JP3577475B2 - 多機能アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響及び振動発生機能を全部遂行する多機能アクチュエータに関し、更に詳しくは、前記アクチュエータ内での音響出力時、音響特性には影響がなく、振動量が著しく減少する多機能アクチュエータに関する。
【０００２】
一般に、スピーカは、電気及び電子的に受信される音響信号、または予め入力されたベルまたはメロディーを、可聴音として出力する発声機器である。かかるスピーカ機能は、最近、携帯電話などの移動通信手段に利用されてきたが、一般大衆が密集した公共場所では騒音を発生し、かかる騒音を発生しないという配慮からそのスピーカ機能の使用が制限されてきた。その代わり、振動信号を着信信号に使用する頻度数が高くなり、かかる機能を満たすために、多機能アクチュエータの必要性が増大してきている。
【０００３】
従って、最近、携帯電話などの移動通信手段に使用される振動モータ、ブザー、レシーバ、スピーカなどの部品を一体化して、空間的な大きさを減少しつつも、要求される基本機能を充実に遂行できる多機能アクチュエータに関する開発が盛んに行われている。
【０００４】
しかし、様々な機能を全部満たすためには、当然の如く、相対的な機能減少が起こり、従って、これを克服できる多様な方法が試みられている。特に、振動機能にあっては、ばねに吊られている振動体を共振させて振動を得る構造であり、音響出力時にも振動を発生するという短所を有している。
【０００５】
以下、従来の一般的な多機能アクチュエータの構造について、図１を参照して詳細に説明することにする。図１に示すように、一般的な多機能アクチュエータは、内面に空間を有するケース１０と、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板１と、前記振動板の下端に巻線されて固定されたボイスコイル２と、垂直に着磁されたマグネット４と、前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレートと３、前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨーク５と、前記アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイト６と、前記振動体を上側と下側とからそれぞれ保持する上サスペンションばね７と下サスペンションばね８及び前記ケースの下部のグリル１１の上面に設けられ、振動を発生する振動発生用コイル９とからなる。
【０００６】
前記のように、振動発生用コイルを別途に備えることにより、外部からリード線ａ１４、リード線ｂ１５、リード線ｃ１６及びリード線ｄ１７を通じて電流が印加されるが、このとき、前記４本の線が信号源に接続される方式が採択される。通常は、それぞれ＋、−、＋、−の信号源に接続する。
【０００７】
従って、前記のような構造では、リード線ａ１４、リード線ｂ１５を通じて電流が印加されるとき、アッパープレート３、上下方向に着磁されるマグネット４及びヨーク５からなる磁気回路内のボイスコイル２に電磁気力が発生する。
【０００８】
即ち、アッパープレート３、垂直に着磁されるマグネット４、ヨーク５からなる磁気回路内のボイスコイル２に磁界が形成され、マグネット４のＮ極から出た磁力線は、アッパープレート３、ボイスコイル２、ヨーク５を順に通り、再びマグネットのＳ極に向う磁界を形成するが、このとき、前記ボイスコイル２では、前記磁界による磁気回路の磁束を利用してスピーカ機能を果たすようになる。
【０００９】
一方、ヨーク５の下端部は、側面に比してその厚さが薄く、磁束の一部が下部に位置する振動発生用コイル９に向って漏洩されるが、ここにリード線ｃ１６及びリード線ｄ１７を通じて電流が印加されるとき、かかる漏洩された磁束により前記振動発生用コイル９にも電磁気力が発生するようになる。
【００１０】
即ち、従来の一般的な多機能アクチュエータは、振動板のある方の磁気回路部にボイスコイルが設けられ、音響を出力しようとするときは、前記ボイスコイルに信号が印加されて音響が出力され、下側の磁気回路には、振動発生用コイルが設けられ、振動を出力しようとするときは、下側のコイルに電流が印加されて振動が発生するものである。
【００１１】
ところが、このとき、前記多機能アクチュエータの振動発生時の共振周波数は、１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの帯域に存在し、音響出力は、一般に３５０Ｈｚ以上の周波数帯域を使用するため、音響出力と振動出力とは、一旦その帯域において差異が出るため、関係のないものと考えられるが、実際のところ、音響具現においては、ＦＭ変調方式を使用して音を具現していることから、本来の意図とは異なり、振動発生時の共振周波数が同時に入力される場合がしばしば発生し、音響具現時の振動量が振動発生モードの量と同様に大きく発生する現象が現れるようになった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の問題点を解決すべくなされたもので、音響と振動出力には大きく影響を及ぼすことなく使用できる構造を含む多機能アクチュエータを提供することにその目的がある。
【００１３】
また、音響発生時、振動が減少しながらも音響には影響を与えることなく、また音質を改善するために特定帯域の周波数を遮断することができる構造を含む多機能アクチュエータを提供することにその目的がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記のような目的を達成するために、振動発生用コイルとボイスコイルとに信号を印加したとき、特定帯域の周波数を遮断することができる構造を含む多機能アクチュエータを提供することを特徴とする。
【００１５】
本発明は、内面に空間を有するケースと、前記ケース内に設けられて振動を発生する振動発生用コイルと、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、前記振動板の底面に固着されて信号源により音響を発生し、ハイパスフィルタを含むボイスコイルと、垂直に着磁されたマグネットと、前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレートと、前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨークと、前記マグネット、アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイトと、前記振動体を保持するサスペンションばねと、からなることを特徴とする多機能アクチュエータに関するものである。
【００１６】
即ち、本発明は、ボイスコイルと振動発生用コイルとを別途に備えた多機能アクチュエータにおいて、低周波の電流が印加される場合には、前記振動発生用コイルの両側に電磁気力が発生し、結局マグネット、アッパープレート、ヨーク及びウェイトで構成された振動体の上下運動を触発させて振動信号が発生し、高周波の電流が印加される場合には、アッパープレート、垂直に着磁されるマグネット及びヨークからなる磁気回路内のボイスコイルに電磁気力が発生して音響出力が行われるが、このとき、特定帯域の周波数を遮断し、音響発生時における振動は減少しながらも音響には影響を与えることなく、音質を改善する構造に関するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図２及び図３を参照して、本発明の好ましい第１の実施例について詳細に説明する。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本発明の好ましい多機能アクチュエータの第１の実施例は、内面に空間を有するケース１０と、前記ケース内に設けられて振動を発生する振動発生用コイル９と、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板１と、前記振動板の底面に固着されて信号源により音響を発生し、ハイパスフィルタを含むボイスコイル２と、垂直に着磁されたマグネット４と、前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレート３と、前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨーク５と、前記マグネット、アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイト６と、前記振動体を保持するサスペンションばね７，８と、からなる。
【００１９】
特に、本発明のより好ましい実施のために、前記ハイパスフィルタは、インダクタＬ及びキャパシタＣからなることを特徴とする。更に好ましい本発明の実施のために、前記インダクタＬは並列に、前記キャパシタＣは直列に接続してなり、前記ハイパスフィルタは、５００Ｈｚ以下の周波数を遮断するように構成されたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の第２の実施例として、図４に示すように、前記ハイパスフィルタは、抵抗Ｒ及びキャパシタＣで構成することができる。かかる構成において、前記抵抗Ｒは並列に、前記キャパシタＣは直列に接続してなるＲＣ２次結合回路でハイパスフィルタを構成することができる。
【００２１】
本発明の多様な更なる実施例の第２の実施例として、前記ハイパスフィルタは、抵抗、インダクタ及びキャパシタで構成することもできる。かかる構成において、前記抵抗Ｒ及びインダクタＬはそれぞれ並列に、前記キャパシタＣは直列に接続してなることができるが、これらの実施例を図４に詳しく示している。
【００２２】
図５は、本発明の第３の実施例として、前記抵抗Ｒ及びインダクタＬはそれぞれ並列に、前記キャパシタＣは直列に接続してなる逆Ｌ形回路からなるハイパスフィルタを示しており、図６は、本発明の第４の実施例として、記抵抗及ＲびインダクタＬはそれぞれ並列に、前記キャパシタＣ１，Ｃ２は直列に２つが接続してなるＴ形回路からなるハイパスフィルタを示している。また、図７は、本発明の第５の実施例として、前記抵抗Ｒ及び２つのインダクタＬ１，Ｌ２はそれぞれ並列に、前記キャパシタＣは直列に接続してなるπ形回路からなるハイパスフィルタを示している。
【００２３】
また、図８に示すように、本発明の第６の実施例の構成も可能であるが、それぞれ２つのインダクタ及びキャパシタからなり、前記インダクタ及びキャパシタのそれぞれのいずれか１つは、前記ボイスコイルに直列に接続し、残りの他のインダクタ及びキャパシタは、互いに直列に接続した後、電源の両端子に接続してなることを特徴としている。
【００２４】
本発明において、前記ハイパスフィルタは、５００Ｈｚ以下の周波数を遮断するように構成されたことを特徴としている。このために、前記ハイパスフィルタは、次のように表わす数式により遮断周波数が決まる。
【００２５】
【数１】

【００２６】
ここで、Ｌはインダクタのインダクタンスを示し、Ｃはキャパシタの容量を示す。
【００２７】
上述のように、本発明では、ボイスコイル２と振動発生用コイル９とを別途に備え、ボイスコイルにハイパスフィルタを備えることにより、低周波の電流が印加される場合には、前記リード線ｃ１６及びリード線ｄ１７を通じて振動発生用コイル９の両側に電磁気力が発生し、結局マグネット４、アッパープレート３、ヨーク５及びウェイト６で構成された振動体の上下運動を触発させて、振動信号が発生するようになる。
【００２８】
また、リード線ａ１４及びリード線ｂ１５により、高周波の電流が印加される場合には、前記のように構成されたハイパスフィルタにより特定帯域の低周波を遮断することが可能になることにより、音響発生時の振動が減少できる。このときの多機能アクチュエータの動作は、前記アッパープレート３、マグネット４及びヨーク５からなる磁気回路内のボイスコイル２に電磁気力が発生して音響が出力されるものであって、上述の通りである。
【００２９】
振動発生用コイルとボイスコイルとに信号を印加したとき、特定帯域の周波数を遮断可能な方法では、上述のようにハイパスフィルタを利用する方法の他にも、ハイパスフィルタとローパスフィルタとが連続して接続されたノッチフィルタを利用する構成を提案することができる。本発明では、かかるノッチフィルタを採用した多機能アクチュエータを本発明の第７の実施例として説明することにする。
【００３０】
これは、図２及び図９に示すように、多機能アクチュエータは、内面に空間を有するケース１０と、前記ケース内に設けられて振動を発生する振動発生用コイル９と、前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板１と、前記振動板の底面に固着されて信号源により音響を発生し、ノッチフィルタを含むボイスコイル２と、垂直に着磁されたマグネット４と、前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレート３と、前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨーク５と、前記マグネット、アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイト６と、前記振動体を保持するサスペンションばね７，８と、からなることを特徴とする。
【００３１】
前記のような本発明の第７の実施例では、キャパシタＣ２が直列に、インダクタＬ２が並列に接続されたハイパスフィルタと、キャパシタＣ１が並列に、インダクタＬ１が直列に接続されたローパスフィルタが互いに直列に接続されたノッチフィルタを特徴とする。
【００３２】
前記ノッチフィルタを構成するそれぞれのハイパスフィルタ及びローパスフィルタの遮断周波数帯域は、１００〜５００Ｈｚになるように構成されたことを特徴としているため、前記数式１により所望の周波数帯域の成分のみを通過させることにより、音響発生時における振動は減少しながらも音響には影響を与えることなく、音質は改善することが可能になる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、多機能アクチュエータの動作原理の基本となるマイクロスピーカなどの、同じ原理の適用が可能な様々な分野において応用が可能であり、ボイスコイルと振動発生用コイルとを全部備える場合、所望の周波数帯域の成分のみを通過させることにより、音響発生時における振動が減少しながらも音響には影響を与えることなく、音質は改善する効果を奏する。
【００３４】
本発明を具現するにあたり、上述の構造は単に一実施例に過ぎないものであって、本発明の特許請求の範囲に記載された発明の範囲と基本的な思想より、当業者であれば、様々な他の形態の装置を提案することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な多機能アクチュエータを示す図である。
【図２】一般的な多機能アクチュエータのボイスコイル及び振動発生用コイルの電源接続部を示す図。
【図３】本発明に係る多機能アクチュエータの第１の実施例を示す図である。
【図４】本発明に係る多機能アクチュエータの第２の実施例を示す図である。
【図５】本発明に係る多機能アクチュエータの第３の実施例を示す図である。
【図６】本発明に係る多機能アクチュエータの第４の実施例を示す図である。
【図７】本発明に係る多機能アクチュエータの第５の実施例を示す図である。
【図８】本発明に係る多機能アクチュエータの第６の実施例を示す図である。
【図９】本発明に係る多機能アクチュエータの第７の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１ 振動板
２ ボイスコイル
３ アッパープレート
４ マグネット
５ ヨーク
６ ウェイト
７ 上サスペンションばね
８ 下サスペンションばね
９ 振動発生用コイル
１０ ケース
１１ グリル
１４ リード線ａ
１５ リード線ｂ
１６ リード線ｃ
１７ リード線ｄ

Claims (19)

1. 内面に空間を有するケースと、
   前記ケース内に設けられて振動を発生する振動発生用コイルと、
   前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、
   前記振動板の底面に固着されて信号源により音響を発生するボイスコイルであって、音響発生時の振動を低減するノッチフィルタを含むボイスコイルと、
   垂直に着磁されたマグネットと、
   前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレートと、
   前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨークと、
   前記マグネット、アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイトと、
   前記振動体を保持するサスペンションばねと、
   からなることを特徴とする多機能アクチュエータ。
2. 前記ボイスコイルのノッチフィルタの遮断周波数帯域は、１００〜５００Ｈｚになるように構成されたことを特徴とする、請求項１記載の多機能アクチュエータ。
3. 前記ボイスコイルのノッチフィルタを内部に一体に含むことを特徴とする、請求項１記載の多機能アクチュエータ。
4. 前記振動発生用コイルは、ケース内のグリルの上面に設けられたことを特徴とする、請求項１記載の多機能アクチュエータ。
5. 内面に空間を有するケースと、
   前記ケース内に設けられて振動を発生する振動発生用コイルと、
   前記ケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、
   前記振動板の底面に固着されて信号源により音響を発生するボイスコイルであって、音響発生時の振動を低減するハイパスフィルタを含むボイスコイルと、
   垂直に着磁されたマグネットと、
   前記マグネットに取り付けられて磁気回路を形成するアッパープレートと、
   前記マグネットと共に磁気回路を形成するヨークと、
   前記マグネット、アッパープレート及びヨークと共に振動体を構成するウェイトと、
   前記振動体を保持するサスペンションばねと、
   からなることを特徴とする多機能アクチュエータ。
6. 前記ハイパスフィルタは、インダクタ及びキャパシタからなることを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
7. 前記インダクタは並列に、前記キャパシタは直列に接続してなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項６記載の多機能アクチュエータ。
8. 前記ハイパスフィルタは、５００Ｈｚ以下の周波数を遮断するように構成されたことを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
9. 前記ハイパスフィルタは、抵抗及びキャパシタからなることを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
10. 前記抵抗は並列に、前記キャパシタは直列に接続してなるＲＣ２次結合回路からなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項９記載の多機能アクチュエータ。
11. 前記ハイパスフィルタは、抵抗、インダクタ及びキャパシタからなることを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
12. 前記抵抗及びインダクタはそれぞれ並列に、前記キャパシタは直列に接続してなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項１１記載の多機能アクチュエータ。
13. 前記抵抗及びインダクタはそれぞれ並列に、前記キャパシタは直列に接続してなる逆Ｌ形回路からなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項１２記載の多機能アクチュエータ。
14. 前記抵抗及びインダクタはそれぞれ並列に、前記キャパシタは直列に２つが接続してなるＴ形回路からなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項１２記載の多機能アクチュエータ。
15. 前記抵抗及び２つのインダクタはそれぞれ並列に、前記キャパシタは直列に接続してなるπ形回路からなるハイパスフィルタを含むことを特徴とする、請求項１２記載の多機能アクチュエータ。
16. 前記ボイスコイルのハイパスフィルタを内部に一体に含むことを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
17. 前記振動発生用コイルは、ケース内のグリルの上面に設けられたことを特徴とする、請求項５記載の多機能アクチュエータ。
18. 前記インダクタ及びキャパシタは、それぞれ２つで構成されることを特徴とする、請求項６記載の多機能アクチュエータ。
19. 前記インダクタ及びキャパシタのそれぞれのいずれか１つは、前記ボイスコイルに直列に接続し、残りの他のインダクタ及びキャパシタは、互いに直列に接続した後、電源の両端子に接続してなることを特徴とする、請求項１８記載の多機能アクチュエータ。

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