JP2015095943A - 振動アクチュエータ、および携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造でマグネットや錘部を高精度に振動可能な振動アクチュエータを提供する。【解決手段】振動アクチュエータ１００は、筐体２およびコイル１５を備えた固定子と、マグネット５および錘部３を有する可動子と、を有し、コイル１５とマグネット５の協働により、可動子が固定子に対して振動方向にリニアに振動する。この振動アクチュエータ１００は、筐体２内に配置され、マグネット５に対して間隔をあけて、振動方向に平行に延在する摺動支持部材としてのシャフト８を有し、可動子は、摺動支持部材（シャフト８）に摺動自在に支持されるとともに、固定子に対して摺動自在に支持された構造を有する。振動アクチュエータ１００は、可動子または固定子の摺動面の少なくとも一方に、低摩擦部材を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、振動アクチュエータ、および携帯情報端末に関するものであり、例えば、携帯電話などの携帯情報端末の着信などを利用者に知らせるための振動発生源、タッチパネルの操作感触、ゲームコントローラなどの遊技機の臨場感を指や手などに伝えるための振動発生源などとして利用される小型の振動アクチュエータ、その振動アクチュエータを有する携帯情報端末に関するものである。

携帯無線装置などの装置に用いられる振動アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の振動アクチュエータは、マグネットと錘部を有する可動子にシャフトを貫通させ、コイルとそのコイル内に配置されたマグネットとの協働により、可動子をシャフトに沿って振動させる構造を有する。

また、特許文献２に記載の振動アクチュエータは、筐体に固定された偏平なコイルと、コイルに対面して配置された偏平なマグネットと、振動方向に延在する２つのシャフト（２軸）と、シャフトを貫通させシャフトにより摺動自在に支持され、マグネットに連結された錘部などを備え、コイルとマグネットとの協働により、可動子としてのマグネットと錘部をシャフトに沿って振動させる構造を有する。

特開２０１２−２１３６８３号公報 特開２０１１−９７７４７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の振動アクチュエータは、マグネットと錘部にシャフトを貫通した構造であり、錘部の加工精度が低い場合、不要な音を生じる虞がある。また、例えば、振動アクチュエータ全体の高さを低く形成する場合、マグネットや錘部に貫通孔を形成することが困難なことがある。

また、特許文献２に記載の振動アクチュエータは、２つのシャフト（２軸）を貫通させた錘部を摺動させる構造を有し、２つのシャフトの平行度が低い場合など、可動子を滑らかに移動させることができず、不要な音を生じる虞がある。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、簡単な構造で、可動子としてのマグネットや錘部を、高精度に振動させることができる振動アクチュエータを提供すること、簡単な構造で、薄型の振動アクチュエータを提供すること、その振動アクチュエータを有する携帯情報端末を提供すること、などを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による振動アクチュエータは、以下の構成を少なくとも具備するものである。
筐体およびコイルを備えた固定子と、マグネットおよび錘部を有する可動子と、を有し、前記コイルと前記マグネットの協働により、前記可動子が前記固定子に対して振動方向にリニアに振動する振動アクチュエータであって、前記筐体内に配置され、前記マグネットに対して間隔をあけて、前記振動方向に平行に延在する摺動支持部材を有し、前記可動子は、前記摺動支持部材に摺動自在に支持されるとともに、前記固定子に対して摺動自在に支持された構造を有することを特徴とする。

本発明の携帯情報端末は、上記振動アクチュエータを有する。

本発明によれば、簡単な構造で、可動子としてのマグネットや錘部を、高精度に振動可能な振動アクチュエータ提供することができる。また、本発明によれば、簡単な構造で、薄型の振動アクチュエータを提供することができる。また、本発明によれば、その振動アクチュエータを有する携帯情報端末を提供することができる。

本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの一例を示す正面図（カバー部材を省略した図）。 図１に示した振動アクチュエータのＡ−Ａ線に沿った断面図。 図２に示した振動アクチュエータのＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図３に示した振動アクチュエータのＣ−Ｃ線に沿った断面図。 本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの一例を示す分解斜視図。 本発明の実施形態に係る振動アクチュエータを有する携帯情報端末の一例を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
本発明の実施形態は図示の内容を含むが、これのみに限定されるものではない。なお、以後の各図の説明で、既に説明した部位と共通する部分は同一符号を付して重複説明を一部省略する。

図１は本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００の一例を示す正面図である。図２は図１に示した振動アクチュエータ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は図２に示した振動アクチュエータ１００のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４は図３に示した振動アクチュエータ１００のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図５は振動アクチュエータ１００の一例を示す分解斜視図である。図６は振動アクチュエータ１００を有する携帯情報端末５００の一例を示す図である。尚、図１において、筐体２に設けられたカバー部材１を省略している。

本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、コイル１５とマグネット５の協働により、コイル１５に対してマグネット５がリニアに振動するように構成されている。振動アクチュエータ１００は、携帯電話、スマートフォン、携帯型遊技機などの携帯情報端末５００に搭載される（図６参照）。以下、振動アクチュエータ１００の各構成要素について、詳細に説明する。

本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、カバー部材１、筐体２（ケース）、錘部３、連結部材４、マグネット５、ヨーク部材６（センターヨーク）、補強部材７（ガイド部材）、シャフト８（摺動支持部材）、軸受９、バネ１０（付勢部材）、低摩擦部材１１（テープ）、バネ受け部材１２、緩衝部材１３（クッション）、ボビン１４、コイル１５、端子１６、などを有する。

本実施形態の振動アクチュエータ１００は、マグネット５、錘部３、連結部材４、補強部材７、軸受９、バネ１０、低摩擦部材１１、バネ受け部材１２、緩衝部材１３などをそれぞれ２個ずつ有し、振動アクチュエータ１００の中心を通る直線（振動方向に直交する直線）に対して、それぞれ線対称に配置されている（非駆動時）。

振動アクチュエータ１００は、偏平形状で中空の筐体２を有し、筐体２は着脱自在に設けられたカバー部材１（蓋部）を有する。筐体２の内部に、ボビン１４が固定されている。ボビン１４は、筒形状、且つ、偏平形状に形成されている。ボビン１４は、樹脂などの材料により形成されている。ボビン１４の外周部には、コイル１５が巻回されており、ボビン１４内に矩形状で偏平形状に形成されたマグネット５，５が振動方向（可動方向）に可動自在に配置されている。このマグネット５，５に対して間隔をあけて、そのマグネット５，５の振動方向に平行に延在するシャフト８が設けられている。シャフト８の両端は筐体２に支持されている。

本実施形態では、２つの偏平矩形状マグネット５，５が、磁性体で形成されたヨーク部材６（センターヨーク）を介して接着剤などにより固着され、且つ、互いに逆方向に、振動方向（可動方向）に沿って着磁されている（図３参照）。図３に示した例では、各マグネット５，５のヨーク部材６側がＮ極、他方側がＳ極となるように着磁されている。マグネット５，５の全部または一部分の外周側にコイル１５が配置されている。

補強部材７，７は、Ｕ字形状に形成され、金属や樹脂などの材料により構成されている。補強部材７，７は、ヨーク部材６、ヨーク部材６を挟んだ２つのマグネット５それぞれの側面から、各マグネット５の振動方向の端面の一部分に亘って接着剤などにより固着した構造となっている。

コイル１５は、ボビン１４に設けられた端子１６（ターミナル電極）に配線を介して電気的に接続されている。端子１６は筐体２よりも外側に向けて突出するように構成されている。端子１６を介して外部から矩形方形波または正弦波の電流を印加した場合、マグネット５が振動方向（シャフト８の軸方向）に振動するように構成されている。

錘部３，３は、金属材料などにより形成され、各マグネット５，５の振動方向の端部側に設けられ、そのマグネット５，５と一体に可動するように構成されている。この錘部３，３は、偏平形状に形成されている。錘部３の端部には、緩衝部材１３（クッション）が設けられている。緩衝部材１３を設けたことにより、外から大きい衝撃力が加わった場合であっても、錘部３と筐体２内面との接触による不要な音の発生を防止している。

連結部材４，４は、略矩形板状に形成され、錘部３，３とマグネット５，５との間に設けられ、錘部３，３とマグネット５，５に固定されている。連結部材４は、鉄などの磁性体であってもよいし、ステンレスなどの非磁性体であってもよい。本実施形態では、連結部材４，４は、金属材料により形成されている。連結部材４，４は、マグネット５，５よりもシャフト８側に突出した突出部４１，４１を有し、その突出部４１，４１により直接、又は軸受９，９などの部材を介してシャフト８に振動方向に沿って摺動自在に支持されている。

本実施形態では、連結部材４に孔部４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが形成されている（図３、図５参照）。孔部４ａには軸受９を介してシャフト８が貫通され、孔部４ｂには補強部材７が係合され、孔部４ｃには錘部３に設けられた凸状部３ｃが嵌合され、孔部４ｄには補強部材７が係合される。連結部材４は、錘部３に溶接などにより接合され、補強部材７に溶接などにより接合された構造となっている。

シャフト８には、そのシャフト８の周囲に巻回され、一方の端部がバネ受け部材１２を介して筐体２に当接され、他方の端部が連結部材４，４の突出部４１，４１に当接したバネ１０，１０（付勢部材）が設けられている。バネ１０，１０は、連結部材４，４の突出部４１，４１を振動方向に振動可能に弾性支持している。本実施形態では、バネ１０，１０としてコイルバネを採用している。非動作時、マグネット５が振動中心位置で静止するように、２つのバネ１０，１０の互いに反対方向の付勢力が釣り合うように構成されている。

上記マグネット５は、連結部材４を介してシャフト８に振動方向に摺動自在に支持されている（図１、図３参照）。また、マグネット５は、ボビン１４の内周部１４ａに対して振動方向に摺動自在に支持された構造となっている。

振動アクチュエータ１００は、マグネット５またはボビン１４の内周部１４ａの摺動面の一方または両方に、テープなどの低摩擦部材１１を有する。本実施形態では、マグネット５の摺動面に低摩擦部材１１が接着・固定されている（図２参照）。低摩擦部材１１は、小さい摩擦係数の材料により形成されている。また、低摩擦部材１１（テープ）としては、硬質の材料により形成されていることが好ましい。詳細には、低摩擦部材１１の形成材料としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを挙げることができる。低摩擦部材１１を設けたことにより、マグネット５振動時の摩擦ロスが小さく、マグネット５がボビン１４の内周部１４ａに対して滑らかに摺動することができる。

図２に示したように、ボビン１４の内周部１４ａは、シャフト８から遠い部分１４ｂの間隔が狭く、シャフト８に近い部分１４ｃの間隔が広く形成されている。本実施形態では、上記間隔が狭い部分と、間隔が広い部分の境界に段部１４ｄが形成されている。ボビン１４の内周部１４ａのうち、シャフト８から遠い部分１４ｂでマグネット５を摺動自在に支持している。また、低摩擦部材１１は、ボビン１４の内周部１４ａのシャフト８から遠い部分１４ｂに対向する、マグネット５の面に設けられている。

＜振動アクチュエータ１００の動作＞
振動アクチュエータ１００の動作を説明する。
非動作時、マグネット５は、振動中心位置で静止している。この場合、２つのバネ１０（付勢部材）の互いに反対方向の付勢力が釣り合った状態となっている。

端子１６を介して外部から矩形方形波または正弦波の電流をコイル１５に印加した場合、コイル１５で生じる時間的に変動する磁力と、マグネット５の磁力により、マグネット５に振動方向に力が生じ、その力とバネ１０の付勢力により、コイル１５に対してマグネット５が振動方向にリニアに振動する。この場合、マグネット５は、連結部材４を介してシャフト８に摺動自在に支持された状態で、且つ、ボビン１４の内周部に対して振動方向に摺動自在に支持された状態で、振動方向にリニアに振動する。

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、筐体２およびコイル１５を備えた固定子と、マグネット５および錘部３を有する可動子と、を有し、コイル１５とマグネット５の協働により、可動子が固定子に対して振動方向にリニアに振動する。また、振動アクチュエータ１００は、筐体２内に配置され、マグネット５に対して間隔をあけて、振動方向に平行に延在する摺動支持部材としてのシャフト８を有する。可動子は、摺動支持部材（シャフト８）に摺動自在に支持されるとともに、固定子に対して摺動自在に支持された構造を有する。
例えば、２つシャフト（２軸）により可動子を振動自在に支持する振動アクチュエータ（比較例）では、可動子を滑らかに移動させるために、２つのシャフトに関し高い平行度を要する。
本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、上述したように、可動子が、一つの摺動支持部材（シャフト８）に摺動自在に支持されるとともに、固定子に対して摺動自在に支持された構造を有するので、比較例のような平行度を考慮する必要がなく、簡単な構造で、可動子としてのマグネット５や錘部３を高精度に振動させることができる。また、上記振動アクチュエータ１００は、可動子が１つのシャフト８の軸方向に沿って滑らかに振動することができるので、不要な音を発生しない。

また、本発明の実施形態では、可動子が、摺動支持部材としてのシャフト８の軸方向に直交する断面が摺動支持部材（シャフト８）に向かって細長の略矩形状で、且つ、振動方向に延在した偏平形状に形成されている。そして、可動子の２つの長辺側平面がそれぞれ、固定子に対して摺動自在に支持されている。詳細には、マグネット５と錘部３とが、振動方向、および該振動方向に対して直交する方向（図１に示したモータ幅方向）に延在する偏平形状に形成されている。上記実施形態では、マグネット５の２つの長辺側平面（広い面）がそれぞれ、マグネット５の外周側に配置され、且つ、偏平形状に形成された固定子のボビン１４の内周部１４ａに対して摺動自在に支持されている。シャフト８は、振動方向に対して直交する方向（図１に示したモータ幅方向）の一方側に配置されている。すなわち、簡単な構造で、高精度に可動子を振動可能な薄型の振動アクチュエータ１００を提供することができる。

また、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、可動子、または、固定子の摺動面の少なくとも一方に、低摩擦部材を有する。詳細には、マグネット５またはボビン１４の内周部１４ａの摺動面の少なくとも一方に、テープなどの低摩擦部材１１を有する。具体的には、上記実施形態では、マグネット５の摺動面に低摩擦部材１１が設けられている。このため、マグネット５は、ボビン１４の内周部１４ａに対して滑らかに摺動することができ、不要な音を発生しない。また、この低摩擦部材１１を硬質の材料により形成することで、摩耗を低減することができる。

また、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、可動子が摺動支持部材（シャフト８）から遠い部分で、固定子に対して摺動自在に当接支持されている。上記実施形態では、可動子としてのマグネット５は、シャフト８から比較的遠い部分で、ボビン１４の内周部１４ａに摺動自在に支持されているので、可動子としてのマグネット５の振れ（シャフト８を回転軸とする振れ）を小さく抑えた状態で、振動方向に滑らかに振動させることができる。
詳細には、上記ボビン１４の内周部１４ａのシャフト８から遠い部分１４ｂが狭い間隔となるように形成され、マグネット５は、ボビン１４の内周部１４ａに対向する面の領域のうちシャフト８から遠い部分で、ボビン１４の内周部１４ａに対して摺動自在に当接支持されており、この部分に低摩擦部材１１が設けられている。このため、マグネット５の振れ（シャフト８を回転軸とする振れ）を小さく抑えた状態で、振動方向に滑らかに振動させることができる。

また、上記実施形態では、ボビン１４の内周部１４ａは、シャフト８から遠い部分１４ｂの間隔が狭く、シャフト８に近い部分１４ｃの間隔が広く形成されている。このため、マグネット５の製造時の加工誤差により、マグネット５の表面に凹凸が形成されている場合であっても、ボビン１４の内周部１４ａのシャフト８に近い部分１４ｃとマグネット５の接触を防止することができる。

また、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、マグネット５と錘部３の間に設けられ、マグネット５と錘部３に固定された連結部材４（バックヨーク）を有し、連結部材４は、マグネット５よりも摺動支持部材側（シャフト８側）に突出した突出部４１を有し、その突出部４１により摺動支持部材（シャフト８）に振動方向に沿って摺動自在に支持されている。付勢部材としてのバネ１０は、連結部材４の突出部４１を振動方向に振動可能に弾性支持している。このため、簡単な構造で、可動子であるマグネット５および錘部３を連結部材４を介してシャフト８に摺動自在に支持させることができる。

また、本発明の実施形態では、第１のマグネット５と第２のマグネット５を有する。詳細には、この第１のマグネット５，第２のマグネット５は、ヨーク部材６（センターヨーク）を介して接着剤などにより固着され、且つ、互いに逆方向に、振動方向（可動方向）に沿って着磁されている。そして、第１のマグネット５および第２のマグネット５の全部または一部分の外周側にコイル１５が配置されている。すなわち、ヨーク部材６の近傍に磁力線を密にすることができ、振動アクチュエータ１００の動作時、大きい力でマグネット５，５を振動方向に沿って振動・駆動させることができる。

また、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１００は、ヨーク部材６（センターヨーク）、ヨーク部材６を挟んだ２つのマグネット５，５それぞれの側面から、各マグネット５，５の振動方向の端面の一部分に亘って固着した補強部材７，７（ガイド部材）を有する。本実施形態では、ヨーク部材６と各マグネット５，５が接着剤などにより固着された状態で、Ｕ字形状の２つの補強部材７，７（ガイド部材）により、ヨーク部材６と、２つのマグネット５，５とが接着剤などにより接着固定されている。このように補強部材７，７を設けたことにより、偏平形状で薄型の２つのマグネット５，５、ヨーク部材６（センターヨーク）が外力に対して大きい強度を有する。つまり、高い耐落下衝撃性を有する振動アクチュエータ１００を提供することができる。

また、本発明の実施形態の振動アクチュエータ１００は、バネ１０，１０（付勢部材）と筐体２の内面の間にバネ受け部材１２，１２を有する。すなわち、バネ受け部材１２，１２により、バネ１０，１０の端部を筐体２の内面の所定位置に当接させることができる。尚、バネ受け部材１２，１２とバネ１０，１０とを固定してもよい。

また、本発明の実施形態では、携帯情報端末５００は、小型で薄型の振動アクチュエータ１００を有するので、小型で薄型の携帯情報端末５００を提供することが可能である。また、携帯情報端末５００に振動アクチュエータ１００を搭載する場合、振動アクチュエータ１００の搭載スペースが非常に小さい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
また、上述の各図で示した実施形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。
また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

上記実施形態では、連結部材４は、錘部３とマグネット５との間に配置され、錘部３とマグネット５に固着されていたが、この形態に限られるものではない。例えば、連結部材４は錘部３の所定位置に固着されていてもよい。
また、補強部材７と連結部材４などを一体形成してもよい。
また、マグネット５は、ボビン１４の内周部１４ａのうちシャフト８に近い位置で、摺動自在に支持されるように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、連結部材４は、マグネット５よりもシャフト８側に突出した突出部４１を有し、その突出部４１によりシャフト８に摺動自在に支持されていたが、この形態に限られるものではない。例えば、錘部３をマグネット５よりもシャフト８側に突出させて、その突出部によりシャフト８に摺動自在に支持されていてもよい。
また、上記実施形態では、可動子のマグネット５が固定子としてのボビン１４に対して摺動自在に支持された構造であったが、この形態に限られるものではない。例えば、可動子の錘部３が、ボビン１４、筐体２、カバー部材１などの固定子に対して摺動自在に支持された構造としてもよい。

１…カバー部材、２…筐体（ケース）、３…錘部、４…連結部材（バックヨーク）、５…マグネット、６…ヨーク部材（センターヨーク）、７…補強部材（ガイド部材）、８…シャフト（摺動支持部材）、９…軸受、１０…バネ（付勢部材）、１１…低摩擦部材（テープ）、１２…バネ受け部材、１３…緩衝部材（クッション）、１４…ボビン、１５…コイル、１６…端子、４１…突出部、１００…振動アクチュエータ、５００…携帯情報端末。

Claims (6)

1. 筐体およびコイルを備えた固定子と、マグネットおよび錘部を有する可動子と、を有し、前記コイルと前記マグネットの協働により、前記可動子が前記固定子に対して振動方向にリニアに振動する振動アクチュエータであって、
   前記筐体内に配置され、前記マグネットに対して間隔をあけて、前記振動方向に平行に延在する摺動支持部材を有し、
   前記可動子は、前記摺動支持部材に摺動自在に支持されるとともに、前記固定子に対して摺動自在に支持された構造を有することを特徴とする
   振動アクチュエータ。
2. 前記可動子は、前記摺動支持部材の軸方向に直交する断面が前記摺動支持部材に向かって細長の略矩形状で、且つ、前記振動方向に延在した偏平形状に形成され、
   前記可動子の２つの長辺側平面がそれぞれ、前記固定子に対して摺動自在に支持さ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. 前記可動子、または、前記固定子の摺動面の少なくとも一方に、低摩擦部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の振動アクチュエータ。
4. 前記可動子は、前記摺動支持部材から遠い部分で、前記固定子に対して摺動自在に当接支持されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
5. 前記マグネットと前記錘部の間に設けられ、前記マグネットと前記錘部に固定された連結部材を有し、
   前記連結部材は、前記マグネットよりも前記摺動支持部材側に突出した突出部を有し、該突出部により前記摺動支持部材に振動方向に沿って摺動自在に支持され、
   少なくとも一方の端部が前記筐体に当接され、前記連結部材の前記突出部を振動方向に振動可能に弾性支持した付勢部材を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の振動アクチュエータを有する携帯情報端末。

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