JP3223777U - 二重複合弾性片マイクロ振動器 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な触覚フィードバックを実現可能で、ユーザーに多様な体験を提供できると共に、安定した振動加速と極めて長い寿命が得られる二重複合弾性片マイクロ振動器を提供する。【解決手段】二重複合弾性片マイクロ振動器は、支持部１１と、フレキシブル回路基板１２と、コイル１３と、位置決めカバー２１と、磁石２２と、ウェイト２３と、二重複合弾性片２４と、内溶接板２５と、外溶接板３１と、制限プレート３２と、透磁シート５３とを含む。二重複合弾性片２４の構造を用いることで、同時に２つの固有振動周波数と、２つの振動方向を有するため、高周波と低周波の触覚フィードバックを提供でき、且つ高周波と低周波とを混合駆動する時に、さらに別の触覚フィードバック体験が得られる。その高周波と低周波の混合比を調整することで様々な触覚フィードバックを実現可能で、２組の二重複合弾性片を中心対称のように分布される。【選択図】図１

Description

本考案は振動器の技術領域に属し、特に、一種の二重複合弾性片マイクロ振動器に関わる。

従来技術において、触覚フィードバックを生じるためのマイクロ振動器の大多数は、ＤＣモーターより駆動する偏心ホイールの回転で振動を実現しているが、ブラシ整流を用いるＤＣモーターの寿命は、ブラシによって制限され、２００時間を超えることが困難である。現在、すでにマイクロブラシレスモーター振動器の開発によって寿命の問題が解決できるが、起動時間が長く、応答速度が遅い、且つフィードバック遅延の現象が存在するため、その応用が制限されている。

現在、共振原理をもとに製作したの振動器は、ほとんど単一周波数で動作しているが、単一周波数の触覚フィードバックモードは、もう多様化の触覚フィードバックを求む需要を満たすことができない。

本考案の目的は、従来技術の欠陥を解決すべく、一種の二重複合弾性片を備えた双周波双方向マイクロ振動器を提供し、その振動器は、ハンドヘルドやウェアラブルデバイスにおける多様化の触覚フィードバックの需要問題を解決することができる。

上記の目的を達成するために、本考案は以下の技術案を持ってそれを実現する。
支持部と、フレキシブル回路基板と、コイルと、位置決めカバーと、磁石と、ウェイトと、二重複合弾性片と、内溶接板と、外溶接板と、制限プレートと、透磁シートとを含む、二重複合弾性片マイクロ振動器であって、前記フレキシブル回路基板は前記支持部上に接着され、前記コイルの一端が前記フレキシブル回路基板上に固定することで前記振動器のステータを構成し、前記磁石は前記位置決めカバー内に固定され、前記位置決めカバーは前記ウェイトの端面に貼り付けてレーザー溶接によって固定され、前記二重複合弾性片の一端が前記ウェイトの位置決め溝内に挿入し、前記内溶接板と押し合わされてレーザー溶接によって固定され、前記磁石、前記位置決めカバー、前記ウェイト、前記内溶接板、及び前記二重複合弾性片とを一緒に固定することで前記振動器の振動子を構成し、前記振動子中の磁石が、前記ステータ中のコイルと相対して設置され、前記磁石と前記コイルとの間に一定の隙間が確保され、そのうち２組の前記二重複合弾性片の他端がそれぞれ前記支持部及び前記制限プレートの側面に貼り付けられ、前記外溶接板と押し合わされてレーザー溶接によって固定されることで振動体を構成し、前記磁石は直方体であり、磁場のＮゾーンとＳゾーンが対角線に沿って分けられ、前記磁石の一面が前記位置決めカバーに貼り付け、他面が前記透磁シートに相対してエアギャップ磁場を形成し、前記コイルはエアギャップ磁場中に位置される。

好ましくは、前記二重複合弾性片は、幅の異なる２つの弾性変形部を備え、広い部分は高周波共振部であり、狭い部分は低周波共振部であり、２組の前記二重複合弾性片の一端がそれぞれ前記ウェイトの両側に固定され、他端がそれぞれ前記支持部と制限プレートの側面に固定され、２組の前記二重複合弾性片が中心対称のように分布される。

好ましくは、前記コイルは前記ステータ上に設置され、コイルの端部が前記フレキシブル回路基板上に溶接され、前記フレキシブル回路基板は電流変換回路を備え、前記電流変換回路は設定周波数の脈動直流電流または交流電流を出力する。

好ましくは、前記高周波共振部の高周波共振周波数は２５０〜３５０Ｈｚに設定し、前記低周波共振部の低周波共振周波数は１２０〜１８０Ｈｚに設定する。

好ましくは、前記振動器はさらに蓋部とベース部で構成された筐体を含み、前記蓋部と前記ベース部が互いに嵌合することで形成する空間は前記振動器を収容する。

本考案に係る二重複合弾性片マイクロ振動器が果たせる有益な効果として、共振原理を利用し、コイル中の駆動電流の周波数が振動子の固有周波数と一致する時、振動器の高速起動を実現できることにより、より早い応答速度が得られて、応答遅延時間を短縮することができる。また、本考案が採用した二重複合弾性片は、同時に低周波と高周波の２つの共振周波数を有し、その低周波と高周波が一つの振動子を共用するため、製品の構造を簡素化すると共に、体積を減少させる。そして、二重式の構造によって振動子の安定性を確保し、より安定した振動加速が得られると同時に、振動器の寿命を延ばすことができる。

本考案の実施例における技術案をより明確に説明するために、以下において、本考案の実施例の説明に必要な添付図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明の添付図面は、本考案のいくつかの実施例を示しているにすぎず、当業者であれば、創造的労力を費やすことなくこれらの添付図面から他の図面を導き出すことができる。

本考案のマイクロ振動器を示す斜視図 本考案のマイクロ振動器の構造を示す概略図 本考案の弾性片振動器の構成要素を示す概略図 ステータの構造を示す概略図 振動子の構造を示す概略図 振動体の構造を示す概略図 本考案の振動原理を示す概略図

以降、本考案の実施例における技術案を、本考案の実施例の添付図面を参照して明確かつ十分に説明する。明らかに、本明細書で説明する実施例は諸実施例の全部ではなく本考案の諸実施例の一部である。当業者により本考案の諸実施例に従って創造的労力を費やすことなく取得される他の全ての実施例は本考案の保護範囲に入る。

図１、図２及び図３を一緒に参照して、本考案の二重複合弾性片マイクロ振動器は、支持部１１、フレキシブル回路基板１２、コイル１３、緩衝部１４、位置決めカバー２１、磁石２２、ウェイト２３、二重複合弾性片２４、内溶接板２５、外溶接板３１、制限プレート３２、ベース部５１、蓋部５２、透磁シート５３とを含む。二重複合弾性片２４は低周波共振部２４ａ、高周波共振部２４ｂとを含む。

そのうち、支持部１１、フレキシブル回路基板１２、コイル１３、及び緩衝部１４はステータ１０を構成し；位置決めカバー２１、磁石２２、ウェイト２３、二重複合弾性片２４、及び内溶接板２５は振動子２０を構成し；ステータ１０、振動子２０、外溶接板３１、及び制限プレート３２は振動体３０を構成する。

図４に参照して、フレキシブル回路基板１２は支持部１１上に接着され、コイル１３の一端が、接着剤によってフレキシブル回路基板１２上に接着固定される。コイル１３の端部がフレキシブル回路基板１２上に溶接され、フレキシブル回路基板１２の内部配線によって電力供給されて振動器のステータ１０を構成する。

図５に参照して、磁石２２は位置決めカバー２１内に固定され、位置決めカバー２１はウェイト２３の端面に貼り付けてレーザー溶接によって固定される。二重複合弾性片２４の一端がウェイト２３の位置決め溝内に挿入し、内溶接板２５と押し合わされてレーザー溶接によって固定され、２つの二重複合弾性片２４が中心対称のように、振動子２０を構成する。

図６に参照して、振動子２０中の磁石２２が、ステータ１０中のコイル１３と相対して設置され、磁石２２とコイル１３との間に一定の隙間が確保され、そのうち２組の二重複合弾性片２４の他端がそれぞれ支持部１１及び制限プレート３２の側面に貼り付けられ、外溶接板３１と押し合わされてレーザー溶接によって固定され、振動体３０を構成する。

本考案の実施例による二重複合弾性片マイクロ振動器において、高周波と低周波は相対的なものであり、弾性片の幅または材料の厚さを変更することによって異なる周波数の範囲が得られる。それと共に、前記磁石の磁場分割線の角度を変えることで、高周波と低周波の振動量の配分調整を実現することができる。

図７に示すように、二重複合弾性片２４は、互いに対称する２本の複合弾性片を連結してなるものであり、その弾性片は幅の異なる２つの弾性変形部を備え、狭い部分は低周波共振部２４ａであり、広い部分は高周波共振部２４ｂである。コイル１３は磁石２２と相対して設置され、磁石２２は直方体であり、磁場のＮゾーンとＳゾーンが対角線に沿って斜め方向に分けられる。コイル１３は、磁石２２と透磁シート５３のエアギャップ磁場中に位置されることで、通電時に電磁力を発生し、磁石２２は磁場分割線に垂直な電磁力Ｆを受け、電磁力ＦはＺ軸方向とＹ軸方向にそれぞれＦＺとＦＹの２つの成分を発生する。成分ＦＺは振動子２０に作用してＺ方向の運動を発生すると共に、複合弾性片２４の低周波共振部２４ａの撓曲変形を生じ、成分ＦＹは振動子２０に作用してＹ方向の運動を発生すると共に、複合弾性片２４の高周波共振部２４ｂの撓曲変形を生じる。

そして、低周波電流で駆動する時に、成分ＦＺの作用によって、複合弾性片２４の低周波共振部２４ａは振動子２０のＺ方向の共振を引き起こし、運動エネルギーと弾性ポテンシャルエネルギーの同期変換を実現して、Ｚ方向に交互に往復することで外部に低周波の振動感を表現する。この時の成分ＦＹは、複合弾性片２４の高周波共振部２４ｂの共振点に位置してないので、外部に明確な振動感を表現することはない。

一方、高周波電流で駆動する時に、成分ＦＹの作用によって、複合弾性片２４の高周波共振部２４ｂは振動子２０のＹ方向の共振を引き起こし、運動エネルギーと弾性ポテンシャルエネルギーの同期変換を実現して、Ｙ方向に交互に往復することで外部に高周波の振動感を表現する。この時の成分ＦＺは、複合弾性片２４の低周波共振部２４ａの共振点に位置してないので、外部に明確な振動感を表現することはない。

また、低周波と高周波電流の混合駆動の場合、高周波部分が生じる成分ＦＹが振動子２０に作用して共振を引き起こし、低周波部分が生じる成分ＦＺが振動子２０に作用して共振を引き起こし、外部に高周波と低周波の間に介する振動感を表現する。その高周波と低周波の混合比を調整することで、異なる様々な振動感が得られる。

位置決めカバー２１と透磁シート５３は高透磁率材料を採用することで、磁力は磁石２２と透磁シート５３との間に閉回路を形成し、磁気漏洩を防げられ、磁石２２と透磁シート５３との間のエアギャップの磁気誘導強度が向上し、最終的にコイル１３が通電時に発生する電磁力が上がることにより、電気エネルギーと機械振動エネルギーの変換効率が向上する。

蓋部５２とベース部５１が溶接されることで形成された空洞は、振動体を収容することで防水、防塵、衝突防止の保護作用を発揮でき、振動器の操作信頼性を向上できる。

フレキシブル回路基板１２には電気回線が設置され、駆動回路もその上に設置することができる。それはチップや分離部品によって実現できるが、それらに限定されない。

緩衝部１４はフレキシブル回路基板１２上に接着され、磁石の側面と相対的に設置される。緩衝部１４は、振動子が生じる振動力を均衡することができ、振動力が大き過ぎることを防げられ、弾性片の損傷を防ぐことができる。また、緩衝部１４を制限プレート３２上に接着して磁石の側面と相対することもでき、同じ作用を発揮することができる。

ウェイト２３は、複数のウェイトがスタックされた構造を採用することで、重量の調整が便利になる。本実施例において、ウェイト２３の重量を設定することで振動子２０の重量を変更することにより、異なる振動加速（振動量）を得ることができる。振動子の重量が重い場合、生じる振動力も相対的に大きくなり、振動子の重量が軽い場合、生じる振動力も相対的に小さくなる。このように、振動器の選択が幅広くなり、異なる触覚フィードバックの需要を満たせられ、応用範囲も更に広くなる。

本考案の実施において、部品の連結は主にレーザー溶接によって実現しているが、他に一体成型、リベット打ち方式も採用できる。

具体的な実施において、コイル１３には、一方向性の矩形波パルス直流電流または双方向の正と負の矩形波パルス電流を流すことができ、或いは正弦波交流電流を流すこともできる。そのうち、コイル１３に双方向の正と負の矩形波パルス電流を流す場合は、コイル１３に一方向性の矩形波パルス直流電流を流す場合よりさらに強い振動感が得れれる。

以上に説明したように、本考案の実施例に係る二重複合弾性片マイクロ振動器は、共振原理を利用し、コイル中の駆動電流の周波数が振動子の固有周波数と一致する時、振動器の高速起動を実現できることにより、より早い応答速度が得られて、応答遅延時間を短縮することができる。

また、本考案が採用した二重複合弾性片は、同時に低周波と高周波の２つの共振周波数を有し、その低周波と高周波が一つの振動子を共用するため、製品の構造を簡素化すると共に、体積を減少させる。

そして、本考案の二重式の構造によって振動子の安定性を確保し、より安定した振動加速が得られると同時に、振動器の寿命を延ばすことができる。

上記の実施例は、本発明の技術的解決策を説明することを意図しているだけであり、本発明は制限することを意図していないことに留意されたい。本発明は、前記の実施例を参照しつつ詳しく説明されているけれども、当業者であれば、本発明の実施例の技術的解決策の範囲から逸脱することなく、前記の実施例において説明されている技術的解決策に修正を加えるか、またはその一部または全部の技術的特徴に対する同等の置き換えを行うことがそのまま可能であることを理解するであろう。

１１：支持部
１２：フレキシブル回路基板
１３：コイル
１４：緩衝部
２１：位置決めカバー
２２：磁石
２３：ウェイト
２４：二重複合弾性片
２５：内溶接板
３１：外溶接板
３２：制限プレート
５１：ベース部
５２：蓋部
５３：透磁シート

Claims (5)

1. 支持部と、フレキシブル回路基板と、コイルと、位置決めカバーと、磁石と、ウェイトと、二重複合弾性片と、内溶接板と、外溶接板と、制限プレートと、透磁シートとを含む、二重複合弾性片マイクロ振動器であって、
   前記フレキシブル回路基板は前記支持部上に接着され、前記コイルの一端が前記フレキシブル回路基板上に固定することで前記振動器のステータを構成し、
   前記磁石は前記位置決めカバー内に固定され、前記位置決めカバーは前記ウェイトの端面に貼り付けてレーザー溶接によって固定され、前記二重複合弾性片の一端が前記ウェイトの位置決め溝内に挿入し、前記内溶接板と押し合わされてレーザー溶接によって固定され、前記磁石、前記位置決めカバー、前記ウェイト、前記内溶接板、及び前記二重複合弾性片とを一緒に固定することで前記振動器の振動子を構成し、
   前記振動子中の磁石が、前記ステータ中のコイルと相対して設置され、前記磁石と前記コイルとの間に一定の隙間が確保され、そのうち２組の前記二重複合弾性片の他端がそれぞれ前記支持部及び前記制限プレートの側面に貼り付けられ、前記外溶接板と押し合わされてレーザー溶接によって固定されることで振動体を構成し、
   前記磁石は直方体であり、磁場のＮゾーンとＳゾーンが対角線に沿って分けられ、前記磁石の一面が前記位置決めカバーに貼り付け、他面が前記透磁シートに相対してエアギャップ磁場を形成し、前記コイルはエアギャップ磁場中に位置される、
   ことを特徴とする、二重複合弾性片マイクロ振動器。
2. 前記二重複合弾性片は、幅の異なる２つの弾性変形部を備え、広い部分は高周波共振部であり、狭い部分は低周波共振部であり、２組の前記二重複合弾性片の一端がそれぞれ前記ウェイトの両側に固定され、他端がそれぞれ前記支持部と制限プレートの側面に固定され、２組の前記二重複合弾性片が中心対称のように分布されることを特徴とする、請求項１記載の二重複合弾性片マイクロ振動器。
3. 前記コイルは前記ステータ上に設置され、コイルの端部が前記フレキシブル回路基板上に溶接され、前記フレキシブル回路基板は電流変換回路を備え、前記電流変換回路は設定周波数の脈動直流電流または交流電流を出力することを特徴とする、請求項１記載の二重複合弾性片マイクロ振動器。
4. 前記高周波共振部の高周波共振周波数は２５０〜３５０Ｈｚに設定し、前記低周波共振部の低周波共振周波数は１２０〜１８０Ｈｚに設定することを特徴とする、請求項２記載の二重複合弾性片マイクロ振動器。
5. 前記振動器はさらに蓋部とベース部で構成された筐体を含み、前記蓋部と前記ベース部が互いに嵌合することで形成する空間は、前記振動器を収容することを特徴とする、請求項１記載の二重複合弾性片マイクロ振動器。