JP2010082501A - リニアモータおよびリニアモータを備える携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化を図ることが可能なリニアモータを提供する。
【解決手段】このリニアモータ１００は、平面コイル４１、４２（５１、５２）を含むプリント基板４０（５０）と、平面コイル４１、４２（５１、５２）と対向する磁極面を有し、平面コイル４１、４２（５１、５２）の表面に沿った方向に沿って移動可能に設けられた可動部２０とを備える。そして、平面コイル４１、４２（５１、５２）は、可動部２０を移動するための電磁力の発生に寄与する第１部分４１ａ、４２ａ（５１ａ、５２ａ）と、可動部２０を移動するための電磁力とは反対方向の電磁力の発生に寄与する第２部分４１ｂ、４２ｂ（５１ｂ、５２ｂ）とを有し、第１部分４１ａ、４２ａ（５１ａ、５２ａ）の電流線４３（５３）のピッチＬ４が、第２部分４１ｂ、４２ｂ（５１ｂ、５２ｂ）の電流線４３（５３）のピッチＬ５よりも大きくなる。
【選択図】図４

Description

本発明は、リニアモータおよびリニアモータを備える携帯機器に関し、特に、直線移動する可動部を備えるリニアモータおよびそのようなリニアモータを備える携帯機器に関する。

従来、コイルからの電磁力により直線移動（振動）する可動部を備えた振動モータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、円板状のマグネットからなる可動子（可動部）と、可動部を取り囲むように配置されたコイルとを備えた振動アクチュエータ（振動モータ）が開示されている。上記特許文献１に記載の振動アクチュエータでは、円板状の可動部を取り囲むように上下方向に厚みが大きいコイルが配置されているとともに、そのコイルからの電磁力により円板状の可動部を上下方向（可動部の厚み方向）に直線移動（振動）させるように構成されている。

特開２００６−６８６８８号公報

上記特許文献１に開示された振動アクチュエータでは、上下方向に厚みが大きいコイルを用いて円板状の可動部が上下方向（可動部の厚み方向）に移動するように構成されているので、その上下方向に可動部の移動空間を設ける必要があり、構造的に装置の薄型化を図ることが困難であるという問題点がある。

この発明の目的は、薄型化を図ることが可能なリニアモータおよびリニアモータを備える携帯機器を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面におけるリニアモータは、渦巻状のコイルと、渦巻状のコイルと対向する磁極面を有し、渦巻状のコイルの表面に沿った方向に沿って移動可能に設けられる可動部とを備え、渦巻状のコイルは、可動部を移動するための電磁力の発生に寄与する第１部分と、可動部を移動するための電磁力とは反対方向の電磁力の発生に寄与する第２部分とを有し、第１部分の少なくとも一部の隣接する配線の幅方向の中心の間隔が、第２部分の隣接する配線の幅方向の中心の間隔よりも大きくなるように構成されている。

この発明の第２の局面による携帯機器は、上記第１の局面によるリニアモータを備える。

この発明の第１の局面によるリニアモータでは、上記の構成により、薄型化を図ることを可能にしながら、可動部の駆動力を増大させることができるとともに、可動部の応答時間を短縮することができる。

この発明の第２の局面による携帯機器では、上記のリニアモータを備えることによって、携帯機器の薄型化とともに、振動量の増大および振動の応答時間の短縮を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリニアモータの構造を示した斜視図である。図２〜図５は、図１に示した第１実施形態によるリニアモータの構造を説明するための図である。

本発明の第１実施形態によるリニアモータ（リニア駆動型振動モータ）１００は、図１に示すように、収納部１０ａが設けられた枠体１０と、収納部１０ａに配置された可動部２０と、可動部２０を支持する一対の板バネ３０と、枠体１０の収納部１０ａを上下方向（矢印Ｚ１およびＺ２方向）から塞ぐように配置されたプリント基板４０、５０とを備えている。

図２に示すように、枠体１０は、平面的に見て、約１４ｍｍの一辺の長さＬ１を有する実質的に矩形形状（正方形形状）に形成されているとともに、枠体１０の収納部１０ａは、上下方向に貫通する矩形形状の開口部からなる。なお、収納部１０ａは、約１２．５ｍｍの一辺の長さＬ２と、約１１ｍｍの一辺の長さＬ３とを有する実質的に矩形形状に形成されている。

可動部２０は、図１〜図５に示すように、平面的に見て円形形状に形成された平板状の永久磁石（フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる磁石）により構成されている。可動部２０は、平面的に見て、枠体１０の収納部１０ａの略中央に位置するように一対の板バネ３０により側面２０ａに支持されている。また、可動部２０は、図４に示すように、収納部１０ａの高さよりも低い高さを有している。可動部２０は、永久磁石の厚み方向に着磁され、可動部２０のプリント基板４０側（矢印Ｚ１方向側）の表面２０ｂはＮ極、プリント基板５０側（矢印Ｚ２方向側）の表面２０ｃはＳ極に着磁されている。そして、可動部２０は、一対の板バネ３０に支持された状態で、収納部１０ａの内部でプリント基板４０、５０に対して平行な矢印Ｘ１およびＸ２方向に直線移動する。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、可動部２０が直線移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態（所定の角度傾斜した状態）を含んでいる。

一対の板バネ３０は、図１および図２に示すように、それぞれ、枠体１０の収納部１０ａ内において可動部２０の矢印Ｘ１方向側および矢印Ｘ２方向側に配置されている。一対の板バネ３０の一方端部は、収納部１０ａの互いに対角に位置する角部で枠体１０に取り付けられている。また、一対の板バネ３０は、それぞれ、枠体１０への取付部を支持点として撓み変形可能に構成されており、可動部２０を互いに他方の板バネ３０側に付勢する機能を有している。

プリント基板４０の内部には、２層配線構造からなる一対の平面コイル４１、４２が配置されている。平面コイル４１、４２は、それぞれ、平面的に見て矩形形状の輪郭を有している。なお、この場合の矩形形状とは、四隅が直角である必要はなく、本実施形態の目的を達成する範囲で略矩形形状であればよい。また、平面コイル４１、４２は、それぞれ、本発明の「渦巻状のコイル」の一例である。

平面コイル４１、４２の配置領域を合わせた領域は、平面的に見て可動部２０よりも大きく、可動部２０全体を覆うように配置されている。一対の平面コイル４１、４２は、１本の電流線４３により電気的に直列接続されている。なお、電流線４３は、本発明の「配線」の一例である。この１本の電流線４３は、平面コイル４１の第１層目電流線４３ａと、平面コイル４１の第２層目電流線４３ｂと、平面コイル４２の第２層目電流線４３ｃと、平面コイル４２の第１層目電流線４３ｄとから構成されている。

電流線４３の第１層目電流線４３ａ、第２層目電流線４３ｂ、第２層目電流線４３ｃおよび第１層目電流線４３ｄは、互いに一筆書き状に電気的に接続されている。平面コイル４１を構成する矢印Ｚ１方向側に配置された第１層目電流線４３ａは、図３に示すように、外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。平面コイル４１の第１層目電流線４３ａの外側の端部は、電極パッド４８ａに接続されている。平面コイル４１を構成する矢印Ｚ２方向側に配置された第２層目電流線４３ｂは、図５に示すように、内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。そして、平面コイル４１の第１層目電流線４３ａの内側の端部と第２層目電流線４３ｂの内側の端部とが、平面コイル４１の中心部４４近傍においてプリント基板４０に設けられたコンタクトホールを介して接続されている。

平面コイル４２の矢印Ｚ２方向側の第２層目電流線４３ｃは、図５に示すように、外側から内側に向かって時計回りに渦巻状に巻回されている。この平面コイル４１の第２層目電流線４３ｂの外側の端部と平面コイル４２の第２層目電流線４３ｃの外側の端部とは、可動部２０の中心部２１近傍において、接続されている。また、図３に示すように、平面コイル４２を構成する矢印Ｚ１方向側に配置された第１層目電流線４３ｄは、内側から外側に向かって時計回りに渦巻状に巻回されている。この第１層目電流線４３ｄの外側端部は、電極パッド４８ｂに接続されている。平面コイル４１の第１層目電流線４３ａおよび第２層目電流線４３ｂには、同方向に電流が流れ、平面コイル４２の第２層目電流線４３ｃおよび第１層目電流線４３ｄには、同方向に電流が流れる。

図３〜図５に示すように、平面コイル４１、４２は、それぞれ、可動部２０の移動方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に直交する矢印Ｙ１およびＹ２方向に延びる第１部分４１ａ、４２ａと、第２部分４１ｂ、４２ｂとを有している。そして、平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａは、可動部２０の中心部２１側において互いに隣接するように配置されている。平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂは、可動部２０の移動方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）の両端部側に配置されている。

平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａの電流線４３のピッチＬ４（隣接する電流線４３の中心間の距離）は、平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂの電流線４３のピッチＬ５よりも大きくなるように構成されている。具体的には、平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａの電流線４３の幅Ｗ１は、約１００μｍであるとともに、電流線４３間の間隔Ｌ６は、約５μｍである。つまり、電流線４３間のピッチＬ４は、約１０５μｍ（＝約１００μｍ＋約５μｍ）となる。一方、平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂの電流線４３の幅Ｗ２は、約４０μｍであるとともに、電流線４３間の間隔Ｌ７は、約５μｍである。つまり、電流線４３間のピッチＬ５は、約４５μｍ（＝約４０μｍ＋約５μｍ）となる。なお、平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａの電流線４３のピッチＬ４は、平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂの電流線４３のピッチＬ５の２倍以上であればよい。

上記のように、第１実施形態では、第１部分４１ａ、４２ａの電流線４３の幅Ｗ１を大きくすることにより、第１部分４１ａ、４２ａの隣接する電流線４３間のピッチＬ４が、第２部分４１ｂ、４２ｂの隣接する電流線４３間のピッチＬ５よりも大きくなるように構成されている。

図３および図５に示すように、駆動電流が供給された際に、第１部分４１ａ、４２ａの電流方向は、第２部分４１ｂ、４２ｂの電流方向とは相反する方向となる。そして、第１部分４１ａ、４２ａによる電磁力が、可動部２０を移動させるための駆動力となる。なお、第２部分４１ｂ、４２ｂにより発生する電磁力は、第１部分４１ａ、４２ａとは電流方向が反対であるため、第１部分４１ａ、４２ａによる電磁力（駆動力）と反対方向に働く。ここで、平面的に見て、第１部分４１ａ、４２ａが可動部２０と重なる領域は、第２部分４１ｂ、４２ｂが可動部２０と重なる領域に比べて大きいので、第１部分４１ａ、４２ａの方が永久磁石からなる可動部２０からより強い磁界の影響を受ける。これにより、第１部分４１ａ、４２ａによる電磁力を用いて容易に可動部２０を矢印Ｘ１およびＸ２方向に移動させることが可能になる。

また、図３および図５に示すように、平面コイル４１、４２は、それぞれ、第２部分４１ｂ、４２ｂの矢印Ｙ１およびＹ２方向の端部に位置するコーナ部４６ａ、４７ａが、斜め直線状に形成されている。具体的には、第２部分４１ｂ、４２ｂのコーナ部４６ａ、４７ａは、直線状の斜め４５度配線（角度α＝４５度）により形成されている。また、図３および図４に示すように、プリント基板４０の第１層目電流線４３ａ側の表面において、平面コイル４１の矢印Ｙ１方向側のコーナ部４６近傍には、第１層目電流線４３ａ、４３ｄの外側の端部がそれぞれ接続される矩形形状の２つの電極パッド４８ａ、４８ｂが配置されている。電極パッド４８ａ、４８ｂは、矢印Ｘ１およびＸ２方向に対して略４５度傾斜するように所定の間隔を隔てて配置されている。

第１部分４１ａ、４２ａの可動部２０の中心部２１側の端部に位置するコーナ部４６ｂ、４７ｂは、それぞれ、平面的に見て、直角形状になるように形成されている。なお、この場合の直角とは、コーナ部４６ｂ、４７ｂが９０度に形成された状態だけでなく、コーナ部４６ｂ、４７ｂが９０度に形成された場合の頂点近傍で、コーナ部４６ｂ、４７ｂが９０度以外の角度または曲線に形成された略直角の状態を含んでいる。

矢印Ｚ２方向側のプリント基板５０に配置された平面コイル５１、５２は、それぞれ、矢印Ｚ１方向側のプリント基板４０に配置された平面コイル４１、４２と同様の構造を有するように形成されている。このため、平面コイル５１の第１部分５１ａ、第２部分５１ｂ、平面コイル５２の第１部分５２ａおよび第２部分５２ｂは、それぞれ、平面コイル４１の第１部分４１ａ、第２部分４１ｂ、平面コイル４２の第１部分４２ａおよび第２部分４２ｂに対応する。一方、平面コイル５１の第１層目電流線５３ａ、第２層目電流線５３ｂ、平面コイル５２の第２層目電流線５３ｃおよび第１層目電流線５３ｄは、それぞれ、平面コイル４１の第１層目電流線４３ａ、第２層目電流線４３ｂ、平面コイル４２の第２層目電流線４３ｃおよび第１層目電流線４３ｄに対応する。なお、平面コイル５１、５２は、本発明の「渦巻状のコイル」の一例であるとともに、電流線５３は、本発明の「配線」の一例である。

また、平面コイル４１のコーナ部４６ａ、４６ｂ、平面コイル４２のコーナ部４７ａ、４７ｂにそれぞれ対応するように平面コイル５１のコーナ部５６ａ、５６ｂ、平面コイル５２のコーナ部５７ａ、５７ｂが設けられている。電極パッド４８ａ、４８ｂに対応するように、電極パッド５８ａ、５８ｂが設けられている。また、平面コイル４１、４２の中心部４４、４５に対応するように、平面コイル５１、５２の中心部５４、５５が設けられている。

図６〜図８は、それぞれ、本発明の第１実施形態によるリニアモータの動作を説明するための断面図である。

まず、初期状態では、可動部２０の中心部２１が、平面的に見て、一対の平面コイル４１（５１）および４２（５２）の第１部分４１ａ（５１ａ）および４２ａ（５２ａ）間に位置する。そして、電極パッド４８ａ（５８ａ）、４８ｂ（５８ｂ）を介して、電流線４３（５３）に駆動電流が供給される。これにより、図６に示すように、永久磁石からなる可動部２０により形成される矢印Ｚ１方向の磁界（図６の破線矢印を参照）と直交する方向（図３および図５の矢印Ｙ１方向）の電流が平面コイル４１（５１）、４２（５２）の第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）に流れる。

そして、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）を流れる電流が寄与するローレンツ力により、可動部２０が矢印Ｘ１方向に直線移動される。この際、第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）によるローレンツ力は、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）によるローレンツ力（駆動力）の反対の方向（矢印Ｘ２方向）に働く。しかし、上述のとおり、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の方が永久磁石からなる可動部２０からより強い磁界の影響を受けるので、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）によるローレンツ力（駆動力）が支配的となる。

そして、図７に示すように、可動部２０がＸ１方向側の枠体１０まで移動した後、図８に示すように、図６に示す状態とは反対方向の駆動電流を供給することによって、上記と同様の作用により、可動部２０が矢印Ｘ２方向に直線移動される。このようにして、所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部２０は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に移動されて共振運動される。なお、可動部２０は、平面的に見て、一対の平面コイル４１（５１）および４２（５２）の第１部分４１ａ（５１ａ）および４２ａ（５２ａ）間の中心近傍を移動中心として往復移動する。また、可動部２０の移動中心は、平面的に見て、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）と第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）との間の中心よりも、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）側に位置していればよい。

図９は、比較例によるリニアモータの構造を説明するための平面図である。図１０は、第１実施形態および比較例における可動部と平面コイルとが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長を示す図である。

図９に示すように、比較例によるリニアモータでは、平面コイル４４１と、平面コイル４４２とが１本の電流線４４３により電気的に直列接続されている。なお、電流線４４３の幅Ｗ３は、全て等しく形成されているとともに、可動部２０が移動する方向（Ｘ１方向、Ｘ２方向）に隣接する電流線４４３間のピッチＬ８は、全て等しくなるように構成されている。また、平面コイル４４１と、平面コイル４４２とは、それぞれ、可動部２０を移動するための電磁力を発生する第１部分４４１ａ、４４２ａと、可動部２０を移動するための電磁力と反対方向の電磁力を発生する第２部分４４１ｂ、４４２ｂとを有する。また、第１実施形態によるリニアモータと同様に、平面コイル４４１、平面コイル４４２にそれぞれ対向するように、２つの平面コイル（図示せず）が設けられている。

比較例において、可動部２０の中心部２１と平面コイル４４１および４４２の間の中心とが一致した初期状態（図９に示す状態：図１０に示す可動部２０の変位が０の状態）では、可動部２０と第１部分４４１ａ、４４２ａとが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長と、可動部２０と第２部分４４１ｂ、４４２ｂとが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長との差は、図１０に示すように、約９１０ｍｍとなっている。また、可動部２０が初期状態から、Ｘ１方向側に移動するに伴って合計の電流線長は徐々に大きくなり、可動部２０の変位が−１．０ｍｍの状態では、合計の電流線長は、約１０５０ｍｍとなる。同様に、可動部２０が初期状態から、Ｘ２方向側に移動するに伴って合計の電流線長は徐々に大きくなり、可動部２０の変位が１．０ｍｍの状態では、合計の電流線長は、約１０５０ｍｍとなる。

これに対して、本発明の第１実施形態においては、可動部２０の中心部２１と平面コイル４１（５１）および４２（５２）の間の中心とが一致した初期状態（図４に示す状態：図１０に示す可動部２０の変位が０の状態）では、可動部２０と第１部分４１ａ、４２ａ（５１ａ、５２ａ）とが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長と、可動部２０と第２部分４１ｂ、４２ｂ（５１ｂ、５２ｂ）とが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長との差は、図１０に示すように、約１３８０ｍｍとなっている。また、可動部２０が初期状態から、Ｘ１方向側に移動するに伴って合計の電流線長は徐々に小さくなり、可動部２０の変位が−１．０ｍｍの状態では、合計の電流線長は、約１０７０ｍｍとなる。同様に、可動部２０が初期状態から、Ｘ２方向側に移動するに伴って合計の電流線長は徐々に小さくなり、可動部２０の変位が１．０ｍｍの状態では、合計の電流線長は、約１０７０ｍｍとなる。

上記のように、第１実施形態における可動部２０と第１部分４１ａ、４２ａ（５１ａ、５２ａ）とが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長と、可動部２０と第２部分４１ｂ、４２ｂ（５１ｂ、５２ｂ）とが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長との差は、比較例における合計の電流線長の差よりも大きくなっている。

本発明の第１実施形態によるリニアモータ１００では、以下の効果を得ることができる。

（１）横振動（矢印Ｘ１およびＸ２方向の振動）のリニアモータ１００を構成することによって、縦振動（矢印Ｚ１およびＺ２方向の振動）のリニアモータに比べて薄型化を図りやすい。

（２）平面コイル４１（５１）、４２（５２）の表面に沿った方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に沿って移動可能な可動部２０を設けた。これによって、上下方向に厚みが大きいコイルを用いて上下方向に可動部２０を直線移動させる場合に比べて、可動部２０の移動範囲（移動空間）を設ける必要がないので、その方向の厚みを小さくするための設計の自由度を確保することができる。その結果、薄型化を図ることが可能なリニアモータ１００を提供することができる。

（３）平面コイル４１（５１）、４２（５２）に、可動部２０を移動するための電磁力の発生に寄与する第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）と、可動部２０を移動するための電磁力とは反対方向の電磁力の発生に寄与する第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）とを設けた。そして、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の隣接する電流線４３（５３）のピッチＬ４が、第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）の隣接する電流線４３（５３）のピッチＬ５よりも大きくなるように構成した。

これにより、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）と可動部２０とが平面的に見て重なる領域に配置される合計の電流線長が、第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）と可動部２０とが平面的に見て重なる領域に配置される合計の電流線長よりも大きくなる。つまり、第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）の合計の電流線長を第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の合計の電流線長よりも小さくすることにより、可動部２０を移動するための電磁力とは反対方向の電磁力の発生に寄与する第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）が小さくなるので、可動部２０の駆動力を増大させることができるとともに、可動部２０の応答時間を短縮することができる。

（４）可動部２０の可動方向の中心（振動中心）が、平面的に見て、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）と第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）との間の中心よりも、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）側に位置するように可動部２０を配置した。これによって、可動部２０と第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）とが平面的に見て重なる領域を、可動部２０と第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）とが平面的に見て重なる領域よりも大きくすることができる。

（５）第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の電流線４３（５３）の幅Ｗ１を大きくすることにより、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の隣接する電流線４３（５３）間のピッチＬ４が、第２部分４１ｂ（５１ｂ）、４２ｂ（５２ｂ）の隣接する電流線４３（５３）間のピッチＬ５よりも大きくなるように構成した。これによって、第１部分４１ａ（５１ａ）、４２ａ（５２ａ）の電流線４３（５３）の幅Ｗ１が大きくなる分、電流線４３（５３）の抵抗を小さくすることができるので、電流線４３（５３）を流れる電流量を大きくすることができる。その結果、可動部２０の駆動力を増大させることができる。

（６）可動部２０の振動の中心が、平面的に見て、一対の平面コイル４１（５１）および４２（５２）の第１部分４１ａ（５１ａ）および４２ａ（５２ａ）間の中心近傍に位置するように構成した。これによって、可動部２０が一対の平面コイル４１（５１）および４２（５２）の両方に対向するので、可動部２０が一対の平面コイル４１（５１）および４２（５２）の一方のみに対向する場合と異なり、可動部２０の駆動力を増大させることができる。

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第１実施形態によるリニアモータを用いた携帯機器の一例を説明するための図である。図１２は、図１１のリニアモータを含む部分の一断面である。

本発明の第１実施形態によるリニアモータ１００は、図１１および図１２に示すように、携帯電話２００などに用いることが可能である。携帯電話２００は、リニアモータ１００と、ＣＰＵ１１０（図１２参照）と、表示部１２０とを備えている。リニアモータ１００は、携帯電話２００の表示部１２０が配置された側とは反対側の面に配置されている。表示部１２０は、タッチパネル方式のパネルにより構成され、表示部１２０に表示されたボタン部１２０ａを押圧することにより携帯電話２００を操作するように構成されている。そして、リニアモータ１００は、表示部１２０に表示されたボタン部１２０ａが押圧されたことを検知した場合や電話を着信した際にマナーモードに設定されている場合などに振動するようにＣＰＵ１１０で制御される。なお、携帯電話２００は、本発明の「携帯機器」の一例である。

本発明の第２実施形態によるリニアモータ１００を備える携帯電話２００では、以下の効果を得ることができる。

（７）上記の薄型化が可能なリニアモータ１００を振動源として搭載することによって、リニアモータ１００が薄型化されている分、携帯電話２００の薄型化を図ることができる。

（８）上記のリニアモータ１００を備えることによって、携帯電話２００の薄型化とともに、振動量の増大および振動の応答時間の短縮を図ることができる。

（第３実施形態）
図１３は、本発明の第３実施形態によるリニアモータの平面コイルの第１層を示した平面図である。図１４は、図１３の５５０−５５０線に沿った断面図である。

図１３および図１４に示すように、平面コイル４１、４２は、それぞれ、可動部２０の移動方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に直交する矢印Ｙ１およびＹ２方向に延びる第１部分４１ａ、４２ａと、第２部分４１ｂ、４２ｂとを有している。平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａは、可動部２０の中心部２１側において互いに隣接するように配置されている。平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂは、可動部２０の移動方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）の両端部側に配置されている。

平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａの電流線４３のピッチＬ９は、平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂの電流線４３のピッチＬ１０よりも大きくなるように構成されている。具体的には、平面コイル４１の第１部分４１ａおよび平面コイル４２の第１部分４２ａの電流線４３の幅Ｗ４は、約４０μｍであるとともに、電流線４３間の間隔Ｌ１１は、約６５μｍである。つまり、電流線４３間のピッチＬ９は、約１０５μｍ（＝約４０μｍ＋約６５μｍ）となる。一方、平面コイル４１の第２部分４１ｂおよび平面コイル４２の第２部分４２ｂの電流線４３の幅Ｗ５は、約４０μｍであるとともに、電流線４３間の間隔Ｌ１２は、約５μｍである。つまり、電流線４３間のピッチＬ１０は、約４５μｍ（＝約４０μｍ＋約５μｍ）となる。

上記のように、第３実施形態では、第１部分４１ａ、４２ａの電流線４３間の間隔Ｌ１１を大きくすることにより、第１部分４１ａ、４２ａの隣接する電流線４３間のピッチＬ９が、第２部分４１ｂ、４２ｂの隣接する電流線４３間のピッチＬ１０よりも大きくなるように構成されている。なお、矢印Ｚ２方向側のプリント基板５０（図１参照）に配置された平面コイル５１、５２についても、平面コイル４１、４２と同様の構造を有するように形成されている。第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

本発明の第３実施形態によるリニアモータ３００の効果は、上記第１実施形態における第１部分４１ａ、４２ａの電流線４３の幅Ｗ１（図４参照）が第２部分４１ｂ、４２ｂの電流線４３の幅Ｗ２（図４参照）よりも大きくなっている効果以外の効果と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、一対の平面コイルの第１部分の全ての電流線幅または第１部分の全ての電流線間の間隔を大きくする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、一対の平面コイルの第１部分の一部の電流線幅または第１部分の一部の電流線間の間隔を大きくすることにより、第１部分の電流線間のピッチを第２部分の電流線間のピッチよりも大きくするようにしてもよい。

また、上記実施形態では、一対の平面コイルの第１部分の電流線幅または第１部分の電流線間の間隔の一方を大きくすることにより、第１部分の電流線間のピッチを第２部分の電流線間のピッチよりも大きくする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１５および図１６に示すように、一対の平面コイルの第１部分のうち、一方の第１部分の電流線幅を大きくするとともに、他方の第１部分の電流線間の間隔を大きくすることにより、第１部分の電流線間のピッチを第２部分の電流線間のピッチよりも大きくしてもよい。

また、上記実施形態では、可動部が平面的に見て円形形状に形成された平板状の永久磁石により構成される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図１７に示すように、可動部は、円板形状の両端が切り落とされたような形状の永久磁石により構成されていてもよい。これにより、図１８に示すように、可動部と、平面コイルの第２部分とが平面的に見て重なる領域が上記実施形態よりも小さくなるので、可動部の移動を妨げる方向に働く力をより小さくすることができる。

また、上記実施形態では、平面コイルの一例として、一筆書きで構成される一対のコイルを示したが、本発明はこれに限らず、電気的に独立した別個のコイルから構成された平面コイルであってもよい。

また、上記実施形態では、渦巻状のコイルの一例として、平面コイルを示したが、本発明はこれに限らず、螺旋状のコイルであってもよい。

なお、上記実施形態を、可動部の表面全体を覆うように磁性流体を配置した構成としてもよい。この場合、磁性流体の潤滑作用によって、可動部とプリント基板および枠体との間の摩擦を低減することができるので、可動部をスムースに移動させることができるとともに、摩擦抵抗による熱や音の発生を軽減することができる。なお、磁性流体は、たとえば、ナノメートルオーダーの鉄などの強磁性流体と、油などの溶媒とを混合することにより形成される。

本発明の第１実施形態によるリニアモータの構造を示した斜視図である。 第１実施形態によるリニアモータの構造を説明するための平面図である。 第１実施形態によるリニアモータの平面コイルの第１層を示した平面図である。 図３の５００−５００線に沿った断面図である。 第１実施形態によるリニアモータの平面コイルの第２層を示した平面図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータの動作を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータの動作を説明するための断面図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータの動作を説明するための断面図である。 比較例によるリニアモータの構造を説明するための平面図である。 第１実施形態および比較例における可動部と平面コイルとが平面的に見て重なる領域の合計の電流線長を示す図である。 本発明の第１実施形態によるリニアモータを用いた携帯機器の一例を説明するための図である。 図１１のリニアモータを含む部分の一断面である。 本発明の第３実施形態によるリニアモータの平面コイルの第１層を示した平面図である。 図１３の５５０−５５０線に沿った断面図である。 第１〜第３実施形態の第１変形例によるリニアモータの構造を説明するための平面図である。 第１〜第３実施形態の第１変形例によるリニアモータの構造を説明するための断面図である。 第１〜第３実施形態の第２変形例によるリニアモータの可動部の構造を説明するための平面図である。 第１〜第３実施形態の第２変形例によるリニアモータの可動部の構造を説明するための断面図である。

符号の説明

２０ 可動部
４１、４２、５１、５２ 平面コイル（渦巻状のコイル）
４１ａ、４２ａ、５１ａ、５２ａ 第１部分
４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ、５２ｂ 第２部分
４３、５３ 電流線（配線）
１００ リニアモータ
２００ 携帯電話（携帯機器）

Claims (6)

1. 渦巻状のコイルと、
   前記渦巻状のコイルと対向する磁極面を有し、前記渦巻状のコイルの表面に沿った方向に沿って移動可能に設けられる可動部とを備え、
   前記渦巻状のコイルは、前記可動部を移動するための電磁力の発生に寄与する第１部分と、前記可動部を移動するための電磁力とは反対方向の電磁力の発生に寄与する第２部分とを有し、
   前記第１部分の少なくとも一部の隣接する配線の幅方向の中心の間隔が、前記第２部分の隣接する配線の幅方向の中心の間隔よりも大きくなるように構成されている、リニアモータ。
2. 前記第１部分と前記可動部とが平面的に見て重なる領域に配置される配線の合計の配線長が、前記第２部分と前記可動部とが平面的に見て重なる領域に配置される配線の合計の配線長よりも大きくなるように前記可動部が配置されている、請求項１に記載のリニアモータ。
3. 前記可動部の移動方向の中心が、平面的に見て、前記第１部分と前記第２部分との間の中心よりも、前記第１部分側に位置するように前記可動部が配置されている、請求項２に記載のリニアモータ。
4. 前記第１部分の配線の配線幅または前記第１部分の配線の配線間の間隔を大きくすることにより、前記第１部分の少なくとも一部の隣接する配線の幅方向の中心の間隔が、前記第２部分の隣接する配線の幅方向の中心の間隔よりも大きくなるように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
5. 前記渦巻状のコイルは、直列に接続された一対のコイルからなり、
   前記一対のコイルは、それぞれの前記第１部分が互いに隣接するように配置され、
   前記可動部は、振動するように構成されており、
   前記可動部の振動の中心は、平面的に見て、前記一対のコイルの前記第１部分間に位置するように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニアモータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータを備えた、携帯機器。

Images