JP7241452B2 - 平衡振動システム - Google Patents

Description

本発明は、振動の技術分野に関し、具体的に平衡振動システムに関する。

従来の振動システムは、原理から２種類に分けられ、そのうちの１種として、磁気回路コイルが振動することによって振動板を振動させて発音させるといったコイル可動型のものであり、もう一種として、磁気回路コイルが動かず、コイルの中心における平衡コアの一端が振動することによって振動板を振動させて発音させるといったコア可動型のものである。

従来のコア可動型は、磁気回路コイルの中心における平衡コアの一端がコイル電流の変化に起因する磁性の変化によって磁界において振動するようになっており、平衡コアは、その一端が振動するが他端が固定されるため、このように一端が固定されるが他端が振動するような弾性カンチレバーが形成され、この場合、振動端が振動できるために平衡コアの弾性応力を克服しなければならないため、エネルギー損失を引き起こし、かつ、振動が完全にコイル電流、すなわち電気信号の要求に応じて発生することができず、歪みが発生してしまい、不平衡な振動システムとなる。

本発明は、上記の先行技術の不足に対してなされたものであり、信号変換効率が低く、エネルギー損失が大きく、片側振動に起因して歪みが発生する問題を解決できる平衡振動システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下のような技術手段を講じる。

磁気回路ユニットと、振動ユニットと、ハウジングとを含む平衡振動システムであって、磁気回路ユニットおよび振動ユニットは、ハウジングの内部に位置し、振動ユニットは、平衡コアおよび振動板を含み、平衡コアは、ハウジングに可動的に接続される。振動板は、ハウジングに固定され、平衡コアは、振動板を運動させるように駆動することが可能である。磁気回路ユニットは、磁気回路コイルおよび２つの磁石セットを含み、磁気回路コイルは、平衡コアの外部に周回され、２つの磁石セットは、平衡コアの軸線方向の両端にそれぞれ位置する。各々の磁石セットは、２つの磁石を含み、同一の磁石セットにおける２つの磁石は、平衡コアの両側に対向して配置される。磁気回路コイルに通電した状態において、２つの磁石セットから平衡コアに与えられる磁力の方向が同じである。

好ましくは、前記磁気回路コイルは、１組であり、２つの磁石セットの間に位置し、該組の磁気回路コイルの両端が２つの磁石セットにそれぞれ固定接続される。

好ましくは、前記磁気回路コイルは、２組であり、２つの磁石セットの互いに対向しまたは反対する側にそれぞれ位置し、各組の磁気回路コイルの対応する端部がそれと隣接する磁石セットに固定接続される。

好ましくは、振動ユニットは、接続部材をさらに含み、接続部材は、その一端が平衡コアに固定接続されるとともに、他端が振動板に固定接続される。

好ましくは、平衡コアと振動板とは一体構造となっており、振動板の辺縁は、ハウジングに固定接続され、前記平衡コアは、振動板を上下に振動させて発音する。

好ましくは、同一の磁石セットにおける２つの磁石の互いに対向する一端の磁極は、逆となっている。

好ましくは、そのうちの一方の磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界の方向は、他方の磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界の方向とは逆方向となっている。

好ましくは、平衡コアは、弾性部材によってハウジングに接続され、磁気回路コイルに通電しない状態において、平衡コアは、弾性部材によって磁気回路ユニットの中心位置に保持される。

好ましくは、支持体をさらに含み、前記支持体は、ハウジングの内部に固定され、全ての磁石は、支持体に取り付けられる。

好ましくは、前記弾性部材は、バネまたはバネ板である。

好ましくは、前記平衡コアは、透磁性材料で形成される。

本発明の動作原理は、以下のとおりである。

平衡コアが透磁性材料で形成されるので、磁気回路ユニットの磁気回路コイルに電気信号を通過した後、平衡コアが磁化されて、平衡コアの両端に磁極が発生され、そして、平衡コアの両端が２つの磁石セット内にそれぞれ位置し、２つの磁石セットが平衡コアの両端に大きさが同じであってかつ方向が同じである磁力作用を印加し、平衡コアは、２つの磁石セットの磁力作用および電気信号の変化によって、磁気回路ユニットの中心周りに全体的に振動することにより、振動板を振動させて発音する。

上記のような技術手段を採用することにより、本発明は、以下のような有益な効果を達成できる。すなわち、本発明は、先行技術に比べて、磁気回路ユニットおよび振動ユニットによって平衡コア全体の振動を実現する平衡振動システムを提供することによって、信号変換効率がより高くなり、消費電力が低減され、片側振動による歪みが消去される。

本発明に係る平衡振動システムの第１実施形態の構造原理を示す図である。 本発明に係る平衡振動システムの第２実施形態の構造原理を示す図である。 本発明に係る平衡振動システムの第３実施形態の構造原理を示す図である。 本発明に係る平衡振動システムの第４実施形態の構造原理を示す図である。 本発明に係る平衡振動システムの第５実施形態の構造原理を示す図である。 本発明に係る平衡振動システムの第６実施形態の構造原理を示す図である。

以下、本発明に対して図面を参照しながら詳細に説明する。

＜実施例１＞
図１を参照して、平衡振動システムは、磁気回路ユニット１と、振動ユニット２と、ハウジング３とを含み、磁気回路ユニット１および振動ユニット２は、ハウジング３の内部に位置し、前記磁気回路ユニット１は、ハウジング３に固定され、前記振動ユニット２は、ハウジング３に弾性的に接続され、振動ユニット２が磁気回路ユニット１の磁界の変化に伴って振動することによって振動を実現するものである。磁気回路ユニット１は、１組の磁気回路コイル１１および２つの磁石セットを含み、２つの磁石セットは、１組の磁気回路コイル１１の軸線方向の左右両端にそれぞれ位置し、磁気回路コイル１１の両端は、その左右両端にある磁石セットにそれぞれ固定接続され、磁気回路コイル１１の２つの配線接続端は、ハウジング３に固定され、導線を介して信号源に電気的に接続される。磁気回路コイル１１は、電磁変換の法則に応じて、印加される信号電流の大きさおよび方向の変化に伴って、磁界強度および方向が変化する誘導磁界を生成することができる。

前記振動ユニット２は、平衡コア２１および振動板２２を含み、前記平衡コア２１は、透磁性材料で形成され、磁気回路コイル１１の内部に設けられるとともに、その左右両端が２つの磁石セットにそれぞれ挿入される。各磁石セットは、第１磁石１２と第２磁石１３との２つの磁石を含み、同一の磁石セットにおける第１磁石１２および第２磁石１３は、平衡コア２１の両側に対向して配置される。磁気回路ユニット１は、支持体をさらに含み、前記支持体は、ハウジング３の内部に固定して取り付けられ、全ての磁石は支持体に固定される。同一の磁石セットにおける第１磁石１２および第２磁石１３の互いに近接する一端の磁極が逆となっており、第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁力線はいずれも磁気回路コイル１１の軸線に垂直となっている。

具体的には、磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける第１磁石１２の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＮ極であり、磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける第２磁石１３の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＳ極であり、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける第１磁石１２の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＳ極であり、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける第２磁石１３の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＮ極である。磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界方向は、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界方向とは逆方向となっており、具体的には、磁気回路コイル１１の左端にある第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁界方向は、第１磁石１２から第２磁石１３へ向かう方向であり、磁気回路コイル１１の右端にある第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁界方向は、第２磁石１３から第１磁石１２へ向かう方向である。

前記平衡コア２１の両端は、２つの磁石セットから外側に伸出され、弾性部材によってハウジングにそれぞれ接続され、磁気回路コイルに通電しない状態において、平衡コアが弾性部材によって磁気回路ユニットの中心位置に保持されて、弾性部材によってハウジング３に接続される。弾性部材は、バネ板２３を採用し、前記バネ板２３は、２組存在することが好ましい。平衡コア２１の一端は、１組のバネ板２３によってハウジング３に可動的に接続され、バネ板２３は、その一端が平衡コア２１に固定接続されるとともに、他端がハウジング３に固定接続される。前記弾性部材は、バネ板２３に限定されず、バネまたは他の形式の弾性構造を採用してもよい。磁気回路コイル１１に通電しない状態において、平衡コア２１が２組のバネ板２３によって磁気回路ユニット１の中心位置に保持され、平衡コア２１の重量は、無視することができる。具体的には、平衡コア２１は、磁気回路コイル１１の軸線位置であってかつ第１磁石１２と第２磁石１３との中間位置に保持される。

前記振動ユニット２は、接続部材２４をさらに含み、接続部材２４は、その一端が平衡コア２１の中間部に固定接続されるとともに、他端が振動板２２に固定接続される。従来のコア可動型の振動板と同様に、振動板２２の辺縁は、ハウジング３に直接的に接着され、または他の可能な方法でハウジング３に固定接続される。平衡コア２１は、変化する磁力を受けて全体的に振動し、その振動が接続部材２４によって振動板２２に伝達され、振動板２２を振動させる。

この平衡振動システムの動作原理として、平衡コア２１が透磁性材料であるので、磁気回路ユニット１の磁気回路コイル１１に電気信号を通過した後、平衡コア２１が磁化され、平衡コア２１の両端に互いに逆となる磁極（例えば、左端がＳ極であり、右端がＮ極であり、またはこれと逆である）が発生され、そして、平衡コア２１の両端が、磁界方向が逆方向となる２つの磁石セット内にそれぞれ位置しているので、平衡コア２１の両端に大きさが同じであってかつ方向が同じである磁力作用が与えられ、平衡コア２１が２つの磁石セットの磁力作用によって磁気回路ユニット１の中心周りに全体的に振動することにより、振動板２２を振動させるようになっている。

＜実施例２＞
図２を参照して、平衡振動システムは、磁気回路ユニット１と、振動ユニット２と、ハウジング３とを含み、磁気回路ユニット１および振動ユニット２は、ハウジング３の内部に位置し、前記磁気回路ユニット１は、ハウジング３に固定され、前記振動ユニット２は、ハウジング３に弾性的に接続され、振動ユニット２が磁気回路ユニット１の磁界の変化に伴って振動することによって振動を実現するものである。磁気回路ユニット１は、１つの磁気回路コイル１１および２つの磁石セットを含み、２つの磁石セットは、磁気回路コイル１１の軸線方向の左右両端にそれぞれ位置し、磁気回路コイル１１の両端は、その左右両端に位置する磁石セットにそれぞれ固定接続され、磁気回路コイル１１の２つの配線接続端は、ハウジング３に固定され、導線を介して信号源に電気的に接続される。磁気回路コイル１１は、電磁変換の法則に応じて、印加される信号電流の大きさおよび方向の変化に伴って、磁界強度および方向が変化する誘導磁界を生成することができる。

前記振動ユニット２は、平衡コア２１および振動板２２を含み、前記平衡コア２１は、透磁性材料で形成され、磁気回路コイル１１の内部に設けられるとともに、その左右両端が２つの磁石セットにそれぞれ挿入される。各磁石セットは、第１磁石１２と第２磁石１３との２つの磁石を含み、同一の磁石セットにおける第１磁石１２および第２磁石１３は、平衡コア２１の両側に対向して配置される。磁気回路ユニット１は、支持体をさらに含み、前記支持体は、ハウジング３の内部に固定して取り付けられ、全ての磁石は、支持体に固定される。同一の磁石セットにおける第１磁石１２および第２磁石１３の互いに近接する一端の磁極が逆となっており、第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁力線は、磁気回路コイル１１の軸線に垂直となっている。

具体的には、磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける第１磁石１２の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＮ極であり、磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける第２磁石１３の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＳ極であり、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける第１磁石１２の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＳ極であり、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける第２磁石１３の磁気回路コイル１１の軸線に近接する一端はＮ極である。磁気回路コイル１１の左端に位置する磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界方向は、磁気回路コイル１１の右端に位置する磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界方向とは逆方向となっており、具体的には、磁気回路コイル１１の左端にある第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁界方向は、第１磁石１２から第２磁石１３へ向かう方向であり、磁気回路コイル１１の右端にある第１磁石１２と第２磁石１３との間の磁界方向は、第２磁石１３から第１磁石１２へ向かう方向である。

振動板２２の中間部は、磁気回路コイル１１の内部であってかつ第１磁石１２と第２磁石１３との間に位置し、振動板２２と平衡コア２１とは一体構造に構成され、当該一体構造は、実施例１における平衡コア２１および振動板２２と同様な機能を有し、その辺縁がハウジングに固定接着され、平衡コア２１が磁力を受けて全体的に振動するときに、振動板２２が平衡コア２１に伴って振動する。平衡コア２１の重量は、無視することができ、磁気回路コイル１１に通電しない状態において、振動板２２は、平衡コア２１を磁気回路コイル１１の軸線位置であってかつ第１磁石１２と第２磁石１３との中間位置に保持させる。実施例２における平衡振動システムの構造によれば、平衡振動システム全体の厚さを小さくし、製造された製品の体積小型化の要求を満足することができる。

＜実施例３＞
図３および図４を参照すると、実施例３は、実施例１とは原理が同様であり、構造が基本的に同様であるが、実施例１の構造と比べて、実施例３における磁気回路ユニット１は、２組の磁気回路コイル１１を含み、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの対向する側にそれぞれ位置し、すなわち、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの間に位置し、それらの互いに離れる一端が対応する磁石セットに固定接続されるという点で異なっている（図３を参照）。また、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの反対する側にそれぞれ位置し、すなわち、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの外側に位置し、それらの互いに対向する一端が対応する磁石セットに固定接続されてもよい（図４を参照）。２組の磁気回路コイル１１は、同期に通電および停電を行い、２組の磁気回路コイル１１に通電した状態において、平衡コア２１は、２つの磁石セットに対応する位置に互いに逆となる磁極が発生され、２つの磁石セットによる平衡コア２１への作用力の方向は常に一致し、同時に上方へ向かい、または同時に下方へ向かい、平衡コア２１によって振動板２２を上下に振動させる。実施例３で採用している２組の磁気回路コイル１１の配置方式は、実施例１の構造の変形に属し、その効果が実施例１と同様である。

＜実施例４＞
図５および図６を参照すると、実施例４は、実施例２とは原理が同様であり、構造が基本的に同様であるが、実施例２の構造と比べて、実施例４における磁気回路ユニット１は、２組の磁気回路コイル１１を含み、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの対向する側にそれぞれ位置し、すなわち、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの間に位置し、それらの互いに離れる一端が対応する磁石セットに固定接続されるという点で異なっている（図５を参照）。また、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの反対する側にそれぞれ位置し、すなわち、２組の磁気回路コイル１１は、２つの磁石セットの外側に位置し、それらの互いに対向する一端が対応する磁石セットに固定接続されてもよい（図４を参照）。２組の磁気回路コイル１１は、同期に通電および停電を行い、２組の磁気回路コイル１１に通電した状態において、平衡コア２１は、２つの磁石セットに対応する位置に互いに逆となる磁極が発生され、２つの磁石セットによる平衡コア２１への作用力の方向は常に一致し、同時に上方へ向かい、または同時に下方へ向かい、平衡コア２１によって振動板２２を上下に振動させる。実施例４で採用している２組の磁気回路コイル１１の配置方式は、実施例１の構造の変形に属し、その効果が実施例１と同様である。

本発明において記載されていない部分については、従来の技術を採用し、または参照することによって実現することができる。

なお、「第１」および「第２」等の用語は、単に説明するためのものであり、相対的な重要性を指示しまたは暗示すると理解することができない。

本明細書に記載された具体的な実施例は、本発明の精神を説明するための例に過ぎない。本発明の属する技術分野の技術者は、以上に説明した具体的な実施例に対して、本発明の精神から逸脱し、または添付の特許請求の範囲に定義された範囲を超えることなく様々な修正または補充を行い、または類似する方式で代替することができる。

Claims (7)

1. 磁気回路ユニットと、振動ユニットと、ハウジングとを含む平衡振動システムであって、
   磁気回路ユニットおよび振動ユニットは、ハウジングの内部に位置し、振動ユニットは、平衡コアおよび振動板を含み、
   平衡コアは、ハウジングに可動的に接続され、振動板は、ハウジングに固定され、平衡コアは、振動板を運動させるように駆動することが可能であり、
   磁気回路ユニットは、磁気回路コイルおよび２つの磁石セットを含み、磁気回路コイルは、平衡コアの外部に周回され、２つの磁石セットは、平衡コアの軸線方向の両端にそれぞれ位置し、
   各々の磁石セットは、２つの磁石を含み、同一の磁石セットにおける２つの磁石は、平衡コアの両側に対向して配置され、
   磁気回路コイルに通電した状態において、２つの磁石セットから平衡コアに与えられる磁力の方向が同じであり、
   平衡コアを間に挟んで平衡コアの長手方向の両側に、一対の弾性部材が設けられており、各々の弾性部材は、一端が平衡コアに接続されるとともに他端がハウジングに接続されており、平衡コアと一対の弾性部材とは一体的に形成されており、
   接続部材をさらに含み、接続部材は、一端が平衡コアの長手方向の中間点に固定接続されるとともに他端が振動板に固定接続されており、
   前記磁気回路コイルは２組の磁気回路コイルからなり、前記２組の磁気回路コイルは、前記２つの磁石セットの互いに対向しまたは反対する側にそれぞれ位置し、前記２組の磁気回路コイルにおける各々の磁気回路コイルの対応する端部がそれと隣接する磁石セットに固定接続され、前記２組の磁気回路コイルは、同期的に通電および停電が行われ、通電した状態において、前記２つの磁石セットによる前記平衡コアへの作用力の方向が同時に上方へ向かいまたは同時に下方へ向かい、前記平衡コアによって前記振動板を上下に振動させる
   ことを特徴とする平衡振動システム。
2. 請求項１に記載の平衡振動システムであって、
   平衡コアは、前記中間点の一点においてのみ、接続部材によって振動板に固定接続されている、ことを特徴とする平衡振動システム。
3. 請求項１に記載の平衡振動システムであって、
   同一の磁石セットにおける２つの磁石の互いに対向する一端の磁極は、逆となっている、ことを特徴とする平衡振動システム。
4. 請求項１に記載の平衡振動システムであって、
   そのうちの一方の磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界の方向は、他方の磁石セットにおける２つの磁石の間の磁界の方向とは逆方向となっている、ことを特徴とする平衡振動システム。
5. 請求項１に記載の平衡振動システムであって、
   磁気回路コイルに通電しない状態において、平衡コアは、弾性部材によって磁気回路ユニットの中心位置に保持される、ことを特徴とする平衡振動システム。
6. 請求項１に記載の平衡振動システムであって、
   支持体をさらに含み、
   前記支持体は、ハウジングの内部に固定され、
   全ての磁石は、支持体に取り付けられる、ことを特徴とする平衡振動システム。
7. 請求項５に記載の平衡振動システムであって、
   前記弾性部材は、バネまたはバネ板である、ことを特徴とする平衡振動システム。

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