JP6333194B2

JP6333194B2 - 振動アクチュエータ

Info

Publication number: JP6333194B2
Application number: JP2015030898A
Authority: JP
Inventors: 昇生川; 栞石井; 深作　良範; 良範深作
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2015-02-19
Filing date: 2015-02-19
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-02-19
Also published as: JP2016150333A

Description

本発明は、可動子が往復振動する振動アクチュエータに関するものである。

振動アクチュエータは、通信機器の着信や各種電子機器のアラーム発信などによって振動を発生させ、通信機器の携帯者や各種電子機器に触れる操作者に対して、振動によって信号の発生を伝えるものであり、携帯電話を含む携帯情報端末などの各種電子機器に装備されている。

振動アクチュエータは、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往復振動アクチュエータが、薄型化への対応が可能なものとして注目されている。従来の往復振動アクチュエータは、可動子側に分銅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往復振動させるものである（下記特許文献１参照）。

特開２０１１−９７７４７号公報

振動アクチュエータは、携帯電話やスマートホンなど、利用者が衣服のポケットやカバンに入れて持ち運ぶ携帯型の電子機器への装備だけでなく、利用者が身に付けて持ち運ぶウェアラブル電子機器への装備に利用範囲が拡大しつつある。

携帯電話やスマートホンなどの携帯型電子機器は、通常は手のひらで所持して利用することを考慮して、持ち易い薄厚の箱形外観形状を有しているので、それに装備される振動アクチュエータも、従来は、携帯型電子機器における箱形外観形状の内部にスペース効率よく収納できるように、直線的な振動軌跡に沿った直線辺を有する箱形の枠体を備えるものが多い。

これに対して、携帯型電子機器は、より一層持ち易い形状にするために、様々な外観形状が検討されており、ウェアラブル電子機器に至っては、腕時計型（リストバンド型），メガネ型，ベルト型（ウエストバンド型），ネックレス型など、様々な形態が検討されているので、それら形態の電子機器に装備することを考慮した場合、従来のように直線辺を有する箱形の枠体を備えるものでは、スペース効率よく電子機器内に装備することができない問題が生じる。

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、様々な外観形状を有する携帯型電子機器やウェアラブル電子機器などにスペース効率よく装備することができる振動アクチュエータを提供することが、本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明の振動アクチュエータは、以下の構成を具備するものである。
湾曲した外形端辺を有し、内面に前記外形端辺に沿った振動軌跡を有するガイド部を備える支持板と、前記内面に向けて付勢されることで、前記ガイド部に案内されて前記振動軌跡に沿って往復振動する可動子と、前記可動子を前記内面に沿って往復振動させる駆動部と、前記可動子の往復振動を弾性支持する弾性部材とを備えることを特徴とする振動アクチュエータ。

このような特徴を有する本発明の振動アクチュエータは、支持板の外形端辺を、装備する携帯型電子機器やウェアラブル電子機器の外観形状に合わせて湾曲させることで、様々な外観形状を有する携帯型電子機器やウェアラブル電子機器にスペース効率よく装備することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る振動アクチュエータの説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が（ｂ）のＸ−Ｘ断面図）である。本発明の第１の実施形態に係る振動アクチュエータの分解斜視図（下方視）である。本発明の第１の実施形態に係る振動アクチュエータの分解斜視図（上方視）である。本発明の第１の実施形態に係る振動アクチュエータの外観図（装備状態）を示す説明図である。本発明の第２の実施形態に係る振動アクチュエータの説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）が側面図、（ｃ）が（ａ）のＸ−Ｘ断面図）である。本発明の第２の実施形態に係る振動アクチュエータの分解斜視図（下方視）である。本発明の第２の実施形態に係る振動アクチュエータの分解斜視図（上方視）である。本発明の第２の実施形態に係る振動アクチュエータの外観図（装備状態）を示す説明図である。本発明の実施形態に係る振動アクチュエータを装備した電子機器（（ａ）が円盤状の携帯型電子機器、（ｂ）がリストバンド型のウェアラブル電子機器、（ｃ）がメガネ型のウェアラブル電子機器）を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図４は、本発明の第１の実施形態に係る振動アクチュエータを示している。振動アクチュエータ１（１Ａ）は、支持板２と可動子３と駆動部４と弾性部材５を備えている。各図においては、同一部位に同一符号を付して図毎の重複説明を省略する。

支持板２は、湾曲した外形端辺２Ｓを有し、内面２Ａに外形端辺２Ｓに沿った振動軌跡を有するガイド部２０（図３参照）を備えている。この例では、内面２Ａは平面状であり、一対の外形端辺２Ｓが内面２Ａに沿って互いに平行に配置されている。また、支持板２は、磁性体で形成された板状体であり、後述する駆動部４の磁気回路を形成するためのヨークとなっている。この支持板２には、駆動部４の入力端子部２１が外形端辺２Ｓから突出するように設けられている。

可動子３は、支持板２の内面２Ａに向けて付勢されることで、支持板２の内面２Ａに設けたガイド部２０に案内されて、その振動軌跡に沿って往復振動する。可動子３は、可動枠３０上に分銅３１とマグネット３２を一体に備えており、図示の例では、分銅３１は、一対の分銅３１Ａ，３１Ｂを備え、マグネット３２は一対のマグネット３２Ａ，３２Ｂを備えている。

駆動部４は、可動子３を支持板２の内面２Ａに沿って往復振動させるものであり、ここでは、支持板２の内面２Ａに固定されるコイル４０と、可動子３に取り付けられてコイル４０に対面するマグネット３２（３２Ａ，３２Ｂ）と、前述したようにヨークとなる磁性体からなる支持板２により構成されている。

ここで、コイル４０は、支持板２の内面２Ａに沿って巻き回されており、可動子３の振動方向に交差する一対の巻線部分４０Ａ，４０Ｂを備え、その巻線部分４０Ａがマグネット３２Ａに対面し、巻線部分４０Ｂがマグネット３２Ｂに対面している。マグネット３２Ａ，３２Ｂは、コイル４０の巻線部分４０Ａ，４０Ｂを通過する磁力線を形成するように、内面２Ａに交差する方向で互いに逆向きの磁極を有している。

弾性部材５は、可動子３の往復振動を弾性支持するものであり、図示の例では、振動軌跡に沿った方向に圧縮又は引張弾性を有するコイルバネ５０を備えている。この弾性部材５（コイルバネ５０）は、一端が分銅３１（３１Ａ，３１Ｂ）に支持され、他端が枠体６の支持側面６０の内面側に支持されており、振動方向に沿って一対、振動方向と交差する方向に一対の合計４個の弾性部材５が枠体６内に配置されている。

枠体６は、可動子３を囲むように支持板２に装着されており、支持板２の内面２Ａに対面する底面６Ａと、支持板２の内面２Ａ及び振動軌跡に交差して、前述したように弾性部材５を支持する支持側面６０と、支持板２の内面２Ａに交差して、支持板２の外形端辺２Ｓに沿った側面６１とを備えている。

ここで、支持板２に設けられるガイド部２０には、支持板２の内面２Ａと可動子３との間隙を一定に保つスペーサ７が配置されている。図示の例では、スペーサ７は、転動体７０であり、ガイド部２０は、転動体７０を保持する溝部２０Ｐを備えている。また、可動子３の分銅３１（３１Ａ，３１Ｂ）にも転動体７０を保持する溝部３１Ｐが設けられている。ここでは、スペーサ７として転動体７０を例示したが、これに限らず、スペーサ７は、可動子３側から突出する突出部などであってもよい。

振動アクチュエータ１（１Ａ）の動作を説明する。支持板２に固定されたコイル４０に駆動信号を通電することで、可動子３に設けたマグネット３２に加わるローレンツ力が駆動力となって、可動子３がガイド部２０に沿って往復振動する。この際、磁性体である支持板２と可動子３に設けたマグネット３２とは磁気吸着力で互いに引き合い、可動子３が支持板２の内面２Ａに付勢された状態になり、スペーサ７の存在で、可動子３と支持板２の内面２Ａとの間隔が一定に保たれる。

そして、可動子３が支持板２の内面２Ａに向けて付勢されることで、可動子３の動きは、ガイド部２０の振動軌跡に沿った動きになり、可動子３は、支持板２の湾曲した外形端辺２Ｓに沿って往復振動することになる。図示の例では、スペーサ７（転動体７０）は、３箇所で可動子３を内面２Ａに設けたガイド部２０に支持している。これにより、内面２Ａ側に付勢される可動子３は、常に内面２Ａと平行な平面内で振動することになり、安定した往復振動を実現することができる。ここで、ガイド部２０は外形端辺２Ｓと同様に湾曲した振動軌跡を形成している必要は無く、外形端辺２Ｓの湾曲に沿って傾斜した一対の直線軌跡を有するものであってもよい。

枠体６に設けた支持側面６０を支持板２側に設けることで、枠体６自体を省くか、或いは枠体６のように可動子３を囲む構造を振動アクチュエータ１（１Ａ）が装備される電子機器側の筐体の一部で構成することができる。枠体６（或いはそれに相当する筐体の一部）を設けると、振動アクチュエータ１（１Ａ）に衝撃が加わった場合などで、一時的に支持板２と可動子３との磁気吸着が外れた場合に、可動子３を拘束して再び支持板２と可動子３を磁気吸着させることができる。この際、枠体６の側面６１の高さを、支持板２と可動子３が一時的に離れた場合にも、スペーサ７がガイド部２０から外れない寸法に設定しておくことで、確実な自己復帰が可能になる。

このような振動アクチュエータ１（１Ａ）は、図４に示すように、支持板２の外形端辺２Ｓに沿って湾曲した外観形状を有している。これによると、この振動アクチュエータ１（１Ａ）が装備される電子機器の筐体１００が湾曲した側壁１００Ａを有している場合にも、その湾曲に沿って支持板２の外形端辺２Ｓを配置することで、スペース効率の良い（デッドスペースの少ない）振動アクチュエータ１（１Ａ）の設置が可能になる。

図５〜図８は、本発明の第２の実施形態に係る振動アクチュエータを示している。この振動アクチュエータ１（１Ｂ）は、前述した第１の実施形態と同様に、支持板２と可動子３と駆動部４と弾性部材５を備えており、支持板２の湾曲形態が異なる以外は同様の構成を備えている。よって、各図に前述した説明と同一符号を付して図毎の重複説明を省略する。

この第２の実施形態に係る振動アクチュエータ１（１Ｂ）は、支持板２の内面２Ａが湾曲面状であり、湾曲した一対の外形端辺２Ｓが支持板２の内面２Ａに沿って互いに平行に配置されている。この振動アクチュエータ１（１Ｂ）によると、湾曲した支持板２の内面２Ａに沿った振動軌跡で可動子３を往復振動させることができる。

このような振動アクチュエータ１（１Ｂ）は、図８に示すように、支持板２の内面２Ａに沿って湾曲した外観形状を有している。これによると、この振動アクチュエータ１（１Ｂ）が装備される電子機器の筐体１００が湾曲した天壁或いは底壁１００Ｂを有している場合にも、その湾曲に沿って支持板２の内面２Ａを配置することで、スペース効率の良い（デッドスペースの少ない）振動アクチュエータ１（１Ｂ）の設置が可能になる。

図９は、前述した振動アクチュエータ１（１Ａ，１Ｂ）が装備された電子機器の一例を示している。図９（ａ）は円板状の携帯型電子機器２００を示しており、図９（ｂ）はリストバンド型のウェアラブル電子機器３００を示しており、図９（ｃ）はメガネ型のウェアラブル電子機器４００を示している。何れの例においても、筐体の湾曲部分に沿って支持板２の外形端辺２Ｓを湾曲形状にすることで、スペース効率の良い機器内部への設置が可能になり、また、利用者の肌などに近いところに振動アクチュエータ１（１Ａ，１Ｂ）を配置することで、機器の利用者に対して効果的に振動による情報伝達を行うことができる。

以上、本発明の実施の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。

１，１Ａ，１Ｂ：振動アクチュエータ，
２：支持板，２Ａ：内面，２Ｓ：外形端辺，
２０：ガイド部，２０Ｐ：溝部，２１：入力端子部，
３：可動子，３０：可動枠，３１（３１Ａ，３１Ｂ）：分銅，３１Ｐ：溝部，
３２（３２Ａ，３２Ｂ）：マグネット，
４：駆動部，４０：コイル，４０Ａ，４０Ｂ：巻線部分，
５：弾性部材，５０：コイルバネ，
６：枠体，６Ａ：底面，６０：支持側面，６１：側面，
７：スペーサ，７０：転動体，
１００：筐体，１００Ａ：側壁，１００Ｂ：天壁又は底壁，
２００：携帯型電子機器，３００，４００：ウェアラブル電子機器

Claims

湾曲した外形端辺を有し、内面に前記外形端辺に沿った振動軌跡を有するガイド部を備える支持板と、
前記内面に向けて付勢されることで、前記ガイド部に案内されて前記振動軌跡に沿って往復振動する可動子と、
前記可動子を前記内面に沿って往復振動させる駆動部と、
前記可動子の往復振動を弾性支持する弾性部材とを備えることを特徴とする振動アクチュエータ。
前記駆動部は、前記支持板の内面に固定されたコイルと、前記可動子に取り付けられて前記コイルに対面するマグネットとを備え、
前記マグネットと磁性体からなる前記支持板の磁気吸着力によって、前記内面に向けて前記可動子が付勢されることを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
前記ガイド部には、前記内面と前記可動子との間隔を一定に保つスペーサが配置されることを特徴とする請求項２記載の振動アクチュエータ。
前記スペーサは、転動体であり、前記ガイド部及び前記可動子は、当該転動体を保持する溝部を有することを特徴とする請求項３記載の振動アクチュエータ。
前記内面は平面状であり、一対の前記外形端辺が当該内面に沿って互いに平行に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ。
前記内面は湾曲面状であり、一対の前記外形端辺が当該内面に沿って互いに平行に配置されること特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ。
前記内面に対面する底面と、前記内面及び前記振動軌跡に交差して前記弾性部材を支持する支持側面と、前記内面に交差して前記外形端辺に沿った側面とを備えた枠体を具備したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の振動アクチュエータ。
請求項１〜７のいずれか１項に記載された振動アクチュエータが装備され、前記外形端辺に沿った外観形状を有する携帯型電子機器。
請求項１〜７のいずれか１項に記載された振動アクチュエータが装備され、前記外形端辺に沿った外観形状を有するウェアラブル電子機器。