JP7274607B2

JP7274607B2 - 振動発生装置

Info

Publication number: JP7274607B2
Application number: JP2021563794A
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: 2019-12-11
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2023-05-16
Anticipated expiration: 2040-11-09
Also published as: US12009719B2; US20220302813A1; WO2021117391A1; JPWO2021117391A1; CN114761142A; CN114761142B

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。例えば、このような振動発生装置としては、金属板材を異なる方向に折り曲げて形成した皿付きバネにマグネットを搭載してそのマグネットを振動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、２）。

特開２０１７－２２９６４号公報特開２０１７－２８９７６号公報

上記のような振動発生装置においては、例えば、コイルに交流電流を流すことにより発生した磁界により、振動体となる永久磁石を交互に動かすことにより振動を発生させる。このため、コイルを固定するためのコイル支持部材が設けられており、コイル支持部材は、筐体の底面に接合されている。しかしながら、筐体は比較的薄いため変形しやすく、振動体となる永久磁石が振動すると、その影響によりコイルも振動してしまい、所望とする振動特性が得られなくなる場合がある。また、コイル支持部材を筐体の底面に接合する際、例えば、溶接で接合しようとすると、作業することが困難であり、容易に接合することができず、時間と労力を要する。

このため、所望とする振動特性を得ることができ、作りやすく低コストで製造することが可能な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、略四角形の底面部と、４つの側面部とにより形成されており、内部に空間を有するハウジングと、マグネットを含む振動体と、前記ハウジングと前記振動体とを接続する弾性部材と、前記振動体を振動させるための磁界を発生させるコイルと、前記コイルが取り付けられるコイル取付部を有するブラケットと、を有し、前記ハウジングの対向する２つの側面部は、前記底面部と接続されている側とは反対側の端に、ブラケット支持部が設けられており、前記ブラケットには、前記ブラケット支持部と接合される接続部が設けられており、前記ハウジングの空間内に、前記ブラケットが入れられた状態で、前記ハウジングの前記ブラケット支持部と、前記ブラケットの前記接続部とが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、所望とする振動特性を得ることができ、低コストで製造することができる。

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とブラケットの斜視図（１）本実施の形態における振動発生装置のハウジングとブラケットの斜視図（２）本実施の形態における振動発生装置のブラケット、コイル、フレキシブル基板の分解斜視図（１）本実施の形態における振動発生装置のブラケット、コイル、フレキシブル基板の分解斜視図（２）本実施の形態における振動発生装置のブラケット、コイル、フレキシブル基板の斜視図（１）本実施の形態における振動発生装置のブラケット、コイル、フレキシブル基板の斜視図（２）本実施の形態における振動発生装置の振動体及び弾性部材の斜視図（１）本実施の形態における振動発生装置の振動体及び弾性部材の斜視図（２）本実施の形態における振動発生装置の説明図（１）本実施の形態における振動発生装置の説明図（２）本実施の形態における振動発生装置の断面図本実施の形態における振動発生装置の断面斜視図

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、フレキシブル基板９０、接続配線９５、９６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。

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は略長方形の形状で形成されており、略長方形のＸＹ面に平行な底面部８１と、底面部８１より、Ｚ１方向に向かって延びるＺＸ面に平行な２つの側面部８２、ＹＺ面に平行な２つの側面部８３が設けられており、空間となる開口部８４を有する箱状に形成されている。本実施の形態においては、側面部８２を形成している略長方形の長手方向となるＸ１－Ｘ２方向の長さは、側面部８３を形成している略長方形の長手方向となるＹ１－Ｙ２方向の長さよりも長い。

また、底面部８１が設けられている側には、底面部８１よりも、Ｚ１側に１ｍｍ～２ｍｍ高くなった弾性部材支持部８５が設けられている。弾性部材支持部８５は、弾性部材７０を支持する部分であり、ＸＹ面に平行な面を有している。更に、側面部８２のＺ１側の端、即ち、側面部８２において底面部８１と接続されている側とは反対側の端には、ブラケット４０を支持するための４つのブラケット支持部８６が設けられている。ブラケット支持部８６は、側面部８２のＺ１側の端を振動体の振動方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に沿って折曲部が延伸するように折り曲げることにより形成されており、ＸＹ面に平行な面を有している。尚、図３及び図４には、ブラケット４０も描かれているが、詳細については後述する。

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及び図６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Ｚ２側の面４０ａのコイル取付部４１に接着剤により接着されて固定されており、取り付けられている。ブラケット４０のＹ１側及びＹ２側には、ハウジング８０のブラケット支持部８６と接続するための延設支持部４２がＺ１方向に延びるように形成されている。延設支持部４２は、Ｙ１側に２つ、Ｙ２側に２つ設けられており、ＸＺ面に平行な面により形成されている。延設支持部４２のＺ１側の端は、コイル取付部４１に対しＸ１－Ｘ２方向に沿って折曲部が延伸するように略直角に外側に向かって折り曲げることにより、ＸＹ面に平行な取付面を有する接続部４３が形成されている。また、ブラケット４０のＺ１側には、フレキシブル基板９０、接続配線９５、９６の動きを規制し支持する配線支持部４４が設けられている。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。

従って、ブラケット４０では、延設支持部４２及び前記接続部４３は、ハウジング８０の一方の側面部８２の側、即ち、Ｙ１側において、振動体の振動方向であるＸ１－Ｘ２方向に沿って２つ設けられており、一方の側面部８２に対向する他方の側面部８２の側、即ち、Ｙ２側において、振動体の振動方向であるＸ１－Ｘ２方向に沿って２つ設けられている。

また、フレキシブル基板９０は、長手方向がＸ１－Ｘ２方向となるように形成されており、フレキシブル基板９０のＸ１側の端部には、フレキシブル基板９０を貫通する貫通穴９１と貫通穴９１の周囲の電極部９２が設けられており、Ｘ２側の端部には、フレキシブル基板９０を貫通する貫通穴９３と貫通穴９３の周囲の電極部９４が設けられている。電極部９２、９４は、フレキシブル基板９０のＺ２側の面に設けられている。フレキシブル基板９０は全体がボリイミド等の可撓性と絶縁性を有する樹脂材料により形成されており、電極部９２、９４は、銅等の導電性を有する金属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では、コイル３０の端子３１及び３２と接続される接続配線９５及び９６が設けられている。接続配線９５において、コイル３０の端子３１と接続される導線部９５ａでは、接続配線９５の被覆が剥かれ導線が露出しており、フレキシブル基板９０の貫通穴９１に入れられるように、Ｚ２方向に曲げられている。また、接続配線９６において、コイル３０の端子３２と接続される導線部９６ａでは、接続配線９６の被覆が剥かれ導線が露出しており、フレキシブル基板９０の貫通穴９３に入れられるように、Ｚ２方向に曲げられている。

図７及び図８は、コイル３０、ブラケット４０、フレキシブル基板９０、接続配線９５及び９６が接続され一体化されている状態を示している。具体的には、ブラケット４０のＺ２側の面４０ａのコイル取付部４１には、コイル３０が接着剤により接合され固定されている。ブラケット４０のＺ１側の面４０ｂに設けられた２つの配線支持部４４の間には、フレキシブル基板９０、接続配線９５及び９６が入れられている。尚、ブラケット４０のＺ２側の面４０ａを一方の面と記載し、ブラケット４０のＺ２側の面４０ａとは反対のＺ１側の面４０ｂを他方の面と記載する場合がある。

接続配線９５の導線部９５ａの折り曲げられた部分は、フレキシブル基板９０の貫通穴９１に入れられた状態で、フレキシブル基板９０のＺ２側の電極部９２において、コイル３０の端子３１とはんだ９７により電気的に接続されている。また、接続配線９６の導線部９６ａの折り曲げられた部分は、フレキシブル基板９０の貫通穴９３に入れられた状態で、フレキシブル基板９０のＺ２側の電極部９４において、コイル３０の端子３２とはんだ９８により電気的に接続されている。

この状態では、フレキシブル基板９０のＸ１－Ｘ２方向の端部に設けられた電極部９２、９４は、ブラケット４０よりも外側に出ているが、ハウジング８０の内部に入る位置である。本願においては、フレキシブル基板９０において、貫通穴９１、電極部９２、貫通穴９３、電極部９４が設けられている部分は、ブラケット４０よりＸ１－Ｘ２方向において張り出しているため、張出接続部と記載する場合がある。

このように、フレキシブル基板９０は、電極部９２、９４を含めて、ハウジング８０の内側に存在している。よって、フレキシブル基板９０の電極部９２において、はんだ９７により、接続配線９５の導線部９５ａと、コイル３０の端子３１とが接続されている部分、電極部９４において、はんだ９８により、接続配線９６の導線部９６ａと、コイル３０の端子３２とが接続されている部分は、ハウジング８０の内側となり、ハウジング８０の外に出ることはない。

従って、本実施の形態における振動発生装置では、電子機器等に設置をする際に余分なスペースを必要とせず、また、コイル３０の端子３１、３２と接続配線９５、９６の導線部９５ａ、９６ａとが接続されている部分が破損等が生じることを防ぐことができる。

また、本実施の形態においては、フレキシブル基板９０のＸ１－Ｘ２方向の端部に設けられた電極部９２、９４が、ブラケット４０よりも外側に出ているため、フレキシブル基板９０の電極部９２において、接続配線９５の導線部９５ａと、コイル３０の端子３１とをはんだ９７によりはんだ付けする際、また、フレキシブル基板９０の電極部９４において、接続配線９６の導線部９６ａと、コイル３０の端子３２とをはんだ９８によりはんだ付けする際の作業性を良好にすることができる。

図２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略長方形の平板状に形成されており、Ｘ１側及びＸ２側に切り欠き部２１が設けられている。下側ヨーク６０は、Ｘ１－Ｘ２方向が長手方向であって、凹部６１が形成されている。具体的には、下側ヨーク６０には、ＸＹ面に平行な底面部６２と、底面部６２のＸ１側及びＸ２側においてＺ１方向に延びるＹＺ面に平行な２つの側面部６３が形成されており、底面部６２と、２つの側面部６３により凹部６１が形成されている。側面部６３のＺ１側の端部は一部が凸状に飛び出た突起部６４が設けられており、下側ヨーク６０と上側ヨーク２０は、側面部６３の突起部６４が、上側ヨーク２０の切り欠き部２１に入った状態で接合されて固定されている。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の底面部６２にマグネット５０を接合し、更に、下側ヨーク６０の突起部６４を上側ヨーク２０の切り欠き部２１に入れた状態で接合する。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。

即ち、図９及び図１０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の底面部６２のＺ１側の面に接合されており、下側ヨーク６０の側面部６３のＺ１側の端の突起部６４が、上側ヨーク２０の切り欠き部２１に入った状態で接合され固定される。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。

図９及び図１０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の弾性部材支持部８５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との間を接続している部分であり、弾性を有している。

尚、ハウジング８０の弾性部材支持部８５は、ハウジング８０の底面部８１よりもＺ１側に形成されている。よって、ハウジング８０の弾性部材支持部８５に、弾性部材７０のハウジング接続部７１を取り付けた状態では、ハウジング８０の底面部８１と、弾性部材７０の振動体支持部７２との間に、隙間が生じるため、弾性部材７０の振動体支持部７２がＸ１－Ｘ２方向に振動しても、ハウジング８０の底面部８１が、振動体支持部７２の振動の妨げとなることはない。

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し、更に打ち抜き加工された金属板を折り曲げることにより形成されている。スプリング部７３は、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。

図１１及び図１２に示されるように、ブラケット４０は、ブラケット４０に設けられた４つの延設支持部４２の各々の接続部４３をハウジング８０に設けられたブラケット支持部８６の上に載せて接合することにより接続されている。図１１は、便宜上、ブラケット４０とハウジング８０のみを示し、図１２は、本実施の形態における振動発生装置において、カバー１０を取り外した状態を示す。ブラケット４０の接続部４３とハウジング８０のブラケット支持部８６との接合は、レーザ溶接等により接合されている。レーザ溶接は、比較的狭い領域でも溶接可能であることから、小型化が求められる本実施の形態における振動発生装置を製造する際には好ましい。

レーザ溶接は、例えば、光源として、ＣＯ２レーザを用いたレーザ溶接や、ＹＡＧレーザを用いたレーザ溶接が挙げられる。本実施の形態においては、このようなレーザ溶接により、ブラケット４０の接続部４３とハウジング８０のブラケット支持部８６とを接合するため、ハウジング８０のブラケット支持部８６のＹ１－Ｙ２方向における幅は、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることが好ましい。Ｙ１－Ｙ２方向における幅が狭すぎると、レーザ溶接を行うことが困難であり、広すぎると、振動発生装置の大きさが大きくなるからである。

本実施の形態における振動発生装置では、弾性部材７０の振動体支持部７２のＺ１側の面において支持されている上側ヨーク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は、コイル３０に交流電流を流すことにより、Ｘ１－Ｘ２方向に振動する。ブラケット４０の接続部４３及びハウジング８０のブラケット支持部８６は長手方向が、振動体の振動方向であるＸ１－Ｘ２方向が長手方向となるように形成されている。また、Ｘ１側及びＸ２側では、ブラケット４０の接続部４３及びハウジング８０のブラケット支持部８６は、振動体の振動方向であるＸ１－Ｘ２方向に沿って各々２つ設けられている。尚、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。

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、図１３及び図１４に基づき説明する。図１３は、本実施の形態における振動発生装置をＸＺ面に平行な面で切断した断面図であり、図１４は、断面斜視図である。本実施の形態における振動発生装置では、コイル３０とマグネット５０との間に隙間が存在している。マグネット５０は永久磁石であるため、マグネット５０の磁界により磁力線が発生している。

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極に入る磁力線が発生している。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極に入る磁力線が発生している。尚、マグネット５０のＺ１側では、マグネット５０のＸ２側のＮ極からＸ１側の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Ｘ１側のＮ極からＸ２側の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。

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。

本国際出願は、２０１９年１２月１１日に出願した日本国特許出願第２０１９－２２３７２５号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

１０カバー
２０上側ヨーク
２１切り欠き部
３０コイル
３１、３２端子
４０ブラケット
４１コイル取付部
４２延設支持部
４３接続部
４４配線支持部
５０マグネット
６０下側ヨーク
６１凹部
６２底面部
６３側面部
６４突起部
７０弾性部材
７１ハウジング接続部
７２振動体支持部
７３スプリング部
８０ハウジング
８１底面部
８２側面部
８３側面部
８４開口部
８５弾性部材支持部
８６ブラケット支持部
９０フレキシブル基板
９１貫通穴
９２電極部
９３貫通穴
９４電極部
９５接続配線
９６接続配線
９７はんだ
９８はんだ

Claims

略四角形の底面部と、４つの側面部とにより形成されており、内部に空間を有するハウジングと、
マグネットを含む振動体と、
前記ハウジングと前記振動体とを接続する弾性部材と、
前記振動体を振動させるための磁界を発生させるコイルと、
前記コイルが取り付けられるコイル取付部を有するブラケットと、
を有し、
前記ハウジングの対向する２つの側面部は、前記底面部と接続されている側とは反対側の端に、ブラケット支持部が設けられており、
前記ブラケットには、前記ブラケット支持部と接合される接続部が設けられており、
前記ハウジングの空間内に、前記ブラケットが入れられた状態で、前記ハウジングの前記ブラケット支持部と、前記ブラケットの前記接続部とが接合されていることを特徴とする振動発生装置。
前記ブラケットは、前記コイル取付部より直角に曲げることにより形成された延設支持部と、前記延設支持部を直角に曲げることにより形成された前記接続部とが設けられており、
前記ハウジングの前記ブラケット支持部は、前記側面部を直角に曲げることにより形成され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。
前記ブラケットにおける前記延設支持部及び前記接続部は、前記振動体の振動方向に沿って折曲部が延伸するように曲げることにより形成されており、
前記ハウジングの前記ブラケット支持部は、前記振動体の振動方向に沿って折曲部が延伸するように曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載の振動発生装置。
前記ブラケットにおける前記延設支持部及び前記接続部は、前記ハウジングの一方の側面部の側において、前記振動体の振動方向に沿って２つ設けられており、前記一方の側面部に対向する他方の側面部の側において、前記振動体の振動方向に沿って２つ設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載の振動発生装置。
前記ブラケットの前記延設支持部と、前記ハウジングの前記ブラケット支持部とは、レーザ溶接により接合されていることを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載の振動発生装置。
前記ブラケットの前記接続部は、前記コイル取付部とは反対側に曲げることにより形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の振動発生装置。
前記ハウジングの前記ブラケット支持部は、前記振動体の振動方向と直交する方向の幅が、１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の振動発生装置。