JP2003164132A - リニア振動モータ（３） - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【発明が解決しようとする課題】従来のリニア振動モー
タにおける磁気回路上に存在する磁気ギャップ数を減ら
すことによって永久磁石のパーミアンスを高め、振動質
量に大きな推力を得る。 【課題の解決方法】この発明のリニア振動モータは、Ｘ
Ｙ直交座標系において、ともにＹ軸方向を向き、Ｘ軸方
向に変位可能な可動側の磁極（磁性ヨーク２ａ，２ｂ）
と、磁極数を前記可動側の磁極と１個だけ異ならせてあ
る固定側の磁極（磁性ヨーク３）とを相互に対向させて
Ｘ軸方向に整列させたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、ページャ等にお
ける着信アラームや部品製造工程における供給装置に用
いるリニア振動モータに関するものである。 【０００２】 【従来の技術】従来提案されているリニア振動モータと
しては、例えば図６に示すようなものがある。すなわち
ＸＹ直交座標系において、Ｘ軸方向に延在する基部の両
端部および中央部からＹ軸方向に伸びるアーム１０３
ａ，１０３ｂ，１０３ｃを有する概略Ｅ字形状の磁性ヨ
ーク１０５と、アーム１０３ｃに巻回されたコイル１０
４とよりなる固定部１０８と、一端が磁性ヨーク１０５
に固定された弾性支持部材１０６と、前記弾性支持部材
１０６の先端に可動磁性ヨーク１０２ａ，１０２ｂを介
してＸ軸方向に可動自在に懸架支持された永久磁石１０
１とで構成され、可動磁性ヨーク１０２ａ，１０２ｂと
永久磁石１０１および永久磁石１０１のＹ軸方向先端に
固定した可動部材１０７とで振動質量１０９を構成して
いる。 【０００３】そして永久磁石１０１は、各アーム１０３
ａ，１０３ｂ，１０３ｃと磁気ギャップを介して永久磁
石１０１−可動磁性ヨーク１０２ａ−アーム１０３ａ−
アーム１０３ｃの磁気ループまたは永久磁石１０１−可
動磁性ヨーク１０２ｂ−アーム１０３ｂ−アーム１０３
ｃの磁気ループで磁気回路を形成するように配設されて
いる。 【０００４】ここで、コイル１０４に通電すると、磁性
ヨーク１０５のアーム１０３ａと１０３ｂに磁極を生じ
て、永久磁石１０１との間に生じるクーロン力によって
吸引もしくは反発し、永久磁石１０１側はアーム１０３
ａか１０３ｂのいずれかに近づくようにＸ軸方向に変位
する。従って、コイル１０４に弾性支持部材１０６のた
わみの共振周波数に相当する周波数の交番電流が印加さ
れると永久磁石１０１側がＸ軸方向に往復振動する。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のリ
ニア振動モータにおいては、磁気回路上に存在する磁気
ギャップが多く、永久磁石のパーミアンスが低下して効
率が低いため、振動質量１０９に大きな推力を生じせし
めることができない。また、可動磁性ヨーク１０２ａ，
１０２ｂを介してクーロン力によりアーム１０３ａもし
くはアーム１０３ｂの一方に吸着した永久磁石１０１を
他方のアーム側に変位させるためには吸着力を上回る推
力を与えるためにコイル１０４への通電量を余計に加え
る必要があり加振効率が悪い。 【０００６】また、外部の電源からオープンループで交
番電流を印加して振動質量１０９を振動させようとした
場合、交番電流周波数の変動や弾性支持部材１０６の弾
性率の変化等により印加された電流の周波数と弾性支持
部材１０６の共振周波数とがずれて十分な振動振幅が得
られなくなってしまう。この発明の目的は、このような
従来の問題点に着目してなされたもので、磁気ギャップ
を少なくして磁気効率を高めるとともに、クーロン力に
よる可動磁性ヨークの吸着を生じることがないリニア振
動モータを提供するとともに、印加された交流電流の周
波数と弾性支持部材の共振周波数とのずれをなくして高
い推力を安定して得られるリニア振動モータを提供しよ
うとするものである。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のリニア振動モータは、ＸＹ直交座標系に
おいて、ともにＹ軸方向を向き、Ｘ軸方向に変位可能な
可動側の磁極と、磁極数を前記可動側の磁極と１個だけ
異ならせてある固定側の磁極とを相互に対向させてＸ軸
方向に整列させたことを特徴とするものである。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施形態について説明する。図１はこの発明の第１実
施形態を示す斜視図である。同図のＸＹ直交座標系にお
いて、Ｘ軸方向に着磁された永久磁石１の両磁極には、
その先端がＹ軸方向に延在し、Ｘ軸方向に隣接する第一
の磁性ヨーク２ａ，２ｂが接続されている。そして可動
部材７を形成する永久磁石１と第一の磁性ヨーク２ａ，
２ｂは、一端がロの字型の固定部材５の一辺に固定さ
れ、Ｙ軸方向に延在した弾性支持部材６の先端に固定さ
れてＸ軸方向に振動自在に配置されている。固定部材５
の可動部材７が配置された辺と対向する辺のほぼ中央に
はＹ軸と平行な軸周りに駆動コイル４を巻回したが第二
の磁性ヨーク３が固定されている。即ち、固定側には１
つの磁極（第二の磁性ヨーク３）が配設されるのに対し
て可動側には２つの磁極（第一の磁性ヨーク２ａ，２
ｂ）が配設される。 【０００９】このため、永久磁石１が接続された第一の
磁性ヨーク２ａ，２ｂと駆動コイル４の巻回された第二
の磁性ヨーク３とはクーロン力により相互に引き合う
が、弾性支持部材６により可動部材７はＸ軸方向にのみ
移動可能に懸架支持されているので吸着することはな
い。 【００１０】駆動コイル４に交流の駆動電流が供給され
ると、第２の磁性ヨーク３にはＹ軸と平行な方向を向い
た交番的な磁極を発生する。駆動コイル４は磁性ヨーク
２ａ，２ｂの両方に対向しているので、供給された駆動
電流の前半周期において、これら磁性ヨーク２ａ，２ｂ
との間にクーロン力を生じて磁性ヨーク２ａ，２ｂのい
ずれか一方に吸引力を、他方に反発力を発生するので、
磁性ヨーク２ａ，２ｂの一方が駆動コイル４に接近、他
方が駆動コイルと離間してＸ軸方向に変位する。さらに
駆動電流の後半周期において、これら磁性ヨーク２ａ，
２ｂとの間にクーロン力を生じて磁性ヨーク２ａ，２ｂ
のいずれか一方に反発力を、他方に吸引力を発生するの
で、磁性ヨーク２ａ，２ｂの一方が駆動コイル４に離
間、他方が駆動コイルと接近して前半周期とは逆のＸ軸
方向に容易に反転変位する。こうして、供給された交流
の駆動電流に対応して可動部材７側を効率よくＸ軸方向
に往復振動させることが可能となる。 【００１１】図２はこの発明の第２実施形態を示す斜視
図である。この場合、ＸＹ直交座標系において、コの字
型の可動部材７は凹部にＹ軸方向に着磁された永久磁石
１を備えており、同じくコの字型に形成した固定部材５
の凹部には、永久磁石１の磁極に対向し、Ｘ軸方向に隣
接して配設された磁性ヨーク３ａ，３ｂが固定され、２
つの磁性ヨーク３ａ，３ｂとの中間位置のＸ軸と平行な
軸周りに駆動コイル４が巻回されていて、可動側に１つ
の磁極（永久磁石１）が、また、固定側に２つの磁極
（磁性ヨーク３ａ，３ｂ）が対向配設される。 【００１２】磁性ヨーク３ａ，３ｂと駆動コイル４を固
定した固定部材５と永久磁石１を固定した可動部材７
は、Ｙ軸方向に延在する板状の弾性支持部材６で連結さ
れている。このため、永久磁石１と駆動コイル４の巻回
された磁性ヨーク３ａ，３ｂとはクーロン力により相互
に引き合うが、弾性支持部材６により可動部材７はＸ軸
方向にのみ移動可能に懸架支持されているので吸着する
ことはない。 【００１３】駆動コイル４に交流の駆動電流が供給され
ると、磁性ヨーク３ａ，３ｂにはＹ軸と平行で相互に逆
向きの交番的な磁極を発生する。磁性ヨーク３ａ，３ｂ
はともに永久磁石１に対向しているので、供給された駆
動電流の前半周期において、永久磁石１との間にクーロ
ン力を生じて磁性ヨーク３ａ，３ｂのいずれか一方に吸
引力を、他方に反発力を発生するので、永久磁石１が磁
性ヨーク３ａ，３ｂの一方に接近、他方に離間してＸ軸
方向に変位する。さらに駆動電流の後半周期において、
永久磁石１との間にクーロン力を生じて磁性ヨーク３
ａ，３ｂのいずれか一方に反発力を、他方に吸引力を発
生するので、永久磁石１が磁性ヨーク３ａ，３ｂの一方
に離間、他方に接近して、前半周期とは逆のＸ軸方向に
容易に反転変位する。こうして、供給された交流の駆動
電流に対応して可動部材７側を効率よくＸ軸方向に往復
振動させることが可能となる。 【００１４】図３はこの発明の第三実施形態を示す斜視
図である。この場合、ＸＹ直交座標系において、Ｙ軸方
向に交互に反転着磁された永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃが
それぞれ第一の磁性ヨーク２に接続されてＸ軸方向に隣
接配設されており、これら永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃの
それぞれの磁極に対向して配設された磁性ヨーク３ａ，
３ｂに駆動コイル４ａ，４ｂがＸ軸と平行な軸周りに巻
回され、固定部材５に固定されていて、可動側に３つの
磁極（永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃ）が、また、固定側に
２つの磁極（磁性ヨーク３ａ，３ｂ）が対向配設され
る。 【００１５】固定部材５にはＹ軸方向に延在する板状の
弾性支持部材６が連結されており、弾性支持部材６の先
端には永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃが第一の磁性ヨーク２
とともに一体的に懸架支持されて可動部材７が形成され
る。このため、永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃと駆動コイル
４ａ，４ｂの巻回された第二の磁性ヨーク３ａ，３ｂと
がクーロン力により相互に引き合うが、弾性支持部材６
により可動部材７はＸ軸方向にのみ移動可能に懸架支持
されているので吸着することはない。 【００１６】駆動コイル４に交流の駆動電流が供給され
ると、磁性ヨーク３ａ，３ｂにはＹ軸と平行で相互に逆
向きの交番的な磁極を発生する。第二の磁性ヨーク３ａ
が永久磁石１ａ，１ｂに対向し、第二の磁性ヨーク３ｂ
が永久磁石１ｂ，１ｃに対抗しているので、磁性ヨーク
３ａ，３ｂと永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃとの間に交番的
なクーロン力を生じて、たとえば供給された駆動電流の
前半周期において、磁性ヨーク３ａと永久磁石１ａとの
間、磁性ヨーク３ｂと永久磁石１ｂとの間に吸引力を、
磁性ヨーク３ａと永久磁石１ｂとの間、磁性ヨーク３ｂ
と永久磁石１ｃとの間に反発力を生じるので、永久磁石
１ａが磁性ヨーク３ａに、永久磁石１ｂが磁性ヨーク３
ｂにそれぞれ接近、永久磁石１ａが磁性ヨーク３ｂと、
永久磁石１ｂが磁性ヨーク３ｃとそれぞれ離間してＸ軸
方向に安定的に変位する。さらにたとえば駆動電流の後
半周期において、磁性ヨーク３ａと永久磁石１ｂとの
間、磁性ヨーク３ｂと永久磁石１ｃとの間に吸引力を、
磁性ヨーク３ａと永久磁石１ａとの間、磁性ヨーク３ｂ
と永久磁石１ａとの間に反発力を生じるので、永久磁石
１ａが磁性ヨーク３ｂに、永久磁石１ｂが磁性ヨーク３
ｃにそれぞれ接近、永久磁石１ａが磁性ヨーク３ａと、
永久磁石１ｂが磁性ヨーク３ｂとそれぞれ離間してＸ軸
方向に安定的かつ容易に反転変位する。こうして、供給
された交流の駆動電流に対応して可動部材７側をＸ軸方
向に並んだ二箇所に対する吸引力を推力に用いるので不
要な回転力を生じにくく、より安定的にかつ効率よくＸ
軸方向に往復振動させることが可能となる。 【００１７】図４はこの発明の第四実施形態を示す斜視
図である。この場合、第三実施形態と同様に可動部材７
に配設された永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃのそれぞれの磁
極は固定部材５側に配設された磁性ヨーク３ａ，３ｂと
対向しており、磁性ヨーク３ａ，３ｂには駆動コイル４
ａ，４ｂが巻回されている。さらに固定部材５側に第三
の磁性ヨーク９が永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃの背面側の
磁極に対向して配設され、この第三の磁性ヨーク９にＸ
軸と平行な軸周りに第二コイル８が巻回されている。 【００１８】駆動コイル４に交流の駆動電流が供給され
ると、第三実施形態と同様に磁性ヨーク３ａ，３ｂには
Ｙ軸と平行で相互に逆向きの交番的な磁極を発生して、
例えば、供給された駆動電流の前半周期において、Ｘ軸
方向に安定的に変位し、さらにたとえば供給された駆動
電流の後半周期において、Ｘ軸方向に安定的かつ容易に
反転変位させ、より効率よくＸ軸方向に往復振動させる
ことが可能となる。 【００１９】一方、永久磁石１ａ，１ｂ，１ｃの移動に
際して、背面の磁極側に配設された第３の磁性ヨークに
流れ込んで第二コイル８と鎖交する永久磁石１ａ，１
ｂ，１ｃからの磁束の向きが変化する。このため、第二
コイル８には誘導起電力を生じる。したがって図５に示
すように、第二コイル８を検出用として用い、その誘導
出力を発振装置Ｓの検出回路Ｃに供給し駆動回路Ｄによ
って適切に移相した後、駆動コイル４ａ，４ｂに供給す
ることで自励振駆動することが可能である。 【００２０】これに替えて、第二コイル８を駆動用とし
て用い、交流の駆動電流を駆動コイルと同様に印加する
ことにより、極めて大きな推力を得ることができる。 【００２１】 【発明の効果】以上のように、この発明によれば、可動
側磁性ヨークを吸着することがないので可動部の変位を
容易に行なうことができ加振効率がよい。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の第一実施形態を示す斜視図である。 【図２】この発明の第二実施形態を示す斜視図である。 【図３】この発明の第三実施形態を示す斜視図である。 【図４】この発明の第四実施形態を示す斜視図である。 【図５】この発明の第四実施形態を示す回路ブロック図
である。 【図６】従来例を示す斜視図である。 【符号の説明】 １，１ａ，１ｂ，１ｃ 永久磁石 ２，２ａ，２ｂ 第一の磁性ヨーク ３，３ａ，３ｂ 第二の磁性ヨーク ４ａ，４ｂ 駆動コイル ５ 固定部材 ６ 弾性支持部材 ７ 可動部材 ８ 第二コイル Ｓ 発振装置 Ｃ 検出回路 Ｄ 駆動回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】ＸＹ直交座標系において、ともにＹ軸方向
   を向き、Ｘ軸方向に変位可能な可動側の磁極と、前記可
   動側磁極と磁極数を１つ異ならせた固定側の磁極とを相
   互に対向させてＸ軸方向に整列させたリニア振動モー
   タ。