JP6297478B2 - リニア振動モータ - Google Patents
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Description
本発明は、信号入力によって可動子を直線的に往復振動させて振動を発生させるリニア振動モータに関するものである。
振動モータ(或いは振動アクチュエータ)は、通信機器の着信や各種電子機器のアラーム発信などによって振動を発生させ、通信機器の携帯者や各種電子機器に触れる操作者に対して振動によって信号入力の状況を伝えるものであり、携帯電話を含む携帯情報端末などの各種電子機器に装備されている。
振動モータは、各種の形態が開発されているが、直線的な往復振動によって比較的大きな振動を発生させることができるリニア振動モータが注目されている。このリニア振動モータは、直線状のガイドシャフトを設け、これに沿って可動子を振動させる構成を採用することで、安定した振動を得ることができ、またガイドシャフトで可動子を保持することができるので、落下衝撃時の耐損傷性を得ることができる。
このようなリニア振動モータは、筐体に固定したコイルとこのコイル内に配置されるマグネットによって駆動部を構成し、振動方向に沿ってマグネットに錘を連結して可動子を構成し、この可動子に振動方向に沿った貫通孔を形成して、この貫通孔に一本のガイドシャフトを通し、コイルとマグネットによる駆動力とこの駆動力に反発する弾性部材の弾性力によって直線的な往復振動を得るもの(下記特許文献1参照)などが知られている。
携帯電子機器の小型化・薄型化に伴い、それに装備される振動モータには一層の小型化・薄型化の要求がなされている。特に、スマートフォンなどのフラットパネル表示部を備える電子機器においては、表示面と直交する厚さ方向の機器内スペースが限られているので、そこに配備される振動モータには薄型化の高い要求がある。
リニア振動モータの薄型化を考える際には、マグネット体積を十分に確保して所望の駆動力を得ると共に錘の質量を十分に確保して所望の慣性力を得ようとすると、マグネットに錘を連結した可動子を偏平形状にして薄厚化を図ることが考えられる。この場合、可動子の偏平形状に合わせて筐体(カバー)も偏平形状になるが、一軸のガイドシャフトの場合には、ガイドシャフトの軸周りに可動子を回転させる力が作用すると、可動子の外周部とその周囲に設けられるコイルや筐体の内面との間に干渉が生じ易くなり、その干渉が可動子の直線的な往復振動の妨げになる問題があった。
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、ガイドシャフトを備えたリニア振動モータの薄型化を達成すること、薄型化されたリニア振動モータの可動子がガイドシャフトに沿って円滑に振動できるようにすること、等が本発明の目的である。
このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
磁極部と錘部を備える可動子と、前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、前記可動子は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、前記ガイドシャフト回りの前記可動子の回転で前記磁極部における前記幅方向の端部が近接する前記磁極枠部の一部に、前記磁極部の吸着を抑止する吸着抑止部を設けたことを特徴とするリニア振動モータ。
磁極部と錘部を備える可動子と、前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、前記可動子は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、前記ガイドシャフト回りの前記可動子の回転で前記磁極部における前記幅方向の端部が近接する前記磁極枠部の一部に、前記磁極部の吸着を抑止する吸着抑止部を設けたことを特徴とするリニア振動モータ。
このような特徴を有する本発明によると、一軸方向に直交する幅が一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有する可動子を、ガイドシャフトでガイドしながら一軸方向に往復振動させるので、ガイドシャフトを備えたリニア振動モータの薄型化が可能になる。また、ガイドシャフト回りの可動子の回転で磁極部における幅方向の端部が近接する磁極枠部の一部に、磁極部の吸着を抑止する吸着抑止部を設けているので、磁極部のガイドシャフト回りの回転や傾きを抑えることができ、薄型化されたリニア振動モータの可動子をガイドシャフトに沿って円滑に振動させることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図1及び図2に示すように、リニア振動モータ1は、可動子2、コイル3、枠体4、弾性部材5、ガイドシャフト6を備えており、可動子2を一軸方向(図示X軸方向)に沿って直線的に往復振動させて振動を発生する。
可動子2は、磁極部10と錘部20を備えている。図示の例では錘部20を可動子2の一軸方向(図示X軸方向)両側に設けているが、これに限らず片側のみであってもよい。磁極部10は、マグネット11,12,13とヨーク14,15を備えている。ここでは、3つのマグネット11,12,13と2つのヨーク14,15を備えているが、これに限らず、例えば2つのマグネットと1つのヨークによって磁極部10を構成することもできる。
マグネット11,12,13は、一軸方向(図示X軸方向)に沿った磁極の向きを有している。また、ヨーク14は、一対のマグネット11,12の同極間に挟まれており、ヨーク15は、一対のマグネット12,13の同極間に挟まれている。この磁極部10は、その側面に補強板16を固着することで、マグネット11,12,13とヨーク14,15の連結を強化することができる。
コイル3(3A,3B)は、磁極部10に対して一軸方向(図示X軸方向)に沿った駆動力を付与するものであり、この例では、磁極部10のヨーク14,15を囲んで配置されている。ここでは2つのヨーク14,15に対応するように巻き方向が逆の2つのコイル3A,3Bを配置しているが、ヨークが1つの場合には1つのコイルが配置される。
枠体4は、コイル3を保持する磁極枠部30を備えている。磁極枠部30は、可動子2の磁極部10と共に、コイル3を横切る磁束を形成する磁気回路を構成している。これによって、磁極枠部30に固定されたコイル3に電流を流すことで、可動子2の磁極部10に一軸方向(図示X軸方向)に沿った駆動力が付与される。枠体4には、コイル3に駆動信号を入力する入力端子18が設けられている。
磁極枠部30は、コイル3を囲むように、上面部31,下面部32,側面部33を備えている。図示の例では、上面部31と下面部32はX軸とY軸に沿った平面部を有しており、側面部33は、X軸とZ軸に沿った平面部を有している。
また、図示の例では、枠体4は、上枠体40と下枠体41を結合することで、内部に可動子2を収容する枠を形成している。上枠体40は、前述した上面部31と側面部33を備えており、下枠体41は、前述した下面部32と、正面壁部41A,側壁部41Bを備えている。
ガイドシャフト6は、枠体4内で一軸方向(図示X軸方向)に沿った可動子2の振動をガイドする軸部材である。図示の例では、ガイドシャフト6は、可動子2の重心軸に沿って、一端が錘部20に固着され他端が錘部20の外側に突出するように配置され、一対の錘部20にそれぞれガイドシャフト6A,6Bが装着されている。ガイドシャフト6(6A,6B)の他端側は枠体4に設けられる軸受17に摺動自在に支持されている。ここでは錘部20に固着されるガイドシャフト6の例を示しているが、ガイドシャフト6は、例えば、可動子2をX軸方向に沿って貫通する一本の軸で構成することもできる。この場合は、ガイドシャフト6の両端が枠体4の正面壁部41Aに固定され、このガイドシャフト6に可動子2が摺動する。
図示のガイドシャフト6A,6Bは、錘部20にX軸方向に沿って形成される凹部20A内に固着されている。凹部20Aは、軸受17が入り込むだけのY軸方向の幅を有しており、可動子2の振幅を許容するだけのX軸方向の深さを有している。また、錘部20は、凹部20Aとは逆側に係合凹部20Bを備えており、この係合凹部20Bには、磁極部10のマグネット11,13が係合されて固定されている。
弾性部材5は、枠体4内に配置されて、コイル3を流れる電流によって磁極部10に付与される駆動力に反発する弾性力を可動子2に付与する。図示の弾性部材5は、錘部20の一軸方向(X軸方向)端部と枠体4の正面壁部41Aとの間に配置され、可動子2の一軸方向の振動に対して圧縮される圧縮バネで構成されており、ガイドシャフト6A,6Bを挟んで左右両側に4個配置されている。
このようなリニア振動モータ1において、可動子2は、一軸方向(図示X軸方向)に直交する幅(図示Y軸方向の幅)が一軸方向(図示X軸方向)に直交する厚さ(図示Z軸方向の厚さ)より大きい偏平形状を有している。すなわち、磁極部10と錘部20がそれぞれ、図示Y軸方向の幅が図示Z軸方向の厚さより大きい偏平形状を有している。
また、この可動子2の偏平形状に対応して、枠体4の外形も図3に示すように、図示Y軸方向の幅が図示Z軸方向の厚さより大きい偏平形状を有している。枠体4における磁極枠部30は、可動子2の厚さ方向(図示Z軸方向)で対面する上面部31と下面部32を備えると共に、可動子2の幅方向(図示Y軸方向)に対面する一対の側面部33を備えている。このように、可動子2及び枠体4を偏平形状にすることで、Z軸方向の厚さを小さくした薄厚のリニア振動モータ1を得ることができる。
ここで、一軸のガイドシャフト6(同軸上のガイドシャフト6A,6B)で可動子2を摺動自在に支持しているリニア振動モータ1は、可動子2の磁極部10にガイドシャフト6回りの回転力が作用すると、偏平形状の磁極部10がコイル3に干渉するか、偏平形状の錘部20が枠体4の内面に干渉することになり、円滑な可動子2の直線的な往復振動を得ることができなくなる。このため、このような回転力を極力排除することが必要になる。
そこで、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ1は、ガイドシャフト6回りの可動子2の回転で磁極部10における幅方向(図示Y軸方向)の端部が近接する磁極枠部30の一部に、磁極部10の吸着を抑止する吸着抑止部50を設けている。このような吸着抑止部50を設けることで、磁極部10にガイドシャフト6回りの回転力が作用するのを抑止することができ、可動子2をガイドシャフト6に沿って円滑に直線振動させることができる。
吸着抑止部50としては、図3及び図4に示すように、磁極枠部30の上面部31と下面部32のそれぞれに開口部50Aを設ける。開口部50Aは、Y軸方向の左右両端部に設けられ、一軸方向(図示X軸方向)に沿って長孔状に延設される。この開口部50Aの図示X軸方向の長さは、例えばヨーク14,15の図示X軸方向に沿った振動範囲に設けることが好ましい。
吸着抑止部50として、このような開口部50Aを設けることで、磁極部10のY軸方向両端部が磁極枠部30の上面部31と下面部32に吸着される力を弱めることができる。言い換えれば、磁極部10のY軸方向両端部が磁極枠部30の上面部31と下面部32に吸着される力に対して磁極枠部30の側面部33に吸着される力を強めることができる。このような吸着抑止部50を設けることで、偏平形状の可動子2がガイドシャフト6回りに回転又は傾斜するのを抑止することができる。
また、吸着抑止部50としては、図5に示すように、凹部50Bを設けてもよい。凹部50Bは、前述した開口部50Aと同様に、磁極枠部30の上面部31と下面部32においてY軸方向の左右両端部に設けられ、一軸方向(図示X軸方向)に沿って延設される。このような凹部50Bによっても、開口部50Aと同様に、磁極部10のY軸方向両端部が磁極枠部30の上面部31と下面部32に吸着される力を弱めることができる。言い換えれば、磁極部10のY軸方向両端部が磁極枠部30の上面部31と下面部32に吸着される力に対して磁極部10のY軸方向両端部が磁極枠部30の側面部33に吸着される力を強めることができる。このような吸着抑止部50を設けることでも、偏平形状の可動子2がガイドシャフト6回りに回転又は傾斜するのを抑止することができる。
リニア振動モータ1は、このような吸着抑止部50を枠体4の磁極枠部30に設けることで、磁極部10のガイドシャフト6回りの回転や傾きを抑えることができ、また、可動子2(錘部20)が枠体4の内側に干渉したとしても、錘部20と枠体4との摩擦力を低減させることができる。これにより、薄型化されたリニア振動モータ1の可動子2をガイドシャフト6に沿って円滑に振動させることができる。吸着抑止部50は、前述した開口部50Aや凹部50Bに限らず、例えば、非磁性体を部分的に貼り付けることなどでも得ることができる。
図6は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ1を備えた電子機器の一例として、携帯情報端末100を示している。円滑で安定した振動が得られ薄型化や幅方向のコンパクト化が可能なリニア振動モータ1を備える携帯情報端末100は、通信機能における着信やアラーム機能などの動作開始・終了時を異音が発生しにくい安定した振動で使用者に伝えることができる。また、リニア振動モータ1の薄型化・幅方向のコンパクト化によって高い携帯性或いはデザイン性を追求した携帯情報端末100を得ることができる。更に、リニア振動モータ1は、厚さを抑えた直方体形状の枠体4内に各部を収容したコンパクト形状であるから、薄型化された携帯情報端末100の内部にスペース効率よく装備することができる。
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
1:リニア振動モータ,2:可動子,3(3A,3B):コイル,4:枠体,
5:弾性部材,6(6A,6B):ガイドシャフト,
10:磁極部,11,12,13:マグネット,14,15:ヨーク,
16:補強板,17:軸受,18:入力端子,
20:錘部,20A:凹部,20B:係合凹部,
30:磁極枠部,31:上面部,32:下面部,33:側面部,
40:上枠体,41:下枠体,41A:正面壁部,41B:側壁部
50:吸着抑止部,50A:開口部,50B:凹部,100:携帯情報端末
5:弾性部材,6(6A,6B):ガイドシャフト,
10:磁極部,11,12,13:マグネット,14,15:ヨーク,
16:補強板,17:軸受,18:入力端子,
20:錘部,20A:凹部,20B:係合凹部,
30:磁極枠部,31:上面部,32:下面部,33:側面部,
40:上枠体,41:下枠体,41A:正面壁部,41B:側壁部
50:吸着抑止部,50A:開口部,50B:凹部,100:携帯情報端末
Claims (6)
- 磁極部と錘部を備える可動子と、
前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、
前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、
前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、
前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、
前記可動子は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、
前記ガイドシャフト回りの前記可動子の回転で前記磁極部における前記幅方向の端部が近接する前記磁極枠部の一部に、前記磁極部の吸着を抑止する吸着抑止部を設けたことを特徴とするリニア振動モータ。 - 前記磁極枠部は、前記可動子の幅方向に沿った上面部と下面部を備え、
前記吸着抑止部は、前記上面部と前記下面部のそれぞれに設けられ前記一軸方向に沿って延設された開口部又は凹部であることを特徴とする請求項1記載のリニア振動モータ。 - 前記磁極部は、前記一軸方向に沿った磁極の向きを有する一対のマグネットの同極間に挟まれるヨークを備えることを特徴とする請求項2記載のリニア振動モータ。
- 前記可動子の前記一軸方向端部に前記錘部が配置され、
前記ガイドシャフトは、前記可動子の重心軸に沿って、一端が前記錘部に固着され他端が前記錘部の外側に突出して配置され、
前記ガイドシャフトの他端側が前記枠体に設けられる軸受に摺動自在に支持されることを特徴とする請求項3記載のリニア振動モータ。 - 磁極部と錘部を備える可動子と、
前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、
前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、
前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、
前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、
前記可動子は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、
前記枠体の磁極枠部は、前記可動子の厚さ方向で対面する上面部と下面部を備えると共に、前記可動子の幅方向に対面する側面部を備え、
前記磁極部における前記幅方向の端部が前記上面部と前記下面部に吸着される力に対して、前記磁極部における前記幅方向の端部が前記側面部に吸着される力が強いことを特徴とするリニア振動モータ。 - 請求項1〜5のいずれかに1項に記載されたリニア振動モータを備えた携帯情報端末。
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