JP4841744B2 - 電磁型アクチュエータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やポケットベル（登録商標）等に用いられ、信号着信時の呼び出しを振動や音によって知らせるための電磁型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁型アクチュエータとしては、ＷＯ９９／３９８４３に開示されているものが知られている。この電磁型アクチュエータを図７に示す。図７に示すように、電磁型アクチュエータ１００は、ケース１０１内において、ヨーク１０３の溝部内にマグネット１０５を配置し、溝部内においてマグネット１０５とギャップを経て位置し且つダイヤフラム１０７に取り付けられたコイル１０９を設けており、ヨーク１０３は、筐体１０１の側面に平行に配置された上下の振動板１１１、１１３によって支持されている。コイル１０９に低周波電流を印加することにより、振動板１１１、１１２の作用によってヨーク１０３が振動し、コイル１０９に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム１０７を振動させて高周波音を発生させる。また、ケース１０１から内側径方向に向かって鍔１１５を配置し、ヨーク１０３の振動方向を上下方向に規制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、コイル１０９がダイヤフラム１０７に取り付けられているので、低周波電流による駆動時にもダイヤフラム１０７が振動してしまうこととなり、充分な振動出力が得られないという課題がある。一方、充分な振動出力を得るためにダイヤフラム１０７の剛性を制御すると、可聴周波数帯域で固有振動するダイヤフラム１０７の周波数帯域が制限されて、良好な音が得られないという課題がある。
【０００４】
また、振動方向規制のための鍔１１５がヨーク１０３に接触すると、接触摩擦のために、安定な振動を損なうという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、安定した振動及び良好な音が得られる電磁型アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、 低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持するケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットが取り付けられたヨークとを備え、ヨークは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイルが配置され、マグネットと内周側壁との間にボイスコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【０００７】
この請求項１に記載の発明では、Ｎ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向に沿って位置しているマグネットは、振動用コイル側及びボイスコイル側に別個に磁界を形成しており、振動用コイルに低周波電流（例えば、１００〜１５０Ｈｚ）を印加すると、この低周波電流と振動用コイル側の磁界との作用で、振動ユニットが振動する（ヨークとマグネットとが一緒に振動する）ことにより、電磁型アクチュエータから振動が発生する。同様に、ボイスコイルに高周波電流（例えば、９００〜８０００Ｈｚ）を印加すると、この高周波電流とボイスコイル側の磁界との作用で、ダイヤフラムが振動することにより、電磁型アクチュエータから音が発生する。
【０００８】
振動用コイルは、固定のケースに支持されており、このケースから弾性体を介して振動ユニットが支持されているので、安定した振動を得ることができる。また、低周波電流を印加する振動用コイルと低周波振動する振動ユニットとからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイルと高周波振動するダイヤフラムとからなる振動系との両者を備えていることにより、それぞれ独立して設計することができるので、それぞれの効率を最大値まで高めることができ、充分な振動出力と良好な音とを得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットはマグネットを備え、ケースは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットと内周側壁との間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載の発明では、振動ユニットのマグネットは、振動用コイル及びボイスコイルの両方に亘って磁界を形成し、振動用コイルに低周波電流を印加すると、振動ユニットが振動して電磁型アクチュエータから振動が発生し、ボイスコイルに高周波電流を印加すると、ダイヤフラムが振動することで電磁型アクチュエータから音が発生することとなり、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持する磁性体製のシャフトと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットを支持する非磁性体製の支持体とを備え、ケースは、円盤状の基部と、基部に設けて振動用コイルの外周側に位置する外周側壁とを有し、前記シャフトは基部の中央に設けて振動ユニットの支持体を摺動自在に支持しており、マグネットは前記シャフトと外周側壁との間に配置してあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットとシャフトとの間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明では、振動ユニットのマグネットは、振動用コイル及びボイスコイルの両方に亘って磁界を形成し、振動用コイルに低周波電流を印加すると、振動ユニットが振動して電磁型アクチュエータから振動が発生し、ボイスコイルに高周波電流を印加すると、ダイヤフラムが振動することで電磁型アクチュエータから音が発生することとなり、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、弾性体は、振動方向におけるケースと振動ユニットとの間に介在していることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、ボイスコイルの径方向に弾性体を設けた場合には、振動ユニットを充分に振動させるために弾性体を長くする必要があるため、ボイスコイルの径方向において振動ユニットとケースとの間隙を大きくとる必要があり、ケース内のデッドスペースが大きくなって、電磁アクチュエータが大型になってしまう。これに対し、弾性体を振動ユニットの振動方向に設けることにより、デッドスペース部分を振動ユニットで占めて質量を大きくすることができるので、振動方向の振動ユニットとケースとの間隙を大きくしなくても、振動ユニットを充分に振動させることができるとともに、ボイスコイルの径方向の振動ユニットとケースとの間隙を少なくできるので、ケース内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータを小型にできる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、電磁型アクチュエータに対する外部からの衝撃、例えば、落下時の衝撃があっても、振動ユニットの位置がボイスコイルの径方向にずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上する。また、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電磁型アクチュエータを示す断面図であり、図２は、図１の電磁型アクチュエータの分解斜視図であり、図３は、電磁型アクチュエータを携帯電話内に装着する例を示す断面図である。図１に示す電磁型アクチュエータ１は、携帯電話を通して着信した情報を振動又は音により、携帯者に知らせるものである。
【００１８】
電磁型アクチュエータ１は、低周波電流が印加される振動用コイル３と、マグネット７と磁性体のヨーク９とプレート３１とで構成される振動ユニット１０と、振動ユニット１０のヨーク９を支持するシャフト１１と、これらを収納するケース１３と、ケース１３の円周端面上に周囲を固定された振動板であるダイヤフラム２３と、ダイヤフラム２３のリング状の突起部２３ａ上に固定されて高周波電流が印加されるボイスコイル５と、ケース１３に対して振動ユニット１０のヨーク９を支持する上スプリング１５及び下スプリング１７とを備えており、振動用コイル３に低周波電流を印加することにより、振動ユニット１０がシャフト１１の軸線方向（図１中上下方向）に振動し、ボイスコイル５に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム２３が振動して発音するようになっている。尚、本明細書においては、上及び下の文言を便宜上使用するが、これは上下方向を特定するものではない。
【００１９】
ケース１３は、筒状の枠体１９と、シャフト１１を挿通する挿通孔２１ａが形成されたカバー２１とを備えている。枠体１９の内周側には上スプリング１５を受ける受け部１９ａが設けられており、カバー２１には変動する空気内圧を逃がす複数の孔２１ｂが設けられている。
【００２０】
カバー２１の上には、下スプリング１７と、ヨーク９と、上スプリング１５とがこの順に配置されており、上スプリング１５が枠体１９の受け部１９ａとヨーク９との間に介在し、下スプリング１７がカバー２１とヨーク９との間に介在している。尚、上下のスプリング１５、１７のばね係数と振動ユニット１０の質量とからなる振動系の共振周波数は、振動用コイル３に印加する低周波電流の周波数と一致させている。
【００２１】
本実施の形態では、上スプリング１５の上部を受け部１９ａに、上スプリング１５の下部をヨーク９に接着固定し、下スプリング１７の上部をヨーク９に、下スプリング１７の下部をカバー２１に接着固定しており、振動ユニット１０をケース１３に対して円周方向に位置決めしている。また、上及び下スプリング１５、１７をヨーク９の上下に設けていることにより、ヨーク９と枠体１９との間隙を小さくできるので、ケース１３内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータ１を小型にできる。
【００２２】
ダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の高分子化合物の薄膜を円板形状に成形したものであり、枠体１９の上面円周部に接着固定している。また、広い周波数帯域内で平坦な固有振動特性を得るために、複数のコーン状の成形が施されており、ボイスコイル５を接着する部分は、リング状に突起させて突起部２３ａとして成形している。この突起部２３ａは、ヨーク９とマグネット７との間のギャップに向けて突出させており、振動ユニット１０が上下方向に振動したとき、振動コイル５がダイヤフラム２３に衝突することを回避するために設けている。尚、小型な電磁型アクチュエータ１では、ダイヤフラム２３の固有基本（最低）周波数は、１ｋＨｚ付近の高周波となるので、ボイスコイル５に印加する電流を高周波電流と呼んでいる。
【００２３】
ヨーク９には、外周壁部２５と、シャフト１１を挿通する挿通孔２７ａが形成された中央突起部２７と、中央突起部２７と外周壁部２５との間に形成された溝部２９とが設けられている。ヨーク９は、中央突起部２７の挿通孔２７ａに挿通されるシャフト１１により、シャフト１１の軸線方向にスライド可能になっている。尚、シャフト１１の表面は、ポリテトラフルオロエチレン加工を施しており、ヨーク９がシャフト１１に対して軸線方向に円滑にスライド可能としている。
【００２４】
ヨーク９をスライド可能に支持するシャフト１１を設けることにより、電磁型アクチュエータ１を落としたとき等、電磁型アクチュエータ１に対して外部から衝撃が加えられた場合であっても、ヨーク９の位置が、中央突起部２７又は外周壁部２５に向けて（図１中左右方向に向けて）ずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上するとともに、振動ユニット１０の振動方向を軸線方向に規制する。
【００２５】
ヨーク９の溝部２９には、マグネット７と、磁性体で構成されたプレート３１とがこの順で配置されている。ヨーク９の溝部２９の底面には凹部２９ａが形成され、プレート３１には、係合溝３１ａが形成されており、マグネット７は、凹部２９ａに位置決めされるとともに、プレート３１の係合溝３１ａに係合している。このプレート３１の円環幅は、マグネット７の円環幅より大きくしており、マグネット７による磁路Ａ、Ｂ上の磁気ギャップを形成している。
【００２６】
このプレート３１とヨーク９の中央突起部２７との間に、ギャップを設けてボイスコイル５が配置され、プレート３１とヨーク９の外周壁部２５との間に、ギャップを設けて振動用コイル３が配置されており、これら振動用コイル３とボイスコイル５とは同心円状に設けられている。尚、本実施の形態では、振動用コイル３及びボイスコイル５は、携帯電話内に設けられた複数の端子のうち、２つ或いは４つの端子に接続されることにより、電流を印加されるようになっている。
【００２７】
図３に示すように、電磁型アクチュエータ１は、携帯電話内部で上下円周端面をそれぞれプラスチック等の材質による円環状の座２を介して、基板４と筐体６とで挟んで固定する。基板４には通気孔４ａを、筐体６には音響放射孔６ａを設けて、圧縮振動する内部空気の逃げ口を備えるとともに、電磁型アクチュエータ１の枠体１９を携帯電話に固定する。
【００２８】
本実施の形態では、振動用コイル３及びボイスコイル５の間にギャップを設けて配置されたマグネット７のプレート３１側にはＮ極があり、マグネット７のヨーク９側にはＳ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、シャフト１１の軸線方向（振動ユニット１０の振動方向）に位置しており、振動用コイル３側に磁路Ａを形成し、ボイスコイル５側に磁路Ｂを形成している。尚、ヨーク９とプレート３１は低磁気抵抗の磁性体である。
【００２９】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。電磁型アクチュエータ１を組み立てるには、ヨーク９の溝部２９の凹部２９ａにマグネット７を位置決めし、このマグネット７の上にプレート３１を取り付けて振動ユニット１０を組み立てる。次いで、ヨーク９の外周壁部２５の上面及び下面にそれぞれ上スプリング１５と下スプリング１７とを固着（接着）する。引き続き、振動用コイル３を枠体１９に固着するとともに、振動ユニット１０に固着された上スプリング１５を枠体１９の受け部１９ａの上底面に固着する。
【００３０】
そして、ヨーク９の挿通孔２７ａ及びカバー２１の挿通孔２１ａにシャフト１１を挿通させて固着するとともに、振動ユニット１０に固着された下スプリング１７をカバー２１に固着しながら、カバー２１を枠体１９に固着する。尚、振動用コイル３のリード線は枠体１９の上面に沿って、ボイスコイル５のリード線はダイヤフラム２３の下面に沿って枠体１９の端子部８と接続する。
【００３１】
この電磁型アクチュエータ１において、振動用コイル３に、携帯電話内の回路から、低周波電流（体感周波数として例えば、１００〜１５０Ｈｚの単一周波数）が印加されると、この低周波電流と振動用コイル３側の磁路Ａ上のギャップの磁界との作用で、振動ユニット１０が、シャフト７の軸線方向に振動する。振動ユニット１０が振動すると、枠体１９を固定している携帯電話が振動して携帯者に着信信号などの情報を伝達する。
【００３２】
尚、本実施の形態では、振動ユニット１０の質量と上下のスプリング１５、１７からなる振動系の共振周波数は、供給される低周波電流の周波数と一致させて、電磁エネルギーから運動エネルギーへの伝達を効率化している。ヨーク９は、振動ユニット１０の質量を増加させる役割を担い、プレート３１は磁路Ａ、Ｂ上で磁気ギャップを形成している。
【００３３】
また、ボイスコイル５に、高周波電流（可聴周波数として例えば、９００〜８０００Ｈｚの広帯域周波数）が印加されると、この高周波電流と磁路Ｂ上のギャップの磁界との作用で、ダイヤフラム２３が高周波帯域の振動を起こす。このダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の薄膜材質をコーン状に成形した振動板なので、ボイスコイル５を介した高周波数帯域の駆動力に対して、忠実な音響放射を行う。ダイヤフラム２３が振動すると、枠体１９を固定している携帯電話の筐体６の音響放射孔６ａを通して、高周波音が携帯者に着信信号等の情報を伝達する。
【００３４】
本実施の形態では、枠体１９に固着した振動用コイル３と磁路Ａ上のギャップの磁界の電磁力によって振動ユニット１０を振動させる。即ち、ダイヤフラム２３の振動と無関係（独立）に振動系が形成されているので、ダイヤフラム２３自体の複雑な振動の影響を受けることなく、安定した振動出力を得ることができる。
【００３５】
ここで、携帯電話がどのような向きに置かれても、振動ユニット１０は、上下方向（軸線方向）の一方向に移動させねばならず、外的要因によって横方向の衝撃が加わっても、振動ユニット１０を軸線方向に振動させねばならないが、本実施の形態では、表面にポリテトラフルオロエチレン加工を施したシャフト１１を振動ユニット１０の中心に挿通させているので、安定した滑り摩擦で振動方向を軸線方向の一方向に規制することができる。従って、図７の従来例に示すケース１０１に鍔１１５を設ける場合のように、鍔１１５とヨーク１０３が接触して、滑らかな振動を阻害する不都合な現象は生じない。
【００３６】
また、低周波電流を印加する振動用コイル３と低周波振動する振動ユニット１０とからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイル５と高周波振動するダイヤフラム２３とからなる振動系の２つの振動系を形成しているので、低周波振動用の振動用コイル３と、高周波帯域音響系用のボイスコイル３とそれぞれ独立して設計することができ、それぞれの負荷特性に整合させた電流駆動回路を設計することによって、振動出力効率と音響放射効率とをそれぞれ最大値まで高めることができる。
【００３７】
また、振動出力効率と音響放射効率とを最大値まで高める必要がなく、適宜な範囲に収まるように１個の電流駆動回路と振動用コイル３とボイスコイル５とを設計すれば、振動用コイル３とボイスコイル５とを直列又は並列に接続して、２つの入力端子を持つ電磁型アクチュエータ１を構成することもできる。即ち、携帯電話内の駆動回路との接続方法において、自由度を高めることができる。尚、リング状の枠体１９は、その一部を端子部８として外側に突出させ、携帯電話の電流駆動回路との接続に供している。
【００３８】
次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３９】
図４は、第２実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第２実施の形態では、図４に示すように、ケース１３は、収納体３７と、収納体３７に取り付けられる上カバー１２とを備えており、上カバー１２の下部には収納体３７の外周部上にダイヤフラム２３を固着している。収納体３７の中央部には、収納溝部３９が形成され且つ複数の孔１４が設けられており、同様に、上カバー２１にも複数の孔１６が設けられている。
【００４０】
収納溝部３９の底面の略中央には、磁性体であるシャフト１１が取りつけられている。シャフト１１には、マグネット７が取り付けられた非磁性体の支持体３３が取り付けられ、支持体３３はシャフト１１の軸線方向にスライド可能になっており、マグネット７と支持体３３とで振動ユニット１０を構成している。収納溝部３９の底面には、マグネット７を支持体３３に向けて付勢する下スプリング１７が配置されている。また、支持体３３の上方に位置して、支持体３３を下スプリング１７に向けて押さえる押さえ部材３５が、シャフト１１に取り付けられている。
【００４１】
本実施の形態では、マグネット７とシャフト１１との間に、ギャップを設けて振動用コイル３が配置され、マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間に、ギャップを設けてボイスコイル５が配置されている。また、マグネット７のシャフト１１側にはＮ極があり、マグネット７の側壁部３９ａ側にはＳ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、図中左右方向、即ち、ボイスコイル５の径方向（振動ユニット１０の振動方向に直交する方向）に位置しており、振動用コイル３及びボイスコイル５にわたって磁路Ｃを形成している。
【００４２】
この第２実施の形態では、振動用コイル３に低周波電流が印加されると、この低周波電流と磁路Ｃ上の内側のギャップ（シャフト１１とマグネット７との間）の磁界との作用で、振動ユニット１０が、シャフト７の軸線方向（図３中上下方向）に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、ボイスコイル５に高周波電流が印加されると、この高周波電流と磁路Ｃ上の外側のギャップ（マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間）の磁界との作用で、ダイヤフラム２３が振動して、電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００４３】
図５は、第３実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第３実施の形態では、図５に示すように、ケース１３の収納溝部３９の底面から、上カバー１２に向けて突出する中央突出部４１を形成し、この中央突出部４１とマグネット７との間に、ギャップを設けてボイスコイル５を配置し、マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間に、ギャップを設けて振動用コイル３を配置している。
【００４４】
また、収納溝部３９には、ボイスコイル５の径方向に（収納溝部３９の底面と平行に）上支持板４３が設けられ、この上支持板４３とマグネット７との間には、上スプリング１５が介在し、マグネット７と収納溝部３９の底面との間には、下スプリング１７が介在している。このマグネット７のＮ極及びＳ極の位置は、第２実施の形態と同様であり、振動用コイル３及びボイスコイル５にわたって磁路Ｃを形成している。
【００４５】
この第３実施の形態では、振動用コイル３に低周波電流が印加されると、低周波電流と磁路Ｃ上の外側のギャップの磁界との作用で、上及び下スプリング１５、１７に挟持されているマグネット７が、中央突出部４１の軸線方向（図４中上下方向）に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、ボイスコイル５に、高周波電流が印加されると、この高周波電流と磁路Ｃ上の内側のギャップとの磁界との作用で、ダイヤフラム２３が振動することにより電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００４６】
図６は、第４実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第４実施の形態では、図６に示すように、ケース１３内にヨーク９とマグネット７とプレート３１とで構成される振動ユニット１０が設けられており、ヨーク９には、外周壁部２５と、溝部２９とが形成され、この溝部２９の底面上には、マグネット７とプレート３１とがこの順で配置されている。ケース１３の上面円周部には、コイル４５を装着したダイヤフラム２３が接着されている。
【００４７】
振動ユニット１０は、上スプリング１５と下スプリング１７とによって、上下方向で支持されてケース１３内に収納されており、シャフト１１によりスライド可能に支持されている。シャフト１１は、溝部２９の底面に形成された挿通孔２９ａと、マグネット７に形成された挿通孔７ａと、プレート３１に形成された挿通孔３１ａとに挿通している。このシャフト１１には、振動ユニット１０に間隔をあけて上ストッパ１１ａ及び下ストッパ１１ｂが設けられており、振動ユニット１０の上下方向の移動を規制している。
【００４８】
また、マグネット７と外周壁部２５との間には、ギャップを設けて低周波電流又は／及び高周波電流が印加されるコイル４５が配置されており、コイル４５は、上述の実施の形態における振動用コイル及びボイスコイルを兼ねている。本実施の形態では、マグネット７のダイヤフラム２３側にはＳ極があり、カバー２１側にはＮ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、シャフト１１の軸線方向に位置しており、磁路Ｄを形成している。
【００４９】
この第４実施の形態では、振動ユニット１０と上下のスプリング１５、１７とからなる振動系は、低周波で共振し、ダイヤフラム２３の固有振動数は高周波広帯域で共振振動する。従って、コイル４５に低周波電流が印加されると、低周波電流と磁路Ｄ上のギャップの磁界との作用によって、振動ユニット１０がシャフト１１の軸線方向に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、コイル４５に、高周波電流が印加されると、同じ電磁力によってダイヤフラム２３が振動することにより、電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００５０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、第１実施の形態において、上下のスプリング１５、１７は、それぞれの上下面を受け部１９ａ、ヨーク９の上下面及びカバー２１に接着したが、上下のスプリング１５、１７を接着しないで、押しつけ支持により振動ユニット１０を支持する場合には、押しつけ部の滑りによって、低周波振動系の共振周波数を低下させることができる。
【００５１】
また、第１実施の形態において、枠体１９をカバー２１の全部又は一部と一体化する構造とすれば、この一体化構造体の支持のもとに、上下のスプリング１５、１７及びシャフト１１を設けることができ、固定させるべき構造体を堅固にすることができる。
【００５２】
また、第１実施の形態において、上下方向に磁極を持つマグネット７とプレート３１の磁石部分を、図４及び図５に示すような径方向にＮ極とＳ極とを持つマグネット７に置き換えても良い。これによって、磁気ギャップにおけるマグネットとコイル３、５との対向面積を大きくすることができる。
【００５３】
また、第１、第２、及び第４実施の形態において、シャフト１１をケース１３と一体化して、部品点数の低減を図っても良い。
【００５４】
本実施の形態では、電磁型アクチュエータ１を携帯電話に用いたが、これに限定されず、例えば、ポケットベル、ページャに用いても同様な作用効果を得る。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、振動用コイルは、固定のケースに支持されており、このケースから弾性体を介して振動ユニットが支持されているので、安定した振動を得ることができる。また、低周波電流を印加する振動用コイルと低周波振動する振動ユニットとからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイルと高周波振動するダイヤフラムとからなる振動系との両者を備えていることにより、それぞれ独立して設計することができるので、それぞれの効率を最大値まで高めることができ、充分な振動出力と良好な音とを得ることができる。
【００５６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏することができる。
【００５７】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な効果を奏する。
【００５８】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、弾性体を振動ユニットの振動方向に設けることにより、振動方向の振動ユニットとケースとの間隙を大きくしなくても、支持体を充分に振動させることができるとともに、ボイスコイルの径方向の振動ユニットとケースとの間隙を少なくできるので、ケース内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータを小型にできる。
【００５９】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、耐衝撃性が向上するとともに、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図２】 図１の電磁型アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】 図１の電磁型アクチュエータを携帯電話内に装着したときの断面図である。
【図４】 第２実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図５】 第３実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図６】 第４実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図７】 従来に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁型アクチュエータ
３ 振動用コイル
５ ボイスコイル
７ マグネット
９ ヨーク
１０ 振動ユニット
１１ シャフト
１３ ケース
１５ 上スプリング（弾性体）
１７ 下スプリング（弾性体）
２３ ダイヤフラム
３３ 支持体
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やポケットベル（登録商標）等に用いられ、信号着信時の呼び出しを振動や音によって知らせるための電磁型アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁型アクチュエータとしては、ＷＯ９９／３９８４３に開示されているものが知られている。この電磁型アクチュエータを図７に示す。図７に示すように、電磁型アクチュエータ１００は、ケース１０１内において、ヨーク１０３の溝部内にマグネット１０５を配置し、溝部内においてマグネット１０５とギャップを経て位置し且つダイヤフラム１０７に取り付けられたコイル１０９を設けており、ヨーク１０３は、筐体１０１の側面に平行に配置された上下の振動板１１１、１１３によって支持されている。コイル１０９に低周波電流を印加することにより、振動板１１１、１１２の作用によってヨーク１０３が振動し、コイル１０９に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム１０７を振動させて高周波音を発生させる。また、ケース１０１から内側径方向に向かって鍔１１５を配置し、ヨーク１０３の振動方向を上下方向に規制している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、コイル１０９がダイヤフラム１０７に取り付けられているので、低周波電流による駆動時にもダイヤフラム１０７が振動してしまうこととなり、充分な振動出力が得られないという課題がある。一方、充分な振動出力を得るためにダイヤフラム１０７の剛性を制御すると、可聴周波数帯域で固有振動するダイヤフラム１０７の周波数帯域が制限されて、良好な音が得られないという課題がある。
【０００４】
また、振動方向規制のための鍔１１５がヨーク１０３に接触すると、接触摩擦のために、安定な振動を損なうという課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、安定した振動及び良好な音が得られる電磁型アクチュエータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、 低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持するケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットが取り付けられたヨークとを備え、ヨークは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイルが配置され、マグネットと内周側壁との間にボイスコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【０００７】
この請求項１に記載の発明では、Ｎ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向に沿って位置しているマグネットは、振動用コイル側及びボイスコイル側に別個に磁界を形成しており、振動用コイルに低周波電流（例えば、１００〜１５０Ｈｚ）を印加すると、この低周波電流と振動用コイル側の磁界との作用で、振動ユニットが振動する（ヨークとマグネットとが一緒に振動する）ことにより、電磁型アクチュエータから振動が発生する。同様に、ボイスコイルに高周波電流（例えば、９００〜８０００Ｈｚ）を印加すると、この高周波電流とボイスコイル側の磁界との作用で、ダイヤフラムが振動することにより、電磁型アクチュエータから音が発生する。
【０００８】
振動用コイルは、固定のケースに支持されており、このケースから弾性体を介して振動ユニットが支持されているので、安定した振動を得ることができる。また、低周波電流を印加する振動用コイルと低周波振動する振動ユニットとからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイルと高周波振動するダイヤフラムとからなる振動系との両者を備えていることにより、それぞれ独立して設計することができるので、それぞれの効率を最大値まで高めることができ、充分な振動出力と良好な音とを得ることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットはマグネットを備え、ケースは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットと内周側壁との間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載の発明では、振動ユニットのマグネットは、振動用コイル及びボイスコイルの両方に亘って磁界を形成し、振動用コイルに低周波電流を印加すると、振動ユニットが振動して電磁型アクチュエータから振動が発生し、ボイスコイルに高周波電流を印加すると、ダイヤフラムが振動することで電磁型アクチュエータから音が発生することとなり、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持する磁性体製のシャフトと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットを支持する非磁性体製の支持体とを備え、ケースは、円盤状の基部と、基部に設けて振動用コイルの外周側に位置する外周側壁とを有し、前記シャフトは基部の中央に設けて振動ユニットの支持体を摺動自在に支持しており、マグネットは前記シャフトと外周側壁との間に配置してあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットとシャフトとの間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明では、振動ユニットのマグネットは、振動用コイル及びボイスコイルの両方に亘って磁界を形成し、振動用コイルに低周波電流を印加すると、振動ユニットが振動して電磁型アクチュエータから振動が発生し、ボイスコイルに高周波電流を印加すると、ダイヤフラムが振動することで電磁型アクチュエータから音が発生することとなり、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、弾性体は、振動方向におけるケースと振動ユニットとの間に介在していることを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、ボイスコイルの径方向に弾性体を設けた場合には、振動ユニットを充分に振動させるために弾性体を長くする必要があるため、ボイスコイルの径方向において振動ユニットとケースとの間隙を大きくとる必要があり、ケース内のデッドスペースが大きくなって、電磁アクチュエータが大型になってしまう。これに対し、弾性体を振動ユニットの振動方向に設けることにより、デッドスペース部分を振動ユニットで占めて質量を大きくすることができるので、振動方向の振動ユニットとケースとの間隙を大きくしなくても、振動ユニットを充分に振動させることができるとともに、ボイスコイルの径方向の振動ユニットとケースとの間隙を少なくできるので、ケース内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータを小型にできる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な作用効果を奏するとともに、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、電磁型アクチュエータに対する外部からの衝撃、例えば、落下時の衝撃があっても、振動ユニットの位置がボイスコイルの径方向にずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上する。また、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係る電磁型アクチュエータを示す断面図であり、図２は、図１の電磁型アクチュエータの分解斜視図であり、図３は、電磁型アクチュエータを携帯電話内に装着する例を示す断面図である。図１に示す電磁型アクチュエータ１は、携帯電話を通して着信した情報を振動又は音により、携帯者に知らせるものである。
【００１８】
電磁型アクチュエータ１は、低周波電流が印加される振動用コイル３と、マグネット７と磁性体のヨーク９とプレート３１とで構成される振動ユニット１０と、振動ユニット１０のヨーク９を支持するシャフト１１と、これらを収納するケース１３と、ケース１３の円周端面上に周囲を固定された振動板であるダイヤフラム２３と、ダイヤフラム２３のリング状の突起部２３ａ上に固定されて高周波電流が印加されるボイスコイル５と、ケース１３に対して振動ユニット１０のヨーク９を支持する上スプリング１５及び下スプリング１７とを備えており、振動用コイル３に低周波電流を印加することにより、振動ユニット１０がシャフト１１の軸線方向（図１中上下方向）に振動し、ボイスコイル５に高周波電流を印加することにより、ダイヤフラム２３が振動して発音するようになっている。尚、本明細書においては、上及び下の文言を便宜上使用するが、これは上下方向を特定するものではない。
【００１９】
ケース１３は、筒状の枠体１９と、シャフト１１を挿通する挿通孔２１ａが形成されたカバー２１とを備えている。枠体１９の内周側には上スプリング１５を受ける受け部１９ａが設けられており、カバー２１には変動する空気内圧を逃がす複数の孔２１ｂが設けられている。
【００２０】
カバー２１の上には、下スプリング１７と、ヨーク９と、上スプリング１５とがこの順に配置されており、上スプリング１５が枠体１９の受け部１９ａとヨーク９との間に介在し、下スプリング１７がカバー２１とヨーク９との間に介在している。尚、上下のスプリング１５、１７のばね係数と振動ユニット１０の質量とからなる振動系の共振周波数は、振動用コイル３に印加する低周波電流の周波数と一致させている。
【００２１】
本実施の形態では、上スプリング１５の上部を受け部１９ａに、上スプリング１５の下部をヨーク９に接着固定し、下スプリング１７の上部をヨーク９に、下スプリング１７の下部をカバー２１に接着固定しており、振動ユニット１０をケース１３に対して円周方向に位置決めしている。また、上及び下スプリング１５、１７をヨーク９の上下に設けていることにより、ヨーク９と枠体１９との間隙を小さくできるので、ケース１３内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータ１を小型にできる。
【００２２】
ダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の高分子化合物の薄膜を円板形状に成形したものであり、枠体１９の上面円周部に接着固定している。また、広い周波数帯域内で平坦な固有振動特性を得るために、複数のコーン状の成形が施されており、ボイスコイル５を接着する部分は、リング状に突起させて突起部２３ａとして成形している。この突起部２３ａは、ヨーク９とマグネット７との間のギャップに向けて突出させており、振動ユニット１０が上下方向に振動したとき、振動コイル５がダイヤフラム２３に衝突することを回避するために設けている。尚、小型な電磁型アクチュエータ１では、ダイヤフラム２３の固有基本（最低）周波数は、１ｋＨｚ付近の高周波となるので、ボイスコイル５に印加する電流を高周波電流と呼んでいる。
【００２３】
ヨーク９には、外周壁部２５と、シャフト１１を挿通する挿通孔２７ａが形成された中央突起部２７と、中央突起部２７と外周壁部２５との間に形成された溝部２９とが設けられている。ヨーク９は、中央突起部２７の挿通孔２７ａに挿通されるシャフト１１により、シャフト１１の軸線方向にスライド可能になっている。尚、シャフト１１の表面は、ポリテトラフルオロエチレン加工を施しており、ヨーク９がシャフト１１に対して軸線方向に円滑にスライド可能としている。
【００２４】
ヨーク９をスライド可能に支持するシャフト１１を設けることにより、電磁型アクチュエータ１を落としたとき等、電磁型アクチュエータ１に対して外部から衝撃が加えられた場合であっても、ヨーク９の位置が、中央突起部２７又は外周壁部２５に向けて（図１中左右方向に向けて）ずれるのを防止でき、耐衝撃性が向上するとともに、振動ユニット１０の振動方向を軸線方向に規制する。
【００２５】
ヨーク９の溝部２９には、マグネット７と、磁性体で構成されたプレート３１とがこの順で配置されている。ヨーク９の溝部２９の底面には凹部２９ａが形成され、プレート３１には、係合溝３１ａが形成されており、マグネット７は、凹部２９ａに位置決めされるとともに、プレート３１の係合溝３１ａに係合している。このプレート３１の円環幅は、マグネット７の円環幅より大きくしており、マグネット７による磁路Ａ、Ｂ上の磁気ギャップを形成している。
【００２６】
このプレート３１とヨーク９の中央突起部２７との間に、ギャップを設けてボイスコイル５が配置され、プレート３１とヨーク９の外周壁部２５との間に、ギャップを設けて振動用コイル３が配置されており、これら振動用コイル３とボイスコイル５とは同心円状に設けられている。尚、本実施の形態では、振動用コイル３及びボイスコイル５は、携帯電話内に設けられた複数の端子のうち、２つ或いは４つの端子に接続されることにより、電流を印加されるようになっている。
【００２７】
図３に示すように、電磁型アクチュエータ１は、携帯電話内部で上下円周端面をそれぞれプラスチック等の材質による円環状の座２を介して、基板４と筐体６とで挟んで固定する。基板４には通気孔４ａを、筐体６には音響放射孔６ａを設けて、圧縮振動する内部空気の逃げ口を備えるとともに、電磁型アクチュエータ１の枠体１９を携帯電話に固定する。
【００２８】
本実施の形態では、振動用コイル３及びボイスコイル５の間にギャップを設けて配置されたマグネット７のプレート３１側にはＮ極があり、マグネット７のヨーク９側にはＳ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、シャフト１１の軸線方向（振動ユニット１０の振動方向）に位置しており、振動用コイル３側に磁路Ａを形成し、ボイスコイル５側に磁路Ｂを形成している。尚、ヨーク９とプレート３１は低磁気抵抗の磁性体である。
【００２９】
次に、上述した構成に基づき、本実施の形態の作用を説明する。電磁型アクチュエータ１を組み立てるには、ヨーク９の溝部２９の凹部２９ａにマグネット７を位置決めし、このマグネット７の上にプレート３１を取り付けて振動ユニット１０を組み立てる。次いで、ヨーク９の外周壁部２５の上面及び下面にそれぞれ上スプリング１５と下スプリング１７とを固着（接着）する。引き続き、振動用コイル３を枠体１９に固着するとともに、振動ユニット１０に固着された上スプリング１５を枠体１９の受け部１９ａの上底面に固着する。
【００３０】
そして、ヨーク９の挿通孔２７ａ及びカバー２１の挿通孔２１ａにシャフト１１を挿通させて固着するとともに、振動ユニット１０に固着された下スプリング１７をカバー２１に固着しながら、カバー２１を枠体１９に固着する。尚、振動用コイル３のリード線は枠体１９の上面に沿って、ボイスコイル５のリード線はダイヤフラム２３の下面に沿って枠体１９の端子部８と接続する。
【００３１】
この電磁型アクチュエータ１において、振動用コイル３に、携帯電話内の回路から、低周波電流（体感周波数として例えば、１００〜１５０Ｈｚの単一周波数）が印加されると、この低周波電流と振動用コイル３側の磁路Ａ上のギャップの磁界との作用で、振動ユニット１０が、シャフト７の軸線方向に振動する。振動ユニット１０が振動すると、枠体１９を固定している携帯電話が振動して携帯者に着信信号などの情報を伝達する。
【００３２】
尚、本実施の形態では、振動ユニット１０の質量と上下のスプリング１５、１７からなる振動系の共振周波数は、供給される低周波電流の周波数と一致させて、電磁エネルギーから運動エネルギーへの伝達を効率化している。ヨーク９は、振動ユニット１０の質量を増加させる役割を担い、プレート３１は磁路Ａ、Ｂ上で磁気ギャップを形成している。
【００３３】
また、ボイスコイル５に、高周波電流（可聴周波数として例えば、９００〜８０００Ｈｚの広帯域周波数）が印加されると、この高周波電流と磁路Ｂ上のギャップの磁界との作用で、ダイヤフラム２３が高周波帯域の振動を起こす。このダイヤフラム２３は、ポリエチレン等の薄膜材質をコーン状に成形した振動板なので、ボイスコイル５を介した高周波数帯域の駆動力に対して、忠実な音響放射を行う。ダイヤフラム２３が振動すると、枠体１９を固定している携帯電話の筐体６の音響放射孔６ａを通して、高周波音が携帯者に着信信号等の情報を伝達する。
【００３４】
本実施の形態では、枠体１９に固着した振動用コイル３と磁路Ａ上のギャップの磁界の電磁力によって振動ユニット１０を振動させる。即ち、ダイヤフラム２３の振動と無関係（独立）に振動系が形成されているので、ダイヤフラム２３自体の複雑な振動の影響を受けることなく、安定した振動出力を得ることができる。
【００３５】
ここで、携帯電話がどのような向きに置かれても、振動ユニット１０は、上下方向（軸線方向）の一方向に移動させねばならず、外的要因によって横方向の衝撃が加わっても、振動ユニット１０を軸線方向に振動させねばならないが、本実施の形態では、表面にポリテトラフルオロエチレン加工を施したシャフト１１を振動ユニット１０の中心に挿通させているので、安定した滑り摩擦で振動方向を軸線方向の一方向に規制することができる。従って、図７の従来例に示すケース１０１に鍔１１５を設ける場合のように、鍔１１５とヨーク１０３が接触して、滑らかな振動を阻害する不都合な現象は生じない。
【００３６】
また、低周波電流を印加する振動用コイル３と低周波振動する振動ユニット１０とからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイル５と高周波振動するダイヤフラム２３とからなる振動系の２つの振動系を形成しているので、低周波振動用の振動用コイル３と、高周波帯域音響系用のボイスコイル３とそれぞれ独立して設計することができ、それぞれの負荷特性に整合させた電流駆動回路を設計することによって、振動出力効率と音響放射効率とをそれぞれ最大値まで高めることができる。
【００３７】
また、振動出力効率と音響放射効率とを最大値まで高める必要がなく、適宜な範囲に収まるように１個の電流駆動回路と振動用コイル３とボイスコイル５とを設計すれば、振動用コイル３とボイスコイル５とを直列又は並列に接続して、２つの入力端子を持つ電磁型アクチュエータ１を構成することもできる。即ち、携帯電話内の駆動回路との接続方法において、自由度を高めることができる。尚、リング状の枠体１９は、その一部を端子部８として外側に突出させ、携帯電話の電流駆動回路との接続に供している。
【００３８】
次に、他の実施の形態を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３９】
図４は、第２実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第２実施の形態では、図４に示すように、ケース１３は、収納体３７と、収納体３７に取り付けられる上カバー１２とを備えており、上カバー１２の下部には収納体３７の外周部上にダイヤフラム２３を固着している。収納体３７の中央部には、収納溝部３９が形成され且つ複数の孔１４が設けられており、同様に、上カバー２１にも複数の孔１６が設けられている。
【００４０】
収納溝部３９の底面の略中央には、磁性体であるシャフト１１が取りつけられている。シャフト１１には、マグネット７が取り付けられた非磁性体の支持体３３が取り付けられ、支持体３３はシャフト１１の軸線方向にスライド可能になっており、マグネット７と支持体３３とで振動ユニット１０を構成している。収納溝部３９の底面には、マグネット７を支持体３３に向けて付勢する下スプリング１７が配置されている。また、支持体３３の上方に位置して、支持体３３を下スプリング１７に向けて押さえる押さえ部材３５が、シャフト１１に取り付けられている。
【００４１】
本実施の形態では、マグネット７とシャフト１１との間に、ギャップを設けて振動用コイル３が配置され、マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間に、ギャップを設けてボイスコイル５が配置されている。また、マグネット７のシャフト１１側にはＮ極があり、マグネット７の側壁部３９ａ側にはＳ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、図中左右方向、即ち、ボイスコイル５の径方向（振動ユニット１０の振動方向に直交する方向）に位置しており、振動用コイル３及びボイスコイル５にわたって磁路Ｃを形成している。
【００４２】
この第２実施の形態では、振動用コイル３に低周波電流が印加されると、この低周波電流と磁路Ｃ上の内側のギャップ（シャフト１１とマグネット７との間）の磁界との作用で、振動ユニット１０が、シャフト７の軸線方向（図３中上下方向）に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、ボイスコイル５に高周波電流が印加されると、この高周波電流と磁路Ｃ上の外側のギャップ（マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間）の磁界との作用で、ダイヤフラム２３が振動して、電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００４３】
図５は、第３実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第３実施の形態では、図５に示すように、ケース１３の収納溝部３９の底面から、上カバー１２に向けて突出する中央突出部４１を形成し、この中央突出部４１とマグネット７との間に、ギャップを設けてボイスコイル５を配置し、マグネット７と収納溝部３９の側壁部３９ａとの間に、ギャップを設けて振動用コイル３を配置している。
【００４４】
また、収納溝部３９には、ボイスコイル５の径方向に（収納溝部３９の底面と平行に）上支持板４３が設けられ、この上支持板４３とマグネット７との間には、上スプリング１５が介在し、マグネット７と収納溝部３９の底面との間には、下スプリング１７が介在している。このマグネット７のＮ極及びＳ極の位置は、第２実施の形態と同様であり、振動用コイル３及びボイスコイル５にわたって磁路Ｃを形成している。
【００４５】
この第３実施の形態では、振動用コイル３に低周波電流が印加されると、低周波電流と磁路Ｃ上の外側のギャップの磁界との作用で、上及び下スプリング１５、１７に挟持されているマグネット７が、中央突出部４１の軸線方向（図４中上下方向）に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、ボイスコイル５に、高周波電流が印加されると、この高周波電流と磁路Ｃ上の内側のギャップとの磁界との作用で、ダイヤフラム２３が振動することにより電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００４６】
図６は、第４実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。第４実施の形態では、図６に示すように、ケース１３内にヨーク９とマグネット７とプレート３１とで構成される振動ユニット１０が設けられており、ヨーク９には、外周壁部２５と、溝部２９とが形成され、この溝部２９の底面上には、マグネット７とプレート３１とがこの順で配置されている。ケース１３の上面円周部には、コイル４５を装着したダイヤフラム２３が接着されている。
【００４７】
振動ユニット１０は、上スプリング１５と下スプリング１７とによって、上下方向で支持されてケース１３内に収納されており、シャフト１１によりスライド可能に支持されている。シャフト１１は、溝部２９の底面に形成された挿通孔２９ａと、マグネット７に形成された挿通孔７ａと、プレート３１に形成された挿通孔３１ａとに挿通している。このシャフト１１には、振動ユニット１０に間隔をあけて上ストッパ１１ａ及び下ストッパ１１ｂが設けられており、振動ユニット１０の上下方向の移動を規制している。
【００４８】
また、マグネット７と外周壁部２５との間には、ギャップを設けて低周波電流又は／及び高周波電流が印加されるコイル４５が配置されており、コイル４５は、上述の実施の形態における振動用コイル及びボイスコイルを兼ねている。本実施の形態では、マグネット７のダイヤフラム２３側にはＳ極があり、カバー２１側にはＮ極があり、マグネット７のＮ極とＳ極とが、シャフト１１の軸線方向に位置しており、磁路Ｄを形成している。
【００４９】
この第４実施の形態では、振動ユニット１０と上下のスプリング１５、１７とからなる振動系は、低周波で共振し、ダイヤフラム２３の固有振動数は高周波広帯域で共振振動する。従って、コイル４５に低周波電流が印加されると、低周波電流と磁路Ｄ上のギャップの磁界との作用によって、振動ユニット１０がシャフト１１の軸線方向に振動することにより、電磁型アクチュエータ１から振動が発生し、コイル４５に、高周波電流が印加されると、同じ電磁力によってダイヤフラム２３が振動することにより、電磁型アクチュエータ１から音が発生する。
【００５０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変形が可能である。例えば、第１実施の形態において、上下のスプリング１５、１７は、それぞれの上下面を受け部１９ａ、ヨーク９の上下面及びカバー２１に接着したが、上下のスプリング１５、１７を接着しないで、押しつけ支持により振動ユニット１０を支持する場合には、押しつけ部の滑りによって、低周波振動系の共振周波数を低下させることができる。
【００５１】
また、第１実施の形態において、枠体１９をカバー２１の全部又は一部と一体化する構造とすれば、この一体化構造体の支持のもとに、上下のスプリング１５、１７及びシャフト１１を設けることができ、固定させるべき構造体を堅固にすることができる。
【００５２】
また、第１実施の形態において、上下方向に磁極を持つマグネット７とプレート３１の磁石部分を、図４及び図５に示すような径方向にＮ極とＳ極とを持つマグネット７に置き換えても良い。これによって、磁気ギャップにおけるマグネットとコイル３、５との対向面積を大きくすることができる。
【００５３】
また、第１、第２、及び第４実施の形態において、シャフト１１をケース１３と一体化して、部品点数の低減を図っても良い。
【００５４】
本実施の形態では、電磁型アクチュエータ１を携帯電話に用いたが、これに限定されず、例えば、ポケットベル、ページャに用いても同様な作用効果を得る。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、振動用コイルは、固定のケースに支持されており、このケースから弾性体を介して振動ユニットが支持されているので、安定した振動を得ることができる。また、低周波電流を印加する振動用コイルと低周波振動する振動ユニットとからなる振動系と、高周波電流を印加するボイスコイルと高周波振動するダイヤフラムとからなる振動系との両者を備えていることにより、それぞれ独立して設計することができるので、それぞれの効率を最大値まで高めることができ、充分な振動出力と良好な音とを得ることができる。
【００５６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏することができる。
【００５７】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明と同様な効果を奏する。
【００５８】
請求項４に記載の発明では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明と同様な効果を奏するとともに、弾性体を振動ユニットの振動方向に設けることにより、振動方向の振動ユニットとケースとの間隙を大きくしなくても、支持体を充分に振動させることができるとともに、ボイスコイルの径方向の振動ユニットとケースとの間隙を少なくできるので、ケース内の省スペース化が図れ、電磁アクチュエータを小型にできる。
【００５９】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様な効果を奏するとともに、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けることにより、耐衝撃性が向上するとともに、電磁型アクチュエータがどのような方向に置かれていても、振動ユニットを軸方向に滑らかにスライドさせるので、更に安定した振動が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図２】 図１の電磁型アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】 図１の電磁型アクチュエータを携帯電話内に装着したときの断面図である。
【図４】 第２実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図５】 第３実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図６】 第４実施の形態に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【図７】 従来に係る電磁型アクチュエータを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 電磁型アクチュエータ
３ 振動用コイル
５ ボイスコイル
７ マグネット
９ ヨーク
１０ 振動ユニット
１１ シャフト
１３ ケース
１５ 上スプリング（弾性体）
１７ 下スプリング（弾性体）
２３ ダイヤフラム
３３ 支持体
Claims (5)
- 低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持するケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットが取り付けられたヨークとを備え、
ヨークは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイルが配置され、マグネットと内周側壁との間にボイスコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする電磁型アクチュエータ。 - 低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットはマグネットを備え、
ケースは、円盤状の基部と、基部に設けた外周側壁及び内周側壁とを有し、マグネットは内周側壁と外周側壁との間で基部に設けてあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットと内周側壁との間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする電磁型アクチュエータ。 - 低周波電流が印加される振動用コイルと、振動ユニットと、振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持する磁性体製のシャフトと、これらを収納し且つ振動用コイルを支持する磁性体製のケースと、ケースを覆うダイヤフラムと、ダイヤフラムに振動用コイルと同心円状に支持され且つ高周波電流が印加されるボイスコイルと、ケースに対して振動ユニットを支持する弾性体とを備え、振動ユニットは、マグネットと、このマグネットを支持する非磁性体製の支持体とを備え、
ケースは、円盤状の基部と、基部に設けて振動用コイルの外周側に位置する外周側壁とを有し、前記シャフトは基部の中央に設けて振動ユニットの支持体を摺動自在に支持しており、マグネットは前記シャフトと外周側壁との間に配置してあり、マグネットと外周側壁との間に振動用コイル又はボイスコイルのいずれか一方のコイルが配置され、マグネットとシャフトとの間に他方のコイルが配置されており、マグネットのＮ極とＳ極とが振動ユニットの振動方向又はボイスコイルの径方向に沿って位置しており、振動用コイルへの低周波電流の印加により振動ユニットが振動し、ボイスコイルへの高周波電流の印加によりダイヤフラムが振動することを特徴とする電磁型アクチュエータ。 - 弾性体は、振動方向におけるケースと振動ユニットとの間に介在していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁型アクチュエータ。
- 振動ユニットを振動方向にスライド可能に支持するシャフトを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁型アクチュエータ。
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