特許 6978140 振動アクチュエータ及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6978140

(24)【登録日】2021年11月15日

(45)【発行日】2021年12月8日

(54)【発明の名称】振動アクチュエータ及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/04 20060101AFI20211125BHJP

   H02K 33/16 20060101ALI20211125BHJP

【ＦＩ】

   B06B1/04 S

   H02K33/16 A

【請求項の数】9

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2021-132804(P2021-132804)

(22)【出願日】2021年8月17日

(62)【分割の表示】特願2021-122809(P2021-122809)の分割

【原出願日】2019年8月28日

(65)【公開番号】特開2021-178326(P2021-178326A)

(43)【公開日】2021年11月18日

【審査請求日】2021年8月17日

(31)【優先権主張番号】特願2018-159790(P2018-159790)

(32)【優先日】2018年8月28日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】関口 力

(72)【発明者】

【氏名】下村 重幸

(72)【発明者】

【氏名】児玉 大輔

(72)【発明者】

【氏名】良井 優太

(72)【発明者】

【氏名】北村 泰隆

(72)【発明者】

【氏名】稲本 繁典

【審査官】 服部 俊樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０１３５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５８−０３１７７９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−１１７７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３３８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００２−５２１１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５９−１９１４２７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０６Ｂ１／０４

Ｈ０２Ｋ３３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円盤状マグネットと、前記円盤状マグネットの表面と裏面に固定され中央に開口部を有する一対の円盤状コアと、略円形の一対の板ばねと、一端が前記開口部に嵌合して位置決めされて前記円盤状コアと接合され、他端が前記板ばねの中央部と接続されたばね止め錘部とを、有する可動体と、
前記円盤状マグネット・前記円盤状コア・前記ばね止め錘部より内径が大きい環状コイルと、振動方向両端部に一対の有底筒状ケースを有し、前記可動体を収容する固定体と、
を備え、
前記固定体は、
前記一対の有底筒状ケースにより前記一対の板ばねの外周部を固定して、前記円盤状マグネット・前記円盤状コア・前記ばね止め錘部が前記環状コイル内部で上下動可能な状態で、前記可動体を収容する、
振動アクチュエータ。

【請求項2】

前記可動体は、前記円盤状マグネットの磁界と前記環状コイルに流れる電流との相互作用により発生する推力により、振動方向である軸方向に振動する、
請求項１記載の振動アクチュエータ。

【請求項3】

前記環状コイルは、互いに逆方向に巻回され通電時の逆方向の電流が流れるよう構成された一対のコイルを含む、
請求項１または２記載の振動アクチュエータ。

【請求項4】

前記円盤状マグネットの軸方向の中心位置は、前記環状コイルの軸方向の長さの中心位置と略同じ位置にある、
請求項１から３のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。

【請求項5】

前記板ばねは、一部に振動減衰部材を有する平板状の渦巻き型のばねである、
請求項１から４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。

【請求項6】

前記板ばねは、複数の平板状の渦巻き型のばねと、ばね部分間に架け渡された複数の振動減衰部材を含む、
請求項１から４のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。

【請求項7】

前記一対の有底筒状ケースのそれぞれは、振動する前記可動体の可動範囲を限定する位置に配置された、
請求項１から６のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。

【請求項8】

前記固定体は、前記環状コイルに電力を供給する電源入力端子を前記固定体の外周面に配置する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の振動アクチュエータを実装した、
電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動アクチュエータ及びこれを備える電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、振動機能を有する電子機器には、振動発生源として振動アクチュエータが実装されている。電子機器は、振動アクチュエータを駆動してユーザに振動を伝達して体感させることにより、着信を通知したり、操作感や臨場感を向上したりすることができる。ここで、電子機器は、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）、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、服や腕などに装着されるウェアラブル端末の携帯できる携帯機器を含む。

【0003】

携帯機器に実装される小型化可能な構造の振動アクチュエータとしては、例えば、特許文献１に示すように、ページャー等に用いられる振動アクチュエータが知られている。

【0004】

この振動アクチュエータは、一対の板状弾性体を相対向するようにして円筒状の枠体の開口縁部でそれぞれを支持させている。そして、一対の板状弾性体のうちの一方の渦巻型形状の板状弾性体における盛り上がった中央部分に、磁石を取り付けたヨークを固定して、ヨークが枠体内で支持されている。
ヨークは磁石とともに磁界発生体を構成し、この磁界発生体の磁界内に、コイルが他方の板状弾性体に取り付けた状態で配置されている。このコイルに発振回路を通じて周波数の異なる電流が切替えて付与されることにより一対の板状弾性体は選択的に共振されて振動を発生し、ヨークは枠体内で枠体の中心線方向で振動する。

【0005】

この振動アクチュエータでは、ヨークと枠体の内周壁との距離よりも磁石とコイル及びヨークとコイル間の距離を大きくしている。これにより、外部から衝撃を受けた場合、先にヨークが枠体の内周壁に衝突させることによりヨークや磁石がコイルに接触することがなく、コイルの破損を防止している。

【0006】

しかしながら、実際には、磁石を有するヨークが枠体に衝突するので、ヨークを有する可動体を弾性支持する一対の板状弾性体は衝撃を受けて損傷する恐れがある。

【0007】

このため、特許文献１では、第２の実施の形態として、可動体が振動方向に摺動して移動するシャフトを固定体に設けた構成が開示されている。これにより、外部から衝撃を受けても、可動体であるヨークは、シャフトにより枠体の内周面に移動することがなく、枠体への衝突が防止されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３７４８６３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、可動体が摺動するシャフトを固定体に設けた従来の振動アクチュエータの構成では、シャフトにより可動体の動きを規制して耐衝撃性を高めることはできるものの、可動体が駆動時にシャフトを摺動して、摺動音が発生する恐れがある。

【0010】

振動音等のように、接触によるノイズの発生は、振動アクチュエータ自体の振幅を低下させる、という問題がある。これにより、可動体の駆動により、振動体として振動する振動アクチュエータは、振動ノイズを含まず振幅を高くした状態で出力し、ユーザに伝達して十分に振動を体感させる、つまり、好適な振動を出力することが望まれている。

【0011】

本発明の目的は、耐衝撃性を有するとともに、高い出力で好適な振動を発生する振動アクチュエータ及び電子機器を提供することを課題の一例とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の振動アクチュエータの一つの態様は、
円盤状マグネットと、前記円盤状マグネットの表面と裏面に固定され中央に開口部を有する一対の円盤状コアと、略円形の一対の板ばねと、一端が前記開口部に嵌合して位置決めされて前記円盤状コアと接合され、他端が前記板ばねの中央部と接続されたばね止め錘部とを、有する可動体と、
前記円盤状マグネット・前記円盤状コア・前記ばね止め錘部より内径が大きい環状コイルと、振動方向両端部に一対の有底筒状ケースを有し、前記可動体を収容する固定体と、
を備え、
前記固定体は、
前記一対の有底筒状ケースにより前記一対の板ばねの外周部を固定して、前記円盤状マグネット・前記円盤状コア・前記ばね止め錘部が前記環状コイル内部で上下動可能な状態で、前記可動体を収容する構成を採る。

【0013】

本発明の電子機器の一つの態様は、
上記構成の振動アクチュエータを実装した構成を採る。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、耐衝撃性を有するとともに、高い出力で好適な振動を発生する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す外観斜視図である。

【図2】本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す縦断面図である。

【図3】同振動アクチュエータの分解斜視図である。

【図4】同振動アクチュエータの可動体と弾性支持部とを示す斜視図である。

【図5】図５Ａ、図５Ｂは、弾性支持部と可動体との結合状態を示す図である。

【図6】図６Ａ、図６Ｂは、弾性支持部と可動体との結合状態の変形例を示す図である。

【図7】減衰部を備えた弾性支持部の平面図である。

【図8】減衰部を備えた弾性支持部の部分断面図である。

【図9】変形例としての減衰部を備えた弾性支持部の平面図である。

【図10】変形例としての減衰部を備えた弾性支持部の部分断面図である。

【図11】同振動アクチュエータの磁気回路構成を示す模式的に示す図である。

【図12】コイルとマグネットとの釣り合いの位置を模式的に示す図である。

【図13】コイルとマグネットとの相対的な移動状態を模式的に示す図である。

【図14】本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータを示す縦断面図である。

【図15】本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。

【図16】同振動アクチュエータを実装した電子機器の一例を示す図である。

【図17】同振動アクチュエータを実装した電子機器の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0017】

（実施の形態１）
［振動アクチュエータの全体構成］
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を示す外観斜視図であり、図２は、本発明の実施の形態１に係る振動アクチュエータを示す縦断面図であり、図３は、同振動アクチュエータの分解斜視図である。また、図４は、同振動アクチュエータの可動体と弾性支持部とを示す斜視図である。なお、本実施の形態における「上」側、「下」側は、理解しやすくするために便宜上付与したものであり、振動アクチュエータ１０における可動体２０の振動方向の一方、他方を意味する。すなわち、振動アクチュエータ１０が電子機器（図１６及び図１７参照）に搭載される際には上下が逆になっても左右になっても構わない。

【0018】

図１〜図４に示す振動アクチュエータ１０は、電子機器、具体的には、携帯型ゲーム端末機器（例えば、図１６に示すゲームコントローラＧＣ）、或いはスマートフォン等の携帯機器（例えば、図１７に示す携帯端末Ｍ）に振動発生源として実装され、各機器の振動機能を実現する。また、振動アクチュエータ１０は、振動により音を発生する機能を有してもよい。振動アクチュエータ１０は、例えば、ユーザに対して着信を通知したり、操作感や臨場感を与えたりする場合に駆動される。

【0019】

本実施の形態の振動アクチュエータ１０は、図１に示すように、円柱状の固定体５０内に、可動体２０（図２参照）を、円柱状の軸方向で振動可能に収容しており、可動体２０が可動することに振動アクチュエータ１０自体が振動体となる。
振動アクチュエータ１０は、図２〜図４に示すように、マグネット３０及び可動体コア４１、４２を有する可動体２０と、コイル６１、６２を有する固定体５０と、可動体２０を固定体５０に対して往復動自在に支持させる板状の弾性支持部８１、８２と、を有する。

【0020】

振動アクチュエータ１０においてコイル６１、６２、マグネット３０及び可動体コア４１、４２は、可動体２０を振動させる磁気回路を構成する。振動アクチュエータ１０では、電源供給部（例えば、図１６及び図１７に示す駆動制御部２０３）の給電によりコイル６１、６２が通電されることで、コイル６１、６２とマグネット３０とが協働して、可動体２０が固定体５０に対して振動方向に往復振動する。

【0021】

本実施の形態の振動アクチュエータ１０では、可動体２０は、コイル保持部５２に保持されたコイル６１、６２の内側で、コイル６１、６２の軸方向、つまり、振動方向で往復移動する。具体的には、可動体２０は、コイル６１、６２と可動体２０との間に配置される内側本体部（コイル保護壁部）５２２の内側で、往復移動可能である。内側本体部５２２はコイル保持部５２の一部であり、コイル保持部５２についての詳細は後述する。また、コイル６１、６２の軸方向は、可動体２０の振動方向であるとともに、マグネット３０の着磁方向或いは、コイル保持部５２の軸方向でもある。

【0022】

振動アクチュエータ１０では、可動体２０は、可動していない非振動時において、弾性支持部８１、８２を介して固定体５０（具体的には、コイル保持部５２）の振動方向の長さの中心で、且つ、可動体２０の軸方向と直交する方向で、固定体５０（より具体的には、コイル保持部５２の内側本体部５２２）の内側で、所定間隔をあけて配置される。このとき、可動体２０は、コイル保持部５２の内側本体部５２２に接触しないように、コイル６１、６２との間で釣り合う位置に位置することが望ましい。具体的には、マグネット３０および可動体コア４１、４２における振動方向の長さの中心が、コイル６１、６２間の振動方向の長さの中心と、振動方向と直交する方向で対向するように配置されることが好ましい。

【0023】

可動時（振動時）において可動体２０は、内側本体部５２２の内周面５２２ａに沿って振動方向に往復移動する。なお、内側本体部５２２と可動体２０の間に、磁性流体が介在するようにしてもよい。

【0024】

＜可動体２０＞
可動体２０は、図２〜図４に示すように、固定体５０の筒状のコイル保持部５２の内側で、且つ、弾性支持部８１、８２により内側本体部５２２の内周面５２２ａに沿って往復移動可能に支持される。この往復移動可能な方向は、コイル保持部５２の開口を塞ぐケース（便宜上、以下「上ケース」という）５４及びケース（便宜上、以下「下ケース」という）５６が対向する方向である。

【0025】

可動体２０は、マグネット３０、可動体コア４１、４２、及びばね止め部２２、２４を有する。本実施の形態では、マグネット３０を中心に振動方向の両側に向かって可動体コア４１、４２，ばね止め部２２，２４が連設されている。可動体２０では、マグネット３０及び可動体コア４１、４２の外周面２０ａが内側本体部５２２の内周面５２２ａの内側で所定間隔を空けて対向されている。
可動体２０が振動方向に移動する際には、外周面２０ａが内周面５２２ａに沿って接触することなく往復移動する。

【0026】

マグネット３０は、コイル６１、６２の径方向内側に、コイル６１、６２の径方向と直交する振動方向に相対移動可能に配置される。マグネット３０は、コイル６１、６２に対して、コイル６１、６２の径方向内側で間隔を空けて位置するように配置される。ここで、「径方向」とは、コイル６１、６２の軸に直交する方向であり、振動方向と直交する方向でもある。この径方向における「間隔」は、内側本体部５２２を含むマグネット３０とコイル６１，６２との間の間隔であり、可動体２０の振動方向に互いに接触することなく移動可能な間隔である。本実施の形態では、コイル６１、６２とマグネット３０との間隔は、コイル６１、６２側の内側本体部５２２と、マグネット３０との間隔を意味している。

【0027】

また、マグネット３０は、本実施の形態では、マグネット３０の径方向外側で、内側本体部５２２の中心と、対向するように配置されている。なお、マグネット３０は、コイル６１、６２の内側で、コイル６１、６２の軸の延在方向に２つの着磁面をそれぞれ向けて配置されるものであれば、筒状、板形状等のように円盤状以外の形状であってもよい。

【0028】

マグネット３０は、本実施の形態では、円盤状のマグネットであり、軸方向が振動方向であるとともに、着磁方向である。マグネット３０の軸方向の中心が、可動体２０の軸方向の中心と一致することが望ましい。

【0029】

マグネット３０は、振動方向に着磁され、振動方向で離間する表裏面３０ａ、３０ｂがそれぞれ異なる極性を有している。

【0030】

マグネット３０の表裏面３０ａ、３０ｂには、それぞれ可動体コア４１、４２が設けられている。

【0031】

可動体コア４１、４２は、磁性体であり、マグネット３０、コイル６１、６２ともに磁気回路を構成するものであり、ヨークとして機能する。可動体コア４１、４２は、マグネット３０の磁束を集中させて、漏らすことなく効率良く流し、マグネット３０とコイル６１、６２間に流れる磁束を効果的に分布させる。

【0032】

また、可動体コア４１、４２は、磁気回路の一部としての機能の他、可動体２０において、可動体２０の本体部分としての機能及びウェイトとしての機能を有する。
可動体コア４１、４２は、本実施の形態では、円環平板状に形成され、外周面をマグネット３０の外周面と面一となるように配置され、マグネット３０の外周面とともに可動体２０の外周面２０ａを構成する。

【0033】

可動体コア４１、４２は、それぞれ積層コアであり、例えば、ケイ素鋼板を積層してなる。可動体コア４１、４２は、本実施の形態では同様に形成された同じ部材であり、マグネット３０を中心に対称に設けられている。なお、可動体コア４１、４２は、マグネット３０に吸引されるとともに、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型接着剤もしくは嫌気性接着剤によりマグネット３０に固定される。

【0034】

可動体コア４１、４２のそれぞれの中央部に形成された開口部４１２、４２２は、可動体２０の軸位置を示すとともに、ばね止め部２２、２４との接合部として用いられる。
本実施の形態では、可動体コア４１、４２は、可動体２０の非振動時において、コイル６１、６２の内側（径方向内側）で、コイル６１、６２の軸方向と直交する方向で、コイル６１、６２に対向するように位置する。
なお、可動体コア４１、４２は、マグネット３０とともに磁気回路における可動体側磁気回路部を構成している。

【0035】

ばね止め部２２、２４は、可動体側磁気回路部を弾性支持部８１、８２に固定する機能を有する。また、ばね止め部２２、２４は、錘部でもあり、可動体２０のウェイトとしての機能を有し、可動体２０の振動出力を増加させる。

【0036】

ばね止め部２２、２４は、本実施の形態では、可動体コア４１、４２に接合する接合部２２２、２４２と、錘本体部２２４、２４４、ばね固定部２２６、２４６を有する。

【0037】

ばね止め部２２、２４は、本実施の形態では、接合部２２２、２４２と、錘本体部２２４、２４４及びばね固定部２２６、２４６を、それぞれ振動方向に連設し、且つ振動方向に開口する貫通孔を有した円筒形状に形成されている。なお、この貫通孔内には錘を追加することができ、これにより貫通孔は錘とともに重量調整部としての機能を有することができる。貫通孔内に錘を追加することにより可動体２０を重くして、可動体２０の振動出力を大きくすることができる。

【0038】

接合部２２２、２４２は、それぞれ可動体コア４１、４２に接合される。具体的には、接合部２２２、２４２は可動体コア４１、４２の開口部４１２、４２２にそれぞれ挿入されて内嵌する。接合部２２２、２４２は、開口部４１２、４２２内で、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化型接着剤や嫌気性接着剤を用いた接着により固定される。
錘本体部２２４、２４４は、接合部２２２、２４２及びばね固定部２２６、２４６よりも外径が大きい筒体であり質量も大きい。

【0039】

また、錘本体部２２４、２４４は、可動体２０の振動方向で離間する両端部に設けられており、可動体２０の外周側に設けられていない。これにより、錘本体部２２４、２４４が、可動体２０の外周側に位置するコイルの配置スペースを限定することがなく、電磁変換の効率は低下しない。よって、好適に可動体２０の重量を増加でき、高振動出力を実現できる。

【0040】

ばね固定部２２６は、可動体２０の振動方向の一方の端部、つまり、可動体２０の上側の端部で、弾性支持部８１である上側板ばねの内径側の端部である内周部８０２（図４参照）が接合されている。一方、ばね固定部２４６は、可動体の振動方向の他方の端部、つまり、可動体２０の下側の端部で、弾性支持部８２である下側板ばねの内径側の端部である内周部８０２（図４参照）が接合されている。なお、弾性支持部８１、８２についての詳細な説明は後述する。

【0041】

ばね固定部２２６、２４６は、それぞれ錘本体部２２４、２４４から振動方向に突出し、その先端で、弾性支持部８１、８２の内周部８０２、８０２にそれぞれ接合されている。よって、弾性支持部８１、８２は、錘本体部２２４、２４４から突出し、錘本体部２２４、２４４に対して段差が形成されたばね固定部２２６、２４６の先端で固定されることになる。この段差により、内周部８０２、８０２から外周方向外側に延出する弾性支持部８１、８２の振動方向への弾性変形領域としてのクリアランスが確保されている。

【0042】

ばね止め部２２、２４は、錘（ウエイト）又はばねを固定するための固定部になりえる。すなわち、ばね止め部２２、２４は、錘（ウェイト）機能と、弾性支持部８１、８２を固定する機能であるばね固定機能をそれぞれ有するので、それぞれの機能を有する部材を組み立てる必要が無い。ばね止め部２２、２４を可動体側磁気回路部に設けるだけで、弾性支持部８１、８２である上側板ばね、下側板ばねを、錘機能とばね固定機能を有した状態の可動体２０に、容易に組み付けることができ、組立性を高めることができる。

【0043】

なお、ばね止め部２２、２４は、磁性材料により構成されてもよいが、非磁性材料により構成されることが望ましい。ばね止め部２２、２４が非磁性材料であれば、可動体コア４１からの磁束が上方に流れることがないとともに、可動体コア４２からの磁束が下方に流れることがなく、効率良く可動体コア４１、４２の外周側に位置するコイル６１、６２側に流すことができる。

【0044】

また、ばね止め部２２、２４は、ケイ素鋼板（鋼板の比重は７．７０〜７．９８）等の材料よりも比重の高い材料（例えば、比重が１６〜１９程度）により形成されるものが好ましい。ばね止め部２２、２４の材料には、例えば、タングステンを適用できる。これにより、設計等において可動体２０の外形寸法が設定された場合でも、可動体２０の質量を比較的容易に増加させることができ、ユーザに対する十分な体感振動となる所望の振動出力を実現することができる。

【0045】

＜固定体５０＞
固定体５０は、コイル６１、６２の内側で、弾性支持部８１、８２を介して可動体２０を振動方向（コイル軸方向、着磁方向と同方向）に移動自在に支持する。
固定体５０は、本実施の形態では、コイル６１、６２の他、コイル保持部５２、上ケース（「第１ケース」と称してもよい）５４、下ケース（「第２ケース」と称してもよい）５６及び電磁シールド部５８を有する。

【0046】

コイル保持部５２は、マグネット３０を囲むように、所定間隔を空けて配置したコイル６１、６２を保持するとともに、可動体２０の移動をガイドする。
コイル保持部５２は、樹脂等により形成された筒状体であり、コイル６１、６２の径方向内側に配置され、コイル６１、６２とマグネット３０との間に介設される内側本体部５２２を有する。内側本体部５２２は、コイル６１、６２の内径側でマグネット３０から間隔をあけて、配置される。内側本体部５２２は、マグネット３０とコイル６１、６２との接触を阻害する。

【0047】

コイル保持部５２は、内側本体部５２２の他、内側本体部５２２の外周側に離間して囲むむように配置される同心の筒状体である外側本体部５２４と、内側本体部５２２と外側本体部５２４とを連結する中央円環部５２６とを有する。

【0048】

外側本体部５２４は、内側本体部５２２の外周面に配置されたコイル６１，６２を囲むように配置され、外側本体部５２４の外周面は、筒状の電磁シールド部５８により覆われている。外側本体部５２４では、開口する両端部（上下端部）で、上下ケース５４、５６とともに弾性支持部８１、８２の外周部８０６を挟持しつつ、上下ケース５４、５６によりそれぞれ閉塞されている。外側本体部５２４の両端を、上下ケース５４、５６によりそれぞれ閉塞することにより、中空の振動アクチュエータの筐体を構成している。

【0049】

中央円環部５２６は、内側本体部５２２と外側本体部５２４間に、軸方向（振動方向）の中心位置で架設された円盤状をなしている。
すなわち、外側本体部５２４、内側本体部５２２及び中央円環部５２６は、コイル保持部５２において、軸方向の両端側でそれぞれ円状に開口する断面凹状のポケット（コイル挿入部）を形成している。中央円環部５２６はポケットの底部を構成する。この凹状のポケット内にコイル６１、６２が、それぞれ収容された状態で固定されている。

【0050】

内側本体部５２２は筒状体であり、内周側で可動体２０が軸方向に往復移動可能に配置され、内側本体部５２２の外周面を囲むようにコイル６１、６２が、軸方向（コイル軸方向）に並んで配置されている。
内側本体部５２２の内周面５２２ａは、可動体２０の外周面と所定間隔を空けて対向して配置されている。この所定間隔は、可動体２０が、振動方向に移動する際に、内周面５２２ａと接触することなく振動方向である軸方向に移動可能な間隔である。可動体２０は、内周面５２２ａに沿って接触することなく移動する。

【0051】

内側本体部５２２の厚みは、外側本体部５２４の厚みよりも薄い方が好ましく、移動する可動体２０が接触しても、外周側のコイル６１、６２に何ら影響を与えない強度をする厚みである。すなわち、コイル６１，６２を保持するコイル保持部５２としての耐久性は主に、内側本体部５２２の径方向の厚みと、中央円環部５２６の軸方向の長さと、外側本体部５２４の径方向の厚みとにより確保する。

【0052】

なお、コイル保持部５２により、軸方向に離間して保持されるコイル６１、６２同士を連結するコイル線は、コイル保持部５２に設けられ、断面凹状のポケット（スリット）間を連通させる案内溝（図示省略）により案内される。コイル６１、６２は、コイル保持部５２の下部のコイル接続部５２１を回して外部と接続される。コイル接続部５２１は下ケース５６の突起５６４上に位置する。なお、案内溝は、例えば中央円環部５２６の外周部に設けられる。

【0053】

コイル保持部５２では、コイル６１、６２を、内側本体部５２２、外側本体部５２４及び中央円環部５２６とで形成され、軸方向の両側で開口する断面凹状のポケット（スリット）に挿入されて接着、或いは封止により、固定される。本実施の形態ではコイル６１、６２は、内側本体部５２２、外側本体部５２４及び中央円環部５２６の全てに接着により固定される。よって、コイル６１、６２はコイル保持部５２との接合強度を大きくすることができ、大きな衝撃が加わる場合でも、可動体がコイルと直接接触する構成と比較して、コイル６１、６２が破損することがない。

【0054】

コイル６１、６２は、振動アクチュエータ１０において、コイル６１，６２の軸方向（マグネット３０の着磁方向）を振動方向として、マグネット３０及び可動体コア４１、４２とともに、振動アクチュエータ１０の駆動源の発生に用いられる。コイル６１、６２は、駆動時に通電され、マグネット３０とともにボイスコイルモータを構成する。

【0055】

コイル６１，６２は、本実施の形態では自己融着線コイルにより構成されている。これにより、コイル保持部５２に組み付ける際に、円筒状のまま、スリットである断面凹状のポケットに挿入して保持させることができるので、コイル線が解けることがなく、振動アクチュエータ１０の組み立て性の向上が図られている。

【0056】

コイル６１、６２のコイル軸は、コイル保持部５２の軸、或いは、マグネット３０の軸と同軸上に配置されることが好ましい。

【0057】

コイル６１、６２は、コイル保持部５２に、コイル軸方向（振動方向）の長さの中心位置が、可動体２０の振動方向（具体的には、マグネット３０の振動方向）の長さの中心位置と、振動方向で略同じ位置（同じ位置も含む）となるように、保持されている。なお、本実施の形態のコイル６１，６２は、互いに逆方向に巻回されて構成され、通電時に逆方向に電流が流れるように構成されている。

【0058】

コイル６１、６２の両端部は、電源供給部（例えば、図１６及び図１７に示す駆動制御部２０３）に接続される。例えば、コイル６１、６２の両端部は、交流供給部に接続され、交流供給部からコイル６１、６２に交流電源（交流電圧）が供給される。これにより、コイル６１、６２は、マグネットとの間に、互いの軸方向で互いに接離方向に移動可能な推力を発生できる。

【0059】

マグネット３０において着磁方向の一方側（本実施の形態では上側）の表面３０ａ側がＮ極、着磁方向の他方側（本実施の形態では下側）の裏面３０ｂ側がＳ極となるように着磁されている場合、マグネット３０の表面３０ａ側の可動体コア４１から放射されてマグネット３０の裏面３０ｂ側の可動体コア４２に入射する磁束が、形成される。具体的には、マグネット３０の表面側から出射し、マグネット３０の上側の可動体コア４１からコイル６１側に放射され、電磁シールド部５８を通り、コイル６２を介してマグネット３０の下側の可動体コア４２からマグネット３０へ入射する磁束の流れが形成される。このように、マグネット３０及び可動体コア４１、４２を囲むように配置されるコイル６１、６２のどの部分に対しても、コイル６１、６２を径方向で磁束が横切る。これにより、コイル６１、６２に通電したときに着磁方向に沿って同じ方向（例えば、図１１で示す−ｆ方向）にローレンツ力が作用する。

【0060】

上ケース５４及び下ケース５６は、それぞれ有底筒状に形成され、それぞれの底部５４１、５６１は、本実施の形態における振動アクチュエータ１０の天面、底面を構成する。なお、上ケース５４、下ケース５６は、絞り加工により金属板を凹状に成形されてもよい。

【0061】

電磁シールド部５８は、コイル保持部５２の外周を覆うように配置される筒状の磁性体である。電磁シールド部５８は、電磁シールドとして機能し、振動アクチュエータ１０の外部への磁束漏れを防止する。この電磁シールド部５８の電磁シールドの効果により、振動アクチュエータの外側への漏えい磁束の低減を図ることができる。
また、電磁シールド部５８は、コイル６１、６２、マグネット３０、可動体コア４１，４２とともに磁気回路としても機能するため、推力定数を大きくして電磁変換効率を高めることができる。電磁シールド部５８は、マグネット３０の磁気吸引力を利用して、マグネット３０とともに磁気ばねとしての機能を有する。

【0062】

電磁シールド部５８の内側には、電磁シールド部５８の振動方向の長さの中心に、マグネット３０の振動方向の中心が位置するように配置されている。これにより、図１２に示すように、非駆動時においては、マグネット３０と、電磁シールド部５８との間に磁気吸引力Ｆ１がそれぞれ働く。これより、図１３に示すように、可動体２０が振動方向の一方に移動しすぎた場合でも、マグネット３０と電磁シールド部５８との間に磁気吸引力Ｆ２が発生し、可動体２０は、推力Ｆ３の力により、元の位置に戻る。

【0063】

全体のばね定数は、弾性支持部８１、８２としての板ばねのばね定数に加え、マグネット３０と電磁シールド部５８による磁気ばねのばね定数が合算される。これにより、板ばねのばね定数を下げることが可能となり、結果として、板ばねの応力が低下し寿命への悪影響が抑制され、振動アクチュエータ１０としての信頼性を高めることができる。

【0064】

上ケース５４の底部５４１及び下ケース５６の底部５６１は、円盤状体であり、それぞれの底部５４１、５６１の外周縁部から立ちあがる筒状の周壁部５４２、５６２の内側には、開口縁部よりも底部５４１、５６１に近い位置で周方向に延在する環状の段差部が設けられている（図２参照）。
なお、本実施の形態では、周壁部５４２、５６２の外面は、コイル６１、６２を囲む電磁シールド部５８の外面と面一となるように設けられている。これにより、振動アクチュエータ１０は、フラットな外周面を有する略円柱状（樽状）に形成されており、小さく簡易な形状であるので、その設置のスペースを円柱状の簡易な形状で構成できる。

【0065】

上ケース５４及び下ケース５６は、それぞれ段差部でコイル保持部５２の両開口端部と嵌合するとともに、開口端部とで弾性支持部８１、８２の外周部８０６を挟持して固定する。この底部５４１、５６１から段差部までの長さは、それぞれ、可動体２０の可動範囲を規定できる。この可動体２０の可動範囲は、弾性支持部８１、８２の変形により、この可動範囲内で可動体２０は振動するように構成されている。

【0066】

底部５４１、５６１から、弾性支持部８１、８２が固定される段差部までの長さの可動体空間を介して、固定体５０の上ケース５４及び下ケース５６は、ハードストップ（可動範囲限定）ＨＳとなる可動範囲抑制機構としての機能を有する。すなわち、可動体空間は、弾性支持部８１、８２が塑性変形しない範囲の長さに規定されている。これにより、可動体２０に、可動範囲を超える力が加わる場合でも、弾性支持部８１、８２は、塑性変形することなく、固定体５０に接触するので、弾性支持部８１、８２が破損することなく、信頼性が高めることができる。

【0067】

＜弾性支持部８１、８２＞
弾性支持部８１、８２は、可動体２０の振動方向で、可動体２０を挟み、且つ、可動体２０と固定体５０との双方に振動方向と直交するように架設されており、可動体２０を固定体５０に対して振動方向に往復移動自在に支持する。

【0068】

弾性支持部８１、８２は、本実施の形態では、図２〜図４に示すように、可動体２０において振動方向で離間する両端部で互いに離間して固定体５０と接続する。
弾性支持部８１、８２では、可動体２０の軸方向（振動方向）で離れる両端部（ばね固定部２２６、２４６）にそれぞれ対応して内周部８０２が嵌合され、可動体２０に、外周部８０６側が径方向外側（放射方向）に張り出すように取り付けられる。

【0069】

弾性支持部８１、８２は、可動体２０を、可動体２０の非振動時及び振動時において、固定体５０に接触しないように支持する。なお、弾性支持部８１、８２は、駆動時において、可動体２０の内側本体部５２２の内周面５２２ａに接触しても、磁気回路、具体的には、コイル６１、６２が損傷することはない。弾性支持部８１、８２は、可動体２０を可動自在に弾性支持するものであれば、どのようなもので構成されてもよい。

【0070】

弾性支持部８１、８２は、非磁性体であってもよいし磁性体（具体的には、強磁性体）であってもよい。弾性支持部８１、８２は、非磁性体の板ばねであれば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等のステンレス鋼板を用いて構成されてもよい。また、弾性支持部８１、８２が磁性体であれば、ＳＵＳ３０１等のステンレス鋼板を適用可能である。

【0071】

弾性支持部８１、８２が、振動アクチュエータにおいて、可動体２０における磁気回路の磁界影響を受けにくい位置に配置されている場合では、弾性支持部８１、８２の材料は、非磁性材料であってもよく、磁性材料であってもよい。また、弾性支持部８１、８２が、可動体２０における磁気回路の磁界影響を受けやすい位置に配置されている場合では、弾性支持部８１、８２の材料は非磁性材料であり、非磁性体とすることが好ましい。
弾性支持部８１、８２の材料としては、例えば、非磁性材料(例えばＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６)に比べて、磁性材料（例えば、ＳＵＳ３０１）の方が、耐久性が高く、安価であることが知られている。

【0072】

本実施の形態の振動アクチュエータ１０では、可動体２０における磁気回路の磁界影響を受けにくい位置に、弾性支持部８１、８２が配置されているため、弾性支持部８１、８２の材料は、例えば、ＳＵＳ３０１等の磁性材料（強磁性材料）を使用している。よって、本実施の形態では、弾性支持部８１、８２は、非磁性材料を用いた場合と比べて、耐久性が高く安価であり、耐久性に優れた振動アクチュエータ１０を低コストで実現可能としている。

【0073】

弾性支持部８１、８２は、図４に示すように、それぞれ平面状の複数の板ばねである。可動体２０は、複数の弾性支持部８１、８２を３つ以上の板ばねとしてもよい。これら複数の板ばねは、振動方向と直交する方向に沿って取り付けられる。

【0074】

板ばねである弾性支持部８１、８２は、内側のばね端部である環状の内周部８０２と外側のばね端部である外周部８０６とが弾性変形する円弧状の変形アーム８０４により接合された形状を有する。変形アーム８０４の変形により、内周部８０２と外周部８０６とが、軸方向での相対的に変位する。

【0075】

弾性支持部８１、８２は、外周部８０６が固定体５０に接合され、内周部８０２が可動体２０に接合される。
弾性支持部８１、８２としての板ばねは、本実施の形態では、ステンレス鋼板を用いて板金加工により形成されており、より具体的には、薄い平板円盤状の渦巻型ばねとしている。弾性支持部８１、８２は平板状であるので、円錐状のばねよりも位置精度の向上、つまり加工精度の向上を図ることできる。

【0076】

複数の弾性支持部８１、８２は、本実施の形態では、渦巻きの向きが同一となる向きで、それぞれ外周側の一端である外周部８０６が固定体５０に固定されるとともに、内周側の他端である内周部８０２が可動体２０に固定されている。

【0077】

このように、本実施の形態では、複数の弾性支持部８１、８２として、渦巻き形状の板ばねを複数用いて、板ばねが、可動体２０において振動方向で離間する両端部にそれぞれ取り付けられている。これにより、振動アクチュエータ１０では、固定体５０に対して可動体２０を弾性支持する場合、可動体２０の移動量が大きくなると、可動体２０は、僅かではあるが回転しながら並進方向（ここでは、振動方向に対して垂直な面上の方向）に移動する。複数の板ばねの渦の方向が反対向きであれば、複数の板ばねは、互いに座屈方向ないし引っ張り方向に動くことになり、円滑な動きが妨げられることになる。

【0078】

本実施の形態の弾性支持部８１、８２は、渦巻きの向きが同一となるように可動体２０に固定されているので、可動体２０の移動量が大きくなったとしても、円滑に動く、つまり、変形することができ、より大きな振幅となり、振動出力を高めることが可能である。

【0079】

弾性支持部８１、８２は、可動体２０において、可動体２０の振動方向（本実施の形態では、上下方向）で離間する端部で、錘本体部２２４、２４４から外周部分に段差が形成されるように突出したばね固定部２２６、２４６の先端に固定されている。弾性支持部８１、８２は、ばね固定部２２６、２４６の先端から振動方向と直交する方向に延在するように配置されるので、段差により弾性変形領域が確保される。よって、弾性支持部として低コストで作成でき、これを用いる振動アクチュエータ自体の信頼性の向上を図ることができる。

【0080】

本実施の形態では、弾性支持部８１、８２と可動体２０とは、可動体２０の振動により外れないようにそれぞれ固定ピン２６、２８を介して強固に接合されている。
図２〜図４に示す固定ピン２６、２８は、それぞれ、ばね固定部２２６、２４６に圧入可能な円筒状のピン本体２６２、２８２の一端側の開口縁部に、フランジ２６４、２８４を有する。

【0081】

図５Ａ、図５Ｂは、弾性支持部８１、８２と可動体２０との結合状態を示す図である。
図５Ａに示すように、板状の弾性支持部８１、８２を可動体２０に固定する際に、弾性支持部８１、８２のそれぞれの内周部８０２を、可動体２０の振動方向の端部を構成するばね固定部２２６、２４６に重ねる。次いで、固定ピン２６、２８のそれぞれのピン本体２６２、２８２を、板状の弾性支持部８１、８２の内周部８０２、８０２の開口を介してばね固定部２２６、２４６で開口する貫通孔に圧入する。

【0082】

これにより、フランジ２６４、２８４は、図５Ｂに示すように、弾性支持部８１、８２の内周部８０２を、ばね固定部２２６、２４６とで挟持して、弾性支持部８１、８２はばね固定部２２６、２４６に強固に接合する。

【0083】

可動体２０の往復移動時において、ばね固定部２２６、２４６に大きな力が加わっても、外れることがない。また、例えば、接着のみでの固定した場合よりも、繰り返しの振動に耐えることができる。

【0084】

また、弾性支持部８１、８２の内周部８０２と、ばね固定部２２６、２４６とは、溶接、接着、または、カシメ等により、更には溶接、接着、または、カシメを組み合わせて接合されてもよい。

【0085】

図６Ａ、図６Ｂは、弾性支持部８１、８２と可動体２０との結合状態の変形例を示す図である。
図６Ａ、図６Ｂに示す可動体２０は、可動体２０の構成と比較して、ばね止め部２２、２４と同様に構成されるばね止め部２２Ａ、２４Ａのばね固定部２２６、２４６が、振動方向側に開口する貫通孔の周囲から突出する筒状のカシメ部２２８、２４８を有する。
カシメ部２２８、２４８は、図６Ａに示すように、弾性支持部８１、８２の内周部８０２の開口内に挿入される。筒状のカシメ部２２８、２４８の外周は、弾性支持部８１、８２の内周部８０２に内嵌する径を有することが望ましい。また、カシメ部２２８、２４８の内周部８０２を載置する面からの突出長は、弾性支持部８１、８２の厚みより長い。

【0086】

図６Ａに示すように、カシメ部２２８、２４８に、内周部８０２、８０２を挿入して、カシメ部２２８、２４８を潰す等してカシメることにより、弾性支持部８１、８２とばね固定部２２６、２４６とは強固に接合される。この構成は、図５に示す固定ピン２６、２８を用いる構成と比較して、部品点数を少なくでき，組み立て工数を減さすことができ、製作が容易になる。また、弾性支持部８１、８２とばね固定部２２６、２４６との接合は、カシメ接合ととともに溶接或いは接着してもよい。

【0087】

一方、弾性支持部８１の外周部８０６は、図２で上述したように、径方向外側で、上ケース５４の周壁部５４２における開口部の内周側部分（内周側の段差部）と、コイル保持部５２における外側本体部５２４の開口端とにより挟持されて固定体５０に固定されている。
弾性支持部８２の外周部８０６は、図２に示すように、径方向外側で、コイル保持部５２における外側本体部５２４の開口端と、下ケース５６の周壁部５６２における開口部内側の段差部とに挟持されて固定体５０に固定されている。

【0088】

このように弾性支持部８１、８２は、コイル保持部５２の外側本体部５２４の上下の開口端と、これら開口端を嵌合して閉塞する上下ケース５４、５６とにより、振動方向と直交する方向に配置された状態で挟持されている。

【0089】

弾性支持部８１、８２は、本実施の形態では、変形アーム８０４或いは変形アーム８０４と外周部８０６に、弾性支持部８１、８２において発生する振動を減衰させる減衰手段としての減衰部（ダンパー）７２が取り付けられている。減衰手段は、弾性支持部８１、８２において、共振峰を抑え、且つ、広範囲にわたる安定した振動を発生させる。

【0090】

図７は、減衰部を備えた弾性支持部８１の平面図であり、図８は、減衰部７２を備えた弾性支持部の部分断面図である。なお、弾性支持部８２も減衰部７２を備えているが、弾性支持部８１と同様に構成されているので、説明は省略する。

【0091】

本実施の形態の減衰部７２は、図７及び図８に示すように、平行に対向して配置される一対のフランジ７２２の中央部同士をリブ（押し込み部）７２４で連結した断面H型形状のエラストマー等の弾性部材である。減衰部７２は、エラストマーを板ばねである弾性支持部８１のブリッジ部分、本実施の形態では、外周部８０６と変形アーム８０４との間に挿入することで双方に接触しつつ配置されている。減衰部７２は、弾性支持部８１に固着せずに複数取り付けられている。

【0092】

減衰手段としての減衰部７２は、弾性支持部８１における鋭いばね共振を減衰して、共振周波数付近での振動が著しく大きくなることで周波数による振動の差が大きくことを防止する。これにより、可動体２０は、塑性変形する前に、底部５４１、５６１に接触しないように振動し、接触により異音が生じることがない。
減衰部７２は、弾性支持部８１（８２）における鋭い振動の発生を防止するものであれば、どのような形状、材料等で形成されてもよい。

【0093】

図９及び図１０は、変形例としての減衰部７２Ａを備えた弾性支持部の平面図と部分断面図である。
図９及び図１０に示す減衰部７２Ａは、断面Ｔ型形状のエラストマーであり、板状のフランジ７２２と、フランジ７２２の中央部から突出して設けられた押し込み部７２４Ａとを有する。

【0094】

減衰部７２Ａは、押し込み部７２４Ａを弾性支持部８１の一方の面側からばね部分間、具体的には外周部８０６と変形アーム８０４との間に挿入して、フランジ７２２を、ばね部分間に架け渡して位置させている。取付部７３は、熱硬化樹脂或いは弾性支持部８１に固着しない接着剤等であり、弾性支持部８１の裏面側で、押し込み部７２４Ａがばね部分間から外れないような形状で、押し込み部７２４Ａに固定されている。
この構成により、減衰部７２Ａは、断面Ｈ型形状の減衰部７２よりも部品コストを低減でき、減衰部７２と同等の減衰効果を実現して、共振峰を抑え、広範囲にわたり安定した振動を発生できる。

【0095】

すなわち、振動アクチュエータ１０では、可動体２０は、ばね−マス系の振動モデルにおけるマス部に相当すると考えられるので、共振が鋭い（急峻なピークを有する）場合、振動を減衰することにより、急峻なピークを抑制する。振動を減数することにより共振が急峻では無くなり、共振時の可動体２０の最大振幅値、最大移動量がばらつくことがなく、好適な安定した最大移動量による振動が出力される。

【0096】

振動アクチュエータ１０では、図１１に示す磁気回路が形成される。また、振動アクチュエータ１０において、コイル６１、６２は、コイル軸がマグネット３０を振動方向で挟む可動体コア４１、４２らの磁束に直交するように、配置されている。したがって、図１１に示すようにコイル６１、６２に通電が行われると、マグネット３０の磁界とコイル６１、６２に流れる電流との相互作用により、フレミング左手の法則に従ってコイル６１、６２に−ｆ方向のローレンツ力が生じる。

【0097】

−ｆ方向のローレンツ力は、磁界の方向とコイル６１、６２に流れる電流の方向に直交する方向である。コイル６１、６２は固定体５０（コイル保持部５２）に固定されているので、作用反作用の法則に則り、この−ｆ方向のローレンツ力と反対の力が、マグネット３０を有する可動体２０にＦ方向の推力として発生する。これにより、マグネット３０を有する可動体２０側がＦ方向、つまり上ケース５４の底部５４１側に移動する。

【0098】

また、コイル６１、６２の通電方向が逆方向に切り替わり、コイル６１、６２に通電が行われると、逆向きのＦ方向のローレンツ力が生じる。このＦ方向のローレンツ力の発生により、作用反作用の法則に則り、このＦ方向のローレンツ力と反対の力が、可動体２０に推力（−Ｆ方向の推力）として発生し、可動体２０は、−Ｆ方向、つまり、固定体５０の下ケース５６の底部５６１側に移動する。

【0099】

振動アクチュエータ１０は、コイル６１、６２を有する固定体５０と、コイル６１、６２の軸方向に磁化され、コイル６１、６２の径方向内側に配置されるマグネット３０を有する可動体２０と、可動体２０を振動方向に移動自在に弾性保持する平板状の弾性支持部８１、８２と、を備える。

【0100】

また、可動体２０の外周面３０ａとコイル６１、６２との間に内側本体部５２２が設けられており、弾性支持部８１、８２は、可動体２０を、可動体２０の非振動時及び振動時に接触しないように支持している。

【0101】

これにより、可動体２０は、固定体５０に対して、可動しない状態の非振動時と、可動中つまり振動時では、内側本体部５２２との間に隙間を空けて支持されるので、可動体２０は可動中、つまり、振動中に、固定体５０への接触が発生することがない。

【0102】

また、振動アクチュエータ１０を落下した場合等、振動アクチュエータ１０自体に衝撃が加わる場合にのみ、可動体２０は、内側本体部５２２に接触する。すなわち、衝撃がある場合にのみ、可動体２０と内側本体部５２２とは、可動体２０の外周面２０ａと内側本体部５２２の内周面５２２ａとの間の範囲で相対移動し、可動体２０は、内側本体部５２２に接触して、その移動が規制される。

【0103】

このように、振動アクチュエータ１０によれば、従来の振動アクチュエータと異なり、振動アクチュエータ１０に衝撃が加わることで可動体２０が変位して固定体の内壁に接触し、衝撃を与えることがない。つまり、衝撃により、固定体５０のコイル６１、６２が破損することがない。また、衝撃に伴い内側本体部５２２により可動体２０の移動が規制され、衝撃で弾性支持部８１、８２自体が変形することもなく、弾性支持部８１、８２の変形により生じる可動体２０の可動不能等の不具合を解消できる。また、振動アクチュエータ１０は、可動体２０をシャフトに摺動させることなく往復移動させる構造であるので、可動体２０の移動の際のシャフトとの摺動音は発生しないことは勿論である。

【0104】

このように振動アクチュエータ１０によれば、耐衝撃性を有するとともに、振動表現力の高い好適な体感振動を出力できる。

【0105】

ここで、振動アクチュエータ１０は、電源供給部（例えば、図１６及び図１７に示す駆動制御部２０３）からコイル６１、６２へ入力される交流波によって駆動される。つまり、コイル６１、６２の通電方向は周期的に切り替わり、可動体２０には、上ケース５４の底部５４１側のＦ方向の推力と下ケース５６の底部５６１側の−Ｆ方向の推力が交互に作用する。これにより、可動体２０は、振動方向（コイル６１、６２の径方向と直交する巻回軸方向、或いは、マグネット３０の着磁方向）に振動する。

【0106】

以下に、振動アクチュエータ１０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１０では、可動体２０の質量をｍ［ｋｇ］、ばね（ばねである弾性支持部８１、８２）のばね定数をＫ_ｓｐとした場合、可動体２０は、固定体５０に対して、下式（１）によって算出される共振周波数ｆ_ｒ［Ｈｚ］で振動する。

【0107】

【数1】

【0108】

可動体２０は、ばね−マス系の振動モデルにおけるマス部を構成すると考えられるので、コイル６１、６２に可動体２０の共振周波数ｆ_ｒに等しい周波数の交流波が入力されると、可動体２０は共振状態となる。すなわち、電源供給部からコイル６１、６２に対して、可動体２０の共振周波数ｆ_ｒ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２０を効率良く振動させることができる。

【0109】

振動アクチュエータ１０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１０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。

【0110】

【数2】

【0111】

【数3】

【0112】

すなわち、振動アクチュエータ１０における質量ｍ［ｋｇ］、変位ｘ（ｔ）［ｍ］、推力定数Ｋ_f［Ｎ／Ａ］、電流ｉ（ｔ）［Ａ］、ばね定数Ｋ_sp［Ｎ／ｍ］、減衰係数Ｄ［Ｎ／（ｍ／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_ｅ［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。

【0113】

このように、振動アクチュエータ１０では、可動体２０の質量ｍと板ばねである弾性支持部８１、８２のばね定数Ｋ_ｓｐにより決まる共振周波数ｆ_ｒに対応する交流波によりコイル６１、６２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。

【0114】

また、振動アクチュエータ１０は、式（２）、（３）を満たし、式（１）で示す共振周波数を用いた共振現象により駆動する。これにより、振動アクチュエータ１０では、定常状態において消費される電力は減衰部７２による損失だけとなり、低消費電力で駆動、つまり、可動体２０を低消費電力で直線往復振動させることができる。

【0115】

本実施の形態によれば、可動体２０の上下（振動方向）に板状の弾性支持部８１、８２を配置しているので、可動体２０を上下方向に安定して駆動すると同時に、マグネット３０の上下の弾性支持部８１、８２から効率的にコイル６１、６２の磁束を分布できる。これにより、振動モータとして、高出力の振動を実現することができる。

【0116】

また、固定体５０は、コイル６１、６２の保持機能、可動体２０に対するコイル６１、６２の保護機能を兼ねたコイル保持部５２を有する。これにより、振動アクチュエータ１０が衝撃を受けた場合でも、固定体５０は、その衝撃に耐えるとともに、弾性支持部８１、８２に変形などのダメージを与えることがない。加えて、コイル６１、６２に対しても、樹脂製の内側本体部５２２を介して衝撃が伝わるため、ダメージを抑制することができ、信頼性の高い振動アクチュエータ１０となっている。

【0117】

（実施の形態２）
図１４は、本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータを示す縦断面図であり、図１５は、本発明の実施の形態２に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。

【0118】

図１４及び図１５に示す振動アクチュエータ１０Ａは、図１〜図１３に示す実施の形態１に対応する振動アクチュエータ１０と同様の基本的構成を有しており、振動アクチュエータ１０の構成において、コイル保持部５２Ａのみ変更したものである。振動アクチュエータ１０Ａは、振動アクチュエータ１０と同様の構成については同様の作用効果を有する。以下では、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
すなわち、図１４及び図１５示す振動アクチュエータ１０Ａは、円柱状の固定体５０Ａ内に、可動体２０Ａを、円柱状の軸方向で振動可能に収容している。可動体２０Ａが可動することに振動アクチュエータ１０Ａ自体が振動体となる。

【0119】

振動アクチュエータ１０Ａは、マグネット３０及び可動体コア４１、４２を有する可動体２０Ａと、コイル６１、６２を有する固定体５０Ａと、可動体２０Ａを固定体５０Ａに対して往復動自在に支持させる板状の弾性支持部８１、８２と、を有する。
振動アクチュエータ１０Ａは、マグネット３０の外周を囲むように配置される筒状のコイル保持部５２Ａにおいて、コイル６１、６２をコイル保持部５２Ａの外周側で保持させている。

【0120】

コイル保持部５２Ａは、筒状をなしており、外周側に径方向外方に開口し、且つ、コイル６１、６２を配置する凹状のコイル取付部５２２Ａを有する。コイル取付部５２２Ａは、筒状部の外面から軸方向で間隔を空けて突出するリブ５２８Ａ、５２８Ａ、５２６Ａにより形成されている。コイル取付部５２２Ａ内に配置されたコイル６１、６２は、コイル保持部５２Ａの外周面を囲む電磁シールド部５８により囲まれ、封止された状態で、コイル取付部内に接着等により固定される。なお、コイル取付部５２２Ａは、コイル保持部５２Ａの外周において、周方向に延在して径方向外方に開口する凹状に形成されているので、径方向外方からコイル６１、６２を挿入可能なコイル挿入部としても機能する。

【0121】

コイル６１、６２は、コイル保持部５２Ａの外側からコイル線を巻線して、コイル保持部５２Ａに巻き付けて配置されている。よって、円筒状のコイル６１、６２を維持するために、自己融着線を用いずに組み立てることができ、実施の形態１と同様の作用効果を奏するとともに、コイル６１、６２自体の低コスト化、ひいては、振動アクチュエータ１０Ａ全体を低コスト化できる。

【0122】

（電子機器例）
図１６及び図１７は、振動アクチュエータ１０、１０Ａの実装形態の一例を示す図である。図１６は、振動アクチュエータ１０をゲームコントローラＧＣに実装した例を示し、図１７は、振動アクチュエータ１０を携帯端末Ｍに実装した例を示す。

【0123】

ゲームコントローラ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ＧＣは、ここでは矩形板状を有し、ユーザが両手でゲームコントローラＧＣの左右側を掴み操作するものとしている。

【0124】

ゲームコントローラＧＣは、振動により、ゲーム機本体からの指令をユーザに通知する。なお、ゲームコントローラ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。

【0125】

携帯端末Ｍ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。携帯端末Ｍは、振動により、外部の通信装置からの着信をユーザに通知するとともに、携帯端末Ｍ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。

【0126】

図１６及び図１７に示すように、ゲームコントローラＧＣ及び携帯端末Ｍ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１０である振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを有する。なお、ゲームコントローラＧＣでは、複数の振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃが実装される。

【0127】

ゲームコントローラＧＣ及び携帯端末Ｍにおいて、振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、例えば、端末の主面と振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの振動方向と直交する面、ここでは下ケース５６の底面とが平行となるように、実装される。端末の主面とは、ユーザの体表面に接触する面であり、本実施の形態では、ユーザ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。

【0128】

具体的には、ゲームコントローラＧＣでは、操作するユーザの指先、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１０Ｂ、１０Ｃが実装される。また、携帯端末Ｍ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１０Ｄが実装される。これにより、ゲームコントローラＧＣ及び携帯端末Ｍの主面に対して垂直な方向の振動が、ユーザに伝達される。

【0129】

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。携帯端末Ｍ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。

【0130】

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１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ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、携帯端末Ｍ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。

【0131】

駆動制御部２０３は、振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに接続されており、振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ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１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに対して駆動信号を供給する。

【0132】

振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ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１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄにおいて、可動体２０は、ゲームコントローラＧＣ及び携帯端末Ｍの主面に直交する方向に振動する。

【0133】

可動体２０は、振動する度に、上ケース５４の底部５４１又は下ケース５６の底部５６１にダンパーを介して接触するようにしてもよい。この場合、可動体２０の振動に伴う上ケース５４の底部５４１又は下ケース５６の底部５６１への衝撃、つまり、筐体への衝撃が、ダイレクトにユーザに振動として伝達される。特に、ゲームコントローラＧＣでは、複数の振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ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１０Ｂ、１０Ｃ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。

【0134】

ゲームコントローラＧＣ又は携帯端末Ｍに接触するユーザの体表面には、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ＧＣでは、ユーザに対する体感振動を、振動アクチュエータ１０Ｂ、１０Ｃ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。

【0135】

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。

【0136】

また、例えば、本発明に係る振動アクチュエータ１０、１０Ａは、実施の形態で示したゲームコントローラＧＣ及び携帯端末Ｍ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、ユーザが身につけて使用するウェアラブル端末）に適用する場合に好適である。また、本発明に係る振動アクチュエータ１０、１０Ａは、振動により音を出す振動デバイスであるエキサイタとして用いてもよい。エキサイタは、例えば、コーンを用いることなく、振動面を対象物に接触させて音を出す機能を有する振動スピーカーである。また、本発明に係る振動アクチュエータ１０、１０Ａは、音を出すことで、外部のノイズ、例えば、ロードノイズを相殺して低減させるエキサイタとしてもよい。また、本発明に係る振動アクチュエータ１０、１０Ａは、振動発生器として使用しても構わない。また、本実施の形態の振動アクチュエータ１０、１０Ａ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。

【0137】

２０１８年８月２８日出願の特願２０１８−１５９７９０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】

【0138】

本発明に係る振動アクチュエータは、耐衝撃性を有するとともに、好適な体感振動を出力でき、ユーザに振動を付与するゲーム機端末、音を出す振動デバイスとしてのエキサイタ或いは携帯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】

【0139】

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 振動アクチュエータ
２０、２０Ａ 可動体
２０ａ 外周面
２２、２２Ａ、２４、２４Ａ ばね止め部
３０ マグネット
３０ａ 表面
３０ｂ 裏面
４１、４２ 可動体コア（ヨーク）
５０、５０Ａ 固定体
５２、５２Ａ コイル保持部
５４ 上ケース
５６ 下ケース
５８ 電磁シールド部
６１、６２ コイル
７２、７２Ａ 減衰部
７３ 取付部
８１、８２ 弾性支持部
２０１ 通信部
２０２ 処理部
２０３ 駆動制御部
２２６、２４６ ばね固定部
５２２ａ 内周面
５２２ 内側本体部（コイル保護壁部）
５２２Ａ コイル取付部
５２４ 外側本体部
５２６ 中央円環部
５４１、５６１ 底部
５４２、５６２ 周壁部
７２２ フランジ
７２４ リブ（押し込み部）
８０２ 内周部
８０４ 変形アーム
８０６ 外周部

【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】

【図17】