CN202550944U - 振动马达及电子设备 - Google Patents

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白木学
森康二
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Abstract

提供能够瞬时收敛振动并且长寿命的振动马达及电子设备。从触控面板的操作部5接收到输入信号时，使驱动电流A流过振动马达7而使之振动，从而得到操作感觉的电子设备中，在使驱动电流A流过振动马达7之后，通过使逆方向的制动电流B流过马达来制动马达，瞬时收敛振动马达的振动。

Description

振动马达及电子设备
【技术领域】
本发明是关于振动马达以及具有该振动马达的电子设备。 
【技术背景】
作为一般公知的马达有：通过把锤(振动子)固定在旋转轴上并旋转该旋转轴而产生振动的圆筒型振动马达；以及，通过旋转偏心电枢(振动子)而产生振动的硬币型振动马达。
上述振动马达搭载在像携带电话、游戏机的控制器等各种电子设备上，例如，当携带电话接收到信号时驱动振动马达使之振动，或者是根据游戏的功能使控制器振动。
另一方面，近年来，通过触控面板(touch panel)进行操作的携带型电子设备中，通过触控面板操作难以得到操作感觉，所以希望得到操作感觉。
与此相对，专利文献1中公开了下列内容。即，为了得到通过触控面板的操作感觉，当触控面板有操作输入时，就驱动振动马达而给予电子设备以振动。该专利文献1的振动马达虽然使振动子往复运动，但是是使摩擦部件接触振动子而制动振动子的往复运动。
还有，专利文献2中公开了下列内容。即，为了制动搭载在电子设备上的振动马达，而使振动马达的锤撞到障碍物上。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】专利第3949912号公报
【专利文献2】专利公开2003-228453号公报
【实用新型内容】
【实用新型待解决的课题】
另一方面，当驱动振动马达时，安装有锤的旋转轴或者是偏心电枢在驱动时会有惯性力起作用，因此一旦驱动(振动)开始到驱动收敛需要一定的时间，存在难以得到明确的操作感觉这样的问题。
特别是，进行携带电话的邮件输入时，对于每个操作输入都产生振动的场合，因为操作输入是在短时间内进行的，所以要求快速地收敛振动，即所谓的收敛锋利的振动。
与此相对，在专利文献1的技术中，因为是将摩擦部件接触振动子，所以存在由于磨损引起的寿命缩短这样的问题。
还有，驱动的时候需要大于和摩擦部件的静止摩擦系数的驱动力，所以存在驱动时需要较大的电力的问题。
专利文献2的技术也是使往复运动的振动子和障碍物相撞而制动振动子，所以和专利文献1一样，存在由于撞击而引起的机械劣化，从而使寿命缩短这样的问题。
因此，本实用新型的目的是提供能够瞬时收敛振动马达的振动，并且具有长寿命的振动马达以及电子设备
【解决课题的手段】
第1实用新型中的振动马达，其通过旋转具有偏心负载的振动子而振动，其特征在于，使驱动电流流过马达从而旋转振动子之后，使逆方向的电流流过马达而制动振动子的旋转。
在第1实用新型中，优选：流向马达的驱动电流的电压和逆方向电流的电压 是相同的，逆方向电流的流过时间比驱动电流的流过时间要短。
第2实用新型中的电子设备，其特征在于，包括：通过旋转具有偏心负载的振动子而振动的振动马达；以及振动马达的驱动控制部，当驱动控制部接收到驱动信号时，在使驱动电流流过振动马达而旋转振动子之后，使逆方向的电流流过而制动振动子的旋转。
在第2实用新型中，优选：流向马达的驱动电流的电压和逆方向电流的电压是相同的，逆方向电流的流过时间比驱动电流的流过时间要短。
第3实用新型的电子设备，其特征在于，包括：操作部，其接收操作输入；振动马达，其通过旋转具有偏心负载的振动子而进行振动；以及振动马达的驱动控制部，其中，当驱动控制部接收到来自操作部的输入信号时，在使驱动电流流过振动马达而旋转振动子之后，使逆方向的电流流过马达而制动振动子的旋转。
在第3实用新型中，优选：操作部是触控面板，操作部的输入信号是触控面板的按压信号。
在第3实用新型中，优选：流向马达的驱动电流的电压和逆方向电流的电压是相同的，逆方向电流的流过时间比驱动电流的流过时间要短。
在第3实用新型中，优选：驱动控制部具有并列相连的一侧电流通路和他侧电流通路，并包括：串联设在一侧电流通路的两个开关；以及串联设在他侧电流通路的两个开关，马达的一端连接在一侧电流通路的两个开关之间，另一端连接在他侧电流通路的两个开关之间，通过切换各个开关来改变供给马达的电流方向。
第4实用新型的振动马达，其特征在于，包括：线圈，其形成磁场；振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；弹簧，其保持振动子；以及驱动控制部，其使预定频率的电流流过线圈，并往复驱动振动子，其中，驱动控制部使预定频率的驱动电流流过线圈之后，通过使不同频率的电流流过线圈而制动振动子。
第5实用新型的电子设备，其特征在于，包括：操作部，其接收操作输入；线圈，其形成磁场；振动子，其和线圈相向而对，并且具有磁极；弹簧，其保持振动子；以及驱动控制部，其使预定频率的脉冲电流流过线圈，并往复驱动振动子，其中，当驱动控制部接收到来自操作部的输入信号时，使预定频率的驱动脉冲电流流过线圈后，通过使不同频率的脉冲电流流过线圈而制动振动子。
第6实用新型的振动马达，其特征在于，包括：线圈，其形成磁场；振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；弹簧，其保持振动子；以及驱动控制部，其使预定相位的电流流过线圈，并往复驱动振动子，其中，驱动控制部使预定相位的驱动电流流过线圈之后，通过使不同相位的电流流过线圈而制动振动子。
第7实用新型的电子设备，其特征在于，包括：操作部，其接收操作输入；线圈，其形成磁场；振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；弹簧，其保持振动子；以及驱动控制部，其使预定相位的电流流过线圈，并往复驱动振动子，其中，当驱动控制部接收到操作部的输入信号时，使预定相位的驱动电流流过线圈之后，通过使不同相位的电流流过线圈来制动振动子。
此外，频率不同的脉冲电流是指脉冲电流流过的间隔不同，例如，相对于驱动电流的频率是60ms(毫秒)而以30ms的间隔流过的脉冲电流就是频率不同的脉冲电流。
相位不同的电流是指相位错开的电流，例如，相对于驱动电流的相位是正弦波的电流，而余弦波的电流就是相位不同的电流。
还有，在本说明书中，电子设备是指诸如：携带电话，游戏机的控制器，掌上电脑(Personal Digital Assistant)，ATM(自动取款机)等的设备。
【实用新型的效果】
根据第1～第3的实用新型，在旋转具有偏心负载的振动子的振动马达中，使驱动电流流过振动马达之后，使逆方向的电流流过马达从而制动马达，所以和振动马达的驱动时的惯性力相抗衡，能够停止振动子的驱动，进而瞬时收敛振动。 
停止振动子的驱动时无摩擦产生，所以能够防止磨耗带来的劣化，从而能够延长振动马达的寿命。
还有，振动的收敛时间短暂并且可防止惯性力带来的多余旋转，即使通过减少振动子的旋转数也能延长振动马达的寿命。
根据第4～第7的实用新型，在具有通过磁场的作用而往复移动的振动子的振动马达中，使预定频率或者相位的驱动电流流过而驱动振动子之后，通过使不同频率或者相位的电流流过线圈，而抑制振动子的惯性力使驱动停止，所以能够瞬时收敛振动。
停止振动子的驱动时无摩擦产生，所以能够防止磨耗带来的劣化，从而能够延长振动马达的寿命。
还有，振动的收敛时间短暂并且可防止惯性力带来的多余旋转，即使通过减少振动子的旋转数也能延长振动马达的寿命。
【附图的简单说明】
图1是第1实施形态中的振动马达的控制和振动的收敛状态和现有技术进行比较的图。(a)是第1实施形态中的振动马达；(b)是现有的振动马达。
图2是显示第1实施形态中的振动马达的驱动控制部的图。(a)是显示驱动控制部的构成的平面图；(b)是电路图；(c)是说明控制动作的图。
图3是第1实施形态中的电子设备的斜视图。
图4是显示图3所示的电子设备中的振动马达部分的概要构成的截面图。
图5是显示第1实施形态中的振动马达的振动子的加速度和收敛时间的关系图。
图6是显示携带电话中对邮件文书进行打字操作时的振动收敛时间和现有技术进行比较的图。(a)是第1实施形态的场合；(b)是现有技术的场合。
图7是显示第1实施形态中的振动马达的可信度和现有技术进行比较的图。
图8是显示第2实施形态中的振动马达的控制部的图。(a)是显示控制部的构成的平面图；(b)是电路图。
图9是显示第3实施形态中的振动马达的概要构成的截面图。
图10是显示图9所示振动马达的控制和振动的关系图。
图11是显示第3实施形态中的振动马达的控制的变形例的图。
【符号的说明】
1电子设备
5操作部
7振动马达
7c锤(振动子)
9驱动控制部
11一侧电流通路
13他侧电流通路
21弹簧
23磁石(振动子)
25线圈
A驱动脉冲电流(驱动电流)
B制动脉冲电流(制动电流)
T1驱动电流的通电时间
T2制动电流(逆方向电流)的通电时间
Te振动的收敛时间
a，b，c，d开关
【实用新型实施的最佳形态】
以下，参照附图1至图7就本实用新型的第1实施形态进行说明。第1实施形态中的电子设备1是携带电话。如图3所示，该电子设备1具有用触控面板3操作的操作部5，如图4所示，其内部具有：设置在电路基板4上的振动马达7；以及振动马达7的驱动控制部9。
用于对电话号码，功能选择，邮件文书进行打字输入的数字，符号，文字等的键显示在触控面板3的液晶显示部6上。当用手指触摸任意一个键时，触控面板3就检测出接触压力(具体地说，检测出电阻值，静电容量，光等)并把检测信号从液晶显示部6送到驱动控制部9，通过驱动控制部9的控制而驱动振动马达7。
振动马达7是把偏心锤7c(振动子)固定在旋转轴7b的顶端上，通过向振动马达7通电而使偏心锤7c旋转从而对电子设备1发生振动。
如图2(a)所示，驱动控制部9具有：CPU；以及四个开关部a，b，c，d。如图(b)所示，四个开关部设置在和电源并列相连的一侧电流通路11及他侧电流通路13上，开关部a，c和一侧电流通路11串联相接，开关部b，d和他侧电流通路13串联相接。此外，电源是3V的直流电源。
马达7连接在一侧电流通路11的两个开关部a，c之间，以及，他侧电流通路13的两个开关部b，d之间。
如图2(b)所示，通过控制部9，把开关部a，d设成ON(连接)，开关部b，c设成OFF(切断)的话，驱动电流A就流动，振动马达就被旋转驱动。
另一方面，把开关部a，d设成OFF，开关部b，c设成ON的话，和驱动电流A反方向的制动电流B就流出，使振动马达逆向旋转的电流就流出。
关于四个开关部a，b，c，d的切换，控制部9从操作盘接收到输入信号in(参照图2(a))，CPU 12就把处于OFF状态的四个开关部a，b，c，d中的开关部a，d同时设成ON(如图2(c)所示)，使驱动电流A只在由定时器14(图2(a))设定的时间T1流动，在驱动振动马达之后，把开关部a，d设成OFF，与此同时，把开关部b，c设成ON，使和驱动时逆向的电流B在时间T2流动。
接下来，就第1实施形态的动作及作用效果进行说明。
当操作部5有输入时，如图1(a)所示，CPU12使驱动脉冲电流A在时间 T1流过马达进行驱动后，使作为逆方向电流的制动脉冲电流B在时间T2流过。
通过振动马达7的驱动，在切断驱动脉冲电流A的通电之后，由于惯性力的作用，振动马达的旋转轴要继续旋转(参照图1(b)的Te)，在本实施形态中，如图1(a)所示，因为在时间T1使驱动脉冲电流流过之后，在时间T2使制动脉冲电流B流过，所以振动子7c的旋转就受到制动，振动马达7的驱动就瞬时停止，驱动脉冲电流A停止之后的振动子7c的旋转(振动)的收敛时间Te就能够缩短。
与此相对，如图1(b)所示，现有技术中没有给予制动脉冲电流B，所以在时间T1以内使驱动脉冲电流A流过之后，由于惯性力的作用，旋转轴继续旋转，振动的收敛时间Te就变长。但在本实用新型中，如图1(a)所示，比起现有技术来，能够使振动的收敛时间极为缩短。
在这里，关于驱动脉冲电流A的通电时间T1，制动脉冲电流B的通电时间T2，以及振动收敛时间Te之间的关系，就实验的结果进行说明。
如图6所示，例如，用携带电话输入邮件文书的场合，以一秒钟输入5个文字的情况。在这种情况下，一个文字的输入作为一个周期，设想一个周期是200ms(毫秒)，驱动脉冲电流A的通电时间T1是60ms，制动脉冲电流B的通电时间T2是30ms。在这种场合，如图6(a)所示，振动马达的振动收敛时间Te是75ms。
一方面，没有制动脉冲电流B的场合，如图6(b)所示，振动马达的振动收敛时间Te是140ms。
也就是说，根据第1实施形态，振动马达的收敛时间Te能够缩短为大约是现有技术的一半，即使是1秒钟进行输入5个文字的场合，也能够给予每个输入以收敛锋利的振动。特别是，如图6所示，在1个周期(200ms)中的振动后的空余时间T3，在本实施形态中是125ms，而在现有技术中却是60ms。本实施形态中，振动后的空余时间T3可取为现有技术的2倍，所以能够防止和下一个文字输入的振动相重合。
这里，参照图5就制动脉冲电流B的最佳通电时间进行说明。在图5中显示了，在驱动电流A的通电时间T1为60ms的场合，把制动脉冲电流B的通电时间T2进行种种变更时，所测定的收敛时间Te的结果。此外，电压是3V，振动子的加速度α是0.8g略为一定。
从图5可清楚的看出，相对于驱动电流A的通电时间T1是60ms，把制动脉冲电流B的通电时间T2设为大约30ms的场合，收敛时间最短(约为75ms)。
换言之，在电压相同的场合，制动脉冲电流B的通电时间T2比驱动脉冲电流A的通电时间T1小，优选为大约一半。
接着，就马达的寿命所做的实验结果进行说明。在寿命试验中，对进行制动脉冲控制的振动马达，以及不进行制动脉冲控制的振动马达(现有技术)的不可信度进行了测定。其结果如表1及图7所示。
在试验中，分别把10个进行制动脉冲控制的振动马达，以及10个不进行制动脉冲控制的振动马达作为样本进行采取，其采样结果通过韦伯分布(WeibullDistribution)进行算出。
[表1] 
  水准   本实施形态   现有技术
  形状m   7.10   1.53
  平均MTTF   1940   1520
  偏差α   320   1010
  初期停止   1600   300
(万周期)
在表1中，形状m是故障的发生现象，平均MTTF是平均故障时间，偏差α是收敛时间的偏差，初期停止是驱动到停止的旋转数。此外，各个数值的单位是万周期(旋转数)。
从该表可清楚的看出，本实施形态中的振动马达在形状m，偏差α以及初期停止各方面都比现有技术显著的优越，可信性也比较高。
一般来说，振动马达的旋转数(驱动时间)越多，可信性就越低。但是从图7可以清楚的看出，根据本实施形态，即使超过1000万周期也能把不可信度降到1％以下。因此，本实施形态中的振动马达7和现有技术的振动马达相比，很明显寿命长，信赖性高。
以下，就本实用新型的其他的实施形态进行说明。在以下说明的实施形态中，和上述第1实施形态中具有相同的作用效果的部分付与相同的符号，而省略其说明。在以下的说明中，主要说明和第1实施形态不同的地方。
参照图8，就第2实施形态进行说明。在这个第2实施形态中，驱动控制部9不经由CPU(参照图2)，而是当接收到来自触控面板3的输入信号时，就直接用驱动控制部9来使驱动脉冲电流A和制动脉冲电流B流过振动马达7。驱动控制部9上设置有：驱动脉冲电流A用的计时器17，；以及制动脉冲电流B用的计时器19。使驱动脉冲电流A在时间T1以内流过后，切换开关部a，b，c，d，使制动脉冲电流B在时间T2以内流过。
根据第2实施形态，可得到和上述第1实施形态同样的作用效果。
参照图9及图10，就本实用新型的第3实施形态进行说明。在第3实施形态中，振动马达7上设置有形成磁场的线圈25。线圈25和安装在弹簧21上的磁石23(振动子)相向而对。向线圈25通过电流而形成磁场，通过相对于磁场的磁石23的排斥吸引力而振动磁石23。
也就是说，在第3实施形态中，磁石23配合驱动电流的周期而振动，如图10所示，把驱动电流A以具有预定周期的正弦波(相位波)供给，和该正弦波同步地振动磁石23。接下来，作为点画线所示的制动电流B而供给余弦波(相位错开90度)。此外，在图10中以虚线28所示的是磁石23的移动(振动)。
根据第3实施形态，和驱动电流A同步而往复移动磁石23(振动子)，从而产生振动。但是如图10所示，当付与制动电流B时，就在和磁石23的移动方向相反的方向(例如，磁石23向下移动时，向上方移动的方向)付与了磁场，所以抑制了振动，磁石23的振动就瞬间收敛。
如图11所示，第4实施形态是把第3实施形态中的、供给线圈的驱动电流A变为矩形波形的驱动脉冲电流B，并以预定的周期(间隔)Tg供给驱动脉冲电流A来振动磁石23。接着，以驱动脉冲电流A的周期Tg的大概一半的周期(间隔)Ts使制动脉冲电流B流过。换言之，驱动脉冲电流A和制动脉冲电流B的电流流动方向相同，但是周期错开了一半。
根据第4实施形态，可以得到和上述第3实施形态具有同样的作用效果。
本实用新型并不限于上述实施形态，在不脱离本实用新型要旨的范围内可以进行种种变形。
例如，振动马达7也可以是通过旋转偏心电枢(振动子)来进行振动的轴向间隙型马达(硬币型振动马达)。
在第2实用新型中，和操作板的输入无关，例如，也可以是接收到携带电话的来电信号，或者是驱动信号来进行振动。 

Claims (8)

1.一种电子设备，包括：
操作部，其接收操作输入；以及
振动马达，其通过旋转具有偏心负载的振动子而进行振动；其特征在于，
还包括振动马达的驱动控制部；
其中，
驱动控制部接收到来自操作部的输入信号，在使驱动电流流过振动马达而旋转振动子之后，再使逆方向的电流流过振动马达而制动振动子的旋转。
2.根据权利要求1所述的电子设备，
其特征在于，操作部是触控面板，操作部的操作输入信号是触控面板的按压信号。
3.根据权利要求1所述的电子设备，
其特征在于，
流向马达的驱动电流的电压和逆方向电流的电压是相同的，逆方向电流的流过时间比驱动电流的流过时间要短。
4.根据权利要求1所述的电子设备，
其特征在于，
驱动控制部具有并列相连的一侧电流通路和他侧电流通路，并包括：串联设在一侧电流通路的两个开关；以及串联设在他侧电流通路的两个开关，
马达的一端连接在一侧电流通路的两个开关之间，另一端连接在他侧电流通路的两个开关之间，通过各个开关供给马达的该驱动电流或者该逆方向的电流。
5.一种振动马达，包括：
线圈，其形成磁场；
振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；以及
弹簧，其保持振动子；
其特征在于还包括驱动控制部，其使预定频率的电流流过线圈，并往复驱动振动子，
其中，
驱动控制部使预定频率的驱动电流流过线圈之后，再使不同频率的电流流过线圈而制动振动子。
6.一种电子设备，包括：
操作部，其接收操作输入；
线圈，其形成磁场； 
振动子，其和线圈相向而对，并且具有磁极；以及
弹簧，其保持振动子；其特征在于
还包括驱动控制部，其使预定频率的脉冲电流流过线圈，并往复驱动振动子，
其中，
驱动控制部接收到来自操作部的输入信号，使预定频率的驱动脉冲电流流过线圈后，再使不同频率的脉冲电流流过线圈而制动振动子。
7.一种振动马达，包括：
线圈，其形成磁场；
振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；以及
弹簧，其保持振动子；其特征在于
还包括驱动控制部，其使预定相位的电流流过线圈，并往复驱动振动子，
驱动控制部使预定相位的驱动电流流过线圈之后，再使不同相位的电流流过线圈而制动振动子。
8.一种电子设备，包括：
操作部，其接收操作输入；
线圈，其形成磁场；
振动子，其和线圈相向而对，并具有磁极；以及
弹簧，其保持振动子；其特征在于
驱动控制部，其使预定相位的电流流过线圈，并往复驱动振动子，
驱动控制部接收到操作部的输入信号，使预定相位的驱动电流流过线圈之后，再使不同相位的电流流过线圈来制动振动子。 
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