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公開番号2024117592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-29
出願番号2023023768
出願日2023-02-17
発明の名称振動アクチュエータ及び電気機器
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類B06B 1/04 20060101AFI20240822BHJP(機械的振動の発生または伝達一般)
要約【課題】共振を利用して直線振動する振動アクチュエータにおいて、所望の振動強度を出力可能な周波数帯域幅を広帯域化すること。
【解決手段】振動アクチュエータは、可動マグネットを有する可動体と、前記可動体の外周を夫々囲んで軸方向に並置され、通電されると前記可動体を前記軸方向で振動させるモータを、前記可動マグネットと共に構成する一対のコイルを有する固定体と、前記可動マグネットと、前記固定体に設けられた磁性部材と、を含み、振動する前記可動体を前記振動の中心位置に向けて付勢する磁力を発生させる磁気バネと、を有し、前記磁気バネは、前記中心位置からの前記可動体の変位が大きいときに生じる前記磁力が、前記中心位置からの前記可動体の変位が小さいときに生じる前記磁力よりも小さくなるように、構成されている。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
可動マグネットを有する可動体と、
前記可動体の外周を夫々囲んで軸方向に並置され、通電されると前記可動体を前記軸方向で振動させるモータを、前記可動マグネットと共に構成する一対のコイルを有する固定体と、
前記可動マグネットと、前記固定体に設けられた磁性部材と、を含み、振動する前記可動体を前記振動の中心位置に向けて付勢する磁力を発生させる磁気バネと、を有し、
前記磁気バネは、前記中心位置からの前記可動体の変位が大きいときに生じる前記磁力が、前記中心位置からの前記可動体の変位が小さいときに生じる前記磁力よりも小さくなるように、構成されている、
振動アクチュエータ。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記磁性部材は、前記一対のコイルに対して径方向の外側に配置された固定ヨークを含み、前記固定ヨークは、前記中心位置からの前記可動体の変位が大きいときに生じる前記磁力が、前記中心位置からの前記可動体の変位が小さいときに生じる前記磁力よりも小さくなるように、予め設定された形状及び寸法を有する、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項３】
前記固定ヨークは、前記中心位置に対応する中間部から前記軸方向の両方向に延在し、
前記軸方向において、前記固定ヨークの長さは前記可動体の可動域の長さよりも短い、
請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項４】
前記固定ヨークは、前記中心位置に対応する中間部から前記軸方向の両方向に延在し、
前記軸方向において、前記固定ヨークの長さは前記可動体の長さに等しい、
請求項３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項５】
前記固定ヨークは、前記中心位置に対応する中間部から前記軸方向の両方向に延在し、前記軸方向の両端部の内径は、前記中間部の内径よりも大きい、
請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項６】
前記固定ヨークは、内径が変化する内側段差部を前記中間部と前記両端部の夫々との間に有する、
請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項７】
前記固定ヨークの外側面は、前記軸方向で全長にわたり平坦である、
請求項６に記載の振動アクチュエータ。
【請求項８】
前記固定ヨークは、外径が変化する外側段差部を前記中間部と前記両端部の夫々との間に有する、
請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項９】
前記固定ヨークは、前記中間部から前記両端部までの部分において内径が徐々に拡大する傾斜部を有する、
請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項１０】
前記磁性部材は、前記軸方向で両側から前記可動体に夫々対向して配置され、いずれも前記可動マグネットに対する吸引力を発生させる一対の固定マグネットを含む、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
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気機器に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
振動機能を有する電気機器には一般に、振動発生源としてのアクチュエータ（振動アクチュエータ）が実装されている。電気機器は、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、刺激を付与したり、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。なお、電気機器は、携帯型ゲーム端末、据置型ゲーム機のコントローラー（ゲームパッド等）、携帯電話やスマートフォン等の携帯通信端末、タブレットＰＣ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｐｕｔｅｒ）等の携帯情報端末等を含むほか、ユーザにマッサージ等を施す各種のヘルスケア機器や美容機器を含む。
【０００３】
従来の振動アクチュエータの一例は、筒状ケースの内側に配置されたコイルと、永久磁石を有する可動子と、コイルの内側で可動子を軸方向に振動可能に支持する弾性支持部材と、を有する（例えば特許文献１参照）。このような振動アクチュエータでは、コイルに所定の周波数の電流を通電すると、コイルと永久磁石とで構成されるボイスコイルモータの駆動力により可動子が往復運動つまり振動して、振動が振動アクチュエータから外部に出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－０５４０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した振動アクチュエータにおいて、可動子と弾性支持部材とは、バネ－マス系の振動モデルを構成する関係にある。すなわち、コイルにバネ－マス系の共振周波数に等しい周波数の交流波が入力されると、可動子は共振状態となり、振動アクチュエータからは、高出力の振動が得られる。換言すれば、共振を利用すると、振動アクチュエータの駆動効率が向上する。したがって、共振を利用する振動アクチュエータを駆動する駆動制御部において、駆動周波数は、共振周波数に対して同等或いは近傍の値に予め設定される。
【０００６】
ところが、通常のバネ－マス系の振動モデルでは、その共振周波数近辺の交流周波数が入力される場合のみＧ値（衝撃値、振動強度とも呼ばれる）が高くなり、入力周波数が共振周波数に等しい値或いはその近傍の値から外れると、Ｇ値が極端に低くなる。すなわち、所望の振動強度を出力可能な周波数帯域幅が狭い。
【０００７】
ここで、可動子の駆動源であるボイスコイルモータを構成するコイル及び永久磁石は、環境温度によって特性が変化する性質を有するため、共振周波数に影響を与える。また、特に機械バネを持たない磁気バネのみの構造の場合、さらに共振周波数への影響が顕著に生じる。したがって、振動アクチュエータの環境温度に応じて、共振周波数が変化する場合がある。さらに、振動アクチュエータには、部品の製造公差や組付公差による個体差があり、その個体差に応じて共振周波数が変化する場合もある。共振周波数が変化して駆動周波数と共振周波数との間に不一致が発生或いは増大すれば、上述した通りＧ値が極端に低くなる。
【０００８】
そのため、共振周波数の変化により駆動周波数と共振周波数との間の不一致が発生或いは増大したとしても、所望の振動強度の出力を容易に維持可能な振動アクチュエータが求められている。より具体的には、所望の振動強度の出力可能な周波数帯域幅を広帯域化したいという要望がある。
【０００９】
なお、周波数帯域幅の広帯域化を図る代わりに、共振周波数を探知し、探知した共振周波数に合わせて駆動周波数を可変設定するための専用回路を、振動アクチュエータ或いはその駆動制御部に付加することが、駆動効率を上げる方法として考えられる。しかしながら、そのような専用回路を設けると、振動アクチュエータ或いはこれを備える電気機器において構成或いは制御が複雑化することで、小型化の阻害、製造コストの増大或いは消費電力の増大につながる虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、共振を利用して直線振動する振動アクチュエータにおいて、所望の振動強度を出力可能な周波数帯域幅を広帯域化することである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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