JP4939300B2 - 電気−音響−機械変換器 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話等の移動体通信機に組み込まれる小型スピーカーや、さらには、電気信号により音響だけでなく振動を発生して、使用者に着信を知らせる多機能変換器などの電気−音響−機械変換器に関するものである。

携帯電話等の小型携帯機器は、一般に、使用者に着信を知らせるのに、ブザー音やメロディ音を発することと、音は出さずに振動することを切り替えて使えるよう構成されており、以前は小型スピーカーなど音響発生用の発音体と、偏心重りを小型モータで回転させて振動を発生する振動体の両方を内蔵する構造であったりしたが、近年、１個の変換器で音響と振動の両方を発生するものが用いられるようになった。この種の変換器には、ハンズフリー状態で会話する際の音声出力用にも使用できる多機能なものもある。

このような多機能変換器の例は、本願の出願人らが先に出願した下記の特許文献１などに見られる。
特開２００６−２１７２８７号公報

従来技術の説明のため、前記文献の図１を、本願明細書で図５として引用する。同図にて、（Ａ）は多機能変換器の一例の断面図、（Ｂ）は下面図で、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面を示す。プラスチックのフレーム１３の上面にプロテクタＡ（１１）、下面にプロテクタＢ（１２）を固定してケースを構成し、部品を収容している。図（Ｂ）はプロテクタＢ（１２）を取り外して描いてある。多機能変換器としての基本構造は、調整用プレート６を嵌め込んだポールピース３の鍔部に円環状の磁石４を固定し、磁石４の上面にこれも円環状のトッププレート５を固定して磁気回路部を構成し、その上方に振動膜９を配置して外周をフレーム１３に固定してあり、振動膜９の下面に固定したコイル１０を、ポールピース３の円柱部の外周とトッププレート５の内周で作る磁気ギャップに位置させている。

ポールピース３、磁石４、トッププレート５からなる磁気回路部の上面と下面にそれぞれ支持ばねＡ（７）と支持ばねＢ（１４）を固定して、磁気回路部をケースに対し弾性的に両面懸架している。両支持ばねは、図５（Ｂ）に見るように、内周と外周の円環部を複数本の弾性腕部で連結した形状で、内周の円環部を点溶接等で、トッププレート５の上面と、ポールピース３の鍔部の下面にそれぞれ接合してある。支持ばねＡ（７）はインサート成形により外周をフレームＡ（１３）に埋設し、支持ばねＢ（１４）は、外周をフレーム１３の下端外周に設けた丈の低い短円筒部１３ａに嵌めて、内側の段部に当て、接着剤でフレーム１３に接合する。

さらに、固定リング１５を設けて支持ばねＢ（１４）を押さえ、支持ばねＢ（１４）の段部への落ち着きと固定を確実にしている。図５（Ｂ）では、支持ばねＢ（１４）の外周の円環部は固定リング１５の下になっていて見えないが、固定リング１５と同じような形状である。図５の多機能変換器のフレーム１３は単体構造であるが、もちろん、フレームを二体に作って接合することもある。

このような多機能変換器のコイル１０に交流の駆動信号を供給すると、コイル１０と磁気回路部の間に交番的な電磁力が発生する。駆動信号の周波数がある程度高くて可聴周波数領域であると、コイル１０を固定してある振動膜９が振動して、ブザー音や音声、メロディー等を発生するが、支持ばねＡ、Ｂ（７、１４）で支持された磁気回路部は、固有振動数が低いためほとんど振動しない。逆に、駆動信号が可聴周波数より低い機械振動領域の周波数であると、振動膜９の振動は微弱になって音が出なくなり、代わりに磁気回路部からなる振動部が振動を始め、振動がフレームを経て変換器を組み込んだ機器に伝わって、使用者に信号の到来を知らせる。

ポールピース３は、調整用プレート６を納めた円柱部とその下端外周に鍔部のある形状であるが、下面図の図５（Ｂ）に示すように、ストッパー部３ａを鍔部外周の左右両側に突き出して設けてある。図５（Ａ）は下面図（Ｂ）のＡ−Ａ断面図なので、ポールピース３の左側の鍔部にはストッパー部３ａが描かれて、フレーム１３の内周に接近しているが、右側はストッパー部のない箇所なので、鍔部とフレーム１３の内周の間には大きな隙間がある。

このように ストッパー部３ａを設けてフレーム１３の内周に接近させるのは、多機能変換器を組み込んだ機器が誤って取り落とされたりして、左右方向に衝撃を受けた時、ストッパー部３ａをフレーム１３の内周に当てて磁気回路部の過大な変位を抑え、支持ばねＡ、Ｂ（７、１４）の変形や部品の破損を防ぐためである。

図５（Ｂ）では、ストッパー部３ａをポールピース３の左右両側に設けてあり、これは左右方向の衝撃に対して有効であるが、これに直交する方向の衝撃に対しては機能しない。望ましくはストッパー部を鍔部の全周に設けること、すなわち鍔部の全周をフレーム１３の内周に近づけること、あるいは、例えば図５（Ｂ）の上下方向にもストッパー部を突き出させ、左右に突き出したストッパー部３ａと合わせて十字形のストッパー部にすることなどであるが、そうなってないのは、ストッパー部を支持ばねＢ（１４）の弾性腕部と重ねるわけに行かず、そのためストッパー部を設ける場所が現状箇所に限られるからである。

仮にポールピース３の鍔部の全周をストッパー部３ａにしたとすれば、図５（Ａ）の右半分でポールピース３の鍔部が右方向に伸びてフレーム１３の内周に近づくが、そうすると鍔部の下面が支持ばねＢ（１４）の弾性腕部と重なり、それではポールピース３、すなわち磁気回路部が弾性腕部に遮られて下方に変位できなくなる。

ポールピース３に固定した支持ばねＢ（１４）の内側の円環部から弾性腕部が伸びて、フレーム１３に固定した外側の円環部につながるが、図５（Ｂ）に見るように、ストッパー部３ａは、弾性腕部の根本が支持ばねＢ（１４）の内側の円環部につながる箇所にしか設けられない。本願発明は、このような構造上の制約を克服して、図５（Ｂ）の左右のストッパー部３ａと異なる方向にもストッパー部を設けて、放射状のストッパー部にし、多方向からの衝撃に対応できる構造を提供するものである。

本発明では、ポールピース、磁石、トッププレート等からなる磁気回路部に三方向、十字形など、放射状にストッパー部を設ける。ストッパー部は磁気回路部の振動時に支持ばねに当たらないよう、平面的、あるいは断面的に支持ばねと隙間を持つ構成とする。ストッパー部を設ける磁気回路部品はポールピースまたはトッププレートであり、ストッパー部を二群、例えば十字形の場合なら一方の方向のストッパー部、およびこれと直交する方向のストッパー部に分割して、前記の二部品にそれぞれ設けるか、あるいは全ストッパー部を一方の部品だけに放射状に設けてもよい。ストッパー部を一方の部品だけに設ける場合は、複数のストッパー部の一部は平面的に支持ばねと隙間をおき、他は断面的に支持ばねと隙間をおいて配置する。

本発明には次のような効果がある。
１．従来のようにポールピースに一方向だけのストッパー部を設ける構造では、その方向の衝撃にしか対応できないが、本発明の構造によれば各方向からの衝撃に対応できて、多機能変換器の対衝撃性が大幅に増す。
２．ストッパー部はポールピースやトッププレートの形状の一部なので、部品数の増加がなく廉価に製造できる。

以下、図面を用いて本願発明を説明する。図１、図２は本願発明による多機能変換器の実施形態の一つであって、図１（Ａ）は上面図、同図（Ｂ）は図（Ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、図２（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図３はポールピース３と支持ばねＢ（１４）を結合した状態で、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は側面図である。図４はトッププレート５と支持ばねＡ（７）を結合した状態で、図（Ａ）は平面図、図（Ｂ）は側面図である。図１に示す全体的な構造は、基本的には図５の従来のものと同じなので、対応する部品には同じ符号を用いる。

図３はポールピース３と支持ばねＢ（１４）を結合した状態であるが、側面図（Ｂ）は支持ばねＢ（１４）を平面図（Ａ）のＢ−Ｂ断面で描いてある。これらは図５の従来例と同様で、ポールピース３の外形の左右に突き出したストッパー部３ａの先端が、図１（Ｂ）の組立状態でフレーム１３の内壁に接近していて、左右方向の衝撃を受け止める。図３（Ａ）のように、ストッパー部３ａと支持ばねＢ（１４）は平面的に重ならない形状であり、磁気回路部が電磁力で紙面の上下方向に正常に振動する動作には支障ない。しかし、図３（Ａ）にて、ポールピース３の外形の上下方向にも左右方向と同様にストッパー部を突き出して設けることはできない。ストッパー部が支持ばねＢ（１４）の弾性腕部や、フレーム１３への固定用の外周の円環部に重なって、紙面の上下方向への振動ができなくなるからである。

本実施形態では、図１（Ａ）の平面図の上下方向の衝撃に対するストッパー部を、ポールピース３でなくトッププレート５に設ける。図２（Ｃ）の断面図のトッププレート５の左右両側に設けたストッパー部５ａがそれで、先端をフレーム１３の内壁に接近させ、この方向の衝撃を受け止める。図２（Ｃ）の左右方向は、図１（Ｂ）では左右方向に直交する紙面の前後方向である。

図４はトッププレート５と支持ばねＡ（７）を結合した状態の図面であるが、側面図（Ｂ）は支持ばねＡ（７）を平面図（Ａ）のＢ−Ｂ断面で描いてある。トッププレート５の外形の上下に突き出したストッパー部５ａを、図２（Ｃ）では左右に描いてあり、これにより、図３のポールピースのストッパー部３ａと合わせて、多機能変換器の磁気回路部が十字形のストッパー部を備えることになり、対衝撃性が大きく改善される。

図３のポールピース３と図４のトッププレート５、あるいは図１（Ｂ）のポールピース３と図２（Ｃ）のトッププレート５を見比べて目につくのは、ポールピース３のストッパー部３ａが、ポールピース３の本体鍔部から支持ばねＢ（１４）に沿って真っ直ぐ伸びているのに対し、トッププレート５のストッパー部５ａは、二段曲げによって先端部を支持ばねＡ（７）の下面から離してあることである。

これは図４（Ａ）に見るように、トッププレート５のストッパー部５ａの先端が支持ばねＡ（７）の外周の円環部に平面的に重なる形状のため、図２（Ｃ）のように、ストッパー部５ａの先端を支持ばねＡ（７）の円環部に対し、断面的に段違いにしないと、ストッパー部５ａが支持ばねＡ（７）に当たって、磁気回路部が正常に上下振動できないからである。ポールピース３は、図３（Ａ）に見るように、ストッパー部３ａと支持ばねＢ（１４）の円環部の輪郭に隙間があって平面的に重ならない形状なので、ストッパー部３ａを曲げて支持ばねＢ（１４）と断面的に離す必要がない。

上記は、たまたまトッププレート５のストッパー部５ａを曲げて、支持ばねＡ（７）から上下に離した構造であるが、トッププレート５とストッパー部５ａも平面的に重ならない形状にするならば、ポールピース３のストッパー部３ａを曲げないと同様、トッププレート５のストッパー部５ａも曲げなくてよい。逆に、ポールピース３のストッパー部３ａと支持ばねＢ（１４）を平面的に重ね、ストッパー部３ａを曲げて支持ばねＢ（１４）と段違いにする構成も可能である。

また、上記では、十字形のストッパー部を縦横二群に分割し、それぞれポールピース３とトッププレート５に分けて設けたが、別の実施形態として、十字形のストッパー部をどちらか一方の部品だけに設けることもできる。例えば図３（Ａ）にて、ポールピース３の垂直方向にもストッパー部を設けるのである。ただし、こちらは水平方向に真っ直ぐに伸びるストッパー部３ａと違って、図４のトッププレート５のストッパー部５ａのように曲げなければならない。ポールピース３の場合は上方に曲げることになる。もとよりこれは、正常振動時にストッパー部が支持ばねＢ（１４）に当たらないようにするためである。

図２のトッププレート５のストッパー部５ａのように、支持ばねＡ（７）との結合部と段違いにして、断面的に支持ばねＡ（７）と支持ばねＢ（１４）の中間に配置するなら、ストッパー部５ａは鍔状に全周に設けてあっても、支持ばねと干渉することなく正常振動して、水平方向の３６０°の衝撃に対応できるわけであるが、磁気回路部は、ポールピース３の上端部外周とトッププレート５の内周の間の磁気ギャップに磁界を集中させたいのであり、ポールピース３やトッププレート５の形状が大幅に円環状の磁石４の外側に張り出して、磁界がそちらに漏れるのを嫌うので、ストッパー部はあえて連続した鍔状でなく、一部だけを占める十字形にして、磁界の漏れを防いでいるのである。

以上に説明したのは、ストッパー部を十字形に設けた実施形態であるが、本発明によって、ストッパー部と支持ばねの間に平面的、あるいは断面的に隙間を設けた構成にするならば、ストッパー部の形状は十字形に限らず、また従来例のような２本にも限らず、３本、５本、６本など任意の数のストッパー部を放射状に形成することができる。

本発明を用いた多機能変換器の一例で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 （Ｃ） 図１（Ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図１のポールピース３と支持ばねＢ（１４）の結合状態で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 図１のトッププレート５と支持ばねＡ（７）の結合状態で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 従来の多機能変換器の一例で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は平面図であり、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

３ ポールピース
３ａ ストッパー部
４ 磁石
５ トッププレート
５ａ ストッパー部
７ 支持ばねＡ
９ 振動膜
１０ コイル
１３ フレーム
１４ 支持ばねＢ

Claims (1)

1. ポールピースと磁石とトッププレートからなる磁気回路部の上面と下面を、それぞれ、支持ばねでフレームに弾性懸架した電気−音響−機械変換器において、
   前記磁気回路部の部品の外周から複数のストッパー部を放射状に突き出して設け、その先端を前記フレームの内周に接近させて、半径方向への前記磁気回路部の変位を制限する構成であって、
   前記２枚の支持ばねは、いずれも内側の円環部と外側の円環部を２本の弾性腕部でつないだものであり、
   前記複数のストッパー部は４箇所から十字形に突き出していて、
   一方の方向の両側のストッパー部は、前記ポールピースと重なる前記支持ばねの２本の弾性腕部が内側の円環部につながる箇所で、前記ポールピースから突き出すもので、前記支持ばねとの間に平面形状的に隙間を設けてあり、
   これと直交する方向の両側のストッパー部は、前記トッププレートと重なる支持ばねの２本の弾性腕部が内側の円環部につながる位置で、前記トッププレートから突き出すもので、前記２枚の支持ばねの間にあって上下方向に隙間を設けてあることを特徴とする電気−音響−機械変換器。
   
   

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