(57)【要約】【課題】磁気スプリングの共振を用いることにより、高い効率を提供することのできる線形振動子を提供する。【解決手段】本発明による線形振動子は、所定間隔離隔されて固定された第１マグネット１０及び第２マグネット２０と、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間に配置され、第１マグネット１０及び第２マグネット２０の両方と反発するように着磁された第１振動マグネット３１と、第１振動マグネット３１の周辺に形成される磁気場を変化させるために、第１振動マグネット３１に隣接して配置された電磁石４０ａとを含み、磁石間の反発力を用いて磁気スプリングを構成し、磁気スプリングの共振を用いることを特徴としている。【選択図】図２
2008048597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔離隔されて固定された第１マグネット及び第２マグネットと、
前記第１マグネットと前記第２マグネットとの間に配置され、前記第１マグネット及び前記第２マグネットの両方と反発するように着磁された振動マグネット部と、
前記振動マグネット部の周辺に形成される磁気場を変化させるために、前記振動マグネット部に隣接して配置された電磁石部と
を含むことを特徴とする線形振動子。
【請求項２】
前記第１マグネット、前記第２マグネット及び前記振動マグネット部は、全て永久磁石を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の線形振動子。
【請求項３】
前記振動マグネット部に結合された追加質量体をさらに含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の線形振動子。
【請求項４】
前記第１マグネットと前記第２マグネットは、対向する面が互いに反対の極性を有し、
前記振動マグネット部は、前記第１マグネット及び前記第２マグネットの両方と反発するように着磁された第１振動マグネットを含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の線形振動子。
【請求項５】
前記振動マグネット部は、複数の振動マグネットを含んでいることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の線形振動子。
【請求項６】
前記振動マグネット部は、
前記第１マグネットに隣接して配置され、前記第１マグネットと反発するように着磁された第２ａ振動マグネットと、
前記第２マグネットに隣接して配置され、前記第２マグネットと反発するように着磁された第２ｂ振動マグネットと
を含むことを特徴とする請求項５に記載の線形振動子。
【請求項７】
前記振動マグネット部の移動を案内するガイド部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の線形振動子。
【請求項８】
前記ガイド部は、
両端部がそれぞれ前記第１マグネット及び前記第２マグネットに結合されたガイド柱であり、前記振動マグネット部には前記ガイド柱が貫通するようにホールが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の線形振動子。
【請求項９】
前記ホールは、前記ガイド柱の断面形状に対応していることを特徴とする請求項８に記載の線形振動子。
【請求項１０】
前記ガイド部は、
前記振動マグネット部の外周縁部に隣接して配置され、両端部は前記第１マグネット及び前記第２マグネットにそれぞれ結合されたガイド壁を含むことを特徴とする請求項７に記載の線形振動子。
【請求項１１】
前記電磁石部は、
コイルと、
前記コイルに電流を印加する電源部と
を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の線形振動子。
【請求項１２】
前記コイルは、前記ガイド部に結合されていることを特徴とする請求項１１に記載の線形振動子。
【請求項１３】
前記電源部は、交番する電流を印加することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の線形振動子。
【請求項１４】
前記電流は、
前記線形振動子の固有振動数に対応した周波数であることを特徴とする請求項１３に記載の線形振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線形振動子（Ｌｉｎｅａｒ  ａｃｔｕａｔｏｒ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ゲーム機、建設機械などの電子機器に振動を発生させることを目的として用いる振動発生装置は多く存在する。しかし、既存の振動発生装置は、寿命とエネルギー効率において、多くの問題を有している。現在の振動子は、回転を用いる場合にブラシを使用すると、寿命が短くなるという問題が起き、ブラシを使用しない場合には別途のチップが必要となる。弾性体からなるスプリングと質量体との共振を用いる場合には、スプリングの寿命及び落下に脆弱な部分がある。電磁気的な永久磁石と電磁石との反発力及び吸引力を用いる場合には、エネルギーの効率が落ちるという短所がある。
【０００３】
図１は、従来技術による線形振動子を示す断面図である。図１を参照すると、非磁性体である管体１、永久磁石である振動子２、着磁体である磁気シールドカバー３、電磁石４、界磁コイル５を示している。
【０００４】
従来技術による線形振動子は、永久磁石と電磁石との吸引力及び反発力を用いて振動を発生させるものであって、電磁気力のみに依存するのでエネルギーの効率が高くないという限界がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、磁気場の反発力により磁気スプリングを構成し、磁気スプリングと質量体との共振を用いることで高い効率を有する線形振動子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によれば、所定間隔離隔されて固定された第１マグネット及び第２マグネットと、第１マグネットと第２マグネットとの間に配置され、第１マグネット及び第２マグネットの両方と反発するように着磁された振動マグネット部と、振動マグネット部の周辺に形成される磁気場を変化させるために、振動マグネット部に隣接して配置された電磁石部とを含むことを特徴とする線形振動子が提供される。
【０００７】
第１マグネット、第２マグネット及び振動マグネット部は、すべて永久磁石を含んでいることが好ましく、振動マグネット部には追加質量体がさらに結合されていてもよい。
【０００８】
第１マグネットと第２マグネットは、対向する面が互いに反対の極性を有し、振動マグネット部は、第１マグネット及び第２マグネットの両方と反発するように着磁された第１振動マグネットを含んでいてもよい。
【０００９】
振動マグネット部は複数の振動マグネットを含んでいてもよく、例えば、第１マグネットに隣接して配置され、第１マグネットと反発するように着磁された第２ａ振動マグネットと、第２マグネットに隣接して配置され、第２マグネットと反発するように着磁された第２ｂ振動マグネットとを含んでいる。
【００１０】
一方、振動マグネット部の移動を案内するガイド部をさらに含んでいてもよく、例えば、両端部がそれぞれ第１マグネット及び第２マグネットに結合されたガイド柱で形成されていてもよい。この際、振動マグネット部にはガイド柱が貫通するようにホールが形成されており、このホールはガイド柱の断面形状に対応するように形成されていることが好ましい。
【００１１】
また別の例では、ガイド部が振動マグネット部の外周縁部に隣接して配置され、両端部が第１マグネット及び第２マグネットにそれぞれ結合されたガイド壁で形成されていてもよい。
【００１２】
電磁石部は、コイルと、コイルに電流を印加する電源部とを含んでいてもよく、コイルはガイド部に結合されていてもよい。
【００１３】
電源部は交番する電流を印加することが好ましく、この際、電流は線形振動子の固有振動数に対応した周波数であることが好ましい。
【００１４】
上述した以外の異なる実施形態、特徴、利点が、本発明の図面、特許請求の範囲を含む発明の詳細な説明によって明確になるであろう。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の好ましい実施例に係る線形振動子は、磁石間の反発力を用いて磁気スプリングを構成し、磁気スプリングの共振を用いることによって高い効率を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る線形振動子の好ましい実施例を、添付した図面を参照して詳しく説明する。ただし、添付図面を参照した説明において、同一あるいは対応した構成要素に対しては同一の図面番号を付与し、重複した説明を省略する。
【００１７】
図２は、本発明の好ましい第１実施例に係る線形振動子を示す断面図である。図２を参照すると、第１マグネット１０、第２マグネット２０、第１振動マグネット３１、コイル４０ａ、ガイド柱５０ａ、追加質量体６０を示している。
【００１８】
第１マグネット１０と第２マグネット２０は、対向する面が互いに反対の極性を有するように所定の間隔を置いて配置されている。図２を基準として説明すると、第１マグネット１０のＳ極、第２マグネット２０のＮ極が互いに対向するように配置されている。勿論、第１マグネット１０のＮ極と第２マグネット２０のＳ極とが互いに対向するように配置してもよい。
【００１９】
別途の電源供給が必要とならないように、第１マグネット１０と第２マグネット２０は両方とも永久磁石で構成される。
【００２０】
このように配置された第１マグネット１０と第２マグネット２０は、所定間隔離隔されて固定されることにより、移動することはなく、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間に所定の磁気場を形成する。
【００２１】
一方、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の間隔は、後で説明する固有振動数に影響を及ぼす変数として作用する。したがって、設計上の必要に応じて多様に変更することができる。
【００２２】
第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間には、以下で説明する第１振動マグネット３１が配置されている。
【００２３】
第１振動マグネット３１は、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間で振動する振動マグネット部を構成する。本実施例では、第１振動マグネット３１の一つのみで振動マグネット部を形成したが、振動マグネット部は複数の振動マグネットを含んでいてもよい。これについては後で説明する。
【００２４】
第１振動マグネット３１は、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間に配置され、第１マグネット１０及び第２マグネット２０の両方に反発するように着磁されている。図２を基準として説明すると、第１マグネット１０に隣接した面はＳ極を示し、第２マグネット２０に隣接した面はＮ極を示す。
【００２５】
このような構成により、第１振動マグネット３１は、第１マグネット１０と第２マグネット２０の両方から反発力を受け、二つの反発力がほぼ平衡となる所定位置で停止することになる。第１マグネット１０と第２マグネット２０とが同様な性質を有するものであれば、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の中間地点で第１振動マグネット３１が停止することになる。
【００２６】
この際、第１振動マグネット３１が第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間から離脱する恐れがあるので、これを防止するためのガイド部５０ａが形成される。
【００２７】
ガイド部５０ａは、第１振動マグネット３１の移動を案内する役目をする。すなわち、第１振動マグネット３１が第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間から離脱することを防止する。
【００２８】
本実施例では、ガイド部として、一端部が第１マグネット１０に結合され、他端部が第２マグネット２０に結合されたガイド柱５０ａを提示した。この際、第１振動マグネット３１にはガイド柱５０ａが貫通できるようにガイド柱５０ａの断面形状に対応したホール（図示せず）が形成されている。
【００２９】
このような構造により、第１振動マグネット３１は第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の空間から離脱することはなくなる。
【００３０】
一方、本発明の好ましい第２実施例によれば、ガイド部として第１振動マグネット３１の外側面を取り囲むガイド壁５０ｂを提示することもできる。このような構造は図３により確認できる。
【００３１】
ガイド壁５０ｂは、第１振動マグネット３１の外周面に沿って形成され、一端部が第１マグネット１０に、他端部が第２マグネット２０に結合されている。
【００３２】
ガイド壁５０ｂは、第１振動マグネット３１の外周面を完全に取り囲む形状であってもよく、設計上の必要に応じて一定部分が除外されていてもよい。
【００３３】
また、本発明の好ましい第３実施例によれば、ガイド部として、上述したガイド柱５０ａとガイド壁５０ｂを共に備えたガイド部を提示することもできる。このような構造は、図４により確認できる。
【００３４】
電磁石部は、第１振動マグネット３１の周辺に形成される磁気場を変化させる手段である。
【００３５】
電磁石部が作動しない場合には、上述したように、第１振動マグネット３１は第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の所定の位置で、力の平衡により停止する。
【００３６】
このように停止している第１振動マグネット３１の周りの磁気場を変化させると、第１振動マグネット３１に加わる力の平衡が崩れ、第１振動マグネット３１は移動することになる。この際、ガイド部５０ａ及び５０ｂは、第１振動マグネット３１が第１マグネット１０または第２マグネット２０の方向へ移動できるようにガイドする。
【００３７】
本実施例では、電磁石部としてガイド部５０ａ及び５０ｂに結合されたコイル４０ａ及び４０ｂと、コイル４０ａ及び４０ｂに電流を印加する電源部（図示せず）とを提示した。電源部（図示せず）によってコイル４０ａ及び４０ｂに電流が印加されると、コイル４０ａ及び４０ｂの周辺に磁気場が形成される。コイル４０ａ及び４０ｂの周辺に形成された磁気場により、第１振動マグネット３１に加わる外力は変化する。
【００３８】
第１振動マグネット３１に加わる外力が変化することにより、力の平衡によって停止していた第１振動マグネット３１は移動することになる。
【００３９】
一方、コイル４０ａ及び４０ｂに流れる電流によって形成される磁気場は、コイルに流れる電流の方向に応じて変わる。よって、コイル４０ａ及び４０ｂに交番する電流を供給すれば、第１振動マグネット３１に加わる外力も周期的に変わり、第１振動マグネット３１は第１マグネット１０と第２マグネット２０との間を周期的に往復することになる。このようなシステムにより磁気スプリングを構成することができる。
【００４０】
上述した磁気スプリングを含む線形振動子の効率を高めるために、共振現象を用いる。すなわち、磁気スプリングの固有振動数に対応した周波数を有する電流をコイルに印加することにより、振動の効率を極大化することができる。
【００４１】
一方、共振を考慮した線形振動子を設計するために、第１振動マグネット３１に追加質量体６０を結合することができる。上述した構造の磁気スプリングの固有振動数が第１振動マグネット３１の質量に依存した関数の形態で表されるので、追加質量体６０を第１振動マグネット３１に結合して第１振動マグネット３１の質量を変更することにより固有振動数を設計することができる。
【００４２】
また、上述したように、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の距離も磁気スプリングの固有振動数に影響を及ぼす変数である。よって、第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の距離及び追加質量体６０の質量を調節することによって固有振動数を設計することができる。
【００４３】
図５は、本発明の好ましい第４実施例に係る線形振動子を示す断面図である。図５を参照すると、第１マグネット１０、第２マグネット２０、第２ａ振動マグネット３２ａ、第２ｂ振動マグネット３２ｂ、コイル４０ａ、ガイド柱５０ａ、追加質量体６０を示している。
【００４４】
上述の実施例等とは異なって、本実施例では振動マグネット部が複数の振動マグネット３２ａ及び３２ｂから構成されている。
【００４５】
これにより、第１マグネット１０と第２マグネット２０の対向する面が互いに反対の極性ではない場合でも振動マグネット部が第１マグネット１０及び第２マグネット２０の両方と反発するように形成することができる。
【００４６】
また、第２ａ振動マグネット３２ａと第２ｂ振動マグネット３２ｂとの間に追加質量体６０を介在させることによってその結合を堅固にすることもできる。
【００４７】
本実施例では振動マグネット部が二つの振動マグネットから形成されることを提示したが、振動マグネットの数を多様に変更することもでき、追加質量体を介在させる位置も多様に変更することができる。
【００４８】
図６は、本発明の好ましい第５実施例に係る線形振動子を示す断面図であって、複数の振動マグネット３２ａ及び３２ｂを含んで構成されていることと、その間に追加質量体６０を介在させることを除けば、図４に示す本発明の好ましい第３実施例と同様または類似となるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００４９】
図７は、本発明の好ましい第６実施例に係る線形振動子を示す断面図である。図７に示した線形振動子は、第１マグネット１０’及び第２マグネット２０’と、第２ａ振動マグネット３２ａ’及び第２ｂ振動マグネット３２ｂ’がすべて円周方向に着磁されたことに特徴がある。すなわち、図７を基準として説明すると、内部がＳ極に着磁され、外部がＮ極に着磁されている。
【００５０】
本実施例では、すべてのマグネットの内部がＳ極、外部がＮ極に着磁されていることを提示したが、第１マグネット１０’と第２ａ振動マグネット３２ａ’、第２マグネット２０’と第２ｂ振動マグネット３２ｂ’が互いに反発するように着磁されていればよい。
【００５１】
すなわち、第１マグネット１０’と第２ａ振動マグネット３２ａ’とは、内部にＳ極、外部にＮ極が着磁され、第２マグネット２０’と第２ｂ振動マグネット３２ｂ’とは内部にＮ極、外部にＳ極が着磁されていてもよい。
【００５２】
上述した以外の点については、図６に示した本発明の好ましい第５実施例に係る線形振動子と同様または類似であるので、これに対する具体的な説明は省略する。
【００５３】
次に、上述した実施例に係る線形振動子の動作について説明する。便宜上、図２に示した本発明の好ましい第１実施例に係る線形振動子を基準として説明する。
【００５４】
電磁石部が動作していない場合、すなわち、コイル４０ａに電流が印加されていない状態では、第１マグネット１０と第２マグネット２０によって加えられる磁気力のために、第１振動マグネット３１は第１マグネット１０と第２マグネット２０との間の所定の位置に停止した状態で存在する。
【００５５】
ここで、コイル４０ａに電流を印加すると、第１振動マグネット３１に加わる外力に変化が生じ、第１振動マグネット３１は、第１マグネット１０または第２マグネット２０の方向に移動する。第１マグネット１０または第２マグネット２０に近づくと、マグネット間の反発力によって第１振動マグネット３１に加わる外力は再び変化し、これに応じてコイル４０ａに印加される電流が交番すると、第１振動マグネット３１は移動方向を変える。このような動作が反復すると、第１振動マグネット３１は第１マグネット１０と第２マグネット２０との間を往復することになる。
【００５６】
コイル４０ａに印加される電流の周波数を磁気スプリングの固有振動数に対応するように設計すれば、共振現象を用いて振動の効率を極大化することができる。
【００５７】
上述した実施例以外にも多くの実施例が本発明の特許請求の範囲内に存在する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】従来の線形振動子の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の好ましい第１実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の好ましい第２実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の好ましい第３実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の好ましい第４実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【図６】本発明の好ましい第５実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の好ましい第６実施例に係る線形振動子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  第１マグネット
２０  第２マグネット
３１、３２ａ、３２ｂ  振動マグネット
４０ａ、４０ｂ  コイル
５０ａ  ガイド柱
５０ｂ  ガイド壁
６０  追加質量体
【図１】
2008048597.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008048597.tif 000007
【図６】
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【図７】
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