JP2013233537A - バイブレータ - Google Patents

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健太郎 石原
Ryuji Awamura
竜二 粟村
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秀典 本永
Kensuke Nakanishi
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Abstract

【課題】容易に組立可能なバイブレータを提供する。
【解決手段】基板３１に支持されたコイル３３と、コイル３３に対向するように設けられ、コイル３３の軸芯方向に沿って振動可能な振動体４０と、を備えている。振動体４０は、重り４３と、コイル３３の軸芯方向に分極する磁石４２と、磁石４２をコイル３３の軸芯方向に沿って変位可能に支持する支持体４１と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気信号を振動に変換するバイブレータに関する。
近年、様々な機器に、電気信号を振動に変換するバイブレータが用いられている。例えば、携帯電話等には、音声の代わりに振動を用いて使用者に着信等を知らせる機能が備えられている。携帯型のゲーム機やゲーム機のコントローラには、臨場感を高めるためにゲームの状況に応じて振動を与える機能を備えたものがある。また、タッチパネルに組み込まれ、ユーザがパネルをタッチした際にタッチ感を与える用途にも使用されている。
このようなバイブレータは、例えば、コイルをフレームに固定するとともに、サスペンションを介して磁気回路部をフレームに対して弾性支持させ、コイルを磁気回路の一部をなす磁気ギャップに配置し、磁気回路部に重りを備えたものがある（特許文献１参照）。このバイブレータでは、コイルに交流電流を与えることにより生じた磁界と磁気回路部の磁界との間に生じる引力と斥力とにより、磁気回路部を振動させることができる。
上述のようなバイブレータでは、コイルと磁気回路との位置関係を正確に定める必要があるが、フレームにコイルを固定する際の位置決め精度を高くすることが困難であった。このような問題を解決するために、碗形状をしたヨークと、ヨークの内部に順次積層される板状の磁石およびトップレートから構成される磁気回路部と、磁気回路部のヨークの側壁の内周部とトッププレートの外周部との間に形成される空隙（磁気ギャップ）内に配置されるボイスコイルと、磁気回路部の外方でボイスコイルを保持する基板と、筒状側壁部を有し、筒状側壁部の底部に板バネを一体に成形した第１のサスペンションと、磁気回路部を保持する第２のサスペンションと、ヨークの外周部に固定されたリング状の重りと、第１のサスペンションを覆うプロテクターを備えた振動体において、基板、トッププレート、ヨーク及び第１のサスペンションの４部材に、それぞれ位置決め用の穴を設け、位置決め用の穴を基準にして、ボイスコイルを磁気ギャップの中央付近に配置するように構成したものがある（特許文献２参照）。
この特許文献２のバイブレータでは、上述の４部材に設けられた位置決め用の穴を基準にして各部品を組み立てることができるため、ボイスコイルの位置決め精度を向上させることができる。
特開２００３−０３３７２４号公報 特開２００７−１８４８１２号公報
特許文献１のバイブレータは、上述したようにコイルの位置決め精度を高くすることが困難である。一方、特許文献２のバイブレータは、コイルの位置決め精度を高くすることはできるが、各部材に位置決め用の穴を設ける等、各部材の製造コストが増大する。また、これらのバイブレータでは、磁気回路やコイルがサスペンションを介して筐体の内側面に支持されているため、これらの取付けが容易ではない。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に組立可能なバイブレータを提供することである。
前記課題を解決するために、本発明のバイブレータは、基板に支持されたコイルと、前記コイルに対向するように設けられ、前記コイルの軸芯方向に沿って振動可能な振動体と、を備え、前記振動体は、重りと、前記コイルの軸芯方向に分極する磁石と、前記磁石を前記コイルの軸芯方向に沿って変位可能に支持する支持体と、を備えている。
この構成では、コイルと振動体とがコイルの軸芯方向（振動体の振動方向）に沿って対向配置され、振動体を構成する磁石はコイルの軸芯方向に分極している。そのため、コイルに電流を流すと、コイルの軸芯位置ではその軸芯方向の磁界が生じる。そのため、コイルにより生成された磁界と磁石の磁界とにより、斥力／引力が生じ、支持体に変位可能に支持された磁石を振動させることができる。また、この構成では、部品点数が少ないため、組立が容易となる。
本発明のバイブレータの好適な実施形態の一つでは、前記基板に支持されるヨークを備え、前記ヨークは前記振動体側に突出する凸部を備え、前記コイルは前記凸部に外嵌されている。
この構成では、コイルが、ヨークの凸部に外嵌されて支持されているため、ヨークに対するコイルの位置決めが容易、かつ、高精度となる。また、磁力を高めるためのヨークを位置決め部材としているため、部品点数を増加させることもない。
本発明のバイブレータの好適な実施形態の一つでは、前記基板を支持し、側壁を有する第１筐体と、前記振動体を支持し、側壁を有する第２筐体と、を備え、前記第１筐体の前記側壁が前記第２筐体の前記側壁に対して内嵌または外嵌するように構成されている。
この構成では、第１筐体の側壁が第２筐体の側壁に対して内嵌または外嵌するため、筐体の組立が容易となる。
本発明のバイブレータの好適な実施形態の一つでは、前記振動体は、第１の径を有する第１リングと、前記第１の径よりも小さな第２の径を有する第２リングと、前記第１リングと前記第２リングとにわたって設けられ、前記第２リングを前記第１リングに対して前記振動の方向に変位可能に支持する複数の支持アームと、を備え、前記磁石と前記重りは前記第２リングに支持されている。
この構成では、磁石と重りを、第１リングに対して振動方向に変位可能な第２リングで支持しているため、第２リングに磁石と重りを取り付けた状態で、第１リングを筐体等に取り付けることができる。これにより、上述した従来技術のように、サスペンションを介して筐体で支持する構成に比べて、組立が容易になる。
本発明のバイブレータの好適な実施形態の一つでは、前記第１筐体は前記基板と同形状の底板を有し、前記第２筐体は前記第１リングと同形状の底板を有する。
この構成では、第１筐体に対する基板の位置決め、および、第２筐体に対する振動体（支持体）の位置決めが容易、かつ、高精度となる。また、これらの位置決めの精度が高くなることにより、これらに支持されているコイルと磁石との位置決め精度も高くなる。
本発明のバイブレータの好適な実施形態の一つでは、前記第１リングは前記第２筐体と一体的に形成されている。この構成では、振動体の第１リングが第２筐体と一体的に形成されているため、振動体を第２筐体に取り付ける必要がない。そのため、部品点数や組み立て工数を削減することができ、振動体の位置決め精度を高めることができる。また、筐体の薄型化にも寄与する。
実施例１における本発明に係るバイブレータの分解斜視図である。 実施例１における本発明に係るバイブレータの断面図である。 実施例２における本発明に係るバイブレータの分解斜視図である。
以下に図面を用いて、本発明のバイブレータの実施例を説明する。図１，２は、本実施例におけるバイブレータの分解斜視図および断面図である。図に示すように、バイブレータＢは、第１筐体１０および第２筐体２０からなる筐体の内部に電磁回路３０および振動体４０を収容している。
〔筐体〕
第１筐体１０は、円板状の底板１１と底板１１から立設された側壁１２とを備えている。本実施例では、側壁１２は底板１１の全円周にわたって設けられるのではなく、一部が開口するように構成されており、その開口を介して底板１１から延出部１１ａが延出している。
一方、第２筐体２０は、第１筐体１０の底板１１の径よりも若干大きな径を有する円板状の底板２１と底板２１から立設された側壁２２とを備えている。第２筐体２０の側壁は底板２１の全周にわたって設けられている。なお、以下の説明では、第１筐体１０側を下、第２筐体２０側を上とする。
このように、第２筐体２０の底板２１の径を第１筐体１０の底板１１の径よりも若干大きく形成しているため、第１筐体１０と第２筐体２０とを嵌合すると、第２筐体２０の側壁２２が第１筐体１０の側壁１２に対して外嵌する。すなわち、第１筐体１０の側壁１２の外面と第２筐体２０の側壁２２の内面とがほぼ接触するように近接し、これらが位置決め部材として機能する。これにより、筐体の組立が容易となる。
〔電磁回路〕
電磁回路３０は、基板３１、基板３１に支持されたヨーク３２、ヨーク３２を介して基板３１に支持されたコイル３３を備えている。基板３１上には、バイブレータＢが組み込まれる電子機器等から電気信号を伝達する回路が形成されている。
ヨーク３２は、鉄，パーマロイ等の磁性体により形成され、円盤状の底部３２ａと、底部３２ａから上方に突出する円柱状の凸部３２ｂと、を備えている。ヨーク３２の底部３２ａは基板３１上に接着等により固定されている。
コイル３３は導電性線材により形成されており、基板３１の回路に接続されている。本実施例では、内径がヨーク３２の凸部３２ｂの径と略同一となるように構成されており、コイル３３は、ヨーク３２の凸部３２ｂに挿通するように配置されている。これにより、ヨーク３２に対してコイル３３を取り付けるだけで、ヨーク３２および基板３１に対するコイル３３の位置決めが可能となる。また、本実施例では、ヨーク３２にコイル３３を取り付けた状態で、ヨーク３２の上端がコイル３３から突出するように構成している。
本実施例では、基板３１は第１筐体１０の底板１１の内面（上面）に取り付けられている。また、基板３１の形状と第１筐体１０の底板１１の形状（厳密には、底板１１のうち側壁１２より内側の部分の形状）とが同じになるように構成されている。そのため、第１筐体１０に対して基板３１を取り付ける際には、底板１１上に基板３１を載置すれば、基板３１の周面が側壁１２の内面に接し、基板３１の位置決めを行うことができる。したがって、上述の構成と相まって、第１筐体１０に対するコイル３３の位置決めが容易、かつ、高精度となる。
〔振動体〕
振動体４０は、支持体４１、支持体４１に支持される磁石４２および重り４３を備えている。支持体４１は、第１の径を有する第１リング４１ａと、第１の径よりも小さい第２の径を有する第２リング４１ｂと、第１リング４１ａに対して第２リング４１ｂを弾性支持する複数の支持アーム４１ｃと、を備えている。この支持アーム４１ｃにより、第２リング４１ｂは第１リング４１ａに対して上下方向に変位可能に支持される。すなわち、第２リング４１ｂは第１リング４１ａに対して上下方向に振動可能となっている。
磁石４２は厚みのある円板状に構成されており、上下方向、すなわち、振動方向に分極している。重り４３は、中心部分に開口４３ａが形成されたドーナツ状に構成されている。図２に示すように、重り４３の下面側には、ヨーク３２およびコイル３３が嵌入可能な凹部４３ｂが形成されている。また、重り４３の上面側には、開口４３ａの周囲に磁石４２を支持する磁石支持部４３ｃが形成されている。さらに、重り４３の上面の径方向の中間部分には、周方向に沿った環状凹部４３ｄが形成されている。
磁石４２は支持体４１の第２リング４１ｂの内側面および重り４３の磁石支持部４３ｃに取り付けられる。一方、重り４３は支持体４１の第２リング４１ｂの下面に取り付けられる。
本実施例では、第１リング４１ａの形状は、第２筐体２０の底板２１の形状（厳密には、底板２１のうち側壁２２より内側の部分の形状）と同じになるように構成されている。そのため、支持体４１を第２筐体２０に取り付けると、支持体４１の第１リング４１ａの外側面が第２筐体２０の側壁２２の内壁に接し、支持体４１が第２筐体２０に対して位置決めされる。また、上述したように、支持体４１には磁石４２および重り４３が取り付けられているため、これらも第２筐体２０に対して位置決めされる。
〔組み立て方法〕
以下に、本実施例のバイブレータＢの組み立て方法を説明する。まず、基板３１の中心にヨーク３２を接着剤等により取り付ける。次に、コイル３３をヨーク３２の凸部３２ｂに挿通し、コイル３３の下面をヨーク３２の底部３２ａの上面に接着剤等により取り付ける。そして、ヨーク３２とコイル３３とが取り付けられた基板３１を第１筐体１０に接着剤等により取り付ける。このとき、上述したように、基板３１の形状が、第１筐体１０の内部に収まるよう構成されているため、第１筐体１０に対して、電磁回路（基板３１，ヨーク３２，コイル３３）を容易、かつ、正確に位置決めすることができる。
一方、振動体４０の組み立ては、まず、磁石４２の外周面を支持体４１の第２リング４１ｂの内側面に接着剤により固定する。このとき、磁石４２の下面が第２リング４１ｂの下面よりも下方に位置するように配置する。そして、磁石４２の下面が重り４３の磁石支持部４３ｃに当接するように、重り４３上に支持体４１を位置させ、支持体４１の第２リング４１ｂの下面と重り４３の上面とをレーザ溶接する。なお、磁石４２を重り４３に対して接着剤等により固定しても構わない。このようにして組み立てた振動体４０は、支持体４１の第１リング４１ａの上面と第２筐体２０の底板２１の下面とが接触するように配置され、第１リング４１ａの上面と底板２１の下面とがレーザ溶接される。このとき、上述したように、第１リング４１ａの形状が、第２筐体２０の内部に収まるよう構成されているため、第２筐体２０に対して、振動体（支持体４１，磁石４２，重り４３）を容易、かつ、正確に位置決めすることができる。
このようにして、組み立てられた第２筐体２０を第１筐体１０に対して外嵌させることによりバイブレータＢを組み立てることができる。このとき、第２筐体２０の側壁２２が第１筐体１０の側壁１２に外嵌するように構成されているため、容易、かつ、正確に第１筐体１０と第２筐体２０との位置決めを行うことができる。したがって、電磁回路３０と振動体４０との位置関係も正確に維持することができる。
〔作動方法〕
本実施例のバイブレータＢは交流電流によって駆動される。まず、磁石４２に対する引力が生じる方向の磁界が発生する方向にコイル３３に対して電流を流すと、その引力によって磁石４２、すなわち、振動体４０が下方に変位する。次に、磁石４２に対する斥力が生じる方向の磁界が発生する方向にコイル３３に対して電流を流すと、その斥力によって磁石４２、すなわち、振動体４０が上方に変位する。これを繰り返すことにより、磁石４２、すなわち、振動体４０を上下方向に振動させることができる。なお、コイル３３に流す電流の強さを変化させることにより、振動の振幅を変化させることができる。また、交流電流の周波数を変化させることにより、振動の周波数を制御することができる。
図３は、本実施例におけるバイブレータの分解斜視図である。本実施例におけるバイブレータは、第２筐体２０と支持体４１とが一体的に形成されている点において実施例１と異なっている。なお、実施例１と同様の部材には同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
図に示すように、本実施例の第２筐体２０の底板２１は、円形の開口が形成されている。そして、底板２１の内周縁に支持体４１の支持アーム４１ｃが一体的に取り付けられている。すなわち、本実施例では、底板２１が支持体４１の第１リング４１ａを構成し、第１リング４１ａは第２筐体２０に一体的に形成されている。
このように、支持体４１の第１リング４１ａを第２筐体２０に一体的に形成することにより、バイブレータ全体の部品点数や組み立て工数を削減することができる。また、支持体４１を第２筐体２０に取り付ける必要がないため、支持体４１の第２筐体２０に対する位置決め精度を向上させることができる。さらには、実施例１に比べて、第２筐体２０の厚さを薄くすることができる。
〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、筐体を略円柱状としたが他の形状としても構わない。
（２）上述の実施形態では、第２筐体２０の側壁２２が第１筐体１０の側壁１２に対して外嵌するように構成したが、第２筐体２０の側壁２２が第１筐体１０の側壁１２に対して内嵌するように構成しても構わない。
（３）上述の実施形態では、交流電流によってバイブレータＢを駆動したが、直流電流をオンオフすることによってバイブレータＢを駆動しても構わない。この場合、磁石４２に対する斥力が生じる方向の磁界が発生する方向の直流電流がコイル３３に流される。
本発明は、タッチパネルを有する端末、携帯電話等の携帯機器、携帯型ゲーム機、ゲーム機のコントローラ、マイクロホン、発電機、スピーカ等に用いることができる。
Ｂ：バイブレータ
１０：第１筐体
１１：底板
１２：側壁
２０：第２筐体
２１：底板
２２：側壁
３１：基板
３２：ヨーク
３２ｂ：凸部
３３：コイル
４０：振動体
４１：支持体
４１ａ：第１リング
４１ｂ：第２リング
４１ｃ：支持アーム
４２：磁石
４３：重り

Claims (6)

  1. 基板に支持されたコイルと、
    前記コイルに対向するように設けられ、前記コイルの軸芯方向に沿って振動可能な振動体と、を備え、
    前記振動体は、
    重りと、
    前記コイルの軸芯方向に分極する磁石と、
    前記磁石を前記コイルの軸芯方向に沿って変位可能に支持する支持体と、を備えたバイブレータ。
  2. 前記基板に支持されるヨークを備え、
    前記ヨークは前記振動体側に突出する凸部を備え、
    前記コイルは前記凸部に外嵌されている請求項１記載のバイブレータ。
  3. 前記基板を支持し、側壁を有する第１筐体と、
    前記振動体を支持し、側壁を有する第２筐体と、を備え、
    前記第１筐体の前記側壁が前記第２筐体の前記側壁に対して内嵌または外嵌するように構成されている請求項１または２記載のバイブレータ。
  4. 前記振動体は、
    第１の径を有する第１リングと、
    前記第１の径よりも小さな第２の径を有する第２リングと、
    前記第１リングと前記第２リングとにわたって設けられ、前記第２リングを前記第１リングに対して前記振動の方向に変位可能に支持する複数の支持アームと、を備え、
    前記磁石と前記重りは前記第２リングに支持されている請求項３記載のバイブレータ。
  5. 前記第１筐体は前記基板と同形状の底板を有し、
    前記第２筐体は前記第１リングと同形状の底板を有する請求項４記載のバイブレータ。
  6. 前記第１リングは前記第２筐体と一体的に形成されている請求項４記載のバイブレータ。
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