JP2019118228A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】落下衝撃時にコイルから導出される導線が断線することを抑制できる振動モータを提供する。
【解決手段】筐体Ｃ１と、コイル４と、を有する静止部１０と、磁石７１を含み、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７と、筐体と振動体の下面との間に配置される弾性部材８と、を備え、コイルから導出された導線４１は、上方から弾性部材に覆われ、振動体の下面にダンパー９が配置される、振動モータ。
【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。振動モータには、横方向に振動を行うタイプと、縦方向に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。従来の縦方向振動型のリニア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、固定部と、磁界部と、基板と、振動部と、弾性部材と、を備える。固定部は、下部が開放されたケースと、ケースの内部空間を密閉するブラケットと、を有する。磁界部は、ブラケット上に固定されるマグネットと、マグネット上に固定されるヨークプレートと、を有する。振動部は、コイルと、質量体と、を有する。基板は、コイルの下面に固定される。弾性部材は、ケースと振動部との間に配置される。コイルは、対向するマグネットの外径よりも大きい内径を有し、マグネットの一部はコイルによって形成される空間内に挿入可能である。

基板を介してコイルに通電が行われると、コイルに発生する磁界と、マグネットにより形成される磁界の相互作用により、振動部は縦方向に振動を行う。

特開２０１３−８５４３８号公報

上記特許文献１では、コイルから導出される導線は基板に接続されるが、基板と弾性部材とは質量体を縦方向に挟んだ位置に配置されるので、振動モータを誤って落下させたときの落下衝撃時に質量体が大きく移動した場合でも、導線と弾性部材とが接触して導線が断線する虞はほぼない。

しかしながら、縦方向リニア振動型モータの設計によっては、落下衝撃時に導線が弾性部材と接触して導線が断線する可能性もある。

上記状況に鑑み、本発明は、落下衝撃時にコイルから導出される導線が断線することを抑制でき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、筐体と、コイルと、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の下面との間に配置される弾性部材と、
を備え、
前記コイルから導出された導線は、上方から前記弾性部材に覆われ、
前記振動体の下面にダンパーが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、落下衝撃時にコイルから導出される導線が断線することを抑制できる。

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、コイル固定構造の斜視図である。 図６Ａは、ダンパーの一構成例を示す平面図である。 図６Ｂは、ダンパーの変形例を示す平面図である。 図７は、変形例に係るダンパーを用いた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．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と、ダンパー９と、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、シャフト５と、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、カシメ等により固定される。第２基台部１２は、ケース２の外部に配置される。筐体Ｃ１内部に、ＦＰＣ３、コイル４、シャフト５、ヨーク部６、振動体７、弾性部材８、およびダンパー９が収容される。

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り、上下方向に厚みを有する。ＦＰＣ３は、柔軟性を有し、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、第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２（図２では不図示）を有する。第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２はそれぞれ、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。第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２のそれぞれには、コイル４から導出される第１導線４１および第２導線４２（図２では不図示）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、上方に露出する第１端子部Ｔ１および第２端子部Ｔ２を有する。第１端子部Ｔ１は第１ランド部Ｌ１に、第２端子部Ｔ２は第２ランド部Ｌ２にそれぞれ配線によって接続される。これにより、第１端子部Ｔ１および第２端子部Ｔ２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。

なお、ＦＰＣ３についてのより詳細な構成については、後述する。また、ＦＰＣ３の代わりに、柔軟性を有しないリジッド基板を用いることも可能である。

シャフト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。シャフト５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、ＦＰＣ３の第１基板部３１を上下方向に貫通する。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、シャフト５は固定部１１１に固定される。シャフト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周りに上下方向に沿って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、シャフト５の径方向外側に配置される。

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。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、ヨーク部６はシャフト５に固定される。

振動体７は、磁石７１と、おもり７２と、ポールピース７３と、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（第１接続部）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（第２接続部）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、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、シャフト５、およびヨーク部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、縦方向振動型のリニア振動モータとなる。

特に、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、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。

なお、ダンパー９については、後に詳述する。

＜２．コイル固定構造の構成＞
次に、振動モータ１５に備えられるコイル固定構造について説明する。図５は、本実施形態に係るコイル固定構造１５１の斜視図である。

コイル固定構造１５１は、ＦＰＣ３とコイル４を有し、ベースプレート１上に配置される。ベースプレート１は、第１基台部１１と、第２基台部１２と、接続台部１３を有する。接続台部１３は、第１基台部１１と第２基台部１２を径方向に接続する。

ＦＰＣ３は、第１基板部３１と、第２基板部３２と、接続基板部３３を有する。接続基板部３３は、径方向に延びる帯状を有し、第１基板部３１と第２基板部３２を径方向に接続する。コイル４は、第１基板部３１上に固定される。

ＦＰＣ３は、上下方向に積層される層構造として、ベースフィルム部３Ａ、導体部３Ｂ、および絶縁部３Ｃを有する。ベースフィルム部３Ａは、例えばポリイミドにより構成され、絶縁性および柔軟性を有する。導体部３Ｂは、例えば銅箔により構成され、ベースフィルム部３Ａ上に配置される。

導体部３Ｂは、第１配線部３Ｂ１と、第２配線部３Ｂ２を有する。第１配線部３Ｂ１と第２配線部３Ｂ２とは、絶縁される。第１配線部３Ｂ１は、第１ランド部Ｌ１と、第１端子部Ｔ１と、第１接続配線部ＣＮ１を有する。第２配線部３Ｂ２は、第２ランド部Ｌ２と、第２端子部Ｔ２と、第２接続配線部ＣＮ２を有する。

絶縁部３Ｃは、導体部３Ｂ上に配置され、例えばポリイミドで構成されるレジスト層である。第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２は、第１基板部３１に含まれる。第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２の上方に絶縁部３Ｃは配置されないため、第１ランド部Ｌ１および第２ランド部Ｌ２は、上方に露出し、外部との電気的接続を可能とする。

第１端子部Ｔ１および第２端子部Ｔ２の上方には絶縁部３Ｃが配置されないため、第１端子部Ｔ１および第２端子部Ｔ２は、上方に露出し、外部との電気的接続を可能とする。第１端子部Ｔ１は、第１接続配線部ＣＮ１によって第１ランド部Ｌ１と接続される。第２端子部Ｔ２は、第２接続配線部ＣＮ２によって第２ランド部Ｌ２と接続される。第１接続配線部ＣＮ１および第２接続配線部ＣＮ２の上方には絶縁部３Ｃが配置される。

コイル４から導出される第１導線４１の端部は、第１ランド部Ｌ１に電気的に接続される。コイル４から導出される第２導線４２の端部は、第２ランド部Ｌ２に電気的に接続される。第２導線４２は、コイル４の巻始め線であり、第１導線４１は、コイル４の巻終わり線である。第１導線４１および第２導線４２の各ランド部への電気的接続は、半田付け、または抵抗溶接により行われる。

＜３．ダンパーの構成＞
次に、ダンパー９について説明する。ダンパー９は、図６Ａに上面視での平面図を示すように、上面視で円環状のシートである。ダンパー９は、例えば、発泡ポリウレタンやシリコン等により形成される。

ダンパー９は、おもり７２の下面に固定される。ダンパー９は、例えば、粘着シートによって、おもり７２に固定される。ダンパー９の外縁は、上面視でおもり７２の外縁と一致する。ダンパー９は、弾性部材８の第２リング部８２と上下方向に対向する。振動体７が振動する通常動作時には、ダンパー９は弾性部材８と接触せず、通常動作を妨げない。

振動モータ１５を誤って落下させた場合、振動体７が大きく下方へ移動する。ここで、コイル４から導出された第１導線４１および第２導線４２は、上方を弾性部材８に覆われ、上方に弾性部材８の第１リング部８１が位置する。従って、振動体７が大きく移動すると、第１リング部８１が下方へ移動して第１導線４１および第２導線４２に接触する可能性がある。

しかしながら、このときに、ダンパー９が下方へ移動して、第２リング部８２に接触することで衝撃が吸収されるので、第１リング部８１が第１導線４１および第２導線４２に接触したとしても、第１導線４１および第２導線４２の断線を抑制することができる。

ダンパー９は、シート状であるので、振動体７の通常動作を妨げないとともに、高さ方向の寸法管理が容易となる。また、ダンパー９は、円環状であるので、落下衝撃時に第２リング部８２に全周にわたって接触する。よって、ダンパー９による支持により、振動体７が傾くことが抑制される。

また、ダンパー９は、弾性部材８において最も外周側且つ最も下方に位置する第２リング部８２と上下方向に対向するので、通常動作時にダンパー９が弾性部材８に接触して通常動作が妨げられることを抑制できる。

また、図６Ｂは、ダンパーの構成の変形例を示す上面視での平面図である。図６Ｂに示すダンパー９Ａ〜９Ｃは、それぞれ独立した別部材であり、円弧状のシートである。周方向に等間隔に配置される。ダンパー９Ａ〜９Ｃは、おもり７２の下面に固定され、各々の外周側縁は上面視でおもり７２の外縁と一致する。

このようなダンパー９Ａ〜９Ｃによれば、振動モータ１５の落下衝撃時に、ダンパー９Ａ〜９Ｃが第２リング部８２に接触することで、振動体７はダンパー９Ａ〜９Ｃにより支持され、振動体７が傾くことが抑制される。

なお、複数のダンパーを等間隔に配置する実施形態は図６Ｂに限定されることはなく、ダンパーの個数によってダンパーの配置形態は変化する。また、おもり７２への固定のし易さでは、ダンパー９Ａ〜９Ｃよりも先述したダンパー９のほうが有利である。

また、図７は、別の変形例に係るダンパー９０を用いた場合の振動モータ１５の構成を示す断面図であり、図３に対応する図である。

図７においては、ダンパー９０は、円環状のシートであるが、先述したダンパー９と異なる点として、内周側から外周側へ向かうほど厚みが増加する構成を有する。

弾性部材８は、内周側へ向かうほど上方へ位置するため、ダンパー９０に近づくが、ダンパー９０は内周側へ向かうほど厚みが薄くなるので、ダンパー９０と弾性部材８との間の上下方向の間隔が狭まることを抑制できる。従って、通常動作時にダンパー９０が弾性部材８に接触することが抑制され、通常動作を妨げない。

また、落下衝撃時には、厚みの厚いダンパー９０の外周側が先に、第１導線４１および第２導線４２の断線に影響の少ない第２リング部８２に接触するので、断線を抑制できる。また、ダンパー９０であれば、厚みを径方向に一定とするより、部材使用量を減らすことができる。

＜４．本実施形態による作用効果＞
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、を有する静止部１０と、磁石７１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７と、前記筐体と前記振動体の下面との間に配置される弾性部材８と、を備える。前記コイルから導出された導線４１，４２は、上方から前記弾性部材に覆われ、前記振動体の下面にダンパー９等が配置される。

このような構成によれば、落下衝撃時に振動体が下側へ移動した場合に、ダンパーによって衝撃が吸収されるので、弾性部材がコイルの導線に接触したとしても、導線の断線を抑制することができる。

また、前記ダンパー９等は、シート状である。これにより、導線の断線を抑制しつつ、振動体の通常動作を妨げない。また、高さ方向の寸法管理が容易となる。

また、前記ダンパー９等は、環状である。これにより、落下衝撃時に振動体はダンパーによって全周にわたり支持されるので、振動体が傾くことが抑制される。また、ダンパーを振動体に固定することが容易となる。

また、複数の前記ダンパー９Ａ〜９Ｃは、周方向に等間隔に配置される。これにより、落下衝撃時にダンパーによる支持により振動体が傾くことが抑制される。

また、前記弾性部材８は、前記振動体７の下面に接続される第１接続部８１と、前記第１接続部より下側、且つ前記第１接続部より外周側に配置されて、前記筐体Ｃ１に接続される第２接続部８２と、を有し、前記ダンパー９，９０等は、前記第２接続部と上下方向に対向する。これにより、ダンパーは、振動体の通常動作を妨げない。

また、前記ダンパー９０は、内周側から外周側へ向かうほど厚みが増加する。これにより、ダンパーは、振動体の通常動作を妨げない。また、落下衝撃時にはダンパーの外周側が先に、断線に影響が少ない弾性部材の第２接続部に接触するので、断線を抑制できる。また、ダンパーの部材使用量を減らすことができる。

＜５．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形が可能である。

例えば、ダンパーは、弾性部材の第２接続部と上下方向に対向することに限らず、ベースプレートの第１基台部と上下方向に対向し、第２接続部は当該対向位置よりも径方向内側に配置してもよい。この場合、落下衝撃時には、ダンパーが第１基台部に接触することで衝撃を吸収し、導線の断線を抑制できる。

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、１３・・・接続台部、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、３３・・・接続基板部、３Ａ・・・ベースフィルム部、３Ｂ・・・導体部、３Ｃ・・・絶縁部、３Ｂ１・・・第１配線部、３Ｂ２・・・第２配線部、Ｌ１・・・第１ランド部、Ｌ２・・・第２ランド部、Ｔ１・・・第１端子部、Ｔ２・・・第２端子部、ＣＮ１・・・第１接続配線部、ＣＮ２・・・第２接続配線部、４・・・コイル、４１・・・第１導線、４２・・・第２導線、５・・・シャフト、５１・・・基部、５２・・・突出部、６・・・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、９，９Ａ〜９Ｃ，９０・・・ダンパー、１０・・・静止部、１５・・・振動モータ、Ｃ１・・・筐体、Ｊ・・・中心軸

Claims (6)

1. 筐体と、コイルと、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の下面との間に配置される弾性部材と、
   を備え、
   前記コイルから導出された導線は、上方から前記弾性部材に覆われ、
   前記振動体の下面にダンパーが配置される、
   振動モータ。
2. 前記ダンパーは、シート状である、請求項１に記載の振動モータ。
3. 前記ダンパーは、環状である、請求項１または請求項２に記載の振動モータ。
4. 複数の前記ダンパーは、周方向に等間隔に配置される、請求項１または請求項２に記載の振動モータ。
5. 前記弾性部材は、
   前記振動体の下面に接続される第１接続部と、
   前記第１接続部より下側、且つ前記第１接続部より外周側に配置されて、前記筐体に接続される第２接続部と、
   を有し、
   前記ダンパーは、前記第２接続部と上下方向に対向する、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. 前記ダンパーは、内周側から外周側へ向かうほど厚みが増加する、請求項５に記載の振動モータ。

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