JP2017212793A

JP2017212793A - リニア振動モータ

Info

Publication number: JP2017212793A
Application number: JP2016103318A
Authority: JP
Inventors: 雅也遠藤; Masaya Endo
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2017-11-30
Also published as: CN107425693A

Abstract

【課題】動作音の発生を抑止し薄型のリニア振動モータを得る。【解決手段】リニア振動モータ１は、固定子１０と、固定子１０に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子２０と、固定子１０に設けたコイル３１と可動子２０に設けた駆動用磁石３２とを具備して可動子２０を一軸方向に沿って往復振動させる駆動部３０とを備え、固定子１０又は可動子２０の一方は、一軸方向と交差する同方向に着磁され、着磁方向に間隔を空けて一軸方向に沿って延設される一対の磁石１４Ａ，１４Ｂを備え、固定子１０又は可動子２０の他方は、一対の磁石１４Ａ，１４Ｂの間に配置され、磁石１４Ａ，１４Ｂと逆向きに着磁された磁石２４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

リニア振動モータは、薄厚の携帯電子機器やウエアラブル電子機器の機器内スペースに内蔵されることから、振動方向に交差する幅方向に対して厚さ方向が薄い薄厚形状のものが求められている。この際、振動方向の軸回りに可動子が回転又は揺動すると、可動子の幅方向両側部が可動子を覆う枠体（ケース）に当たって振動中に異音を発生する不具合が生じる。信号発生を音では無く振動で操作者に知らせるリニア振動モータは、可能な限り動作音の発生を抑えることが求められている。

本発明のリニア振動モータは、このような事情に対処することを課題とするものであり、動作音の発生を抑止し薄型のリニア振動モータを得ることを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のリニア振動モータは、以下の構成を具備するものである。

固定子と、前記固定子に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子と、前記固定子に設けたコイルと前記可動子に設けた駆動用磁石とを具備して前記可動子を前記一軸方向に沿って往復振動させる駆動部とを備え、前記固定子と前記可動子の一方は、前記一軸方向と交差する同方向に着磁され、着磁方向に間隔を空けて前記一軸方向に沿って延設される一対の磁石を備え、前記固定子と前記可動子の他方は、前記一対の磁石の間に配置され、当該磁石と逆向きに着磁された磁石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一例を示す分解斜視図である。図１に示した例の組み立て斜視図（ケース無し）である。図１及び図２に示した例の断面図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの他の例を示す説明図（（ａ）が組み立て斜視図、（ｂ）が（ａ）におけるＡ−Ａ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他の例を示す説明図（（ａ）が組み立て斜視図、（ｂ）が断面斜視図）である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータを備えた携帯電子機器を示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で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。各図において、矢印のＸ方向が可動子の振動方向を示し、矢印のＹ方向が可動子の幅方向を示し、矢印のＺ方向が可動子の厚さ方向を示す。

図１〜図３は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータの一例を示している。リニア振動モータ１は、固定子１０、可動子２０、駆動部３０を備えている。固定子１０は、図示の例では、支持板１１とケース１２を備えている。可動子２０は、固定子１０に一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って振動自在に弾性支持されており、図示の例では、錘部２１と、図示Ｘ方向に沿って伸縮する一対のコイルバネ２２を備えており、錘部２１には、コイルバネ２２の一端側を支持するバネ支持部２１Ｔが設けられている。

駆動部３０は、固定子１０（支持板１１）に設けたコイル３１と、可動子２０（錘部２１）に設けた駆動用磁石３２とを備えている。駆動部３０は、一対の駆動用磁石３２と、これを連結する可動子２０側のヨーク３３と、固定子１０側のヨーク３４とで形成される磁気回路内に、コイル３１が配置されており、コイル３１に駆動信号が通電されることで、可動子２０が一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って往復振動する。コイル３１に通電される駆動信号は、コイルバネ２２のバネ定数と可動子２０（錘部２１）の質量によって決まる共振周波数（固有振動数）のパルス電流又は交番電流などである。

図１〜図３に示した例のリニア振動モータ１は、ガイドシャフト１３を備えている。ガイドシャフト１３は、一軸方向（図示Ｘ方向）に延設されており、可動子２０がガイドシャフト１３に沿って摺動自在に配置されている。図示の例では、ガイドシャフト１３は両端が固定子１０（ケース１２）に固定されており、可動子２０側にガイドシャフト１３を摺動自在に軸支する軸受２３が設けられているが、ガイドシャフト１３を可動子２０側に設けて、固定子１０側にガイドシャフト１３を摺動自在に支持する軸受を設けるようにしても良い。

そして、図１〜図３に示したリニア振動モータ１は、固定子１０側が一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂを備え、可動子２０側が可動磁石２４を備えている。ここで、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂは、一軸方向（図示Ｘ方向）と交差する同方向（図示Ｚ方向）に着磁されていて、着磁方向に間隔を空けて一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って平行に延設されている。これに対して、可動磁石２４は、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂの間に配置され、固定磁石１４Ａ，１４Ｂと逆向きに着磁されている。これによると、固定磁石１４Ａ，１４Ｂと可動磁石２４は対面する磁極が同磁極となり、可動磁石２４は、固定磁石１４Ａ，１４Ｂから反発磁力を受けて、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂの間に非接触状態で保持される。

なお、図示の例では、固定子１０に一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂを設けて可動子２０に可動磁石２４を設けているが、可動子２０に一対の可動磁石を設けて、固定子１０に一対の可動子磁石の間に配置される固定磁石を設けるようにしてもよい。この際、一対の可動磁石は、一軸方向（図示Ｘ方向）と交差する同方向（図示Ｚ方向）に着磁されていて、着磁方向に間隔を空けて一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って平行に延設されており、固定磁石は、一対の可動磁石の間に配置され、可動磁石と逆向きに着磁されている。

このようなリニア振動モータ１によると、可動子２０が一軸方向に沿って往復振動する際に、可動子２０に設けられる可動磁石２４が固定子１０に設けられる一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂ間に常時非接触状態で保持されることになる。これにより、可動子２０は、動作音を極力抑えて振動することができると共に、一軸回りの回転や揺動が抑止された状態で安定して一軸方向に振動することができる。これによって、動作音を抑えると共に、支持板１１やケース１２に可動子２０が接触して異音を発生する不具合を解消することができる。

図１〜図３に示した例では、可動子２０は、その厚さ方向（図示Ｚ方向）の寸法が幅方向（図示Ｙ方向）の寸法より小さい薄厚形状になっている。そして、可動子２０の図示Ｙ方向一端側にガイドシャフト１３を軸支する軸受２３が設けられ、可動子２０の図示Ｙ方向他端側に可動磁石２４が設けられている。これによって、可動子２０は、ガイドシャフト１３と固定磁石１４Ａ，１４Ｂ間に保持される可動磁石２４で平面支持されながら、一軸方向に沿って振動することができ、Ｘ−Ｙ平面に沿って平行移動する安定した振動を実現することができる。

固定子１０側に固定される一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂは、一軸方向に沿って可動子２０の振幅と同等又はそれ以上の長さを有している。可動子２０の錘部２１には、一軸方向に沿って一対の凹部２１Ａ，２１Ｂが延設されており、この凹部２１Ａ，２１Ｂ内に固定磁石１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ配置されている。そして、凹部２１Ａ，２１Ｂ間に形成される凸部２１Ｃに可動磁石２４が取り付けられ、凸部２１Ｃが一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂ間に配置されている。錘部２１にこのような凹部２１Ａ，２１Ｂと凸部２１Ｃを設けることで、リニア振動モータ１の厚さ（図示Ｚ方向の高さ）を抑えながら、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂと可動磁石２４を配備することができる。

図４に示したリニア振動モータ１Ａは、基本構成が前述したリニア振動モータ１と同様であり、駆動部３０の構成のみが異なっている。この例では、駆動部３０は、図示Ｘ方向の軸回りに巻かれたコイル３１が支持板１１とケース１２に固定されており、このコイル３１内に駆動用磁石３２が配置されている。駆動用磁石３２は、図示Ｘ方向に沿って着磁された一対の磁石が互いに同極が向かい合うように（着磁方向が逆向きになるように）配置され、その間にスペーサ３５が配置されており、コイル３１がスペーサ３５の周囲に配置されている。

このようなリニア振動モータ１Ａにおいても、コイル３１への通電で可動子２０は一軸方向（図示Ｘ方向）に往復振動する。その際、可動子２０は、ガイドシャフト１３と固定磁石１４Ａ，１４Ｂ間に保持される可動磁石２４とで平面支持されながら、一軸方向に沿って振動することができ、Ｘ−Ｙ平面に沿って平行移動する安定した振動を実現することができる。

図５に示したリニア振動モータ１Ｂは、基本構成が前述したリニア振動モータ１と同様である。リニア振動モータ１Ｂは、ガイドシャフト１３が錘部２１の中心を貫通して配置され、このガイドシャフト１３と同軸にコイルバネ２２が配置されている。そして、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂが支持板１１に固定されており、その間に可動子２０に設けられた可動磁石２４が配置されている。ここで、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂは、図示Ｙ方向に着磁されていて、着磁方向に間隔を空けて図示Ｘ方向に沿って延設されており、可動磁石２４は、固定磁石１４Ａ，１４Ｂと逆向きに着磁されている。

なお、この例では、一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂが支持板１１に固定されており、その間に可動子２０に設けられた可動磁石２４が配置されているが、逆に、可動子２０に一対の可動磁石を設け、支持板１１に一対の可動磁石の間に配置される固定磁石を設けるようにしても良い。この際、一対の可動磁石は、一軸方向（図示Ｘ方向）と交差する同方向（図示Ｙ方向）に着磁されていて、着磁方向に間隔を空けて一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って平行に延設されており、固定磁石は、一対の可動磁石の間に配置され、可動磁石と逆向きに着磁されている。

このようなリニア振動モータ１Ｂにおいても、コイル３１への通電で可動子２０は一軸方向（図示Ｘ方向）に往復振動する。その際、可動子２０は、ガイドシャフト１３と固定磁石１４Ａ，１４Ｂ間に保持される可動磁石２４とで平面支持されながら、一軸方向に沿って振動することができ、Ｘ−Ｙ（或いはＸ−Ｚ）平面に沿って平行移動する安定した振動を実現することができる。

このように、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１（１Ａ，１Ｂ）は、ガイドシャフト１３とコイルバネ２２以外は非接触状態で可動子２０を一軸方向に往復振動させることができる。また、ガイドシャフト１３を設けることなく、可動子２０における図示のＹ方向両端側（或いは図示のＺ方向両端側）に一対の固定磁石１４Ａ，１４Ｂと可動磁石２４を設けることで、コイルバネ２２以外は非接触状態で可動子２０を一軸方向に往復振動させることができる。このようなリニア振動モータ１（１Ａ，１Ｂ）は、一軸方向の回りに可動子２０が回転又は揺動すること無く、固定子側との接触を極力少なくして、可動子２０を往復振動させることができるので、可動子２０の動作音や衝突異音を抑え、安定した往復振動を得ることができる。

図６は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１（１Ａ，１Ｂ）を装備した携帯電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。リニア振動モータ１（１Ａ，１Ｂ）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を静かに使用者に伝えることができる。また、リニア振動モータ１，１Ａ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（１Ａ，１Ｂ）は、厚さを抑えた直方体形状のケース１１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。

１，１Ａ，１Ｂ：リニア振動モータ，
１０：固定子，１１：支持板，１２：ケース，１３：ガイドシャフト，
１４Ａ，１４Ｂ：固定磁石，
２０：可動子，２１：錘部，２１Ａ，２１Ｂ：凹部，２１Ｔ：バネ支持部，
２２：コイルバネ，２３：軸受，２４：可動磁石，
３０：駆動部，３１：コイル，３２：駆動用磁石，３３，３４：ヨーク，
３５：スペーサ，１００：携帯情報端末（携帯電子機器）

Claims

固定子と、
前記固定子に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子と、
前記固定子に設けたコイルと前記可動子に設けた駆動用磁石とを具備して前記可動子を前記一軸方向に沿って往復振動させる駆動部とを備え、
前記固定子と前記可動子の一方には、前記一軸方向と交差する同方向に着磁され、着磁方向に間隔を空けて前記一軸方向に沿って延設される一対の磁石を備え、
前記固定子と前記可動子の他方には、前記一対の磁石の間に配置され、当該一対の磁石と逆向きに着磁された磁石を備えることを特徴とするリニア振動モータ。
前記可動子は、前記一軸方向に延設されたガイドシャフトに沿って摺動自在に配置さ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。
前記一対の磁石は、前記可動子の厚さ方向に着磁され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。
前記一対の磁石は、前記可動子の幅方向に着磁され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。
前記可動子は、前記一軸方向に交差する厚さ方向の寸法が前記一軸方向に交差する幅方向の寸法より小さい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。
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。