JPH09267075A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 少ないエネルギーで大きな振動が得られ、機
構部だけでなく駆動回路自体の構成も簡単化して小型に
且つ安価に構成できるようにする。 【解決手段】 弾性支持部４０に支持された慣性部５０
の磁気ギャップ５９には、同心に設けられた駆動コイル
２６と検出コイル２７の一部が非接触に進入している。
駆動回路３０は、電源３７の一方と検出コイル２７の一
端との間に接続された第１の抵抗３３と、検出コイル２
７の一端と電源３７の他方との間に接続された第２の抵
抗３４と、検出コイル２７の他端にベースが接続され、
駆動コイルの他端にコレクタが接続され、電源の他方に
エミッタが接続されたトランジスタ３５とによって構成
され、第１、第２の抵抗の接続点から検出コイルを介し
てトランジスタのベースに流れる電流を、慣性部の移動
にともなって検出コイルの両端に発生する起電力で間欠
的に遮断して、慣性部の振動を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ページャ等の携帯
型呼出装置に用いられる振動発生装置を、小型にまた安
価にするための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯型呼出装置には、呼出の有無を機械
的な無音振動で携帯者に知らせるための振動発生装置が
内蔵されている。

【０００３】この種の振動発生装置のうち、特に小型な
呼出装置に内蔵されるものでは、構造が簡単で十分な振
動が得られ、且つ、消費電流が少ないことが要求され
る。

【０００４】この要求に応えるために、従来のようなモ
ータで偏心おもりを回転駆動する構造にかわって、永久
磁石が発生する磁束に鎖交するコイルに電流を間欠的に
流すことにより、永久磁石とコイルとの間に間欠的に力
を発生させて、永久磁石側をコイルに対して振動させる
構造の振動発生装置が実現されており、このような構造
を採用することによって振動機構の小型化が可能になっ
た。

【０００５】ところで、このような機構部をもつ振動発
生装置では、例えば図９に示すように、発振回路１から
出力されるパルス信号をトランジスタ２のベースに与え
てこのトランジスタ２をオンオフして、電源Ｖｃとトラ
ンジスタ２のコレクタとの間に接続されているコイル３
に間欠的に電流を流す駆動回路が採用されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように発振回路１から出力されるパルス信号でトランジ
スタ２をオンオフする駆動回路では、回路部品が多いの
で、コストが高くなり、小型化された機構部内に回路全
体を内蔵させることが困難であった。

【０００７】また、電気的に強制的に振動を発生してい
るので振動効率が低く、大きな動を得るために大きなエ
ネルギーを必要としていた。

【０００８】本発明は、この課題を解決し、少ないエネ
ルギーで大きな振動が得られ、機構部だけでなく駆動回
路自体の構成も簡単化して小型に且つ安価に構成できる
振動発生装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の振動発生装置は、基板と、一端面側が閉じ
た筒状の外ヨークと、該外ヨークの一端面の中心に一方
の磁極面が固定された永久磁石と、該永久磁石の他方の
磁極面に固定され前記外ヨークの内周壁との間に磁気ギ
ャップを形成する内ヨークとからなる慣性部と、弾性材
からなり、前記慣性部を、前記内ヨークが前記基板の一
面側に向いた状態で、該基板に対して接近離反できるよ
うに支持する弾性支持部と、空芯筒状に巻かれ、前記慣
性部の磁気ギャップ内に一部を進入させた状態で前記基
板の一面側に固定された駆動コイルと、前記慣性部の磁
気ギャップ内に一部が進入するように前記駆動コイルと
同心に巻かれた検出コイルと、一端が電源の一方に接続
されている前記駆動コイルに対して間欠的に電流を流し
て前記慣性部を前記基板に対して振動させる駆動回路と
からなり、該駆動回路が、前記電源の一方と前記検出コ
イルの一端との間に接続された第１の抵抗と、前記検出
コイルの一端と前記電源の他方との間に接続された第２
の抵抗と、前記検出コイルの他端にベースが接続され、
前記駆動コイルの他端にコレクタが接続され、前記電源
の他方にエミッタが接続されたトランジスタとによって
構成され、前記第１、第２の抵抗の接続点から前記検出
コイルを介して前記トランジスタのベースに流れる電流
を、前記慣性部の移動にともなって前記検出コイルの両
端に発生する起電力で間欠的に遮断して、前記慣性部の
振動を維持するように構成されている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を説明する。図１は本発明を適用した振動発生装
置２０の外観を示す図、図２はその平面図、図３はその
側面図、図４は図２のＡ−Ａ線断面図、図５は分解図で
ある。

【００１１】これらの図において、振動発生装置２０の
基板２１は、合成樹脂で略長方形に形成されており、そ
の周縁にはフランジ２１ａが設けられている。基板２１
の上面２１ｂの短辺側の隅部には支軸２２、２２が立設
され、２つの長辺縁部中央には、後述するカバー６０を
固定するために内方へ切欠かれた係止部２３、２３が設
けられている。

【００１２】基板２１の上面２１ｂの中央には、コイル
ブロック２４が固定されている。コイルブロック２４
は、コイル基板２５と、コイル基板２５の円形部２５ａ
上に円筒に巻かれた空芯の駆動コイル２６と、駆動コイ
ル２６の外周（内周でもよい）に密着するように巻かれ
た検出コイル２７とによって構成されており、コイル基
板２５の下面側が基板２１の上面２１ｂに固定されてい
る。駆動コイル２６は、大きな電流を流すために太い線
径で巻数が少なく、検出コイル２７は、大きな起電力を
発生させるために、細い線径で巻数が多くなっている。

【００１３】駆動コイル２６および検出コイル２７は、
コイル基板２５の矩形部２５ｂ上に形成された駆動回路
３０に接続されている。駆動回路３０は、電源端子３
１、３２から電源の供給を受けて、駆動コイル２６に間
欠的に電流を流し、後述する慣性部を振動させる。

【００１４】基板２１の上方には、平行４節リンク構造
の弾性支持部材４０が配置されている。弾性支持部材４
０は、合成樹脂で略角柱状に形成された固定片４１と、
固定片４１とほぼ同一長さで固定片４１より細い四角柱
状に合成樹脂で形成され固定片４１に平行に対向する支
持片４２と、固定片４１と支持片４２の両端間を上下２
段に連結する４つの連結片４３とで、矩形枠状に構成さ
れている。

【００１５】固定片４１の支持片４２側の側面中央に
は、後述する慣性部５０の上下移動をガイドするための
ガイド溝４４が設けられ、固定片４１の両端には、基板
２１に立設された支軸２２、２２を挿通させるための穴
４５、４５が上下に貫通するように設けられている。な
お、固定片４１の下部中央は、前記駆動回路３０の収容
空間を形成するために切欠かれており、支持片４２の上
面両端には支軸４６、４６が立設されている。各連結片
４３は、中間部が合成樹脂で被覆された薄い板バネ４３
ａによって構成されており、固定片４１および支持片４
２との連結部分は板バネ４３ａの弾性によって上下方向
に屈曲変形できるようになっている。

【００１６】この弾性支持部材４０は、固定片４１の穴
４５、４５に挿通された支軸２２、２２によって固定片
４１の下面の両端が基板２１の上面に密着した状態で支
持されており、各連結片４３の板バネ４３ａの弾性によ
って固定片４１側に対し支持片４２側が上下にほぼ平行
移動できるようになっている。なお、支軸２２、２２の
先端は、支持部材４０の固定片４１の上面側で熱によっ
て押し広げられて基板２１から支持部材４０が抜けない
ように固定されている。

【００１７】この支持片４２には、外ヨーク５１、永久
磁石５７および内ヨーク５８からなる慣性部材５０が支
持されている。外ヨーク５１は、略Ｔ字状に形成された
取付部５２と、取付部５２の中央片５２ａの先端に周縁
を連続させる円板部５３と、円板部５３の下面から同心
状に突設された円筒部５４とによって構成されている。

【００１８】取付部５２の両端には、弾性支持部材４０
の支持片４２の上面から突出する支軸４６、４６を挿通
させる穴５５、５５が設けられ、この穴５５、５５を挿
通した支軸４６、４６の先端は熱によって押し広げられ
て、外ヨーク５１を支持片４２に固定させる。

【００１９】円板部５３は、弾性支持部材４０の内側に
隙間のある状態で位置しており、固定片４１側の周縁に
はガイド突起５６が固定片４１のガイド溝４４に遊嵌す
るように突設されている。

【００２０】円筒部５４の内側には、円柱状の永久磁石
５７が、その一方の磁極面を密着させるようにして固定
されている。永久磁石５７の他方の磁極面には、永久磁
石５７と同一径の内ヨーク５８が固定されており、外ヨ
ーク５１の円筒部５４の内周と内ヨーク５８の外周との
間にリング状の磁気ギャップ５９を形成している。この
磁気ギャップ５９には、コイルブロック２４の駆動コイ
ル２６と検出コイル２７の上部が非接触状態で進入して
いる。

【００２１】カバー６０は、金属製で下面が開口した箱
型に形成され、その下縁を基板２１のフランジ２１ａに
当接させ、側面の中央下端部６０ａを内側に折り曲げら
れて基板２１の係止部２３、２３に係止されて基板２１
に固定される。

【００２２】一方、駆動回路３０は、図６に示すように
電源端子３１、３２間に直列に接続された第１、第２の
抵抗３３、３４とトランジスタ３５によって構成されて
いる。即ち、トランジスタ３５のベースは、第１、第２
の抵抗３３、３４の接続点と検出コイル２７を介して接
続され、コレクタは駆動コイル２６を介して電源端子３
１に接続され、エミッタが電源端子３２に接続されてい
る。

【００２３】この駆動回路３０は、トランジスタ３５が
オンして駆動コイル２６に電流が流れて、慣性部５０が
例えば基板２１から離れる方向に移動したとき、その慣
性部の移動にともなって検出コイル２７の両端に発生す
る逆起電力で、第１、第２の抵抗３３、３４の接続点か
らトランジスタ３５のベースに流れる電流を遮断する、
という動作を繰り返して、駆動コイル２６に間欠的に電
流を流す。

【００２４】なお、第１、第２の抵抗３３、３４の接続
点とトランジスタ３５のベースとの間に接続されている
コンデンサ３６は、駆動コイル２６と検出コイル２７と
の電磁結合および巻線間の静電容量等による高周波発振
の発生を防止するためのものである。

【００２５】また、第１の抵抗３３の抵抗値は、トラン
ジスタ３５がオン状態のときに、駆動コイル２６に十分
な電流を流すために必要なベース電流を供給できる抵抗
値に設定されており、ここでは、第１、第２の抵抗３
３、３４を同一抵抗値に設定している。

【００２６】ここで、例えば、電源の電圧Ｖc を３Ｖ、
第１、第２の抵抗３３、３４をともに１２０オーム、検
出コイル２７の直流抵抗を１４０オーム、トランジスタ
３５のベースエミッタ間電圧Ｖｂｅを０．７Ｖとして、
検出コイル２７の起電力が零のときのベース電流Ｉｂを
計算すると２．７５ｍＡとなる。

【００２７】また、駆動コイル２６の直流抵抗値を１５
オームとすれば、電源からこの駆動コイルに流すことの
できる最大電流は２００ｍＡであり、この電流値は、電
流増幅率が約７３（＝２００／２．７５）以上のトラン
ジスタを用いれば達成することができる。通常のトラン
ジスタはこれ以上の電流増幅率を有しているので、上記
したベース電流によって駆動コイル２６に十分な電流を
流すことができる。

【００２８】また、第１、第２の抵抗３３、３４の接続
点の電圧の最大値は、電源電圧を３Ｖとすればその１／
２の１．５Ｖであり、検出コイル２７に生じる起電力
が、第１、第２の抵抗３３、３４の接続点を基準にして
−０．８Ｖより低いときには、トランジスタ３５にベー
ス電流が流れずトランジスタ３５はオフ状態となる。

【００２９】なお、この駆動回路３０には、電池３７か
らスイッチ回路３８を介して電源が供給される。このス
イッチ回路３８は、図示しない制御回路によって、呼出
が必要なときにオンする。

【００３０】次にこの振動発生装置２０の動作を図７に
基づいて説明する。なお、以下の説明では、駆動回路の
各定数が前述したものと等しいものとする。

【００３１】図７の（ａ）に示すように、ｔ₀ 時に振動
発生装置２０の電源端子３１、３２に外部から電源が供
給されると、第１、第２の抵抗３４、３４の接続点の電
圧Ｖａは、図７の（ｂ）に示すように、検出コイル２７
の電源オン時の過渡応答によってゼロボルトから電源電
圧Ｖｃの１／２まで一旦上昇する。

【００３２】検出コイルの過渡応答の収束にともなって
図７の（ｃ）のように、トランジスタ３５に検出コイル
２７を介してベース電流Ｉｂが流れ、このベース電流Ｉ
ｂにによって、図７の（ｄ）のようにトランジスタ３５
のコレクタ・エミッタ間がオン状態となり、駆動コイル
２６に流れる。

【００３３】この電流は、慣性部５０の磁気ギャップ５
９を横切る磁束と直交するので、フレミングの法則にし
たがって駆動コイル２６と慣性部５０との間に、例えば
駆動コイル２６が磁気ギャップ５９から出る方向に強い
力が発生する。このため、弾性支持部材４０に支持され
ている慣性部５０は、図８の（ａ）に示すように、基板
２１から離間する方向、即ち、検出コイルに交わる磁束
が減る方向に移動する。このため、検出コイル２７の両
端には、図７の（ｅ）に示すように、この磁束の減少を
防ぐ方向に起電力Ｅが生じる。

【００３４】この起電力Ｅは第１、第２の抵抗３３、３
４の接続点側を基準にしてマイナス方向、即ち、トラン
ジスタ３５のベース電流を低下させる方向に大きくな
り、その起電力がｔ₁ 時に前述した−０．８Ｖ以下にな
ると、トランジスタ３５にはベース電流Ｉｂが流れなく
なり、トランジスタ３５がオフ状態となる。

【００３５】トランジスタ３５がオフ状態になると、図
８の（ｂ）に示すように、慣性部５０は弾性支持部材４
０の弾性復帰力により、基板２１に接近する方向へ移動
する。

【００３６】このため、検出コイル２７の起電力Ｅは上
昇して、ｔ₂ 時に−０．８Ｖを越える。このため、トラ
ンジスタ３５に再びベース電流が流れ、トランジスタ３
５がオン状態となる。

【００３７】以下、この動作が繰り返されて慣性部５０
は、その慣性部５０と弾性支持部からなる振動系の固有
振動数で基板２１に対して連続的に振動し、携帯者はこ
の振動を感じて呼出しあったことを知る。

【００３８】なお、この振動発生装置２０のように、平
行４節リンク構造の弾性支持部材４０を用いた場合、外
ヨーク５１、永久磁石５７および内ヨーク５８からなる
慣性部５０がほぼ平行に上下移動するので、磁気ギャッ
プ５９を狭くしてもコイルブロック２４の駆動コイル２
６と検出コイル２７に接触する心配がない。したがっ
て、狭い磁気ギャップ５９に磁束を集中させることがで
き、また、電気的に少ないエネルギーで大きな振動振幅
が得られ、きわめて効率的な振動を得ることができる。

【００３９】また、前記したように、駆動回路３０自体
の構成が非常に簡単ですみ、基板２１上や振動装置内の
僅かな空間に形成できるので、装置全体を小型化するこ
とができる。

【００４０】

【他の実施の形態】前記実施形態では、慣性部が略円形
で、その磁気ギャップに対応して駆動コイルおよび検出
コイルも円筒状に形成されていたが、これは、本発明を
限定するものでなく、例えば慣性部全体を長円状あるい
は矩形状にし、その磁気ギャップの形状に駆動コイルお
よび検出コイルの形状を合わせるようにしてもよい。

【００４１】また、前記実施形態では、４節リンク構造
の弾性支持部材によって慣性部の一端を支持していた
が、複数の独立した弾性支持部材によって慣性部の外周
を支持する構造にしてもよい。

【００４２】また、前記実施形態の駆動回路では、ＮＰ
Ｎ型のトランジスタを用いていたが、ＰＮＰ型のトラン
ジスタを用いてもよい。また、内部が１素子のものだけ
でなく、内部で２素子がダーリントン接続されたトラン
ジスタを用いてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の振動発生
装置は、外ヨーク、永久磁石および内ヨークからなる慣
性部を、弾性材からなる弾性支持部材によって、基板に
対して接近離反できるように支持し、その慣性材の磁気
ギャップに一部が進入するように基板上に駆動コイルと
検出コイルを同心に配置して機構部を構成するととも
に、電源の一方と検出コイルの一端との間に接続された
第１の抵抗と、検出コイルの一端と電源の他方との間に
接続された第２の抵抗と、検出コイルの他端にベースが
接続され、駆動コイルの他端にコレクタが接続され、電
源の他方にエミッタが接続されたトランジスタとによっ
て駆動回路を構成し、第１、第２の抵抗の接続点から検
出コイルを介してトランジスタのベースに流れる電流
を、慣性部の移動にともなって検出コイルの両端に発生
する起電力で間欠的に遮断して、慣性部の振動を維持す
るようにしている。

【００４４】このため、少ないエネルギーで大きな振動
が得られ、機構部の構成だけでなく駆動回路自体の構成
も非常に簡単となり、装置全体を小型に且つ安価に構成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の外観を示す斜視図

【図２】一実施形態の平面図

【図３】一実施形態の側面図

【図４】図２のＡ−Ａ線断面図

【図５】一実施形態の分解斜視図

【図６】駆動回路の回路図

【図７】駆動回路の動作説明図

【図８】機構部の動作説明図

【図９】従来の駆動回路の構成を示す図

【符号の説明】

２０ 振動発生装置 ２１ 基板 ２４ コイルブロック ２６ 駆動コイル ２７ 検出コイル ３０ 駆動回路 ３３ 第１の抵抗 ３４ 第２の抵抗 ３５ トランジスタ ４０ 弾性支持部材 ５０ 慣性部 ５１ 外ヨーク ５７ 永久磁石 ５８ 外ヨーク ５９ 磁気ギャップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板と、 一端面側が閉じた筒状の外ヨークと、該外ヨークの一端
   面の中心に一方の磁極面が固定された永久磁石と、該永
   久磁石の他方の磁極面に固定され前記外ヨークの内周壁
   との間に磁気ギャップを形成する内ヨークとからなる慣
   性部と、 弾性材からなり、前記慣性部を、前記内ヨークが前記基
   板の一面側に向いた状態で、該基板に対して接近離反で
   きるように支持する弾性支持部と、 空芯筒状に巻かれ、前記慣性部の磁気ギャップ内に一部
   を進入させた状態で前記基板の一面側に固定された駆動
   コイルと、 前記慣性部の磁気ギャップ内に一部が進入するように前
   記駆動コイルと同心に巻かれた検出コイルと、 一端が電源の一方に接続されている前記駆動コイルに対
   して間欠的に電流を流して前記慣性部を前記基板に対し
   て振動させる駆動回路とからなり、 該駆動回路が、 前記電源の一方と前記検出コイルの一端との間に接続さ
   れた第１の抵抗と、 前記検出コイルの一端と前記電源の他方との間に接続さ
   れた第２の抵抗と、 前記検出コイルの他端にベースが接続され、前記駆動コ
   イルの他端にコレクタが接続され、前記電源の他方にエ
   ミッタが接続されたトランジスタとによって構成され、 前記第１、第２の抵抗の接続点から前記検出コイルを介
   して前記トランジスタのベースに流れる電流を、前記慣
   性部の移動にともなって前記検出コイルの両端に発生す
   る起電力で間欠的に遮断して、前記慣性部の振動を維持
   するように構成されていることを特徴とする振動発生装
   置。