JP6971714B2 - リニア振動モータ及び電子機器 - Google Patents

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、コイルを通電状態から非通電状態にしても、可動子が慣性により自由振動を継続するため、その振動が完全に停止する迄にはある程度の時間を要する。このため、例えば、素早いタッチ操作の繰り返しに対応して電子機器の振動と停止を繰り返すような状況等においては、応答性の鈍さを感じさせ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。
振動する可動子と、前記可動子の振動方向側で撓む板バネと、前記振動方向側で前記板バネを支持する支持部と、前記可動子を振動させるコイルとを備え、前記可動子は、振動方向の端部側にマグネットを有し、前記板バネは、一端側を前記可動子に接続するとともに他端側を前記支持部に接続し、これら一端側と他端側の間に、前記可動子の振動に伴い撓んで前記マグネットに対し近づいたり離れたりする撓み片部を有し、少なくともこの撓み片部を磁性材により形成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の縦断面図である。 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図であり、可動子が振動方向の略中央に位置する状態を示している。 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図であり、可動子が振動方向の一方へ偏って位置する状態を示している。 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、振動する可動子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の振動方向側の空間で弾性的に撓む２つの板バネ４０，４０とを備える。

可動子１０は、振動方向に対する交差方向の寸法が、振動方向の寸法よりも長い長尺状に形成される。
この可動子１０は、振動方向の両端側に位置する一対のマグネット１１，１１と、これらマグネット１１，１１の前記交差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、振動方向に対する交差方向へ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を有し、この嵌合片部１３ａ２を一対のマグネット１１，１１の間に挟み込んで、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の突端を基板部２１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。

支持部２２ｄは、二つのスリット状の切欠部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ｓ１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側を支点に隙間ｓ１側をＸ方向へ揺動させるようにして、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の振動方向の両側の空間にそれぞれ位置するように、点対称に二つ配設される（図４参照）。
各板バネ４０は、一端側を可動子１０に接続するとともに他端側を支持部２２ｄに接続し、これら一端側と他端側の間に、可動子１０の振動に伴い撓んでマグネット１１に対し近づいたり離れたりする撓み片部４１を有し、この撓み片部４１を、マグネット１１によって吸引可能な磁性材としている。

詳細に説明すれば、板バネ４０は、弾性的に撓み可能な磁性金属製の長尺板材を、略Ｌ字状に折り曲げて形成され、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撓み片部４１と、この撓み片部４１の一端側で可動子１０に止着された止着片部４２と、同撓み片部４１の他端側で支持部２２ｄに止着された止着片部４３とを有する。

撓み片部４１は、一端側から他端側へ向かってマグネット１１から徐々に離れる傾斜片状に形成される。この撓み片部４１は、マグネット１１に接近した際に、マグネット１１によって磁気吸引されるように位置している。
この撓み片部４１の長手方向の中央寄りには、可動子１０の厚み方向の寸法を徐々に縮小する括れ部４１ａが設けられる。この括れ部４１ａは、両端側の曲げ部分や接続部分等に加わる応力を分散するものであるが、省くことも可能である。
また、図示例によれば、この撓み片部４１が撓み変形する空間には、撓み片部４１のみが設けられている。言い換えれば、マグネット１１とカバー部２２の側壁２２ｂとの間であって、撓み片部４１のＸ方向の全長範囲には、撓み片部４１以外の部材が存在しない。したがって、撓み片部４１は、他の部材に干渉することなく撓み変形することが可能である。なお、図示例以外の他例としては、前記空間に、撓み片部４１以外の部材（例えば緩衝材やその他の部材等）が設けられた態様とすることも可能である。

一方の止着片部４２は、可動子１０の振動方向に対する直交方向へ板状に延設されている。この止着片部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。

他方の止着片部４３は、カバー部２２の側壁２２ｂに略平行な板状に形成され、側壁２２ｂの支持部２２ｄに対し溶接されている。
この止着片部４３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４４が固定されている。この緩衝材４４は、可動子１０が振動した際に、板バネ４０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。

前記往復動中、図５に示すように、一方のマグネット１１の側面と、撓み片部４１との隙間ｓ２が狭まると、これらマグネット１１と撓み片部４１は、磁力によって引き合う。
このため、コイル３０への電力供給を遮断して、可動子１０を振動状態から静止する際に、可動子１０の振動を、前述したマグネット１１と撓み片部４１の間の磁気吸引力により、急速に減衰させることができる。すなわち、可動子１０を静止する際の減衰性能が良好である。

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６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、その振動の減衰性能が良好である。このため、例えば、素早いタッチ操作の繰り返しに対応して携帯情報端末１００の振動と停止を繰り返す場合でも、良好な応答性を得ることができる。

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、板バネ４０及び支持部２２ｄを振動方向の両側にそれぞれ設けたが、他例としては、板バネ４０及び支持部２２ｄを振動方向の一方側のみに設けた態様とすることも可能である。この場合、前記一方側に対する他方側は、可動子１０を図示以外の構造によって支持した構成や、可動子１０を支持しない構成等とすればよい。

また、上記実施態様において、板バネ４０は撓み片部４１を含む全体を磁性金属材料から形成したが、板バネ４０の他例としては、撓み片部４１のみを磁性金属材料から形成し、他の部分（止着片部４２，４３等）を磁性金属材料以外の材料から形成することも可能である。

また、上記実施態様によれば、可動子１０を短手方向へ振動させる態様としたが、他例としては、可動子を長手方向に振動させる態様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
２０：基体
２１：基板部
２２：カバー部
２２ｄ：支持部
３０：コイル
４０：撓む板バネ
４１：撓み片部
４２，４３：止着片部
１００：携帯情報端末（電子機器）

Claims (5)

1. 振動する可動子と、前記可動子の振動方向側で撓む板バネと、前記振動方向側で前記板バネを支持する支持部と、前記可動子を振動させるコイルとを備え、
   前記可動子は、振動方向の端部側にマグネットを有し、
   前記板バネは、一端側を前記可動子に接続するとともに他端側を前記支持部に接続し、これら一端側と他端側の間に、前記可動子の振動に伴い撓んで前記マグネットに対し近づいたり離れたりする撓み片部を有し、少なくともこの撓み片部を磁性材により形成していることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記撓み片部は、前記一端側から前記他端側へ向かって前記マグネットから徐々に離れる傾斜片状に形成され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. 前記マグネット、前記板バネ及び前記支持部が、前記振動方向の両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動モータ。
4. 前記撓み片部が撓み変形する空間には、前記撓み片部のみが設けられていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項記載のリニア振動モータ。
5. 請求項１〜４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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