JP2016034172A - リニア振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の直線的な振動をガイドして、安定した振動が得られると共に耐衝撃強度に優れ、更に薄型化或いは幅方向のコンパクト化を可能にする。【解決手段】マグネット３と錘部６を備える可動子１０と、可動子１０を一軸方向に沿って摺動自在に支持する枠体２と、枠体２に固定されマグネット３を一軸方向に沿って駆動するコイル５と、マグネット３に付与される駆動力に反発する弾性力を可動子１０に付与する弾性部材７とを備え、可動子１０と枠体２の一方には一軸方向に沿ったガイド溝８が設けられ、可動子１０と枠体２の他方にはガイド溝８にガイドされて転動する転動体９が設けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、信号入力によって可動子を直線的に往復振動させるリニア振動モータに関するものである。

振動モータ（或いは振動アクチュエータ）は、通信機器の着信や各種電子機器のアラーム発信などによって振動を発生させ、通信機器の携帯者や各種電子機器に触れる操作者に対して振動によって信号入力の状況を伝えるものであり、携帯電話を含む携帯情報端末などの各種電子機器に装備されている。

振動モータは、各種の形態が開発されている中で、可動子の直線的な往復振動によって比較的大きな振動を発生させることができるリニア振動モータが知られている。このリニア振動モータは、可動子の直線的な往復振動をガイドする手段を設けることで、片当たりなどによる音発生の少ない安定した振動を得ることができ、またガイドする手段で可動子を保持することができるので、落下衝撃時の耐損傷性を得ることができる。

このように可動子をガイドする手段を備えるリニア振動モータとしては、固定シャフトを備えるものが知られている。この従来技術は、筐体に固定したコイルとこのコイル内に配置されるマグネットによって駆動部を構成し、振動方向に沿ってマグネットに錘部を連結して可動子を構成し、この可動子に振動方向に沿った貫通孔を形成して、この貫通孔に一本の固定シャフトを通したもの（下記特許文献１参照）、或いは、振動方向に沿って２本の固定シャフトを設け、２本の固定シャフトの間にコイルとマグネットからなる駆動部を配置し、錘部を備えて駆動部によって駆動される可動子を２本の固定シャフトによって摺動自在に支持したもの（下記特許文献２参照）などが提案されている。

特開２０１２−１６１５３号公報 特開２０１１−９７７４７号公報

携帯電子機器の小型化・薄型化に伴い、それに装備される振動モータには一層の小型化・薄型化の要求がなされている。特に、スマートホンなどのフラットパネル表示部を備える電子機器においては、表示面と直交する厚さ方向の機器内スペースが限られているので、そこに配備される振動モータには薄型化の高い要求がある。

固定シャフトなどで可動子をガイドするリニア振動モータの薄型化を考えた場合、前述した前者の従来技術のように、振動方向に沿ってマグネットに錘部を連結した可動子に振動方向に沿った貫通孔を形成してそこに固定シャフトを通すものでは、マグネット自体に貫通孔を形成することになり、所望の駆動力を得るのに十分なマグネットの体積を確保するためには、固定シャフトの直径に対してマグネットの厚さを十分に厚くすることが必要になる。また、このマグネットの周囲に更にコイルを配備して駆動部を構成するので、薄型化に対しては十分に対応することができない問題がある。また、固定シャフトの左右にマグネットを分割することでマグネット自体に貫通孔を開けないことも考えられるが、これによるとマグネットの部品点数が多くなって良好な生産性が得られなくなると共に、十分な駆動力を得るためのマグネット体積を確保するのが困難になる問題が生じる。

これに対して、前述した後者の従来技術のように、２本の固定シャフトを設けてその間に駆動部を配置するものでは、マグネットに貫通孔を形成する必要が無いのでマグネットの薄型化が可能になる。しかしながら、マグネットの両サイドに２本の固定シャフトを設けているので、リニア振動モータの幅が大きくなる問題が生じる。近年の小型化した電子機器に装備するリニア振動モータとしては、厚さ方向だけで無く幅方向に関してもよりコンパクトなものが求められている。

また、前述した従来技術はいずれも固定シャフトの回りにコイルバネを配置しているので、コイルバネの径を固定シャフトの直径より大きくする必要がある。固定シャフトの直径は部品の加工性及び安定した振動を得るためにはある程度の大きさが必要になるので、それに対してさらに大きい径のコイルバネが配置されることによって薄型化への対応が困難になる問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、可動子の直線的な振動をガイドして、安定した振動が得られると共に耐衝撃強度に優れ、更に薄型化或いは幅方向のコンパクト化を可能にすること、また、マグネットの部品点数を増やさず、マグネットの体積減少を抑えた上で、薄型化或いは幅方向のコンパクト化を可能にすること、などが本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるリニア振動モータは、以下の構成を具備するものである。
マグネットと錘部を備える可動子と、前記可動子を一軸方向に沿って摺動自在に支持する枠体と、前記枠体に固定され前記マグネットを前記一軸方向に沿って駆動するコイルと、前記マグネットに付与される駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材とを備え、前記可動子と前記枠体の一方には前記一軸方向に沿ったガイド溝が設けられ、前記可動子と前記枠体の他方には前記ガイド溝にガイドされて転動する転動体が設けられることを特徴とするリニア振動モータ。

本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を平面視した分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を背面視した分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図（図４におけるＡ２−Ａ２断面図）である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図（図３におけるＡ１−Ａ１断面図）である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータを装備した電子機器（携帯情報端末）を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する（以下、異なる図における同一符号は同一部位を示しており、各図における重複説明は省略する。）。図１〜図４は、本発明の一実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示している。各図におけるＸ方向が振動方向（一軸方向）を示しており、Ｙ方向が幅方向、Ｚ方向が厚さ（高さ）方向を示している。

リニア振動モータ１は、マグネット３と錘部６を備える可動子１０と、可動子１０を一軸方向に沿って摺動自在に支持する枠体２と、枠体２に固定されマグネット３を一軸方向に沿って駆動するコイル５と、マグネット３に付与される駆動力に反発する弾性力を可動子１０に付与する弾性部材７とを備えている。

枠体２は、各部を収容することができる枠構成を有していればよいが、図示の例では、矩形状の底面２Ａの周辺に立設される側壁２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅを備えている。また、枠体２は、枠体２内の収容物を覆う蓋板２Ｑを必要に応じて備えている。蓋板２Ｑは側壁２Ｂ〜２Ｅの上端面に取り付けられる矩形板状に形成される。この枠体２は、金属板を加工（プレス加工など）することで形成することができる。

枠体２に固定されたコイル５と可動子１０の一部であるマグネット３によって駆動部２０が構成されている。固定されたコイル５に電流を流すことによってマグネット３に作用するローレンツ力が一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って可動子１０を振動させる駆動力になる。

マグネット３は、図３に示すように、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿った極性を有する２つの偏平矩形状のマグネット片３Ａ，３Ｂを互いに同極が向き合うように配置して、スペーサヨーク３Ｃを間に挟んで結合したものである。マグネット３の側面には必要に応じて補強板４が固着されており、これによってマグネット３の剛性を高めている。

コイル５は、磁極の向きをＸ方向に向けたマグネット３の回りにＹ，Ｚ方向に沿って電線を巻いたものであり、その上面と下面の一方又は両方、更には必要に応じて側面を枠体２の内面に固定している。コイル５の枠体２への固定は、枠体２に直接固定してもよいし、コイル５をコイルボビンに巻いてコイルボビンを枠体２に固定してもよい。

可動子１０は、図示の例では、錘部６がマグネット３の一軸方向（図示Ｘ方向）両端部に連結されている。錘部６は、比重の高い金属材料などによって構成することができ、図示の例では、マグネット３の厚さよりも大きいＺ方向高さを有すると共にマグネット３の幅より大きいＹ方向の幅を有する略直方体形状を有している。

可動子１０と枠体２の一方には一軸方向に沿ったガイド溝８が設けられ、可動子１０と枠体２の他方にはガイド溝８にガイドされて転動する転動体９が設けられる。図示の例では、可動子１０の錘部６の背面にガイド溝８を設けて、枠体２の底面２Ａに転動体９を設けているが、枠体２側にガイド溝８を設けて、可動子１０（錘部６）側に転動体９を設けてもよい。図示の例では、転動体９は転動体ホルダ９Ａによって枠体２の底面２Ａに転動自在に取り付けられている。

図示の例では、ガイド溝８は、一軸方向と直交する方向に並べた２箇所と、この２箇所から一軸方向に沿って離れた１箇所に設けられている。このように３箇所にガイド溝８と転動体９を設けることで、ガイド溝８と転動体９との接触部位を同一平面上にすることができ、可動子１０を安定した状態で一軸方向に沿ってガイドすることができる。

弾性部材７は、駆動部２０の駆動力に反発する弾性力を可動子１０に付与している。図示の例では、弾性部材７として一軸方向（Ｘ方向）に沿って延び縮みするコイルバネを用いており、片側１個の弾性部材７を錘部６と側壁２Ｂ（２Ｃ）の間に介在させている。図示の例では、弾性部材７の一端は側壁２Ｂ，２Ｃに設けた支持突起２Ｐに係止されており、弾性部材７の他端は錘部６の端部６Ａ，６Ｂに設けた凹部６Ａ１，６Ｂ１における支持突起６Ａ２，６Ｂ２に係止されている。

このようなリニア振動モータ１の動作を説明する。非駆動時には、可動子１０は弾性部材７の弾性力が釣り合う振動中心位置で静止している。そして、コイル５に振動発生信号の電流入力がなされると、マグネット３にＸ方向の駆動力が付与され、この駆動力と弾性部材７の弾性反発力によって可動子１０が一軸方向に沿って往復振動する。

このようなリニア振動モータ１によると、可動子１０の往復振動が一軸方向に沿って形成されたガイド溝８とこれにガイドされて転動する転動体９によってガイドされるので、片当たりなどによる音発生の少ない安定した振動を得ることができ、またガイド溝８が転動体９をガイドすることで可動子１０が保持されるので、落下衝撃時の耐損傷性を得ることができる。

また、マグネット３を孔が貫通しないので、Ｙ方向に幅広でＺ方向には薄いマグネット３によって十分な駆動力が得られるマグネット体積を確保することができる。これによって十分な駆動力が得られる薄型のリニア振動モータ１を得ることができる。これに対して、従来技術のように固定シャフトがマグネットを貫通するタイプでは、十分な駆動力を得るためにはマグネットの厚さを固定シャフトよりかなり大きくする必要があり、更にその回りにコイルが巻かれることになるので十分な薄型化が困難になる。

更に、可動子１０の幅内にガイド溝８と転動体９を設けることで、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、マグネットの左右両サイドに固定シャフトを設ける従来技術と比較すると、マグネット３の左右には軸配置のスペースが不要になり左右の幅をコンパクト化することが可能になる。

また、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、マグネット３を分割すること無く十分な駆動力を得るためのマグネット体積を確保することができる。これによって、マグネット３の部品点数を増やすこと無く、マグネット３の体積減少を抑えた構造で、可動子１０を一軸方向に沿って摺動自在にガイドするリニア振動モータ１を得ることができる。

更には、弾性部材７の直径を他の構成部材とは無関係に細径化することができる。弾性部材７を細径化した場合の弾性力の設定は、弾性部材７の材料選択や弾性部材７を多数並列させることなどで適宜設定することができる。これによっても、可動子１０を一軸方向に沿って摺動自在にガイドしたリニア振動モータ１の薄型化が可能になる。

このようなリニア振動モータ１は、可動子１０の錘部６に連結されるマグネット３の位置を、中心からガイド溝８と転動体９が設けられる側にシフトすることが好ましい。このようにマグネット３の位置をシフトすることで、金属製の枠体２の底面２Ａとマグネット３との間に働く磁気吸引力によってガイド溝８内に転動体９が押圧されて可動子１０の位置決めが強固されるので、可動子１０の直線的な振動をより安定化することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、ガイド溝８と転動体９によって可動子１０をガイドして直線的に振動させることで、固定シャフトを設ける場合と同様に安定した振動を得ることができると共に落下衝撃時の耐損傷性を得ることができる。そして、このようなリニア振動モータ１において、マグネット３の部品点数を増やさず、またマグネット３の体積減少を抑えた上で薄型化や幅方向のコンパクト化を達成することができる。

図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を装備した電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。安定した振動が得られ薄型化や幅方向のコンパクト化が可能なリニア振動モータ１を備える携帯情報端末１００は、通信機能における着信やアラーム機能などの動作開始・終了時を異音が発生しにくい安定した振動で使用者に伝えることができる。また、リニア振動モータ１の薄型化・幅方向のコンパクト化によって高い携帯性或いはデザイン性を追求した携帯情報端末１００を得ることができる。更に、リニア振動モータ１は、厚さを抑えた直方体形状の枠体２内に各部を収容したコンパクト形状であるから、薄型化された携帯情報端末１００の内部にスペース効率よく装備することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

１：リニア振動モータ，
２：枠体，２Ａ：底面，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ：側壁，
２Ｐ：支持突起，２Ｑ：蓋板，
３：マグネット，３Ａ，３Ｂ：マグネット片，３Ｃ：スペーサヨーク，
４：補強板，５：コイル，
６：錘部，６Ａ，６Ｂ：端部，
６Ａ１，６Ｂ１：凹部，６Ａ２，６Ｂ２：支持突起，
７：弾性部材，
８：ガイド溝，９：転動体，９Ａ：転動体ホルダ，
１０：可動子，２０：駆動部，
１００：携帯情報端末

Claims (5)

1. マグネットと錘部を備える可動子と、
   前記可動子を一軸方向に沿って摺動自在に支持する枠体と、
   前記枠体に固定され前記マグネットを前記一軸方向に沿って駆動するコイルと、
   前記マグネットに付与される駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材とを備え、
   前記可動子と前記枠体の一方には前記一軸方向に沿ったガイド溝が設けられ、
   前記可動子と前記枠体の他方には前記ガイド溝にガイドされて転動する転動体が設けられることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記ガイド溝は、前記一軸方向と直交する方向に並べた２箇所と該２箇所から前記一軸方向に沿って離れた１箇所に設けられることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
3. 前記枠体は、矩形状の底面の周囲に側壁を備え、前記一軸方向に向いた前記側壁と前記可動子との間に前記弾性部材が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア振動モータ。
4. 前記マグネットの前記一軸方向両端部に前記錘部が連結され、
   前記錘部のそれぞれに前記ガイド溝が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニア振動モータを備える携帯情報端末。

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