JP3461160B2 - 電磁振動アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話に組み込
んで着信報知に利用したり、時計に内蔵してアラームに
使ったり、或いはゲーム機や玩具の振動発生部に用いた
りするのに好適な電磁振動アクチュエータに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の電磁振動アクチュエータと
しては、例えば特開平１１−１６８８６９号公報や特開
平１１−７６９３９号公報に開示されているように、電
磁石と永久磁石とを組み合わせ、必要に応じてバネも併
用し、電磁石の磁力を制御して単振動を得ているものが
多い。

【０００３】この他には、トーラスの外周にコイルを巻
いて電磁石を構成し、この電磁石の磁力により、永久磁
石からなる可動子をトーラスの中心の周りで円運動させ
て振動を得る電磁振動アクチュエータや、モータの回転
子の先端に、その回転軸から重心がずれるようにバラン
サを取り付け、このバランサの回転に伴う重心の変位で
振動を得る電磁振動アクチュエータも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これでは次の
ような不都合があった。

【０００５】第１に、各電磁振動アクチュエータの振動
タイプはそれぞれ１つに限られ、多様性に欠けることか
ら、携帯電話などに組み込んだときの利用法が限られて
しまう。

【０００６】第２に、電磁振動アクチュエータの電源に
電圧変動が生じると、その影響を受けて所定の大きさの
振動を継続できなくなる恐れがある。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、多様な
振動を得ることができると同時に、電源の電圧変動の影
響を受けることがなく、かつ安価に作成することができ
る電磁振動アクチュエータを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電磁振動ア
クチュエータ（１）は、基体（２）を有し、この基体
に、Ｕ字形に形成された２個の電磁石（３、５）をそれ
ぞれの両端を結ぶ２本の仮想線が互いに交差する形で取
り付け、これら仮想線の交点に、永久磁石からなる可動
子（７）を弾性部材（６）を介して前記基体に揺動自在
に支持し、前記各電磁石に電力を供給する電源を設け、
振動を開始する命令、複数の振動タイプのうち１つを指
定する選択信号および振動を終了する命令が入力され、
振動タイプごとに前記各電磁石に与える通電パターンの
組合せを変えることにより、選択信号に応じて横振動、
縦振動、斜め振動または回転振動のいずれかが発生する
ように前記各電磁石の磁極を切り替える磁極切替手段
（１０）を設けて構成される。ここで、基体、弾性部
材、磁極切替手段の一例としてはそれぞれケース
（２）、弾性シャフト（６）、磁極切替回路（１０）を
挙げることができる。こうした構成を採用することによ
り、２個の電磁石の磁極を適当に切り替えて可動子に様
々な弾性運動（横方向、縦振動、斜め方向の揺動、円運
動）をさせることが可能となる。

【０００９】また、上記電源として、上記可動子（７）
の共振周期に対応した幅の駆動パルスを供給するものを
採用して構成される。かかる構成により、電磁石（３、
５）に供給される電力が共振周期に対応するようにな
る。

【００１０】また、上記電源として、上記可動子（７）
の共振周期に対応した幅より短い幅の駆動パルスを供給
するものを採用し、この駆動パルスのパルス数またはパ
ルス幅を加減して上記電磁石（３、５）の磁力を調整す
る磁力調整手段（１１）を設けて構成される。ここで、
磁力調整手段の一例としては磁力調整回路（１１）を挙
げることができる。かかる構成により、電磁石（３、
５）に供給される電力を駆動パルスのパルス数やパルス
幅の増減によって調整できるようになる。

【００１１】また、上記電源の電圧変動を検出し、その
電圧変動に応じて駆動パルスのパルス数またはパルス幅
を加減することにより、上記電磁石（３、５）の磁力を
一定に保つ磁力保持手段（１２）を設けて構成される。
ここで、磁力保持手段の一例としては磁力保持回路（１
２）を挙げることができる。かかる構成により、電圧が
上下しても電磁石の磁力が変化しなくなる。

【００１２】また、上記各電磁石（３、５）の両端を結
ぶ２本の仮想線の交差角度を９０°として構成される。
かかる構成により、振動時の制御が容易となる。

【００１３】さらに、上記基体としてケース（２）を採
用し、残りの構成要素をこのケースに内装して構成され
る。かかる構成により、電磁振動アクチュエータ（１）
の周囲にある物が可動子（７）に当接してその動きを阻
害する事態を避けることができる。

【００１４】なお、括弧内の符号は図面において対応す
る要素を表す便宜的なものであり、したがって、本発明
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこ
とは「特許請求の範囲」の欄についても同様である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１６】図１は本発明に係る電磁振動アクチュエー
タの一実施形態を示す図であって、（ａ）はその水平断
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図、（ｃ）
は（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図、図２は図１に示す電
磁振動アクチュエータの制御ブロック図、図３は図１に
示す電磁振動アクチュエータの横振動時の様子を表す模
式図、図４は図１に示す電磁振動アクチュエータの斜め
振動時の様子を表す模式図である。

【００１７】この電磁振動アクチュエータ１は、図１に
示すように、金属からなる円筒状のケース２を有してお
り、ケース２は２個のケース片２ａ、２ｂから構成され
ている。一方のケース片２ａには第１の電磁石３が取り
付けられており、この電磁石３は磁芯３ａおよび一対
（２つ）のコイル３ｂ、３ｃから構成されている。他方
のケース片２ｂには第２の電磁石５が取り付けられてお
り、この電磁石５は磁芯５ａおよび一対（２つ）のコイ
ル５ｂ、５ｃから構成されている。

【００１８】ここで、第１の電磁石３においては、磁芯
３ａに一対のコイル３ｂ、３ｃが互いに逆向きに巻回さ
れており、いずれのコイル３ｂ、３ｃに電流を流すかに
よって磁芯３ａの両端の磁極を反転させることができ
る。同様に、第２の電磁石５においては、磁芯５ａに一
対のコイル５ｂ、５ｃが互いに逆向きに巻回されてお
り、いずれのコイル５ｂ、５ｃに電流を流すかによって
磁芯５ａの両端の磁極を反転させることができる。

【００１９】また、２個の電磁石３、５はそれぞれの両
端を結ぶ２本の仮想線（磁芯３ａの両端を結ぶ仮想線と
磁芯５ａの両端を結ぶ仮想線）が互いに直交する形でケ
ース２内に組み込まれており、これら仮想線の交点に
は、永久磁石からなる円柱状の可動子７が弾性シャフト
６を介してケース片２ｂに揺動自在に支持されている。

【００２０】さらに、電磁振動アクチュエータ１には、
図２に示すように、制御部９が組み込まれており、制御
部９は磁極切替回路１０、磁力調整回路１１および磁力
保持回路１２を具備している。

【００２１】なお、２個の電磁石３、５、弾性シャフト
６、可動子７および制御部９はすべてケース２に内装さ
れている。

【００２２】電磁振動アクチュエータ１は、このような
構成を有するので、所定の入力情報（振動を開始する命
令、振動タイプの指定、振動を終了する命令）に基づい
て多様な振動を発生する。

【００２３】例えば、振動タイプとして「横振動」が指
定された場合には、図２に示すように、制御部９の磁極
切替回路１０から第１の電磁石３にのみパルス電流が流
れる。この際、電磁石３の一方のコイル３ｂに電流が流
れると、図３（ａ）に示すように、磁芯３ａの一端（磁
極Ｂ）がＮ極、磁芯３ａの他端（磁極Ｄ）がＳ極となる
ため、可動子７は磁力（磁極Ｂとの引力および磁極Ｄと
の斥力）によって磁極Ｂ側に弾性的に変位する。また、
電磁石３の他方のコイル３ｃに電流が流れると、図３
（ｂ）に示すように、磁芯３ａの一端（磁極Ｂ）がＳ
極、磁芯３ａの他端（磁極Ｄ）がＮ極となるため、可動
子７は磁力（磁極Ｂとの斥力および磁極Ｄとの引力）に
よって磁極Ｄ側に弾性的に変位する。したがって、一対
のコイル３ｂ、３ｃに交互に電流を流して電磁石３の磁
極（Ｎ極、Ｓ極）を切り替えることにより、可動子７を
横方向（図３左右方向）に揺動させて横振動を得ること
ができる。

【００２４】次に、振動タイプとして「縦振動」が指定
された場合には、図２に示すように、制御部９の磁極切
替回路１０から第２の電磁石５にのみパルス電流が流れ
る。この際、電磁石５の一方のコイル５ｂに電流が流れ
ると、磁芯５ａの一端（磁極Ａ）がＳ極、磁芯５ａの他
端（磁極Ｃ）がＮ極となるため、可動子７は磁力（磁極
Ａとの引力および磁極Ｃとの斥力）によって磁極Ａ側に
弾性的に変位する。また、電磁石５の他方のコイル５ｃ
に電流が流れると、磁芯５ａの一端（磁極Ａ）がＮ極、
磁芯５ａの他端（磁極Ｃ）がＳ極となるため、可動子７
は磁力（磁極Ａとの斥力および磁極Ｃとの引力）によっ
て磁極Ｃ側に弾性的に変位する。したがって、一対のコ
イル５ｂ、５ｃに交互に電流を流して電磁石５の磁極
（Ｎ極、Ｓ極）を切り替えることにより、可動子７を縦
方向に揺動させて縦振動を得ることができる。

【００２５】一方、振動タイプとして「斜め振動」が指
定された場合には、図２に示すように、制御部９の磁極
切替回路１０から第１および第２の電磁石３、５にパル
ス電流が流れる。この際、電磁石３、５のコイル３ｂ、
５ｂに電流が流れると、図４（ａ）に示すように、磁芯
３ａの一端（磁極Ｂ）および磁芯５ａの他端（磁極Ｃ）
がＳ極、磁芯３ａの他端（磁極Ｄ）および磁芯５ａの一
端（磁極Ａ）がＮ極となるため、可動子７は磁力（磁極
Ａ、磁極Ｂとの斥力および磁極Ｃ、磁極Ｄとの引力）に
よって磁極Ｃ側、磁極Ｄ側に弾性的に変位する。また、
電磁石３、５のコイル３ｃ、５ｃに電流が流れると、図
４（ｂ）に示すように、磁芯３ａの一端（磁極Ｂ）およ
び磁芯５ａの他端（磁極Ｃ）がＮ極、磁芯３ａの他端
（磁極Ｄ）および磁芯５ａの一端（磁極Ａ）がＳ極とな
るため、可動子７は磁力（磁極Ａ、磁極Ｂとの引力およ
び磁極Ｃ、磁極Ｄとの斥力）によって磁極Ａ側、磁極Ｂ
側に弾性的に変位する。したがって、二対（４つ）のコ
イル３ｂ、３ｃ、５ｂ、５ｃに交互に電流を流して電磁
石３、５の磁極（Ｎ極、Ｓ極）を切り替えることによ
り、可動子７を斜め方向に揺動させて斜め振動を得るこ
とができる。

【００２６】さらに、振動タイプとして「回転振動」が
指定された場合には、上述した横振動、縦振動、斜め振
動を適当に組み合わせることで、可動子７を円運動させ
て回転振動を得ることができる。

【００２７】この際、２個の電磁石３、５の両端を結ぶ
２本の仮想線は互いに直交しているので、横振動、縦振
動、斜め振動、回転振動のいずれの振動を発生させる場
合も制御が容易となる。また、弾性シャフト６および可
動子７はケース２に内装されているので、電磁振動アク
チュエータ１の周囲にある物が可動子７に当接してその
動きを阻害する恐れはなく、電磁振動アクチュエータ１
は常に円滑に振動する。

【００２８】ここで、可動子７の共振周期に対応した幅
の駆動パルスを供給すれば、最低限の消費電力で所定の
振動を発生させることができる。或いはまた、可動子７
の共振周期に対応した幅より短い幅の駆動パルスを供給
するとき、制御部９の磁力調整回路１１が、この駆動パ
ルスのパルス数またはパルス幅を加減して電磁石３、５
の磁力を調整するため、細やかな振動制御を容易に行う
ことができる。このとき、制御部９の磁力保持回路１２
は、電磁石３、５に電力を供給する電源（図示せず）の
電圧変動を検出し、その電圧変動に応じて駆動パルスの
パルス数またはパルス幅を加減する（電圧が下がったら
パルス数またはパルス幅を大きくし、電圧が上がったら
パルス数またはパルス幅を小さくする）ことにより、電
磁石３、５の磁力を一定に保つ。そのため、たとえ電源
に電圧変動が生じても、その影響を受けることなく所定
の大きさの振動を継続することができる。

【００２９】また、電磁振動アクチュエータ１は基本的
に２個の電磁石３、５と可動子７から構成されているの
で、製造コストを安く抑えることが可能である。

【００３０】なお、上述の実施形態においては、磁芯３
ａに一対（２つ）のコイル３ｂ、３ｃを互いに逆向きに
巻回した電磁石３を採用し、電流を流すコイル３ｂ、３
ｃを選ぶことにより、磁芯３ａの両端の磁極を反転させ
るようにしたが、磁芯３ａにコイルを１つだけ巻回して
おき、そのコイルに流す電流の向きを変えることによ
り、磁芯３ａの両端の磁極を反転させることも考えられ
る。このことは、もう一方の電磁石５についても同様で
ある。

【００３１】また、上述の実施形態においては、振動時
の制御を容易なものとするため、各電磁石３、５の両端
を結ぶ２本の仮想線の交差角度を９０°（直角）とした
電磁振動アクチュエータ１について説明したが、この交
差角度は必ずしも９０°にする必要はなく、任意の角度
で交差させることができる。

【００３２】また、上述の実施形態においては、弾性シ
ャフト６を介して可動子７をケース２に取り付けた電磁
振動アクチュエータ１について説明したが、この弾性シ
ャフト６に代えて他の弾性部材（ゴム材、スプリングな
ど）を採用してもよい。

【００３３】さらに、上述の実施形態においては、電磁
石３、５、弾性シャフト６、可動子７および制御部９を
金属製のケース２に内装した電磁振動アクチュエータ１
について説明したが、金属製のケース２以外の基体（例
えば、合成樹脂製のケースや、全体を包囲しない骨組み
だけのもの）に電磁石３、５などを取り付けることも可
能である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明によれば、２個の電磁石の磁極を適当に
切り替えて可動子に様々な弾性運動（横方向、縦振動、
斜め方向の揺動、円運動）をさせうることから、横振
動、縦振動、斜め振動、回転振動など多様な振動を得る
ことが可能な電磁振動アクチュエータを提供することが
できる。

【００３５】その結果、例えば携帯電話の着信報知に利
用する場合、通信相手ごとに振動の種類を割り当ててお
けば、受信時に携帯電話を被服のポケットなどから取り
出さなくても通信相手を知ることが可能となり、携帯電
話の利便性が向上する。また、時計のアラームに使う場
合、複数の設定時刻ごとに振動の種類を変えれば、使用
者はその振動の種類だけでアラームの意味を認識するこ
とができる。さらに、ゲーム機や玩具の振動発生部に用
いる場合、ゲーム機の場面や玩具の動きや状況に合わせ
て種々の振動を生じさせることができ、臨場感やリアリ
ティーを高めることができる。

【００３６】しかも、基本的に２個の電磁石と可動子か
ら構成されているため、電磁振動アクチュエータを安価
に作成することができる。

【００３７】また、本発明のうち請求項２に係る発明に
よれば、電磁石に供給される電力が共振周期に対応する
ことから、少ない消費電力で大きな振動を得ることがで
きる。

【００３８】また、本発明のうち請求項３に係る発明に
よれば、電磁石に供給される電力を駆動パルスのパルス
数やパルス幅の増減によって調整できるようになるた
め、細やかな振動制御を行うことが容易になる。

【００３９】また、本発明のうち請求項４に係る発明に
よれば、電圧が上下しても電磁石の磁力が変化しなくな
るので、電源の電圧変動の影響を受けることのない電磁
振動アクチュエータを提供することができる。

【００４０】また、本発明のうち請求項５に係る発明に
よれば、振動時の制御が容易となることから、磁極切替
手段の設計が楽になる。

【００４１】さらに、本発明のうち請求項６に係る発明
によれば、電磁振動アクチュエータの周囲にある物が可
動子に当接してその動きを阻害する事態が生じないた
め、電磁振動アクチュエータの円滑な振動を確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電磁振動アクチュエータの一実施
形態を示す図であって、（ａ）はその水平断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線による断面図、（ｃ）は
（ａ）のＣ−Ｃ線による断面図である。

【図２】図１に示す電磁振動アクチュエータの制御ブロ
ック図である。

【図３】図１に示す電磁振動アクチュエータの横振動時
の様子を表す模式図である。

【図４】図１に示す電磁振動アクチュエータの斜め振動
時の様子を表す模式図である。

【符号の説明】

１……電磁振動アクチュエータ ２……ケース（基体） ３、５……電磁石 ６……弾性シャフト（弾性部材） ７……可動子 １０……磁極切替回路（磁極切替手段） １１……磁力調整回路（磁力調整手段） １２……磁力保持回路（磁力保持手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−51790（ＪＰ，Ａ) 特開2000−156964（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−305257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B06B 1/04

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体（２）を有し、 この基体に、Ｕ字形に形成された２個の電磁石（３、
   ５）をそれぞれの両端を結ぶ２本の仮想線が互いに交差
   する形で取り付け、 これら仮想線の交点に、永久磁石からなる可動子（７）
   を弾性部材（６）を介して前記基体に揺動自在に支持
   し、 前記各電磁石に電力を供給する電源を設け、 振動を開始する命令、複数の振動タイプのうち１つを指
   定する選択信号および振動を終了する命令が入力され、
   振動タイプごとに前記各電磁石に与える通電パターンの
   組合せを変えることにより、選択信号に応じて横振動、
   縦振動、斜め振動または回転振動のいずれかが発生する
   ように前記各電磁石の磁極を切り替える磁極切替手段
   （１０）を設けたことを特徴とする電磁振動アクチュエ
   ータ。
2. 【請求項２】 電源として、可動子（７）の共振周期に
   対応した幅の駆動パルスを供給するものを採用したこと
   を特徴とする請求項１に記載の電磁振動アクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 電源として、可動子（７）の共振周期に
   対応した幅より短い幅の駆動パルスを供給するものを採
   用し、 この駆動パルスのパルス数またはパルス幅を加減して電
   磁石（３、５）の磁力を調整する磁力調整手段（１１）
   を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電磁振動ア
   クチュエータ。
4. 【請求項４】 電源の電圧変動を検出し、その電圧変動
   に応じて駆動パルスのパルス数またはパルス幅を加減す
   ることにより、電磁石（３、５）の磁力を一定に保つ磁
   力保持手段（１２）を設けたことを特徴とする請求項２
   または請求項３に記載の電磁振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 各電磁石（３、５）の両端を結ぶ２本の
   仮想線の交差角度を９０°としたことを特徴とする請求
   項１から請求項４までのいずれかに記載の電磁振動アク
   チュエータ。
6. 【請求項６】 基体としてケース（２）を採用し、残り
   の構成要素をこのケースに内装したことを特徴とする請
   求項１から請求項５までのいずれかに記載の電磁振動ア
   クチュエータ。