JP6333186B2

JP6333186B2 - リニア振動モータ

Info

Publication number: JP6333186B2
Application number: JP2015007249A
Authority: JP
Inventors: 栞石井
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Copal Corp
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: JP2016131915A

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中で、可動子の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知られている。従来のリニア振動モータは、可動子側に錘とマグネットを設け、固定子側に設けたコイルに通電することでマグネットに作用するローレンツ力が駆動力となり、振動方向に沿って弾性支持される可動子を往復振動させる（下記特許文献１参照）。

特開２０１１−９７７４７号公報

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、マグネットと錘を備える可動子を扁平形状にして薄厚化を図ることが考えられる。この場合、仮に、直線的な振動軸周りに可動子が揺動（ローリング）すると、扁平形状の可動子は、振動方向に沿った側部が周囲の枠体に接触しやすい形状になっているので、接触音が発生するなどして安定した動作が得られない。このため、従来技術は、２本のガイドシャフトを設けて可動子の振動軸周りの揺動を抑え、安定した直線振動を実現している。

しかしながら、２本のガイドシャフトを設けると、部品点数が多くなると共に、２本のガイドシャフトを平行に配置するために取り付けに高い精度が求められるので、組み立て作業が煩雑になる問題がある。

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、可動子を扁平形状にすることで、リニア振動モータの薄型化を達成すること、部品点数を削減し、組み立て作業の煩雑さを避ける構造で、扁平形状の可動子を安定的に振動させること、などが発明の目的である。

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。
平面状の支持面を有する磁性体からなる板状体と、前記支持面の複数箇所に直接又は接触子を介して部分接触し、前記支持面に沿った一軸方向に振動する可動子と、前記可動子の振動に弾性反発する弾性部材と、前記板状体に対して固定され、前記可動子と前記板状体との間隙に前記一軸方向に対して交差する巻線部分を配置するコイルとを備え、前記可動子は、前記板状体との間に前記コイルの巻線部分を通過する磁束を形成すると共に、当該可動子を前記支持面側に磁気吸着させるマグネットを備える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は、板状体における平面状の支持面に対して、可動子を複数箇所で部分接触させ、可動子は支持面側に磁気吸着された状態で一軸方向に振動する。このため、ガイドシャフトなどを用いること無く、扁平形状の可動子を平面状の支持面に沿って安定的に振動させることができる。これにより、本発明のリニア振動モータは、部品点数を削減し、組み立ての煩雑さを避ける構造で、扁平形状の可動子を安定的に振動させることができる。

本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した分解斜視図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの説明図（図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図）である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの外観斜視図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータを備える携帯電子機器（携帯情報端末）を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図において、各図に示す共通する部位には同一符号を付しており、重複説明は省略する。図において、振動方向（一軸方向）をＸ軸方向とし、それに直交する方向をＹ軸方向（幅方向）とＺ軸方向（高さ方向）とする。

図１（分解斜視図），図２（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図），図３（図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図）に示すように、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、板状体２，可動子４，弾性部材７，コイル８，枠体１０を備えている。

板状体２は、図示の例では、上部が開放されている非磁性体の枠体１０における上部カバーを構成するものであり、平面状の支持面２Ａを有する磁性体からなる。可動子４は、分銅５とマグネット９とこれらを連結する連結体６を備えており、板状体２における支持面２Ａの複数箇所（好ましくは３箇所）に接触子３を介して部分接触している。図示の例では、接触子３を介して板状体２と可動子４が部分接触する例を示しているが、板状体２側又は可動子４側からＺ軸方向に突出する突起部を設けて、両者を直接部分接触させたものであってもよい。

接触子３は、板状体２側と可動子４側に転がり接触する転動体とすることが好ましい。転動体は、図示のように、板状体２側と可動子４側に点接触する球体にするか、或いは板状体２側と可動子４側に線接触する筒状体（コロ）にすることができる。

可動子４は、板状体２との部分接触を維持しながら、支持面２Ａに沿った一軸方向（図示Ｘ軸方向）に振動する。可動子４側には、接触子３を保持するガイド溝１１が設けられ、このガイド溝１１は可動子４の振動方向（図示Ｘ軸方向）に沿って延設されている。図示の例では、可動子４側にガイド溝１１を設けて、板状体２側に接触子３を保持する保持溝１２を設けた例を示しているが、板状体２側にガイド溝１１を設けて可動子４側に保持溝１２を設けてもよく、また、板状体２側と可動子４側の両方にガイド溝１１を設けてもよい。

可動子４を駆動させるためのコイル８は、板状体２に対して固定され、可動子４と板状体２との間隙に一軸方向（図示Ｘ軸方向）に対して交差する巻き線部分８Ａを配置する。図示の例では、コイル８は、マグネット９と板状体２との間隙で扁平状に巻かれている。前述した巻き線部分８Ａは、可動子４をＸ軸方向に振動させるためのローレンツ力を発生させる電流の向きを規定するものであり、このような巻き線部分８Ａが形成されていれば、コイル８の巻き方自体は図示の例に限らない。

可動子４が備えるマグネット９は、磁性体（ヨーク）である板状体２との間に、コイル８の前述した巻き線部分８Ａを通過する磁束を形成すると共に、可動子４を板状体２の支持面２Ａ側に磁気吸着させる機能を有する。図示の例では、マグネット９は、支持面２Ａに交差する方向（図示Ｚ軸方向）で互いに逆向きの着磁方向を有する一対のマグネット片９Ａ，９Ｂを備えており、このマグネット片９Ａ，９Ｂをコイル８の巻き線部分８Ａに対向して配置することで、巻き線部分８ＡをＺ軸方向に通過する磁束を形成している。また、枠体１０を非磁性体とすることで、マグネット９と磁性体である板状体２との磁気吸着力を高めている。

可動子４が備える分銅５は、マグネット９を挟み一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿って一対配置されている。これにより、可動子４には、一対の分銅５とその間に配置されるマグネット９とが一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿って並列配置されている。この分銅５とマグネット９を一体に連結する連結体６は、マグネット９の下面側（板状体２に面する側と逆側）を支持するマグネット支持部６Ａと、分銅５の上面側（板状体２に面する側）を支持する分銅支持部６Ｂを備える屈折した板状部材である。マグネット９，分銅５と連結体６とは接着や溶接などで接合されている。また、マグネット支持部６Ａには、必要に応じてＺ軸方向に屈折させた補強部６Ａ１が設けられる。

連結体６の分銅支持部６Ｂには、連結体６上に接触子３を保持するガイド溝１１を設けることができる。このように連結体６にガイド溝１１を設けることで、連結体６の材料を選択して、ガイド溝１１内での接触子３との接触抵抗を低減させることができる。

また、連結体６は、磁性体であり、マグネット９と板状体２とにより磁気回路が構成されている。この際、接触子３を保持するガイド溝１１が形成された分銅支持部６Ｂが接触子３を介して板状体２に近接した状態になるので、この分銅支持部６Ｂと板状体２との磁気吸着力が高められ、ガイド溝１１と保持溝１２との間で接触子３を確実に保持した状態で、可動子４を板状体２側に磁気吸着させることができる。

弾性部材７は、可動子４の一軸方向に沿った振動に弾性反発するバネ（例えば、コイルバネ）であって、枠体１０内に支持されている。弾性部材７の一端側は分銅５の端面に支持され、弾性部材７の他端側は枠体１０に設けられる支持部１０Ａに支持されている。

このようなリニア振動モータ１は、コイル８への通電でマグネット９に作用するローレンツ力によって駆動し、一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿って直線的に往復振動する。この際、扁平状の可動子４は、板状体２とマグネット９との磁気吸着によって、板状体２における平面状の支持面２Ａに複数箇所（好ましくは３箇所）で部分接触した状態を維持しながら、支持面２Ａに沿って振動する。これによって、扁平状の可動子４が振動軸周りに揺動することを抑えることができ、安定した直線振動を得ることができる。

また、リニア振動モータ１は、板状体２における支持面２Ａの平面を精度良く形成することで、組み立て時に精度の高い組み付け作業が不要になる。また、ガイドシャフトを省くことができるので部品点数の削減も可能になる。これによって組み立て時の作業性を改善することができる。

図４は、組み立てられたリニア振動モータ１を示している。リニア振動モータ１は、板状体２が可動子４の一面側を覆う上部カバーとなり、その他の面側が枠体１０で覆われた筐体構造を備えている。板状体２には、コイル８の端子が接続される信号入力端子部２Ｂが側部に張り出すように形成されている。

図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を装備した携帯電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。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筐体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：板状体，２Ａ：支持面，２Ｂ：信号入力端子部，
３：接触子（転動体），４：可動子，５：分銅，
６：連結体，６Ａ：マグネット支持部，６Ａ１：補強部，
６Ｂ：分銅支持部，
７：弾性部材，８：コイル，８Ａ：巻線部分，
９：マグネット，９Ａ，９Ｂ：マグネット片，
１０：枠体，１０Ａ：支持部，１１：ガイド溝，１２：保持溝，
１００：携帯情報端末（携帯電子機器）

Claims

平面状の支持面を有する磁性体からなる板状体と、
前記支持面の複数箇所に直接又は接触子を介して部分接触し、前記支持面に沿った一軸方向に振動する可動子と、
前記可動子の振動に弾性反発する弾性部材と、
前記板状体に対して固定され、前記可動子と前記板状体との間隙に前記一軸方向に対して交差する巻線部分を配置するコイルとを備え、
前記可動子は、前記板状体との間に前記コイルの巻線部分を通過する磁束を形成すると共に、当該可動子を前記支持面側に磁気吸着させるマグネットを備えることを特徴とするリニア振動モータ。
前記接触子は転動体であり、前記板状体側と前記可動子側に点又は線接触することを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
前記マグネットは、前記支持面に交差する方向で互いに逆向きの着磁方向を有する一対のマグネット片を備え、
前記コイルは、前記マグネットと前記板状体との間隙で扁平状に巻かれていることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動モータ。
前記可動子は、前記マグネットを挟み前記一軸方向に沿って配置される一対の分銅と、前記マグネットと前記分銅を一体に連結する連結体を備え、
前記連結体は、磁性体からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
前記連結体上に前記接触子が保持されることを特徴とする請求項４記載のリニア振動モータ。
前記板状体は前記可動子の一面側を覆い、前記可動子の他の面側は非磁性体の枠体で覆われており、前記枠体内に前記弾性部材が支持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
請求項１〜６のいずれか１項に記載されたリニア振動モータを備える携帯電子機器。