特開 2023-141850 電気機械変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023141850

(43)【公開日】2023-10-05

(54)【発明の名称】電気機械変換器

(51)【国際特許分類】

   H04R 11/02 20060101AFI20230928BHJP

【ＦＩ】

H04R11/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022048386

(22)【出願日】2022-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000115636

【氏名又は名称】リオン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120592

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 崇裕

(74)【代理人】

【識別番号】100192223

【弁理士】

【氏名又は名称】加久田 典子

(72)【発明者】

【氏名】岩倉 行志

(72)【発明者】

【氏名】舟橋 史考

(72)【発明者】

【氏名】石川 愼一

(72)【発明者】

【氏名】古山 慶

【テーマコード（参考）】

5D021

【Ｆターム（参考）】

5D021AA04

5D021AA11

(57)【要約】

【課題】大型の電気機械変換器にてアーマチュアを適切に変位させる技術の提供。
【解決手段】電気機械変換器１００は、１対のヨーク１１０、２対の磁石１２０、コイル１３０等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１４０と、構造部とアーマチュア１４０との間に配置される２対のバネ１５０とで構成される。アーマチュア１４０の２つの腕部は貫通孔を有しており、各貫通孔に対し上下の両側から１つずつブッシュ１４２が固定され、これらの中心部にシャフト１４４が通されて各ブッシュ１４２の外側にコイルバネ１５０が配置された状態でシャフト１４４の両端部が上下の押さえ板１６０に固定される。コイル１３０に交流電流を流すとアーマチュア１４０は上下に交互に変位して振動するが、ブッシュ１４２が設けられているため、アーマチュア１４０の動きをシャフト１４４の軸方向のみに規制でき、意図しない方向へのふらつきを防止できる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも、対をなす磁石と、対をなし前記磁石による磁束を導くヨークと、空芯のコイルと、複数のシャフトとが一体的に配置された構造部と、
所定の方向の両端部に突出した腕部と前記腕部に穿孔された孔とを有し、前記構造部の内部空間に配置されたアーマチュアと、
対をなし、各々が前記孔に配置された所定の部材の外周側に配置されて前記構造部と前記腕部とに接合した弾性部材と
を備えた電気機械変換器。

【請求項2】

請求項１に記載の電気機械変換器において、
前記複数のシャフトは、
少なくとも一部のシャフトが前記孔を貫通し、
前記弾性部材は、
前記一部のシャフトの外周側に配置されることを特徴とする電気機械変換器。

【請求項3】

請求項２に記載の電気機械変換器において、
前記孔に固定されたブッシュをさらに備え、
前記一部のシャフトは、
前記ブッシュの中心部を貫通し、
前記弾性部材は、
前記ブッシュの中心部を貫通した前記シャフトの外周側に配置されることを特徴とする電気機械変換器。

【請求項4】

請求項１に記載の電気機械変換器において、
前記腕部に固定された、及び又は前記構造部に固定された、柱状又は筒状に形成されたガイド部材をさらに備え、
前記弾性部材は、
前記ガイド部材の外周側又は内周側に配置されることを特徴とする電気機械変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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電気機械変換器のうち、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。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の電気機械変換器においては、板バネの復元力を利用していた。例えば、ヨーク、磁石、コイルが一体的に配置された構造部とアーマチュアとの間に２対の板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対の板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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１３９０４１号公報

【特許文献2】特開２０１８－１８６３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した先行技術の構造は、電気機械変換器が小型の場合に特に有効であるが、電気機械変換器が大型化し、アーマチュアの変位量が数ミリメートル以上に大きくなると、それに応じたバネの設計が必要となる。しかしながら、板バネを使用する場合には、大きな変位を可能とするバネの設計は容易ではない。また、上述した構造の場合には、構成部品や組立具合の若干の非対称又は負荷の非対称等によって生じる、アーマチュアの意図した方向以外への変位が無視できなくなる。

【0005】

本発明は、これらの課題を鑑みてなされたものであり、大型の電気機械変換器においてアーマチュアを適切に変位させる技術の提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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。

【0007】

本発明の電気機械変換器は、少なくとも、対をなす磁石と、対をなし磁石による磁束を導くヨークと、空芯のコイルと、複数のシャフトとが一体的に配置された構造部と、所定の方向の両端部に突出した腕部と腕部に穿孔された孔とを有し、構造部の内部空間に配置されたアーマチュアと、対をなし、各々が孔に配置された所定の部材の外周側に配置されて構造部と腕部とに接合した弾性部材とを備えている。

【0008】

この態様の電気機械変換器によれば、アーマチュアが有する腕部の孔に所定の部材が配置されており、弾性部材（例えば、コイルバネや板バネ）が所定の部材の外周側に配置されて構造部と腕部とに接合しているため、磁石からの吸引力と弾性部材からの反発力とを受けて変位するアーマチュアを所定の部材の中心軸の方向に沿って変位させ、アーマチュアが意図しない方向に変位するのを防止することができ、振動方向のブレ（変動）の小さい振動を得ることができる。

【0009】

好ましくは、上記の電気機械変換器において、複数のシャフトのうち少なくとも一部のシャフトは、孔を貫通し、弾性部材は、一部のシャフトの外周側に配置される。

【0010】

この態様の電気機械変換器においては、アーマチュアが有する腕部の孔を一部のシャフトが貫通し、その外周側に弾性部材が配置されるため、アーマチュアの動きをシャフトの軸方向のみに規制することができ、振動方向のブレ（変動）の小さい振動を得ることができる。

【0011】

より好ましくは、上記の電気機械変換器において、孔に固定されたブッシュをさらに備え、一部のシャフトは、ブッシュの中心部を貫通し、弾性部材は、ブッシュの中心部を貫通したシャフトの外周側に配置される。

【0012】

この態様の電気機械変換器においては、アーマチュアが有する腕部の孔にブッシュが固定されており、その中心部を一部のシャフトが貫通しているため、アーマチュアの動きをシャフトの軸方向のみに確実に規制することができるとともに、アーマチュアの動きをより滑らかにすることができ、振動方向のブレ（変動）の小さい振動を得ることができる。

【0013】

さらに好ましくは、上記の電気機械変換器において、腕部に固定された、及び又は構造部に固定された、柱状又は筒状に形成されたガイド部材をさらに備え、弾性部材は、ガイド部材の外周側又は内周側に配置される。

【0014】

この態様の電気機械変換器においては、ガイド部材が構造部、及び又は、アーマチュアが有する腕部に固定され、そのようなガイド部材の外周側又は内周側に弾性部材が配置されるため、弾性部材のずれを防止しながら、弾性部材による反発力を意図した方向だけに作用させることができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば、大型の電気機械変換器においてアーマチュアを適切に変位させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態の電気機械変換器１００を示す斜視図である。

【図2】アーマチュア１４０及びその周辺の分解斜視図である。

【図3】電気機械変換器１００の分解斜視図である。

【図4】第２実施形態の電気機械変換器２００を示す斜視図である。

【図5】アーマチュア２４０及びその周辺の分解斜視図である。

【図6】電気機械変換器２００の分解斜視図である。

【図7】第３実施形態の電気機械変換器３００を示す斜視図である。

【図8】アーマチュア３４０を示す斜視図である。

【図9】第４実施形態の電気機械変換器４００を示す斜視図である。

【図10】第５実施形態の電気機械変換器５００を示す図である。

【図11】第６実施形態の電気機械変換器６００を示す図である。

【図12】第７実施形態の電気機械変換器７００を示す図である。

【図13】電気機械変換器５００を用いたバイブレータ８００を示す図である。

【図14】電気機械変換器５００を用いた加振機９００を示す図である。

【図15】電気機械変換器６００を用いたスピーカユニット１０００を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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、構造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。

【0018】

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の電気機械変換器１００を示す斜視図である。
電気機械変換器１００は、上下に略対称な構造を有しており、２つ（１対）のヨーク１１０、４つ（２対）の磁石１２０、空芯のコイル１３０等が一体的に配置された構造部の内部空間にアーマチュア１４０が配置され、さらに構造部とアーマチュア１４０との間に４つ（２対）のバネ１５０が配置されてなる。以下の説明においては、アーマチュア１４０が構造部の内部空間を貫く方向を「Ｘ方向」とし、２つのヨーク１１０が対向する方向を「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。

【0019】

図２は、アーマチュア１４０及びその周辺の分解斜視図である。
アーマチュア１４０は、中間部１４０ａとその両端部から幅を少し狭めて外方に延びた２つの腕部１４０ｂとを有した平板形状をなしており、各腕部１４０ｂには貫通孔１４０ｃが穿孔されている。アーマチュア１４０がコイル１３０の空芯部を貫いて配置された後に、各貫通孔１４０ｃに対し上下の両側から１つずつブッシュ１４２が位置決めされて接着材等で固定され、２つのブッシュ１４２の中心部にシャフト１４４が通される。その上で、各ブッシュ１４２の外周側にコイルバネが配置されて、各腕部１４０ｂが上下の両面でコイルバネ１５０に接合することとなる。

【0020】

図３は、電気機械変換器１００の分解斜視図である。なお、図３においては、スペースの制約から下側の一部の部位が分解されていないが、これらの部位の組み立て態様は上側の部位と同様である。また、図３においては、図２に示した部位も分解されておらず、アーマチュア１４０がコイル１３０の空芯部を貫いて配置された後にアーマチュア１４０の両端部にブッシュ１４２が固定されてシャフト１４４が通された状態が図示されている。

【0021】

各ヨーク１１０に対しては、アーマチュア１４０側の面、すなわち電気機械変換器１００の完成状態における内側（以下、完成状態における内側又は外側を、単に「内側」又は「外側」と称する場合がある。）の面に、２つの磁石１２０が接着剤で固定される。各ヨーク１１０は、Ｘ方向の両端部においてそれぞれ２箇所ずつ突出した部位を有し、これらの部位の先端部に締結孔１１０ａが穿孔されている。また、各ヨーク１１０の外側に配置される押さえ板１６０は、Ｘ方向の両端部にそれぞれ３つの締結孔を有しており、このうち２つの締結孔１６０ａは、締結孔１１０ａに対応する位置に穿孔されており、２つの締結孔１６０ａの略中央に位置する締結孔１６０ｂは、シャフト１４４のネジ穴に対応する位置に穿孔されている。押さえ板１６０は、ヨーク１１０の外側に重ねられ、４つの締結孔１６０ａ，１１０ａにボルト１６２が通されて、ナット１６４で締結されヨーク１１０に対して固定される。

【0022】

また、各ヨーク１１０に対しては、内側の面に固定された２つの磁石１２０に挟まれる位置に、コイル１３０が接着剤で固定される。そして、コイル１３０の空芯部を貫いて配置されたアーマチュア１４０に固定された４つのブッシュ１４２の外周側に、上下の両側から１つずつコイルバネ１５０が配置される。この状態で、ヨーク１１０が固定された２つの押さえ板１６０が、アーマチュア１４０の両端部に固定されたブッシュ１４２の中心部を貫通している２本のシャフト１４４を外側から挟み込み、各締結孔１６０ｂに通されるボルト１６２でシャフト１４４のネジ穴に締結され固定される。各コイルバネ１５０は、その自由長よりも圧縮された状態で、一端側がアーマチュアの腕部１４０ｂに接合し、他端側が押さえ板１６０に接合する。本実施形態においては、アーマチュア１４０、ブッシュ１４２、コイルバネ１５０以外の部品、すなわち、ヨーク１１０、磁石１２０、コイル１３０、シャフト１４４、押さえ板１６０、ボルト１６２及びナット１６４が一体となって、構造部を構成する。

【0023】

このような構造により、一対の押さえ板１６０の間隔、ひいては一対のヨーク１１０の間隔はシャフト１４４の長さで決まり、アーマチュア１４０は、上下に配置された各２つのコイルバネ１５０からの反発力がつり合う位置に保持される。また、コイル１３０は、アーマチュア１４０が上下に変位してもアーマチュア１４０と接触しない程度の空隙を有している。

【0024】

アーマチュア１４０の上下で対をなすコイルバネ１５０のスティフネス（バネ定数）が同じとすると、アーマチュア１４０とその上下で対をなす２対の磁石１２０との間には、それぞれ略等間隔の空隙１７０が設けられる。ヨーク１１０、磁石１２０、コイル１３０、アーマチュア１４０及び空隙１７０によって、電気機械変換器１００の磁気回路が構成される。各押さえ板１６０は、左右２つのコイルバネ１５０から力を受けて若干たわむが、このたわみ量をコイルバネ１５０の変位量より十分に小さくすべく、十分に大きい剛性を持つよう設計される。

【0025】

２対（左右各１対）の磁石１２０は、相互に逆向きに着磁されており、アーマチュア１４０は、上下で対をなすコイルバネ１５０からの反発力と上下で対をなす磁石１２０からの吸引力を受ける。コイル１３０に電流が流れていない状態では、アーマチュア１４０に作用する上下の磁石１２０からの吸引力はつり合うように調整されるため、アーマチュア１４０の位置は、コイルバネ１５０による力のつり合いの位置と略同一となる。ここで、例えば、左側の１対の磁石１２０が上向きに磁化され、右側の１対の磁石１２０が下向きに磁化されているとし、コイル１３０に電流を流して（電気信号を入力して）アーマチュア１４０を右から左に向かう磁束が発生したとすると、アーマチュア１４０は、上向きの力を受けて上側に変位する。これに対し、電流の向きを逆にすると、アーマチュア１４０は、下向きの力を受けて下側に変位する。

【0026】

アーマチュア１４０と構造部との間に配置される２対のコイルバネ１５０は、アーマチュア１４０と構造部との間での相対的な変位に対して反発し、アーマチュア１４０が構造部に対して変位したとき、反発力がその変位を戻す方向に作用する。静的には、電気入力によりアーマチュア１４０と構造部との間に作用する磁気力とコイルバネ１５０による反発力とがつり合う位置まで、アーマチュア１４０が構造部に対して変位する。コイル１３０に交流電流を流せば（交流信号を入力すれば）、アーマチュア１４０は構造部に対し交互に変位して振動する。

【0027】

本実施形態においては、アーマチュア１４０の両端部（各腕部１４０ｂ）における上下の両側にブッシュ１４２が設けられているため、アーマチュア１４０の変位量が大きい場合でも、アーマチュア１４０の構造部に対する運動をシャフト１４４の軸方向のみに規制して、アーマチュア１４０をシャフト１４４の軸方向のみに滑らかに変位させることができ、アーマチュア１４０が意図しない方向にふらつくことを防止することができる。

【0028】

また、本実施形態においては、アーマチュア１４０、ブッシュ１４２、コイルバネ１５０を除いた部品が一体的に構成されて構造部をなしているが、アーマチュア１４０と構造部との間の変位量が大きくなると、構造部の一部をなすコイル１３０とアーマチュア１４０との間の空隙も大きくなり、結果としてコイル１３０の巻数に対する抵抗成分が大きくなることから、電気機械変換器１００の駆動効率が悪くなる、という課題がある。一方、構造部に対して変位するアーマチュア側の質量は軽い方がよいため、コイル１３０は通常は構造部の一部としてヨーク１１０に固定されるが、アーマチュア１４０に固定されれば、アーマチュア側の質量が増すことにはなるもののコイル１３０の巻数に対する抵抗成分を小さくできるため、上述した課題は解決される。このように、コイル１３０は、構造部又はアーマチュアのいずれに固定しても一長一短がある。したがって、コイル１３０は、構造部に固定してもよいし、アーマチュアに固定してもよい。

【0029】

そして、本実施形態の構造によれば、アーマチュア１４０の変位量を大きくする等の目的でアーマチュア１４０とヨーク１１０との間の空隙長を変更する場合に、容易に対応することができる。上記の特許文献１及び２の構造（以下、「従来構造」と称する。）においては、予め決定された空隙長に応じて、ヨークにおけるバネとの接合部や上下のヨーク同士の接合部位をプレス加工等により形成していたため、空隙長を変更する場合には、ヨークの金型から製作し直さなければならない。これに対し、本実施形態の構造においては、空隙長の変更に応じて構成部品の寸法を変更する必要はあるものの、空隙長を多少変更する程度であれば、ヨークやアーマチュアは変更することなくそのまま用いることができ、他の部品の変更についても比較的容易に対応が可能である。

【0030】

ヨーク１１０及びアーマチュア１４０は、磁気回路の一部をなすため、例えば電磁純鉄又は３％ケイ素鋼等の軟磁性材料で形成される。また、例えば、磁石１２０にはネオジム磁石が使用され、コイル１３０には自己融着銅線が使用され、シャフト１４４には黄銅又はステンレス鋼が使用され、バネ１５０にはバネ用ステンレス鋼（ＳＵＳ３０１等）が使用され、押さえ板１６０にはステンレス鋼が使用される。なお、シャフト１４４及び押さえ板１６０には、非磁性の材料を使用することが望ましい。

【0031】

続いて、他の様々な実施形態の電気機械変換器について説明する。他の実施形態の電気機械変換器はいずれも、上下に略対称な構造を有しており、ヨーク、磁石、空芯のコイル等が一体的に配置された構造部の内部空間を貫いてアーマチュアが配置され、構造部とアーマチュアとの間にバネが配置される点、コイルとアーマチュアとの間にアーマチュアが上下に変位してもコイルに接触しない程度の空隙が設けられる点で、第１実施形態の電気機械変換器１００と共通するが、構成部品の種類や数、形状等が様々に異なっている。

【0032】

以下の説明においては、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。また、他の実施形態の構成部品のうち、第１実施形態の構成部品と同等のものについては、その符号の下２桁以下を第１実施形態の構成部品と同じ値で表すこととする。例えば、ヨークは下２桁が「１０」の符号で表され、アーマチュアは下２桁が「４０」の符号で表され、アーマチュアがＸ方向の両端部に有する各腕部は下２桁以下が「４０ｂ」の符号で表される。

【0033】

〔第２実施形態〕
図４は、第２実施形態の電気機械変換器２００を示す斜視図である。
電気機械変換器２００は、アーマチュアの形状や、構造部とアーマチュアとの間にコイルバネが８つ（４対）配置される点において、第１実施形態の電気機械変換器１００（図１）と特に異なっている。また、これらの相違点に関連して、他の構成部品も形状や数等が異なっている。

【0034】

図５は、アーマチュア２４０及びその周辺の分解斜視図である。
アーマチュア２４０は、中間部２４０ａと、中間部２４０ａのＸ方向の両側に突出した２つの第１腕部２４０ｂと、中間部２４０ａのＹ方向の両側に細い部位で接続した第２腕部２４０ｄとを有した平板形状をなしており、各第１腕部２４０ｂ及び各第２腕部２４０ｄには貫通孔２４０ｃが穿孔されている。アーマチュア２４０のＸ方向の両側からコイル２３０が１つずつ配置された後に、各貫通孔１４０ｃに対して円柱状のシャフト２４４が通される。その上で、アーマチュア２４０を貫いた各シャフト２４４の外周側に上下の両側からコイルバネ２５０が配置され、各第１腕部２４０ｂ及び各第２腕部２４０ｄが上下の両面でコイルバネ２５０に接合することとなる。アーマチュア２４０は、４本のシャフト２４４の軸方向にガタつき無く、滑らかに変位することができる。

【0035】

図６は、電気機械変換器２００の分解斜視図である。なお、図６においては、図５に示した部位が分解されておらず、アーマチュア２４０の中間部を囲むようにして２つのコイルが配置された後にアーマチュア２４０の４つの腕部をシャフト２４４が貫いた状態が図示されている。

【0036】

各ヨーク２１０に対し、内側の面に２つの磁石２２０が接着剤で固定され、これらの磁石２２０に挟まれる位置に２つのコイル２３０が接着剤で固定される。そして、２つのコイル２３０の空芯部を貫いて配置されたアーマチュア２４０に通された４本のシャフト２４４に対し、それぞれの上下からコイルバネ２５０が配置される。

【0037】

各ヨーク２１０の外側に配置される押さえ板２６０は、略円形状をなしており、その外縁部に等間隔で４つの嵌合孔２６０ａを有しているとともに、一部の板を内側に曲げてなる８つの起立部２６０ｄを有している。各ヨーク２１０は、８つの起立部２６０ｄの内側に嵌め込まれて固定され、各シャフト２４４の先端部は、嵌合孔２６０ａに嵌め込まれてレーザー溶接等により固定される。

【0038】

２つのコイル２３０は、電気的に直列接続又は並列接続され、電気の入力に対して同じ向きの磁束が発生するよう接続される。なお、電気機械変換器２００においてアーマチュア２４０が保持される位置や、アーマチュア２４０が上下に変位する原理は、第１実施形態の電気機械変換器１００と同様である。

【0039】

〔第３実施形態〕
図７は、第３実施形態の電気機械変換器３００を示す斜視図である。また、図８は、電気機械変換器３００の一部をなすアーマチュア３４０を示す斜視図である。
電気機械変換器３００は、第２実施形態の電気機械変換器２００（図４）を変形させたものであり、アーマチュアの形状、コイルの形状及び数、コイルバネの数において、電気機械変換器２００と異なっている。

【0040】

具体的には、図８に示されるように、アーマチュア３４０は、中間部３４０ａ及びそのＸ方向の両側に突出した２つの腕部３４０ｂを有しており、各腕部３４０ｂには貫通孔３４０ｃが穿孔されているが、中間部３４０ａのＹ方向に接続した腕部は有していない。このような形状により、図７に示されるように、アーマチュア３４０は２つの腕部３４０ｂでコイルバネ３５０に接合するため、コイルバネ３５０は２つの腕部３４０ｂに対応して２対（４つ）設けられている。また、アーマチュア３４０がＹ方向に腕部を有していないことから、そのような腕部を挟むためにコイルを２つに分割する必要がないため、コイル３３０は第１実施形態のコイル１３０と同様の形状をなしている。

【0041】

〔第４実施形態〕
図９は、第４実施形態の電気機械変換器４００を示す斜視図である。
電気機械変換器４００は、第３実施形態の電気機械変換器３００（図７）を変形させたものであり、アーマチュアの動きを規制する構造（コイルバネに通される部品）及びシャフトの数において、電気機械変換器３００と異なっている。

【0042】

具体的には、コイルバネ４５０を貫通しない２本のシャフト４４４が押さえ板４６０に固定される。これにより、一対の押さえ板４６０の間隔、ひいては対をなす上下の磁石４２０間の距離は、シャフト４４４の長さで決定される。また、本実施形態においては、各コイルバネ４５０の内側に、シャフトは無くガイド４４６が２つずつ配置され、一方はアーマチュア４４０に固定され、他方は押さえ板４６０に固定される。ガイド４４６は、４つのコイルバネに対応して全部で８個（４対）配置される。ガイド４４６を設けることにより、コイルバネ４５０のずれを防止することができる。アーマチュア４４０の形状はアーマチュア３４０（図８）と同様であり、貫通孔はガイド４４６の位置決めに用いられる。ガイド４４６は、金属や樹脂等の材料で形成され、金属の場合にはレーザー溶接等により固定される一方、樹脂等の場合には接着剤で固定される。なお、ガイドは、コイルバネ４５０の外側に配置してもよい。

【0043】

〔第５実施形態〕
図１０は、第５実施形態の電気機械変換器５００を示している。このうち、（Ａ）は、電気機械変換器５００を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中のＸ－Ｘ線に沿う垂直断面図である。
電気機械変換器５００は、第２実施形態の電気機械変換器２００（図４）を変形させたものであり、アーマチュアの動きを規制する構造及びシャフトの固定態様において、電気機械変換器２００と異なっている。

【0044】

具体的には、アーマチュア５４０の貫通孔にリニアブッシュ５４８が固定されており、リニアブッシュ５４８の中心部をシャフト５４４が貫通している。このような構造により、アーマチュア５４０と構造部との間で生じうるシャフト５４４に沿った相対的な動きをより滑らかにすることができる。また、シャフト５４４は、押さえ板５６０に対しボルト５６２を用いてより強固に固定されている。

【0045】

〔第６実施形態〕
図１１は、第６実施形態の電気機械変換器６００を示している。このうち、（Ａ）は、電気機械変換器６００を示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）中のXI－XI線に沿う垂直断面図である。
電気機械変換器６００は、第２実施形態の電気機械変換器２００（図４）を変形させたものであり、アーマチュアの動きを規制する構造において、電気機械変換器２００と異なっている。

【0046】

具体的には、各コイルバネ６５０の内側にブッシュ６４２及びガイド６４６が１つずつ配置されており、各シャフト６４４は、上下で対をなす２つのコイルバネ６５０の内側に配置された２つのブッシュ６４２の中心部を貫通している。ブッシュ６４２は、全部で８個配置され、アーマチュア６４０に固定される。一方、ガイド６４６は、全部で８個押さえ板６６０側に配置され、押さえ板６６０又はシャフト６４４に固定される。このような構造により、コイルバネ６５０のずれをより確実に防止することができるとともに、アーマチュア６４０と構造部との間で生じうるシャフト６４４に沿った相対的な動きを滑らかにすることができる。

【0047】

〔第７実施形態〕
図１２は、第７実施形態の電気機械変換器７００を示す図である。
電気機械変換器７００は、第２実施形態の電気機械変換器２００（図４）を変形させたものであり、コイルバネに代えて板バネが設けられている点において、電気機械変換器２００と異なっている。

【0048】

具体的には、上下で対をなす２つ（１対）の板バネ７５２がアーマチュア７４０を挟むようにして配置されている。板バネ７５２は、略環状をなしており、相互に異なる方向に屈曲した部位が略等間隔で交互に形成されている。一方の部位の屈曲端である第１部位７５２ａは押さえ板７６０に接合し、他方の部位の屈曲端である第２部位７５２ｂは、アーマチュア７４０の第１腕部７４０ｂに接合する。このような構造によっても、アーマチュア７４０の動きを適切に規制しつつ、所望の大きさの振動（駆動力）を発生させることができる。

【0049】

〔電気機械変換器の応用例〕
続いて、上述した実施形態の電気機械変換器の応用例について説明する。電気機械変換器は、各種の機器の駆動部として適用され、アーマチュアが有する各腕部の先端部が振動伝達部として作用する。

【0050】

図１３は、第５実施形態の電気機械変換器５００（図１０）を駆動部として用いたバイブレータ８００を示す図である。このうち、（Ａ）は、バイブレータ８００の斜視図であり、（Ｂ）は、バイブレータ８００の外殻をなすハウジング８１０の一部を破断してその内部の様子を示している。

【0051】

ハウジング８１０の内部には、電気機械変換器５００が配置されており、アーマチュア５４０の４つの端部（より正確には、２つの第１腕部５４０ｂ及び２つの第２腕部５４０ｄの各端部）は、上ハウジング８１０ａと下ハウジング８１０ｂとの間に挟まれて固定されている。端子板５３２に対しては、２つのコイル５３０の各リード線がはんだ付けされるとともに、２つの電気入力端子にそれぞれリード線５３４がはんだ付けされてハウジング８１０の外に引き出されている。

【0052】

リード線５３４を通して電気を入力すると、アーマチュア５４０及びハウジング８１０と構造部との間に駆動力が発生する。交流信号を入力すれば、アーマチュア５４０及びハウジング８１０と構造部との間に相対振動が発生し、ハウジング８１０を振動板等の物体に接触又は固定させれば、その物体を振動させることができる。

【0053】

図１４は、第５実施形態の電気機械変換器５００（図１０）を駆動部として用いた加振機９００を示す図である。このうち、（Ａ）は、加振機９００の斜視図であり、（Ｂ）は、加振機９００の外殻をなすハウジング９１０の一部を破断してその内部の様子を示している。

【0054】

ハウジング９１０の内部には、電気機械変換器５００が配置されており、ハウジング９１０の底部に固定されている。アーマチュア５４０の４つの端部（より正確には、２つの第１腕部５４０ｂ及び２つの第２腕部５４０ｄの各端部）は、連結部材９３０に固定されている。また、ハウジング９１０には、外部から電気を入力するためのコネクタ９２０が設けられており、端子板５３２に接続されている。

【0055】

コネクタ９２０を通して交流信号を入力すると、構造部とアーマチュア５４０等との間に相対振動が発生し、連結部材９３０と一体的に設けられた先端チップ９４０に振動が伝達される。先端チップ９４０に加速度ピックアップ等の物体を固定又は接触させれば、その物体に振動を加えることができる。

【0056】

本応用例においては、下側の押さえ板５６０に対し、第５実施形態のものを少し変形して絞り加工が施されており、その外縁部がハウジング９１０の底部にボルトで固定されている。押さえ板に絞り加工を施すことにより、押さえ板及びその周辺部の剛性をより高めることができる。

【0057】

図１５は、第６実施形態の電気機械変換器６００（図１１）を駆動部として用いたスピーカユニット１０００を示す図である。このうち、（Ａ）は、スピーカユニット１０００を正面側から見た斜視図であり、（Ｂ）は、スピーカユニット１０００を背面側から見た斜視図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に示した図のうち電気機械変換器６００の周辺部のみを拡大しつつフレーム１０１０の一部を破断してその内部の様子を示している。

【0058】

本応用例においては、上側の押さえ板６６０に対し、第６実施形態のものを少し変形して絞り加工が施されており、その外周面６６０ｆとフレーム１０１０とがレーザー溶接等により固定されている。アーマチュア６４０の４つの端部（より正確には、２つの第１腕部６４０ｂ及び２つの第２腕部６４０ｄの各端部）は、略円筒形状をなす連結部１０３０の一端側に接着剤で固定されており、振動板１０２０は、連結部１０３０の他端側に接着剤で固定されている。

【0059】

図示されていない端子板を通じてコイルに交流信号を入力すると、フレーム１０１０に固定された構造部に対してアーマチュア６４０が振動し、連結部１０３０を通して振動板１０２０を振動させ、これにより音圧を発生させることができる。

【0060】

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）第１実施形態の電気機械変換器１００によれば、アーマチュアの各腕部１４０ｂにおける上下の両側にブッシュ１４２が設けられているため、アーマチュア１４０の変位量が大きい場合でも、アーマチュア１４０の動きをシャフト１４４の軸方向のみに規制することができる。

【0061】

（２）第２実施形態の電気機械変換器２００によれば、アーマチュア２４０が４つの腕部（２つの第１腕部２４０ｂ、及び、２つの第２腕部２４０ｄ）を有しており、４つの腕部に対して４対のコイルバネ２５０が配置されるため、２つの腕部に対して２対のコイルバネが配置された第１実施形態の電気機械変換器１００と比較して、コイルバネからの反発力をより多くの箇所に与えることができ、したがって、アーマチュア２４０のシャフト２４４の軸方向に沿った動きをより安定させることができる。

【0062】

（３）第３実施形態の電気機械変換器３００によれば、アーマチュア３４０が２つの腕部３４０ｂを有しており、４本のシャフト３４４のうち２本がアーマチュア３４０の腕部を貫通し、これらの外周側に２対のコイルバネ３５０が配置されるため、アーマチュア３４０の動きをシャフト３４４の軸方向のみに規制しつつ、部品数を減らすことができ、製造コストを削減することが可能となる。

【0063】

（４）第４実施形態の電気機械変換器４００によれば、２本のシャフト４４４の長さによって構造部の一部をなす上下磁石間の距離が決められ、各コイルバネ４５０の内側にガイド４４６が２つずつ配置され、その一方がアーマチュア４４０に固定されて他方が押さえ板４６０に固定されるため、コイルバネ４５０のずれを防止しながら、アーマチュア４４０の動きを押さえ板４６０に固定されたガイド４４６の略中心に沿った方向（中心軸の方向）に規制することができる。

【0064】

（５）第５実施形態の電気機械変換器５００によれば、アーマチュア５４０の貫通孔にリニアブッシュ５４８が固定されており、その中心部をシャフト５４４が貫通しているため、シャフト５４４の軸方向に沿ってアーマチュア５４０が変位する際に生じる摩擦をより小さくして動きをより滑らかにすることができる。

【0065】

（６）第６実施形態の電気機械変換器６００によれば、各コイルバネ６５０の内側に２つのブッシュ６４２及びガイド６４６が１つずつ配置され、ブッシュ６４２がアーマチュア６４０に固定され、ガイド６４６が押さえ板６６０又はシャフト６４４に固定されるため、アーマチュア４４０の動きをシャフト６４４の軸方向のみに規制しながら、コイルバネ６５０のずれをより確実に防止することができる。

【0066】

（７）各実施形態によれば、アーマチュアの動きをシャフトの軸方向のみに規制することができるため、大きな出力を要する機器や大きな変位量を必要とする機器においても、振動方向のブレ（変動）が小さい、質の良い振動を発生させることができる。

【0067】

（８）各実施形態の電気機械変換器によれば、大きな出力を要するオーディオスピーカ等の機器において、上記の従来構造と比較して音質を改善することができ、バランスドアーマチュア型であっても所望の音質を確保することができる。

【0068】

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。

【0069】

上述した各実施形態においては、アーマチュアが軟磁性材料で形成されているが、アーマチュアのうち磁気回路の一部を構成するのはＸ方向における磁石と対向した一部分に限られるため、その他の部分は磁性材料で形成されなくてもよい。また、アーマチュアを複数の部品を組み立てて構成し、これらの部品が一体的に作用するようにしてもよい。

【0070】

例えば、アーマチュアのうち、磁気回路の一部を構成する部分（各実施形態における中間部に対応する部品）には磁性材料を使用しつつ、その他の部分（各実施形態における腕部に対応する部品）には他の材料を使用してもよい。このような構成とすることにより、中間部に対応する部品の周りにコイルを配置した後にアーマチュアを組み立てることが可能となるため、アーマチュアを構成する各部品の板厚や形状等に関する設計の自由度を高めることができる。

【0071】

上述した第１及び第６実施形態においては、シャフトの外周側にブッシュが設けられているが、ブッシュには、電気機械変換器のサイズ等に応じて、樹脂製の滑りブッシュ（滑り軸受）を用いてもよいし、ボール循環型のリニアブッシュ（転がり軸受）を用いてもよい。

【0072】

上述した第７実施形態においては、アーマチュア７４０に反発力を与える弾性部材として、上下で対をなす２つ（１対）の板バネ７５２を用いているが、他の実施形態と同様にアーマチュアにブッシュを固定して、その外周側に板バネを配置してもよい。

【0073】

各実施形態においては、アーマチュアと構造部との間での相対的な変位に対する復元力を得るために、コイルバネ又は板バネを用いているが、復元力が得られる部材であればよく、その他の種類のバネを用いてもよいし、バネ以外の弾性部材を用いてもよい。

【0074】

各実施形態に用いられるシャフトやガイドは、略円柱状の形状であってもよいし、略円筒状の形状であってもよい。

【0075】

その他、電気機械変換器１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００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変更が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0076】

１００ 電気機械変換器
１１０ ヨーク
１２０ 磁石
１３０ コイル
１４０ アーマチュア
１４２ ブッシュ
１４４ シャフト
１５０ コイルバネ
１６０ 押さえ板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】