JP2022047020A - 電気機械変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】部品製作における困難さを緩和しつつ電気機械変換器を小型化する技術の提供。【解決手段】駆動部１は、１対のヨーク１０の内側にコイル２２及び２対の磁石２０が固定された一体的な構造部と、その内部空間を貫くように配置されるアーマチュア２５と、これらの間に配置される２対のバネ２８とで構成される。ヨーク１０は、外側ヨーク１１及び内側ヨーク１２を一体化して構成され、各曲げ部１１ｂの端部同士が最終的に固定される。外側ヨーク１１は、バネ２８の反発力が作用するバネ係合部１１ｃに所望の強度を確保できる厚さに設定され、内側ヨーク１２は、ヨーク１０を通過する磁束を飽和させない所定の断面積を確保する上での厚さの不足分を補う厚さに設定される。これにより、ヨーク部品の製作が容易となり、磁束を飽和させることがなく突出寸法が抑制されたヨーク１０を製作することで、駆動部ひいては電気機械変換器を小型化することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、電気信号を機械振動に変換する電気機械変換器に関し、特に、いわゆるバランスドアーマチュア型の構造のうち、アーマチュアに係合させるバネの復元力を利用する構造を有した電気機械変換器に関するものである。

この種の電気機械変換器においては、ヨーク、磁石、コイルが一体的に配置された構造部とその内部空間を貫くアーマチュアとの間にバネが配置されて駆動部が構成され、コイルに電流が流れた際にアーマチュアに作用する磁石の磁気力とバネの復元力とのバランスによりアーマチュアが一定範囲内で変位することで、駆動部がアーマチュアと構造部との間に相対振動を生じさせる。例えば、構造部とアーマチュアとの間に２対のバネが配置された電気機械変換器（特許文献１を参照。）や、１対のバネが配置された電気機械変換器（特許文献２を参照。）が知られている。

特開２０１５－１３９０４１号公報 特開２０１８－１８６３７８号公報

ところで、構造部の一部をなすヨークは、軟磁性材料で形成され、磁石で発生する磁束を導く役割を有している。軟磁性材料は、その特性として飽和磁束密度が決まっており、飽和磁束密度を超えると磁束が飽和して頭打ちの状態となりヨークとしての役割を果たさなくなることから、ヨークの断面積は、磁束を飽和させない範囲内の大きさに設計する必要がある。

上述した先行技術は、いずれも２つのヨークでアーマチュアを両側からバネを介して挟み込んだ上で各ヨークを接合して固定させた構造を有している。つまり、これらの先行技術におけるヨークは、磁束を導くこと（使用時の役割）に加え、バネを介してアーマチュアを位置決めすること及び２つのヨークを固定させて駆動部を完成させること（製造時の役割）をその役割としている。

通常、板材を加工して部品を製作する場合には、板材の厚さが厚くなると抜きや曲げの最小幅が自ずと大きくなる。上述した先行技術におけるヨークは、使用時の役割を踏まえると、磁束が通過する部位の断面積を所望の大きさで確保できる程度の厚さにする必要がある。しかしながら、この厚さの板材に対し、さらに製造時の役割を果たせるよう曲げ加工を施す設計をすると、部位の形状によっては製作が困難になる、或いは、曲げ加工が施される部位の寸法が必要以上に大きくなり結果として電気機械変換器全体の寸法が大きくなる、といった課題が生じる。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、電気機械変換器の部品製作における困難さを緩和しつつ電気機械変換器を小型化する技術の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下の電気機械変換器を採用する。なお、以下の括弧書中の文言はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の電気機械変換器は、対をなす磁石と、対をなし、各々が複数のヨーク部品を平板状の部位にて相互に重ね合わせてなる、磁石による磁束を導くヨークと、電気信号が供給される空芯のコイルと、対をなすヨークの内側に磁石とコイルとが一体的に配置されてなる構造部の内部空間を貫いて配置されるアーマチュアと、対をなし、各々が構造部とアーマチュアとに係合する弾性部材とを備えている。

この態様の電気機械変換器においては、各ヨークは、平板状の部位を有するヨーク部品を複数個重ね合わせて構成され、複数の平板状の部位の厚さの合計により、ヨークを通過する磁束を飽和させることのない所定の断面積が確保される。このようなヨーク部品は、それぞれがヨークの厚さよりも薄い板材で形成されるため、曲げ加工を施して他の部位を形成する際に、ヨークと同じ厚さの板材に曲げ加工を施す場合と比較して、製作が容易となり、また、曲げ加工を施すことにより突出する寸法が小さく抑制される。したがって、この態様の電気機械変換器によれば、製作における困難さを緩和しながら磁束を飽和させることのないヨークをより小さく製作することができ、電気機械変換器の小型化に寄与することが可能となる。

好ましくは、上記の電気機械変換器において、ヨークは、いずれか１つのヨーク部品に、ヨーク部品の重ね合わせ方向である第１方向に直交する所定の第２方向における両側面の対称となる位置から突出して第１方向に屈曲し所定の長さで延び出た屈曲部を有し、対をなすヨークは、屈曲部の端面において相互に固定される。

この態様の電気機械変換器においては、いずれかのヨーク部品に屈曲部を有している。屈曲部は、当該ヨーク部品をなす板材に曲げ加工を施して形成されたものであるが、この板材はヨークの厚さよりも薄いため、ヨークと同じ厚さの板材と比較して、曲げ加工を施し易く、また、曲げ加工を施すことにより突出する寸法が小さく抑制される。したがって、この態様の電気機械変換器によれば、部品製作における困難さを緩和しつつ電気機械変換器を小型化することができる。

より好ましくは、上記の電気機械変換器において、各ヨークは、構造部において外側に配置されるヨーク部品の第１方向に直交するいずれかの方向における両側面の所定の位置から突出した係合部を有し、弾性部材は、係合部に係合する。

この態様の電気機械変換器によれば、ヨークが構造部の一部として一体化される際に外側に配置されるヨーク部品に弾性部材が係合する部位が設けられるため、そのような部位が仮に構造部において内側に配置されるヨーク部品に設けられるとした場合と比較して、弾性部材の長さをより長くすることができ、弾性部材が第１方向に変位可能とされる所定の変位量を確保することができる。

以上のように、本発明によれば、電気機械変換器の部品製作における困難さを緩和しつつ電気機械変換器を小型化することができる。

第１実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す斜視図である。 第１実施形態の電気機械変換器におけるヨークを示す斜視図である。 第１実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す分解斜視図である。 第１実施形態を比較例と対比させて説明する図である。 第２実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す斜視図である。 第２実施形態の電気機械変換器におけるヨークを示す斜視図である。 第２実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す分解斜視図である。 第２実施形態を比較例と対比させて説明する図である。 第３実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す斜視図である。 第３実施形態の電気機械変換器における側板を示す斜視図である。 第３実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す分解斜視図である。 第４実施形態の電気機械変換器における駆動部を示す斜視図である。 第４実施形態の電気機械変換器における側板を示す斜視図である。 第４実施形態の電気機械変換器における駆動部の分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態は好ましい例示であり、本発明はこの例示に限定されるものではない。また、説明の便宜のため、構成に関する方向を各図面の紙面上の方向に沿って、上、下、左、右として示す場合がある。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の電気機械変換器における駆動部（駆動部１）を示す斜視図である。駆動部１は、１対（２つ）のヨーク１０と、２対（４つ）の磁石２０と、コイル２２と、アーマチュア２５と、２対（４つ）のバネ２８とで構成される。

各ヨーク１０は、外側の部位をなす外側ヨーク１１及び内側の部位をなす内側ヨーク１２からなり、外側ヨーク１１を外側にした状態で上下に配置される。コイル２２は、上下に配置された１対のヨーク１０（より正確には、内側ヨーク１２）の内側かつ左右方向の中央部に固定される。磁石２０は、上下で対をなし、２対の磁石２０が１対のヨーク１０（より正確には、内側ヨーク１２）の内側かつ左右の両端部に固定される。このように一体的に配置されるヨーク１０、磁石２０、コイル２２が、構造部を構成する。

アーマチュア２５は、構造部の内部空間を貫くようにして配置される。バネ２８は、上下で対をなし、２対のバネ２８が左右の両端部において構造部（より正確には、外側ヨーク１１）とその内部空間を貫通するアーマチュア２５との間に配置される。その上で、１対のヨーク１０（より正確には、外側ヨーク１１）の端部同士が固定され、構造部にアーマチュア２５、バネ２８が加わって駆動部１を構成する。

２対の磁石２０は、相互に逆向きに磁化されている。例えば、右側に配置される１対の磁石２０は下向きに磁化されており、左側に配置される１対の磁石２０は上向きに磁化されている。そのため、コイル２２に電流が流れる（電気信号が供給される）と、アーマチュア２５の左右方向の両側の領域において相互に逆向きの磁束が発生し、これらの磁束が１対のヨークにより閉回路状に導かれて、構造部（ヨーク１０、磁石２０、コイル２２）とアーマチュア２５とが磁気回路を構成する。そして、磁石２０の磁気力が作用してアーマチュア２５が変位すると、この変位に応じたバネ２８の復元力がアーマチュア２５に作用して、構造部とアーマチュアとの間で相対振動が生じることとなる。

なお、ヨーク１０の構成や、駆動部１をなす各構成部品間における接続関係については、別の図面を用いて詳しく後述する。また、以下の説明においては、２対の磁石２０がコイル２２を挟む方向を「Ｘ方向」とし、対をなすバネ２８がアーマチュア２５を挟む方向を「Ｚ方向」とし、Ｘ方向及びＺ方向のいずれに対しても直交する方向を「Ｙ方向」として示すこととする。

図２は、ヨーク１０を示す斜視図である。ヨーク１０は、上述したように外側ヨーク１１及び内側ヨーク１２からなり、これらが圧接されレーザ溶接等により固定されて構成される。外側ヨーク１１及び内側ヨーク１２は、例えば、４５％Ｎｉのパーマロイ等の軟磁性材料を用いて形成される。

外側ヨーク１１は、磁束が通過することとなる磁束通過部１１ａと、１対のヨーク１０を固定させる端面を有する曲げ部１１ｂと、バネ２８を係合させるバネ係合部１１ｃとを有する。磁束通過部１１ａは、平板矩形状の部位である。曲げ部１１ｂは、磁束通過部１１ａをなす板材に曲げ加工を施して形成された部位で、磁束通過部１１ａのＹ方向の両側に２箇所ずつ設けられており、磁束通過部１１ａのＹ方向の両側面から突出してＺ方向に屈曲して全て同じ長さで延び出ている。バネ係合部１１ｃは、磁束通過部１１ａのＸ方向の両側に１箇所ずつ設けられており、バネ２８に係合する面は、バネ２８に作用する力のトルクを小さく抑制できるような形状に形成されている。

内側ヨーク１２は、ＸＹ平面における形状が外側ヨークの磁束通過部１１ａと略同一の平板矩形状の部位であり、磁束通過部１１ａに重ね合わされ、これと一体化されて磁束が通過することとなる。磁石２０からヨーク１０に導かれる磁束はＸ方向に通過するため、磁束通過部１１ａ及び内側ヨーク１２のＹＺ平面の断面積は、磁束を飽和させることのない所定の大きさに設計されている。ここで、Ｙ方向の寸法には、駆動部１（電気機械変換器）全体としての設計に応じた制約が生じることから、断面積を所定の大きさとするには、Ｚ方向の寸法、すなわち磁束通過部１１ａ及び内側ヨーク１２の厚さを調整して、ヨーク１０全体としての所定の厚さを確保しなければならない。一方で、バネ係合部１１ｃにはバネ２８の反発力が終始作用し、これによりレーザ溶接等で固定される曲げ部１１ｂの端部にもバネ２８の反発力が終始伝達されることとなるため、これらの部位にはそれぞれに所望の強度を確保しなければならない。

そこで、本実施形態においては、磁束通過部１１ａの厚さはバネ係合部１１ｃに所望の強度を持たせることができる範囲内で薄くし、所定の厚さに足りない分を内側ヨーク１２の厚さで補っている。これにより、ヨーク１０全体としての所定の厚さを確保し、バネ係合部１１ｃ及び曲げ部１１ｂのそれぞれに十分な強度を確保しながらも、曲げ部１１ｂを曲げ加工により形成することで生じるヨーク１０のＹ方向の突出寸法を小さく抑制することができる。

図３は、駆動部１を示す分解斜視図である。なお、図３においては、図面の視認性を高めて発明の理解を促進すべく、外側ヨークの磁束通過部１１ａと内側ヨーク１２との接続、及び、Ｚ方向の両端に配置された外側ヨークの各曲げ部１１ｂ同士の接続を示す一点鎖線の図示を省略している。

外側ヨーク１１の磁束通過部１１ａと内側ヨーク１２とは、圧接されてレーザ溶接等で固定される。また、内側ヨーク１２のＸ方向の両端部には、磁石２０が１つずつ接着固定され、内側ヨーク１２のＸ方向の中央部には、空芯のコイル２２が接着固定される。そして、コイル２２のＹ方向の両端部には、コイル端子２３が接着固定され、コイル巻線の巻き始めと巻き終わりがそれぞれコイル端子２３に半田付けされる。

その上で、構造部の一部をなすコイル２２に形成されたＸ方向に貫通する孔を貫くようにして、アーマチュア２５が配置される。アーマチュア２５は、例えば、外側ヨーク１１や内側ヨーク１２と同じく４５％Ｎｉのパーマロイ等の軟磁性材料を用いて形成されており、そのＸ方向の両端よりやや内側におけるＹ方向の両端部には、凹状に切り欠かれたバネ係合部２５ａがそれぞれ形成されている。バネ２８は、例えば、バネ用ＳＵＳ３０１材等のステンレス鋼材を用いた板状部材を折り曲げ加工して形成されており、Ｚ方向に対をなす２対のバネ２８のうち、１対は、Ｘ方向の一端部（例えば、右側）において外側ヨーク１１とアーマチュア２５との間に配置されて両者のバネ係合部１１ｃ，２５ａに係合し、他の１対は、Ｘ方向の他端部（例えば、左側）において外側ヨーク１１とアーマチュア２５との間に配置されて両者のバネ係合部１１ｃ，２５ａに係合する。最後に、Ｚ方向の両端に配置された各外側ヨーク１１に設けられた４か所の曲げ部１１ｂが相互に圧接されて、レーザ溶接等で固定されると、駆動部１が完成する。

駆動部１においては、２対のバネ２８は、Ｚ方向に所定の変位量をもって外側ヨーク１１とアーマチュア２５との間に挟まれる。また、アーマチュア２５は、Ｚ方向に対をなすバネ２８からの反発力を受け、これらの反発力が釣り合う位置に、構造部との間に適当な空隙を置いて保持される。バネ係合部１１ｃは外側ヨーク１１に設けられているが、これにより、バネ係合部が仮に内側ヨークに設けられるとした場合と比較して、バネ２８に必要とされる板状部材の長さをより長くすることができ、バネ２８がＺ方向に変位可能とされる所定の変位量を確保することができる。

なお、駆動部１は、図示されていないハウジングに収容される。そして、アーマチュア２５の両端部がハウジングに固定され、コイル端子２３から延出する図示されていない配線がハウジングに設けられた電気端子と接続されると、電気機械変換器が完成する。このような電気機械変換器は、振動子として利用される。例えば、使用者の耳甲介腔に装用する軟骨伝導補聴器に適用すれば、電気機械変換器で生じる振動をハウジングを介して耳軟骨に伝達することが可能となる。この構成は駆動部１を備えた電気機械変換器の一例に過ぎず、電気機械変換器の用途によっては、駆動部１がさらなる構成部品とともにハウジングに収容される場合もある。あるいは、ハウジングに収容されずに用いられる場合もある。

図４は、第１実施形態を比較例と対比させて説明する図である。図４中（Ａ）は、比較例としての電気機械変換器におけるヨーク１０´を示す斜視図であり、図４中（Ｂ）は、ヨーク１０´を第１実施形態のヨーク１０と並べて示す側面図である。

比較例のヨーク１０´は、実施例のヨーク１０において２つのヨーク部品（外側ヨーク１１及び内側ヨーク１２）の厚さを合計して確保した磁束通過部の厚さを、１つの部品で確保しようとするものである。そのため、ヨーク１０´は、所定の厚さＴ´を有した１枚の板材に加工を施して形成されており、磁束通過部１０ａ´のＹ方向の両側に２箇所ずつ曲げ部１０ｂ´が設けられるとともに、Ｘ方向の両側に１箇所ずつバネ係合部１０ｃ´が設けられている。

曲げ部１０ｂ´は、厚さＴ´の板材に曲げ加工を施して形成されるため、その先端部におけるＹ方向の寸法が厚さＴ´に等しい。したがって、曲げ部１０ｂ´には大きな強度が確保されることとなるが、これほどの強度は必要とされていない。また、曲げ部１０ｂ´の磁束通過部１０ａ´より上方に突出する部位の高さＨ´は、厚さＴ´より小さく設計されているが、このような形状を形成することは非常に困難である。ヨーク１０´におけるＹ方向の突出寸法Ｗ２´は、磁束通過部１０ａ´におけるＹ方向の寸法Ｗ１´に厚さＴ´を曲げ加工する上で必要とされる寸法を加えた大きさとなる。

これに対し、第１実施形態のヨーク１０においては、バネ係合部１１ｃに所望の強度を持たせることができる厚さＴ１の板材で形成された外側ヨークの磁束通過部１１ａに、厚さＴ２に形成された内側ヨーク１２が固定されており、厚さの不足分が内側ヨーク１２の厚さで補われている。このようなヨーク１０によれば、磁束が通過する部位の断面積（図中の網掛け部分）を、比較例のヨーク１０´と同じ大きさで確保し（Ｗ１×Ｔ＝Ｗ１´×Ｔ´）、バネ係合部１１ｃ及び曲げ部１１ｂのそれぞれに十分な強度を確保しながらも、Ｙ方向の突出寸法Ｗ２は、曲げ加工を施す板材の厚さＴ１を薄くした分だけ小さく抑えることができる（Ｗ２＜Ｗ２´）。また、曲げ部１１ｂの磁束通過部１１ａより上方に突出する部位の高さＨを曲げ加工が施される板材の厚さＴ１より大きく設計し易くなり、曲げ部１１ｂの形成が容易となる。したがって、第１実施形態によれば、部品製作における困難さを緩和しつつ、駆動部ひいては電気機械変換器を全体として小型化することが可能となる。

なお、ここでは発明の理解を容易とするために、実施形態と比較例とで、磁束通過部の断面をなす幅及び厚さが同一であるという想定の下で説明を行ったが（Ｗ１＝Ｗ１´かつＴ＝Ｔ´）、駆動部１（電気機械変換器）全体としての設計を踏まえた上で、実施形態における幅や高さを比較例と異なる大きさとしながら（例えば、厚さをＴより少し大きくし、それに応じて幅をＷ１より少し小さくする等）、同一の断面積を確保することも可能である。また、第１実施形態のヨーク１０は２つのヨーク部品（外側ヨーク１１及び内側ヨーク１２）から構成されているが、ヨークを構成するヨーク部品の個数はこれに限定されない。例えば、曲げ部を有しない内側ヨークが軟磁性材料を用いて形成された２以上のヨーク部品から構成され、ヨークとしては合計で３以上の複数のヨーク部品から構成されてもよい。

〔第２実施形態〕
図５は、第２実施形態の電気機械変換器における駆動部（駆動部２）を示す斜視図である。駆動部２は、１対（２つ）のヨーク３０と、２対（４つ）の磁石４０と、コイル４２と、アーマチュア４５と、１対（２つ）のバネ４８とで構成される。すなわち、第２実施形態は、駆動部を構成するバネが１対である点において上述した第１実施形態と大きく異なっており、これに伴って他の構成部品（ヨーク、アーマチュア等）の形状や大きさも第１実施形態におけるものとは異なっている。

なお、本実施形態においてヨーク、アーマチュア、バネに用いられる材料は、第１実施形態と同様である。第１実施形態と共通する点については、説明を適宜省略する。

各ヨーク３０は、外側の部位をなす外側ヨーク３１及び内側の部位をなす内側ヨーク３２からなり、外側ヨーク３１を外側にした状態でＺ方向の両端に配置される。コイル４２は、１対のヨーク３０（より正確には、内側ヨーク３２）の内側かつＸ方向の中央部に固定される。２対の磁石４０は、１対のヨーク３０（より正確には、内側ヨーク３２）の内側かつＸ方向の両端部に固定される。アーマチュア４５は、ヨーク３０、磁石４０、コイル４２が一体的に配置されてなる構造部の内部空間を貫くようにして配置される。２対のバネ４８は、構造部（より正確には、外側ヨーク３１）とアーマチュア４５との間に配置される。その上で、１対のヨーク３０（より正確には、内側ヨーク３２）の端部同士が固定されて、駆動部２を構成する。

第２実施形態においては、駆動部を構成するバネ４８が１対とされているため、構成部品の組立てが第１実施形態における場合よりも容易であり、したがって、より小型の電気機械変換器に適している。なお、ヨーク３０の構成や、駆動部２をなす各構成部品間における接続関係については、別の図面を用いて詳しく後述する。

図６は、ヨーク３０を示す斜視図である。ヨーク３０は、上述したように外側ヨーク３１及び内側ヨーク３２からなり、これらが圧接されレーザ溶接等により固定されて構成される。

外側ヨーク３１は、磁束が通過することとなる磁束通過部３１ａと、バネ４８を係合させるバネ係合部３１ｂとからなる。磁束通過部３１ａは、略平板矩形状の部位である。バネ係合部３１ｂは、磁束通過部３１ａのＹ方向の両側に１箇所ずつ設けられており、バネ４８に係合する面は、バネ４８に作用する力のトルクを小さく抑制できるような形状に形成されている。

内側ヨーク３２は、磁束が通過することとなる磁束通過部３２ａと、１対のヨーク３０を固定させる端面を有する曲げ部３２ｂとからなる。磁束通過部３２ａは、略平板矩形状の部位であり、外側ヨーク３１の磁束通過部３１ａに重ね合わされる。曲げ部３２ｂは、磁束通過部３２ａをなす板材に曲げ加工を施して形成された部位で、磁束通過部３２ａのＹ方向の両側に２箇所ずつ設けられており、磁束通過部３２ａのＹ方向の両側面から突出してＺ方向に屈曲して同じ長さで延び出ている。

本実施形態においては、磁束通過部３１ａ，３２ａが一体化され、そのＹＺ平面の断面積は、磁束を飽和させることのない所定の大きさに設計されている。また、磁束通過部３１ａの厚さはバネ係合部３１ｂに所望の強度を持たせることができる範囲内で薄くし、上述した所定の厚さに足りない分を内側ヨーク３２の磁束通過部３２ａの厚さで補っている。これにより、ヨーク３０全体としての所定の厚さを確保し、バネ係合部３１ｂ及び曲げ部３２ｂのそれぞれに十分な強度を確保しながらも、曲げ部３２ｂを曲げ加工により形成することで生じるヨーク３０のＹ方向の突出寸法を小さく抑制することができる。

図７は、駆動部２を示す分解斜視図である。なお、図７においては、図面の視認性を高めて発明の理解を促進すべく、外側ヨークの磁束通過部３１ａと内側ヨークの磁束通過部３２ａとの接続、及び、Ｚ方向の両端部に配置された内側ヨークの各曲げ部３２ｂ同士の接続を示す一点鎖線の図示を省略している。

外側ヨークの磁束通過部３１ａと内側ヨークの磁束通過部３１ａとは、圧接されてレーザ溶接等で固定される。また、磁束通過部３２ａのＸ方向の両端部には、磁石４０が１つずつ接着固定され、磁束通過部３２ａのＸ方向の中央部には、空芯のコイル４２が接着固定される。そして、コイル４２のＹ方向の両端部には、コイル端子４３が接着固定され、コイル巻線の巻き始めと巻き終わりがそれぞれコイル端子４３に半田付けされる。

その上で、構造部の一部をなすコイル４２に形成されたＸ方向に貫通する孔を貫くようにして、アーマチュア４５が配置される。アーマチュア４５のＸ方向の両端よりやや内側におけるＹ方向の両端部には、凹状に切り欠かれたバネ係合部４５ａがそれぞれ形成されている。１対のバネ４８は、外側ヨーク３１とアーマチュア２５との間に配置され、Ｘ方向の両端部においてアーマチュアのバネ係合部４５ａに係合し、Ｙ方向の両端部において外側ヨークのバネ係合部３１ｂに係合する。最後に、Ｚ方向の両端部に配置された各内側ヨーク３２に設けられた４か所の曲げ部３２ｂが相互に圧接されて、レーザ溶接等で固定されると、駆動部２が完成する。

駆動部２においては、１対のバネ４８は、Ｚ方向に所定の変位量をもって外側ヨーク３１とアーマチュア４５との間に挟まれる。また、アーマチュア４５は、Ｚ方向に対をなすバネ４８からの反発力を受け、これらの反発力が釣り合う位置に、構造部との間に適当な空隙を置いて保持される。

図８は、第２実施形態を比較例と対比させて説明する図である。図８中（Ａ）は、比較例としての電気機械変換器におけるヨーク３０´を示す斜視図であり、図８中（Ｂ）は、ヨーク３０´を第２実施形態のヨーク３０と並べて示す側面図である。なお、図８に示した各部位の寸法を示す符号（Ｗ１，Ｗ２，Ｈ，Ｔ，Ｔ１，Ｔ２等）は、図４に示した符号とは一切関係しない。

比較例のヨーク３０´は、実施例のヨーク３０において２つのヨーク部品（外側ヨーク３１及び内側ヨーク３２）の厚さを合計して確保した磁束通過部の厚さを、１つの部品で確保しようとするものである。そのため、比較例のヨーク３０´は、所定の厚さＴ´を有した１枚の板材に加工を施して形成されており、磁束通過部３０ａ´のＹ方向の両側に２箇所ずつ曲げ部３０ｂ´が設けられるとともに、当該２箇所ずつ設けられた曲げ部３０ｂ´の中間の位置に１箇所ずつバネ係合部３０ｃ´が設けられている。

曲げ部３０ｂ´は、厚さＴ´の板材に曲げ加工を施して形成されるため、その先端部におけるＹ方向の寸法が厚さＴ´に等しい。したがって、曲げ部３０ｂ´には大きな強度が確保されることとなるが、これほどの強度は必要とされていない。また、曲げ部３０ｂ´の磁束通過部３０ａ´より上方に突出する部位の高さＨ´は、厚さＴ´より小さく設計されているが、このような形状を形成することは非常に困難である。ヨーク３０´の曲げ部３０ｂ´が設けられた位置におけるＹ方向の突出寸法Ｗ２´は、磁束通過部３０ａ´におけるＹ方向の寸法Ｗ１´に厚さＴ´を曲げ加工する上で必要とされる寸法を加えた大きさとなる。

これに対し、第２実施形態のヨーク３０においては、バネ係合部３１ｂに所望の強度を持たせることができる厚さＴ１の板材で形成された外側ヨークの磁束通過部３１ａと、厚さＴ２の板材で形成された内側ヨークの磁束通過部３２ａとが固定されており、厚さの不足分が内側ヨークの磁束通過部３２ａの厚さで補われている。内側ヨーク３２の厚さＴ２は外側ヨーク３１の厚さＴ１よりも薄いが、厚さＴ２でも曲げ部３２ｂに必要とされる強度は十分に確保することができる。このようなヨーク３０によれば、磁束が通過する部位の断面積（図中の網掛け部分）を、比較例のヨーク３０´と同じ大きさで確保し（Ｗ１×Ｔ＝Ｗ１´×Ｔ´）、バネ係合部３１ｂ及び曲げ部３２ｂのそれぞれに十分な強度を確保しながらも、曲げ部３２ｂが設けられた位置におけるＹ方向の突出寸法Ｗ２は、曲げ加工を施す板材の厚さＴ２を薄くした分だけ小さく抑えることができる（Ｗ２＜Ｗ２´）。また、曲げ部３２ｂの磁束通過部３２ａより上方に突出する部位の高さＨを曲げ加工が施される板材の厚さＴ２より大きく設計し易くなり、曲げ部３２ｂの形成が容易となる。したがって、第２実施形態によれば、部品製作における困難さを緩和しつつ、駆動部ひいては電気機械変換器を全体として小型化することが可能となる。

〔第３実施形態〕
図９は、第３実施形態の電気機械変換器における駆動部（駆動部３）を示す斜視図である。駆動部３は、１対（２つ）のヨーク５０と、２対（４つ）の磁石６０（図９には角度により視認不可能な一部の磁石６０が図示されていない）と、コイル６２と、アーマチュア６５と、２対（４つ）のバネ６８と、１対（２つ）の側板７０とで構成される。また、各ヨーク５０は、１枚の板材で形成される。

すなわち、第３実施形態は、駆動部を構成するバネが２対である点においては上述した第１実施形態と共通するが、各ヨーク５０が１枚の板材で形成される点、及び、１対の側板７０が設けられる点において、第１実施形態と大きく異なっており、これに伴って他の構成部品の形状や大きさも第１実施形態におけるものとは異なっている。以下では、第１実施形態と共通する点についての説明を適宜省略する。

１対のヨーク５０は、Ｚ方向の両端に配置される。コイル６２は、１対のヨーク５０の内側かつＸ方向の中央部に固定される。２対の磁石６０は、１対のヨーク５０の内側かつＸ方向の両端部に固定される。このようにして一体的に配置されるヨーク５０、磁石６０、コイル６２に後述する１対の側板７０が加わって、構造部を構成する。

アーマチュア６５は、構造部の内部空間を貫くようにして配置される。２対のバネ６８は、Ｘ方向の両端部において構造部（より正確には、ヨーク５０）とアーマチュア６５との間に配置される。１対の側板７０は、１対のヨーク５０の位置決め及び固定の役割を有しており、その開口部からコイル端子６３を露出させた状態でＹ方向の両端に配置され、１対のヨーク５０の位置及び間隔を決定した上で、各ヨーク５０のＹ方向の側面と固定される。このように、構造部にアーマチュア６５、バネ６８が加わって駆動部３を構成する。

第３実施形態においては、ヨーク５０が１枚の板材で曲げ加工を施すことなく形成されるため、ヨークの製作が第１実施形態における場合よりも容易である。なお、側板７０の構成や、駆動部３をなす各構成部品間における接続関係については、別の図面を用いて詳しく後述する。

図１０は、側板７０を示す斜視図である。

側板７０は、その中央部に開口したコイル端子を露出させる開口部７０ａと、開口部７０ａを取り囲むようにして形成された１対のヨーク５０と固定される固定部７０ｂと、固定部７０ｂのＸ方向の両側に対称となる位置に１箇所ずつ設けられ、固定部７０ｂのＸ方向の両側面の一部から突出してＹ方向に屈曲する曲げ部７０ｃと、曲げ部７０ｃのＹ方向の端部に設けられＺ方向に所定の長さＬ１を有しており、１対のヨーク５０の間隔及び位置を決定して両者間の空間を確保するスペーサ部７０ｄとを有する。

側板７０が有するこれらの各部位は、１枚の板材に種々の加工を施すことにより形成されている。また、側板７０の厚さは、ヨーク５０の厚さと比較してかなり薄く設定されている。側板７０の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０１材等のステンレス鋼材が用いられる。

図１１は、駆動部３を示す分解斜視図である。なお、図１１においては、側板７０とヨーク５０との接続を示す一点鎖線の図示を省略している。

ヨーク５０は、１枚の板材で形成されており、磁束が通過することとなる略平板矩形状の磁束通過部５０ａと、磁束通過部５０ａのＸ方向の両端中央部に１箇所ずつ形成されてバネ６８を係合させるバネ係合部５０ｂとを有する。磁束通過部５０ａのＸ方向の両端部には、磁石６０が１つずつ接着固定され、磁束通過部５０ａのＸ方向の中央部には、空芯のコイル６２が接着固定される。また、コイル６２のＹ方向の両端部には、コイル端子６３が接着固定され、コイル巻線の巻き始めと巻き終わりがそれぞれコイル端子６３に半田付けされる。

その上で、構造部の一部をなすコイル６２に形成されたＸ方向に貫通する孔を貫くようにして、アーマチュア６５が配置される。アーマチュア６５のＸ方向の両端よりやや内側におけるＹ方向の両端部には、凹状に切り欠かれたバネ係合部６５ａがそれぞれ形成されている。２対のバネ６８は、Ｘ方向の両端部においてヨーク５０とアーマチュア６５との間に配置されて両者のバネ係合部５０ｂ，６５ａに係合する。

また、一体的に配置されたヨーク５０、磁石６０、コイル６２のＹ方向の両側から、側板７０が配置される。側板７０は、先ず、コイル端子６３を開口部７０ａから露出させるようにして配置され、スペーサ部７０ｄが１対のヨーク５０の間に挿入されて磁束通過部５０ａの所定の位置と合わせられる。これにより、２つのヨーク５０の間には、所定の大きさの間隔が保たれることとなる。その上で、固定部７０ｂが磁束通過部５０ａの側面にレーザ溶接等で固定されると、駆動部３が完成する。

〔第４実施形態〕
図１２は、第４実施形態の電気機械変換器における駆動部（駆動部４）を示す斜視図である。駆動部４は、１対（２つ）のヨーク８０と、２対（４つ）の磁石９０（図１２には角度により視認不可能な一部の磁石９０が図示されていない）と、コイル９２と、アーマチュア９５と、１対（２つ）のバネ９８と、１対（２つ）の側板１００とで構成される。また、各ヨーク８０は、１枚の板材で形成される。

すなわち、第４実施形態は、駆動部を構成するバネが１対である点においては上述した第２実施形態と共通するが、各ヨークが１枚の板材で形成される点、及び、１対の側板が設けられる点において第２実施形態と大きく異なっており、これに伴って他の構成部品の形状や大きさも第２実施形態におけるものとは異なっている。また、第４実施形態は、各ヨークが１枚の板材で形成される点、及び、１対の側板が設けられる点においては上述した第３実施形態と共通するが、駆動部を構成するバネが１対である点において第３実施形態と大きく異なっている。以下では、第２実施形態、第３実施形態と共通する点についての説明を適宜省略する。

１対のヨーク８０は、Ｚ方向の両端に配置される。コイル９２は、１対のヨーク８０の内側かつＸ方向の中央部に固定される。２対の磁石９０は、１対のヨーク８０の内側かつＸ方向の両端部に固定される。このようにして一体的に配置されるヨーク８０、磁石９０、コイル９２に後述する１対の側板１００が加わって、構造部を構成する。

アーマチュア９５は、構造部の内部空間を貫くようにして配置される。１対のバネ９８は、構造部（より正確には、ヨーク８０）とアーマチュア９５との間に配置される。１対の側板１００は、１対のヨーク８０の位置決め及び固定の役割を有しており、その開口部からコイル端子９３を露出させた状態でＹ方向の両端に配置され、１対のヨーク８０の位置及び間隔を決定した上で、各ヨーク８０のＹ方向の側面と固定される。このように、構造部にアーマチュア９５、バネ９８が加わって駆動部４を構成する。

第４実施形態においては、ヨーク８０が１枚の板材で曲げ加工せずに形成されるため、ヨークの製作が第２実施形態における場合よりも容易である。また、駆動部を構成するバネ９８が１対とされているため、構造部の組立てが第３実施形態における場合よりも容易であるため、より小型の電気機械変換器に適している。なお、側板１００の構成や、駆動部４をなす各構成部品間における接続関係については、別の図面を用いて詳しく後述する。

図１３は、側板１００を示す斜視図である。

側板１００は、その中央部に開口したコイル端子を露出させる開口部１００ａと、開口部１００ａを取り囲みつつそのＺ方向の両側の中央部が１箇所ずつ凹状に切り欠かれて形成された、１対のヨーク８０と固定される固定部１００ｂと、固定部１００ｂのＸ方向の両側に対称となる位置に１箇所ずつ設けられ、固定部１００ｂのＸ方向の両側面の一部から突出してＹ方向に屈曲する曲げ部１００ｃと、曲げ部１００ｃのＹ方向の端部に設けられＺ方向に所定の長さＬ２を有しており、１対のヨーク８０の間隔及び位置を決定して両者間の空間を確保するスペーサ部１００ｄとを有する。固定部１００ｂに形成される切り欠きは、ヨーク８０からＹ方向に突出するバネ係合部を受け入れるためのものである。

側板１００が有するこれらの各部位は、１枚の板材に種々の加工を施すことにより形成されている。また、側板１００の厚さは、ヨーク８０の厚さと比較してかなり薄く設定されている。

図１４は、駆動部４を示す分解斜視図である。なお、図１４においては、側板１００とヨーク８０との接続を示す一点鎖線の図示を省略している。

ヨーク８０は、１枚の板材で形成されており、磁束が通過することとなる略平板矩形状の磁束通過部８０ａと、磁束通過部８０ａのＹ方向の両端中央部に１箇所ずつ形成されてバネ９８を係合させるバネ係合部８０ｂとを有する。磁束通過部８０ａのＸ方向の両端部には、磁石９０が１つずつ接着固定され、磁束通過部８０ａのＸ方向の中央部には、空芯のコイル９２が接着固定される。また、コイル９２のＹ方向の両端部には、コイル端子９３が接着固定され、コイル巻線の巻き始めと巻き終わりがそれぞれコイル端子９３に半田付けされる。

そして、一体的に配置されたヨーク８０、磁石９０、コイル９２のＹ方向の両側から、側板１００が配置される。側板１００は、先ず、ヨークのバネ係合部８０ｂを凹状の切り欠きで受け入れつつコイル端子９３を開口部１００ａから露出させるようにして配置され、スペーサ部８０ｄが１対のヨーク８０の間に挿入されて磁束通過部８０ａの所定の位置と合わせられる。これにより、２つのヨーク８０の間には、所定の大きさの間隔が保たれることとなる。

アーマチュア９５は、構造部の一部をなすコイル９２に形成されたＸ方向に貫通する孔を貫くようにして配置される。アーマチュア９５のＸ方向の両端よりやや内側におけるＹ方向の両端部には、凹状に切り欠かれたバネ係合部９５ａがそれぞれ形成されている。１対のバネ９８は、ヨーク８０とアーマチュア９５との間に配置され、Ｘ方向の両端部においてアーマチュアのバネ係合部９５ａに係合し、Ｙ方向の両端部においてヨークのバネ係合部８０ｂに係合する。その上で、側板の固定部１００ｂが磁束通過部８０ａの側面にレーザ溶接等で固定されると、駆動部４が完成する。

〔実施形態の優位性〕
第１実施形態及び第３実施形態は、駆動部を構成するバネが２対の電気機械変換器に対応しており、第２実施形態及び第４実施形態は、駆動部を構成するバネが１対の電気機械変換器に対応している。このうち、第１実施形態及び第２実施形態においては、ヨークを２枚の板材で形成（２つのヨーク部品で構成）し、一方の板材（ヨークの厚さよりも薄い板材）のみに曲げ加工を施して形成した曲げ部同士を固定させることにより、構成部品の製作を容易にするとともに、駆動部全体としての大きさを抑制している。これに対し、第３実施形態及び第４実施形態においては、ヨークを１枚の板材で曲げ加工を施さずに形成し、ヨークよりも薄い板材に曲げ加工がなされた１対の側板で１対のヨークを固定させることにより、構成部品の製作を容易にするとともに、駆動部全体としての大きさを抑制している。このように、４つの実施形態は大別すると２種類に分類することができるが、曲げ加工された部位を有するヨークの厚さよりも薄い板材で形成された部品で１対のヨークを固定させる点においては、全ての実施形態は共通している。

上述したように、各実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
（１）４つの各実施形態によれば、１対のヨークが、ヨークの厚さよりも薄い板材で形成された部位で固定されるため、ヨークと同じ厚さの板材で形成される場合と比較して、そのような部位を有する部品を容易に製作することができる。また、そのような部品に曲げ加工を施した部位を形成する際に、ヨークと同じ厚さの板材を曲げ加工して形成する場合と比較して、曲げ加工により突出する部位における部品の突出寸法が小さく抑制されるため、駆動部ひいては電気機械変換器を小型化することができる。

（２）第１実施形態及び第２実施形態によれば、１対のヨークがそれぞれ２つのヨーク部品（外側ヨーク及び内側ヨーク）を一体化して構成され、一方のヨーク部品は、バネの反発力が終始作用するバネ係合部に所望の強度を持たせることができる厚さに設定され、他方のヨーク部品は、ヨークを通過する磁束を飽和させることのない所定の断面積を確保する上での厚さの不足分を補う厚さに設定されるため、ヨーク全体として所定の厚さを確保することができる。また、これにより、ヨーク部品を容易に製作することができ、また、曲げ加工を施すことにより突出する部位におけるヨークの突出寸法を小さく抑制することができる。結果として、駆動部ひいては電気機械変換器を小型化することができる。

（３）第３実施形態及び第４実施形態によれば、ヨークが１枚の板材で曲げ加工を施すことなく形成されるため、ヨークを容易に製作することができる。また、ヨークの位置決め及び固定を行う１対の側板がヨークの厚さよりも薄い板材に種々の加工を施して形成されるため、側板を必要最小限の大きさで容易に製作することができる。結果として、駆動部ひいては電気機械変換器を小型化することができる。

本発明は、上述した各実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することが可能である。

上述した第２実施形態においては、バネ係合部３１ｂが外側ヨーク３１に設けられ、曲げ部３２ｂが内側ヨーク３２に設けられているが、バネ係合部及び曲げ部を同一のヨーク部品に設けてもよい。例えば、バネ係合部及び曲げ部を外側ヨークに設けてもよい。そのような構成とする場合には、内側ヨークは、外側ヨークの磁束通過部の形状と略同一の形状に形成されることとなる。

上述した各実施形態におけるバネ２８，４８，６８，９８は、磁石の磁気力が作用して変位するアーマチュアに対し、その変位に応じた復元力を与えられるものであれば、板バネ以外の弾性部材を用いてもよい。

上述した各実施形態における駆動部１，２，３，４は、電気機械変換器以外の用途に適用してもよい。例えば、電気振動を音響に変換して外部に出力する電気音響変換器の一部として用いることも可能である。

その他、駆動部１，２，３，４の各構成部品の例として挙げた材料や数値等はあくまで例示であり、本発明の実施に際して適宜に変形が可能であることは言うまでもない。

１， ２， ３， ４ 駆動部
１０，３０，５０，８０ ヨーク
１１，３１ 外側ヨーク
１２，３２ 内側ヨーク
２０，４０，６０，９０ 磁石
２２，４２，６２，９２ コイル
２３，４３，６３，９３ コイル端子
２５，４５，６５，９５ アーマチュア
２８，４８，６８，９８ バネ
７０，１００ 側板

Claims (3)

1. 対をなす磁石と、
   対をなし、各々が複数のヨーク部品を平板状の部位にて相互に重ね合わせてなる、前記磁石による磁束を導くヨークと、
   電気信号が供給される空芯のコイルと、
   対をなす前記ヨークの内側に前記磁石と前記コイルとが一体的に配置されてなる構造部の内部空間を貫いて配置されるアーマチュアと、
   対をなし、各々が前記構造部と前記アーマチュアとに係合する弾性部材と
   を備えた電気機械変換器。
2. 請求項１に記載の電気機械変換器において、
   各前記ヨークは、
   いずれか１つの前記ヨーク部品に、前記ヨーク部品の重ね合わせ方向である第１方向に直交する所定の第２方向における両側面の対称となる位置から突出して前記第１方向に屈曲し所定の長さで延び出た屈曲部を有し、
   対をなす前記ヨークは、
   前記屈曲部の端面において相互に固定されることを特徴とする電気機械変換器。
3. 請求項２に記載の電気機械変換器において、
   各前記ヨークは、
   前記構造部において外側に配置されるヨーク部品の前記第１方向に直交するいずれかの方向における両側面の所定の位置から突出した係合部を有し、
   前記弾性部材は、
   前記係合部に係合することを特徴とする電気機械変換器。

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