JP2010104864A

JP2010104864A - 往復振動発生器

Info

Publication number: JP2010104864A
Application number: JP2008276547A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Yamazaki; 政実山崎; Yoshiaki Furuichi; 圭亮古市; Hiroki Kato; 宙軌加藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Nidec Seimitsu Corp
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-05-13
Also published as: US8097991B2; US20100102646A1

Abstract

【課題】衝撃外力が加わっても往復振動体のコイルへの激突を磁性流体で緩衝できる構造の往復振動発生器の提供。
【解決手段】往復振動発生器は、内周側に半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌを組み合わせた円環状永久磁石３０を持つ円環状ウエイト２０を上下方向へ往復振動可能に支持するための上側板バネ４０及び下側板バネ５０と、円環状永久磁石３０内を上下方向に貫通して往復振動磁界を発生する筒状の励磁コイル６０とをケース本体１００内に備え、半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌは内周面と外周面とに亘る方向に着磁されており、半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌのうち内周面及び上下端面に磁性流体Ｆが被覆し、内周面と励磁コイル６０の外周面の隙間に磁性流体Ｆが介在して成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、携帯電話機などに使用する往復振動発生器に関し、特に往復振動体を持つ往復振動発生器の構造に関する。

例えば、特開２００２−２６３５７８に開示の振動音響変換装置は、筒状のケースの上端部に外側端部が固定される音響発生用振動板と、ケースの下端部に外側端部を固定したプレートと、円環状ウエイトを上下往復可能に支持する２枚の板バネと、円環状ウエイトの内周面に固定した下ヨーク板と、この下ヨーク板上に固定され上下方向に着磁された円盤状永久磁石と、この円盤状永久磁石の上面に固定した上ヨーク板と、音響発生用振動板の下面に固定されて円盤状永久磁石の外周面と円環状ウエイトの内周面との隙間に先端側が嵌った円筒状のボイスコイルと、下ヨーク板の下面に付着しプレートに対する緩衝材として機能する磁性流体とを備えている。

上下方向に着磁した円盤状永久磁石から出た磁束は下ヨーク板からプレートに向かう漏れ磁束となるため、下ヨーク板がこれに対面するプレートに接近するほど、下ヨーク板の磁性流体がプレートに対して架橋し緩衝材として作用し、激突時の異音発生を防止できる。
特開２００２−２６３５７８（図４）

上記の振動音響変換装置において、往復振動体を構成する下ヨーク板とこれに対面するプレートとの激突を磁性流体で緩衝できるものの、振動音響変換装置を携帯電話機に搭載した場合、様々な方向から振動音響変換装置に加わる衝撃外力に対しては、往復振動体が上下方向からぶれた向きに振れ動くことになるため、往復振動体のポールピースがギャップ内でボイスコイルに対し激突し、ボイスコイルの巻線などの損傷を招く。

そこで上記問題点に鑑み、本発明の課題は、衝撃外力が加わっても往復振動体のコイルへの激突を磁性流体で緩衝できる構造の往復振動発生器を提供することにある。

本発明は、内周側に環状永久磁石を持つ環状ウエイトを上下方向へ往復振動可能に支持するための弾性部材と、環状永久磁石内を上下方向に貫通して往復振動磁界を発生する筒状の励磁コイルとをケース内に備えた往復振動発生器であって、環状永久磁石はその内周面と外周面とに亘る方向に着磁されており、環状永久磁石のうち内周面及び上下端面に磁性流体が磁気的に被覆し、内周面と励磁コイルの外周面の隙間に磁性流体が介在して成ることを特徴とする。

環状ウエイトの内周側に嵌る環状永久磁石は、上下方向に着磁されているのではなく、内周面と外周面とに亘る方向に着磁されているため、環状永久磁石の内周面から出た磁束は上下端面の近傍を通って環状ウエイトの内周面と環状永久磁石の外周面との境界に到達し、この環状永久磁石に塗布される磁性流体が環状永久磁石のうち内周面及び上下端面を包囲し、環状永久磁石の内周面と励磁コイルの外周面の隙間に磁性流体が介在することになるので、この緩衝層としての磁性流体によって衝撃外力が加わっても環状永久磁石の励磁コイルへの激突を有効的に抑制でき、励磁コイルの損傷を未然に防止できる。

また、環状磁石の上下端面にも磁性流体が被覆しているため、環状永久磁石のケース内固定部に対する上下方向の激突も緩衝できる。

環状永久磁石としては環状中心からラジアル方向に着磁した１輪一体の円環状永久磁石でも構わないが、着磁容易化のためには、環状ウエイトの内周側に同磁極が相向き合って収めた一対の半円環状永久磁石から成るものでも構わない。各半円環状永久磁石が平行着磁である場合には、環状壁の突合せ面同士が同極で相互反発し、２つの半円環状永久磁石の外周面を環状ウエイトの内周面に押圧し続ける作用を強くできるため、環状ウエイトと環状永久磁石の一体化が強固となる。

ここで具体的には、弾性部材としては、環状ウエイトの上端面に外周側弾性片の端部を接続した上側板バネと、環状ウエイトの下端面に外周側弾性片の端部を接続した下側板バネを有し、ケースとしては、下側板バネの内周側が固定した端板を有し、励磁コイルは端板上に搭載しており、励磁コイル内を貫通し、一端部が上側板バネの中央部に他端部が下側板バネの孔を貫通して端板にそれぞれ突っ張り当る磁性材の突っ張り部材を有する。

また、弾性部材は、環状ウエイトの下端面に外周側弾性片の端部を接続した下側板バネを有し、ケースとしては、下側板バネの内周側が固定した底板部を有し、励磁コイルはケースを塞ぐ磁性材の端板に起立しており、励磁コイル内に嵌って、一端部が端板の中央部に他端部が下側板バネにそれぞれ突っ張り当る磁性材の突っ張り部材を有する。

本発明においては、環状ウエイトの内周側に嵌る環状永久磁石が内周面と外周面とに亘る方向に着磁されているため、磁性流体が環状永久磁石のうち内周面及び上下端面を被覆し、環状永久磁石の内周面と励磁コイルの外周面の隙間に磁性流体が介在することになるので、この緩衝層としての磁性流体によって衝撃外力が加わっても環状永久磁石の励磁コイルへの激突を抑制でき、励磁コイルの損傷を未然に防止できる。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１（Ａ）は本発明の実施例１に係る振動リニアアクチュエータを示す斜視図、図１（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの反転状態を示す斜視図、図２（Ａ）は同振動リニアアクチュエータのケース本体を取り外した状態を示す側面図、図２（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの縦断側面図、図３（Ａ）は同振動リニアアクチュエータのケース本体を取り外した状態を示す平面図、図３（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの底面図、図４は上から見た同振動リニアアクチュエータの組立斜視図、図５は下から見た同振動リニアアクチュエータの組立斜視図、図６（Ａ）は同振動リニアアクチュエータの往復振動体と下側板バネを裏側から見た斜視図、図６（Ｂ）は同往復振動体と下側板バネを裏側から見た底面図である。

本例の振動リニアアクチュエータ１０は、円環状ウエイト２０及びこの内周側に同磁極が相向き合った状態で収めたパラレル（平行）着磁の一対の半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌから成る円環状永久磁石３０を往復振動体とし、円環状ウエイト２０の上端面２０ａに外周側吊り下げ部４１ａ，４２ａをスポット溶接で接続した上側板バネ４０と、円環状ウエイト２０の下端面２０ｂに外周側吊り下げ部５１ａ，５２ａをスポット溶接で接続した下側板バネ５０と、上側及び下側板バネ４０，５０を夫々支持し、円環状永久磁石３０内を貫通し円環状ウエイト２０に対して往復振動磁界を発生する円筒状の励磁コイル（空心トロイダルコイル）６０を搭載した金属製端板７０と、この金属製端板７０を蓋板として塞ぎ往復振動体を内蔵したカップ状のケース本体１００とを備えている。

図４に示す如く、上側板バネ４０は中央板部４３の外周側１８０°回転対称位置から延在した折り返し状の弾性片４１，４２を有する。下側板バネ５０は中央孔ｈを持つ円環状板部５３の外周側１８０°回転対称位置から延在した折り返し状の弾性片５１，５２を有する。励磁コイル６０以外の固定子としては、下側板バネ５０の円環状板部５３で固定した皿状の金属製端板７０と、励磁コイル６０内を貫通し、両端部が上側板バネ４０の中央板部４３と下側板バネ５０の中央孔ｈを貫通して金属製端板７０の中央部とに突っ張り当る磁性材の支軸（コア）８０と、金属製端板７０上に支持されて励磁コイル６０を搭載するためのプリント配線基板９０を有する。

各半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌは、図７（Ａ）に示す如く、内周面と外周面とに亘る方向に平行着磁されており、円環状ウエイト２０内に同磁極が相向き合って収められている。半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌのいずれの円周方向端面Ｅも内周面と同磁極（例えばＮ極）となっているため、左右の半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌは互いに磁気反発し、その外周面が円環状ウエイト２０の内周面に圧接している。なお、半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌの外周面と円環状ウエイト２０の内周面とは接着材で接着固定してあるが、図７（Ｂ）に示す如く、円環状ウエイト２０の内周面に接着材溜りＧを設けても構わない。

図２（Ｂ）に示す如く、このような半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌ（円環状永久磁石３０）のうち内周面及び上下端面には所定の粘性の磁性流体Ｆが被覆されている。半円環状永久磁石３０Ｒ，３０ＬのＮ極の内周面から出た磁束は上下端面寄りを通って外周面に向かうため、内周面と励磁コイル６０との隙間に磁性流体Ｆが緩衝層として介在すると共に、上下端面にも磁性流体Ｆが包囲付着している。

金属製端板７０は、下側板バネ５０の円環状板部５３の１８０°対称位置に接して裏面側からスポット溶接するための突状部７１，７２と、プリント配線基板９０の張出片９１を受ける突片部７３と、竜巻状のコイルスプリング端子Ｔ_１，Ｔ_２をプリント配線基板９０の裏面に形成された給電パターンＷ_１，Ｗ_２に半田付けするための端子貫通孔Ｈ_１，Ｈ_２と、支軸８０の下端部から突出した突起８０ａが嵌る位置決め孔７０ａを有する。プリント配線基板９０は突状部７１，７２に嵌る２つの丸孔Ｑ_１，Ｑ_２と、これら丸孔Ｑ_１，Ｑ_２を連絡する直線状切り込みに対し直交し励磁コイル６０のコイル端末Ｌ_１，Ｌ_２を裏面の給電パターンＷ_１，Ｗ_２の一部分ｗ_１，ｗ_２に半田盛りＤ_１，Ｄ_２で半田付けするためのコイル端末通し孔Ｓ_１，Ｓ_２を有する。

励磁コイル６０はプリント配線基板９０上に搭載されている。コイル端末Ｌ_１，Ｌ_２はコイル端末通し孔Ｓ_１，Ｓ_２の縁に掛り止って給電パターンＷ_１，Ｗ_２の一部分ｗ_１，ｗ_２に半田付けされている。磁性材の支軸８０はプリント配線基板９０のコイル端末通し孔Ｓ_１，Ｓ_２の中心を介して金属製端板７０上に搭載されている。突起８０ａは位置決め孔７０ａに嵌っている。

なお、本例では振動リニアアクチュエータ１０を携帯電話機内のプリント配線基板に搭載し、コイルスプリング端子Ｔ_１，Ｔ_２と給電パターンＷ_１，Ｗ_２とを介して励磁コイル６０に給電できるようになっているが、プリント配線基板９０の給電パターンＷ_１，Ｗ_２を変更することにより、コイルスプリング端子Ｔ_１，Ｔ_２を用いなくとも励磁コイル６０に給電できる。

励磁コイル６０への無給電状態では、円環状ウエイト２０は上側板バネ４０の弾性変形による上端面２０ａ側外方への弾性復元力と下側板バネ５０の弾性変形による下端面２０ｂ側外方への弾性復元力とが釣り合う図２（Ｂ）に示す軸方向中立位置で静止しているが、励磁コイル６０に交番電流が流れて往復振動磁界が発生すると、上側板バネ４０と下側板バネ５０とが交互に平面形状の自由状態に復元する動作を繰り返すため、円環状ウエイト２０がスラスト方向に往復運動して往復振動を発生する。

ここで、円環状ウエイト２０の内周側に嵌る円環状永久磁石３０は、上下方向に着磁されているのではなく、内周面と外周面とに亘る方向に着磁されているため、円環状永久磁石３０の内周面から出た磁束は上下端面の近傍を通って円環状ウエイト２０の内周面と円環状永久磁石３０の外周面との境界に到達し、この円環状永久磁石３０に塗布される磁性流体Ｆが円環状永久磁石３０のうち内周面及び上下端面を包囲し、円環状永久磁石３０の内周面と励磁コイル６０の外周面の隙間に磁性流体Ｆが介在することになるので、この緩衝層としての磁性流体Ｆによって衝撃外力が加わっても円環状永久磁石３０の励磁コイル６０への激突を有効的に抑制でき、励磁コイル６０の損傷を未然に防止できる。また、円環状磁石３０の上下端面にも磁性流体Ｆが被覆しているため、円環状永久磁石３０の上側板バネ４０及びケース本体１００や下側板バネ５０及び金属製端板７０などに対する上下方向の激突も緩衝できる。

また、励磁コイル６０はトロイダルコイルの円筒状で長いため、外径寸法を縮小してアンペアターンを確保でき、またコイルボビンを有していないため、下端部のコイル端末Ｌ_１，Ｌ_２をそのままプリント配線基板９０の給電パターンＷ_１，Ｗ_２に接続できる。

なお、本例では支軸８０の下端部のみに突起８０ａを設けてあるが、上端部にも突起を設け、上側板バネ４０の中央板部４３に形成した位置決め孔に嵌めても構わない。

図８は本発明の実施例２に係る振動リニアアクチュエータを示す縦断側面図である。本例の振動リニアアクチュエータ２００は、スピーカー機能も付帯する振動音響変換装置であり、往復振動体を収容する扁平カップ状の下側ケース本体１１０及び共用ヨーク１２０を有し、この共用ヨーク１２０から放音孔１３０ａを持つカバー１３０までがスピーカー部となっている。

往復振動体は、円環状ウエイト２０′及びこの内周側に同磁極が相向き合った状態で収めたパラレル（平行）着磁の一対の半円環状永久磁石３０Ｒ，３０Ｌから成る円環状永久磁石３０を有する。本例の板バネは下側板バネ５０′のみで、これは中心軸Ｍを中心孔Ｋ及び位置決め孔１１０ａに差し込んで取り付け、円環状ウエイト２０′を支持する弾性片５１′，５２′を有する。円環状永久磁石３０内に嵌り円環状ウエイト２０′に対して往復振動磁界を発生する円筒状の励磁コイル（空心トロイダルコイル）６０′は共用ヨーク１２０に固定した環状プリント配線基板９０′から垂下している。この励磁コイル６０′の内側には、中心軸Ｍに軸着した磁性材の下側コア８０′が嵌入している。共用ヨーク１２０は、底板部１２０ａを持つ中央筒部１２０ｂと鍔板部１２０ｃとを有し、励磁コイル６０′の内側に上側から中央筒部１２０ｂが嵌入し、底板部１２０ａが下側コア８０′と重なっている。中心軸Ｍと下側コア８０′との組み付け体は、一端部が共用ヨーク１２０の底板部１２０ａに他端部が下側板バネ５０′にそれぞれ突っ張り当る磁性材の突っ張り部材となっている。

本例の円環状ウエイト２０′の内周側に嵌る円環状永久磁石３０も、上下方向に着磁されているのではなく、内周面と外周面とに亘る方向に着磁されている。このため、円環状永久磁石３０の内周面から出た磁束は上下端面の近傍を通って円環状ウエイト２０′の内周面と円環状永久磁石３０の外周面との境界に到達し、この円環状永久磁石３０に塗布される磁性流体Ｆが円環状永久磁石３０のうち内周面及び上下端面を包囲し、円環状永久磁石３０の内周面と励磁コイル６０′の外周面の隙間に磁性流体Ｆが介在することになるので、この緩衝層としての磁性流体Ｆによって衝撃外力が加わっても円環状永久磁石３０の励磁コイル６０′の激突を有効的に抑制でき、励磁コイル６０′の損傷を未然に防止できる。また、円環状磁石３０の上下端面にも磁性流体Ｆが被覆しているため、円環状永久磁石３０の共用ヨーク１２０や下側ケース本体１１０などに対する上下方向の激突も緩衝できる。共用ヨーク１２０の中央筒部１２０ｂ及び底板部１２０ａは励磁コイル６０′にとってそれからの磁束を下側コア８０′へ繋ぐ継鉄として機能し、磁気抵抗を下げることができるため、有効な往復振動磁界を得ることができる。

この底板部１２０ａ上の中央筒部１２０ｂ内には上下方向に着磁のスピーカー用永久磁石１４０が搭載されており、その上面には外周縁と中央筒部１２０ｂのコーナー部Ｃとの隙間にポールピースＰを構成するアッパーヨーク１５０が搭載されている。共用ヨーク１２０上の短筒状の上ケース本体１６０に音響振動板としてのダイヤフラム１７０が張られており、このダイヤフラム１７０からポールピースＰに円筒状のボイスコイル１８０が差し込まれている。

このように、励磁コイル６０′の磁束を繋ぐ共用ヨーク１２０はその底板部１２０ａ上に搭載したスピーカー用永久磁石１４０とコーナー部Ｃとの隙間にポールピースＰも構成しているため、本例の振動音響変換装置は部品点数を削減でき、コンパクト化を図ることができる。

（Ａ）は本発明の実施例１に係る振動リニアアクチュエータを示す斜視図、（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの反転状態を示す斜視図である。（Ａ）は同振動リニアアクチュエータのケース本体を取り外した状態を示す側面図、（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの縦断側面図である。（Ａ）は同振動リニアアクチュエータのケースを取り外した状態を示す平面図、（Ｂ）は同振動リニアアクチュエータの底面図である。上から見た同振動リニアアクチュエータの組立斜視図である。下から見た同振動リニアアクチュエータの組立斜視図である。（Ａ）は同振動リニアアクチュエータの往復振動体と下側板バネを裏側から見た斜視図、（Ｂ）は同往復振動体と下側板バネを裏側から見た底面図である。（Ａ）は同往復振動体の平面図、（Ｂ）は別の往復振動体の平面図である。本発明の実施例２に係る振動リニアアクチュエータを示す縦断側面図である。

符号の説明

１０，２００…振動リニアアクチュエータ
２０，２０′…円環状ウエイト
２０ａ…上端面
２０ｂ…下端面
３０…円環状永久磁石
３０Ｒ，３０Ｌ…半円環状永久磁石
４０…上側板バネ
４１，４２，５１，５２，５１′，５２′…弾性片
４１ａ，４２ａ，５１ａ，５２ａ…外周側吊り下げ部
４３…中央板部
５０，５０′…下側板バネ
５３…円環状板部
６０，６０′…励磁コイル
７０…金属製端板
７０ａ，１１０ａ…位置決め孔
７１，７２…突状部
７３…突片部
８０…支軸
８０′…下側コア
８０ａ…突起
９０…プリント配線基板
９０′…環状プリント配線基板
９１…張出片
１００…ケース本体
１１０…下側ケース本体
１２０…共用ヨーク
１２０ａ…底板部
１２０ｂ…中央筒部
１２０ｃ…鍔板部
１３０…カバー
１３０ａ…放音孔
１４０…スピーカー用永久磁石
１５０…アッパーヨーク
１６０…上ケース本体
１７０…ダイヤフラム
１８０…ボイスコイル
Ｃ…コーナー部
Ｄ_１，Ｄ_２…半田盛り
Ｅ…円周方向端面
Ｆ…磁性流体
Ｇ…接着材溜り
Ｈ_１，Ｈ_２…端子貫通孔
ｈ…中央孔
Ｋ…中心孔
Ｌ_１，Ｌ_２…コイル端末
Ｍ…中心軸
Ｐ…ポールピース
Ｑ_１，Ｑ_２…丸孔
Ｓ_１，Ｓ_２…コイル端末通し孔
Ｔ_１，Ｔ_２…コイルスプリング端子
Ｗ_１，Ｗ_２…給電パターン
ｗ_１，ｗ_２…一部分

Claims

内周側に環状永久磁石を持つ環状ウエイトを上下方向へ往復振動可能に支持するための弾性部材と、前記環状永久磁石内を上下方向に貫通して往復振動磁界を発生する筒状の励磁コイルとをケース内に備えた往復振動発生器であって、
前記環状永久磁石はその内周面と外周面とに亘る方向に着磁されており、前記環状永久磁石のうち前記内周面及び上下端面に磁性流体が被覆し、前記内周面と前記励磁コイルの外周面の隙間に前記磁性流体が介在して成ることを特徴とする往復振動発生器。
請求項１に記載の往復振動発生器において、前記環状永久磁石は前記環状ウエイトの内周側に同磁極が相向き合って収めた一対の半円環状永久磁石から成ることを特徴とする往復振動発生器。
請求項２に記載の往復振動発生器において、前記半円環状永久磁石は平行着磁となっていることを特徴とする往復振動発生器。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の往復振動発生器において、前記弾性部材は、前記環状ウエイトの上端面に外周側弾性片の端部を接続した上側板バネと、前記環状ウエイトの下端面に外周側弾性片の端部を接続した下側板バネを有し、前記ケースは、前記下側板バネの内周側を固定した端板を有し、前記励磁コイルは前記端板上に搭載しており、前記励磁コイル内を貫通し、一端部が前記上側板バネの中央部に他端部が前記下側板バネの孔を貫通して前記端板にそれぞれ突っ張り当る磁性材の突っ張り部材を有することを特徴とする往復振動発生器。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の往復振動発生器において、前記弾性部材は、前記環状ウエイトの下端面に外周側弾性片の端部を接続した下側板バネを有し、前記ケースは、前記下側板バネの内周側が固定した底板部を有し、前記励磁コイルは前記ケースを塞ぐ磁性材の端板に起立しており、前記励磁コイル内に嵌って、一端部が端板の中央部に他端部が前記下側板バネにそれぞれ突っ張り当る磁性材の突っ張り部材を有することを特徴とする往復振動発生器。