JP2011019384A - 線形振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】線形振動子の振動量を増加させることができ、より薄型でかつ変位量を増加させることができる線形振動子を提供する。
【解決手段】本発明に係る線形振動子１０００は、ベース１０２と、ベース１０２に結合されているコイル部１３０と、コイル部１３０に対して相対的に移動可能に結合されているマグネット２００と、マグネット２００とベース１０２との間に介在し、互いに対向して結合されている複数の板バネと、を含むことを特徴とする。板バネは、２つが対向して結合されて板バネ結合体４００を構成し、マグネット２００の両端とベース１０２との間に介在している。コイル部１３０はその内部に中空部１１２が形成され、マグネット２００が中空部１１２に挿入されている。
【選択図】図２

Description

本発明は線形振動子に関する。

線形振動子は、電磁気的な力の発生原理を用いて電気的エネルギーを機械的振動に変換する部品であって、携帯電話に搭載され無音の着信報知用として用いられている。近年、携帯電話市場が急速に拡大しつつあり、これに伴い様々な機能が携帯電話に付加される傾向にある。これにより、携帯電話の部品に対する小型化、高品質化が要求されており、線形振動子に対しても既存製品の短所を改善し品質を画期的に向上させることができる新しい構造の製品の開発が必要とされている。

近年、大画面のＬＣＤを搭載した携帯電話が著しく普及しており、そのような携帯電話ではタッチパネル方式が採用されて、タッチ時に振動を発生させる用途でも振動子が用いられる場合があり、振動子が採用される機会が増加してきている。タッチパネルにおけるタッチ時の振動に用いられる振動子に特に要求される性能として、第１に、振動発生が着信時だけに限られなくなり、振動発生の頻度が増加することにより動作寿命時間を長くすることがあり、第２に、タッチ速度に合わせて振動の応答速度も速くなるようにしてユーザのタッチ時の携帯電話の反応に対する満足感を高めること、がある。

従来の振動子は、回転力を発生させて不平衡質量を有する回転部を回転させることにより機械的振動を得る方式を使用しており、回転力は、ブラシと整流子（Ｃｏｍｍｕｔａｔｏｒ）との接点を介した整流作用を経て回転子コイルに電流を供給する構造によって発生されている。

しかし、このような整流子を用いたブラシタイプの構造には、モータの回転時にブラシが整流子のセグメント（Ｓｅｇｍｅｎｔ）とセグメントとの間の隙間を通過するのに伴って、機械的な摩擦と電気的なスパーク（Ｓｐａｒｋ）が誘発され、摩耗が生じ、また黒色粉末（Ｂｌａｃｋ Ｐｏｗｄｅｒ）などの異物が生成されてモータの寿命が短くなるという短所がある。また、モータへの電圧印加時、回転慣性のために目標振動量に到達するのに時間がかかるという短所があり、タッチパネル方式の携帯電話に適した振動発生を実現することが困難であった。

このような寿命及び応答性の短所を克服し、タッチパネル方式の携帯電話の振動機能を実現するために現在多く用いられているものが線形振動子である。線形振動子は、モータの回転原理を利用するものではなく、線形振動子の内部に設けられているバネと、バネにかかっている質量とで決まる共振周波数に応じて、電磁気力を加えることによって振動を発生している。ここで電磁気力は、運動部の重量部に配置されたマグネットが、固定子に配置されたコイルの直流または交流電流と相互作用することで発生する。

高機能のタッチパネル携帯電話に主に適用されている線形振動子は、一般的に携帯電話の角部に位置し、ＬＣＤ画面に対して略垂直方向に振動を発生させるようになっている。線形振動子は、外径１０ｍｍ、厚さ４ｍｍ程度の寸法を有している。しかし、垂直方向に振動するように設計されている線形振動子は、厚さ４ｍｍ程度の空間内で、線形振動子の内部に設けられた重量部が、振動を発生するために上下に変位できるようにする必要があることから、厚さの制約が大きく、また振動量を大きくすることができないという限界がある。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、簡略な構造で振動量を向上させることができる線形振動子を提供することを目的とする。

本発明の一実施態様によれば、ベースと、ベースに結合されているコイル部と、コイル部に対して相対的に移動可能に結合されているマグネットと、マグネットとベースとの間に介在し、互いに対向して結合されている複数の板バネと、を含む線形振動子が提供される。

板バネは、第１フレームと、第１フレームの内側から延びている複数の板状部材と、複数の板状部材の末端に結合されている第２フレームと、を含むことができ、このとき、第１フレームは矩形の形状を有し、複数の板状部材は第１フレームの長手方向に延びているものとすることができる。

そして、複数の板バネは同一方向に変形するように結合することができ、複数の板状部材は螺旋状に延ばすことができる。

さらに、複数の板バネは第１フレームまたは第２フレームを中心に互いに対向して結合することができる。

なお、板バネはマグネットの両端とベースとの間に介在させることができ、コイル部はその内部に中空部が形成され、マグネットが中空部に挿入されるようにすることができる。

ここで、線形振動子は、コイル部をベースに結合するために、コイル部の中空部に結合され、その内部にマグネットが挿入されるボビンをさらに含むことができ、マグネットが、ボビンに水平方向に移動可能に挿入されているものとすることができる。

一方、線形振動子は、マグネットに結合されている重量部をさらに含むことができ、線形振動子は、マグネットと重量部との間に介在し、マグネットを囲むヨーク部をさらに含むことができる。

本発明によれば、板バネの変位量を大きくすることができるため、線形振動子の振動量を増加させることができ、重量部がほぼ水平方向に振動するため、より薄型とすることができ、かつ変位量を増加させることができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一実施例に係る線形振動子を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子を示す分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子のコイル部組立体を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の組立過程の斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の組立過程の斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の組立過程の斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネ結合体を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の組立過程の平面図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネを示す平面図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネ結合体の変形例を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネ結合体の他の変形例を示す斜視図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネ結合体の他の変形例を示す平面図である。 本発明の一実施例に係る線形振動子の板バネ結合体の他の変形例を示す側面図である。

本発明は多様な変更を加えることができ、様々な実施例を有することができるが、本明細書では特定の実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施例に限定するものではなく、本発明は、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物による置き換えを含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、関係する公知技術についての具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明瞭にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。

以下、本発明による線形振動子の好ましい実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一または対応する構成要素は同一の符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

図１は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００を示す斜視図であり、図２は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００を示す分解斜視図である。図１および図２に示すように、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００は、ベース１０２、コイル部１３０、マグネット２００、重量部９５０、及び板バネ結合体４００を含むことにより、振動変位量を増加させることができるため、線形振動子１０００の振動量を増加させることができ、重量部９５０が水平方向に振動するため、より薄型であり、かつ変位量を増加させることができる。

ベース１０２は、線形振動子１０００の構成要素が収容され、その構成要素が支持される空間をその内部に形成している。ベース１０２の中央にはボビン１１０が形成されている。ケース９００はベース１０２の上側をカバーし、線形振動子１０００の外装を構成している。

基板１２０は、後述するコイル部１３０に対する電気的接続を行う部分である。基板１２０の一面には回路パターンが形成されている。図３は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００のコイル部組立体１００を示す斜視図である。図３に示すように、基板１２０はベース１０２上に設置され、その中央に形成された開口部からボビン１１０がベース１０２の上側に露出している。

ボビン１１０はコイル部１３０を支持することができる。ボビン１１０は、その中空部１１２の形成方向が、ベース１０２が延びる方向と一致するようにベース１０２に配置されている。

コイル部１３０は、コイルが巻かれ、その内部に中空部を有するシリンダ状である。ボビン１１０がコイル部１３０の中空部に挿入されることにより、コイル部１３０がベース１０２に設けられている。ベース１０２、ボビン１１０、コイル部１３０、及び基板１２０が組み込まれてコイル部組立体１００が形成されている。

マグネット２００は、長手方向に延びる円筒状である。マグネット２００はボビン１１０の中空部に、水平方向に移動可能に挿入されている。

結果的に、マグネット２００はベース１０２に対して水平方向に移動できるため、より薄型の線形振動子１０００を実現でき、かつ水平方向へのマグネット２００の移動空間を確保することができる。

一方、本実施例では、ベース１０２に形成されているボビン１１０がコイル部１３０の支持構造となっているが、コイル部１３０は、マグネット２００との相対的位置関係またはマグネット２００の移動方向などによっては、別途の支持構造を省略して、ベース１０２に直接設けてもよい。

また、本実施例では、コイル部１３０の内部に中空部が形成され、その中空部にマグネット２００が挿入されて、マグネット２００がコイル部１３０に対して相対的に移動する構造となっているが、コイル部１３０の形状は変更可能であり、例えばコイル部１３０とマグネット２００は、互いに対応するように、両方とも扁平な形状を有する構造となっていてもよい。

図４から図６は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の組立過程の斜視図である。図２、図４及び図５に示すように、ヨーク部３００はマグネット２００の磁束の漏れを防止し、磁束を集束させる。

ヨーク部３００はカバーヨーク３１０とバックヨーク３２０とを含んでいる。カバーヨーク３１０はマグネット２００の全体を囲む直方体の形状を有し、バックヨーク３２０はマグネット２００の両端及びカバーヨーク３１０の両端に結合されている。

図６に示すように、重量部９５０はヨーク部３００の全体を囲む直方体の形状を有している。重量部９５０はマグネット２００及びヨーク部３００の外側に設けられ、マグネット２００と共に水平運動を繰り返すことにより振動を発生することができる。

したがって、線形振動子１０００は、重量部９５０が水平に移動する構造であるために、より薄型に作製することができ、かつ移動空間が水平方向に確保されることによって、より大きな振動量を確保することができる。

図７は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の板バネ結合体４００を示す斜視図であり、図８は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の組立過程の平面図であり、図９は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の板バネ４００ａ，４００ｂを示す平面図である。

図７から図９に示すように、板バネ結合体４００では、２つの板バネ４００ａ，４００ｂが互いに対向し結合されている。それぞれの板バネ４００ａ，４００ｂは、第１フレーム４１０ａ，４１０ｂ、板状部材４２０ａ，４２０ｂ、及び第２フレーム４３０ａ，４３０ｂを含んでいる。

第１フレーム４１０ａ，４１０ｂは、線形振動子１０００の側断面の形状に対応して矩形の外形を有している。第１フレーム４１０ａ，４１０ｂは、矩形のリング形状を有することが好ましい。よって、板バネ４００ａ，４００ｂは全体として矩形に形成され、弾性を有する板状部材をプレス加工して形成できる。

板状部材４２０ａ，４２０ｂは、第１フレーム４１０ａ，４１０ｂの内側に配置され、第１フレーム４１０ａ，４１０ｂの内側に螺旋状に延びている。このとき、板状部材４２０ａ，４２０ｂは、第１フレーム４１０ａ，４１０ｂの形状に応じて第１フレーム４１０ａ，４１０ｂの長辺に沿って延びる部分を有する螺旋状の形状を有している。

板状部材４２０ａ，４２０ｂとしては、それぞれ２つが、第２フレーム４３０ａ，４３０ｂの両側へとそれぞれ延び、第２フレーム４３０ａ，４３０ｂを挟んで対称な形状を有している。

板状部材４２０ａ，４２０ｂは、板バネ４００ａ，４００ｂの弾性力を生じる部分である。板状部材４２０ａ，４２０ｂは螺旋状の形状を有することにより、長さを確保した構成を有することができ、その長さを調節して板バネ４００ａ，４００ｂの弾性係数を調節することができる。

図８は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の組立過程の平面図である。図７から図９に示すように、２つの板状部材４２０ａ，４２０ｂの末端は第２フレーム４３０ａ，４３０ｂの両端にそれぞれ結合されている。第２フレーム４３０ａ，４３０ｂは２つの板状部材４２０ａ，４２０ｂの末端が結合される部分であって、２つの板状部材４２０ａ，４２０ｂにより弾性力が加わるように支持されている。本実施例においては、板バネ４００ａ，４００ｂが互いに対向して結合される際に、互いに接合する部分である。

板バネ結合体４００の弾性係数は、２つの板バネ４００ａ，４００ｂが互いに対向して結合することにより、それぞれの板バネ４００の弾性係数よりも小さくなる。したがって、より大きい弾性係数を有する板バネ４００ａ，４００ｂを使用できるため、線形振動子１０００の設計時に板バネ４００ａ，４００ｂの弾性係数の選択の幅が広くなって、設計自由度を向上させることができる。

また、より大きい弾性係数を有する板バネ４００ａ，４００ｂを使用できるため、より厚い板状部材４２０ａ，４２０ｂを使用でき、これにより、板状部材４２０ａ，４２０ｂの剛性が高くなり板バネ４００ａ，４００ｂの製造時に板バネ４００ａ，４００ｂの取り扱いが容易となり、製造時に発生し得る板バネ４００ａ，４００ｂの弾性係数の偏差を低減することができる。

さらに、２つの板バネ４００ａ，４００ｂを用いることにより、板バネ結合体４００の全体としての変位量を増やすことができ、これにより、線形振動子１０００のより大きな振動量を実現することができる。

さらに、上記のことから、それぞれの板バネ４００ａ，４００ｂが担当する変位量が低減されてそれぞれの板バネ４００ａ，４００ｂの板状部材４２０ａ，４２０ｂの変形率が小さくなる。したがって、板状部材４２０ａ，４２０ｂに発生する応力（ｓｔｒｅｓｓ）が減って板バネ４００ａ，４００ｂ及び線形振動子１０００の寿命を長くすることができる。

図９は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の板バネ４００ａ，４００ｂを示す平面図である。板バネが直線状である場合は互いの接合面を一致させて接合することができるが、板バネが螺旋状である場合は、図９に示すように、板バネ４００ａ，４００ｂが外力により変形される際、第２フレーム４３０ａ，４３０ｂは一定の方向に回転可能である。互いに対向して結合される２つの板バネ４００ａ，４００ｂは、変形の際に第２フレーム４３０ａ，４３０ｂの回転方向が同一になるように結合することができる。

これにより、板バネ結合体４００では、板バネ４００ａ，４００ｂの変形の際にそれぞれの第２フレーム４３０ａ，４３０ｂの回転方向が異なることから発生し得る板状部材４２０ａ，４２０ｂの応力発生を防止できる。また、板バネ結合体４００が変形される間に、それぞれの板バネ４００ａ，４００ｂの第２フレーム４３０ａ，４３０ｂが互いに同一方向に回転することにより、それぞれの第１フレーム４１０ａ，４１０ｂは回転しなくなる。

したがって、板バネ結合体４００が変形される間に、板バネ結合体４００の両端である第１フレーム４１０ａ，４１０ｂは回転しないため、重量部９５０が振動する際の重量部９５０の直進性を確保することができる。

図１０は、本発明の一実施例に係る線形振動子１０００の変形例の板バネ結合体４００’を示す斜視図である。図１０に示すように、変形例の板バネ結合体４００’は、本発明の一実施例に係る板バネ結合体４００とは異なり、２つの板バネ４００ａ，４００ｂが第１フレーム４１０ａ，４１０ｂを中心として互いに対向して結合されている。

このとき、板バネ結合体４００’の両端に位置する２つの板バネ４００ａ，４００ｂの第２フレーム４３０ａ，４３０ｂは、ベース１０２と重量部９５０との間に介在され、重量部９５０を弾性力が加わるように支持することができる。

図１１は本発明の一実施例に係る線形振動子の他の変形例の板バネ結合体４００”を示す斜視図であり、図１２は本発明の一実施例に係る線形振動子の他の変形例の板バネ結合体４００”を示す平面図であり、図１３は本発明の一実施例に係る線形振動子の他の変形例の板バネ結合体４００”を示す側面図である。

図１１から図１３に示すように、板バネ４００”ａ，４００”ｂは、第１フレーム４１０”ａ，４１０”ｂ、板状部材４２０”ａ，４２０”ｂ、及び第２フレーム４３０”ａ，４３０”ｂを含むことができる。

第１フレーム４１０”ａ，４１０”ｂは、その内部に中空部が形成された矩形の環状に形成することができる。板状部材４２０”ａ，４２０”ｂは、第１フレーム４１０”ａ，４１０”ｂの内側の両側から長手方向に延びる構成を有している。板状部材４２０”ａ，４２０”ｂは、第１フレーム４１０”ａ，４１０”ｂの長手方向に配置され第１フレーム４１０”ａ，４１０”ｂの内周に結合することができる。

第２フレーム４３０”ａ，４３０”ｂは、板状部材４２０”ａ，４２０”ｂの末端に形成されて、板バネ４００”ａ，４００”ｂが互いに対向して結合される際に、それぞれの第２フレーム４３０”ａ，４３０”ｂが相互に結合することにより、板バネ４００”ａ，４００”ｂが板バネ結合体４００”を形成している。

板バネ結合体４００”においては、長手方向に延びる板状部材４２０”ａ，４２０”ｂを互いに対向するように結合することにより、板バネ４００”ａ，４００”ｂの弾性変形する部分の長さを長くすることができる。すなわち、板バネ４００”ａ，４００”ｂが弾性変形する際に発生する応力を減少させて板バネ４００”ａ，４００”ｂの寿命を長くすることができる。

また、長手方向に延びる形状の弾性変形部分（板状部材４２０”ａ，４２０”ｂ）が互いに対向して結合されることにより、板バネ結合体４００”が弾性変形する間に、その変形の直進性をより向上させることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施の形態に記載の範囲には限定されることはない。上記の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０２ ベース
２００ マグネット
３００ ヨーク部
４００ 板バネ結合体
９５０ 重量部
１０００ 線形振動子

Claims (13)

1. ベースと、
   前記ベースに結合されているコイル部と、
   前記コイル部に対して相対的に移動可能に結合されているマグネットと、
   前記マグネットと前記ベースとの間に介在し、互いに対向して結合されている複数の板バネと、
   を含む線形振動子。
2. 前記板バネは、
   第１フレームと、
   前記第１フレームの内側から延びている複数の板状部材と、
   複数の前記板状部材の末端に結合されている第２フレームと、を含むことを特徴とする請求項１に記載の線形振動子。
3. 前記第１フレームは矩形の形状を有し、
   複数の前記板状部材は前記第１フレームの長手方向に延びていることを特徴とする請求項２に記載の線形振動子。
4. 複数の前記板バネが同一方向に変形するように結合されていることを特徴とする請求項２に記載の線形振動子。
5. 複数の前記板状部材が螺旋状に延びていることを特徴とする請求項４に記載の線形振動子。
6. 複数の前記板バネは、
   前記第２フレームを中心として互いに対向して結合されていることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の線形振動子。
7. 複数の前記板バネは、
   前記第１フレームを中心として互いに対向して結合されていることを特徴とする請求項２から５の何れか１項に記載の線形振動子。
8. 前記板バネは、
   前記マグネットの両端と前記ベースとの間に介在していることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の線形振動子。
9. 前記コイル部はその内部に中空部が形成され、
   前記マグネットが前記中空部に挿入されていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の線形振動子。
10. 前記コイル部が、前記ベースに結合されるように前記コイル部の前記中空部に結合され、内部に前記マグネットが挿入されているボビンをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の線形振動子。
11. 前記マグネットが、前記ボビンに水平方向に移動可能に挿入されていることを特徴とする請求項９に記載の線形振動子。
12. 前記マグネットに結合されている重量部をさらに含むことを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の線形振動子。
13. 前記マグネットと前記重量部との間に介在し、前記マグネットを囲んでいるヨーク部をさらに含む請求項１２に記載の線形振動子。

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