JP2007090349A - 振動リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の振動リニアアクチュエータでは、基板の実装面方向に対して振動を発生し、かつ、耐熱性の高いものは実現されていなかった。
【解決手段】 本件発明の振動リニアアクチュエータは、携帯情報端末の基板に電気的接続されると共にコイル部２と電気的接続する電極１１を底面に有する基台部９と、前記基板に対して垂直方向に振動自在となるように弾性体６を介して支持された永久磁石２を有する可動子４と、この可動子４に対して振動磁界を発生するコイル部２を有するとともに、前記基台部９に支持された固定子３と、前記基台部９に蓋をし、前記可動子４および固定子３を覆うカバーケース７とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本件発明は、携帯情報端末などに使用される振動リニアアクチュエータに関する。

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っている。携帯情報機器の薄型化に伴い、振動発生装置も薄型化が望まれている。また、携帯情報機器の集積度向上の点からも、振動発生装置を他の電子部品と同様に基板上に表面実装することが望まれる。

従来は表面実装するための振動発生装置は、図１３に示すような、ステータ２１、コイル２２、ロータ２３、マグネット２４、アンバランスウエイト２５、外殻２６、シャフト２７、スラスト受２８、基板２９、金属面３０、ランド（端子）３１を備えた偏平円筒型の回転モータであった。しかし、回転方向が実装面に
対して平行であるため、振動方向も基板の実装面に対し平行な方向となる。よって、人間が振動を体感し易い方向は、基板の実装面方向であるため、基板の実装面方向に対して振動が発生することが望まれる。

また、基板の実装面方向に対しての振動を発生させる装置として、図１４に示すような、振動機能、スピーカ機能、ブザー機能を併せ持った多機能振動アクチュエータが開発されている。この多機能振動アクチュエータ、ヨーク４１、ボイスコイル４２、マグネット４３、振動板４４、フレーム４５、フレーム４６を備える。しかし、音源として使用するため、外殻で覆うことができない点、あるいは振動板４４より音を発生するため、材質の耐熱性の問題より、半田を溶融して基板に実装することに適さない。

このように、従来の振動リニアアクチュエータでは、基板の実装面方向に対して振動を発生し、かつ、耐熱性の高いものは実現されていなかった。

本件発明は、このような課題を解決することを目的とし、基板の実装面方向に対して振動を発生し、かつ、耐熱性の高い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。

本件発明の振動リニアアクチュエータは、携帯情報端末の基板に取り付けられる振動リニアアクチュエータにおいて、前記基板に電気的接続されると共に後記コイル部と電気的接続する電極を底面に有する基台部と、前記基板に対して垂直方向に振動自在となるように弾性体を介して支持された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とともに、前記基台部に支持された固定子と、前記基台部に蓋をし、前記可動子および固定子を覆うカバーケースとを備えたことを特徴とする。

本件発明の振動リニアアクチュエータは耐熱性が高く、リフロー加工により実装基板に振動リニアアクチュエータを取り付けることができる。

本件発明の振動リニアアクチュエータは、携帯情報端末の基板に取り付けられる振動リニアアクチュエータにおいて、前記基板に電気的接続されると共に後記コイル部と電気的接続する電極を底面に有する基台部と、前記基板に対して垂直方向に振動自在となるように弾性体を介して支持された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とともに、前記基台部に支持された固定子と、前記基台部に蓋をし、前記可動子および固定子を覆うカバーケースとを備えたことを特徴とし、耐熱性の高い振動リニアアクチュエータを提供することができる。

本件発明の振動リニアアクチュエータの可動子は、固定子に取り付けた弾性体によって支持してもよい。

また、本件発明の振動リニアアクチュエータの可動子、固定子およびカバーケースは、金属製物質から構成してもよい。

本件発明の振動リニアアクチュエータを携帯情報端末のバイブレーションモータとして搭載するとよい。

また、本件発明の振動リニアアクチュエータをリフロー加工により携帯端末の基板に取り付けることで、組立を容易にすることができる。

本件発明の実施例を、図１〜図６を用いて示す。

図１、図２、図３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。

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との間に下部の支持材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。

支持材６は、図２に示すように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、支持材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、支持材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。

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。

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。

このような振動アクチュエータ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。

図３（ａ）は、振動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３（ｂ）は、振動アクチュエータの斜視図である。

本件発明の特徴は、上述した構成のリニアアクチュエータ１を、携帯端末の基板に直接取り付けられる点、基板１２に対して振動アクチュエータ１の振動方向が垂直である点、振動アクチュエータ１が基板１２に対してリフロー加工により取り付けることができる点である。

図４（ａ）（ｂ）には、図５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。

振動アクチュエータ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。

このように本実施例の振動アクチュエータは、底面側に複数のランド１１を配置しそれらを絶縁部となす基台９で隔てている。携帯電話機の基板１２の上に載せて加熱すれば半田付け接続できる端子構造としたから、ＳＭＴ実装方式（Ｓｕｒｆａｓｅ Ｍｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）に適合し、リフロー工法で半田付けできる。ここで、図１のように基台９のランド１１が底面の領域から側面側に突出しないようにすると、隣接する電子部品との間隔を狭く高密度に実装できる。またランド１１は、底面からさらに垂直に機器の基板１２の穴に係合するように突出させることができ、そこを半田付けすると強い固着力が得られる。

また本実施例の振動リニアアクチュエータにおいて、底面側には、電気接続に関与しないランド１１を設け、基板１２とモータとの結合面積を増加して強固に結合してもよい。このようにすることで、携帯電話を落下させたときの耐衝撃性を向上させることができる。

また本実施例の振動リニアアクチュエータにおいて、底面にある複数のランド１１は、底面の図心を通る線に対していずれの側にも配置されている。さらにいえば点対称に配置するとよい。多くの場合、底面の図心は振動リニアアクチュエータの重心位置と略一致するが、端子を対称に配置することによって各端子が持つ保持力の合成力を重心位置に一致させることができる。すなわち衝撃力を各端子に均等に配分でき、機器を落下させたときの耐衝撃性を最大限に発揮させることができる。このように、振動リニアアクチュエータの底面と機器の基板との半田接合構造によって振動リニアアクチュエータを強固に支える技術が、耐衝撃性向上の第一のポイントである。

また本実施例の振動リニアアクチュエータは略全体に亘って外殻で囲まれている。従ってリフロー工程における半田溶融のための熱風・赤外線から内部を保護できるから、内部のモータ構造が加熱によって破壊されることを防止でき、耐熱性が向上してリフロー半田付け方式に好適なものとなる。底面がプリント基板であるから耐熱性・熱絶縁性が良好であり且つ軽い。また外殻を有することにより取り扱いやすい形状となるから、機器の基板に高能率に実装することができるさらに塵埃の侵入を防ぐことができるから、塵埃によるモータロックを防止でき、振動リニアアクチュエータの信頼性を維持できる。

また、図４に示すように振動リニアアクチュエータ１は、携帯情報機器の基板１２に対し垂直方向に動くため、利用者の体感方向の振動量が大きいことが特徴である。

なお、内ヨーク３、外ヨーク４の形状については、推力は可動部質量に比例する点およびマグネット部５、コイル部２の取り付けの点から、外ヨーク４を多角形状にし、その内部を円筒形状に打ち抜いているが、図６、図７に示すように、外ヨーク４の形状は円筒形状であっても構わない。また、内ヨーク３の形状についても多角形状であってもよい。

また、支持材６については、図８に示すように、内ヨーク３、外ヨーク４の上下いずれかの一方のみであってもよい。

また、図９に示すように、支持材６をコイルバネにし、この支持材６の一端を外殻７、他端を外ヨーク４に固定する構造でもよい。

図１０示すように、外ヨーク４が固定部、内ヨーク３が可動部の構成であってもよい。

また、図１１に示すように、支持材としてコイルバネ等を用いる場合、振動方向に対して垂直方向の側力が問題になる可能性があるため、可動部と固定部のギャップ保持のためにピン１４を立て、このピン１４に内ヨーク３を沿わせて振動してもよい。なお、内ヨーク３の内部には摺動筒部１５があり、この摺動筒部１５の筒内に、ピン１４が位置する。

また、振動リニアアクチュエータにおいては、渦電流は振動方向に対して垂直方向に流れるため、図１２に示すように、渦電流を低減するため、内ヨーク３、外ヨーク４に、振動方向に対して、レーザ照射する等により部分的に抵抗値を上げる処置を行ってもよい。

本件発明の振動リニアアクチュエータの断面図 同蓋をはずしたリニアアクチュエータの上面図 （ａ）同振動リニアアクチュエータの底面図 （ｂ）同斜視図 （ａ）振動リニアアクチュエータの基板の上面図 （ｂ）同側面図 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 （ａ）円筒形状の外ヨークを備えるリニアアクチュエータの断面図 （ｂ）同蓋をはずしたリニアアクチュエータの上面図 （ａ）同リニアアクチュエータの底面図 （ｂ）同リニアアクチュエータの斜視図 （ａ）支持部材を下方のみに設けたリニアアクチュエータの断面図 （ｂ）同蓋をはずしたリニアアクチュエータの上面図 支持材の一端をカバーケースに、他端を外ヨークに固定するリニアアクチュエータの断面図 外ヨークが固定部、内ヨークが可動部であるリニアアクチュエータの断面図 可動部が支持ピンに沿って振動するリニアアクチュエータの断面図 レーザ照射した内ヨークを示す図 従来の回転型振動モータを示す図 従来の振動アクチュエータを示す図

符号の説明

１ 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

Claims (6)

1. 携帯情報端末の基板に取り付けられる振動リニアアクチュエータにおいて、
   前記基板に電気的接続されると共に後記コイル部と電気的接続する電極を底面に有する基台部と、
   前記基板に対して垂直方向に振動自在となるように弾性体を介して支持された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とともに、前記基台部に支持された固定子と、
   前記基台部に蓋をし、前記可動子および固定子を覆うカバーケースとを備えたこと
   を特徴とする振動リニアアクチュエータ。
2. 前記電極が金属ランドで構成され、この金属ランドをリフロー半田付けすることにより前記基台部が携帯情報端末の基板に取付けられる請求項１記載の振動リニアアクチュエータ。
3. 前記金属ランドを基台部の底面に複数配した請求項２記載の振動リニアアクチュエータ。
4. 前記金属ランドと、電気接続に関与しない金属ランドとを基台部の底面に配した請求項２記載の振動リニアアクチュエータ。
5. 可動子、固定子およびカバーケースは、金属物質から構成される請求項１〜４のいずれかに記載の振動リニアアクチュエータ。
6. 請求項２〜４のいずれかに記載の振動リニアアクチュエータをリフロー半田付けにより基板に取り付けた携帯情報端末。

Images