JP2014221467A - 振動デバイス、振動デバイスシステム及び表示パネル - Google Patents

Abstract

【課題】小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイス、振動デバイスシステム及び表示パネルを提供する。【解決手段】振動デバイス３０は、磁歪材料で構成された磁歪棒３２と、磁歪棒３２と平行に配置された磁性体の剛性棒３６ｃと、磁歪棒３２に巻かれた第１のコイル３４と、磁歪棒３２および剛性棒３６ｃのそれぞれの一端に、磁歪棒３２と剛性棒３６ｃとを連結するように設けられた第１の連結ヨーク３６ａと、磁歪棒３２および剛性棒３６ｃのそれぞれの他端に、磁歪棒３２と剛性棒３６ｃとを連結するように設けられた第２の連結ヨーク３６ｂとを備え、コイル３４に電流が流れることにより、磁歪効果によって磁歪棒３２が伸張又は収縮し振動が発生する。【選択図】図１

Description

本発明は、振動を発生する振動デバイスに関し、特に、磁歪材料を使用した振動デバイスに関する。

近年、スマートフォンやタブレット端末等の携帯型電子機器を中心に、タッチパネル方式の表示パネルが広く普及している。ただし、タッチパネル方式の表示パネルは「押した」という感覚が得られないので、パネル上で指が触れたという場所を検出し、それに応じてパネルを振動させることで「押した」という疑似体験をユーザに与える「ハプティクス（Ｈａｐｔｉｃｓ）」と呼ばれる技術について、早期の実用化が期待されている。

上記した携帯型電子機器に利用する、振動を発生するデバイスとして、従来、偏心モータ、リニア・バイブレータ、圧電素子を利用したデバイスが開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２０１０−０８９０４２号公報 特開２００９−１５９５７４号公報 特開２００３−０６２５２７号公報

ここで、上記した偏心モータ、リニア・バイブレータでは、応答速度が遅いため、上記したタッチパネルに使用するための振動発生デバイスとしては不向きである。また、モータを備える構成では、小型化が難しいといった問題がある。また、圧電素子を利用したシステムは、応答速度は速いが、デバイスの力率が低く、デバイスを駆動するために高電圧が必要である。したがって、圧電素子を利用したシステムでは、高電圧を発生できる電源が必要である。そのため、低コスト化を図るのが難しいという問題がある。

そこで、限られた容積で振動出力を増加するために、デバイスの厚さを従来より薄型化して低電圧化したデバイスが求められている。また、電源を構成するＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）の小型化が求められている。

上記課題を鑑み、本発明は、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイス、振動デバイスシステム及び表示パネルを提供することを目的とする。

上記の課題を達成するため、本発明の一形態における振動デバイスは、磁歪材料で構成された磁歪棒と、前記磁歪棒と平行に配置された磁性体の剛性棒と、前記磁歪棒に巻かれた第１のコイルと、前記磁歪棒および前記剛性棒のそれぞれの一端に、前記磁歪棒と前記剛性棒とを連結するように設けられた第１の連結ヨークと、前記磁歪棒および前記剛性棒のそれぞれの他端に、前記磁歪棒と前記剛性棒とを連結するように設けられた第２の連結ヨークとを備え、前記コイルに電流が流れることにより、磁歪効果によって前記磁歪棒が伸張又は収縮し振動が発生する。

この構成よれば、磁歪棒に巻かれたコイルに電流を流すことにより、磁歪棒が伸縮する。また、磁歪棒と剛性棒とで平行梁が構成されることで、剛性棒に対して磁歪棒が伸縮するため、振動デバイスに振動が生じる。これにより、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイスを提供することができる。

また、前記振動デバイスは、さらに、前記第１の連結ヨークおよび前記第２の連結ヨークのそれぞれの少なくとも一部に接続され、前記磁歪棒と平行に配置された長尺の錘部を備えてもよい。

この構成によれば、錘の慣性力を利用して、効率よく振動を発生することができる。

また、前記第１の連結ヨークは、前記第１の連結ヨークの一部に突出し、かつ、上面が前記第１の連結ヨークと並行になるように、Ｔ字状に形成された第１の接続部を有し、前記第２の連結ヨークは、前記第２の連結ヨークの一部に突出し、かつ、上面が前記第２の連結ヨークと並行になるように、Ｔ字状に形成された第２の接続部を有し、前記錘部は、前記第１の接続部及び前記第２の接続部を介して前記第１の連結ヨーク及び前記第２の連結ヨークに接続されていてもよい。

この構成によれば、錘が第１の接続部及び第２の接続部を介して第１の連結ヨーク及び第２の連結ヨークに接続されているため、錘と第一の連結ヨーク及び第２の連結ヨークとの間に隙間が存在する。したがって、錘の動作は第１の連結ヨーク及び第２の連結ヨークによって制限されないので、錘の慣性力を利用してさらに効率よく振動を発生することができる。

また、前記錘部は、前記第１の連結ヨークに接続された第１の錘と、前記第２の連結ヨークに接続された第２の錘とを有してもよい。

この構成によれば、錘部が２つの部分に分かれて形成されているため、各錘の慣性力を利用してさらに効率よく振動を発生することができる。

また、前記第１の錘と前記第２の錘とは、永久磁石で接続されていてもよい。

この構成によれば、磁歪棒、第１の錘、永久磁石、第２の錘を通るように磁気ループが形成されるので、効率よく磁束を変化させて振動を発生することができる。

また、前記第１の錘と前記第１の連結ヨークとの間に第１の衝撃緩衝部を有し、前記第２の錘と前記第２の連結ヨークとの間に第２の衝撃緩衝部を有してもよい。

この構成によれば、第１の衝撃緩衝部及び第２の衝撃緩衝部のダンピング効果により、第１の錘及び第２の錘が、それぞれ第１の連結ヨーク及び第２の連結ヨークと接触して破壊するのを抑制することができる。

また、上記の課題を達成するため、本発明の一形態における振動デバイスシステムは、上記した特徴を備える振動デバイスと、前記コイルに電流を流すための電源駆動回路とを備える。

この構成によれば、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイスシステムを提供することができる。

また、上記の課題を達成するため、本発明の一形態における表示パネルは、上記した特徴を備える振動デバイスと、前記振動デバイスが配置されたパネル部とを備える。

この構成によれば、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な表示パネルを提供することができる。

本発明によると、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイス、振動デバイスシステム及び表示パネルを提供することができる。

図１は、実施の形態１に係るフラットパネルの概略構成図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面図である。 図２は、振動デバイスの概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。 図３は、振動デバイスの動作を示す概略図である。 図４は、振動デバイスのコイルに電流を印加するための駆動回路の回路図である。 図５は、振動デバイスの使用例を示す概略図である。 図６は、振動デバイスの応答速度特性を示す図である。 図７は、振動デバイスの駆動電圧と得られる振幅との関係を示す図である。 図８は、振動デバイスのアドミタンスの周波数応答を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る振動デバイスの概略構成図である。 図１０は、実施の形態２に係る振動デバイスの概略構成図である。 図１１は、実施の形態２に係る振動デバイスの概略構成図である。 図１２は、実施の形態２に係る振動デバイスの動作原理を示す図である。 図１３は、実施の形態２の変形例に係る振動デバイスの概略構成図である。 図１４は、実施の形態２の変形例に係る振動デバイスの概略構成図である。 図１５は、実施の形態３に係る振動デバイスの使用例を示す図である。 図１６は、実施の形態３に係る振動デバイスの使用例を示す図である。 図１７は、実施の形態３に係る振動デバイスの使用例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明がこれらに限定されることを意図しない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係るフラットパネルの概略構成図であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は正面図である。図２は、振動デバイスの概略構成図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。

図１に示すように、表示パネル１は、樹脂で構成されたフレーム１０と、フラットパネル２０と、振動デバイス３０とを備えている。

振動デバイス３０は、２つの振動ユニットを備える構成である。１つの振動ユニットは、図２に示すように、長尺な形状を有する磁歪棒３２と、磁歪棒３２の周囲に巻き回されたコイル３４と、磁歪棒３２の両端が接続されたヨーク３６と、永久磁石３８とを備えている。なお、図２において、磁歪棒３２の構成の理解を容易にするために、コイル３４は断面図で示している。また、図２以降の図においても同様である。

磁歪棒３２は、例えばＧａｌｆｅｎｏｌ（Ｆｅ_８１．４Ｇａ_１８．６）で構成されている。磁歪棒３２は、例えば１×０．５×１２ｍｍ^３の角柱状の形状を有している。

また、磁歪棒３２の周囲には銅線が巻かれ、コイル（７６０巻、３０Ω）３４が形成されている。

ヨーク３６は、磁歪棒３２の一端に接続された第１の連結ヨーク３６ａと、磁歪棒３２の他端に接続された第２の連結ヨーク３６ｂと、第１の連結ヨーク３６ａ及び第２の連結ヨーク３６ｂに一端及び他端が接続され、磁歪棒３２と平行に形成された剛性棒３６ｃとを有する。連結ヨーク３６ｂ及び連結ヨーク３６ｂと剛性棒３６ｃとは、一体に形成されている。

さらに、振動デバイス３０は、上記した振動ユニットを２個並列に並べ、その間に界磁用の永久磁石３８を配置した構造である。永久磁石３８は、２つ設けられ、一方の永久磁石３８は、各ユニットの第１の連結ヨーク３６ａ同士を接続している。他方の永久磁石３８は、各ユニットの第２の連結ヨーク３６ｂ同士を接続している。また、永久磁石３８は、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石で構成される。

このような構成により、各ユニットの磁歪棒３２、永久磁石３８を通るように、バイアスの磁気ループが形成される。コイル３４に電流を流すことにより、磁歪棒とヨークで構成される磁気ループに磁束が発生し、これがバイアスの磁束に重畳することで、磁歪効果により磁歪棒３２が伸縮する。この伸縮ヨークに拘束され、湾曲変形を生じることで、振動デバイス３０は磁歪棒３２の長手方向と垂直の方向に変位することになり、振動デバイス３０は振動を発生する。

なお、振動デバイス３０は、さらに、ヨーク３６に接続された界磁用のバックヨーク（図示せず）を備えてもよい。

図３は、振動デバイス３０の動作を示す概略図である。

図３に示すように、振動デバイス３０は、例えばヨークの下面を被振動体である基板（フラットパネルなど）３９に貼付けて使用される。基板３９は、例えばガラスで構成されている。

ここで、振動デバイス３０には、コイル３４に流れる電流がゼロの場合であっても永久磁石３８の磁気バイアスによって、磁歪棒３２には適度な伸びが発生している。コイル３４の励磁により磁歪棒３２は長手方向に伸縮し、この変位が平行梁構造にてユニット全体の屈曲変形に変換される。

これにより、振動デバイス３０の振動は、基板３９に伝達される。基板３９は、基板３９の面に直交する方向に振動を発生する。

図４は、振動デバイス３０のコイル３４に電流を印加するための電源駆動回路４の回路図である。

電源駆動回路４は、携帯電話やスマートフォンなどのバッテリー（二次電池）の直流電源（例えば、３．３Ｖや５Ｖ）からコイル３４に電圧を印加することにより、振動デバイス３０を振動させる駆動回路であり、例えば、一般的なフルブリッジインバータ駆動回路が用いられる。

図４に示すように、電源駆動回路４は、半導体スイッチであるトランジスタ４０と、ダイオード４１、インダクタンス４２と、抵抗４３と、直流電源４４とを備える。直流電源４４は、バッテリー又は２次電池で構成され、３．３Ｖ又は５Ｖの電圧が電源駆動回路４に供給される。

また、このような構成の電源駆動回路４において、半導体スイッチ（例えば、トランジスタ４０やＭＯＳ−ＦＥＴ）をオンオフさせることで、振動デバイス３０に正負方向の電圧を印加することができる。なお、半導体スイッチ（トランジスタ４０）のオンオフは、ＩＣによる制御等で容易に行うことができる。

なお、振動デバイス３０は、あらかじめ電源駆動回路４を備えた振動デバイスシステムとして使用してもよい。

図５及び図６は、振動デバイス３０の使用例を示す概略図である。

図５に示すように、フラットパネル２０に振動デバイス３０が配置された表示パネル１は、上記したように振動を発生することによって、フラットパネル２０に接触したユーザの指先４５に仮想的な凹み間を提供することができる。例えばフラットパネル２０は、スマートフォン等の携帯型電子機器において触覚ディスプレイとして利用可能である。なお、このときの振動デバイス３０の振動周波数は、１００〜２００Ｈｚ程度である。これにより、ユーザに擬似的にクリック感を知覚させることができる。

次に、振動デバイス３０の性能について、応答速度、付加電圧及び歪み（アドミタンス）について評価した結果について説明する。

振動デバイス３０の性能の評価は以下のように行った。

はじめに、振動デバイス３０を被振動体である基板３９に貼り付けた評価サンプルを用意した。振動デバイス３０を構成する磁歪棒３２の材料には、鉄ガリウム合金（Ｆｅ−Ｇａ）を用いた。基板３９として、リン青銅で構成され、長さ６０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの大きさである。振動デバイス３０をリン青銅板の中央に貼付け、さらに、振動デバイス３０の中央に歪みゲージ３７（図３参照）を貼り、両端自由の屈曲変形を測定した。

また、振動デバイス３０のコイル３４の励磁は、信号発生器（Ｗａｖｅ ｆａｃｔｏｒｙ １９４６、±１０Ｖ、出力抵抗５０Ω、ＮＦ回路製）により電圧を印加することで行った。振動デバイス３０に配置された２個のコイル３４は、直列（直流抵抗：６０Ω）に接続されている。

さらに、比較サンプルとしてＰＺＴ材料で構成された圧電ユニモルフ（ＰＺＴ：２２×１０×０．１２トンｍ^３）を上記した振動デバイス３０を貼り付けた基板３９と同様の基板（リン青銅板）３９に貼付け、同様の計測を行った。それぞれのサンプルにおける材料（磁歪材料または圧電材料）の体積は、振動デバイス３０における磁歪材料が１２ｍｍ^３、圧電ユニモルフにおける圧電材料が１５．４ｍｍ^３である。

図６は、振動デバイス３０の応答速度特性を示す図である。

図６は、振動デバイス３０のコイル３４に１０Ｖのステップ電圧に対応する電流をコイル３４に印加した場合の磁歪棒３２の負荷電圧、電流及び歪みの時間に対する応答速度の特性を示している。

図６に示すように、振動デバイス３０を用いた評価サンプルでは、急峻な負荷電圧の立ち上がりに対して、電流は、負荷電圧の立ち上がり時間は０．１３ｍｓであった。圧電ユニモルフを用いた比較サンプルの場合は、負荷電圧の立ち上り時間は０．４ｍｓであり、振動デバイス３０を用いた評価サンプルにおける応答速度は圧電ユニモルフを用いた比較サンプルの場合と同等かそれ以上であることが分かった。また、振動デバイス３０を用いた評価サンプルにおいて、負荷電圧の立ち上がりの後、共振振動が励振されることがわかった。また、振動デバイス３０を用いた評価サンプルにおいては、減衰が小さいため、振動は持続する傾向にあることがわかった。

なお、本実施の形態に係る振動デバイス３０では、共振周波数以下（数十から４００Ｈｚ程度）の正弦波電圧に同期して変位が発生することを実験にて確認している。また、指による振動の感じ方も、明らかに圧電ユニモルフを用いた場合よりも振動デバイス３０（磁歪棒３２）を用いた場合の方が大きかった。

図７は、振動デバイス３０を用いた評価サンプル及び圧電ユニモルフを用いた比較サンプルにおける、駆動電圧と基板の中央部の歪で評価している振幅との関係を示す図である。図７では、周波数１Ｈｚまたは１００Ｈｚ、±１０Ｖの正弦波電圧を印加したときの負荷電圧と歪みとの関係を示している。

図７に示すように、圧電ユニモルフを用いた比較サンプルにおける歪の振幅が１．７ｐｐｍであったのに対し、振動デバイス３０を用いた評価サンプルにおける振幅は１２．９ｐｐｍであった。すなわち、数ボルトの印加電圧であっても、振動デバイス３０を用いた評価サンプルでは、圧電ユニモルフを用いた比較サンプルの７．６倍の変形が確認された。よって、振動デバイス３０を用いた評価サンプルでは、低電圧駆動が可能であることが分かった。

また、振動デバイス３０を用いた評価サンプルでは、実効電力は０．２５Ｗであり大きな温度上昇はなかった。したがって、振動デバイス３０を用いた評価サンプルでは、低電力駆動が可能であることが分かった。なお、圧電ユニモルフを用いた比較サンプルにおいて、定格変位を知る目的で５０Ｖまで電圧を印加したところ、途中で電極間が短絡したため、測定を中断した。

図８は、振動デバイス３０のアドミタンス（電流／電圧）の周波数応答を示す図である。

磁歪棒３２と圧電ユニモルフの１次共振周波数は、それぞれ１９２４Ｈｚ、８３３Ｈｚ、振幅は、２４ｄＢ、１８ｄＢであった。磁歪棒３２は、誘導性負荷のため、低周波数帯域で一定（１／６０Ｓ）のアドミタンスを有する。また、磁歪棒３２は、カットオフ周波数以上では、インダクタンスの影響で周波数に比例してアドミタンスは低下する。ただし、共振周波数でもアドミタンスの低下は大きくなく、準静的な場合と同程度の電圧で共振が励振できる。また、磁歪棒３２は、鉄系すなわち鉄を主材料とする材料で構成されているため、圧電ユニモルフに比較して耐久性が高い。一方、圧電ユニモルフは容量性負荷のため、圧電ユニモルフのアドミタンスは磁歪棒３２に比較して低周波数帯域で小さい。また、圧電素子は割れやすいという特徴を有している。その結果、圧電ユニモルフでは、電源から出力が取り出しにくい性質であると考えられる。したがって、振動デバイス３０によると、圧電ユニモルフの場合よりも電源から出力が取り出しやすく、効率よく振動を発生することができる。

以上、本実施の形態に係る振動デバイス３０は、小型で、かつ、低電圧駆動及び高速応答が可能な振動デバイス、振動デバイスシステム及び表示パネルを提供することができる。

詳細には、振動デバイス３０は、構造がシンプルで小型であり、例えば図１の構成では、３×２×３２ｍｍ^３程度の大きさである。また、磁歪棒３２と剛性棒３６ｃとが平行梁を構成し、平行梁が閉磁気回路も兼ねることで、低い起磁力（アンペアターン）で効率よく界磁される。その結果、振動デバイス３０は、低電圧で駆動することができる。また、磁歪棒３２の伸縮は、縦磁歪ｄ_３３効果で発生するため、電気−機械変換効率も高い。振動デバイス３０のこのような点は、同じ屈曲タイプの圧電ユニモルフ（数十〜数百Ｖの高電圧での駆動、圧電横ｄ_３１効果）を用いた場合に対して有利な点である。

なお、上記した振動デバイス３０は、磁歪棒３２と、コイル３４と、ヨーク３６とで構成される振動ユニットを２つ備える構成であったが、振動デバイス３０は、振動ユニットを１つ備える構成であってもよいし、複数備える構成であってもよい。

また、フラットパネル２０への振動デバイス３０の配置位置、向き、個数は、図１に示した位置、向き、個数に限らず適宜変更してもよい。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態に係る振動デバイスが、実施の形態１に係る振動デバイスと異なる点は、実施の形態１に示した振動デバイスが、さらに錘を備える点である。

図９〜図１１は、本実施の形態に係る振動デバイスの概略構成図である。

図９に示すように、振動デバイス１００は、長尺な形状を有する磁歪棒１０２と、磁歪棒１０２の周囲に巻き回されたコイル１０４と、磁歪棒１０２の両端が接続されたヨーク１０６と、ヨーク１０６に接続された錘１０８とを少なくとも備えた振動ユニットを有している。振動デバイス１００は、このユニットを２つ有する構成である。

磁歪棒１０２と、コイル１０４とは、実施の形態１で示した磁歪棒３２と、コイル３４と同様であるため詳細な説明は省略する。

錘１０８は、本発明における錘部に相当し、第１の錘１０８ａと第２の錘１０８ｂとを有する。第１の錘１０８ａ及び第２の錘１０８ｂは、長尺な形状を有し、磁歪棒１０２と並行に設けられている。第１の錘１０８ａは、接続部１０９ａを介して第１の連結ヨーク１０６ａに接続され、第２の錘１０８ｂは、接続部１０９ｂを介して第２の連結ヨーク１０６ｂに接続されている。

詳細には、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂは、第１の錘１０８ａ及び第２の錘１０８ｂを接続するための接続部１０９ａ及び１０９ｂを有している。接続部１０９ａ及び１０９ｂは、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂにおいて、磁歪棒１０２が接続されている部分に近い部分に設けられている。また、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂは、第１の錘１０８ａ及び第２の錘１０８ｂから突出し、上面が第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂと並行になるように、Ｔ字状に形成されている。すなわち、接続部１０９ａ及び１０９ｂは、長尺な形状を有する振動デバイス１００の中央近傍にそれぞれＴ字状に突出して設けられている。そして、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂと並行するように、接続部１０９ａ及び１０９ｂ上に、第１の錘１０８ａ及び第２の錘１０８ｂが接続されている。

このような構成とすることで、接続部１０９ａ及び１０９ｂを備えず第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂに直接錘を付加する場合に比べて、磁歪棒１０２の変形を減少することなく、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂに錘１０８を付加することができる。また、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂに容易に錘１０８を付加することができる。さらに、接続部１０９ａ及び１０９ｂ、第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂを磁束が通るため、バックヨークの構成を省略することができる。

なお、接続部１０９ａ及び１０９ｂは、振動デバイス１００の中央近傍、すなわち、磁歪棒１０２に近い位置に限らず、振動デバイス１００の両端近傍や他の位置に設けられていてもよい。

また、図１０に示すように、本実施の形態に係る振動デバイス１００は、基板１１０の上に、ヨーク１０６の剛性棒１０６ｃと基板１１０とが接続されて設けられている。また、図１１は、図１０に示すＡＡ’線における振動デバイス１００の断面図である。図１１に示すように、振動デバイス１００は、バックヨーク１１２と永久磁石１１４とを備えている。バックヨーク１１２は、永久磁石１１４を介して第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂと接続されている。このような構成により、各振動ユニットの磁歪棒３２、永久磁石３８を通るように、磁気ループが形成される。

よって、図１２に示すように、コイル１０４に電流を流すことにより、磁歪棒とヨークで構成される磁気ループに磁束が発生し、これがバイアスの磁束に重畳することで、磁歪効果により磁歪棒１０２が伸縮する。この伸縮ヨークに拘束され、湾曲変形を生じることで、振動デバイス３０は磁歪棒１０２の長手方向と垂直の方向に変位することになり、振動デバイス１００は振動を発生する。ここで、振動デバイス１００に発生する振動は、振動デバイス１００が第１の錘１０８ａ及び第２の錘１０８ｂを有していることにより、錘の慣性力により増幅されることになる。したがって、振動デバイス１００によると、効率よく振動を発生することができる。

以上、本実施の形態に係る振動デバイス１００によると、効率よく振動を発生することができるため、低電圧で高周波の振動を発生することができる。

なお、振動デバイス１００は、第１の連結ヨーク１０６ａと第１の錘１０８ａとの間に第１の衝撃緩衝部１３０ａを備えてもよい。また、振動デバイス１００は、第２の連結ヨーク１０６ｂと第２の錘１０８ｂとの間に、第２の衝撃緩衝部１３０ｂを備えてもよい。第１の衝撃緩衝部及び第２の衝撃緩衝部は、例えば弾性ゴム等の振動を減衰させる部材により構成される。この構成によれば、第１の衝撃緩衝部及び第２の衝撃緩衝部のダンピング効果により、振動の減衰を大きくすることができる。

（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例について説明する。図１３は、本変形例に係る振動デバイスの概略構成図である。

本変形例に係る振動デバイスが実施の形態２に係る振動デバイス１００と異なる点は、実施の形態２における第１の錘１０８ａと接続部１０９ａとが一体形成され、第２の錘１０８ｂと接続部１０９ｂとが一体形成されている点である。すなわち、図１３に示すように、第１の連結ヨーク１０６ａと第１の錘１２６ａとが一体形成され、第２の連結ヨーク１０６ｂと第２の錘１２６ｂとが一体形成されている。

この構成よれば、第１の連結ヨーク１０６ａと第１の錘１２６ａ、第２の連結ヨーク１０６ｂと第２の錘１２６ｂとが強固に形成されるため、振動デバイスが大きな振動により破壊されることなく、錘の慣性力を利用して効率よく振動を増幅することができる。

なお、図１４に示すように、振動デバイスは、第１の錘１０８ａと第２の錘１０８ｂとの間に永久磁石１３６を備え、第１の錘１０８ａと第２の錘１０８ｂとが永久磁石１３６により接続されていてもよい。この構成によれば、第１の錘１２６ａと第２の錘１２６ｂとはバックヨークの働きをするため、新たにバックヨークを備える必要が無く、部品点数を減らしてシンプルな構成の振動デバイスを提供することができる。さらに、第１の連結ヨーク１０６ａと第１の錘１２６ａ、第２の連結ヨーク１０６ｂと第２の錘１２６ｂとが強固に形成されるため、振動デバイスが大きな振動により破壊されることなく、錘の慣性力を利用して効率よく振動を増幅することができる。

なお、振動デバイス１００は、第１の連結ヨーク１０６ａと第１の錘１２６との間に第１の衝撃緩衝部１３０ａを備えてもよい。また、振動デバイス１００は、第２の連結ヨーク１０６ｂと第２の錘１２６ｂとの間に、第２の衝撃緩衝部１３０ｂを備えてもよい。第１の衝撃緩衝部１３０ａ及び第２の衝撃緩衝部１３０ｂは、例えば弾性ゴム等の振動を減衰させる部材により構成される。この構成によれば、第１の衝撃緩衝部１３０ａ及び第２の衝撃緩衝部１３０ｂのダンピング効果により、振動の減衰を大きくすることができる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態では、上記した特徴を有する振動デバイスを用いた応用例について説明する。

図１５〜図１６は、本実施の形態に係る振動デバイスの使用例を示す図である。

図１５に示すように、振動デバイス２３０は、スマートフォン２００のフラットパネル２２０に設けてもよい。詳細には、スマートフォン２００のフラットパネル２２０の裏側に振動デバイス２３０を配置する。なお、フラットパネル２２０が、本発明のパネル部に相当する。

これにより、スマートフォン２００のユーザに、フラットパネル２２０を操作するときに「押した」という感覚、すなわち、ハプティクス効果を与えることができる。

また、上記したハプティクス効果は、図１６に示すように、振動デバイス２３０を一定期間振動させることにより、連続してユーザに与えてもよい。

さらに、図１７に示すように、振動デバイス２３０は、錘としてスマートフォン２００に配置されたシールドプレート２４０を利用した構成であってもよい。シールドプレート２４０は、一般に、パネル（基板）１１０の背面に配置され、磁気ノイズを遮断する役割を有する。例えば、シールドプレート２４０を第１の連結ヨーク１０６ａ及び第２の連結ヨーク１０６ｂに接続された接続部１０９ａ及び１０９ｂに接着又はねじ止めすることで、シールドプレート２４０による質量付加で大きな慣性力を発生することができる。

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形を行ってもよい。

例えば、上記した実施の形態では、磁歪棒の形状は角柱状としているが、角柱でなくても円柱状であってもよい。また、磁歪棒、コイル、連結ヨーク、永久磁石、錘の大きさ、形状は、上記したものに限らず適宜変更してもよい。

また、上記した振動デバイスは、バックヨークを備える構成であってもよいし、備えない構成であってもよい。

また、第１の錘及び第２の錘の間に永久磁石を備える構成であってもよいし、備えない構成であってもよい。

また、錘は連結ヨークと一体形成されていても良いし、一体形成されていなくてもよい。

また、本発明に係る発電素子には、上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る発電素子を備えた各種機器等、例えば、スマートフォンやタブレット端末等の携帯型電子機器も本発明に含まれる。

本発明は、振動により触覚を提示すると便利である機器、例えば、スマートフォンやタブレット端末等の携帯型電子機器に搭載される振動デバイスとして有用である。

１ 表示パネル
３０、１００、２３０ 振動デバイス
４ 電源駆動回路
２０、２２０ フラットパネル（パネル部、表示パネル）
３２、１０２ 磁歪棒
３４、１０４ コイル
３６ａ、３６ｂ、１０６ａ、１０６ｂ 連結ヨーク
３６ｃ、１０６ｃ 剛性棒（剛性棒、ヨーク）
３８、１１４、１３６ 永久磁石
３９、１１０ 基板（パネル部）
１０８ 錘（錘部）
１０８ａ、１２６ａ 第１の錘
１０８ｂ、１２６ｂ 第２の錘
１０９ａ、１０９ｂ 接続部
１１２ バックヨーク
１３０ａ、１３０ｂ 衝撃緩衝部
２００ スマートフォン
２４０ シールドプレート（錘部）

Claims (8)

1. 磁歪材料で構成された磁歪棒と、
   前記磁歪棒と平行に配置された磁性体の剛性棒と、
   前記磁歪棒に巻かれた第１のコイルと、
   前記磁歪棒および前記剛性棒のそれぞれの一端に、前記磁歪棒と前記剛性棒とを連結するように設けられた第１の連結ヨークと、
   前記磁歪棒および前記剛性棒のそれぞれの他端に、前記磁歪棒と前記剛性棒とを連結するように設けられた第２の連結ヨークとを備え、
   前記コイルに電流が流れることにより、磁歪効果によって前記磁歪棒が伸張又は収縮し振動が発生する
   振動デバイス。
2. 前記振動デバイスは、さらに、
   前記第１の連結ヨークおよび前記第２の連結ヨークのそれぞれの少なくとも一部に接続され、前記磁歪棒と平行に配置された長尺の錘部を備える
   請求項１に記載の振動デバイス。
3. 前記第１の連結ヨークは、前記第１の連結ヨークの一部に突出し、かつ、上面が前記第１の連結ヨークと並行になるように、Ｔ字状に形成された第１の接続部を有し、
   前記第２の連結ヨークは、前記第２の連結ヨークの一部に突出し、かつ、上面が前記第２の連結ヨークと並行になるように、Ｔ字状に形成された第２の接続部を有し、
   前記錘部は、前記第１の接続部及び前記第２の接続部を介して前記第１の連結ヨーク及び前記第２の連結ヨークに接続されている
   請求項２に記載の振動デバイス。
4. 前記錘部は、
   前記第１の連結ヨークに接続された第１の錘と、
   前記第２の連結ヨークに接続された第２の錘とを有する
   請求項３に記載の振動デバイス。
5. 前記第１の錘と前記第２の錘とは、永久磁石で接続されている
   請求項４に記載の振動デバイス。
6. 前記第１の錘と前記第１の連結ヨークとの間に第１の衝撃緩衝部を有し、
   前記第２の錘と前記第２の連結ヨークとの間に第２の衝撃緩衝部を有する
   請求項４に記載の振動デバイス。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
   前記コイルに電流を流すための電源駆動回路とを備える
   振動デバイスシステム。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動デバイスと、
   前記振動デバイスが配置されたパネル部とを備える
   表示パネル。

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