JPH10323005A - 振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】小型且つ安価であるとともに周波数略一定のま
まで振動の強弱を可変でき、しかも磨耗や騒音の発生が
殆どない振動発生装置を提供する。 【解決手段】永久磁石１０は軸方向両側が異極に着磁さ
れ、保持部材２０によってケース３０内に揺動自在に保
持される。永久磁石１０の磁極１１と対向する方の鉄心
１の磁極部１ａが磁極１１と同極となるようにコイル３
の端子５，５に電圧を印加すると、磁極１１と磁極部１
ａとの間に反発力がはたらくとともに、他方の磁極部１
ｂに磁気結合された継鉄４と磁極１１との間に吸引力が
はたらく。端子５，５への電圧の印加を停止すれば反発
力並びに吸引力がなくなり、保持部材２０の弾発力によ
って永久磁石１０が元の位置に復帰し、永久磁石１０の
動きが停止する。従って、端子５，５に断続的な電圧
（ＤＣパルス）を印加することで永久磁石１０がケース
３０内で揺動して振動を発生させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動発生装置に関
し、特に家庭用テレビゲーム機などのコントローラに好
適な振動発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般のテレビゲーム機においては、図７
に示すようなコントローラ５０が付属しており、操作者
（プレイヤー）がこのコントローラ５０を使ってゲーム
機本体の動作を制御し、ゲームを楽しむようになってい
る。コントローラ５０は、合成樹脂製のコントローラ本
体５１の前面に所謂十字キー５２や押釦スイッチ５３な
どが設けられ、ケーブル５４によってゲーム機本体（図
示せず）と接続されている。

【０００３】ところで、上記のようなコントローラ５０
においては、ゲームの臨場感を盛り上げるためにテレビ
画面に映し出される場面と連動した動き（振動）をコン
トローラ５０から操作者に伝えるようにすることがあ
る。そのために、図８に示すような振動発生装置（モー
タ７０の軸７０ａにおもり７１を偏心させて取り付けて
成るもの）をコントローラ本体５１内（図７における点
線部分）に収納し、振動発生装置で発生させた振動をコ
ントローラ本体５１を把持する操作者に伝わるようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の振動発生装置ではモータ７０によっておもり７１を
回転させる機構であるため、大型並びに高価になるとい
う問題や、発生させる振動を変化させるためにモータ７
０に印加する電圧を変えると、モータ７０の回転数の変
化によって振動の周波数までもが変化してしまうという
問題、あるいはモータ７０の軸７０ａやブラシ（給電
部）のような機械的な摺動部分における磨耗や騒音の発
生等の問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点の解決を目的とするも
のであり、小型且つ安価であるとともに周波数略一定の
ままで振動の強弱を可変でき、しかも磨耗や騒音の発生
が殆どない振動発生装置を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、コイルを巻装した鉄心と、該鉄
心の一方の磁極部に当該磁極部と同極の部位を対向させ
て揺動自在に配置した永久磁石と、前記コイルを励磁し
た時に前記鉄心の一方の磁極部と対向する前記永久磁石
の部位を鉄心の他方の磁極部に対向させる対向手段とを
備えたことを特徴とし、コイルを励磁すれば鉄心の一方
の磁極部から受ける反発力と、対向手段により他方の磁
極部から受ける吸引力とによって永久磁石を揺動させて
振動を発生させることができ、従来のようにモータを用
いる場合に比較して小型且つ安価であるとともに機械的
な摺動部分がないために磨耗や騒音の発生が殆どない装
置が提供可能となる。しかも、コイルに印加する電圧の
大きさを変えることで周波数略一定のままで振動の強弱
を可変できる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記鉄心、永久磁石並びに対向手段を収納するケー
スを備え、可撓性を有する保持手段によって該ケースに
前記永久磁石を揺動自在に取着して成ることをことを特
徴とし、コイルの励磁を止めたときに永久磁石を保持手
段の弾発力によって所定位置に復帰させることができ、
その結果、永久磁石の移動ストロークが安定して振動の
大きさを一定化することができる。また、永久磁石をケ
ースの内壁に衝突させてより大きな振動を発生させるこ
とも可能である。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記保持手段が金属ばね部材から成ることを特徴と
し、永久磁石を保持させる加工が容易に行える。請求項
４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、前
記鉄心の磁極部に対抗する前記永久磁石の部位の角部を
Ｒ曲面として成ることを特徴とし、角部が平坦な場合に
比較して永久磁石を鉄心の磁極部に対して最短距離まで
接近させることができる。

【０００９】請求項５の発明は、請求項２の発明におい
て、前記永久磁石を可撓性を有する部材により前記保持
手段と一体に形成して成ることを特徴とし、別途保持手
段を設ける必要がなく、部品点数の削減とコストダウン
が図れる。請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの
発明において、前記コイルに対して交番する励磁電流を
流して成ることを特徴とし、コイルを逆励磁することで
永久磁石を強制的に復帰させることができ、その結果、
振動を大きくできるとともに高周波振動が可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は本実施形態の振動発生装置Ａを示
している。両側に鍔部２ａを有するコイルボビン２の略
中心に鉄心１を挿通し、このコイルボビン２に対してコ
イル３を巻装することで電磁石ブロックＢが構成してあ
る。また鉄心１の片方の磁極部１ｂに一端部を結合した
略Ｌ形の継鉄４が、多端部を鉄心１のもう片方の磁極部
１ａと並行するようにコイルボビン２に取着してある。
但し、合成樹脂製のコイルボビン２に継鉄４をインサー
ト成形するようにしてもよい。本実施形態においては、
この継鉄４が、コイル３を励磁した時に鉄心１の一方の
磁極部１ａと対向する永久磁石１０の磁極を鉄心１の他
方の磁極部１ｂに対向させる対向手段となる。

【００１１】さらにコイル３の端子５，５をコイルボビ
ン２の一方の鍔部２ａに突設してある。この電磁石ブロ
ックＢは固定部材３１によって略円筒形のケース３０内
の一端側に固定されている。ここで電磁石ブロックＢを
ケース３０に固定した状態では、ケース３０の軸方向と
電磁石ブロックＢの鉄心１の軸方向とが一致させてあ
り、ケース３０の一方の開口からコイル３の端子５が突
出させてある。

【００１２】永久磁石１０は軸方向両側が異極に着磁さ
れた略円柱状に形成され、各磁極周縁の角部１０ａをＲ
曲面としてある。この永久磁石は保持部材２０によって
ケース３０内に揺動自在に保持される。保持部材２０は
板状の金属ばね部材を加工することにより、永久磁石１
０を挟持する挟持片２１と、一端部をケース３０に取着
して挟持片２１で挟持した永久磁石１０を揺動自在に支
持する一対の支持片２２とを一体に形成して成る。すな
わち、一対の支持片２２の端部間をつなぐ部位を並行す
る２本のスリットによって３つの部分に分断することで
挟持片２１が形成してあって、各挟持片２１を互い違い
に異なる方向へ湾曲させてできる空間に永久磁石１０を
挿入することにより、金属ばね部材が有する弾発力を利
用して挟持片２１により永久磁石１０を挟持するように
なっている。このような構成を採用することにより、永
久磁石１０を保持部材２０に保持させる作業が容易にな
るという利点がある。そして、支持片２２の基部２２ａ
をケース３０内に設けたスリット３２に挿入し且つケー
ス３０の外へ突出させた部分をケース３０の外周面に沿
って折曲することで、保持部材２０をケース３０に取着
してある。なお、スリット３２を設ける位置は、図１
（ａ）に示すように固定部材３１によって電磁石ブロッ
クＢが固定されているのと反対側の端部であってもよい
し、あるいは図２（ａ）に示すように同じ側の端部であ
ってもよい。

【００１３】ところで、ケース３０内においては鉄心１
の一方の磁極部１ａと、永久磁石１０の一方の磁極とを
対向させてある。このとき、永久磁石１０の磁極周縁の
角部１０ａをＲ曲面とすることにより、鉄心１の磁極部
１ａとの間の距離を最小とすることができる。次に振動
発生装置Ａの動作を説明する。永久磁石１０の磁極１１
と対向する方の鉄心１の磁極部１ａが対向する永久磁石
１０の磁極１１と同極、すなわち永久磁石１０の磁極が
Ｎ極であればＮ極、Ｓ極であればＳ極となるようにコイ
ル３の端子５，５に電圧を印加する。すると、対向する
永久磁石１０の磁極１１と鉄心１の磁極部１ａとの間に
反発力がはたらくとともに、鉄心１の他方の磁極部１ｂ
に磁気結合された継鉄４と永久磁石１０の磁極１１との
間に吸引力がはたらくため、永久磁石１０がこれらの力
によって図１（ｄ）における矢印イの方向に移動する。
そして、端子５，５への電圧の印加を停止すれば上記反
発力並びに吸引力がなくなるので、保持部材２０の支持
片２２の弾発力によって永久磁石１０が図１（ｄ）にお
ける矢印ロの方向へ移動して元の位置に復帰させられ、
永久磁石１０の磁極１１と鉄心１とが吸引し合って永久
磁石１０の動きが停止する。従って、コイル３の端子
５，５に断続的な電圧（ＤＣパルス）を印加することに
より、永久磁石１０がケース３０内で揺動して振動を発
生させることができるのである。この場合、コイル３を
励磁して永久磁石１０を移動させたときに、永久磁石１
０をケース３０の内壁に衝突させることでより大きな振
動を発生させることができる。なお、永久磁石１０がケ
ース３０の内壁に衝突する際に発生する衝突音を低減す
るために、永久磁石１０の磁極１１の周縁部にシリコン
ラバー等から成る緩衝材１２（図１（ｄ）において点線
で図示）を取着することが望ましい。

【００１４】ここで、コイル３の端子５，５に印加する
電圧のオン・オフのタイミング（＝ＤＣパルスの周波
数）を保持部材２０の固有振動数の整数倍に一致させれ
ば、共振作用によって強い振動を発生させることができ
る。また、上記タイミング（ＤＣパルスの周波数）を一
定にして印加電圧を上げれば、振動周波数を略一定のま
ま永久磁石１０の振動を強くすることができる。さら
に、コイル３の端子５，５に交番電圧を印加するように
すれば、コイル３に対して交番する励磁電流を流してコ
イル３を正逆交互に励磁することにより、移動した永久
磁石１０を強制的に元の位置に復帰させることができ
る。その結果、ＤＣパルスを印加して保持部材２０の弾
発力のみで復帰させる場合に比較して振動を大きくで
き、しかも交番電圧の周波数を可変することで高周波振
動が可能になるという利点もある。

【００１５】ところで、図３に示すように本実施形態の
振動発生装置Ａを家庭用ゲーム機のコントローラ本体５
１内に内蔵すれば、コントローラ本体５１を介して操作
者に振動を伝えることでゲームの臨場感を盛り上げるこ
とができる。上述のように本実施形態の振動発生装置Ａ
では、従来のようにモータを用いる場合に比較して小型
且つ安価であるとともに、モータの軸やブラシ等の従来
装置のような機械的な摺動部がないので、摺動部におけ
る部品の磨耗がないことから長寿命であり、摺動部にお
ける摺動音のような雑音が生じることがないという利点
がある。また、従来装置の場合には振動を強くするため
にモータへの印加電圧を上げると発生する振動の周波数
まで高く変化してしまうが、本実施形態の振動発生装置
Ａによればコイル３の端子５，５に印加するパルス電圧
の周波数を一定にして電圧値のみを上げれば、振動周波
数を略一定にしたままで振動を強くすることができ、さ
らにパルス電圧の周波数を可変することで任意の振動周
波数での振動を発生させることができる。しかも、永久
磁石１０の往復運動によって振動を発生させるから、コ
ントラーラ本体５１に内蔵した場合には任意の方向に振
動を伝えることができるという利点もある。

【００１６】なお、パーソナルコンピュータを使ってゲ
ームをする場合にはマウスが上記コントローラ５０の代
わりに使用されることがある。そこで、本実施形態の振
動発生装置Ａをマウスに内蔵すれば、パーソナルコンピ
ュータを使ってゲームをする際にもマウスを振動させて
臨場感を盛り上げることができる。またゲームに限ら
ず、パーソナルコンピュータで動作するソフトウェア上
で何らかの入力間違いがあったような場合に振動発生装
置Ａから振動を発生させてもよい。すなわち、通常は上
記のような入力間違いを音で知らせているために難聴者
には判りづらいものであるが、上述のようにマウスを振
動させて入力間違いを知らせるようにすれば、難聴者に
も判りやすくできるという利点がある。

【００１７】（実施形態２）図４は本実施形態の振動発
生装置Ａ’を示しているが、基本的な構成は実施形態１
のものと共通であるので共通する部分については同一の
符号を付して説明は省略し、特徴となる部分についての
み説明する。すなわち、永久磁石１０を揺動自在に保持
する保持部材２０’の支持片２２’を１つとした点に特
徴がある。

【００１８】図４（ａ）に示すように有底円筒状に形成
したケース３０’の底部に支持片２２’を取着して、実
施形態１と同様に保持部材２０’によって永久磁石１０
を揺動自在に保持している。なお、この振動発生装置
Ａ’の動作は実施形態１の振動発生装置Ａと共通である
から説明は省略する。本実施形態によれば保持部材２
０’の構造を簡素化でき、製造が容易になるとともにコ
ストダウンが図れるという利点がある。

【００１９】（実施形態３）上述の実施形態１及び実施
形態２の振動発生装置Ａ，Ａ’では、永久磁石１０を可
撓性を有する保持部材２０，２０’によってケース３０
に揺動自在に保持する構成としているが、本実施形態で
は、所謂ゴム磁石によって永久磁石と保持部材とを一体
に形成している点に特徴がある。

【００２０】図５はゴム磁石によって保持部材と一体に
形成した本実施形態における永久磁石１３を示し、略円
筒状に形成されて軸方向両端部が異極に着磁されている
磁石部１３ａと、磁石部１３ａの一端側の周面より対称
に各々反対側に突出する一対の支持片１３ｂとを有して
いる。なお、図６に示すように磁石部１３ａの一端側か
ら軸方向に沿って一つの支持片１３ｂ’を突出させる構
造であってもよい。

【００２１】そして、支持片１３ｂ（又は１３ｂ’）を
ケース３０に取着すれば、永久磁石１３をケース３０内
で揺動自在に保持させることができ、実施形態１及び実
施形態２と同様に電磁石ブロックＢのコイル３を間欠的
に励磁すれば、図５及び図６の矢印で示す方向に永久磁
石１３を揺動させて振動を発生させることができる。上
述のように本実施形態では、所謂ゴム磁石によって永久
磁石１３を保持部材と一体に形成したので、金属ばね部
材等で形成される保持部材２０が不要となって部品点数
の削減とコストダウンが図れるという利点がある。さら
に永久磁石１３自体がケース３０に衝突する際の緩衝材
の役割を果たすから、衝突音を防止するための緩衝材１
２が不要となり、これによっても部品点数の削減とコス
トダウンが図れるものである。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の発明は、コイルを巻装した鉄
心と、該鉄心の一方の磁極部に当該磁極部と同極の部位
を対向させて揺動自在に配置した永久磁石と、前記コイ
ルを励磁した時に前記鉄心の一方の磁極部と対向する前
記永久磁石の部位を鉄心の他方の磁極部に対向させる対
向手段とを備えたので、コイルを励磁すれば鉄心の一方
の磁極部から受ける反発力と、対向手段により他方の磁
極部から受ける吸引力とによって永久磁石を揺動させて
振動を発生させることができ、従来のようにモータを用
いる場合に比較して小型且つ安価であるとともに機械的
な摺動部分がないために磨耗や騒音の発生が殆どない装
置が提供可能となり、しかも、コイルに印加する電圧の
大きさを変えることで周波数略一定のままで振動の強弱
を可変できるという効果がある。

【００２３】請求項２の発明は、前記鉄心、永久磁石並
びに対向手段を収納するケースを備え、可撓性を有する
保持手段によって該ケースに前記永久磁石を揺動自在に
取着して成るので、コイルの励磁を止めたときに永久磁
石を保持手段の弾発力によって所定位置に復帰させるこ
とができ、その結果、永久磁石の移動ストロークが安定
して振動の大きさを一定化することができるという効果
がある。また、永久磁石をケースの内壁に衝突させてよ
り大きな振動を発生させることができるという効果もあ
る。

【００２４】請求項３の発明は、前記保持手段が金属ば
ね部材から成るので、永久磁石を保持させる加工が容易
に行えるという効果がある。請求項４の発明は、前記鉄
心の磁極部に対抗する前記永久磁石の部位の角部をＲ曲
面として成るので、角部が平坦な場合に比較して永久磁
石を鉄心の磁極部に対して最短距離まで接近させること
ができるという効果がある。

【００２５】請求項５の発明は、前記永久磁石を可撓性
を有する部材により前記保持手段と一体に形成して成る
ので、別途保持手段を設ける必要がなく、部品点数の削
減とコストダウンが図れるという効果がある。請求項６
の発明は、前記コイルに対して交番する励磁電流を流し
て成るので、コイルを逆励磁することで永久磁石を強制
的に復帰させることができ、その結果、振動を大きくで
きるとともに高周波振動が可能になるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示し、（ａ）は側面断面図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は他の方向か
らの側面断面図である。

【図２】同上における他の構成を示し、（ａ）は側面断
面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は他の
方向からの側面断面図である。

【図３】同上を内蔵したコントローラの側面図である。

【図４】実施形態２を示し、（ａ）は側面断面図、
（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は他の方向か
らの側面断面図である。

【図５】実施形態３における永久磁石を示す斜視図であ
る。

【図６】同上における永久磁石の他の構成を示す斜視図
である。

【図７】家庭用テレビゲーム機のコントローラを示す斜
視図でる。

【図８】従来の振動発生装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

Ａ 振動発生装置 １ 鉄心 ２ コイルボビン ３ コイル ４ 継鉄 ５ 端子 １０ 永久磁石 ２０ 保持部材 ３０ ケース

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コイルを巻装した鉄心と、該鉄心の一方
   の磁極部に当該磁極部と同極の部位を対向させて揺動自
   在に配置した永久磁石と、前記コイルを励磁した時に前
   記鉄心の一方の磁極部と対向する前記永久磁石の部位を
   鉄心の他方の磁極部に対向させる対向手段とを備えたこ
   とを特徴とする振動発生装置。
2. 【請求項２】 前記鉄心、永久磁石並びに対向手段を収
   納するケースを備え、可撓性を有する保持手段によって
   該ケースに前記永久磁石を揺動自在に取着して成ること
   をことを特徴とする請求項１記載の振動発生装置。
3. 【請求項３】 前記保持手段が金属ばね部材から成るこ
   とを特徴とする請求項２記載の振動発生装置。
4. 【請求項４】 前記鉄心の磁極部に対抗する前記永久磁
   石の部位の角部をＲ曲面として成ることを特徴とする請
   求項１又は２又は３記載の振動発生装置。
5. 【請求項５】 前記永久磁石を可撓性を有する部材によ
   り前記保持手段と一体に形成して成ることを特徴とする
   請求項２記載の振動発生装置。
6. 【請求項６】 前記コイルに対して交番する励磁電流を
   流して成ることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記
   載の振動発生装置。