WO2007001042A1 - 振動アクチュエータ - Google Patents

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WO2007001042A1
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Inventor
Tomohide Aoyagi
Original Assignee
Namiki Seimitsu Houseki Kabushikikaisha
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system

Definitions

  • This vibration motor is provided with an eccentric means inside the louver, preventing contact of the weight with the mounting board during driving, and preventing collision of the mounting weight with other mounting parts during board mounting. There is an advantage that it is not necessary to provide an interval for prevention.
  • the vibration motor uses a structure in which an eccentric means is attached to a rotating shaft to obtain vibration.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-154314 has a structure in which a magnet vibrates due to a Lorentz force acting between a coil provided at the center and a magnet provided on the outer periphery of the coil.
  • the size can be easily reduced by using a simple structure, and the user can easily detect vibration by arranging the vibration direction to be perpendicular to the mounting board. Is possible.
  • the vibration actuator supports the magnet with the suspension, there is a problem that the vibration is limited by the suspension when the magnet is downsized or thinned.
  • an object of the present invention is to provide a vibration actuator that is easy to assemble with a simple structure and does not limit vibration even when the thickness is reduced.
  • Patent Document 1 Patent 2530518
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 04-183240
  • Patent Document 2 JP 2003-154314 A
  • Patent Document 3 Actual Kaihei 05-28464
  • a mover having a plate-like magnet magnetized in a vibration direction in a housing case and having a movable range limited in the vibration direction by means such as a guide shaft
  • a magnetic field coil and a coil yoke formed on the outer periphery of the magnet, and when the coil is energized, a single magnetic pole is generated near the center of the amplitude of the mover.
  • a coil yoke, and a vibration actuator that vibrates the plate-like magnet by the interaction between the magnetic field generated by the coil and the magnetic field generated by the magnet.
  • the mover force having the plate-like magnet has two cup-shaped magnet yokes that have magnetic body force, and the two magnet yoke forces form a magnetic gap between the magnets, thereby limiting the amplitude of the mover. It is characterized by being.
  • the vibration actuator according to Claim 1 is characterized in that the magnet yoke has a protruding portion with respect to the outer peripheral side of the plate-like magnet outer edge portion. ing.
  • Claim 3 is the vibration actuator according to claim 1 or 2, further comprising a coil yoke having a plate-like magnetic force disposed in a peripheral portion of the mover. ing.
  • the magnetic gap formed by the two cup-shaped yokes is 30 to 70% with respect to the thickness of the plate-shaped magnet. It is a feature.
  • the yoke provided with the magnet interposed therebetween forms a magnetic air gap, thereby concentrating the magnetic flux at the end of the yoke, and the field coil at the outer peripheral portion and the magnetic flux concentrated at the end of the yoke.
  • the mover with magnet and yoke vibrates by mutual magnetic force.
  • the mover since the mover is fixed by the magnetic force acting between the yoke provided for the mover and the coil yoke having a magnetic force, the mover must be kept horizontal with respect to the bottom surface of the vibration actuator. Can do.
  • the vibration actuator according to the present invention generates vibration that is perpendicular to the mounting board in the same manner as the vibration actuators described above, and thus provides vibration that can be easily detected by the user even if the size is reduced. I can do it.
  • the invention described in claim 2 even if the size of the magnet is changed, the same effect as the vibration actuator described in claim 1 can be obtained by the yoke.
  • the magnetic gap of the vibration actuator described in claims 1 to 3 is set in a range of 30 to 70% with respect to the thickness of the magnet.
  • the vibration actuator can be designed to prevent the mover from colliding with the inner wall of the stator and to generate sufficient vibration to be detected by the user.
  • FIGS. 1 to 6 show cross-sectional views relating to the first and second embodiments used in the present invention.
  • the vibration actuator shown in the present embodiment is a cup-shaped case 1 having a cylindrical portion, a stator composed of a coil 3 disposed on the inner wall of the case 1 together with a coil yoke 4, and a figure.
  • a movable magnet consisting of a cylindrical magnet 5, a weight 9 arranged on the inner periphery of the magnet 5, and a magnet yoke 6, 6 'that sandwiches the magnet 5 from above and below while also forming a magnetic gap.
  • the shaft 2 having one end fixed to the case 1 and the other end of the shaft 2 are fixed, and the movable member passes through the bearing 7 to limit the moving direction of the mover to the vibration direction. It consists of a cover 8 that closes the case opening.
  • FIG. 3 shows the configuration of the stator portion used in the first embodiment of the present invention.
  • the coils 3 are arranged above and below with an annular coil yoke 4 having magnetic force.
  • the magnet on the mover side is obtained by providing a drive current that always repels the upper and lower coils 3, 3 'so that a single magnetic pole is concentrated on the coil yoke 4 on the stator side.
  • the yoke 6 forms a magnetic gap, and the movable element is vibrated by generating a mutual magnetic force between the magnetic pole concentrated at both ends of the magnetic gap and the coil yoke 4.
  • the amplitude of the mover is limited by the width of the magnetic gap, and is set so that the mover does not collide with respect to the vibration direction during vibration. For this reason, the movement of the mover is limited by the magnetic force acting between the coil yoke 4 and the magnet yoke 6 which are magnetic bodies when there is no need to support the mover by a suspension or the like and when there is no current.
  • the shaft 2 keeps the dimension between the mover and the inner wall of the stator at 0 to 2.5% of the diameter of the inner wall of the stator, so that the air in the upper and lower spaces of the mover It has an air damper structure that uses the air in the upper and lower spaces as a damper when driving, and it has a good rise by not using a suspension and flat vibration characteristics by using an air damper structure. Get and speak.
  • FIG. 4 shows the configuration of the stator portion used in the second embodiment of the present invention.
  • four sets of coils 3 wound around a plate-shaped coil yoke 4 having magnetic strength are arranged around the mover.
  • the coils are connected to each other. There is an advantage of not repelling.
  • the coil yoke of the vibration actuator shown in the above-described two embodiments has side cross-sections such as (1), (2), and (3) shown in Fig. 5 (b).
  • the magnetic flux leakage to the outside of the coil can be reduced and the magnetic efficiency can be improved.
  • the vibration Akuchiyueta of the present invention as compared with conventional vibration Akuchiyueta Since the amount of vibration can be maintained in a wide frequency range, there is an advantage that control when mounted and used in a mobile communication device or the like is easy.
  • FIG. 1 is a sectional view according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 Parts configuration of a mover used in Examples 1 and 2 of the present invention
  • FIG. 3 shows a coil configuration used in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 4 Coil configuration used in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a side sectional view of a coil yoke added in embodiments 1 and 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a structure in which convex portions are provided on the magnet yoke added in the first and second embodiments of the present invention.
  • FIG. 7 Frequency characteristics when comparing the present invention with a conventional vibration actuator.

Landscapes

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  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Abstract

【課題】 サスペンション等を用いることなく、簡単な構造で小型化しても体感するに充分な振動を得ることが出来る振動アクチュエータを提供する。 【解決手段】 マグネットを挟んで配置したカップ状ヨークの形成する磁気空隙によって可動子の振幅を制限し、固定子内壁に衝突することなく可動子を振動させる事で可動子と固定子との間に働く磁気力をサスペンションとして機能させ、サスペンションを設けた事による振幅の減少という課題を解決すると共に可動子の上下空間の空気をダンパとして用いるエアダンパ構造によって広い帯域幅を得ることが可能となる。  

Description

明 細 書
振動ァクチユエータ
技術分野
[0001] 現在、携帯電話に代表される移動体通信機器には、着信時に振動によって使用者 に着信を知らせる機能が搭載され使用されている。上記のような機能を付加する為に 搭載される振動ァクチユエータとしては、モータの回転軸に偏心手段を設けて振動を 得る構造の振動モータ力 特許 2530518として登録されて 、る。
[0002] この振動モータは、ノ、ウジング内部に偏心手段を設けたことによって、駆動時に分銅 の取付基板等への接触を防ぎ、基板取付時に、他の取付部品と回転する分銅との 衝突を防ぐための間隔を設ける必要がなくなるという利点がある。
[0003] 又、内蔵するマグネットの回転を、回転軸に取り付けた偏心軸受に伝えることで振動 を得る構造となっており、タングステン合金等の高価な部材が不要となる為、コスト的 に有利となると 、う利点を有して ヽた。
[0004] 前述したように、前記振動モータでは、回転軸に偏心手段を取り付けて振動を得ると いう構造を用いている。
この為、モータの径を小さくしていくと、偏心手段の回転数を上げる事によって振動 量を維持する必要があると 、う課題を有して 、た。
[0005] 上記課題を解決するため、実開平 05-28464、特開 2003-154314といった振動ァクチ ユエータが出願、公開されている。実開平 05-28464はマグネットと該マグネット周囲に 配置したコイルとの相互の磁気力によってマグネットが振動する構造となって 、る。
[0006] 特開 2003-154314は中心部に備えたコイルとコイル外周に備えたマグネットとの間に 働くローレンツ力によってマグネットが振動する構造となって 、る。
[0007] 上記のように、マグネットを直接振動させる構造を用いることによって、偏心分銅を回 転させる場合と比較した際の振動量を向上し、使用者が感知するに充分な振動を得 ることが可能となる。
[0008] 又、簡単な構造を用いた事によって容易に小型化することが出来ると共に、取付基 板に対して振動方向が垂直になるよう配置することで使用者が振動を容易に感知す ることが可能となる。 [0009] しかしながら、上記振動ァクチユエータはマグネットをサスペンションによって支持して いる為に小型化、或いは薄型化した際にサスペンションによって振動が制限されてし まうという課題があった。
[0010] カロえて、小型化していく過程で振動部分へのサスペンションの組み付けが困難になり
、結果として製造コストを抑えることが難しくなつてしまう。
[0011] そこで本発明は、簡単な構造で組立が容易であり、薄型化しても振動が制限される 事のな 、振動ァクチュエータを提供することを目的とする。
[0012] 特許文献 1 :特許 2530518
特許文献 1：特開平 04-183240
特許文献 2：特開 2003-154314
特許文献 3：実開平 05-28464
発明の開示
課題を解決するための手段
[0013] 上記課題を解決するため、請求項 1ではハウジングケース内に振動方向に着磁した 板状のマグネットを有し、ガイドシャフト等の手段によって可動範囲が振動方向に制 限された可動子と、該マグネット外周に界磁コイルと磁性体カゝらなるコイルヨークとを 有し、該コイルに通電した際、前記可動子に関する振幅の中心付近に単一の磁極を 発生するように前記コイルと前記コイルヨークとを配置し、前記コイルの発生する磁界 と前記マグネットの発生する磁界との相互作用によって前記板状のマグネットを振動 させる振動ァクチユエータに於 ヽて、
前記板状のマグネットを有する可動子力 磁性体力 なる 2つのカップ形状を有する マグネットヨークを備え、前記 2つのマグネットヨーク力 前記マグネットを挟んで磁気 空隙を形成することで、前記可動子の振幅が制限されていることを特徴としている。
[0014] 請求項 2では、請求項 1記載の振動ァクチユエータに於いて、前記マグネットヨークが 、前記板状マグネット外縁部カゝら外周側に対して突出部を有して ヽることを特徴とし ている。
[0015] 請求項 3では、請求項 1又は 2記載の振動ァクチユエータに於いて、可動子の周辺部 に配置したコイル力 板状の磁性体力 なるコイルヨークを有して 、ることを特徴とし ている。
[0016] 請求項 4では、請求項 1から 3記載の振動ァクチユエータに於いて、前記 2つのカップ 状ヨークの形成する磁気空隙が前記板状マグネットの厚みに対して 30〜70%であるこ とを特徴としている。
[0017] 請求項 5では、請求項 1から 4記載の振動ァクチユエータに於いて、ヨーク外縁部と前 記可動子を収納するハウジング内壁、又はコイル内壁との隙間を調節することにより 空気の移動量を制限した事を特徴としている。 発明の効果
[0018] 請求項 1記載の発明に依れば、小型化しても振動を制限することが無ぐ簡単な構造 で小型化に適した振動ァクチユエータを提供することが出来る。
[0019] 本発明の振動ァクチユエータは、マグネットを挟んで設けたヨークが磁気空隙を形成 することによってヨーク端部に磁束を集中させ、外周部の界磁コイルとヨーク端部に 集中した磁束との相互の磁気力によってマグネット及びヨークを備えた可動子が振動 する構造となっている。
[0020] この為、前記可動子が振動方向に関してハウジング内壁に接触しないように該磁気 空隙を設定することにより、駆動時、可動子が内壁と衝突せずに振動し、前述したよう な振動ァクチユエータが有していたサスペンションによる振幅の制限という課題を解 決することが可能となる。
[0021] 又、可動子に備えたヨークと磁性体力 なるコイルヨークとの間に働く磁気力によって 可動子が固定される為、可動子が振動ァクチユエータ底面に対して水平な状態を維 持することができる。
[0022] この為、電流を印可した際に可動子が水平な状態でコイルヨークに磁束が集中し、ガ イドシャフト等に負担をかけること無く立ち上がりの良好な振動特性を得る事が可能と なる。
[0023] 更に、本発明の振動ァクチユエータは先に挙げた振動ァクチユエータ同様、取付基 板に対して垂直な振動を発生する為、小型化しても使用者が感知することが容易な 振動を提供する事が出来る。 [0024] 請求項 2記載の発明に依れば、マグネットの大きさを変えてもヨークによって請求項 1 記載の振動ァクチユエータと同様の効果を得ることが可能となる。
[0025] 請求項 3記載の発明に依れば、振幅の中心付近に単一の磁極が発生するよう配置し た界磁コイルに関して、同じ様に配置したコイルヨーク以外への磁束の漏れを防ぎ、 磁気効率を向上させることができる。
[0026] 請求項 4記載の発明に依れば、請求項 1から 3で記載した振動ァクチユエータの磁気 空隙をマグネットの厚みに対して 30〜70%の範囲に設定する事で、駆動時に於ける固 定子内壁に対する可動子の衝突を防ぎ、かつ使用者が感知するに充分な振動を発 生するように振動ァクチユエータを設計することが可能となる。
[0027] 請求項 5記載の発明に依れば、請求項 1から 4記載の振動ァクチユエータ内部での 空気の移動を制限することにより可動子を挟んだ上下空間の空気をダンバとして使 用し、平坦な振動特性を得ることができる。 発明を実施するための最良の形態
[0028] 以下に図面を参照して本発明の実施形態に関わる振動ァクチユエータについて説 明する。
実施例 1
[0029] 図 1から図 6に、本発明で用いる第 1及び第 2の実施形態に関する断面図を示す。
[0030] 図 1から解るように、本実施例に示す振動ァクチユエータは円筒部分を有するカップ 形状のケース 1、該ケース 1の内壁にコイルヨーク 4と共に配置されたコイル 3からなる 固定子と、図 2に示すように、円筒形状のマグネット 5、該マグネット 5の内周に配置さ れる分銅 9、及びマグネット 5を上下力も磁気空隙を形成しつつ上下から挟み込むマ グネットヨーク 6、 6'からなる可動子、そして該可動子の移動方向を振動方向に制限 するために軸受け 7を介して可動子を貫通し、一端を前記ケース 1に固定したシャフト 2、及び該シャフト 2のもう一端を固定し、ケース開口部を塞ぐカバー 8から構成されて いる。
[0031] 図 3に本発明に於ける第 1の実施例で用いる固定子部分の構成を示す。本実施例で は磁性体力 なる円環状のコイルヨーク 4を挟んで上下にコイル 3を配置している。 [0032] 従って、固定子側のコイルヨーク 4に単一の磁極が集中するように上下 2つのコイル 3, 3'が常に反発するような駆動電流をカ卩えることで、可動子側のマグネットヨーク 6が磁 気空隙を形成し、該磁気空隙の両端に集中させた磁極とコイルヨーク 4との間に相互 の磁気力を発生させて可動子を振動させる構造となっている。
[0033] 本実施例では可動子の振幅が磁気空隙の幅によって制限され、振動時に可動子が 振動方向に関して衝突しないように設定されている。この為、サスペンション等によつ て可動子を支持する必要が無ぐ無通電時には磁性体であるコイルヨーク 4とマグネ ットヨーク 6との間に働く磁力によって前記可動子の移動を制限している。
[0034] 又、本実施例ではシャフト 2で可動子と固定子内壁との間の寸法を固定子内壁の直 径に対して 0〜2.5%に保つことにより可動子の上下空間に於ける空気の移動を制限し 、駆動時に上下空間の空気をダンバとして使用するエアダンバ構造を有しており、サ スペンション等を使用しない事による良好な立ち上がりとエアダンバ構造を使用する 事による平坦な振動特性を得て ヽる。
[0035] 上記の通り、本実施例で示した振動ァクチユエータを用いることにより、薄型化しても サスペンション等によって振幅を制限される事が無ぐ振動の立ち上がりが良好な振 動ァクチユエータを得ることが出来る。
実施例 2
[0036] 図 4に本発明に於ける第 2の実施例で用いる固定子部分の構成を示す。本実施例で は磁性体力 なる板状のコイルヨーク 4を中心として卷回したコイル 3を可動子の周囲 に 4組配置した構成となっており、第 1の実施例と比較してコイル同士が反発しないと いう利点がある。
[0037] 又、本実施例でも第 1の実施例と同様に無通電時にマグネットヨーク 6とコイルヨーク 4との間の磁気力を使用した可動子の固定構造を有しており、無通電時に可動子の 移動を制限していると共に、可動子と固定子内壁との間の寸法を固定子内壁の寸法 に対して 0〜2.5%に保つことによって、前述した可動子を挟んだ上下空間の空気をダ ンパとして使用するエアダンバ構造を有した構成となっている。
[0038] 上記エアダンバ構造を備えたことにより、本実施例に示した振動ァクチユエ一タに平 坦な振動特性を付与することが可能となる。 [0039] ここで、上述した 2つの実施例で示した振動ァクチユエータのコイルヨークに於いて、 図 5(b)に示した (1)、（2)、（3)の様な側断面を有する板状磁性体を用いてコイル 4の上 下、又は外周側面を覆う事によってコイル外部への漏れ磁束を低減し、磁気効率を 向上させることができる。
[0040] カロえて、同技術的見地から、図 6に示すようなマグネットヨーク端部 6aのみを外周方 向に突出させた形状にして、固定子と可動子との間の間隔を調整することもまた可能 である。
[0041] 又、図 7に示した従来の振動ァクチユエータの周波数特性 βと本実施例の振動ァク チユエータの周波数特性 α力 も解るように、本発明の振動ァクチユエータは従来の 振動ァクチユエータと比較して寄り広 、周波数帯域で振動量を維持できる為、移動 体通信機器等に搭載して使用する際の制御が容易であるという利点がある。
[0042] 以上説明したように、本発明の振動ァクチユエータを用いることによって簡単な構造 で組立が容易であり、薄型化しても振動が制限される事のない振動ァクチユエータを 提供する事ができる。 図面の簡単な説明
[0043] [図 1]本発明の実施例に係る断面図
[図 2]本発明の実施例 1及び 2に於いて用いる可動子の部品構成
[図 3]本発明の実施例 1に於いて用いるコイル構成
[図 4]本発明の実施例 2に於いて用いるコイル構成
[図 5]本発明の実施例 1及び 2に於いて追加されるコイルヨークの側断面図
[図 6]本発明の実施例 1及び 2に於いて追加されるマグネットヨークに凸部を設けた構 造の断面図
[図 7]本発明と従来の振動ァクチユエ一タとを比較した際の周波数特性
符号の説明
[0044] 1 ケース
2 シャフト
3 コイル ： ィルヨーク
5 マグネット
マグネットヨーク
a 突出部
軸受
カバー
分銅
a本発明の実施例に於ける振動ァクチユエータの周波数特性 β 従来の振動ァクチユエータの周波数特性

Claims

請求の範囲
[1] ノ、ウジングケース内に振動方向に着磁した板状のマグネットを有し、ガイドシャフト等 の手段によって可動範囲が振動方向に制限された可動子と、該マグネット外周に界 磁コイルと磁性体力もなるコイルヨークとを有し、該コイルに通電した際、前記可動子 に関する振幅の中心付近に単一の磁極を発生するように前記コイルと前記コイルョ 一クとを配置し、前記コイルの発生する磁界と前記マグネットの発生する磁界との相 互作用によって前記板状のマグネットを有する可動子を振動させる振動ァクチユエ一 タに於いて、
前記板状のマグネットを有する可動子が磁性体力 なる 2つのカップ形状を有するマ グネットヨークを備え、前記 2つのマグネットヨークが前記マグネットを挟んで磁気空隙 を形成することで前記可動子の振幅が制限されていることを特徴とする振動ァクチュ ェ ~~タ。
[2] 前記マグネットヨークが、前記板状マグネット外縁部から外周側に対して突出部を有 していることを特徴とする請求項 1記載の振動ァクチユエータ。
[3] 請求項 1及び 2記載の振動ァクチユエータに於いて、前記可動子の周辺部に配置し たコイル力 板状の磁性体力 なるコイルヨークを有して ヽることを特徴とする振動ァ クチユエータ。
[4] 請求項 1から 3記載の振動ァクチユエータに於いて、前記 2つのカップ状ヨークの形 成する磁気空隙が前記板状マグネットの厚みに対して 30〜70%であることを特徴とし た振動ァクチユエータ。
[5] 請求項 1から 4記載の振動ァクチユエータに於いて、ヨーク外縁部と前記可動子を収 納するハウジング内壁、又はコイル内壁との隙間を調節することにより空気の移動量 を制限した事を特徴とする振動ァクチユエータ。
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