(57)【要約】【課題】耐久性が高く、エネルギー効率の良い安価な振動アクチュエータを提案すること。【解決手段】その両端、或いは片側を装置側フレームの一部に固定されたトーションバー２のほぼ中央部分に配置固定された磁性体３を、それと対向する位置に同じく装置側フレームの一部に配置した電機子コイル４により、磁性体３を含む可動部分の固有振動数とほぼ一致した周波数で励磁することにより、耐久性が高く、かつエネルギー効率の良い、かつ構造が簡単な振動アクチュエータを安価大量に生産することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーのほぼ中央部分に磁性体を固定し、前記磁性体と対向する位置に励磁用コイルを配置してなる揺動型の振動発生装置において、前記トーションバーの両端、或いは片側は装置側のフレームの一部分に直接、或いは間接的に固定され、かつ前記磁性体とトーションバーを含む揺動部分の固有振動数と上記コイルへの励磁周波数がほぼ一致していることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
前記トーションバーの両端、或いは片側を携帯電話のフレーム側に直接、或いは間接的に固定し、かつ携帯電話機に内蔵してある蓄電器からの電気エネルギーにより前記コイルを励磁することを特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、構造が単純でかつ耐久性が高く、効率の良い携帯電話機などに用いられる振動発生器用アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話の着信時において着信音の代わりに振動を発生して着信を知らせる、いわゆるマナーモード用の振動発生機は、特開平１１−３０１４９５や特開平１１−１６８８５５などに開示されているようなブラシやコミュテータを内蔵した小型直流モータの出力軸に回転時に振動を発生させるためのアンバランス錘、いわゆる分銅を固着した構造のものであるか、或いは偏平型の小型直流モータで、回動する電機子の回転アンバランスを故意に作り出すような形状とし、この回転により発生する振動を利用する構造のものであった。
【０００３】
しかも携帯電話機の小型軽量化にともない当該振動モータも小型化しており、また強い振動力を得るためモータの回転数は毎分１万回転を超えるような高速回転を要求されるにもかかわらず、軸受やブラシ或いは整流子などの機械的な摺動部品が必要不可欠なものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような構造の振動モータでは、上述のような高速回転下において軸受やブラシ及び整流子などの摺動部品の寿命は数十時間から数百時間程度と短く、従って電話機の信頼性も低く、しかも振動周波数もせいぜい２００Ｈｚが限界でありこれ以上高い周波数での加振は非常に困難であった。
【０００５】
また、上述の摺動部品間における機械的な摩擦等によるロスや、ブラシと整流子間の電気的な接点における電圧降下などの電気的な損失を避けられず、これらを最小限に低減するため、軸には耐摩耗性の良好な焼入れ鋼の表面を鏡面状態にまで研磨したり、軸受には摩擦係数が低い専用の素材を吟味して選定する必要があり、一方ブラシや整流子には電気的な接触抵抗が低くなるように金や銀或いはパラジウム等の貴金属を配合せねばならず非常に高価な部品となっていた。
【０００６】
更に、このような従来の振動モータは部品点数が多くかつその部品は非常に小型であり、モータ構造も複雑なため大量に生産するには部品加工や組立での誤差を小さくするため、高い精度の加工機や組立設備を必要とし、生産に係る投資も莫大となり、モータ自体もそのコストを低減するのに限界があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
トーションバーのほぼ中央部分に磁性体を固定し、前記磁性体と対向する位置に励磁用コイルを配設してなる揺動型の振動発生装置において、前記トーションバーの両端、或いは片側は装置側のフレームの一部分に直接、或いは間接的に固定され、かつ上記磁性体とトーションバーを含む揺動部分の固有振動数と上記コイルへの励磁周波数がほぼ一致していることを特徴としている。
【０００８】
また、前記トーションバーの両端、或いは片側を携帯電話のフレーム側に直接、或いは間接的に固定し、かつ携帯電話機に内蔵してある蓄電器からの電気エネルギーにより前記コイルを励磁する構造となっている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明による振動アクチュエータの一例を説明する。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明による振動アクチュエータを、携帯電話のフレームに装着した一実施例の斜視図であって、トーションバー２の両端は固定板１に固着されており、前記固定板１は携帯電話のフレームの一部に配設された固定板ホルダー７に固定され、前記トーションバーのほぼ中央部分にマグネット３が固定されている。
また、前記マグネットと可動方向に対向する位置の、前記携帯電話機のフレームの一部分に電機子コイル４が固定されている。なお、前記マグネットは鉄やニッケル等の磁性材料を使用しても同様に動作することができる。
【００１１】
図２は、本発明による振動アクチュエータの斜視図であって、１から４までは前記の図１と同様の構成である。また、このような構造におけるトーションバーを含む可動部分の固有振動数ｆ１は、以下の数式１で概略計算できる。一方前記電機子コイルを励磁するには、図４のような励振回路で可能であるが、この励振周波数ｆ２は以下の数式１で計算できる。このｆ１とｆ２を一致させることで、前記可動部分は共振領域にて非常に大きな振幅で振動させることができる。しかも、ひとたび共振現象が始まると、前記電機子コイルには、わずかな電流で励磁するだけでこの共振現象を継続することができる。
【００１２】
図３は電機子コイル単体の斜視図であり、本電機子コイル４は、上記マグネット３を励振させるための巻線部分と、これに流れる電流を検知するための巻線部分が本コイル内に同時に捲回されており、それぞれの巻線の端子は同一コイル内から独立して導出されており、前記マグネット３を励振させるための巻線部分は図３の４ａ、４ｂの如く、一方前記電流を検知するための巻線部分は図３の４ｃ、４ｄの如く導出されている。
【００１３】
図４は、上記振動アクチュエータのマグネット３を励振させるに、上記電機子コイル４を励磁する回路の一例である。マグネット３を励振する周波数ｆ２は、上記マグネット３を励振させるための巻線部分のインダクタンスＬと、これに並列に配置されたコンデンサ容量Ｃにより、下記の数式１の如く計算される。一方前記の電流を検知する巻線部分ＬＢは、前記Ｌに流れる電流を検知し、トランジスタＴｒを介して前記の周波数ｆ２でＬを励振し続けるように携帯電話に内蔵された蓄電器Ｅから電流が供給される。これにより、前記ＬとＣで定められる一定の周波数で前記マグネットを励振させることができる。
【００１４】
前記ｆ１とｆ２は、それぞれ数式１で概略計算できることがわかっている。ｆ１を求める物理的な緒言は、図２に示すとおりであり、Ｌはトーションバーの長さ、ｄはトーションバーの直径、Ｊはトーションバー２とマグネット３を含む可動部分の慣性モーメント、Ｇはトーションバーの横弾性係数、Ｉｐはトーションバーの断面２次極モーメントを表す。一方、ｆ２を求める物理的な緒言は図４に示すとおりであり、Ｌはマグネット３を励振させるためのコイル部分のインダクタンス、Ｃはこれに対し並列に配置されたコンデンサ容量を表す。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による振動アクチュエータは、トーションバーのほぼ中央部分に固定した磁性体を、これに対向する位置に配置固定した電機子コイルで励磁し、前記トーションバーの捩れにより前記の磁性体を揺動せしめる構造であるため、従来の直流モータでは必要不可欠であった高価でかつその耐久性に問題がある軸受やブラシ及び整流子が一切不要となり、耐久性の高い振動アクチュエータを安価大量に生産することができる。また構造が簡単で部品点数も少ないため、生産にかかる加工や組立に必要な設備投資を大幅に削減することができる。
【００１６】
また本発明によれば、トーションバーと磁性体を含む可動部分の固有振動数と、これらを励磁せしめる電機子コイルの励磁周波数をほぼ一致させて、いわゆる共振領域で磁性体を加振することにより、わずかな電気エネルギーで強い振動エネルギーを作り出すことができるため、非常にエネルギー効率の良いアクチュエータが実現できる。
【００１７】
更に、トーションバーの直径や長さ、或いは磁性体の慣性モーメントは簡単にその物理的緒言を変更できるため、従来の直流モータでは困難であった２００Ｈｚを越える振動周波数も簡単に作り出すことが可能で、さまざまな装置へも容易に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による振動アクチュエータを携帯電話機に搭載固定した斜視図である。
【図２】本発明による振動アクチュエータを示す斜視図である。
【図３】本発明による振動アクチュエータに係る電機子コイルを示す斜視図である。
【図４】本発明による振動アクチュエータに係る磁性体を励振せしめる回路図である。
【符号の説明】
１    固定板
２    トーションバー
３    磁性体
４    電機子コイル
４ａ、４ｂ  励磁用巻線コイル端子
４ｂ、４ｃ  検知用巻線コイル端子
７      固定板ホルダー
【図１】
2005033842.tif 000003
【図２】
2005033842.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005033842.tif 000006
2005033842.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月18日(2003.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005033842.tif 000008
【図２】
2005033842.tif 000009
【図３】
2005033842.tif 000010
【図４】
2005033842.tif 000011
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図２は、本発明による振動アクチュエータの斜視図であって、１から４までは前記の図１と同様の構成である。  また、このような構造におけるトーションバーを含む可動部分の固有振動数f1は、以下の数式１で概略計算できる。  一方前記電機子コイルを励磁するには、図４のような励振回路で可能であるが、この励振周波数ｆ２は以下の数式１で計算できる。  このｆ１とｆ２を一致させることで、前記可動部分は共振領域にて非常に大きな振幅で振動させることができる。  しかも、ひとたび共振現象が始まると、前記電機子コイルには、わずかな電流で励磁するだけでこの共振現象を継続することができる。
【数１】
2005033842.tif 000012