磁致伸缩致动器及使用该磁致伸缩致动器的扬声器和设备的制作方法

专利名称：磁致伸缩致动器及使用该磁致伸缩致动器的扬声器和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁致伸缩致动器及使用该磁致伸缩致动器的扬声器和设备。
背景技术：
图四是专利文献1记载的现有的磁致伸缩致动器5001的剖视图。在磁致伸缩元 件1的周围配置有卷绕音圈2的线架3。在磁致伸缩元件1的上端和下端分别配置有上部 磁铁4和下部磁铁5。在与上部磁铁4的上部接合的可动部6的外周接合有上部磁轭7。上 部磁轭7及与下部磁铁5的底面接合的下部磁轭8包围音圈2的外周。在可动部6的底面 外周形成有凸缘部9。缓冲件2010在可动部6的振动方向上夹入凸缘部9与上部磁轭7之 间。对现有的磁致伸缩致动器5001的动作进行说明。由上部磁铁4、下部磁铁5、可动 部6、上部磁轭7、下部磁轭8形成闭合磁路11而对磁致伸缩元件1施加偏置磁场。可动部 6、上部磁轭7、下部磁轭8由铁等磁性材料构成。音圈2产生根据输入的信号而变化的磁场，磁致伸缩元件1根据该磁场的变化而 变形而使磁致伸缩元件1的尺寸变化。尺寸的变化经由上部磁铁4及可动部6而作为振动 向外部传递。由弹性体构成的缓冲件2010抑制可动部6的不需要的振动，使致动器5001 的性能稳定。缓冲件2010在可动部6的振动方向上在上部磁轭7与可动部6之间需要一定厚 度的配置空间，因此，致动器5001不易减薄化。另外，为了使可动部6振动，在可动部6的 外周侧面与上部磁轭7的内周侧面之间需要空隙，因此，水滴或异物从该空隙进入而造成 致动器5001的可靠性降低。产生偏置磁场的上部磁铁4和下部磁铁5设于磁致伸缩元件1的两端部。磁致伸 缩元件1的透磁率降低，因此，在该构造中，磁通没有充分地通过磁致伸缩元件1的中心部， 在磁致伸缩元件1内得不到均勻的磁通密度分布，因此，得不到致动器5001的良好的线性。近年来，从通用设计的观点考虑，搭载有声音引导功能的家电和电子设备有所增 加。伴随于此，对于播放声音引导的扬声器，除要求可内置于设备的小型化外，还出现了所 谓耐热、耐水、耐尘埃的针对家庭内恶劣环境的高耐久性能的要求。图30是专利文献2记载的现有的声音引导用小型扬声器100的剖视图。扬声器 100具备框架101、配置于框架101上的磁轭102、与磁轭102结合的磁铁103、与磁铁103 的上表面结合的板104、插设于磁轭102和板104之间的磁空隙内的线架105、卷绕于线架 105的音圈106、与框架101和线架105结合的减振器(damper) 107、与线架105结合的振动 板108、与振动板108和框架101结合的边缘部109、与振动板108结合的防尘盖110。为了提高防水性，对扬声器100的振动板108及防尘盖110实施基于氟系树脂的 表面处理。对于现有的扬声器100而言，由包含布、纸之类的材料构成的情况居多，即使利用 氟系树脂等提高防水性也无法提高耐热性，另外，由于布或纸所构成的振动系部件存在因长年使用而劣化的情况，因此，难以长期使用。而且，当尘埃混入磁空隙时成为造成异声的 原因，因此，当内置于在具有水、热、尘埃之类的家庭内的恶劣环境下长期设置的设备时，在 耐久性方面存在难点。伴随近年来设备的小型化、减薄化，对内置于设备的磁致伸缩致动器的减薄化要 求也逐渐提高。图31是专利文献3记载的现有的磁致伸缩致动器1100的剖视图。磁致伸缩致动 器1100具备磁致伸缩元件1101、线架1102、音圈1103、磁铁1104A、1104B、振动传递部件 1105、形成磁路的磁轭1106、弹簧1107、外装壳体1108、螺钉1109、螺母1110。磁致伸缩致 动器1100安装于壁面1111。磁致伸缩元件1101和线架1102配置成同心圆状。在线架1102上卷绕有音圈 1103。在磁致伸缩元件1101的下表面和上表面分别接合有磁铁1104A、1104B。在磁铁1104B 接合有振动传递部件1105。振动传递部件1105在中心部具有比外周部还突出的突出部。 弹簧1107的一端与振动传递部件1105的外周部结合。磁轭1106包围音圈1103的外周， 与弹簧1107的另一端结合。磁轭1106将磁通导向磁致伸缩元件1101。磁轭1106具有开 口部，设于振动传递部件1105中心部的突出部从该开口部突出。振动传递部件1105的突 出部前端与壁面1111结合。外装壳体1108与磁轭1106的下表面接合，且通过螺钉1109 及螺母1110安装于壁面1111，由此，磁致伸缩致动器1100被安装于壁面1111。弹簧1107对磁致伸缩元件1101赋予适当的压缩应力，扩大磁致伸缩元件1101的 磁致伸缩量从而改善特性。外装壳体1108固定磁致伸缩致动器1100且进行防水、防尘。在 磁致伸缩致动器1100中，弹簧1107和外装壳体1108为独立部件，从而妨碍部件件数的削 减和小型化。特别是，对于电饭锅和洗衣机等家电产品这类需要更小型的设备，现有的磁致 伸缩致动器1100通过减小磁致伸缩元件1101而小型化，由此导致性能降低。现有技术文献专利文献专利文献1日本特开2006-311255号公报专利文献2日本特开2007-60725号公报专利文献3日本特开2005-303462号公报

发明内容
磁致伸缩致动器具备沿中心轴延伸的磁致伸缩元件、追随磁致伸缩元件的变形 而位移的可动部、以磁致伸缩元件为中心地卷绕的音圈、包围磁致伸缩元件和音圈的磁铁、 具有与磁铁的下表面和磁致伸缩元件的下表面结合的上表面的下部磁轭、具有与磁铁的上 表面结合的下表面和隔着空隙与可动部的外侧面对置的内侧面的上部磁轭、与可动部的外 侧面和上部磁轭的内侧面结合且设于上述空隙内的弹性部件。该磁致伸缩致动器能够较薄地形成，能够抑制不需要的振动且具有良好的线性。


图IA是本发明的实施方式1的磁致伸缩致动器的立体图。图IB是实施方式1的磁致伸缩致动器的剖视图。
图2是本发明的实施方式2的磁致伸缩致动器的剖视图。图3A是本发明的实施方式3的磁致伸缩致动器的剖视图。图;3B是实施方式3的其他磁致伸缩致动器的剖视图。图4是本发明的实施方式4的磁致伸缩致动器的剖视图。图5是本发明的实施方式5的磁致伸缩致动器的剖视图。图6是本发明的实施方式6的磁致伸缩致动器的剖视图。图7是本发明的实施方式7的磁致伸缩致动器的剖视图。图8是本发明的实施方式8的磁致伸缩扬声器的立体图。图9是图8所示的磁致伸缩扬声器的侧视图。图10是沿图8所示的磁致伸缩扬声器的线10-10的剖视图。图IlA是实施方式8的磁致伸缩扬声器的剖视图。图IlB是实施方式8的磁致伸缩扬声器的剖视图。图12是本发明的实施方式9的磁致伸缩扬声器的剖视图。图13是本发明的实施方式10的磁致伸缩扬声器的俯视图。图14是沿图13所示的磁致伸缩扬声器的线14-14的剖视图。图15是本发明的实施方式11的磁致伸缩扬声器的剖视图。图16是本发明的实施方式12的磁致伸缩扬声器的剖视图。图17是本发明的实施方式13的磁致伸缩致动器的立体图。图18是实施方式13的磁致伸缩致动器的俯视图。图19是实施方式13的磁致伸缩致动器的侧视图。图20是沿图18所示的磁致伸缩致动器的线20-20的剖视图。图21A是实施方式13的磁致伸缩致动器的剖视图。图21B是实施方式13的磁致伸缩致动器的剖视图。图22是实施方式13的其他磁致伸缩致动器的立体图。图23是本发明的实施方式14的磁致伸缩致动器的剖视图。图M是本发明的实施方式15的磁致伸缩致动器的俯视图。图25是沿图M所示的磁致伸缩致动器的线25-25的剖视图。图沈是本发明的实施方式16的磁致伸缩致动器的剖视图。图27是本发明的实施方式17的磁致伸缩致动器的剖视图。图28k是搭载有本发明的实施方式18的磁致伸缩扬声器的设备的剖视图。图28B是搭载有实施方式18的磁致伸缩扬声器的其他设备的剖视图。图四是现有的磁致伸缩致动器的剖视图。图30是现有的扬声器的剖视图。图31是现有的磁致伸缩致动器的剖视图。
具体实施例方式(实施方式1)图IA和图IB分别为本发明实施方式1的磁致伸缩致动器6001的立体图和剖视 图。磁致伸缩元件12沿着在轴向6001B上延伸的中心轴6001A细长地延伸，且具有在中心轴6001上互为相反侧的上表面12A和下表面12B、与上表面12A和下表面12B相连的侧面 12C。侧面12C沿轴向6001B延伸且包围中心轴6001A。线架15包围磁致伸缩元件12的 侧面12C。在线架15上以中心轴6001A为中心卷绕有音圈14。沿轴向6001B延伸的磁铁 13具有包围磁致伸缩元件12的筒形状，在实施方式1中具有沿中心轴6001A延伸的圆筒形 状。磁铁13具有在中心轴6001上互为相反侧的上表面13A和下表面13B、与上表面13A和 下表面13B相连的内侧面13C、与上表面13A和下表面1 相连的外侧面13D。内侧面13C 与音圈14对置。内侧面13C与外侧面13D沿轴向6001B延伸。在实施方式1中，磁致伸缩 元件12的轴向长度与磁铁13的轴向6001B长度相等。线架15由树脂等非磁性体构成，其包括磁致伸缩元件12所穿过的筒状部15C、从 筒状部15C上端突出的上凸缘部15A、从筒状部15C下端突出的下凸缘部15B。下凸缘部 15B与下部磁轭18的上表面18A结合。筒状部15C的内表面可以与磁致伸缩元件12结合， 也可以不结合。音圈14卷绕在筒状部15C的周围。可动部16具有与磁致伸缩元件12的上表面12A接合的下表面16B、下表面16B 相反侧的上表面16A、朝向远离中心轴6001A的方向的外侧面16D，其根据磁致伸缩元件12 的变形而位移而将该变形向外部传递。上部磁轭17具有与磁铁13的上表面13A接合的下 表面17B、下表面17B相反侧的上表面17A、与可动部16的外侧面16D对置的内侧面17C。 下部磁轭18具有与磁致伸缩元件12的下表面12B和磁铁13的下表面1 接合的上表面 ISA0可动部16、上部磁轭17和下部磁轭18由铁等磁性材料构成，且以整体构成磁轭。磁 致伸缩元件12、可动部16、磁铁13和磁轭17、18形成闭合磁路6001D。磁铁13在闭合磁路 6001D内向磁致伸缩元件12供给偏置磁场。在可动部16的外侧面16D和上部磁轭17的内 侧面17C之间的空隙6001E内填充有作为具有弹性的弹性部件的粘接剂19。粘接剂19与 可动部16的外侧面16D和上部磁轭17的内侧面17C抵接。可动部16的外侧面16D的上 部及上部磁轭17的内侧面17C的上部被实施修边加工，空隙6001E朝向上方，即朝向致动 器6001的外侧扩展。可动部16与上部磁轭17配置在同一平面上，因此可实现致动器6001的减薄化。 另外，空隙6001E通过粘接剂19密封，因此，水滴和异物不会侵入磁铁13、磁轭17、18和可 动部16包围的致动器6001的内部，从而能够防止因水滴和异物产生的产品劣化。对磁致伸缩致动器6001的动作进行说明。磁致伸缩元件12优选由镍、钴、铁等强磁性材料或以它们为主的合金形成，尤其 优选由利用铽和镝等稀土类与铁的合金构成的超磁性材料来形成。音圈14利用在音圈14 流动的交流电而产生磁场。该磁场沿轴向6001B上贯通磁致伸缩元件12，磁致伸缩元件12 根据该磁场而变形。可动部16根据磁致伸缩元件12的变形而位移、振动。与可动部16的 外侧面16D抵接的具有弹性的粘接剂19作为抑制可动部16的不需要的振动的制动体而发 挥作用，从而使致动器6001的性能稳定。磁致伸缩致动器6001的可动部16的上表面16A安装于平板等振动体6001F，能够 构成扬声器。通过可动部16振动而使振动体6001F振动，根据在音圈14流动的交流电而 产生声音。可动部16的上表面16A与振动板(振动体)的下表面结合。通过使磁铁13的厚度(轴向6001B长度)与磁致伸缩元件12的厚度(轴向6001B 长度)相等，即使在磁致伸缩元件12由低透磁率的材料形成的情况下，也能够在形成磁通在音圈14的中心即磁致伸缩元件12的中心收敛的这种闭合磁路6001D。从而，能够对磁致 伸缩元件12均勻有效地通过磁通，从而避免磁致伸缩元件12内的磁通密度的不均，能够得 到致动器6001的良好的线形特性。作为弹性部件的粘接剂19适合在未硬化时具有粘性、在硬化后具有弹性的硅橡 胶系粘接剂等粘接剂。空隙6001E朝向外侧扩展，因此能够将粘接剂19容易地填充于空隙 6001E，能够通过粘接剂19自身硬化前的粘性防止粘接剂19向粘接的部分以外扩展。磁致伸缩元件12因被施加压缩负荷而压缩使得透磁率变化，并且相对于磁场变 形的量也变化，因此致动器6001具备对磁致伸缩元件12施加最佳的压缩负荷的构造或者 能够利用致动器6001的自重而施加压缩负荷。由于实施方式1中的致动器6001从外部对 磁致伸缩元件12施加压缩负荷，因此，致动器6001不需要具备施加压缩负荷的构造，从而 能够使致动器6001变薄。(实施方式2)图2是本发明实施方式2的磁致伸缩致动器6002的剖视图。在图2中，对与图IA 和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同部分标注相同的参照符号。在实施方式2的磁致伸缩致动器6002中，代替实施方式1的磁致伸缩致动器6001 的粘接剂19，具备设于空隙6001E的作为具有弹性的弹性部件的0型圈20。0型圈20由如 硅橡胶那样具有弹性的弹性材料构成。0型圈20嵌入设于可动部16外侧面16D的槽16E 和设于上部磁轭17内侧面17C的槽17E而被保持。也可以仅在槽16E、17E中的任一个中 保持0型圈20，在该情况下，不需要在可动部16或上部磁轭17上设置槽16E、17E中的另一 个。利用上述结构能够将可动部16稳定定位。与实施方式1的磁致伸缩致动器6001 的粘接剂19同样，具有弹性的0型圈20作为抑制可动部16的不需要的振动的制动体而发 挥作用，使致动器6002的性能稳定。进而，通过适当选择0型圈20的材质，能够对制振特 性进行控制，并能够根据被振动体的物性不同而调整性能。(实施方式3)图3A是本发明实施方式3的磁致伸缩致动器6003的剖视图。在图3A中，对与图 IA和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同部分标注相同的参照符号。在实施方式3的磁致伸缩致动器6003中，可动部16具有从外侧面16D的下端突 出的凸缘16F，上部磁轭17具有从内侧面17C的上端突出的凸缘17F。凸缘16F从上部磁 轭17的内侧面17C离开。凸缘17F从可动部16的外侧面16D离开。空隙6001E被上部磁 轭17的内侧面17C、可动部16的外侧面16D和凸缘16F、17F包围。作为具有弹性的弹性部 件的粘接剂19填充在空隙6001E中，与上部磁轭17的内侧面17C、可动部16的外侧面16D 和凸缘16FU7F抵接。在磁致伸缩致动器6003中，填充有粘接剂19的空隙6001E被上部磁轭17的内侧 面17C、可动部16的外侧面16D、凸缘16F、17F从四方包围。从而，能够将比图IB所示的实 施方式1的磁致伸缩致动器6001更多量的粘接剂19填充在空隙6001E中，且由于粘接剂 19与上部磁轭17和可动部16大面积地抵接，因此能够使致动器600的强度更高。图;3B是实施方式3的其他磁致伸缩致动器6004的剖视图。在图中，对与图3A 所示的磁致伸缩致动器6003相同部分标注相同的参照符号。
在磁致伸缩致动器6004中，凸缘16F从可动部16的外侧面16D的上端向上部磁 轭17的内侧面17C突出，但从内侧面17C离开。凸缘17F从上部磁轭17的内侧面17C的 下端向可动部16的外侧面16D突出，但从外侧面16D离开。对于磁致伸缩致动器6004，能 够将与图3A所示的磁致伸缩致动器6003同样多量的粘接剂19填充在空隙6001E中，具有 同样的效果。(实施方式4)图4是本发明实施方式4的磁致伸缩致动器6005的剖视图。在图4中，对与图IA 和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同的部分标注相同的参照符号。磁致伸缩致动器6005还具备与图IB所示的实施方式1的磁致伸缩致动器6001 的可动部16上表面16A上接合的振动传递部件21。振动传递部件21具有与可动部16不 同的物性值。磁致伸缩致动器6005在用于平板扬声器等音响设备时，振动传递部件21与平板 等振动体6001F接合。根据振动体6001F的材质和尺寸等条件适当选择振动传递部件21 的材料，从而能够进行适合于振动体6001F的音响再生。振动传递部件21优选由铝、树脂、橡胶等非磁性体构成。需要说明的是，不仅是实施方式1中的磁致伸缩致动器6001，实施方式2至实施方 式3中的磁致伸缩致动器6002 6004也可以具备振动传递部件21，并且也具有与磁致伸 缩致动器6005相同的效果。(实施方式5)图5是本发明实施方式5的磁致伸缩致动器6006的剖视图。在图5中，对与图IA 和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同的部分标注相同的参照符号。在磁致伸缩致动器6006中，在可动部16的下表面16B形成有磁致伸缩元件12的 上表面12A嵌入的凹部22，在下部磁轭18的上表面18A形成有磁致伸缩元件12的下表面 12B嵌入的凹部23。凹部22具有与磁致伸缩元件12的上表面12A相同的形状，凹部23具 有与磁致伸缩元件12的下表面12B相同形状。根据该结构，从而能够使致动器6006减薄 化，使磁致伸缩元件12和可动部16、下部磁轭18容易对位。需要说明的是，可以在从实施方式1至实施方式4的磁致伸缩致动器6001 6005 的可动部16的下表面16B和下部磁轭18的上表面18A分别形成凹部22和凹部23，且具有 与磁致伸缩致动器6006同样的效果。(实施方式6)图6是本发明实施方式6的磁致伸缩致动器6007的剖视图。在图6中，对与图IA 和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同的部分标注相同的参照符号。在实施方式6的磁致伸缩致动器6007中，磁致伸缩元件12与线架15 —体地镶嵌 成型。根据该结构，能够削减致动器6007的组装工时，并且能够防止因磁致伸缩元件12与 线架15接触而产生的异声。通过将实施方式1至实施方式5的磁致伸缩致动器6001 6006的磁致伸缩元件 12与线架15 —体地镶嵌成型而具有与磁致伸缩致动器6007同样的效果。(实施方式7)图7是本发明实施方式7的磁致伸缩致动器6008的剖视图。在图7中，对与图IA和图IB所示的实施方式1中的磁致伸缩致动器6001相同的部分标注相同的参照符号。致动器6008还具备覆盖图IB所示的实施方式1的磁致伸缩致动器6001的可动 部16、粘接剂19、上部磁轭17、磁铁13、下部磁轭18它们的全体进行密封的树脂膜M。利 用树脂膜M提高致动器6008的防水性、耐尘性等耐久性，能够在不挑选使用场所的情况下 再生声音，且能够对暴露于车或家电产品之类的严酷状况下的设备附加声音引导功能。树脂膜M的耐热性优良，适合采用具有某种程度的柔软性的聚苯硫醚(PPQ等树 脂。实施方式2至实施方式6的磁致伸缩致动器6002 6007也具备树脂膜24，从而 具有与磁致伸缩致动器6008相同的效果。(实施方式8)图8是本发明实施方式8的磁致伸缩扬声器2001的立体图。图9是磁致伸缩扬 声器200的侧视图。图10是图8所示的磁致伸缩扬声器200的线10-10的剖视图。磁致伸缩扬声器200具备磁致伸缩致动器201、覆盖磁致伸缩致动器201且进行 按压的振动板202、覆盖磁致伸缩致动器201且进行按压的作为弹性体的板簧203。磁致伸 缩致动器201由弹性体等树脂、磁铁以及以铁为首的磁性材料构成。振动板202例如由平 板振动板构成，为了能够在家庭内环境下长期使用，由硬质的树脂或金属形成。本实施方式 中，作为弹性体使用板簧203，但也可以代替板簧使用橡胶等其他弹性体。如图10所示，磁致伸缩致动器201是图IA至图7所示的实施方式1至实施方式7 的磁致伸缩致动器6001 6008中的任一种。在实施方式8的磁致伸缩扬声器200中，磁 致伸缩致动器201具有与图3A所示的实施方式3的磁致伸缩致动器6003相同的构造。在磁致伸缩致动器201中，代替图3A所示的磁致伸缩致动器6003的作为弹性部 件的粘接剂19，具备吸收振动的弹性部件208。弹性部件208由吸收环状的橡胶和弹簧等 的振动的树脂构成。弹性部件208抑制可动部16的不需要的振动，因此能够使磁致伸缩扬 声器200忠实于输入音圈14的交流电而振动。在可动部16的上表面16A设有振动传递部 件21。振动传递部件21的上表面2IA与振动板202的下表面202B结合。S卩，可动部16的 上表面16A经由振动传递部件21与振动板202结合。振动板202将于磁致伸缩致动器201 的可动部16产生的振动变换为声音。振动传递部件21由与振动板202的材质匹配的最合 适的树脂或金属构成，从而能够控制音质。可动部16的外侧面16D与弹性部件208的内侧面208C结合。上部磁轭17经由 弹性部件208保持可动部16的横向的中心位置。通过可动部16的凸缘16F与上部磁轭17的凸缘17F使弹性部件208与可动部16 及上部磁轭17大面积地接触。从而，能够提高弹性部件208与可动部16及上部磁轭17的
结合强度。振动板202具有平板形状，在实施方式8中，具有圆形的平面形状的圆板形状。振 动板202的平面形状可以为三角形或四边形等任意的形状。需要说明的是，为了将在振动 板202产生的共振分散而得到平坦的频率特性，优选振动板202的平面形状为非对称形状。 非对称形状为使振动板202以磁致伸缩元件12的中心(中心轴6001A)为中心旋转180° 而不重合的形状。板簧203的上表面203C具有平坦的外周部20!3B、外周部被包围而凹下的中心部CN 102150290 A
说明书
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203A。外周部20 与振动板202的下表面202B结合。板簧203的上表面203C的中心部 203A以朝向振动板202对下部磁轭18的下表面18B施力的方式进行按压。板簧203的上 表面203C的外周部20 整体被涂敷粘接剂而与振动板202的下表面202B接合。图IlA是结合振动板202和板簧203前的磁致伸缩扬声器200的剖视图。图IlB 是结合振动板202和板簧203后的磁致伸缩扬声器200的剖视图。如图IlA所示，与振动 板202结合前，在板簧203的上表面203C中，中心部203A与磁致伸缩致动器201的下部磁 轭18的下表面18B接触，但没有施加力，在板簧203的上表面203C的外周部20 与振动板 202之间具有空隙202P。板簧203的外周部20 被向上方朝向振动板202拉伸，如图IlB 所示，振动板202的下表面202B与板簧203的上表面203C的平坦的外周部20 结合。利 用板簧203的回复力，板簧203的中心部203A在与振动板202之间对磁致伸缩致动器201 的下部磁轭18持续施加压缩应力。在板簧203的上表面203C的中心部203A中心的上方设有朝向磁致伸缩致动器 201突出的突部203E。突部203E与下部磁轭18的下表面18B的磁致伸缩元件12相反侧 的部分18C局部接触，包围下表面18B的部分18C的部分从板簧203离开。利用该构造，能 够减小中心部203A与下部磁轭18接触的部分的面积，能够减小用于施加适当的压缩应力 的力。从而，能够抑制板簧203超过弹性变形界限而变形的情况。若对音圈14从外部施加交流信号，则磁致伸缩元件12变形而轴向6001B的尺寸 变化。施加在音圈14的交流信号被调整成使磁致伸缩元件12的尺寸变化小于板簧203的 弹性变形界限。另外，对磁致伸缩元件12从磁铁13施加偏置磁场。从而，磁致伸缩元件12 能够利用交流电而伸缩，能够使振动板202振动而与交流电对应地输出声音。另外，板簧 203的上表面203C的中心部203A的突部203E与下部磁轭18的下表面18B的部分18C以 极小的面积接触，因此能够对磁致伸缩致动器201的磁致伸缩元件12施加大的压缩应力， 并能够加大磁致伸缩现象引起的磁致伸缩元件12的变形量。从而，磁致伸缩扬声器200的 振动板202能够以大行程振动、产生大的声音。需要说明的是，板簧203的上表面203C的中心部203A可以不具有突部203E。该 情况下，板簧203与下部磁轭18的下表面18B整体接触而按压磁致伸缩致动器201。在磁致伸缩扬声器200中，磁致伸缩致动器201被金属或树脂构成的振动板202 及板簧203密闭，因此即使在家庭内的恶劣环境下也能够针对尘埃、水、温度等保护磁致伸 缩致动器201，从而即使长期使用也能够防止故障。从而能够提高磁致伸缩扬声器200的音 响性能，并且提高耐久性能，尤其适合尘埃、水和温度等影响大的电饭锅和洗衣机等家电产 品的声音引导。(实施方式9)图12是本发明实施方式9的磁致伸缩扬声器300的剖视图。在图12中，对与图 8至图IlB所示的实施方式8的磁致伸缩扬声器200相同的部分标注相同符号。磁致伸缩扬声器300在实施方式8的磁致伸缩扬声器200中还具备由弹性部件 构成的缓冲件309。在磁致伸缩扬声器300中，板簧203不具有设于上表面203C的中心部 203A的突部203E。缓冲件309的上表面309A与下部磁轭18的下表面18B的磁致伸缩元 件12相反侧的部分18C结合。缓冲件309的下表面309B与板簧203的中心部203A结合。 板簧203在回复力作用下经由缓冲件309将磁致伸缩致动器201向上方朝向振动板202按压。缓冲件309与实施方式8的磁致伸缩扬声器200的突部203E同样，局部按压下部磁轭 18的下表面18B的磁致伸缩元件12相反侧的部分18C。另外，通过改变缓冲件309的轴向 6001B厚度能够将较少种类的板簧203直接用于各种厚度的磁致伸缩致动器201而形成磁 致伸缩扬声器300，从而提高部件的通用性。(实施方式10)图13是本发明实施方式10的磁致伸缩扬声器400的俯视图。图14是将图13所 示的磁致伸缩扬声器沿线14-14剖开的剖视图。在图13与图14中，对与图8至图IlB所 示的实施方式8的磁致伸缩扬声器200相同的部分标注相同符号。在磁致伸缩扬声器400中，振动板202具备多个夹紧部402。板簧203具备从外周 部20 进一步向外方突出的多个突部403。多个夹紧部402分别夹持多个突部403，从而 将板簧203固定于振动板202。对将板簧203安装于振动板202的步骤进行说明。首先，板簧203的突部403配置 在没有设置夹紧部402的振动板202的下表面202B上。并且，使板簧203以中心轴6001A 为中心地相对于振动板202旋转，从而将突部403分别插入夹紧部402而固定。然后，利用 粘接剂接合突部403与夹紧部402。由此，能够将振动板202与板簧203机械地接合，因此 与仅使用粘接剂接合的情况相比，接合强度得到了增强。需要说明的是，为了使板簧203与振动板202的固定容易、防止突部403和夹紧部 402的破损，多个突部403和多个夹紧部402优选在板簧203的外周部20 和振动板202 的外周相对于中心轴6001A而分别以等角度间隔设置。(实施方式11)图15是本发明实施方式11的磁致伸缩扬声器500的剖视图。在图15中，对与图 8至图IlB所示的实施方式8的磁致伸缩扬声器200相同的部分标注相同符号。在板簧203的外周部20 和振动板202的外周设有供螺钉511和螺母512通过 的多个孔。并且，板簧203通过螺钉511和螺母512固定在振动板202上。由此，振动板 202和板簧203能够机械地接合，因此与使用粘接剂进行接合的情况相比，接合强度得到了 增加。(实施方式12)图16是本发明实施方式12的磁致伸缩扬声器600的剖视图。在图16中，对于与 图8至图IlB所示的实施方式8的磁致伸缩扬声器200相同的部分标注相同符号。振动板202具备设于外侧面整体上的外螺纹部602。板簧203具备从上表面203C 的外周部2(X3B的外缘向上方突出的突部603A、设于突部603A的内侧面的内螺纹部603。板 簧203的内螺纹部603与振动板202的外螺纹部602螺合，而使振动板202与板簧203固 定。由此，能够使振动板202与板簧203机械地接合，因此与使用粘接剂接合的情况相比， 接合强度得到了增加。(实施方式13)图17、图18和图19分别为本发明实施方式13的磁致伸缩扬声器1200的立体图、 俯视图和侧视图。图20是沿图18所示的磁致伸缩扬声器1200的线20-20的剖视图。在 图17至图20中，对与图8至图10示出的实施方式8所示的磁致伸缩扬声器200相同的部 分标注相同参照符号。在实施方式13的磁致伸缩扬声器1200中，代替图8至图10示出的实施方式8所示的磁致伸缩扬声器200的振动板202和板簧203而具备振动板1209、作为 弹性体的板簧1208。振动板1209将于磁致伸缩致动器201的可动部16产生的振动变换为声音。板簧1208具有以中心轴6001A相互连接的多个板簧片2208、3208。板簧片2208、 3208以中心轴6001A为中心地以等角度间隔延伸。板簧1208(板簧片2208,3208)与实施 方式8的磁致伸缩扬声器200的板簧203同样，板簧1208的上表面1208C具有平坦的外 周部1208B、外周部被包围且凹下的中心部1208A。外周部1208B与振动板1209的下表面 1209B结合。板簧1208的上表面1208C的中心部1208A以朝向振动板1209对下部磁轭18 的下表面18B施力的方式对其进行按压。板簧1208的上表面1208C的外周部1208B整体 被涂敷粘接剂而与振动板1209的下表面1209B接合。图21A是结合振动板1209与板簧1208前的磁致伸缩扬声器1200的剖视图。图 21B是结合振动板1209与板簧1208后的磁致伸缩扬声器1200的剖视图。如图21A所示， 在与振动板1209结合前，板簧1208的上表面1208C的中心部1208A与磁致伸缩致动器201 的下部磁轭18的下表面18B接触，但没有施加力，在板簧1208的上表面1208C的外周部 1208B与振动板1209之间具有空隙1209P。板簧1208的外周部1208B向上方朝向振动板 1209被拉伸，如图21B所示，振动板1209的下表面1209B与板簧1208的上表面1208C的平 坦的外周部1208B结合。利用板簧1208的回复力，在板簧1208的中心部1208A在与振动 板1209之间对磁致伸缩致动器201的下部磁轭18持续施加压缩应力。在板簧1208(板簧片2208、3208)的上表面1208C的中心部1208A的中心设有向 上方朝向磁致伸缩致动器201突出的突部1208E。突部1208E与下部磁轭18的下表面18B 的磁致伸缩元件12相反侧的部分18C局部接触，包围下表面18B的部分18C的部分从板簧 1208离开。利用该构造，能够减小中心部1208A与下部磁轭18接触部分的面积，从而能够 减小用于施加适当的压缩应力的力。由此能够抑制板簧1208超过弹性变形界限而变形。需要说明的是，板簧1208的上表面1208C的中心部1208A可以不具有突部1208E。 在该情况下，板簧1208与下部磁轭18的下表面18B整体接触而按压磁致伸缩致动器201。如上所述，磁致伸缩致动器201利用板簧1208(板簧片2208、3208)按压振动板 1209，持续施加大的压缩应力，从而能够加大磁致伸缩现象导致的磁致伸缩元件12的变形 量。从而，能够使磁致伸缩扬声器1200的振动板1209以大行程振动且产生大的声音。磁 致伸缩致动器201能够产生与内部具有弹簧的图四所示的现有的磁致伸缩致动器5001同 等大下的声音，且能够实现比其更减薄化。图22是实施方式13的其他磁致伸缩扬声器1250的立体图。在图22中，对与图17 至图21B所示的磁致伸缩扬声器1200相同的部分标注相同符号。在磁致伸缩扬声器1250 中，代替图17所示的磁致伸缩扬声器1200的板簧1208而具备实施方式8中的板簧203。 板簧203与振动板1209完全密闭磁致伸缩致动器201，因此能够针对家庭内的尘埃、水和温 度保护磁致伸缩致动器201，从而能够防止因长期使用而发生故障。(实施方式14)图23是本发明实施方式14的磁致伸缩扬声器1300的剖视图。在图23中，对与 图17至图21B所示的实施方式13的磁致伸缩扬声器1200相同的部分标注相同符号。磁致伸缩扬声器1300在实施方式13的磁致伸缩扬声器1200中还具备由弹性部件构成的缓冲件309。在磁致伸缩扬声器1300中，板簧1208不具有设于上表面1208C中心 部1208A的突部1208E。缓冲件309的上表面309A与下部磁轭18的下表面18B的磁致伸 缩元件12相反侧的部分18C结合。缓冲件309的下表面309B与板簧1208的中心部1208A 结合。板簧1208在回复力作用下隔着缓冲件309对磁致伸缩致动器201向上方朝向振动 板1209按压。缓冲件309与实施方式13的磁致伸缩扬声器1200的突部1208E同样局部 地按压下部磁轭18的下表面18B的磁致伸缩元件12相反侧的部分18C。另外，通过改变缓 冲件309的轴向6001B的厚度，能够以较少种类的板簧1208直接用于各种厚度的磁致伸缩 致动器201而形成磁致伸缩扬声器1300，从而提高部件的通用性。(实施方式15)图M是本发明实施方式15的磁致伸缩扬声器1400的俯视图。图25是沿图M 所示的磁致伸缩扬声器1400的线25-25的剖视图。在图M和图25中，对与图17至图21B 所示的实施方式13的磁致伸缩扬声器1200相同的部分标注相同符号。在磁致伸缩扬声器1400中，振动板1209具备多个夹紧部1402。多个夹紧部1402 分别夹持板簧1208的板簧片2208、3208的端部，从而将板簧1208固定在振动板1209上。对将板簧1208安装于振动板1209的步骤进行说明。首先，将板簧1208的端部 1403配置在没有设置夹紧部1402的振动板1209的下表面1209B上。然后，使板簧1208以 中心轴600IA为中心地相对于振动板1209旋转，将端部1403分别插入夹紧部1402而固定。 然后，利用粘接剂接合端部1403和夹紧部1402。由此，能够使振动板1209与板簧1208机 械地接合，因此与仅使用粘接剂接合的情况相比，接合强度得到了增强。(实施方式16)图沈是本发明实施方式16的磁致伸缩扬声器1500的剖视图。在图沈中，对与 图17至图21B所示的实施方式13的磁致伸缩扬声器1200相同的部分标注相同符号。在板簧1208的外周部1208B、振动板1209的外周设有供螺钉1511和螺母1512通 过的多个孔。并且，板簧1208通过螺钉1511和螺母1512被固定在振动板1209上。由此， 能够机械地接合振动板1209与板簧1208，因此与使用粘接剂接合的情况相比，接合强度得 到了增强。(实施方式17)图27是本发明实施方式17的磁致伸缩扬声器1600的剖视图。在图27中，对与 图17至图21B所示的实施方式13的磁致伸缩扬声器1200相同的部分标注相同符号。振动板1209具备设于外侧面整体的外螺纹部1602。板簧1208具备从上表面 1208C的外周部1208B外缘向上方突出的突部1603A、设于突部1603A内侧面的内螺纹部 1603。板簧1208的内螺纹部1603与振动板1209的外螺纹部1602螺合，振动板1209与板 簧1208被固定。由此，能够机械地接合振动板1209与板簧120，因此与使用粘接剂接合的 情况相比，接合强度得到了增强。(实施方式18)图28A是作为搭载有本发明实施方式18的磁致伸缩扬声器700的设备的机动车 710的剖视图。磁致伸缩扬声器700是实施方式8至实施方式17中的磁致伸缩扬声器中的 任一个。在机动车710中，磁致伸缩扬声器700内置于作为框体的车体711的后席的头枕 中，但也可以内置于前席的头枕、门、中心控制台、仪表板中。
图28B是搭载有实施方式18的磁致伸缩扬声器700的其他设备712的剖视图。设备712具备磁致伸缩扬声器700、搭载有磁致伸缩扬声器700的框体713。设 备712例如为电饭锅、冰箱、洗衣机等家电产品。磁致伸缩扬声器700能够在不挑选使用场 所地的情况下再生声音，且能够对暴露于机动车和家电产品之类的严酷状况中的设备附加 声音引导功能。另外，振动板1209可以使用住宅等建筑物的顶棚材料和壁材等板状的建筑 材料，磁致伸缩扬声器700利用磁致伸缩致动器201使建材振动而作为扬声器发挥功能。另 外，振动板1209可以为电饭锅、冰箱、洗衣机等家电产品的框体713自身，磁致伸缩扬声器 700能够利用磁致伸缩致动器201使框体713自身振动而作为扬声器发挥功能。需要说明的是，从实施方式13至实施方式17的磁致伸缩致动器和磁致伸缩扬声 器可以不具备设于可动部16的上表面16A和振动板之间的振动传递部件21，在该情况下， 使可动部16的上表面16A与振动板抵接而直接接合。需要说明的是，从实施方式8至实施方式18中，磁致伸缩致动器201可以为从实 施方式1至实施方式7的磁致伸缩致动器中的任一个，且具有同样的效果。需要说明的是，在上述实施方式中，表示“上部磁轭”、“下部磁轭”、“上表面”、“下 表面”、“上端”、“下端”、“上方” “下方”等方向的用语表示以磁致伸缩元件、磁铁、磁轭等磁 致伸缩致动器的结构部件的相对位置确定的相对方向，不是指上下方向等绝对的方向。例 如，振动板1209为具有垂直的壁面的壁的情况下，振动板1209的下表面1209B是垂直的， 而中心轴6001A沿水平延伸。振动板1209为顶棚的情况下，振动板1209的下表面1209B 朝向上方。工业上的可利用性本发明的磁致伸缩致动器能够较薄地形成，抑制不需要的振动且具有良好的线 性，因此，能够节省空间而容易设置，其作为平板扬声器等音响用途是有用的，并且作为搭 载于电视等AV设备的音响设备也是有用的。符号说明12磁致伸缩元件13 磁铁14 音圈15 线架16可动部16E 槽IeF凸缘(第一凸缘)17上部磁轭17E 槽I7F凸缘(第二凸缘)18下部磁轭19弹性部件200 型圈21振动传递部件22 凹部
23凹部
24树脂膜
202振动板
203板簧(弹性体)
203A中心部
203B外周部
713框体
1208板簧(弹性体)
1208A中心部
1208B外周部
1209振动板
600IA中心轴
600IE空隙
权利要求
1. 一种磁致伸缩致动器，其具备磁致伸缩元件，其沿中心轴延伸，且具有上表面、在所述中心轴的方向上位于所述上表 面相反侧的下表面、沿所述中心轴的方向延伸的侧面；可动部，其具有固定在所述磁致伸缩元件的所述上表面上的下表面、该下表面相反侧 的上表面、外侧面，且追随所述磁致伸缩元件的变形而位移； 音圈，其以所述磁致伸缩元件为中心地卷绕； 磁铁，其包围所述磁致伸缩元件和所述音圈；下部磁轭，其具有与所述磁铁的下表面和所述磁致伸缩元件的所述下表面结合的上表上部磁轭，其具有与所述磁铁的上表面结合的下表面、隔着空隙与所述可动部的所述 外侧面对置的内侧面；弹性部件，其与所述可动部的所述外侧面和所述上部磁轭的所述内侧面结合且设于所 述空隙内。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述空隙朝向上方扩展。
3.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述弹性部件为填充于所述空隙内的粘接剂。
4.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，在所述可动部的所述外侧面和所述上部磁轭的所述内侧面分别设有槽， 所述弹性部件为嵌入所述槽内的0型圈。
5.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，所述可动部具有从所述外侧面的上端朝向所述上部磁轭的所述内侧面突出的第一凸缘，所述上部磁轭具有从所述上部磁轭的所述外侧面下端朝向所述可动部的所述外侧面 突出的第二凸缘，所述弹性部件被所述可动部的所述外侧面、所述上部磁轭的所述内侧面、所述第一凸 缘和所述第二凸缘包围。
6.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，所述可动部具有从所述外侧面的下端朝向所述上部磁轭的所述内侧面突出的第一凸缘，所述上部磁轭具有从所述上部磁轭的所述外侧面上端朝向所述可动部的所述外侧面 突出的第二凸缘，所述弹性部件被所述可动部的所述外侧面、所述上部磁轭的所述内侧面、所述第一凸 缘和所述第二凸缘包围。
7.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，所述磁铁的所述中心轴方向上的厚度与所述磁致伸缩元件的所述中心轴方向上的厚度相等。
8.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述磁铁具有沿所述中心轴延伸的圆筒形状。
9.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，在所述可动部的所述下表面形成有所述磁致伸缩元件的所述上表面所嵌入的凹部。
10.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，在所述下部磁轭的所述上表面形成有所述磁致伸缩元件的所述下表面所嵌入的凹部。
11.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，还具备与所述可动部的上表面接合且具有与所述可动部不同的物性的振动传递部件。
12.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，还具备包围所述磁致伸缩元件的所述侧面且卷绕有所述音圈的由树脂构成的线架， 所述磁致伸缩元件镶嵌成型于所述线架。
13.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中，还具备覆盖所述可动部、所述磁铁、所述下部磁轭、所述上部磁轭、所述弹性部件全体 的树脂膜。
14.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述可动部的上表面与振动板的下表面结合，所述磁致伸缩致动器还具备弹性体，所述弹性体具有与所述下部磁轭抵接的中心部、 与所述振动板的所述下表面结合的外周部，且朝向所述振动板对所述可动部施力。
15.根据权利要求14所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述弹性体为板簧。
16.根据权利要求14所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述磁致伸缩致动器由所述振动板和所述弹性体密闭。
17.根据权利要求14所述的磁致伸缩致动器，其中，还具备振动传递部件，所述振动传递部件与所述可动部的所述上表面结合的下表面和 与所述振动板的所述下表面结合。
18.根据权利要求1所述的磁致伸缩致动器，其中， 所述磁致伸缩元件为超磁致伸缩元件。
19.一种磁致伸缩致动器，其具备 磁致伸缩元件；可动部，其与振动板结合且追随所述磁致伸缩元件的变形而位移； 音圈，其对所述磁致伸缩元件施加磁场； 磁铁，其对所述磁致伸缩元件施加磁场； 磁轭，其由所述磁致伸缩元件和所述磁铁构成磁路； 弹性体，其朝向所述振动板对所述可动部施力。
20.一种磁致伸缩扬声器，其具备磁致伸缩致动器，其利用磁致伸缩现象而产生振动；振动板，其具有与所述磁致伸缩致动器的上表面结合的下表面，且将产生的所述振动 变换为声音；弹性体，其具有与所述磁致伸缩致动器抵接的中心部、与所述振动板的所述下表面结 合的外周部，且朝向所述振动板对所述磁致伸缩致动器施力。
21.根据权利要求20所述的磁致伸缩扬声器，其中，所述磁致伸缩致动器由所述弹性体和所述振动板密闭。
22.根据权利要求20所述的磁致伸缩扬声器，其中， 所述磁致伸缩致动器包括磁致伸缩元件，其沿中心轴延伸，且具有上表面、在所述中心轴的方向上位于所述上表 面相反侧的下表面、沿所述中心轴方向延伸的侧面；可动部，其具有固定在所述磁致伸缩元件的所述上表面上的下表面、该下表面相反侧 的上表面、外侧面，且追随所述磁致伸缩元件的变形而位移； 音圈，其以所述磁致伸缩元件为中心地卷绕； 磁铁，其包围所述磁致伸缩元件和所述音圈；下部磁轭，其具有与所述磁铁的下表面和所述磁致伸缩元件的所述下表面结合的上表上部磁轭，其具有与所述磁铁的上表面结合的下表面、隔着空隙与所述可动部的所述 外侧面对置的内侧面；弹性部件，其与所述可动部的所述外侧面和所述上部磁轭的所述内侧面结合且设于所 述空隙内。
23.根据权利要求22所述的磁致伸缩扬声器，其中，还具备振动传递部件，该振动传递部件与所述可动部的所述上表面接合的下表面与所 述振动板的所述下表面结合。
24.根据权利要求22所述的磁致伸缩扬声器，其中，所述磁致伸缩元件为利用超磁致伸缩现象而振动的超磁致伸缩元件。
25.根据权利要求20所述的磁致伸缩扬声器，其中， 所述弹性体为板簧。
26.一种设备，其具备权利要求20所述的磁致伸缩扬声器； 搭载所述磁致伸缩扬声器的框体。
27.根据权利要求沈所述的设备，其中， 所述框体作为所述振动板而发挥作用。
全文摘要
本发明涉及磁致伸缩致动器及使用该磁致伸缩致动器的扬声器和设备，该磁致伸缩致动器包括沿中心轴延伸的磁致伸缩元件；追随磁致伸缩元件的变形而位移的可动部；以磁致伸缩元件为中心地卷绕的音圈；包围磁致伸缩元件和音圈的磁铁；具有与磁铁的下表面和磁致伸缩元件的下表面结合的上表面的下部磁轭；具有与磁铁的上表面结合的下表面和隔着空隙与可动部的外侧面对置的内侧面的上部磁轭；与可动部的外侧面和上部磁轭的内侧面结合且设于上述空隙内的弹性部件。该磁致伸缩致动器可以较薄地形成，并能够抑制不需要的振动，且具有良好的线性。
文档编号H04R15/00GK102150290SQ20098013529
公开日2011年8月10日 申请日期2009年8月28日 优先权日2008年9月10日
发明者土井辉夫, 汤浅孝文, 藤冈一马 申请人:松下电器产业株式会社