JP2019009872A - リニア振動モータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐衝撃性を向上する。【解決手段】 可動子１０と、可動子１０を振動可能に支持する基体２０と、可動子１０を基体２０に沿って振動させるコイル３０と、可動子１０の振動方向に沿って弾性的に撓む板バネ４０とを備え、基体２０には、前記振動方向に対する交差方向へ弾性変形可能な支持部２２ｄが一体的に設けられ、板バネ４０は、一端側を可動子１０に止着するとともに他端側を支持部２２ｄに止着している。【選択図】 図１

Description

本発明は、リニア振動モータ、及びこのリニア振動モータを備えた電子機器に関するものである。

振動モータ（或いは振動アクチュエータ）は、携帯電子機器に内蔵され、着信やアラームなどの信号発生等を振動によって携帯者に伝える装置として広く普及しており、携帯者が身につけて持ち運ぶウエアラブル電子機器においては、不可欠な装置になっている。また、振動モータは、タッチパネルなどのヒューマン・インターフェイスにおけるハプティクス（皮膚感覚フィードバック）を実現する装置として、近年注目されている。

このような振動モータについて各種の形態が開発されている中で、可動子の直線的な往復振動によって比較的大きな振動を発生させることができるリニア振動モータが注目されている。リニア振動モータは、可動子側に錘とマグネットを設け、固定子側に設けたコイルに通電することでマグネットに作用するローレンツ力が駆動力となり、振動方向に沿って弾性支持される可動子を一軸方向に往復振動させるものである。
例えば、特許文献１には、可動子（分銅）の振動に伴い板バネを弾性的に撓ませるように、可動子が板バネを介して蓋部の側壁に止着されている振動アクチュエータが記載されている。

特開２０１７−１８９５８号公報

ところで、上記従来技術によれば、リニア振動モータを可動子の振動方向へ落下した場合に、その落下衝撃を板バネの弾性的な撓みによりある程度吸収することができる。
しかしながら、リニア振動モータを可動子の振動方向に対する交差方向へ落下した場合には、板バネの弾性的な撓みを得難いため、板バネの止着箇所に局部的に荷重が作用し、板バネの塑性変形や損傷等を生じてしまうおそれがある。

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
可動子と、前記可動子を振動可能に支持する基体と、前記可動子を前記基体に沿って振動させるコイルと、前記可動子の振動方向に沿って弾性的に撓む板バネとを備え、前記基体には、前記振動方向に対する交差方向へ弾性変形可能な支持部が一体的に設けられ、前記板バネは、一端側を前記可動子に止着するとともに他端側を前記支持部に止着していることを特徴とするリニア振動モータ。

本発明に係るリニア振動モータの一例を示す斜視図である。 同リニア振動モータを示す分解斜視図である。 同リニア振動モータについて、基板部及びコイル等を省いた状態を示す底面図である。 同リニア振動モータの縦断面図であり、可動子が基板部に接触した状態を示す。 同リニア振動モータを具備した電子機器の一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

リニア振動モータ１は、図１〜図４に示すように、可動子１０と、可動子１０を振動可能に支持する箱状の基体２０と、可動子１０を基体２０に沿って振動させるコイル３０と、可動子１０の振動方向に沿って弾性的に撓む２つの板バネ４０，４０とを備える。

可動子１０は、振動方向の寸法よりも、振動方向に対する交差方向の寸法が長い長尺状に形成される。
この可動子１０は、長尺状の一対のマグネット１１，１１と、これらマグネット１１，１１の長手方向の両端側に固定された錘体１２，１２と、マグネット１１，１１の反コイル側の面に長手方向へわたって固定されたヨーク１３とを備え、両側の板バネ４０，４０を介して短手方向（図示のＹ方向）へ振動するように支持されている。

各マグネット１１は、長尺な直方体状に形成され、コイル３０面に対し直交する方向（図示のＺ方向）の一方をＮ極、他方をＳ極としている。
一対のマグネット１１，１１は、所定の隙間を置いて略平行に設けられる。一方のマグネット１１は、他方のマグネット１１に対し磁極が逆になっている。
これら一対のマグネット１１，１１は、ヨーク１３によって一体に固定されている。

錘体１２，１２は、比重の高い金属材料（例えば、タングステン）などによって略直方体状に形成される。

各錘体１２は、可動子１０が短手方向（図示のＹ方向）へ振動した際に、後述する基体２０のカバー部２２内面に固定された緩衝材１４に当接する。
緩衝材１４は、ゴム等の弾性材料からブロック状に形成され、振動した際の可動子１０を受けてその衝撃をカバー部２２に伝達するとともに、弾性変形することにより振動音の発生を防ぐ。

ヨーク１３は、一対のマグネット１１，１１の反コイル側面を覆う長尺状に形成され、その長手方向の両端側に、コイル３０側へ突出する突片部１３ａ，１３ａを有する。各突片部１３ａには、板バネ４０を位置決めし支持するための凸部１３ａ１が設けられる。
このヨーク１３は、例えば、磁性金属材料からなる略矩形状の板材を曲げ加工することによって、断面略凹状に形成される。

各突片部１３ａは、幅方向（図示のＹ方向）の中央寄りに曲げ形成された嵌合片部１３ａ２を、一対のマグネット１１，１１の間に挟み込むようにして、マグネット１１，１１に対し接着剤を介して接着されている。

また、基体２０は、コイル３０を支持し固定する基板部２１と、可動子１０の周囲及び反コイル側面を覆うカバー部２２とを備え、コイル３０及び可動子１０に沿う長尺な箱状に構成される。

基板部２１は、略長方形状に形成され、その長辺部分に端子板２１ａを突出させている。端子板２１ａの表面には２つの端子Ｔ，Ｔが設けられ、これら端子Ｔ，Ｔは、それぞれ、コイル３０を構成する線材の両端部に電気的に接続される。

カバー部２２は、金属製の板材から基板部２１側を開口した矩形箱状に形成され、可動子１０及びコイル３０を間に置いて基板部２１に対向する平面視長方形状の平板部２２ａと、この平板部２２ａの四辺側から基板部２１側へ突出して可動子１０の四方を囲む４つの側壁２２ｂ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｃとを有する。このカバー部２２は、側壁２２ｂ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｃの突端をカバー部２２に嵌め合わせて固定される。

前記４つの側壁のうち、可動子１０の振動方向（図示のＹ方向）の両側で対向する２つの側壁２２ｂ，２２ｂは、それぞれ、前記振動方向に対する直交方向（図示のＸ方向）へ間隔を置いた二つの切欠部２２ｂ１，２２ｂ１を有し、これら二つの切欠部２２ｂ１，２２ｂ１の間を、板バネ４０を支持するための支持部２２ｄにしている。

各切欠部２２ｂ１は、側壁２２ｂにおける平板部２２ａ側から基板部２１側へわたって連続するスリット状に形成される。

支持部２２ｄは、二つの切欠部２２ｂ１の間に位置するようにして、平板部２２ａ側から基板部２１側へ突出しており、その突端部と、対向する基板部２１面及び端子板２１ａ面との間に、隙間ｓを確保している。
このため、支持部２２ｄは、例えばリニア振動モータ１が落下衝撃等の比較的強い衝撃を受けた場合に、その衝撃によるＸ方向の力成分により、平板部２２ａ側を支点にし隙間ｓ側をＸ方向へ揺動させるようにして（図１参照）、若干弾性変形する。
この支持部２２ｄの弾性変形は、板バネ４０の撓み量よりも小さい。すなわち、支持部２２ｄの前記交差方向（図示のＸ方向）の剛性が、板バネ４０の撓み方向（図示のＹ方向）の剛性よりも大きく設定されている。

コイル３０は、芯材を具備しない空芯コイルであり、長尺扁平状に巻回され、一対のマグネット１１，１１の反ヨーク１３側の面に対し略一定の隙間を置くようにして、基板部２１に止着されている。
このコイル３０には、例えば、可動子１０の質量と板バネ４０の弾性係数で決まる共振周波数（固有振動数）を有する交番電流又はパルス電流からなる駆動信号が、端子Ｔ，Ｔを介して供給される。

板バネ４０は、可動子１０の短手方向の両側に、点対称に二つ配設される。
各板バネ４０は、弾性的に撓み可能な金属製の長尺板材を、略Ｌ字状に折り曲げて形成される。
詳細に説明すれば、この板バネ４０は、一対のマグネット１１，１１の短手方向（図示のＹ方向）の端面に沿って斜めに延設された一片部４１と、一片部４１に略直交する他片部４２とを有する。

一片部４１は、マグネット１１の短手方向の端面と、カバー部２２の側壁２２ｂとの間に位置し、マグネット１１の長手方向に沿う長尺板状に形成される。
この一片部４１の一端側は、他片部４２を介して、可動子１０の長手方向の一方側（詳細にはヨーク１３と錘体１２の間）に止着される。
また、同一片部４１の他端側は、可動子１０の他方側へ斜めに延設され、支持部２２ｄに止着されている。

一片部４１には、その長手方向の中央寄りに、可動子１０の厚み方向の寸法を徐々に縮小する括れ部４１ａが形成され、支持部２２ｄ側の端部寄りに止着片部４１ｂが設けられる。

括れ部４１ａは、可動子１０の振動によって一片部４１と支持部２２ｄの接続部分や、一片部４１と他片部４２間の曲げ部分等に加わる応力を分散する。

また、止着片部４１ｂは、支持部２２ｄと略平行な平板状に形成され、支持部２２ｄに溶接固定されている。

また、他片部４２は、貫通状の嵌合孔４２ａを、ヨーク１３側の凸部１３ａ１に嵌め合わせるようにして、突片部１３ａ外面と錘体１２の間に挟まれて固定されている。この固定手段は、例えば溶接や接着等とすることが可能である。

止着片部４１ｂの裏側（反支持部２２ｄ側）には、ゴム等の弾性材料からなる緩衝材４１ｃが固定されている。この緩衝材４１ｃは、可動子１０が振動した際に、板バネ４０の一片部４１が、マグネット１１側面に当接して騒音が発生するのを防ぐ。

次に上記構成のリニア振動モータ１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
コイル３０に交流電力が供給されると、コイル３０と一対のマグネット１１，１１間の磁気作用によって可動子１０が短手方向へ往復動し、この往復動に伴い両側の板バネ４０，４０が弾性的に撓み、この往復動による振動が支持部２２ｄ等を介して基体２０に伝達される。

仮にリニア振動モータ１を誤って落としてしまい、振動方向に対する交差方向（図示のＸ方向）の力が、可動子１０及び板バネ４０に加わった場合には、支持部２２ｄが、両側の切欠部２２ｂ１，２２ｂ１の間で前記交差方向へ若干弾性変形するため、この弾性変形によって落下衝撃を吸収することができる。
また、落下等による前記交差方向の力が比較的大きい場合には、図４に示すように、支持部２２ｄの前記交差方向への弾性変形に伴い、可動子１０が図４に示すように傾斜して、可動子１０の長尺方向の端部側（詳細には錘体１２）が、基板部２１又はカバー部２２の平板部２２ａに当接するため、板バネ４０の変形を抑制することができる。
よって、板バネ４０が支持部２２ｄとの止着箇所の近傍で塑性変形や破損等するのを防ぐことができ、当該リニア振動モータ１の耐衝撃性を向上することができる。

次に、リニア振動モータ１を備えた電子機器について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を備えた電子機器として、携帯情報端末１００を例示している。
この携帯情報端末１００は、タッチ操作パネル５０（タッチディスプレイを含む）のタッチ操作に応じてリニア振動モータ１を振動させるように構成され、その応答性が良好である上、万が一落としてしまった場合等でも、耐衝撃性に優れている。

なお、他例としては、タッチ操作パネル５０を具備しない電子機器にリニア振動モータ１を装備することも可能である。

また、上記実施態様によれば、カバー部２２の短手方向端部側の側壁２２ｂに支持部２２ｄを設けたが、他例としては、カバー部２２の長手方向端部側の側壁２２ｃに、カバー部２２内側へ突出する突片部を設け、この突片部を、板バネ４０を支持するための支持部２２ｄとすることも可能である。
さらに、他例としては、基板部２１にカバー部２２側へ突出する突片部を設け、この突片部を、板バネ４０を支持するための支持部２２ｄとすることも可能である。

また、上記実施態様によれば、支持部２２ｄを可動子１０の長手方向（図示のＸ方向）に沿って弾性変形させるようにしたが、他例としては、支持部２２ｄを可動子１０の厚み方向（図示のＺ方向）へ弾性変形させ、この弾性変形によって板バネ４０の変形や破損等を防ぐ構成とすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の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、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：リニア振動モータ
１０：可動子
１１：マグネット
１２：錘体
１３：ヨーク
２０：基体
２１：基板部
２２：カバー部
平板部：２２ａ
２２ｂ，２２ｃ：側壁
２２ｄ：支持部
３０：コイル
４０：板バネ
４１：一片部
４２：他片部
１００：携帯情報端末（電子機器）

Claims (5)

1. 可動子と、前記可動子を振動可能に支持する基体と、前記可動子を前記基体に沿って振動させるコイルと、前記可動子の振動方向に沿って弾性的に撓む板バネとを備え、
   前記基体には、前記振動方向に対する交差方向へ弾性変形可能な支持部が一体的に設けられ、
   前記板バネは、一端側を前記可動子に止着するとともに他端側を前記支持部に止着していることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記基体は、前記可動子の振動方向の両側に位置する側壁を有し、
   前記側壁は、前記交差方向へ間隔を置いた二つの切欠部を有し、これら二つの切欠部の間の部分を、前記支持部にしていることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
3. 前記支持部の前記弾性変形により、前記可動子が傾いて前記基体に接触するようにしたことを特徴とする請求項２記載のリニア振動モータ。
4. 前記可動子は、前記交差方向の寸法が前記振動方向の寸法よりも長い長尺状に形成され、
   前記板バネは、一端側を前記可動子の長手方向の一方側に止着するとともに、他端側を前記可動子の長手方向の他方側へ斜めに延設し前記支持部に止着していることを特徴とする請求項３記載のリニア振動モータ。
5. 請求項１乃至４何れか１項記載のリニア振動モータを備えた電子機器。

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