JP2019193511A - リニア振動モータ及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型な構造でもって異なる振動の触感を得る。【解決手段】マグネット１２，２２を一体的に有する可動子１０，２０と、マグネット１２，２２に近接するコイル４０とを備え、コイル４０への通電により可動子１０，２０を一軸方向に沿って振動させるようにしたリニア振動モータにおいて、可動子１０，２０は、前記一軸方向に対する交差方向に二つ並設され、これら二つの可動子１０，２０は、振動スペースとなる空間部Ｓに対し前記一軸方向の両側及び前記交差方向の両側で隣接して該空間部を囲むように形成され、それぞれが異なる周波数で振動する。【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。そして、このリニア振動モータには、例えば特許文献１に記載されるように、単一の可動子（振動体）を二方向へ振動させて、二種類の振動による触感が得られるようにしたものがある。

特開２０１６−９６６７７号公報

しかしながら、上記従来技術によれば、単一の可動子に対し、その周囲に複数方向の振動スペースを要するため、全体的に大型化してしまう傾向がある。そこで、小型な構造によって、異なる振動の触感を得られるようにすることが求められる。

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。
マグネットを一体的に有する可動子と、前記マグネットに近接するコイルとを備え、前記コイルへの通電により前記可動子を一軸方向に沿って振動させるようにしたリニア振動モータにおいて、前記可動子は、前記一軸方向に対する交差方向に二つ並設され、これら二つの可動子は、振動スペースとなる空間部に対し前記一軸方向の両側及び前記交差方向の両側で隣接して該空間部を囲むように形成され、それぞれが異なる周波数で振動す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の要部斜視図である。 同リニア振動モータを振動方向の一方側から視た図であり、基部及びカバー部の輪郭を二点鎖線で示し、内部を透視するようにしている。 同リニア振動モータの要部を模式的に示す平面図である。 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、図１〜図４に示すように、マグネット１２，２２を一体的に有する二つの可動子１０，２０と、各可動子を一軸方向へ振動可能に支持する弾性部材３０（図４参照）と、二つの可動子１０，２０を内在する筒状のコイル４０と、可動子１０，２０の推力を増大する補助マグネット５０及びヨーク６０と、これらを内在する筐体７０とを備え、二つの可動子１０，２０を、それぞれ異なる周波数で振動させる。

二つの可動子１０，２０は、前記一軸方向（図示のＸ軸方向）に対する交差方向（図示のＹ軸方向）に隙間を置いて並設される（図４参照）。そして、これら二つの可動子１０，２０は、振動スペースとなる空間部Ｓに対し前記一軸方向の両側及び前記交差方向の両側で隣接してこの空間部Ｓを囲むように形成されている。

詳細に説明すれば、一方の可動子１０は、錘体１１と、この錘体１１に固定されたマグネット１２とを具備している。同様に、他方の可動子２０は、錘体２１と、この錘体２１に固定されたマグネット２２とを具備している。

錘体１１は、比重の高い金属材料（例えば、タングステン）によって、前記一軸方向の一方側へ延設された第一の部位１１ａと、前記交差方向の一方側へ延設されるとともに第一の部位１１ａよりも前記交差方向の寸法が短い第二の部位１１ｂとを有する一体の略Ｌ字状に形成される。
第二の部位１１ｂの振動方向における端部側には、前記一軸方向と前記交差方向の両方向に対し直交する可動子厚み方向（Ｚ軸方向）の両側に、それぞれ切欠部１１ｂ１が設けられる。
錘体２１も、同様にして第一の部位２１ａと第二の部位２１ｂを一体に有し、錘体１１とは点対称となる逆向きの略Ｌ字状に形成され、第二の部位２１ｂに切欠部２１ｂ１を有する。
そして、二つの錘体１１，２１は、これら第一の部位１１ａ，２１ａ及び第二の部位１１ｂ，２１ｂによって、可動子２０の平面視中央側に位置する空間部Ｓを四方から囲んでいる。

また、一方のマグネット１２は、可動子厚み方向（Ｚ軸方向）に沿って着磁され、且つその着磁方向が互いに逆向きの二つのマグネット片１２ａ，１２ｂを備える。これら二つの二つのマグネット片１２ａ，１２ｂは、それぞれ、錘体１１の二か所の切欠部１１ｂ１に嵌め合わせられ固定されている。
同様にして、他方のマグネット２２も、着磁方向が逆向きの二つのマグネット片２２ａ，２２ｂを備え、これら二つの二つのマグネット片２２ａ，２２ｂを、それぞれ錘体２１の二か所の切欠部２１ｂ１に嵌め合わせて固定している。

弾性部材３０は、各可動子１０，２０の振動方向の両端側にそれぞれ設けられる。各弾性部材３０は、例えば帯状の金属板を折曲してなる板バネであり、その一端側を、弾性部材３０の振動方向の一端側に止着するとともに、他端側を筐体７０内面に止着しており、可動子１０（又は２０）を前記一軸方向（Ｘ軸方向）に沿って弾発する。
この弾性部材３０の他例としては、コイルスプリングや、その他の弾性体を用いることも可能である。

コイル４０は、前記交差方向（Ｙ軸方向）及び可動子厚み方向に沿って巻線を巻回した角筒状に構成され、その中心軸方向に沿って二つの可動子１０，２０を内在しており、該コイル４０の内周面を、二つの可動子１０，２０の外面に近接させている。
このコイル４０は、可動子厚み方向（Ｚ軸方向）の一方側に、マグネット１２ａ，２２ａの磁力線に交差する巻線部分４１を有するとともに、その他方側に、マグネット１２ｂ，２２ｂの磁力線に交差する巻線部分４２を有する。
そして、このコイル４０には、二種類の周波数の電源が選択的に通電され、その一方の種類の電源により一方の可動子１０を共振させ、他方の種類の電源により他方の可動子２０を共振させる。

すなわち、一方の可動子１０及び弾性部材３０と、他方の可動子２０及び弾性部材３０とは、固有振動数が異なるように構成され、それぞれが、コイル４０に通電される電源の周波数に応じて共振する。
このように、二組の可動子及び弾性部材を、異なる固有振動数にする具体的手段は、例えば、一方の可動子１０と他方の可動子２０について各部の寸法や材質により質量を異ならせた態様や、可動子１０に対応する弾性部材３０と可動子２０に対応する弾性部材３０についてばね乗数を異ならせた態様、これらを適宜に組み合わせた態様等とすることが可能である。

補助マグネット５０は、コイル４０の外側にて、可動子厚み方向の一方側と他方側に対応するように二つ設けられる。これらのうち、その一方の補助マグネット５０は、可動子厚み方向における一方側の二つのマグネット片１２ａ，２２ａに対向しており、他方の補助マグネット５０は、可動子厚み方向における他方側の二つのマグネット１２ｂ，２２ｂに対向している。
各補助マグネット５０は、厚み方向に着磁した板状の永久磁石であり、磁性材からなるヨーク６０を介在して、筐体７０の内面に固定されている。この補助マグネット５０は、対向するマグネット片１２ａ，２２ａ（又は１２ｂ，２２ｂ）と同一の着磁方向を有する（図３参照）。
なお、可動子厚み方向における一方側の二つのマグネット片１２ａ，２２ａは、着磁方向が同一である。同様に、可動子厚み方向における他方側の二つのマグネット片１２ｂ，２２ｂも、着磁方向が同一である。

各ヨーク６０は、補助マグネット５０と平面視略同形状の平板状に形成され、補助マグネット５０に重ね合わせられ固定されている。

筐体７０は、矩形平板状の基部７１の上側に、下方を開口した扁平箱状のカバー部７２を被せた中空箱状に構成される。

基部７１は、図３に示すように、その上面に、一方のヨーク６０と補助マグネット５０を固定し、さらに補助マグネット５０の上面にコイル４０を載置し固定している。
また、カバー部７２は、その天壁部７２ａの内面に、他方のヨーク６０及び補助マグネット５０を固定している。

上記構成によれば、一方のマグネット片２２ａ，１２ａの磁力線Ｍ１と、他方のマグネット片２２ｂ，１２ｂの磁力線Ｍ２は、図３に示すように、可動子厚み方向に沿って背反する方向へ向かうとともに、それぞれが、補助マグネット５０及びヨーク６０によって増強される。

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。
例えば、コイル４０に、一方の組の可動子１０及び弾性部材３０に対し共振する周波数の交流電源が供給されると、コイル４０における一方側の巻線部分４１の交流電流に対し磁力線Ｍ１が交差するとともに、他方側の巻線部分４２の交流電流に対しては磁力線Ｍ２が交差して、一軸方向に沿うローレンツ力が発生し、このローレンツ力によって可動子１０が往復振動しながら弾性部材３０を弾性的に撓ませる。

また、コイル４０に供給される電源が、他方の組の可動子２０及び弾性部材３０に対し共振する周波数の交流電源に切り替えられると、他方の可動子２０が、前述したのと略同様の作用により、前記一方の可動子１０の振動とは異なる周波数の往復振動をする。

そして、前記二種類の振動の際、二つの可動子１０，２０によって囲まれた空間部Ｓは、各可動子１０（又は２０）を他方の可動子と干渉しないように振動させるための振動スペースとして機能する。
よって、二つの可動子１０，２０の全体を比較的小型に構成できる上、二種類の異なる振動の触感を得ることができる。
しかも、各可動子１０（又は２０）について、前記交差方向（Ｙ軸方向）に幅広なマグネット１２（又は２２）を具備することができ、その結果として、比較的大きな振動力を得ることができる。
すなわち、仮に、二つの可動子の錘体を、図示のような略Ｌ字状ではなく、双方とも一軸方向に沿う直方体状に形成した場合には、各マグネットの前記交差方向（Ｙ軸方向）の寸法を大きく確保できないため、得られる振動力が小さくなるが、本実施形態のリニア振動モータ１では、上記したように空間部Ｓを確保した独自形状の錘体１１，２２によって、マグネット１２，２２部分の寸法を、前記交差方向へ比較的長く確保しているため、全体として小型な構成にした場合であっても、比較的大きな振動力を得ることができる。

次に、リニア振動モータ１を備えた電子機器について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を備えた電子機器として、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（タッチディスプレイを含む）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、上述した二つの可動子１０，２０等の特徴的な構成により、二種類の異なる振動の触感を良好に得ることができ、しかも、当該リニア振動モータ１の設置スペースや全体構造の小型化が可能である。

なお、上記実施の形態では、二つの可動子１０，２０を略同形の対称形状としたが、他例としては、二つの可動子によって振動スペースとなる空間部Ｓが囲まれるようにすれば、二つの可動子を図示例以外の形状や、非対称形状にすることも可能である。

また、上記実施の形態では、可動子１０，２０を二つ具備したが、他例としては、これら二つの可動子１０，２０を含む三以上の可動子を具備し、三以上の異なる周波数の振動が得られるようにす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、可動子厚み方向の両側に補助マグネット５０及びヨーク６０を具備したが、他例としては、ヨーク６０を省いた態様や、これら補助マグネット５０及びヨーク６０を両方とも省いた態様、補助マグネット５０及びヨーク６０を図示例以外の部分に配置した態様等とすることも可能である。

また、上記実施の形態では、筒状のコイル４０を具備するようにしたが、他例としては、二つの可動子の厚み方向の両側に、それぞれ扁平状のコイルを具備した態様とすることが可能である。
また、上記実施の形態では、一つの筒状のコイル４０を具備するようにしたが、他例としては、可動子１０のマグネット１２と可動子２０のマグネット２２とに夫々対向した二つの筒状のコイルを具備した態様とすることも可能である。これにより一軸方向において二つのコイル間に空間ができるため、この空間へ可動子１０，２０を一軸方向と交差方向の両方向に対し直交する厚み方向（Ｚ方向）へ延在（突出）させることができ、可動子１０，２０の錘体１１，２１を大きくすることができる。

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
１０，２０：可動子
１１，２１：錘体
１１ａ，２１ａ：第一の部位
１１ｂ，２１ｂ：第二の部位
１２，２２：マグネット
１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂ：マグネット片
３０：弾性部材
４０：コイル
５０：補助マグネット
６０：ヨーク
７０：筐体
１００：携帯情報端末（電子機器）
Ｓ：空間部

Claims (6)

1. マグネットを一体的に有する可動子と、前記マグネットに近接するコイルとを備え、前記コイルへの通電により前記可動子を一軸方向に沿って振動させるようにしたリニア振動モータにおいて、
   前記可動子は、前記一軸方向に対する交差方向に二つ並設され、これら二つの可動子は、振動スペースとなる空間部に対し前記一軸方向の両側及び前記交差方向の両側で隣接して該空間部を囲むように形成され、それぞれが異なる周波数で振動することを特徴とするリニア振動モータ。
2. 前記二つの可動子のうち、その一方の可動子は、前記一軸方向の一方側へ延設された第一の部位と、前記交差方向の一方側へ延設された第二の部位とを有する一体状に構成され、他方の可動子は、前記一軸方向の他方側へ延設された第一の部位と、前記交差方向の他方側へ延設された第二の部位とを有する一体状に構成され、これら四つの部位が、前記空間部を四方から囲んで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. 前記第二の部位が、前記第一の部位よりも前記交差方向へ長く形成され、
   前記マグネットが、前記可動子毎に前記第二の部位に設けられ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. 前記コイルは、筒状に形成され、その中心軸方向に沿って前記二つの可動子を内在していることを特徴とする請求項１〜３何れか１項記載のリニア振動モータ。
5. 前記各マグネットは、前記一軸方向と前記交差方向の両方向に対し直交する可動子厚み方向の両側に、前記可動子厚み方向に沿う着磁方向が互いに逆向きの二つのマグネット片を備え、
   前記コイルの外側において前記可動子厚み方向の両側には、それぞれ、対向する前記マグネット片と同一の着磁方向を有するように補助マグネットが設けられていることを特徴とする請求項４記載のリニア振動モータ。
6. 請求項１〜５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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