JP2019118229A - 振動モータ - Google Patents

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Mitsuru Murata
充 村田
然自 森
Zenji Mori
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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、基板31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、弾性部材8と、を備え、コイル、基板、振動体、および弾性部材は、筐体の内部に収容され、弾性部材は、筐体と振動体の下面との間に配置され、コイルから導出された導線41は、基板に電気的接続され、上方から弾性部材に覆われ、基板上には、導線の基板への接続部分を上方から覆うダンパー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、基板と、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、
弾性部材と、
を備え、
前記コイル、前記基板、前記振動体、および前記弾性部材は、前記筐体の内部に収容され、
前記弾性部材は、前記筐体と前記振動体の下面との間に配置され、
前記コイルから導出された導線は、前記基板に電気的接続され、上方から前記弾性部材に覆われ、
前記基板上には、前記導線の前記基板への接続部分を上方から覆う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6は、コイル固定構造にダンパーを配置した構成を示す斜視図である。 図7Aは、ダンパーの一構成例を示す平面図である。 図7Bは、ダンパーの第1変形例を示す平面図である。 図8は、コイル固定構造に第2変形例に係るダンパーを配置した構成を示す斜視図である。 図9は、コイル固定構造に第3変形例に係るダンパーを配置した構成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。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。なお、第1ランド部L1は、図2では、後述するダンパー9の下側に位置するので、図示されない。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、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。これにより、第1導線41が第1ランド部L1へ電気的接続される接続部分411、および第2導線42が第2ランド部L2へ電気的接続される接続部分421が形成される。
<3.ダンパーの構成>
次に、ダンパー9について説明する。図6は、ダンパー9をコイル固定構造151に配置した状態を示す斜視図である。図6に示すように、ダンパー9は、FPC3の第1基板部31上に配置される。
図7Aは、ダンパー9およびコイル4の上面視での平面図である。図7Aに示すように、ダンパー9は、上面視で円環状をしたシートであり、コイル4の周囲を取り囲む位置に配置される。ダンパー9の内縁は、コイル4の外縁との間に隙間を有する。
ダンパー9は、第1ランド部L1および第2ランド部L2を上方から覆うように、第1基板部31上に固定される。ダンパー9の固定は、例えば、粘着テープにより行う。ダンパー9が第1基板部31上に固定された状態で、ダンパー9は接続部分411,421を上方から覆う。
振動モータ15を誤って落下させた場合、振動体7が下方に大きく移動する。ここで、第1導線41および第2導線42を上方から弾性部材8の第1リング部81が覆うので、弾性部材8が第1導線41および第2導線42に近づく。しかしながら、弾性部材8の第1リング部81がダンパー9に接触することで衝撃が吸収され、第1導線41および第2導線42の断線は抑制される。また、ダンパー9は、接続部分411,421の保護を行うことができる。これにより、半田付け部分等の導通不良を抑制できる。
また、ダンパー9は、シート状であるので、高さ方向の寸法管理が容易となり、振動体7が振動する通常動作時に弾性部材8がダンパー9に接触することを抑制できる。すなわち、ダンパー9は、通常動作を妨げない。
また、ダンパー9は円環状であるため、落下衝撃時に弾性部材8がダンパー9に接触すると、弾性部材8はダンパー9によって全周にわたり支持されるので、振動体7が傾くことが抑制される。
<4.ダンパーの第1変形例>
以下、ダンパーの変形例について説明する。図7Bは、第1変形例に係るダンパー9A〜9Cおよびコイル4の上面視での平面図である。図7Bに示すように、ダンパー9A〜9Cは、独立した別個のシート状部材であり、コイル4の周囲を取り囲むように周方向に等間隔に配置される。
これにより、落下衝撃時に弾性部材8がダンパー9A〜9Cに接触すると、弾性部材8はダンパー9A〜9Cによって支持されるので、振動体7が傾くことが抑制される。
なお、第1基板部31への固定のし易さについては、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、複数のダンパーを等間隔に配置する形態は、図7Bに示すものに限定されず、ダンパーの個数によって配置形態は変化する。
<5.ダンパーの第2変形例>
図8は、第2変形例に係るダンパー90をコイル固定構造151に配置した構成を示す斜視図である。
ダンパー90は、接続部分411,421を上方から覆うように第1基板部31上に塗布される接着剤から形成される。すなわち、ダンパー90は、硬化した接着剤からのみ構成される。接着剤は絶縁性を有する。
これにより、落下衝撃時には、弾性部材8の第1リング部81がダンパー90に接触することで衝撃が吸収され、第1導線41および第2導線42の断線が抑制される。
このように接着剤の塗布によりダンパー90を構成できるので、簡易的および低コストに導線の断線を抑制できる。
<6.ダンパーの第3変形例>
図9は、第3変形例に係るダンパー91をコイル固定構造151に配置した構成を示す斜視図である。
ダンパー91は、接着剤911およびワッシャ912から構成される。まず、接着剤911が、接続部分411,421を上方から覆うように第1基板部31上に塗布される。そして、接着剤911が硬化する前に、ワッシャ912により接着剤911を上方から押さえ込む。ワッシャ912は、円環状の薄板部材であり、コイル4の周囲を取り囲むように配置される。ワッシャ912の内縁は、コイル4の外縁との間に隙間を有する。
接着剤911が硬化することで、ワッシャ912は第1基板部31に固定され、ダンパー91が形成される。
これにより、落下衝撃時には、弾性部材8の第1リング部81がワッシャ912に接触することで衝撃が吸収され、第1導線41および第2導線42の断線が抑制される。また、塗布した接着剤911の高さ方向寸法のバラツキをワッシャ912による押さえ込みにより吸収できるので、高さ方向寸法の管理が容易となる。すなわち、先述した第2変形例よりも接着剤の塗布工程の精度が低くて済む。
また、ワッシャ912は、絶縁材から構成されるので、第1導線41と第2導線42のショートを抑制できる。
<7.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、基板3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、弾性部材8と、を備える。前記コイル、前記基板、前記振動体、および前記弾性部材は、前記筐体の内部に収容される。前記弾性部材は、前記筐体と前記振動体の下面との間に配置される。前記コイルから導出された導線41,42は、前記基板に電気的接続され、上方から前記弾性部材に覆われる。前記基板上には、前記導線の前記基板への接続部分411,421を上方から覆うダンパー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、弾性部材がダンパーに接触することで衝撃が吸収されるので、導線の断線を抑制することができる。また、ダンパーによって、導線の接続部分の保護を行うことができる。
また、前記ダンパー9等は、シート状である。これにより、導線保護部の高さ方向の寸法管理が容易となり、振動体の通常動作を妨げない。
また、前記ダンパー90は、接着剤のみから構成される。これにより、接着剤の塗布によりダンパーを構成できるので、簡易的および低コストに導線の断線を抑制することができる。
また、前記ダンパー91は、前記接続部分を覆う接着剤911と、前記接着剤の上側に配置されるワッシャ912と、を有する。これにより、接着剤を塗布後に、接着剤をワッシャにより押さえ込むことでダンパーが構成される。従って、塗布した接着剤の高さ方向寸法のバラツキをワッシャにより吸収でき、導線保護部の高さ方向の寸法管理が容易となる。すなわち、接着剤の塗布工程の精度が低くて済む。
また、前記ワッシャ912は、絶縁材である。これにより、導線のショートを抑制することができる。
また、前記ダンパー9等は、環状である。これにより、落下衝撃時に弾性部材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、ダンパーがシート状等である場合は、ダンパーを基板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、落下衝撃時に弾性部材がダンパーにより支持され、振動体が傾くことが抑制される。
<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形が可能である。
例えば、ダンパー9またはワッシャ912の内径をコイル4の外径と一致させてもよい。この場合、ダンパー9またはワッシャ912の組み付け時の位置決めが容易となる。
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,90,91・・・ダンパー、911・・・接着剤、912・・・ワッシャ、10・・・静止部、15・・・振動モータ、C1・・・筐体、J・・・中心軸

Claims (7)

  1. 筐体と、コイルと、基板と、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、
    弾性部材と、
    を備え、
    前記コイル、前記基板、前記振動体、および前記弾性部材は、前記筐体の内部に収容され、
    前記弾性部材は、前記筐体と前記振動体の下面との間に配置され、
    前記コイルから導出された導線は、前記基板に電気的接続され、上方から前記弾性部材に覆われ、
    前記基板上には、前記導線の前記基板への接続部分を上方から覆う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、接着剤のみから構成される、請求項1に記載の振動モータ。
  4. 前記ダンパーは、前記接続部分を覆う接着剤と、前記接着剤の上側に配置されるワッシャと、を有する、請求項1に記載の振動モータ。
  5. 前記ワッシャは、絶縁材である、請求項4に記載の振動モータ。
  6. 前記ダンパーは、環状である、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。
  7. 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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