CN105127080B - 振动发生器的控制方法以及振动发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够使到达到可动部的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短化的振动发生器的控制方法以及振动发生器。振动发生器(10)具有：固定部(21)，其卷绕有线圈(24)；可动部(30)，其在磁铁(31)中具有背轭铁以及重块；架桥部(27)，其将可动部支承为能够移动；以及电源部(40)，其对线圈施加规定频率的交流电流。电源部启动时施加与可动部的共振频率不同的启动频率的交流电流来启动。而且，在启动频率中的振动量相对于饱和振动量达到了一定比例的时刻，电源部将施加的交流电流的频率变更为可动部的共振频率。由此，能够使到达到可动部的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短。

Description

振动发生器的控制方法以及振动发生器

技术领域

本发明涉及通过线性电机产生振动的振动发生器的控制方法以及振动发生器。

背景技术

以往，已知有使用了线性电机的振动发生器(例如，参照日本专利文献1、2)。

专利文献1所记载的线性电机(振动发生器)具有：固定部，其具有漩涡状的电流线；以及可动部，其以能够沿着漩涡状的电流线的表面移动的方式设置。电流线具有一对漩涡状的平面线圈。可动部具有与电流线对置的磁极面。另外，在固定部设置有在可动部移动时碰撞的板簧。

由此实现线性电机的轻薄化，并实现使到固定部达到规定的振动量为止的响应时间(启动时间)缩短。

另外，专利文献2所记载的摆动体装置(振动发生器)具有：振动系统，其包含具有共振频率的至少一个被支承为能够摆动的摆动体；驱动单元，其驱动振动系统；以及检测单元，其检测振动系统的共振频率。还具有：驱动控制单元，其根据振动系统的共振频率，来变更对驱动单元施加的驱动信号的驱动频率；以及存储单元，其在第一规定的时机，存储由检测单元检测的频率。驱动控制单元在存储至存储单元之后，在第二规定的时机，参照所存储的频率来设定驱动频率，进行驱动控制。

由此，能够增大以接近共振频率的频率生成驱动信号的可能性，实现启动时间的缩短化。

专利文献1：日本特开2010－51946号公报

专利文献2：日本特开2009－101343号公报

在上述的专利文献1以及专利文献2的现有技术中，都是以共振频率启动为前提。因此，通过进行由启动速度、共振频率的存储、环境的变化引起的共振频率的偏离的检测等，来实现启动时间的缩短化。

然而，在这样的方法中，存在由于共振频率中的自由振动较大所以反电动势成为最大，而不能够解决启动需要时间的问题的问题。

发明内容

本发明是为了解决以往的问题而提出的，其目的在于提供能够使到达到可动部的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短的振动发生器的控制方法以及振动发生器。

(1)本申请发明的一个方式提供一种振动发生器的控制方法，其特征在于，上述振动发生器具有：固定部，其卷绕有线圈；可动部，其具有磁铁；架桥部，其将上述可动部支承为能够移动；以及电源部，其对上述线圈施加规定频率的交流电流，上述电源部启动时以与上述可动部的共振频率不同的启动频率的上述交流电流启动，在启动频率中的振动量相对于共振频率的饱和振动量达到一定比例的时刻，将施加的上述交流电流的频率变更为上述可动部的共振频率。

(2)在上述(1)所记载的振动发生器的控制方法中，也可以为上述启动频率比上述共振频率大。

(3)在上述(1)或者(2)所记载的振动发生器的控制方法中，也可以为在上述启动频率的振动量达到上述饱和振动量之前，将上述交流电流的频率变更为上述可动部的共振频率。

(4)本申请发明的一个方式提供一种振动发生器，其特征在于，具有：固定部，其卷绕有线圈；可动部，其具有磁铁；以及架桥部，其将上述可动部支承为能够移动，上述振动发生器具有电源部，该电源部启动时以与上述可动部的共振频率不同的启动频率来输入对上述线圈施加的交流电流，在启动频率中的振动量相对于共振频率的饱和振动量达到了一定比例的时刻，将施加的上述交流电流的频率变更为上述可动部的共振频率来进行为了驱动的控制。

在本发明中，在启动时对线圈施加与共振频率不同的启动频率的交流电流来启动。而且，在振动量相对于启动频率中的饱和振动量达到了一定比例的时刻，电源部将所施加的交流电流的频率变更为共振频率。由此，能够提供具有能够提高启动速度，使到达到恒定振动量为止的启动时间缩短的效果的振动发生器的控制方法以及振动发生器。

附图说明

图1是在本发明的实施方式的振动发生器中透视盖部件的俯视图。

图2是从图1中II方向观察到的主视图。

图3是从图1中III方向观察到的侧面图。

图4是表示驱动电压波形的图。

图5是表示相对于频率的启动时间以及振动量的表。

图6表示图5的表的启动时间以及振动量的图。

图7表示频率与启动速度的关系的图。

图8表示频率与推断启动时间的关系的图。

附图标记的说明：10…振动发生器；21…底板(固定部)；24…线圈；27…架桥部；30…振子(可动部)；31…磁铁；40…电源部。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式的振动发生器进行说明。

如图1～图3所示，振动发生器10例如安装于移动设备等，能够在通知通过振动接收到的内容的装置、液晶的触摸面板的触觉反馈功能中使用。

振动发生器10具有矩形且高度较低的薄型的箱状的壳体20。壳体20具有安装于移动设备等的底板(固定部)21、以及从上方覆盖底板21的下方开口的矩形箱状的盖部件22。

在底板21的上表面211，安装有卷绕的线圈24。线圈24卷绕成在底板21的一个方向较长、在多方向宽度稍微狭窄的一个在俯视时大致椭圆形状。此外，在以后的说明中，将线圈的长边方向称为“X方向”，将与X方向正交的方向称为“Y方向(或者，左右)”。另外，将与X方向以及Y方向正交，且图3中上方称为“上”，将相反的一侧称为“下”。

设置有从线圈24的X方向一端向壳体20的外部延伸的FPC(Flexible printedcircuits：可挠性印刷电路基板)25。FPC25与电源部40连接，对线圈24施加交流电流来驱动。

此外，线圈24的个数以及形状并不限于此。例如，也能够使用多个俯视时圆形、矩形的线圈。

在底板21的上表面211的四角，分别安装有柱状部件26。柱状部件26在这里具有矩形剖面，但剖面形状是圆形、椭圆形、正多边形等任意。在柱状部件26之间，沿着X方向连结有架桥部27。架桥部27设置在柱状部件26的上部(在图3中为上部)。即，一对架桥部27向上方与底板21的上表面211分离，相互对置地平行设置。

架桥部27主要向Y方向弹性变形。

柱状部件26以及架桥部27例如使用耐热使用的硅橡胶来形成，整体作为橡胶弹簧来发挥作用。

在一对架桥部27之间，安装有振子(可动部)30。因此，振子30被架桥部27支承为能够移动。

振子30具有作为较薄的矩形板状的永久磁石的磁铁31。在磁铁31，为了防止磁通量的泄漏并最大限度地发挥磁铁的磁力而设置有作为磁性部件的背轭铁32、重块33。背轭铁32具有覆盖磁铁31的上表面，并且从线圈24的X方向端部向外侧突出的突出部321、321。

即，振子30一体地连接磁铁31以及背轭铁32以及重块33而形成。

将振子30的Y方向两端部安装于架桥部27。此时，背轭铁32的突出部321在左右的柱状部件26之间，形成为在柱状部件26之间形成一定的缝隙的大小。

振子30、架桥部27以及柱状部件26能够通过嵌件成型一体地形成。因此，通过将柱状部件26安装于底板21的上表面211，以在线圈24的上方与线圈24的上表面平行地对置，主要能够向Y方向移动的方式配置振子30。

电源部40能够改变施加的交流电流的频率，经由FPC25将规定频率的交流电流施加给线圈24。被施加了交流电流的线圈24产生用于使振子30相对于线圈24往复运动的磁场。即，若电流流入线圈24，则线圈24励磁，在上下方向产生磁场。若产生磁场，则磁铁31受到该磁场的影响，产生排斥、吸引的力(推力)。由此，能够根据磁场的方向以及磁铁31的磁极的配置，对振子30作用使其向左右方向位移的力。

由于振子30使架桥部27弹性变形并且移动，所以若移动量增大则相反方向的弹性复原力增大。而且，若推力变弱，则由于架桥部27的弹性复原力，振子30想要返回原点位置(未施加电流的位置)。因此，通过对线圈24施加交流电流，振子30使架桥部27弯曲，并且向左右方向往复位移(即，振动)。

此外，由于背轭铁32的突出部321被左右的柱状部件26夹持，所以背轭铁32的能够移动量被限制。因此，能够防止振子30的过度的移动，而限制在规定的振动量。

接下来，对振动发生器的控制方法进行说明。

电源部40在启动时将与被架桥部27支承的振子30的固有的共振频率不同的启动频率的交流电流施加给线圈24来启动。在这里，如图4所示，能够将启动时定义为，到振动量达到振子30的共振频率中的饱和振动量(以后，也称为“恒定振动量”。)的例如90％为止的时间。

在图5以及图6中，示有以共振频率附近的频率驱动时的启动时间和振动量。如图5以及图6所示，在将启动频率设为作为共振频率(图5中用＊标记表示)的145.9(Hz)时，启动时间为34.5(ms)，振动量为1.99(G)，都为最大值。而且，可知在从共振频率偏离了之后，随着启动时间提起振动量降低。

在这里，使用在图5以及图6中求出的振动量以及启动时间来确认启动速度。启动速度能够根据下式求出。

[式1]

在图7中，示有针对各频率的启动速度。如图7所示，可知以偏离共振频率的频率驱动的一方的启动速度为较大的值。特别是，可知以较高的频率驱动的一方的启动速度为较大的值(快速上升)。

接下来，以与共振频率不同的频率启动初始施加频率，且在振动量饱和的时刻，切换为由共振频率的启动时的推断启动时间，能够通过下式得到。

[式2]

即，求初始施加时的频率中的启动时间与变更为共振频率后的启动时间的和。

在图8中，示有针对各启动频率的推断启动时间。如图8所示，在启动开始时，以比共振频率高的频率(在这里是160Hz附近)驱动，在振动量达到恒定振动量附近将驱动切换为共振频率。

由此，由于启动开始时的启动速度增大(参照图7)，所以能够缩短推断启动时间。

接下来，对控制方法的具体例进行说明。

＜具体例1＞在出厂时分别独立地设定频率的方法

1、在工厂出厂时测定振动发生器10的共振频率，并使共振频率以及比共振频率高一定比率的启动频率存储至作为控制部的电源部40。例如，能够作为启动频率，存储比共振频率高5％(数Hz)的频率。

2、预先在步骤1的以启动频率启动时，另外测量到振动量饱和为止的时间，将比到振动量饱和为止的时间短一定量的时间作为频率切换时间存储至电源部40。例如，由于启动频率的饱和振动量比针对共振频率的恒定振动量大，所以能够设定为不超过恒定振动量的时间。

3、在经过了在步骤2中所存储的时间后以共振频率驱动。

＜具体例2＞共振自动追踪方法

1、在产品(例如，移动设备)接通电源的时刻，使振动发生器10驱动一次，自动检测共振频率。

2、使共振频率存储至电源部40。

3、在实际的振动发生器10的驱动时，以比共振频率高的启动频率驱动。

例如，作为启动频率，能够存储比共振频率高5％的频率。

4、在以启动频率驱动一定时间后，以共振自动追随模式驱动。

此外，作为一定时间，能够预先决定最佳的时间(固定值)并存储至电源部40。或者，具有在产品接通电源时，以所求出的共振频率驱动一次，来测定启动时间，并以比共振频率高该启动时间的某个一定的比例(例如，90％)的频率来驱动的方法。另外，在共振频率自动追踪模式下，监视感应电压并以感应电压和驱动波形同步的方式进行控制。

＜具体例3＞以一定值固定的方法

1、对启动频率、时间、共振频率将预先整体成为最佳的值决定为固定值。

2、以决定出的固定值使振动发生器10驱动。

对本实施方式的振动发生器10的控制方法的作用效果进行说明。

振动发生器10具有：底板21，其卷绕有线圈24；振子30，其具有磁铁31；架桥部27，其将振子30支承为能够移动；以及电源部40，其对线圈24施加规定频率的交流电流。

电源部40在启动时将与振子30的共振频率不同的启动频率的交流电流施加给线圈24来启动。而且，在振动量相对于启动频率中的饱和振动量达到一定比例的时刻，电源部40将所施加的交流电流的频率变更为振子30的共振频率。

即，到达到振子30的共振频率的恒定振动量为止的启动时间为，到相对于启动频率的饱和振动量达到一定比例的振动量为止的时间、与之后到通过共振频率达到恒定振动量为止的时间的和。

因此，通过将启动频率设为与共振频率不同的频率来提高启动速度，使到相对于启动频率的饱和振动量达到一定比例的振动量为止的启动时间缩短。由此，能够使到达到振子30的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短。

特别是，对于对利用者给予力、振动、移动等从而得到皮肤感觉反馈的触觉反馈功能，为了通过振动传递对面板的触摸感迫切期望启动时间短。因此，通过缩短启动时间，能够较大地提高感觉。

另外，也考虑在启动时施加较高的电压的方法，但在该情况下，需要使电压升压，需要特别的电路。另一方面，在本发明中由于只要控制频率的切换即可所以无需追加其它的电路，不会导致成本升高而能够容易地使启动时间缩短。

另外，通过使启动频率比共振频率大，来使到相对于启动频率的饱和振动量达到一定比例的振动量为止的时间缩短。

由此，能够使到达到振子30的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短。

另外，在启动频率的振动量达到饱和振动量之前，电源部40将交流电流的频率变更为振子30的共振频率。

由此，能够防止振动量过分增大。另外，由于能够防止产生到过分增大的振动量返回到振子30的共振频率中的恒定振动量为止的时间，所以能够使启动时间缩短。

对本实施方式的振动发生器10的作用效果进行说明。

振动发生器10具有：底板21，其卷绕有线圈24；振子30，其具有磁铁31；架桥部27，其将振子30支承为能够移动；以及电源部40，其对线圈24施加规定频率的交流电流。电源部40启动时施加与振子30的共振频率不同的启动频率的交流电流来启动。而且，在振动量相对于启动频率中的饱和振动量达到一定比例的时刻，电源部40将施加的交流电流的频率变更为振子30的共振频率。

即，到达到振子30的共振频率的恒定振动量为止的启动时间为，到相对于启动频率的饱和振动量达到一定比例的振动量为止的时间、与之后到达到共振频率的恒定振动量为止的时间的和。

因此，能够通过将启动频率设为与共振频率不同的频率，来使到相对于启动频率的饱和振动量达到一定比例的振动量为止的启动时间缩短化，使达到振子30的共振频率中的恒定振动量为止的启动时间缩短。

本发明的振动发生器的控制方法以及振动发生器并不限于上述的实施方式，能够适当的变形、改进等。

例如，在上述的实施方式中，对将启动时的启动频率设定为比共振频率高的情况进行了说明，但也可以将启动频率设定为比共振频率低。

另外，在上述的实施方式中，对使启动时的频率变化来缩短启动时间的情况进行了例示。此外，也可以在启动时使频率变化，并且瞬间提高驱动电压来驱动。因此，能够进一步高效地缩短启动时间。

Claims (4)

1.一种振动发生器的控制方法，

所述振动发生器具有：

固定部，其卷绕有线圈；

可动部，其具有磁铁；以及

架桥部，其将所述可动部支承为能够移动，

所述振动发生器的控制方法的特征在于，

具有对所述线圈施加规定频率的交流电流的电源部，

所述电源部启动时以与所述可动部的共振频率不同的启动频率的所述交流电流启动，在启动频率中的振动量相对于共振频率的饱和振动量达到了一定比例的时刻，将施加的所述交流电流的频率变更为所述可动部的共振频率。

2.根据权利要求1所述的振动发生器的控制方法，其特征在于，

所述启动频率比所述共振频率大。

3.根据权利要求1或者2所述的振动发生器的控制方法，其特征在于，

在所述启动频率的振动量达到所述饱和振动量之前，将所述交流电流的频率变更为所述可动部的共振频率。

4.一种振动发生器，具有：

固定部，其卷绕有线圈；

可动部，其具有磁铁；以及

架桥部，其将所述可动部支承为能够移动，

所述振动发生器的特征在于，

所述振动发生器具有电源部，该电源部启动时以与所述可动部的共振频率不同的启动频率来输入对所述线圈施加的交流电流，在启动频率中的振动量相对于共振频率的饱和振动量达到了一定比例的时刻，将施加的所述交流电流的频率变更为所述可动部的共振频率来进行为了驱动的控制。