JP3835740B2 - Axial driven vibrator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着信を無音で携帯者に感知させる携帯機器等に用いられる振動体の構成に関するものである。
【従来の技術】
従来から公共の場所、病院、電車・バス等の乗り物では、携帯機器の使用は制限されている場合が多い。特に、携帯機器の使用が許されている場合でも、所謂マナーモード(無音・体感振動)で着信を携帯者に感知させる方法が行われている。携帯機器には、最近の日進月歩の技術革新を反映して種々の商品が普及してきており、例えば携帯電話、PDA、ウエアラブル(身につける)コンピューティング機器等がある。これらには、無音で体感振動を感知させる振動モータやそれに近い機能を有するマルチファンクションデバイス(スピーカと振動体機能を併せ持つ)等が用いられている。以下では、従来の振動モータの代表例と思われるものについて説明する。
【0002】
従来例としては、公開実用平成3−83681号(以下では文献Aと称す)、特開平7−107699号(文献B)、特公平8−10972号(文献C)を挙げて説明する。文献Aは、ブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いたものであり、振動モータの回転軸に装着する断面が扇型形状の偏心錘に関するものである。偏心錘として高比重ではあるものの加工が困難なタングステンのバルク材を用いずに、タングステンや鉛を含む金属の粉末焼結合金によって形成して回転軸への偏心錘の嵌着を容易にして振動出力を大きくしようとするものである。
【0003】
文献Bは、図5に概要を示すようにブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いた振動モータであり、偏心錘の構成と回転軸への固定方法の開示に関するものである。図5において、直流モータ131の軸受け133に支持された回転軸136には回転軸136の外径より小さい溝135が設けられ、高比重材で形成されたタングステン等の粉末焼結合金からなる偏心錘134をカシメ部140で回転軸136の溝135にカシメる。そのため、偏心錘134の軸方向の両端部が盛りあがらずに偏心錘134は確実に回転軸136に固定されるので小型にも拘わらず出力を大きくすることができるとしている。また、多孔質な偏心錘134にはオイルが含浸されておりメッキによる表面処理なしで防錆効果があると記載されている。
【0004】
文献Cは、ブラシとコンミテータを有する偏平型の直流モータに関するもので、少なくとも3個の開き角が60〜80°のコイルを重複しないように扇形に配設して回転子の構成で偏心錘を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
文献A、B、Cは直流モータの回転を前提としたものであり長軸型、扁平型の相違はあるものの、以下のような難点があった。(1)ブラシとコンミテータを用いるのでコストもかかりまた整流の際のマイクロアークによる損傷で寿命と品質の維持に問題がある。(2)7000〜8000rpmまでの立ち上がりに時間がかかり音楽に合わせた振動を発生させる機器には向いていない。
本発明の目的は、前述の欠点を除去して、簡単な構成で多様化する携帯機器の機能を豊富にする小型で高性能な軸方向駆動の振動体を提案するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の振動体の請求項1は、円筒状フレームの一側端に円筒状の駆動コイルを固定し、該駆動コイルと空隙を介して磁気的に係合する磁性材料からなるカップ状ヨークと該カップ状ヨークに内包され一端が固定される円柱状永久磁石を有し錘が搭載された駆動子と該駆動子を弾性的に支持する一対のコイルばねとで構成される軸方向駆動の振動体において、前記フレームの内周面に軸方向と平行な複数列のガイド凸部を設け、該ガイド凸部と機械的に摺動係合するガイド溝を前記駆動子の外周面に軸方向に平行に複数列設け、前記駆動コイルを同心円筒状の空隙を介して前記カップ状ヨークと前記円柱状磁石間に設定し、前記フレームの両側端に設けた一対の前記コイルばねによって前記駆動子が軸方向に振動するように配設したことを特徴とするものである。
【0007】
上記目的を達成するために、本発明の振動体の請求項2は、上記駆動子の前記カップ状ヨークに内包される前記円柱状磁石の他端部に磁性材料からなる円柱状のポールピースを固着したことを特徴とするものである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下では、本発明の軸方向駆動の振動体の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は本発明の軸方向駆動の振動体(以下では振動体と略称)の構成半断面図である。図2は図1のXX線断面図である。図3は本発明である他の実施例の断面図である。図4は本発明である他の実施例の駆動子の構成説明図である。図1、図2において本発明の振動体10は、合成樹脂からなる円筒状のフレーム11と駆動コイル12と駆動子20とで構成される。フレーム11の軸方向の一側端には、金属材料例えば熱伝道性のよいアルミニュウムを陽極処理して表面を電気絶縁処理した円筒状のコイルボビン13にマグネットワイヤを巻回して形成され、端子35,36を有する駆動コイル12を片持ち状に固定する。駆動子20は、磁性材料からなるカップ状ヨーク21の中心部には軸方向に単磁極に着磁された円柱状の永久磁石22を片持ち状に固定し、カップ状ヨーク21の内外周底面には質量の大きい例えばタングステン粉末を樹脂成型して形成された錘23が接着剤等で固着される。駆動子20が軸方向にスムーズに駆動できるようにフレーム11の内周面には軸方向に直角に複数列(実施例では2列)のガイド凸部(14a,14b,14c)、(15a,15b,15c)が配設されている。そして、軸方向と平行にガイド凸部(14a,15a)、(14b,15b)、(14c,15c)が同列に形成されている。また、駆動コイル12と駆動子20は、軸方向に平行な円周状の空隙26,27を介して磁気的に係合する。更に、駆動子20はフレーム11の両側端に設けたコイルばね24,25によって支持される。駆動子20の1次共振周波数は駆動子20の質量とコイルばね24,25のスティッフネスで決まり、携帯者への体感性がよいとされる100〜160Hzに設定される。駆動子20は、一対のコイルばね24,25によって平衡点で通常は停止している。
【0015】
図3において、駆動子30には軸方向と平行にガイド溝31a,31b,31cが設けられ、フレーム40のガイド凸部41a,41b,41cが夫々ガイド溝31a,31b,31cに対応して機械的にしゅう動係合する。この結果、駆動子30が軸方向に往復振動する際にピッチング、ローリング及びヨーイングが生じることもなく効率の良い軸方向の往復振動を発生する。また、錘23が搭載されている場合は、振動加震力を更に大きくすることができる。
【0016】
図4において、円柱状永久磁石22の駆動コイル12と磁気的に係合する先端部に磁性材料からなる円柱状のポールピース28を配設する実施例が示されている。本発明の実施例によればポールピース28からの磁束分布が駆動コイル12の直径方向に広がるので駆動コイル12の磁束鎖交数を大幅に増加させることができて振動エネルギーへの変換効率を向上させることができる。
【0017】
今までの本発明の振動体の説明では、フレーム11、駆動コイル12、駆動子20,30等の軸方向の断面形状を製造が容易な円筒状としているが、これに限定される必要はなく、楕円形状、方形状等携帯機器への取り付け配置等を考慮して軸方向への駆動子20,30の運動を妨げないのであれば任意の形状でよい。
【0018】
駆動子20,30の駆動は、駆動コイル12の端子35,36間に駆動子20,30の1次共振周波数とほぼ同一の基本周波数を有する正弦波または方形波等の交流信号でブリッジ回路等によって付勢されて駆動される。無論、正弦波または方形波によるユニポーラ駆動でも駆動することができる。
【0019】
駆動子20,30にはコイルばね24,25が一対用いられているが、コイルばねは1個でもよい。この場合は、駆動子20,30は1方向に押し付けられるように設定され、駆動はコイルばねの静的な力に打ち勝つように駆動される。この方法によれば、携帯機器の振動、衝撃等によって駆動子20,30が1方向に保持されているので振動体が保護される。
【0020】
また、本発明の実施例の駆動子20,30の構成をカップ状ヨーク21と円柱状永久磁石22とで説明したが、これを相互に置き換えてラジアル方向に単磁極に着磁されたカップ状永久磁石と円柱状ヨークとしても差し支えないことは明らかである。
【0021】
更にまた、本発明の駆動方法はバイポーラのブリッジ回路またはユニポーラ回路のいずれでも適用でき、そして駆動のための入力波形は正弦波または方形波のいずれでもよく、コスト/パフォーマンスを考慮して選択される。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成でコスト/パフォーマンスがよく、無音で体感特性の優れた携帯機器用の振動体が容易に実現できる。
【0023】
また、本発明によれば、直流モータを用いないので直流モータ特有のブラシ・コンミテータ間の長寿命化や品質維持を課題としなくてよいので製造管理が容易である。
【0024】
また、本発明によれば、駆動子の共振を用いるので運動変換効率がよく小型で高性能な振動体を実現することができる。
【0025】
また、本発明によれば、通常の振動モータのように立ち上がりに時間がかかることが少なく、音楽に合わせてリズムを奏することも可能であり、携帯機器の機能を豊富にすることができる。
【0026】
また、本発明によれば、駆動子の磁気回路は円筒状ヨークと円柱状永久磁石との間でよく閉じているので漏洩磁束が少なく本発明の振動体が搭載される機器への電磁障害を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸方向駆動の振動体の構成半断面図である。
【図2】図1のXX線断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の断面図である。
【図4】本発明の他の駆動子の構成説明図である。
【図5】従来例のブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いた振動モータの構成図である。
【符号の説明】
10 振動体
11 フレーム
12 駆動コイル
13 コイルボビン
14a,14b,14c,15a,15b,15c,41a,41b,41cガイド凸部
20,30 駆動子
21 カップ状ヨーク
22 円柱状永久磁石
23 錘
24 25 コイルばね
26,27 空隙
28 ポールピース
31a,31b,31c ガイド溝
35,36 端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a configuration of a vibrating body used in a portable device or the like that makes a mobile phone sense an incoming call without sound.
[Prior art]
Conventionally, in vehicles such as public places, hospitals, trains and buses, use of portable devices is often restricted. In particular, even when the use of a portable device is permitted, a method of causing a mobile phone to detect an incoming call in a so-called manner mode (silence / body vibration) is performed. Various products have been widely used in mobile devices reflecting recent technological advances, such as mobile phones, PDAs, wearable computing devices, and the like. For these, a vibration motor that senses a sensory vibration without sound, a multi-function device (having both a speaker and a vibrating body function) having a similar function, and the like are used. Below, what is considered to be a typical example of a conventional vibration motor will be described.
[0002]
Examples of the prior art will be described with reference to Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 3-83681 (hereinafter referred to as Document A), Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-107699 (Document B), and Japanese Patent Publication No. 8-10972 (Document C). Document A uses a shaft length type DC motor having a brush and a commutator, and relates to an eccentric weight having a fan-shaped cross section to be mounted on a rotating shaft of a vibration motor. The eccentric weight is made of a powder sintered alloy of a metal containing tungsten or lead without using a bulk material of tungsten that has a high specific gravity but is difficult to process, making it easy to fit the eccentric weight to the rotating shaft. Try to increase the output.
[0003]
Document B is a vibration motor using a shaft length type DC motor having a brush and a commutator as outlined in FIG. 5, and relates to the disclosure of a configuration of an eccentric weight and a fixing method to a rotating shaft. In FIG. 5, a rotating shaft 136 supported by a bearing 133 of a DC motor 131 is provided with a
[0004]
Document C relates to a flat DC motor having a brush and a commutator. At least three coils having an opening angle of 60 to 80 ° are arranged in a fan shape so as not to overlap with each other, and an eccentric weight is formed by a rotor configuration. Form.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Documents A, B, and C are premised on the rotation of a DC motor, and there are the following difficulties although there are differences between the long axis type and the flat type. (1) Since a brush and a commutator are used, the cost is high, and there is a problem in maintaining the life and quality due to damage caused by a micro arc during rectification. (2) It takes time to rise up to 7000-8000 rpm, and is not suitable for a device that generates vibration in accordance with music.
An object of the present invention is to propose a compact and high-performance axially driven vibrator that eliminates the above-mentioned drawbacks and enriches the functions of portable devices that are diversified with a simple configuration.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to a first aspect of the vibrator of the present invention, a cylindrical drive coil is fixed to one end of a cylindrical frame, and magnetically engaged with the drive coil via a gap. Consists of a cup-shaped yoke made of a material, a driver having a cylindrical permanent magnet enclosed in the cup-shaped yoke and fixed at one end and having a weight mounted thereon, and a pair of coil springs elastically supporting the driver In the axially driven vibrating body, a plurality of rows of guide convex portions parallel to the axial direction are provided on the inner peripheral surface of the frame, and guide grooves that mechanically slide-engage with the guide convex portions are provided in the driver element. A plurality of rows are provided in parallel in the axial direction on the outer peripheral surface of the frame. A coil spring vibrates the driver in the axial direction. It is characterized in that arranged so as.
[0007]
In order to achieve the above object, according to a second aspect of the vibrating body of the present invention, a columnar pole piece made of a magnetic material is provided at the other end of the columnar magnet included in the cup-shaped yoke of the driver. It is characterized by being fixed .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an axially driven vibrator according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a half sectional view of a configuration of an axially driven vibrator (hereinafter abbreviated as vibrator) according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of a driver element according to another embodiment of the present invention. 1 and 2, the vibrating body 10 of the present invention includes a cylindrical frame 11 made of synthetic resin, a drive coil 12, and a drive element 20. One end of the frame 11 in the axial direction is formed by winding a magnet wire around a
[0015]
In FIG. 3, the driving element 30 is provided with guide grooves 31a, 31b, 31c parallel to the axial direction, and the
[0016]
FIG. 4 shows an embodiment in which a columnar pole piece 28 made of a magnetic material is disposed at the tip of the columnar permanent magnet 22 that is magnetically engaged with the drive coil 12. According to the embodiment of the present invention, since the magnetic flux distribution from the pole piece 28 spreads in the diameter direction of the drive coil 12, the number of magnetic flux linkages of the drive coil 12 can be greatly increased, and the conversion efficiency to vibration energy is improved. Can be made.
[0017]
In the description of the vibrator of the present invention so far, the cross-sectional shape in the axial direction of the frame 11, the drive coil 12, the drive elements 20, 30, etc. is a cylindrical shape that is easy to manufacture, but is not limited to this. Any shape may be used as long as it does not hinder the movement of the drive elements 20 and 30 in the axial direction in consideration of the mounting arrangement of the ellipse, square, etc. on the portable device.
[0018]
The driving elements 20 and 30 are driven by an AC signal such as a sine wave or a square wave having a fundamental frequency substantially the same as the primary resonance frequency of the driving elements 20 and 30 between the terminals 35 and 36 of the driving coil 12. It is energized and driven. Of course, it can be driven by unipolar driving by a sine wave or square wave.
[0019]
Although a pair of
[0020]
Further, the configuration of the driver elements 20 and 30 of the embodiment of the present invention has been described with the cup-shaped yoke 21 and the columnar permanent magnet 22, but they are replaced with each other and are cup-shaped magnetized with a single magnetic pole in the radial direction. Obviously, permanent magnets and cylindrical yokes can be used.
[0021]
Furthermore, the driving method of the present invention can be applied to either a bipolar bridge circuit or a unipolar circuit, and the input waveform for driving may be either a sine wave or a square wave, and is selected in consideration of cost / performance. .
[0022]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily realize a vibrating body for a portable device having a simple configuration, good cost / performance, silence, and excellent bodily sensation characteristics.
[0023]
Further, according to the present invention, since a direct current motor is not used, it is not necessary to make the life and quality maintenance between brushes and commutators peculiar to direct current motors difficult, so that production management is easy.
[0024]
In addition, according to the present invention, since the resonance of the driver is used, it is possible to realize a small and high-performance vibrating body with high motion conversion efficiency.
[0025]
Further, according to the present invention, it takes less time to start up like a normal vibration motor, it is possible to play a rhythm in accordance with music, and the functions of portable devices can be enriched.
[0026]
In addition, according to the present invention, the magnetic circuit of the driver is well closed between the cylindrical yoke and the columnar permanent magnet, so that there is little leakage magnetic flux and electromagnetic interference to the device on which the vibrating body of the present invention is mounted is prevented. It can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view of a configuration of an axially driven vibrator according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of another driver element of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a vibration motor using a shaft length type DC motor having a brush and a commutator of a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibrator 11 Frame 12
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