(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生するコイルと、
前記コイルと共に磁界の電磁力を増幅させる環状のヨークと、
前記コイルよりもラジアル方向の内側に配置され、スラスト方向に振動する振動体と、
該振動体の外周部に取り付けられ、前記コイルと対向する環状のマグネットと、
前記振動体のスラスト方向の少なくとも一方に配されて、該振動体を支持するばねと、を備えている振動発生装置であって、
前記コイルよりもラジアル方向の外側に配置され、該コイルの周囲を囲む周壁面を備え、
前記ヨークは、前記コイルの内周面を覆う内周壁と、該内周壁のスラスト方向の両端が前記周壁面に向けて折り曲げられた一対の端面部とから形成され、
一対の前記端面部の先端が前記周壁面に突き当てられ、
前記内周壁には、ラジアル方向の内側と外側とを連通する開口部が、前記振動体の振幅の中心の位置に内周壁の全周にわたって形成されていることを特徴とする振動発生装置。
【請求項２】
底面をなすエンドプレートと、該エンドプレートに被せるケースと、から構成されたハウジングを備え、
前記ケースが、前記コイルのラジアル方向の外側に配置された周壁面と、上部を覆う天面とから形成され、
前記ヨークは、一対の前記端面部が前記エンドプレート及び前記天面に挟み込まれている、請求項１に記載の振動発生装置。
【請求項３】
前記ヨークのスラスト方向の寸法が、前記マグネットのスラスト方向の寸法よりも大きく形成されている、請求項１又は２に記載の振動発生装置。
【請求項４】
スラスト方向に延び、前記振動体がスラスト方向にスライドされるシャフトが設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動発生装置に関し、さらに詳しくは、ラジアル方向にコイルとマグネットとが配置され、振動体がコイル及びマグネットの相互作用によってスラスト方向に振動する振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の携帯端末は、振動発生装置を内蔵している。振動発生装置は、振動を発生させて使用者に着信を知らせるものである。こうした振動発生装置は、いくつかの構成がある。その一つの構成は、振動体がコイル及びマグネットが形成する磁界の相互作用によってスラスト方向に振動されるものである。振動体がスラスト方向に振動する振動発生装置は、これまでに種々の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に提案された振動発生装置は、コイルとマグネットとがラジアル方向に並べて配置されたものである。この振動発生装置は、磁性材料からなるフレームの外端に固定軸を保持する一対のブラケットと、フレームの内周面に単一方向に巻回されたコイルと、コイルと空隙を介して磁気的に係合する永久磁石及び軸受けからなる駆動子と、を備えている。この駆動子は、前記固定軸にばねを介して軸方向に移動可能となるように両ブラケット間に配設されている。
【０００４】
特許文献２に提案された振動発生装置は、コイルとマグネットとがラジアル方向に並べて配置されたものである。この振動発生装置は、マグネットを有する外ヨークと、この外ヨークに対して振動磁界を発生するコイル部を有する内ヨークと、この内ヨークと外ヨークを連結する板ばねとを備えている。この板ばねは、伸びた状態で外ヨークのつり合い点の位置で組み立てられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−９３９６８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５４３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に提案された振動発生装置は、コイルに磁気を直接作用させ、ローレンツ力によって駆動子を振動させるため、振動効率が悪い。また、駆動子は、その２方向に配置されたコイルばねで支持されている。そのため、こうした構造は、コイルばねの振動発生装置に占める割合が大きく、振動発生装置を小型化することができない。
【０００７】
特許文献２に提案された振動発生装置の磁界回路は、マグネットがコイルよりもラジアル方向の外側に配置された外磁構造になっている。こうした外磁構造は、振動発生装置の内部に占める内ヨークの割合が大きくなる。また、外磁構造は、コイルの体積を大きくできないこともあり、高い性能のマグネットを用いることによって振動子を所望の加速度及び振幅で可動子を振動させている。そのため、外磁構造の振動発生装置は、コストが高くなる。
【０００８】
本発明はこうした問題点を解決するためにされたものであり、その目的は、低コストで、振動発生装置の内部のスペースを広くすることができ、かつ、振動体の十分な振動量を確保しつつ、振動体の振動の制御を容易に行うことができる振動発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係る振動発生装置は、磁界を発生するコイルと、前記コイルと共に磁界の電磁力を増幅させる環状のヨークと、前記コイルよりもラジアル方向の内側に配置され、スラスト方向に振動する振動体と、該振動体の外周部に取り付けられ、前記コイルと対向する環状のマグネットと、前記振動体のスラスト方向の少なくとも一方に配されて、該振動体を支持するばねと、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、磁気回路が、コイルよりもラジアル方向の内側にマグネットを配置した内磁構造なので、コイルの半径を大きくし、周方向の長さを長くすることができると共に、コイルよりも内側の領域を広くすることができる。また、磁気回路が内磁構造であり、コイルの体積を大きくすることができ、かつ、マグネットが振動体の外周部に設けられているので、マグネットの体積を大きくすることができる。そのため、マグネットの性能を低くすることができる。低い性能のマグネットは、マグネットがコイルの一定の部位に引き寄せられるコキング力を小さくすると共に、コキング力の変化を小さくすることができる。コキング力の変化を小さくすることによって、共振周波数が一定に維持されるので、振動体の振動を容易に制御することができ、振動体を円滑に振動させることができる。
【００１１】
本発明に係る振動発生装置において、前記コイルよりもラジアル方向の外側に配置され、該コイルの周囲を囲む周壁面を備え、前記ヨークは、前記コイルの内周面を覆う内周壁と、該内周壁のスラスト方向の両端が前記周壁面に向けて折り曲げられた一対の端面部とから形成され、一対の前記端面部が前記周壁面に突き当てられ、前記内周壁には、ラジアル方向の内側と外側とを連通する開口部が、前記振動体の振幅の中心の位置に内周壁の全周にわたって形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、ヨークを形成している一対の端面部が周壁面に突き当てられているので、周壁面を磁気回路として機能させることができ、ヨークをコンパクトに形成することができる。その結果、ヨークよりもラジアル方向の内側の領域を広くすることができる。
【００１３】
本発明に係る振動発生装置において、前記ヨークは、前記コイルの内周面を覆う内周壁と、該コイルの外周面を覆う外周壁と、該ヨークのスラスト方向の両端で該内周壁と該外周壁とを連結している一対の端面部とから構成され、前記内周壁には、ラジアル方向の内側と外側とを連通する開口部が、前記振動体の振幅の中心の位置に内周壁の全周にわたって形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、ヨークが内周壁、外周壁及び一対の端面部によって形成されているので、ヨークをコンパクトかつ簡素な構造にすることができる。
【００１５】
本発明に係る振動発生装置において、底面をなすエンドプレートと、該エンドプレートに被せるケースと、から構成されたハウジングを備え、前記ケースが、前記コイルのラジアル方向の外側に配置された周壁面と、上部を覆う天面とから形成され、前記ヨークは、一対の前記端面部が前記エンドプレート及び前記天面に挟み込まれていることを特徴とする。
【００１６】
この発明によれば、ヨークを構成する一対の端面部がエンドプレートとケースの天面とによって挟み込まれているので、ヨーク及びヨークに囲まれたコイルを一定の位置に固定するために、固定用の構成を別途に設ける必要がない。そのため、振動発生装置の構造を簡素にすることができ、ヨークよりもラジアル方向の内側の領域を広く形成することができる。
【００１７】
本発明に係る振動発生装置において、前記ヨークのスラスト方向の寸法が、前記マグネットのスラスト方向の寸法よりも大きく形成されていることを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、ヨークのスラスト方向の寸法が、マグネットのスラスト方向の寸法よりも大きく形成されているので、コイル及びヨークが、スラスト方向の広い範囲にわたって振動体に対して推力を与えることができる。
【００１９】
本発明に係る振動発生装置において、スラスト方向に延び、前記振動体がスラスト方向にスライドされるシャフトが設けられていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、スラスト方向に延びるシャフトが設けられているので、振動体の姿勢がシャフトによって水平に維持される。その結果、振動体を円滑に振動させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コイルの半径を大きくし、周方向の長さを長くすることができると共に、コイルよりも内側の領域を広くすることができる。コイルよりも内側の領域を広く形成できる結果、振動体のラジアル方向の寸法を大きくすることができる。また、コイルの体積を大きくすることができると共に体積の大きなマグネットを用いて振動体を形成できるので、マグネットの性能を低く設定することができる。そのため、マグネットがコイルの一定の部位に引き寄せられるコキング力を小さくすると共に、コキング力の変化を小さくすることができる。その結果、共振周波数が一定に維持されるので、振動体の振動の制御を容易に行うことができ、振動体を円滑に振動させることができる。さらに、低い性能のマグネットを採用することができるので、コストを低くすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す振動発生装置の分解斜視図である。
【図３】接続部の概略を示す斜視図である。
【図４】マグネットを備えた振動体とヨークに囲まれたコイルとの位置関係をモデル的に示す説明図である。
【図５】マグネットが設けられた振動体に作用する推力と振動体の振幅との関係を示すグラフである。
【図６】高い性能のマグネットを用いた場合と低い性能のマグネットを用いた場合とを比較した、振動体に生じるコキング力と振幅との関係を示すグラフである。
【図７】内磁構造と外磁構造とを比較した振動体の共振周波数と振幅との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す縦断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る振動発生装置の内部構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態（以下、「本願の実施形態」ともいう。）について図面を参照しながら説明する。なお、本発明の技術的範囲は、以下の記載や図面にのみ限定されるものではない。
【００２４】
［基本構成］
本発明に係る振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、磁界を発生するコイル２０と、このコイル２０と共に磁界の電磁力を増幅させる環状のヨーク３０，１３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配置され、スラスト方向に振動する振動体４０，１４０と、この振動体４０，１４０の外周部に取り付けられ、コイル２０と対向する環状のマグネット６０，１６０と、振動体４０，１４０のスラスト方向の少なくとも一方に配されて、この振動体４０，１４０を支持するばね８０と、を備えている。ヨーク３０，１３０は、コイル２０に設けられる。
【００２５】
こうした振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅによれば、コイル２０の半径を大きくし、周方向の長さを長くすることができると共に、コイル２０よりも内側の領域を広くすることができる。コイル２０よりも内側の領域を広く形成できる結果、振動体４０，１４０のラジアル方向の寸法を大きくすることによって、コイル２０の体積を大きくすることができると共に、大きな体積のマグネット６０，１６０を振動体４０，１４０に設けることができるという本発明に特有の効果を奏する。また、体積の大きなマグネット６０，１６０を用いて振動体４０，１４０を形成できるので、マグネット６０，１６０の性能を低く設定することができる。そのため、マグネット６０，１６０がコイル２０の一定の部位に引き寄せられるコキング力を小さくすると共に、コキング力の変化を小さくすることができる。その結果、共振周波数が一定に維持されるので、振動体４０，１４０の振動の制御を容易に行うことができ、振動体４０，１４０を円滑に振動させるという本発明に特有の効果を奏することができる。また、低い性能のマグネット６０，１６０を採用することで、コストを低く抑えることができる。
【００２６】
本発明に係る振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｄにシャフト７０を設け、振動体４０をこのシャフト７０に沿って振動させる形態と、振動発生装置１Ｃ，１Ｅにシャフト７０を設けない形態とに分けることができる。また、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃに、振動体４０，１４０を支持するばね８０をスラスト方向の片側にのみ設ける形態と、振動発生装置１Ｄ，１Ｅにばね８０，８０をスラスト方向の両側に設ける形態とに分けることもできる。コイル２０に設けられたヨーク３０，１３０は、ヨーク３０がコイル２０の周囲のうち、コイル２０の内周面とスラスト方向の両端のみを覆うように形成された形態と、ヨーク１３０がコイル２０の周囲全体を覆う形態とにさらに分けることができる。以下、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの詳しい構成を実施形態ごとに説明する。なお、各実施形態の「ラジアル方向」とは、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの半径方向であり、「スラスト方向」とは、振動発生装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅの高さ方向である。
【００２７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る振動発生装置１Ａの各構成について図１〜図７を参照して詳細に説明する。なお、図１の符号Ｒで示した振動発生装置１Ａの半径方向は、ラジアル方向であり、図１の符号Ｓで示した振動発生装置１Ａの高さ方向はスラスト方向である。
【００２８】
振動発生装置１Ａは、外殻をなすハウジング１０を備えている。このハウジング１０は、振動発生装置１Ａの底面をなすエンドプレート１１と、エンドプレート１１に被せるケース１２とから構成されている。ケース１２は、振動発生装置１Ａの周囲を囲む円環状の周壁面１３と、上部を覆う天面１４とが一体に形成されている。このケース１２は、磁性体で形成されている。
【００２９】
ハウジング１０の内部には、磁界を発生させる円環状のコイル２０と、コイル２０の内周面側に配置され、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅するためのヨーク３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配された振動体４０と、振動発生装置１Ａのラジアル方向の中心に設けられたシャフト７０と、振動体４０をスラスト方向に支持するばね８０とが設けられている。
【００３０】
コイル２０は、ケース１２の周壁面１３との間に微少な隙間を空けて周壁面１３の内側に配置されている。このコイル２０は、素線が巻き付けられて円環状に形成されたもので、コイル２０よりも内側に設けられた振動体４０の周囲を囲んでいる。コイル２０は厚さが薄く形成されていると共に、スラスト方向の寸法がケース１２のスラスト方法の寸法よりも若干小さめに形成されている。
【００３１】
ヨーク３０は、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅させている。このヨーク３０は薄板の磁性体によって、円環状に形成されている。ヨーク３０は、コイル２０の内側を覆う内周壁３１と、内周壁３１のスラスト方向の両端の位置でケース１２の周壁面１３に向けて延びる一対の端面部３２，３３とから形成されている。一対の端面部３２，３３のうち、ケース１２の天面１４側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びるものが上端面部３２であり、エンドプレート１１側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びるものが下端面部３３である。上端面部３２の先端と下端面部３３の先端とは、ケース１２の周壁面１３に突き当てられている。また、開口部３５が、内周壁３１のスラスト方向の中央に形成されている。この開口部３５は、ヨーク３０の全周にわたって形成されている。こうしたヨーク３０は、上端面部３２と下端面部３３とがエンドプレート１１及びケース１２の天面１４によって挟み込まれている。ヨーク３０は、エンドプレート１１及び天面１４に挟み込まれることによって、一定の位置に固定される。
【００３２】
こうしたケース１２、コイル２０及びヨーク３０の構造は、ヨーク３０及びケース１２の周壁面１３をコイル２０が発生する磁界で磁化させている。そのため、ケース１２の周壁面１３も磁気回路として機能する。また、ヨーク３０を薄い板状の磁性体で形成することができる。その結果、ヨーク３０よりもラジアル方向の内側の領域を広く形成することができる。
【００３３】
シャフト７０は、ハウジング１０のラジアル方向の中心に設けられていて、シャフト７０の軸方向がスラスト方向に延びている。シャフト７０の軸方向の一端はエンドプレート１１に取り付けられ、他端はケース１２の天面１４に取り付けられている。このシャフト７０は、振動体４０がスラスト方向に振動する際に振動体４０の姿勢を水平に維持させている。
【００３４】
振動体４０は、ウエイト５０と、このウエイト５０の外周部に取り付けられたマグネット６０と、ウエイト５０のラジアル方向の中心に取り付けられた軸受け６５と、を備えている。この振動体４０は、コイル２０が発生する磁界と、マグネット６０が発生する磁界との相互作用によってスラスト方向に振動する。
【００３５】
ウエイト５０は、円盤状に形成され、かつ、一定の厚さに形成されている。ウエイト５０の厚さは、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。なお、このウエイト５０は、振動発生装置１Ａが使用される携帯端末等の機種等に応じ、所望の重さに形成される。
【００３６】
マグネット６０は円環状に形成されており、ウエイト５０の外周部に嵌め込まれている。マグネット６０のスラスト方向の寸法は、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。そのため、コイル２０及びヨーク３０は、振動体４０が最大振幅の位置に移動した場合にも、振動体４０に推力を適切に与えている。なお、ヨーク３０のスラスト方向の寸法は、振動体４０の振幅の寸法と同じ又は振動体４０の振幅の寸法よりも大きくするとよい。
【００３７】
このマグネット６０の外周面は、全周にわたってヨーク３０の内周壁３１に対向している。そして、マグネット６０の外周面とヨーク３０の内周壁３１との間隔は、全周にわたって一定に形成されている。マグネット６０の外周面は、ヨーク３０を間に挟んでコイル２０の内周面とも全周にわたり一定の間隔を空けて対向している。このように、振動発生装置１Ａは、磁気回路が内磁構造となっている。
【００３８】
取付穴５１は、ウエイト５０のラジアル方向の中心に形成されている。この取付穴は、ウエイト５０の厚さ方向を貫通して形成されている。軸受け６５は、この取付穴５１の内部に嵌め込まれる。軸受け６５は、円筒状に形成されており、ラジアル方向の中心にスラスト方向に延びるスライド穴６６が形成されている。シャフト７０は、このスライド穴６６の内側に通される。スライド穴６６の内周面は、振動体４０がスラスト方向に振動する際に、シャフト７０の外周面をスラスト方向に摺動する。こうした振動体４０は、エンドプレート１１に取り付けられたばね８０によってスラスト方向に支持される。
【００３９】
ばね８０は、板状のばね材が螺旋状に巻かれたもので、外形が円錐台状に形成された竹の子ばねである。このばね８０は、ラジアル方向の外側から中心側に向かうにつれて巻き付けの半径が漸次小さくなると共に、中心側がスラスト方向に突出している。ばね８０は、ラジアル方向の外側がエンドプレート１１に固着され、中心側が振動体４０に取り付けられている。振動体４０の支持構造は、このばね８０によってエンドプレート１１側のみから支持される片持ち構造となっている。
【００４０】
振動体４０がばね８０によって支持されると、振動体４０は、スラスト方向に振動される振幅の中心に位置される。また、振動体４０がばね８０によって支持されると、マグネット６０のスラスト方向の中央は、ヨーク３０に形成された開口部３５の位置に一致される。
【００４１】
こうした振動発生装置１Ａは、図３に示すように、接続部９０をハウジング１０の外側に備えている。接続部９０は、コイル２０から延びる２本のリード線２１と、電源から延びる配線１００とをはんだ付けして接続する部位である。接続部９０は、ＦＰＣ９１（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）と、ＦＰＣ９１を覆うカバー９３とを備えている。ＦＰＣ９１は回路基板であり、厚さが１２μｍから５０μｍのフィルム状の絶縁体と、この絶縁体の上に形成された接着層と、この接着層の上に形成された、厚さが１２μｍから５０μｍ程度の導体箔とから形成されている。このＦＰＣ９１は、はんだ付け部９２を備えており、ＦＰＣ９１の表面は、絶縁体がはんだ付け部９２以外の領域に被せられている。なお、図３は、説明を容易にするため、はんだ付け部９２のみを記載している。
【００４２】
コイル２０のリード線２１は、ケース１２の内外を貫通する穴を通されて、ＦＰＣ９１まで延ばされている。コイル２０から延びる２本のリード線２１と、コイル２０に電流を流す電源から延びる配線１００とは、このＦＰＣ９１のはんだ付け部９２で接続される。
【００４３】
以上の構成を備えた振動発生装置１Ａは、コイル２０に電流が流されると、コイル２０及びヨーク３０に磁界を発生させる。コイル２０及びヨーク３０が発生する磁界と、振動体４０が備えるマグネット６０の磁界とは、振動体４０をスラスト方向に移動する力を振動体に作用させる。振動体４０は、ばね８０によってスラスト方向に支持されているので、磁界から受ける力とばね８０から受ける力によってスラスト方向に振動される。ヨーク３０のスラスト方向の寸法は、マグネット６０のスラスト方向の寸法よりも大きく形成されているので、振動体４０がスラスト方向に振動する場合に、コイル２０及びヨーク３０は、振動体４０に対して好適に推力を与えることができる。
【００４４】
なお、振動体４０が共振すると、振動発生装置１Ａは、使用者に着信を効果的に報知することができる。そのため、振動発生装置１Ａは、振動体４０が共振するように構成するが好ましい。コイル２０に流す電流値、振動発生装置１Ａに組み込むウエイト５０の重さ、ウエイト５０に嵌め込むマグネット６０の磁力及びばね８０のばね定数は、振動体４０が適切に共振するように、予め設定される。
【００４５】
この振動発生装置１Ａは、磁気回路が、マグネット６０がコイルよりもラジアル方向の内側に配置された内磁構造になっている。こうした内磁構造は、マグネット６０を振動体４０の外周部に設けるので、ヨーク３０よりもラジアル方向の内側の領域を広く形成することができる。そのため、振動体４０のラジアル方向の寸法を大きく形成することができる。マグネット６０は、振動体４０のラジアル方向の寸法が大きく形成されるので、体積を大きくすることができる。こうした体積の大きなマグネット６０は、磁界を形成する範囲が広くなる。その結果、低い性能のマグネット６０を用いて振動体４０を形成しても、マグネット６０は、コイル２０及びヨーク３０が発生する磁界の影響を容易に受ける。
【００４６】
一方、コイル２０は、マグネット６０を備えた振動体４０の外側に配置される。マグネットの外側に配置されたコイル２０は半径が大きく、コイル２０の周方向の長さが長くなる。そのため、コイル２０は、体積が大きくなる。周方向に長く形成されたコイル２０及びヨーク３０は、より大きな磁界を発生させることができ、その領域も広くなる。こうしたコイル２０は、振動体４０を適切にスラスト方向に振動させることができる。
【００４７】
次に、マグネット６０の性能が低いことと、振動体４０に発生するコキング力との関係について説明する。
【００４８】
図４は、マグネット６０を備えた振動体４０と、ヨーク３０に囲まれたコイル２０との位置関係をモデル的に示した図である。振動体４０が振幅の中心に位置する状態を図４（Ａ）に示し、振動体４０が最大振幅側に移動した状態を図４（Ｂ）に示す。
【００４９】
振動体４０が振幅の中心よりも上側を振動する場合、振動体４０に設けられたマグネット６０は、ヨーク３０の上側部分の中間部Ｃに引き寄せられる性質がある。そのため、図４（Ａ）に示すように、振動体４０が振幅の中心から上側に移動する場合、上側に引き上げる力がマグネット６０に作用する。一方、振動体４０が図４（Ｂ）に示すように、ヨーク３０上の上側部分の中間部Ｃを通過すると、下側に引き下げる力がマグネット６０に作用する。こうした作用は、「コキング力」と呼ばれる。すなわち、「コキング力」とは、マグネット６０がコイル２０及びヨーク３０の一定の部位に引き寄せられる力である。
【００５０】
コキング力は、ばねに例えるとばね定数に相当する。こうしたコキング力は、振動体４０の振幅に応じて変化する。振動体４０の共振周波数は、コキング力の変化に伴って変化してしまう。振動体４０の振動特性は、共振周波数が変化すると非線形となり、振動体４０の振動の制御が困難となる。
【００５１】
コキング力の変化は、高い性能のマグネットを振動体４０に用いると、大きくなる。逆に、コキング力の変化は、低い性能のマグネット６０を振動体４０に用いると、小さくなる。そのため、性能の低いマグネット６０を使用することが、コキング力の変化を小さくするためには好ましい。本発明に係る振動発生装置１Ａは、体積が大きなコイル２０を用いると共に、体積の大きなマグネット６０を用いることによって、マグネット６０の性能を低くすることができる。そのため、コキング力の変化を小さくすることができる。
【００５２】
次に、図５から図７を参照して、コキング力の変化が、マグネットの性能が高い場合と低い場合とでどの程度異なるかを説明する。
【００５３】
図５は、マグネット６０が設けられた振動体４０が、コイル２０とヨーク３０との相互作用によって受ける推力と、振動体４０の振幅との関係を表したグラフである。図５の横軸は振動体４０の振幅を表し、縦軸は推力を表している。横軸の中心は振幅の中心を表し、横軸の両端部は最大振幅の位置を表している。推力は、図５に示すように、振幅の中心で最も大きな値となり、最大振幅の位置に移動するのにしたがって漸次小さくなる。
【００５４】
図６は、振動体４０の振幅とコキング力との関係を表したグラフである。図６の横軸は振動体４０の振幅を表し、縦軸はコキング力を表している。横軸の中心は振幅の中心を表し、横軸の両端部は最大振幅の位置を表している。また、破線は高い性能のマグネットを用いた場合を表し、実線は低い性能のマグネット６０を用いた場合を表している。
【００５５】
コキング力は、図６に示すように振幅の中心では発生しない。振動体４０が振幅の中心から最大振幅の位置まで移動する場合、コキング力は、次第に大きくなり振幅の中心と最大振幅の位置との中間部Ｃの位置で最大値となる。そして、振動体４０がこの中間部Ｃの位置から最大振幅の位置まで移動するにしたがって、コキング力は次第に小さくなる。コキング力は、破線で示した性能の高いマグネットを用いた場合の方が実線で示した性能の低いマグネット６０を用いた場合よりも大きい。また、コキング力の変化も、性能の高いマグネットを用いた場合の方が性能の低いマグネット６０を用いた場合よりも大きくなる。
【００５６】
振動体４０は、マグネット６０が受ける推力及びコキング力の双方の影響を受けて振動する。推力は、図５に示すように振幅の中心から最大振幅の位置に移動するにしたって漸次小さくなる。これに対し、コキング力は、図６に示すように、振動体４０が振幅の中心から中間部Ｃに移動するにしたがって大きくなる。高い性能のマグネットを用いた場合、図６の破線で示すように、コキング力は大きく、かつ、コキング力の変化も大きい。そのため、振動体４０は、中間部Ｃの近傍では、コキング力の影響を強く受けてしまう。一方、性能の低いマグネット６０を用いた場合、コキング力は小さく、かつ、コキング力の変化も小さい。そのため、振動体４０は、コキング力の変化の影響よりも推力の影響を大きく受ける。
【００５７】
図７は、コキング力及びコキング力の変化が、振動体４０の共振周波数にどのように影響を与えるかを表したグラフである。図７の横軸は振動体４０の振幅を表し、縦軸は共振周波数を表している。横軸の中心は振幅の中心を表し、横軸の両端部は最大振幅の位置を表している。また、破線で示したグラフは、高い性能のマグネットで磁気回路を外磁構造に構成した場合の振動体の振幅と共振周波数との関係を表している。実線で示したグラフは、性能の低いマグネット６０を用いて磁気回路を内磁構造に構成した場合の振動体４０の振幅と共振周波数との関係を表している。
【００５８】
共振周波数は、外磁構造では破線で示したグラフのように、振幅の中心から振幅の中心と最大振幅の位置との中間部Ｃの位置までの領域では一定である。しかし、共振周波数は、中間部Ｃの位置から最大振幅の位置の領域では、次第に低下してしまう。そのため、振動体４０は、中間部Ｃの位置から最大振幅の領域では共振せずに、振幅が小さくなる。これに対し、内磁構造では、共振周波数は、すべての領域で共振周波数は一定に維持される。そのため、所望の振幅が維持される。
【００５９】
以上に説明したように、マグネット６０がコイル２０よりもラジアル方向の内側に配置された内磁構造は、コイル２０及びマグネット６０の体積を大きくすることができる。マグネットの性能は、コイル２０及びマグネット６０の体積の大きくすることで低くすることができる。低い性能のマグネット６０は、共振周波数を一定に維持することができる。その結果、内磁構造は振動体４０の振動の制御を容易に行うことができる。
【００６０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る振動発生装置１Ｂの各構成について図８を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態に係る振動発生装置１Ｂは、ヨーク１３０の構成のみが第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと異なり、他の構成が第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと同様である。そのため、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと同様の構成については、同一の符号を付して概要のみを説明し、異なる構成のみを詳細に説明する。また、図８の符号Ｒで示した振動発生装置１Ｂの半径方向は、ラジアル方向であり、図８の符号Ｓで示した振動発生装置１Ｂの高さ方向はスラスト方向である。
【００６１】
振動発生装置１Ｂは、エンドプレート１１及びケース１２からなるハウジング１０を備えている。ケース１２は、周囲を囲む円環状の周壁面１３と、上部を覆う天面１４とが一体に形成されたものである。このケース１２は、非磁性体で形成されている。
【００６２】
ハウジング１０の内部には、磁界を発生させる円環状のコイル２０と、コイル２０の内周面、外周面、上端部及び下端部を覆い、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅するためのヨーク１３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配された振動体４０と、振動発生装置１Ｂのラジアル方向の中心に設けられたシャフト７０と、振動体４０をスラスト方向に支持するばね８０とが設けられている。
【００６３】
コイル２０は、円環状に形成されていて、ケース１２の周壁面１３との間に微少な隙間を空けて周壁面１３の内側に配置されている。コイル２０は、厚さが薄く形成されていると共に、スラスト方向の寸法がケース１２のスラスト方法の寸法よりも若干小さめに形成されている。
【００６４】
ヨーク１３０は、薄板の磁性体で形成されており、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅させている。ヨーク１３０は外形が円環状に形成されている。このヨーク１３０は、コイル２０の内周面を覆う内周壁１３１と、コイル２０の外周面を覆う外周壁１３４と、ケース１２の天面１４側でコイル２０の天面１４側を覆う上端面部１３２と、エンドプレート１１側でコイル２０のエンドプレート１１側を覆う下端面部１３３とから構成されている。また、内周壁１３１のラジアル方向の内側と外側とを連通する開口部１３５が、内周壁１３１のスラスト方向の中央に形成されている。この開口部１３５は、ヨーク１３０の全周にわたって形成されている。こうしたヨーク１３０は、上端面部１３２と下端面部１３３とがエンドプレート１１と天面１４とによって挟み込まれている。ヨーク１３０は、エンドプレート１１及び天面１４によって挟み込まれることによって、一定の位置に固定される。
【００６５】
コイル２０及びヨーク１３０が上記したように構成されているので、ヨーク１３０は、薄い板状の磁性体でコンパクトに形成されている。
【００６６】
シャフト７０は、ラジアル方向の中心に設けられており、シャフト７０の軸方向がスラスト方向に延びている。このシャフト７０は、振動体４０がスラスト方向に振動する際に振動体４０の姿勢を水平に維持する。
【００６７】
振動体４０は、ウエイト５０と、このウエイト５０の外周部に配置されたマグネット６０と、ウエイト５０のラジアル方向の中心部に取り付けられた軸受け６５とを備えている。ウエイト５０は、円盤状に形成され、かつ、一定の厚さに形成されている。マグネット６０は円環状に形成されていて、ウエイト５０の外周部に嵌め込まれている。このマグネット６０のスラスト方向の寸法は、ヨーク１３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。取付穴５１は、ウエイト５０のラジアル方向の中心に形成されていて、軸受け６５がこの取付穴５１の内部に嵌め込まれている。スライド穴６６は、軸受け６５のラジアル方向の中心にスライド方向に延びるようにして形成されている。シャフト７０は、このスライド穴６６に通される。
【００６８】
ばね８０は、板状のばね材が螺旋状に巻かれたもので、外形が円錐台状に形成された竹の子ばねである。このばね８０は、ラジアル方向の外側がエンドプレート１１に固着され、中心側が振動体４０に取り付けられている。振動体４０の支持構造は、このばね８０によってエンドプレート１１側のみから支持される片持ち構造となっている。
【００６９】
振動体４０がばね８０によって支持されると、振動体４０は、スラスト方向に振動される振幅の中心に位置される。また、振動体４０がばね８０によって支持されると、マグネット６０のスラスト方向の中央は、ヨーク１３０に形成された開口部１３５の位置に一致される。
【００７０】
接続部９０は、振動発生装置１Ｂのハウジング１０の外側に設けられている（図３参照）。
【００７１】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る振動発生装置１Ｃの各構成について図９を参照して詳細に説明する。なお、第３実施形態に係る振動発生装置１Ｃは、振動体１４０をスラスト方向に支持するシャフト７０が設けられていない。第３実施形態に係る振動発生装置１Ｃは、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａとは、シャフト７０が設けられていない点及び、振動体１４０の構成が異なる点以外は同様の構成である。そのため、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと同様の構成については同一の符号を付して概要のみを説明し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。また、図９の符号Ｒで示した振動発生装置１Ｃの半径方向は、ラジアル方向であり、図９の符号Ｓで示した振動発生装置１Ｃの高さ方向はスラスト方向である。
【００７２】
振動発生装置１Ｃは、エンドプレート１１及びケース１２からなるハウジング１０を備えている。ケース１２は、周囲を囲む円環状の周壁面１３と、上部を覆う天面１４とが一体に形成されたものである。このケース１２は、磁性体で形成されている。
【００７３】
ハウジング１０の内部には、磁界を発生させる円環状のコイル２０と、コイル２０の内周面、上端部及び下端部を覆い、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅するためのヨーク３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配された振動体１４０と、振動体１４０をスラスト方向に支持するばね８０とが設けられている。
【００７４】
コイル２０は、ケース１２の周壁面１３との間に微少な隙間を空けて周壁面１３の内側に配置されている。ヨーク３０は、外形が円環状に形成されており、コイル２０の内周面を覆う内周壁３１と、ケース１２の天面１４側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる上端面部３２と、エンドプレート１１側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる下端面部３３とから構成されている。また、開口部３５が、内周壁３１のスラスト方向の中央に形成されている。この開口部３５は、ヨーク３０の全周にわたって形成されている。このヨーク３０は、上端面部３２と下端面部３３とがエンドプレート１１及び天面１４によって挟み込まれている。
【００７５】
振動体１４０は、ウエイト１５０と、このウエイト１５０の外周部に配置されたマグネット１６０とを備えている。
【００７６】
ウエイト１５０は、円盤状に形成され、かつ、一定の厚さに形成されている。この振動体１４０は、シャフトによってスラスト方向に支持される構成ではない。そのため、取付穴５１は、ウエイト１５０のラジアル方向の中心に形成されていない。このウエイト１５０の厚さ方向の寸法は、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。なお、ウエイト１５０は、この振動発生装置１Ｃが使用される携帯端末等の機種等に応じ、所望の重さに形成される。
【００７７】
マグネット１６０は円環状に形成されており、ウエイト１５０の外周部に嵌め込まれている。このマグネット１６０の外周面は、ヨーク３０の内周壁３１と対向している。また、マグネット１６０の外周面は、ヨーク３０の内周壁３１を間に挟んでコイル２０と対向している。このマグネット１６０のスラスト方向の寸法は、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されていて、ウエイト１５０の厚さと同寸又は略同寸に形成されている。
【００７８】
ばね８０は、板状のばね材が螺旋状に巻かれたもので、外形が円錐台状に形成された竹の子ばねである。ばね８０は、ラジアル方向の外側がエンドプレート１１に固着され、中心側が振動体１４０に取り付けられている。振動体１４０の支持構造は、このばね８０によってエンドプレート１１側のみから支持される片持ち構造となっている。
【００７９】
振動体１４０がばね８０によって支持されると、振動体１４０は、振幅の中心に位置される。また、振動体１４０がばね８０によって支持されると、マグネット１６０のスラスト方向の中央がヨーク３０に形成された開口部３５の位置に一致される。
【００８０】
接続部９０は、振動発生装置１Ｃのハウジング１０の外側に設けられている（図３参照）。
【００８１】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態に係る振動発生装置１Ｄの各構成について、図１０を参照して詳細に説明する。第４実施形態に係る振動発生装置１Ｄは、振動体４０がスラスト方向の両側でばね８０，８０によって支持される構成である。第４実施形態に係る振動発生装置１Ｄは、振動体４０がばね８０，８０によって支持されること以外の構成が第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと構成と同様である。そのため、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａと同様の構成については同一の符号を付して概要のみを説明し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。また、図１０の符号Ｒで示した振動発生装置１Ｄの半径方向は、ラジアル方向であり、図１０の符号Ｓで示した振動発生装置１Ｄの高さ方向はスラスト方向である。
【００８２】
振動発生装置１Ｄは、エンドプレート１１及びケース１２からなるハウジング１０を備えている。ケース１２は、周囲を囲む円環状の周壁面１３と、上部を覆う天面１４とが一体に形成されたものである。このケース１２は、磁性体で形成されている。
【００８３】
ハウジング１０の内部には、磁界を発生させる円環状のコイル２０と、コイル２０の内周面側に配置され、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅するためのヨーク３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配された振動体４０と、振動発生装置１Ｄのラジアル方向の中心に設けられたシャフト７０と、振動体４０をスラスト方向に支持する２つのばね８０，８０とが設けられている。
【００８４】
コイル２０は、ケース１２の周壁面１３との間に微少な隙間を空けて周壁面１３の内側に配置されている。ヨーク３０は、外形が円環状に形成されており、コイル２０の内周面を覆う内周壁３１と、ケース１２の天面１４側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる上端面部３２と、エンドプレート１１側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる下端面部３３とから構成されている。また、開口部３５は、内周壁３１のスラスト方向の中央に形成されている。この開口部３５は、ヨーク３０の全周にわたって形成されている。このヨーク３０は、上端面部３２と下端面部３３とがエンドプレート１１及び天面１４とによって挟み込まれている。
【００８５】
シャフト７０は、ハウジング１０のラジアル方向の中心で、軸方向がスラスト方向に延びるように設けられている。シャフト７０の軸方向の一端はエンドプレート１１に取り付けられ、他端はケース１２の天面１４に取り付けられている。このシャフト７０は、振動体４０がスラスト方向に振動する際に振動体４０の姿勢を水平に維持させている。
【００８６】
振動体４０は、ウエイト５０と、このウエイト５０の外周部に配置されたマグネット６０と、ウエイト５０のラジアル方向の中心に取り付けられた軸受け６５とを備えている。ウエイト５０は、円盤状に形成され、かつ、一定の厚さに形成されている。マグネット６０は円環状に形成されており、ウエイト５０の外周面に嵌め込まれている。このマグネット６０のスラスト方向の寸法は、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。取付穴５１がウエイト５０のラジアル方向の中心に形成されていて、軸受け６５は、この取付穴５１の内部に嵌め込まれている。スライド穴６６は、軸受け６５のラジアル方向の中心に形成されている。シャフト７０は、このスライド穴６６に通される。
【００８７】
ばね８０，８０は、振動体４０のスラスト方向の両側にそれぞれ１つずつ設けられている。このばね８０，８０は、板状のばね材が螺旋状に巻かれたもので、外形が円錐台状に形成された竹の子ばねである。
【００８８】
一方のばね８０は、ラジアル方向の外側がエンドプレート１１に固着され、中心側が振動体４０の一面側に取り付けられている。他方のばね８０は、ラジアル方向の外側がケース１２の天面１４に固着され、中心側が振動体４０の他面側に取り付けられている。振動体４０の支持構造は、２つのばね８０，８０によってエンドプレート１１側とケース１２の天面１４側とから支持される両持ち構造となっている。２つのばね８０，８０は、ばね定数、寸法その他の特性が共に同様に形成されている。そのため、振動体４０は、エンドプレート１１側とケース１２の天面１４側との双方にバランスよく振動される。
【００８９】
振動体４０が２つのばね８０，８０によって支持されると、振動体４０は、スラスト方向に振動される振幅の中心に位置される。また、振動体４０がばね８０，８０によって支持されると、マグネット６０のスラスト方向の中央がヨーク３０に形成された開口部３５の位置に一致される。
【００９０】
接続部９０は、振動発生装置１Ｄのハウジング１０の外側に設けられている（図３参照）。
【００９１】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態に係る振動発生装置１Ｅの各構成について図１１を参照して詳細に説明する。この第５実施形態に係る振動発生装置１Ｅは、第３実施形態に係る振動発生装置１Ｃと、振動体１４０の支持構成が異なるだけであり、その他の構成は同様である。そのため、第３実施形態に係る振動発生装置１Ｃと同様の構成については同一の符号を付して概要のみを説明し、異なる構成についてのみ詳細に説明する。また、図１１の符号Ｒで示した振動発生装置１Ｅの半径方向は、ラジアル方向であり、図１１の符号Ｓで示した振動発生装置１Ｅの高さ方向はスラスト方向である。
【００９２】
振動発生装置１Ｅは、エンドプレート１１及びケース１２からなるハウジング１０を備えている。ケース１２は、周囲を囲む円環状の周壁面１３と、上部を覆う天面１４とが一体に形成されたものである。このケース１２は、磁性体で形成されている。
【００９３】
ハウジング１０の内部には、磁界を発生させる円環状のコイル２０と、コイル２０の内周面側に配置され、コイル２０と共に磁界の電磁力を増幅するためのヨーク３０と、コイル２０よりもラジアル方向の内側に配された振動体１４０と、振動体１４０をスラスト方向に支持する２つのばね８０，８０とが設けられている。
【００９４】
コイル２０は、円環状に形成されており、ケース１２の周壁面１３との間に微少な隙間を空けて周壁面１３の内側に配置されている。ヨーク３０は、外形が円環状に形成されており、コイル２０の内周面を覆う内周壁３１と、ケース１２の天面１４側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる上端面部３２と、エンドプレート１１側で内周壁３１の端部から周壁面１３に向けて延びる下端面部３３とから構成されている。開口部３５は、内周壁３１のスラスト方向の中央に形成されている。この開口部３５は、ヨーク３０の全周にわたって形成されている。このヨーク３０は、上端面部３２と下端面部３３とがエンドプレート１１及び天面１４によって挟み込まれている。
【００９５】
振動体１４０は、ウエイト１５０と、このウエイト１５０の外周部に取り付けられたマグネット１６０とを備えている。ウエイト１５０は、円盤状に形成され、かつ、一定の厚さに形成されている。この振動体１４０はシャフト７０によってスラスト方向に支持される構成ではないため、取付穴５１はウエイト１５０の中心に形成されていない。マグネット１６０は円環状に形成されており、ウエイト１５０の外周面に嵌め込まれている。このマグネット１６０のスラスト方向の寸法は、ヨーク３０のスラスト方向の寸法よりも小さく形成されている。
【００９６】
ばね８０，８０は、振動体１４０のスラスト方向の両側にそれぞれ１つずつ設けられている。このばね８０，８０は、板状のばね材が螺旋状に巻かれたもので、外形が円錐台状に形成された竹の子ばねである。
【００９７】
一方のばね８０は、ラジアル方向の外側がエンドプレート１１に固着され、中心側が振動体１４０の一面側に取り付けられている。他方のばね８０は、ラジアル方向の外側がケース１２の天面１４に固着され、中心側が振動体１４０の他面側に取り付けられている。このように、振動体１４０の支持構造は、２つのばね８０，８０によってエンドプレート１１側とケース１２の天面１４側とから支持される両持ち構造となっている。２つのばね８０，８０は、ばね定数、寸法その他の特性が共に同様に形成されている。そのため、振動体１４０は、エンドプレート１１側とケース１２の天面１４側との双方にバランスよく振動される。
【００９８】
振動体１４０が２つのばね８０，８０によって支持されると、振動体１４０は、スラスト方向に振動される振幅の中心に位置される。また、振動体１４０がばね８０，８０によって支持されると、マグネット１６０のスラスト方向の中央がヨーク３０に形成された開口部３５の位置に一致される。
【００９９】
接続部９０は、振動発生装置１Ｅのハウジング１０の外側に設けられている（図３参照）。
【０１００】
なお、上述した第３実施形態から第５実施形態に係る振動発生装置１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、第１実施形態に係る振動発生装置１Ａが備えるヨーク３０と同一の構成のヨーク３０を備えたものである。しかし、第３実施形態から第５実施形態に係る振動発生装置１Ｃ，１Ｄ，１Ｅは、第２実施形態に係る振動発生装置１Ｂが備えるヨーク１３０と同一の構成のヨーク１３０を設けてもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  振動発生装置
１０  ハウジング
１１  エンドプレート（底面）
１２  ケース
１３  周壁面
１４  天面
２０  コイル
２１  リード線
３０，１３０  ヨーク
３１，１３１  内周壁
３２，１３２  上端面部
３３，１３３  下端面部
３５，１３５  開口部
１３４  外周壁
４０，１４０  振動体
５０，１５０  ウエイト
５１  取付穴
６０，１６０  マグネット
６５  軸受け
６６  スライド穴
７０  シャフト
８０  ばね
９０  接続部
９１  ＦＰＣ
９２  はんだ付け部
９３  カバー
１００  配線
【図１】
0005923798.tif 000002
【図２】
0005923798.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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