CN108348959B - 振动促动器、可佩戴式终端以及来电通知功能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实现能变得小型、组装性、耐久性优异且适宜地进行振动的振动促动器。具有:固定体,其具有面状部以及配置于上述面状部的扁平的线圈;以及可动体,其具有与上述线圈对置的磁体,并且通过上述线圈与上述磁体的配合来在上述面状部上相对于上述固定体沿一个方向进行往复振动。上述固定体具有一对线性轴承,一对线性轴承分别沿在上述可动体中沿上述一个方向上延伸的两侧面配置,并且具有滚动自如且能与上述两侧面分别接触的球体,上述可动体被保持为经由上述线性轴承的上述球体沿上述一个方向振动自如。

Description

振动促动器、可佩戴式终端以及来电通知功能设备
技术领域
本发明涉及振动促动器、可佩戴式终端以及来电通知功能设备。
背景技术
现今,作为用于向使用者报告移动电话等移动信息终端的来电等的振动产生源,或者作为向手指、手足等传递触摸面板的操作感触、游戏机的控制器等游戏装置的游戏的临场感的振动产生源,公知有振动促动器(例如参照专利文献1~3)。
专利文献1所示的振动促动器形成为平板状,从而变得小型。专利文献1的振动促动器具有被支轴支撑的可动部由传动轴支撑为滑动自如的平板形状。
专利文献2所示的振动促动器具有具备箱体及线圈的固定件、以及具有配置在箱体内的磁体及重物部的可动件,通过线圈与磁体的配合,相对于传动轴滑动自如的可动件相对于固定件在振动方向上线性地进行振动。线圈卷绕在包括磁体在内的可动部的外侧。
并且,专利文献3是具有对置配置的扁平线圈和配置在扁平线圈上的扁平磁体的VCM(Voice Coil Motor,音圈电机)原理的促动器。
在这些振动促动器中,可动件均滑动自如地设于传动轴,并且由弹簧弹性支撑为能够沿振动方向进行振动。在以VCM作为驱动原理的振动促动器中,在通常时在该磁路结构上不作用磁吸引力。因此,弹性保持可动部的部件主要由金属弹簧构成。而且,考虑将这些振动促动器搭载于例如专利文献4所示的具有振动通信功能的环状的输入设备。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-095943号公报
专利文献2:日本特开2015-112013号公报
专利文献3:日本专利第4875133号公报
专利文献4:国际公开第2014/130946号
发明内容
发明所要解决的课题
然而,在现有的振动促动器的结构中,在用于环状的输入设备等的情况下,当将平板形状的促动器安装于环状设备时,必须增大安装空间,从而需要使环状设备本身变得大型。因而,有想要实现能够变得更加小型的振动促动器的迫切期望。
并且,上述的专利文献1~3的振动促动器仅利用金属弹簧来保持可动件,从而机械方面的负担变大。由此,根据振动促动器的驱动状况,因金属疲劳、破损而变得无法驱动,从而有产品寿命受到限制的问题。
另外,在平板形状的促动器中,在由支轴构造对可动部进行滑动支撑的情况下,需要针对旋转方向的限制,从而考虑使用与轴不同地相互滑动的部分,但因部件件数的增大导致成本增加,并且因滑动部增加而摩擦衰减变大,因此有可能导致输出的降低的问题。并且,在支轴构造中,根据滑动支撑于传动轴的部件的尺寸精度、两根传动轴的平行程度,传动轴与被滑动支撑的部件双方间的摩擦增大,从而有可动体的振幅降低的担忧。因此,尤其是在变得小型的情况下,要求高精度的组装性。
本发明是鉴于这一点而完成的,其目的在于提供能够变得小型、组装性、耐久性优异且适宜地进行振动的振动促动器、可佩戴式终端以及来电通知功能设备。
用于解决课题的方案
本发明的振动促动器的一个方案采用如下结构,具有:
固定体,其具有面状部以及配置于上述面状部的扁平的线圈;以及
可动体,其具有与上述线圈对置的磁体,并且通过上述线圈与上述磁体的配合来在上述面状部上相对于上述固定体沿一个方向进行往复振动,
上述固定体具有一对线性轴承,该一对线性轴承分别沿在上述可动体中在上述一个方向上延伸的两侧面配置,并且具有滚动自如且能够与上述两侧面分别接触的球体,
上述可动体被保持为经由上述线性轴承的上述球体沿上述一个方向振动自如。
本发明的可佩戴式终端的一个方案采用安装有上述结构的振动促动器的结构。并且,本发明的来电通知功能设备采用安装有上述结构的振动促动器的结构。
发明的效果如下。
根据本发明,可实现能够变得小型、组装性、耐久性优异且适宜地进行振动的振动促动器。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的振动促动器的结构的外观图。
图2是示出上述振动促动器的内部结构的立体图。
图3是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图。
图4是上述振动促动器的分解立体图。
图5是从背面侧观察图4所示的可动体的立体图。
图6A是示出本发明的实施方式1的振动促动器的线性轴承的主要部分结构的图3的A-A线剖视图,图6B是上述线性轴承的放大立体图。
图7是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图8是示出本发明的实施方式2的振动促动器的内部结构的立体图。
图9是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图。
图10是上述振动促动器的分解立体图。
图11是从背面侧观察图10所示的可动体的立体图。
图12是用于说明本发明的实施方式2的振动促动器的可动体的动作的图。
图13是示出本发明的实施方式3的振动促动器的内部结构的立体图。
图14是上述振动促动器的分解立体图。
图15是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图16是示出本发明的实施方式4的振动促动器的内部结构的立体图。
图17是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图。
图18是上述振动促动器的分解立体图。
图19是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图20是本发明的实施方式5的振动促动器的分解立体图。
图21是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图22是示出本发明的实施方式6的振动促动器的结构的分解立体图。
图23是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图24是示出本发明的实施方式7的振动促动器的结构的外观图。
图25是从背面侧观察在上述振动促动器中从壳体拆下后的罩部的立体图。
图26是示出在上述振动促动器中拆下罩部后的靠壳体侧的主要部分结构的立体图。
图27是示出上述振动促动器中的磁体与线圈的位置关系的立体图。
图28是上述振动促动器的分解立体图。
图29是从背面侧观察图28所示的可动体的立体图。
图30是用于说明本发明的实施方式7的振动促动器的可动体的动作的图。
图31是本发明的实施方式8的振动促动器的分解立体图。
图32是示出上述振动促动器的主要部分结构的立体图。
图33是从背面侧观察在上述振动促动器中从壳体拆下后的罩部的立体图。
图34是用于说明本发明的实施方式8的振动促动器的可动体的动作的图。
图35是示意性地示出本发明的实施方式9的可佩戴式终端的主要部分结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
图1是示出本发明的实施方式1的振动促动器的结构的外观图,图2是示出上述振动促动器的内部结构的立体图,图3是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图。并且,图4是上述振动促动器的分解立体图,图5是从背面侧观察图4所示的可动体的立体图。并且,图6是示出本发明的实施方式1的振动促动器的线性轴承的主要部分结构的图,图6A是图3的A-A线剖视图,图6B是上述线性轴承的放大立体图。并且,图7是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。此外,图7是沿可动体的振动方向剖切的图,示意性地示出主要部分结构。
图1以及图2所示的振动促动器100具有由壳体24和罩部22构成的扁平板状的外形。振动促动器100具有固定体20、在箱体26内相对于固定体20线性地进行振动(在一个方向上进行往复振动)的可动体50、以及作为机械弹簧的金属弹簧90。
固定体20具有扁平板状的箱体26、线性轴承30、以及连接有电源供给部(此处为柔性电路基板(FPC:Flexible printed circuits))41的线圈40,可动体50具有磁体60、磁体保持部52、滚动接触部54、以及轭部70。
箱体26具有由罩部22和壳体24形成的中空部。在该中空部内、即在箱体26内配置有线性轴承30、线圈40、金属弹簧90以及可动体50。
如图2~图3所示,罩部22具有从成为箱体26的表背面的一个面(此处为底面)的矩形板状的底板中的在长边方向(此处是指作为可动体50的振动方向的一个方向)上分离的两端边立起的两端壁部。
如图4、图5以及图7所示,在罩部22的底板的大致中央部,以使线圈40的卷绕轴的朝向为厚度方向(图中上下方向)的方式配置有线圈40。
在非驱动时,该线圈40相对于可动体50的磁体60在彼此的中心位置重叠的位置处以与长边方向(移动方向)正交的方式对置。
电源供给部41与线圈40连接。电源供给部41是向线圈40供电的基板,由与外部电源连接的基板、例如柔性电路基板(FPC:Flexible printed circuits)等形成。
在罩部22内配置有与线圈40分离地配置的可动体50、以使可动体50沿长边方向移动自如的方式在移动方向上夹持可动体50的金属弹簧90、以及线性轴承30。
线性轴承30配置为在箱体26内在短边方向上夹着可动体50以及金属弹簧90,此处,分别固定于壳体24的沿长边方向延伸的两边部侧。
此外,壳体24是箱体26的表背面的另一个面,此处为上表面,并且具有与罩部22的底板相同的矩形板状亦即矩形的上板。在壳体24中,在上板的沿长边方向延伸的两边部所设置的凹部,固定线性轴承30。并且,在壳体24中,在沿短边方向延伸的两端边部的中央部,分别从上板立起地形成有一对立起片241,在一对立起片241间,经由金属弹簧90将可动体50弹性支撑为可动自如。由此,可动体50在壳体24的上板与罩部22的底板之间,并且在相面对的线性轴承30之间被支撑为沿长边方向可动自如。
罩部22与壳体24一起由金属材料形成,并且与壳体24一起作为电磁屏蔽件发挥功能。
如图2以及图3所示,以使可动体50在箱体26内(图2以及图3中的罩部22内)位于中央的方式沿长边方向配置金属弹簧90以及可动体50。在可动体50的沿长边方向的两侧,对置配置有一对线性轴承30。在图2以及图3中,为便于说明,以位于罩部22的底板上的状态图示出线性轴承30、金属弹簧90以及可动体50。
线性轴承30将可动体50支撑为相对于固定体20沿长边方向、即直线的一个方向移动自如。
如图2~图4所示,线性轴承30具有球体32、和将球体32支撑为能够滚动的轨道34。
球体32也可以由金属制、树脂制等之类的材料形成,也可以是非磁性体。轨道34(尤其是支架部341)由非磁性体形成,由聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide:PPS)树脂、聚甲醛(Polyoxymethylene,Polyacetal:POM)树脂等树脂材料形成。
轨道34具有将球体32保持为滚动自如的支架部341、设有支架部341的长条的轨道主体342、以及凸状壁部343。
轨道主体342沿箱体26的在长边方向上的两侧边部配置,并在与可动体50对置的面的一部分被切开后的部分形成有支架部341。支架部341形成为凹状(此处为俯视时呈U字状),在其内部,以使球体32几乎不沿长边方向、短边方向移动而在保持位置处滚动自如的方式保持球体32。
此处,如图4以及图6所示,支架部341具有在长边方向上分离且向可动体50侧突出的对置片,通过在该对置片间保持球体32,来限制球体32沿长边方向移动。
在轨道34沿长边方向(可动体50的移动方向)设有多个支架部341。
在线性轴承30中,在可动体50的两侧,至少在单侧具有一个球体32,并在另一个单侧具有两个以上球体32。即,在一对线性轴承30中,在可动体50的一方侧面侧具有两个以上球体32,并在另一方侧面侧具有一个以上球体32。此处,形成为在可动体50的两侧分别各保持三个球体32。并且,在一对线性轴承30中,也可以在可动体50的两侧面侧,沿长边方向(一个方向)分别各数目相同地具有多个球体32。一对线性轴承30经由这些球体32将可动体50支撑为沿长边方向移动自如。作为线性轴承30,若是将可动体50支撑为沿长边方向移动自如的结构,则也可以构成为在长边方向上分别滚动自如地设有三个以上球体32,并且它们分别能够滚动地铺设。
此处,在保持球体32的支架部341的长边方向的两侧,朝向可动体50侧突出地设有凸状壁部343。此外,此处,也可以如图6B所示,凸状壁部343形成为与在限制球体32的沿长边方向的移动的支架部341中以在长边方向上夹持球体32的方式将球体32保持为滚动自如的部位大致相同的长度。凸状壁部343作为轨道34的壁厚部分发挥功能。
球体32与可动体50的滚动接触部54点接触,并且被导向为在长边方向上移动自如。此外,优选在支架部341与球体32之间、球体32与滚动接触部54之间填充降低摩擦的润滑剂。此处,在球体32的外表面填充润滑脂(半固体)、润滑油(液体)等润滑剂。
可动体50如图4以及图5所示地形成为板状,磁体60呈扁平形状,并具有与线圈40对置且以与线圈40的卷绕轴的朝向正交的方式排列配置有N极、S极的对置面61。
在磁体60的与线圈40相反的一侧固定有轭部70。
轭部70以覆盖磁体60的与线圈40相反的一侧的面的方式吸附于磁体60,并与壳体24的上板对置。由此,轭部70使线圈40以及磁体60间的磁通不经由气隙地穿过,从而能够实现磁路的效率提高,并且能够提高对可动体50的推力常数。
磁体60由磁体保持部52保持为与线圈40对置。如图7所示,磁体60在非驱动时被支撑为与线圈40对置,并且N极与S极的交界线位于线圈40的中心,在驱动时以该位置为基准位置地在作为一个方向的长边方向上线性地进行往复振动。
磁体保持部52形成为包围磁体60的扁平的矩形框状。
磁体保持部52例如使用SECC(电镀锌钢板)这一钣金材料、烧结材料等铁系材料或者非铁系材料形成,但此处,由比重比SECC等材料的比重高的高比重的材料形成。此处,作为高比重的材料,例如使用与比重7.8的SECC相比比重为16~19的钨或者钨合金等。
在磁体保持部52中,形成矩形框且在长边方向上分离的框边部各自的中央部分被切开。在这些切口部内安装金属弹簧90的一端,磁体保持部52所保持的磁体60以及轭部70经由金属弹簧90被弹性支撑。
在磁体保持部52的沿长边方向延伸的两侧边部设有滚动接触部54,该滚动接触部54与线性轴承30点接触地移动,并且相对于线性轴承30能够进行沿长边方向的相对移动。
在滚动接触部54中,在成为磁体保持部52的两侧边面的外表面形成有以使球体32滚动自如的方式承接球体32的球体承接部(相当于可动体的两侧面)541。球体承接部541是将球体32保持为滚动自如的形状即可,也可以以任意形状来形成。例如,球体承接部541形成为沿长边方向延伸的U字状或者V字状,并且配置为在该球体承接部541内能够抵接从轨道34侧突出的球体32的一部分。在本实施方式中,球体承接部541形成为U字状,但若形成为以V字状来承接球体32的形状,则与U字状相比能够缩小与球体32接触的接触面积。球体32在球体承接部541内滚动。由此,滚动接触部54经由球体32而相对于轨道34沿长边方向移动自如。
球体承接部541将球体32支撑为仅能够沿长边方向滚动。由此,可动体50相对于线性轴承30仅能够沿长边方向可动自如地支撑于线性轴承30。
在滚动接触部54与线性轴承30之间,在可动体50移动时,不产生滑动摩擦或者滑移摩擦,而产生滚动的球体32的滚动摩擦。此外,由于滑动摩擦:滚动摩擦=1:0.0001~0.001以下,所以根据使用了线性轴承30的结构,与滑动摩擦相比,能够防止可动体50的推力的衰减。
滚动接触部54优选是具有表面平滑性、尺寸稳定性、耐磨损性的部件,也可以由不锈钢(SUS303)、黄铜、POM等树脂系材料形成。此外,滚动接触部54也可以与磁体保持部52形成为一体。可动体50的质量越大,振动(输出)越大,从而在磁体保持部52使用高比重材料时,通过在磁体保持部52一体地形成滚动接触部54,能够进一步增大可动体50的质量,并且能够实现成本降低、工时减少。
金属弹簧90是圆筒螺旋弹簧,以一端部固定于立起片241,并且以另一端部固定于磁体保持部52的弹簧安装部。此外,金属弹簧90是作为机械弹簧的一个例子,在金属弹簧90是机械弹簧的包括本实施方式1在内的以下说明的实施方式3、5~8中,也可以将金属弹簧90替换成树脂弹簧。
作为圆筒螺旋弹簧的金属弹簧90的轴心位于磁体保持部52的沿长边方向延伸的轴、进而位于可动体50的轴上。金属弹簧90分别在对置面61的在长边方向(一个方向)上分离的两端侧沿一个方向配置,并且将可动体50弹性支撑于固定体20。
由于在罩部22上配置有线圈40,并且与线圈40对置地配置有磁体60,所以在作为磁性体的罩部22与磁体60之间产生磁吸引力。罩部22与磁体60因该磁吸引力而相互吸引。上述线圈40侧的罩部22与磁体60的磁吸引力、或者在上述磁吸引力的基础上还加上与罩部22相反的一侧的壳体24的磁吸引力后的力在线性轴承307与滚动接触部54之间比金属弹簧90所产生的弹簧力弱,但作为消除双方的松动的力、或者限制可动体50的在可动方向以外的方向上的动作(与可动方向垂直的方向等)的力(预压)发挥作用。因该预压,线性轴承30与滚动接触部54间的松动消失,从而可动体50成为以不会向可动体50的可动以外的方向上移动的方式被定位的状态(可动体50的定位)。
这样,在振动促动器100中,磁体60以排列配置有N极、S极的对置面61来与固定体20的线圈40对置,并且具有磁体60的可动体50由沿可动方向配置的作为机械弹簧的金属弹簧90弹性支撑。
从电源供给部41向线圈40供给电源来对线圈40进行励磁,由此可动体50沿长边方向、即与周向正交的方向进行往复振动(往复振动)。
例如在图7所示的磁通的流动(F磁通的流动(F移动时)所示)中,若向线圈40供电,则由于配置有以相对于来自磁体60的磁通直行的方式流动于线圈40的电流,从而因在此产生的洛伦兹力而在线圈产生力,并在可动体50产生作用反作用的力,因此可动体50向F方向进行驱动。并且,若将电流切换至相反方向来向线圈40供给,则在切换时磁体60返回基准位置,从而因洛伦兹力而在线圈40产生力,并在可动体50产生作用反作用的力,因此可动体50向与F方向正相反的-F方向进行驱动。
在振动促动器100中,线圈40因从电源供给部41向线圈40输入的交流波而被励磁,从而相对于可动体50侧的磁体60有效地产生磁吸引力以及推斥力。由此,可动体50的磁体60以成为驱动基准位置的位置(此处为线圈40侧的N极面与S极面的交界线亦即磁体60的中心位置在线圈40的中心的正上方所重叠的位置)为基准而得到F方向、-F方向的推力。由此,磁体60沿长边方向朝F方向、-F方向进行往复振动。也就是说,可动体50相对于固定体20在沿磁体60的与线圈40对置的N极面、S极面的方向上被线性轴承30引导而进行往复振动。以下示出该驱动原理。此外,本实施方式的振动促动器100的驱动原理在以下的全部各实施方式的振动促动器中实现。
在本实施方式的振动促动器100中,在设为可动体50的质量m[kg]、金属弹簧90的扭曲方向的弹簧常数Ksp的情况下,可动体50相对于固定体20以通过下述式(1)计算出的共振频率fr[Hz]进行振动。
[式1]
Figure BDA0001653457600000101
在本实施方式的振动促动器100中,从电源供给部41向线圈40供给与可动体50的共振频率fr大致相等的频率的交流电。由此,线圈40被励磁,从而使可动体50高效地可动。
本振动促动器100的可动体50成为被弹簧质量***构造支撑的状态,其中,弹簧质量***构造经由金属弹簧90而由固定体20支撑。因而,若向线圈40供给与可动体50的共振频率fr相等的频率的交流电,则可动体50以高效率的共振状态被驱动。
以下表示示出振动促动器100的驱动原理的运动方程式以及电路方程式。振动促动器100基于下述式(2)所示的运动方程式以及下述式(3)所示的电路方程式进行驱动。
[式2]
Figure BDA0001653457600000111
m:质量[Kg]
x(t):位移[m]
Kf:推力常数[N/A]
i(t):电流[A]
Ksp:弹簧常数[N/m]
D:衰减系数[N/(m/s)]
[数3]
Figure BDA0001653457600000112
e(t):电压[V]
R:电阻[Ω]
L:电感[H]
Ke:反电动势常数[V/(m/s)]
即,振动促动器100的质量m[Kg]、位移x(t)[m],推力常数Kf[N/A]、电流i(t)[A]、弹簧常数Ksp[N/m]、衰减系数D[N/(m/s)]等能够在满足式(2)的范围内适当地变更。并且,电压e(t)[V]、电阻R[Ω]、电感L[H]、反电动势常数Ke[V/(m/s)]能够在满足式(3)的范围内适当地变更。
这样,当在由振动促动器100、可动体50的质量m和弹簧材(此处为金属弹簧90)的弹簧常数Ksp决定的共振频率fr中进行了驱动的情况下,能够有效地得到较大的输出。
振动促动器100具有罩部(面状部)22、具备配置于罩部22的扁平的线圈40的固定体20、以及可动体50,该可动体50具有与线圈20对置的磁体60,并且通过线圈40与磁体60的配合而在罩部22或者壳体24上相对于固定体20沿一个方向(长边方向)进行往复振动。固定体20具有一对线性轴承30,该一对线性轴承30分别沿可动体50的在长边方向(一个方向)上延伸的球体承接部(两侧面)541配置,并且以使能够分别与球体承接部(两侧面)541接触的球体32滚动自如的方式具有球体32。可动体50被保持为经由线性轴承30的球体32沿长边方向(一个方向)振动自如。可动体50利用被供电的线圈40所产生的洛伦兹力来沿长边方向进行往复振动。振动促动器100由VCM方式的驱动源驱动。
根据振动促动器100,能够起到以下的效果。
<效果1>
由于可动体50由线性轴承30支撑为沿长边方向自如地进行往复振动,所以能够减少将可动体50支撑为能够移动的部件之间的摩擦增加的可能性。
在由传动轴将可动体支撑为自如地进行往复振动的现有的支轴构造中,使用一根、两根传动轴。因此,根据被传动轴滑动支撑的部件的尺寸精度、两根传动轴的平行程度,传动轴与被滑动支撑的部件双方间的摩擦增大,从而有可能产生可动体的振幅的降低。除此之外,在使用了滑动轴承或者轴滑动部的构造中,由于产生摩擦,所以可动体的推力衰减,产生振幅的降低。因此,在现有的构造中,要求高精度的组装性。
与此相对,在本实施方式1的振动促动器100中,可动体50被支撑为经由线性轴承30沿长边方向移动自如,从而不需要设置需要高精度组装的传动轴,与现有构造比较,能够容易地进行组装,进而能够实现组装性的提高。
并且,当向线圈40供电来使振动促动器100驱动后,可动体50的推力不会因移动时的摩擦而衰减,从而能够增加可动体50的振幅宽度,进而能够更高效地使之进行振动。
这样,可实现能够变得小型、组装性、耐久性优异且适宜地进行振动的促动器。
<效果2>
并且,由于可动体50由沿可动方向配置的作为机械弹簧的金属弹簧90弹性支撑,所以能够利用弹簧质量***的共振现象来实现高效率的可动体50的驱动。
<效果3>
对于配置于可动体50的两侧的线性轴承30而言,由于球体32分别在两侧相等,所以能够平衡良好、以最小成本且高效地使可动体50线性地进行往复振动。
<效果4>
供线圈40安装的罩部22由磁性体形成。由此,在同线圈40、与线圈40对置配置的磁体60、以及与磁体60接合的轭部70之间的磁路的磁通路,线圈40所引起的交链磁通增加。由此,磁路效率提高,从而能够高效率地实现可动体50的线性的往复振动。
<效果5>
磁体保持部52由比重比SECC等材料的比重高的钨等高比重的材料形成。由此,当在设计等方面欲使决定外形的大小的可动体的质量增加的情况下,也能够与高比重材料的比重为16~19左右相应地使可动体质量增加,其结果,能够增加可动体50的振动输出。
(实施方式2)
图8是示出本发明的实施方式2的振动促动器的内部结构的立体图,图9是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图,图10是上述振动促动器的分解立体图。并且,图11是从背面侧观察图10所示的可动体的立体图,图12是用于说明本发明的实施方式2的振动促动器的可动体的动作的图。
图8~图12所示的振动促动器100A具有如下构造:在振动促动器100的构造中,设置基于定位磁体(其它磁体)45的磁性弹簧来代替支撑可动体50的金属弹簧90。此外,对于振动促动器100A的构成要件而言,对与振动促动器100相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
图8~图12中,振动促动器100A具有与图1所示的振动促动器100相同的外观,并具有固定体20A和可动体50A。
固定体20A具有箱体26、线性轴承30、连接有电源供给部(此处为基板)41A的线圈40A、以及定位磁体45,可动体50A具有磁体60A(参照图11以及图12)、磁体保持部52A、滚动接触部54、以及轭部70A。
罩部22A与罩部22相同。罩部22A也可以由磁性体形成。
在罩部22A中,在两壁部从在长边方向(此处为可动体50A的振动方向)上分离的两端边立起的矩形板状的底板的大致中央部,以使线圈40A的卷绕轴的朝向为厚度方向(图中上下方向)的方式固定线圈40A。
在非驱动时,线圈40A相对于可动体50A的磁体60A在彼此的中心位置重叠的位置处以与长边方向(移动方向)正交的方式对置。与线圈40相同,在线圈40A连接有向线圈40A供电的电源供给部41A。
在线圈40A内配设有定位磁体45。
定位磁体45具有与磁体60A的对置面61的磁极数目相同的极,并且形成为在非驱动时的基准位置处,在相对于对置面61的磁极在与移动方向正交的方向上对置的位置存在与对置面61的磁极不同的磁极。即,定位磁体45的多个磁极在基准位置处相对于磁体60A的对置面61的磁极N极、S极成为分别相互吸引上述磁极N极、S极的磁极S极、N极。
如图10以及图11所示,可动体50A形成为板状。磁体60A呈扁平形状,并具有对置面61,该对置面61与线圈40A对置,且以与线圈40的卷绕轴的朝向正交的方式排列配置有N极、S极。此外,在磁体60A的与对置面61相反的一侧的面,且在包括磁体保持部52A的上表面在内的整个面固定板状的轭部70A。
轭部70A与轭部70相同,吸附于磁体60A,使线圈40A以及磁体60A间的磁通不经由气隙地穿过,从而能够实现磁路的效率提高,并且能够提高对可动体50A的推力常数。
如图12所示,磁体60A在非驱动时由矩形框状的磁体保持部52A保持为与线圈40A以及定位磁体45对置。在非驱动时位于基准位置的磁体60A的与线圈40A对置的对置面61中,在长边方向(移动方向)上排列的N极与S极的交界线(可动体50A的移动方向的中心)位于线圈40A的中心。可动体50A在驱动时以该位置为基准位置而线性地沿长边方向进行往复振动。
磁体保持部52A形成为包围磁体60A(参照图10~图12)的扁平的矩形框状,并通过设于两侧边部的滚动接触部54而与线性轴承30接触,被支撑为相对于线性轴承30沿长边方向移动自如。
线性轴承30由磁性弹簧弹性保持,该磁性弹簧由磁体60A和与磁体60A的对置面61对置的靠固定体20A侧的定位磁体45形成,可动体50A被定位在基准位置。
此外,在本实施方式中,设为在线圈40A内配置有定位磁体45的结构,但并不限定于此,也可以是配置于线圈40A的周边、并与此对置地配置有靠磁体60A侧的磁极的结构。
振动促动器100A因与振动促动器100相同的电磁作用而进行驱动。例如,如图12所示,将磁体60A的对置面61设为在长边方向上排列的N极、S极,并将与其对置的线圈40A内的定位磁体45的磁极设为与对置面61的N极对置的S极、以及与对置面61的S极对置的N极来排列配置。相互在长边方向上排列的磁极N、S的交界线配置于重叠的位置。而且,如图12所示,若向线圈40A供给电流,则因与实施方式1相同的磁通的流动而产生洛伦兹力,因作用反作用的力而对可动体50A赋予F方向的推力,从而线性地向F方向移动。在可动体50A向F方向移动后,向相反方向对线圈40A供给电流,从而向与F方向正相反的-F方向赋予推力。
可动体50A由定位磁体45支撑为在被磁性弹簧弹性保持的状态下沿长边方向移动自如。若从电源供给部41A向线圈40A供给与可动体50A的共振频率fr大致相等的频率的交流电来对线圈40A进行励磁,则可动体50A以成为基准位置的位置(此处为定位磁体的对置面的长边方向的中心与磁体60A的N极S极的中心重叠的位置)为基准而在长边方向上向F、-F方向进行往复振动。此外,该驱动原理是与通过上述式(1)、(2)、(3)而实现的实施方式1的振动促动器100相同的动作原理。
这样,在振动促动器100A中,因从电源供给部41A向线圈40A输入的交流波,相对于固定体20A的线圈40A有效地产生磁吸引力以及推斥力,从而可动体50A高效且线性地往复振动、即振动。
振动促动器100A由VCM方式的驱动源驱动。可动体50A具有在对置面61排列地配置有N极、S极的磁体60A,固定体20具有与磁体60A的对置面61对置地配置的线圈40A和定位磁体45、以及将可动体50A支撑为在长边方向(一个方向)上自如地进行往复振动的线性轴承30。可动体50A因用于被供电的线圈40A所产生的洛伦兹力的推力而在长边方向上线性地进行往复振动。由此,具有与<效果1>相同的作用效果,并且还能够得到以下的效果。
<效果6>
由于与磁体60A对置地在罩部22的中央部具有定位磁体45,所以不使用金属弹簧90就能够将磁体60A吸引至罩部22的中央部,并能够使之位于基准位置(此处为罩部22的中央部)。
即,利用使用了定位磁体45的磁性弹簧,能够使由基于线圈40A和磁体60A而产生的磁路驱动的可动体50A可动自如地位于基准位置。根据该结构,能够对于可动体50A利用弹簧质量***的共振现象,从而能够实现高效率的可动体50A的线性振动。并且,由于使用定位磁体45来由磁性弹簧进行支撑,所以与利用金属弹簧来支撑可动体的结构比较,不会产生金属弹簧本身所引起的金属疲劳。因此,作为振动促动器100A能够确保高可靠性。
<效果7>
另外,成为利用磁体60A与定位磁体45相对地相互吸引的磁吸引力来对可动体50A施加预压的状态。也就是说,在非驱动时,对支撑可动体50A的线性轴承30的球体32施加预压,并且球体32的与轨道34或者滚动接触部54之间的间隙消失,从而不会产生由间隙引起的咔嗒的噪音,因此能够实现可动体50A的静音化。并且,可动体50A能够经由线性轴承30而平衡良好地在左右进行往复振动。
(实施方式3)
图13是示出本发明的实施方式3的振动促动器的内部结构的立体图,图14是上述振动促动器的分解立体图,图15是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图13~图15所示的振动促动器100B具有如下构造:在振动促动器100的构造中组合有振动促动器100A的定位磁体。在振动促动器100B中,利用作为圆筒螺旋弹簧的金属弹簧90、以及基于磁体和定位磁体(其它磁体)45B所产生的磁吸引力的磁性弹簧来弹性支撑可动体50。
此外,对于振动促动器100B的构成要件而言,对与振动促动器100相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
图13~图15中,振动促动器100B具有与图1所示的振动促动器100相同的外观。并具有固定体20B、可动体50、以及金属弹簧90,并且可动体50经由金属弹簧90而可动自如地弹性支撑于固定体20B。
固定体20B具有形成扁平板状的箱体的罩部22和壳体24、线性轴承30、连接有电源供给部(此处为基板)41的线圈40B、以及定位磁体45B。
固定体20B形成为与固定体20大致相同,在罩部22的底板的中央部,与可动体50的磁体60对置地配设有线圈40B和定位磁体45B。
定位磁体45B形成为与定位磁体45相同,并配置于线圈40B的内侧。
如图15所示,定位磁体45B具有与磁体60的对置面61的磁极数目相同极,并且形成为在非驱动时的基准位置处,在相对于对置面61的磁极在与移动方向正交的方向上对置的位置存在与对置面61的磁极不同的磁极。即,定位磁体45B的多个磁极在基准位置处相对于磁体60的对置面61的磁极N极、S极成为分别相互吸引上述磁极N极、S极的磁极S极、N极。
在振动促动器100B的可动体50设有磁体60,该磁体60具有排列地配置有N极、S极的对置面61。在固定体20B设有与磁体60的对置面61对置地配置的线圈40B、将可动体50支撑为在长边方向(一个方向)上自如地进行往复振动的线性轴承30、以及定位磁体45B。在振动促动器100B中,可动体50因基于磁体60以及线圈40B的电磁作用而进行往复振动。振动促动器100B由VCM方式的驱动源驱动。向与磁体60对置的线圈40B供电,可动体50因所产生的洛伦兹力、针对该力的作用反作用的力而支撑于线性轴承30,并且沿长边方向进行往复振动。
在振动促动器100B中,利用磁体60与定位磁体45B之间的磁吸引力,对经由金属弹簧90而弹性支撑的可动体50施加预压,从而抑制可动体50的旋转,并且进行定位。此外,此处所述的预压是指,利用磁体60以及定位磁体45B间的磁吸引力来相对地拉动双方从而消除支撑可动体50与线性轴承30的球体32之间的松动的力、或者限制可动方向以外的动作(与移动方向垂直的方向等)的力。
即,在振动促动器100B中,预压消除对具有磁体60及定位磁体45B中的一方的可动体(例如具备磁体60的可动体50)进行支撑的线性轴承30(具体为球体32)与上述可动体之间的松动,从而限制可动体的沿短边方向的移动、以及沿磁体60与定位磁体45B对置的对置方向的移动。
根据本实施方式,能够得到与上述的<效果1>~<效果7>中的相同名称的构成要件所产生的效果相同的效果。
(实施方式4)
图16是示出本发明的实施方式4的振动促动器的内部结构的立体图,图17是示出上述振动促动器的内部结构的俯视图,图18是上述振动促动器的分解立体图。并且,图19是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图16~图19所示的振动促动器100C具有如下构造:在振动促动器100A的构造中,在线圈的中央以及周边设有作为磁性体的芯部(此处为三极芯部45C)来代替定位磁体45。振动促动器100C具有固定体20C和可动体50A,利用基于磁体60A和三极芯部45C所产生的磁吸引力的磁性弹簧来将可动体50A可动自如地弹性支撑于固定体20C。此外,对于振动促动器100C的构成要件而言,对与振动促动器100、100A相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
振动促动器100C具有与图1所示的振动促动器100相同的外观。
振动促动器100C的固定体20C除具有罩部22、壳体24、以及线性轴承30之外,还具有连接有电源供给部(此处为基板)41C的线圈40C、和三极芯部45C。
固定体20C形成为与固定体20大致相同,在罩部22的底板的中央部设有与可动体50A的磁体60A对置地配置的线圈40C、和三极芯部45C。
三极芯部45C是磁性体,配置于线圈40C的芯部(中央部内)和线圈40C的周边(此处为线圈40C的在长边方向上分离的端边部的外侧的位置)。
三极芯部45C固定于作为磁性体的罩部22的内表面,并且以隔着线圈40C的方式配置,三极芯部45C与罩部22一起形成截面呈E字状的E型芯部。这样,在固定体20C且在线圈40C的中央部内设有从罩部22突出设置的三极芯部45C的中央芯部。并且,在罩部22上且在线圈40C的沿长边方向(一个方向)的外侧,设有作为磁性体的三极芯部45C的外侧芯部。三极芯部45C的外侧芯部与罩部22、中央芯部以及磁体60A一起形成弹性支撑可动体50A的磁性弹簧。
在中央的芯部的周围以卷绕的方式配置有线圈40C。三极芯部45C各自的突出端面形成为与线圈40C的靠磁体60A侧的面大致相同的面。
如图19所示,三极芯部45C的中央的芯部配置为,在非驱动时,在其长边方向(移动方向)的中心上存在磁体60A的对置面61中的磁极N与磁极S的交界线。并且,在非驱动时,在长边方向上分离地配置于中央的芯部的两侧的芯部45C配置为,在各自的长边方向的中心上分别存在磁体60A的在长边方向上分离的端边部。
三极芯部45C在非驱动时在与可动体50A的磁体60A之间产生磁吸引力,三极芯部45C与磁体60A因该磁吸引力而相互吸引。由此,在线性轴承30与滚动接触部54之间施加预压。因该预压,可动体50A与线性轴承30之间的松动消失,从而可动体50A成为以不会向可动体50A的可动以外的方向移动的方式被定位的状态(可动体50A的定位)。在非驱动时,可动体50A由三极芯部45C和磁体60A支撑为在被磁性弹簧弹性保持的状态下沿长边方向移动自如。
在三极芯部45C中,通过向线圈40C供电,来对线圈40C的中央的芯部、和在长边方向上隔着线圈40C的芯部进行励磁,从而分别具有极性。此时,中央的芯部与两侧的芯部被励磁为不同的磁极。
并且,在振动促动器100C中,可动体50A因使用了磁体60A以及线圈40C的电磁作用而进行往复振动。向与磁体60A对置的线圈40C供电,可动体50A因所产生的磁吸引力而支撑于线性轴承30,并且沿长边方向进行往复振动。
在振动促动器100C中,例如,若如图19所示地将磁体60A的对置面61设为在长边方向上排列的N极、S极,并且向线圈40C供电,则产生附图所示的磁通的流动,从而产生洛伦兹力。三极芯部45C被励磁为中央芯部是S极,隔着中央芯部的两侧的芯部是N极。并且,由线圈40C产生的磁吸引力作用于可动体50A,对可动体50A赋予F方向的推力,从而可动体50A向F方向线性地移动。在可动体50A向F方向移动后,向相反方向对线圈40C供给电流,从而向与F方向正相反的-F方向赋予推力。
根据振动促动器100C,若从电源供给部41C向线圈40C供给与可动体50A的共振频率fr大致相等的频率的交流电来对线圈40C进行励磁,则可动体50A以成为基准位置的位置(此处为三极芯部45C的中央芯部的中心与磁体60A的N极S极的交界线重叠的位置)为基准而如上述那样在长边方向上向F、-F方向进行往复振动。此外,该驱动原理是与通过上述式(1)、(2)、(3)而实现的实施方式1的振动促动器100相同的动作原理。
由此,根据本实施方式,能够得到与上述的<效果1><效果3>~<效果6>中的相同名称的构成要件所产生的效果相同的效果,除此之外还能够得到以下的效果。
<效果7-1>
另外,成为利用磁体60A与三极芯部45C相互吸引的磁吸引力来对可动体50A施加预压的状态。也就是说,在非驱动时,对支撑可动体50A的线性轴承30的球体32施加预压,并且球体32的与轨道34或者滚动接触部54之间的间隙消失,从而不会产生由间隙引起的咔嗒的噪音,因此能够实现可动体50A的静音化。并且,可动体50A能够经由线性轴承30而平衡良好地在左右进行往复振动。
尤其是,在振动促动器100C中,三个芯部(三极芯部45C)为磁极,包括磁体60A、轭部70A、线圈40C、罩部22在内作为驱动源发挥功能的磁路的磁路效率良好,由此能够实现比振动促动器100A更高效率的可动体50A的驱动。
(实施方式5)
图20是本发明的实施方式5的振动促动器的分解立体图,图21是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图20以及图21所示的振动促动器100D具有如下构造:在振动促动器100的构造中组合有振动促动器100C的芯部45D。在振动促动器100D中,利用作为圆筒螺旋弹簧的金属弹簧90、以及基于磁体60和芯部45D所产生的磁吸引力的磁性弹簧来弹性支撑可动体50。此外,对于振动促动器100D的构成要件而言,对与振动促动器100相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
图20以及图21所示的振动促动器100D具有与图1所示的振动促动器100相同的外观。振动促动器100D具有固定体20D、可动体50、以及金属弹簧90,并且可动体50经由金属弹簧(机械弹簧)90而可动自如地弹性支撑于固定体20D。
固定体20D具有形成扁平板状的箱体的罩部22和壳体24、线性轴承30、连接有电源供给部(此处为基板)41D的线圈40D、以及芯部45D。
固定体20D与固定体20的不同点在于:在罩部22的底板的中央部,设有与可动体50的磁体60对置地配置于线圈40D的中央以及周边的芯部45D。
芯部45D由磁性体构成,此处为三极芯部。芯部45D具有配置于线圈40D的芯部(中央部内)的中央芯部451D、和分别配置于线圈40D的周边(此处为线圈40D的在长边方向上分离的端边部的外侧的位置)的外侧芯部452D。
芯部45D分别呈凸状地设于作为磁性体的罩部22的内表面,中央芯部451D、外侧芯部452D、452D与罩部22一起形成截面呈E字状的E型芯部。
在中央芯部451D的周围以卷绕的方式配置有线圈40D,并且以与中央芯部451D一起夹着该线圈40D的方式配置有外侧芯部452D。外侧芯部452D的高度比中央芯部451D的高度低。
芯部45D与磁体60的位置关系同振动促动器100C中的三极芯部45C与磁体60A(参照图19)的关系相同。即,中央芯部451D配置为,在非驱动时,在其长边方向(移动方向)的中心上存在磁体60的对置面61中的磁极N与磁极S的交界线。并且,在非驱动时,外侧芯部452D、452D配置为,在各自的长边方向的中心上分别存在磁体60的在长边方向上分离的端边部。
芯部45D在非驱动时在与可动体50的磁体60之间产生磁吸引力,芯部45D与磁体60因该磁吸引力而相互吸引。由此,在线性轴承30与滚动接触部54之间施加预压。因该预压,可动体50与线性轴承30之间的松动消失,从而可动体50成为在可动体50的可动方向上不仅由金属弹簧90还由磁性弹簧弹性保持从而被定位了的状态(可动体50的定位)。在非驱动时,可动体50由芯部45D和磁体60支撑为在施加了预压的状态下沿长边方向移动自如。
在芯部45D中,通过向线圈40D供电,来对线圈40D内的中央芯部451D和外侧芯部452D分别进行励磁,从而分别具有极性。此时,中央芯部451D与外侧芯部452D以极性不同的方式被励磁。这样,在固定体20C且在线圈40D的中央部内设有从罩部22突出设置的中央芯部451D。并且,在罩部22上且在线圈40D的沿长边方向(一个方向)的外侧设有作为磁性体的外侧芯部452D、452D。三极芯部45D与罩部22以及磁体60一起形成对可动体50进行弹性支撑的磁性弹簧。
并且,在振动促动器100D中,可动体50因使用了磁体60以及线圈40D的电磁作用而进行往复振动。向与磁体60对置的线圈40D供电,可动体50因所产生的洛伦兹力而支撑于线性轴承30,并且沿长边方向进行往复振动。
例如在振动促动器100D中,若如图21所示地将磁体60的对置面61设为在长边方向上排列的N极、S极,则产生图21所示的磁通的流动(F移动时)所示)。磁体60、即可动体50接受到由磁体60和芯部45D(中央芯部451D被励磁为S极,中央外侧芯部452D被励磁为N极)产生的磁吸引力所产生的F方向的推力,从而向F方向进行驱动。并且,若将电流切换至相反方向来向线圈40D供给,则磁通的流动成为与F移动时的方向相反的方向,在切换时,磁体60返回基准位置,因所产生的磁吸引力而磁体60受到-F方向的推力,从而可动体50向与F方向正相反的-F方向进行驱动。通过向线圈40D供给交流波,来切换电流所流动的推力方向,从而可动体50反复进行向F方向移动、返回基准位置、向-F方向移动、返回基准位置的动作。此外,向基准位置返回的动作与其它实施方式相同,基于定位用磁体、机械弹簧以及磁性弹簧的反作用力等来实现。
根据振动促动器100D,若经由电源供给部41D向线圈40D供给与可动体50的共振频率fr大致相等的频率的交流电,则可动体50以成为基准位置的位置(此处为芯部451D的长边方向的中心与磁体60的N极S极的中心重叠的位置)为基准而如上所述地在长边方向上向F、-F方向进行往复振动。此外,该驱动原理是与通过上述式(1)、(2)、(3)而实现的实施方式1的振动促动器100相同的动作原理。
由此,根据本实施方式,能够得到与上述的<效果1>~<效果7>中的相同名称的构成要件所产生的效果相同的效果,除此之外还能够得到以下的效果。
即,在振动促动器100D中,利用基于磁体60以及芯部45D的磁性弹簧来弹性支撑可动体50,除此之外还利用沿可动方向配置的作为机械弹簧的金属弹簧90来弹性支撑可动体50。
由此,除磁性弹簧之外还增加机械弹簧,由此当设计利用这些弹簧来支撑可动体50的构造时,能够缓和金属弹簧90中的金属疲劳的负面影响,并且容易与用于将可动体50支撑为移动自如的最优的弹簧常数一致,从而能够提高设计的自由度。例如,在仅由磁性弹簧来构成弹簧质量***的情况下,即使弹簧常数不足,也能够修正磁性弹簧的弹簧常数来设计成所希望的共振频率。因对线性轴承30的预压,尤其是在非驱动时施加预压,能够防止与球体32相关的松动,从而能够实现静音。
(实施方式6)
图22是示出本发明的实施方式6的振动促动器的结构的分解立体图,图23是用于说明上述振动促动器的可动体的动作的图。
图22~图23所示的振动促动器100E具有如下构造:将振动促动器100D的构造中的三极芯部45D替换成一极的芯部(单芯部)45E。
振动促动器100E具有与振动促动器100D基本上相同的结构,对相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
图22以及图23所示的振动促动器100E与如下构造相同:在振动促动器100D的构造中,将固定体20D的芯部45D从三极的芯部45D变更成一极的芯部45E,并且将变更后的芯部45E配置于罩部22的底板的中央部的线圈40D的芯部。在图22以及图23中,芯部45E在配置于固定体20E的罩部22的底板的中央部的线圈40E的芯部、即线圈40E内配置。此外,线圈40E连接于与线圈40D的电源供给部41D相同的电源供给部41E。
振动促动器100E使用由在可动体50配置有N极、S极的磁体60、与磁体60对置配置的线圈40E、以及配置于线圈40E的芯部(线圈中央部)的芯部45E产生的磁吸引力,来构成基于磁体60和芯部45E的磁吸引力的磁性弹簧。利用该磁性弹簧将可动体50弹性支撑为可动自如。
根据振动促动器100E,能够得到与振动促动器100D相同的作用效果。除此之外,中央芯部成为磁极并且磁路效率变得良好,从而能够使可动体50高效率且线性地进行往复振动。
(实施方式7)
图24是示出本发明的实施方式7的振动促动器的结构的外观图,图25是从背面侧观察在上述振动促动器中从壳体拆下后的罩部的立体图。并且,图26是示出在上述振动促动器中拆下罩部后的靠壳体侧的主要部分结构的立体图,图27是示出上述振动促动器中的磁体与线圈的位置关系的立体图,图28是上述振动促动器的分解立体图。图29是从背面侧观察图28所示的可动体的立体图,图30是用于说明本发明的实施方式7的振动促动器的可动体的动作的图。
实施方式7的振动促动器100F是使实施方式1的振动促动器100的外形弯曲而呈扁平形状的振动促动器。
对于振动促动器100F的构成要件而言,与振动促动器100相同名称的构成要件分别仅形状不同,而具有相同功能。因而,以下,对相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,并对仅形状不同的构成要件标注相同名称来进行说明。
图24~图28所示的振动促动器100F形成为弯曲的扁平形状。此处,振动促动器100F形成为具有圆弧状的截面的截面呈圆弧状的扁平板形状(以下称作“圆弧状扁平板形状”)。
振动促动器100F具有:包括由壳体24F和罩部22F构成的圆弧状扁平板形状的箱体26F在内的固定体20F;在箱体26F(参照图24)内相对于固定体20F线性地进行振动的可动体50F;以及金属弹簧90。
固定体20F在箱体26F内具有线性轴承30F和连接有电源供给部(此处为基板)41F的线圈40F。可动体50F配置在箱体26F内,并具有磁体60F、磁体保持部52F、滚动接触部54F、以及轭部70F。
箱体26F具有由罩部22F和壳体24F形成的中空部。在中空部内配置线性轴承30F、线圈40F、金属弹簧90以及可动体50F。如图25所示,罩部22F具有两端壁部,该两端壁部从成为箱体26F(参照图24)的上表面的弯曲的表面部亦即上板中的在长边方向(此处为可动体50F的振动方向)上分离的两端边立起。在罩部22F的上板的大致中央部,以其卷绕轴的朝向为厚度方向(图中上下方向)的方式固定线圈40F。
该线圈40F形成为弯曲板状(此处为圆弧板状),并沿罩部22的上板的曲面固定。在非驱动时,线圈40F相对于可动体50F的磁体60F在彼此的中心位置重叠的位置处以与长边方向(移动方向)正交的方式对置(参照图27以及图30)。
在线圈40F连接靠罩部22F侧配置的电源供给部41F。电源供给部41F是向线圈40F供电的基板,形成为与电源供给部41F相同,并且一部分导出至箱体26F的外部。
在壳体24F,配置以在厚度方向上分离的方式配置于线圈40F的可动体50F、以使可动体50F沿长边方向移动自如的方式在移动方向上夹持可动体50F的金属弹簧90、以及线性轴承30F。
壳体24F具有:截面呈圆弧状的矩形的底板;从底板的外周的沿短边方向延伸的端边部立起的立起片241;以及分别设于底板的外周的沿长边方向延伸的两边部且在相面对的方向上开口的凹部。
与振动促动器100相同,可动体50F经由作为圆筒螺旋弹簧的金属弹簧90而在底板上沿长边方向移动自如地弹性支撑于壳体24F的立起片241。
在壳体24F的凹部内固定线性轴承30F。此外,罩部22F、壳体24F中的至少安装线圈40F的罩部22F优选由作为磁性体的金属材料形成。若罩部22F同壳体24F一起由金属材料形成,则作为电磁屏蔽件发挥功能。
线性轴承30F配置为在短边方向上隔着可动体50F以及金属弹簧90,并固定于壳体24F的沿长边方向延伸的两边部的凹部内。
与线性轴承30相同,线性轴承30F将可动体50F支撑为相对于固定体20F沿长边方向、即直线的一个方向移动自如。
如图28所示,线性轴承30F具有球体32F和将球体32F支撑为能够滚动的轨道34F。并且,轨道34F具有将球体32F保持为滚动自如的支架部341F、设有支架部341F的长条的轨道主体342F、以及凸状壁部343F。
线性轴承30F与线性轴承30相比仅轨道34F的形状不同,其它结构、功能相同,从而标注相同名称并省略说明。此外,线性轴承30F设为在可动体50F的两侧分别各配置有三个球体32F的结构,但并不限定于此,至少在单侧具备一个球体,并在另一个单侧具备两个以上球体。并且,作为线性轴承30F,若是将可动体50F支撑为沿长边方向移动自如的结构,则也可以构成为在长边方向上分别滚动自如地设有三个以上球体32F,并且它们分别能够滚动地铺设。
如图26以及图27所示,在线性轴承30F间,经由线性轴承30F沿长边方向移动自如地配置可动体50F。
可动体50F与壳体24F、罩部22F的形状对应,形成为具有圆弧状的截面的圆弧状扁平板形状。可动体50F具有与可动体50相同的结构,并在圆弧状扁平框状的磁体保持部52F的内侧开口部524内,内嵌圆弧状扁平板形状的磁体60F。
磁体60F形成为具有圆弧状的截面的圆弧状扁平板形状。在磁体60F的靠壳体24F侧的面吸附有轭部70F,轭部70F以外缘部来卡合并固定于磁体保持部52F的开口部524的缘部。
与磁体保持部52相同,在磁体保持部52F的沿长边方向(移动方向)的两侧边部设有滚动接触部54F。
与滚动接触部54相同,滚动接触部54F与线性轴承30F的球体32F点接触,并且经由球体32F而相对于轨道34F沿长边方向(移动方向)移动自如。
这样,振动促动器100F形成为弯曲的扁平形状,具体而言,具备具有扁平的圆弧状的截面的圆弧状扁平板形状的箱体26F。在该振动促动器100F中,磁体60F以排列地配置有N极、S极的对置面61F来与固定体20F的线圈40F对置,具有磁体60F的可动体50F由沿可动方向配置的作为机械弹簧的金属弹簧90弹性支撑。
从电源供给部41F向线圈40F供给电源来对线圈40F进行励磁,由此可动体50F沿长边方向、即与周向正交的方向进行往复振动(往复运动)。
例如在图30所示的磁通的流动(F磁通的流动(F移动时)所示)中,若向线圈40F供电,则配置有以相对于来自磁体60F的磁通直行的方式流动于线圈40F的电流,从而因在此产生的洛伦兹力而在线圈40F产生力,并在可动体50F产生作用反作用的力,因此可动体50F向F方向进行驱动。并且,若将电流切换至相反方向来向线圈40F供给,则在切换时磁体60F返回基准位置,从而因洛伦兹力而在线圈40F产生力,并在可动体50F产生作用反作用的力,因此可动体50F向F方向进行驱动。并且,若将电流切换至相反方向来向线圈40F供给,则在切换时磁体60F返回基准位置,从而因所产生的洛伦兹力而在线圈40F产生力,并在可动体50F产生作用反作用的力,因此可动体50F向与F方向正相反的-F方向进行驱动。
在振动促动器100F中,线圈40F因从电源供给部41F向线圈40F输入的交流波而被励磁,从而相对于可动体50F侧的磁体60F有效地产生磁吸引力以及推斥力。由此,磁体60F以成为驱动基准位置的位置(此处为线圈40F侧的N极面与S极面的交界线亦即磁体60F的中心位置在线圈40F的中心的正上方所重叠的位置)为基准而得到F方向、-F方向的推力。由此,磁体60F沿长边方向朝F方向、-F方向进行往复振动。也就是说,可动体50F相对于固定体20F在沿磁体60F的与线圈40F对置的N极面、S极面的方向上被线性轴承30F引导而进行往复振动。此外,本实施方式的振动促动器100F的驱动原理通过上述式(1)-(3)来实现。
此外,罩部22F也可以与罩部22F相同地由磁性体形成。并且,与磁体保持部52相同,磁体保持部52F也可以由比重比SECC等材料的比重高的钨等高比重的材料形成。
除此之外,根据振动促动器100F,除了上述<效果1>~<效果5>之外还能够起到以下的效果。
<效果8>
在欲将现有的平面形状、圆筒形状的促动器安装于环型形状设备(ex.Φ15~25mm)的情况下,设备中的促动器的配置位置因与周边部位(例如手指等)的关系而有制约,从而无法自由地设定。即使是环,其朝向也有规定,从而无法在自由的位置处进行佩戴。另一方面,在为了增大促动器的输出而增大促动器本身的宽度的情况下,若保持平面形状不变地增大宽度,则有作为最终产品的环变得大型的问题。
在促动器呈平面形状的情况下,外形侧与皮肤拉开距离,与皮肤接触的接触面变少(线接触)。并且,由于在振动源与皮肤之间夹有箱体,所以有振动传递减少的可能性。
与此相对,由于振动促动器100F本身呈扁平的圆弧状,所以能够使安装振动促动器100F的最终产品的形状对应于圆筒的周面的弯曲地配置于构成圆弧的弯曲面。由此,例如即使最终产品是如圆筒那样具有曲面的产品,也能够对应于圆筒的任意位置地配置振动促动器100F。其结果,例如在环状设备的情况下,环状设备呈弯曲的表面形状,配置于皮肤上的机械受体的密度较高的手掌侧的皮肤,从而能够使体感振动变得更大。也就是说,将佩戴部位作为机械受体密集的指腹部分,在该装配部位,能够以使振动促动器100F的底板且作为振动传递面的弯曲的面紧贴地抵接的状态来安装振动促动器100F。由此,不改变外形形状就能够增大体感振动。
并且,在欲增大输出而增大宽度的情况下,由于内周面是拱门状的弯曲面,所以即使增大宽度,也能够消除对最终产品的外部尺寸的影响。并且,由于能够与周面对应地佩戴,所以在佩戴于具有直径较大的外周的手指的四周的情况下,也能够沿手指的四周安装多台。另外,振动促动器100F的底板成为振动传递面,但由于能够以其面整体来赋予振动,所以振动传递面变大,至皮肤的机械受体为止的距离也能够变短,从而能够提高振动传递。并且,由于能够使最终产品形成为圆筒形状,所以在佩戴于手指的结构的情况下,伴随箱体的小型,能够实现小型、轻型、低成本。
(实施方式8)
图31是本发明的实施方式8的振动促动器的分解立体图,图32是示出上述振动促动器的主要部分结构的立体图,图33是从背面侧观察在上述振动促动器中从壳体拆下后的罩部的立体图。图34是用于说明本发明的实施方式8的振动促动器的可动体的动作的图。
实施方式8的振动促动器100G是如下振动促动器:在实施方式7的振动促动器100F的结构中,在罩部22F的弯曲的上板的背面设有线圈40G和芯部45G。
由于振动促动器100G的构成要件与振动促动器100F大致相同,所以对与振动促动器100F相同的构成要件标注相同名称和相同符号并省略说明,对与三极芯部45G相关的结构进行说明。
图31~图34所示的振动促动器100G与振动促动器100F相同,形成为弯曲的扁平形状。此处,振动促动器100G形成为具有圆弧状的截面的截面呈圆弧状的扁平板形状(以下称作“圆弧状扁平板形状”)。
振动促动器100G具有固定体20G、相对于固定体20G线性地进行振动(沿一个方向进行往复振动)的可动体50F、以及金属弹簧90。
固定体20G具有罩部22F、壳体24F、线性轴承30F、连接有电源供给部(此处为FPC基板,且是与电源供给部41F相同的基板)41G的线圈40G、以及三极芯部45G。此外,振动促动器100G具有线圈40G、罩部22F、磁体60F、轭部70F、以及芯部45G作为磁路,与振动促动器100F大致相同,从而省略详细的说明。
与振动促动器100F相同,箱体的壳体24F固定有一对线性轴承30F,并在线性轴承30F间配置有经由金属弹簧90而弹性支撑于立起片241的可动体50F。
在振动促动器100G中,如图33所示,在罩部22F(详细为罩部22F的上板)的背面设有线圈40G、以及与振动促动器100C的三极芯部45C相同的三极芯部45G。
三极芯部45G是磁性体,配置于线圈40G的芯部(中央部内)和线圈40G的周边(此处为线圈40G的在长边方向上分离的端边部的外侧的位置)。三极芯部45G固定于作为磁性体的罩部22F的上板的背面,并且以隔着线圈40G的方式配置。三极芯部4G同罩部22F一起形成截面呈E字状的E型芯部。此外,在三极芯部45G的中央的芯部的周围,以卷绕的方式配置有线圈40G。三极芯部45G各自的突出端面形成为与线圈40G的磁体60F侧的面大致同一面。此外,在三极芯部45G中,通过向线圈40G供电,来对线圈40G的中央的芯部和在长边方向上隔着线圈40G的芯部进行励磁,从而分别具有极性。此时,中央的芯部与两侧的芯部被励磁为不同的磁极。
在振动促动器100G中,例如产生图34所示的磁通的流动(F磁通的流动(F移动时)所示)。由此,磁体60F、即可动体50F受到因所产生的磁吸引力引起的F方向的推力而向F方向进行驱动。并且,若将电流切换至相反方向来向线圈40G供给,则磁通的流动成为与F移动时相反的方向,在切换时磁体60F返回基准位置,因所产生的磁吸引力而磁体60F受到-F方向的推力,从而可动体50F向与F方向正相反的-F方向进行驱动。通过向线圈40G供给交流波,来切换电流所流动的推力方向,从而可动体50F反复进行向F方向移动、返回基准位置、向-F方向移动、返回基准位置的动作。此外,向基准位置返回的动作与其它实施方式相同,基于定位用磁体、机械弹簧以及磁性弹簧的反作用力等来实现。并且,本实施方式的振动促动器100G的驱动原理通过上述式(1)-(3)来实现。
由此,能够得到与振动促动器100G的上述的效果<效果1>~<效果5>以及<效果6-1>相同的效果,并且也能够得到与<效果7>相同的效果。
(实施方式9)
图35是示意性地示出本发明的实施方式9的可佩戴式终端200的主要部分结构的图。可佩戴式终端200由用户带在身上来使用。此处,可佩戴式终端200作为通过振动来向佩戴有可佩戴式终端200的用户通知所连接的通信终端的来电的所谓可佩戴式输入设备发挥功能。
图35所示的可佩戴式终端200具有通信装置210、处理装置220、作为驱动装置的振动促动器230、以及箱体240。
振动促动器230是实施方式7、8的振动促动器100F、100G。振动促动器230的底面231相当于振动促动器100F、100G的壳体24的底板,沿箱体240的内周面242配置,并且底面231与内周面242以紧贴的状态配置。
箱体240形成为环状,此处佩戴于用户的手指。此时,使振动促动器230的内周面242位于作为佩戴部位的指腹部分上。由此,以紧贴于机械受体密集的部位的方式佩戴振动促动器230。通信装置210通过无线通信而与未图示的移动电话、智能手机、便携式游戏机等无线通信终端连接,例如接收来自无线通信终端的信号并向处理装置220输出。
对于通信装置210而言,例如来自无线通信终端的信号例如是以Bluetooth(注册商标,蓝牙)等通信方式进行接收的无线通信终端的来电信号等。在处理装置220中,由变换电路部将被输入的信号变换成振动促动器230的驱动信号,并经由与振动促动器230的电源供给部41连接的驱动电路部(图示省略)向振动促动器230供给,由此驱动振动促动器230。由此,可动体振动而可佩戴式终端200振动。可佩戴式终端200的箱体240形成为环状,可动体沿振动促动器230的底面231进行往复振动。这样,可动体进行往复滑动移动而产生的振动从底面231直接向机械受体传递。由此,与将振动促动器配置于指背上、或远离指腹部分的位置例如在浮起的位置配置有振动促动器的结构比较,能够不变更外形形状,以规定的大小来进一步增大用户的体感振动。
并且,能够使可佩戴式终端200的形状变得小型,从而在使用时能够无违和感地实现使用感的提高。此外,也可以将可佩戴式终端200作为具有通信装置210、处理装置220、以及作为驱动装置的振动促动器230的来电通知功能设备。由此,来电功能设备也可以构成为使振动促动器驱动来将移动电话、智能手机、便携式游戏机等无线通信终端所取得的来自外部的来电报告至用户。并且,除将振动促动器230的振动作为来电信号之外,还能够将与邮件等从外部装置向信息通信终端的信号输入对应的振动、与游戏的操作对应的振动作为体感振动使之增加来施加给用户。此外,在该可佩戴式终端200也可以设置如下功能:仅通过以在空中描绘文字的方式进行动作,就能够向以无线连接的装置输入文字、数字,或者对显示于所连接的显示屏等显示器的信息进行选择。
并且,在实施方式1、3、5、6、7、8的振动促动器100、100B、100D、100E、100F、100G中,支撑各可动体50、50F的金属弹簧(机械弹簧)90设为相对于固定体20、20B、20D、20F、20G分别在长边方向的两侧弹性支撑可动体50、50F的结构,但也可以配置于单侧来悬臂地支撑可动体50、50F。即,在各实施方式1、3、5、6、7、8中,磁体60、60F具有与线圈40、40B、40D、40E、40F、40G对置且沿长边方向(作为振动方向的一个方向)配置S极、N极的对置面61、61F。可动体50、50F经由在对置面61、61F的在长边方向(作为振动方向的一个方向)上分离的两端侧中的至少一端侧沿长边方向配置的金属弹簧或者树脂弹簧等机械弹簧而弹性支撑于固定体20、20B、20D、20F、20G。对于单侧由机械弹簧弹性支撑的可动体50、50F而言,利用被供电的线圈40、40B、40D、40E、40F、40G所产生的洛伦兹力、或者磁吸引力来进行往复振动。例如,作为机械弹簧而将螺旋状的弹簧夹装在一个立起片241、241F与可动体50、50F间,通过该螺旋状的弹簧的伸缩来以使可动体50、50F进行往复振动的方式支撑可动体50、50F。
此次公开的实施方式以所有的方面进行了示例,但应认为这并非进行限制。本发明的范围并非是上述的说明而应由权利要求书的范围来示出,并包括与权利要求书的范围等效的意义以及范围内的所有变更。以上,对本发明的实施方式进行了说明。此外,以上的说明是本发明的优选的实施方式的例证,本发明的范围并不限定于此。也就是说,上述装置的结构、各部分的形状的说明是一个例子,应明确在本发明的范围内能够进行针对这些例子的各种变更、追加。
2015年11月13日申请的日本特愿2015-223414的日本申请所包括的说明书、附图以及说明书摘要的公开内容全部通过引用而纳入本申请。
工业上的可利用性
本发明的振动促动器能够实现小型化,并且具有即使形成为小型的扁平形状,组装性、耐久性也优异且适宜地进行振动的效果,从而作为能够与信息通信终端进行通信的可佩戴式终端、以及通过使用户体感来报告移动电话等信息通信终端的来电通知的来电通知功能设备来利用。
符号的说明
20、20A、20B、20C、20D、20F、20G—固定体,22、22A、22F—罩部,24、24F—壳体,241—立起片,26、26F—箱体,30、30F—线性轴承,32、32F—球体,34、34F—轨道,341、341F—支架部,342、342F—主体,343、343F—凸状壁部,40、40A、40B、40C、40D、40E、40F—线圈,41、41A、41C、41D、41E、41F、41G—电源供给部,45、45B—定位磁体(其它磁体),45C、45G—三极芯部,45D、45E、451D、452D—芯部,50、50A、50F—可动体,52、52A、52F—磁体保持部,54、54F—滚动接触部,541—球体承接部(可动体的侧面),60、60A、60F—磁体,61、61F—对置面,70、70A、70F—轭部,90—金属弹簧,100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、230—振动促动器,200—可佩戴式终端,210—通信装置,220—处理装置,231—底面,240—箱体,242—内周面,524—开口部。

Claims (14)

1.一种振动促动器,其特征在于,具有:
固定体,其具有面状部以及配置于上述面状部的扁平的线圈;以及
可动体,其具有与上述线圈对置的磁体,并且通过上述线圈与上述磁体的配合来在上述面状部上相对于上述固定体沿一个方向进行往复振动,
上述固定体具有一对线性轴承,该一对线性轴承分别沿在上述可动体中沿上述一个方向延伸的两侧面配置,并且具有滚动自如且能够与上述两侧面分别接触的球体,
上述可动体被保持为经由上述线性轴承的上述球体沿上述一个方向振动自如。
2.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述一对线性轴承在上述可动体的一方侧面侧具有两个以上上述球体,并在另一方侧面侧具有一个以上上述球体。
3.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述一对线性轴承在上述可动体的两侧面侧分别以相同数目沿上述一个方向具有多个上述球体。
4.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述磁体具有与上述线圈对置并且沿上述一个方向配置S极、N极的对置面,
上述可动体经由在上述对置面的在上述一个方向上分离的两端侧中的至少一端侧沿上述一个方向配置的机械弹簧而弹性支撑于上述固定体,而且利用被供电的上述线圈所产生的洛伦兹力来进行往复振动。
5.根据权利要求4所述的振动促动器,其特征在于,
上述机械弹簧是螺旋弹簧。
6.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述磁体具有与上述线圈对置并且沿上述一个方向配置S极、N极的对置面,
上述面状部具有与上述磁体的上述对置面的S极N极分别对置且配置有与上述对置面的磁极不同的磁极的其它磁体,
上述其它磁体利用在上述磁体间产生的磁吸引力而与上述可动体一起形成弹性支撑上述可动体的磁性弹簧。
7.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
具有作为磁性体的中央芯部,该中央芯部在上述线圈的中央部内从上述面状部突出设置,且与上述磁体一起形成磁性弹簧。
8.根据权利要求7所述的振动促动器,其特征在于,
在上述面状部上而且在上述线圈的上述一个方向外侧,设有作为磁性体的外侧芯部,
上述外侧芯部与上述面状部、上述中央芯部以及上述磁体一起形成弹性支撑上述可动体的上述磁性弹簧。
9.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述面状部是磁性体。
10.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
上述可动体具有保持上述磁体的磁体保持部,
上述磁体保持部由比重大于7.8的材料构成。
11.根据权利要求1所述的振动促动器,其特征在于,
外形是截面呈圆弧状的扁平形状。
12.一种可佩戴式终端,其特征在于,
安装有权利要求1所述的振动促动器。
13.根据权利要求12所述的可佩戴式终端,其特征在于,
外形是环状。
14.一种来电通知功能设备,其特征在于,
安装有权利要求1所述的振动促动器。
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