JP4875133B2 - 振動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話などの携帯無線装置の着信を利用者に知らせる振動発生源や、タッチパネルの操作感触や遊技機の臨場感を指や手に伝えるための振動発生源などに利用される小型の振動アクチュエータに関するものである。

従来、このような分野の技術として、特開平１０−１１７４７２号公報がある。この公報の図１に記載された振動アクチュエータは、内側に軟弾性体が固着された枠体を有し、この枠体内には、磁性体からなる円柱状のヨークが配置されている。このヨークは、振動発生用の錘を兼ねると共に、筐体内で板ばねにより支持されている。この板バネは、筐体の開口を塞ぐ板状の第１の弾性体に固定され、中央が盛り上がった渦巻きのような形状を有している。そして、ヨークの端面に形成された環状の溝内には、環状のコイルが挿入され、このコイルは、枠体の開口を塞ぐ板状の第２の弾性体に固定され、溝の壁面には環状のマグネットが固定されている。このような構成の振動アクチュエータは、コイルに所定の周波数の電流を通電させると、錘として機能するヨークが中心軸線に沿って振動し、第１及び第２の弾性体が所望の周波数で共振することにより、所望の振動を枠体に発生させている。

特開平１０−１１７４７２号公報 特開２００２−１７７８８２号公報 特開２００３−２４８７１号公報 特開２００２−２００４６０号公報

しかしながら、前述した従来の振動アクチュエータは、ヨークが枠体の中心軸線方向に振動するので、ヨークの振幅を大きくすると、円筒状の枠体は中心軸線方向に長くなり、振動アクチュエータの薄型化を達成し難い。また、ヨークは枠体内で比較的自由に揺れ動く。従って、ヨークは落下衝撃によって、激しく枠体に衝突する可能性が高いので、この振動アクチュエータは、耐衝撃性が低い構造であると言え、枠体に対するヨークの衝突を緩和するための様々な対策が必要になり、構造が複雑化するといった問題点がある。

本発明は、薄型化を可能にして、構造を複雑化させることなく耐落下衝撃性を高くすることができる振動アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は、筐体に固定されたコイルと、コイルに対面して配置されたマグネットとの協働により、マグネットがリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
振動方向で延在する偏平なコイルと、
振動方向で延在する偏平なマグネットと、
振動方向で延在して、両端が筐体に固定されたシャフトと、
筐体に設けられると共に、シャフトが貫通するばね受け部と、
シャフトが貫通すると共に、マグネットに連結されて、ばね受け部と筐体との間に配置された錘部と、
一端が錘部で支持され、他端がばね受け部で支持されるばねと、を備えたことを特徴とする。

この振動アクチュエータは、振動方向で延在する偏平なコイルと、振動方向で延在する偏平なマグネットとを備えているので、筐体を偏平すなわち薄型化することができる。また、マグネットが回転するタイプの振動モータに比べて、本発明のように、マグネットが面方向にリニアに振動するタイプの振動アクチュエータの方が、歯切れの良い大きな振動を得やすい。さらに、錘部がシャフトによって支持されているので、落下衝撃時に、錘部をシャフトに沿って動かすことができ、これによって、錘部が筐体内で自由に暴れることなくなるので、筐体に対する錘部の衝突を緩和するための複雑な緩衝手段を必要とせず、しかも、衝突によって錘部が大きく変形することによって引き起こされる振動アクチュエータの動作不良が起き難い。よって、構造を複雑化することなく耐落下衝撃性が高くなる。また、ばね受け部と錘部との間にばねを配置させているので、筐体内で無駄なスペースを作り出すことなく、省スペース化を達成させ、振動アクチュエータのコンパクト化すなわち小型化を達成させることができる。また、効率が高く、小さい空間で繰り返し寿命の長い振動を得ることができる。

また、ばねは、シャフトの周囲に巻回されるコイルばねであり、錘部は、振動方向においてマグネットの両側に配置される第１の錘部と第２の錘部とからなり、第１の錘部とばね受け部との間にはコイルばねが配置されていると好適である。
このように、マグネットを挟むように錘部を配置させているので、バランスの良い振動を発生させることができる。さらには、自然長の長いコイルばねを利用することができるので、ばねによる共振を起こし易く、少ない駆動力で大きな振動を得ることができる。

また、第２の錘部とばね受け部との間には、別のコイルばねが配置されていると好適である。
ばねは、本来ヒステリシスをもっているが、ばね受け部を挟んで２本のコイルばねを第１の錘部と第２の錘部との間に配置させているので、バランスが極めて良い振動を発生させ、しかも振動の負荷をそれぞれのコイルばねが受け持つことになるので、ばねの耐久性が高められ、長寿命化を可能にする。

また、マグネット及びコイルは、振動方向に対して直交する方向で離間して平行に配置された第１のヨーク板と第２のヨーク板との間に配置され、第１及び第２のヨーク板の両端は、第１及び第２の錘部に固定され、マグネットは、第１のヨーク板の平面部に固定され、コイルは、マグネット及び第２のヨーク板に対し離間して対面するように配置されていると好適である。
このように、平行に配置された第１及び第２のヨーク板を採用することで、振動アクチュエータの薄型化を維持しつつ、筐体内で最適な磁気回路を作り出すことができ、効率の良い安定した振動を面方向に得ることができる。

本発明によれば、薄型化を可能にして、構造を複雑化させることなく耐落下衝撃性を高くすることができる。

本発明に係る振動アクチュエータの第１の実施形態であって内部構造を示す斜視図である。 本発明に係る振動アクチュエータの蓋部を外した状態を示す斜視図である。 本発明に係る振動アクチュエータの蓋部を切断して内部構造を露出させた状態を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明に係る振動アクチュエータの第２の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る振動アクチュエータの第３の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る振動アクチュエータの好適な実施形態について詳細に説明する。

図１〜図５に示すように、振動アクチュエータ１は、ベース板２と蓋部３からなる偏平な筐体４を有している。筐体４内には、ベース板２に固定された環状の偏平なコイル６と、コイル６に対面して配置された板状の偏平なマグネット７とが収容されている。マグネット７は、一方の平面側がＮ極、他方の平面側がＳ極になっている２枚のマグネット部７ａ，７ｂにより形成されている。このマグネット７は、一方のマグネット部７ａのＮ極と他方のマグネット部７ｂのＳ極とを平面上で対向させるようにして、マグネット部７ａの側面とマグネット部７ｂの側面とを接着剤によって貼り合わせることで構成されている。なお、一枚の磁性板に着磁させてマグネット７を形成してもよい。

また、コイル６は、ベース板２に設けられたターミナル電極５に配線５ａを介して接続さている。そして、ターミナル電極５を介して、コイル６に外部から矩形方形波又は正弦波の電流を印加すると、マグネット７は、面方向でリニアに振動する。

このマグネット７は、磁性体からなる第１のヨーク板８の裏面をなす平面部８ａに接着剤によって固定され、この第１のヨーク板８の端部は、第１の錘部１１と第２の錘部１２とを架け渡すように第１及び第２の錘部１１，１２に取付けられている。第１及び第２の錘部１１，１２は、同一の形状及び重さをもって振動方向に対して直交する方向に延在し、それぞれの錘部１１，１２の両端をシャフト１３が貫通し、それぞれのシャフト１３の両端は、筐体４のベース板２の端部に設けられた起立部２ａに固定される。このシャフト１３は、振動方向で延在することで、第１及び第２の錘部１１，１２のガイドと支持とを兼ねている。第１及び第２の錘部１１，１２は、シャフト１３との摺動性を良くするために、樹脂部を設けて、この樹脂部にシャフト１３を貫通させてもよい。

第１の錘部１１と第２の錘部１２との間には、筐体４のベース板２に立設されたばね受け部１４が設けられ、シャフト１３は、このばね受け部１４を貫通している。このような構成によって、それぞれの第１及び第２の錘部１１，１２が、振動方向でばね受け部１４と筐体４の蓋部３との間に配置されることになる。

第１の錘部１１とばね受け部１４との間には、第１のコイルばね１６が配置され、シャフト１３は、第１のコイルばね１６を貫通する。第２の錘部１２とばね受け部１４との間には、第２のコイルばね１７が配置され、シャフト１３は、第２のコイルばね１７を貫通する。第１のコイルばね１６と第２のコイルばね１７とは、同じばね常数と同じ長さを有している。そして、第１及び第２のコイルばね１６，１７の両端は、第１の錘部１１と第２の錘部１２とばね受け部１４とに固定されることなく支持されている。

マグネット７及びコイル６は、振動方向に直交する方向で離間して平行に配置された第１のヨーク板８と第２のヨーク板１８の平板部１８Ａとの間に配置されている。磁性体からなる第１のヨーク板８は、第１及び第２の錘部１１，１２の上面に接着剤を介して固定され、磁性体からなる第２のヨーク板１８は、第１及び第２の錘部１１，１２にカシメ固定されている。第２のヨーク板１８の両端は、コ字状に折り曲げられ、第２のヨーク板１８の平板部１８Ａの両端で直角に折り曲げられた折曲げ片１８ａ，１８ｂには、第１及び第２の錘部１１，１２から突出する凸部１１ａ，１２ａを挿通させるための貫通孔１８ｃ，１８ｄが形成され、凸部１１ａ，１２ａの頭部を押し潰すことにより第２のヨーク板１８と第１及び第２の錘部１１，１２がカシメにより一体化する。

そして、マグネット７と第２のヨーク板１８の平板部１８Ａとの間には偏平なコイル６が配置され、コイル６は、マグネット７及び第２のヨーク板１８の平板部１８Ａに対して離間して対面するように配置されている。このように、平行に配置された第１及び第２のヨーク板８，１８を採用することで、振動アクチュエータ１の薄型化を維持しつつ、筐体４内で最適な磁気回路を作り出すことができ、効率の良い安定した振動を面方向に得ることができる。

このように、前述した振動アクチュエータ１は、振動方向で延在する偏平なコイル６と、振動方向で延在する偏平なマグネット７とを備えているので、筐体４を偏平すなわち薄型化することができる。また、マグネットが回転するタイプの振動モータに比べて、本発明のように、マグネット７が面方向にリニアに振動するタイプの振動アクチュエータ１の方が、歯切れの良い大きな振動を得やすい。

さらに、錘部１１，１２がシャフト１３によって支持されているので、落下衝撃時に、錘部１１，１２をシャフト１３に沿って動かすことができ、これによって、錘部１１，１２が筐体４内で自由に暴れることがなくなるので、筐体４に対する錘部１１，１２の衝突を緩和するための複雑な緩衝手段を必要とせず、しかも、衝突によって錘部１１，１２が大きく変形することによって引き起こされる振動アクチュエータ１の動作不良が起き難い。よって、構造を複雑化することなく耐落下衝撃性が高くなる。

また、ばね受け部１４と錘部１１，１２との間にコイルばね１６，１７を配置させているので、筐体４内で無駄なスペースを作り出すことなく、省スペース化を達成させ、振動アクチュエータ１のコンパクト化すなわち小型化を達成させることができる。なお、コイルばねに代えて、他のばね、例えば、板ばねを利用しても同様の効果が得られる。

さらに、コイルばね１６，１７のこのような配置は、自然長の長いコイルばねを利用することができるので、ばねによる共振を起こし易く、少ない駆動力で大きな振動を得ることができる。

また、振動方向において、マグネット７を挟むように錘部１１，１２を配置させているので、バランスの良い振動を発生させることができる。

ばねは、本来ヒステリシスをもっているが、ばね受け部１４を挟んで２本のコイルばね１６，１７を第１の錘部１１と第２の錘部１２との間に配置させているので、バランスが極めて良い振動を発生させ、しかも振動の負荷をそれぞれのコイルばね１６，１７が受け持つことになるので、ばねの耐久性が高められ、長寿命化を可能にする。

本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、図６に示すように、他の振動アクチュエータ２０は、第１の錘部１１とばね受け部１４との間にのみコイルばね２１を配置させ、コイルばね２１の両端を第１の錘部１１及びばね受け部１４に固定させることで、コイルばね２１から第１の錘部１１が離れることなく、振動アクチュエータ２０を振動させることができ、非通電時の落下衝撃時に錘部１１，１２が暴れることが少ない。なお、振動アクチュエータ２０において、他の構成は、振動アクチュエータ１と同じである。

図７に示すように、他の振動アクチュエータ３０は、コイル６側の第２のヨーク板１８が採用されていない。マグネット７が固定された第１のヨーク板３１の両端は、コ字状に折り曲げられ、第２のヨーク板３１の平板部３１Ａの両端で直角に折り曲げられた折曲げ片３１ａ，３１ｂには、第１及び第２の錘部１１，１２から突出する凸部を挿通させるための貫通孔が形成され、各凸部の頭部を押し潰してカシメることで、第１のヨーク板３１と第１及び第２の錘部１１，１２とが一体化する。なお、振動アクチュエータ３０において、他の構成は、振動アクチュエータ１と同じである。

１，２０，３０…振動アクチュエータ、４…筐体、６…コイル、７…マグネット、８…第１のヨーク板、８ａ…平面部、１１…第１の錘部、１２…第２の錘部、１３…シャフト、１４…ばね受け部、１６…第１のコイルばね、１７…第２のコイルばね、１８…第２のヨーク板。

Claims (4)

1. 筐体に固定されたコイルと、コイルに対面して配置されたマグネットとの協働により、前記マグネットがリニアに振動する振動アクチュエータにおいて、
   振動方向で延在する偏平な前記コイルと、
   振動方向で延在する偏平な前記マグネットと、
   振動方向で延在して、両端が前記筐体に固定されたシャフトと、
   前記筐体に設けられると共に、前記シャフトが貫通するばね受け部と、
   前記シャフトが貫通すると共に、前記マグネットに連結されて、前記ばね受け部と前記筐体との間に配置された錘部と、
   一端が前記錘部で支持され、他端が前記ばね受け部で支持されるばねと、を備えたことを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記ばねは、前記シャフトの周囲に巻回されるコイルばねであり、前記錘部は、振動方向において前記マグネットの両側に配置される第１の錘部と第２の錘部とからなり、前記第１の錘部と前記ばね受け部との間には前記コイルばねが配置されていることを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
3. 前記第２の錘部と前記ばね受け部との間には、別のコイルばねが配置されていることを特徴とする請求項２記載の振動アクチュエータ。
4. 前記マグネット及び前記コイルは、前記振動方向に対して直交する方向で離間して平行に配置された第１のヨーク板と第２のヨーク板との間に配置され、前記第１及び第２のヨーク板の両端は、前記第１及び第２の錘部に固定され、
   前記マグネットは、前記第１のヨーク板の平面部に固定され、前記コイルは、前記マグネット及び前記第２のヨーク板に対し離間して対面するように配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の振動アクチュエータ。

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