JP2021132395A - 薄型化されたアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】音及び触覚フィードバックを生成するモバイルデバイスを提供する。【解決手段】モバイルデバイスにおいて、アクチュエータ３００は、タッチパネルディスプレイと、これに取り付けられた結合プレート３２０と、内部磁石３１６及び磁気プレート３０４ｃを含む磁気カップ３０４ａ、３０４ｂと、を含む。ボイスコイル３１８は、結合プレートに配置され、磁気カップは、結合プレートに直接接続されずにサスペンション３０２に接続される。ボイスコイル３１８の電気的起動は、結合プレート３２０およびタッチパネルディスプレイを動かすことによって音声出力を生じさせる。【選択図】図３Ａ

Description

背景
いくつかの従来のラウドスピーカは、ダイアフラムにピストンのような運動を誘発することによって音を発生させる。対照的に、分散モードラウドスピーカ（ＤＭＬ）などのパネルオーディオラウドスピーカは、電気音響アクチュエータを介してパネル内に均一に分布した振動モードを誘導することによって動作する。アクチュエータは、電磁アクチュエータまたは圧電アクチュエータとすることができる。

要約
アクチュエータ、例えば、音を生成するために使用される可動要素は、アクチュエータの奥行を減少させるために磁気カップの一部であるサスペンションを含んでもよい。磁気カップは、サスペンションが磁気カップのベースの下に延びないようにサスペンションに接続されその一部であるベースを含むことができる。

磁気カップは、サスペンションが嵌合するベースの縁部に１つ以上のジョイント要素（例えば、溝、または面取りされた、スカラップ加工された、又はフィレット加工された縁部）を含むことができる。サスペンションの一部は、サスペンションを磁気カップに固定するために、ジョイント要素に溶接されてもよい。

サスペンションは、磁性材料、例えば、低炭素鋼または冷間圧延鋼などの軟磁性材料からできている。サスペンションは、ジョイント要素によって規定されているキャビティのために磁気カップに含まれない材料を補償して、アクチュエータに音を発生させるために、磁気カップと、磁気カップの内側に配置された磁石およびボイスコイルとを含む磁気回路の一部であってよい。

本開示の一態様により提供されるアクチュエータは、キャビティを規定するベースおよび側壁を含む磁気カップを備え、ベースは、キャビティの反対側の平面状外面を含み、平面状外面の縁は、１つ以上のジョイント要素を含み、アクチュエータは、さらに、磁気カップのキャビティ内に配置され、空隙によって側壁から分離されている磁石と、磁気カップの側壁と磁石とを隔てる空隙内に配置されているボイスコイルと、１つ以上の磁気サスペンション部材を含む支持体とを備え、磁気サスペンション部材の各々は、磁気カップに支持体を接続するために１つ以上のジョイント要素のうちの対応する１つに適合するように成形された縁部を含み、１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、ａ）磁気カップの平面状外面と面一であるか、または、ｂ）磁気カップのキャビティに向かう方向に、磁気カップのベースの平面状外面から、平面状外面に直交する第１の軸に沿ってずらされた第１の側部を含み、アクチュエータは、さらに、ボイスコイルおよび支持体に取り付けられている結合プレートを備える。

磁気カップは、３．５ｍｍ以下の第１の軸に沿った深さを有してもよい。
１つ以上のジョイント要素の各々は、２００ミクロン以下の第１の軸に沿った奥行を有してもよい。

１つ以上のジョイント要素の各々は、２００ミクロン以下の第１の軸に直交する寸法を有してもよい。

１つ以上のジョイント要素は、溝であってもよい。
溝の各々は、矩形または正方形であってもよい。

１つ以上のジョイント要素の各々は、面取りされた縁部、スカラップ加工された縁部、またはフィレット加工された縁部であってもよい。

１つ以上のジョイント要素は、磁気カップのベースの平面状外面の縁部に沿って単一の連続的な縁部構造を含んでもよい。

１つ以上のジョイント要素は、２つ以上の別個のジョイント要素を含んでもよい。
１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、対応するジョイント要素において磁気カップに溶接されてもよい。

１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、１００〜２０,０００の比透磁率を有し
てもよい。

１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、１００ギガパスカル〜２５０ギガパスカルのヤング率を有してもよい。

１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、低炭素鋼であってもよい。つまり、１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、低炭素鋼から製造されてもよい。

１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、冷間圧延鋼であってもよい。つまり、１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、冷間圧延鋼から製造されてもよい。

支持体は、複数のサスペンション部材を結合プレートに接続する支持側壁を含んでもよい。

支持側壁は、磁気特性を有する材料であってもよい。つまり、支持側壁は、磁気特性を有する材料から製造されてもよい。

支持側壁は鉄であってもよい。つまり、支持側壁は鉄から製造されてもよい。
磁気カップは、軟磁性材料であってもよい。つまり、磁気カップは、軟磁性材料から製造されてもよい。

本開示の別の態様により提供されるモバイルデバイスは、平面に延在する電子表示パネルと、電子表示パネルに取り付けられているシャーシとを備え、シャーシは、シャーシの背面パネルと電子表示パネルとの間に空間を規定し、モバイルデバイスは、さらに、空間に収容されている電子制御モジュールを備え、電子制御モジュールはプロセッサを含み、モバイルデバイスは、さらに、空間に収容されており、かつ、電子表示パネルの表面に取付けられた、本明細書に記載のアクチュエータを備える。

本開示の別の態様により提供されるウェアラブルデバイスは、平面に延在する電子表示パネルと、電子表示パネルに取り付けられているシャーシとを備え、シャーシは、シャーシの背面パネルと電子表示パネルとの間に空間を規定し、ウェアラブルデバイスは、さらに、空間に収容されている電子制御モジュールを備え、電子制御モジュールはプロセッサを含み、ウェアラブルデバイスは、さらに、空間に収容されており、かつ、電子表示パネルの表面に取付けられた、本明細書に記載のアクチュエータを備える。

他の利点の中でも特に、実施形態は、携帯電話のような別のデバイスにおいてより少な
い空間を必要とする、例えばトランスデューサである奥行が低減されたアクチュエータを特徴とする。より少ない空間例えば体積を必要とするアクチュエータは、より小さいデバイス、より多くの構成要素を含むデバイス、またはその両方において使用され得る。ある実装形態では、本明細書で説明されるようなアクチュエータを含む、たとえば、結合された磁気カップおよび支持体を備えるデバイスは、軽量化され得る。重量が減少すると、表面との衝突中、デバイス信頼性を改善させることができ、例えばデバイスが落下したときにデバイスはダメージを受ける可能性を低くすることができ、より少ないダメージを持続することができ、またはその両方を行うことができる。ある実装形態では、本明細書に記載されるようなアクチュエータは、たとえば、結合された磁気カップおよび支持体を備え、他のアクチュエータと比較して、より良好な熱安定性を有し得る。いくつかの実装形態では、本明細書で説明するアクチュエータを製造するシステムは、アクチュエータを製造するために必要な材料を低減することができ、製造時間を短縮することができ、またはその両方を行うことができる。ある例では、システムは、１つの材料片から磁気カップおよびサスペンションを製造することができる。

他の利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

モバイルデバイスの一実施形態の斜視図である。 図１のモバイルデバイスの概略断面図である。 アクチュエータのベース磁気プレートに含まれるサスペンションを有するアクチュエータの一部分の断面図である。 Ｚ軸に平行な軸を中心とする離散的な回転対称性を有するアクチュエータ３００の底面図を示す。 磁気カップの下に延びるサスペンションを有する別のアクチュエータの側面図である。 モバイルデバイスのための電子制御モジュールの一実施形態の概略図である。

様々な図面における同様の参照番号および名称は、同様の要素を示す。
詳細な説明
本開示は、分散モードラウドスピーカ（ＤＭＬ）のようなパネルオーディオラウドスピーカ用のアクチュエータを特徴とする。そのようなスピーカは、携帯電話またはウェアラブルデバイス（例えば、スマートウォッチまたはスマートグラスのようなヘッドマウントデバイス）のようなモバイルデバイスに統合され得る。例えば、図１を参照すると、モバイルデバイス１００は、デバイスシャーシ１０２と、パネルオーディオスピーカを統合するフラットパネルディスプレイ（例えば、ＯＬＥＤまたはＬＣＤディスプレイパネル）を含むタッチパネルディスプレイ１０４とを含む。モバイルデバイス１００は、画像を表示すること、およびタッチパネルディスプレイ１０４を介してタッチ入力を受信することを含む様々な方法でユーザとのインターフェースを行う。典型的には、モバイルデバイスは、Ｚ軸に沿って約１０ｍｍ以下の奥行、Ｘ軸に沿って６０ｍｍ〜８０ｍｍ（例えば、６８ｍｍ〜７２ｍｍ）の幅、およびＹ軸に沿って１００ｍｍ〜１６０ｍｍ（例えば、１３８ｍｍ〜１４４ｍｍ）の高さを有する。

モバイルデバイス１００はまた、音出力を生成する。音出力は、フラットパネルディスプレイを振動させることにより音を生成するパネルオーディオラウドスピーカを用いて生成される。タッチパネルディスプレイ１０４は、分散モードアクチュエータつまりＤＭＡのようなアクチュエータに結合されている。アクチュエータは、タッチパネルディスプレイ１０４のようなパネルに力を与え、パネルを振動させるように配置された可動要素であ
る。振動パネルは、例えば２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの人間に聞こえる音波を発生させる。

音出力を生成することに加えて、モバイルデバイス１００は、アクチュエータを使用して触覚出力を生成することもできる。例えば、触覚出力は、１８０Ｈｚ〜３００Ｈｚの範囲の振動に対応し得る。

図１は、また、図２に示される断面方向に対応する破線を示す。図２を参照すると、モバイルデバイス１００の断面２００は、デバイスシャーシ１０２およびタッチパネルディスプレイ１０４を示す。図２は、参照を容易にするために、Ｘ、Ｙ、およびＺ軸を有する直交座標系を含む。デバイスシャーシ１０２は、Ｚ方向に沿って測定される奥行と、Ｘ方向に沿って測定される幅とを有する。デバイスシャーシ１０２は、また、主にＸ-Ｙ平面
に延在するデバイスシャーシ１０２の一部によって形成される背面パネルを有する。モバイルデバイス１００は電磁石アクチュエータ２１０を含み、電磁石アクチュエータ２１０は、デバイスシャーシ１０２内のタッチパネルディスプレイ１０４の背後に収容され、タッチパネルディスプレイ１０４の背面に取り付けられる。一般的に、電磁石アクチュエータ２１０は、以下でより詳細に説明される電子制御モジュール２２０およびバッテリ２３０を含む、シャーシ内に収容された他の構成要素によって制約される容積内に適合するようなサイズとされる。

図３Ａは、例えば電磁石アクチュエータ２１０であるアクチュエータ３００の一部の断面を示す。アクチュエータ３００は、一般的に、Ｚ軸に平行な対称軸のまわりに、例えば連続的または離散的に、回転対称である。図３Ｂは、例えばベース磁気プレート３０４ａの中心を通るＺ軸に平行な軸のまわりで離散的な回転対称性を有するアクチュエータ３００の底面図を示す。例えば、アクチュエータ３００は、ベース磁気プレート３０４ａの離散的な部分に接続する４つのサスペンション要素３０２を含む。ある実装形態では、以下でより詳細に論じるように、アクチュエータ３００は、たとえば、アクチュエータ３００を囲む単一のサスペンション要素３０２を有しており、連続的な回転対称性を有することができる。

図３Ａに示すように、アクチュエータ３００は、アクチュエータ３００のベース磁気プレート３０４ａの一部にサスペンション３０２を含む。サスペンション３０２をベース磁気プレート３０４ａに組み込むことは、例えばＺ軸に沿うアクチュエータ３００の奥行を減少させ、さらに、アクチュエータ３００を製造するために必要な処理材料、処理時間、またはその両方を減少させることができる。ある例では、モバイルデバイスは、音、触覚フィードバック、または両方を生成するためにアクチュエータ３００を含んでもよい。他の種類のデバイスもまた、音、触覚フィードバック、またはその両方を生成するためにアクチュエータ３００を使用してもよい。

アクチュエータ３００は、ベース磁気プレート３０４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂから形成される磁気カップを含む。ベース磁気プレート３０４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂの両方は、磁気カップを形成するために、例えばＸ−Ｙ平面に沿って円形とすることができる。ある実装形態では、ベース磁気プレート３０４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂは、たとえば正方形などの矩形形状のような別の形状を有することができる。ある例では、側壁磁気プレート３０４ｂは、複数の別個の要素を含むことができる。例えば、側壁磁気プレート３０４ｂは、４つの側壁要素を含むことができ、側壁要素は、例えば、Ｘ軸およびＹ軸によって規定される表面に沿う、ベース磁気プレート３０４ａの各側面に接続される。

ベース磁気プレート３０４ａと側壁磁気プレート３０４ｂとは、機械的に結合されている（例えば、互いにしっかりと接着されている）。ある例では、ベース磁気プレート３０
４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂは、単一ピースとすることができる。

ベース磁気プレート３０４ａは、ベース磁気プレート３０４ａの端面３０８まで延在する平面状外面３０６を含む。平面状外面３０６は、側壁磁気プレート３０４ｂの外面３１４と面一である。平面状外面３０６の端面３０８は、サスペンション３０２に取り付けるためにベース磁気プレート３０４ａに構造化表面を提供する１つ以上のジョイント要素３１０を含む。例えば、図３Ａに示されるように、ジョイント要素３１０は、溝であってもよく、各ジョイント要素３１０は、サスペンション３０２の表面が接着される一対の直交表面を提供する階段状凹部から形成されている。一般的に、溝の凹部は、例えば正方形のような矩形である。

ジョイント要素３１０には他の凹部形状も可能である。ある例では、ジョイント要素３１０は、平面状外面３０６の端面３０８において面取り、スカラップ加工またはフィレット加工された縁部から形成された凹部を特徴とする。各場合において、サスペンション３０２の縁部は、サスペンション３０２がアクチュエータ３００の使用の厳しさに耐えるのに十分に強い接合部でベース磁気プレート３０４ａに結合され得るように相応に成形される。

ある実装形態では、ジョイント要素３１０の各々は、同じ凹形状を有する。ある実装形態では、ジョイント要素３１０のうちのいくつかは、異なる凹形状を有する。

各ジョイント要素３１０は、Ｚ軸に沿って任意の適切な奥行Ｄ_１を有することができる。例えば、ジョイント要素３１０の各々は、２００ミクロン以下のＺ軸に沿った奥行Ｄ_１を有することができる。一般的に、Ｄ_１は、サスペンション３０２の底面３１２が、−Ｚ方向においてベース磁気プレート３０４ａの平面状外面３０６を実質的に越えて延びないように選択される。例えば、底面３１２は、（図３Ａに示されるように）、平面状外面３０６と面一であってもよく、または、−Ｚ方向において平面状外面３０６まで延在しなくてもよい。平面状外面３０６を超えて延在しないことによって、Ｚ方向におけるアクチュエータ３００の全体寸法を減少させることができる。ある実施形態では、ジョイント要素３１０の一部または全部の奥行Ｄ_１は、サスペンション３０２の厚さと実質的に同じである。Ｄ_１は、約３００ミクロン以下、例えば２５ミクロン以下、２００ミクロン以下、１８０ミクロン以下、１５０ミクロン以下であってもよい。

ジョイント要素３１０の形状に応じて、ジョイント要素３１０の奥行は、異なる横方向の（例えば、Ｘ軸に沿った）位置において同じであってもよく、または異なってもよい。例えば、ジョイント要素３１０が溝である場合、ジョイント要素３１０の奥行はほぼ同じである。しかしながら、スカラップ加工されたエッジの場合、ジョイント要素３１０は、端面３０８の近くで２００ミクロンの奥行であり、平面状外面３０６の近くで０ミクロンまで減少する奥行を有してもよい。

一般的に、Ｚ軸に直交する（例えば、図３Ａに示されるようにＸ軸に沿っている）ジョイント要素３１０の横方向寸法は、一定でもよく、または変化してもよい。ある実施形態では、ジョイント要素３１０は、２００ミクロン以下の横方向寸法を有する。

ある実装形態では、アクチュエータ３００は、単一のジョイント要素３１０を含む。これらの実装形態では、ジョイント要素３１０は、平面状外面３０６の外縁に沿った単一の連続要素である。例えば、ジョイント要素３１０は、平面状外面３０６の外側縁に沿って連続的な溝または別の縁特徴を形成してもよい。アクチュエータ３００が単一のジョイント要素を含む場合、サスペンション３０２は、単一の連続要素または複数の要素であってもよい。

ある実装形態では、アクチュエータ３００は、２つ以上の別個のジョイント要素３１０を含む。例えば、アクチュエータ３００は、ベース磁気プレート３０４ａの外側の周りに均等に離間されたジョイント要素３１０を含んでもよい。これらの実装形態では、ジョイント要素３１０の各々は、異なるサスペンション３０２に接続され得る。別個のジョイント要素３１０の各々は、例えば、単一のサスペンション３０２が２つ以上の構成要素を含み、この２つ以上の構成要素の各々が別個のジョイント要素３１０のうちの１つに延在している場合、単一のサスペンション３０２に接続されてもよい。別個のジョイント要素３１０の各々は、異なるサスペンション３０２と接続してもよい。

上述したように、サスペンション３０２は、ジョイント要素３１０を用いてベース磁気プレート３０４ａに接続している。サスペンション３０２は、ジョイント要素３１０のそれぞれにおいてベース磁気プレート３０４ａに固定されてもよい。例えば、サスペンション３０２は、ジョイント要素３１０のそれぞれにおいてベース磁気プレート３０４ａに溶接されてもよい。ある例では、サスペンション３０２は、ジョイント要素３１０のそれぞれにおいて磁石糊液を使用してベース磁気プレート３０４ａに接続されてもよい。ある実装形態では、サスペンション３０２は、たとえばサスペンション３０２によって端面３０８に加えられた力を使用してベース磁気プレート３０４ａに固定することができる。例えば、ジョイント要素３１０が、図３ＡのＺ軸に沿ってベース磁気プレート３０４ａ上で高く位置しており、ベース磁気プレート３０４ａの最下限においてベース磁気プレート３０４ａの材料が除去されていない場合、サスペンション３０２は、サスペンション３０２をベース磁気プレート３０４ａに固定するために、ジョイント要素３１０に引っ掛けることができる。アクチュエータ３００の製造中、製造システムは、ジョイント要素３１０内かつベース磁気プレート３０４ａの最下限によって形成される縁の上方にサスペンション３０２を位置させるために、サスペンション３０２を伸縮させるまたは変形させることができる。

ある実装形態では、サスペンション３０２およびベース磁気プレート３０４ａは、アクチュエータ３００の製造プロセスの間に接続されてもよい。例えば、サスペンション３０２の一部は、製造中、ジョイント要素３１０のそれぞれにおいてベース磁気プレート３０４ａ内に形成されてもよい。ある例では、サスペンション３０２の部分は、堆積プロセス、三次元印刷プロセス、または別の適切なプロセスを使用してベース磁気プレート３０４ａ内に形成されてもよい。

ある実装形態では、ジョイント要素３１０のうちの１つ以上は、Ｚ軸に沿ってベース磁気プレート３０４ａの異なる位置に配置され、平面状外面３０６から磁石３１６に向かってずらされていてもよい。例えば、ジョイント要素３１０と接触するサスペンション３０２の端部が、少なくとも３つの側面、例えば、磁石３１６に最も近いサスペンション３０２の頂部、底部、および最中心部においてベース磁気プレートによって囲まれるように、ジョイント要素３１０の一部または全部は、平面状外面３０６から離れるようにずらされていてもよい。

磁石３１６は、磁気カップの底面、すなわち、ベース磁気プレート３０４ａの平面状外面と反対側の面に位置している。磁石３１６は、たとえば磁石３１６およびベース磁気プレート３０４ａが磁気回路の一部を形成することを可能にするように、ベース磁気プレート３０４ａに機械的に取り付けられる。アクチュエータ３００は、結合プレート３２０およびアクチュエータに取り付けられたパネルを変位させる力を生成し、音又は触覚フィードバック又はその両方を生成するために磁気回路を使用する。

サスペンション３０２は、例えば、ベース磁気プレート３０４ａ、側壁磁気プレート３
０４ｂ、磁石３１６、およびボイスコイル３１８を含む磁気回路の一部を形成するように、磁性材料から製造されてもよい。磁気回路は、例えば、トップ磁気プレート３０４ｃを含むアクチュエータ３００の実装形態において、トップ磁気プレート３０４ｃを任意に含んでもよい。サスペンション３０２は、低炭素鋼であってもよい。低炭素鋼は、０.０３
０重量％未満の炭素含有量を有すると定義されてもよい。ある例では、低炭素鋼は、０.
０１〜０.３０重量％の炭素含有量を有してもよい。サスペンション３０２は、冷間圧延
鋼であってもよい。

サスペンション３０２は、たとえばすべての妥当な補助磁場強度に対して、１より大きい、または１００より大きい比透磁率μ_ｒ（例えば、自由空間の透磁率に対して、μ_ｒ＝μ［Ｎ^＊Ａ^−２］／μ_０［Ｎ^＊Ａ^−２］）を有することができる。ここで、Ｎ^＊Ａ^−２は、ニュートン毎平方アンペアである。サスペンション３０２は、例えば境界を含む、境界を除く、または両方の組み合わせなど、１００〜２０,０００の比透磁率μ_ｒを有しても
よい。例えば、サスペンション３０２は、５２９以上の‘線形’比透磁率μ_ｒを有してもよい。ある例では、サスペンション３０２は、１０００より大きい比透磁率μ_ｒを有してもよい。

サスペンション３０２は、１００ギガパスカル〜２５０ギガパスカルのヤング率を有してもよい。ある例では、サスペンション３０２は、１５０ギガパスカル〜２００ギガパスカルのヤング率を有してもよい。いずれの範囲も、外側境界を含み得るか、外側境界を除外し得るか、またはその両方であり得る。例えば、サスペンション３０２は、範囲（１００、２５０］または[１００、２５０）または[１００、２５０]のヤング率を有してもよ
い。

ある実装形態では、サスペンションは、支持体（図示せず）の一部であってもよい。支持体は、磁気カップ、例えばベース磁気プレート３０４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂを結合プレート３２０に機械的に接続してもよい。結合プレート３２０は、アクチュエータ３００が携帯電話のようなデバイスに接続することを可能にする。ある例では、結合プレート３２０は、たとえば、タッチパネルディスプレイ１０４であるディスプレイの一部であるか、またはそれに接続されてもよい。例えば、結合プレート３２０は、ディスプレイに機械的に取り付けられてもよい。

結合プレート３２０は、ボイスコイル３１８に機械的に取り付けられる。結合プレート３２０は、支持体を用いて、磁気カップに対するボイスコイル３１８の位置を確保できる。これは、ボイスコイル３１８が、磁気カップ、磁石３１６、およびサスペンション３０２と共に磁気回路の一部を形成することを可能にし得る。

支持体は、サスペンション３０２を結合プレート３２０に固定する側壁（図示せず）を含んでもよい。支持体は、単一の側壁、例えば円形の側壁を含むことができる。支持体は、例えば、磁気カップの周りにずらされている、２つ以上の側壁を含んでもよい。２つ以上のサスペンション３０２を含む実装形態では、支持体は、サスペンション３０２の各々に対する対応する側壁を含んでもよい。

支持体の側壁は、磁気特性を有する材料から製造されてもよい。例えば、側壁は、鉄、ニッケル、コバルト、希土類金属合金、または磁気特性を有する別の材料から製造されてもよい。

ベース磁気プレート３０４ａ、側壁磁気プレート３０４ｂ、およびトップ磁気プレート３０４ｃは、磁石３１６を軸方向に挟み込んでいる。ベース磁気プレート３０４ａ、側壁磁気プレート３０４ｂ、およびトップ磁気プレート３０４ｃは、外部磁場の存在下で容易
に磁化される１つ以上の材料から形成され得る。このような材料は、高い透磁率を有してもよい。例えば、プレート３０４ａ〜ｃのうちの１つ以上は、鉄、例えば、軟鉄、高炭素鋼、低炭素鋼、バナジウムパーメンジュール、またはこれらの２つ以上の組み合わせから製造されてもよい。すなわち、ベース磁気プレート３０４ａおよび側壁磁気プレート３０４ｂにより形成される磁気カップは、軟磁性材料を含んでもよい。軟磁性材料は、比透磁率が１００以上、１０００以上、または１００００以上であってもよい。

アクチュエータ３００は、空隙３１６によって側壁磁気プレート３０４ｂから分離される磁石３１６を含む。一般的に、磁石３１６は、希土類磁石材料などの永久磁化され得る材料から形成され得る。ある例示的な材料は、ネオジム鉄ホウ素、サマリウムコバルト、バリウムフェライト、およびストロンチウムフェライトを含む。

アクチュエータ３００は、側壁磁気プレート３０４ｂとトップ磁気プレート３０４ｃとの間の空隙３１６に位置するボイスコイル３１８を含む。ボイスコイル３１８は、例えば、音響出力、触覚フィードバック、または両方を発生させるようにダイアフラムの複数の振動モードのうちの１つを励起させることができるダイアフラムに一定の力を発生させるために、結合プレート３２０を介してダイアフラム、例えば、タッチパネルディスプレイ１０４に機械的に接続される。

ボイスコイル３１８は、ボイスコイル巻線を含む。システム、例えば電子制御モジュール２２０が信号、例えば交流信号をボイスコイル巻線に印加すると、ボイスコイル３１８は、例えばＺ軸に沿ってアクチュエータ３００を前後に変位させる力を発生させる。アクチュエータ３００の変位は、ダイアフラムに音響出力、触覚フィードバック、または両方を発生させるために、ダイアフラムを励起させることができる。

アクチュエータ３００は、コンパクトにすることができる。例えば、アクチュエータ３００のＺ軸に沿った奥行Ｄ_２は３.５ｍｍ以下とすることができる。例えば、奥行Ｄ_２は
、３ｍｍ以下または２ｍｍ以下とすることができる。

ある実装形態では、アクチュエータ３００は、本明細書で説明するものよりも多いまたは少ない要素を含んでもよい。ある例では、アクチュエータ３００は、複数の磁石、例えば、２つの磁石を含むことができる。例えば、アクチュエータ３００は、トップ磁気プレート３０４ｃの空いた側に、例えば磁石３１６に対する磁場の方向と反対方向に磁場を有する別の磁石を含むことができる。これは、空隙３１６におけるＢ場を増大させ得る。磁石のうちの１つは、側壁磁気プレート３０４ｂの頂部上に、またはその一部として配置されてもよい。

図４は、磁気カップの下に延びるサスペンション４０２を有する別のアクチュエータ４００の側面図を示す。磁気カップは、ベース磁気プレート４０４ａと側壁４０４ｂとから形成されている。アクチュエータ４００は、磁石４０６と、トップ磁気プレート４０４ｃと、結合プレート４１０に接続されたボイスコイル４０８とを含むことができる。

サスペンション４０２は、磁気カップを結合プレート４１０に機械的に接続するアクチュエータ４００のための支持部（図示せず）の一部であってもよい。例えば、サスペンション４０２は、結合プレート４１０に機械的に取り付けられた支持側壁（図示せず）に接続されてもよい。

アクチュエータ４００は、例えば、磁気カップの深さおよび直径が同じになるように、アクチュエータ３００の奥行Ｄ_２より大きい奥行Ｄ_３を有する。具体的には、図３Ａ〜３Ｂのアクチュエータ３００のサスペンション３０２がジョイント要素３１０に接続され、
平面状外面３０６を越えて延在しない一方、サスペンション４０２が図４のベース磁気プレート４０４ａの底部に接続されているので、アクチュエータ４００の奥行Ｄ_３は、アクチュエータ３００の奥行Ｄ_２より大きい。

一般的に、開示されるアクチュエータは、電子制御モジュール、例えば、上述の図２の電子制御モジュール２２０によって制御される。一般的に、電子制御モジュールは、携帯電話の１つ以上のセンサおよび／または信号受信器から入力を受信し、入力を処理し、アクチュエータ２１０に適切な触覚応答を提供させる信号波形を生成し送達する１つ以上の電子構成要素から構成される。図５を参照すると、モバイルデバイス１００のようなモバイルデバイスの例示的な電子制御モジュール５００は、プロセッサ５１０と、メモリ５２０と、ディスプレイドライバ５５０と、信号発生器５３０と、入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール５４０と、ネットワーク／通信モジュール５６０とを含む。これらの構成要素は、互いに（例えば、信号バス５７０を介して）かつアクチュエータ２１０と電気的に通信する。

プロセッサ５１０は、データまたは命令を処理、受信、または送信することが可能な任意の電子デバイスとして実装され得る。たとえば、プロセッサ５１０は、マイクロプロセッサ、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはそのようなデバイスの組合せであり得る。

メモリ５２０は、様々な命令、コンピュータプログラム、または他のデータを記憶する。命令またはコンピュータプログラムは、モバイルデバイスに関して記述される動作または機能のうちの１つ以上を実行するように構成され得る。たとえば、命令は、ディスプレイドライバ５５０、信号発生器５３０、Ｉ／Ｏモジュール５４０の１つ以上の構成要素、ネットワーク／通信モジュール５６０を介してアクセス可能な１つ以上の通信チャネル、１つ以上のセンサ（例えば、バイオメトリックセンサ、温度センサ、加速度計、光学センサ、気圧センサ、水分センサなど）、および／またはアクチュエータ２１０を介して、デバイスのディスプレイの動作を制御または調整するように構成され得る。

信号発生器５３０は、アクチュエータ２１０に適した様々な振幅、周波数、および／またはパルスプロファイルのＡＣ波形を生成し、アクチュエータを介して音響および／または触覚応答を生成するように構成される。別個の構成要素として示されているが、ある実施形態では、信号発生器５３０は、プロセッサ５１０の一部とすることができる。ある実施形態では、信号発生器５３０は増幅器を含んでもよい。

メモリ５２０は、モバイルデバイスによって使用され得る電子データを記憶することができる。例えば、メモリ５２０は、電気的データまたはコンテンツ、例えば、オーディオおよびビデオファイル、文書およびアプリケーション、デバイス設定およびユーザ選好、様々なモジュールのタイミングおよび制御信号またはデータ、データ構造またはデータベースなどを記憶することができる。メモリ５２０はまた、アクチュエータ２１０のための信号を生成するために信号発生器５３０によって使用され得る様々なタイプの波形を作成するための命令を記憶してもよい。メモリ５２０は、例えば、ランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、フラッシュメモリ、取外し可能メモリ、または他のタイプの記憶素子、あるいはそのようなデバイスの組み合わせなどの任意のタイプのメモリであり得る。

以上手短に論議されたように、電子制御モジュール５００は、Ｉ／Ｏモジュール５４０として図５に表される様々な入力および出力構成要素を含んでもよい。Ｉ／Ｏモジュール５４０のコンポーネントは、図５では単一のアイテムとして表されているが、モバイルデバイスは、ユーザ入力を受け付けるために、ボタン、マイクロフォン、スイッチ、およびダイヤルを含む、いくつかの異なる入力コンポーネントを含んでもよい。ある実施形態で
は、Ｉ／Ｏモジュール５４０の構成要素は、１つ以上のタッチセンサおよび／または力センサを含んでもよい。たとえば、モバイルデバイスのディスプレイは、ユーザがモバイルデバイスに入力を提供することを可能にする１つ以上のタッチセンサおよび／または１つ以上の力センサを含んでもよい。

Ｉ／Ｏモジュール５４０の構成要素の各々は、信号またはデータを生成するための専用回路を含んでもよい。場合によっては、コンポーネントは、ディスプレイ上に提示されるプロンプトまたはユーザインタフェースオブジェクトに対応するアプリケーション固有の入力に対するフィードバックを生成または提供してもよい。

上述のように、ネットワーク／通信モジュール５６０は、１つ以上の通信チャネルを含む。これらの通信チャネルは、プロセッサ５１０と外部デバイスまたは他の電子デバイスとの間の通信を提供する１つ以上のワイヤレスインターフェースを含んでもよい。一般的に、通信チャネルは、プロセッサ５１０上で実行される命令によって解釈され得るデータおよび／または信号を送信および受信するように構成されてもよい。場合によっては、外部デバイスは、他のデバイスとデータを交換するように構成された外部通信ネットワークの一部である。一般的に、ワイヤレスインターフェースは、限定されないが、無線周波数、光、音響、および／または磁気信号を含んでもよく、ワイヤレスインターフェースまたはプロトコル上で動作するように構成されてもよい。例示的なワイヤレスインターフェースは、無線周波数セルラインターフェース、ファイバ光学インターフェース、音響インターフェース、ブルートゥース（登録商標）インターフェース、近距離通信インターフェース、赤外線インターフェース、ＵＳＢインターフェース、Ｗｉ−Ｆｉインターフェース、ＴＣＰ／ＩＰインターフェース、ネットワーク通信インターフェース、または任意の従来の通信インターフェースを含む。

ある実装形態では、ネットワーク／通信モジュール５６０の通信チャネルのうちの１つ以上は、モバイルデバイスと、別のモバイルフォン、タブレット、コンピュータなどの別のデバイスとの間のワイヤレス通信チャネルを含んでもよい。場合によっては、出力、音出力、触覚出力または視覚表示要素は、出力のために他のデバイスに直接送信されてもよい。例えば、可聴警告または視覚警告を電子装置１００から携帯電話に送信してその装置で出力することができ、その逆もまた同様である。同様に、ネットワーク／通信モジュール５６０は、モバイルデバイスを制御するために別のデバイス上で提供される入力を受信するように構成され得る。例えば、可聴アラート、視覚通知、または触覚アラート（またはそのための指示）が、外部デバイスからモバイルデバイスに送信され、提示され得る。

本明細書に開示されるアクチュエータ技術は、例えば音響および／または触覚フィードバックを提供するように設計されたパネルオーディオシステムにおいて使用することができる。パネルは、例えばＬＣＤ技術のＯＬＥＤに基づくディスプレイシステムであってもよい。パネルは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、またはウェアラブルデバイス（例えば、スマートウォッチまたはスマート眼鏡のようなヘッドマウントデバイス）の一部であってもよい。

他の実施形態は、以下の特許請求の範囲にある。

Claims (20)

1. アクチュエータであって、
   キャビティを規定するベースおよび側壁を含む磁気カップを備え、
   前記ベースは、前記キャビティの反対側の平面状外面を含み、
   前記平面状外面の縁は、１つ以上のジョイント要素を含み、
   前記アクチュエータは、さらに、
   前記磁気カップの前記キャビティ内に配置され、空隙によって前記側壁から分離されている磁石と、
   前記磁気カップの前記側壁と前記磁石とを隔てる前記空隙内に配置されているボイスコイルと、
   １つ以上の磁気サスペンション部材を含む支持体とを備え、
   前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、前記磁気カップに前記支持体を接続するために前記１つ以上のジョイント要素のうちの対応する１つに適合するように成形された縁部を含み、前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、ａ）前記磁気カップの前記平面状外面と面一であるか、または、ｂ）前記磁気カップの前記キャビティに向かう方向に、前記磁気カップの前記ベースの前記平面状外面から、前記平面状外面に直交する第１の軸に沿ってずらされた第１の側部を含み、
   前記アクチュエータは、さらに、
   前記ボイスコイルおよび前記支持体に取り付けられている結合プレートを備える、アクチュエータ。
2. 前記磁気カップは、３．５ｍｍ以下の前記第１の軸に沿った深さを有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記１つ以上のジョイント要素の各々は、２００ミクロン以下の前記第１の軸に沿った奥行を有する、請求項1または請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記１つ以上のジョイント要素の各々は、２００ミクロン以下の前記第１の軸に直交する寸法を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
5. 前記１つ以上のジョイント要素は、溝である、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
6. 前記溝の各々は、矩形または正方形である、請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記１つ以上のジョイント要素の各々は、面取りされた縁部、スカラップ加工された縁部、またはフィレット加工された縁部である、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 前記１つ以上のジョイント要素は、前記磁気カップの前記ベースの前記平面状外面の前記縁部に沿って単一の連続的な縁部構造を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
9. 前記１つ以上のジョイント要素は、２つ以上の別個のジョイント要素を含む、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
10. 前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、対応するジョイント要素において前記磁気カップに溶接されている、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
11. 前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、１００〜２０,０００の比透磁率を
    有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
12. 前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、１００ギガパスカル〜２５０ギガパスカルのヤング率を有する、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
13. 前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、低炭素鋼である、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
14. 前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、冷間圧延鋼である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
15. 前記支持体は、複数の前記サスペンション部材を前記結合プレートに接続する支持側壁を含む、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
16. 前記支持側壁は、磁気特性を有する材料である、先行する請求項１５のいずれかに記載のアクチュエータ。
17. 前記支持側壁は鉄である、請求項１５または請求項１６に記載のアクチュエータ。
18. 前記磁気カップは、軟磁性材料である、先行する請求項のいずれか１項に記載のアクチュエータ。
19. モバイルデバイスであって、
    平面に延在する電子表示パネルと、
    前記電子表示パネルに取り付けられているシャーシとを備え、
    前記シャーシは、前記シャーシの背面パネルと前記電子表示パネルとの間に空間を規定し、
    前記モバイルデバイスは、さらに、
    前記空間に収容され、プロセッサを含む電子制御モジュールと、
    前記空間に収容されており、かつ、前記電子表示パネルの表面に取付けられているアクチュエータとを備え、
    前記アクチュエータは、
    キャビティを規定するベースおよび側壁を含む磁気カップを有し、
    前記ベースは、前記キャビティの反対側の平面状外面を含み、
    前記平面状外面の縁は、１つ以上のジョイント要素を含み、
    前記アクチュエータは、さらに、
    前記磁気カップの前記キャビティ内に配置され、空隙によって前記側壁から分離されている磁石と、
    前記磁気カップの前記側壁と前記磁石とを隔てる前記空隙内に配置されているボイスコイルと、
    １つ以上の磁気サスペンション部材を含む支持体とを有し、
    前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、前記磁気カップに前記支持体を接続するために前記１つ以上のジョイント要素のうちの対応する１つに適合するように成形された縁部を含み、前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、ａ）前記磁気カップの前記平面状外面と面一であるか、または、ｂ）前記磁気カップの前記キャビティに向かう方向に、前記磁気カップの前記ベースの前記平面状外面から、前記平面状外面に直交する第１の軸に沿ってずらされた第１の側部を含み、
    前記アクチュエータは、さらに、
    前記ボイスコイルおよび前記支持体に取り付けられている結合プレートを有する、モバイルデバイス。
20. ウェアラブルデバイスであって、
    平面に延在する電子表示パネルと、
    前記電子表示パネルに取り付けられているシャーシとを備え、
    前記シャーシは、前記シャーシの背面パネルと前記電子表示パネルとの間に空間を規定し、
    前記ウェアラブルデバイスは、さらに、
    前記空間に収容され、プロセッサを含む電子制御モジュールと、
    前記空間に収容されており、かつ、前記電子表示パネルの表面に取付けられているアクチュエータとを備え、
    前記アクチュエータは、
    キャビティを規定するベースおよび側壁を含む磁気カップを有し、
    前記ベースは、前記キャビティの反対側の平面状外面を含み、
    前記平面状外面の縁は、１つ以上のジョイント要素を含み、
    前記アクチュエータは、さらに、
    前記磁気カップの前記キャビティ内に配置され、空隙によって前記側壁から分離されている磁石と、
    前記磁気カップの前記側壁と前記磁石とを隔てる前記空隙内に配置されているボイスコイルと、
    １つ以上の磁気サスペンション部材を含む支持体とを有し、
    前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、前記磁気カップに前記支持体を接続するために前記１つ以上のジョイント要素のうちの対応する１つに適合するように成形された縁部を含み、前記１つ以上の磁気サスペンション部材の各々は、ａ）前記磁気カップの前記平面状外面と面一であるか、または、ｂ）前記磁気カップの前記キャビティに向かう方向に、前記磁気カップの前記ベースの前記平面状外面から、前記平面状外面に直交する第１の軸に沿ってずらされた第１の側部を含み、
    前記アクチュエータは、さらに、
    前記ボイスコイルおよび前記支持体に取り付けられている結合プレートを有する、ウェアラブルデバイス。

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