WO2018008280A1

WO2018008280A1 - リニア振動モータ

Info

Publication number: WO2018008280A1
Application number: PCT/JP2017/019416
Authority: WO
Inventors: 雅也遠藤
Original assignee: 日本電産コパル株式会社
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-05-24
Publication date: 2018-01-11
Also published as: US20190165662A1; JP2018001108A

Abstract

動作音の発生を抑止し薄型のリニア振動モータを得る。リニア振動モータ１は、固定子１０と、固定子１０に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子２０と、固定子１０にコイル３１を設け、可動子２０に駆動用磁石３２を設けて、コイル３１の固定子側に設けた磁性体（支持板１１）で駆動用磁石３２を吸引しながら、コイル３１への通電で可動子２０を一軸方向に沿って往復振動させる駆動部３０とを備え、固定子１０は、一軸方向に交差する方向に着磁された固定磁石１４を備え、可動子２０は、固定磁石１４に反発しながら対面する可動磁石２４を備える。

Description

リニア振動モータ

　本発明は、リニア振動モータに関するものである。

　振動モータ（或いは振動アクチュエータ）は、携帯電子機器に内蔵され、着信やアラームなどの信号発生を振動によって携帯者に伝える装置として広く普及しており、携帯者が身につけて持ち運ぶウエアラブル電子機器においては、不可欠な装置になっている。また、振動モータは、タッチパネルなどのヒューマン・インターフェイスにおけるハプティクス（皮膚感覚フィードバック）を実現する装置として、近年注目されている。

　振動モータは、各種の形態が開発されている中で、可動子の直線的な往復振動によって比較的大きな振動を発生させることができるリニア振動モータが注目されている。従来のリニア振動モータは、可動子側に錘とマグネットを設け、固定子側に設けたコイルに通電することでマグネットに作用するローレンツ力が駆動力となり、振動方向に沿って弾性支持される可動子を一軸方向に往復振動させるものである（下記特許文献１参照）。

特開２０１６－１３５５４号公報

　リニア振動モータは、薄厚の携帯電子機器やウエアラブル電子機器の機器内スペースに内蔵されることから、振動方向に交差する幅方向に対して厚さ方向が薄い薄厚形状のものが求められている。この際、振動方向の軸回りに可動子が回転又は揺動すると、可動子の幅方向両側部が可動子を覆う枠体（ケース）に当たって振動中に異音を発生する不具合が生じる。信号発生を音では無く振動で操作者に知らせるリニア振動モータは、可能な限り動作音の発生を抑えることが求められている。

　本発明のリニア振動モータは、このような事情に対処することを課題とするものであり、動作音の発生を抑止し薄型のリニア振動モータを得ることを課題とする。

　このような課題を解決するために、本発明のリニア振動モータは、以下の構成を具備するものである。

　固定子と、前記固定子に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子と、前記固定子にコイルを設け、前記可動子に駆動用磁石を設けて、前記コイルの固定子側に設けた磁性体で前記駆動用磁石を吸引しながら、前記コイルへの通電で前記可動子を前記一軸方向に沿って往復振動させる駆動部とを備え、前記固定子は、前記一軸方向に交差する方向に着磁された固定磁石を備え、前記可動子は、前記固定磁石に反発しながら対面する可動磁石を備えることを特徴とするリニア振動モータ。

本発明の実施形態に係るリニア振動モータの一例を示す分解斜視図である。図１に示した例の組み立て斜視図（ケース無し）である。図２の正面図である。本発明のリニア振動モータに設けられる磁石（駆動用磁石、固定磁石、可動磁石）の着磁方向を示した説明図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータを備えた携帯電子機器を示す説明図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。各図において、矢印のＸ方向が可動子の振動方向を示し、矢印のＹ方向が可動子の幅方向を示し、矢印のＺ方向が可動子の厚さ方向を示す。

　図１～図３は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータの一例を示している。リニア振動モータ１は、固定子１０、可動子２０、駆動部３０を備えている。固定子１０は、図示の例では、支持板１１とケース１２を備えている。可動子２０は、固定子１０に対して摺動自在に軸支され、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って振動自在に弾性支持されている。可動子２０は、図示の例では、錘部２１と、図示Ｘ方向に沿って伸縮する一対のコイルバネ２２を備えており、錘部２１には、コイルバネ２２の一端側を支持するバネ支持部２１Ｔが設けられ、後述する駆動部３０の駆動用磁石３２とヨーク３３が取り付けられている。

　駆動部３０は、固定子１０（支持板１１）に設けたコイル３１と、可動子２０（錘部２１）に設けた駆動用磁石３２とを備えている。駆動部３０は、一対の駆動用磁石３２と、これを連結する可動子２０側のヨーク３３と、固定子１０側のヨークとなる磁性体の支持板１１とで形成される磁気回路内に、コイル３１が配置されており、フレキシブル回路基板３４を介してコイル３１に駆動信号が通電されることで、磁性体の支持板１１で駆動用磁石３２を吸引しながら、可動子２０が一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って往復振動する。コイル３１に通電される駆動信号は、コイルバネ２２のバネ定数と可動子２０（錘部２１）の質量によって決まる共振周波数（固有振動数）のパルス電流又は交番電流などである。前述の説明では、支持板１１を磁性体として固定子１０側のヨークとしたが、支持板１１を非磁性体として、支持板１１とコイル３１との間に別途ヨークを設け、このヨークで駆動用磁石３２を吸引するようにしてもよい。

　リニア振動モータ１は、ガイドシャフト１３を備えている。ガイドシャフト１３は、一軸方向（図示Ｘ方向）に延設されており、可動子２０がガイドシャフト１３に沿って摺動自在に軸支されている。図示の例では、ガイドシャフト１３は両端が固定子１０（ケース１２）に固定されており、可動子２０側にガイドシャフト１３を摺動自在に軸支する軸受２３が設けられているが、ガイドシャフト１３を可動子２０側に設けて、固定子１０側にガイドシャフト１３を摺動自在に支持する軸受を設けるようにしても良い。

　そして、リニア振動モータ１は、固定子１０側が固定磁石１４を備え、可動子２０側が可動磁石２４を備えている。ここで、固定磁石１４は、一軸方向（図示Ｘ方向）と交差する方向（図示Ｚ方向）に着磁されていて、磁性体である支持板１１上に固定されている。また、固定磁石１４は、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って延設されている。これに対して、可動磁石２４は、固定磁石１４と逆向きに着磁されている。これにより、駆動用磁石３２は、磁性体である支持板１１側に吸引されるものの、可動磁石２４は固定磁石１４に反発して対面する。このため、可動子２０に固定された可動磁石２４は、固定磁石１４から反発磁力を受けて非接触状態で振動する。

　図４は、駆動部３０の駆動用磁石３２と、固定磁石１４と可動磁石２４の着磁方向を示している。一対の駆動用磁石３２は、互いに逆向きに図示Ｚ方向に沿って着磁され、一対の駆動用磁石３２とヨーク３３と磁性体の支持板１１とで構成される磁気回路内に配置されるコイル３１の図示Ｙ方向に延びる直線部分を、図示Ｚ方向の磁束が通過することで、駆動用磁石３２に図示Ｘ方向の駆動力が付与されている。

　これに対して、固定磁石１４と可動磁石２４は、互いに逆向きに図示Ｚ方向に沿って着磁されている。可動子２０に設けた可動磁石２４は、図示Ｘ方向に延設された固定磁石１４に対面するように配置されるが、同じく可動子２０に配置される駆動用磁石３２は、固定磁石１４に干渉しない位置に配置されている。なお、図示の例では、固定磁石１４を図示Ｘ方向に延設して、可動磁石２４を固定磁石１４に対面させているが、それとは逆に、可動磁石２４を図示Ｘ方向に延設して、固定磁石１４を可動磁石２４に対面させてもよい。

　このようなリニア振動モータ１によると、可動子２０が一軸方向に沿って往復振動する際に、可動子２０に設けられる可動磁石２４が固定子１０に設けられる固定磁石１４上を常時非接触状態で一定間隔を保持して振動する。これにより、可動子２０は、動作音を極力抑えて振動することができると共に、一軸回りの回転や揺動が抑止された状態で安定して一軸方向に振動することができる。これによって、動作音を抑え、支持板１１やケース１２に可動子２０が接触して異音を発生する不具合を解消することができる。

　図１～図３に示した例では、可動子２０は、その厚さ方向（図示Ｚ方向）の寸法が幅方向（図示Ｙ方向）の寸法より小さい薄厚形状になっている。そして、可動子２０の図示Ｙ方向一端側にガイドシャフト１３を軸支する軸受２３が設けられ、可動子２０の図示Ｙ方向他端側に可動磁石２４が設けられている。これによって、可動子２０は、ガイドシャフト１３と固定磁石１４上に保持される可動磁石２４で平面支持されながら、一軸方向に沿って振動することができ、Ｘ－Ｙ平面に沿って平行移動する安定した振動を実現することができる。

　固定子１０側に固定される固定磁石１４は、一軸方向に沿って可動子２０の振幅と同等又はそれ以上の長さを有している。可動子２０の錘部２１には、図示Ｚ方向（可動子２０の厚さ方向）に凹部２１Ａが設けられており、その凹部２１Ａに可動磁石２４が配置されている。また、錘部２１には、図示Ｚ方向に凹み図示Ｘ方向に延設される凹部２１Ｂが設けられており、可動子２０の振動時には、この凹部２１Ｂ内に固定磁石１４が配置されるようになっている。錘部２１にこのような凹部２１Ａ，２１Ｂを設けることで、リニア振動モータ１の厚さ（図示Ｚ方向の高さ）を抑えながら、固定磁石１４と可動磁石２４を配備することができる。

　図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を装備した携帯電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。リニア振動モータ１を備える携帯情報端末１００は、通信機能における着信やアラーム機能などを静かに使用者に伝えることができる。また、リニア振動モータ１の薄型化・小型化によって高い携帯性或いはデザイン性を追求した携帯情報端末１００を得ることができる。更に、リニア振動モータ１は、厚さを抑えた直方体形状のケース１１内に各部を収容したコンパクト形状であるから、薄型化された携帯情報端末１００の内部にスペース効率よく装備することができる。

　以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：リニア振動モータ，１０：固定子，１１：支持板，
１２：ケース，１３：ガイドシャフト，１４：固定磁石，
２０：可動子，２１：錘部，２１Ａ，２１Ｂ：凹部，２１Ｔ：バネ支持部，
２２：コイルバネ，２３：軸受，２４：可動磁石，
３０：駆動部，３１：コイル，３２：駆動用磁石，３３：ヨーク，
３４：フレキシブル回路基板，
１００：携帯情報端末（携帯電子機器）

Claims

　固定子と、
　前記固定子に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持された可動子と、
　前記固定子にコイルを設け、前記可動子に駆動用磁石を設けて、前記コイルの固定子側に設けた磁性体で前記駆動用磁石を吸引しながら、前記コイルへの通電で前記可動子を前記一軸方向に沿って往復振動させる駆動部とを備え、
　前記固定子は、前記一軸方向に交差する方向に着磁された固定磁石を備え、
　前記可動子は、前記固定磁石に反発しながら対面する可動磁石を備えることを特徴とするリニア振動モータ。
　前記固定磁石と前記可動磁石の一方が、前記一軸方向に沿って延設させていることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
　前記可動子における前記一軸方向と交差する方向の一端側で、当該可動子は前記一軸方向に沿って配置されるガイドシャフトに摺動自在に軸支され、前記可動子における前記一軸方向と交差する方向の他端側に前記可動磁石が配備されることを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動モータ。
　前記可動子は、前記一軸方向に交差する厚さ方向の寸法が前記一軸方向に交差する幅方向の寸法より小さく、前記可動磁石は、前記厚さ方向に着磁されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
　前記固定子は磁性体の支持板を備え、該支持板上に前記コイル及び前記固定磁石が設けられることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
　請求項１～５のいずれか１項に記載のリニア振動モータを備えた携帯電子機器。