WO2006028165A1

WO2006028165A1 - 扁平振動アクチュエータ

Info

Publication number: WO2006028165A1
Application number: PCT/JP2005/016508
Authority: WO
Inventors: Tomohide Aoyagi
Original assignee: Namiki Seimitsu Houseki Kabushikikaisha
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-03-16
Also published as: JP2006075734A; TWI382879B; TW200621385A

Abstract

【課題】振動発生装置としての機能に特化し、上記に挙げた各振動デバイスに比べて部品点数を減らし合理化した事によって、製造コストを抑えた構成と、その構成に適した駆動方法により携帯電話等に搭載した際、扁平薄型にもかかわらず感知するに充分な振動を提供する振動発生装置を提供する。【解決手段】　振動方向に着磁されたマグネットを備えた可動子と、それを納めるハウジング、更に可動子を駆動させるために配置されたコイルを有する固定子からなる構造で、コイルの発生する磁界と可動子が備えるマグネットによる磁界の相互作用によって可動子が振動し、可動子とハウジングの衝突によって振動する扁平振動アクチュエータに於いて、上記コイルがハウジング内部で可動子の周囲に複数配置されており、可動子の振動方向から見てラジアル方向に巻回されている構造にすることにより扁平薄型な形状を保ったまま感知するに充分な振動を得ることを可能とした。

Description

明細書

扁平振動ァクチユエ一タ

技術分野

[0001] 本発明は、携帯電話等の移動体通信機器及び携帯液晶ゲーム機等に搭載される振動リニアァクチユエータに関する。

[0002] 現在、携帯電話等の情報携帯機器には着信呼び出し用又は音楽連動用として振動発生装置が使われる。この振動発生装置として従来はアンバランスウェイトを回転軸に付けた円筒型モータが使われてきたが、円筒型モータ自体の小径ィ匕に限界があると共に実装の自動化という面でも問題を抱えていた。

[0003] これらの点を克服するため、扁平型のアンバランスウェイトを回転軸に取り付けたコィン型モータが提案され実用化されているが、コイン型モータはその構造上取り付けた基板に対して平行方向に振動するため、実際に搭載して使用した場合に感知されにくいという問題がある。

[0004] 上記課題に対する解決策として特許文献 1に示す振動発生装置があり、コイン型モータと同じスペースで収まり、取り付けた基板に対して垂直な振動を与えることを可能としている。

[0005] 又、更に、取り付けた基板に対して垂直な振動を与える装置として、特許文献 2に示す振動機能とスピーカ機能とブザー機能を併せ持った多機能振動ァクチユエータが開発されている。

特許文献 1 :特開 2003— 154314

特許文献 2 :特開平 10— 14194

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかしながら、特許文献 1に示す振動発生装置はパネにより可動部を支持する構造のため固有振動数付近の周波数でしか振動が得られず、例えば音楽に合わせて振動させる場合、低周波（10Hz付近)での振動は難しくなる。また、可動子である外ョークが円盤を中抜きした環状に形成されているため、振動を得るために充分な可動子としての重量を得ることが難、。

[0007] 又、特許文献 2に代表される多機能ァクチユエータに関してはスピーカ音源としても使用する機能上、スピーカとしての音を発生する振動板に於いて材質の耐熱性という問題を抱えており、基板組み立て時に使用される半田リフロー工程に組み入れることが困難という欠点がある。また、音源と振動の両方の機能を併せ持つ為、限られた厚み寸法の中で音響特性と振動特性の両方を満足させるのは困難であった。

[0008] そこで本発明は振動発生装置としての機能に特ィ匕し、上記に挙げた各振動デバイスに比べて部品点数を減らし合理ィ匕した事によって、製造コストを抑えた構成と、その構成に適した駆動方法により携帯電話等に搭載した際、扁平薄型にもかかわらず感知するに充分な振動を提供する振動発生装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0009] 前記課題を解決するため、請求項 1に記載の発明では、振動方向に着磁されたマグネットを備えた可動子と、それを納めるケースとケースの開口部を塞ぐカバー力なるハウジングと、可動子を駆動させるために配置されたコイル力なる構造で、コイルの発生する磁界と、可動子が備えるマグネットによる磁界の相互作用によって可動子が振動し、可動子とハウジングの衝突によって振動する扁平振動ァクチユエータに於いて、上記コイルがハウジング内部で可動子を囲むように複数配置されており、可動子の振動方向に対して垂直な軸を中心にして卷回されて、ることを特徴として、る。

[0010] 請求項 2に記載の発明では、請求項 1記載の発明に於いて、可動子の周囲に配置するコイルが磁性体のコイル芯に巻き付けたものである事を特徴としている。

[0011] 請求項 3に記載の発明では、請求項 1又は 2に記載の扁平振動ァクチユエ一タに於いて、可動子がマグネットとマグネットを囲んで配置された、マグネット周囲のコイル側に開口部を有するヨーク力なる事を特徴として、る。

[0012] 請求項 4に記載の発明では、コイル芯を備える請求項 3記載の扁平振動ァクチユエータにおいて、コイル芯がヨークに設けられた開口部に配置してあることを特徴としている。

[0013] 請求項 5に記載の発明では、請求項 1〜4記載のいずれか一項に記載の発明に於 V、て、コイル又はハウジングの外側に磁性体を配置したことを特徴として、る。 [0014] 請求項 6に記載の発明では、請求項 1〜5記載のいずれか一項に記載の発明に於

Vヽて、可動子若しくはケースとカバーにダンパを配置したことを特徴として、る。

[0015] 請求項 7に記載の発明では、請求項 1〜5記載のいずれか一項に記載の発明に於いて、可動子若しくはコイル芯部の端面が R形状、面取り形状、テーパ部の少なくとも一つを有することを特徴として、る。

[0016] 請求項 8に記載の発明では、請求項 1〜7のいずれか一項に記載の発明に於いて、振動方向に伸ばしたシャフトが可動子を貫通してカバーとケースに配置され、シャフトと可動子とが接触する部分に軸受けを備えて、ることを特徴として、る。

[0017] 請求項 9に記載の発明では、請求項 1〜8記載のいずれか一項に記載の発明に於いて、可動子とコイル又はコイル芯との隙間を調整することにより、駆動時に隙間を流れる空気の移動量を制限することを特徴としている。

発明の効果

[0018] 請求項 1の発明によれば、反発方向に固着されたマグネットをコイルの発生する磁界に置くことでコイルに流す電流の向きを変える毎にマグネットを備えた可動子がケース若しくはカバーに衝突し、筐体側に振動を伝える。

[0019] 本発明では、ハウジング内部に配置したコイルが振動方向に対して垂直な軸を中心にして卷回していることにより、コイル中心付近に磁束が発生する。このコイル中心付近に集中した磁束で囲んだ中にコイルの発生する磁束と直交する振動方向に着磁したマグネットを配置することにより、複数のコイルにマグネットが囲まれる構造となる。

[0020] この構造により、マグネットとコイルが互いの間に強い磁気作用（引力又は斥力）を発生させ、コイルの発生する磁束とマグネットの発生する磁束を効果的に使用することが出来る。上記の作用を有する本発明の構造を用いることにより、小型、扁平にもか力わらず強い振動を発生する振動ァクチユエータを得ることができる。又、可動子に重りを付加する必要が無、ので、コイルが複数あることを差し引、たとしても製造コストを安く抑えることができる。

[0021] 請求項 2の発明によれば、磁性体をコイル芯として使用したコイルを上記扁平振動ァクチユエータに用いることにより、可動子とコイル力なる磁気回路の磁気効率を向上させることがでさる。 [0022] 請求項 3の発明によれば、可動子がマグネットとコイル側に開口部を備えたヨークを備える事によって磁束力 Sコイル側に集中し、可動子とコイルカゝらなる磁気回路の磁気効率を向上させることができる。

[0023] 請求項 4の発明によれば、請求項 3において可動子の磁束が集中している開口部にコイルの磁束が集中しているコイル芯を配置することで、可動子とコイル力なる磁気回路の磁気効率を向上させることができる。

[0024] 請求項 5の発明によれば、コイル又はケースの外側に磁性体を配置することによってケース外側に漏れる磁束を防ぎ、可動子とコイルカゝらなる磁気回路の磁気効率を向上させることができる。

[0025] 請求項 6の発明によれば、可動子若しくは可動子のケースとカバーにダンパを設けることで可動子がケース又はカバーに衝突する際の破損や異音を防ぐことができる。

[0026] 請求項 7の発明によれば、可動子若しくはコイル芯部の端面を Rや面取り、テーパ等の加工をすることで可動子とコイル、コイル芯が接触して破損したり、駆動中に可動子の振動が接触により妨げられるのを防ぐ事ができる。

[0027] 請求項 8の発明によれば、振動方向に伸ばしたシャフトが可動子を貫通してカバーに配置し、シャフトと可動子とが接触する部分に軸受けを備えることにより、可動子の動きを一定方向に保ち、ブレの無、安定した振動を得ることができる。

[0028] 請求項 9の発明によれば、空気の移動量を制限することにより空気の流動抵抗をダンノ^して使用することで、部品点数を増やさずに安定した振動を得ることができる。発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下に図面を参照して本発明の実施形態に関わる振動ァクチユエータについて説明する。

実施例 1

[0030] 図 1に本発明で用いる第一の実施形態の断面図を示す。図 1に示す断面図から解る様に、本実施形態に関わる偏平振動ァクチユエータはマグネット 10からなる可動子と、ダンノ 50, 51、コィノレ 20, 21、コィノレ芯 60, 61、カノ一 30、ケース 31力ら構成されている。

[0031] 図 14に本実施形態における部品構成の斜視図を示す。図 14から解るように、本実施形態の断面図では 2つのコイルを区別するためにコイル 20, 21及びコイル芯 60, 61をそれぞれ違う番号で示している力コイル 20とコイル 21は同じ形状であり、それに用、るコイル芯 60と 61も同じ形状である。本実施形態では図 13に示す可動子の振動方向に対して垂直な軸をコイルの中心として、ケース 31の内壁に沿って卷回した形状のコイルを複数（図 14では 4個）使って可動子を囲むような構造となって、る。

[0032] 図 10に本実施形態で用いるマグネット 10の磁界方向を示す。本実施形態で示す振動ァクチユエータは断面図である図 1においてコイル 20, 21の磁束が集中したコイル芯 60, 61と図 10に示す厚み方向に着磁したマグネット 10の間に働く引力と斥力によつてマグネット 10が上下方向（図 13の矢印方向）に振動し、交流電流をコイルに入力した際にカバー 30とケース 31に交互に衝突し、振動を伝える構造となっている。

[0033] 本実施形態に於いて、同じ技術的見地力も図 7、図 8、図 9のような構成にすることも可能である。図 11と図 12に各構成で用いるコイルを示す。図 11に示したコイル芯 62 に卷回したコイル 22は振動方向に対して垂直方向に卷、て直方体の形状にしたものであり、図 12に示すコイル芯 63に卷回したコイル 23は振動方向に対して垂直方向に巻いて三角柱形状に形成したものである。図 11、図 12、図 13に示すコイルを使用することによって様々な形状の扁平振動ァクチユエータを構成することができる。

[0034] 更に、本実施形態では図 2に示すようにヨーク 40, 41をマグネット 10に固着し、ヨーク開口部にコイル芯 60, 61を配置することでヨーク開口部に集中したマグネット 10の磁束とコイル芯 60, 61に集中したコイル 20, 21の磁束により磁気回路が構成され、ヨーク 40, 41を設けない場合に比べてマグネット 10とコイル 20, 21による磁気回路の磁気効率を向上させることができる。

[0035] また、本実施形態ではマグネット 10のみ又はマグネット 10とヨーク 40, 41からなる可動子とコイル 20, 21のみ又はコイル 20, 21とコイル芯 60, 61で形成される壁面の隙間を調整することにより空気の流動量を調整し、空気をダンバとして使用する構造とすることができる。

[0036] 本実施形態では可動子がコイル 20, 21等と接触することによって駆動中に振動が妨げられたりコイル 20, 21又は可動子が破損することを防止したり、組み立てを容易にするといつた目的のため可動子及びコイル芯 60, 61の端部に Rを設けている。 [0037] しかし、これは面取り、テーパ加工等に置き換えてもよぐ加工しなくとも動作はする。本実施形態に於、て用いて!/、るコイル芯 60, 61及びその他のコイル芯に関しては取り除いた状態でも動作させることが可能である。

[0038] 本実施形態ではマグネット 10又はマグネット 10とヨーク 40, 41からなる可動子とカバ一 30、ケース 31が衝突する際に発生する異音を低減するためにダンバ 50, 51を力バー 30とケース 31に設けて!/、るが、これは可動子のカバー 30とケース 31に面する側に設けても同様の効果が得られる。尚、このダンバ 50, 51を除いた状態でも偏平振動ァクチユエータを動作させることは可能である。

実施例 2

[0039] 図 3に本発明で用いる第二の実施形態の断面図を示す。図 3に示す断面図から解るように、本実施形態に関わる偏平振動ァクチユエータは、軸受け 80を備えたマグネット 11からなる可動子と、可動子の周囲に配置されたコイル 20, 21とコイル芯 60, 61、ダンバ 52, 53、そしてそれらを納めるカバー 30とケース 31、更に軸受け 80を通ってカバー 30とケース 31に固定されるシャフト 70から構成されて!、る。

[0040] 本実施例に関わる偏平振動ァクチユエータの作動原理は前記実施例 1に述べたものと同じである。本実施形態ではシャフト 70が軸受け 80を通ってカバー 30とケース 31 に設置されていることにより可動子がシャフト 70に沿って駆動し、ブレの無い振動が得られる。

[0041] 又、可動子がシャフト 70に沿って駆動するため、可動子とコイル 20, 21及びコイル芯 60, 61の間の空気の移動量を容易に制限することができ、空気をダンバとして使用すると、う点に於、て安定した振動を得ることができる。

[0042] 本実施形態も前記実施例 1と同様、図 11、図 12、図 13に示すコイルを使用することによって様々な形状の扁平振動ァクチユエータに構成することができる。

[0043] 更に、本実施形態と同じ技術的見地より、図 4に示すようにヨーク 42, 43をマグネット 11に固着し、可動子をマグネット 11と軸受け 80とヨーク 42, 43から構成することが可能となり、ヨーク開口部にコイル芯 60, 61を配置することでヨーク開口部に集中したマグネット 11の磁束とコイル芯 60, 61に集中したコイル 20, 21の磁束により磁気回路が構成され、ヨーク 42, 43を設けない場合に比べてマグネット 11とコイル 20, 21よる磁気回路の磁気効率を向上させることができる。

[0044] 本実施形態では可動子がコイル等と接触することによって駆動中に振動が妨げられたりコィノレ 20, 21, 22, 23ゃコィノレ芯 60, 61, 62, 63、又は可動子力破損すること等を防止したり、組み立てを容易にするといつた目的のため可動子及びコイル芯端部に Rを設けている力これは面取り、テーパ加工等に置き換えてもよぐ加工しなくとも本実施例の偏平振動ァクチユエータは動作する。本実施形態に於、て用いて、るコイル芯 60, 61及びその他のコイル芯に関しても端面の加工をしない状態で動作させることが可會である。

[0045] 本実施形態ではマグネット 11又はマグネット 11とヨーク 42, 43からなる可動子とカバ一 30、ケース 31が衝突する際に発生する異音を低減するためにダンバ 52, 53を力バー 30とケース 31に設けて!/、るが、これは可動子のカバー 30とケース 31に面する側に設けても同様の効果が得られる。尚、このダンバ 52, 53を除いた状態でも本実施例の偏平振動ァクチユエータを動作させることは可能である。

実施例 3

[0046] 図 5に本発明で用いる第三の実施例の断面図を示す。図 5に示す断面図から解るように、本実施形態に関わる偏平振動ァクチユエータは、ヨーク 44, 45と軸受け 80を備えたマグネット 11からなる可動子と、可動子の周囲に配置されたコイル 20, 21とコィル芯 60, 61、ダンノ 54, 55、コイル 20, 21、コイル芯 60, 61及び可動子を納めるカバー 30とケース 31、更に軸受け 80を通ってカバー 30とケース 31に固定されるシャフト 70から構成されて、る。

[0047] 本実施例形態ではヨーク 44, 45をマグネット 11のコイル 20, 21に面した側まで回り込ませない形状としたことで偏平振動ァクチユエータとしての薄型化と共に小径ィ匕という目的に対応している。

[0048] また、ダンバ 54, 55をシャフト 70周辺のみに配置したことで全体の厚みを薄くすることを可能としている。

[0049] 本実施形態では前記実施例 2と同様に可動子がシャフト 70に沿って駆動するので、空気をダンバとして効果的に使用することができる。

[0050] 本実施例に関わる振動ァクチユエータの作動原理は前記実施例 1に述べたものと同じである。本実施形態ではシャフト 70が軸受け 80を通ってカバー 30とケース 31に設置されていることにより可動子がシャフト 70に沿って駆動し、ブレの無い振動が得られる。

[0051] 本実施形態ではマグネット 11又はマグネット 11とヨーク 44, 45からなる可動子とカバ一 30、ケース 31が衝突する際に発生する異音を低減するためにダンバ 54, 55を力バー 30とケース 31に設けて!/、るが、これは可動子のカバー 30とケース 31に面する側に設けても同様の効果が得られる。尚、このダンバ 54, 55を除いた状態でも振動ァクチユエータとして動作させることが可能である。

[0052] 本実施形態では可動子がコイル等と接触することによって駆動中に振動が妨げられたりコイル又は可動子が破損すること等を防止したり、組み立てを容易にするといつた目的のため可動子に Rを設けている力これは面取り、テーパ加工等に置き換えてもよぐ加工しなくとも動作する。本実施形態に於いて用いているコイル芯 60, 61及びその他のコイル芯に関しても取り除いた状態で動作させることが可能である。

[0053] 上記三つの実施例に於いてコイル芯 60, 61, 62, 63の材料は SUM、 SPCEといつた磁性材を用いるのが好ましぐ量産に適している。また、各振動ァクチユエ一タに関して、図 6に示すように振動ァクチユエータ 90の外周に磁性体 100を配置することで実施例 1〜3で示した振動ァクチユエータに関して外側に漏れる磁束が無くなり、可動子とコイル力もなる磁気回路の磁気効率が向上する。

[0054] また、上記三つの実施例に於いて用いている各部品は、スピーカとして音を発生するための振動板を使用する必要がないため、熱に弱い材質を使用する必要が無ぐ半田リフロー工程に組み込むことが容易である。

[0055] 以上のように、本実施形態に係る振動ァクチユエータを用いることにより、小型で薄い偏平な形状にもかかわらず可動子の衝突により感知するに充分な振動を得られる量産に適した振動ァクチユエータを作ることが可能となる。

図面の簡単な説明

[0056] [図 1]本発明における第 1の実施例に係る断面図

[図 2]本発明における第 1の実施例に於いて、可動子側にヨークを設けた場合の断面図圆 3]本発明における第 2の実施例に係る断面図

圆 4]本発明における第 2の実施例に於いて、可動子側にヨークを設けた場合の断面図

圆 5]本発明における第 3の実施例に係る断面図

圆 6]本発明における実施例で示した振動ァクチユエータの外側に磁性体を配置した場合の断面図

圆 7]本発明で直方体に巻いたコイルを円筒状のケース内に配置した場合の上断面図

圆 8]本発明でコイルを角部に配置した場合の上断面図

[図 9]本発明でケースが四角い形状の振動ァクチユエータとしたときの上断面図圆 10]本発明における可動子の着磁方向の略図

[図 11]図 7、図 9において使用するコイルの斜視図

[図 12]図 8において使用するコイルの斜視図

圆 13]本発明における第 1〜第 3の実施例で使用するコイルの斜視図

圆 14]本発明における第 1の実施例で示す振動ァクチユエータの分解斜視図符号の説明

10, 11 マグネット

20, 21, 22, 23 コイル

30 カバー

31, 32 ケース

40, 41, 42, 43, 44, 45 3—ク

50, 51, 52, 53, 54, 55 ダンバ

60, 61, 62, 63 コイル芯

70 シャフト

80 軸受け

90 振動ァクチユエータ

100 磁性体ケース

Claims

請求の範囲

[1] 振動方向に着磁されたマグネットを備えた可動子と、それを納めるケースとケースの開口部を塞ぐカバー力なるハウジングと、可動子を駆動させるために配置されたコィルカなる構造で、コイルの発生する磁界と、可動子が備えるマグネットによる磁界の相互作用によって可動子が振動し、可動子とハウジングの衝突によって振動する扁平振動ァクチユエータに於、て、

上記コイルがハウジング内部で可動子の周囲に複数配置されており、可動子の振動方向に対して垂直な軸を中心にして卷回されて、ることを特徴とする扁平振動ァクチユエータ。

[2] 請求項 1記載の扁平振動ァクチユエータに於いて、可動子の周囲に配置するコイルは磁性体のコイル芯を備えたものである扁平振動ァクチユエータ。

[3] 請求項 1又は 2記載の扁平振動ァクチユエータに於いて、可動子がマグネットと、マグネットを囲んで配置された、マグネット周囲のコイル側に開口部を有するヨーク力なる扁平振動ァクチユエータ。

[4] コイル芯を備えた請求項 3記載の扁平振動ァクチユエータに於いて、コイル芯がョークに設けられた開口部に配置してある扁平振動ァクチユエータ。

[5] コイル又はハウジングの外側に磁性材を配置した請求項 1〜4の、ずれかに記載の扁平振動ァクチユエータ。

[6] ダンパを可動子若しくはケースとカバーに配置した請求項 1〜5のいずれかに記載の扁平振動ァクチユエータ。

[7] 可動子若しくはコイル芯部の端面カ¾形状、面取り形状、テーパ部の少なくとも一つを有して!/、る請求項 1〜6の、ずれかに記載の扁平振動ァクチユエータ。

[8] 振動方向に伸ばしたシャフトが可動子を貫通してカバーとケースに配置され、シャフトと可動子とが接触する部分に軸受けを備えた請求項 1〜7のいずれかに記載の扁平振動ァクチユエータ。

[9] 可動子とコイル又はコイル芯との隙間を調整することにより、駆動時に可動子とコイル又はコイル芯の隙間を流れる空気の移動量を制限した請求項 1〜8記載の扁平振動ァクチユエータ。