JP2021019401A

JP2021019401A - Vibration generation device

Info

Publication number: JP2021019401A
Application number: JP2019132888A
Authority: JP
Inventors: 川本　竜二; Ryuji Kawamoto; 竜二川本; 阪本　斉士; Seishi Sakamoto; 斉士阪本
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JP7451897B2

Abstract

To provide a vibration generation device that can obtain a large amount of vibration without requiring feedback control of resonance frequency despite its small size.SOLUTION: A vibration generation device 1 comprises: a stationary part 10 that has a bobbin 11 and a coil 12 wound around the bobbin 11; a movable part 20 that has a magnet 21 and yokes 22, 23 and is assembled to the stationary part 10 such that the magnetic flux generated by the magnet 21 is interlinked to the coil 12; and a coil spring 30 that is arranged in coaxial hole parts 15, 24 that are formed in the bobbin 11 and the movable part 20 and have a movable direction of the movable part 20 as an axial direction, and connects the stationary part 10 with the movable part 20.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、振動発生装置に関し、詳細にはボイスコイルモータ型の振動発生装置に関する。 The present invention relates to a vibration generator, and more particularly to a voice coil motor type vibration generator.

従来、ボイスコイルモータ（以下、ＶＣＭと記載する）としては、振動発生装置やリニアモータ、磁気ヘッド駆動アクチュエータ、電動機等、様々なものがある（例えば、特許文献１〜６）。ＶＣＭは、磁石のエネルギー（磁場）を媒体として、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。ＶＣＭは、磁場中の導体に電流を流した時、フレミング左手の法則により所定の方向に力が発生するという動作原理を利用している。 Conventionally, as a voice coil motor (hereinafter referred to as VCM), there are various types such as a vibration generator, a linear motor, a magnetic head drive actuator, and an electric motor (for example, Patent Documents 1 to 6). The VCM uses the energy (magnetic field) of a magnet as a medium to convert electrical energy into kinetic energy. The VCM utilizes the operating principle that when a current is passed through a conductor in a magnetic field, a force is generated in a predetermined direction according to Fleming's left-hand rule.

図１５は、従来の振動発生装置１００のデフォルトの縦断面図である。固定部１０１は、ボビン１０２と該ボビン１０２に巻回されたコイル１０３とを備え、設置台６１等に固定される。可動部１０５は、ケースヨーク１０６と、該ケースヨーク１０６の中央底部に取り付けられた円柱状の磁石（永久磁石）１０７と、該磁石１０７に取り付けられ円柱状のバックヨーク１０８とを備える。矢印Ｙは磁石１０７の着磁方向である。固定部１０１と可動部１０５とは、ボビン１０２の内側に、磁石１０７およびバックヨーク１０８を挿入するようにして組み合わされている。 FIG. 15 is a default vertical sectional view of the conventional vibration generator 100. The fixing portion 101 includes a bobbin 102 and a coil 103 wound around the bobbin 102, and is fixed to an installation table 61 or the like. The movable portion 105 includes a case yoke 106, a columnar magnet (permanent magnet) 107 attached to the central bottom portion of the case yoke 106, and a cylindrical back yoke 108 attached to the magnet 107. The arrow Y is the magnetizing direction of the magnet 107. The fixed portion 101 and the movable portion 105 are combined so as to insert a magnet 107 and a back yoke 108 inside the bobbin 102.

このような構成では、コイル１０３に電流を流すと可動部１０５が上方に移動し、コイル１０３に流す電流を切るあるいは電流の方向を変えることで、可動部１０５が自重あるいは吸引力で固定部１０１側に引き戻される。上方に移動した可動部１０５が振動対象物６０に衝突して振動対象物６０を振動させる。 In such a configuration, when a current is passed through the coil 103, the movable portion 105 moves upward, and by cutting off the current flowing through the coil 103 or changing the direction of the current, the movable portion 105 is fixed by its own weight or suction force. Pulled back to the side. The movable portion 105 that has moved upward collides with the vibrating object 60 to vibrate the vibrating object 60.

また、携帯電話やスマートフォンに内蔵される小型の振動発生装置の一部には、ＶＣＭと板ばねとを組み合わせたものもある（例えば、特許文献７）。これにおいては、板ばねで磁石（永久磁石）を懸架しており、板ばねによる共振現象を利用して振動させている。 In addition, some of the small vibration generators built into mobile phones and smartphones are a combination of a VCM and a leaf spring (for example, Patent Document 7). In this case, a magnet (permanent magnet) is suspended by a leaf spring, and the magnet is vibrated by utilizing the resonance phenomenon caused by the leaf spring.

実開昭６３−１３８８７４号公報Jikkai Sho 63-138874 特開２０１２−５７７７６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-5777 特開２０１０−１５４６８８号公報JP-A-2010-154688 特開２０１３−２１５０２１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-215021 特開昭６２−９２７５７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-92757 特開２００３−３３３８２３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-333823 特開平１０−２５８２５３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-258253

しかしながら、図１５に示した従来の振動発生装置では、磁石１０７による磁場とコイル１０３に流れる電流との間に生じるローレンツ力のみを推力として振動を発生させている。そのため、投入する電力に対して得られる振動量が小さいという課題がある。また、可動部１０５の動きをガイドするガイド機構が設けられない低価格タイプでは、可動部１０５の上下動時にガイド部１０５がコイル１０３と接触し、コイル１０３が磨滅により早期に断線するといった課題もある。 However, in the conventional vibration generator shown in FIG. 15, vibration is generated using only the Lorentz force generated between the magnetic field generated by the magnet 107 and the current flowing through the coil 103 as thrust. Therefore, there is a problem that the amount of vibration obtained is small with respect to the input electric power. Further, in the low-priced type in which the guide mechanism for guiding the movement of the movable portion 105 is not provided, there is also a problem that the guide portion 105 comes into contact with the coil 103 when the movable portion 105 moves up and down, and the coil 103 is quickly disconnected due to abrasion. is there.

一方、ＶＣＭと板ばねとを組み合わせた従来の振動発生装置は、共振現象を利用することでローレンツ力のみを利用する構成に比べて投入電力に対する振動量を大きくできる。しかしながら、板ばねを使用しているため、振動のストローク（振幅）が浅く、ばね定数の変化が大きい。ばね定数が変化すると、共振周波数が変化するため、安定して共振させるには共振周波数のフィードバック制御が必要となる。なお、板ばねを大きくすることでストロークを深めてばね定数を安定化ができるが、振動発生装置が大型化する。 On the other hand, the conventional vibration generator that combines the VCM and the leaf spring can increase the amount of vibration with respect to the input power by utilizing the resonance phenomenon as compared with the configuration using only the Lorentz force. However, since a leaf spring is used, the vibration stroke (amplitude) is shallow and the change in the spring constant is large. When the spring constant changes, the resonance frequency changes, so feedback control of the resonance frequency is required for stable resonance. By enlarging the leaf spring, the stroke can be deepened and the spring constant can be stabilized, but the vibration generator becomes larger.

本発明は、小型でありながら、共振周波数のフィードバック制御を必要とすることなく、大きな振動量を得ることできる振動発生装置を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a vibration generator capable of obtaining a large vibration amount without requiring feedback control of a resonance frequency while being compact.

本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用している。
すなわち、本発明の一側面に係る振動発生装置は、ボビンおよび該ボビンに巻回されたコイルを有する固定部と、永久磁石およびヨークを有し、前記永久磁石による磁束が前記コイルと鎖交するように前記固定部に組み合された可動部と、前記ボビンおよび前記可動部にそれぞれ形成された前記可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置され、前記固定部および前記可動部を連結するコイルばねと、を備える。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, the vibration generator according to one aspect of the present invention has a bobbin, a fixed portion having a coil wound around the bobbin, a permanent magnet, and a yoke, and the magnetic flux generated by the permanent magnet interlinks with the coil. The movable portion assembled to the fixed portion and the movable portion formed on the bobbin and the movable portion are arranged in a coaxial hole portion whose axial direction is the movable direction of the movable portion, and the fixed portion and the movable portion are movable. A coil spring for connecting the portions is provided.

上記構成では、固定部と可動部とがコイルばねにて連結されているので、可動部の質量とコイルばねのばね定数によって決まる共振周波数と同じ周波数にてコイルに通電することで、共振現象を利用した振動を発生させることができる。これにより、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置に比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。 In the above configuration, since the fixed portion and the movable portion are connected by a coil spring, the resonance phenomenon is caused by energizing the coil at the same frequency as the resonance frequency determined by the mass of the movable portion and the spring constant of the coil spring. The used vibration can be generated. As a result, compared to a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust, it is possible to drive with high efficiency, and a larger vibration amount can be obtained with the same input power.

また、共振現象を得るにあたり、コイルばねを使用しているので、板ばねに比べて振動のストローク（振幅）を深く取ることが容易に行え、ばね定数が安定化する。その結果、共振周波数が安定化し、板ばねを用いた従来の振動発生装置のように、共振周波数のフィードバック制御を行わなくても安定して共振させることが可能となる。また、コイルばねは板ばねに比べて低価格であるため、コスト的なメリットもある。 Further, since a coil spring is used to obtain the resonance phenomenon, it is easy to take a deeper vibration stroke (amplitude) than a leaf spring, and the spring constant is stabilized. As a result, the resonance frequency is stabilized, and it is possible to stably resonate without performing feedback control of the resonance frequency as in the conventional vibration generator using a leaf spring. Further, since the coil spring is cheaper than the leaf spring, there is also a cost advantage.

また、コイルばねは、ボビンおよび可動部にそれぞれ形成された、可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置されている。このように配置することで、振動発生装置が大型化することはなく、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と同等のサイズを維持できる。さらに、このように配置することで、コイルばねを用いずに組み立てて、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置を構成することができる。これにより、共振現象を利用するタイプと利用しないタイプとで、部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。 Further, the coil springs are arranged in the coaxial holes formed in the bobbin and the movable portion, respectively, with the movable direction of the movable portion as the axial direction. By arranging in this way, the vibration generator does not become large and can maintain the same size as the conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust. Further, by arranging in this way, it is possible to assemble a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as a thrust by assembling without using a coil spring. As a result, parts can be shared between the type that uses the resonance phenomenon and the type that does not use the resonance phenomenon, and cost reduction can be achieved.

また、固定部と可動部とはコイルばねによって連結されているので、可動部の移動位置を規制するガイド機構等を設けずとも、固定部と可動部との相対的な位置関係が規制される。これにより、コイルの磨滅による断線はもちろんのこと、固定部と可動部との接触による摩耗も防止あるいは低減でき、製品寿命を延ばすことができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記コイルばねは一端部に他の部分よりも径が大きい大径部を有し、前記ボビンに形成された前記穴部は貫通穴であり、該穴部の周囲に座繰り加工部が設けられている構成としてもよい。 Further, since the fixed portion and the movable portion are connected by a coil spring, the relative positional relationship between the fixed portion and the movable portion is regulated without providing a guide mechanism or the like that regulates the moving position of the movable portion. .. As a result, not only disconnection due to abrasion of the coil but also wear due to contact between the fixed portion and the movable portion can be prevented or reduced, and the product life can be extended.
In the vibration generator according to the one side surface, the coil spring has a large diameter portion having a diameter larger than that of the other portion at one end, and the hole formed in the bobbin is a through hole. A counterbore processing portion may be provided around the surface.

これによれば、ボビンに形成された穴部にコイルばねを挿入することで、大径部がボビンの座繰り加工部に突き当たって係止される。したがって、コイルばねの他端(挿入側)を可動部に接続することで、固定部と可動部とをコイルばねを介して簡単に連結することができる。組み立て工程も平易である。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記コイルばねと前記可動部とは螺子締結されている構成としてもよい。これによれば、コイルばねの端部と可動部とを簡単に接続することができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記可動部と前記コイルばねとの接続部分に制振材が配置されている構成としてもよい。これによれば、制振材にて通電終了後の残留振動が速やかに吸収されるため、キレの良い振動を得ることができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記ヨークは、前記永久磁石と同径をなすバックヨークと、該バックヨークよりも大径の有底円筒状のケースヨークとを含み、前記永久磁石は、前記可動方向と平行に着磁され、前記ケースヨークの内側の底部中央に配置され、前記ケースヨークと前記バックヨークとで挟持され、前記穴部は、前記永久磁石および前記バックヨークに形成され、前記コイルは、前記永久磁石および前記バックヨークと前記ケースヨークとの間に配置されている構成としてもよい。 According to this, by inserting the coil spring into the hole formed in the bobbin, the large diameter portion abuts against the counterbore processing portion of the bobbin and is locked. Therefore, by connecting the other end (insertion side) of the coil spring to the movable portion, the fixed portion and the movable portion can be easily connected via the coil spring. The assembly process is also easy.
In the vibration generator according to the one side surface, the coil spring and the movable portion may be screw-fastened. According to this, the end portion of the coil spring and the movable portion can be easily connected.
In the vibration generator according to the one side surface, the vibration damping material may be arranged at the connecting portion between the movable portion and the coil spring. According to this, since the residual vibration after the end of energization is quickly absorbed by the damping material, it is possible to obtain a sharp vibration.
In the vibration generator according to the one side surface, the yoke includes a back yoke having the same diameter as the permanent magnet and a bottomed cylindrical case yoke having a diameter larger than that of the back yoke. Magnetized in parallel with the movable direction, placed in the center of the inner bottom of the case yoke, sandwiched between the case yoke and the back yoke, and the holes are formed in the permanent magnet and the back yoke. The coil may be configured to be arranged between the permanent magnet and the back yoke and the case yoke.

これによれば、バックヨークの部分に磁束を集中させることができる。その結果、静推力の減衰が穏やかになり、長ストロークに適した振動発生装置を得ることができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記ヨークは、大径円筒部と、前記大径円筒部の内側中央に位置し前記穴部を有する小径円筒部と、前記大径円筒部と前記小径円筒部とを繋ぐ底部とを有し、前記永久磁石は円筒状をなし、着磁方向を前記可動方向と直交する方向に着磁されると共に前記大径円筒部の内側に配置され、前記コイルは、前記永久磁石と前記小径円筒部との間に配置されている構成としてもよい。 According to this, the magnetic flux can be concentrated on the back yoke portion. As a result, the damping of static thrust becomes gentle, and a vibration generator suitable for a long stroke can be obtained.
In the vibration generator according to the one side surface, the yoke has a large-diameter cylindrical portion, a small-diameter cylindrical portion located in the center inside the large-diameter cylindrical portion and having the hole portion, and the large-diameter cylindrical portion and the small-diameter cylinder. The permanent magnet has a cylindrical shape and is magnetized in a direction orthogonal to the movable direction and is arranged inside the large-diameter cylindrical portion, and the coil has a bottom portion connecting the portions. , The configuration may be arranged between the permanent magnet and the small-diameter cylindrical portion.

これによれば、永久磁石の磁束と鎖交するコイル断面積を可動方向に長くとることができる。その結果、フェライト磁石のような安価で磁力の弱い磁石を使うことができ、コストを抑えることができる。 According to this, the cross-sectional area of the coil interlinking with the magnetic flux of the permanent magnet can be made longer in the movable direction. As a result, an inexpensive magnet having a weak magnetic force such as a ferrite magnet can be used, and the cost can be suppressed.

本発明によれば、小型でありながら、共振周波数のフィードバック制御を必要とすることなく、大きな振動量を得ることできる振動発生装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration generator capable of obtaining a large vibration amount without requiring feedback control of a resonance frequency while being compact.

本実施の形態に係る振動発生装置の斜視図である。It is a perspective view of the vibration generator which concerns on this embodiment. 図１の振動発生装置のデフォルトの縦断面図である。It is a default vertical sectional view of the vibration generator of FIG. 図１の振動発生装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of the vibration generator of FIG. 図１の振動発生装置のコイルに流す駆動電流の一例の波形図である。It is a waveform diagram of an example of the drive current flowing through the coil of the vibration generator of FIG. 共振周波数に対する通電周波数と振幅比との関係を示す共振曲線図である。It is a resonance curve diagram which shows the relationship between the energization frequency and the amplitude ratio with respect to the resonance frequency. 制振材が無い場合の時間と可動部の変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time when there is no damping material, and the displacement of a movable part. 制振材が有る場合の時間と可動部の変位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the time when there is a damping material, and the displacement of a movable part. 図１の振動発生装置と部品を共用して構成した従来の振動発生装置のデフォルトの縦断面図である。It is a default vertical sectional view of the conventional vibration generator which was configured by sharing the part with the vibration generator of FIG. 図８の従来の振動発生装置の縦断面図であり、可動部が振動対象物に衝突している状態を示す。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the conventional vibration generator of FIG. 8, showing a state in which a movable portion collides with a vibration object. 図８の従来の振動発生装置のコイルに流す駆動電流の一例の波形図である。It is a waveform diagram of an example of the drive current flowing through the coil of the conventional vibration generator of FIG. 本実施の形態に係る他の振動発生装置のデフォルトの縦断面図である。It is a default vertical sectional view of the other vibration generator which concerns on this embodiment. 図１１の振動発生装置と部品を共用して構成した従来の振動発生装置のデフォルトの縦断面図である。It is a default vertical sectional view of the conventional vibration generator which was configured by sharing the part with the vibration generator of FIG. 図１の振動発生装置および図１１の振動発生装置の、ストローク位置と静推力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the stroke position and the static thrust of the vibration generator of FIG. 1 and the vibration generator of FIG. 図１の振動発生装置の設置例を示す図である。It is a figure which shows the installation example of the vibration generator of FIG. 従来の振動発生装置のデフォルトの縦断面図である。It is a default vertical sectional view of the conventional vibration generator.

以下、本発明の一側面に係る実施形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Hereinafter, an embodiment according to one aspect of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are merely examples of the present invention in all respects. Needless to say, various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention. That is, in carrying out the present invention, a specific configuration according to the embodiment may be appropriately adopted.

§１適用例
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。図１、図２に示すように、本実施の形態に係る振動発生装置１は、振動対象物６０に固定部１０が、例えば螺子９０等を用いて固定される。振動発生装置１は、固定部１０と可動部２０と備える。固定部１０は、ボビン１１およびボビン１１に巻回されたコイル１２を有する。可動部２０は、磁石２１と該磁石２１を着磁方向に挟むケースヨーク２２およびバックヨーク２３を有する。固定部１０と可動部２０とは、固定部１０および可動部２０に亘って形成された可動方向に長い軸状の穴部に配置されたコイルばね３０にて連結されている。コイルばね３０のばね定数ｋは、可動部２０の質量Ｍを考慮して、所望の共振周波数にて可動部２０を共振させるように設定されている。 §1 Application example First, an example of a situation in which the present invention is applied will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, in the vibration generator 1 according to the present embodiment, the fixing portion 10 is fixed to the vibration object 60 by using, for example, a screw 90 or the like. The vibration generator 1 includes a fixed portion 10 and a movable portion 20. The fixing portion 10 has a bobbin 11 and a coil 12 wound around the bobbin 11. The movable portion 20 has a magnet 21 and a case yoke 22 and a back yoke 23 that sandwich the magnet 21 in the magnetizing direction. The fixed portion 10 and the movable portion 20 are connected by a coil spring 30 arranged in a shaft-shaped hole portion formed over the fixed portion 10 and the movable portion 20 and which is long in the movable direction. The spring constant k of the coil spring 30 is set so as to resonate the movable portion 20 at a desired resonance frequency in consideration of the mass M of the movable portion 20.

これによれば、所望の共振周波数と一致する通電周波数の交番電流をコイル１２に流すことで、ローレンツ力にて可動部２０が上下動し、これを外力として可動部２０が共振周波数にて共振する。このような可動部２０の共振による振動の反力を受けて固定部１０が共振し、ひいては固定部１０が取り付けられている振動対象物６０が共振する。 According to this, by passing an alternating current of an alternating current having an alternating current frequency matching a desired resonance frequency through the coil 12, the movable portion 20 moves up and down by the Lorentz force, and the movable portion 20 resonates at the resonance frequency using this as an external force. To do. The fixed portion 10 resonates due to the reaction force of the vibration caused by the resonance of the movable portion 20, and the vibrating object 60 to which the fixed portion 10 is attached resonates.

共振現象を利用することで、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。また、共振を生じさせるコイルばね３０を、固定部１０のボビン１１および可動部２０にそれぞれ形成された可動部２０の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置している。このように配置することで、従来の振動発生装置と同等のサイズを維持すると共に、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。 By utilizing the resonance phenomenon, it is possible to drive with high efficiency as compared with the conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust, and it is possible to obtain a larger vibration amount with the same input power. Further, the coil spring 30 that causes resonance is arranged in the coaxial hole portion whose axial direction is the movable direction of the movable portion 20 formed in the bobbin 11 and the movable portion 20 of the fixed portion 10, respectively. By arranging in this way, it is possible to maintain the same size as the conventional vibration generator, and to share parts with the conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust, so that cost reduction can be achieved.

振動対象物６０としては、様々なものが考えられる。例えば、遊技場に設置される遊技球を流す通路や、遊技機の裏面等、遊技球が停滞しやすい場所に取り付けることで、遊技球をスムーズに流すことができる。図１４は、図１の振動発生装置の設置例を示す図である。図１４では、遊技球の流れを良くするために振動発生装置１を遊技機８０に設置している。振動発生装置１は、遊技機８０の筐体８３の裏面における、遊技球を受け取る上皿８１と下皿８２の近傍２箇所に取り付けられている。なお、参照符号８４は、遊技球を発射するためのハンドルである。 Various types of vibration objects 60 can be considered. For example, the game ball can be flowed smoothly by attaching it to a place where the game ball tends to stagnate, such as a passage for flowing the game ball installed in the game hall or the back surface of the game machine. FIG. 14 is a diagram showing an installation example of the vibration generator of FIG. In FIG. 14, the vibration generator 1 is installed in the game machine 80 in order to improve the flow of the game ball. The vibration generator 1 is attached to the back surface of the housing 83 of the game machine 80 at two locations near the upper plate 81 and the lower plate 82 that receive the game ball. Reference numeral 84 is a handle for launching a game ball.

また、振動にて雪を落とすことを目的に、屋根や、看板、道路標識、屋外に設置される大型ディスプレイの筐体を振動対象物６０とし、振動発生装置１を取り付けてもよい。その他、アミューズメント機器の操作部や家庭用ゲーム機のコントローラ等、振動にて遊技者に興趣を与える装置に取り付けてもよい。また、コンピュータ周辺機器（キーボード、マウス、タッチパッド、アームレストなど）、マッサージ器などに取り付けてもよい。小型でありながら、大きな振動量が得られるので、取り付けスペースさえあればどのような場所にでも設置することができる。 Further, for the purpose of removing snow by vibration, the roof, the signboard, the road sign, and the housing of the large display installed outdoors may be the vibration object 60, and the vibration generator 1 may be attached. In addition, it may be attached to a device that gives the player an interest by vibration, such as an operation unit of an amusement machine or a controller of a home-use game machine. It may also be attached to computer peripherals (keyboard, mouse, touchpad, armrest, etc.), massager, and the like. Although it is small, it can be installed in any place as long as it has a mounting space because it can obtain a large amount of vibration.

§２構成例
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一側面における実施の形態を、図１〜図１０に基づいて例示する。 §2 Configuration example [Embodiment 1]
Hereinafter, embodiments of one aspect of the present invention will be illustrated with reference to FIGS. 1 to 10.

（振動発生装置１の構成）
図１は、本実施の形態に係る振動発生装置１の斜視図である。図２は、上記振動発生装置１のデフォルトの縦断面図である。 (Structure of vibration generator 1)
FIG. 1 is a perspective view of the vibration generator 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a default vertical sectional view of the vibration generator 1.

図１又は図２に示すように、振動発生装置（以下、振動発生装置と称する）１は、筐体等の振動対象物６０に固定される固定部１０と、固定部１０に対して可動する可動部２０と、固定部１０と可動部２０とを連結するコイルばね３０とを有する。なお、以下においては、説明の便宜上、振動発生装置１は水平面に設置され、可動部２０が上下方向に可動する（つまり、可動方向＝上下方向）として説明する。なお、当然のことながら、設置は水平面に限るものではない。 As shown in FIG. 1 or 2, the vibration generator (hereinafter referred to as the vibration generator) 1 is movable with respect to the fixing portion 10 fixed to the vibration object 60 such as a housing and the fixing portion 10. It has a movable portion 20, and a coil spring 30 that connects the fixed portion 10 and the movable portion 20. In the following, for convenience of explanation, the vibration generator 1 is installed on a horizontal plane, and the movable portion 20 is described as being movable in the vertical direction (that is, the movable direction = the vertical direction). As a matter of course, the installation is not limited to the horizontal plane.

固定部１０は、ボビン１１と該ボビン１１に巻回されたコイル１２と、外部と電気的に接続するための電気接続部１３等を備える。ボビン１１はコイル１２を巻回させるための有底筒状の部品であり、一般的には樹脂より形成されている。ボビン１１の底部１１ａは鍔状に延設され、延設された部分に、振動発生装置１を筐体等の振動対象物６０に螺子９０等で固定するための取り付け部１４および電気接続部１３が設けられている。円筒部１１ｂの上端部には壁部１１ｃがフランジ状に形成され、コイル１２は、円筒部１１ｂにおける壁部１１ｃと底部１１ａとの間に巻回されている。 The fixing portion 10 includes a bobbin 11, a coil 12 wound around the bobbin 11, an electrical connecting portion 13 for electrically connecting to the outside, and the like. The bobbin 11 is a bottomed tubular component for winding the coil 12, and is generally made of resin. The bottom portion 11a of the bobbin 11 is extended in a brim shape, and the attachment portion 14 and the electrical connection portion 13 for fixing the vibration generator 1 to the vibration object 60 such as a housing with screws 90 or the like are extended to the extended portion. Is provided. A wall portion 11c is formed in a flange shape at the upper end portion of the cylindrical portion 11b, and the coil 12 is wound between the wall portion 11c and the bottom portion 11a of the cylindrical portion 11b.

ボビン１１の底部１１ａにおける、円筒部１１ｂの中心軸が通る中央部には、上下方向に貫通した固定側軸穴（穴部）１５が形成されている。固定側軸穴１５の周囲には座繰り加工が施されて、座繰り加工部１６が形成されている。座繰り加工部１６は、コイルばね３０の後述する大径部３０ａを収容する。 A fixed side shaft hole (hole) 15 penetrating in the vertical direction is formed in the central portion of the bottom portion 11a of the bobbin 11 through which the central axis of the cylindrical portion 11b passes. Counterbore processing is performed around the fixed side shaft hole 15, and a counterbore processing portion 16 is formed. The counterbore processing portion 16 accommodates a large diameter portion 30a of the coil spring 30, which will be described later.

一方、可動部２０は、有底円筒状のケースヨーク２２と、該ケースヨーク２２の内側の底部２２ａ中央に配置された磁石（永久磁石）２１と、該磁石２１に取り付けられ磁石２１と同径のバックヨーク２３とを備える。磁石２１およびバックヨーク２３はそれぞれリング状に形成されており、可動部２０の可動方向である上下方向に貫通する軸穴を有する。以下、磁石２１およびバックヨーク２３に形成された各軸穴を合せて可動側軸穴(穴部)２４と称する。 On the other hand, the movable portion 20 has a bottomed cylindrical case yoke 22, a magnet (permanent magnet) 21 arranged in the center of the bottom portion 22a inside the case yoke 22, and a magnet 21 attached to the magnet 21 and having the same diameter as the magnet 21. The back yoke 23 is provided. The magnet 21 and the back yoke 23 are each formed in a ring shape, and have a shaft hole penetrating in the vertical direction, which is the movable direction of the movable portion 20. Hereinafter, the shaft holes formed in the magnet 21 and the back yoke 23 are collectively referred to as a movable side shaft hole (hole portion) 24.

磁石２１は、可動方向より平面視した可動部２０の中央部に位置し、着磁方向は矢印Ｙにて示す可動方向と平行をなす方向である。磁石２１としては、優れた磁気特性を有し、小さいサイズでも強力な磁場を作り出すことができるネオジウムマグネット等を用いることが好ましい。ケースヨーク２２とバックヨーク２３とは、磁石２１を着磁方向に挟むように配置されている。ケースヨーク２２およびバックヨーク２３は、鉄より形成されるのが一般的である。 The magnet 21 is located at the center of the movable portion 20 in a plan view from the movable direction, and the magnetizing direction is a direction parallel to the movable direction indicated by the arrow Y. As the magnet 21, it is preferable to use a neodymium magnet or the like which has excellent magnetic characteristics and can generate a strong magnetic field even with a small size. The case yoke 22 and the back yoke 23 are arranged so as to sandwich the magnet 21 in the magnetizing direction. The case yoke 22 and the back yoke 23 are generally made of iron.

可動部２０は、磁石２１による磁束がコイル１２と鎖交するように固定部１０に組み合されている。本実施の形態では、磁石２１およびバックヨーク２３からなる厚肉円筒部２７とケースヨーク２２の円筒壁２２ｂとの間の空間にコイル１２が配置されるように組み合されている。 The movable portion 20 is assembled to the fixed portion 10 so that the magnetic flux generated by the magnet 21 is linked with the coil 12. In the present embodiment, the coil 12 is assembled so as to be arranged in the space between the thick cylindrical portion 27 composed of the magnet 21 and the back yoke 23 and the cylindrical wall 22b of the case yoke 22.

これら固定部１０と可動部２０とは、組み合された状態でコイルばね３０にて連結されている。コイルばね３０は、予め定められた所定のばね定数を有しており、これについては後述する。コイルばね３０は、ボビン１１および可動部２０にそれぞれ形成された、可動方向を軸方向とする同軸の穴部である固定側軸穴１５および可動側軸穴２４に配置されている。 The fixed portion 10 and the movable portion 20 are connected by a coil spring 30 in a combined state. The coil spring 30 has a predetermined spring constant, which will be described later. The coil spring 30 is arranged in the fixed side shaft hole 15 and the movable side shaft hole 24, which are coaxial holes having the movable direction as the axial direction, formed in the bobbin 11 and the movable portion 20, respectively.

コイルばね３０は、一端部に他の部分よりも径が大きい大径部３０ａを有し、他端側からボビン１１の底部１１ａより挿入されている。コイルばね３０は、大径部３０ａを有する一端部がボビン１１の底部１１ａに形成された座繰り加工部１６に収容されており、座繰り加工部１６に突き当たることで、上方への移動が規制されている。 The coil spring 30 has a large diameter portion 30a at one end having a diameter larger than that of the other portion, and is inserted from the bottom portion 11a of the bobbin 11 from the other end side. One end of the coil spring 30 having a large diameter portion 30a is housed in a counterbore processing portion 16 formed on the bottom portion 11a of the bobbin 11, and the coil spring 30 abuts on the counterbore processing portion 16 to restrict upward movement. Has been done.

一方、コイルばね３０の他端部は、可動部２０と螺子締結されている。本実施の形態では、コイルばね３０の他端部は、ケースヨーク２２の底部に止螺子３１に螺子締結されている。止螺子３１は、ケースヨーク２２の底部２２ａ中央に形成された螺子穴２２ｃにワッシャ３２を介して外側より挿入され、ケースヨーク２２内側に突き出た部分にコイルばね３０の他端部が螺合されている。 On the other hand, the other end of the coil spring 30 is screwed to the movable portion 20. In the present embodiment, the other end of the coil spring 30 is screwed to the bottom of the case yoke 22 with a set screw 31. The set screw 31 is inserted into the screw hole 22c formed in the center of the bottom portion 22a of the case yoke 22 from the outside via the washer 32, and the other end of the coil spring 30 is screwed into the portion protruding inside the case yoke 22. ing.

また、より好ましい構成として、可動部２０とコイルばね３０との接続部分に制振材３３が配置されている。制振材３３には、例えば、ピックアップのダンピング材として多用されている、ＣＩＰＤ（Cured In Place Damper）等の振動吸収剤を用いることができる。 Further, as a more preferable configuration, the vibration damping material 33 is arranged at the connecting portion between the movable portion 20 and the coil spring 30. For the vibration damping material 33, for example, a vibration absorber such as CIPD (Cured In Place Damper), which is often used as a damping material for pickups, can be used.

図２に示すように、コイル１２に電流が印加されていない状態（デフォルト）で、バックヨーク２３の底面とボビン１１の底部１１ａとの間には所定の隙間が確保されている。同様に、ケースヨーク２２の底部２２ａの内面とボビン１１の壁部１１ｃとの間にも所定の隙間が確保されている。これらの隙間は、可動部２０が共振周波数Ｆｎで共振しても、固定部１０と衝突しないように設定されている。 As shown in FIG. 2, a predetermined gap is secured between the bottom surface of the back yoke 23 and the bottom portion 11a of the bobbin 11 in a state where no current is applied to the coil 12 (default). Similarly, a predetermined gap is secured between the inner surface of the bottom portion 22a of the case yoke 22 and the wall portion 11c of the bobbin 11. These gaps are set so that even if the movable portion 20 resonates at the resonance frequency Fn, it does not collide with the fixed portion 10.

（コイルばね３０）
コイルばね３０のばね定数ｋは、可動部２０の質量Ｍと可動部２０を共振させる所望の共振周波数（固有振動数）Ｆｎとに応じて予め設定されている。具体的には、可動部２０の質量Ｍと、所望の共振周波数とに基づいて、コイルばね３０のばね定数が以下のように設定される。 (Coil spring 30)
The spring constant k of the coil spring 30 is preset according to the mass M of the movable portion 20 and the desired resonance frequency (natural frequency) Fn for resonating the movable portion 20. Specifically, the spring constant of the coil spring 30 is set as follows based on the mass M of the movable portion 20 and the desired resonance frequency.

可動部２０の共振周波数Ｆｎは、可動部２０の質量Ｍとコイルばね３０のばね定数ｋとで、次式（１）で決定される。 The resonance frequency Fn of the movable portion 20 is determined by the following equation (1) by the mass M of the movable portion 20 and the spring constant k of the coil spring 30.

コイル１２への通電周波数を可動部２０の共振周波数Ｆｎと一致（同等）させて可動部２０を共振周波数Ｆｎ（近傍）で上下動させる。この上下動が外力として作用し、可動部２０を共振させることができる。人は２００Ｈｚ付近の振動を感じやすいことが知られている。したがって、所望の共振周波数Ｆｎとしては、例えば２００Ｈｚに設定することができる。上述の式（１）において、Ｆｎを２００Ｈｚとし、可動部２０の質量Ｍを代入してばね定数ｋを算出することで、質量Ｍの可動部２０を２００Ｈｚ付近で振動させることができる。

The frequency of energization of the coil 12 is made to match (equivalent to) the resonance frequency Fn of the movable portion 20, and the movable portion 20 is moved up and down at the resonance frequency Fn (near). This vertical movement acts as an external force, and the movable portion 20 can resonate. It is known that humans are likely to feel vibrations around 200 Hz. Therefore, the desired resonance frequency Fn can be set to, for example, 200 Hz. In the above equation (1), by setting Fn to 200 Hz and substituting the mass M of the movable portion 20 to calculate the spring constant k, the movable portion 20 having the mass M can be vibrated in the vicinity of 200 Hz.

（振動発生装置１の組み立て）
図２、図３を用いて、振動発生装置１の組み立て方の一例について説明する。図３は、上記振動発生装置１の分解斜視図である。図３に示すように、ボビン１１にコイル１２を巻回して固定部１０を形成する。また、図２に示すように、ケースヨーク２２の底部２２ａの内側中央に形成された凸部２２ｄに合せてリング状の磁石２１を吸着（又は接着）にて固定させ、その上にバックヨーク２３を吸着（又は接着）にて固定させる。次に、ケースヨーク２２の凸部２２ｄを貫通する螺子穴２２ｃにワッシャ３２を介して止螺子３１を挿入する。 (Assembly of vibration generator 1)
An example of how to assemble the vibration generator 1 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration generator 1. As shown in FIG. 3, the coil 12 is wound around the bobbin 11 to form the fixing portion 10. Further, as shown in FIG. 2, a ring-shaped magnet 21 is fixed by adsorption (or adhesion) to the convex portion 22d formed in the inner center of the bottom portion 22a of the case yoke 22, and the back yoke 23 is placed on the ring-shaped magnet 21. Is fixed by adsorption (or adhesion). Next, the set screw 31 is inserted into the screw hole 22c penetrating the convex portion 22d of the case yoke 22 via the washer 32.

このように形成した固定部１０と可動部２０とを、ボビン１１の内側に磁石２１およびバックヨーク２３からなる厚肉円筒部２７が入り込むように組み合せる。組み合わせた状態で、可動側軸穴２４および固定側軸穴１５は可動方向に重畳する。 The fixed portion 10 and the movable portion 20 formed in this way are combined so that the thick cylindrical portion 27 composed of the magnet 21 and the back yoke 23 is inserted inside the bobbin 11. In the combined state, the movable side shaft hole 24 and the fixed side shaft hole 15 overlap in the movable direction.

次に、ボビン１１の底部１１ａの座繰り加工部１６からコイルばね３０を、大径部３０ａとは反対側の端部から挿入し、コイルばね３０の挿入側の端部をケースヨーク２２の底部２２ａの内側中央から突き出た止螺子３１に回し込んで固定する。 Next, the coil spring 30 is inserted from the counterbore processing portion 16 of the bottom portion 11a of the bobbin 11 from the end portion on the side opposite to the large diameter portion 30a, and the end portion on the insertion side of the coil spring 30 is the bottom portion of the case yoke 22. It is fixed by turning it into the set screw 31 protruding from the inner center of 22a.

これによれば、ボビン１１に形成された固定側軸穴１５にコイルばね３０を挿入することで、大径部３０ａがボビン１１の座繰り加工部１６に突き当たって係止される。したがって、コイルばね３０の挿入側を可動部２０に接続することで、固定部１０と可動部２０とをコイルばね３０を介して簡単に連結することができる。 According to this, by inserting the coil spring 30 into the fixed side shaft hole 15 formed in the bobbin 11, the large diameter portion 30a abuts against the counterbore processing portion 16 of the bobbin 11 and is locked. Therefore, by connecting the insertion side of the coil spring 30 to the movable portion 20, the fixed portion 10 and the movable portion 20 can be easily connected via the coil spring 30.

さらに、コイルばね３０と可動部２０とは螺子締結する構成としている。したがって、コイルばね３０の挿入側の端部を止螺子３１に回し込んで固定することで、コイルばね３０と可動部２０も簡単に接続することができる。 Further, the coil spring 30 and the movable portion 20 are screw-fastened. Therefore, the coil spring 30 and the movable portion 20 can be easily connected by turning the end portion of the coil spring 30 on the insertion side into the set screw 31 and fixing the coil spring 30.

その後、可動部２０側を下方に向けた状態で、座繰り加工部１６から液体状の振動吸収剤を定量注入する。紫外線を照射するなどして注入した振動吸収剤を硬化させ、可動部２０とコイルばね３０との接続部分に制振材３３を配置する。このように、振動発生装置１の組み立て工程は平易である。 After that, a liquid vibration absorber is quantitatively injected from the counterbore processing portion 16 with the movable portion 20 side facing downward. The injected vibration absorber is cured by irradiating with ultraviolet rays or the like, and the vibration damping material 33 is arranged at the connection portion between the movable portion 20 and the coil spring 30. As described above, the assembly process of the vibration generator 1 is simple.

（コイル１２に流す駆動電流）
図４は、上記振動発生装置１のコイル１２に流す駆動電流の一例の波形図である。図４に示すように、コイル１２に流す駆動電流は、正弦波の交番電流であり、コイルばね３０のばね定数ｋと可動部２０の質量Ｍとで決定される共振周波数Ｆｎの正弦波の交番電流となる。図４は、共振周波数Ｆｎが２００Ｈｚに設定されている場合の交番電流の波形を示している。 (Drive current flowing through the coil 12)
FIG. 4 is a waveform diagram of an example of a drive current flowing through the coil 12 of the vibration generator 1. As shown in FIG. 4, the drive current flowing through the coil 12 is a sine wave alternating current, and is a sine wave alternating current having a resonance frequency Fn determined by the spring constant k of the coil spring 30 and the mass M of the movable portion 20. It becomes an electric current. FIG. 4 shows the waveform of the alternating current when the resonance frequency Fn is set to 200 Hz.

（振動発生装置１の動作）
図２を用いて、振動発生装置１の動きを説明する。図２中、矢印Ｘは磁束線を示し、Ｄ１はコイル１２に流れる電流の向きを示している。図２に示すように、コイル１２に交番電流を流すと、フレミング左手の法則に従って上下方向に推力（ローレンツ力）が発生し、可動部２０がデフォルトの位置を中心に上下動する。 (Operation of vibration generator 1)
The movement of the vibration generator 1 will be described with reference to FIG. In FIG. 2, arrow X indicates a magnetic flux line, and D1 indicates the direction of the current flowing through the coil 12. As shown in FIG. 2, when an alternating current is passed through the coil 12, thrust (Lorentz force) is generated in the vertical direction according to Fleming's left-hand rule, and the movable portion 20 moves up and down around the default position.

コイル１２に流す交番電流の周波数を、コイルばね３０のばね定数ｋと可動部２０の質量Ｍとで決定される所望の共振周波数Ｆｎと一致（同等）させる。すると、ローレンツ力による上下動を外力として可動部２０が共振周波数Ｆｎにてデフォルトの位置を中心に上下に共振する。このような可動部２０の共振による振動の反力を受けて固定部１０が共振し、ひいては固定部１０が取り付けられている振動対象物６０が共振する。なお、以降、コイル１２に流す交番電流の周波数を通電周波数と称する。 The frequency of the alternating current flowing through the coil 12 is made to match (equivalent to) the desired resonance frequency Fn determined by the spring constant k of the coil spring 30 and the mass M of the movable portion 20. Then, the movable portion 20 resonates up and down around the default position at the resonance frequency Fn with the vertical movement due to the Lorentz force as an external force. The fixed portion 10 resonates due to the reaction force of the vibration caused by the resonance of the movable portion 20, and the vibrating object 60 to which the fixed portion 10 is attached resonates. Hereinafter, the frequency of the alternating current flowing through the coil 12 will be referred to as an energization frequency.

(評価)
図５は、共振周波数Ｆｎに対する通電周波数と振幅比との関係を示す共振曲線図である。共振周波数Ｆｎは２００Ｈｚに設定している。図５に示すように、通電周波数を共振周波数Ｆｎと同じ２００Ｈｚとすることで振幅比が最大となる。振幅比は、通電周波数が２００Ｈｚからずれるに従って低下し、また振幅比の最大値は減衰比に依存する。図５から、減衰比を０．１０とすることで、共振なしの振幅比の１０倍の振幅比を得ることができることがわかる。また、減衰比を０．０６とすることで、共振なしの振幅比の１６倍以上もの振幅比を得ることができることがわかる。 (Evaluation)
FIG. 5 is a resonance curve diagram showing the relationship between the energization frequency and the amplitude ratio with respect to the resonance frequency Fn. The resonance frequency Fn is set to 200 Hz. As shown in FIG. 5, the amplitude ratio is maximized by setting the energization frequency to 200 Hz, which is the same as the resonance frequency Fn. The amplitude ratio decreases as the energization frequency deviates from 200 Hz, and the maximum value of the amplitude ratio depends on the attenuation ratio. From FIG. 5, it can be seen that by setting the attenuation ratio to 0.10, an amplitude ratio that is 10 times the amplitude ratio without resonance can be obtained. Further, it can be seen that by setting the attenuation ratio to 0.06, it is possible to obtain an amplitude ratio that is 16 times or more the amplitude ratio without resonance.

図６、図７は、時間と可動部２０の変位との関係を示す図であり、図６は制振材３３無し、図７は制振材３３有りである。図６、図７は何れも、時間１．２０まで共振周波数Ｆｎに一致する通電周波数で駆動し、その後、コイル１２への通電をＯＦＦした場合の、時間と可動部２０の変位との関係を示している。 6 and 7 are diagrams showing the relationship between time and the displacement of the movable portion 20, FIG. 6 shows the vibration damping material 33 without the vibration damping material 33, and FIG. 7 shows the vibration damping material 33 with the vibration damping material 33. 6 and 7 both show the relationship between the time and the displacement of the movable portion 20 when the coil 12 is driven at an energization frequency corresponding to the resonance frequency Fn until the time 1.20 and then the energization of the coil 12 is turned off. Shown.

図６に示すように、制振材３３が配置されていない状態では、通電をＯＦＦした後も残留振動が長く継続していることがわかる。つまり、振動のキレが悪い。一方、図７に示すように、制振材３３が配置されている状態では、時間１．３２で振動がほぼ収束していることがわかる。つまり、通電をＯＦＦした後、速やかに残留振動が収束する、キレの良い振動が得られる。 As shown in FIG. 6, it can be seen that in the state where the damping material 33 is not arranged, the residual vibration continues for a long time even after the energization is turned off. That is, the sharpness of vibration is bad. On the other hand, as shown in FIG. 7, it can be seen that in the state where the vibration damping material 33 is arranged, the vibration is almost converged in time 1.32. That is, after turning off the energization, the residual vibration quickly converges, and a sharp vibration can be obtained.

（従来の振動発生装置５０との部品共用）
上記振動発生装置１は、可動部２０を振動対象物６０に衝突させて振動対象物６０を振動させる従来の振動発生装置と部品共用できるように設計されている。 (Parts shared with the conventional vibration generator 50)
The vibration generator 1 is designed so that the movable portion 20 can collide with the vibration object 60 to vibrate the vibration object 60, and the parts can be shared with the conventional vibration generator 1.

図８は、振動発生装置１と部品を共用して構成した従来の振動発生装置５０のデフォルトの縦断面図である。図８に示すように、コイルばね３０、止螺子３１、ワッシャ３２、および制振材３３を備えておらず、固定部１０と可動部２０とは連結されていない。 FIG. 8 is a default vertical cross-sectional view of the conventional vibration generator 50 configured by sharing parts with the vibration generator 1. As shown in FIG. 8, the coil spring 30, the set screw 31, the washer 32, and the vibration damping material 33 are not provided, and the fixed portion 10 and the movable portion 20 are not connected to each other.

コイル１２に電流が印加されていない状態（デフォルト）で、バックヨーク２３の底面とボビン１１の底部１１ａとは接触している。ケースヨーク２２の底部２２ａの内面とボビン１１の壁部１１ｃとの間には所定の隙間が確保されている。なお、ケースヨーク２２の底部２２ａの内面とボビン１１の壁部１１ｃとの間の隙間は、図２の縦断面図よりも小さい。固定部１０は、振動対象物６０に対向して設けられた取り付け台６１等に設置される。 The bottom surface of the back yoke 23 and the bottom portion 11a of the bobbin 11 are in contact with each other in a state where no current is applied to the coil 12 (default). A predetermined gap is secured between the inner surface of the bottom portion 22a of the case yoke 22 and the wall portion 11c of the bobbin 11. The gap between the inner surface of the bottom portion 22a of the case yoke 22 and the wall portion 11c of the bobbin 11 is smaller than the vertical cross-sectional view of FIG. The fixing portion 10 is installed on a mounting base 61 or the like provided so as to face the vibration object 60.

図９は、図８に示す従来の振動発生装置５０の縦断面図であり、可動部２０が振動対象物６０に衝突している状態を示す。図１０は、従来の振動発生装置５０のコイル１２に流す駆動電流の一例の波形図である。図１０に示すように、コイル１２に流す駆動電流は、正方向のみの矩形波である。 FIG. 9 is a vertical cross-sectional view of the conventional vibration generator 50 shown in FIG. 8, showing a state in which the movable portion 20 collides with the vibration object 60. FIG. 10 is a waveform diagram of an example of a drive current flowing through the coil 12 of the conventional vibration generator 50. As shown in FIG. 10, the drive current flowing through the coil 12 is a rectangular wave only in the positive direction.

図８に示すように、コイル１２に矩形波の駆動電流（図１０参照）を流すと、フレミング左手の法則に従って上方向に推力（ローレンツ力）が発生する。図８中、矢印Ｘは磁束線を示し、Ｄ１はコイル１２に流れる電流の向きを示している。推力は、正方向の電流が印加されている間だけ発生する。推力にて上に移動した可動部２０は図９に示すように、振動対象物６０に衝突して振動対象物６０を振動させる。 As shown in FIG. 8, when a square wave drive current (see FIG. 10) is passed through the coil 12, a thrust (Lorentz force) is generated in the upward direction according to Fleming's left-hand rule. In FIG. 8, arrow X indicates a magnetic flux line, and D1 indicates the direction of the current flowing through the coil 12. Thrust is generated only while a positive current is applied. As shown in FIG. 9, the movable portion 20 moved upward by the thrust collides with the vibrating object 60 and vibrates the vibrating object 60.

コイル１２に印加される電流がゼロになると、可動部２０はその自重にて固定部１０側に引き戻される（落下する）。可動部２０が上方に移動する度に振動対象物６０に衝突して振動対象物６０を振動させる。上下動時、可動部２０の厚肉円筒部２７は、外周面２７ａをボビン１１の内周面１１ｄに沿わせるようにして移動する。 When the current applied to the coil 12 becomes zero, the movable portion 20 is pulled back (falls) to the fixed portion 10 side by its own weight. Every time the movable portion 20 moves upward, it collides with the vibrating object 60 and vibrates the vibrating object 60. When moving up and down, the thick cylindrical portion 27 of the movable portion 20 moves so that the outer peripheral surface 27a is along the inner peripheral surface 11d of the bobbin 11.

ここで、厚肉円筒部２７の外周面２７ａとボビン１１の内周面１１ｄとの間の隙間は、可動部２０が傾いた状態で上下動しても、可動部２０のケースヨーク２２の円筒壁２２ｂがコイル１２に接触しないように設定されている。これにより、可動部２０が傾いた状態で上下動しても、可動部２０がコイル１２に接触することによる磨滅にて、コイル１２が早期に断線するといったこと不具合を防止できる。 Here, the gap between the outer peripheral surface 27a of the thick cylindrical portion 27 and the inner peripheral surface 11d of the bobbin 11 is the cylinder of the case yoke 22 of the movable portion 20 even if the movable portion 20 moves up and down in a tilted state. The wall 22b is set so as not to contact the coil 12. As a result, even if the movable portion 20 moves up and down in an inclined state, it is possible to prevent a problem that the coil 12 is disconnected at an early stage due to abrasion caused by the movable portion 20 coming into contact with the coil 12.

(効果)
上記構成では、固定部１０と可動部２０とがコイルばね３０にて連結されている。したがって、可動部２０の質量Ｍとコイルばね３０のばね定数ｋによって決まる共振周波数と同じ通電周波数の電流をコイル１２に流すことで、共振現象を利用した振動を発生させることができる。これにより、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置に比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。 (effect)
In the above configuration, the fixed portion 10 and the movable portion 20 are connected by a coil spring 30. Therefore, by passing a current having the same energization frequency as the resonance frequency determined by the mass M of the movable portion 20 and the spring constant k of the coil spring 30 through the coil 12, vibration utilizing the resonance phenomenon can be generated. As a result, compared to a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust, it is possible to drive with high efficiency, and a larger vibration amount can be obtained with the same input power.

また、共振現象を得るにあたり、コイルばね３０を使用しているので、板ばねに比べて振動のストローク（振幅）を深く取ることが容易に行え、ばね定数ｋが安定化する。その結果、共振周波数が安定化し、板ばねを用いた従来構成の振動発生装置のように、共振周波数のフィードバック制御を行わなくても安定して共振させることが可能となる。コイルばね３０は板ばねに比べて低価格であるため、コスト的なメリットもある。 Further, since the coil spring 30 is used to obtain the resonance phenomenon, the stroke (amplitude) of the vibration can be easily taken as compared with the leaf spring, and the spring constant k is stabilized. As a result, the resonance frequency is stabilized, and it is possible to stably resonate without performing feedback control of the resonance frequency as in the vibration generator having a conventional configuration using a leaf spring. Since the coil spring 30 is cheaper than the leaf spring, it also has a cost advantage.

また、コイルばね３０をボビン１１および可動部２０にそれぞれ形成された可動方向を軸方向とする同軸の穴部である固定側軸穴１５および可動側軸穴２４に配置している。このような配置することで、振動発生装置１が大型化することはなく、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と同等のサイズを維持できる。さらに、このように配置することで、コイルばね３０を用いずに組み立てて、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置５０を構成することができる。これにより、共振現象を利用するタイプと利用しないタイプとで、部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。 Further, the coil spring 30 is arranged in the fixed side shaft hole 15 and the movable side shaft hole 24, which are coaxial holes formed in the bobbin 11 and the movable portion 20 with the movable direction as the axial direction, respectively. With such an arrangement, the vibration generator 1 does not become large in size, and can maintain the same size as a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust. Further, by arranging in this way, it is possible to assemble the conventional vibration generator 50 using only the Lorentz force as a thrust by assembling without using the coil spring 30. As a result, parts can be shared between the type that uses the resonance phenomenon and the type that does not use the resonance phenomenon, and cost reduction can be achieved.

また、固定部１０と可動部２０とはコイルばね３０によって連結されているので、可動部２０の移動位置を規制するガイド機構等を設けずとも、固定部１０と可動部２０との相対的な位置関係が規制される。これにより、コイル１２の磨滅による断線はもちろんのこと、固定部１０と可動部２０との接触による摩耗も防止あるいは低減でき、製品寿命を延ばすことができる。 Further, since the fixed portion 10 and the movable portion 20 are connected by a coil spring 30, the fixed portion 10 and the movable portion 20 are relative to each other without providing a guide mechanism or the like that regulates the moving position of the movable portion 20. The positional relationship is regulated. As a result, not only disconnection due to abrasion of the coil 12 but also wear due to contact between the fixed portion 10 and the movable portion 20 can be prevented or reduced, and the product life can be extended.

〔実施の形態２〕
以下、本発明の一側面における他の実施形態を、図１１、図１２に基づいて例示する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。 [Embodiment 2]
Hereinafter, other embodiments of one aspect of the present invention will be illustrated with reference to FIGS. 11 and 12. For convenience of explanation, the same reference numerals will be added to the members having the same functions as the members described in the above embodiment, and the description will not be repeated.

図１１は、本実施の形態に係る振動発生装置１Ａのデフォルトの縦断面図である。図１１中、矢印Ｘは磁束線を示し、Ｄ１はコイル１２に流れる電流の向きを示している。 FIG. 11 is a default vertical sectional view of the vibration generator 1A according to the present embodiment. In FIG. 11, arrow X indicates a magnetic flux line, and D1 indicates the direction of the current flowing through the coil 12.

実施の形態１の振動発生装置１では、固定部１０のコイル１２の内側に、可動部２０の磁石２１およびバックヨーク２３が配設され、磁石２１の磁着方向(矢印Ｙ)は可動部２０の可動方向であった。これに対し、図１１に示すように、実施の形態２の振動発生装置１Ａでは、固定部１０Ａのコイル１２の外側に、可動部２０Ａの円筒状の磁石２１Ａが配置され、磁石２１Ａの磁着方向(矢印Ｙ)は可動部２０Ａの可動方向と直交する方向である。 In the vibration generator 1 of the first embodiment, the magnet 21 of the movable portion 20 and the back yoke 23 are arranged inside the coil 12 of the fixed portion 10, and the magnetizing direction (arrow Y) of the magnet 21 is the movable portion 20. It was the movable direction of. On the other hand, as shown in FIG. 11, in the vibration generator 1A of the second embodiment, the cylindrical magnet 21A of the movable portion 20A is arranged outside the coil 12 of the fixed portion 10A, and the magnet 21A is magnetized. The direction (arrow Y) is a direction orthogonal to the movable direction of the movable portion 20A.

固定部１０Ａのボビン１１Ａは、円筒部１１ｂがボビン１１の円筒部１１ｂよりも小径に形成されている。可動部２０Ａは、有底円筒状をなすヨーク４０を備えている。ヨーク４０は、大径円筒部４０ａと、大径円筒部４０ａの内側中央に設けられた小径円筒部４０ｂと、大径円筒部４０ａと小径円筒部４０ｂとを繋ぐ底部４０ｃとを有する。磁石２１Ａは、大径円筒部４０ａの内側面に吸着（又は接着）にて固定されている。小径円筒部４０ｂにコイルばね３０を挿通させる可動側軸穴(穴部)２４Ａが形成され、底部４０ｃ中央に螺子穴４０ｄが形成され、止螺子３１が挿入されている。このような可動部２０Ａは、固定部１０Ａに対して、磁石２１Ａと小径円筒部４０ｂとの間にコイル１２が配置されるように組み合されている。 The bobbin 11A of the fixed portion 10A has a cylindrical portion 11b formed to have a smaller diameter than the cylindrical portion 11b of the bobbin 11. The movable portion 20A includes a yoke 40 having a bottomed cylindrical shape. The yoke 40 has a large-diameter cylindrical portion 40a, a small-diameter cylindrical portion 40b provided at the center inside the large-diameter cylindrical portion 40a, and a bottom portion 40c connecting the large-diameter cylindrical portion 40a and the small-diameter cylindrical portion 40b. The magnet 21A is fixed to the inner surface of the large-diameter cylindrical portion 40a by adsorption (or adhesion). A movable side shaft hole (hole) 24A through which the coil spring 30 is inserted is formed in the small-diameter cylindrical portion 40b, a screw hole 40d is formed in the center of the bottom 40c, and a set screw 31 is inserted. Such a movable portion 20A is assembled so that the coil 12 is arranged between the magnet 21A and the small-diameter cylindrical portion 40b with respect to the fixing portion 10A.

コイル１２に交番電流を流すと、フレミング左手の法則に従って上下方向に推力（ローレンツ力）が発生し、可動部２０Ａが上下動する。コイル１２に流す交番電流の周波数を、コイルばね３０のばね定数ｋと可動部２０Ａの質量Ｍとで決定される所望の共振周波数Ｆｎと一致（同等）させると、ローレンツ力による上下動を外力として可動部２０Ａが共振周波数Ｆｎにて共振する。このような可動部２０Ａの共振による振動の反力を受けて固定部１０Ａが共振し、ひいては固定部１０Ａが取り付けられている振動対象物６０が共振する。 When an alternating current is passed through the coil 12, a thrust (Lorentz force) is generated in the vertical direction according to Fleming's left-hand rule, and the movable portion 20A moves up and down. When the frequency of the alternating current flowing through the coil 12 matches (equivalents) the desired resonance frequency Fn determined by the spring constant k of the coil spring 30 and the mass M of the movable portion 20A, the vertical movement due to the Lorentz force is used as an external force. The movable portion 20A resonates at the resonance frequency Fn. The fixed portion 10A resonates due to the reaction force of the vibration caused by the resonance of the movable portion 20A, and the vibrating object 60 to which the fixed portion 10A is attached resonates.

上記振動発生装置１Ａも振動発生装置１と同様の手順で組み立てることができ、組み立ては平易である。さらに、上記振動発生装置１Ａも、振動発生装置１と同様、可動部２０Ａを振動対象物６０に衝突させて振動対象物６０を振動させる従来の振動発生装置と部品共用できるように設計されている。 The vibration generator 1A can also be assembled in the same procedure as the vibration generator 1, and the assembly is easy. Further, the vibration generator 1A is also designed so that, like the vibration generator 1, the movable portion 20A can collide with the vibration target 60 to vibrate the vibration target 60, and the parts can be shared with the conventional vibration generator. ..

図１２は、従来の振動発生装置５０Ａのデフォルトの縦断面図である。図１２に示すように、コイルばね３０、止螺子３１、ワッシャ３２、および制振材３３を備えておらず、固定部１０と可動部２０とが連結されていない。なお、動作は、振動発生装置５０と同様であるので説明を省略する。 FIG. 12 is a default vertical sectional view of the conventional vibration generator 50A. As shown in FIG. 12, the coil spring 30, the set screw 31, the washer 32, and the vibration damping material 33 are not provided, and the fixed portion 10 and the movable portion 20 are not connected. Since the operation is the same as that of the vibration generator 50, the description thereof will be omitted.

図１３は、振動発生装置１および振動発生装置１Ａのストローク位置と静推力との関係を示す図である。ストローク位置は、可動部２０、可動部２０Ａの変位量である。図１２に示すように、コイル１２の外側に磁石２１Ａが配置されている振動発生装置１Ａは、変位量が小さいうちは振動発生装置１Ａよりも大きな静推力を得られる。しかしながら、ある位置から略比例して静推力が減衰し始める。これは、振動発生装置１Ａの構成では、磁石２１Ａの磁束（矢印Ｘ）と鎖交するコイル１２の断面積が可動部２０Ａの変位に伴って減少するためである。但し、磁石２１Ａの磁束（矢印Ｘ）と鎖交するコイル１２の断面積が可動方向に長い。そのため、磁石２１Ａとして、安価で磁力の弱い例えばフェライト磁石等を使うことができる。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the stroke position of the vibration generator 1 and the vibration generator 1A and the static thrust. The stroke position is the displacement amount of the movable portion 20 and the movable portion 20A. As shown in FIG. 12, the vibration generator 1A in which the magnet 21A is arranged on the outside of the coil 12 can obtain a larger static thrust than the vibration generator 1A while the displacement amount is small. However, the static thrust begins to decrease in approximately proportion from a certain position. This is because, in the configuration of the vibration generator 1A, the cross-sectional area of the coil 12 interlinking with the magnetic flux (arrow X) of the magnet 21A decreases with the displacement of the movable portion 20A. However, the cross-sectional area of the coil 12 interlinking with the magnetic flux (arrow X) of the magnet 21A is long in the movable direction. Therefore, as the magnet 21A, an inexpensive and weak magnetic force such as a ferrite magnet can be used.

一方、コイル１２の内側に磁石２１が配置されている振動発生装置１は、変位量が小さいうちは振動発生装置１Ａに比べてやや静推力が低いが、変位量が中位に達しても静推力を維持し、静推力の減衰が穏やかである。これは、振動発生装置１の構成では、バックヨーク２３部分に磁束（矢印Ｘ）が集中しており、可動部２０が変位しても、磁束（矢印Ｘ）と鎖交するコイル１２の断面積の変化が少ないためである。静推力の減衰が穏やかなため、長ストロークに適している。また、磁石２１の着磁は軸方向のため空心コイルで容易にフル着磁が可能である。 On the other hand, the vibration generator 1 in which the magnet 21 is arranged inside the coil 12 has a slightly lower static thrust than the vibration generator 1A while the displacement is small, but is static even when the displacement reaches a medium level. The thrust is maintained and the static thrust decays gently. This is because, in the configuration of the vibration generator 1, the magnetic flux (arrow X) is concentrated on the back yoke 23 portion, and even if the movable portion 20 is displaced, the cross-sectional area of the coil 12 interlinking with the magnetic flux (arrow X). This is because there is little change in. It is suitable for long strokes because the damping of static thrust is gentle. Further, since the magnet 21 is magnetized in the axial direction, it can be easily fully magnetized by the air-core coil.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

１、１Ａ、５０、５０Ａ振動発生装置
１０、１０Ａ固定部
１１、１１Ａボビン
１１ａ、２２ａ、４０ｃ底部
１２コイル
１５固定側軸穴（穴部）
１６座繰り加工部
２０、２０Ａ可動部
２１、２１Ａ磁石（永久磁石）
２２ケースヨーク
２３バックヨーク
２４可動側軸穴（穴部）
３０コイルばね
３０ａ大径部
３１止螺子
３３制振材
４０ヨーク
４０ａ大径円筒部
４０ｂ小径円筒部
４０ｃ底部
６０振動対象物
Ｆｎ共振周波数
ｋばね定数 1, 1A, 50, 50A Vibration generator 10, 10A Fixed part 11, 11A Bobbin 11a, 22a, 40c Bottom 12 Coil 15 Fixed side shaft hole (hole)
16 Counterbore processing part 20, 20A Movable part 21, 21A Magnet (permanent magnet)
22 Case yoke 23 Back yoke 24 Movable side shaft hole (hole)
30 Coil spring 30a Large diameter part 31 Stop screw 33 Anti-vibration material 40 York 40a Large diameter cylindrical part 40b Small diameter cylindrical part 40c Bottom 60 Vibration object Fn Resonance frequency k Spring constant

Claims

A bobbin and a fixed portion having a coil wound around the bobbin,
A movable portion having a permanent magnet and a yoke and coupled to the fixed portion so that the magnetic flux generated by the permanent magnet intersects the coil.
A coil spring formed in the bobbin and the movable portion, which is arranged in a coaxial hole having the movable direction of the movable portion as an axial direction and connects the fixed portion and the movable portion.
Vibration generator equipped with.

The coil spring has a large diameter portion at one end having a diameter larger than that of the other portion.
The vibration generator according to claim 1, wherein the hole formed in the bobbin is a through hole, and a counterbore processing portion is provided around the hole.

The vibration generator according to claim 1 or 2, wherein the coil spring and the movable portion are screw-fastened.

The vibration generator according to any one of claims 1 to 3, wherein a vibration damping material is arranged at a connecting portion between the movable portion and the coil spring.

The yoke includes a back yoke having the same diameter as the permanent magnet and a bottomed cylindrical case yoke having a diameter larger than that of the back yoke.
The permanent magnet is magnetized in parallel with the movable direction, is arranged at the center of the bottom inside the case yoke, and is sandwiched between the case yoke and the back yoke.
The holes are formed in the permanent magnet and the back yoke.
The vibration generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the coil is arranged between the permanent magnet and the back yoke and the case yoke.

The yoke has a large-diameter cylindrical portion, a small-diameter cylindrical portion located in the center inside the large-diameter cylindrical portion and having the hole portion, and a bottom portion connecting the large-diameter cylindrical portion and the small-diameter cylindrical portion.
The permanent magnet has a cylindrical shape, is magnetized in a direction orthogonal to the movable direction, and is arranged inside the large-diameter cylindrical portion.
The vibration generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the coil is arranged between the permanent magnet and the small-diameter cylindrical portion.