JP2010063977A - Vibration motor and portable terminal device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動を発生させる振動モータに関し、特に振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置に関する。 The present invention relates to a vibration motor that generates vibration, and more particularly to a vibration motor and a portable terminal device using the vibration motor.
筐体の振動によって、ユーザに電話やEメールの着信を知らせる機能を有する携帯電話やPDA(Personal Digital Assistant)などの携帯端末が知られている。そのような携帯端末には、振動を発生させる小型のモータが組み込まれることがある。こうしたモータとしては、従来、コイルからの電磁力により振動する可動子を備えたモータとしてのアクチュエータが知られている(例えば、下記の特許文献1参照)。 Mobile terminals such as a mobile phone and a PDA (Personal Digital Assistant) having a function of notifying a user of an incoming call or e-mail by vibration of a housing are known. Such a portable terminal may incorporate a small motor that generates vibration. Conventionally known as such a motor is an actuator as a motor including a mover that vibrates due to electromagnetic force from a coil (see, for example, Patent Document 1 below).
特許文献1に開示されたモータは、円板状のマグネットからなる可動子と、可動子を取り囲むように配置されたコイルとを備え、コイルからの電磁力により可動子が上下方向(可動子の厚み方向)に直線移動する。
近年携帯端末の薄型化が進み、そのためそれに組み込まれるモータも薄くする必要がある。上述のモータでは、円板状の可動子が上下方向に移動するように構成されているので、その上下方向に可動子の移動空間を設ける必要があり、構造的にモータの薄型化を図ることが困難であるという問題点がある。 In recent years, mobile terminals have been made thinner, and it is therefore necessary to reduce the thickness of the motor incorporated therein. In the motor described above, the disk-shaped mover is configured to move in the vertical direction. Therefore, it is necessary to provide a moving space for the mover in the vertical direction, and the motor is structurally thinned. There is a problem that it is difficult.
また、永久磁石等の可動子を用いて駆動されるモータでは、外部磁場により、可動子の移動が影響を受ける場合がある。 Further, in a motor driven using a mover such as a permanent magnet, the movement of the mover may be affected by an external magnetic field.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は薄型化を図ることが可能な振動モータの提供にある。または、外部磁場の影響を受けにくい振動モータの提供にある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide a vibration motor capable of being thinned. Another object is to provide a vibration motor that is not easily affected by an external magnetic field.
本発明のある態様は、振動モータに関する。この振動モータは、互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、基板の一方の面側において、コイルと対向する磁極面を有し、コイルの配列方向に沿ってコイル上を移動する可動部と、コイルの配列の両端部に設けられ、可動部を支持する弾性部材と、基板の他方の面側に設けられ、可動部と対向しながら可動部の移動に追従して動く磁気シールド部材と、を備える。 One embodiment of the present invention relates to a vibration motor. The vibration motor includes a substrate having coils arranged apart from each other, a magnetic pole surface facing the coil on one surface side of the substrate, and a movable portion that moves on the coil along the coil arrangement direction. And an elastic member that is provided at both ends of the coil arrangement and supports the movable part, and a magnetic shield member that is provided on the other surface side of the substrate and moves following the movement of the movable part while facing the movable part, .
本発明の別の態様は、携帯端末装置である。この携帯端末装置は、上述の振動モータと、振動モータを駆動し振動を発生せしめる駆動制御部と、を備える。 Another aspect of the present invention is a mobile terminal device. This portable terminal device includes the above-described vibration motor and a drive control unit that drives the vibration motor to generate vibration.
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。 Note that any combination of the above-described constituent elements, and those obtained by replacing the constituent elements and expressions of the present invention with each other among methods, apparatuses, systems, etc. are also effective as an aspect of the present invention.
本発明によれば、振動モータの薄型化を図ることができる。または、外部磁場の影響を受けにくい振動モータを提供できる。 According to the present invention, the vibration motor can be thinned. Alternatively, a vibration motor that is hardly affected by an external magnetic field can be provided.
以下各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において本発明に係る各実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。 In the following, the same or equivalent components and members shown in each drawing will be denoted by the same reference numerals, and repeated description will be omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are appropriately enlarged or reduced for easy understanding. Moreover, in each drawing, a part of member which is not important when describing each embodiment which concerns on this invention is abbreviate | omitted and displayed.
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係る振動モータ100は、携帯電話などの携帯端末装置における振動発生用のモータに好適に用いられるリニア駆動型振動モータ(リニアモータ)である。振動モータ100では、可動部を構成する永久磁石が、コイルとの間に働く引きつけ合う磁力(以降磁気引力と略す)および遠ざけ合う磁力(以降磁気斥力と略す)によって往復移動を行う。これにより、振動モータ100が振動する。その振動モータ100では、コイルが設けられた基板を挟んで永久磁石と反対側に磁性流体による磁気シールド部材を設けて外部からの磁場をシールドする。さらには、磁気シールド部材がヨーク(磁束伝達部材)として作用し、コイルと永久磁石との間に働く力を増大させる。
(First embodiment)
The
なお、単にモータの筐体に固定された鉄の板などで外部磁場をシールドする場合、その鉄の板と永久磁石との間には磁気的な引力が働くので、その引力が永久磁石の移動に与える影響を無視できなくなる場合がある。しかしながら、第1の実施の形態に係る振動モータ100では、磁性流体による磁気シールド部材が永久磁石の移動に追従して動くので、振動モータ100は外部磁場をシールドした状態でスムーズに振動する。
Note that when an external magnetic field is shielded simply by an iron plate or the like fixed to the motor casing, a magnetic attractive force acts between the iron plate and the permanent magnet. The impact on the environment may not be negligible. However, in the
図1は、第1の実施の形態に係る振動モータ100の断面図である。図2は、第1カバー102を取り外した状態での図1の振動モータ100の下面図である。図2中のA−A線は、図1の断面に対応する。以下では、図1および図2を使用しながら振動モータ100の構成を説明する。振動モータ100は、コイル12と総称される第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bを含む積層基板10と、可動部を構成する永久磁石20と、ガイド枠30と、第1の板バネ42および第2の板バネ44と、第1カバー102と、封止枠70と、第2カバー104と、磁気シールド部材を構成する磁性流体60と、を備える。以下、積層基板10の面のうち永久磁石20側の面を下面とし、その反対側の面を上面とする。また、説明の便宜上、積層基板10の下面が地表を向いており、重力は下方向に働く場合を想定する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
積層基板10は、第1絶縁層52と、コイル12が形成される配線層54と、第2絶縁層56とを下面側からこの順番に積層してなる基板である。第1絶縁層52は、レジスト材料等によって形成される絶縁層である。配線層54は、コイル12と総称される第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bを含む。第1絶縁層52および第2絶縁層56は、コイル12を外部から絶縁する。
The laminated
第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bはどちらも平らな渦巻状のコイルであり、そのコイルの面が積層基板10の下面10aに対して平行となるように配列される。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石20が移動する際の妨げとならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。また、第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bは、永久磁石20の移動方向に沿って互いに離間して配列される。そして、第1の平面コイル12aは、その渦巻の中心に当たる一端が第1接続配線92に接続され、渦巻の外側に当たる一端が第2接続配線94に接続される。第2の平面コイル12bは、その渦巻の中心に当たる一端が第4接続配線98に接続され、渦巻の外側に当たる一端が第3接続配線96に接続される。
Both the first
第1接続配線92および第4接続配線98は振動モータ100の駆動回路に適切な結線手段により接続される。第2接続配線94と第3接続配線96は共に入力端16に接続される。第1の平面コイル12aの渦巻の巻回の方向と、第2の平面コイル12bの渦巻の巻回の方向は異なるように形成される。このような第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bの構成では、入力端16から駆動電流を流すと、第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bには互いに逆方向の磁束が発生する。そしてそれぞれのコイルに発生する磁束の向きは、駆動電流の極性が反転すると反転する。その結果、駆動電流の極性の時間的変動に応じて、それぞれのコイル12によって発生される磁束の向きも時間的に変動する。
The first connection wiring 92 and the
永久磁石20は、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる直径10mm、厚さ1.4mmの円板形状に形成されている。また、永久磁石20は、その厚み方向に極対が1つ着磁されている。永久磁石20は、積層基板10に面しコイル12に対向する磁極面20NがN極、その反対側の磁極面20SがS極となっている。そして、永久磁石20は、コイル12から及ぼされる磁力によって積層基板10の下面10a側を、コイル12の配列方向(矢印A1または矢印A2の方向)に沿って移動する。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石20が移動する際の妨げとならない程度に平行な状態からずれた状態(永久磁石20が積層基板10に対して所定の角度傾斜した状態)を含んでいる。永久磁石20の磁極面20Nは積層基板10の下面10aに対向し、その磁極面20Sは第1カバー102の内側の面102aに対向する。
The
積層基板10の下面10aには、永久磁石20の移動範囲を制限し、コイル12の配列を囲むようにガイド枠30が接着固定される。ガイド枠30は、第1の板バネ42および第2の板バネ44と共に永久磁石20の往復移動を振動モータ100全体に伝達するように形成された、厚さが1.6mmで一定の幅を持つ長方形の枠であり、アルミニウムやプラスチックなどの非磁性素材によって形成される。ガイド枠30の内周面30bの短手方向の長さは10.5mmであり、永久磁石20の直径よりも僅かに大きくなるように形成される。また、その内周面30bの長手方向の長さは13.5mmであり、永久磁石20と内周面30bとの間の距離に余裕を持たせるように形成される。これにより永久磁石20はガイド枠30の長手方向(矢印A1または矢印A2の方向)に、積層基板10の下面10a側で往復移動する。
A
ガイド枠30の一方の短辺側に第1の板バネ42が、他方の短辺側に第2の板バネ44が設けられる。各板バネは、PET(PolyEthylene Terephthalate)などの非磁性材料からなる厚さ350μm、長さ10mm、幅1.2mmのバネである。第1の板バネ42および第2の板バネ44のそれぞれの一端はガイド枠30の内部に埋設される。そして、第1の板バネ42および第2の板バネ44のそれぞれの他端により、永久磁石20をその側面から挟み込んでいる。このようにすることで、各板バネは、それぞれ、ガイド枠30への取り付け部分を支持点として撓み変形可能になり、永久磁石20を互いに他方の板バネ側に付勢する機能を有する。各板バネは、静止状態(コイル12に電流を流していない状態)においては永久磁石20をガイド枠30の長手方向略中央部に保持する。そして、積層基板10の下面10a側において永久磁石20が往復移動する際、第1の板バネ42および第2の板バネ44は交互に永久磁石20によって押される。これによりこれらの板バネからガイド枠30に振動が伝達される。その結果、ガイド枠30およびそれを含む振動モータ100全体が振動する。
A
ガイド枠30の下面30aには非磁性材料によって形成される第1カバー102が接着固定される。積層基板10とガイド枠30と第1カバー102で囲まれる振動領域90は、永久磁石20と、第1の板バネ42と、第2の板バネ44とを含む。
A
積層基板10の上面10bには封止枠70が接着固定される。封止枠70は、厚さが1.6mmで一定の幅を持つ長方形の枠であり、アルミニウムやプラスチックなどの非磁性素材によって形成される。封止枠70の内周面70aの短手方向の長さは11mm、長手方向の長さは10.5mmであり、振動領域90の寸法に合わせて形成する。なお、こうした封止枠70の内周面の寸法は、振動領域90と同じ寸法で形成してもよいし、振動領域90の寸法より大きくなるように形成してもよい。
A sealing
封止枠70の上面70bには、非磁性材料によって形成される第2カバー104が接着固定される。積層基板10の上面10bと第2カバー104の下面104aとの間の層として定義される封入層84内で、積層基板10と封止枠70と第2カバー104とで囲まれる封入領域80には、磁性流体60が封入される。磁性流体60は磁性を有する流体である。磁性流体60は透磁率が高いので、周囲の磁束線をより多くその内部に閉じこめる。これにより、外部の磁束源からの磁束が磁性流体60を越えて永久磁石20に作用することを抑制する。磁性流体60は、例えば、マグネタイト等の強磁性材料の微粒子と、その微粒子の表面を覆う界面活性剤と、水や油などの溶媒とを混合して製造される。その典型的なパラメータとしては、飽和磁化が22mT、粘度が70mPa・sである。封入領域80のうち磁性流体60で占められていない残余領域82には、窒素やヘリウムなどの不活性気体が充填される。なお、窒素やヘリウムなどの不活性気体を充填せず、外気(大気)と同じ状態にしていてもよい。
A
磁性流体60は、永久磁石20から及ぼされる磁気引力によって、永久磁石20の往復移動に追従して動く。この際、磁性流体60の一部は封入領域80内で永久磁石20の直上に集束する。ここで永久磁石20の直上で集束した部分を集束部分62と呼び、その集束部分62から周囲に向けて広がるテイル状の部分をテイル部分64と呼ぶ。集束部分62は、永久磁石20の往復移動に合わせて永久磁石20の直上にくるように封入領域80内を移動する。
The
図3(a)および図3(b)は、磁束線の様子を説明するための、比較例に係る振動モータ200および本実施の形態に係る振動モータ100の断面図である。そのどちらの図においても、永久磁石が第1の平面コイル側に同じ程度寄っている場合を示す。図3(a)は、比較例に係る振動モータ200の主要部の断面図である。振動モータ200は振動モータ100から、磁性流体60と、封止枠70と、第2カバー104とを除いた振動モータである。
FIG. 3A and FIG. 3B are cross-sectional views of the
振動モータ200は、積層基板210と、第1のコイル212aと、永久磁石220と、磁極面220Nと、第1カバー202と、ガイド枠230と、を備え、これらは、それぞれ、第1の実施の形態の積層基板10と、第1の平面コイル12aと、永久磁石20と、磁極面20Nと、第1カバー102と、ガイド枠30と、に対応する。図3(b)は、第1の実施の形態に係る振動モータ100の主要部の断面図である。図3(a)および図3(b)に示される破線は、永久磁石20から発せられる代表的な磁束線を表す。
The
図3(b)の振動モータ100では、永久磁石20の磁極面20Nから発せられた磁束線は、永久磁石20の直上にくる磁性流体60の集束部分62に入り込み、磁性流体60の端から出て、磁極面20Sに入る磁気回路を構成する。これにより、図3(a)の比較例の場合と比べて、第1の平面コイル12a内側を通過する磁束線の数が多くなるので、永久磁石20とコイル12との間に働く力が増大する。
In the
以上のように構成された振動モータ100の動作について説明する。振動モータ100の静止状態においては第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bには駆動電流は流れず、第1の板バネ42および第2の板バネ44によって挟持された永久磁石20は、ガイド枠30の長手方向略中央部に図2のように静止する。この際、図1に示すように磁性流体60は、永久磁石20から及ぼされる磁気引力によって、その集束部分62が永久磁石20の直上に位置する。
The operation of the
振動モータ100を駆動する際は、入力端16から、所定の周波数でその極性が反転する駆動電流(交流電流)が供給される。これにより、第1の平面コイル12aと第2の平面コイル12bには、そのコイル面に垂直な方向、つまり積層基板10の下面10aに垂直な方向に磁束が発生する。ここで第1の平面コイル12aに発生する磁束の向きは第2の平面コイル12bに発生する磁束の向きと逆である。
When driving the
入力端16から第1接続配線92および第4接続配線98に向けて駆動電流が流れる場合は、第1の平面コイル12aの下面はN極、第2の平面コイル12bの下面はS極となる。永久磁石20の積層基板10に対向する面はN極であるので、永久磁石20には第1の平面コイル12aによって磁気斥力が、第2の平面コイル12bによって磁気引力が加えられる。これにより、永久磁石20には、積層基板10の下面10a側を、ガイド枠30の長手方向に沿って、第2の板バネ44を押す形で第2の平面コイル12b側へ移動せしめる力が働く。駆動電流の向きが反転した場合は、第1の平面コイル12aの下面はS極、第2の平面コイル12bの下面はN極となる。したがって、永久磁石20には、積層基板10の下面10a側を、ガイド枠30の長手方向に沿って、第1の板バネ42を押す形で第1の平面コイル12a側へ移動せしめる力が働く。このようにして、駆動電流の反転と同じ周波数で永久磁石20がその周りに対して往復移動する。永久磁石20の質量はその周りの質量に対して無視できないので、永久磁石20の往復移動に合わせて、その周りの、例えば、積層基板10およびガイド枠30も振動する。
When a drive current flows from the
永久磁石20と磁性流体60との間には磁気引力が働くので、その集束部分62は、封入領域80内で永久磁石20の直上にくるように、永久磁石20の往復移動に追従して移動する。この結果、振動モータ100は、外部からの磁場をシールドしながら振動する。
Since a magnetic attractive force acts between the
本実施の形態に係る振動モータ100では、以下の効果を得ることができる。
In the
(1)永久磁石20はコイル12の配列方向(矢印A1または矢印A2の方向)に沿って積層基板10の下面10a側を移動する構成とされる。したがって、従来の縦振動型(基板面と垂直な方向への振動)のみの振動モータに比べて、積層基板10の下面10aと垂直な方向への永久磁石20の移動空間を設ける必要がないので、その方向の厚みを小さくするための設計の自由度を確保することができる。その結果、薄型化を図ることが可能な振動モータを提供することができる。
(1) The
(2)コイル12を平らな渦巻状のコイルで構成し、そのコイル面を積層基板10の下面10aに対して平行となるように配列したことで、積層基板10を薄くすることができ、振動モータ100全体の薄型化に貢献する。
(2) The
(3)永久磁石20が往復移動する際、永久磁石20の磁極面20N側に磁性流体60の集束部分62が追従して存在するようにしたことで、外部からの磁場はその磁性流体60の主に集束部分62によってシールドされる。したがって、外部からの磁場の影響を軽減することができる。さらには、磁極面20Nから振動モータ100の外部への磁束の漏れ出しを軽減することもできる。
(3) When the
(4)磁気シールド部材として磁性流体60を採用したことで、永久磁石20の磁力により磁性流体60が永久磁石20の直上に引き寄せられ、より少量の磁性流体60で磁気シールド効果を得ることができる。
(4) By adopting the
(5)積層基板10を挟んで永久磁石20と反対側に磁性流体60が存在するようにしたことで、永久磁石20から発せられるより多くの磁束線がコイル12を通過する。これにより、永久磁石20に働く磁力が大きくなり、より効率的に永久磁石20を往復移動させることができる。
(5) Since the
(6)磁気シールド部材として磁性流体60を採用したことで、磁気シールド部材が封入領域80内を永久磁石20の移動に追従して移動する際、磁気シールド部材が永久磁石20の往復移動に与える影響を小さくすることができ、永久磁石20のよりスムーズな往復移動を実現できる。
(6) By adopting the
(7)上述より外部からの磁場による振動モータ100への影響を軽減すると同時に、永久磁石20のよりスムーズな往復移動を実現できる。
(7) As described above, the influence of the external magnetic field on the
(8)封入領域80内を移動するのは磁性流体60であるので、その周りから受ける摩擦抵抗は小さい。したがって、磁性流体60の移動に伴う熱や音の発生が小さい。
(8) Since the
(9)残余領域82には、窒素やヘリウムなどの不活性気体が充填される構成としたことで、磁性流体60の劣化を抑えることができる。
(9) Since the remaining
(10)ガイド枠30は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石20とガイド枠30との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石20の往復移動はよりスムーズとなる。
(10) Since the
(11)第1の板バネ42および第2の板バネ44は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石20と第1および第2の板バネ42、44との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石20のよりスムーズな往復移動が実現できる。
(11) Since the
(第2の実施の形態)
図4は、第2の実施の形態に係る振動モータ300の断面図である。第1の実施の形態と比較すると、第2の実施の形態では、磁性流体による磁気シールド部材を、永久磁石20のS極側に設けることが第1の実施の形態と異なっている。つまり第1の実施の形態と第2の実施の形態とでは、シールドする磁束の向きが異なる。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of a
振動モータ300は、積層基板10と、コイル12と総称される第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bと、永久磁石20と、ガイド枠30と、第1の板バネ42および第2の板バネ44と、第1カバー102と、封止枠370と、第3カバー304と、磁性流体360と、を備える。
The
積層基板10は、第1絶縁層52と、配線層54と、第2絶縁層56とをこの順番に積層してなる基板である。配線層54にはコイル12が形成される。これらの構成と、永久磁石20と、ガイド枠30と、第1の板バネ42および第2の板バネ44と、第1カバー102とは、第1の実施の形態と同等の構成とされる。図4において永久磁石20は、コイル12から及ぼされる磁力によって積層基板10の下面側を、コイル12の配列方向(矢印A1または矢印A2の方向)に沿って移動する。
The
第1の実施の形態では磁極面20N側から侵入してくる外部磁場をシールドするが、第2の実施の形態では磁極面20S側から侵入してくる外部磁場をシールドする。第1カバー102の下面102bには封止枠370が接着固定される。封止枠370は、第1の実施の形態の封止枠70に対応する。封止枠370の下面370bには、非磁性材料によって形成される第3カバー304が接着固定される。第1カバー102の下面102bと第3カバー304の上面304aとの間の層として封入層86が定義される。この封入層86は、永久磁石20の磁極面20Sと平行に対向し、磁極面20Sとは第1カバー102の厚さ分だけ隔てられる。この封入層86の層内で、積層基板10と封止枠370と第3カバー304とで囲まれる封入領域380には、磁性流体360が封入される。磁性流体360のうち、永久磁石20の直下で集束した部分を集束部分362と呼び、その集束部分362から周囲に向けて広がるテイル状の部分をテイル部分364と呼ぶ。磁性流体360は、第1の実施の形態の磁性流体60に対応する。
In the first embodiment, the external magnetic field entering from the
振動モータ300は、第1の実施の形態に係る振動モータ100の動作と同様の動作を行う。
The
第2の実施の形態に係る振動モータ300では、第1の実施の形態に係る振動モータ100の効果(1)〜(4)、(6)〜(11)に加え、以下の効果を得ることができる。
In addition to the effects (1) to (4) and (6) to (11) of the
(12)コイル12と磁性流体60との間に距離が開いているので、磁性流体60によるコイル12のインダクタンスへの影響を抑えることができる。これにより所望の振動を得るためのコイル12およびそれへの駆動電流の調整がより簡易となる。
(12) Since the distance between the
(第3の実施の形態)
図5は、第3の実施の形態に係る携帯端末装置400を示す斜視図である。携帯端末装置400は、携帯電話やPDAなどの携帯端末であり、通信機能を有する。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a perspective view showing a portable
携帯端末装置400は、表示部402と、電源スイッチ404と、アンテナ406と、筐体408と、後述する制御基板410と、第1の実施の形態に係る振動モータ100と、を備える。これら以外の構成は、説明を明瞭にするために省略する。ユーザは電源スイッチ404をオンにして携帯端末装置400に電源を入れる。表示部402は、液晶パネルと、その上を覆うタッチパネルと、を含む。ユーザは、その液晶パネルに表示されるボタン等に対応するタッチパネルの部分を押し下げることで携帯端末装置400を操作する。アンテナ406は、無線信号を送受信する。
The mobile
図6は、図5のB−B線断面図である。制御基板410は、筐体408に固定され、後述する駆動制御部412に対応する回路および後述する通信部414に対応する回路を含み、さらに携帯端末装置400の種々の機能を可能ならしめる他の回路を含む。
6 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. The
振動モータ100は、第2カバー104が、第1カバー102よりも筐体408に近くなるように、制御基板410上に固定される。つまり第2カバー104と筐体408との間の距離Δh1が、第1カバー102と筐体408との間の距離Δh2よりも小さくなるように設計される。振動モータ100の第1接続配線92、第4接続配線98および入力端16は、適切な結線手段により制御基板410の配線と結線され、駆動制御部412に対応する回路に接続される。
The
図7は、携帯端末装置400の機能ブロック図である。携帯端末装置400は、駆動制御部412および通信部414を備える。駆動制御部412は、入力端16、第1接続配線92および第4接続配線98を介して振動モータ100に駆動電流を供給してその振動を制御する。また、駆動制御部412は、供給する駆動電流の極性を所定の周波数で変える。そして、この駆動制御部412により、振動モータ100は、タッチパネルの部分が押圧されたことを検知した場合や、電話やEメールを着信した際にマナーモードに設定されている場合などに振動する。
通信部414は、アンテナ406を介して無線信号を送受信し、外部との通信を制御する。
FIG. 7 is a functional block diagram of the mobile
The
以上のように構成された携帯端末装置400の動作について説明する。通信部414がアンテナ406を通じて、携帯端末装置400への着信を知らせる無線信号を検知すると、通信部414は駆動制御部412へ振動を開始せしめる信号を発信する。駆動制御部412はその信号を受信すると、振動モータ100へ所定の周波数でその極性が反転する駆動電流を供給する。振動モータ100は第1の実施の形態の動作の項で述べた通りに振動する。振動モータ100と制御基板410とは固定され、さらに制御基板410は筐体408に固定されるので、振動モータ100の振動は筐体408に伝わり、筐体408が振動する。
The operation of the mobile
第3の実施の形態に係る携帯端末装置400によれば、以下の効果を得ることができる。
According to the mobile
(13)薄型化が可能な振動モータ100を振動源として搭載することで、振動モータ100が薄型化される分、装置全体の薄型化を図ることが可能になる。
(13) By mounting the
(14)振動モータ100の第2カバー104側に携帯端末装置400の外部から磁場がかけられたとしても、磁性流体60の集束部分62によってシールドされる。したがって、携帯端末装置400の外部からの磁場の影響を軽減できる。
(14) Even if a magnetic field is applied to the
(15)振動モータ100は、第2カバー104が、第1カバー102よりも筐体408に近くなるように、制御基板410上に固定されるので、第2カバー104側の筐体408に鉄などの強磁性体が近づいた場合には、振動モータ100の磁気シールド部材(磁性流体60)によってその影響が軽減され、第1カバー102側の筐体408に鉄などの強磁性体が近づいた場合には、筐体408内部の物理的な空間(距離)によってその影響が軽減される。すなわち、筐体408に鉄などの強磁性体が近づいた場合でも、それによる振動モータ100の動作への影響をより効果的に軽減することができる。
(15) Since the
なお、第2の実施の形態に係る振動モータ300を携帯端末装置に組み込んでもよい。この場合、薄型化することが可能で漏れ磁束の少ない携帯端末装置が実現できる。特に、組み込む際、第3カバー304が積層基板10よりも筐体に近くなるように携帯端末装置内に固定することで、上記した効果(15)と同様、携帯端末装置の外部からの磁場の影響を軽減できる。
In addition, you may incorporate the
以上、実施の形態に係る振動モータおよび携帯端末装置の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The configuration and operation of the vibration motor and the mobile terminal device according to the embodiment have been described above. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective components, and such modifications are also within the scope of the present invention.
第1および第2の実施の形態では、ガイド枠30が永久磁石20およびコイル12を囲むように積層基板10の下面10a上に設けられる場合について説明したが、これに限られない。たとえば、ガイド枠30がコイル12全体を囲む必要はなく、ガイド枠30とコイル12とがオーバーラップしてもよい。
In the first and second embodiments, the case where the
第1および第2の実施の形態では、積層基板10の配線層54として単層のコイル12を採用する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、コイル12として2層あるいは3層以上の積層コイルを採用してもよい。この場合、コイル12に発生する磁界を増強することができるので、永久磁石20の駆動力が向上する。その結果、永久磁石20の応答時間(永久磁石20が所定の振動量に達するまでの時間)を短縮することができる。ここで「振動量」とは、振動モータが取り付けられた物体(たとえば、携帯電話)の加速度、または加速度を重力加速度(9.8m/s2)で割った値である。
In the first and second embodiments, the case where the single-
第1および第2の実施の形態では、永久磁石20の一方の磁極面側に積層基板10が存在し、他方の磁極面側にカバーが存在する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、第1カバー102の代わりに積層基板10と同様の構造のものを採用してもよい。このように構成することで、永久磁石20がその両磁極面側から駆動され、永久磁石20の駆動力が向上する。その結果、永久磁石20の応答時間(永久磁石20が所定の振動量に達するまでの時間)を短縮することができる。
In the first and second embodiments, the case where the
第1および第2の実施の形態では、封止枠は振動領域の寸法に合わせて形成される場合について説明したが、これに限られず、封入領域は振動領域を覆うように形成されればよい。この場合、永久磁石が移動範囲のいずれの位置にいても十分な磁気のシールドを実現できる。 In the first and second embodiments, the case where the sealing frame is formed in accordance with the size of the vibration region has been described. However, the present invention is not limited to this, and the enclosing region may be formed so as to cover the vibration region. . In this case, a sufficient magnetic shield can be realized regardless of the position of the permanent magnet in the movement range.
第1および第2の実施の形態では、磁性流体を封入領域に入れて磁気シールド部材とする場合について説明したが、これに限られず、永久磁石の往復移動に伴って磁気シールド部材が封入領域を移動する構成であればよい。例えば、パーマロイなどの強磁性材料によって形成される微少な多数の球もしくは粉が封入領域に入れられてもよい。この場合、その球や粉の物性の温度変化は流体と比べると小さいので、振動モータ100をより広い温度範囲で使用することができる。
In the first and second embodiments, the case where the magnetic fluid is put into the sealed region to form the magnetic shield member has been described. However, the present invention is not limited to this. Any configuration that moves is acceptable. For example, a small number of spheres or powders formed of a ferromagnetic material such as permalloy may be put in the enclosing region. In this case, since the temperature change of the physical properties of the sphere or powder is small compared to the fluid, the
第1および第2の実施の形態では、永久磁石20を用いる場合について説明したが、これに限られず、磁極を有する部材であればよい。また、永久磁石20の磁極を反転させた場合でも同様の議論が成立することは言うまでもない。また、永久磁石20は、1対のN極およびS極からなる極対を1つ有する場合について説明したが、これに限られず、極対を複数有してもよい。
In the first and second embodiments, the case of using the
第1の実施の形態では、積層基板10がコイルを2つ含む場合について説明したが、コイルの数はこれに限られない。
In the first embodiment, the case where the
第1の実施の形態では、振動モータ100の下面が地表を向いている場合について説明したが、これに限られず、振動モータ100の上面が地表を向いていてもよい。この場合、永久磁石20は積層基板10に接して往復移動する。
Although 1st Embodiment demonstrated the case where the lower surface of the
第1および第2の実施の形態では、第2接続配線94と、第3接続配線96は共に入力端16に接続され、第1の平面コイル12aの渦巻の巻回の方向と、第2の平面コイル12bの渦巻の巻回の方向が異なるように形成される場合について説明したが、これに限られず、例えば、第1の平面コイル12aの一端と第2の平面コイル12bの一端が接続され、両コイルに共通する駆動電流を流すと両コイルが互いに異なる方向の磁束を発生する構成とされればよい。この場合、1つの駆動電流源によって同時に両方のコイルを駆動できるので、駆動回路の簡素化に貢献する。
In the first and second embodiments, the
第1および第2の実施の形態では、1つの駆動電流源が第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bのどちらにも駆動電流を供給する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、第1の平面コイル12aおよび第2の平面コイル12bはそれぞれ別の駆動電流源を備えてもよい。この場合、両コイルは積層基板内に埋設されてしまっているのでその渦巻のピッチなどを変えることが困難な状況において、それぞれのコイルに流す駆動電流の量などを調節することにより、両コイル間の特性、例えば、インダクタンス、の違いを、振動モータの性能が上がるように簡易に補償することができる。
In the first and second embodiments, the case where one drive current source supplies drive current to both the first
第1および第2の実施の形態では、永久磁石が積層基板の一方の面側を往復移動する場合について説明したが、これに限られず、永久磁石はコイルから及ぼされる磁力によって当該一方の面側を移動すればよい。特に周期的に同じ位置に戻る運動であればよく、例えば、ガイド枠をリング状に形成すると共に複数のコイルを当該リングと同心円状に配置し、当該コイルを適切に駆動することで永久磁石をリング状のガイド枠に沿って円運動させてもよい。この場合、当該円運動がガイド枠から振動モータ全体に伝わり、振動モータ全体が当該円運動と同様の動きをする。このように様々なバリエーションの動きが可能となる。 In the first and second embodiments, the case where the permanent magnet reciprocates on one surface side of the multilayer substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and the permanent magnet is affected by the magnetic force exerted from the coil. Just move. In particular, the movement may return to the same position periodically. For example, the guide frame is formed in a ring shape, a plurality of coils are concentrically arranged with the ring, and the permanent magnet is driven by appropriately driving the coils. Circular movement may be performed along the ring-shaped guide frame. In this case, the circular motion is transmitted from the guide frame to the entire vibration motor, and the entire vibration motor moves in the same manner as the circular motion. In this way, various variations of movement are possible.
第1および第2の実施の形態では、第1の板バネ42および第2の板バネ44はどちらもPETなどの非磁性材料からなる厚さ350μm、長さ10mm、幅1.2mmのバネである場合について説明したが、これに限られない。たとえば、コイルバネ(細長い金属線を螺旋状に巻いたもの)のように、コイル12の配列の両端部に設けられ、永久磁石20を支持する弾性部材であってもよい。この場合、永久磁石20の往復移動がガイド枠30および積層基板10等に効率的に伝わるので、振動モータ100全体をより効率的に振動させることができる。
In the first and second embodiments, each of the
第1および第2の実施の形態において、積層基板10の下面10aに、第1絶縁層52の表面が有する摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する材料によって形成される低摩擦層が設けられてもよい。この場合、永久磁石20と積層基板10との間の摩擦抵抗を軽減することができるので、電気エネルギーを振動へ変換する効率が上昇する。さらに、永久磁石20の応答時間(永久磁石20が所定の振動量に達するまでの時間)を短縮することができる。この低摩擦層を形成する材料としては、炭素系材料であるダイヤモンドライクカーボン(DLC)やフラーレンなど、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)など、ポリオレフィン樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレンなど、チタン系材料であるチタン、窒化チタン、酸化チタンなど、が挙げられる。
In the first and second embodiments, even if a low friction layer formed of a material having a lower friction coefficient than the friction coefficient of the surface of the first insulating
また、たとえば、第1カバー102の表面にそのような低摩擦層を設けてもよいし、第1カバー102および積層基板10の両方の表面にそのような低摩擦層を設けてもよい。この場合、永久磁石20との間の摩擦抵抗を軽減することができるので、電気エネルギーを振動へ変換する効率が上昇する。さらに、永久磁石20の応答時間(永久磁石20が所定の振動量に達するまでの時間)を短縮することができる。
For example, such a low friction layer may be provided on the surface of the
第1の実施の形態では、永久磁石20は円板形状に形成される場合について説明したが、これに限られず、例えば小判型形状に形成されてもよい。図8は、変形例に係る永久磁石28を示す上面図である。永久磁石28は、円板から2つの互いに平行な弦に沿って2つの部分(破線で示される部分)を切り落とした形状を有する。永久磁石28は図8の矢印A1および矢印A2の方向に移動するように振動モータに搭載される。この場合、切り落とした部分だけ永久磁石28の移動量(移動範囲)が拡がるので、その分、永久磁石28がさらに加速されるので、振動モータの振動量が増加する。
In the first embodiment, the case where the
第2の実施の形態に記載された発明の特徴は、次の項目によって規定されてもよい。
(項目1)
互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、
前記基板の一方の面側において、前記コイルと対向する第1磁極面および第1磁極面と反対側の第2磁極面を有し、前記コイルの配列方向に沿って前記コイル上を移動する可動部と、
前記コイルの配列の両端部に設けられ、前記可動部を支持する弾性部材と、
前記可動部の第2磁極面側にそれと距離を隔てて設けられ、前記可動部と対向しながら前記可動部の移動に追従して動く磁気シールド部材と、を備えることを特徴とする振動モータ。
The features of the invention described in the second embodiment may be defined by the following items.
(Item 1)
A substrate having coils arranged spaced apart from each other;
One surface of the substrate has a first magnetic pole surface facing the coil and a second magnetic pole surface opposite to the first magnetic pole surface, and is movable on the coil along the arrangement direction of the coils. And
An elastic member that is provided at both ends of the coil arrangement and supports the movable part;
A vibration motor comprising: a magnetic shield member provided on the second magnetic pole surface side of the movable portion at a distance from the movable portion and moving following the movement of the movable portion while facing the movable portion.
100 振動モータ、 102 第1カバー、 104 第2カバー、 10 積層基板、 12 コイル、 12a 第1の平面コイル、 12b 第2の平面コイル、 20 永久磁石、 30 ガイド枠、 42 第1の板バネ、 44 第2の板バネ、 60 磁性流体、 62 集束部分、 64 テイル部分、 70 封止枠、 80 封入領域、 84 封入層、 300 振動モータ、 304 第3カバー、 400 携帯端末装置、 402 表示部、 404 電源スイッチ、 406 アンテナ、 408 筐体、 410 制御基板、 412 駆動制御部、 414 通信部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板の一方の面側において、前記コイルと対向する磁極面を有し、前記コイルの配列方向に沿って前記コイル上を移動する可動部と、
前記コイルの配列の両端部に設けられ、前記可動部を支持する弾性部材と、
前記基板の他方の面側に設けられ、前記可動部と対向しながら前記可動部の移動に追従して動く磁気シールド部材と、を備えることを特徴とする振動モータ。 A substrate having coils arranged spaced apart from each other;
A movable portion having a magnetic pole surface facing the coil on one surface side of the substrate and moving on the coil along the arrangement direction of the coil;
An elastic member that is provided at both ends of the coil arrangement and supports the movable part;
A vibration motor comprising: a magnetic shield member that is provided on the other surface side of the substrate and moves following the movement of the movable portion while facing the movable portion.
前記振動モータを駆動し振動を発生せしめる駆動制御部と、を備えることを特徴とする携帯端末装置。 The vibration motor according to any one of claims 1 to 3,
And a drive control unit that drives the vibration motor to generate vibration.
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CN105846611A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-10 | 日本电产三协株式会社 | Manufacturing method of linear actuator and linear actuator |
CN113236523A (en) * | 2021-05-11 | 2021-08-10 | 浙江威邦机电科技有限公司 | Wireless low-noise water pump |
JP2022149989A (en) * | 2021-03-25 | 2022-10-07 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | input device |
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