(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを有し、前記固定子は前記コイル部を挟み上ティース部、下ティース部があり、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部どちらにも対向している時、前記コイル部は通電し、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部のどちらか一方のみ対向している時、前記コイル部は非通電とすることを特徴とした振動リニアアクチュエータ装置。
【請求項２】
弾性体は、可動子が上ティース部、下ティース部のどちらか一方のみ対向する状態になるまで伸びる請求項１記載の振動リニアアクチュエータ装置。
【請求項３】
永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記固定子は前記コイル部を挟み上ティース部、下ティース部があり、前記可動子がコイル部と対向する時、前記コイル部は通電し、前記可動子がコイル部と対向していない時、前記コイル部は非通電とすることを特徴とした振動リニアアクチュエータ装置。
【請求項４】
可動子がコイル部と対向しない状態になるまで伸びる請求項３記載の振動リニアアクチュエータ装置。
【請求項５】
コイル部への通電の電流は一方向のみで可動子を振動させることを特徴とした請求項１、３のいずれか１項に記載の振動リニアアクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項１、３のいずれか１項に記載の振動リニアアクチュエータを搭載した情報携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動リニアアクチュエータの通電方式に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、振動リニアアクチュエータの可動子は、図１８に示すように、可動子であるマグネット部５および外ヨーク４が上死点および下死点に移動した際においても、上側ティースＡ’および下側ティースＢ’の両方共、可動子ＡとティースＢとが重なる領域Ｃが存在する程度に可動子の長さを設定していた（すなわちＡ＞Ｂ＋Ｄ）。そのため、上側ティースＡ’および下側ティースＢ’において吸引および反発作用を有するため、図１９に示すように、正弦波状の挿入電流波形に対し、常に電流に比例した推力を得ることができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、振動リニアアクチュエータを情報携帯端末例えば携帯電話機の着信呼び出し用の振動発生装置として利用する場合、携帯電話機の薄型化に伴い、振動アクチュエータ自身も薄型化する必要がある。一方で、着信呼び出し用途であるため、薄型化を図りつつ振動量を大きくするために、可動子の振幅量を大きく取る必要がある。限られた厚みで、振幅量を大きくするには、可動子自身を更に薄くする必要があるため、図１７に示すように、可動子が上死点または下死点付近まで移動すると、可動子ＡとティースＢとが対向しなくなってしまう。
【０００４】
図２０の状態でコイル部２に電流を流したとしても、ティースＢ’において、可動子に対しての吸引・反発作用が効率よく行われないため、図２１に示すように、電流値に応じた推力が得られなくなってしまい、損失のみが生じてしまう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本件発明の振動リニアアクチュエータは、永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記固定子は前記コイル部を挟み上ティース部、下ティース部があり、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部どちらにも対向している時、前記コイル部は通電し、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部のどちらか一方のみ対向している時、前記コイル部は非通電とすることを特徴としており、上下のティース部のいずれかが、可動子と対向しなくなった時点で、通電を止めることで、損失の発生を防ぐ。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本件発明の振動リニアアクチュエータは、永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記固定子は前記コイル部を挟み上ティース部、下ティース部を有し、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部どちらにも対向している時、前記コイル部は通電し、前記可動子が前記上ティース部、下ティース部のどちらか一方のみ対向している時、前記コイル部は非通電とするので、上下のティース部のいずれかが、可動子と対向しなくなった時点で通電を止めることで、損失の発生を防ぐ。
【０００７】
また、弾性体は、可動子が上ティース部、下ティース部のどちらか一方のみ対向する状態になるまで伸びるものを用いるとよい。
【０００８】
さらに、本件発明の振動リニアアクチュエータは、永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記固定子は前記コイル部を挟み上ティース部、下ティース部があり、前記可動子がコイル部と対向する時、前記コイル部は通電し、前記可動子がコイル部と対向していない時、前記コイル部は非通電としてもよい。
【０００９】
また、弾性体は、可動子がコイル部と対向しない状態になるまで伸びるものを用いるとよい。
【００１０】
さらに、本件発明の振動リニアアクチュエータ装置は、永久磁石を有する可動子と、この可動子に対して振動磁界を発生するコイル部を有する固定子と、この固定子と前記可動子を連結する弾性体とを備え、前記コイル部への通電の電流は一方向のみで、電流をＯＮ・ＯＦＦすることで前記可動子を振動させることは、上下のティースいずれかにおいて、可動子と対向しなくなった時点で通電を止め、損失の発生を防ぐ。さらに、電流を通電していない領域においても、慣性力と支持材の復元力により、可動子は振動を維持する半波駆動することにより安価な回路構成を実現する。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
図１（ａ）（ｂ）に振動リニアアクチュエータの構成を示す。振動リニアアクチュエータ１は、多角形状の外ヨーク４と、この外ヨーク４の内側に位置する筒状の内ヨーク３と、この内ヨーク３に巻線を巻回したコイル部２と、外ヨーク４の内ヨーク３との対向側に配置されたマグネット部５とを備える。内ヨーク３、外ヨーク４は磁性粉体の圧粉体により形成されている金属製物質である。なお、内ヨーク３、外ヨーク４は、薄板鋼板をラジアル積層（薄板鋼板を、シャフト８を中心にして積層する）により構成してもよい。
【００１２】
内ヨーク３は中心にシャフト８を有しており、このシャフト８は内ヨーク３の底面から突出している。そして、内ヨーク３は、シャフト８の突出と基台９の凹部とで位置決めし、基台９の上に固定する。基台９と内ヨーク３との間に下部の板バネ６を挟んでいる。この基台９は耐熱性のガラス転移温度が９０度以上の樹脂でできている。
【００１３】
弾性体となる板バネ６は、リング状の薄バネ板で、外ヨーク４がつりあい点より下部に動くと、板バネ６は外ヨーク４が上方に動く力を与え、外ヨーク４がつりあい点より上部に動くと、板バネ６は外ヨーク４が下方に動く力を与えるように設定されている。
【００１４】
コイル部２は、基台９の底面から伸びた金属性ランド１１と電気的に結合しており、このランド１１から給電される。なお、ランド１１は、基台９の底面でなく外蓋７の天面に設けてもよい。
【００１５】
外蓋７は、内ヨーク３、外ヨーク４を覆い、基台９に設けた、蓋カシメ部１０で、カシメ固定されている。外蓋７は、振動アクチュエータ内部にある他部品との接触を避けたり、リフロー加工時にリニアアクチュエータ内部を守ったり、リニアアクチュエータの取扱いを容易にするものである。この外蓋は金属でできているが、耐熱性樹脂で作ってもよい。
【００１６】
このような振動リニアアクチュエータ１は、ランド１１から与えられる電流をコイル部２へ流し振動磁束を発生させる。そして、この振動磁束に従い外ヨーク４は振動する。振動リニアアクチュエータ１の基台９の底面では、基台９の底面にランド１１が露出している。
【００１７】
図２（ａ）には、この振動リニアアクチュエータの底面図、図２（ｂ）は振動リニアアクチュエータの斜視図である。図３（ａ）（ｂ）は、図４の携帯電話機の基板に取り付けた振動リニアアクチュエータを示している。携帯電話機の基板４２は、両面多層基板であって他にも電子部品が集積実装されているが、表示を省略している。
【００１８】
振動アクチュエータ１のランド１１は、携帯電話機の基板４２のランドとリフロー半田付けされる。携帯電話機の基板４２にはモータ駆動回路があり、ランド１１を介し、コイル部２を励磁して制御する。
【００１９】
このような振動リニアアクチュエータは、コイル部２が発生する磁束に従い、マグネット部５と外ヨーク４が可動子となり、上下に振動する。一端を内ヨーク３に他端を可動子に固定した板バネ６を可動子の上下に備え、可動子の運動エネルギーを振動として取り出す。
【００２０】
本件発明の特徴は、図１に示すように、Ｂ＜Ａ＜Ｂ＋Ｄという条件を満たすことである。
【００２１】
携帯電話機等の着信呼び出し用途として使用するため、携帯電話機の薄型化に伴う振動リニアアクチュエータの薄型化が必要となる。しかし、振動リニアアクチュエータを薄くする一方で、振動量を大きくする必要がある。そこで、可動子の振幅量確保のために、可動子の振幅量を大きくすると、可動子自身を更に薄くする必要があるため、図１に示すように、可動子を上死点または下死点に移動させると、可動子ＡとティースＢとが対向しなくなってしまう。
【００２２】
図１に示す構成において、コイル部２に正弦波状の電流を流し、可動子が上下に振動させると、図５に示す、上側ティースＡ’および下側ティースＢ’の両方共、可動子ＡとティースＢとが重なる領域Ｃが存在する場合と、図６に示す、上下いずれかのティースにおいて、可動子ＡとティースＢが対向しない場合が生じる。
【００２３】
コイル部２に正弦波状の通電した場合の推力の波形を図７に示す。
【００２４】
図７において、図５に示すようなティースＡ’、Ｂ’共、可動子Ａと対向している領域においては、上側ティースＡ’および下側ティースＢ’において可動子Ａとの間で、吸引および反発作用が生じるため、挿入電流波形に対し、常に電流に比例した推力を得ることができた。
【００２５】
しかし、図６に示すような、可動子ＡとティースＢとが対向しなくなる領域においては、可動子Ａと対向していない側のティースにおいて、可動子に対しての吸引・反発作用が効率よく行われないため、図７に示すように、電流値に応じた推力が得られなくなってしまい、損失のみが増加してしまう。
【００２６】
そこで、図８に示すように、上下両方のティースにおいて、可動子ＡとティースＢとが重なる領域Ｃが存在する場合に、通電し、上下いずれかのティースにおいて、可動子ＡとティースＢが対向しない場合は、通電しないことで余計な損失が生じることを防ぐ。
【００２７】
また、可動子については、通電の際には、上下それぞれに振動する推力が加わっているが、通電していない場合についても、可動子が上死点および下死点に達するまでは、可動子には慣性力が働き、上死点、下死点に達すると、板バネ６が可動子を初期位置に戻そうとする復元力が働くため、電流を常に流していなくても、可動子は振動を維持する。
【００２８】
また、振動を発生させるためにコイル部２に流す電流波形については、図９に示すように矩形波であっても構わない。
【００２９】
また、振動を発生させるためにコイル部２に流す電流波形については、図１０に示すように半波の波形であっても構わない。このとき、波形は、矩形波であっても、正弦波であっても構わない。
【００３０】
図１１に示すように、半波の波形で駆動する理由は、全波の波形で駆動させる場合、図１２に示すように、スイッチング素子が４個必要となるが、半波の波形で駆動させる場合、スイッチング素子が１個で駆動波形を実現できるため、低コスト化が可能である。
【００３１】
（実施例２）
更に、図１に示す可動子よりも更に可動子を薄くした構成であるＡ＜Ｂの場合、図１３に示すように、可動子が上死点または下死点付近に移動すると、可動子ＡがティースＢの幅の中に完全に収まってしまう。この状態では、コイル部２に電流を流しても、ティースＡ’内で、吸引・反発力が打ち消され、推力は全く発生しない（図１５の▲１▼の領域）。
【００３２】
また、図１４に示すように、可動子ＡとティースＢが対向しない領域において、コイル部２に電流を流しても、効率よく推力を発生することができない（図１５の▲２▼の領域）ため、図１６に示すように、図８と同様、上下両方のティースと可動子が対向している領域のみ通電しても構わないが、図８の場合に比べ、通電時間が短くなっているため、可動子の振動量が大きく取れないという問題が生じてくる。
【００３３】
そこで、図１７に示すように、推力の発生効率は悪くなるが、可動子の振幅量を大きくするために、図１５の▲２▼の領域においても通電しても構わない。
【００３４】
また、電流波形については、正弦波であっても矩形波であっても構わない。
【００３５】
また、全波駆動であっても半波駆動であっても構わない。
【００３６】
【発明の効果】
通電タイミングを工夫することにより、振動リニアアクチュエータを高効率で駆動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本実施例の振動リニアアクチュエータの振動方向の断面図
（ｂ）同ラジアル方向の断面図
【図２】（ａ）本実施例の振動リニアアクチュエータの底面図
（ｂ）同斜視図
【図３】（ａ）本実施例の振動リニアアクチュエータを基板に搭載した上面図
（ｂ）同側面図
【図４】携帯電話機を示す図
【図５】可動子が上下ティースＡ’、Ｂ’の両方と対向している際の断面図
【図６】可動子が上側ティースＡ’のみと対向している際の断面図
【図７】電流波形および推力波形を示す図
【図８】（ａ）可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｂ）可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｃ）可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｄ）可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
【図９】（ａ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｂ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｃ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｄ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
【図１０】（ａ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｂ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｃ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｄ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
【図１１】全波矩形波駆動における回路図
【図１２】半波矩形波駆動における回路図
【図１３】他実施例における振動リニアアクチュエータの断面図
【図１４】他実施例における振動リニアアクチュエータの断面図
【図１５】他実施例における電流波形および推力波形を示す図
【図１６】（ａ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｂ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｃ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｄ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
【図１７】（ａ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｂ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｃ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
（ｄ）他実施例における可動子位置と通電タイミングの関係を示す図
【図１８】従来例における振動アクチュエータの断面図
【図１９】従来例における電流波形および推力波形を示す図
【図２０】従来例における振動アクチュエータの断面図
【図２１】従来例における電流波形および推力波形を示す図
【符号の説明】
１  振動リニアアクチュエータ
２  コイル部
３  内ヨーク
４  外ヨーク
５  マグネット部
６  板バネ
７  外蓋
８  シャフト
９  基台
１０  蓋カシメ部
１１  ランド（端子）
１２  振動アクチュエータの底面
２１  振動アクチュエータ
２２  スイッチング素子
２３  電源
Ａ  可動子の振動方向の寸法
Ｂ  ティース先端部の寸法
Ｃ  可動子とティース先端部が対向している部分の寸法
Ｄ  ティース先端間のギャップ寸法
Ａ’  上側ティース
Ｂ’  下側ティース
【図１】
0003925189.tif 000002
【図２】
0003925189.tif 000003
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003925189.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003925189.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003925189.tif 000016
【図１６】
0003925189.tif 000017
【図１７】
0003925189.tif 000018
【図１８】
0003925189.tif 000019
【図１９】
0003925189.tif 000020
【図２０】
0003925189.tif 000021
【図２１】
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