JP7110430B2 - 振動発生器 - Google Patents

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Description

この発明は、振動発生器に関し、特に、コイルに電流を流して振動子を運動させることで振動を発生させる振動発生器に関する。
振動子を運動させて振動を発生させる振動発生器としては、マグネットを含む振動子を、バネ部を介して、筐体により支持した構造を有するものが種々用いられている。この種の振動発生器は、マグネットの下方にマグネットに対面するように配置されたコイルを備えている。振動子は、コイルが通電されて磁場が発生するのに伴って、略水平面内で往復運動を行う。
下記特許文献1には、マグネットを有する振動部を板ばねを介して支持した構造を有する振動発生器が開示されている。この振動発生器では、振動部のマグネットに対面するように、1つの平板状コイルが配置されている。板ばねの一端は、筐体にねじを用いて固定されている。板ばねの他端は、振動部の重りに、かしめによって固定されている。
下記特許文献2には、可動子ブロックにマグネットが取り付けられており、マグネットに沿うように配置された棒状のヨーク体にコイルが巻回されている振動発生装置が開示されている。この振動発生装置においては、可動子ブロックを支持するバネ部とフレームの枠部などとが樹脂材により一体成形されている。
特開2003-24871号公報 特開2010-94567号公報
この発明は振動子が保持部から脱落しにくい振動発生器を提供することを目的としている。
上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、振動発生器は、フレームと、マグネットと、平板状のヨークとコイルと、マグネット及び平板状のヨークを保持する保持部と、保持部に接続する複数の弾性体とを備え、複数の弾性体は、振動子をフレームに対して変位可能に支持しており、平板状のヨークは、マグネットの振動方向に延在する2つの張出部と、当該マグネットの振動方向に交差する方向に延在する2つの張出部と、を備え、保持部は、マグネットが取り付けられる孔部と、コイルの巻回軸方向におけるフレーム側の面と、フレーム側の面から窪んだ内面と、孔部に対してマグネットの振動方向における両側部と、孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向における両側部と、を備え、平板状のヨークは、マグネットと、孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向における両側部と、を覆っており、孔部に対してマグネットの振動方向における両側部は、フレーム側の面から窪んだ内面の一部を備え、孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向における両側部は、フレーム側の面から窪んだ内面の他の一部分を備え、孔部に対してマグネットの振動方向延在する張出部は、フレーム側の面から窪んだ内面の一部の間にあり、孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向に延在する張出部は、フレーム側の面から窪んだ内面の他の一部の間にある
好ましくは、マグネットの振動方向における両側部は樹脂で形成されている。
好ましくは、樹脂で形成された孔部に対してマグネットの振動方向における両側部に、複数の弾性体が接続している。
本発明の第1の実施の形態における振動発生器を示す平面図である。 図1のA-A線断面図である。 ホルダを示す斜視図である。 図1のB-B線におけるフレームの断面図である。 図4のC-C線におけるフレームの断面図である。 図1のB-B線におけるヨークの側断面図である。 第2の実施の形態における振動発生器を示す平面図である。 図7のE-E線断面図である。 ホルダを示す斜視図である。 ホルダを示す平面図である。 基板を示す展開図である。 ヨークを示す平面図である。 図12のF-F線断面図である。 第3の実施の形態における振動発生器を示す平面図である。 図14のG-G線断面図である。 ホルダ及び振動子を示す斜視図である。 図16の分解斜視図である。 基板を示す展開図である。 ヨークを示す平面図である。 図19のH-H線断面図である。
以下、本発明の実施の形態における振動発生器について説明する。
振動発生器は、マグネットを保持する振動子が筐体に対して変位可能に、筐体に支持されている構造を有している。振動子の近くには、コイルが配置されている。振動子は、筐体に対する位置及び姿勢のうち少なくとも一方を変化させるための磁場を発生させる。振動発生器は、コイルの励磁に応じて振動子を往復運動させることで振動力を発生する、いわゆるリニアタイプのものである。
[第1の実施の形態]
図1は、本発明の第1の実施の形態における振動発生器を示す平面図である。図2は、図1のA-A線断面図である。
図1においては、振動発生器1の部品レイアウトが容易に理解できるように、本来フレーム20の上面によって隠れているホルダ50などが、部分的に実線で表示されている。
以下の説明において、振動発生器1について、図1で示される座標のX軸方向を左右方向(原点から見てX軸で正となる方向が右方向)、Y軸方向を前後方向(原点から見てY軸で正となる方向が後方向)ということがある。また、図2のZ軸方向(図1のXY平面に垂直な方向)を上下方向(原点から見てZ軸で正となる方向が上方向)ということがある。
[振動発生器1の全体構造]
図1に示されるように、振動発生器1は、大まかに、両面基板(回路基板の一例)10と、フレーム(筐体の一例)20と、底板30と、コイル40と、ホルダ50とを有している。ホルダ50は、本実施の形態において、4つの柱状体(固定部の一例)51(51a,51b,51c,51d)と、4つのアーム部53(53a,53b,53c,53d)と、1つの振動子保持部(以下、単に保持部ということがある。)55とを有している。保持部55には、マグネット60と、ヨーク70とで構成された振動子80が保持されている。
振動発生器1は、全体として、上下の寸法が比較的小さい薄型の略直方体形状に形成されている。振動発生器1は、例えば、左右方向、前後方向のそれぞれの外形寸法が10ミリメートル~20ミリメートル程度しかない、小型のものである。振動発生器1は、前後左右の側面及び上面がフレーム20により構成され、両面基板10により底面が覆われた、箱形の外形を有している。
本実施の形態において、フレーム20及びヨーク70は、例えば鉄などの軟磁性体である。
両面基板10は、両面にパターンが設けられたプリント配線基板である。両面基板10の上面の中央部には、2つの端子11,12が設けられている。端子11,12は、両面基板10の底面に設けられたパターン(図示せず)に導通している。端子11,12には、コイル40の巻回端部がはんだを用いて接続されており、両面基板10の底面のパターンを介して、コイル40に通電可能に構成されている。
底板30は、両面基板10の上面の略全域を覆うように、長方形の板状に形成されている。底板30と両面基板10とは、例えば粘着シートや接着剤などを介して、互いに固定されている。換言すると、両面基板10は、底板30に沿うように接続されている。底板30の中央部には、2つの端子11,12が上方に露出するように、開口部31が設けられている。底板30の4辺には、4つの接合部33(33a,33b,33c,33d)が形成されている。図2に示されるように、各接合部33は底板30から略90度上方に曲げられて形成され、底板30の両面基板10上の部位と共にL字形状の断面をなしている。各接合部33は、その外側面がフレーム20の側部内面に接触するように形成されている。底板30は、振動子80に対してコイル40よりも離れた位置に配置されている。すなわち、底板30は、フレーム20と共に振動子80やコイル40などを覆っている。
本実施の形態において、底板30は、非磁性材料を用いて構成されている。底板30は、例えば非磁性ステンレス鋼など、非磁性の金属材料を用いて構成されている。なお、底板30は、金属材料を用いたものに限られず、例えば樹脂製であってもよい。
フレーム20は、全体として、底面部が開口する直方体形状を有している。フレーム20は、例えば鉄板を絞り加工することにより形成されている。平面視で、フレーム20の角部(各側面間の部位)は、R面状部分を挟んで繋がっている。図2に示されるように、フレーム20は、両面基板10の上方から両面基板10の上面を覆うように配置される。フレーム20は、各側面の内面が、底板30の各接合部33の側面に接触するようにして、各接合部33に対して接着又は溶接などがされることで、底板30に固定されている。換言すると、底板30は、フレーム20に取り付けられている。なお、フレーム20は、接合部33にはめ込まれたり、その他の方法で、底板30に固定されていたりしてもよい。
このように、振動発生器1は、フレーム20で囲まれた構造を有するので、周囲の磁場等に影響されにくい。また、振動発生器1内の磁束が外部に漏れにくく、外部の機器や回路などに影響が及ぶことが防止される。
また、振動発生器1は、フレーム20と底板30とで箱形に囲まれているので、振動発生器1自身の剛性が高くなる。したがって、振動発生器1は、確実に振動を発生することができる。また、振動発生器1は、外部機器等への取り付け作業時において取り扱いやすいものとなる。
コイル40は、例えば導線を巻回してなる、全体として楕円形で平板状の空芯コイルである。すなわち、コイル40は、巻回軸方向の寸法が、巻回軸方向に直交する方向の寸法よりも小さい薄型コイルである。なお、コイル40は、金属箔を巻回したものをスライスしてなるものであったり、シートコイルを積層したものであったりしてもよい。また、コイル40は、平面視で、円形や、四角形形状などの多角形形状を有していてもよい。
図2に示されるように、コイル40は、巻回軸方向が上下方向となるようにして、底板30の上面に配置されている。図1に示されるように、コイル40は、平面視で、振動発生器1の中央部に、後述するように振動子80に対して面対向に配置されている。コイル40と底板30とは、絶縁されている。コイル40の2つの巻回端部は、共にコイル40の内側から開口部31を介して両面基板10の上面側に配線され、端子11,12に接続されている。
ホルダ50は、マグネット60及びヨーク70と共に、インサート成形により一体成形されている。すなわち、ホルダ50と振動子80とは、一体成形されている。本実施の形態において、柱状体51、アーム部53、及び保持部55は、弾性体(樹脂の一例)を用いて一体成形されている。弾性体としては、例えば、熱に強いフッ素系やシリコン系のゴムを用いることができる。このようなゴムを用いてホルダ50を形成することにより、振動発生器1の耐熱性を向上させることができる。弾性体はこれに限られず、種々のものを用いることができる。
[ホルダ50及び振動子80の構造]
図3は、ホルダ50を示す斜視図である。
図3において示されているホルダ50は、保持部55にマグネット60及びヨーク70が取り付けられていない状態を示すものである。すなわち、本実施の形態において、ホルダ50は、マグネット60及びヨーク70で構成される振動子80と共に一体成形されているものであるが、図3においては、この部位について、振動子80は示されず、弾性体により構成されているホルダ50部分のみが示されている。
各柱状体51は、高さ方向が上下方向となる円柱形状を有している。各柱状体51の高さは、フレーム20の内部の上下方向の寸法よりもやや小さくなっている。
図1に示されるように、4つの柱状体51は、それぞれ、平面視でホルダ50の四隅となる位置に配置されている。柱状体51は、フレーム20の側面のR面状部分に、それぞれ配置されている。
図1及び図2に示されるように、振動子80は、水平面(図1においてXY平面)に平行となる板形状を有している。振動子80は、平面視で各辺が前後方向又は左右方向に対して平行な略長方形形状に形成されている。
図1に示されるように、振動子80は、平面視でホルダ50の中央部、すなわち振動発生器1の中央部に配置されている。図2に示されるように、振動子80は、コイル40と略平行に、コイル40に対して面対向に配置されている。
マグネット60は、永久磁石であり、薄型の直方体形状を有している。マグネット60は、例えば、コイル40に対向する底面側部分において、N極とS極とが前後方向に分かれるように2極に着磁されている。ヨーク70は、マグネット60の上面を覆うように取り付けられた、平面視で長方形の磁性板である。ヨーク70の上面は、フレーム20の上面の内面に対面するようにして配置されている。ヨーク70は、左右の辺から部分的にそれぞれ左右方向に突出する耳部71,72を有している。ヨーク70とマグネット60とは、例えばスポット溶接や接着により、互いに接合されて、一体の振動子80を構成している。ヨーク70及びマグネット60が接合されている状態で、これら振動子80とホルダ50とがインサート成形により一体に成形されている。ヨーク70の上面には、突起部75a,75bが設けられている。
図3に示されるように、保持部55は、内部に振動子80が配置される略方形の孔部55aを形成する方形枠形状を有している。ここで、保持部55には、左右方向側方に出っ張る2つの張出部55b,55cが形成されている。図2に示されるように、ヨーク70は、張出部55b,55cのそれぞれに耳部71,72が埋入するようにして、マグネット60と共に配置されている。このような構造を有することにより、振動子80は、保持部55から脱落しにくくなるように構成されている。
4つのアーム部53は、それぞれ、保持部55の各角部と、その角部に最も近い柱状体51とを接続するようにして形成されている。各アーム部53は、左右方向に延びる梁状に形成されている。図2に示されるように、アーム部53の幅方向(前後方向)の寸法は、縦方向(上下方向)の寸法よりも小さくなっている。各アーム部53は、弾性体により形成されているため、前後方向にたわみやすくなっている。なお、各アーム部53の幅方向の寸法と縦方向の寸法との関係は、これに限定されない。各アーム部53の幅方向の寸法は、縦方向の寸法と等しくてもよいし、縦方向の寸法よりも大きくてもよい。
このように4つのアーム部53がそれぞれ前後方向にたわみやすく形成されていることにより、振動子80は、柱状体51に対して、主に前後方向に変位可能である。すなわち、振動子80は、水平面に略平行な方向に変位可能に、アーム部53によって支持されている。
ホルダ50は、4つの柱状体51のそれぞれがフレーム20に固定されていることにより、フレーム20に取り付けられている。これにより、フレーム20とは別に一体成形されたホルダ50によって、振動子80がフレーム20に対して変位可能に支持された、振動発生器1の基本構造が構成されている。
振動発生器1において、コイル40は、振動子80をフレーム20に対して往復運動させるための磁場を発生する。すなわち、コイル40に電流が流れると、コイル40が励磁し、上下方向に磁場が生じる。磁場が生じると、マグネット60がこの磁場の影響を受けて反発・吸引の力が生じるため、磁場の方向及びマグネット60の磁極の配置に応じて、振動子80に前方又は後方へ変位させる力が作用する。そのため、振動子80は、各アーム部53をたわませながら、前後方向のいずれかに変位する。したがって、コイル40に交流が流されることにより、その交流に応じて、振動子80は、平面視で、フレーム20に対して、前後方向に往復直線運動を行う。これにより、振動発生器1が振動力を発生する。
交流の電流値が小さくなり、磁場が弱くなったり磁場がなくなったりすると、アーム部53の復元力により、振動子80は平面視で振動発生器1の中央部に戻ろうとする。このとき、アーム部53は弾性体であるところ、アーム部53で消費されるエネルギは比較的大きくなる。したがって、振動は速やかに減衰される。
本実施の形態において、底板30が非磁性材料を用いて構成されているので、振動子80と底板30との間に、マグネット60による磁気吸引力は発生しない。振動子80は、コイル40が発生させた磁場に応じて、スムーズに、効率良く変位する。したがって、振動発生器1を、より薄型化でき、かつ、適正に動作させることができる。
[ホルダ50のフレーム20への取り付け構造]
ところで、本実施の形態において、柱状体51は、フレーム20に設けられた係合部21(21a,21b,21c,21d)に係合することで、フレーム20に取り付けられている。これにより、ホルダ50は、フレーム20に容易に取り付け可能に構成されている。
図4は、図1のB-B線におけるフレーム20の断面図である。図5は、図4のC-C線におけるフレーム20の断面図である。
本実施の形態において、図5に示されるように、係合部21は、平面視でフレーム20の隅部にそれぞれ設けられている。4つの係合部21のそれぞれは、第1の爪部22(22a,22b,22c,22d)と、第2の爪部23(23a,23b,23c,23d)との2つの爪部22,23を有している。
図4に示されるように、各係合部21において、2つの爪部22,23は、それぞれ、フレーム20の側面の一部にU字状(コ字状)の切り欠きが設けられ、切り欠きの内部がフレーム20の内側に向けて押し込まれることにより形成されている。したがって、各爪部22,23は、フレーム20と一体に成形されている。各爪部22,23がこのようにして形成されることにより、フレーム20の側面には、部分的に空隙25(25a,25b,25c,25d)が設けられている。
本実施の形態において、爪部22,23は、柱状体51の形状に対応する形状に形成されている。すなわち、柱状体51は円柱状であるところ、爪部22,23は、柱状体51の側周面に沿うような形状に形成されている。図5に示されるように、各係合部21は、平面視で、爪部22,23とフレーム20の側面間のR面状部分とにより、その係合部21に配置される柱状体51の外周面のうち半周以上の部分を囲むように形成されている。
フレーム20にホルダ50を配置するとき、まず、4つの柱状体51が、4つの係合部21にはめ込まれる。これにより、各柱状体51が係合部21の爪部22,23間に挟まれた格好となる。換言すると、各柱状体51は、側周面が係合部21の爪部22と爪部23とにより把持された状態となる。このように柱状体51と係合部21が係合することで、柱状体51がフレーム20に固定され、ホルダ50がフレーム20に取り付けられる。
各爪部22,23は、各柱状体51がそれぞれ係合部21にはめ込まれた状態で、柱状体51にかしめられる。例えば、図5に矢印で示されるように、例えば係合部21dについて、第1の爪部22dが、前方向(図5において下方向)に押し込まれ、第2の爪部23dが、右方向(図5において右方向)に押し込まれる。このように爪部22,23がかしめられることにより、各柱状体51に爪部22,23が食い込み、柱状体51がより強固にフレーム20に固定される。
従来の振動発生器では、筐体に取り付けられた板ばねを使用して振動子を支持するものであるところ、例えば板ばねが筐体にねじを用いて取り付けられているものなど、板ばねの筐体側への取り付け部分の構造が複雑になるという問題があった。そのため、振動発生器の組立て工数が複雑化し、部品点数も多くなり、振動発生器の製造コストが増大する。このような問題は、振動発生器の小型化、薄型化の要求が高まるのに伴い、より顕著なものになっている。すなわち、振動発生器の小型化に伴い、構成部品も小型化されるため、ねじ留めやかしめに代えてスポット溶接などの取り付け方法を用いる必要があり、部品間の取り付け部の構造が複雑化する。例えば、板ばねと筐体との取り付け部などにスポット溶接を施す場合には、振動発生器の信頼性を高く保つために、多くの箇所を溶接する必要があり、製造に手間がかかる場合がある。スポット溶接を行った部位は、比較的衝撃力に対して脆くなるからである。このような問題に対して、従来見られるような、バネ部とフレームの枠部とを一体成形した構造では、上記のようなバネ部と筐体の接合方法についての問題はそもそも発生しない。しかしながら、この場合、筐体に用いられる素材は、バネ部と一体成形することが可能なものに限られるという問題がある。
このような問題に対して、本実施の形態では、柱状体51を含むホルダ50が一体成形されており、ホルダ50は、柱状体51が係合部21にはめ込まれることで、フレーム20に対して取り付けられている。ホルダ50をフレーム20に容易に取り付けることができ、部品点数も少なく抑えられるので、振動発生器1の製造コストを低減できる。また、ホルダ50及びフレーム20はそれぞれ一体に形成されているので、ホルダ50とフレーム20との取り付け部は、脆くなることはない。したがって、振動発生器1の衝撃に対する信頼性を高めることができる。ホルダ50のフレーム20への取り付けに、ねじなどの別の部材を要することがないので、振動発生器1の小型化、薄型化、軽量化を進めることができる。
従来見られるような、振動子を支持するバネ部と筐体とが樹脂により一体成形される構造を用いた場合には、バネ部と筐体とを同素材とせざるを得なくなるという素材選択上の問題がある。しかしながら、本実施の形態では、ホルダ50とフレーム20とは、別部材で構成されているので、部品点数が少なくなる。また、容易に組立て可能な簡素な構造としながら、フレーム20の材質を適宜選択できる。したがって、例えば別途磁気回路や磁気シールドとして機能する部材などを設けることなく、フレーム20がその役割を果たすように構成することができる。
ホルダ50は、柱状体51と、アーム部53と、振動子保持部55とが弾性体により一体成形されて構成されている。したがって、部品点数を低減し、かつ、ホルダ50を容易に製造することができる。本実施の形態では、マグネット60及びヨーク70がホルダ50と共にインサート成形されているので、振動子80を保持した状態のホルダ50を容易に構成することができ、振動発生器1の製造工程をさらに簡素化できる。
係合部21は、フレーム20の側面の一部に切り欠きを設けて爪部22,23を形成することで、フレーム20と一体に形成されている。したがって、部品点数をより少なくすることができ、製造コストをさらに低減することができる。
ホルダ50のフレーム20への取り付け構造は、円柱状の柱状体51を2つの爪部22,23で把持したものである。したがって、振動発生器1の構造を簡素化しつつ、柱状体51を確実にフレーム20に位置決めし、ホルダ50のフレーム20への取り付け精度を高めることができる。柱状体51に対して、爪部22,23がかしめられている構造を有するので、ホルダ50がフレーム20により強固に取り付けられる。
なお、ホルダ50への振動子80の取り付け構造すなわちホルダ50へのマグネット60及びヨーク70の取り付け構造は、インサート成形に限られるものではない。例えば、一体成形されたホルダ50に、互いに溶接などにより接合されたマグネット60及びヨーク70を組み込み、接着などを行った構造を有していてもよい。また、ホルダ50とヨーク70を一体形成し、その後、ヨーク70部分にマグネット60を取り付けるようにしてもよい。
[ヨーク70の構造]
振動子80は、下方に配置されたコイルが発生する磁界の影響を受けて運動するところ、上下方向に変位したり、水平面から傾いたりすることがある(その意味で、振動子80の運動は厳密には水平面内で行われるものではない。しかしながら、振動子80の上下方向への変位の量や姿勢変化の量は比較的に小さく、巨視的に見て、このような振動子80の運動を「水平方向に運動する」と表現することもある。)。また、振動発生器1に外部から力が加えられた場合などにおいて、振動子80がフレーム20に対して上下方向に変位することがある。振動発生器1は、薄型構造を有しており、フレーム20と振動子80の上面との間隔が比較的狭くなっている。そのため、このように振動子80がフレーム20に対して上下方向に変位したり傾いたりすると、振動子80の上部が、フレーム20の上面の内面に接触することがある。
本実施の形態においては、振動子80がフレーム20に対して上下方向に変位したり傾いたりしたときに、ヨーク70の上面に2つの突起部75a,75bがフレーム20に当接するように構成されている。
図1に示されるように、突起部75a,75bは、ヨーク70の上面からフレーム20の上面の内面に向けて突出するように設けられている。突起部75a,75bのそれぞれは、振動子80の中央を通り振動子80の運動方向である前後方向に垂直な平面(ZX平面に平行な平面)に対して互いに対称となる2箇所に、設けられている。また、突起部75a,75bのそれぞれは、振動子80の中央を通りYZ平面に平行な平面上の2箇所に位置している。すなわち、本実施の形態において、突起部75aは、振動子80の上面の左右中央部後方に設けられている。突起部75bは、振動子80の上面の左右中央部前方に、突起部75aと対称となる位置に設けられている。
図6は、図1のB-B線におけるヨーク70の側断面図である。
図6に示されるように、本実施の形態において、各突起部75a,75bは、上方(図6において右方向)に凸となる曲面形状を有している。換言すると、突起部75a,75bのそれぞれは、フレーム20の上面の内面に向けて凸の曲面形状を有している。各突起部75a,75bの表面形状は、例えば、略球面形状(図6に示される断面において略円弧形状)となるように形成されている。各突起部75a,75bは、プレス加工や板金加工により、平板状のヨーク70から上方に押し出されることにより形成されている。すなわち、各突起部75a,75bは、ヨーク70の他の部分と一体に形成されている。なお、各突起部75a,75bは、このような構造のものに限られない。例えば、各突起部75a,75bは、ヨーク70の本体とは別体に形成された部材をヨーク70の上面に取り付けることなどにより設けられていてもよい。また、各突起部75a,75bは、ヨーク70の上面に別の液状部材(例えば、エポキシ系樹脂材や、溶融した金属など)を盛り、それを硬化又は凝固させることなどにより形成されていてもよい。
このように、本実施の形態においては、ヨーク70の上面に突起部75a,75bが設けられていることにより、振動子80がフレーム20に接近しても、まず突起部75a又は突起部75bがフレーム20に接触する。フレーム20に接触する部位は突起部75a,75bに限られるので、フレーム20に接触する面積が限られる。したがって、振動子80のうち突起部75a,75bがフレーム20に接触したとき、振動子80に作用する摩擦力は小さくなり、振動子80の動作に及ぶ影響は小さくなる。適正に動作可能な振動発生器1を、より薄型化することができる。また、振動子80に作用する摩擦力を小さくすることができるので、振動発生器1の消費電力を低減できる。振動子80の動作が、フレーム20に接触することにより阻害されるのを防止することができ、振動子80をスムーズに動作させることができる。
各突起部75a,75bは、振動子80の運動方向(振動方向)について対称的に配置されている。したがって、振動子80の振動時において、振動子80がフレーム20に接触するとき、確実に、突起部75a,75bがフレーム20に接触し、その他の部位がフレーム20に接触しにくくなる。したがって、振動子80がフレーム20に接触することで振動子80の動作に及ぶ影響を、確実に小さくすることができる。
各突起部75a,75bは、フレーム20の上面の内面に向けて凸の球面形状を有しているため、各突起部75a,75bとフレーム20とは、点接触で互いに接触する。したがって、振動子80に作用する摩擦力を確実に小さくすることができ、確実に、振動子80を動作させることができる。
[第2の実施の形態]
第2の実施の形態における振動発生器の基本的な構成は、第1の実施の形態におけるそれと同じであるためここでの説明を繰り返さない。第2の実施の形態においては、主に、振動子がウエイトを有している点と、フレキシブルプリント基板を用いている点とが、第1の実施の形態と異なる。
図7は、第2の実施の形態における振動発生器201を示す平面図である。図8は、図7のE-E線断面図である。
図7においては、図1と同様に、本来フレーム20の上面によって隠れているホルダ250などが、部分的に実線で表示されている。また、図7において、基板210(図8などに示す。)の図示は省略されている。
振動発生器201は、主に、ホルダ50に代えてホルダ250を有している点と、両面基板10に代えてそれとは構造が異なる基板210を有している点とにおいて、第1の実施の形態の振動発生器201とは異なる構造を有している。
図7に示されるように、ホルダ250は、ホルダ50と同様に、4つの柱状体51と、4つのアーム部53とを有している。また、ホルダ250は、振動子保持部55とは形状が異なる振動子保持部(以下、保持部ということがある。)255を有している。振動子保持部255には、マグネット60と、ウエイト281,282と、ヨーク270とが取り付けられている。すなわち、第2の実施の形態において、マグネット60と、ウエイト281,282と、ヨーク270とで、振動発生器201の振動子280が構成されている。
図8に示されるように、基板210は、フレキシブルプリント基板(FPC)であって、底板230を挟むように配置されている。換言すると、基板210は、底板230の両面のそれぞれの一部分を覆うように配置されている。底板230は、本実施の形態において、平板形状を有している。底板230は、フレーム20の底面側の部位にはめ込まれて、フレーム20に固定されている。底板230の右側の端縁部(周縁部の一部の一例)には、切り欠き部235が設けられている。これにより、底板230がフレーム20に固定された状態で、切り欠き部235が設けられている部分で振動発生器201の内部と外部とが連通している。
底板230は、例えば非磁性ステンレス鋼などの非磁性材料を用いて構成されている。金属材料であるフレーム20及び底板230によって振動発生器201が囲まれているので、振動発生器201がより取り扱いやすくなり、振動発生器201の耐久性も上昇する。
基板210は、底板230の上面に沿うように配置される上面部216と、底板230の底面に沿うように配置される底面部217とを有する。上面部216と底面部217との間は、折り返し部218となる。上面部216は、コイル40と底板230との間に挟まれるようにして配置されている。基板210は、切り欠き部235に位置する折り返し部218において、底面部217が底板230の底面に沿うように、折り返されている。基板210は、例えば底板230などに接着されて固定されている。
図9は、ホルダ250を示す斜視図である。図10は、ホルダ250を示す平面図である。
図9において、ホルダ250は、図3と同様に、マグネット60、ヨーク270、及びウエイト281,282の図示を省略して示されている。また、図10において、ヨーク270の図示は省略されている。
図9に示されるように、ホルダ250の保持部255は、孔部255aと、孔部255b,255cとが設けられている。孔部255aには、マグネット60が取り付けられる。孔部255b,255cは、孔部255aの左右両側部に、孔部255aが設けられている部位から左右に張り出すように設けられている。孔部255b,255cは、それぞれ、平面視で前後方向が長辺となる長方形形状を有している。孔部255aと孔部255bとの間の部位、及び孔部255aと孔部255cとの間の部位には、保持部255の上面から窪むように、弾性体が形成されている。これにより、孔部255a,255b,255cが互いに仕切られている。
図10に示されるように、孔部255b,255cのそれぞれには、ウエイト281,282が取り付けられている。ホルダ250は、振動子280の中央部を通る左右方向に垂直な平面について対称な形状を有している。すなわち、ウエイト281,282は、互いに同型状を有している。
図11は、基板210を示す展開図である。
図11において、基板210は、上面部216、底面部217、及び折り返し部218が平面状に展開されている状態である。図11に示されるように、基板210の上面部216には、2つのパッド211,212が設けられており、底面部217には、2つのパッド211a,212aが設けられている。パッド211及びパッド211aと、パッド212及びパッド212aとは、それぞれ、互いに同電位となるように、配線パターンを介して接続されている。上面部216のパッド211,212には、コイル40の巻回端部が接続されている。底面部217のパッド211a,212aは、振動発生器201が回路上などに実装される場合の電極となる。
図7に示されるように、ヨーク270は、振動子280の上面のうち、マグネット60と、ウエイト281,282とが設けられている部分とを覆うように形成された、一枚の磁性板である。本実施の形態において、マグネット60及びヨーク270と、ウエイト281,282とで構成される振動子280は、インサート成形によりホルダ250と共に一体成形されて、ホルダ250の保持部255に保持されている。
図12は、ヨーク270を示す平面図である。図13は、図12のF-F線断面図である。
図12に示されるように、ヨーク270には、4つの突起部275(275a,275b,275c,275d)が設けられている。図13に示されるように、第2の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、各突起部275は、フレーム20の上面の内面に向けて(上方、Z方向に)凸となる球面形状を有している。
各突起部275は、ヨーク270上において、対称的に配置されている。すなわち、図7に示されるように、突起部275a,275bのそれぞれは、振動子280の中央を通り振動子280の運動方向である前後方向に垂直な第1平面(ZX平面に平行な平面)に対して互いに対称となる2箇所に設けられている。突起部275a,275bのそれぞれは、振動子280の中央を通りYZ平面に平行な第2平面上の2箇所に位置している。他方、突起部275c,275dは、第2平面に対して互いに対称となり、第1平面上に位置する、2箇所に設けられている。すなわち、本実施の形態において、突起部275aは、振動子280の上面の左右中央部後方に設けられている。突起部275bは、振動子280の上面の左右中央部前方に、突起部275aと対称となる位置に設けられている。突起部275cは、振動子280の上面の右側前後中央部に設けられている。突起部275bは、振動子280の上面の左側前後中央部に、突起部275cと対称となる位置に設けられている。
第2の実施の形態において、振動発生器201は、基本的には第1の実施の形態と同様の構成を有しているので、第1の実施の形態と同様の効果が得られる。第2の実施の形態では、振動子280にウエイト281,282が設けられており、ウエイト281,282が振動子280の往復運動に伴って変位する。そのため、振動力の発生量を大きくすることができる。アーム部53の大きさ、長さや、弾性体の材質にかかわらず、必要とする振動力を容易に調整することができる。なお、ウエイト281,282としては、比較的比重が大きい金属を用いればよいが、これに限られるものではない。
また、第2の実施の形態においては、FPCである基板210が用いられている。したがって、両面基板を用いる場合と比較して、振動発生器201の上下方向の寸法を削減することができる。また、底板230の形状も単純なものにすることができる。
底板230に切り欠き部235が設けられているので、基板210が筐体外側にはみ出すことがなく、基板210を確実に保護することができる。
第2の実施の形態においても、ヨーク270に突起部275が設けられているので、振動子280が適正に運動できるような状態を維持しつつ、振動発生器201を薄型化することができる。ヨーク270には、ウエイト281,282が設けられた左右方向に対応する位置に突起部275c,275dが設けられている。したがって、ウエイト281,282が設けられていることにより慣性力が大きくなり、振動子280がフレーム20に接触しやすい構造であっても、突起部275c,275dがフレーム20に接触するので、確実に振動発生器201を動作させることができる。
底板230は、非磁性材料を用いて構成されているので、第1の実施の形態と同様に、振動子280と底板230との間隔が狭くても、振動子280の動作が妨げられることはない。したがって、底部が底板230でカバーされた、耐久性の高い、薄型の振動発生器201を提供することができる。
[第3の実施の形態]
第3の実施の形態における振動発生器の基本的な構成は、第1の実施の形態におけるそれと同じであるためここでの説明を繰り返さない。第3の実施の形態においては、主に、コイルが複数設けられている点が、上述の第1の実施の形態や第2の実施の形態とは異なる。
図14は、第3の実施の形態における振動発生器401を示す平面図である。図15は、図14のG-G線断面図である。
図14においては、図1と同様に、本来フレーム20の上面によって隠れているホルダ450などが、部分的に実線で表示されている。また、図14において、ホルダ450の4つの柱状体51のフレーム20による保持構造の図示は省略されている。第3の実施の形態においても、フレーム20によるホルダ450の保持構造は、上述の第1の実施の形態と同様である。
振動発生器401は、ホルダ50に代えてホルダ450を有しており、振動子480にウエイト481~484が含まれる点で、第1の実施の形態の振動発生器1とは異なっている。また、振動発生器401は、2つのコイル440a,440bを有している点で、第2の実施の形態の振動発生器201とも異なっている。振動発生器401は、振動子480を左右方向に往復運動させて振動を発生させるように構成されている。
図15に示されるように、基板410は、第2の実施の形態の基板410と同様に、フレキシブルプリント基板(FPC)であって、底板430を挟むように配置されている。底板430は、例えば非磁性ステンレス鋼などの非磁性材料を用いて構成されている。底板430も、第2の実施の形態の底板230と略同様に構成されている。すなわち、底板430は、フレーム20の底面側にはめ込まれて、フレーム20に固定されている。底板430の右側の端縁部には、切り欠き部435が設けられている。基板410の上面部416は、コイル440a,440bと底板430との間に挟まれるようにして配置されている。基板410は、切り欠き部435に位置する折り返し部418において、その底面部417が底板430の底面に沿うように、折り返されている。これにより、底板430の両面のそれぞれの一部分が、基板410により覆われている。
図16は、ホルダ450及び振動子480を示す斜視図である。図17は、図16の分解斜視図である。
図16に示されるように、ホルダ450は、ホルダ50と同様に、4つの柱状体51と、4つのアーム部53とを有している。第3の実施の形態では、各アーム部53は前後方向が長手方向になるように形成されている。これにより、振動子480は、左右方向に振動可能となっている。
図17に示されるように、ホルダ450は、振動子保持部55とは形状が異なる振動子保持部(以下、保持部ということがある。)455を有している。保持部455には、マグネット460と、マグネット460の左右に配置されたウエイト481,482とが納められている。保持部455の上面には、ヨーク470が取り付けられている。ヨーク470は、保持部455から前後方向に張り出すように形成されている。ヨーク470のうち保持部455から張り出した部分の下側に、ウエイト483,484が取り付けられている。すなわち、第3の実施の形態において、マグネット460と、ウエイト481,482,483,484と、ヨーク470とで、振動発生器401の振動子480が構成されている。振動子480を構成する各部材は、互いに接着されたり、溶着、溶接されたり、インサート成形などの方法により接合されたりして、全体として一体に構成されている。
ホルダ450は、振動子480の中央部を通り左右方向に垂直な第3平面(YZ平面に平行な平面)、及び振動子480の中央部を通り前後方向に垂直な第4平面(ZX平面に平行な平面)について、それぞれ対称となる形状を有している。ウエイト481,482は、互いに同型状を有している。また、ウエイト483,484は、互いに同型状を有している。
ヨーク470は、全体として平板形状であり、保持部455の上面の略すべてを覆うように形成されている。図17に示されるように、ヨーク470の左右両側部近傍には、ウエイト481,482に対応する位置に、孔部471a,471bが形成されている。ウエイト481,482のそれぞれの上面には、上方に突出する突出部481a,482aが形成されている。突出部481a,482bは、それぞれ孔部471a,471bにはまり込むように形成されている。すなわち、ウエイト481,482は、それぞれ、突出部481a,482bが孔部471a,471bにはめ込まれた状態で、ヨーク470に固定されている。
本実施の形態において、マグネット460の形状は第1の実施の形態のマグネット60と略同様であるが、マグネット460の着磁態様はマグネット60のそれとは異なっている。すなわち、マグネット460は、単極に着磁されているものである。マグネット460の底面側は、S極とN極とのいずれか一方に着磁されている。
ヨーク470には、マグネット460の4つの頂点に対応する部位のそれぞれから、上下方向に延びるように、張出部473a~473dが形成されている。張出部473aは、振動子480の左後部に設けられている。張出部473bは、振動子480の右後部に設けられている。張出部473cは、振動子480の左前部に設けられている。張出部473dは、振動子480の右前部に設けられている。これらの張出部473a~473dは、平面視で保持部455から前方又は後方に張り出している。ウエイト483は、その左右両側部上面が張出部473a,473bに接合されて、ヨーク470に固定されている。ウエイト484は、その左右両側部上面が張出部473c,473dに接合されて、ヨーク470に固定されている。ウエイト483の上面には、張出部473aと張出部473bとの間にはまるように、隆起部483aが形成されている。ウエイト484の上面には、張出部473cと張出部473dとの間にはまるように、隆起部484aが形成されている。各隆起部483a,484aは、ウエイト483,484の上面から、ヨーク470の厚みと略同じ高さだけ隆起している。これにより、振動子480の上下方向の寸法を増加させたり、大型化させたりすることなく、振動子480の重量を増加させることができる。
図18は、基板410を示す展開図である。
図18において、基板410は、上面部416、底面部417、及び折り返し部418が平面状に展開されている状態である。図18において、コイル440a,440bが搭載される位置は、それぞれ、太い2点鎖線で示されている。
コイル440a,440bは、左右方向すなわち振動子480の運動方向に対応する方向に互いに隣り合うように配置されている。コイル440aは、振動発生器401の左側(図18において下側)に配置されており、コイル440bは、振動発生器401の右側(図18において上側)に配置されている。図14に示されるように、コイル440a,440bは、互いに、上記第3平面に対して対称となる位置に配置されている。
図18に示されるように、基板410の上面部416には、それぞれパッド411a,411bと、パッド412a,412bとが設けられている。パッド411aは、コイル440aが配置されている位置の中央に設けられている。パッド411bは、コイル440b配置されている位置の中央に設けられている。パッド412a,412bのそれぞれは、コイル440a,440bの後方に配置されている。基板410の底面部417には、2つのパッド413a,413bが設けられている。パッド411aとパッド413aとは、互いに同電位となるように、配線パターンを介して接続されている。パッド411bとパッド413bとは、互いに同電位となるように、配線パターンを介して接続されている。パッド412aとパッド412bとは、互いに同電位となるように配線パターンを介して接続されている。パッド412a,412bは、例えば、接地電位に接続されている。パッド411a,412aには、コイル440aの巻回端部が接続されている。パッド411b,412bには、コイル440bの巻回端部が接続されている。底面部417のパッド413a,413bは、振動発生器401が回路上などに実装される場合の電極となる。
振動発生器401は、パッド413a,413bを介して2つのコイル440a,440bにそれぞれ異なる向きの電流が流されることで駆動される。すなわち、マグネット460は単極に着磁されているので、2つのコイル440a,440bが交互に互いに異なる極性に励磁するのに伴い、振動子480が、左右方向に運動を行う。
図14などに示されるように、ヨーク470は一枚の磁性板である。第3の実施の形態においても、ヨーク470には、突起部475a,475b,475c,475dが設けられている。
図19は、ヨーク470を示す平面図である。図20は、図19のH-H線断面図である。
図19に示されるように、ヨーク470には、4つの突起部475(475a,475b,475c,475d)が設けられている。突起部475aは、張出部473aに設けられている。突起部475bは、張出部473bに設けられている。突起部475cは、張出部473cに設けられている。突起部475dは、張出部473dに設けられている。図20に示されるように、第3の実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、各突起部475は、フレーム20の上面の内面に向けて(上方、Z方向に)凸となる球面形状を有している。
各突起部475は、ヨーク470上において、対称的に配置されている。すなわち、突起部475a,475bのそれぞれは、振動子480の運動方向である左右方向に垂直である上記第3平面について互いに対称となる2箇所に設けられている。同様に、突起部475c,475dのそれぞれも、第3平面について互いに対称となる2箇所に設けられている。突起部475aは突起部475cに対して、突起部475bは突起部475dに対して、上記第4平面について対称となっている。
第3の実施の形態において、振動発生器401は、基本的には、振動子480にウエイト481~484が含まれている点、及びFPCである基板410が用いられている点で第2の実施の形態と同様の構成を有しているので、第2の実施の形態と同様の効果が得られる。すなわち、両面基板を用いる場合と比較して、振動発生器401の上下方向の寸法を削減することができる。また、ウエイト481~484が設けられているため、振動力の発生量を大きくすることができ、必要とする振動力を容易に調整することができる。なお、ウエイト481~484としては、比較的比重が大きい金属を用いればよいが、これに限られるものではない。
第3の実施の形態においては、2つのコイル440a,440bを用いた簡素な構造で、振動子480が駆動される。この場合、いずれか一方のコイル440a,440bに確実に振動子480を移動させることができる。効率良く、高い駆動力をもって振動子480を運動させることができるので、振動発生器401をより高性能化することができる。
ヨーク470の4つの角部の近傍それぞれに突起部475が設けられているので、振動子480が適正に運動できるような状態を維持しつつ、振動発生器401を薄型化することができる。振動子480がどのような姿勢をとっても、より確実に、振動子480とフレーム20との間の接触範囲を小さくすることができる。
第3の実施の形態においても、底板430は、非磁性材料を用いて構成されているので、振動子480と底板430との間隔が狭くても、振動子480の動作が妨げられることはない。したがって、耐久性の高い、薄型の振動発生器401を提供することができる。
[その他]
上述の第2の実施の形態や第3の実施の形態において、底板の切り欠き部には、R面取り部が設けられていてもよい。面取り部は、例えば、切り欠き部が形成されていることによりできるエッジ部分に設けられていればよい。これにより、FPCである基板が切り欠き部において折り曲げられても、基板にストレスが掛かりにくくなり、基板の破損等をより確実に防止することができる。
フレームは鉄に限られず、他の素材を用いて構成されていてもよい。例えば、ホルダとは別体に構成された樹脂製であってもよい。フレームは、上面又は底面が設けられておらず、平面視でホルダの周囲を囲むようなものであってもよい。フレームは、平面視で正方形であってもよい。
回路基板は設けられていなくてもよい。底板は、フレームの底部の全面を覆わず、フレームの底部の一部のみに配置されていてもよい。
ヨークに設けられる突起部の数は、4でもよいし、奇数であってもよい。突起部の表面は、球面形状に限られず、また、曲面形状に限られない。突起部を、限られた面積の部位がフレームの内面に接触するように形成することにより、上述のような効果を得ることができる。
柱状体の数やアーム部の数は、それぞれ2つ以上であればよい。柱状体は、円柱形状でなくてもよく、多角柱形状であってもよい。ホルダは、一体成形されたものではなく、複数の部材を組み付けて構成されたものであってもよい。
ホルダのフレームへの取り付け構造は、柱状体とそれを挟むような2つずつの爪部が係合するものに限られず、ホルダ側の他の形状の固定部と、フレームに形成された係合部とが係合するものであればよい。例えば、フレームに穴状の係合部が形成されており、その係合部にホルダ側の突起部が嵌装されることで、ホルダがフレームに取り付けられるようにしてもよい。
ホルダは、単色成形されるものに限られない。例えば、柱状体及び保持部と、アーム部とを、互いに異なる素材を用いて、二色成形により一体成形したものであってもよい。
ホルダへの振動子の取り付け構造すなわちホルダへのマグネット及びヨークの取り付け構造は、インサート成形に限られるものではない。例えば、ホルダの成形とは別の工程において、一体成形されたホルダに、互いに溶接などにより接合されたマグネット及びヨークを組み込み、接着などを行った構造を有していてもよい。また、ホルダとヨークを一体形成し、その後、ヨーク部分にマグネットを取り付けるようにしてもよい。
ウエイトは、マグネットの中央部などに配置されていてもよい。マグネットのうち、振動子が移動するための力の発生にそれほど影響がない部分にウエイトを配置すればよい。これにより、振動子を小型化しつつ、大きな振動力を発生できる振動発生器を構成することができる。
上記のようなホルダの構成は、上記のような振動発生器用のホルダに限られず、広く適用可能である。すなわち、ホルダは、フレームに支持される部分に対して、マグネットが設けられた可動子(上述の実施の形態において振動子となる部分)がアーム部を介して変位可能となるように、構成される。このようなホルダは、磁気を利用して駆動されるアクチュエータや、可動子を適宜所定の向きに変位させたりして用いる装置など、他の様々な装置において利用することができるものである。このような振動発生器とは異なる装置においても、ホルダを上記のように構成することで、上述と同様の効果を得ることができる。
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,201,401 振動発生器
10 両面基板(回路基板の一例)
20 フレーム(筐体の一例)
21(21a,21b,21c,21d) 係合部
22(22a,22b,22c,22d) 第1の爪部
23(23a,23b,23c,23d) 第2の爪部
30,230,430 底板
40,440a,440b コイル
50,250,450 ホルダ
51(51a,51b,51c,51d) 柱状体(固定部の一例)
53(53a,53b,53c,53d) アーム部
55,255,455 振動子保持部
60,460 マグネット
70,270,470 ヨーク(磁性板)
75a,75b,275a~275d,475a~475d 突起部
80,280,480 振動子
210,410 基板(回路基板の一例)
281,282,481~484 ウエイト

Claims (3)

  1. フレームと、
    マグネットと、
    平板状のヨークと
    コイルと、
    前記マグネット及び前記平板状のヨークを保持する保持部と、
    前記保持部に接続する複数の弾性体と
    を備え、
    前記複数の弾性体は、前記振動子を前記フレームに対して変位可能に支持しており、
    前記平板状のヨークは、前記マグネットの振動方向に延在する2つの張出部と、当該マグネットの振動方向に交差する方向に延在する2つの張出部と、を備え、
    前記保持部は、
    前記マグネットが取り付けられる孔部と、
    前記コイルの巻回軸方向における前記フレーム側の面と、前記フレーム側の面から窪んだ内面と、
    前記孔部に対して前記マグネットの振動方向における両側部と、
    前記孔部に対して前記マグネットの振動方向に交差する方向における両側部と、を備え、
    前記平板状のヨークは、前記マグネットと、前記孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向における両側部と、を覆っており、
    前記孔部に対してマグネットの振動方向における両側部は、前記フレーム側の面から窪んだ内面の一部を備え
    前記孔部に対して前記マグネットの振動方向に交差する方向における両側部は、前記フレーム側の面から窪んだ内面の他の一部分を備え、
    前記孔部に対してマグネットの振動方向延在する張出部は、前記フレーム側の面から窪んだ内面の一部の間にあり、
    前記孔部に対してマグネットの振動方向に交差する方向に延在する張出部は、前記フレーム側の面から窪んだ内面の他の一部の間にある、振動発生器。
  2. 前記マグネットの振動方向における両側部は樹脂で形成されている、請求項1に記載の振動発生器。
  3. 樹脂で形成された前記孔部に対してマグネットの振動方向における両側部に、前記複数の弾性体が接続している、請求項1又は2に記載の振動発生
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