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1. WO2020013161 - 振動アクチュエーター及び電子機器

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明 細 書

発明の名称 振動アクチュエーター及び電子機器

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136  

産業上の利用可能性

0137  

符号の説明

0138  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16  

明 細 書

発明の名称 : 振動アクチュエーター及び電子機器

技術分野

[0001]
 本発明は、振動アクチュエーター及び電子機器に関する。

背景技術

[0002]
 従来、電子機器には、振動を指や手足等に伝達することによって、着信を通知したり、タッチパネルの操作感やゲーム機器のコントローラー等の遊戯装置の臨場感を向上させたりする振動発生源として振動アクチュエーターが実装されている。なお、電子機器は、携帯電話やスマートフォンなどの携帯通信端末、タブレットPCなどの携帯情報端末、携帯型ゲーム端末、据置型ゲーム機のコントローラー(ゲームパッド)の他、服や腕などに装着されるウェアラブル端末を含む。
[0003]
 特許文献1~3に開示の振動アクチュエーターは、コイルを有する固定体と、マグネットを有する可動体と、を備え、コイルとマグネットで構成されるボイスコイルモーターの駆動力を利用して、可動体を往復動させることにより、振動を生じさせる。特許文献1~3に示す振動アクチュエーターは、可動体がシャフトに沿って直線移動するリニアアクチュエーターであり、振動方向が電子機器の主面と平行になるように実装される。電子機器と接触するユーザーの体表面には、体表面に沿う方向の振動が伝達される。
[0004]
 また、振動アクチュエーターとしては、特許文献4に開示の振動モータのように、コイルを有する固定体に対して、コイルバネにより可動自在に支持され、且つ、磁石を有する可動体を、回転軸とともに、或いは、回転軸周りに往復回転駆動させる構成が知られている。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2015-095943号公報
特許文献2 : 特開2015-112013号公報
特許文献3 : 特許第4875133号公報
特許文献4 : 特開2016-103881号公報
特許文献5 : 特開2015-157277号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0006]
 振動機能を有する電子機器には、ユーザーに十分な体感振動を与えられることが要求される。しかしながら、特許文献1~3に開示の振動アクチュエーターを搭載した電子機器は、電子機器と接触するユーザーの体表面に、体表面に沿う方向の振動を伝達する構成であるため、十分な体感振動を与えられない虞がある。また、特許文献4、5のように、可動体を回転駆動することにより振動を発生する構造では、可動体の重心をずらすためにウエイト等の別部品が必要となる。更に、部品コストが増加し、別部品の配置スペースを確保する必要があるため、設計の自由度が限られ、小型化が困難になるという問題がある。
[0007]
 本発明の目的は、サイズを大きくすることなく、小型でユーザーに十分な体感振動を与えることができる振動アクチュエーター及び電子機器を提供することである。

課題を解決するための手段

[0008]
 本発明の一態様に係る振動アクチュエーターは、
 コイルを有する可動体、マグネットを有する固定体、及び、前記可動体を回動自在に支持する軸部を有し、前記コイルと前記マグネットの協働により、前記可動体が前記固定体に対して前記軸部を中心に往復回転振動する振動アクチュエーターであって、
 前記マグネットは、前記軸部の軸方向と直交する方向に並び、且つ、前記コイルのコイル軸方向で前記可動体に対向する2極の磁極を有し、
 前記軸部は、前記可動体を、前記可動体において前記軸部の軸方向と直交する方向の中心位置から偏位した位置で支持し、
 前記可動体において、前記コイルのコイル軸は、前記マグネットにおける2極の磁極の切替位置に対向する位置に位置する構成を採る。
[0009]
 本発明の一態様に係る電子機器は、上記の振動アクチュエーターを実装している構成を採る。

発明の効果

[0010]
 本発明によれば、サイズを大きくすることなく、小型でユーザーに十分な体感振動を与えることができる振動アクチュエーター及び電子機器を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 本発明の実施の形態1に係る振動アクチュエーターを示す外観斜視図である。
[図2] 振動アクチュエーターのカバーを外した状態を示す斜視図である。
[図3] 振動アクチュエーターの可動体を示す分解斜視図である。
[図4] 振動アクチュエーターの分解斜視図である。
[図5] 振動アクチュエーターの要部構成を示す平断面図である。
[図6] 振動アクチュエーターの磁気回路を示す図である。
[図7] 図7Aは、非通電時における可動体の縦断面図であり、図7Bは、コイルに、可動体の先端部側から振動アクチュエーターを見て時計回りに通電したときの可動体の縦断面図であり、図7Cは、コイルに、可動体の先端部側から振動アクチュエーターを見て反時計回りに通電したときの可動体の縦断面図である。
[図8] 振動アクチュエーターの変形例1の要部構成を示す断面図である。
[図9] 本発明の実施の形態2に係る振動アクチュエーターのカバーを外した状態を示す斜視図である。
[図10] 振動アクチュエーターの分解斜視図である。
[図11] 振動アクチュエーターの要部構成を示す平断面図である。
[図12] 振動アクチュエーターの磁気回路を示す図である。
[図13] 図13Aは、非通電時における可動体の縦断面図であり、図13Bは、コイルに、可動体の先端部側から振動アクチュエーターを見て時計回りに通電したときの可動体の縦断面図であり、図13Cは、コイルに、可動体の先端部側から振動アクチュエーターを見て反時計回りに通電したときの可動体の縦断面図である。
[図14] 振動アクチュエーターを実装する電子機器の一例であるゲーム機器を示す図である。
[図15] 振動アクチュエーターを実装する電子機器の一例である携帯情報端末を示す図である。
[図16] 振動アクチュエーターを実装する電子機器の一例であるウェアラブル端末を示す図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[0013]
<実施の形態1>[振動アクチュエーター1の全体構成]
 図1は、本発明の実施の形態1に係る振動アクチュエーターを示す外観斜視図であり、図2は、振動アクチュエーターのカバーを外した状態を示す斜視図であり、図3は、振動アクチュエーターの可動体を示す分解斜視図である。
[0014]
 本実施の形態では、直交座標系(X,Y,Z)を使用して説明する。後述する図(変形例1、実施の形態2の説明に供する図も含む)においても共通の直交座標系(X,Y,Z)で示している。以下において、振動アクチュエーター1の幅、奥行き、高さは、それぞれ、X方向、Y方向、Z方向の長さである。本実施の形態の振動アクチュエーターは、便宜上、便宜上、図1~図4では、Z方向を横方向に向けて配置した状態で図示され、Z方向を振動方向として説明する。また、本実施の形態における「可動体の側方」は、可動体を中心としてZ方向に直交する放射方向を意味し、本実施の形態では、可動体を中心としたX方向、-X方向、Y方向を意味する。また、Z方向プラス側を上側、Z方向マイナス側を下側としてもよい。
[0015]
 振動アクチュエーター1は、ゲーム機器(ゲームコントローラーGC)、スマートフォンSP及びウェアラブル端末W等の電子機器(図14~図16参照)に振動発生源として実装され、電子機器の振動機能を実現する。振動アクチュエーター1は、例えば、振動することで、ユーザーに対して操作感や臨場感を与えたり、着信を通知したりする場合に駆動する。振動アクチュエーター1は、例えば、電子機器において、ユーザーに接触する振動伝達面とXY面が平行となるように実装される。振動伝達面は、例えば、電子機器では、ゲームコントローラーの場合では、ユーザーの指等の体表面が接触する面(操作ボタン等が配置される表面或いは、他の指等が当接する裏面)スマートフォンやタブレット端末の場合はタッチパネル面である。また、摺動伝達面は、ユーザーの服や腕などに装着されるウェアラブル端末では、服や腕に接触する外面(図16に示す内周面208)である。
[0016]
 図1~図4に示すように、振動アクチュエーター1は、可動体10、軸部50及び固定体20を備える。可動体10は、軸部50を介して固定体20に支持される。本実施の形態では、可動体10は、一端側で挿通する軸部50を支点として他端側が往復動するように、固定体20に回動自在に支持されている。
[0017]
 可動体10は、駆動時に振動(揺動)する部分である。本実施の形態では、可動体10は、コイル12と、コイル12が巻回されるコア14とを有し、固定体20はマグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)を有する。
[0018]
 可動体10は、固定体20に対して、マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)の吸引力による磁気バネにより、可動自在に支持される。本実施の形態では、可動体10は、マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)と、コイル12及びコア14とにより構成される磁気バネにより固定体20に対して軸部50周りに可動自在に支持されている。
[0019]
[軸部50]
 図5は、振動アクチュエーターの要部構成を示す平断面図である。
 軸部50は、可動体10を固定体20に対して往復回転振動自在に支持する。
[0020]
 軸部50は、非磁性体および磁性体のどちらでもよく、本実施の形態では、例えば、SUS420J2等の磁性体により構成されている。
[0021]
 軸部50は、ベースプレート22と、ベースプレート22に固定されるケース24の底面部241との間に架設されている。ケース24の底面部241と可動体10との間には軸部50に外装されるワッシャ282が介在し、ベースプレート22と可動体10の間には、軸部50に外装されるワッシャ284が介在する。これらワッシャ282、284により、軸部50は、可動体10を固定体20に対して円滑に往復回転するように支持している。
[0022]
[可動体10]
 可動体10は、コイル12と、コイル12が巻回されるコア14と、軸受けであるブッシュ(軸受け)16と、コイルボビン18(ボビン分割体181、182)と、を有する。
 コア14は、コイル12のコイル軸方向に延在する長尺の磁性体により形成されている。コア14は、ベースプレート22およびケース24の底面部241との間に、それぞれから所定間隔を空けて配置されている。ここで所定間隔とは、可動体10の可動範囲を構成する空間である。
[0023]
 コア14は、コイル12の通電により磁化される磁性体であることが好ましい。コア14は、フェライトコアであってもよい。また、コア14は、電磁ステンレス、焼結材、MIM(メタルインジェクションモールド)材、積層鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板(SECC)等により構成されてもよい。
[0024]
 コア14は、軸部50の軸方向と直交する方向に延在して設けられている。コア14は、一端側に挿通された軸部50を介して、回動自在に設けられ、他端部が自由端部として固定体20(具体的には、ベースプレート22およびケース24の底面部241に対して直交する方向、ここではZ方向に振動する。
[0025]
 コア14は、一端部142に貫通孔が形成され、貫通孔には、軸部50が挿通されるブッシュ16が嵌め込まれている。
[0026]
 コア14の一端部と他端部との間には、コイルボビン18(ボビン分割体181、182)が外装され、コイルボビン18にはコイル12が巻回されている。可動体10は、本実施の形態では、コア14にコイルボビン18を介してコイル12が巻回されることにより直方体形状に形成される。
 コア14は、コイル12が通電されて励磁されることにより、両端部、つまり、一端部142と他端部144とにおいてコイルの軸方向に位置する端面142a、144aの厚み方向、つまり、振動方向(Z方向)の長さの中心が、磁極の中心となる。
 可動体10では、可動体10の磁極の中心がコイル12のコイル軸上に配置されている。
[0027]
 ブッシュ16は、筒状であり、軸部50が挿通され、可動体10を、軸部50を中心に回動可能(可動可能)にする。ブッシュ16は、焼結金属等の金属、樹脂等どのような材料により形成されてもよいが、軸部50が磁性体である場合は、非磁性材料で形成されることが好ましい。また、軸部50が非磁性体であれば、ブッシュ16は磁性体により形成されてもよい。
[0028]
 軸部50或いはブッシュ16の一方が非磁性体であれば、コア14を通る磁束が、軸部50とブッシュ16との間を通ることがなく、双方の間で、磁気吸引力の発生に起因する摩擦の増加が発生することがない。すなわち、ブッシュ16とブッシュ16を挿通する軸部50との間に磁気吸引力による摩擦が発生することがなく、可動体10の回動を円滑に行うことができる。
[0029]
 例えば、軸部50に耐久性を有する磁性シャフト(例えば、SUS420J2)を用いるとともに、ブッシュ16として銅系の焼結軸受を用いて振動アクチュエーター1を形成する。この構成によれば、可動体10の駆動において不要な磁気吸引力を抑制し、かつ、低摩擦にて可動体10を保持することができる。すなわち、可動体10の駆動による摩耗を抑制し、信頼性の高い振動アクチュエーター1を実現できる。
[0030]
 コア14の一端部142には、フレキシブル基板15の一端部152が固定され、コイル12の両端部はフレキシブル基板15の回路に接続されている。
[0031]
 フレキシブル基板15は、コイル12に電力を供給するものあり、本実施の形態では可動体10と固定体20とを接続するように配設されている。
[0032]
 フレキシブル基板15は、可動体10のコイル12に接続される一端部152と、固定体20側に固定される他端部154と、一端部152と他端部154との間に、一端側からコイル12に導通する少なくとも1つ以上の可撓性を有する湾曲部156とを有する、
 湾曲部156は、一端部152と他端部154との間に介設され可動体10の振動に追従して変形する可撓性を有する。湾曲部156は、軸部50の軸方向と直交する方向に可撓する。
[0033]
 コイル12は、通電されて可動体10を可動するコイルであり、通電されてコア14の一端部142、他端部144を磁化する。コイル12は、通電方向が切り替えられることにより、コア14の両端部(一端部142及び他端部144)の極性を変更する。
[0034]
 コイルボビン18は、ボビン分割体181、182により構成される。ボビン分割体181、182のそれぞれは、コア14において一端部142と他端部144との間の部位を周方向で囲むように外装して固定される。ボビン分割体181、182は、例えば、ポリアミド樹脂、液晶ポリマー、ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂)等の樹脂材料により構成されてもよい。
[0035]
[固定体20]
 固定体20は、軸部50を介して可動体10を回動自在に支持する。
 固定体20は、マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)の他、ベースプレート22及びケース24を有する。固定体20は、更に、クッション材(緩衝部60)を有する。
[0036]
 ベースプレート22は、鋼板等の板状材(本実施の形態では矩形板)により形成される。ベースプレート22は、本実施の形態では、振動アクチュエーター1の一側面を構成する。なお、ベースプレート22は、ケース24が被さるように取り付けられ、ベースプレート22は、ケース24とともに、可動体10を可動可能に収容する筐体を構成する。筐体は、本実施の形態では、中空の直方体形状に形成される。筐体において長手方向で一端部側には、可動体10の振動方向と直交する方向に沿って軸部50が固定されている。ケース24の底面部241は、振動アクチュエーター1の一側面に対向する他側面を構成する。
[0037]
 ベースプレート22上には、一端側に、軸固定部23を介して軸部50が立設されている。ベースプレート22上には、可動体10が離間して対向配置されている。また、ベースプレート22の一端部には、可動体10の一端側に対向して、第1マグネット30が配置され、ベースプレート22の他端部には、可動体10の他端側に対向して第2マグネット40が配置されている。
[0038]
 ケース24は、ベースプレート22に対向する可動体10を覆うようにベースプレート22に固定される。
 ケース24において、ベースプレート22と幅方向(X方向)で対向する底面部241には、図示しない軸固定部を介して、軸部50の他端が固定されている。
[0039]
 ケース24は、ベースプレート22側で開口する箱形状(本実施の形態では角箱状)に形成されている。ケース24は、ベースプレート22との間で軸部50が架設される底面部241と、可動体10の振動方向(ここでは高さ方向(Z方向))で離間して対向配置される両側面部242、243、可動体10の延在方向(ここでは奥行き方向(Y方向))で離間する一端面部244及び他端面部245とを有する。
[0040]
 ベースプレート22にケース24が取り付けられることにより形成される筐体の寸法は特に制限されないが、本実施の形態では、幅(X方向)、奥行き(Y方向)、高さ(Z方向)のうち、奥行きが最も長く、高さが最も短い直方体形状となるように構成されている。
[0041]
 ケース24は、ベースプレート22とともに、導電性を有する材料、例えば、鋼板等の板状材(本実施の形態では矩形板)により形成されてもよい。これにより、ベースプレート22及びケース24は、電磁シールドとして機能できる。
[0042]
 また、ケース24の両側面部242、243には、他端部側のそれぞれに、振動する可動体10の自由端側が接触する緩衝部60(クッション材61、62)が設けられている。
[0043]
 緩衝部60は、可動体10が振動した際に、可動体10の他端部が接触することにより、可動体10の振動を振動アクチュエーター1の筐体に伝達する(図7参照)。これにより、緩衝部60は、大きな振動を筐体に発生させることができる。
 緩衝部60は、例えば、エラストマー、シリコーンゴム等のゴム、樹脂、又は多孔質弾性体(例えば、スポンジ)などの軟質材料により形成される。本実施の形態では緩衝部60は、筐体側である両側面部242、243に設けたクッション材61、62としている。緩衝部60は、可動体10側、例えば、可動体10の自由端部である他端部144に設けて、可動体10の振動時に、可動体10が緩衝部60で両側面部242、243に接触するようにしてもよい。緩衝部60が、エラストマーである場合、可動体10の駆動時において、可動体10のコア14の他端部144と、側面部242、243とが接触する際の音、或いは振動ノイズの発生を低減できる。
[0044]
 また、緩衝部60が、シリコーンゴムである場合、可動体10のコア14の他端部144と、側面部242、243とが接触する際の音、或いは振動ノイズの発生を低減できる。これに加えて、緩衝部60がシリコーンゴムである場合、内部に気泡を含むスポンジ状の材料により形成された場合のエラストマーと比較して、その厚みに個体差が発生することがない。よって、緩衝部60の厚みが所望の厚みとなるように、緩衝部60の厚さの管理を容易に行うことができ、緩衝部60としての特性の安定を確保できる。
[0045]
 マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)は、コイル12との協働により、可動体10を可動する。マグネットは、可動体10に対する磁気吸引力により磁気バネとして機能する。本実施の形態では、コイル12が巻回されたコア14と磁気バネを構成し、可動体10を可動自在に支持している。
 マグネットは、コイル12に対してコイル12の軸方向で対向するように配置される。
 マグネットは、本実施の形態では、コア14の一端部に対してコイル12の軸方向で離間して対向する第1マグネット30と、コア14の他端部に対してコイル12の軸方向で離間して対向する第2マグネット40とを有する。
[0046]
 第1マグネット30及び第2マグネット40は、それぞれコア14(可動体10)に向けて着磁されている。本実施の形態では、第1マグネット30及び第2マグネット40の着磁方向は、コイル12の軸方向と平行である。第1マグネット30及び第2マグネット40は、それぞれコア14に対向する側の面として、軸部50の延在方向と直交する方向(可動体10の振動方向に相当)で並ぶ異なる2極の磁極を有する。
[0047]
 この磁極の境界、つまり、磁極の切り替わり位置に対向して、可動体10のコア14の中心(ここでは、コイル12の軸であり、コイル12が励磁された際の磁極の中心に相当)が位置するように配置される。
[0048]
 第1マグネット30及び第2マグネット40の双方の磁極の極性は、可動体10のコイル12が励磁されることにより発生するトルクが可動体10の同一回転方向に発生するように着磁されている。
[0049]
 例えば、図5に示すように、第1マグネット30及び第2マグネット40において、側面部242側に配置され、且つ、可動体10に対向するそれぞれの磁極301、401は、同極(図5では、S極)となるように形成されている。また、第1マグネット30及び第2マグネット40において、側面部243側に配置され、且つ、可動体10に対向するそれぞれの磁極302、402は、同極(図5では、N極)となるように形成されている。
[0050]
 第1マグネット30の裏面には、バックヨーク32が貼設され、第1マグネット30の第2マグネット40の裏面には、バックヨーク42が貼設されており、それぞれのマグネット30、40の磁気吸引力の向上が図られている。
[0051]
 第1マグネット30及び第2マグネット40において、側面部242側にS極、側面部243側にN極となるように着磁されている場合、コイル12への非通電時においては、図5に示すように第1及び第2マグネット30、40では、それぞれN極から出射し、S極に入射する磁束が形成される。非通電時では、コイル12が巻回されるコア14の一端部142は、第1マグネット30のS極と極の双方に吸引され、異なる磁極301,302(S極とN極)の切替位置で保持される。また、コア14の他端部144は、第2マグネット40のS極とN極の双方に吸引され、異なる磁極401,402(S極とN極)の切替位置で保持される。第1マグネット30及び第2マグネット40は、可動体10の磁性体であるコア14とともに、コア14との間に発生する磁気吸引力により磁気バネとして機能し、可動体10を可動自在に支持している。
[0052]
 側面部243には、一端部152でコイル12に接続されるフレキシブル基板15の他端部154が固定されている。
[0053]
 フレキシブル基板15は、コイル12に接続される一端部152が可動体10の一端部に固定され、他端部154が固定体20、ここでは、側面部243に固定されている。他端部154は、一部を筐体の外面に露出させて側面部243に固定されている。可動体10の可動時において、軸部50の近傍は、可動体10の他端側の部位よりも可動範囲が小さい。これにより、軸部50の近傍に配置されるフレキシブル基板15では、湾曲部156に掛かる荷重が小さくなる。このように、フレキシブル基板15は、軸部50近傍で固定されているので、フレキシブル基板15の変位を最小限にすることができ、可動時に発生する応力による断線を防止できる。
[0054]
 なお、フレキシブル基板15において、一端部152と可動体10との間に、例えば、弾性接着剤又は弾性接着テープ等の弾性部材を介在させて、振動時の衝撃を弾性部材が吸収するようにしてもよい。
[0055]
[振動アクチュエーター1の磁気回路]
 図6は、振動アクチュエーターの磁気回路を示す図である。図7A~図7Cは、可動体の動作を示す縦断面図である。図7Aは、非通電時における可動体10の状態(基準状態)を示す。図7Bは、コイル12に、可動体10の先端部側、つまり、コア14の他端部144側から振動アクチュエーター1を見て時計回りに通電したときの可動体10の状態を示す。図7Cは、コイル12に、可動体10の先端部側、つまり、コア14の他端部144側から振動アクチュエーター1を見て反時計回りに通電したときの可動体10の状態を示す。
[0056]
 振動アクチュエーター1において、可動体10は、固定体20のベースプレート22とケース24との間に、軸部50を介して一端側を支持された状態で配置されている。加えて、マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)は、可動体10のコイル12の軸方向で、異なる2極の磁極をコイル12側に向けて、コイル12が巻回されるコア14の両端部(一端部142、他端部144)に対向して配置されている。第1マグネット30の磁極301と、第2マグネット40の磁極401とは同極であり、第1マグネット30の磁極302と、第2マグネット40の磁極402とは同極である。
[0057]
 第1マグネット30及び第2マグネット40の各マグネットでは、異なる2極の磁極301、302、401、402は、それぞれ軸部50の軸方向と直交する方向に並べて配置されている。
[0058]
 可動体10では、フレキシブル基板15を介して電源供給部(例えば、図13~図15に示す駆動制御部203)からコイル12が通電されることにより、Z方向、つまり、ケース24の側面部242、243に対して接離する方向に往復動する。具体的には、可動体10の他端部が揺動する。これにより、振動アクチュエーター1の振動出力が、振動アクチュエーター1を有する電子機器のユーザーに伝達される。
[0059]
 振動アクチュエーター1では、図6に示す磁気回路が形成される。
[0060]
 振動アクチュエーター1において、コイル12への非通電時は、振動アクチュエーター1の基準状態である。この状態では、コイルボビン18を介してコイル12が巻回されるコア14の両端部(一端部142、他端部144)は、それぞれ、第1マグネット30及び第2マグネット40のそれぞれに吸引される。
[0061]
 コア14は、両端部(一端部142、他端部144)のぞれぞれの軸方向と直交する長さ(振動方向の長さ)の中心が、マグネットの磁極の切替位置に対向する位置に位置している。なお、両端部(一端部142、他端部144)のぞれぞれの軸方向と直交する長さ(振動方向の長さ)の中心は、コイル12の軸と同一軸上に位置している。
[0062]
 具体的には、コア14の一端部142は、第1マグネット30の異なる磁極301、302の双方の磁気吸引力により吸引され、磁極301、302の切替位置で保持される。
[0063]
 また、コア14の他端部(自由端部)144は、第2マグネット40の異なる磁極401、402の双方の磁気吸引力により吸引され、磁極401、402の切替位置で保持される。
[0064]
 このように可動体10は、固定体20の第1マグネット30及び第2マグネット40とで構成する磁気バネのみで、基準状態で保持される。
[0065]
 振動アクチュエーター1において、コイル12は、第1マグネット30及び第2マグネット40からの磁束に沿うように、且つ、離間して配置されている。
[0066]
 この構成により、図6及び図7Bに示すように通電が行われると、コイル12に流れる電流により、コア14の両端部(一端部142、他端部144)はそれぞれ異なる磁極となるように磁化され、具体的には、一端部142はN極、他端部144はS極に磁化される。
[0067]
 これにより、一端部142は、第1マグネット30の磁極301に吸引され、第1マグネット30の磁極302とは反発して推力fが発生し、推力f方向に移動する。一方、他端部144は、第2マグネット40の磁極401とは反発し、第2マグネット40の磁極402に吸引され、推力-F方向に移動する。
[0068]
 図7Bに示すように、コイル12への通電により、振動アクチュエーター1では、軸部50を挟んで位置する両端部(一端部142、他端部144)が、推力f、-F方向にそれぞれ移動することにより、同一回転方向である推力-Mが発生する。これにより、可動体10は、軸部50を中心に、推力-M方向に回転して、可動体10の他端部144が側面部243側に移動し、クッション材62を介して側面部243、つまり筐体に接触(具体的には衝突)し、筐体に振動を付与する。
[0069]
 また、コイル12の通電方向が逆方向に切り替わり、図7Cに示すように通電が行われると、それぞれ逆向きの推力-f、Fが発生する。具体的には、一端部142はS極、他端部144はN極に磁化される。これにより、一端部142は、第1マグネット30の磁極301とは反発し、第1マグネット30の磁極302に吸引され、推力-fが発生し、推力-f方向に移動する。一方、他端部144は、第2マグネット40の磁極401に吸引され、第2マグネット40の磁極402とは反発し、F方向に移動する。
[0070]
 図7C示すように、コイル12への通電により、振動アクチュエーター1では、軸部50を挟んで位置する両端部(一端部142、他端部144)が、推力-f、F方向にそれぞれ移動することにより、同一回転方向である推力Mが発生する。これにより、可動体10は、軸部50を中心に、推力M方向に回転して、可動体10の他端部144が側面部243とは反対側の側面部242側に移動し、クッション材61を介して側面部242、つまり筐体に接触(具体的には衝突)し、筐体に振動を付与する。
[0071]
 振動アクチュエーター1では、可動体10は、板ばね等の弾性部材を用いることなく、マグネット(第1マグネット30及び第2マグネット40)、コイル12及びコア14を用いた磁気ばねのみを用いて、固定体20に対して、軸部50を中心に往復回転振動自在に支持されている。
[0072]
 したがって、従来のように金属ばねにより可動体を振動自在に支持する振動アクチュエーターと異なり、金属ばね特有の不具合となる金属疲労や衝撃による破損を防ぐことができる。
[0073]
 また、軸部50は、可動体10の中心位置からずれた位置で、可動体10を回動自在に支持している。これにより、円筒形状の可動体を、回転軸を中心に回転駆動することにより振動を発生させる従来の振動アクチュエーターと異なり、錘を追加する等のように別途重心位置をずらす設計とする必要が無く、そのための部品の削減及びコストの削減を図ることができる。
 重心位置をずらすための別部品を必要としないため、設計においてレイアウトの自由度が高く、設計サイズを大きくすることなく、小型でユーザーに十分な体感振動を与える振動アクチュエーターを実現できる。
[0074]
 本実施の形態のアクチュエーター1では、ベースプレート22及びケース24とよりより構成される筐体は、直方体形状であり、可動体10は、短手方向(Z方向)に往復回転振動する。これにより、振動アクチュエーターを、矩形状のスイッチに適用する場合でも、スイッチ全体でムラなく振動させることができる。
[0075]
 また、本実施の形態では、マグネットは、第1マグネット30及び第2マグネット40として、コア14の両側に配置され、それぞれの端部142、144で発生するトルクが、同一回転方向に発生するように、各々2極の磁極301、302、401、402が配置されている。コア14の両端部(一端部142、他端部144)の双方で、第1マグネット30及び第2マグネット40との間に磁気吸引力が発生する。これにより、第1マグネット30及び第2マグネット40とコイル12との協働により可動体10を可動させる際に、軸部50に加わる磁気吸引力による荷重が相殺される。よって、軸部50及びブッシュ16に掛かる負荷を低減でき、振動アクチュエーターとしての信頼性の向上を図ることができる。
[0076]
 また、可動体10は、筐体内で、筐体の側面部242,243に接触する。これにより、振動アクチュエーター1自体に直接的に振動伝達が可能となり、大きな振動を発生させることができ、また、可動体10が振動する際に、固定体20(筐体)に接触するため、振動量も一定となり、振動アクチュエーター1として安定した振動出力を実現できる。
[0077]
 なお、可動体10の自由端部であるコア14の他端部144が、自由端側に向かってZ方向の厚みが薄くなるように形成されている。これにより、他端部144がクッション材61、62を介して接触する部位が、自由端側に向かってZ方向の厚みが同じ厚みである場合と比較して、揺動の際の可動域が広くなり、振動アクチュエーター1は、より大きな振動出力を確保できる。
[0078]
 また、振動アクチュエーター1によれば、可動体10とケース24の内壁面(側面部242、243)のうちの少なくとも一方(本実施の形態では側面部242、243)に、緩衝部60が設けられている。可動体10とケース24の内壁面(ここでは、側面部242、243)とは、緩衝部60(クッション材61、62)を介して接触する。緩衝部60は、可動体10が振動してベースプレート22又はケース24に接触する際の衝撃を緩和し、接触音や振動ノイズの発生を低減しつつ、ユーザーに振動を伝達することができる。また、振動する度に、可動体10は、緩衝部60を介してベースプレート22及びケース24に交互に接触(具体的には衝突)するので、振動出力が増幅される。これにより、実際の可動体10による振動出力よりも大きな振動出力を、ユーザーに体感させることができる。さらにベースプレート22はユーザーに装着される部材であるため、可動体10の振動はベースプレート22を介して直接的にユーザーに伝達されるので、ユーザーに更に大きな振動出力を体感させることができる。
[0079]
 ここで、振動アクチュエーター1は、フレキシブル基板15を介して電源供給部(例えば、図13~図15に示す駆動制御部203)からコイル12へ入力される交流波によって駆動される。つまり、コイル12の通電方向は周期的に切り替わり、可動体10にはZ方向プラス側の推力MとZ方向マイナス側の推力-Mが交互に作用する。これにより、可動体10の他端側は、YZ面内で円弧状に振動する。
[0080]
 以下に、振動アクチュエーター1の駆動原理について簡単に説明する。本実施の形態の振動アクチュエーター1では、可動体10の慣性モーメントをJ[kg・m ]、磁気ばねのねじり方向のバネ定数をK spとした場合、可動体10は、固定体20に対して、下式(1)によって算出される共振周波数f [Hz]で振動する。
[0081]
[数1]


[0082]
 可動体10は、バネ-マス系の振動モデルにおけるマス部を構成するので、コイル12に可動体10の共振周波数f に等しい周波数の交流波が入力されると、可動体10は共振状態となる。すなわち、電源供給部(例えば、図13~図15に示す駆動制御部203)からコイル12に対して、可動体10の共振周波数f と略等しい周波数の交流波を入力することにより、可動体10を効率良く振動させることができる。
[0083]
 振動アクチュエーター1の駆動原理を示す運動方程式及び回路方程式を以下に示す。振動アクチュエーター1は、下式(2)で示す運動方程式及び下式(3)で示す回路方程式に基づいて駆動する。
[0084]
[数2]


[0085]
[数3]


[0086]
 すなわち、振動アクチュエーター1における可動体10の慣性モーメントJ[kg・m ]、回転角度θ(t)[rad]、トルク定数K [N・m/A]、電流i(t)[A]、バネ定数K sp[N・m/rad]、減衰係数D[N・m/(rad/s)]等は、式(2)を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧e(t)[V]、抵抗R[Ω]、インダクタンスL[H]、逆起電力定数K [V/(rad/s)]は、式(3)を満たす範囲内で適宜変更できる。
[0087]
 このように、振動アクチュエーター1では、可動体10の慣性モーメントJと磁気ばねのバネ定数K spにより決まる共振周波数f に対応する交流波によりコイル12への通電を行った場合に、効率的に大きな振動出力を得ることができる。
[0088]
<変形例1>
 図8は、本実施の形態1の振動アクチュエーター1の変形例としての振動アクチュエーター1Aの磁気回路構成を示す平断面図である。なお、図8では、便宜上、コイル12を、可動体10の先端部側、つまり、コア14の他端部144側から振動アクチュエーター1を見て時計回りに通電したときの可動体10の状態を示す。
[0089]
 図8に示す振動アクチュエーター1Aでは、振動アクチュエーター1と比較して、第2マグネット40に代えて、第1マグネット30と同様に構成される第1マグネット30Aを有する。
[0090]
 すなわち、振動アクチュエーター1Aでは、振動アクチュエーター1の構成において、コア14の両端部(一端部142、他端部144)のそれぞれに、コイル12の軸方向で対向して配置されるマグネットを、第1マグネット30、30Aとしている。
[0091]
 振動アクチュエーター1Aでは、マグネットは、第1マグネット30、30Aとして、コア14の両側に配置され、それぞれの端部142、144で発生するトルクは、同一回転方向に発生しない。しかしながら、コア14では、一端部142側で、非磁性体であるブッシュ16に軸部50が挿通されているため、コイル12が通電されることにより発生する磁束が、軸部50を通過しない分、一端部142の磁極を著しく励磁することがない。一端部142側では、一端部142と第1マグネット30とによるトルク発生には大きく寄与することなく、磁気ばねとして機能する。
[0092]
 したがって、コイル12の通電により可動体10を往復回転振動させる際に、一端部142と第1マグネット30とにより発生するトルクは、他端部144と第1マグネット30Aとにより発生するトルクを阻害しない。
[0093]
 これにより、振動アクチュエーター1Aによれば、振動アクチュエーター1と同様に、従来のように金属ばねにより可動体を振動自在に支持する振動アクチュエーターと異なり、金属ばね特有の不具合となる金属疲労や衝撃による破損を防ぐことができる。
[0094]
 また、円筒形状の可動体を回転駆動することにより振動を発生させる従来の振動アクチュエーターと異なり、錘を追加する等のように別途重心位置をずらす設計とする必要が無く、その分の部品の削減及びコストの削減を図ることができる。重心位置をずらす別部品を必要としないため、レイアウト自由度の高い振動アクチュエーターを実現できる。
[0095]
 さらに、振動アクチュエーター1Aによれば、第1マグネット30、30Aを用いている。これにより、第1マグネット30にバックヨーク32を取り付けた第1マグネットユニットを2つ用いているため、第2マグネット40にバックヨーク42を取り付けた第2マグネットユニットを別途用いる必要がない。よって、第2マグネットユニットを製造する必要がなく、製造コストの削減を図ることができる。また、組立において、第2マグネットユニットと、第1マグネットユニットの取付位置を間違えることがない。
[0096]
<実施の形態2>
 図9は、本発明の実施の形態2に係る振動アクチュエーター1Bのカバーを外した状態を示す斜視図であり、図10は、振動アクチュエーターの分解図であり、図11は、振動アクチュエーター1Bの要部構成を示す平断面図である。また、図12は、振動アクチュエーター1Bの磁気回路を示す図であり、図13は、可動体の動作を示す縦断面図である。図13Aは、非通電時における可動体10の状態(基準状態)を示し、図13Bは、コイル12に、可動体10の先端部側、つまり、コア14の他端部144側から振動アクチュエーター1Bを見て時計回りに通電したときの可動体10の状態を示す。また、図13Cは、コイル12に、可動体10の先端部側、つまり、コア14の他端部144側から振動アクチュエーター1Bを見て反時計回りに通電したときの可動体10の状態を示す。
[0097]
 図9~図13に示す実施の形態に係る振動アクチュエーター1Bは、振動アクチュエーター1と比較して、第1マグネット30及びバックヨーク32を省略したものである。
[0098]
 よって以下では、アクチュエーター1と異なる構成について説明し、アクチュエーター1における構成要素と同様の作用効果を有するものについては、同名称及び同符号を付して説明は省略する。
[0099]
 振動アクチュエーター1Bは、振動アクチュエーター1と同様に、スマートフォン等の電子機器(図14~図16参照)に振動発生源として実装され、電子機器の振動機能を実現する。
[0100]
 図9~図13に示す振動アクチュエーター1Bは、可動体10、軸部50及び固定体20Bを備える。可動体10は、軸部50を介して固定体20Bに支持される。本実施の形態では、可動体10は、一端側で挿通する軸部50を支点として他端側が往復動するように、固定体20Bに回動自在に支持されている。
[0101]
 可動体10は、駆動時に振動(揺動)する部分である。本実施の形態では、可動体10は、コイル12と、コイル12が巻回されるコア14とを有し、固定体20Bはマグネットとしてコア14の他端部144と対向して配置される第2マグネット40を有する。
[0102]
 可動体10は、固定体20Bに対して、第2マグネット40の吸引力による磁気バネにより、可動自在に支持される。
[0103]
 本実施の形態では、可動体10は、第2マグネット40と、コイル12及びコア14とにより構成される磁気バネにより固定体20Bに対して軸部50周りに可動自在に支持されている。
[0104]
 可動体10は、コイル12と、コイル12が巻回されるコア14と、軸受けであるブッシュ(軸受け)16と、ボビン分割体181、182からなるコイルボビンと、を有する。また、固定体20Bは、第2マグネット40の他、ベースプレート22及びケース24を有する。固定体20Bは、固定体20と同様に、クッション材(緩衝部)60を有する。
[0105]
 第2マグネット40は、コイル12との協働により、可動体10を可動する。第2マグネット40は、可動体10に対する磁気吸引力により磁気バネとして機能する。本実施の形態では、コイル12が巻回されたコア14と磁気バネを構成し、可動体10を可動自在に支持している。
[0106]
 第2マグネット40は、コア14の他端部に対してコイル12の軸方向で離間して対向する。第2マグネット40は、コア14の他端部144に向けて着磁されている。第2マグネット40は、実施の形態1と同様に、コア14に対向する側の面として、軸部50の延在方向と直交する方向(可動体10の振動方向に相当)で並ぶ異なる2極の磁極401、402を有する。
[0107]
 この磁極401、402の境界、つまり、磁極401、402の切り替わり位置に対向して、可動体10のコア14の中心(ここでは、コイル12の軸であり、コイル12が励磁された際の磁極の中心に相当)が位置するように配置される。
[0108]
 例えば、図10及び図11に示すように、第2マグネット40において、側面部242側に配置され、且つ、可動体10に対向する磁極401は、S極で着磁され、側面部243側に配置され、且つ、可動体10に対向する磁極402は、N極で着磁されている。
[0109]
 第1マグネット30の裏面には、バックヨーク32が貼設され、第1マグネット30の第2マグネット40の裏面には、バックヨーク42が貼設されており、それぞれのマグネット30、40の磁気吸引力の向上が図られている。
[0110]
 コイル12の非通電時においては、図13に示すように第2マグネット40では、N極から出射し、S極に入射する磁束が形成される。非通電時では、コア14の他端部144は、第2マグネット40のS極とN極の双方に吸引され、異なる磁極401,402(S極とN極)の切替位置で保持される。すなわち、第2マグネット40は、可動体10の磁性体であるコア14とともに、コア14との間に発生する磁気吸引力により磁気バネとして機能し、可動体10を可動自在に支持している。なお、側面部243には、一端部152でコイル12に接続されるフレキシブル基板15の他端部154が固定されている。
[0111]
 振動アクチュエーター1Bでは、コイル12への非通電時において、つまり、基準状態では、コイル12が巻回されるコア14の他端部144は、第2マグネット40の異なる磁極401、402の双方の磁気吸引力により吸引される。これにより、他端部144は、磁極401、402の切替位置で保持される。
[0112]
 可動体10におけるコア14の他端部(自由端部)144は、固定体20Bの第2マグネット40とで構成する磁気バネのみで、基準状態で保持される。なお、他端部144の軸方向と直交する長さ(振動方向の長さ)の中心は、コイル12の軸と同一軸上に位置している。
[0113]
 振動アクチュエーター1Bにおいて、図12及び図13Bに示すように通電が行われると、コイル12に流れる電流により、コア14の他端部144はS極に磁化される。
[0114]
 他端部144は、第2マグネット40の磁極401とは反発し、第2マグネット40の磁極402に吸引され、-F方向に移動する。
[0115]
 図13Bに示すように、コイル12への通電により、振動アクチュエーター1Bの他端部144が、-F方向に移動することにより、同一回転方向である推力-Mが発生する。これにより、可動体10は、推力-M方向に回転して、可動体10の他端部144が側面部243側に移動し、クッション材62を介して側面部243、つまり筐体に接触(具体的には衝突)し、筐体に振動を付与する。
[0116]
 また、コイル12の通電方向が逆方向に切り替わり、図13Cに示すように通電が行われると、可動体10に対して逆向きの推力Fが発生する。具体的には、他端部144はN極に磁化され、第2マグネット40の磁極401に吸引され、第2マグネット40の磁極402とは反発し、F方向に移動する。
[0117]
 図13C示すように、コイル12への通電により、振動アクチュエーター1Bの他端部144が、F方向に移動する。これにより、他端部144は、側面部243とは反対側の側面部242側に移動して、クッション材61を介して側面部242、つまり筐体に接触(具体的には衝突)し、筐体に振動を付与する。
[0118]
 振動アクチュエーター1Bでは、振動アクチュエーター1と同様に、可動体10は、板ばね等の弾性部材を用いることなく、第2マグネット40、コイル12及びコア14を用いた磁気ばねのみを用いて、固定体20Bに対して、軸部50を中心に往復回転振動自在に支持されている。したがって、従来のように金属ばねにより可動体を振動自在に支持する振動アクチュエーターと異なり、金属ばね特有の不具合となる金属疲労や衝撃による破損を防ぐことができる。また、軸部50は、可動体10の中心位置からずれた位置で、可動体10を回動自在に支持しているので、実施形態1と同様の作用効果を得ることができる。
[0119]
<振動アクチュエーターを実装する電子機器>
 図14から図16は、振動アクチュエーターを実装する電子機器の一例を示す図である。図14は、振動アクチュエーターをゲームコントローラーGCに実装した例を示し、図15は、振動アクチュエーターを携帯端末としてのスマートフォンSPに実装した例を示し、図16は、振動アクチュエーターをウェアラブル端末Wに実装した例を示す。
[0120]
 ゲームコントローラーGCは、例えば、無線通信によりゲーム機本体に接続され、ユーザーが握ったり把持したりすることにより使用される。ゲームコントローラーGCは、ここでは矩形板状を有し、ユーザーが両手でゲームコントローラーGCの左右側を掴み操作するものとしている。
[0121]
 ゲームコントローラーGCは、振動により、ゲーム機本体からの指令をユーザーに通知する。なお、ゲームコントローラーGCは、図示しないが、指令通知以外の機能、例えば、ゲーム機本体に対する入力操作部を備える。
[0122]
 スマートフォンSPは、例えば、携帯電話やスマートフォン等の携帯通信端末である。スマートフォンSPは、振動により、外部の通信装置からの着信をユーザーに通知するとともに、スマートフォンSPの各機能(例えば、操作感や臨場感を与える機能)を実現する。
[0123]
 ウェアラブル端末Wは、ユーザーが身につけて使用するものである。ウェアラブル端末Wは、ここではリング形状を有し、ユーザーの指に装着される。ウェアラブル端末Wは、無線通信により情報通信端末(例えば、携帯電話)に接続される。ウェアラブル端末Wは、振動により、情報通信端末における電話やメールの着信をユーザーに通知する。なお、ウェアラブル端末Wは、着信通知以外の機能(例えば、情報通信端末に対する入力操作)を備えていてもよい。
[0124]
 図14~図16に示すように、ゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末W等の電子機器は、それぞれ、通信部201、処理部202、駆動制御部203、及び駆動部としての振動アクチュエーター1、1A、1Bのいずれかのアクチュエーターである振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dを有する。なお、ゲームコントローラーGCでは、複数の振動アクチュエーター100A、100Bが実装される。
[0125]
 ゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末Wにおいて、振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dは、例えば、端末の主面と振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dの振動方向と直交する面、ここではケース24の側面部242、243が平行となるように実装される。電子機器の主面とは、ユーザーの体表面に接触する面であり、本実施の形態では、ユーザーの体表面に接触して振動を伝達する振動伝達面を意味する。
[0126]
 具体的には、ゲームコントローラーGCでは、操作するユーザーの指先、指の腹、手の平等が接触する面、或いは、操作部が設けられた面と、振動方向が直交するように振動アクチュエーター100A、100Bが実装される。また、スマートフォンSPの場合は、表示画面(タッチパネル面)と振動方向が直交するように振動アクチュエーター100Cが実装される。ウェアラブル端末Wの場合は、リング形状の筐体の内周面208が主面(振動伝達面)であり、内周面208とXY面が略平行(平行も含む)となるように、振動アクチュエーター1が実装される。これにより、ゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末Wの主面に対して垂直な方向の振動が、ユーザーに伝達される。
[0127]
 通信部201は、外部の通信装置と無線通信により接続され、通信装置からの信号を受信して処理部202に出力する。ゲームコントローラーGCの場合、外部の通信装置は、情報通信端末としてのゲーム機本体であり、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信規格に従って通信が行われる。スマートフォンSPの場合、外部の通信装置は、例えば基地局であり、移動体通信規格に従って通信が行われる。また、ウェアラブル端末Wの場合、外部の通信装置は、例えば、携帯電話、スマートフォン、携帯型ゲーム端末等の情報通信端末であり、Bluetooth(登録商標)等の近距離無線通信規格に従って通信が行われる。
[0128]
 処理部202は、入力された信号を、変換回路部(図示省略)により振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dを駆動するための駆動信号に変換して駆動制御部203に出力する。なお、スマートフォンSPにおいては、処理部202は、通信部201から入力される信号の他、各種機能部(図示省略、例えばタッチパネル等の操作部)から入力される信号に基づいて、駆動信号を生成する。
[0129]
 駆動制御部203は、振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dに接続されており、振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dを駆動するための回路が実装されている。駆動制御部203は、振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dに対して駆動信号を供給する。
[0130]
 振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dは、駆動制御部203からの駆動信号に従って駆動する。具体的には、振動アクチュエーター100A、100B、100C、100Dにおいて、可動体10は、ゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末Wの主面に直交する方向に振動する。
[0131]
 可動体10は、振動する度に、ケース24の側面部242、243にクッション材61、62を介して接触するので、可動体10の振動に伴うケース24の側面部242、243への衝撃、つまり、筐体への衝撃が、ダイレクトにユーザーに振動として伝達される。特に、ゲームコントローラーGCでは、複数の振動アクチュエーター100A、100Bが実装されているため、入力される駆動信号に応じて、複数の振動アクチュエーター100A、100Bのうちの一方、または双方を同時に駆動させることができる。
[0132]
 ゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末Wに接触するユーザーの体表面には、体表面に垂直な方向の振動が伝達されるので、ユーザーに対して十分な体感振動を与えることができる。ゲームコントローラーGCでは、ユーザーに対する体感振動を、振動アクチュエーター100A、100Bのうちの一方、または双方で付与でき、少なくとも強弱の振動を選択的に付与するといった表現力の高い振動を付与できる。
[0133]
 以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
[0134]
 また、例えば、本発明に係る振動アクチュエーターは、実施の形態で示したゲームコントローラーGC、スマートフォンSP及びウェアラブル端末W以外の携帯機器(例えば、タブレットPCなどの携帯情報端末、携帯型ゲーム端末)に適用する場合に好適である。また、本実施の形態の振動アクチュエーター1、1A、1Bは、上述した携帯機器の他、振動を必要とする美顔マッサージ器等の電動理美容器具にも用いることができる。
[0135]
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[0136]
 2018年7月11日出願の特願2018-131821の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。

産業上の利用可能性

[0137]
 本発明に係る振動アクチュエーターは、サイズを大きくすることなく、小型でユーザーに十分な体感振動を与えることができ、ゲームコントローラー、スマートフォン、或いはウェアラブル端末等の電子機器に搭載されるものとして有用である。

符号の説明

[0138]
 1、1A、1B、100A、100B、100C、100D 振動アクチュエーター
 10 可動体
 12 コイル
 14 コア
 15 フレキシブル基板
 16 ブッシュ(軸受け)
 18 コイルボビン
 20、20B 固定体
 22 ベースプレート
 23 軸固定部
 24 ケース
 30、30A 第1マグネット
 32、42 バックヨーク
 40 第2マグネット
 50 軸部
 60 緩衝部
 61、62 クッション材
 142、152 一端部
 144、154 他端部
 142a、144a 端面
 156 湾曲部
 181、182 ボビン分割体
 201 通信部
 202 処理部
 203 駆動制御部
 208 内周面
 241 底面部
 242、243 側面部
 244 一端面部
 245 他端面部
 282、284 ワッシャ
 301、302、401、402 磁極

請求の範囲

[請求項1]
 コイルを有する可動体、マグネットを有する固定体、及び、前記可動体を回動自在に支持する軸部を有し、前記コイルと前記マグネットの協働により、前記可動体が前記固定体に対して前記軸部を中心に往復回転振動する振動アクチュエーターであって、
 前記マグネットは、前記軸部の軸方向と直交する方向に並び、且つ、前記コイルのコイル軸方向で前記可動体に対向する2極の磁極を有し、
 前記軸部は、前記可動体を、前記可動体において前記軸部の軸方向と直交する方向の中心位置から偏位した位置で支持し、
 前記可動体において、前記コイルのコイル軸は、前記マグネットにおける2極の磁極の切替位置に対向する位置に位置する、
 振動アクチュエーター。
[請求項2]
 前記可動体は、前記コイルが巻回され、前記コイル軸に沿って延在するコアを有し、
 前記コアは、一端側で前記軸部に回動自在に支持され、
 前記マグネットは、前記切替位置が前記コアの両端部のうちの少なくとも一方の端部の磁極の中心と対向する位置となるように配置されている、
 請求項1記載の振動アクチュエーター。
[請求項3]
 前記マグネットは、前記コアを前記コイルの軸方向で挟むように配置され、各々の2極の磁極が前記コアの両端部のそれぞれに向けて配置された第1及び第2マグネットを有する、
 請求項2記載の振動アクチュエーター。
[請求項4]
 前記第1マグネット及び前記第2マグネットの各々の2極の磁極は、前記コイルが励磁された際に前記コイルと協働して発生するトルクが、同一回転方向に発生するように配置されている、
 請求項3に記載の振動アクチュエーター。
[請求項5]
 前記固定体は、前記軸部が固定され、且つ、前記可動体を回動自在に収容する直方体形状のケースを有し、
 前記ケースは、前記コイルの軸方向に延在する直方体形状をなし、
 前記可動体は、前記ケース内に、前記軸部を介して一端側で可動自在に配置され、他端部側が前記ケースの短手方向に往復回転振動する、
 請求項2に記載の振動アクチュエーター。
[請求項6]
 前記可動体が前記ケースの短手方向に往復回転振動して前記ケースの内壁面と接触する、
 請求項5に記載の振動アクチュエーター。
[請求項7]
 前記可動体と前記ケースの内壁面のうちの少なくとも一方には緩衝部が設けられ、
 前記可動体と前記ケースの内壁面とは前記緩衝部を介して接触する、
 請求項5に記載の振動アクチュエーター。
[請求項8]
 前記緩衝部は、エラストマーである、
 請求項7に記載の振動アクチュエーター。
[請求項9]
 前記緩衝部は、シリコーンゴムである、
 請求項7に記載の振動アクチュエーター。
[請求項10]
 前記コイルは、一端側が前記固定体に固定されたフレキシブル基板の他端部に接続され、
 前記フレキシブル基板には、前記一端側と他端部との間に、前記一端側から前記コイルに導通する少なくとも1つ以上の可撓性を有する湾曲部が設けられている、
 請求項1から9のいずれか一項に記載の振動アクチュエーター。
[請求項11]
 前記湾曲部は、前記軸部近傍に配置される、
 請求項10に記載の振動アクチュエーター。
[請求項12]
 前記軸部は、前記固定体に固定され、且つ、前記可動体には、当該可動体に設けられた軸受けを介して、回動自在に挿通され、
 前記軸部と、前記軸受けのうちの一方は、非磁性材料により形成されている、
 請求項1から11のいずれか一項に記載の振動アクチュエーター。
[請求項13]
 請求項1から12のいずれか一項に記載の振動アクチュエーターを実装する、
 電子機器。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]