JP2005324162A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純で耐久性に優れ、かつ、限られたハウジング本体内のスペースを効率よく揺動する可動子により、十分な振動量を発することのできる小型偏平の振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】略円筒状に形成されたハウジング本体7の外周側面に駆動用コイル6を設けることにより、ハウジング本体7内部の空間の大部分を可動子5が占める領域とすることができ、またその小さな空間でも高比重の重量体3を重りとすることにより、大きな振動量を得ることができる。また、ハウジング本体7の側壁を隔てて可動子5とコイル6が隔離されているため、互いの物理的接触、干渉が皆無となり、コイル断線問題もなくなり、耐久性と共に信頼性を大幅に向上させることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、振動アラーム装置としての小型振動デバイスに係り、特に、携帯電話に代表される携帯電子機器、及び携帯液晶ＴＶゲーム機等の情報端末機器に搭載される振動アクチュエータに関する。

現在、携帯電話に代表される携帯情報端末機において、体感振動により使用者に着信を知らせる振動呼び出し機能は社会的に必要不可欠なものとなっており、これに合わせて様々な機構の振動発生装置が開発されている。

振動発生装置には、例えば、偏心分銅を回転させる円筒及び偏平型の小型振動モータや、スピーカー駆動型のマルチファンクションデバイス（ＭＦＤ）等を用いて、体感振動と音を発生させる応用装置が周知であるが、近年の携帯情報端末機本体の小型化の傾向に伴い、機器内部の振動発生装置が取り得るスペースも年々限られたものとなってきている。

このような制約の中で、振動発生装置の小型化を図り、消費電力を抑えつつも、使用者にあっては確実に着信を認識できる程度の振動量を発生させることのできる新規な構造の振動デバイスの開発が望まれている。

上記課題を解決するため、例えば、特許文献１に示される振動発生装置においては、シャフトを中心とした内ヨークとコイルとを固定子とし、その外周に配設された外ヨークを可動子とした振動発生装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１８１３７４号公報

しかしながら、上記特許文献１に代表される振動発生装置にあっては、可動子である外ヨークは円板を中抜きした環状に形成されているため、振動を発生させるのに十分な可動子の重量を得ることが難しく、発振効率、つまり振動量が必ずしも十分とは言えない。また、上述のような一般的な振動モータにあっては、構造が複雑な上に高速回転により起振するため、摺動部の信頼性に問題が残る。また、マルチファンクションデバイス（ＭＦＤ）は、スピーカの基本構造を採用しているために、磁気回路の振幅と、ダイアフラムの振幅との領域が少なからず重なり合うようになっており、限られた厚み寸法の範囲内では十分な起振力が得られないという問題があった。

そこで本発明は、構造が単純で耐久性に優れ、かつ限られたスペースを最大限活用して、使用者がはっきりと認識できる振動量を発することのできる小径偏平型の振動アクチュエータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
板状又は環状の永久磁石を備える可動子と、前記可動子を収納するハウジング本体と、前記可動子と前記ハウジング本体とを連結して支持する薄板状の弾性体と、前記可動子を駆動させるコイルと、を備える振動アクチュエータにおいて、前記永久磁石は、該永久磁石の径方向の外周部でラジアル方向に磁束が生ずるように配向され、前記コイルは、非磁性材料からなる前記ハウジング本体の外周側面に沿って環状に設けられていることを特徴としている。

この請求項１に記載の発明によれば、永久磁石の磁束をラジアル方向に配向し、その磁束を略垂直に通過する位置であるハウジング本体の外周側に駆動用コイルを設けることにより、振動する可動子とコイルとの物理的な接触、或は駆動による干渉が皆無となり、またハウジング本体を隔ててコイル側から生じる磁束によって、磁気回路部を構成する永久磁石と一体となった前記可動子が、磁束の力を受け、ハウジング本体内で支持する弾性体板面を基準面として、スラスト方向に往復運動し、それにより大きな振動力を発生させることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記コイルは、前記ハウジング本体の外周側面を帯状に巻回し、また前記永久磁石から生じる磁束に対し略垂直に通過する位置に設けられていることを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、前記ハウジング本体の内部に設けられた永久磁石から生じるラジアル方向の磁束が、前記帯状に巻回した環状コイル面を略垂直に通過する。これにより、永久磁石を有する可動子は、前記コイルから生じる駆動磁界によって軸方向に力を受け、弾性体平面を基準面としてスラスト方向に往復振動し、それにより大きな振動力を発生させることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、
前記永久磁石は、可動子の外郭に位置し、かつ前記ハウジング本体の外周側面に設けられたコイルに対して略垂直な磁束の磁場を生じさせる範囲内で可動可能に設けられていることを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、前記ハウジング本体の内部に設けられた永久磁石から前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに対して直交する磁束が生じることにより、前記コイルに電流が流された時、前記永久磁石と重量体とを有して構成される可動子に対して、前記コイルに流れる電流の方向および、前記永久磁石から生じる磁束の方向の両方に対し直角方向の力（フレミングの左手の法則）が作用されるものである。

また請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、
前記永久磁石は、二つのアキシャル配向型永久磁石の同極面を対向配置させた合体構造であり、かつ前記同極面の対向位置における磁束の向きが、前記永久磁石の径方向と同じく、ラジアル方向となるように配向したことを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、前記永久磁石は、二つのアキシャル配向型永久磁石の同極を対向させた構造を有するため、前記永久磁石の対向する同極から生じる磁束が互いに作用し合って、軸方向とは直角に折曲させられ、前記対向した同極面近傍の空間における磁界は、前記環状に形成された永久磁石の径方向に、放射状（ラジアル方向）に磁束が配向する。よって磁束の向きが前記永久磁石の半径方向となる。

また請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記永久磁石は、少なくとも一つのラジアル配向型永久磁石であることを特徴としている。

この請求項５に記載の発明によれば、一つの永久磁石だけでラジアル配向型磁石の特性が得られ、前記コイルに電流が流された時、前記永久磁石と重量体とを有して構成される可動子の振動方向に対して、より大きな振動力が作用されるものである。

また請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の発明において、
前記可動子の一部に、磁束を導くポールピースを設けたことを特徴としている。

この請求項６に記載の発明によれば、可動子の一部にポールピースを設けることにより、前記ハウジング本体の内部に設けられた永久磁石側から前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに対して、磁束がポールピース内を集中的に通過し、部分的にラジアル方向の磁束密度が向上するため、前記コイルに対してより強力な磁束が作用される。このため前記コイルに電流が流された時、前記永久磁石と重量体とを有して構成される可動子の振動方向に対して、より大きな振動力が作用されるものである。

また請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、
前記可動子は、板状又は環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石と一つのポールピースとを有し、かつ前記ポールピースは、板状又は環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石の対向した同極間に設けられていることを特徴としている。

この請求項７に記載の発明によれば、可動子の永久磁石が、板状又は環状に形成された二つの永久磁石の同極を対向させた構造を有し、かつ前記対向した磁極間にポールピースを設けることにより、磁束の向きが前記板状又は環状に形成された永久磁石の径方向のポールピース外周に集中し、部分的にラジアル方向の磁束密度が向上するため、前記コイルに対してより強力な磁束が作用される。このため前記コイルに電流が流された時、前記永久磁石と重量体とを有して構成される可動子の振動方向に対して、より大きな振動力が作用されるものである。

また請求項８に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、
前記可動子は、略同径の板状又は環状に形成された一つのアキシャル配向型永久磁石と二つのポールピースとを有し、かつ前記二つのポールピースは、前記アキシャル配向型永久磁石の厚み方向上下両端に設けられていることを特徴としている。

この請求項８に記載の発明によれば、可動子の永久磁石が、板状又は環状に形成された一つのアキシャル配向型永久磁石と、両磁極に配置した二つのポールピースからなる構造であり、磁束が前記板状又は環状に形成された永久磁石の両磁極のポールピース外周に集中し、部分的にラジアル方向の磁束密度が向上するため、前記コイルに対してより強力な磁束が作用される。このため前記コイルに電流が流された時、前記永久磁石と重量体とを有して構成される可動子の振動方向に対して、より大きな振動力が作用されるものである。

また請求項９に記載の発明は、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発明において、
前記可動子は、その中心に略円板状の重量体を有し、可動子の振動方向に略垂直な径方向に対して、前記ハウジング本体の内壁に近接する外径寸法を有することを特徴としている。

この請求項９に記載の発明によれば、前記ハウジング本体の内壁に近接する外径を有する略円板状の重量体を有する可動子側の永久磁石と、前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルとが近接した位置、つまりエアギャップを小さく保ちながら対向するので、可動子に設けられた永久磁石から生じる磁束と、前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに電流を流した時に生じる磁界とにより、より強い磁力を受けることができ、よって、より大きな振動力が得られるものである。

また請求項１０に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明において、
前記重量体は、タングステン等の高比重合金を主成分とする非磁性材料の重りにより形成されていることを特徴としている。

この請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明において、タングステンを主成分とする非磁性材料を含む高比重の金属体によって形成された前記重量体である重りが、可動子側の前記永久磁石から生じる磁束と、前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに電流を流したときに生じる磁界とにより生じる磁力を受けることにより、より大きな振動力が得られるものである。

また請求項１１に記載の発明は、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明において、
前記重量体は、黄銅等の比重の大きい一般非磁性体材料の重りにより形成されていることを特徴としている。

この請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明において、黄銅等の比重の大きい、非磁性体材料の金属体によって形成された前記重量体が、前記永久磁石から生じる磁束と、前記本体の外周側に設けられたコイルに電流を流したときに生じる磁界とが作用されることによって生じる力を受けることにより振動されるものである。

請求項１に記載の発明によれば、永久磁石と重量体とが一体となる可動子を振動させるコイルを前記ハウジング本体の外周側に設けたことにより、前記ハウジング本体の内部領域の大部分を可動子が駆動するための領域とすることができ、小径なハウジング内の小さなスペースでも十分な振幅が得られ、より大きな振動量を発生することが可能となる。また、可動子とコイルとが前記ハウジング本体の側壁を介して隔離されているため、僅かな重量配分の差等によって振動方向がずれることによって生じる可動子とコイルとの接触や干渉を確実に防ぐことができる。これにより構造を単純化することができるとともに、装置の耐久性および信頼性を向上させることができる。さらには、製造工程におけるコイルの取付け時に、可動子とコイルとの干渉を気にする必要が無く、位置合わせ等の作業時間を大幅に短縮することができ、生産効率を向上させることができる。

また請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、永久磁石と重量体とが一体となって構成された可動子を振動させる磁界を発生するコイルを帯状に巻回し、前記ハウジング本体の内部に設けられた永久磁石から生じる磁束が略直角に透過する前記ハウジング本体の外周側に設けたことにより、磁気効率を高めることができる。したがって効率よく、より強力な振動力を得ることができる。

また請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記ハウジング本体の内部に設けられた永久磁石を、可動子の外郭に配置し、前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに対して略直角な磁束の磁場を生じさせる範囲内で可動子を駆動させることにより、永久磁石と重量体とを有して構成される可動子全体の振動方向に対して最大の振幅と振動を作用させることができる。

また請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記永久磁石は、板状又は環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石の同極を対向させ、前記二つの永久磁石の同極から生じる磁束を強制的に半径方向に折曲させるため、前記永久磁石のラジアル方向に対して、より強力な磁束を発生させることができる。これにより、コイルに電流を流した時、可動子の振動方向に対してより強力な磁力が得られ、同時に大きな振動力が得られる。また、本発明に適用されるような小型の永久磁石において、ラジアル方向に着磁した永久磁石を得ることは技術的に困難であるが、本発明のように板状又は環状に形成されたアキシャル配向型永久磁石の同極を対向させて一体の永久磁石として形成することにより、ラジアル方向に着磁された小型の永久磁石と同等のものを得ることができる。

また請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記永久磁石が一つのラジアル配向型永久磁石からなることである。これにより本発明に最適なラジアル配向型永久磁石としての特性が得られる。

また請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜請求項５に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記可動子の一部に磁束を導くポールピースを設けたことにより、永久磁石側からコイルに作用する磁束をより強力にすることができるため、前記コイルに電流が流された時、永久磁石と重量体とを有して構成される可動子の振動方向に対する駆動を最大に作用させることができる。

また請求項７に記載の発明によれば、請求項１〜請求項４のいずれか一項と同様の効果を得ることができる他、特に、可動子の一部である重量体に二つの永久磁石と一つのポールピースとを設けることにより、前記ハウジング本体の内部に設けられた前記二つの永久磁石から前記ハウジング本体の外周側に設けられたコイルに対して略直角に生じた磁場を、一つのポールピース内に集約して通過させることができ、前記コイルに対してより強力な磁束を作用させることができる。このため、前記コイルに電流が流された時、前記二つの永久磁石と一つのポールピースとを有する重量体を有して構成される可動子の振動方向に対して、より強力な駆動力と振動力を得ることができる。

また請求項８に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記重量体は、同径の環状に形成された一つの永久磁石と二つのポールピースとを有して構成されるため、前記環状に形成された永久磁石から生じる磁束が、ポールピース内を集中的に通過し、前記本体の外周側に設けられた二つのコイルに対してより強力な磁束を作用させることができる。このため、二つのコイルに電流が流された時、前記同径の環状に形成された一つの永久磁石と二つのポールピースとを有する重量体を有して構成される可動子の振動方向に対して、より強力な駆動力と振動力を得ることができる。

また請求項９に記載の発明によれば、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記可動子は、前記ハウジング本体の内壁に近接する外径寸法を有する略円板状の重量体を有するため、限られたスペース内において最大限の可動子重量を得ることができる。

また請求項１０に記載の発明によれば、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記重量体は、タングステン等の高比重合金を主成分とする非磁性材料を含む金属体の重りにより形成されるため、限られた小さなスペース内において、最大限の可動子重量を得ることができる。

請求項１１に記載の発明によれば、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の発明と同様の効果を得ることができる他、特に、前記重量体は、黄銅等の比重の大きい一般的な非磁性体材料の金属体の重りにより形成されるため、限られたスペース内において比較的安価な材料を用いて最大限の可動子重量を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳しく説明する。

＜第１の実施形態＞
図１〜図４に示すように、本実施形態に係る振動アクチュエータ1は、一端が基板10により閉塞され、他端の中心部に凹部7aを有する略円筒形状のハウジング本体7を備えて構成されている。寸法的には外径φ１５mm〜１０mm以下で、厚み５mm〜４mmの小型偏平形状の振動アクチュエータとして説明する。

ハウジング本体7内部の前記凹部7aの底面に相当する円環面には、図１に示すように、ハウジング本体7の内径側枠に近接する外径寸法を有する略円板状の弾性体4が、凹部7aの内径穴8で同心に固着されている。

この弾性体4の下面側の外周縁には、前記弾性体4と略等しい外径を有する環状に形成された二つのアキシャル配向型の永久磁石2a, 2bが、互いの同極面（例えば、図３及び図４に示すようにN極とN極）を対向させて接着固定されるとともに、永久磁石2aの上面が前記弾性体4の下面側の外周縁に接着固定されることによって支持されている。なお、接着固定の他、機械的な固定構造を用いて対向配置させる方法もある。

さらに永久磁石2bの下方には、前記弾性体4および前記永久磁石2a, 2bと略等しい外径を有し、かつ一部が前記永久磁石2a, 2b内に嵌合されるよう小径段が設けられた重量体3が、前記対向面を僅かに超える深さまで嵌合されて構成されている。

また前記重量体3、永久磁石2a, 2bは、互いに円形軸方向に積層されて一体となることにより可動子5を構成しており、この可動子5全体は前記弾性体4を介して、弾性体4の中央部で、ハウジング本体7の凹部7aの底面に対し同心に固着されることにより、前記ハウジング本体7内において、前記可動子5が、積層する厚み方向に大きく往復振動が可能なように、取り付けられている。

また前記ハウジング本体7の外周側には、前記可動子5側の永久磁石2a, 2bの配置面に対応する円周方向の対向位置に、ハウジング本体7の外周縁に沿って巻回される導線が、前記可動子5を動かすための駆動磁界を発生させる巻線コイル6として設けられている。

また前記ハウジング本体7の開放端は、端子10aを備えた基板10を、固定部7bで保持固定することにより振動アクチュエータの筐体本体を形成し、また、この基板10と前記コイル6の間には、図２の破線部で示すリード線6aが、基板10底面側のランドＲに接続され、端子10aと通電可能な状態になっている。ちなみに基板10の端子10a部分はスルーホールにより、表裏のランドＲが共に通電可能に設けられている。

ここで可動子5は、前記ハウジング本体7内において、前記弾性体4の静止状態を基準面として、動作時には上下方向に振動（振幅）するため、図１(B)に示すように、ハウジング本体7の上面内壁と弾性体4の上面とのクリアランス60A、及び弾性体4の下面と重量体3の上面とのクリアランス60B、及び重量体3の下面と基板10の上面とのクリアランス60C、は共に同程度の高さ寸法を最大限確保することが望ましい。

なお、ハウジング本体7は、例えば、ステンレス鋼やアルミ、又は複合樹脂材料等の非磁性材料であることが望ましく、本実施形態においてはステンレス鋼を採用している。

また、重量体3は、非磁性材料であるとともに、高比重な材質であることが好ましく、本実施形態においてはタングステン焼結合金を採用している。ただし、必ずしもこれに限定されるものではなく、タングステン（Ｗ）合金のほか、タンタル（Ｔa）を主成分とする高比重合金や、前記合金素材の代替えとして、安価な黄銅、複合樹脂材料等の比較的比重が大きく、かつ非磁性材料である重り部材が望ましい。振動アクチュエータの小径化に伴い、可動部の重量はより高比重なものが常に望まれる。

次に、本実施形態に係る振動アクチュエータの作用について図を用いて詳しく説明する。

本実施形態に示す振動アクチュエータ1は、まずコイル6に電流が流れていないとき、図１及び図４に示すように、ハウジング本体7の内部に設けられた環状の二つの永久磁石2a, 2bは、その同極面（例えば、N極とN極）を対向させて密着固定されることにより、これら同極面から生じた磁束が略直角に曲折されて、半径方向（図６に示す径方向）に放射状（ラジアル状）の磁束を生ずる。このため、この磁束がハウジング本体7の側壁を略直角に通過する外周側の位置に固着して設けられたコイル6には、略直角な磁束が作用される。

次に、コイル6は、略円筒状に形成されたハウジング本体7の周縁方向に巻かれた状態で、前記磁束が略直角に透過するハウジング本体7の外周側に固定されており、このコイル6に、例えば、正弦波または矩形波等の特性を持つ交流電流が連続して流された時、前記永久磁石2a, 2bにはフレミングの法則により、図６における上下方向（垂直方向）の力が繰り返し作用されることとなる。コイル6と永久磁石2a, 2bを有する可動子5とには、コイル6に流れる電流の方向によって、互いに作用・反作用に相当する上下逆方向の力が作用されるが、ハウジング本体7の外周側に設けられたコイル6は常に固定されているため、永久磁石2a, 2bの可動子5側が自ずと上下方向（図６に示す力の方向）に振動を繰り返す。

このコイル6に流れる電流は、図５に示す電流の方向（丸符号、正と逆）が、前記説明のように短時間毎にその方向の正逆が入れ替わる。コイル6には直角な磁場が常に作用しているため、永久磁石2a, 2b側の可動子5が、前記正逆の電流方向の入れ替わりにより、上下方向に逆転した力を受け、可動子自身が図の矢印（力の方向）に往復運動する。

永久磁石2a, 2b、および、重量体3を有して構成される可動子5は、その上面において、図４で示すように中央の円輪部4cと複数のアーム部4a、4bとを有する板バネ状の弾性体4を介することによってハウジング本体7の内部上面の中心部に懸架されており、可動子5に上下方向の振動力が作用したとき、ハウジング本体7に設けられた円形の凹部7aと弾性体4の環状面とで形成される接合面を基準面として、クリアランス範囲内の上下方向に振動されるものである。また、可動子5の外径とハウジング本体7内径との間には、図４に示すような空隙Gが全周囲に均等に配置され、可動子5とハウジング本体7とが互いに緩衝することがないように配置されている。

このように、本実施形態に係る振動アクチュエータ1は、コイル6への入力信号に応じて、可動子5の磁気回路系と永久磁石の磁界範囲の中で、可動子5部分が振動するため、可動子5の重量と弾性体4のばね定数とにより定められる共振周波数によって、その加速度が最大となる設計である。

以上のように、本実施形態にかかる振動アクチュエータによれば、環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石の同極を対向配置させて、径方向においてラジアル状の磁束を発生させている。これにより、前記永久磁石から生じる磁束は、図５および図６に示すように、前記ハウジング本体の外周側の周方向に巻かれたコイルに対して、略垂直に透過する。

また図１(B)に示すように、前記ハウジング本体の内部領域の大部分を可動子が占める領域とすることができ、外形寸法が小さなスペース内でも、最大径で十分な重量を得る重り部分の可動子が得られる。すなわち、振動量を十分に発生させることができる可動子の重量を確保することが可能となる。

また、可動子とコイルとが前記ハウジング本体の側壁を介して隔離されているため、僅かな重量配分の差等によって振動する方向がずれることにより生じる可動子とコイルとの接触や干渉を、確実に防ぐことができる。これにより、組み立て工程は勿論、コイルの配置構造を単純化することができるとともに、断線などが無くなり、耐久性および信頼性を大幅に向上させることができる。さらには、製造工程におけるコイルの取付け時に、可動子とコイルとの動作干渉を気にする必要が無く、位置合わせ等の作業時間を大幅に短縮することができ、生産効率を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、例えば図７〜図９に示すように、二つの環状に形成されたアキシャル配向型永久磁石22a, 22bの同極を対向させた間隙に、一般的磁気回路構造と同様に、鉄などの強磁性材料からなるポールピース31を設けて、円板状に形成された重量体23とともに、可動子25として一体に形成されるようにしてもよい。

この場合、重量体23は、環状に形成された永久磁石22a、22bの内径と略等しい外径を有する円柱状（又は円板状）とし、前記二つの永久磁石22a、22bとポールピース31とを積層させた磁気回路部の外郭部分に嵌合されて一体の可動子25となるように構成することにより、ポールピース31と前記二つの永久磁石22a、22bとを積層させた部分の厚さが、前述した図１の可動子5の厚さ、外形と等しくなるようにするとよい。この場合においても、図７に示すハウジング本体27の上面内壁と弾性体24の上面とのクリアランス61A、及び弾性体24の下面と重量体23の上面とのクリアランス61B、及び重量体23の下面と基板20の上面とのクリアランス61Cは等しくなるようにすると、ハウジング本体27内の空間において最大の振幅を得ることができる。

このようにして、二つの永久磁石22a、22bの間隙に、磁束に対する抵抗値が低いポールピース31を設けることにより、磁気回路における磁気効率を向上させることができ、より強力な磁束を有効に働かせることができ、結果的には、動作時に大きな振動力を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る振動アクチュエータの第２の実施形態について詳しく説明する。この第２の実施形態においては、磁気回路部構成に当たり、アキシャル配向型永久磁石を一つ使いとして構成し、また基板底面側を半田リフロー対応仕様とした表面実装（ＳＭＤ）取り付け構造にしている。さらに重量体43の材質は、第１の実施形態と同様にタングステン焼結合金を用いている。

図１０と図１１に示すように、本実施形態の振動アクチュエータ41においては、ハウジング本体47及び弾性体44について、前記第１の実施形態と同様に構成されているが、半田リフローによる固定方法を目的として、第１の実施形態とは異なり、基板40の底面側には半田接合部Ｍを一面に配置した基板設計である。また本実施形態における可動子45は、一つの環状に形成された永久磁石42と、前記永久磁石42の上下両端に接合されたポールピース51a、51bを有して構成されている。またコイルの取付け位置は、ハウジング本体47の外周位置に設けている点では前記第１の実施形態と同様であるが、本実施形態においては、さらに、前記ポールピース51a、51bに対応するハウジング本体外周位置に、上下二つのコイル46A、46Bがそれぞれ設けられている。

永久磁石42の上面および下面から生じる磁束は、図１２に示すように、Ｎ極側とＳ極側では磁束の方向が逆向きとなるので、対応するハウジング本体47外周位置に設けられたコイル46A、46Bには、互いに逆位相の電流が流れるように結線されている。

次に、本実施形態に係る振動アクチュエータ41の動作、作用について以下詳しく説明する。

本実施形態に係る振動アクチュエータ41は、図１２に駆動部の動作原理を簡易的に示すように、磁束の流れは永久磁石42の上面をN極とした場合、前記永久磁石42の上面から生じた磁束は、該永久磁石42の上面側に配設されたポールピース51a内を通過してハウジング本体47の外周側に設けられたコイル46Aを略直角に通過し、その後、略反対方向に向きを変えた磁束がコイル46Bを通過して前記永久磁石42の下面側に配設されたポールピース51bに導かれ、永久磁石42内に戻される。

またコイル46Aとコイル46Bは、互いに逆向きの電流が流れるようになっているため、これらコイル46A、46Bに電流が流された時、永久磁石42に対しての駆動力は、共に同じ力の方向に作用する。このとき、前記第１の実施形態の場合と同様、コイル46A、46Bがハウジング本体47外周に固定されているため、弾性体44に支持されたハウジング本体47内の永久磁石42、ポールピース51a、51b、及び重量体43を備えて構成される可動子45全体が、図１２に示す力の方向（上下方向）に往復振動する。

このように前記第１の実施形態の場合と同様、コイル46A、46Bには、例えば、正弦波または矩形波などの、短時間周期で流れる方向が逆転する交流電流が流されるため、前記可動子45に作用する力の方向は、短時間周期で方向が逆向きに変化することとなり、例えば図１２のコイル上を流れる電流の向き（白黒の正負矢印）が示すように、コイル46A、46Bに流れる向きが変われば、作用する力の方向も変わり、前記弾性体44を介してハウジング本体47内に懸架されている可動子45は、上下の力の方向に従い、振動を繰り返す。

この場合においても、前記第１の実施形態と同様、図１０に示すハウジング本体47の上面内壁と弾性体44の上面とのクリアランス62A、及び弾性体44の下面と重量体43の上面とのクリアランス62B、及び重量体43の下面と端子基板40の上面とのクリアランス62Cを同程度確保することにより、ハウジング本体47内において、可動子45が最大の振幅を得ることができる。参考までに、図１３に、このクリアランス内で振幅Ｗを繰り返した時の可動子45の振動動作を模式的な形状として破線で示す。

以上のように、本実施形態に係る振動アクチュエータ41によれば、環状に形成された永久磁石の上下両端にそれぞれポールピース51a、51bを設け、前記ポールピース51a、51bに対応するハウジング本体47の外周側には、互いに逆向きの電流が流されるように結線された二つのコイル46A、46Bを設けることによって、第１の実施形態と同様またはそれ以上の磁気効率向上による可動部の駆動力を得ることができた。また、可動子45中心部には高比重合金からなる重量体の重りを備え、その可動子45の振幅の幅を、構造的に厚み方向で最大の振り幅が得られるように各符号62A、62B、62Cのクリアランスを設定したので、小型小径の振動アクチュエータとして十分な振動力が得られた。

本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの概略を示す平面図（Ａ）と、Ｘ−Ｘ断面図（Ｂ）である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの概略を示す背面図（Ａ）と、側面図（Ｂ）である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの斜視分解図である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの可動子とコイルとの位置関係を示す部分拡大断面図である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの永久磁石全体から生じる磁束の流れを示す概略断面図である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの永久磁石から生じる磁束の流れとコイルとの配置を示す概略断面図である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの変形応用例の概略を示す平面図（Ａ）と、Ｘ−Ｘ断面図（Ｂ）である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの変形応用例の概略を示す底面図（Ａ）と、側面図（Ｂ）である。 本発明における第１の実施形態に係る振動アクチュエータの変形応用例のポールピースを挟んだ永久磁石から生じる磁束の流れとコイルとの配置を示す概略断面図である。 本発明における第２の実施形態に係る振動アクチュエータの概略を示す平面図（Ａ）と、Ｘ−Ｘ断面図（Ｂ）である。 本発明における第２の実施形態に係る振動アクチュエータの概略を示す底面図（Ａ）と、側面図（Ｂ）である。 本発明における第２の実施形態に係る振動アクチュエータの変形応用例であるポールピースで挟んだ永久磁石から生じる磁束の流れと二つのコイルとの配置を示す概略断面図である。 本発明における第２の実施形態に係る振動アクチュエータの変形応用例であるポールピースで挟んだ永久磁石から生じる磁束の流れと二つのコイルとの配置を示す構成全体の概略斜視図である。

符号の説明

１、21、41 振動アクチュエータ
２、22、42 永久磁石
３、23、43 重量体
４、24、44 弾性体
５、25、45 可動子
６、26、46 コイル
７、27、47 本体
８、28、48 内径穴
10、20、40 基板
31、51a、52b ポールピース

Claims (11)

1. 板状又は環状の永久磁石を備える可動子と、前記可動子を収納するハウジング本体と、前記可動子と前記ハウジング本体とを連結して支持する薄板状の弾性体と、前記可動子を駆動させるコイルと、を備える振動アクチュエータにおいて、
   前記永久磁石は、該永久磁石の径方向の外周部でラジアル方向に磁束が生ずるように配向され、
   前記コイルは、非磁性材料からなる前記ハウジング本体の外周側面に沿って環状に設けられていることを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記コイルは、前記ハウジング本体の外周側面を帯状に巻回し、また前記永久磁石から生じる磁束に対し略垂直に通過する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
3. 前記永久磁石は、可動子の外郭に位置し、かつ前記ハウジング本体の外周側面に設けられたコイルに対して略垂直な磁束の磁場を生じさせる範囲内で可動可能に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータ。
4. 前記永久磁石は、二つのアキシャル配向型永久磁石の同極面を対向配置させた合体構造であり、かつ前記同極面の対向位置における磁束の向きが、前記永久磁石の径方向と同じく、ラジアル方向となるように配向したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
5. 前記永久磁石は、少なくとも一つのラジアル配向型永久磁石であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
6. 前記可動子の一部に、磁束を導くポールピースを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
7. 前記可動子は、板状又は環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石と一つのポールピースとを有し、かつ前記ポールピースは、板状又は環状に形成された二つのアキシャル配向型永久磁石の対向した同極間に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
8. 前記可動子は、略同径の板状又は環状に形成された一つのアキシャル配向型永久磁石と二つのポールピースとを有し、かつ前記二つのポールピースは、前記アキシャル配向型永久磁石の厚み方向上下両端に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
9. 前記可動子は、その中心に略円板状の重量体を有し、可動子の振動方向に略垂直な径方向に対して、前記ハウジング本体の内壁に近接する外径寸法を有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
10. 前記重量体は、タングステン等の高比重合金を主成分とする非磁性材料の重りにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
11. 前記重量体は、黄銅等の比重の大きい一般非磁性体材料の重りにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
    

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