JP2017221905A

JP2017221905A - リニア振動モータ

Info

Publication number: JP2017221905A
Application number: JP2016119058A
Authority: JP
Inventors: 片田　好紀; Yoshinori Katada; 好紀片田
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21

Abstract

【課題】可動子を２軸支持するリニア振動モータを、簡易に且つ精度良く組み付けて、異音などの発生を抑え、円滑な往復振動が可能なリニア振動モータを提供する。【解決手段】平行に配置された２本のシャフト５，６の端部を支持する枠体２と、シャフト５，６に摺動自在に支持されると共に、枠体２に弾性支持される可動子３と、枠体２と可動子３の一方にコイル４０を設け、枠体２と可動子３の他方にマグネット４１を設けて、コイル４０への通電で可動子３をシャフト５，６に沿って往復振動させる駆動部４とを備え、可動子３は、シャフト５，６毎に設けられシャフト５，６に沿って摺動する一対の摺動軸受３１，３２と、一対の摺動軸受３１，３２を支持する軸受支持体３０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。また、従来のリニア振動モータとして、２本のシャフトを備え、可動子を２本のシャフトに沿って摺動させるものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２０１１−９７７４７号公報

前述した従来技術のように、２本のシャフトに沿って可動子を摺動させるリニア振動モータは、２本のシャフトを平行に保持して組み付けることが正常な動作を行わせる上で重要な事項になる。そして、平行な２本のシャフトに可動子が２軸支持されるリニア振動モータは、可動子が振動軸周りに回転するのを抑えることができる利点はあるものの、可動子が２本のシャフトに対して傾斜して軸支されてしまうと、摺動抵抗が大きくなり円滑な往復振動を行うことができなくなる。また、可動子とシャフトとの間に大きなクリアランスがある場合には、振動時に可動子ががたついて、異音発生などの不具合が生じ易くなる問題が生じる。

本発明は、このような事情に対処するために提案されたものである。すなわち、簡易な組み付けで、異音などの発生を抑え、円滑な往復振動が可能なリニア振動モータを提供すること、が本発明の課題である。

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。

平行に配置された２本のシャフトの端部を支持する枠体と、前記シャフトに摺動自在に支持されると共に、前記枠体に弾性支持される可動子と、前記枠体と前記可動子の一方にコイルを設け、前記枠体と前記可動子の他方にマグネットを設けて、前記コイルへの通電で前記可動子を前記シャフトに沿って往復振動させる駆動部とを備え、前記可動子は、前記シャフト毎に設けられ前記シャフトに沿って摺動する一対の摺動軸受と、前記一対の摺動軸受を支持する軸受支持体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（蓋枠体を開放した組み立て平面図）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（（ａ）が（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｂ）が側面図）である。本発明の実施形態における軸受支持体を示した説明図である。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（携帯情報端末）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。各図における矢印のＸ方向が振動方向を指し、矢印のＹ方向がＸ方向に垂直な幅方向を指し、矢印のＺ方向がＸ，Ｙ方向に垂直な高さ方向を指している。

図１〜図３に示すように、リニア振動モータ１は、平行に配置された２本のシャフト５，６の端部を支持する枠体２と、シャフト５，６に摺動自在に支持されると共に、枠体２に弾性支持される可動子３と、枠体２と可動子３の一方にコイル４０を設け、枠体２と可動子３の他方にマグネット４１（４１Ａ，４１Ｂ）を設けて、コイル４０への通電で可動子３をシャフト５，６に沿って往復振動させる駆動部４とを備えている。以下の説明では、コイル４０を枠体２側に設け、マグネット４１（４１Ａ，４１Ｂ）を可動子３側に設けた例を示すが、これに限らず、コイル４０を可動子３側に設け、マグネット４１を枠体２側に設けても良い。

枠体２は、リニア振動モータ１の固定子であり、固定軸である２本のシャフト５，６を平行に保持している。図示の例では、枠体２は、底面２０Ａ及び一対の側面２０Ｂ，２０Ｃを有する底枠体２０と、底面２０Ａに対して垂直に取り付けられて互いに対面する一対の側枠体２１，２２とを備え、更に、枠体２内の可動子３を覆う蓋枠体２３を備えている。

枠体２は、例えば、板材をプレス成形した部品（プレス部品）で構成することができる。特に、２本のシャフト５，６を平行に支持するための一対の側枠体２１，２２は、同一のプレス部品で構成され、側枠体２１はシャフト５，６の一方側の端部を支持するシャフト支持部２１Ａ，２１Ｂを有し、側壁体２２はシャフト５，６の他方側の端部を支持するシャフト支持部２２Ａ，２２Ｂを有している。シャフト支持部２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、側壁体２１，２２に形成された加工穴である。また、側壁体２１，２２におけるシャフト支持部２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの周囲には、後述するバネ３４を支持するバネ支持部２１Ｃ，２２Ｃが取り付けられている。

底枠体２０と側枠体２１，２２は、互いを位置決めして組み付ける位置決め係合部２０Ｐ，２１Ｐ，２２Ｐを備えている。図示の例では、位置決め係合部２０Ｐは、係合溝であり、位置決め係合部２１Ｐ，２２Ｐは、係合突起である。底枠体２０の位置決め係合部２０Ｐに側枠体２１，２２の位置決め係合部２１Ｐ，２２Ｐを係合させることで、同一部品である側枠体２１，２２におけるシャフト支持部２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの位置を、調整すること無く適正な位置に固定することができる。これによって、シャフト５，６の平行を枠体２の簡易な組み付けによって精度良く設定することができる。

可動子３は、一対の摺動軸受３１，３２と、一対の摺動軸受３１，３２を支持する軸受支持体３０とを備える。摺動軸受３１，３２は、シャフト５，６毎に設けられ、シャフト５，６に沿って摺動する。図示の例では、軸受支持体３０は、単一部品の板状体であり、摺動軸受３１，３２は、軸受支持体３０の板厚よりも大きい支持長を有している。単一部品の軸受支持体３０に摺動軸受３１，３２を取り付け固定することで、一対の摺動軸受３１，３２を一体に摺動させることができる。支持長が比較的長い摺動軸受３１，３２が一体に摺動することで、シャフト５，６に対して可動子３が傾斜するのを抑止することができる。

図１及び図４に示すように、軸受支持体３０は、図示Ｙ方向の両端部に軸受支持部（支持穴）３０Ａを有しており、その軸受支持部３０Ａに摺動軸受３１，３２が固定されている。軸受支持体３０に固定される一対の摺動軸受３１，３２は、一方（図４の摺動軸受３２）が円孔を有し、他方（図４の摺動軸受３１）がシャフト５，６の並列方向（図示Ｙ方向）に長径の長円孔を有している。このように、一対の摺動軸受３１，３２の形状を設定することで、シャフト５，６の並列方向（図示Ｙ方向）には適正なクリアランスを確保しながら、シャフト５，６に対する回転方向のがたつきを抑えることができる。

可動子３には、軸受支持体３０を挟むようにマグネット４１（４１Ａ，４１Ｂ）が設けられると共に、軸受支持体３０を挟むように分銅３３が設けられる。図示の例では、軸受支持体３０の両端部に摺動軸受３１，３２が支持され、軸受支持体３０の中央部にマグネット４１（４１Ａ，４１Ｂ）が固定され、そのＹ方向両側に分銅３３がそれぞれ固定されている。これによって、軸受支持体３０に固定されるマグネット４１と分銅３３は、重量バランスが軸受支持体３０の中心軸に対して対称になっている。また、図示の例に限らず、摺動軸受３１，３２の外側に分銅３３を設けるようにしてもよい。

可動子３は、バネ３４によって枠体２に弾性支持されている。図示の例では、バネ３４は、コイルバネであり、シャフト５，６と同軸に配置されている。バネ３４は、振動時には、一端側が枠体２の側壁体２１，２２におけるバネ支持部２１Ｃ，２２Ｃに支持され、他端側が軸受支持体３０に支持される。

駆動部４のコイル４０は、枠体２の底枠体２０における底面２０Ａに固定されている。コイル４０は、図示Ｙ方向に向けた一対の直線部分を有するように巻き回されている。これに対して、可動子３に固定されたマグネット４１（４１Ａ，４１Ｂ）は、図示Ｚ方向に着磁されており、互いに逆向きに着磁された一対のマグネット４１Ａ，４１Ｂと、コイル４０に対して逆側に配置されるヨーク４２によって、コイル４０の直線部分を磁束が通過する磁気回路が構成されている。コイル４０の端子は、底枠体２０における入力端子部２０Ｄに接続されている。コイル４０に、例えば、可動子３の質量とバネ３４の弾性係数で決まる共振周波数（固有振動数）を有する交番電流又はパルス電流からなる駆動信号を通電することで、可動子３は、シャフト５，６に沿って往復振動する。

このようなリニア振動モータ１は、２本のシャフト５，６に沿って可動子３を振動させるので、可動子３は、振動軸周りの回転が抑止された往復振動を行うことができる。これによって、可動子３が枠体２の内面に接触することによる異音の発生を抑止することができる。また、可動子３は、２本のシャフト５，６を摺動する一対の摺動軸受３１，３２を単一部品である軸受支持体３０で一体に支持しており、摺動軸受３１，３２が比較的長い支持長を有しているので、シャフト５，６に対して傾くこと無く円滑に振動することができる。そして、２本のシャフト５，６は、底枠体２０に位置決めされる同一部品の側枠体２１，２２に支持されることで、枠体２の組み付けによって、調整無く平行に支持することができる。これによって、簡易な組み付けで、異音などの発生を抑え、円滑な往復振動が可能なリニア振動モータ１を提供することができる。

また、図示のリニア振動モータ１は、図示Ｘ方向の寸法が図示Ｙ方向の寸法に対して短い箱形の外観形状を有しており、２本のシャフト５，６間の間隔に対してシャフト５，６の長さが短い構造になっている。このようにシャフト５，６の長さを可動子３の幅方向（図示Ｙ方向）に対して短くすることで、枠体２内におけるシャフト５，６の占有スペースを小さくして、可動子３の重さや駆動力を担うマグネット４１の大きさを有効に確保することができる。

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、高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，
２０：底枠体，２０Ａ：底面，２０Ｂ，２０Ｃ：側面，２０Ｄ：入力端子部，
２１，２２：側枠体，２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ：シャフト支持部，
２１Ｃ，２２Ｃ：バネ支持部，２０Ｐ，２１Ｐ，２２Ｐ：位置決め係合部，
２３：蓋枠体，
３：可動子，３０：軸受支持体，３０Ａ：軸受支持部，
３１，３２：摺動軸受，３３：分銅，３４：バネ，
４：駆動部，４０：コイル，４１（４１Ａ，４１Ｂ）：マグネット，
４２：ヨーク，５，６：シャフト，１００：携帯情報端末

Claims

平行に配置された２本のシャフトの端部を支持する枠体と、
前記シャフトに摺動自在に支持されると共に、前記枠体に弾性支持される可動子と、
前記枠体と前記可動子の一方にコイルを設け、前記枠体と前記可動子の他方にマグネットを設けて、前記コイルへの通電で前記可動子を前記シャフトに沿って往復振動させる駆動部とを備え、
前記可動子は、前記シャフト毎に設けられ前記シャフトに沿って摺動する一対の摺動軸受と、前記一対の摺動軸受を支持する軸受支持体とを備えることを特徴とするリニア振動モータ。
前記軸受支持体は、単一部品の板状体であり、前記摺動軸受は、前記軸受支持体の板厚よりも大きい支持長を有することを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
前記枠体には前記コイルが設けられ、
前記可動子には、前記軸受支持体を挟むようにマグネットが設けられると共に、前記軸受支持体を挟むように分銅が設けられ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。
前記枠体は、
前記コイルを支持する底面を有する底枠体と、
前記底面に対して垂直に取り付けられて互いに対面する一対の側枠体とを備え、
前記一対の側枠体は、前記シャフトの端部を支持するシャフト支持部を有する同一部品であ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。
前記底枠体と前記側枠体は、互いを位置決めして組み付ける位置決め係合部を備えることを特徴とする請求項４記載のリニア振動モータ。
２本の前記シャフト間の間隔に対して前記シャフトの長さが短いことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
前記一対の摺動軸受は、一方が円孔を有し、他方が前記シャフトの並列方向に長径の長円孔を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。