JP2019118843A - リニア振動モータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性部材の塑性変形を防ぐ。【解決手段】 固定子１０と、固定子１０に沿って振動する可動子２０と、可動子２０を振動可能に支持する弾性部材３０とを備え、可動子２０には、可動子２０が初期位置から所定量以上移動した際にその移動方向側の不動部位に当接して可動子２０の移動量を規制する規制突部が設けられている。【選択図】 図４

Description

本発明は、リニア振動モータ、及びこのリニア振動モータを備えた電子機器に関するものである。

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等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。

このような振動モータについて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。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、可動子を一軸方向に往復振動させるものである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１８９５８号公報

しかしながら、上記従来技術によれば、例えば、落下等の強い衝撃で、可動子が大きく振れると、板バネ等により構成される弾性部材が、弾性域を超えて塑性変形し、振動特性が変わってしまったり、弾性部材の止着箇所が破損したりするおそれがある。

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
固定子と、前記固定子に沿って振動する可動子と、前記可動子を振動可能に支持する弾性部材とを備え、前記可動子には、前記可動子が初期位置から所定量以上移動した際にその移動方向側の不動部位に当接して前記可動子の移動量を規制する規制突部が設けられていることを特徴とするリニア振動モータ。

本発明に係るリニア振動モータを示す分解斜視図である。 同リニア振動モータを短手方向の中央で切断した断面図である。 同リニア振動モータについて、基部及びコイルを省いて底面側から視た図である。 同リニア振動モータについて、基部及びコイルを省いて底面側から視た図であり、可動子が移動してカバー部に当接した状態を示している。 リニア振動モータを備えた電子機器の一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で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。

リニア振動モータ１は、中空箱状の固定子１０と、固定子１０に沿う一軸方向へ振動する可動子２０と、可動子２０を振動可能に支持する複数の弾性部材３０とを備えている（図１〜図４参照）。

固定子１０は、平板状の基部１１と、この基部１１上に固定されたコイル１２と、コイル１２に電力を供給する端子用基板１３と、基部１１の周縁側に止着されたカバー部１４とから一体的に構成される。

基部１１は、非磁性材料により長尺な矩形板状に形成される。この基部１１の一方の長辺側には、端子用基板１３が固定されている。
端子用基板１３は、端子Ｔ，Ｔを側方へ突出させるようにして、基部１１の上面に止着される。端子Ｔ，Ｔは、それぞれ、コイル１２の両端部に電気的に接続される。この端子Ｔ，Ｔには、例えば、可動子２０の質量と弾性部材３０の弾性係数で決まる共振周波数（固有振動数）を有する交番電流又はパルス電流からなる駆動信号が供給される。

カバー部１４は、非磁性の硬質材料により基部１１側を開口した箱状に形成され、矩形状の天壁部１４ａと、この天壁部１４ａの短手方向の両端から基部１１側へ突出する壁部１４ｂ，１４ｃと、天壁部１４ａの長手方向の両端から基部１１側へ突出する壁部１４ｄ，１４ｅとを有する。
壁部１４ｂ，１４ｃの内面には、可動子２０を弾性的に支持する弾性部材３０や、可動子２０を弾性的に受ける緩衝部材１５が止着されている。

緩衝部材１５は、ゴムやエラストマー樹脂等の弾性材料から直方体状に形成される。この緩衝部材１５は、図３に示すように、振動前の初期位置にある可動子２０に接触しないように、可動子２０の錘体２２と、この錘体２２に対向する壁部１４ｂ（又は１４ｃ）との間において、後述する第一の規制突部２２ａに干渉しないように位置する。
そして、緩衝部材１５には、可動子２０の錘体２２を、振動方向側から弾性的に受ける受け面１５ａが設けられる。
この緩衝部材１５は、可動子２０を、通常の振動時にその振動方向側から、受け面１５ａにより弾性的に受けて、騒音等の発生を防ぐ。

可動子２０は、振動方向に沿って並ぶ長尺状の一対のマグネット２１，２１と、これらマグネット２１，２１の長手方向の両端側に固定された錘体２２，２２と、一対のマグネット２１，２１に長手方向へわたって固定されたヨーク２３とを一体的に備え、弾性部材３０，３０によって短手方向へ振動するように支持されている。

各マグネット２１は、長尺な直方体状に形成され、コイル３０面に対し直交する方向（図示例によればＺ方向）の一方をＮ極、他方をＳ極としている。
一対のマグネット２１，２１は、所定の間隔を置いて略平行に設けられる。一方のマグネット２１は、他方のマグネット２１に対し磁極が逆になっている。
これら一対のマグネット２１，２１は、ヨーク２３によって一体に固定されている。

各錘体２２は、比重の高い金属材料（例えば、タングステン）などによって形成される。
この錘体２２には、落下衝撃等に起因して、可動子２０が初期位置から所定量以上移動した際にその移動方向側の不動部位（壁部１４ｂ，１４ｃ）に当接して可動子２０の移動量を規制する第一の規制突部２２ａ（図４参照）及び第二の規制突部２２ｂ（図２参照）と、通常の振動時にコイル１２との干渉を防ぐ切欠部２２ｃとが設けられる。
ここで、前記不動部位は、移動可能な固定子１０に対し動かない部分を意味する。本実施の形態の一例では、固定子１０の一部分を前記不動部位としている。

第一の規制突部２２ａは、図３及び図４に示すように、弾性部材３０の曲部３３の近傍に位置し、可動子２０の振動方向（Ｙ軸方向）に沿って、曲部３３よりも壁部１４ｂ（又は１４ｃ）側へ突出している。
この第一の規制突部２２ａは、緩衝部材１５に対し、振動方向に対する交差方向（図示のＸ軸方向）へずれて位置し、緩衝部材１５の受け面１５ａよりも壁部１４ｂ（又は１４ｃ）側へ突出している。
そして、図４に示す初期状態において、第一の規制突部２２ａの突端部と壁部１４ｂ（又は１４ｃ）との間には、間隙ｃ２が確保される。
この間隙ｃ２は、可動子２０の錘体２２と緩衝部材１５の受け面１５ａとの間の間隙ｃ１よりも大きく、可動子２０の通常の振動時に第一の規制突部２２ａが壁部１４ｂ（又は１４ｃ）に当接せず、かつ、弾性部材３０が塑性変形を起こす前に第一の規制突部２２ａを壁部１４ｂ（又は１４ｃ）に当接させるように、適宜な寸法に設定されている。

第二の規制突部２２ｂは、図２に示すように、可動子２０の振動方向に対し直交してコイル１２を向く方向（図示の反Ｚ方向）へ突出し、その突端部と基部１１の間に間隙ｃ３を確保している。
この間隙ｃ３は、可動子２０（詳細には錘体２２）とコイル１２の間の間隙ｃ４よりも小さく、可動子２０の通常の振動時に第二の規制突部２２ｂが基部１１に接触せず、かつ、Ｚ軸方向の過剰な衝撃が加わった場合でも弾性部材３０を塑性変形させないように、適宜な寸法に設定される。

また、切欠部２２ｃは、錘体２２におけるマグネット２１，２１側であって且つコイル１２側の角部を切欠するようにして形成される。この切欠部２２ｃは、図２に示すように断面逆Ｌ字状を呈し、コイル１２に対し隙間を置いて嵌り合う。

ヨーク２３は、磁性金属材料により、一対のマグネット２１，２１の反コイル側（言い換えれば、コイル１２側に対する反対側）の面を覆う長尺状に形成され、その長手方向の両端側に、マグネット２１，２１の端面を覆うように突出する突片部２３ａ，２３ａを有する。各突片部２３ａには、一対のマグネット２１，２１の端部が、接着剤を介して接着されている。

弾性部材３０は、弾性的に撓み可能な金属製の長尺板材を曲げ加工してなる板バネであり、可動子２０における振動時の移動方向（図示のＹ軸方向）側の端面と、この端面に対向する不動部位（壁部１４ｂ又は１４ｃ）との間の空間で弾性変形するように形成される。この弾性部材３０は、可動子２０の長手方向（図示のＸ軸方向）の一方側と他方側に、点対称に二つ設けられる（図３参照）。

各弾性部材３０は、一端側が可動子２０に止着されるとともに他端側が不動部位（壁部１４ｂ又は１４ｃ）に止着される。可動子２０との止着箇所の近傍に位置する曲部３３を弾性的に曲げ変形させるように構成される。
この弾性部材３０は、各マグネット２１，２１（詳しくはヨーク２３の突片部２３ａ，２３ａ）と錘体２２の間に挟まれて溶接固定された一片部３１と、この一片部３１に対し、曲部３３を介して接続されるとともに交差状に延設された他片部３２と、他片部３２の延設方向の端部側に接続されて不動部位である壁部１４ｂ（又は１４ｃ）に溶接固定された止着片部３４とを有する。

他片部３２は、図３に示すように、マグネット２１，２１の短手方向の端面と、対向する壁部１４ｂ（又は１４ｃ）との間の空間に位置し、この空間内で、傾斜状に延設されている。この他片部３２には、長手方向の中央寄りに、括れ部３２ａが設けられる。この括れ部３２ａは、他片部３２の幅を部分的に狭めており、可動子２０の移動時に曲部３３や止着片部３４の付近に加わる応力を分散する。

次に、上記構成のリニア振動モータ１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
リニア振動モータ１に対し落下等により図示のＹ軸方向に沿う過剰な衝撃が加わった場合、可動子２０は、図３〜図４に示すように、短手方向両側の弾性部材３０を弾性変形させて、Ｙ軸方向の一方側（図４によれば上方側）へ移動する。
詳細に説明すれば、前記移動の際、各弾性部材３０が、他片部３２と止着片部３４の境目付近を支点３５にして、壁部１４ｂ側へ回動し、この回動に伴って、可動子２０が壁部１４ｂに近づく。
この移動の過程において、可動子２０は、一方の錘体２２を緩衝部材１５に当接させた後、同錘体２２の第一の規制突部２２ａを壁部１４ｂへ当接させる（図４参照）。
このため、可動子２０の移動量が規制されるとともに、弾性部材３０の変形量も規制されることになる。
したがって、弾性部材３０に塑性変形や破損を生じ、振動特性が変化してしまうようなことを防ぐことができる。

特に本実施の形態の好ましい一例によれば、第一の規制突部２２ａを、弾性部材３０の曲部３３の近傍に配置するとともに曲部３３よりも壁部１４ｂ側へ突出させているため、前記移動により曲部３３が壁部１４ｂに当接するのを阻むことができ、曲部３３における局部的な塑性変形や破損等を効果的に防ぐことができる。
以上、振動方向の一方側（図４の上方側）について、第一の規制突部２２ａや弾性部材３０等の作用効果を述べたが、振動方向の他方側（図４の下方側）についても、同様の作用効果を奏するのは勿論である。

また、リニア振動モータ１に対し落下等により図示のＺ軸方向の衝撃が加わり、可動子２０が弾性部材３０を変形させてコイル１２側へ移動した場合、この移動の過程において、可動子２０は、コイル１２に当接することなく、第二の規制突部２２ｂのみを基部１１に当接させる。
よって、落下衝撃等により可動子２０が振動方向に対する交差方向へ過剰に移動して、弾性部材３０が塑性変形や破損してしまうことを防ぐことができる上、コイル１２が可動子２０との接触により変形や損傷等するのも防ぐことができる。

また、コイル１２に交流電力が供給された際には、コイル１２の電流方向（図示のＸ軸方向）に対しマグネット２１，２１の磁界方向（図示のＺ軸方向）を直交させた磁気回路が構成され、マグネット２１に作用するローレンツ力によって可動子２０が短手方向へ往復動し、この往復動による振動が弾性部材３０を介して固定子１０に伝達される。

次に、上記したリニア振動モータ１を備えた電子機器の一例について説明する。
図５は、リニア振動モータ１を備えたタッチ操作パネル５０（タッチディスプレイを含むタッチ入力装置）、及びこのタッチ操作パネル５０を装備した電子機器として、携帯情報端末１００を例示している。
この携帯情報端末１００は、外部信号の受信や、タッチ操作パネル５０のタッチ操作等に応じてリニア振動モータ１を振動させるように構成され、落下衝撃等の強い衝撃を受けた場合でも破損し難く、耐久性に優れている。

なお、上記実施の形態によれば、規制突部２２ａ，２２ｂを錘体２２に設けたが、他例としては、同様の機能を有する規制突部を、可動子２０における錘体２２以外の部分（例えばヨーク２３等）に設けることも可能である。

また、上記実施の形態では、特に好ましい態様として、可動子２０の振動方向に沿って突出する第一の規制突部２２ａと、可動子２０の振動方向に対する交差方向へ突出する第二の規制突部２２ｂとの双方を設けたが、他例としては、その一方の規制突部を省くことも可能である。

また、上記実施の形態では、本願発明の作用効果を特に効果的に発揮する一例として、弾性部材３０を略Ｌ字形の板バネにより構成したが、他例としては、同様に機能する弾性部材を、図示例以外の形状の板バネとしたり、前記弾性部材を、コイルスプリングやゴム等、板バネ以外の弾性材料によって構成したりすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、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。

１：リニア振動モータ
１０：固定子
１５：緩衝部材
２０：可動子
２２：錘体
２２ａ：第一の規制突部
２２ｂ：第二の規制突部
３０：弾性部材
３３：曲部
１００：携帯情報端末（電子機器）
ｃ１〜ｃ４：間隙

Claims (7)

1. 固定子と、前記固定子に沿って振動する可動子と、前記可動子を振動可能に支持する弾性部材とを備え、前記可動子には、前記可動子が初期位置から所定量以上移動した際にその移動方向側の不動部位に当接して前記可動子の移動量を規制する規制突部が設けられていることを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記規制突部は、前記可動子の振動方向に沿って突出していることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
3. 前記弾性部材は、一端側が前記可動子に止着されるとともに他端側が前記移動方向側の不動部位に止着された板バネであり、この板バネは、前記可動子との止着箇所の近傍に弾性的に曲げ変形する曲部を有し、
   前記規制突部は、前記曲部の近傍に位置していることを特徴とする請求項２記載のリニア振動モータ。
4. 前記規制突部は、前記曲部よりも前記移動方向側へ突出していることを特徴とする請求項３記載のリニア振動モータ。
5. 前記移動方向側の不動部位には、前記可動子における前記規制突部以外の部分を、通常の振動時にその振動方向側から弾性的に受ける緩衝部材が設けられ、
   前記規制突部の突端部と前記移動方向側の不動部位との間の間隙は、前記可動子と前記緩衝部材の受け面との間の間隙よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２〜４何れか１項記載のリニア振動モータ。
6. 前記規制突部は、前記可動子の振動方向に対する交差方向へ突出していることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
7. 請求項１〜６何れか１項記載のリニア振動モータを備えた電子機器。

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