JP2002177882A

JP2002177882A - 振動発生器

Info

Publication number: JP2002177882A
Application number: JP2000372991A
Authority: JP
Inventors: Shin Odajima; 慎小田島; Masaaki Takagi; 正明高木
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2000-12-07
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】直流電圧の印加によって安定した振動が得ら
れるようにした振動発生器を提供することを目的とす
る。【解決手段】この振動発生器１は、磁気回路部３の外
周に重り８を固定させているので、振動の安定化が図ら
れている。更に、この振動発生器１は、交流電圧を利用
するのではなく、簡便な直流電圧を利用することを意図
し、電磁変換素子１１と制御部１２との協働によって、
直流電圧の印加でも安定した振動が得られるようにした
ものである。このように、磁気回路部３の運動方向に同
期して、駆動コイル７をオン／オフ制御させるので、磁
気回路部３と重り８とで作り出される固有振動数にバラ
ツキがあったとしても、自励振動は、その固有振動数に
追従することになり、簡便な直流電流の印加でも常に安
定した振動が得られることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機等に利
用され、直流電圧の印加によって筺体を振動させるため
の振動発生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、このような分野の技術として、直
流モータの回転シャフトの先端に偏心重りを固定させて
なる振動発生器があり、この直流モータは直流の印加に
より振動を発生させることができるので、機構が単純で
しかも使い勝手が良い。しかし、このモータは、ブラシ
等の摩耗によって寿命が比較的短い。そこで、長寿命を
達成させた振動発生器としては、特開昭６１−１３９０
０号公報がある。この公報に記載された振動発生器は、
筺体内でバネによって吊るされたヨークと、このヨーク
に固定したマグネットと、このマグネット固定したポー
ルピースとからなる磁気回路部に設けられた磁気空隙内
に駆動コイルを挿入させ、駆動コイルに外部から交流電
圧を印加して、磁気回路部を往復直線振動させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た公報記載の振動発生器には、次のような課題が存在し
ている。すなわち、磁気回路部を連続的に往復振動させ
るために、駆動コイルには、振動周波数に一致させた交
流電圧を印加させる必要があり、駆動回路が複雑にな
り、しかも、交流電圧の印加に起因して振動が不安定に
なり易いといったという問題点があった。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたもので、直流電圧の印加によって安定した振動が
得られるようにした振動発生器を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る振動発生器
は、筺体内でバネによって吊るされたヨークと、このヨ
ークに固定したマグネットと、このマグネットに固定し
たポールピースとからなる磁気回路部に設けられた磁気
空隙内に駆動コイルを挿入させ、駆動コイルへの通電に
よって、磁気回路部を往復直線振動させる振動発生器に
おいて、磁気回路部の外周に固定した重りと、振動方向
において、ポールピースから離間させるように対峙させ
て筺体に固定させると共に、ポールピースが接近した際
にマグネットの磁界を検出する電磁変換素子と、電磁変
換素子に対するポールピースの接近／離間に基づいて、
駆動コイルへ直流電圧の印加をオン／オフさせ、磁気回
路部の往復直線運動を維持させる制御部とを備えたこと
を特徴とする。

【０００６】この振動発生器は、磁気回路部の外周に重
りを固定させているので、振動の安定化が図られてい
る。更に、この振動発生器は、交流電圧を利用するので
はなく、簡便な直流電圧を利用することを意図し、電磁
変換素子と制御部との協働によって、直流電圧の印加で
も安定した振動が得られるようにしたものである。すな
わち、磁気回路部を電磁変換素子へ引き寄せる方向に力
を発生させるように直流電圧が駆動コイルに印加（オン
状態）される場合、電磁変換素子にポールピースが接近
することに基づく電磁変換素子からの電気信号によっ
て、駆動コイルへの印加を制御部でオフさせる。このオ
フ状態において、磁気回路部は、電磁変換素子から離間
する方向にバネ力によって移動を開始するが、このと
き、電磁変換素子からポールピースが離間することに基
づく電磁変換素子からの電気信号によって、制御部で駆
動コイルに直流電圧が再度印加（オン状態）され、バネ
力に抗して、磁気回路部が電磁変換素子の方へ引き寄せ
られることになる。このように、磁気回路部の運動方向
に同期して、駆動コイルをオン／オフ制御させるので、
磁気回路部と重りとで作り出される固有振動数にバラツ
キがあったとしても、自励振動は、その固有振動数に追
従することになり、簡便な直流電流の印加でも常に安定
した振動が得られることになる。なお、磁気回路部を電
磁変換素子から引き離すような力を発生させる直流電圧
が駆動コイルに印加（オン状態）される場合には、オン
／オフ制御が前述とは逆になることは言うまでもない。

【０００７】また、振動方向に対して直交する方向に延
在する板バネで、磁気回路部及び重りを筺体内で片持ち
支持させると好適である。このような構成を採用した場
合、構造が簡単で安価な振動発生器を実現させることが
できる。

【０００８】また、振動方向に対して直交する方向に延
在する板バネで、磁気回路部及び重りを筺体内で両持ち
支持させると好適である。このような構成を採用した場
合、バランス良く、磁気回路部を往復直線振動させるこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による振
動発生器の好適な実施形態について詳細に説明する。

【００１０】図１に示すように、振動発生器１は、携帯
電話等の小型の通信機器に組み込まれて利用されるもの
であり、着信時に電話機本体を振動させるためのもので
ある。この振動発生器１において、金属製の筺体２内に
は磁気回路部３が収容されている。この磁気回路部３
は、カップ状のヨーク４と、このヨーク４内に固定した
円柱状のマグネット５と、このマグネット５の頂部に固
定させた円板状のポールピース６とで構成させている。
したがって、筺体２内においては、ヨーク４を通じた磁
束がマグネット５から常時供給され続けている。

【００１１】また、ヨーク４に設けられた円筒状の外周
壁４ａと円板状のポールピース６との間に形成される環
状な磁気空隙Ｇには円筒状に巻かれた駆動コイル７の遊
端側を挿入させ、駆動コイル７の基端側は筺体２に固定
させている。更に、磁気回路部３の外周には、例えば、
タングステン合金からなるリング状の重り８が固定され
ている。この重り８は、磁気回路部３と別個の部品であ
るため、その材質選択によって所望の固有振動数を得や
すくし、製品毎の質量の微調整をも容易にしている。そ
して、磁気回路部３の外周に重り８を固定させているの
で、安定した振動を得ることができる。

【００１２】更に、磁気回路部３と重り８との一体的な
往復直線運動を可能にするために、これら部品は、筺体
２内で板バネ１０によって吊るされている。具体的にこ
の板バネ１０は、振動方向に対して直交する方向に延在
し、その一端は重り８にカシメにより固定させ、その他
端は筺体２の内壁面にネジで固定させる。これによっ
て、磁気回路部３と重り８は、片持ちの状態で筺体２内
で支持され、その結果として、構造が簡単で安価な振動
発生器が実現される。

【００１３】ここで、筺体２にはホール素子と呼ばれて
いる電磁変換素子１１が固定され、この電磁変換素子１
１は、ポールピース６から離間させるように対峙させて
いる。そして、この電磁変換素子１１は、ポールピース
６が接近した際にマグネット５の磁界を検出して出力信
号を発生させる。更に、筺体２内には、電磁変換素子１
１の出力信号に基づいて、駆動コイル７への直流電圧の
印加をオン又はオフさせる制御部１２が設けらている。
なお、この制御部１２は、筺体２から導出させる接続コ
ード１３によって、直流の電源（例えば充電池）に接続
される。

【００１４】この振動発生器１は、交流電圧を利用する
のではなく、簡便な直流電圧を利用することを意図し、
電磁変換素子１１と制御部１２との協働によって、直流
電圧の印加でも安定した振動が得られるようにしたもの
である。ここで、磁気回路部３が電磁変換素子１１へ引
き寄せられる方向に力を発生させる場合について説明す
る。

【００１５】図２に示すように、接続コード１３及び制
御部１２を介して駆動コイル７に所定の直流電圧が印加
されると、電磁変換素子１１に対してポールピース６が
板バネ１０のバネ力に抗して接近し、電磁変換素子１１
からの出力電圧に基づいて、制御部１２で駆動コイル７
への印加をオフさせる。このオフ状態のとき、板バネ１
０のバネ力によって、磁気回路部３及び重り８は、電磁
変換素子１１から離間する方向に移動を開始する。

【００１６】このとき、図３に示すように、電磁変換素
子１１に対するポールピース６の離間に伴って、電磁変
換素子１１からの出力電圧が変化し、この電圧変化に基
づき、制御部１２によって駆動コイル７に直流電圧が印
加（オン状態）され、磁気回路部３及び重り８が電磁変
換素子１１の方へ再度引き寄せられることになる。よっ
て、電磁変換素子１１からの出力信号に基づき、駆動コ
イル７のオン／オフ制御を繰り返すことで、電磁変換素
子１１及び重り８が筺体２内で往復直線振動し、それに
伴って、筺体２自体が振動することになる

【００１７】このように、磁気回路部３及び重り８の運
動方向に同期して、駆動コイル７をオン／オフ制御させ
ることができるので、磁気回路部３と重り８とで作り出
される固有振動数にバラツキがあったとしても、自励振
動は、その固有振動数に追従することになり、簡便な直
流電流の印加でも常に安定した振動を得ることになる。
なお、前述の説明とは逆に、磁気回路部３を電磁変換素
子１１から引き離すような力を発生させる直流電圧が駆
動コイル７に印加（オン状態）される場合には、制御部
１２によるオン／オフ制御が前述の説明とは逆になるこ
とは言うまでもない。

【００１８】次に、振動発生器１に利用される具体的回
路構成に基づいて説明する。図４に示すように、電源が
投入された直後は、磁気回路部３は静止しており、ホー
ル素子１１の出力電圧差（Ｖ１−Ｖ２）は０になってい
る。このとき、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とで分圧させた電圧
が、抵抗Ｒ３の両端に出現するようにオペアンプＡが動
作するので、トランジスタＴｒがＯＮして、駆動コイル
７に所定の直流電流が流れる。そして、駆動コイル７に
電流が流れると、磁気回路部３がホール素子１１側に接
近し、これに伴って、ホール素子１１からの出力電圧が
変化し、最終的にホール素子１１の出力電圧差（Ｖ１−
Ｖ２）が正電圧に変化する。すると、抵抗Ｒ３の両端の
電位差が０になるようにオペアンプＡが動作し、トラン
ジスタＴｒがＯＦＦして、駆動コイル７への通電が遮断
される。

【００１９】そして、駆動コイル７への通電が遮断され
ると、磁気回路部３が、ホール素子１１から離間するよ
うにバネ力によって移動し、それに伴って、ホール素子
１１からの出力電圧が変化し、最終的にホール素子１１
の出力電圧差（Ｖ１−Ｖ２）が負電圧に変化する。する
と、抵抗Ｒ３の両端に電位差が発生するようにオペアン
プＡが動作するので、トランジスタＴｒがＯＮし、駆動
コイル７に電流が流れ、バネ力に抗して磁気回路部３を
ホール素子１１側に引き寄せる。そして、駆動コイル７
に対するこのようなＯＮ／ＯＦＦ制御の繰り返しによっ
て、磁気回路部３及び重り８は所定の周波数で振動する
ことになる。

【００２０】本発明の振動発生器１は、前述した実施形
態に限定されるものではない。例えば、図５に示すよう
に、振動方向に対して直交する方向に延在する板バネ１
６の中央に磁気回路部３及び重り８をカシメ固定させ
て、磁気回路部３及び重り８を両持ち状態で支持させる
ようにしてもよい。また、重り８と筺体２の内壁面との
間において、振動方向に延在する一個又は複数個の螺旋
バネを配置させてもよい。更に、接続コード８に代え
て、筺体２の底面に電極ランド１７を設けることで、携
帯電話等への実装がより簡単になる。

【００２１】また、図６及び図７に示すように、螺旋状
の板バネ１８の基端部分１８ａを重り８の上面にカシメ
固定させ、この基端部分１８ａから延びる３本の脚部１
８ｂの各遊端を筺体２にカシメ固定させて、磁気回路部
３及び重り８のスムーズな振動を実現させてもよい。な
お、図５〜図７において、図１と実質的に同等な構成に
は同一の符号を付している。

【００２２】

【発明の効果】本発明による振動発生器は、以上のよう
に構成されているため、次のような効果を得る。すなわ
ち、筺体内でバネによって吊るされたヨークと、このヨ
ークに固定したマグネットと、このマグネット固定した
ポールピースとからなる磁気回路部に設けられた磁気空
隙内に駆動コイルを挿入させ、駆動コイルへの通電によ
って、磁気回路部を往復直線振動させる振動発生器にお
いて、磁気回路部の外周に固定した重りと、振動方向に
おいて、ポールピースから離間させるように対峙させて
筺体に固定させると共に、ポールピースが接近した際に
マグネットの磁界を検出する電磁変換素子と、電磁変換
素子に対するポールピースの接近／離間に基づいて、駆
動コイルへ直流電圧の印加をオン／オフさせ、磁気回路
部の往復直線運動を維持させる制御部とを備えたことに
より、直流電圧の印加によって安定した振動が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る振動発生器の第１の実施形態を示
す断面図である。

【図２】図１の振動発生器において、磁気回路部が電磁
変換素子に近接した状態を示す断面図である。

【図３】図１の振動発生器において、磁気回路部が電磁
変換素子から離間した状態を示す断面図である。

【図４】本発明に係る振動発生器に利用する回路を示す
図である。

【図５】本発明に係る振動発生器の第２の実施形態を示
す断面図である。

【図６】本発明に係る振動発生器の第３の実施形態を示
す平面図である。

【図７】図６の断面図である。

【符号の説明】

１…振動発生器、２…筺体、３…磁気回路部、４…ヨー
ク、５…マグネット、６…ポールピース、７…駆動コイ
ル、８…重り、１０，１６，１８…板バネ、１１…ホー
ル素子（電磁変換素子）、１２…制御部、Ｇ…磁気空
隙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5D107 AA14 BB08 CC09 CD01 DD03 FF10 5H633 BB07 BB08 GG02 GG09 GG16 GG23 HH03 JA03 5K027 AA11 FF03 FF21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筺体内でバネによって吊るされたヨーク
と、このヨークに固定したマグネットと、このマグネッ
トに固定したポールピースとからなる磁気回路部に設け
られた磁気空隙内に駆動コイルを挿入させ、前記駆動コ
イルへの通電によって、前記磁気回路部を往復直線振動
させる振動発生器において、前記磁気回路部の外周に固定した重りと、前記振動方向において、前記ポールピースから離間させ
るように対峙させて前記筺体に固定させると共に、前記
ポールピースが接近した際に前記マグネットの磁界を検
出する電磁変換素子と、前記電磁変換素子に対する前記ポールピースの接近／離
間に基づいて、前記駆動コイルへ直流電圧の印加をオン
／オフさせ、前記磁気回路部の前記往復直線運動を維持
させる制御部とを備えたことを特徴とする振動発生器。
【請求項２】前記振動方向に対して直交する方向に延
在する板バネで、前記磁気回路部及び前記重りを前記筺
体内で片持ち支持させたことを特徴とする請求項１記載
の振動発生器。
【請求項３】前記振動方向に対して直交する方向に延
在する板バネで、前記磁気回路部及び前記重りを前記筺
体内で両持ち支持させたことを特徴とする請求項１記載
の振動発生器。