JP3931650B2 - Vibration linear actuator device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動リニアアクチュエータの信頼性向上に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
現在、情報携帯端末、例えば携帯電話機において振動呼び出し機能は不可欠なものとなり、その振動方向についても利用者が体感し易い方向に振動する振動リニアアクチュエータが望まれている。
【0003】
振動方向を利用者の体感方向と一致させる振動リニアアクチュエータ1の構造を図8に示す。図8に示すように、板バネ等の弾性体を用いて、この板バネと可動子である外ヨークとマグネット部の質量から求められる共振周波数で振動リニアアクチュエータ1を駆動することにより、高効率駆動を実現している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように共振現象を利用する振動リニアアクチュエータにおいては、例えば、携帯電話機を落下させてしまう、あるいは、自動車のダッシュボード上に携帯電話機を載せた状態で、自動車の速度を上げていくことにより、共振周波数成分を含んだ外乱が携帯電話機に加わってしまう可能性がある。
【0005】
携帯電話機に、共振周波数成分を含んだ外乱が加えられると、振動リニアアクチュエータ内で振動エネルギーを消費する箇所が無いため、振動リニアアクチュエータは振動を続けてしまい、共振周波数で駆動されていることと同じであるため、図9に示すように、その振動量も大きなものとなってしまう。
【0006】
このように外乱により駆動された場合、振動量を調節することは困難であるため、弾性体の寿命低下につながってしまうことに加え、耐衝撃性に大きな課題を持つこととなる。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本件発明は、往復振動する可動子と、固定子と、前記可動子及び前記固定子を連結する弾性体と、前記可動子または前記固定子に設けた振動磁界を発生するコイル部とを備え、前記コイル部に振動磁界を発生させるための電流を流さない時、前記コイル部に連結する振動減衰抵抗部を設けたことを特徴とする振動リニアアクチュエータ装置であり、振動リニアアクチュエータに通電されていない場合、振動減衰抵抗部を振動リニアアクチュエータに接続することにより、仮に共振周波数を含む外乱が加えられたとしても、その振動量を振動減衰抵抗により減衰させることが可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】
本件発明の振動リニアアクチュエータ装置は、往復振動する可動子と、固定子と、前記可動子及び前記固定子を連結する弾性体と、前記可動子または前記固定子に設けた振動磁界を発生するコイル部とを備え、前記コイル部に振動磁界を発生させるための電流を流さない時、前記コイル部と振動減衰抵抗部とを連結することを特徴とする振動リニアアクチュエータ装置であり、振動リニアアクチュエータに通電されていない場合、巻線抵抗を含む振動減衰抵抗部を振動リニアアクチュエータに接続することにより、仮に共振周波数を含む外乱が加えられたとしても、その振動量を振動減衰抵抗部により減衰させることが可能となる。また、コイルを短絡させた場合においても、コイル部の抵抗によって減衰が可能となる。
【0009】
また、本件発明の振動リニアアクチュエータ装置は、永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記コイル部に振動磁界を発生させるための電流を流さない時、前記コイル部に連結する振動減衰抵抗部を設けてもよい。
【0010】
また、本件発明の振動リニアアクチュエータ装置は、コイル部に振動磁界を発生するための電流を流す時、コイル部と振動減衰抵抗部を非連結とし、コイル部に振動磁界を発生するための電流を流さない時、コイル部の電流を振動減衰抵抗に連結する振動減衰抵抗スイッチング部を設けてもよい。
【0011】
さらに、本件発明の振動リニアアクチュエータ装置の振動減衰抵抗部の抵抗値は、コイル部の抵抗値の1倍以上あるので、振動減衰を早急に行うことができる。
【0012】
また、本件発明の振動リニアアクチュエータは、往復振動する可動子と、固定子と、前記可動子及び前記固定子を連結する弾性体と、前記可動子または前記固定子に設けた振動磁界を発生するコイル部と、前記固定子に取り付け、前記固定子及び可動子全体を覆うカバーケースとを備え、このカバーケースは、前記可動子の振動方向延長線上に弾性シートを設けたことを特徴とし、このリニアアクチュエータに外からの衝撃が加わっても、弾性シートにより可動子は守られる。
【0013】
【実施例】
図1に振動リニアアクチュエータの構成を示す。振動リニアアクチュエータ11は、多角形状の外ヨーク14と、この外ヨーク14の内側に位置する筒状の内ヨーク13と、この内ヨーク13に巻線を巻回したコイル部12と、外ヨーク14の内ヨーク13との対向側に配置されたマグネット部15とを備える。内ヨーク13、外ヨーク14は磁性粉体の圧粉体により形成されている金属製物質である。なお、内ヨーク13、外ヨーク14は、薄板鋼板をラジアル積層(薄板鋼板を、シャフト18を中心にして積層する)により構成してもよい。
【0014】
内ヨーク13は中心にシャフト18を有しており、このシャフト18は内ヨーク13の底面から突出している。そして、内ヨーク13は、シャフト18の突出と基台19の凹部とで位置決めし、基台19の上に固定する。基台19と内ヨーク13との間に下部の板バネ16を挟んでいる。この基台19は耐熱性のガラス転移温度が90度以上の樹脂でできている。
【0015】
板バネ16は、リング状の薄バネ板で、外ヨーク4がつりあい点より下部に動くと、板バネ16は外ヨーク14が上方に動く力を与え、外ヨーク14がつりあい点より上部に動くと、板バネ16は外ヨーク14が下方に動く力を与えるように設定されている。
【0016】
コイル部12は、基台19の底面から伸びた金属性ランド25と電気的に結合しており、このランド25から給電される。なお、ランド25は、基台19の底面でなく外蓋17の天面に設けてもよい。
【0017】
外蓋17は、内ヨーク13、外ヨーク14を覆い、基台19に設けた、蓋カシメ部20で、カシメ固定されている。外蓋17は、振動リニアアクチュエータ内部にある他部品との接触を避けたり、リフロー加工時にリニアアクチュエータ内部を守ったり、リニアアクチュエータの取扱いを容易にするものである。この外蓋は金属でできているが、耐熱性樹脂で作ってもよい。
【0018】
このような振動リニアアクチュエータ11は、ランド25から与えられる電流をコイル部12へ流し振動磁束を発生させる。そして、この振動磁束に従い外ヨーク14は振動する。振動リニアアクチュエータ11の基台19の底面では、基台19の底面にランド25が露出している。
【0019】
携帯電話機を落とした時などの、耐衝撃性の向上という点で、基台19の上面22または、外蓋17の底面23の一方または両方に、弾性シート24を張り付けてもよい。弾性シート24の形状は、円盤状でなくても、多角形状であっても構わない。
【0020】
弾性シート24の材料は、外ヨーク14とマグネット部15が振動リニアアクチュエータ11の底面22または、外蓋7の底面23に衝突した際にその衝撃を緩和できるものであれば、ゴムであってもスポンジであってもよい。図1(b)はこの弾性シートの斜視図であり、弾性体シート24の形状は円盤状であるが、多角形状であっても構わない。
【0021】
図2(a)(b)には、図3の携帯電話機の基板に取り付けた振動リニアアクチュエータ11を示している。携帯電話機の基板42は、両面多層基板であって他にも電子部品が集積実装されているが、表示を省略している。
【0022】
振動リニアアクチュエータ11のランド25は、携帯電話機の基板42のランドとリフロー半田付けされる。携帯電話機の基板42にはモータ駆動回路があり、ランド25を介し、コイル部12を励磁して制御する。
【0023】
本件発明の特徴は図4に示すように、振動リニアアクチュエータ11に抵抗体32を取り付け、外乱により振動リニアアクチュエータ11が発生する振動エネルギーを抵抗体32で全て消費することである。この抵抗体32の抵抗値は、1Ω以上ある。スイッチング素子33は、振動リニアアクチュエータ11に通電しないとき、抵抗体32と振動リニアアクチュエータ11とを連結する。また、振動リニアアクチュエータ11に通電するときは、抵抗体32に電流が流れ込まないように閉じる。
【0024】
つまり、携帯電話機の利用者に着信呼び出しをする必要が無い場合、すなわち、振動リニアアクチュエータ11に通電をする必要がない場合、図4に示すように、振動リニアアクチュエータ11に巻線抵抗を含む抵抗体32を接続する。抵抗体32を接続することにより、共振周波数成分を含む外乱が振動リニアアクチュエータ11に加えられたとしても、振動エネルギーを抵抗体32で消費するため、外乱により発生した振動を図5に示すように、減衰させることが可能となる。
【0025】
このように、抵抗体32を振動リニアアクチュエータ11に接続し、外乱による振動を減衰させることで、板バネ16を長寿命にすることができ、振動リニアアクチュエータ11の耐衝撃性を向上させることが可能となる。
【0026】
なお、振動リニアアクチュエータ11に通電していない状態において、図4に示すように、外乱により発生した振動エネルギーを抵抗体32で全て消費することで、振動リニアアクチュエータ11の振動量を減衰させるのではなく、図6に示すように、抵抗体32の代わりに、電池34を接続することで、外乱により発生した振動エネルギーを、電池内に取り込み充電することも可能である。
【0027】
また、図7に示すように、振動リニアアクチュエータ11に通電していない状態において、振動リニアアクチュエータ11に巻線抵抗を含む抵抗体32と電池34を接続して、共振周波数成分を含む外乱により発生した振動量を減衰させても構わない。
【0028】
なお、本実施例では振動リニアアクチュエータとして、永久磁石付き可動子を用いて説明しているが、可動子がボイスコイル型であっても同等の効果を得ることができる。
【0029】
また、このような振動リニアアクチュエータと減衰抵抗部を有する振動リニアアクチュエータ装置は、携帯電話のバイブレーションモータに限らず、自動車自身の振動、エンジンの振動等が、外乱要因となる自動車のコンプレッサに用いても同様な効果が得られる。また、外乱要因として地震を考えると、コンプレッサ、特に、冷蔵庫、エアコン等に、減衰抵抗部を設けることは同様の効果を得ることができる。
【0030】
【発明の効果】
本件発明は、振動リニアアクチュエータが通電していない場合、振動リニアアクチュエータに減衰抵抗部を接続することで、共振周波数成分を含む外乱に対する、振動リニアアクチュエータの信頼性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)本実施例の振動リニアアクチュエータを示す断面図
(b)同振動リニアアクチュエータの突防止用弾性シートの斜視図
【図2】(a)本実施例のリニアアクチュエータを基板に搭載した上面図
(b)同側面図
【図3】携帯電話機を示す図
【図4】本実施例の振動リニアアクチュエータと抵抗体の回路図
【図5】本実施例における外乱による振幅量の減衰に関する図
【図6】他の実施例の回路図
【図7】他の実施例の回路図
【図8】従来例の振動リニアアクチュエータの断面図
【図9】共振時の振幅量を示す図
【符号の説明】
1、11 振動リニアアクチュエータ
12 コイル部
13 内ヨーク
14 外ヨーク
15 マグネット部
16 板バネ
17 外蓋
32 抵抗体
34 電池[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to improving the reliability of a vibrating linear actuator.
[0002]
[Prior art]
At present, a vibration calling function is indispensable in a portable information terminal such as a mobile phone, and a vibration linear actuator that vibrates in a direction in which the user can easily experience the vibration direction is desired.
[0003]
FIG. 8 shows the structure of the vibration linear actuator 1 that matches the vibration direction with the user's sense of direction. As shown in FIG. 8, by using an elastic body such as a leaf spring, the vibration linear actuator 1 is driven at a resonance frequency obtained from the mass of the leaf spring, the outer yoke as the mover, and the magnet portion, thereby achieving high efficiency. Drive is realized.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a vibration linear actuator using the resonance phenomenon, for example, the mobile phone is dropped, or the speed of the automobile is increased with the mobile phone placed on the dashboard of the automobile. Therefore, a disturbance including a resonance frequency component may be applied to the mobile phone.
[0005]
When a disturbance including a resonance frequency component is applied to the mobile phone, there is no portion that consumes vibration energy in the vibration linear actuator, so the vibration linear actuator continues to vibrate and is driven at the resonance frequency. Since they are the same, the vibration amount becomes large as shown in FIG.
[0006]
When driven by a disturbance in this way, it is difficult to adjust the amount of vibration, which leads to a reduction in the life of the elastic body, and also has a significant problem with respect to impact resistance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a mover that reciprocally vibrates, a stator, an elastic body that connects the mover and the stator, and a coil unit that generates an oscillating magnetic field provided in the mover or the stator, The vibration linear actuator device is provided with a vibration damping resistor connected to the coil when no current is generated to generate a vibration magnetic field in the coil, and the vibration linear actuator is not energized. In this case, by connecting the vibration damping resistance unit to the vibration linear actuator, even if a disturbance including a resonance frequency is applied, the amount of vibration can be attenuated by the vibration damping resistor.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The vibration linear actuator device according to the present invention includes a movable element that reciprocally vibrates, a stator, an elastic body that connects the movable element and the stator, and a coil that generates an oscillating magnetic field provided in the movable element or the stator. A vibration linear actuator device, wherein the coil portion and the vibration damping resistance portion are connected when no current is generated to generate a vibration magnetic field in the coil portion. When not energized, by connecting the vibration damping resistance part including the winding resistance to the vibration linear actuator, even if a disturbance including the resonance frequency is applied, the vibration amount is attenuated by the vibration damping resistance part. Is possible. Further, even when the coil is short-circuited, attenuation is possible by the resistance of the coil portion.
[0009]
Further, the vibration linear actuator device of the present invention includes a mover having a permanent magnet, a stator having a coil portion that generates an oscillating magnetic field for the mover, and an elastic body connecting the stator and the mover. And when the current for generating the oscillating magnetic field does not flow through the coil part, a vibration damping resistance part connected to the coil part may be provided.
[0010]
Further, in the vibration linear actuator device of the present invention, when a current for generating a vibration magnetic field is passed through the coil part, the coil part and the vibration damping resistance part are disconnected and a current for generating a vibration magnetic field is generated in the coil part. When not flowing, a vibration damping resistance switching unit that connects the current of the coil unit to the vibration damping resistor may be provided.
[0011]
Furthermore, since the resistance value of the vibration damping resistance portion of the vibration linear actuator device of the present invention is one or more times the resistance value of the coil portion, vibration damping can be performed quickly.
[0012]
The vibration linear actuator of the present invention generates a movable element that reciprocally vibrates, a stator, an elastic body that couples the movable element and the stator, and an oscillating magnetic field provided in the movable element or the stator. A coil case and a cover case attached to the stator and covering the whole of the stator and the mover. The cover case is characterized in that an elastic sheet is provided on a vibration direction extension line of the mover. Even if an external impact is applied to the linear actuator, the mover is protected by the elastic sheet.
[0013]
【Example】
FIG. 1 shows the configuration of the vibration linear actuator. The vibration
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
Such a vibration
[0019]
An
[0020]
The
[0021]
2A and 2B show the vibration
[0022]
The
[0023]
The feature of the present invention is that, as shown in FIG. 4, a
[0024]
That is, when there is no need to make an incoming call to the user of the mobile phone, that is, when there is no need to energize the vibration
[0025]
Thus, by connecting the
[0026]
In the state where the vibration
[0027]
Further, as shown in FIG. 7, when the vibration
[0028]
In this embodiment, a movable element with a permanent magnet is used as the vibration linear actuator. However, even if the movable element is a voice coil type, the same effect can be obtained.
[0029]
Further, such a vibration linear actuator device having a vibration linear actuator and a damping resistance unit is not limited to a vibration motor of a mobile phone, but is used for a compressor of an automobile in which the vibration of the automobile itself, the vibration of the engine, etc. cause disturbance. The same effect can be obtained. In addition, when an earthquake is considered as a disturbance factor, it is possible to obtain the same effect by providing a damping resistance portion in a compressor, particularly a refrigerator, an air conditioner, or the like.
[0030]
【The invention's effect】
In the present invention, when the vibration linear actuator is not energized, it is possible to improve the reliability of the vibration linear actuator against a disturbance including a resonance frequency component by connecting a damping resistor to the vibration linear actuator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a sectional view showing a vibration linear actuator of this embodiment. FIG. 1B is a perspective view of an elastic sheet for preventing a collision of the vibration linear actuator. FIG. Fig. 3 is a side view of the mobile phone. Fig. 4 is a circuit diagram of a vibration linear actuator and a resistor according to the present embodiment. Fig. 5 is an attenuation of amplitude due to disturbance in the present embodiment. FIG. 6 is a circuit diagram of another embodiment. FIG. 7 is a circuit diagram of another embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional vibration linear actuator. Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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