JP3855738B2 - Vibration actuator and electronic device having vibration actuator - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話のような携帯通信機器等に用いられる振動アクチュエータおよび振動アクチュエータを有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の一例として携帯電話を例に挙げると、携帯電話は、いわゆるマナーモードの場合には振動を発生させることにより着信を使用者に知らせることができる。このような携帯電話の中には、振動を発生する構造体として振動アクチュエータが内蔵されている。
従来の振動アクチュエータは、図２０に示すようなブラシ付きモータ１０００を用いており、このブラシ付きモータの出力軸１００１には錘１００２が固定されている。モータ１０００を作動して出力軸１００１が回転することにより錘１００２が偏心して回転することから、回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出している。この場合の出力軸１００１の回転速度はたとえば約９５００ｒｐｍである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来の振動アクチュエータの構造では、次のような問題がある。
ブラシ付きモータを用いているために、電気的な接点部分の信頼性や寿命に限界がある。ブラシ付きモータは軸受けを有しており、しかも軸受けは構造上軸と含油メタルを有している構造を採用していることから、オイル消費時間や、軸や含油メタル部分の磨耗に限界があり、機械的信頼性が損なわれ易い。そしてブラシ付きモータ１０００の出力軸１００１が回転することから、機械的摺動によるノイズが発生し易い等の問題がある。
そこで本発明は上記課題を解消し、磨耗部分をなくしてノイズを発生させずに動作信頼性の高い振動アクチュエータおよび振動アクチュエータを有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、固定部と、複数のマグネットと、前記複数のマグネットの磁束を閉じさせるヨークとを有する振動部と、前記振動部を前記固定部に対して可動自在に保持する弾性部材と、前記複数のマグネットが発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで前記振動部を一定の振動方向に振動するように、前記固定部と前記振動部の間に推力を発生させるコイルと、を備え、前記弾性部材は、振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、前記振動部に固定される平板状の受け部と、前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第１弾性変形部と、前記受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部と、を有していることを特徴とする。
請求項１では、振動部の複数のマグネットとマグネットの磁束を閉じるヨークを有している。弾性部材は、振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、前記振動部に固定される平板状の受け部と、前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が固定部側に固定されている第１弾性変形部と、受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部とにより振動部を固定部に対して可動自在に保持している。コイルは、複数のマグネットの発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで振動部を一定の振動方向に振動するように、固定部と振動部の間に推力を発生させる。弾性部材は振動方向のみに移動可能であることから、任意の周波数に応じた共振点を設計しやすいメリットがある。また、振動方向が大きい位置を特定することが可能である。共振周波数帯域での駆動により、振動加速度エネルギー発生の効率化や消費電力の低減等のメリットがある。また、従来と異なり機械的な接触部分がないので磨耗部分がなく、振動を発生する時にノイズは存在しない。従って動作信頼性の高い振動アクチュエータを提供できる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、略Ｕ字型の前記第１弾性変形部は、前記一端部を有する第１部分と前記他端部を有する第２部分を有し、略Ｕ字型の前記第２弾性変形部は、前記一端部を有する第３部分と前記他端部を有する第４部分を有し、前記第１弾性変形部の前記第１部分と前記第２部分のつなぎ部分は湾曲し、前記第２弾性変形部の前記第３部分と前記第４部分のつなぎ部分は湾曲しており、前記第１弾性変形部の前記第１部分の中間部と前記第２部分の中間部と、前記第２弾性変形部の前記第３部分の中間部と前記第４部分の中間部は、くびれ部分を有し、前記受け部の一方の部分と前記第１弾性変形部の前記第１部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっており、前記受け部の他方の部分と前記第２弾性変形部の前記第３部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっていて、前記振動部に固定される前記受け部の長さは、前記第１弾性変形部の長さと前記第２弾性変形部の長さと略同じである。
請求項２では、ほぼＵ字型の第１弾性変形部とほぼＵ字型の第２弾性変形部を有している。第１弾性変形部の第１部分と第２部分のつなぎ部分は湾曲しており、第２弾性変形部の第３部分と第４部分のつなぎ部分も湾曲していることから、振動を行っている時に金属疲労が発生しにくい。
また第１弾性変形部の第１部分の中間部と第２部分の中間部と、第２弾性変形部の第３部分の中間部と第４部分の中間部が、くびれ部分を有していることから、振動時に機械的な応力荷重がかかっている際に応力が集中せずに分散でき、金属疲労を防ぐことができる。
さらに受け部の一方の部分と第１弾性変形部の第１部分のつなぎ部分は曲率を持たせた形状になっており、受け部の他方の部分と第２弾性変形部の第３部分のつなぎ部分も曲率を持たせた形状になっていることから、やはり機械的応力荷重がかかった時の応力緩和を達成できる。
また振動部に固定される受け部の長さが第１弾性変形部の長さと第２弾性変形部の長さとほぼ同じであることから、振動部に固定される受け部の長さが短い場合に比べて重力のアンバランスを防ぐことができる。
【００１１】
請求項３の発明は、任意に振動を発生するための振動アクチュエータを有する電子機器であって、前記振動アクチュエータは、固定部と、複数のマグネットと、前記複数のマグネットの磁束を閉じさせるヨークとを有する振動部と、前記振動部を前記固定部に対して可動自在に保持する弾性部材と、前記複数のマグネットが発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで前記振動部を一定の振動方向に振動するように、前記固定部と前記振動部の間に推力を発生させるコイルと、を備え、前記弾性部材は、振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、前記振動部に固定される平板状の受け部と、前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第１弾性変形部と、前記受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部と、を有していることを特徴とする。
請求項３では、振動部の複数のマグネットとマグネットの磁束を閉じるヨークを有している。複数の弾性部材は、振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、前記振動部に固定される平板状の受け部と、前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が固定部側に固定されている第１弾性変形部と、受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部とにより振動部を固定部に対して可動自在に保持している。コイルは、複数のマグネットの発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで振動部を一定の振動方向に振動するように、固定部と振動部の間に推力を発生させる。これにより、従来と異なり機械的な接触部分がないので磨耗部分がなく、振動を発生する時にノイズは存在しない。従って動作信頼性の高い振動アクチュエータを有する電子機器を提供できる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項３に記載の振動アクチュエータを有する電子機器において、略Ｕ字型の前記第１弾性変形部は、前記一端部を有する第１部分と前記他端部を有する第２部分を有し、略Ｕ字型の前記第２弾性変形部は、前記一端部を有する第３部分と前記他端部を有する第４部分を有し、前記第１弾性変形部の前記第１部分と前記第２部分のつなぎ部分は湾曲し、前記第２弾性変形部の前記第３部分と前記第４部分のつなぎ部分は湾曲しており、前記第１弾性変形部の前記第１部分の中間部と前記第２部分の中間部と、前記第２弾性変形部の前記第３部分の中間部と前記第４部分の中間部は、くびれ部分を有し、前記受け部の一方の部分と前記第１弾性変形部の前記第１部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっており、前記受け部の他方の部分と前記第２弾性変形部の前記第３部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっていて、前記振動部に固定される前記受け部の長さは、前記第１弾性変形部の長さと前記第２弾性変形部の長さと略同じである。
請求項４では、ほぼＵ字型の第１弾性変形部とほぼＵ字型の第２弾性変形部を有している。第１弾性変形部の第１部分と第２部分のつなぎ部分は湾曲しており、第２弾性変形部の第３部分と第４部分のつなぎ部分も湾曲していることから、振動を行っている時に金属疲労が発生しにくい。
また第１弾性変形部の第１部分の中間部と第２部分の中間部と、第２弾性変形部の第３部分の中間部と第４部分の中間部が、くびれ部分を有していることから、振動時に機械的な応力荷重がかかっている際に応力が集中せずに分散でき、金属疲労を防ぐことができる。
さらに受け部の一方の部分と第１弾性変形部の第１部分のつなぎ部分は曲率を持たせた形状になっており、受け部の他方の部分と第２弾性変形部の第３部分のつなぎ部分も曲率を持たせた形状になっていることから、やはり機械的応力荷重がかかった時の応力緩和を達成できる。
また振動部に固定される受け部の長さが第１弾性変形部の長さと第２弾性変形部の長さとほぼ同じであることから、振動部に固定される受け部の長さが短い場合に比べて重力のアンバランスを防ぐことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の振動アクチュエータを有する電子機器の一例として携帯電話の例を示している。
図１と図２に示す携帯電話１０は、たとえば周波数域が０．８〜１．５（ＧＨｚ）のデジタル方式の携帯電話であり、図１と図２に示すように筐体１２、アンテナ１４、表示部１６、操作部１８、マイク２０、スピーカ２２等を有している。
【００２１】
図１に示すように操作部１８は、各種の操作キーを有しており、通話ボタン１８Ａ、通話の切断ボタン１８Ｂ、テンキー１８Ｃ等を有している。表示部１６は、たとえば液晶表示装置を用いることができる。
筐体１２は、図１に示すフロント部２４と図２に示すリヤ部２６を有しており、リヤ部２６側には、バッテリ２８が着脱可能に固定することができる。アンテナ１４は筐体１２に対して出し入れ可能に取り付けられている。
【００２２】
図１の筐体１２の中には、振動発生構造体としての振動アクチュエータ４０が内蔵されている。この振動アクチュエータ４０は、たとえば携帯電話１０において、着信した場合に作動することにより振動を発生して、使用者に対して着信したことを振動で知らせる機能を有している。
【００２３】
図３は、この振動アクチュエータの構造例を示す分解斜視図である。図４は振動アクチュエータの振動部４２とコイルアセンブリ４８の一部を示す分解斜視図である。
振動アクチュエータ４０は、図３に示すように概略的には振動部４２、弾性部材の一例である複数の板バネ４４、そしてコイル４６を含むコイルアセンブリ４８、トップカバー５０とケース５２を有している。
【００２４】
トップカバー５０とケース５２は、固定部を構成している。トップカバー５０は、たとえばＳＵＳ（ステンレス鋼）の一例であるＳＵＳ３０４により作られている。固定部を構成するケース５２は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）の一例であるＳＵＳ３０４により作られている。
トップカバー５０がケース５２に対して覆い被さることにより形成される空間内に、振動部４２とコイルアセンブリ４８を収容するようになっている。
トップカバー５０は、概略的には略断面Ｕ字形形状を有しており、四隅には４つの爪５１と、２つのカバー部分５３を有している。各爪５１は、対応する位置のケース５２の切り欠き部６0に対してワンタッチではまり込むようになっている。トップカバー５０のカバー部分５３は、ケース５２の切り欠き部６２の一部分を閉じるようになっている。
ケース５２は略断面Ｕ字形形状を有しており、４つの突出部６４，６６を有している。ケース５２の２つの突出部６６には、それぞれ溝６８が形成されている。ケース５２の２つの切欠部６０の付近には、それぞれ溝７０が形成されている。
【００２５】
次に、図３の振動部４２について説明する。
振動部４２は、図４と図３に示すように、複数のマグネット、たとえば２つのマグネット８０，８２と，このマグネット８０，８２の発生する磁束を閉じて磁気回路を構成するためのヨーク８４を有している。
このヨーク８４は、断面Ｕ字型の可動ヨーク６６ともう１つの平板状（断面Ｉ字型）の可動ヨーク６８により構成している。このヨーク８４は、図３と図４に示すように、マグネット８０，８２の磁気回路を形成するためのものである。
可動ヨーク６８は、マグネット８０に対して密着して固定されている。もう１つの可動ヨーク６６は、マグネット８２に対して密着して固定されている。
２つの可動ヨーク６８，６６は、別のウエイト９０，９２とともにウエイトの役割をも果たしている。
ウエイト９０は、比重の大きい材料、たとえばタングステンにより作られている錘であり、ウエイト９０，９２は、可動ヨーク６８，６６に対してそれぞれ接着剤を用いて固定されている。
【００２６】
図５は、図４のＡ−Ａにおける断面構造例を示しており、マグネット（第１マグネットともいう）８０と可動ヨーク６８およびウエイト９０が、接着剤により一体的に固定されている。また下側のマグネット（第２マグネットともいう）８２と可動ヨーク６６およびウエイト９２は、接着剤により一体的に固定されている。
【００２７】
図５と図１２に示すように、マグネット８０，８２の間にはスペース１８１が設けられていて、このスペース１８１にはコイルアセンブリ４８が位置する。マグネット８０は部分８０Ａ，８０Ｂを有し、マグネット８２は部分８２Ａ，８２Ｂを有している。部分８０Ａ，８０ＢのＮ極とＳ極の組は互いに逆になるように着磁され、部分８２Ａ，８２ＢもＮ極とＳ極の組が互いに逆になるように着磁されている。
【００２８】
次に、図３の板バネ４４について説明する。
図３に示す板バネ４４は、２つ用いられており、板バネ４４の形状は図６〜図８に示している。上側と下側の板バネ４４は図３において反対方向に向けて配置されており、板バネ４４はたとえばＳＵＳ、一例としてＳＵＳ３０４により形成されている。
図６と図７に示すように、各板バネ４４はほぼＭ字形状を有しており、板バネ４４は、図３の振動部４２の振動を弾性変形して支えて、この機械的な振動をたとえば約１５０Ｈｚの共振周波数帯域で共振させる条件になるように設定されている。
【００２９】
図６と図７に示すように板バネ４４は、２つの取付端部１００と、１つの受け部１０２と、第１弾性変形部２０１、第２弾性変形部２０２を有している。
平板状の受け部１０２は図４の振動部４２に固定されている。
図６の第１弾性変形部２０１は第１部分２１１と第２部分２１２を有している。第２弾性変形部２０２は第３部分２１３と第４部分２１４を有している。このことから弾性部材４４はほぼＭ字型を有している。
第１弾性変形部２０１の第１部分２１１の一端部２０４は、受け部１０２の一方の部分２０３に対して連続して折り曲げて形成されている。第２部分２１２の他端部は取付端部１００である。第１部分２１１と第２部分２１２は接合部２１５により溶接により接合されている。
第２弾性変形部２０２の第３部分２１３の一端部２２４は受け部１０２の他方の部分２２５に対して折り曲げて連続して形成されている。第２弾性変形部２０２の第４部分２１４の他端部は取付端部１００である。第３部分２１３と第４部分２１４は接合部２２６により溶接により接合されている。
【００３０】
図３において、上側に位置している板バネ４４の２つの取付端部１００は、対応するケース５２の溝６８にそれぞれ内側からはめ込んで取り付けることができる。同様にして下側に位置する板バネ４４の２つの取付端部１００は、対応するケース５２の溝７０に対して内側からはめ込んで取り付けることができる。
【００３１】
図６に示す板バネ４４の受け部１０２は、図４に示すように可動ヨーク６８とウエイト９０の間において接着剤を用いて固定している。同様にして下側に位置する板バネ４４の受け部１０２は、図４に示すように可動ヨーク６６の外面とウエイト９２の間においてたとえば接着剤を用いて固定している。
【００３２】
このようにして、上側に位置するマグネット８０、可動ヨーク６８およびウエイト９０は、上側の板バネ（一方の板バネ）４４を用いて図３のケース５２の突出部６６の間において、図３のＸ方向に可動（揺動）自在に保持されている。同様にして、図４に示すウエイト９２、マグネット８２および可動ヨーク６６は、下側の板バネ（他方の板バネ）４４を用いて、図３のケース５２の突出部６４の間においてＸ方向に可動（揺動）自在に保持されている。図１０には振動部４２とコイル４６、そして板バネ４４を示している。
なお可動ヨーク６８，６６は、磁気回路を構成するために、たとえば磁性材料である鉄により作られている。マグネット８０，８２は、たとえばプラスチックマグネットの一例であるプラネオジマグネットで作られている。
【００３３】
図３に示すコイルアセンブリ４８は、本体１３０とコイル４６およびフレキシブル基板１３４を有している。
コイル４６は、本体１３０の中に、樹脂成形により固定してある。コイル４６は、フレキシブル基板１３４を介して駆動回路１５０に対して電気的に接続されている。
コイルアセンブリ４８の本体１３０は、四隅に切欠部１３１を有しており、この切欠部１３１の部分に、ケース５２の切欠部６２の四隅部分１５０がはめ込まれており、本体１３０はたとえば接着剤を用いてケース５２に対して位置決めして固定されている。
このコイルアセンブリ４８は、図４と図５に示すようにマグネット８０と、マグネット８２の間のスペース１８１に位置している。コイル４６に対する給電は、フレキシブル基板１３４を通じて駆動回路１５０から、たとえば１〜２Ｖを供給するようになっている。
【００３４】
この駆動回路１５０の例は図１１に示しており、駆動回路１５０はフリップフロップ回路２００と増幅部２１０を有している。たとえば１．５Ｖの電圧が印加されると、フリップフロップ回路２００のコンデンサ２０４，２０５には電荷がたまり、トランジスタ２０２，２０３の動作により、コンデンサ２０４，２０５からは交互に電流が増幅部２１０に送られる。増幅部２１０のトランジスタ２０６〜２０９はこの電圧を増幅して、コイル４６に対して図１１に示すようなパルス状の交番的な駆動電流を供給する。これによってコイル４６に流れる電流の方向が反対になり、電流方向の正逆転をくり返す。
【００３５】
ところで、図５のコイル４６が発生する推力の軸は、振動部４２の重心を通るのが好ましい。すなわち図５において、コイルの発生するＸ方向に関する推力の軸ＣＬは、好ましくは振動部４２の重心Ｐを基準に左右に所定の長さ分重心移動を行うことにより、所定の振動加速度エネルギーを取り出すことができる。
コイルが発生する推力の軸ＣＬが、振動部４２の重心Ｐを通ることから、ウエイト９０，９２を含む振動部４２の全体の重心移動が均一に変位するメリットがある。この結果機械的に安定した機械的振動が得られる。
【００３６】
また弾性部材である板バネ４４が弾性変位した時に発生する力の軸はＸ方向に沿っているが、この弾性部材が発生する力の軸は、好ましくはコイルの発生する推力の軸ＣＬと同じである。このようにすることで、コイルの発生する推力をトリガーとして、板バネ４４の応力により機械的共振周波数が発生し、連続した重心移動により効率の良い振動加速度エネルギーを取り出せる。
板バネ４４は振動方向であるＸ方向のみに移動可能なので、任意の周波数に応じた共振点を設計しやすいメリットがある。振動方向が大きい位置を特定することが可能である。共振周波数帯域での駆動により、振動加速度エネルギー発生の効率化や消費電力の低減等のメリットがある。
コイル４６の発生する推力をトリガーとして、弾性変位した時に発生する板バネ４４の推力との相互作用により共振現象が発生する。この共振時の共振周波数ｆ0は、板バネの条件で設定することができ、任意の設定が可能である為所定の条件に合ったアクチュエータを設計しやすいメリットがある。
板バネ４４は、構造上振動方向であるＸ方向のみに振動部４２を移動させることができる。
【００３７】
次に、上述した振動アクチュエータの動作例について説明する。
図３に示す駆動回路１５０からコイル４６に対してフレキシブル基板１３４を通じて電流Ｉ（アンペア）を給電すると、マグネットからの図５に示すように発生磁束密度Ｂ（Ｗｂ／ｍ2）とすれば、図９に示すようにコイル４６とマグネット８０，８２とが相対する微小長さをΔＬとした場合には、図５の振動部４２が受ける力ΔＦは、次の式で表わされる。
ΔＦ＝ＢＩΔＬｓｉｎθ（Ｎ）
ここで、角度θはコイルの電流Ｉ（Ａ）の流れる方向と磁界方向（Ｈ）が成す角度である。図９の例では角度θは９０度である。
これにより、コイル４６に通電することで、振動部４２は、２つの板バネ４４の弾性力に抗して、図５のＸ方向に振動する。この振動により、図１と図２に示す携帯電話１０の筐体１２に振動が発生し、使用者はたとえば着信があったことを振動により知ることができる。
【００３８】
図１３は本発明の振動アクチュエータのさらに別の実施の形態を示している。図１３に示す振動アクチュエータ４０が、図３に示す振動アクチュエータと異なるのは、弾性部材である２つの板バネ５４４の形状とトップカバー５０とケース５２の形状である。図１３の実施の形態が図３の実施の形態と異なるのは上述したように板バネ５４４の形状等であり、その他の点については同じであるのでその説明を利用することにする。
【００３９】
図１４は、弾性部材としての板バネ５４４の形状例を示す斜視図であり、図１５は板バネ５４４の平面図であり、図１６は板バネ５４４の側面図であって、図１７は板バネ５４４の底面図である。
板バネ５４４は、比較的Ａ方向に長く形成された平板状の受け部１０２Ａと、第１弾性変形部５０１と、そして第２弾性変形部５０２を有している。
板バネ５４４は図６の板バネ４４と同じ材質で作ることができる。板バネ５４４の第１弾性変形部５０１は、第１部分５１１と第２部分５１２を有している。第２弾性変形部５０２は、第３部分５１３と第４部分５１４を有している。
【００４０】
受け部１０２Ａは、図６の受け部１０２と同様の要領で可動ヨークとウエイトの間において接着剤を用いて固定する。
第１弾性変形部５０１の第１部分５１１の一端部５０４は、受け部１０２Ａの一方の部分５０３に対して連続して折り曲げるようにして設けられている。第２部分５１２は他端部でありかつ自由端部である取付端部１００Ａを有している。
同様にして第２弾性変形部５０２の第３部分５１３の一端部５２４は、受け部１０２Ａの他方の部分５２５に対して連続して折り曲げて形成されている。第２弾性変形部５０２の第４部分５１４は、他端部である取付端部１００Ａを有している。この板バネ５４４もほぼＭ字型形状を有している。
【００４１】
第１弾性変形部５０１の第１部分５１１と第２部分５１２のつなぎ部分５３０は、図１４と図１５に示すようにたとえばほぼ半円形状を有するような湾曲した形状を有している。このつなぎ部分５３０はある曲率を持たせた形状になっている。同様にして第２弾性変形部５０２の第３部分５１３と第４部分５１４のつなぎ部分５３１もつなぎ部分５３０と同様にほぼ半円形状の曲率を持たせた湾曲した形状になっている。
【００４２】
このようにある曲率を持たせたつなぎ部分５３０，５３１を設けることにより、次のようなメリットがある。図１９に示す比較例では、このつなぎ部分は溶接による接合部７００となっている。この接合部７００を設ける比較例とは異なり、図１４と図１５に示すようなつなぎ部分５３０，５３１を設けることにより、たとえば実効加速度１．５Ｇで周波数が１５０Ｈｚにおいて可動部が固定部に対して振動した場合に、このつなぎ部分５３０，５３１における金属疲労が生じにくくなり、図１９における接合部７００で発生する可能性のある剥がれを防止することができる。
【００４３】
また、図１４と図１５に示すように、第１弾性変形部５０１の第１部分５１１と第２部分５１２および第２弾性変形部５０２の第３部分５１３と第４部分５１４の中間部分には、くびれ部分５４０，５４１が形成されている。これらのくびれ部分５４０，５４１は、一方の面側と他方の面側に形成されている。
このようなくびれ部分５４０，５４１を設けることにより、次のようなメリットがある。図１９（Ｂ）に示す比較例の場合には弾性変形部７０１は幅Ｗ１が長手方向にわたって一定である。この一定の弾性変形部の形状に比べて、図１４と図１６に示すように第１部分５１１〜第４部分５１４の中心にくびれ部分５４０，５４１を持たせた形状にすることにより、振動部が固定部に対して振動する時に機械的応力荷重が加わった場合においても応力集中が第１弾性変形部５０１あるいは第２弾性変形部５０２のバネの付け根である一端部５０４，５２４には集中せずに分散することができ、金属疲労を防ぐことができる。
【００４４】
さらに図１４と図１５に示すように、受け部１０２Ａの長手方向Ａの長さＬは、図１６に示すように第１弾性変形部５０１と第２弾性変形部５０２の長手方向の長さＬとほぼ同じかもしくは同じにすることにより、次のようなメリットがある。
図１９（Ａ）に示す比較例では、受け部７０２の長さはＧで示しているが、この長さＧは弾性変形部７０１の長さに比べてかなり小さい。
これに対して図１４〜図１６に示すように受け部１０２の長さＬと第１弾性変形部５０１と第２弾性変形部５０２の長さＬとほぼ同じか一致させることにより、板バネ５４４を振動部に対して固定する際に、板バネ５４４の重量アンバランスを防ぐことができる。
【００４５】
さらに、図１４と図１７に示すように受け部１０２Ａの一方の部分５０３と他方の部分５２５には曲率を持たせた形状５９０を有している。そして、一端部５０４と一方の部分５０３には、別の曲率をもたせた形状５８０があり、一端部５２４と他方の部分５２５には、別の曲率をもたせた形状５８０がある。このように曲率を持たせた形状５９０，５８０にすることにより次のようなメリットがある。
図１９（Ｃ）に示す比較例においては、受け部７０２の両端部分７７０は、弾性変形部７０１に対して直角に折れ曲がっている。このように直角に折れ曲がっているのに比べて、図１４と図１７に示すように曲率を持たせた形状５９０を設けることにより、振動時に生ずる応力の緩和を図ることができる。
【００４６】
なお図１８に示すように、第２部分の取付端部１００Ａは、ケース５２の内面５２Ｒとはさみ込み爪６００との間にはさみ込んで固定する。同様にして第２弾性変形部５０２の取付端部１００Ａも、ケース５２の内面５２Ｒとはさみ込み爪６００の間にはさみ込んで固定することができる。
このはさみ込み爪６００は図１３のトップカバーに設けることができる。
【００４７】
このように図１３に示す発明の実施の形態では、振動用の板バネの構造をほぼＭ字型形状にして、両サイドの第１弾性変形部５０１と第２弾性変形部５０２の第１部分５１１〜第４部分５１４をストレート形状にするのではなく中央部をくびれ形状としている。そして第１部分５１１と第２部分５１２のつなぎ部分５３０と第３部分５１３と第４部分５１４のつなぎ部分５３１は共にＲ曲げ形状で一体構造としている。この結果、板バネの機械的信頼性の向上とアクチュエータによる振動の効率改善を図ることができる。
【００４８】
さらに受け部１０２Ａの一方の部分５０３と他方の部分５２５にそれぞれ図１４と図１８に示すような曲率を持たせた部分５８０と図１７と図１４に示す別の曲率を持たせた形状５９０を設けることにより、振動を行っている時の応力緩和を図ることができる。
さらに受け部１０２Ａの図１４におけるＡ方向の長さＬを、第１弾性変形部５０１と第２弾性変形部５０２の長さＬと同等にすることにより、受け部１０２Ａを振動部側に固定する時の重量的なバランスを取ることができる。
【００４９】
ところで本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
上述した実施の形態では、たとえば図４に示すように、可動ヨーク６８と可動ヨーク６６にはそれぞれウエイト（錘としての）９０と９２が接着剤により固定されている。しかしこのウエイト９０，９２を除いて、可動ヨーク６８，６９にウエイトの役割をさせることにより、図１２に示すような構造をも採用できる。この構造では、マグネット８０と可動ヨーク６８はあるが、ウエイトは設けられていない。同様にしてマグネット８２および可動ヨーク６９はあるが、別途ウエイトは設けられていない。
このような構造を採用しても、同様にして振動部４２は振動を起こすことができる。
【００５０】
本発明の実施の形態では、振動を発生する移動体である揺動部が板バネを介して磁気的に揺動する構造にすることで、軸受けのない小型で薄型の構造が得られ、電気的にブラシや整流子を廃止し揺動部の駆動を電気的に無接点化することにより、機械的信頼性の向上ができる。また板バネとウエイト（錘）との共振領域内で振動の発生を行うことにより、低消費電力を達成する。
【００５１】
従来の振動アクチュエータでは、ブラシモータにアンバランスなウエイトを付けてこのウエイトの回転振動によりバランス効果を発生していた。
本発明の振動アクチュエータは、従来のブラシ付きモータに比べ、電気接点部品のブラシや整流子がなく、揺動部の保持に軸受けがないことなどにより、機械的な接触部分がないので磨耗部分がなく、揺動ノイズがない。従って本発明の振動アクチュエータは、信頼性の高いアクチュエータである。また本発明の振動アクチュエータは、部品点数が従来のモータに比べて各段に少ないので、コストメリットがでる。
また本発明の振動アクチュエータを有する電子機器の例としては、携帯電話に限らず他の種類の携帯通信機器等、たとえば携帯情報端末等であっても勿論構わない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、磨耗部分をなくしてノイズを発生させずに動作信頼性の高い振動アクチュエータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動アクチュエータを有する電子機器の一例を示す正面図。
【図２】図１の電子機器の背面図。
【図３】電子機器に設けられている振動アクチュエータの構造を示す分解斜視図。
【図４】図３の振動アクチュエータの振動部等を示す分解斜視図。
【図５】図４におけるＡ−Ａの断面構造例を示す図。
【図６】板バネの形状例を示す斜視図。
【図７】板バネの形状を示す平面図。
【図８】板バネの形状例を示す側面図。
【図９】コイルやフレキシブル基板を示す平面図。
【図１０】コイルおよび板バネ等を示す平面図。
【図１１】駆動回路の例を示す図。
【図１２】本発明の別の実施の形態を示す図。
【図１３】本発明の振動アクチュエータの別の実施の形態を示す分解斜視図。
【図１４】図１３の実施の形態で用いられている板バネを示す斜視図。
【図１５】図１４の板バネの平面図。
【図１６】図１４の板バネの側面図。
【図１７】図１４の板バネの底面図。
【図１８】図１４の板バネの取付例を示す図。
【図１９】図１３〜図１８に用いられている板バネの形状の特徴的要素を示すために比較として示されている比較例を示す図。
【図２０】従来の振動アクチュエータを示す斜視図。
【符号の説明】
１０・・・携帯電話（電子機器）、４０・・・振動アクチュエータ、４２・・・振動部、４４・・・板バネ（弾性部材）、４６・・・コイル、４８・・・コイルアセンブリ、５０・・・トップカバー（固定部）、５２・・・ケース（固定部）、６６・・・Ｕ字形の可動ヨーク、６８・・・可動ヨーク、８０Ａ，８０Ｂ，８２Ａ，８２Ｂ・・・マグネット、９０・・・ウエイト（錘）、９２・・・ウエイト（錘）、１００Ａ・・・第２部分の取付端部と第４部分の取付端部、１０２Ａ・・・受け部、１３４・・・フレキシブル基板、５０１・・・第１弾性変形部、５０２・・・第２弾性変形部、５０３・・・受け部の一方の部分、５０４・・・第１部分の一端部、５１１・・・第１部分、５１２・・・第２部分、５１３・・・第３部分、５１４・・・第４部分、５２５・・・受け部の他方の部分、５３０，５３１・・・つなぎ部分、５４０，５４１・・・くびれ部分、５４４・・・板バネ（弾性部材）、５８０・・・曲率を持たせた部分、５９０・・・曲率を持たせた形状[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration actuator used in a mobile communication device such as a mobile phone and an electronic device having the vibration actuator.
[0002]
[Prior art]
Taking a mobile phone as an example of an electronic device, the mobile phone can notify a user of an incoming call by generating a vibration in a so-called manner mode. Such a mobile phone incorporates a vibration actuator as a structure that generates vibration.
A conventional vibration actuator uses a motor 1000 with a brush as shown in FIG. 20, and a weight 1002 is fixed to an output shaft 1001 of the motor with brush. When the output shaft 1001 is rotated by operating the motor 1000, the weight 1002 is eccentrically rotated, so that rotational unbalance energy is extracted as a vibration component. In this case, the rotation speed of the output shaft 1001 is, for example, about 9500 rpm.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the structure of the conventional vibration actuator as described above has the following problems.
Since a brushed motor is used, there is a limit to the reliability and life of electrical contact parts. A motor with a brush has a bearing, and the bearing has a structure with a shaft and oil-impregnated metal, so there is a limit in oil consumption time and wear of the shaft and oil-impregnated metal part. Mechanical reliability is likely to be impaired. And since the output shaft 1001 of the motor 1000 with a brush rotates, there exists a problem of being easy to generate | occur | produce the noise by mechanical sliding.
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems and provide a vibration actuator and an electronic device having the vibration actuator with high operational reliability without generating a noise by eliminating a worn part.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrating portion having a fixed portion, a plurality of magnets, and a yoke for closing a magnetic flux of the plurality of magnets, and the vibrating portion is movably held with respect to the fixed portion.BulletA thrust is generated between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a constant vibration direction by interlinking with the magnetic member and the magnetic flux generated by the plurality of magnets and passing an electric current. Coil andThe elastic member is a substantially M-shaped leaf spring that can move only in the vibration direction, and a flat plate-shaped receiving portion fixed to the vibrating portion, and one end portion of one portion of the receiving portion. A first elastic deformation portion that is provided continuously and the other end portion is fixed to the fixing portion side, and one end portion is provided continuously to the other portion of the receiving portion, and the other end portion is the And a second elastic deformation portion fixed to the fixing portion side.
  According to a first aspect of the present invention, a plurality of magnets of the vibration part and a yoke for closing the magnetic flux of the magnets are provided.The elastic member is a substantially M-shaped leaf spring that is movable only in the vibration direction, and has a flat plate-like receiving portion fixed to the vibrating portion, and one end portion continuous with one portion of the receiving portion. The first elastically deforming portion that is provided and the other end portion is fixed to the fixing portion side, and one end portion is provided continuously to the other portion of the receiving portion, and the other end portion is fixed to the fixing portion side. The second elastic deformation partThe vibrating part is held movably with respect to the fixed part. The coil interlinks with the magnetic flux generated by the plurality of magnets, and generates a thrust between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a constant vibration direction by passing an electric current.Since the elastic member can move only in the vibration direction, there is an advantage that it is easy to design a resonance point corresponding to an arbitrary frequency. It is also possible to specify a position where the vibration direction is large. Driving in the resonance frequency band has advantages such as efficient generation of vibration acceleration energy and reduction of power consumption. Also,Unlike the conventional case, there is no mechanical contact portion, so there is no wear portion, and no noise exists when vibration is generated. Therefore, a vibration actuator with high operation reliability can be provided.
[0010]
Claim2The invention of claim1In the vibration actuator according to claim 1, the substantially U-shaped first elastic deformation portion includes a first portion having the one end portion and a second portion having the other end portion, and the substantially U-shaped second portion. The elastic deformation portion has a third portion having the one end portion and a fourth portion having the other end portion, and a connecting portion between the first portion and the second portion of the first elastic deformation portion is curved, The connecting part between the third part and the fourth part of the second elastic deformation part is curved, the intermediate part of the first part and the intermediate part of the second part of the first elastic deformation part, An intermediate part of the third part and an intermediate part of the fourth part of the second elastic deformation part have a constricted part, and one part of the receiving part and the first part of the first elastic deformation part are connected to each other. The portion has a curved shape, and the other portion of the receiving portion and the second elastic deformation portion The connecting portion of the three portions has a curved shape, and the length of the receiving portion fixed to the vibrating portion is approximately equal to the length of the first elastic deformation portion and the length of the second elastic deformation portion. The same.
  Claim2Then, it has a substantially U-shaped first elastic deformation portion and a substantially U-shaped second elastic deformation portion. Since the connecting part between the first part and the second part of the first elastic deformation part is curved and the connecting part between the third part and the fourth part of the second elastic deformation part is also curved, Metal fatigue is less likely to occur when
  The intermediate portion of the first portion of the first elastic deformation portion and the intermediate portion of the second portion, and the intermediate portion of the third portion of the second elastic deformation portion and the intermediate portion of the fourth portion have a constricted portion. Therefore, when a mechanical stress load is applied during vibration, the stress can be dispersed without being concentrated, and metal fatigue can be prevented.
  Furthermore, the connecting portion between the one portion of the receiving portion and the first portion of the first elastic deformation portion has a curved shape, and the connection between the other portion of the receiving portion and the third portion of the second elastic deformation portion. Since the portion has a curved shape, it is possible to achieve stress relaxation when a mechanical stress load is applied.
  In addition, since the length of the receiving part fixed to the vibration part is substantially the same as the length of the first elastic deformation part and the length of the second elastic deformation part, the length of the receiving part fixed to the vibration part is short Compared with, gravity unbalance can be prevented.
[0011]
  Claim3The present invention relates to an electronic device having a vibration actuator for generating vibration arbitrarily.ThereThe vibration actuator has a fixed portion, a plurality of magnets, a vibration portion having a yoke for closing magnetic flux of the plurality of magnets, and the vibration portion movably held with respect to the fixed portion.BulletA thrust is generated between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a constant vibration direction by interlinking with the magnetic member and the magnetic flux generated by the plurality of magnets and passing an electric current. Coil andThe elastic member is a substantially M-shaped leaf spring that can move only in the vibration direction, and a flat plate-shaped receiving portion fixed to the vibrating portion, and one end portion of one portion of the receiving portion. A first elastic deformation portion that is provided continuously and the other end portion is fixed to the fixing portion side, and one end portion is provided continuously to the other portion of the receiving portion, and the other end portion is the A second elastic deformation part fixed to the fixed part side.It is characterized byThe
  Claim3Then, it has the yoke which closes the magnetic flux of a some magnet and magnet of a vibration part. The plurality of elastic members areIt is a substantially M-shaped leaf spring that can move only in the vibration direction, and is provided with a flat plate-like receiving portion fixed to the vibrating portion, and one end portion provided continuously on one portion of the receiving portion. A first elastic deformation portion whose other end portion is fixed to the fixed portion side, and one end portion is provided continuously to the other portion of the receiving portion, and the other end portion is fixed to the fixing portion side. 2 With elastic deformation partThe vibrating part is held movably with respect to the fixed part. The coil interlinks with the magnetic flux generated by the plurality of magnets, and generates a thrust between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a constant vibration direction by passing an electric current. Thus, unlike the conventional case, there is no mechanical contact portion, so there is no wear portion, and no noise exists when vibration is generated. Therefore, a vibration actuator with high operational reliabilityElectronic equipmentCan provide.
[0018]
  Claim4In the electronic device having the vibration actuator according to claim 3, the substantially U-shaped first elastic deformation portion includes a first portion having the one end portion and a second portion having the other end portion. The substantially U-shaped second elastic deformation portion has a third portion having the one end portion and a fourth portion having the other end portion, and the first portion of the first elastic deformation portion The connecting part of the second part is curved, the connecting part of the third part and the fourth part of the second elastic deformation part is curved, and the intermediate part of the first part of the first elastic deformation part And an intermediate portion of the second portion, an intermediate portion of the third portion of the second elastic deformation portion, and an intermediate portion of the fourth portion have a constricted portion, and one portion of the receiving portion and the first portion The connecting portion of the first portion of the elastically deforming portion has a curved shape, and other than the receiving portion The connecting portion of the second elastic deformation portion and the third portion of the second elastic deformation portion has a curved shape, and the length of the receiving portion fixed to the vibration portion is the length of the first elastic deformation portion. The length is substantially the same as the length of the second elastic deformation portion.
  Claim4Then, it has a substantially U-shaped first elastic deformation portion and a substantially U-shaped second elastic deformation portion. Since the connecting part between the first part and the second part of the first elastic deformation part is curved and the connecting part between the third part and the fourth part of the second elastic deformation part is also curved, Metal fatigue is less likely to occur when
  The intermediate portion of the first portion of the first elastic deformation portion and the intermediate portion of the second portion, and the intermediate portion of the third portion of the second elastic deformation portion and the intermediate portion of the fourth portion have a constricted portion. Therefore, when a mechanical stress load is applied during vibration, the stress can be dispersed without being concentrated, and metal fatigue can be prevented.
Furthermore, the connecting portion between the one portion of the receiving portion and the first portion of the first elastic deformation portion has a curved shape, and the connection between the other portion of the receiving portion and the third portion of the second elastic deformation portion. Since the portion has a curved shape, it is possible to achieve stress relaxation when a mechanical stress load is applied.
  In addition, since the length of the receiving part fixed to the vibration part is substantially the same as the length of the first elastic deformation part and the length of the second elastic deformation part, the length of the receiving part fixed to the vibration part is short Compared with, gravity unbalance can be prevented.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiment described below is a preferred specific example of the present invention, and thus various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise stated, the present invention is not limited to these forms.
[0020]
FIG. 1 shows an example of a mobile phone as an example of an electronic apparatus having the vibration actuator of the present invention.
The cellular phone 10 shown in FIGS. 1 and 2 is a digital cellular phone having a frequency range of 0.8 to 1.5 (GHz), for example, and as shown in FIGS. , A display unit 16, an operation unit 18, a microphone 20, a speaker 22, and the like.
[0021]
As shown in FIG. 1, the operation unit 18 includes various operation keys, and includes a call button 18A, a call disconnect button 18B, a numeric keypad 18C, and the like. For example, a liquid crystal display device can be used as the display unit 16.
The housing 12 has a front part 24 shown in FIG. 1 and a rear part 26 shown in FIG. 2, and a battery 28 can be detachably fixed to the rear part 26 side. The antenna 14 is attached to the housing 12 so that it can be taken in and out.
[0022]
A vibration actuator 40 as a vibration generating structure is built in the housing 12 of FIG. The vibration actuator 40 has a function of generating vibration by operating when an incoming call is received, for example, in the mobile phone 10 and notifying the user of the incoming call by vibration.
[0023]
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a structural example of the vibration actuator. FIG. 4 is an exploded perspective view showing a part of the vibration part 42 and the coil assembly 48 of the vibration actuator.
As shown in FIG. 3, the vibration actuator 40 schematically includes a vibration portion 42, a plurality of leaf springs 44 that are examples of elastic members, a coil assembly 48 including a coil 46, a top cover 50, and a case 52. Yes.
[0024]
The top cover 50 and the case 52 constitute a fixed part. The top cover 50 is made of, for example, SUS304, which is an example of SUS (stainless steel). The case 52 constituting the fixed portion is made of SUS304 which is an example of SUS (stainless steel).
The vibrating portion 42 and the coil assembly 48 are accommodated in a space formed by the top cover 50 covering the case 52.
The top cover 50 generally has a substantially U-shaped cross section, and has four claws 51 and two cover portions 53 at four corners. Each claw 51 is fitted into the notch 60 of the case 52 at a corresponding position by one touch. The cover portion 53 of the top cover 50 is configured to close a part of the cutout portion 62 of the case 52.
The case 52 has a substantially U-shaped cross section and has four protrusions 64 and 66. A groove 68 is formed in each of the two protrusions 66 of the case 52. Grooves 70 are formed in the vicinity of the two cutout portions 60 of the case 52.
[0025]
Next, the vibration part 42 of FIG. 3 is demonstrated.
As shown in FIGS. 4 and 3, the vibration unit 42 includes a plurality of magnets, for example, two magnets 80 and 82, and a yoke 84 for closing a magnetic flux generated by the magnets 80 and 82 to form a magnetic circuit. Have.
The yoke 84 includes a movable yoke 66 having a U-shaped cross section and another movable yoke 68 having a flat plate shape (I-shaped cross section). The yoke 84 is for forming a magnetic circuit of magnets 80 and 82 as shown in FIGS.
The movable yoke 68 is fixed in close contact with the magnet 80. The other movable yoke 66 is fixed in close contact with the magnet 82.
The two movable yokes 68 and 66 play a role of weight together with other weights 90 and 92.
The weight 90 is a weight made of a material having a large specific gravity, for example, tungsten, and the weights 90 and 92 are fixed to the movable yokes 68 and 66 using an adhesive, respectively.
[0026]
FIG. 5 shows an example of a cross-sectional structure taken along the line AA of FIG. 4, and a magnet (also referred to as a first magnet) 80, a movable yoke 68, and a weight 90 are integrally fixed by an adhesive. The lower magnet (also referred to as a second magnet) 82, the movable yoke 66, and the weight 92 are integrally fixed by an adhesive.
[0027]
As shown in FIGS. 5 and 12, a space 181 is provided between the magnets 80 and 82, and the coil assembly 48 is located in this space 181. The magnet 80 has portions 80A and 80B, and the magnet 82 has portions 82A and 82B. The pairs of N and S poles of the portions 80A and 80B are magnetized so that they are opposite to each other, and the portions 82A and 82B are also magnetized so that the set of N and S poles are opposite to each other.
[0028]
Next, the leaf spring 44 in FIG. 3 will be described.
Two leaf springs 44 shown in FIG. 3 are used, and the shape of the leaf spring 44 is shown in FIGS. The upper and lower leaf springs 44 are arranged in opposite directions in FIG. 3, and the leaf spring 44 is formed of, for example, SUS, for example, SUS304.
As shown in FIGS. 6 and 7, each leaf spring 44 has a substantially M-shape, and the leaf spring 44 elastically deforms and supports the vibration of the vibration portion 42 in FIG. For example, the vibration is set so as to resonate in a resonance frequency band of about 150 Hz.
[0029]
As shown in FIGS. 6 and 7, the leaf spring 44 has two attachment end portions 100, one receiving portion 102, a first elastic deformation portion 201, and a second elastic deformation portion 202.
The flat receiving portion 102 is fixed to the vibrating portion 42 in FIG.
The first elastic deformation portion 201 in FIG. 6 has a first portion 211 and a second portion 212. The second elastic deformation portion 202 has a third portion 213 and a fourth portion 214. Therefore, the elastic member 44 has a substantially M shape.
One end portion 204 of the first portion 211 of the first elastic deformation portion 201 is formed by being continuously bent with respect to one portion 203 of the receiving portion 102. The other end of the second portion 212 is the attachment end 100. The first portion 211 and the second portion 212 are joined by welding at the joining portion 215.
One end 224 of the third portion 213 of the second elastic deformation portion 202 is continuously formed by being bent with respect to the other portion 225 of the receiving portion 102. The other end portion of the fourth portion 214 of the second elastic deformation portion 202 is the attachment end portion 100. The third portion 213 and the fourth portion 214 are joined by welding at the joint portion 226.
[0030]
In FIG. 3, the two attachment end portions 100 of the leaf spring 44 positioned on the upper side can be fitted into the grooves 68 of the corresponding cases 52 from the inside. Similarly, the two attachment end portions 100 of the leaf spring 44 positioned on the lower side can be fitted into the corresponding groove 70 of the case 52 from the inside.
[0031]
The receiving portion 102 of the leaf spring 44 shown in FIG. 6 is fixed between the movable yoke 68 and the weight 90 using an adhesive as shown in FIG. Similarly, the receiving portion 102 of the leaf spring 44 positioned on the lower side is fixed between the outer surface of the movable yoke 66 and the weight 92 using, for example, an adhesive as shown in FIG.
[0032]
In this manner, the upper magnet 80, the movable yoke 68 and the weight 90 are positioned between the protrusions 66 of the case 52 of FIG. 3 using the upper leaf spring (one leaf spring) 44 of FIG. It is held movably (oscillated) in the X direction. Similarly, the weight 92, the magnet 82, and the movable yoke 66 shown in FIG. 4 are arranged in the X direction between the protruding portions 64 of the case 52 of FIG. 3 using the lower leaf spring (the other leaf spring) 44. It is held movably (oscillating). FIG. 10 shows the vibration part 42, the coil 46, and the leaf spring 44.
The movable yokes 68 and 66 are made of, for example, iron, which is a magnetic material, in order to constitute a magnetic circuit. Magnets 80 and 82 are made of, for example, a plane neodymium magnet which is an example of a plastic magnet.
[0033]
A coil assembly 48 shown in FIG. 3 has a main body 130, a coil 46, and a flexible substrate 134.
The coil 46 is fixed in the main body 130 by resin molding. The coil 46 is electrically connected to the drive circuit 150 via the flexible substrate 134.
The main body 130 of the coil assembly 48 has notches 131 at the four corners. The four corners 150 of the notch 62 of the case 52 are fitted into the notches 131, and the main body 130 is made of, for example, an adhesive. It is positioned and fixed with respect to the case 52.
As shown in FIGS. 4 and 5, the coil assembly 48 is located in a space 181 between the magnet 80 and the magnet 82. The coil 46 is supplied with power, for example, 1 to 2 V from the drive circuit 150 through the flexible substrate 134.
[0034]
An example of the drive circuit 150 is shown in FIG. 11, and the drive circuit 150 includes a flip-flop circuit 200 and an amplification unit 210. For example, when a voltage of 1.5 V is applied, charges are accumulated in the capacitors 204 and 205 of the flip-flop circuit 200, and currents are alternately sent from the capacitors 204 and 205 to the amplifying unit 210 by the operation of the transistors 202 and 203. It is done. The transistors 206 to 209 of the amplifying unit 210 amplify this voltage, and supply a pulsed alternating drive current as shown in FIG. As a result, the direction of the current flowing through the coil 46 is reversed, and the current direction is repeatedly forward and reverse.
[0035]
Incidentally, the axis of thrust generated by the coil 46 in FIG. 5 preferably passes through the center of gravity of the vibration part 42. That is, in FIG. 5, the thrust axis CL in the X direction generated by the coil preferably takes a predetermined vibration acceleration energy by moving the center of gravity by a predetermined length from side to side with respect to the center of gravity P of the vibration part 42. be able to.
Since the thrust axis CL generated by the coil passes through the center of gravity P of the vibrating part 42, there is an advantage that the entire center of gravity movement of the vibrating part 42 including the weights 90 and 92 is uniformly displaced. As a result, mechanically stable mechanical vibration is obtained.
[0036]
The axis of force generated when the leaf spring 44, which is an elastic member, is elastically displaced is along the X direction. The axis of force generated by the elastic member is preferably the same as the axis CL of the thrust generated by the coil. It is. By doing so, mechanical resonance frequency is generated by the stress of the leaf spring 44 using the thrust generated by the coil as a trigger, and efficient vibration acceleration energy can be extracted by continuous movement of the center of gravity.
Since the leaf spring 44 can move only in the X direction which is the vibration direction, there is an advantage that it is easy to design a resonance point corresponding to an arbitrary frequency. It is possible to specify a position where the vibration direction is large. Driving in the resonance frequency band has advantages such as efficient generation of vibration acceleration energy and reduction of power consumption.
Using the thrust generated by the coil 46 as a trigger, a resonance phenomenon occurs due to the interaction with the thrust of the leaf spring 44 generated when the coil 46 is elastically displaced. Resonance frequency f at this resonance0Can be set under the condition of a leaf spring, and can be set arbitrarily, so there is an advantage that it is easy to design an actuator that meets a predetermined condition.
The leaf spring 44 can move the vibration part 42 only in the X direction, which is the vibration direction in structure.
[0037]
Next, an operation example of the above-described vibration actuator will be described.
When a current I (ampere) is fed from the drive circuit 150 shown in FIG. 3 to the coil 46 through the flexible substrate 134, the generated magnetic flux density B (Wb / m) from the magnet as shown in FIG.2), If the minute length in which the coil 46 and the magnets 80 and 82 face each other is ΔL as shown in FIG. 9, the force ΔF received by the vibration unit 42 in FIG. 5 is expressed by the following equation. It is.
ΔF = BIΔLsin θ (N)
Here, the angle θ is an angle formed by the direction in which the coil current I (A) flows and the magnetic field direction (H). In the example of FIG. 9, the angle θ is 90 degrees.
As a result, by energizing the coil 46, the vibrating portion 42 vibrates in the X direction in FIG. 5 against the elastic force of the two leaf springs 44. Due to this vibration, vibration is generated in the housing 12 of the mobile phone 10 shown in FIGS. 1 and 2, and the user can know, for example, that there is an incoming call by vibration.
[0038]
FIG. 13 shows still another embodiment of the vibration actuator of the present invention. The vibration actuator 40 shown in FIG. 13 differs from the vibration actuator shown in FIG. 3 in the shapes of two leaf springs 544 that are elastic members, and the shapes of the top cover 50 and the case 52. The embodiment shown in FIG. 13 differs from the embodiment shown in FIG. 3 in the shape of the leaf spring 544 as described above, and the other points are the same, so the description will be used.
[0039]
14 is a perspective view showing a shape example of a leaf spring 544 as an elastic member, FIG. 15 is a plan view of the leaf spring 544, FIG. 16 is a side view of the leaf spring 544, and FIG. It is a bottom view of the spring 544. FIG.
The leaf spring 544 includes a flat plate-like receiving portion 102A that is formed relatively long in the A direction, a first elastic deformation portion 501, and a second elastic deformation portion 502.
The leaf spring 544 can be made of the same material as the leaf spring 44 of FIG. The first elastic deformation portion 501 of the leaf spring 544 has a first portion 511 and a second portion 512. The second elastic deformation portion 502 has a third portion 513 and a fourth portion 514.
[0040]
The receiving portion 102A is fixed using an adhesive between the movable yoke and the weight in the same manner as the receiving portion 102 in FIG.
One end 504 of the first portion 511 of the first elastic deformation portion 501 is provided so as to be bent continuously with respect to the one portion 503 of the receiving portion 102A. The second portion 512 has a mounting end 100A that is the other end and a free end.
Similarly, one end 524 of the third portion 513 of the second elastic deformation portion 502 is formed by being continuously bent with respect to the other portion 525 of the receiving portion 102A. The fourth portion 514 of the second elastic deformation portion 502 has a mounting end portion 100A that is the other end portion. The leaf spring 544 also has a substantially M shape.
[0041]
The connecting portion 530 between the first portion 511 and the second portion 512 of the first elastic deformable portion 501 has a curved shape such as a substantially semicircular shape as shown in FIGS. The connecting portion 530 has a shape with a certain curvature. Similarly, a curved shape having a substantially semicircular curvature is provided in the same manner as the joint portion 530 of the third portion 513 and the fourth portion 514 of the second elastic deformation portion 502.
[0042]
By providing the connecting portions 530 and 531 having a certain curvature as described above, there are the following advantages. In the comparative example shown in FIG. 19, this connecting portion is a joint 700 by welding. Unlike the comparative example in which the joint portion 700 is provided, by providing the connecting portions 530 and 531 as shown in FIGS. 14 and 15, for example, the effective portion is 1.5 G and the frequency is 150 Hz. When vibrated, metal fatigue at the connecting portions 530 and 531 is less likely to occur, and peeling that may occur at the joint 700 in FIG. 19 can be prevented.
[0043]
As shown in FIGS. 14 and 15, the first portion 511 and the second portion 512 of the first elastic deformation portion 501 and the intermediate portion between the third portion 513 and the fourth portion 514 of the second elastic deformation portion 502 are provided. , Constricted portions 540 and 541 are formed. These constricted portions 540 and 541 are formed on one surface side and the other surface side.
Providing such constricted portions 540 and 541 has the following advantages. In the case of the comparative example shown in FIG. 19B, the elastic deformation portion 701 has a constant width W1 over the longitudinal direction. Compared to the shape of the constant elastic deformation portion, the vibration portion is formed by forming the constricted portions 540 and 541 at the center of the first portion 511 to the fourth portion 514 as shown in FIGS. Even when a mechanical stress load is applied to the fixed portion when it vibrates, the stress concentration is concentrated on the one end portions 504 and 524 that are the roots of the springs of the first elastic deformation portion 501 or the second elastic deformation portion 502. Can be dispersed without any metal fatigue.
[0044]
Further, as shown in FIGS. 14 and 15, the length L in the longitudinal direction A of the receiving portion 102A is the length L in the longitudinal direction of the first elastic deformation portion 501 and the second elastic deformation portion 502 as shown in FIG. By making them almost the same or the same, there are the following merits.
In the comparative example shown in FIG. 19A, the length of the receiving portion 702 is indicated by G, but this length G is considerably smaller than the length of the elastic deformation portion 701.
On the other hand, as shown in FIGS. 14 to 16, the length L of the receiving portion 102 and the lengths L of the first elastic deformation portion 501 and the second elastic deformation portion 502 are substantially the same or coincident with each other. The weight unbalance of the leaf spring 544 can be prevented when fixing to the vibrating portion.
[0045]
Further, as shown in FIGS. 14 and 17, one portion 503 and the other portion 525 of the receiving portion 102 </ b> A have a curved shape 590. The one end portion 504 and the one portion 503 have a shape 580 with a different curvature, and the one end portion 524 and the other portion 525 have a shape 580 with a different curvature. Thus, there are the following merits by using the shapes 590 and 580 having curvature.
In the comparative example shown in FIG. 19C, both end portions 770 of the receiving portion 702 are bent at a right angle with respect to the elastic deformation portion 701. Compared to the case where it is bent at a right angle as described above, by providing a shape 590 having a curvature as shown in FIGS. 14 and 17, stress generated during vibration can be reduced.
[0046]
As shown in FIG. 18, the attachment end portion 100 </ b> A of the second portion is sandwiched and fixed between the inner surface 52 </ b> R of the case 52 and the sandwiching claw 600. Similarly, the attachment end portion 100 </ b> A of the second elastic deformation portion 502 can be fixed by being sandwiched between the inner surface 52 </ b> R of the case 52 and the sandwiching claw 600.
This sandwiching claw 600 can be provided on the top cover of FIG.
[0047]
Thus, in the embodiment of the invention shown in FIG. 13, the structure of the vibration leaf spring is substantially M-shaped, and the first elastic deforming portion 501 and the first elastic deforming portion 502 on both sides are first parts. The center part is made into the constriction shape instead of making the 511-4th part 514 into a straight shape. The connecting portion 530 between the first portion 511 and the second portion 512, the connecting portion 531 between the third portion 513 and the fourth portion 514 are all formed in an integral structure with an R-bending shape. As a result, it is possible to improve the mechanical reliability of the leaf spring and improve the vibration efficiency by the actuator.
[0048]
Further, a portion 580 in which the one portion 503 and the other portion 525 of the receiving portion 102A have a curvature as shown in FIGS. 14 and 18, respectively, and a shape 590 in which another curvature as shown in FIGS. 17 and 14 is given. By providing, stress relaxation during vibration can be achieved.
Further, by making the length L of the receiving portion 102A in the A direction in FIG. 14 equal to the length L of the first elastic deformation portion 501 and the second elastic deformation portion 502, the receiving portion 102A is fixed to the vibration portion side. You can balance the time.
[0049]
By the way, the present invention is not limited to the above embodiment.
In the embodiment described above, for example, as shown in FIG. 4, weights 90 and 92 are fixed to the movable yoke 68 and the movable yoke 66 by an adhesive, respectively. However, with the exception of the weights 90 and 92, the structure shown in FIG. 12 can be adopted by causing the movable yokes 68 and 69 to function as weights. In this structure, the magnet 80 and the movable yoke 68 are provided, but no weight is provided. Similarly, although there are a magnet 82 and a movable yoke 69, no separate weight is provided.
Even if such a structure is employed, the vibration part 42 can similarly vibrate.
[0050]
In the embodiment of the present invention, a small and thin structure without a bearing can be obtained by adopting a structure in which the rocking portion, which is a moving body that generates vibration, is magnetically rocked via a leaf spring. In addition, mechanical reliability can be improved by eliminating brushes and commutators and making the drive of the swinging portion electrically non-contact. Moreover, low power consumption is achieved by generating vibration in the resonance region between the leaf spring and the weight (weight).
[0051]
In the conventional vibration actuator, an unbalanced weight is attached to the brush motor, and the balance effect is generated by the rotational vibration of the weight.
The vibration actuator of the present invention does not have a mechanical contact portion because there is no brush or commutator for electrical contact parts and no bearing for holding the swinging portion, compared to a conventional brushed motor. There is no rocking noise. Therefore, the vibration actuator of the present invention is a highly reliable actuator. Further, the vibration actuator of the present invention has a cost merit because the number of parts is smaller in each stage than the conventional motor.
Further, examples of the electronic device having the vibration actuator of the present invention are not limited to a mobile phone, and may be other types of mobile communication devices such as a portable information terminal.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a vibration actuator with high operational reliability without generating wear parts and without generating noise.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an example of an electronic apparatus having a vibration actuator of the present invention.
FIG. 2 is a rear view of the electronic device of FIG.
FIG. 3 is an exploded perspective view showing a structure of a vibration actuator provided in the electronic apparatus.
4 is an exploded perspective view showing a vibration part and the like of the vibration actuator of FIG. 3;
5 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure taken along line AA in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing a shape example of a leaf spring.
FIG. 7 is a plan view showing the shape of a leaf spring.
FIG. 8 is a side view showing a shape example of a leaf spring.
FIG. 9 is a plan view showing a coil and a flexible substrate.
FIG. 10 is a plan view showing a coil, a leaf spring, and the like.
FIG. 11 illustrates an example of a driver circuit.
FIG. 12 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an exploded perspective view showing another embodiment of the vibration actuator of the present invention.
14 is a perspective view showing a leaf spring used in the embodiment of FIG.
15 is a plan view of the leaf spring of FIG. 14;
16 is a side view of the leaf spring of FIG.
17 is a bottom view of the leaf spring of FIG. 14. FIG.
18 is a view showing an example of attachment of the leaf spring of FIG. 14;
FIG. 19 is a view showing a comparative example shown as a comparison in order to show characteristic elements of the shape of the leaf spring used in FIGS. 13 to 18;
FIG. 20 is a perspective view showing a conventional vibration actuator.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Mobile phone (electronic device), 40 ... Vibration actuator, 42 ... Vibration part, 44 ... Leaf spring (elastic member), 46 ... Coil, 48 ... Coil assembly, 50 ... Top cover (fixed part), 52 ... Case (fixed part), 66 ... U-shaped movable yoke, 68 ... Movable yoke, 80A, 80B, 82A, 82B ... Magnet, 90 ... Weight (weight), 92 ... Weight (weight), 100A ... Attachment end of second part and attachment end of fourth part, 102A ... Receiving part, 134 ... Flexible substrate 501... First elastic deformation part 502. Second elastic deformation part 503. One part of the receiving part 504. One end part of the first part 511. 512, second part, 513, third part, 514 .... Fourth part, 525 ... The other part of the receiving part, 530, 531 ... Linking part, 540, 541 ... Constriction part, 544 ... Leaf spring (elastic member), 580 ... Part with curvature, 590 ... Shape with curvature

Claims (4)

固定部と、
複数のマグネットと、前記複数のマグネットの磁束を閉じさせるヨークとを有する振動部と、
前記振動部を前記固定部に対して可動自在に保持する弾性部材と、
前記複数のマグネットが発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで前記振動部を一定の振動方向に振動するように、前記固定部と前記振動部の間に推力を発生させるコイルと、を備え、
前記弾性部材は、
振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、
前記振動部に固定される平板状の受け部と、
前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第１弾性変形部と、
前記受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部と、を有していることを特徴とする振動アクチュエータ。A fixed part;
A vibrating section having a plurality of magnets and a yoke for closing magnetic fluxes of the plurality of magnets;
And elastic member that holds movably with respect to the vibrating portion and the fixing portion,
A coil that generates a thrust force between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a certain vibration direction by interlinking with the magnetic flux generated by the plurality of magnets and passing an electric current. Bei example,
The elastic member is
It is a leaf spring that has an approximately M-shape that can move only in the vibration direction.
A plate-shaped receiving portion fixed to the vibrating portion;
A first elastically deforming portion in which one end portion is continuously provided in one portion of the receiving portion and the other end portion is fixed to the fixing portion side;
A vibration actuator comprising: a second elastic deformation portion having one end portion provided continuously at the other portion of the receiving portion and the other end portion being fixed to the fixing portion side. . Ｕ字型の前記第１弾性変形部は、前記一端部を有する第１部分と前記他端部を有する第２部分を有し、略Ｕ字型の前記第２弾性変形部は、前記一端部を有する第３部分と前記他端部を有する第４部分を有し、
前記第１弾性変形部の前記第１部分と前記第２部分のつなぎ部分は湾曲し、前記第２弾性変形部の前記第３部分と前記第４部分のつなぎ部分は湾曲しており、
前記第１弾性変形部の前記第１部分の中間部と前記第２部分の中間部と、前記第２弾性変形部の前記第３部分の中間部と前記第４部分の中間部は、くびれ部分を有し、
前記受け部の一方の部分と前記第１弾性変形部の前記第１部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっており、前記受け部の他方の部分と前記第２弾性変形部の前記第３部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっていて、
前記振動部に固定される前記受け部の長さは、前記第１弾性変形部の長さと前記第２弾性変形部の長さと略同じである請求項１に記載の振動アクチュエータ。The U-shaped first elastic deformation portion has a first portion having the one end portion and a second portion having the other end portion, and the substantially U-shaped second elastic deformation portion has the one end portion. A third portion having a fourth portion having the other end,
The connecting portion between the first portion and the second portion of the first elastic deformation portion is curved, and the connecting portion between the third portion and the fourth portion of the second elastic deformation portion is curved,
An intermediate portion of the first portion of the first elastic deformation portion and an intermediate portion of the second portion, an intermediate portion of the third portion of the second elastic deformation portion, and an intermediate portion of the fourth portion are constricted portions. Have
A connecting portion between one portion of the receiving portion and the first portion of the first elastic deformation portion has a curved shape, and the other portion of the receiving portion and the second portion of the second elastic deformation portion are the first portion. The connecting part of the three parts has a curved shape,
The length of the receiving portion fixed to the vibrating part, the vibration actuator according to claim 1 wherein the length of the first length of the elastic deformation portion and the second deforming portion is substantially the same. 任意に振動を発生するための振動アクチュエータを有する電子機器であって、
前記振動アクチュエータは、
固定部と、
複数のマグネットと、前記複数のマグネットの磁束を閉じさせるヨークとを有する振動部と、
前記振動部を前記固定部に対して可動自在に保持する弾性部材と、
前記複数のマグネットが発生する磁束と鎖交し、電流を流すことで前記振動部を一定の振動方向に振動するように、前記固定部と前記振動部の間に推力を発生させるコイルと、を備え、
前記弾性部材は、
振動方向のみに移動可能な略Ｍ字型をした板バネであり、
前記振動部に固定される平板状の受け部と、
前記受け部の一方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第１弾性変形部と、
前記受け部の他方の部分に一端部が連続して設けられており他端部が前記固定部側に固定されている第２弾性変形部と、を有していることを特徴とする振動アクチュエータを有する電子機器。 An electronic apparatus having a vibration actuator for generating vibrations optionally,
The vibration actuator is
A fixed part;
A vibrating section having a plurality of magnets and a yoke for closing magnetic fluxes of the plurality of magnets;
And elastic member that holds movably with respect to the vibrating portion and the fixing portion,
A coil that generates a thrust force between the fixed portion and the vibrating portion so as to vibrate the vibrating portion in a certain vibration direction by interlinking with the magnetic flux generated by the plurality of magnets and passing an electric current. Bei example,
The elastic member is
It is a leaf spring that has an approximately M-shape that can move only in the vibration direction.
A plate-shaped receiving portion fixed to the vibrating portion;
A first elastically deforming portion in which one end portion is continuously provided in one portion of the receiving portion and the other end portion is fixed to the fixing portion side;
A vibration actuator comprising: a second elastic deformation portion having one end portion provided continuously at the other portion of the receiving portion and the other end portion being fixed to the fixing portion side. Electronic equipment having 略Ｕ字型の前記第１弾性変形部は、前記一端部を有する第１部分と前記他端部を有する第２部分を有し、略Ｕ字型の前記第２弾性変形部は、前記一端部を有する第３部分と前記他端部を有する第４部分を有し、
前記第１弾性変形部の前記第１部分と前記第２部分のつなぎ部分は湾曲し、前記第２弾性変形部の前記第３部分と前記第４部分のつなぎ部分は湾曲しており、
前記第１弾性変形部の前記第１部分の中間部と前記第２部分の中間部と、前記第２弾性変形部の前記第３部分の中間部と前記第４部分の中間部は、くびれ部分を有し、
前記受け部の一方の部分と前記第１弾性変形部の前記第１部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっており、前記受け部の他方の部分と前記第２弾性変形部の前記第３部分のつなぎ部分は曲率をもたせた形状になっていて、
前記振動部に固定される前記受け部の長さは、前記第１弾性変形部の長さと前記第２弾性変形部の長さと略同じである請求項３に記載の振動アクチュエータを有する電子機器。The substantially U-shaped first elastic deformation portion has a first portion having the one end portion and a second portion having the other end portion, and the substantially U-shaped second elastic deformation portion has the one end portion. A third portion having a portion and a fourth portion having the other end portion,
The connecting portion between the first portion and the second portion of the first elastic deformation portion is curved, and the connecting portion between the third portion and the fourth portion of the second elastic deformation portion is curved,
An intermediate portion of the first portion of the first elastic deformation portion and an intermediate portion of the second portion, an intermediate portion of the third portion of the second elastic deformation portion, and an intermediate portion of the fourth portion are constricted portions. Have
A connecting portion between one portion of the receiving portion and the first portion of the first elastic deformation portion has a curved shape, and the other portion of the receiving portion and the second portion of the second elastic deformation portion are the first portion. The connecting part of the three parts has a curved shape,
The electronic device having a vibration actuator according to claim 3 , wherein a length of the receiving portion fixed to the vibration portion is substantially the same as a length of the first elastic deformation portion and a length of the second elastic deformation portion.
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