JP2010178419A - 振動発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の変位に対して線形的にディテントが変化するような振動発生器構造を提案する。
【解決手段】振動発生器は、コイル及びコイルが巻かれた固定ヨーク２０から成る固定子と、円筒形状の永久磁石３０並びに永久磁石３０の内周側及び外周側に設けられた可動子ヨーク３１及び重量体３２から成る可動子と、コイルの中心軸方向に可動子が振動可能なように固定子及び可動子を連結するバネ材と、を備える。固定ヨーク２０には、可動子ヨーク３１と対向する磁路形成用対抗面が設けられている。コイルの励磁による磁束及び永久磁石による磁束は、その対向面と可動子ヨーク３１との間の空隙を経由する磁路（３０１、３１１等）を通る。
【選択図】図１０

Description

本発明は、携帯機器などに搭載される振動発生器に関する。

携帯電話機等の携帯機器には、着信を呼び出し音で知らせる代わりに、携帯機器そのもの又は携帯機器の付属品内に振動発生器を収納しておき、この振動発生器を振動させることで人体に着信を感知させるものがある。

例えば、図２６に示されるような断面構造を有する振動発生器９００が提案されている（下記特許文献１参照）。振動発生器９００には、基台部９０１に固定された固定子ヨーク９０７及びコイル９０８から成る固定子と、基台部９０１に弾性支持部材（弾性体）９０２を介して連結された可動子９０３と、が備えられている。固定子ヨーク９０７の断面形状は概ねＨ型形状であり、固定子ヨーク９０７のくびれた部分の外周周りにコイル９０８が巻かれている。

可動子９０３は、断面形状が概ねコの字状の可動子ヨーク９０４と、可動子ヨーク９０４の中央部に接合された永久磁石９０５と、永久磁石９０５に接合された高透磁率部材９０６と、から成る。可動子ヨーク９０４と永久磁石９０５との接合面は、永久磁石９０５のＳ極面となっており、永久磁石９０５のＮ極面はコイル９０８の外周面に対向している。この永久磁石９０５のＮ極面側に高透磁率部材９０６が接合されている。

図２６において、破線９１０は、振動発生器９００内に形成される磁路を表している。永久磁石９０５のＮ極面からの磁束は、コイル９０８の外周面側を通して固定子ヨーク９０７の中央部に入り、固定子ヨーク９０７の磁化方向（図２６の上下方向に対応するＮＳ磁極方向）を向くように導かれた後、固定子ヨーク９０７の上下面と可動子ヨーク９０４との間の空隙を通って可動子ヨーク９０４内に入り、可動子ヨーク９０４の中央から永久磁石９０５のＳ極面に入射する。高透磁率部材９０６は、永久磁石９０５の磁束を永久磁石９０５のＮ極面に集中させて、固定子のコイル９０８により多くの磁束を通過させるために設けられている。

上述のように構成された振動発生器９００において、コイル９０８に所定の交流電流を流すと、固定子ヨーク９０７の上方側が交互にＮ極及びＳ極となる一方で固定子ヨーク９０７の下方側が交互にＳ極及びＮ極となるため、磁気吸引力及び磁気反発力による推力が発生し、その磁気による推力と弾性支持部材９０２による推力との合成推力に従って可動子９０３が図２６の上下方向に単振動する。また、これらの推力以外にも、永久磁石９０５からの磁束がコイル９０８を通過することによるローレンツ力も可動子９０３の振動に寄与する。

尚、固定子ヨーク９０７の、永久磁石９０５側に突出しているヨーク部分の内、図面上方側に位置している部分を上側突出部９２１と呼び、図面下方側に位置している部分を下側突出部９２２と呼ぶ。

ところで、コイル９０８に電流を流していなくても、可動子９０３の位置に依存して、可動子９０３を図２６の上下方向に移動させようとする磁気による推力が発生する。固定子のコイルに電流を流していないときに生じる、磁気による推力はディテントと呼ばれる。

また、一般に、磁気による推力と弾性体による推力とを利用する振動発生器では、下記式（１）に従う共振周波数ｆ₀にて可動子が振動する。ここで、Ｋｍは、バネとしての弾性体のバネ定数（以下、機械バネ定数という）である。Ｋｅは、磁気によって可動子を振動中心に戻そうとする力を弾性体による力に置き換えて考えた時のバネ定数（以下、磁気バネ定数という）である。Ｍは、可動子の質量である。

例えば、磁気によって可動子を振動中心に戻そうとする力を弾性体による力に置き換えて考えることで磁気バネ定数Ｋｅを求め、求めた磁気バネ定数Ｋｅを用いて所望の周波数に適合する機械バネ定数Ｋｍ及び質量Ｍを設計することができる。

人体に振動を最大限に感知させる振動周波数は、概ね１５８Ｈｚであると言われている。このため、人体に振動を最大限に感知させること等を目的として、可動子を所望の一定周波数（例えば、１５８Ｈｚ）にて振動させることが望ましいが、振動中心から見た可動子の変位量に対してディテントが線形的に変化しないと共振周波数ｆ₀が所望の一定周波数からずれる（換言すれば、可動子の振動周波数が、所望の一定周波数からずれる）。

これは、以下の理由による。振動中心から見た可動子の変位量に対してディテントが線形的に変化しないと、或る変位量を基準にして求めたＫｅの値と、他の変位量を基準にして求めたＫｅの値が異なってしまう（Ｋｅが定数ではなくなる）。つまり、可動子の変位量に依存してＫｅの値が変化し、結果、共振周波数ｆ₀を一定に保つことが困難になる。

図２７（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、振動発生器９００におけるディテントについて考察する。図２７（ａ）〜（ｃ）は、振動発生器９００における固定子及び可動子の位置関係を表しており、図２７（ａ）は可動子が振動中心に位置している時のそれを、図２７（ｂ）は可動子が振動中心を基準として図面上方に第１変位量だけ移動した時のそれを、図２７（ｃ）は可動子が振動中心を基準として図面上方に第２変位量だけ移動した時のそれを表している。第２変位量は、第１変位量よりも大きい。尚、図２７（ａ）〜（ｃ）に示される矢印は、固定子（固定子ヨーク９０７）と可動子（高透磁率部材９０６及び永久磁石９０５）が磁気によって引き合う力を表している。

可動子が振動中心に位置している時（即ち、変位量がゼロの時）、図２７（ａ）に示す如く、高透磁率部材９０６及び永久磁石９０５の上端と固定子ヨーク９０７の上側突出部９２１の下端９３１は一直線上に並ぶと共に高透磁率部材９０６及び永久磁石９０５の下端と固定子ヨーク９０７の下側突出部９２２の上端９３２は一直線上に並ぶ。或いは、高透磁率部材９０６及び永久磁石９０５の上端は固定子ヨーク９０７の上側突出部９２１の下端９３１よりも下側に位置していると共に高透磁率部材９０６及び永久磁石９０５の下端は固定子ヨーク９０７の下側突出部９２２の上端９３２よりも上側に位置している。このため、コイル９０８に電流を流していない状態において可動子が振動中心に位置している時は、固定子ヨーク９０７の上側突出部９２１と可動子とが磁気によって引き付けあう力（以下、第１の力という）と固定子ヨーク９０７の下側突出部９２２と可動子とが磁気によって引き付けあう力（以下、第２の力という）とがちょうど均衡し、図面上下方向におけるディテントはゼロとなる。

図面の上下方向における可動子の中心は図面の上下方向における上側突出部９２１の中心よりも下方に位置しているため、第１の力の向きは斜め上向きであり、図面の上下方向における可動子の中心は図面の上下方向における下側突出部９２２の中心よりも上方に位置しているため、第２の力の向きは斜め下向きである。これは、可動子の変位量が第１及び第２変位量である時も同様である。

可動子が振動中心を基準として図面上方に第１変位量だけ移動した時、図２７（ｂ）に示す如く、図２７（ａ）の状態と比較して第２の力が弱まる一方で第１の力が強くなる。故に、図２７（ｂ）に示す状態では、可動子を上方向に移動させようとするディテントが発生する。

可動子が振動中心を基準として図面上方に第２変位量だけ移動した時、図２７（ｃ）に示す如く、図２７（ｂ）の状態と比較して第２の力は更に弱まる。また、この時における第１の力の向きは、第１変位量の場合と同様、斜め上向きではあるが、第１の力の上下方向成分は第１変位量の場合と比べて弱まる。故に、図２７（ｃ）に示す状態では、可動子を上方向に移動させようとするディテントが発生するものの、そのディテントの大きさは図２７（ｂ）に示す状態のそれよりも小さくなる。

このように、振動発生器９００では、可動子が振動中心よりも上側に位置している時、更に可動子を上方向に移動させるようなディテントが働くと共に上下方向におけるディテントが可動子の変位量に対して線形的に変化しない（上下方向におけるディテントと可動子の変位量との間に比例関係が成立しない）。可動子が図面上方に移動した場合におけるディテントの変化の様子を説明したが、可動子が図面下方に移動した場合も同様である。ディテントの線形性が実現されない振動発生器９００では、可動子を所望の周波数にて安定的に振動させることが困難である。

特開２００１−１７９１７８号公報

そこで本発明は、所望周波数にて容易に振動させることが可能な振動発生器を提供することを目的とする。

本発明に係る振動発生器は、コイル及び前記コイルが巻かれた第１磁性体を有する固定子と、一方の磁極面が前記コイルの外周面に対向するように配置された永久磁石、及び、前記一方の磁極面に取り付けられた第２磁性体を有する可動子と、前記コイルの中心軸と平行に前記可動子が振動可能なように前記固定子と前記可動子を連結する弾性体と、を備えた振動発生器において、前記コイルの励磁による磁束が前記第２磁性体を経由するように、前記第１磁性体に、第１空隙を介して前記第２磁性体と対向する対向面を設けたことを特徴とする。

対向面の存在により、可動子の変位量とディテント変化との間の線形性が向上する。結果、可動子を容易に所望周波数にて振動させることが可能となる。

具体的には例えば、前記コイルの励磁による磁束は、前記第１磁性体の前記対向面、前記第１空隙、及び、前記第２磁性体を経由する第１磁路を形成し、前記永久磁石による磁束は、前記一方の磁極面、前記第２磁性体、前記第１空隙、前記第１磁性体の前記対向面、前記第１磁性体の前記対向面と前記永久磁石の他方の磁極面との間の第２空隙、及び、前記他方の磁極面を経由する第２磁路を形成する。

また例えば、前記対向面は前記可動子の振動中心の両側に設けられ、各対向面の、前記振動中心に近い側の端部が、前記コイルの中心軸方向における前記第２磁性体の端部よりも、常に、前記振動中心の近くに位置するように前記可動子は振動する。

或いは例えば、前記対向面と前記第２磁性体との最短距離が常に一定となるように前記可動子は振動する。

また具体的には例えば、前記永久磁石は、円筒形状の永久磁石であって、内周面が前記一方の磁極面であると共に外周面が他方の磁極面であり、前記第２磁性体は、円筒形状の磁性体であって、前記一方の磁極面の内周側に取り付けられ、前記第２磁性体の内周面を前記第１磁性体の前記対向面に対向させつつ前記可動子が前記固定子の外周を取り巻くように、前記弾性体を介して前記固定子と前記可動子が連結されている。

本発明によれば、所望周波数にて容易に振動させることが可能な振動発生器を提供することが可能である。

本発明の意義ないし効果は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以下の実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。

本発明の実施形態に係る振動発生器の外観斜視図である。 図１の振動発生器を２つに割った時の外観斜視図である。 図１の振動発生器の断面図である。 図１の振動発生器の分解図である。 図１の振動発生器に設けられた固定子ヨークを形成する中央ヨーク及びカップ状ヨークの外観斜視図である。 コイルが巻かれた中央ヨークと２つのカップ状ヨークとの結合方法を示す図である。 図１の振動発生器に設けられた永久磁石の、Ｘ軸に沿った断面図である。 図１の振動発生器における振動動作を説明するための図である。 ＸＺ座標面の第１象限内における、固定子ヨーク、永久磁石、可動子ヨーク及び重量体を表す図（ａ）と、固定子ヨークの形状を説明するための図（ｂ）である。 図１の振動発生器において形成される磁路を表す図である。 図１の振動発生器において形成される磁路を表す図である。 図１の振動発生器の可動子に作用するディテント（Ｚ軸方向のディテント）を説明するための図である。 第１、第２及び第３構造モデルにおける固定子及び可動子の断面図である。 第２構造モデルにおける固定子及び可動子の位置関係を説明するための図である。 可動子の変位量とＺ軸方向（上下方向）におけるディテントとの関係のシミュレーション結果を示す図である。 可動子の変位量とローレンツ力に基づく推力との関係のシミュレーション結果を示す図である。 第１変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第２変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第３変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第４変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第５変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第５変形構造における固定子ヨークの形状を説明するための図である。 第６変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第７変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。 第３変形構造における固定子及び可動子の拡大断面図である。 従来の振動発生器の断面構造を示す図である。 図２７の振動発生器の可動子に作用するディテントを説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、或る物体の断面図においては、後述の図３等の如く一般的に該物体の断面部位に対して斜線が施されるが、後に参照される一部の断面図（例えば図８（ａ））においては、図示煩雑化の防止のため、該斜線の図示を省略することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る振動発生器１の外観斜視図である。振動発生器１は、ボタン電池のような高さの比較的低い円柱形状の外形を有している。その円柱の中心軸に沿って振動発生器１を２つに切って得られる片方の部材（振動発生器１の半分）の外観斜視図を図２に示す。また、その片方の部材を側面から見た平面図、即ち、上記中心軸に沿った面を断面とする、振動発生器１の断面図を図３に示す。図４は、振動発生器１の構成部材の分解図である。振動発生器１は、例えば、携帯電話機のような携帯端末の内部又は該携帯端末の付属品内部に設けられる。

振動発生器１は、内部に空洞を有する円柱形状のケース１０と、磁性材料にて形成された固定子ヨーク（固定子磁性体）２０と、固定子ヨーク２０に巻かれたコイル２１と、円筒形状を有する永久磁石３０と、永久磁石３０の内周側に設けられ且つ磁性材料にて形成された円筒形状の可動子ヨーク（可動子磁性体）３１と、永久磁石３０の外周側に設けられた円筒形状の重量体３２と、弾性体であるバネ材４１及び４２とを有する。図４に示す如く、ケース１０は、円盤状のケース部材１１とカップ状のケース部材１２を接合することで形成される。尚、図示の便宜上、図２においてコイル２１の図示を省略しており、図４においてコイル２１並びにバネ材４１及び４２の図示を省略している。

固定子ヨーク２０（第１磁性体）及びコイル２１によって固定子が形成され、永久磁石３０、可動子ヨーク３１（第２磁性体）及び重量体３２によって可動子が形成される。固定子及び可動子並びにバネ材４１及び４２は、ケース１０内部に収容される。固定子をケース１０に固定する一方で、バネ材４１及び４２を用いて可動子をケース１０内で振動可能なように配置することで振動発生器１が形成される。

コイル２１の中心軸をＺ軸と定義する。そうすると、図３は、Ｚ軸に沿った面を断面とする、振動発生器１の断面図に相当する。以下、Ｚ軸に沿った断面をＺ断面と呼ぶと共にＺ断面を断面とする断面図をＺ断面図と呼ぶ。また、Ｚ断面図上において、Ｚ軸に直交する軸をＸ軸と定義する。Ｘ軸に沿った断面をＸ断面と呼ぶと共にＸ断面を断面とする断面図をＸ断面図と呼ぶ。Ｘ軸とＺ軸は、固定子ヨーク２０の中心点と一致する原点Ｏにて交差する。更に、Ｘ軸とＺ軸を座標軸とする二次元直交座標面をＸＺ座標面と呼ぶ。また、特に断りなき限り、以下の説明における第１〜第４象限とは、ＸＺ座標面における第１〜第４象限を指す。

ケース１０内に配置された固定子ヨーク２０、永久磁石３０、可動子ヨーク３１及び重量体３２は、全て、Ｚ軸を回転軸とする回転体であると言える。ＸＺ座標面において、ケース１０内に配置された固定子ヨーク２０、永久磁石３０、可動子ヨーク３１及び重量体３２は、Ｚ軸に対して線対称の構造を有していると共に可動子の振動停止時においてはＸ軸に対しても線対称の構造を有している。

振動発生器１の構造及び動作について、詳細に説明する。図５（ａ）及び（ｂ）は、固定子ヨーク２０の構成部材である中央ヨーク２５及びカップ状ヨーク２６の外観斜視図であり、図６は、コイル２１が巻かれた中央ヨーク２５と２つのカップ状ヨーク２６との結合方法を示す図である。

中央ヨーク２５は、円柱形状のヨーク（棒状のヨーク）であり、中央ヨーク２５の外周面に沿ってコイル２１が巻かれる。中央ヨーク２５の外形形状である円柱の中心軸は、コイル２１の中心軸であるＺ軸に一致する。カップ状ヨーク２６は、上面及び下面の内、一方の面にのみ磁性材料の底面を有する円筒形状のヨークであり、カップ状の外形を有している。カップ状ヨーク２６の内周半径は、中央ヨーク２５の外周半径よりも大きい。図６に示す如く、中央ヨーク２５にコイル２１を巻いた後、中央ヨーク２５の上面に第１のカップ状ヨーク２６の底面が密着するように中央ヨーク２５と第１のカップ状ヨーク２６を結合すると共に中央ヨーク２５の下面に第２のカップ状ヨーク２６の底面が密着するように中央ヨーク２５と第２のカップ状ヨーク２６を結合する。これにより、コイル２１が巻かれた固定子ヨーク２０が形成される。

永久磁石３０、可動子ヨーク３１及び重量体３２の夫々の外形は、上述したようにＺ軸を中心軸とする円筒形状（輪形状）である。従って、図７に示す如く、永久磁石３０は、Ｘ断面図において、内周と内周よりも半径の大きい外周とを有する輪状図形を描く。可動子ヨーク３１及び重量体３２も同様である。永久磁石３０の内周面と可動子ヨーク３１の外周面が接するように永久磁石３０と可動子ヨーク３１が結合され、且つ、永久磁石３０の外周面と重量体３２の内周面が接するように永久磁石３０と重量体３２が結合されることによって可動子が形成される。重量体３２は、可動子の質量を所望の質量に設定するための重りである。永久磁石３０の比透磁率は１に近い値（例えば、１．１）を有する一方で、固定子ヨーク２０及び可動子ヨーク３１の比透磁率は十分に大きな値（例えば、数百〜数万）を有する。重量体３２の比透磁率は任意である。

本実施形態では、永久磁石３０の内周側がＮ極、永久磁石３０の外周側がＳ極であると想定する（勿論、それらを逆にすることも可能である）。従って、永久磁石３０の内周面及び外周面はそれぞれＮ極面及びＳ極面であり、永久磁石３０のＮ極面はコイル２１の外周面に対向している（図３等参照）。

バネ材４１はＺ軸方向が伸張方向となるように、その一端がケース１０の上方側の内面（ケース部材１２の内面）に固定されると共に、その他端が可動子の上面に結合されている。バネ材４２はＺ軸方向が伸張方向となるように、その一端がケース１０の下方側の内面（ケース部材１１）に固定されると共に、その他端が可動子の下面に結合されている。このため、可動子を上方向に移動させる力を加えれば、Ｚ軸方向にバネ材４１が縮む一方でバネ材４２が伸び、可動子を下方向に移動させる力を加えれば、Ｚ軸方向にバネ材４１が伸びる一方でバネ材４２が縮む。ここで、上方向はＺ軸の正側の方向に対応し、下方向はＺ軸の負側の方向に対応している。

図１及び図６を含む各図面には示されていないが、固定子ヨーク２０及びケース１０に設けられた穴などを介してコイル２１の両端に電気的に接続された一対のリード線がケース１０の外側に引き出されている。この一対のリード線に交流電圧を印加することでコイル２１に交流電流が流れ、該交流電流に応じた磁極が固定子ヨーク２０に現れる。

コイル２１に電流を流しておらず、可動子の振動が停止している時、バネ材４１及び４２による推力（以下、機械推力という）が均衡して、Ｚ軸方向における可動子の中心はＸ軸上に位置する。コイル２１に交流電流を流すことで、可動子をＺ軸方向に振動させる磁気による推力（以下、磁気推力という）が発生して、磁気推力と機械推力に従って可動子がＺ軸方向に振動する。

コイル２１に第１方向の電流を流した時には、図８（ａ）に示す如く、固定子ヨーク２０の上側及び下側が夫々Ｎ極及びＳ極になり、永久磁石３０のＮ極と固定子ヨーク２０の上側磁極（Ｎ極）とが反発しあう一方で永久磁石３０のＮ極と固定子ヨーク２０の下側磁極（Ｓ極）とが吸引しあうため、可動子を下方向（Ｚ軸の負側）に向かわせる磁気推力が発生する。一方、コイル２１に第１方向とは逆の第２方向の電流を流した時には、図８（ｂ）に示す如く、固定子ヨーク２０の上側及び下側が夫々Ｓ極及びＮ極になり、永久磁石３０のＮ極と固定子ヨーク２０の下側磁極（Ｎ極）とが反発しあう一方で永久磁石３０のＮ極と固定子ヨーク２０の上側磁極（Ｓ極）とが吸引しあうため、可動子を上方向（Ｚ軸の正側）に向かわせる磁気推力が発生する。

尚、固定子はケース１０に固定されていると共にバネ材４１及び４２の各一端もケース１０に固定されているため、バネ材４１及び４２は、ケース１０を介して固定子と可動子を連結する弾性体であると言える。或いは、ケース１０自体も固定子の構成部材に含まれる、と考えることもできる。また、可動子がＺ軸方向に振動可能となるように、ケース１０を介することなく固定子と可動子を直接的に弾性体にて連結するようにしてもよい。

図９（ａ）は、ＸＺ座標面上の、固定子ヨーク２０、永久磁石３０、可動子ヨーク３１及び重量体３２を表している。但し、図示の煩雑化防止のため、図９（ａ）には、ＸＺ座標面の第１象限内のそれらの形状のみを示している。ＸＺ座標面における注目点の位置を（ｘ，ｚ）にて表し、位置（ｘ，ｚ）に配置された点を点（ｘ，ｚ）と表記する。注目点に対するｘ及びｚは、夫々、注目点のＸ座標値（Ｘ軸上の座標値）及びＺ座標値（Ｚ軸上の座標値）を表している。

ＸＺ座標面の第１象限において、固定子ヨーク２０は、第１〜第３四角形を連結した図形を成す（図９（ｂ）も参照）。第１四角形は、点（０，０）と一致する原点Ｏ、点（ｘ₁，０）、点（ｘ₁，ｚ₃）及び点（０，ｚ₃）を４頂点とする長方形であり、第２四角形は、点（ｘ₁，ｚ₂）、点（ｘ₃，ｚ₂）、点（ｘ₃，ｚ₃）及び点（ｘ₁，ｚ₃）を４頂点とする長方形であり、第３四角形は、点（ｘ₂，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₂）及び点（ｘ₂，ｚ₂）を４頂点とする長方形である。固定子ヨーク２０の内、この第３四角形を描く部分を、突出部５０と呼ぶ。尚、固定子ヨーク２０の内の、Ｘ座標値がｘ₂以上且つｘ₃以下の部分を、突出部５０と捉えるようにしてもよい。

ＸＺ座標面の第１象限において、可動子ヨーク３１は、点（ｘ₄，０）、点（ｘ₅，０）、点（ｘ₅，ｚ_Q）及び点（ｘ₄，ｚ_Q）を４頂点とする長方形を成し、永久磁石３０は、点（ｘ₅，０）、点（ｘ₆，０）、点（ｘ₆，ｚ_Q）及び点（ｘ₅，ｚ_Q）を４頂点とする長方形を成し、重量体３２は、点（ｘ₆，０）、点（ｘ₇，０）、点（ｘ₇，ｚ_Q）及び点（ｘ₆，ｚ_Q）を４頂点とする長方形を成す。ここで、０＜ｘ₁＜ｘ₂＜ｘ₃＜ｘ₄＜ｘ₅＜ｘ₆＜ｘ₇、且つ、０＜ｚ₁＜ｚ₂＜ｚ₃、である。

カップ状ヨーク２６（図６参照）の外周面に相当する、Ｘ軸方向における固定子ヨーク２０の外周面は、可動子ヨーク３１と空隙５２を介して対向している。Ｘ軸方向における固定子ヨーク２０の該外周面を符号５１によって表し、それを磁路形成用対向面或いは単に対向面と呼ぶ。対向面５１と可動子ヨーク３１との間の空隙５２の厚み方向はＸ軸方向であり、空隙５２の厚みは（ｘ₄−ｘ₃）によって表される。

Ｚ軸方向における可動子ヨーク３１の外側端部の位置を表すＺ軸座標値ｚ_Qは、可動子の振動過程において様々な値をとるが、そのＺ軸座標値ｚ_Qは、常に、対向面５１の振動中心側端部の位置を表すＺ軸座標値ｚ₁よりも大きい。即ち、常に、不等式「ｚ_Q＞ｚ₁」が成立するように可動子は振動する。上述したように固定子ヨーク２０等はＸ軸及びＺ軸に対して線対称の構造を有しているから、不等式「ｚ_Q＞ｚ₁」と同様の関係が、ＸＺ座標面の第２〜第４象限においても成り立つ。つまり、対向面５１の、可動子の振動中心（Ｘ軸）に近い側の端部（ｚ₁）が、Ｚ軸方向における可動子ヨーク３１の外側端部（ｚ_Q）よりも、常に、可動子の振動中心の近くに位置するように可動子は振動せしめられる。

振動発生器１において形成される磁路について説明する。図１０は、図８（ａ）に対応する電流をコイル２１に流した時の磁束の流れを、固定子及び可動子のＺ断面に重畳した図である。破線３０１及び３０２は、コイル２１に電流を流したことによって発生した磁束（換言すれば、コイル２１の励磁による磁束）の磁路を表している。破線３１１〜３１４は、永久磁石３０の発生磁束の磁路を表している。

対向面（磁路形成用対向面）５１及び可動子ヨーク３１間の空隙５２の厚み（ｘ₄−ｘ₃）は、ＸＺ座標面における第１象限内の突出部５０及び第４象限内の突出部５０間における空隙の厚みの半分（即ち、ｚ₁）よりも小さい。このため、コイル２１の励磁による磁束は、主として前者の空隙（空隙５２）を通る。つまり、ＸＺ座標面の第１及び第４象限内に形成される磁路３０１は、第１及び第４象限内の空隙５２を経由する磁路である（磁路３０２も同様）。

より具体的には、原点Ｏを起点として考えた場合、磁路３０１は、原点Ｏを起点として、第１象限内の固定子ヨーク２０と、第１象限内の対向面５１と、第１象限内の空隙５２と、第１象限内の可動子ヨーク３１と、第１及び第４象限間の可動子ヨーク３１と、第４象限内の可動子ヨーク３１と、第４象限内の空隙５２と、第４象限内の対向面５１と、第４象限内の固定子ヨーク２０と、を通じて原点Ｏに至る磁路である。

一方、永久磁石３０の発生磁束は、永久磁石３０のＮ極面から可動子ヨーク３１、空隙５２及び突出面５１を介して固定子ヨーク２０の突出部５０に入り（図９（ａ）参照）、突出部５０内をＺ軸方向に流れた後、対向面（磁路形成用対向面）５１と永久磁石３０のＳ極面との間の空隙を通って永久磁石３０のＳ極面に至る。従って例えば、第１象限内に形成される磁路３１１は、永久磁石３０のＮ極面を起点として、第１象限内の可動子ヨーク３１と、第１象限内の空隙（第１空隙）５２と、第１象限内の対向面５１と、第１象限内の突出部５０と、第１象限内における対向面５１と永久磁石３０のＳ極面との間の空隙（第２空隙；図１０において可動子ヨーク３１及び永久磁石３０の上方側の空間）と、第１象限内における永久磁石３０のＳ極面と、を通じて永久磁石３０のＮ極面に至る磁路である。第２〜４象限内に形成される磁路３１２〜３１４についても同様である。

また、図１１の破線３２０の如く、第１象限内の空隙５２を介して第１象限内の突出部５０に入った後、Ｚ軸近傍の固定子ヨーク２０を通り、第４象限内における対向面５１と永久磁石３０のＳ極面との間の空隙（第２空隙；図１１において可動子ヨーク３１及び永久磁石３０の下方側の空間）を経由して永久磁石３０のＳ極面に通じる磁路も、永久磁石３０の発生磁束の磁路として形成されうる。

このように、磁路形成用対向面５１及び可動子ヨーク３１は、固定子にて発生した磁束を流れやすくするように機能する（該磁束の磁路の形成に寄与する）。加えて、それらは、永久磁石３０による磁束の磁路の形成にも寄与する。

ところで、コイル２１に交流電流を流すことで可動子をＺ軸方向に振動させる磁気推力が発生すると上述したが、コイル２１に電流を流していなくても、可動子の位置に依存して、可動子をＺ軸方向に移動させようとする磁気推力が発生する。従来の振動発生器の説明においても述べたように、コイル２１に電流を流していないときに生じる磁気推力はディテントと呼ばれる。

振動発生器１では、例えば、可動子が一定の周波数（例えば、１５８Ｈｚ）にて振動するように各構成部材が設計される。上述したように、可動子を所望の一定周波数にて振動させるためには（換言すれば、可動子の共振周波数ｆ₀を該一定周波数に保つためには）、可動子の変位量に対してディテントが線形的に変化する必要がある。振動発生器１の構造は、この要望に応える。

まず、図１２（ａ）〜（ｃ）を参照して、振動発生器１の可動子に作用するＺ軸方向のディテントを説明する。振動中心から見た、Ｚ軸方向における可動子の変位量をｚ_Dにて表す。ＸＺ座標面において、Ｚ軸に直交する方向に沿った、可動子の中心線がＸ軸上に位置する状態において、変位量ｚ_Dはゼロである。変位量ｚ_Dがゼロの状態から可動子がＺ軸の正の方向に移動するにつれて変位量ｚ_Dはゼロを起点として増大し、変位量ｚ_Dがゼロの状態から可動子がＺ軸の負の方向に移動するにつれて変位量ｚ_Dはゼロを起点として減少するものとする。

図１２（ａ）〜（ｃ）は、ＸＺ座標面上における固定子ヨーク２０と可動子ヨーク３１及び永久磁石３０との位置関係を示す図である。但し、図１２（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、夫々、変位量ｚ_Dが０、ｚ_U1及びｚ_U2の時の該位置関係を示している。ここで、０＜ｚ_U1＜ｚ_U2である。また、ｚ_U2は、可動子の振動過程における変位量ｚ_Dの最大値（正の最大値）に相当する。

コイル２１に電流を流していない状態において変位量ｚ_Dがゼロである時（即ち、可動子が振動中心に位置している時）、第１及び第２象限内の突出部５０を含む固定子ヨーク２０の上部と永久磁石３０及び可動子ヨーク３１とが引き付けあう力（以下、力αという）と第３及び第４象限内の突出部５０を含む固定子ヨーク２０の下部と永久磁石３０及び可動子ヨーク３１とが引き付けあう力（以下、力βという）とがちょうど均衡するため、Ｚ軸方向におけるディテントはゼロとなる。力αは上方向成分（Ｚ軸の正の方向に向かう成分）を有する一方、力βは下方向成分（Ｚ軸の負の方向に向かう成分）を有する。

図１２（ｂ）及び（ｃ）に示す如く変位量ｚ_Dが正である時、磁気的なバランスをとるべく、ディテントは可動子をｚ_D＝０の状態に戻すように働く。可動子をｚ_D＝０の状態に戻す方向に働くディテントの大きさは、ｚ_Dがゼロから増大するにつれて増大する。これは、ｚ_Dがゼロから増大するにつれて磁気的なバランスの崩れが増大するからである。

例えば、図１２（ｂ）及び（ｃ）に示す状態の夫々において、上記の力αと力βが生じるが、突出部５０の存在と固定子ヨーク２０、永久磁石３０及び可動子ヨーク３１の構造対称性から、力αの上方向成分は“ｚ_D＝ｚ_U1”の時よりも“ｚ_D＝ｚ_U2”の方が小さくなる一方で、力βの下方向成分は“ｚ_D＝ｚ_U1”の時よりも“ｚ_D＝ｚ_U2”の方が大きくなる。このため、ｚ_Dがゼロから増大するにつれて、可動子を下方向に向かわせるディテントの大きさは増大する。

振動発生器１におけるディテントの線形性を検証するために、以下に示すようなシミュレーションを行った。図１３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、夫々、シミュレーションに用いられた第１、第２及び第３構造モデルにおける固定子及び可動子のＺ断面図を表している。固定子及び可動子の構造が第１、第２及び第３構造モデル間で異なる点を除き、シミュレーション条件は、第１、第２及び第３構造モデル間で同じである。

図１３（ａ）に対応する第１構造モデルは、固定子ヨーク１２０及びコイル１２１から成る固定子と永久磁石１３０及び可動子ヨーク１３１から成る可動子とを備えた振動発生器モデルである。固定子ヨーク１２０、コイル１２１、永久磁石１３０及び可動子ヨーク１３１は、振動発生器１における固定子ヨーク２０、コイル２１、永久磁石３０及び可動子ヨーク３１と同等のものをモデル化したものであり、固定子ヨーク１２０、コイル１２１、永久磁石１３０及び可動子ヨーク１３１の構造及びそれら間の位置関係は、振動発生器１におけるものと同様である。

図１３（ｂ）に対応する第２構造モデルは、固定子ヨーク１２０ａ及びコイル１２１から成る固定子と永久磁石１３０及び可動子ヨーク１３１から成る可動子とを備えた振動発生器モデルであり、図２６に対応する従来構造に類似する構造をモデル化したものである。固定子ヨーク１２０ａは、固定子ヨーク１２０から突出部５０（図９（ａ）参照）に相当する部分を除去したものである。突出部５０に相当する部分の有無が異なる点を除き、第１構造モデルと第２構造モデルは同じである。

ＸＺ座標面において固定子ヨーク１２０ａはＨ型構造を有しているため、固定子ヨーク１２０ａは、第１〜第４象限の夫々においてＸ軸方向に向かって突出している部分を有する。可動子が振動中心に位置している時、固定子ヨーク１２０ａのＸ軸方向に向かって突出している部分の位置と可動子ヨーク１３１の位置とは、Ｚ軸方向において重なり合わない。具体的には、第２構造モデルにおいて、可動子が振動中心に位置している時には、｜ｚ_Q｜＝｜ｚ₂｜が成立する（図９（ａ）参照）。つまり、第１象限に関して言えば、可動子が振動中心に位置している時、永久磁石１３０及び可動子ヨーク１３１の上端（図１４の端部１５０に対応）と、固定子ヨーク１２０ａのＸ軸方向に向かって突出している部分の下端（図１４の端部１５１に対応）は、Ｘ軸方向に一直線上に並ぶ。

図１３（ｃ）に対応する第３構造モデルは、固定子ヨーク１２０及びコイル１２１から成る固定子と永久磁石１３０ａから成る可動子とを備えた振動発生器モデルである。第３構造モデルにおける可動子には、可動子ヨーク１３１に相当する磁性体が設けられておらず、永久磁石１３０ａの固定子側の磁極面が直接空隙を介して固定子ヨーク１２０の突出部（図９（ａ）の突出部５０に対応）と対向する。その空隙の厚みと、第１構造モデルにおける固定子ヨーク１２０及び可動子ヨーク１３１間の空隙の厚みは、同じである。また、永久磁石１３０及び１３０ａのＺ軸方向における厚みは同じであり、且つ、永久磁石１３０及び１３０ａの体積は同じである。

図１５のグラフは、変位量ｚ_DとＺ軸方向（上下方向）におけるディテントとの関係のシミュレーション結果を示している。実線３５１、破線３５２及び破線３５３は、夫々、第１、第２及び第３構造モデルにおける該関係を示している。

図１５のグラフおいて、軸３６１と軸３６２が交差する部分では変位量ｚ_D及びＺ軸方向におけるディテントの大きさはゼロである。図１５及び後述の図１６のグラフおいて、軸３６１と軸３６２が交差する部分から、軸３６１に沿って図面右側に向かうにつれて対応する変位量ｚ_Dがゼロから増大し、軸３６１に沿って図面左側に向かうにつれて対応する変位量ｚ_Dがゼロから減少する。つまり、軸３６２の右側は図１３（ａ）〜（ｃ）の上方向の変位に対応し、軸３６２の左側は図１３（ａ）〜（ｃ）の下方向の変位に対応する。

可動子をＺ軸の正の方向（上方向）に向かわせるディテントを正の値にて表し、可動子をＺ軸の負の方向（下方向）に向かわせるディテントを負の値にて表す。図１５のグラフおいて、軸３６１と軸３６２が交差する部分から、軸３６２に沿って図面上側に向かうにつれて対応するディテントがゼロから増大し、軸３６２に沿って図面下側に向かうにつれて対応するディテントがゼロから減少する。つまり、軸３６１の上側は図１３（ａ）〜（ｃ）の上方向に可動子を向かわせるディテントに対応し、軸３６１の下側は図１３（ａ）〜（ｃ）の下方向に可動子を向かわせるディテントに対応する。

図１５の実線３５１から分かるように、振動発生器１に対応する第１構造モデルでは、可動子が振動中心からずれている時に可動子の位置を振動中心に戻そうとするディテントが生じており、且つ、可動子の変位量ｚ_Dに対して該ディテントは概ね線形的に変化している（変位量ｚ_DとＺ軸方向のディテントに略比例関係が成り立っている）。このため、振動過程においてＫｅ（上記式（１）参照）の値が一定であるとみなすことができ、可動子の共振周波数ｆ₀を容易に一定に保つことができる。

一方、破線３５２及び図１３（ｂ）に対応する第２構造モデルでは、可動子が振動中心からずれている時に可動子の位置を更にずらす方向のディテントが生じおり、且つ、可動子の変位量ｚ_Dに対して該ディテントは線形的に変化していない。このため、第２構造モデルに対応するような構造を有する振動発生器では、可動子の共振周波数ｆ₀を一定にすることが困難である。

破線３５３及び図１３（ｃ）に対応する第３構造モデルでは、固定子ヨークに突出部（図９（ａ）の突出部５０に対応）が設けられていることから、可動子が振動中心からずれている時に可動子の位置を振動中心に戻そうとするディテントが生じることが分かる。しかしながら、第３構造モデルにおいて、可動子の変位量ｚ_Dに対するディテントの線形性は第１構造モデルよりも劣っている。

また、第３構造モデルにおけるディテントの大きさは、第１構造モデルのそれよりも大きい。これは、第３構造モデルには可動子ヨークが設けられていない分、第３構造モデルにおける永久磁石の固定子ヨーク側の磁極面及び固定子ヨークの磁路形成用対向面（図９（ａ）の対向面５１に対応）間の距離が、第１構造モデルにおけるそれよりも短いことに起因しているものと考えられる。

尚、Ｚ軸方向におけるディテントの大きさは、なるだけ小さい方が良い。Ｚ軸方向におけるディテントの大きさが大きいと、振動発生器における磁気バネ定数Ｋｅが大きくなり、所望の共振周波数ｆ₀を得るために必要な可動子の質量Ｍが大きくなって振動発生器の大型化を招くからである（上記式（１）参照）。よって、ディテントの大きさの面から見ても、振動発生器１に対応する第１構造モデルは、第３構造モデルに対して優位性を有していると言える。

また、第１構造モデルにおいて形成される磁路と第２構造モデルにおいて形成される磁路が相違することを確認するために、固定子のコイルに電流を流した時に生じるローレンツ力をシミュレーションによって調べた。このシミュレーションの結果を、図１６に示す。

このシミュレーションでは、図８（ａ）に示すものと同様の向きの一定電流を、第１及び第２構造モデルのコイル１２１に流している。また、第１及び第２構造モデルの永久磁石１３０の、固定子側の磁極面は、図８（ａ）に示すものと同様、Ｎ極面である。この状態において、図２６の磁路９１０の如く、第１及び第２構造モデルの永久磁石１３０からの磁束がコイル１２１の外周面を通って固定子ヨーク（１２０又は１２０ａ）の磁化方向に導かれたならば、フレミングの法則に従ってコイル１２１を図１３（ａ）及び（ｂ）の上方向（Ｚ軸の正方向）に移動させるローレンツ力が働く。但し、コイル１２１は固定されているため、実際には反作用によって可動子を下方向（Ｚ軸の負方向）に移動させる推力が生じる。

図１６に対応するシミュレーションでは、上記ローレンツ力に基づいて可動子に作用するＺ軸方向の推力（以下、ローレンツ推力という）の変位量ｚ_D依存性を調べている。図１６の実線３７１及び破線３７２は、夫々、第１及び第２構造モデルにおける該依存性を示している。

図１６のグラフおいて、軸３６１と軸３６２が交差する部分では変位量ｚ_D及びローレンツ推力の大きさはゼロである。可動子をＺ軸の正の方向（上方向）に向かわせるローレンツ推力を正の値にて表し、可動子をＺ軸の負の方向（下方向）に向かわせるローレンツ推力を負の値にて表す。本シミュレーションでは、ローレンツ推力は常に負である。図１６のグラフおいて、軸３６１と軸３６２が交差する部分から、軸３６２に沿って図面下側に向かうにつれて対応するローレンツ推力がゼロから減少する。つまり、図１６の下方に向かうにつれて負のローレンツ推力の絶対値が増大する。

図１６の破線３７２から分かるように、第２構造モデルでは、比較的大きなローレンツ推力が生じている。第２構造モデルにおいては、図２６の磁路９１０と同様の、永久磁石による磁路が形成されているためである。一方、図１６の実線３７１から分かるように、第１構造モデルでは殆どローレンツ推力が発生していない。これは、第１構造モデルの固定子ヨークに突出部（図９（ａ）の突出部５０に対応）が設けられていることに起因する。この突出部の存在により、図１０の磁路３１１〜３１４のような磁路が第１構造モデルに形成されて、永久磁石１３０のＮ極面からの磁束はコイル１２１を殆ど通ることなく該突出部を介して永久磁石１３０のＳ極面に通じる。

このように、図１６のシミュレーション結果からも、第１及び第２構造モデル間の磁路の相違が確認される。

上述したように、振動発生器１によれば、可動子の変位量に対してディテントが概ね線形的に変化するため、容易に可動子を所望の一定周波数で振動させることができる（可動子の共振周波数のずれが少ない）。また、図１５のシミュレーションの説明において述べたように、ディテントの大きさ自体も比較的小さいため振動発生器の小型化にも寄与する。

上述の振動発生器１の構造は一構造例に過ぎない。上述の振動発生器１を基礎としつつ、その構造を様々に変形することが可能である。以下に、振動発生器１に適用可能な固定子及び可動子の構造変形例として第１〜第７変形構造を例示する。上述した振動発生器１の構造を、以下、便宜上、基本構造と呼ぶ。第１〜第７変形構造においても、基本構造と同様の磁路が形成され、基本構造と同様の効果が得られる。

基本構造における固定子ヨーク２０、永久磁石３０、可動子ヨーク３１及び重量体３２と同様に、第１〜第７変形構造における固定子ヨーク、永久磁石、可動子ヨーク及び重量体は、ケース１０内に配置され、ＸＺ座標面において、Ｚ軸に対して線対称の構造を有していると共に可動子の振動停止時においてはＸ軸に対しても線対称の構造を有している。故に、以下の説明では、それらの断面構造をＸＺ座標面の第１象限にのみ着目して説明する場合がある。第１〜第７変形構造の説明において特に述べられない事項に関しては、上述した事項が適用される。矛盾が生じない限り、或る変形構造と他の変形構造を組み合わせたような構造を採用することも可能である。

［第１〜第３変形構造］
図１７、図１８及び図１９は、夫々、第１、第２及び第３変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。第１〜第３変形構造における可動子は、基本構造におけるそれと同じである。第１変形構造における固定子は固定子ヨーク２０ａと固定子ヨーク２０ａに巻かれたコイル２１とから成り、第２変形構造における固定子は固定子ヨーク２０ｂと固定子ヨーク２０ｂに巻かれたコイル２１とから成り、第３変形構造における固定子は固定子ヨーク２０ｃと固定子ヨーク２０ｃに巻かれたコイル２１とから成る。固定子ヨーク２０ａ、２０ｂ及び２０ｃに対するコイル２１の巻き方は、基本構造におけるそれと同様である。

固定子ヨーク２０と固定子ヨーク２０ａ、２０ｂ及び２０ｃとの間で断面構造が異なる。この相違をＸＺ座標面に注目して説明する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。ＸＺ座標面の第１象限において、固定子ヨーク２０ａ、２０ｂ及び２０ｃの夫々は、上述の第１〜第３四角形を連結した図形から一部図形を除去して得られる図形を成す。

固定子ヨーク２０ａにおいて、この一部図形は、例えば、点（ｘ₂，ｚ₁）、点（ｘ₂，ｚ₂）及び点（ｘ_A，ｚ₁）を３頂点とする三角形である。ここで、ｘ₂＜ｘ_A＜ｘ₃、である。固定子ヨーク２０ｂにおいて、この一部図形は、例えば、点（ｘ₂，ｚ₁）、点（ｘ₂，ｚ₂）及び点（ｘ_A，ｚ₂）を３頂点とする三角形である。固定子ヨーク２０ｃにおいて、この一部図形は、例えば、点（ｘ₃，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₃）及び点（ｘ_A’，ｚ₃）を３頂点とする三角形である。ここで、ｘ₂＜ｘ_A’＜ｘ₃、又は、ｘ₁＜ｘ_A’＜ｘ₃、である。

［第４変形構造］
図２０は、第４変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。第４変形構造における固定子は、基本構造におけるそれと同じである。第４変形構造における可動子は、基本構造と同様の永久磁石３０及び重量体３２と、永久磁石３０の固定子側の磁極面に接合された可動子ヨーク３１ｄと、から成る。

可動子ヨーク３１と可動子ヨーク３１ｄとの間で断面構造が異なる。この相違をＸＺ座標面に注目して説明する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。ＸＺ座標面の第１象限において、可動子ヨーク３１ｄは、図９（ａ）を参照しつつ上述した可動子ヨーク３１が描く長方形から、一部図形を除去して得られる図形を成す。可動子が振動中心に位置している時において、この一部図形は、例えば、点（ｘ₄，０）、点（ｘ₄，ｚ_Q）及び点（ｘ_B，０）を３頂点とする三角形である。ここで、ｘ₄＜ｘ_B＜ｘ₅、である。

［第５変形構造］
図２１は、第５変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。第５変形構造における可動子は、基本構造におけるそれと同じである。第５変形構造における固定子は固定子ヨーク２０ｅと固定子ヨーク２０ｅに巻かれたコイル２１とから成る。固定子ヨーク２０ｅに対するコイル２１の巻き方は、基本構造におけるそれと同様である。

固定子ヨーク２０と固定子ヨーク２０ｅとの間で断面構造が異なる。この相違をＸＺ座標面に注目して説明する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。ＸＺ座標面の第１象限において、固定子ヨーク２０ｅは、第４及び第５四角形を連結した図形を成す（図２２も参照）。第４四角形は、原点Ｏ、点（ｘ₁，０）、点（ｘ₁，ｚ₃）及び点（０，ｚ₃）を４頂点とする長方形であり、第５四角形は、点（ｘ₁，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₃）及び点（ｘ₁，ｚ₃）を４頂点とする長方形である。第４及び第５四角形が存在しない、点（ｘ₁，０）、点（ｘ₃，０）、点（ｘ₃，ｚ₁）及び点（ｘ₁，ｚ₁）で囲まれた領域内にコイル２１が配置される。このため、第５変形構造（並びに後述の第６及び第７変形構造）におけるｚ₁の具体的な値は、基本構造のそれよりも大きく設定されうる。

［第６変形構造］
図２３は、第６変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。第６変形構造における固定子は、第５変形構造におけるそれと同じである（図２１参照）。第６変形構造における可動子は、第４変形構造におけるそれと同じである（図２０参照）。

［第７変形構造］
図２４は、第７変形構造における固定子及び可動子のＺ断面図である。第７変形構造における可動子は、基本構造におけるそれと同じである。第７変形構造における固定子は固定子ヨーク２０ｇと固定子ヨーク２０ｇに巻かれたコイル２１とから成る。固定子ヨーク２０ｇに対するコイル２１の巻き方は、基本構造におけるそれと同様である。

固定子ヨーク２０ｇは、図２１の固定子ヨーク２０ｅを変形したものであり、固定子ヨーク２０ｅ及び２０ｇ間で断面構造が異なる。この相違をＸＺ座標面に注目して説明する（図９（ａ）及び（ｂ）参照）。ＸＺ座標面の第１象限において、固定子ヨーク２０ｇは、上述の第４及び第５四角形を連結した図形から一部図形を除去して得られる図形を成す（図２２も参照）。この一部図形は、例えば、点（ｘ₃，ｚ₁）、点（ｘ₃，ｚ₃）及び点（ｘ_C，ｚ₃）を３頂点とする三角形である。ここで、０＜ｘ_C＜ｘ₃、である。

［各変形構造に対する考察］
第１〜第３変形構造においては、固定子ヨーク（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の、Ｘ軸方向における最外周面が、可動子ヨーク３１と対向する磁路形成用対向面として機能する。第３変形構造における磁路形成用対向面は、可動子ヨーク３１の固定子側の面（可動子ヨーク３１の内周面）と平行ではないが、可動子ヨーク３１の固定子側の面と空隙を介して対向している面であると言える。

第５〜第７変形構造においては、固定子ヨーク（２０ｅ、２０ｇ）の、Ｘ軸方向における最外周面が、可動子ヨーク（３１、３１ｄ）と対向する磁路形成用対向面として機能する。第６及び第７変形構造においては、磁路形成用対向面と可動子ヨークの固定子側の面（可動子ヨークの内周面）とが平行ではないが、それらの磁路形成用対向面は、可動子ヨークの固定子側の面と空隙を介して対向している面であると言える。

尚、基本構造及び第１〜第４変形構造における固定子ヨークは、ＸＺ座標面上の第１及び第４象限において又は第２及び第３象限においてＣの字状の断面形状を有し、第５〜第７変形構造における固定子ヨークは、ＸＺ座標面上の第１及び第４象限において又は第２及び第３象限においてコの字状の断面形状を有していると言える。

第１〜第７変形構造の何れを採用した場合であっても、基本構造と同様、磁路形成用対向面の、可動子の振動中心（Ｘ軸）に近い側の端部（ｚ₁）が、Ｚ軸方向における可動子ヨークの外側端部（ｚ_Q）よりも、常に、可動子の振動中心の近くに位置するように可動子は振動せしめられる

また、第１〜第７変形構造の何れを採用した場合であっても、基本構造と同様、磁路形成用対向面と可動子ヨークとの間の最短距離は一定である。例えば、図１９に対応する第３変形構造においては、磁路形成用対向面が可動子ヨークの内周面に対して傾いているため、前者と後者との間の距離（換言すれば、前者と後者との間に存在する空隙の厚み）はＺ軸座標値の変化に対して変化する。図２５は第３変形構造おける固定子及び可動子の拡大Ｚ断面図であって、図２５の符号４０１及び４０２は、共に、第３変形構造における磁路形成用対向面と可動子ヨークとの間の距離を表しているが、最も振動中心側の距離に対応する距離４０１は、距離４０２よりも短い。距離４０１は、上記最短距離であり、（ｘ₄−ｘ₃）によって表される（図９（ａ）参照）。

基本構造及び各変形構造では、磁路形成用対向面及び可動子ヨーク間の最短距離が一定に保たれるが故に、可動子が動いても、永久磁石による磁束の磁路の磁気抵抗はあまり変化しない。つまり、可動子の振動過程において永久磁石による磁束の流れに急激な変化は生じない。この結果、上述のディテントの線形性が実現される。

１ 振動発生器
１０ ケース
１１、１２ ケース部材
２０ 固定子ヨーク
２１ コイル
３０ 永久磁石
３１ 可動子ヨーク
３２ 重量体
４１、４２ バネ材
５０ 突出部
５１ 磁路形成用対向面

Claims (5)

1. コイル及び前記コイルが巻かれた第１磁性体を有する固定子と、
   一方の磁極面が前記コイルの外周面に対向するように配置された永久磁石、及び、前記一方の磁極面に取り付けられた第２磁性体を有する可動子と、
   前記コイルの中心軸と平行に前記可動子が振動可能なように前記固定子と前記可動子を連結する弾性体と、を備えた振動発生器において、
   前記コイルの励磁による磁束が前記第２磁性体を経由するように、前記第１磁性体に、第１空隙を介して前記第２磁性体と対向する対向面を設けた
   ことを特徴とする振動発生器。
2. 前記コイルの励磁による磁束は、前記第１磁性体の前記対向面、前記第１空隙、及び、前記第２磁性体を経由する第１磁路を形成し、
   前記永久磁石による磁束は、前記一方の磁極面、前記第２磁性体、前記第１空隙、前記第１磁性体の前記対向面、前記第１磁性体の前記対向面と前記永久磁石の他方の磁極面との間の第２空隙、及び、前記他方の磁極面を経由する第２磁路を形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生器。
3. 前記対向面は前記可動子の振動中心の両側に設けられ、
   各対向面の、前記振動中心に近い側の端部が、前記コイルの中心軸方向における前記第２磁性体の端部よりも、常に、前記振動中心の近くに位置するように前記可動子は振動する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動発生器。
4. 前記対向面と前記第２磁性体との最短距離が常に一定となるように前記可動子は振動する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動発生器。
5. 前記永久磁石は、円筒形状の永久磁石であって、内周面が前記一方の磁極面であると共に外周面が他方の磁極面であり、
   前記第２磁性体は、円筒形状の磁性体であって、前記一方の磁極面の内周側に取り付けられ、
   前記第２磁性体の内周面を前記第１磁性体の前記対向面に対向させつつ前記可動子が前記固定子の外周を取り巻くように、前記弾性体を介して前記固定子と前記可動子が連結されている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の振動発生器。

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