振动促动器以及电子设备的制作方法

文档序号:18948148发布日期:2019-10-23 01:48阅读:140来源:国知局
振动促动器以及电子设备的制作方法

本发明涉及振动促动器以及具备该振动促动器的电子设备。



背景技术:

现今,在具有振动功能的电子设备安装有振动促动器作为振动产生源。电子设备通过驱动振动促动器来向用户传递振动使用户产生体感,从而能够通知来信、或者提高操作感、临场感。此处,电子设备包括移动式游戏终端、固定型游戏机的控制器(游戏手柄)、移动电话、智能手机等移动通信终端、平板pc等移动信息终端、佩戴于衣服、手臂等的穿戴式终端的能够携带的移动设备。

作为安装于移动设备的能够小型化的构造的振动促动器,例如公知如专利文献1所示地用于呼叫器等的振动促动器。

该振动促动器使一对板状弹性体以相对置的方式支撑于框体,在一对板状弹性体中的一个螺旋型形状的板状弹性体的凸起的中央部分,固定地支撑有安装有磁铁的轭部。轭部同磁铁一起构成磁场产生体,在该磁场产生体的磁场内,以安装于另一个板状弹性体的状态配置有线圈。在该线圈通过振荡电路来切换地施加频率不同的电流,从而使一对板状弹性体选择性地共振来产生振动,轭部在框体的中心线方向上振动。

在该振动促动器中,使磁铁与线圈以及轭部与线圈间的距离比轭部与框体的内周壁的距离大。由此,在从外部受到冲击的情况下,首先轭部碰撞到框体的内周壁,从而轭部、磁铁不会与线圈接触,防止线圈的破损。

然而,实际上,由于具有磁铁的轭部碰撞到框体,所以弹性支撑具有轭部的可动体的一对板状弹性体有受到冲击而损伤的担忧。

因此,专利文献1中也公开如下结构:将供可动体沿振动方向滑动地移动的轴设于固定体,从而即使从外部受到冲击,作为可动体的轭部因轴而不会移动至框体的内周面,防止向框体的碰撞。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平10-117472号公报



技术实现要素:

发明所要解决的课题

然而,在将供可动体滑动的轴设于固定体的现有的振动促动器的结构中,能够由轴限制可动体的移动来提高耐冲击性,但由于可动体在驱动时沿轴部滑动,所以有产生滑动音的担忧。

由于有如振动音等那样因接触引起的噪声产生使得振动促动器本身的振动表现降低的问题,所以对于利用可动体的可动来振动的振动促动器期望以不包括振动噪声而提高了振动表现力的状态进行输出,传递至用户而充分体感到振动,即期望输出适宜的体感振动。

本发明是鉴于上述方面而完成的,其目的在于提供具有耐冲击性且能够输出适宜的体感振动的振动促动器以及电子设备。

用于解决课题的方案

本发明的振动促动器的一个方式采用如下结构,

振动促动器具有:可动体,其具有线圈和与上述线圈空开间隔地配置于上述线圈的径向内侧的磁铁中的一方;固定体,其具有上述线圈和上述磁铁中的另一方,且具有插通于上述可动体的轴部;以及弹性支撑部,其将上述可动体支撑为相对于上述固定体移动自如,通过被供电的上述线圈与上述磁铁的协作,上述可动体相对于上述固定体在振动方向上振动,

上述振动促动器的特征在于,

上述可动体具有贯通孔,该贯通孔供上述轴部插通且在与上述轴部的外周面之间形成间隙,

上述弹性支撑部将上述可动体支撑为在上述可动体的非振动时以及振动时不与上述轴部接触。

本发明的电子设备的一个方式采用安装有上述结构的振动促动器的结构。

发明的效果如下。

根据本发明,能够具有耐冲击性,并且输出适宜的体感振动。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的振动促动器的纵剖视图。

图2是示出在上述振动促动器中拆下可动体后的状态的俯视分解立体图。

图3是示出在上述振动促动器中拆下可动体后的状态的仰视分解立体图。

图4是上述振动促动器的整体分解立体图。

图5是示出上述振动促动器的可动体和弹性支撑部的立体图。

图6是用于说明弹性支撑部和箱体的接合构造的变形例的图。

图7是示出用于说明弹性支撑部的固定位置的一个例子的图。

图8是用于说明共振的图。

图9是示出上述振动促动器的磁路结构的剖视图。

图10是示出安装有上述振动促动器的电子设备的一个例子的图。

图11是示出安装有上述振动促动器的电子设备的一个例子的图。

符号的说明

10、10a、10b、10c—振动促动器,20—可动体,20a—贯通孔,21—可动体铁芯,21a—开口部,21b、29b—弹簧固定部,21c、29a—锪孔部,24、25—衬套,27—中心轭部,29—平衡锤部,292—筒状突部,40—固定体,42—框体,43—上壳体,431、451—底部,433、453—台阶部,44—线圈支架,441—外筒部,441a、441b—环状嵌合部,442—内侧底部,443—内筒部,45—下壳体,46、47—缓冲器,48a、48b—弹性环状件(衰减部件),50—轴(轴部),60—弹性支撑部,602—外周部,604—内周部,606—臂,62—上侧板簧(弹性支撑部),64—下侧板簧(弹性支撑部),70—线圈,80—磁铁,91、92—衰减部件,201—通信部,202—处理部,203—驱动控制部,212—平板部,214—环状部。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

[振动促动器的整体结构]

图1是示出本发明的实施方式的振动促动器10的纵剖视图,图2是示出在上述振动促动器10中拆下可动体20后的状态的俯视分解立体图,图3是示出在上述振动促动器10中拆下可动体20后的状态的仰视分解立体图。并且,图4是上述振动促动器的整体分解立体图,图5是示出上述振动促动器10的可动体20和弹性支撑部60的立体图。此外,为了容易理解,本实施方式中的“上”侧、“下”侧是方便起见附注的,是指振动促动器10中的可动体20的振动方向的一侧、另一侧。即,在振动促动器10搭载于电子设备(参照图10、图11)时,可以上下相反也可以左右相反。

图1~图4所示的振动促动器10作为振动产生源而安装于电子设备、具体为移动式游戏终端(例如图10的游戏控制器gc)、或者智能手机等移动设备(例如图11的移动终端m),实现移动设备的振动功能。振动促动器10例如在向用户通知来信或者赋予操作感、临场感的情况下被驱动。

振动促动器10具有:具有磁铁80的可动体20;弹性支撑部60;以及具有线圈70且经由弹性支撑部60往复移动自如地支撑可动体20的固定体40。

在振动促动器10中,线圈70和磁铁80构成使可动体20振动的磁路。在振动促动器10中,从电源供给部(例如图10、图11所示的驱动控制部203)对线圈70通电,线圈70与磁铁80协作地使可动体20相对于固定体40沿振动方向往复振动。

本实施方式的振动促动器10使可动体20沿磁铁80的磁化方向(相当于轴50的延伸方向或者线圈70的轴向)往复振动。在振动促动器10中,可动体20在非可动的非振动时,经由弹性支撑部60以不与轴(轴部)50接触的方式被支撑,即使在可动时,也经由弹性支撑部60以不与轴50接触的方式被支撑。振动促动器10将可动体20保持为在非振动时以及振动时不与轴50接触。本实施方式的振动促动器10还具备配设于固定体40与可动体20之间的磁性流体c1、c2。

此外,本实施方式的振动促动器10是所谓动磁式结构,即、在固定体40侧设置线圈70、在可动体20侧设置磁铁80并使磁铁80侧可动,但不限定于此。也可以是动圈式结构,即、在可动体20设置线圈70并在固定体40侧设置磁铁80。

在本实施方式的振动促动器10中,如图5所示,弹性支撑部60是在振动方向上分离地安装于可动体20的多个板簧(上侧板簧62、下侧板簧64)。在下文中进行上侧板簧62、下侧板簧64的详细说明。

<可动体20>

图1~图4所示的可动体20在固定体40的上壳体43与下壳体45之间,由弹性支撑部60支撑为能够沿插通与在中央部形成的贯通孔20a中的轴50(参照图1)并在上壳体43与下壳体45对置的方向上往复移动。

在可动体20中,贯通孔20a在振动方向上、在本实施方式中为在上下方向上贯通地设置。在贯通孔20a,以轴50的外周面与贯通孔20a的内周面不接触的方式插通有架设在固定体40的上下壳体43、45间的轴50。

在本实施方式中,可动体20具有可动体铁芯21、衬套24、磁铁80、衬套25、中心轭部27、以及平衡锤部29。在可动体20中,磁铁80、中心轭部27、以及平衡锤部29使轴50空开间隙g地插通并在振动方向上连续设置。在本实施方式的可动体20中,由可动体铁芯21的平板部212和中心轭部27夹持磁铁80,并在中心轭部27侧设有平衡锤部29。在上述可动体铁芯21、衬套24、磁铁80、衬套25、中心轭部27以及平衡锤部29的各自的中央设有开口部,上述开口部在同轴上连续地配置,从而构成可动体20的贯通孔20a。在上述连续的可动体铁芯21、衬套24、磁铁80、衬套25、中心轭部27以及平衡锤部29的开口部,以在贯通孔20a的内周面与轴50的外周面之间形成间隙g的方式移动自如地插通有轴50。

在可动体铁芯21固定有磁铁80。可动体铁芯21配置为与已固定的磁铁80一起从外周侧以及上表面侧覆盖固定于固定体40侧的线圈70。可动体铁芯21构成可动体20的外周部分。

在本实施方式中,可动体铁芯21是具有由平板部212和环状部214构成的有盖筒状部的磁性体。平板部212和环状部214配置为包围配置于这些部件的内侧的磁铁80,并作为轭部发挥功能。在本实施方式中,可动体铁芯21配置于也覆盖配置于磁铁80的外周侧的线圈70的位置。

可动体铁芯21由磁性材料构成,与线圈70、磁铁80以及中心轭部27一起构成磁路。可动体铁芯21在可动体20中具有作为可动体20的主体部分的功能、作为磁路的一部分的功能、以及作为重量的功能。

可动体铁芯21的平板部212是圆环板状体,在中央形成有供轴50插通的开口部(相当于贯通孔20a)21a。在平板部212的下表面(背面)固定有磁铁80,以从平板部212的外周部向下方突出的方式固定有环状部214。

在平板部212的上表面(表面)侧设有向上方突出的筒状突部216。在筒状突部216的上端部形成有弹簧固定部21b,并具有沿开口缘部在周向上延伸的环状。在该弹簧固定部21b接合上侧板簧62的内侧的弹簧端部亦即内周部604。

在平板部212的下表面且在开口缘部设有凹状的锪孔部21c。在该锪孔部21c内配置有作为接触部件发挥功能的衬套24。

衬套24也可以通过压入而嵌入至锪孔部21c。作为接触部件的衬套24在可动体20中作为在插通于贯通孔20a的轴50位移时所接触的接触部发挥功能。接触部件由树脂或者弹性体等低刚性材料形成,缓和与轴50接触时的冲击力,能够防止轴50的破损。在本实施方式中,作为接触部件的衬套24与组装于平衡锤部29的衬套25一起形成为圆环状,在可动体20的非振动时,以在其外周形成有间隙g的状态在轴向上移动自如地插通有轴50。

作为接触部件的衬套24具有从轴50的外周面空开间隙g地与轴50的外周面对置的内周面。衬套24的内周面是与衬套25的内周面一起规定贯通孔20a的可动体20的内周面的一部分。

环状部214是筒状体,在本实施方式中,作为开口的下端部的开口缘部位于在线圈70的外周面侧与线圈70的轴向的中央部分附近分离地对置的位置。可动体铁芯21配置于在磁铁80的外周侧和上表面侧覆盖磁铁80且覆盖线圈70的上侧的位置。

环状部214的开口缘部在距线圈支架44内的内侧底部442空开预定间隔的位置与其对置地配置。由该预定间隔,能够确保可动体20在其振动方向上的可动区域。

磁铁80形成为圆筒状,在振动方向、在本实施方式中为开口的两个方向(即轴50的延伸方向,相当于线圈70的轴向)上被磁化。在本实施方式中,磁铁80形成为上侧为s极且下侧为n极。磁铁80例如利用环氧树脂等热固化型粘接剂固定于可动体铁芯21的平板部212。

磁铁80相对于线圈70配置在位于在线圈70的径向内侧空开预定间隔的位置。此处,“径向”是与线圈70的轴正交的方向。该径向上的“预定间隔”是磁铁80和线圈70在磁化方向上能够不相互接触地移动的间隔,在本实施方式中,是指包含线圈70的内侧的内筒部443的厚度的线圈70侧与磁铁80之间的间隔。

如图1所示,在本实施方式中,磁铁80配置于其下部的径向外侧与线圈70的上部对置。此外,磁铁80配置为在线圈70的内侧在线圈70的轴的延伸方向上两个磁化面分别面对即可,也可以是圆筒状以外的形状。

中心轭部27紧贴磁铁80地配置,用于使磁铁80的磁通集中来使磁通不漏出而高效地流动。在本实施方式中,中心轭部27配置为:在可动体20的非振动时,在线圈70的内侧(径向内侧),相对于线圈70的轴向(振动方向)的中央部分,在与线圈70的轴向正交的方向上与线圈70对置。

平衡锤部29使可动体20的振动输出增加,并且固定作为弹性支撑部60的下侧板簧64。

在本实施方式中,平衡锤部29具有圆筒形状,沿振动方向即轴50由粘接等与中心轭部27连续设置。平衡锤部29例如利用环氧树脂等热固化型粘接剂固定于中心轭部27。

平衡锤部29在中心轭部27的下方作为兼作固定下侧板簧64的弹簧固定部和平衡锤的部件来设置。由此,不需要组装分别具有平衡锤功能和弹簧固定功能的部件,仅设置平衡锤部29就能够容易组装下侧板簧64,能够提高组装性。并且,由于平衡锤部29未设于可动体20的外周侧,所以不会限定位于可动体20的外周侧的线圈的配置空间,从而电磁转换的效率不会降低。因而,能够适宜地增加可动体20的重量,能够实现高振动输出。

平衡锤部29也可以由磁性材料构成,但期望由非磁性材料构成。若平衡锤部29由非磁性材料构成,则来自上部的中心轭部27的磁通不会流向下方,能够高效地通过位于中心轭部27的外周侧的线圈70。

平衡锤部29优选由比重比不锈钢钢板(sus、钢板的比重为7.70~7.98)等材料的比重高的材料(例如比重为16~19左右)形成。平衡锤部29的材料例如能够应用钨。由此,即使在设计等中设定了可动体20的外形尺寸的情况下,也能够比较容易增加可动体20的质量,从而能够实现对用户而言成为充足的体感振动的所希望的振动输出。

在平衡锤部29的中心轭部27侧的面设有形成于开口缘部的凹状的锪孔部29a。在该锪孔部29a内,配置有与衬套24相同地发挥功能的衬套25作为接触部件。衬套25也可以通过压入而嵌入至锪孔部29a。并且,在平衡锤部29的与中心轭部27相反一侧的面(下表面),从开口部的周围突出地设有弹簧固定部29b。在弹簧固定部29b接合有弹性支撑部60的下侧板簧64的内侧的弹簧端部亦即内周部604。弹簧固定部29b形成于向平衡锤部29主体的下表面侧突出的筒状突部292的前端。由筒状突部292的突出长度,在平衡锤部29的主体与弹簧固定部29b之间形成台阶。该台阶形成从弹簧固定部29b向径向外侧伸出的下侧板簧64的弹性变形区域。

在上述结构中,在本实施方式中,衬套24的内周面与衬套25的内周面一起从轴50的外周面离开,并且配设于比可动体铁芯21、磁铁80、中心轭部27以及平衡锤部29的内周面接近轴50的外周面的位置。由此,在可动体20与可动体20的贯通孔20a内的轴50相对移动了的情况下,碰撞到规定贯通孔20a的内周面的轴50与构成贯通孔20a的内周面的一部分的衬套24、25接触。因而,缓和对可动体铁芯21、磁铁80、中心轭部27以及平衡锤部29的固定体40侧和轴50双方的冲击,尤其能够防止轴50的破损。

并且,由于衬套24、25埋设在可动体铁芯21的锪孔部21c和平衡锤部29的锪孔部29a的内部,所以可动体铁芯21与磁铁80、中心轭部27与平衡锤部29的各部件以在相互抵接的环状的面中紧贴的状态连续设置。

并且,衬套24、25配置于可动体铁芯21与磁铁80、中心轭部27与平衡锤部29的各部件之间,从而不会沿轴向脱离。

<固定体40>

在本实施方式中,固定体40具有线圈70和磁铁80中的线圈70(参照图1、图4),并且具有插通于可动体20的轴50。

固定体40具有包围可动体20的框体42,轴50插通收纳在箱体42内的可动体20的贯通孔20a并固定于框体42。

在本实施方式中,框体42是中空的圆柱体。框体42具有:保持线圈70且包围可动体20的筒状的线圈支架44;固定轴50的两端部且分别封堵线圈支架44的两端的开口的上壳体43以及下壳体45。

在振动促动器10中,线圈70以轴向(磁铁80的磁化方向)作为振动方向,与磁铁80一起用于振动促动器10的驱动源的产生。线圈70在驱动时通电,与磁铁80一起构成音圈马达。

线圈70的轴例如沿磁铁80的轴向(轴50的延伸方向)即与磁铁80的轴同轴地配置。

线圈70配置为,其振动方向的长度的中心位置为与中心轭部27的振动方向的长度的中心位置大致相同的高度位置。

线圈70的两端部与电源供给部(例如图10、图11所示的驱动控制部203)连接。例如,线圈70的两端部与交流供给部连接,从交流供给部向线圈70供给交流电源(交流电压)。由此,线圈70能够在与磁铁之间产生可在彼此的轴向上沿相互接近分离的方向移动的推力。

在磁铁80中,在以平板部212侧(在本实施方式中上侧)为s极、中心轭部27侧为n极的方式磁化的情况下,形成从磁铁80与中心轭部27的接合部分以及中心轭部27放射且从平板部212侧射入的磁通。因此,对于配置为包围磁铁80以及中心轭部27的线圈70的任何部分,磁通都从线圈70的径向的内侧横穿外侧,从而当对线圈70通电后,在相同的方向(图9中示出的f方向、或者-f方向)上作用劳伦兹力。

轴50具有能够承受在可动体20的贯通孔20a内位移而与贯通孔20a的内周面、具体为作为接触部件的衬套24、25接触时的冲击的耐冲击性。

轴50的两端部以轴50本身位于框体42的中心轴上的方式分别固定于上壳体43和下壳体45。并且,轴50优选是使用非磁性材料的轴。若轴50由磁性体构成,则与磁铁80之间产生磁吸引力,从而在组装时等,难以维持轴50与磁铁80之间的间隙。通过由非磁性材料构成轴50,不会产生磁吸引力,能够在轴50与可动体20(具体为贯通孔20a)之间维持适宜的间隙(间隙)g。

上壳体43、下壳体45以及线圈支架44分别由具有耐冲击性的sus(不锈钢)等金属材料构成。上壳体43、下壳体45以及线圈支架44优选分别由同种金属(例如sus(不锈钢)304)构成。

线圈支架44从外周侧包围可动体20,并且在磁铁80的外周侧包围线圈70地保持线圈70。

具体地,在线圈支架44中,如图1、图3所示,以从在两开口部被上壳体43和下壳体45封堵的筒状的外筒部441的内周面向线圈支架44的轴心侧突出的方式设有圆环状的内侧底部442。在内侧底部442的内径部,以沿轴向立起的方式设有内筒部443。

内筒部443形成为空开预定间隔地与可动体20的外周面对置的筒状。此处“预定间隔”是允许磁铁80相对于线圈70移动的间隔。可动体20在内筒部443的内侧沿振动方向振动。在内筒部443的外周面外嵌有配置在内侧底部442上的线圈70。

由内筒部443和内侧底部442将线圈70保持为与磁铁80的外周侧空开间隔地位于磁铁80的外周侧。换言之,线圈支架44将线圈70保持为:磁铁80空开预定间隔且同轴地位于线圈70的径向内侧。

在线圈支架44的开口端部即上下端部,设有与上壳体43以及下壳体45各自的开口部嵌合的环状嵌合部441a、441b。

上壳体43以及下壳体45分别形成为有底筒状,各个底部431、451构成本实施方式中的振动促动器10的顶面、底面。此外,上壳体43、下壳体45也可以通过拉伸加工将金属板成形为凹状。

上壳体43的底部431和下壳体45的底部451是圆盘状体,并在各自的中央部形成有相互对置的开口部432、452。在上述开口部432、452分别插入并固定有轴50的两端部。轴50的两端部向开口部432、452的固定可以分别通过在开口部432、452压入轴50来进行固定,也可以通过粘接或者焊接来进行固定。并且,也可以通过组合上述压入、粘接以及焊接来将轴50固定于框体42。

并且,在上壳体43和下壳体45各自的周壁部,具有在远离各自的底部431、451的位置沿周向延伸的环状的台阶部433、453(参照图1~图4)。从该底部431、451至台阶部433、453的长度分别能够规定可动体20的可动范围。

台阶部433、453具有与线圈支架44的环状嵌合部441a、441b嵌合的形状。并且,台阶部433、453与环状嵌合部441a、441b一起固定弹性支撑部60。在下文中对该固定构造进行详细说明。

缓冲器46、47是缓和在可动时可动体20与固定体40接触时的冲击的缓冲部件,该缓冲器46、47分别配置于上壳体43与可动体20之间、以及下壳体45与可动体20之间,在框体42内可动的可动体20的最大振幅时与可动体20接触。

在本实施方式中,缓冲器46、47分别设于上壳体43的底部431和下壳体45的底部451的内侧的面。缓冲器46、47例如由海绵等构成,形成为环状,在底部431、451的内侧的面、即相互对置的面中,固定于各个开口部432、452的周缘部。

在振动促动器10中的可动体20的可动振幅变大的情况、或者从外部受到冲击时,缓冲器46、47能够防止可动体20与上壳体43、下壳体45接触所致的异响或者因冲击而使各部件破损的情况。

<弹性支撑部60>

弹性支撑部60与可动体20以及固定体40双方连接,将可动体20支撑为相对于固定体40移动自如。

弹性支撑部60将可动体20支撑为在可动体20的可动体的非振动时以及振动时不与轴50接触。弹性支撑部60是将可动体20弹性支撑为移动自如的部件即可,也可以由任意构成。

弹性支撑部60也可以具有一个,也可以具有两个以上的多个。弹性支撑部60是板状的弹性支撑体,例如为加工不锈钢钢板的金属板而形成的多个板簧。

在本实施方式中,弹性支撑部60是以在振动方向上分离的部位夹持可动体20的方式安装的上侧板簧62和下侧板簧64。

上侧板簧62和下侧板簧64是通过钣金加工而形成的较薄的圆盘状的螺旋形弹簧(盘簧)。螺旋形的上侧板簧62和下侧板簧64具有将作为外侧的弹簧端部的外周部602与作为内侧的弹簧端部的内周部604由圆弧状的臂606接合而成的形状,外周部602和内周部604在弹性支撑部的轴向上能够相对位移。

在本实施方式中,多个上侧板簧62和下侧板簧64的螺旋的方向为相同的方向,各自的外周侧的一端亦即外周部602固定于固定体40,并且内周侧的另一端亦即内周部604固定于可动体20。

使用多个螺旋形状的板簧,分别安装于可动体20的在振动方向上分离的两端部,从而在相对于固定体弹性支撑可动体的情况下,若可动体20的移动量变大,则可动体一边微小地旋转一边沿平移方向(此处,与振动方向垂直的面上的方向)移动。若多个板簧的螺旋的方向反向,则多个板簧会相互在压曲方向或者拉伸方向上动作,从而会妨碍顺畅的移动。

本实施方式的上侧板簧62和下侧板簧64以螺旋的方向相同的方式固定于可动体20,从而即使可动体20的移动量变大,也能够顺畅地移动,即能够变形,成为更大的振幅,能够提高振动输出。

在上侧板簧62和下侧板簧64中,外周部602接合于固定体40,内周部604接合于可动体20。

具体地,上侧板簧62和下侧板簧64各自的内周部604外嵌于在可动体20的轴向(振动方向)上分离的两端部(弹簧固定部21b、29b),以外周部602侧向径向外侧(放射方向)突出的方式安装于可动体20。上侧板簧62以及下侧板簧64的内周部604与弹簧固定部21b、29b也可以通过焊接或粘接等接合。

并且,上侧板簧62和下侧板簧64的外周部602分别在径向外侧固定于固定体40。

上侧板簧62的外周部602在上壳体43与线圈支架44之间的嵌合部接合,下侧板簧64的外周部602在线圈支架44与下壳体45之间的嵌合部接合。

在本实施方式中,上侧板簧62和下侧板簧64经由使振动衰减的衰减部件(例如弹性环状件48a、48b)固定于固定体40。

上侧板簧62的外周部602配置于在上壳体43的台阶部433上配置的弹性环状件48a与环状嵌合部441a之间,并以被台阶部433和环状嵌合部441a夹持的状态固定。此外,也可以去掉弹性环状件48a、48b,在台阶部433、453与环状嵌合部441a、441b之间固定弹性支撑部60。

弹性环状件48a由弹性体、橡胶、树脂、或者多孔质弹性体(例如海绵)等软质材料形成,在可动体20的可动时,使经由作为弹性支撑部60的上侧板簧62传递至台阶部433侧的振动衰减。

此外,下侧板簧64的外周部602相对于框体42的固定也与上侧板簧62的固定构造相同。即,下侧板簧64的外周部602配置于在下壳体45的台阶部453上配置的弹性环状件48b与环状嵌合部441b之间,并以被台阶部453和环状嵌合部441b夹持的状态固定。此外,弹性环状件48b与弹性环状件48a相同,并具有相同的功能,因而省略说明。

上述上侧板簧62和下侧板簧64在分别经由弹性环状件48a、48b配置在台阶部433、453上的状态下,在上壳体43和下壳体45嵌合组装线圈支架44的环状嵌合部441a、441b时,由环状嵌合部441a、441b的前端部将上侧板簧62和下侧板簧64推压至台阶部443、453侧并进行固定。

上侧板簧62及下侧板簧64的外周部602与框体42(上壳体43、下壳体45以及线圈支架44)之间的接合可以使用粘接剂,也可以进行焊接,并且也可以通过压入来固定。并且,也可以利用适当地组合粘接、压入、焊接的方法来接合地固定两者。

此处,图6示出经由衰减部件接合上侧板簧62及下侧板簧64亦即弹性支撑部与框体42的构造的变形例。

图6是用于说明弹性支撑部与箱体的接合构造的变形例的图。具体地,图6是示出作为弹性支撑部60的一个例子的上侧板簧62与框体42的接合部分的局部放大图。作为图6所示的弹性支撑部60的上侧板簧62的外周部602经由衰减部件91、92固定于框体42。

衰减部件91、92是由与弹性环状件48a相同的材料形成的环状部件,以在轴向(振动方向)上夹持有外周部602的状态介于台阶部433与环状嵌合部441a之间地设置。

在本实施方式的振动促动器10中,由于认为可动体20构成弹簧-质量系统的振动模型中的质量部,所以利用衰减部件91、92能够抑制共振的激烈程(参照图8),能够减少可动体20的最大的移动量所产生的偏差。

上侧板簧62和下侧板簧64以夹持可动体20的重心的方式在可动体20的上下端部(是在振动方向上分离的两端部,相当于弹簧固定部21b、29b)固定于可动体20。

对于上侧板簧62和下侧板簧64的配置而言,例如也可以配置于可动体20的重心的单侧,但在该情况下,可动体20呈吊钟状地固定,相对于与振动方向正交的横向的力容易挠曲。因而,若欲在横向上维持间隙(具体为线圈支架44的外筒部441与可动体铁芯21的环状部214之间的间隙),则成为需要更大的间隙的构造,设计自由度大幅度降低。

与此相对,在振动促动器10中,上侧板簧62和下侧板簧64以夹持可动体20的重心的方式固定于可动体20,因而在振动促动器10倾斜时,在上侧板簧62和下侧板簧64中,横向的挠曲减少。由此,即使以较小的间隙来保持可动体20,也能够使可动体20不与固定体40接触地驱动可动体20,可动体20、固定体40等各部件的设计自由度变高。例如,能够缩小可动体的贯通孔20a,由此能够实现可动体20的质量的增加,并且能够增大振动输出来实现适宜的体感振动的输出。

并且,上侧板簧62和下侧板簧64分别优选固定部位的间隔在固定体40侧和可动体20侧不同。即,上侧板簧62和下侧板簧64分别优选设置为在非振动时被施加载荷了的状态、即被赋予预压的状态下弹性支撑可动体20。

由此,在初始位置即在可动体20的非振动时,上侧板簧62和下侧板簧64的弹簧常数稳定,即使有尺寸的偏差等,被赋予预压而变得稳定,在该状态下,保持上侧板簧62和下侧板簧64。因而,减少上侧板簧62和下侧板簧64在可动时的最大变形的形态时的偏差。

具体地,如图7所示,在本实施方式中,上侧板簧62和下侧板簧64分别固定为:固定于内周部604的弹簧固定部21b、29b间的长度l2比固定于固定体40侧的固定部分(包括台阶部433、453的嵌合部分)的外周部602间的长度l1长。

并且,在上侧板簧62及下侧板簧64的外周部602与箱体42(上壳体43、下壳体45以及线圈支架44)之间的接合中,也可以在外周部602与线圈支架44之间也夹装衰减部件,更加提高包括弹性环状件48a在内的衰减部件的振动衰减效果。

[磁性流体c1、c2]

磁性流体配设于固定体40与可动体20之间,使弹性支撑部60(上侧板簧62和下侧板簧64)的振动产生衰减。

磁性流体配设于固定体40与可动体20之间即可,可以配设于任意位置。例如,设于轴50与磁铁80的内径部之间、以及磁铁80的外径部与线圈70的内径部之间中的一方或者双方。

在本实施方式中,磁性流体设于轴50与磁铁80的内径部(贯通孔20a的一部分)之间(由磁性流体c1示出)、以及磁铁80的外径部与线圈70的内径部(在本实施方式中相当于内筒部443)之间。

在本实施方式的振动促动器10中,认为可动体20相当于弹簧-质量系统的振动模型中的质量部,而在如图8的曲线r1所示地共振激烈的情况下,即在具有陡峭的峰值的情况下,通过衰减振动来抑制陡峭的峰值。r2示出衰减后的曲线。如曲线r2所示,由于衰减振动,所以共振不再陡峭,共振时的可动体20的最大振幅值、最大移动量没有偏差,从而能够输出基于适宜的稳定的最大移动量的振动。

在振动促动器10中,形成图9所示的磁路。并且,在振动促动器10中,线圈70配置为:与来自和可动体20的磁铁80连续设置的中心轭部27的磁通正交。因此,若如图9所示地进行通电,则利用磁铁80的磁场与流动于线圈70的电流的相互作用,根据弗莱明左手法则来在线圈70产生-f方向的劳伦兹力。

-f方向的劳伦兹力的方向是与磁场的方向和流动于线圈70的电流的方向正交的方向(图9中固定体40的下壳体45的底部451侧)。由于线圈70固定于固定体40(线圈支架44),所以根据作用反作用定律,该与-f方向的劳伦兹力相反的力作为f方向的推力而作用于具有磁铁80的可动体20。由此,具有磁铁80的可动体20向f方向、即上壳体43的底部431侧移动。

并且,若将线圈70的通电方向切换至相反方向,并对线圈70进行通电,则产生反向的f方向的劳伦兹力。因该f方向的劳伦兹力的产生,根据作用反作用定律,与该f方向的劳伦兹力相反的力作为推力(-f方向的推力)而作用于可动体20,可动体20向-f方向、即固定体40的下壳体45的底部451侧移动。

振动促动器10具备:具有线圈70和轴50的固定体40;具有在线圈70的轴向(是振动方向且是轴50的延伸方向)上被磁化且配置于线圈70的径向内侧的磁铁80的可动体20;以及将可动体20沿振动方向移动自如地弹性保持的弹性支撑部60(上侧板簧62和下侧板簧64)。并且,可动体20具有供轴50插通且在与轴50的外周面之间形成间隙g的贯通孔20a,弹性支撑部60将可动体20支撑为在可动体20的非振动时以及振动时不与轴50接触。

由此,在可动体20相对于固定体40非可动的状态下的非振动时和可动中即振动状态时,以不与轴50接触的方式空开间隙g地支撑可动体20,因而可动体20在可动中即振动中不会产生与轴50接触、具体为滑动时的噪声。

并且,在振动促动器10落下的情况等,仅在对振动促动器10本身施加冲击的情况下,可动体20与插通于可动体20的轴50接触。即,仅在有冲击的情况下,可动体20和轴50在贯通孔20a与轴50的外周面之间的间隙g的范围内相对移动,可动体20与轴50接触而其移动受到限制。这样,根据振动促动器10,与现有的振动促动器不同,不会产生因对振动促动器施加冲击而可动体20位移从而与固定体40(线圈支架44的外筒部441)的内壁接触并赋予冲击的情况。也就是说,固定体40的内壁不会因冲击而破损。并且,弹性支撑部60(上侧板簧62、下侧板簧64)本身也不会因冲击而变形,能够消除因弹性支撑部60(上侧板簧62、下侧板簧64)的变形而产生的可动体20的无法移动等不良情况。

并且,根据振动促动器10,在设计为在中央配置有轴50、限制可动体20的移动并提高冲击性的设计的情况下,也不会产生驱动时的滑动音,不担心振动表现力因接触引起的噪声产生而降低。

这样,根据振动促动器10,能够具有耐冲击性,并且能够输出振动表现力较高且适宜的体感振动。

此处,振动促动器10由从电源供给部(例如图10、图11所示的驱动控制部203)向线圈70输入的交流波驱动。也就是说,线圈70的通电方向周期性地切换,对可动体20交替作用上壳体43的底部431侧的f方向的推力和下壳体45的底部451侧的f方向的推力。由此,可动体20以在振动方向(与线圈70的径向正交的卷绕轴方向、轴50的延伸方向或者磁铁80的磁化方向)上不与轴50接触的方式振动。

以下,简单地说明振动促动器10的驱动原理。在本实施方式的振动促动器10中,在将可动体20的质量设为m[kg]、将弹簧(板簧)的扭曲方向的弹簧常数设为ksp的情况下,可动体20相对于固定体40以由式(1)计算出的共振频率fr[hz]振动。

式1

由于认为可动体20构成弹簧-质量系统的振动模型中的质量部,所以若向线圈70输入与可动体20的共振频率fr相等的频率的交流波,则可动体20成为共振状态。即,从电源供给部向线圈70输入与可动体20的共振频率fr大致相等的频率的交流波,能够使可动体20高效地振动。

以下示出表示振动促动器10的驱动原理的运动方程式以及回路方程式。振动促动器10基于下式(2)所示的运动方程式以及式(3)所示的回路方程式来驱动。

式2

m:质量[kg]

x(t):位移[m]

kf:推力常数[n/a]

i(t):电流[a]

ksp:弹簧常数[n/m]

d:衰减系数[n/(m/s)]

式3

e(t):电压[v]

r:电阻[ω]

l:电感[h]

ke:反电动势常数[v/(rad/s)]

即,振动促动器10中的质量m[kg]、位移x(t)[m]、推力常数kf[n/a]、电流i(t)[a]、弹簧常数ksp[n/m]、衰减系数d[n/(m/s)]等能够在满足式(2)的范围内适当变更。并且,电压e(t)[v]、电阻r[ω]、电感l[h]、反电动势常数ke[v/(rad/s)]能够在满足式(3)的范围内适当变更。

这样,在振动促动器10中,在利用与由可动体20的质量m和作为板簧的弹性支撑部60的弹簧常数ksp决定的共振频率fr对应的交流波对线圈70进行通电的情况下,能够高效地获得较大的振动输出。

并且,振动促动器10满足式(2)、式(3),由使用式(1)所示的共振频率的共振现象来驱动。由此,在振动促动器10中,在稳定状态下消耗的电力仅成为由负荷转矩引起的损失以及由摩擦等引起的损失,能够以低耗电量驱动,即能够以低耗电量使可动体20直线往复振动。

图10、图11是示出振动促动器10的安装形态的一个例子的图。图10示出在游戏控制器gc安装有振动促动器10的例子,图11示出在移动终端m安装有振动促动器10的例子。

游戏控制器gc例如通过无线通信而与游戏机主体连接,通过由用户握持或把持来使用。游戏控制器gc此处具有矩形板状,用户用双手抓握游戏控制器gc的左右侧并进行操作。

游戏控制器gc通过振动来向用户通知来自游戏机主体的指令。此外,虽未图示,但游戏控制器gc具备指令通知以外的功能,例如具备针对游戏机主体的输入操作部。

移动终端m例如是移动电话、智能手机等移动通信终端。移动终端m通过振动来向用户通知来自外部的通信装置的来信,并且实现移动终端m的各功能(例如赋予操作感、临场感的功能)。

如图10、图11所示,游戏控制器gc以及移动终端m分别具有通信部201、处理部202、驱动控制部203、以及作为驱动部的振动促动器10亦即振动促动器10a、10b、10c。此外,在游戏控制器gc中,安装多个振动促动器10a、10b。

在游戏控制器gc以及移动终端m中,振动促动器10a、10b、10c例如以终端的主面与振动促动器10a、10b、10c的正交于振动方向的面此处为下壳体45的底面平行的方式安装。终端的主面是与用户的体表面接触的面,在本实施方式中,是指与用户的体表面接触来传递振动的振动传递面。

具体地,在游戏控制器gc中,以进行操作的用户的指尖、指腹、手掌等所接触的面或者设有操作部的面与振动方向正交的方式安装振动促动器10a、10b。并且,在移动终端m的情况下,以显示画面(触摸面板面)与振动方向正交的方式安装振动促动器10c。由此,向用户传递与游戏控制器gc以及移动终端m的主面垂直的方向的振动。

通信部201通过无线通信而与外部的通信装置连接,接收来自通信装置的信号并向处理部202输出。在游戏控制器gc的情况,外部的通信装置是作为信息通信终端的游戏机主体,根据bluetooth(注册商标)等近距离无线通信标准来进行通信。在移动终端m的情况下,外部的通信装置例如是基站,根据移动通信标准来进行通信。

处理部202利用变换电路部(省略图示)将所输入的信号变换成用于驱动振动促动器10a、10b、10c的驱动信号并向驱动控制部203输出。此外,在移动终端m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)输入的信号来生成驱动信号。

驱动控制部203与振动促动器10a、10b、10c连接,并安装有用于驱动振动促动器10a、10b、10c的电路。驱动控制部203向振动促动器10a、10b、10c供给驱动信号。

振动促动器10a、10b、10c根据来自驱动控制部203的驱动信号而驱动。具体地,在振动促动器10a、10b、10c中,可动体20在与游戏控制器gc以及移动终端m的主面正交的方向上振动。

每当振动时,可动体20经由缓冲器46、47而与上壳体43的底部431或者下壳体45的底部451接触,因而可动体20的伴随振动的对上壳体43的底部431或者下壳体45的底部451的冲击、即对框体42的冲击作为振动而直接传递至用户。尤其在游戏控制器gc中,由于安装有多个振动促动器10a、10b,所以能够根据所输入的驱动信号来驱动多个振动促动器10a、10b中的一方或者同时驱动双方。

由于向与游戏控制器gc或者移动终端m接触的用户的体表面传递与体表面垂直的方向的振动,所以能够对用户赋予充足的体感振动。在游戏控制器gc中,能够由振动促动器10a、10b中的一方或者双方赋予针对用户的体感振动,并且能够赋予至少选择性地赋予强弱的振动等表现力较高的振动。

以上,基于实施方式,具体地说明了发明人所进行的发明,但本发明不限定于上述实施方式,在不脱离其主旨的范围内能够变更。

并且,例如,本发明的振动促动器适用于在实施方式中示出的游戏控制器gc以及移动终端m以外的移动设备(例如平板pc等移动信息终端、移动式游戏终端、用户穿戴在身上来使用的穿戴式终端)的情况。并且,本实施方式的振动促动器10除上述的移动设备之外,还能够应用于需要振动的美颜按摩器等电动美容仪器。

产业上的可利用性

本发明的振动促动器能够具有耐冲击性,并且能够示出适宜的体感振动,作为搭载于对用户赋予振动的游戏机终端或者移动终端等电子设备的装置是有用的。

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