振懸架部材16,17は、軸56に沿った磁気可動体の交番動
作に対して垂直方向に作用する復元力を与える。
第７図は、本発明の好適な実施例によるトート電機子
共振インパルス変換器100を利用するポータブル通信装
置の電気的ブロック図である。デコーダ／コントローラ
906の制御の下、バッテリ・セーバ・スイッチ918が定期
的に作動して、レシーバ904に電気を供給する。電気が
レシーバ904に供給されると、アンテナ910によって傍受
された被送信コード化メッセージ信号が、レシーバ904
の入力と結合され、レシーバはついで、傍受した信号を
受信して、当業者には周知の方法で処理する。実際に
は、傍受されたコード化メッセージ信号は、メッセージ
信号の宛先となるポータブル通信装置を識別するアドレ
ス信号を含む。受信したアドレス信号は、デコーダ／コ
ントローラ906の入力と結合され、これは、受信したア
ドレス信号を、コード・メモリ908内に格納されている
予め決められたアドレスと比較する。受信したアドレス
信号が、格納されている予め決められたアドレスと符号
する場合には、メッセージ信号が受信され、メッセージ
は、メッセージ・メモリ912内に格納される。デコーダ
・コントローラはまた、圧電変換器または電磁変換器な
どの可聴呼出装置920と結合されて、メッセージが受信
されたことを示す可聴呼出を出す。また、呼出イネーブ
ル信号は、トート電機子共振インパルス変換器100など
の触覚呼出装置と結合されて、上記のように、触覚エネ
ルギーを発生することができ、このエネルギーが、メッ
セージが受信されたことを示す触覚呼出を生じる。可聴
または触覚呼出は、ポータブル通信装置の利用者によっ
てリセットすることができ、メッセージは、多岐に渡る
利用者入力機能を提供するコントロール914を介してメ
ッセージ・メモリ912から再生できる。メッセージ・メ
モリ912から再生されたメッセージは、デコーダ／コン
トローラ906を介して、LCDディスプレイなどのディスプ
レイ916に導かれ、ここで、メッセージは、ポータブル
通信装置利用者が検討するために表示される。
共振インパルス変換器100を利用するポータブル通信装
置の電気的ブロック図である。デコーダ／コントローラ
906の制御の下、バッテリ・セーバ・スイッチ918が定期
的に作動して、レシーバ904に電気を供給する。電気が
レシーバ904に供給されると、アンテナ910によって傍受
された被送信コード化メッセージ信号が、レシーバ904
の入力と結合され、レシーバはついで、傍受した信号を
受信して、当業者には周知の方法で処理する。実際に
は、傍受されたコード化メッセージ信号は、メッセージ
信号の宛先となるポータブル通信装置を識別するアドレ
ス信号を含む。受信したアドレス信号は、デコーダ／コ
ントローラ906の入力と結合され、これは、受信したア
ドレス信号を、コード・メモリ908内に格納されている
予め決められたアドレスと比較する。受信したアドレス
信号が、格納されている予め決められたアドレスと符号
する場合には、メッセージ信号が受信され、メッセージ
は、メッセージ・メモリ912内に格納される。デコーダ
・コントローラはまた、圧電変換器または電磁変換器な
どの可聴呼出装置920と結合されて、メッセージが受信
されたことを示す可聴呼出を出す。また、呼出イネーブ
ル信号は、トート電機子共振インパルス変換器100など
の触覚呼出装置と結合されて、上記のように、触覚エネ
ルギーを発生することができ、このエネルギーが、メッ
セージが受信されたことを示す触覚呼出を生じる。可聴
または触覚呼出は、ポータブル通信装置の利用者によっ
てリセットすることができ、メッセージは、多岐に渡る
利用者入力機能を提供するコントロール914を介してメ
ッセージ・メモリ912から再生できる。メッセージ・メ
モリ912から再生されたメッセージは、デコーダ／コン
トローラ906を介して、LCDディスプレイなどのディスプ
レイ916に導かれ、ここで、メッセージは、ポータブル
通信装置利用者が検討するために表示される。
トート電機子共振インパルス変換器100は、トート電
機子共振インパルス変換器100の共振周波数もしくはそ
の近傍で生成される離散的な可聴域以下の周波数（通常
＜300Hzの周波数）または掃引周波数の電気入力信号
を、高レベルの触覚エネルギーに効率的に変換すること
ができる。トート電機子共振インパルス変換器100はま
た、1994年11月17日にHolden等により出願された、“Ta
ut Armature Resonant Impulse Transducer"と題される
米国特許出願番号第08/341,242号に既に記載されたのと
同じ方法により、可聴周波数信号（通常＞300Hzの周波
数）を音響エネルギーに効率的に変換できる。上記のよ
うに、上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形
共振懸架部材16,17を交叉結合することにより、トート
電機子共振インパルス変換器100のハウジングの長さ
は、非線形共振懸架部材が交叉結合されない形で構築さ
れる変換器と比較して、大幅に低減できる。ハウジング
の長さが短縮された結果、トート電機子共振インパルス
変換器100の全体の容積も大幅に削減され、その一方
で、非線形共振懸架部材が交叉結合されていないトート
電機子共振インパルス変換器と同じ触覚エネルギー出力
を提供する。触覚エネルギーの生成は、従来のモータ駆
動型の触覚呼出装置と比較して極めて低い電流で達成さ
れる。トート電機子共振インパルス変換器100が、上記
のように共振周波数を上回る周波数で動作する場合に
は、トート電機子共振インパルス変換器100は、音声エ
ネルギーを、乳様突起状の補聴器などの慣性可聴授受装
置（inertial audio delivery device）内で可聴信号を
授受するのに必要とされるような低レベルの触覚エネル
ギーに効率的に変換するトート電機子共振慣性変換器と
言うことができる。
機子共振インパルス変換器100の共振周波数もしくはそ
の近傍で生成される離散的な可聴域以下の周波数（通常
＜300Hzの周波数）または掃引周波数の電気入力信号
を、高レベルの触覚エネルギーに効率的に変換すること
ができる。トート電機子共振インパルス変換器100はま
た、1994年11月17日にHolden等により出願された、“Ta
ut Armature Resonant Impulse Transducer"と題される
米国特許出願番号第08/341,242号に既に記載されたのと
同じ方法により、可聴周波数信号（通常＞300Hzの周波
数）を音響エネルギーに効率的に変換できる。上記のよ
うに、上部非線形共振懸架部材14,15および下部非線形
共振懸架部材16,17を交叉結合することにより、トート
電機子共振インパルス変換器100のハウジングの長さ
は、非線形共振懸架部材が交叉結合されない形で構築さ
れる変換器と比較して、大幅に低減できる。ハウジング
の長さが短縮された結果、トート電機子共振インパルス
変換器100の全体の容積も大幅に削減され、その一方
で、非線形共振懸架部材が交叉結合されていないトート
電機子共振インパルス変換器と同じ触覚エネルギー出力
を提供する。触覚エネルギーの生成は、従来のモータ駆
動型の触覚呼出装置と比較して極めて低い電流で達成さ
れる。トート電機子共振インパルス変換器100が、上記
のように共振周波数を上回る周波数で動作する場合に
は、トート電機子共振インパルス変換器100は、音声エ
ネルギーを、乳様突起状の補聴器などの慣性可聴授受装
置（inertial audio delivery device）内で可聴信号を
授受するのに必要とされるような低レベルの触覚エネル
ギーに効率的に変換するトート電機子共振慣性変換器と
言うことができる。
フロントページの続き (72)発明者 ムーニー，チャールス・ライト アメリカ合衆国フロリダ州レイク・ワー ス、アパートメント・ビー、シダー・コ ート7521 (72)発明者 ホールデン，イービング・ハロルド アメリカ合衆国フロリダ州ボカ・レイト ン、ソネスタ・ウェイ21363 (56)参考文献 特表 平５−500022（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−508921（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B06B 1/04
Claims (10)
- 【請求項１】トート振動子より成る共振インパルス変換
器であって： 入力信号に応答して、交番電磁界を生ぜしめる電磁手
段； 第１平面にある第１端子と、前記第１平面より低い第２
平面にある第２端子とを含む段差のある中央領域を有す
る磁気可動体；および 上部交叉結合型非線形懸架部材と下部交叉結合型非線形
懸架部材とを含む振動子であって、前記の両交叉結合型
非線形懸架部材は第１および第２非線形バネから構成さ
れ、前記第１および第２非線形バネの終端部となる第１
端部および第２端部をそれぞれ有し、前記第１非線形バ
ネの前記第１端部は前記磁気可動体の前記第１端子に結
合し、前記第２非線形バネの前記第１端部は前記第１非
線形バネの形状を定める外周部に配置され前記磁気可動
体の前記第２端子に結合し、前記第１および第２非線形
バネの前記第２端子は前記電磁手段の対向する周辺部に
結合する、振動子； から構成され、前記磁気可動体は、前記上部交叉結合型
非線形懸架部材と、前記下部交叉結合型懸架部材との間
に懸架されて、前記交番電磁界を受けて前記磁気可動体
の交番動作を生ぜしめ、前記磁気可動体の交番動作は、
前記上部交叉結合型非線形懸架部材と、前記下部交叉結
合型非線形懸架部材と、前記電磁手段とを介して、運動
エネルギーに変換されることを特徴とするトート振動子
より成る共振インパルス変換器。 - 【請求項２】前記第１および第２非線形バネは、２個の
平板状の梁から構成されることを特徴とする請求項１記
載のトート振動子より成る共振インパルス変換器。 - 【請求項３】前記２個の平板状の梁は、円形の外周部と
楕円形の円周部とを有することを特徴とする請求項２記
載のトート振動子より成る共振インパルス変換器。 - 【請求項４】前記第１および第２非線形バネの各々が、
少なくとも２個の独立した同心円弧状の梁によって構成
される並列平板状複合梁によって構成されることを特徴
とする請求項１記載のトート振動子より成る共振インパ
ルス変換器。 - 【請求項５】前記少なくとも２個の独立した同心円弧状
の梁は、実質的に同一のバネ定数（Ｋ）を有することを
特徴とする請求項４記載のトート振動子より成る共振イ
ンパルス変換器。 - 【請求項６】前記少なくとも２個の独立した同心円弧状
の梁は、第１平均寸法を有する内側の円弧状梁と、第２
平均寸法を有する少なくとも１つの外側の円弧状梁とに
よって構成され、前記第２平均寸法が、前記第１平均寸
法より大きいことを特徴とする請求項４記載のトート振
動子より成る共振インパルス変換器。 - 【請求項７】前記内側の円弧状の梁および前記少なくと
も１つの外側の円弧状の梁は、実質的に円形であること
を特徴とする請求項６記載のトート振動子より成る共振
インパルス変換器。 - 【請求項８】前記内側の円弧状の梁は第１幅を有し、前
記少なくとも１つの外側円弧状の梁は第２幅を有し、前
記第２幅は、前記第１幅より大きいことを特徴とする請
求項６記載のトート振動子より成る共振インパルス変換
器。 - 【請求項９】前記入力信号は、可聴域以下の周波数の電
気信号であり、前記磁気可動体の交番動作は、前記上部
交叉結合型非線形懸架部材と前記下部交叉結合型非線形
懸架部材と前記電磁手段とを介して、触覚的に感知可能
なエネルギーに変換されることを特徴とする請求項１記
載のトート振動子より成る共振インパルス変換器。 - 【請求項１０】前記入力信号は可聴周波数の電気信号で
あり、前記磁気可動体の交番動作は、反響板と結合され
る場合に、前記上部交叉結合型非線形懸架部材と前記下
部交叉結合型非線形懸架部材と前記電磁手段とを介し
て、音響エネルギーに変換されることを特徴とする、請
求項１記載のトート振動子より成る共振インパルス変換
器。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/515,658 US5708726A (en) | 1995-08-16 | 1995-08-16 | Taut armature resonant impulse transducer |
| US08/515,658 | 1995-08-16 | ||
| PCT/US1996/012419 WO1997007650A1 (en) | 1995-08-16 | 1996-07-29 | Taut armature resonant impulse transducer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11510735A JPH11510735A (ja) | 1999-09-21 |
| JP3309224B2 true JP3309224B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=24052229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50930297A Expired - Fee Related JP3309224B2 (ja) | 1995-08-16 | 1996-07-29 | トート電機子共振インパルス変換器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5708726A (ja) |
| JP (1) | JP3309224B2 (ja) |
| KR (1) | KR100311882B1 (ja) |
| CN (1) | CN1108086C (ja) |
| MY (1) | MY112658A (ja) |
| WO (1) | WO1997007650A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6057753A (en) * | 1997-07-03 | 2000-05-02 | Projects Unlimited, Inc. | Vibrational transducer |
| US6654477B1 (en) * | 1997-10-15 | 2003-11-25 | Knowles Electronics, Inc. | Receiver and method of construction |
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