(57)【要約】【課題】可動子と固定子との間に充填された磁性流体の飛散を抑止する。【解決手段】振動アクチュエータは、固定子と、固定子に振動自在に弾性支持される可動子と、可動子を固定子に対して往復振動させる駆動源とを備え、可動子は、固定子の対向面に対面する被対向面を備え、対向面と被対向面との間の隙間には、対向面と被対向面の少なくとも一方に磁気吸着される粘性を有する磁性流体が充填され、対向面と被対向面の他方には、磁性流体を保持する保持領域が設けられていると共に、保持領域を囲むように磁性流体をはじく疎油性表面が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、該固定子に振動自在に弾性支持される可動子と、該可動子を前記固定子に対して往復振動させる駆動源とを備え、
前記可動子は、前記固定子の対向面に対面する被対向面を備え、
前記対向面と前記被対向面との間の隙間には、前記対向面と前記被対向面の少なくとも一方に磁気吸着される粘性を有する磁性流体が充填され、
前記対向面と前記被対向面の他方には、前記磁性流体を保持する保持領域が設けられていると共に、該保持領域の外側を囲むように前記磁性流体をはじく疎油性表面が設けられていることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動源は、前記固定子に設けた平板状のコイルと、該コイルに対面して前記可動子に設けたマグネットを備え、
前記対向面は、前記コイルの表面に設けられ、前記コイルの巻き芯部上或いは前記巻き芯部上を含む領域を前記保持領域と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】
前記対向面の前記保持領域には、親油性表面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記親油性表面は、有機溶剤コーティング面であることを特徴とする請求項３記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記疎油性表面は、フッ素樹脂コーティング面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動アクチュエータを備える電子機器。
【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）の駆動信号（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】
また、下記特許文献１に記載されるような従来技術では、固定子に設けたコイルと可動子に設けたマグネットとの間の隙間に、粘性を有した磁性流体を充填して、可動子が振動する際に磁性流体をダンパーとして機能させるとことが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−７７１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した従来の振動アクチュエータおいて、磁性流体は、本来、磁気吸着力で可動子のマグネットや固定子の磁性体に保持されるので、可動子の振動に対して、可動子と固定子との間の隙間に維持し続ける特性を有している。しかしながら、可動子の振幅や振動周波数が大きくなると、磁性流体を隙間に保持し続けようとする力に対して、可動子の振動によって磁性流体に加わる運動エネルギーが大きくなって、磁性流体が周囲に飛散してしまう問題が生じる。このような事態が生じると、可動子の振動が停止した後にも、磁性流体が元の隙間に戻らない場合があり、磁性流体によるダンパー機能や、磁性流体を介在させることによる摺動摩擦の低減機能が設計通りに得られなくなる問題が生じる。
【０００７】
また、前述した磁性流体の飛散によって、可動子とこれに近接する固定子との間に充填されている磁性流体の量が徐々に減少していくと、動作時間が累積して長時間化することで、可動子の安定挙動が得られなくなると共に、可動子と固定子とが直接接触し易くなり、接触音の発生で、振動アクチュエータを静音に動作できなくなるなどの問題が生じる。
【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、可動子と固定子との間に充填された磁性流体の飛散を抑止することで、振動アクチュエータの動作性能を維持すること、などが本発明の課題である。
【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。
【００１０】
固定子と、該固定子に振動自在に弾性支持される可動子と、該可動子を前記固定子に対して往復振動させる駆動源とを備え、前記可動子は、前記固定子の対向面に対面する被対向面を備え、前記対向面と前記被対向面との間の隙間には、前記対向面と前記被対向面の少なくとも一方に磁気吸着される粘性を有する磁性流体が充填され、前記対向面と前記被対向面の他方には、前記磁性流体を保持する保持領域が設けられていると共に、該保持領域の外側を囲むように前記磁性流体をはじく疎油性表面が設けられている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】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの概略構成を示した説明図である（（ａ）が平面視した図であり、（ｂ）が側面視した図である。）。
【図２】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの具体例を示した分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの具体例を示した平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータの具体例を示した断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る振動アクチュエータを備えた携帯電子機器（携帯情報端末）を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
図１に示すように、振動アクチュエータ１は、固定子２と、固定子２に振動自在に弾性支持される可動子３と、可動子３を固定子２に対して往復振動させる図示省略した駆動源とを備えている。駆動源は、例えば、コイルとマグネットからなる電磁駆動源であり、コイルとマグネットの一方が固定子２に設けられ、他方が可動子３に設けられている。可動子３は、図示の矢印ａで示す一軸方向に沿って往復振動するように、バネ等の弾性部材を介して固定子２に支持されている。
【００１４】
可動子３は、固定子２の対向面２Ａに対面する被対向面３Ａを備えており、対向面２Ａと被対向面３Ａとの間の隙間には、被対向面３Ａに磁気吸着される粘性を有する磁性流体４が充填されている。対向面２Ａは、固定子２に設けられる各種部材の表面であり、被対向面３Ａは、可動子３に設けられる各種部材の表面である。
【００１５】
そして、固定子２における対向面２Ａには、磁性流体４を保持する保持領域Ｓ１が設けられると共に、保持領域Ｓ１の外側を囲むように磁性流体４をはじく疎油性表面Ｓ２が設けられている。ここでの保持領域Ｓ１は、閉じた平面領域であって、疎油性表面Ｓ２が設けられていない面である。疎油性表面Ｓ２は、保持領域Ｓ１の外側を囲む環状の平面領域である。なお、前述の説明では固定子２の対向面２Ａに保持領域Ｓ１と疎油性表面Ｓ２を設ける例を示しているが、保持領域Ｓ１と疎油性表面Ｓ２は、固定子２と可動子３のいずれか一方に設ければよい。
【００１６】
このような振動アクチュエータ１は、可動子２が振動して、この可動子２に接触する磁性流体４に大きな運動エネルギーが付与された場合であっても、磁性流体４の固定子２側の接触面である対向面２Ａには、磁性流体４が保持される保持領域Ｓ１の外側に、疎油性表面Ｓ２が設けられているので、保持領域Ｓ１の外側に出ようとする磁性流体４は、疎油性表面Ｓ２ではじかれて、保持領域Ｓ１の中に留まろうとする。これによって、可動子２の振動時に、磁性流体４が飛散するリスクを効果的に低減することができる。
【００１７】
このような振動アクチュエータ１は、固定子２と可動子３との間の隙間に充填された磁性流体が周囲に飛散するのを抑止することができるので、粘性を有する磁性流体４によるダンパー機能や、磁性流体４を介在させることによる摺動摩擦の低減機能を設計どおりに発揮させることができる。そして、長期の累積使用に対しても、固定子２と可動子３の隙間に充填される磁性流体４は適正な量を維持することができるので、可動子３の安定挙動を継続させることができると共に、可動子３と固定子２との直接接触を防ぎ、接触音の発生を抑止して、振動アクチュエータの静音動作を継続させることができる。
【００１８】
以下、図２〜図４に従って、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１の具体例を説明するが、本発明の振動アクチュエータ１は、この具体例に限定されるものではない。図２〜図４において、図示矢印のＸ方向は可動子の振動方向（一軸方向）を指し、図示矢印のＹ，Ｚ方向は、Ｘ方向が示す一軸方向にそれぞれ直交する方向を指している。
【００１９】
振動アクチュエータ１は、固定子２となる筐体内に、対向面２Ａを有するコイル２０と、対向面２Ａに沿って振動する可動子３と、可動子３を往復振動自在に弾性支持する弾性部材４０とを備えている。可動子３にはマグネット３１が設けられ、マグネット３１は、前述した対向面２Ａに対面する被対向面３Ａを有している。そして、対向面２Ａと被対向面３Ａとの間の隙間に磁性流体４を充填させている。コイル２０とこれに対面するマグネット３１は、可動子３を図示Ｘ方向に振動させる駆動源になっている。
【００２０】
固定子２となる筐体は、ステンレス鋼から偏平な中空箱状に形成され、図示例によれば、矩形平板状のベース板１１の上面に、下方を開口した偏平箱状の蓋部１２を被せるように構成される。
【００２１】
コイル２０は、振動方向に沿ったベース板１１の表面に沿って巻き回された平板状コイルであり、ベース板１１に固定されたフレキシブル回路基板５上に固定されている。コイル２０への給電は、フレキシブル回路基板５を介して行われる。
【００２２】
コイル２０の反ベース板側の表面は、前述した対向面２Ａであり、コイル２０の巻き芯部上に磁性流体４を保持する保持領域Ｓ１が形成されている。保持領域Ｓ１は、閉じた平面領域であるが、巻き芯部上に限定される必要はない。保持領域Ｓ１は、コイル２０の中央付近であって、巻き芯部を含む領域であれば好ましく、その外縁は、コイル２０の巻き芯部の内側であっても外側であっても良い。  
【００２３】
可動子３は、コイル２０における対向面２Ａに沿う方向（図示例によればＸ方向及びＹ方向）に並ぶように、マグネット３１と錘体３２とを一体的に具備している。マグネット３１は、対向面２Ａに沿う被対向面３Ａにおいて、振動方向の両側に、互いに反対向きの磁極Ｎ，Ｓを有する。そして、このマグネット３１は、振動方向（Ｘ方向）の両端部と、振動方向に対する交差方向（Ｙ方向）の両端部に、それぞれ、対向面２Ａに略直交する端面３１ａ，３１ｂを有する。
【００２４】
図示例のマグネット３１は、厚み方向（Ｚ方向）の両側に磁極Ｎ，Ｓを有する一方のマグネット部Ｍ１と、厚み方向（Ｚ方向）の両側に逆向きの磁極Ｓ，Ｎを有する他方のマグネット部Ｍ２とを、振動方向に接合したものであり、必要に応じてハルバッハ配列等の構成にすることも可能である。
【００２５】
可動子３となる錘体３２は、タングステン等の比較的比重の高い金属材料から形成される。この錘体３２は、マグネット３１の周側面に嵌り合う被嵌合部３２ａを有する。被嵌合部３２ａは、錘体３２を厚み方向（Ｚ方向）へ貫通する矩形状の孔であり、マグネット３１を嵌め合わせている。錘体３２は、前記矩形状の孔の内側面を、マグネット３１の端面３１ａ，３１ｂを固着する固着面３２ａ１，３２ａ２としている。被嵌合部３２ａに嵌め合わせたマグネット３１を固定する手段は、例えば、接着や溶接、嵌合、ネジ止め等とすることが可能である。
【００２６】
弾性部材４０は、可動子３における振動方向の両側に位置するように二つ設けられる。弾性部材４０は、例えば、金属製の板バネであり、付勢方向の一端側を弾性部材４０に接続するとともに他端側を固定子２における蓋部１２の側壁に接続している。この弾性部材４０の他例としては、図示例以外の形状の板バネや、コイルスプリング等とすることも可能である。
【００２７】
磁性流体４は、磁石或いは強磁性体に吸着する性質を持つ周知の粘性流体であり、例えば、マグネタイトやマンガン亜鉛フェライトなどの強磁性微粒子、その表面を覆う界面活性剤、ベース液（水や油）等を含んで構成される。磁性流体４は、マグネット３１における被対向面３Ａと、コイル２０における対向面２Ａとの隙間を埋めるようにして充填され、その磁気吸引力によりマグネット３１の被対向面３Ａに保持され、可動子３の振動特性を改善したり、ダンパーとして機能したりする。
【００２８】
コイル２０における対向面２Ａは、前述したように、磁性流体４の保持領域Ｓ１とその外側に設けられる疎油性表面Ｓ２を有している。保持領域Ｓ１には、親油性表面が設けられていることが好ましく、親油性表面は、有機溶剤コーティングを施している。親油性表面としてのコーティング面は、ロウなどの有機材や、その他に無機材、有機無機混合材などで構成することができる。また、保持領域Ｓ１の外側に形成される疎油性表面Ｓ２は、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂コーティング面、無機系シリコーンなどで構成することができる。
【００２９】
このような振動アクチュエータ１は、対向面２Ａと被対向面３Ａとの間の隙間に充填された磁性流体４が、保持領域Ｓ１の外側の疎油性表面Ｓ２ではじかれて、保持領域Ｓ１に戻されるので、可動子３の振動に対して、磁性流体４が周囲に飛散してしまうのを効果的に抑止することができる。これによって、可動子３の安定挙動を継続させることができると共に、可動子３と固定子２との直接接触を防ぎ、接触音の発生を抑止して、静音な動作を継続することができる。
【００３０】
図５には、本発明の実施形態に係る振動アクチュエータ１を装備した電子機器の一例として、携帯電子機器１００を示している。携帯電子機器１００は、薄厚な偏平箱状の筐体内に振動アクチュエータ１を装着して、携帯情報端末（例えば、スマートフォンやタブレットパソコン等）を構成している。この構成によれば、振動アクチュエータ１により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であり、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難い安定した振動を応答性よく使用者に伝えることができる。
【００３１】
しかも、使用時間の長期化や落下衝撃等に起因して、磁性流体４が飛散して、マグネット３１における被対向面３Ａとコイル２０における対向面２Ａの間に留まる磁性流体４の量がばらついたり減少したりするのを、抑止することができるので、耐衝撃強度及び耐久性が高く、高寿命且つ故障し難い携帯電子機器１００を得ることができる。
【００３２】
なお、上記実施形態によれば、対向面２Ａをコイル２０上に設けるようにしたが、他例としては、蓋部１２の内面を対向面２Ａとし、この対向面２Ａとマグネット３１の間に磁性流体４を設けることもできる。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、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】
【００３４】
１：振動アクチュエータ，２：固定子，２Ａ：対向面，
３：可動子，３Ａ：被対向面，４：磁性流体，５：フレキシブル回路基板，
２０：コイル，３１：マグネット，３１ａ，３１ｂ：端面，３２：錘体，
３２ａ：被嵌合部，３２ａ１，３２ａ２：固着面，４０：弾性部材，
Ｓ１：保持領域，Ｓ２：疎油性表面
【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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