JP2002336780A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルの位置決め及び取り付けが容易で、コ
イルが振動体からはがれにくい振動アクチュエータを提
供する。 【解決手段】 永久磁石３２を用いて構成された磁気回
路と、この磁気回路の空隙に配置したコイル３６と、こ
のコイル３６を取り付け、コイル３６によって駆動力が
与えられる振動体３５と、柔軟なばねからなるサスペン
ション３４を介して、磁気回路を柔軟に支持する振動伝
達部３８とを備えた電気音響変換器を有する振動アクチ
ュエータにおいて、振動体３５に凹状のコイル固定部３
９を設け、コイル３６をコイル固定部３９に埋め込んで
固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、呼び出し音、音
声、振動等を発生させる機能を有する振動アクチュエー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の一例の振動アクチュエータの断面
図を図６に示す。図６に示すように、ヨーク１０１、永
久磁石１０２、プレート１０３で構成される磁気回路
は、振動伝達部１０８に固定した円弧状の螺旋形板ばね
のサスペンション１０４で柔軟に支持されており、サス
ペンション１０４は磁気回路のヨーク１０１の外周部お
よび振動伝達部１０８に固定されている。振動体１０５
に設けられたコイル固定部１０９は、凹形状となってお
り、接着剤等によりコイル１０６が固着され、コイル１
０６は磁気回路の空隙に配されている。

【０００３】振動体１０５は、サスペンション１０４と
同様、振動伝達部１０８に固定され、コイル１０６に駆
動電流を流すと磁気回路あるいはコイル１０６は軸方向
を上下に移動し、振動伝達部１０８は低周波においては
固定部、高周波においては弾性体と化して振動体１０５
の一部となって振動し、振動および音響の各モードで磁
気回路と振動体１０５は相互に干渉しながら動作を行い
外部に振動を伝えるような構造である。なお、１０７は
磁気回路の中心穴を貫通させて嵌入した中心軸である。
また、振動伝達部１０８には、ストッパー１１０が設け
られており、ストッパー１１０は、振動アクチュエータ
に過大な電力が印加された際に磁気回路と振動体１０５
が衝突するのを防ぐ役割を持つ。

【０００４】ところで、磁気回路の空隙の磁束密度は、
ヨークとプレートを最短で結ぶ直線上で最も大きくな
り、この直線から遠ざかるにつれて急激に小さくなって
ゆく。したがって、コイルはヨークとプレートを最短で
結ぶ直線状に集中して配置されるのが理想的で、この場
合もっとも駆動力が大きくなる。しかしながら、図６の
振動アクチュエータの場合、コイル１０６の一方の端は
磁束密度の大きい部分に配置されているものの、一方の
端は磁束密度の小さい部分に配置されている。磁束密度
の小さい部分に配置されたコイルの一部分は、駆動力向
上への寄与が小さいだけでなく、その質量によって振動
体の振動を小さくしてしまい、振動アクチュエータの特
性を低下させていた。

【０００５】そこで、図６の従来の振動アクチュエータ
の性能改善がなされている。従来の他の例の振動アクチ
ュエータの断面図を図７に示す。図７の振動アクチュエ
ータのヨーク２０１、永久磁石２０２、プレート２０
３、サスペンション２０４、コイル２０６、中心軸２０
７、振動伝達部２０８、コイル固定部２０９、ストッパ
ー２１０は、図６の振動アクチュエータのヨーク１０
１、永久磁石１０２、プレート１０３、サスペンション
１０４、コイル１０６、中心軸１０７、振動伝達部１０
８、コイル固定部１０９、ストッパー１１０と同様な構
成、機能を有する。振動体２０５に設けられたコイル固
定部２０９は凸形状となっており、この凸部にコイル２
０６を固定することにより、コイル２０６全体を磁束密
度の大きな部分に配置することができる。したがって、
図６の振動アクチュエータよりも、振動体２０５の振動
を大きくすることができる。

【０００６】しかしながら、コイル２０６を接着剤等で
振動体２０５へ固着するため、コイル２０６の位置決め
は困難であり、取り付け治具を用いても時間がかかると
いう問題があった。また、アクチュエータを小型化して
いくと、現状の成型の技術では凸形状のコイル固定部２
０９におけるコイル２０６の固定位置を完全な平面にす
るのは難しいため、振動体２０５とコイル２０６が点接
触となりやすく、振動体２０５からコイル２０６が、は
がれやすいという問題もあった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決し、コイルの位置決め及び取り付けが容易で、コ
イルが振動体からはがれにくい振動アクチュエータを提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、永久磁石を用
いて構成された磁気回路と、該磁気回路の空隙に配置し
たコイルと、該コイルを取り付け、該コイルによって駆
動力が与えられる振動板と、柔軟なばねからなるサスペ
ンションを介して、前記磁気回路を柔軟に支持する振動
伝達部とを備えた電気音響変換器を有する振動アクチュ
エータにおいて、前記振動体に凹状のコイル固定部を設
け、前記コイルを該コイル固定部に埋め込んで固定した
ことを特徴とする振動アクチュエータである。

【０００９】また、本発明は、前記コイル固定部に前記
コイルを挿入し、前記コイル固定部に充填剤を充填し硬
化させることによって、前記コイルを前記振動体に固定
することを特徴とする上記の振動アクチュエータであ
る。

【００１０】また、本発明は、前記充填剤によって前記
コイルを完全に覆うことを特徴とする上記の振動アクチ
ュエータである。

【００１１】また、本発明は、前記コイルのリード線引
出し部に、前記充填剤が触れないように該充填剤を充填
することを特徴とする上記の振動アクチュエータであ
る。

【００１２】また、本発明は、前記充填剤によって前記
コイル固定部をほぼ完全に充填することを特徴とする上
記の振動アクチュエータである。

【００１３】また、本発明は、前記充填剤は紫外線硬化
型樹脂であることを特徴とする上記の振動アクチュエー
タである。

【００１４】即ち、本発明の振動アクチュエータは、振
動体に凹部を設け、この凹部にコイルを埋め込み固定す
ることによって、コイルの導線部分を磁束密度の大きい
位置に配置できるようにしたことを特徴とする。

【００１５】より詳しくは、本発明の振動アクチュエー
タは、振動体の凹部にコイルを埋め込むことによってコ
イルを効果的に磁気回路のギャップ位置に配置すること
を特徴とする。

【００１６】また、コイルを振動体の径方向の任意の位
置に設けられた凹状のコイル固定部に埋め込み固定した
場合、コイルの位置決めが容易であり、凸部にコイルを
固定する方式よりも接着強度が大きい。また、コイル固
定部に接着剤等の充填剤を流し込む量によって、接着強
度を調整することが容易になる。流し込んだ接着剤等の
充填剤によってコイルを完全に覆ってしまうような構造
にすれば、もっとも接着強度を上げることができる。

【００１７】他方、動電型の振動アクチェータの故障原
因として頻度が高いものに、コイルから伸びるリード線
の断線がある。振動アクチュエータの入力電力に対する
入力を上昇させるには、コイルを接着剤等の充填剤で完
全に覆ってコイルのリード線引出し部を固めてしまうよ
りも、コイルのリード線引出し部を固めずに、振動体の
振動に対してリード線が柔軟に振動できる構造のほうが
有利である。

【００１８】また、接着剤等の充填剤によって振動体の
コイル固定部をほぼ完全に充填すると、振動体の剛性を
高めることができ、振動アクチュエータから出力される
音圧を上昇させることができる。

【００１９】また、振動体の凸部にコイルを固定する方
式を用いた場合、磁気回路とコイルが空間を隔てて隣り
合うことになる。このような状態において振動アクチュ
エータに対して落下等の強い衝撃が加わった場合、磁気
回路とコイルが衝突しコイルが傷つく可能性があり、衝
突を防ぐための機構が必要になる。他方、振動体の凹状
のコイル固定部にコイルを埋め込んだ方式の場合、磁気
回路とコイルが振動体により隔てられるので、磁気回路
と振動体が衝突してしまってもコイルを傷つける危険性
が小さい。

【００２０】また、振動体のコイル固定部にコイルを挿
入した後に充填剤として接着剤を流し込む場合、接着剤
は硬化前の粘度は小さいほうが、コイル固定部全体に接
着剤が行き渡らせることができる。また、コイル固定部
の形状とコイルの大きさによっては、接着剤が行き渡る
のに時間がかかるため、接着剤は外部からのエネルギー
印加なしには硬化しない性質のものがよい。特に、紫外
線硬化型接着剤はコイルを挿入した後の振動体の凹部に
流し込む場合に適当である。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態をもと
に詳細に説明する。

【００２２】図１は、本発明の実施の形態１の振動アク
チュエータの断面図である。本発明の実施の形態１の振
動アクチュエータは、図１に示すように、円盤状の永久
磁石３２を挟み込むようにヨーク３１とプレート３３で
磁気回路が形成されており、内磁型構造である。ボルト
やピン等の形状をした中心軸３７は、磁気回路の中心穴
を貫通させて嵌入しており、ヨーク３１、永久磁石３
２、プレー卜３３を同軸上に位置決めしている。サスペ
ンション３４は、１枚の円弧状の螺旋形板ばねで、磁気
回路を柔軟に支持しており、粘着剤、接着剤もしくは樹
脂等の弾性材もしくはかしめ等によりヨーク３１外周部
に固定され、もう一端は振動伝達部３８に固定されてい
る。一方、コイル３６は凹形状をなすコイル固定部３９
を形成した振動体３５に固定され、必要に応じて接着剤
等により固着され、磁気回路の空隙に配置されている。

【００２３】また、振動伝達部３８にはストッパー４０
が設けられており、ストッパー４０は振動アクチュエー
タに過大な電力が印加された際に磁気回路と振動体が衝
突するのを防ぐ役割を持つ。

【００２４】磁気回路の構造は、図１の内滋型構造の他
に、外磁型もしくはラジアル構造いずれでもかまわな
い。また、磁気回路のヨーク３１の先端部は、内磁型や
外滋型でも高磁束密度が発生しやすいように突起、凹凸
等の形状にしている。永久磁石３２の磁極の向きはどち
らを向いていてもかまわない。

【００２５】サスペンション３４は、振動伝達部３８と
インサートモールド成形、溶着・接着等により一体化さ
れている。

【００２６】振動体３５は、平面状、皿板状、曲面状、
コルゲーションもしくは各々を組み合わせた形状の任意
の板厚で、曲面状の場合には単一曲率もしくは異種曲率
の組み合わせにより、所定の音響特性が得られるように
している。また、振動体３５の外周部は、振動体３５の
振幅をより大きく得るために、必要に応じて粘着剤、接
着剤もしくは樹脂等の弾性材を介して振動伝達部３８へ
固定されている。

【００２７】振動伝達部３８は、弾性作用をもたらす樹
脂等で作られており、ヘルムホルツの共鳴器の原理を満
たすように任意に放音孔を設けられ、このとき放音孔以
外に空気流入出がないように設けられている。

【００２８】図２は、本発明の実施の形態２の振動アク
チュエータを示す断面図である。図２の振動アクチュエ
ータのヨーク４１、永久磁石４２、プレート４３、サス
ペンション４４、振動体４５、コイル４６、中心軸４
７、振動伝達部４８、コイル固定部４９、ストッパー５
０は、図１の振動アクチュエータのヨーク３１、永久磁
石３２、プレート３３、サスペンション３４、振動体３
５、コイル３６、中心軸３７、振動伝達部３８、コイル
固定部３９、ストッパー４０と同様な構成、機能を有す
る。

【００２９】振動体４５のコイル固定部４９には、充填
剤７１が充填されており、充填剤７１はコイル４６を完
全に覆っている。充填剤７１でコイル４６を完全に覆う
ことによって、振動体４５とコイル４６の間の接着強度
を向上させることができる。

【００３０】図３は、本発明の実施の形態３の振動アク
チュエータを示す断面図である。図３の振動アクチュエ
ータのヨーク５１、永久磁石５２、プレート５３、サス
ペンション５４、振動体５５、コイル５６、中心軸５
７、振動伝達部５８、コイル固定部５９、ストッパー６
０は、図１の振動アクチュエータのヨーク３１、永久磁
石３２、プレート３３、サスペンション３４、振動体３
５、コイル３６、中心軸３７、振動伝達部３８、コイル
固定部３９、ストッパー４０と同様な構成、機能を有す
る。

【００３１】振動体５５のコイル固定部５９には、充填
剤８１が充填されているが、充填剤８１はコイル５６の
リード線引出し部５６ａは覆っていない。充填剤８１で
コイル５６を完全に覆うことによって、振動体５５とコ
イル５６の間の接着強度を向上させることができるが、
コイル５６のリード線引出し部５６ａを固めてしまう
と、リード線に対して充填剤界面付近の柔軟性がなくな
り、振動体の振動によるリード線への引っ張りやせん断
負荷が、充填剤界面付近の限られた点に集中してしま
う。したがって、コイル５６のリード線の耐性を考慮し
なければならない場合、充填剤でコイル５６のリード線
引出し部５６ａを覆わないほうが効果的である。

【００３２】図４は、本発明の実施の形態４の振動アク
チュエータを示す断面図である。図４の振動アクチュエ
ータのヨーク６１、永久磁石６２、プレート６３、サス
ペンション６４、振動体６５、コイル６６、中心軸６
７、振動伝達部６８、コイル固定部６９、ストッパー７
０は、図１の振動アクチュエータのヨーク３１、永久磁
石３２、プレート３３、サスペンション３４、振動体３
５、コイル３６、中心軸３７，振動伝達部３８、コイル
固定部３９、ストッパー４０と同様な構成、機能を有す
る。

【００３３】振動体６５のコイル固定部６９には、充填
剤９１が充填されており、充填剤９１は振動体６５のコ
イル固定部６９をほぼ完全に満たしている。充填剤９１
によってコイル固定部６９をほぼ完全に満たすことによ
り、この振動体の剛性を向上させることができ、振動ア
クチュエータの呼び出し音や音声等の音の出力の音圧を
向上させることができる。

【００３４】図２乃至図４の振動アクチュエータの充填
剤は、シリカ系、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系
やその他いずれの充填剤でも良い。また、ゴム系でもそ
の他の充填剤でもよい。特に、初期粘度が小さく、紫外
線等のエネルギーを注入することにより硬化する性質を
持つ充填剤が生産上有効である。また、充填剤は一般的
に接着剤と呼ばれているものを使用しても良い。

【００３５】次に、図６の従来の一例の振動アクチュエ
ータと、図１の本発明の実施の形態１の振動アクチュエ
ータを作製し、音声出力の大きさを評価した結果を図５
に示す。評価のために作製した両振動アクチュエータ
は、振動体とコイルのみ異なりその他は共通の部品によ
り同様な構成となっている。また、評価の際の印加電力
とアクチュエータから評価用マイクまでの距離は共通で
ある。図５から分かる通り、図１の振動アクチュエータ
は、図６の振動アクチュエータに比べて１ｋＨｚから２
ｋＨｚの平均で約６ｄＢもの上昇が見られ、本発明の振
動アクチュエータが出力音圧特性向上において非常に大
きな効果があることが分かる。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、振
動体に構成された凹状のコイル固定部の内側にコイルを
固定することにより、軽量の小型コイルを磁気回路のギ
ャップ位置に効果的に配置することができ、呼び出し昔
や音声や振動を発生させる機能を有する振動アクチュエ
ータから出力される音の出力音圧を向上させることがで
きる。

【００３７】また、軽量小型コイルを振動体の凸部の上
に貼り付ける方式に比べ、コイルの位置決めが容易であ
り、且つ接着強度を上げることができ、また、コイルと
磁気回路の接触を防ぐことができる。本発明の振動アク
チュエータは生産性や信頼性の面でも非常に大きな効果
がある。

【００３８】また、振動体のコイル固定部を充填剤で充
填してコイルを固定する場合、充填剤の量により、振動
アクチュエータの特性を調整することが可能である。コ
イルを充填剤によって完全に覆うことによって、振動体
とコイルの接着強度を上げることができる。また、コイ
ルのリード線引き出し位置を避けて充填剤を充填するこ
とにより、振動アクチュエータの耐久性を向上させるこ
とができる。また、充填剤によって振動体のコイル固定
部をほぼ満たすことによって、振動体の剛性を向上させ
ることができ、より大きな音圧の音を出力させることが
できる。

【００３９】以上述べたごとく、本発明は、振動アクチ
ュエータの出力特性、信頼性、生産性に多大な効果をも
たらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１の振動アクチュエータを
示す断面図。

【図２】本発明の実施の形態２の振動アクチュエータを
示す断面図。

【図３】本発明の実施の形態３の振動アクチュエータを
示す断面図。

【図４】本発明の実施の形態４の振動アクチュエータを
示す断面図。

【図５】本発明の実施の形態１と従来の振動アクチュエ
ータの出力特性を比較した図。

【図６】従来の一例の振動アクチュエータを示す断面
図。

【図７】従来の他の例の振動アクチュエータを示す断面
図。

【符号の説明】

３１，４１，５１，６１，１０１，２０１ ヨーク ３２，４２，５２，６２，１０２，２０２ 永久磁石 ３３，４３，５３，６３，１０３，２０３ プレート ３４，４４，５４，６４，１０４，２０４ サスペン
ション ３５，４５，５５，６５，１０５，２０５ 振動体 ３６，４６，５６，６６，１０６，２０６ コイル ３６ａ，４６ａ，５６ａ，６６ａ，１０６ａ，２０６ａ
リード線引出し部 ３７，４７，５７，６７，１０７，２０７ 中心軸 ３８，４８，５８，６８，１０８，２０８ 振動伝達
部 ３９，４９，５９，６９，１０９，２０９ コイル固
定部 ４０，５０，６０，７０，１１０，２１０ ストッパ
ー ７１，８１，９１ 充填剤 Ａ 本発明の実施の形態１の振動アクチュエータ Ｂ 従来の振動アクチュエータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 永久磁石を用いて構成された磁気回路
   と、該磁気回路の空隙に配置したコイルと、該コイルを
   取り付け、該コイルによって駆動力が与えられる振動板
   と、柔軟なばねからなるサスペンションを介して、前記
   磁気回路を柔軟に支持する振動伝達部とを備えた電気音
   響変換器を有する振動アクチュエータにおいて、前記振
   動体に凹状のコイル固定部を設け、前記コイルを該コイ
   ル固定部に埋め込んで固定したことを特徴とする振動ア
   クチュエータ。
2. 【請求項２】 前記コイル固定部に前記コイルを挿入
   し、前記コイル固定部に充填剤を充填し硬化させること
   によって、前記コイルを前記振動体に固定することを特
   徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記充填剤によって前記コイルを完全に
   覆うことを特徴とする請求項２記載の振動アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】 前記コイルのリード線引出し部に、前記
   充填剤が触れないように該充填剤を充填することを特徴
   とする請求項２記載の振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記充填剤によって前記コイル固定部を
   ほぼ完全に充填することを特徴とする請求項２記載の振
   動アクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記充填剤は紫外線硬化型樹脂であるこ
   とを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の振動
   アクチュエータ。