JP2003117488A - 軸方向駆動の振動体 - Google Patents

軸方向駆動の振動体

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JP2003117488A JP2001313342A JP2001313342A JP2003117488A JP 2003117488 A JP2003117488 A JP 2003117488A JP 2001313342 A JP2001313342 A JP 2001313342A JP 2001313342 A JP2001313342 A JP 2001313342A JP 2003117488 A JP2003117488 A JP 2003117488A
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Kenji Aihara
健志 相原
Akira Nikaido
旦 二階堂
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 小型、高性能の携帯用の振動体を構成する。 【解決手段】 円筒状のフレーム11の軸方向外端に、
固定軸19の両端を保持する一対のブラケット14,1
5を嵌め込み、フレーム11の内周面には、端子32,
33を有する円筒状のコイル12を固定する。ラジアル
方向に複数個に分割して厚み方向に着磁後ラジアル方向
に同一極性に形成された円筒状の永久磁石16の外端に
配設された軸受け17,18を有する駆動子30は、固
定軸19上に軸方向に移動可能に支持され、一対のブラ
ケット14,15間に配設されたコイルばね23,24
とで1次共振周波数が100〜150Hzになるように
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、着信を無音で携帯
者に感知させる携帯機器等に用いられる振動体の構成に
関するものである。
【従来の技術】従来から公共の場所、病院、電車・バス
等の乗り物では、携帯機器の使用は制限されている場合
が多い。特に、携帯機器の使用が許されている場合で
も、所謂マナーモード(無音・体感振動)で着信を携帯
者に感知させる方法が行われている。携帯機器には、最
近の日進月歩の技術革新を反映して種々の商品が普及し
てきており、例えば携帯電話、PDA、ウエアラブル(身
につける)コンピューティング機器等がある。これらに
は、無音で体感振動を感知させる振動モータやそれに近
い機能を有するマルチファンクションデバイス(スピー
カと振動体機能を併せ持つ)等が用いられている。以下
では、従来の振動モータの代表例と思われるものについ
て説明する。
【0002】従来例としては、公開実用平成3−836
81号(以下では文献Aと称す)、特開平7−1076
99号(文献B)、特公平8−10972号(文献C)を
挙げて説明する。文献Aは、ブラシとコミュテータを有
する軸長型の直流モータを用いたものであり、振動モー
タの回転軸に装着する断面が扇型形状の偏心錘に関する
ものである。偏心錘として高比重ではあるものの加工が
困難なタングステンのバルク材を用いずに、タングステ
ンや鉛を含む金属の粉末焼結合金によって形成して回転
軸への偏心錘の嵌着を容易にして振動出力を大きくしよ
うとするものである。
【0003】文献Bは、図5に概要を示すようにブラシ
とコミュテータを有する軸長型の直流モータを用いた振
動モータであり、偏心錘の構成と回転軸への固定方法の
開示に関するものである。図5において、直流モータ1
31の軸受け133に支持された回転軸136には回転
軸136の外径より小さい溝135が設けられ、高比重
材で形成されたタングステン等の粉末焼結合金からなる
偏心錘134をカシメ部140で回転軸136の溝13
5にカシメる。そのため、偏心錘134の軸方向の両端
部が盛りあがらずに偏心錘134は確実に回転軸136
に固定されるので小型にも拘わらず出力を大きくするこ
とができるとしている。また、多孔質な偏心錘134に
はオイルが含浸されておりメッキによる表面処理なしで
防錆効果があると記載されている。
【0004】文献Cは、ブラシとコミュテータを有する
偏平型の直流モータに関するもので、少なくとも3個の
開き角が60〜80°のコイルを重複しないように扇形
に配設して回転子の構成で偏心錘を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】文献A、B、Cは直流モ
ータの回転を前提としたものであり長軸型、扁平型の相
違はあるものの、以下のような難点があった。(1)ブ
ラシとコミュテータを用いるのでコストもかかりまた整
流の際のマイクロアークによる損傷で寿命と品質の維持
に問題がある。(2)7000〜8000rpmまでの
立ち上がりに時間がかかり、そして音楽に合わせてリズ
ムを発生させる機器には向いていない。本発明の目的
は、前述の欠点を除去して、簡単な構成で多様化する携
帯機器の機能を豊富にする小型で高性能な軸方向駆動の
振動体を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】課題を解決するためにな
された本発明の請求項1の軸方向駆動の振動体は、磁性
材料からなるフレームの外端に固定軸を保持する一対の
ブラケットを配設し、前記フレームの内周面に単一方向
に巻回されたコイルを保持し、該コイルと空隙を介して
磁気的に係合する永久磁石と軸受けからなる駆動子を前
記固定軸上にばねを介して軸方向に移動可能となるよう
に両ブラケット間に配設したことを特徴とするものであ
る。
【0007】課題を解決するためになされた本発明の請
求項2の軸方向駆動の振動体の駆動子は、ラジアル方向
に単一磁極に着磁された永久磁石と、該永久磁石の軸方
向の外端に嵌めこまれ、固定軸上を軸方向に移動可能な
潤滑剤を含浸した焼結合金からなる一対の軸受けとで構
成され、前記ブラケット間にばねを介して配設したこと
を特徴とするものである。
【0008】課題を解決するためになされた本発明の請
求項3の軸方向駆動の振動体の駆動子は、ラジアル方向
に単一磁極に着磁された一対の永久磁石と、該永久磁石
間に比重の大きい金属材料からなる錘を円筒状の支持体
上に設け、該支持体を軸方向に移動可能な潤滑剤を含浸
した焼結合金からなる一対の軸受けに固定して構成し、
前記ブラケット間にばねを介して軸方向に移動可能とな
るように配設したことを特徴とするものである。
【0009】課題を解決するためになされた本発明の請
求項4の軸方向駆動の振動体を構成するフレーム、該フ
レームに固定されたコイル、空隙、ブラケット、駆動子
を構成する永久磁石の軸方向の断面形状を、円形状また
は楕円形状または方形状として、前記ブラケット間にば
ねを介して配設したことを特徴とするものである。
【0010】課題を解決するためになされた本発明の請
求項5の前記駆動子を構成する永久磁石を、直径方向に
複数に分割して厚み方向に着磁して再構成したことを特
徴とするものである。
【0011】課題を解決するためになされた本発明の請
求項6の軸方向駆動の振動体の駆動子を保持するばね
は、コイルばねとすることを特徴とするものである。
【0012】課題を解決するためになされた本発明の請
求項7の軸方向駆動の振動体の駆動子を保持するばね
は、少なくとも1個のコイルばねとすることを特徴とす
るものである。
【0013】課題を解決するためになされた本発明の請
求項8の軸方向駆動の振動体の駆動は、ブリッジ回路で
駆動することを特徴とするものである。
【0014】課題を解決するためになされた本発明の請
求項9の軸方向駆動の振動体の固定軸は、磁性材料で構
成されたことを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】以下では、本発明の軸方向駆動の
振動体の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1
(A)は本発明の軸方向駆動の振動体(以下では振動体
と略称)の構成半断面図である。図1(B)は同図(A)
のXX線断面図である。図2(A)は本発明の他の実施
例の振動体の構成半断面図である。図2(B)は同図
(A)のXX線断面図である。図3は本発明のもう一つ
の実施例図である。図4(A),(B)は永久磁石の説明断
面図である。図1(A)、(B)において磁性材料から
なり円筒状のフレーム11の軸方向外端には、後述する
駆動子を軸方向に移動可能に支持する磁性材料からなる
固定軸19の両端を保持する一対のブラケット14,1
5が嵌め込まれている。フレーム11の内周面には、端
子32,33を有する円筒状のコイル12が円周同一方
向に巻回形成されて固定されている。駆動子30は、コ
イル12と円筒状の空隙13を介して対向するラジアル
方向に同一極性に着磁された円筒状の永久磁石16と永
久磁石の軸方向の両端に配設された潤滑材が含浸された
焼結合金からなる一対の軸受け17,18と一対のブラ
ケット14,15間に配設された一対の望ましくはコイ
ルばね23,24とで構成される。駆動子30の1次共
振周波数は駆動子30の質量とコイルばね23,24の
スティッフネスで決まり、携帯者への体感性がよいとさ
れる100〜150Hzに設定される。駆動子30は、
固定軸上で一対のコイルばね23,24によって平衡点
で通常は停止している。
【0016】図2(A)、(B)において磁性材料から
なり円筒状のフレーム11の軸方向外端には、後述する
駆動子を軸方向に移動可能に支持する固定軸19の両端
を保持する一対のブラケット14,15が嵌め込まれて
いる。フレーム11の内周面には、端子32,33を有
する円筒状のコイル12が円周同一方向に巻回形成され
て固定されている。駆動子31は、コイル12と円筒状
の空隙13を介して対向するラジアル方向に同一極性に
着磁された円筒状の一対の永久磁石21,22とタング
ステン等の高比重金属が充填された樹脂または合金から
なる円筒状の錘34とを円筒状支持体20上に配設し、
一対の永久磁石21,22の外端に潤滑材が含浸された
焼結合金からなる一対の軸受け17,18を嵌め込み、
軸受け17,18と一対のブラケット14,15間に配
設された一対の望ましくはコイルばね23,24とで構
成される。駆動子31の1次共振周波数は駆動子31の
質量とコイルばね23,24のスティッフネスで決ま
り、携帯者への体感性がよいとされる100〜150H
zに設定される。駆動子31は、固定軸上で一対のコイ
ルばね23,24によって平衡点で通常は停止してい
る。図2の駆動子31は、図1の駆動子30に加振力を
大きくするために錘34を追加して構成したものであ
る。尚、このコイルばね23,24を図3のらせんばね
35,36で構成することができる。この場合、ばね3
5,36は駆動子30,31が最大振幅のとき、軸方向
の変位を最大にすることができる。
【0017】また、振動体を高性能にするには、駆動子
30の円筒状永久磁石16をエネルギー積の大きい例え
ばNdFeB系の焼結磁石を用いてフル着磁すればよいが、
小型化してくると直径方向の単磁極着磁は着磁器の磁気
飽和のためにかなり困難になる。図4(A)は2分割し
た磁石片16a,16bを、同図(B)は3分割した磁石片
16c,16d、16eを示し、厚み方向に夫々着磁したあ
とで再構成して円筒状磁石16とするものである。この
方法によれば、磁石片16a,16b、16c,16d、16e
は夫々単独でフル着磁されるので再構成された円筒状永
久磁石16の性能も向上し、特に厚み方向の異方性磁石
を用いる場合は更に効果的で振動体は高性能となる。
【0018】今までの本発明の振動体の説明では、フレ
ーム11、コイル12、駆動子30,31等の軸方向の
断面形状を製造が容易な円形状としているが、これに限
定される必要はなく、楕円形状、方形状等携帯機器への
取り付け配置等を考慮して軸方向への駆動子30,31
の運動を妨げないのであれば任意の形状でよい。
【0019】駆動子30,31の駆動は、コイル12の
端子32,33間に駆動子30,31の1次共振周波数
とほぼ同一の周波数の交流信号でブリッジ回路等によっ
て付勢されて駆動される。無論、方形波によるユニポー
ラ駆動でも駆動することができる。
【0020】駆動子30,31にはコイルばねが一対用
いられているが、コイルばねは1個でもよい。この場合
は、鼓動子30,31は1方向に押し付けられるように
設定され、駆動はコイルばねの静的な力に打ち勝つよう
に駆動される。この方法によれば、携帯機器の振動、衝
撃等によって駆動子30,31が1方向に保持されてい
るので振動体が保護される。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成でコスト/
パフォーマンスがよく、無音で体感特性の優れた携帯機
器用の振動体が容易に実現できる。
【0022】また、本発明によれば、直流モータを用い
ないので直流モータ特有のブラシ・コミュテータ間の長
寿命化や品質維持を課題としなくてよいので製造管理が
容易である。
【0023】また、本発明によれば、駆動子の共振を用
いるので運動変換効率がよく小型で高性能な振動体を実
現することができる。
【0024】また、本発明によれば、通常の振動モータ
のように立ち上がりに時間がかかることが少なく、音楽
に合わせてリズムを奏することも可能であり、携帯機器
の機能を豊富にすることができる。
【0025】また更に、本発明によれば、ラジアル方向
に複数個に分割されて厚み方向にフル着磁された円筒状
の永久磁石を用いれば震動力の大きい振動体が得られる
ので実用効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(A)は本発明の軸方向駆動の振動体の構
成半断面図である。図1(B)は図1(A)のXX線断
面図である。
【図2】図2(A)は本発明の他の実施例の振動体の構
成半断面図である。図2(B)は図2(A)のXX線断
面図である。
【図3】本発明のもう一つの実施例の振動体の構成半断
面図である。
【図4】図4(A)及び(B)は本発明の永久磁石の断
面図である。
【図5】従来例のブラシとコミュテータを有する軸長型
の直流モータを用いた振動モータの構成図である。
【符号の説明】
11 フレーム 12 コイル 13 空隙 14,15 ブラケット 16,21,22 円筒状永久磁石 16a、16b、16c、16d、16e 磁石片 17,18 軸受 19 固定軸 20 支持体 23,24 ばね 30,31 駆動子 32,33 端子 34 錘 35,36 らせんばね
フロントページの続き Fターム(参考) 5D107 AA05 BB08 CC09 CC10 DD03 FF08 5H622 CA02 CA05 CA07 CA10 CB01 PP03 PP10 PP16 5H633 BB03 GG02 GG06 GG09 GG15 HH03 HH13 JA02 JA08 5K023 AA07 BB04 HH05 RR09

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性材料からなるフレームの外端に固定
    軸を保持する一対のブラケットを配設し、前記フレーム
    の内周面に単一方向に巻回されたコイルを保持し、該コ
    イルと空隙を介して磁気的に係合する永久磁石と軸受け
    からなる駆動子を前記固定軸上にばねを介して軸方向に
    移動可能となるように両ブラケット間に配設したことを
    特徴とする軸方向駆動の振動体。
  2. 【請求項2】 前記軸方向駆動の振動体の駆動子は、ラ
    ジアル方向に単一磁極に着磁された永久磁石と、該永久
    磁石の軸方向の外端に嵌め込まれ、固定軸上を軸方向に
    移動可能な潤滑剤を含浸した焼結合金からなる一対の軸
    受けとで構成され、前記ブラケット間にばねを介して配
    設したことを特徴とする請求項1に記載の軸方向駆動の
    振動体。
  3. 【請求項3】 前記軸方向駆動の振動体の駆動子は、ラ
    ジアル方向に単一磁極に着磁された一対の永久磁石と、
    該永久磁石間に比重の大きい金属材料からなる錘を円筒
    状の支持体上に設け、該支持体を軸方向に移動可能な潤
    滑剤を含浸した焼結合金からなる一対の軸受けに固定し
    て構成し、前記ブラケット間にばねを介して軸方向に移
    動可能となるように配設したことを特徴とする請求項1
    または請求項2に記載の軸方向駆動の振動体。
  4. 【請求項4】 前記軸方向駆動の振動体を構成するフレ
    ーム、該フレームに固定されたコイル、空隙、ブラケッ
    ト、前記駆動子を構成する永久磁石の軸方向の断面形状
    を、円形状または楕円形状または方形状として配設した
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記
    載の軸方向駆動の振動体。
  5. 【請求項5】 前記駆動子を構成する永久磁石を、直径
    方向に複数に分割して厚み方向に着磁して再構成したこ
    とを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
    の軸方向駆動の振動体。
  6. 【請求項6】 前記軸方向駆動の振動体の駆動子を保持
    するばねは、コイルばねとすることを特徴とする請求項
    1乃至請求項5のいずれかに記載の軸方向駆動の振動
    体。
  7. 【請求項7】 前記軸方向駆動の振動体の駆動子を保持
    するばねは、少なくとも1個のコイルばねとすることを
    特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の軸
    方向駆動の振動体。
  8. 【請求項8】 前記軸方向駆動の振動体の駆動は、ブリ
    ッジ回路で駆動することを特徴とする請求項1乃至請求
    項7のいずれかに記載の軸方向駆動の振動体。
  9. 【請求項9】 前記軸方向駆動の振動体の固定軸は、磁
    性材料で構成されたことを特徴とする請求項1乃至請求
    項8のいずれかに記載の軸方向駆動の振動体。
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