CN102158170A

CN102158170A - 驱动机构

Info

Publication number: CN102158170A
Application number: CN2011100387788A
Authority: CN
Inventors: 竹内启佐敏
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-26
Filing date: 2003-09-26
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: WO2004030407A3; CN1685760B; KR100780148B1; US8144380B2; CN1685760A; WO2004030407A2; JP4412495B2; WO2004030407B1; CN102158170B; JP2006500887A; US20060028751A1; KR20050065559A; EP1543702A2

Abstract

一种驱动机构，包括：包括多个磁体的磁体组，用于向所述磁体组提供频率信号的装置，以及用于产生由磁体之间的引力/斥力而引起的运动的装置。该运动是驱动机构的驱动源。

Description

驱动机构

本申请是原案申请号为03823071.2的发明专利申请(国际申请号：PCT/JP2003/012352，申请日：2003年9月26日，发明名称：驱动机构)的分案申请。

技术领域

本发明涉及驱动机构和驱动单元，尤其涉及由多个磁性材料构成的驱动单元。具体来说，本发明涉及一种驱动机构，其通过在磁体之间加入斥力或引力而使磁体振荡，并将该振荡用作驱动源。更具体来说，本发明涉及一种感应声音(inductiveacoustic)转换装置，尤其涉及一种称为平面扬声器或平板扬声器的扬声器。由于这种平面扬声器可以用于声源发生器、便携式音频设备、电子报纸音频设备、PDA音频设备、水下音频设备以及超声波发生器，并且由于它薄、轻并且产生高质量声音，所以这种平面扬声器可以被设置成诸如液晶显示设备等的各种显示设备的显示面的一部分。

更具体来说，本发明涉及一种数字微镜(micro mirror)装置，尤其涉及一种使微镜倾斜的驱动机构。更具体来说，本发明涉及这样一种驱动机构：其中，多个磁体的组合用作驱动源，驱动电路对该驱动源执行PWM控制。更具体来说，本发明涉及一种动力输出装置，其用于通过将电能转换成动能从而旋转驱动旋转轴，本发明尤其涉及适合于高转矩输出的改进技术。

背景技术

通常，作为通过对装置进行驱动来产生振荡的方法，一种使用不均衡重量平衡器的振动马达是公知的。对于这种类型的振动马达，通过轴承把线圈的旋转轴的两端固定到外壳。在旋转轴的一端上安装有重量平衡器。由于通过使该重量平衡器从旋转轴偏心来安装重量平衡器，所以旋转轴相对于线圈的旋转不成比例地振荡，这种振荡通过轴承传送到外壳。

此外，近年来，对于便携式终端设备，分别配备有蜂鸣和振动作为用于通知呼入呼叫的装置(例如，请参见专利文献1)。在这种类型的便携式终端设备中，分别安装有用于产生蜂鸣和声音的扬声器和用于产生呼叫振动的振动马达。用户可以根据周围环境适当地选择这种蜂鸣或振动。

此外，作为驱动机构的代表性示例，例如，有内燃机和电动机。通过传送机构把来自驱动源的驱动力提供给被驱动体。作为这种类型的驱动源，例如，有曲柄机构和凸轮机构。

似乎不存在把磁体的振荡用作驱动源的传统示例。例如，日本专利申请特开公报No.2000-166174描述了一种用于减少所感受振荡中的振动的振荡发生装置。该振荡发生装置配备有振荡体和磁场产生装置，并且磁场产生装置由用于基于施加的电压来产生磁场的磁场产生单元和用于向磁场产生单元施加电压的电压施加单元构成。振荡体由支轴单元和设置到支轴单元的两端的一对磁振荡单元构成。这一对磁振荡单元响应于磁场产生单元产生的磁场，以支轴单元为轴运动。

此外，DM平面扬声器是传统公知的。该平面扬声器包括：由磁电路和音圈(voicecoil)构成的激励器；和由该激励器激励的振荡材料(振动器(diaphragm))。该扬声器并不像锥形扬声器那样使振荡材料作为刚体前后往复运动，而是被构造为进行其中谐振点随着频率而移动的挠性振荡。换句话说，DM是分布模式的缩写，并且是通过自由地控制谐振模式(弯曲波)从而对规定位置进行激励来产生分布振荡以产生声音的方法。

作为这种类型的扬声器，例如，存在如Furukawa Review(2001年6月/Development of Flat Speaker Oscillation Film)中所述的扬声器。这种平面扬声器具有这样一种结构：其中，多个永磁体以N极和S极交替的方式设置于作为外框的平面磁轭，并且，具有由挠性印刷电路形成的音圈图案的振荡膜由边缘挠性支承于距永磁体的极面(polar face)规定距离处。

此外，还存在这样一种平面扬声器：其中，振荡膜由膜形成，在该振荡膜内形成有音圈图案。此外，日本专利申请特开公报No.2001-333493公开了这样一种平面扬声器：其中，振荡面由诸如聚酰胺的大分子膜构成，并通过对在振荡面上延伸的铜膜进行刻蚀来形成导电线圈。

当电子信号的声流(sound current)流到音圈时，根据电磁效应的原理，产生对音圈的驱动力，该驱动力的方向遵循弗莱明(Flemming)左手规则。其整个面上形成有音圈的振荡膜与流到电路的电流变化成比例地进行活塞运动，使得空气振荡，由此产生声压。

此外，数字微镜装置(以下有时简称为“DMD”)是由SRAM和数万个微镜构成的反射装置。通过对每个镜以±10度的角度进行开/关切换，可以对该装置表面上的光的反射方向进行切换，并且，通过调节反射时间，实现了RBG的各个颜色中的256个色调灰度级。

当光命中微镜时，在-10度的镜上反射的光由光吸收板吸收(关：变黑)，而在+10(开)度的镜上反射的光经由投影透镜作为图像投影在屏幕上。

通过调节开/关的数量(黑和亮的数量比)来进行密度表示。利用DMD，根据传送的图像码高速(几千次/秒)地以±10度开启和关闭镜。当来自灯的光经由R(红色)、G(绿色)以及B(蓝色)滤色器打在DMD上时，微镜上反射的光透过透镜并投射在屏幕上。换句话说，每个镜都是一像素，并组成图像。镜之间的间距极窄，并且，由于它们高速地运动，所以把平滑且流动的图像投射在画面上。此外，根据该数字微镜装置，不存在如在液晶透明系统中所见的电极单元，并且，由于整个装置表面都反射，所以可以实现平滑且无缝的画面。

作为这种类型的数字微镜装置，例如，存在如日本专利特开平公报No.7-306368(专利文献2)中所述的类型。布置有多个微镜元件以形成该数字微镜装置，并且，每个微镜元件都包括：一个微镜单元；以及一个与所述一个微镜单元对应地设置的位置控制装置，用于控制该微镜单元的位置。微镜单元包括永磁体。同时，位置控制装置由一种电磁体形成，其一端连接到晶体管元件。由位置控制装置因控制晶体管元件而产生的电磁力来控制微镜单元位置。通过对晶体管元件的导通/截止控制，向位置控制装置施加电流，并且利用置于微镜单元的永磁体42与位置控制装置产生的电磁力之间产生的引力/斥力来控制微镜单元位置。

此外，作为通过把电能转换为动能从而旋转驱动旋转轴的动力输出装置，例如，如日本专利特开平公报No.10-174331(专利文献3)所公开的开关磁阻马达(switchedreluctance motor)是公知的。开关磁阻马达具有：环形定子，沿其内周缘具有多个凸极；以及在外周沿中形成为面对前述凸极的多个凸极，并且，该开关磁阻马达是一种由在环形定子内以可旋转方式受到轴向支承的转子构成的感应同步马达。通过对各相顺序地激励起动器的凸极，在定子内的中空部分中产生磁通量，从而，通过在转子的凸极与起动器的凸极之间产生的磁力，可以向转子提供旋转扭矩。

然而，由于在前述便携式终端设备中分别安装有扬声器和振荡马达，所以对各部件的安装过程是必要的，这妨碍了实现便携式终端设备的小型化和减轻重量。此外，如上所述，当使用振动马达时，由于使用了不均衡重量平衡器的结构，所以在旋转轴和轴承中产生显著的应力，结果，存在振动马达的使用寿命缩短的问题。此外，根据上述常规技术，未曾公开或启示通过将磁体的振荡用作驱动源来驱动被驱动体。

此外，根据上述常规平面扬声器，由于包含导电材料的振动膜发生振荡，所以在该结构中多个线圈和永磁体是必需的。此外，当振动器包含磁线圈时，除了振动器，导电材料也振荡，振动器内的振荡将发生变化，并且对应于低频的转换也变得困难。并且，由于在永磁体与线圈之间需要一定量的间距以使振动器能够振荡，所以存在磁效率劣化的附加问题。

此外，在与常规微镜有关的常规示例中，当晶体管元件处于截止状态时，电流不会流到连接到晶体管元件的位置控制装置，在电磁体中不会产生电磁力，并且，因设置于微镜单元的永磁体与该电磁体之间的吸引作用而从微镜单元发出的光将被在数字微镜装置与屏幕之间设置的具有开口的遮板遮挡，从而光不会到达屏幕。然而，在这种状态下，由于不向电磁体供电，所以存在微镜的行为不稳定的问题。此外，还存在不能以模拟方式来控制微镜的位移的附加问题。

然而，根据这种类型的电动机，即使增加相数或增大激励电流值，在高旋转扭矩输出中也存在结构限制，因此期待改进技术的发展。

发明内容

由此，本发明的一个目的是提供一种驱动机构，其通过对提供给磁体的信号的极性进行控制，把磁体用作用于驱动被驱动体的驱动源。本发明的另一目的是提供一种驱动单元，其既包括振荡产生功能又包括声音产生功能。本发明的还一目的是提供一种驱动单元，其能够在不给装置造成本地负荷的情况下产生振荡。

本发明的另一目的是提供一种具有简单磁体结构的感应声音转换装置，根据该感应声音转换装置，振荡材料内的振荡不会发生变化，在低频域中的频率特性具有优势，并且还在磁效率方面具有优势。

本发明的又一目的是提供一种数字微镜装置中的微镜的驱动机构，该驱动机构能够使数字微镜装置中的微镜的位移行为稳定，并以模拟方式改变这种位移。本发明的又一目的是在多个磁体所形成的组用作驱动源的驱动机构中提供一种利用对频率信号的PWM控制的针对被驱动体的驱动机构，并且提供包括这种驱动机构的显示装置。

本方面的还一目的是提供一种能够实现高旋转扭矩输出的动力输出装置。本发明的再一目的是提供一种能够实现稳定的旋转驱动的动力输出装置。

用于解决问题的装置

为了实现上述目的，本发明是一种驱动机构，其包括：包括多个磁体的组；用于向该组提供频率信号的装置；以及用于产生由所述多个磁体之间的引力/斥力引起的运动的装置；其中，所述运动是该驱动机构的驱动源。

本发明的第一形式是一种驱动单元或者该驱动单元的控制方法，所述驱动单元包括：第一磁性材料和第二磁性材料，其中，一个磁性材料设置于固定侧，另一磁性材料设置于驱动侧；以及驱动装置，用于通过因向第一磁性材料或第二磁性材料提供频率信号而在第一磁性材料与第二磁性材料之间产生磁作用，来相对于固定侧的磁性材料对驱动侧的磁性材料进行驱动；其中，一个磁性材料被设置为使得其所产生磁力线上的方向与另一磁性材料所产生磁力线上的方向相交或平行。

本发明的另一形式是一种驱动机构，其包括：被设置为相互面对的多个磁体；以及驱动电路，用于施加极性信号，该极性信号在所述多个磁体之间产生相互排斥或吸引的力；其中，以支轴支承由所述多个磁体形成的组，并且驱动电路以倾斜方式围绕支轴来驱动磁体，并且，磁体组通过连接到被驱动体从而构成为驱动源。

本发明的又一形式涉及一种磁场控制机构和利用这种磁场控制机构的驱动机构，即，本发明的又一形式是一种驱动机构，其包括：多个磁场产生装置；用于使磁场产生装置产生的磁场相互干扰的装置；以及被驱动体，待由所述多个磁场产生装置的至少一个行为来驱动。

如在稍后要描述的实施例中所述，磁场产生装置是永磁体和电磁线圈(感生磁场产生装置)的单元，或者是电磁线圈的单元。驱动机构配备有一个或多个这种单元。干扰装置用于向线圈提供频率信号，并且可以使用各种控制，如对频率信号的PLL控制或PWM控制等。

本发明的又一形式是一种声音转换装置，在该声音转换装置中，以平面方式相互面对地设置有多个磁体，磁体发生相对振荡，至少一个磁体由音圈和振荡材料构成，音圈位于振荡材料的振荡区域之外，并且该声音转换装置还包括用于向所述音圈提供驱动信号的驱动电路。

本发明的又一形式是一种数字微镜装置中的微镜的驱动机构，该驱动机构包括：微镜支承机构；和用于向支承机构提供驱动信号的驱动电路；其中，支承机构包括由多个磁体形成的组，驱动电路向所述多个磁体中的至少一个提供频率信号，并且，支承机构通过使来自磁体的磁场相互干扰而使微镜倾斜。

本发明的又一形式是一种包括驱动电路的驱动机构，其将多个磁体形成的组用作驱动源，在该驱动机构中，由来自驱动电路的频率信号组成的驱动信号被提供给所述多个磁体中的至少一个，通过在磁体之间的磁场中产生干扰从而使磁体在磁体之间倾斜，驱动电路能够通过包括PWM控制装置来提供驱动信号的占空比并根据该占空比来控制磁体的倾斜，并且，该倾斜被用作对被振动体的驱动。

本发明的另一具体形式是一种动力输出装置，其包括：缠绕有线圈的中空圆筒体；插入中空圆筒体的中空部分中的柱状永磁体；以及曲柄机构，用于把所述中空圆筒体与所述永磁体的相对往复运动转换为旋转轴的旋转运动；其中，中空圆筒体通过提供给线圈的驱动脉冲信号在插入其中空部分内的永磁体之间形成磁路，根据交替变化的驱动脉冲信号的极性在中空圆筒体与永磁体之间交替地产生磁斥力和磁引力，由此使得中空圆筒体和永磁体进行往复运动，并通过曲柄机构把该往复运动转换为旋转轴的旋转运动。根据上述结构，由于中空圆筒体和永磁体在作用在中空圆筒体和永磁体之间的磁斥力和磁引力的矢量方向上进行相对往复运动，所以可以有效地将电能转换为往复运动，并且，由于通过曲柄机构把该往复运动转换为旋转轴的旋转运动，所以可以实现高动力的旋转扭矩。此外，由于在将永磁体插入中空圆筒体的中空部分内的状态下在这两者之间形成了磁路，所以可以相对较大地增大磁斥力和磁引力。

附图说明

图1是示出关于实施例1的驱动单元的结构的图。

图2是用于驱动图1所示的驱动单元的电路的结构图。

图3是用于驱动图1所示的线圈的电路的结构图。

图4是关于实施例2的驱动单元的剖视图。

图5是关于实施例3的驱动单元的剖视图。

图6是关于实施例4的驱动单元的剖视图。

图7是关于实施例5的驱动单元的俯视图。

图8是关于实施例6的驱动单元的俯视图。

图9是图3所示的电路的变型例。

图10是图9所示电路中使用的控制信号的波形图。

图11是示出关于实施例7的驱动机构的模式(frame format)的图。

图12是示出关于实施例8的驱动机构的模式的图。

图13是示出关于实施例9的驱动机构的模式的图。

图14是示出该驱动机构的模式的图。

图15是示出关于实施例10的驱动单元的模式的图。

图16是示出该驱动机构的模式的图。

图17是示出该驱动机构的模式的图。

图18是示出磁体的接合结构的模式的图。

图19是示出其操作的模式的线条图。

图20是示出图17所示的两个单元相互连接的情况下的等效电路图。

图21是可应用于飞行模型(flight model)并且实现了关于图7的驱动机构的驱动机构的立体图。

图22是关于图17所示的驱动机构的变型例的驱动机构的立体图。

图23是示出用于对具有改进外形的翼部结构进行说明的模式的图。

图24是示出用于对翼部结构的行为进行说明的模式的图。

图25是示出用于对翼部结构的行为进行说明的模式的第二张图。

图26是示出关于本发明的声音转换装置的原理的模式的图。

图27是示出声音转换装置的详细结构的部分剖视图。

图28是示出在声音转换装置设置于外壳的两侧的情况下的部分剖视图。

图29是示出振荡部件的谐振位置与振荡频率之间的关系的说明图。

图30是示出在把平面扬声器安装到显示装置的平面显示部分上的情况下的模式的图。

图31是示出驱动电路的示例的电路框图。

图32是经修改的电路框图。

图33是其信号波形图。

图34是示出用于实现本发明的驱动机构的操作原理的图。

图35是示出微镜元件的驱动机构的操作的模式的图。

图36是示出另一微镜元件的驱动机构的操作的模式的图。

图37是示出关于微镜单元的驱动机构的另一实施例的操作的模式的图。

图38是关于该实施例的动力输出装置的驱动系统的结构图。

图39是关于该实施例的动力输出装置的驱动控制系统的电路结构图。

图40是控制信号的时序图。

图41是活塞驱动系统的电路结构图。

图42是关于该实施例的动力输出装置的另一结构示例。

图43是关于该实施例的动力输出装置的另一结构示例。

图44是关于该实施例的动力输出装置的另一结构示例。

具体实施方式

[实施例1]

接下来，参照附图对本发明第一实施例进行描述。此外，第一磁性材料对应于线圈，第二磁性材料对应于永磁体。

首先对关于本发明的实施例1的驱动单元进行说明。图1是示出关于实施例1的驱动单元的结构的图，图1(A)是俯视图，而图1(B)是图1(A)的B-B剖视图。图2是图1所示的驱动单元的电路结构图。图3是用于驱动图1所示线圈的电路结构图。

在图1(A)中，驱动单元1包括基板10、用于产生磁性的线圈11、永磁体12、以及用于驱动线圈11的驱动电路13。线圈11作为固定部分，其一个面被安装并固定到基板10。永磁体12作为换能器(transducer)，其一端由作为谐振板的盖保持，以使其位于线圈11的中空部分11a中。此外，图1(A)是移除图1(B)所示的盖15时得到的图，以使得驱动单元1的内部可见。

如图1(B)所示，驱动单元1包括基板10和设置于面对基板10的位置处的盖15。该盖15被构成为与基板10一起组成规定的箱体。构成磁路的线圈11固定到构成箱体的底面的基板10。并且，对于永磁体12，其一端经由缓冲保持部14安装为可振荡地靠着盖15，使得另一端可以插入界定线圈11的内周形状的中空部分11a中。换句话说，具有大致矩形形状的永磁体12的一个纵向端位于线圈11的中空部分11a处，而永磁体12的另一纵向端可振荡地安装到缓冲保持部14。

缓冲保持部14固定在盖15的面对线圈11的中空部分11a的位置处。此外，永磁体12在平行于纵向方向的两端处分别具有S极和N极，并且各极面被设置为面对线圈11的内周缘。即，永磁体12被布置为使得永磁体12产生的磁力线上的方向与线圈11产生的磁力线相交。此外，在图1中，尽管永磁体12产生的磁力线上的方向被布置为以90度的倾角相交，但是该倾角并不限于90度。

此外，在图1(B)中，从永磁体12的大致纵向中心到一个纵向端的部分被布置并定位于线圈11的中空部分11a处。然而，永磁体12的一个纵向端也可以被布置并定位于线圈11的中空部分11a的上部处(使得永磁体12全部位于线圈11之外)。此外，可以根据所需规格适当地选择作为换能器的永磁体的形状、材料和质量。此外，尽管硅等可以对应于缓冲保持部的材料，但是也可以根据所需规格适当地对其进行选择。

在图2中，驱动单元的驱动电路由以下部分构成：OSC(振荡器)100、PLL(锁相环)101、驱动器102、线圈11以及CPU(中央处理器)103。PLL 101作为用于对要输入给线圈11的驱动电流的频率进行控制的频率控制装置，其根据CPU 103的控制输出规定的频率。当在便携式终端装置中使用驱动单元1时，其根据用户的设置输出规定的频率。例如，当用户把振动声音设置为接收呼入呼叫的方法时，CPU 103控制PLL 101，使得对应于呼叫振动而输出低频信号。此外，当用户把蜂鸣声设置为接收呼入呼叫的方法时，CPU 103控制PLL 101，使得对应于蜂鸣声输出高频信号。低频(振荡频率)域被设置为4Hz到30Hz，高频域被设置为400Hz到40KHz。

在图3中，当图2所示的驱动电路产生的驱动信号输入到线圈时，线圈进行操作。用于对驱动单元1的线圈进行驱动的电路由一对PNP晶体管201、203和一对NPN晶体管202、204以叉乘方式(cross multiplication)构成。线圈11连接在晶体管201和晶体管202的集电极与晶体管203和晶体管204的集电极之间，输入连接点209通过由倒相器(inverter)207连接而形成在晶体管201和晶体管202的基极与晶体管203和晶体管204的基极之间。电源电压205连接到晶体管201和晶体管203的射极，地206连接到晶体管202和晶体管204的射极。激励信号210交替地沿箭头Ia或Ib的方向流动，并且，分别地，在低频的情况下例如输入4Hz到30Hz的信号，而在高频的情况下例如输入400Hz到40KHz的信号。此外，当使用稍后要描述的图7和图8所示的驱动单元时，理想地，设置0.1Hz到30Hz作为低频，设置400Hz到40KHz作为高频。

回到图1，下面说明如上所述地构成的驱动单元1的基本操作。对于驱动单元1，当驱动电路13向线圈11施加驱动电流(交流电)时，在线圈11与永磁体12之间彼此重复磁引力和磁斥力。换句话说，由于施加到线圈11的电流和永磁体12的磁作用，永磁体12以缓冲保持部14所保持的部分作为支轴在极方向上振荡。

具体来说，当驱动电路13向线圈11施加低频域(即，低于稍后要描述的音频域的频域(机械振荡频率)的驱动电流)时，永磁体12发生振荡，并且该永磁体12的振荡被传送到保持永磁体12的缓冲保持部14。结果，永磁体12和缓冲保持部14作为一体地振荡，并且，当振荡增强时，产生的振荡经由盖15传送到外部。同时，对于驱动单元1，当驱动电路13向线圈11施加高频域的驱动电流(即，音频域(例如，在电话等中使用的音频域)的驱动电流)时，沿极方向振荡的永磁体12将产生声压，并且产生规定的可听声音。

因此，当将驱动单元1安装在便携式终端装置上时，可以根据使用蜂鸣声还是呼叫振动来接收呼入的通知条件对驱动信号的频率进行控制。例如，当用户选择以呼叫振动接收呼入(礼貌模式)时，驱动电路13向线圈11施加低频域的驱动电流。结果，永磁体12的振荡经由盖15作为呼叫振动传送到便携式终端装置(未示出)的外壳，并向用户通知呼入呼叫。同时，当用户选择以铃声(蜂鸣或乐曲)来接收呼入呼叫时，驱动电路13向线圈11施加高频域的驱动电流。结果，永磁体12的振荡所引起的声压从便携式终端装置的外壳的气孔放出，产生铃声，并向用户通知呼入呼叫。此外，当用户对着电话说话时，可以将永磁体12的振荡构造成使得其变成对方或用户的话音。

根据如上所述的驱动单元1，可以在单个驱动单元中共用振荡产生体和声音发生体这二者的功能。此外，由于只需要控制线圈11的驱动电流的频率，因此利用简单的控制结构，就可以在振荡产生源与声音产生源之间切换并使用单个驱动单元。此外，可以以简单的部件结构并且以低成本实现提供声音产生和振荡这两种操作的驱动单元。

此外，根据上述驱动单元1，由于由缓冲保支持部14保持作为换能器的永磁体，因此不会增加驱动单元1的本地负担。因此，由于可以减小由与振荡有关的机械振荡系统的应力，所以可以实现驱动单元的使用寿命的延长。

[实施例2]

接下来，说明关于本发明实施例2的驱动单元。图4是关于实施例2的驱动单元的剖视图。此外，对于关于实施例2的驱动单元的结构，仅说明与关于实施例1的驱动单元的不同点，并且对与实施例1的结构部件相同的结构部件赋予相同的标号。

在图4中，关于实施例2的驱动单元与关于实施例1的驱动单元之间的差别在于：保持永磁体12(其为换能器)的缓冲保持部16设置于基板10侧，而不是壳体的盖15侧。根据该结构，永磁体12以设置于基板10侧的缓冲保持部16所保持的部分作为支轴，向极方向振荡。

关于实施例2的驱动单元1的操作与关于实施例1的驱动单元1的操作基本相同，略去其详细描述。此外，当驱动电路13向线圈11施加低频域的驱动电流时，永磁体12的振荡经由缓冲保持部16和基板10传送到外部。因此，这里，基板10还用作与永磁体12的振荡谐振的振动器。

对于关于实施例2的驱动单元，除了具有关于实施例1的驱动单元的效果以外，由于缓冲保持部16设置在用于固定线圈11的基板10侧，所以即使不使用用于产生振荡的盖也可以直接使外壳(基板10)振荡，以获得空间节省。此外，由于线圈11和永磁体12可以设置在同一基板10上，所以可以减少构成驱动单元1的部件的数量。

[实施例3]

接下来，说明关于本发明实施例3的驱动单元。图5是关于实施例3的驱动单元的剖视图。此外，对于关于实施例3的驱动单元的结构，仅说明与关于实施例1的驱动单元的不同点，并且对与实施例1的结构部件相同的结构部件赋予相同的标号。

在图5中，关于实施例3的驱动单元与关于实施例1的驱动单元1之间的差别在于：由缓冲支承器17保持作为换能器的永磁体12。

关于实施例3的驱动单元1的操作与关于实施例1的驱动单元1的操作基本相同，略去其详细描述。使用关于实施例3的驱动单元1，除了具有关于实施例1的驱动单元1的效果以外，由于使用了缓冲支承器17，所以可以增大振动振幅的区域。

[实施例4]

接下来，说明关于本发明实施例4的驱动单元。图6是关于实施例4的驱动单元的剖视图。此外，对于关于实施例4的驱动单元的结构，仅说明与关于实施例1的驱动单元的不同点，并且对与实施例1的结构部件相同的结构部件赋予相同的标号。

在图6中，关于实施例4的驱动单元与关于实施例1的驱动单元之间的差别在于：具有锥形的作为振动器的谐振单元15a设置于盖15的中央，并且该谐振单元15a保持着永磁体14。此外，在图6中，永磁体14全部位于线圈11的外部，并被保持为位于线圈11的中空部分11a的上部处。

关于实施例4的驱动单元的操作与关于实施例1的驱动单元的操作基本相同，略去其详细描述。此外，当驱动电路13向线圈11施加低频域的驱动电流时，永磁体14的振荡被传送到谐振单元15a，谐振单元15a的振荡产生声压。

使用关于实施例4的驱动单元，除了具有关于实施例1的驱动单元的效果以外，由于设置有锥形的作为振动器的谐振单元15a，从而由该谐振单元15a产生声音，所以可以产生较高质量的声音。因此，可以改进高频特性。

[实施例5]

接下来，说明关于本发明实施例5的驱动单元。图7是关于实施例5的驱动单元的俯视图。关于实施例5的驱动单元例如可以用于行走或飞行的机器人。此外，分别地，图7(A)示出未向线圈提供激励信号的状态，图7(B)示出向线圈提供激励信号的状态，图7(C)示出激励信号与图7(B)的激励信号相反的状态。

在图7(A)中，驱动单元2包括：线圈21，作为用于产生磁性的固定部分；以及基板22，安装并固定到线圈21的中空部分以与其接合，驱动单元2还包括：作为换能器的永磁体23(23a和23b)；以及安装在永磁体23上的杆状振荡部件24(24a和24b)。此外，尽管未示出，还设置有用于驱动线圈的驱动电路。

永磁体23由第一永磁体23a和第二永磁体23b组成，并在与纵向方向平行的端部分别具有S极和N极。对于第一永磁体23a和第二永磁体23b，这两个磁体中的每一个的一个纵向端部都可振荡地安装在与基板22的两个端面对应的位置处。安装一个纵向端部的位置可以是基板22的两个端面的任意位置，但是，在本实施例中，该纵向端部安装在两个端面的中央(即，在与线圈21的内周缘的中央对应的位置处)。此外，对于第一永磁体23a和第二永磁体23b，以使磁极夹住基板22并相互面对的方式来保持不同的磁极。此外，对于第一永磁体23a和第二永磁体23b，杆状振荡部件24a和24b安装在各磁体的另一纵向端部上。例如，杆状振荡部件24a和24b由诸如塑料的轻质并且坚固的材料形成，并被构造为与永磁体23的振荡进行谐振。

接下来，对如上所述地构造的驱动单元2的基本操作进行说明。在图7(B)中，当驱动电路(未示出)向线圈21施加驱动电流时，向线圈21产生磁通量。这里，由于激励被施加为使得在第一永磁体23a侧产生S极而在第二永磁体23b侧产生N极，所以第一永磁体23a和第二永磁体23b沿箭头m的方向运动。

接下来，如图7(C)所示，当激励被施加为使得在第一永磁体23a侧产生N极而在第二永磁体23b侧产生S极时，第一永磁体23a和第二永磁体23b沿箭头n的方向运动。由此，当驱动电路施加驱动电流从而切换线圈21的磁通量时，第一永磁体23a和第二永磁体23b根据驱动电流的方向反复向同一方向运动。

这里，当驱动电路向线圈21施加低频域的驱动电流时，第一永磁体23a和第二永磁体23b分别振荡，并且永磁体23和固定到该永磁体23的振荡部件24作为一体地振荡。由此，例如，当驱动单元2用作昆虫形式的机器人时，振荡部件24的振荡可以用于昆虫的行走运动中。

同时，根据驱动单元2，当驱动电路向线圈21施加高频域的驱动电流时，由永磁体23和振荡部件24的振荡产生声压，从而可以产生规定的可听声音。由此，当驱动单元2用作昆虫形式的机器人时，可以将规定的可听声音构成为希望的由昆虫摩擦它们的翼部而产生的“昆虫鸣叫”。

根据这种驱动单元2，由于既能用作振荡产生源又能用作声音产生源的振荡装置可以应用于昆虫等的机器人领域，所以可以进一步提高昆虫机器人的趣味性。此外，通过以轻且薄的翼部状来构成振荡部件24，这也可以用于诸如蜻蜒的飞行昆虫机器人，或用作鱼、植物的叶子等的自然界中的仿生执行机构(ecological actuator)。

此外，即使使得线圈21为永磁体，或者使得永磁体23a、23b为线圈磁体，也可以获得类似效果。

本实施例的驱动装置的驱动电路被构成为与图2和图3所示的驱动电路类似。PLL 101作为用于对要输入给线圈21的驱动电流的频率进行控制的频率控制装置，其根据CPU 103的控制向驱动器102提供规定频率的驱动信号。低频(振荡频率)域被设置为0.1Hz到30Hz，高频域被设置为400Hz到40KHz。激励信号210交替地沿箭头Ia或Ib的方向流动，并且，分别地，在低频的情况下例如输入4Hz到30Hz的信号，在高频的情况下例如输入400Hz到40KHz的信号。由于向线圈21施加的电流和永磁体的磁作用，永磁体以基板22的部分25a、25b作为支轴、根据磁引力和斥力、沿图中所示箭头m、n的方向按照圆形路径进行振荡或往复运动。因此，可以通过磁体的振荡对作为驱动体的振荡部件24a、24b进行驱动。

回到图7，现在对如上所述地构成的驱动单元2的基本操作进行说明。对于驱动单元2，当驱动电路(参见图2)向线圈21施加驱动电流(交流电)时，在线圈21与永磁体23a、23b之间交替地重复磁引力和斥力。换句话说，由于向线圈21施加的电流和永磁体的磁作用的结果，永磁体以基板22的部分25a、25b作为支轴、根据磁引力和斥力，沿图11所示箭头m、n的方向按照圆形路径进行振荡或往复运动。因此，可以由磁体的振荡对作为被驱动体的振荡部件24a、24b进行驱动。

[实施例6]

接下来，说明关于本发明实施例6的驱动单元。图8是关于实施例6的驱动单元的俯视图。此外，对于关于实施例6的驱动单元的结构，仅说明与关于实施例5的驱动单元的不同点，并且对与实施例5的结构部件相同的结构部件赋予相同的标号。

在图8中，关于实施例6的驱动单元与关于实施例5的驱动单元之间的差别在于：使用电磁体替代永磁体。下面对如上构成的驱动单元的基本操作进行说明。这里，结合对线圈21的激励，还通过控制电磁体以改变其极性来使得能够进行更复杂的控制。

参照图8(B)，当施加激励以使得在第一电磁体23a侧产生S极而在第二电磁体23b侧产生N极时，向第一电磁体23a施加驱动电流以改变第一电磁体23a的极性。从而，虽然第一电磁体23a沿箭头m的方向运动，但是第二电磁体23b沿箭头n的方向运动，因此，第一电磁体23a和第二电磁体23b将分别沿不同方向运动。

接下来，如图8(C)所示，当施加激励以使得在第一电磁体23a侧产生N极而在第二电磁体23b侧产生S极时，第一电磁体23a沿箭头n的方向运动，而第二电磁体23b将沿箭头m的方向运动，因此，第一电磁体23a和第二电磁体23b沿不同方向运动。

根据以上所述，作为对第一电磁体23a和第二电磁体23b的极性进行控制的结果，可以适当地控制第一电磁体23a和第二电磁体23b的运动方向以使其沿相同或不同方向运动。

如上所述，使用关于实施例6的驱动单元，除了具有关于实施例5的驱动单元的效果以外，由于使用电磁体替代永磁体，所以当驱动单元2应用于昆虫形式的机器人时，可以实现更复杂的行走运动。此外，通过将振荡部件24构造成薄且轻的翼部状并将其用于诸如蜻蜒的飞行昆虫机器人，可以通过控制昆虫机器人以根据飞行过程中的气流改变其飞行路径来实现稳定的飞行。

图9是示出图3所示驱动电路的变型例的图。关于本实施例的驱动单元与图3所示驱动单元之间的差别在于：提供占空比受控的信号作为激励信号210。标号250表示由石英振荡器产生的锯齿波信号，标号252表示由CPU(参见图2)的指令产生的角度指示信号。该角度指示信号用于在描绘以缓冲保持部14等保持永磁体12的部分作为支轴沿圆弧进行往复运动的情况下表示圆弧的角度。由比较器254对锯齿波信号与角度指示信号进行比较，并将具有占空比的信号提供给线圈。

图10是对应于这些信号波形的波形图，图10(1)是角度指示信号，图10(2)是锯齿波信号，图10(3)是角度指示信号的放大图，图10(4)是锯齿波信号的放大图。对角度指示信号与锯齿波信号进行比较，从而形成如图10(5)所示的具有占空比的激励信号210。由于改变角度指示信号，从而能够进行用于改变激励信号的占空比以及调节其角度的PWM控制。此外，存储在CPU附带的存储器中的规定表中设置并存储有占空比与角度指示信号的频率之间的关系。

除了便携式电话，本实施例还可以应用于以下领域：健身器械、游戏机、虚拟装置、小型泵、振动传感器、喷雾装置、水下扬声器、移动机器人(空中、陆地、水中)、阀门、液体/气体的方向调节等。

[实施例7]

接下来，说明关于本发明实施例7的驱动机构。图11是用于对关于实施例7的驱动单元的结构进行说明的图。在本实施例中，与关于上述各实施例的驱动机构不同，永磁体设置于固定侧，线圈设置于操作侧。此外，即使使得图8所示的线圈21为永磁体，或改变各电磁体23A、23B的极性，也可以获得类似效果。

在图11(A)中，由以下部件构成驱动机构300：基板301、永磁体302、线圈303、振荡部件304、以及用于驱动线圈的驱动电路305。永磁体302作为固定部分，其一个具有磁极的面安装并固定到基板301。此外，可以使用电磁体替代永磁体302。线圈303作为换能器，界定线圈303的内周缘的振动器303a被设置为面对永磁体302的另一个具有磁极的面。振荡部件304的一端安装在线圈303的外周缘上的规定部分上，其另一端(尽管未示出)以规定的方法可移动地固定。结果，线圈303以振荡部件304的另一端作为固定点(支点)固定在单个点处。

此外，在本实施例中，永磁体302的具有S极的面固定到基板301，具有N极的面被布置为面对线圈303的振动器303a。由此，永磁体302产生的磁力线上的方向与线圈303产生的磁力线上的方向基本平行。

接下来，对如上所述地构成的驱动单元300的基本操作进行说明。根据驱动单元300，当驱动电路305向线圈303提供规定的驱动信号时，在永磁体302与线圈303之间产生磁作用。由于该线圈303经由振荡部件304固定在单个点，所以线圈303的振荡运动将变成围绕此固定点的圆形运动。此外，由于驱动电路305向线圈303提供AC信号，所以，在永磁体302与线圈303之间交替地重复磁引力和斥力。结果，线圈303可以描绘围绕固定点的圆形往复运动。此外，在高频情况下，振动器303a还成为用于如平面振动扬声器那样产生可听声音的驱动器。

图11(B)示出了永磁体302与线圈303相互吸引的状态，图11(C)示出了永磁体302与线圈303相互排斥的状态。如上所述，可以获得这样的效果：可以使振荡部件304绕支轴沿弧形往复运动。此外，由于不必使用旋转马达或其它机构就可以驱动振荡部件，所以通过如上所述地使用该振荡部件作为飞行模型或行走模型的驱动源，除了可以提供驱动效率高的驱动机构以外，还可以容易地实现其小型化和重量减轻。

[实施例8]

接下来，对关于本发明实施例8的驱动机构进行说明。图12是示出该驱动机构的模式的图。在图12(A)和图12(B)中，该驱动机构与上述驱动机构的区别在于：在永磁体302的两侧分别设置有线圈，以把该永磁体302夹在中间。具体来说，由以下部分构成该驱动机构：永磁体302、第一线圈303、第二线圈306、第一振荡部件304、第二振荡部件307、用于驱动第一线圈的第一驱动电路305；以及用于驱动第二线圈的第二驱动电路308。

此外，尽管未示出，但是应当以规定的方法固定永磁体302。第一线圈303被布置为使第一线圈303的中空部分面对永磁体302的例如具有N极的面，第二线圈306被布置为使第二线圈306的中空部分面对永磁体302的例如具有S极的面。换句话说，第一线圈303和第二线圈306被布置为相对于永磁体302对称。

分别地，第一振荡部件304的一端安装在第一线圈303的外周缘上的规定部分上，而第二振荡部件307的一端安装在第二线圈306的外周缘上的规定部分上。并且，第一振荡部件304和第二振荡部件307的各自的另一端以规定的方法安装并彼此固定在一起。从而，以第二振荡部件307和第一振荡部件304的所述另一端作为公共固定点310，第一线圈303和第二线圈306固定在单点处。

下面对如上所述地构成的驱动机构的操作进行说明。在图12(A)和图12(B)中，第一驱动电路305和第二驱动电路308在相同的定时向第一线圈303和第二线圈306提供反方向的第一驱动信号和第二驱动信号。

从而，由于在第一线圈303、第二线圈306以及永磁体302之间将在相同的定时产生磁吸引作用(A)或磁排斥作用(B)，所以第一线圈303和第二线圈306将描绘相对于永磁体302对称的圆形往复运动(开和闭运动)。

如上所述，根据该驱动机构，由于可以独立控制的一对线圈被布置为相对于永磁体302对称，并且各线圈经由振荡部件固定在公共固定点处，所以，各线圈将描绘围绕该公共固定点并相对于永磁体对称的圆形往复运动。结果，当该驱动单元用于机器人时，可以实现飞行、昆虫行走、水下行走以及水上行走。

[实施例9]

图13是示出实施例9的模式的图。在图13(A)和图13(B)中，该驱动机构与上述驱动机构的不同之处在于：永磁体被布置为使得永磁体的磁力线上的方向与线圈的磁力线上的方向相交。换句话说，在本实施例中，永磁体被布置为倾斜大约90度。

根据对永磁体的布置的变化，由规定的支承部件309固定第一振荡部件304和第二振荡部件307，以加宽第一线圈303与第二线圈306之间的间隔。

在图13(A)和图13(B)中，第一驱动电路305和第二驱动电路308在相同的定时向第一线圈303和第二线圈306提供同方向的第一驱动信号和第二驱动信号。从而，由于在第一线圈303、第二线圈306以及永磁体302之间在相同的定时产生磁吸引作用(A)或磁排斥作用(B)，所以第一线圈303和第二线圈306将描绘相对于永磁体302对称的圆形往复运动(开和闭运动)。此外，驱动电路与图9所示的驱动电路相同。

图14是示出上述驱动机构的又一变型例的模式的图。此处的差别在于永磁体和线圈在两个点处受到支承。如图14(A)所示，当驱动电路向线圈303供电以产生沿着被吸引到永磁体的磁方向的方向的磁极时，两个支点T1和T2移动以相互远离，两个支点之间的距离h变宽。同时，如图14(B)所示，当驱动电路向线圈303供电以产生相反的磁极时，线圈303和永磁体302的组振荡，使得两个支点之间的距离变窄。换句话说，磁体组受到驱动以围绕连接该磁体组的两个支点相互靠近或相互远离。

作为示例，该操作类似于泵驱动或活体的肌肉和组织的运动。因此，可以将该磁体组操作成用于对驱动器进行泵驱动的驱动源，或使驱动器扩张/收缩。

[实施例10]

图15是图14所示实施例的变型例。其不同之处在于：设置了线圈替代永磁体。图15(A)示出了一对线圈303a和303b相互吸引的状态，图15(B)示出了一对线圈303a和303b相互排斥的状态。为各线圈设置有驱动电路305a、305b。此外，图16示出了永磁体302设置于各线圈之间的情况。

[实施例11]

图17是图15的变型例，并示出了这样的情况：其中，进一步设置有用于支承线圈的多个支点，并且，线圈在三个点T1到T3处受到支承。支点T1到T3以120度的间隔布置。图17(A)示出了线圈相互吸引的状态，而图17(B)示出了线圈相互排斥的状态。

图18示出了将图17所示的一组线圈通过支点连接到不同的线圈组的情况。通过重复这种连接，可以将一组线圈构成为六角形单元S，并且，通过连接多个这种单元，可以组装成蜂窝状结构。由于向线圈的驱动电路施加规定极性的电流，所以如图19所示，六角形单元(室)将扩张(图19(A))和收缩(图19(B))。通过重复上述动作，可以将这种扩张/收缩操作直接提供给被驱动体。

图20是示出两个图17所示单元相互连接的情况的等效电路图。由于分别向多个驱动电路305a、305b施加了具有相同极性的电流，所以如图19所示，可以使其中存在多个线圈单元的总体结构扩张或收缩。

图21是可应用于飞行模型并实现了关于图7的驱动机构的驱动机构的立体图。尽管基本结构与图7的基本结构相同，但是该实施例使用振荡部件224a、224b作为翼部。在本实施例中，由于存在两个线圈221A、221B，所以可以通过分别对要提供给各线圈的驱动信号的极性进行控制而使振荡部件224a、224b振荡以沿m←→n在相同或交替方向上运动。

图22是关于图17所示驱动机构的变型例的驱动机构的立体图。永磁体500设置在线圈303a与303b之间。永磁体和每个线圈都由从支点T1到T3的支承部件502连接到相互隔开的各个支点。

图23是示出用于对具有改进结构的翼部结构进行说明的模式的图。该翼部结构是与本发明的驱动机构形成一体、或者独立地作为飞行体(例如模型飞机)的飞行装置的有效装置。现在对此进行详细说明。图23是示出该翼部结构的模式的图。根据本发明的本实施例，该翼部结构对应于振荡部件。

图23(1)是示出构成翼部的主架(main frame)600的平面图。该主架具有这样的结构：其基部厚，直径朝着其稍部变窄。此外，如图23(1)所示，其稍部弯曲为大致U形。如图23(3)所示，多个副架602从主架大致垂直地延伸。多个副架602位于大致均匀的间隔处。副架被构造为朝着稍部变窄，并向主架的基部弯曲。如图23(3)所示，薄膜604贴合于由主架和副架形成的结构。当主架600如图21所示地振荡(在m←→n方向)时，根据来自位于副架602的主架的连接部分处的基部上的空气阻力，使得副架602摆动。换句话说，当主架在垂直方向振荡时，如图24所示，如果使主架往下摆动，则由主架和副架组成的翼部结构保持在水平位置(参见图24(1))。同时，当翼部结构往上运动时，翼部部分的副架和薄膜604往下垂(参见图24(2))。

根据该翼部结构的垂直往复运动，即，当主架按固定周期垂直地运动时，翼部结构将产生从主架的支点到其稍部的正弦摆动运动(参见图25)。尽管该翼部结构为对象体设置了一对左右翼部，但是也可以为对象体设置多个翼部结构。类似地，可以左右成对地设置图21所示的振荡部件。

根据上述翼部结构，由于该翼部结构的垂直往复运动，水平地产生了推进力，并且，通过将其应用于飞行模型等，可以使模型飞行。这里，可以使左右翼部结构独立地振荡。

本发明可以应用于以下领域：健身器械、游戏机、虚拟装置、小型泵、振动传感器、喷雾装置、水下扬声器、移动机器人(空中、陆地、水中)、阀、以及液体/气体的方向调节等。本发明还可以用作人工肌肉。

[实施例12]

图26是示出本实施例的原理的模式的图，一对磁体410、412以平面方式彼此面对地布置。一个是永磁体410，另一个是由音圈414和振动器416组成的磁体412。音圈414被设置作为位于永磁体410的磁力线之外的环形磁线圈。

永磁体410形成为薄圆形，其中，一个表面磁化为N极或S极，另一表面磁化为相反的极。由于其直径小于磁线圈414，所以磁线圈414位于永磁体410的外侧磁力线上。

在磁线圈414的内径区支承有振动器(振荡膜或振荡部件)。该振动器416例如由诸如大分子膜的可振荡材料构成。磁线圈414并不位于磁线圈414包围的振荡部件416的可振荡区域内，而是位于振荡部件416周缘处的可振荡区域之外。因此，在振荡部件在振荡过程中不接触的范围内，振荡部件416与永磁体410可以尽可能地靠近。

用于提供与声音信号对应的驱动信号的驱动电路420连接到磁线圈414。当向线圈提供频率信号时，线圈产生的磁场与永磁体的磁场发生干扰，因此线圈将振荡。如稍后要描述的，永磁体固定于外壳内，此外由刚性部分支承线圈。由此，线圈的振荡被传送到振荡部件416，并且，根据所示驱动电流的方向424，振荡部件沿双向箭头424的相应方向交替地振荡。

图27示出了关于本发明的声音转换装置的详细结构，并且示出了由外壳430支承图26所述的声音转换装置。外壳在深度方向上的剖面被构成为大致U形的环形。永磁体410固定在U形侧的底部的中央，并且还设置有靠近并面对该永磁体的振动器416。在振动器的周缘部分的内部形成有用于容纳线圈414的环形凸缘区域432。

环形线圈414容纳在该凸缘区域的内部。此外，标号434表示气孔，是用于对由于振动器416的振荡而引起的腔436的内压力变化进行缓冲的装置，并有利地保持振动器416的振动性。

图28是示出这样的情况的图：其中，在外壳的两个面上都形成有图26所示的声音转换装置，并且，环形永磁体410插在外壳430的中央处。位于两个面上的各线圈414可以被供以独立的驱动电流。当向各线圈提供反相驱动电流时，由于这两个线圈分别在反方向振荡，所以从图28所示的平面扬声器的两个面上的振动器416输出相同的声音，由此可以消除扬声器的方向性。

此外，当向两个线圈分别提供同相驱动电流时，由于平面扬声器的两个面上的振动器416始终在同方向振荡，所以将提高从振荡面输出的声音的声压级。

图29是环形振荡装置(线圈414和振荡材料416)的平面图(1)和侧视图(2)。图29(1)示出了这样的情况：具有规定直径的谐振位置440根据振荡频率的增高从振动器向振荡材料的径向方向的外侧移动。线圈不处于振荡材料的内部；即，如图29(2)所示，由于线圈在振荡材料的可振荡区域之外振荡，所以其即使在低频域中也具有很好的频率特性，并可以产生1Hz到20Hz的振荡频率特性。

如图30所示，如上所述的平面扬声器可以由粘合部件440粘合到平面显示器的显示膜441上。此外，标号442表示用于容纳线圈的刚体。

图31是示出驱动电路的图，该驱动电路由以下部分构成：OSC(振荡器)100、PLL(锁相环)101、驱动器102、PWM控制电路111、以及CPU(中央处理器)103。作为用于对要输入给线圈11的驱动电流的频率进行控制的频率控制装置，PLL 101根据CPU 103的控制，根据规定的频率形成基频信号(稍后要描述的锯齿波)，并将该基频信号输出给PWM控制电路111。如稍后所述，向该PWM控制电路111提供声源信号。利用基频信号对该声源信号进行调制，并使其变成驱动信号210，然后将其提供给驱动器102。该驱动信号是频率为上述音频的10到100倍的信号，其被提供给图29所示的振荡部件，并且，如图29(2)所示，谐振点根据驱动信号的频率而移动，以使得可以产生频率为1Hz到20kHz的声音。

驱动信号的频率与谐振点的位置之间的关系根据振荡部件的材料、平面扬声器将被提供给的目标对象(其为便携式电话还是显示器等)的刚度等而变化。因此，优选地，对CPU进行预编程，以使其能够根据振荡部件或目标对象的特征的类型来产生优选的锯齿波。换句话说，CPU 103基于对驱动信号的频率进行控制并将其提供给驱动器102，从而对PLL执行需要的控制，以再现振荡部件16达到低频域的声音。这里，通过根据振动器的振荡特性或目标对象的特性等向线圈提供优选的频率信号，可以适当地选择声音特性。该线圈的驱动电路类似于在图3中说明的驱动电路。

此外，由于存在如稍后所述的高频(MHz频带)PWM控制波的情况，在此情况下，使用N沟道和P沟道的FET作为驱动电路102的开关装置，以替代NPN/PNP晶体管。

在图32中，标号350表示由图31所示的PLL电路产生的锯齿波信号，标号352表示声源信号。如上所述，CPU根据振荡部件的特性、可再现频域等，适当地调节锯齿波的频率。

由比较器354对声源信号与锯齿波信号进行比较，用声源频率对锯齿波的波形进行调制，并向驱动电路102提供具有规定占空比的驱动信号210。

图33是与这些信号波形对应的波形图，图33(1)是声源信号，图33(2)是锯齿波信号，图33(3)是声源信号的放大图，图33(4)是锯齿波信号的放大图。对声源信号与锯齿波信号进行比较，由此形成如图33(5)所示的具有占空比的激励信号(经调制的驱动信号)210。

由于CPU适当地改变根据锯齿波形成的基频信号的频率，因此可以向线圈14提供其中已改变了激励信号的占空比的PWM控制波形。对于图32所示线圈的驱动控制装置，输出了具有与再现声音的特性或振荡材料的特性一致的合适频率的驱动信号，并由此确定了在调制锯齿波时要提供给线圈的驱动信号的占空比。线圈14当接收该占空比受控的信号时发生振荡。通过改变驱动信号的占空比，可以实现DM声音转换系统，在该DM声音转换系统中，使得振荡材料的谐振点移动以对应于要再现的声音。

如上所述，根据关于本发明的声音转换系统，由于在导电材料(磁线圈)的位置与振荡位置(振荡材料的振荡区域)之间设置有间距，即，由于线圈位于振荡材料的振荡区域之外，所以存在可以在振荡部分放大导体的振荡的优势。此外，由于谐振点向用于振荡和放大的振荡部件的中央移动，所以振荡体的振荡将变得稳定，并且从低频到高频可以获得稳定的频率特性。此外，由于设置有面对永磁体的振动器，因此可以获得声音的方向性。此外，由于线圈设置在振荡材料的振荡区域之外，所以线圈与永磁体可以尽可能地靠近，从而可以改进磁效率(磁和振荡效率)。

[实施例13]

图34是示出本实施例的操作原理的图，由两个磁体组成的组由线圈700和永磁体702形成，标号704表示用于向线圈提供频率脉冲信号的驱动电路。永磁体702被布置得使其成为与线圈700产生的磁场的方向相交的磁场，此外，永磁体以由于提供给线圈的电流的极性而可以向一个方向倾斜的方式由另一部件支承在支点处。

当提供交替切换线圈700的极性的频率信号时，线圈700的极方向交替切换，并且，由于与永磁体702的磁场交替地发生干扰，受到可以相对于线圈700摆动的支承的永磁体702将相对于线圈700发生倾斜。

图34(1)是示出向线圈提供的正极性和反极性的电流频率信号的占空比在两个极性下具有相同值的情况的图。在此情况下，永磁体702位于相对于线圈700的中央处。

图34(2)是示出频率信号的占空比在一个极性具有大值(8/10)而在另一极性具有小值(2/10)的情况的图。在此情况下，永磁体702向一侧倾斜。永磁体的倾斜角度由占空比调节。

图34(3)是示出改变占空比的大小以使得驱动信号的极性与图34(2)的驱动信号的极性相反的图。这里，永磁体702被控制为使其与图34(2)相比沿相反方向倾斜。由于顺序地改变了从驱动电路提供的经PWM控制的频率信号的占空比，因此可以使永磁体在图35(1)到图35(3)所示的范围内连续地(以模拟方式)倾斜。这里，在图35(2)或图35(3)的面内，可以打开微镜以将来自光源的光反射到投影透镜上。这里，微镜是驱动器之一。

图35是示出图34所示的机构应用于数字微镜装置(显示装置/投影装置的反射元件)的情况的图。在图35中，标号706表示光源，标号708表示微镜(反射板)，标号710表示显示透镜。微镜708固定到永磁体702的一端，该永磁体702由于施加到电磁线圈700的脉冲波(两个极性之间的占空比之差)的特性而绕支轴沿一个方向倾斜。

如图34所示，永磁体702被布置为面对线圈700以使其产生沿与线圈700所产生磁场的方向相交的方向的磁场。在图35(1)和图35(2)中，支轴712限定在线圈区域内。图35(1)示出了像素的熄灭状态，不朝透镜710反射来自光源16的光。这里，从驱动电路向线圈提供的驱动信号的两个极性的占空比相等。同时，如在图34(2)和图34(3)中所描述的，当驱动信号从驱动电路提供给电磁线圈700时，如图35(2)所示，微镜708倾斜，在微镜708反射来自光源706的光，并且被反射的光到达透镜710，成为点亮状态。

相反，图36是示出在支轴712设置于线圈700的区域之外的情况下的本发明操作原理的图。永磁体702和线圈700被布置为使其磁场方向相互平行。微镜708叠置在永磁体702的一个面上。当向电磁线圈700提供驱动信号时，永磁体702相对于磁线圈700发生倾斜，并且微镜708也与永磁体702作为一体地倾斜。标号712表示设置于电磁线圈的区域之外的支轴。

图36(1)是示出其中提供给电磁线圈700的频率信号的占空比在两个极性下相等的情况的图。图36(2)是示出这样的情况的图：微镜708基于由占空比大的方向上的极性产生的电磁线圈的磁场，围绕支轴712沿一个方向倾斜。

微镜708的倾角由两个极性的占空比之差确定，在驱动电路的内置存储器中预设有倾角与占空比差之间的关系。倾角可以根据两个极性的占空比之差而连续地变化。

驱动电路控制装置参照上述表寻找需要的占空比差，以获得希望的微镜倾角，并向电磁线圈提供具有该占空比差的频率信号。

该驱动电路与图2和图3所示的驱动电路相同。

PLL 101根据CPU 103的控制向驱动器102提供规定频率的驱动信号。例如，输入10.0MHz到200MHz的信号。

激励信号210交替地沿箭头Ia或Ib的方向流动，并且，例如输入10.0MHz到200MHz的信号。此外，与图9所示电路类似的电路可以应用于本实施例，作为驱动电路的变型例。

标号302表示由上述CPU指令生成的占空比指示信号。该指示信号用于分别指示提供给电磁线圈的频率信号的两个极性的占空比。由比较器304对锯齿波信号与指示信号进行比较，向线圈提供具有占空比的信号。

由于改变了指示信号的频率，因此能够进行用于改变激励信号的占空比的PWM控制。

[实施例14]

图37是示出另一实施例的图。本实施例与上述实施例的不同之处在于：在微镜708上分别形成有RGB的反射膜708R、708G以及708B。通过改变PWM控制的占空比，驱动电路能够对由永磁体702可倾斜地支承的微镜的倾角进行控制。图37(1)是用于说明以下情况的操作图：由于从驱动电路向电磁线圈提供的驱动信号，微镜倾斜一角度以使得来自光源的绿色反射光反射在透镜上，(a)表示微镜的关闭状态，(b)表示其开启状态。图37(2)是示出红色被驱动的情况的图，图37(3)是示出蓝色被驱动的情况的图。

根据上述实施例，由于向磁体提供频率信号，使得微镜可以向透镜倾斜。通过改变频率信号的占空比可以实现倾角。换句话说，由于改变要提供给线圈的频率信号的极性之间的占空比，所以可以通过改变要提供给线圈的频率信号的极性之间的占空比来使得永磁体(磁体)以基于占空比之差的倾斜度发生倾斜。

此外，本实施例的驱动机构还可以应用于除数字微镜装置中的微镜以外的其它被驱动体。

此外，在上述实施例中，尽管磁体组由永磁体和电磁线圈构成，但是其也可以由两个电磁线圈构成。此外，通过利用半导体制造技术实现图35、36以及37的结构，可以将多个微镜形成在一基板上。

[实施例15]

图38是关于本实施例的动力输出装置的主要部分(活塞驱动系统)的结构图。在图38中，标号42表示圆柱形永磁体(磁芯)，其固定到诸如外壳的固定部分41。永磁体42的位于固定部分侧的端部磁化为S极，另一端磁化为N极。标号43表示由底为中空的圆筒体形成的活塞，永磁体42穿过中空部分43e的一端插入。活塞43由以下部分构成：中空圆筒形的中空圆筒体43a；凸缘43b，从中空部分43e的开口边沿在径向方向上延伸；线圈43，以均匀缠绕密度缠绕在中空圆筒体43a的侧面的周围；以及底板43d，用于封闭中空部分43e的一端。中空部分43e的直径被设计为略大于永磁体42的外径以使得活塞43可以在永磁体42插入中空部分43e的情况下自由地往复运动。

连接杆45的一端经由活塞销与底板43d一起轴向停止，其另一端经由曲柄颈46与曲柄臂47一起轴向停止。曲柄轴48连接到曲柄臂47，活塞43的往复运动通过由连接杆45、曲柄颈46以及曲柄臂47形成的曲柄机构转换为曲柄轴48的旋转运动。曲柄轴48用作旋转运动的输出轴，并能够向诸如齿轮系(未示出)的驱动机构提供驱动力。

曲柄轴48的一端连接到飞轮(平衡轮)49，并被设计为保持曲柄轴48的旋转能量作为惯性能量。将飞轮49的惯性扭矩选择为合适的值以使得活塞43能够由惯性力保持往复运动。

由于包括了上述结构，所以本实施例的动力输出装置可以通过永磁体之间的磁力作用(该磁力作用是向线圈43c提供交变的驱动脉冲信号作为激励信号、并使活塞43内的磁方向的周期反转的结果)使活塞43往复运动。这里，如图38(A)所示，当向线圈43c提供正驱动脉冲时，活塞由于磁斥力被推向图中的下方，如图38(B)所示，当向线圈43c提供负驱动脉冲时，活塞43由于磁引力而被向上吸。

如上所述，通过向线圈43c顺序地提供交变的驱动脉冲信号，可以把电能转换为曲柄轴48的旋转运动。然而，在本实施例中，根据永磁体42，由于建立的活塞与永磁体42之间的相对位置关系使得占据中空部分43e内的很大部分的空间形成磁路，所以将电能转换为动能的效率很高。例如，在图38(A)中活塞43位于下止点处，在图38(B)中活塞43位于上止点处。因此，永磁体42位于占据了中空部分43e内空间的一半以上的空间内。为了在中空部分43e内产生强磁通量并且增大作用在活塞43与永磁体42之间的磁斥力和磁引力，希望中空圆筒体43a由导磁率高的材料构成。此外，由于把多个参数(例如，永磁体42的直径和长度、活塞43在轴向方向的长度、在中空部分43e内的形成磁路的永磁体42与中空圆筒体43a的内缘壁之间的距离、驱动脉冲信号的幅度、线圈43c的匝数、以及连接杆的长度等)调节为适当的值，所以可以向连接杆提供高旋转扭矩。然而，当活塞冲程过长或连接杆45过长时，这些会构成不利于高速驱动的结构，可以参照使用该动力输出装置的模式(适用旋转、旋转扭矩)来适当地设置这些参数的值。

此外，对于上述说明，虽然为了简便起见用构成内燃机的结构部件的名称来描述本实施例的动力输出装置的各结构部件，但是诸如活塞43和连接杆45的部件的材料、尺寸、形状、大小以及强度不必与在内燃机中实际使用的那些部件的材料、尺寸、形状、大小以及强度相同，并且其不受具体限制，只要其具有能够有效地将电能转换为动能的材料、尺寸、形状、大小、强度以及导磁率。这里，尽管使用了活塞43在永磁体42固定的情况下进行往复运动的结构，但是其结构不局限于此，并且，例如，可以使得永磁体42在活塞43固定的情况下往复运动，并且可以由设置于永磁体42的一端的曲柄机构输出驱动力。

图39是动力输出装置的控制系统的结构框图，图40是各种控制信号的时序图。在图39中，位置传感器820是用于检测曲柄轴48的旋转角位移的传感器，其被构造成当活塞43到达上止点和下止点时分别输出脉冲(检测信号)((C)、(D))。换句话说，从输出位置传感器的(正)脉冲到输出位置传感器的(负)脉冲的时间是活塞43从上止点移动到下止点的时间；即，其对应于曲柄轴48的半旋转时间。位置传感器820的输出信号和经过1/N2分频的压控振荡器818的振荡信号输入到相位比较器816。图39所示的控制系统由相位比较器816、低通滤波器817、压控振荡器818以及分频器821构成了反馈控制电路(相位同步电路)，并且压控振荡器818的振荡频率(图40(E))被调节为曲柄轴48的旋转频率的N倍。

同时，振荡器810输出固定频率的振荡信号(图40(A))，以作为用于控制活塞驱动系统的基准信号。该基准信号在分频器811中分频为1/M(图40(B))。此外，压控振荡器818的振荡信号在分频器815中分频为1/N1(图40(G))。分频器811的输出信号(图40(B))和分频器815的输出信号(图40(G))输入到相位比较器812，二者的相位差信号(图40(H))输出到驱动信号生成单元813。对于相位比较器812的特性，为了进行精确的反馈控制，希望在输出信号的相位差很小的范围内I/O特性为线性。这里，在系统过载的情况下，分频器811的输出信号(OSC/M)与分频器815的输出信号(VCO/N1)的相位和频率不同。但是，通过使与相位差信号(图40(H))对应的激励电流流到线圈43c，可以使它们逐渐收敛到相同的相位和相同的频率。由此，在正常状态下，OSC/M＝VCO/N1。这里，OSC为振荡器810的振荡频率，而VCO为压控振荡器818的振荡频率。当把曲柄轴48的每单位时间转数设为x时，由于VC＝x·N2，所以x＝OSC·N1/M·N2。分频器811、815、821由能够使分频值可编程的计数器IC构成，并且可以由CPU 822改变分频值。换句话说，通过CPU对分频器811、815、821的分频值进行参数控制，可以调节曲柄轴48的转速。

极切换单元819接收位置传感器820的输出信号，并向驱动信号生成单元813输出极性信号(图40(F))。极性信号(图40(F))是用于控制稍后所述的驱动脉冲信号的极性(在线圈43c内流动的电流的方向)的信号，并且，如图40所示，相对于位置传感器820的输出信号设置有相位滞后Δθ。由CPU 822对该相位滞后Δθ的值进行参数控制。设置该相位滞后Δθ是为了以稍慢于活塞43的运动的定时来反转驱动脉冲信号的极性，并且，其值是根据曲柄轴48的转速(活塞43的往复频率)而确定的。驱动信号生成单元813根据从极切换单元819输出的极性信号(图40(F))和从相位比较器812输出的相位差信号(图40(H))，生成要提供给线圈43c的驱动脉冲信号(图40(I))。在极性信号(图40(F))的极性为负的时段，驱动脉冲信号(图40(I))是通过反转相位差信号(图40(H))的极性而获得的三值信号，获得值“1”、“0”以及“-1”。

此外，根据驱动信号生成单元813，除了产生驱动脉冲信号，还产生使能信号。使能信号是用于控制要提供给线圈43c的激励电流的通/断的信号，当使能信号为“0”时，流到线圈43c的激励电流断开，而当使能信号为“1”时，流到线圈43c的激励电流导通。使能信号对应于驱动脉冲信号的二进制信号(“1”和“-1”被转换为“1”，“0”被转换为“0”)。驱动脉冲信号和使能信号输出到活塞驱动系统电路814。

此外，当CPU 822要求的曲柄轴48的转速(要求值)与曲柄轴48的实际转速(实际值)不相符时，分频器811的输出信号(OSC/M)与分频器815的输出信号(VCO/N1)的相位和频率不同。由此，通过向线圈43c提供与二者的相位差对应的驱动脉冲信号，并根据相位同步电路(816、817、818、821)的反馈控制，可以实现OSC/M＝VCO/N1。即，通过向线圈43c提供(电源控制)与对应于要求值的动能与对应于实际值的动能之间的差对应的电能，可获得希望的转速。因此，驱动信号生成单元813用作供电装置，对整个反馈控制系统(整个系统包括振荡器810、分频器811、相位比较器812、驱动信号生成单元813、分频器815、相位比较器816、低通滤波器817、压控振荡器818、极切换单元819、位置传感器820、分频器821、以及CPU 822)，其用作电源控制装置。

这里，当要求值与实际值相等时，由于分频器811的输出信号(OSC/M)和分频器815的输出信号(VCO/N1)的相位和频率变得相等，所以从相位比较器812输出的相位差信号为0，并且，即使不向线圈43c供电，也可以由在飞轮中积累的惯性能量将曲柄轴48的旋转运动保持在一定程度。然而，当曲柄轴48的转速由于曲柄轴48的旋转负荷或者曲柄颈46等的机械摩擦而降低、OSC/M＝VCO/N1不再成立时，根据这二者的相位差产生驱动脉冲信号，并对用于维持活塞驱动系统的旋转运动的电能进行补充。例如，当本发明的动力输出装置用作电动车的电源时，根据驾驶员的加速来确定曲柄轴48的要求转速，并且，通过向线圈43c提供对应于与实际转速之差的电能，可以获得希望的转速。

图41是活塞驱动系统电路814的结构图。如图41所示，该驱动系统电路具有电源提供单元Vcc、晶体管Tr1到Tr5、倒相器825以及线圈843c(43c)，并且，该驱动系统电路除了从输入端子823输入驱动脉冲信号以外，还从输入端子824输入使能信号，并在规定的定时向线圈843c提供激励电流。当驱动脉冲信号为“1”时，使能信号也为“1”，因此，晶体管Tr2、Tr3以及Tr5变为导通，激励电流从晶体管Tr3的射极端子经由线圈843c流到晶体管Tr2的集电极端子。并且，当驱动脉冲信号为“-1”时，使能信号也为“1”，因此，晶体管Tr1、Tr4以及Tr5变为导通，并且激励电流将从晶体管Tr1的射极端子经由线圈843c流到晶体管Tr4的集电极端子。而当驱动脉冲信号为“0”时，晶体管Tr5变为截止，并且激励电流不会流到线圈43c。

此外，当使能信号为“0”时，由于活塞43的往复运动，在线圈843c(43c)产生反电动势，并向电源提供单元Vcc(能量回收机构)供电。这样，由于把动能转换为电能，所以可以回收能量。由于从电源提供单元Vcc向诸如CPU 822以及线圈43c的电子电路提供电力，所以根据执行能量回收控制，可以有效地使用电能。

如上所述，根据本实施例的动力输出装置，由于把通过由线圈43c对磁路进行极性切换而获得的活塞43的一次动能用作单振荡能量，并通过曲柄机构将其转换为曲柄轴48的旋转能量，因而可以实现高旋转扭矩输出。此外，由于飞轮49连接到曲柄轴48的一端以积累惯性能量，所以活塞43可以平滑地进行往复运动。此外，由于由PLL电路根据曲柄轴48的转速对压控振荡器18的振荡频率进行反馈控制，并且由此产生基于该振荡频率的驱动脉冲信号，所以能够进行稳定的系统控制。此外，通过使得分频器811、815、821的分频值可变，可以由PLL电路的反馈控制来调节曲柄轴48的转速。此外，通过由CPU对分频器811、815、821的分频值进行参数控制，从而能够实现对活塞驱动系统的旋转控制。此外，通过与各旋转对应地调节驱动脉冲信号的相位滞后Δθ，可以平顺地驱动活塞43。

图42到44示出了根据本关于实施例的动力输出装置的其它结构示例。图42是示出由设置的两个曲柄机构使得两个曲柄轴48同时旋转并受到驱动的类型的图。活塞43固定到固定部分(未示出)，永磁体42穿过其中空部分插入，中空圆筒体43a的内部被构造为可以沿其纵向方向往复运动。在永磁体42的两端都设置有由连接杆45、曲柄颈46以及曲柄臂47形成的曲柄机构，并且单个驱动源实现了双轴输出机构的结构。这里，尽管该结构在活塞43处于固定状态的情况下使永磁体42可以往复运动，但是这并不限于此，例如，在永磁体42固定的情况下，可以使活塞43往复运动，设置于活塞43的两端的曲柄机构成为双轴输出结构。

图43是示出活塞43的两个驱动机构以彼此面对的方式设置于曲柄轴48上的类型的图，并且其被构造为使彼此面对的活塞的相位偏移180度。这里，虽然图中示出了多个部件水平地彼此面对的布置，但是其也可以布置为V形排(bank)。由于来自两个驱动源的旋转扭矩加至曲柄轴48，所以可以实现高旋转扭矩输出。不限于两个活塞43，在各排中可以布置有多个这种活塞。图44是示出活塞43以级联方式设置在曲柄轴48上的类型的图。为了实现曲柄轴48的平顺旋转运动，对各活塞43的相位差进行调整。由于来自多个驱动源的旋转扭矩加在曲柄轴48上，因此可以实现高旋转扭矩输出。

本发明的动力输出装置可以用作诸如电车、电操作建设机械、电操作农业机械、电子机器人、电子玩具以及电子飞机的驱动源。此外，本发明还可以用作对摄像机和投影仪进行光电控制的驱动源。

尽管针对单相线圈对上述实施例进行了描述，但是也可以使用具有两相或更多相的线圈。

Claims

1.一种驱动单元，其包括：

第一磁性材料和第二磁性材料，其中，一个磁性材料设置至固定侧，另一磁性材料设置在驱动侧；和

驱动装置，用于通过因向所述第一磁性材料或第二磁性材料提供频率信号而在所述第一磁性材料与所述第二磁性材料之间产生磁作用，从而相对于位于固定侧的磁性材料对位于驱动侧的磁性材料进行驱动；

其中，一个磁性材料被设置为使得其产生的磁力线上的方向与另一磁性材料产生的磁力线上的方向相交或平行；

其中，所述驱动单元使用产生所述频率信号的频率信号发生电路，以使得能够对所述频率信号进行任意频率的设置；

其中，所述驱动装置对所述频率信号进行控制，以使得所述频率信号被提供给的磁性材料产生的磁力线的正极和负极交替切换，并且所述驱动装置能够通过所述频率信号发生电路在音频频率与低于所述音频频率的低频之间对所述频率信号的频率任意地进行切换；

其中，所述固定侧是基板侧，所述驱动侧是盖侧或所述基板侧；

其中，通过向所述磁性材料提供所述音频的频率信号而导致的所述磁性材料的振荡来产生可听声音，并且通过向所述磁性材料提供低于所述音频的频率的频率信号而导致的所述磁性材料和所述盖的振荡或者所述磁性材料和所述基板的振荡来产生机械振荡。

2.根据权利要求1所述的驱动单元，其中，所述频率信号发生电路被设置到所述第一磁性材料的固定侧。