(57)【要約】【課題】小型、高性能の携帯用の振動体を構成する。【解決手段】軸方向駆動の振動体１００は、円筒状のフレーム１１１の一側端に円筒状の駆動コイル１１２を固定し、該駆動コイル１１２と空隙を介して磁気的に係合する磁性材料からなるカップ状ヨーク１２１と先端部にポールピース１２８を配設した円柱状永久磁石１２２とで形成され、錘１２３が搭載された駆動子１２０を前記フレーム１１１の両側端に設けた一対の軸方向の中央部の直径が縮小されたコイルばね１２５，１２６によって駆動子１２０が軸方向に１００〜１６０Ｈｚで振動するように構成される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のフレームの一側端に円筒状の駆動コイルを固定し、該駆動コイルと空隙を介して磁気的に係合する磁性材料からなるカップ状ヨークと円柱状永久磁石とで形成された駆動子を前記フレームの両側端に設けた一対のコイルばねによって前記駆動子が軸方向に振動するように配設したことを特徴とする軸方向駆動の振動体。
【請求項２】
前記軸方向駆動の振動体のフレームは、磁性材料からなるカップ状のヨークと該カップ状ヨークの中心部に軸方向に着磁された円柱状の永久磁石が片持ち状に固定された前記駆動子の外周面と機械的にしゅう動するように軸方向に直角に複数列、軸方向に平行に複数列のガイド凸部を前記フレームの内周面に配設すると共に、前記一対のコイルばねの軸方向の中央部に径縮小部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項３】
前記一対のコイルばねは、円錐螺旋ばねまたは円錐螺旋板ばねとしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項４】
前記一対のコイルばねの両端は、巻き線密度を大きくすることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項５】
前記コイルばねの一端は、ケースまたは駆動子に固定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項６】
前記軸方向駆動の振動体の駆動コイルは、円筒状の絶縁処理した金属材料の上に巻回したことを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項７】
前記軸方向駆動の振動体の駆動は、ブリッジ回路で駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の軸方向駆動の振動体。
【請求項８】
前記軸方向駆動の振動体の駆動は、正弦波または方形波の入力で駆動されることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の軸方向駆動の振動体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着信を無音で携帯者に感知させる携帯機器等に用いられる振動体の構成するばね形状に関するものである。
【従来の技術】
従来から公共の場所、病院、電車・バス等の乗り物では、携帯機器の使用は制限されている場合が多い。特に、携帯機器の使用が許されている場合でも、所謂マナーモード（無音・体感振動）で着信を携帯者に感知させる方法が行われている。携帯機器には、最近の日進月歩の技術革新を反映して種々の商品が普及してきており、例えば携帯電話、ＰＤＡ、ウエアラブル（身につける）コンピューティング機器等がある。これらには、無音で体感振動を感知させる振動モータやそれに近い機能を有するマルチファンクションデバイス（スピーカと振動体機能を併せ持つ）等が用いられている。以下では、従来の振動モータの代表例と思われるものについて説明する。
【０００２】
従来例としては、公開実用平成３−８３６８１号（以下では文献Ａと称す）、特開平７−１０７６９９号（文献Ｂ）、特公平８−１０９７２号（文献Ｃ）を挙げて説明する。文献Ａは、ブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いたものであり、振動モータの回転軸に装着する断面が扇型形状の偏心錘に関するものである。偏心錘として高比重ではあるものの加工が困難なタングステンのバルク材を用いずに、タングステンや鉛を含む金属の粉末焼結合金によって形成して回転軸への偏心錘の嵌着を容易にして振動出力を大きくしようとするものである。
【０００３】
文献Ｂは、図１１に概要を示すようにブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いた振動モータであり、偏心錘の構成と回転軸への固定方法の開示に関するものである。図１１において、直流モータ３３１の軸受け３３３に支持された回転軸３３６には回転軸３３６の外径より小さい溝３３５が設けられ、高比重材で形成されたタングステン等の粉末焼結合金からなる偏心錘３３４をカシメ部３４０で回転軸３３６の溝３３５にカシメる。そのため、偏心錘３３４の軸方向の両端部が盛りあがらずに偏心錘３３４は確実に回転軸３３６に固定されるので小型にも拘わらず出力を大きくすることができるとしている。また、多孔質な偏心錘３３４にはオイルが含浸されておりメッキによる表面処理なしで防錆効果があると記載されている。
【０００４】
文献Ｃは、ブラシとコンミテータを有する偏平型の直流モータに関するもので、少なくとも３個の開き角が６０〜８０°のコイルを重複しないように扇形に配設して回転子の構成で偏心錘を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
文献Ａ、Ｂ、Ｃは直流モータの回転を前提としたものであり長軸型、扁平型の相違はあるものの、以下のような難点があった。（１）ブラシとコンミテータを用いるのでコストもかかりまた整流の際のマイクロアークによる損傷で寿命と品質の維持に問題がある。（２）７０００〜８０００ｒｐｍまでの立ち上がりに時間がかかり音楽に合わせた振動を発生させる機器には向いていない。
【０００６】
また、本願と同一の出願人による軸方向駆動の振動体（特願２００１−３４１２８５号・文献Ｄ）には以下の要旨が概略図８、図９、図１０に示されている。図８、図９、図１０において、振動体２００は、合成樹脂からなる円筒状のフレーム２１１と駆動コイル２１２と駆動子２２０とで構成される。フレーム２１１の軸方向の一側端には、金属材料例えば熱伝道性のよいアルミニュウムを陽極処理して表面を電気絶縁処理した円筒状のコイルボビン２１３にマグネットワイヤを巻回して形成され、端子２３５，２３６を有する駆動コイル２１２を片持ち状に固定する。駆動子２２０は、磁性材料からなるカップ状ヨーク２２１の中心部には軸方向に単磁極に着磁された円柱状の永久磁石２２２を片持ち状に固定し、カップ状ヨーク２２１の内外周底面には質量の大きい例えばタングステン粉末を樹脂成型して形成された錘２２３が接着剤等で固着される。駆動子２２０が軸方向にスムーズに駆動できるようにフレーム２１１の内周面には軸方向に直角に複数列（実施例では２列）のガイド凸部（２１４ａ、２１４ｂ，２１４ｃ），（２１５ａ、２１５ｂ，２１５ｃ）が配設されている。そして、軸方向と平行に凸部（２１４ａ、２１５ａ）、（２１４ｂ，２１５ｂ）、（２１４ｃ，２１５ｃ）が同列に形成されている。また、駆動コイル２１２と駆動子２２０は、軸方向に平行な円周状の空隙２２６，２２７を介して磁気的に係合する。更に、駆動子２２０はフレーム２１１の両側端に設けたコイルばね２２４，２２５によって支持される。駆動子２２０の１次共振周波数は駆動子２２０の質量とコイルばね２２４，２２５のスティッフネスで決まり、携帯者への体感性がよいとされる１００〜１６０Ｈｚに設定される。駆動子２２０は、一対のコイルばね２２４，２２５によって平衡点で通常は停止している。
【０００７】
図９は、図８において円柱状永久磁石２２２の先端部に磁束密度を大きくするためにポールピース２２８を配設したもので他の構成は図８の文献Ｄと同一なので詳細な説明は省略する。
【０００８】
今述べた軸方向駆動の振動体の例では、基本構成は示されているものの、機械的なしゅう動音の低減や作動の安定性を保持するばね形状、その取り付け方法については言及されていない。本発明は、この点を改善する為になされたものであり、機械的なしゅう動音の低減と作動の安定性を保持できるばね形状とその取り付け方法について提案するものである。
【０００９】
【課題を解決する手段】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項１は、円筒状のフレームの一側端に円筒状の駆動コイルを固定し、該駆動コイルと空隙を介して磁気的に係合する磁性材料からなるカップ状ヨークと円柱状永久磁石とで形成された駆動子を前記フレームの両側端に設けた一対のコイルばねによって前記駆動子が軸方向に振動するように配設したことを特徴とするものである。
【００１０】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項２は、前記軸方向駆動の振動体のフレームは、磁性材料からなるカップ状のヨークと該カップ状ヨークの中心部に軸方向に着磁された円柱状の永久磁石が片持ち状に固定された前記駆動子の外周面と機械的にしゅう動するように軸方向に直角に複数列、軸方向に平行に複数列のガイド凸部を前記フレームの内周面に配設すると共に、前記一対のコイルばねの軸方向の中央部に径縮小部を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項３は、前記一対のコイルばねは、円錐螺旋ばねまたは円錐螺旋板ばねとしたことを特徴とするものである。
【００１２】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項４は、前記一対コイルばねの両端は、巻き線密度を大きくすることを特徴とするものである。
【００１３】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項５は、前記コイルばねの一端は、ケースまたは駆動子に固定されたことを特徴とするものである。
【００１４】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項６は、前記軸方向駆動の振動体の駆動コイルは、円筒状の絶縁処理した金属材料の上に巻回したことを特徴とするものである。
【００１５】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項７は、前記軸方向駆動の振動体の駆動は、ブリッジ回路で駆動することを特徴とするものである。
【００１６】
課題を解決するためになされた本発明の振動体の請求項８は、前記軸方向駆動の振動体の駆動は、正弦波または方形波の入力で駆動されることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下では本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第１の実施例の説明図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第２の実施例の説明図である。図３（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第３の実施例の説明図である。図４（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第４の実施例の説明図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のばね形状に関する第５の実施例の説明図である。図６は、本発明のばねの固定に関する第６の実施例及び第７の実施例の説明図である。図７は、本発明のばねの固定に関する第８の実施例の説明図である。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）において、本発明の第１の実施例の要点のみを説明すれば振動体１００は、合成樹脂からなる円筒状のフレーム１１１と駆動コイル１１２と駆動子１２０とで構成される。フレーム１１１の軸方向の一側端には、金属材料例えば熱伝道性のよいアルミニュウムを陽極処理して表面を電気絶縁処理した円筒状のコイルボビン１１３にマグネットワイヤを巻回して形成され、駆動コイル１１２を片持ち状に固定する。駆動子１２０は、磁性材料からなるカップ状ヨーク１２１の中心部には先端部にポールピース１２８を配設した軸方向に単磁極に着磁された円柱状の永久磁石１２２を片持ち状に固定し、カップ状ヨーク１２１の内外周底面には質量の大きい例えばタングステン粉末を樹脂成型して形成された錘１２３が接着剤等で固着される。駆動子１２０が軸方向にスムーズに駆動できるようにフレーム１１１に一対のコイルばね１２５、１２６で支持されている。駆動子１２０が振動するときは、コイルばね１２５、１２６交互に圧縮して外側に膨れるのでフレーム１１１の内面と衝撃接触して不快な機械音が生じて純然たる振動力が得られない。本発明によれば、例えばコイルばね１２６の軸方向の中央部直径をやや小さくし径縮小部Ａ（径拡大部１２５ｂと径拡小部１２５ａとの差）を設ける。これによって、駆動子１２０が振動するときは、コイルばね１２５、１２６を交互に圧縮してもフレーム１１１の内面と衝撃接触することはなくなり不快な機械音が生ぜず純然たる振動力が得られる。また、一対のコイルばね１２５、１２６は相互に圧縮した状態で組み立てるので、この場合は落下・衝撃があっても振動の中性点が保持される。
【００１９】
図２（ａ）、（ｂ）において、（以下では振動体１００の基本構成は図１（ａ）と共通なので基本構成の説明は省略する。）前者は一対の円錐螺旋ばね１５１，１５２、後者は円錐螺旋板ばね１５３，１５４を採用した本発明の第２の実施例を示す。一対の円錐螺旋ばね１５１，１５２、円錐螺旋板ばね１５３，１５４を圧縮した場合は外側に膨れないのでフレーム内面と衝撃接触することはなく、また圧縮する体積が小さくできるので振動振幅を大きくすることができる。
【００２０】
図３（ａ）、（ｂ）は一対のコイルばね相当の弾性材としてそれぞれエラストマー（ゴム材）１５５、１５６発泡ポリマー材１５７，１５８を採用した本発明の第３の実施例を示す。この場合は、弾性材の形状が単純で組み立て性もよいのでコスト／パフォーマンスが大幅に改善させる。
【００２１】
図４（ａ）はコイルばね１５９の狭い巻き隙間１５９ａを座巻きからの立ち上げ角度１６０ｂを増やすことでやや広い巻き隙間１６０ｂを有するコイルばね１６０・同図（ｂ）を採用する本発明の第４の実施例を示す。圧縮時のコイルばねの衝撃接触をなくして不快な機械音が生じないようにするものである。
【００２２】
図５（ｃ）は、座巻き１６１ａ、１６２ａの少ない一対のコイルばね１６１，１６２　（図５（ａ））を座巻き１６１ｂ，１６２ｂの多い一対のコイルばね１６１，１６２（図５（ｂ））を採用した本発明の第５の実施例（ｃ）を示す。座巻き１６１ｂ，１６２ｂはフレーム１１１と駆動子１２０とを強固に固定するので振動特性が安定する。
【００２３】
図６は、コイルばねのフレームとの固定方法を示す本発明の第６の実施例である。一対のコイルばね１２５（図面の記載省略），１２６の一端はフレーム１１１に嵌めこまれたブラケット１４０の円筒状のツメ１４１に機械的に固定される。接着剤を用いないので作業性及び信頼性が高い。この場合、コイルばねは１２５または１２６のどちらか１個使用でも良い。
【００２４】
図６には、更にコイルばねの駆動子１２０との固定方法を示す本発明の第７の実施例が示されている。一対のコイルばね１２５，１２６の一端は駆動子１２０に配設された溝１２０ａにＥリング１４２を介して機械的に固定される。接着剤を用いないので作業性及び信頼性が高い。この場合、コイルばねは１２５または１２６のどちらか１個使用でも良い。
【００２５】
図７は、コイルばねの駆動子１２０との固定方法を示す本発明の第８の実施例である。一対のコイルばね１２５（図面の記載省略），１２６の一端は駆動子１２０に配設された溝１２０ａに挟み込むもので機械的に固定される。接着剤を用いないので作業性及び信頼性が高い。この場合、コイルばねは１２５または１２６のどちらか１個使用でも良い。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成でコスト／パフォーマンスがよく、無音で体感特性の優れた携帯機器用の振動体が容易に実現できる。
【００２７】
また、本発明によれば、直流モータを用いないので直流モータ特有のブラシ・コンミテータ間の長寿命化や品質維持を課題としなくてよいので製造管理が容易である。
【００２８】
また、本発明によれば、駆動子の共振を用いるので運動変換効率がよく小型で高性能な振動体を実現することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、通常の振動モータのように立ち上がりに時間がかかることが少なく、音楽に合わせてリズムを奏することも可能であり、携帯機器の機能を豊富にすることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、駆動子の磁気回路は円筒状ヨークと円柱状永久磁石との間でよく閉じているので漏洩磁束が少なく本発明の振動体が搭載される機器への電磁障害を大幅に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第１の実施例の説明図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第２の実施例の説明図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第３の実施例の説明図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明のばね形状に関する第４の実施例の説明図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明のばね形状に関する第５の実施例の説明図である。
【図６】本発明のばねの固定に関する第６の実施例及び第７の実施例の説明図である。
【図７】本発明のばねの固定に関する第８の実施例図である。
【図８】特願２００１−３４１２８５の引用図面。
【図９】特願２００１−３４１２８５の引用図面。
【図１０】特願２００１−３４１２８５の引用図面。
【図１１】従来例のブラシとコンミテータを有する軸長型の直流モータを用いた振動モータの構成図である。
【符号の説明】
１００　振動体
１１１　フレーム
１１２　駆動コイル
１１３　コイルボビン
１２０　駆動子
１２１　カップ状ヨーク
１２２　円柱状永久磁石
１２３　錘
１２５　１２６　コイルばね
１２８　ポールピース
【図１】
2004033930.tif 000003
【図２】
2004033930.tif 000004
【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】
2004033930.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004033930.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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