JP2019201486A

JP2019201486A - リニア振動モータ及び電子機器

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Publication number: JP2019201486A
Application number: JP2018094674A
Authority: JP
Inventors: 慎介岡安; Shinsuke OKAYASU
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2018-05-16
Filing date: 2018-05-16
Publication date: 2019-11-21
Also published as: US20190356208A1; CN110504812A; US11025149B2

Abstract

【課題】可動子が振動方向に交差する方向へ振れるのを抑制する。【解決手段】マグネット１２を一体に有する可動子１０と、マグネット１２の磁力線Ｍ１，Ｍ２に対し巻線部分３１，３２を交差させて可動子１０に近接するコイル３０とを備え、コイル３０への通電により可動子１０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であって、マグネット１２は、着磁方向を前記一軸方向に沿わせて前記一軸方向に対する交差方向に並ぶとともに、互いに逆向きの磁極を有する二つのマグネット片１２ａ，１２ｂと、前記交差方向に着磁された磁極を有し、前記二つのマグネット片１２ａ，１２ｂの同端側における二つの逆向きの磁極に対して同極の磁極を接触又は近接させた他のマグネット片１２ｃ，１２ｄとを有する。【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。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。
このような従来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、可動子側のマグネットをハルバッハ配列の構成とすることで、可動子の厚み方向の一方側に偏った比較的大きな磁場を発生させて、可動子の推力を増大させるようにしたものがある。

特開２０１４−２３２３８号公報

しかしながら、上記従来技術によれば、可動子の厚み方向の一方側に偏った磁場を発生させるようにしているため、振動する可動子とコイルの位置関係によっては、前記厚み方向の一方側に偏ったローレンツ力がマグネットに作用し、可動子が前記厚み方向へ振れて、騒音やノイズの発生要因となるおそれがある。

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。
マグネットを一体に有する可動子と、前記マグネットの磁力線に対し巻線部分を交差させて前記可動子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であって、前記マグネットは、着磁方向を前記一軸方向に沿わせて前記一軸方向に対する交差方向に並ぶとともに、互いに逆向きの磁極を有する二つのマグネット片と、前記交差方向に着磁された磁極を有し、前記二つのマグネット片の同端側における二つの逆向きの磁極に対して同極の磁極を接触又は近接させた他のマグネット片とを有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、カバー部及びカバー部側のコイルを省いた状態を示す平面図である。同リニア振動モータを短手方向の中央で切断した要部断面図であり、（ａ）は可動子が初期位置にある状態を示し、（ｂ）は可動子が一方側へ移動した状態を示す。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。比較例のリニア振動モータの要部断面図であり、（ａ）は可動子が初期位置にある状態を示し、（ｂ）は可動子が一方側へ移動した状態を示す。

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を一体に有する可動子１０と、可動子１０を振動可能に支持する弾性部材２０と、マグネット１２の磁力線Ｍ１，Ｍ２に対し巻線部分３１を交差させて可動子１０に近接するコイル３０と、弾性部材２０及びコイル３０を内在し固定する筐体４０とを備え、コイル３０への交流電力の通電により可動子１０を一軸方向（図示のＸ軸方向）に沿って振動させる。

可動子１０は、錘体１１と、マグネット１２とを一体的に具備し、後述する二つの弾性部材２０によって振動可能に支持されている。

錘体１１は、比重の高い金属材料（例えば、タングステン）からなり、中心側に貫通孔１１ａを有する平面視枠状に形成される。
貫通孔１１ａは、可動子１０を厚み方向へ貫通する矩形状の孔であり、マグネット１２を嵌め合わせて固定している。

マグネット１２は、図１及び図２に示すように、着磁方向を一軸方向（Ｘ軸方向）に沿わせて前記一軸方向に対し交差する可動子厚み方向（Ｚ軸方向）に並ぶとともに互いに逆向きの磁極を有する二つのマグネット片１２ａ，１２ｂと、これら二つのマグネット片１２ａ，１２ｂの前記一軸方向の一端側における二つの逆向きの磁極Ｓ，Ｎに対し、それぞれ同極（Ｓ極とＮ極）となる両端側部分を接触させた他のマグネット片１２ｃと、二つのマグネット片１２ａ，１２ｂの前記一軸方向の他端側における二つの逆向きの磁極Ｎ，Ｓに対し、それぞれ同極（Ｎ極とＳ極）となる両端側部分を接触させたもう一つの他のマグネット片１２ｄとを有している。

言い換えれば、二つのマグネット片１２ｃ，１２ｄは、可動子厚み方向に重ね合わせられた二つのマグネット片１２ａ，１２ｂを、その両側から挟むようにして配設され、互いに磁極の向きが逆向きである。そして、他の二つのマグネット片１２ｃ，１２ｄも、互いに磁極の向きが逆向きである。各マグネット片１２ｃ（又は１２ｄ）は、二つのマグネット片１２ａ，１２ｂにおける同端側の磁極（Ｓ極とＮ極，又はＮ極とＳ極）に対し、それぞれ同極となる両端側の側面を接触させている。
したがって、このマグネット１２によれば、可動子厚み方向の一方側と他方側に、ハルバッパ配列が二重に構成される。

弾性部材２０は、可動子１０における振動方向の両側に位置するように二つ設けられる。
各弾性部材２０は、金属製の板バネであり、弾発方向の一端側を可動子１０に接続するとともに他端側を筐体４０の側壁内面に接続し、可動子１０を上記一軸方向（Ｘ軸方向）に沿って弾発しながら支持している。
この弾性部材２０の他例としては、図示例以外の形状の板バネや、コイルスプリング等とすることも可能である。

コイル３０は、可動子１０の振動方向に対し交差する可動子厚み方向（Ｚ軸方向）の両側に位置するように二つ設けられ、それぞれが可動子１０との間に所定のクリアランスを確保している。
各コイル３０は、被覆された電線を、図示のＸ軸方向に沿って扁平空芯状に巻回したものであり、その一方の端面をマグネット１２に対向させて、他方の端面を筐体４０の内面に固定している。
そして、各コイル３０は、可動子振動方向（Ｘ軸方向）の一方側と他方側に、互いに電流方向ａ１，ａ２が逆向きになる巻線部分３１，３２を有する。これら二か所の巻線部分３１，３２は、それぞれ、両側の二つのマグネット片１２ｃ，１２ｄに対向している。

また、図４に示すように、マグネット片１２ｃ（又は１２ｄ）を間に置く一方（図示の上側）のコイル３０の巻線部分３１（又は３２）と、他方（図示の下側）のコイル３０の巻線部分３１（又は３２）とは、電流方向ａ１，ａ１（又はａ２，ａ２）が同じ向きである。
なお、電流方向を同じにする手段は、各コイル３０の巻方向の設定や、供給電力の調整等、周知技術を用いればよい。

筐体４０は、図示例によれば、矩形平板状の基部４１の上側に、下方を開口した扁平箱状のカバー部４２を被せた中空箱状に構成される。
基部４１は、その上面に、一方のコイル３０を固定している。
また、カバー部４２は、その天壁部４２ａの内面に、他方のコイル３０を固定するとともに、Ｘ軸方向両側の側壁部４２ｂ，４２ｂの内面にそれぞれ二つの弾性部材２０，２０を支持している。

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。
図４（ａ）（ｂ）は、リニア振動モータ１が、振動に伴い一方向へ移動する際の作用を模式的に示している。
先ず、二つのコイル３０，３０が通電されていない初期状態では、可動子１０は、両側の弾性部材２０，２０により略均等に付勢され、静止している。

前記初期状態において、両コイル３０，３０に交流電力が供給されると、両コイル３０，３０とマグネット１２との間の磁気作用により、可動子１０が往復振動する。

詳細に説明すれば、基本的に、マグネット１２の周囲には、可動子厚み方向（Ｚ軸方向）の磁力線Ｍ１と、可動子振動方向（Ｘ軸方向）の磁力線Ｍ２が形成される（図４（ａ）（ｂ）参照）。
このため、二つのコイル３０，３０に一方向の電流が流れ、各コイル３０の巻線部分３１，３２における電流の向きａ１，ａ２に対し磁力線Ｍ１が交差すると、マグネット１２には図示のＸ軸方向に沿う一方向のローレンツ力Ｌ１が発生する。また、電流の向きａ１，ａ２に対し磁力線Ｍ２が交差すると、マグネット１２には図示のＺ軸方向に沿う反対向きのローレンツ力Ｌ２，Ｌ２が発生する。
したがって、この反対向きのローレンツ力Ｌ２，Ｌ２が相殺されて、可動子１０は、ローレンツ力Ｌ１を主に受けてＸ軸方向へ移動する。

よって、可動子１０に交流電力が連続的に供給されると、可動子１０は、Ｚ軸方向への振れが抑制された状態で、スムーズにＸ方向へ振動する。

すなわち、仮に図６に示す比較例１のように、二つのコイル３０のうちの一方を省き、二つのマグネット片１２ａ，１２ｂを単一のマグネット１２ｅに置換した場合には、Ｚ軸方向のローレンツ力Ｌ２の影響を受けて、可動子１０が振動中にＺ軸方向へ振れてしまうが、上記構成のリニア振動モータ１によれば、このようなことを防ぎ、静音性や耐久性を向上することができる。

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、上述したマグネット１２等の構造により、リニア振動モータ１の振動時のノイズや騒音等を効果的に低減することができ、耐久性にも優れている。

なお、上記実施の形態によれば、特に好ましい態様として、二つのマグネット片１２ａ，１２ｂの振動方向の両側にマグネット片１２ｃ，１２ｄを設けたが、他例としては、その一方のマグネット片１２ｃ（又は１２ｄ）を省くことも可能である。

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：可動子
１１：錘体
１２：マグネット
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ：マグネット片
２０：弾性部材
３１，３２：巻線部分
３０：コイル
１００：携帯情報端末（電子機器）
Ｍ１，Ｍ２：磁力線

Claims

マグネットを一体に有する可動子と、前記マグネットの磁力線に対し巻線部分を交差させて前記可動子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であって、
前記マグネットは、着磁方向を前記一軸方向に沿わせて前記一軸方向に対する交差方向に並ぶとともに、互いに逆向きの磁極を有する二つのマグネット片と、前記交差方向に着磁された磁極を有し、前記二つのマグネット片の同端側における二つの逆向きの磁極に対して同極の磁極を接触又は近接させた他のマグネット片とを有することを特徴とするリニア振動モータ。
前記コイルは、前記交差方向の両側に位置するように二つ設けられ、
これら二つのコイルについて、前記交差方向の両側で対向する一方のコイルの巻線部分と他方のコイルの巻線部分は、電流方向が同じ向きであることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
前記他のマグネット片が、前記二つのマグネット片における前記一軸方向の一方側と他方側に対応して二つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動モータ。
前記二つのコイルの各々は、前記一方側と前記他方側に電流方向が逆向きになる巻線部分を有し、これら二か所の巻線部分を、それぞれ、前記二つの他のマグネット片に対向させ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。
請求項１〜４何れか１項記載のリニア振動モータを備えた電子機器。