リニアモータ

【課題】薄型化を図ることが可能なリニアモータを提供する。
【解決手段】このリニアモータ１０は、互いに離間して配列されたコイル部４ａおよび４ｂを有する固定部２と、コイル部４ａおよびコイル部４ｂと対向する磁極面を有し、コイル部４ａおよびコイル部４ｂの配列方向に沿ってコイル部４ａおよびコイル部４ｂ上を移動可能に設けられた磁石１と、磁石１の表面に配置された磁性流体５とを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータおよびリニアモータを備えた携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コイルからの電磁力により振動する可動部を備えた振動モータが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、円板状のマグネットからなる可動子と、可動子を取り囲むように配置されたコイルとを備えた振動アクチュエータ（振動モータ）が開示されている。上記特許文献１に記載の振動アクチュエータでは、円板状の可動部を取り囲むように上下方向に厚みが大きいコイルが配置されているとともに、そのコイルからの電磁力により円板状の可動部を上下方向（可動部の厚み方向）に直線移動させるように構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６８６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された振動アクチュエータでは、上下方向に厚みが大きいコイルを用いて円板状の可動部が上下方向（可動部の厚み方向）に移動するように構成されているので、装置の薄型化を図ることが困難であるという問題点がある。
【０００６】
この発明は、薄型化を図ることが可能なリニアモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるリニアモータは、互いに離間して配列された電流線を有する固定部と、電流線と対向する磁極面を有し、電流線の配列方向に沿って電流線上を移動可能に設けられた可動部と、可動部の表面の少なくとも一部に配置された磁性流体とを備える。なお、本発明における磁性流体とは、磁性材料と油などの溶媒とを混合させたものである。
【０００８】
この発明の第２の局面による携帯機器は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータを備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の第１の局面によるリニアモータでは、上記の構成により、薄型化を図ることが可能である。また、可動部の固定部に対する摩擦を低減することができるとともに、可動部の移動時の音を低減することができる。
【００１０】
この発明の第２の局面による携帯機器では、上記の構成により、薄型化を図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリニアモータを説明するための斜視図である。図２〜図４は、本発明の第１実施形態によるリニアモータを説明するための図である。
【００１３】
本発明のリニアモータ１０（リニア駆動型振動モータ）は、図１〜図３に示すように、可動部を構成する磁石１と、固定部２とを備えている。固定部２は、磁石１を内部に配置する枠部２ａと、枠部２ａの開口部分を塞ぐようにそれぞれ配置される第１基板２ｂおよび第２基板２ｃとを備えている。また、磁石１は、枠部２ａの内部側において２つの板バネ部３により移動可能に支持されている。つまり、磁石１は、固定部２内の密閉された空間に２つの板バネ部３の付勢力により移動可能に保持されている。なお、磁石１は、本発明の「可動部」の一例である。
【００１４】
磁石１は、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる磁石（永久磁石）で構成され、約１０ｍｍの直径と、約１．５ｍｍの厚みとを有する円板形状に形成されている。２つの板バネ部３は、それぞれ、一方端部が枠部２ａの内側面側の角部分に設けられた切込み部２ｄにより保持されている。また、各板バネ部３の他方端部側の部分により磁石１を挟むように構成されている。
【００１５】
第１基板２ｂおよび第２基板２ｃには、それぞれ、扁平状に形成されるとともに、互いにＹ方向に離間して配列されたコイル部４ａおよびコイル部４ｂからなる平面コイル４が設けられている。平面コイル４は、約０．２ｍｍの厚みを有する。コイル部４ａおよびコイル部４ｂは、それぞれ、平面的に見て、略矩形状の渦巻形状を有するとともに、コイル部４ａおよびコイル部４ｂに電流が印加された際には互いに逆方向の磁界が発生するように構成されている。なお、Ｙ方向は、本発明の「配列方向」の一例である。
【００１６】
磁石１は、図４に示すように、永久磁石の厚み方向に着磁されており、上面１ａ側はＮ極に、下面１ｂ側はＳ極に着磁されている。また、磁石１の上面１ａおよび下面１ｂと平面コイル４とは互いに平行に対向するように配置されている。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、磁石１が往復直線移動（振動）する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。これにより、平面コイル４に電流が流れた際に、平面コイル４に発生する磁場と磁石１から発生する磁場とにより、引力または斥力が発生して、磁石１が第１基板２ｂおよび第２基板２ｃに対してＹ方向（図３参照）に往復直線移動（振動）する。
【００１７】
磁石１が配置される枠部２ａの内側面のＸ方向に沿った長さＬは、約１２ｍｍ程度の大きさを有する。したがって、直径約１０ｍｍの磁石１は、移動方向と直交する方向（Ｘ方向）において、枠部２ａの内側面との間に、片側約１ｍｍずつの隙間を有する。なお、平面コイル４は、本発明の「電流線」の一例である。
【００１８】
磁石１には、磁石１と板バネ部３との間の側面を含む表面（上面１ａ、下面１ｂおよび側面１ｃ）の全域を覆うように磁性流体５が配置されている。磁性流体５は、たとえば、ナノメートルオーダーの鉄などの強磁性材料と、油などの溶媒とを混合することにより形成されている。磁性流体５は、磁場の分布に応じて磁石１に配置されるものであり、磁石１の磁場が強い部分においてより多く保持される。つまり、磁性流体５は、磁石１の上面１ａおよび下面１ｂの中央部分よりも、磁石１の角部１ｄに対応する位置（磁石１の磁場が強い部分）により多く保持されている。また、磁石１は、移動方向（Ｙ方向）に延びる中心線Ｃ１（図３参照）に対して磁場が左右対称に発生するように構成されているとともに、磁性流体５は磁石１の磁場を反映して配置されることから、磁石１の移動方向（Ｙ方向）の中心線Ｃ１に対して左右対称に配置される。同様に、磁性流体５は、磁石の移動方向（Ｙ方向）とは垂直方向（Ｚ方向）の中心線Ｃ２に対しても左右対称に配置される。
【００１９】
以上により、第１実施形態では、横振動型（Ｙ方向への振動）のリニアモータ１０を構成することにより、縦振動型（Ｚ方向への振動）のリニアモータに比べて、薄型化が図りやすい。
【００２０】
本発明の第１実施形態に係るリニアモータによれば、以下の効果を得ることができる。
【００２１】
（１）第１基板２ｂおよび第２基板２ｃに扁平状の平面コイル４を配置するとともに、平面コイル４と対向する磁極面を有し、平面コイル４上をコイル部４ａおよびコイル部４ｂの配列方向に沿って直線移動するように振動する磁石１を設ける。これによって、上下方向に厚みが大きいコイルを用いて上下方向に磁石を直線移動させる場合に比べて、磁石１の上下方向（Ｚ方向）への移動範囲（移動空間）を設ける必要がなくなり、Ｚ方向の厚みを小さくすることができる。その結果、リニアモータ１０の薄型化を図ることができる。
【００２２】
（２）磁石１の表面を覆うように磁性流体５を配置することによって、磁性流体５の潤滑作用によって磁石１の固定部２に対する摩擦を低減することができる。また、磁性流体５は、磁石１を覆うように配置されていることから磁石１の緩衝部材として機能させることができる。これらにより、磁石１の移動時に発生する音を低減することができる。
【００２３】
（３）磁性流体５を磁石１の表面（上面１ａ、下面１ｂおよび側面１ｃ）の全域を覆うように配置することによって、磁性流体５による摩擦の低減効果および音の低減効果をより向上させることができる。
【００２４】
（４）磁性流体５を磁石１の中心線Ｃ１およびＣ２に対して左右対称に配置することによって、磁石１と枠部２ａとの間の隙間に配置される磁性流体５の量も左右均等にすることができる。したがって、枠部２ａに対する左右の摩擦力が等しくなるので、リニアモータ１０の動作を安定化させることができる。
【００２５】
（５）平面コイル４に電流が印加された際に、コイル部４ａとコイル部４ｂとでは互いに逆方向の磁界が形成されるように構成する。これによって、コイル部４ａと磁石１との間、および、コイル部４ｂと磁石１との間に、容易に引力および斥力を加えることができる。
【００２６】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態によるリニアモータを説明するための図である。この第２実施形態では、磁石１の表面を覆うように磁性流体５を配置した第１実施形態の構成において、配置する磁性流体５の量を調整する例について説明する。
【００２７】
第２実施形態では、図５に示すように、第１実施形態に比べてより多量の磁性流体５を磁石１に配置することにより、磁石１の振動方向（図３のＹ方向）と直交する方向（図３のＸ方向）における断面（図３の１００−１００断面）において、枠部２ａの内側面と、磁石１との隙間に磁性流体５が隙間なく充填されるように構成されている。これにより、固定部２の内部において、磁石１の移動方向側の内部空間と、磁石１の移動方向とは反対側の内部空間とが磁性流体５によって遮断されるとともに、各内部空間間の空気の移動が遮断される。また、第１基板２ｂと枠部２ａとにより形成される角部分２ｅ、および、第２基板２ｃと枠部２ａとに形成される角部分２ｆは丸みを帯びている。
【００２８】
なお、第２実施形態のその他の構成および動作は、第１実施形態と同様である。
【００２９】
本発明の第２実施形態に係るリニアモータによれば、以下の効果を得ることができる。
【００３０】
（６）固定部２の内部において、磁石１の移動方向側の領域と反対側の領域とが磁性流体５によって遮断される。これによって、各内部空間間の空気の移動が遮断されるので、磁石１の移動時に磁石１の移動方向側の内部空間の空気が圧縮される。その結果、圧縮された空気が空気ばねとして機能するので、その空気ばねを磁石１の振動にさらに加えることができる。
【００３１】
（７）上記の構成において、空気ばねがある分、板バネ部３の厚みを小さくすることができる。したがって、板バネ部３の厚みが小さくなる分、磁石１の移動距離を大きくすることができる。
【００３２】
（８）第１基板２ｂと枠部２ａとにより形成される角部分２ｅ、および、第２基板２ｃと枠部２ａとに形成される角部分２ｆが丸みを帯びるように構成する。これによって、磁石１に配置された磁性流体５を上記の角部分２ｅおよび２ｆに密着させやすくすることができる。その結果、磁性流体５によって、磁石１の移動方向側の領域と、磁石１の移動方向とは反対側の領域との間の空気の移動を容易に遮断することができる。
【００３３】
なお、第２実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００３４】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態によるリニアモータを説明するための断面図である。図７は、本発明の第３実施形態によるリニアモータに配置される磁石の磁束について説明するための図である。この第３実施形態では、磁石１の表面を覆うように磁性流体５を配置した第１実施形態の構成において、磁石１の角部１ｅが面取りされた例について説明する。
【００３５】
第３実施形態では、図６に示すように、円板形状の磁石１は、全周に渡って角部１ｅが丸み（円弧形状）を帯びるように面取りされた形状を有する。具体的には、角部１ｅの円弧形状の部分は約０．２ｍｍ以上の長さを有する。
【００３６】
なお、第３実施形態のその他の構成および動作は、第１実施形態と同様である。
【００３７】
本発明の第３実施形態に係るリニアモータによれば、以下の効果を得ることができる。
【００３８】
（９）磁石１の角部１ｅを丸みを帯びるように面取り形状に形成する。これによって、図７に示すように、磁石１から発生する磁束は磁石１の表面に対して直角方向に発生することから、磁石１の丸みを帯びた面取り形状の角部１ｅの部分からも磁束が発生する。したがって、磁石１の角部が直角である場合に比べてより多量の磁束が発生することになる。また、磁石１の角部が直角である場合に比べて発生する磁束の長さは短くなる。以上により、磁石１の角部１ｅの磁束密度は角部が直角である場合に比べてより増加するので、その分、磁石１の角部１ｅに対応する位置により多量の磁性流体５を配置することができる。その結果、磁性流体５による摩擦の低減効果および音の低減効果をより向上させることができる。
【００３９】
なお、第３実施形態のその他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
（第４実施形態）
図８および図９は、それぞれ、本発明の第４実施形態における第１〜第３実施形態によるリニアモータを用いた携帯機器の一例を説明するための図である。なお、図９は、図８のリニアモータを含む部分の一断面である。
【００４１】
第４実施形態において、本発明の第１〜第３実施形態によるリニアモータ１０は、図８および図９に示すように、携帯電話５０などに用いることが可能である。携帯電話５０は、リニアモータ１０と、ＣＰＵ２０と、表示部３０とを備えている。リニアモータ１０は、携帯電話５０の表示部３０が配置された側とは反対側の面に配置されている。表示部３０は、タッチパネル方式のパネルにより構成されているとともに、表示部３０に表示されたボタン部３０ａを押圧することにより携帯電話５０を操作するように構成されている。そして、リニアモータ１０は、表示部３０に表示されたボタン部３０ａが押圧されたことを検知した場合や、電話を着信した際にマナーモードに設定されている場合などに振動するようにＣＰＵ２０に制御される。
【００４２】
本発明の第４実施形態に係るリニアモータを備えた携帯機器（携帯電話）によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４３】
（１０）薄型化が可能なリニアモータ１０を備えることによって、携帯電話５０の薄型化を図ることができる。
【００４４】
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。
【００４５】
たとえば、第１〜第３実施形態では、ナノメートルオーダーの強磁性材料である鉄に油を混合した磁性流体５を用いる例を示したが、本発明ではこれに限らず、鉄以外の強磁性材料により磁性流体５を構成してもよい。
【００４６】
また、第１〜第３実施形態では、弾性部材の一例として２つの板バネ部３により磁石１を移動可能に支持する例を示したが、本発明はこれに限らず、コイルバネまたはゴム部材などの板バネ以外の弾性部材を使用してもよい。また、３つ以上の板バネ部３により磁石１を支持してもよい。
【００４７】
また、第１〜第３実施形態では、第１基板２ｂおよび第２基板２ｃの両方の基板に平面コイル４を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、平面コイル４は第１基板２ｂおよび第２基板２ｃの一方の基板のみに配置されていてもよい。
【００４８】
また、第１〜第３実施形態では、第１基板２ｂおよび第２基板２ｃのそれぞれの一方の面に平面コイル４を配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、各基板の両面に平面コイルを２層重ねた状態で形成してもよい。
【００４９】
また、第１〜第３実施形態では、磁性流体５を磁石１の表面の全域を覆うように配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、磁石１の角部分など、磁石１の表面の少なくとも一部を覆うように配置されていてもよい。
【００５０】
また、第３実施形態では、磁石１の角部１ｅを丸みを帯びた面取り形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、磁石１の角部１ｅは丸みを帯びていない直線状のＣ面取り形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータについて説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリニアモータについて説明するための分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるリニアモータについて説明するための平面図である。
【図４】図３の１００−１００線に沿った断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるリニアモータについて説明するための断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態によるリニアモータについて説明するための断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるリニアモータに配置される磁石の磁束について説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施形態において、第１〜第３実施形態によるリニアモータを備えた携帯電話について説明するための平面図である。
【図９】本発明の第４実施形態において、第１〜第３実施形態によるリニアモータを備えた携帯電話について説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１磁石（可動部）
１ｅ角部
２固定部
４平面コイル（電流線）
５磁性流体
１０リニアモータ
５０携帯電話（携帯機器）

【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配列された電流線を有する固定部と、
前記電流線と対向する磁極面を有し、前記電流線の配列方向に沿って前記電流線上を移動可能に設けられた可動部と、
前記可動部の表面の少なくとも一部に配置された磁性流体とを備えた、リニアモータ。
【請求項２】
前記電流線は、一対の平面コイルを含み、
前記一対の平面コイルは電流が印加された際に、互いに逆方向の磁界を形成するように構成されている、請求項１に記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記固定部は、密閉された内部空間を有するとともに、前記可動部は、前記固定部の内部空間を移動するように構成されており、
前記磁性流体は、前記可動部の移動方向側の内部空間と前記可動部の移動方向とは反対方向側の内部空間との空気の移動を遮断するように設けられている、請求項１または２に記載のリニアモータ。
【請求項４】
少なくとも前記可動部の移動方向に直交する方向に沿った断面における前記可動部の角部が面取りされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアモータ。
【請求項５】
前記磁性流体は、前記可動部の表面の略全領域を覆うように配置されている、請求項１〜４のいずれか1項に記載のリニアモータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のリニアモータを備えた、携帯機器。

【図１】