JP2011030370A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ヨークを固定部に配置した場合にも、容易に可動部を振動させることが可能な振動モータを提供する。
【解決手段】この振動モータ１は、永久磁石３１を含む可動部３と、可動部３に対して対向するように配置され、通電されることにより可動部３を移動させる磁力を発生させる平面コイル２５および２６と、可動部３、平面コイル２５および２６を挟み込むように、可動部３の上面側と下面側との両方にそれぞれ可動部３に対して対向するように配置された上面側ヨーク（上部ケース部２２）および下面側ヨーク（ヨーク２８およびベースプレート２１）を含む固定部２とを備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、永久磁石を含む可動部と、コイルを含む固定部とを備えた振動モータに関する。

従来、永久磁石を含む可動部と、コイルを含む固定部とを備えた振動モータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、永久磁石を含む可動部と、箱状のケースおよび通電されることにより可動部を移動させる磁力を発生させるコイルを含む固定部とを備えた振動モータが開示されている。上記特許文献１では、可動部には、永久磁石の上面、下面および側面を取り囲むように配置されたヨークが設けられている。永久磁石をヨークにより取り囲むことによって、永久磁石の磁気がヨーク内に閉じ込められて磁気漏れが抑制されるので、永久磁石の磁力を可動部の駆動に有効に用いることが可能である。

ここで、磁気漏れを抑制するためには、ヨークを可動部に設けず、固定部に設けることも考えられる。たとえば、上記特許文献１の振動モータにおいて、可動部の永久磁石の上面側のヨークを固定部（ケース）の上面に配置した場合にも、可動部のヨークと固定部のヨークとにより永久磁石の磁気を閉じ込めて磁気漏れを抑制することが可能である。

特開２００２−２００４６０号公報

しかしながら、可動部の永久磁石の上面側のヨークを固定部（ケース）の上面に配置した場合には、可動部の永久磁石と固定部のヨークとが引き付けあうので、可動部が固定部のヨーク側（上側）に移動しようとする力が可動部に働いてしまう。この場合、この可動部が上側に移動しようとする力が可動部の振動動作に対して抵抗力として働くので、可動部を振動させにくくなってしまうという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ヨークを固定部に配置した場合にも、容易に可動部を振動させることが可能な振動モータを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の一の局面による振動モータは、永久磁石を含む可動部と、可動部に対して対向するように配置され、通電されることにより可動部を移動させる磁力を発生させるコイルと、可動部およびコイルを挟み込むように可動部の上面側と下面側との両方にそれぞれ可動部に対して対向するように配置された上面側ヨークおよび下面側ヨークを含む固定部とを備えている。

この発明の一の局面による振動モータでは、上記の構成により、ヨークを固定部に配置した場合にも、容易に可動部を振動させることができる。

本発明の第１実施形態による振動モータの構造を示す斜視図である。 図１に示した第１実施形態による振動モータを示す分解斜視図である。 図１に示した第１実施形態による振動モータを示す分解斜視図である。 図１の５０−５０線に沿った断面図である。 図４の５１−５１線に沿った断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による振動モータのコイル部を示す平面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による振動モータのコイル部を示す模式的な断面図である。 図１に示した本発明の第１実施形態による振動モータの可動部およびバネ部材を示す分解斜視図である。 実施例（本発明の第１実施形態）による振動モータの振動特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 比較例による振動モータの振動特性のシミュレーション結果を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による振動モータを示す分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による振動モータの図４に対応する断面図である。 本発明の第２実施形態による振動モータの図５に対応する断面図である。 本発明の第３実施形態による携帯電話を示す平面図である。 本発明の第３実施形態による携帯電話を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の第１変形例による振動モータの磁石カバーを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の第２変形例による振動モータのバネ部材を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による振動モータのバネ部材を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図８を参照して、本発明の第１実施形態による振動モータ１（リニア駆動型振動モータ）の構造を説明する。

本発明の第１実施形態による振動モータ１は、携帯機器（図示せず）などに内蔵され、その携帯機器に振動を付与するための装置である。図１に示すように、振動モータ１は、固定部２と、固定部２に対して振動する可動部３と、可動部３を振動可能に支持するバネ部材４とからなる。

固定部２は、図２および図３に示すように、ベースプレート（下部ケース部）２１および上部ケース部２２からなる金属製の箱状のケース２３と、ベースプレート２１に固定されたヨーク一体型コイル部２４とを含んでいる。ベースプレート２１および上部ケース部２２は、磁性を有する金属材料（たとえば、ＳＰＣＣ）からなる。

ベースプレート２１と上部ケース部２２とは６箇所の溶接部分２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅおよび２３ｆ（図１参照）において溶接されることにより固定されている。具体的には、図１〜図３に示すように、ベースプレート２１のＸ方向の両端部に、突出部２１ａが形成されており、上部ケース部２２の側面の下端には、ベースプレート２１の突出部２１ａが嵌りこむ切欠部２２ａが形成されている。この突出部２１ａと切欠部２２ａとの嵌合部分において２箇所（溶接部分２３ａおよび２３ｂ）で溶接されている。また、ベースプレート２１の側面２１ｂの上端部２１ｃと、上部ケース部２２の上面２２ｂのＹ方向の端部２２ｃとが、ケース２３のＹ方向の両端でそれぞれ２箇所ずつ（溶接部分２３ｃ、２３ｄ、２３ｅおよび２３ｆ）で溶接されている。

ケース２３（ベースプレート２１および上部ケース部２２）は、磁性材料から構成されることにより、ケース２３から外部へ磁気が漏れるのを抑制するための磁気シールド（ヨーク）としての機能を有している。図２〜図４に示すように、ベースプレート２１の下面には開口部２１ｄが形成されており、ヨーク一体型コイル部２４は開口部２１ｄ内に嵌め込まれるようにして配置されている。ベースプレート２１とヨーク一体型コイル部２４とは、２箇所の接着部分において接着されることにより固定されている。具体的には、開口部２１ｄに対応する領域においてベースプレート２１の側面２１ｂから曲げ加工により内側に突出する部分２１ｅ（図２および図３参照）の下面と、ヨーク一体型コイル部２４の上面のＹ方向の両端部とが線状に接着されている。なお、ベースプレート２１および上部ケース部２２は、それぞれ、本発明の「下面側ヨーク」および「上面側ヨーク」の一例である。

また、図２に示すように、ベースプレート２１の上面２１ｆ（ケース２３の下側の内面）には、上方に突出する一対のレール２１ｇがベースプレート２１と一体的に設けられている。レール２１ｇは、開口部２１ｄを挟んでＸ方向の両側の領域のそれぞれに一対ずつ設けられている。一対のレール２１ｇは、ベースプレート２１のＸ方向の端部（突出部２１ａ側の端部）から開口部２１ｄまで、可動部３の振動方向であるＸ方向に延びるように形成されている。一対のレール２１ｇは、可動部３のＹ方向の両端部より若干内側部分に対応する位置に配置されている。レール２１ｇの表面は丸みを帯びており、レール２１ｇが延びる方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）の断面におけるレール２１ｇの表面の形状は、略円弧形状である。

また、レール２１ｇの表面を含むベースプレート２１の表面の全体は、フッ素樹脂加工が施されている。具体的には、ニムフロン処理（ニムフロンは登録商標）が施されている。ニムフロン処理とは、摩擦係数の低いテフロン（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）（テフロンは登録商標）と無電解Ｎｉとの双方の特性を併せ持つメッキ処理である。ニムフロン処理は、無電解メッキ液にＰＴＦＥ粒子を混ぜてメッキすることにより行われる。また、同様にして、上部ケース部２２の表面の全体にもニムフロン処理が施されている。

ヨーク一体型コイル部２４は、図６および図７に示すように、２層配線構造からなる扁平形状の平面コイル２５および２６と、ヨーク一体型コイル部２４の下面側に露出した実装用端子２７ａおよび実装用端子２７ｂを含む配線層２７と、磁性材料（たとえば、ＳＰＣＣ、珪素鋼板など）からなるヨーク２８とを含んでいる。平面コイル２５、２６、配線層２７およびヨーク２８は、絶縁性の樹脂２９によって一体的な部品として成形されている。より詳細には、図７に示すように、平面コイル２５、ヨーク２８が樹脂２９ａによって一体化されており、樹脂２９ａの上面および下面にそれぞれ形成された平面コイル２６および配線層２７が樹脂２９ｂにより覆われている。そして、実装用端子２７ａおよび実装用端子２７ｂを含む配線層２７の一部が、下面側の樹脂２９ｂの開口部２９ｃを介して露出している。平面コイル２５および２６は、それぞれ、平面的に見て、矩形形状の輪郭を有するとともに、内側から外側に向かってＸＹ面（Ｘ方向とＹ方向とにより形成される面）方向に広がるように渦巻状に形成されている。なお、平面コイル２５および２６は、それぞれ、本発明の「コイル」の一例である。ヨーク２８は、本発明の「下面側ヨーク」の一例である。

平面コイル２５および２６は、１本の電流線により電気的に直列接続されている。具体的には、図６に示すように、平面コイル２５を構成する第１層目電流線２５ａは、上側から見た場合に外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。図６および図７に示すように、平面コイル２５の第１層目電流線２５ａの外側の端部は、厚み方向に延びる接続線２５ｂを介してヨーク一体型コイル部２４の下面の表面に露出した実装用端子２７ａに接続されている。

図５に示すように、平面コイル２６を構成する第２層目電流線２６ａは、上側から見た場合に内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。図６および図７に示すように、平面コイル２６の第２層目電流線２６ａの外側の端部は、厚み方向（Ｚ方向）に延びる接続線２６ｂを介して実装用端子２７ｂに接続されている。そして、平面コイル２５を構成する第１層目電流線２５ａの内側の端部と、平面コイル２６を構成する第２層目電流線２６ａの内側の端部とが、平面的に見てヨーク一体型コイル部２４の中心部分２４ａ近傍において互いに接続されている。

図５および図６に示すように、平面コイル２５および２６は、中心部分にＸ方向の幅Ｗ４を有する所定のスペースを設けて渦巻状に巻回されている。平面コイル２５および２６の最外周のＸ方向の幅Ｗ１（図５参照）は、永久磁石３１のＸ方向の幅Ｗ２（図８参照）と略等しい。ヨーク一体型コイル部２４のＸ方向の幅Ｗ３（図５参照）は、永久磁石３１のＸ方向の幅Ｗ２よりも大きい。また、図４に示すように、平面コイル２５および２６の電流線が巻回された部分の中心線Ｏ１およびＯ２は、後述する第１磁石３１１の中心線Ｏ３および第２磁石３１２の中心線Ｏ４よりも外側に位置している。

可動部３は、図８に示すように、平板状の永久磁石３１と、比重の大きい材料（たとえば、タングステン）からなる錘３２と、永久磁石３１および錘３２を覆う非磁性材料（たとえば、りん青銅）の磁石カバー３３とからなる。なお、可動部３にはヨーク（磁性体）は含まれていない。永久磁石３１は、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる永久磁石である。永久磁石３１は平面的に見て略矩形状に形成されている。錘３２は平面的に見て外形が略矩形状の枠状に形成されているとともに、永久磁石３１と略同じ形状の開口部３２ａを有している。錘３２の開口部３２ａ内に永久磁石３１が嵌め込まれている。永久磁石３１および錘３２は略等しい厚みを有している。磁石カバー３３は、永久磁石３１および錘３２の上面の全体と、錘３２のＸ方向の側面の全体と、錘３２の下面の一部とを覆うようにして永久磁石３１および錘３２と一体的に固定されている。磁石カバー３３の下面は、永久磁石３１および錘３２の下面よりも下方に位置している。また、磁石カバー３３の表面の全体には、ニムフロン処理が施されている。

永久磁石３１は、図４および図８に示すように、厚み方向（Ｚ方向）に一対の磁極が着磁された第１磁石３１１および第２磁石３１２からなる２つの永久磁石により構成されている。具体的には、可動部３の中心線を境界として矢印Ｘ１方向側に第１磁石３１１が配置されるとともに、矢印Ｘ２方向側に第２磁石３１２が配置されるように構成されている。そして、第１磁石３１１は、ヨーク一体型コイル部２４に対向する側をＮ極に着磁されたＮ極面３１１ａとし、その反対側をＳ極に着磁されたＳ極面３１１ｂとしている。また、第２磁石３１２は、ヨーク一体型コイル部２４に対向する側をＳ極に着磁されたＳ極面３１２ａとし、その反対側をＮ極に着磁されたＮ極面３１２ｂとしている。

また、第１磁石３１１と第２磁石３１２とは、ヨーク一体型コイル部２４側の表面において、Ｎ極面３１１ａとＳ極面３１２ａとが隣接するとともに、ヨーク一体型コイル部２４側と反対側の表面において、Ｓ極面３１１ｂとＮ極面３１２ｂとが隣接するように配置されている。そして、第１磁石３１１と第２磁石３１２とは、それぞれ、互いに隣接するＮ極面３１１ａおよびＳ極面３１２ａ間による引力と、Ｓ極面３１１ｂおよびＮ極面３１２ｂ間による引力とにより密着した状態で保持されているとともに、接着剤などにより互いに固定されている。

以上により、可動部３は、図４および図５に示すように、永久磁石３１の磁極面がヨーク一体型コイル部２４と平行になるように対向して配置されている。そして、可動部３は、バネ部材４に支持された状態で、ケース２３の内部においてヨーク一体型コイル部２４に対して平行な矢印Ｘ１およびＸ２方向に直線移動する。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、可動部３が直線移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態（所定の角度傾斜した状態）を含んでいる。また、このとき、ケース２３のＹ方向の側面は、可動部３が矢印Ｘ１およびＸ２方向に移動する際のガイドとしての機能を有する。

バネ部材４は、図５および図８に示すように、皿部４１と、皿部４１の両側に設けられた一対のバネ部４２および４３とからなる。皿部４１、バネ部４２および４３は、板状の非磁性材料（たとえば、ＳＵＳ３０４）からなる。皿部４１の下面と磁石カバー３３の上面とは接着されることにより固定されている。皿部４１の中央部には、矩形状の開口部４１ａが形成されている。平面的に見て、開口部４１ａと永久磁石３１とは略同じ大きさとなるように構成されている。皿部４１を構成するＳＵＳ３０４は基本的に非磁性であるが、加工中に磁性を帯びる場合があるので、皿部により永久磁石３１の磁力線がシールドされてしまう場合がある。ここで、この開口部４１ａを設けることにより、永久磁石３１からの磁力線がバネ部材４によりシールドされてしまうことが抑制される。これにより、ヨーク一体型コイル部２４のヨーク２８およびベースプレート２１と永久磁石３１との間の吸引力（下向きの吸引力）の全部または一部を、上部ケース部２２と永久磁石３１との間の吸引力（上向きの吸引力）により相殺している。なお、皿部４１は、本発明の「取付部」の一例である。

バネ部４２は、図４および図５に示すように、可動部３の矢印Ｘ１方向側において磁石カバー３３の側面と上部ケース部２２の側面とを突っ張るようにして設けられている。また、バネ部材４は、可動部３がケース２３（ベースプレート２１および上部ケース部２２）に当接しないように支持している。すなわち、永久磁石３１と上部ケース部２２との間の吸引力と、永久磁石３１とヨーク一体型コイル部２４のヨーク２８およびベースプレート２１との吸引力とに差があることに起因して可動部３が所定の力で上方向または下方向に引っ張られる場合にも、バネ部材４は、その可動部３に加わる上下方向の吸引力よりも大きい力（可動部３に加わる上下方向の吸引力に耐える強度）により可動部３を上下方向に支持するように構成されている。

より具体的には、バネ部４２は、皿部４１と一体的に形成された第１部分４２ａと、第１部分４２ａおよび上部ケース部２２に溶接された第２部分４２ｂとを含んでいる。第１部分４２ａおよび第２部分４２ｂは板バネである。第１部分４２ａは、矢印Ｙ１方向の端部において磁石カバー３３の側面と面状に当接しており、矢印Ｙ２方向の端部が磁石カバー３３の側面から離間するように湾曲している。第２部分４２ｂは、矢印Ｙ１方向の端部において上部ケース部２２の矢印Ｘ１方向の側面と面状に当接しており、矢印Ｙ２方向の端部が上部ケース部２２の矢印Ｘ１方向の側面から離間するように湾曲している。第１部分４２ａの矢印Ｙ２方向の端部と第２部分４２ｂの矢印Ｙ２方向の端部とは面接触した状態で溶接されている。また、バネ部４３は、バネ部４２と同様の構成を有しており、第１部分４２ａおよび第２部分４２ｂと同様の構造を有する第１部分４３ａおよび第２部分４３ｂを含んでいる。上記の構成により、バネ部４２および４３は、可動部３を互いに逆方向に付勢し合うように構成されている。

また、振動モータ１は、たとえば、携帯機器のマザーボードに形成された端子（図示せず）に実装用端子２７ａおよび２７ｂが半田付けされることにより、携帯機器に固定的に取り付けられる。

次に、図４〜図６を参照して、本発明の第１実施形態による振動モータ１の動作を説明する。

まず、実装用端子２７ａおよび２７ｂを介して、平面コイル２５および２６を構成する電流線に駆動電流が供給される。これにより、可動部３のＮ極面３１１ａおよびＳ極面３１２ａ間において発生する上下方向の磁界と直交する方向（矢印Ｙ１およびＹ２方向）の電流が平面コイル２５および平面コイル２６に流れる。この際、平面コイル２５および平面コイル２６の中央部分（渦巻の中心部分）よりも平面的に見て矢印Ｘ１方向側の部分（以下、右側部分）に流れる電流の向きと、中央部分よりも矢印Ｘ２方向側の部分（以下、左側部分）に流れる電流の向きは逆である。そして、永久磁石３１が作る磁界により、電流が流れる平面コイル２５および２６の右側部分に対して矢印Ｘ１方向にローレンツ力が働き、その反力が第１磁石３１１のＮ極面３１１ａに矢印Ｘ２方向に働く。同時に、平面コイル２５および２６の左側部分に対して矢印Ｘ１方向にローレンツ力が働き、その反力が第２磁石３１２のＳ極面３１２ａに矢印Ｘ２方向に働く。以上により、可動部３が矢印Ｘ２方向に直線移動される。

そして、所定時間後、反対方向の駆動電流を供給することによって、上記と同様の作用により、可動部３が矢印Ｘ１方向に直線移動される。このようにして、所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部３は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に直線移動されて往復運動される。この際、第１磁石３１１のＮ極面３１１ａと第２磁石３１２のＳ極面３１２ａとの間に発生する磁束は、ヨーク２８およびベースプレート２１に吸収されてヨーク２８およびベースプレート２１内を選択的に通過するので、ケース２３の外側にまで及ぶ磁束はほとんど発生しない。また、第１磁石３１１のＳ極面３１１ｂと第２磁石３１２のＮ極面３１２ｂとの間に発生する大部分の磁束は、上部ケース部２２に吸収されて上部ケース部２２内を選択的に通過するので、ケース２３の外側にまで及ぶ磁束はほとんど発生しない。

また、このとき、可動部３には、平面コイル２５および２６のうち、Ｘ方向に延びる電流線から発生する電磁力により、それぞれ、矢印Ｙ１およびＹ２方向に沿った中心に向かう方向の力、または、中心から矢印Ｙ１およびＹ２方向に沿った外側に引っ張る方向の力が加えられている。

本発明の第１実施形態による振動モータ１では、以下の効果を得ることができる。

（１）横振動（矢印Ｘ１およびＸ２方向の振動）の振動モータ１を構成することによって、縦振動（上下方向（Ｚ方向）の振動）の振動モータに比べて薄型化を図りやすい。

（２）平面コイル２５および２６の表面に沿った方向（矢印Ｘ１およびＸ２方向）に沿って移動可能な可動部３を設けた。これによって、上下方向（Ｚ方向）に厚みが大きいコイルを用いて上下方向に可動部３を直線移動させる場合に比べて、可動部３の移動範囲（上下方向への移動空間）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１を提供することができる。

（３）平面コイル２５および２６を可動部３の移動方向に沿って扁平状になるように渦巻状にした。これによって、コイルの巻き面が可動部の移動方向に対して直交する方向に配置される場合に比べて、コイルの巻き面による高さ方向（高さ方向）への領域を設ける必要がなくなり、ヨーク一体型コイル部２４の厚みを小さくすることができる。したがって、振動モータ１の薄型化を図ることができる。

（４）永久磁石３１を含む可動部３にヨークを設けず、平面コイル２５および２６を含む固定部２に、可動部３の上面側と下面側との両方にそれぞれ可動部３に対して対向するように配置された上面側ヨーク（ヨークとして機能する上部ケース部２２）および下面側ヨーク（ヨーク２８およびヨークとして機能するベースプレート２１）を設けた。このように構成することによって、可動部３の永久磁石３１と上部ケース部２２との間の吸引力（上方向の吸引力）と、可動部３の永久磁石３１とヨーク２８およびベースプレート２１との間の吸引力（下方向の吸引力）とのバランスを取ることができる。これにより、ヨークを固定部２に配置したことに起因して可動部３に加わる上下方向の力を小さくすることができる。これにより、ヨークを固定部２に配置した場合にも、容易に可動部３を振動させることができる。

（５）上面側ヨーク（ヨークとして機能する上部ケース部２２）により可動部３が可動部３の上面側に吸引される力と、下面側ヨーク（ヨーク２８およびヨークとして機能するベースプレート２１）により可動部３が可動部３の下面側に吸引される力の少なくとも一部とを相殺している。このように構成することによって、可動部３に加わる上下方向の力を容易に調整することができる。これにより、振動モータ１の振動系のＱ値を容易に調整することができる。ここで、Ｑ値とは、振動状態を特徴付ける無次元数で、共振する系の振動の持続特性を表す量である。Ｑ値が高いと振動が長く続き、低いと振動がすぐに減少する。

（６）平面コイル２５および２６を、可動部３の下面側のみに設けた。第１実施形態では、上記効果（４）で述べたように、容易に可動部３を振動させることができるので、平面コイル２５および２６を可動部３の上面に設けずに下面側のみに設けた場合にも、十分に可動部３を振動させることができる。

（７）バネ部材４に、可動部３の上面を覆うように可動部３に固定される皿部４１を設け、皿部４１に開口部４１ａを設けた。これにより、皿部４１が磁性体である場合であっても、開口部４１ａを介して永久磁石３１の磁力線を上部ケース部２２側に通すことができる。これにより、可動部３の上面を皿部４１により覆った場合にも、上部ケース部２２と永久磁石３１との間の吸引力（上方向の吸引力）が減少することを抑制することができる。これにより、可動部３の上方向の吸引力と下方向の吸引力とのバランスが崩れることを抑制することができる。

（８）可動部３に非磁性体からなる磁石カバー３３を設けた。これにより、永久磁石３１の磁力線がシールドされることなく永久磁石３１を磁石カバー３３により支持することができる。

（９）振動モータ１の構成により、振動量−周波数特性（振動モータ１が振動させる対象物（たとえば、携帯電話）の振動量と入力電圧の周波数との関係）におけるＱ値を低く（振動量が大きくなる周波数帯を大きく）しながら、振動モータ１が振動させる対象物の振動量を増加させることができる。Ｑ値を低くすることにより、Ｑ値が高い場合のように正確な周波数の入力電圧を入力しなければ振動量が大きくならない場合（入力電圧が共振周波数から少しずれると振動量が急激に減少する場合）と異なり、より広い周波数帯で大きい振動量を得ることができる。これにより、振動モータ１の部品の製造誤差、組立誤差などにより実際の共振周波数（ｆ_０）が設計値からずれてしまった場合にも、十分な振動量を得ることができる。また、Ｑ値を小さくすることができるので、共振状態から振動が停止するまでの時間を小さくすることができる。これにより、振動モータ１の停止特性を向上させることができる。

（１０）可動部３にヨークを設けず、固定部２にヨークを設けた。このように構成することによって、ローレンツ力のみならず、永久磁石３１と固定部２のヨーク（ヨーク２８、ベースプレート２１および上部ケース部２２）との間の吸引力を可動部３の振動に寄与させることができる。これにより、振動モータ１が振動させる対象物の振動量を大きくすることができる。振動モータ１では、上記のようにＱ値を小さくした場合にも、振動量が減少することを抑制することができる。

（１１）平面コイル２５および２６の中心部分にＸ方向の幅Ｗ４を有するスペースを設けた。これにより、可動部３が矢印Ｘ１方向に移動する際、平面コイル２５および２６の右側部分と第２磁石３１２のＳ極面３１２ａとの間に作用する矢印Ｘ１方向に働くローレンツ力を抑制することができる。これにより、永久磁石３１（第２磁石３１２）に対して矢印Ｘ２方向に働くローレンツ力の反力を抑制することができる。また、可動部３が矢印Ｘ２方向に移動する際、平面コイル２５および２６の左側部分と第１磁石３１１のＮ極面３１１ａとの間に作用する矢印Ｘ２方向に働くローレンツ力を抑制することができる。これにより、永久磁石３１（第１磁石３１１）に対して矢印Ｘ１方向に働くローレンツ力の反力を抑制することができる。このように、可動部３の移動方向と反対方向に働く力（ローレンツ力の反力）が抑制されるので、可動部３の駆動量を増加させることができる。

次に、上記（９）の効果を検証したシミュレーションについて説明する。

このシミュレーションでは、実施例として、可動部にヨークを設けずに固定部の上下に磁性体（ヨーク）を配置した上記第１実施形態の構造を用いてＱ値を小さくしたモデル（実施例）を想定した。比較例として、上記特許文献１のように可動部に永久磁石を囲うヨークを設けたモデル（比較例）を想定した。そして、実施例および比較例について、振動特性を検証した。

実施例および比較例のシミュレーション結果をそれぞれ図９および図１０に示す。図９および図１０では、横軸が入力電圧の周波数（共振周波数がｆ_０）であり、縦軸が振動モータが振動させる対象物の加速度および振動量である。実施例では、可動部の上下方向の吸引力を調節することにより可動部の振動に対する抵抗力を付与することによりＱ値を小さく（Ｑ値＝１０）している。その一方、比較例では、可動部に上下方向の力が働かず、可動部の振動に対する抵抗力が小さいので、Ｑ値が大きく（Ｑ値＝４０）なっている。

実施例および比較例について、加速度が所定の値ｇ_０を上回るように振動モータを駆動する場合について考察する。

図９および図１０に示すように、実施例における加速度がｇ_０を上回る周波数幅Ａ１は、比較例における加速度がｇ_０を上回る周波数幅Ａ２よりも大きくなっている。すなわち、実施例では比較例よりもＱ値を下げることにより、入力電圧の共振周波数ｆ_０に対するずれの許容幅が比較例よりも大きくなっている。これは、振動モータの部品の製造誤差および組立誤差が生じた場合にも、実施例の方が比較例よりも製品間のバラツキが小さくなる（所望の性能を得られる割合が高くなる）ことを示している。

また、入力周波数（入力電圧の周波数）の許容幅に対応する振動量のずれの最大幅は、実施例がＢ１であるのに対して比較例はＢ１より大きいＢ２である。すなわち、実施例では、製品間における振動量の最大誤差がＢ１であり、比較例では最大誤差がＢ２となることを示している。したがって、振動量の最大誤差が大きい比較例では、可動部をケースに衝突させないためには、ケースの内壁間の距離（上部ケース部２２のＸ方向の側面間の距離（図１参照））をより大きくとるように設計する必要がある。実施例では、振動量の最大誤差が小さいので、ケースの内壁間の距離を小さく設計することができる。その結果、振動モータのサイズを小さくすることが可能であると考えられる。

（第２実施形態）
次に、図１１〜図１３を参照して、第２実施形態による振動モータ１０１の構造について説明する。この第２実施形態では、可動部３がケース２３に当接（摺動）しない上記第１実施形態と異なり、可動部１０３がケース２３に当接（摺動）する例について説明する。

図１１〜図１３に示すように、振動モータ１０１は、固定部２（ケース２３およびヨーク一体型コイル部２４）と、可動部１０３と、非磁性材料（たとえば、ＳＵＳ３０４）からなるバネ部材１０４とを備えている。可動部１０３は、永久磁石３１と、錘３２と、非磁性材料（たとえば、りん青銅）からなる磁石カバー１３３とを含んでいる。磁石カバー１３３およびバネ部材１０４の構造以外の構造については、上記第１実施形態による振動モータ１と同様である。

図１１および図１３に示すように、磁石カバー１３３の上面に上方に突出する突出部１３３ａが４つ形成されている。バネ部材１０４の皿部１４１の突出部１３３ａに対応する領域には２つの矩形状の開口部１４１ａが形成されている。すなわち、図１２に示すように、磁石カバー１３３とバネ部材１０４の皿部１４１とが接着された状態で、磁石カバー１３３の突出部１３３ａが皿部１４１の開口部１４１ａを介して皿部１４１の上面よりも上方に突出している。これにより、可動部１０３が上部ケース部２２に引っ張られて上部ケース部２２側に移動した場合にも、可動部１０３と上部ケース部２２とは突出部１３３ａを介して（４つの突出部１３３ａの先端部の４点で）当接するように構成されている。なお、皿部１４１は、本発明の「取付部」の一例である。

また、図１２に示すように、磁石カバー１３３は、錘３２のＸ方向の側面を覆う側面部１３３ｂを有している。側面部１３３ｂの下端には、永久磁石３１および錘３２の下面よりも下方に突出する摺動部１３３ｃが形成されている。摺動部１３３ｃは、側面部１３３ｂの下端が外側に略水平方向となるように曲げられることにより形成されている。

また、図１１および図１３に示すように、バネ部材１０４は、皿部１４１に加えて、バネ部１４２および１４３を含んでいる。バネ部１４２は、磁石カバー１３３のＸ方向の側面と面状に当接する第１部分１４２ａと、折り返し部１４２ｂを有する弾性変形部１４２ｃと、上部ケース部２２のＸ方向の側面と面状に当接する第２部分１４２ｄと、上部ケース部２２のＹ方向の側面と面状に当接する第３部分１４２ｅとを有している。第１部分１４２ａから弾性変形部１４２ｃに向かって、Ｙ方向の中央部近傍に位置する折曲部１４２ｆを起点にして弾性変形部１４２ｃが磁石カバー１３３の側面１３３ｂから離間している。同様に、第２部分１４２ｄから弾性変形部１４２ｃに向かって、Ｙ方向の中央部近傍に位置する折曲部１４２ｇを起点にして弾性変形部１４２ｃが上部ケース部２２の側面から離間している。また、バネ部材１０４は、第２部分１４２ｄから第３部分１４２ｅにかけて上部ケース部２２の側面の形状に沿って折り曲げられている。第３部分１４２ｅと上部ケース部２２のＹ方向の側面とは溶接されることにより固定されている。また、バネ部１４３は、バネ部１４２と同様の構成を有している。

図１２に示すように、バネ部材１０４は、可動部１０３がベースプレート２１に当接するように可動部１０３を支持している。すなわち、永久磁石３１と上部ケース部２２との間の吸引力が、永久磁石３１とヨーク一体型コイル部２４のヨーク２８およびベースプレート２１との吸引力よりも小さくなるように構成されている。この吸引力の差に起因して可動部１０３が所定の力で下方向に引っ張られる場合に、バネ部材１０４は、その所定の力よりも小さい力により可動部１０３を上下方向（Ｚ方向）に支持するように構成されている。これにより、可動部１０３は、磁石カバー１３３の摺動部１３３ｃとベースプレート２１のレール２１ｇとを摺動させながら振動する。

本発明の第２実施形態による振動モータ１０１では、上記（１）〜（１１）の効果に加え、以下の効果を得ることができる。

（１２）ケース２３のヨーク２８が配置されている側の表面（内面）と可動部１０３とは、レール２１ｇを介して当接するように構成されている。このように構成することによって、ケース２３（ベースプレート２１）と可動部１０３とが摺動した場合にも、ベースプレート２１の内面と可動部１０３とが面状に接触する場合と異なり、接触面積を小さくすることができるので、ベースプレート２１と可動部１０３との間の摩擦力を低減させることができる。これにより、可動部１０３の振動量が低下することを抑制することができる。

（１３）ケース２３の上部ケース部２２の表面（内面）と可動部１０３とは、磁石カバー１３３の突出部１３３ａを介して当接するように構成されている。このように構成することによって、ケース２３（上部ケース部２２）と可動部１０３とが摺動した場合にも、上部ケース部２２の内面と可動部１０３とが面状に接触する場合と異なり、接触面積を小さくすることができるので、上部ケース部２２と可動部１０３との間の摩擦力を低減させることができる。これにより、可動部１０３の振動量が低下することを抑制することができる。

（１４）ケース２３の表面（内面）と可動部１０３とを、可動部１０３の移動方向に沿って延びるように形成されたレール２１ｇを介して当接するように構成している。このように構成することによって、可動部１０３の振動による移動範囲のどの位置においても、常にケース２３と可動部１０３とをレール２１ｇを介して当接させることができる。

（１５）ケース２３の表面と磁石カバー１３３とを、レール２１ｇを介して当接するように構成している。このように構成することによって、永久磁石３１とケース２３とが摺動することを防止することができる。これにより、永久磁石３１が磨耗することを防止することができるので、振動モータ１の信頼性を向上させることができる。

（１６）レール２１ｇの可動部１０３との当接部分の表面が丸みを帯びるようにレール２１ｇを形成している。このように構成することによって、レール２１ｇと可動部１０３との接触面積をより減少させることができるとともに、滑らかにレール２１ｇと可動部１０３とを摺動させることができる。

（１７）レール２１ｇを含むベースプレート２１の表面の全体、上部ケース部２２の表面の全体および突出部１３３ａを含む磁石カバー１３３の表面の全体にフッ素樹脂加工を施している。このように構成することによって、レール２１ｇと磁石カバー１３３との間の摩擦係数および突出部１３３ａと上部ケース部２２との間の摩擦係数を低減させることができる。これにより、ケース２３と可動部１０３とが摺動した場合にも、摩擦により可動部１０３の運動エネルギーが低下することを抑制することができる。したがって、可動部１０３の振動量が減少することを抑制することができる。

（第３実施形態）
図１４および図１５は、それぞれ、本発明の第１および第２実施形態のいずれかによる振動モータを用いた携帯機器の一例を説明するための図である。なお、図１５は、図１４の振動モータを含む部分の一断面である。

本発明の第１および第２実施形態のいずれかによる振動モータ１（１０１）は、図１４および図１５に示すように、携帯電話５００などに用いることが可能である。携帯電話５００は、振動モータ１（１０１）と、ＣＰＵ５１０（図１５参照）と、表示部５２０とを備えている。振動モータ１（１０１）は、携帯電話５００の表示部５２０が配置された側とは反対側の面に配置されている。表示部５２０は、タッチパネル方式のパネルにより構成され、表示部５２０に表示されたボタン部５２０ａを押圧することにより携帯電話５００を操作するように構成されている。そして、振動モータ１（１０１）は、表示部５２０に表示されたボタン部５２０ａが押圧されたことを検知した場合や電話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ようにＣＰＵ５１０で制御される。

本発明の第３実施形態による振動モータ１（１０１）を備えた携帯電話５００では、以下の効果を得ることができる。

（１８）上記の振動モータ１（１０１）を振動源として備えることによって、上記振動モータ１（１０１）が薄型化される分、携帯電話５００の薄型化を図ることができる。

（１９）上記の振動モータ１（１０１）を備えることによって、振動モータ１（１０１）からの磁束漏れが抑制されている分、携帯電話５００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１（１０１）の動作への影響を軽減することができる。

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１および第２実施形態では、ベースプレート２１に一対のレール２１ｇを可動部３の振動方向に沿って延びるように形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、レールは３本以上形成してもよい。また、レールを可動部の振動方向から所定の角度傾いた方向に延びるように形成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ベースプレート２１にレール２１ｇを一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ベースプレート２１に別部材からなるレールを接着などにより固定してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、レール２１ｇの表面にフッ素樹脂加工を施した例を示したが、本発明はこれに限らず、フッ素樹脂加工を施さなくてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、バネ部材４（１０４）により可動部３（１０３）を移動可能に支持する例を示したが、本発明はこれに限らず、コイルバネまたはゴム部材などの板バネ以外の弾性部材であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、平面コイル２５および２６が配置されたヨーク一体型コイル部２４を可動部３（１０３）の一方の表面側にのみ配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部３（１０３）の両側の表面にそれぞれ配置してもよい。これにより、可動部３（１０３）の両側から駆動されるので、可動部３（１０３）の駆動力を向上させることができる。その結果、可動部３（１０３）の応答時間（可動部３（１０３）が所定の振動量に達するまでの時間）を短縮させることができる。

また、上記第２実施形態では、ベースプレート２１にレール２１ｇを設け、レール２１ｇ上と磁石カバー１３３の摺動部１３３ａとを摺動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、図１６に示す第２実施形態の第１変形例の振動モータの磁石カバー６３３のように、磁石カバー６３３の摺動部６３３ａに下方（ベースプレート側）に突出する突起６３３ｂを設け、ベースプレート２１にレールを設けない構成としてもよい。これによっても、ベースプレート２１と磁石カバー１３３との接触面積を小さくすることができる。

また、上記第２実施形態では、折り返し部１４２ｂを有するバネ部材１０４を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、図１７に示す第２実施形態の第２変形例の振動モータのバネ部材のように、折り返し部１４２ｂの内側部分に樹脂６００を塗布してもよい。これにより、樹脂６００により折り返し部１４２ｂに生じる応力を分散させて負荷を軽減させることができるので、バネ部材１０４の信頼性を向上させることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、バネ部材４（１０４）の皿部４１（１４１）に開口部４１ａ（１４１ａ）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。第１および第２実施形態では、バネ部材４（１０４）を非磁性のＳＵＳから構成しているが、バネ部材の加工時にＳＵＳが磁性を帯びてしまう場合があるため、磁性を帯びた皿部４１（１４１）により磁気がシールドされてしまうことを抑制するために開口部４１ａ（１４１ａ）を設けた。したがって、バネ部材が磁性を帯びることがない材料であれば、バネ部材に開口部を設けなくてもよい。第２実施形態のように突出部を設ける場合には、図１８に示す第２実施形態の第３変形例の振動モータのバネ部材７００のように、突出部に対応する領域のみに開口７００ａを形成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ケース２３および磁石カバー３３（１３３）にニムフロン処理を行った例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、通常のテフロンコーティング（ライニング）処理を行ってもよい。また、フッ素樹脂加工としては、ＰＴＦＥのみならず、他のフッ素樹脂でもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、ケース２３（ベースプレート２１および上部ケース部２２）を磁性材料から構成してヨークとして用いた例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ケースを非磁性材料から構成した場合であっても、ケースの表面（特に、ケースの上側の表面（外面または内面）と、下側の表面（外面または内面））を覆うようにケースと別体の磁性材料からなるヨークを固定してもよい。

また、上記第１実施形態では、可動部３がケース２３に当接しないようにバネ部材４により支持する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部３をケース２３に当接させてもよい。可動部をケース（レール）に当接（摺動）させることにより、可動部とレールとの摩擦によって振動モータの振動系のＱ値を下げることができる。これにより、可動部の振動を安定させることができるとともに、振動の停止特性を向上させることができる。また、可動部とレールとを当接（摺動）させなくとも、ヨークおよび上部ケース部との間の可動部の上下方向の吸引力のバランスを崩すことにより、振動モータの振動系のＱ値を下げることができる。

また、第１および第２実施形態では、ヨーク一体型コイル部２４のＸ方向の幅Ｗ３を永久磁石３１のＸ方向の幅Ｗ２よりも大きくした例を示したが、本発明はこれに限らず、ヨーク一体型コイル部２４のＸ方向の幅Ｗ３を永久磁石３１のＸ方向の幅Ｗ２よりも小さくしてもよい。

また、第１および第２実施形態では、永久磁石３１を、Ｎ極面３１１ａ、Ｓ極面３１２ａ、Ｓ極面３１１ｂおよびＮ極面３１２ｂにより構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、永久磁石３１をＮ極面３１１ａおよびＳ極面３１２ａのみから構成し、Ｓ極面３１１ｂおよびＮ極面３１２ｂは設けないようにしてもよい。つまり、平面コイル２５および２６に対向する面に沿って、互いに異なる磁性に着磁された磁極面が設けられていればよい。

また、上記第１および第２実施形態では、可動部３（１０３）がヨーク（磁性体）を含まない例を説明したが、本発明はこれに限らず、可動部３（１０３）にヨーク（磁性体）を配置してもよい。この場合、可動部に設けるヨークを、永久磁石と上面側ヨークとの間または永久磁石と下面側ヨークとの間に位置しないように配置することが好ましい。

また、上記第１および第２実施形態では、磁石カバー３３（１３３）を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、永久磁石３１および錘３２が一体物として組み付けられていれば磁石カバーを設けなくてもよい。

１、１０１ 振動モータ
２ 固定部
２１ ベースプレート（下面側ヨーク）
２２ 上部ケース部（上面側ヨーク）
２３ ケース
２４ ヨーク一体型コイル部
２５、２６ 平面コイル（コイル）
２８ ヨーク（下面側ヨーク）
３、１０３ 可動部
３１ 永久磁石
３３、１３３ 磁石カバー
４、１０４ バネ部材
４１、１４１ 皿部（取付部）

Claims (5)

1. 永久磁石を含む可動部と、
   前記可動部に対して対向するように配置され、通電されることにより前記可動部を移動させる磁力を発生させるコイルと、
   前記可動部および前記コイルを挟み込むように前記可動部の上面側と下面側との両方にそれぞれ前記可動部に対して対向するように配置された上面側ヨークおよび下面側ヨークを含む固定部とを備えた、振動モータ。
2. 前記上面側ヨークにより前記可動部が前記可動部の上面側に吸引される力は、前記下面側ヨークにより前記可動部が前記可動部の下面側に吸引される力の少なくとも一部を相殺するように働く、請求項１に記載の振動モータ。
3. 前記コイルは、前記可動部の上面側および下面側のいずれか一方に配置されている、請求項１または２に記載の振動モータ。
4. 前記可動部を前記コイルの上面に沿った方向に移動可能に支持するバネ部材をさらに備え、
   前記バネ部材は、前記可動部の上面を覆うように前記可動部に固定される取付部を含み、
   前記取付部は、開口部を有する、請求項３に記載の振動モータ。
5. 前記可動部は、前記永久磁石を支持するとともに非磁性体からなる磁石カバーを含む、請求項１〜４のいずれか1項に記載の振動モータ。

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