JP2002186080A

JP2002186080A - 多機能型音響装置

Info

Publication number: JP2002186080A
Application number: JP2000384600A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 小林　　孝; Akira Nikaido; 旦二階堂
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2000-12-19
Filing date: 2000-12-19
Publication date: 2002-06-28
Also published as: EP1217872A3; CN1360454A; EP1217872A2; TW521534B; CN1157088C; KR20020050113A; US20020076078A1; US6621911B2; KR100452828B1

Abstract

(57)【要約】【課題】低周波信号と高周波信号を同時に励振させて
も、音声・音楽等の品質が劣化しない多機能型音響装置
の実現を図る。【解決手段】偏心錘２０４を搭載した回転子永久磁石
２０１は、磁性材料からなる円筒状の回転子ヨーク２０
２の外周部に多極着磁された円筒状の回転子永久磁石２
０１を装着して形成され、回転子ヨーク内周部２０２ａ
とスピーカヨーク外周部１０８ａとの間には、円筒状の
内リテーナ１０９ａ、円筒状の外リテーナ１０９ｂ、円
板状の底リテーナ１０９ｃが配設されている。内リテー
ナ１０９ａは、スピーカヨーク１０８の外周部に固定さ
れ、外周部には上下一対の半円状の溝が円周方向に形成
され、外リテーナ１０９ｂは、回転子ヨーク内周部２０
２ａに固定され、外リテーナ１０９ｂの内周部には上下
一対の半円状の溝が内リテーナ１０９ａの溝と対向して
形成され、望ましくは非磁性の複数個のセラミックボー
ル１１３ａ、１１３ｂが挟持される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器に用いら
れている多機能型音響装置を形成するスピーカと振動モ
ータの構成に関するもので、特にスピーカと振動モータ
を同時駆動が可能で優れた音響特性が期待できる全体構
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からＰＨＳや携帯電話等の携帯機器
には、コンサート会場や病院等の受信時の静粛な環境を
乱さないように、受信音による発音によらず、振動モー
タの振動によって受信を携帯機器の利用者に感知させる
振動モータが搭載されている場合が多い。一方では、受
信音の受音が必要なだけではなく、更に音響特性の優れ
たスピーカが要求されている。このため、従来は振動モ
ータとスピーカが２個携帯機器に装着される場合が多
く、スペース効率が悪くなって、携帯機器の小型化と軽
量化及びコストダウンが困難であった。これを改善する
ために、最近では、スピーカの振動板の振動の他に、ス
ピーカの振動板上のボイスコイルと磁気的に係合する永
久磁石体をフレームにばねで固定して、１００〜１５０
Ｈｚの低周波で独立に駆動し、振動方向はスピーカ振動
板と同一方向にバイブレーシヨンを可能とするいわゆる
マルチファンクションデバイスが発表されている。以下
ではいわゆるマルチファンクションデバイスの代表的な
従来例を列挙して詳細に説明する。

【０００３】図６は、特開平５−８５１９２号に記載さ
れた電磁誘導型変換器の説明図に相当する従来例の断面
図である（文献Ａ）。図７は、多機能型装置の従来例の
半断面図である。図８は、本願出願人による既出願文献
・特願２０００−１２１８５２号に記載された説明図に
相当する断面図である（文献Ｂ）。図６において、電磁
誘導型変換器は、いわゆる内磁型（永久磁石がボイスコ
イルの内側に配設された構造）であり、中心部５０７を
有するダイアフラム５０６の中心にボイスコイル５０８
を固着し、スプリング体５１１の中心部にマグネット５
１０を固着し、ボイスコイル５０８に対してマグネット
５１０を内挿するような位置にダイアフラム５０６及び
スプリング体５１１を上下対向させ、マグネット５１０
の１極の端面がボイスコイル５０８中央部に位置するよ
うに配置してケース５１２内に収納して構成されてい
る。ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周波信
号を印加することによって、スプリング体５１１をマグ
ネット５１０の極方向に振動させるものである。

【０００４】文献Ａでは、ダイアフラム５０６とスプリ
ング体５１１は、ボイスコイル５０８とマグネット５１
０との磁気結合を通して相対運動すように構成されてい
るので、ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周
波信号を印加すると、ダイアフラム５０６とスプリング
体５１１には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽
等の再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題が
あった。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時
に駆動することは、ボイスコイル５０８とマグネット５
１０との磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、
一層音声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上
不可能であった。

【０００５】図７において、従来例の多機能型音響装置
は、いわゆる外磁型（永久磁石がボイスコイルの外側に
配設された構造）である。コルゲーションの有る外周辺
部６０３ａを有し，中心部がドーム状に成形された合成
樹脂からなるスピーカ振動板６０３の中心部に同心円筒
状のボイスコイル６０４が固定されている。スピーカ振
動板６０３の外周辺部６０３ａは、フレーム６０９に接
着剤等で固定されている。上面が半球面状で円柱状のト
ップヨーク６０１の外周部６０１ａと外周部ヨーク６０
６の内周部６０６ａはボイスコイル６０４と磁気的に係
合する空隙６１１を構成する。中空円盤状で厚み方向に
単磁極に着磁された永久磁石６０２は、トップヨーク６
０１、下ヨーク６０５、外周部ヨーク６０６とで磁気回
路を形成すると同時に平行ばね６０７、６０８で下ヨー
ク６０５、外周部ヨーク６０６の外周部がフレーム６０
９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の振動方向に
振動できる永久磁石体６１０を構成している。

【０００６】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚ前後に設定されている
場合が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯
域で行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁
気結合を通して相対運動するように構成されているの
で、ボイスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信
号を印加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽等の
再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題があっ
た。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時に駆
動することは、ボイスコイル６０４と永久磁石６１０と
の磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、一層音
声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上不可能
であった。

【０００７】図８に示す文献Ｂは、いわゆる外磁型（永
久磁石がボイスコイルの外側に配設された構造）であ
る。図７と符号を共通に用いて説明すれば、コルゲーシ
ョンの有る外周辺部６０３ａを有し，中心部がドーム状
に成形された合成樹脂からなるスピーカ振動板６０３の
中心部に同心円筒状のボイスコイル６０４が固定されて
いる。スピーカ振動板６０３の外周辺部６０３ａは、フ
レーム６０９に接着剤等で固定されている。上面が半球
面状で円柱状のトップヨーク６０１の外周部６０１ａと
外周部ヨーク６０６の内周部６０６ａはボイスコイル６
０４と磁気的に係合する第１の空隙７０１を構成する。
中空円盤状の永久磁石７０２は、トップヨーク６０１、
下ヨーク７０３の外周部７０３ａ、外周部ヨーク６０６
の内周部６０６ａとで第２の空隙７０５を有する磁気回
路を形成すると同時に、平行ばね７０７、７０８で下ヨ
ーク７０３、外周部ヨーク６０６の外周部６０６ｂがフ
レーム６０９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の
振動方向に振動できる永久磁石体６１０を構成してい
る。第２の空隙７０５には、フレーム６０９に固定さ
れ、入力端子７０４ａ、７０４ｂを有する同心円筒状の
駆動コイル７０６が配設されている。第１の空隙７０１
にあるボイスコイル６０４と永久磁石体６１０は、相対
的な運動ができるようになっているが、第２の空隙７０
５にある駆動コイル７０６と永久磁石体６１０の関係
は、相対運動ではなく永久磁石体６１０のみがスピーカ
振動板６０３と同一の軸方向に運動できる。

【０００８】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚに設定されている場合
が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯域で
行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０
は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁気結
合を通して相対運動するように構成されているので、ボ
イスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信号を印
加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０に
は連成振動が生じる。入力端子６１２ａ、６１２ｂに音
声・音楽等の高周波信号が印加されるときは、スピーカ
振動板６０３のみが励振され、音声・音楽等の再生には
スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０との間には連
成振動は生じていないので歪みは発生しない。また、入
力端子７０４ａ、７０４ｂに１００〜１５０Ｈｚの低周
波信号を印加するときは、永久磁石体６１０のみが励振
され、スピーカ振動板６０３は何等作動しない。この点
では、文献Ｂは文献Ａ、従来例の図７より優れている
が、入力端子６１２ａ、６１２ｂに高周波信号を、入力
端子７０４ａ、７０４ｂに低周波信号を同時に印加する
場合は、永久磁石体６１０は低周波で振動しているため
第１の空隙７０１にあるボイスコイル６０４は相対運動
することになり、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じ音声・音楽等の再生には歪みが
発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明から明らか
なように、いずれの従来例でも低周波信号と高周波信号
を同時に励振させる場合、連成が生じて音声・音楽等の
品質が劣化するのを防止することが事実上不可能であっ
た。これは、低周波振動と高周波振動がいずれもスピー
カ振動板と同一方向に振動するように構成されているか
らである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、叙上の
欠点を除去して簡単な構成で多機能型音響装置を実現す
ることにあり、特に低周波振動を回転子で構成した永久
磁石体の回転運動で実現することに特徴がある。課題を
解決するためになされた本発明の多機能型音響装置の請
求項１は、スピーカ振動板に固着された同心円筒状のボ
イスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する磁気
回路からなる音響装置において、前記ボイスコイルと磁
気的に係合するように設けられたヨークと永久磁石によ
る磁気回路の外周部に多極永久磁石回転子を、ほぼ同一
平面状に固定子に対向して配設して、該回転子上に回転
によって生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生
するように錘を搭載したことを特徴とするものである。

【００１１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項２は、スピーカ振動板に
固着された同心円筒状のボイスコイルと前記ボイスコイ
ルと磁気的に係合する磁気回路からなる音響装置におい
て、フレームの中心部に前記ボイスコイルと磁気的に係
合する厚み方向に単磁極に着磁された円柱状のスピーカ
磁石と該スピーカ磁石上に外周部が前記ボイスコイルと
係合する空隙の内周部を構成する磁性材料からなる円柱
状のトップヨークをを配設して、磁性材料からなるカッ
プ状のスピーカヨークの中央部に固着し、前記カップ状
ヨークの外周部に軸受けを介して多極永久磁石回転子を
前記フレームの外周部に設けた前記固定子に対向して配
設し、該回転子上に回転によって生じる遠心力によって
振動加震力が大きく発生するように錘を偏心させて片錘
となるように配設したことを特徴とするものである。

【００１２】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項３の回転子は、円筒状の
回転子ヨークの外周に多極着磁された円筒状永久磁石を
装着して形成し、前記スピーカヨークとジャーナル軸受
けを介して前記固定子に対して回転自在として構成した
ことを特徴とするものである。

【００１３】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項４の回転子は、前記回転
子永久磁石の上下面のいずれかに、比重の大きい部材
を、回転によって生じる遠心力によって振動加震力が大
きく発生するように片錘となるように前記回転子軸に対
して偏心させて配設したことを特徴とするものである。

【００１４】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項５の回転子の軸受けは、
前記スピーカヨーク外周部と前記回転子ヨークの内周部
との間に樹脂等で形成された複数個のリテーナで望まし
くは複数個の非磁性のセラミックボールを挟持して構成
したことを特徴とする

【００１５】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項６の回転子の極対数は、
少なくとも１以上とすることを特徴とするものである。

【００１６】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項７の固定子は、円板状の
磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の
固定子磁極を形成した固定子上ヨークと、円板状の磁性
材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の固定
子磁極を形成した固定子下ヨークとで、複数巻回された
中空円盤状のマグネットワイヤからなる固定子巻線を、
前記固定子上ヨークが形成した磁極と固定子下ヨークが
形成した磁極とが相隣れるように配列して挟持して多極
固定子としたことを特徴とするものである。

【００１７】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項８の固定子は、一対の固
定子の上下磁極数を前記回転子極数の２倍とすることを
特徴とするものである。

【００１８】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項９の固定子は、一対の円
板状の導電材料からなる隈取り板に一対の固定子の上下
磁極数の半数を挿入して、多極固定子としたことを特徴
とするものである。

【００１９】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１０の回転子の駆動回路
は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動
回路で駆動することを特徴とするものである。

【００２０】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１１の回転子の駆動回路
は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１００
Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とするもので
ある。

【００２１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１２の回転子の駆動回路
は、前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振と、１
００Ｈｚの励振信号を受けてバイポーラ駆動回路で前記
回転子を同時駆動することを特徴とするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の多機能型音
響装置の実施例の主要部断面図である。図２は、図１の
ＸＸ線断面図である。図３は、本発明の多機能型音響装
置の回転子の展開斜視図である。図４は、本発明の多機
能型音響装置の固定子の展開斜視図である。図５は、本
発明の多機能型音響装置の駆動回路の構成図である。

【００２３】図１、図２、図３及び図４において、本発
明の多機能型音響装置は、発音体１００、回転子２００
及び固定子３００とで構成される。樹脂等で形成された
カップ状フレーム１１１の中央部に、磁性材料からなる
カップ状のスピーカヨーク１０８と該スピーカヨーク１
０８の中央部に、円盤状のトップヨーク１０４を搭載し
たスピーカ磁石１０５を固定して円筒状のスピーカ空隙
１０３を形成する発音体１００は、合成樹脂から形成さ
れた中央部にドーム１０１ａを有するピーカ振動板１０
１に後述するスピーカ空隙１０３内で作動できる同心円
筒状のボイスコイル１０２が固着され、スピーカ振動板
外周部１０１ｂはフレーム１１１に接着剤等で固定され
て構成される。スピーカ振動板１０１の上面には複数個
の放音孔を有する音響カバー１１０の外周がフレーム１
１１の外端に固定されている。ボイスコイル１０２と磁
気的に係合するスピーカ空隙１０３は、トップヨーク１
０４のトップヨーク外周部１０４ａとスピーカヨーク１
０８のスピーカヨーク内周部１０８ｂとで形成される。

【００２４】回転子２００は、磁性材料からなる円筒状
の回転子ヨーク２０２の外周部に多極着磁された円筒状
の回転子永久磁石２０１を装着して構成される。回転子
ヨーク内周部２０２ａとスピーカヨーク外周部１０８ａ
との間には、樹脂からなる円筒状の内リテーナ１０９
ａ、樹脂からなる円筒状の外リテーナ１０９ｂ、樹脂か
らなる円板状の底リテーナ１０９ｃが配設されている。
内リテーナ１０９ａは、スピーカヨーク１０８の外周部
に固定され、内リテーナ１０９ａの外周部には上下一対
の半円状の溝が円周方向に形成されている。外リテーナ
１０９ｂは、回転子ヨーク内周部２０２ａに固定され、
外リテーナ１０９ｂの内周部には上下一対の半円状の溝
が内リテーナ１０９ａの溝と対向して形成されている。
内リテーナ１０９ａ、外リテーナ１０９ｂの上下一対の
溝には、望ましくは剛性がよく耐磨耗性が優れ、鉄粉等
の塵埃を巻き込まないようにするために、非磁性の複数
個のセラミックボール１１３ａ、１１３ｂが夫々挿入さ
れ、下段のセラミックボール１１３ａは、円板状の底リ
テーナ１０９ｃによって回転子２００の重量が支持され
る。

【００２５】モータ空隙２０３を介して回転子２００と
対向する固定子３００は、同心円筒状に複数巻回された
固定子巻線３０６を、一対の固定子上ヨーク３０１と、
固定子下ヨーク３０３と一対の上隈取り板３０２、下隈
取り板３０４とで囲むようにして構成される。磁性材料
からなり円板状の固定子上ヨーク３０１は、固定子内周
部に関して、鋸歯状に折り曲げられた４個の主磁極３０
１ａ１、３０１ｂ１、３０１ｃ１、３０１ｄ１と、４個
の補磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０１
ｄ２の合計８個の磁極を有し、磁性材料からなり円板状
の固定子下ヨーク３０３は、固定子内周部に関して、鋸
歯状に折り曲げられた４個の主磁極３０３ａ１、３０３
ｂ１、３０３ｃ１、３０３ｄ１と、４個の補磁極３０３
ａ２、３０３ｂ２、３０３ｃ２、３０３ｄ２の合計８個
の磁極を有し、上下夫々相隣れる（主磁極３０１ａ１、
補磁極３０１ａ２）、（主磁極３０３ａ１、補磁極３０
３ａ２）、（主磁極３０１ｂ１、補磁極３０１ｂ２）、
（主磁極３０３ｂ１、補磁極３０３ｂ２）、（主磁極３
０１ｃ１，補磁極３０１ｃ２）、（主磁極３０３ｃ１、
補磁極３０３ｃ２）、（主磁極３０１ｄ１，補磁極３０
１ｄ２）、（主磁極３０３ｄ１、補磁極３０３ｄ２）は
１磁極ピッチ即ち機械角で９０°（電気角で３６０°）
間隔で配置される。主磁極の磁極幅と補磁極の幅の合計
は機械角で４５°以内で、主磁極の磁極幅は、補磁極の
幅より広く形成される。

【００２６】図４において、固定子上ヨーク３０１の固
定子補磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０
１ｄ２は、上隈取り板３０２の上隈取り環孔３０２ａ、
３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄに夫々挿入され、固定子
入力端子３０５ａ、３０５ｂを有する固定子巻線３０６
の上に配設される。固定子側部３０３ｅを有する固定子
下ヨーク３０３の固定子補磁極３０３ａ２、３０３ｂ
２、３０３ｃ２、３０３ｄ２は、下隈取り板３０４の下
隈取り環孔３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄに
夫々挿入され、固定子巻線３０６は固定子側部３０３ｅ
と主磁極列（３０３ａ１、補磁極列３０３ａ２）、（３
０３ｂ１、補磁極列３０３ｂ２）、（３０３ｃ１、補磁
極列３０３ｃ２）、（３０３ｄ１、補磁極列３０３ｄ
２）の間に配設される。

【００２７】スピーカヨーク１０８と回転子ヨーク２０
２は磁気を帯びており、両者間の磁気結合を緩和して鉄
粉等の塵埃を巻き込まないために、望ましくは非磁性の
セラミックボールが最適である。セラミックボール１１
３ａ、１１３ｂを保持する内リテーナ１０９ａ、外リテ
ーナ１０９ｂ、底リテーナ１０９ｃの間には適宜潤滑剤
が注入される。このようにして、回転子２００はスピー
カヨーク外周部１０８ａに沿って回転自在である。

【００２８】本発明の実施例では、スピーカ磁石１０５
の起磁力は、スピーカ空隙１０３に供給され、適宜設計
することによって必要な磁束密度が供給される。特に、
最近のようにエネルギー積が３６０〜４００［Ｊ／ｍ
³ ］（４５〜５０［ＭＧＯｅ］）のNdFeB系の焼結磁石
では、０．４〜０．６［Ｔ］（４〜６［ｋＧ］）の磁束
密度を供給できる。

【００２９】また、本発明の実施例では、回転子永久磁
石２０１の起磁力は、モータ空隙２０３に供給され、適
宜設計することによって必要な磁束密度が供給される。
例えば、ボンドフエライト磁石またはボンドNdFeB系磁
石等が要求仕様によって選択される。

【００３０】図５において、バイポーラ駆動回路を示す
回転子駆動回路４００は、一対のＮＰＮトランジスタ４
０１、４０３、ＰＮＰトランジスタ４０２、４０４を襷
がけにして構成される。トランジスタ４０１とトランジ
スタ４０２のエミッタと、トランジスタ４０３とトラン
ジスタ４０４のエミッタ間には固定子巻線３０６が接続
され、トランジスタ４０１とトランジスタ４０２のベー
スと、トランジスタ４０３とトランジスタ４０４のベー
ス間はインバータ４０７を介して接続されて入力接続点
４０９を形成し、入力端子４０８を構成する。トランジ
スタ４０１とトランジスタ４０３のコレクタには電源電
圧４０５が、トランジスタ４０２とトランジスタ４０４
のコレクタにはグランド４０６が接続される。入力端子
４０８には、１００〜３００Ｈｚの低周波の励振信号４
１０が印加される。作動については後述する。

【００３１】本発明の実施例の回転子２００と固定子３
００は、説明から明らかなように永久磁石多極回転子を
有する同期モータを構成しており、ステッピングモータ
としても用いることができる。

【００３２】次に、本発明の多機能型音響装置の作動を
説明する。先ず、ボイスコイル入力端子１１２ａ、１１
２ｂに広い帯域のいわゆる高周波信号が単独で印加され
た場合は、スピーカ空隙１０３にあるボイスコイル１０
２にはＹ方向に力が働き、発音体１００のスピーカ振動
板１０１はＹ方向に振動して音圧を発生し、音響カバー
１１０の放音孔を通して音波を放出する。

【００３３】固定子巻線３０６の入力端子３０５ａ、３
０５ｂに約１００〜３００Ｈｚの低周波信号が、回転子
駆動回路４００の入力端子４０８に印加されて信号が
“Ｈ”となると、固定巻線３０３には、トランジスタ４
０１とトランジスタ４０４がオンとなり、低周波信号
が、回転子駆動回路４００の入力端子４０８に印加され
て信号がＬとなると、固定巻線３０３には、トランジス
タ４０１とトランジスタ４０４がオフとなり、トランジ
スタ４０２とトランジスタ４０３がオンとなり交流電流
が流れる。この結果、固定子３００の主磁極列（３０１
ａ１、補磁極列３０１ａ２）、（３０３ｂ１、補磁極列
３０３ｂ２）、（３０１ｃ１、補磁極列３０１ｃ２）、
（３０３ｄ１、補磁極列３０３ｄ２）は付勢され、その
とき４個の補磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ
２、３０１ｄ２と４個の補磁極３０３ａ２、３０３ｂ
２、３０３ｃ２、３０３ｄ２に生じる磁束は、上隈取り
板３０２の上隈取り環孔３０２ａ、３０２ｂ、３０２
ｃ、３０２ｄと下隈取り板３０４の下隈取り環孔３０４
ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄを還流する渦電流に
よって位相遅れを生じ、楕円磁界が生じて定方向に回転
力を発生させる。回転子２００はこれに引き込まれて駆
動周波数で決まる回転数で回転する。回転子２００の極
対数をＰ、駆動周波数をｆとするとき、回転子２００の
回転数Ｎは、

【００３４】

【数１】Ｎ＝６０ｆ／Ｐ［ｒｐｍ］………… （１）

【００３５】このとき、回転子２００の錘２０４の質量
をＭ、回転子軸１０６の中心から錘２０４の重心までの
距離をＲ、回転子軸１０６の半径をｒ、回転子軸１０６
と回転子２００との摩擦係数をμ、回転子２００の回転
数をω［rad/sec]とすると、負荷トルクＴＬは、以下の
式で表される。

【００３６】

【数２】ＴＬ＝μｒＲω² Ｍ［Ｎ・ｍ］………… （２）回転子２００は、（２）式による負荷トルクＴＬの負荷
を負担すればよいので大きなモータ出力は要求されな
い。従って、電力消費は僅少で済むことが期待できる。

【００３７】また、必要な駆動周波数に脱調せずに回転
子２００を追随させるためには、起動の最初は最も低い
低周波信号、例えば５０Ｈｚからスタートして連続的に
または断続的に必要な駆動周波数例えば３００Ｈｚ以上
に増加させて回転子２００の直径方向への振動加震力を
与えることができる。

【００３８】本発明の実施例の多機能型音響装置のボイ
スコイル１０２の入力端子１１２ａ、１１２ｂに広い帯
域のいわゆる高周波信号が印加され、固定子巻線３０６
の入力端子３０５ａ、３０５ｂに約１００Ｈｚ以上の低
周波信号が、回転子駆動回路４００の入力端子４０８を
経由して同時に印加された場合は、回転子２００が同期
速度で回転していてもスピーカ空隙１０３の磁束密度は
殆ど変化しないので発音体１００が発生する音圧は回転
子２００が回転していないときと殆ど変わらず音質が劣
化することはない。

【００３９】本発明の多機能型音響装置の実施例では、
回転子２００と固定子３００とで構成されるモータを同
期モータとしてきたが、他のブラシ付き直流モータやブ
ラシレスモータでもよいことは明らかである。また、簡
単のために、回転子永久磁石２０１の極対数ＰをＰ＝４
として説明してきたがこれに限定する必要はなく、Ｐ≧
１で差支えない。また、本発明の多機能型音響装置の実
施例では、固定子３００を、フレーム１１１の外周部に
配設しているが、回転子を外周部に、固定子を回転子軸
１０６の周囲に配置する同期モータとすることも可能で
ある。

【００４０】また、本発明の多機能型音響装置の実施例
では、低周波駆動回路をバイポーラ駆動回路で説明した
が、固定子巻線３０６をセンタータップ付きのダブル巻
線としてユニポーラ駆動回路で駆動することもできるこ
とは明らかである。

【００４１】また、本発明の多機能型音響装置の実施例
では、偏心錘の外に回転子上の永久磁石をやや偏心して
配設して振動加震力を増強してもよいことは明らかであ
る。

【００４２】

【発明の効果】また、更に本発明の多機能型音響装置に
よれば、簡単な構成で発音体の広帯域信号を忠実に再生
することができる。

【００４３】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、簡単な構成で低域信号による体感加震力の大きい
低周波振動を確実に得ることができる。

【００４４】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、高周波信号と低周波信号を同時駆動がすることが
できて音質の劣化のないコスト／パフォーマンスの優れ
た発音体を実現することができる。

【００４５】従来例では振幅の大きい低周波振動がスピ
ーカ振動板の振動と同一方向であるため装置の厚みがあ
る程度必要であったが、本発明の多機能型音響装置によ
れば、低周波振動が回転方向に発生するので多機能型音
響装置の厚みを薄くすることがスピーカ磁石の磁気回路
と回転子をほぼ同一平面状に配設できるので、携帯機器
の小形化、薄形化に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多機能型音響装置の実施例の主要部断
面図である。

【図２】図１のＸーＸ線の断面図である。

【図３】本発明の多機能型音響装置の回転子の展開斜視
図である。

【図４】本発明の多機能型音響装置の固定子の展開斜視
図である。

【図５】本発明の多機能型音響装置の駆動回路の構成図
である。

【図６】特開平５−８５１９２号に記載された電磁誘導
型変換器の説明図に相当する従来例の断面図である。

【図７】多機能型装置の従来例の断面図である。

【図８】本願出願人による既出願文献・特願２０００−
１２１８５２号に記載された説明図に相当する断面図で
ある。

【符号の説明】

１００発音体１０１スピーカ振動板１０１ａドーム１０１ｂスピーカ振動板外周部１０２ボイスコイル１０３スピーカ空隙１０４トップヨーク１０４ａトップヨーク外周部１０５スピーカ磁石１０６回転子軸１０８スピーカヨーク１０８ａスピーカヨーク外周部１０８ｂスピーカヨーク内周部１０９ａ内リテーナ１０９ｂ外リテーナ１０９ｃ底リテーナ１１０音響カバー１１１フレーム１１２ａボイスコイル入力端子１１２ｂボイスコイル入力端子１１３ａ、１１３ｂセラミックボール２００回転子２０１回転子永久磁石２０２回転子ヨーク２０２ａ回転子ヨーク内周部２０３モータ空隙２０４錘３００固定子３０１固定子上ヨーク３０１ａ１、３０１ｂ１、３０１ｃ１、３０１ｄ１固
定子上ヨーク主磁極３０１ａ２、３０１ｂ２、３０１ｃ２、３０１ｄ２固
定子上ヨーク補磁極３０２上隈取り板３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ上隈取り環
孔３０３固定子下ヨーク３０３ａ１、３０３ｂ１、３０３ｃ１、３０３ｄ１固
定子下ヨーク主磁極３０３ａ２、３０３ｂ２、３０３ｃ２、３０３ｄ２固
定子下ヨーク補磁極３０３ｅ固定子側部３０４下隈取り板３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄ下隈取り環
孔３０５ａ固定子入力端子３０５ｂ固定子入力端子３０６固定子巻線４００回転子駆動回路４０１、４０２、４０３、４０４トランジスタ４０５電源電圧４０６グランド４０７インバータ４０８入力端子４０９入力接続点４１０励振信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D012 AA03 BB03 BB04 CA02 FA01 GA01 5D016 AA08 BA01 5D018 AB13 AB17 5D107 AA20 BB08 CC09 DD09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、前記ボイスコイルと磁気的に係合するように設けられた
ヨークと永久磁石による磁気回路の外周部に多極永久磁
石回転子を、ほぼ同一平面状に固定子に対向して配設し
て、該回転子上に回転によって生じる遠心力によって振
動加震力が大きく発生するように錘を搭載したことを特
徴とする多機能型音響装置。
【請求項２】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、フレームの中心部に前記ボイスコイルと磁気的に係合す
る厚み方向に単磁極に着磁された円柱状のスピーカ磁石
と該スピーカ磁石上に外周部が前記ボイスコイルと係合
する空隙の内周部を構成する磁性材料からなる円柱状の
トップヨークをを配設して、磁性材料からなるカップ状
のスピーカヨークの中央部に固着し、前記カップ状ヨー
クの外周部に軸受けを介して多極永久磁石回転子を前記
フレームの外周部に設けた前記固定子に対向して配設
し、該回転子上に回転によって生じる遠心力によって振
動加震力が大きく発生するように錘を偏心させて片錘と
なるように配設したことを特徴とする請求項１に記載の
多機能型音響装置。
【請求項３】前記多機能型音響装置の回転子は、円筒
状の回転子ヨークの外周に多極着磁された円筒状永久磁
石を装着して形成し、前記スピーカヨークとジャーナル
軸受けを介して前記固定子に対して回転自在として構成
したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多
機能型音響装置。
【請求項４】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
回転子永久磁石の上下面のいずれかに、比重の大きい部
材を、回転によって生じる遠心力によって振動加震力が
大きく発生するように片錘となるように前記回転子軸に
対して偏心させて配設したことを特徴とする請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項５】前記多機能型音響装置の回転子の軸受け
は、前記スピーカヨーク外周部と前記回転子ヨークの内
周部との間に樹脂等で形成された複数個のリテーナで望
ましくは複数個の非磁性のセラミックボールを挟持して
構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいず
れかに記載の多機能型音響装置。
【請求項６】前記多機能型音響装置の回転子の極対数
は、少なくとも１以上とすることを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項７】前記多機能型音響装置の固定子は、円板
状の磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数
極の固定子磁極を形成した固定子上ヨークと、円板状の
磁性材料からなり内周部を鋸歯状に折り曲げて複数極の
固定子磁極を形成した固定子下ヨークとで、複数巻回さ
れた中空円盤状のマグネットワイヤからなる固定子巻線
を、前記固定子上ヨークが形成した磁極と固定子下ヨー
クが形成した磁極とが相隣れるように配列して挟持して
多極固定子としたことを特徴とする請求項１乃至請求項
６のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項８】前記多機能型音響装置の固定子は、一対
の固定子の上下磁極数を前記回転子極数の２倍とするこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載
の多機能型音響装置。
【請求項９】前記多機能型音響装置の固定子は、一対
の円板状の導電材料からなる隈取り板に一対の固定子の
上下磁極数の半数を挿入して、多極固定子としたことを
特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の多
機能型音響装置。
【請求項１０】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ
駆動回路で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求
項９のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項１１】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１
００Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とする請
求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能型音響
装置。
【請求項１２】前記多機能型音響装置の駆動回路は、
前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振と、１００
Ｈｚの励振信号を受けてバイポーラ駆動回路で前記回転
子を同時駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項
１１のいずれかに記載の多機能型音響装置。