JP2002219410A

JP2002219410A - 多機能型音響装置

Info

Publication number: JP2002219410A
Application number: JP2001016435A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 小林　　孝; Akira Nikaido; 旦二階堂
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2001-01-24
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2002-08-06
Also published as: US6834114B2; US20020097890A1; CN1190984C; TW524026B; CN1367633A; KR20020062830A; KR100452826B1; EP1229762A2

Abstract

(57)【要約】【課題】低周波信号と高周波信号を同時に励振させて
も、放熱性の優れた音声・音楽等の品質が劣化しない構
造の簡単な多機能型音響装置の実現を図る。【解決手段】回転子軸１０６と機械的に係合し、回転
子ヨーク２０２と上ヨーク１０８間に放熱通路を設け、
円盤状の回転子ヨーク２０２と、回転子ヨーク２０２の
平坦部２０２ｃの上に装着されたスピーカ磁石１０５と
でボイスコイル１０２と係合する、円筒状のスピーカ空
隙１０３を設け、回転子ヨーク２０２の内周側部２０２
ｂに、外周側面が多極に着磁された円筒状の回転子永久
磁石２０１を配設して回転子２００を構成し、モータ空
隙２０３を介してスパイダ３０１を有する固定子３００
と対向配置し、遠心力によって振動加震力が大きく発生
するようにスピーカ磁石１０５の外周に偏心錘２０４を
固定して配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯機器に用いら
れている多機能型音響装置を形成するスピーカと振動モ
ータの構成に関するもので、特にスピーカと振動モータ
を同時駆動が可能で優れた音響特性が期待できる全体構
成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からＰＨＳや携帯電話等の携帯機器
には、コンサート会場や病院等の受信時の静粛な環境を
乱さないように、受信音による発音によらず、振動モー
タの振動によって受信を携帯機器の利用者に感知させる
振動モータが搭載されている場合が多い。一方では、受
信音の受音が必要なだけではなく、更に音響特性の優れ
たスピーカが要求されている。このため、従来は振動モ
ータとスピーカが２個携帯機器に装着される場合が多
く、スペース効率が悪くなって、携帯機器の小型化と軽
量化及びコストダウンが困難であった。これを改善する
ために、最近では、スピーカの振動板の振動の他に、ス
ピーカの振動板上のボイスコイルと磁気的に係合する永
久磁石体をフレームにばねで固定して、１００〜１５０
Ｈｚの低周波で独立に駆動し、振動方向はスピーカ振動
板と同一方向にバイブレーシヨンを可能とするいわゆる
マルチファンクションデバイスが発表されている。以下
ではいわゆるマルチファンクションデバイスの代表的な
従来例を列挙して詳細に説明する。

【０００３】図６は、特開平５−８５１９２号に記載さ
れた電磁誘導型変換器の説明図に相当する従来例の断面
図である（文献Ａ）。図７は、多機能型装置の従来例の
半断面図である。図８は、本願出願人による既出願文献
・特願２０００−１２１８５２号に記載された説明図に
相当する断面図である（文献Ｂ）。図６において、電磁
誘導型変換器は、いわゆる内磁型（永久磁石がボイスコ
イルの内側に配設された構造）であり、中心部５０７を
有するダイアフラム５０６の中心にボイスコイル５０８
を固着し、スプリング体５１１の中心部にマグネット５
１０を固着し、ボイスコイル５０８に対してマグネット
５１０を内挿するような位置にダイアフラム５０６及び
スプリング体５１１を上下対向させ、マグネット５１０
の１極の端面がボイスコイル５０８中央部に位置するよ
うに配置してケース５１２内に収納して構成されてい
る。ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周波信
号を印加することによって、スプリング体５１１をマグ
ネット５１０の極方向に振動させるものである。

【０００４】文献Ａでは、ダイアフラム５０６とスプリ
ング体５１１は、ボイスコイル５０８とマグネット５１
０との磁気結合を通して相対運動すように構成されてい
るので、ボイスコイル５０８に低周波信号もしくは高周
波信号を印加すると、ダイアフラム５０６とスプリング
体５１１には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽
等の再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題が
あった。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時
に駆動することは、ボイスコイル５０８とマグネット５
１０との磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、
一層音声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上
不可能であった。

【０００５】図７において、従来例の多機能型音響装置
は、いわゆる外磁型（永久磁石がボイスコイルの外側に
配設された構造）である。コルゲーションの有る外周辺
部６０３ａを有し，中心部がドーム状に成形された合成
樹脂からなるスピーカ振動板６０３の中心部に同心円筒
状のボイスコイル６０４が固定されている。スピーカ振
動板６０３の外周辺部６０３ａは、フレーム６０９に接
着剤等で固定されている。上面が半球面状で円柱状のト
ップヨーク６０１の外周部６０１ａと外周部ヨーク６０
６の内周部６０６ａはボイスコイル６０４と磁気的に係
合する空隙６１１を構成する。中空円盤状で厚み方向に
単磁極に着磁された永久磁石６０２は、トップヨーク６
０１、下ヨーク６０５、外周部ヨーク６０６とで磁気回
路を形成すると同時に平行ばね６０７、６０８で下ヨー
ク６０５、外周部ヨーク６０６の外周部がフレーム６０
９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の振動方向に
振動できる永久磁石体６１０を構成している。

【０００６】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚ前後に設定されている
場合が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯
域で行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁
気結合を通して相対運動するように構成されているの
で、ボイスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信
号を印加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じる。その結果、音声・音楽等の
再生時に歪みが発生してその品質が劣化する問題があっ
た。また、音声・音楽等の再生と低周波振動を同時に駆
動することは、ボイスコイル６０４と永久磁石６１０と
の磁気結合に低周波振動が重畳してしまうので、一層音
声・音楽等の再生時に大きな歪みを生じ、事実上不可能
であった。

【０００７】図８に示す文献Ｂは、いわゆる外磁型（永
久磁石がボイスコイルの外側に配設された構造）であ
る。図７と符号を共通に用いて説明すれば、コルゲーシ
ョンの有る外周辺部６０３ａを有し，中心部がドーム状
に成形された合成樹脂からなるスピーカ振動板６０３の
中心部に同心円筒状のボイスコイル６０４が固定されて
いる。スピーカ振動板６０３の外周辺部６０３ａは、フ
レーム６０９に接着剤等で固定されている。上面が半球
面状で円柱状のトップヨーク６０１の外周部６０１ａと
外周部ヨーク６０６の内周部６０６ａはボイスコイル６
０４と磁気的に係合する第１の空隙７０１を構成する。
中空円盤状の永久磁石７０２は、トップヨーク６０１、
下ヨーク７０３の外周部７０３ａ、外周部ヨーク６０６
の内周部６０６ａとで第２の空隙７０５を有する磁気回
路を形成すると同時に、平行ばね７０７、７０８で下ヨ
ーク７０３、外周部ヨーク６０６の外周部６０６ｂがフ
レーム６０９に固定支持されてスピーカ振動板６０３の
振動方向に振動できる永久磁石体６１０を構成してい
る。第２の空隙７０５には、フレーム６０９に固定さ
れ、入力端子７０４ａ、７０４ｂを有する同心円筒状の
駆動コイル７０６が配設されている。第１の空隙７０１
にあるボイスコイル６０４と永久磁石体６１０は、相対
的な運動ができるようになっているが、第２の空隙７０
５にある駆動コイル７０６と永久磁石体６１０の関係
は、相対運動ではなく永久磁石体６１０のみがスピーカ
振動板６０３と同一の軸方向に運動できる。

【０００８】スピーカ振動板６０３に這うように引き出
されたボイスコイル６０４のリード線の入力端子６１２
ａ、６１２ｂに交流電圧が印加されると、ボイスコイル
６０４に電流が流れてスピーカ振動板６０３はＹ方向に
振動して音圧を発生する。このとき、標準的な２０ｍｍ
φ×５ｍｍ程度の大きさの音響装置では、永久磁石体６
１０の共振周波数は概ね１１０〜１５０Ｈｚに、スピー
カ振動板６０３の１次共振周波数は概ね７００〜９００
Ｈｚ、２次共振周波数は５ｋＨｚに設定されている場合
が多い。音声や音楽の再生は７００〜５ｋＨｚの帯域で
行われるが、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０
は、ボイスコイル６０４と永久磁石体６１０との磁気結
合を通して相対運動するように構成されているので、ボ
イスコイル６０４に低周波信号もしくは高周波信号を印
加すると、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０に
は連成振動が生じる。入力端子６１２ａ、６１２ｂに音
声・音楽等の高周波信号が印加されるときは、スピーカ
振動板６０３のみが励振され、音声・音楽等の再生には
スピーカ振動板６０３と永久磁石体６１０との間には連
成振動は生じていないので歪みは発生しない。また、入
力端子７０４ａ、７０４ｂに１００〜１５０Ｈｚの低周
波信号を印加するときは、永久磁石体６１０のみが励振
され、スピーカ振動板６０３は何等作動しない。この点
では、文献Ｂは文献Ａ、従来例の図７より優れている
が、入力端子６１２ａ、６１２ｂに高周波信号を、入力
端子７０４ａ、７０４ｂに低周波信号を同時に印加する
場合は、永久磁石体６１０は低周波で振動しているため
第１の空隙７０１にあるボイスコイル６０４は相対運動
することになり、スピーカ振動板６０３と永久磁石体６
１０には連成振動が生じ音声・音楽等の再生には歪みが
発生する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の説明から明らか
なように、いずれの従来例でも低周波信号と高周波信号
を同時に励振させる場合、連成が生じて音声・音楽等の
品質が劣化するのを防止することが事実上不可能であっ
た。これは、低周波振動と高周波振動がいずれもスピー
カ振動板と同一方向に振動するように構成されているか
らである。また最近の傾向として、多機能音響装置は小
型化、薄型化が厳しく要求されると共に、入力が0.2
［Ｗ］から0.5［Ｗ］〜1［Ｗ］を要求されて来ており、
多機能音響装置の発熱が問題となっているが、前述の従
来例では全く言及されていない。そして更に、多機能音
響装置にはコスト／パフォーマンスを改善するためによ
り一層の簡単な構成が求められている。本発明の目的
は、かかる欠点をも除去して簡単な構成で多機能音響装
置の放熱の構造を提案することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、叙上の
欠点を除去して簡単な構成で多機能型音響装置を実現す
ることにあり、特に低周波振動を回転子で構成した永久
磁石体の回転運動で実現することに特徴がある。課題を
解決するためになされた本発明の多機能型音響装置の請
求項１は、前記ボイスコイルと磁気的に係合するように
設けられた永久磁石により導かれた回転子上の円筒状空
隙を構成するヨークの上下面または側面に放熱通路を設
け、該円筒状空隙の内周部に配設された回転子永久磁石
を複数個のスパイダを有する固定子とモータ空隙を介し
て対向配設して固着した回転子軸を軸受で支承し、フレ
ームの中心に設けられた回転子軸受けに対して回転に伴
って生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生する
ように回転自在に配設したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項２は、スピーカ振動板に
固着された同心円筒状のボイスコイルと前記ボイスコイ
ルと磁気的に係合する磁気回路からなる音響装置におい
て、中心に回転子軸を支承する軸受けを設けたフレーム
の中心部に複数個のスパイダを有する固定子を設け、少
なくとも１個以上の永久磁石からなる磁気回路で、前記
ボイスコイルと磁気的に係合する同心円筒状の空隙を構
成するヨークの上下面または側面に放熱通路を設け、該
空隙の内側に同心円筒状に前記固定子と磁気的に係合し
て外周側面が多極に着磁された永久磁石と前記円筒状の
空隙の外縁部に円盤状の回転子永久磁石からなる回転子
を構成し、該回転子上に回転によって生じる遠心力によ
って振動加震力が大きく発生するように錘を偏心させて
片錘となるように配設したことを特徴とするものであ
る。

【００１２】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項３の回転子は、前記回転
子軸と機械的に係合した回転子ヨークの外縁部の平坦部
に設けた中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永
久磁石の上に装着された、内周部が前記ボイスコイルと
係合して複数個の突起部を有する空隙の外周部を構成す
る磁性材料からなる円盤状の上ヨークを、磁性材料から
なり複数個の上面フアンを有する回転子ヨークの側面部
に対向して固着して円筒状空隙を構成し、前記回転子ヨ
ークの側面内周部に、円筒状の内周側面が多極に着磁さ
れた回転子永久磁石を設けてモータ空隙を介して固定子
外周部と対向させて構成したことを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項４の回転子は、複数個の
放熱孔を有する前記回転子ヨーク側面部を、前記厚み方
向に単磁極に着磁された円盤状永久磁石と、前記外周側
面が多極に着磁された回転子永久磁石との共通のヨーク
となるように配設したことを特徴とするものである。

【００１４】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項５の回転子は、前記中空
円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永久磁石または
外周側面が多極に着磁された前記中空円筒状の回転子永
久磁石のいずれかを、回転によって生じる遠心力によっ
て振動加震力が大きく発生するように片錘となるように
前記回転子軸に対して偏心させて配設したことを特徴と
するものである。

【００１５】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項６の回転子は、回転によ
って生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生する
ように、前記中空円盤状の永久磁石の外周部に望ましく
は比重の大きい錘を片錘りになるように前記回転子軸に
対して偏心して配設したことを特徴とするものである。

【００１６】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項７の回転子の極対数は、
少なくとも１以上とすることを特徴とするものである。

【００１７】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項８の固定子は、複数個の
スロットを形成する複数個のスパイダを有し、前記スロ
ットに巻線を施し複数相に接続したことを特徴とするも
のである。

【００１８】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項９の固定子のモータ空隙
を形成するスパイダは、少なくとも１個以上の非対称形
状とし、単相としたことを特徴とするものである。

【００１９】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１０の回転子の駆動回路
は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動
回路で駆動することを特徴とするものである。

【００２０】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１１の回転子の駆動回路
は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１００
Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とするもので
ある。

【００２１】また、課題を解決するためになされた本発
明の多機能型音響装置の請求項１２の回転子の駆動回路
は、前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振と、１
００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動回路で
前記回転子を同時駆動することを特徴とするものであ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の実施の形態を
図面に基づいて説明する。図１は、本発明の多機能型音
響装置の実施例の主要部断面図である。図２は、図１の
ＸＸ線断面図である。図３は、本発明の多機能型音響装
置の回転子の展開斜視図である。図４は、本発明の多機
能型音響装置の固定子の詳細図である。

【００２３】図１、図２、図３及び図４において、本発
明の多機能型音響装置は、発音体１００、回転子２００
及び固定子３００とで構成される。樹脂等で形成された
カップ状フレーム１１１の中央部に配設された、潤滑剤
を浸した含浸材３０７を挟んで回転子軸１０６を支承す
る一対のオイルレスメタル等による軸受３０５、３０６
保持する軸受ボス３０４に支持された発音体１００は、
合成樹脂から形成された中央部にドーム１０１ａを有す
るピーカ振動板１０１に後述するスピーカ空隙１０３内
で作動できる同心円筒状のボイスコイル１０２が固着さ
れ、スピーカ振動板外周部１０１ｂはフレーム１１１に
接着剤等で固定されて構成される。スピーカ振動板１０
１の上面には複数個の放音孔を有する音響カバー１１０
の外周がフレーム１１１の外端に固定されている。回転
子軸１０６と機械的に係合してワッシャ１０７を介して
回転自在の回転子２００は、カップ状で外縁部に平坦部
を有する回転子ヨーク２０２の回転子ヨーク平坦部２０
２ｃに、厚み方向の上下面に単磁極が着磁された円盤状
のスピーカ磁石１０５の上に装着された円盤状の上ヨー
ク１０８の内周部が、前記ボイスコイル１０２と係合す
るスピーカ空隙１０３の内周部を構成する磁性材料から
なる回転子ヨーク２０２の外周側面と対向して配設され
て円筒状空隙１０３を構成し、回転子ヨーク２０２の回
転子ヨーク内周部２０２ｂには内周側面が多極に着磁さ
れた円筒状永久磁石２０１が円筒状のモータ空隙２０３
を介して固定子３００と対向して配設されて構成され
る。

【００２４】回転子２００に搭載されている永久磁石は
スピーカ磁石１０５と回転子永久磁石２０１であり、磁
気回路は２回路存在し、その一つはスピーカ磁石１０
５、上ヨーク１０８の内周部１０８ａ、スピーカ空隙１
０３、回転子ヨーク２０２の回転子ヨーク外周部２０２
ａとで構成される。もう一つの磁気回路は、回転子永久
磁石２０１の内周部側面に多極着磁された磁極が作る磁
束が、回転子ヨーク２０２と後述する固定子磁極との間
のモータ空隙２０３を介して形成される。回転子ヨーク
上面２０２ｄには、後述する固定子３００の放熱のため
に、複数個の半月状の上面フアン２０５ａ、２０５ｂ、
２０５ｃ、２０５ｄ、２０５ｅ、２０５ｆ、２０５ｇ、
２０５ｈが放射状に設けられ、軸方向下面に向かって若
干折り曲げられている。また、ボイスコイル１０２の下
面と対向する位置の回転子ヨーク２０２には、ボイスコ
イル１０２の複数個の放熱孔２０６ａ、２０６ｂ、２０
６ｃ、２０６ｄ、２０６ｅ、２０６ｆ、２０６ｇ、２０
６ｈが配設されている。そして、ボイスコイル１０２と
係わるスピーカ空隙１０３を形成する上ヨーク１０８の
上ヨーク内周部１０８ａには、ボイスコイル１０２の放
熱のために、複数個の側面凸部１１３ａ、１１３ｂ、１
１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆ、１１３ｇ、１
１３ｈが設けられて全体としての放熱路が形成されてい
る。

【００２５】回転子永久磁石２０１の材質はボンドフエ
ライト、ボンドNdFeB等要求仕様に従って選択されてよ
い。また、極数は実施例では８極であるが、２以上でよ
く、その磁極幅は設計上適宜な値でよい。回転子２００
が回転時に発生する遠心力による振動加震力を大きくす
るために、スピーカ磁石１０５の外周上面に半円状に比
重の大きい材料、例えばタングステン微粉末を充填した
樹脂で形成された錘２０４を固着する。また、スピーカ
磁石１０５、回転子永久磁石２０１を若干偏心させて固
定してもよい。

【００２６】モータ空隙２０３を介して回転子２００と
対向する固定子３００は、板厚０．１〜０．３ｍｍの磁
性材料を積層して形成されたスパイダ３０１と固定子巻
線３０２とで構成される。スパイダ３０１のスパイダ内
周部３０３は軸受ボス３０４に固定され、同一のスロッ
ト数を有する複数個のスパイダ脚３０１ａ、３０１ｂ、
３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｅ、３０１ｆ、３０１ｇ及
び３０１ｈを有する。本実施例では、回転子２００の極
数が８であり、単相として良いのでスパイダ数も８個で
ある。２相とする場合は、スパイダ数は１６個必要であ
る。固定子巻線３０２は、スパイダ脚３０１ａ、３０１
ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｅ、３０１ｆ、３０１
ｇ及び３０１ｈの各スロットに巻線されてスロット巻線
３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅ、
３０２ｆ、３０２ｇ及び３０２ｈを形成し、極性を考慮
した固定子３００のスパイダ脚（３０１ａ、３０１ｃ、
３０１ｅ、３０１ｇ）、（３０１ｂ、３０１ｄ、３０１
ｆ、３０１ｈ）は互いに異磁極性に付勢され、直列また
は並列に接続されて固定子入力端子３０８ａ、３０８ｂ
に接続される。回転子２００の自己起動性を良くするた
めには、固定子３００のモータ空隙２０３を回転子永久
磁石２０１と対向して形成するスパイダ３０１のスパイ
ダ脚３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、３０１
ｅ、３０１ｆ、３０１ｇ及び３０１ｈは、少なくとも１
個以上の非対称形状、例えばスパイダ脚３０１ｅの半径
方向の長さＬを長くして振動が起こりやすくして結果と
していずれかの方向に回転できる自己起動性を良くする
ことができる。（本発明では、回転子２００が回転して
遠心力による振動が生じればよいのであって回転方向は
不定で差支えない。）

【００２７】本発明の実施例では、スピーカ磁石１０５
の起磁力は、スピーカ空隙１０３に供給され、適宜設計
することによって必要な磁束密度が供給される。特に、
最近のようにエネルギー積が３６０〜４００［Ｊ／ｍ
³ ］（４５〜５０［ＭＧＯｅ］）のNdFeB系の焼結磁石
では、０．４〜０．６［Ｔ］（４〜６［ｋＧ］）の磁束
密度を供給できる。

【００２８】また、本発明の実施例では、回転子永久磁
石２０１の起磁力は、モータ空隙２０３に供給され、適
宜設計することによって必要な磁束密度が供給される。
例えば、ボンドフエライト磁石またはボンドNdFeB系磁
石等が要求仕様によって選択される。

【００２９】本発明の実施例の回転子２００と固定子３
００は、説明から明らかなように永久磁石多極回転子を
有する同期モータを構成しており、ステッピングモータ
としても用いることができる。

【００３０】図５において、バイポーラ駆動回路を示す
回転子駆動回路４００は、一対のＮＰＮトランジスタ４
０１、４０３、ＰＮＰトランジスタ４０２、４０４を襷
がけにして構成される。トランジスタ４０１とトランジ
スタ４０２のエミッタと、トランジスタ４０３とトラン
ジスタ４０４のエミッタ間には固定子巻線３０２が接続
され、トランジスタ４０１とトランジスタ４０２のベー
スと、トランジスタ４０３とトランジスタ４０４のベー
ス間はインバータ４０７を介して接続されて入力接続点
４０９を形成し、入力端子４０８を構成する。トランジ
スタ４０１とトランジスタ４０３のコレクタには電源電
圧４０５が、トランジスタ４０２とトランジスタ４０４
のコレクタにはグランド４０６が接続される。入力端子
４０８には、１００〜３００Ｈｚの低周波の励振信号４
１０が印加される。作動については後述する。

【００３１】次に、本発明の多機能型音響装置の作動を
説明する。先ず、ボイスコイル入力端子１１２ａ、１１
２ｂに広い帯域のいわゆる高周波信号が単独で印加され
た場合は、スピーカ空隙１０３にあるボイスコイル１０
２にはＹ方向に力が働き、発音体１００のスピーカ振動
板１０１はＹ方向に振動して音圧を発生し、音響カバー
１１０の放音孔を通して音波を放出する。

【００３２】フレーム１１１の底部に設けられた端子孔
１０９を経由する固定子入力端子３０８ａ、３０８ｂに
約１００Ｈｚ以上の低周波信号が印加されると、固定子
巻線３０２には交流電流が流れる。この結果、固定子３
００のスパイダ脚（３０１ａ、３０１ｃ、３０１ｅ、３
０１ｇ）、（３０１ｂ、３０１ｄ、３０１ｆ、３０１
ｈ）は互いに異磁極性に付勢され、回転子２００は少な
くとも１個以上の非対称形状、例えばスパイダ脚３０１
ｅの半径方向の長さＬを長くして振動が起こりやすくし
た結果としていずれかの方向に回転する。回転子２００
の極対数をＰ、駆動周波数をｆとするとき、回転子２０
０の回転数Ｎは、

【００３３】

【数１】Ｎ＝６０ｆ／Ｐ［ｒｐｍ］………… （１）

【００３４】このとき、回転子２００の錘２０４の質量
をＭ、回転子軸１０６の中心から錘２０４の重心までの
距離をＲ、回転子軸１０６の半径をｒ、回転子軸１０６
と回転子２００の軸受３０５、３０６との摩擦係数を
μ、回転子２００の回転数をω［rad/sec]とすると、負
荷トルクＴＬは、以下の式で表される。

【００３５】

【数２】ＴＬ＝μｒＲω² Ｍ［Ｎ・ｍ］………… （２）回転子２００は、（２）式による負荷トルクＴＬの負荷
を負担すればよいので大きなモータ出力は要求されな
い。従って、電力消費は僅少で済むことが期待できる。

【００３６】また、必要な駆動周波数に脱調せずに回転
子２００を追随させるためには、起動の最初は最も低い
低周波信号、例えば５０Ｈｚからスタートして連続的に
または断続的に必要な駆動周波数例えば３００Ｈｚ〜６
００Ｈｚに増加させて回転子２００の直径方向への振動
加震力を与えることができる。

【００３７】本発明の実施例の多機能型音響装置のボイ
スコイル１０２の入力端子１１２ａ、１１２ｂに広い帯
域のいわゆる高周波信号が印加され、固定子巻線３０２
の入力端子３０８ａ、３０８ｂに約１００Ｈｚ以上の低
周波信号が、同時に印加された場合は、回転子２００が
同期速度で回転していてもスピーカ空隙１０３の磁束密
度は殆ど変化しないので発音体１００が発生する音圧は
回転子２００が回転していないときと殆ど変わらず音質
が劣化することはない。このとき、ボイスコイル１０２
と固定子３００の固定子巻線３０２は、要求仕様によっ
ては入力電力が0.2［Ｗ］を越えて0.5［Ｗ］以上に達す
ることがあり、発熱して温度上昇が無視できなくなる。
また、回転子２００は、６，０００〜８，０００rpmで
回転していて上ヨーク１０８の上ヨーク内周部１０８ａ
に形成された側面凸部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、
１１３ｄ、１１３ｅ、１１３ｆ、１１３ｇ、１１３ｈに
よってボイスコイル１０２は空冷されて、放熱孔２０６
ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ、２０６ｅ、２０６
ｆ、２０６ｇ、２０６ｈによってフレーム１１１の図示
されていない複数個の放音孔を通して廃熱される。同様
に、固定子３００の固定子巻線３０２の発熱は、回転子
ヨーク２０２の回転子ヨーク上面２０２ｄに形成された
上面フアン２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ、
２０５ｅ、２０５ｆ、２０５ｇ、２０５ｈによって空冷
されてフレーム１１１の図示されていない複数個の放音
孔を通して廃熱される。この場合、放熱路と放音路は多
機能音響装置の内部体積に関してバランスのとれた設計
でなければならない。

【００３８】本発明の多機能型音響装置の実施例では、
回転子２００と固定子３００とで構成されるモータを同
期モータとしてきたが、他のブラシ付き直流モータやブ
ラシレスモータでもよいことは明らかである。また、簡
単のために、回転子永久磁石２０１の極対数ＰをＰ＝４
とし、単相モータとして説明してきたがこれに限定する
必要はなく、Ｐ≧１、２相、３相モータで差支えない。
また、本発明の多機能型音響装置の実施例では、固定子
３００を回転子軸１０６の周囲に配設しているが、回転
子２００を内周部に、固定子３００をフレーム１１１の
外周部に配置する同期モータとすることも可能である。

【００３９】また、本発明の多機能型音響装置の実施例
では、偏心錘の外に回転子上の永久磁石をやや偏心して
配設して振動加震力を増強してもよいことは明らかであ
る。

【００４０】

【発明の効果】また、更に本発明の多機能型音響装置に
よれば、簡単な構成で放熱性が優れ、入力定格の大きい
発音体を容易に実現することができる。

【００４１】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、簡単な構成で発音体の広帯域信号を忠実に再生す
ることができる。

【００４２】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、簡単な構成で低域信号による体感加震力の大きい
低周波振動を確実に得ることができる。

【００４３】また、更に本発明の多機能型音響装置によ
れば、高周波信号と低周波信号を同時駆動がすることが
できて音質の劣化のないコスト／パフォーマンスの優れ
た発音体を実現することができる。

【００４４】更にまた、従来例では振幅の大きい低周波
振動がスピーカ振動板の振動と同一方向であるため装置
の厚みがある程度必要であったが、本発明の多機能型音
響装置によれば、低周波振動が回転方向に発生するので
多機能型音響装置の厚みを薄くすることができて、広い
範囲に渡って体感加震力が大きく、携帯機器の小形化、
薄形化に貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多機能型音響装置の実施例の主要部断
面図である。

【図２】図１のＸＸ線の断面図である。

【図３】本発明の多機能型音響装置の回転子の展開斜視
図である。

【図４】本発明の多機能型音響装置の固定子の詳細図で
ある。

【図５】本発明の多機能型音響装置の駆動回路の構成図
である。

【図６】特開平５−８５１９２号に記載された電磁誘導
型変換器の説明図に相当する従来例の断面図である。

【図７】多機能型装置の従来例の半断面図である。

【図８】本願出願人による既出願文献・特願２０００−
１２１８５２号に記載された説明図に相当する断面図で
ある。

【符号の説明】

１００発音体１０１スピーカ振動板１０１ａドーム１０１ｂスピーカ振動板外周部１０２ボイスコイル１０３スピーカ空隙１０５スピーカ磁石１０６回転子軸１０７ワッシャ１０８上ヨーク１０８ａ上ヨーク内周部１０９端子孔１１０音響カバー１１１フレーム１１２ａボイスコイル入力端子１１２ｂボイスコイル入力端子１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ、１１３ｅ、
１１３ｆ、１１３ｇ、１１３ｈ側面凸部２００回転子２０１回転子永久磁石２０２回転子ヨーク２０２ａ回転子ヨーク外周部２０２ｂ回転子ヨーク内周部２０２ｃ回転子ヨーク平坦部２０２ｄ回転子ヨーク上面２０３モータ空隙２０４錘２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ、２０５ｅ、
２０５ｆ、２０５ｇ、２０５ｈ上面フアン２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ、２０６ｅ、
２０６ｆ、２０６ｇ、２０６ｈ放熱孔３００固定子３０１スパイダ３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃ、３０１ｄ、３０１ｅ、
３０１ｆ、３０１ｇ、３０１ｈスパイダ脚３０２固定子巻線３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ、３０２ｅ、
３０２ｆ、３０２ｇ、３０２ｈスロット巻線３０３スパイダ内周部３０４軸受ボス３０５、３０６軸受３０７含浸材３０８ａ固定子入力端子３０８ｂ固定子入力端子４００回転子駆動回路４０１、４０２、４０３、４０４トランジスタ４０５電源電圧４０６グランド４０７インバータ４０８入力端子４０９入力接続点４１０励振信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 1/32 Ｈ０２Ｋ 1/32 Ｚ５Ｈ６０９ 5/167 5/167 Ａ５Ｈ６２１ 9/06 9/06 Ｚ５Ｈ６２２ 21/22 21/22 ＭＨ０４Ｒ 1/00 ３１０Ｈ０４Ｒ 1/00 ３１０Ｇ 9/10 9/10 Ｆターム(参考） 5D012 BA06 BB02 CA03 GA04 5D017 AA11 5D107 AA05 BB08 CC08 CC09 DD09 DD11 5H002 AB09 AD03 AD04 AE07 5H605 BB05 BB19 CC01 CC02 CC04 CC05 EB06 EB13 EB21 5H609 BB12 PP01 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 PP10 PP11 PP17 QQ02 RR06 RR27 RR36 RR39 5H621 BB07 BB08 GA01 GB14 HH01 JK11 JK13 JK17 JK19 5H622 CA01 CA05 CA12 CA14 DD04 PP05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、前記ボイスコイルと磁気的に係合するように設けられた
永久磁石により導かれた回転子上の円筒状空隙を構成す
るヨークの上下面または側面に放熱通路を設け、該円筒
状空隙の内周部に配設された回転子永久磁石を複数個の
スパイダを有する固定子とモータ空隙を介して対向配設
して固着した回転子軸を軸受で支承し、フレームの中心
に設けられた回転子軸受けに対して回転に伴って生じる
遠心力によって振動加震力が大きく発生するように回転
自在に配設したことを特徴とする多機能型音響装置。
【請求項２】スピーカ振動板に固着された同心円筒状
のボイスコイルと前記ボイスコイルと磁気的に係合する
磁気回路からなる音響装置において、中心に回転子軸を支承する軸受けを設けたフレームの中
心部に複数個のスパイダを有する固定子を設け、少なく
とも１個以上の永久磁石からなる磁気回路で、前記ボイ
スコイルと磁気的に係合する同心円筒状の空隙を構成す
るヨークの上下面または側面に放熱通路を設け、該空隙
の内側に同心円筒状に前記固定子と磁気的に係合して外
周側面が多極に着磁された永久磁石と前記円筒状の空隙
の外縁部に円盤状の回転子永久磁石からなる回転子を構
成し、該回転子上に回転によって生じる遠心力によって
振動加震力が大きく発生するように錘を偏心させて片錘
となるように配設したことを特徴とする請求項１に記載
の多機能型音響装置。
【請求項３】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
回転子軸と機械的に係合した回転子ヨークの外縁部の平
坦部に設けた中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁され
た永久磁石の上に装着された、内周部が前記ボイスコイ
ルと係合して複数個の突起部を有する空隙の外周部を構
成する磁性材料からなる円盤状の上ヨークを、磁性材料
からなり複数個の上面フアンを有する回転子ヨークの側
面部に対向して固着して円筒状空隙を構成し、前記回転
子ヨークの側面内周部に、円筒状の内周側面が多極に着
磁された回転子永久磁石を設けてモータ空隙を介して固
定子外周部と対向させて構成したことを特徴とする請求
項１または請求項２記載の多機能型音響装置。
【請求項４】前記多機能型音響装置の回転子は、複数
個の放熱孔を有する前記回転子ヨーク側面部を、前記厚
み方向に単磁極に着磁された円盤状永久磁石と、前記外
周側面が多極に着磁された回転子永久磁石との共通のヨ
ークとなるように配設したことを特徴とする請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項５】前記多機能型音響装置の回転子は、前記
中空円盤状で厚み方向に単磁極に着磁された永久磁石ま
たは外周側面が多極に着磁された前記中空円筒状の回転
子永久磁石のいずれかを、回転によって生じる遠心力に
よって振動加震力が大きく発生するように片錘となるよ
うに前記回転子軸に対して偏心させて配設したことを特
徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多機
能型音響装置。
【請求項６】前記多機能型音響装置の回転子は、回転
によって生じる遠心力によって振動加震力が大きく発生
するように、前記中空円盤状の永久磁石の外周部に望ま
しくは比重の大きい錘を片錘りになるように前記回転子
軸に対して偏心して配設したことを特徴とする請求項１
乃至請求項５のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項７】前記多機能型音響装置の回転子の極対数
は、少なくとも１以上とすることを特徴とする請求項１
乃至請求項６のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項８】前記多機能型音響装置の固定子は、複数
個のスロットを形成する複数個のスパイダを有し、前記
スロットに巻線を施し複数相に接続したことを特徴とす
る請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の多機能型音
響装置。
【請求項９】前記多機能型音響装置の固定子のモータ
空隙を形成するスパイダは、少なくとも１個以上の非対
称形状とし、単相としたことを特徴とする請求項１乃至
請求項８のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項１０】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、１００Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ
駆動回路で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求
項９のいずれかに記載の多機能型音響装置。
【請求項１１】前記多機能型音響装置の回転子の駆動
回路は、励振周波数を連続的または断続的に増加して１
００Ｈｚ以上の励振信号で駆動することを特徴とする請
求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の多機能型音響
装置。
【請求項１２】前記多機能型音響装置の駆動回路は、
前記スピーカ振動板の広帯域信号による励振と、１００
Ｈｚ以上の励振信号を受けてバイポーラ駆動回路で前記
回転子を同時駆動することを特徴とする請求項１乃至請
求項１１のいずれかに記載の多機能型音響装置。