JP2019134509A - 振動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズを低減する事を可能となる振動モータを提供する。【解決手段】コイル部Ｌを有する静止部Ｓと、前記静止部に対して、横方向に振動可能に支持される振動体５と、前記静止部と前記振動体との間に位置する弾性部材６、７と、を備え、前記コイル部は、前記振動体の内側に配置され、前記コイル部の横方向一方側端部にダンパー部材５９Ａ、５９Ｂが固定され、前記振動体の通常稼働状態で前記振動体は前記ダンパー部材と接触する、振動モータ１００。【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。ここで、特許文献１には、次のようなハプティックアクチュエータが開示される。

特許文献１のハプティックアクチュエータは、磁石とコイルにより発生する電磁気力を利用して振動動作を行う。当該ハプティックアクチュエータは、ケースと、固定部材と、振動体と、弾性部材と、を有する。ケースは、ベースと、ベースの上部に結合される蓋とで構成される。固定部材は、ケースに固定装着される。固定部材は、ベースの上部に固定装着される軸部材と、当該軸部材に巻回されるコイルと、からなる。振動体は、固定部材を中心に左右方向に振動する。弾性部材は、数回折り曲げられて振動体が初期位置を維持するように振動体を弾性支持する。

弾性部材が折り曲げられて形成された皺状空間には、挿入部材が挿入配置される。電磁気力が除去された後、弾性部材の弾性力により振動体が左右に振動するとき、挿入部材は、弾性部材の弾性力に対抗して振動体のフォーリングタイムを減少させる。

特開２０１７−４７４１５号公報

しかしながら、上記特許文献１では、振動体と固定部材との間に空隙が存在するため、振動体の振動が不安定となり易く、ノイズ（音）が発生する虞があるという問題があった。

上記問題点に鑑み、本発明は、ノイズを低減することが可能とな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、コイル部を有する静止部と、
前記静止部に対して、横方向に振動可能に支持される振動体と、
前記静止部と前記振動体との間に位置する弾性部材と、
を備え、
前記コイル部は、前記振動体の内側に配置され、
前記コイル部の横方向一方側端部にダンパー部材が固定され、
前記振動体の通常稼働状態で前記振動体は前記ダンパー部材と接触する構成としている。

例示的な本発明の振動モータによれば、ノイズを低減することが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る振動モータの上方から視た全体斜視図である。 図２は、振動モータのカバーを外した状態の分解斜視図である。 図３は、振動モータの詳細に分解した分解斜視図である。 図４は、振動モータのカバーを外した状態を示す上方から視た平面図である。 図５は、ダンパー部材の有する特性の一例を示すグラフである。 図６は、振動モータを上方から視た平面図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る触覚デバイスを示す概略図である。

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、以下の図面において、振動体が振動する方向である横方向をＸ方向で表す。具体的に、横方向一方側をＸ１方向、横方向他方側をＸ２方向で表す。また、横方向に対して、直交する方向である縦方向をＹ方向として表す。具体的に、縦方向一方側をＹ１方向、縦方向他方側をＹ２方向として表す。また、横方向および縦方向に直交する方向である上下方向（高さ方向）をＺ方向として表す。具体的に、上側をＺ１方向、下側をＺ２方向として表す。但し、この方向の定義は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係および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１００の上方から視た全体斜視図である。図２は、振動モータ１００のカバー１２を外した状態の分解斜視図である。図３は、振動モータ１００の詳細に分解した分解斜視図である。

振動モータ１００は、大きく分けると、静止部Ｓと、振動体５と、一対の弾性部材６、７と、を備える。静止部Ｓは、筐体１と、基板２と、コイル部Ｌと、を有する。

筐体１は、ベースプレート１１と、カバー１２と、を含む。ベースプレート１１は、横方向に延びる板状部材であり、基台部１１Ａと、基台部１１Ａの横方向一方側端部から横方向一方側へ突出する突出基台部１１Ｂと、を有する。カバー１２は、上方に位置する天面部１２１と、天面部１２１の四辺からそれぞれ下方へ延びる側面部を有する。当該側面部には、互いに横方向に対向する側面部１２Ａ、１２Ｂが含まれる。カバー１２は、ベースプレート１１に上方から取り付けられる。筐体１は、基板２、コイル部Ｌ、振動体５、および弾性部材６、７を内部に収容する。

基板２は、ベースプレート１１の上面に固定され、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）により構成される。なお、基板２は、リジッド基板でもよい。基板２は、横方向に延び、基部２０１と、基部２０１の横方向一方側端部から横方向一方側へ突出する突出部２０２と、を有する。突出部２０２の横方向一方側端部が突出基台部１１Ｂ上に配置される。突出部２０２の当該端部には、端子２１Ａ、２１Ｂが設けられる。

コイル部Ｌは、コア３と、巻線部４と、を含む。コア３は、薄板を上下方向に積層して構成されて横方向に延びる芯部３Ａと、芯部３Ａの横方向両端に嵌合されて固定される板部３Ｂと、を有する。巻線部４は、板部３Ｂに横方向両側から挟まれ、芯部３Ａの周りに導線を巻き回して構成される。板部３Ｂは、ベースプレート１１の上面に固定される。これにより、コイル部Ｌは、ベースプレート１１上に固定される。

巻線部４の一方の引出線は端子２１Ａと導通し、他方の引出線は端子２１Ｂに導通する。これにより、振動モータ１００の外部から端子２１Ａ、２１Ｂに電圧を印加することで、巻線部４に電流を流して、コイル部Ｌを駆動させることができる。巻線部４に流す電流を制御することで、コイル部Ｌは、横方向一方側にＮ極、横方向他方側にＳ極を発生する状態と、横方向一方側にＳ極、横方向他方側にＮ極を発生する状態と、を切替える。すなわち、コイル部Ｌは、横方向の磁束を発生する。

振動体５は、第１プレート５２と、第２プレート５３と、第１磁石部Ｍ１と、第２磁石部Ｍ２と、第１磁性片５７Ａと、第２磁性片５７Ｂと、第１おもり部５８Ａと、第２おもり部５８Ｂと、を有する。

第１プレート５２は、横方向から視てＬ字形状を有し、縦方向に延びる片部５２１と、片部５２１の縦方向一方側端から下方へ延びる片部５２２と、を有する。第２プレート５３は、横方向から視てＬ字形状を有し、縦方向に延びる片部５３１と、片部５３１の縦方向他方側端から下方へ延びる片部５３２と、を有する。第１プレート５２と第２プレート５３は、縦方向に対向して配置される。

横方向に延びる第１磁石部Ｍ１は、第１磁石５４Ａと、第２磁石５５Ａと、第３磁石５６Ａと、を含んで構成され、第１プレート５２に固定される。横方向に延びる第２磁石部Ｍ２は、第１磁石５４Ｂと、第２磁石５５Ｂと、第３磁石５６Ｂと、を含んで構成され、第２プレート５３に固定される。第１磁石部Ｍ１と第２磁石部Ｍ２は、コイル部Ｌを縦方向両側から挟むよう配置される。第１おもり部５８Ａと第２おもり部５８Ｂは、第１磁石部Ｍ１および第２磁石部Ｍ２を横方向両側から挟むように配置される。第１おもり部５８Ａと第２おもり部５８Ｂともに第１プレート５２および第２プレート５３に固定される。

第１磁性片５７Ａは、横方向一方側の面を第１おもり部５８Ａに固定され、第１磁石部５４Ａと第１磁石部５４Ｂにより縦方向両側から挟まれる。第２磁性片５７Ｂは、横方向他方側の面を第２おもり部５８Ｂに固定され、第２磁石部５５Ａと第２磁石部５５Ｂにより縦方向両側から挟まれる。

第１磁石５４Ａおよび第２磁石５５Ａは、互いに逆の横方向における磁束の方向を有する。第３磁石５６Ａは、縦方向に磁束の方向を有する。このような第１磁石部Ｍ１のハルバッハ配列構造により、磁束をコイル部Ｌ側に集中させることができる。なお、第１磁性片５７Ａおよび第２磁性片５７Ｂを用いることにより、磁束の漏れを抑制することができる。

第１磁石５４Ｂおよび第２磁石５５Ｂは、互いに逆の横方向における磁束の方向を有する。第３磁石５６Ｂは、縦方向に磁束の方向を有し、その方向は第３磁石５６Ａと逆である。このような第２磁石部Ｍ２のハルバッハ配列構造により、磁束をコイル部Ｌ側に集中させることができる。なお、第１磁性片５７Ａおよび第２磁性片５７Ｂを用いることにより、磁束の漏れを抑制することができる。

弾性部材６は、複数の平板部６１と、複数の連結部６２Ａと、複数の連結部６２Ｂと、を有する。本実施形態では一例として平板部６１は６個設けられ、平板部６１は横方向に並んで配置される。すなわち、横方向に隣接する平板部６１同士は、それぞれ横方向に対向する。平板部６１は、振動体５の静止状態（図２の状態）で縦方向に延びる形状である。なお、振動体５の静止状態とは、コイル部Ｌに通電されておらず、振動体５が振動していない非稼働状態を示す。

横方向に隣接する平板部６１の縦方向一方側端部同士は、連結部６２Ａにより連結される。横方向に隣接する平板部６１の縦方向他方側端部同士は、連結部６２Ｂにより連結される。連結部６２Ａは、縦方向一方側に屈曲する。連結部６２Ｂは、縦方向他方側に屈曲する。平板部６１は、横方向に進むにつれて、連結部６２Ａ、６２Ｂにより交互に連結される。すなわち、本実施形態の例では、連結部６２Ａは、縦方向一方側において３個横方向に並んで配置され、連結部６２Ｂは、縦方向他方側において２個横方向に並んで配置される。

平板部６１のうち横方向他方側端に位置する第１平板部６１１が第１おもり部５８Ａに固定され、平板部６１のうち横方向一方側端に位置する第２平板部６１２がケース１２の側面部１２Ａの内壁に固定される。

弾性部材７も弾性部材６と同様の構成を有し、弾性部材７は、平板部７１と、連結部７２Ａと、連結部７２Ｂと、を有する。平板部７１のうち横方向一方側端に位置する第１平板部７１１が第２おもり部５８Ｂに固定され、平板部７１のうち横方向他方側端に位置する第２平板部７１２がケース１２の側面部１２Ｂの内壁に固定される。

これにより、弾性部材６は、カバー１２の側面部１２Ａと振動体５との間に位置し、弾性部材７は、カバー１２の側面部１２Ｂと振動体５との間に位置する。そして、振動体５は、カバー１２（筐体１）に対して弾性部材６，７により横方向に振動可能に支持される。

＜２．ダンパー部材の構成について＞
振動モータ１００において、静止部Ｓは、第１ダンパー部材５９Ａと第２ダンパー部材５９Ｂをさらに有する。図４は、振動モータ１００のカバー１２を外した状態を示す上方から視た平面図である。

第１ダンパー部材５９Ａは、コイル部Ｌのコア３が有する横方向一方側の板部３Ｂに固定される。第１ダンパー部材５９Ａは、例えば両面テープにより板部３Ｂの横方向一方側の面に貼り付けられて固定される。

第２ダンパー部材５９Ｂは、コイル部Ｌのコア３が有する横方向他方側の板部３Ｂに固定される。第２ダンパー部材５９Ｂは、例えば両面テープにより板部３Ｂの横方向他方側の面に貼り付けられて固定される。

図４に示すように、コイル部Ｌに電流が供給されずに振動体５が静止する非稼働状態において、第１ダンパー部材５９Ａの横方向一方側の面は、第１磁性片５７Ａに接触し、第２ダンパー部材５９Ｂの横方向他方側の面は、第２磁性片５７Ｂに接触する。従って、コイル部Ｌに電流が供給されて振動体５が振動する通常稼働時に、第１ダンパー部材５９Ａは第１磁性片５７Ａに接触し、第２ダンパー部材５９Ｂは第２磁性片５７Ｂに接触する。これにより、振動体５の振動が安定化し、振動モータ１００より発生するノイズを低減できる。

なお、通常稼働時にダンパー部材が振動体５に接触可能であれば、非稼働状態において必ずしもダンパー部材は振動体５と接触しなくてもよい。また、磁性片は必須ではなく、通常稼働時にダンパー部材がおもり部に接触してもよい。

また、第１ダンパー部材５９Ａは、２層構造であり、横方向一方側に配置される外側層５９１と、横方向他方側に配置される内側層５９２と、を有する。第２ダンパー部材５９Ｂも、２層構造であり、横方向他方側に配置される外側層５９１と、横方向一方側に配置される内側層５９２と、を有する。

外側層５９１は、内側層５９２よりも硬い。このような２層構造のダンパー部材は、図５に一例を示すような特性を有する。図５において、横軸は振動体５の変位量を示し、縦軸はダンパー部材の硬さを示す。変位量がゼロから振動体５が変位してダンパー部材を押し縮めると、まずは内側層５９２の作用によって、なだらかな傾きで変位量に対して硬さが増加する。そして、変位量の閾値であるＴｈに変位が達し、それよりさらに変位すると、外側層５９１の作用により急な傾きで変位量に対して硬さが増加する。

これにより、通常稼働時に振動体５がダンパー部材を押し縮めた後、逆方向に変位するときに、硬い外側層５９２を起点とすることができ、振動体５の振動を安定化できる。また、振動モータ１００を落下させた落下衝撃時には、振動体５の変位を規制することができる。

また、コイル部Ｌにコア３を設けないで空芯のコイルとして構成し、巻線部にダンパー部材を固定することも可能である。但し、ダンパー部材にかかる負荷によって巻線部に影響が生じるので、図４に示すようにコア３にダンパー部材５９Ａ，５９Ｂを固定したほうが、巻線部４を保護することができる。これにより、磁気特性への影響を抑えることができる。

＜３．ダンパー部材の組み付けについて＞
図６は、振動モータ１００を上方から視た平面図であり、図４においてカバー１２を取り付けた状態を示す。

図６に示すように、カバー１２の天面部１２１には、横方向に並んで配置される第１貫通孔１２１Ａと第２貫通孔１２１Ｂを有する。第１貫通孔１２１Ａおよび第２貫通孔１２１Ｂは、それぞれ天面部１２１を上下方向に貫通する。

第１貫通孔１２１Ａは、第１ダンパー部材５９Ａの上方に位置し、第１ダンパー部材５９Ａと上下方向に対向する。第２貫通孔１２１Ｂは、第２ダンパー部材５９Ｂの上方に位置し、第２ダンパー部材５９Ｂと上下方向に対向する。

これにより、振動モータ１００の組み立て時には、弾性部材６，７および振動体５を筐体１内部に組み付けた状態で、筐体１外部から第１貫通孔１２１Ａ、第２貫通孔１２１Ｂをそれぞれ介して各ダンパー部材５９Ａ，５９Ｂを組み付けることができる。先にダンパー部材を組み付けた場合は、他の部材の組み付け時にダンパー部材が変形する虞があるが、このように貫通孔１２１Ａ，１２１Ｂを使用して組み付けることで、ダンパー部材の変形を抑制しつつ、ダンパー部材を容易に組み付けることができる。

＜４．触覚デバイス＞
図７に示す通り、振動モータ１００は、例えば、触覚デバイス２００に搭載可能である。触覚デバイス２００は、振動モータ１００の振動によって、触覚デバイス２００を操作する人に触覚的な刺激を与えるものである。触覚デバイス２００としては、例えば、スマートフォンを含む携帯電話、タブレット、ゲーム機器、および、ウェアラブル端末を採用できる。

本実施形態の触覚デバイス２００は、振動モータ１００と、振動モータ１００が実装される基板１１０と、制御部１２０と、を有している。振動モータ１００は、基板１１０に対して電気的および機械的に接続されている。制御部１２０は、基板１１０を介して振動モータ１００に駆動電流を出力する。振動モータ１００は、制御部１２０からの駆動信号に応じて振動する。触覚デバイス２００は、振動モータ１００の振動によって、触覚デバイス２００を操作する人に対して触覚的な刺激を与えるように振動する。

＜５．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１００は、コイル部Ｌを有する静止部Ｓと、前記静止部Ｓに対して、横方向に振動可能に支持される振動体５と、前記静止部Ｓと前記振動体５との間に位置する弾性部材６と、を備える。前記コイル部Ｌは、前記振動体５の内側に配置される。前記コイル部Ｌの横方向一方側端部にダンパー部材５９Ａが固定される。前記振動体５の通常稼働状態で前記振動体５は前記ダンパー部材５９Ａと接触する。

このような構成によれば、通常稼働時に振動体５がダンパー部材５９Ａと接触することで、振動体５の振動が安定化し、ノイズを低減することができる。

また、前記ダンパー部材５９Ａは、横方向一方側に配置される外側層５９１と、横方向他方側に配置される内側層５９２と、を有し、前記外側層５９１は、前記内側層５９２よりも硬い。

これにより、通常稼働時に振動体５がダンパー部材５９Ａを押し縮めた後、逆方向に変位するときに、硬い外側層５９１を起点とすることができるので、振動体５の振動を安定化できる。また、落下衝撃時に振動体５の変位を規制することができる。

また、前記コイル部Ｌは、コア３と、前記コア３に対して巻回される巻線部４と、を有し、前記ダンパー部材５９Ａは、前記コア３の横方向端部に固定される。

これにより、ダンパー部材を巻線部に固定する構成に比べ、巻線部４を保護することができる。

また、前記静止部Ｓは、前記振動体５、前記弾性部材６、前記コイル部Ｌおよび前記ダンパー部材５９Ａを内部に収容する筐体１を有し、前記筐体１は、前記ダンパー部材５９Ａと上下方向に対向する貫通孔１２１Ａを有する。

これにより、振動モータ１００の組み立て時には、弾性部材６および振動体５を筐体１内部に組み付けた状態で、筐体１外部から貫通孔１２１Ａを介してダンパー部材５９Ａを組み付けることができる。従って、ダンパー部材５９Ａの変形を抑制しつつ、ダンパー部材５９Ａの組み付けを容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る触覚デバイス２００は、上記いずれかの構成とした振動モータ１００を有する。

これにより、ノイズを抑制した触覚デバイス２００とすることができる。

＜６．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。

本発明は、例えばスマートフォン、ウェ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。

１００・・・振動モータ、Ｓ・・・静止部、１・・・筐体、１１・・・ベースプレート、１２・・・カバー、１２Ａ、１２Ｂ・・・側面部、１２１・・・天面部、１２１Ａ、１２１Ｂ・・・貫通孔、２・・・基板、Ｌ・・・コイル部、３・・・コア、３Ａ・・・芯部、３Ｂ・・・板部、４・・・巻線部、５・・・振動体、５２・・・第１プレート、５３・・・第２プレート、Ｍ１・・・第１磁石部、Ｍ２・・・第２磁石部、５４Ａ、５４Ｂ・・・第１磁石、５５Ａ、５５Ｂ・・・第２磁石、５６Ａ、５６Ｂ・・・第３磁石、５７Ａ・・・第１磁性片、５７Ｂ・・・第２磁性片、５８Ａ・・・第１おもり部、５８Ｂ・・・第２おもり部、５９Ａ・・・第１ダンパー部材、５９Ｂ・・・第２ダンパー部材、５９１・・・外側層、５９２・・・内側層、６、７・・・弾性部材、６１、７１・・・平板部、６２Ａ、６２Ｂ、７２Ａ、７２Ｂ・・・連結部、６１１、７１１・・・第１平板部、６１２、７１２・・・第２平板部、１１０・・・基板、１２０・・・制御部、２００・・・触覚デバイス

Claims (5)

1. コイル部を有する静止部と、
   前記静止部に対して、横方向に振動可能に支持される振動体と、
   前記静止部と前記振動体との間に位置する弾性部材と、
   を備え、
   前記コイル部は、前記振動体の内側に配置され、
   前記コイル部の横方向一方側端部にダンパー部材が固定され、
   前記振動体の通常稼働状態で前記振動体は前記ダンパー部材と接触する、
   振動モータ。
2. 前記ダンパー部材は、横方向一方側に配置される外側層と、横方向他方側に配置される内側層と、を有し、
   前記外側層は、前記内側層よりも硬い、請求項１に記載の振動モータ。
3. 前記コイル部は、コアと、前記コアに対して巻回される巻線部と、を有し、
   前記ダンパー部材は、前記コアの横方向端部に固定される、請求項１または請求項２に記載の振動モータ。
4. 前記静止部は、前記振動体、前記弾性部材、前記コイル部および前記ダンパー部材を内部に収容する筐体を有し、
   前記筐体は、前記ダンパー部材と上下方向に対向する貫通孔を有する、請求項１からい請求項３のいずれか１項に記載の振動モータ。
5. 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を有する触覚デバイス。

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