JPH10500064A - トート・アーマチュア共振衝撃波変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００は、連続平坦中央領域２１０の周囲で対称的に接続され、さらに２つの連続平坦周縁領域２１２，２１４に接続された少なくとも２つの並置された平坦複合ビーム２０２，２０４および２０６，２０８をそれぞれ有する上部非線形懸架部材１４および下部非線形懸架部材１４を備えるアーマチュア１２と、２つの連続平坦周縁領域２１２，２１４周囲で上下の非線形懸架部材１４，１６に結合され、入力信号に応答して交流電磁界を起こす電磁ドライバ２４，２６と、連続平坦中央領域２１０の周囲で上下非線形懸架部材１４，１６の間に懸架される磁気運動質量部１８とを具備し、磁気運動質量部１８は交流電磁界に結合されてそれに応答して磁気運動質量部１８の交互運動を発生させ、磁気運動質量部１８の交互運動が上下非線形懸架部材１４，１６および電磁ドライバ２４，２６を介して運動エネルギに変換される。

Description

【発明の詳細な説明】 トート・アーマチュア共振衝撃波変換器 発明の背景 発明分野 本発明は、一般に電磁変換器に関し、さらに詳しくは、トート・アーマチュア 共振電磁変換器に関する。 従来技術の説明 ページャなどの携帯通信装置は、偏心アーマチュア重りを利用して触覚による 、すなわち「振動型」の警告を発する偏心型釣り合い重りまたは「パンケーキ」 型モータを回転させる円筒形モータを用いるのが一般的であった。メッセージが 受信されたことを、近くに居る人を邪魔せずにユーザに知らせるために用いられ る「無音の」警告を発するためには、このような警告が望ましい。このような装 置は、多年にわたり充分に機能してきており、依然として広く用いられているが 、いくつかの問題があるために、用途の広がりを制限している。モータは、触覚 による「無音の」警告を提供するために用いられる場合も、ほとんど「無音」 とは言えず、認知できうるほどの音響出力を伴う。これは、一部には、認知可能 な触覚的刺激を提供するのに充分なほど釣り合い重りを回転させるためには、モ ータの動作に高い回転周波数が必要とされるためである。同様に、このようなモ ータは、その固有の設計の結果として、動作にかなりのエネルギを消費するのが 普通であった。このことは、モータを動作させるには、バッテリから直接切り換 えなければならないことを意味し、携帯通信装置の正常動作の間に予測されるバ ッテリの寿命に大きな影響を与える。 近年、触覚警告装置としての動作用にバッテリから消費されるエネルギを大幅 に軽減した新世代の非回転型放射電磁変換器が、Ｍooney他による米国特許第５ ，１０７，５４０号およびＭcＫee他による米国特許第５，３２７，１２０号に 開示された。また、これらの電磁変換器は可聴下周波数で動作され、そのために 変換器を人に結合した場合に感じられる触覚刺激を最大にするので、真に無音の 非破壊的警告が提供されるようになった。放射電磁変換器の寸法と形状は、パン ケーキ・モータと同様であったので、駆動回路構成または機構に対してほとんど 変更を行わずに、新装置の改造を既存の通信装置に容易に行うことができる。 新世代の非回転型放射電磁変換器は、エネルギ消費を大幅に軽減し、実際の動 作中に発される音も大幅に軽減するが、放射電磁変換器の性能特性を維持しなが ら、エネルギ消費をさらに低くする電磁変換器に対する必要性は依然と して存在する。 発明の概要 本発明の一局面により、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器は、アーマチ ュア，電磁ドライバおよび磁気運動質量部により構成される。アーマチュアは、 上下の非線形共振懸架部材を備え、これらはそれぞれ１対の並置された平面複合 ビームにより構成され、これらのビームは連続平面中央領域の周囲に対称的に接 続され、さらに１対の連続平坦周縁領域に接続される。電磁ドライバは、１対の 連続平坦周縁領域の周囲で、上下の非線形共振懸架部材に結合される。電磁ドラ イバは、入力信号に応答して、交流電磁界を起こす。磁気運動質量部は、連続平 坦周縁領域の周囲で上下の非線形共振懸架部材間に懸架され、交流電磁界に結合 されて、入力信号に応答して磁気運動質量部の交互運動を生成する。磁気運動質 量部の交互運動は、上下の非線形共振懸架部材と電磁ドライバとを介して運動エ ネルギに変換される。 本発明の別局面により、慣性音声伝達装置は、トート・アーマチュア共振慣性 変換器およびハウジングにより構成される。トート・アーマチュア共振慣性変換 器は、アーマチュア，電磁ドライバおよび磁気運動質量部によって構成される。 アーマチュアは、上下の非線形共振懸架部材を備 え、これらはそれぞれ１対の並置された平面複合ビームにより構成され、これら のビームは連続平面中央領域の周囲に対称的に接続され、さらに１対の連続平坦 周縁領域に接続される。電磁ドライバは、１対の連続平坦周縁領域の周囲で、上 下の非線形共振懸架部材に結合される。電磁ドライバは、入力信号に応答して交 流電磁界を起こす。磁気運動質量部は、連続平坦周縁領域の周囲で上下の非線形 共振懸架部材間に懸架され、交流電磁界に結合されて、入力信号に応答して磁気 運動質量部の交互運動を生成する。磁気運動質量部の交互運動は、上下の非線形 共振懸架部材と電磁ドライバとを介して運動エネルギに変換される。ハウジング は、トート・アーマチュア共振慣性変換器を囲んで、音響エネルギを伝達する。 図面の簡単な説明 第１図は、本発明の好適な実施例によるトート・アーマチュア共振衝撃波変換 器の分解図である。 第２図および第３図は、第１図のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器に利 用される非線形共振懸架部材の上面図である。 第４図は、第１図のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器の部分上面図であ る。 第５図は、硬化スプリング型共振システムを利用する、 第１図のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器の周波数の関数としての衝撃波 出力を表すグラフである。 第６図は、本発明の好適な実施例による慣性音声伝達装置の電気ブロック図で ある。 第７図は、第６図の慣性音声伝達装置の内部を示す正面図である。 第８図は、第６図の慣性音声伝達装置の右側面図である。 第９図は、本発明の好適な実施例によるトート・アーマチュア共振衝撃波変換 器を利用する通信装置の電気ブロック図である。 好適な実施例の説明 第１図は、本発明の好適な実施例によるトート・アーマチュア共振衝撃波変換 器１００の分解図である。トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００は、上 部非線形共振懸架部材１４および下部非線形共振懸架部材１６を備えるアーマチ ュア１２と、コイル２６を備える支持フレーム２４と、磁石装着部２０および２ つの永久磁石２２を備える磁気運動質量部１８とによって構成される。支持フレ ーム２４およびコイル２６は、合わせて電磁ドライバと呼ばれる。 第１図のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００に利用される非線形共 振懸架部材の上面図である第２図を 参照して、非線形共振懸架部材１４，１６は、連続平坦中央領域２１０の周囲に 対称的に接続される１対の並置された平坦複合ビーム２０２，２０４および２０ ６，２０８によって構成される。並置された平坦複合ビーム２０２，２０４およ び２０６，２０８は、それぞれ、１対の連続平坦周縁領域２１２，２１４のうち の対応する一方にもそれぞれ接続される。並置された平坦複合ビーム２０２，２ ０４および２０６，２０８の各々は、それぞれ、２つの独立した偏心弓形ビーム ，内ビーム２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａと、外ビーム２０２Ｂ，２ ０４Ｂ，２０６Ｂ２０８Ｂにより構成される。これらのビームはそれぞれ同一の あるいは実質的に一定のスプリング比（Ｋ）を有するこの実質的に一定のスプリ ング比は、外ビームの幅に対する内ビームの幅を第３図に示される機能ビーム長 １に関して小さくすることにより得られる。 第３図を参照して、機能ビーム長１は、内ビーム２０２Ａ，２０４Ａ，２０６ Ａ，２０８Ａと外ビーム２０２Ｂ，２０４Ｂ，２０６Ｂ，２０８Ｂの幅が均一な 、あるいは実質的に一定の幅になるビーム長として定義される。ビーム幅は、平 均内ビーム幅Ｗｉと平均外ビーム幅Ｗｏと示されるが、ビーム幅は機能ビーム長 １に関して実質的に一定であるので、ビーム幅は機能ビーム長１上の任意の点に 対して測定できることが理解頂けよう。内弓形ビームと外弓形ビームのスプリン グ比は、平均外ビーム幅Ｗｏが平均内ビ ーム幅Ｗｉより大きいとき、ビーム幅を調整することにより基本的に同一になる と考えられる。内弓形ビーム２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａと、外弓 形ビーム２０２Ｂ，２０４Ｂ，２０６Ｂ，２０８Ｂとは、第３図に図示されるよ うな円形であることが好ましい。内弓形ビーム２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ， ２０８Ａは第１平均半径、すなわち寸法Ｒｉを有し、外弓形ビーム２０２Ｂ，２ ０４Ｂ，２０６Ｂ，２０８Ｂは第２平均半径すなわち寸法Ｒｏを有する。内およ び外の弓形ビームは、好ましくは円形であると説明されるが、内弓形ビーム２０ ２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａの外形または点の位置が、外弓形ビーム２ ０２Ｂ，２０４Ｂ，２０６Ｂ，２０８Ｂよりも小さい楕円形を利用することもで きることが理解頂けよう。並置された平坦複合ビーム２０２，２０４，２０６， ２０８は、２つの独立した偏心弓形ビームから形成されて図示されるが、偏心弓 形ビームを追加してそれぞれの並置された平坦複合ビーム２０２，２０４，２０ ６，２０８のスプリング力を大きくすることもできることを理解頂きたい。 第２図に戻り、並置された平坦複合ビーム２０２，２４および２０６，２０８ は、外ビーム２０２Ｂ，２０４Ｂ，２０６Ｂまたは２０８Ｂの平均幅よりも大き い半径を有する隅肉領域すなわち隅肉部２１６，２１８により平坦中央領域２１ ０および平坦周縁領域２１２，２１４に接続される。隅肉部２１６，２１８によ り、並置された平坦複合ビ ーム２０２，２０４および２０６，２０８の平坦中央領域２１０および平坦周縁 領域２１２，２１４に対する接続部に発生される応力が大幅に軽減される。たと えば、９０Ｈｚの共振周波数を有するアーマチュア１２に関して、内弓形ビーム ２０２Ａ，２０４Ａ，２０６Ａ，２０８Ａは、０．００４インチ（０．１０ｍｍ ）の平均幅を有し、外弓形ビーム２０２Ｂ，２０４Ｂ，２０６Ｂまたは２０８Ｂ は、０．００５インチ（０．１３ｍｍ）の平均幅を有する。隅肉部２１６，２１ ８の半径は０．０１０インチ（０．２５ｍｍ）である。 平坦中央領域２１０は、２つの装着孔２２０を備え、これらは、以下に述べる 磁気運動質量部１８を上部非線形懸架部材１４および下部非線形懸架部材１６に 固定するために利用される。平坦周縁領域２１２，２１４も装着孔２２２を備え 、これらは上部非線形懸架部材１４および下部非線形懸架部材１６を支持フレー ム２４に固定するために用いられる。非線形スプリング部材１４，１６は、好ま しくは、Ｓandvik Ｓteel Ｃompany（Ｓandkviken，Ｓweden）により製造される ０．００４０インチ（０．１０ｍｍ）厚のSandvik（商標）7Ｃ27Mo2ステンレス ・スチールなどの金属薄板から形成される。これは、好ましくは、化学的切削加 工またはエッチング処理などを用いて形成されるが、他の部品形成過程も同様に 利用することができることを理解頂きたい。 第１図に戻り、支持フレーム２４は、以下に詳しく説明するように、交流電磁 界を起こすために用いられる電磁ドライバ（２４，２６）を形成するコイル２６ （図示されてはいないがコイル終端部により識別される）を囲む。一例として、 コイル２６は、コイル終端部２６で終端する４４番ゲージのエナメル被覆銅線２ を２２７回巻いたもので構成され、１００オームの抵抗を示す。電磁ドライバ１ ６は、好ましくは射出成型過程を用いて製造され、この場合コイル２６は支持フ レーム２４内に成型される。たとえば、３０％のガラス充填液晶ポリマを用いて 支持フレーム２４を形成するが、他の射出成型可能な熱可塑性材料も同様に利用 することができることを理解頂きたい。上部非線形懸架部材１４および下部非線 形懸架部材１６は、４つのボス２８により支持フレーム２４に取り付けられる。 このボスは３つしか見えないが、これについては下記に説明する。 磁気運動質量部１８は、磁石支持部２０および２つの永久磁石２２によって構 成される。磁石支持部２０は、好ましくは、圧力鋳造処理を用いて製造され、好 ましくはＺamak3亜鉛圧力鋳造合金などの圧力鋳造材料から鋳造される。磁気運 動質量部も、焼き流し精密鋳造などの他の鋳造工程を用い、磁石支持部２０の質 量対体積比を増大させるタングステンなどの鋳造材料を用いて製造することもで きることを理解頂きたい。これは、下記に述べるように、さらに低い周波数動作 を達成するために必要とされる。磁 石支持部２０は、端拘束部３０および上下拘束部３４を設けるように整形される 。これらの拘束部は、磁石支持部２０への組み付け中に永久磁石２２を位置決め するために用いられる。磁石支持部２０はさらに、磁石支持部２０の質量対体積 比を最大にし、並置された平坦複合ビーム２０２，２０４および２０６，２０８ の開口部内に嵌合する支柱部３２を備える。磁石支持部２０の厚みは、端拘束部 ３０では小さくなり、動作中の磁気運動質量部１８の偏位を最大にする。これに ついては下記に説明する。４つのフランジ（２つが図示される）を用いて、上部 非線形懸架部材１４および下部非線形懸架部材１６を磁石支持部２０に固定する 。これについては下記に説明する。 第４図に示されるように、永久磁石２２は、同極を同方位に向けて（Ｎ極／Ｎ 極またはＳ極／Ｓ極）、磁石支持部２０に組み付けられる。永久磁石２２は、永 久磁石２２を配置しながら熱と圧力とを用いて硬化する熱硬化性ベータステージ ・エポキシ・プリフォームなどの接着性結合材料を用いて組み付けられる。この ２つの永久磁石２２は、好ましくは、２５ＭＧＯe最小磁束密度を有するサマリ ウム・コバルトから形成されるが、その他の高磁束密度磁性材料も同様に利用す ることができることを理解頂きたい。永久磁石２２の端部３８は、動作中の磁気 運動質量部１８の偏位を最大にするよう先細りになっている。 トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の設計に より、自動化されたロボット組立工程またはラインで利用されるようなＺ軸組立 技術が得られる。この組立工程について、以下に簡単に説明する。永久磁石２２ が前述のように磁石支持部２０に組み付けられた後で、上部非線形懸架部材１４ が磁石支持部２０の２つのフランジ上に配置される。これらは次に、軌道リベッ ト工程を用いるなどして杭打され、上部非線形懸架部材１４を磁石支持部２０に 固定させる。次に、磁気運動質量部１８が第１図に示される支持フレーム２４内 の空洞内に置かれ、上部非線形懸架部材１４の平坦周縁領域２１２，２１４内の 開口部２２２により支持フレーム２４に相対して配置される。次に、上部非線形 懸架部材１４は、加熱または超音波杭打などの杭打過程を用いて、ボス２８を変 形させることにより支持フレーム２４に固定される。次に、支持フレーム２４（ ＊）の向きを返して、下部非線形懸架部材１６がフランジ３６とボス２８の上に 置かれる。その後、ボス２８は上述のように変形され、その後で、これも上述の ようにフランジが杭打され、これにより支持フレーム２４およびアーマチュア１ ２に対する磁気運動質量部１８の組立が完了する。 上述の要領で組み立てられたトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００は 、そのまま、すなわちハウジングなしでも利用することができ、あるいはトート ・アーマチュア共振衝撃波変換器を包囲するハウジングを伴って、変換器１００ が提供される。ハウジングが利用される場合は、 このハウジングは上ハウジング部４０および下ハウジング部すなわち底板４２に よって構成されることが好ましい。上ハウジング部４０は、好ましくは、金属薄 板延伸および形成処理などの適切な形成過程を用いて、「３１６」ステンレス・ スチールを用いて形成される。底板４２も、好ましくは、金属薄板抜打処理など の適切な形成過程を用いて、「３１６」ステンレス・スチールを用いて形成され る。その他の非磁性材料を同様に利用して、上部ハウジング部４０および底板４ ２を形成することもできることを理解頂きたい。 ハウジングがある場合、底板４２は、４本の下柱（コイル２６の終端部と対向 する）上に配置される。これらの下柱は、次に、熱または超音波杭打などの杭打 工程を用いて変形され、底板４２を支持フレーム２４に固定する。上ハウジング 部４０は、次に対向側の４本の柱４４の上に配置され、その後で好ましくはプリ ント回路板４６が置かれ、次に、４本の柱４４は上記のように杭打過程を用いて 変形されて、上ハウジング部４０および回路板４６を支持フレーム２４に固定す る。プリント回路板４６は、好ましくは、Ｇ１０ガラス・エポキシ板またはＦＲ ４ガラス・エポキシ板などの適切なプリント回路板材料から形成され、第４図に 図示されるようなコイル２６の終端部の終端パッド４８となる。第４図は、上部 非線形懸架部材１４を除いたトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の部 分的断面図であ る。終端パッド４８は、パッド領域を定義するために選択的にエッチングされた プリント回路板４６上の銅皮膜により設けられる。コイル２６の終端部は、ハン ダ技術または、溶接処理などその他の適切な接続工程を用いて、終端パッド４８ に電気的に結合される。第１図に図示される３つの装着タブ５２が底板４２上に 設けられて、完全に組み立てられたトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１０ ０を、プリント回路板などの支持基板に機械的に固定する。これについては、下 記に説明する。 第５図を参照して、これは、硬化非線形共振スプリング・システムを利用する トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００に関して、衝撃出力応答を入力周 波数の関数として表すグラフである。トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１ ００は、好ましくは、低衝撃出力５０２を与える第１駆動周波数と、高衝撃出力 ５０４を与える第２駆動周波数との間で動作する掃引駆動周波数により駆動され る。高衝撃出力５０４は、好ましくは、安定動作状態が１つしかない最大駆動周 波数に実質的に対応するよう選択される。第５図から分かるように、衝撃出力５ １０を得るために必要な周波数に駆動周波数が設定される場合は、２つの安定動 作状態５０４，５１０が可能であり、駆動周波数が増大するに従い、衝撃出力５ ０６，５０８，５１２により例として示されるように３つの動作状態が存在する ことがありうる。トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００を触 覚警告装置として利用する場合は、動作状態５０２と５０４との間の曲線５００ 上にある衝撃応答だけが望ましいものであることが理解頂けよう。これは、トー ト・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の共振周波数およびそれより多少低い 周波数範囲で衝撃出力が確実に最大化されるためである。 トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００は、上記の例により説明される ように、１００オームのコイル抵抗を提供するが、これは、たとえば１．０ボル トの励起電圧で駆動されると、１０ミリアンペアの電源電流しか必要とせず、離 散入力周波数で駆動されると、上述の駆動周波数に関してピーク変位を生成する 。たとえば、８５Ｈzの離散中心駆動周波数において．０３５インチ（．８９ｍ ｍ）のピーク変位が得られるが、これは以下の式から求められる２７g'sの衝撃 出力に対応する： g's＝０．１０２３５（ｄ） （f）³ ただし ｇはシステムが発生する衝撃出力； ｄは振動質量の変位；および ｆは駆動周波数。 上述のようにトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００が離散周波数入力 信号または掃引周波数入力信号のいずれか一方により駆動されると、電磁ドライ バ２６が磁気運動質量部１８に結合された交流電磁界を起こす。上下非線形懸架 部材１４，１６は、磁気運動質量部１８の動きに 垂直な復元力を与え、その結果交流磁界は、磁気運動質量部１８の交互運動を生 成し、これが次に非線形懸架部材１４，１６と、電磁ドライバ２６を囲む支持フ レーム２４とにより触覚エネルギに変換される。このエネルギは人などの外部に 結合することができる。 上記の説明は、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００を離散周波数入 力信号または掃引周波数入力信号で駆動して、触覚エネルギを発生する方法を説 明するが、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００を可聴周波信号により 駆動して、低レベルの触覚エネルギを生成し、それにより慣性出力を提供するこ ともできる。これについては下記に詳述する。可聴周波信号により駆動されると 、動作状態５１２より上の曲線５００上の衝撃応答は、低レベルの触覚および可 聴周波応答を提供するのに適する。また、動作状態５１２より上の可聴周波入力 周波数に対する応答は、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の周波数 応答により強化される。この動作を以下にトート・アーマチュア共振慣性変換器 として説明する。 第６図は、上記のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００を利用する慣 性音声伝達装置６００の電気ブロック図である。慣性音声伝達装置６００は、音 声ピックアップまたは音声およびノイズなどの可聴信号を受信するマイクロフォ ン６０２によって構成され、音声ピックアップ出力において、音声およびノイズ を表す電気信号を発生する。 この電気信号は、可聴周波前置増幅器６０４の入力に結合され、増幅器６０４が 電気信号を増幅する。ボリューム制御部６１０は、可聴周波前置増幅器６０４に 結合し、前置増幅器の利得を制御するために用いられ、それにより電気信号の増 幅を制御する。増幅された電気信号は、高域通過フイルタ６０６に結合される。 このフィルタは、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の共振周波数よ り高い電気信号を通過させて、上述のようにトート・アーマチュア共振衝撃波変 換器１００による高レベルの触覚応答の発生を阻止する。濾波された電気信号は 、次に音声ドライバ６０８に結合され、このドライバがさらに、トート・アーマ チュア共振衝撃波変換器１００を駆動するために充分なレベルまで信号を増幅す る。最終的に増幅された信号は、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００ の共振周波数より高くなるので、装置は低レベルの触覚エネルギのみを生成し、 それ故にトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００として説明することがで きる。慣性音声伝達装置６００は、乳様突起補聴器などの用途に特に適している 。これについては下記に詳述する。以下の説明から、慣性音声伝達装置６００を 他の広範囲な用途にも利用することができることを理解頂けよう。 慣性音声伝達装置６００が乳様突起補聴器などの用途に利用される場合、バッ テリ６１６からのエネルギ消費がきわめて重要であり、特に水銀，亜鉛空気およ びリチウム・ ボタン・セル・バッテリなどの従来のボタン・セル・バッテリを用いる場合には 比較的低いエネルギ容量しか得られない場合に重要である。前置増幅器６０４に より増幅される電気信号の一部は、受信された音声およびノイズ信号をサンプリ ングする音声検出器６１２の入力に結合され、音声およびノイズ信号が所定の閾 値を超えると、電力制御信号が生成され、この信号は、バッテリ６１６からの電 力を音声ドライバ６０８に結合する電力制御回路６１４に結合される。感度制御 部６１８が用いられて、音声ドライバ６０８に電力が供給される所定の閾値のレ ベルを調整する。これにより、ユーザは慣性音声伝達装置６００が動作するレベ ルを制御することができ、知覚可能な触覚エネルギを発生するには音声レベルが 低すぎる場合に、バッテリ６１６からの電力消費を削減する。可聴周波前置増幅 器回路６０４，高域通過フィルタ６０６，音声ドライバ回路６０８音声検出器回 路６１２および電力制御回路６１４の多くの要素を単独の可聴周波検出器／増幅 器集積回路回路６２０に一体化し、それにより装置を組み立てるために必要な個 別部品の数を削減することができることを理解頂きたい。 第７図は、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００を利用する慣性音声 伝達装置６００の内部を示す正面図である。図示されるように、慣性音声伝達装 置は、プリント回路板８０６が配置されるハウジング８０２またはその他の適当 な部品搭載媒体により構成される。プリント回路 板８０６には、音声ピックアップ装置６０２，トート・アーマチュア共振衝撃波 変換器１００，検出器増幅器集積回路６２０，ボリューム制御部６１０，感度制 御部６１８およびバッテリ６１６と、必要とされるその他の個別部品とが取り付 けられる。第８図に示されるように、音声ポート８０４が設けられ、音波エネル ギを音声ピックアップ装置６０２に結合させる。慣性音声伝達装置６００は、上 述のように、たとえば乳様突起補聴器として利用することができる。補聴器の装 着者により設定された所定の閾値を超える音声は、触覚的な低レベルの音波エネ ルギに変換され、それが補聴器装着者の乳様突起に結合されて、基本的に音を聞 き分けられない人が、乳様突起への、すなわち最終的には内耳への音波エネルギ の伝導を介して音を聞くことができるようにすることができる。 第９図は、本発明の好適な実施例によるトート・アーマチュア共振衝撃波変換 器１００を利用する携帯通信装置の電気ブロック図である。デコーダ／コントロ ーラ９０６の制御下で、バッテリ・セーバ・スイッチ９１８が周期的に励起され 、受信機９０４に電力を供給する。受信機９０４に電力が供給されると、送信さ れた符号化メッセージ信号がアンテナ９１０により捕捉されて、受信機９０４の 入力に結合され、受信機９０４は当業者には周知の方法で捕捉された信号を受信 および処理する。実際には、捕捉された符号化メッセージ信号には、メッセージ 信号が宛てられる 携帯通信装置を識別するアドレス信号が含まれる。受信されたアドレス信号はデ コーダ／コントローラ９０６の入力に結合され、デコーダ／コントローラ９０６ は受信したアドレス信号をコード・メモリ９０８に記憶されている所定のアドレ スと比較する。被受信アドレス信号が記憶されている所定のアドレスに一致する と、そのメッセージ信号は受信され、メッセージ・メモリ９１２に記憶される。 デコーダ／コントローラは、警告起動信号も生成し、この信号が圧電または電磁 変換器などの可聴警告装置９２０に結合されて、メッセージが受信されたことを 知らせる可聴警告を発生する。同様に、警告起動信号はトート・アーマチュア共 振衝撃波変換器１００などの触覚警告装置に結合することができ、上述のように 触覚エネルギを発生して、メッセージが受信されたことを知らせる触覚警告を生 成する。可聴または触覚警告は、携帯通信装置のユーザによりリセットすること ができ、メッセージはメッセージ・メモリ９１２から、広範囲のユーザ入力機能 を提供する制御部９１４を介して呼び出すことができる。メッセージ・メモリ９ １２から呼び出されたメッセージは、デコーダ／コントローラ９０６を経てＬＣ Ｄディスプレイなどの表示装置９１６に送られ、そこでメッセージが表示されて 、携帯通信装置のユーザが確認する。 要するに、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の共振周波数または その付近で発生された離散周波数ま たは掃引周波数電気入力信号のいずれかを効率的に高レベルの触覚エネルギに変 換することのできるトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００が開示された 。触覚エネルギの生成は、従来のモータ駆動型触覚警告装置に比べきわめて低い 電流ドレインにおいて行われる。トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００ がトート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００の共振周波数より高い周波数で 動作されると、トート・アーマチュア共振衝撃波変換器１００は、音声エネルギ を、上記の慣性音声伝達装置内で可聴周波信号を伝達するために必要とされるよ うな低レベルの触覚エネルギに効率的に変換するトート・アーマチュア共振慣性 変換器１００として説明することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブリンクリー、ジェラルド・ユージーン アメリカ合衆国フロリダ州ウエスト・パー ム・ビーチ、ウェリントン・トレイス 14335 (72)発明者 マッキー、ジョン・エム アメリカ合衆国フロリダ州ヒルズボロ、ビ ー１−204、ヒルズボロ・マイル1036

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．連続平坦中央領域周囲に対称的に接続され、さらに１対の連続平坦周縁領 域に接続された１対の並置された平坦複合ビームによりそれぞれ構成される上下 非線形懸架部材を備えるアーマチュア； 前記１対の連続平坦周縁領域周囲で前記上下非線形懸架部材に結合された電磁 ドライバであって、入力信号に応答して交流電磁界を起こす電磁ドライバ；およ び 前記連続平坦中央領域周囲で前記上下非線形懸架部材の間に懸架された磁気運 動質量部であって、前記磁気運動質量部は前記交流電磁界に結合され、それに応 答して前記磁気運動質量部の交互運動を生成し、前記磁気運動質量部の交互運動 が前記上下非線形懸架部材および前記電磁ドライバを介して運動エネルギに変換 される磁気運動質量部； によって構成されることを特徴とするトート・アーマチュア共振衝撃波変換器 。 ２．前記上下非線形懸架部材が、前記磁気運動質量部の交互運動に垂直な復元 力を提供する請求項１記載のトートアーマチュア共振衝撃波変換器。 ３．前記１対の並置された平坦複合ビームがそれぞれ、少なくとも１つの独立 偏心弓形ビームによって構成される請求項１記載のトート・アーマチュア共振衝 撃波変換器。 ４．前記少なくとも２つの独立偏心弓形ビームが実質的 に等しいスプリング比（Ｋ）を呈する請求項３記載のトート・アーマチュア共振 衝撃波変換器。 ５．前記少なくとも２つの独立偏心弓形ビームが第１平均外形を有する内弓型 ビームと、第２平均外形を有する少なくとも外弓形ビームとによって構成され、 前記第２平均外形が前記第１平均外形より大きい請求項４記載のトート・アーマ チュア共振衝撃波変換器。 ６．前記内弓形ビームと前記少なくとも外弓形ビームとが円形を有する請求項 ５記載のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 ７．前記内弓形ビームが第１平均ビーム幅を有し、前記少なくとも外弓形ビー ムが第２平均ビーム幅を有し、前記第２平均ビーム幅が前記第１平均ビーム幅よ り大きい請求項５記載のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 ８．前記内弓形ビームおよび前記少なくとも外弓形ビームが機能ビーム長を有 し、第１平均ビーム幅および前記第２平均ビーム幅が前記機能ビーム長にわたり 均一である請求項７記載のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 ９．前記内弓形ビームおよび前記少なくとも外弓形ビームが前記連続平坦中央 領域内と、前記連続平坦周縁領域内とに、前記第２平均ビーム幅よりも実質的に 大きな半径を有する隅肉部により併合される請求項７記載のトート・アーマチュ ア共振衝撃波変換器。 １０．前記磁気運動質量部が： 所定のＮ−Ｓ極磁界方位を有する永久磁界をそれぞれ生成する第１および第２ 永久磁石；および 前記第１および第２永久磁石を、前記第１および第２永久磁石のそれぞれの前 記所定のＮ−Ｓ極磁界方位が対向するように装着する磁石装着部； によって構成される請求項１記載のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 １１．前記１対の並置された平坦複合ビームのそれぞれが、前記１対の並置さ れた平坦複合ビームにより境界を隔てられる開口部を提供し、前記磁石装着部が その中に形成され、前記磁石装着部の部分が前記開口部を自由に貫通することが できるように整形された溝を備え、それによって前記磁気運動質量部の前記上下 非線形懸架部材に関する交互運動が増大される請求項１０記載のトート・アーマ チュア共振衝撃波変換器。 １２．前記入力信号が可聴下周波数電気信号であり、前記磁気運動質量部の交 互運動が前記上下非線形懸架部材および前記電磁ドライバを通じて触覚エネルギ に変換される請求項１記載のトート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 １３．前記アーマチュア，前記電磁ドライバおよび前記磁気運動質量部を囲み 、それを装着するためのハウジングによってさらに構成される請求項１記載のト ート・アーマチュア共振衝撃波変換器。 １４．少なくともアドレス信号を含む被符号化メッセー ジ信号を受信および復調し、そこから復調されたアドレス信号を導出する受信機 ； 前記受信機に結合され、被復調アドレス信号を解読し、所定のアドレスに一致 する被復調アドレス信号に応答して警告信号を発生するデコーダ；および 発生される警告信号に応答するトート・アーマチュア共振慣性変換器であって ： 連続平坦中央領域周囲に対称的に接続され、さらに１対の連続平坦周縁領域 に接続された１対の並置された平坦複合ビームによりそれぞれ構成される上下非 線形懸架部材を備えるアーマチュア； 前記１対の連続平坦周縁領域周囲で前記上下非線形懸架部材に結合された電 磁ドライバであって、発生された警告信号に応答して交流電磁界を起こす電磁ド ライバ；および 前記連続平坦中央領域周囲で前記上下非線形懸架部材の間に懸架された磁気 運動質量部であって、前記磁気運動質量部は前記交流電磁界に結合され、それに 応答して前記磁気運動質量部の交互運動を生成し、前記磁気運動質量部の交互運 動が前記上下非線形懸架部材および前記電磁ドライバを介して運動エネルギに変 換される磁気運動質量部； によって構成され、それにより生成された触覚エネルギが被符号化メッセージ 信号の受信を警告する触覚警告を提供するトート・アーマチュア共振慣性変換器 ； によって構成されることを特徴とする通信装置。