振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置
【課題】薄型化を図ることが可能な振動モータを提供する。
【解決手段】振動モータ１００は、積層基板１０と、永久磁石２０と、ガイド枠３０と、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４と、を備える。積層基板１０には第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂが形成される。永久磁石２０は、コイル１２と対向する磁極面を有し、積層基板１０の上面１０ａ側をコイル１２の配列方向に沿って移動する。第１の板バネ４２および第２の板バネ４４はコイル１２の配列の両端部に設けられ、永久磁石２０を移動方向に付勢する。永久磁石２０は第１の板バネ４２に接する平坦な第１側面２０ａと、第２の板バネ４４に接する平坦な第２側面２０ｂとを有する。永久磁石２０の移動方向が矢印Ａ１の向きから矢印Ａ２の向きに切り替わる際、第２の板バネ４４は、永久磁石２０の重心の移動線上からずれた位置で永久磁石２０の第２側面２０ｂと接触している。
【解決手段】振動モータ１００は、積層基板１０と、永久磁石２０と、ガイド枠３０と、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４と、を備える。積層基板１０には第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂが形成される。永久磁石２０は、コイル１２と対向する磁極面を有し、積層基板１０の上面１０ａ側をコイル１２の配列方向に沿って移動する。第１の板バネ４２および第２の板バネ４４はコイル１２の配列の両端部に設けられ、永久磁石２０を移動方向に付勢する。永久磁石２０は第１の板バネ４２に接する平坦な第１側面２０ａと、第２の板バネ４４に接する平坦な第２側面２０ｂとを有する。永久磁石２０の移動方向が矢印Ａ１の向きから矢印Ａ２の向きに切り替わる際、第２の板バネ４４は、永久磁石２０の重心の移動線上からずれた位置で永久磁石２０の第２側面２０ｂと接触している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を発生させる振動モータに関し、特に振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筐体の振動によって、ユーザに電話やＥメールの着信を知らせる機能を有する携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末が知られている。そのような携帯端末には、振動を発生させる小型のモータが組み込まれることがある。こうしたモータとしては、従来、コイルからの電磁力により振動する可動子を備えたモータとしてのアクチュエータが知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたモータは、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、コイルからの電磁力により可動子が上下方向（可動子の厚み方向）に直線移動する。
【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】
【０００４】
近年携帯端末の薄型化が進み、そのためそれに組み込まれるモータも薄くする必要がある。上述のモータでは、円板状の可動子が上下方向に移動するように構成されているので、その上下方向に可動子の移動空間を設ける必要があり、構造的にモータの薄型化を図ることが困難であるという問題点がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は薄型化を図ることが可能な振動モータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、振動モータに関する。この振動モータは、互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、基板の一方の面側において、コイルと対向する磁極面を有し、コイルの配列方向に沿ってコイル上を移動する可動部と、コイルの配列の両端部に設けられ、可動部を移動方向に付勢する弾性部材と、を備える。可動部は、両端部の弾性部材のそれぞれに対向する平坦側面を有する。可動部の移動方向が切り替わる際、可動部の移動方向側の弾性部材は、可動部の重心の移動線上からずれた位置で可動部の平坦側面と接触している。
【０００７】
本発明の別の態様は、携帯端末装置である。この携帯端末装置は、上述の振動モータを備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薄型化を図ることが可能な振動モータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において本発明に係る各実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る振動モータ１００は、携帯電話などの携帯端末装置における振動発生用のモータに好適に用いられるリニア駆動型振動モータ（リニアモータ）である。振動モータ１００では、可動部を構成する永久磁石が、コイルとの間に働く引きつけ合う磁力（以降磁気引力と略す）および遠ざけ合う磁力（以降磁気斥力と略す）によって往復移動を行う。これにより、振動モータ１００が振動する。さらに往復移動中、永久磁石の移動方向は板バネによって切り替えられる。その際、永久磁石には、板バネによって加えられるトルクにより、静止状態からまず回転が発生する。
【００１２】
図１は、第１の実施の形態に係る振動モータ１００の上面図である。図１ではカバー７０を取り外した状態を示す。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。以下では、図１および図２を使用しながら振動モータ１００の構成を説明する。振動モータ１００は、コイル１２と総称される第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを有する積層基板１０と、可動部を構成する永久磁石２０と、ガイド枠３０と、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４と、カバー７０と、を備える。以下、積層基板１０の面のうち永久磁石２０が搭載されている面を上面とし、その反対側の面を下面とする。また、説明の便宜上、積層基板１０の下面が地表を向いており、重力は下方向に働く場合について考える。
【００１３】
積層基板１０は、第１絶縁樹脂層５２と、コイル１２が形成される配線層５４と、第２絶縁樹脂層５６とを上面側からこの順番に積層してなる基板である。第１絶縁樹脂層５２および第２絶縁樹脂層５６は、レジスト材料等によって形成される絶縁層である。配線層５４は、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを含む。第１絶縁樹脂層５２および第２絶縁樹脂層５６は、配線層５４に含まれる第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを外部から絶縁する。
【００１４】
第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂはどちらも平らな渦巻状のコイルであり、そのコイルの面が積層基板１０の上面１０ａに対して平行となるように配列される。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石２０が移動する際の妨げと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。また、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂは、永久磁石２０の移動方向に沿って互いに離間して配列される。第１の平面コイル１２ａは、その渦巻の中心に当たる一端が第１接続配線６２と接続され、渦巻の外側に当たる一端が第２接続配線６４と接続される。第２の平面コイル１２ｂは、その渦巻の中心に当たる一端が第４接続配線６８と接続され、渦巻の外側に当たる一端が第３接続配線６６と接続される。
【００１５】
第１接続配線６２および第４接続配線６８は振動モータ１００の駆動回路に適切な結線手段により接続される。第２接続配線６４と第３接続配線６６は共に入力端１６に接続される。第１の平面コイル１２ａの渦巻の巻回の方向と、第２の平面コイル１２ｂの渦巻の巻回の方向は異なるように形成される。このようなコイル１２の構成では、入力端１６から駆動電流を流すと、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂには互いに逆方向の磁束が発生する。そして、それぞれのコイル１２に発生する磁束の向きは、駆動電流の極性が反転すると反転する。その結果、駆動電流の極性の時間的変動に応じて、それぞれのコイル１２によって発生される磁束の向きも時間的に変動する。
【００１６】
永久磁石２０は、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる厚さ１．４ｍｍの薄板形状に形成されている。永久磁石２０は、側面として、第１の板バネ４２に対向する平坦な第１側面２０ａと、第１側面２０ａと平行で第２の板バネ４４に対向する平坦な第２側面２０ｂと、を有する。また、永久磁石２０は、側面として、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間に、コイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿った凸状の第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄを有する。第１曲面２０ｃは永久磁石２０の重心を挟んで第２曲面２０ｄと反対側に位置する。こうした永久磁石２０は、円板から２つの互いに平行な弦に沿って２つの部分を切り落とすことで容易に形成され、ここでは、第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄに関する直径が１０ｍｍ、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間の幅が８ｍｍとなるように形成される。
【００１７】
永久磁石２０は、その厚み方向に着磁されており、積層基板１０の上面１０ａと対向した磁極面２０ＮがＮ極、磁極面２０Ｎと反対側の磁極面２０ＳがＳ極となっている。そして、永久磁石２０は、コイル１２のそれぞれとＮ極との間の磁力が引力と斥力との間で切り替わることによって積層基板１０の上面１０ａ側をコイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿って移動する。
【００１８】
ガイド枠３０は、コイル１２の配列および永久磁石２０を囲むように積層基板１０の上面１０ａ上に設けられる。ガイド枠３０は、一定の幅を持つ長方形の枠であり、アルミニウムやプラスチックなどの非磁性素材によって形成される。ガイド枠３０の内周面３０ａの短手方向の長さは１０．５ｍｍであり、永久磁石２０よりも僅かに大きくなるように形成される。また、その内周面３０ａの長手方向の長さは１３．５ｍｍであり、永久磁石２０と内周面３０ａとの間の距離に余裕を持たせるように形成される。
【００１９】
コイル１２の配列の一端であるガイド枠３０の一方の短辺側に第１の板バネ４２が、コイル１２の配列の他端である他方の短辺側に第２の板バネ４４が設けられる。各板バネは、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの非磁性材料からなる厚さ３５０μｍ、長さ１０ｍｍ、幅１．２ｍｍのバネである。第１の板バネ４２の一端は、ガイド枠３０の内周面３０ａの第１コーナーＰ１からガイド枠３０の内部へ埋設される。第２の板バネ４４の一端は、内周面３０ａの中心に対して第１コーナーＰ１と対称な第２コーナーＰ２からガイド枠３０の内部へ埋設される。
【００２０】
第１の板バネ４２の他端側は、永久磁石２０の第１側面２０ａと接触するとともに、第２の板バネ４４の他端側は、永久磁石２０の第２側面２０ｂと接触している。このようにすることで、各板バネは、それぞれ、第１コーナーＰ１または第２コーナーＰ２を支持点として撓み変形可能になり、永久磁石２０を互いに他方の板バネ側に付勢する機能を有する。
【００２１】
各板バネは、静止状態（コイル１２に電流を流していない状態）においては永久磁石２０をガイド枠３０の長手方向略中央部に保持する。そして、積層基板１０の上面１０ａ上において永久磁石２０が往復移動する際、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４は交互に永久磁石２０によって押される。これによりこれらの板バネからガイド枠３０に圧力が伝達される。その結果、ガイド枠３０およびそれを含む振動モータ１００全体が振動する。
【００２２】
また、永久磁石２０が第１の板バネ４２または第２の板バネ４４のいずれか一方の側に寄り切ったとき、つまりその移動方向を切り替えるときでも、他方の板バネが永久磁石２０に接するように設計される。つまり永久磁石２０の往復移動を通じて、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４が永久磁石２０の側面と接触した状態を維持しながら移動する。さらに、積層基板１０の上面１０ａと平行な方向であって、かつ第１側面２０ａに沿った方向において、第１の板バネ４２と第１側面２０ａとが接触する位置は、第２の板バネ４４と第２側面２０ｂとが接触する位置と異なるように設計される。これにより、詳細は後述するが、永久磁石２０がその移動方向を切り替える際には、その重心の周りの回転が発生する。
【００２３】
ガイド枠３０の上面３０ｂにはカバー７０が接着され、永久磁石２０の飛び出しを防止する。
【００２４】
以上のように構成された振動モータ１００の動作について説明する。振動モータ１００の静止状態においては第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂには駆動電流は流れず、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４によって挟持された永久磁石２０は、ガイド枠３０の長手方向略中央部に静止する。
【００２５】
振動モータ１００を駆動する際は、入力端１６から、所定の周波数でその極性が反転する駆動電流（交流電流）が供給される。これにより第１の平面コイル１２ａと第２の平面コイル１２ｂには、そのコイル面に垂直な方向、つまり積層基板１０の上面１０ａに垂直な方向に磁束が発生する。ここで第１の平面コイル１２ａに発生する磁束の向きは第２の平面コイル１２ｂに発生する磁束の向きと逆である。
【００２６】
入力端１６から第１接続配線６２および第４接続配線６８に向けて駆動電流が流れる場合は、第１の平面コイル１２ａの上面はＳ極、第２の平面コイル１２ｂの上面はＮ極となる。永久磁石２０の積層基板１０に対向する面はＮ極であるので、永久磁石２０には第１の平面コイル１２ａによって磁気引力が、第２の平面コイル１２ｂによって磁気斥力が加えられる。これにより、永久磁石２０には、積層基板１０の上面１０ａ上を、コイル１２の配列方向に沿って、第１の板バネ４２を押す形で第１の平面コイル１２ａ側へ移動せしめる力が働く。駆動電流の向きが反転した場合は、第１の平面コイル１２ａの上面はＮ極、第２の平面コイル１２ｂの上面はＳ極となる。したがって、永久磁石２０には、積層基板１０の上面１０ａ上を、コイル１２の配列方向に沿って、第２の板バネ４４を押す形で第２の平面コイル１２ｂ側へ移動せしめる力が働く。このようにして、駆動電流の反転とほぼ同じ周波数で永久磁石２０がその周り、例えば積層基板１０およびガイド枠３０に対して往復移動する。永久磁石２０の質量はその周りの質量に対して無視できないので、永久磁石２０の往復移動に合わせて、その周りも振動する。
【００２７】
永久磁石２０は、その移動方向が切り替わる際、永久磁石２０の重心の周りで回転する。図３（ａ）〜（ｄ）は、永久磁石２０の重心の周りでの回転を含む往復移動の様子を示す概念図である。永久磁石２０は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）と進んで再び図３（ａ）に戻るような往復移動を行う。なお、図３ではカバー７０を取り外した状態で示している。
【００２８】
図３（ａ）は、永久磁石２０が第１の板バネ４２側に寄り切ってその移動方向を切り替える際の振動モータ１００の概略的な上面図である。第１の板バネ４２は、永久磁石２０の第１側面２０ａの全面と接触し、永久磁石２０を第２の板バネ４４側へ付勢する。第２の板バネ４４は、永久磁石２０の第２側面２０ｂと第１曲面２０ｃとが共有する第１縁部Ｐ３と接触する。第１縁部Ｐ３は、永久磁石２０の重心Ｇの移動線上からずれた位置にある。この第１縁部Ｐ３が作用点（支点）となり、第１縁部Ｐ３から永久磁石２０の重心Ｇへ向かう方向とは異なる方向の力を永久磁石２０に加える。この結果、永久磁石２０には、永久磁石２０をその重心Ｇの周りで回転させようとするトルクがかかる。このトルクによって永久磁石２０は、第１の板バネ４２側に寄り切って一旦止まった後第２の板バネ４４側に移動を始める前に、まず重心Ｇの周りで少量回転する。
詳細は後述するが、永久磁石２０全体を回転させる場合には、永久磁石２０全体を直線移動（平行移動）させる場合に比べ、静止摩擦力が働く期間が短くなり、より小さな力（エネルギー）で永久磁石２０を移動させることができるようになる。
【００２９】
図３（ｂ）は、永久磁石２０が第２の板バネ４４へ向けて（矢印Ａ２の方向）移動し、ガイド枠３０の長手方向中央付近に差し掛かった際の振動モータ１００の概略的な上面図である。第１の板バネ４２は、永久磁石２０の第１側面２０ａの全面と接触し、永久磁石２０を第２の板バネ４４側へ付勢する。第２の板バネ４４は、永久磁石２０の第２側面２０ｂの全面と接触し、永久磁石２０を第１の板バネ４２側へ押し返す向きの力を加える。
【００３０】
図３（ｃ）は、永久磁石２０が第２の板バネ４４側に寄り切ってその移動方向を切り替える際の振動モータ１００の概略的な上面図である。この時の動作は、図３（ａ）で説明した動作と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
図３（ｄ）は、永久磁石２０が第１の板バネ４２へ向けて（矢印Ａ１の方向）移動し、ガイド枠３０の長手方向中央付近に差し掛かった際の振動モータ１００の概略的な上面図である。この時の動作は、図３（ｂ）で説明した動作と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
なお、上述の説明において各板バネが永久磁石２０の対応する側面の全面と接触するとしている箇所において、各板バネの反りや撓み等によっては全面と接触しない場合も考えられるが、そのような場合でも振動モータ１００はここでの動作と同様の動作を行うことは当業者には理解される。
【００３３】
第１の実施の形態に係る振動モータ１００では、例えば以下の効果を得ることができる。
【００３４】
（１）永久磁石２０はコイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿って積層基板１０の上面１０ａ側を移動する構成とされる。したがって、従来の縦振動型（基板面と垂直な方向への振動）のみの振動モータに比べて、積層基板１０の上面１０ａと垂直な方向への永久磁石２０の移動空間を設ける必要がないので、その方向の厚みを小さくするための設計の自由度を確保することができる。その結果、薄型化を図ることが可能な振動モータを提供することができる。
【００３５】
（２）平らなコイル１２が用いられ、そのコイル１２の面が積層基板１０の上面１０ａに対して平行となるように配置される。したがって、積層基板１０を薄くすることができるので振動モータ１００全体の薄型化に貢献する。
【００３６】
（３）永久磁石２０の往復移動において、その移動方向が切り替わる際には、永久磁石２０と積層基板１０の上面１０ａとの間で静止摩擦力が生じる。ここで永久磁石２０が移動方向を切り替えて動き出すためには、積層基板１０の上面１０ａとの間の静止摩擦力を越える力が加えられなければならない。そこで、第１の実施の形態に係る振動モータ１００によれば、永久磁石２０の移動方向が切り替わる際、永久磁石２０の移動方向側の板バネは、永久磁石２０の重心Ｇの移動線上からずれた位置で永久磁石２０の平坦な側面と接触している。したがって、永久磁石２０の往復移動においてその移動方向が切り替わる際には、永久磁石２０はまずその重心Ｇの周りでの回転を始める。最初に回転を起こすために越えるべき静止摩擦力は、最初に平行移動を起こすために越えるべき静止摩擦力よりも小さいので、よりスムーズな永久磁石２０の往復移動が実現できる。また、摩擦抵抗が減少することにより、振動モータ１００の消費電力を低減できる。さらには、永久磁石２０の応答時間（永久磁石２０が所定の振動量に達するまでの時間）を短縮することもできる。ここで「振動量」とは、振動モータが取り付けられた物体（たとえば、携帯電話）の加速度、または加速度を重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）で割った値である。
【００３７】
（４）永久磁石２０は、側面として、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間に、凸状の第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄを有する。したがって、外力を受けて永久磁石２０がその移動方向に対して左右に傾いた状態でガイド枠３０と接触する場合でも、従来のように永久磁石２０の角部分が接触して永久磁石２０の移動を阻害する力が働くことはなく、永久磁石２０をスムーズに安定して移動させることができる。これは、永久磁石２０が左右に傾いた状態で接触しても、従来のように突き当たる角部分がないためである。これにより、永久磁石２０の移動を阻害する力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して永久磁石２０の推力を増加させる必要がなくなり、消費電力を抑制することができる。
【００３８】
（５）永久磁石２０は、側面として、第１の板バネ４２に対向する平坦な第１側面２０ａと、第１側面２０ａと平行で第２の板バネ４４に対向する平坦な第２側面２０ｂと、を有する。したがって、永久磁石が第１の実施の形態に係る永久磁石２０と同程度の直径を有する円形である場合に比べて、その移動方向に変位できる量、すなわち移動量が増加する。これにより永久磁石２０の振動量が増加する。
【００３９】
（６）永久磁石２０は、永久磁石２０の往復移動の際に、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４が永久磁石２０の平坦な側面と接触した状態を維持しながら移動する。したがって、永久磁石２０と各板バネとが互いに離れて、再度接触することにより発生する騒音が確実に防止される。この結果、振動モータ１００の動作時の静音化を図ることができる。
【００４０】
（７）第１側面２０ａと第２側面２０ｂは互いに平行となるように形成される。したがって、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４から永久磁石２０に加えられる力の対称性は高くなり、よりスムーズな永久磁石２０の往復移動が実現できる。
【００４１】
（８）コイル１２に電流が供給された際に、第１の平面コイル１２ａと第２の平面コイル１２ｂとでは互いに逆方向の磁束が生成されるように構成したことで、第１の平面コイル１２ａと永久磁石２０との間、および、第２の平面コイル１２ｂと永久磁石２０との間に、容易に引力および斥力を加えることができる。
【００４２】
（９）ガイド枠３０は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石２０とガイド枠３０との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石２０の移動はよりスムーズとなる。
【００４３】
（１０）第１の板バネ４２および第２の板バネ４４は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石２０と第１および第２の板バネ４２、４４との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石２０のよりスムーズな移動が実現される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る携帯端末装置４００を示す斜視図である。携帯端末装置４００は、携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末であり、通信機能を有する。
【００４５】
携帯端末装置４００は、表示部４０２と、電源スイッチ４０４と、アンテナ４０６と、筐体４０８と、第１の実施の形態に係る振動モータ１００と、を備える。これら以外の構成は、説明を明瞭にするために省略する。ユーザは電源スイッチ４０４をオンにして携帯端末装置４００に電源を入れる。表示部４０２は、液晶パネルと、その上を覆うタッチパネルと、を含む。ユーザは、その液晶パネルに表示されるボタン等に対応するタッチパネルの部分を押し下げることで携帯端末装置４００を操作する。アンテナ４０６は、無線信号を送受信する。振動モータ１００は適切な固定手段により筐体４０８に固定される。
【００４６】
図５は、携帯端末装置４００の機能ブロック図である。携帯端末装置４００は、駆動制御部４１２および通信部４１４を備える。駆動制御部４１２は、入力端１６、第１接続配線６２および第４接続配線６８を介して振動モータ１００に駆動電流を供給してその振動を制御する。また、駆動制御部４１２は、供給する駆動電流の極性を所定の周波数で変える。そして、この駆動制御部４１２により、振動モータ１００は、タッチパネルの部分が押圧されたことを検知した場合や、電話やＥメール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。
通信部４１４は、アンテナ４０６を介して無線信号を送受信し、外部との通信を制御する。
【００４７】
以上のように構成された携帯端末装置４００の動作について説明する。通信部４１４がアンテナ４０６を通じて、携帯端末装置４００へのＥメールの着信を知らせる無線信号を検知すると、通信部４１４は駆動制御部４１２へ振動を開始せしめる信号を発信する。駆動制御部４１２はその信号を受信すると、振動モータ１００へ所定の周波数でその極性が反転する駆動電流を供給する。振動モータ１００は第１の実施の形態の動作の項で述べた通りに振動する。振動モータ１００は筐体４０８に固定されるので、振動モータ１００の振動は筐体４０８に伝わり、筐体４０８が振動する。
【００４８】
第２の実施の形態に係る携帯端末装置４００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４９】
（１１）薄型化が可能な振動モータ１００を振動源として搭載することで、振動モータ１００が薄型化される分、装置全体の薄型化を図ることが可能になる。
【００５０】
（１２）消費電力が小さな振動モータ１００を振動源として搭載することで、装置全体の低消費電力化を図ることが可能になる。
【００５１】
以上、実施の形態に係る振動モータおよび携帯端末装置の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５２】
第１の実施の形態では、永久磁石２０の一方の磁極面側に積層基板１０が存在し、他方の磁極面側にカバー７０が存在する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、カバー７０の代わりに積層基板１０と同様の構造のものを採用してもよい。このように構成することで、永久磁石２０がその両磁極面側から駆動され、永久磁石２０の駆動力が向上する。その結果、永久磁石２０の応答時間を短縮することができる。
【００５３】
第１の実施の形態による振動モータ１００では、永久磁石２０の表面全体を覆うように磁性流体を配置した構成としてもよい。この場合、磁性流体の潤滑作用によって、永久磁石２０と積層基板１０およびガイド枠３０との間の摩擦を低減することができるので、永久磁石２０をスムーズに移動させることができるとともに、摩擦抵抗による熱や音の発生を軽減することができる。なお、磁性流体は、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。
【００５４】
第１絶縁樹脂層５２またはカバー７０もしくはその両方の永久磁石２０側の表面に、第１絶縁樹脂層５２（またはカバー７０）の表面が有する摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する材料によって形成される低摩擦層が設けられてもよい。この場合、永久磁石２０との間の摩擦抵抗を軽減することができるので、電気エネルギーを振動へ変換する効率が上昇する。さらに、永久磁石２０の応答時間を短縮することもできる。上述の低摩擦層を構成する材料としては、炭素系材料であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やフラーレンなど、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）など、ポリオレフィン樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレンなど、チタン系材料であるチタン、窒化チタン、酸化チタンなど、が挙げられる。
【００５５】
第１の実施の形態では、ガイド枠３０が永久磁石２０およびコイル１２を囲むように積層基板１０の上面１０ａ上に設けられる場合について説明したが、これに限られない。たとえば、ガイド枠３０がコイル１２全体を囲む必要はなく、ガイド枠３０の下にもコイル１２が設けられてもよい。
【００５６】
第１の実施の形態では、積層基板１０の配線層５４として単層のコイル１２を採用する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、コイル１２として２層あるいは３層以上の積層コイルを採用してもよい。この場合、コイル１２に発生する磁界を増強することができるので、永久磁石２０の駆動力が向上する。その結果、永久磁石２０の応答時間を短縮することができる。
【００５７】
第１の実施の形態では、永久磁石２０を用いる場合について説明したが、これに限られず、磁極を有する部材であればよい。また、永久磁石２０の磁極を反転させた場合でも同様の議論が成立することは言うまでもない。また、永久磁石２０は、１対のＮ極およびＳ極からなる極対を１つ有する場合について説明したが、これに限られず、極対をいくつ有してもよい。
【００５８】
第１の実施の形態では、積層基板１０がコイルを２つ含む場合について説明したが、コイルの数はこれに限られない。
【００５９】
第１の実施の形態では、振動モータ１００の下面が地表を向いている場合について説明したが、これに限られず、振動モータ１００の上面が地表を向いていてもよい。この場合、永久磁石２０はカバー７０の内側の面に接して往復移動する。
【００６０】
第１の実施の形態では、第２接続配線６４と第３接続配線６６は共に入力端１６に接続され、第１の平面コイル１２ａの渦巻の巻回の方向と、第２の平面コイル１２ｂの渦巻の巻回の方向が異なるように形成される場合について説明したが、これに限られず、例えば第１の平面コイル１２ａの一端と第２の平面コイル１２ｂの一端が接続され、両コイルに共通する駆動電流を流すと両コイルが互いに異なる方向の磁束を発生する構成とされればよい。この場合、１つの駆動電流源によって同時に両方のコイルを駆動できるので、駆動回路の簡素化に貢献する。
【００６１】
第１の実施の形態では、１つの駆動電流源が第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂのどちらにも駆動電流を供給する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂはそれぞれ別の駆動電流源を備えてもよい。この場合、両コイルは積層基板内に埋設されてしまっているのでその渦巻のピッチなどを変えることが困難な状況において、それぞれのコイルに流す駆動電流の量などを調節することにより、両コイル間の特性、例えば、インダクタンス、の違いを、振動モータの性能が上がるように簡易に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施の形態に係る振動モータの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、永久磁石の往復移動の様子を示す概念図である。
【図４】第２の実施の形態に係る携帯端末装置を示す斜視図である。
【図５】図４の携帯端末装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００ 振動モータ、 １０ 積層基板、 １２ コイル、 １２ａ 第１の平面コイル、 １２ｂ 第２の平面コイル、 ２０ 永久磁石、 ３０ ガイド枠、 ４２ 第１の板バネ、 ４４ 第２の板バネ、 ７０ カバー、 ４００ 携帯端末装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を発生させる振動モータに関し、特に振動モータおよびそれを用いた携帯端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筐体の振動によって、ユーザに電話やＥメールの着信を知らせる機能を有する携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯端末が知られている。そのような携帯端末には、振動を発生させる小型のモータが組み込まれることがある。こうしたモータとしては、従来、コイルからの電磁力により振動する可動子を備えたモータとしてのアクチュエータが知られている（例えば、下記の特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されたモータは、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、コイルからの電磁力により可動子が上下方向（可動子の厚み方向）に直線移動する。
【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】
【０００４】
近年携帯端末の薄型化が進み、そのためそれに組み込まれるモータも薄くする必要がある。上述のモータでは、円板状の可動子が上下方向に移動するように構成されているので、その上下方向に可動子の移動空間を設ける必要があり、構造的にモータの薄型化を図ることが困難であるという問題点がある。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は薄型化を図ることが可能な振動モータの提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、振動モータに関する。この振動モータは、互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、基板の一方の面側において、コイルと対向する磁極面を有し、コイルの配列方向に沿ってコイル上を移動する可動部と、コイルの配列の両端部に設けられ、可動部を移動方向に付勢する弾性部材と、を備える。可動部は、両端部の弾性部材のそれぞれに対向する平坦側面を有する。可動部の移動方向が切り替わる際、可動部の移動方向側の弾性部材は、可動部の重心の移動線上からずれた位置で可動部の平坦側面と接触している。
【０００７】
本発明の別の態様は、携帯端末装置である。この携帯端末装置は、上述の振動モータを備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、薄型化を図ることが可能な振動モータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において本発明に係る各実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る振動モータ１００は、携帯電話などの携帯端末装置における振動発生用のモータに好適に用いられるリニア駆動型振動モータ（リニアモータ）である。振動モータ１００では、可動部を構成する永久磁石が、コイルとの間に働く引きつけ合う磁力（以降磁気引力と略す）および遠ざけ合う磁力（以降磁気斥力と略す）によって往復移動を行う。これにより、振動モータ１００が振動する。さらに往復移動中、永久磁石の移動方向は板バネによって切り替えられる。その際、永久磁石には、板バネによって加えられるトルクにより、静止状態からまず回転が発生する。
【００１２】
図１は、第１の実施の形態に係る振動モータ１００の上面図である。図１ではカバー７０を取り外した状態を示す。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。以下では、図１および図２を使用しながら振動モータ１００の構成を説明する。振動モータ１００は、コイル１２と総称される第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを有する積層基板１０と、可動部を構成する永久磁石２０と、ガイド枠３０と、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４と、カバー７０と、を備える。以下、積層基板１０の面のうち永久磁石２０が搭載されている面を上面とし、その反対側の面を下面とする。また、説明の便宜上、積層基板１０の下面が地表を向いており、重力は下方向に働く場合について考える。
【００１３】
積層基板１０は、第１絶縁樹脂層５２と、コイル１２が形成される配線層５４と、第２絶縁樹脂層５６とを上面側からこの順番に積層してなる基板である。第１絶縁樹脂層５２および第２絶縁樹脂層５６は、レジスト材料等によって形成される絶縁層である。配線層５４は、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを含む。第１絶縁樹脂層５２および第２絶縁樹脂層５６は、配線層５４に含まれる第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂを外部から絶縁する。
【００１４】
第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂはどちらも平らな渦巻状のコイルであり、そのコイルの面が積層基板１０の上面１０ａに対して平行となるように配列される。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石２０が移動する際の妨げと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。また、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂは、永久磁石２０の移動方向に沿って互いに離間して配列される。第１の平面コイル１２ａは、その渦巻の中心に当たる一端が第１接続配線６２と接続され、渦巻の外側に当たる一端が第２接続配線６４と接続される。第２の平面コイル１２ｂは、その渦巻の中心に当たる一端が第４接続配線６８と接続され、渦巻の外側に当たる一端が第３接続配線６６と接続される。
【００１５】
第１接続配線６２および第４接続配線６８は振動モータ１００の駆動回路に適切な結線手段により接続される。第２接続配線６４と第３接続配線６６は共に入力端１６に接続される。第１の平面コイル１２ａの渦巻の巻回の方向と、第２の平面コイル１２ｂの渦巻の巻回の方向は異なるように形成される。このようなコイル１２の構成では、入力端１６から駆動電流を流すと、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂには互いに逆方向の磁束が発生する。そして、それぞれのコイル１２に発生する磁束の向きは、駆動電流の極性が反転すると反転する。その結果、駆動電流の極性の時間的変動に応じて、それぞれのコイル１２によって発生される磁束の向きも時間的に変動する。
【００１６】
永久磁石２０は、フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる厚さ１．４ｍｍの薄板形状に形成されている。永久磁石２０は、側面として、第１の板バネ４２に対向する平坦な第１側面２０ａと、第１側面２０ａと平行で第２の板バネ４４に対向する平坦な第２側面２０ｂと、を有する。また、永久磁石２０は、側面として、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間に、コイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿った凸状の第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄを有する。第１曲面２０ｃは永久磁石２０の重心を挟んで第２曲面２０ｄと反対側に位置する。こうした永久磁石２０は、円板から２つの互いに平行な弦に沿って２つの部分を切り落とすことで容易に形成され、ここでは、第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄに関する直径が１０ｍｍ、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間の幅が８ｍｍとなるように形成される。
【００１７】
永久磁石２０は、その厚み方向に着磁されており、積層基板１０の上面１０ａと対向した磁極面２０ＮがＮ極、磁極面２０Ｎと反対側の磁極面２０ＳがＳ極となっている。そして、永久磁石２０は、コイル１２のそれぞれとＮ極との間の磁力が引力と斥力との間で切り替わることによって積層基板１０の上面１０ａ側をコイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿って移動する。
【００１８】
ガイド枠３０は、コイル１２の配列および永久磁石２０を囲むように積層基板１０の上面１０ａ上に設けられる。ガイド枠３０は、一定の幅を持つ長方形の枠であり、アルミニウムやプラスチックなどの非磁性素材によって形成される。ガイド枠３０の内周面３０ａの短手方向の長さは１０．５ｍｍであり、永久磁石２０よりも僅かに大きくなるように形成される。また、その内周面３０ａの長手方向の長さは１３．５ｍｍであり、永久磁石２０と内周面３０ａとの間の距離に余裕を持たせるように形成される。
【００１９】
コイル１２の配列の一端であるガイド枠３０の一方の短辺側に第１の板バネ４２が、コイル１２の配列の他端である他方の短辺側に第２の板バネ４４が設けられる。各板バネは、ＰＥＴ（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）などの非磁性材料からなる厚さ３５０μｍ、長さ１０ｍｍ、幅１．２ｍｍのバネである。第１の板バネ４２の一端は、ガイド枠３０の内周面３０ａの第１コーナーＰ１からガイド枠３０の内部へ埋設される。第２の板バネ４４の一端は、内周面３０ａの中心に対して第１コーナーＰ１と対称な第２コーナーＰ２からガイド枠３０の内部へ埋設される。
【００２０】
第１の板バネ４２の他端側は、永久磁石２０の第１側面２０ａと接触するとともに、第２の板バネ４４の他端側は、永久磁石２０の第２側面２０ｂと接触している。このようにすることで、各板バネは、それぞれ、第１コーナーＰ１または第２コーナーＰ２を支持点として撓み変形可能になり、永久磁石２０を互いに他方の板バネ側に付勢する機能を有する。
【００２１】
各板バネは、静止状態（コイル１２に電流を流していない状態）においては永久磁石２０をガイド枠３０の長手方向略中央部に保持する。そして、積層基板１０の上面１０ａ上において永久磁石２０が往復移動する際、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４は交互に永久磁石２０によって押される。これによりこれらの板バネからガイド枠３０に圧力が伝達される。その結果、ガイド枠３０およびそれを含む振動モータ１００全体が振動する。
【００２２】
また、永久磁石２０が第１の板バネ４２または第２の板バネ４４のいずれか一方の側に寄り切ったとき、つまりその移動方向を切り替えるときでも、他方の板バネが永久磁石２０に接するように設計される。つまり永久磁石２０の往復移動を通じて、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４が永久磁石２０の側面と接触した状態を維持しながら移動する。さらに、積層基板１０の上面１０ａと平行な方向であって、かつ第１側面２０ａに沿った方向において、第１の板バネ４２と第１側面２０ａとが接触する位置は、第２の板バネ４４と第２側面２０ｂとが接触する位置と異なるように設計される。これにより、詳細は後述するが、永久磁石２０がその移動方向を切り替える際には、その重心の周りの回転が発生する。
【００２３】
ガイド枠３０の上面３０ｂにはカバー７０が接着され、永久磁石２０の飛び出しを防止する。
【００２４】
以上のように構成された振動モータ１００の動作について説明する。振動モータ１００の静止状態においては第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂには駆動電流は流れず、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４によって挟持された永久磁石２０は、ガイド枠３０の長手方向略中央部に静止する。
【００２５】
振動モータ１００を駆動する際は、入力端１６から、所定の周波数でその極性が反転する駆動電流（交流電流）が供給される。これにより第１の平面コイル１２ａと第２の平面コイル１２ｂには、そのコイル面に垂直な方向、つまり積層基板１０の上面１０ａに垂直な方向に磁束が発生する。ここで第１の平面コイル１２ａに発生する磁束の向きは第２の平面コイル１２ｂに発生する磁束の向きと逆である。
【００２６】
入力端１６から第１接続配線６２および第４接続配線６８に向けて駆動電流が流れる場合は、第１の平面コイル１２ａの上面はＳ極、第２の平面コイル１２ｂの上面はＮ極となる。永久磁石２０の積層基板１０に対向する面はＮ極であるので、永久磁石２０には第１の平面コイル１２ａによって磁気引力が、第２の平面コイル１２ｂによって磁気斥力が加えられる。これにより、永久磁石２０には、積層基板１０の上面１０ａ上を、コイル１２の配列方向に沿って、第１の板バネ４２を押す形で第１の平面コイル１２ａ側へ移動せしめる力が働く。駆動電流の向きが反転した場合は、第１の平面コイル１２ａの上面はＮ極、第２の平面コイル１２ｂの上面はＳ極となる。したがって、永久磁石２０には、積層基板１０の上面１０ａ上を、コイル１２の配列方向に沿って、第２の板バネ４４を押す形で第２の平面コイル１２ｂ側へ移動せしめる力が働く。このようにして、駆動電流の反転とほぼ同じ周波数で永久磁石２０がその周り、例えば積層基板１０およびガイド枠３０に対して往復移動する。永久磁石２０の質量はその周りの質量に対して無視できないので、永久磁石２０の往復移動に合わせて、その周りも振動する。
【００２７】
永久磁石２０は、その移動方向が切り替わる際、永久磁石２０の重心の周りで回転する。図３（ａ）〜（ｄ）は、永久磁石２０の重心の周りでの回転を含む往復移動の様子を示す概念図である。永久磁石２０は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）と進んで再び図３（ａ）に戻るような往復移動を行う。なお、図３ではカバー７０を取り外した状態で示している。
【００２８】
図３（ａ）は、永久磁石２０が第１の板バネ４２側に寄り切ってその移動方向を切り替える際の振動モータ１００の概略的な上面図である。第１の板バネ４２は、永久磁石２０の第１側面２０ａの全面と接触し、永久磁石２０を第２の板バネ４４側へ付勢する。第２の板バネ４４は、永久磁石２０の第２側面２０ｂと第１曲面２０ｃとが共有する第１縁部Ｐ３と接触する。第１縁部Ｐ３は、永久磁石２０の重心Ｇの移動線上からずれた位置にある。この第１縁部Ｐ３が作用点（支点）となり、第１縁部Ｐ３から永久磁石２０の重心Ｇへ向かう方向とは異なる方向の力を永久磁石２０に加える。この結果、永久磁石２０には、永久磁石２０をその重心Ｇの周りで回転させようとするトルクがかかる。このトルクによって永久磁石２０は、第１の板バネ４２側に寄り切って一旦止まった後第２の板バネ４４側に移動を始める前に、まず重心Ｇの周りで少量回転する。
詳細は後述するが、永久磁石２０全体を回転させる場合には、永久磁石２０全体を直線移動（平行移動）させる場合に比べ、静止摩擦力が働く期間が短くなり、より小さな力（エネルギー）で永久磁石２０を移動させることができるようになる。
【００２９】
図３（ｂ）は、永久磁石２０が第２の板バネ４４へ向けて（矢印Ａ２の方向）移動し、ガイド枠３０の長手方向中央付近に差し掛かった際の振動モータ１００の概略的な上面図である。第１の板バネ４２は、永久磁石２０の第１側面２０ａの全面と接触し、永久磁石２０を第２の板バネ４４側へ付勢する。第２の板バネ４４は、永久磁石２０の第２側面２０ｂの全面と接触し、永久磁石２０を第１の板バネ４２側へ押し返す向きの力を加える。
【００３０】
図３（ｃ）は、永久磁石２０が第２の板バネ４４側に寄り切ってその移動方向を切り替える際の振動モータ１００の概略的な上面図である。この時の動作は、図３（ａ）で説明した動作と同様であるので説明を省略する。
【００３１】
図３（ｄ）は、永久磁石２０が第１の板バネ４２へ向けて（矢印Ａ１の方向）移動し、ガイド枠３０の長手方向中央付近に差し掛かった際の振動モータ１００の概略的な上面図である。この時の動作は、図３（ｂ）で説明した動作と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
なお、上述の説明において各板バネが永久磁石２０の対応する側面の全面と接触するとしている箇所において、各板バネの反りや撓み等によっては全面と接触しない場合も考えられるが、そのような場合でも振動モータ１００はここでの動作と同様の動作を行うことは当業者には理解される。
【００３３】
第１の実施の形態に係る振動モータ１００では、例えば以下の効果を得ることができる。
【００３４】
（１）永久磁石２０はコイル１２の配列方向（矢印Ａ１または矢印Ａ２の方向）に沿って積層基板１０の上面１０ａ側を移動する構成とされる。したがって、従来の縦振動型（基板面と垂直な方向への振動）のみの振動モータに比べて、積層基板１０の上面１０ａと垂直な方向への永久磁石２０の移動空間を設ける必要がないので、その方向の厚みを小さくするための設計の自由度を確保することができる。その結果、薄型化を図ることが可能な振動モータを提供することができる。
【００３５】
（２）平らなコイル１２が用いられ、そのコイル１２の面が積層基板１０の上面１０ａに対して平行となるように配置される。したがって、積層基板１０を薄くすることができるので振動モータ１００全体の薄型化に貢献する。
【００３６】
（３）永久磁石２０の往復移動において、その移動方向が切り替わる際には、永久磁石２０と積層基板１０の上面１０ａとの間で静止摩擦力が生じる。ここで永久磁石２０が移動方向を切り替えて動き出すためには、積層基板１０の上面１０ａとの間の静止摩擦力を越える力が加えられなければならない。そこで、第１の実施の形態に係る振動モータ１００によれば、永久磁石２０の移動方向が切り替わる際、永久磁石２０の移動方向側の板バネは、永久磁石２０の重心Ｇの移動線上からずれた位置で永久磁石２０の平坦な側面と接触している。したがって、永久磁石２０の往復移動においてその移動方向が切り替わる際には、永久磁石２０はまずその重心Ｇの周りでの回転を始める。最初に回転を起こすために越えるべき静止摩擦力は、最初に平行移動を起こすために越えるべき静止摩擦力よりも小さいので、よりスムーズな永久磁石２０の往復移動が実現できる。また、摩擦抵抗が減少することにより、振動モータ１００の消費電力を低減できる。さらには、永久磁石２０の応答時間（永久磁石２０が所定の振動量に達するまでの時間）を短縮することもできる。ここで「振動量」とは、振動モータが取り付けられた物体（たとえば、携帯電話）の加速度、または加速度を重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）で割った値である。
【００３７】
（４）永久磁石２０は、側面として、第１側面２０ａと第２側面２０ｂとの間に、凸状の第１曲面２０ｃおよび第２曲面２０ｄを有する。したがって、外力を受けて永久磁石２０がその移動方向に対して左右に傾いた状態でガイド枠３０と接触する場合でも、従来のように永久磁石２０の角部分が接触して永久磁石２０の移動を阻害する力が働くことはなく、永久磁石２０をスムーズに安定して移動させることができる。これは、永久磁石２０が左右に傾いた状態で接触しても、従来のように突き当たる角部分がないためである。これにより、永久磁石２０の移動を阻害する力を打ち消す分の電流をコイルにさらに印加して永久磁石２０の推力を増加させる必要がなくなり、消費電力を抑制することができる。
【００３８】
（５）永久磁石２０は、側面として、第１の板バネ４２に対向する平坦な第１側面２０ａと、第１側面２０ａと平行で第２の板バネ４４に対向する平坦な第２側面２０ｂと、を有する。したがって、永久磁石が第１の実施の形態に係る永久磁石２０と同程度の直径を有する円形である場合に比べて、その移動方向に変位できる量、すなわち移動量が増加する。これにより永久磁石２０の振動量が増加する。
【００３９】
（６）永久磁石２０は、永久磁石２０の往復移動の際に、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４が永久磁石２０の平坦な側面と接触した状態を維持しながら移動する。したがって、永久磁石２０と各板バネとが互いに離れて、再度接触することにより発生する騒音が確実に防止される。この結果、振動モータ１００の動作時の静音化を図ることができる。
【００４０】
（７）第１側面２０ａと第２側面２０ｂは互いに平行となるように形成される。したがって、第１の板バネ４２および第２の板バネ４４から永久磁石２０に加えられる力の対称性は高くなり、よりスムーズな永久磁石２０の往復移動が実現できる。
【００４１】
（８）コイル１２に電流が供給された際に、第１の平面コイル１２ａと第２の平面コイル１２ｂとでは互いに逆方向の磁束が生成されるように構成したことで、第１の平面コイル１２ａと永久磁石２０との間、および、第２の平面コイル１２ｂと永久磁石２０との間に、容易に引力および斥力を加えることができる。
【００４２】
（９）ガイド枠３０は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石２０とガイド枠３０との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石２０の移動はよりスムーズとなる。
【００４３】
（１０）第１の板バネ４２および第２の板バネ４４は非磁性材料によって形成されるので、永久磁石２０と第１および第２の板バネ４２、４４との間に働く磁力は無視できるほど小さい。したがって、永久磁石２０のよりスムーズな移動が実現される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
図４は、第２の実施の形態に係る携帯端末装置４００を示す斜視図である。携帯端末装置４００は、携帯電話やＰＤＡなどの携帯端末であり、通信機能を有する。
【００４５】
携帯端末装置４００は、表示部４０２と、電源スイッチ４０４と、アンテナ４０６と、筐体４０８と、第１の実施の形態に係る振動モータ１００と、を備える。これら以外の構成は、説明を明瞭にするために省略する。ユーザは電源スイッチ４０４をオンにして携帯端末装置４００に電源を入れる。表示部４０２は、液晶パネルと、その上を覆うタッチパネルと、を含む。ユーザは、その液晶パネルに表示されるボタン等に対応するタッチパネルの部分を押し下げることで携帯端末装置４００を操作する。アンテナ４０６は、無線信号を送受信する。振動モータ１００は適切な固定手段により筐体４０８に固定される。
【００４６】
図５は、携帯端末装置４００の機能ブロック図である。携帯端末装置４００は、駆動制御部４１２および通信部４１４を備える。駆動制御部４１２は、入力端１６、第１接続配線６２および第４接続配線６８を介して振動モータ１００に駆動電流を供給してその振動を制御する。また、駆動制御部４１２は、供給する駆動電流の極性を所定の周波数で変える。そして、この駆動制御部４１２により、振動モータ１００は、タッチパネルの部分が押圧されたことを検知した場合や、電話やＥメール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。
通信部４１４は、アンテナ４０６を介して無線信号を送受信し、外部との通信を制御する。
【００４７】
以上のように構成された携帯端末装置４００の動作について説明する。通信部４１４がアンテナ４０６を通じて、携帯端末装置４００へのＥメールの着信を知らせる無線信号を検知すると、通信部４１４は駆動制御部４１２へ振動を開始せしめる信号を発信する。駆動制御部４１２はその信号を受信すると、振動モータ１００へ所定の周波数でその極性が反転する駆動電流を供給する。振動モータ１００は第１の実施の形態の動作の項で述べた通りに振動する。振動モータ１００は筐体４０８に固定されるので、振動モータ１００の振動は筐体４０８に伝わり、筐体４０８が振動する。
【００４８】
第２の実施の形態に係る携帯端末装置４００によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４９】
（１１）薄型化が可能な振動モータ１００を振動源として搭載することで、振動モータ１００が薄型化される分、装置全体の薄型化を図ることが可能になる。
【００５０】
（１２）消費電力が小さな振動モータ１００を振動源として搭載することで、装置全体の低消費電力化を図ることが可能になる。
【００５１】
以上、実施の形態に係る振動モータおよび携帯端末装置の構成と動作について説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、また、そうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５２】
第１の実施の形態では、永久磁石２０の一方の磁極面側に積層基板１０が存在し、他方の磁極面側にカバー７０が存在する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、カバー７０の代わりに積層基板１０と同様の構造のものを採用してもよい。このように構成することで、永久磁石２０がその両磁極面側から駆動され、永久磁石２０の駆動力が向上する。その結果、永久磁石２０の応答時間を短縮することができる。
【００５３】
第１の実施の形態による振動モータ１００では、永久磁石２０の表面全体を覆うように磁性流体を配置した構成としてもよい。この場合、磁性流体の潤滑作用によって、永久磁石２０と積層基板１０およびガイド枠３０との間の摩擦を低減することができるので、永久磁石２０をスムーズに移動させることができるとともに、摩擦抵抗による熱や音の発生を軽減することができる。なお、磁性流体は、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。
【００５４】
第１絶縁樹脂層５２またはカバー７０もしくはその両方の永久磁石２０側の表面に、第１絶縁樹脂層５２（またはカバー７０）の表面が有する摩擦係数よりも低い摩擦係数を有する材料によって形成される低摩擦層が設けられてもよい。この場合、永久磁石２０との間の摩擦抵抗を軽減することができるので、電気エネルギーを振動へ変換する効率が上昇する。さらに、永久磁石２０の応答時間を短縮することもできる。上述の低摩擦層を構成する材料としては、炭素系材料であるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やフラーレンなど、フッ素樹脂であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）など、ポリオレフィン樹脂であるポリエチレン、ポリプロピレンなど、チタン系材料であるチタン、窒化チタン、酸化チタンなど、が挙げられる。
【００５５】
第１の実施の形態では、ガイド枠３０が永久磁石２０およびコイル１２を囲むように積層基板１０の上面１０ａ上に設けられる場合について説明したが、これに限られない。たとえば、ガイド枠３０がコイル１２全体を囲む必要はなく、ガイド枠３０の下にもコイル１２が設けられてもよい。
【００５６】
第１の実施の形態では、積層基板１０の配線層５４として単層のコイル１２を採用する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、コイル１２として２層あるいは３層以上の積層コイルを採用してもよい。この場合、コイル１２に発生する磁界を増強することができるので、永久磁石２０の駆動力が向上する。その結果、永久磁石２０の応答時間を短縮することができる。
【００５７】
第１の実施の形態では、永久磁石２０を用いる場合について説明したが、これに限られず、磁極を有する部材であればよい。また、永久磁石２０の磁極を反転させた場合でも同様の議論が成立することは言うまでもない。また、永久磁石２０は、１対のＮ極およびＳ極からなる極対を１つ有する場合について説明したが、これに限られず、極対をいくつ有してもよい。
【００５８】
第１の実施の形態では、積層基板１０がコイルを２つ含む場合について説明したが、コイルの数はこれに限られない。
【００５９】
第１の実施の形態では、振動モータ１００の下面が地表を向いている場合について説明したが、これに限られず、振動モータ１００の上面が地表を向いていてもよい。この場合、永久磁石２０はカバー７０の内側の面に接して往復移動する。
【００６０】
第１の実施の形態では、第２接続配線６４と第３接続配線６６は共に入力端１６に接続され、第１の平面コイル１２ａの渦巻の巻回の方向と、第２の平面コイル１２ｂの渦巻の巻回の方向が異なるように形成される場合について説明したが、これに限られず、例えば第１の平面コイル１２ａの一端と第２の平面コイル１２ｂの一端が接続され、両コイルに共通する駆動電流を流すと両コイルが互いに異なる方向の磁束を発生する構成とされればよい。この場合、１つの駆動電流源によって同時に両方のコイルを駆動できるので、駆動回路の簡素化に貢献する。
【００６１】
第１の実施の形態では、１つの駆動電流源が第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂのどちらにも駆動電流を供給する場合について説明したが、これに限られない。たとえば、第１の平面コイル１２ａおよび第２の平面コイル１２ｂはそれぞれ別の駆動電流源を備えてもよい。この場合、両コイルは積層基板内に埋設されてしまっているのでその渦巻のピッチなどを変えることが困難な状況において、それぞれのコイルに流す駆動電流の量などを調節することにより、両コイル間の特性、例えば、インダクタンス、の違いを、振動モータの性能が上がるように簡易に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施の形態に係る振動モータの上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、永久磁石の往復移動の様子を示す概念図である。
【図４】第２の実施の形態に係る携帯端末装置を示す斜視図である。
【図５】図４の携帯端末装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００ 振動モータ、 １０ 積層基板、 １２ コイル、 １２ａ 第１の平面コイル、 １２ｂ 第２の平面コイル、 ２０ 永久磁石、 ３０ ガイド枠、 ４２ 第１の板バネ、 ４４ 第２の板バネ、 ７０ カバー、 ４００ 携帯端末装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、
前記基板の一方の面側において、前記コイルと対向する磁極面を有し、前記コイルの配列方向に沿って前記コイル上を移動する可動部と、
前記コイルの配列の両端部に設けられ、前記可動部を移動方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記可動部は、前記両端部の前記弾性部材のそれぞれに対向する平坦側面を有し、
前記可動部の移動方向が切り替わる際、前記可動部の移動方向側の前記弾性部材は、前記可動部の重心の移動線上からずれた位置で前記可動部の前記平坦側面と接触していることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
前記可動部は、前記平坦側面間に凸状の曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
【請求項３】
前記可動部は、前記可動部の往復移動の際に、前記弾性部材が前記可動部の前記平坦側面と接触した状態を維持しながら移動することを特徴とする請求項１または２に記載の振動モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動モータと、
前記振動モータを駆動し振動を発生せしめる駆動制御部と、を備えることを特徴とする携帯端末装置。
【請求項１】
互いに離間して配列されたコイルを有する基板と、
前記基板の一方の面側において、前記コイルと対向する磁極面を有し、前記コイルの配列方向に沿って前記コイル上を移動する可動部と、
前記コイルの配列の両端部に設けられ、前記可動部を移動方向に付勢する弾性部材と、を備え、
前記可動部は、前記両端部の前記弾性部材のそれぞれに対向する平坦側面を有し、
前記可動部の移動方向が切り替わる際、前記可動部の移動方向側の前記弾性部材は、前記可動部の重心の移動線上からずれた位置で前記可動部の前記平坦側面と接触していることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
前記可動部は、前記平坦側面間に凸状の曲面を有することを特徴とする請求項１に記載の振動モータ。
【請求項３】
前記可動部は、前記可動部の往復移動の際に、前記弾性部材が前記可動部の前記平坦側面と接触した状態を維持しながら移動することを特徴とする請求項１または２に記載の振動モータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動モータと、
前記振動モータを駆動し振動を発生せしめる駆動制御部と、を備えることを特徴とする携帯端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５１２０１（Ｐ２０１１−２５１２０１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４９１９３（Ｐ２００８−２４９１９３）
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２６日（２００８．９．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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