CN112384308A - 振动执行器和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种振动执行器，具有：可动体，其具有线圈；固定体，其具有磁铁；以及轴部，其转动自如地支承可动体，通过线圈和磁铁的协同动作，可动体相对于固定体以轴部为中心进行往复旋转振动，磁铁具有在与轴部的轴向正交的方向上排列且在线圈的线圈轴向与可动体对置的2极的磁极，轴部在可动体中从与轴部的轴向正交的方向的中心位置偏离的位置支承可动体，在可动体中，线圈的线圈轴位于磁铁的与磁极的切换位置对置的位置。

Description

振动执行器和电子设备

技术领域

本发明涉及振动执行器和电子设备。

背景技术

以往，在电子设备中安装有振动执行器作为振动发生源，该振动发生源通过将振动传递给手指、手脚等来通知来电、或者提高触摸面板的操作感、游戏机的控制器等游戏装置的临场感。另外，电子设备除了便携电话或智能手机等便携通信终端、平板电脑等便携信息终端、便携型游戏终端、固定式游戏机的控制器(游戏垫)之外，还包括安装在衣服或手腕等上的可穿戴终端。

专利文献1～3所公开的振动执行器具备具有线圈的固定体和具有磁铁的可动体，利用由线圈和磁铁构成的音圈马达的驱动力，使可动体往复运动，由此产生振动。专利文献1～3所示的振动执行器是可动体沿着轴直线移动的线性执行器，以振动方向与电子设备的主面平行的方式安装。在与电子设备接触的用户的体表面被传递沿着体表面的方向的振动。

另外，作为振动执行器，如专利文献4所公开的振动马达那样，已知有如下结构：相对于具有线圈的固定体，使由螺旋弹簧可自由移动地支承且具有磁铁的可动体与旋转轴一起或绕旋转轴往复旋转驱动。

现有技术文献

专利文件

专利文献1：日本特开2015-095943号公报

专利文献2：日本特开2015-112013号公报

专利文献3：日本专利第4875133号公报

专利文献4：日本特开2016-103881号公报

专利文献5：日本特开2015-157277号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于具有振动功能的电子设备，要求给予用户充分的体感振动。然而，搭载有专利文献1～3所公开的振动执行器的电子设备是向与电子设备接触的用户的体表面传递沿着体表面的方向的振动的结构，因此有可能无法给予充分的体感振动。另外，如专利文献4、5那样，在通过旋转驱动可动体而产生振动的结构中，为了使可动体的重心偏移，需要配重等其他部件。并且，部件成本增加，需要确保其他部件的配置空间，因此设计的自由度有限，存在难以小型化的问题。

本发明的目的在于提供一种振动执行器和电子设备，能够在不增大尺寸的情况下以小型向用户提供充分的体感振动。

用于解决问题的手段

本发明的一个方式涉及的振动执行器采用以下构成，具有：可动体，其具有线圈；固定体，其具有磁铁；以及轴部，其转动自如地支承所述可动体，通过所述线圈和所述磁铁的协同动作，所述可动体相对于所述固定体以所述轴部为中心进行往复旋转振动，所述磁铁具有在与所述轴部的轴向正交的方向上排列且在所述线圈的线圈轴向与所述可动体对置的2极的磁极，所述轴部在所述可动体中从与所述轴部的轴向正交的方向的中心位置偏离的位置支承所述可动体，在所述可动体中，所述线圈的线圈轴位于所述磁铁的与2极的磁极的切换位置对置的位置。

本发明的一个方式涉及的电子设备采用以下构成：安装有上述的振动执行器。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种振动执行器和电子设备，能够在不增大尺寸的情况下以小型向用户提供充分的体感振动。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1涉及的振动执行器的外观立体图。

图2是表示将振动执行器的盖卸下后的状态的立体图。

图3是表示振动执行器的可动体的分解立体图。

图4是振动执行器的分解立体图。

图5是表示振动执行器的主要部分结构的俯视截面图。

图6是表示振动执行器的磁路的图。

图7A是未通电时的可动体的纵截面图，图7B是从可动体的前端部侧观察振动执行器并绕顺时针方向对线圈通电时的可动体的纵截面图，图7C是从可动体的前端部侧观察振动执行器并绕逆时针方向对线圈通电时的可动体的纵截面图。

图8是表示振动执行器的变形例1的主要部分结构的截面图。

图9是表示将本发明的实施方式2涉及的振动执行器的盖卸下后的状态的立体图。

图10是振动执行器的分解立体图。

图11是表示振动执行器的主要部分结构的俯视截面图。

图12是表示振动执行器的磁路的图。

图13A是未通电时的可动体的纵截面图，图13B是在从可动体的前端部侧观察振动执行器并绕顺时针方向对线圈通电时的可动体的纵截面图，图13C是在从可动体的前端部侧观察振动执行器并绕逆时针方向对线圈通电时的可动体的纵截面图。

图14是表示作为安装振动执行器的电子设备的一例的游戏机的图。

图15是表示作为安装振动执行器的电子设备的一例的便携信息终端的图。

图16是表示作为安装振动执行器的电子设备的一例的可穿戴终端的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。

<实施方式1>[振动执行器1的整体结构]

图1是表示本发明的实施方式1涉及的振动执行器的外观立体图，图2是表示卸下振动执行器的盖的状态的立体图，图3是表示振动执行器的可动体的分解立体图。

在本实施方式中，使用直角坐标系(X，Y，Z)进行说明。在后述的图(也包含用于变形例1、实施方式2的说明的图)中，也用共同的直角坐标系(X，Y，Z)表示。以下，振动执行器1的宽度、深度、高度分别是X方向、Y方向、Z方向的长度。为了方便起见，在图1～图4中，以Z方向朝向横向配置的状态图示本实施方式的振动执行器，将Z方向作为振动方向进行说明。另外，本实施方式中的“可动体的侧方”是指以可动体为中心与Z方向正交的放射方向，在本实施方式中，是指以可动体为中心的X方向、-X方向、Y方向。另外，也可以将Z方向正侧作为上侧，将Z方向负侧作为下侧。

振动执行器1作为振动发生源安装在游戏机(游戏控制器GC)、智能手机SP及可穿戴终端W等电子设备(参照图14～图16)上，实现电子设备的振动功能。振动执行器1例如在通过振动而对用户赋予操作感、临场感、或通知来电的情况下进行驱动。振动执行器1例如在电子设备中以与用户接触的振动传递面和XY面平行的方式安装。例如，在电子设备中，在游戏控制器的情况下，振动传递面是用户的手指等的体表面接触的面(配置有操作按钮等的表面或者其他手指等抵接的背面)，在智能手机或平板终端的情况下是触摸面板面。另外，滑动传递面在佩戴于用户的衣服或手臂等上的可穿戴终端中，是与衣服或手臂接触的外表面(图16所示的内周面208)。

如图1～图4所示，振动执行器1具备可动体10、轴部50及固定体20。可动体10经由轴部50支承在固定体20上。在本实施方式中，可动体10以在一端侧插通的轴部50为支点而另一端侧往复运动的方式转动自如地支承在固定体20上。

可动体10是在驱动时振动(摆动)的部分。在本实施方式中，可动体10具有线圈12和卷绕线圈12的芯部14，固定体20具有磁铁(第一磁铁30和第二磁铁40)。

可动体10由基于磁铁(第一磁铁30和第二磁铁40)的吸引力的磁性弹簧可自由移动地支承于固定体20。在本实施方式中，可动体10通过由磁铁(第一磁铁30和第二磁铁40)、线圈12及芯部14构成的磁性弹簧绕轴部50可自由移动地被支承于固定体20。

[轴部50]

图5是表示振动执行器的主要部分结构的俯视截面图。

轴部50将可动体10支承为可相对于固定体20自由往复旋转振动。

轴部50可以是非磁性体和磁性体中的任一种，在本实施方式中，例如由SUS420J2等磁性体构成。

轴部50架设在底板22与固定于底板22的壳体24的底面部241之间。在壳体24的底面部241与可动体10之间夹设置有外装于轴部50的垫圈282，在底板22与可动体10之间夹设置有外装于轴部50的垫圈284。通过这些垫圈282、284，轴部50将可动体10支承为相对于固定体20顺畅地往复旋转。

[可动体10]

可动体10具有线圈12、卷绕线圈12的芯部14、作为轴承的衬套(轴承)16、线圈架18(架分割体181、182)。

芯部14由沿线圈12的线圈轴向延伸的长条的磁性体形成。芯部14在与底板22及壳体24的底面部241之间分别隔开规定间隔配置。在此，规定间隔是指构成可动体10的可动范围的空间。

芯部14优选为通过线圈12的通电而被磁化的磁性体。芯部14可以是铁氧体芯部。另外，芯部14也可以由电磁不锈钢、烧结材料、MIM(金属注射模制)材料、层叠钢板、电镀锌钢板(SECC)等构成。

芯部14在与轴部50的轴向正交的方向上延伸设置。芯部14经由插通于一端侧的轴部50转动自如地设置，另一端部作为自由端部而在固定体20(具体而言，在与底板22及壳体24的底面部241正交的方向、在此为Z方向)上振动。

芯部14在一端部142上形成有贯通孔，在贯通孔中嵌入有插通轴部50的衬套16。

在芯部14的一端部和另一端部之间外装有线圈骨架18(骨架分割体181、182)，在线圈骨架18上卷绕有线圈12。在本实施方式中，可动体10通过在芯部14上经由线圈骨架18卷绕线圈12而形成为长方体形状。

通过对线圈12通电而励磁，芯部14的两端部、即一端部142和另一端部144中位于线圈的轴向的端面142a、144a的厚度方向、即振动方向(Z方向)的长度中心成为磁极的中心。

在可动体10中，可动体10的磁极中心配置在线圈12的线圈轴上。

衬套16为筒状，插通轴部50，使可动体10能够以轴部50为中心转动(可动)。衬套16可以由烧结金属等金属、树脂等任意材料形成，但在轴部50为磁性体的情况下，优选由非磁性材料形成。另外，如果轴部50为非磁性体，则衬套16也可以由磁性体形成。

如果轴部50或衬套16的一方为非磁性体，则通过芯部14的磁通不会通过轴部50与衬套16之间，在双方之间不会产生因磁吸引力的产生而引起的摩擦的增加。即，在衬套16与插通衬套16的轴部50之间不会产生磁吸引力引起的摩擦，能够顺利地进行可动体10的转动。

例如，轴部50使用具有耐久性的磁性轴(例如SUS420J2)，且作为衬套16使用铜系的烧结轴承来形成振动执行器1。根据该结构，在可动体10的驱动中能够抑制不需要的磁吸引力，并且能够以低摩擦保持可动体10。即，能够抑制由可动体10的驱动引起的磨损，实现可靠性高的振动执行器1。

在芯部14的一端部142上固定有挠性基板15的一端部152，线圈12的两端部与挠性基板15的电路连接。

挠性基板15向线圈12供给电力，在本实施方式中，以连接可动体10和固定体20的方式配设。

挠性基板15具有与可动体10的线圈12连接的一端部152、固定在固定体20侧的另一端部154、以及在一端部152与另一端部154之间从一端侧与线圈12导通的至少一个以上的具有挠性的弯曲部156。

弯曲部156夹设在一端部152和另一端部154之间，具有追随可动体10的振动而变形的挠性。弯曲部156在与轴部50的轴向正交的方向上可挠曲。

线圈12是被通电而使可动体10可动的线圈，通过被通电而使芯部14的一端部142、另一端部144磁化。线圈12通过切换通电方向来改变芯部14的两端部(一端部142和另一端部144)的极性。

线圈骨架18由骨架分割体181、182构成。骨架分割体181、182分别以在周向上包围芯部14的一端部142和另一端部144之间的部位的方式外装而被固定。骨架分割体181、182例如也可以由聚酰胺树脂、液晶聚合物、聚苯硫醚树脂(PPS树脂)等树脂材料构成。

[固定体20]

固定体20经由轴部50转动自如地支承可动体10。

固定体20除了磁铁(第一磁铁30及第二磁铁40)之外，还具有底板22及壳体24。固定体20还具有缓冲材料(缓冲部60)。

底板22由钢板等板状材料(在本实施方式中为矩形板)形成。在本实施方式中，底板22构成振动执行器1的一个侧面。另外，底板22以覆盖壳体24的方式安装，底板22与壳体24一起构成可动地收容可动体10的框体。在本实施方式中，框体形成为中空的长方体形状。在框体的长度方向上的一端部侧，沿着与可动体10的振动方向正交的方向固定有轴部50。壳体24的底面部241构成与振动执行器1的一侧面对置的另一侧面。

在底板22上，在一端侧经由轴固定部23竖立设置有轴部50。在底板22上，可动体10隔开间隔地对置配置。另外，在底板22的一端部，与可动体10的一端侧对置地配置有第一磁铁30，在底板22的另一端部，与可动体10的另一端侧对置地配置有第二磁铁40。

壳体24以覆盖与底板22对置的可动体10的方式固定在底板22上。

在壳体24中与底板22在宽度方向(X方向)上对置的底面部241上，经由未图示的轴固定部固定有轴部50的另一端。

壳体24形成为在底板22侧开口的箱形状(在本实施方式中为方形箱状)。壳体24具有在与底板22之间架设置有轴部50的底面部241、在可动体10的振动方向(在此为高度方向(Z方向))上分离地对置配置的两侧面部242、243、以及在可动体10的延伸方向(在此为深度方向(Y方向))上分离的一端面部244及另一端面部245。

通过在底板22上安装壳体24而形成的框体的尺寸没有特别限制，在本实施方式中，构成为宽度(X方向)、深度(Y方向)、高度(Z方向)中的深度最长、高度最短的长方体形状。

壳体24也可以与底板22一起由具有导电性的材料、例如钢板等板状材料(在本实施方式中为矩形板)形成。由此，底板22及壳体24能够作为电磁屏蔽发挥作用。

另外，在壳体24的两侧面部242、243上，在另一端部侧的每个上设置有与振动的可动体10的自由端侧接触的缓冲部60(缓冲材料61、62)。

缓冲部60在可动体10振动时，通过与可动体10的另一端部接触，将可动体10的振动传递到振动执行器1的框体(参照图7)。由此，缓冲部60能够使框体产生大的振动。

缓冲部60例如由弹性体、硅橡胶等橡胶、树脂、或多孔质弹性体(例如海绵)等软质材料形成。在本实施方式中，缓冲部60为设置在作为框体侧的两侧面部242、243上的缓冲材料61、62。缓冲部60也可以设置在可动体10侧、例如可动体10的自由端部即另一端部144上，在可动体10振动时，可动体10在缓冲部60处与两侧面部242、243接触。在缓冲部60为弹性体的情况下，能够降低在驱动可动体10时可动体10的芯部14的另一端部144与侧面部242、243接触时的声音或振动噪声的产生。

另外，在缓冲部60为硅橡胶的情况下，能够降低可动体10的芯部14的另一端部144与侧面部242、243接触时的声音或振动噪声的产生。除此之外，在缓冲部60为硅橡胶的情况下，与由内部含有气泡的海绵状材料形成的情况下的弹性体相比，其厚度不会产生个体差异。因此，能够容易地进行缓冲部60的厚度的管理，以使缓冲部60的厚度成为期望的厚度，能够确保作为缓冲部60的特性的稳定。

磁铁(第一磁铁30及第二磁铁40)通过与线圈12的协同动作，使可动体10可动。磁铁通过对可动体10的磁吸引力而作为磁性弹簧发挥作用。在本实施方式中，构成卷绕有线圈12的芯部14和磁性弹簧，可自由移动地支承可动体10。

磁铁以在线圈12的轴向上与线圈12对置的方式配置。

在本实施方式中，磁铁具有：第一磁铁30，其相对于芯部14的一端部在线圈12的轴向上分离而对置；第二磁铁40，其相对于芯部14的另一端部在线圈12的轴向上分离而对置。

第一磁铁30和第二磁铁40分别朝向芯部14(可动体10)被磁化。在本实施方式中，第一磁铁30及第二磁铁40的磁化方向与线圈12的轴向平行。第一磁铁30和第二磁铁40分别具有在与轴部50的延伸方向正交的方向(相当于可动体10的振动方向)上排列的不同的2极的磁极，作为与芯部14对置的一侧的面。

与该磁极的边界、即磁极的切换位置对置地配置可动体10的芯部14的中心(在此，是线圈12的轴，相当于线圈12被励磁时的磁极的中心)。

第一磁铁30及第二磁铁40双方的磁极的极性被磁化，以使通过可动体10的线圈12被励磁而产生的转矩在可动体10的同一旋转方向上产生。

例如，如图5所示，在第一磁铁30和第二磁铁40中，配置在侧面部242侧且与可动体10对置的各磁极301、401形成为同极(在图5中为S极)。另外，在第一磁铁30和第二磁铁40中，配置在侧面部243侧且与可动体10对置的各磁极302、402形成为同极(在图5中为N极)。

在第一磁铁30的背面粘贴设置有后磁轭32，在第一磁铁30的第二磁铁40的背面粘贴设置有后磁轭42，实现了各磁铁30、40的磁吸引力的提高。

在第一磁铁30和第二磁铁40中，在侧面部242侧为S极、在侧面部243侧为N极地被磁化的情况下，在线圈12未通电时，如图5所示，在第一磁铁30和第二磁铁40中，分别形成从N极射出并入射到S极的磁通。在非通电时，卷绕有线圈12的芯部14的一端部142被第一磁铁30的S极和极的双方吸引，被保持在不同的磁极301、302(S极和N极)的切换位置。另外，芯部14的另一端部144被第二磁铁40的S极和N极的双方吸引，被保持在不同的磁极401、402(S极和N极)的切换位置。第一磁铁30和第二磁铁40与可动体10的作为磁性体的芯部14一起通过在与芯部14之间产生的磁吸引力而作为磁性弹簧发挥作用，可自由移动地支承可动体10。

在侧面部243上固定有在一端部152与线圈12连接的挠性基板15的另一端部154。

挠性基板15的与线圈12连接的一端部152固定于可动体10的一端部，另一端部154固定于固定体20，在此为侧面部243。另一端部154的一部分在框体的外面露出并被固定在侧面部243上。在可动体10可动时，轴部50的附近的可动范围比可动体10的另一端侧的部位小。由此，在配置于轴部50附近的挠性基板15中，施加于弯曲部156的载荷减小。这样，由于挠性基板15固定在轴部50附近，所以能够使挠性基板15的位移为最小限度，能够防止可动时产生的应力引起的断线。

另外，也可以在挠性基板15中，在一端部152与可动体10之间夹设例如弹性粘接剂或弹性粘接带等弹性部件，由弹性部件吸收振动时的冲击。

[振动执行器1的磁路]

图6是表示振动执行器的磁路的图。图7A～图7C是表示可动体的动作的纵截面图。图7A表示非通电时的可动体10的状态(基准状态)。图7B表示对线圈12从可动体10的前端部侧、即芯部14的另一端部144侧观察振动执行器1而顺时针地通电时的可动体10的状态。图7C表示对线圈12从可动体10的前端部侧、即芯部14的另一端部144侧观察振动执行器1而逆时针地通电时的可动体10的状态。

在振动执行器1中，可动体10以经由轴部50支承一端侧的状态配置在固定体20的底板22与壳体24之间。此外，磁铁(第一磁铁30及第二磁铁40)在可动体10的线圈12的轴向上，使不同的2极的磁极朝向线圈12侧，与卷绕有线圈12的芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)对置配置。第一磁铁30的磁极301与第二磁铁40的磁极401为同极，第一磁铁30的磁极302与第二磁铁40的磁极402为同极。

在第一磁铁30及第二磁铁40的各磁铁中，不同的2极的磁极301、302、401、402分别在与轴部50的轴向正交的方向上排列配置。

在可动体10中，通过经由挠性基板15从电源供给部(例如，图13～图15所示的驱动控制部203)对线圈12进行通电，从而在Z方向、即相对于壳体24的侧面部242、243接触/分离的方向上往复移动。具体而言，可动体10的另一端部摆动。由此，振动执行器1的振动输出被传递到具有振动执行器1的电子设备的用户。

在振动执行器1中，形成图6所示的磁路。

在振动执行器1中，未向线圈12通电时是振动执行器1的基准状态。在该状态下，经由线圈骨架18卷绕线圈12的芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)分别被第一磁铁30及第二磁铁40吸引。

芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)各自的与轴向正交的长度(振动方向的长度)的中心位于与磁铁的磁极的切换位置对置的位置。另外，两端部(一端部142、另一端部144)各自的与轴向正交的长度(振动方向的长度)的中心与线圈12的轴位于同一轴上。

具体而言，芯部14的一端部142被第一磁铁30的不同磁极301、302双方的磁吸引力吸引，保持在磁极301、302的切换位置。

另外，芯部14的另一端部(自由端部)144被第二磁铁40的不同的磁极401、402双方的磁吸引力吸引，并被保持在磁极401、402的切换位置。

这样，可动体10仅通过由固定体20的第一磁铁30及第二磁铁40构成的磁性弹簧以基准状态被保持。

在振动执行器1中，线圈12以沿着来自第一磁铁30及第二磁铁40的磁通且分离的方式配置。

根据该结构，当如图6及图7B所示进行通电时，通过流过线圈12的电流，芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)分别被磁化成不同的磁极，具体而言，一端部142被磁化成N极，另一端部144被磁化成S极。

由此，一端部142被第一磁铁30的磁极301吸引，与第一磁铁30的磁极302相斥而产生推力f，向推力f方向移动。另一方面，另一端部144与第二磁铁40的磁极401相斥，被第二磁铁40的磁极402吸引，向推力-F方向移动。

如图7B所示，通过向线圈12通电，在振动执行器1中，夹着轴部50的两端部(一端部142、另一端部144)分别向推力f、-F方向移动，由此产生同一旋转方向的推力-M。由此，可动体10以轴部50为中心向推力-M方向旋转，可动体10的另一端部144向侧面部243侧移动，经由缓冲材料62与侧面部243、即框体接触(具体而言碰撞)，对框体赋予振动。

另外，线圈12的通电方向切换为反方向，如图7C所示进行通电时，分别产生反方向的推力-f、F。具体而言，一端部142被磁化为S极，另一端部144被磁化为N极。由此，一端部142与第一磁铁30的磁极301相斥，被第一磁铁30的磁极302吸引，产生推力-f，向推力-f方向移动。另一方面，另一端部144被第二磁铁40的磁极401吸引，与第二磁铁40的磁极402相斥，向F方向移动。

如图7C所示，通过向线圈12通电，在振动执行器1中，夹着轴部50的两端部(一端部142、另一端部144)分别向推力-f、F方向移动，由此产生同一旋转方向的推力M。由此，可动体10以轴部50为中心向推力M方向旋转，可动体10的另一端部144向与侧面部243相反侧的侧面部242侧移动，经由缓冲材料61与侧面部242、即框体接触(具体而言碰撞)，对框体施加振动。

在振动执行器1中，可动体10不使用板簧等弹性部件，而仅使用采用了磁铁(第一磁铁30及第二磁铁40)、线圈12及芯部14的磁性弹簧，相对于固定体20以轴部50为中心往复旋转振动自如地被支承。

因此，与以往那样利用金属弹簧将可动体支承为振动自如的振动执行器不同，能够防止成为金属弹簧特有的不良情况的金属疲劳或冲击所导致的破损。

另外，轴部50在偏离可动体10的中心位置的位置上转动自如地支承可动体10。由此，与通过以旋转轴为中心旋转驱动圆筒形状的可动体而产生振动的现有的振动执行器不同，不需要像追加锤等那样另外偏移重心位置的设计，能够实现部件的削减及成本的削减。

由于不需要用于使重心位置偏移其他部件，所以在设计中布局的自由度高，不增大设计尺寸，能够实现小型且给予用户充分的体感振动的振动执行器。

在本实施方式的执行器1中，由底板22和壳体24构成的框体为长方体形状，可动体10在短边方向(Z方向)上往复旋转振动。由此，即使在将振动执行器应用于矩形状开关的情况下，也能够使开关整体均匀地振动。

另外，在本实施方式中，磁铁作为第一磁铁30和第二磁铁40配置在芯部14的两侧，以在各自的端部142、144产生的转矩向同一旋转方向产生的方式分别配置有2极的磁极301、302、401、402。在芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)的双方，在第一磁铁30及第二磁铁40之间产生磁吸引力。由此，在通过第一磁铁30及第二磁铁40与线圈12的协同动作使可动体10可动时，施加于轴部50的磁吸引力所产生的载荷被抵消。因此，能够降低对轴部50及衬套16施加的负荷，能够提高作为振动执行器的可靠性。

另外，可动体10在框体内与框体侧面部242、243接触。由此，能够直接向振动执行器1自身传递振动，能够产生较大的振动，另外，在可动体10振动时，由于与固定体20(框体)接触，所以振动量也恒定，作为振动执行器1能够实现稳定的振动输出。

另外，作为可动体10的自由端部的芯部14的另一端部144形成为Z方向的厚度朝向自由端侧变薄。由此，与另一端部144经由缓冲材料61、62而接触的部位的Z方向的厚度朝向自由端侧为相同厚度的情况相比，摆动时的可动区域变宽，振动执行器1能够确保更大的振动输出。

另外，根据振动执行器1，在可动体10和壳体24的内壁面(侧面部242、243)中的至少一方(在本实施方式中为侧面部242、243)上设置有缓冲部60。可动体10与壳体24的内壁面(在此为侧面部242、243)经由缓冲部60(缓冲材料61、62)接触。缓冲部60能够缓和可动体10振动而与底板22或壳体24接触时的冲击，能够降低接触音、振动噪声的产生，并且能够向使用者传递振动。另外，每次振动时，可动体10经由缓冲部60与底板22及壳体24交替地接触(具体而言为碰撞)，因此振动输出被放大。由此，能够使用户感受到比实际的可动体10的振动输出大的振动输出。另外，由于底板22是安装在用户上的部件，因此可动体10的振动经由底板22直接传递给用户，因此能够使用户感受到更大的振动输出。

在此，振动执行器1通过经由挠性基板15从电源供给部(例如，图13～图15所示的驱动控制部203)向线圈12输入的交流波而被驱动。即，线圈12的通电方向周期性地切换，Z方向正侧的推力M和Z方向负侧的推力-M交替地作用于可动体10。由此，可动体10的另一端侧在YZ面内圆弧状地振动。

以下，对振动执行器1的驱动原理进行简单说明。在本实施方式的振动执行器1中，在将可动体10的惯性力矩设为J[kg·m²]、将磁性弹簧的扭转方向的弹簧常数设为Ksp的情况下，可动体10相对于固定体20以由下式(1)算出的共振频率f_r[Hz]振动。

[数1]

f_r：共振频率[Hz]

J：惯性力矩[kg·m²]

Ksp：弹簧常数[Nm/rad]

由于可动体10构成弹簧-质量系统振动模型中的质量部，所以当对线圈12输入与可动体10的共振频率f_r相等的频率的交流波时，可动体10成为共振状态。即，通过从电源供给部(例如图13～图15所示的驱动控制部203)对线圈12输入与可动体10的共振频率f_r大致相等的频率的交流波，能够使可动体10高效地振动。

以下示出表示振动执行器1的驱动原理的运动方程式及电路方程式。振动执行器1基于下式(2)所示的运动方程式及下式(3)所示的电路方程式进行驱动。

[数2]

J：惯性力矩[kg m²]

θ(t)：角度[rad]

K_t：转矩常数[Nm/A]

i(t)：电流[A]

Ksp：弹簧常数[Nm/rad]

D：衰减系数[Nm/(rad/s)]

[数3]

e(t)：电压[V]

R：电阻[Ω]

L：电感[H]

K_e：反电动势常数[V/(rad/s)]

即，振动执行器1中的可动体10的惯性力矩J[kg·m²]、旋转角度θ(t)[rad]、转矩常数K_t[N·m/A]、电流i(t)[A]、弹簧常数Ksp[N·m/rad]、衰减系数D[N·m/(rad/s)]等可以在满足式(2)的范围内适当变更。另外，电压e(t)[V]、电阻R[Ω]、电感L[H]、反电动势常数K_e[V/(rad/s)]可以在满足式(3)的范围内适当变更。

这样，在振动执行器1中，在利用与由可动体10的惯性力矩J和磁性弹簧的弹簧常数Ksp决定的共振频率f_r对应的交流波向线圈12通电的情况下，能够有效地得到大的振动输出。

<变形例1>

图8是表示作为本实施方式1的振动执行器1的变形例的振动执行器1A的磁路结构的俯视截面图。另外，在图8中，为了方便，示出了从可动体10的前端部侧、即芯部14的另一端部144侧观察振动执行器1而顺时针地对线圈12通电时的可动体10的状态。

在图8所示的振动执行器1A中，与振动执行器1相比，具有与第一磁铁30同样地构成的第一磁铁30A来代替第二磁铁40。

即，在振动执行器1A中，在振动执行器1的结构中，将在线圈12的轴向上与芯部14的两端部(一端部142、另一端部144)分别对置配置的磁铁设为第一磁铁30、30A。

在振动执行器1A中，磁铁作为第一磁铁30、30A配置在芯部14的两侧，在各自的端部142、144产生的转矩不在同一旋转方向上产生。但是，在芯部14中，在一端部142侧，轴部50插通作为非磁性体的衬套16，因此，线圈12通电而产生的磁通不通过轴部50，相应地，不会显著地对一端部142的磁极进行励磁。在一端部142侧，对由一端部142和第一磁铁30产生的转矩没有大的贡献而作为磁性弹簧起作用。

因此，在通过线圈12的通电使可动体10往复旋转振动时，由一端部142和第一磁铁30产生的转矩不会阻碍由另一端部144和第一磁铁30A产生的转矩。

由此，根据振动执行器1A，与振动执行器1同样地，与以往那样利用金属弹簧将可动体支承为振动自如的振动执行器不同，能够防止成为金属弹簧特有的不良情况的金属疲劳或冲击所导致的破损。

另外，与通过旋转驱动圆筒形状的可动体而产生振动的现有的振动执行器不同，不需要像追加锤等那样另外偏移重心位置的设计，能够实现相应的部件的削减及成本的削减。由于不需要使重心位置偏移的其他部件，因此能够实现布局自由度高的振动执行器。

并且，根据振动执行器1A，使用了第一磁铁30、30A。由此，使用了两个在第一磁铁30上安装了后磁轭32的第一磁铁单元，所以不需要另外使用在第二磁铁40上安装了后磁轭42的第二磁铁单元。因此，不需要制造第二磁铁单元，能够实现制造成本的削减。另外，在组装中，不会弄错第二磁铁单元和第一磁铁单元的安装位置。

<实施方式2>

图9是表示将本发明的实施方式2所涉及的振动执行器1B的盖卸下后的状态的立体图，图10是振动执行器的分解图，图11是表示振动执行器1B的主要部分结构的俯视图。另外，图12是表示振动执行器1B的磁路的图，图13是表示可动体的动作的纵截面图。图13A表示非通电时的可动体10的状态(基准状态)，图13B表示对线圈12从可动体10的前端部侧、即芯部14的另一端部144侧观察振动执行器1B而顺时针地通电时的可动体10的状态。另外，图13C表示对线圈12从可动体10的前端部侧、即芯部14的另一端部144侧观察振动执行器1B而逆时针地通电时的可动体10的状态。

与振动执行器1相比，图9～图13所示的实施方式涉及的振动执行器1B省略了第一磁铁30和后磁轭32。

因此，以下，对与执行器1不同的结构进行说明，对具有与执行器1的结构要素相同的作用效果的部分，标注相同名称及相同附图标记并省略说明。

振动执行器1B与振动执行器1同样，作为振动发生源安装在智能手机等电子设备(参照图14～图16)上，实现电子设备的振动功能。

图9～图13所示的振动执行器1B具备可动体10、轴部50及固定体20B。可动体10经由轴部50支承在固定体20B上。在本实施方式中，可动体10以在一端侧插通的轴部50为支点而另一端侧往复运动的方式转动自如地支承在固定体20B上。

可动体10是在驱动时振动(摆动)的部分。在本实施方式中，可动体10具有线圈12和卷绕有线圈12的芯部14，固定体20B作为磁铁具有与芯部14的另一端部144对置配置的第二磁铁40。

可动体10由基于第二磁铁40的吸引力的磁性弹簧可自由移动地支承于固定体20B。

在本实施方式中，可动体10通过由第二磁铁40、线圈12及芯部14构成的磁性弹簧绕轴部50可自由移动地被支承于固定体20B。

可动体10具有线圈12、卷绕有线圈12的芯部14、作为轴承的衬套(轴承)16、以及由骨架分割体181、182构成的线圈骨架。另外，固定体20B除了第二磁铁40之外，还具有底板22及壳体24。固定体20B与固定体20同样地具有缓冲材料(缓冲部)60。

第二磁铁40通过与线圈12的协同动作而使可动体10可动。第二磁铁40通过对可动体10的磁吸引力而作为磁性弹簧发挥作用。在本实施方式中，构成卷绕有线圈12的芯部14和磁性弹簧，可自由移动地支承可动体10。

第二磁铁40相对于芯部14的另一端部在线圈12的轴向上分离而对置。第二磁铁40朝向芯部14的另一端部144被磁化。第二磁铁40与实施方式1同样具有在与轴部50的延伸方向正交的方向(相当于可动体10的振动方向)上排列的不同的2极的磁极401、402，作为与芯部14对置的一侧的面。

与该磁极401、402的边界、即磁极401、402的切换位置对置地配置可动体10的芯部14的中心(在此为线圈12的轴，相当于线圈12被励磁时的磁极的中心)。

例如，如图10及图11所示，在第二磁铁40中，配置在侧面部242侧且与可动体10对置的磁极401在S极被磁化，配置在侧面部243侧且与可动体10对置的磁极402在N极被磁化。

在第一磁铁30的背面粘贴设置有后磁轭32，在第一磁铁30的第二磁铁40的背面粘贴设置有后磁轭42，实现了各磁铁30、40的磁吸引力的提高。

在线圈12不通电时，如图13所示，在第二磁铁40中，形成从N极射出并入射到S极的磁通。在非通电时，芯部14的另一端部144被第二磁铁40的S极和N极的双方吸引，保持在不同的磁极401、402(S极和N极)的切换位置。即，第二磁铁40与作为可动体10的磁性体的芯部14一起，通过在与芯部14之间产生的磁吸引力而作为磁性弹簧发挥作用，可自由移动地支承可动体10。另外，在侧面部243上固定有在一端部152与线圈12连接的挠性基板15的另一端部154。

在振动执行器1B中，在未向线圈12通电时，即在基准状态下，卷绕有线圈12的芯部14的另一端部144被第二磁铁40的不同的磁极401、402双方的磁吸引力吸引。由此，另一端部144被保持在磁极401、402的切换位置。

可动体10的芯部14的另一端部(自由端部)144仅通过由与固定体20B的第二磁铁40构成的磁性弹簧以基准状态被保持。另外，另一端部144的与轴向正交的长度(振动方向的长度)的中心与线圈12的轴位于同一轴上。

在振动执行器1B中，当如图12及图13B所示进行通电时，通过流过线圈12的电流，芯部14的另一端部144被磁化为S极。

另一端部144与第二磁铁40的磁极401相斥，被第二磁铁40的磁极402吸引，向-F方向移动。

如图13B所示，通过向线圈12通电，振动执行器1B的另一端部144向-F方向移动，由此产生同一旋转方向的推力-M。由此，可动体10向推力-M方向旋转，可动体10的另一端部144向侧面部243侧移动，经由缓冲材料62与侧面部243、即框体接触(具体而言是碰撞)，对框体施加振动。

另外，线圈12的通电方向切换为反方向，如图13C所示，当进行通电时，对可动体10产生反方向的推力F。具体而言，另一端部144被磁化为N极，被第二磁铁40的磁极401吸引，与第二磁铁40的磁极402相斥，向F方向移动。

如图13C所示，通过向线圈12通电，振动执行器1B的另一端部144向F方向移动。由此，另一端部144向与侧面部243相反侧的侧面部242侧移动，经由缓冲材料61与侧面部242、即框体接触(具体而言碰撞)，对框体施加振动。

在振动执行器1B中，与振动执行器1同样，可动体10不使用板簧等弹性部件，而仅使用采用了第二磁铁40、线圈12及芯部14的磁性弹簧，以轴部50为中心往复旋转振动自如地被支承于固定体20B。因此，与以往那样利用金属弹簧将可动体支承为振动自如的振动执行器不同，能够防止成为金属弹簧特有的不良情况的金属疲劳或冲击所导致的破损。另外，由于轴部50在偏离可动体10的中心位置的位置上转动自如地支承可动体10，因此能够得到与实施方式1相同的作用效果。

<安装振动执行器的电子设备>

图14至图16是表示安装振动执行器的电子设备的一例的图。图14表示将振动执行器安装在游戏控制器GC中的例子，图15表示将振动执行器安装在作为便携终端的智能手机SP中的例子，图16表示将振动执行器安装在可穿戴终端W中的例子。

游戏控制器GC例如通过无线通信与游戏机主体连接，通过用户握持或把持来使用。游戏控制器GC在此具有矩形板状，用户用双手对游戏控制器GC的左右侧进行握持操作。

游戏控制器GC通过振动将来自游戏机主体的指令通知给用户。另外，游戏控制器GC虽未图示，但具备指令通知以外的功能、例如针对游戏机主体的输入操作部。

智能手机SP例如是便携电话或智能手机等便携通信终端。智能手机SP通过振动，将来自外部通信装置的来电通知给用户，且实现智能手机SP的各功能(例如，赋予操作感、临场感的功能)。

可穿戴终端W是用户戴在身上使用的。可穿戴终端W在此具有环形形状，并且被佩戴在用户的手指上。可穿戴终端W通过无线通信连接到信息通信终端(例如，移动电话)。可穿戴终端W通过振动向用户通知信息通信终端中的电话或邮件的接收。另外，可穿戴终端W也可以具备来电通知以外的功能(例如对信息通信终端的输入操作)。

如图14～图16所示，游戏控制器GC、智能手机SP及可穿戴终端W等电子设备分别具有通信部201、处理部202、驱动控制部203及作为驱动部的振动执行器1、1A、1B中的任一个执行器即振动执行器100A、100B、100C、100D。另外，在游戏控制器GC中，安装有多个振动执行器100A、100B。

在游戏控制器GC、智能手机SP及可穿戴终端W中，振动执行器100A、100B、100C、100D例如以终端的主面与跟振动执行器100A、100B、100C、100D的振动方向正交的面、在此为壳体24的侧面部242、243平行的方式安装。电子设备的主面是指与用户的身体表面接触的面，在本实施方式中，是指与用户的身体表面接触而传递振动的振动传递面。

具体而言，在游戏控制器GC中，以使振动方向与进行操作的用户的指尖、手指的指肚、手掌等接触的面、或者设置有操作部的面正交的方式安装振动执行器100A、100B。另外，在智能手机SP的情况下，以振动方向与显示画面(触摸面板面)正交的方式安装振动执行器100C。在可穿戴终端W的情况下，以环状的壳体的内周面208为主面(振动传递面)、内周面208与XY面大致平行(也包括平行)的方式安装振动执行器1。由此，相对于游戏控制器GC、智能手机SP以及可穿戴终端W的主面垂直的方向的振动被传递给用户。

通信部201通过无线通信与外部的通信装置连接，接收来自通信装置的信号并输出到处理部202。在游戏控制器GC的情况下，外部的通信装置是作为信息通信终端的游戏机主体，按照Bluetooth(蓝牙，注册商标)等近距离无线通信标准进行通信。在智能手机SP的情况下，外部的通信装置例如是基站，按照移动体通信标准进行通信。另外，在可穿戴终端W的情况下，外部的通信装置例如是便携电话、智能手机、便携型游戏终端等信息通信终端，按照Bluetooth(蓝牙，注册商标)等近距离无线通信标准进行通信。

处理部202通过转换电路部(省略图示)将输入的信号转换为用于驱动振动执行器100A、100B、100C、100D的驱动信号，并输出到驱动控制部203。另外，在智能手机SP中，处理部202除了基于从通信部201输入的信号之外，还基于从各种功能部(省略图示，例如触摸面板等操作部)输入的信号生成驱动信号。

驱动控制部203与振动执行器100A、100B、100C、100D连接，安装有用于驱动振动执行器100A、100B、100C、100D的电路。驱动控制部203对振动执行器100A、100B、100C、100D供给驱动信号。

振动执行器100A、100B、100C、100D按照来自驱动控制部203的驱动信号进行驱动。具体而言，在振动执行器100A、100B、100C、100D中，可动体10在与游戏控制器GC、智能手机SP及可穿戴终端W的主面正交的方向上振动。

可动体10在每次振动时经由缓冲材料61、62与壳体24的侧面部242、243接触，因此伴随可动体10的振动而向壳体24的侧面部242、243的冲击、即向框体的冲击直接作为振动传递给用户。特别是，在游戏控制器GC中，由于安装有多个振动执行器100A、100B，因此能够根据输入的驱动信号使多个振动执行器100A、100B中的一方或双方同时驱动。

向与游戏控制器GC、智能手机SP及可穿戴终端W接触的用户的体表面传递与体表面垂直的方向的振动，因此能够对用户施加充分的体感振动。在游戏控制器GC中，能够由振动执行器100A、100B中的一方或双方对用户施加体感振动，能够施加至少选择性地施加强弱的振动这样的表现力高的振动。

以上，基于实施方式具体说明了本发明人所完成的发明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够进行变更。

另外，例如，本发明的振动执行器优选适用于实施方式所示的游戏控制器GC、智能手机SP及可穿戴终端W以外的便携设备(例如平板电脑等便携信息终端、便携型游戏终端)的情况。另外，本实施方式的振动执行器1、1A、1B除了上述的便携设备以外，还能够用于需要振动的美颜按摩器等电动理容美容器具。

应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求书表示，包括与权利要求书均等的意思以及范围内的所有变更。

2018年7月11日申请的日本专利申请特愿2018-131821的日本申请所包含的说明书、附图及摘要的公开内容全部引用于本申请。

产业上的可用性

本发明所涉及的振动执行器不增大尺寸，能够以小型的方式给予用户充分的体感振动，作为搭载于游戏控制器、智能手机或可穿戴终端等电子设备的振动执行器是有用的。

符号说明

1、1A、1B、100A、100B、100C、100D 振动执行器

10 可动体

12 线圈

14 芯部

15 挠性基板

16 衬套(轴承)

18 线圈骨架

20、20B 固定体

22 底板

23 轴固定部

24 壳体

30、30A 第一磁铁

32、42 后磁轭

40 第二磁铁

50 轴部

60 缓冲部

61、62 缓冲材料

142、152 一端部

144、154 另一端部

142a、144a 端面

156 弯曲部

181、182 骨架分割体

201 通信部

202 处理部

203 驱动控制部

208 内周面

241 底面部

242、243 侧面部

244 一端面部

245 另一端面部

282、284 垫圈

301、302、401、402 磁极

Claims (13)

1.一种振动执行器，具有：可动体，其具有线圈；固定体，其具有磁铁；以及轴部，其转动自如地支承所述可动体，通过所述线圈和所述磁铁的协同动作，所述可动体相对于所述固定体以所述轴部为中心进行往复旋转振动，

所述振动执行器的特征在于，

所述磁铁具有在与所述轴部的轴向正交的方向上排列且在所述线圈的线圈轴向与所述可动体对置的2极的磁极，

所述轴部在所述可动体中从与所述轴部的轴向正交的方向的中心位置偏离的位置支承所述可动体，

在所述可动体中，所述线圈的线圈轴位于所述磁铁的与2极的磁极的切换位置对置的位置。

2.根据权利要求1所述的振动执行器，其特征在于，

所述可动体具有卷绕所述线圈并沿所述线圈轴延伸的芯部，

所述芯部在一端侧转动自如地支承在所述轴部，

所述磁铁被配置成所述切换位置成为与所述芯部的两端部中的至少一方端部的磁极的中心对置的位置。

3.根据权利要求2所述的振动执行器，其特征在于，

所述磁铁具有第一磁铁和第二磁铁，该第一磁铁和该第二磁铁以在所述线圈的轴向上夹着所述芯部的方式配置，各自的2极的磁极分别朝向所述芯部的两端部配置。

4.根据权利要求3所述的振动执行器，其特征在于，

所述第一磁铁和所述第二磁铁各自的2极的磁极被配置成，在所述线圈被励磁时与所述线圈协同动作而产生的转矩在同一旋转方向上产生。

5.根据权利要求2所述的振动执行器，其特征在于，

所述固定体具有长方体形状的壳体，该长方体形状的壳体固定有所述轴部，且转动自如地收容所述可动体，

所述壳体呈沿所述线圈的轴向延伸的长方体形状，

所述可动体经由所述轴部在一端侧可自由移动地配置在所述壳体内，另一端部侧在所述壳体的短边方向往复旋转振动。

6.根据权利要求5所述的振动执行器，其特征在于，

所述可动体在所述壳体的短边方向上往复旋转振动而与所述壳体的内壁面接触。

7.根据权利要求5所述的振动执行器，其特征在于，

在所述可动体和所述壳体的内壁面中的至少一方设置有缓冲部，

所述可动体和所述壳体的内壁面经由所述缓冲部接触。

8.根据权利要求7所述的振动执行器，其特征在于，

所述缓冲部是弹性体。

9.根据权利要求7所述的振动执行器，其特征在于，

所述缓冲部是硅橡胶。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的振动执行器，其特征在于，

所述线圈与一端侧固定在所述固定体的挠性基板的另一端部连接，

在所述挠性基板上，在所述一端侧和另一端部之间设置有从所述一端侧与所述线圈导通的至少一个以上的具有挠性的弯曲部。

11.根据权利要求10所述的振动执行器，其特征在于，

所述弯曲部配置在所述轴部附近。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的振动执行器，其特征在于，

所述轴部固定在所述固定体上，并且经由设置在该可动体上的轴承转动自如地插通在所述可动体上，

所述轴部和所述轴承中的一方由非磁性材料形成。

13.一种电子设备，其特征在于，安装有权利要求1至12中任一项所述的振动执行器。

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