CN116979779A - 振动致动器及电气设备 - Google Patents

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CN116979779A
CN116979779A CN202310469507.0A CN202310469507A CN116979779A CN 116979779 A CN116979779 A CN 116979779A CN 202310469507 A CN202310469507 A CN 202310469507A CN 116979779 A CN116979779 A CN 116979779A
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yoke
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coil
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下村重幸
荻原裕树
木下洋辅
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MinebeaMitsumi Inc
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MinebeaMitsumi Inc
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明涉及振动致动器及电气设备。本发明的振动致动器(1)具有:可动体(20),具有柱状的磁铁(21);以及固定体(40),该固定体(40)具有线圈(60)和主体部(42),该主体部(42)在线圈(60)的内侧具有在与可动体(20)的外周面之间空开间隙(G)地包围可动体(20)的内周面(42a),且该主体部(42)借助弹性支撑部(81,82),以使所述可动体(20)能够在所述可动体(20)的轴向上振动的方式支撑所述可动体(20),振动致动器(1)构成为,使在所述间隙(G)中产生向与所述可动体(20)的移动方向相反的方向的流体的流动,且针对所述流体产生管路阻力。

Description

振动致动器及电气设备
技术领域
本发明涉及振动致动器及具备振动致动器的电气设备。
背景技术
以往,在作为电气设备的具有振动功能的电子设备中安装有作为振动源的振动致动器。电子设备驱动振动致动器向用户传递振动而使其身体感受到振动,由此能够赋予刺激,或进行来电通知,或提高操作感、真实感等。此外,电子设备主要是包括便携式游戏终端、固定式游戏机的控制器(游戏手柄)、移动电话或智能手机等移动通信终端、平板电脑等移动信息终端等的手持式电气设备。另外,振动致动器也有时安装于在衣服、胳膊等装上的可佩戴终端等。
作为安装于移动设备的可小型化结构的振动致动器,已知有例如如专利文献1所示的用于寻呼机等的振动致动器。
该振动致动器中,将一对板状弹性体以相对的方式配置,并在圆筒状的框体的开口缘部分别支撑该板状弹性体。而且,该振动致动器中,将安装有磁体的磁轭固定在一对板状弹性体中的一个的螺旋形状的板状弹性体中的隆起的中央部分,并将磁轭在框体内支撑。
磁轭与磁体一起构成圆环状的磁场产生体,在该磁场产生体的磁场内,以安装于另一个板状弹性体的状态配置有线圈。通过振荡电路对线圈以切换的方式赋予不同频率的电流,由此一对板状弹性体选择性地共振而产生振动,磁轭在框体内在框体的中心线方向上振动。
在该振动致动器中,使磁体与线圈间的距离以及磁轭与线圈间的距离比磁轭与框体的内周壁之间的距离大。由此,在受到来自外部的冲撞的情况下,磁轭与框体的内周壁先冲撞,从而磁轭和磁体不会与线圈接触,防止了线圈的破损。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特许第3748637号公报。
发明内容
发明要解决的问题
然而,作为振动产生体的振动致动器伴随被搭载的产品的小型化,在确保高输出的同时实现了小型化。
在该实现小型化的结构中,优选根据所使用的环境以宽的频带产生振动。
本发明是鉴于这样的点而完成的,其目的在于,提供在实现小型化的同时根据所使用的环境等以宽的频带产生适宜的振动输出的振动致动器及电气设备。
解决问题的方案
本发明的振动致动器的一个形态具有:
可动体,具有柱状的磁铁;以及
固定体,该固定体具有线圈和主体部,该主体部在所述线圈的内侧具有在与所述可动体的外周面之间空开间隙地包围所述可动体的内周面,且该主体部借助弹性支撑部,以使所述可动体能够在所述可动体的轴向上振动的方式支撑所述可动体,
所述振动致动器构成为,使所述间隙中产生向与所述可动体的移动方向相反的方向的流体的流动,且针对所述流体产生管路阻力。
本发明的电气设备的一个形态是手持式或可佩戴式的电气设备,
采用在与用户接触的接触部安装有上述结构的振动致动器的结构。
发明效果
根据本发明,能够在实现小型化的同时根据所使用的环境等以宽的频带产生适宜的振动输出。
附图说明
图1是从正面侧观察到的本发明的一实施方式的振动致动器的外观立体图。
图2是振动致动器的俯视图。
图3是图2的A-A线剖面图。
图4是表示该振动致动器中将壳体与其内部的驱动单元分解后的状态的图。
图5是表示在驱动单元中从线圈组装体拆下外磁轭后的线圈组装体的外表面的图。
图6是表示线圈组装体和可动体的分解立体图。
图7是表示可动体和弹性支撑部的立体图。
图8是可动体与弹性支撑部的分解立体图。
图9是线圈组装体的分解立体图。
图10是表示壳体的内部结构的立体图。
图11是表示盖体的背面的立体图。
图12是用于说明间隙和可动空间的局部放大剖面图。
图13是用于说明线保持部的振动致动器的左侧视图。
图14A及图14B是用于说明线保持部的图。
图15是用于说明线保持部的变形例的图。
图16是示意性地表示该振动致动器的磁路结构的图。
图17A及图17B是用于说明该振动致动器的主体的图。
图18是用于说明在振动致动器中空气阻尼的有无引起的共振频率的差异的图。
图19是表示将振动致动器安装于游戏控制器的例的图。
图20是表示将振动致动器安装于移动终端的例的图。
附图标记说明
1、204、205、206振动致动器
10 壳体
11 壳体主体
12 盖部
15 驱动单元
16 引线
18 线保持部
20 可动体
20a 外周面
21 磁铁
21a 正面
21b 背面
23 第一磁轭
25 第二磁轭
27、29 锤部
40 固定体
41 迂回部
42线圈保持部(主体部)
42a内周面
42b、42c线圈安装部
43 端子捆扎部
44、45 卡合突部
46 端子引出部
47 联络槽部
50 外磁轭
51 磁轭主体
52 端部
53 开口部
60、61、62线圈
63、64 绕线
81、82 弹性支撑部
88 衰减部
112 周壁部
113 切口部
114 底部
118、128 台阶部
122 顶面部
122b 凹部
124 下垂部
127 卡合凹部
180 线保持部
182 线插入部
184 线固定部
186 卡挂部
187 粘接剂
201 通信部
202 处理部
203 驱动控制部
232、252 槽部
272、292 锤主体
274、294 弹簧固定部
276、296 倒角部
420 凹状部
422 筒状主体部
426 中央凸缘部
426a 外周部
427、428 端部凸缘部
427a、428a开口端部
432 渡槽
802 内周部
802a 连接孔
804 变形臂
806 外周部
808 槽部
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[振动致动器的整体结构]
图1是从正面侧观察到的本发明的一实施方式的振动致动器的外观立体图,图2是振动致动器的俯视图,图3是图2的A-A线剖面图。另外,图4是表示该振动致动器中将壳体与其内部的驱动单元分解后的状态的图。另外,图5是表示在驱动单元中从线圈组装体拆下外磁轭后的线圈组装体的外表面的图,图6是表示线圈组装体和可动体的分解立体图。
此外,本实施方式中的“上”侧、“下”侧是为了方便理解而附加的,是指振动致动器中的可动体的轴向上的、也就是振动方向上的一方、另一方。即,振动致动器在被搭载于电气设备(例如,图19及图20所示的电子设备)时,其上下既可以相反也可以成为左右。此外,对于图1所示的引线,为了方便而在图3~图6及图9中省略了图示。
振动致动器1作为振动源安装于作为电气设备的便携式游戏终端设备等电子设备(参照图19),实现电子设备的振动功能。作为该电子设备,也包括智能手机等移动设备(参照图20)。振动致动器1通过安装于便携式游戏终端设备或移动设备等各设备,而且通过驱动从而进行振动,对用户进行来电通知,或赋予操作感、真实感。
振动致动器1如图1所示,是具有柱状的壳体10的振动体,例如形成为圆柱状。
在本实施方式中,如图1至图4所示,壳体10是由多个壳体部构成的、包括作为第一壳体的壳体主体11和作为第二壳体的盖部12的中空的圆柱体。此外,在该壳体10中未设置有将外部与内部连通的通气孔。关于壳体10的详细说明,将在后面叙述。
如图1至图4所示,振动致动器1通过在壳体10内收纳具有进行振动的可动体20的驱动单元15而构成。通过可动体20在作为振动方向的可动体20的轴向上可动,从而振动致动器1自身作为振动体发挥功能。
在本实施方式中,驱动单元15作为整体是圆柱状,其中心轴(未图示)与同样为圆柱状的壳体10的中心轴(未图示)平行或同轴。另外,在本实施方式中,可动体20的振动方向是包括沿圆柱状的驱动单元15的中心轴的方向延伸的F方向和-F方向(参照图16)的直线方向。
振动致动器1具有:可动体20,具有磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25、锤部(第一锤部27及第二锤部29);固定体40,具有线圈(一对线圈61、62)、线圈保持部42及壳体;以及板状的弹性支撑部81、82。
如图3所示,振动致动器1在固定体40的线圈保持部42的内周面42a与可动体20的外周面20a之间具有环状的间隙G(参照图3。以下,简称为“间隙G”)。在振动致动器1中,可动体20借助弹性支撑部81、82以可沿轴向振动的方式被固定体40支撑。在该振动致动器1中,可动体20与线圈保持部42一起包含于驱动单元15,该驱动单元15收纳于壳体10内。
振动致动器1构成为,使间隙G中产生向与可动体20的移动方向相反的方向的流体的流动,且针对流体产生管路阻力。此外,关于间隙G的详细内容,与管路阻力的说明一起在后面叙述。
图3~图6所示的驱动单元15具有:线圈保持部42,与线圈61、62一起构成作为固定体的一部分的线圈组装体;外磁轭50;可动体20;以及弹性支撑部81、82。
驱动单元15中,借助在轴向(振动方向)上间隔开而相对配置的弹性支撑部81、82,在线圈保持部42内,对于在与线圈保持部42的内周面42a之间空开间隙G而配置的可动体20,以相对于线圈保持部42悬吊的状态可沿振动方向自由往复移动地支撑可动体20。
此外,驱动单元15借助在其外周面(线圈保持部42的外周面)露出的端子捆扎部(接线部)43与外部设备连接,从外部设备接受电力的供给。
如图3~图6所示,线圈组装体是与外磁轭50一起构成固定体的一部分的筒状体,借助弹性支撑部81、82,在线圈组装体的内部将可动体20以自由可动的方式收纳。
<可动体20>
如图3所示,可动体20在固定体40的筒状的线圈保持部42的内侧,在径向上空开间隔地配置。可动体20是柱状,且于在轴向也就是振动方向上间隔开的两个端部(上端部和下端部)与弹性支撑部81、82的内周部连接。弹性支撑部81、82以覆盖筒状的线圈保持部42的两个开口部(开口端部427a、428a)的方式安装。
可动体20以可沿线圈保持部42的内周面42a在轴向上往复移动的方式被支撑。可动体20只要是柱状,其水平截面形状是怎样的形状都可以。优选,可动体20例如形成为圆柱状或近似圆柱状的多边形状,且是容易将与线圈保持部42(筒状主体部422)的内周面42a之间的间隙构成为在整周以恒定宽度的形状。此外,可动体20的外周面20a具有在可动体20的整个可动区域比线圈保持部42的内周面42a更向轴向的两侧突出的长度,在可动体20的可动区域的整个区域,保持作为空气阻尼效应的管路阻力的产生。
图7是安装有弹性支撑部的可动体的立体图,图8是被安装弹性支撑部的可动体的分解立体图。
如图6~图8所示,可动体20具有:磁铁21、一对锤部(锤部27、锤部29)、和配置于磁铁21与一对锤部27、29之间的一对可动体磁轭(第一磁轭23及第二磁轭25)。
如图3、图7及图8所示,在本实施方式中,在可动体20中,在可动体20的轴向即振动方向的中央部,也就是可动体20的中心配置有磁铁21。在该磁铁21的振动方向上的两侧(是图8所示的正面21a侧及背面21b侧,在各图中为上下方向),分别以磁铁21为中心对称地配置有第一磁轭23及第二磁轭25、锤部27及锤部29。具体而言,在磁铁21的振动方向上的两侧,分别依序层叠有第一磁轭23和锤部27、以及第二磁轭25和锤部29。
在可动体20中,磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25、锤部27及锤部29的各自的外径构成为同径或者大致同径。磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25、锤部27及锤部29构成在轴向上平坦的外周面20a。由此,可动体20的外周面20a是面齐平或大致面齐平,且是没有凹凸的平坦的周面。
可动体20的振动方向上的两个端部(锤部27、29),在非驱动时,位于比固定部40(线圈保持部42)的内周面42a中的振动方向上的两个端部更靠振动方向外侧的位置。
另外,构成为,在可动体20在振动方向上的两侧分别位于最大振幅位置时(参照图17A及图17B),锤部27和锤部29中之一的锤部27、29位于从在径向上与外磁轭50相对的范围脱离的位置。以可动体20的外周面20a在可动体20的整个可动区域比固定体40的线圈保持部42的内周面42a更向振动方向(轴向)的两侧突出的方式,锤部27及锤部29在磁铁的轴向上分别接合于与磁铁21层叠的第一磁轭23及第二磁轭25。
在可动体20中,外周面20a的没有凹凸的大致平坦的周面具体而言是磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25及锤部27、29的一部分(锤主体272、292)的外周面。即使在驱动基准位置及最大振幅位置,这些磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25及锤部27、29的一部分(锤主体272、292)的外周面也在线圈保持部42的内周面42a的内侧空开规定间隔而相对。此外,驱动基准位置是可动体20在振动方向上进行移动时成为基准的位置,例如,在非通电状态下,是位于振动方向上的正中间的中心部分的位置。如图3所示,可动体20具有T×2的冲程长度,该T×2的冲程长度是将从位置K到内周面42a为止的长度T、和从距位置K起以长度T离开内周面42a的方向上的长度T合起来后的长度。
<磁铁21>
如图7~图8所示,磁铁21是在振动方向上被磁化的实心的柱状体(也包括板状)。例如,在磁铁21中,在振动方向上间隔开的正面21a和背面21b分别具有不同的极性。另外,在本实施方式中,磁铁21形成为,与振动方向上的长度(高度)相比,直径(宽度)长的圆柱状(也可以称为“圆板状”)。磁铁21也可以被施以凹部等的加工,但是如果是实心的圆柱状,与施以凹部等的加工的磁铁相比,能够以低价制造。磁铁21例如是钕烧结磁铁。作为对磁铁21的加工,也可以在正面21a和背面21b设置在通过粘接等将第一磁轭23、第二磁轭25接合时蓄积粘接剂的槽。
磁铁21配置为,相对于被线圈保持部42保持的线圈(一对线圈61、62)(详细内容在后面叙述),在线圈(一对线圈61、62)的径向内侧,位于空开间隔的位置。在此,“径向”也是与线圈(一对线圈61、62)的轴向(振动方向)正交的方向。换言之,磁铁21配置为在径向的外侧与线圈保持部42的内周面42a中的振动方向上的中心位置相对置。此外,一对线圈61、62在下面也称为“线圈61、62”。
该径向上的间隔是,在线圈61、62的径向内侧,在与磁铁21之间存在卷绕线圈61、62的筒状主体部422的状态下的线圈61、62与磁铁21之间的间隔。另外,将该间隔设为,可动体20能够在可动体20的振动方向上以不使线圈61、62与磁铁21彼此接触的方式移动的间隔。
磁铁21只要是在线圈61、62的内侧,将两个磁化面分别朝向在线圈61、62的轴的延伸方向上而配置,也可以是如筒状、板形状等那样的实心的柱状以外的形状。另外,优选,磁铁21的轴向上的中心与可动体20的轴向上的中心一致。
<第一磁轭23及第二磁轭25>
第一磁轭23及第二磁轭25是磁性体,分别配置于磁铁21的正面21a和背面21b,使磁铁21的磁通的磁路高效化。第一磁轭23及第二磁轭25形成为在轴向上具有厚度的柱状(也可以是板状),具有与磁铁21相同的外径。
第一磁轭23及第二磁轭25是柱状,例如形成为与磁铁21同径的圆柱状(也可以称为“圆板状”),分别具有与磁铁21的外周面成为面齐平的外周面。第一磁轭23及第二磁轭25固定于磁铁21的正面和背面,其外周面与磁铁21的外周面及锤部27、29的一部分一起构成可动体20的平坦的外周面20a。
第一磁轭23及第二磁轭25与磁铁21、线圈(一对线圈61、62)及外磁轭50一起构成振动致动器1的磁路。第一磁轭23及第二磁轭25将磁铁21的磁通集中,不会漏磁且高效率地使磁通通过,使在磁铁21与线圈(一对线圈61、62)之间流通的磁通有效地分布。第一磁轭23及第二磁轭25优选例如由SECC(电镀锌钢板(bonderized steel plate))等金属制的磁性体形成。
另外,第一磁轭23及第二磁轭25除了作为磁路的一部分发挥功能以外,在可动体20中,还发挥作为可动体20的主体部分的功能、以及作为配重的功能。进而,第一磁轭23及第二磁轭25在将外径相同的锤部27、29接合时,发挥通过对准彼此的外径来进行锤部27、29相对于磁铁21的定位的功能。
在本实施方式中,第一磁轭23及第二磁轭25是同样地形成的相同的部件,以磁铁21为中心,以夹着磁铁21的方式对称地设置于磁铁21的正面21a和背面21b(上表面和下表面)。此外,第一磁轭23及第二磁轭25也可以通过被磁铁21吸引而固定,另外,例如,也可以利用环氧树脂等热固化型粘接剂或者厌氧性粘接剂固定于磁铁21。第一磁轭23及第二磁轭25通过上述的粘接剂固定于锤部27、29。
在磁铁21与第一磁轭23及第二磁轭25各自的接合部,设置有作为蓄积粘接剂或熔接材料的蓄积部的槽部(未图示)及槽部252。在第一磁轭23与锤部27的接合部、以及第二磁轭25与锤部29的接合部,分别设置有作为蓄积粘接剂或熔接材料的蓄积部的槽部232及槽部(未图示)。
槽部232、252在第一磁轭23及第二磁轭25的各自的正面和背面的外周部沿周向而设置。槽部232、252构成为,将用于与第一磁轭23及第二磁轭25层叠被固定的部件接合的粘接剂或熔接材料蓄积而不使向槽部232、252的径向外侧溢出。即,粘接剂或熔接材料不会从磁铁21与第一磁轭23及第二磁轭25各自的接合部、第一磁轭23与锤部27的接合部、以及第二磁轭25与锤部29的接合部向外周侧泄漏溢出。
即,槽部232、252在借助粘接剂将磁铁21、锤部27、29分别接合于第一磁轭23及第二磁轭25的正面和背面时,蓄积被接合对象物夹着而向径向外侧移动的粘接剂。由此,粘接剂不会从第一磁轭23与磁铁21、第一磁轭23与锤部27、第二磁轭25与磁铁21、第二磁轭25与锤部29各自的接合部分向外缘侧溢出,各个部件分别被接合。
由此,能够使通过磁铁21、第一磁轭23、第二磁轭25、锤部27、29的接合而构成的可动体20的外周面成为光滑的周面。
此外,该槽部232、252只要设置于相互接合的面彼此中的至少一者即可,也可以在磁铁21侧、锤部27、29侧设置。
槽部232、252设置在第一磁轭23及第二磁轭25各自的正面和背面中的至少一个面即可。第一磁轭23及第二磁轭25在各自的正面和/或背面具有槽部232、252,因此,在将第一磁轭23、第二磁轭25与磁铁21、锤部27、29接合时,可以不设定其朝向地进行接合。在由SECC等形成第一磁轭23及第二磁轭25的情况下,可以通过冲压加工制造,容易形成槽部232、252。
第一磁轭23及第二磁轭25在非振动时,在线圈(一对线圈61、62)的内侧(径向内侧),在与线圈(一对线圈61、62)的轴向正交的方向上位于分别与线圈(一对线圈61、62)相对的位置。
优选,第一磁轭23及第二磁轭25在可动体20非振动时,分别在一对线圈61、62的内侧(径向内侧),在与振动方向正交的方向上,位于与一对线圈61、62的振动方向上的中心相对的位置。
另外,在本实施方式中,对于第一磁轭23及第二磁轭25,优选,磁铁21的上侧的第一磁轭23的上表面的高度位置位于比上侧的线圈61的上端的位置更靠下侧(中心侧)的位置。并且,优选,磁铁21的下侧的第二磁轭25的下表面的高度位置位于比下侧的线圈62的下端的位置更靠上侧(中心侧)的位置。通过该结构,第一磁轭23及第二磁轭25与磁铁21、线圈61、62、外磁轭50一起构成漏磁少且磁效率高的适宜的磁路。
<锤部27、29>
锤部27、29是在与磁铁21的正面和背面接合的第一磁轭23及第二磁轭25,分别以在振动方向(磁铁21的磁化方向)上夹着第一磁轭23及第二磁轭25的方式设置的。
锤部27、29分别在第一磁轭23及第二磁轭25,关于振动方向上的中央部在振动方向上呈对称地配置,增加可动体20的振动输出。锤部27、29在可动体20中,构成振动方向两侧的端部、也就是位于从磁铁21在振动方向两侧分别间隔开的位置的两个端部。
优选,锤部27、29由比重高的材料构成。锤部27、29由比重比第一磁轭23及第二磁轭25高的材料形成,例如由铜烧结等形成。此外,优选,锤部27、29由比重比硅钢板(钢板的比重为7.70g/cm3~7.98g/cm3)等材料高的材料(例如,比重为16g/cm3~19g/cm3左右)形成,也可以由钨(19.3g/cm3)等形成。由此,即使在通过设计等设定了可动体20的外形尺寸的情况下,也可以比较容易地增加可动体20的质量,能够实现成为对用户而言为充分的体感振动的所希望的振动输出。
锤部27、29的外径与第一磁轭23、第二磁轭25的外径同径或大致同径。
锤部27、29具有:锤主体272、292,与第一磁轭23、第二磁轭25的外径同径或大致同径;以及弹簧固定部274、294,突出设置于锤主体272、292,与弹性支撑部81、82连接。锤主体272、292形成为柱状(也可以称为“板状”),具有振动方向上的长度。
锤部27、29形成为具有在振动方向上间隔开的两个端面的圆柱状,例如以相同的形状同样地构成。锤部27、29分别在磁铁21侧的端面(一端面)固定于第一磁轭23或第二磁轭25,在从磁铁21间隔开的另一端面侧,借助弹簧固定部274、294分别连接有弹性支撑部81、82。
在锤部27、29的另一端面的角部设置有通过倒角加工形成的倒角部276、296,在另一端面的中央部突出设置有弹簧固定部274、294。
倒角部276、296形成在可动体20进行振动时接纳与弹簧固定部274、294连接并向放射方向延伸的弹性支撑部81、82的变形的滑移部,使变形了的弹性支撑部81、82不与可动体20接触。
由此,可动体20能够适宜地振动,在实现振动致动器1的小型化的同时,确保高振动输出。
此外,如果由非磁性体构成锤部27、29,则能够抑制振动致动器1的磁路结构向振动方向的扩大,从而紧凑地构成磁路。
由于锤部27、29由不对磁路大小带来影响的铜烧结等非磁性体构成,因此,关于可动体20,能够在得到所希望的振动特性的基础上提高锤部27、29的设计自由度。
弹簧固定部274、294将可动体20固定于弹性支撑部81、82。
弹簧固定部274、294沿锤主体272、292的轴心(可动体20的中心轴)配置,具有圆锥台部和突端部。
弹簧固定部274、294构成可动体的振动方向的两个端部。在弹簧固定部274、294中,从剖面圆锥台状的圆锥台部的中央部突出设置有突端部,突端部分别与弹性支撑部81、82的内周部802接合。突端部在前端具有形成为凸缘状的压接部,将压接部压接于内周部802而固定于弹性支撑部81、82。此外,圆锥台部也可以不是圆锥台形状,可以是圆柱、多边形梯形或多边形状。
弹簧固定部274、294具有比锤主体272、292的外径小的外径。弹簧固定部274构成可动体20的振动方向上的一方的端部、也就是可动体20的上侧的端部,与弹性支撑部81即上侧板簧的内径侧的端部即内周部802接合。弹簧固定部294构成可动体20的振动方向上的另一方的端部、也就是可动体20的下侧的端部,与弹性支撑部82即下侧板簧的内周部802接合。
在弹簧固定部274、294内嵌并接合于弹性支撑部81、82的内周部802、802的状态下,内周部802、802被夹持于凸缘状的前端部与圆锥部的上表面之间,可靠地保持于锤部27、29。
此外,弹簧固定部274、294通过压接加工等将凸缘状的前端部(突端部)固定于弹性支撑部81、82。此外,弹簧固定部274、294也可以设为通过对熔接、粘接组合压接加工的方法与弹性支撑部81、82接合的结构。
弹簧固定部274、294在可动体20中,配置于从包括磁铁21及第一磁轭23、第二磁轭25在内的可动体侧的磁路上脱离的位置。由此,不会限制一对线圈61、62的配置空间,也就是说,不会将可动体侧的磁路(磁铁21、第一磁轭23及第二磁轭25)与一对线圈61、62之间的距离间隔开,电磁转换的效率不降低。由此,能够适宜地增加可动体20的重量,能够实现高振动输出。
<固定体40>
图9是线圈组装体的分解立体图。
图3~图6及图9所示的固定体40在一对线圈61、62的径向内侧,在内周面42a与可动体20的外周面20a之间空开间隙G地收纳具有磁铁21的可动体20。固定体40借助弹性支撑部81、82在可动体20的轴向(是振动方向,也是线圈轴向)上以可自由移动的方式对可动体20进行支撑。
固定体40具有壳体10、线圈组装体、和外磁轭50。线圈组装体除了线圈(一对线圈61、62)以外,还具有保持线圈61、62的线圈保持部42。线圈组装体与可动体20、外磁轭50、弹性支撑部81、82一起构成驱动单元15。
固定体40如果是保持一对线圈61、62的线圈保持部42借助弹性支撑部81、82以使可动体20可自由移动的方式对可动体20进行支撑的结构,则也可以设为不包含壳体10的结构。
线圈保持部42是配置线圈60(一对线圈61、62)的部件,由非磁性体构成。线圈保持部42例如也可以形成为保持线圈61、62的筒管状。线圈保持部42是由酚醛树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯(poly butylene terephtalate;PBT)等树脂形成的筒状体。在本实施方式中,线圈保持部42由包括阻燃性高的胶木(Bakelite)等酚醛树脂的材料形成。
线圈保持部42由于由包括酚醛树脂的材料构成,因此,阻燃性提高,即使在向所保持的线圈(一对线圈61、62)流动电流时通过焦耳热发热,也能够实现驱动时的安全性的提高。另外,尺寸精度提高,线圈(一对线圈61、62)的位置精度提高,因此,能够减少振动特性的波动。
如图3及图9所示,线圈保持部42具有:筒状主体部422;凸缘部426~428;迂回部41,具有端子引出部46及联络槽部47;以及卡合突部44、45。此外,凸缘部426~428在筒状主体部422的外周面空开规定间隔配置,从外周面向放射方向突出。
线圈保持部42通过筒状主体部422及凸缘部426~428形成为绕线管形状。线圈保持部42在凸缘部426~428之间具有卷绕线圈(一对线圈61、62)的线圈安装部42b、42c。
筒状主体部422是圆筒状,位于一对线圈61、62的径向内侧,具有与可动体20的外周面20a空开规定间隔(间隙G)相对的内周面42a。内周面42a以使得间隙G在可动体20非移动时和移动时在轴向都保持为恒定宽度的方式在轴向(振动方向)上是平坦的,也可以说是没有凹凸的平坦的周面。即,间隙G是可动体20在振动方向上移动时能够以不会与内周面42a接触的方式移动的间隔。
内周面42a构成为轴向平坦,以与可动体20的外周面20a一起,在可动体20的整个可动区域,保持针对流体的直管损耗的产生。
筒状主体部422位于磁铁21与一对线圈61、62之间,由此,阻碍磁铁21与一对线圈61、62的接触。筒状主体部422将可动体20以可沿内周面42a往复移动的方式进行引导。
即,筒状主体部422在可动体20的驱动时,作为针对可动体20向一对线圈61、62的冲撞进行保护的保护壁部发挥功能。筒状主体部422的厚度是具有即使进行移动的可动体20接触也不对外周侧的一对线圈61、62带来任何影响的强度的厚度。
线圈安装部42b、42c在筒状主体部422的外周面设置为凹陷状。
具体而言,线圈安装部42b、42c(参照图9)由筒状主体部422的外周面和凸缘部426~428,从筒状主体部422的外周面向外周侧以向径向的外侧开口的方式形成。
线圈安装部42b、42c以由凸缘部426~428区划出的方式设置。在线圈安装部42b、42c卷绕有一对线圈61、62。一对线圈61、62在凸缘部(也称为“端部凸缘部”)427、428之间,以将中央的凸缘部(以下也称为“中央凸缘部”)426在振动方向上夹着的方式被卷绕。
线圈安装部42b、42c内的线圈61、62以包围可动体20的第一磁轭23及第二磁轭25的外周面(磁铁21的一部分的外周面、第一磁轭23的外周面及第二磁轭25的外周面)的方式配置于在线圈轴向上排列的位置。即,在非通电时,一对线圈61、62的振动方向上的长度比夹着磁铁21的第一磁轭23及第二磁轭25的振动方向上的长度长,一对线圈61、62以将它们覆盖的方式配置。
中央凸缘部426从筒状主体部422的外周面向径向外侧突出而形成为环状,具有环状的外周部。此外,在中央凸缘部426的外周部的一部分设置有将绕线迂回的迂回部41。
在中央凸缘部426中,除了端子引出部46以外的部分的直径也就是外周部426a的直径比其他凸缘部(端部凸缘部427、428)的最大直径短。即,中央凸缘部426的外周部426a的端面即外周面的直径比端部凸缘部427、428的外周面的直径小,与端部凸缘部427、428的外端相比,配置于后退的位置。此外,如图5、图6及图9所示,中央凸缘部426的外周面与端部凸缘部427、428的一部分一起构成供外磁轭50内嵌的凹状部420(详细内容在后面叙述)。线圈安装部42b、42c被外磁轭50覆盖。
迂回部41利用端子引出部46将线圈61、62的末端(绕线63)处理为能够与外部设备连接的状态,联络槽部47将线圈的绕线64向线圈安装部42b、42c内引导。由此,以线圈保持部42适宜地将线圈61、62保持的方式,使线圈的绕线(例如,绕线64)迂回到线圈安装部42b、42c内。
端子引出部46具有端子捆扎部43。如图5及图9所示,端子捆扎部43将联络一对线圈61、62的绕线的端部的绕线63捆扎,作为与外部设备连接的连接器接线部发挥功能。端子捆扎部43将一对线圈61、62与外部设备(除振动致动器的主体部分以外的、例如驱动控制部等电源供给部)连接,使得能够进行从外部设备向一对线圈61、62的电力供给。
端子捆扎部43是在线圈保持部42具体而言筒状主体部422的外周部分突出设置的具有导电性的部件。端子捆扎部43具有用于捆扎线圈的绕线的棒状体。
端子捆扎部43通过将基端部压入到在线圈保持部42的外周部具体而言线圈保持部42的中央凸缘部426的外周面突出设置的端子引出部46来设置。构成线圈61、62的绕线的端部的绕线63被捆扎连接在端子捆扎部43,经由由焊料形成的渡槽(fillet)432被可靠地电接合。
端子引出部46通过从中央凸缘部426的外周面突出,从而在中央凸缘部426,以具有径向上的规定的长度、振动方向上的厚度、和沿着周向的宽度的方式而设置,确保了端子捆扎部43的压入区域。端子引出部46的宽度与中央凸缘部426的外周的切线平行,在本实施方式中,端子引出部46形成为长方体,在其前端面突出设置有端子捆扎部43、也就是线圈61、62的两个端部。
端子引出部46确保了通过压入将端子捆扎部43进行固定时的压入区域,因此能够牢固地保持端子捆扎部43,在将端子捆扎部43组装到线圈保持部42时,能够稳定地将其固定。
端子引出部46经由端子捆扎部43将形成线圈(一对线圈61、62)的线圈的绕线的端部引出到振动致动器1的外部使其与供给电源连接。端子引出部46插通外磁轭50,使端子捆扎部43露出到外磁轭50的外部进而露出到壳体10的外部。
端子捆扎部43由于设置于端子引出部46,因此,在将端子引出部46插通于外磁轭50时,即使在外磁轭50接触而施加了外磁轭50的荷重的情况下,也能够由端子引出部46承受该荷重。由此,能够防止安装外磁轭50时的荷重施加到端子捆扎部43的情况,防止施加荷重引起的端子捆扎部43的变形,能够稳定地制造振动致动器。此外,也可以是,在凸缘部426~428的同一外径的外周面设置粘接部,借助粘接部,将外磁轭50固定在凸缘部426~428的每一个。由此,能够实现更稳定的振动特性。
在联络槽部47内,插通有将线圈(一对线圈61、62)联络的线圈的绕线64。在本实施方式的联络槽部47中,将形成线圈61及线圈62的线圈的绕线的卷绕方向是以在联络槽部47的上面与下面成为相反方向的方式反转的。
联络槽部47在中央凸缘部426的外周部向径向外侧开口,且以沿振动方向贯穿的方式形成。具体而言,联络槽部47具有:形成槽状的底的底壁部;以及在底壁部远离端子捆扎部43的侧壁部(一侧壁部)。
联络槽部47在中央凸缘部426中被外磁轭50覆盖。联络槽部47即使在被外磁轭50覆盖的状态下,也在外磁轭50的径向内侧将线圈安装部42b、42c彼此在振动方向上连通。联络槽部47与端子引出部46接近或邻接配置。
如图5及图9所示,联络槽部47是与端子引出部46邻接形成的在平行的壁面之间具有倾斜的底面的切口状的部位。切口状的部位具有在将线圈61或线圈62中的一者卷绕配置后,使卷绕方向相反地将另一者卷绕配置时,以使绕线不脱落的方式将绕线卡止的功能。本实施方式的联络槽部47形成为以底壁部为底面而在周向上间隔开的两个端部将两侧壁部竖立设置的俯视时的U字状。
由此,当在线圈安装部42b、42c以上下反转方向将线圈的绕线缠绕来配置一对线圈61、62时,线圈的绕线64以不从联络槽部47脱落的方式可靠地与联络槽部47卡合住。由此,线圈的绕线64通过联络槽部47被从线圈安装部42b、42c的一者向另一者适宜地引导。由此,能够容易地利用一根的线圈的绕线向线圈保持部42组装一对线圈61、62。
此外,迂回部41在中央凸缘部426的上表面和下表面(在振动方向上间隔开的面)中的至少一个面具有线圈引导部412。线圈引导部将线圈的绕线63从端子捆扎部43引导至线圈保持部42的线圈卷绕部分(线圈安装部42b、42c的一者)中的第一匝的位置(例如角部)。在本实施方式中,线圈引导部在中央凸缘部426的上表面和下表面中,在直到在周向的一端与端子引出部46邻接且延伸至联络槽部47的上表面部分、和在端子引出部46处的下表面部分,分别形成为台阶状。线圈引导部是在中央凸缘部426的上表面和下表面(振动方向上的面)设置的台阶,该台阶形成为,以能够将线圈的绕线从端子捆扎部43引入线圈安装部42b、42c的底面侧也就是筒状主体部422的外周面侧的方式进行引导。
端部凸缘部427、428设置于筒状主体部422的在轴向上间隔开的两个端部,且构成线圈保持部42的上端部和下端部。
端部凸缘部427、428(也总称为“两端凸缘部”)分别从筒状主体部422的外周到振动方向上的两个端部在放射方向上伸出而设置。端部凸缘部427、428的各自的外周部具有与中央凸缘部426的外周部426a相同直径的部分。换言之,在端部凸缘部427构成的线圈安装部42b的振动方向上侧的开口缘部、和端部凸缘部428构成的线圈安装部42c的振动方向下侧的开口缘部,设置有具有与中央凸缘部426的外表面同一面的台阶。
台阶的台阶面位于与中央凸缘部426的外周面相同的平面上,由此,端部凸缘部427、428构成与中央凸缘部426的外周部426a同一直径的部分。
这些台阶面和线圈保持部42的外周面构成向径向外侧开口的凹状的凹状部420。通过在凹状部420嵌合外磁轭50,从而外磁轭50在线圈保持部42以外磁轭50的外表面与端部凸缘部427、428的外表面成为面齐平的方式被配置。
通过在该凹状部420配置外磁轭50,从而,外磁轭50被定位于包围一对线圈61、62的位置。另外,外磁轭50通过与外周部426a和在端部凸缘部427、428中与中央凸缘部426的外径成为同一直径的部分抵接,从而被稳定地固定于线圈保持部42。由此,即使在外磁轭50的高度尺寸(振动方向上的长度)变大的情况下,也能够通过与其对应的安装方式稳定地将其固定。
端部凸缘部427、428形成为分别向从中央凸缘部426间隔开的方向、例如上下方向开口的圆筒状。在端部凸缘部427、428中,在开口侧的端部、也就是上端部和下端部固定有弹性支撑部81、82。
端部凸缘部427、428具有:将在上下方向开口的开口部从筒状主体部422的上端向径向外侧延伸的水平的环状的面;从环状的面的外缘以倾斜的方式竖起的周面;以及从周面的径向外侧的端部与轴向平行地竖起的外周部。从周面的径向外侧的端部与轴向平行地竖起的外周部是区划出开口端部427a、428a的壁部。
卡合突部44、45是在线圈保持部42的上端部和下端部、也就是端部凸缘部427、428的圆环状的上下的开口端部(分别也称为“线圈保持部42的开口部”)427a、428a向振动方向(上下方向)突出设置的突状部。
如图3及图4所示,卡合突部44、45与壳体10的盖部12的卡合凹部127、和壳体主体11的卡合凹部117(参照图10及图11)卡合。卡合突部44、45通过与卡合凹部127、117卡合,从而,进行线圈保持部42与盖部12及壳体主体11的在径向及振动方向上的定位,并且,也进行由卡合突部44夹持的弹性支撑部81、和由卡合突部45夹持的弹性支撑部82的径向上的定位。
卡合突部44、45以分别与盖部12的顶面部122和壳体主体11的底部114相对的方式配置,端部凸缘部427、428以分别夹着弹性支撑部81、82的状态接受顶面部122、底部114。
通过将卡合突部44、45嵌合于定位槽部808,从而进行弹性支撑部81、82相对于线圈保持部42的位置找定。由此,将驱动单元15的各个体中的弹性支撑部81、82的位置一样地设定,从而能够进行弹性支撑部81、82相对于线圈保持部42的稳定的位置找定。由此,弹性支撑部81、82的向旋转方向的移动被限制,作为产品,能够抑制弹性支撑部81、82的偏差,实现稳定的特性。
以线圈保持部42的轴为中心以等间隔空开间隔地设置有多个卡合突部44、45。
另外,利用多个卡合突部44、45与弹性支撑部81、82的定位槽部808卡合。由此,能够减少弹性支撑部81、82的向线圈保持部42内插入可动体20时的卡挂、摩擦而组装性良好地进行安装,容易地进行可动体20和线圈保持部42的位置找定。
另外,将上端部和下端部的卡合突部44、45与壳体10的卡合凹部127、117卡合,从而将线圈保持部42以与盖部12的缘部和底部114的缘部相对的状态收纳并固定于壳体内。
在非驱动时,线圈保持部42借助弹性支撑部81、82以可动体20的外周面的振动方向上的两缘部比内周面42a的振动方向上的两缘部在振动方向上突出的方式,对可动体20进行支撑。另外,在驱动时,线圈保持部42也以可动体20的圆筒状的外周面20a相对于内周面42a形成沿振动方向延伸的恒定的长度(宽度)的间隙G的方式,对可动体20进行支撑。
<线圈61、62>
一对线圈61、62在振动致动器1中,以一对线圈61、62的轴向(磁铁21的磁化方向)为振动方向,与磁铁21、第一磁轭23及第二磁轭25一起构成在驱动源的产生中使用的磁路。
一对线圈61、62在驱动时(振动时)被通电,与磁铁21一起构成音圈电机。此外,虽然在本实施方式中,设为一对线圈61、62,但是,只要是构成同样地进行驱动的磁路的线圈,可以使用一个线圈,也可以使用三个以上的线圈,但是,优选,线圈是偶数个以在振动方向上成为对称。
一对线圈61、62相对于具有磁铁21、第一磁轭23及第二磁轭25等的可动体20,在振动方向上,配置于以磁铁21为中心对称的位置。优选,线圈的振动方向上的长度的中心位置、也就是线圈61的上端与线圈62的下端之间的长度的中心位置是与可动体20(特别是磁铁21)的振动方向上的长度的中心位置在振动方向上相同的位置(包括大致相同的位置)。
在本实施方式中,将一根线圈的绕线向彼此相反的方向卷绕,来构成一对线圈61、62,在通电时,在线圈61、62中分别向相反方向流动电流。
一对线圈61、62的各自的端部、也就是构成一对线圈61、62的线圈的绕线的两个端部被捆扎连接于凸缘部426的端子捆扎部43。
一对线圈61、62借助端子捆扎部43与电源供给部(例如,图19及图20所示的驱动控制部203)连接。例如,一对线圈61、62的各自的端部借助端子捆扎部43与交流供给部连接,从交流供给部向一对线圈61、62供给交流电源(交流电压)。由此,一对线圈61、62在与磁铁之间,可以产生能够在彼此的轴向上向彼此接近或远离的方向移动的推力。
在本实施方式中,对于一对线圈61、62,如图9所示,将在端子捆扎部43的一方捆扎一端部的线圈的绕线的另一端部侧,通过线圈安装部42b侧的线圈引导部412中的台阶,引导至在线圈安装部42b中形成第一匝的位置。在该第一匝的位置,将绕线绕反时针卷绕来形成第一匝,依次绕反时针卷绕形成线圈62。
接着,将线圈62的另一端部侧的绕线如上述那样通过联络槽部47引导至线圈安装部42c,在联络槽部47内使卷绕方向成为相反方向而使其位于线圈安装部42c的第一匝的位置。之后,以与线圈安装部42b相反的方向卷绕,在本实施方式中,绕顺时针卷绕,在线圈安装部42c内形成线圈61。此外,在本实施方式中,线圈(一对线圈61、62)由一根的绕线构成,但是,不限于此,也可以使用分体的线圈(一对线圈61、62)构成。在该结构中,在成为分体的线圈彼此在相同的方向卷绕绕线来构成的情况下,在驱动时,分别供给不同方向的电流。
此外,优选,一对线圈61、62的线圈轴配置于与线圈保持部42的轴或者磁铁21的轴同轴上。
在振动致动器1中,一对线圈61、62从线圈保持部42的外侧开始,在线圈安装部42b、42c缠绕线圈的绕线,从而形成为圆筒状。由此,线圈61、62能够不使用自融合线地组装,实现了线圈(一对线圈61、62)自身的成本降低、进而实现了振动致动器整体的成本降低。
<外磁轭50>
外磁轭50是筒状的磁性体,如图3~图5所示,配置于将线圈保持部42的外周面包围,并在径向外侧覆盖一对线圈61、62的位置。
如上所述,外磁轭50与一对线圈61、62一起构成固定体侧的磁路,与可动体侧的磁路、也就是磁铁21、第一磁轭23及第二磁轭25一起构成磁路。外磁轭50防止磁路中向振动致动器1外部的漏磁。
外磁轭50在磁路中能够增大推力常数来提高电磁转换效率。外磁轭50具有利用磁铁21的磁吸引力,与磁铁21一起作为磁弹簧的功能,能够降低将弹性支撑部81、82设为机械弹簧时的弹性支撑部81、82的应力,能够提高弹性支撑部81、82的耐久性。
在振动致动器1中,经由端子捆扎部43对线圈61、62通电,从而线圈61、62与磁铁21协同动作,并在壳体10内,可动体20在振动方向上往复移动。
外磁轭50配置为,使外磁轭50的振动方向上的长度的中心为与配置于内侧的磁铁21的振动方向上的中心相同高度的位置。利用该外磁轭50的屏蔽效应,能够实现向振动致动器外侧的泄漏磁通的减少。
在外磁轭50中在振动方向上间隔开的两个端部,在可动体20可动时,位于分别比可动体20的振动方向上的两个端部低的位置。即,外磁轭50构成为,在振动方向具有将磁铁21、第一磁轭23及第二磁轭25层叠而成的层叠体的振动方向上的可动区域的两个端部覆盖的长度。
外磁轭50具有磁轭主体51、和设置于磁轭主体51的振动方向上的中央部的开口部53。
磁轭主体51是形成为圆筒状的磁性体,例如由熔接性、耐腐蚀性优异的SECC(电镀锌钢板)形成。
在本实施方式中,磁轭主体51具有挠性,在周壁的一部分具有与轴向平行的狭缝。磁轭主体51形成为在水平截面观察时为C字状的圆筒状。在将磁轭主体51安装在线圈保持部42的外周时,将构成狭缝部分的端部52之间扩开后,在磁轭主体51的内部配置线圈保持部42。接着,使磁轭主体51的变形恢复,将磁轭主体51嵌合于线圈保持部42的外周的凹状部420,由此,将磁轭主体51外装于线圈保持部42。
开口部53使将外部设备与线圈61、62连接的配线通过。此外,开口部53设置为,在磁轭主体51的狭缝部分的中央部沿周向延伸。区划出开口部53的上边部和下边部在磁轭主体51中,由以彼此在周向上相对的方式彼此沿周向延伸的端部52形成。
端子引出部46插入在开口部53内。由此,在开口部53内,配置与线圈61、62连接的端子捆扎部(配线部)43。端子捆扎部(配线)43在驱动单元15中,以能够与外部设备连接的方式,以向外磁轭50的外部突出而露出的状态配置。
另外,开口部53通过与端子引出部46嵌合,从而具有作为防止外磁轭50相对于线圈保持部42向周向旋转的止转件的功能。
在外磁轭50中,也可以形成为,在周向区划出开口部53的左右边部位于夹着端子引出部46的位置。
<弹性支撑部81、82>
图3~图7所示的弹性支撑部81、82以使可动体20相对于固定体40在振动方向上可自由往复移动的方式支撑可动体20。
弹性支撑部81、82在可动体20的振动方向上夹着可动体20,且在可动体20和固定体40这两者以与振动方向交叉的方式架设。
弹性支撑部81、82在本实施方式中,如图3及图7所示,跨越线圈保持部42的在振动方向上间隔开的两个端部(上端部和下端部)和可动体的两个端部的每个,以彼此平行的方式安装。
弹性支撑部81、82形成为圆板状,具有将内侧的弹簧端部即环状的内周部802与外侧的弹簧端部即环状的外周部806利用进行弹性变形的俯视圆弧状的变形臂804接合后的形状。
变形臂804配置为将内周部802与外周部806连接的螺旋状,通过变形臂804的变形,内周部802与外周部806在轴向上相对地位移。
弹性支撑部81、82以使可动体20不与固定体40接触而在轴向(振动方向)上可自由移动的方式支撑可动体20。
弹性支撑部81、82分别是平板状的多个板簧。可动体20由作为多个弹性支撑部的一对弹性支撑部81、82支撑,但是,也可以构成为,由三个以上的板簧支撑。这些多个板簧沿与振动方向正交的方向被安装。
在可动体20的驱动(振动)时、或即使在承受了来自外部的冲撞的情况下,可动体20与筒状主体部422的内周面42a接触,也不与一对线圈61、62接触,因此,弹性支撑部81、82不会产生损伤。另外,弹性支撑部81、82只要是以使可动体20可自由可动的方式弹性支撑可动体20的部件,由怎样的部件构成都可以。弹性支撑部81、82在本实施方式中是具有同样结构的相同部件。
内周部802具有配置于弹性支撑部81、82的中心的连接孔802a。在该连接孔802a中,分别通过嵌合将可动体20中在振动方向上间隔开的两个端部连接。具体而言,锤部27、29的弹簧固定部274、294插入于内周部802,内周部802被弹簧固定部的锤部和凸缘部夹持。
另一方面,外周部806安装于线圈保持部42的上端部和下端部、也就是端部凸缘部427、428的开口端部427a、428a。外周部806也可以通过粘接剂等粘接于端部凸缘部427、428的开口端部427a、428a,固定于开口端部427a、428a。另外,外周部806也可以在将卡合突部44、45与定位槽部808卡合而进行了定位的状态下,由开口端部427a、428a和壳体10侧的定位台阶部128、118夹持来固定。在本实施方式中,外周部806以由开口端部427a、428a和壳体10侧的定位台阶部128、118夹持的状态被固定。
作为弹性支撑部81、82的板簧如果是能够弹性变形的材料,由怎样的材料形成都可以,也可以使用不锈钢钢板、磷青铜等通过金属板加工来形成。在本实施方式中,弹性支撑部81、82设为由加工性高耐腐蚀性优异且拉伸强度及耐磨性高的磷青铜形成的薄的平板圆盘状的螺旋式弹簧。另外,如果如磷青铜那样由非磁性体形成,则磁路的磁通的流动也完全不会弄乱。弹性支撑部81、82如果以使可动体20能够振动的方式支撑可动体20,则也可以由树脂形成。另外,弹性支撑部81、82是平板状,因此,与圆锥状的弹簧相比,能够实现位置精度的提高也就是加工精度的提高。
在本实施方式中,多个弹性支撑部81、82以螺旋的方向相同的朝向被接合于线圈保持部42和可动体20。
在本实施方式中,弹性支撑部81、82在变形臂804或者变形臂804和外周部806安装有使在弹性支撑部81、82中产生的振动衰减的衰减部88。
这样,在本实施方式中,作为多个弹性支撑部81、82,将螺旋形状的板簧以相同螺旋的朝向使用多个,且分别安装于在可动体20中在振动方向上间隔开的两个端部,相对于固定体40,对可动体20进行弹性支撑。
由此,在可动体20的移动量变大时,可动体稍微地一边旋转一边向平移方向(例如,与振动方向垂直的面上的方向)移动。如果多个板簧的螺旋的方向是相反的方向,则多个板簧彼此向屈曲方向乃至拉伸方向运动,妨碍顺畅的运动。
本实施方式的弹性支撑部81、82以使螺旋的方向相同的方式固定于可动体20,因此,即使可动体20的移动量变大,也能够沿振动方向顺畅地运动、也就是变形。由此,能够成为更大的振幅,提高振动输出。但是,也可以设计为,根据所希望的可动体20的可动范围,使多个弹性支撑部81、82的螺旋方向成为彼此相反的方向。
对于板状的弹性支撑部81、82,相对于可动体20,将弹性支撑部81、82的各自的内周部802与构成可动体20的振动方向上的端部的弹簧固定部274、294嵌合来接合。此外,也可以在弹簧固定部274、294涂敷粘接剂等与内周部802接合。这时,也可以构成为,借助在内周部802的周围以圆弧状形成的切口所蓄积的粘接剂将弹簧固定部274、294牢固地与内周部802接合。
另外,弹性支撑部81的外周部806在端部凸缘部427的环状的开口端部427a上定位固定于避开了卡合突部44的部位。另一方面,弹性支撑部82的外周部806在端部凸缘部428的环状的开口端面428a上定位固定于避开了卡合突部45的部位。
这样,弹性支撑部81、82被线圈保持部42的上下的开口缘部的开口端部427a、428a和壳体10的盖部12及底部114,以配置为与振动方向正交的方向的状态夹持。
另外,弹性支撑部81、82以将在外周侧卷绕有一对线圈61、62的线圈保持部42的上下的开口关闭的方式,安装于线圈保持部42和在线圈保持部42的内部收纳的可动体20。
弹性支撑部81、82通过将内周部802的连接孔802a压接于可动体20的上端部和下端部的锤部27、29的弹簧固定部274、294,从而与可动体20接合。而且,使定位槽部808与卡合突部44、45卡合,从而外周部806被抵接固定于线圈保持部42的开口端部427a、428a。由此,作为规定了线圈(一对线圈61、62)与可动体20的位置关系的驱动单元15而构成,容易配置于壳体10内。
<衰减部(减震器)88>
衰减部88安装于弹性支撑部81、82,抑制弹性支撑部81、82引起的共振峰,且在宽范围产生稳定的振动。
在借助弹性支撑部81、82进行支撑的可动体20在线圈保持部42内中心轴的位置偏离而被配置的状态、也就是产生了轴偏的情况下,可以设想间隙G狭窄而在可动体20的整周间隙G在径向上不是恒定的宽度。但是,通过在弹性支撑部81、82安装衰减部88,从而能够调整轴偏而使可动体20适宜地可动。
衰减部88例如形成为具有被平行地相对配置的夹着弹性支撑部81、82的一对凸缘、和将凸缘的中央部彼此之间连结的肋(压入部)的剖面H型形状,且是弹性体等弹性部件。衰减部88是将弹性体插入于作为板簧的弹性支撑部81的桥接部分、在本实施方式中外周部806与变形臂804之间,从而与双方接触的同时被配置的。在弹性支撑部81不固定而安装有多个衰减部88。
衰减部88使弹性支撑部81、82中的激烈的弹簧共振衰减,来防止共振频率附近的振动明显变大导致频率引起的振动差异大的情况。
由此,即使在可动体20以使弹性支撑部81、82进行塑性变形的方式振动的情况下,也能够在进行塑性变形之前,使可动体20不与顶面部122及底部114接触地振动,不产生可动体20与顶面部122及底部114接触引起的异常噪声。此外,衰减部88只要是防止弹性支撑部81、82中的激烈的振动的产生的部件,由怎样的形状、材料等形成都可以。
<壳体10>
图10是壳体主体11的顶面侧立体图,图11是盖部12的底面侧立体图。
如图1~图3、图10及图11所示,壳体10用盖部12将有底筒状的壳体主体11的开口部115关闭,由此收纳驱动单元15。壳体10例如由PBT等树脂形成。壳体主体11、盖部12也可以是PBT等的树脂成型件。
壳体主体11具有:筒状的周壁部112;将周壁部112的一方的开口关闭的底部114;以及线保持部18。在周壁部112设置有将作为另一方的开口的开口部115侧切口后的形状的切口部113。
壳体10中的盖部12及底部114构成本实施方式中的振动致动器1的顶面部122、下表面部(底部114),且以在可动体20的振动方向上空开规定间隔地与驱动单元15的可动体20相对的方式配置。盖部12具有从顶面部122的外周的一部分下垂而设置的与壳体主体11的切口部113卡合的下垂部124。此外,由于壳体10是树脂制的,因此盖部12相对于壳体主体11,通过将壳体主体11的开口缘部熔接压接而被接合。此外,在图10中,以压接后的屈曲的形状示出了壳体主体11的开口缘部。
盖部12与底部114规定驱动单元15内的可动体20的最大可动范围。在盖部12的顶面部122及壳体主体11的底部114的背面,分别设置有研钵状(反圆锥台状)的凹部122b、114b。凹部122b、114b的倾斜的周面是沿弹性支撑部81、82的变形后的状态形成的。
顶面部122的凹部122b与底部114的凹部114b在壳体10内,规定盖部112与底部114的内部空间、也就是比夹着可动体20的弹性支撑部81、82更靠振动方向外侧的移动空间,防止弹性支撑部81、82的塑性变形。
由此,即使在对可动体20施加超过可动范围的力的情况下,弹性支撑部81、82也在塑性变形之前与固定体40(盖部12和底部114中至少一方)接触。此外,可动范围比可动体20的可动区域向轴向(振动方向)宽。
凹部122b与凹部114b通过将盖部112与底部114的内部空间和驱动单元15的端部凸缘部427、428的内部空间合起来,规定了可动体20及弹性支撑部81、82的可动空间GS1、GS2。可动空间GS1、GS2具有关于在轴向上的中心位置通过的与轴垂直的截面呈面对称的形状。即,可动空间GS1、GS2的流体的收纳容量构成为大致相同。
另外,可动空间GS1、GS2是密闭空间,但是,也可以设置解除振动致动器1的内部与外部的气压差等用于发挥管路阻力引起的空气阻尼效应的最小限的孔。这样的最小限的孔也可以形成在弹性支撑部81、82的外周部806与线圈保持部42、定位台阶部128、118之间的通过粘接形成的接合部分。
此外,相对于包括可动空间GS1、GS2和固定体40的筒状主体部422的内侧的内部空间的整体的体积,优选可动体20所占的体积的比例为大致50%,更优选可动体20占整体的50%以上。
可动空间GS1、GS2在壳体10内空间与形成于可动体20的外周面20a和线圈保持部42的内周面42a之间的、在外周面20a的整周为恒定宽度的圆筒状的间隙G的两个端部连接。
可动空间GS1、GS2是在固定体40中在可动体20的轴向的两个端部与间隙G连通的一对流体收纳室,储留收纳作为流体的空气。
如图3所示,可动空间GS1、GS2以相对于内周面42a陡峭地扩径的方式设置。
图12是用于说明间隙G和可动空间GS1、GS2的局部放大剖面图。
如图12所示,可动空间GS1形成为,位于将固定体侧的内周面从间隙G的宽度陡峭地扩径(D1所示)后的位置。
由此,在壳体10内,在沿轴向延伸的筒状的间隙G的两个端部连接外径比间隙G大的可动空间GS1、GS2,由此形成了可动体20的可动区域。此外,可动空间GS1、GS2也具有外径D1的长度以上的径向部分(空间S1的径向部分)。关于可动体20的可动时的可动空间GS1、GS2的功能的详细内容,将与间隙G一起在后面叙述。
此外,如图12所示,倒角部276和与倒角部276在径向外侧(与轴向正交的方向)相对的线圈保持部42的开口部(开口端部427a)之间的空间S1比可动空间GS1的凹部112b的直径大。由此,空间S1成为比可动体20向外侧扩展的空间,在可动体20的锤部27移动到凹部114b侧时,能够使存在于凹部114b内的空气移动并储存。
另外,间隙G在可动体20非可动时,比在可动体20的外周面20a中从彼此平行地相对配置的内周面42a向开口侧突出的部位的长度S2小。
此外,如图10所示,在底部114的内面侧从凹部114b的外周部分突出设置有定位台阶部118,并与定位台阶部118邻接地设置有卡合凹部117。另一方面,如图11所示,在顶面部122的背面侧从顶面部122的外周部分突出设置有定位台阶部128,并与定位台阶部128邻接地设置有卡合凹部127。
在本实施方式中,在壳体10的切口部113内,配置有线圈保持部42的端子引出部46和下垂部124。端子引出部46在切口部113内,配置于壳体10的中央部分,并且由周壁部112和下垂部124包围,关闭切口部113。由此,端子捆扎部43以从壳体10的外周面向外侧突出的状态配置,振动致动器1借助端子捆扎部43容易进行与外部设备之间的连接。
底部114及顶面部122的厚度形成为比周壁部112的厚度厚。由此,即使由于落下等而由可动体或外部部件冲撞,也能够充分地承受。另外,在可动体20移动时,即使在内部空间中产生急剧的压力的变化,也能够承受,能够实现耐久性的提高。
<间隙G和可动空间GS1、GS2>
如图3所示,在壳体10内,可动体20的外周面20a在可动体20的整个可动区域(可动空间GS1、GS2和包含间隙G的中央的可动体收纳空间),比线圈保持部42的内周面42a向轴向的两侧突出而长。由此,间隙G在可动体20的外周面20a与线圈保持部42的内周面42a之间,在可动体20非移动时在轴向上为恒定宽度,且在可动体20移动时在所述轴向上保持恒定。间隙G构成为,例如在可动体20非可动时与可动时保持相同的宽度。
即,间隙G是筒状的空间,以包围可动体20的外周的方式在可动体20的整周以均等的长度具有径向上的长度(幅),以在轴向(振动方向)上均等地延伸的方式具有该环状的宽度。
在这样的间隙G内产生的管路阻力是通过可动体20在线圈保持部42内也就是在内周面42a的内侧移动而产生的。此外,由于管路阻力而流体流动的管,在本实施方式中,相当于线圈保持部42的内周面42a和可动体20的外周面20a等的包围间隙G的壁面。
由于管路阻力,抑制了在壳体10内在可动体20的振动方向上的两个端部的可动空间GS1、GS2中空气的移动、也就是抑制了经由间隙G在可动空间GS1、GS2内流动的空气(流体)的移动。管路阻力在壳体10内的可动体的整个可动区域对空气作用空气阻尼,发挥空气阻尼效应,而使可动体20的振动衰减。
作为管路阻力,一般地,已知有管与流体的摩擦引起的动能的损耗即直管损耗、或管路形状的不同(流路形状变化)引起的入口损耗、出口损耗、缩流损耗、剥离流损耗等。
入口损耗是在流体从宽的区域向管内流入时产生的动能的损耗,在振动致动器1中,可以认为是空气从可动空间GS1、GS2向间隙G流入时产生的损耗。
另外,出口损耗是在流体从管向宽的区域流出时产生的动能的损耗,在振动致动器1中,可以认为是空气从间隙G向可动空间GS1、GS2流出时产生的损耗。
缩流损耗(缩小损耗)是在流体在管剖面急缩小的管中流动时等,流动收缩,与旋涡一起产生缩流(也称为“压缩流”)而产生的动能的损耗,在振动致动器1中,可以认为是空气从可动空间GS1、GS2向间隙G流入时产生的损耗。
剥离流损耗是在流体在管剖面急扩大的管中流动时等,不沿着形状而产生大的剥离区域,与旋涡一起产生剥离流而产生的动能的损耗。在振动致动器1中,可以认为是空气从间隙G向可动空间GS1、GS2流入时产生的损耗。
以产生包括这些中的至少一种动能损耗的管路阻力的方式,构成可动体20和固定体40特别是外周面20a和内周面42a。
<线保持部18>
图13是用于说明线保持部的振动致动器的左侧视图,图14A及图14B是用于说明线保持部的图,图14A是线保持部的放大立体图,图14B是表示进行引线16的保持之前的线保持部18的图。
图1~图3、图13及图14所示的线保持部18将与收纳于壳体10内的驱动单元15的线圈61、62电连接的引线16,以不对与线圈61、62的连接部分施加来自外部的负荷的方式进行保持。
具体而言,线保持部18对从外部导入并在端子捆扎部43与线圈61、62的绕线连接的引线16进行保持。此外,线保持部18与壳体10的壳体主体11一体成型,因此,由与壳体主体11相同的材料例如PBT等树脂形成。
线保持部18在壳体10的外表面从沿着包围切口部113的开口缘部的位置向径向外侧突出设置。
线保持部18配置于与驱动单元15的端子捆扎部43在周向上邻接的位置。
如图14A所示,线保持部18具有:将引线16内嵌并进行保持的凹状的线插入部182;以及线固定部184。线插入部182形成为,所插入的引线16不施加负荷地直线地朝向端子捆扎部43。
线固定部184形成为,包围在线插入部182插入的引线16。线固定部184通过熔接而变形。即,如图14B所示,在变形前,与线插入部182一起形成引线16能够插通的凹状部,在该凹状部插入引线16,并使夹具J接触并进行加热,由此变形并熔接,与线插入部182一起保持引线16。
由此,只要通过将引线16插入于凹状部并对线固定部184进行加热,就能够容易地将引线16保持。
线保持部18以由于熔接而引线16不动的方式,或以至少限制引线16向放射方向的移动的方式,进行保持,但是不限于此,也可以如图15所示构成为,使用粘接剂187对引线16进行保持。
图15是用于说明线保持部的变形例的图,表示在壳体主体11的周壁部112的外表面代替线保持部18而设置的线保持部180。线保持部180是在壳体主体11的周壁部112的外周面突出设置的T字型的线保持部180,具有在与外周面之间向侧方开口的凹状的卡挂部186。卡挂部186中,将两根引线16分别向凹状内插通,并将其卡挂。
线保持部180中,将引线16在卡挂部186插入来卡挂。这时,引线16以将中途部在卡挂部186卡挂的状态,延伸到端子捆扎部43,引线16的前端部与端子捆扎部43连接。以使线保持部180和引线16与端子捆扎部43接触的状态,利用粘接剂187将线保持部180和引线16固定于端子捆扎部43。
<振动致动器1的动作>
参照图16~图17,对振动致动器1的基于磁路结构的动作进行说明。图16是示意性地表示该振动致动器的磁路结构的图。图17是用于说明该振动致动器的主体的动作的图,图17A是表示可动体的位于顶面侧的最大振幅位置的振动状态的图。图17B是供说明该振动致动器的主体的动作的图,是表示可动体的位于底面侧的最大振幅位置的振动状态的图。
关于振动致动器1的动作,将在磁铁21中以磁化方向的一方侧(本实施方式中为上侧)的正面21a侧为N极,磁化方向的另一方侧(本实施方式中为下侧)的背面21b侧为S极的方式被磁化的情况作为一例进行说明。
在振动致动器1中,可以认为可动体20相当于弹簧质点系统的振动模型中的质点部,因此,在共振激烈(具有陡峭的峰)的情况下,通过使振动衰减,从而抑制陡峭的峰。通过使振动衰减,从而共振不陡峭,共振时的可动体20的最大振幅位置(最大振幅值)、最大移动量不会波动,可输出基于适宜的稳定的最大移动量的振动。
在振动致动器1中,一对线圈61、62配置为,线圈轴与来自将磁铁21在振动方向上夹着的第一磁轭23及第二磁轭25的磁通正交。
具体而言,在未通电的情况下的非振动时,形成从磁铁21的正面21a侧射出,并从第一磁轭23向线圈61侧放射,在外磁轭50通过,经由线圈62,在第二磁轭25通过,从背面21b侧向磁铁21入射的磁通的流动mf。
因此,如图16所示,在进行了通电时,由于磁铁21的磁场与在线圈(一对线圈61、62)流动的电流之间的相互作用,而按照弗莱明左手法则在一对线圈61、62产生-f方向的洛伦兹力。
-f方向的洛伦兹力是与磁场的方向和在线圈(一对线圈61、62)流动的电流的方向正交的方向。由于线圈(一对线圈61、62)固定于固定体40(线圈保持部42),因此,根据作用-反作用的法则,与该-f方向的洛伦兹力相反的力在具有磁铁21的可动体20作为F方向的推力而产生。由此,具有磁铁21的可动体20向F方向、也就是盖部12(盖部12的顶面部122)侧移动(参照图17A)。
另外,在将一对线圈61、62的通电方向切换为反方向而对一对线圈61、62进行通电时,产生反方向的f方向的洛伦兹力(参照图16)。由于该f方向的洛伦兹力的产生,根据作用-反作用的法则,与该f方向的洛伦兹力相反的力在可动体20作为推力(-F方向的推力)而产生,可动体20向-F方向、也就是壳体主体11的底部114侧移动(参照图17B)。
在振动致动器1中,在未通电的情况下的非振动时,磁吸引力作用于磁铁21与外磁轭50之间,且作为运动磁弹簧发挥功能。由于该在磁铁21与外磁轭50之间产生的磁吸引力和弹性支撑部81、82的向原来形状返回的恢复力,使得可动体20返回到原来的位置。
振动致动器1由从电源供给部(例如,图19及图20所示的驱动控制部203)向一对线圈61、62输入的交流波驱动。也就是说,一对线圈61、62的通电方向周期性地切换,在可动体20中,如图16所示,盖部12的顶面部122侧的F方向的推力和底部114侧的-F方向的推力交替地作用。由此,可动体20在振动方向上振动。
如图17A及图17B的SK部分所示,线圈保持部42的内周面42a(剖面平坦的部分)的在振动方向上间隔开的两个缘部,即使在可动体20在振动方向的两侧位于最大振幅位置的情况下,也不与倒角部276、296在径向外侧相对。倒角部276、296位于内周面42a的外侧,内周面42a与可动体20的平坦的外周面20a相对。
通过可动体20的移动,在间隙G中向与移动方向相反的方向产生空气的流动,对空气产生管路阻力。由此,能够使间隙G的空气产生压力损耗,并增大壳体10内的空气阻尼,使可动体20的振动衰减,适宜地产生可动体20的振动。
由此,不用在壳体10设置通气孔,且不用进行可动体20的重量增加地,能够适宜地使可动体20的振动衰减。
由此,在振动致动器1中,通过可动体20的可动,由在间隙G内流动的空气产生的压力损耗,能够使可动体20的振动衰减而产生适宜的振动。
图18是用于说明本实施方式的振动致动器1中的空气阻尼的图。
图18是表示可动体20的共振频率的图,在进行空气阻尼的振动致动器1和例如设置通气孔等而不进行空气阻尼的致动器之间,对共振频率f0进行了比较。据此,根据进行了空气阻尼的振动致动器1,仅能够抑制共振频率f0的峰值的G值(K1)。由此,振动致动器1通过施加频率的峰值成为等同的电压能够使共振频率f0以外整体的G值上升,能够产生更宽的频带下的适宜的振动。
这样,根据振动致动器1,构成为,在间隙G产生向与可动体20的移动方向相反的方向的流体的流动,且对流体(例如,空气)产生管路阻力。通过对空气的管路阻力,对振动赋予空气阻尼,能够使振动宽频带化。根据振动致动器1,能够在实现小型化的同时,根据所使用的环境等,以宽的频带产生适宜的振动输出。
此外,可动体20的外周面20a具有在可动体20的整个可动区域比线圈保持部42的筒状主体部(主体部)422的内周面向轴向上的两侧突出的长度。由此,能够在整个可动区域保持成为空气阻尼效应的管路阻力的产生。
可动体20的外周面20a和筒状主体部422的内周面42a是以使得间隙G在可动体20非移动时在轴向上为恒定宽度且在可动体20移动时在轴向上保持恒定的方式,分别在轴向上为平坦的,且在整个可动区域保持针对空气的直管损耗的产生。由此,能够实现空气阻尼的稳定化。
固定体40在轴向上的两个端部具有与间隙G连通的一对可动空间(流体收纳室)GS1、GS2。一对可动空间GS1、GS2在间隙G的入口及出口相对于内周面42a陡峭地扩径以使得在可动体20的整个可动区域产生因流路形状变化而引起的损耗,因此能够在整个可动区域确保空气阻尼效应。另外,可动空间GS1、GS2具有关于在轴向上的中心位置通过的与轴垂直的截面呈面对称的形状,因此,能够使空气的往复移动对称,使空气阻尼效应稳定化。
下面,对振动致动器1的驱动原理简单地进行说明。在本实施方式的振动致动器1中,在将可动体20的质量设为m[kg],将弹簧(作为弹簧的弹性支撑部81、82)的弹簧常数设为Ksp的情况下,可动体20相对于固定体40按由下式(1)计算出的共振频率Fr[Hz]振动。
可以认为可动体20构成弹簧质点系统的振动模型中的质点部,因此,当向线圈(一对线圈61、62)输入与可动体20的共振频率Fr相等的频率的交流波时,可动体20成为共振状态。即,通过从电源供给部向线圈(一对线圈61、62)输入与可动体20的共振频率Fr大致相等的频率的交流波,从而能够高效率地使可动体20振动。
以下示出表示振动致动器1的驱动原理的运动方程式及电路方程式。振动致动器1基于下式(2)所示的运动方程式及下式(3)所示的电路方程式进行驱动。
m:质量[kg]
x(t):位移[m]
Kf:推力常数[N/A]
i(t):电流[A]
Ksp:弹簧常数[N/m]
D:阻尼系数[N/(m/s)]
e(t):电压[V]
R:电阻[Ω]
L:电感[H]
Ke:反电动势常数[V/(rad/s)]
即,能够在满足式(2)的范围内适当变更振动致动器1中的质量m[kg]、位移x(t)[m]、推力常数Kf[N/A]、电流i(t)[A]、弹簧常数Ksp[N/m]、阻尼系数D[N/(m/s)]等。另外,能够在满足式(3)的范围内适当变更电压e(t)[V]、电阻R[Ω]、电感L[H]、反电动势常数Ke[V/(rad/s)]。
这样,在振动致动器1中,在利用与共振频率Fr对应的交流波对线圈61、62进行了通电的情况下,能够高效地得到大的振动输出,该共振频率Fr由可动体20的质量m和作为板簧的弹性支撑部81、82的弹簧常数Ksp决定。
另外,振动致动器1通过满足式(2)、(3)且使用了式(1)所示的共振频率的共振现象进行驱动。由此,在振动致动器1中,能够以低功耗进行驱动,也就是能够使可动体20以低功耗进行直线往复振动。另外,如果增大阻尼系数D,则能够在高频带产生振动。
根据本实施方式,在可动体20的上下(振动方向)配置了板状的弹性支撑部81、82。由此,振动致动器1中,能够在上下方向稳定地驱动可动体20的同时,从磁铁21的上下的弹性支撑部81、82高效地分布一对线圈61、62的磁通。由此,作为振动致动器1,能够实现高输出的振动。
另外,振动致动器1构成为具有间隙G,以满足下式(4)的方式设定间隙G(详细地是间隙G的宽度(径向的长度))。
ΔP:压力损耗(空气阻尼)[Pa]
λ:管摩擦系数
Li:管的长度[m]
h:气隙[m]
ρ:流体的密度[kg/m3]
u:流速[m/s]
此外,上述式中的管与划出间隙G的内周面42a及外周面20a对应。压力损耗ΔP[Pa]是在流体在线圈保持部42的内周面42a与可动体20的外周面之间流动时,由于与壁面之间的摩擦、壁面形状而使得流动受到阻力压力下降的现象。在满足式(4)的范围内可以适当改变管摩擦系数(围成间隙G的部件(内周面42a、外周面20a)的摩擦系数)λ、管的长度(围成间隙G的部件(内周面42a、外周面20a)的振动方向上的长度)Li[m]、气隙(间隙G的径向上的长度)h[m]、流体(空气)的密度ρ[kg/m3]、流速u[m/s]等。特别地如果加长间隙G的振动方向上的长度Li,气隙h较窄也就是缩短间隙G的径向上的长度,则能够增大压力损耗也就是空气阻尼。例如,也可以对Li/h设定规定的阈值,设为满足该式的间隙G。
(电子设备)
图19及图20是表示振动致动器1的安装形态的一例的图。图19示出将振动致动器1安装于游戏控制器GC的例子,图19示出将振动致动器1安装于移动终端M的例子。
游戏控制器GC例如通过无线通信与游戏机主体连接,用户通过握着或把持来使用。在图19中游戏控制器GC具有矩形板状,设为用户用两手抓着游戏控制器GC的左右侧进行操作。
游戏控制器GC通过振动向用户通知来自游戏机主体的指令。此外,虽然未图示,游戏控制器GC具备指令通知以外的功能例如对游戏机主体的输入操作部。
移动终端M例如是移动电话、智能手机等移动通信终端。移动终端M通过振动向用户通知来自外部的通信装置的来电,并且实现移动终端M的各功能(例如,赋予操作感、真实感的功能)。
如图19及图20所示,游戏控制器GC及移动终端M分别具有通信部201、处理部202、驱动控制部203、及作为驱动部的振动致动器1即振动致动器204、205、206。此外,在游戏控制器GC中安装有多个振动致动器204、205。
在游戏控制器GC及移动终端M中,优选振动致动器204~206例如以使得终端的主面和振动致动器204~206的与振动方向正交的面在此为底部114的底面平行的方式被安装。
终端的主面是与用户的体表面接触的面,在本实施方式中,是指与用户的体表面接触传递振动的振动传递面。此外,也可以以使得终端的主面与振动致动器204、205、206的底部114的底面正交的方式来配置。
具体而言,在游戏控制器GC中,以进行操作的用户的指尖、指肚、巴掌等接触的面、或设置有操作部的面与振动方向正交的方式,安装振动致动器204、205。另外,在是移动终端M的情况下,以振动方向与显示画面(触摸面板面)正交的方式安装振动致动器206。由此,对用户传递与游戏控制器GC及移动终端M的主面垂直的方向上的振动。
通信部201通过无线通信与外部的通信装置连接,接收来自通信装置的信号并向处理部202输出。在是游戏控制器GC的情况下,外部的通信装置是作为信息通信终端的游戏机主体,按照蓝牙(Bluetooth(注册商标))等近距离无线通信标准进行通信。在是移动终端M的情况下,外部的通信装置例如是基站,按照移动体通信标准进行通信。
处理部202将所输入的信号利用转换电路部(省略图示)转换为用于驱动振动致动器204、205、206的驱动信号,并向驱动控制部203输出。此外,在移动终端M中,处理部202除了从通信部201输入的信号以外,还基于从各种功能部(省略图示,例如触摸面板等操作部)输入的信号生成驱动信号。
驱动控制部203与振动致动器204、205、206连接,安装有用于驱动振动致动器204、205、206的电路。驱动控制部203对振动致动器204、205、206供给驱动信号。
振动致动器204、205、206按照来自驱动控制部203的驱动信号进行驱动。具体而言,在振动致动器204、205、206中,可动体20向与游戏控制器GC及移动终端M的主面正交的方向进行振动。
此外,可动体20也可以构成为,在每次进行振动时,隔着减震器与盖部12的顶面部122或底部114接触。在该情况下,将伴随可动体20的振动的向盖部12的顶面部122或底部114的冲撞、也就是向壳体的冲撞作为振动直接传递给用户。
由于向与游戏控制器GC或移动终端M接触的用户的体表面传递与体表面垂直的方向上的振动,因此,能够对用户赋予充分的体感振动。在游戏控制器GC中,能够将对用户的体感振动利用振动致动器204、205中的一者或两者来赋予,能够赋予至少选择性地赋予强弱的振动之类的表现力高的振动。
以上,基于实施方式对由本发明者完成的发明具体地进行了说明,本发明不限于上述实施方式,能够在不脱离其主旨的范围内进行变更。
另外,本发明的振动致动器也可以安装于游戏控制器GC及移动终端M以外的移动设备(例如、平板电脑PC等移动信息终端、便携式游戏终端)等的与用户接触的接触部。
即,振动致动器1也可以在移动终端、美容按摩器等电动理美容器具等手持式的电气设备中,安装于与用户接触的接触部。振动致动器1也可以在用户戴在身上使用的可佩戴终端中,安装于与用户接触的接触部。与用户接触的接触部例如在是游戏控制器GC等那样的手持式的电气设备的情况下,例如是用户在使用时把持的把手部,例如在是美容按摩器等那样的可佩戴式的电气设备的情况下,例如是对用户的体表面加压的加压部。
工业实用性
本发明的振动致动器能够在实现小型化的同时根据所使用的环境等以宽的频带产生适宜的振动输出,作为搭载于游戏机终端或移动终端等电子设备、电动理美容器具等电气设备的器件是有用的。

Claims (8)

1.一种振动致动器,其特征在于,具有:
可动体,具有柱状的磁铁;以及
固定体,该固定体具有线圈和主体部,该主体部在所述线圈的内侧具有在与所述可动体的外周面之间空开间隙地包围所述可动体的内周面,且该主体部借助弹性支撑部,以使所述可动体能够在所述可动体的轴向上振动的方式支撑所述可动体,
所述振动致动器构成为,使所述间隙中产生向与所述可动体的移动方向相反的方向的流体的流动,且针对所述流体产生管路阻力。
2.如权利要求1所述的振动致动器,其中,
所述可动体的外周面具有在所述可动体的整个可动区域比所述主体部的内周面更向所述轴向的两侧突出的长度。
3.如权利要求2所述的振动致动器,其中,
所述可动体在所述轴向的中央部具有所述磁铁,在所述轴向的两个端部具有一对锤部,且具有分别位于所述磁铁与所述一对锤部中的各锤部之间的一对磁轭,
所述磁铁、所述一对磁轭及所述一对锤部分别形成为同径的圆柱状,并以各自的外周面成为面齐平的方式在所述轴向上接合。
4.如权利要求3所述的振动致动器,其中,
在所述一对磁轭各自的与所述磁铁的接合部、或在所述一对磁轭各自的与所述一对锤部中的各锤部的接合部,设置有用于蓄积粘接剂或熔接材料的蓄积部。
5.如权利要求2所述的振动致动器,其中,
所述可动体的外周面和所述主体部的内周面均是在所述轴向平坦的,以使得在所述可动体非移动时所述间隙在所述轴向上的宽度恒定,且在所述可动体移动时所述间隙在所述轴向上保持为恒定,在整个所述可动区域保持针对所述流体的直管损耗的产生。
6.如权利要求2所述的振动致动器,其中,
所述固定体在所述轴向的两个端部具有与所述间隙连通的一对流体收纳室,
所述一对流体收纳室相对于所述内周面陡峭地扩径,以使得在所述间隙的入口处及出口处产生的因流路形状变化而引起的损耗在所述可动体的整个可动区域产生。
7.如权利要求6所述的振动致动器,其中,
所述一对流体收纳室是一对密闭空间,该一对密闭空间具有关于通过所述轴向上的中心位置的与轴垂直的截面呈面对称的形状。
8.一种电气设备,是手持式或可佩戴式的电气设备,其特征在于,
具有在用户接触的接触部安装有权利要求1至7中任意一项所述的振动致动器的结构。
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