JP2019063693A - Linear vibration motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リニア振動モータに関するものである。 The present invention relates to a linear vibration motor.
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。 A vibration motor (or vibration actuator) is built in a portable electronic device and widely used as a device for transmitting a signal generation such as an incoming call or an alarm to a portable person by vibration, and in a wearable electronic device which a portable person wears and carries. , Has become an indispensable device. In addition, a vibration motor has recently attracted attention as a device for realizing haptics (skin sensory feedback) in a human interface such as a touch panel.
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。このような従来のリニア振動モータにおいて、振動方向に沿ったシャフトを配置し、可動子の振動方向両側にコイルバネを配置して、可動子をシャフトでガイドしながら振動させるものが知られている(下記特許文献1参照)。 Among various types of vibration motors, linear vibration motors that can generate relatively large vibrations due to linear reciprocating vibration of a mover are attracting attention. In the conventional linear vibration motor, a weight and a magnet are provided on the mover side, and Lorentz force acting on the magnet becomes a driving force by energizing the coil provided on the stator side, and the movable is elastically supported along the vibration direction The element is oscillated back and forth in one axial direction. Among such conventional linear vibration motors, there is known one in which a shaft is disposed along the vibration direction, coil springs are disposed on both sides in the vibration direction of the mover, and the mover is vibrated while being guided by the shaft ( See Patent Document 1 below).
前述した従来のリニア振動モータは、シャフトでガイドしながら可動子を振動させることで、往復振動の安定した直進性が得られ、また、落下衝撃時にもシャフトが可動子を保持するので損傷しにくい利点がある。しかしながら、可動子が円柱状に形成されており、その中心軸に沿ってシャフトを貫通させているので、リニア振動モータの厚さを薄厚にするには構造的に限界がある。 The conventional linear vibration motor described above vibrates the mover while being guided by the shaft to obtain stable straightness of reciprocating vibration, and the shaft holds the mover at the time of drop impact, so it is hard to be damaged. There is an advantage. However, since the mover is formed in a cylindrical shape and the shaft is penetrated along its central axis, there is a structural limit to reducing the thickness of the linear vibration motor.
これに対して、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ことから、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。 On the other hand, with the miniaturization and thinning of portable electronic devices, demands for further miniaturization and thinning have been made to vibration motors equipped therein. In particular, in an electronic device provided with a flat panel display unit such as a smartphone, since the space in the device in the thickness direction orthogonal to the display surface is limited, high demand for thinning of the vibration motor disposed there is required There is.
このような薄型化の要求に対応可能なリニア振動モータの構造として、可動子の形状を薄厚状(例えば、扁平な矩形断面形状)にすることが検討されている。しかしながら、このような薄厚状の可動子をシャフトに沿って振動させる場合には、可動子がシャフトの回りに回転振動すると、可動子のシャフトから遠い側部が可動子を囲む枠体などに繰り返し衝突して異音を発生し易くなる問題がある。 As a structure of a linear vibration motor capable of coping with such a demand for thinning, it has been studied to make the shape of the mover thin (for example, a flat rectangular cross-sectional shape). However, in the case of vibrating such a thin movable element along the shaft, when the movable element is rotationally oscillated around the shaft, the side far from the shaft of the movable element is repeatedly used as a frame surrounding the movable element. There is a problem that the collision makes it easy to generate abnormal noise.
このような事情に対処することが、本発明の課題である。すなわち、リニア振動モータの薄型化を可能にすること、シャフトに沿って可動子を振動させる場合にも可動子のシャフト回りの回転振動を抑えて異音の発生を抑止すること、などが本発明の課題である。 It is an object of the present invention to cope with such a situation. That is, the present invention makes it possible to reduce the thickness of the linear vibration motor, suppress the rotational vibration of the mover around the shaft even when vibrating the mover along the shaft, and suppress the generation of abnormal noise, etc. It is an issue of
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。 In order to solve such problems, the linear vibration motor according to the present invention has the following configuration.
枠体と、前記枠体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、前記枠体と前記可動子の一方に固定されるマグネットと他方に固定されるコイルとを備え、該コイルへの駆動信号の通電で前記可動子を前記一軸方向に往復振動させる駆動源と、前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするシャフトと、前記シャフトを摺動自在に軸支する軸受とを備え、前記シャフトと前記軸受は、少なくとも両者の摺接部分において、前記一軸方向に垂直な断面が非円形形状であることを特徴とするリニア振動モータ。 A frame, a mover resiliently supported by the frame in a uniaxial direction in a vibrating manner, a magnet fixed to one of the frame and the mover, and a coil fixed to the other. A drive source that causes the mover to oscillate in a single axial direction by energization of a drive signal to a coil, a shaft that guides vibration of the mover along the single axial direction, and a shaft that slidably supports the shaft A linear vibration motor comprising: a bearing, wherein at least a sliding contact portion between the shaft and the bearing has a non-circular cross section perpendicular to the uniaxial direction.
以下、図面を参照しながら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及び図2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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the following different drawings indicate parts having the same functions, and redundant description in each drawing will be appropriately omitted. 1 and 2 show the overall configuration of a linear vibration motor according to an embodiment of the present invention. The X direction in each figure indicates the vibration direction (uniaxial direction), the Y direction indicates the width direction, and the Z direction indicates the thickness (height) direction.
リニア振動モータ1は、枠体2と、マグネット4と錘部7を備え、枠体2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、枠体2に固定され、駆動信号の通電で可動子10を一軸方向に往復振動させるコイル3と、一軸方向に沿った可動子10の振動をガイドするシャフト8と、シャフト8を摺動自在に軸支する軸受9とを備えている。
The linear vibration motor 1 includes a
なお、図示の例は、マグネット4とコイル3とで構成される駆動源(電磁アクチュエータ)は、マグネット4が可動子10に固定され、コイル3が枠体(固定子)2に固定されるムービングマグネット方式の例を示しているが、これとは逆に、コイル3が可動子10に固定されマグネット4が枠体2に固定されるムービングコイル方式であってもよい。
In the illustrated example, the drive source (electromagnetic actuator) composed of the
また、図示の例は、シャフト8が可動子10に固定され、軸受9が枠体2に支持されている例を示しているが、これとは逆に、軸受9が可動子10に固定され、シャフト9が枠体2に固定されるものであってもよい。
In the illustrated example, the
以下、図示の例について詳細に説明する。
枠体2は、各部を収容することができる枠構成を有していればよいが、図示の例では、矩形状の底面2Aの周辺に立設される側壁2B,2C,2D,2Eを備えている。また、枠体2は、枠体2内の収容物を覆う蓋板2Qを必要に応じて備えている。蓋板2Qは側壁2B〜2Eの上端面に取り付けられる矩形板状に形成される。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。
Hereinafter, the illustrated example will be described in detail.
The
枠体2に固定されたコイル3は、磁極の向きをX方向に向けたマグネット4の回りに、Y,Z方向に沿って電線を巻いたものであり、その上面と下面の一方又は両方、更には必要に応じて側面を、枠体2の内面に固定している。コイル3の枠体2への固定は、枠体2に直接固定してもよいし、コイル3をコイルボビンに巻いてコイルボビンを枠体2に固定してもよい。
The
可動子10におけるマグネット4は、一軸方向(図示X方向)に沿った極性を有する偏平矩形状のマグネット片4A,4B,4Cを互いに同極が向き合うように複数配置して、スペーサ4D,4Eを間に挟んで結合したものである。マグネット4の側面には補強部材5が固着されており、これによってマグネット4の剛性を高めている。
A plurality of flat
可動子10は、図示の例では、錘部7がマグネット4の一軸方向(図示X方向)両端部に連結されている。錘部7は、比重の高い金属材料(例えば、タングステン)などによって構成することができ、図示の例では、マグネット4の厚さよりも大きいZ方向高さを有すると共にマグネット4の幅より大きいY方向の幅を有する矩形断面形状を有している。錘部7は、連結部材11を介してマグネット4に連結されている。
In the
シャフト8は、図1及び図2に示した例では、可動子10に固定され、枠体2に固定された軸受9に摺動自在に軸支されている。この例では、シャフト8は、一軸方向(図示X方向)に沿って分割して配置されており、その一端側が錘部7に固定され、他端側が互いに逆向きに突出して自由端を形成している。シャフト8は、可動子10の重心軸と同軸に配置されており、可動子10の振動を一軸方向に沿って案内している。尚、シャフト8は、一軸方向に沿っていればよく、その中心軸が平行に並べて設けられていてもよい。
The
錘部7は、シャフト8を支持するためのシャフト支持部7Bを備えている。シャフト支持部7Bは、錘部7の端部7Aから一軸方向に沿って凹んだ部分であり、このシャフト支持部7Bに一端側が支持されたシャフト8は、枠体2の底面2Aに支持部2Sを介して取り付けられた軸受9に、一軸方向(図示X方向)に沿って摺動自在に支持されている。この際、錘部7のシャフト支持部7Bは、軸受9を収容するだけの幅を備えており、このシャフト支持部7B内に軸受9が入り込むことで、可動子10の大きな振幅を確保している。
The
可動子10を枠体2に弾性支持する弾性部材6は、一軸方向に沿ったシャフト8とは非同軸に配置され、コイル3とマグネット4とによって生じる駆動力に反発する弾性力を、可動子10に付与している。図示の例では、弾性部材6として一軸方向(X方向)に沿って延び縮みするコイルバネを用いており、片側2個の弾性部材6を錘部7と枠体2の側壁2B,2Cの間に介在させている。図示の例では、弾性部材6はシャフト8と平行に配置されている。そして、弾性部材6の一端は枠体2の側壁2B,2Cに設けた支持突起2Pに係止されており、弾性部材6の他端は錘部7の端部7Aに設けた支持突起に係止されている。
The
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の一部であるマグネット4によって駆動源が構成されており、枠体2に固定されたコイル3に、枠体2に設けた信号入力部2A1から駆動信号を通電することで、マグネット4に一軸方向(図示X方向)に沿ったローレンツ力(駆動力)が作用する。コイル3に通電される駆動信号は、例えば、弾性部材6の弾性係数と可動子10の質量によって決まる共振周波数(固有振動数)の交番電流であり、この駆動信号によって発生する駆動力と弾性部材6の弾性反発力によって、可動子10は一軸方向に往復振動する。
The linear vibration motor 1 comprises a
このようなリニア振動モータ1において、シャフト8と軸受9は、図3に示すように、少なくとも両者の摺接部分において、一軸方向(図示X方向)に垂直な断面が非円形形状になっている。図示の例では、シャフト8には、一軸方向(図示X方向)に沿った平面部8aが形成されており、軸受9においてもシャフト8の平面部8aに摺接する平面部9aが形成されている。
In such a linear vibration motor 1, as shown in FIG. 3, the
このようなシャフト8と軸受9を備えるリニア振動モータ1によると、可動子10の一軸回りの回転が、シャフト8と軸受9の非円形形状によって抑止される。このため、可動子10の一軸方向に垂直な断面が図示のような薄厚断面形状であっても、可動子10の振動中に可動子10の側部が枠体2に繰り返し当たるような不具合を回避することができる。これにより、リニア振動モータ1は、可動子10を薄厚断面形状にして薄型化に対応しながら、可動子10の振動中の異音発生を抑えて、静音な動作性能を得ることができる。
According to the linear vibration motor 1 including the
なお、シャフト8と軸受9の断面形状は、図3に示した例に限定されるものではない。可動子10がシャフト8の回りに回転しない形状であれば、どのような形状であっても良い。
In addition, the cross-sectional shape of the
シャフト8と軸受9の摺接部分には潤滑材が塗布される。図3に示すようにシャフト8と軸受9の下方に平面部8a,9aを設けることで、平面部8a,9aの比較的広い面積で潤滑材の溜まりを受けることができる。これによって、円形断面の場合と比較して、潤滑材の摩擦低減効果を高めることができ、より円滑に可動子10を振動させることができる。
A lubricant is applied to the sliding contact portion between the
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、シャフト8によって可動子10を軸支持して振動させることで、安定した振動を得ることができると共に落下衝撃時の耐損傷性を高めることができる。そして、シャフト8と軸受9の一軸方向に垂直な断面を、少なくとも両者の摺接部分において非円形形状にすることで、可動子10の一軸回りの回転或いは揺動を抑止することができる。これによって、耐損傷性が高く、動作時の静音性が得られ、且つ薄型化に対応したリニア振動モータを提供することができる。
As described above, the linear vibration motor 1 according to the embodiment of the present invention can obtain stable vibration by axially supporting the
図4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幅方向のコンパクト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。 FIG. 4 shows a portable information terminal 100 as an example of an electronic device equipped with the linear vibration motor 1 according to the embodiment of the present invention. The portable information terminal 100 including the linear vibration motor 1 capable of obtaining stable vibration and thinning and downsizing in the width direction is unlikely to generate abnormal noise at the start and end of operations such as an incoming call and an alarm function in the communication function. A stable vibration can be transmitted to the user.
また、実施形態で示したリニア振動モータ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。また、リニア振動モータ1は、耐衝撃強度が高く、耐久性も高いので、高寿命且つ故障し難い携帯情報端末100を得ることができる。
In addition, since the linear vibration motor 1 described in the embodiment has a compact shape in which each portion is accommodated in the
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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and changes in design etc. within the scope of the present invention are not limited. Are included in the present invention. In addition, the respective embodiments described above can be combined with each other by utilizing the techniques of each other unless there is a contradiction or a problem in particular in the purpose, the configuration, and the like.
1:リニア振動モータ,
2:枠体,2A:底面,2A1:信号入力部,
2B,2C,2D,2E:側壁,2S:支持部,
2P:支持突起,2Q:蓋板,3:コイル,4:マグネット,
4A,4B,4C:マグネット片,4D,4E:スペーサ,
5:補強部材,6:弾性部材,
7:錘部,7A:端部,7A1:支持突起,7B:シャフト支持部,7C:孔,
8:シャフト,9:軸受,8a,9a:平面部,10:可動子,
11:連結部材,100:携帯情報端末
1: Linear vibration motor,
2: Frame, 2A: bottom, 2A1: signal input section,
2B, 2C, 2D, 2E: side wall, 2S: support portion,
2P: support projection, 2Q: cover plate, 3: coil, 4: magnet,
4A, 4B, 4C: Magnet pieces, 4D, 4E: Spacers,
5: Reinforcement member, 6: Elastic member,
7: weight portion, 7A: end portion, 7A1: support projection, 7B: shaft support portion, 7C: hole,
8: shaft, 9: bearing, 8a, 9a: flat portion, 10: mover,
11: Connection member, 100: portable information terminal
Claims (4)
前記枠体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、
前記枠体と前記可動子の一方に固定されるマグネットと他方に固定されるコイルとを備え、該コイルへの駆動信号の通電で前記可動子を前記一軸方向に往復振動させる駆動源と、
前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするシャフトと、
前記シャフトを摺動自在に軸支する軸受とを備え、
前記シャフトと前記軸受は、少なくとも両者の摺接部分において、前記一軸方向に垂直な断面が非円形形状であることを特徴とするリニア振動モータ。 Frame body,
A mover resiliently and vibratably supported by the frame along a uniaxial direction;
A drive source including: a magnet fixed to one of the frame and the mover; and a coil fixed to the other, wherein the mover is reciprocated in the uniaxial direction by energization of a drive signal to the coil;
A shaft for guiding the vibration of the mover along the uniaxial direction;
And a bearing slidably supporting the shaft.
2. The linear vibration motor according to claim 1, wherein the shaft and the bearing have a non-circular cross section perpendicular to the uniaxial direction at least in a sliding contact portion of the both.
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