TWI610519B - 線型振動致動器、及具備線型振動致動器的行動通訊機以及遊戲機 - Google Patents
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Abstract
本發明要提供一種線型振動致動器,容易提高在殼體內的線圈的位置精度。
線型振動致動器(1),將配重部(15)固定於磁鐵(13),以殼體(2)內的磁鐵(13)與軸部(20)構成磁性迴路,藉由線圈(24)使配重部(15)及磁鐵(13)在殼體(2)內往復運動。而在該線型振動致動器(1)具備有:在殼體(2)豎立設置並且由磁性體所構成的軸部(20)、藉由軸部(20)所支承,並且具有在軸線L方向並置而以逆捲方式捲繞的第1線圈部(22)與第2線圈部(23)之線圈(24)、配置成將線圈(24)及軸部(20)包圍的環狀的磁鐵(13)、固定於磁鐵(13)的配重部(15)、以及配置於殼體(2)內,將磁鐵(13)及配重部(15)朝軸部(20)的軸線L方向彈壓的板簧(17)。
Description
本發明是關於線型振動致動器,藉由使配重部往復運動來產生振動。
以往作為這種領域的技術有日本特開2011-30403號公報。在該公報記載的線型振動致動器,藉由磁鐵的磁力、與在線圈部產生的預定頻率的電磁力的相互作用,讓配重部直線地上下振動。環狀的線圈固定於電路基板上,磁鐵固定於杯狀的軛部的底部,在該軛部的外周面抵接著環狀的配重部的內周面,藉由黏接劑將配重部固定於軛部。而在圓筒狀的殼體的底面,固定有由薄板所構成的截頂圓錐形狀的彈簧的底部,在彈簧的頂部固定著軛部的外面。圓筒狀的線圈,固定於電路基板上,並且配置成出入於杯狀的筒部的內周面與磁鐵的外周面之間的間隙。因此藉由對線圈輸入(通電)預定的頻率的電流,藉由磁鐵與線圈的共同作用,能使配重部上下動作地振動。
[專利文獻1]日本特開2011-30403號公報
可是在上述的習知的線型振動致動器,由於線圈出入於杯狀軛部的筒部的內周面與磁鐵的外周面之間的間隙,所以如果未正確地固定於電路基板上,由於線圈靠近於軛部的筒部的內周面側或磁鐵的外周面側,所以當落下衝擊時,衝擊到軛部的內周面或磁鐵的外周面的可能性較高。於是為了將線圈固定在殼體內的正確的位置,在致動器的組裝之前,需要在電路基板上預先將線圈固定在正確的位置,作為其對策,則在電路基板側或線圈側需要線圈定位用的特殊的構造,在未實施該對策的情況,則需要在電路基板高精度地固定線圈用的特殊夾具。因此問題在於很難提高殼體內的線圈的位置精度。
本發明的目的要提供一種線型振動致動器,容易提高在殼體內的線圈的位置精度。
本發明的線型振動致動器,固定有磁鐵與配重部,藉由殼體內的線圈使配重部及磁鐵往復運動,具備有:
在殼體豎立設置,並且由磁性體構成而構成磁性迴路的軸部、藉由軸部所支承的線圈、配置成將線圈及軸部包圍的環狀的磁鐵、固定於磁鐵的配重部、以及配置於殼體內,將磁鐵及配重部朝軸部的軸線方向彈壓的彈壓手段。
在該線型振動致動器,以磁鐵與軸部構成磁性迴路,線圈以作為磁性迴路的一部分的軸部所支承,配置成以軸部為中心將其周圍捲繞,所以可達到軸部的有效利用而進行線圈的定位。也就是說,在本發明,能以在殼體內豎立設置的軸部為基準進行線圈的定位,藉此,能容易提高殼體內的線圈的位置精度。
而將環狀的配重部固定於磁鐵的外周面,配重部的外周面與殼體之間的間隙,小於磁鐵的內周面與線圈的外周面之間的間隙。
採用這種構造的話,落下衝擊時即使配重部的外周面與殼體的內面衝撞,線圈的外周面與磁鐵的內周面也不會衝撞,所以不易因為落下衝擊讓線圈斷線。
將捲繞線圈的線軸配置在軸部的周圍,在線軸設置有朝向磁鐵的內周面突出的分隔部,該分隔部,從以逆捲繞方式捲繞於線軸的第1線圈部與第2線圈部的外周面突出。
該構造能達到有效利用用來將第1線圈部與第2線圈
部分隔的分隔部。也就是說,由於落下衝擊時分隔部的自由端會與磁鐵的內周面衝撞,所以不會引起線圈與磁鐵衝撞的情形,不易因落下衝擊讓線圈斷線。該分隔部,容易對線軸捲繞不同捲繞方向的線圈線。
在配重部,在對於軸線正交的平面,形成有配重部的質量調整用的凹部。
採用這種構造的話,因為配重部或彈壓手段的個體差異所產生的不良振動,藉由對設置於配重部的凹部內加入填補液(例如鎢粉與黏接劑的混合液),則不用調整彈壓手段的彈壓力,能在配重部側容易地調整不良振動。
磁鐵,具有相對向的一對環狀的平面部,在各平面部並未固定軛部。採用這種構造的話,相較於在平面部固定軛部的類型的線型振動致動器,能使固定於磁鐵的配重部的推力增加,結果能得到效率良好的振動。
藉由本發明,能容易提高在殼體內的線圈的位置精度。
1、100‧‧‧線型振動致動器
2‧‧‧殼體
13‧‧‧磁鐵
14、16‧‧‧軛部
15‧‧‧配重部
15e‧‧‧凹部
17‧‧‧板簧(彈壓手段)
20‧‧‧軸部
21‧‧‧線軸
21d‧‧‧分隔部
22‧‧‧第1線圈部
23‧‧‧第2線圈部
24‧‧‧線圈
L‧‧‧軸線
P1、P2‧‧‧間隙
第1圖是顯示本發明的線型振動致動器的第1實施方式的外觀立體圖。
第2圖是第1圖顯示的線型振動致動器的分解立體
圖。
第3圖是沿著第1圖的III-III線的剖面圖。
第4圖是顯示本發明的線型振動致動器的第2實施方式的剖面圖。
第5圖是比較在磁鐵未固定軛部的類型、與在磁鐵固定軛部的類型的剖面圖。
第6圖是具備線型振動致動器的行動通訊機的顯示圖。
第7圖是具備線型振動致動器的遊戲機的顯示圖。
以下參考圖面針對本發明的線型振動致動器的適合實施方式詳細說明。
如第1圖~第3圖所示,小型的線型振動致動器1,內建於行動通訊機(例如手機)等的通訊機,做成作為呼叫功能的振動產生源利用的直徑約10mm、厚度約3mm的線圈型。
線型振動致動器1的殼體2,是由:以非磁性材料(例如不鏽鋼)所構成的杯狀的上殼體部11、以及用來將上殼體部11的開放側封閉,以非磁性材料(例如不鏽鋼)形成為圓板狀的下殼體部12所構成。下殼體部12,嵌入於上殼體部11的圓形的開放端的內側,然後將上殼體
部11的開放端朝內側彎折。上殼體部11也可焊接於下殼體部12。
在殼體2內收容有:在軸部20的軸線L方向磁化為N極與S極的環狀的磁鐵13。在上下相對向夾著該磁鐵13,在磁鐵13的平面部13a、13b,藉由黏接劑固定著由環狀的薄磁性體所構成的軛部14、16。在軛部14、16,在周方向形成有四處的十字狀的黏接劑充填孔14a、16a。藉此提高黏接劑的黏接效果。
在磁鐵13的外周面13c,藉由黏接劑黏接著環狀的配重部15的內周面15b。該配重部15例如由鎢所構成,藉由磁鐵13、軛部14、16、配重部15來構成可動件。在配重部15的下側平面部15a,藉由焊接固定著作為彈壓手段的一個例子的薄板簧17。
該板簧17是以:作成小直徑環狀的上側座定部17a、作為大直徑的環狀的下側座定部17b、以及將上側座定部17a與下側座定部17b之間連結的圓弧狀的彈性片17c所構成。上側座定部17a焊接於配重部15的下側平面部15a,下側座定部17b焊接於下殼體部12的內壁面。
下殼體部12具有:作成配合上殼體部11的開放端的形狀的圓板狀的主體部12a、及從主體部12a朝直徑方向突出的舌片12d。在下殼體部12的內壁面固定有可撓電路基板19。該可撓電路基板19具有:於下殼體部12的內壁面載置的環狀的主體部19a、以及於下殼體
部12的舌片12d上載置的延長部19b。在主體部19a形成有用來將線軸21及軸部20插通的開口部19d,在延長部19b設置有供電端子19c,使供電端子19c露出於外部。
在下殼體部12的主體部12a的中央設置有用來豎立設置軸部20的壓入孔12c。由磁性體所構成的軸部20支承著樹脂製的線軸21。在線軸21具有:用來將軸部20***的中央孔21a、在軸線L方向位於兩端的凸緣部21b、21c、以及位於與凸緣部21b、21c之間的凸緣狀的分隔部21d。以凸緣部21b與分隔部21d與支柱21e構成第1線軸部21A,以凸緣部21c與分隔部21d與支柱21f構成第2線軸部21B,第1線軸部21A與第2線軸部21B在軸線L方向並排配置。對於將支柱21e及支柱21f貫穿的中央孔21a,將軸部20壓入或以極少的誤差***。
線圈24是由:將線圈線捲繞於第1線軸部21A的支柱21e而成的第1線圈部22、以及將線圈線朝與第1線圈部22相反的方向捲繞於第2線軸部21B的支柱21f而成的第2線圈部23所構成,第1線圈部22與第2線圈部23在軸線L方向並排配置。而第1線圈部22的線圈線與第2線圈部23的線圈線是串聯聯繫,線圈24接線於可撓電路基板19。
環狀的磁鐵13,配置成以軸線L為中心將藉由軸部20所支承的線圈24包圍,藉由板簧17保持在殼
體2內。板簧17為壓縮彈簧,朝軸部20的軸線L方向彈壓磁鐵13及配重部15,電源關閉狀態的磁鐵13,以讓磁鐵13的內周面13d與線軸21的分隔部21d相對向的方式,配置成跨越第1線圈部22與第2線圈部23。
在該線型振動致動器1,以磁鐵13與軸部20構成磁性迴路,捲繞於線軸21的線圈24,以作為磁性迴路的一部分的軸部20所支承,配置成以軸部20為中心將其周圍捲繞,所以可達到軸部20的有效利用而進行線圈24的定位。也就是說,能以在殼體2內豎立設置的軸部20為基準進行線圈24的定位,藉此能容易提高殼體2內的線圈24的位置精度,並且容易進行線型振動致動器1的線軸21的組裝。
配重部15的外周面15c與殼體2的上殼體部11的周壁11b之間的間隙P1,小於磁鐵13的內周面13d與線圈24的外周面24a之間的間隙P2。採用這種構造的話,落下衝擊時即使配重部15的外周面15c與殼體2的周壁11b衝撞,線圈24的外周面24a與磁鐵13的內周面13d也不會衝撞,所以不易因為落下衝擊讓線圈24斷線。
線軸21的凸緣狀的分隔部21d,從第1線圈部22與第2線圈部23的外周面22a、23a突出。該構造能達到有效利用用來將第1線圈部22與第2線圈部23分隔的分隔部21d。也就是說,由於落下衝擊時分隔部21d的自由端會與磁鐵13的內周面13d衝撞,所以不會引起
線圈24與磁鐵13衝撞的情形,不易因落下衝擊讓線圈24斷線。該分隔部21d,容易對線軸21捲繞不同捲繞方向的線圈線。
在配重部15,在對於軸線L正交的上側平面部15d,形成有配重部15的質量調整用的凹部15e。採用這種構造的話,因為配重部15或板簧17的個體差異所產生的不良振動,藉由對設置於配重部15的凹部15e內加入填補液(例如鎢粉與黏接劑的混合液),則不用調整板簧17的彈力,能在配重部15側容易地調整不良振動。
當從供電端子19c將預定頻率的電壓(例如5V,200Hz)輸入(通電)到線圈24時,經由板簧17讓配重部15朝軸線L方向振動,此時配重部15太輕或太重往往都會導致在殼體2內無法振動的情形或未產生所需要的振動的情形。作為這種情況的修正對策,是在配重部15的上側平面部15d,以等間隔形成質量調整用的凹部15e,藉由將上述填補液加入該凹部15e,提高配重部15的質量,則能以輸入到線圈24的頻率使配重部15順暢地振動。在該情況的修正對策,並未考慮配重部15過重而未產生振動的情況。
製造後的線型振動致動器1,以卸下上殼體部11的狀態檢查,適當地未振動的線型振動致動器1,進行如上述的修正。
軸部20的兩端,被壓入到上殼體部11的壓入孔11c與下殼體部12的壓入孔12c,軸部20豎立設置
於殼體2的中央,在以該軸部20所支承的線軸21的凸緣部21b的平端面,在周方向等間隔地形成有半球狀的凸部26。當組裝時,藉由將由樹脂所構成的各凸部26,抵接於上殼體部11的內壁面,而能以上殼體部11與下殼體部12將線軸21堅固地夾入。藉此,能將線軸21的晃動情形固定,能防止產生雜音或提高耐落下衝擊性。
第4圖所示的第2實施方式的線型振動致動器100,與第1實施方式的線型振動致動器1不同之處在於,在磁鐵13,在相對向的一對環狀的平面部13a、13b,並未將第1實施方式所採用的軛部14、16固定。針對其他構造,第2實施方式的線型振動致動器100,與第1實施方式的線型振動致動器1具有相同構造,所以在第4圖使用相同圖號而省略其說明。
如第5圖(b)所示,在線型振動致動器1,當磁鐵13位於最大移動位置時,也就是磁鐵13位於最端部例如最上端時,藉由採用軛部14、16,則從磁鐵13朝向軸部20的磁通會穿過最短路線。藉此構成效率較佳的磁性迴路。可是在從磁鐵13的下側的平面部13b朝向軸部20的磁通,通過第1線圈部22的磁通變多,藉此讓相對於推力F1的相反方向的推力F2變大,結果推力F2會大幅作用為推力F1的制動力,所以使朝向箭頭A方向的磁鐵13的推力降低。這樣很難得到利用配重部15的高效率
的振動。
相對的如第5圖(a)所示,在線型振動致動器100,當磁鐵13位於最大移動位置時,也就是磁鐵13位於最端部例如最上端時,由於未採用軛部14、16,所以並未如存在有軛部14、16的情況從磁鐵13朝向軸部20的磁通穿過最短路線。藉此在從磁鐵13的下側的平面部13b朝向軸部20的磁通,通過第1線圈部22的磁通變少,藉此讓相對於推力F1的相反方向的推力F2,相較於線型振動致動器1(參考第5圖(b))變小,結果減少推力F2作用為推力F1的制動力的情形,所以使朝向箭頭A方向的磁鐵13的推力增加。該方式容易得到利用配重部15的高效率的振動。
在提高線型振動致動器100的振動效率方面,第1線圈部22的下端22b與磁鐵13的下側的平面部13b之間的距離R的影響很大,距離R越大的話,在從磁鐵13的下側的平面部13b朝向軸部20的磁通,通過第1線圈部22的磁通就越少,該方式有利於提高利用配重部15的振動效率。雖然未圖示,磁鐵13在最下端的情況也是相同,第2線圈部23的上端23b與磁鐵13的上側的平面部13a之間的距離越大,越有利於提高利用配重部15的振動效率。
根據該結果,磁鐵13越薄,則有軛部14、16所導致的缺點會越嚴重,為了增長磁鐵13的往復移動距離,而要達成磁鐵13的薄型化的情況,線型振動致動器
100這樣的沒有軛部14、16的類型會較有利。
在第5圖,雖然省略配重部15,而線型振動致動器1、100當然也可有配重部15。
如第6圖所示,在智慧型手機110的框體內部搭載線型振動致動器1,能形成具有振動通報功能的行動通訊機。藉由將智慧型手機110的電路基板111與線型振動致動器1的可撓電路基板19的供電端子19c電連接,則能將線型振動致動器1利用作為振動產生源。例如當行動通訊機收到電話或進行行動通訊機的操作時,使振動產生。
如第7圖所示,在遊戲機的控制器120的框體內部搭載線型振動致動器1,能形成具有振動通報功能的遊戲機。藉由將控制器120的電路基板121與線型振動致動器1的可撓電路基板19的供電端子19c電連接,則能將線型振動致動器1利用作為振動產生源。遊戲機也可是攜帶型遊戲機主體或柏青哥的把手等。這些構造是為了使操作者體驗臨場感,配合遊戲的進行狀況使振動產生。
本發明並不限定於上述實施方式,在不脫離本發明的主旨的範圍可進行如下述各種變形方式。
例如作為彈壓手段,可適用壓縮線圈彈簧取代板簧17。
1‧‧‧線型振動致動器
2‧‧‧殼體
11‧‧‧上殼體部
11b‧‧‧周壁
11c、12c‧‧‧壓入孔
12‧‧‧下殼體部
13‧‧‧磁鐵
13d‧‧‧內周面
14、16‧‧‧軛部
15‧‧‧配重部
15a‧‧‧下側平面部
15c‧‧‧外周面
15d‧‧‧上側平面部
17a‧‧‧上側座定部
17b‧‧‧下側座定部
17c‧‧‧彈性片
19‧‧‧可撓電路基板
20‧‧‧軸部
21a‧‧‧中央孔
21b、21c‧‧‧凸緣部
21d‧‧‧分隔部
21e、21f‧‧‧支柱
22‧‧‧第1線圈部
22a、23a‧‧‧外周面
23‧‧‧第2線圈部
24‧‧‧線圈
24a‧‧‧外周面
26‧‧‧凸部
P1、P2‧‧‧間隙
Claims (6)
- 一種線型振動致動器,固定有磁鐵與配重部,藉由殼體內的線圈使上述配重部及上述磁鐵往復運動,其特徵為:具備有:在上述殼體豎立設置,並且由磁性體構成而構成磁性迴路的軸部、藉由上述軸部所支承的上述線圈、配置成將上述線圈及上述軸部包圍的環狀的上述磁鐵、固定於上述磁鐵的上述配重部、以及配置於上述殼體內,將上述磁鐵及上述配重部朝上述軸部的軸線方向彈壓的彈壓手段,上述磁鐵,具有相對向的一對環狀的平面部,在上述各平面部並未固定軛部。
- 如申請專利範圍第1項的線型振動致動器,其中將環狀的上述配重部固定於上述磁鐵的外周面,上述配重部的外周面與上述殼體之間的間隙,小於上述磁鐵的內周面與上述線圈的外周面之間的間隙。
- 如申請專利範圍第1或2項的線型振動致動器,其中將捲繞上述線圈的線軸配置在上述軸部的周圍,在上述線軸設置有朝向上述磁鐵的內周面突出的分隔部,該分隔部,從以逆捲繞方式捲繞於上述線軸的第1線圈部與第2線圈部的外周面突出。
- 如申請專利範圍第1或2項的線型振動致動器,其中在上述配重部,在對於上述軸線正交的平面,形成有上述配重部的質量調整用的凹部。
- 一種行動通訊機,具備有申請專利範圍第1至4項其中任一項的線型振動致動器。
- 一種遊戲機,具備有申請專利範圍第1至4項其中任一項的線型振動致動器。
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