WO2020184147A1 - 振動生成装置 - Google Patents

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WO2020184147A1
WO2020184147A1 PCT/JP2020/007014 JP2020007014W WO2020184147A1 WO 2020184147 A1 WO2020184147 A1 WO 2020184147A1 JP 2020007014 W JP2020007014 W JP 2020007014W WO 2020184147 A1 WO2020184147 A1 WO 2020184147A1
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WO
WIPO (PCT)
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housing
frequency
vibration
region
exciting coil
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/007014
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤 邦生
宏 涌田
忠満 佐藤
Original Assignee
アルプスアルパイン株式会社
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Filing date
Publication date
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Priority to EP20770919.7A priority patent/EP3939709A4/en
Priority to CN202080012365.XA priority patent/CN113382808B/zh
Publication of WO2020184147A1 publication Critical patent/WO2020184147A1/ja
Priority to US17/446,351 priority patent/US20210387231A1/en

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R13/00Transducers having an acoustic diaphragm of magnetisable material directly co-acting with electromagnet
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/16Mounting or tensioning of diaphragms or cones
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02Details
    • H04R9/025Magnetic circuit

Definitions

  • This disclosure relates to a vibration generator.
  • Patent Document 1 discloses a vibration source driving device for the purpose of exclusively generating sound and vibration.
  • An object of the present disclosure is to provide a vibration generator capable of presenting sound and vibration sufficiently separated.
  • a housing a vibrating plate that is supported by the housing and generates sound by vibrating in the first direction, and a vibration applying portion that is attached to the housing and vibrates the housing.
  • the vibration imparting unit vibrates the housing in the first direction at a first frequency, and causes the housing to vibrate in a second direction at a second frequency lower than the first frequency.
  • a vibration generator is provided that vibrates in.
  • FIG. 10 is a plan view of FIG. 10 excluding the movable yoke and the permanent magnet.
  • FIGS. 1A, 1B and 1C are diagrams showing the configuration of the vibration generator 200 according to the first embodiment.
  • 1A is an exploded perspective view
  • FIG. 1B is a plan view
  • FIG. 1C is a cross-sectional view taken along the line I-I in FIG. 1B.
  • X1 is left
  • X2 is right
  • Y1 is front
  • Y2 is rear
  • Z1 is up
  • Z2 is down.
  • the vibration generator 200 includes a lower case 210, a vibration applying portion 220, an upper case 230, and a diaphragm 240.
  • the lower case 210 and the upper case 230 are included in the housing 260.
  • the lower case 210 has a disc-shaped bottom plate 211 and a cylindrical side plate 212 extending upward from the edge of the bottom plate 211.
  • the vibration applying portion 220 is fixed to the upper surface of the bottom plate 211 by the double-sided tape 251.
  • the upper case 230 has an annular bottom plate 231 having an opening 232 formed in the center, and a guide portion 233 provided on the edge of the bottom plate 231 to guide the diaphragm 240.
  • the diaphragm 240 has a disk shape, is fixed to the upper surface of the bottom plate 231 by an annular double-sided tape 252 inside the guide portion 233, and is held by the upper case 230.
  • the upper case 230 is fixed to the lower case 210 so that the diaphragm 240 is located above the upper case 230.
  • the upper case 230 may be fixed to the lower case 210 so that the diaphragm 240 is located below the upper case 230.
  • the upper case 230 is an example of a holding portion.
  • the diaphragm 240 is supported by the housing 260, and generates sound by vibrating in the first direction (Z1-Z2 direction).
  • the vibration applying portion 220 is attached to the housing 260 and vibrates the housing 260.
  • the vibration imparting unit 220 vibrates the housing 260 in the first direction at the first frequency f1, and vibrates the housing 260 in the second direction at a second frequency f2 lower than the first frequency f1.
  • the second direction is a direction different from the first direction, and is preferably a direction (X1-X2 direction or Y1-Y2 direction) orthogonal to the first direction (Z1-Z2 direction).
  • the diaphragm 240 can be integrally formed with the housing 260.
  • the diaphragm 240 can be integrally formed with the upper case 230.
  • the housing 260 and the diaphragm 240 are made of synthetic resin or metal.
  • the diaphragm 240 vibrates in the first direction due to the vibration of the housing 260 in the first direction, and the diaphragm 240 vibrates the surrounding air to generate sound.
  • the first frequency f1 is not particularly limited, and can be, for example, 200 Hz or more and 6 kHz or less, and particularly preferably a range that is easily detected by humans, for example, 1 kHz or more and 4 kHz or less. Even if the housing 260 vibrates at a frequency within a range that is easily detected by humans, it is difficult for humans to detect it by touch. Therefore, the vibration at the first frequency f1 in the first direction makes it possible to present the sound to the human without substantially feeling the vibration.
  • the second frequency f2 is not particularly limited and can be, for example, 600 Hz or less, and particularly preferably a range that is easily detected by humans, for example, 100 Hz or more and 500 Hz or less. Even when the first frequency f1 is 200 Hz or more and 600 Hz or less, the second frequency f2 may be lower than the first frequency f1. Human hearing may be able to detect sound with a frequency that is easy to detect by touch, but in the vibration in the second direction, the diaphragm 240 hardly vibrates in the first direction, so that the diaphragm 240 does not generate sound. .. Therefore, the vibration at the second frequency f2 in the second direction can present the vibration to the human without substantially feeling the sound.
  • FIG. 2A and 2B are first explanatory views showing the configuration of the vibration applying portion 1.
  • FIG. 2A is a perspective view showing the appearance of the vibration applying portion 1
  • FIG. 2B is a perspective view showing a state in which the lid portion 12 is removed from the vibration applying portion 1.
  • FIG. 3 is a second explanatory view showing the configuration of the vibration applying unit 1, which is an exploded perspective view of the vibration applying unit 1.
  • FIG. 4 is an explanatory view showing the configuration of the vibrating body 20 in the vibration applying portion 1, and is a perspective view of the vibrating body 20.
  • FIG. 5A and 5B are first explanatory views showing the configuration of the holding portion 30 and the elastic support portion 40 in the vibration applying portion 1.
  • FIG. 5A is a perspective view of the holding portion 30 and the elastic supporting portion 40
  • FIG. 5B is a front view of the holding portion 30 and the elastic supporting portion 40 in the vibration applying portion 1.
  • 6A and 6B are second explanatory views showing the configuration of the holding portion 30 and the elastic support portion 40 in the vibration applying portion 1.
  • FIG. 6A is a side view of the holding portion 30 and the elastic support portion 40 when viewed from the right
  • FIG. 6B is a cross-sectional view corresponding to the A1-A1 cross section of FIG. 5B.
  • 7A and 7B are explanatory views showing the configuration of the permanent magnet in the vibration applying portion 1.
  • FIG. 7A is an exploded perspective view of the rear permanent magnet 70
  • FIG. 7B is a front view of the rear permanent magnet 70.
  • FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing the driving direction of the magnetic driving unit 50 in the vibration applying unit 1, and are explanatory views when the magnetic core 61 is viewed from the front.
  • FIG. 8A shows the direction of the magnetic force exerted on the front end portion 61F of the magnetic core 61 by the permanent magnet 70 on the front side when the front end portion 61F of the magnetic core 61 is magnetized to the N pole
  • FIG. 8B shows the direction of the magnetic force exerted on the front end portion 61F of the magnetic core 61.
  • the solid arrow indicates the direction of the magnetic force exerted on the magnetic core 61.
  • FIGS. 9A and 9B are explanatory views showing the vibration direction of the vibrating body 20 in the vibration applying portion 1, and are explanatory views when the vibrating body 20, the holding portion 30, and the elastic support portion 40 are viewed from the front.
  • FIG. 9A shows the vibration direction of the vibrating body 20 when the electric magnet 60 generates an alternating magnetic field having the same frequency as the first natural frequency
  • FIG. 9B shows the vibration direction of the vibrating body 20 when the electric magnet 60 has the same frequency as the second natural frequency.
  • the vibration direction of the vibrating body 20 when an alternating magnetic field of frequency is generated is shown.
  • the solid arrow indicates the direction in which the vibrating body 20 is likely to vibrate, that is, the vibrating direction of the vibrating body 20, and the dotted arrow indicates the direction in which the vibrating body 20 is less likely to vibrate.
  • the Z1-Z2 direction is an example of the first direction
  • the X1-X2 direction is an example of the second direction
  • the Y1-Y2 direction is the third direction. This is an example.
  • the vibration applying portion 1 includes a housing 10, a vibrating body 20, a holding portion 30, two elastic support portions 40, and a magnetic driving portion 50. There is.
  • the housing 10 is configured by combining the main body portion 11 and the lid portion 12.
  • the main body 11 is a box-shaped member of a substantially rectangular parallelepiped formed by processing a metal plate, and has a housing portion 11a which is a concave portion of the substantially rectangular parallelepiped which is concave downward from the upper end 11b of the main body 11. .
  • the lid portion 12 is a substantially rectangular plate-shaped member formed by processing a metal plate, and is attached to the upper end portion 11b of the main body portion 11 to cover the accommodating portion 11a from above.
  • the housing 10 is an example of an inner housing.
  • the vibrating body 20 is a substantially rectangular parallelepiped member housed in the housing portion 11a of the housing 10.
  • the vibrating body 20 is provided with an electromagnet 60 that is a part of the magnetic driving unit 50.
  • the holding portion 30 and the elastic supporting portion 40 are integrally formed by processing a metal plate having a spring property into a predetermined shape.
  • the holding portion 30 is a box-shaped portion of a substantially rectangular parallelepiped, as shown in FIGS. 5A, 5B, 6A and 6B. As shown in FIGS. 2B and 3, the holding portion 30 accommodates and holds the lower portion of the vibrating body 20.
  • the elastic support portion 40 is a leaf spring formed by bending a metal plate extending in the left-right direction a plurality of times so that creases are along the front-rear direction.
  • One of the two elastic support portions 40 extends to the left from the left end portion 30L of the holding portion 30, and the other extends to the right from the right end portion 30R of the holding portion 30.
  • the elastic support portion 40 extending to the left from the left end portion 30L of the holding portion 30 is abbreviated as the left elastic support portion 40
  • the elastic support portion 40 extending to the right from the right end portion 30R of the holding portion 30 is abbreviated. It is abbreviated as the elastic support portion 40 on the right side.
  • the elastic support portion 40 has three bent portions 41, two flat portions 42, and a mounting portion 43, as shown in FIGS. 5A, 5B, 6A and 6B.
  • the bent portion 41 is a portion that is bent along the crease.
  • the flat portion 42 is a substantially rectangular portion extending from one of the three bent portions 41 toward the other, and has a side along the direction of the fold and a side along the extending direction. have.
  • the elastic support portion 40 has a dimension along the crease direction of the flat portion 42 (hereinafter, abbreviated as the width dimension of the flat portion 42) and a dimension along the extension direction of the flat portion 42 (hereinafter, flat portion 42). It is formed so as to be larger than the length dimension (abbreviation). Further, a substantially rectangular opening 42a is formed at a position avoiding the outer peripheral portion of the flat portion 42.
  • a leaf spring having a bent structure such as the elastic support portion 40 has a feature that it is easily elastically deformed in the direction orthogonal to the crease (horizontal direction and vertical direction). That is, such a leaf spring can be elastically deformed along the left-right direction by expansion and contraction, and can be elastically deformed along the vertical direction by bending.
  • such a leaf spring also has a feature that it is difficult to be deformed in the direction along the crease (front-rear direction), and is therefore suitable as a member for suppressing movement along the front-rear direction.
  • the mounting portion 43 is formed at the tip of the elastic support portion 40.
  • An engaging claw portion 43a is formed at a predetermined position of the mounting portion 43. Then, the elastic support portion 40 is attached to the housing 10 by engaging the engaging claw portion 43a with the main body portion 11 of the housing 10. Then, the elastic support portion 40 elastically deforms along the horizontal direction and the vertical direction to support the vibrating body 20 so as to be vibrable along the horizontal direction and the vertical direction.
  • the vibrating body 20 is supported by the elastic support portion 40 and vibrates along the left-right direction at the first natural frequency determined in response to the first elastic coefficient and the mass of the vibrating body 20, and the second vibrating body 20 It vibrates in the vertical direction at a second natural frequency determined according to the elasticity coefficient and the mass of the vibrating body 20. Since the first elastic modulus and the second elastic modulus are different values, the first natural frequency and the second natural frequency are also different values.
  • the magnetic drive unit 50 includes an electromagnet 60 (first magnetic field generating unit) arranged on the vibrating body 20 side and two permanent magnets 70 (third) arranged on the housing 10 side. It is configured to have (2) magnetic field generators).
  • the electromagnet 60 has a magnetic core 61, a bobbin 62, a coil 63, and a terminal 64.
  • the magnetic core 61 is a prismatic member made of a ferromagnet and extends in the front-rear direction.
  • the bobbin 62 is a tubular member made of an insulator and covers the outer peripheral portion of the magnetic core 61.
  • the coil 63 is formed by winding wiring around the outer peripheral portion of the bobbin 62.
  • the terminal 64 connects both ends of the coil 63 and an external circuit (not shown) via a wiring member (not shown).
  • the electromagnet 60 generates a magnetic field along the front-rear direction by passing an alternating current through the coil 63, and magnetizes the front end portion 61F and the rear end portion 61R of the magnetic core 61 into different magnetic poles. Then, by making the current flowing through the coil 63 an alternating current, the magnetic field generated by the electromagnet 60 becomes an alternating magnetic field in which the direction of the magnetic field changes in response to the change in the direction of the current.
  • the front end portion 61F of the magnetic core 61 is the S pole
  • the rear end portion 61R is the N pole
  • the front end portion 61F of the magnetic core 61 is the N pole
  • the rear end portion 61R is the S pole.
  • the timing at which the electromagnet 60 generates the alternating magnetic field and the frequency of the alternating magnetic field are controlled by the above-mentioned external circuit.
  • the permanent magnet 70 is a substantially rectangular parallelepiped plate-shaped magnet.
  • the two permanent magnets 70 are located at the front end portion of the housing 10 so as to be located on the extension line of the magnetic core 61 of the electromagnet 60 of the vibrating body 20 in the front-rear direction (hereinafter, abbreviated as the extension line of the vibrating body 20 in the front-rear direction). It is arranged on the side and the rear end side, respectively.
  • the permanent magnet 70 is formed with a substantially rectangular magnetized surface 71 having sides along the left-right direction and the up-down direction. The magnetization surface 71 of the permanent magnet 70 and the magnetic core 61 of the electromagnet 60 face each other in the front-rear direction.
  • the permanent magnet 70 is formed with a slit 72 extending diagonally from the upper left to the lower right of the magnetization surface 71.
  • the magnetization surface 71 is divided into two magnetization regions 73 by the slit 72, and the two magnetization regions 73 are magnetized so as to have different magnetic poles from each other. In this way, the permanent magnet 70 is magnetized so that different magnetic poles are lined up along the horizontal direction and the vertical direction.
  • the permanent magnet 70 arranged on the front end side of the housing 10 is abbreviated as the front permanent magnet 70
  • the permanent magnet 70 arranged on the rear end side of the housing 10 is permanently referred to on the rear side. It is abbreviated as magnet 70.
  • the lower left region is designated as the first magnetization region 73a
  • the upper right region is designated as the second magnetization region 73b.
  • the permanent magnet 70 is attached with a yoke 74, which is a member made of a ferromagnet, for directing the magnetic field generated by the permanent magnet 70 toward the electromagnet 60.
  • the vibration applying unit 1 has such a configuration.
  • the magnetic drive unit 50 has an electromagnet 60 arranged on the vibrating body 20 side and two permanent magnets 70 arranged on the housing 10 side. Then, the electromagnet 60 generates an alternating magnetic field by passing an alternating current through the coil 63, and magnetizes the front end portion 61F and the rear end portion 61R of the magnetic core 61. Further, the permanent magnet 70 is arranged on the housing 10 side so as to face the electromagnet 60 in the front-rear direction. A first magnetization region 73a and a second magnetization region 73b magnetized so as to have different magnetic poles are formed on the magnetization surface 71 of the permanent magnet 70.
  • the front end portion 61F of the magnetic core 61 repels the first magnetization region 73a of the front permanent magnet 70, and the second It attracts each other with the magnetized region 73b.
  • the rear end 61R of the magnetic core 61 is magnetized to the N pole, and the rear end 61R of the magnetic core 61 is the second permanent magnet 70 on the rear side. It repels each other with the first magnetization region 73a and attracts each other with the second magnetization region 73b.
  • magnetic force acts on the vibrating body 20 in the rightward direction and the upward direction.
  • the magnetic drive unit 50 each time the direction of the magnetic field generated by the electromagnet 60 is reversed, the front end portion 61F and the rear end portion 61R of the magnetic core 61 of the electromagnet 60 become the first magnetization region 73a of the permanent magnet 70. They attract and repel each other, and repel each other and attract each other with the second magnetization region 73b. Then, the magnetic drive unit 50 drives the vibrating body 20 in the left-right direction and the up-down direction by utilizing the magnetic force between the electromagnet 60 and the permanent magnet 70.
  • the vibrating body 20 is supported by the elastic support portion 40 so as to be vibrable in the horizontal direction and the vertical direction. Then, the vibrating body 20 vibrates along the left-right direction at the first natural frequency determined corresponding to the first elastic coefficient and the mass of the vibrating body 20, and becomes the second elastic coefficient and the mass of the vibrating body 20. It vibrates along the vertical direction at the second natural frequency determined correspondingly.
  • FIG. 9A when the electric magnet 60 generates an alternating magnetic field having the same frequency as the first natural frequency, the vibrating body 20 easily vibrates in the left-right direction and in the up-down direction. Is less likely to vibrate. As a result, the vibrating body 20 vibrates in the left-right direction.
  • FIG. 9B when the electric magnet 60 generates an alternating magnetic field having the same frequency as the second natural frequency, the vibrating body 20 easily vibrates in the vertical direction and with respect to the horizontal direction. Is less likely to vibrate. As a result, the vibrating body 20 vibrates in the vertical direction.
  • the magnetic drive unit 50 utilizes the relationship between the frequency of the alternating magnetic field and the easiness of vibration of the vibrating body 20 to move the vibrating body 20 along the left-right direction by an alternating magnetic field having the same frequency as the first natural frequency.
  • the vibrating body 20 is vibrated in the vertical direction by an alternating magnetic field having the same frequency as the second natural frequency.
  • vibrating the vibrating body 20 along the left-right direction by an alternating magnetic field having the same frequency as the first natural frequency is abbreviated as driving the vibrating body 20 in the left-right direction at the first natural frequency.
  • Vibrating the vibrating body 20 along the vertical direction by an alternating magnetic field having the same frequency as the natural frequency of the above is abbreviated as driving the vibrating body 20 in the vertical direction with the second natural frequency.
  • a leaf spring having a bent structure such as the elastic support portion 40 is characterized in that it is easily elastically deformed in the direction orthogonal to the crease, but is not easily deformed in the direction along the crease. Therefore, the vibration applying portion 1 suppresses the deformation of the elastic support portion 40 along the front-rear direction by utilizing the characteristics of the leaf spring having such a bent structure. As a result, the vibrating body 20 suppresses the movement along the front-rear direction, and stabilizes the vibrating operation of the vibrating body 20 along the left-right direction and the up-down direction.
  • the elastic support portion 40 is formed so that the width dimension of the flat portion 42 is larger than the length dimension of the flat portion 42 by utilizing the characteristics of the leaf spring having such a bent structure. As a result, it is easy to suppress the deformation of the elastic support portion 40 along the front-rear direction.
  • the outer peripheral portion of the flat portion 42 greatly affects the difficulty of deformation in the direction along the crease of the elastic support portion 40, but the outer peripheral portion of the flat portion 42 is avoided.
  • the influence of the portion is smaller than the influence of the outer peripheral portion of the flat portion 42.
  • the opening 42a in a portion of the flat portion 42 avoiding the outer peripheral portion, the mechanical strength in the direction orthogonal to the crease of the flat portion 42 (horizontal direction and vertical direction) is reduced, and the elastic support portion 40 is formed. It can be easily elastically deformed in the direction orthogonal to the crease.
  • an opening 42a is formed at a position avoiding the outer peripheral portion of the flat portion 42 by utilizing the characteristics of the leaf spring having such a bent structure, thereby elastically supporting the portion 42. While suppressing the portion 40 from being easily deformed in the front-rear direction, it is easily elastically deformed in the left-right direction and the up-down direction. By adjusting the dimensions of the opening 42a, the ease of elastic deformation of the elastic support portion 40 along the left-right direction and the up-down direction can be adjusted.
  • the elastic support portion 40 of the elastic support portion 40 has a crease along the front-rear direction (third direction) orthogonal to the left-right direction (first direction) and the vertical direction (second direction). It is a leaf spring in which a plurality of bent portions 41 bent in a direction and two substantially rectangular flat portions 42 extending from one of the plurality of bent portions 41 toward the other are formed.
  • a leaf spring having such a bent structure is characterized in that it is easily elastically deformed in the direction orthogonal to the crease, but is not easily deformed in the direction along the crease.
  • the elastic support portion 40 can be easily elastically deformed along the left-right direction and the vertical direction, and the deformation of the elastic support portion 40 along the front-rear direction can be suppressed.
  • the vibrating body 20 Even if a force along the front-rear direction is applied to the vibrating body 20 by the magnetic force between the electromagnet 60 (first magnetic field generating part) and the permanent magnet 70 (second magnetic field generating part), the vibrating body 20 The movement along the front-rear direction can be suppressed, and the vibration operation along the left-right direction and the up-down direction of the vibrating body 20 can be stabilized.
  • the opening 42a is formed at a position avoiding the outer peripheral portion of the flat portion 42, thereby suppressing the elastic support portion 40 from being easily deformed along the front-rear direction, and in the left-right direction. And it can be easily elastically deformed along the vertical direction. Then, by adjusting the size of the opening 42a, it is possible to adjust the ease of elastic deformation of the elastic support portion 40 along the horizontal direction and the vertical direction. As a result, it becomes possible to make the vibrating body 20 easily vibrate in the horizontal direction and the vertical direction while stabilizing the vibrating operation of the vibrating body 20, and to adjust the vibrating ease of the vibrating body 20. ..
  • the elastic support is provided so that the width dimension of the flat portion 42 (dimension in the direction along the crease) is larger than the length dimension (dimension along the extension direction) of the flat portion 42.
  • the magnetic driving unit 50 drives the vibrating body 20 in the left-right direction by driving the vibrating body 20 with a first natural frequency corresponding to the first elastic coefficient and the mass of the vibrating body 20. It is possible to make it easy to vibrate along the vertical direction and to make it difficult to vibrate along the vertical direction. Further, the magnetic drive unit 50 easily vibrates the vibrating body 20 in the vertical direction by driving the vibrating body 20 with a second natural frequency corresponding to the second elastic modulus and the mass of the vibrating body 20. However, it can be made difficult to vibrate along the left-right direction. As a result, it is possible to realize a desired vibration operation along the left-right direction and the vertical direction of the vibration body 20 while stabilizing the vibration operation of the vibration body 20.
  • the alternating magnetic field generated by the electromagnet 60 causes the magnetic core 61 on the electromagnet 60 side to attract or repel each other with the first magnetization region 73a, which is one magnetic pole on the permanent magnet 70 side.
  • the second magnetization region 73b which is the other magnetic pole on the permanent magnet 70 side.
  • such a vibration applying unit 1 is suitable for driving the vibrating body 20 by utilizing the magnetic force between the electromagnet 60 and the permanent magnet 70.
  • Such a vibration imparting portion 1 can be used, for example, by attaching the lower end portion or the lid portion 12 of the main body portion 11 to the bottom plate 211 of the housing 260.
  • the configuration of the vibration applying unit 1 may be changed as appropriate.
  • the two elastic support portions 40 may be directly attached to the vibrating body 20. In that case, the holding unit 30 becomes unnecessary.
  • the vibration applying unit 1 may further include members other than those described above.
  • the materials and shapes of the housing 10, the holding portion 30, and the elastic support portion 40 may be appropriately changed as long as the predetermined functions can be realized.
  • the number of times the leaf spring of the elastic support portion 40 is bent may be a number other than those described above.
  • the shape of the flat portion 42 and the shape of the opening 42a may be shapes other than those described above.
  • the elastic support portion 40 may be formed by using a member different from the holding portion 30, and then combined with the holding portion 30.
  • the configuration of the magnetic drive unit 50 may be appropriately changed as long as a predetermined function can be realized.
  • the permanent magnet 70 may be arranged on either the front end side or the rear end side of the housing 10.
  • the shape of the slit 72 may be a shape other than the above-described shape as long as different magnetic poles are lined up along the horizontal direction and the vertical direction.
  • a plurality of permanent magnets magnetized so as to have different magnetic poles may be arranged side by side in the housing 10 along the horizontal direction and the vertical direction.
  • the magnetic drive unit 50 may drive the vibrating body 20 at a frequency other than the first natural frequency and the second natural frequency as long as a predetermined function can be realized.
  • the magnetic drive unit 50 not only drives the vibrating body 20 along the left-right direction at the first natural frequency and drives the vibrating body 20 along the vertical direction at the second natural frequency, but also at the second natural frequency.
  • the vibrating body 20 may be driven along an oblique direction at a frequency intermediate between the natural frequency of 1 and the natural frequency of the second.
  • FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the vibration applying portion 2
  • FIG. 11 is a plan view of FIG. 10 excluding the movable yoke and the permanent magnet
  • FIG. 12 is a cross section showing the configuration of the vibration applying portion 2. It is a figure.
  • FIG. 6 corresponds to a cross-sectional view taken along the line I-I in FIGS. 4 and 5.
  • the Z1-Z2 direction is an example of the first direction
  • the Y1-Y2 direction is an example of the second direction.
  • the vibration applying portion 2 includes a fixed yoke 110, a movable yoke 120, a first exciting coil 130A, a second exciting coil 130B, a first rubber 140A, a second rubber 140B, and the like. It has a permanent magnet 160.
  • the fixed yoke 110 has a plate-shaped base 111 having a substantially rectangular planar shape. The axial direction of the first exciting coil 130A and the second exciting coil 130B is parallel to the Z1-Z2 direction.
  • the movable yoke 120 is an example of the first yoke
  • the fixed yoke 110 is an example of the second yoke
  • the first rubber 140A and the second rubber 140B are examples of the elastic support portion.
  • the fixed yoke 110 further has a central protruding portion 112 protruding upward (Z1 side) from the center of the base 111, and a first side protruding upward from the Y1 side end (front end) in the longitudinal direction of the base 111. It has a side protrusion 114A and a second side protrusion 114B that protrudes upward from the end (rear end) on the Y2 side in the longitudinal direction of the base 111.
  • the first lateral protrusion 114A and the second lateral protrusion 114B are provided at positions sandwiching the central protrusion 112 in the X1-X2 direction.
  • the fixed yoke 110 further includes a first iron core 113A projecting upward from between the central protrusion 112 of the base 111 and the first lateral protrusion 114A, and the central protrusion 112 and the second side of the base 111. It has a second iron core 113B that protrudes upward from between the direction protrusion 114B.
  • the first exciting coil 130A is wound around the first iron core 113A
  • the second exciting coil 130B is wound around the second iron core 113B.
  • a first rubber 140A is provided on the first lateral protrusion 114A
  • a second rubber 140B is provided on the second lateral protrusion 114B.
  • the central protrusion 112 is an example of the first protrusion
  • the first lateral protrusion 114A and the second lateral protrusion 114B are examples of the second protrusion.
  • the movable yoke 120 has a plate shape and a substantially rectangular planar shape.
  • the movable yoke 120 is in contact with the first rubber 140A and the second rubber 140B at its longitudinal end.
  • a permanent magnet 160 is attached to the surface of the movable yoke 120 on the fixed yoke 110 side.
  • the permanent magnet 160 has a first region 161, a second region 162 located on the Y1 side of the first region 161 and a third region 163 located on the Y2 side of the first region 161.
  • the first region 161 is magnetized so as to have an S pole
  • the second region 162 and the third region 163 are magnetized so as to have an N pole.
  • the first region 161 faces the central protrusion 112, and the boundary 612 between the first region 161 and the second region 162 faces the first exciting coil 130A.
  • the boundary 613 between the region 161 and the third region 163 is attached to the center of the movable yoke 120 in a plan view so as to face the second exciting coil 130B. Further, the boundary 612 is located on the Y2 side of the axis of the first exciting coil 130A, and the boundary 613 is located on the Y1 side of the axis of the second exciting coil 130B.
  • the boundary 612 is located on the Y2 side of the center of the first iron core 113A
  • the boundary 613 is located on the Y1 side of the center of the second iron core 113B.
  • the permanent magnet 160 magnetizes the fixed yoke 110 and the movable yoke 120, and the movable yoke 120 is urged in the Z1-Z2 direction toward the fixed yoke 110 by a magnetic attraction force. Further, both ends of the movable yoke 120 are urged by the magnetic attraction force in the directions of approaching each of the first lateral protrusion 114A and the second lateral protrusion 114B in the Y1-Y2 direction.
  • the vibration applying unit 2 When generating vibration in the housing 260, the vibration applying unit 2 is driven so that the directions of the currents flowing through each of the first exciting coil 130A and the second exciting coil 130B are alternately reversed. That is, the directions of the currents flowing through each of the first exciting coil 130A and the second exciting coil 130B are alternately reversed, so that the magnetic poles on the surface of the first iron core 113A on the movable yoke 120 side and the second iron core 113B The magnetic poles on the surface of the movable yoke 120 side are inverted independently of each other.
  • the permanent magnet 160 and the movable yoke 120 reciprocate in the Y1-Y2 direction or the Z1-Z2 direction according to the direction of the current flowing through the first exciting coil 130A and the direction of the current flowing through the second exciting coil 130B. Exercise.
  • the relationship between the direction of the electric current and the direction of motion will be described later.
  • the first rubber 140A and the second rubber 140B have a rectangular planar shape with the X1-X2 direction as the longitudinal direction.
  • the first rubber 140A is sandwiched between the first lateral protrusion 114A and the movable yoke 120
  • the second rubber 140B is sandwiched between the second lateral protrusion 114B and the movable yoke 120.
  • the first rubber 140A and the second rubber 140B are sandwiched between the fixed yoke 110 and the movable yoke 120. Therefore, unless it is intentionally disassembled, the first rubber 140A and the second rubber 140B are held between the fixed yoke 110 and the movable yoke 120.
  • the first rubber 140A may be fixed to the upper surface of the first lateral protrusion 114A, the lower surface of the movable yoke 120, or both, and the second rubber 140B may be fixed to the second lateral protrusion 114B. It may be fixed to the upper surface of the movable yoke 120, the lower surface of the movable yoke 120, or both of them.
  • FIG. 13A is a diagram showing the relationship between the direction of the electric current and the direction of motion in the first combination.
  • the magnetic pole on the surface of the first iron core 113A on the movable yoke 120 side is the north pole
  • the magnetic pole on the surface of the second iron core 113B on the movable yoke 120 side is also the north pole.
  • the magnetic poles on the surfaces of the central protrusion 112, the first lateral protrusion 114A, and the second lateral protrusion 114B on the movable yoke 120 side are S poles.
  • a repulsive force acts between the central protrusion 112 and the first region 161
  • a repulsive force acts between the first iron core 113A and the second region 162
  • a repulsive force acts between the region and the region 163. Therefore, a force 190U facing Z1 acts on the movable yoke 120.
  • FIG. 13B is a diagram showing the relationship between the direction of the electric current and the direction of motion in the second combination.
  • the magnetic pole on the surface of the first iron core 113A on the movable yoke 120 side is the S pole
  • the magnetic pole on the surface of the second iron core 113B on the movable yoke 120 side is also the S pole.
  • the magnetic poles on the surfaces of the central protrusion 112, the first lateral protrusion 114A, and the second lateral protrusion 114B on the movable yoke 120 side are N poles.
  • an attractive force acts between the central protrusion 112 and the first region 161
  • an attractive force acts between the first iron core 113A and the second region 162
  • An attractive force acts between the region and the region 163. Therefore, a force 190D facing Z2 acts on the movable yoke 120.
  • the movable yoke 120 reciprocates in the Z1-Z2 direction. Exercise. That is, by energizing the first exciting coil 130A and the second exciting coil 130B, the movable yoke 120 vibrates in the Z1-Z2 direction with the position in the initial state as the neutral position.
  • FIG. 13C is a diagram showing the relationship between the direction of the electric current and the direction of motion in the third combination.
  • the magnetic pole on the surface of the first iron core 113A on the movable yoke 120 side is the north pole
  • the magnetic pole on the surface of the second iron core 113B on the movable yoke 120 side is the south pole.
  • the magnetic pole on the surface of the first lateral protrusion 114A on the movable yoke 120 side is the S pole
  • the magnetic pole on the surface of the second lateral protrusion 114B on the movable yoke 120 side is the north pole.
  • FIG. 13D is a diagram showing the relationship between the direction of the electric current and the direction of motion in the fourth combination.
  • the magnetic pole on the surface of the first iron core 113A on the movable yoke 120 side is the south pole
  • the magnetic pole on the surface of the second iron core 113B on the movable yoke 120 side is the north pole.
  • the magnetic pole on the surface of the first lateral protrusion 114A on the movable yoke 120 side is the north pole
  • the magnetic pole on the surface of the second lateral protrusion 114B on the movable yoke 120 side is the south pole.
  • a repulsive force acts between the first lateral protrusion 114A and the second region 162
  • a repulsive force acts between the first iron core 113A and the first region 161
  • the second iron core acts.
  • An attractive force acts between 113B and the first region 161
  • an attractive force acts between the second lateral protrusion 114B and the third region 163. Therefore, a force 190R facing Y2 acts on the movable yoke 120.
  • the movable yoke 120 reciprocates in the Y1-Y2 directions. Exercise. That is, by energizing the first exciting coil 130A and the second exciting coil 130B, the movable yoke 120 vibrates in the Y1-Y2 direction with the position in the initial state as the neutral position.
  • Such a vibration imparting portion 2 can be used, for example, by attaching the Z1 side surface of the movable yoke 120 to the bottom plate 211 of the housing 260.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the vibration generator according to the second embodiment.
  • the vibration generator 300 is supported by the housing 310 and the housing 310 and vibrates in the first direction (Z1-Z2 direction) to generate sound. It has a diaphragm 312 (vibrating plate 312) and a vibration applying portion 220 attached to the housing 310 to vibrate the housing 310.
  • the vibration applying unit 220 vibrates the housing 310 in the first direction at the first frequency f1, and causes the housing 310 to vibrate in the second direction (X1-X2 direction or Y1-Y2 direction) orthogonal to the first direction. It is vibrated at a second frequency f2, which is lower than the first frequency f1.
  • the vibration generator 300 further has a connecting portion 311 that connects the housing 310 and the diaphragm 312.
  • the connecting portion 311 is thinner than the portion connected to the connecting portion 311 of the housing 310.
  • Other configurations are the same as in the first embodiment.
  • the vibration in the first direction of the housing 310 causes the diaphragm 312 to vibrate in the first direction through the bending of the connecting portion 311 and the diaphragm 312 to vibrate the surrounding air. There is a sound. Further, in the vibration in the second direction, the diaphragm 312 hardly vibrates in the first direction, so that the diaphragm 312 does not generate sound.
  • the vibration at the first frequency f1 in the first direction can present the sound to the human without substantially feeling the vibration, and the sound can be presented to the human in the second direction.
  • the vibration at the second frequency f2 makes it possible to present the vibration to a human with substantially no sound.
  • the diaphragm 312 can be integrally formed with the connecting portion 311 and the housing 310.
  • the housing 310, the connecting portion 311 and the diaphragm 312 are made of synthetic resin.
  • the diaphragm 312 may have the same thickness as the connecting portion 311 and may be thinner or thicker than the connecting portion 311.
  • the use of the vibration generator of the present disclosure is not particularly limited, but it can be used, for example, for presenting vibration and sound to people in a car.
  • the presentation to call the attention of only the driver with low urgency is given by the vibration of the driver's seat
  • the presentation to call the attention of all the occupants in the car with high urgency is given by the generation of the sound spreading in the car. be able to.
  • the place where the vibration generator of the present disclosure is installed is not particularly limited, but it can be built in, for example, on the seat surface or the backrest of the driver's seat.
  • vibration and sound may be presented to one user from a plurality of vibration generators.
  • vibration and sound may be presented to one user from a plurality of vibration generators.
  • a plurality of vibration generators and presenting vibrations or sounds from a plurality of directions it is possible to realize a realistic presentation.
  • the sound and the vibration can be sufficiently separated and presented to the user, but depending on the application, the sound and the vibration are intentionally mixed and presented to the user. It may be presented.
  • the signal of the first frequency f1 high frequency signal
  • the signal of the second frequency f2 low frequency signal
  • a signal (superimposed signal) in which the signal of the frequency f1 of 1 and the signal of the second frequency f2 are superimposed may be input separately.
  • FIG. 15A is a diagram showing an example of the waveform of the signal of the first frequency f1.
  • FIG. 15B is a diagram showing an example of the waveform of the signal of the second frequency f2.
  • FIG. 15C is a diagram showing an example of the waveform of the superimposed signal in which the signal of the first frequency f1 and the signal of the second frequency f2 are superimposed.
  • the first frequency f1 is 20 ⁇ f0
  • the second frequency f2 is f0.
  • the housing can be moved in the first direction. At the first frequency f1, it can be vibrated in the second direction at the second frequency f2.
  • Housing (inner housing) 11 Main body 11a Accommodating part 12 Lid part 20 Vibrating body 30 Holding part 40 Elastic support part 41 Bending part 42 Flat part 42a Opening part 43 Mounting part 43a Engagement claw part 50 Magnetic drive part 60 Electromagnet (first magnetic field generating part) 61 Magnetic core 62 Bobbin 63 Coil 64 Terminal 70 Permanent magnet (second magnetic field generator) 71 Magnetized surface 72 Slit 73 Magnetized region 73a First magnetized region 73b Second magnetized region 74 York 110 Fixed yoke (second yoke) 111 Base 112 Central protrusion (first protrusion) 113A 1st iron core 113B 2nd iron core 114A 1st lateral protrusion (2nd protrusion) 114B Second lateral protrusion (second protrusion) 120 Movable yoke (first yoke) 130A 1st exciting coil 130B 2nd exciting coil 140A 1st rubber 140B 2nd rubber 160 Permanent magnet 161 1s

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Abstract

振動生成装置は、筐体と、前記筐体に支持され、第1の方向に振動することで音を発生する振動板と、前記筐体に取り付けられ、前記筐体を振動させる振動付与部と、を有し、前記振動付与部は、前記筐体を前記第1の方向に第1の周波数で振動させ、前記筐体を第2の方向に前記第1の周波数より低い第2の周波数で振動させる。

Description

振動生成装置
 本開示は、振動生成装置に関する。
 特許文献1に、音及び振動を排他的に発生することを目的とした振動源駆動装置が開示されている。
特開2001-121079号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の振動源駆動装置によっても音と振動とを十分に分離して発生することは困難である。
 本開示は、音と振動とを十分に分離して呈示することができる振動生成装置を提供することを目的とする。
 本開示によれば、筐体と、前記筐体に支持され、第1の方向に振動することで音を発生する振動板と、前記筐体に取り付けられ、前記筐体を振動させる振動付与部と、を有し、前記振動付与部は、前記筐体を前記第1の方向に第1の周波数で振動させ、前記筐体を第2の方向に前記第1の周波数より低い第2の周波数で振動させる振動生成装置が提供される。
 本開示によれば、音と振動とを十分に分離して呈示することができる。
第1の実施形態に係る振動生成装置の構成を示す分解斜視図である。 第1の実施形態に係る振動生成装置の構成を示す平面図である。 第1の実施形態に係る振動生成装置の構成を示す断面図である。 振動付与部の第1の例の外観を示す斜視図である。 振動付与部の第1の例から蓋部を取り外した状態を示す斜視図である。 振動付与部の第1の例の構成を示す分解斜視図である。 振動付与部の第1の例における振動体の構成を示す斜視図である。 振動付与部の第1の例における保持部と弾性支持部との構成を示す斜視図である。 振動付与部の第1の例における保持部と弾性支持部との構成を示す正面図である。 振動付与部の第1の例における保持部と弾性支持部との構成を示す側面図である。 振動付与部の第1の例における保持部と弾性支持部との構成を示す断面図である。 振動付与部の第1の例における永久磁石の構成を示す分解斜視図である。 振動付与部の第1の例における永久磁石の構成を示す正面図である。 振動付与部の第1の例における磁気駆動部の駆動方向を示す第1の説明図である。 振動付与部の第1の例における磁気駆動部の駆動方向を示す第2の説明図である。 振動付与部の第1の例における振動方向を示す第1の説明図である。 振動付与部の第1の例における振動方向を示す第2の説明図である。 振動付与部の第2の例の構成を示す平面図である。 図10から可動ヨーク及び永久磁石を除いた平面図である。 振動付与部の第1の例の構成を示す断面図である。 第1の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。 第2の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。 第3の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。 第4の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。 第2の実施形態に係る振動生成装置の構成を示す図である。 第1の周波数の信号の波形の一例を示す図である。 第2の周波数の信号の波形の一例を示す図である。 第1の周波数の信号と第2の周波数の信号とが重畳した信号の波形の一例を示す図である。
 以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
 (第1の実施形態)
 先ず、第1の実施形態について説明する。図1A、図1B及び図1Cは、第1の実施形態に係る振動生成装置200の構成を示す図である。図1Aは分解斜視図であり、図1Bは平面図であり、図1Cは図1B中のI-I線に沿った断面図である。なお、各図における方向は、X1を左、X2を右、Y1を前、Y2を後、Z1を上、Z2を下とする。
 図1A、図1B及び図1Cに示すように、第1の実施形態に係る振動生成装置200は、下ケース210と、振動付与部220と、上ケース230と、振動板240と、を有する。下ケース210と、上ケース230とは、筐体260に含まれる。下ケース210は、円板状の底板211と、底板211の縁から上方に延びる円筒状の側板212と、を有する。振動付与部220は、両面テープ251により底板211の上面に固定されている。上ケース230は、中央に開口部232が形成された円環状の底板231と、底板231の縁に設けられ、振動板240を案内するガイド部233と、を有する。振動板240は、円板形状を有しており、ガイド部233の内側で円環状の両面テープ252により底板231の上面に固定され、上ケース230に保持されている。例えば、上ケース230は、振動板240が上ケース230よりも上方に位置するようにして下ケース210に固定される。上ケース230が、振動板240が上ケース230よりも下方に位置するようにして下ケース210に固定されてもよい。上ケース230は保持部の一例である。
 振動板240は筐体260に支持されており、第1の方向(Z1-Z2方向)に振動することで音を発生する。振動付与部220は筐体260に取り付けられており、筐体260を振動させる。振動付与部220は、筐体260を第1の方向に第1の周波数f1で振動させ、筐体260を第2の方向に第1の周波数f1より低い第2の周波数f2で振動させる。例えば、第2の方向は第1の方向とは異なる方向であり、第1の方向(Z1-Z2方向)に直交する方向(X1-X2方向又はY1-Y2方向)であることが好ましい。
 例えば、振動板240は筐体260と一体形成することができる。例えば、振動板240は上ケース230と一体形成することができる。また、例えば、筐体260及び振動板240は合成樹脂製又は金属製である。
 振動生成装置200においては、筐体260の第1の方向での振動により振動板240が第1の方向に振動し、振動板240が周辺の空気を振動させることで音が発生する。第1の周波数f1は特に限定されず、例えば200Hz以上6kHz以下とすることができ、特にヒトが聴覚で検知しやすい範囲、例えば1kHz以上4kHz以下とすることが好ましい。ヒトが聴覚で検知しやすい範囲の周波数で筐体260が振動しても、ヒトは触覚で検知しにくい。このため、第1の方向の第1の周波数f1での振動により、実質的に振動を感じさせることなくヒトに音を呈示することができる。
 また、第2の周波数f2は特に限定されず、例えば600Hz以下とすることができ、特にヒトが触覚で検知しやすい範囲、例えば100Hz以上500Hz以下とすることが好ましい。第1の周波数f1が200Hz以上600Hz以下の場合であっても、第2の周波数f2が第1の周波数f1より低ければよい。ヒトの聴覚は、触覚で検知しやすい周波数の音を検知できることもあるが、第2の方向の振動では、振動板240が第1の方向にほとんど振動しないため、振動板240は音を発生しない。このため、第2の方向の第2の周波数f2での振動により、実質的に音を感じさせることなくヒトに振動を呈示することができる。
 ここで、振動付与部220の第1の例に係る振動付与部1について説明する。図2A及び図2Bは、振動付与部1の構成を示す第1の説明図である。図2Aは、振動付与部1の外観を示す斜視図であり、図2Bは、振動付与部1から蓋部12を取り外した状態の斜視図である。図3は、振動付与部1の構成を示す第2の説明図であり、振動付与部1の分解斜視図となっている。図4は、振動付与部1における振動体20の構成を示す説明図であり、振動体20の斜視図となっている。
 図5A及び図5Bは、振動付与部1における保持部30と弾性支持部40との構成を示す第1の説明図である。図5Aは、保持部30と弾性支持部40との斜視図であり、図5Bは、振動付与部1における保持部30と弾性支持部40との正面図である。図6A及び図6Bは、振動付与部1における保持部30と弾性支持部40との構成を示す第2の説明図である。図6Aは、保持部30と弾性支持部40とを右から見た場合の側面図であり、図6Bは、図5BのA1-A1断面に対応した断面図である。図7A及び図7Bは、振動付与部1における永久磁石の構成を示す説明図である。図7Aは、後側の永久磁石70の分解斜視図であり、図7Bは、後側の永久磁石70の正面図である。
 図8A及び図8Bは、振動付与部1における磁気駆動部50の駆動方向を示す説明図であり、磁心61を前から見た場合の説明図となっている。図8Aは、磁心61の前端部61FがN極に磁化された時の、前側の永久磁石70が磁心61の前端部61Fに及ぼす磁力の方向を示し、図8Bは、磁心61の前端部61FがS極に磁化された時の、前側の永久磁石70が磁心61の前端部61Fに及ぼす磁力の方向を示している。図8A及び図8Bにおいて、実線の矢印は、磁心61に及ぼす磁力の方向である。
 図9A及び図9Bは、振動付与部1における振動体20の振動方向を示す説明図であり、振動体20と保持部30と弾性支持部40とを前から見た場合の説明図となっている。図9Aは、電磁石60が第1の固有振動数と同じ周波数の交番磁界を発生させた時の、振動体20の振動方向を示し、図9Bは、電磁石60が第2の固有振動数と同じ周波数の交番磁界を発生させた時の、振動体20の振動方向を示している。図9A及び図9Bにおいて、実線の矢印は、振動体20が振動し易くなる方向、すなわち振動体20の振動方向であり、点線の矢印は、振動体20が振動し難くなる方向である。
 第1の例に係る振動付与部1では、Z1-Z2方向が第1の方向の一例であり、X1-X2方向が第2の方向の一例であり、Y1-Y2方向が第3の方向の一例である。
 先ず、振動付与部1の構成について、図2A、図2B、図3、図4、図5A、図5B、図6A、図6B、図7A及び図7Bを用いて説明する。振動付与部1は、図2A、図2B及び図3に示すように、筐体10と、振動体20と、保持部30と、2つの弾性支持部40と、磁気駆動部50とを備えている。
 筐体10は、図2A、図2B及び図3に示すように、本体部11と蓋部12とを組み合わせて構成される。本体部11は、金属板を加工してできた略直方体の箱状の部材であり、本体部11の上端部11bから下方に凹となる略直方体の凹部である収容部11aを有している。蓋部12は、金属板を加工してできた略長方形の板状の部材であり、本体部11の上端部11bに取り付けられて収容部11aを上から覆っている。筐体10は内側筐体の一例である。
 振動体20は、図2B、図3及び図4に示すように、筐体10の収容部11aに収容された略直方体の部材である。振動体20には、磁気駆動部50の一部となる電磁石60が配設されている。
 保持部30と弾性支持部40とは、ばね性を有した金属板を所定の形状に加工して一体で形成される。保持部30は、図5A、図5B、図6A及び図6Bに示すように、略直方体の箱状の部分である。保持部30には、図2B及び図3に示すように、振動体20の下部が収容されて保持される。
 弾性支持部40は、図5A、図5B、図6A及び図6Bに示すように、左右方向に延びる金属板を、折り目が前後方向に沿うように複数回折り曲げて形成された板ばねである。2つの弾性支持部40のうちの一方は保持部30の左端部30Lから左側に延出し、他方は保持部30の右端部30Rから右側に延出している。以下、保持部30の左端部30Lから左側に延出する弾性支持部40を、左側の弾性支持部40と略称し、保持部30の右端部30Rから右側に延出する弾性支持部40を、右側の弾性支持部40と略称する。
 また、弾性支持部40は、図5A、図5B、図6A及び図6Bに示すように、3つの折り曲げ部41と、2つの平坦部42と、取り付け部43とを有している。折り曲げ部41は、折り目に沿って折り曲げられた部分である。平坦部42は、3つの折り曲げ部41のうちの1つから他の1つに向かって延出する略長方形の部分であり、折り目の方向に沿った辺と、延出方向に沿った辺とを有している。そして、弾性支持部40は、平坦部42の折り目の方向に沿った寸法(以下、平坦部42の幅寸法と略称)が、平坦部42の延出方向に沿った寸法(以下、平坦部42の長さ寸法と略称)よりも大きくなるように形成されている。また、平坦部42の外周部を避けた位置には、略長方形の開口部42aが形成されている。
 なお、弾性支持部40のような折り曲げ構造の板ばねは、折り目と直交する方向(左右方向及び上下方向)には弾性変形し易いという特徴を有する。すなわち、このような板ばねは、伸縮によって左右方向に沿って弾性変形し、撓みによって上下方向に沿って弾性変形することができる。一方、このような板ばねは、折り目に沿った方向(前後方向)には変形し難いという特徴も有しているので、前後方向に沿った移動を抑制するための部材として好適である。
 また、このような折り曲げ構造の板ばねでは、通常、撓みによる上下方向に沿った弾性変形と比較して、伸縮による左右方向に沿った弾性変形の方が変形し易い。そのため、弾性支持部40の左右方向に対する弾性係数を第1の弾性係数とし、弾性支持部40の上下方向に対する弾性係数を第2の弾性係数とすると、第1の弾性係数と第2の弾性係数とは異なる値となる。
 取り付け部43は、弾性支持部40の先端部に形成されている。取り付け部43の所定の位置には、係合用爪部43aが形成されている。そして、係合用爪部43aが筐体10の本体部11と係合することによって、弾性支持部40が筐体10に取り付けられる。そして、弾性支持部40は、左右方向及び上下方向に沿って弾性変形することによって、振動体20を左右方向及び上下方向に沿って振動可能に支持するようになる。
 なお、振動体20は、弾性支持部40に支持されて、第1の弾性係数及び振動体20の質量に対応して決まる第1の固有振動数で左右方向に沿って振動し、第2の弾性係数及び振動体20の質量に対応して決まる第2の固有振動数で上下方向に沿って振動する。そして、第1の弾性係数と第2の弾性係数とが異なる値なので、第1の固有振動数と第2の固有振動数とも異なる値となる。
 磁気駆動部50は、図3に示すように、振動体20側に配設された電磁石60(第1の磁界発生部)と、筐体10側に配設された2つの永久磁石70(第2の磁界発生部)とを有して構成される。電磁石60は、図4に示すように、磁心61と、ボビン62と、コイル63と、端子64とを有している。磁心61は、強磁性体でできた角柱状の部材であり、前後方向に沿って延びている。ボビン62は、絶縁体でできた筒状の部材であり、磁心61の外周部を覆っている。コイル63は、ボビン62の外周部に配線を巻き回して形成される。端子64は、図示しない配線用の部材を介してコイル63の両端部と図示しない外部回路とを接続している。
 電磁石60は、コイル63に交流の電流を流すことによって、前後方向に沿って磁界を発生させ、磁心61の前端部61Fと後端部61Rとを異なる磁極に磁化させている。そして、コイル63に流す電流を交流の電流とすることによって、電磁石60が発生させる磁界は、電流の向きの変化に対応して磁界の向きが変化する交番磁界となる。そして、磁心61の前端部61FがS極となっている時には後端部61RがN極となり、磁心61の前端部61FがN極となっている時には後端部61RがS極となる。電磁石60が交番磁界を発生させるタイミングや交番磁界の周波数は、前述した外部回路によって制御されている。
 永久磁石70は、図3、図7A及び図7Bに示すように、略直方体の板状の磁石である。2つの永久磁石70は、振動体20の電磁石60が有する磁心61の前後方向における延長線上(以下、前後方向における振動体20の延長線上と略称)に位置するように、筐体10の前端部側と後端部側とにそれぞれ配設されている。また、永久磁石70には、図7A及び図7Bに示すように、左右方向及び上下方向に沿った辺を有する略長方形の磁化面71が形成されている。そして、永久磁石70の磁化面71と電磁石60の磁心61とが前後に対向するようになっている。
 また、永久磁石70には、磁化面71の左上から右下に向かって斜め方向に延びるスリット72が形成されている。そして、磁化面71は、スリット72によって2つの磁化領域73に分割され、2つの磁化領域73は、互いに異なる磁極となるように着磁されている。永久磁石70は、このようにして、左右方向と上下方向とに沿ってそれぞれ異なる磁極が並ぶように着磁されている。
 以下、筐体10の前端部側に配設された永久磁石70を、前側の永久磁石70と略称し、筐体10の後端部側に配設された永久磁石70を、後側の永久磁石70と略称する。また、2つの磁化領域73のうち、左下側の領域を第1磁化領域73aとし、右上側の領域を第2磁化領域73bとする。そして、前側の永久磁石70では、第1磁化領域73aがS極となり、第2磁化領域73bがN極となるように着磁され、後側の永久磁石70では、第1磁化領域73aがN極となり、第2磁化領域73bがS極となるように着磁されているものとして説明を進める。
 また、永久磁石70には、永久磁石70が発生させた磁界を電磁石60側に向かわせるための、強磁性体でできた部材であるヨーク74が取り付けられている。振動付与部1はこのような構成となっている。
 次に、振動付与部1の動作について、図8A、図8B、図9A及び図9Bを用いて説明する。磁気駆動部50は、前述したように、振動体20側に配設された電磁石60と、筐体10側に配設された2つの永久磁石70とを有している。そして、電磁石60は、コイル63に交流の電流を流すことによって交番磁界を発生させ、磁心61の前端部61Fと後端部61Rとを磁化させている。また、永久磁石70は、電磁石60と前後に対向するように筐体10側に配設されている。そして、永久磁石70の磁化面71には、互いに異なる磁極となるように着磁された第1磁化領域73aと第2磁化領域73bとが形成されている。
 そして、図8Aに示すように、磁心61の前端部61FがN極に磁化された時には、磁心61の前端部61Fが、前側の永久磁石70の第1磁化領域73aと吸引し合い、第2磁化領域73bと反発し合う。図示しないが、磁心61の前端部61FがN極に磁化された時には、磁心61の後端部61RはS極に磁化され、磁心61の後端部61Rが、後側の永久磁石70の第1磁化領域73aと吸引し合い、第2磁化領域73bと反発し合う。その結果、振動体20には左方向及び下方向に向かって磁力が働く。
 また、図8Bに示すように、磁心61の前端部61FがS極に磁化された時には、磁心61の前端部61Fが、前側の永久磁石70の第1磁化領域73aと反発し合い、第2磁化領域73bと吸引し合う。図示しないが、磁心61の前端部61FがS極に磁化された時には、磁心61の後端部61RはN極に磁化され、磁心61の後端部61Rが、後側の永久磁石70の第1磁化領域73aと反発し合い、第2磁化領域73bと吸引し合う。その結果、振動体20には右方向及び上方向に向かって磁力が働く。
 磁気駆動部50では、このように、電磁石60が発生させる磁界の向きが反転する度に、電磁石60の磁心61の前端部61F及び後端部61Rが、永久磁石70の第1磁化領域73aと吸引し合ったり反発し合ったりし、第2磁化領域73bと反発し合ったり吸引し合ったりする。そして、磁気駆動部50は、このような電磁石60と永久磁石70との間の磁力を利用して、振動体20を左右方向及び上下方向に駆動している。
 一方、振動体20は、前述したように、弾性支持部40によって、左右方向及び上下方向に沿って振動可能に支持されている。そして、振動体20は、第1の弾性係数及び振動体20の質量に対応して決まる第1の固有振動数で左右方向に沿って振動し、第2の弾性係数及び振動体20の質量に対応して決まる第2の固有振動数で上下方向に沿って振動する。
 そのため、図9Aに示すように、電磁石60が第1の固有振動数と同じ周波数の交番磁界を発生させた時には、振動体20は、左右方向に対して振動し易くなり、上下方向に対しては振動し難くなる。その結果、振動体20は、左右方向に沿って振動するようになる。また、図9Bに示すように、電磁石60が第2の固有振動数と同じ周波数の交番磁界を発生させた時には、振動体20は、上下方向に対して振動し易くなり、左右方向に対しては振動し難くなる。その結果、振動体20は、上下方向に沿って振動するようになる。
 磁気駆動部50は、このような交番磁界の周波数と振動体20の振動し易さとの関係を利用して、第1の固有振動数と同じ周波数の交番磁界によって振動体20を左右方向に沿って振動させ、第2の固有振動数と同じ周波数の交番磁界によって振動体20を上下方向に沿って振動させている。以下、第1の固有振動数と同じ周波数の交番磁界によって振動体20を左右方向に沿って振動させることを、第1の固有振動数で振動体20を左右方向に駆動すると略称し、第2の固有振動数と同じ周波数の交番磁界によって振動体20を上下方向に沿って振動させることを、第2の固有振動数で振動体20を上下方向に駆動すると略称する。
 次に、振動体20の振動動作を安定させる方法について説明する。弾性支持部40のような折り曲げ構造の板ばねは、前述したように、折り目と直交する方向には弾性変形し易いが、折り目に沿った方向には変形し難いという特徴を有する。そのため、振動付与部1では、このような折り曲げ構造の板ばねの特徴を利用して、弾性支持部40の前後方向に沿った変形を抑制している。そして、それによって、振動体20が前後方向に沿った移動を抑制し、振動体20の左右方向及び上下方向に沿った振動動作を安定させている。
 しかも、このような折り曲げ構造の板ばねでは、平坦部42の幅寸法が平坦部42の長さ寸法よりも大きい程、折り目に沿った方向に変形し難くなる。振動付与部1では、このような折り曲げ構造の板ばねの特徴を利用して、平坦部42の幅寸法が平坦部42の長さ寸法よりも大きくなるように、弾性支持部40を形成し、それによって、弾性支持部40の前後方向に沿った変形を抑制し易くしている。
 また、このような折り曲げ構造の板ばねでは、平坦部42の外周部は、弾性支持部40の折り目に沿った方向への変形し難さに大きく影響するが、平坦部42の外周部を避けた部分(中央部寄りの部分)の影響は、平坦部42の外周部の影響と比較して小さい。一方、平坦部42の外周部を避けた部分に開口部42aを形成することによって、平坦部42の折り目と直交する方向(左右方向及び上下方向)に対する機械強度を低下させ、弾性支持部40を折り目と直交する方向に弾性変形し易くすることができる。
 第1の例に係る振動付与部1では、このような折り曲げ構造の板ばねの特徴を利用して、平坦部42の外周部を避けた位置に開口部42aを形成し、それによって、弾性支持部40が前後方向に沿って変形し易くなるのを抑制しつつ、左右方向及び上下方向に沿って弾性変形し易くしている。そして、開口部42aの寸法を調節することによって、弾性支持部40の左右方向及び上下方向に沿った弾性変形し易さを調節可能としている。
 次に、振動付与部1の効果について説明する。振動付与部1では、弾性支持部40の弾性支持部40は、折り目が左右方向(第1の方向)及び上下方向(第2の方向)と直交する前後方向(第3の方向)に沿うように折り曲げられた複数の折り曲げ部41と、複数の折り曲げ部41のうちの1つから他の1つに向かって延出する略長方形の2つの平坦部42とが形成された板ばねである。このような折り曲げ構造の板ばねは、折り目と直交する方向には弾性変形し易いが、折り目に沿った方向には変形し難いという特徴を有する。そのため、弾性支持部40を左右方向及び上下方向に沿って弾性変形し易くし、且つ、弾性支持部40の前後方向に沿った変形を抑制することができる。その結果、電磁石60(第1の磁界発生部)と永久磁石70(第2の磁界発生部)との間の磁力によって振動体20に前後方向に沿った力が加わっても、振動体20の前後方向に沿った移動を抑制することができ、振動体20の左右方向及び上下方向に沿った振動動作を安定させることができる。
 また、振動付与部1では、平坦部42の外周部を避けた位置に開口部42aを形成することによって、弾性支持部40が前後方向に沿って変形し易くなるのを抑制しつつ、左右方向及び上下方向に沿って弾性変形し易くすることができる。そして、開口部42aの寸法を調節することによって、弾性支持部40の左右方向及び上下方向に沿った弾性変形し易さを調節することができる。その結果、振動体20の振動動作を安定させつつ、振動体20を左右方向及び上下方向に沿って振動し易くし、且つ、振動体20の振動し易さを調節することができるようになる。
 また、振動付与部1では、平坦部42の幅寸法(折り目に沿った方向の寸法)が、平坦部42の長さ寸法(延出方向に沿った寸法)よりも大きくなるように、弾性支持部40を形成することによって、弾性支持部40の前後方向に沿った変形を更に抑制することができ、振動体20の振動動作を更に安定させることができる。
 また、振動付与部1では、磁気駆動部50が、第1の弾性係数及び振動体20の質量に対応した第1の固有振動数で振動体20を駆動することによって、振動体20を左右方向に沿って振動し易くし、上下方向に沿って振動し難くすることができる。また、磁気駆動部50が、第2の弾性係数及び振動体20の質量に対応した第2の固有振動数で振動体20を駆動することによって、振動体20を上下方向に沿って振動し易くし、左右方向に沿って振動し難くすることができる。その結果、振動体20の振動動作を安定させつつ、振動体20の左右方向及び上下方向に沿った所望の振動動作を実現することができる。
 また、振動付与部1では、電磁石60が発生させる交番磁界によって、電磁石60側の磁心61を、永久磁石70側の一方の磁極である第1磁化領域73aと吸引し合ったり反発し合ったりさせ、永久磁石70側の他方の磁極である第2磁化領域73bと反発し合ったり吸引し合ったりさせることができる。そして、このような電磁石60と永久磁石70との間の磁力を利用することによって、左右方向と上下方向とに沿って振動体20を容易に振動させることができるようになる。しかも、永久磁石70と電磁石60との間に磁力が働いても、弾性支持部40の前後方向に沿った変形が抑制されているので、振動体20の振動動作を安定させることができる。そのため、このような振動付与部1は、電磁石60と永久磁石70との間の磁力を利用して振動体20を駆動する場合に好適である。
 このような振動付与部1は、例えば、本体部11の下端部又は蓋部12を筐体260の底板211に取り付けて使用することができる。
 所定の機能を実現できるのであれば、振動付与部1の構成を適宜変更しても構わない。例えば、2つの弾性支持部40を振動体20に直接取り付けても構わない。その場合、保持部30は不要となる。また、振動付与部1は、前述した以外の部材を更に備えていても構わない。
 また、所定の機能を実現できるのであれば、筐体10や保持部30や弾性支持部40の材質や形状を適宜変更しても構わない。例えば、弾性支持部40である板ばねの折り曲げ回数は、前述した以外の回数であっても構わない。また、平坦部42の形状や開口部42aの形状は、前述した以外の形状であっても構わない。また、弾性支持部40を、保持部30とは別の部材を用いて形成し、その後、保持部30と組み合わせても構わない。
 また、所定の機能を実現できるのであれば、磁気駆動部50の構成を適宜変更しても構わない。例えば、永久磁石70は、筐体10の前端部側又は後端部側のどちらか一方に配設されていても構わない。また、左右方向と上下方向とに沿ってそれぞれ異なる磁極が並ぶのであれば、スリット72の形状は前述した以外の形状であっても構わない。また、左右方向と上下方向とに沿って、それぞれ異なる磁極となるように着磁された複数の永久磁石を並べて筐体10に配設しても構わない。
 また、所定の機能を実現できるのであれば、磁気駆動部50は、第1の固有振動数や第2の固有振動数以外の振動数で振動体20を駆動しても構わない。例えば、磁気駆動部50は、第1の固有振動数で振動体20を左右方向に沿って駆動し、第2の固有振動数で振動体20を上下方向に沿って駆動するだけでなく、第1の固有振動数と第2の固有振動数との中間の振動数で振動体20を斜め方向に沿って駆動しても構わない。
 次に、振動付与部220の第2の例に係る振動付与部2について説明する。図10は、振動付与部2の構成を示す平面図であり、図11は、図10から可動ヨーク及び永久磁石を除いた平面図であり、図12は、振動付与部2の構成を示す断面図である。図6は図4及び図5中のI-I線に沿った断面図に相当する。
 第2の例に係る振動付与部2では、Z1-Z2方向が第1の方向の一例であり、Y1-Y2方向が第2の方向の一例である。
 図10~図12に示すように、振動付与部2は、固定ヨーク110、可動ヨーク120、第1の励磁コイル130A、第2の励磁コイル130B、第1のラバー140A、第2のラバー140B及び永久磁石160を有する。固定ヨーク110は、平面形状が略矩形の板状の基部111を有する。第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bの軸心方向はZ1-Z2方向と平行である。可動ヨーク120は第1のヨークの一例であり、固定ヨーク110は第2のヨークの一例であり、第1のラバー140A及び第2のラバー140Bは弾性支持部の一例である。
 固定ヨーク110は、更に、基部111の中央から上方(Z1側)に突立する中央突出部112と、基部111の長手方向のY1側の端部(前端部)から上方に突立する第1の側方突出部114Aと、基部111の長手方向のY2側の端部(後端部)から上方に突立する第2の側方突出部114Bとを有する。第1の側方突出部114A及び第2の側方突出部114Bは、X1-X2方向において中央突出部112を間に挟む位置に設けられている。固定ヨーク110は、更に、基部111の中央突出部112と第1の側方突出部114Aとの間から上方に突立する第1の鉄心113Aと、基部111の中央突出部112と第2の側方突出部114Bとの間から上方に突立する第2の鉄心113Bとを有する。第1の励磁コイル130Aは、第1の鉄心113Aに巻き付けられ、第2の励磁コイル130Bは、第2の鉄心113Bに巻き付けられている。第1の側方突出部114A上に第1のラバー140Aが設けられ、第2の側方突出部114B上に第2のラバー140Bが設けられている。中央突出部112は第1の突出部の一例であり、第1の側方突出部114A及び第2の側方突出部114Bは第2の突出部の一例である。
 可動ヨーク120は板状であり、略矩形の平面形状を有する。可動ヨーク120は、その長手方向の端部にて第1のラバー140A及び第2のラバー140Bに接触している。可動ヨーク120の固定ヨーク110側の面に永久磁石160が取り付けられている。永久磁石160は、第1の領域161と、第1の領域161のY1側に位置する第2の領域162と、第1の領域161のY2側に位置する第3の領域163とを有する。例えば、第1の領域161はS極となるように着磁され、第2の領域162及び第3の領域163はN極となるように着磁されている。そして、永久磁石160は、第1の領域161が中央突出部112に対向し、第1の領域161と第2の領域162との境界612が第1の励磁コイル130Aに対向し、第1の領域161と第3の領域163との境界613が第2の励磁コイル130Bに対向するようにして、平面視で可動ヨーク120の略中央に取り付けられている。また、境界612は第1の励磁コイル130Aの軸心よりもY2側に位置し、境界613は第2の励磁コイル130Bの軸心よりもY1側に位置している。すなわち、境界612は第1の鉄心113Aの中心よりもY2側に位置し、境界613は第2の鉄心113Bの中心よりもY1側に位置している。永久磁石160は固定ヨーク110及び可動ヨーク120を磁化し、磁気吸引力により、可動ヨーク120はZ1-Z2方向で固定ヨーク110に接近する向きに付勢される。また、磁気吸引力により、可動ヨーク120の両端は、Y1-Y2方向で第1の側方突出部114A、第2の側方突出部114Bの各々に接近する向きに付勢される。
 筐体260に振動を発生させる際には、第1の励磁コイル130A、第2の励磁コイル130Bの各々に流れる電流の向きが交互に反転するように振動付与部2が駆動される。すなわち、第1の励磁コイル130A、第2の励磁コイル130Bの各々に流れる電流の向きが交互に反転することにより、第1の鉄心113Aの可動ヨーク120側の面の磁極、第2の鉄心113Bの可動ヨーク120側の面の磁極が、互いに独立して、交互に反転する。この結果、第1の励磁コイル130Aを流れる電流の向きと第2の励磁コイル130Bを流れる電流の向きとに応じて、永久磁石160及び可動ヨーク120がY1-Y2方向又はZ1-Z2方向で往復運動する。電流の向きと運動の向きとの関係については後述する。
 例えば、第1のラバー140A及び第2のラバー140BはX1-X2方向を長手方向とする矩形の平面形状を有する。第1のラバー140Aは第1の側方突出部114Aと可動ヨーク120との間に挟持され、第2のラバー140Bは第2の側方突出部114Bと可動ヨーク120との間に挟持されている。すなわち、第1のラバー140A及び第2のラバー140Bは固定ヨーク110と可動ヨーク120との間に挟み込まれている。このため、意図的に分解しなければ、第1のラバー140A及び第2のラバー140Bは固定ヨーク110と可動ヨーク120との間に保持される。なお、第1のラバー140Aが第1の側方突出部114Aの上面若しくは可動ヨーク120の下面又はこれらの両方に固着されていてもよく、第2のラバー140Bが第2の側方突出部114Bの上面若しくは可動ヨーク120の下面又はこれらの両方に固着されていてもよい。
 ここで、電流の向きと運動の向きとの関係について説明する。第1の励磁コイル130Aを流れる電流の向きと第2の励磁コイル130Bを流れる電流の向きとの組み合わせは合計で4種類である。
 第1の組み合わせでは、Z1側から見たときに、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bを反時計回り(CCW)に電流が流れる。図13Aは、第1の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。第1の組み合わせでは、図13Aに示すように、第1の鉄心113Aの可動ヨーク120側の面の磁極がN極となり、第2の鉄心113Bの可動ヨーク120側の面の磁極もN極となる。一方、中央突出部112、第1の側方突出部114A及び第2の側方突出部114Bの可動ヨーク120側の面の磁極はS極となる。この結果、中央突出部112と第1の領域161との間に斥力が作用し、第1の鉄心113Aと第2の領域162との間に斥力が作用し、第2の鉄心113Bと第3の領域163との間に斥力が作用する。従って、可動ヨーク120にはZ1を向く力190Uが作用する。
 第2の組み合わせでは、Z1側から見たときに、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bを時計回り(CW)に電流が流れる。図13Bは、第2の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。第2の組み合わせでは、図13Bに示すように、第1の鉄心113Aの可動ヨーク120側の面の磁極がS極となり、第2の鉄心113Bの可動ヨーク120側の面の磁極もS極となる。一方、中央突出部112、第1の側方突出部114A及び第2の側方突出部114Bの可動ヨーク120側の面の磁極はN極となる。この結果、中央突出部112と第1の領域161との間に引力が作用し、第1の鉄心113Aと第2の領域162との間に引力が作用し、第2の鉄心113Bと第3の領域163との間に引力が作用する。従って、可動ヨーク120にはZ2を向く力190Dが作用する。
 従って、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bに同方向の電流が流れるように、第1の組み合わせと第2の組み合わせとを繰り返すことにより、可動ヨーク120がZ1-Z2方向で往復運動する。つまり、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bへの通電により、可動ヨーク120は初期状態における位置を中立位置としてZ1-Z2方向に振動する。
 第3の組み合わせでは、Z1側から見たときに、第1の励磁コイル130Aを反時計回り(CCW)に電流が流れ、第2の励磁コイル130Bを時計回り(CW)に電流が流れる。図13Cは、第3の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。第3の組み合わせでは、図13Cに示すように、第1の鉄心113Aの可動ヨーク120側の面の磁極がN極となり、第2の鉄心113Bの可動ヨーク120側の面の磁極がS極となる。また、第1の側方突出部114Aの可動ヨーク120側の面の磁極がS極となり、第2の側方突出部114Bの可動ヨーク120側の面の磁極がN極となる。この結果、第1の側方突出部114Aと第2の領域162との間に引力が作用し、第1の鉄心113Aと第1の領域161との間に引力が作用し、第2の鉄心113Bと第1の領域161との間に斥力が作用し、第2の側方突出部114Bと第3の領域163との間に斥力が作用する。従って、可動ヨーク120にはY1を向く力190Lが作用する。
 第4の組み合わせでは、Z1側から見たときに、第1の励磁コイル130Aを時計回り(CW)に電流が流れ、第2の励磁コイル130Bを反時計回り(CCW)に電流が流れる。図13Dは、第4の組み合わせにおける電流の向きと運動の向きとの関係を示す図である。第4の組み合わせでは、図13Dに示すように、第1の鉄心113Aの可動ヨーク120側の面の磁極がS極となり、第2の鉄心113Bの可動ヨーク120側の面の磁極がN極となる。また、第1の側方突出部114Aの可動ヨーク120側の面の磁極がN極となり、第2の側方突出部114Bの可動ヨーク120側の面の磁極がS極となる。この結果、第1の側方突出部114Aと第2の領域162との間に斥力が作用し、第1の鉄心113Aと第1の領域161との間に斥力が作用し、第2の鉄心113Bと第1の領域161との間に引力が作用し、第2の側方突出部114Bと第3の領域163との間に引力が作用する。従って、可動ヨーク120にはY2を向く力190Rが作用する。
 従って、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bに逆方向の電流が流れるように、第3の組み合わせと第4の組み合わせとを繰り返すことにより、可動ヨーク120がY1-Y2方向で往復運動する。つまり、第1の励磁コイル130A及び第2の励磁コイル130Bへの通電により、可動ヨーク120は初期状態における位置を中立位置としてY1-Y2方向に振動する。
 このような振動付与部2は、例えば、可動ヨーク120のZ1側の面を筐体260の底板211に取り付けて使用することができる。
 (第2の実施形態)
 次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、筐体と振動板との関係の点で第1の実施形態と相違する。図14は、第2の実施形態に係る振動生成装置の構成を示す断面図である。
 図14に示すように、第2の実施形態に係る振動生成装置300は、筐体310と、筐体310に支持され、第1の方向(Z1-Z2方向)に振動することで音を発生する振動板312と、筐体310に取り付けられ、筐体310を振動させる振動付与部220と、を有する。振動付与部220は、筐体310を第1の方向に第1の周波数f1で振動させ、筐体310を第1の方向に直交する第2の方向(X1-X2方向又はY1-Y2方向)に第1の周波数f1より低い第2の周波数f2で振動させる。振動生成装置300は、更に、筐体310と振動板312とを連結する連結部311を有する。連結部311は、筐体310の連結部311とつながる部分よりも薄い。他の構成は第1の実施形態と同様である。
 振動生成装置300においては、筐体310の第1の方向での振動により、連結部311の撓みを通じて振動板312が第1の方向に振動し、振動板312が周辺の空気を振動させることで音が発生する。また、第2の方向の振動では、振動板312が第1の方向にほとんど振動しないため、振動板312は音を発生しない。
 従って、第1の実施形態と同様に、第1の方向の第1の周波数f1での振動により、実質的に振動を感じさせることなくヒトに音を呈示することができ、第2の方向の第2の周波数f2での振動により、実質的に音を感じさせることなくヒトに振動を呈示することができる。
 例えば、振動板312は連結部311及び筐体310と一体形成することができる。また、例えば、筐体310、連結部311及び振動板312は合成樹脂製である。振動板312は連結部311と同等の厚さを有していてもよく、連結部311より薄くても厚くてもよい。
 本開示の振動生成装置の用途は特に限定されないが、例えば自動車に乗車している人たちへの振動及び音の呈示に用いることができる。例えば、緊急性が低く、運転者のみの注意を促すための呈示は運転席の振動により行い、緊急性が高く、車内の乗員全員の注意を促すための呈示は車内に行き渡る音の発生により行うことができる。本開示の振動生成装置を設置する場所も特に限定されないが、例えば運転席のシートの座面又は背もたれに内蔵することができる。
 また、一人の利用者に対して複数の振動発生装置から振動及び音を呈示してもよい。例えば、複数の振動発生装置を用い、複数の方向から振動又は音を呈示することで、臨場感のある呈示を実現することができる。
 また、第1、第2の実施形態によれば、音と振動とを十分に分離してユーザに呈示することができるが、用途によっては、意図的に音と振動とを混在させてユーザに呈示してもよい。
 また、本開示の振動発生装置に入力される信号として、第1の周波数f1の信号(高周波信号)と第2の周波数f2の信号(低周波信号)とが別々に入力されてもよく、第1の周波数f1の信号と第2の周波数f2の信号とが重畳した信号(重畳信号)が入力されてもよい。図15Aは、第1の周波数f1の信号の波形の一例を示す図である。図15Bは、第2の周波数f2の信号の波形の一例を示す図である。図15Cは、第1の周波数f1の信号と第2の周波数f2の信号とが重畳した重畳信号の波形の一例を示す図である。ここでは、第1の周波数f1を20×f0とし、第2の周波数f2をf0としている。例えば振動付与部に、図15Cに示す重畳信号を図15Aに示す高周波信号と図15Bに示す低周波信号とに分離する信号処理部を設けておくことで、筐体を、第1の方向に第1の周波数f1で、第2の方向に第2の周波数f2で振動させることができる。
 以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
 本国際出願は、2019年3月14日に出願した日本国特許出願第2019-047616号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
 1、2、220 振動付与部
 10 筐体(内側筐体)
 11 本体部
 11a 収容部
 12 蓋部
 20 振動体
 30 保持部
 40 弾性支持部
 41 折り曲げ部
 42 平坦部
 42a 開口部
 43 取り付け部
 43a 係合用爪部
 50 磁気駆動部
 60 電磁石(第1の磁界発生部)
 61 磁心
 62 ボビン
 63 コイル
 64 端子
 70 永久磁石(第2の磁界発生部)
 71 磁化面
 72 スリット
 73 磁化領域
 73a 第1磁化領域
 73b 第2磁化領域
 74 ヨーク
 110 固定ヨーク(第2のヨーク)
 111 基部
 112 中央突出部(第1の突出部)
 113A 第1の鉄心
 113B 第2の鉄心
 114A 第1の側方突出部(第2の突出部)
 114B 第2の側方突出部(第2の突出部)
 120 可動ヨーク(第1のヨーク)
 130A 第1の励磁コイル
 130B 第2の励磁コイル
 140A 第1のラバー
 140B 第2のラバー
 160 永久磁石
 161 第1の領域
 162 第2の領域
 163 第3の領域
 210 下ケース
 230 上ケース(保持部)
 240、312 振動板
 260、310 筐体
 311 連結部

Claims (8)

  1.  筐体と、
     前記筐体に支持され、第1の方向に振動することで音を発生する振動板と、
     前記筐体に取り付けられ、前記筐体を振動させる振動付与部と、
     を有し、
     前記振動付与部は、
      前記筐体を前記第1の方向に第1の周波数で振動させ、
      前記筐体を第2の方向に前記第1の周波数より低い第2の周波数で振動させることを特徴とする振動生成装置。
  2.  前記第1の周波数の信号と前記第2の周波数の信号とが重畳した重畳信号が入力され、
     前記振動付与部は、前記重畳信号を前記第1の周波数の信号と前記第2の周波数の信号とに分離して、前記筐体を前記第1の方向に前記第1の周波数で振動させ、前記筐体を前記第2の方向に前記第2の周波数で振動させることを特徴とする請求項1に記載の振動生成装置。
  3.  前記振動付与部は、
      内側筐体と、
      前記内側筐体に収容された振動体と、
      前記振動体を前記第1の方向及び前記第2の方向に沿って振動可能に支持する弾性支持部と、
      前記振動体を前記第1の方向及び前記第2の方向に沿って磁力を用いて駆動する磁気駆動部と、
     を備え、
     前記磁気駆動部は、
      前記振動体側に配設された第1の磁界発生部と、
      前記第1の方向及び前記第2の方向と直交する第3の方向における前記振動体の延長線上に位置するように、前記内側筐体側に配設された第2の磁界発生部と、
     を有し、
     前記弾性支持部は、
      折り目が前記第3の方向に沿うように折り曲げられた複数の折り曲げ部と、
      前記複数の折り曲げ部のうちの1つから他の1つに向かって延出する平坦部と、
     を有する板ばねからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動生成装置。
  4.  前記振動付与部は、
      第1のヨークと、
      前記第1のヨークに対して前記第1の方向に対向配置された第2のヨークと、
      前記第1のヨークの前記第2のヨーク側の面に取り付けられた永久磁石と、
      前記第2のヨークに取り付けられ、通電により磁束を生じさせる第1の励磁コイル及び第2の励磁コイルと、
     を有し、
     前記第2のヨークは、
      基部と、
      前記第1の励磁コイルと前記第2の励磁コイルとの間で前記基部から前記第1のヨークに向けて突出する第1の突出部と、
     を有し、
     前記第1の励磁コイル及び前記第2の励磁コイルは、前記第2の方向において前記第1の突出部を間に挟んで配置され、
     前記第1の励磁コイル及び前記第2の励磁コイルの軸心方向は前記第1の方向に平行であり、
     前記永久磁石は、
      第1の領域と、
      前記第2の方向で前記第1の領域の一方の側に位置する第2の領域と、
      前記第2の方向で前記第1の領域の他方の側に位置する第3の領域と、
     を有し、
     前記第1の領域は第1の磁極となるように着磁され、
     前記第2の領域及び前記第3の領域は第2の磁極となるように着磁され、
     前記第1の領域が前記第1の突出部に対向し、
     前記第1の領域と前記第2の領域との境界が前記第1の励磁コイルに対向し、
     前記第1の領域と前記第3の領域との境界が前記第2の励磁コイルに対向していることを特徴とする請求項1又は2に記載の振動生成装置。
  5.  前記第1の周波数は200Hz以上6kHz以下であり、
     前記第2の周波数は600Hz以下であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動生成装置。
  6.  前記筐体は、前記振動板を保持する保持部を有し、
     前記第1の方向からみたときに、前記振動板の前記保持部に重なる部分が前記保持部に固定されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の振動生成装置。
  7.  前記振動板は前記筐体と一体形成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の振動生成装置。
  8.  前記筐体及び前記振動板は、合成樹脂製又は金属製であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の振動生成装置。
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