JP2006068688A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】扁平薄型な形状を維持しながら感知するに充分な振動を得ることのできる振動アクチュエータ
【解決手段】 可動子に備えられるマグネットが磁力に関して反発方向に２個固着され、その可動子がハウジング内部にある固定子のコイル内側に配置されることによってコイルに交流電流を加えた際に可動子がハウジングに衝突し、それによって筐体に振動を伝達する構造を用いることによって小型でかつ感知するに十分な振動を得ることのできる振動アクチュエータを実現した。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、携帯電話等の移動体通信機器及び携帯液晶ゲーム機等に搭載される振動リニアアクチュエータに関する。

現在、携帯電話等の情報携帯機器には着信呼び出し用又は音楽連動用として振動発生装置が使われる。この振動発生装置として従来はアンバランスウェイトを回転軸に付けた円筒型モータが使われてきたが、円筒型モータ自体の小径化に限界があると共
に実装の自動化という面でも問題を抱えていた。

これらの点を克服するため、扁平型のアンバランスウェイトを回転軸に取り付けたコイン型モータが提案され実用化されているが、コイン型モータはその構造上取り付けた基板に対して平行方向に振動するため、実際に搭載して使用した場合に感知されにくいという問題がある。

上記課題に対する解決策として特許文献１に示す振動発生装置があり、コイン型モータと同じスペースで収まり、取り付けた基板に対して垂直な振動を与えることを可能としている。

又、更に、取り付けた基板に対して垂直な振動を与える装置として、振動機能とスピーカ機
能とブザー機能を併せ持った多機能振動アクチュエータが開発されている。（特許文献２参照）

特開2003-154314 特開平10-14194

しかしながら、特許文献１に示す振動発生装置はバネにより可動部を支持する構造のため固有振動数付近の周波数でしか振動が得られず、例えば音楽に合わせて振動させる場合、低周波（10Hz付近）での振動は難しくなる。また、可動子である外ヨークが円盤を中抜きした環状に形成
されているため、振動を得るために充分な可動子としての重量を得ることが難しい。

又、多機能アクチュエータに関してはスピーカ音源としても使用する機能上、材質の耐熱性という問題を抱えており、本発明と同様に扁平で衝突によって振動を得る構造である特許文献２に示す報知用振動発生装置には、基板組み立て時に使用される半田リフロー工程に組み入れることが困難という欠点がある。また、音源と振動の両方の機能を併せ持つ為、限られた厚み寸法の中で音響特性と振動特性の両方を満足させるのは困難であった。

そこで本発明は振動発生装置としての機能に特化し、上記に挙げた各振動デバイスに比べて
部品点数を減らし合理化した事によって、製造コストを抑えた構成と、その構成に適した駆動方法により、携帯電話等に搭載した際、扁平薄型にもかかわらず感知するに充分な振動を得る振動発生装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項1記載の発明では、振動方向に着磁されたマグネットを備えた可動子と、それを納めるハウジングと、可動子を駆動させる振動方向を軸にして巻かれたコイルを有する固定子からなることを特徴としている。

請求項2に記載の発明では、請求項１記載の発明に於いて、マグネットの間に板状の磁性体を配置した事を特徴としている。

請求項3に記載の発明では、請求項１記載の発明に於いて、可動子に備えられているマグネットを反発方向に固着する方法として、２つのマグネットが接している状態で２つのマグネットを縁に沿って固定するようなマグネットホルダを用いることにより固着する事を特徴としている。

請求項4に記載の発明では、請求項１記載の発明に於いて、可動子に備えられるマグネットが１つで振動方向に対して同じ方向に着磁されており、磁束が反発する方向に配置してある２つのコイルを備える固定子の内側に可動子を配置し、その２つのコイルの発生する磁界とマグネットのもつ磁界の相互作用によって可動子が振動する事を特徴としている。

請求項5に記載の発明では、請求項１〜4記載のいずれか一つの発明に於いて、可動子とコイルからなる磁気回路の効率を上げるため
に固定子又はケースの外側に磁性材を配置した事を特徴としている。

請求項6に記載の発明では、請求項１〜5記載のいずれか一つの発明に於いて、駆動時に可動子が発生する異音等を吸収するためにダンパを可動子若しくはカバーに配置した事を特徴としている。

請求項7に記載の発明では、請求項１〜6記載のいずれか一つの発明に於いて、可動子の端面がR形状、面取り形状、テーパ部の 少なくとも一つを有している事を特徴としている。

請求項8に記載の発明では、請求項1〜7記載のいずれか一項に記載の発明に於いて、振動方向に伸ばしたシャフトが可動部を貫通してカバーに固定され、可動子のシャフトと接する部分に軸受けを設けたことを特徴とする

請求項9に記載の発明では、請求項１〜8記載のいずれか一項に記載の発明に於いて、可動子と固定子又はハウジングとの隙間を調整することにより、駆動時に隙間を流れる空気の移動量を制限する事を特徴としている。

請求項1記載の発明によれば、従来の振動アクチュエータが、重りを備えた可動子を支持している弾性体によって
筐体側に振動を伝えているのに対し、本発明は２つのマグネットからなる可動子の動きを衝突によって直に筐体側に振動を伝えるので、衝突の無い振動アクチュ エータに比べて瞬間的に強い振動を
得ることができる。また、マグネット２個により可動子を構成しているため、重りなどの部品を追加しなくても可動子の重量が充分なものとなり、部品点数を減らすことができる。

更に、扁平型の形状とすることで振動方向が取り付け基板に対して垂直となり、実際に携帯電話等の移動体通信機器に搭載した場合に所持者が振動を感知しやすくなる。

請求項2記載の発明によれば、固着された２つのマグネットの間に板状の磁性体を挟むことによってマグネットの磁束を振動方向に面した部分に絞る事ができ、駆動する際の磁気効率を向上させることができる。

請求項3記載の発明によれば、マグネットホルダを用いてマグネットを固定することにより接着する場合と比較して組み立てを容易に行うことができる。

請求項4の発明によれば、２つのコイルを交流電流入力時に発生する磁界が反発する方向に配置したことにより、２つの反発するマグネットを固着する必要がなくなり、衝突による振動という効果を保ったまま組み立てを容易に行うことができる。

請求項5の発明によれば、外側に磁性材を配置することによってコイルから漏れる磁束を無くし、可動子とコイルからなる磁気回路の磁気効率の向上を得ることができる。

請求項6の発明によれば、衝突部分にダンパを設置することにより可動部の破損や異音を防ぎながら強い振動を得ることができる。

請求項7の発明によれば、振動中に可動子がコイル等に接触、破損すると言った事態を防ぐ
ことができる。

請求項8の発明によれば、ベアリングを備えたシャフトによって可動子の動きを一定方向に保ち、ブレの無い安定した振動を得ることができる。

請求項9の発明によれば、可動子とケース又はコイルの間の隙間を調整することにより駆動時に隙間
を流れる空気の移動量を制限し、空気の流動抵抗をダンパとして使用することにより滑らかに駆動させると共に、可動子と他の部品による衝突音を低減することができ、密閉したハウジングの中で駆動する際も良好な振動特性を得る事ができるとともに、周波数帯域幅を広く取ることができる。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に関わる振動アクチュエータについて説明する。

図１に本発明で用いる第一の実施形態の断面図を示す。本実施形態に係わる振動アクチュエータはカバー30,31からなるハウジングとマグネット10,11とダンパ50,51からなる可動子、更にコイル20からなる振動アクチュエータである。図11に本実施形態の斜視図を示す。図11では円形の平面形状となっているが、平面形状に関しては楕円形状、円形状、多角形等、搭載する方式によって選択することが可能である。

本実施形態に係る振動アクチュエータはコイル20に交流電流を流し、それによって可動子を駆動させる構造である。図10を用いて説明すると、マグネット10とマグネット11が反発方向の磁極で固着されているため、コイル20に交流電流を流した際にコイル20の発生する磁気と可動子の持つ磁力によって可動子の上下端で磁気による引力と斥力が発生し、ダンパ50,51に対向しているカバー30と31の壁面に交互に衝突して振動を伝える。

この実施形態ではダンパ50,51を省略してもよく、マグネット10,11の角部にRもしくは面取り、テーパ加工等を行うことによって可動子がカバー30のコイルを背にした壁面と接触して振動の妨げとなるのを防ぎ、駆動時の信頼性を向上させることができる。

また、同じ技術的見地から図２のようにマグネット10とマグネット11の間に板状の磁性体であるヨーク60を挟んでコイルと可動子からなる磁気回路の磁気効率を向上させたり、図３に示すようにマグネットホルダ40を用いてマグネット10と11を固定しても良い。図1〜図3のいずれに関しても図示されたR部分を面取り又はテーパ加工にしたり、加工しないままで使用することは可能であり、ダンパ50と51に関してもマグネット11と12に付ける代わりに図3のようにカバー30,31に設置することができる。

更に、本実施形態では可動子とカバー30のコイルを背中にした壁面とのギャップを調整することにより振動時の空気の移動量を制限し、安定して振動させることが可能となる。

この実施形態では、衝突によって直接振動を伝えるため、通常のsin波を入力している振動アクチュエータよりも強い振動を得ることができる。

図4に本発明で用いる第二の実施形態の断面図を示す。本実施形態で示す振動アクチュエータはマグネット10,11とダンパ50と51、更に軸受け80からなる可動子と、ケース90、カバー32,33、コイル20からなる固定子と、可動子を貫通してカバーに固定されているシャフト70から構成されている。
本実施例では可動子に軸受け80を設けると共にシャフトを可動子に設けた軸受け80に通してカバー32,33に固定することでコイル20と可動子の隙間を一定に保ち、ブレのない振動を得ることができると共に、可動子とコイル20の隙間を一定に保つことで空気の移動量を制限し、空気をダンパとして使用することで安定した振動を得ることができる。

更に、可動子の角部にRを設けることによりケース90に可動子を納める際、コイル20を破損させず、容易に可動子をケース内部に納めることができる。
本実施例では同じ技術的見地から図5のようにマグネット10と11の間に磁性体でできた板状のヨーク60を設けたり、図6に示すようにマグネットホルダ40を使用してマグネット10とマグネット11を固定しても良い。

図4〜図6のいずれに関しても図示されたR部分を面取り加工にしたり、加工しないままで使用することは可能であり、ダンパ50と51に関してもマグネット11と12に付ける代わりに図6のようにカバー32,33側に設置することが可能である。

図7に本発明で用いる第三の実施形態の断面図を示す。可動子がマグネット12とダンパ50,51から構成され、カバー30,31とコイル22,21で固定子が構成されている。本実施形態ではマグネット12ではなくコイル21,22が交流電流入力時にコイル21,22の発生する磁界が反発する方向に配置されており、これによって実施例1と同様に可動子を振動させることができる。

また、本実施例ではマグネット12の角部にRが設けてあり、これによって振動時に可動子がコイル21,22を背にしたカバー30の壁面に接触して可動子の振動を妨げるのを防ぐことができる。このRを面取り又はテーパ加工に変更したり、或いは加工しなかったとしても振動に於いてほぼ同じ効果が得られるが、前述のように振動時に可動子が安定して振動するためには加工することが望ましい。ダンパ50、51に関しても同様に取り外した状態で駆動させることが可能である。
更に、可動子とカバー30のコイルを背にした 壁面とのギャップを調整することにより振動時の空気の移動量を制限し、安定して振動させることが可能となる。

図8に本発明で用いる第四の実施形態の断面図を示す。図９に示す断面図から解るように、本実施形態に関わる振動アクチュエータは実施例3に示した振動アクチュエータにシャフト70と軸受け80を設けて 振動時のブレを無くしたもので、この実施例に関しても図7と同様にダンパ50,51を取り除いた構成で駆動させることができる。

本実施形態に於いて、マグネット12に設けたRを面取り又はテーパ加工にしたり、或いは加工しない状態でも駆動させることができるが、設けた方が組み立て時にカバー30に可動子を組み込むことが容易になる。

本実施形態では、シャフトを使用することにより、可動子とカバー30のコイルを背にした壁面とのギャップを調整している。これにより、振動時の空気の移動量を制限し、空気をダンパとして使用しており、安定して振動させることが可能となる。

上記第一から第四の実施形態において、図9に示すように各実施形態を用いた振動アクチュエータ100の外側に磁性体110を配置することにより、可動子とコイルからなる磁気回路の磁気効率を更に向上させることが可能となる。図9は第一から第四の実施形態において形状を円盤状とした場合の例であって、実際に製品を製造する際は形状に関して特に制限はない。

以上第一から第四の実施形態によれば、コストが低く、組み立てが容易で厚みを薄く保ったままで感知するに充分な振動を発生する振動アクチュエータを得ることができる。

本発明における第一の実施例に係る断面図 第一の実施例に於いて２つのマグネットの間にヨークを挟んだ場合の断面図 第一の実施例に於いてマグネットをマグネットホルダで固定した場合の断面図 本発明における第二の実施例に係る断面図 第二の実施例に於いて２つのマグネットの間にヨークを挟んだ場合の断面図 第一の実施例に於いて２つのマグネットをマグネットホルダで固定した場合の断面図 本発明における第三の実施例に係る断面図 本発明における第四の実施例に係る断面図 第一から第四の実施例に於いて外側に磁性体を配置して磁気効率を上げた場合の配置図 本実施例での基本的な駆動方向 実施例１、図１における構成部品の斜視図（上面形状が円形の場合）

符号の説明

10,11,12 マグネット
20,21,22 コイル
30,31,32,33 カバー
40 マグネットホルダ
50,51 ダンパ
60 ヨーク
70 シャフト
80 軸受け
90 ケース
100 振動アクチュエータ
110 磁性体

Claims (9)

1. 振動方向に着磁されたマグネットを備えた可動子と、それを納めるケースとケースの開口部を塞ぐカバーからなるハウジングと、可動子を駆動させる振動方向を軸にして巻かれたコイルで構成される固定子からなる扁平振動アクチュエータにおいて、
   可動子に備えられるマグネットがマグネットの磁力に関して反発方向に２個固着され、その可動子がハウジング内部にある固定子のコイル内側に配置される事によってコイルに交流電流を加えた際に可動子がカバーに衝突し、それによって振動を伝達する扁平振動アクチュエータ。
2. 請求項１記載の扁平振動アクチュエータに於いて、マグネットの間に板状の磁性体を配置した扁平振動アクチュエータ。
3. 請求項１記載の扁平振動アクチュエータに於いて、２つのマグネットを縁に沿って固定するようなマグネットホルダーを用いることにより固着する扁平振動アクチュエータ。
4. 振動方向に着磁された１つのマグネットを備えた可動子と、それを納めるケースとカバーか
   らなるハウジングと、可動子を駆動させる振動方向を軸にして巻かれたコイルで構成される固定子からなる扁平振動アクチュエータにおいて、
   固定子に備えられるコイルが２つで、交流電流入力時に可動子の振動方向に対して発生する
   磁束が反発する方向に配置してあり、２つのコイルの発生する磁界とマグネットのもつ磁界の相互作用によって可動子が振動する扁平振動アクチュエータ。
5. ケースの外側に磁性材を配置した請求項１〜4記載の扁平振動アクチュエータ。
6. ダンパを可動子若しくはカバーに配置した請求項１〜5記載の扁平振動アクチュエータ。
7. 可動子の端面がR形状、面取り形状、テーパ部の少なくとも一つを有する請求項１〜6記載の扁平振動アクチュエータ。
8. 振動方向に伸ばしたシャフトが可動子を貫通してカバーに配置され、可動子とシャフトとが
   接触する部分に軸受けを備えた請求項１〜7記載の扁平振動アクチュエータ。
9. 可動子と固定子又はハウジングとの隙間を調整することにより、駆動時に隙間を流れる空気
   の移動量を制限した請求項１〜8記載の扁平振動アクチュエータ。