JP2015231284A - 振動発生器の制御方法および振動発生器 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載のリニアモータ(振動発生器)は、渦巻状の電流線を有する固定部と、渦巻状の電流線の表面に沿って移動可能に設けられた可動部を有する。電流線は、一対の渦巻状の平面コイルを有する。可動部は、電流線と対向する磁極面を有する。また、固定部には、可動部が移動する際に衝突する板ばねが設けられている。
これによりリニアモータの薄型化を図り、固定部が所定の振動量に達するまでの応答時間(起動時間)の短縮化を図っている。
これにより、共振周波数に近い周波数で駆動信号を生成する可能性を大きくすることができ、起動時間の短縮化を図っている。
しかしながら、このような方法では、共振周波数における自由振動が大きいため逆起電力が最大となり、起動に時間を要するという問題が解決できないという問題があった。
図1〜図3に示すように、振動発生器10は、例えばモバイル機器等に取り付けて、振動により受信したことを知らせる装置や、液晶のタッチパネルのハプティクス機能に用いることができる。
振動発生器10は、矩形で高さが低い薄型の箱状の筐体20を有する。筐体20は、モバイル機器等に取り付けられる底板(固定部)21と、底板21を上方から覆う下方が開口した矩形箱状の蓋部材22を有する。
コイル24のX方向一端から、筐体20の外部に延びるFPC(Flexible printed circuits;フレキシブルプリント基板)25が設けられている。FPC25は、電源部40に接続されて、コイル24に交流電流を印加して駆動する。
なお、コイル24の個数および形状は、これに限るものではない。例えば、平面視で円形や矩形のコイルを複数個用いることもできる。
柱状部材26および架橋部27は、例えば耐熱使用のシリコンゴムを用いて形成されており、全体としてラバースプリングとして機能する。
振動子30は、薄い矩形板状の永久磁石であるマグネット31を有する。マグネット31には、磁束の漏れを防ぎマグネットの磁力を最大限に引き出すために磁性部品であるバックヨーク32やウェイト33が設けられている。バックヨーク32は、マグネット31の上面を覆うとともに、コイル24のX方向端部から外側に突出する突出部321、321を有する。
すなわち、振動子30は、マグネット31およびバックヨーク32およびウェイト33を一体的に接続して形成されている。
振動子30と架橋部27と柱状部材26は、インサート成形により一体的に形成することができる。従って、柱状部材26を底板21の上面211に取り付けることにより、振動子30はコイル24の上方においてコイル24の上面と平行に対向して、主にY方向に移動可能に配置される。
なお、バックヨーク32の突出部321が左右の柱状部材26に挟まれているので、バックヨーク32の移動可能量は制限される。このため、振動子30の過剰な移動を防止して、所定の振動量に規制することができる。
電源部40は、起動時には架橋部27に支持された振動子30の固有の共振周波数とは異なる起動周波数の交流電流をコイル24に印加して起動する。ここで、図4に示すように、起動時を、振動量が振動子30の共振周波数における飽和振動量(以後、「定常振動量」ともいう。)の例えば90%に達するまでの時間と定義することができる。
図5および図6には、共振周波数付近の周波数で駆動した時の起動時間と振動量が示されている。図5および図6に示すように、起動周波数を共振周波数(図5中*印で表示)である145.9(Hz)としたときに、起動時間が34.5(ms)、振動量が1.99(G)となり、ともに最大値となる。そして、共振周波数からはずれたところでは、起動時間が早くなるとともに振動量が低下することがわかる。
これにより、起動開始時の起動速度が大きくなる(図7参照)ので、推定起動時間を短縮することができる。
<具体例1>出荷時に個別に周波数を設定する方法
1、工場出荷時に振動発生器10の共振周波数を測定し、共振周波数及び共振周波数より一定比率高い起動周波数を制御部である電源部40に記憶させる。例えば、起動周波数として、共振周波数より5%(数Hz)高い周波数を記憶させることができる。
2、あらかじめステップ1の起動周波数で起動した際に、振動量が飽和するまでの時間を別途計測しておき、振動量が飽和するまでの時間より一定量短い時間を周波数切り替え時間として電源部40に記憶させる。例えば、起動周波数の飽和振動量が共振周波数に対する定常振動量よりも大きくなるので、定常振動量を超えないような時間に設定することができる。
3、ステップ2で記憶させた時間経過後は共振周波数で駆動する。
1、製品(例えば、モバイル機器)に電源を投入した時点で、一度振動発生器10を駆動させ、共振周波数を自動検出させる。
2、共振周波数を電源部40に記憶させる。
3、実際の振動発生器10の駆動時には、共振周波数より高い起動周波数で駆動させる。例えば、起動周波数として、共振周波数より5%高い周波数を記憶させることができる。
4、一定時間、起動周波数で駆動した後、共振自動追従モードで駆動する。
なお、一定時間としては、事前に最適な時間(固定値)を決め電源部40に記憶させておくことができる。あるいは、製品電源投入時に、求めた共振周波数で一度駆動させ、起動時間を測定し、その起動時間のある一定の割合(例えば、9割)を共振周波数より高い周波数で駆動させる方法がある。また、共振周波数自動追従モードでは、誘起電圧をモニターして誘起電圧と駆動波形が同期するように制御する。
1、起動周波数、時間、共振周波数をあらかじめ全体として最適となる値を固定値として決定する。
2、決められた固定値で振動発生器10を駆動させる。
振動発生器10は、コイル24が巻回された底板21と、マグネット31を有する振動子30と、振動子30を移動可能に支持する架橋部27と、コイル24に所定の周波数の交流電流を印加する電源部40と、を有する。
電源部40は、起動時には振動子30の共振周波数とは異なる起動周波数の交流電流をコイル24に印加して起動する。そして、振動量が、起動周波数における飽和振動量に対して一定割合に達した時点で、電源部40は、印加する交流電流の周波数を振動子30の共振周波数に変更する。
従って、起動周波数を共振周波数と異なる周波数とすることにより起動速度を向上させ、起動周波数の飽和振動量に対して一定割合の振動量に達するまでの起動時間を短縮化する。これにより、振動子30の共振周波数における定常振動量に達するまでの起動時間を短縮化することができる。
また、起動時に高い電圧を印加する方法も考えられるが、この場合には、電圧を昇圧する必要があり、特別な回路を必要とする。一方、本発明では周波数の切り替えを制御すればよいので別の回路を追加する必要がなく、コストアップを招くことなく容易に起動時間を短縮化できる。
これにより、振動子30の共振周波数における定常振動量に達するまでの起動時間を短縮化することができる。
これにより、振動量が大きくなりすぎるのを防止することができる。また、大きくなりすぎた振動量が、振動子30の共振周波数における定常振動量に戻るまでの時間が発生するのを防止することができるので、起動時間を短縮化することができる。
振動発生器10は、コイル24が巻回された底板21と、マグネット31を有する振動子30と、振動子30を移動可能に支持する架橋部27と、コイル24に所定の周波数の交流電流を印加する電源部40と、を有する。電源部40は、起動時は振動子30の共振周波数とは異なる起動周波数の交流電流を印加して起動する。そして、振動量が、起動周波数における飽和振動量に対して一定割合に達した時点で、電源部40は、印加する交流電流の周波数を振動子30の共振周波数に変更する。
このため、起動周波数を共振周波数と異なる周波数とすることにより、起動周波数の飽和振動量に対して一定割合の振動量に達するまでの起動時間が短縮化され、振動子30の共振周波数における定常振動量に達するまでの起動時間を短縮化することができる。
例えば、前述した実施形態においては、起動時における起動周波数を共振周波数よりも高く設定する場合について説明したが、起動周波数を共振周波数よりも低く設定することも可能である。
21 底板(固定部)
24 コイル
27 架橋部
30 振動子(可動部)
31 マグネット
40 電源部
Claims (4)
- コイルが巻回された固定部と、
マグネットを有する可動部と、
前記可動部を移動可能に支持する架橋部と、
前記コイルに所定の周波数の交流電流を印加する電源部と、を有する振動発生器において、
前記電源部が、起動時は前記可動部の共振周波数とは異なる起動周波数の前記交流電流で起動し、起動周波数における振動量が共振周波数の飽和振動量に対して一定割合に達した時点で、印加する前記交流電流の周波数を前記可動部の共振周波数に変更することを特徴とする振動発生器の制御方法。 - 前記起動周波数が、前記共振周波数よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の振動発生器の制御方法。
- 前記起動周波数の振動量が前記飽和振動量に達する前に、前記交流電流の周波数を前記可動部の共振周波数に変更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の制御方法。
- コイルが巻回された固定部と、
マグネットを有する可動部と、
前記可動部を移動可能に支持する架橋部と、を有し、
前記コイルに印加する交流電流を、起動時は前記可動部の共振周波数とは異なる起動周波数で入力し、起動周波数における振動量が共振周波数の飽和振動量に対して一定割合に達した時点で、印加する前記交流電流の周波数を前記可動部の共振周波数に変更して駆動すべく制御する電源部を有することを特徴とする振動発生器。
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