JP7240948B2

JP7240948B2 - 振動発生装置

Info

Publication number: JP7240948B2
Application number: JP2019090496A
Authority: JP
Inventors: 征宣前田; 克俊鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2019-05-13
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2039-05-13
Also published as: CN111921828B; CN111921828A; JP2020185516A

Description

本発明は、振動発生装置に関するものである。

携帯電話、ゲーム機等の携帯型の電子機器においては、振動により利用者に電話の着信を知らせたりゲームの展開に応じた感触を与えたりするため振動発生装置が搭載されているものがある。このような振動発生装置は、携帯型の電子機器に用いられるため、小型化が求められている。例えば、このような振動発生装置としては、永久磁石が入れられた分銅の左右にバネを設け、マグネットに対向する位置にコイルを設置し、このコイルに電流を流すことにより、左右のバネの間に挟まれた分銅を振動させることにより、振動を発生させる振動発生装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１５－４４１７７号公報特開２０１９－１３０９４号公報

上記のような振動発生装置においては、小型であって、振動の強い振動発生装置が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、ケースと、マグネットと、前記マグネットの上側に設けられた上側ヨークと、前記マグネットの下側に設けられた下側ヨークと、により形成された振動体と、前記上側ヨークと前記マグネットとの間に設けられた前記ケースに固定されたコイルと、を有し、前記コイルに交流電流を流すことにより、前記振動体が振動する振動発生装置において、前記上側ヨークまたは前記下側ヨークには凹部が設けられており、前記凹部の底面には前記マグネットが取り付けられており、前記下側ヨークと前記上側ヨークは、前記振動体の振動方向に長く形成された延設領域において接合されていることを特徴とする。

開示の振動発生装置によれば、小型であって、強い振動を得ることができる。

本実施の形態における振動発生装置の斜視図本実施の形態における振動発生装置の分解斜視図本実施の形態における振動発生装置のハウジングの斜視図本実施の形態における振動発生装置のハウジングの上面図本実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットの斜視図本実施の形態における振動発生装置の振動体の分解斜視図本実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットと振動体の斜視図本実施の形態における振動発生装置のコイル及びブラケットと振動体の正面図本実施の形態における振動発生装置の弾性部材の斜視図本実施の形態における振動発生装置の弾性部材の説明図本実施の形態における振動発生装置に生じる磁界の説明図本実施の形態における振動発生装置の正面図本実施の形態における振動発生装置の説明図本実施の形態における振動発生装置の模式的な構成図比較に用いた振動発生装置の模式的な構成図本実施の形態における振動発生装置の変形例の模式的な構成図

実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。尚、本願においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。

本実施の形態における振動発生装置について、図１及び図２に基づき説明する。図１は、本実施の形態における振動発生装置の斜視図であり、図２は、分解斜視図である。本実施の形態における振動発生装置は、カバー１０、上側ヨーク２０、コイル３０、ブラケット４０、マグネット５０、下側ヨーク６０、弾性部材７０、ハウジング８０等を有している。尚、本実施の形態においては、カバー１０、ブラケット４０、弾性部材７０、ハウジング８０は、非磁性のステンレスにより形成されており、上側ヨーク２０及び下側ヨーク６０は、Ｆｅ等を含む磁性材料により形成されている。

本実施の形態における振動発生装置は、図１に示されるように、外観は略直方体の形状で形成されており、ＸＹ面に平行な面の面積が一番広くなっている。この振動発生装置は、例えば、面積が一番広い面のＸ１－Ｘ２方向（長手方向）の長さが１５ｍｍ、Ｙ１－Ｙ２方向（短手方向）の長さが１０ｍｍであり、Ｚ１－Ｚ２方向（高さ方向）の高さが３ｍｍとなるように形成されており小型である。

ハウジング８０とカバー１０により、本実施の形態における振動発生装置の筐体部分が形成される。図３及び図４に示されるように、ハウジング８０は略長方形の枠状に形成されており、Ｚ１－Ｚ２方向に貫通している開口部８１が形成されており、Ｚ２側のＹ２側には、ＸＹ面と平行な底板部８２が形成されている。また、ハウジング８０のＹ１側及びＹ２側には、中央部分にブラケット支持部８３が設けられている。

ハウジング８０の内部には、弾性部材７０、下側ヨーク６０、マグネット５０、ブラケット４０、コイル３０、上側ヨーク２０が入れられており、上側となるＺ１側よりカバー１０が被せられている。本願においては、ハウジング８０、または、カバー１０とハウジング８０により形成される筐体部分をケースと記載する場合がある。

図５に示されるように、コイル３０は、Ｙ１－Ｙ２方向に長くなるように巻かれており、電流を流すための端子３１及び３２を有している。コイル３０は、ブラケット４０のＺ１側の面４０ａに載せられた状態で固定されており、ブラケット４０のＹ１側及びＹ２側には、ハウジング８０と接続するためのハウジング取付部４１がＺ２方向に延びるように形成されている。尚、ブラケット４０は、非磁性ステンレス等の金属板を打ち抜き折り曲げることにより形成されている。

図６に示されるように、上側ヨーク２０は、Ｘ１－Ｘ２方向が長手方向、Ｙ１－Ｙ２方向が短手方向となる長方形の平板状に形成されている。下側ヨーク６０は、Ｘ１－Ｘ２方向が長手方向となっており、Ｚ２方向に凹んだ凹部６１が設けられている。下側ヨーク６０の凹部６１の底面６１ａのＸ１側の端及びＸ２側の端にはＺ１方向に延びる側面６１ｂが形成されており、更に、双方の側面６１ｂよりも外側のＸ１方向及びＸ２方向側には、Ｘ１方向及びＸ２方向に延びる接続部６２が形成されている。マグネット５０は、Ｚ１側の面では、Ｘ１側がＳ極、Ｘ２側がＮ極となっており、Ｚ２側の面では、Ｘ１側がＮ極、Ｘ２側がＳ極となっている。

尚、本実施の形態における振動発生装置の振動体を組み立てる際には、下側ヨーク６０の凹部６１の底面６１ａにマグネット５０を接合し、更に、下側ヨーク６０の接続部６２と上側ヨーク２０とを接合する。本実施の形態においては、マグネット５０を囲む下側ヨーク６０と上側ヨーク２０が別部材であるため、組み立てがしやすい。

図７及び図８に示されるように、マグネット５０のＺ２側の面は、下側ヨーク６０の凹部６１の底面６１ａに接合されており、下側ヨーク６０のＸ１側及びＸ２側の接続部６２のＺ１側の面は、上側ヨーク２０の接続部２１と接合されている。また、下側ヨーク６０の凹部６１により形成される下側ヨーク６０と上側ヨーク２０とに囲まれた領域の内部には、マグネット５０よりもＺ１側に、ブラケット４０に固定されたコイル３０が設置されている。

ブラケット４０は、ブラケット４０に設けられたハウジング取付部４１をハウジング８０に設けられたブラケット支持部８３の開口部に入れることにより取り付けられている。従って、上側ヨーク２０、マグネット５０及び下側ヨーク６０により振動体が形成されるが、この振動体と、ブラケット４０及びコイル３０とは接続されてはいない。

図９に示されるように、弾性部材７０は、ハウジング接続部７１、振動体支持部７２、スプリング部７３を有している。ハウジング接続部７１は、Ｚ２側の面がハウジング８０の底板部８２のＺ１側の面に接続されることにより固定される。また、振動体支持部７２のＺ１側の面には、上側ヨーク２０、マグネット５０及び下側ヨーク６０により形成された振動体のＺ２側が接合され固定されている。スプリング部７３は、ハウジング接続部７１と振動体支持部７２との間に設けられている。

弾性部材７０は、最初に、非磁性ステンレスの金属板、例えば、厚さが０．１ｍｍの非磁性ステンレスの金属板を打ち抜き加工することにより、図１０に示されるような打ち抜かれた状態の金属板を形成する。この後、打ち抜かれた状態の金属板を折り曲げることにより、図９に示されるような弾性部材７０を形成することができる。スプリング部７３は、図１０に示される打ち抜かれた状態の金属板のＸ１側及びＸ２側の両側をＹ１－Ｙ２方向に平行な折り曲げ線７０ａ（折り曲げ線７０ａは、図９に示す）で、Ｚ１方向に向かって略垂直に折り曲げることにより形成される。従って、弾性部材７０においては、ハウジング接続部７１と振動体支持部７２とは、同一面となっている。

弾性部材７０を形成するための金属板には、打ち抜き加工により溝７４が形成されており、溝７４の第１の溝領域７４ａにより、ハウジング接続部７１と振動体支持部７２とが分離されている。溝７４の第１の溝領域７４ａは、Ｘ１－Ｘ２方向に長く形成されており、折り曲げ線７０ａの延びる方向であるＹ１－Ｙ２方向と直交している。これにより、溝７４の第１の溝領域７４ａのＹ２側にハウジング接続部７１が形成され、Ｙ１側に振動体支持部７２が形成される。

また、スプリング部７３は、ＹＺ面に略平行に形成されており、Ｙ１－Ｙ２方向に沿って長く形成された溝７４の第２の溝領域７４ｂを形成することにより、所望の弾性を得ることができる。スプリング部７３は、ハウジング接続部７１と接続されており、ハウジング接続部７１よりＺ１方向に延びる第１の領域７３ａ、第１の領域７３ａよりＹ１方向に長く延びる第２の領域７３ｂ、第２の領域７３ｂよりＺ２方向に延びる第３の領域７３ｃ、第３の領域７３ｃと振動体支持部７２とを接続し、一部がＹ１－Ｙ２方向に延びる第４の領域７３ｄを有している。第２の領域７３ｂと第４の領域７３ｄ等とはＹ１－Ｙ２方向に長い溝７４の第２の溝領域７４ｂにより分離されており、第２の領域７３ｂはＹ１－Ｙ２方向に長く形成されており、この部分が特にバネとして機能する。従って、スプリング部７３の第２の領域７３ｂは、折り曲げ線７０ａと平行な方向に長く形成されている。

尚、金属板を折り曲げ加工してバネ等の弾性部材を形成する際には、１８０°に近い角度で折り曲げ加工することは製造上困難であり、また、折り曲げられた部分の強度は低くなるため、振動させた際に破断等しやすい。このため、本実施の形態においては、製造が容易であり、強度の低下を防ぐため、約９０°で折り曲げ加工することにより弾性部材７０を形成している。これにより、振動発生装置の製造がしやすく、また、信頼性を向上させることができる。

また、振動体支持部７２には、振動体が接合されるが、この振動体のＸ１側及びＸ２側には、振動体支持部７２の一部をＺ１方向に略垂直に折り曲げることにより形成された折り曲げ部７５が設けられている。折り曲げ部７５は、振動体支持部７２に振動体を接合する際の位置合わせの目印として用いてもよく、また、振動体のＸ１側及びＸ２側を支持するための支持部として用いてもよい。

次に、本実施の形態における振動発生装置の振動について説明する。図１１は、本実施の形態における振動発生装置の上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体と、下側ヨーク６０と上側ヨーク２０とに囲まれた空間の内部に設置されたコイル３０及びブラケット４０とを示す。マグネット５０の磁界により、図１１の破線矢印で示されるような磁力線が発生している。尚、図１２は、本実施の形態における振動発生装置の正面図である。

具体的には、マグネット５０のＸ１側では、Ｚ２側のＮ極から、下側ヨーク６０及び上側ヨーク２０の内部、上側ヨーク２０とマグネット５０のＸ１側のＳ極との間の空間をとおり、マグネット５０のＸ１側のＳ極に入る。また、マグネット５０のＸ２側では、Ｚ１側のＮ極から、マグネット５０のＸ２側のＮ極と上側ヨーク２０の間の空間、上側ヨーク２０及び下側ヨーク６０の内部をとおり、マグネット５０のＸ２側のＳ極に入る。また、マグネット５０のＺ１側では、マグネット５０のＺ１側のＮ極からＳ極に入る磁力線、マグネット５０のＺ２側では、マグネット５０のＺ２側のＮ極からＳ極に入る磁力線も存在している。

従って、上側ヨーク２０と下側ヨーク６０に囲まれた領域においては、上側ヨーク２０とマグネット５０の間の空間に磁力線が集中し、磁界が強くなっており、コイル３０はこの空間に設置されている。本実施の形態においては、コイル３０の端子３１と端子３２との間に交流電流を流すことにより、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体をＸ１－Ｘ２方向に振動させることができる。

例えば、コイル３０の端子３１が正、端子３２が負となるように電流を流すと、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体がＸ２方向に向けて動く。また、コイル３０の端子３１が負、端子３２が正となるように電流を流すと、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体がＸ１方向に向けて動く。従って、コイル３０の端子３１及び端子３２を正と負とが交互になるように電流を流すことにより、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体をＸ１－Ｘ２方向に振動させることができる。尚、コイル３０が取り付けられているブラケット４０は、ハウジング８０に接続されており、振動体とは分離されているため、コイル３０及びブラケット４０は振動することはない。

ところで、振動体は、重ければ重い程強い振動を得ることができる。このため、下側ヨーク６０の接続部６２及び下側ヨーク６０の接続部６２の接続される上側ヨーク２０の接続部２１のＸ１－Ｘ２方向における長さを長くすることにより、振動体を重くしている。本願においては、下側ヨーク６０の接続部６２と、この接続部６２の接続される上側ヨーク２０の接続部２１とを合わせて延設領域６３と記載する場合がある。本実施の形態においては、延設領域６３におけるＸ１－Ｘ２方向の長さＬは約１．３ｍｍであり、両側に設けられた延設領域６３の分だけ、振動体が重くなる。尚、上側ヨーク２０の厚さは０．３ｍｍであり、下側ヨーク６０の厚さは０．５ｍｍである。よって、上側ヨーク２０よりも、下側ヨーク６０の方が厚い。

本実施の形態においては、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体の重さは１．０３ｇである。また、この振動体を固有振動数となる９９Ｈｚで振動させた場合、Ｘ１－Ｘ２方向において、±１．２ｍｍ、全体で２．４ｍｍのストローク長が得られ、強い振動を得ることができる。図１３は、本実施の形態における振動発生装置を振動させて、振動体の位置が変位した状態を示す。図１３に示されるように、弾性部材７０のスプリング部７３の第２の領域７３ｂが大きく変形し、この部分が主な弾性領域となりバネとしての機能を果たしている。

上側ヨーク２０及び下側ヨーク６０により形成される延設領域６３は、振動方向であって、下側ヨーク６０の凹部６１よりも外側に設けられていることが好ましい。本実施の形態においては、振動方向はＸ１－Ｘ２方向であるが、振動方向に直交するＹ１－Ｙ２方向は、コイル３０を支持しているブラケット４０がハウジング８０と接続されている。このため、十分な質量の延設領域を設けることはできない。また、Ｚ１－Ｚ２方向では、振動発生装置の高さが高くなり、小型化の要求を満たすことができない。よって、延設領域６３は、振動方向であるＸ１－Ｘ２方向に設けられている。

本実施の形態における振動発生装置により得られる効果について、構成を簡略化した図に基づき説明する。図１４は、本実施の形態における振動発生装置の構成を簡略化して模式的に示したものである。図１４に示されるように、上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成された振動体とハウジング８０との間には、弾性部材７０が設けられており、マグネット５０と上側ヨーク２０との間には、コイル３０が取り付けられている。上側ヨーク２０と下側ヨーク６０との接続部により延設領域６３が形成されている。

図１５は、延設領域が設けられていない構成の振動発生装置である。この振動発生装置では、振動体は、マグネット５０、上側ヨーク９２０及び下側ヨーク９６０により形成されており、図１４に示されるような延設領域は設けられてはいない。よって、図１５に示される振動発生装置のマグネット５０、上側ヨーク９２０及び下側ヨーク９６０により形成される振動体よりも、図１４に示される本実施の形態における上側ヨーク２０、マグネット５０、下側ヨーク６０により形成される振動体の方が重い。このため、本実施の形態における振動発生装置は、図１５に示される振動発生装置よりも強い振動を得ることができる。

（変形例）
次に、本実施の形態における変形例について、図１６に基づき説明する。本変形例は、下側ヨーク１６０の延設領域１６２を下側ヨーク１６０の凹部１６１側に設けた構造のものである。この場合であっても、振動方向であるＸ１－Ｘ２方向に延設領域１６２を長くすることができる。しかしながら、下側ヨーク１６０の凹部１６１の内部には、コイル３０等が存在しているため、延設領域１６２の長さを長くすることには限界がある。このため、図１４や図１～図１３に示されるものの方がより好ましい。

以上、実施の形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

１０カバー
２０上側ヨーク
２１接続部
３０コイル
３１、３２端子
４０ブラケット
４１ハウジング取付部
５０マグネット
６０下側ヨーク
６１凹部
６１ａ底面
６１ｂ側面
６２接続部
６３延設領域
７０弾性部材
７０ａ折り曲げ線
７１ハウジング接続部
７２振動体支持部
７３スプリング部
７３ａ第１の領域
７３ｂ第２の領域
７３ｃ第３の領域
７３ｄ第４の領域
７４溝
７４ａ第１の溝領域
７４ｂ第２の溝領域
７５折り曲げ部
８０ハウジング
８１開口部
８２底板部
８３ブラケット支持部

Claims

ケースと、
マグネットと、前記マグネットの上側に設けられた上側ヨークと、前記マグネットの下側に設けられた下側ヨークと、により形成された振動体と、
前記上側ヨークと前記マグネットとの間に設けられた前記ケースに固定されたコイルと、
を有し、前記コイルに交流電流を流すことにより、前記振動体が左右方向に振動する振動発生装置において、
前記下側ヨークには、底面および前記底面の前記左右方向における端から前記左右方向と直交する上方向に延びる側面からなる凹部と、側面から左右方向に延びる接続部とが設けられており、前記凹部の底面には前記マグネットが取り付けられており、
前記下側ヨークの前記接続部と前記上側ヨークは、前記振動体の振動方向に長く形成された延設領域において接合されていることを特徴とする振動発生装置。
前記延設領域は、前記凹部の外側に延びていることを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。
前記コイルを支持するブラケットが設けられており、前記ブラケットは、前記振動方向と直交する方向において、前記ケースに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動発生装置。
前記ケースと前記振動体とは金属により形成された弾性部材により接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の振動発生装置。