WO2012153631A1 - 振動発生装置 - Google Patents

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permanent magnet
vibration generator
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裕貴 山田
満 大井
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日本電産セイミツ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a vibration generator built in a mobile phone or the like, and more particularly to a structure of a vibration generator capable of obtaining a high vibration force.
  • the laterally driven vibrator disclosed in Patent Literature 1 includes a pair of end lids that hold both ends of the fixed shaft of the magnetic material by closing openings on both ends of the cylindrical case of the magnetic material, and a cylindrical case.
  • a unidirectionally wound cylindrical coil fixed to the inner peripheral surface, a radially magnetized cylindrical permanent magnet that is magnetically coupled to the cylindrical coil via an outer peripheral gap, and the axial direction of the cylindrical permanent magnet A pair of radial bearings held on both ends and fitted so as to be axially slidable with respect to the fixed shaft; a pair of springs interposed between the pair of end covers and both ends of the cylindrical permanent magnet in the axial direction; have.
  • the magnetic circuit of the transversely driven vibrator described above is configured such that the magnetic flux emitted radially from the outer peripheral surface of the cylindrical permanent magnet of the driver penetrates the cylindrical coil through the outer peripheral side gap and enters the cylindrical case. From the inside of this cylindrical case toward the outer end in the axial direction, it gathers centripetally to both ends of the fixed shaft through the inside of the pair of end covers, and from the center of the fixed shaft to the inner periphery of the cylindrical permanent magnet
  • the average magnetic path length is the sum of the diameter of the cylindrical case and the length in the axial direction in order to create a magnetic path that returns to the surface via the inner circumferential side gap. Depends on getting longer.
  • the magnetic flux density penetrating the cylindrical coil is weak, and it is difficult to obtain a high vibration force.
  • there is an inner peripheral side gap in order to avoid sliding contact between the inner peripheral surface of the cylindrical permanent magnet movable in the axial direction and between the outer peripheral side gaps and the fixed shaft, there is an inner peripheral side gap. Since the magnetic resistance increases by the amount corresponding to the inner circumferential side gap, the magnetic flux density penetrating the cylindrical coil is weak, and it is difficult to obtain a high vibration force.
  • a first object of the present invention is to provide a vibration generator for high vibration force by strong Lorentz force by reducing the magnetic resistance by shortening the magnetic path length of the magnetic circuit. is there.
  • a second object of the present invention is to provide a vibration generator having a high vibration force by a strong Lorentz force by eliminating a gap portion where the magnetic resistance in the magnetic circuit becomes high as much as possible.
  • the vibration generator according to the present invention includes a cylindrical case made of a magnetic material, an end cover that holds the first bearing by closing an opening on one axial end side of the cylindrical case, and the other axial end of the cylindrical case.
  • the first and second toroidal coils, the axially magnetized first cylindrical permanent magnet with the thrust movable shaft passing through and fixed in the cylindrical case, and the thrust movable shaft through and fixed in the cylindrical case A first annular pole piece which is superimposed on one axial end surface of the first cylindrical permanent magnet and whose outer peripheral edge faces the inner peripheral surface of the first coil, and the thrust movable shaft penetrates in the cylindrical case. It is fixed and superimposed on the other axial end surface of the first cylindrical permanent magnet.
  • a second annular pole piece having a peripheral edge facing the inner peripheral surface of the second coil, and a spring means for urging the thrust movable shaft in the axial direction against one end or the other end in the axial direction of the cylindrical case To do.
  • the magnetization direction of the first cylindrical permanent magnet is an axial direction parallel to the cylindrical case of the magnetic material
  • the other axial end surface of the first cylindrical permanent magnet is, for example, an N pole surface
  • the magnetic field lines from there toward the S pole surface on one axial end face cross the current flowing from the outer peripheral edge of the second annular pole piece to the second coil via the outer peripheral gap, and then reach the cylindrical case.
  • Crossing the inner end toward the one end surface in the axial direction the current flowing in the first coil (current flowing in the direction opposite to the current flowing in the second coil) is crossed and the outer peripheral edge of the first annular pole piece is reached via the outer peripheral gap.
  • it returns to the S magnetic pole surface of the first cylindrical permanent magnet.
  • the magnetic resistance is lowered.
  • the outer peripheral side gap is formed between the outer peripheral edge of the annular pole piece and the coil, the thrust movable shaft forms a part of the vibrator with a nonmagnetic material, and the inner peripheral side gap is included in the magnetic circuit. Therefore, the magnetic resistance can be greatly reduced.
  • the concentrated magnetic flux is formed using the annular pole piece, the density of the magnetic flux flying between the outer peripheral edge and the cylindrical case can be greatly increased.
  • a vibration generator with high vibration force can be realized by generating a strong Lorentz force from the above three points.
  • the thrust movable shaft since the first cylindrical permanent magnet and the first and second annular pole pieces are fixed to a thrust movable shaft made of a nonmagnetic material, the thrust movable shaft also reciprocates in the axial direction as a mechanical vibrator. The vibration force can be increased.
  • the first coil and the second coil may be connected in parallel, but in order to reduce the number of power supply terminals, the first coil and the second coil are preferably formed by connecting the windings in series with each other in reverse winding.
  • the inner mechanical vibrator has a one-magnet / 2-pole piece configuration and the outer stator has a two-coil structure.
  • the inner mechanical vibrator has N magnet / ( N + 1) It can be a pole piece configuration.
  • N 2 is practically desirable from the viewpoint of the number of parts and miniaturization.
  • An axially magnetized second cylindrical permanent magnet overlapped with the same magnetic pole surface on the opposite side of the first cylindrical permanent magnet in the center and the other axial end surface of the second cylindrical permanent magnet It is the structure which added the 3rd cyclic
  • the one axial end surface of the second cylindrical permanent magnet is, for example, an N pole surface
  • a part of the magnetic flux that enters the cylindrical case across the current flowing from the outer peripheral edge of the second annular pole piece to the second coil is: Crossing the inside of the cylindrical case from the other end in the axial direction to the current flowing in the third coil (current flowing in the direction opposite to the current flowing in the second coil), outside the third annular pole piece via the outer peripheral gap It reaches the periphery and returns to the S magnetic pole surface of the second cylindrical permanent magnet.
  • the second coil and the third coil may be connected in parallel, but in order to reduce the power feeding terminal, the second coil and the third coil are preferably formed by connecting the windings in series with each other in reverse winding.
  • an end cover for holding the second bearing by closing the opening on the other axial end side of the cylindrical case may be used, but the number of parts is reduced.
  • the cylindrical case is a bottomed cylindrical case, and the second bearing is preferably held by the bottom plate of the bottomed cylindrical case.
  • the spring means preferably includes a first spring interposed between the end cover and the first weight body, and a second spring interposed between the bottom plate and the second weight body. Since the first weight body and the second weight body are provided on the thrust movable shaft in a symmetrical arrangement on the outside of the cylindrical case, the mass of the vibrator can be secured and the shock resistance during dropping can be improved. Moreover, the 1st weight body and 2nd weight body of appropriate mass and shape can be attached later.
  • the vibration generator When such a vibration generator is surface-mounted on an electronic circuit board or the like by reflow processing, the vibration generator has a metal bracket that is externally fitted to the cylindrical case from the other end side in the axial direction. It is desirable to provide a flat surface for solder fixation.
  • the first and second weights are not limited to a cylindrical shape, and may be a quadrangular prism shape. The first and second weights may be larger than the outer diameter of the metal bracket. It is only necessary to provide a hole as a weight movable space in the electronic circuit board.
  • the end lid integrally has an inner lid portion that closes the opening on one end side in the axial direction of the cylindrical case and an outer lid portion that fits in the opening of the metal bracket. The number of parts can be reduced.
  • the present invention can greatly reduce the magnetic resistance by shortening the magnetic path length of the magnetic circuit and eliminating the extra air gap portion, and can provide a vibration generator with high vibration force by strong Lorentz force.
  • the vibration generator of the present example generates a linear reciprocating vibration.
  • the bottom bearing cylindrical case 1 made of a magnetic material and the opening 1a on one axial end side of the bottomed cylindrical case 1 are closed to form a first bearing.
  • a thrust movable shaft S of a non-magnetic material such as stainless steel inserted so as to be axially movable across the first bearing metal B 1 and the second bearing metal B 2 , and the inner peripheral surface of the bottomed cylindrical case 1
  • the first to third toroidal coils C 1 to C 3 connected and fixed at intervals, and the first cylindrical permanent magnet of axial magnetization in which the thrust movable shaft S is fixed through the bottomed cylindrical case 1.
  • a second annular pole piece 4 which is superposed the outer peripheral edge 4a faces the second inner peripheral surface of the toroidal coil C 2, first tubular thick second annular pole piece 4 than the first annular pole piece 3 in the central
  • An axially magnetized second cylindrical permanent magnet M 2 superimposed on the opposite side of the permanent magnet M 1 with an N magnetic pole surface 2 N , and an S magnetic pole which is the other axial end surface of the second cylindrical permanent magnet M 2.
  • the outer peripheral edge 5a superimposed on the surface 2 S is an inner circumferential surface of the third toroidal coil C 3
  • a third annular pole piece 5 facing, first the first weight element W 1 of the square pole inserted and fixed in the axial direction one end side of the thrust movable shaft S, which is inserted and fixed in the axial direction other end side of the thrust movable shaft S
  • a double spindle W 2 a spiral first coil spring Q 1 interposed between the end lid 2 and the first spindle W 1 , a bottom plate 1 b of the bottomed cylindrical case 1, and a second spindle W 2 , a spiral second coil spring Q 2 interposed between the base plate 2 , a metal bracket 6 for mounting on the board that is fitted to the bottomed cylindrical case 1 from the other axial end side thereof, Resin coil bobbins 7 that house the three toroidal coils C 1 to C 3, and terminal pins P 1 and P 2 planted in the axial direction on the outer flange 7b on one axial end side of the
  • First annular pole piece 3 the first cylindrical permanent magnet M 1 of the axial magnetization, a second annular pole piece 4, a second cylindrical permanent magnet M 2 and the third annular pole piece 5 of the axial magnetization, the bottom In the cylindrical case 1, it is fixed to a thrust movable shaft S made of a nonmagnetic material.
  • the second annular pole piece 4 may be sandwiched between the S magnetic pole surfaces 1 S and 2 S.
  • the first weight body W 1 and the second weight body W 2 are fixed to both ends of the thrust movable shaft S outside the bottomed cylindrical case 1.
  • the metal bracket 6 is a mounting part for surface mounting the vibration generating device on the electronic circuit board by reflow processing, and is a hexagonal cylindrical body having a flat bottom surface 6a for solder fixation.
  • Coil bobbin 7 is to Maki core tube 7a, the one axial end side of the outer flange portion 7b, a first toroidal coil C 1 and the second toroidal coil C 2 and the outer collar portion 7c for separating, second toroidal coil C having outer flange portion 7d for separating 2 and the third toroidal coil C 3, and the other axial end of the outer collar portion 7e integrally.
  • the first to third toroidal coils C 1 to C 3 are constituted by one winding wire, and the first toroidal coil C 1 and the second toroidal coil C 2 are in series with the winding wires being reversely wound.
  • the end lid 2 integrally has an inner lid portion 2 a that closes the opening 1 a of the bottomed cylindrical case 1 and an outer lid portion 2 b that fits into an opening on one end side in the axial direction of the metal bracket 6.
  • the first cylindrical permanent magnet M 1 and the second magnetization direction of the cylindrical permanent magnet M 2 is a bottomed cylindrical case 1 and parallel to the axial direction of the magnetic material, the first cylindrical permanent if for example N pole surface 1 N, 2 N as the other axial end face and the axial end surface of the second cylindrical permanent magnet M 2 of the magnet M 1 is shown in FIG.
  • the first cylindrical permanent magnet therefrom magnetic field lines to the S pole surface 2 S is an axial end surface of the S pole face 1 S and second cylindrical permanent magnet M 2 is an axial end surface of the M 1 from the outer peripheral edge 4a of the second annular pole piece 4 after reaching across the second current flowing through the toroidal coil C 2 through the outer peripheral side voids bottomed cylindrical case 1, where it branches into two hands, axes bottomed cylindrical case 1 as the one yoke current flowing from toward the direction one end face to the first toroidal coil C 1 (second toroidal coil (Current flowing in the direction opposite to the current flowing in C 2 ) across the outer peripheral side gap, reaching the outer peripheral edge 3 a of the first annular pole piece 3, and returning to the S magnetic pole surface 1 S of the first cylindrical permanent magnet M 1.
  • the thrust movable shaft S is Since a part of the vibrator is made of a nonmagnetic material and the inner circumferential side gap and the like are not included in the magnetic circuit, the magnetic resistance can be greatly reduced. Moreover, since the concentrated magnetic flux is formed using the first to third annular pole pieces 3 to 5, the density of the magnetic flux flying between the outer peripheral edges 3a to 5a and the bottomed cylindrical case 1 is greatly increased. Can be high. Therefore, a vibration generator having a high vibration force can be realized by generating a strong Lorentz force from the above three points.
  • the first and second cylindrical permanent magnets M 1 and M 2 and the first to third annular pole pieces 3 to 5 are fixed to the thrust movable shaft S made of a nonmagnetic material. Since it reciprocates in the axial direction as a mechanical vibrator, the vibration force can be increased.
  • the thrust movable shaft S made of a nonmagnetic material may be made of metal or resin.
  • first weight element W 1 and a second weight element W 2 in the thrust movable shaft S can be secured vibrator mass Improves impact resistance such as time. Further, it is possible to retrofit the first weight element W 1 and a second weight element W 2 of suitable mass or shape.
  • the vibration generator When the vibration generator of this example is surface-mounted on an electronic circuit board or the like by reflow processing, the vibration generator has a metal bracket 6 that is fitted on the bottomed cylindrical case 1 from the other axial end side.
  • the metal bracket 6 has a flat bottom surface 6a for solder fixation.
  • the first weight body W 1 and the second weight body W 2 may be larger than the outer diameter of the metal bracket 6. It is only necessary to provide a hole as a weight movable space in the electronic circuit board.
  • the end lid 2 also has an outer lid portion 2b that fits into the opening of the metal bracket 6, the number of parts can be reduced.
  • the first weight body W 1 and the second weight body W 2 , the first coil spring Q 1 and the second coil spring Q 2 are exposed to the outside of the bottomed cylindrical case 1. If the bottom cylindrical case 1 is used, it can be accommodated therein. One spring may be used.

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Abstract

［課題］磁気回路の磁路長さの短縮化により高振動力の振動発生装置の提供。 ［解決手段］振動発生装置は、磁性材料の有底円筒状ケース１、第１軸受メタルＢ１を保持する端蓋２、ケース１の底板１ｂのバーリング部１ｃ内に保持された第２軸受メタルＢ２、第１軸受メタルＢ１及び第２軸受メタルＢ２に跨って軸方向移動可能に挿通された非磁性材料のスラスト可動軸Ｓ、ケース１の内周面にて連接固定された第１乃至第３トロイダルコイルＣ１～Ｃ３、スラスト可動軸Ｓに固定された第１環状ポールピース３，アキシャル着磁の第１筒状永久磁石Ｍ１，第２環状ポールピース４，アキシャル着磁の第２筒状永久磁石Ｍ２及び第３環状ポールピース５、ケース１外でスラスト可動軸Ｓの両端固定された第１及び第２錘体Ｗ１，Ｗ２、端蓋２と第１錘体Ｗ１との間の第１コイルバネＱ１、底板１ｂと第２錘体Ｗ２との間の第２コイルバネＱ２を有する。

Description

振動発生装置
　本発明は、携帯電話機などに内蔵される振動発生装置に関し、特に高振動力が得られる振動発生装置の構造に関する。
　特許文献１に開示の横方向駆動の振動体は、磁性材料の円筒状ケースの軸方向両端側の開口を塞いで磁性材料の固定軸の両端を保持する一対の端蓋と、円筒状ケースの内周面に固定された一方向巻きの円筒状コイルと、この円筒状コイルと外周側空隙を介して磁気的に結合するラジアル着磁の円筒状永久磁石と、この円筒状永久磁石の軸方向両端側に保持されて固定軸に対し軸方向摺動可能に嵌った一対のラジアル軸受と、一対の端蓋と円筒状永久磁石の軸方向両端側との間に介装された一対のバネとを有している。円筒状コイルに交番電流を給電することにより、円筒状永久磁石の外周面と円筒状ケースとの間に挟まれた円筒状コイルに対し磁束が貫通することから、駆動子としての円筒状永久磁石に交番する軸方向のローレンツ力が発生し、円筒状永久磁石が左右交互で横方向（軸方向）駆動するので、直線往復振動が発生する。
特開２００３－９３９６８（図１）
　上記の横方向駆動の振動体の磁気回路は、駆動子の円筒状永久磁石の外周面から放射方向へ出る磁束は、外周側空隙を介して円筒状コイルを貫き円筒状ケースに入った後、この円筒状ケース内をその軸方向外端へ向かってから、一対の端蓋内を介して固定軸の両端へ求心的に集まり、固定軸内の中央に向かってから円筒状永久磁石の内周面へ内周側空隙を介して戻る磁路を作るため、平均的磁路の長さは円筒状ケースの直径と軸方向長さの総和であって、ヨークとしての円筒状ケースの外形寸法に依存して長くなっている。このため、磁気抵抗が高くなる分、円筒状コイルを貫通する磁束密度が弱く、高振動力が得難い。また一方、外周側空隙間の外、軸方向に移動可能な円筒状永久磁石の内周面と固定軸との摺接を避けるために内周側空隙が存在している。この内周側空隙の分だけ、磁気抵抗が高くなる分、円筒状コイルを貫通する磁束密度が弱く、高振動力が得難い。
　そこで上記問題点に鑑み、本発明の第１の課題は、磁気回路の磁路長さの短縮化で磁気抵抗の減少を図り、強いローレンツ力による高振動力の振動発生装置を提供することにある。
　また本発明の第２の課題は、磁気回路の中の磁気抵抗が高くなる空隙部分を極力排除することで強いローレンツ力による高振動力の振動発生装置を提供することにある。
　本発明に係る振動発生装置は、磁性材料の筒状ケースと、この筒状ケースの軸方向一方端側の開口を塞いで第１軸受を保持する端蓋と、筒状ケースの軸方向他方端側に保持された第２軸受と、第１及び第２軸受に跨って軸方向移動可能に挿通された非磁性材料のスラスト可動軸と、筒状ケースの内周面に相隣接して固定された第１及び第２トロイダルコイルと、筒状ケース内でスラスト可動軸が貫通して固定されたアキシャル着磁の第１筒状永久磁石と、筒状ケース内でスラスト可動軸が貫通して固定されており、第１筒状永久磁石の軸方向一端面に重ね合わせられ外周縁が第１コイルの内周面に臨む第１環状ポールピースと、筒状ケース内でスラスト可動軸が貫通して固定されており、第１筒状永久磁石の軸方向他端面に重ね合わせられ外周縁が第２コイルの内周面に臨む第２環状ポールピースと、筒状ケースの軸方向一方端又は他方端に対してスラスト可動軸を軸方向に付勢するバネ手段を有することを特徴とする。
　斯かる構造において、第１筒状永久磁石の磁化方向が磁性材料の筒状ケースと平行な軸方向であるため、第１筒状永久磁石の軸方向他端面が例えばＮ極面であれば、そこから軸方向一端面のＳ極面へ向かう磁力線は、第２環状ポールピースの外周縁から外周側空隙を介して第２コイルに流れる電流を横切って筒状ケースに達した後、筒状ケース内を軸方向一端面側へ向かってから第１コイルに流れる電流（第２コイルに流れる電流とは逆方向に流れる電流）を横切り外周側隙間を介して第１環状ポールピースの外周縁に達して第１筒状永久磁石のＳ磁極面に戻ることになる。このため、筒状ケース全体を磁路とするよりも短い閉磁路が形成されるので磁気抵抗が低くなる。また、環状ポールピースの外周縁とコイルとの間に外周側空隙は形成されるものの、スラスト可動軸が非磁性材料で振動子の一部を構成し、内周側空隙などが磁気回路に含まれないことから、磁気抵抗を大幅に低くできる。しかも、環状ポールピースを用いて集中磁束を形成していることから、その外周縁と筒状ケースとの間で飛ぶ磁束の密度を大幅に高くできる。上記３点からして強いローレンツ力の発生により高振動力の振動発生装置を実現できる。加えて、第１筒状永久磁石と第１及び第２環状ポールピースが非磁性材料のスラスト可動軸に固定されているため、このスラスト可動軸も機械振動子として軸方向に往復運動するので、振動力を増強できる。　
　第１コイルと第２コイルとは並列接続でも構わないが、給電端末の本数を減らすためには、第１コイルと第２コイルとは捲線が互い逆巻で直列接続して成ることが望ましい。
　上記の場合は、インナー機械振動子が１マグネット／２ポールピース構成で、アウター固定子が２コイル構成であるが、一般論では、自然数をＮとすれば、インナー機械振動子がＮマグネット／（Ｎ＋１）ポールピース構成とすることができる。Ｎが大きくなるほど、高パワー化できるが、部品点数及び小型化の点からみて、Ｎ=２が実用上望ましい。
　このＮ=２の振動発生装置は、第２コイルを中央にして第１コイルとは軸方向の反対側で筒状ケースの内周面に固定された第３コイルと、第２環状ポールピースを中央にして第１筒状永久磁石とは軸方向の反対側に同磁極面で重ね合わせたアキシャル着磁の第２筒状永久磁石と、この第２筒状永久磁石の軸方向他端面に重ね合わせられ外周縁が第３コイルの内周面に臨む第３環状ポールピースを付加した構成である。第２筒状永久磁石の軸方向一端面が例えばＮ極面であれば、第２環状ポールピースの外周縁から第２コイルに流れる電流を横切って筒状ケースに入った磁束の一部は、筒状ケース内を軸方向他端側に向かってから第３コイルに流れる電流（第２コイルに流れる電流とは逆方向に流れる電流）を横切り外周側隙間を介して第３環状ポールピースの外周縁に達して第２筒状永久磁石のＳ磁極面に戻ることになる。１マグネットと１ポールピースと１コイルの増設で、ローレンス力を倍増できる。
　第２コイルと第３コイルとは並列接続でも構わないが、給電端末を減らすためには、第２コイルと第３コイルとは捲線が互い逆巻で直列接続して成ることが望ましい。
　第１軸受を保持する端蓋と同様に、筒状ケースの軸方向他方端側の開口を塞いで第２軸受を保持するための端蓋を用いても構わないが、部品点数を削減するためには、筒状ケースは有底筒状ケースであって、第２軸受はこの有底筒状ケースの底板に保持されていることが望ましい。
　機械振動子の重量を増し、振動力を更に増強するには、スラスト可動軸の軸方向一方端側に固定された第１錘体と、スラスト可動軸の軸方向他方端側に固定された第２錘体とを有することが望ましい。またバネ手段としては、端蓋と第１錘体との間に介装された第１バネと、底板と第２錘体との間に介装された第２バネとから成ることが望ましい。筒状ケースの外部に対称配置で第１錘体と第２錘体をスラスト可動軸に設けてあるので、振動子質量を確保できると共に落下時などの耐衝撃性が向上する。また、適宜な質量や形状の第１錘体及び第２錘体を後から取り付けることができる。
　このような振動発生装置を電子回路基板などにリフロー処理で面実装する場合、振動発生装置は、筒状ケースにその軸方向他端側から外嵌する金属製ブラケットを有し、この金属製ブラケットは半田固着用平坦面を備えることが望ましい。第１及び第２錘体は円筒状に限らず四角柱状でも構わない。また、第１及び第２錘体は金属製ブラケットの外径より大きくても構わない。電子回路基板に錘体可動空間としての孔を設ければ済む。
　また、端蓋は、筒状ケースの軸方向一方端側の開口を塞ぐ内蓋部と金属製ブラケットの開口に嵌る外蓋部とを一体的に有することが望ましい。部品点数を削減できる。
　本発明は、磁気回路の磁路長さの短縮化と余分な空隙部分の排除で、磁気抵抗を大幅に下げることができ、強いローレンツ力による高振動力の振動発生装置を提供できる。
本発明の実施形態に係る振動発生装置の外観を示す斜視図である。 同振動発生装置の組立斜視図である。 同振動発生装置の断面図である。
　次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
　本例の振動発生装置は直線往復振動を発生するものであり、磁性材料の有底円筒状ケース１と、この有底円筒状ケース１の軸方向一方端側の開口１ａを塞いで第１軸受メタルＢ１を保持する樹脂製の端蓋（エンドブラケット）２と、この有底円筒状ケース１の軸方向他方端側である底板１ｂのバーリング部１ｃ内に保持された第２軸受メタルＢ２と、第１軸受メタルＢ１及び第２軸受メタルＢ２に跨って軸方向移動可能に挿通されたステンレスなどの非磁性材料のスラスト可動軸Ｓと、有底円筒状ケース１の内周面に間隔をあけて連接固定された第１乃至第３トロイダルコイルＣ１～Ｃ３と、有底円筒状ケース１内でスラスト可動軸Ｓが貫通して固定されたアキシャル着磁の第１筒状永久磁石Ｍ１と、有底円筒状ケース１内でスラスト可動軸Ｓが貫通して固定されており、第１筒状永久磁石Ｍ１の軸方向一端面のＳ磁極面１Ｓに重ね合わせられ外周縁３ａが第１トロイダルコイルＣ１の内周面に臨む第１環状ポールピース３と、有底円筒状ケース１内でスラスト可動軸Ｓが貫通して固定されており、第１筒状永久磁石Ｍ１の軸方向他端面のＮ磁極面１Ｎに重ね合わせられ外周縁４ａが第２トロイダルコイルＣ２の内周面に臨む第２環状ポールピース４と、第１環状ポールピース３よりも厚い第２環状ポールピース４を中央にして第１筒状永久磁石Ｍ１とは反対側にＮ磁極面２Ｎで重ね合わせたアキシャル着磁の第２筒状永久磁石Ｍ２と、この第２筒状永久磁石Ｍ２の軸方向他端面であるＳ磁極面２Ｓに重ね合わせられ外周縁５ａが第３トロイダルコイルＣ３の内周面に臨む第３環状ポールピース５と、スラスト可動軸Ｓの軸方向一端側に挿入固定された四角柱状の第１錘体Ｗ１と、スラスト可動軸Ｓの軸方向他端側に挿入固定された第２錘体Ｗ２と、端蓋２と第１錘体Ｗ１との間に介装された渦巻き状の第１コイルバネＱ１と、有底円筒状ケース１の底板１ｂと第２錘体Ｗ２との間に介装された渦巻き状の第２コイルバネＱ２と、有底円筒状ケース１にその軸方向他端側から外嵌する基板実装用の金属製ブラケット６と、第１乃至第３トロイダルコイルＣ１～Ｃ３を収納する樹脂製のコイルボビン７と、この樹脂製のコイルボビン７の軸方向一端側の外側鍔部７ｂに軸方向に植立した端子ピンＰ１，Ｐ２が端蓋２の貫通孔Ｈ１，Ｈ２を介して差し込まれて半田付けされるピン孔ｈ１，ｈ２を持つＬ形状の給電端子片Ｔ１，Ｔ２を備えている。
　第１環状ポールピース３，アキシャル着磁の第１筒状永久磁石Ｍ１，第２環状ポールピース４，アキシャル着磁の第２筒状永久磁石Ｍ２及び第３環状ポールピース５は、有底円筒状ケース１内において非磁性材料のスラスト可動軸Ｓに固定されている。なお、第２環状ポールピース４はＳ磁極面１Ｓ，２Ｓ側で挟み込んでも構わない。本例では、第１錘体Ｗ１及び第２錘体Ｗ２は、有底円筒状ケース１外でスラスト可動軸Ｓの両端に固定されている。
　金属製ブラケット６は、当該振動発生装置を電子回路基板にリフロー処理で面実装するための取付用部品であって、半田固着用平坦底面６ａを持つ６角筒状体である。
　コイルボビン７は、捲き芯筒７ａに対し、軸方向一端側の外側鍔部７ｂ、第１トロイダルコイルＣ１と第２トロイダルコイルＣ２とを分離するための外側鍔部７ｃ、第２トロイダルコイルＣ２と第３トロイダルコイルＣ３とを分離するための外側鍔部７ｄ、並びに軸方向他端側の外側鍔部７ｅを一体的に有する。本例においては、第１乃至第３トロイダルコイルＣ１～Ｃ３は１本の捲線で構成してあり、第１トロイダルコイルＣ１と第２トロイダルコイルＣ２とは捲線が互い逆巻で直列接続して成り、また第２トロイダルコイルＣ２と第３トロイダルコイルＣ３とは捲線が互い逆巻で直列接続して成る。このため、給電端末を絡げる端子ピンＰ１，Ｐ２が２本で足りる。なお、振動発生時には端子ピンＰ１，Ｐ２に交番電流を給電する。
　端蓋２は、有底円筒状ケース１の開口１ａを塞ぐ内蓋部２ａと金属製ブラケット６の軸方向一端側の開口に嵌る外蓋部２ｂとを一体的に有する。
　本例の構造において、第１筒状永久磁石Ｍ１及び第２筒状永久磁石Ｍ２の磁化方向が磁性材料の有底円筒状ケース１と平行な軸方向であるため、第１筒状永久磁石Ｍ１の軸方向他端面及び第２筒状永久磁石Ｍ２の軸方向一端面が図３に示すように例えばＮ極面１Ｎ，２Ｎであれば、そこから第１筒状永久磁石Ｍ１の軸方向一端面であるＳ極面１Ｓや第２筒状永久磁石Ｍ２の軸方向他端面であるＳ極面２Ｓへ磁力線は、第２環状ポールピース４の外周縁４ａから外周側空隙を介して第２トロイダルコイルＣ２に流れる電流を横切って有底円筒状ケース１に達した後、そこで二手に分岐し、その一方はヨークとしての有底円筒状ケース１内を軸方向一端面側へ向かってから第１トロイダルコイルＣ１に流れる電流（第２トロイダルコイルＣ２に流れる電流とは逆方向に流れる電流）を横切り外周側隙間を介して第１環状ポールピース３の外周縁３ａに達して第１筒状永久磁石Ｍ１のＳ磁極面１Ｓに戻ることになり、その他方は、有底円筒状ケース１内を軸方向他端側に向かってから第３トロイダルコイルＣ３に流れる電流（第２トロイダルコイルＣ２に流れる電流とは逆方向に流れる電流）を横切り外周側隙間を介して第３環状ポールピース５の外周縁５ａに達して第２筒状永久磁石Ｍ２のＳ磁極面２Ｓに戻ることになる。このため、有底円筒状ケース１全体を磁路とするよりも短い閉磁路が形成されるので磁気抵抗が低くなる。また、第１乃至第３環状ポールピース３～５の外周縁３ａ～５ａと第１乃至第３トロイダルコイルＣ１～Ｃ３との間に外周側空隙は形成されるものの、スラスト可動軸Ｓが非磁性材料で振動子の一部を構成し、内周側空隙などが磁気回路に含まれないことから、磁気抵抗を大幅に低くできる。しかも、第１乃至第３環状ポールピース３～５を用いて集中磁束を形成していることから、その外周縁３ａ～５ａと有底円筒状ケース１との間で飛ぶ磁束の密度を大幅に高くできる。従って上記３点からして強いローレンツ力の発生により高振動力の振動発生装置を実現できる。そして、第１及び第２筒状永久磁石Ｍ１，Ｍ２と第１乃至第３環状ポールピース３～５が非磁性材料のスラスト可動軸Ｓに固定されているため、このスラスト可動軸Ｓも機械振動子として軸方向に往復運動するので、振動力を増強できる。なお、非磁性材料のスラスト可動軸Ｓは金属製でも樹脂製でも構わない。
　有底円筒状ケース１の代わりに無底円筒状ケースを用いても構わないが、部品点数を削減するためには、有底円筒状ケース１とし、その底板１ｂで第２軸受メタルＢ２を保持するのが良い。また、本例では、有底円筒状ケース１の外部に対称配置で第１錘体Ｗ１と第２錘体Ｗ２をスラスト可動軸Ｓに設けてあるので、振動子質量を確保できると共に落下時などの耐衝撃性が向上する。また、適宜な質量や形状の第１錘体Ｗ１及び第２錘体Ｗ２を後から取り付けることができる。
　本例の振動発生装置を電子回路基板などにリフロー処理で面実装する場合、振動発生装置は有底筒状ケース１にその軸方向他端側から外嵌する金属製ブラケット６を有し、この金属製ブラケット６は半田固着用平坦底面６ａを備えている。振動発生装置を電子回路基板上に設置した際、第１錘体Ｗ１及び第２錘体Ｗ２でバランスしているため、転倒を防止できる。第１錘体Ｗ１及び第２錘体Ｗ２は金属製ブラケット６の外径より大きくても構わない。電子回路基板に錘体可動空間としての孔を設ければ済む。
　また、端蓋２は、金属製ブラケット６の開口に嵌る外蓋部２ｂも一体的に有しているため、部品点数を削減できる。
　なお、上記実施形態では、第１錘体Ｗ１及び第２錘体Ｗ２と第１コイルバネＱ１及び第２コイルバネＱ２が有底円筒状ケース１の外部に露出しているが、大きな有底円筒状ケース１を用いればこの中に収めることができる。また、バネは１個でも構わない。
１　磁性材料の有底円筒状ケース
１ａ　開口
１ｂ　底板
１ｃ　バーリング部
１Ｓ，２Ｓ　Ｓ磁極面
１Ｎ，２Ｎ　Ｎ磁極面
２　樹脂製の端蓋
２ａ　内蓋部
２ｂ　外蓋部
３　第１環状ポールピース
３ａ，４ａ，５ａ　外周縁
４　第２環状ポールピース
５　第３環状ポールピース
６　基板実装用の金属製ブラケット
６ａ　半田固着用平坦底面
７　樹脂製のコイルボビン
７ａ　捲き芯筒
７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ　外側鍔部
Ｂ１　第１軸受メタル
Ｂ２　第２軸受メタル
Ｃ１　第１トロイダルコイル
Ｃ２　第２トロイダルコイル
Ｃ３　第３トロイダルコイル
Ｈ１，Ｈ２　貫通孔
ｈ１，ｈ２　ピン孔
Ｍ１　アキシャル着磁の第１筒状永久磁石
Ｍ２　アキシャル着磁の第２筒状永久磁石
Ｐ１，Ｐ２　端子ピン
Ｑ１　渦巻き状の第１コイルバネ
Ｑ２　渦巻き状の第２コイルバネ
Ｓ　スラスト可動軸
Ｔ１，Ｔ２　給電端子片
Ｗ１　第１錘体
Ｗ２　第２錘体
 

Claims (9)

  1. 磁性材料の筒状ケースと、この筒状ケースの軸方向一方端側の開口を塞いで第１軸受を保持する端蓋と、前記筒状ケースの軸方向他方端側に保持された第２軸受と、前記第１及び第２軸受に跨って軸方向移動可能に挿通された非磁性材料のスラスト可動軸と、前記筒状ケースの内周面に相隣接して固定された第１及び第２コイルと、前記筒状ケース内で前記スラスト可動軸が貫通して固定されたアキシャル着磁の第１筒状永久磁石と、前記筒状ケース内で前記スラスト可動軸が貫通して固定されており、前記第１筒状永久磁石の軸方向一端面に重ね合わせられ外周縁が第１コイルの内周面に臨む第１環状ポールピースと、前記筒状ケース内で前記スラスト可動軸が貫通して固定されており、前記第１筒状永久磁石の軸方向他端面に重ね合わせられ外周縁が第２コイルの内周面に臨む第２環状ポールピースと、前記筒状ケースの軸方向一方端又は他方端に対して前記スラスト可動軸を軸方向に付勢するバネ手段とを有することを特徴とする振動発生装置。
  2. 請求項１に記載の振動発生装置において、前記第１コイルと前記第２コイルとは捲線が互い逆巻で直列接続して成ることを特徴とする振動発生装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の振動発生装置において、前記第２コイルを中央にして前記第１コイルとは軸方向の反対側で前記筒状ケースの内周面に固定された第３コイルと、前記第２環状ポールピースを中央にして前記第１筒状永久磁石とは軸方向の反対側に同磁極面で重ね合わせたアキシャル着磁の第２筒状永久磁石と、この第２筒状永久磁石の軸方向他端面に重ね合わせられ外周縁が前記第３コイルの内周面に臨む第３環状ポールピースを有することを特徴とする振動発生装置。
  4. 請求項３に記載の振動発生装置において、前記第２コイルと前記第３コイルとは捲線が互い逆巻で直列接続して成ることを特徴とする振動発生装置。
  5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の振動発生装置において、前記スラスト可動軸の軸方向一方端側に固定された第１錘体と、前記スラスト可動軸の軸方向他方端側に固定された第２錘体とを有することを特徴とする振動発生装置。
  6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の振動発生装置において、前記筒状ケースは有底筒状ケースであって、前記第２軸受は前記有底筒状ケースの底板に保持されていることを特徴とする振動発生装置。
  7. 請求項６に記載の振動発生装置において、前記バネ手段は、前記端蓋と前記第１錘体との間に介装された第１バネと、前記底板と前記第２錘体との間に介装された第２バネとから成ることを特徴とする振動発生装置。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の振動発生装置において、前記筒状ケースにその軸方向他端側から外嵌する金属製ブラケットを有し、この金属製ブラケットは半田固着用平坦面を備えることを特徴とする振動発生装置。
  9. 請求項７に記載の振動発生装置において、前記端蓋は、前記開口を塞ぐ内蓋部と前記金属製ブラケットの軸方向一端側の開口に嵌る外蓋部とを一体的に有することを特徴とする振動発生装置。
     
     

     
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