JPH1014195A

JPH1014195A - 報知用振動発生装置

Info

Publication number: JPH1014195A
Application number: JP16878596A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kawakami; 浩一川上; Shunei Hamaguchi; 俊英浜口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1998-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】振動発生装置と発音装置の省スペース化を図
る。【解決手段】本発明の報知用振動発生装置は、固定部
材５に固定された永久磁石30と、該永久磁石30の磁束と
交差するように配置されたコイル40を具え、第１バネ体
10を介して固定部材５に支持された第１振動体11と、第
２バネ体20によって第１振動体11に支持された第２振動
体21と、前記コイル40に接続され、設定された所定周波
数の電流をコイル40に通電する通電部６とから構成され
る。前記第１振動体11及び第１バネ体10によって形成さ
れた第１振動系１と、前記第２振動体21及び第２バネ体
20によって形成された第２振動系２の何れか一方は、周
波数が可聴範囲である音波を生成して外部に伝搬する音
源であり、他方の振動系は、固定部材５に振動を伝達し
て機器を振動させる振動源である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話、ページ
ャー等の携帯用通信機器、或いは腕時計、玩具等の小型
機器に内蔵する報知用振動発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯用通信機器等の小型機器には、例え
ば、着信の報知、所定の時刻の報知等の報知手段が配備
されている。前記報知手段には、ベル等の音によるもの
が最も多い。しかしながら、近年、周囲の人々への配慮
から、音による報知手段だけでなく、機器を振動するこ
とによる報知手段も内蔵して、状況に応じて、両方の報
知手段を使用するか、または、２種類の報知手段を選択
使用するようにした小型機器が増加している。従来から
よく使用されている発音装置には、図９（ａ）及び
（ｂ）のようなリンガ(８)がある。これは、ケース(84)
の底面には、中央に隆起部を有する円板形状のヨーク(8
2)が固定され、該ヨーク(82)上には、上面及び下面に磁
極を有する環状の永久磁石(81)が配備され、ヨーク(82)
の中央隆起部の周りには、コイル(83)が固定される。そ
して、永久磁石(81)、ヨーク(82)及びコイル(83)に対向
して、強磁性体材料から作られた振動板(80)を配置し、
該振動板(80)の周縁をケース(84)に取り付け、開口部を
有する上蓋(85)をケース(84)に取り付ける。以上のよう
に構成すると、永久磁石(81)、ヨーク(82)及び振動板(8
0)によって磁気回路が形成され、振動板(80)が永久磁石
(81)及びヨーク(82)の中央隆起部に引き寄せられる。こ
のとき、コイル(83)に電流を流すと、コイル(83)による
磁界が発生し、該磁界が、永久磁石(81)によって形成さ
れた磁界と同じ向きであれば、振動板(80)はヨーク(82)
に強く吸引され、反対向きであれば、振動板(80)はヨー
ク(82)から反発される。従って、コイル(83)に断続的に
電流を流すことにより、振動板(80)は、前記動作を繰り
返し、空気を振動させて音波を生成し、該音波が上蓋(8
5)の開口部を通って外部に伝搬する。振動板(80)の振動
数を可聴域の振動数（約20Hz〜約20kHz）に設定するこ
とにより、音による報知が実現できる。また、従来の振
動発生装置としては、図１０のような、回転軸(91)に偏
心おもり(92)を配備した円筒型直流モータ(90)が、最も
多く使用されている。該モータ(90)に通電すると、偏心
おもり(92)が回転軸(91)と共に回転することにより、振
動が発生し、該振動を機器に伝達することによって、振
動による報知が実現できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来、音による報知手
段及び振動による報知手段の両方を内蔵する機器におい
ては、上記のように、音を発生する発音装置及び振動を
発生する振動発生装置の２つをそれぞれ配備する必要が
あった。従って、１つの報知装置のみを使用するときよ
りも、機器内に広いスペースが必要であった。

【０００４】

【発明の目的】本発明は、１つの構造物であるが発音機
能と振動発生機能を併せ持つ報知用振動発生装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため、
本発明の報知用振動発生装置は、固定部材に固定された
永久磁石と、該永久磁石の磁束と交差するように配置さ
れたコイルを具え、第１バネ体を介して固定部材に支持
された第１振動体と、第２バネ体によって第１振動体に
支持された第２振動体と、前記コイルに接続され、設定
された所定周波数の電流をコイルに通電する通電部とか
ら構成される。前記第１振動体及び第１バネ体によって
形成された第１振動系と、前記第２振動体及び第２バネ
体によって形成された第２振動系の何れか一方は、周波
数が可聴範囲である音波を生成して外部に伝搬する音源
として使用され、他方の振動系は、固定部材に振動を伝
達して機器を振動させる振動源として使用される。

【０００６】

【作用】上記構成の報知用振動発生装置に対して、通電
部がコイルに電流を流すと、永久磁石とコイルの間に
は、電流と磁界の相互作用による電磁力が働く。従っ
て、電流値が周期的に変化する電流をコイルに通電する
ことによって前記電磁力が振動し、コイルを具える第１
振動体は、第１バネ体によって移動可能に支持されてい
るから、振動する電磁力によって強制振動が起こる。該
強制振動により、第２バネ体によって第１振動体に支持
されている第２振動体にも振動が発生する。そして、第
１振動系及び第２振動系のうち、音源として使用される
振動系は、周波数が可聴範囲である音波を生成して外部
に伝搬し、振動源として使用される振動系は、固定部材
に振動を伝達して機器を振動させる。

【０００７】

【発明の効果】本発明の報知用振動発生装置は、１つの
電磁駆動部品によって、一方の振動系に強制振動を発生
し、該振動によって他方の振動系も振動することにな
り、何れか一方の振動系が音源として発音機能を提供で
き、他方の振動系が振動源として機器の振動機能を提供
できる。その結果、報知用の装置を小型化及び低価格化
できることになる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面に沿って詳述する。なお、所定周波数の電流を
コイル(40)に通電する通電部(６)と、該周波数を切り替
える切替回路(60)に関しては、従来から一般的な回路と
して知られている。（実施形態１）図１は、第１実施形態の報知用振動発生
装置を示している。該装置は、一般的なボイスコイル型
電磁駆動部品であるが、図２のように、バネ体の形状を
工夫することによって、２自由度の振動系を実現してい
る。該装置において、永久磁石(30)が配備される磁気回
路部(３)を固定し、２つの振動系を支持する固定部材
(５)は、装置の組立てに便利なように、下ケース(50)と
上ケース(51)によって構成され、下ケース(50)及び上ケ
ース(51)の結合によって内部に形成される空間に、磁気
回路部(３)、２つの振動系等の所望の部品が収納され
る。なお、上ケース(51)の中央部には、外部に音波を伝
搬するための開口部(52)が開いている。

【０００９】永久磁石(30)を具える磁気回路部(３)は、
下ケース(50)の底面に固定される。該磁気回路部(３)に
は、外部への磁界の漏れを防ぎ、且つ、電流と磁界の相
互作用によって働く電磁力を効率よく発生させるため
に、永久磁石(30)の上下にそれぞれ上ヨーク(31)及び下
ヨーク(32)が配備され、これにより磁気回路が形成され
る。永久磁石(30)は、上面がＮ極、下面がＳ極となるよ
うに、環状に形成され、上ヨーク(31)は、永久磁石(30)
と同程度の外径寸法で、外周に垂直壁を有するリング体
形状に形成され、下ヨーク(32)は、永久磁石(30)及び上
ヨーク(31)よりも稍大きい外径を有し、外周に垂直壁を
有するリング体形状に形成される。上ヨーク(31)の垂直
壁と下ヨーク(32)の垂直壁との間には、後記する第１振
動体(11)が上下動可能となるような磁気ギャップ(33)が
形成される。

【００１０】本実施形態では、第１バネ体(10)、第２バ
ネ体(20)及び第２振動体(21)は、金属薄板、ゴム、樹脂
等の弾性材を用いて、図２のような平坦な形状に一体成
形される。該成形物において、外側の環状部分(12)が下
ケース(50)の上端に接着等により取り付けられ、その内
側の渦巻き部分が第１バネ体(10)となる。該渦巻き部分
の内側の環状部分(13)には、第１振動体(11)が接着等に
より取り付けられ、更に環状部分(13)から内側へ放射状
に延びた板状の部分が第２バネ体(20)となり、該第２バ
ネ体(20)の内側の円板部分が第２振動体(21)となる。こ
れにより、第１バネ体(10)及び第１振動体(11)からなる
第１振動系(１)と、第２バネ体(20)及び第２振動体(21)
からなる第２振動系(２)は、それぞれ、下ケース(50)に
対して上下に振動可能となる。第１振動体(11)は、コイ
ル(40)と該コイル(40)を支持するボビン(41)によって構
成される。ボビン(41)は、円筒形状で、第１バネ体(10)
に取り付けられ、ボビン(41)の外周にコイル(40)が巻回
される。コイル(40)及びボビン(41)は、磁気回路部(３)
の磁気ギャップ(33)内を磁力線と交差して移動可能に配
備される。

【００１１】以上のように、各振動系が配備された下ケ
ース(50)に上ケース(51)を結合し、コイル(40)の端子(4
2)(42)を、設定された所定周波数の電流をコイル(40)に
流す通電部(６)に電気的に接続する。このとき、磁気回
路部(３)において、図３（ａ）及び（ｂ）に矢印で示す
方向の磁気回路が、永久磁石(30)、上ヨーク(31)、下ヨ
ーク(32)及び磁気ギャップ(33)を含んで形成され、磁気
ギャップ(33)内の磁界は、径方向外向きとなる。また、
コイル(40)に流れる電流の向きが、装置の上から見て反
時計回りであるとすると、磁界と該磁界に交差する電流
との相互作用によって、図３（ａ）のように、磁気回路
部(３)及び第１振動体(11)の間に引力が働く。逆に、コ
イル(40)に流す電流の向きを反対にすると、図３（ｂ）
のように、磁気回路部(３)及び第１振動体(11)の間に斥
力が働く。従って、コイル(40)に通電する電流値を周期
的に変化させることにより、磁気回路部(３)及び第１振
動体(11)にそれぞれ外力として周期的な電磁力を働かせ
ることになり、第１振動体(11)を含む第１振動系(１)に
強制振動が発生することになる。この振動によって第２
振動系(２)も振動することになる。この結果から、１組
の永久磁石(30)及びコイル(40)によって、第１振動系
(１)及び第２振動系(２)に、それぞれ振動を発生させる
ことができる。この振動によって、第１振動系(１)は、
第１振動体(11)を上ケース(51)または下ヨーク(32)に衝
突させるか、或いは、第１バネ体(10)の復元力によっ
て、ケース(50)(51)に振動を伝達して、機器を振動さ
せ、振動による報知が実現できる。また、この振動によ
って、第２振動系(２)は、円板形状の第２振動体(21)が
空気を振動させて音波を生成し、該音波が上ケース(51)
の開口部(52)を通って外部に伝搬する。音波の振動数が
可聴域（約20Hz〜約20kHz）であれば、音による報知が
実現できる。

【００１２】ある振動系が発音源として効果的に機能す
るには、人間の聴感上最も感度が高い２〜３kHzの周波
数で、できる限り大きく振動させることが望ましい。ま
た、従来から用いられている振動発生装置の周波数は、
概ね100Hz前後である。従って、ある振動系が振動源と
して効果的に機能するには、100Hz前後の周波数で、で
きる限り大きく振動させることが望ましい。本実施形態
の振動は、図４のように、固定点に第１振動系(１)が接
続され、第１振動系(１)に第２振動系(２)が接続された
２自由度振動系に対して、第１振動系(１)に周期的な強
制力Ｆが働いているとみなすことができる。各振動系
(１)(２)の固有振動数ｆ₀₁、ｆ₀₂は、粘性率を微小であ
るため無視し、且つバネ体の質量を、振動体の質量より
もはるかに小さいとして無視すると、ｆ₀₁＝（１／２π）（ｋ₁／ｍ₁）^1/2 ｆ₀₂＝（１／２π）（ｋ₂／ｍ₂）^1/2 で表わされる。ここで、πは円周率、ｋ₁及びｋ₂は、そ
れぞれ第１バネ体(10)及び第２バネ体(20)のバネ係数、
且つｍ₁及びｍ₂は、それぞれ第１振動体(11)及び第２振
動体(21)の質量である。従って、各振動系におけるバネ
体のバネ係数と振動体の質量を適当に設定することによ
り、所望の固有振動数を得ることができる。

【００１３】図５のグラフは、第１振動系(１)の固有振
動数ｆ₀₁を100Hzとし、第２振動系(２)の固有振動数ｆ
₀₂を３kHzとして、コイル(40)に通電する電流の周波数
を色々に変えた場合、第１振動体(11)及び第２振動体(2
1)それぞれの振幅を縦軸に示すものである。図５を参照
すると、電流周波数が第２振動系(２)の固有振動数ｆ₀₂
＝３kHzよりも小さい領域において、第１振動体(11)と
第２振動体(21)の振幅は、さほど変わらず、電流周波数
が約100Hzのときに極大となる。このとき、第１振動体
(11)は、ケース(50)(51)に大きな振動を伝達できる。し
かしながら、音に関しては、200Hz以下の低い周波数の
音では、人の聴覚の感度が低いことから、第２振動体(2
1)よって発生する音波は、人が感知するのは困難であ
る。すなわち、発音機能としては働かないことになる。
また、電流周波数が約100Hzを超えると、第１振動体(1
1)及び第２振動体(21)の振幅は、何れも指数関数的に減
少して行くが、第２振動体(21)だけは、電流周波数が約
３kHzのときに極大となる。この周波数の音は、人の聴
覚の感度が最も高く、このとき第２振動体(21)によって
発生する音波は、人が容易に感知できる。すなわち、発
音機能として働くことになる。そして、周波数が約３kH
zを超えると、第２振動体(21)の振幅は、第１振動体(1
1)よりも速く減衰していく。

【００１４】従って、通電部(６)がコイル(40)に通電す
る電流の周波数を、第１振動系の固有振動数ｆ₀₁≒100H
z、または、第２振動系の固有振動数ｆ₀₂≒３kHzに切り
替える切替回路(60)を通電部(６)に接続し、該切替回路
(60)によって、通電部(６)がコイル(40)に通電する電流
の周波数を約100Hzにすると、第１振動体(11)によっ
て、専ら、機器の振動による報知を実現できる。また、
切替回路(60)によって、通電部(６)がコイル(40)に通電
する電流の周波数を約３kHzにすると、第２振動体(21)
によって、専ら、音の発生による報知を実現できる。

【００１５】なお、第１振動体(11)の衝突により、ケー
ス(50)(51)に振動を伝達する場合、衝突によって部品が
破損することを防ぐために、図１（ａ）及び（ｂ）のよ
うに、上ケース(51)及び下ヨーク(32)における第１振動
体(11)と衝突する部分にゴム等の緩衝材(７)を配備する
ことが望ましい。前記緩衝材(７)は、図６のように、第
１振動体(11)における衝突する部分に配備してもよい。
また、第２振動体(21)の固有振動数を調整するために、
図７のように、第２振動体(21)に、重り(22)を配備して
もよい。

【００１６】（実施形態２）図８は、本発明の第２実施
形態を示したものである。本実施形態は、第１実施形態
と比べて、コイル(40)が配備されたボビン(41)が下ケー
ス(50)に固定され、永久磁石(30)、上ヨーク(31)及び下
ヨーク(32)を具える磁気回路部(３)が第１振動体(11)と
なっている。また、下ケース(50)及び上ケース(51)にお
いて、第１振動体(11)となる磁気回路部(３)が衝突する
部分に、緩衝材(７)が配備される。なお、磁気回路部
(３)とコイル(40)の位置関係は、第１実施形態と同様で
ある。本実施形態において、磁気ギャップ(33)内に発生
する磁界とコイル(40)の位置関係は、第１実施形態と変
わらないことから、通電部(６)がコイル(40)に通電する
電流値を周期的に変化させることにより、第１実施形態
と同様の作用及び効果が実現できる。

【００１７】上記実施形態の説明は、本発明を説明する
ためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限
定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、
本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の
範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であるこ
とは勿論である。例えば、本実施形態では、第１バネ体
(10)、第２バネ体(20)及び第２振動体(21)を一体成形し
たものを使用したが、別々に形成されたものを使用して
もよく、その材料または形状も、永久磁石(30)とコイル
(40)により生じる電磁力によって、第１振動体(11)に強
制振動を発生させ、該振動によって第２振動体(21)を振
動させることができれば、任意に選択できる。同様に、
第１振動系(１)に音波を発生するための振動板を配備し
て音源とし、第２振動系(２)をケース(50)(51)を介して
機器に振動を伝達する振動源とすることもできる。な
お、ケース(50)(51)に形成される開口部(52)の位置は、
音源の近くであることが望ましい。また、機器の振動ま
たは音が使用者によって感知できれば、各振動系の質量
またはバネ係数を任意に設定できる。また、通電部(６)
が生成する電流は、図３（ａ）及び（ｂ）のように、周
期的に電流の向きが変わる交流波形であるのが望まし
い。しかしながら、ある物体を強制的に振動させるに
は、該物体に周期的に変化する外力を加えればよく、従
って、コイル(40)に通電する電流は、周波数が一定であ
りさえすれば、交流波形のように、１周期の間の平均電
流値がゼロである必要はなく、さらに、電流の波形も、
正弦波、三角波等任意の周期的に変化する波形が利用で
きる。さらに、各振動系(１)(２)は、本実施形態では、
ケース(50)(51)内に収納されたが、機器に直接配備する
こともできる。すなわち、固定部材(５)は、機器に固定
される部材であれば、任意に選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における報知用振動発生
装置を示す図であり、（ａ）は分解図、（ｂ）は縦端面
図である。

【図２】第１実施形態及び第２実施形態において、一体
成形された第１バネ体、第２バネ体及び第２振動体を示
す平面図である。

【図３】第１実施形態における動作を示す図１（ｂ）の
要部拡大図であり、（ａ）はコイルの一方向に電流を流
したときを示し、（ｂ）はその反対方向に流したときを
示す。

【図４】第１実施形態及び第２実施形態に適用できる２
自由度振動系のモデルを示す概念図である。

【図５】第１実施形態において、コイルに流れる電流の
周波数に対する振動体の振幅特性を示すグラフである。

【図６】第１実施形態において、第１振動体に緩衝材を
配備したときを示す縦端面図である。

【図７】第１実施形態において、第２振動体に重りを配
備したときを示す縦端面図である。

【図８】本発明の第２実施形態を示す縦断面図である。

【図９】従来の発音装置を示す図であり、（ａ）は分解
図、（ｂ）は縦端面図である。

【図１０】従来の振動発生装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

(１) 第１振動系 (２) 第２振動系 (５) 固定部材 (６) 通電部 (10) 第１バネ体 (11) 第１振動体 (20) 第２バネ体 (21) 第２振動体 (30) 永久磁石 (40) コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定部材(５)に固定された永久磁石(30)
と、該永久磁石(30)の磁束と交差するように配置された
コイル(40)を具え、第１バネ体(10)を介して固定部材
(５)に支持された第１振動体(11)と、第２バネ体(20)に
よって第１振動体(11)に支持された第２振動体(21)と、
前記コイル(40)に接続され、設定された所定周波数の電
流をコイル(40)に通電する通電部(６)とから構成され、
前記第１振動体(11)及び第１バネ体(10)によって形成さ
れた第１振動系(１)と、前記第２振動体(21)及び第２バ
ネ体(20)によって形成された第２振動系(２)の何れか一
方は、周波数が可聴範囲である音波を生成して外部に伝
搬する音源であり、他方の振動系は、固定部材(５)に振
動を伝達して機器を振動させる振動源であることを特徴
とする報知用振動発生装置。
【請求項２】永久磁石(30)を具え、第１バネ体(10)を
介して固定部材(５)に支持された第１振動体(11)と、第
２バネ体(20)によって第１振動体(11)に支持された第２
振動体(21)と、前記永久磁石(30)の磁束と交差するよう
に配置され、固定部材(５)に固定されたコイル(40)と、
該コイル(40)に接続され、設定された所定周波数の電流
をコイル(40)に通電する通電部(６)とから構成され、前
記第１振動体(11)及び第１バネ体(10)によって形成され
た第１振動系(１)と、前記第２振動体(21)及び第２バネ
体(20)によって形成された第２振動系(２)の何れか一方
は、周波数が可聴範囲である音波を生成して外部に伝搬
する音源であり、他方の振動系は、固定部材(５)に振動
を伝達して機器を振動させる振動源であることを特徴と
する報知用振動発生装置。
【請求項３】通電部(６)に接続され、通電部(６)がコ
イル(40)に通電する電流の周波数を、第１振動系(１)の
固有振動数ｆ₀₁と略一致する周波数、または、第２振動
系(２)の固有振動数ｆ₀₂と略一致する周波数に切り替え
る切替回路(60)を具える、請求項１または請求項２に記
載の報知用振動発生装置。
【請求項４】永久磁石(30)は、一部に磁気ギャップ(3
3)を有する磁気回路を構成し、コイル(40)は、該磁気ギ
ャップ(33)における磁界を横切るように、磁気ギャップ
(33)内に可動に配備される、請求項１乃至請求項３の何
れかに記載の報知用振動発生装置。
【請求項５】第１振動体(11)及び第２振動体(21)のう
ち振動源として用いる方は、衝突によって固定部材(５)
に振動を伝達することを特徴とする、請求項１乃至請求
項４の何れかに記載の報知用振動発生装置。
【請求項６】振動の際に衝突する部分に緩衝材(７)を
配備することを特徴とする、請求項５に記載の報知用振
動発生装置。