(57)【要約】【課題】設定した共振周波数の駆動電流で所望の共振が得られる振動アクチュエータを提供する。【解決手段】振動アクチュエータは、枠体と、枠体に固定されたコイルと、コイルに入力される駆動電流によって一軸方向に振動する磁極部と、磁極部と一体に振動する分銅と、枠体に対して分銅を一軸方向に振動自在に支持する弾性部材とを備え、弾性部材は、分銅と枠体の一方に固定される外周縁と分銅と枠体の他方に固定される内周縁と、外周縁と内周縁の間を繋ぐ繋ぎ部を備え、外周縁と内周縁のそれぞれを枠体又は分銅の一方に固定する固定部と、駆動電流の周波数に対して共振周波数を調整するように、弾性部材の一部を枠体又は分銅に固定する調整固定部とを設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠体と、
前記枠体に固定されたコイルと、
前記コイルに入力される駆動電流によって一軸方向に振動する磁極部と、
前記磁極部と一体に振動する分銅と、
前記枠体に対して前記分銅を一軸方向に振動自在に支持する弾性部材とを備え、
前記弾性部材は、前記分銅と前記枠体の一方に固定される外周縁と前記分銅と前記枠体の他方に固定される内周縁と、前記外周縁と前記内周縁の間を繋ぐ繋ぎ部を備え、
前記外周縁と前記内周縁のそれぞれを前記枠体又は前記分銅に固定する固定部と、
前記駆動電流の周波数に対して共振周波数を調整するように、前記弾性部材の一部を前記枠体又は前記分銅に固定する調整固定部とを設けたことを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記固定部は、前記外周縁が前記枠体に固定され、前記調整固定部は、前記固定部とは異なる位置で、前記外周縁又は前記繋ぎ部の一部を前記枠体に固定することを特徴とする請求項１記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記枠体は、前記調整固定部を設けるための長孔状の開口を外周縁に沿って備えることを特徴とする請求項２記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記枠体は、円筒形であり、前記調整固定部は、円筒形の中心周りに回転対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動アクチュエ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、振動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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等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、振動アクチュエータは、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】
振動アクチュエータは、錘とバネを備えた可動子を固定子に振動自在に支持して、コイルとマグネットの一方を可動子側に取り付け、他方を固定子側に取り付けて、錘とバネによって定まる共振周波数（固有振動数）の駆動電流（駆動パルス）をコイルに通電することで、可動子を大きな振幅で振動させている。
【０００４】
振動アクチュエータに用いられるバネとして、板状のバネ（板バネ）を用いるものが知られている。ここで用いられる板バネは、円盤状の弾性部材の中心部分と外周部分の一方が固定端となり他方が可動端となるように、中心部分と外周部分の間に線状の繋ぎ部を形成して、板面に交差する方向に沿って、外周部分に対して中心部分を移動可能にしたものである。
【０００５】
このような板バネを備えた振動アクチュエータは、固定子であるケースに板バネの外周縁を溶接などで接続し、可動子である分銅や磁石を板バネの内周縁に接続している（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−７１２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した従来の振動アクチュエータは、板バネのバネ定数をｋ、可動子の質量をｍとすると、共振周波数（固有振動数）は、（ｋ／ｍ）1/2で表すことができるので、板バネのバネ定数や分銅の質量にばらつきがあると実際の共振周波数を設計値に合わせることができなくなる。特に、板バネは、板厚や繋ぎ部を形成する際の加工精度で、バネ定数が微妙に変わってしまうので、実際の共振周波数を設定値に合わせることが困難な問題があり、駆動電流として設定された共振周波数の信号を入力しても、所望の共振が得られない場合があった。
【０００８】
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、板バネのバネ定数や分銅の質量に微妙なばらつきがある場合であっても、設定した共振周波数の駆動電流で所望の共振が得られる振動アクチュエータを提供すること、などを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
枠体と、前記枠体に固定されたコイルと、前記コイルに入力される駆動電流によって一軸方向に振動する磁極部と、前記磁極部と一体に振動する分銅と、前記枠体に対して前記分銅を一軸方向に振動自在に支持する弾性部材とを備え、前記弾性部材は、前記分銅と前記枠体の一方に固定される外周縁と前記分銅と前記枠体の他方に固定される内周縁と、前記外周縁と前記内周縁の間を繋ぐ繋ぎ部を備え、前記外周縁と前記内周縁のそれぞれを前記枠体又は前記分銅に固定する固定部と、前記駆動電流の周波数に対して共振周波数を調整するように、前記弾性部材の一部を前記枠体又は前記分銅に固定する調整固定部とを設けたことを特徴とする振動アクチュエータ。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】振動アクチュエータの分解斜視図である。
【図２】振動アクチュエータの平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】弾性部材における固定部と調整固定部を示す説明図である。
【図５】振動アクチュエータを備える携帯情報端末（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、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、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。図示のＸ，Ｙ，Ｚはそれぞれ直交する３方向を示している。
【００１２】
図１（分解斜視図），図２（平面図），図３（断面図）に示すように、振動アクチュエータ１は、枠体１０、コイル２、磁極部３、分銅５、弾性部材４を備えている。枠体１０は、コイル２，磁極部３，分銅５，弾性部材４を囲む円筒状のケース１１と、コイル２が固定される円盤状の底板１２を備えている。
【００１３】
コイル２は、コイル固定部材１３を介して底板１２（枠体１０）に固定されている。底板１２は、図示のＸ，Ｙ平面に沿った支持面を備えている。コイル２は、図示のＸ，Ｚ平面に沿って導線が巻き回されて、Ｘ方向に沿って互いに逆向きに電流を流す直線部分を有しており、Ｚ方向に立てた状態で底板１２に固定されている。底板２上には、入力端子１５Ａと接続端子１５Ｂを備える回路基板１５及び緩衝部材１７が設けられている。接続端子１５Ｂにはコイル２の引き出し線が接続される。
【００１４】
磁極部３は、コイル２のＸ方向に沿った２つの直線部分をそれぞれ挟むように４個の磁石３０を備えており、その磁石３０に対してヨーク３１，３２が配置されている。磁石３０は、コイル２の２つの直線部分を交差する磁束が形成されるように磁極が配置されており、コイル２に駆動電流を入力することで、磁極部３にはＺ方向（一軸方向）の推力が作用する。
【００１５】
分銅５は、磁極部３と一体に振動するように、磁極部３に固定されている。分銅５には、弾性部材４と接触することで発生する接触音を抑止するための緩衝部材１４がリング状に取り付けられている。分銅５は、弾性部材４を介してケース１１の上面（枠体１０）に一軸方向（図示Ｚ方向）に振動自在に支持されている。
【００１６】
図示の弾性部材４は、ケース１１の上面（枠体１０）に固定される外周縁４Ａと、分銅５に固定される内周縁４Ｂと、外周縁４Ａと内周縁４Ｂとの間を繋ぐ繋ぎ部４Ｃを備えており、ケース１１（枠体１０）に対して分銅５を図示Ｚ方向（一軸方向）に振動自在に支持している。弾性部材４の内周縁４Ｂには、ケース１１の上面と接触することで発生する接触音を抑止するための緩衝部材１６が取り付けられている。
【００１７】
弾性部材４は、円盤状の板バネであり、中心周りに回転対称となるように湾曲線状の繋ぎ部４Ｃが形成されており、図示の例では、３回対称（１２０°対称）となるように繋ぎ部４Ｃが形成されている。なお、図示の例では、弾性部材４の外周縁４Ａをケース１１に固定し、内周縁４Ｂを分銅５に固定しているが、その逆に、外周縁４Ａを分銅５に固定し、内周縁４Ｂをケース１１に固定してもよい。
【００１８】
弾性部材４とケース１１又は分銅５とは、溶接によって固定される。ケース１１には、上面に固定用の開口１１Ａが設けられており、この開口１１Ａの周囲に設けられたスポット溶接による固定部Ｓ１で弾性部材４の外周部４Ａとケース１１とが固定されている。
【００１９】
このような振動アクチュエータ１は、コイル２に設定周波数の駆動電流を入力することで、分銅５と磁極部３と弾性部材４からなる可動子を図示Ｚ方向（一軸方向）に往復振動させることができる。この際、駆動電流の設定周波数を可動子の振動系の共振周波数に一致させることで、振幅の大きい共振を得ることができる。前述したように、共振周波数は可動子のバネ定数と質量によって決まるので、分銅５の質量、弾性部材４の板厚や繋ぎ部４Ｃの形状などで共振周波数を設定値に合わせているが、部品加工の精度などに微妙なばらつきがあると、実際の共振周波数が設定値からずれることがある。
【００２０】
これに対して、振動アクチュエータ１は、図４に示すように、ケース１１（枠体１０）が共振周波数調整用の長孔状の開口１１Ｂを備えており、この開口１１Ｂの周囲に弾性部材４の一部（外周部４Ａ）を固定する調整固定部Ｓ２を設けることで、共振周波数の調整を行っている。なお、図示の例では、調整固定部Ｓ２を外周部４Ａにおける固定部Ｓ１とは異なる位置に設けているが、調整固定部Ｓ２を繋ぎ部４Ｃなどに設けても良い。
【００２１】
弾性部材（板バネ）４のバネ定数ｋ（Ｎ／ｍｍ）は、ｋ＝Ｅ・ｂ・ｔ3／（４・ｌ3）で表すことができる（Ｅ：材料の縦弾性係数Ｎ／ｍｍ2、ｂ：板幅ｍｍ、ｔ：板厚ｍｍ、ｌ：支点から荷重点までの距離（腕長さ））。このため、調整固定部Ｓ２の位置を変えることで、上記の「ｌ」を実質的に変更することが可能になり、これによって、弾性部材４のバネ定数ｋを調整し、共振周波数を調整することができる。
【００２２】
共振周波数調整用の長孔状の開口１１Ｂは、弾性部材４の形状に対応して設けられており、円筒状のケース１１の外周縁に沿って回転対称（図示の例では３回対称（１２０°対称））に形成されている。そして、開口１１Ｂの周囲に設けられる調整固定部Ｓ２も回転対称に配置することで、弾性部材４の弾性変形のバランスを崩すこと無く、共振周波数の調整を行うことができる。図４に示した例では、ケース１１の中心Ｏと固定部Ｓ１とを結ぶ線と中心Ｏと調整固定部Ｓ２とを結ぶ線とのなす角θを大きくすることで、共振周波数を上昇させることが可能になる。
【００２３】
図５は、振動アクチュエータ１を装備した携帯電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。振動アクチュエータ１を備える携帯情報端末１００は、振動アクチュエータ１が共振振動することによって、入力電流に対して効率的に大振幅の振動を得ることができるので、電力消費を抑えることが可能になり、バッテリ容量を小さくすることで、小型・軽量化が可能になる。
【００２４】
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】
【００２５】
１：振動アクチュエータ，
２：コイル，
３：磁極部，３０：磁石，３１，３２：ヨーク，
４：弾性部材（板バネ），４Ａ：外周縁，４Ｂ：内周縁，４Ｃ：繋ぎ部，
５：分銅，
１０：枠体，１１：ケース，１１Ａ，１１Ｂ：開口，１２：底板，
１３：コイル固定部材，１４：緩衝部材，
１５：回路基板，１５Ａ：入力端子，１５Ｂ：接続端子，
１６，１７：緩衝部材，１００：携帯情報端末（携帯電子機器），
Ｓ１：固定部，Ｓ２：調整固定部
【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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