JP2021137786A - 弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子に関するものである。【解決手段】本発明は、ヨークと、前記ヨークに付着される永久磁石と、前記永久磁石に付着されるトッププレートとを含む磁気回路；前記ヨークと結合されるヨーク結合部と、前記ヨーク結合部と間隔をおいて形成され、プロテクターと結合されるプロテクター結合部と、前記ヨーク結合部及び前記プロテクター結合部を弾性的に連結する２つ以上のブリッジとを備え、弾性の素材で射出成形されるフレーム；前記フレーム上に設置されるプロテクター；前記プロテクターに固定されるコイル；及び、ボイスコイル及び磁気回路間の相互電磁気力により振動を発生させる振動部と振動しないプロテクター結合部とが、過電流により強い衝突を発生させる衝突構造を含むことを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。【選択図】図４

Description

本発明は、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子に関する。

携帯電話のような電子機器の主な特徴の一つである振動を発生させる手段として、軸が偏心したり質量重心が一側に不均衡に分配されたモータを回転させて振動を発生させる振動モータがある。しかしながら、振動モータは、モータ回転時、ブラシがセグメント間の極間を通過しながら摩擦やスパークを発生させることにより、寿命が減少する等、多くの問題点があった。

このような振動モータの短所を克服するために線形振動子が開発された。線形振動子は、スプリングに装着された振動子がマグネット及びコイル間の電磁気力により上下又は左右に直線運動しながら振動するため、振動モータに比べて摩擦や摩耗がなくて寿命が長い。また、小型化が可能であるため、現在多様な形態に開発されている。

従来の線形振動子の共振周波数は、振動計の重さ及び振動計を支持するスプリングの剛性により決定された。共振周波数をチューニング(tuning)するには、線形振動子内のスプリングの剛性及び振動計の重さを調整しなければならないが、スプリング及び振動計はプロテクター(protector)により閉鎖されるケース内に設けられるため、これらをチューニングするのに困難さがあった。振動計の重さの変更によるサイズの変更時、大部分の部品の設計が変更されなければならないため、金銭的な損害が生じ、サイズが固定された状態では重さの変更に困難さがあった。

したがって、線形振動子の共振周波数を容易に変更できると同時に、このようなチューニング時に部品等の設計変更が最小化できる線形振動子の開発が要求されている。

図１は従来技術に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図、図２は図１の従来技術に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の斜視図である。

従来技術に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、振動子で底面及び側面を備えるヨーク２１、ヨーク２１の側面と間隔をおいてヨーク２１の底面に付着される永久磁石２２、永久磁石２２の上面に付着されるトッププレート２３、ヨーク２１の外周に結合される弾性の素材で射出成形されるフレーム１０、フレーム１０上に設置されるプロテクター４０、及び、プロテクター４０に固定され、永久磁石２２とヨーク２１の側面間に下端が位置するコイル３０を含み、フレーム１０は、ヨーク２１と結合されるヨーク結合部１１、ヨーク結合部１１と間隔をおいて形成されてプロテクター４０と結合される固定部１２、及び、ヨーク結合部１１と固定部１２を弾性的に連結する２つ以上のブリッジ１３を備える。また、プロテクター４０の下面には外部からコイル３０に電気信号を印加するＦＰＣＢ(flexible printed circuit board：フレキシブルプリント基板)５０が付着される。

フレーム１０は、ヨーク結合部１１と所定間隔をおいて対向する両側に一対の固定部１２を備える。ブリッジ１３は、各固定部１２の両端部とヨーク結合部１１を連結して、全部４つのブリッジ１３が備えられる。フレーム１０が弾性の素材で射出成形されるため、ヨーク２１、永久磁石２２及びトッププレート２３からなる磁気回路とコイル３０の相互電磁気力により、振動子及びフレーム１０のヨーク結合部１１が上下に振動するように、ブリッジ１３が弾性変形してヨーク結合部１１を支持する。

フレーム１０の上部に結合されるプロテクター４０は、コイル３０を固定すると同時にフレーム１０内に設置された部品を保護する。プロテクター４０は射出成形部４１及び金属部４２が結合された形態である。金属部４２はフレーム１０の固定部１２の両端部を囲む一対の曲げ部４２ａを備える。一つの曲げ部４２ａは一側の固定部１２の端部から他側の固定部１２の端部まで延長される。したがって、固定部１２の配置方向と曲げ部４２ａの配置方向とは互いに垂直をなす。

プロテクター４０に一端が位置し、フレーム１０の固定部１２に他端が挿入され、固定部１２の振動を防止するフレームガイドが含まれる。従来技術において、フレームガイドは、プロテクター４０の射出成形部４１と同じ材質で形成され、射出成形部４１の成形時に一体に形成される。一方、コイル３０及びＦＰＣＢ(５０)も射出成形部４１の成形時にインサート射出成形される。

プロテクター４０は、コイル３０を固定し、フレーム１０内に設けられる部品を保護する以外に、フレーム１０の固定部１２の振動を防止する。振動子の振動が円滑になされるために、固定部１２は振動や変形が抑制されなければならない。このために、プロテクター４０の金属部４２は、下方に曲げられてフレーム１０の固定部１２の内側面と当接する内側曲げ部４２ａを備える。また、プロテクター４０の金属部４２は、外部に延長されてフレーム１０の固定部１２の外側を囲むように曲げられる外側曲げ部４２ｂを備える。よって、プロテクター４０の金属部４２がフレーム１０の固定部１２の内外側を保持するため、固定部１２の振動が防止できる。プロテクター４０の金属部４２は、外側に延長されて螺合される螺合部４２ｃを備える。望ましくは、金属部４２の螺合部は外側曲げ部４２ｂからさらに延長された形態である。

最近、ゲーム用コントローラに振動子が内蔵されてゲーム内の特殊な状況で振動を発生させることで、使用者の没入感を向上させる製品等が多くなっている。戦争やレーシングや格闘などのゲームの際、射撃や打撃や衝突などの状況において、ゲームコントローラに内蔵された振動子を介して瞬間的に鈍重で強い衝撃を付与して現実感が提供できる。これにより、瞬間的に強い衝撃が付与できる振動子構造の開発が要求される。

大韓民国特許公開公報１０−２０１９−０１３２０６６号

本発明の目的は、瞬間的に強い衝撃が付与できる構造を持つ振動子を提供することにある。

本発明は、ヨークと、前記ヨークに付着される永久磁石と、前記永久磁石に付着されるトッププレートとを含む磁気回路；前記ヨークと結合されるヨーク結合部と、前記ヨーク結合部と間隔をおいて形成され、プロテクターと結合されるプロテクター結合部と、前記ヨーク結合部及び前記プロテクター結合部を弾性的に連結する２つ以上のブリッジとを備え、弾性の素材で射出成形されるフレーム；前記フレーム上に設置されるプロテクター；前記プロテクターに固定されるコイル；及び、ボイスコイル及び磁気回路間の相互電磁気力により振動を発生させる振動部と振動しないプロテクター結合部とが、過電流により強い衝突を発生させる衝突構造を含むことを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記ヨーク又は前記フレームの前記ヨーク結合部に付着されるウェイトをさらに含み、前記衝突構造は、前記ウェイト及び前記フレームのプロテクター結合部に形成されることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記フレームは、前記プロテクター結合部に形成され、前記ウェイトに向かって突出された衝突突起を備えることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記フレームの外周を囲むプレートをさらに含み、前記衝突突起は、前記プレートを貫通して突出されることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記フレームは、前記プロテクター結合部に付着される弾性部材であることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記衝突構造は、前記フレームのヨーク結合部及び前記プロテクターに形成されることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記プロテクターは、前記フレームのヨーク結合部に向かって突出された突起を備えることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記プロテクターの突起又は前記フレームのヨーク結合部にダンピング部材が付着されることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

また、本発明の他の一例において、前記ヨークは、前記ヨーク結合部との結合力を高めるための凹凸を備えることを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子を提供する。

本発明が提供する弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、フレームの剛性及びウェイトの付加による振動計の重さの変化によりチューニングできるため、磁気回路の構造を変更しなくても線形振動子の特性がチューニングできる。

また、本発明が提供する弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、フレームのプロテクター結合部を剛性の大きいプロテクターのガイドが貫通して支持することで、振動特性を向上させることができる。

また、本発明が提供する弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、フレームのブリッジが弾性的に支持する役割を果たすことで、フレーム及びスプリング間の溶接やボンド塗布などにより固定されるスプリングに比べて信頼性が高い。

また、本発明が提供する弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、過電流の印加時に故意的に衝突を起こすことができる衝突構造を備えることで、戦争やレーシングや格闘などのゲームの際、射撃や打撃や衝突などの状況において、瞬間的な鈍重で強い衝撃を付与して現実感が提供できる。

従来技術に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図である。 図１の従来技術に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の分解図である。 本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の斜視図である。 本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の分解図である。 本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図である。 本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子のプロテクターを示す図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。

図３は本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図、図４は本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の分解図、図５は本明の第１の実施例に係る弾性部材の射出フレームを備える線形振動子の斜視図である。

本発明の第１の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、振動子で底面及び側面を備えるヨーク２１０、ヨーク２１０の側面と間隔をおいてヨーク２１０の底面に付着される永久磁石２２０、永久磁石２２０の上面に付着されるトッププレート２３０、ヨーク２１０の外周に結合される弾性の素材で射出成形されるフレーム１００、フレーム１００の下面に結合されるプロテクター４００、及び、プロテクター４００に固定され、永久磁石２２０とヨーク２１０の側面間に形成されるエアーギャップ内に上端が位置するコイル３００を含む。フレーム１００は、ヨーク２１０と結合されるヨーク結合部１１０、ヨーク結合部１１０と間隔をおいて形成され、プロテクター４００と結合されるプロテクター結合部１２０、及び、ヨーク結合部１１０とプロテクター結合部１２０を弾性的に連結する２つ以上のブリッジ１３０を備える。また、プロテクター４００の下面には、外部からコイル３００に電気信号を印加するＦＰＣＢ(７００)が付着される。

本発明の第１の実施例に係る線形振動子は、円形の永久磁石２２０及びトッププレート２３０を備える。これにより、ヨーク２１０及びコイル３００の断面は円形である。ヨーク２１０の外周を囲むフレーム１００のヨーク結合部１１０も円形である。

フレーム１００は、ヨーク結合部１１０と所定間隔をおいて対向する両側に一対のプロテクター結合部１２０を備える。プロテクター結合部１２０の形態に特別な制約はなく、製作及び他の部品との結合に便利な形態であれば何でも関係ない。ブリッジ１３０は各プロテクター結合部１２０の両端部及びヨーク結合部１１０を連結するため、全部４つのブリッジ１３０が備えられる。ブリッジ１３０は従来のスプリングを代える構成要素である。フレーム１００が弾性の素材で射出成形されるため、ヨーク２１０、永久磁石２２０及びトッププレート２３０からなる磁気回路とコイル３００の相互電磁気力により、振動子とフレーム１００のヨーク結合部１１０とが上下に振動するように、ブリッジ１３０が弾性変形してヨーク結合部１１０を支持する。

フレーム１００の下部に結合されるプロテクター４００は、コイル３００を固定すると同時に、フレーム１００内に設けられた部品を保護する。プロテクター４００は、射出成形物で製造することができ、フレーム１００を形成する弾性部材の射出成形素材と異なり剛性が大きい材料で製造される。

プロテクター４００は、コイル３００が固定される下面４１０と、下面４１０の４つの隅に形成されるフレームガイド４２０とを含む。フレームガイド４２０はプロテクター４００の下面４１０から突出し、フレーム１００のプロテクター 結合部１２０に挿入されてプロテクター結合部１２０の振動を防止する。よって、フレーム１００はフレームガイド４２０が挿入される貫通孔１２２を備えるのが望ましい。貫通孔１２２内にフレーム１００をなす射出成形物よりも強い剛性を持つフレームガイド４２０が挿入されてプロテクター結合部１２０の振動が防止できる。すなわち、フレームガイド４２０がブリッジ１３０の外郭を支持する柱の役割をし、振動子の振動時にフレーム１００のプロテクター結合部１２０が内側及び外側に振動する現状が改善できる。また、フレーム１００の剛性の補強により力伝達が容易になるので、振動力を向上させることができる。本発明の第１の実施例ではフレームガイド４２０はプロテクター４００の形成時に一体に形成される。一方、コイル３００及びＦＰＣＢ(７００)もプロテクター４００の成形時にインサート射出成形できる。

振動子の振動が円滑になされるように、プロテクター結合部１２０は振動や変形が抑制されなければならない。このために、本発明に係る線形振動子は、フレーム１００の外面を囲むプレート５００がさらに備えられる。プレート５００は、フレーム１００の外側面だけでなく、プロテクター結合部１２０の上面も囲むように形成される。プレート５００は、剛性が強いＳＵＳのような金属で製造されるのが望ましい。このとき、プレート５００は、プロテクター４００のフレームガイド４２０の上端が貫通する孔５０２と、後述するフレーム１００の衝突突起１２４が貫通する孔５０４とを備える。プロテクター４００の突出されたフレームガイド４２０を熱圧着又は超音波融着して、プレート５００及びフレームガイド４２０を結合させる。プレート５００及びフレームガイド４２０を圧着することで、プロテクター結合部１２０の振動を一層改善できる。フレームガイド４２０を熱圧着又は超音波融着する以外に、プレート５００及びフレーム１００がボンディングされることもできる。しかしながら、フレームガイド４２０を熱圧着又は超音波融着する場合、プレート５００及びフレーム１００のボンディング工程が削除できる。

一方、ヨーク２１０の上側にウェイト６００がさらに備えられる。フレーム１００のヨーク結合部１１０がヨーク２１０の上面を囲まない場合、ウェイト６００が両面テープ６２０などの接着部材によりヨーク２１０に直接付着され得る。第１の実施例とは異なり、フレーム１００のヨーク結合部１１０がヨーク２１０の上面を囲まなくて側面だけを囲むこともでき、このときはヨーク２１０の上面にウェイト６００が直接付着され得る。ウェイト６００は、フレーム１００及びプロテクター４００の外部に配置されるため、必要によってウェイト６００の大きさ及び形状を自由に変形できる。

本発明の第１の実施例では、ウェイト６００がフレーム１００のプロテクター結合部１２０の上側まで延長される。プロテクター結合部１２０にはウェイト６００に向かって突出された衝突突起１２４が備えられる。衝突突起１２４は、前述したようにプレート５００を貫通して突出される。コイル３００に電流が流れると、ヨーク２１０をはじめとする磁気回路及び磁気回路を囲むフレーム１００のヨーク結合部１１０が上下に運動するようになる。このとき、ヨーク２１０又はヨーク結合部１１０に結合されるウェイト６００も共に振動するようになる。ここで、線形振動子の振動特性は、弾性部材の射出成形素材で製造されるフレームの剛性及びダンピングによって変化する。このとき、コイル３００に瞬間的な過電圧が流れる場合、振動子の振幅が大きくなり、ウェイト６００及びフレームの衝突突起１２４が衝突しながら故意的に強い衝撃を発生させることができる。これは、戦争やレーシングや激闘などのゲームの際、射撃や打撃や衝突などの状況において、ゲームコントローラに内蔵された線形振動子を介して瞬間的な鈍重で強い衝撃を付与して現実感が提供できる。

一方、強い衝撃によりヨーク２１０をはじめとする磁気回路がフレーム１００と分離されるのを防止するために、ヨーク２１０の外面には結合力を高めるための凹凸２１２が形成され得る。ヨーク２１０はフレーム１００の射出成形時にインサートされ、凹凸２１２にフレーム１００の射出成形物が嵌合されてヨーク２１０及びヨーク結合部１１０間の結合力を高めることができる。

図６は本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の分解図、図７は本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子の断面図、図８は本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子のプロテクターを示す図である。

本発明の第２の実施例に係る弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子は、過電流により強い衝突を発生させる衝突構造の以外は、第１の実施例と同一又は容易に変形可能な構造であるので、重複する説明は省略する。

本発明の第２の実施例に係る線形振動子は、衝突構造によりフレーム１００ａのヨーク結合部１１０ａ及びプロテクター４００ａ間に故意的な衝突を発生させる。プロテクター４００ａは、第１の実施例と同様に、コイル３００等が設けられる下面４１０ａと、下面４１０ａの４つの隅に突出されたフレームガイド４２０ａとを備える。また、下面４１０ａからヨーク結合部１１０ａの下側にヨーク結合部１１０ａに向かって突出された衝突突起４３０ａを備える。衝突突起４３０ａは必要によって複数個に分割形成され得る。

コイル３００に瞬間的な過電圧が流れる場合、振動子の振幅が大きくなり、フレーム１００ａのヨーク結合部１１０ａ及びプロテクター４００ａの衝突突起４３０ａが衝突しながら故意的に強い衝撃を発生させることができる。このとき、ヨーク２１０をはじめとする磁気回路を保護するために、ヨーク結合部１１０ａの下部にはクッション感があるダンピング部材１４０ａが付着され得る。ダンピング部材１４０ａはポリウレタンフォーム(Polyurethane foam)やラバー(rubber)やジェルシート(gel sheet)などのクッション材質からなることができる。

１００、１００ａ フレーム
１１０、１１０ａ ヨーク結合部
１２０ プロテクター結合部
１３０ ブリッジ
１２４、４３０ａ 衝突突起
１４０ａ ダンピング部材
２１０、２１０ａ ヨーク
２１２、２１２ａ 凹凸
２２０ 永久磁石
２３０ トッププレート
３００ コイル
４００、４００ａ プロテクター
４１０、４１０ａ 下面
４２０、４２０ａ フレームガイド
５００ プレート
６００、６００ａ ウェイト
６２０、６２０ａ 両面テープ
７００、７００ａ ＦＰＣＢ

Claims (9)

1. ヨークと、前記ヨークに付着される永久磁石と、前記永久磁石に付着されるトッププレートとを含む磁気回路；
   前記ヨークと結合されるヨーク結合部と、前記ヨーク結合部と間隔をおいて形成され、プロテクターと結合されるプロテクター結合部と、前記ヨーク結合部及び前記プロテクター結合部を弾性的に連結する２つ以上のブリッジとを備え、弾性の素材で射出成形されるフレーム；
   前記フレーム上に設置されるプロテクター；
   前記プロテクターに固定されるコイル；及び、
   ボイスコイル及び磁気回路間の相互電磁気力により振動を発生させる振動部と振動しないプロテクター結合部とが、過電流により強い衝突を発生させる衝突構造を含むことを特徴とする、弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
2. 前記ヨーク又は前記フレームのヨーク結合部に付着されるウェイトをさらに含み、
   前記衝突構造は、前記ウェイト及び前記フレームのプロテクター結合部に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
3. 前記フレームは、前記プロテクター結合部に形成され、前記ウェイトに向かって突出された衝突突起を備えることを特徴とする、請求項２に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
4. 前記フレームの外周を囲むプレートをさらに含み、
   前記衝突突起は、前記プレートを貫通して突出されることを特徴とする、請求項３に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
5. 前記フレームは、前記プロテクター結合部に付着される弾性部材であることを特徴とする、請求項３に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
6. 前記衝突構造は、前記フレームの前記ヨーク結合部及び前記プロテクターに形成されることを特徴とする、請求項１に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
7. 前記プロテクターは、前記フレームのヨーク結合部に向かって突出された突起を備えることを特徴とする、請求項６に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
8. 前記プロテクターの突起又は前記フレームのヨーク結合部にダンピング部材が付着されることを特徴とする、請求項６に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。
9. 前記ヨークは、前記ヨーク結合部との結合力を高めるための凹凸を備えることを特徴とする、請求項１に記載の弾性部材の射出成形フレームを備える線形振動子。

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