JP3576524B2 - 振動発生装置およびこれを用いた携帯機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はページャー（ポケットベル）、腕時計型の携帯可能な小型情報伝達装置等の振動発生装置に関するものである。より詳しくは、ページャー、時報及びアラーム等を知らせる時計、及び人体に振動を伝えたり、音を鳴らしたりして情報を伝達する信号受信機の機能を持つその他の携帯機器およびその振動発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動を発生する装置のうちでも、ページャーは代表的なものとなっており、取分けページャーの普及率は高い。よって以下においてページャーを中心に説明する。
【０００３】
従来、ページャーは電話の呼び出しがあったことを携帯者に知らせるため、無線呼び出し信号をページャーの内部受信機が受信したときに、呼び出し音を発生させていた。
【０００４】
しかし、音による呼び出しは場所を選ばず鳴り出すため、周囲に迷惑をかけたり、他人に連絡の必要性を知られてしまうという問題点があった。
【０００５】
その対策として、今日では音で呼び出す以外に体感振動によって呼び出しがあったことを知らせる機能が備えられており、呼び出し音と体感振動のいずれかの呼び出し信号を選択できるようにしている。
【０００６】
そこで従来から用いられている体感振動を発生する振動発生装置について説明する。図４のように円筒形コアレスモータ１２の端面に突出した回転軸１４にタングステン等の高比重合金でできた偏心した分銅１３を取り付けて形成したものである。この偏心分銅１３は、部分円運動して偏心振動させるため、半円状または扇形状になっている。コアレスモータ１２に通電し、偏心した分銅１３を回転させて、２次的に振動を発生させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動発生装置はページャー等の携帯用機器の小型化に対して、以下のような課題を有する。
（１）円筒形コアレスモータ１２に偏心した分銅１３をつけた構成では、その遠心力により回転軸１４に大きな負荷が作用するので、これ以上の小型化や長期使用の要請に充分応えきれない。
（２）従来の構成では、呼び出し音と体感振動とのいずれかを選択できるようにするためには、音を発生する小型スピーカを別に必要とし、この小型スピーカと、前記振動発生装置が別々に組み込まれており、小型化の際の省スペース化の障害となっている。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決し、磁気効率及びコンパクト化の点で有利になると共に、ひとつの振動発生装置で、呼び出し音による呼出しと体感振動による呼び出しを可能にする振動発生装置およびこれを用いた携帯機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動発生装置は上述した目的を達成するため、筐体内部に、１対の板状弾性体を相対向するように配置し、一方の板状弾性体にヨークと磁石とからなる磁界発生体を取り付けて第１の振動体を構成し、他方の板状弾性体にコイルを取り付けて第２の振動体を構成し、かつ前記ヨークは、基板部と、基板部の中央から第２の振動体に向け立上がる中央部と、基板部の周囲から第２の振動体に向け立上がる外周部と、基板部の中央から立下がる脚部とからなるとともに、第１の振動体の板状弾性体に前記脚部において取り付けられ、前記磁石は筐体の中央側と外周側とに異なる磁極を有するようにヨークの外周部の内側面に固定され、前記コイルは前記磁石と前記ヨークの中央部との間に形成される空間内に位置することを特徴とする。
【００１０】
また上記発明において、ヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定した構成とすると好適である。
【００１１】
しかも、本発明の振動発生装置を、ページャー等の携帯機器に内蔵すると好適である。
【００１２】
本発明の振動発生装置の作用を、第１の振動体の共振周波数を低く、第２の振動体の共振周波数を高く設定した場合を例にとって説明する。
【００１３】
発振回路を通じて、第１の振動体または第２の振動体の一方を共振させる周波数の電流を第２の振動体のコイルに通電すると、第１の振動体の磁界発生体と、その磁界内に配された前記コイルとの相互磁気作用により、両振動系は振動し、一方の振動系が共振を行なうので、その振幅は圧倒的に大となり、例えばその共振周波数が６００Ｈｚ以上の所定値である場合には、第２の振動体が共振して、呼び出し音を発生させることになる。又発振回路を通じて電流の周波数を切替えて、他方の振動系を共振させ、例えば、その共振周波数が２５０Ｈｚ以下の所定値になるようにすると、第１の振動体が共振して体感振動を発生させることができる。
【００１４】
ここで、第１の振動体の共振周波数を低く、第２の振動体の共振周波数を高くしたのは、第１の振動体の磁界発生体が振動発生装置の質量の大部分を占めるため、第１の振動体の質量が第２の振動体の質量に比較してかなり大きくなり、第１の振動体の共振周波数は、第２の振動体の共振周波数に比較してかなり低くなるからである。
【００１５】
また、本発明では、ヨークを基板部、中央部、外周部および脚部からなるように構成し、ヨークの外周部内側面に、筐体の中央側と外周側とに異なる磁極を有する磁石を固定し、この磁石とヨークの中央部との間に形成される空間にコイルを位置させることにより、この空間からの漏洩磁束を低減し、磁気効率を向上させることができるとともにコンパクト化を図ることができ、またヨークをその外周部を浮かした状態で板状弾性体に取り付けていることとなるので、ヨークの外周部は板状弾性体に接触することなく、その振動は妨げられることはない。
【００１６】
本発明において、ヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定した構成とすると、円環状磁石等を用いた場合に比較し、磁石の生産性の向上及びコスト低減を図れ、またヨークの基板部および外周部を板金の打ち抜き等からでも製作でき、一層の生産性の向上及びコスト低減を図れ、さらに前記各側面部が独立に振動するようになり、相互磁気作用による振動がさらに増幅し、低エネルギでも十分大きな振動を発生させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
本発明の振動発生装置は、筐体６と、この筐体６に支持された１対の第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２と、筐体６内部で、第１の板状弾性体１に取り付けられた磁界発生体（ヨーク３と板状磁石４とからなる）７と、第２の板状弾性体２に取り付けられた角筒コイル５とからなり、第１の板状弾性体１と磁界発生体７とで第１の振動体を構成し、第２の板状弾性体２と角筒コイル５とで第２の振動体を構成する。
【００１９】
前記筐体６は上部円筒体６ａと下部円筒体６ｂとからなる。上部円筒体６ａは、その上端に第２の板状弾性体２を嵌入支持するための円環状の段付き６ｅを有し、その外周面には呼び出し音の共鳴効果用の共鳴孔６ｃを有し、その下端には第１の板状弾性体１の突起１ａを嵌入するための一対の対向する凹部６ｄが設けられている。下部円筒体６ｂは、上部円筒体６ａに比較して背の低い有底円筒形状のものであり、この下部円筒体６ｂの上面と前記上部円筒体６ａの凹部６ｄとで第１の板状弾性体１の突起１ａが挟持される。この下部円筒体６ｂを設けることにより、第１の板状弾性体１を支持できると共に、第１の板状弾性体１が他の障害物に接触し、その振動が妨害されるのを防ぐことができる。ここで上部円筒体６ａと下部円筒体６ｂは樹脂や金属によって構成すると好適である。
【００２０】
筐体６の下側に位置する第１の板状弾性体１は、鋼板等の金属板で構成され、その形状は「Ｓ」字型形状とし、この第１の板状弾性体１のバネ定数を第２の板状弾性体２のものに比較して小さくした。これは、本発明の振動発生装置においては、この第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２とを全く同形状としても、その効果を十分得られるが、上記形状にすることにより、第１の振動体はより低い共振周波数を得ることができ、第１の振動体と第２の振動体の共振周波数の相違をより明確にするためである。
【００２１】
また第１の板状弾性体１の中央には、後記するヨーク３の突起３ｅを嵌入し、ヨーク３を取り付けするための取付穴１ｂを設け、第１の板状弾性体１の外周には前記したように、上部円筒体６ａの凹部６ｄに嵌入される突起１ａを対向するように一対設けてある。従って、第１の板状弾性体１はこの一対の突起１ａにより筐体６に支持され、この支持構造により、第１の板状弾性体１が振動し易くなると共に、振動発生装置の製作時の位置決めが容易となり生産性の向上が図れる。また、筐体６の上側に位置する第２の板状弾性体２は、鋼板等の金属板で構成された円盤形状であり、第１の板状弾性体１に比較して、そのバネ定数を大きく設定することにより、上記の第１の振動体とは逆に、第２の振動体の共振周波数は高くなる。そして第２の板状弾性体２は、その周縁部により筐体６に支持されている。
【００２２】
このように第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２は、筐体６の上下部分で並行に相対向するように配置される。
【００２３】
さらに、磁界発生体７はヨーク３と板状磁石４とからなり、第１の板状弾性体１の上面中央に設けられる。ここでヨーク３は、正方形板状の基体部（基板部）３ａと、この基体部３ａの各４辺から上方に突出する外周部３ｃと、その基体部３ａの中央から上方に突出する正方形状の中央部３ｂと、その基体部３ａの中央から下方に突出する円柱状の脚部３ｄとからなり、この脚部３ｄの中央下面には突起３ｅが設けられている。
【００２４】
第１の板状弾性体１の取付穴１ｂにヨーク３の突起３ｅを嵌入することにより、ヨーク３を第１の板状弾性体１に取り付けることができ、これら取付穴１ｂと突起３ｅとの嵌合により、ヨーク３取り付け時の位置決めが容易となり、生産性の向上が図れる。
【００２５】
また、ヨーク３には脚部３ｄが設けられて、ヨーク３の外周部３ｃは浮いた状態となっているために、直接に第１の板状弾性体１に接触することがなく、その外周部３ｃの振動が妨げられることはない。
【００２６】
外周部３ｃの４側面部はその下端において基体部３ａに接続してはいるが、その４側面部自体はそれぞれ切り離されており、各側面部が隣接する他の側面部に干渉されることなく独立に振動して、より大きな振動を発生させることができる。また、このような４側面部で外周部３ｃを構成することにより、十字型に型抜きした金属板の４辺を折り曲げることのみで基体部３ａと外周部３ｃとを同時に形成でき、上記効果と共に、生産性の向上、コスト低減が図れる。
【００２７】
そしてこの外周部３ｃのそれぞれの側面部の内面には、板状磁石４が１枚づつ固着されており、磁界発生体７が構成されるが、この板状磁石４のＮ極側は外周部３ｃの内面に接し、Ｓ極側は前記中央部３ｂの外周側に向け一定間隔を保持して設けられている。またこの板状磁石４の下端は基体部３ａには接することなく、一定の隙間を保持して外周部３ｃに固着されている。前記ヨーク３は純鉄等の軟磁材料からなり、板状磁石４は、例えば希土類磁石材料からなるものを用いると好適である。
【００２８】
このように、磁界発生体７を構成することにより、磁石をヨークの中心に配置する構成と比較して、漏れ磁束が少なく、後記する角筒コイル５をショートコイル形とすることができ、磁気効率及びコンパクト化の点で有利になると共に、ヨーク３の外周部３ｃを正方形状としたため、磁石とし板状磁石４を用いることができ、円環状の外周部と円環状磁石とで磁界発生体を構成した場合に比較して、生産性の向上及びコストの削減が図れる。
【００２９】
なお、本実施形態ではヨーク３の平面視形状を正方形状としたが、３角形状、６角形状等の多角形としても同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、外周部３ｃの各側面部を互いに切り離した構成としているが、各側面部が一体に連続する構成とすることも可能である。
【００３０】
さらに、角筒コイル５は、銅線の表面に樹脂を焼き付けたエナメル線を用いて略正方形状に形成され、前記板状磁石４の内周側とヨーク３の中央部３ｂの外周側の間に位置する大きさであり、ヨーク３及び板状磁石４からなる磁界発生体７の磁界における磁束密度の高い箇所に配置できるように、第２の板状弾性体２の下面中央部から下方に突設している。
【００３１】
図３は、前記角筒コイル５に発振回路１５を通じて周波数の異なる電流を切替え可能に与える構成の１例を示している。図３において５は角筒コイル、１１は直流電源、１５はＣＰＵ１０、トランジスタ９、抵抗８ａ、８ｂ等で構成される発振回路である。
【００３２】
ＣＰＵ１０からトランジスタ９には、通電と通電停止を繰返すパルス信号が与えられ、このパルス信号の周波数と同周波数の電流が角筒コイル５に流れる。このように角筒コイル５に通電すると、板状磁石４を備えたヨーク３と、角筒コイル５が電磁力により振動し、結果的に第１の振動体及び第２の振動体が振動する。ＣＰＵ１０は前記パルス信号の周波数を、第１の振動体を共振させる第１の周波数と、第２の振動体を共振させる第２の周波数のいずれをも選択できるように構成されている。
【００３３】
ＣＰＵ１０が第１の周波数のパルス信号をトランジスタ９に与えることにより、振動発生装置を例えば第１の振動体の共振周波数に合わせて１００Ｈｚで振動させると、第１の板状弾性体１を介して装置自体が前記共振周波数と同期して共振し、体感振動を発生する。これにより、無音で他人に迷惑のかからない呼び出しを行うことが可能となる。
【００３４】
他方、ＣＰＵ１０が第２の周波数のパルス信号をトランジスタ９に与えることにより、振動発生装置を例えば第２の振動体の共振周波数に合わせて２．７ｋＨｚで振動させると、装置自体が前記共振周波数と同期して共振し、呼び出し音を発生し、スピーカとしての作用を営む。
【００３５】
ここで、第１の振動体の共振周波数が第２の振動体の共振周波数に比較して低いのは、第１の振動体を構成する第１の板状弾性体１のバネ定数が小さく、かつ振動発生装置の質量の大部分を占める磁界発生体７が第１の振動体に属するために、第１の振動体の質量が大きくなっているからである。
【００３６】
逆に、第２の振動体の共振周波数が比較的高いのは、第２の振動体を構成する第２の板状弾性体２のバネ定数が大きく、かつ第２の振動体は質量の小さな角筒コイル５と第２の振動体のみで構成されているため、第２の振動体の質量が小さいからである。
【００３７】
ここで、本実施形態では特に、筐体６に共鳴孔６ｃが設けられているため、共鳴効果により、前記第２の板状弾性体２の共振により発生した呼び出し音を、より一層大きくすることができ、低エネルギーで十分な呼び出し音を得ることができる。
【００３８】
本実施形態では、下記のヘルムホルツの理論式及び実験結果からこの共鳴孔６ｃの断面積を０．１〜４ｍｍ２ とすると適当であった。
【００３９】
なおヘルムホルツの理論式において周波数ｆは、Ｓ：共鳴孔６ｃの断面積、Ｖ：筐体６の容積、Ｌ：共鳴孔６ｃの筐体６外周面から内周面までの距離、ｃ：空気の音速として、
Ｓ＝Ｖ＊Ｌ＊（２πｆ）２ ／ｃ２
で表現されるものである。
【００４０】
そして第１の振動体による体感振動の周波数を２５０Ｈｚ以下とし、第２の振動体に呼び出し音の周波数を６００Ｈｚ以上となるように、それぞれの振動系の共振周波数を設定すると好適である。周波数の設定を６００Ｈｚ以上にしたのは、ＩＳＯ２２６（１９６１）の等ラウドネス曲線に基づき、６００Ｈｚ以上で振動すると低い音圧レベルで人間の耳で聴くことが可能であるからである。つまり低い振動エネルギーで人間の耳が聴くことができる音を発生できる。さらに２５０Ｈｚ以下にしたのは同じく等ラウドネス曲線に基づき、２５０Ｈｚ以下の振動は人間の耳には聴こえず、機械的振動のみ身体に伝えることができるからである。
【００４１】
このように１つの振動発生装置で２種類の呼び出し信号を発生させることができるため、前記した従来例と比較して、より小型で軽量、かつ振動の大きな振動発生装置が可能となる。
【００４２】
上記振動発生装置は、ページャーや腕時計等の携帯機器に組み込んで用いることができる。そして、例えばページャーの携帯者が切替えスイッチで、呼び出し音と体感振動のいずれか一方を選択できるように構成することができる。又前記ＣＰＵ１０からの第１の周波数のパルス信号と第２の周波数のパルス信号とを一定時間毎に交互に発生させて、呼び出し音と体感振動の両方が交互に生ずるように構成することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の振動発生装置は、コンパクト、軽量な構造のものでありながら、呼び出し音と体感振動という２種類の呼び出し信号を、使い分け自在に発生させることができ、かつ磁気効率を向上させることができる。
【００４４】
そして、第１の振動体の磁界発生体のヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定することにより、振動発生装置の生産性の向上及びコスト低減が図れるとともに、低エネルギでも十分大きな振動を発生させることができる。
【００４５】
又本発明の振動発生装置をページャー、腕時計などの携帯機器に内蔵させると、上記２種類の呼び出し信号を備えた携帯機器のコンパクト化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動発生装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】その分解断面斜視図である。
【図３】その発振回路を示す概略図である。
【図４】従来のページャー用振動発生装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 第１の板状弾性体
２ 第２の板状弾性体
３ ヨーク
３ａ 基体部（基板部）
３ｂ 中央部
３ｃ 外周部
３ｄ 脚部
４ 板状磁石（磁石）
５ 角筒コイル（コイル）
６ 筐体
７ 磁界発生体
【発明の属する技術分野】
本発明はページャー（ポケットベル）、腕時計型の携帯可能な小型情報伝達装置等の振動発生装置に関するものである。より詳しくは、ページャー、時報及びアラーム等を知らせる時計、及び人体に振動を伝えたり、音を鳴らしたりして情報を伝達する信号受信機の機能を持つその他の携帯機器およびその振動発生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の振動を発生する装置のうちでも、ページャーは代表的なものとなっており、取分けページャーの普及率は高い。よって以下においてページャーを中心に説明する。
【０００３】
従来、ページャーは電話の呼び出しがあったことを携帯者に知らせるため、無線呼び出し信号をページャーの内部受信機が受信したときに、呼び出し音を発生させていた。
【０００４】
しかし、音による呼び出しは場所を選ばず鳴り出すため、周囲に迷惑をかけたり、他人に連絡の必要性を知られてしまうという問題点があった。
【０００５】
その対策として、今日では音で呼び出す以外に体感振動によって呼び出しがあったことを知らせる機能が備えられており、呼び出し音と体感振動のいずれかの呼び出し信号を選択できるようにしている。
【０００６】
そこで従来から用いられている体感振動を発生する振動発生装置について説明する。図４のように円筒形コアレスモータ１２の端面に突出した回転軸１４にタングステン等の高比重合金でできた偏心した分銅１３を取り付けて形成したものである。この偏心分銅１３は、部分円運動して偏心振動させるため、半円状または扇形状になっている。コアレスモータ１２に通電し、偏心した分銅１３を回転させて、２次的に振動を発生させている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の振動発生装置はページャー等の携帯用機器の小型化に対して、以下のような課題を有する。
（１）円筒形コアレスモータ１２に偏心した分銅１３をつけた構成では、その遠心力により回転軸１４に大きな負荷が作用するので、これ以上の小型化や長期使用の要請に充分応えきれない。
（２）従来の構成では、呼び出し音と体感振動とのいずれかを選択できるようにするためには、音を発生する小型スピーカを別に必要とし、この小型スピーカと、前記振動発生装置が別々に組み込まれており、小型化の際の省スペース化の障害となっている。
【０００８】
本発明はこのような課題を解決し、磁気効率及びコンパクト化の点で有利になると共に、ひとつの振動発生装置で、呼び出し音による呼出しと体感振動による呼び出しを可能にする振動発生装置およびこれを用いた携帯機器を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動発生装置は上述した目的を達成するため、筐体内部に、１対の板状弾性体を相対向するように配置し、一方の板状弾性体にヨークと磁石とからなる磁界発生体を取り付けて第１の振動体を構成し、他方の板状弾性体にコイルを取り付けて第２の振動体を構成し、かつ前記ヨークは、基板部と、基板部の中央から第２の振動体に向け立上がる中央部と、基板部の周囲から第２の振動体に向け立上がる外周部と、基板部の中央から立下がる脚部とからなるとともに、第１の振動体の板状弾性体に前記脚部において取り付けられ、前記磁石は筐体の中央側と外周側とに異なる磁極を有するようにヨークの外周部の内側面に固定され、前記コイルは前記磁石と前記ヨークの中央部との間に形成される空間内に位置することを特徴とする。
【００１０】
また上記発明において、ヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定した構成とすると好適である。
【００１１】
しかも、本発明の振動発生装置を、ページャー等の携帯機器に内蔵すると好適である。
【００１２】
本発明の振動発生装置の作用を、第１の振動体の共振周波数を低く、第２の振動体の共振周波数を高く設定した場合を例にとって説明する。
【００１３】
発振回路を通じて、第１の振動体または第２の振動体の一方を共振させる周波数の電流を第２の振動体のコイルに通電すると、第１の振動体の磁界発生体と、その磁界内に配された前記コイルとの相互磁気作用により、両振動系は振動し、一方の振動系が共振を行なうので、その振幅は圧倒的に大となり、例えばその共振周波数が６００Ｈｚ以上の所定値である場合には、第２の振動体が共振して、呼び出し音を発生させることになる。又発振回路を通じて電流の周波数を切替えて、他方の振動系を共振させ、例えば、その共振周波数が２５０Ｈｚ以下の所定値になるようにすると、第１の振動体が共振して体感振動を発生させることができる。
【００１４】
ここで、第１の振動体の共振周波数を低く、第２の振動体の共振周波数を高くしたのは、第１の振動体の磁界発生体が振動発生装置の質量の大部分を占めるため、第１の振動体の質量が第２の振動体の質量に比較してかなり大きくなり、第１の振動体の共振周波数は、第２の振動体の共振周波数に比較してかなり低くなるからである。
【００１５】
また、本発明では、ヨークを基板部、中央部、外周部および脚部からなるように構成し、ヨークの外周部内側面に、筐体の中央側と外周側とに異なる磁極を有する磁石を固定し、この磁石とヨークの中央部との間に形成される空間にコイルを位置させることにより、この空間からの漏洩磁束を低減し、磁気効率を向上させることができるとともにコンパクト化を図ることができ、またヨークをその外周部を浮かした状態で板状弾性体に取り付けていることとなるので、ヨークの外周部は板状弾性体に接触することなく、その振動は妨げられることはない。
【００１６】
本発明において、ヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定した構成とすると、円環状磁石等を用いた場合に比較し、磁石の生産性の向上及びコスト低減を図れ、またヨークの基板部および外周部を板金の打ち抜き等からでも製作でき、一層の生産性の向上及びコスト低減を図れ、さらに前記各側面部が独立に振動するようになり、相互磁気作用による振動がさらに増幅し、低エネルギでも十分大きな振動を発生させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して説明する。
【００１８】
本発明の振動発生装置は、筐体６と、この筐体６に支持された１対の第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２と、筐体６内部で、第１の板状弾性体１に取り付けられた磁界発生体（ヨーク３と板状磁石４とからなる）７と、第２の板状弾性体２に取り付けられた角筒コイル５とからなり、第１の板状弾性体１と磁界発生体７とで第１の振動体を構成し、第２の板状弾性体２と角筒コイル５とで第２の振動体を構成する。
【００１９】
前記筐体６は上部円筒体６ａと下部円筒体６ｂとからなる。上部円筒体６ａは、その上端に第２の板状弾性体２を嵌入支持するための円環状の段付き６ｅを有し、その外周面には呼び出し音の共鳴効果用の共鳴孔６ｃを有し、その下端には第１の板状弾性体１の突起１ａを嵌入するための一対の対向する凹部６ｄが設けられている。下部円筒体６ｂは、上部円筒体６ａに比較して背の低い有底円筒形状のものであり、この下部円筒体６ｂの上面と前記上部円筒体６ａの凹部６ｄとで第１の板状弾性体１の突起１ａが挟持される。この下部円筒体６ｂを設けることにより、第１の板状弾性体１を支持できると共に、第１の板状弾性体１が他の障害物に接触し、その振動が妨害されるのを防ぐことができる。ここで上部円筒体６ａと下部円筒体６ｂは樹脂や金属によって構成すると好適である。
【００２０】
筐体６の下側に位置する第１の板状弾性体１は、鋼板等の金属板で構成され、その形状は「Ｓ」字型形状とし、この第１の板状弾性体１のバネ定数を第２の板状弾性体２のものに比較して小さくした。これは、本発明の振動発生装置においては、この第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２とを全く同形状としても、その効果を十分得られるが、上記形状にすることにより、第１の振動体はより低い共振周波数を得ることができ、第１の振動体と第２の振動体の共振周波数の相違をより明確にするためである。
【００２１】
また第１の板状弾性体１の中央には、後記するヨーク３の突起３ｅを嵌入し、ヨーク３を取り付けするための取付穴１ｂを設け、第１の板状弾性体１の外周には前記したように、上部円筒体６ａの凹部６ｄに嵌入される突起１ａを対向するように一対設けてある。従って、第１の板状弾性体１はこの一対の突起１ａにより筐体６に支持され、この支持構造により、第１の板状弾性体１が振動し易くなると共に、振動発生装置の製作時の位置決めが容易となり生産性の向上が図れる。また、筐体６の上側に位置する第２の板状弾性体２は、鋼板等の金属板で構成された円盤形状であり、第１の板状弾性体１に比較して、そのバネ定数を大きく設定することにより、上記の第１の振動体とは逆に、第２の振動体の共振周波数は高くなる。そして第２の板状弾性体２は、その周縁部により筐体６に支持されている。
【００２２】
このように第１の板状弾性体１と第２の板状弾性体２は、筐体６の上下部分で並行に相対向するように配置される。
【００２３】
さらに、磁界発生体７はヨーク３と板状磁石４とからなり、第１の板状弾性体１の上面中央に設けられる。ここでヨーク３は、正方形板状の基体部（基板部）３ａと、この基体部３ａの各４辺から上方に突出する外周部３ｃと、その基体部３ａの中央から上方に突出する正方形状の中央部３ｂと、その基体部３ａの中央から下方に突出する円柱状の脚部３ｄとからなり、この脚部３ｄの中央下面には突起３ｅが設けられている。
【００２４】
第１の板状弾性体１の取付穴１ｂにヨーク３の突起３ｅを嵌入することにより、ヨーク３を第１の板状弾性体１に取り付けることができ、これら取付穴１ｂと突起３ｅとの嵌合により、ヨーク３取り付け時の位置決めが容易となり、生産性の向上が図れる。
【００２５】
また、ヨーク３には脚部３ｄが設けられて、ヨーク３の外周部３ｃは浮いた状態となっているために、直接に第１の板状弾性体１に接触することがなく、その外周部３ｃの振動が妨げられることはない。
【００２６】
外周部３ｃの４側面部はその下端において基体部３ａに接続してはいるが、その４側面部自体はそれぞれ切り離されており、各側面部が隣接する他の側面部に干渉されることなく独立に振動して、より大きな振動を発生させることができる。また、このような４側面部で外周部３ｃを構成することにより、十字型に型抜きした金属板の４辺を折り曲げることのみで基体部３ａと外周部３ｃとを同時に形成でき、上記効果と共に、生産性の向上、コスト低減が図れる。
【００２７】
そしてこの外周部３ｃのそれぞれの側面部の内面には、板状磁石４が１枚づつ固着されており、磁界発生体７が構成されるが、この板状磁石４のＮ極側は外周部３ｃの内面に接し、Ｓ極側は前記中央部３ｂの外周側に向け一定間隔を保持して設けられている。またこの板状磁石４の下端は基体部３ａには接することなく、一定の隙間を保持して外周部３ｃに固着されている。前記ヨーク３は純鉄等の軟磁材料からなり、板状磁石４は、例えば希土類磁石材料からなるものを用いると好適である。
【００２８】
このように、磁界発生体７を構成することにより、磁石をヨークの中心に配置する構成と比較して、漏れ磁束が少なく、後記する角筒コイル５をショートコイル形とすることができ、磁気効率及びコンパクト化の点で有利になると共に、ヨーク３の外周部３ｃを正方形状としたため、磁石とし板状磁石４を用いることができ、円環状の外周部と円環状磁石とで磁界発生体を構成した場合に比較して、生産性の向上及びコストの削減が図れる。
【００２９】
なお、本実施形態ではヨーク３の平面視形状を正方形状としたが、３角形状、６角形状等の多角形としても同様の効果を得ることができる。また、本実施形態では、外周部３ｃの各側面部を互いに切り離した構成としているが、各側面部が一体に連続する構成とすることも可能である。
【００３０】
さらに、角筒コイル５は、銅線の表面に樹脂を焼き付けたエナメル線を用いて略正方形状に形成され、前記板状磁石４の内周側とヨーク３の中央部３ｂの外周側の間に位置する大きさであり、ヨーク３及び板状磁石４からなる磁界発生体７の磁界における磁束密度の高い箇所に配置できるように、第２の板状弾性体２の下面中央部から下方に突設している。
【００３１】
図３は、前記角筒コイル５に発振回路１５を通じて周波数の異なる電流を切替え可能に与える構成の１例を示している。図３において５は角筒コイル、１１は直流電源、１５はＣＰＵ１０、トランジスタ９、抵抗８ａ、８ｂ等で構成される発振回路である。
【００３２】
ＣＰＵ１０からトランジスタ９には、通電と通電停止を繰返すパルス信号が与えられ、このパルス信号の周波数と同周波数の電流が角筒コイル５に流れる。このように角筒コイル５に通電すると、板状磁石４を備えたヨーク３と、角筒コイル５が電磁力により振動し、結果的に第１の振動体及び第２の振動体が振動する。ＣＰＵ１０は前記パルス信号の周波数を、第１の振動体を共振させる第１の周波数と、第２の振動体を共振させる第２の周波数のいずれをも選択できるように構成されている。
【００３３】
ＣＰＵ１０が第１の周波数のパルス信号をトランジスタ９に与えることにより、振動発生装置を例えば第１の振動体の共振周波数に合わせて１００Ｈｚで振動させると、第１の板状弾性体１を介して装置自体が前記共振周波数と同期して共振し、体感振動を発生する。これにより、無音で他人に迷惑のかからない呼び出しを行うことが可能となる。
【００３４】
他方、ＣＰＵ１０が第２の周波数のパルス信号をトランジスタ９に与えることにより、振動発生装置を例えば第２の振動体の共振周波数に合わせて２．７ｋＨｚで振動させると、装置自体が前記共振周波数と同期して共振し、呼び出し音を発生し、スピーカとしての作用を営む。
【００３５】
ここで、第１の振動体の共振周波数が第２の振動体の共振周波数に比較して低いのは、第１の振動体を構成する第１の板状弾性体１のバネ定数が小さく、かつ振動発生装置の質量の大部分を占める磁界発生体７が第１の振動体に属するために、第１の振動体の質量が大きくなっているからである。
【００３６】
逆に、第２の振動体の共振周波数が比較的高いのは、第２の振動体を構成する第２の板状弾性体２のバネ定数が大きく、かつ第２の振動体は質量の小さな角筒コイル５と第２の振動体のみで構成されているため、第２の振動体の質量が小さいからである。
【００３７】
ここで、本実施形態では特に、筐体６に共鳴孔６ｃが設けられているため、共鳴効果により、前記第２の板状弾性体２の共振により発生した呼び出し音を、より一層大きくすることができ、低エネルギーで十分な呼び出し音を得ることができる。
【００３８】
本実施形態では、下記のヘルムホルツの理論式及び実験結果からこの共鳴孔６ｃの断面積を０．１〜４ｍｍ２ とすると適当であった。
【００３９】
なおヘルムホルツの理論式において周波数ｆは、Ｓ：共鳴孔６ｃの断面積、Ｖ：筐体６の容積、Ｌ：共鳴孔６ｃの筐体６外周面から内周面までの距離、ｃ：空気の音速として、
Ｓ＝Ｖ＊Ｌ＊（２πｆ）２ ／ｃ２
で表現されるものである。
【００４０】
そして第１の振動体による体感振動の周波数を２５０Ｈｚ以下とし、第２の振動体に呼び出し音の周波数を６００Ｈｚ以上となるように、それぞれの振動系の共振周波数を設定すると好適である。周波数の設定を６００Ｈｚ以上にしたのは、ＩＳＯ２２６（１９６１）の等ラウドネス曲線に基づき、６００Ｈｚ以上で振動すると低い音圧レベルで人間の耳で聴くことが可能であるからである。つまり低い振動エネルギーで人間の耳が聴くことができる音を発生できる。さらに２５０Ｈｚ以下にしたのは同じく等ラウドネス曲線に基づき、２５０Ｈｚ以下の振動は人間の耳には聴こえず、機械的振動のみ身体に伝えることができるからである。
【００４１】
このように１つの振動発生装置で２種類の呼び出し信号を発生させることができるため、前記した従来例と比較して、より小型で軽量、かつ振動の大きな振動発生装置が可能となる。
【００４２】
上記振動発生装置は、ページャーや腕時計等の携帯機器に組み込んで用いることができる。そして、例えばページャーの携帯者が切替えスイッチで、呼び出し音と体感振動のいずれか一方を選択できるように構成することができる。又前記ＣＰＵ１０からの第１の周波数のパルス信号と第２の周波数のパルス信号とを一定時間毎に交互に発生させて、呼び出し音と体感振動の両方が交互に生ずるように構成することもできる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の振動発生装置は、コンパクト、軽量な構造のものでありながら、呼び出し音と体感振動という２種類の呼び出し信号を、使い分け自在に発生させることができ、かつ磁気効率を向上させることができる。
【００４４】
そして、第１の振動体の磁界発生体のヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定することにより、振動発生装置の生産性の向上及びコスト低減が図れるとともに、低エネルギでも十分大きな振動を発生させることができる。
【００４５】
又本発明の振動発生装置をページャー、腕時計などの携帯機器に内蔵させると、上記２種類の呼び出し信号を備えた携帯機器のコンパクト化、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動発生装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】その分解断面斜視図である。
【図３】その発振回路を示す概略図である。
【図４】従来のページャー用振動発生装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 第１の板状弾性体
２ 第２の板状弾性体
３ ヨーク
３ａ 基体部（基板部）
３ｂ 中央部
３ｃ 外周部
３ｄ 脚部
４ 板状磁石（磁石）
５ 角筒コイル（コイル）
６ 筐体
７ 磁界発生体
Claims (3)
- 筐体内部に、１対の板状弾性体を相対向するように配置し、一方の板状弾性体にヨークと磁石とからなる磁界発生体を取り付けて第１の振動体を構成し、他方の板状弾性体にコイルを取り付けて第２の振動体を構成し、かつ前記ヨークは、基板部と、基板部の中央から第２の振動体に向け立上がる中央部と、基板部の周囲から第２の振動体に向け立上がる外周部と、基板部の中央から立下がる脚部とからなるとともに、第１の振動体の板状弾性体に前記脚部において取り付けられ、前記磁石は筐体の中央側と外周側とに異なる磁極を有するようにヨークの外周部の内側面に固定され、前記コイルは前記磁石と前記ヨークの中央部との間に形成される空間内に位置することを特徴とする振動発生装置。
- ヨークの平面視形状を多角形状とし、ヨークの外周部を構成する各側面部を互いに切り離し、かつ各側面部の内面に板状の磁石を固定したことを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
- 請求項１または２に記載の振動発生装置を内蔵した携帯機器。
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