JP2017005972A - リニア振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングと、ケーシング内に収納される振動子と、振動子の振動回復力を提供する弾性素子とを備えるリニア振動モータを提供する。【解決手段】リニア振動モータは、振動子に固定される内部ガイド装置、ケーシングに相対的に固定される外部ガイド装置、内部ガイド装置と外部ガイド装置との間に位置すると共に、ケーシングに対して動き、振動子の振動過程に振動方向に沿って移動するボール・ベアリング位置決め装置、及び、ボール・ベアリング位置決め装置に位置決めされ、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通すると共に、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通する両側が、外部ガイド装置及び内部ガイド装置にそれぞれ当接する若干のボール・ベアリングを含むガイド装置を更に備える。【選択図】図２

Description

本発明は、モータに関し、特に、電気信号を人体が感知し得る機械振動に変換するリニア振動モータに関するものである。

携帯電話、携帯ゲーム機、ナビゲーション装置又は携帯マルチメディア娯楽設備など、携帯型の消耗性電子製品は、一般的に、携帯電話の着信表示、ゲーム機の振動フィードバックなどのシステムフィードバックとして振動モータに用いられる。用いられたモータは、主に、柱状コアモータ、コアレスモータ、及びフラットモータのいくつかのタイプがある。

消耗性電子製品が軽薄化へと発展することに伴い、その内部の各種の部品も軽薄になる動向に適応しなければならない。モータもその例外ではない。

リニア振動モータとは、振動ユニットの振動方向が直線である往復動きをするものを指す。その振動が安定であり、ノイズが小さいため、消耗性電子製品に幅広く実装されている。リニア振動モータの構造について、２００５年１１月２３日に公開された中国特許出願ＣＮ２００４８００００８１５．４号（中国特許出願公開第１７０１４８５号明細書）、２００２年１０月１５日に公告された米国特許第６４６６６８２号、２００６年８月２９日に公告された米国特許第７０９９４８９号などを参照することができる。

しかしながら、前記振動モータの振動ユニットの振動方向はいずれも垂直方向であり、即ち、実装平面に垂直である。実装平面に垂直であるため、振動ユニットを上下に動かすために、垂直方向における比較的大きい高さを提供しなければならない。よって、モータ全体の高さが増え、薄型への発展に不利になってしまう。

従って、振動モータが所在するデバイスの厚さ方向に垂直する振動方向を有する振動モータが研究されている。その例としては、２００９年７月２２日に公開された中国特許出願第２００９１０１０５４９７．２号（中国特許出願公開第１０１４８８６９７号明細書）が挙げられ、当該出願において、バネ素子で振動子をケースに懸架する振動モータが開示され、設置された磁気回路及びコイルを利用して、振動子の振動方向を振動モータの実装表面に平行させ（横方向に振動する）、前記垂直の振動モータが比較的大きい振動空間を必要とするという問題を解決した。

前記横方向の振動モータは、バネ素子で振動子を懸架しており、振動子の振動過程において、バネ素子が常に押圧及び解放されることによって、振動子の弾性回復力が提供される。しかし、振動子の振動過程において、バネ素子のシート状の構造設計により、横方向に振動する以外に、バネ素子の弾性変形により歪みが発生し、直線に沿って良く動くことができず、振動が低下する問題を招いてしまう。

上述した問題に鑑み、横方向に振動可能であると共に、振動子の直線動きを確保可能な新たなリニア振動モータを提供することが必要となる。

米国特許第６４６６６８２号明細書 米国特許第７０９９４８９号明細書 中国特許出願公開第１７０１４８５号明細書 中国特許出願公開第１０１４８８６９７号明細書

本発明は、直線に沿って振動すると共に、振動が安定であるリニア振動モータを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、ケーシングと、ケーシング内に収納される振動子と、振動子の振動回復力を提供する弾性素子とを備えるリニア振動モータであって、振動子に固定される内部ガイド装置と、前記内部ガイド装置に対応してケーシングに固定される外部ガイド装置と、内部ガイド装置と外部ガイド装置との間に位置し、ケーシングに対して動き、振動子の振動過程において振動方向に沿って移動するボール・ベアリング位置決め装置と、ボール・ベアリング位置決め装置に位置決めされ、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通し、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通する両側が、外部ガイド装置及び内部ガイド装置にそれぞれ当接するボール・ベアリングとを含むガイド装置を更に備えることを特徴とする。
外部ガイド装置は、ケーシングの一部であることが好ましい。

内部ガイド装置は、振動子の一部であることが好ましい。

外部ガイド装置は、第１の側壁及び第１の側壁に設けられる第１のガイド溝を備え、対応的に、内部ガイド装置には、本体及び本体に設けられる内部ガイド溝が設けられ、ボール・ベアリング位置決め装置には、第１の側壁に対応する第１の位置決め壁、及び第１の位置決め壁に設けられる若干の第１の位置決め孔が設けられており、第１の位置決め孔にはボール・ベアリングが収納され、ボール・ベアリングの第１の位置決め壁の両側に位置する部分は、第１のガイド溝と内部ガイド溝内にそれぞれ収納されていることが好ましい。

外部ガイド装置は、第２の側壁、及び第２の側壁に設けられる第２のガイド溝を更に備え、第２の側壁と第１の側壁は振動子の両側にそれぞれ位置し、対応的に、ボール・ベアリング位置決め装置には、第２の側壁に対応する第２の位置決め壁、及び第２の位置決め壁に設けられ、ボール・ベアリングが収納される若干の第２の位置決め孔が設けられ、振動子のもう１つの側に位置する、前記内部ガイド装置に対向する内部ガイド装置が更に設けられており、ボール・ベアリングの第２の位置決め壁の両側に位置する部分は、第２のガイド溝と内部ガイド装置の内部ガイド溝内にそれぞれ収納されていることが好ましい。

当該リニア振動モータは、ボール・ベアリング位置決め装置の移動範囲を制限するために、対応してケーシングに固定される位置制限装置を更に備えることが好ましい。

当該位置制限装置はボール・ベアリング位置決め装置の両端に位置することが好ましい。

第１の側壁と第２の側壁は、底壁により接続されることが好ましい。

第１の位置決め壁と第２の位置決め壁は、接続壁により接続されることが好ましい。

ガイド装置は振動子の重心位置にあることが好ましい。

本発明のリニア振動モータは、ボール・ベアリング位置決め装置が固定子に対して動くため、ボール・ベアリングとボール・ベアリング位置決め装置との位置関係は変化しないが、ボール・ベアリングと外部ガイド装置の相対的な位置、及び、ボール・ベアリングと内部ガイド装置の相対的な位置は、振動子の振動に従って変化し、外部ガイド装置、内部ガイド装置とボール・ベアリングとの間はいずれもスクロール摩擦し、摩擦力が最も小さいとき、振動子の振動をスムーズにすることができる。同時に、ボール・ベアリング位置決め装置が滑る過程において、その変位は位置制限装置による制限を受ける。

図１は、本発明によるリニア振動モータの概略斜視図である。 図２は、図１におけるリニア振動モータの平面図であり、収納空間内の構造を分かりやすくするために、リニア振動モータの上蓋が取外されている。 図３は、図１におけるリニア振動モータのガイド装置の外部ガイド装置の概略斜視図である。 図４は、図１におけるリニア振動モータのガイド装置の内部ガイド装置の概略斜視図である。 図５は、図１におけるリニア振動モータのガイド装置のボール・ベアリング位置決め装置の概略斜視図である。 図６は、図３〜図５における外部ガイド装置、内部ガイド装置、ボール・ベアリング位置決め装置の組み合わせ斜視図である。 図７は、図２のVII―VII線に沿う断面図であり、断面のみが図に示され、その以外の面が示されていない。

以下に、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態を説明する。

図１に示されるように、リニア振動モータ１０は、上蓋１１及び上蓋１１に合わせて収納空間を形成するケース１２を備え、外部回路に接続され、外部電気信号を受信するための導電端子２０を更に備える。

本実施形態において、上蓋１１とケース１２がケーシングに組み合わせられている。異なる制作プロセス又は組み立てプロセスにより、上蓋１１及びケース１２は異なる設置方式で設置してもよく、例えば、両者が一体的に成形されても良く、又は、上蓋１１がケース１２の構造を有し、ケース１２が上蓋１１の構造を有しても良い。要するに、上蓋１１とケース１２からなるケーシングは、リニア振動モータ１０における他の素子を収納するための収納空間を提供しなければならない。上蓋１１及びケース１２の材料として、従来のリニア振動モータの材料を用いてもよく、金属、プラスチックまたは金属とプラスチックの混合体であってもよい。なお、所謂ケーシングは、リニア振動モータ１０を構成する外観から見える素子のみに限らず、外観から見える素子及び外観から見える素子に相対的に固定される他の素子も含んでいる。更に、ケーシングは振動モータにおける固定子であってもよく、所謂固定子は、リニア振動モータに対する実装位置が固定である素子（例えば、ケーシング、上蓋）又は素子の集合（振動子の他の素子を除く）である。

図２に示されるように、収納空間内の構造をはっきり示すように、上蓋１１が取外されている。ケーシングのストリップ形状に鑑み、その内部の素子も大体ストリップ形状である。内部素子は、振動子１３、振動子１３を懸けて支持するガイド装置１４、及び振動子１３の振動による弾性回復力を提供する弾性素子３０を備える。振動子１３は、質量ブロック１３１、及び質量ブロック１３１に接続される駆動装置１３２を更に備える。本実施形態において、質量ブロック１３１は駆動装置１３２の一端に位置し、即ち、両者は振動子１３の両端にそれぞれ位置する。実際に、駆動装置１３２は、振動子１３全体の振動を駆動し又は動かすのに用いられ、質量ブロック１３１は駆動力を増加して振幅を高めるのに用いられる。よって、両者の位置関係は図２に示される関係に限らず、他の構造形式であってもよい。例えば、質量ブロックを両部分に分け、駆動装置が二つの質量ブロックの間に位置する、或いは、駆動装置を両部分に分け、質量ブロックが二つの駆動装置の間に位置することもでき、上記構造はいずれも実行可能である。なお、弾性素子３０はバネ、弾性ストリップであってもよく、圧縮及び釈放可能な他の装置であってもよい。例えば、エア圧縮装置、磁力相互吸引・排斥装置などである。

また、駆動装置１３２は、磁性体１３２ａ、及び磁性体１３２ａを囲む若干のコイル１３２ｂを備える。横方向のリニア振動モータの磁性体とコイルの相互作用に関して、本特許出願書類の従来技術の内容、又は、従来技術に引用された従来の特許の技術内容を参照することができる。これについて、本実施形態では再び記述しない。

ガイド装置１４は、外部ガイド装置１４１、ボール・ベアリング位置決め装置１４２、内部ガイド装置１４３、及び若干のボール・ベアリング１４４を備える。外部ガイド装置１４１はケース１２に固定されており、本実施形態において、外部ガイド装置１４１はケーシングの一部である。他の実行可能な形態で、外部ガイド装置１４１はケーシングの一部ではないこともできる。例えば、ケーシングの収納空間の内部に実装される、又は、振動モータの固定子に実装される。ボール・ベアリング位置決め装置１４２は、若干のボール・ベアリング１４４の位置を制限するのに用いられる。即ち、ボール・ベアリング位置決め装置１４２において、当然ながら、ボール・ベアリング自身のスクロールを除き、ボール・ベアリング１４４の位置は相対的に固定されている。内部ガイド装置１４２は、質量ブロック１３１に固定され、外部ガイド装置１４１と共にボール・ベアリング位置決め装置１４２をその間に挟設する。所謂「挟設する」とは、単に位置関係を指し、両者の間の組み合わせ関係に関わらない。即ち、ボール・ベアリング位置決め装置１４２は、外部ガイド装置１４１と内部ガイド装置１４３との間に位置すると共に、ボール・ベアリング位置決め装置１４２は固定子に対して動く。本実施形態において、外部ガイド装置１４１はケーシングに固定され、内部ガイド装置１４３は質量ブロック１３１に固定される（振動子１３に固定されると言ってもよい）。よって、実は、外部ガイド装置１４１が固定子に組み合わせられ、内部ガイド装置１４３が振動子に組み合わせられる。ガイド装置１４は、振動子１３を比較的に安定的に支持すると共に安定的な振動軌跡を提供するために、振動子１３の重心位置又は近傍に設置されることが好ましい。ボール・ベアリング１３４はボール・ベアリング位置決め装置１４２をスルーすると共に、ボール・ベアリング１４４のボール・ベアリング位置決め装置１４２の両側に位置する部分は、外部ガイド装置１４１と内部ガイド装置１４３にそれぞれ当接し、振動子１３が振動する時に、内部ガイド装置１４３は振動子１３と共に振動し、ボール・ベアリング１４４は内部ガイド装置１４３に対してスクロールする。ボール・ベアリング位置決め装置１４２の位置が相対的に動いているため、ボール・ベアリング１４４の位置も振動子１３の振動に従って変化する。このため、ボール・ベアリング位置決め装置１４２は内部ガイド装置１４３とボール・ベアリング１４４の摩擦力によって、振動子の振動方向に沿って滑る。従って、外部ガイド装置１４１と内部ガイド装置１４３はいずれもボール・ベアリングに対してスクロール摩擦する。ボール・ベアリング位置決め装置が滑る過程において、外部ガイド装置１４１及び内部ガイド装置１４３の合わせから離脱されることを制限し、及び、ボール・ベアリング位置決め装置が滑る過程において質量ブロックと衝突することを防止するために、振動子１３の振動方向に、ボール・ベアリング位置決め装置の両端にそれぞれ位置する位置制限装置１２１を設置し、ボール・ベアリング位置決め装置１４２が滑る過程において、その変位は位置制限装置１２１による制限を受ける。

図３は、外部ガイド装置１４１の概略斜視図を示す。当該外部ガイド装置１４１は、対向する第１の側壁１４１ａ、第２の側壁１４１ｂと、第１の側壁１４１ａ及び第２の側壁１４１ｂの一端に接続される底壁１４１ｃとを備える。第１の側壁１４１ａに第１のガイド溝１４１ｄが開設され、第２の側壁１４１ｂに第２のガイド溝１４１ｅが開設される。図７を合わせて見ると、第１の側壁１４１ａ及び第２の側壁１４１ｂはそれぞれ振動子１３の両側に位置し、固定子に対して固定される。

図４は、内部ガイド装置１４３の概略斜視図を示す。当該内部ガイド装置１４３は、本体１４３ａと、本体１４３ａに設けられる内部ガイド溝１４３ｂとを備える。同時に図７を参照すれば、当該リニア振動モータは二つの内部ガイド装置１４３を備え、それぞれ振動子の両側に位置すると共に、外部ガイド装置の第１の側壁１４１ａ、第２の側壁１４１ｂに対応する。当然ながら、外部ガイド装置と類似し、内部ガイド装置も底壁を有する一体的な構造に設置されることもでき、振動子に外部ガイド装置に対応する構造があればよい。同様に、外部ガイド装置は、ケーシング又は固定子にそれぞれ固定される二つの個別の素子であってもよく、内部ガイド装置との作動関係に影響しない。

図５は、ボール・ベアリング位置決め装置１４２の概略斜視図を示す。ボール・ベアリング位置決め装置１４２は、対向する第１の位置決め壁１４２ａ、第２の位置決め壁１４２ｂと、両者を接続する接続壁１４２ｃとを備えると共に、第１の位置決め壁１４２ａ及び第２の位置決め壁１４２ｂに若干の位置決め孔１４２ｄが設けられている。上述のように、ボール・ベアリング位置決め装置１４２は、接続壁１４２ｃを有しない、二つの個別の素子であってもよい。

図６、図７に示しように、外部ガイド装置、内部ガイド装置、及びボール・ベアリング位置決め装置が共に組み立てられる場合に、第１の位置決め壁１４２ａは内部ガイド装置１４３と第１の側壁１４１ａとの間に位置し、第２の位置決め壁１４２ｂは内部ガイド装置１４３と第２の側壁１４１ｂとの間に位置する。第１の位置決め壁１４２ａの第１の位置決め孔１４２ｄにボール・ベアリング１４４が設置され、ボール・ベアリング１４４の一端は外部ガイド装置の第１のガイド溝１４１ｄに収納され、他端は内部ガイド装置の内部ガイド溝１４３ｂに収納されており、第２の位置決め壁１４２ｂの第２の位置決め孔１４２ｅにボール・ベアリング１４４が設置され、ボール・ベアリング１４４の一端は外部ガイド装置の第２のガイド溝１４１ｅに収納され、他端は内部ガイド装置の内部ガイド溝１４３ｂに収納される。振動をさせやすくするために、振動子１３の底部とボール・ベアリング位置決め装置の接続壁１４２ｃとの間に隙間がある。そして、ボール・ベアリング位置決め装置が固定子に対して動くため、ボール・ベアリングとボール・ベアリング位置決め装置との位置関係は変化しないが、ボール・ベアリングと外部ガイド装置の相対的な位置、及び、ボール・ベアリングと内部ガイド装置の相対的な位置は、振動子の振動に従って変化し、外部ガイド装置、内部ガイド装置とボール・ベアリングとの間はいずれもスクロール摩擦し、摩擦力が最も小さいとき、振動子の振動をスムーズにすることができる。

振動子の振動過程において、内部ガイド装置はボール・ベアリング及びボール・ベアリング位置決め装置を動かしてスクロールさせ、ボール・ベアリング位置決め装置の位置が固定子又はケーシングに対して動くため、ボール・ベアリングはボール・ベアリング位置決め装置の移動過程において、外部ガイド装置のガイド溝と内部ガイド装置の内部ガイド溝内でスクロールする。このため、実は、振動子がボール・ベアリングによってケーシング内に支持されると共に、ガイド溝と内部ガイド溝の延伸方向に沿って振動する。このように、振動子の振動方向はガイド溝と内部ガイド溝の延伸方向に制限される。

上述した記載は、本発明の実施形態に過ぎず、当業者にとっては、本発明の創造思想を逸脱しない限り、さらに変更することができるが、これらの変更はすべて本発明の特許請求の範囲に属すべきである。

Claims (10)

1. ケーシングと、ケーシング内に収納される振動子と、振動子の振動回復力を提供する弾性素子とを備えるリニア振動モータであって、
   振動子に固定される内部ガイド装置、ケーシングに相対的に固定される外部ガイド装置、内部ガイド装置と外部ガイド装置との間に位置すると共に、ケーシングに対して動き、振動子の振動過程において振動方向に沿って移動するボール・ベアリング位置決め装置、及び、ボール・ベアリング位置決め装置に位置決めされ、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通すると共に、ボール・ベアリング位置決め装置を貫通する両側が、外部ガイド装置及び内部ガイド装置にそれぞれ当接するボール・ベアリングを含むガイド装置を更に備えることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 外部ガイド装置は、ケーシングの一部であることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動モータ。
3. 内部ガイド装置は、振動子の一部であることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動モータ。
4. 外部ガイド装置は、第１の側壁及び第１の側壁に設けられる第１のガイド溝を備え、
   対応的に、内部ガイド装置には、本体及び本体に設けられる内部ガイド溝が設けられ、
   ボール・ベアリング位置決め装置には、第１の側壁に対応する第１の位置決め壁、及び第１の位置決め壁に設けられる若干の第１の位置決め孔が設けられ、
   第１の位置決め孔にはボール・ベアリングが収納され、ボール・ベアリングの第１の位置決め壁の両側に位置する部分は、第１のガイド溝と内部ガイド溝内にそれぞれ収納されていることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動モータ。
5. 外部ガイド装置は、第２の側壁、及び第２の側壁に設けられる第２のガイド溝を更に備え、
   第２の側壁と第１の側壁は振動子の両側にそれぞれ位置し、
   対応的に、ボール・ベアリング位置決め装置には、第２の側壁に対応する第２の位置決め壁、及び第２の位置決め壁に設けられ、ボール・ベアリングが収納される若干の第２の位置決め孔が設けられ、
   振動子のもう１つの側に位置する、前記内部ガイド装置に対向する内部ガイド装置が更に設けられ、
   ボール・ベアリングの第２の位置決め壁の両側に位置する部分は、第２のガイド溝と内部ガイド装置の内部ガイド溝内にそれぞれ収納されていることを特徴とする請求項４に記載のリニア振動モータ。
6. 当該リニア振動モータは、ケーシングに相対的に固定され、ボール・ベアリング位置決め装置の移動範囲を制限するための位置制限装置を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動モータ。
7. 当該位置制限装置は、ボール・ベアリング位置決め装置の両端に位置することを特徴とする請求項６に記載のリニア振動モータ。
8. 第１の側壁と第２の側壁は底壁により接続されていることを特徴とする請求項５に記載のリニア振動モータ。
9. 第１の位置決め壁と第２の位置決め壁は接続壁により接続されていることを特徴とする請求項５に記載のリニア振動モータ。
10. ガイド装置は、振動子の重心位置にあることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。

Images