WO2025239262A1 - 振動モータ - Google Patents
振動モータInfo
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- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
Definitions
- the present invention relates to the structure of a vibration motor.
- Patent Document 1 describes a vibration generator.
- the vibration generator described in Patent Document 1 includes a cylindrical housing.
- the housing has a cylindrical interior.
- the permanent magnet mover is cylindrical and moves back and forth within the interior.
- the vibration generator generates vibrations due to the reciprocating motion of this permanent magnet mover.
- the hollow portion has linear protrusions that extend in the direction of the hollow portion and protrude from the wall surface.
- the permanent magnet mover reciprocates while in contact with the linear protrusions. This stabilizes the reciprocating motion of the permanent magnet mover and reduces noise.
- vibration generators are expensive and may not achieve the desired noise reduction effect.
- an object of the present invention is to provide a vibration motor that has an easily manufacturable structure and that more reliably achieves noise reduction effects.
- a vibration motor comprises one mover magnet, a cylindrical holder, a drive winding, a cylindrical case, and first and second stator magnets.
- the cylindrical holder has a through hole that is open at both ends in the first direction.
- the cylindrical holder houses the mover magnet in the through hole.
- the drive winding is wound around the outer circumference of the cylindrical holder.
- the cylindrical case houses the cylindrical holder and the drive winding.
- the first and second stator magnets are arranged at both ends of the cylindrical holder, sandwiching the mover magnet between them, so that they each generate a magnetic force that repels the mover magnet.
- the mover magnet When viewed in the first direction, the mover magnet is circular, and the through hole is an n-sided polygon.
- the comparative structure is a structure in which the inner wall surface of the cylindrical holder has a circular shape when viewed in the first direction.
- the space surrounded by the inner wall surface of the cylindrical holder and the outer peripheral surface of the mover magnet is the flow path space.
- the shortest distance between the inner wall surface of the cylindrical holder and the outer peripheral surface of the mover magnet is shorter than the shortest distance in the comparative structure. This prevents increased air resistance during the reciprocating motion of the mover magnet, suppressing rattle and stabilizing the reciprocating motion. Furthermore, because it is polygonal, the cylindrical holder can be easily manufactured using a mold, etc.
- the vibration motor of this invention has a structure that is easy to manufacture and can more reliably achieve noise reduction effects.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a vibration motor according to a first embodiment.
- FIG. 2 is a side cross-sectional view of the vibration motor according to the first embodiment.
- Fig. 3A is a plan cross-sectional view of the vibration motor according to the first embodiment
- Fig. 3B is a plan cross-sectional view of a comparative configuration, in which the cross-sectional shape of the through-hole is circular.
- FIG. 4 is a plan cross-sectional view of a vibration motor according to the second embodiment.
- FIG. 5 is a plan cross-sectional view of a vibration motor according to the third embodiment.
- FIG. 6 is a table showing an example of the relationship between the shape of the through hole and the clearance.
- FIG. 7 is an exploded perspective view of a vibration motor according to a fourth embodiment.
- FIG. 8 is a side cross-sectional view of a vibration motor according to a fourth embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional plan view of a vibration motor according to a modified example.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of the vibration motor according to the first embodiment.
- Fig. 2 is a side cross-sectional view of the vibration motor according to the first embodiment.
- Fig. 3(A) is a plan cross-sectional view of the vibration motor according to the first embodiment, and
- Fig. 3(B) is a plan cross-sectional view of a comparative configuration. In the comparative configuration, the cross-sectional shape of the through-hole is circular.
- the side cross-sectional view is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the direction of reciprocating motion (vibration direction) of the mover magnet
- the top cross-sectional view is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the direction of reciprocating motion (vibration direction) of the mover magnet. Note that the drive windings are not shown in the top view.
- the drawings described in each embodiment, including Figures 1 to 3 may have portions where dimensions are appropriately exaggerated to make the configuration easier to understand.
- the vibration motor 10 comprises a cylindrical case 20, a cylindrical holder 30, a mover magnet 40, a first stator magnet 51, a second stator magnet 52, and multiple drive windings 61, 62.
- the mover magnet 40, first stator magnet 51, and second stator magnet 52 are permanent magnets, such as neodymium magnets, which have strong magnetic force.
- the mover magnet 40, first stator magnet 51, and second stator magnet 52 are cylindrical.
- the mover magnet 40, first stator magnet 51, and second stator magnet 52 have approximately the same diameter.
- the mover magnet 40 has an N pole face N40 and an S pole face S40.
- the first stator magnet 51 has an N pole face N51 and an S pole face S51.
- the second stator magnet 52 has an N pole face N52 and an S pole face S52.
- the cylindrical holder 30 comprises a main body 31 and a flange 32.
- the cylindrical holder 30 is made of a material that allows a magnetic field to pass through, such as an insulating resin.
- the main body 31 and flange 32 are molded as a single unit.
- the main body 31 has a cylindrical shape extending in the first direction and has a first end face E31, a second end face E32, an outer peripheral surface SO31, and an inner wall surface SI30.
- the main body 31 has a through hole 300 that penetrates between the first end face E31 and the second end face E32.
- the through hole 300 is a regular hexagon when viewed in the first direction.
- the shape of the inner wall surface SI30A formed by the through hole 300 when viewed in the first direction is a regular hexagon.
- the through hole 300 has the same regular hexagonal shape at any position in the first direction.
- the space formed by the through hole 300 is a regular hexagonal prism.
- This through hole 300 forms the inner wall surface SI30.
- the through hole 300 is shaped to accommodate the mover magnet 40, the first stator magnet 51, and the second stator magnet 52.
- the outer peripheral surface SO31 is circular when viewed in the first direction.
- the shape of the outer peripheral surface SO31 may also be a regular hexagon, similar to the through hole 300.
- the flange 32 is cylindrical and protrudes outward in the circumferential direction from the outer peripheral surface SO31 of the main body 31.
- the flange 32 is positioned so as to include the center of the main body 31 in the first direction.
- the cylindrical holder 30 has thin portions on both sides of the flange 32 in the first direction.
- the mover magnet 40 is housed in the through-hole 300 of the cylindrical holder 30. At this time, the mover magnet 40 is housed so that the north pole face N40 faces the first end face E31 and the south pole face S40 faces the second end face E32.
- the cylindrical case 20 comprises a first case member 21 and a second case member 22.
- the first case member 21 and the second case member 22 have a circular cylindrical shape when viewed in the first direction.
- the first case member 21 has recesses 21C0, 21C1, and 21C2.
- the recess 21C0 is recessed from one end face of the first case member 21 in the first direction, and has a circular shape when viewed from the first direction.
- the diameter of the recess 21C0 (the diameter of the circle when viewed from the first direction) is approximately the same as the diameter of the flange 32 of the cylindrical holder 30.
- Recess 21C2 is recessed from the bottom surface of recess 21C0, and has a circular shape when viewed from the first direction.
- the shape of recess 21C2 when viewed from the first direction is approximately the same as the shape of the outer surface SO31 of main body 31 (thin portion) of cylindrical holder 30.
- Recess 21C1 is recessed from the bottom surface of recess 21C2, and has a circular shape when viewed from the first direction.
- the diameter of recess 21C1 is approximately the same as the diameter of the first stator magnet 51.
- the second case member 22 has recesses 22C0, 22C1, and 22C2.
- the recess 22C0 is recessed from one end face of the second case member 22 in the first direction, and has a circular shape when viewed from the first direction.
- the diameter of the recess 22C0 (the diameter of the circle when viewed from the first direction) is approximately the same as the diameter of the flange 32 of the cylindrical holder 30.
- Recess 22C2 is recessed from the bottom surface of recess 22C0, and has a circular shape when viewed from the first direction.
- the shape of recess 22C2 when viewed from the first direction is approximately the same as the shape of the outer surface SO31 of main body 31 (thin portion) of cylindrical holder 30.
- Recess 21C2 is recessed from the bottom surface of recess 22C2, and recess 21C2 has a circular shape when viewed from the first direction.
- the diameter of recess 22C1 is approximately the same as the diameter of second stator magnet 52.
- the first case member 21 and the second case member 22 are connected and arranged side by side in the first direction so that the surfaces into which the recesses 21C0 and 22C0 open face each other.
- the cylindrical case 20 has an internal space formed by the recesses 21C0, 21C1, and 21C2 formed in the first case member 21 and the recesses 22C0, 22C1, and 22C2 formed in the second case member 22.
- the cylindrical case 20 has stepped portions at both ends in the first direction.
- a first opening 29 is provided at the end where the first case member 21 and the second case member 22 are connected, so as to include the dividing line that divides the cylindrical case 20 into the first case member 21 and the second case member 22.
- the first opening 29 connects the internal space of the cylindrical case 20 with the outside.
- the multiple drive windings 61, 62 are composed of wound linear conductors coated with an insulating film.
- the multiple drive windings 61, 62 are wound around the outer periphery of the cylindrical holder 30, sandwiching the flange 32 on both sides.
- the drive winding 61 is arranged on the outer peripheral surface SO31 of the main body 31 of the cylindrical holder 30, closer to the first end face E31 than the flange portion 32. In this case, the drive winding 61 is arranged at a predetermined distance from the first end face E31.
- the drive winding 62 is arranged on the outer surface SO31 of the main body 31 of the cylindrical holder 30, closer to the second end face E32 than the flange portion 32. In this case, the drive winding 62 is arranged at a predetermined distance from the second end face E32.
- the circumferential height of the multiple drive windings 61, 62 is lower than the height of the flange portion 32.
- a ring-shaped shield member SH is disposed on the outer circumferential surface of the multiple drive windings 61, 62.
- the shield member SH is made of metal and shields the magnetic field radiated from the multiple drive windings 61, 62 to the outside.
- the stator magnet 51 is housed and positioned in the recess 21C1.
- the stator magnet 51 is fixed in place with a portion of its height protruding from the recess 21C1.
- the stator magnet 52 is housed and positioned in the recess 22C1.
- the stator magnet 52 is fixed in place with a portion of its height protruding from the recess 22C1.
- the end of the cylindrical holder 30 housing the mover magnet 40 on the first end face E31 side is housed and positioned in the recess 21C2.
- the first end face E31 abuts against the bottom surface B212 of the recess 21C2.
- the outer peripheral surface SO31 of the end (thin portion) of the cylindrical holder 30 on the first end face E31 side abuts against the side surface S212 of the recess 21C2.
- the outer peripheral surface SO31 of the end (thin portion) of the cylindrical holder 30 on the first end face E31 side abuts against the outer peripheral surface of the stator magnet 51.
- the end of the cylindrical holder 30 housing the mover magnet 40 on the side of the second end face E32 is housed and positioned in the recess 22C2. At this time, the second end face E32 abuts against the bottom surface B222 of the recess 22C2.
- the outer peripheral surface SO31 of the end (thin portion) of the cylindrical holder 30 on the side of the second end face E32 abuts against the side surface S222 of the recess 22C2.
- the outer peripheral surface SO31 of the end (thin portion) of the cylindrical holder 30 on the side of the second end face E32 abuts against the outer peripheral surface of the stator magnet 52.
- the two stator magnets 51, 52 are arranged at both ends of the cylindrical holder 30, sandwiching the mover magnet 40 between them, so that they each generate a magnetic force that repels the mover magnet 40 in the first direction, which is the moving direction of the mover magnet 40.
- the vibration motor 10 by passing a drive current through the drive windings 61, 62, the mover magnet 40 reciprocates (vibrates) within the through-hole 300 in the first direction. Therefore, the vibration motor 10 can be realized as a magnetic spring type actuator.
- a vibration motor 10 configured in this manner has the following advantages: As described above, the cross-sectional shape of the through-hole 300 that houses the cylindrical mover magnet 40 is a regular hexagon.
- the radius of the mover magnet 40 is R40
- the clearance between the mover magnet 40 and the inner wall surface SI30 in the vibration motor 10 is CL.
- the clearance is defined as the shortest distance between the mover magnet 40 and the inner wall surface SI30 when the center of the through-hole 300 and the center of the mover magnet 40 are aligned when viewed in the first direction.
- the clearance in the comparative example is designated as CLP.
- the cross-sectional flow area is the area of the portion surrounded by inner wall surface SI30 and the outer peripheral surface of mover magnet 40 when viewed in the first direction.
- the vibration motor 10 can be made the same as the flow path cross-sectional area of the comparative configuration, the vibration motor 10 can achieve vibration magnitude and vibration generation efficiency equivalent to that of the comparative configuration.
- the radius R40 of the mover magnet 40 is set to 5.0 mm, and the clearance CLP of the comparative configuration is set to 0.3 mm.
- the flow path cross-sectional area Sr of the comparative configuration is 5.3 ⁇ 5.3 ⁇ 5 ⁇ 5 ⁇ 9.7 mm 2 .
- the vibration motor 10 can have a smaller clearance than the comparative configuration.
- the smaller clearance suppresses rattle during reciprocating motion of the mover magnet 40.
- the vibration motor 10 can suppress rattle and reduce noise while achieving the desired vibration magnitude and vibration generation efficiency.
- the vibration motor 10 can achieve this effect with the same external shape as the comparative configuration.
- the through-hole 300 is a regular hexagonal prism (with a regular hexagonal cross section)
- the cylindrical holder 30 can be easily manufactured by die molding. Furthermore, the shape of the through-hole 300 can be achieved with greater precision.
- the vibration motor 10 has a simple structure and can more reliably achieve noise reduction effects.
- Fig. 4 is a plan sectional view of the vibration motor according to the second embodiment.
- the vibration motor 10A according to the second embodiment differs from the vibration motor 10 according to the first embodiment in the shape of the through-hole 300A.
- the other configuration of the vibration motor 10A according to the second embodiment is the same as that of the vibration motor 10 according to the first embodiment, and a description of similar parts will be omitted.
- a through hole 300A is formed in the cylindrical holder 30A.
- the through hole 300A is a regular octagonal prism.
- the shape of the inner wall surface SI30A formed by the through hole 300A when viewed in the first direction is a regular octagon.
- the clearance CLB is approximately 0.16 mm. Therefore, the vibration motor 10A can suppress rattle and reduce noise while achieving the desired vibration magnitude and vibration generation efficiency. In this case, the vibration motor 10A can achieve this effect with the same external shape as the comparative configuration.
- through hole 300A is a regular octagonal prism (with a regular octagonal cross section)
- cylindrical holder 30A can be easily manufactured by die molding. Furthermore, the shape of through hole 300A can be achieved with greater precision. Furthermore, because through hole 300A is a regular octagonal prism (with a regular octagonal cross section), the shape in the top, bottom, left, and right directions is symmetrical when viewed from above (when viewed in the first direction), improving the moldability of cylindrical holder 30B.
- the vibration motor 10A has a structure that can be molded even more easily and with higher precision, and noise reduction effects can be more reliably achieved.
- FIG. 5 is a plan sectional view of the vibration motor according to the third embodiment.
- the vibration motor 10B according to the third embodiment differs from the vibration motor 10 according to the first embodiment in the shape of the through-hole 300B.
- the other configuration of the vibration motor 10B according to the third embodiment is the same as that of the vibration motor 10 according to the first embodiment, and a description of similar parts will be omitted.
- a through hole 300B is formed in cylindrical holder 30B.
- Through hole 300B is a rectangular parallelepiped.
- the shape of the inner wall surface SI30B formed by through hole 300B when viewed in the first direction is a regular quadrilateral (square).
- the clearance is set to 0 mm, ensuring a larger flow path cross-sectional area than the comparative configuration.
- the vibration motor 10B can suppress rattle and reduce noise while achieving the desired vibration magnitude and vibration generation efficiency.
- the through-hole 300B is a rectangular parallelepiped (with a square cross section)
- the cylindrical holder 30B can be easily manufactured by die molding. Furthermore, the shape of the through-hole 300B can be achieved with greater precision.
- vibration motor 10B has an easy structure and can more reliably achieve noise reduction effects.
- the external shape of cylindrical holder 30B is larger than that of cylindrical holder 30. Therefore, if the shape of vibration motor 10B is acceptable, by applying this configuration, vibration motor 10B can achieve the same effects as vibration motors 10 and 10A.
- FIG. 6 is a table showing an example of the relationship between the shape of the through hole and the clearance, in which n represents the n of a regular n-gon, and the central angle is the central angle of the regular n-gon.
- n is an even number between 6 and 20
- the vibration motor can be easily constructed and the noise reduction effect can be more reliably achieved. Furthermore, when n is an even number between 6 and 20, the external dimensions of the vibration motor can be kept from becoming too large.
- the structure can be easily constructed while taking into account manufacturing errors, and noise reduction effects can be reliably achieved.
- n is a multiple of 4
- the shape in the top, bottom, left, and right directions when viewed from above (as viewed in the first direction) becomes symmetrical, resulting in a structure that can be molded even more easily and with higher precision, and more reliably achieving noise reduction effects.
- FIG. 7 is an exploded perspective view of the vibration motor according to the fourth embodiment.
- Fig. 8 is a side cross-sectional view of the vibration motor according to the fourth embodiment.
- the vibration motor 10C according to the fourth embodiment differs from the vibration motor 10 according to the first embodiment in that it includes a cylindrical holder 30C, a mover magnet 40C, and a drive winding 60.
- the rest of the configuration of the vibration motor 10C is the same as that of the vibration motor 10, and a description of similar parts will be omitted.
- the cylindrical holder 30C is cylindrical in shape, with the shape of the outer surface SO30 remaining constant regardless of the position in the first direction.
- the cross section of the outer surface SO30 of the cylindrical holder 30C perpendicular to the first direction is the same circle at any position in the first direction.
- the cylindrical holder 30C does not have the flange 32 that constitutes the cylindrical holder 30.
- the through hole 300 of the cylindrical holder 30C is a regular hexagon when viewed in the first direction.
- the mover magnet 40 comprises a first mover magnet 41, a second mover magnet 42, and an adhesive layer 400.
- the first mover magnet 41 and the second mover magnet 42 are bonded together by the adhesive layer 400.
- the first mover magnet 41 is positioned so as to generate a repulsive force against the first stator magnet 51.
- the first mover magnet 41 is positioned so that the north pole face N41 of the first mover magnet 41 faces the north pole face N51 of the first stator magnet 51.
- the second mover magnet 42 is positioned so as to generate a repulsive force against the second stator magnet 52.
- the second mover magnet 42 is positioned so that the N pole face N42 of the second mover magnet 42 faces the N pole face N52 of the second stator magnet 52.
- the drive winding 60 is wound around the outer surface SO30 of the cylindrical holder 30C so as to include approximately the center of the cylindrical holder 30C in the first direction.
- vibration motor 10C can achieve the same effects as vibration motor 10.
- FIG. 9 is a plan cross-sectional view of a vibration motor of a derivative example.
- the vibration motor 10X of the derivative example differs from the vibration motor 10 according to the first embodiment in the shape of the through-hole 300X.
- the other configuration of the vibration motor 10X of the derivative example is the same as that of the vibration motor 10 according to the first embodiment, and a description of similar parts will be omitted.
- the through-hole 300X has rounded (arc-shaped) corners where the sides constituting the inner wall surface SI30X intersect.
- the vibration motor 10X can achieve the same effects as the vibration motor 10.
- vibration motor 20 cylindrical case 21: first case members 21C0, 21C1, 21C2: recess 22: second case members 22C0, 22C1, 22C2: recess 29: first opening 30, 30A, 30B, 30C: cylindrical holder 31: main body 32: flange 40: mover magnet 41: first mover magnet 42: second mover magnet 51: first stator magnet 52: second Stator magnets 60, 61, 62: drive windings 300, 300A, 300B, 300X: through-hole B212: bottom surface B222: bottom surfaces CL, CLB, CLP: clearance E31: first end surface E32: second end surface N40, N51, N52: north pole surfaces S212, S222: side surfaces S40, S51, S52: south pole surfaces SH: shield members SI30, SI30A, SI30B, SI30X: inner wall surfaces SO31: outer circumferential surfaces
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Abstract
振動モータ(10)は、1つの可動子磁石(40)、筒状ホルダ(30)、駆動巻線(61、62)、筒状ケース(20)、および、第1、第2の固定子磁石(51、52)を備える。筒状ホルダ(30)は、第1方向の両端部が開口された貫通孔(300)を有する。筒状ホルダ(30)は、貫通孔(300)に可動子磁石(40)が収納される。駆動巻線(61、62)は、筒状ホルダ(30)の外周に巻回される。筒状ケース(20)には、筒状ホルダ(30)および駆動巻線(61、62)が収容される。第1、第2の固定子磁石(51、52)は、それぞれが可動子磁石(40)に対して反発する磁力を発生するように、可動子磁石(40)を間に挟んで筒状ホルダ(30)の両端部にそれぞれ配置される。第1方向に視て、可動子磁石(40)は円形であり、貫通孔(300)はn角形である。
Description
本発明は、振動モータの構造に関する。
特許文献1には、振動発生器が記載されている。特許文献1に記載の振動発生器は、円筒状の筐体を備える。筐体は、円筒形の内空部を有する。永久磁石可動子は、円柱形であり、内空部を往復運動する。振動発生器は、この永久磁石可動子の往復運動によって振動を発生する。
円空部には、円空部の延伸方向に延びる形状で壁面から突出する形状の線条突起が形成されている。永久磁石可動子は、線条突起に接触した状態で往復運動する。これにより、永久磁石可動子の往復運動が安定し、騒音を低減しようとしていた。
しかしながら、円筒状の内空部の壁面に線条突起を設ける構造は、金型によって円筒状の内空部に線条突起を形成することが難しい。さらに、線条突起を高精度に形成することが難しい。
このため、振動発生器が高コストになり、所望の騒音低減効果を得られない場合があった。
したがって、本発明の目的は、容易に製造できる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現する振動モータを提供することにある。
本発明の一実施形態に係る振動モータは、1つの可動子磁石、筒状ホルダ、駆動巻線、筒状ケース、および、第1、第2の固定子磁石を備える。筒状ホルダは、第1方向の両端部が開口された貫通孔を有する。筒状ホルダは、貫通孔に可動子磁石が収納される。駆動巻線は、筒状ホルダの外周に巻回される。筒状ケースには、筒状ホルダおよび駆動巻線が収容される。第1、第2の固定子磁石は、それぞれが可動子磁石に対して反発する磁力を発生するように、可動子磁石を間に挟んで筒状ホルダの両端部にそれぞれ配置される。第1方向に視て、可動子磁石は円形であり、貫通孔はn角形である。
第1方向に視たときの筒状ホルダの内壁面形状が円形の構造を比較構造とする。また、筒状ホルダの内壁面と可動子磁石の外周面とによって囲まれる空間を流路空間とする。
この発明の構成によって、流路空間の断面積を比較構造(断面円形)の流路空間の断面積と同等にしても、筒状ホルダの内壁面と可動子磁石の外周面との最短距離は、比較構造の最短距離よりも短くなる。これにより、可動子磁石の往復運動の時の空気抵抗を大きくすることなく、往復運動のガタつきを抑制し、安定化できる。また、多角形であるので、筒状ホルダを金型等を用いて容易に製造できる。
この発明の振動モータは、容易に製造できる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る振動モータの分解斜視図である。図2は、第1の実施形態に係る振動モータの側面断面図である。図3(A)は、第1の実施形態に係る振動モータの平面断面図であり、図3(B)は、比較構成の平面断面図である。比較構成は、貫通孔の断面形状が円形である。
本発明の第1の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る振動モータの分解斜視図である。図2は、第1の実施形態に係る振動モータの側面断面図である。図3(A)は、第1の実施形態に係る振動モータの平面断面図であり、図3(B)は、比較構成の平面断面図である。比較構成は、貫通孔の断面形状が円形である。
側面断面図は、可動子磁石の往復運動の方向(振動方向)に平行な面で切った断面図であり、平面断面図は、可動子磁石の往復運動の方向(振動方向)に直交する面で切った断面図である。なお、平面図では、駆動巻線の図示を省略している。図1-図3を含む各実施形態で記載する図面は、構成を分かり易くするため、適宜寸法を強調した部分を有する場合がある。
以下、第1の実施形態の説明では、符号の順番は前後するが、振動モータ10の中心側から順に具体的な構成を説明する。
振動モータ10は、筒状ケース20、筒状ホルダ30、可動子磁石40、第1の固定子磁石51、第2の固定子磁石52、および、複数の駆動巻線61、62を備える。
可動子磁石40、第1の固定子磁石51、第2の固定子磁石52は、永久磁石であり、例えば、ネオジム磁石等の磁力の強い磁石である。可動子磁石40、第1の固定子磁石51、第2の固定子磁石52は、円柱形である。可動子磁石40、第1の固定子磁石51、第2の固定子磁石52の直径は、略同じである。
可動子磁石40は、N極面N40とS極面S40とを有する。第1の固定子磁石51は、N極面N51とS極面S51とを有する。第2の固定子磁石52は、N極面N52とS極面S52とを有する。
筒状ホルダ30は、本体31と鍔部32とを備える。筒状ホルダ30は、磁界を通す材料からなり、例えば、絶縁性樹脂を材料とする。本体31と鍔部32とは、一体成型されている。
本体31は、第1方向に延びる円筒形状であり、第1端面E31、第2端面E32、外周面SO31、および、内壁面SI30を有する。
本体31は、第1端面E31と第2端面E32との間を貫通する貫通孔300を有する。
図1、図3(A)に示すように、貫通孔300は、第1方向に視て正6角形である。言い換えれば、貫通孔300によって形成される内壁面SI30Aを第1方向に視た形状は、正6角形である。貫通孔300は、第1方向のどの位置においても同じ正6角形の形状である。言い換えれば、貫通孔300によって形成される空間は、正6角柱である。
この貫通孔300によって内壁面SI30が形成される。貫通孔300は、可動子磁石40、第1の固定子磁石51、第2の固定子磁石52が収容可能な形状である。
外周面SO31は、第1方向に視て円形である。なお、外周面SO31の形状は、貫通孔300と同様に、正6角形であってもよい。
鍔部32は、円筒形であり、周方向において本体31の外周面SO31から外方に突出する形状である。鍔部32は、本体31における第1方向の中心を含むように配置されている。これにより、筒状ホルダ30は、第1方向において、鍔部32の両側に薄厚部を有する。
可動子磁石40は、筒状ホルダ30の貫通孔300内に収容される。この際、可動子磁石40は、N極面N40が第1端面E31側になり、S極面S40が第2端面E32側になるように収容される。
筒状ケース20は、第1ケース部材21と第2ケース部材22とを備える。第1ケース部材21と第2ケース部材22は、第1方向に視て円形の円柱形状である。
第1ケース部材21は、凹部21C0、凹部21C1、凹部21C2を備える。
凹部21C0は、第1ケース部材21の第1方向の一方端面から凹む形状であり、凹部21C0を第1方向から視た形状は、円形である。凹部21C0の直径(第1方向から視た円形の直径)は、筒状ホルダ30の鍔部32の直径と略同じである。
凹部21C2は、凹部21C0の底面から凹む形状であり、凹部21C2を第1方向から視た形状は、円形である。凹部21C2を第1方向に視た形状は、筒状ホルダ30の本体31(薄厚部)の外周面SO31形状と略同じである。
凹部21C1は、凹部21C2の底面から凹む形状であり、凹部21C1を第1方向から見た形状は、円形である。凹部21C1の直径は、第1の固定子磁石51の直径と略同じである。
第2ケース部材22は、凹部22C0、凹部22C1、凹部22C2を備える。
凹部22C0は、第2ケース部材22の第1方向の一方端面から凹む形状であり、凹部22C0を第1方向から視た形状は、円形である。凹部22C0の直径(第1方向から視た円形の直径)は、筒状ホルダ30の鍔部32の直径と略同じである。
凹部22C2は、凹部22C0の底面から凹む形状であり、凹部22C2を第1方向から視た形状は、円形である。凹部22C2を第1方向に視た形状は、筒状ホルダ30の本体31(薄厚部)の外周面SO31形状と略同じである。
凹部21C2は、凹部22C2の底面から凹む形状であり、凹部21C2を第1方向から見た形状は、円形である。凹部22C1の直径は、第2の固定子磁石52の直径と略同じである。
第1ケース部材21と第2ケース部材22とは、凹部21C0および凹部22C0が開口する面が対向するように第1方向に並んで配置され、接続される。
これにより、筒状ケース20は、第1ケース部材21に形成された各凹部21C0、21C1、21C2、第2ケース部材22に形成された各凹部22C0、22C1、22C2によって形成される内部空間を有する。そして、この構成によって、筒状ケース20は、第1方向の両端に、段差部を有する。
なお、第1ケース部材21と第2ケース部材22とが接続する端部には、筒状ケース20を第1ケース部材21と第2ケース部材22とに分ける分割線含むように、第1開口部29が設けられている。第1開口部29は、筒状ケース20の内部空間と外部とを連通する。
複数の駆動巻線61、62は、絶縁膜で被覆された巻回形の線状導体で構成される。複数の駆動巻線61、62は、筒状ホルダ30の外周において、鍔部32を挟んで両側に巻回される。
より具体的には、駆動巻線61は、筒状ホルダ30の本体31における鍔部32よりも第1端面E31側の外周面SO31に配置される。この際、駆動巻線61は、第1端面E31から所定距離離れた位置に配置される。
駆動巻線62は、筒状ホルダ30の本体31における鍔部32よりも第2端面E32側の外周面SO31に配置される。この際、駆動巻線62は、第2端面E32から所定距離離れた位置に配置される。
複数の駆動巻線61、62の周方向の高さは、鍔部32の高さよりも低い。複数の駆動巻線61、62の外周面には、円環形のシールド部材SHが配置されている。シールド部材SHは、金属で構成され、複数の駆動巻線61、62から外部に放射される磁界を遮蔽する。
固定子磁石51は、凹部21C1に収容され配置される。固定子磁石51は、高さ方向の一部が凹部21C1から突出する状態で固定される。
固定子磁石52は、凹部22C1に収容され配置される。固定子磁石52は、高さ方向の一部が凹部22C1から突出する状態で固定される。
可動子磁石40が収容された筒状ホルダ30における第1端面E31側の端部は、凹部21C2に収容され配置される。この際、第1端面E31は、凹部21C2の底面B212に当接する。筒状ホルダ30における第1端面E31側の端部(薄厚部)の外周面SO31は、凹部21C2の側面S212に当接する。筒状ホルダ30における第1端面E31側の端部(薄厚部)の外周面SO31は、固定子磁石51の外周面に当接する。
可動子磁石40が収容された筒状ホルダ30における第2端面E32側の端部は、凹部22C2に収容され配置される。この際、第2端面E32は、凹部22C2の底面B222に当接する。筒状ホルダ30における第2端面E32側の端部(薄厚部)の外周面SO31は、凹部22C2の側面S222に当接する。筒状ホルダ30における第2端面E32側の端部(薄厚部)の外周面SO31は、固定子磁石52の外周面に当接する。
このような構成によって、2つの固定子磁石51、52は、可動子磁石40の可動方向である第1の方向において、それぞれが可動子磁石40に対して反発する磁力を発生するように、可動子磁石40を間に挟んで筒状ホルダ30の両端にそれぞれ配置される。これにより、振動モータ10では、駆動巻線61、62に駆動電流を流すことで、可動子磁石40が貫通孔300内を第1方向に沿って往復運動(振動)する。したがって、振動モータ10は、磁気バネ式のアクチュエータを実現できる。
このような構成の振動モータ10は、次の作用効果を奏する。上述のように、円柱形の可動子磁石40が収容される貫通孔300の断面形状が正6角形である。
ここで、図3(A)に示すように、可動子磁石40の半径をR40とし、振動モータ10における可動子磁石40と内壁面SI30とのクリアランスをCLとする。クリアランスとは、第1方向に視て貫通孔300の中心と可動子磁石40の中心とを一致させたときの、可動子磁石40と内壁面SI30との最短距離で定義される。
また、図3(B)に示すように、比較例のクリアランスをCLPとする。
振動モータ10が振動を発生する場合、クリアランスCL、CLPがなければ、可動子磁石40が往復運動する際に貫通孔300内の空気が移動するための流路断面積が十分取れずに抵抗となってしまう。これにより、可動子磁石40の加速度が低下して、振動の大きさおよび振動発生効率は、低下する。なお、流路断面積とは、第1方向に視て、内壁面SI30と可動子磁石40の外周面とによって囲まれる部分の面積である。
振動モータ10の流路断面積を比較構成の流路断面積と同じにできれば、振動モータ10は、比較構成と同等の振動の大きさ、および振動発生効率を実現できる。
ここで、具体的に、可動子磁石40の半径R40を5.0mmとし、比較構成のクリアランスCLPを0.3mmとする。
この場合比較構成の流路断面積Srは、5.3×5.3×π-5×5×π≒9.7mm2である。
これに対して、振動モータ10の流路断面積Sは、次の式で表される。
2√3×(5+CL)2-5×5×π
これが、9.7mm2と同じであれば、比較構成と同じ流路断面積を得られる。
これが、9.7mm2と同じであれば、比較構成と同じ流路断面積を得られる。
2√3×(5+CL)2-5×5×π=9.7mm2
したがって、クリアランスCL≒0.047mmとなる。
したがって、クリアランスCL≒0.047mmとなる。
このように、振動モータ10は、比較構成よりもクリアランスを小さくできる。クリアランスが小さくなることで、可動子磁石40の往復運動時のガタつきは抑制される。これにより、振動モータ10は、所望とする振動の大きさおよび振動発生効率を実現しながら、ガタつきを抑制して、騒音を低減できる。この際、振動モータ10は、比較構成と同じ外形形状において、この作用効果を実現できる。
また、貫通孔300が正6角柱(断面が正6角形)であるので、筒状ホルダ30を金型成型によって容易に製造できる。さらに、貫通孔300の形状をより高精度に実現できる。
これにより、振動モータ10は、容易にできる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図4は、第2の実施形態に係る振動モータの平面断面図である。
本発明の第2の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図4は、第2の実施形態に係る振動モータの平面断面図である。
図4に示すように、第2の実施形態に係る振動モータ10Aは、第1の実施形態に係る振動モータ10に対して、貫通孔300Aの形状で異なる。第2の実施形態に係る振動モータ10Aの他の構成は、第1の実施形態に係る振動モータ10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
振動モータ10Aでは、筒状ホルダ30Aに、貫通孔300Aが形成される。貫通孔300Aは、正8角柱である。言い換えれば、図4に示すように、貫通孔300Aによって形成される内壁面SI30Aを第1方向に視た形状(貫通孔300Aの平面断面形状)は正8角形である。
この場合、クリアランスCLBは、約0.16mmとなる。したがって、振動モータ10Aは、所望とする振動の大きさおよび振動発生効率を実現しながら、ガタつきを抑制して、騒音を低減できる。この際、振動モータ10Aは、比較構成と同じ外形形状において、この作用効果を実現できる。
また、貫通孔300Aが正8角柱(断面が正8角形)であるので、筒状ホルダ30Aを金型成型によって容易に製造できる。さらに、貫通孔300Aの形状をより高精度に実現できる。さらに、貫通孔300Aが正8角柱(断面が正8角形)であるので、平面視(第1方向に視た)した上下左右の形状が対称になり、筒状ホルダ30Bの成形性は向上する。
これにより、振動モータ10Aは、さらに容易で高精度に成形にできる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図5は、第3の実施形態に係る振動モータの平面断面図である。
本発明の第3の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図5は、第3の実施形態に係る振動モータの平面断面図である。
図5に示すように、第3の実施形態に係る振動モータ10Bは、第1の実施形態に係る振動モータ10に対して、貫通孔300Bの形状で異なる。第3の実施形態に係る振動モータ10Bの他の構成は、第1の実施形態に係る振動モータ10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
振動モータ10Bでは、筒状ホルダ30Bに、貫通孔300Bが形成される。貫通孔300Bは、直方体である。言い換えれば、図5に示すように、貫通孔300Bによって形成される内壁面SI30Bを第1方向に視た形状(貫通孔300Bの平面断面形状)は正4角形(正方形)である。
この場合、クリアランスは、0mmとして、比較構成よりも大きな流路断面積を確保できる。
したがって、振動モータ10Bは、所望とする振動の大きさおよび振動発生効率を実現しながら、ガタつきを抑制して、騒音を低減できる。
また、貫通孔300Bが直方体で(断面が正4角形)であるので、筒状ホルダ30Bを金型成型によって容易に製造できる。さらに、貫通孔300Bの形状をより高精度に実現できる。
これにより、振動モータ10Bは、容易にできる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。ただし、筒状ホルダ30Bの外形形状は、筒状ホルダ30よりも大きくなる。したがって、振動モータ10Bの形状が許容されれば、この構成を適用することで、振動モータ10Bは、振動モータ10、10Aと同様の作用効果を奏することができる。
[貫通孔の形状とクリアランスとの関係]
図6は、貫通孔の形状とクリアランスとの関係の一例を示す表である。図6において、nは、正n角形のnを表し、中心角は、正n角形の中心角である。
図6は、貫通孔の形状とクリアランスとの関係の一例を示す表である。図6において、nは、正n角形のnを表し、中心角は、正n角形の中心角である。
図6に示すように、nが6以上、20以下のまでの偶数であることで、振動モータは、容易にできる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。さらに、nが6以上、20以下のまでの偶数であることで、振動モータの外形形状の大型化を抑制できる。
また、nが12以下となることで、製造誤差を考慮した上で、容易にできる構造であり、騒音低減効果を確実に実現できる。
また、上述のように、nが4の倍数の場合、平面視(第1方向に視た)した上下左右の形状が対称になり、さらに容易にかつ高精度で成形できる構造であり、騒音低減効果をより確実に実現できる。
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図7は、第4の実施形態に係る振動モータの分解斜視図である。図8は、第4の実施形態に係る振動モータの側面断面図である。
本発明の第4の実施形態に係る振動モータについて、図を参照して説明する。図7は、第4の実施形態に係る振動モータの分解斜視図である。図8は、第4の実施形態に係る振動モータの側面断面図である。
図7、図8に示すように、第4の実施形態に係る振動モータ10Cは、第1の実施形態に係る振動モータ10に対して、筒状ホルダ30C、可動子磁石40C、および、駆動巻線60を備える点で異なる。振動モータ10Cの他の構成は、振動モータ10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
筒状ホルダ30Cは、第1方向における位置によらず外周面SO30の形状が変化しない筒状である。言い換えれば、筒状ホルダ30Cの外周面SO30は、第1方向におけるどの位置においても、第1方向に直交する断面は、同じ円形である。さらに、言い換えれば、筒状ホルダ30Cは、筒状ホルダ30を構成する鍔部32を備えない。
筒状ホルダ30Cの貫通孔300は、第1方向に視て正6角形である。
可動子磁石40は、第1の可動子磁石41、第2の可動子磁石42、接着層400を備える。第1の可動子磁石41と第2の可動子磁石42は、接着層400によって接着される。
第1の可動子磁石41は、第1の固定子磁石51に対して反発力を生じるように配置される。例えば、具体的に、図7の場合、第1の可動子磁石41のN極面N41が第1の固定子磁石51のN極面N51に対向するように、第1の可動子磁石41は配置される。
第2の可動子磁石42は、第2の固定子磁石52に対して反発力を生じるように配置される。例えば、具体的に、図7の場合、第2の可動子磁石42のN極面N42が第2の固定子磁石52のN極面N52に対向するように、第2の可動子磁石42は配置される。
駆動巻線60は、筒状ホルダ30Cの第1方向の略中央を含むように、筒状ホルダ30Cの外周面SO30に巻回して配置される。
このような構成によって、振動モータ10Cは、振動モータ10と同様の作用効果を奏することができる。
[派生例]
図9は、派生例の振動モータの平面断面図である。図7に示すように、派生例の振動モータ10Xは、第1の実施形態に係る振動モータ10に対して、貫通孔300Xの形状で異なる。派生例の振動モータ10Xの他の構成は、第1の実施形態に係る振動モータ10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図9は、派生例の振動モータの平面断面図である。図7に示すように、派生例の振動モータ10Xは、第1の実施形態に係る振動モータ10に対して、貫通孔300Xの形状で異なる。派生例の振動モータ10Xの他の構成は、第1の実施形態に係る振動モータ10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
図9に示すように、貫通孔300Xは、内壁面SI30Xを構成する各辺が交わる角部がR(円弧形状)を有する。
このような構成であっても、振動モータ10Xは、振動モータ10と同様の作用効果を奏することができる。
なお、派生例の形状は、第1の実施形態の形状に適用されることに限らず、他の実施形態にも適用できる。
10、10A、10B、10C、10X:振動モータ
20:筒状ケース
21:第1ケース部材
21C0、21C1、21C2:凹部
22:第2ケース部材
22C0、22C1、22C2:凹部
29:第1開口部
30、30A、30B、30C:筒状ホルダ
31:本体
32:鍔部
40:可動子磁石
41:第1の可動子磁石
42:第2の可動子磁石
51:第1の固定子磁石
52:第2の固定子磁石
60、61、62:駆動巻線
300、300A、300B、300X:貫通孔
B212:底面
B222:底面
CL、CLB、CLP:クリアランス
E31:第1端面
E32:第2端面
N40、N51、N52:N極面
S212、S222:側面
S40、S51、S52:S極面
SH:シールド部材
SI30、SI30A、SI30B、SI30X:内壁面
SO31:外周面
20:筒状ケース
21:第1ケース部材
21C0、21C1、21C2:凹部
22:第2ケース部材
22C0、22C1、22C2:凹部
29:第1開口部
30、30A、30B、30C:筒状ホルダ
31:本体
32:鍔部
40:可動子磁石
41:第1の可動子磁石
42:第2の可動子磁石
51:第1の固定子磁石
52:第2の固定子磁石
60、61、62:駆動巻線
300、300A、300B、300X:貫通孔
B212:底面
B222:底面
CL、CLB、CLP:クリアランス
E31:第1端面
E32:第2端面
N40、N51、N52:N極面
S212、S222:側面
S40、S51、S52:S極面
SH:シールド部材
SI30、SI30A、SI30B、SI30X:内壁面
SO31:外周面
Claims (5)
- 1つの可動子磁石と、
第1方向の両端部が開口された貫通孔を有し、前記貫通孔に前記可動子磁石が収納される筒状ホルダと、
前記筒状ホルダの外周に巻回される駆動巻線と、
前記筒状ホルダおよび前記駆動巻線が収容される筒状ケースと、
それぞれが前記可動子磁石に対して反発する磁力を発生するように、前記可動子磁石を間に挟んで前記筒状ホルダの前記両端部にそれぞれ配置された第1、第2の固定子磁石と、
を備え、
前記第1方向に視て、前記可動子磁石は円形であり、
nを4以上の偶数として、前記第1方向に視て、前記貫通孔はn角形である、
振動モータ。 - 前記筒状ホルダは、外周面の中央部に鍔部を有し、
前記駆動巻線は、前記鍔部を挟んで両側に巻回される、
請求項1に記載の振動モータ。 - 前記nは12以下の偶数である、
請求項1または請求項2に記載の振動モータ。 - 前記nは6以上である、
請求項3に記載の振動モータ。 - 前記nは4の倍数である、
請求項4に記載の振動モータ。
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