JP2008272759A - 電磁型アクチュエータ並びにその取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】
電磁型アクチュエータの取付構造による周波数特性に対し、８００〜３ＫＨｚレベルの周波数特性を安定よく得ること。
【解決手段】
電流印加用コイル(10)と、磁気ギャップ(G) を磁気ヨーク（21) との間に隔て磁気回路を形成するマグネット(20)と、高周波電流の印加で振動するダイヤフラム(11)と、低周波電流の印加で振動する振動板(22)とを備え、コイル(10)を磁気ギャップ(G) の内に配置させて各部を筐体(3) の内部に収容する電磁型アクチュエータを改良するもので、その一つの発明としてラジアル配向型のマグネット，ダブルサスペンス構造の振動板，磁気シールド部材でなる底板を筐体に備えて磁束の外部漏れを抑え、また、電磁型アクチュエータの取付構造からも周波数特性を更に向上させる発明とし、電磁型アクチュエータの筐体と携帯用電子機器の収容ケースとの間に加えて、弾性パッキン(5,7) を電磁型アクチュエータの筐体と取付基板との間にも挾み込む。
【選択図】図６

Description

本発明は、信号着信時の呼び出しをブザー音，音声，振動によって知らせる呼び出し報知手段とし、ページャーや電話機等の携帯用電子機器に内装される電磁型アクチュエータ並びにその取付構造に関するものである。

ページャーや電話機等の携帯用電子機器においては、会議中等のアラーム音を送出することがはばかられる場所で着信を知らせるのに適するよう、ブザーの他に、バイブレータを有する呼び出し報知装置を内装するものがある。これは予めアラーム音の出力モードを振動モードに切り替えておけば、呼び出しを受けた時にアラーム音を出力する代わりに、バイブレータの駆動に伴う振動によって呼び出しを感知させることができる。

従来、このようなバイブレータとしては偏心分銅等を回転軸に備えた小型モータが用いられ、それはモータを電池駆動させて回転軸を回転させることにより振動を発生するよう構成されている。

ページャーや電話機等の携帯用電子機器の小型化，軽量化が要望される中で、モータの更なる小型化が進められてきたが、このバイブレータと共にブザーを有する呼び出し報知装置では装置全体を小型化するのに限界がある。また、電池駆動により振動量が一定であるため、振動の伝わる強さの感じが個人差によって相違するという欠点もある。

これを解決するため、本発明者らは米国特許５，５２８，６９７号の小型モータを使用しないスピーカ型の電磁型アクチュエータを開発した。

その電磁型アクチュエータは、振動呼び出し，ブザー呼び出しまたは音声呼び出し振動モードの選択機能とスピーカ機能とを一台で兼用できる画期的なもので、所定の周波数電流をコイルに印加させてマグネットの磁界とコイルに印加する電流との作用により、低周波では振動板から振動を発生し、高周波ではダイヤフラムから共鳴音を発生できるよう構成されている。また、振動量と周波数をコントロールできるため、振動量を個人の好きなレベルに調整設定することができる。

ＵＳ５５２８６９７

ところで、携帯用電子機器の汎用化に伴って、電磁型アクチュエータにおいては磁束の外部漏れを抑えしかも小型でも良好な周波数特性を有することが求められている。また、電磁型アクチュエータを内装する携帯用電子機器という使用環境の中で、使用者が落としても壊れないような高い耐衝撃性のものが求められている。更には、低コスト化を図るため、部品点数の削減や組立の容易性が求められている。

本発明は、電流が印加されるコイルと、磁気ギャップを磁気ヨークとの間に隔て磁気回路を磁極間に形成するマグネットと、高周波電流の印加に伴う磁気作用で振動するダイヤフラムと、低周波電流の印加に伴う磁気作用で振動する振動板とを備え、コイルを磁気ギャップの内に配置させて各部を筐体の内部に収容するという小型化できて簡易な構成を有する電磁型アクチュエータの取付構造を改良するものである。
本発明の一つの目的は、電磁型アクチュエータの取付構造からも周波数特性，耐衝撃性を更に向上させることを目的とし、この発明は電磁型アクチュエータの筐体と携帯用電子機器の収容ケースとの間に加え、弾性パッキンを電磁型アクチュエータの筐体と取付基板との間にも備えて構成するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、電流が印加されるコイルと、磁気ギャップを磁気ヨークとの間に隔て磁気回路を磁極間に形成するマグネットと、高周波電流の印加に伴う磁気作用で振動するダイヤフラムと、低周波電流の印加に伴う磁気作用で振動する振動板とを備え、コイルを磁気ギャップの間に配置させて各部を筐体の内部に収容する電磁型アクチュエータ電磁型アクチュエータを携帯用電子機器の内部に装備する電磁型アクチュエータの取付構造において、
弾性パッキンを機器用ケースの内側面と電磁型アクチュエータの筐体との間に挟み込むのに加え、電磁型アクチュエータの筐体と電磁型アクチュエータの取付基板との間にも挾込み介装させて、電磁型アクチュエータを携帯用電子機器の内部に装備したことを特徴とする電磁型アクチュエータの取付構造である。

更に、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電磁型アクチュエータの取付構造において、弾性パッキンを筐体の底部に一体に嵌込み装着させて、電磁型アクチュエータの筐体と取付基板との間に挾込み介装したことを特徴とする電磁型アクチュエータの取付構造である。

本発明記載の電磁型アクチュエータの取付構造に依れば、弾性パッキンを備えない電磁型アクチュエータの取付構造による周波数特性に対し、８００〜３ＫＨｚレベルの周波数特性を安定よく得られたところから、小型で簡略な構造でも周波数特性をより向上することができる。

図面を参照して本発明を詳細に説明すると、本発明に係る電磁型アクチュエータは図１で示すように高周波電流の印加により共鳴音を発生する第１の振動体１と、低周波電流の印加により振動を発生する第２の振動体２と、これら第１並びに第２の振動体を１，２を収容する筐体３とを少なくとも必要な組立部品として備えることにより構成されている。

第１の振動体１は、図２で示すように高周波または低周波電流が択一的に印加される輪環状に巻回形成されたボイスコイル１０（以下、単に「コイル」という。）と、このコイル１０を担持する薄板状のダイヤフラム１１とから構成されている。

ダイヤフラム１１は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の樹脂材料から薄板状の円板形に成形されている。そのダイヤフラム１１には、凸部１１ａが所定の突出高さでコイル１０を固定可能な円環状の端面を有するよう板面より突出させて同心円上に設けられている。これに加えて、ダイヤフラム１１の板面には振動部１１ｂと筐体３に対する組付け固定に要する外周縁部１１ｃとを区画するよう円環状を呈するリブ１１ｄが外周寄り板面で同心円上に設けられている。コイル１０は、ダイヤフラム１１の板面に設けられた凸部１１ａに取付け固定することによりダイヤフラム１１で担持されている。

この第１の振動体１の構成により、まずはコイル１０を担持する別のサポート部材が必要とされないため、部品点数を削減できると共に、コイル１０を容易に装備することができる。また、ダイヤフラム１１はコイル１０が振動部１１ａの板面より突出する凸部１１ａに取付け固定されているため、その振動部１１ｂがコイルの装備による影響を受けないで周波数特性を良好に保つことができる。

第２の振動体２は、図３で示すように磁気回路を形成するマグネット２０と、このマグネット２０を保持する磁気ヨーク２１と、その磁気ヨーク２１を担持する薄板状の振動板２２とから構成されている。

マグネット２０としては、ラジアル配向型のものが備え付けられている。このラジアル配向型のマグネット２０はＮ極，Ｓ極を内周側，外周側に分けて着磁し、磁気回路が磁極間に放射状に生ずるようリング状に形成されている。そのマグネット２０は、磁気ヨーク２１の内側に嵌め込んでＮ極，Ｓ極を第１並びに第２の振動体１，２と平行に位置させるよう磁気ヨーク２１と一体に組み立てられている。また、このマグネット２０は磁気ヨーク２１に対する嵌込みを容易に行えるよう４等分程度の複数個に分割形成されている。

磁気ヨーク２１は外周壁部２１ａを有する受け皿状のものでなり、内側中央にはポールピース部２１ｂが立ち上げ形成されている。このポールピース部２１ｂは、磁気ギャップＧ（第１図参照）をマグネット２０の内周との間に隔てるようマグネット２０の内周よりも径の小さい立上がり部として設けられている。

振動板２２はスプリング性のある金属薄板を打抜き成形したもので、磁気ヨーク２１を取付固定する中央板部２２ａと、筐体３に対する組付け固定に要する外周縁部２２ｂと、その両者間を連結する複数本の湾曲アーム部２２ｃとからスプリング性に富む構造に形成されている。

この第２の振動体２においてはラジアル配向型のマグネット２０を備えるため、そのマグネット２０の磁力とコイル１０が発生する磁力との吸引，反発作用で振動するダイヤフラム１１並びに振動板２２の振動方向に対する磁束の外部漏れを抑えることができる。また、第１の振動体１の構成と同様に、磁気ヨーク２１を担持する別のサポート部材が必要とされないため、部品点数を削減できると共に、マグネット２０並びに磁気ヨーク２１を容易に組み付けることができる。

なお、磁気ヨーク２１の内部にはコイル１０が磁気ギャップＧの奥まで入り込める空間を確保するべく、スペーサ２４がマグネット２０との間に介在させて組み付けられている。

その第２の振動体２においては、上述した振動板２２の他に、振動板２２と同様な中央板部２３ａと、筐体３に対する組付け固定に要する外周縁部２３ｂと、この両者間を連結する複数本の湾曲アーム部２３ｃとから形成された別の振動板２３が備え付けられている。その振動板２３の中央穴２３ｄは、コイル１０を磁気ギャップＧの内部に配置できるようコイル１１の外径よりも大きく開口されている。

この第２の振動体２は２つの振動板２３を備えることによりダブルサスペンス構造体となり、磁気シールド性が更に向上し、磁束の外部漏洩をより効果的に抑えることができる。また、耐振性が向上するため、初期振動特性を良好に保つことができる。

各振動板２２，２３は、加工後の時効硬化処理の不要な銅とチタンとの合金またはステンレス材のいずれかから形成するとよい。これらの材質の振動板ではスプリング部材としての硬度／ヤング率が高まるため、共振周波数を上げられて大きな振動量を発生することができる。なお、これらの振動板２２，２３には筐体３の内部に位置決め固定するため、複数個の切欠２２ｄ，２３ｅが外周縁部２２ｂ，２３ｂの定間隔に設けられている。

筐体３は、図４で示すように第１並びに第２の振動体１，２を内部に収容する筐体本体３０と、その筐体本体３０の上部側を覆う蓋板３１と、筐体本体３０の底部側を覆う薄板状の底板３２から円盤状のハウジング体として形成されている。

筐体本体３０は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）等の樹脂材料から円形の枠状に形成されている。その内周面にはダイヤフラム１１の外周縁部１１ｃと共に、蓋板３１を受ける段部３０ａが設けられている。また、段部３０の下側には上述した振動板２２，２３の切欠２２ｄ，２３ｅが嵌り合う突起３０ｂ（図４中、一つのみ図示）が設けられている。この他に、筐体本体３０には空気抜き穴３０ｃが側壁に設けられ、コイル１０との電気的接続されるフレキシ基板の導出用として切欠３０ｄが上部縁に設けられている。蓋板３１は円板状のものでなり、その板面には放音孔３１ａ，３１ｂ…が複数個点在させて設けられている。この蓋板３１は、磁気シールド板として機能するよう磁性の金属材料で形成するとよい。

底板３２は筐体３０の一部を兼ねて、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）またはポリイミド（ＰＩ）のいずれかの樹脂材料から薄板状の振動板として機能するよう形成されている。その厚みは５０ｍμ以上，１００ｍμ以下に形成するとよい。

この底板３２を備えると、電磁型アクチュエータとして三つの振動体を装備することになり、第１並びに第２の振動体１，２を含めて周波数特性がより向上する。また、板面には少なくとも一つのリブ３２ａ，３２ｂを同心円上に設けるとよく、そのリブ３２ａ，３２ｂで底板３２による周波数特性を効率よく向上させることができる。

その筐体３０には、ゴム系のエラストマー等で形成された弾性部材３３が備えられている。この弾性部材３３は筐体本体３０の内側に嵌り合う円筒状の外周壁部３３ａと、外周壁部３３ａより内方に突出する凸部３３ｂとから形成されている。その弾性部材３３の凸部３３ｂは円周方向に連続した凸条として形成し、または３或いは４等分程度の複数個に分割形成することができる。この弾性部材３３の上部縁にも、筐体本体３０の突起３０ｂと嵌り合う切欠３３ｃが設けられている。

その弾性部材３３の他に、筐体３には第２の振動体２の振動板２２と筐体３の底板３２との間に振動空間を確保するスペーサリング３４が備えられている。

この筐体３の各部中で、弾性部材３３は図１で示すように振動板２２の外周縁部２２ｂを下端面で受けてスペーサリング３４とで挟み込むことにより第２の振動体２を支持すると共に、振動板２３の外周縁部２３ｂを上端面で押えて筐体本体３０の段部３０ｂとの間で挟み込むものとして備え付けられる。

その弾性部材３３を筐体３の内部に備えることにより、使用者が電磁型アクチュエータを内装する携帯用電子機器を落としても、衝撃力が第２の振動体２に直接伝わるのを弾性部材３３で緩衝することができる。また、凸部３３ｂが磁気ヨーク１１の外周近傍に隣接位置するため、第２の振動体２が衝撃に伴って横振れしようとしても、凸部３３ｂがストッパーとして磁気ヨーク１１の外周面に当たることから、振動板２２，２３が捩れ曲がるのを防げる。このため、電磁型アクチュエータが壊れないよう高い耐衝撃性を付与することができる。

上述した各部からアクチュエータ全体を組み立てるには、図５で示すように筐体本体３０をベースに、コイル１０が予め取り付けられたダイヤフラム１１，蓋板３１の順で段部３０ａで受けるよう筐体本体３０の上部側から上開口縁の内側に嵌め込めばよい。また、コイル１０の端末はダイヤフラム１１の振動を許容する十分な長さを保って、ダイヤフラム１１の外周縁より外方に突出装着するフレキシ基板４と電気的に予め接続固定するようにできる。

一方、筐体本体３０の下部側からは切欠２３ｅを筐体本体３０の突起３０ｂと位置合わせさせて第２の振動体２の上振動板２３を嵌め込み、また、それと同様に切欠３０ｄを筐体本体３０の突起３０ｂと位置合わせさせて弾性部材３３を筐体本体３０の内側に嵌め込んで、第２の振動体２の上振動板２を外周縁部２３ｂで押込み支持するよう組み付ける。次いで、スペーサ２４，マグネット２０を保持した磁気ヨーク２１を下振動板２２の板面に予め取り付けて下振動板２２を筐体本体３０の内側に嵌め込み、この下振動板２２を外周縁部２２ｂで弾性部材３３の下端面との間で押えるスペーサリング３４を嵌め込み、更に、底板３２を筐体本体３０を下開口縁の内側に嵌め込めばよい。

このアクチュエータの組立状態では、図１で示すように第１の振動体１と第２の振動体２とが相対すると共に、コイル１０が上振動板２３の中央穴２３ｄよりマグネット２０の内周と磁気ヨーク２１のポールピース部２１ｂとの間に隔てた磁気ギャップＧの内部で上下に吸引，反発可能に位置するよう構成されている。

この電磁型アクチュエータでは所定の周波数をコイル１０に印加すると、マグネット２０の磁界とコイル１０の印加電流との磁気作用から、低周波では振動板２２，２３から振動を発生し、高周波ではダイヤフラムを振動させて共鳴音を発生できる。また、振動量と周波数とをコントロールすることができるため、振動量を個人の好きなレベルに調整することもできる。

この電磁型アクチュエータを携帯用の電子機器に装備する場合、通常は機器用ケースの内側面で放音孔を取り囲むよう位置合わせさせてリング状の弾性パッキンを電磁型アクチュエータの筐体との間に挟み込んで電磁型アクチュエータを機器用ケースの内部に取付固定することが行われている。

本発明に係る電磁型アクチュエータの取付構造においては、図６で示すように放音孔Ｅを取り囲むよう位置合わせさせてリング状の弾性パッキン５を機器用ケースＣの内側面と電磁型アクチュエータＡの筐体３との間に挟み込むと共に、電磁型アクチュエータＡを機器用ケースＣの内部に収容固定する取付基板６の板面と電磁型アクチュエータＡの筐体３との間にも弾性パッキン７を介装させることにより、電磁型アクチュエータＡが機器用ケースＣの内部に収容固定するよう構成されている。

その弾性パッキン５，７としては、発泡ウレタン等の樹脂材料から形成したものを用いることができる。このうち、取付基板５の板面との間に介装させる弾性パッキン７は図７で示すような円枠状の外周壁部７ａと、その外周壁部７ａの内方に延在する弾性基部７ｂとからなるものを備え付けることができる。

その弾性パッキン７は、図６で示すように外周壁部７ａを筐体本体３０の底部外側に嵌め合わせて電磁型アクチュエータＡに一体に備え付け、弾性基部７ｂを取付基板６の板面にあてがって取付基板６に設けられた複数の掛止め爪６ａ，６ｂで挟込み支持することにより、弾性基部７ｂを取付基板６の板面と電磁型アクチュエータＡの筐体３との間に介装させて電磁型アクチュエータＡを機器用ケースＣの内部に収容固定するようにできる。

なお、この電磁型アクチュエータＡの底部側においては図６で示すように抜き穴６ｃを取付基板６の板面に設け、また、図７で示すように外周壁部７ａに亘る切欠部７ｃを弾性基部７ｂに設けることにより空気流通を図ることができる。

この電磁型アクチュエータの取付構造では、図８で示すように弾性パッキンを備えない電磁型アクチュエータの取付構造による周波数特性に対し、図９で示すように８００〜３ＫＨｚレベルの周波数特性を安定よく得られたところから、小型で簡略な構造でも周波数特性をより向上できるよう構成することができる。

以上、本明細書中で使用した用語及び表現は単に説明のためにのみ用いたのに過ぎないものであり、本発明の内容を何ら限定するものではない。仮に、限定的な用語及び表現を用いたからといって、そのことにより、上述した本発明の形態と均等なものやその一部を排除する意図はない。このため、権利が請求されている本発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であることは明らかである。

本発明は、信号着信時の呼び出しをブザー音，音声，振動によって知らせる呼び出し報知手段とし、ページャーや電話機等の携帯用電子機器に内装される電磁型アクチュエータの取付構造に利用することが可能である。

図１は、本発明に係る電磁型アクチュエータの組立構造を示す側断面図である。 図２は、本発明に係る電磁型アクチュエータの構成部品である第１の振動体を展開させて示す斜視図である。 図３は、本発明に係る電磁型アクチュエータの構成部品である第２の振動体を展開させて示す斜視図である。 図４は、本発明に係る電磁型アクチュエータの構成部品である筐体を展開させて示す斜視図である。 図５は、本発明に係る電磁型アクチュエータの組立手順を示す説明図である。 図６は、本発明に係る電磁型アクチュエータの取付構造を機器用ケース並びに取付基板の部分断面で示す説明図である。 図７は、図６の電磁型アクチュエータの取付構造で用いられる弾性パッキンを示す斜視図である。 図８は、図７の弾性パッキンを備えない電磁型アクチュエータの取付構造による周波数特性を示すグラフである。 図９は、図７の電磁型アクチュエータの取付構造から得られる周波数特性を示すグラフである。

Claims (2)

1. 電流が印加されるコイルと、磁気ギャップを磁気ヨークとの間に隔て磁気回路を磁極間に形成するマグネットと、高周波電流の印加に伴う磁気作用で振動するダイヤフラムと、低周波電流の印加に伴う磁気作用で振動する振動板とを備え、コイルを磁気ギャップの間に配置させて各部を筐体の内部に収容する電磁型アクチュエータ電磁型アクチュエータを携帯用電子機器の内部に装備する電磁型アクチュエータの取付構造において、
   弾性パッキンを機器用ケースの内側面と電磁型アクチュエータの筐体との間に挟み込むのに加え、電磁型アクチュエータの筐体と電磁型アクチュエータの取付基板との間にも挾込み介装させて、電磁型アクチュエータを携帯用電子機器の内部に装備したことを特徴とする電磁型アクチュエータの取付構造。
2. 請求項１に記載の電磁型アクチュエータの取付構造において、弾性パッキンを筐体の底部に一体に嵌込み装着させて、電磁型アクチュエータの筐体と取付基板との間に挾込み介装したことを特徴とする電磁型アクチュエータの取付構造。

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