JP2018167237A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】上下方向のサイズが大型化することを抑制しつつ、パワーを向上させることに適した縦方向リニア振動型の振動モータの提供。【解決手段】第１ヨーク部５は、筐体Ｃ１に固定されて上下方向に延びる柱状であり、コイル４の径方向内側に配置される。第２ヨーク部６は、上下方向に厚みを有し、コイル４の上側に配置される底部６１と、底部６１の外縁から下方向へ延び、コイル４の外周面と径方向に対向する壁部６２と、を有する。磁石７１は、第２ヨーク部６の径方向外側に配置される。【選択図】図３

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。振動モータには、横方向にリニア振動を行うタイプと、縦方向にリニア振動を行うタイプが存在する。ユーザである人間は、横方向の振動よりも縦方向の振動を感じやすい。従来の縦方向リニア振動型の振動モータの一例は、特許文献１に開示される。

特許文献１の振動モータは、ブラケットと、ケースと、コイルと、ヨークと、振動体と、弾性部材を備える。振動体は、磁石と、おもりを有する。

磁石とおもりはともに円環状であり、磁石はおもりの径方向内側に固定される。振動体は、ブラケットの上方に配置される。弾性部材は、ブラケットと振動体との間に配置され、振動体を上下方向に振動可能に支持する。

おもりの径方向内側に配置されるコイルは、下部をブラケットに固定される。ヨークは、円柱状の基部と、上記基部の下方に突出する突出部と、基部の上方に位置する円板部を有する。上記突出部がコイルの径方向内側に位置するブラケットの孔部に嵌められ、ヨークがブラケットに固定される。上記基部は、コイルの径方向内側に配置される。上記円板部は、コイルの上方に位置する。上記円板部は、上記基部よりも径方向外側に拡がる形状である。

従って、上記円板部においてヨークの外縁部と磁石との距離が短くなり、磁束の効率を高め、振動モータのパワーを向上させることができる。

米国特許出願公開第２０１６／０１７２９５０号（第３図等）

しかしながら、上記特許文献１では、振動モータのパワーをさらに向上させようとすると、ヨークの上記円板部の上下方向の厚みを厚くする必要がある。すると、振動モータの上下方向のサイズが大きくなってしまう。

これに対し、上下方向のサイズの大型化を回避するために、上記円板部の厚みを下方に増やすことも考えられる。しかしながら、その場合、コイルの上下方向高さが低くなり、コイルの巻き数が少なくなってしまう。すると、コイルによる吸引力（リアクタンストルク）が低下する問題がある。

上記状況に鑑み、本発明は、上下方向のサイズが大型化することを抑制しつつ、パワーを向上させることに適した縦方向リニア振動型の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、筐体と、コイルと、第１ヨーク部と、第２ヨーク部と、を有する静止部と、
磁石を含み、前記静止部に対して上下方向に振動可能に支持される振動体と、
前記筐体と前記振動体との間に配置される弾性部材と、
を備え、
前記第１ヨーク部は、前記筐体に固定されて上下方向に延びる柱状であり、前記コイルの径方向内側に配置され、
前記第２ヨーク部は、
上下方向に厚みを有し、前記コイルの上側に配置される底部と、
前記底部の外縁から下方向へ延び、前記コイルの外周面と径方向に対向する壁部と、 を有し、
前記磁石は、前記第２ヨーク部の径方向外側に配置される構成としている。

例示的な本発明の振動モータによれば、振動モータのパワーを高めるために、振動モータの上下方向のサイズを大きくする必要がなく、コイルによる吸引力の低下を抑制できる。従って、パワーを向上させることに適した縦方向リニア振動型の振動モータとすることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る振動モータの外観を示す斜視図である。 図２は、図１においてＡ−Ａ線で切断した断面斜視図である。 図３は、図１においてＡ−Ａ線で切断した断面図である。 図４は、振動モータを下方で切断した一部断面斜視図である。 図５は、変形例に係るヨークの構成を示す断面図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る振動モータの断面図である。

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。なお、振動モータの中心軸Ｊの延びる方向を「上下方向」とし、例えば図２の紙面上側が上下方向における上側となる。また、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。なお、上記の「上下方向」は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る振動モータ１５の外観を示す斜視図である。図２は、図１においてＡ−Ａ線で切断した断面斜視図である。図３は、図１においてＡ−Ａ線で切断した断面図である。

振動モータ１５は、大きく分けて、静止部１０と、振動体７と、弾性部材８を備える。静止部１０は、筐体Ｃ１と、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）３と、コイル４と、第１ヨーク部５と、第２ヨーク部６を有する。

筐体Ｃ１は、ベースプレート１と、ケース２を有する。ベースプレート１は、例えば冷延鋼板で構成される板状部材である。ベースプレート１は、中心軸Ｊに対して垂直方向に拡がる。

ケース２は、上端に蓋部２１を有する円筒形状のカバー部材である。すなわち、ケース２は、下端に開口部２２を有する。ケース２は、例えばＳＵＳ材により構成される。ベースプレート１は、略円板状の第１基台部１１と、略矩形板状の第２基台部１２を有し、第１基台部１１と第２基台部１２とが接続された構成を有する。第１基台部１１に開口部２２を嵌め込むことにより、ケース２は上方からベースプレート１に対して取り付けられ、ケース２はベースプレート１に対して溶接または融着により固定される。第２基台部１２は、ケース２の外部に配置される。

ＦＰＣ３は、コイル４に電流を供給するための配線を有する基板である。ＦＰＣ３は、ベースフィルム層、配線層、およびレジスト層を積層されて構成される。ベースフィルム層は、例えばポリイミドにより構成され、柔軟性および絶縁性を有する。配線層は、例えば銅箔により構成され、ベースフィルム層上に配置される。レジスト層は、例えばポリイミドにより構成されて絶縁性を有し、配線層上に配置される。配線層における外部との導通を行う箇所には、レジスト層は配置されず、当該箇所は上方に露出する。ＦＰＣ３は、ベースプレート１上に接着または粘着シートにより固定される。

ＦＰＣ３は、略円板状の第１基板部３１と、略矩形板状の第２基板部３２を有し、第１基板部３１と第２基板部３２とが接続される構成を有する。第１基板部３１は、第１基台部１１上に配置される。第１基板部３１は、２つのランド部３１Ａを有する。ランド部３１Ａは、コイル４の径方向外側において周方向に円弧状に延びて構成され、上方に露出する。ランド部３１Ａには、コイル４から引き出される引出線が半田付け等により電気的に接続される。第２基板部３２は、第２基台部１２上に配置される。第２基板部３２は、上方に露出する２つの端子部３２Ａを有する。端子部３２Ａのそれぞれは、ランド部３１Ａのそれぞれに配線層によって接続される。これにより、端子部３２Ａに外部より電圧を印加することで、コイル４に電流を供給することができる。

第１ヨーク部（セントラルヨーク）５は、全体として上下方向に延びる柱状を有し、基部５１と突出部５２を有する。第１ヨーク部は、例えば切削鋼により構成され、磁性を有する。基部５１は、上下方向に延びる円柱状である。突出部５２は、基部５１より下方に突出する円柱状である。突出部５２の径は、基部５１の径よりも小さい。

第１基台部１１は、中心軸Ｊを中心として上方に突出する固定部１１１を有する。固定部１１１は、上下方向に貫通する貫通孔１１１Ａを有する。突出部５２を貫通孔１１１Ａに嵌め込んで基部５１を固定部１１１上に載置することで、第１ヨーク部５は固定部１１１に固定される。第１ヨーク部５の固定は、突出部５２を嵌め込む箇所における圧入またはカシメにより行われる。

コイル４は、例えば融着ポリウレタン銅線で構成されるコイル線を中心軸Ｊ周りに上下方向に巻回すことで構成される。コイル４の下部は、固定部１１１の径方向外側に嵌め込まれる。コイル４の下端面は、第１基板部３１と接着または粘着シートにより固定される。コイル４は、第１ヨーク部５の径方向外側に配置される。コイル４の上端面は、基部５１の上端面と上下方向位置が一致する。すなわち、コイル４と基部５１の各上端面は、同一平面を構成する。

第２ヨーク部（バックヨーク）６は、例えば冷延鋼板により構成され、磁性を有する。第２ヨーク部６は、底部６１と、壁部６２を有する。底部６１は、上下方向に厚みを有する略円板状であり、コイル４と基部５１の各上端面から構成される同一平面上に配置される。底部６１の径は、コイル４の外径よりも大きい。すなわち、底部６１は、中心軸Ｊを中心としてコイル４の径方向外側まで拡がる。

壁部６２は、底部６１の外縁から下方へ突出する円筒状である。すなわち、壁部６２の内周面は、コイル４の外周面の径方向外側に位置し、当該外周面と径方向に対向する。底部６１の下面が基部５１の上端面に接着または粘着シートにより固定されることで、第２ヨーク部６は第１ヨーク部５に固定される。コイルに電流が流れない状態で、上下方向において磁石７１の中心が壁部６２と重なっている。これにより、上下方向において磁石７１の中心が壁部６２と重なっていない構成に比べて、コイル４への電流供給開始時に振動体７の振動量をゼロからピークまで速く立ち上げることができる。言い換えると、振動モータ１５の動作開始時における応答性を向上できる。そして、その一例として、コイル４に電流を供給されていない状態で、上下方向において壁部６２の中心が磁石７１の中心とほぼ一致している。

振動体７は、磁石７１と、おもり７２と、ポールピース７３を有する。磁石７１は、例えば焼結ネオジム磁石から構成され、上面視で円環状を有する円筒形状である。おもり７２は、例えばタングステン合金により構成され、上面視で円環状を有する略円筒形状である。磁石７１は、おもり７２の径方向内側に配置される。磁石７１の外周面とおもり７２の内周面とは、接着または粘着シートにより固定される。ポールピース７３は、例えばＳＵＳ材により構成され、磁性を有する円環板状部材である。ポールピース７３は、磁石７１の下側に配置され、磁石７１の下面と接着または粘着シートにより固定される。

弾性部材８は、例えばＳＵＳ材により構成される板バネ部材である。ここで、弾性部材８の構成を示すために、振動モータ１５を下方で切断した一部断面斜視図を図４に示す。弾性部材８は、第１リング部８１と、第１リング部８１よりも下方に位置する第２リング部８２と、第１リング部８１および第２リング部８２を接続する３つの接続部８３と、を有する。円環状の第１リング部８１の外縁において周方向に等間隔に３つ配置される箇所がそれぞれ、径方向外側に向かいつつ周方向に延びる接続部８３により第２リング部８２の内縁に接続される。このような構成により、弾性部材８は、上下方向に伸縮可能である。

弾性部材８は、振動体７と第１基台部１１との間に配置される。第１リング部８１の径方向内側にコイル４が配置される。第２リング部８２の下面が第１基台部１１の上面に溶接または融着により固定されることで、弾性部材８はベースプレート１に固定される。第１リング部８１の上面がポールピース７３の下面に溶接または融着により固定されることで、弾性部材８は振動体７に固定される。

これにより、振動体７は、上下方向に振動可能に弾性部材８により支持される。磁石７１の内周面は、第２ヨーク部６の外周面より径方向外側に位置し、当該外周面と径方向に対向する。

コイル４に電流を供給することで、コイル４、第１ヨーク部５、および第２ヨーク部６から構成される磁路を通る磁束が発生する。発生した磁束と、磁石７１およびポールピース７３を磁路とする磁束との相互作用によって、振動体７は上下方向に振動する。従って、振動モータ１５は、縦方向リニア振動型の振動モータとなる。

特に、第２ヨーク部６を先述した底部６１と壁部６２から構成されるようにしたことで、第２ヨーク部６と磁石７１との径方向距離を短くし、且つ、その短い部分を上下方向に長くすることができるので、振動モータ１５のパワーを高めることができる。その際に、底部６１の厚みを大きくする必要がないので、振動モータ１５の上下方向のサイズが大きくなるのを抑制できる。また、コイル４の上下方向の長さを短くする必要もないので、巻き数が低下して吸引力（リアクタンストルク）が低下することを抑制できる。

また、ヨークの厚みが厚い場合、安価なプレス加工によってヨークを製造することができず、切削部品を使用することになるので高価となる。これに対し、本実施形態の第２ヨーク部６であれば、厚みを大きくする必要がないので、安価なプレス加工を用いることができる。

このように、本実施形態に係る振動モータ１５は、筐体Ｃ１と、コイル４と、第１ヨーク部５と、第２ヨーク部６と、を有する静止部１０と、磁石７１を含み、前記静止部１０に対して上下方向に振動可能に支持される振動体７と、前記筐体Ｃ１と前記振動体７との間に配置される弾性部材８と、を備える。前記第１ヨーク部５は、前記筐体Ｃ１に固定されて上下方向に延びる柱状であり、前記コイル４の径方向内側に配置される。前記第２ヨーク部６は、上下方向に厚みを有し、前記コイル４の上側に配置される底部６１と、前記底部６１の外縁から下方向へ延び、前記コイル４の外周面と径方向に対向する壁部６２と、を有する。前記磁石７１は、前記第２ヨーク部６の径方向外側に配置される。

このような構成によれば、振動モータのパワーを高めるために、振動モータの上下方向のサイズを大きくする必要がなく、コイルによる吸引力の低下を抑制できる。従って、振動モータ１５は、パワーを向上させることに適した縦方向リニア振動型のモータとなる。

なお、ヨークについては、図５の断面図に示すように、同一部材である第１ヨーク部６０１と第２ヨーク部６０２から構成されるヨーク６０を用いてもよい。この場合、第１ヨーク部６０１を固定部１１１に固定する。これにより、第２ヨーク部６０２を第１ヨーク部６０１に接着等により固定する必要がなくなり、工程数の削減が図れる。但し、先述したように、第１ヨーク部５と第２ヨーク部６を別部材としたほうが、各ヨーク部を簡単な形状にすることができ、製造が容易となる。

また、振動モータ１５は、磁石７１と第２ヨーク部６との間に配置される磁性流体Ｆ１をさらに有する。磁性流体Ｆ１のダンパー効果によって、振動モータ１５を落下させた場合などに振動体７が過剰に移動することを抑制し、弾性部材８の破損等を抑制できる。

＜２．第２実施形態＞
次に、上述した第１実施形態の変形例としての第２実施形態について説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係る振動モータ１５０の断面図であり、図３に対応する図である。上記第１実施形態に係る振動モータ１５の構成との相違点として、振動モータ１５０の有する第１ヨーク部５０と第２ヨーク部６１について説明する。

第１ヨーク部５０は、基部５０１と、突出部５０２を有する。第１ヨーク部５０の構成は基本的に第１実施形態に係る第１ヨーク部５と同様であるが、基部５０１の上下方向の長さを基部５１よりも長くしている。なお、突出部５０２は、固定部１１１に固定される。

第２ヨーク部６１は、底部６１１と、壁部６１２を有する。第２ヨーク部６１の構成は基本的に第１実施形態に係る第２ヨーク部６と同様であるが、底部６１１には上下方向に貫通する貫通孔６１１Ａが設けられる。貫通孔６１１Ａには、基部５０１が貫通される。
従って、基部５０１の上部は、底部６１１よりも上方に突出する。

このような第２実施形態に係る振動モータ１５０であっても、第１実施形態と同様に、パワーを高めるために、底部６１１の厚みを厚くする必要がなく、コイル４の上下方向の高さを短くする必要もないので、パワーを向上させるために適した構成となる。

また、本実施形態では、底部６１１は、第１ヨーク部５０が貫通する貫通孔６１１Ａを有する。これにより、振動モータ１５０の製造時に、コイル４および第１ヨーク部５０を組み付けた状態で、貫通孔６１１Ａに第１ヨーク部５０を通すように上方から第２ヨーク部６１を第１ヨーク部５０に嵌め込み、第２ヨーク部５０を下方へ移動させることで、第２ヨーク部５０をコイル４上に載置する。従って、第２ヨーク部６１を位置決めした状態で下方へ移動させることで、壁部６１２の先端がコイル４の上端外縁に接触することなく、第２ヨーク部６１を組み付けることができる。すなわち、第２ヨーク部６１の組み付け性を向上させることができる。

なお、本実施形態の場合、底部６１１の下面がコイル４の上端面と接着または粘着シートにより固定されることにより、第２ヨーク部６１がコイル４に固定される。

＜３．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。

本発明は、例えばスマートフォン、ウエアラブル機器などに備えられる振動モータに利用することができる。

１・・・ベースプレート、１１・・・第１基台部、１１１・・・固定部、１２・・・第２基台部、２・・・ケース、２１・・・蓋部、２２・・・開口部、３・・・ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）、３１・・・第１基板部、３２・・・第２基板部、４・・・コイル、５・・・第１ヨーク部、５１・・・基部、５２・・・突出部、６・・・第２ヨーク部、６１・・・底部、６２・・・壁部、７・・・振動体、７１・・・磁石、７２・・・おもり、７３・・・ポールピース、８・・・弾性部材、８１・・・第１リング部、８２・・・第２リング部、８３・・・接続部、１０・・・静止部、１５・・・振動モータ、６０・・・ヨーク、６０１・・・第１ヨーク部、６０２・・・第２ヨーク部、５０・・・第１ヨーク部、５０１・・・基部、５０２・・・突出部、６１・・・第２ヨーク部、６１１・・・底部、６１１Ａ・・・貫通孔、６１２・・・壁部、１５０・・・振動モータ、Ｃ１・・・筐体、Ｆ１・・・磁性流体、Ｊ・・・中心軸

Claims (6)

1. 筐体と、コイルと、第１ヨーク部と、第２ヨーク部と、を有する静止部と、
   磁石を含み、前記静止部に対して上下方向に振動可能に支持される振動体と、
   前記筐体と前記振動体との間に配置される弾性部材と、
   を備え、
   前記第１ヨーク部は、前記筐体に固定されて上下方向に延びる柱状であり、前記コイルの径方向内側に配置され、
   前記第２ヨーク部は、
   上下方向に厚みを有し、前記コイルの上側に配置される底部と、
   前記底部の外縁から下方向へ延び、前記コイルの外周面と径方向に対向する壁部と、 を有し、
   前記磁石は、前記第２ヨーク部の径方向外側に配置される、
   振動モータ。
2. 前記第１ヨーク部と、前記第２ヨーク部とは、別部材である、請求項１に記載の振動モータ。
3. 前記底部は、前記第１ヨーク部が貫通する貫通孔を有する、請求項２に記載の振動モータ。
4. 前記第１ヨーク部と前記第２ヨーク部とは、同一部材である、請求項１に記載の振動モータ。
5. 前記磁石と前記第２ヨーク部との間に配置される磁性流体を有する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の振動モータ。
6. 前記コイルに電流が流れない状態で、上下方向において前記磁石の中心が前記壁部と重なる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振動モータ。

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