JP2004025064A

JP2004025064A - Vibration generation device and electronic equipment

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Publication number: JP2004025064A
Application number: JP2002186555A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kayama; 香山　俊; Katsuhiro Yoneyama; 米山　勝廣; Yukiko Shimizu; 清水　有希子; Yasuhiro Kataoka; 片岡　安弘; Koji Yoshida; 吉田　浩二; Masahiro Suzuki; 鈴木　雅浩; Toshinori Yamasue; 山末　利紀; Hiroshi Azuma; 東　寛; Teruhisa Ishihama; 石濱　照久
Original assignee: Omron Corp; Sony Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Sony Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP4022437B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration generation device which can be made thin and miniaturized and from which a large rotation unbalance energy can be taken out as a vibration component, and an electronic equipment having the vibration generation device. <P>SOLUTION: A stator 83 has a stator yoke 47; a bearing device 110 fixed to the stator yoke 47 and rotatably supporting a shaft 91; and a coil 120 arranged in opposed to a magnet 85 at the stator yoke 47, rotating a rotor 80 against the stator 83 by a magnetic field generated by energization and a magnetic field of the magnet 85 making the shaft 91 as a center and formed by covering a conductive wire with an insulation material. The coil 120 has notch parts 140-143, and the electronic parts 71-74 are loaded at a position corresponding to the notch parts 140-143 of the coil 120 on the stator yoke 47. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置および振動発生装置を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の一例として携帯電話を例に挙げると、携帯電話は、いわゆるマナーモードの場合には振動を発生することにより着信を使用者に知らせることができるような構造を有している。このような携帯電話の中には、振動を発生する振動アクチュエータとしての振動発生装置が内蔵されている。
図１８は、従来の振動発生装置を示しており、この振動発生装置はブラシ付きモータ１０００である。このブラシ付きモータ１０００の出力軸１００１には、錘（ウエイト）１００２が固定されている。モータ１０００を作動して出力軸１００１が回転することにより、錘１００２が偏心して回転することから、回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来の振動発生装置の構造では次のような問題がある。
このようなブラシ付きモータを用いると、いわゆるスリットショートによる不転不良などをゼロにすることができないために、振動発生動作の信頼性上問題がある。
また、モータ本体はたとえば直径３．５ｍｍまでに小さくすることはできるが、回転数や消費電力は上がりすぎるという問題がある。消費電力については、低い方が良いことは携帯電話のような携帯機器の電池寿命などの観点からも明らかである。モータ本体の直径を小さくしようとすると、回転アンバランスエネルギー発生用の錘の直径が取れなくなってしまい、振動成分が少なくなってしまう。そこでこの種の従来のモータでは、出力軸１００１に対してゴム部品などを取り付けて錘１００２の直径を稼いだり、振動成分を増幅することが必要であり、結果的に振動発生装置の薄型化や小型化が困難になっている。しかも部品点数が多いために、コストダウンが図りにくく、振動発生動作上の信頼性が低くなるという問題もある。
そこで本発明は上記課題を解消し、薄型化および小型化を図ることができ、大きな回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すことができる振動発生装置および振動発生装置を有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置であり、前記ロータは、回転することにより振動を発生させるためのウエイトを有するロータヨークと、前記ロータヨークに固定されたマグネットと、前記ロータヨークに固定されたシャフトと、を有し、前記ステータは、ステータヨークと、前記ステータヨークに固定され前記シャフトを回転可能に支持する軸受け装置と、前記ステータヨークにおいて前記マグネットに対面して配置されて、通電することにより発生する磁界と前記マグネットの磁界とにより前記ロータを前記ステータに対して前記シャフトを中心に回転させるためのコイルであって、導体線を絶縁材で覆うことにより形成されている配線板の前記コイルと、を有し、前記コイルは切欠き部分を有しており、前記ステータヨークの上の前記コイルの切欠き部分に対応する位置には、電子部品が搭載されていることを特徴とする振動発生装置である。
【０００５】
請求項１では、ロータのロータヨークは、回転することにより振動を発生させるためのウエイトを有している。マグネットはロータヨークに固定されている。シャフトはロータヨークに固定されている。
ステータのステータヨークには、軸受け装置が固定されている。この軸受け装置はシャフトを回転可能に支持する。ステータのコイルは、ステータヨークにおいてマグネットに対面して配置されている。このコイルは、通電することにより発生する磁界とマグネットの磁界とによりロータをステータに対してシャフトを中心として回転させるためのものである。このコイルは、導体線を絶縁材で覆うことにより形成されている配線板である。
コイルは切欠き部分を有している。ステータヨークの上のコイルの切欠き部分に対応する位置には、電子部品が搭載されている。
これにより、たとえば振動発生装置に必要な電子部品は、コイルの切欠き部分であってステータヨークの上に搭載することができるので、コイルの存在に関わらず電子部品は振動発生装置内に収容して搭載することができ、振動発生装置の特にシャフト方向の薄型化と小型化が図れる。
振動発生装置のロータのマグネットと、ステータのコイルは、対面して配置されているいわゆる面対向構造を有している。このことから、シャフトの軸方向に関する振動発生装置の小型化および薄型化を図ることができる。
振動発生装置のロータは、振動を発生させるためのウエイトを有しているが、このウエイトはロータヨークにおいて比較的大きな直径のものを採用することができ、比較的大きな回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すことができる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ステータヨークには回路基板が搭載されており、前記電子部品は、前記回路基板の電極に対して電気的に接続されており、前記コイルはフレキシブル配線板である。
【０００７】
請求項２では、ステータヨークには回路基板が搭載されている。電子部品は回路基板の電極に対して電気的に接続されており、コイルはフレキシブル配線板である。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ウエイトは、円盤型の前記ロータヨークの周囲部に対して固定されている。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、ウエイトは、円盤型の前記ロータヨークの周囲部に対して、カシメてしかも接着することで固定されている。
【００１０】
請求項４では、ウエイトはロータヨークの周囲部に対してカシメてしかも接着することにより簡単かつ確実に固定することができる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記軸受け装置は、前記シャフトのラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、前記シャフトの先端部を回転可能に支持するスラスト軸受けと、前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを固定しており、前記ステータヨークに固定されているスリーブと、を有する。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項５に記載の振動発生装置において、前記スリーブは、前記ステータヨークの穴に挿入された状態でカシメにより前記ステータヨークに対して固定されている。
【００１３】
請求項６では、スリーブはカシメによりステータヨークの穴に挿入された状態でステータヨークに対して簡単かつ確実に固定することができる。
【００１４】
請求項７の発明は、請求項６に記載の振動発生装置において、前記スリーブは、前記ステータヨークに対してカシメにより固定するための複数の突起を有し、隣接する前記突起は交互に半径外側方向と半径内側方向にカシメられている。
【００１５】
請求項７では、スリーブは、複数の突起を用いて、ステータヨークに対してカシメにより固定することができる。そしてこの隣接する突起は、交互に半径外側方向と半径内側方向にカシメることにより、スリーブはステータヨークに対してより確実に固定することができる。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項５に記載の振動発生装置において、前記スラスト軸受けは樹脂製であり、前記スラスト軸受けは、前記スリーブに対してスラスト軸受け押え部材を用いて固定されている。
【００１７】
請求項８では、スラスト軸受けを樹脂製にすることにより、金属製のスラスト軸受けを採用するのに比べて、シャフトの回転によるスラスト軸受けの摩耗を少なくすることができる。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ロータが前記ステータから脱落するのを防止するための蓋部材を有し、前記蓋部材は、前記ステータヨークに対してカシメにより固定されている。
【００１９】
請求項１０の発明は、ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置を有する電子機器であり、前記ロータは、回転することにより振動を発生させるためのウエイトを有するロータヨークと、前記ロータヨークに固定されたマグネットと、前記ロータヨークに固定されたシャフトと、を有し、前記ステータは、ステータヨークと、前記ステータヨークに固定され前記シャフトを回転可能に支持する軸受け装置と、前記ステータヨークにおいて前記マグネットに対面して配置されて、通電することにより発生する磁界と前記マグネットの磁界とにより前記ロータを前記ステータに対して前記シャフトを中心に回転させるためのコイルであって、導体線を絶縁材で覆うことにより形成されている配線板の前記コイルと、を有し、前記コイルは切欠き部分を有しており、前記ステータヨークの上の前記コイルの前記切欠き部分に対応する位置には、電子部品が搭載されていることを特徴とする電子機器である。
【００２０】
請求項１０では、ロータのロータヨークは、回転することにより振動を発生させるためのウエイトを有している。マグネットはロータヨークに固定されている。シャフトはロータヨークに固定されている。
ステータのステータヨークには、軸受け装置が固定されている。この軸受け装置はシャフトを回転可能に指示する。ステータのコイルは、ステータヨークにおいてマグネットに対面して配置されている。このコイルは、通電することにより発生する磁界とマグネットの磁界とによりロータをステータに対してシャフトを中心として回転させるためのものである。このコイルは、導体線を絶縁材で覆うことにより形成されている配線板である。
コイルは切欠き部分を有している。ステータヨークの上のコイルの切欠き部分に対応する位置には、電子部品が搭載されている。
これにより、たとえば振動発生装置に必要な電子部品は、コイルの切欠き部分であってステータヨークの上に搭載することができるので、コイルの存在に関わらず電子部品は振動発生装置内に収容して搭載することができ、振動発生装置の特にシャフト方向の薄型化と小型化が図れる。
振動発生装置のロータのマグネットと、ステータのコイルは、対面して配置されているいわゆる面対向構造を有している。このことから、シャフトの軸方向に関する振動発生装置の小型化および薄型化を図ることができる。
振動発生装置のロータは、振動を発生させるためのウエイトを有しているが、このウエイトはロータヨークにおいて比較的大きな直径のものを採用することができ、比較的大きな回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すことができる。
【００２１】
請求項１１の発明は、請求項１０に記載の電子機器において、前記ステータヨークには回路基板が搭載されており、前記電子部品は、前記回路基板の電極に対して電気的に接続されており、前記コイルはフレキシブル配線板である。
【００２２】
請求項１１では、ステータヨークには回路基板が搭載されている。電子部品は回路基板の電極に対して電気的に接続されており、コイルはフレキシブル配線板である。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の電子機器において、前記ウエイトは、円盤型の前記ロータヨークの周囲部に対して固定されている。
【００２４】
請求項１３の発明は、請求項１０に記載の電子機器において、ウエイトは、円盤型の前記ロータヨークの周囲部に対して、カシメてしかも接着することで固定されている。
【００２５】
請求項１３では、ウエイトはロータヨークの周囲部に対してカシメてしかも接着することにより簡単かつ確実に固定することができる。
【００２６】
請求項１４の発明は、請求項１０に記載の電子機器において、前記軸受け装置は、前記シャフトのラジアル方向に関して回転可能に支持するラジアル軸受けと、前記シャフトの先端部を回転可能に支持するスラスト軸受けと、前記ラジアル軸受けと前記スラスト軸受けを固定しており、前記ステータヨークに固定されているスリーブと、を有する。
【００２７】
請求項１５の発明は、請求項１４に記載の電子機器において、前記スリーブは、前記ステータヨークの穴に挿入された状態でカシメにより前記ステータヨークに対して固定されている。
【００２８】
請求項１５では、スリーブはカシメによりステータヨークの穴に挿入された状態でステータヨークに対して簡単かつ確実に固定することができる。
【００２９】
請求項１６の発明は、請求項１５に記載の電子機器において、前記スリーブは、前記ステータヨークに対してカシメにより固定するための複数の突起を有し、隣接する前記突起は交互に半径外側方向と半径内側方向にカシメられている。
【００３０】
請求項１６では、スリーブは、複数の突起を用いて、ステータヨークに対してカシメにより固定することができる。そしてこの隣接する突起は、交互に半径外側方向と半径内側方向にカシメることにより、スリーブはステータヨークに対してより確実に固定することができる。
【００３１】
請求項１７の発明は、請求項１４に記載の電子機器において、前記スラスト軸受けは樹脂製であり、前記スラスト軸受けは、前記スリーブに対してスラスト軸受け押え部材を用いて固定されている。
【００３２】
請求項１７では、スラスト軸受けを樹脂製にすることにより、金属製のスラスト軸受けを採用するのに比べて、シャフトの回転によるスラスト軸受けの摩耗を少なくすることができる。
【００３３】
請求項１８の発明は、請求項１０に記載の電子機器において、前記ロータが前記ステータから脱落するのを防止するための蓋部材を有し、前記蓋部材は、前記ステータヨークに対してカシメにより固定されている。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３５】
図１は、本発明の振動アクチュエータを有する電子機器の一例として携帯電話の例を示している。
図１と図２に示す携帯電話１０は、たとえば周波数域が０．８〜１．５（ＧＨｚ）のデジタル方式の携帯電話であり、図１と図２に示すように筐体１２、アンテナ１４、表示部１６、操作部１８、マイク２０、スピーカ２２等を有している。
【００３６】
図１に示すように操作部１８は、各種の操作キーを有しており、通話ボタン１８Ａ、通話の切断ボタン１８Ｂ、テンキー１８Ｃ等を有している。表示部１６は、たとえば液晶表示装置を用いることができる。
筐体１２は、図１に示すフロント部２４と図２に示すリヤ部２６を有しており、リヤ部２６側には、バッテリ２８が着脱可能に固定することができる。アンテナ１４は筐体１２に対して出し入れ可能に取り付けられている。
図１の筐体１２の中には、振動発生構造体としての振動発生装置４０が内蔵されている。この振動発生装置４０は、たとえば携帯電話１０において、着信した場合に振動を発生して、使用者に対して着信したことを振動で知らせる機能を有している。
【００３７】
図３は、振動発生装置４０の具体的な構造を示している。
この振動発生装置４０は、振動アクチュエータとも呼んでおり、ケース４３と、ケース４３の中に配置された振動モータ５０を有している。
【００３８】
図４は、ケース４３のみの分解斜視図であり、図４では振動モータ５０の図示は省略している。ケース４３は、蓋部材４５とステータヨーク４７を有している。このステータヨーク４７は、蓋部材４５に対する底板である。
ケース４３の蓋部材４５とステータヨーク４７は、透磁性材料たとえば金属である一例として鉄や、磁性を有するステンレス鋼や珪素鋼板などにより作られていて、磁路を閉じる部材である。
なお、蓋部材４５が不要な場合は勿論無くても良い。
ステータヨーク４７は、ほぼ正方形状の板部材であり、ステータヨーク４７の四隅には、カシメ部４９が設けられている。ステータヨーク４７の中央には、穴５１が形成されている。
【００３９】
蓋部材４５は、ほぼ円形状に近い平坦部分５３と４つの角部５５を有している。４つの角部５５にはそれぞれ切り欠き５７が形成されている。これらの切り欠き５７には、ステータヨーク４７の対応する位置のカシメ部４９がはめ込まれて、カシメ部４９を機械的にカシメることにより、図３に示すように蓋部材４５とステータヨーク４７は、振動モータ５０を収容した状態で一体的に組立てる。
図３に示す振動モータ５０を電気的に接続するための回路基板１２３は、図４に示す矢印Ｔ方向に沿ってステータヨーク４７の２つのカシメ部４９，４９の間から、ケース４３の外部に導き出す構造になっている。この回路基板１２３はたとえばフレキシブルプリント配線板である。
【００４０】
図５は、振動発生装置４０の形状を示しており、図５ではケース４３の蓋部材４５が取り除かれている。
図６は、図５の振動発生装置４０のＡ−Ａ線における振動発生装置４０の断面構造例を示している。
図７は、図５の振動発生装置４０の分解斜視図である。
【００４１】
図５と図６に示すように、たとえば鉄やステンレス鋼により作られているステータヨーク４７と蓋部材４５の中の空間には、振動モータ５０と、たとえば複数個の電子部品７１，７２，７３，７４が収容されている。
蓋部材４５はステータヨーク４７に対して図３と図４に示すようなカシメにより取り付けることにより、その中に振動モータ５０を収容している。振動モータ５０は、ロータ８０と、ステータ８３を有している。
【００４２】
まずロータ８０の構造について、図６を参照しながら説明する。
ロータ８０は、駆動用のマグネット８５、ウエイト（錘とも言う）８７、ロータヨーク８９、シャフト９１およびリング９３を有している。マグネット８５は、ドーナツ状もしくはリング状のマグネットであり、たとえばネオジ系またはサマコバ系の焼結材を用いている。マグネット８５は、ロータヨーク８９の内面に対してたとえば接着剤を用いて固定されている。
ロータヨーク８９は、たとえば鉄やステンレス鋼などの透磁性材料により作られており、ロータヨーク８９はリング９３に対して圧入もしくは接着あるいはカシメあるいはその全部を用いて固定されている。リング９３は、シャフト９１の一端部に対して圧入により取り付けられている。
【００４３】
図６に示すウエイト８７は、円盤型のロータヨーク８９の周囲部９３に対して固定されている。具体的には、図５と図７に示すように、ウエイト８７はロータヨーク８９の周囲部９３の半周にわたって固定されている。従ってウエイト８７はたとえばほぼ扇形形状のものである。このウエイト８７は、図６に示すロータ８０がステータ８３に対してシャフト９１の中心軸ＣＬを中心として連続回転する際に回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すためのウエイトである。
ウエイト８７は、たとえばタングステン等の比重の大きい材質により作られている。
【００４４】
図６に示すロータヨーク８９とウエイト８７の固定方式は、たとえば次のようなものを採用することができる。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、ウエイト８７の形状を示している。ウエイト８７は、たとえば１８０度の角度で形成された円弧状の形状のものである。ウエイト８７の途中には、取付部８７Ａが２つ形成されている。
図９（Ａ）、図９（Ｂ）および図９（Ｃ）は、ロータヨーク８９の形状例を示している。ロータヨーク８９は円盤状のものであるが、その途中には、半径方向外側に突出するようにして、取り付け用の突起８９Ａが２つ形成されている。
取り付け用の突起８９Ａは、図８に示すウエイト８７の取付部８７Ａに対して、図１０に示すように軽くカシメて引っ掛けることにより簡単にかつ確実に機械的に取り付けることができる。
【００４５】
また図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）および図１１（Ｃ）に示す形式でロータヨーク８９の突起８９Ａは、ウエイト８７の取付部８７Ａに対して取り付けるようにしても構わない。
このようにロータヨーク８９の突起８９Ａをウエイト８７の取付部８７Ａに対してカシメにより機械的に取り付けるのに加えて、接着剤を併用しても勿論構わない。
【００４６】
図６に戻ると、マグネット８５は、Ｓ極とＮ極が多極着磁されたものである。シャフト９１は、金属、たとえばステンレス鋼により作られており、比較的中心軸ＣＬに関して短く太い形状のシャフトである。
【００４７】
次に、図６に示すステータ８３について説明する。
ステータ８３は、ステータヨーク４７、軸受け装置１１０、コイル１２０、回路基板１２３および図５に示す複数個の電子部品７１乃至７４を有している。
【００４８】
コイル１２０は、図６の実施の形態ではいわゆるフレキシブルプリント配線板の形態を有している。コイル１２０は、図１２に示すような複数個の巻線部分１２１を有している。これらの巻線部分１２１は、たとえばほぼ扇形形状に形成されており、図１２の例では６つの巻線部分１２１が中心軸ＣＬを中心として円周方向に沿って配列されている。これらの巻線部分１２１はたとえば必要な配線パターン部分を通じて、図３に示す回路基板１２３を介してメイン基板２００に対して電気的に接続されている。巻線部分１２１は、電気の導体線であり巻線部分１２１はポリイミドのような絶縁材により覆うことで電気的に絶縁されている。
【００４９】
コイル１２０は、図５に示す電子部品７１，７２，７３，７４を避けるために、切欠き部分１４０，１４１，１４２，１４３を有している。
電子部品７１乃至７４の電極９９は、図１３（Ｃ）のように回路基板１２３の導体パターン１２３Ｃに対して直接はんだを用いて電気的に接続することができる。このように電子部品７１乃至７４が、コイル１２０の存在に関わらずコイル１２０を避けるようにして配置できるので、図６における振動発生装置４０もしくは振動モータ５０の中心軸ＣＬ方向に関する厚みについて、小型化および薄型化が図れるのである。
【００５０】
図６に戻ると、ステータ８３の回路基板１２３は、ステータヨーク４７の内面側に対してたとえば接着剤により固定されている。回路基板１２３とコイル１２０は、図７に示しており、コイル１２０は回路基板１２３の一方の面１２３Ａに対してたとえば接着剤により固定されている。回路基板１２３の他方の面１２３Ｂは、ステータヨーク４７の内面４７Ａに対してたとえば接着剤により固定されている。回路基板１２３は、複数の電子部品７１乃至７４を図１３に示すように電気的に接続するための基板である。電子部品７１乃至７４の電極９９は、回路基板１２３の導体部分１２３Ｃに対してはんだを用いて電気的に接続されている。
【００５１】
図７に示すコイル（コイル構造体ともいう）１２０と回路基板１２３は、共にフレキシブルプリント配線板を用いることもできるし、コイル１２０のみにフレキシブルプリント配線板を採用し、回路基板１２３はリジッドな、すなわち硬い基板、たとえばガラスエポキシ基板のようなものを採用することもできる。
コイル１２０の中央には穴１２０Ｈが形成されており回路基板１２３の中央にも穴１２３Ｈが形成されている。
【００５２】
図６と図７に示すコイル１２０は、フレキシブルプリント配線板を複数枚積層することにより、巻線部分１２１を複層化（たとえば４層化）することにより、ロータ８０を回転する際のトルク定数の増大を図りつつ、モータの薄型化を図ることができる。コイル１２０の巻線部分１２１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相用の取り出し電極に接続されており、取り出し電極は図３の回路基板１２３を通じて、メイン基板２００に対して電気的に接続されている。
【００５３】
図５と図７に示す電子部品７１乃至７４は、たとえば次のようなものである。電子部品７１は、ドライバＩＣ（集積回路）であり、電子部品７２は抵抗素子であり、電子部品７３と電子部品７４はコンデンサである。これらの電子部品７１乃至７４は、外付け部品でありながら、コイル１２０が存在していても回路基板１２３の上に搭載することができる。これらの電子部品７１乃至７３は、回路基板１２３において、リフローなどにより一括してマウント可能である。これらの電子部品７１乃至７４は、たとえばベアチップのようなものであり、一例として２ｍｍ角程度の大きさである。図７のコイル１２０は、回路基板１２３の一方の面１２３Ａに対して、たとえば両面テープにより固定することができる。
【００５４】
次に、図６に示す軸受け装置１１０について説明する。
軸受け装置１１０は、回路基板１２３とコイル１２０をステータヨーク４７の上に貼り付ける前に、ステータヨーク４７の穴１２３Ｈに固定するものである。軸受け装置１１０は、ロータ８０のシャフト９１のラジアル方向およびスラスト方向に関して回転可能に支持するための装置である。
軸受け装置１１０は、ラジアル軸受け１５０、スラスト軸受け１５１、スラスト軸受けの押え１５３およびスリーブ１５５を有している。
【００５５】
スリーブ１５５は、たとえばステンレス鋼または真鍮またはアルミなどにより作られている。ラジアル軸受け１５０は、たとえば銅系または鉄銅系または鉄系のオイルを含浸した焼結メタルにより作られており、円筒形状の部材である。
なお、ラジアル軸受け１５０は勿論樹脂でも構わない。
スラスト軸受け１５１は金属でもよいが好ましくはプラスチック、たとえばポリエチレンにより作られている円盤状の部材である。スラスト軸受けの押え１５３は、スラスト軸受け１５１をスリーブ１５５内に固定するための部材であり、円盤状を有したとえば鉄により作られている。
【００５６】
ラジアル軸受け１５０の内周面には、シャフト９１が、ラジアル方向に関して回転可能に支持される。ラジアル軸受け１５０は、たとえば焼結メタルを採用している。ラジアル軸受け１５０の中にシャフト９１を挿入する際に、シャフト９１の先端部分とスラスト軸受け１５１との間およびラジアル軸受け１５０とシャフト９１の間には、若干量のオイルを点滴する。これにより、ラジアル軸受け１５０とシャフト９１との間の摩擦およびスラスト軸受け１５１とシャフト９１の間の摩擦を低減することができる。
【００５７】
図６に示すスラスト軸受けの押え１５３は、スリーブ１５５の大径部１６６の中に圧入して取り付けることにより、スラスト軸受け１５１はスラスト軸受けの押え１５３とラジアル軸受け１５０の間に挟まれた状態で保持される。ラジアル軸受け１５０は、スリーブ１５５の小内径部１６７の中に圧入により固定されている。
スリーブ１５５の大内径部１６６は、ステータヨーク４７の穴１２３Ｈの中に挿入されている。
【００５８】
図１３（Ａ）はスリーブ１５５とラジアル軸受け１５０を示している。図１３（Ｂ）は、スリーブ１５５の大内径部１６６のカシメ部分１９０がカシメられて、スリーブ１５５がステータヨーク４７に対して固定されている状態を示している。
図１４に示すように、隣接するカシメ部分１９０は、互いに逆方向に折り曲げるようにしてカシメている。すなわち１つのカシメ部分１９０は、半径方向外側に向けて折り曲げてカシメられており、隣のカシメ部分１９０は半径方向内側に向けて折り曲げてカシメてある。
このように、隣接するカシメ部分１９０，１９０は互いに反対方向に折り曲げてカシメることにより、スリーブ１５５はステータヨーク４７に対して固定することができると共に、スラスト軸受けの押え１５３も同時に固定することができる。
【００５９】
このように図１３に示すスリーブ１５５がステータヨーク４７に対してカシメることにより機械的に固定された後に、図６に示すようにステータヨーク４７の内面側には、回路基板１２３とコイル１２０が積層して固定されるのである。
上述した図１３（Ａ）のスリーブ１５５は金属、たとえば真鍮を用いることができる。スラスト軸受け１５１は、たとえば超高分子量ポリエチレンなどのプラスチックを採用することができる。
なお、上述した図３に示す蓋部材４５は、いわゆる絞り形状にしてある。このように蓋部材４５を絞り形状にすることにより、ケース４３の小型化を図ると共に、ケース４３の剛性を向上する。
【００６０】
図５と図１２に示すコイル１２０の各巻線部分１２１は、たとえばセンサーレス形式で３相全波方式で通電することにより、図６に示すロータ８０はステータ８３に対して３相全波駆動により連続回転する。
【００６１】
図１５は、振動モータ５０の駆動回路の例を示している。
この駆動回路３００は、外付けの電子部品である電子部品７１，７２，７３，７４を有している。
電子部品７１は、駆動クロック発信回路３１０、駆動ＳＷ判定回路３１１、プリドライバ３１２、出力回路３１３、逆起電力検出アンプ３１４、前値保持部３１５、停止判定部３１６、起動時間生成回路および起動速度選択回路３１７などを有している。
出力回路３１３は、コイル１２０の各巻線部分に対して電気的に接続されている。
【００６２】
図１５において、駆動クロック発信回路３１０の発信するクロックに基づいて、駆動ＳＷ判定回路（駆動スイッチングパルス判定回路）３１１が、プリドライバ３１２に対して出力回路３１３の切り換え信号を供給する。
これにより、出力回路３１２は駆動スイッチング信号を増幅して出力回路３１３に与えて、出力回路３１３はコイル１２０に対して適切な３相全波駆動により通電する。図６に示すロータ８０のマグネット８５が発生する磁界と、コイル１２０の各巻線部分１２１が発生する磁界との相互作用により、ロータ８０はステータ８３に対してシャフト９１の中心軸ＣＬを中心として回転する。
【００６３】
コイル１２０の一部の巻線部分１２１から得られる逆起電力は、逆起電力検出アンプ３１４により検出されると、その検出された逆起電力は、予め保持されている前の値の逆起電力を、判定部３１６により比較する。これによって、起動時間生成回路３１７は、振動モータ５０の起動時間を生成し、起動速度を選択する。
【００６４】
外付けの電子部品７２，７３は抵抗素子であり、たとえば定格回転数を決めるための電流を作ったり、加速電流を作ったりする役割を果たす。
外付けの電子部品７４はコンデンサであるが、このコンデンサは加速電流に基づき、加速するための時定数を決めるための役割を果たす。
【００６５】
図１６と図１７は、振動発生装置４０の取付例を示している。
図１６の実施の形態では、振動発生装置４０は、フレキシブルプリント配線板のような回路基板１２３を介してメイン基板２００のコネクタ２０１に対して電気的に接続されている。メイン基板２００側からの通電により振動発生装置４０の振動モータが作動する。
振動発生装置４０のケース４３の凹部４３Ｌは、図３に示すようにカシメ部４９の付近に設けられている。この凹部４３Ｌに対して、図１に示す携帯電話１０の筐体１２の爪３４０がはまり込むことにより、振動発生装置４０は筐体１２の内側に対して簡単に取り付けることができる。
【００６６】
図１７の例では、振動発生装置４０のケース４３の蓋部材４５が、接着剤や粘着テープにより筐体１２の内側に貼り付けられている。ケース４３のステータヨーク４７側には、端子３５０が突出しており、この端子３５０は図６のコイル１２０に対して電気的に接続されている。この端子３５０は、メイン基板２００の導体部２８０に対して押し付けることにより、メイン基板２００からコイル１２０に対して駆動用の電力を供給する。
【００６７】
本発明の実施の形態の振動発生装置４０では、図３に示すケース４３の中に図６に示すような振動モータ５０を収容している。
この振動モータ５０は、ロータ８０のマグネット８５と、ステータ８３のコイル１２０が間隔を少しあけたいわゆる面対向している構造を採用している。これによって、振動モータ５０を含む振動発生装置４０は、中心軸ＣＬ方向に関する厚みを、従来のブラシ付きモータに比べて大幅に薄型化をすることができる。
そしてウエイト８７は、たとえばタングステンのような比重の重いものにより作られているが、このウエイト８７は、回転アンバランスエネルギーを発生するために、たとえば図７に示すようにロータヨーク８９の半周部分に対してカシメのみあるいはカシメと接着を用いて簡単かつ確実に固定している。
このことから非常に薄型でかつ小型のウエイト８７を用いるだけで、振動モータ５０はロータ８０を回転する際に大きな回転アンバランスエネルギーによる振動成分を発生することができる。
【００６８】
図３に示すケース４３の蓋部材４５は絞り形状に形成されているので、これにより剛性を高めつつ軽量化および薄型化を図ることができる。
【００６９】
図５と図７に示すように、複数個の外付けの電子部品７１乃至７４が、コイル１２０を避けるようにして回路基板１２３に対して電気的に接続されている。これにより、コイル１２０の存在およびコイル１２０の厚みに関わらず、電子部品を避けながらコイル１２０を回路基板１２３に配置できるので、その分振動モータ５０の中心軸ＣＬ方向の薄型化を図ることができる。
この振動発生装置４０は比較的構造が簡単であるので、ローコスト化が図れると共に、ブラシレスモータ形式の振動モータ５０であるので、振動発生時に振動発生動作について高信頼性を確保することができる。
【００７０】
焼結材料を用いたマグネット８５とフレキシブルプリント配線板状のコイル１２０を用いることにより、振動発生装置４０の中心軸ＣＬ方向に関する薄型化および小型化を図ることができるばかりでなく、低消費電力化も図れる。
本発明の振動発生装置を有する電子機器の例としては、携帯電話に限らず、他の種類の携帯通信機器など、たとえば携帯情報端末やコンピュータあるいはその他の分野の機器も含むものである。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、薄型化および小型化を図ることができ、大きな回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動発生装置を有する電子機器の好ましい実施の形態を示す正面図。
【図２】図１の電子機器の背面図。
【図３】振動発生装置を示す斜視図。
【図４】振動発生装置のケースの分解斜視図。
【図５】振動発生装置を示しており、ケースの蓋部材を取り除いた状態を示す図。
【図６】図５の振動発生装置のＡ−Ａ線における断面図。
【図７】振動発生装置の分解斜視図。
【図８】ロータ側に取り付けられるウエイトを示す図。
【図９】ウエイトを取り付けるためのロータヨークを示す図。
【図１０】ロータヨークに対してウエイトを取り付ける構造例を示す図。
【図１１】ロータヨークに対してウエイトを取り付けるための他の構造例を示す図。
【図１２】コイルの巻線部分の形状例を示す図。
【図１３】軸受け装置を示す断面図。
【図１４】軸受け装置を取り付けるためのカシメ部分を示す図。
【図１５】振動発生装置の駆動回路例を示す図。
【図１６】振動発生装置の電気的接続例を示す図。
【図１７】振動発生装置の別の電気的接続例を示す図。
【図１８】従来の振動発生用のブラシ付きモータを示す図。
【符号の説明】
１０・・・携帯電話（電子機器の一例）、４０・・・振動発生装置、４３・・・ケース、４５・・・ケースの蓋部材、４７・・・ケースのステータヨーク（底板）、４９・・・カシメ部、５０・・・振動モータ、７１，７２，７３，７４・・・電子部品、８０・・・ロータ、８３・・・ステータ、８５・・・マグネット、８７・・・ウエイト、８９・・・ロータヨーク、９１・・・シャフト、１１０・・・軸受け装置、１２０・・・コイル、１２１・・・コイルの巻線部分、１２３・・・回路基板、１４０，１４１，１４２，１４３・・・コイル１２０の切欠き部分、１５０・・・ラジアル軸受け、１５１・・・スラスト軸受け[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration generating device that generates vibration by rotating a rotor, and an electronic apparatus having the vibration generating device.
[0002]
[Prior art]
Taking a mobile phone as an example of an electronic device, the mobile phone has a structure that can notify a user of an incoming call by generating vibration in a so-called manner mode. Such a mobile phone incorporates a vibration generator as a vibration actuator that generates vibration.
FIG. 18 shows a conventional vibration generator, which is a motor 1000 with a brush. A weight (weight) 1002 is fixed to an output shaft 1001 of the brush motor 1000. When the output shaft 1001 rotates by operating the motor 1000, the weight 1002 rotates eccentrically, so that the rotational unbalance energy is extracted as a vibration component.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the structure of the conventional vibration generator as described above has the following problems.
When such a motor with a brush is used, non-rotational failures due to a so-called slit short cannot be reduced to zero, so that there is a problem in reliability of the vibration generating operation.
Further, the motor body can be reduced to, for example, a diameter of 3.5 mm, but there is a problem that the number of revolutions and power consumption are too high. It is clear that lower power consumption is better from the viewpoint of battery life of a portable device such as a mobile phone. If an attempt is made to reduce the diameter of the motor main body, the diameter of the weight for generating rotational unbalance energy cannot be obtained, and the vibration component will be reduced. Therefore, in this type of conventional motor, it is necessary to attach a rubber part or the like to the output shaft 1001 to increase the diameter of the weight 1002 or to amplify a vibration component. Miniaturization has become difficult. In addition, since the number of parts is large, it is difficult to reduce the cost, and there is a problem that the reliability of the vibration generating operation is reduced.
Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and to provide a vibration generator and an electronic apparatus having the vibration generator, which can achieve a reduction in thickness and size and can extract a large rotational unbalance energy as a vibration component. The purpose is.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a vibration generating device that includes a rotor and a stator that rotatably supports the rotor, and that generates vibration by rotating the rotor, wherein the rotor generates vibration by rotating. A rotor yoke having a weight for causing the rotor to rotate, a magnet fixed to the rotor yoke, and a shaft fixed to the rotor yoke, wherein the stator is fixed to the stator yoke and the stator yoke, and is capable of rotating the shaft. And a bearing device that is arranged to face the magnet in the stator yoke, and rotates the rotor about the shaft with respect to the stator by a magnetic field generated by energizing and a magnetic field of the magnet. Coil formed by covering a conductor wire with an insulating material. The coil of the wiring board has a notch portion, and the electronic component is mounted on the stator yoke at a position corresponding to the notch portion of the coil. A vibration generator characterized in that:
[0005]
According to the first aspect, the rotor yoke of the rotor has a weight for generating vibration by rotation. The magnet is fixed to the rotor yoke. The shaft is fixed to the rotor yoke.
A bearing device is fixed to a stator yoke of the stator. This bearing device rotatably supports the shaft. The coils of the stator are arranged facing the magnet in the stator yoke. This coil is for rotating the rotor about the shaft with respect to the stator by the magnetic field generated by energizing and the magnetic field of the magnet. This coil is a wiring board formed by covering a conductor wire with an insulating material.
The coil has a notch. Electronic components are mounted on the stator yoke at positions corresponding to the cutout portions of the coils.
Thereby, for example, the electronic components required for the vibration generator can be mounted on the stator yoke in the cutout portion of the coil, so that the electronic components can be accommodated in the vibration generator regardless of the presence of the coil. The vibration generator can be made thinner and smaller especially in the shaft direction.
The magnet of the rotor of the vibration generator and the coil of the stator have a so-called face-to-face structure that is arranged to face each other. This makes it possible to reduce the size and thickness of the vibration generator in the axial direction of the shaft.
The rotor of the vibration generator has a weight for generating vibration, and the weight of the rotor yoke can be of a relatively large diameter, and a relatively large rotational unbalance energy is used as a vibration component. Can be taken out.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration generator according to the first aspect, a circuit board is mounted on the stator yoke, and the electronic component is electrically connected to an electrode of the circuit board. And the coil is a flexible wiring board.
[0007]
According to claim 2, a circuit board is mounted on the stator yoke. The electronic component is electrically connected to the electrodes of the circuit board, and the coil is a flexible wiring board.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration generating device according to the first aspect, the weight is fixed to a peripheral portion of the disk-shaped rotor yoke.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration generating device according to the first aspect, the weight is fixed to the periphery of the disk-shaped rotor yoke by caulking and bonding.
[0010]
According to the fourth aspect, the weight can be easily and reliably fixed by caulking and bonding to the peripheral portion of the rotor yoke.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration generator according to the first aspect, the bearing device includes a radial bearing rotatably supporting the shaft in a radial direction, and a thrust rotatably supporting a distal end portion of the shaft. And a sleeve that fixes the radial bearing and the thrust bearing and is fixed to the stator yoke.
[0012]
According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration generator according to the fifth aspect, the sleeve is fixed to the stator yoke by caulking while being inserted into a hole of the stator yoke.
[0013]
According to the sixth aspect, the sleeve can be easily and reliably fixed to the stator yoke while being inserted into the hole of the stator yoke by caulking.
[0014]
According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration generating device according to the sixth aspect, the sleeve has a plurality of protrusions for fixing to the stator yoke by caulking, and the adjacent protrusions are alternately radially outward. It is caulked in the direction and radius inward.
[0015]
According to the seventh aspect, the sleeve can be fixed to the stator yoke by caulking using the plurality of projections. The adjacent projections are alternately caulked radially outward and radially inward, so that the sleeve can be more reliably fixed to the stator yoke.
[0016]
According to an eighth aspect of the present invention, in the vibration generating device according to the fifth aspect, the thrust bearing is made of resin, and the thrust bearing is fixed to the sleeve using a thrust bearing holding member.
[0017]
According to the eighth aspect, by making the thrust bearing made of resin, wear of the thrust bearing due to rotation of the shaft can be reduced as compared with the case where a metal thrust bearing is employed.
[0018]
According to a ninth aspect of the present invention, in the vibration generating device according to the first aspect, a lid member is provided for preventing the rotor from falling off the stator, and the lid member is caulked with respect to the stator yoke. It is fixed by.
[0019]
The invention according to claim 10 is an electronic apparatus including a rotor and a stator that rotatably supports the rotor, and a vibration generator that generates vibration by rotating the rotor, wherein the rotor rotates. A rotor yoke having a weight for generating vibration, a magnet fixed to the rotor yoke, and a shaft fixed to the rotor yoke, wherein the stator is fixed to the stator yoke and the stator yoke. A bearing device that rotatably supports a shaft, and is disposed in the stator yoke so as to face the magnet, and the magnetic field generated by energization and the magnetic field of the magnet move the rotor to the stator with respect to the stator. A coil that rotates around the center. And the coil of the wiring board formed by the above, wherein the coil has a notch portion, and the electronic component is provided at a position on the stator yoke corresponding to the notch portion of the coil. Is an electronic device characterized by being mounted thereon.
[0020]
In the tenth aspect, the rotor yoke of the rotor has a weight for generating vibration by rotation. The magnet is fixed to the rotor yoke. The shaft is fixed to the rotor yoke.
A bearing device is fixed to a stator yoke of the stator. This bearing device directs the shaft for rotation. The coils of the stator are arranged facing the magnet in the stator yoke. This coil is for rotating the rotor about the shaft with respect to the stator by the magnetic field generated by energizing and the magnetic field of the magnet. This coil is a wiring board formed by covering a conductor wire with an insulating material.
The coil has a notch. Electronic components are mounted on the stator yoke at positions corresponding to the cutout portions of the coils.
Thereby, for example, the electronic components required for the vibration generator can be mounted on the stator yoke in the cutout portion of the coil, so that the electronic components can be accommodated in the vibration generator regardless of the presence of the coil. The vibration generator can be made thinner and smaller especially in the shaft direction.
The magnet of the rotor of the vibration generator and the coil of the stator have a so-called face-to-face structure that is arranged to face each other. This makes it possible to reduce the size and thickness of the vibration generator in the axial direction of the shaft.
The rotor of the vibration generator has a weight for generating vibration, and the weight of the rotor yoke can be of a relatively large diameter, and a relatively large rotational unbalance energy is used as a vibration component. Can be taken out.
[0021]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the electronic device according to the tenth aspect, a circuit board is mounted on the stator yoke, and the electronic component is electrically connected to an electrode of the circuit board. The coil is a flexible wiring board.
[0022]
In the eleventh aspect, a circuit board is mounted on the stator yoke. The electronic component is electrically connected to the electrodes of the circuit board, and the coil is a flexible wiring board.
[0023]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the electronic device according to the tenth aspect, the weight is fixed to a periphery of the disk-shaped rotor yoke.
[0024]
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the electronic device according to the tenth aspect, the weight is fixed to the periphery of the disk-shaped rotor yoke by caulking and bonding.
[0025]
According to the thirteenth aspect, the weight can be easily and reliably fixed by caulking and bonding to the peripheral portion of the rotor yoke.
[0026]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the electronic device according to the tenth aspect, the bearing device supports a radial bearing rotatably in a radial direction of the shaft, and a thrust bearing rotatably supports a tip portion of the shaft. And a sleeve that fixes the radial bearing and the thrust bearing and is fixed to the stator yoke.
[0027]
According to a fifteenth aspect, in the electronic device according to the fourteenth aspect, the sleeve is fixed to the stator yoke by caulking while being inserted into a hole of the stator yoke.
[0028]
According to the fifteenth aspect, the sleeve can be easily and reliably fixed to the stator yoke while being inserted into the hole of the stator yoke by caulking.
[0029]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the electronic device according to the fifteenth aspect, the sleeve has a plurality of protrusions for fixing to the stator yoke by caulking, and the adjacent protrusions are alternately radially outward. It is caulked radially inward.
[0030]
According to the sixteenth aspect, the sleeve can be fixed to the stator yoke by caulking using the plurality of protrusions. The adjacent projections are alternately caulked radially outward and radially inward, so that the sleeve can be more reliably fixed to the stator yoke.
[0031]
According to a seventeenth aspect, in the electronic device according to the fourteenth aspect, the thrust bearing is made of resin, and the thrust bearing is fixed to the sleeve using a thrust bearing holding member.
[0032]
According to the seventeenth aspect, by forming the thrust bearing from a resin, wear of the thrust bearing due to rotation of the shaft can be reduced as compared with the case where a metal thrust bearing is employed.
[0033]
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the electronic device according to the tenth aspect, there is provided a lid member for preventing the rotor from falling off the stator, and the lid member is caulked to the stator yoke. Fixed.
[0034]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiments described below are preferred specific examples of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. It is not limited to these forms unless otherwise stated.
[0035]
FIG. 1 shows an example of a mobile phone as an example of an electronic device having the vibration actuator of the present invention.
The cellular phone 10 shown in FIGS. 1 and 2 is, for example, a digital cellular phone having a frequency range of 0.8 to 1.5 (GHz). As shown in FIGS. , A display unit 16, an operation unit 18, a microphone 20, a speaker 22, and the like.
[0036]
As shown in FIG. 1, the operation unit 18 has various operation keys, and includes a call button 18A, a call disconnection button 18B, a numeric keypad 18C, and the like. As the display unit 16, for example, a liquid crystal display device can be used.
The housing 12 has a front part 24 shown in FIG. 1 and a rear part 26 shown in FIG. 2, and a battery 28 can be detachably fixed to the rear part 26 side. The antenna 14 is attached to the housing 12 so as to be able to be taken in and out.
A vibration generation device 40 as a vibration generation structure is built in the housing 12 of FIG. The vibration generating device 40 has a function of generating vibration when an incoming call is received, for example, in the mobile phone 10, and notifying the user of the incoming call by the vibration.
[0037]
FIG. 3 shows a specific structure of the vibration generator 40.
The vibration generating device 40 is also called a vibration actuator, and has a case 43 and a vibration motor 50 arranged in the case 43.
[0038]
FIG. 4 is an exploded perspective view of only the case 43, and the illustration of the vibration motor 50 is omitted in FIG. The case 43 has a lid member 45 and a stator yoke 47. The stator yoke 47 is a bottom plate for the lid member 45.
The lid member 45 and the stator yoke 47 of the case 43 are made of a magnetically permeable material such as metal, for example, iron, stainless steel or silicon steel plate having magnetic properties, and are members that close the magnetic path.
When the cover member 45 is unnecessary, it is of course unnecessary to provide the cover member 45.
The stator yoke 47 is a substantially square plate member, and caulking portions 49 are provided at four corners of the stator yoke 47. A hole 51 is formed in the center of the stator yoke 47.
[0039]
The lid member 45 has a substantially circular flat portion 53 and four corner portions 55. A cutout 57 is formed in each of the four corners 55. A caulking portion 49 at a position corresponding to the stator yoke 47 is fitted into these notches 57, and the caulking portion 49 is mechanically caulked, so that the lid member 45 and the stator yoke 47 are connected as shown in FIG. Are assembled integrally with the vibration motor 50 housed therein.
A circuit board 123 for electrically connecting the vibration motor 50 shown in FIG. 3 is disposed between the two caulking portions 49 of the stator yoke 47 along the direction of arrow T shown in FIG. It has a structure to derive. This circuit board 123 is, for example, a flexible printed wiring board.
[0040]
FIG. 5 shows the shape of the vibration generating device 40. In FIG. 5, the cover member 45 of the case 43 is removed.
FIG. 6 shows an example of a cross-sectional structure of the vibration generator 40 taken along line AA of the vibration generator 40 of FIG.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the vibration generator 40 of FIG.
[0041]
As shown in FIGS. 5 and 6, a space between the stator yoke 47 and the lid member 45 made of, for example, iron or stainless steel is provided with a vibration motor 50 and a plurality of electronic components 71, 72, 73, for example. , 74 are accommodated.
The cover member 45 is attached to the stator yoke 47 by caulking as shown in FIGS. 3 and 4, and accommodates the vibration motor 50 therein. The vibration motor 50 has a rotor 80 and a stator 83.
[0042]
First, the structure of the rotor 80 will be described with reference to FIG.
The rotor 80 includes a driving magnet 85, a weight (also referred to as a weight) 87, a rotor yoke 89, a shaft 91, and a ring 93. The magnet 85 is a donut-shaped or ring-shaped magnet, and uses, for example, a neodymium-based or samakova-based sintered material. The magnet 85 is fixed to the inner surface of the rotor yoke 89 using, for example, an adhesive.
The rotor yoke 89 is made of, for example, a magnetically permeable material such as iron or stainless steel. The ring 93 is attached to one end of the shaft 91 by press fitting.
[0043]
A weight 87 shown in FIG. 6 is fixed to a peripheral portion 93 of a disk-shaped rotor yoke 89. Specifically, as shown in FIGS. 5 and 7, the weight 87 is fixed over a half circumference of a peripheral portion 93 of the rotor yoke 89. Therefore, the weight 87 is, for example, substantially fan-shaped. The weight 87 is a weight for taking out rotational unbalance energy as a vibration component when the rotor 80 shown in FIG. 6 continuously rotates around the central axis CL of the shaft 91 with respect to the stator 83.
The weight 87 is made of a material having a large specific gravity, such as tungsten.
[0044]
As a fixing method of the rotor yoke 89 and the weight 87 shown in FIG. 6, for example, the following method can be adopted.
8A and 8B show the shape of the weight 87. FIG. The weight 87 has, for example, an arc shape formed at an angle of 180 degrees. Two mounting portions 87A are formed in the middle of the weight 87.
FIGS. 9A, 9B, and 9C show examples of the shape of the rotor yoke 89. FIG. The rotor yoke 89 has a disk shape, and two mounting projections 89A are formed in the middle thereof so as to protrude radially outward.
The attachment projection 89A can be easily and reliably mechanically attached to the attachment portion 87A of the weight 87 shown in FIG. 8 by lightly caulking and hooking as shown in FIG.
[0045]
Further, the protrusion 89A of the rotor yoke 89 may be attached to the attachment portion 87A of the weight 87 in the format shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C.
As described above, in addition to mechanically attaching the protrusion 89A of the rotor yoke 89 to the attachment portion 87A of the weight 87 by caulking, an adhesive may be used in combination.
[0046]
Returning to FIG. 6, the magnet 85 has a multipole magnetized S pole and N pole. The shaft 91 is made of metal, for example, stainless steel, and is a shaft that is relatively short and thick with respect to the central axis CL.
[0047]
Next, the stator 83 shown in FIG. 6 will be described.
The stator 83 has a stator yoke 47, a bearing device 110, a coil 120, a circuit board 123, and a plurality of electronic components 71 to 74 shown in FIG.
[0048]
The coil 120 has a form of a so-called flexible printed wiring board in the embodiment of FIG. The coil 120 has a plurality of winding portions 121 as shown in FIG. These winding portions 121 are formed, for example, in a substantially sector shape, and in the example of FIG. 12, six winding portions 121 are arranged along the circumferential direction around the center axis CL. These winding portions 121 are electrically connected to the main board 200 via a circuit board 123 shown in FIG. 3, for example, through necessary wiring pattern portions. The winding part 121 is an electric conductor wire, and the winding part 121 is electrically insulated by being covered with an insulating material such as polyimide.
[0049]
The coil 120 has cutout portions 140, 141, 142, 143 to avoid the electronic components 71, 72, 73, 74 shown in FIG.
The electrodes 99 of the electronic components 71 to 74 can be electrically connected to the conductor pattern 123C of the circuit board 123 directly using solder as shown in FIG. Since the electronic components 71 to 74 can be arranged so as to avoid the coil 120 regardless of the presence of the coil 120, the thickness of the vibration generator 40 or the vibration motor 50 in FIG. In addition, the thickness can be reduced.
[0050]
Returning to FIG. 6, the circuit board 123 of the stator 83 is fixed to the inner surface side of the stator yoke 47 by, for example, an adhesive. The circuit board 123 and the coil 120 are shown in FIG. 7, and the coil 120 is fixed to one surface 123A of the circuit board 123 by, for example, an adhesive. The other surface 123B of the circuit board 123 is fixed to the inner surface 47A of the stator yoke 47 by, for example, an adhesive. The circuit board 123 is a board for electrically connecting the plurality of electronic components 71 to 74 as shown in FIG. The electrodes 99 of the electronic components 71 to 74 are electrically connected to the conductor portion 123C of the circuit board 123 using solder.
[0051]
A coil (also referred to as a coil structure) 120 and a circuit board 123 shown in FIG. 7 can both use a flexible printed wiring board, or a flexible printed wiring board is used only for the coil 120, and the circuit board 123 is rigid. That is, a hard substrate such as a glass epoxy substrate may be employed.
A hole 120H is formed in the center of the coil 120, and a hole 123H is also formed in the center of the circuit board 123.
[0052]
The coil 120 shown in FIGS. 6 and 7 has a plurality of flexible printed wiring boards, and the winding part 121 has a multi-layer structure (for example, a four-layer structure), so that a torque constant when the rotor 80 rotates is obtained. The motor can be made thinner while increasing the power consumption. The winding portion 121 of the coil 120 is connected to the extraction electrodes for the U, V, and W phases, and the extraction electrodes are electrically connected to the main substrate 200 through the circuit board 123 in FIG. I have.
[0053]
The electronic components 71 to 74 shown in FIGS. 5 and 7 are, for example, as follows. The electronic component 71 is a driver IC (integrated circuit), the electronic component 72 is a resistance element, and the electronic components 73 and 74 are capacitors. Although these electronic components 71 to 74 are external components, they can be mounted on the circuit board 123 even if the coil 120 exists. These electronic components 71 to 73 can be mounted collectively on the circuit board 123 by reflow or the like. These electronic components 71 to 74 are, for example, like a bare chip, and have a size of about 2 mm square as an example. 7 can be fixed to one surface 123A of the circuit board 123 by, for example, a double-sided tape.
[0054]
Next, the bearing device 110 shown in FIG. 6 will be described.
The bearing device 110 fixes the circuit board 123 and the coil 120 to the holes 123H of the stator yoke 47 before attaching the coil 120 to the stator yoke 47. The bearing device 110 is a device for rotatably supporting the shaft 91 of the rotor 80 in the radial direction and the thrust direction.
The bearing device 110 has a radial bearing 150, a thrust bearing 151, a thrust bearing presser 153, and a sleeve 155.
[0055]
The sleeve 155 is made of, for example, stainless steel, brass, aluminum, or the like. The radial bearing 150 is made of, for example, a sintered metal impregnated with copper-based, iron-copper-based, or iron-based oil, and is a cylindrical member.
The radial bearing 150 may be made of resin.
The thrust bearing 151 may be metal, but is preferably a disc-shaped member made of plastic, for example, polyethylene. The thrust bearing presser 153 is a member for fixing the thrust bearing 151 in the sleeve 155, has a disk shape, and is made of, for example, iron.
[0056]
A shaft 91 is supported on the inner peripheral surface of the radial bearing 150 so as to be rotatable in the radial direction. The radial bearing 150 employs, for example, a sintered metal. When the shaft 91 is inserted into the radial bearing 150, a small amount of oil is dripped between the tip of the shaft 91 and the thrust bearing 151 and between the radial bearing 150 and the shaft 91. Thereby, the friction between the radial bearing 150 and the shaft 91 and the friction between the thrust bearing 151 and the shaft 91 can be reduced.
[0057]
The presser 153 of the thrust bearing shown in FIG. 6 is press-fitted into the large-diameter portion 166 of the sleeve 155 to be mounted, so that the thrust bearing 151 is held between the presser 153 of the thrust bearing and the radial bearing 150. Is done. The radial bearing 150 is fixed in the small inner diameter portion 167 of the sleeve 155 by press fitting.
The large inner diameter portion 166 of the sleeve 155 is inserted into the hole 123H of the stator yoke 47.
[0058]
FIG. 13A shows the sleeve 155 and the radial bearing 150. FIG. 13B shows a state in which the swaged portion 190 of the large-diameter portion 166 of the sleeve 155 is swaged, and the sleeve 155 is fixed to the stator yoke 47.
As shown in FIG. 14, adjacent caulking portions 190 are caulked so as to be bent in opposite directions. That is, one caulking portion 190 is bent toward the outside in the radial direction and caulked, and the adjacent caulking portion 190 is bent toward the inside in the radial direction and caulked.
As described above, the adjacent caulking portions 190, 190 are bent in the opposite directions and caulked, so that the sleeve 155 can be fixed to the stator yoke 47, and the presser 153 of the thrust bearing can be fixed at the same time. it can.
[0059]
After the sleeve 155 shown in FIG. 13 is mechanically fixed to the stator yoke 47 by caulking, the circuit board 123 and the coil 120 are provided on the inner surface side of the stator yoke 47 as shown in FIG. They are stacked and fixed.
The above-described sleeve 155 in FIG. 13A can be made of metal, for example, brass. For the thrust bearing 151, for example, plastic such as ultra-high molecular weight polyethylene can be adopted.
The lid member 45 shown in FIG. 3 has a so-called drawn shape. By thus forming the lid member 45 into the drawn shape, the size of the case 43 can be reduced, and the rigidity of the case 43 can be improved.
[0060]
Each of the winding portions 121 of the coil 120 shown in FIGS. 5 and 12 is energized by, for example, a three-phase full-wave method in a sensorless manner, so that the rotor 80 shown in FIG. It rotates continuously.
[0061]
FIG. 15 shows an example of a drive circuit of the vibration motor 50.
The drive circuit 300 has electronic components 71, 72, 73, 74 which are external electronic components.
The electronic component 71 includes a drive clock transmission circuit 310, a drive SW determination circuit 311, a pre-driver 312, an output circuit 313, a back electromotive force detection amplifier 314, a previous value holding unit 315, a stop determination unit 316, a startup time generation circuit, and a startup speed. It has a selection circuit 317 and the like.
The output circuit 313 is electrically connected to each winding portion of the coil 120.
[0062]
In FIG. 15, a drive SW determination circuit (drive switching pulse determination circuit) 311 supplies a switching signal of an output circuit 313 to a pre-driver 312 based on a clock transmitted from a drive clock transmission circuit 310.
As a result, the output circuit 312 amplifies the drive switching signal and provides the amplified signal to the output circuit 313. Due to the interaction between the magnetic field generated by the magnet 85 of the rotor 80 shown in FIG. 6 and the magnetic field generated by each winding portion 121 of the coil 120, the rotor 80 rotates about the center axis CL of the shaft 91 with respect to the stator 83. I do.
[0063]
When the back electromotive force obtained from a part of the winding portion 121 of the coil 120 is detected by the back electromotive force detection amplifier 314, the detected back electromotive force is the back electromotive force of the previous value held in advance. The power is compared by the determination unit 316. Thus, the start-up time generation circuit 317 generates a start-up time of the vibration motor 50 and selects a start-up speed.
[0064]
The external electronic components 72 and 73 are resistance elements and play a role of, for example, generating a current for determining a rated rotation speed or generating an acceleration current.
The external electronic component 74 is a capacitor, and this capacitor plays a role in determining a time constant for acceleration based on the acceleration current.
[0065]
16 and 17 show an example of mounting the vibration generating device 40.
In the embodiment shown in FIG. 16, the vibration generator 40 is electrically connected to the connector 201 of the main board 200 via a circuit board 123 such as a flexible printed circuit board. The vibration motor of the vibration generator 40 is operated by the power supply from the main board 200 side.
The recess 43L of the case 43 of the vibration generator 40 is provided near the caulking portion 49 as shown in FIG. By fitting the nail 340 of the housing 12 of the mobile phone 10 shown in FIG. 1 into the recess 43L, the vibration generator 40 can be easily attached to the inside of the housing 12.
[0066]
In the example of FIG. 17, the cover member 45 of the case 43 of the vibration generator 40 is attached to the inside of the housing 12 with an adhesive or an adhesive tape. A terminal 350 protrudes from the case 43 on the stator yoke 47 side, and the terminal 350 is electrically connected to the coil 120 in FIG. The terminal 350 supplies driving power from the main substrate 200 to the coil 120 by pressing the terminal 350 against the conductor portion 280 of the main substrate 200.
[0067]
In the vibration generator 40 according to the embodiment of the present invention, a vibration motor 50 as shown in FIG. 6 is housed in a case 43 shown in FIG.
The vibration motor 50 employs a structure in which the magnet 85 of the rotor 80 and the coil 120 of the stator 83 face each other with a slight space therebetween. Accordingly, the thickness of the vibration generator 40 including the vibration motor 50 in the direction of the center axis CL can be significantly reduced as compared with the conventional brushed motor.
The weight 87 is made of a material having a large specific gravity, such as tungsten. The weight 87 generates a rotational unbalance energy, for example, as shown in FIG. It is simply and securely fixed using only caulking or caulking and bonding.
Therefore, the vibration motor 50 can generate a vibration component due to a large rotational unbalance energy when rotating the rotor 80 only by using the very thin and small weight 87.
[0068]
Since the lid member 45 of the case 43 shown in FIG. 3 is formed in a drawn shape, it is possible to increase the rigidity and reduce the weight and thickness while increasing the rigidity.
[0069]
As shown in FIGS. 5 and 7, a plurality of external electronic components 71 to 74 are electrically connected to the circuit board 123 so as to avoid the coil 120. Thereby, regardless of the existence of the coil 120 and the thickness of the coil 120, the coil 120 can be disposed on the circuit board 123 while avoiding the electronic components, so that the thickness of the vibration motor 50 in the central axis CL direction can be reduced accordingly. .
Since the vibration generator 40 has a relatively simple structure, the cost can be reduced. In addition, since the vibration motor 50 is a brushless motor type, high reliability of the vibration generation operation can be ensured when the vibration is generated.
[0070]
By using the magnet 85 using a sintered material and the coil 120 in the form of a flexible printed wiring board, not only can the vibration generator 40 be made thinner and smaller in the direction of the central axis CL, but also the power consumption can be reduced. Can also be planned.
Examples of the electronic device having the vibration generating device of the present invention are not limited to mobile phones, but also include other types of mobile communication devices, such as mobile information terminals, computers, and devices in other fields.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, thinning and miniaturization can be achieved, and large rotational unbalance energy can be extracted as a vibration component.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a preferred embodiment of an electronic apparatus having a vibration generator according to the present invention.
FIG. 2 is an exemplary rear view of the electronic apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing a vibration generator.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a case of the vibration generator.
FIG. 5 is a diagram showing the vibration generator, showing a state in which a cover member of a case is removed.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the vibration generator of FIG. 5 taken along line AA.
FIG. 7 is an exploded perspective view of the vibration generator.
FIG. 8 is a view showing a weight attached to the rotor side.
FIG. 9 is a view showing a rotor yoke for attaching a weight.
FIG. 10 is a diagram showing an example of a structure for attaching a weight to a rotor yoke.
FIG. 11 is a diagram showing another example of a structure for attaching a weight to a rotor yoke.
FIG. 12 is a diagram showing an example of the shape of a winding portion of a coil.
FIG. 13 is a sectional view showing a bearing device.
FIG. 14 is a view showing a caulking portion for mounting the bearing device.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a drive circuit of a vibration generator.
FIG. 16 is a diagram showing an example of electrical connection of a vibration generator.
FIG. 17 is a diagram showing another example of electrical connection of the vibration generator.
FIG. 18 is a view showing a conventional brushed motor for generating vibration.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cellular phone (an example of an electronic device), 40 ... Vibration generator, 43 ... Case, 45 ... Case lid member, 47 ... Case stator yoke (bottom plate), 49 ... ..Caulking part, 50 ... Vibration motor, 71, 72, 73, 74 ... Electronic component, 80 ... Rotor, 83 ... Stator, 85 ... Magnet, 87 ... Weight, 89 ... rotor yoke, 91 ... shaft, 110 ... bearing device, 120 ... coil, 121 ... coil winding part, 123 ... circuit board, 140, 141, 142, 143 ... -Notched portion of coil 120, 150 ... radial bearing, 151 ... thrust bearing

Claims

A vibration generator that includes a rotor and a stator that rotatably supports the rotor, and generates vibration by rotating the rotor.
The rotor,
A rotor yoke having a weight for generating vibration by rotation,
A magnet fixed to the rotor yoke,
A shaft fixed to the rotor yoke,
The stator is
A stator yoke,
A bearing device fixed to the stator yoke and rotatably supporting the shaft,
A coil arranged to face the magnet in the stator yoke, and to rotate the rotor about the shaft with respect to the stator by a magnetic field generated by energizing and a magnetic field of the magnet, And the coil of the wiring board formed by covering the conductor wire with an insulating material,
The vibration generator according to claim 1, wherein the coil has a notch, and an electronic component is mounted on the stator yoke at a position corresponding to the notch of the coil.

The vibration generator according to claim 1, wherein a circuit board is mounted on the stator yoke, the electronic component is electrically connected to an electrode of the circuit board, and the coil is a flexible wiring board. apparatus.

The vibration generator according to claim 1, wherein the weight is fixed to a periphery of the disk-shaped rotor yoke.

2. The vibration generator according to claim 1, wherein the weight is fixed by caulking and bonding to a peripheral portion of the disk-shaped rotor yoke.

The bearing device includes: a radial bearing rotatably supporting the shaft in a radial direction; a thrust bearing rotatably supporting a distal end of the shaft; and the radial bearing and the thrust bearing being fixed. The vibration generator according to claim 1, further comprising: a sleeve fixed to the yoke.

The vibration generator according to claim 5, wherein the sleeve is fixed to the stator yoke by caulking while being inserted into a hole of the stator yoke.

The vibration generation according to claim 6, wherein the sleeve has a plurality of protrusions for caulking with respect to the stator yoke, and the adjacent protrusions are alternately caulked in a radially outward direction and a radially inward direction. apparatus.

The vibration generator according to claim 5, wherein the thrust bearing is made of resin, and the thrust bearing is fixed to the sleeve by using a thrust bearing holding member.

2. The vibration generator according to claim 1, further comprising a cover member for preventing the rotor from falling off the stator, wherein the cover member is fixed to the stator yoke by caulking. 3.

An electronic apparatus having a rotor and a stator rotatably supporting the rotor, and having a vibration generating device that generates vibration by rotating the rotor,
The rotor,
A rotor yoke having a weight for generating vibration by rotation,
A magnet fixed to the rotor yoke,
A shaft fixed to the rotor yoke,
The stator is
A stator yoke,
A bearing device fixed to the stator yoke and rotatably supporting the shaft,
A coil arranged to face the magnet in the stator yoke, and to rotate the rotor about the shaft with respect to the stator by a magnetic field generated by energizing and a magnetic field of the magnet, And the coil of the wiring board formed by covering the conductor wire with an insulating material,
An electronic device, wherein the coil has a notch, and an electronic component is mounted on the stator yoke at a position corresponding to the notch of the coil.

The electronic device according to claim 10, wherein a circuit board is mounted on the stator yoke, the electronic component is electrically connected to an electrode of the circuit board, and the coil is a flexible wiring board. .

The electronic device according to claim 10, wherein the weight is fixed to a periphery of the disk-shaped rotor yoke.

The electronic device according to claim 10, wherein the weight is fixed by caulking and bonding to a peripheral portion of the disk-shaped rotor yoke.

The bearing device includes: a radial bearing rotatably supporting the shaft in a radial direction; a thrust bearing rotatably supporting a distal end of the shaft; and the radial bearing and the thrust bearing being fixed. The electronic device according to claim 10, further comprising: a sleeve fixed to the yoke.

The electronic device according to claim 14, wherein the sleeve is fixed to the stator yoke by caulking while being inserted into a hole of the stator yoke.

The electronic device according to claim 15, wherein the sleeve has a plurality of protrusions for fixing to the stator yoke by caulking, and the adjacent protrusions are caulked alternately in a radially outward direction and a radially inward direction. .

The electronic device according to claim 14, wherein the thrust bearing is made of resin, and the thrust bearing is fixed to the sleeve using a thrust bearing holding member.

The electronic device according to claim 10, further comprising a cover member for preventing the rotor from falling off the stator, wherein the cover member is fixed to the stator yoke by caulking.