JPWO2018051920A1 - 可動子、振動アクチュエータ、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

振動アクチュエータ用の可動子であって、基板と、前記基板に保持されている永久磁石と、前記基板に積層されているウェイト板と、を有する可動子。

Description

本発明は、可動子、振動アクチュエータ、及び電子機器に関する。

携帯情報端末やゲーム機のコントローラ等といった電子機器に搭載され、各種操作に応じて振動する振動アクチュエータが実用化されている。

このような振動アクチュエータとして、マグネットを含んで筐体に対して変位可能に保持される可動子と、可動子を変位させる磁場を発生する複数のコイルとを有する振動発生器が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−１５４２９０号公報

近年の電子機器の薄型化に伴って、電子機器に搭載される振動アクチュエータにも薄型化が求められている。そこで、可動子を含む各部を薄型化することで、振動アクチュエータを薄型化することが考えられる。しかしながら、このように薄型化すると可動子の重量が減少するため、可動子を振動させても電子機器の使用者に振動の感触を十分に伝えることが困難になる。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、薄型化しても振動を伝えるのに必要な重量を確保可能な可動子を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、振動アクチュエータ用の可動子であって、基板と、前記基板に保持されている永久磁石と、前記基板に積層されているウェイト板と、を有する。

本発明の実施形態によれば、薄型化しても振動を伝えるのに必要な重量を確保可能な可動子が提供される。

本実施形態における振動アクチュエータの斜視図である。 本実施形態における振動アクチュエータの上面図である。 本実施形態における振動アクチュエータの分解斜視図である。 本実施形態における上ケースの分解斜視図である。 本実施形態における下ケースの分解斜視図である。 本実施形態における可動子の分解斜視図である。 本実施形態における可動子の上面図である。 本実施形態における可動子の底面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 本実施形態における可動子のＸ１方向への動きを説明する図である。 本実施形態における可動子のＹ２方向への動きを説明する図である。 本実施形態における可動子の回転を説明する図である。 本実施形態における可動子の可動範囲を説明する図である。 本実施形態における携帯電話の斜視図である。 本実施形態における可動子の変形例１を示す図である。 本実施形態における可動子の変形例２を示す図である。 本実施形態における可動子の変形例３を示す図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

図１は、本実施形態における振動アクチュエータ１００の斜視図である。図２は、本実施形態における振動アクチュエータ１００の上面図である。また、図３は、本実施形態における振動アクチュエータ１００の分解斜視図である。

以下に示す図面において、Ｘ１Ｘ２方向は振動アクチュエータ１００の幅方向、Ｙ１Ｙ２方向は振動アクチュエータ１００の奥行方向、Ｚ１Ｚ２方向は振動アクチュエータ１００の高さ方向である。なお、以下では、Ｚ１方向を上、Ｚ２方向を下として説明する場合があるが、振動アクチュエータ１００の設置姿勢を限定するものではない。

図１から図３に示されるように、振動アクチュエータ１００は、上ケース１０及び下ケース２０を有する。また、図３に示されるように、振動アクチュエータ１００は、上ケース１０と下ケース２０との間に収容されている可動子５０を有する。

上ケース１０及び下ケース２０は、それぞれ同径の円形状に形成されており、互いに接合されて内部に可動子５０を収容するケースを構成し、振動アクチュエータ１００において可動子５０に対する固定子となる。

可動子５０は、円盤状に形成されており、上ケース１０と下ケース２０との間に収容される。可動子５０は、図３に示される上ボール３０ａ〜３０ｄ及び下ボール４０ａ〜４０ｄにより、上ケース１０と下ケース２０との間で移動可能に支持される。なお、以下の説明では、符号ａ〜ｄを省略して各部を総称して説明する場合がある。

以下、振動アクチュエータ１００の各部について詳細に説明する。

図４は、本実施形態における上ケース１０の分解斜視図である。図４に示されるように、上ケース１０は、上ケース本体１１及び上コイル１６ａ〜１６ｄを有する。

上ケース本体１１は、例えば、軟鉄やフェライト系又はマルテンサイト系のステンレス鋼等の磁性材料から、切削加工により形成される。上ケース本体１１は、天板１２及び上側壁１３を有する。天板１２は、円形に形成されている。天板１２は、例えば、直径が２０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。上側壁１３は、天板１２の周縁からＺ２方向に突出するように形成されている。上側壁１３は、例えば、天板１２の下面からの高さが１ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。

上ケース本体１１の天板１２には、上コア１４ａ〜１４ｄ及び上ケース凹部１５ａ〜１５ｄが下面側に形成されている。

上コア１４は、天板１２の下面からＺ２方向に円柱状に突出するように形成されている。上コア１４ａ〜１４ｄは、それぞれ上ケース本体１１の天板１２の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。また、上コア１４ａと上コア１４ｃとがＹ１Ｙ２方向に並ぶように形成され、上コア１４ｂと上コア１４ｄとがＸ１Ｘ２方向に並ぶように形成されている。上コア１４は、例えば、直径が２．３ｍｍ、天板１２の下面からの高さが０．５ｍｍである。

上ケース凹部１５は、天板１２の下面からＺ１方向に円形状に窪むように形成されている。上ケース凹部１５ａ〜１５ｄは、天板１２の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。また、上コア１４及び上ケース凹部１５は、天板１２において周方向に交互に並ぶように形成されている。上ケース凹部１５は、例えば、直径が１．５ｍｍ、天板１２の下面からの深さが０．３ｍｍである。

上コイル１６は、電線が巻き回されることで形成されており、上ケース本体１１の上コア１４に取り付けられる。上コイル１６を形成する電線は、例えば両端が上ケース１０から引き出されて駆動回路に接続され、所定の向き及び大きさの電流が流される。

なお、本実施形態では、上コア１４は上ケース本体１１の天板１２と一体に形成されているが、絞り加工等で形成された上ケース１０に、別体で磁性材料から形成された上コア１４が固定されてもよい。

図５は、本実施形態における下ケース２０の分解斜視図である。図５に示されるように、下ケース２０は、下ケース本体２１及び下コイル２６ａ〜２６ｄを有する。

下ケース本体２１は、例えば、軟鉄やフェライト系又はマルテンサイト系のステンレス鋼等の磁性材料から、切削加工により形成される。下ケース本体２１は、底板２２及び下側壁２３を有する。底板２２は、円形に形成されている。底板２２は、例えば、直径が２０ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。下側壁２３は、底板２２の周縁からＺ１方向に突出するように形成されている。下側壁２３は、例えば、底板２２の上面からの高さが１ｍｍ、厚さが０．５ｍｍである。

下ケース本体２１の底板２２には、下コア２４ａ〜２４ｄ及び下ケース凹部２５ａ〜２５ｄが上面側に形成されている。

下コア２４は、底板２２の上面からＺ１方向に円柱状に突出するように形成されている。下コア２４ａ〜２４ｄは、下ケース本体２１の底板２２の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。また、下コア２４ａと下コア２４ｃとがＹ１Ｙ２方向に並ぶように形成され、下コア２４ｂと下コア２４ｄとがＸ１Ｘ２方向に並ぶように形成されている。下コア２４は、例えば、直径が２．３ｍｍ、底板２２の上面からの高さが０．５ｍｍである。

下ケース凹部２５は、底板２２の上面からＺ２方向に円形状に窪むように形成されている。下ケース凹部２５ａ〜２５ｄは、下ケース本体２１の底板２２の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。下コア２４及び下ケース凹部２５は、底板２２において周方向に交互に並ぶように形成されている。下ケース凹部２５は、例えば、直径が１．５ｍｍ、底板２２の上面からの深さが０．３ｍｍである。

下コイル２６は、電線が巻き回されることで形成されており、下ケース本体２１の下コア２４に取り付けられる。下コイル２６を形成する電線は、例えば両端が下ケース２０から引き出されて駆動回路に接続され、所定の向き及び大きさの電流が流される。

なお、本実施形態では、下コア２４は下ケース本体２１の底板２２と一体に形成されているが、絞り加工等で形成された下ケース２０に、別体で磁性材料から形成された下コア２４が固定されてもよい。

図６は、本実施形態における可動子５０の分解斜視図である。図７は、本実施形態における可動子５０の上面図である。図８は、本実施形態における可動子５０の底面図である。また、図９は、図７のＢ−Ｂ断面図である。

図６から図９に示されるように、可動子５０は、基板５１、上ウェイト板５７、及び下ウェイト板５８を有する。

基板５１は、例えば、黄銅、タングステン、オーステナイト系のステンレス鋼等の非磁性材料により円盤状に形成されている。基板５１は、例えば、直径が１７ｍｍ、厚さが０．９ｍｍである。基板５１には、基板上凹部５２ａ〜５２ｄ、基板下凹部５３ａ〜５３ｄ、及び貫通孔５５ａ〜５５ｄが形成されている。

基板上凹部５２は、基板５１の上面からＺ２方向に円形状に窪むように形成されている。基板上凹部５２ａ〜５２ｄは、基板５１の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。基板上凹部５２は、例えば、直径が１．５ｍｍ、基板５１の上面からの深さが０．３ｍｍである。

基板下凹部５３は、基板５１の下面からＺ１方向に円形状に窪むように形成されている。基板下凹部５３ａ〜５３ｄは、基板５１の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。また、基板下凹部５３は、基板５１の上面側の基板上凹部５２に対応する位置に形成されている。基板下凹部５３は、例えば、直径が１．５ｍｍ、基板５１の下面からの深さが０．３ｍｍである。

貫通孔５５は、基板５１を貫通して永久磁石５６を保持する。貫通孔５５ａ〜５５ｄは、基板５１の中心から半径方向に等距離且つ周方向に等間隔となる位置に形成されている。また、貫通孔５５ａと貫通孔５５ｃとがＹ１Ｙ２方向に並ぶように形成され、貫通孔５５ｂと貫通孔５５ｄとがＸ１Ｘ２方向に並ぶように形成されている。基板上凹部５２及び基板下凹部５３と、貫通孔５５とは、基板５１において周方向に交互に並ぶように形成されている。

貫通孔５５は、例えば、長手方向が４ｍｍ、短手方向が３．５ｍｍの矩形状に形成されている。貫通孔５５ａ及び貫通孔５５ｃは、長手方向がＹ１Ｙ２方向に平行且つ短手方向がＸ１Ｘ２方向に平行となるように形成されている。また、貫通孔５５ｂ及び貫通孔５５ｄは、長手方向がＸ１Ｘ２方向に平行且つ短手方向がＹ１Ｙ２方向に平行となるように形成されている。

永久磁石５６は、貫通孔５５において基板５１に保持されている。永久磁石５６は、例えば、ネオジウム磁石であり、基板５１の貫通孔５５と同じ大きさの直方体状に形成されている。永久磁石５６は、例えば、貫通孔５５に入れられて接着剤により基板５１に接合されている。

永久磁石５６は、第１Ｎ極Ｎ１、第１Ｓ極Ｓ１、第２Ｎ極Ｎ２、及び第２Ｓ極Ｓ２の４極に着磁されている。なお、永久磁石５６は、例えば、２極に着磁された２つの磁石により構成されてもよい。永久磁石５６ａ〜５６ｄは、それぞれ、各極が基板５１の中心から半径方向に延び、且つ、基板５１の周方向においてＮ極とＳ極とが交互に並ぶように設けられている。永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃは、基板５１の上面側及び下面側において、磁化方向がＸ１Ｘ２方向に平行になるように基板５１に保持されている。また、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄは、基板５１の上面側及び下面側においてそれぞれ磁化方向がＹ１Ｙ２方向に平行になるように基板５１に保持されている。

上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８は、例えば、黄銅、タングステン、ステンレス鋼等の非磁性材料により円環状に形成されている。上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８の外径は、それぞれ基板５１の外径に等しい。また、上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８の内径は、基板５１に外周縁が一致するように積層された状態で、基板上凹部５２、基板下凹部５３、及び永久磁石５６に重ならない大きさに形成されている。

本実施形態における可動子５０は、基板５１に上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８が積層されることで、振動アクチュエータ１００が搭載される電子機器の使用者に振動の感触を十分に伝えることが可能な重量が得られている。例えば、基板５１の周縁部分を厚くすることで可動子５０を重くすることもできるが、この場合には基板５１が複雑な形状となるために加工性が低下して製造コストが上昇する可能性がある。これに対して、本実施形態における可動子５０によれば、基板５１に上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８を積層するという簡易な構成で、製造コストの上昇を招くことなく重量を増やすことが可能になっている。

また、上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８を、基板上凹部５２、基板下凹部５３、及び永久磁石５６に重ならないように基板５１に積層することで、可動子５０の動きを妨げることなく重量を増やすことができる。また、上ケース１０と下ケース２０との間の空間を有効に活用して、基板５１の両面にそれぞれ上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８を積層することで、可動子５０の重量を十分に確保することができる。

なお、基板５１、上ウェイト板５７、及び下ウェイト板５８を同じ材料で形成してもよいが、可動子５０の重量を増やすために、基板５１の材料よりも比重が大きい材料を用いて上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８を形成してもよい。例えば、加工性を高めるために基板５１に黄銅を用いた場合には、上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８は黄銅よりも加工性が劣るものの比重が大きいタングステンを用いて形成する。このように、基板５１と、上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８とを別の部品として構成することで、それぞれの機能に応じて異なる材料を用いることが可能になり、製造コストを低減できる等、設計自由度が向上する。

次に、振動アクチュエータ１００における可動子５０の支持構造及び可動子５０の動きを説明する。

図１０は、図２のＡ−Ａ断面図であり、上コア１４ａ及び下コア２４ａを通るＸＺ断面図である。

図１０に示されるように、振動アクチュエータ１００は、上ケース凹部１５と下ケース凹部２５とがＺ１Ｚ２方向に対向するように、上ケース１０と下ケース２０とが接合される。可動子５０は、基板上凹部５２と上ケース凹部１５とがＺ１Ｚ２方向に対向するとともに、基板下凹部５３と下ケース凹部２５とがＺ１Ｚ２方向に対向するように、上ケース１０と下ケース２０との間に収容される。また、可動子５０は、基板上凹部５２と上ケース凹部１５との間に設けられる上ボール３０と、基板下凹部５３と下ケース凹部２５との間に設けられる下ボール４０とにより移動可能に支持される。

上ボール３０及び下ボール４０は、例えば、ステンレス鋼、セラミック等により形成され、回転しながら可動子５０を移動可能に支持する支持部材である。上ボール３０及び下ボール４０の直径は、例えば、１．２ｍｍである。

上ボール３０は、上端側が上ケース凹部１５に収容されて上ケース１０に当接し、下端側が基板上凹部５２に収容されて基板５１に当接する。上ボール３０は、上ケース１０と可動子５０との間に所定の間隔を形成する。また、上ボール３０は、上ケース凹部１５と基板上凹部５２との間で回転可能に設けられており、可動子５０を上面側から移動可能に支持する。

下ボール４０は、上端側が基板下凹部５３に収容されて基板５１に当接し、下端側が下ケース凹部２５に収容されて下ケース２０に当接する。下ボール４０は、下ケース２０と可動子５０との間に所定の間隔を形成する。また、下ボール４０は、下ケース凹部２５と基板下凹部５３との間で回転可能に設けられており、可動子５０を下面側から移動可能に支持する。

可動子５０は、上記したように、回転可能に設けられている上ボール３０及び下ボール４０により、Ｚ１Ｚ２方向に直交する任意の方向に移動可能に支持される。また、可動子５０は、上ボール３０及び下ボール４０により、Ｚ１Ｚ２方向に平行な回転軸を中心として任意の方向に回転可能に支持される。

なお、上ボール３０及び下ボール４０の数や配置等の構成は、可動子５０を移動可能に支持可能であれば、本実施形態において例示される構成に限られるものではない。

可動子５０は、上コイル１６及び下コイル２６に電流が流されていない状態では、永久磁石５６と、上コア１４及び下コア２４との間に作用する磁力によってバランスする位置で支持される。本実施形態では、永久磁石５６の中心と、上コア１４及び下コア２４の中心とが上面視でほぼ重なる位置（以下、「センター位置」と称する）で支持される。このセンター位置において、上ケース１０及び下ケース２０の中心と、基板５１の中心とが一致する。

可動子５０がセンター位置で支持されている状態から、上コイル１６及び下コイル２６に電流が流されると、それぞれ励磁される上コア１４及び下コア２４と、永久磁石５６との間に作用する磁力により可動子５０が移動する。

例えば、図１０に示されている状態から、上コア１４ａの下端がＮ極となる方向に上コイル１６ａに電流が流されると、永久磁石５６ａの第１Ｓ極Ｓ１ａが上コア１４ａに引き付けられる。また、下コア２４ａの上端がＳ極となる方向に下コイル２６ａに電流が流されると、永久磁石５６ａの第２Ｎ極Ｎ２ａが下コア２４ａに引き付けられる。このように上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに電流が流されることで生じる磁力により、永久磁石５６ａにおいて可動子５０をＸ１方向に移動させる駆動力が発生する。

また、例えば、図１０に示されている状態から、上コア１４ａの下端がＳ極となる方向に上コイル１６ａに電流が流されると、永久磁石５６ａの第１Ｎ極Ｎ１ａが上コア１４ａに引き付けられる。また、下コア２４ａの上端がＮ極となる方向に下コイル２６ａに電流が流されると、永久磁石５６ａの第２Ｓ極Ｓ２ａが下コア２４ａに引き付けられる。このように上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに電流が流されることで生じる磁力により、永久磁石５６ａにおいて可動子５０をＸ２方向に移動させる駆動力が発生する。

上記したように、上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに電流を流すことで生じる磁力により、永久磁石５６ａにおいて可動子５０をＸ１方向又はＸ２方向に移動させる駆動力を発生させることができる。また、上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに流す電流の大きさを変えることで、可動子５０の移動量を変化させることができる。

同様に、上コイル１６ｃ及び下コイル２６ｃに電流を流すことで生じる磁力により、永久磁石５６ｃにおいて可動子５０をＸ１方向又はＸ２方向に移動させる駆動力を発生させることができる。また、上コイル１６ｂ、１６ｄ及び下コイル２６ｂ、２６ｄに電流を流すことで生じる磁力により、永久磁石５６ｂ、５６ｄにおいて可動子５０をＹ１方向又はＹ２方向に移動させる駆動力を発生させることができる。

図１１から図１３は、本実施形態における可動子５０の動きを説明する図である。図１１から図１３には、上ケース１０及び上ボール３０の図示が省略された振動アクチュエータ１００の上面図が示されている。

図１１は、可動子５０をＸ１方向に移動させる場合を説明する図である。

可動子５０をＸ１方向に移動させる場合には、永久磁石５６ａにおいて矢印Ｄ１方向の駆動力が発生するように上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに電流を流す。また、永久磁石５６ｃにおいて矢印Ｄ２方向の駆動力が発生するように上コイル１６ｃ及び下コイル２６ｃに電流を流す。このように、永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃにおいて矢印Ｄ１、Ｄ２方向の駆動力を発生させることで、図１１に示すように、可動子５０をセンター位置からＸ１方向に移動させることができる。

また、永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃにおいて、それぞれ矢印Ｄ１及び矢印Ｄ２とは反対方向の駆動力を発生させるように各コイルに逆向きの電流を流すことで、可動子５０をセンター位置からＸ２方向に移動させることができる。

図１２は、可動子５０をＹ２方向に移動させる場合を説明する図である。

可動子５０をＹ２方向に移動させる場合には、永久磁石５６ｂにおいて矢印Ｄ３方向に駆動力が発生するように上コイル１６ｂ及び下コイル２６ｂに電流を流す。また、永久磁石５６ｄにおいて矢印Ｄ４方向の駆動力が発生するように上コイル１６ｄ及び下コイル２６ｄに電流を流す。このように、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄにおいて矢印Ｄ３、Ｄ４方向の駆動力を発生させることで、図１２に示すように、可動子５０をセンター位置からＹ２方向に移動させることができる。

また、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄにおいて、それぞれ矢印Ｄ３及び矢印Ｄ４とは反対方向の駆動力が発生するように各コイルに逆向きの電流を流すことで、可動子５０をセンター位置からＹ１方向に移動させることができる。

本実施形態における振動アクチュエータ１００では、上記したように、磁化方向がＸ１Ｘ２方向に平行な永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃにおいて駆動力を発生させることで、可動子５０をＸ１方向又はＸ２方向に移動させることができる。また、磁化方向がＹ１Ｙ２方向に平行な永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄにおいて駆動力を発生させることで、可動子５０をＹ１方向又はＹ２方向に移動させることができる。

また、可動子５０をＸ１Ｘ２方向又はＹ１Ｙ２方向に平行な方向に移動させる場合を例示したが、各コイルに流す電流の向き及び大きさを変えることで、可動子５０をＸ１Ｘ２方向及びＹ１Ｙ２方向に対して斜め方向に移動させることができる。

図１３は、可動子５０を回転させる場合を説明する図である。

可動子５０を上面視で時計回り方向に回転させる場合には、永久磁石５６ａにおいて矢印Ｄ５方向の駆動力が発生するように上コイル１６ａ及び下コイル２６ａに電流を流す。また、永久磁石５６ｂにおいて矢印Ｄ６方向の駆動力、永久磁石５６ｃにおいて矢印Ｄ７方向の駆動力、及び永久磁石５６ｄにおいて矢印Ｄ８方向の駆動力が発生するように、上コイル１６ｂ〜１６ｄ及び下コイル２６ｂ〜２６ｄに電流を流す。このように、永久磁石５６ａ〜５６ｄにおいてそれぞれ矢印Ｄ５〜Ｄ８方向の駆動力を発生させることで、図１３に示すように、可動子５０を上面視で時計回り方向に回転させることができる。

また、永久磁石５６ａ〜５６ｄにおいて、それぞれ矢印Ｄ５〜Ｄ８方向とは反対方向の駆動力が発生するように上コイル１６ｂ〜１６ｄ及び下コイル２６ｂ〜２６ｄに電流を流すことで、可動子５０を上面視で反時計回りに回転させることができる。

また、各コイルに交流の電流を流すことで、例えば、数Ｈｚ〜５００ｋＨｚといった周期で可動子５０を任意の方向に振動させることができる。例えば、振動アクチュエータ１００が搭載される電子機器の操作に応じた方向への変位量が大きくなるように、可動子５０を振動させることができる。

本実施形態における可動子５０は、永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃの磁化方向と、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄの磁化方向とが直交するように設けられている。このため、永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃと、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄとで、互いに直交する方向の駆動力を発生させることができる。

したがって、永久磁石５６ａ及び永久磁石５６ｃにおいて生じさせる駆動力と、永久磁石５６ｂ及び永久磁石５６ｄにおいて生じさせる駆動力とで、可動子５０をセンター位置からＺ１Ｚ２方向に直交する任意の方向に移動させることができる。また、可動子５０をＺ１Ｚ２方向に平行な回転軸を中心に任意の方向に回転させることができる。

なお、可動子５０に設けられる永久磁石５６の数及び配置等の構成は、本実施形態において例示される構成に限られるものではない。上コア１４、上コイル１６、下コア２４、及び下コイル２６は、可動子５０の基板５１に保持される永久磁石５６に対応する位置に設けられる。例えば、可動子５０を所定の一方向にだけ振動させる場合には、可動子５０に設けられる永久磁石５６の数は一つであってもよい。

本実施形態における振動アクチュエータ１００では、上コア１４に上コイル１６が取り付けられ、下コア２４に下コイル２６が取り付けられている。このように磁性材料で形成されているコアの周囲にコイルを設けることで、コアが無い空芯コイルを用いる場合に比べて、より強い磁力を発生させることが可能になっている。したがって、本実施形態における振動アクチュエータ１００では、コイルの巻き数やコイルに流す電流量を増やすことなく、可動子５０を振動させるのに十分な駆動力を得ることが可能になっている。

また、本実施形態における上ケース１０及び下ケース２０は、磁性材料で形成されることでバックヨークとして機能する。このため、上コア１４及び上コイル１６において生じる磁力は、バックヨークとして機能する上ケース１０に磁路が形成されて磁気効率が向上する。同様に、下コア２４及び下コイル２６において生じる磁力は、バックヨークとして機能する下ケース２０により磁気効率が向上する。したがって、可動子５０を振動させるのに必要な駆動力を効率良く得ることが可能になっている。

可動子５０の可動範囲は、基板５１の上面側において上ボール３０、上ケース凹部１５、及び基板上凹部５２により制限される。また、可動子５０の可動範囲は、基板５１の下面側において下ボール４０、下ケース凹部２５、及び基板下凹部５３により制限される。

図１４は、本実施形態における可動子５０の可動範囲を説明する図である。

図１４に示されるように、可動子５０がＸ１方向に移動して、上ボール３０が基板上凹部５２の側壁面及び上ケース凹部１５の側壁面の両方に接触した状態になると、可動子５０はこれ以上Ｘ１方向に動けなくなる。同様に、下ボール４０が基板下凹部５３の側壁面及び下ケース凹部２５の側壁面の両方に接触した状態になると、可動子５０はこれ以上Ｘ１方向に動けなくなる。

このように、可動子５０は、上ボール３０が基板上凹部５２の側壁面及び上ケース凹部１５の側壁面の両方に接触するか、下ボール４０が基板下凹部５３の側壁面及び下ケース凹部２５の側壁面の両方に接触する位置で可動範囲が制限される。図１４には、可動子５０のＸ１方向への移動が制限される様子を例示したが、何れの方向に移動する場合であっても、同様に可動子５０の移動が制限される。

このように、上ケース凹部１５及び基板上凹部５２は、それぞれ上ボール３０の少なくとも一部を収容し、基板５１の上面側で可動子５０の可動範囲を制限するストッパとして機能する。また、下ケース凹部２５及び基板下凹部５３は、それぞれ下ボール４０の少なくとも一部を収容し、基板５１の下面側で可動子５０の可動範囲を制限するストッパとして機能する。

可動子５０の可動範囲は、上ケース凹部１５、下ケース凹部２５、基板上凹部５２、及び基板下凹部５３の大きさと、上ボール３０及び下ボール４０の直径により定まる。可動子５０の可動範囲は、永久磁石５６の磁力が上コア１４及び下コア２４に作用する範囲内に設定される。また、上ケース１０、下ケース２０、及び可動子５０は、可動子５０が可動範囲内で動いても互いに衝突しない大きさに形成されている。

上記構成により、例えば、振動アクチュエータ１００が衝撃を受けて可動子５０がセンター位置から動いても、可動子５０は上ケース１０及び下ケース２０に衝突することがない。また、可動子５０は、永久磁石５６と上コア１４及び下コア２４との間に作用する磁力により、再びセンター位置に復帰する。このように、振動アクチュエータ１００が衝撃を受けた場合であっても、可動子５０や上ケース１０及び下ケース２０の損傷を抑制するとともに、可動子５０が位置制御不能な状態になるのを防ぐことが可能になっている。

図１５は、本実施形態における携帯電話２００の斜視図である。

携帯電話２００は、いわゆるスマートフォンであり、表示操作画面２０１及びケース２１０を有する。また、携帯電話２００は、ケース２１０の内部に振動アクチュエータ１００が設けられている。

振動アクチュエータ１００は、上コイル１６及び下コイル２６が不図示の制御回路に接続されている。振動アクチュエータ１００では、制御回路から上コイル１６及び下コイル２６に交流電流が流されることで可動子５０が振動する。可動子５０が振動する方向や大きさは、例えば、表示操作画面２０１における使用者の操作に応じて設定され、振動に必要な交流電流が制御回路から上コイル１６及び下コイル２６に流される。

なお、振動アクチュエータ１００を有する電子機器として携帯電話２００を例示したが、振動アクチュエータ１００が設けられる電子機器はこれに限られるものではない。例えば、振動アクチュエータ１００は、タブレットＰＣ等の携帯情報端末、ゲーム機のコントローラ、各種ウェアラブルデバイス等の電子機器に設けられてもよい。

以上で説明したように、本実施形態における可動子５０によれば、基板５１に上ウェイト板５７及び下ウェイト板５８を積層することで、薄型化しても振動を伝えるのに必要な重量を確保することができる。このため、振動アクチュエータ１００において可動子５０を振動させることで、振動アクチュエータ１００が搭載されている電子機器の使用者に振動の感触を十分に伝えることができる。

なお、本実施形態においては、可動子５０が上ケース１０及び下ケース２０に収容された形状としているが、上ケース１０及び下ケース２０は、このような形状に限られず、永久磁石５６を有する可動子５０に対して上コイル１６又は下コイル２６を有する固定子として形成される。例えば、側面に開口を有してもよく、あるいは一方のケースが電子機器の筐体又は内部基板と一体化していてもよい。

次に、本実施形態における可動子５０の変形例について説明する。

（変形例１）
図１６は、本実施形態における可動子５０の変形例１を示す図である。図１６には、変形例１における可動子５０Ａの部分断面拡大図が示されている。

変形例１における可動子５０Ａは、上ウェイト板５７Ａ及び下ウェイト板５８Ａの外径が基板５１の外径よりも小さい。また、上ウェイト板５７Ａ及び下ウェイト板５８Ａは、基板５１の外周縁から内側にずれた位置に積層されている。上ウェイト板５７Ａは、溶接部６１により上ウェイト板５７Ａの外側側面（外周面）及び内側側面（内周面）が基板５１の上面に接合されている。また、下ウェイト板５８Ａは、溶接部６２により外側側面（外周面）及び内側側面（内周面）が基板５１の下面に接合されている。

上ウェイト板５７Ａ及び下ウェイト板５８Ａは、基板５１の外周縁から内側にずれた位置に積層される。これにより、外部からの衝撃によって可動子５０が動いて上ケース１０及び下ケース２０の側壁と衝突した場合であっても、上ケース１０及び下ケース２０の側壁に上ウェイト板５７Ａ及び下ウェイト板５８Ａが直接衝突せず、接合部にダメージが入りにくくなる。また、上ウェイト板５７Ａ及び下ウェイト板５８Ａを基板５１と同径に形成して外周面同士を溶接する場合に比べて、可動子５０の外径を溶接部により大きくすることなく、例えばレーザ溶接等により接合する場合に側面からの溶接が不要となり、上面及び下面からの溶接のみで接合することが可能になる。

（変形例２）
図１７は、本実施形態における可動子５０の変形例２を示す図である。図１７には、変形例２における可動子５０Ｂの上面図が示されている。

変形例２における可動子５０Ｂの上ウェイト板５７Ｂは、基板上凹部５２の周縁に沿って半円状に窪むストッパ部５９が内周面に形成されている。上ウェイト板５７Ｂは、ストッパ部５９が基板上凹部５２に沿うように位置合わせされて基板５１に接合される。

このように、上ウェイト板５７Ｂに基板上凹部５２の少なくとも一部を囲うストッパ部５９を形成することで、振動アクチュエータ１００の長期間の使用によって上ボール３０や上ケース凹部１５、下ケース凹部２５が摩耗して隙間が生じた場合であっても、上ボール３０が基板５１の上面に乗り上がるのを防ぐことができる。例えば、振動アクチュエータ１００が衝撃を受けて可動子５０が動いても、上ウェイト板５７Ｂのストッパ部５９が上ボール３０に接触することで、上ボール３０が基板５１の上面に乗り上げて可動子５０が可動範囲から外れる可能性が低減される。

このように、上ウェイト板５７Ｂに基板上凹部５２に沿ってストッパ部５９を形成することで、振動アクチュエータ１００が衝撃を受けた場合であっても、上ボール３０が基板上凹部５２から外れて可動子５０が可動範囲を超えて動くのを防ぐことができる。

また、可動子５０Ｂは、基板５１の中央部分に積層される上中央ウェイト板６９を有する。このように、永久磁石５６や基板上凹部５２に重ならない位置に上中央ウェイト板６９を設けることで、可動子５０Ｂをさらに重くすることができる。可動子５０Ｂを重くすることで、振動アクチュエータ１００が搭載される電子機器の使用者に振動の感触を十分に与えることができる。

なお、上ウェイト板５７Ｂのストッパ部５９は、基板上凹部５２の少なくとも一部に沿って形成されればよく、基板上凹部５２の全周を囲うように形成されてもよい。また、上中央ウェイト板６９は、永久磁石５６や基板上凹部５２に重ならず、上コア１４に接触しない形状であれば、図１７に例示される形状に限られるものではない。

また、可動子５０Ｂには、上ウェイト板５７Ｂと同様の形状を有する下ウェイト板と、上中央ウェイト板６９と同様の形状を有する下中央ウェイト板とが、下面側に積層されてもよい。ストッパ部を有する下ウェイト板により、基板５１の下面側において下ボール４０が基板下凹部５３から外れて、可動子５０Ｂが可動範囲を超えて動くのを防ぐことができる。また、下中央ウェイト板により可動子５０Ｂを重くして、振動アクチュエータ１００が搭載される電子機器の使用者に与える振動の感触を大きくすることができる。

（変形例３）
図１８は、本実施形態における可動子５０の変形例３を示す図である。図１８には、変形例３における可動子５０Ｃの斜視図が示されている。

変形例３における可動子５０Ｃは、基板７１、上ウェイト板７２ａ、７２ｂ、及び下ウェイト板７３ａ、７３ｂを有する。

基板７１は、矩形状に形成されており、２つの貫通孔７６ａ、７６ｂを有する。貫通孔７６は、基板７１を貫通して永久磁石７７を保持する。永久磁石７７は、貫通孔７６により基板７１に保持されている。永久磁石７７は、例えば、貫通孔７６に入れられて接着剤により基板７１に接合されている。永久磁石７７は、基板７１の上面側がＮ極Ｎ１１及びＳ極Ｓ１１に着磁されている。また、永久磁石７７は、基板７１の下面側が上面側とは反対にＮ極及びＳ極が並ぶように着磁されている。

上ウェイト板７２及び下ウェイト板７３は、矩形状に形成されており、それぞれ基板７１の端部に積層されている。変形例１と同様に、上ウェイト板７２及び下ウェイト板７３は、基板７１の外周縁から内側にずれた位置に積層されている。上ウェイト板７２は、図示しない溶接部により、基板７１の長手方向に面した側面が基板７１の上面に接合されている。また、下ウェイト板７３は、図示しない溶接部により、基板７１の長手方向に面した側面が基板７１の下面に接合されている。

可動子５０Ｃは、上記した実施形態と同様に、ケースに収容されて複数のボールにより両面から移動可能に支持される。可動子５０Ｃの基板７１及び可動子５０Ｃを収容するケースには、それぞれボールの少なくとも一部を収容して可動子５０Ｃの可動範囲を制限する凹部が形成されてもよい。可動子５０Ｃを収容するケースには、永久磁石７７に対応する位置にコア及びコイルが設けられ、コイルに電流が流されることでコアが励磁され、コアと永久磁石７７との間に作用する磁力により可動子５０Ｃが動く。

変形例３における可動子５０Ｃのように、基板７１は矩形状に形成されてもよい。上記した実施形態における可動子５０と同様に、上ウェイト板７２及び下ウェイト板７３により可動子５０Ｃを重くして、振動アクチュエータ１００が搭載される電子機器の使用者に与える振動の感触を大きくすることができる。

また、可動子５０Ｃは複数のボールではなく、板ばねなどの弾性部材によって長手方向に移動可能に支持されていてもよい。

以上、本実施形態に係る可動子、振動アクチュエータ、及び電子機器について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

尚、本国際出願は、２０１６年９月１３日に出願した日本国特許出願第２０１６−１７８２０５号に基づく優先権を主張するものであり、その出願の全内容は本国際出願に援用する。

１０ 上ケース（ケース）
１４ａ〜１４ｄ 上コア
１６ａ〜１６ｄ 上コイル
２０ 下ケース（ケース）
２４ａ〜２４ｄ 下コア
２６ａ〜２６ｄ 下コイル
３０ 上ボール（支持部材）
４０ 下ボール（支持部材）
５０ 可動子
５１ 基板
５６ａ〜５６ｄ 永久磁石
５７ 上ウェイト板（第１ウェイト板）
５８ 下ウェイト板（第２ウェイト板）
１００ 振動アクチュエータ
２００ 携帯電話（電子機器）

Claims (8)

1. 振動アクチュエータ用の可動子であって、
   基板と、
   前記基板に保持されている永久磁石と、
   前記基板に積層されているウェイト板と、を有する
   ことを特徴とする可動子。
2. 前記ウェイト板は、前記永久磁石に重ならない位置で前記基板に積層されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の可動子。
3. 前記ウェイト板は、前記基板の一方の面に積層されている第１ウェイト板と、前記基板の他方の面に積層されている第２ウェイト板と、を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の可動子。
4. 前記ウェイト板は、前記基板の材料よりも比重が大きい材料により形成されている
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の可動子。
5. 前記ウェイト板は、前記基板の外周縁から内側にずれた位置に積層されている
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の可動子。
6. 前記ウェイト板は、側面が前記基板に溶接されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の可動子。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の可動子と、
   前記可動子を収容するケースと、
   前記ケースの内側に前記永久磁石に対応して設けられているコイルと、
   前記可動子を移動可能に支持する支持部材と、を有する
   ことを特徴とする振動アクチュエータ。
8. 請求項７に記載の振動アクチュエータを有することを特徴とする電子機器。

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