JP2007007515A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】
サスペンション等を用いることなく、簡単な構造で小型化しても体感するに充分な振動を得ることが出来る振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】
マグネットを挟んで配置したカップ状ヨークの形成する磁気空隙によって可動子の振幅を制限し、固定子内壁に衝突することなく可動子を振動させる事で可動子と固定子との間に働く磁気力をサスペンションとして機能させ、サスペンションを設けた事による振幅の減少という課題を解決すると共に可動子の上下空間の空気をダンパとして用いるエアダンパ構造によって広い帯域幅を得ることが可能となる。
【選択図】
図１

Description

現在、携帯電話に代表される移動体通信機器には、着信時に振動によって使用者に着信を知らせる機能が搭載され使用されている。上記のような機能を付加する為に搭載される振動アクチュエータとしては、モータの回転軸に偏心手段を設けて振動を得る構造の振動モータが、特許2530518として登録されている。

この振動モータは、ハウジング内部に偏心手段を設けたことによって、駆動時に分銅の取付基板等への接触を防ぎ、基板取付時に、他の取付部品と回転する分銅との衝突を防ぐための間隔を設ける必要がなくなるという利点がある。

又、内蔵するマグネットの回転を、回転軸に取り付けた偏心軸受に伝えることで振動を得る構造となっており、タングステン合金等の高価な部材が不要となる為、コスト的に有利となるという利点を有していた。

前述したように、前記振動モータでは、回転軸に偏心手段を取り付けて振動を得るという構造を用いている。
この為、モータの径を小さくしていくと、偏心手段の回転数を上げる事によって振動量を維持する必要があるという課題を有していた。

上記課題を解決するため、実開平05-28464、特開2003-154314といった振動アクチュエータが出願、公開されている。実開平05-28464はマグネットと該マグネット周囲に配置したコイルとの相互の磁気力によってマグネットが振動する構造となっている。

特開2003-154314は中心部に備えたコイルとコイル外周に備えたマグネットとの間に働くローレンツ力によってマグネットが振動する構造となっている。

上記のように、マグネットを直接振動させる構造を用いることによって、偏心分銅を回転させる場合と比較した際の振動量を向上し、使用者が感知するに充分な振動を得ることが可能となる。

又、簡単な構造を用いた事によって容易に小型化することが出来ると共に、取付基板に対して振動方向が垂直になるよう配置することで使用者が振動を容易に感知することが可能となる。

しかしながら、上記振動アクチュエータはマグネットをサスペンションによって支持している為に小型化、或いは薄型化した際にサスペンションによって振動が制限されてしまうという課題があった。

加えて、小型化していく過程で振動部分へのサスペンションの組み付けが困難になり、結果として製造コストを抑えることが難しくなってしまう。

そこで本発明は、簡単な構造で組立が容易であり、薄型化しても振動が制限される事のない振動アクチュエータを提供することを目的とする。

特許2530518 特開平04-183240 特開2003-154314 実開平05-28464

上記課題を解決するため、請求項１ではハウジングケース内に振動方向に着磁した板状のマグネットを有し、ガイドシャフト等の手段によって可動範囲が振動方向に制限された可動子と、該マグネット外周に界磁コイルと磁性体からなるコイルヨークとを有し、該コイルに通電した際、前記可動子に関する振幅の中心付近に単一の磁極を発生するように前記コイルと前記コイルヨークとを配置し、前記コイルの発生する磁界と前記マグネットの発生する磁界との相互作用によって前記板状のマグネットを振動させる振動アクチュエータに於いて、
前記板状のマグネットを有する可動子が、磁性体からなる２つのカップ形状を有するマグネットヨークを備え、前記２つのマグネットヨークが、前記マグネットを挟んで磁気空隙を形成することで、前記可動子の振幅が制限されていることを特徴としている。

請求項２では、請求項１記載の振動アクチュエータに於いて、前記マグネットヨークが、前記板状マグネット外縁部から外周側に対して突出部を有していることを特徴としている。

請求項３では、請求項１又は２記載の振動アクチュエータに於いて、可動子の周辺部に配置したコイルが、板状の磁性体からなるコイルヨークを有していることを特徴としている。

請求項４では、請求項１から３記載の振動アクチュエータに於いて、前記２つのカップ状ヨークの形成する磁気空隙が前記板状マグネットの厚みに対して30〜70%であることを特徴としている。

請求項５では、請求項１から４記載の振動アクチュエータに於いて、ヨーク外縁部と前記可動子を収納するハウジング内壁、又はコイル内壁との隙間を調節することにより空気の移動量を制限した事を特徴としている。

請求項１記載の発明に依れば、小型化しても振動を制限することが無く、簡単な構造で小型化に適した振動アクチュエータを提供することが出来る。

本発明の振動アクチュエータは、マグネットを挟んで設けたヨークが磁気空隙を形成することによってヨーク端部に磁束を集中させ、外周部の界磁コイルとヨーク端部に集中した磁束との相互の磁気力によってマグネット及びヨークを備えた可動子が振動する構造となっている。

この為、前記可動子が振動方向に関してハウジング内壁に接触しないように該磁気空隙を設定することにより、駆動時、可動子が内壁と衝突せずに振動し、前述したような振動アクチュエータが有していたサスペンションによる振幅の制限という課題を解決することが可能となる。

又、可動子に備えたヨークと磁性体からなるコイルヨークとの間に働く磁気力によって可動子が固定される為、可動子が振動アクチュエータ底面に対して水平な状態を維持することができる。

この為、電流を印可した際に可動子が水平な状態でコイルヨークに磁束が集中し、ガイドシャフト等に負担をかけること無く立ち上がりの良好な振動特性を得る事が可能となる。

更に、本発明の振動アクチュエータは先に挙げた振動アクチュエータ同様、取付基板に対して垂直な振動を発生する為、小型化しても使用者が感知することが容易な振動を提供する事が出来る。

請求項２記載の発明に依れば、マグネットの大きさを変えてもヨークによって請求項１記載の振動アクチュエータと同様の効果を得ることが可能となる。

請求項３記載の発明に依れば、振幅の中心付近に単一の磁極が発生するよう配置した界磁コイルに関して、同じ様に配置したコイルヨーク以外への磁束の漏れを防ぎ、磁気効率を向上させることができる。

請求項4記載の発明に依れば、請求項１から３で記載した振動アクチュエータの磁気空隙をマグネットの厚みに対して30〜70%の範囲に設定する事で、駆動時に於ける固定子内壁に対する可動子の衝突を防ぎ、かつ使用者が感知するに充分な振動を発生するように振動アクチュエータを設計することが可能となる。

請求項５記載の発明に依れば、請求項１から４記載の振動アクチュエータ内部での空気の移動を制限することにより可動子を挟んだ上下空間の空気をダンパとして使用し、平坦な振動特性を得ることができる。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に関わる振動アクチュエータについて説明する。

図１から図６に、本発明で用いる第１及び第２の実施形態に関する断面図を示す。

図１から解るように、本実施例に示す振動アクチュエータは円筒部分を有するカップ形状のケース１、該ケース１の内壁にコイルヨーク４と共に配置されたコイル３からなる固定子と、図２に示すように、円筒形状のマグネット５、該マグネット５の内周に配置される分銅９、及びマグネット５を上下から磁気空隙を形成しつつ上下から挟み込むマグネットヨーク６、６’からなる可動子、そして該可動子の移動方向を振動方向に制限するために軸受け７を介して可動子を貫通し、一端を前記ケース１に固定したシャフト２、及び該シャフト２のもう一端を固定し、ケース開口部を塞ぐカバー８から構成されている。

図３に本発明に於ける第１の実施例で用いる固定子部分の構成を示す。本実施例では磁性体からなる円環状のコイルヨーク４を挟んで上下にコイル３を配置している。

従って、固定子側のコイルヨーク４に単一の磁極が集中するように上下２つのコイル3,3’が常に反発するような駆動電流を加えることで、可動子側のマグネットヨーク６が磁気空隙を形成し、該磁気空隙の両端に集中させた磁極とコイルヨーク４との間に相互の磁気力を発生させて可動子を振動させる構造となっている。

本実施例では可動子の振幅が磁気空隙の幅によって制限され、振動時に可動子が振動方向に関して衝突しないように設定されている。この為、サスペンション等によって可動子を支持する必要が無く、無通電時には磁性体であるコイルヨーク４とマグネットヨーク６との間に働く磁力によって前記可動子の移動を制限している。

又、本実施例ではシャフト２で可動子と固定子内壁との間の寸法を固定子内壁の直径に対して0〜2.5%に保つことにより可動子の上下空間に於ける空気の移動を制限し、駆動時に上下空間の空気をダンパとして使用するエアダンパ構造を有しており、サスペンション等を使用しない事による良好な立ち上がりとエアダンパ構造を使用する事による平坦な振動特性を得ている。

上記の通り、本実施例で示した振動アクチュエータを用いることにより、薄型化してもサスペンション等によって振幅を制限される事が無く、振動の立ち上がりが良好な振動アクチュエータを得ることが出来る。

図４に本発明に於ける第２の実施例で用いる固定子部分の構成を示す。本実施例では磁性体からなる板状のコイルヨーク４を中心として巻回したコイル３を可動子の周囲に４組配置した構成となっており、第１の実施例と比較してコイル同士が反発しないという利点がある。

又、本実施例でも第１の実施例と同様に無通電時にマグネットヨーク６とコイルヨーク４との間の磁気力を使用した可動子の固定構造を有しており、無通電時に可動子の移動を制限していると共に、可動子と固定子内壁との間の寸法を固定子内壁の寸法に対して0〜2.5%に保つことによって、前述した可動子を挟んだ上下空間の空気をダンパとして使用するエアダンパ構造を有した構成となっている。

上記エアダンパ構造を備えたことにより、本実施例に示した振動アクチュエータに平坦な振動特性を付与することが可能となる。

ここで、上述した２つの実施例で示した振動アクチュエータのコイルヨークに於いて、図５(b)に示した(1)、(2)、(3)の様な側断面を有する板状磁性体を用いてコイル４の上下、又は外周側面を覆う事によってコイル外部への漏れ磁束を低減し、磁気効率を向上させることができる。

加えて、同技術的見地から、図６に示すようなマグネットヨーク端部６aのみを外周方向に突出させた形状にして、固定子と可動子との間の間隔を調整することもまた可能である。

以上説明したように、本発明の振動アクチュエータを用いることによって簡単な構造で組立が容易であり、薄型化しても振動が制限される事のない振動アクチュエータを提供する事ができる。

本発明の実施例に係る断面図 本発明の実施例１及び２に於いて用いる可動子の部品構成 本発明の実施例１に於いて用いるコイル構成 本発明の実施例２に於いて用いるコイル構成 本発明の実施例１及び２に於いて追加されるコイルヨークの側断面図 本発明の実施例１及び２に於いて追加されるマグネットヨークに凸部を設けた構造の断面図

符号の説明

１ ケース
２ シャフト
３ コイル
４ コイルヨーク
５ マグネット
６ マグネットヨーク
６a 突出部
７ 軸受
８ カバー
９ 分銅

Claims (5)

1. ハウジングケース内に振動方向に着磁した板状のマグネットを有し、ガイドシャフト等の手段によって可動範囲が振動方向に制限された可動子と、該マグネット外周に界磁コイルと磁性体からなるコイルヨークとを有し、該コイルに通電した際、前記可動子に関する振幅の中心付近に単一の磁極を発生するように前記コイルと前記コイルヨークとを配置し、前記コイルの発生する磁界と前記マグネットの発生する磁界との相互作用によって前記板状のマグネットを有する可動子を振動させる振動アクチュエータに於いて、
   前記板状のマグネットを有する可動子が磁性体からなる２つのカップ形状を有するマグネットヨークを備え、前記２つのマグネットヨークが前記マグネットを挟んで磁気空隙を形成することで前記可動子の振幅が制限されていることを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記マグネットヨークが、前記板状マグネット外縁部から外周側に対して突出部を有していることを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
3. 請求項１及び２記載の振動アクチュエータに於いて、前記可動子の周辺部に配置したコイルが、板状の磁性体からなるコイルヨークを有していることを特徴とする振動アクチュエータ。
4. 請求項１から３記載の振動アクチュエータに於いて、前記２つのカップ状ヨークの形成する磁気空隙が前記板状マグネットの厚みに対して30〜70%であることを特徴とした振動アクチュエータ。
5. 請求項１から４記載の振動アクチュエータに於いて、ヨーク外縁部と前記可動子を収納するハウジング内壁、又はコイル内壁との隙間を調節することにより空気の移動量を制限した事を特徴とする振動アクチュエータ。