JP3931850B2

JP3931850B2 - 電気−機械−音響変換器

Info

Publication number: JP3931850B2
Application number: JP2003198320A
Authority: JP
Inventors: 敬則福山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2019-07-01
Also published as: JP2004007761A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気信号により振動あるいは発音の動作をする電気−機械−音響変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機等の携帯端末装置では着信を知らせる手段として、ベル音を発生する小型発生体と振動を引き起こす回転軸に偏芯して重りを取り付けたマイクロモータをそれぞれ個別に取り付けて使用してきた。さらに、通話相手の話を受聴するためには、受話用のスピーカを取り付ける必要があった。近年携帯電話機等の携帯端末装置の小形・薄形・軽量化の傾向に伴い、発音と振動とを一つの電気−機械−音響変換器で実現したものも製品化されている。
【０００３】
図３はこのような電気−機械−音響変換器の側断面図であり、これにより従来技術を説明する。
【０００４】
同図によると、振動板１の外周部がフレーム２に取り付けられている。この振動板１に対向して配置された磁気回路３ａと、この磁気回路３ａと一体に形成されるか又は別部品として上記磁気回路３ａに装着された重り部３ｂで構成された可動部３がサスペンション５で支持されて機械振動系を構成している。このサスペンション５はカバー６が取り付けられたフレーム２に支持されている。７はボイスコイルであり、一端が振動板１に固定され、他端が上記磁気回路３ａの磁気ギャップに一定の隙間を設けて挿入されている。
【０００５】
次に電気−機械−音響変換器の動作について説明すると、上記の電気−機械−音響変換器では、ボイスコイル７に電気信号が加えられると、ボイスコイル７と磁気回路３ａとの間には、作用・反作用の力が働く。仮にボイスコイル７に働く力を作用の力とすると、その力によって、ボイスコイル７が取り付けられている振動板１が振動し発音する。
【０００６】
また、磁気回路３ａに働く反作用の力によって、サスペンション５で支持された可動部３が振動し、サスペンション５を介してフレーム２に振動が伝わり、フレーム２が振動するものである。この可動部３の共振周波数は低域にあるので、この低域の周波数をボイスコイル７に印加することによって振動として顕著なものが得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電気−機械−音響変換器は、
１．サスペンション５の一端を磁気回路３ａと重り部３ｂからなる可動部３へ取り付ける時や、サスペンション５の一端をフレーム２へ取り付ける時に、接着や溶接で接合していたため、サスペンション５の支点がバラツキ易く、振動の共振周波数、振動レベルが安定しない。
２．サスペンション５の接合工数が多い。
３．サスペンション５の接合強度を得るためには接合部面積を確保する必要があり、電気−機械−音響変換器の小型化が困難となる。
という課題を有するものであった。
【０００８】
本発明は上記課題を解決して、組み立て精度が安定し、衝撃を受けた場合にも性能変化の少ない、振動特性の安定した小型の電気−機械−音響変換器を実現することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の電気−機械−音響変換器は、フレームと、このフレームの開口に直接または間接的に装着された振動板と、この振動板に対向して配置された磁気回路と、一端が上記振動板に取り付けられ上記磁気回路の磁気ギャップに一定の隙間を設けて挿入されたボイスコイルと、上記磁気回路にモールドによって形成するかまたはモールドによって取り付けた重り部と、上記磁気回路と上記重り部で構成される可動部を支持する一端が上記可動部のモールド部分とモールド固着され、他端を上記フレームに固着した少なくとも一つのサスペンションとで構成し、サスペンションをモールドによって精度良く組み立てることができるため振動共振周波数、振動レベルの安定が図れるとともに、接合部の面積が小さくてもサスペンションの接合強度を得ることができるものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、フレームと、このフレームの開口に直接または間接的に装着された振動板と、この振動板に対向して配置された磁気回路と、一端が上記振動板に取り付けられ上記磁気回路の磁気ギャップに一定の隙間を設けて挿入されたボイスコイルと、上記磁気回路にモールドによって形成するかまたはモールドによって取り付けた重り部と、上記磁気回路と上記重り部で構成される可動部を支持する一端が上記可動部のモールド部分とモールド固着され、他端を上記フレームに固着した少なくとも一つのサスペンションとで構成したものであり、重り部とサスペンションをモールドすることによりサスペンションの支点が精度良く組み立てることができ振動共振周波数、振動レベルの安定化が図れるものである。
【００１１】
また、サスペンションの接合部の面積が小さくてもサスペンションの接合強度を得ることができ、電気−機械−音響変換器の小型化を図るとともに携帯端末装置が落下して内蔵されている電気−機械−音響変換器に衝撃が加わった場合でも、サスペンション接合部の損傷による振動共振周波数、振動レベルの変化を防止できるものであるとともに、可動部を構成するモールド部分に高比重金属を配合した樹脂成形材料を使用して小型であっても振動部の質量を大きくすることができ、大きな振動レベルを得ることができるものである。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のサスペンションが可動部の重心から上下に対称の位置でサスペンションが可動部を支持することにより可動部のローリング運動を防ぐことができ、可動部のローリングによるフレームとの当接による異常音の発生を防止するものである。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のサスペンションを円周方向に円弧状に腕を延ばし、且つ、その中央部を上下方向に円弧状に成形して、上下方向に３次元的に成形したものであり、携帯端末装置が落下して内蔵されている電気−機械−音響変換器に衝撃が加わった場合でも、サスペンションに発生する応力を分散することができ、サスペンションの永久変形を防ぐとともにサスペンション接合部の損傷を防ぐことにより振動共振周波数、振動レベルの変化を防止するものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のバッフルと可動部の間の隙間をサスペンションの弾性変形範囲内としたものであり、外部からの衝撃に伴うサスペンションの損傷による振動共振周波数、振動レベルの変化を防止するものである。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のフレームとバッフルに嵌合部を設けて組み立てたものであり、重り部とフレームはサスペンションをモールドする際に金型内で構成されるため、フレームに対する可動部と磁気回路の磁気ギャップの位置は精度良く定まるものであって、フレームとバッフルに嵌合部を設けて組み立てるだけで可動部とバッフル、更に磁気回路の磁気ギャップとバッフルに振動板を介して取り付けたボイスコイルとを精度良く一定の隙間を設けて組み立てられるものである。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１のサスペンションをフープ状のリードフレームから形成したものであり、サスペンションをリードフレームにて構成し、成形によって重り部とフレームに一体形成することで部品点数の削減と組み立ての自動化に寄与できるものである。
【００１７】
以下、本発明の電気−機械−音響変換器の一実施の形態について図１、図２により説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１（ａ）は、本発明の一実施の形態の電気−機械−音響変換器の側断面図であり、図１（ｂ）は同分解斜視図である。
【００１９】
同図によると、８は例えば厚さ５０μｍ程度のフィルムよりなる振動板であり、外周部で樹脂等のバッフル９に取り付けられている。１０はヨークであり、軟鉄等の強磁性体で有底の円筒状をしている。１１はマグネットであり、ネオジウムの永久磁石で形成され、円柱状の形状をしており、上記ヨーク１０の中央部に固着されている。１２は強磁性体で形成されたプレートであり、上記マグネット１１の上記振動板８の側に配置固着されている。
【００２０】
上記ヨーク１０、上記マグネット１１及び上記プレート１２とで磁気回路１３を構成し、上記ヨーク１０の内周面と上記プレート１２の外周面で磁気ギャップが構成されている。
【００２１】
１４は円筒形のボイスコイルであり、上記磁気ギャップに挿入され、上記ボイスコイル１４の一端は上記振動板８に取り付けられている。
【００２２】
１５はタングステンの粉末を樹脂に配合した比重１２程度の材料で形成された重り部であり、ヨーク１０にモールド固着されている。
【００２３】
１６はサスペンションであり、円周方向に円弧状の２個の腕を延ばした形状で、中央部を上下方向に円弧状に成形し、上記重り部１５の上下方向に可動部１８の重心の位置を中心に一対対称に配置され、一端が上記重り部１５に、他端がフレーム１７にモールド固着されている。
【００２４】
そして、上記磁気回路１３と重り部１５はフレーム１７に対して相対的に動作する可動部１８を構成し、サスペンション１６と可動部１８は機械振動系を構成している。なお、１９はカバーである。
【００２５】
機械振動系の振動の大きさは可動部１８の質量と加速度の積に比例するため、重り部１５に樹脂とタングステンなどの高比重の金属粉末を混合した材料を使用することにより小型であっても機械振動系の質量は大きくなり、大きな振動を取り出すことができる。
【００２６】
サスペンション１６は重り部１５とフレーム１７に金型内でモールド固着されるため、サスペンション１６の支点が精度良く決まり性能が安定するとともに接合部は重り部１５とフレーム１７が破壊しない限り外れることはなく、小さい面積でも接合強度が得られる。
【００２７】
また、サスペンション１６の円弧状成形部１６ａにより上下方向に３次元的にサスペンションは形成されているので、衝撃時にサスペンション１６に発生する応力を分散するとともに、可動部１８の外周とバッフル９の内径の間には、サスペンション１６の弾性変形範囲内の隙間２０が設けられており、可動部１８が衝撃で移動した場合でも可動部１８の外周をバッフル９の内径が受け止めるため、サスペンション１６は永久変形を起こさず可動部１８を元の位置に戻す。
【００２８】
更に可動部１８とバッフル９の隙間２０は磁気ギャップとボイスコイル１４の隙間より小さく設定されており、磁気ギャップがボイスコイル１４に当る前に可動部１８の外周がバッフル９に受けられるため、ボイスコイル１４の損傷も防ぐことができる。
【００２９】
バッフル９にはフレーム１７の内径に嵌合する突起部９ａがあり、この突起部９ａとフレーム１７の内径を嵌合させて、バッフル９をフレーム１７に取り付ける。フレーム１７に対する可動部１８と磁気回路１３の磁気ギャップの位置はサスペンション１６の一端が上記重り部１５に、他端がフレーム１７にモールド固着しているため、精度良く定まり、フレーム１７とバッフル９に嵌合部を設けて組み立てるだけで可動部１８とバッフル９、更に磁気回路１３の磁気ギャップとバッフル９に振動板８を介して取り付けたボイスコイル１４とを精度良く一定の隙間を設けて組み立てることができる。
【００３０】
以上のように構成された電気−機械−音響変換器について、その動作を説明する。ボイスコイル１４に電気信号が加えられると、ボイスコイル１４と磁気回路１３の間に作用・反作用の力が働く。仮に、磁気回路１３に働く力を反作用の力とすれば、この反作用の力がサスペンション１６に支持された重り部１５と磁気回路１３からなる可動部１８に加わり、可動部１８は振動することになる。
【００３１】
特に、ボイスコイル１４に加える電気信号の周波数がこの機械振動系の共振周波数と一致する場合には、可動部１８は大きく振動することになる。この可動部１８の振動は、サスペンション１６からフレーム１７に伝わりフレーム１７は振動する。フレーム１７を例えば携帯端末装置の筐体に固定すればその筐体を振動させて呼び出し等の作用を行うことができる。
【００３２】
しかし、可動部１８が振動の際ローリング運動を起こすと可動部１８の外周とバッフル９の内径が当り、異常音が出るため、それを防ぐためにサスペンション１６は可動部１８の重心を対称に等距離で可動部１８を支持している。
【００３３】
一方、ボイスコイル１４に加えられる電気信号により振動板８は振動し、振動板８から音が発生する。
【００３４】
従って、本実施の形態のように電気−機械−音響変換器を構成することにより、振動性能の安定化と落下などの衝撃による損傷、性能劣化の防止を実現できるものである。
【００３５】
なお、上記実施の形態における重り部１５はモールドによってヨーク１０と一体に設けたが、重り部１５を別個に設けた後にモールドにより両者を一体にしても良いものである。
【００３６】
（実施の形態２）
本発明の他の実施の形態を図２（ａ），（ｂ）により説明する。なお、実施の形態１と同一部分は同一番号を付し、説明を省略して説明する。
【００３７】
図２（ａ）は本発明の他の実施の形態の電気−機械−音響変換器の側断面図であり、図２（ｂ）は同分解斜視図である。
【００３８】
同図によると、振動板８の外周がフレーム１７に実施の形態１のバッフル９を用いず直接装着されている。
【００３９】
サスペンション１６とリード端子２１はリードフレーム２２で一体に構成し、フレーム１７へモールド成形されている。これにより部品の一体化、組立工程の単純化が更に可能となる。
【００４０】
なお、上記各実施の形態において、重り部１５は樹脂とタングステンなどの高比重金属を配合したものと説明したが、重り部１５として磁気回路より比重の重い構成となるように、金属粉末を配合して重り部１５を形成すれば良いものである。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明の電気−機械−音響変換器によれば、組み立て時の性能が安定するとともに、携帯端末装置を落下させた場合に電気−機械−音響変換器が衝撃を受けてもサスペンションやボイスコイル、またサスペンション接合部の損傷を防ぐことができ、振動あるいは発音の性能劣化を防ぐことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の電気−機械−音響変換器の一実施の形態の側断面図
（ｂ）同分解斜視図
【図２】（ａ）同他の実施の形態の側断面図
（ｂ）同分解斜視図
【図３】従来の電気−機械−音響変換器の側断面図
【符号の説明】
８振動板
９バッフル
９ａ突起部
１０ヨーク
１１マグネット
１２プレート
１３磁気回路
１４ボイスコイル
１５重り部
１６サスペンション
１７フレーム
１８可動部
１９カバー
２０隙間
２１リード端子
２２リードフレーム

Claims

フレームと、このフレームの開口に直接または間接的に装着された振動板と、この振動板に対向して配置された磁気回路と、一端が上記振動板に取り付けられ上記磁気回路の磁気ギャップに一定の隙間を設けて挿入されたボイスコイルと、上記磁気回路にモールドによって形成するかまたはモールドによって取り付けた重り部と、上記磁気回路と上記重り部で構成される可動部を支持する一端が上記可動部のモールド部分とモールド固着され、他端が上記フレームに固着された少なくとも一つのサスペンションからなる電気−機械−音響変換器であって、可動部を構成するモールド部分に高比重金属を配合した樹脂成形材料を使用した電気−機械−音響変換器。
サスペンションが可動部の重心から上下に対称の位置で可動部を支持した請求項１に記載の電気−機械−音響変換器。
サスペンションを円周方向に円弧状に腕を延ばし、且つ、その中央部を上下方向に円弧状に成形して上下方向に３次元的に成形された形状とした請求項１に記載の電気−機械−音響変換器。
振動板はバッフルを介してフレームに装着され、更にバッフルと可動部との間に少なくともサスペンションの弾性変形範囲内の隙間を設けた請求項１に記載の電気−機械−音響変換器。
サスペンションの一端を重り部と一体成形し、他端もフレームと一体成形するとともに、フレームとバッフルとの間に嵌合部を設けて組み立てた請求項１に記載の電気−機械−音響変換器。
サスペンションの一端を重り部と一体成形し、他端もフレームに一体成形するサスペンションをフープ状のリードフレームから形成した請求項１に記載の電気−機械−音響変換器。