JP7023077B2

JP7023077B2 - 電磁アクチュエータ及び電子機器

Info

Publication number: JP7023077B2
Application number: JP2017190108A
Authority: JP
Inventors: 雅也遠藤
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: JP2019063714A

Description

本発明は、コイルとマグネットの間の磁気的作用によって、コイル又はマグネットと一体の部材を駆動するようにした電磁アクチュエータ、及びこの電磁アクチュエータを備えた電子機器に関するものである。

従来、この種の発明には、例えば特許文献１に記載されるように、支持平面（ベース面）を有する枠体と、前記支持平面上に固定された薄肉な平板状の回路基板と、前記回路基板上に固定されたコイルと、前記コイルに対し隙間を置いてマグネットを対向させた可動子とを備え、前記コイルと前記マグネットの間の磁気的作用によって前記可動子をコイルに沿って往復振動させるようにした振動アクチュエータがある。
ところで、このような振動アクチュエータにおいて、前記コイルは、可動子を駆動する際の反力によって前記支持平面に沿う方向へ比較的強く揺さぶられるため、前記回路基板に対し強力な接着剤により接着固定することが好ましい。また、前記回路基板は、生産性向上の観点より、両面テープによって前記支持平面に接着固定されるのが好ましい。

特開２０１６－１８２５６９号公報

しかしながら、前記のような接着固定構造を適用した場合、一般的な両面テープが接着剤よりも接着強度が小さいため、前記可動子の駆動による反力等に起因して、前記コイル及び前記回路基板が、前記両面テープによる接着箇所で、前記支持平面から剥がれてしまうおそれがある。

このような課題を解決するために、本発明は以下の構成を具備するものである。
コイルを一体的に有する第一部材と、マグネットを一体的に有する第二部材とを備え、前記コイルと前記マグネットの間の磁気的作用によって、前記第一部材と前記第二部材のうちの一方に対し他方を駆動するようにした電磁アクチュエータであって、前記第一部材は、ベースと、該ベース上に固定された回路基板と、該回路基板上で前記マグネットに対向する中央側に空芯部を有するコイルとを備え、前記回路基板には、前記空芯部の外側から内側に跨る範囲で前記ベース側から前記コイル側へ貫通する貫通部が設けられ、前記貫通部内の前記ベース上には、接着剤が設けられ、前記コイルは、前記貫通部内の前記接着剤を介して前記ベースに接着され、前記コイルを構成する電線の一端側が、前記貫通部の前記範囲を通って前記空芯部の内側に位置する前記回路基板の接続端子に接続されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。

本発明に係る電磁アクチュエータの一例を示す斜視図である。同電磁アクチュエータの分解斜視図である。ベース、回路基板及びコイルの組付け状態を示す斜視図である。図３からコイルを外した状態を示す斜視図である。図３の(V)-(V)線に沿う断面図である。ベース及び回路基板の他例を示す斜視図である。ベース及び回路基板の他例を示す斜視図である。本発明に係る電磁アクチュエータを備えた電子機器の一例を示す斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１～図５は、本発明に係る電磁アクチュエータの一例を示す。
この電磁アクチュエータ１は、コイル１３を一体的に有する第一部材１０（固定子）と、マグネット２１を一体的に有する第二部材２０（可動子）と、第二部材２０を往復動可能に支持する付勢部材３０と、これらを覆うカバー部材１４とを備え、コイル１２とマグネット２１の間の磁気的作用によって、第一部材１０に対し第二部材２０を往復駆動させる。

第一部材１０は、平板状のベース１１と、ベース１１上に固定された回路基板１２と、回路基板１２上でマグネット２１に対向するコイル１３とを備え、不動な固定子として機能する。

ベース１１は、矩形平板状に形成され、その上面にカバー部材１４を固定している。カバー部材１４は、図示の下方（反Ｚ方向）を開口した中空箱状に形成され、その開口縁をベース１１の周縁側に嵌め合わせて固定される。
これらベース１１及びカバー部材１４は、例えばステンレス等の硬質材料から形成され、第一部材１０の往復運動による振動を外部へ伝達する。

回路基板１２は、可撓性材料からなる薄肉平板状の電子回路基板であり、フレキシブルプリント基板、フレキシブル基板あるいはFPC（Flexible Printed Circuits）等と呼称される場合がある。
この回路基板１２は、ベース１１側からコイル１３側へ貫通する貫通部１２ａを有し、図２に示す一例によれば、平面視略コ字状に形成される。この回路基板１２は、ベース１１面に対し、両面テープ又は接着剤を介して接着固定される。
そして、この回路基板１２の表面には、コイル１３に対し電気的に接続される接続端子１２ｂと、外部電力が供給される給電端子１２ｃとが露出している。

貫通部１２ａは、図示例によれば、回路基板１２の周縁側に形成された切欠であり、コイル１３を平面視した際の対角線上の一端側と他端側に対応するように、２箇所に配設される。
そして、これら２箇所の貫通部１２ａのうち、その一方の貫通部１２ａは、図４及び図５に示すように、コイル１３の空芯部１３ａの外側から内側に跨る範囲に設けられる。この一方の貫通部１２ａの前記範囲には、コイル１３を構成する電線Ｅの端部側が挿通される。
なお、この貫通部１２ａの他例としては、回路基板１２を厚み方向へ貫通する貫通孔とすることも可能である。

接続端子１２ｂは、図３及び図４に示すように、コイル１３の空芯部１３ａ内に位置し、コイル１３を構成する電線Ｅの一端部と他端部に対応するように２つ設けられる。
給電端子１２ｃは、接続端子１２ｂに対し電気的に接続されており、カバー部材１４の外側に露出するように、ベース１１の端部側に設けられる。

ベース１１及び回路基板１２上には、接着剤Ｍが設けられる。
詳細に説明すれば、接着剤Ｍは、図４に示すように、偏平状のコイル１３が重なり合う範囲に設けられ、この範囲は、貫通部１２ａ内のベース１１面上から回路基板１２上に跨っている。
この接着剤Ｍは、ベース１１及び回路基板１２上、又はコイル１３裏面の全面に、予め塗布され、貫通部１２ａ内でベース１１とコイル１３を接着するとともに、貫通部１２ａ外では回路基板１２とコイル１３を接着する。
この接着剤Ｍの具体例としては、エポキシ系接着剤や、その他の接着剤が用いられる。また、強度的に問題がなければ、この接着剤Ｍに両面テープを用いることも可能である。

コイル１３は、ベース１１面に沿う環状かつ偏平状の空芯コイルである。
このコイル１３は、図示例によれば、四角をＲ面取りした平面視略矩形状に形成され、その対角線上の一端側と他端側が、貫通部１２ａ内の接着剤Ｍを介してベース１１面に直接接着され、他の部分が、接着剤Ｍを介して回路基板１２上に接着される。

コイル１３を構成する電線Ｅの一端側と他端側は、図４及び図５に示すように、回路基板１２の貫通部１２ａ内を通って、回路基板１２上の接続端子１２ｂに電気的に接続される。

第二部材２０は、単数もしくは複数のマグネット２１と、このマグネット２１の周囲に固定された錘体２２と、錘体２２に挿通固定され両端部をカバー部材１４の側壁に遊挿したガイド軸２３とを一体的に具備する。そして、この第二部材２０は、コイル１３の磁気的作用により往復運動（振動）する可動子として機能する。

また、付勢部材３０は、第二部材２０を振動方向（Ｙ方向）の両側で支持するように２つ設けられる。各付勢部材３０は、圧縮コイルスプリングであり、その一他部を第二部材２０に当接するとともに他端部をカバー部材１４の内側面に当接させる。

なお、第二部材２０の他例としては、ガイド軸２３を具備せずに付勢部材３０のみで第二部材２０を支持する態様や、板バネにより第二部材２０を支持する態様等、図示例以外の支持構造にすることが可能である。

次に上記構成の電磁アクチュエータ１について、その特徴的な作用効果を詳細に説明する。
給電端子１２ｃに交流電力が供給されると、コイル１３とマグネット２１の間の磁気的作用により、第二部材２０が、ガイド軸２３に沿う軸方向へ往復運動する。そして、この往復運動による振動は、付勢部材３０を介してベース１１及びカバー部材１４等に伝達し、さらには当該電磁アクチュエータ１を具備した機器に伝達される。
前記振動の際、コイル１３は、第二部材２０（可動子）を駆動する際の反力を受ける。また、当該電磁アクチュエータ１を具備した機器が落下衝撃等の外力を受けた際も、その外力がコイル１３に伝達する場合がある。
しかしながら、コイル１３の裏面側では、突出する電線Ｅの端部側が、貫通部１２ａ内及びコイル１３の空芯部１３ａ内に位置し、コイル１３は、貫通部１２ａを介してベース１１面に対し直接接着されている。このため、コイル１３の接着強度を高く維持することができ、コイル１３が、ベース１１面から剥がれるようなことを効果的に防ぐことができる。
また、貫通部１２ａ以外の部分においても、コイル１３とベース１１面の間に回路基板１２を挟み込んでいるため、回路基板１２がベース１１から剥がれるようなことを防ぐことができる。

次に、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を装備した電子機器の一例として、携帯電子機器１００について説明する（図８参照）。
携帯電子機器１００は、薄厚な偏平箱状の筐体内にリニア振動モータ１を装着して、携帯情報端末（例えば、スマートフォンやタブレットパソコン等）を構成している。
この構成によれば、リニア振動モータ１により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であり、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難い安定した振動を応答性よく使用者に伝えることができる。
しかも、上述した接着構造により、コイル１３がベース１１及び回路基板１２に強力に固定されているため、耐久性及び耐衝撃強度が高く、高寿命且つ故障し難い携帯電子機器１００を得ることができる。

なお、回路基板１２の形状や、貫通部１２ａの数及び形状等は、適宜変更が可能であり、例えば、図６や図７に示す態様とすることが可能である。これらの態様においても、上述した電磁アクチュエータ１と同様に、コイル１３の接着強度を向上することができる。

また、上記実施形態によれば、コイル１３を一体的に有する第一部材１０側を固定子とし、マグネット２１を一体的に有する第二部材２０側を可動子としたが、他例としては、マグネットを一体的に有する側を固定子とし、コイルを一体的に有する側を可動子とすることも可能である。

また、上記実施形態の電磁アクチュエータでは、第一部材と第二部材のうちの一方を、往復運動により振動させる振動モータを構成したしたが、この電磁アクチュエータの他例としては、前記一方の部材を一方向へのみ駆動する構成や、前記一方の部材を回転駆動する構成等とすることも可能である。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、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。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：電磁アクチュエータ
１０：第一部材（固定子）
１１：ベース
１２：回路基板
１２ａ：貫通部
１２ｂ：接続端子
１３：コイル
２０：第二部材（可動子）
２１：マグネット
Ｍ：接着剤

Claims

コイルを一体的に有する第一部材と、マグネットを一体的に有する第二部材とを備え、前記コイルと前記マグネットの間の磁気的作用によって、前記第一部材と前記第二部材のうちの一方に対し他方を駆動するようにした電磁アクチュエータであって、
前記第一部材は、ベースと、該ベース上に固定された回路基板と、該回路基板上で前記マグネットに対向する中央側に空芯部を有するコイルとを備え、
前記回路基板には、前記空芯部の外側から内側に跨る範囲で前記ベース側から前記コイル側へ貫通する貫通部が設けられ、
前記貫通部内の前記ベース上には、接着剤が設けられ、
前記コイルは、前記貫通部内の前記接着剤を介して前記ベースに接着され、
前記コイルを構成する電線の一端側が、前記貫通部の前記範囲を通って前記空芯部の内側に位置する前記回路基板の接続端子に接続されていることを特徴とする電磁アクチュエータ。
前記接着剤が前記貫通部内の前記ベース上から前記回路基板上に跨って設けられ、前記コイルは、前記接着剤を介して前記ベースおよび前記回路基板に接着されていることを特徴とする請求項１記載の電磁アクチュエータ。
前記貫通部は、前記回路基板の周縁側に設けられた切欠であることを特徴とする請求項１又は２記載の電磁アクチュエータ。
請求項１～３何れか１項記載の電磁アクチュエータを備えたことを特徴とする電子機器。