JP2017175838A - リニア振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】小型・薄型化が可能で、可動子を高重量且つ高剛性で、安定した状態で振動させる。【解決手段】リニア振動モータ１は、コイル３が固定された枠体２と、枠体２内に、一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子１０とを備え、可動子１０は、マグネット４と、マグネット４の比重より高比重の材料からなりマグネット４が収容される枠分銅体１１と、枠分銅体１１の一軸方向両端に設けられる側方分銅体１２と、枠分銅体１１と側方分銅体１２とを連結する連結フレーム１３とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、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、携帯電子機器に内蔵され、着信やアラームなどの信号発生を振動によって携帯者に伝える装置として広く普及しており、携帯者が身につけて持ち運ぶウエアラブル電子機器においては、不可欠な装置になっている。また、振動モータは、タッチパネルなどのヒューマン・インターフェイスにおけるハプティクス（皮膚感覚フィードバック）を実現する装置として、近年注目されている。

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注目されている。従来のリニア振動モータは、可動子側に錘とマグネットを設け、固定子側に設けたコイルに通電することでマグネットに作用するローレンツ力が駆動力となり、振動方向に沿って弾性支持される可動子を一軸方向に往復振動させるものである（下記特許文献１参照）。

特開２０１６−１３５５４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、スマートフォ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。

これに対して、従来のリニア振動モータにおける可動子は、マグネットの振動方向両側に錘を接続する構造であるため、可動子の重量を大きくして振動の慣性力を高めようとしても、小型化・薄型化の要求に応えるためには錘の大きさを制限せざるを得ず、効果的な振動を得にくい問題がある。

また、従来技術は、可動子がマグネットとヨークと錘を一体に結合したものであるため、それぞれを溶接などで接合するとしても、高い剛性で一体的に振動させることが難しい問題があった。

そして、作動音の発生を抑えて、安定した状態でリニア振動モータを作動させるためには、前述した従来例のように、一軸方向に延設したガイドシャフトに沿って可動子を振動させることが有効である。リニア振動モータにおいては、小型・薄型化が可能で、可動子を高重量且つ高剛性とし、安定した状態で振動させることが望まれている。

このような課題を解決するために、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。
コイルが固定された枠体と、前記枠体内に、一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子とを備え、前記可動子は、マグネットと、該マグネットの比重より高比重の材料からなり前記マグネットが収容される枠分銅体と、該枠分銅体の前記一軸方向両端に設けられる側方分銅体と、前記枠分銅体と前記側方分銅体を連結する連結フレームとを備え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示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Ａ−Ａ断面図（図示（ａ））と平面図(図示（ｂ）)である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータの内部平面図である。 本発明の実施形態におけるリニア振動モータの連結フレーム、枠分銅体、マグネットの組み付け状態を示した正面図である。 本発明の実施形態に係るリニア振動モータを備える携帯電子機器を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。図１〜図３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、枠体２と、枠体２内で、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って振動自在に弾性支持される可動子１０とを備えている。リニア振動モータ１は、枠体２に固定されたコイル３と、可動子１０が備えるマグネット４が駆動部となる。図示の例では、マグネット４は、一軸方向（図示Ｘ方向）に複数並べて配備されており、各々のマグネット４が一軸方向に沿って着磁され、同極が互いに近接するように配置されている。コイル３は、可動子１０の周囲に一軸周りに巻回されており、コイル３への通電で、一軸方向に沿った駆動力（ローレンツ力）がマグネット４に作用する。

枠体２は、底板部２Ａと、側板部２Ｂ，２Ｃと、端板部２Ｄ，２Ｅと、蓋板部２Ｇとを備える。図示の例では、底板部２Ａと側板部２Ｂ，２Ｃが一体物であり、それに対して、端板部２Ｂ，２Ｃと蓋板部２Ｇを溶接などで接合する構成になっている。底板部２Ａには、入力端子部２Ｆが設けられ、この入力端子部２Ｆにコイル３の端子が接続されている。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。図示の例では、枠体２は、幅方向（図示Ｙ方向）の寸法に対して、厚さ方向（図示Ｚ方向）の寸法を小さく、振動方向（図示Ｘ方向）の寸法を大きくした薄厚状の略直方体形状（箱形形状）になっている。

マグネット４を備える可動子１０は、マグネット４が収容される枠分銅体１１と、枠分銅体１１の一軸方向両側に設けられる一対の側方分銅体１２と、枠分銅体１１と側方分銅体１２とを連結する連結フレーム１３とを備えている。枠分銅体１１と側方分銅体１２は、マグネット４よりも高比重の材料、例えば、タングステンなどからなり、金属射出成形法（ＭＩＭ：Metal Injection Molding）などで形成することができる。連結フレーム１３は、枠分銅体１１及び側方分銅体１２との接合性が高い材料が用いられる。タングステンなどからなる枠分銅体１１と側方分銅体１２とを溶接などで直接高強度に接合することは困難であるが、連結フレーム１３をその間に介在させることで、溶接などにより高強度の連結が可能になる。連結フレーム１３としては、高強度のステンレス鋼（非磁性のオーステナイト系ステンレス）などを用いることができる。

このような構成の可動子１０は、マグネット４を収容する枠分銅体１１を備えることで、可動子１０の構成要素の中で高比重材料の割合を高めることができ、比較的小型の可動子１０であっても重量を大きくすることができ、高い慣性力の効果的な振動を得ることができる。そして、枠分銅体１１と側方分銅体１２とを連結フレーム１３を介して連結しているので、高重量で且つ高剛性の可動子１０を得ることができる。

図示の例では、枠分銅体１１は、矩形のマグネット４を複数個収容する収容孔１１Ａを備えている。また、枠分銅体１１は、複数の収容孔１１Ａの間に、収容孔１１Ａ内に収容されるマグネット４の間に間隙を設ける仕切り部１１Ｂを設けている。枠分銅体１１に収容される複数のマグネット４は、一軸方向（図示Ｘ方向）に着磁され、同極が互いに近接するように配置されているので、仕切り部１１Ｂにてコイル３を横切る放射状の磁束が形成されるが、このような仕切り部１１Ａにおいても高比重材料を用いているので、可動子１０の重量を効果的に高めることができる。この際、枠分銅体１１及び連結フレーム１３は、非磁性材料で構成される。

連結フレーム１３は、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿った底板部１３Ａと、底板部１３Ａの両端にて、枠分銅体１１と側分銅体１２との間に挟持される側板部１３Ｂとを備えている。そして、底板部１３Ａには、開口１３Ｃが設けられ、側板部１３Ｂには、側分銅体１２の連結凹部１２Ａに嵌合する連結凸部１３Ｄが設けられている。連結フレーム１３の底板部１３Ａには、枠分銅体１１が載置され、連結フレーム１３の側板部１３Ａの端面には側方分銅体１２の端面が接合される。底板部１３Ａの開口１３Ｃは、枠分銅体１１に収容されたマグネット４が露出して突出するように形成されている。開口１３Ｃを設けることで、マグネット４をよりコイル３に近接配置することができる。

枠体２内には、ガイドシャフト６が一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って配置されている。ガイドシャフト６は、可動子１０を貫通しており、可動子１０は、ガイドシャフト６に沿って振動する。側方分銅体１２には、ガイドシャフト６が貫通する孔１２Ｂと、孔２１Ｂに配備されてガイドシャフト６を摺動自在に軸支する軸受７とが設けられている。

また、マグネット４にも、ガイドシャフト６が貫通する孔４Ａが設けられ、枠分銅体１１には、ガイドシャフト６を逃がす開放溝１１Ｃが設けられており、連結フレーム１３の側板部１３Ｂにも、ガイドシャフト６が貫通する孔１３Ｅが設けられている（図４参照）。

このように、リニア振動モータ１は、枠体２に設けられるガイドシャフト６に沿って可動子１０が振動するので、安定した振動を得ることができる。可動子１０の側方分銅体１２と枠体２の端板部２Ｄ，２Ｅとの間には、弾性部材（コイルバネ）５が配置され、枠体２に可動子１０を弾性支持している。図示の例では、弾性部材５はガイドシャフト６と同軸に配置されている。また、端板部２Ｄ，２Ｅの内側には、緩衝部材１４が設けられ、可動子１０の振動時に側方分銅体１２の端部が衝突する際の衝突音を抑制している。

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、小型・薄型化を可能にし、可動子１０の重量を高めて、効果的且つ安定した振動を得ることができる。また、枠体１０側に設けたガイドシャフト６を可動子１０に貫通させるに際して、枠分銅体１１には開放溝１１Ｃ、側方分銅体１２には軸受７が設けられる孔１２Ｂ、連結フレーム１３には孔１３Ｅ、マグネット４には孔４Ａをそれぞれ設けているので、軸受７を除く可動子１０の構成部材がガイドシャフト６に接触することが無く、静穏な振動を得ることができる。また、枠体２の底板部２Ａには、ガイドシャフト６周りに回転した可動子１０の側方分銅体１２が円滑に接触して摺動するための摺動板１５を設けている。

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小型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・小型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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：リニア振動モータ，
２：枠体，２Ａ：底板部，２Ｂ，２Ｃ：側板部，２Ｄ，２Ｅ：端板部，
２Ｆ：入力端子部，２Ｇ：蓋板部，
３：コイル，４：マグネット，４Ａ：孔，
５：弾性部材（コイルバネ），
６：ガイドシャフト，７：軸受，
１０：可動子，
１１：枠分銅体，１１Ａ：収容孔，１１Ｂ：仕切り部，１１Ｃ：開放溝，
１２：側方分銅体，１２Ａ：連結凹部，１２Ｂ：孔，
１３：連結フレーム，１３Ａ：底板部，１３Ｂ：側板部，１３Ｃ：開口，
１３Ｄ：連結凸部，１３Ｅ：孔，１４：緩衝部材，１５：摺動板，
１００：携帯電子機器

Claims (6)

1. コイルが固定された枠体と、
   前記枠体内に、一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子とを備え、
   前記可動子は、マグネットと、該マグネットの比重より高比重の材料からなり前記マグネットが収容される枠分銅体と、該枠分銅体の前記一軸方向両端に設けられる側方分銅体と、前記枠分銅体と前記側方分銅体とを連結する連結フレームとを備えることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記枠体内には、ガイドシャフトが前記一軸方向に沿って配置され、
   前記側方分銅体には、前記ガイドシャフトが貫通する孔と、該孔に配備されて前記ガイドシャフトを摺動自在に軸支する軸受とが設けられ、
   前記マグネットには、前記ガイドシャフトが貫通する孔が設けられ、
   前記枠分銅体には、前記ガイドシャフトを逃がす開放溝が設けられてい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. 前記マグネットは、前記一軸方向に沿って着磁されており、
   複数の前記マグネットが同極を互いに近接するように配置され、
   前記枠分銅体は、複数の前記マグネットの間に間隙を設ける仕切り部を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動モータ。
4. 前記連結フレームは、前記一軸方向に沿った底板部と、該底板部の両端にて、前記枠分銅体と前記側分銅体との間に挟持される側板部とを備え、前記底板部には、前記マグネットが露出する開口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. 前記枠分銅体及び前記連結フレームは、非磁性体であり、前記枠分銅体及び前記連結フレームの周りに前記コイルが巻回されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア振動モータを備えた携帯電子機器。

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