(57)【要約】【課題】可動子を扁平形状にした場合にも、可動子の回転を抑えて接触音の発生を抑え、安定した振動を得る。【解決手段】リニア振動モータ１は、磁極部２と錘部３を備える可動子１０と、可動子１０を往復振動自在に支持する枠体４と、枠体４に対して固定され磁極部２に駆動力を付与するコイル５と、可動子１０の振動を一軸方向に規制するガイドシャフト６と、枠体４と可動子１０との間に設けられ、可動子１０の往復振動によって弾性変形する弾性部材６とを備え、可動子１０は、ガイドシャフト６の軸方向に対して交差する方向の幅が、ガイドシャフト６の軸方向に対して交差する方向の厚さより大きい扁平形状であり、弾性部材７は、可動子１０の厚さ方向に沿った板幅を有する板バネ７１Ａ，７１Ｂを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極部と錘部を備える可動子と、
前記可動子を往復振動自在に支持する枠体と、
前記枠体に対して固定され前記磁極部に駆動力を付与するコイルと、
前記可動子の振動を一軸方向に規制するガイドシャフトと、
前記枠体と前記可動子との間に設けられ、前記可動子の往復振動によって弾性変形する弾性部材とを備え、
前記可動子は、前記ガイドシャフトの軸方向に対して交差する方向の幅が、前記ガイドシャフトの軸方向に対して交差する方向の厚さ以上の方形状であり、
前記弾性部材は、前記可動子の厚さ方向に沿った板幅を有する板バネを備えることを特徴とするリニア振動モータ。
【請求項２】
前記ガイドシャフトは、前記可動子の重心から一方側にシフトした位置に配置され、前記板バネは、前記重心から他方側にシフトした位置に配置されることを特徴とする請求項１記載のリニア振動モータ。
【請求項３】
前記磁極部は、前記可動子の厚さ方向に沿って互いに逆向きに着持された一対のマグネット部を備え、
前記コイルは、前記可動子の幅方向と前記ガイドシャフトの軸方向で規定された面に沿って巻き回されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア振動モータ。
【請求項４】
前記磁極部は、前記可動子の厚さ方向に沿って互いに逆向きに着磁された一対のマグネット部と、該一対のマグネット部とは前記可動子の厚さ方向に間隔を空けて配置されるヨークとを備え、
前記コイルは、前記可動子の幅方向と前記ガイドシャフトの軸方向で規定された面に沿って巻き回されて、前記間隔内に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア振動モータ。
【請求項５】
前記磁極部は、前記ガイドシャフトに沿って着磁されたマグネットを備え、
前記コイルは、前記磁極部の周囲に巻き回されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のリニア振動モータ。
【請求項６】
前記ガイドシャフトは、その両端が前記枠体に支持されており、
前記ガイドシャフトに沿って前記可動子が摺動自在に支持されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
【請求項７】
前記ガイドシャフトは、前記可動子の端部に一端側が固定され、前記可動子の両端部から互いに逆向きに突出して配置され、
前記枠体には、前記ガイドシャフトを摺動自在に支持する軸受が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
【請求項８】
前記弾性部材は、前記ガイドシャフトと同軸に配置される圧縮コイルバネを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のリニア振動モータ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のリニア振動モータを備えた携帯電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力信号によって往復振動を発生するリニア振動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動モータ（或いは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いる。また、振動モータは、タッチパネルなどのヒューマン・インターフェー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】
振動モータは、各種の形態が開発されている中で、可動子の直線的な往復振動によって比較的大きな振動を発生させることができるリニア振動モータが知られている。従来のリニア振動モータは、可動子側に錘とマグネットを設け、固定子側に設けたコイルに通電することでマグネットに作用するローレンツ力が駆動力となり、振動方向に沿って弾性支持される可動子を往復振動させるものである（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９７７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電子機器の小型化・薄型化に伴い、それに装備される振動モータには一層の小型化・薄型化の要求がなされている。特に、スマートフォンなどのフラットパネル表示部を備える電子機器においては、表示面と直交する厚さ方向の機器内スペースが限られているので、そこに配備される振動モータには薄型化の高い要求がある。
【０００６】
リニア振動モータの薄型化を実現する際に、マグネット体積を十分に確保して所望の駆動力を得ると共に錘の重量を十分に確保して所望の慣性力を得ようとすると、マグネットと錘を備える可動子を扁平形状にして、マグネット体積と錘の重力を確保しながら薄厚化を図ることになる。この場合、仮に、直線的な振動軸周りに可動子が回転すると、扁平形状の可動子は、回転によって側部が周囲の枠体に接触しやすい形状になっているので、接触音が発生するなどして安定した動作が得られない。このため、従来技術は、２本のガイドシャフトを設けて可動子の振動軸周りの回転を抑え、安定した直線振動を実現している。しかしながら、２本のガイドシャフトを設けると、２本のガイドシャフトの平行を確保する必要があり、組み付けに高い精度が求められるので、高い生産性が得られ難い問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、リニア振動モータの薄型化を可能にすること、可動子を扁平形状にした場合にも、可動子の回転を抑えて接触音の発生を抑え、安定した振動を得ること、組み付け時に高精度な部品を使用しないことで、高い生産性を確保すること、などが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明のリニア振動モータは、以下の構成を具備するものである。
磁極部と錘部を備える可動子と、前記可動子を往復振動自在に支持する枠体と、前記枠体に対して固定され前記磁極部に駆動力を付与するコイルと、前記可動子の振動を一軸方向に規制するガイドシャフトと、前記枠体と前記可動子との間に設けられ、前記可動子の往復振動によって弾性変形する弾性部材とを備え、前記可動子は、前記ガイドシャフトの軸方向に対して交差する方向の幅が、前記ガイドシャフトの軸方向に対して交差する方向の厚さ以上の方形状であり、前記弾性部材は、前記可動子の厚さ方向に沿った板幅を有する板バネを備えることを特徴とするリニア振動モータ。
【発明の効果】
【０００９】
このような特徴を有する本発明のリニア振動モータは、可動子がガイドシャフトに沿って振動するが、ガイドシャフトに対する可動子の回転が板バネの剛性によって抑止される。板バネは、可動子の厚さ方向に沿った板幅を有することで、その厚さ方向に沿った変位に対する剛性を有する。
【００１０】
これによって、可動子を方形状にした場合にも、可動子がガイドシャフト回りに回転して枠体などに接触するのを抑止することができ、接触音の無い安定した往復振動を得ることができる。この際、ガイドシャフトを２本用いる必要が無いので、高精度の部品を用いること無く安定した振動を得ることができる。また、高精度の組み付けを必要としないので、高い生産性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示す説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示す説明図（蓋体を除いた状態の平面図）である。
【図３】本発明の第１実施形態の変形例を示す説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例の内部構造を示す説明図（蓋体を除いた状態の平面図）である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示す説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示す説明図（蓋体を除いた状態の平面図）である。
【図７】本発明の第３実施形態に係るリニア振動モータの全体構成を示す説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るリニア振動モータの内部構造を示す説明図（蓋体を除いた状態の平面図）である。
【図９】本発明の第３実施形態の変形例を示す説明図（（ａ）が平面図、（ｂ）がＡ−Ａ断面図）である。
【図１０】本発明の第３実施形態の変形例を示す説明図（蓋体を除いた状態の平面図）である。
【図１１】本発明の実施形態に係るリニア振動モータを装備した携帯電子機器（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。各図において、Ｘ方向が可動子の振動方向を示し、Ｙ方向がＸ方向に垂直な可動子の幅方向を示し、Ｚ方向がＸ方向に垂直な可動子の厚さ方向を示している。各図における共通部位には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００１３】
図１及び図２は、本発明の第１実施形態に係るリニア振動モータ１を示している。リニア振動モータ１は、以下に示す各実施形態における共通の部位として、磁極部２と錘部３を備える可動子１０と、可動子１０を往復振動自在に支持する枠体４と、枠体４に固定され磁極部２に駆動力を付与するコイル５と、可動子１０の振動を一軸方向に規制するガイドシャフト６と、枠体４と可動子１０との間に設けられ、可動子１０の往復振動によって弾性変形する弾性部材７とを備える。
【００１４】
可動子１０は、錘部３を兼ねる可動枠１１を備えており、その可動枠１１に一対のマグネット２Ａ，２Ｂが固定されている。可動子１０は、図示Ｙ方向の幅が図示Ｚ方向の厚さ以上の方形状を有している。具体的には、図示Ｙ方向の幅が図示Ｚ方向の厚さより大きい扁平形状を有している。磁極部２は、一対のマグネット２Ａ，２Ｂと背面ヨーク２Ｓを備え、一対のマグネット２Ａ，２Ｂは、Ｚ方向（可動子１０の厚さ方向）に沿って互いに逆向きに着磁されており、その背面にて背面ヨーク２Ｓに接続されている。
【００１５】
枠体４は、可動子１０が収容されるケース枠４０とケース枠４０を被う蓋枠４１とを備えている。ケース枠４０内には、一本のガイドシャフト６の両端が支持され、可動子１０は、ガイドシャフト６が挿通する挿通部１０Ａと軸受１２を有し、ケース枠４０内で、ガイドシャフト６に沿って摺動自在に支持されている。
【００１６】
枠体４の蓋枠４１には、ケース枠４０に向いた面にフレキシブル基板５０を介してコイル５が固定されている。コイル５は、可動子１０の幅方向（図示Ｙ方向）とガイドシャフト６の軸方向（図示Ｘ方向）で規定された面に沿って巻き回れており、その面に沿った蓋枠４１と一対のマグネット２Ａ，２Ｂとの間に配置されている。
【００１７】
可動子１０と枠体４との間に配置される弾性部材７は、一対のコイルバネ７０Ａ，７０Ｂと一対の板バネ７１Ａ，７１Ｂとを備えている。一対のコイルバネ７０Ａ，７０Ｂは、ガイドシャフト６と同軸上に配置され、一対の板バネ７１Ａ，７１Ｂは、可動子１０の厚さ方向（図示Ｚ方向）に沿った板幅を有し、一端部が枠体４（ケース枠４０）の側面に取り付けられ、他端が可動子１０（可動枠１１）の側面に取り付けられている。
【００１８】
このようなリニア振動モータ１は、コイル５に可動子１０の重量と弾性部材７のバネ定数で決まる共振周波数の駆動電流を供給することで、可動子１０がガイドシャフト６に沿った一軸方向に往復振動する。この際、板バネ７１Ａ，７１Ｂは、可動子１０のＸ方向に沿った振動に対しては弾性変形するが、可動子１０のＺ方向の動きに対しては剛性を有しているので、可動子１０がガイドシャフト６回りに回転しようとしても、板バネ７１Ａ，７１Ｂの剛性によってその回転が抑止される。これによって、可動子１０の往復振動中に、可動子１０が枠体４やコイル５などに接触して接触音を発生する不具合を回避することができる。
【００１９】
リニア振動モータ１は、ガイドシャフト６が可動子１０の重心から一方側にシフトした位置に配置され、板バネ７１Ａ，７１Ｂが重心から他方側にシフトした位置に配置されている。これによって、可動子１０の重心周りの回転が、ガイドシャフト６と板バネ７１Ａ，７１Ｂの両方で抑えられることになり、安定した平面往復振動を実現することができる。
【００２０】
図３及び図４に示したリニア振動モータ１Ａは、図１及び図２に示したリニア振動モータ１の変形例である。この例は、磁極部２が、可動子１０の厚さ方向（図示Ｚ方向）に沿って互いに逆向きに着磁された一対のマグネット２Ａ，２Ｂと、一対のマグネット２Ａ，２Ｂとは可動子１０の厚さ方向（図示Ｚ方向）に間隔を空けて配置される対向ヨーク２Ｒとを備えている。そして、コイル５が、可動子１０の幅方向（図示Ｙ方向）とガイドシャフト６の軸方向（図示Ｘ方向）で規定された面に沿って巻き回れて、対向ヨーク２Ｒと一対のマグネット２Ａ，２Ｂとの間隔内に配置されている。ここでのコイル５はコイル保持体５１に保持されて枠体４に固定されている。
【００２１】
このようなリニア振動モータ１Ａもリニア振動モータ１と同様に、板バネ７１Ａ，７１Ｂの剛性によって、可動子１０の往復振動中に、可動子１０が枠体４やコイル５などに接触して接触音を発生する不具合を回避することができる。
【００２２】
図５及び図６に示したリニア振動モータ１Ｂは、枠体４をＸ方向（振動方向）に細長形状にし、且つ、可動子１０を、Ｚ方向の厚さに対してＹ方向の幅を大きくした扁平形状にしている。
【００２３】
また、リニア振動モータ１Ｂは、ガイドシャフト６が、可動子１０の端部に一端側が固定され、可動子１０の両端部から互いに逆向きに突出して配置されている。そして、枠体４には、ガイドシャフト６を摺動自在に支持する軸受１２が設けられ、ガイドシャフト６と同軸に配置されるコイルバネ７０Ａ，７０Ｂが可動枠１１と枠体４との間に配置されている。このようなリニア振動モータ１Ｂによると、ガイドシャフト６が可動子１０を貫通しなくてよいので、可動子１０の幅方向（Ｙ方向）全体にマグネット２Ａ，２Ｂを配備することができ、細幅の可動子１０にした場合であっても十分な駆動力を得ることができる。
【００２４】
図７及び図８に示したリニア振動モータ１Ｃは、磁極部２が、ガイドシャフト６に沿って互いに逆向きに着磁された一対のマグネット２Ｃ，２Ｄと、その間に配置されたスペーサヨーク２Ｐとを備えている。また、コイル５は、スペーサヨーク２Ｐの周囲に巻き回されて、その周囲の枠体４に固定されている。
【００２５】
このリニア振動モータ１Ｃも、ガイドシャフト６は一本であるが、板バネ７１Ａ，７１Ｂの剛性によって、可動子１０のガイドシフト６回りの回転が抑止され、可動子１０が枠体４やコイル５などに接触して接触音を発生する不具合を回避することができる。
【００２６】
図９及び図１０に示したリニア振動モータ１Ｄは、リニア振動モータ１Ｃの変形例であり、可動子１０と枠体４が振動方向（図示Ｘ方向）に沿って細長になっている。これによると、リニア振動モータ１Ｄの幅（Ｙ方向）を小さくして、幅方向の設置スペース効率を良くした場合にも、効果的な往復振動を得ることができる。
【００２７】
以上説明したリニア振動モータ１〜１Ｄの可動子１０は、一軸のガイドシャフト６に沿って摺動自在に支持されているので、板バネ７１Ａ，７１Ｂが無い状態では、ガイドシャフト６の回りに回転する自由度を有しているが、板バネ７１Ａ，７１Ｂの剛性によって、その回転が抑止されている。
【００２８】
このようなリニア振動モータ１〜１Ｄの組み立ては、従来技術のように２本の軸の平行度を高精度に調整する必要が無いので、比較的簡単な組み付けが可能になる。そのため、高精度の部品を使用しなくても、機械的な雑音の少ない高効率な扁平型リニア振動モータを実現することができる。
【００２９】
図１１は、本発明の実施形態に係るリニア振動モータ１（１Ａ〜１Ｄ）を装備した電子機器の一例として、携帯情報端末１００を示している。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なリニア振動モータ１（１Ａ〜１Ｄ）を備える携帯情報端末１００は、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にくい安定した振動で使用者に伝えることができる。また、リニア振動モータ１（１Ａ〜１Ｄ）の薄型化・幅方向のコンパクト化によって高い携帯性或いはデザイン性を追求した携帯情報端末１００を得ることができる。更に、リニア振動モータ１（１Ａ〜１Ｄ）は、厚さを抑えた直方体形状の枠体４内に各部を収容したコンパクト形状であるから、薄型化された携帯情報端末１００の内部にスペース効率よく装備することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、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。特に、前述したコイルとマグネットの個数や配列は、前述した例に限らず、リニア往復振動が得られる形態であれば、適宜の形態を選択することができる。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】
【００３１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：リニア振動モータ，
２：磁極部，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ：マグネット，
２Ｓ：背面ヨーク，２Ｐ：スペーサヨーク，２Ｒ：対向ヨーク，
３：錘部，４：枠体，４０：ケース枠，４１：蓋枠，
５：コイル，５０：フレキシブル基板，５１：コイル保持体，
６：ガイドシャフト，
７：弾性部材，７０Ａ，７０Ｂ：コイルバネ，７１Ａ，７１Ｂ：板バネ，
１０：可動子，１０Ａ：挿通部，
１１：可動枠，１２：軸受，１００：携帯電子機器（携帯情報端末）
【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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【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】
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【図１１】
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