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JP2003154314A - 振動リニアアクチュエータ - Google Patents

振動リニアアクチュエータ

Info

Publication number
JP2003154314A
JP2003154314A JP2001358108A JP2001358108A JP2003154314A JP 2003154314 A JP2003154314 A JP 2003154314A JP 2001358108 A JP2001358108 A JP 2001358108A JP 2001358108 A JP2001358108 A JP 2001358108A JP 2003154314 A JP2003154314 A JP 2003154314A
Authority
JP
Japan
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linear actuator
leaf spring
vibration
outer yoke
vibration linear
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001358108A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiro Shimoda
和弘 下田
Shinichirou Kawano
慎一朗 川野
Norisada Nishiyama
典禎 西山
Toshiyuki Iwabori
敏之 岩堀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2001358108A priority Critical patent/JP2003154314A/ja
Priority to AU2002348669A priority patent/AU2002348669A1/en
Priority to PCT/JP2002/012005 priority patent/WO2003044938A1/en
Priority to US10/300,478 priority patent/US20030117223A1/en
Publication of JP2003154314A publication Critical patent/JP2003154314A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/16—Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with polarised armatures moving in alternate directions by reversal or energisation of a single coil system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism
    • B06B1/045—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism using vibrating magnet, armature or coil system
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/032—Reciprocating, oscillating or vibrating motors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・高出力可能にするバイブレーションア
クチュエータとしては、可動子に永久磁石を備える振動
リニアアクチュエータが最も適している。しかし、この
振動リニアアクチュエータは、本体を薄くしようとする
と、可動子が振動するためのストロークが短くなってし
まうため薄型化は困難であった。 【解決手段】 本件発明の振動リニアアクチュエータ１
は、マグネット５を有する外ヨーク４と、この外ヨーク
４に対して振動磁界を発生するコイル部２を有する内ヨ
ーク３と、この内ヨーク３と外ヨーク４を連結する板バ
ネ６とを備え、外ヨーク４のつり合い点では、板バネ６
は伸ばした状態で組み立てられているので、外ヨークを
固定子の上下面まで可動することができ、振幅量を最大
にすることができる。

Description

【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
ュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、携帯情報機器、例えば携帯電話に
おいて振動呼び出し機能は不可欠なものとなり、その振
動方向についても利用者が体感し易い方向に振動する振
動リニアアクチュエータが望まれている。また、携帯情
報機器の薄型化に伴い、振動発生装置の薄型化も望まれ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】小型・高出力可能にす
るバイブレーションアクチュエータとしては、可動子に
永久磁石を備える振動リニアアクチュエータが最も適し
ている。しかし、この振動リニアアクチュエータは、本
体を薄くしようとすると、可動子が振動するためのスト
ロークが短くなってしまい振動量が小さくなる。
【０００４】このことに鑑み、本件発明は薄型にしつつ
可動子の振動ストロークを大きくとることができる振動
リニアアクチュエータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上に述べた課題を解決す
るため、本件発明の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、前記可動子のつり合い点
で、前記板バネは変位させた状態で組み立てたので、可
動子を固定子の上下面まで可動することができ、振幅量
を最大にすることができる。
【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、前記可
動子のつり合い点では、前記板バネを変位させた状態で
組み立てているので、可動子を固定子の上下面まで可動
にし、振幅量を最大にすることができる。なお、可動子
のスラスト方向の長さは、固定子のスラスト方向の長さ
より短くするとよい。また、弾性体は板バネであり、こ
の板バネは固定子のスラスト方向端部に取り付けてもよ
い。また、板バネは上板バネと下板バネがあり、つり合
い点で、前記上板バネと前記下板バネは引っ張りあって
もよい。
【０００７】また、本件発明弾性体は板バネであり、こ
の板バネは無負荷状態で平板であることを特徴とする請
求項１記載の振動リニアアクチュエータ。
【０００８】また、可動子は、基台部と蓋部とで覆われ
ており、可動子の振幅が固定子と蓋部によって限定され
る。
【０００９】
【実施例】本件発明の実施例を、図面を用いて以下に説
明する。
【００１０】図１、図２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た金属製物質であ
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。
【００１１】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。
【００１２】板バネ６は、図２に示すように、内ヨーク
３に固定するリング状の内ヨーク固定部と、外ヨーク４
に固定するリング状の外ヨーク固定部と、内ヨーク固定
部と外ヨーク固定部とを連結するリング状の薄バネ板で
形成されている。
【００１３】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１
１から給電される。
【００１４】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、振動リニア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。
【００１５】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。
【００１６】図２（ａ）は、振動リニアアクチュエータ
の基台の底面であり、基台９の底面にランド１１が露出
している。図２（ｂ）は、振動リニアアクチュエータの
斜視図である。
【００１７】図３（ａ）（ｂ）には、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１２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】振動リニアアクチュエータ１のランド１１
は、携帯電話機の基板１２のランドとリフロー半田付け
される。携帯電話機の基板１２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】本件発明の特徴は、板バネ６を予め伸ばし
た状態で、外ヨーク４に取り付けることで、外ヨーク４
の振幅量を増加させる点である。外ヨーク４の振幅量が
増加する理由については以下に示す。
【００２０】図５は板バネを外ヨークに取り付ける前の
振動リニアアクチュエータの断面図である。板バネ６は
平板状の形状であり、一端を内ヨーク３の上下面に固定
されている。この状態から、板バネ６の内ヨーク３に固
定されている反対側の端を伸ばした状態で外ヨーク４に
固定すると、図１のようなつり合い状態になる。
【００２１】図１のつり合い状態でコイル部２に電流を
挿入すること、マグネット部５、及び、外ヨーク４が可
動部となり、図６に示すように可動部が上死点に達す
る。このとき、上側に取り付けた板バネ６’は伸びた状
態から、取り付け前の平板の状態に戻り、下側に取り付
けた板バネ６’’は更に伸びた状態となる。
【００２２】同様に、コイル部２の挿入電流の極性が変
わると、図７に示すように可動部が下死点に達し、下側
に取り付けた板バネ６’’は伸びた状態から、取り付け
前の平板の状態に戻り、上側に取り付けた板バネ６’は
更に伸びた状態となる。
【００２３】図８に板バネを伸ばした状態で可動部に取
り付けた際の推力への影響について示す。図８（ａ）に
板バネ６’について、図８（ｂ）に板バネ６’’につい
てのそれぞれの変位と推力の関係について示す。また、
図８（ｃ）に上下の板バネを足し合わせた際の変位と推
力の関係を示す。図８（ｃ）より、板バネ６を伸ばした
状態で稼動し固定しても、板バネ６の特性に影響しない
ことが分かる。
【００２４】図９に板バネ６’’および可動部の可動範
囲を示す。本発明においては、下死点の位置で、板バネ
６’’は平板状に戻るために、振幅量を増やすことが可
能となる。
【００２５】また、図１０に示すように、板バネ６の形
状は、外ヨーク４に取り付け前の状態で、平板状ではな
く、予め折り曲げた形状に加工しておいても構わない。
【００２６】図１に示すように本振動リニアアクチュエ
ータ１は、板バネ６を予め伸ばした状態で、外ヨーク４
に取り付けることで、内ヨーク３のマグネット部５側の
磁路を確保しつつ、外ヨーク４の振幅量を増加させるこ
とで、薄型化かつ振動呼び出し時の振動量を増加させる
振動リニアアクチュエータを実現する。
【００２７】
【発明の効果】本件発明の振動リニアアクチュエータ
は、板バネを予め伸ばした状態で、可動部に取り付ける
ことで、固定子のマグネット側の磁路を確保しつつ、可
動部の振幅量を増加させることで、薄型化かつ振動呼び
出し時の振動量を増加させる振動リニアアクチュエータ
を実現する。
【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
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）振動リニアアクチュエータを搭載した基
板の上面図 （ｂ）同側面図
【図４】本発明の振動リニアアクチュエータを搭載した
携帯電話を示す図
【図５】板バネを外ヨークに取り付ける前の振動リニア
アクチュエータの断面図
【図６】可動部が上死点の際の振動リニアアクチュエー
タの断面図
【図７】可動部が下死点の際の振動リニアアクチュエー
タの断面図
【図８】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明における板バネの
使用領域に関する図
【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明における可動部の
移動領域に関する図
【図１０】他の実施例の振動リニアアクチュエータの断
面図
【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 外殻 ８ シャフト ９ 基台 １０ 蓋カシメ部 １１ ランド（端子） １２ 基板
フロントページの続き (72)発明者 西山 典禎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 岩堀 敏之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D107 AA10 BB08 CC09 CC10 DD03 5H633 BB02 BB04 BB09 GG02 GG04 GG09 HH03 HH07 HH16 JA02 5K023 BB03 MM00 MM25 5K067 BB04 BB21 FF28 KK17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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備
    え、前記可動子のつり合い点で、前記板バネを変位させ
    た状態で組み立てたことを特徴とする振動リニアアクチ
    ュエータ。
  2. 【請求項２】 可動子のスラスト方向の長さは、固定子
    のスラスト方向の長さより短い請求項１記載の振動リニ
    アアクチュエータ。
  3. 【請求項３】 弾性体は板バネであり、この板バネは固
    定子のスラスト方向端部に取り付けられている請求項１
    記載の振動リニアアクチュエータ。
  4. 【請求項４】 板バネは上板バネと下板バネがあり、つ
    り合い点で、前記上板バネと前記下板バネは引っ張りあ
    っている請求項１記載のリニアアクチュエータ。
  5. 【請求項５】 弾性体は板バネであり、この板バネは無
    負荷状態で平板であることを特徴とする請求項１記載の
    振動リニアアクチュエータ。
  6. 【請求項６】 可動子は、基台部とカバーケースとで覆
    われている請求項１記載の振動リニアアクチュエータ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の振動リニアアクチュエー
    タを有する携帯情報端末。
JP2001358108A 2001-11-22 2001-11-22 振動リニアアクチュエータ Pending JP2003154314A (ja)

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