(57)【要約】【課題】軸受の摩擦接触状態を安定化させて、リニア振動モータの立ち上がり時間の安定化を図る。【解決手段】リニア振動モータ１は、枠体２と、マグネット部４と錘部７を備え、枠体２に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子１０と、枠体２に固定され、駆動信号の通電で可動子１０を一軸方向に往復振動させるコイル３と、可動子１０に固定され、一軸方向に沿った可動子１０の振動をガイドするシャフト８と、枠体２に固定され、シャフト８を摺動自在に軸支する軸受９とを備え、軸受９が備える軸支持体９Ｂとシャフト８は、一方が硬質磁性体であり、他方が軟質磁性体である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体と、
マグネット部と錘部を備え、前記枠体に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子と、
前記枠体に固定され、駆動信号の通電で前記可動子を一軸方向に往復振動させるコイルと、
一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするシャフトと、
前記シャフトを摺動自在に軸支する軸受とを備え、
前記軸受が備える軸支持体と前記シャフトは、一方が硬質磁性体であり、他方が軟質磁性体であることを特徴とするリニア振動モータ。
【請求項２】
前記シャフトは前記可動子に固定され、前記軸受は前記枠体に固定され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。
【請求項３】
前記シャフトは前記枠体に固定され、前記軸受は前記可動子に固定され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。
【請求項４】
請求項１〜３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電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニア振動モータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなリニア振動モータにおいて、作動音の発生を抑えて、安定した状態でリニア振動モータを作動させるためには、前述した従来例のように、一軸方向に延設したシャフトに沿って可動子を振動させることが有効である。
【０００６】
シャフトに沿って可動子を摺動自在に支持する際には、可動子に摺動軸受を設けて、これにシャフトを通している。この際、従来のリニア振動モータは、軸受とシャフトの接触面が、オイルを介在させた潤滑面となるため、継続使用によってオイル抜けなどが生じると、軸受内面とシャフト外周面との摩擦状態が変化することになり、可動子の動きに経時的な変化が生じる問題がある。このような問題は、静的な接触状態から動的な摩擦状態に移行する振動の立ち上がり時において顕著になり、リニア振動モータの立ち上がり時間にばらつきが生じやすくなる問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明は、軸受の摩擦接触状態を安定化させて、リニア振動モータの立ち上がり時間の安定化を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明によるリニア振動モータは、以下の構成を具備するものである。
【０００９】
枠体と、マグネット部と錘部を備え、前記枠体に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子と、前記枠体に固定され、駆動信号の通電で前記可動子を一軸方向に往復振動させるコイルと、一軸方向に沿った前記可動子の振動をガイドするシャフトと、前記シャフトを摺動自在に軸支する軸受とを備え、前記軸受が備える軸支持体と前記シャフトは、一方が硬質磁性体であり、他方が軟質磁性体であることを特徴とするリニア振動モータ。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図（断面図）である。
【図３】本発明の実施形態に係るリニア振動モータにおける軸受とシャフトを示した断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示した説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係るリニア振動モータを搭載した携帯電子機器を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の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。図１及び図２は、本発明の一実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示している。各図におけるＸ方向が振動方向（一軸方向）を示しており、Ｙ方向が幅方向、Ｚ方向が厚さ（高さ）方向を示している。
【００１２】
リニア振動モータ１は、枠体２と、マグネット部４と錘部７を備え、枠体２に一軸方向に沿って振動自在に弾性支持される可動子１０と、枠体２に固定され、駆動信号の通電で可動子１０を一軸方向に往復振動させるコイル３と、一軸方向に沿った可動子１０の振動をガイドするシャフト８と、シャフト８を摺動自在に軸支する軸受９とを備えている。
【００１３】
枠体２は、各部を収容することができる枠構成を有していればよいが、図示の例では、矩形状の底面２Ａの周辺に立設される側壁２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅを備えている。また、枠体２は、枠体２内の収容物を覆う蓋板２Ｑを必要に応じて備えている。蓋板２Ｑは側壁２Ｂ〜２Ｅの上端面に取り付けられる矩形板状に形成される。枠体２は、金属板を加工（プレス加工など）することで形成することができる。図示の例では、枠体２は、幅方向（図示Ｙ方向）の寸法に対して、厚さ方向（図示Ｚ方向）の寸法を小さく、振動方向（図示Ｘ方向）の寸法を大きくした薄厚状の略直方体形状（箱形形状）になっている。
【００１４】
枠体２に固定されたコイル３は、磁極の向きをＸ方向に向けたマグネット部４の回りに、Ｙ，Ｚ方向に沿って電線を巻いたものであり、その上面と下面の一方又は両方、更には必要に応じて側面を、枠体２の内面に固定している。コイル３の枠体２への固定は、枠体２に直接固定してもよいし、コイル３をコイルボビンに巻いてコイルボビンを枠体２に固定してもよい。
【００１５】
可動子１０におけるマグネット部４は、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿った極性を有する偏平矩形状のマグネット片４Ａ，４Ｂ，４Ｃを互いに同極が向き合うように複数配置して、スペーサ４Ｄ，４Ｅを間に挟んで結合したものである。マグネット部４の側面には補強部材５が固着されており、これによってマグネット部４の剛性を高めている。
【００１６】
可動子１０は、図示の例では、錘部７がマグネット部４の一軸方向（図示Ｘ方向）両端部に連結されている。錘部７は、比重の高い金属材料（例えば、タングステン）などによって構成することができ、図示の例では、マグネット部４の厚さよりも大きいＺ方向高さを有すると共にマグネット部４の幅より大きいＹ方向の幅を有する矩形断面形状を有している。錘部７は、連結部材１１を介してマグネット部４に連結されている。
【００１７】
シャフト８は、図１及び図２に示した例では、可動子１０に固定され、枠体２に固定された軸受９に摺動自在に軸支されている。この例では、シャフト８は、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って分割して配置されており、その一端側が錘部７に固定され、他端側が互いに逆向きに突出して自由端を形成している。このシャフト８は、可動子１０の重心軸と同軸に配置されており、可動子１０の振動を一軸方向に沿って案内している。尚、シャフト８は、一軸方向に沿っていればよく、その中心軸が平行に並べて設けられていてもよい。
【００１８】
錘部７は、シャフト８を支持するためのシャフト支持部７Ｂを備えている。シャフト支持部７Ｂは、錘部７の端部７Ａから一軸方向に沿って凹んだ部分であり、このシャフト支持部７Ｂに一端側が支持されたシャフト８は、枠体２の底面２Ａに支持部２Ｓを介して取り付けられた軸受９に、一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って摺動自在に支持されている。この際、錘部７のシャフト支持部７Ｂは、軸受９を収容するだけの幅を備えており、このシャフト支持部７Ｂ内に軸受９が入り込むことで、可動子１０の大きな振幅を確保している。
【００１９】
可動子１０を枠体２に弾性支持する弾性部材６は、一軸方向に沿ったシャフト８とは非同軸に配置され、コイル３とマグネット部４とによって生じる駆動力に反発する弾性力を、可動子１０に付与している。図示の例では、弾性部材６として一軸方向（Ｘ方向）に沿って延び縮みするコイルバネを用いており、片側２個の弾性部材６を錘部７と枠体２の側壁２Ｂ，２Ｃの間に介在させている。図示の例では、弾性部材６はシャフト８と平行に配置されている。そして、弾性部材６の一端は枠体２の側壁２Ｂ，２Ｃに設けた支持突起２Ｐに係止されており、弾性部材６の他端は錘部７の端部７Ａに設けた支持突起７Ａ１に係止されている。
【００２０】
リニア振動モータ１は、枠体２に固定されたコイル３と可動子１０の一部であるマグネット部４によって駆動部が構成されている。枠体２に固定されたコイル３に、枠体２に設けた信号入力部２Ａ１から駆動信号を通電することで、マグネット部４に一軸方向（図示Ｘ方向）に沿ったローレンツ力（駆動力）が作用する。コイル３に通電される駆動信号は、弾性部材６の弾性係数と可動子１０の質量によって決まる共振周波数（固有振動数）の交番電流であり、この駆動信号によって発生する駆動力と弾性部材６の弾性反発力によって、可動子１０は一軸方向に往復振動する。
【００２１】
このようなリニア振動モータ１において、シャフト８を摺動自在に軸支する軸受９は、図３に示すように、軸受筐体９Ａと軸支持体９Ｂとを備えており、軸支持体９Ｂが硬質磁性体（永久磁石）で形成され、シャフト８が軟質磁性体で構成されている。ここでの軟質磁性体は、比較的簡単に磁極が消えたり反転したする磁性体を指し、硬質磁性体に磁気吸着される材料（鋼材など）を指している。そして、軸受９は含油軸受であると共に、軸支持体９Ｂが一軸方向に直交する方向へ２極着磁されている。
【００２２】
このようなシャフト８と軸受９を備えるリニア振動モータ１によると、シャフト８は、常時軸受８の軸支持体９Ｂに磁気吸着されて片寄せされた状態で、軸支持体９Ｂと接触して摺動する。当然ながら、シャフト８の外周面と軸支持体９Ｂの内面との間には隙間が存在するが、シャフト８が軸支持体９Ｂの一方向に片寄せされた状態で摺動することで、両者間の潤滑状態が境界潤滑で一定に保たれることになり、安定した摺動特性を得ることができる。これによって、静的な接触状態から動的な摩擦状態に移行する振動の立ち上がり時において、シャフト８の摺動特性が安定になり、リニア振動モータの立ち上がり時間を安定化することができる。
【００２３】
図４は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１の他の形態例を示している。この例は、シャフト８の一端側が枠体２に固定され、他端側が可動子１０に固定された軸受９によって摺動自在に軸支されているが、その他の構成は前述した例と同様である。
【００２４】
シャフト８の一端側は、図示の例では、２点で枠体２に支持されている。具体的には、シャフト８の端部が枠体２の側壁２Ｂ，２Ｃに固定されており、更に、シャフト８の端部から離れたところで支持部２Ｓによって支持されている。
【００２５】
可動子１０には、シャフト８の自由端側（他端側）が挿入される孔７Ｃが一軸方向（図示Ｘ方向）に沿って設けられている。孔７Ｃ内には、シャフト８がＸ方向に摺動自在な軸受９を設けており、これによって、シャフト８の他端側は可動子１０に固定された軸受９に摺動自在に支持されている。可動子１０に設けられる孔７Ｃは、可動子１０の錘部７に設けており、可動子１０のマグネット部４には孔を設けていない。このように、シャフト８は、枠体２に対して片持ち保持され、自由端側（他端側）の延長線上にマグネット４が配置されている。
【００２６】
このようなリニア振動モータ１の錘部７は、直方体形状に形成することができ、その内部にシャフト８が通る分だけの孔７Ｃを形成すればよいので、錘部７の体積を十分に大きくすることができる。これによって、振動の慣性力となる可動子１０の質量を十分に確保することができる。
【００２７】
このようなリニア振動モータ１においても、図３に示すように、軸受９の軸支持体９Ｂを硬質磁性体（永久磁石）で形成し、シャフト８を軟質磁性体で構成することで、固定されたシャフト８に対して摺動する可動子１０の摺動特性が安定になり、リニア振動モータの立ち上がり時間を安定化することができる。
【００２８】
以上説明したように、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１は、シャフト８によって可動子１０を軸支持して振動させることで、安定した振動を得ることができると共に落下衝撃時の耐損傷性を高めることができる。そして、軸受９の軸支持体９Ｂを硬質磁性体にして、シャフト８を軟質磁性体にすることで、立ち上がり時間の安定したリニア振動を得ることができる。なお、前述した説明では、軸支持体９Ｂを硬質磁性体にしてシャフト８を軟質磁性体にしているが、軸支持体９Ｂを軟質磁性体にして、シャフト８を硬質磁性体にしてもよい。
【００２９】
図５は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１を装備した電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。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。特に振動の立ち上がり時間を安定化することができるので、信号発生を歯切れ良く使用者に伝えることができると共に、皮膚感覚フィードバックを応答性良く実現することができる。
【００３０】
また、実施形態で示したリニア振動モータ１は、厚さを抑えた直方体形状の枠体２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。また、リニア振動モータ１は、耐衝撃強度が高く、耐久性も高いので、高寿命且つ故障し難い携帯情報端末１００を得ることができる。
【００３１】
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。
【符号の説明】
【００３２】
１：リニア振動モータ，
２：枠体，２Ａ：底面，２Ａ１：信号入力部，
２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ：側壁，２Ｓ：支持部，
２Ｐ：支持突起，２Ｑ：蓋板，３：コイル，４：マグネット部，
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：マグネット片，４Ｄ，４Ｅ：スペーサ，
５：補強部材，６：弾性部材，
７：錘部，７Ａ：端部，７Ａ１：支持突起，７Ｂ：シャフト支持部，７Ｃ：孔，
８：シャフト，９：軸受，１０：可動子，
１１：連結部材，１００：携帯情報端末
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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