(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】
(24)【登録日】2023-04-12
(45)【発行日】2023-04-20
(54)【発明の名称】振動発生装置
(51)【国際特許分類】
B06B 1/04 20060101AFI20230413BHJP
【FI】
B06B1/04 Z
(21)【出願番号】P 2019156104
(22)【出願日】2019-08-28
【審査請求日】2022-05-18
(73)【特許権者】
【識別番号】000010098
【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】前田 征宣
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 克俊
【審査官】三澤 哲也
(56)【参考文献】
【文献】特開2010-239851(JP,A)
【文献】特開2017-018936(JP,A)
【文献】特開2016-208607(JP,A)
【文献】特開2007-111619(JP,A)
【文献】韓国公開特許第10-2013-0029556(KR,A)
【文献】中国実用新案第204810103(CN,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B06B 1/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジングと、
孔部を有する中空状のヨークと、前記ヨークの孔部の内部に配置される磁石とを有し、前記孔部の両側部を結ぶ方向に第1固有振動数で振動可能に前記ハウジングに第1弾性支持部材を介して支持される第1振動体と、
前記ヨークの孔部の内部において前記磁石の上側又は下側に配置されるコイルと、前記コイルが固定されるとともに前記ヨークの孔部の内側から外側にわたって延設され、前記ハウジングに固定される第2弾性支持部材とを有し、前記両側部を結ぶ方向に前記第1固有振動数とは異なる第2固有振動数で振動可能に前記ハウジングに支持される第2振動体と
を含む、振動発生装置。
【請求項2】
前記ヨークは、底部、第1側部、天板部、及び第2側部がこの順に繋がった中空状のヨークであり、前記孔部は、前記底部、前記第1側部、前記天板部、及び前記第2側部に囲まれた孔部であり、
前記両側部を結ぶ方向は、前記第1側部及び前記第2側部を結ぶ方向である、請求項1記載の振動発生装置。
【請求項3】
前記コイルは、平面視で前記ヨークの前記第1側部側に位置する第1部分と、前記第2側部側に位置する第2部分とを含み、環状に巻回されるコイルである、請求項2記載の振動発生装置。
【請求項4】
前記第1部分及び前記第2部分は、前記孔部が延在する方向に直線状に延在する部分である、請求項3記載の振動発生装置。
【請求項5】
前記磁石の前記孔部が延在する方向における長さは、前記第1部分及び前記第2部分の前記孔部が延在する方向における長さ以上である、請求項4記載の振動発生装置。
【請求項6】
前記磁石は、
前記ヨークの第1側部側に配置され前記ヨークの前記底部及び前記天板部を結ぶ第1方向に磁界を発生させる第1磁石部と、
前記ヨークの第2側部側に配置され前記ヨークの前記底部及び前記天板部を結ぶ第2方向に磁界を発生させる第2磁石部と
を有する、請求項2乃至5のいずれか一項記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動発生装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、格納空間を有するケーシングと、第1カウンターウェイト、前記第1カウンターウェイトと離間するように対向して設置されている第2カウンターウェイト、及び、前記第1カウンターウェイトと前記第2カウンターウェイトとを連結する連結部を含み、且つ前記ケーシング内に弾性的に支持されている第1振動系と、第3カウンターウェイトを含み、且つ前記ケーシング内に弾性的に支持されている第2振動系とを含み、前記第3カウンターウェイトの一部が、前記第1カウンターウェイトと前記第2カウンターウェイトの間の隙間に挟まれており、前記第1振動系及び前記第2振動系の何れか一方にはコイルが含まれており、他方にはコイルに対向する磁性アセンブリが含まれていることを特徴とする振動電気モーターがある。磁性アセンブリは、磁気発生素子を含み、例えば磁石である(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、従来の振動電気モーターは、ヨークを含まないため、磁性アセンブリが発生する磁気(磁界)の漏れが多く、磁界を効率的に利用して振動を生じさせることができない。また、ヨークを設けようとすると、ヨークと弾性支持部材が干渉してしまうという問題があった。
【0005】
そこで、磁界を効率的に利用して振動を生じさせることができるとともにヨークと弾性支持部材の干渉を確実に防止することができる振動発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の実施の形態の振動発生装置は、ハウジングと、孔部を有する中空状のヨークと、前記ヨークの孔部の内部に配置される磁石とを有し、前記孔部の両側部を結ぶ方向に第1固有振動数で振動可能に前記ハウジングに第1弾性支持部材を介して支持される第1振動体と、前記ヨークの孔部の内部において前記磁石の上側又は下側に配置されるコイルと、前記コイルが固定されるとともに前記ヨークの孔部の内側から外側にわたって延設され、前記ハウジングに固定される弾性支持部材とを有し、前記両側部を結ぶ方向に前記第1固有振動数とは異なる第2固有振動数で振動可能に前記ハウジングに支持される第2振動体とを含む。
【発明の効果】
【0007】
磁界を効率的に利用して振動を生じさせることができるとともにヨークと弾性支持部材の干渉を確実に防止することができる振動発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】実施の形態の振動発生装置100を示す斜視図である。
【
図2】振動発生装置100の分解した状態を示す図である。
【
図3】振動発生装置100の分解した状態を下側から示す図である。
【
図4】ハウジング110を取り外した状態を示す図である。
【
図9】振動発生装置100における振動発生の原理を説明する図である。
【
図10】振動発生装置100から測定した振動のデータを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の振動発生装置を適用した実施の形態について説明する。
【0010】
<実施の形態>
図1は、実施の形態の振動発生装置100を示す斜視図である。
図2は、振動発生装置100の分解した状態を示す図である。
【0011】
以下では、XYZ直交座標系を用いて説明し、説明の便宜上、+Z方向側の面及び端部を上面及び上端、-Z方向側の面及び端部を下面及び下端と称す場合があるが、普遍的な上下関係を表すものではない。また、平面視とはXY面視をいう。
【0012】
振動発生装置100は、ハウジング110、スプリング120、ヨーク130、磁石140、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170を含む。ここでは、
図1及び
図2に加えて、
図3乃至
図6を用いて振動発生装置100の構成について説明する。
【0013】
図3は、振動発生装置100の分解した状態を下側から示す図である。
図4は、ハウジング110を取り外した状態を示す図である。
図5は、スプリング120を示す斜視図である。
図6は、スプリング150を示す斜視図である。
【0014】
振動発生装置100のうち、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140は、第1振動体の一例であり、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170は、第2振動体の一例である。第1振動体及び第2振動体が振動するメカニズムについては後述することとし、ここでは、まず各部の構成について説明する。
【0015】
ハウジング110は、直方体状の筐体である。ハウジング110は、基部110A及びカバー110Bを有する。
【0016】
基部110Aは、直方体状の中空のハウジング110から上蓋であるカバー110Bを取り除いた部分であり、XY平面に平行な底壁111A(
図1乃至
図3参照)と、四方を囲む4つの側壁112A(
図1乃至
図3参照)とを有する。
【0017】
XZ平面に平行な2つの側壁112Aの中央部には内側に直角に折り曲げた折り曲げ部112A1が設けられている。折り曲げ部112A1が折り曲げられている部分の幅方向(X方向)の中央には、開口部112A2が設けられている。
【0018】
また、XZ平面に平行で-Y方向側に位置する側壁112Aの下部には、2つの折り曲げ部112A3が+X方向側と-X方向側とに設けられている。折り曲げ部112A3は、XZ平面に平行で-Y方向側に位置する側壁112Aの下部にコの字型の切り欠きを形成してXY平面に平行になるように折り曲げた部分である。折り曲げ部112A3は、底壁111Aよりも+Z方向にオフセットしており、ネジ115を通すネジ孔112A4(
図3参照)が設けられている。
【0019】
また、XZ平面に平行な2つの側壁112Aの上部には、カバー110Bを係合させる係合部112A5が2つ設けられている。また、YZ平面に平行な2つの側壁112Aの上部には、カバー110Bを係合させる係合部112A5が1つ設けられている。
【0020】
カバー110Bは、XY平面に平行な板状部材の四方に、XZ平面に平行に折り曲げられた6つの突出部111Bを有する。突出部111Bは、逆T字型の板ばねであり、側壁112Aの係合部112A5に係合する。係合部112A5は、逆T字の根元に対応する部分が内側にオフセットしており、逆T字の根元よりも先端側に対応する部分が開口されている。
【0021】
このようなカバー110Bの突出部111Bを基部110Aの係合部112A5に係合させることにより、カバー110Bを基部110Aに固定することができる。このような基部110A及びカバー110Bは、一例として、パンチング処理で板金を基部110A及びカバー110Bに対応した形状に打ち抜いてから、各部を折り曲げることによって作製することができる。
【0022】
スプリング120(第1弾性支持部材)は、固定部121、可動部122、及び中間部123を有する。このようなスプリング120は、金属ばねであり、板金をパンチング処理で打ち抜いてから折り曲げることによって作製することができる。
【0023】
固定部121は、-Y方向側でX方向に延在する部分であり、X方向に間隔をおいて設けられる2つのネジ孔121Aを有する。固定部121は、XY平面に平行な細長い板状の部分である。固定部121のネジ孔121Aを、ハウジング110の基部110Aの折り曲げ部112A3のネジ孔112A4の上に重ねた状態で、ネジ孔121A及びネジ孔112A4にネジ115を通してナット116で締め付けることにより、固定部121は、ハウジング110の基部110Aの折り曲げ部112A3に固定される。固定部121は、折り曲げ部112A3が±Z方向にオフセットしている分だけ底壁111Aよりも上側に位置する。
【0024】
可動部122は、中間部123を介して固定部121に接続されている。可動部122は、固定部121との間に間隔を隔てて固定部121よりも+Y方向側に位置しており、XY平面に平行な平面視で矩形状の板状の部分である。可動部122のZ方向の位置(高さ)は固定部121と等しい。可動部122は、固定部121に対して、±X方向に移動可能である。
【0025】
可動部122の中央部には、X方向に間隔をおいて2つのネジ孔122Aが設けられている。ネジ孔122Aは、ネジ125を通してヨーク130のヨーク部130Aを可動部122に固定するために設けられている。
【0026】
中間部123は、固定部121及び可動部122の間に設けられており、固定部121及び可動部122を接続している。中間部123は、固定部121及び可動部122のX方向における両側に1つずつ設けられており、固定部121及び可動部122に対して直角に折り曲げられてYZ平面に平行である。
【0027】
中間部123は、固定部121との接続部分(折り曲げられている部分)から+Z方向に延在し、さらに+Y方向に延在し、さらに-Z方向に延在してから-Y方向に戻るように延在して、可動部122のX方向における両側に接続されている。
【0028】
このような中間部123は、弾性を有し、固定部121との接続部に対して、可動部122との接続部が±X方向に移動可能になるように撓むことができる。このため、固定部121に対して可動部122が±X方向に移動可能になる。
【0029】
ヨーク130は、ヨーク部130A及びトップヨーク部130Bを有する。ヨーク130は、一例として、不純物の少ない純鉄や炭素の低い鋼(低炭素鋼)等で作製される。ヨーク130は、磁石140が発生する磁束が通る磁気回路を形成するために設けられている。
【0030】
ヨーク部130Aは、ヨーク130からXY平面に平行なトップヨーク部130Bを除いた部分であり、XZ面視で略C字型である。ヨーク部130Aは、XY平面に平行な底部131Aと、底部131AのX方向の両側で+Z方向に起立した側部132A及び133Aとを有する。側部132Aは第1側部の一例であり、側部133Aは第2側部の一例である。側部132A及び133Aの上端には、上方に突出する突出部132A1及び133A1がそれぞれ設けられている。
【0031】
トップヨーク部130Bは、天板部の一例であり、XY平面に平行な平板状の部分である。トップヨーク部130BのX方向の長さは、ヨーク部130AのX方向の長さと等しく、トップヨーク部130BのY方向の幅は、ヨーク部130AのY方向の幅と等しい。また、トップヨーク部130Bの厚さもヨーク部130Aの厚さと等しい。
【0032】
トップヨーク部130Bは、X方向の両端に係合部131Bを有する。係合部131Bは、トップヨーク部130BのX方向の両端のY方向における中央部をX方向における内側に矩形状に切り欠いた部分である。係合部131Bの位置は、突出部132A1及び133A1の位置に対応しており、係合部131Bは、突出部132A1及び133A1が隙間なく収まるように切り欠かれている。
【0033】
ヨーク部130Aの上にトップヨーク部130Bの位置を合わせた状態で、ヨーク部130Aの突出部132A1及び133A1をトップヨーク部130Bの係合部131Bの内部に差し込むことにより、ヨーク130が構築される。なお、ヨーク部130Aとトップヨーク部130Bとは、接着剤等で接着してもよい。
【0034】
ヨーク130は、底部131A、側部132A、トップヨーク部130B、及び側部133Aをこの順に繋げた中空状のヨークであり、中央にY方向に貫通する孔部130C(
図4参照)を有する。
【0035】
ヨーク130の孔部130Cには、スプリング120、磁石140、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170が設けられる。スプリング120、磁石140、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170のY方向の両端は、平面視ではヨーク130よりもY方向における外側に出ているが、孔部130Cの内部に通された状態で孔部130Cの内部に設けられている。
【0036】
磁石140は、ヨーク130の孔部130Cの内部に配設される。より具体的には、磁石140は、ヨーク部130Aの底部131Aの上面に配置され、接着剤等で固定されている。磁石140は、2つのN極部と2つのS極部との4つの極部を有する。N極部をグレーで示し、S極部を白抜きで示す。4つの極部は、薄板状の磁石140をX方向における中央から+X方向側と-X方向側とに分け、かつ、厚さ方向(Z方向)の+Z方向側と-Z方向側とに分けた4つの領域に配置される。
【0037】
N極部は+X方向側かつ+Z方向側の領域と、-X方向側かつ-Z方向側の領域とに配置されている。S極部は+X方向側かつ-Z方向側の領域と、-X方向側かつ+Z方向側の領域とに配置されている。
【0038】
磁石140は、+X方向側の半分と-X方向側の半分とに発生する磁界の方向が逆(反対)になるように構成されている。磁石140は、ヨーク130の孔部130Cの内部に配設されるため、磁石140の-X方向側の外側では+Z方向の磁界が発生し、磁石140の+X方向側の外側では-Z方向の磁界が発生することになる。
【0039】
このため、ヨーク130の側部132Aには+Z方向の磁束が生じ、側部133Aには-Z方向の磁束が生じることになる。
【0040】
スプリング150(第2弾性支持部材)は、2つの固定部151、1つの可動部152、及び4つの中間部153を有する(特に
図6参照)。このようなスプリング150は、金属ばねであり、板金をパンチング処理で打ち抜いてから折り曲げることによって作製することができる。スプリング150は、スプリング120を2つ合わせたような形状を有する。
【0041】
固定部151は、+Y方向側及び-Y方向側でX方向に延在する部分であり、X方向の中央に、-Z方向に折り曲げられて突出する突出部151Aを有する。突出部151Aは、スプリング150のY方向の両端から-Z方向に突出している。
【0042】
固定部151は、XY平面に平行な細長い板状の部分である。固定部151は、突出部151Aをハウジング110の開口部112A2に差し込むことにより、折り曲げ部112A1の上に搭載される。この状態で、スプリング150の固定部151は、ハウジング110に固定される。また、この状態で、スプリング150は、ヨーク130の孔部130Cの内部に位置し、固定部151及び可動部152は、磁石140の上に位置する。磁石140の上面と固定部151及び可動部152の下面との間には間隔が設けられており、接触していない。
【0043】
可動部152は、4つの中間部153を介して2つの固定部151に接続されている。可動部152は、Y方向において、2つの固定部151との間に間隔を隔てて、2つの固定部151の間に位置しており、XY平面に平行な平面視で矩形状の板状の部分である。可動部152のZ方向の位置(高さ)は、2つの固定部151と等しい。可動部152は、固定部151に対して、±X方向に移動可能である。
【0044】
可動部152の中央部には、Y方向に間隔をおいて2つの折り曲げ部152Aが設けられている。折り曲げ部152Aは、+Z方向に折り曲げられており、スペーサ160を可動部152に固定するために設けられている。
【0045】
4つの中間部153は、2つの固定部151と1つの可動部152の間に設けられており、可動部152のX方向及びY方向における両側で、2つの固定部151と接続している。
【0046】
中間部153は、固定部151及び可動部152に対して直角に折り曲げられてYZ平面に平行であり、スプリング120の中間部123と同様の構成である。
【0047】
中間部153は、弾性を有するため、固定部151との接続部に対して、可動部152との接続部が±X方向に移動可能になるように撓むことができる。このため、固定部151に対して可動部152が±X方向に移動可能になる。
【0048】
スペーサ160は、XY平面に平行な薄板状の部材であり、中央部にY方向に間隔をおいて設けられる2つの開口部161(
図2及び
図3参照)を有する。スペーサ160は、開口部161に折り曲げ部152Aを挿通した状態でスプリング150の可動部152の上面に配置され、スペーサ160の上面にはコイル170が配置される。
【0049】
スペーサ160は、コイル170と固定部151との間にZ方向の間隔を開けて、コイル170が固定部151に接触しないようにするために設けられている。スペーサ160は、透磁率の低い材料で作製することが好ましく、一例として樹脂製である。磁石140及びコイル170の磁気特性に与える影響を小さくするためである。
【0050】
コイル170は、XY平面上において導線(一例として銅線)を巻回したコイルであり、平面視で楕円形のコイルである。ここではコイル170の導線の両端を省略し、コイル170の形状を示す。
【0051】
コイル170は、-X方向側でY方向に直線状に延在する直線部分170Aと、+X方向側でY方向に直線状に延在する直線部分170Bと、直線部分170A及び170BをY方向の両側で接続する平面視で円弧状の直線部分170Cとを有し、平面視で環状に巻回されている(
図2及び
図3参照)。また、コイル170は、一例としてボビンレス型であり、中央に孔部171を有する。
【0052】
コイル170は、スペーサ160の上面に固定される。固定には接着剤等を用いればよい。このため、コイル170は、スプリング150の可動部152とともに±X方向に移動可能である。
【0053】
このような振動発生装置100は、スプリング120にヨーク130のヨーク部130A及び磁石140を実装した構造体の固定部121をハウジング110の基部110Aの折り曲げ部112A3に、ネジ115及びナット116で固定した状態で、スプリング150にスペーサ160及びコイル170を実装した構造体の突出部151Aをハウジング110の基部110Aの開口部112A2に差し込み、ヨーク部130Aにトップヨーク部130Bを固定してから、最後にハウジング110の基部110Aにカバー110Bを取り付けることによって完成する(
図1参照)。
【0054】
振動発生装置100は、上述のようにして組み立てられるため、ヨーク130の上部にある天板部をトップヨーク部130Bとして分割しておくことで、ヨーク130の孔部130C内にスプリング120、磁石140、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170を設ける作業を容易に行うことができる。
【0055】
以上のような構成の振動発生装置100において、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140を含む第1振動体においては、ヨーク130及び磁石140が実装される可動部122が固定部121に対して±X方向に振動する。この振動の固有振動の固有振動数は、第1固有振動数の一例であり、共振周波数はf1である。第1振動体は、
図7に示す通りである。
【0056】
共振周波数f1は、主に、スプリング120のばね定数と、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140の重さとによって決まる。このため、スプリング120のばね定数は、共振周波数f1と、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140の重さとを考慮して適切な値に設定すればよい。
【0057】
また、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170を含む第2振動体においては、スペーサ160及びコイル170が実装される可動部152が固定部151に対して±X方向に振動する。この振動の固有振動の固有振動数は、第2固有振動数の一例であり、共振周波数はf2である。第1振動体は、
図8に示す通りである(
図8ではスペーサ160はコイル170の下にあるため見えていない)。
【0058】
共振周波数f2は、主に、スプリング150のばね定数と、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170の重さとによって決まる。このため、スプリング150のばね定数は、共振周波数f2と、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170の重さとを考慮して適切な値に設定すればよい。
【0059】
振動発生装置100は、コイル170に流す交流電流の周波数をf1又はf2に設定することにより、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140で構成される第1振動体と、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170で構成される第2振動体とを選択的に共振させる。
【0060】
周波数f1又はf2での第1振動体又は第2振動体での共振を効率的に発生させるために、ヨーク130を用いている。ヨーク130は、Y方向に貫通する孔部130Cを有し、第1振動体のうちのスプリング120及び磁石140と、第2振動体を構成するスプリング150、スペーサ160、及びコイル170とは、孔部130Cの内部に設けられている(特に
図4参照)。
【0061】
このような構成で、2つの共振周波数において効率的な振動の発生を実現している。また、1つの磁石140及び1つのコイル170で、2つの共振を実現できるため、構成が簡易である。
【0062】
図9は、振動発生装置100における振動発生の原理を説明する図である。
図9では、ハウジング110を省略する。
【0063】
磁石140は、-X方向側の半分では上側にS極部(白抜きの部分)があり、下側にN極部(グレーの部分)があるため、矢印Aで示すように+Z方向の磁界が発生する。このため、側部132Aには+Z方向の磁束が生じる。
【0064】
また、磁石140の+X方向側の半分では上側にN極部(グレーの部分)があり、下側にS極部(白抜きの部分)があるため、矢印Bで示すように-Z方向の磁界が発生する。このため、側部133Aには-Z方向の磁束が生じる。
【0065】
また、磁石140の下側では-X方向側にN極部(グレーの部分)があり、+X方向側にS極部(白抜きの部分)があるため、矢印Cで示すように+X方向の磁界が発生する。このため、底部131Aには+X方向の磁束が生じる。
【0066】
また、磁石140の上側では-X方向側にS極部(白抜きの部分)があり、+X方向側にN極部(グレーの部分)があるため、矢印Dで示すように-X方向の磁界が発生する。このため、トップヨーク部130Bには-X方向の磁束が生じる。
【0067】
以上より、ヨーク130には、-Y方向から見たXZ面視で反時計回りの磁束が生じることになる。このようなヨーク130を設けることにより、磁石140が発生する磁束をヨーク130の磁気回路内に集めることができ、ヨーク130の外側に漏れることを抑制することができる。
【0068】
また、コイル170の-X方向側でY方向に延在する直線部分170Aには、矢印Aで示すように磁石140による-Z方向の磁界が存在し、コイル170の+X方向側でY方向に延在する直線部分170Bには、矢印Bで示すように磁石140による+Z方向の磁界が存在することになる。
【0069】
磁石140及びコイル170がヨーク130の孔部130C内に設けられており、ヨーク130の外部への漏れが抑制されることによって、上述のようにコイル170の内部に存在する磁石140による磁界は、ヨーク130が無い場合に比べて強められることになる。
【0070】
ここで、+Z方向からXY面視した状態で、コイル170に時計回りに電流を流すと、フレミングの左手の法則により、コイル170の直線部分170A及び直線部分170Bには、共に-X方向の力(電磁力)が働く。
【0071】
また、+Z方向からXY面視した状態で、コイル170に反時計回りに電流を流すと、フレミングの左手の法則により、コイル170の直線部分170A及び直線部分170Bには、共に+X方向の力(電磁力)が働く。
【0072】
このため、コイル170に交流電流を流せば、コイル170に+X方向と-X方向の電磁力が交互に生じる(±X方向の電磁力が生じる)ことになる。コイル170に±X方向の力が生じると、磁石140には、作用と反作用の関係で、コイル170に発生する電磁力とは逆方向の力が掛かることになる。
【0073】
すなわち、コイル170に交流電流を流せば、コイル170に+X方向と-X方向の電磁力が交互に生じ、磁石140には-X方向と+X方向の電磁力が交互に生じることになる。
【0074】
このため、コイル170に流す交流電流の周波数を、第1振動体の共振周波数f1に設定すれば、スプリング120、ヨーク130、及び磁石140を含む第1振動体が共振し、コイル170に流す交流電流の周波数を、第2振動体の共振周波数f2に設定すれば、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170を含む第2振動体が共振することになる。
【0075】
また、直線部分170A及び170Bは、Y方向に直線的に延在しており、直線部分170A及び170BのY方向の長さは、磁石140のY方向の長さ以下であり、かつ、Y方向において磁石140の長さの範囲内に収まるように位置が合わせられている。Y方向の長さについて換言すれば、磁石140のY方向の長さは、直線部分170A及び170BのY方向の長さ以上である。
【0076】
磁石140のY方向の長さを直線部分170A及び170BのY方向の長さ以上として、かつ、直線部分170A及び170Bが磁石140のY方向の長さの範囲内に収まるように配置することにより、コイル170に電流が流れたときに、直線部分170A及び170Bの全体にX方向の電磁力が発生するようにしている。
【0077】
このため、磁石140が発生するZ方向の磁界の中をY方向に延在する区間が長くなり、コイル170により大きな電磁力が働くことになる。
【0078】
なお、第1振動体が共振する際には、第2振動体も振動するが、第2振動体の共振周波数ではないため、第1振動体の共振が支配的になる。これは逆の場合も同様である。
【0079】
図10は、振動発生装置100から測定した振動のデータを示す図である。
図10において、横軸は周波数(Hz)であり、縦軸は振動強度(任意単位)を示す。ここでは、一例として、共振周波数f1を140Hz、共振周波数f2を380Hzに設定して測定を行った。
【0080】
図10に示すように、共振周波数f1の140Hzと、共振周波数f2の380Hzとにおいて、振動の強度が大きくなっており、共振周波数f1の140Hzで第1振動体の共振が得られると共に、共振周波数f2の380Hzで第2振動体の共振が得られることを確認することができた。
【0081】
以上、実施の形態によれば、共振周波数f1及びf2においてそれぞれ生じる第1振動体及び第2振動体の共振は、ヨーク130で強められた磁界を利用しているため、磁界を効率的に利用して得られたものである。
【0082】
したがって、磁界を効率的に利用して振動を生じさせることができる振動発生装置100を提供することができる。
【0083】
また、同一方向(X方向)に互いに異なる2種類の共振周波数での振動を発生させることができるため、磁界を効率的に利用して互いに異なる2種類の共振周波数での振動を生じさせることができる振動発生装置100を提供することができる。例えば、タッチパネル等に振動発生装置100を取り付けて振動を発生させれば、タッチパネル等への操作内容に応じて異なる振動を発生させることができ、操作内容に応じて異なる触感を提供できる。
【0084】
また、磁界を効率的に利用して振動を生じさせることができるため、同じ振動強度を得るためにコイル170に流す電流を低減することができる。
【0085】
なお、以上では、ハウジング110が板金から作製された金属製である形態について説明したが、ハウジング110は、板金から作製された形態に限られず、また、樹脂等の金属以外の材料製であってもよい。また、ハウジング110は、スプリング120、ヨーク130、磁石140、スプリング150、スペーサ160、及びコイル170を収納できればよいため、基部110Aとカバー110Bに分けられている形態に限られず、様々な形態であってよい。特に、基部110Aとカバー110Bを固定する構成は、様々な構成に変更することができる。
【0086】
また、以上では、スプリング120が固定部121、可動部122、及び中間部123を有し、固定部121と可動部122が同一平面内にある形態について説明したが、固定部121に対して可動部122がX方向に移動可能であれば、これ以外の形態であってもよい。
【0087】
また、以上では、ヨーク130がヨーク部130A及びトップヨーク部130Bに分割されている形態について説明した。しかしながら、ヨーク130は、第1振動体及び第2振動体の振動方向(X方向)に対して、振動する平面(XY平面)内で垂直な方向(Y方向)に貫通する孔部130Cを有していればよく、分割の仕方は上述のものに限られない。
【0088】
また、以上では、磁石140がヨーク130の底部131Aの上面に設けられる形態について説明したが、磁石140はヨーク130のトップヨーク部130Bの下面に取り付けられていてもよい。また、磁石140を2つ含み、ヨーク130の底部131Aの上面と、トップヨーク部130Bの下面とに磁石140が1つずつ取り付けられていてもよい。
【0089】
また、以上では、スプリング150が2つの固定部151、1つの可動部152、及び4つの中間部153を有し、固定部151と可動部152が同一平面内にある形態について説明したが、固定部151に対して可動部152がX方向に移動可能であれば、これ以外の形態であってもよい。例えば、固定部151に対して可動部152が+Z方向にオフセットしていてもよい。この場合には、スペーサ160を設けなくてもよい。
【0090】
以上、本発明の例示的な実施の形態の振動発生装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【0091】
100 振動発生装置
110 ハウジング
120 スプリング(第1弾性支持部材)
130 ヨーク
130A ヨーク部
130B トップヨーク部
131A 底部
132A、133A 側部
130C 孔部
140 磁石
150 スプリング(第2弾性支持部材)
160 スペーサ
170 コイル
170A、170B 直線部分