振動致動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種振動致動器，其能夠相對于驅動信號的輸入可靠地開始振動。振動致動器(6A)具有：可動部件(16)，其具有磁鐵(17)，并呈直線狀往復移動；第一線圈部(26)和第二線圈部(27)，所述第一線圈部(26)和第二線圈部(27)以包圍磁鐵(17)的方式配置；機殼(8)，其具有在可動部件(16)的移動方向上對置的底部(9c)和蓋部(11)，并容納可動部件(16)以及第一線圈部(26)和第二線圈部(27)；以及板狀磁體(29)，其配置于機殼(8)的底部(9c)，并通過與磁鐵(17)之間產生磁吸引力從而將可動部件(16)吸引到底部(9c)側。
【專利說明】振動致動器

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種通過可動部件的撞擊來產生振動的振動致動器。

【背景技術】
[0002]以往，作為該領域的技術，存在專利文獻I。在專利文獻I中記載了用于手機等無線通信終端裝置的振動器。在該振動器中，在卷繞了線圈的筒體的內部容納具有永久磁鐵的振動部件。振動部件沿著筒體的中心軸線方向往復移動，并撞擊配置在筒體的兩端部的撞擊部件從而產生振動。
[0003]專利文獻1:日本特開2001-347227號公報
[0004]然而，在專利文獻I的振動器中，當線圈處于未通電狀態(tài)時，振動部件能夠在筒體的內部自由地移動。因此，根據驅動開始時的振動部件的位置與振動部件的移動方向的關系，也有可能出現在驅動信號所具有的最初的信號成分下振動部件不移動從而不產生振動的情況。


【發(fā)明內容】

[0005]因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠相對于驅動信號的輸入可靠地開始振動的振動致動器。
[0006]本發(fā)明的振動致動器的特征在于，具有:可動部件，其具有磁鐵，并往復移動；線圈，其以包圍磁鐵的方式配置；機殼，其具有在可動部件的移動方向上對置的一對壁部，并容納可動部件和線圈；磁體，其配置在一對壁部的任意一側，并通過與磁鐵之間產生磁吸引力，將可動部件吸引到壁部的一側。
[0007]本發(fā)明的振動致動器的機殼具有一對壁部，在一側的壁部上配置有磁體。通過在該磁體與磁鐵之間產生磁吸引力，從而可動部件被吸引到配置了磁體的壁部側。因此，在線圈處于未通電狀態(tài)時，即使振動致動器的姿勢發(fā)生變化，可動部件的位置也總是維持在配置了磁體的壁部側，從而保持了驅動開始時的可動部件的位置與可動部件的移動方向的關系。因此，能夠通過驅動信號所具有的最初的信號成分使可動部件可靠地移動，并相對于驅動信號的輸入可靠地開始振動。
[0008]并且，本發(fā)明的振動致動器的特征在于，磁體配置于壁部的非對置部分，該非對置部分是指壁部的與可動部件的在可動部件的移動方向上的端面對置的對置部分以外的部分。作用于磁鐵的磁吸引力的大小能夠通過磁鐵與磁體之間的距離進行調整。而且，作用于磁鐵與磁體之間的磁吸引力具有減小驅動力的成分。通過該結構，因為磁鐵與磁體間的距離變大從而作用于可動部件的磁吸引力的大小減小，因此能夠抑制作用于可動部件的驅動力下降。
[0009]并且，本發(fā)明的振動致動器的特征在于，對線圈輸入使可動部件從配置了磁體的一側的壁部向另一側的壁部移動的驅動信號。通過對線圈輸入這樣的驅動信號，能夠相對于驅動信號的輸入進一步可靠地開始振動。
[0010]通過本發(fā)明的振動致動器，能夠相對于驅動信號的輸入可靠地開始振動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示具有本發(fā)明所涉及的振動致動器的信息終端處理裝置的外觀立體圖。
[0012]圖2是表示圖1所示的振動致動器的剖視立體圖。
[0013]圖3是沿圖2的II1-1II線的振動致動器的剖視圖。
[0014]圖4是表示沿圖3的IV -1V線的振動致動器的動作的剖視圖。
[0015]圖5是表示驅動脈沖信號的波形和傳遞至觸摸面板的振動波形的圖。
[0016]圖6是表示第一變形例所涉及的振動致動器的剖視圖。
[0017]圖7是表示第二變形例及第三變形例所涉及的振動致動器的剖視圖。
[0018]圖8為表示第四變形例及第五變形例所涉及的振動致動器的剖視圖。
[0019](符號說明)
[0020]IA?1F...信息終端處理裝置,2...殼體,3...觸摸面板,4...框架,6A?6F...振動致動器，7...振動傳遞部，8...機殼，12...導向軸，16...可動部件，17...磁鐵，18...第一軛，19…第二軛，21、22...緩沖件，26...第一線圈部，27...第二線圈部，28...配重，29...板狀磁體，C…電路板

【具體實施方式】
[0021]以下，參照附圖對本發(fā)明所涉及的振動致動器的優(yōu)選實施方式進行詳細的說明。
[0022]如圖1所示，信息終端處理裝置IA是智能手機等信息終端。信息終端處理裝置IA具有容納電路板C和電池等的殼體2，殼體2具有觸摸面板3和框架4，觸摸面板3作為觸敏面板用于信息顯示和信息輸入，框架4包圍觸摸面板3并且成為信息終端處理裝置IA的強度部件。該信息終端處理裝置IA具有振動致動器6A和振動傳遞部7，該振動致動器6A和振動傳遞部7安裝在觸摸面板3的與顯示畫面?zhèn)认喾吹囊粋取Ｔ撜駝又聞悠?A和振動傳遞部7在操作者用指尖觸碰觸摸面板3來進行操作時，產生用于使操作者感知到執(zhí)行了正常的輸入操作的振動。
[0023]如圖2和圖3所示，振動致動器6A的機殼8具有主體殼體部9和蓋部11，主體殼體部9呈大致長方體的箱狀，蓋部11用來封閉主體殼體部9的敞開側。該主體殼體部9和蓋部11由作為非磁性材料的不銹鋼構成。在主體殼體部9的敞開側設置有凸緣部9a，蓋部11以覆蓋開口 9b (參照圖3)和凸緣部9a的方式固定在主體殼體部9，從而封閉開口 ％。
[0024]在機殼8的大致中央配置有導向軸12。導向軸12是以軸線方向沿著從蓋部11朝向主體殼體部9的底部9c的方向的方式配置的。導向軸12的下端嵌入設置在主體殼體部9的底部9c的壓入孔13中，上端嵌入設置在蓋部11的壓入孔14中。并且，主體殼體部9的底部9c與蓋部11成為在導向軸12的軸線方向上對置的一對壁部。
[0025]具有動磁式結構的振動致動器6A具有可動部件16和靜止部件23。可動部件16以沿著導向軸12的軸線方向往復移動并且包圍導向軸12的方式配置在機殼8內。
[0026]可動部件16具有磁鐵17，該磁鐵17被單極磁化成在導向軸12的軸線方向上具有N極和S極，在該磁鐵17設置有沿軸線方向延伸的貫通孔17a，并貫通插入有導向軸12。并且，可動部件16具有第一軛18和第二軛19，第一軛18粘接在磁鐵17的下端面，第二軛19粘接在磁鐵17的上端面。薄板圓板狀的第一軛18和第二軛19覆蓋磁鐵17的兩端面整體，從而以在導向軸12的軸線方向上夾著磁鐵17的方式固定。并且，在第一軛18和第二軛19形成有導向孔18a、19a,導向孔18a、19a與導向軸12相互作用，從而在導向軸12的軸線方向上引導可動部件16。因此，可動部件16直線狀往復移動的振動方向與導向軸12的軸線方向一致。
[0027]能夠通過該可動部件16因具有磁鐵17以及第一軛18和第二軛19而質量變大，來增大因可動部件16的移動而產生的動量。
[0028]在主體殼體部9的底部9c的與第一軛18在導向軸12的軸線方向上對置的對置部分Al (參照圖4(a))安裝有緩沖件21。并且，在蓋部11的與第二軛19在導向軸12的軸線方向上對置的部分安裝有緩沖件22。各個緩沖件21、22的形狀是具有供導向軸12貫通插入的孔21a、22a的環(huán)狀。能夠通過該緩沖件22保護磁鐵17免受沖擊。并且，還能夠通過緩沖件22減小在撞擊時產生的撞擊聲。
[0029]靜止部件23以包圍可動部件16的方式配置在機殼8內。靜止部件23具有骨架24。骨架24具有:沿導向軸12的軸線方向延伸的開口 24a ;設置在蓋部11側的上側凸緣部24b ;設置在底部9c側的下側凸緣部24c ;以及設置在上側凸緣部24b與下側凸緣部24c之間的間隔部24d。在下側凸緣部24c與間隔部24d之間形成有第一骨架部24e，在上側凸緣部24b與間隔部24d之間形成有第二骨架部24f。該第一骨架部24e和第二骨架部24f沿導向軸12的軸線方向并排設置。
[0030]并且，靜止部件23具有串聯的兩個線圈部26、27。第一線圈部26是以與第一軛18對應的方式將線圈線卷繞于第一骨架部24e而形成的。第二線圈部27是以與第二軛19對應的方式將線圈線卷繞于第二骨架部24f而形成的。該第一線圈部26和第二線圈部27在導向軸12的軸線方向上并排設置。第一線圈部26與第二線圈部27的線圈線的卷繞方向彼此相反，且線圈線的端部從設置在主體殼體部9的側面的引出開口 9d向機殼8的外部引出。
[0031]在機殼8內以埋入第一線圈部26及第二線圈部27與主體殼體部9的內壁面9f間的空間的方式配置有配重28。骨架24的上側凸緣部24b與配重28在導向軸12的軸線方向的上端面28b抵接，從而通過上側凸緣部24b將配重28按壓向主體殼體部9的底部9c側而固定。相對于導向軸12的軸線呈點對稱形狀的配重28具有能夠供骨架24、第一線圈部26以及第二線圈部27插入的圓形的開口 28a，并以配重28的重心位于導向軸12的軸線上的方式配置在機殼8內。配重28由密度較大的材料(例如鎢)構成。
[0032]通過該配重28，振動致動器6A的整體質量變大，由振動致動器6A和振動傳遞部7構成的振動系統(tǒng)的共振頻率變低。因此，能夠使通過撞擊產生的振動的頻率降低。
[0033]在構成一對壁部中的一個壁部的底部9c與配重28在導向軸12的軸線方向上的下端面28c之間,夾入有板狀磁體29。在為矩形薄板形狀的鐵板的板狀磁體29上形成有用于使底部9c的與可動部件16對置的對置部分Al的整體露出的開口 29a(參照圖4(a))。因此，板狀磁體29沒有配置在對置部分Al上。也就是說，板狀磁體29配置在底部9c的對置部分Al以外的部分，即配置在不與可動部件16的端面對置的非對置部分A2上。
[0034]在振動致動器6A與觸摸面板3之間夾入由彈性部件構成的振動傳遞部7。振動傳遞部7粘接于振動致動器6A與觸摸面板3。該振動傳遞部7通過將由振動致動器6A產生的振動的頻率降低至操作者易感知的150Hz?500Hz這個頻帶，以使振動波形從具有尖峰值的沖擊波形變化為近似正弦波振動的振動波形并傳遞至觸摸面板3。特別優(yōu)選將具有0.3?1.0g/cm3程度的密度的橡膠制部件作為該振動傳遞部7。
[0035]接下來，對信息終端處理裝置IA的動作進行說明。
[0036]在操作者沒有觸摸觸摸面板3的狀態(tài)下，不向第一線圈部26和第二線圈部27輸入驅動脈沖信號，為未通電狀態(tài)。此時，如圖4(a)所示，可動部件16被在板狀磁體29與磁鐵17之間產生的磁吸引力吸引向主體殼體部9的底部9c側。
[0037]在操作者觸摸觸摸面板3，并判斷出正常地執(zhí)行了數據輸入的情況下，控制部(未圖示)向第一線圈部26和第二線圈部27輸入驅動脈沖信號。該驅動脈沖信號被設定為近似觸摸面板3的共振頻率(數百Hz程度)的頻率。通過將驅動脈沖信號的頻率設定為近似觸摸面板3的共振頻率，能夠利用共振現象增大觸摸面板3的振動振幅。并且，驅動脈沖信號的電流方向被設定為使可動部件16從配置了板狀磁體29的底部9c向蓋部11側移動的方向。
[0038]如圖4(b)所不，若向第一線圈部26和第二線圈部27輸入驅動脈沖信號，貝U通過驅動脈沖信號所具有的最初的信號成分Sla(參照圖5(a))使可動部件16沿著導向軸12的軸線方向朝向蓋部11移動，并撞擊蓋部11的緩沖件22。利用該撞擊使振動致動器6A整體沿軸線方向移動從而產生振動波，振動波經由振動傳遞部7傳遞至觸摸面板3。若傳遞至該觸摸面板3的振動波被操作者感知，則操作者感受到操作感。
[0039]振動致動器6A的機殼8具有底部9c和蓋部11，在底部9c配置有板狀磁體29。在該板狀磁體29與磁鐵17之間產生磁吸引力，可動部件16被向配置了板狀磁體29的底部9c側吸引。因此，即使在第一線圈部26和第二線圈部27處于未通電狀態(tài)時，振動致動器6A的姿勢發(fā)生變化，可動部件16的位置也總是維持在配置了板狀磁體29的底部9c側，因此能夠保持驅動開始時的可動部件16的位置與可動部件16的移動方向的關系。因此，能夠通過驅動脈沖信號所具有的最初的信號成分Sla可靠地使可動部件16直線狀移動，從而相對于驅動脈沖信號的輸入可靠地開始振動。
[0040]并且，板狀磁體29配置于底部9c的非對置部分A2，該非對置部分A2是指與可動部件16的在可動部件16的移動方向上的端面16a對置的對置部分Al以外的部分。作用于磁鐵17的磁吸引力的大小能夠通過磁鐵17與板狀磁體29之間的距離進行調整。并且，作用于磁鐵17與板狀磁體29之間的磁吸引力具有減小第一線圈部26及第二線圈部27與磁鐵17的相互作用而產生的驅動力的成分。通過該結構，因為磁鐵17與板狀磁體29之間的距離變大從而作用于可動部件16的磁吸引力的大小減小，因此能夠抑制作用于可動部件16的驅動力下降。
[0041]并且，向第一線圈部26以及第二線圈27輸入使可動部件16從配置有板狀磁體29的底部9c向蓋部11移動的驅動信號。通過將這種驅動信號輸入第一線圈部26以及第二線圈部27，能夠相對于驅動信號的輸入進一步可靠地開始振動。
[0042]并且，因為振動致動器6A使可動部件16撞擊機殼8而產生振動，因此能夠相對于觸摸面板3的操作產生響應性好的振動。并且，因為信息終端處理裝置IA在振動致動器6A與觸摸面板3之間夾入了振動傳遞部7，因此能夠降低由撞擊產生的振動的頻率，并將振動傳遞至觸摸面板3。因此，通過信息終端處理裝置1A，能夠將操作者容易感知且響應性好的振動傳遞到觸摸面板3，從而提高與觸摸面板3的操作相應的操作感。
[0043]在此，為了確認信息終端處理裝置IA的效果，制作了信息終端處理裝置IA和將沒有配重28的振動致動器直接安裝于觸摸面板3的比較例所涉及的信息終端處理裝置，并確認了傳遞至各自的觸摸面板3的振動的波形。另外，向信息終端處理裝置IA和比較例所涉及的信息終端處理裝置輸入了相同振幅且相同頻率的驅動脈沖信號。具體如圖5(a)所示，驅動脈沖信號SI為頻率是440Hz的一個周期的信號。
[0044]如圖5(b)所示，能夠確認的是:在比較例的信息終端處理裝置中，傳遞至觸摸面板3的振動波形S2的頻率高且具有多個尖峰值。
[0045]另一方面，如圖5(c)所示，能夠確認的是:在將具有配重28的振動致動器6A經由振動傳遞部7安裝于觸摸面板3的情況下，是與圖5(b)所示的比較例的振動波形S2相比頻率低且近似于正弦波振動的振動波形S3。因此可知，通過在振動致動器6A上配置配重28來增加質量，并且通過振動傳遞部7將振動致動器6A安裝于觸摸面板3的信息終端處理裝置1A，能夠產生使操作者易感知的振動。
[0046]并且，通過信息終端處理裝置1A，可動部件16與緩沖件22撞擊而產生振動，因此若與在旋轉馬達安裝了偏心配重的振動致動器(比較例I)和利用彈簧的共振的振動致動器(比較例2)相比，振動的啟動和停止的時間短，從而能夠提高作為觸覺反饋的振動的及時性和使用感。并且，雖然通過利用了壓電元件的振動致動器(比較例3)能夠提高響應速度，但為了得到能被操作者感知的振動振幅，需要將壓電元件大型化。與此相對，在本實施方式的信息終端處理裝置IA中，與利用了壓電元件的振動致動器(比較例3)相比能夠小型化。
[0047]本發(fā)明不限于上述的實施方式，在不偏離本發(fā)明的宗旨的范圍內，能夠進行以下所述那樣的各種變形。
[0048]如圖6所示，信息終端處理裝置IB也可以具有第一變形例所涉及的振動致動器6B。在振動致動器6B中，板狀磁體29以被夾入骨架24的上側凸緣部24b與蓋部11之間的方式配置。通過該結構，能夠將未通電狀態(tài)的可動部件16的位置設定在蓋部11側。像這樣，能夠與安裝于觸摸面板3的振動致動器6A的姿勢和振動方向相應地，將未通電狀態(tài)的可動部件16的位置設定在底部9c側(參照圖4(a))或者蓋部IU則。
[0049]并且，如圖7(a)所示，信息終端處理裝置IC也可以具有第二變形例所涉及的振動致動器6C。在振動致動器6C中，板狀磁體29配置在底部9c與第一線圈部26之間。并且，如圖7(b)所示，信息終端處理裝置ID也可以具有第三變形例所涉及的振動致動器6D。在振動致動器6D中，板狀磁體29配置在蓋部11與第二線圈部27之間。
[0050]由于同將板狀磁體29與配重28對置的方式相比，通過振動致動器6C、6D縮短了板狀磁體29與磁鐵17之間的距離，因此作用于可動部件16的磁吸引力變大。因此，即使在從外部對信息終端處理裝置1C、1D傳遞強烈的振動和沖擊的情況下，也能夠在第一線圈部26和第二線圈部27為未通電狀態(tài)下將可動部件16可靠地吸引向底部9c側或者蓋部11側。
[0051]并且，如圖8(a)所示，信息終端處理裝置IE也可以具有第四變形例所涉及的振動致動器6E。在振動致動器6E中，板狀磁體29配置在底部9c與緩沖件21之間。并且，如圖8(b)所示，信息終端處理裝置IF也可以具有第五變形例所涉及的振動動致動器6F。在振動致動器6F中，板狀磁體29配置在蓋部11與緩沖件22之間。
[0052]通過振動致動器6E、6F，板狀磁體29與磁鐵17之間的距離進一步變短，因此作用在可動部件16的磁吸引力變得更大。因此，即使在從外部對信息終端處理裝置1E、1F傳遞強烈的振動和沖擊的情況下，也能夠在第一線圈部26和第二線圈部27為未通電狀態(tài)下更可靠地將可動部件16吸引向底部9c側或者蓋部IH則。
[0053]并且，振動致動器6A?6F的配重28也可以設置于可動部件16。并且，振動致動器6A?6F也可以不具有導向軸12，而具有圓柱狀的可動部件。通過圓柱狀的可動部件，由于不存在可動部件16的導向孔18a、19a(參照圖2)與導向軸12的接觸，因此能夠提高可動部件16的移動速度從而增加可動部件16的動量。
[0054]并且，可動部件16也可在從機殼8的底部9c側向蓋部11側移動并撞擊蓋部11的緩沖件22后，繼續(xù)向底部9c側驅動并撞擊底部9c的緩沖件21。并且，可動部件16也可在緩沖件21與緩沖件22之間往返動作而產生多次撞擊。
[0055]并且，振動致動器6A?6F也可以代替導向軸12，而具有容納可動部件16B并在振動方向上引導可動部件16B的導向筒(未圖不)。
[0056]并且，振動致動器6A?6F的線圈數量不限定為兩個，既可以是一個，也可以是兩個以上。并且，振動致動器6A?6F的緩沖件21、22也可以粘接在第二軛19的上表面和第一軛18的下表面。
[0057]并且，信息終端處理裝置IA?IF并不限定用于手機或智能手機之類的通信終端，也可以用于具有觸摸面板3的自動售貨機、自動售票機、個人計算機、信息服務亭等裝置。
[0058]并且，在本實施方式中，以作為觸敏面板的直接接觸的面板為例進行了說明，但是例如觸敏面板也可以是通過接近而進行操作的面板。并且，觸敏面板也可以是使用筆式輸入方法，通過接觸或者接近而進行操作的面板。并且，通過在裝置配置多個振動致動器6A、6B，能夠得到多個振動模式。
[0059][實施例]
[0060]在此，對能夠優(yōu)選用于振動傳遞部7所使用的彈性部件的材料進行說明。
[0061]在本發(fā)明中，振動傳遞部7優(yōu)選的材料是聚苯乙烯凝膠(7 f P > y? )(北川工業(yè)股份公司(北川工業(yè)株式會社)制KG凝膠，型號:YMG90V、密度:1.29g/cm3)、硅凝膠('>
a(泰已科股份公司(株式會社夕4力)制硅樹脂薄膜(^ - 一 > 7 4 >
A )，型號:Θ-7、密度:1.06g/cm3)、聚氨酯泡沫(々 > 夕>7才一A )(井上有限公司(株式會社4 J r y >7 )制，型號:SR-S15P、密度:0.15g/cm3)等。通過由這些材料構成的振動傳遞部7，與將振動致動器6A直接安裝于觸摸面板3的情況相比，能夠降低傳遞至觸摸面板3的振動的頻率。
[0062]在本發(fā)明中，振動傳遞部7的更優(yōu)選材料是天然橡膠(密度0.93g/cm3)、聚苯乙烯凝膠(7 f)(北川工業(yè)股份公司(北川工業(yè)株式會社)制KG凝膠，型號:YMG80BK、密度:0.87g/cm3)、聚氨酯泡沫(々>夕>7才一^)(井上有限公司(株式會社 7* O )制，型號:WP-32P、密度:0.32g/cm3，型號:WP_40P、密度:0.40g/cm3，型號:SR-S48P、密度:0.48g/cm3)等。通過由這些材料構成的振動傳遞部7，與將振動致動器6A直接安裝于觸摸面板3的情況相比，能夠降低傳遞至觸摸面板3的振動的頻率。另外，能夠抑制振動的振幅的減小，從而確保適于操作者感知的振動的振幅。
[0063]另一方面，因為與將振動致動器6A直接安裝于觸摸面板3的情況相同，傳遞至觸摸面板3的振動的頻率高，因此乙醚類聚氨酯(> 夕 > )(三進興產股份公司(三進興産株式會社)制，型號:碩而博S( ” ^ ^ S)、密度:1.38g/cm3)、(三進興產股份公司(三進興産株式會社)制，型號:碩而博M(密度:1.38g/cm3)不合適。
【權利要求】
1.一種振動致動器，其特征在于，具有: 可動部件，其具有磁鐵，并往復移動； 線圈，其以包圍所述磁鐵的方式配置； 機殼，其具有在所述可動部件的移動方向上對置的一對壁部，并容納所述可動部件和所述線圈；以及 磁體，其配置在一對所述壁部的任意一側，并通過與所述磁鐵之間產生磁吸引力，將所述可動部件吸引到所述壁部的一側。
2.根據權利要求1所述的振動致動器，其特征在于， 所述磁體配置于所述壁部的非對置部分，該非對置部分是指所述壁部的與所述可動部件的在所述可動部件的移動方向上的端面對置的對置部分以外的部分。
3.根據權利要求1或2所述的振動致動器，其特征在于， 對所述線圈輸入使所述可動部件從配置了所述磁體的一側的所述壁部向另一側的所述壁部移動的驅動信號。
【文檔編號】B06B1/04GK104511416SQ201410499151
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權日:2013年9月30日
【發(fā)明者】小田島慎, 正田優(yōu)樹, 高木正明, 殿貝佳英 申請人:日本電產科寶株式會社