JP6296594B2 - 振動発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、振動発生装置に関し、さらに詳しくは、錘を保持する保持体が一定の回転角度で往復回転運動して振動を発生させる振動発生装置に関する。

振動発生装置は、携帯電話、携帯端末及びタブレット式コンピュータ等の様々な電子機器に使用されている。例えば、携帯電話に内蔵された振動発生装置は、振動を発生させることによって使用者に着信を知らせている。また、タブレット型コンピュータに内蔵された振動発生装置は、画面に指やペンが接触したときに振動を発生させることによって、なすべき操作が確実に行われたかどうかを確認することができるようにしている。こうした振動発生装置は、これまでに様々な技術が提案されている。

特許文献１に記載されている振動発生装置は、錘が直線状に往復運動して振動するリニア型の振動発生装置である。この振動発生装置は、ケーシングと、このケーシング内に固定され、電磁石を備えた固定子と、永久磁石を有する可動子と、この可動子を固定子に対して平行な方向に揺動可能に支持する弾性支持部材とを備えている。当該振動発生装置は、固定子に設けられた電磁石に電流を流すことによって磁界を発生させており、この磁界が可動子を直線状に往復運動させることよって振動を発生させている。

特許文献２に記載されている振動発生装置は、錘が保持された回転軸を回転させることにより振動を発生させるロータリー型の振動発生装置である。この振動発生装置は、モータと、その回転軸に対して偏心して保持された錘とを備えている。この振動発生装置は、錘が保持された回転軸が回転することによって振動を発生させている。

特開２０１０−１７９２９５号公報 特開２００２−２６３５７７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているリニア型の振動発生装置は、可動子の振幅を大きくした場合、可動子がケーシングの周壁面に衝突し、ノイズが発生してしまう。そのため、可動子の振幅はケーシングを構成する対向する周壁面同士の間隔に制約されてしてしまう。

一方、特許文献２に記載されているロータリー型の振動発生装置は、モータの回転がばらついてしまうので、発生する振動にもばらつきが生じてしまう。また、ロータリー型の振動発生装置は、振動が発生するまでの起動時間を短くするめには錘を小さくすることが必要である。しかし、錘を小さくした場合、大きな振動を得ることが困難になる。これに対し、錘を大きくした場合、大きな振動を得ることは可能であるが、振動が発生するまでの起動時間が長くなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、振動特性を向上させることによって、必要な大きさの振動を短い起動時間且つ安定して発生させると共に、ノイズが発生しない振動発生装置を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明に係る振動発生装置は、仮想中心軸を中心に回転可能に支持された保持体を一定の回転角度の範囲で往復回転運動させるモータと、前記仮想中心軸に対して偏心した状態で前記保持体に保持されている錘と、一方は前記保持体が回転する方向に、他方は前記保持体が回転する方向とは逆向きに前記保持体をそれぞれ付勢する一対のばねとを備え、前記ばねのばね定数、前記錘の質量、及び前記往復回転運動の振動数が、前記保持体を共振させる値にそれぞれ設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、錘を保持する保持体が仮想中心軸を中心に往復回転運動をするので、錘の重心を縦方向及び横方向の２方向に振動を発生させることができ且つ、保持体が振動発生装置の他の部品に衝突することを防止することができる。そのため、この発明は、錘及びばねを交換することによって振動量及び共振点の設計自由度を大きくすることができ且つ、振動発生装置からノイズが発生することを防止することができる。また、ばねのばね定数、錘の質量、及び往復回転運動の振動数が保持体を共振させる値にそれぞれ設定されているので、振動特性を向上させ、所望の強さの振動を安定して発生させることができる。さらに、前記コイルが前記保持体を前記往復回転運動させる駆動力が、前記錘の前記仮想中心軸に対する偏心量に応じて設定されているので、保持体が振動し始めるまでの起動時間を設計した通りの短時間に容易に設定することができる。

本発明に係る振動発生装置において、前記保持体は前記仮想中心軸が延びる方向に一致して延びるシャフトであり、前記モータは、その外郭をなすケーシングと、該ケーシングの内部で前記シャフトよりもその半径方向の外側に配置されたコイルと、前記シャフトの外周面に取り付けられた磁石と、を備え、前記一対のばねが、前記コイル及び前記磁石よりも前記シャフトが延びる方向の外側に１つずつ配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、保持体は仮想中心軸が延びる方向に一致して延びるシャフトであり、このシャフトが往復回転運動される構造なので、簡素な構造のモータを利用することができる。また、一対のばねが、コイル及び磁石よりもシャフトが延びる方向の外側に１つずつ配置されているので、シャフトにバランスよく付勢力を与えることができる。

本発明に係る振動発生装置において、前記モータが、高さが低い平坦な部材によって形成された前記保持体と、高さが低い平坦な磁性部材によって形成された磁石と、巻線を渦巻き状に巻いて高さが低い平坦に形成されたコイルと、を備え、前記磁石と前記コイルとが前記磁石及び前記コイルの厚さ方向で対向して配置され、一対の前記ばねが、前記回転往復運動の軌跡上で前記保持体の両側に配置されていることを特徴とする。

この発明によれば、用いられるモータの構造を、保持体を１方向に往復振動させるリニア型のモータと同様の構造にすることができるので、振動発生装置を高さが低い平坦な構造にすることができる。

本発明によれば、振動特性が向上されるので、振動発生装置が発生する振動の大きさを安定させることができる。また、振動が発生するまでに要する起動時間を短くすることができる。また、錘を異物に衝突させないで振動させることができるため、ノイズを発生させずに振動を発生させることができる。

本発明の第１実施形態の第１タイプの振動発生装置の平面図である。 図１に示した振動発生装置をシャフトが延びる方向に見た側面図である。 図１に示した振動発生装置に使用されているモータの縦断面図である。 図３のＩ−Ｉ断面の横断面図である。 錘の軌跡を模式的に示した説明図である。 錘の振動の強さと時間との関係をＸ方向とＹ方向とに分けて示したグラフである。 本発明の第１実施形態の第２タイプの振動発生装置の縦断面図である。 本発明の第２実施形態の振動発生装置の内部構造を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。

［基本構成］
本発明に係る振動発生装置１，１００，２００は、仮想中心軸Ｌを中心に回転可能に支持された保持体４０，１４０，２４０を一定の回転角度の範囲で往復回転運動させるモータ１０，１１０，２１０を備えている。また、振動発生装置１，１００，２００は、仮想中心軸Ｌに対して偏心した状態で保持体４０，１４０，２４０に保持されている錘５０，１５０，２５０と、一方は保持体４０，１４０，２４０が回転する方向に、他方は保持体４０，１４０，２４０が回転する方向とは逆向きに保持体４０，１４０，２４０をそれぞれ付勢する一対のばね６０，１６０，２６０とを備えている。ばね６０，１６０，２６０のばね定数、錘５０，１５０，２５０の質量、及び往復回転運動の振動数は、保持体４０，１４０，２４０を共振させる値にそれぞれ設定されている。なお、「仮想中心軸Ｌ」とは、保持体４０，１４０，２４０が往復回転運動をするときの中心であり、この往復回転運動の仮想した中心軸を意味する。

本発明に係る振動発生装置１，１００，２００は、振動特性を向上させることによって、安定した大きさの振動を発生させることができ且つ、その振動を短い起動時間で発生させることができるというという特有の効果を奏する。また、本発明に係る振動発生装置１，１００，２００は、ノイズを発生させずに振動を発生させることができるという効果も奏する。

こうした振動発生装置１，１００，２００は、錘を保持する保持体がシャフト４０，１４０である第１実施形態と、錘を保持する保持体がシャフト以外の部材２４０である第２実施形態とに大別することができる。以下、本発明の詳細を実施形態ごとに説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態は、錘５０，１５０を保持する保持体がシャフト４０，１４０である形態である。この第１実施形態は、さらに、２つのタイプの振動発生装置１，１００に分けることができる。第１タイプの振動発生装置１は、シャフト４０が延びる方向の両端に錘５０が取り付けられたタイプであり、第２タイプの振動発生装置１００は、シャフト１４０が延びる方向の一端側にのみ錘１５０が取り付けられたタイプである。

〈第１タイプの振動発生装置〉
第１タイプの振動発生装置１は、図１及び図２に示すように、モータ１０と、モータ１０のシャフト４０の両端に保持された２つの錘５０とを備えている。また、振動発生装置１は、錘５０を保持するシャフト４０の振動特性を向上させる一対のばね６０を備えている。

（モータ）
モータ１０は、図３及び図４に示すように、その外郭をなす直方体のケーシング１１を備えている。また、このモータ１０は、後述する錘５０が保持されるシャフト４０と、このシャフト４０に取り付けられている磁石３０と、コイル２６を有する固定子２０とを、このケーシング１１の内部に備えている。

ケーシング１１の一端はその中心を外側に突出させて形成した軸受け保持部１２を備えている。この軸受け保持部１２は、内部に軸受け１５が設けられる部分である。ケーシング１１の他端は開放されており、エンドブラケット１３によって閉鎖されている。エンドブラケット１３は、その中央に軸受け保持部１４を備え、軸受け保持部１４の内側に軸受け１６を有している。各軸受け保持部１２，１４に保持された軸受け１５，１６は、各軸受け保持部１２，１４の内面に保持される外周面とシャフト４０を内部に挿入させる内周面とを備えている。２個の軸受け１５，１６は、内周面の内側にシャフト４０を挿入させて、シャフト４０を回転可能に支持している。これらの軸受け１５，１６は、例えば、メタルブッシュが用いられる。

シャフト４０は、錘５０を保持する保持体を構成する部材であり、ケーシング１１の長手方向に一致して延びるように配置されている。シャフト４０の両側の一定長さの領域は、ケーシング１１からそれぞれ突出している。シャフト４０は、各軸受け保持部１２，１４に保持された軸受け１５，１６によって、当該軸受け１５，１６の内側でケーシング１１に対して回転可能に支持されている。なお、シャフト４０は、図１及び図３の仮想中心軸Ｌを中心に回転される。

磁石３０は円筒状に形成されており、中心にシャフト４０が通される貫通穴３１を備えている。磁石３０はこの貫通穴３１にシャフト４０を通すことによって、シャフト４０の外周面に取り付けられている。こうした磁石３０は、その両側に配置された保持プレート３５によってシャフト４０に位置決めされて取り付けられている。ただし、磁石３０のシャフト４０への取り付けは特に限定がなく、例えば、接着剤やねじ止め等により行ってもよい。

固定子２０は、磁石３０よりもシャフト４０の半径方向の外側に配置されている。固定子２０は、コア２１と、巻線をコア２１に巻き付けて形成されているコイル２６とから構成されている。コア２１は、上下に延びる一対の胴部２３、胴部２３の上部に形成されている一対の対向部２４及び胴部２３同士を接続している底部２２により構成されており、胴部２３及び対向部２４がモータ１０の幅方向において磁石３０の両側に配置されている。コア２１の胴部２３は、ケーシング１１の底面に配置された底部２２の両端から上方に向けて直線状に延びて形成されている。対向部２４は、胴部２３の上端の位置で胴部２３よりも内側に向けて折り曲げられて形成されている。対向部２４の先端面２５は、磁石３０の外周面に対向している。そして、先端面２５と磁石３０の外周面との間には、一定の隙間が形成されている。

コイル２６を構成している巻線は、銅線又は銅合金線等の導伝線である。コイル２６は、コア２１の胴部２３に巻線を巻くことにより形成された複数の巻線の層を有している。

こうした構成のモータ１０は、巻線に電流を流してコイル２６の周囲に磁界を形成する。磁界は、磁石３０が取り付けられたシャフト４０を一定の回転角度の範囲で往復回転運動させる駆動力を与える。その際、シャフト４０は、その半径方向の中央に位置する仮想中心軸Ｌを中心にして往復回転運動する。

（錘）
錘５０は、その横断面の形状が扇状又半円状等に形成されており、シャフト４０に保持させる保持部５１を備えている。この振動発生装置１はこうした錘５０を２個備えており、２個の錘５０はシャフト４０が延びる方向の両側で錘５０を１個ずつシャフト４０に保持させている。錘５０の保持部５１は、その中央にシャフト４０を通すための穴５２を備えており、穴５２に通されたシャフト４０に固着されている。この実施形態では、保持部５１とシャフト４０との固着は保持部５１をシャフト４０に加締めて行われている。しかし、固着の方法は特に限定がなく、例えば、接着剤やねじ止め等によって行うこともできる。

こうした錘５０は、シャフト４０の回転の中心をなす仮想中心軸Ｌに対して偏心した状態でシャフト４０に保持される。すなわち、錘５０の重心Ｇは、仮想中心軸Ｌからシャフト４０の半径方向の外側に離れた位置に存在している。この錘５０の重心Ｇと仮想中心軸Ｌとの間の距離が偏心量である。錘５０は、シャフト４０が延びる方向の両側でシャフト４０に保持されているので、バランスよくシャフト４０を往復回転運動させている。

（ばね）
ばね６０は、その外形が円錐台状に形成された円錐コイルばねである。このばね６０は、線条のばね材が一端から他端に向かうにつれて半径が徐々に小さくなるように螺旋状に巻かれて形成されている。ばね６０は、その内側にシャフト４０を位置させた態様でモータ１０のケーシング１１と錘５０とを連結している。ばね６０の半径が大きく形成されている一端側はモータ１０のケーシング１１に取り付けられ、ばね６０の半径が小さく形成されている他端側は錘５０に取り付けられている。なお、ばね６０とケーシング１１との取り付けの方法、及びばね６０と錘５０との取り付けの方法は、特に限定がない。こうしたばね６０は、ばね６０の伸縮に伴って発生する捩りを利用し、シャフト４０が回転された方向とは逆向きにシャフト４０を付勢している。なお、ばね６０は、円錐コイルばねを用いることには限定されず、外形が円筒状に形成されたコイルばねを用いてもよい。

こうしたばね６０は、必要なばね定数を有する円錐コイルばねを選定することによって、所望の共振を容易に発生させることができる。また、コイル２６及び磁石３０よりもシャフト４０が延びる方向の外側に１つずつ配置されているので、シャフト４０にバランスよく付勢力を与えている。

以上の構成を備えた振動発生装置１は、コイル２６に電流が流されたときにコイル２６が磁界を形成する。磁石３０を保持しているシャフト４０は、その磁界の影響を受け、仮想中心軸Ｌを中心に一定の回転角度の範囲で往復回転運動する。錘５０を、往復回転運動させることにより、振動発生装置は、錘を縦方向及び横方向の２方向に振動させることができる。また、往復回転振動は、錘５０を保持するシャフト４０が予想以上に回転した場合でも、錘５０がケーシング１１に衝突しないのでノイズが発生することがない。

ばね６０のばね定数、錘５０の質量、及び往復回転運動の振動数は、シャフト４０が共振して往復回転運動するように設定されている。そのため、この振動発生装置１は、シャフト４０を安定した周波数、すなわち、共振する周波数で振動させることができる。また、振動発生装置１は、シャフト４０の共振を利用して振動を発生させているので、シャフト４０の振幅を所望の大きさに設定することができる。そのため、この発明は、錘及びばねを交換することによって振動量及び共振点の設計自由度を大きくすることができる。

こうしたばね６０のばね定数、錘５０の質量、及び往復回転運動の振動数との間には、次の（１）式の関係がある。
ｆ_０＝１／２π（ｋ／ｍ）^１／２・・・・（１）

ただし、ｆ_０は周波数、ｋはばね６０のばね定数、ｍは錘５０の質量を表している。モータ１０が、（１）式により求められる周波数でシャフト４０を往復回転運動させた場合、シャフト４０は共振するので、当該振動発生装置１は、安定した振動を発生させることができる。

また、この振動発生装置１は、保持体を構成するシャフト４０の共振を利用しているので、錘５０が保持されたシャフト４０が往復回転運動を開始するまでの起動時間を短くすることができる。シャフト４０は、両側に配置されている２つのばね６０により引っ張られる力又は押し付けられる力によって回転方向に付勢される力の均衡が保持されている。すなわち、付勢される力の均衡は、両側に配置されている２つのばね６０が、シャフト４０を左右両側から共に引っ張るか、若しくは、左右から共に押しつけることで均衡を保持している。そうした振動系では、シャフトが往復回転運動を開始するまでの起動時間は、共振の影響を受ける。この共振は、ばね定数を１つの要素として定まる現象であり、ばね定数が起動時間に影響を与える。具体的には、柔らかいばね（ばね定数の小さいばね）は起動時間が長くなるが、硬いばね（ばね定数の大きなばね）は起動時間を短くすることができる。

図５は、錘５０の振動の軌跡を模式的に示した図であり、（Ａ）の状態を錘５０の基準の状態とし、錘５０が左右両側に９０ずつ往復回転運度をし、（Ｅ）に示す基準の状態に再び戻るまでの錘５０の状態を示している。なお、図５に示したように、錘５０が振動する左右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とする。

錘５０は、（Ａ）の状態から右側に９０度振れて（Ｂ）の状態に移動し、（Ｂ）の状態から左側に９０度振れて（Ｃ）に示す基準の状態に戻っている。次に錘５０は、（Ｃ）の状態から左側に９０度振れて（Ｄ）の状態に移動し、（Ｄ）の状態から右側に９０度振れて（Ｅ）に示す基準の状態に戻っている。この間、重心Ｇは、Ｘ方向に１サイクル振動し、Ｙ方向に２サイクル振動する。また、図５に示すように、重心ＧのＸ方向の振幅は、Ｙ方向の振幅の２倍である。なお、錘５０が保持されているシャフト４０の回転角度は、この図５に示すような１８０度であることには限定されない。回転角度は、発生させる振動の大きさに応じて適宜に設定すればよい。

図６は、こうした振動発生装置１が発生させる振動の振動量の時間的な推移を示したグラフである。図６の横軸は時間を表し、縦軸は振動の強さとしての振動量を表している。また、図６の実線は、図５に示す重心ＧのＸ方向の振動を表し、破線は、図５に示す重心ＧのＹ方向の振動をそれぞれ表している。この図６に示すように、Ｙ方向の振動の振動数は、Ｘ方向の振動の振動数の２倍になっている。また、Ｙ方向の振動の振動量のピークは、Ｘ方向の振動量のピークの２倍になっている。なお、図６は、振動発生装置１の起動直後の状況を表していて、振動量は起動時から徐々に増加している。しかし、振動は、振動発生装置１を起動してからある程度の時間が経過した後にＸ方向の振動量及びＹ方向の振動量のピークが一定である定常振動状態になる。

このように振動発生装置１は、Ｘ方向及びＹ方向の２方向の振動を発生させている。そのため、当該振動発生装置１が用いられているデバイスの利用者は、１方向にしか振動が発生しない振動発生装置が用いられているデバイスよりも容易に振動の発生を覚知することができる。

以上、ケーシング１１の内部でコイル２６がシャフト４０よりもその半径方向の外側に配置され、磁石３０がシャフト４０の外周面に取り付けられた形態を例に説明した。しかし、特に図面には示していないが、フランジ付きモータのように、コイルと磁石とが逆に配置されていてもよい。すなわち、本発明は、保持体であるシャフトが、仮想中心軸が延びる方向に一致して延び、シャフトよりもその半径方向の外側に配置された磁石と、シャフトの外周面に取り付けられたコイルとを備えている振動発生装置にも適用することができる。

〈第２タイプの振動発生装置〉
第２タイプの振動発生装置１００は、図７に示すように、錘１５０がシャフト１４０の一端にのみ保持されたタイプである。この振動発生装置１００は、モータ１１０と、このモータ１１０のシャフト１４０の一端に保持された１つの錘１５０と、錘１５０を保持するシャフト１４０の振動特性を向上させる２つのばね１６０とを備えている。

（モータ）
このモータ１１０の基本的な構成は、第１タイプの振動発生装置１を構成するモータ１０の基本構成と同様である。そのため、モータ１０と同じ構成については、図面に同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

モータ１１０は、図７に示すように、その外郭をなす直方体のケーシング１１を備えている。また、このモータ１１０は、錘１５０が保持されるシャフト１４０と、このシャフト１４０に取り付けられている磁石３０と、コイル２６を有する固定子２０とを、このケーシング１１の内部に備えている。また、２つのばね１６０は、ケーシング１１の内部に配置されている。

シャフト１４０は、ケーシング１１の長手方向に一致する方向に延びて配置されている。このシャフト１４０は、軸受け保持部１２が形成されている一端側のみがケーシング１１から突出し、他端側がエンドブラケット１３の位置と同じ位置で止められている。

磁石３０は円筒状に形成されており、中心にシャフト１４０が通される貫通穴３１を備えている。磁石３０はこの貫通穴３１にシャフト１４０を通すことによって、シャフト１４０の外周面に取り付けられている。

固定子２０は、磁石３０よりもシャフト１４０の半径方向の外側に配置されている。固定子２０は、コア２１と、巻線をコア２１に巻き付けて形成されているコイル２６とから構成されている。コア２１は、上下に延びる一対の胴部２３、胴部２３の上部に形成されている一対の対向部２４及び胴部２３同士を接続している底部２２により構成されており、胴部２３及び対向部２４がモータ１０の幅方向において磁石３０の両側に配置されている。対向部２４の先端面２５は、磁石３０の外周面との間に一定の隙間を隔てて対向している。

（錘）
錘１５０は、その横断面の形状が扇状又半円状等に形成されており、シャフト１４０に保持させる保持部を備えている。なお、この保持部は図７には示されていないが錘５０の保持部５１と同様の構成を有している。この振動発生装置１００はこうした錘１５０を１個のみ備えており、１個の錘１５０はモータ１１０から突出したシャフト１４０の部分に保持されている。

（ばね）
ばね１６０は、線条のばね材が螺旋状に巻かれ、外形が細長い円筒状に形成されたコイルばねが用いられている。ばね１６０は、ケーシング１１の内部に配置されており、ケーシング１１の長手方向の両側にそれぞれ１個ずつ配置されている。錘１５０が配置されている一方側に設けられているばね１６０は、その一端が磁石３０の保持プレート３５に取り付けられ、他端がケーシング１１に取り付けられている。エンドブラケット１３が配置されている他方側のばね１６０は、一端がもう１つの保持プレート３５に取り付けられ、他端がエンドブラケット１３に取り付けられている。

こうしたばね１６０は、ばね１６０の伸縮に伴って発生する捩りを利用し、一方のばね１６０がシャフト１４０の回転方向に、他方のばね１６０がシャフト１４０の回転方向とは逆向きにそれぞれ付勢している。なお、ばね１６０は、シャフト１４０が回転される方向とは逆の方向にシャフト１４０を付勢することができる態様であれば、シャフト１４０及びケーシング１１のいずれにも直接又は間接に取り付けることができる。こうしたばね１６０は、必要なばね定数を有するコイルばねを選定することによって、所望の共振振動を容易に発生させることができる。

この振動発生装置１００についても、モータ１１０が、（１）式により求められる周波数でシャフト１４０を往復回転運動させた場合、シャフト１４０は共振するので、当該振動発生装置１００は、安定した振動を発生させることができる。また、振動発生装置１００も振動発生装置１と同様に、シャフト１４０の共振を利用しているので、錘１５０が保持されたシャフト１４０が往復回転運動を開始するまでの起動時間を短くする。

こうした第２タイプの振動発生装置１００は、錘１５０がシャフト１４０の片側でシャフト１４０に保持されていると共に、ばね１６０がケーシング１１の内部でケーシング１１とシャフト１４０とを直接又は間接に連結しているので、振動発生装置１００をコンパクトに形成することができる。

なお、第２タイプの振動発生装置１００についても、コイルと磁石とがこれとは逆に配置されていてもよい。すなわち、振動発生装置は、ケーシングの内部でシャフトよりもその半径方向の外側に配置された磁石と、シャフトの外周面に取り付けられたコイルとを備えるように構成してもよい。

［第２実施形態］
第２実施形態の振動発生装置２００は、保持体２４０がシャフト以外の部材で構成された形態である。この振動発生装置２００は、外郭をなすケーシング２１１を備え、このケーシング２１１が外周部をなす周壁面２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄを有している。ケーシング２１１は、高さが低い平坦な直方体に形成されている。振動発生装置２００は、こうしたケーシング２１１の内部に、モータ２１０と、モータ２１０を構成する保持体２４０に取り付けられた錘２５０とを備えている。また、振動発生装置２００は、錘２５０が保持された保持体２４０の振動特性を向上させる一対のばね２６０を備えている。

（モータ）
モータ２１０は、図８に示すように、錘２５０が保持される保持体であるバックヨーク２４０と、このバックヨーク２４０に取り付けられている２つの磁石２３０と、電流が流されることによって磁界を形成するコイル２２６とを備えている。

保持体であるバックヨーク２４０は、扇状又は略扇状に形成されており、仮想中心軸Ｌから離れるにつれて拡幅している。このバックヨーク２４０は、頂部のやや内側にバックヨーク２４０の厚さ方向に貫通する穴を有しており、円柱状の支持棒２１５をこの穴に通している。支持棒２１５は、摩擦抵抗が小さい金属製の部材であり、仮想中心軸Ｌの位置に仮想中心軸Ｌと同じ向き（図８の紙面を貫く向き）に延びるようにしてケーシング２１１に固定されている。この支持棒２１５は、バックヨーク２４０がこの支持棒２１５を軸に回転されるようにバックヨーク２４０を支持している。

磁石２３０は平坦なブロック状の磁性体である。磁石２３０は、２個用いられており、振動発生装置２００の中心線ＣＬに対して左右対称になるように配置されている。２個の磁石２３０の外側面は、バックヨーク２４０の側面の形状に一致するように形成されている。

コイル２２６は、破線で図８に示している。コイル２２６は、巻線が渦巻き状に巻かれて平坦且つ楕円状に形成されている。このコイル２２６は、振動発生装置２００の左右方向の中央で、その長軸が中心線ＣＬの方向に一致するように配置されている。このコイル２２６と前述した磁石２３０とは、一定の隙間を隔てて磁石２３０及び当該コイル２２６の厚さ方向（図８の紙面を貫く方向）に重なり合うようにして配置されている。

モータ２１０は、巻線に電流を流してコイル２２６の周囲に磁界を形成する。この磁界とバックヨーク２４０に取り付けられた磁石２３０の磁界とは、両者の間に形成される反発力と吸引力とによって、支持棒２１５を軸にして一定の回転角度の範囲でバックヨーク２４０を往復回転運動させる。

（錘）
錘２５０は、その厚さがバックヨーク２４０の厚さと同じ寸法に形成されており、バックヨーク２４０の外端部でバックヨーク２４０に保持されている。バックヨーク２４０はその外端部に保持枠２５１を備えており、錘２５０はこの保持枠２５１の内側にはめ込まれて保持されている。そのため、錘２５０は、保持体であるバックヨーク２４０の仮想中心軸Ｌに対して偏心した状態に配置されている。

（ばね）
ばね２６０は、帯状のばね材をその長手方向の複数の位置で湾曲して形成したものであり、バックヨーク２４０の両側にそれぞれ１個ずつ配置されている。各ばね２６０は、ばね２６０の一端側を周壁面２１１ａに固定する固定部２６１と、ばね２６０の他端側をバックヨーク２４０の側面に密接させる保持体支持部２６２と、固定部２６１と保持体支持部２６２との間の領域に位置する本体部２６３とから構成されている。固定部２６１は、ばね２６０の長手方向の一端側で直線状に伸びるように形成されている。また、保持体支持部２６２はばね２６０の他端側で直線状に延びるようにして形成されている。固定部２６１と保持体支持部２６２との間に位置する本体部２６３は、直線部分２６５，２６７と湾曲部分２６４，２６６，２６８とが組み合わされて構成されている。

図８において、バックヨーク２４０よりも左側に本体部２６３が位置しているばね２６０は、固定部２６１がバックヨーク２４０よりも右側に位置する周壁面２１１ｂとバックヨーク２４０の左側面の位置との間を占めるように配置されている。本体部２６３は、固定部２６１から図８の下側に向けて延びる直線部分２６５と、バックヨーク２４０の斜めに延びる側面に対して平行をなすように斜めに延びる直線部分２６７と、円弧状に湾曲する湾曲部分２６８とを備えている。固定部２６１と下側に向けて延びる直線部分２６５とは湾曲部分２６４によって接続されている。また、下側に向けて延びる直線部分２６５と斜めに延びる直線部分２６７とは、湾曲部分２６６により接続されている。保持体支持部２６２はバックヨーク２４０の左側面に一致するように直線状に延びており本体部２６３の湾曲部分２６８に接続されている。なお、バックヨーク２４０よりも右側に本体部２６３が位置しているばね２６０は、本体部２６３が左側に配置されたばね２６０と同一の構造を有し、左右の向きが逆向きに配置されている。

こうした振動発生装置２００は、コイル２２６により形成される磁界と磁石２３０が形成する磁界との影響によって、バックヨーク２４０を、支持棒２１５を中心にして一定の回転角度の範囲で往復回転運動させる。その際、一方のばね２６０はバックヨーク２４０が回転する方向に、他方のばね２６０はバックヨーク２４０が回転する方向とは逆向きにバックヨーク２４０をそれぞれ付勢する。ばね２６０のばね定数、錘２５０の質量、及び往復回転運動の振動数は保持体を共振させる値にそれぞれ設定されているので、振動発生装置２００は所望の振動量の振動を発生する。また、バックヨーク２４０を往復回転運動させるコイル２２６の駆動力が、錘２５０の仮想中心軸Ｌの位置に設けられた支持棒２１５に対する偏心量に応じて設定されているので、バックヨーク２４０が振動し始めるまでの起動時間を設計した通りの短時間に容易に設定することができる。

この振動発生装置２００についても、モータ２１０が、（１）式により求められる周波数でバックヨーク２４０を往復回転運動させた場合、バックヨーク２４０は共振するので、この振動発生装置２００は、安定した振動を発生させることができる。また、振動発生装置２００も振動発生装置１と同様に、バックヨーク２４０の共振を利用しているので、錘２５０が保持されたバックヨーク２４０が往復回転運動を開始するまでの起動時間を短くする。

また、第２実施形態の振動発生装置２００は、用いられるモータ２１０の構造を、保持体を１方向に往復振動させるリニア型のモータと同様の構造にすることができるので、振動発生装置２００を平坦な構造にすることができる。また、ばね２６０が、帯状のばね材を湾曲することによって、周壁面２１１ａに固定される固定部２６１と、保持体であるバックヨーク２４０の側面に密接させる保持体支持部２６２と、固定部２６１と保持体支持部２６２との間の領域に設けられた本体部２６３とから構成されているので、ばね２６０を組み込みやすい構造にすることができる。

１，１００，２００ 振動発生装置
１０，１１０，２１０ モータ
１１，２１１ ケーシング
１２，１４ 軸受け保持部
１３ エンドブラケット
１５，１６ 軸受け
２０ 固定子
２１ コア
２２ 底部
２３ 胴部
２４ 対向部
２５ 先端面
２６，２２６ コイル
３０，２３０ 磁石
３１ 貫通穴
３５ 保持プレート
４０，１４０ シャフト（保持体）
５０，１５０，２５０ 錘
５１ 保持部
５２ 穴
６０，１６０，２６０ ばね
２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄ 周壁面
２１５ 支持棒
２４０ バックヨーク（保持体）
２５１ 保持枠
２６１ 固定部
２６２ 保持体支持部
２６３ 本体部
２６４，２６６，２６８ 湾曲部分
２６５，２６７ 直線部分
Ｌ 仮想中心軸
ＣＬ 中心線

Claims (3)

1. 仮想中心軸を中心に回転可能に支持された保持体を一定の回転角度の範囲で往復回転運動させるモータと、
   前記仮想中心軸に対して偏心した状態で前記保持体に保持されている錘と、
   一方は前記保持体が回転する方向に、他方は前記保持体が回転する方向とは逆向きに前記保持体をそれぞれ付勢する一対のばねと、を備え、
   前記ばねのばね定数、前記錘の質量、及び前記往復回転運動の振動数が、前記保持体を共振させる値にそれぞれ設定されていることを特徴とする振動発生装置。
2. 前記保持体は前記仮想中心軸が延びる方向に一致して延びるシャフトであり、
   前記モータは、
   その外郭をなすケーシングと、
   該ケーシングの内部で前記シャフトよりもその半径方向の外側に配置されたコイルと、
   前記シャフトの外周面に取り付けられた磁石と、を備え、
   前記一対のばねが、前記コイル及び前記磁石よりも前記シャフトが延びる方向の外側に１つずつ配置されている、請求項１に記載の振動発生装置。
3. 前記モータが、高さが低い平坦な部材によって形成された前記保持体と、高さが低い平坦な磁性部材によって形成された磁石と、巻線を渦巻き状に巻いて高さが低い平坦に形成されたコイルと、を備え、
   前記磁石と前記コイルとが前記磁石及び前記コイルの厚さ方向で対向して配置され、
   一対の前記ばねが、前記回転往復運動の軌跡上で前記保持体の両側に配置されている、請求項１に記載の振動発生装置。
   

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