JP2016101043A

JP2016101043A - リニア振動モータ

Info

Publication number: JP2016101043A
Application number: JP2014238221A
Authority: JP
Inventors: 片田　好紀; Yoshinori Katada; 好紀片田
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2014-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2016-05-30
Also published as: CN107112877A; WO2016084807A1

Abstract

【課題】薄型化されたリニア振動モータの可動子がガイドシャフトに沿って円滑に振動できるようにする。【解決手段】リニア振動モータ１は、磁極部１０と錘部２０を備える可動子２と、磁極部１０に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイル３と、コイル３を保持する磁極枠部３０を備える枠体４と、枠体４内に配置されて駆動力に反発する弾性力を可動子２に付与する弾性部材５と、枠体４内で一軸方向に沿った可動子２の振動をガイドするガイドシャフト６とを備え、可動子２は、一軸方向に直交する幅が一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、磁極部１０（ヨーク１４（１５））における幅方向又は厚さ方向の端部に面取部１４Ａ（１５Ａ）を設けた。【選択図】図３

Description

本発明は、信号入力によって可動子を直線的に往復振動させて振動を発生させる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、通信機器の着信や各種電子機器のアラーム発信などによって振動を発生させ、通信機器の携帯者や各種電子機器に触れる操作者に対して振動によって信号入力の状況を伝えるものであり、携帯電話を含む携帯情報端末などの各種電子機器に装備されている。

振動モータは、各種の形態が開発されているが、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。このリニア振動モータは、直線状のガイドシャフトを設け、これに沿って可動子を振動させる構成を採用することで、安定した振動を得ることができ、またガイドシャフトで可動子を保持することができるので、落下衝撃時の耐損傷性を得ることができる。

このようなリニア振動モータは、筐体に固定したコイルとこのコイル内に配置されるマグネットによって駆動部を構成し、振動方向に沿ってマグネットに錘を連結して可動子を構成し、この可動子に振動方向に沿った貫通孔を形成して、この貫通孔に一本のガイドシャフトを通し、コイルとマグネットによる駆動力とこの駆動力に反発する弾性部材の弾性力によって直線的な往復振動を得るもの（下記特許文献１参照）などが知られている。

特開２０１２−１６１５３号公報

携帯電子機器の小型化・薄型化に伴い、それに装備される振動モータには一層の小型化・薄型化の要求がなされている。特に、スマートフォンなどのフラットパネル表示部を備える電子機器においては、表示面と直交する厚さ方向の機器内スペースが限られているので、そこに配備される振動モータには薄型化の高い要求がある。

リニア振動モータの薄型化を考える際には、マグネット体積を十分に確保して所望の駆動力を得ると共に錘の質量を十分に確保して所望の慣性力を得ようとすると、マグネットに錘を連結した可動子を偏平形状にして薄厚化を図ることが考えられる。この場合、可動子の偏平形状に合わせて筐体（カバー）も偏平形状になるが、一軸のガイドシャフトの場合には、ガイドシャフトの軸周りに可動子を回転させる力が作用すると、可動子の外周部とその周囲に設けられるコイルや筐体の内面との間に干渉が生じ易くなり、その干渉が可動子の直線的な往復振動の妨げになる問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、ガイドシャフトを備えたリニア振動モータの薄型化を達成すること、薄型化されたリニア振動モータの可動子がガイドシャフトに沿って円滑に振動できるようにすること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
磁極部と錘部を備える可動子と、前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、前記磁極部は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、前記磁極部における前記幅方向又は前記厚さ方向の端部に面取部を設けたことを特徴とするリニア振動モータ。

このような特徴を有する本発明によると、一軸方向に直交する幅が一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有する可動子を、ガイドシャフトでガイドしながら一軸方向に往復振動させるので、ガイドシャフトを備えたリニア振動モータの薄型化が可能になる。また、磁極部における幅方向又は厚さ方向の端部に面取部を設けているので、磁極部に加わるガイドシャフト回りの回転力が抑制され、磁極部のガイドシャフト回りの回転や傾きを抑えることができる。これによって、薄型化されたリニア振動モータの可動子をガイドシャフトに沿って円滑に振動させることができる。

本発明の実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示した斜視図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示した平面図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示した分解斜視図である。本発明の実施形態に係るリニア振動モータの磁極部（ヨーク）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における磁気回路の磁束状態を示した説明図（（ａ）がヨークに面取部又は凸状部を設けていない場合、（ｂ）がヨークに面取部又は凸状部を設けた場合）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電子機器（携帯情報端末）を示した説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１〜図３に示すように、リニア振動モータ１は、可動子２、コイル３、枠体４、弾性部材５、ガイドシャフト６を備えており、可動子２を一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿って直線的に往復振動させて振動を発生する。

可動子２は、磁極部１０と錘部２０を備えている。図示の例では錘部２０を可動子２の一軸方向（図示Ｘ軸方向）両側に設けているが、これに限らず片側のみであってもよい。磁極部１０は、マグネット１１，１２，１３とヨーク１４，１５を備えている。ここでは、３つのマグネット１１，１２，１３と２つのヨーク１４，１５を備えているが、これに限らず、例えば２つのマグネットと１つのヨークによって磁極部１０を構成することもできる。

マグネット１１，１２，１３は、一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿った磁極の向きを有している。また、ヨーク１４は、一対のマグネット１１，１２の同極間に挟まれており、ヨーク１５は、一対のマグネット１２，１３の同極間に挟まれている。この磁極部１０は、その側面に補強板１６を固着することで、マグネット１１，１２，１３とヨーク１４，１５の連結を強化することができる。

コイル３（３Ａ，３Ｂ）は、磁極部１０に対して一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿った駆動力を付与するもので、この例では、磁極部１０のヨーク１４，１５を囲んで配置されている。ここでは２つのヨーク１４，１５に対応するように巻き方向が逆の２つのコイル３Ａ，３Ｂを配置しているが、ヨークが１つの場合には１つのコイルが配置される。

枠体４は、コイル３を保持する磁極枠部３０を備えている。磁極枠部３０は、可動子２の磁極部１０と共に、コイル３を横切る磁束を形成する磁気回路を構成している。これによって、磁極枠部３０に固定されたコイル３に電流を流すことで、可動子２の磁極部１０に一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿った駆動力が付与される。枠体４には、コイル３に駆動信号を入力する入力端子１８が設けられている。

磁極枠部３０は、コイル３を囲むように、上面部３１，下面部３２，側面部３３を備えている。図示の例では、上面部３１と下面部３２はＸ軸とＹ軸に沿った平面部を有しており、側面部３３は、Ｘ軸とＺ軸に沿った平面部を有している。

また、図示の例では、枠体４は、上枠体４０と下枠体４１を結合することで、内部に可動子２を収容する枠を形成している。上枠体４０は、前述した上面部３１と側面部３３を備えており、下枠体４１は、前述した下面部３２と、正面壁部４１Ａ，側壁部４１Ｂを備えている。

ガイドシャフト６は、枠体４内で一軸方向（図示Ｘ軸方向）に沿った可動子２の振動をガイドする軸部材である。図示の例では、ガイドシャフト６は、可動子２の重心軸に沿って、一端が錘部２０に固着され他端が錘部２０の外側に突出するように配置され、一対の錘部２０にそれぞれガイドシャフト６Ａ，６Ｂが装着されている。ガイドシャフト６（６Ａ，６Ｂ）の他端側は枠体４に設けられる軸受１７に摺動自在に支持されている。ここでは錘部２０に固着されるガイドシャフト６の例を示しているが、ガイドシャフト６は、例えば、可動子２をＸ軸方向に沿って貫通する一本の軸で構成することもできる。この場合は、ガイドシャフト６の両端が枠体４の正面壁部４１Ａに固定され、このガイドシャフト６に可動子２が摺動する。

図示のガイドシャフト６Ａ，６Ｂは、錘部２０にＸ軸方向に沿って形成される凹部２０Ａ内に固着されている。凹部２０Ａは、軸受１７が入り込むだけのＹ軸方向の幅を有しており、可動子２の振幅を許容するだけのＸ軸方向の深さを有している。また、錘部２０は、凹部２０Ａとは逆側に係合凹部２０Ｂを備えており、この係合凹部２０Ｂには、磁極部１０のマグネット１１，１３が係合されて固定されている。

弾性部材５は、枠体４内に配置されて、コイル３を流れる電流によって磁極部１０に付与される駆動力に反発する弾性力を可動子２に付与する。図示の弾性部材５は、錘部２０の一軸方向（Ｘ軸方向）端部と枠体４の正面壁部４１Ａとの間に配置され、可動子２の一軸方向の振動に対して圧縮される圧縮バネで構成されており、ガイドシャフト６Ａ，６Ｂを挟んで左右両側に４個配置されている。

このようなリニア振動モータ１において、可動子２は、一軸方向（図示Ｘ軸方向）に直交する幅（図示Ｙ軸方向の幅）が一軸方向（図示Ｘ軸方向）に直交する厚さ（図示Ｚ軸方向の厚さ）より大きい偏平形状を有している。すなわち、磁極部１０と錘部２０がそれぞれ、図示Ｙ軸方向の幅が図示Ｚ軸方向の厚さより大きい偏平形状を有している。

また、この可動子２の偏平形状に対応して、枠体４の外形も図示Ｙ軸方向の幅が図示Ｚ軸方向の厚さより大きい偏平形状を有している。枠体４における磁極枠部３０は、可動子２の厚さ方向（図示Ｚ軸方向）で対面する上面部３１と下面部３２を備えると共に、可動子２の幅方向（図示Ｙ軸方向）に対面する一対の側面部３３を備えている。このように、可動子２及び枠体４を偏平形状にすることで、Ｚ軸方向の厚さを小さくした薄厚のリニア振動モータ１を得ることができる。

ここで、一軸のガイドシャフト６（同軸上のガイドシャフト６Ａ，６Ｂ）で可動子２を摺動自在に支持しているリニア振動モータ１は、可動子２の磁極部１０にガイドシャフト６回りの回転力が作用すると、偏平形状の磁極部１０がコイル３に干渉するか、偏平形状の錘部２０が枠体４の内面に干渉することになり、円滑な可動子２の直線的な往復振動を得ることができなくなる。このため、このような回転力を極力排除することが必要になる。

そこで、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、図３及び図４に示すように、磁極部１０における幅方向（図示Ｙ軸方向）又は厚さ方向（図示Ｚ軸方向）の端部に面取部１４Ａ（１５Ａ）を設けている。具体的には、磁極部１０におけるヨーク１４（１５）の四隅に面取部１４Ａ（１５Ａ）を設けている。

ヨーク１４，１５に設けられる面取部１４Ａ，１５Ａは、図４（ａ）に示すように、Ｒ（湾曲）状に設けてもよいし、図４（ｂ）に示すように、平面状に設けてもよい。また、面取部１４Ａ，１５Ａを設ける共に、ヨーク１４，１５における厚さ方向（図示Ｚ軸方向）の中央部を凸状にした凸状部１４Ｂ，１５Ｂを設けてもよい。

このように、磁極部１０のヨーク１４，１５に面取部１４Ａ，１５Ａ又は凸状部１４Ｂ，１５Ｂを設けることで、磁極部１０をガイドシャフト６回りに回転させる回転力を抑止することができる。これによって、磁極部１０がガイドシャフト６回りに回転又は傾斜するのを抑止することができ、また、可動子２（錘部２０）が枠体４の内面に干渉したとしても、錘部２０と枠体４との摩擦力を低減させることができるので、可動子２をガイドシャフト６に沿って円滑に直線振動させることができる。

図５は、リニア振動モータ１の磁気回路の磁束状態を示しており、ヨーク１４（１５）に面取部１４Ａ（１５Ａ）又は凸状部１４Ｂ（１５Ｂ）を設けた場合の磁束の状態を、面取部１４Ａ（１５Ａ）又は凸状部１４Ｂ（１５Ｂ）を設けていない場合と比較して示している。（ａ）がヨーク１４（１５）に面取部１４Ａ（１５Ａ）又は凸状部１４Ｂ（１５Ｂ）を設けていない場合、（ｂ）がヨーク１４（１５）に面取部１４Ａ（１５Ａ）又は凸状部１４Ｂ（１５Ｂ）を設けた場合を示している。

図から明らかなように、（ａ）に示す磁束の状態は、ヨーク１４（５１）の角部Ｐから多くの磁束が磁極枠部３０に向かっている。この角部Ｐから出る磁束は、ヨーク１４（１５）のＹ方向端部を磁極枠部３０に吸着させる力になり、ヨーク１４（１５）をガイドシャフト６回りに回転させる力が付与される。これに対して、（ｂ）に示す磁束の状態は、ヨーク１４（１５）の厚さ方向（Ｚ軸方向）中央部（凸状部１４Ｂ）から水平に磁極枠部３０の側面部３３に向かう磁束が多くなり、ヨーク１４をガイドシャフト６回りに回転させる力が抑制されている。

このように、ヨーク１４，１５に面取部１４Ａ，１５Ａ又は凸状部１４Ｂ，１５Ｂを設けることで、磁極部１０のガイドシャフト６回りの回転や傾きを抑えることができ、薄型化されたリニア振動モータ１の可動子２をガイドシャフト６に沿って円滑に振動させることができる。

図６は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を備えた電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。円滑で安定した振動が得られ薄型化や幅方向のコンパクト化が可能なリニア振動モータ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の動作開始・終了時を異音が発生しにくい安定した振動で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・幅方向のコンパクト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枠体４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。

１：リニア振動モータ，２：可動子，３（３Ａ，３Ｂ）：コイル，４：枠体，
５：弾性部材，６（６Ａ，６Ｂ）：ガイドシャフト，
１０：磁極部，
１１，１２，１３：マグネット，
１４，１５：ヨーク，１４Ａ，１５Ａ：面取部，１４Ｂ，１５Ｂ：凸状部，
１６：補強板，１７：軸受，１８：入力端子，
２０：錘部，２０Ａ：凹部，２０Ｂ：係合凹部，
３０：磁極枠部，３１：上面部，３２：下面部，３３：側面部，
４０：上枠体，４１：下枠体，４１Ａ：正面壁部，４１Ｂ：側壁部
１００：携帯情報端末

Claims

磁極部と錘部を備える可動子と、
前記磁極部に対して一軸方向に沿った駆動力を付与するコイルと、
前記コイルを保持する磁極枠部を備える枠体と、
前記枠体内に配置されて前記駆動力に反発する弾性力を前記可動子に付与する弾性部材と、
前記枠体内で前記一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするガイドシャフトとを備え、
前記磁極部は、前記一軸方向に直交する幅が前記一軸方向に直交する厚さより大きい偏平形状を有し、
前記磁極部における前記幅方向又は前記厚さ方向の端部に面取部を設けたことを特徴とするリニア振動モータ。
前記磁極部は、前記一軸方向に沿った磁極の向きを有する一対のマグネットの同極間に挟まれるヨークを備え、前記面取部は前記ヨークに設けられることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
前記ヨークにおける前記厚さ方向の中央部を凸状にしたことを特徴とする請求項２記載のリニア振動モータ。
前記磁極枠部は、前記可動子の幅方向に沿った上面と下面を備え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。
前記可動子の前記一軸方向端部に前記錘部が配置され、
前記ガイドシャフトは、前記可動子の重心軸に沿って、一端が前記錘部に固着され他端が前記錘部の外側に突出して配置され、
前記ガイドシャフトの他端側が前記枠体に設けられる軸受に摺動自在に支持されることを特徴とする請求項４記載のリニア振動モータ。
請求項１〜５記載のいずれか１項に記載されたリニア振動モータを備えた携帯情報端末。