JP2018038150A - 振動モータ - Google Patents

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Tomohiro Akanuma
智弘 赤沼
満 大井
Mitsuru Oi
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Abstract

【課題】巻きバネに座屈が生じることを抑制可能となる振動モータの提供。【解決手段】一方向に延びる中心軸を有するシャフト21と、前記中心軸の周方向に巻かれるコイル8を有する静止部15と、前記シャフト21の径方向外側に配置され、前記静止部15に対して一方向に振動可能な振動体20と、前記静止部15と前記振動体20との間に配置され、周方向に巻かれる少なくとも1つの巻きバネ5A,5Bと、を備え、前記振動体20は、おもり201と、前記おもりに対して一方向に、且つ前記コイル8の径方向内側に配置される磁石202と、を含み、前記巻きバネ5A,5Bは、前記コイル8と一方向において重なる、振動モータ50とする。【選択図】図2

Description

本発明は、振動モータに関する。
従来、スマートフォン等の各種機器には、振動モータが備えられる。特許文献1には、次のような従来の振動アクチュエータが開示される。
特許文献1の振動アクチュエータは、円筒状の筐体を有する。筐体内には、コイルと、マグネットと、第1、第2のおもり部が収容される。コイルは、筐体の振動軸線を中心に環状に巻かれて形成される。マグネットは、円筒状であり、コイルに包囲される。第1、第2のおもり部は、振動軸線方向においてマグネットの両側に隣接して配置される。マグネットと、第1、第2のおもり部から可動子が構成される。可動子をシャフトが貫通する。シャフトの両端は、筐体の端壁に固定される。
第1のおもり部および第2のおもり部は、ばね受入孔を有する。第1のおもり部と筐体の端壁との間には、ばね受入孔に挿入された第1のコイルばねが配置される。同様に、第2のおもり部と筐体の端壁との間には、ばね受入孔に挿入された第2のコイルばねが配置される。シャフトは、第1のコイルばねと第2のコイルばねを貫通する。
このような構成により、マグネットと第1、第2のおもり部は可動子として、コイルとマグネットとの協働により、振動軸線方向に沿ってリニアに振動する。
特許第5342516号公報
しかしながら、上記特許文献1では、第1、第2のコイルばねは、それぞれ第1、第2おもり部のばね受入孔に挿入可能となるよう小さなコイル径を有する構成としているので、可動子の振動時に座屈を生じ易いという問題がある。
上記問題点に鑑み、本発明は、巻きバネに座屈が生じることを抑制可能となる振動モータを提供することを目的とする。
本発明の例示的な振動モータは、一方向に延びる中心軸を有するシャフトと、
前記中心軸の周方向に巻かれるコイルを有する静止部と、
前記シャフトの径方向外側に配置され、前記静止部に対して一方向に振動可能な振動体と、
前記静止部と前記振動体との間に配置され、周方向に巻かれる少なくとも1つの巻きバネと、
を備え、
前記振動体は、
おもりと、
前記おもりに対して一方向に、且つ前記コイルの径方向内側に配置される磁石と、を含み、
前記巻きバネは、前記コイルと一方向において重なる、構成としている。
例示的な本発明の振動モータによれば、巻きバネに座屈が生じることを抑制可能となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る振動モータの外観を示す全体斜視図である。 図2は、図1におけるA−A側面断面図である。 図3は、振動モータにおける可動部以外の構成に関する分解斜視図である。 図4は、振動モータにおける可動部の構成を示す斜視図である。 図5Aは、コイル固定部にコイルを含む各部材が固定された状態を示す斜視図である。 図5Bは、コイル固定部にコイルを含む各部材が固定された状態を示す斜視図である(図5Aとは別の視点)。 図6は、分解した状態での可動部に対する各巻きバネの配置関係を示す側面図である。 図7は、変形例に係る可動部の構成を示す斜視図である。 図8は、変形例に係る振動モータの外観を示す斜視図である。
以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。
<1.振動モータの全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る振動モータ50の外観を示す全体斜視図である。図2は、図1におけるA−A側面断面図である。図3は、振動モータ50における可動部以外の構成に関する分解斜視図である。図4は、振動モータ50における可動部の構成を示す斜視図である。
なお、以下、シャフト21が有する中心軸Jの延びる方向を「一方向」と称し、図1、図2において一方向をX方向として記載する。また、一方向に直交する図1、図2におけるY方向を「上下方向」と称する。また、中心軸Jを中心とする径方向を単に「径方向」と称し、中心軸Jを中心とする周方向を単に「周方向」と称する。但し、上記の上下方向は実際に製品に組み込む際の方向を示すものではない。
本発明の一実施形態に係る振動モータ50は、大きく分けて、静止部15と、可動部25と、巻きバネ5A、5Bと、受板部6と、を備える。可動部25は、静止部15に対して一方向に移動可能に支持され、巻きバネ5A、5Bの弾性力を利用して一方向に振動する。
<2.静止部の構成>
静止部15は、筐体1と、ベースプレート2と、蓋部3A、3Bと、軸受部4A、4Bと、コイル固定部7と、コイル8と、FPC(フレキシブルプリント基板)9と、絶縁テープ10と、ダンパー部材11A、11Bと、絶縁シート12と、を有する。
<2−1.筐体に関する構成>
筐体1は、断面が四角形環状の一方向に延びる筒形状に構成される。なお、筐体1の断面は、円環状であってもよい。筐体1は、上下方向の上側に側面部101を有する。側面部101は、一方向および上下方向に直交する方向に配列され、一方向に延びる片部101A、101Bを有する。側面部101は、片部101A、101Bの間を架橋する架橋部101C、101Dをさらに有する。架橋部101C、101Dは、一方向に配列される。また、側面部101は、片部101A、101Bと架橋部101C、101Dによって四方を囲まれて形成される窓部W1をさらに有する。
筐体1は、側面部101と上下方向に対向する側面部102(図2)をさらに有する。側面部102は、側面部101と同様の構成としており、窓部W1と同様な窓部W2を有する。
<2−2.コイルを固定する構成>
周方向に巻かれて構成されるコイル8は、コイル固定部7に固定される。図5A、図5Bは、それぞれコイル固定部7にコイル8を含む各部材が固定された状態を示す斜視図である。なお、図5Bは、図5Aと視点が異なる図である。
コイル固定部7は、外観でほぼ矩形体形状に構成される。コイル固定部7の上側側面は、一方向および上下方向に直交する方向に対向して配置され、一方向に延びる突出片71、72を有する。コイル固定部7の下側側面は、一方向および上下方向に直交する方向に対向して配置され、一方向に延びる突出片73、74を有する。
コイル固定部7は、一方向における一方の側面に形成される開口を含む一方向に延びる孔部75を有する。コイル固定部7は、孔部75に対して一方向に連接され、孔部75より外径の小さい貫通孔76(図2)をさらに有する。貫通孔76が開口し、孔部75とは反対側に位置する面には、FPC9の有する固定部91が絶縁テープ10を介して固定される。
FPC9は、固定部91と、コネクタ取付部92と、接続部93と、を有する。コネクタ取付部92には、コネクタ901が取付けられる。コネクタ901の取付けは例えば半田付けにより行われる。接続部93は、固定部91と、コネクタ取付部92と、を接続する。固定部91は、一方向に延びる接続部93に対して上下方向に折り曲がるよう配置される。固定部91は、上述の通り、絶縁テープ10に接着されることによりコイル固定部7に固定される。接続部93は、突出片73、74によって挟まれて形成される溝部に一方向に通されて配置される。コネクタ取付部92は、コイル固定部7の孔部75が開口する側面より一方向外側に配置される。
固定部91の絶縁テープ10側と反対側の面には、コイル8が固定される。コイル8は、固定部91と半田付け等により電気的接続される。これにより、コネクタ901およびFPC9を介してコイル8に通電を行うことができる。また、絶縁テープ10、固定部91、およびコイル8には、それぞれ貫通孔76と同じ径を有する孔10A、91A、8Aが形成される。
また、コイル固定部7のコイル8が固定される側の端部には、ダンパー部材11A、11Bが固定される。コイル8を一方向に視た場合にコイル8の周囲に位置する上記端部の四隅のうち、対角線上の2箇所にそれぞれダンパー部材11A、11Bが配置される。ダンパー部材11A、11Bは、おもり201の端面と接触可能である。
<2−3.蓋部および軸受部に関する構成>
蓋部3Aは、筐体1の一方向における一方側の端部を塞ぐように配置される。蓋部3Aは、基部301と、溝部302と、軸受固定部303と、を有する。軸受固定部303は、基部301の径方向内側に、環状に形成される溝部302を介して配置される。軸受固定部303は、筐体1側に一方向に突出し、筐体1側に軸受固定孔303Aを有する。軸受固定部303は、軸受固定孔303Aと一方向に連接して、軸受固定孔303Aよりも径が小さい貫通孔303Bを有する。軸受部4Aは、軸受固定孔303Aに挿入されて固定される。
蓋部3Bは、筐体1の一方向における他方側の端部を塞ぐように配置される。すなわち、蓋部3Bは、蓋部3Aと一方向において対向する。蓋部3Bは、基部311と、溝部312と、軸受固定部313と、を有する。軸受固定部313は、基部311の径方向内側に、環状に形成される溝部312を介して配置される。軸受固定部313は、筐体1側に一方向に突出し、筐体1側に軸受固定孔313Aを有する。軸受固定部313は、軸受固定孔313Aと一方向に連接して、軸受固定孔313Aよりも径が小さい貫通孔313Bを有する。軸受部4Bは、軸受固定孔313Aに挿入されて固定される。
<3.可動部の構成>
可動部25は、筐体1の内部に収容され、振動体20と、シャフト21と、を有する。振動体20は、シャフト21の径方向外側に配置され、シャフト21に対して固定される。振動体20は、おもり201と、磁石部202と、を含む。おもり201は、一方向に延びる筒形状に構成される。
磁石部202は、一方向に延びる筒形状に構成される。磁石部202は、おもり201に対して一方向に隣接して配置され、コイル8の径方向内側に配置される。磁石部202は、図4に示すように、おもり201側から順に一方向に配列される磁石202A、ポールピース202B、磁石202C、ポールピース202D、およびスペーサ202Eを有する。
シャフト21は、おもり201の内側、および磁石部202の内側を通され、振動体20を貫通する。シャフト21の両端部はそれぞれ、軸受部4A、4Bにより一方向に移動可能に支持される。
<4.巻きバネおよび受板部の構成>
周方向に巻かれる巻きバネ5Aは、蓋部3Aとおもり201との間に配置される。巻きバネ5Aの一方向における一方側は、蓋部3Aの溝部302内に収容される。巻きバネ5Aの一方向における他方側は、おもり25の端面に接触する。巻きバネ5Aは、コイル8と一方向において重なる。軸受部4Aは、巻きバネ5Aの径方向内側に配置される。
周方向に巻かれる巻きバネ5Bは、蓋部3Bと磁石部202との間に配置される。巻きバネ5Bの一方向における一方側は、蓋部3Bの溝部312内に収容される。巻きバネ5Bの一方向における他方側は、受板部6に接触する。巻きバネ5Bは、コイル8と一方向において重なる。
受板部6は、円盤形状をしており、一方向の一方側に突出する突出部61を有する。突出部61は、巻きバネ5Bの径方向内側に嵌め込まれる。突出部61により突出側と反対側に形成される凹み部62に磁石部202の端面が接触される。また、軸受部4Bは、巻きバネ5Bの径方向内側に配置される。
また、図6は、分解した状態での可動部25に対する各巻きバネ5A、5Bの配置関係を示す側面図である。図6に示すように、巻きバネ5A、5Bは、一方向における互いに反対の方向から視た場合に周方向の同じ右方向へ回転するにつれて一方向において互いに向き合う方向へ進むように巻かれる。
<5.振動モータの組み立て方法>
次に、以上のような構成である各部から構成される振動モータ50の組み立て方法について述べる。
あらかじめ、可動部25は、別工程において、シャフト21におもり201および磁石部202を固定することで組み立てられる。この固定は、例えば接着剤による接着により行われる。
一方、上述したようにコイル固定部7に対して絶縁テープ10、FPC9、コイル8、およびダンパー部材11A、11Bが固定された構成(図5A、図5B)が、筐体1の一方向における一方側の端部から内部に挿入されて筐体1に固定される。このとき、コイル固定部7の突出片71、72が、筐体1の架橋部101Cに接触し(図1)、突出片73、74が、筐体1の架橋部101Cの下側に位置する架橋部に接触することにより、コイル固定部7の一方向における位置決めが行われる。
次に、軸受部4Bを蓋部3Bに固定し、巻きバネ5Bの一端を蓋部3Bに収容し、巻きバネ5Bの他端に受板部6を嵌め込んだ状態にて、蓋部3Bを筐体1の一端に固定する。この状態において、巻きバネ5Bおよび受板部6は、コイル固定部7の孔部75内部に収容される。
そして、可動部25のうち磁石部202側を、筐体1の蓋部3Bが固定された側と反対側の端部から内部へ挿入させる。可動部25の挿入により、シャフト21の一端部は軸受部4Bに支持される。また、磁石部202は、孔部75、貫通孔76、および孔10A、91A、8Aの径方向内側に配置され、磁石部202に含まれるスペーサ202Eは受板部6に接触される。なお、磁石が直接的に受板部に接触することとしてもよい。すなわち、磁石は、受板部6に間接的または直接的に接触すればよい。
そして、軸受部4Aを蓋部3Aに固定し、巻きバネ5Aの一端を蓋部3Aに収容した状態で、蓋部3Aを筐体1の一端に固定する。これにより、巻きバネ5Aの一端は、おもり201の端面に接触される。また、シャフト21の一端部は、軸受部4Aに支持される。
また、筐体1の下側には、一方向に延びる絶縁シート12が配置される。さらに絶縁シート12の下側には、一方向に延びるベースプレート2が配置される。ベースプレート2の一端部は、筐体1よりも一方向において蓋部3B側に飛び出して配置される。FPC9のコネクタ取付部92は、ベースプレート2上に配置される。また、FPC9の接続部93は、絶縁シート12上に配置され、ベースプレート2に対する絶縁が行われる。
以上のような方法により、振動モータ50は組み立てられる。このように、可動部25をあらかじめ組み立てた上で振動モータ50の組み立てを行うことができるので、組み立てを容易とすることができる。
組み立てられた振動モータ50において、シャフト21の両端部はそれぞれ、軸受部4A、4Bにより一方向に移動可能に支持される。また、受板部6は、巻きバネ5Bの弾性力によって常に磁石部202の端面に押し当てられる状態となる。また、巻きバネ5Aの一端は、弾性力によっておもり201の端面に常に押し当てられる状態となる。これにより、コイル8に流す電流を制御することで、可動部25は静止部15に対して一方向に振動する。
<6.本実施形態により実現される例示的な構成および作用効果>
上記のように、本実施形態に係る振動モータ50は、一方向に延びる中心軸Jを有するシャフト21と、
中心軸Jの周方向に巻かれるコイル8を有する静止部15と、
シャフト21の径方向外側に配置され、静止部15に対して一方向に振動可能な振動体20と、
静止部15と振動体20との間に配置され、周方向に巻かれる巻きバネ5A、5Bと、
を備える。
そして、振動体20は、おもり201と、おもり201に対して一方向に、且つコイル8の径方向内側に配置される磁石202A、202Cと、を含み、
巻きバネ5A、5Bは、コイル8と一方向において重なる。
このような構成により、巻きバネ5A、5Bの径を大きくすることができ、振動体20が振動した場合に、巻きバネ5A、5Bに座屈が生じることを抑制できる。
また、振動モータ50は、磁石202A、202Cと巻きバネ5Bとの間に配置され、磁石202A、202Cが間接的または直接的に一方向に接触する受板部6をさらに備え、
受板部6は、一方向に突出して巻きバネ5Bの径方向内側に収容される突出部61を有する。
このような構成により、受板部6を巻きバネ5Bに対して容易に位置決めすることができる。
また、静止部15は、振動体20に固定されるシャフト21と接触する軸受部4A、4Bをさらに有し、
軸受部4A、4Bは、巻きバネ5A、5Bの径方向内側に配置される。
このような構成により、軸受部を巻きバネに対して一方向にずらして配置する必要が無く、振動モータ50の一方向における全長を短くすることができる。
また、静止部15は、コイル8が固定されるコイル固定部7をさらに有し、
コイル固定部7のコイル8が固定される側の端部には、おもり201が接触するダンパー部材11A、11Bが設けられる。
このような構成により、振動モータ50を落下させたとき等におもり201はダンパー部材11A、11Bに接触するので、おもり201がコイル8に衝突して、コイル8が破壊されることを抑制することができる。
また、コイル8を一方向に視た場合にコイル8の周囲に位置する上記端部の四隅のうち、2箇所にダンパー部材11A、11Bは配置される。なお、ダンパー部材は、上記四隅のうち少なくともいずれかに配置されればよい。
このような構成により、領域の広いデッドスペースとなる上記四隅を有効利用できる。
また、2つ設けられるダンパー部材11A、11Bは、対角線上に配置される。このような構成により、ダンパー部材の部品点数を削減しつつ、おもり201の衝撃吸収をバランスよく行うことができる。
また、2つ設けられる巻きバネ5A、5Bは、振動体20の一方向における両端にそれぞれ配置され、
巻きバネ5A、5Bは、一方向における互いに反対の方向から視た場合に周方向の同じ方向へ回転するにつれて一方向において互いに向き合う方向へ進むように巻かれる。
このような構成により、巻きバネ5A、5Bのうち一方により振動体20に周方向の応力が加わった場合でも、他方の巻きバネが抵抗するか、または他方の巻きバネによる応力が逆方向に振動体20に加わる。従って、応力が打ち消し合うので、振動体20に捻りが生じてノイズが発生することを抑制できる。
<7.変形例について>
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
蓋部3Aに、おもり201が接触可能なダンパー部材を固定してもよい。例えば、巻きバネ5Aの径方向内側において、蓋部3Aの軸受固定部303の端面に、環状のダンパー部材を固定してもよいし、巻きバネ5Aの径方向外側において、基部301の端面に、環状のダンパー部材を固定してもよい。
すなわち、静止部15は、巻きバネ5Aを収容する蓋部3Aを有し、蓋部3Aには、おもり201が接触するダンパー部材が設けられる構成としてもよい。このような構成により、おもり201が蓋部3Aに接触して騒音が発生することを抑制できる。
また、上記実施形態では、おもり201の外径は、筐体1の有する窓部W1と窓部W2との間の距離とほぼ同じとしている。すなわち、おもり201は、窓部W1、W2の内部には配置されないようにしている。これにより、組み立て時において、おもり201を筐体1内部に挿入することが可能である。
但し、例えば、筐体1を上下方向に分割された各部から構成される等とすれば、おもり201の外径を若干大きくして、おもり201の一部を、窓部W1、W2の内部に配置することも可能である。
すなわち、静止部15は、おもり201を収容する筐体1を有し、
筐体1の側面には、一方向に延びておもり201の一部が内部に配置される窓部W1、W2を設けられることとしてもよい。
このような構成により、おもり201の重量をなるべく重くすることが可能となり、慣性力を大きくすることができる。
また、このとき、窓部W1、W2の一方向における長さは、おもり201の一方向における長さよりも長いこととする。これにより、可動部25が振動するときに、おもり201が一方向に移動する領域を確保できる。
また、図7は、変形例に係る可動部25’の構成を示す斜視図である。図7に示す可動部25’は、振動体20’と、シャフト21と、を有する。振動体20’は、おもり201’と、磁石部202と、を含む。おもり201’は、円筒状の基柱2011に対して径方向の四方に突出する突出部201’A〜201’Dを有する。
図8は、図7に示した可動部25’を備えた変形例に係る振動モータ50’の外観を示す斜視図である。図8に示すように、振動モータ50’の備える筐体1’の上下側面部、および上下方向に直交する方向に対向する各側面部に、それぞれ窓部W1’〜W4 ’が設けられる。
突出部201’Aは、窓部W1’の内部に配置される。突出部201’Bは、窓部W3’の内部に配置される。突出部201’Cは、窓部W2’の内部に配置される。突出部201’Dは、窓部W4’の内部に配置される。
このような構成によっても、おもり201’の重量をなるべく重くすることが可能となる。なお、このような変形例では、組み立て可能とするための一例として、筐体1’は、上下に分割された上側筐体部1’Aと下側筐体部1’Bとから構成されるようにしている。
<8.その他>
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変更が可能である。
例えば、巻きバネは、振動体の一方向における両側に設けることに限定されることはなく、一方向における一方側のみに設けることとしてもよい。すなわち、巻きバネは1つのみであってもよい。
また、シャフトは、振動体を貫通する構成に限定されることはない。例えば、シャフトを2つ設け、一方のシャフトは、おもりの端面側から内部の途中まで挿入されて固定され、他方のシャフトは、磁石部の端面側から内部の途中まで挿入されて固定されてもよい。
また、シャフトを一方向両側の各蓋部に固定し、おもりと磁石部からなる振動体がシャフトに対して可動してもよい。この場合、軸受部は不要となる。
本発明は、例えばスマートフォン、またはゲームパッドなどに備えられる振動モータに利用することができる。
50・・・振動モータ
1・・・筐体
2・・・ベースプレート
3A、3B・・・蓋部
4A、4B・・・軸受部
5A、5B・・・巻きバネ
6・・・受板部
7・・・コイル固定部
8・・・コイル
9・・・FPC
10・・・絶縁テープ
11A、11B・・・ダンパー部材
12・・・絶縁シート
15・・・静止部
20・・・振動体
201・・・おもり
202・・・磁石部
21・・・シャフト
25・・・可動部
901・・・コネクタ

Claims (10)

  1. 一方向に延びる中心軸を有するシャフトと、
    前記中心軸の周方向に巻かれるコイルを有する静止部と、
    前記シャフトの径方向外側に配置され、前記静止部に対して一方向に振動可能な振動体と、
    前記静止部と前記振動体との間に配置され、周方向に巻かれる少なくとも1つの巻きバネと、
    を備え、
    前記振動体は、
    おもりと、
    前記おもりに対して一方向に、且つ前記コイルの径方向内側に配置される磁石と、を含み、
    前記巻きバネは、前記コイルと一方向において重なる、
    ことを特徴とする振動モータ。
  2. 前記磁石と前記巻きバネとの間に配置され、前記磁石が間接的または直接的に一方向に接触する受板部をさらに備え、
    前記受板部は、一方向に突出して前記巻きバネの径方向内側に収容される突出部を有する、ことを特徴とする請求項1に記載の振動モータ。
  3. 前記静止部は、前記振動体に固定される前記シャフトと接触する軸受部をさらに有し、
    前記軸受部は、前記巻きバネの径方向内側に配置される、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動モータ。
  4. 前記静止部は、前記コイルが固定されるコイル固定部をさらに有し、
    前記コイル固定部の前記コイルが固定される側の端部には、前記おもりが接触する少なくとも1つのダンパー部材が設けられる、ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の振動モータ。
  5. 前記コイルを一方向に視た場合に前記コイルの周囲に位置する前記端部の四隅の少なくともいずれかに、前記ダンパー部材は配置されることを特徴とする請求項4に記載の振動モータ。
  6. 前記ダンパー部材は2つ設けられ、
    前記ダンパー部材は、対角線上に配置されることを特徴とする請求項5に記載の振動モータ。
  7. 前記静止部は、前記巻きバネを収容する蓋部をさらに有し、
    前記蓋部には、前記おもりが接触するダンパー部材が設けられることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の振動モータ。
  8. 前記静止部は、前記おもりを収容する筐体をさらに有し、
    前記筐体の側面には、一方向に延びて前記おもりの一部が内部に配置される窓部を少なくとも1つ設けられることを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の振動モータ。
  9. 前記窓部の一方向における長さは、前記おもりの一方向における長さよりも長いことを特徴とする請求項8に記載の振動モータ。
  10. 前記巻きバネは2つ設けられ、
    前記巻きバネは、前記振動体の一方向における両端にそれぞれ配置され、
    前記巻きバネは、一方向における互いに反対の方向から視た場合に周方向の同じ方向へ回転するにつれて一方向において互いに向き合う方向へ進むように巻かれる、ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の振動モータ。
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