JP7371926B2 - linear vibration motor - Google Patents
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Description
本発明は、可動子を磁気駆動して直線的に振動させ、その振動を出力するリニア振動モータに関する。 The present invention relates to a linear vibration motor that linearly vibrates a movable element by magnetically driving it and outputs the vibration.
上述の如きリニア振動モータは、例えば携帯型端末装置等のユーザに着信や操作入力等を振動で知らせるためにその携帯型端末装置等に搭載されており、かかるリニア振動モータとしては従来、例えば特許文献1~4により開示されたものが知られている。
The above-mentioned linear vibration motor is installed in, for example, a mobile terminal device to notify the user of an incoming call, an operation input, etc. by vibration. Those disclosed in
特許文献1記載のリニア振動モータは、円盤状の固定体2と、固定体2内に収容された可動体(可動子)6と、固定体2と可動体6とに接続されて固定体2に対し可動体6を軸線方向に移動可能に支持するバネ部材(機械式スプリング)8と、可動体6を軸線方向に駆動する磁気駆動機構5とを備えるとともに、固定体2と可動体6との間に配置されたゲル状ダンパー部材9を備えることにより、バネ部材を可動体に接続した場合でも可動体の共振を効果的に抑制できるようにしている。
The linear vibration motor described in
特許文献2記載のリニア振動モータ(リニアアクチュエータ)は、直方体状のハウジング220と、ハウジング220内に配置されてハウジング220の長手方向両端部に接続された軸320と、軸320に移動可能に係合された質量(可動子)310,330と、軸320の一部を取り巻いて質量310,330がハウジング220に接触するのを防止するスプリング(機械式スプリング)510と、軸320と質量310,330との少なくとも一部を囲繞して質量310,330が第1の位置から第2の位置に移動するようにその質量に駆動力を及ぼす電磁構体300とを備え、その質量310,330の第1の位置から第2の位置への動きで触覚出力を発生させることにより、比較的小型の構成で質量を二方向に動かすことができるようにしている。
The linear vibration motor (linear actuator) described in
特許文献3記載のリニア振動モータ(リニアアクチュエータ)は、軸方向にN極およびS極が着磁される少なくとも一つの永久磁石3a,3b,3cを有する棒状の可動子4と、可動子4を囲む第1のコイル1aおよび第2のコイル1bが軸線方向に配列される筒状の固定子2とを備え、第1のコイル1aに発生する推力と第2のコイル1bに発生する推力の位相がずれるように第1および第2のコイル1a,1bに位相を異ならせた交流を流し、かつ第1および第2のコイル1a,1bの軸線方向の中心を結んだコイル中心間ピッチと可動子4の磁極間ピッチとを一致させることにより、機械式スプリングを利用せずに可動子を往復動させるようにしている。
The linear vibration motor (linear actuator) described in
特許文献4記載のリニア振動モータは、収容空間を有する直方体状のハウジング10と、各々その収容空間に収容されてハウジング10に固定された第1の磁石11および第2の磁石13と、ハウジング10内に浮遊されるとともにクランプウェイト120と第3の磁石121と駆動磁石122と第4の磁石123とを有し第3の磁石121の磁極が第1の磁石11の隣接する磁極と対向する一方で第4の磁石123の磁極が第2の磁石13の隣接する磁極と対向する振動器ユニット(可動子)12とを、それら第1の磁石11と振動器ユニット12と第2の磁石13とが振動器ユニット12の振動方向に沿って1つずつ並ぶ配置で備え、さらに、磁的案内溝を持つ案内溝部品と、少なくとも部分的にその磁的案内溝に包まれて浮遊する磁的案内レールを持つ案内レール部品とを含み、振動器ユニット12をハウジング10内に浮遊させるとともにその振動方向に沿って動かす係合構体15,16と、その収容空間に収容され、駆動磁石122に対し隙間を開けられてその駆動磁石122を囲む駆動コイル14とを備えることにより、機械式スプリングを使用せずに振動器ユニットを浮遊させるようにしている。
The linear vibration motor described in
しかしながら、特許文献1および特許文献2記載の振動モータは、何れも可動子を機械式スプリングによって位置決めしていることから、組み立ての際に機械式スプリングの変形等の不具合が発生しやすく、組み立ての難易度が非常に高いという課題があり、また製品完成後の耐衝撃性が低く、特性変化や故障等の原因となるという課題もあった。
However, in both of the vibration motors described in
一方、特許文献3および特許文献4記載の振動モータは、何れも可動子を位置決めする機械式スプリングは用いていないものの、代わりに可動子の移動方向に延在させて電磁回路を配置していることから、ハウジングを小型化するのが困難であるという課題があった。
On the other hand, the vibration motors described in
それゆえ本発明は、可動子を磁気駆動して直線的に振動させ、その振動を出力する振動モータにおいて、上記課題を有利に解決し、部品の取り扱いおよび組み立てが容易で耐衝撃性が高く、しかも磁気回路を強化し易いため省電力で小型化が容易なリニア振動モータを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention advantageously solves the above problems in a vibration motor that linearly vibrates a movable element by magnetically driving it and outputs the vibration, and has easy handling and assembly of parts, high shock resistance, Moreover, it is an object of the present invention to provide a linear vibration motor that is easy to strengthen the magnetic circuit, saves power, and is easy to downsize.
本発明は、環状に巻き回され並列に配置された少なくとも2つのコイル、該コイルを両側から挟み込む一対の固定子マグネット並びに、該コイルおよび固定子マグネットを固定保持する磁性体ヨークをそれぞれ有する固定子と、
両端部が固定された支持軸にその軸心に沿って移動可能に保持された分銅並びに、該分銅に固定保持された可動子マグネットをそれぞれ有する可動子と、を備え、
該コイルに電圧を印加、通電して該コイルを貫通する向きの磁束を強めることによって該可動子を駆動するリニア振動モータであって、
前記可動子マグネットと前記固定子マグネットとは、その相互間に隙間を隔てて対向配置されていて、該可動子マグネットと該固定子マグネットとの磁気吸引力により、該分銅を該可動子マグネットとともに該支持軸上の一定の位置に弾性支持する磁気スプリングを構成することを特徴としている。
The present invention provides a stator having at least two coils wound annularly and arranged in parallel, a pair of stator magnets sandwiching the coils from both sides, and magnetic yokes that fixedly hold the coils and the stator magnets. and,
A weight movably held on a support shaft having both ends fixed and movable along the axis of the weight, and a movable element each having a movable element magnet fixedly held on the weight,
A linear vibration motor that drives the movable element by applying a voltage to the coil and energizing it to strengthen the magnetic flux passing through the coil,
The movable magnet and the stator magnet are arranged to face each other with a gap between them, and the magnetic attraction force between the movable magnet and the stator magnet causes the weight to move together with the movable magnet. It is characterized by comprising a magnetic spring that elastically supports the support shaft at a certain position.
本発明のリニア振動モータにあっては、固定子を、環状に巻き回され並列に配置された少なくとも2つのコイル、該コイルを両側から挟み込む一対の固定子マグネット並びに、該コイル及び固定子マグネットを固定保持する磁性体ヨークを備えたもので構成し、可動子を、両端部が固定された支持軸にその軸心に沿って移動可能に保持された分銅並びに、該分銅に固定保持された可動子マグネットを備えたもので構成し、コイルに電圧を印加、通電して該コイルを貫通する向きの磁束を強めることによって可動子の分銅を可動子マグネットとともに支持軸の軸方向へ一方向または往復方向に駆動し、さらに、可動子マグネットと固定子マグネットとを、その相互間に隙間を隔てて対向配置し、該可動子マグネットと該固定子マグネットとの磁気吸引力によって磁気スプリングを構成することにより、駆動力が取り除かれた場合に、磁気スプリングの付勢力により可動子の分銅が、可動子マグネットとともに支持軸上の一定の位置(所期位置)に引き戻されて位置決めされる。 In the linear vibration motor of the present invention, the stator includes at least two coils wound annularly and arranged in parallel, a pair of stator magnets sandwiching the coils from both sides, and the coils and the stator magnets. The movable element is composed of a weight that is movably held along the axis of the support shaft with both ends fixed, and a movable weight that is fixed and held on the weight. By applying a voltage to the coil and energizing it to strengthen the magnetic flux passing through the coil, the weight of the mover can be moved along with the mover magnet in the axial direction of the support shaft in one direction or in a reciprocating direction. Further, a mover magnet and a stator magnet are arranged facing each other with a gap between them, and a magnetic spring is formed by the magnetic attraction force between the mover magnet and the stator magnet. Accordingly, when the driving force is removed, the weight of the mover is pulled back to a fixed position (intended position) on the support shaft by the biasing force of the magnetic spring and positioned together with the mover magnet.
従って、本発明のリニア振動モータによれば、機械式スプリングを使用しないため部品の取り扱いおよび組み立てを容易に行い得るとともに耐衝撃性を高くすることができる。また、可動子マグネットと、磁性体ヨークとの間に可動子の駆動用コイルを配置し、固定子マグネットを磁性体ヨークに配置することにより磁気回路を強化し、エネルギー効率を高めて省電力化でき、しかも磁気スプリングの付勢力が可動子の移動方向に働くため、電磁回路を可動子の移動方向に延在させる必要がなく、可動子を駆動する磁気回路と磁気スプリングとを個別に設ける必要もないので、固定子を容易に小型化することができる。 Therefore, according to the linear vibration motor of the present invention, since no mechanical spring is used, the parts can be easily handled and assembled, and the impact resistance can be improved. In addition, a coil for driving the mover is placed between the mover magnet and the magnetic yoke, and the stator magnet is placed in the magnetic yoke to strengthen the magnetic circuit, improve energy efficiency, and save power. Moreover, since the biasing force of the magnetic spring acts in the moving direction of the mover, there is no need to extend the electromagnetic circuit in the moving direction of the mover, and it is necessary to separately provide the magnetic circuit that drives the mover and the magnetic spring. Therefore, the stator can be easily downsized.
なお、本発明のリニア振動モータにおいては、可動子マグネットを、固定子マグネットに対して吸引する向きの磁極を有するものと該固定子マグネットに対して反発する向きの磁極を有するものとを組み合わせて構成するのが好ましく、このようにすれば、磁気スプリングのばね定数を略一定に調整しやすく、共振周波数による分銅の駆動を安定させることができる。 In addition, in the linear vibration motor of the present invention, the movable magnet is combined with one having a magnetic pole that attracts the stator magnet and one having a magnetic pole that repulses the stator magnet. It is preferable to configure this, and by doing so, the spring constant of the magnetic spring can be easily adjusted to a substantially constant value, and the driving of the weight by the resonance frequency can be stabilized.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、可動子マグネットとして、固定子マグネットに対して吸引する向きの磁極を有するものと固定子マグネットに対して反発する向きの磁極を有するものとの相互間に、磁極をもたない無磁極区間を設けるのが好ましく、このようにすれば、分銅が移動した際の反発力の増加および減少のタイミングとその力の大きさを調整しやすく、磁気スプリングのばね定数を精度よく略一定にするのが容易となり、さらに、共振周波数による分銅の駆動を安定させることができる。 Furthermore, in the linear vibration motor of the present invention, the movable magnet has magnetic poles that attract the stator magnet and magnetic poles that repel the stator magnet. , it is preferable to provide a non-magnetic pole section that does not have a magnetic pole.In this way, it is easy to adjust the timing of increase and decrease of the repulsion force when the weight moves, and the magnitude of the force, and the spring of the magnetic spring It becomes easy to keep the constant substantially constant with high precision, and furthermore, the driving of the weight by the resonance frequency can be stabilized.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、固定子マグネットおよび可動子マグネットをそれぞれ、支持軸の軸方向に沿って配置されて、支持軸の径方向に互いに対向するものとするのが好ましく、このようにすれば、可動子マグネットと固定子マグネットが吸引し合うこととなり、分銅の支持軸に対する回転を抑制することができる。 Further, in the linear vibration motor of the present invention, it is preferable that the stator magnet and the mover magnet are respectively arranged along the axial direction of the support shaft and face each other in the radial direction of the support shaft. If this is done, the movable magnet and the stator magnet will attract each other, and rotation of the weight with respect to the support shaft can be suppressed.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、固定子マグネットおよび可動子マグネットを、支持軸の軸芯を挟んで対称にそれぞれ2組配置し、そのうち、可動子マグネットは、相互に吸引しあう向きで分銅に配置するのが好ましく、このようにすれば、可動子マグネットと固定子マグネットとの吸引力が、支持軸に対して対称となり打ち消し合うため、支持軸を支持する軸受けの摩擦力を低減することが可能であり、かつ、可動子の、支持軸に対する回転を精度よく抑制することができ、また、可動子マグネットが分銅を挟んで互いに吸引し合うため、可動子マグネットの、分銅への固定がより確実になり、衝撃等を受けた場合であっても、可動子マグネットが分銅から簡単に脱落するのを回避することができる。 Furthermore, in the linear vibration motor of the present invention, two sets of stator magnets and two sets of movable magnets are arranged symmetrically across the axis of the support shaft, and of these, the movable magnets are oriented in such a way that they attract each other. It is preferable to arrange it on a weight; in this way, the attraction forces between the mover magnet and the stator magnet become symmetrical with respect to the support shaft and cancel each other out, thereby reducing the frictional force of the bearing that supports the support shaft. In addition, the rotation of the mover relative to the support shaft can be suppressed with high precision, and since the mover magnets sandwich the weight and attract each other, it is possible to fix the mover magnet to the weight. This makes it possible to prevent the mover magnet from easily falling off from the weight even if it receives an impact or the like.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、可動子マグネットと固定子マグネットとの間、あるいは、可動子マグネットとコイルとの間に、磁性流体を配置するのが好ましく、このようにすれば、分銅が移動した際に、分銅の、支持軸に対する回転を確実に抑制し、かつ、振動モータの耐衝撃性を向上させるとともに、磁気スプリングの磁束を安定化させて、良好な共振応答性を得ることができる。 Furthermore, in the linear vibration motor of the present invention, it is preferable to arrange a magnetic fluid between the mover magnet and the stator magnet, or between the mover magnet and the coil. To reliably suppress the rotation of the weight relative to the support shaft when the weight moves, improve the shock resistance of the vibration motor, and stabilize the magnetic flux of the magnetic spring to obtain good resonance response. I can do it.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、固定子は、矩形形状を有する底板と該底板の幅方向の両端部に片持ち状態でつながる側壁とからなり、コイルおよび固定子マグネットを、磁性体ヨークとともにその内側に収納するケースを有するものが好ましく、このようにすれば、部品の取り扱いおよび組み立てが容易となる。 Further, in the linear vibration motor of the present invention, the stator includes a bottom plate having a rectangular shape and side walls connected in a cantilevered manner to both ends of the bottom plate in the width direction, and the coil and stator magnet are connected to the magnetic yoke. It is also preferable to have a case for storing the parts inside.This makes it easier to handle and assemble the parts.
また、本発明のリニア振動モータにおいては、固定子は、ケースの底板に対面する天板と該天板の長手方向の両端部に片持ち状態でつながり、ケースの側壁の端縁に位置せしめることによりケースと協働してその内側に密閉空間を区画形成する側壁とからなり、分銅および可動子マグネットを支持軸とともにその内側に収納するカバーを有するものが好ましく、このようにすれば、部品の取り扱いおよび組み立てが容易となる。 Further, in the linear vibration motor of the present invention, the stator is connected in a cantilevered manner to the top plate facing the bottom plate of the case and both ends of the top plate in the longitudinal direction, and is positioned at the edge of the side wall of the case. It is preferable to have a side wall that cooperates with the case to define a sealed space inside the case, and a cover that stores the weight and mover magnet together with the support shaft inside the side wall. Easy to handle and assemble.
さらに、本発明の振動モータにおいては、カバーまたは分銅に、分銅の駆動時における衝撃を緩和する緩衝部材を配置しておくのが好ましく、このようにすれば、分銅の駆動時の騒音を低減し、かつ、振動モータの耐衝撃性を向上させることが可能であり、また、最大振動量を略一定化して良品率を改善することができる。 Furthermore, in the vibration motor of the present invention, it is preferable to arrange a buffer member on the cover or the weight to reduce the impact when the weight is driven.In this way, the noise when the weight is driven can be reduced. In addition, it is possible to improve the shock resistance of the vibration motor, and it is also possible to make the maximum amount of vibration substantially constant and improve the yield rate.
以下に、この発明のリニア振動モータの実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は、本発明に従うリニア振動モータの一実施形態の外観を上側から見た斜視図であり、図2は、図1に示したリニア振動モータにおいて、可動子と固定子とを切り離した状態を示した斜視図、図3は、図2に示したリニア振動モータにおいて、可動子を反転した状態を示した斜視図、図4は、図2に示したリニア振動モータにおいて、固定子の構成を上側から見た状態で示した分解斜視図、図5は、図2に示したリニア振動モータにおいて、固定子の構成を下側から見た状態で示した分解斜視図、図6は、図2に示したリニア振動モータにおいて、可動子の構成を上側から見た状態で示した分解斜視図、図7は、図2に示したリニア振動モータにおいて、可動子の構成を下側から見た状態で示した分解斜視図である。また、図8(a)は上記実施形態のリニア振動モータにおいて、固定子と可動子の組み付け状況を示した斜視図であり、図8(b)は固定子と可動子とを離間させて示した斜視図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Below, embodiments of a linear vibration motor of the present invention will be described in detail based on the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the external appearance of an embodiment of the linear vibration motor according to the present invention viewed from above, and FIG. 2 is a state in which the movable element and the stator are separated in the linear vibration motor shown in FIG. 1. 3 is a perspective view showing the state in which the mover is reversed in the linear vibration motor shown in FIG. 2. FIG. 4 is a perspective view showing the structure of the stator in the linear vibration motor shown in FIG. 2. 5 is an exploded perspective view showing the structure of the stator in the linear vibration motor shown in FIG. 2 as seen from the bottom, and FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of the mover seen from above in the linear vibration motor shown in FIG. 2. FIG. 7 is an exploded perspective view showing the structure of the mover seen from below in the linear vibration motor shown in FIG. It is an exploded perspective view shown in state. In addition, FIG. 8(a) is a perspective view showing how the stator and mover are assembled in the linear vibration motor of the above embodiment, and FIG. 8(b) is a perspective view showing the stator and mover separated from each other. FIG.
図1~8における符号1は、固定子である。固定子1は、略直方体形状に巻線され、直列または並列状態で通電可能な2つのコイル1aと、該コイル1aを両側から挟み込む一対の固定子マグネット1bと、該コイル1aおよび固定子マグネット1bを固定保持する磁性体ヨーク1cとを有している。また、符号2は、非磁性ステンレス鋼等で形成され、固定子1をその内側に収納するケースである。
ケース2は、矩形状をなす底板2aと該底板2aの幅方向の両端部に屈曲状態でつながる一対の側壁2bとで構成されたコの字型断面形状からなるものが適用される。
The
固定子1は、ケース2の側壁2bに支持軸(後述する)の軸芯を挟んで互いに対向するように2組配置されており、図8(b)に示す如く、その2組のうちの1組みは、固定子マグネット1bの前面側の磁極がN極となるように、もう1組みは、固定子マグネット1bの前面側の磁極がS極となるように配置されている。
Two sets of
コイル1aとしては、マグネットワイヤ等で形成され、略直方体形状に巻線されたものを用いることができ、磁性体ヨーク1cに接着剤等で固定されている。また、固定子マグネット1bはネオジム磁石等で形成されたものを用いることができ、磁性体ヨーク1cに接着剤等で固定されている。磁性体ヨーク1cは、電磁鋼板等の磁性材料で形成された略長方形の板状体からなるものが適用され、ケース2の側壁2bに溶接等で固定されている。
The coil 1a may be made of magnet wire or the like and wound into a substantially rectangular parallelepiped shape, and is fixed to the
コイル1aは、横並び配列とした2個のコイル1aを一組として合計4個のコイル1aを設けたものを例として示したが、2個のコイルは、直列または並列に通電できるように構成することができ、2組のコイル群についても直列または並列に通電できるように構成することができ、各コイル1aの2本の端線は、基板(後述する)のコイル接続部に半田付けや溶接により電気的に接続されている。 The coil 1a is shown as an example in which a total of four coils 1a are provided, with two coils 1a arranged side by side as a set, but the two coils are configured so that they can be energized in series or in parallel. The two coil groups can also be configured to be energized in series or in parallel, and the two end wires of each coil 1a can be soldered or welded to the coil connection part of the board (described later). electrically connected.
コイル1aに通電する電流の向きを、図8(b)に示す矢印の向きの組み合わせとするか、矢印の向きを全て反転した組み合わせとすることができ、交流電流を入力することにより電流の向きを周期的に反転させることができるようになっている。 The direction of the current flowing through the coil 1a can be a combination of the directions of the arrows shown in FIG. 8(b), or a combination in which all the directions of the arrows are reversed. can be reversed periodically.
また、図における符号3は、可動子である。可動子3は、両端部が固定された支持軸3aにその軸心eに沿って移動可能に保持された分銅3bと、該分銅3bに固定保持された可動子マグネット3cとを有している。また、符号4は、非磁性ステンレス鋼等で形成され、可動子3をその内側に収納するカバーである。
Further, the
カバー4は、ケース2の底板2aに対面する天板4aと、該天板4aの長手方向の両端部に屈曲状態でつながり、ケース2の側壁2bの端縁に位置せしめることによりケース2と協働してその内側に密閉空間を区画形成する側壁4bとで構成されたコの字型断面形状からなるものを適用することができる。ケース2およびカバー4には、互いに嵌合可能な切り欠きを設けておくことが可能であり、該切り欠きを相互に嵌合させ、嵌合部位に溶接等を施すことにより両者を一体化することができるようになっている。
The
支持軸3aは、高強度ステンレス鋼等で形成されたものを用いることができ、その両端部は、カバー4の側壁4bに設けられた開孔4cに圧入され、溶接等により固定されている。また、分銅3bは、タングステン合金等の高比重材料で略直方体に形成されたものを用いることができ、その幅方向の中央部には、分銅3bを長手方向において貫く貫通開孔3dが形成されており、また、その幅方向の端部には、該貫通開孔3dを挟んで対称に凹部3eが形成されている。
The
貫通開孔3dの両端部には、銅系または鉄・銅系の含油材料等で略円筒形状に形成された軸受3fが圧入等により固定されており、この軸受3fに支持軸3aを挿通させることにより分銅3bを、支持軸3aの軸芯eに沿って移動可能に保持している。また、分銅3bの凹部3eには、可動子マグネット3cが配置される。
可動子マグネット3cは、支持軸3aの径方向に着磁された直方体形状をなす磁極を有するネオジム磁石、電磁鋼板等で構成されたものが適用される。磁極は、一極着磁、多極着磁、無着磁区間を含む多極着磁された磁石、電磁鋼板等の、単一で、または組み立てにより構成された磁極群とするのが好ましく、分銅3bの凹部3eに接着等により固定されている。
The
可動子マグネット3cは、図8に示すように、固定子マグネット1bのN極に向かい合う磁極をS極とし、支持軸3aの軸方向に沿うように、そこから順に、無磁極区間P、N極、S極、N極、無磁極区間Pとした磁極群からなるものと、該固定マグネット1bのS極に向かい合う磁極をN極とし、支持軸3aの軸方向に沿うように、そこから、無磁極区間P、S極、N極、S極、無磁極区間Pとした磁極群からなるものを用いることができるが、本発明は図示のものに限定されることはない。なお、多極着磁された磁石における無着磁区間は無磁極区間Pとして用いることができる。
As shown in FIG. 8, the
可動子マグネット3cを上記のように構成することにより、2組の可動子マグネット3cは、分銅3bを介して互いに吸引し合う配置となり、分銅3bにおける可動子マグネット3cの固定が強化される利点がある。また、可動子マグネット3cと固定子マグネット1bとの間の吸引力は、磁性体ヨーク1cを介してコイル1aを貫通する磁束により強化される。
By configuring the
また、図における符号5は、スポンジ状の合成樹脂等からなり、カバー4の側壁4bの裏側面に接着固定された緩衝部材である。この緩衝部材5は、分銅3bの駆動時における側壁4bへの衝突時の衝撃を緩和するためのものであって、それに代えてあるいは加えて、分銅3bの長手方向の端面に設けることもできる。
Further,
また、図における符号6は、絶縁樹脂層と銅箔で構成された基板(フレキシブルプリント配線板(FPC)等)である。基板6は、ケース1dに設けられた切り欠きを通してモータの外部へ引き出されるものであって、電源端子部とコイル接続部以外は、絶縁樹脂層より電気的に絶縁されており、2枚の絶縁樹脂層の間に銅箔を挟んだ構造となっていて(図示せず)、両面テープ等によりケース2に固定される。
Further, the
上記の構成からなるリニア振動モータを組み立てるには、例えば、まず、分銅3bの貫通開孔3dの両端部に、軸受3fを圧入等により固定し、分銅3bの凹部3eに可動子マグネット3cを接着する。
To assemble the linear vibration motor having the above configuration, for example, first, the
また、コイル1aを磁性体ヨーク1cに接着し、その磁性体ヨーク1cをケース2の側壁2bに溶接等により固定し、基板6をケース2の底板2bに接着し、さらに、コイル1aの端線を基板6の端子に接続し、固定子マグネット1bを磁性体ヨーク1cに接着し、必要に応じて磁性流体7を固定子マグネット1bの磁極面、可動子マグネット3fの磁極面、およびコイル1aの前面のうち少なくとも1つの面に塗布する。
Further, the coil 1a is bonded to the
そして、分銅3bの貫通開孔3dおよび軸受3fに支持軸3aを挿通させ、その両端部を、カバー4の側壁4bに設けられた開孔4cに圧入、溶接等により固定するとともに、緩衝部材5をカバー4の側壁4bに接着し、カバー4とケース2を切り欠きにおいて嵌合させたのち溶接等により両者を固定して一体化すればよい。
Then, the
図9は、非通電時における磁束の向きと、可動子の駆動時における磁極の配置状況を示した図であり、図10は、図9のA-A断面における磁束の向き(支持軸の径方向における磁束の向き)を示した図である。 FIG. 9 is a diagram showing the direction of the magnetic flux when the current is not energized and the arrangement of the magnetic poles when the mover is driven. FIG. 10 is a diagram showing the direction of the magnetic flux (the diameter of the support shaft FIG.
コイル1aの非通電時においては、可動子3は、可動子マグネット3cと固定子マグネット1bとの間の磁気吸引力と反発力により、支持軸3aの軸方向、周方向ともに最も安定した一定位置で停止しており、この状態では、外力等によって可動子3が支持軸3aの軸方向に移動したり、支持軸3aの周りに回転したりしようとしても、可動子3は、磁気スプリングによる付勢力(引き戻し力)により安定した一定位置に戻ることとなり、可動子3の、支持軸3aに沿う移動および支持軸3a周りの回転は抑制されることになる。
When the coil 1a is not energized, the
一方、可動子3がコイル1aへの通電により後述の如く駆動され、支持軸3aの軸方向に移動した際には、磁気スプリングによる付勢力は以下のように変化する。すなわち、図9におけるコイルの両側の2つの固定子マグネット1bをA、Bとし、固定子マグネット1bのAに対向する可動子マグネット3cの磁極の吸引力を吸引力A、この吸引力Aの磁極に無磁極区間Pを介して隣接する磁極の反発力を反発力A、固定子マグネット1bのBに対向する可動子マグネット3cの磁極の吸引力を吸引力B、この吸引力Bの磁極に無磁極区間Pを介して隣接する磁極の反発力を反発力Bとすると、図11に可動子3の移動距離と付勢力の関係を示すように、一つの磁気スプリングを構成する磁極群において、可動子3の駆動にも利用される可動子マグネット3cの、固定子マグネット1bに反発する磁極が近づいた場合に、反発力による付勢力は、略増加傾向に変化し、逆に、固定子マグネット1bに反発する磁極が遠ざかると、反発力による付勢力は略減少傾向に変化する。
On the other hand, when the
図12は、可動子3の移動距離と付勢力の関係を、合計A(吸引力A+反発力A)、合計B(吸引力B+反発力B)、一組の可動子マグネット3cの合計(A+B)、モータ全体の合計(A+B)×2として表示したグラフである。
FIG. 12 shows the relationship between the moving distance of the
一組の可動子マグネット3cに対向する2つの磁極群(固定子マグネット1b)を組み合わせることにより磁気スプリングのばね定数が略一定となり、モータ全体では、4つの磁極群の組み合わせによりばね定数を決定することができる。
By combining the two magnetic pole groups (
可動子3の各位置における吸引力と反発力の大きさは、可動子マグネット3cおよび固定子マグネット1bの、磁気の強さ、配置、支持軸3aの軸方向における長さ、支持軸3aの径方向における厚さ、無磁極区間Pの長さ等で調整することが可能であり、それらの組み合わせを適宜変更することで最適なばね定数をもった磁気スプリングを構成することができる。
The magnitude of the attractive force and repulsive force at each position of the
本発明に従うリニア振動モータにおいて、基板6の各電源端子部間へ電圧を印加してコイル1aに通電すると、フレミングの左手の法則により、可動子3は、支持軸3aの軸方向に推力を得て、固定子マグネット1bと可動子マグネット3cの吸引力、反発力による磁気スプリングの付勢力と釣り合う位置まで駆動されることになり、コイル1aに印加する電圧を、例えば、極性が交互に反転する正弦波や矩形波にすることにより、可動子3は、支持軸3aの軸方向に往復運動する。とくに、印加電圧波形の周波数を磁気スプリングのばね定数と可動子3の質量とによる固有振動数と略一致させることで、共振により最大振幅で往復運動させることができる。
In the linear vibration motor according to the present invention, when a voltage is applied between the power terminals of the
また、例えば、コイル1aへの印加電圧の極性を変えない場合であっても、断続的に電圧を印加し、可動子3を支持軸3aの軸方向の一方向へ駆動させ、コイル1aの非通電による磁気スプリング機能にて可動子3を安定位置に戻す動作を繰り返すことにより可動子3を往復運動させることもできる。
For example, even if the polarity of the voltage applied to the coil 1a is not changed, the voltage may be applied intermittently to drive the
図13は、本発明に従うリニア振動モータの他の一実施形態において、可動子マグネット3cの各磁極群を、多極着磁により一体成形した例を示した図である。本実施形態のリニア振動モータによれば、多極着磁により一体成形した可動子マグネット3cを用いても、各磁極を組み合わせて構成された可動子マグネット3cと同様の作用、効果を奏することができるだけでなく、この場合には、部品点数の削減を図ることが可能であり、リニア振動モータの効率的な組み立てを実現することができる。
FIG. 13 is a diagram showing an example in which each magnetic pole group of the
図14は、可動子マグネット3cと固定子マグネット1bとの間および、可動子マグネット3cとコイル1aとの間に磁性流体7を設けた例を示した図である。磁性流体としては、可動子マグネット3cの磁極面、固定子マグネット1bの磁極面およびコイル1aの前面に塗布して付着させることができる、例えばマグネタイト等の磁性微粒子を炭化水素油やフッソ油等の溶媒中に界面活性剤を用いて分散させた既知のものを用いるのが好ましく、これによれば、分銅3bが移動した際に、分銅3bの、支持軸3aに対する回転を確実に抑制することが可能で、かつ、振動モータの耐衝撃性の改善、磁気スプリングを構成する磁束の安定化を図ることができ、さらには、良好な共振応答性を得ることができる。
FIG. 14 is a diagram showing an example in which a
上記実施形態のリニア振動モータによれば、機械式スプリングを使用しないため部品の取り扱いおよび組み立てを容易に行い得るとともに耐衝撃性を高くすることができ、また、磁気スプリングが磁気回路を強化するのでエネルギー効率を高めて省電力化でき、しかも磁気スプリングの引き戻し作用が可動子Mの移動方向に働くため、電磁回路を可動子の移動方向に延在させる必要がなく、可動子を駆動する磁気回路と磁気スプリングとを個別に設ける必要もないので、固定子を容易に小型化することができる。 According to the linear vibration motor of the above embodiment, since a mechanical spring is not used, the parts can be easily handled and assembled, and the impact resistance can be increased, and the magnetic spring strengthens the magnetic circuit. It is possible to improve energy efficiency and save power, and since the retracting action of the magnetic spring acts in the direction of movement of the mover M, there is no need for an electromagnetic circuit to extend in the direction of movement of the mover. Since there is no need to separately provide the magnetic spring and the magnetic spring, the stator can be easily downsized.
以上、本発明に従うリニア振動モータの実施形態を、図面に基づいて説明したが、本発明に従うリニア振動モータは、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で適宜変更し得るものであり、例えば、一つの磁気スプリングを構成する磁極群において、固定子マグネット1bは、2個以上の複数であってもよく、複数の磁極や無磁極の無着磁区間をもつ多極着磁のマグネットを適用してもよい。
The embodiments of the linear vibration motor according to the present invention have been described above based on the drawings, but the linear vibration motor according to the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified as appropriate within the scope of the claims. For example, in a magnetic pole group constituting one magnetic spring, the
また、可動子マグネット3cは、吸引磁極、反発磁極が各1個ではなく、2個以上の複数であってもよく、固定子マグネット1bと可動子マグネット3cとの間において、少なくとも各一つ以上の吸引力と反発力を組み合わせて磁気スプリングが構成されていればよい。
Furthermore, the
また、コイル1aに関しては、本発明の実施形態では、全体として4個配置した場合を例として示したが、コイル1aは、3個以下でもあっても5個以上であってもよく、コイル1aの個数に合わせて可動子マグネット3cの、可動子3に駆動に寄与する磁極の個数を変えればよい。
Regarding the coils 1a, in the embodiment of the present invention, the case where four coils are arranged as a whole is shown as an example, but the number of coils 1a may be three or less or five or more. The number of magnetic poles of the
無磁極区間Pは、磁気スプリングのばね定数が略一定であれば無くてもよく、また、無磁極区間Pを鋼板等の無着磁の磁性材料や非磁性材料に置き換えることもできる。 The non-magnetic pole section P may be omitted as long as the spring constant of the magnetic spring is substantially constant, and the non-magnetic pole section P can also be replaced with a non-magnetic magnetic material such as a steel plate or a non-magnetic material.
基板6の形状は図示の形状に限定されるものではなく、ケース2への固定が困難な場合には、磁性体ヨーク1cに固定してもよい。また、コイル1aも磁性体ヨーク1cに直接固定せず、その間に基板6を介在させ、基板6に固定してもよい。
The shape of the
かくして本発明のリニア振動モータによれば、機械式スプリングを使用しないため部品の取り扱いおよび組み立てを容易に行い得るとともに耐衝撃性を高くすることができ、また、磁気スプリングが磁気回路を強化するのでエネルギー効率を高めて省電力化でき、しも磁気スプリングの引き戻し作用が可動子の移動方向に働くため、電磁回路を可動子の移動方向に延在させる必要がなく、可動子を駆動する磁気回路と磁気スプリングとを個別に設ける必要もないので、固定子を容易に小型化することができる。 Thus, according to the linear vibration motor of the present invention, the parts can be easily handled and assembled because no mechanical spring is used, and the shock resistance can be increased, and the magnetic spring strengthens the magnetic circuit. It is possible to improve energy efficiency and save power, and since the retracting action of the magnetic spring acts in the direction of movement of the mover, there is no need to extend the electromagnetic circuit in the direction of movement of the mover, and the magnetic circuit that drives the mover Since there is no need to separately provide the magnetic spring and the magnetic spring, the stator can be easily downsized.
1 固定子
1a コイル
1b 固定子マグネット
1c 磁性体ヨーク
2 ケース
2a 底板
2b 側壁
3 可動子
3a 支持軸
3b 分銅
3c 可動子マグネット
3d 貫通開孔
3e 凹部
3f 軸受
4 カバー
4a 天板
4b 側壁
4c 開孔
5 緩衝部材
6 基板
7 磁性流体
e 支持軸の軸芯
P 無磁極区間
1
Claims (10)
両端部が固定された支持軸にその軸心に沿って移動可能に保持された分銅並びに、該分銅に固定保持された可動子マグネットをそれぞれ有する可動子と、を備え、
該コイルに電圧を印加、通電して該コイルを貫通する向きの磁束を強めることによって該可動子を駆動するリニア振動モータであって、
前記可動子マグネットと前記固定子マグネットとは、その相互間に隙間を隔てて対向配置されていて、該可動子マグネットと該固定子マグネットとの磁気吸引力により、該分銅を該可動子マグネットとともに該支持軸上の一定の位置に弾性支持する磁気スプリングを構成することを特徴とするリニア振動モータ。 a stator each having at least two coils wound in an annular shape and arranged in parallel, a pair of stator magnets sandwiching the coils from both sides, and magnetic yokes that fixedly hold the coils and the stator magnets;
A weight movably held on a support shaft having both ends fixed and movable along the axis of the weight, and a movable element each having a movable element magnet fixedly held on the weight,
A linear vibration motor that drives the movable element by applying a voltage to the coil and energizing it to strengthen the magnetic flux passing through the coil,
The movable magnet and the stator magnet are arranged to face each other with a gap between them, and the magnetic attraction force between the movable magnet and the stator magnet causes the weight to move together with the movable magnet. A linear vibration motor comprising a magnetic spring that elastically supports the support shaft at a certain position.
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