JP2008107374A

JP2008107374A - 振動体

Info

Publication number: JP2008107374A
Application number: JP2006287176A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kobayashi; 和裕小林; Norio Kajiwara; 寛夫梶原
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-10-23
Filing date: 2006-10-23
Publication date: 2008-05-08
Also published as: US20080119768A1; US7692346B2; CN101239352A; DE102007049808A1

Abstract

【課題】大きな振動量を確保し小型で密閉型の振動体を提供する。
【解決手段】ケース５と、該ケース５に収納されるコイル１０と、該コイル１０内に挿入される駆動子１１と、該駆動子１１を弾性的に支持するサスペンション３とを備え、コイル１０に交流電流を供給することにより駆動子１１をコイル１０の軸心方向に往復運動させて振動を発生する振動体において、ケース５の内部１９を密閉された空間領域とし、ケース５の内部１９における駆動子１１の往復運動する軸心方向に駆動子１１を挟むように対向して位置する第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段１３ａ、１３ｂを設け、駆動子１１の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域１７、１８における内圧の変化を抑制したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は携帯電話機、腕時計等の携帯機器または玩具等の小型機器に内蔵する振動体に関し、特に携帯電話機の着信報知等に用いられる振動体に関する。

従来、携帯電話機などの携帯端末装置には着信を知らせる手段として、電話機本体の振動によって報知するための振動体が内蔵されており、この振動体は軽薄短小化することが求められていた。そこで出願人は、コストを上昇させることなく小型化することができ、且つ振動の立ち上がりを良くした振動体を提案している（例えば、特許文献１参照。）。

このような振動体の具体的例について説明する。図１０に示すように、この振動体はコイル１０と、コイル１０内に挿入される駆動子１１と、駆動子１１を弾性的に支持するサスペンション３とを備えており、コイル１０に交流電流を供給することにより駆動子１１の重量とサスペンション３により決定される共振周波数近辺で駆動子１１をコイル１０の軸心方向（矢印Ｂの方向）に往復運動させて振動を発生させるものである。

駆動子１１は円筒形状の磁石８と、磁石８の一方の端面に当接するヨーク９と、磁石８の他方の端面に当接されるトッププレート２とを備えており、さらにヨーク９には錘７が取り付けられている。また、コイル１０と、駆動子１１と、サスペンション３とは、ケース５に納められており、ケース５は駆動子１１を囲む枠体４と、コイル１０を固定すると共に枠体４の一方の開口側を塞ぐ基板１と、枠体４の他方の開口側を塞ぐプロテクター６とを備えている。

特開２００６−２０３７０９号公報（第３頁、図６）

この従来の振動体を構成する場合、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値を小さくすることは振動体に対する振動部である駆動子１１の体積が大きく出来るため、その重量を大きくすることを意味し、振動体から得られる振動力（振動加速度）を大きくできる。また、振動体に外力が作用した場合、駆動子１１の振動方向と垂直方向の変位を小さく制限でき、コイル１０に損傷（断線）を与えることを防止することができる。このように、振動体を構成する場合、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値は小さい方が好ましい。

しかしながら従来の振動体の枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値を小さくすると、駆動子１１が往復運動する軸心方向に駆動子１１を挟むように対向して位置する第１の空間領域１７と第２の空間領域１８との間の空気の通路が小さくなる。このため、駆動子１１の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域１７、１８間の空気の移動が妨げられるることになる。ここでケース５の内部１９を密閉空間とした場合、駆動子１１の往復運動によって第１、第２の空間領域１７、１８のそれぞれの内部圧力は、一方が加圧され、他方が減圧される現象を繰り返すことになる。このため駆動子１１の振動が抑制され共振振動の尖鋭度（Ｑ）が低下し、得られる振動値（共振点、及びその近傍の周波数において）を低下させる結果となる。

この対策として、図１１に示すようにケース内部を密閉空間とせず、枠体４の側壁に開口部４ａ、４ｂ等を設けて空気抜孔とすることにより、第１、第２の空間領域１７、１８の内圧の増減による駆動子１１の振動の抑制を解消することが出来るが、この方法によると、ケース５の内部で発生する音が、枠体４の開口部４ａ、４ｂからケース５の外部、即ち振動体の外部に漏出し、騒音となって聞こえるため好ましくない。また、枠体４の開口部４ａ、４ｂを空気が流出、流入する際に不要な音を発生させる場合もあり好ましくない。さらに、開口部４ａ、４ｂから空気の流入に伴って外部から意図しない物質がケース５の内部に取り込まれ、振動系の動作障害を引き起こし信頼性を低下させるおそれがある。なお、ケース５の開口部としては、基板１の開口部１ａ、プロテクター６の開口部６ａでも同様である。このように従来技術の振動体においては、騒音を回避し、信頼性を確保するために振動子１１を収納するケース５を密閉型として小型化した場合、振動レベルを十分大きなものにすることが出来ず、携帯電話機等に取り付けた場合、振動により着信を確実に知らせることが難しいという問題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は上記従来技術における課題を解決し、大きな振動量を確保し携帯電話機等の小型携帯機器に搭載可能で、小型かつ密閉型の振動体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の振動体は、ケースと、該ケースに収納されるコイルと、該コイル内に挿入される駆動子と、該駆動子を弾性的に支持するサスペンションとを備え、コイルに交流電流を供給することにより駆動子をコイルの軸心方向に往復運動させて振動を発生する振動体において、ケースの内部を密閉された空間領域とし、ケースの内部における駆動子の往復運動する軸心方向に駆動子を挟むように対向して位置する第１の空間領域と第２の空間領域とを互いに連通通気する通気手段を設け、駆動子の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域における内圧の変化を抑制したことを特徴とする。

また、通気手段はケースまたは駆動子のうちの少なくとも一つに設けられていることを特徴とする。

また、通気手段はケースの側壁の内側に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする。

また、通気手段はケースの側壁に近接する駆動子の外周部に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする。

また、通気手段は駆動子を振動方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔であることを特徴とする。

また、駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークと、該磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、ヨークに取り付けられている錘とを有し、通気手段が錘の外周部に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする。

また、駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークと、該磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、ヨークに取り付けられている錘とを有し、通気手段が錘またはヨークのうちの少なくとも一つに設ける貫通孔であることを特徴とする。

本発明によればケースの内部における駆動子の往復運動する軸心方向に駆動子を挟むように対向して位置する第１の空間領域と第２の空間領域とを互いに連通通気する通気手段を設け、駆動子の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域における内圧の変化を抑制し、駆動子の振動レベルを十分大きくした小型の振動体を得ることができる。この結果、携帯電話機等の小型携帯機器に取り付けた場合、振動により着信を確実に知らせることができる振動体を実現することができる。
また、ケースの内部を密閉した密閉型の振動体とすることにより、内部で発生する音が外部に漏出し騒音となって聞こえることを防止することができる。さらに外部から異物が入り込むことがなく振動障害の発生を防止し信頼性の向上を計ることができる。

本実施形態における振動体は、駆動子を収納するケースの内部を密閉された空間領域とし、駆動子の往復運動する軸心方向に駆動子を挟むように対向して位置する第１の空間領域と第２の空間領域とを互いに連通通気する通気手段を設け、駆動子の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域における内圧の変化を抑制したものであり、通気手段はケースの側壁の内側または駆動子のうちの少なくとも一つに設けられている。

図１、図２、図９は本発明の実施例１における振動体を説明するための図、図３、図４は実施例２における振動体を示す図、図５、図６は実施例３における振動体を示す図、図７、図８は実施例４における振動体を示す図である。なお、各実施例において従来技術と同様な構成要素については、同一番号を付与し説明は省略する。以下、本発明の振動体の具体的実施例について図１から図９に基づいて説明する。

図１は本発明の実施例１における振動体を示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図９は本実施例の振動体における周波数と加速度の関係を示すグラフである。実施例１における振動体は、第１の空間領域と第２の空間領域とを互いに連通通気する通気手段を駆動子の外周部として錘の外周部に凹部を設けた例である。なお、振動体の基本的な構造は従来例と類似しているが以下、簡単に説明する。

図１、図２に示すように本実施例における振動体は、円筒形状のコイル１０と、コイル１０内に挿入される駆動子１１と、駆動子１１を弾性的に支持するサスペンション３とを備え、コイル１０に交流電流を供給することにより駆動子１１をコイル１０の軸心方向に往復運動させて振動を発生させるものである。また、コイル１０と、駆動子１１と、サスペンション３とは、ケース５に納められており、ケース５は駆動子１１を囲む側壁である枠体４と、コイル１０を固定すると共に枠体４の一方の開口側を塞ぐ基板１と、枠体４の他方の開口側を塞ぐプロテクター６とを備えている。基板としてはプリント基板や、金属片をインサート成型したもの（リードフレーム）等が用いられる。さらに基板１の駆動子１１と対向する側の表面に発泡材からなる衝撃緩衝部材１２ａが配置され、プロテクター６の内側表面の駆動子１１に対応する位置に衝撃緩衝部材１２ｂが配置されている。この衝撃緩衝部材１２ａ、１２ｂは振動体における振動の共振周波数領域を大きくし共振周波数に対する依存性を低くするためのものである。

駆動子１１は円筒形状の磁石８と、磁石８の一方の端面に当接するヨーク９と、磁石８の他方の端面に当接されるトッププレート２とを備えており、さらにヨーク９には錘７が取り付けられている。この駆動子１１が収納されているケース５の内部１９は密閉された空間領域となっており、駆動子１１の往復運動する軸心方向に駆動子１１を挟むように対向して位置する第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段として、枠体４の内壁に近接する錘７の外周部に２個の凹部１３ａ、１３ｂが設けられている。これによって、駆動子１１の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域１７、１８における内圧の変化を抑制し、駆動子１１の振動レベルを十分大きくすることができる。

凹部１３ａ、１３ｂは駆動子１１の中心である錘７の中心に対して互いに対称となる位置に配置され、その長さは駆動子１１の振動方向である錘の厚さ方向に延長され第１の空間領域１７と第２の空間領域１８を連通するように開口されている。また、駆動子１１の振動方向と垂直方向における凹部１３ａ、１３ｂの断面形状は半円形形状とした。この駆動子１１の振動方向と垂直方向における凹部１３ａ、１３ｂの断面積は、第１、第２の空間領域１７、１８における内圧の変化を抑制出来る範囲で、小さい値に設定されることが好ましい。これは小型化された振動体の振動特性を確保する上で駆動子１１の重量は大きい方が好ましいためである。

本実施例においては、駆動子１１の振動方向と垂直方向における枠体４の内壁の断面形状の半径ＲＡの値を３．９ｍｍ、錘７の断面形状の外径ＲＢの値を３．８ｍｍとし、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄ値を０．１ｍｍとした。この場合の枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間によって形成される振動子１１の振動方向と垂直方向の断面積は略２．４ｍｍ^２となる。また、駆動子１１の振動方向と垂直方向における錘７の凹部１３ａ、１３ｂの断面形状の半径ｒの値を０．７ｍｍとした。この２個の凹部１３ａ、１３ｂによって形成される振動子１１の振動方向と垂直方向の断面積は略１．６ｍｍ^２となる。したがって通気手段として錘７の外周部に２個の凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合の枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間の全面積は略４．０ｍｍ^２となり、略７０％増加したことになる。

図９は本実施例の振動体の周波数と加速度との関係を表わしたグラフである。縦軸が加速度、横軸が周波数である。図９における曲線５１、５２は振動子１１が衝撃緩衝部材１２ａ、１２ｂに衝突しない程度の電圧を印加した場合の周波数応答を示しており、実線で示す曲線５１は通気手段としての凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合の特性値を示し、破線で示す曲線５２は、通気手段としての凹部１３ａ、１３ｂを設けない場合の特性値を示している。曲線５１に示す凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合の振動値（共振点、及びその近傍の周波数における）ｈは、曲線５２に示す凹部１３ａ、１３ｂを設けない場合の振動値ｇより大きくなる。

また、曲線４１、４２は振動子１１が衝撃緩衝部材１２ａ、１２ｂを介してケース５に衝突した場合の周波数応答を示しており非線形領域をもっている。実線で示す曲線４１は通気手段としての凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合の特性値を示し、破線で示す曲線４２は通気手段としての凹部１３ａ、１３ｂを設けない場合の特性値を示している。図に示すように、曲線４１に示す凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合の共振周波数領域Ｓが曲線４２に示す凹部１３ａ、１３ｂを設けない場合の共振周波数領域Ｒより広くなっており、凹部１３ａ、１３ｂを設けた場合、周波数が変化しても変動が小さくなり共振を維持し安定した振動動作が得られる。このように、振動子１１の振動方向と垂直方向における枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間の断面積と、２個の凹部１３ａ、１３ｂの断面積の比率を変化させることによって、共振振動の尖鋭度（Ｑ）を４０から６０程度の間で調整できるため、使用目的に合わせて適宜選択することができる。

以上のように本実施例の振動体によれば、枠体４の内壁と錘７外周部との隙間ｄの値を０．１ｍｍと極力小さくし、第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段として錘７の外周部に凹部１３ａ、１３ｂを設け、凹部１３ａ、１３ｂの断面積を適正な値に設定することによって、駆動子１１の往復運動によって生ずる第１、第２の空間領域１７、１８における内圧の変化を抑制し、駆動子１１の振動レベルを十分大きくすることができる。この結果、振動体の小型化の実現が可能となり、携帯電話機等の小型携帯機器に取り付けた場合、振動により着信を確実に知らせることができる振動体を実現することができる。

また、ケース５の内部１９を密閉した空間領域とすることにより、ケース５の内部１９で発生する音が外部に漏出し騒音となって聞こえることを防止することができる。さらに外部から塵埃等の異物が入り込むことがなく振動障害の発生を防止し信頼性の向上させることができる。

図３は実施例２における振動体を示す断面図、図４は図３におけるＡ−Ａ断面を示す図である。実施例２における振動体は、通気手段が錘を貫通する貫通孔である例であり、その他の点は実施例１と同様である。図３、図４に示すように実施例２における振動体は、第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段として錘７を駆動子１１の振動方向に貫通する４個の貫通孔１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを設けたものである。貫通孔１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの直径ａの値は、０．７ｍｍとし、錘７の中心位置を中心とした円周上に９０度間隔で配置されている。これによって、４個の貫通孔における振動子１１の振動方向と垂直方向の全断面積は、実施例１と同じく略１．６ｍｍ^２となる。なお、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値は実施例１と同じく０．１ｍｍとした。本実施例の振動体によれば、実施例１の同様の効果を得ることができる。但し、実施例２の錘７に貫通穴を形成する場合に比較して、実施例１の錘７の外周部に凹部を形成する方が加工が簡単であり、製造コストを低く抑えることができるため好ましい。

図５は実施例３における振動体を示す断面図、図６は図５におけるＡ−Ａ断面を示す図である。実施例３における振動体は、通気手段が振動子を構成するヨークを貫通する貫通孔である例であり、その他の点は実施例１と同様である。図５、図６に示すように実施例３における振動体は、第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段としてヨーク９を駆動子１１の振動方向に貫通する４個の貫通孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを設けたものである。貫通孔１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの直径ｂの値は、０．７ｍｍとし、ヨーク９の中心位置を中心とした円周上に９０度間隔で配置されている。これによって、４個の貫通孔における振動子１１の振動方向と垂直方向の全断面積は、実施例１と同じく略１．６ｍｍ^２となる。なお、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値は実施例１と同じく０．１ｍｍとした。本実施例の振動体によれば、実施例２の同様の効果を得ることができる。

図７は実施例４における振動体を示す断面図、図８は図７におけるＡ−Ａ断面を示す図である。実施例４における振動体は、通気手段がケースの側壁の内側としての枠体の内壁に設ける凹部である例であり、その他の点は実施例１と同様である。図７、図８に示すように実施例４における振動体は、第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段として枠体４の内壁に４個の凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを設けたものである。凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの幅ｃの値を１．０ｍｍ、深さｅの値を０．４ｍｍとし枠体４の中心位置を中心とした円周上に９０度間隔で配置されている。これによって、４個の凹部における振動子１１の振動方向と垂直方向の全断面積は、実施例１と同じく略１．６ｍｍ^２となる。また、凹部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの長さｆは駆動子１１の振動方向に延長されており、長さｆの値は駆動子１１の振動領域より大きく設定されている。なお、枠体４の内壁と錘７の外周部との隙間ｄの値は実施例１と同じく０．１ｍｍとした。本実施例の振動体によれば、実施例１の同様の効果を得ることができる。

なお、実施例においては第１の空間領域１７と第２の空間領域１８とを互いに連通通気する通気手段として凹部または貫通穴を２個あるいは４個設けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、凹部または貫通穴の個数は状況に応じて適宜設定することができる。また、凹部及び貫通穴の断面形状についても特に限定されるものでなく自由に設定することができる。
また、各実施例においては通気手段として枠体４、錘７、ヨーク９のいずれか一つの構成要素に設けた例で説明したが、これに限定されるものでなく他の構成要素に設けても差し支えない。また、通気手段は枠体４と錘７、錘とヨーク９等、複数の構成要素に同時に設けることもできる。
また、各実施例においてはケースが枠体、プロテクター、基板で構成されている例で説明したが、これに限定されるものではなく、枠体とプロテクターとが一体に形成されていても良い。

本発明の実施例１における振動体を示す断面図である。図１におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例２における振動体を示す断面図である。図３におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例３における振動体を示す断面図である。図５におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例４における振動体を示す断面図である。図７におけるＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例１の振動体における周波数と加速度の関係を示すグラフである。従来技術における振動体を示す断面図である。従来技術における振動体を示す断面図である。

符号の説明

１基板
２トッププレート
３サスペンション
４枠体
５ケース
６プロテクター
７錘
８磁石
９ヨーク
１０コイル
１１駆動子
１２ａ、１２ｂ衝撃緩衝部材
１３ａ、１３ｂ錘の外周部の凹部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ錘の貫通孔
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄヨークの貫通孔
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ枠体の凹部
１７第１の空間領域
１８第２の空間領域
１９ケースの内部
４１、４２、５１、５２曲線

Claims

ケースと、該ケースに収納されるコイルと、該コイル内に挿入される駆動子と、該駆動子を弾性的に支持するサスペンションとを備え、前記コイルに交流電流を供給することにより前記駆動子を前記コイルの軸心方向に往復運動させて振動を発生する振動体において、前記ケースの内部を密閉された空間領域とし、前記ケースの内部における前記駆動子の往復運動する軸心方向に前記駆動子を挟むように対向して位置する第１の空間領域と第２の空間領域とを互いに連通通気する通気手段を設け、前記駆動子の往復運動によって生ずる前記第１、第２の空間領域における内圧の変化を抑制したことを特徴とする振動体。
前記通気手段は前記ケースまたは前記駆動子のうちの少なくとも一つに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動体。
前記通気手段は前記ケースの側壁の内側に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動体。
前記通気手段は前記ケースの側壁に近接する前記駆動子の外周部に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動体。
前記通気手段は前記駆動子を振動方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動体。
前記駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークと、該磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、前記ヨークに取り付けられている錘とを有し、前記通気手段が前記錘の外周部に設ける少なくとも一つの凹部であることを特徴とする請求項１、２、４のいずれか一項に記載の振動体。
前記駆動子は円筒形状をなす磁石と、該磁石の一方の端面に当接するヨークと、該磁石の他方の端面に当接されるトッププレートと、前記ヨークに取り付けられている錘とを有し、前記通気手段が前記錘または前記ヨークのうちの少なくとも一つに設ける貫通孔であることを特徴とする請求項１、２、５のいずれか一項に記載の振動体。