JPH04355652A - 薄型情報伝達装置用振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、携帯機器、たとえばカ
ード型ページャー、腕時計、携帯電話、あるいは盲人用
信号受信機等の情報伝達装置において、振動アクチュエ
ータから発生する振動を人体に伝えることによりある種
の情報を携帯機器の携帯者に伝達する携帯機器用振動ア
クチュエータに関するものである。以下、本明細書では
、振動を人体に伝達することによりある種の情報を伝達
する機器を単に「情報伝達装置」と記載する。

【０００２】

【従来の技術】振動モータを使用した情報伝達装置は、
振動のみによってある種の情報を周囲の者に迷惑をかけ
ずに伝達できるため、近年、ポケットベルに変わるペー
ジャー、腕時計、携帯電話、あるいは盲人用信号受信機
等に使用されるようになってきた。従来例における振動
モータは、円筒型モータのモータシャフトの先端にたと
えば、半月状の分銅を取り付け、モータを高速回転させ
て振動を得ていた。このような円筒型モータは、カード
型の携帯用情報伝達装置として薄型にすることが困難で
あるため、偏平型振動モータが開発されている。たとえ
ば、図５は従来例における情報伝達装置に使用する偏平
型ブラシレスモータの断面概略図である。図５において
、ステータヨーク基板５１上には、複数のステータコイ
ル５２、たとえば３相６コイル、を形成したプリント配
線板５１′が載置されていると共に、その中心部に軸受
５３が装着されている。また、ステータヨーク基板５１
は、磁性体からなるモータ・ケースを兼ねており、図示
上部の部分において、モータ・ケースは、省略されてい
る。軸受５３には、シャフト５４が回転自在に挿入され
ている。当該シャフト５４には、ロータブッシュ５５を
介して板状のロータマグネット５７が固定されている。 当該ロータマグネット５７は、所望数の磁極、たとえば
８極に着磁され、前記ステータコイル５２と対向してい
る。このような構成の偏平型ブラシレスモータは、ロー
タマグネット５７の位置を検出して、ステータコイル５
２に回転磁界を順次発生させる図示されていない制御回
路により、ロータマグネット５７に回転力を発生させて
いる。上記のような偏平型ブラシレスモータを使用して
回転振動装置を得る場合には、上記モータの回転軸にた
とえば、タングステン等の比重の高い偏心した分銅を取
り付けて振動を発生させている。また、このような偏平
型ブラシレスモータのステータヨーク基板５１の一部に
図示されていない突設された磁気吸引部を設けると、こ
の磁気吸引部では、ロータマグネット５７の吸引力が変
わることを利用して、ロータの回転に振動を与える。

【０００３】図６は電気かみそりに使用する振動源の従
来例が示されている。図６において、断面コ字状のヨー
ク６１は、その内面に一対の永久磁石６２、６２′が固
着されて可動子６３を構成している。ステータ６４は、
一対のコイル６５、６５′を互いに逆方向に且つ略平面
状に巻回しておく。そして、上記コイル６５、６５′は
、前記一対の永久磁石６２、６２′の磁界によって電磁
力を発生するように配置されている。一対のバネ６６、
６６′は、その一端で可動子６３の両端に振動し易いよ
うに取り付けられ、他端でステータ６４と共に固定ビス
６９、６９′によって図示されていない基板に固定され
ている。位置検出器６７は、コイル６５、６５′の中央
部の空所に配置され、コイル６５、６５′と一体に固定
されている。また、位置検出器６７は、可動子６３に設
けられた摺動子６８によって加圧されると、この加圧に
よって抵抗値が変化してコイル６５、６５′の位置を検
出する。

【０００４】図７は図６に示す振動源の駆動回路である
。図６に示す位置に位置検出器６７と摺動子６８とがあ
る場合、位置検出器６７は、摺動子６８に加圧されて、
低い抵抗値を示す。可動子６３が点線または実線矢印の
示す方向に移動すると、位置検出器６７は、摺動子６８
によって加圧されなくなり、高い抵抗値を示す。図６に
示す状態において、位置検出器６７は、摺動子６８によ
って加圧されており、抵抗値が低い。その結果、トラン
ジスタ７１のベースはＬレベルになり、フリップ・フロ
ップ７４のＴ端子の入力およびＱ端子の出力がＨレベル
となる。また、フリップ・フロップ７４のＱ′端子の出
力がＬレベルになるため、ＡＮＤ回路７５の出力はＨレ
ベルとなって、トランジスタ７２をＯＮさせる。したが
って、コイル６５には電流が流れる。一方、フリップ・
フロップ７４のＱ′端子の出力は、Ｌレベルであるため
、トランジスタ７３がＯＦＦとなって、コイル６５′に
電流は流れない。そして、コイル６５に流れる電流と永
久磁石６２、６２′の磁界とにより、可動子６３には電
磁力が働き、図６の点線矢印の方向に動く。この力によ
って、摺動子６８は、前記位置検出器６７から外れて位
置検出器６７を加圧しなくなる。この結果、位置検出器
６７の抵抗値は高くなり、トランジスタ７１のベース電
位が高くなり、トランジスタ７１はＯＮして、フリップ
・フロップ７４のＴ端子の入力および、ＡＮＤ回路７５
の入力をＬレベルとする。したがって、トランジスタ７
２には電流が流れない。この時、フリップ・フロップ７
４のＱ′端子の出力は、Ｈレベルとなり、ＡＮＤ回路７
６を通りトランジスタ７３をＯＮしてコイル６５′に電
流を流す。コイル６５と６５′とは、逆方向に巻回され
ているため、コイル６５′に電流が流れた場合、コイル
６５′を流れる電流と永久磁石６２とによって可動子６
３に働く電磁力は、前記と反対方向になる。 　　したがって、摺動子６８の移動により、位置検出器
６７の抵抗が変化して、コイル６５、６５′に接続され
ているトランジスタ７２、７３は、交互にＯＮ／ＯＦＦ
する毎に、コイル６５、６５′に流れる電流を切り換え
、可動子６３の往復運動を継続させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】円筒型モータまたは偏
平型モータを使用した振動源は、そのシャフトに取り付
けたアンバランスな質量をもった分銅により、振動モー
タを高速回転させているため、モータを駆動する電池容
量が大きく、携帯機器用の振動源として、小型かつ薄型
に製作できなかった。また、上記のモータでは、振動回
転によりシャフト等の回転部分で磨耗するため寿命が短
く、分銅に高価なタングステン等を使用するため、高価
な振動源となった。また、上記振動モータで、ブラシや
整流子がある場合、これらによる摺動音、軸受への衝撃
音、あるいは機械的騒音が大きいという問題を有した。 さらに、上記問題の一部を解決した偏平型モータは、コ
アレスにしたため、トルク発生効率が悪く、消費電流が
多い。また、図６に示すような振動源の場合、電気かみ
そりのように大きく、しかも強力な振動を得るにはよい
。しかし、情報伝達装置を携帯している者に対して単純
な情報を伝達するだけの振動源としては、消費電流が多
く、小型に製作することは不可能であった。さらに、上
記振動源にはコイル、永久磁石、およびバネがそれぞれ
一対必要であり、駆動回路にもトランジスタおよびＡＮ
Ｄ回路がそれぞれ一対必要である。そのため、安価な振
動源を得ることはできない。

【０００６】本発明は、以上のような課題を解決するた
めのもので、たとえば、リチュウム電池の消費電流（数
１０ｍＡ）で済むと共に、その厚さ（２ｍｍ）に見合う
大きさの携帯機器用振動アクチュエータを提供すること
を目的とする。また、本発明は、構造および駆動回路が
簡単な携帯機器用振動アクチュエータを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の携帯機器用振動アクチュエータは、同芯的
に巻回されて固定配置された駆動用および位置検出用か
らなるコイルと、当該コイルにギャップをもってそれぞ
れ対向するように配置された永久磁石および対向ヨーク
と、上記永久磁石と対向ヨークの少なくとも一方が前記
コイルと同一平面において往復運動を行えるように、そ
の一端を片持ち梁として支持するバネ部材とから構成さ
れる。

【０００８】本発明における携帯機器用振動アクチュエ
ータの駆動回路は、駆動コイルに印加された電圧および
位置検出コイルに発生した電圧をそれぞれ比較するコン
パレータと、当該コンパレータの出力によって駆動コイ
ルに供給される電力をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ手段と
から構成される。

【０００９】本発明における携帯機器用振動アクチュエ
ータは、同芯的に巻回された駆動用および位置検出用か
らなるコイルと、当該コイルと同一平面内において往復
運動が行えるように、コイルの一端を片持ち梁として支
持するバネ部材と、前記コイルにギャップをもってそれ
ぞれ対向するように固定配置された永久磁石および対向
ヨークとから構成される。

【００１０】本発明における携帯機器用振動アクチュエ
ータの往復運動の周期は、前記往復運動を行う可動部分
の質量とバネ部材のバネ定数とによって決定されるよう
に構成される。

【００１１】

【作　　　　用】駆動用および位置検出用からなるコイ
ルは、たとえば、同心的でかつ同一平面内に巻回される
空芯である。また、駆動コイルと位置検出コイルとを重
ねるように巻回することもできるが、薄型の携帯機器用
振動アクチュエータを得るためには適当でない。そして
、このコイルは、永久磁石と対向ヨークとの間にエアギ
ャップを介して固定されている。また、永久磁石と対向
ヨークとの少なくとも一方は、可動子を構成し、その一
端を片持ち梁としてバネ部材により支持されている。可
動子を駆動する駆動コイルに電流が流れると、当該電流
と永久磁石の磁界とによって、コイルに電磁力が発生し
、可動子は、前記コイルと同一平面内を移動する。そし
て、駆動コイルに電流が流れなくなった後、コイルは、
このバネ部材の力によって元の位置に復元する。すなわ
ち、駆動コイルに流れる電流のＯＮ／ＯＦＦとバネ部材
とによって、前記可動子は、コイルと同一平面内で連続
した往復運動を繰り返す。そして、この往復運動の周期
は、前記永久磁石、対向ヨーク等の質量とバネ部材のバ
ネ定数とによって決まる。バネ定数は、バネ部材の形状
、たとえば、正面から見て略コ字状にしたり、あるいは
材質によって変えられる。位置検出コイルは、可動子が
移動すると、起電力が減少し、この電圧をコンパレータ
に入力する。　　コンパレータの他方の入力には、駆動
コイルにかかる電圧が帰還されている。このときのコン
パレータの出力は、駆動コイルと電源との間にあるスイ
ッチがＯＦＦとなるように働く。駆動コイルに電流が流
れなくなると、可動子は、バネ部材の復元力により元の
位置に戻り、最初の状態となる。これを繰り返して往復
運動を行う。可動子は、上記のように駆動コイルに電流
が流れている間、コイルと同一平面内で移動する力を受
け、電流が流れなくなると、バネ部材の力だけで元の位
置に戻る。そのために、消費電流は少なく、制御回路が
簡単である。振動アクチュエータの構造は、同一平面で
巻回されたコイル、永久磁石、バックヨーク、および対
向ヨークの厚さと略同じになる。また、上記永久磁石お
よび対向ヨークを固定して、コイル側をバネ部材によっ
て同様に支持し、コイルを可動とすることも可能である
。したがって、本発明の携帯機器用振動アクチュエータ
は、構造が簡単で、しかもリチュウム電池を使用できる
と共に、リチュウム電池と略同じ厚さにすることができ
る。また、効率の良い可動子の往復運動を行わせるため
に、支持しているバネ部材は、可動子とバネ部材との質
量およびバネ部材の材質を適当に選択することによって
共振させるようにしている。

【００１２】

【実　　施　　例】図１ないし図４を参照しつつ本発明
の一実施例を説明する。図１は本発明における一実施例
の斜視図である。図２は本発明におけるコイルの一実施
例を示す。図３は本発明における永久磁石の一実施例を
示す。図４は本発明における振動アクチュエータの駆動
回路の一実施例を説明する図である。図２において、コ
イル２１は、駆動コイル２２と位置検出コイル２３とか
ら構成され、たとえば、同一平面上に同芯的でしかも空
芯に巻回されている。また、図３に示すように、永久磁
石３１は、たとえばネオジウム−鉄−ボロン系永久磁石
で、同一平面上においてＮ極とＳ極とに着磁されている
。図１において、板バネ１１は、たとえばステンレスま
たは燐青銅等からなり、略コ字状に形成されており、取
り付け部となる基部１１−１と、上側支持部１１−２と
下側支持部１１−３とから構成されている。そして、板
バネ１１の上側支持部１１−２には、永久磁石３１とバ
ックヨーク１２とが取り付けられている。また、板バネ
１１の下側支持部１１−３には、対向ヨーク１３が取り
付けられている。バックヨーク１２と対向ヨーク１３と
は、図１に示すように接続されているが、分離すること
により、いずれか一方のみを可動子１０とすることがで
きる。前記コイル２１は、対向ヨーク１３と永久磁石３
１の間に僅かなエアギャップを介して挿入された状態で
図示されていない支持手段により固定されている。当該
支持手段および板バネ１１の一方を支持する板バネ支持
台１４は、図示されていない携帯機器用振動アクチュエ
ータの基板あるいはハウジング等に取り付けられている
。すなわち、可動子１０は、図１において、白抜き矢印
の方向に往復運動が可能なように取り付けられている。 また、前記対向ヨーク１３と永久磁石３１と図示されて
いない支持部に固定し、コイル２１側を可動子１０とし
て図示されていない板バネ支持台１４に一端を固定した
板バネにより支持することもできる。この場合には、コ
イル２１の質量が小さいため大きい振動力が得られない
ため接着剤で重さを調整する。以上のようにして可動子
１０は、所望の振動力を得るために、次のような組み合
わせを選択することができる。すなわち、可動子１０に
は、対向ヨーク１３のみ、永久磁石３１のみ、対向ヨー
ク１３と永久磁石３１、コイル２１のみの場合等がある
。

【００１３】図４にしたがって振動アクチュエータの駆
動回路４１を説明する。図４において、駆動回路４１は
、可動子１０に振動を与える駆動コイル２２と、可動子
１０の位置を検出する位置検出コイル２３と、駆動コイ
ル２２に電源４２、たとえばリチュウム電池、を接続す
るトランジスタ４３と、位置検出コイル２３に発生する
起電力を一方の端子に、駆動コイル２２の電圧を帰還抵
抗Ｒｆと抵抗Ｒａとを介して他方の端子にそれぞれ入力
するコンパレータ４４と、コンパレータ４４の出力を前
記トランジスタ４３のベースに加えるベース抵抗Ｒｂと
、駆動コイル２２に電流を供給する電源スイッチ４５と
から構成されている。電源スイッチ４５により電源４２
が投入されると、電流は駆動コイル２２に流れる。駆動
コイル２２に流れる電流と永久磁石３１による磁界とに
よって、可動子１０には電磁力が働き、可動子１０は、
板バネ１１を支持する板バネ支持台１４を支点としてコ
イル２１と同一平面内を移動する。可動子１０が移動す
ると、可動子１０の永久磁石３１とコイル２１との相対
位置がずれる。そのため、位置検出コイル２３に発生す
る起電力が減少し、この電圧がコンパレータ４４の一方
の端子に入力する。コンパレータ４４の他方に入力する
電圧は、駆動コイル２２にかかる電圧が帰還抵抗Ｒｆに
よって帰還されている。このときのコンパレータ４４の
出力電圧は、駆動コイル２２と電源４２との間にあるト
ランジスタ４３をＯＦＦとするように働く。この結果、
駆動コイル２２に電流が流れなくなると、コイル２１は
、板バネ１１の復元力により元の位置に戻り、最初の状
態となる。これを繰り返して往復運動が行われる。

【００１４】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、
特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することがな
ければ、種々の設計変更を行うことが可能である。たと
えば、実施例では、駆動コイルと位置検出コイルとを同
一平面に巻回したが、これらを重ねるように巻回するこ
とも可能である。この場合コイルの厚さは厚くなる。ま
た、実施例では、バネ部材を板バネで説明したが、板バ
ネ以外に杆状でも良く、図１に示す以外にコイルと同一
平面内を移動できるものであれば、実施例の形状に限定
されない。また、バネ部材および永久磁石の材質は、実
施例に記載されたもの以外に如何なるものをも採用する
ことができる。また、駆動回路においても同様に実施例
に限定されず、同等な機能を有する回路部品に変えるこ
とが可能である。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、機械的摩擦部分がない
ため、機械的損失はバネ部材のみであるため、構造が簡
単で、低騒音、長寿命の携帯機器用振動アクチュエータ
を提供できる。また、可動子が往復運動の一方向に移動
する時のみ電流を流し、復元する時はバネ部材の力を利
用しているため、消費電流が少なく、駆動回路を簡単に
できる。さらに、コイルは同一平面内で空芯に巻回され
ているため、携帯機器用振動アクチュエータの厚さを薄
型に製造できると共に、鉄損がなく永久磁石を拘束する
磁気吸引がないので、バネ部材のバネ圧を小さくできる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明における一実施例の斜視図である。

【図２】　　本発明におけるコイルの一実施例を示す。

【図３】　　本発明における永久磁石の一実施例を示す
。

【図４】　　本発明における振動アクチュエータの駆動
回路の一実施例を説明する図である。

【図５】　　従来例における情報伝達装置に使用する偏
平型ブラシレスモータの断面概略図である。

【図６】　　電気かみそりに使用する振動源の従来例が
示されている。

【図７】　　図６に示す振動源の駆動回路である。

【符号の説明】

１０　　可動子 １１　　板バネ １２　　バックヨーク １３　　対向ヨーク １４　　板バネ支持台 ２１　　コイル ２２　　駆動コイル ２３　　位置検出コイル ３１　　永久磁石 ４１　　駆動回路 ４２　　電源 ４３　　トランジスタ ４４　　コンパレータ ４５　　電源スイッチ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　同芯的に巻回されて固定配置された駆
   動用および位置検出用からなるコイル２１と、当該コイ
   ル２１にギャップをもってそれぞれ対向するように配置
   された永久磁石３１および対向ヨーク１３と、上記永久
   磁石３１と対向ヨーク１３の少なくとも一方が前記コイ
   ル２１と同一平面において往復運動を行えるようにその
   一端を片持ち梁として支持するバネ部材１１と、を備え
   ていることを特徴とする携帯機器用振動アクチュエータ
   。
2. 【請求項２】　　駆動コイル２２に印加された電圧およ
   び位置検出コイル２３に発生した電圧をそれぞれ比較す
   るコンパレータ４４と、当該コンパレータ４４の出力に
   よって駆動コイル２２に供給される電力をＯＮ／ＯＦＦ
   するスイッチ手段４３と、を有する駆動回路４１を備え
   たことを特徴とする請求項１の携帯機器用振動アクチュ
   エータ。
3. 【請求項３】　　同芯的に巻回された駆動用および位置
   検出用からなるコイル２１と、当該コイル２１と同一平
   面内において往復運動が行えるように、コイル２１の一
   端を片持ち梁として支持するバネ部材１１と、前記コイ
   ル２１にギャップをもってそれぞれ対向するように固定
   配置された永久磁石３１および対向ヨーク１３と、を備
   えていることを特徴とする携帯機器用振動アクチュエー
   タ。
4. 【請求項４】　　前記往復運動の周期は、前記往復運動
   を行う可動部分の質量とバネ部材１１のバネ定数とによ
   って決定されることを特徴とする請求項１または請求項
   ３の携帯機器用振動アクチュエータ。