JP4005901B2 - 振動発生装置および電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置および振動発生装置を有する電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の一例として携帯電話を例に挙げると、携帯電話は、いわゆるマナーモードの場合には振動を発生することにより着信を使用者に知らせることができるような構造を有している。このような携帯電話の中には、振動を発生する振動アクチュエータとしての振動発生装置が内蔵されている。
この種の振動発生装置としては、振動発生用偏心分銅を有する小型振動モータがある。（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１８７０２９号公報（第２頁乃至第７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述したような従来の振動発生装置の構造では次のような問題がある。
このようなブラシ付きモータを用いると、いわゆるスリットショートによる不転不良などをゼロにすることができないために、振動発生動作の信頼性上問題がある。
また、モータ本体はたとえば直径３．５ｍｍまでに小さくすることはできるが、回転数や消費電力は上がりすぎるという問題がある。消費電力については、低い方が良いことは携帯電話のような携帯機器の電池寿命などの観点からも明らかである。
このような振動発生装置を搭載しようとする電子機器の小型化及び薄型化の要請により、振動発生装置とそれを有する電子機器の小型化及び構造の簡単化が望まれている。
【０００５】
また、このような振動発生装置のロータは、回転数が高いことからロータが軸振れしないように回転することが望ましい。従来の別の形式の振動発生装置ではロータに軸が固定されており、このロータの回転軸は、ステータの軸受けに対してはめ込まれて回転するようになっている。このために、ロータは回転軸と共に回転することから、高速で回転する場合には軸振れが発生しやすく、これによりロータがいわゆるすりこぎ運動を起こしてロータとステータの摺動部分に摩耗が生じるので振動発生装置の寿命が短いという問題がある。このために、軸振れが発生しにくく高回転でロータを回転することができる振動発生装置の出現が望まれている。
そこで本発明は上記課題を解消し、ウエイトを有する振動発生装置のロータが回転する場合に、軸振れを起こしにくく、しかも搭載しようとする電子機器の小型化や薄型化に対応することができる振動発生装置および振動発生装置を有する電子機器を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ステータの前記平板状のコイルに通電して前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置であり、前記ロータは、軸受けと、前記軸受けに固定されたロータヨークと、前記ロータヨークに固定されたマグネットと振動発生用のウエイトと、を有し、前記ステータは、ステータヨークと、前記ステータヨークに固定され、通電するための前記平板状のコイルと、前記ロータの前記軸受けをラジアル方向に関して回転可能に支持する固定軸と、電気接続端子を前記ステータヨークに対して固定する端子ハウジングとを有し、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持され、前記固定軸は、前記回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が前記端子ハウジングによって受け止められていることを特徴とする振動発生装置である。
【０００７】
請求項１では、ロータは、軸受けと、ロータヨークと、マグネットと、振動発生用のウエイトを有している。
ステータは、ステータヨークと、平板状のコイルと、固定軸と、端子ハウジングを有している。
ロータヨークは軸受けに固定されている。マグネットはロータヨークに固定されている。振動発生用のウエイトは、ロータヨークに固定されている。
ステータ側の平板状のコイルは、ステータヨークに固定されて、通電することにより平板状のコイルの発生する磁界とロータのマグネットの発生する磁界との相互作用によりロータがステータに対して回転するようになっている。
ステータの固定軸は、ロータの軸受けを回転可能に支持する。
ロータの軸受けの端面は、ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。ステータの固定軸は、回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が端子ハウジングによって受け止められている。
【０００８】
これにより、ステータ側の固定軸に対してロータの軸受けを回転可能にすることにより、従来のロータ側の軸をステータ側の軸受けに対して回転可能に支持するのに比べて、ロータのすりこぎ運動がなく、ロータが回転する際の軸振れを起こさない。すなわち、ロータの軸受けとステータの固定軸の摺動部分の摩耗が少なくなり、振動発生装置の寿命が長くなる。
しかもロータの軸受けの端面は、ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。従って軸受けの端面は、ステータに対してシートを介在することにより、ステータ側に対して回転することができる。
また、ステータ側の固定軸に対してロータ側の軸受けを回転可能に支持しているので、振動発生装置の軸方向の長さを小さくしても、振動発生装置のロータが回転する際の軸振れをできるだけ小さくすることができる。これにより振動発生装置の薄型化と小型化が図れる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記シートは、前記ロータの前記軸受けの端面に固定された回転側シートであり、前記回転側シートは前記ステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００１０】
請求項２では、シートは、ロータの軸受けの端面に固定された回転側シートである。回転側シートはステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記シートは、前記ステータに対して固定された固定側シートであり、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００１２】
請求項３では、シートは、ステータに対して固定された固定側のシートである。ロータの軸受けの端面は、この固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ステータの前記平板状のコイル上または前記ステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている。
【００１４】
請求項４では、ステータの平板状のコイル上またはステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの内側の位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
【００１６】
請求項５では、ステータの平板状のコイルは複数の駆動パターンを有している。ステータヨークは、駆動パターンの内側の位置に、スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。このようにスラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減することから、ロータの軸受けの端面とシートにおけるスラスト方向の摩擦を低減することができ、振動発生装置の長寿命化を図ることができる。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
【００１８】
請求項６では、ステータの平板状のコイルは複数の駆動パターンを有している。ステータヨークは、駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置にスラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
これにより、スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減することから、ロータの軸受けの端面とシートにおけるスラスト方向の摩擦を低減することができ、振動発生装置の長寿命化を図ることができる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１に記載の振動発生装置において、前記ステータヨークは、非磁性材料または軟磁性材料により作られている。
【００２０】
請求項７では、ステータヨークが非磁性材料または軟磁性材料で作られているので、透磁性材料もしくは強磁性材料でステータヨークを作るのに比べて、ロータがステータ側に対して生じるスラスト方向の磁気的吸引力を低減できる。このため、ロータとステータの間の摺動部分の摩耗を防いで、振動発生装置の長寿命化が図れる。
【００２１】
請求項８の発明は、ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ステータの前記平板状のコイルに通電して前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置を有する電子機器であり、前記ロータは、軸受けと、前記軸受けに固定されたロータヨークと、前記ロータヨークに固定されたマグネットと振動発生用のウエイトと、を有し、前記ステータは、ステータヨークと、前記ステータヨークに固定され、通電するための前記平板状のコイルと、前記ロータの前記軸受けをラジアル方向に関して回転可能に支持する固定軸、電気接続端子を前記ステータヨークに対して固定する端子ハウジングとを有し、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持され、前記固定軸は、前記回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が前記端子ハウジングによって受け止められていることを特徴とする振動発生装置を有する電子機器である。
【００２２】
請求項８では、ロータは、軸受けと、ロータヨークと、マグネットと、振動発生用のウエイトを有している。
ステータは、ステータヨークと、平板状のコイルと、固定軸と、端子ハウジングを有している。
ロータヨークは軸受けに固定されている。マグネットはロータヨークに固定されている。振動発生用のウエイトは、ロータヨークに固定されている。
ステータ側の平板状のコイルは、ステータヨークに固定されて、通電することにより平板状のコイルの発生する磁界とロータのマグネットの発生する磁界との相互作用によりロータがステータに対して回転するようになっている。
ステータの固定軸は、ロータの軸受けを回転可能に支持する。
ロータの軸受けの端面は、ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。ステータの固定軸は、回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が端子ハウジングによって受け止められている。
【００２３】
これにより、ステータ側の固定軸に対してロータの軸受けを回転可能にすることにより、従来のロータ側の軸をステータ側の軸受けに対して回転可能に支持するのに比べて、ロータのすりこぎ運動がなく、ロータが回転する際の軸振れを起こさない。すなわち、ロータの軸受けとステータの固定軸の摺動部分の摩耗が少なくなり、振動発生装置の寿命が長くなる。
しかもロータの軸受けの端面は、ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。従って軸受けの端面は、ステータに対してシートを介在することにより、ステータ側に対して回転することができる。
また、ステータ側の固定軸に対してロータ側の軸受けを回転可能に支持しているので、振動発生装置の軸方向の長さを小さくしても、振動発生装置のロータが回転する際の軸振れをできるだけ小さくすることができる。これにより振動発生装置の薄型化と小型化が図れる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記シートは、前記ロータの前記軸受けの端面に固定された回転側シートであり、前記回転側シートは前記ステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００２５】
請求項９では、シートは、ロータの軸受けの端面に固定された回転側シートである。回転側シートはステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００２６】
請求項１０の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記シートは、前記ステータに対して固定された固定側シートであり、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００２７】
請求項１０では、シートは、ステータに対して固定された固定側のシートである。ロータの軸受けの端面は、この固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記ステータの前記平板状のコイル上または前記ステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている。
【００２９】
請求項１１では、ステータの平板状のコイル上またはステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている。
【００３０】
請求項１２の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの内側の位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
【００３１】
請求項１２では、ステータの平板状のコイルは複数の駆動パターンを有している。ステータヨークは、駆動パターンの内側の位置に、スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。このようにスラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減することから、ロータの軸受けの端面とシートにおけるスラスト方向の摩擦を低減することができ、振動発生装置の長寿命化を図ることができる。
【００３２】
請求項１３の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
【００３３】
請求項１３では、ステータの平板状のコイルは複数の駆動パターンを有している。ステータヨークは、駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置にスラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している。
これにより、スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減することから、ロータの軸受けの端面とシートにおけるスラスト方向の摩擦を低減することができ、振動発生装置の長寿命化を図ることができる。
【００３４】
請求項１４の発明は、請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器において、前記ステータヨークは、非磁性材料または軟磁性材料により作られている
【００３５】
請求項１４では、ステータヨークが非磁性材料または軟磁性材料で作られているので、透磁性材料もしくは強磁性材料でステータヨークを作るのに比べて、ロータがステータ側に対して生じるスラスト方向の磁気的吸引力を低減できる。このため、ロータとステータの間の摺動部分の摩耗を防いで、振動発生装置の長寿命化が図れる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３７】
図１は、本発明の振動発生装置を有する電子機器の一例として携帯電話の例を示している。
図１と図２に示す携帯電話１０は、たとえば周波数域が０．８〜１．５（ＧＨｚ）のデジタル方式の携帯電話であり、図１と図２に示すように筐体１２、アンテナ１４、表示部１６、操作部１８、マイク２０、スピーカ２２等を有している。
【００３８】
図１に示すように操作部１８は、各種の操作キーを有しており、通話ボタン１８Ａ、通話の切断ボタン１８Ｂ、テンキー１８Ｃ等を有している。表示部１６は、たとえば液晶表示装置を用いることができる。
筐体１２は、図１に示すフロント部２４と図２に示すリヤ部２６を有しており、リヤ部２６側には、バッテリ２８が着脱可能に固定することができる。アンテナ１４は筐体１２に対して出し入れ可能に取り付けられている。
図１の筐体１２の中には、振動発生装置４０が内蔵されている。この振動発生装置４０は、たとえば携帯電話１０において、着信した場合に振動を発生して、使用者に対して着信したことを振動で知らせる機能を有している。
【００３９】
図３は、振動発生装置４０の具体的な構造を示している。
この振動発生装置４０は、振動アクチュエータとも呼んでおり、ケース４３と、ケース４３の中に配置された振動モータ５０を有している。
【００４０】
図４は、ケース４３のみの分解斜視図であり、図４では振動モータ５０の図示は省略している。ケース４３は、蓋部材４５とステータヨーク４７を有している。このステータヨーク４７は、蓋部材４５に対する底板である。
ケース４３の蓋部材４５とステータヨーク４７は、透磁性材料たとえば金属である一例として鉄や、磁性を有するステンレス鋼や珪素鋼板などにより作られていて、磁路を閉じる部材である。
なお、蓋部材４５が不要な場合は勿論無くても良い。
ステータヨーク４７は、ほぼ正方形状の板部材であり、ステータヨーク４７の四隅には、カシメ部４９が設けられている。ステータヨーク４７の中央には、穴５１が形成されている。またステータ４７の穴５１の周囲には、複数の穴４００が等間隔で設けられている。
【００４１】
図４の蓋部材４５は、ほぼ円形状に近い平坦部分５３と４つの角部５５を有している。４つの角部５５にはそれぞれ切り欠き５７が形成されている。これらの切り欠き５７には、ステータヨーク４７の対応する位置のカシメ部４９がはめ込まれて、カシメ部４９を機械的にカシメることにより、図３に示すように蓋部材４５とステータヨーク４７は、振動モータ５０を収容した状態で一体的に組立てる。
【００４２】
図３に示す振動モータ５０は、電気接続端子２７０を用いてメインの回路基板２００に対して電気的に接続されている。
【００４３】
図５は、振動発生装置４０の形状例を示しており、図４に示す蓋部材４５が取り除かれた状態を示している。
図６はステータヨーク４７側の面を示しており、図７は図６のＡ−Ａ線における振動発生装置４０の断面構造例を示している。
図８は、図７の振動発生装置４０の振動モータ５０の断面構造を、さらに詳しく示している。
【００４４】
図４に示す蓋部材４５とステータヨーク４７は、たとえば鉄やステンレス鋼のような磁性回路を形成することができる材料により作られている。図５に示すようにステータヨーク４７と蓋部材４５の中の空間には、振動モータ５０と、たとえば複数個の電子部品７１，７２，７３，７４が収容されている。
蓋部材４５は、ステータヨーク４７に対して図３と図４に示すようなカシメにより取り付けることにより、その中に振動モータ５０を収容している。振動モータ５０は、ロータ８０と、ステータ８３を有している。
振動発生装置４０の振動モータ５０では、ステータ８３はロータ８０を回転可能に支持する。ステータ８３の平板状のコイル１２０に対して図３のメインの回路基板２００から通電することで、ロータ８０を回転することにより、振動発生装置４０の振動モータ５０のロータ８０は、振動を発生するようになっている。
【００４５】
まず図５に示す振動モータ５０のロータ８０の構造について説明する。
図７に示すようにロータ８０は、ステータ８３に対して、中心軸ＣＬを中心として連続回転可能になっている。
図８は、このロータ８０とステータ８３のより詳しい構造を示している。
ロータ８０は、軸受け１５０、スリーブ１５１、マグネット８５、振動発生用のウエイト８７、そしてロータヨーク８９を有している。
【００４６】
軸受け１５０は、円筒状の部材であり、この軸受け１５０はたとえば焼結メタルや樹脂により作られている。この樹脂を採用する場合には、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）などを採用することができる。
軸受け１５０の外周面に対しては、スリーブ１５１がたとえば圧入により固定されている。このスリーブ１５１は、軸受けハウジングとも呼んでおりたとえば真ちゅう、アルミニウム、ステンレス鋼など金属や、樹脂（たとえばＰＰＳ）により作られている。図８の実施の形態では、軸受け１５０とスリーブ１５１は別部材になっているが、軸受け１５０とスリーブ１５１の部分は一体物で形成しても勿論構わない。
【００４７】
図８に示す駆動用のマグネット８５は、スリーブ１５１の外周面に対して配置されている。
マグネット８５は、ドーナツ状もしくはリング状のマグネットであり、たとえばネオジ系またはサマコバ系の焼結材を用いている。マグネット８５は、ロータヨーク８９の内面に対してたとえば接着剤を用いて固定されている。図８に示すマグネット８５は、円周方向に沿ってＳ極とＮ極が交互に多極着磁されたものである。
ロータヨーク８９は、たとえば鉄やステンレス鋼などの透磁性材料により作られており、ロータヨーク８９はスリーブ１５１の外周面に対して圧入もしくは接着あるいはカシメあるいはその全部を用いて固定されている。ロータヨーク８９の直径はマグネット８５の直径とほぼ同じである。
【００４８】
図８のロータヨーク８９とマグネット８５の外周面には、ウエイト８７が設けられている。ウエイト８７は、図２１に示すような半円周状の形状を有しており、たとえば図５に示すようにロータヨーク８９とウエイトに対してカシメあるいは接着あるいはその他の固定手法を用いて固定されている。
このウエイト８７は、図５に示すロータ８０をステータ８３に対してシャフト９１の中心軸ＣＬを中心として連続回転させることで回転アンバランスエネルギーを振動成分として取り出すためのウエイトである。
ウエイト８７は、たとえばタングステン等の比重の大きい材質により作られている。
図８に示すロータ８０は、蓋部材４５とステータヨーク４７の間の空間に配置されている。
【００４９】
次に、図８に示すステータ８３の構造について説明する。
ステータ８３は、ステータヨーク４７、平板状のコイル１２０、固定軸９１、端子ハウジング２５０、そして電気接続端子２７０を有している。
電気接続端子２７０は、平板状のコイル１２０に対してたとえばはんだ付けにより電気的に接続されており、この電気接続端子２７０は、平板状のコイル１２０を図７に示すようにメインの回路基板９９の電極２７１に対して電気的に接続する機能を有している。電気接続端子２７０は、いわゆる片持ちばり形式で弾性変形可能な導電性金属、たとえばＡｕあるいはＣｕにより作ることができる。
【００５０】
図８の端子ハウジング２５０は、図６に示す長方形の形状を有し、電気接続端子２７０をステータヨーク４７に対して固定するための部材である。端子ハウジング２５０は、電気絶縁性を有する樹脂たとえばＰＰＳ，ＬＣＰ（液晶ポリマー）等により作られている。この端子ハウジング２５０は、図６に示しており、ステータヨーク４７のほぼ全面を覆っている。しかし端子ハウジング２５０は、２つの開口部２５５を有していて、この開口部２５５からは、２つの電気接続端子２７０，２７０が露出している。
【００５１】
図８の固定軸９１は、蓋部材４５とステータヨーク４７に対してたとえば溶接により固定されている固定軸である。固定軸９１の中心は中心軸ＣＬである。固定軸９１の一端部は、蓋部材４５の内面４５Ｈに対して溶接部分４５Ｇにより固定されている。
同様にして固定軸９１の他端部は、ステータヨーク４７の穴部の内周面４７Ｈに対して溶接部分４７Ｇにより固定されている。
【００５２】
固定軸９１は、中心軸ＣＬに沿った長さがかなり短く設定されており、固定軸９１はたとえばステンレス鋼により作られている。固定軸９１の一端部と他端部のそれぞれの端面は、平坦面ではなく凸状の曲面になっている。これにより固定軸９１の一端部と他端部は、蓋部材４５とステータヨーク４７に対して溶接部分４５Ｇ，４７Ｇにより確実に溶接して固定することができる。
この固定軸９１は、ロータ８０の軸受け１５０内に挿入されており、軸受け１５０に対してラジアル方向に関して回転可能に支持されている。
【００５３】
次に、ステータ８３の平板状のコイル１２０の構造について説明する。
図８の平板状のコイル１２０は、図９に示すように複数個の駆動パターン１２１を有している。これらの駆動パターン１２１は、中心軸ＣＬを中心として、穴１２０Ｈの周りにおいて円周方向に沿って配列されている。
【００５４】
図１０は、平板状のコイル１２０の駆動パターンの形状例を示している。駆動パターン１２１は、それぞれほぼ扇状の形状を有しており、たとえば駆動パターン１２１は円周方向に関して６つ形成されている。
この平板状のコイル１２０は、図９に示すステータヨーク４７の内面４７Ｍに対してたとえば接着剤により貼り付けて固定されている。
複数個の電子部品７１乃至７４は、平板状のコイル１２０に対して直接接着剤により貼り付けて固定されており、各電子部品７１乃至７４は、平板状のコイル１２０を通じて必要な個所に電気的に接続されている。
平板状のコイル１２０は、複数枚の薄いフレキシブルな配線板を積層することにより構成されている。
【００５５】
図１１乃至図１４は、複数枚の配線板の配線パターンの形状例を示している。図１１は１層目の配線板３１１を示しており、図１２は２層目の配線板３１２を示し、図１３は３層目の配線板３１３を示し、そして図１４は４層目の配線板３１４を示している。
これらの配線板３１１乃至３０４は、積層して相互に電気的に接続されることにより、各駆動パターン１２１が形成されるようになっている。このように駆動パターン１２１は、たとえば１層目の配線板３１１乃至４層目の配線板３１４を積層して構成することにより、次のようなメリットがある。
【００５６】
各駆動パターン１２１が、たとえば１層目乃至４層目の配線板３１１乃至３１４により積層して構成することにより、駆動パターン１２１が発生する磁界を１枚の配線板を用いるのに比べてかなり大きくすることができる。
このことから、平板状のコイル１２０が通電することで発生する磁界と、ロータ８０側の駆動用のマグネット８５の磁界との相互作用により、大きな駆動力でロータ８０をステータ８３に対して連続回転させることができる。
このことから、ウエイト８７はより大きな振動成分を発生することができるので、振動発生装置４０はより大きな振動を小型化および薄型化を図っているにも関わらず発生させることができるのである。
【００５７】
図１１乃至図１４に示す１層目の配線板３１１乃至４層目の配線板３１４には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相およびコモン（Ｃ）の配線がそれぞれ示されている。
このように図８に示す平板状のコイル１２０は、ロータ８０の回転駆動力を上げるために、たとえば４層の配線板を積層することにより構成されている。しかし平板状のコイル１２０は、これに限らず１層の配線板で構成してもよいし、２層あるいは３層あるいは５層以上の配線板で積層して構成しても勿論構わない。上述した平板状のコイル１２０は、上述したような配線板を複数枚積層して複層化（たとえば４層化）することにより、ロータ８０を回転する際のトルク定数の増大を図りつつ、振動発生装置４０の薄型化および小型化を図ることができる。各駆動パターン１２１は、Ｕ層、Ｖ層、Ｗ層の取り出し電極に対して接続されており、取り出し電極は図３に示すメインの回路基板９９に電気的に接続されている。
【００５８】
図５に示す平板状のコイル１２０の各駆動パターン１２１は、たとえばセンサーレス形式で３相全波方式で通電することにより、ロータ８０はステータ８３に対して３相全波駆動により連続回転する。
いずれにしても、平板状のコイル１２０と平板状のステータヨーク４７を貼り付けて固定しているので、振動発生装置４０は、中心軸ＣＬ方向に関する薄型化および直径方向に関する小型化を実現できるのである。
【００５９】
次に、図８に示すスラスト軸受け部３００について説明する。
このスラスト軸受け部３００は、ロータ８０の軸受け１５０を、ステータヨーク４７側に対してスラスト方向に関して回転可能に軸受けをするための部分である。
スラスト軸受け部３００は、図８の実施の形態では固定側シート３０１と回転側シート３０２を有している。
固定側シート３０１は、ステータヨーク４７の内面４７Ｋに対して接着剤により固定されている。回転側シート３０２は、ロータ８０の軸受け１５０の端面４０１に対して接着剤により固定されている。
【００６０】
図１５（Ａ）は、固定側シート３０１の形状例を示しており、図１５（Ｂ）は回転側シート３０２の形状例を示している。固定側シート３０１と回転側シート３０２は、たとえば超高分子量ポリエチレンやポリアミド等により作られている。固定側シート３０１の中央には穴３０１Ａが形成されており回転側シート３０２の中央にも穴３０２Ａが形成されている。これらの穴３０１Ａ，３０２Ａの中には、図８に示す固定軸９１が挿入されている。
ロータ８０側の軸受け１５０と回転側シート３０２は、ステータ４７に対して固定側シート３０１を介してスラスト方向に関して回転可能に支持される。固定側シート３０１と回転側シート３０２の間には、オイルが介在される。
【００６１】
図５に示す電子部品７１乃至７４は、たとえば次のようなものである。
電子部品７１は、ドライバＩＣ（集積回路）であり、電子部品７２は抵抗素子であり、電子部品７３と電子部品７４はコンデンサである。これらの電子部品７１乃至７４は、外付け部品でありながら、平板状のコイル１２０に対して直接搭載することができる。これらの電子部品７１乃至７４は、フレキシブル配線板１２３において、リフローなどにより一括してマウント可能である。これらの電子部品７１乃至７４は、たとえばベアチップのようなものであり、一例として２ｍｍ角程度の大きさである。
これらの電子部品７１乃至７４の中心軸ＣＬ方向の高さは、図８に示すロータ８０のウエイト８７に当たらないような大きさである。すなわち、ウエイト８７と電子部品は、図５の平面で見てオーバーラップさせることが可能になり、これによって図５でみて振動発生装置４０の縦方向と横方向の幅寸法の小型化を図ることができる。
【００６２】
図７と図３にはメインの回路基板９９を示している。
このメインの回路基板９９に対して、振動発生装置４０は電気接続端子２７０を介して電気的に接続する。電気接続端子２７０は弾性変形可能な端子であるが、この電気接続端子２７０は、メインの回路基板９９の電極２７１に対して押し付けるようにして電気的に接続する。メインの回路基板９９は、比較的厚みのある硬い基板、たとえばガラスエポキシ基板などやその他の種類のものを採用することができる。
振動発生装置４０の電気接続端子２７０は、メインの回路基板９９に対して、平板状のコイル１２０の各駆動パターン１２１や各電子部品７１乃至７４を電気的に接続することができる。
【００６３】
図５に示すように、各駆動パターン１２１のほぼ中心部分には、穴４００が形成されている。この穴４００は、図４と図９にも示している。各穴４００がそれぞれ駆動パターン１２１の中心部分に形成されているのであるが、この穴４００は、対応するステータヨーク４７の位置にも形成されている。各穴４００は、駆動パターン１２１の駆動力発生部分には関係のない位置に形成されている。
【００６４】
このように、平板状のコイル１２０とステータヨーク４７の対応する位置にそれぞれ穴４００を形成することにより、ロータ８０のマグネット８５と平板状のコイル１２０の各駆動パターン１２１との間で発生するスラスト方向の磁気吸引力を低減するようになっている。このようにスラスト方向に磁気吸引力を必要に応じて低減することにより、図８に示すスラスト軸受け部３００の固定側シート３０１と回転側シート３０２の間におけるスラスト方向の摩擦力を低減することができ、振動発生装置４０の長寿命化を図ることができる。
このように穴４００が駆動パターン１２１の磁気発生には関係ない部分に形成することにより、磁気回路上ほとんど影響が出ず消費電力も上昇しないようにすることが可能である。
【００６５】
図５と図９に示す穴４００の形状は円形形状である。
図１６は、平板上のコイル１２０とステータヨーク４７の穴４００の別の形状例を示している。図１６に示す穴４００の形状は、駆動パターン１２１Ａの形状に対応してほぼ台形形状になっている。図１７は、穴４００の別の形状例を示している。図１７（Ａ）の穴４００は、正方形状であり、図１７（Ｂ）の穴４００は楕円形状であり、図１７（Ｃ）の穴は三角形状である。
【００６６】
図１７（Ｄ）の穴４００は、駆動パターン１２１Ａを横切って形成している。この穴４００の長手方向は半径方向に沿っており、穴４００は駆動パターン１２１Ａのモータ駆動には寄与しない部分１２９を横切って形成されている。駆動パターン１２１Ａのモータ駆動に寄与する部分１２８は、図５に示す中心軸ＣＬを中心とするほぼ半径方向に沿った部分である。
【００６７】
図１８は、図８に示す固定軸９１の別の実施の形態を示している。この固定軸９１の両端部の端面は平坦面９１Ａになっている。
【００６８】
図１９は、本発明の振動発生装置４０の別の実施の形態を示している。
図１９に示す振動発生装置４０が、図８に示す振動発生装置４０と異なるのは、次の点であり、その他の部分に付いては図８の実施の形態と同じであるので同じ符号を記してその説明を用いることにする。
【００６９】
図１９のスラスト軸受け部３００は、１枚のシート３３１を有している。このシート３３１は、ステータヨーク４７の内面４７Ｋに貼り付けられた固定側シートである。軸受け１５０の端面４０１は、ステータ側の固定側シート３３１を介してステータヨーク４７に対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。図１９の実施の形態において、固定側シート３３１を用いている。
しかし、これに限らず固定側シート３３１は、軸受け１５０の端面４０１側に接着して回転側シートとして用いても勿論可能である。この場合には、軸受け１５０と回転側シート３３１が、ステータヨーク４７の内面４７Ｋに対して回転可能にスラスト方向に関して支持される。
【００７０】
図２０は、本発明の振動発生装置４０のさらに別の実施の形態について示している。
図２０に示す振動発生装置４０が、図８に示す振動発生装置４０と異なるのは次の点であり、その他の点については図８に示す振動発生装置４０と同じであるので同じ符号を記してその説明を用いる。
【００７１】
図２０に示すスラスト軸受け部３００は、１枚のシート３５１と突起３６１を有している。１枚のシート３５１は、たとえばステータヨーク４７の内面４７Ｋに対して接着剤により固定されている。これに対して軸受け１５０の端面４０１には、リング状の突起３６１が形成されている。
これによって、ロータ８０の軸受け１５０の突起３６１は、ステータヨーク４７に対して固定側シート３５１を介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００７２】
図２２は、本発明の振動発生装置４０のさらに別の実施の形態を示しており、図８の振動発生装置４０と同じ個所には同じ符号を記してその説明を用いることにする。
図２２の振動発生装置４０が異なるのは、次の点である。
軸受け１５０とスリーブ１５１は一体形成されており、軸受け部材１５９を形成していることである。このようにすることで、部品点数をさらに減らして振動発生装置４０のコストダウンを図ることができる。
【００７３】
図２２のスラスト軸受け部３００は、やはり１枚のシート３５１を用いており、軸受け部材１５９の端面４１０はこの固定側シート３５１を介してステータヨーク４７の内面に対してスラスト方向に関して回転可能になっている。図１９，図２０、そして図２２のように、スラスト軸受け部３００を１枚のシートにより構成することにより、図８に示すスラスト軸受け部３００の２枚のシートで構成する場合に比べて、部品点数を減らしかつ必要に応じて中心軸ＣＬ方向に関する長さを短くすることができる。これによって振動発生装置４０の薄型化および小型化ならびにコストダウンを図ることができる。
【００７４】
図２３は、振動発生装置４０のさらに別の実施の形態を示している。
図２３の振動発生装置４０が、図８の振動発生装置４０と異なるのは、固定軸９１の取り付け方式とスラスト軸受け部３００の構造であるが、その他の点については図８の実施の形態と同じであるので同じ符号を記してその説明を用いる。
固定軸９１の一端部は蓋部材４５の内面に対して溶接により固定されている。しかし固定軸９１の他端部は、ステータヨーク４７の穴６００の周囲部分に対して圧入により固定されている。従って固定軸９１の他端部は圧入部分６０１により確実に円周方向に沿って固定されている。
【００７５】
スラスト軸受け部３００は、固定側シート３０１と回転側シート３０２を有している。固定側シート３０１は、ステータヨーク４７の圧入部分６０１に対してたとえば圧入により固定されたリング状の部材である。回転側シート３０２は、軸受け１５０の端面４０１に対して接着剤により固定されたたとえばリング状の部材である。
これらの回転側シート３０２は固定側シート３０１に対してオイルを介して密着している。
これによって、軸受け１５０と回転側シート３０２は、ステータヨーク４７に対して固定側シート３０１を介してスラスト方向に関して回転可能に支持されている。
【００７６】
図２４は、平板状のコイル１２０の別の実施の形態を示している。この平板状のコイル１２０のたとえば一部分に切欠き部１２３Ａが形成されている。このように切欠き部１２３Ａを形成することにより、たとえば１つの電子部品７４をステータヨーク４７の内面４７Ｍに対して直接搭載して固定することができる。図２４の実施の形態に限らず、他の電子部品７１乃至７３についても、平板状のコイル１２０に切欠き部を設けることにより、ステータヨーク４７の内面４７Ｍに対して直接固定することも可能である。
【００７７】
本発明の実施の形態の振動発生装置４０では、図３に示すケース４３の中に振動モータ５０を収容している。
この振動モータ５０は、ロータ８０のマグネット８５と、ステータ８３の板状のコイル１２０が間隔を少しあけたいわゆる面対向している構造を採用している。これによって、振動モータ５０を含む振動発生装置４０は、中心軸ＣＬ方向に関する厚みを、従来のブラシ付きモータに比べて大幅に薄型化をすることができる。
そしてウエイト８７は、たとえばタングステンのような比重の重いものにより作られているが、非常に薄型でかつ小型のウエイト８７を用いるだけで、振動モータ５０はロータ８０を回転する際に大きな回転アンバランスエネルギーによる振動成分を発生することができる。
【００７８】
図３に示すケース４３の蓋部材４５は絞り形状に形成されているので、これにより剛性を高めつつ軽量化および薄型化を図ることができる。
焼結材料を用いた薄型のマグネット８５とフレキシブルプリント配線板状の薄い板状のコイル１２０を用いることにより、振動発生装置４０の中心軸ＣＬ方向に関する小型化および薄型化を図ることができるばかりでなく、低消費電力化も図れる。
【００７９】
本発明の実施の形態では、平板状のコイル１２０は、複数枚の配線板を積層して構成するのが好ましい。これら複数枚の配線板はそれぞれラミネートコイルと呼んでいる。各ラミネートコイルは、絶縁材であるたとえばポリカーボネイトの内部にコイル銅線を配置したものである。
平板状のコイル１２０は、平板状のステータヨーク４７に対して接着剤などにより直接貼り付けて固定している。しかしこれに限らず平板状のコイル１２０は、ステータヨークに対して機械的な固定であるカシメや挟み込みなどで固定しても勿論よい。
【００８０】
本発明の実施の形態のスラスト軸受け部は、たとえば１枚のシートもしくは２枚のシートを擦らせることにより、ロータをステータに対して回転可能にスラスト方向に関して支持している。この場合のスラスト方向に関する磁気的吸引力を低減して、スラスト方向に関するスラスト軸受け部における機械的なロスを低減するために、平板状のコイル１２０の駆動パターンの内部とそれに対応するステータヨークの部分には穴を設けている。
【００８１】
いくつかの電子部品は、平板状のコイル１２０の表層の電極に対して、たとえばワイヤーボンディングなどにより電気的に接続することができる。
本発明の実施の形態では、ステータ側の固定軸は、蓋部材およびステータヨークに対してたとえばＹＡＧレーザーにより溶接することで固定することができる。しかしこの固定軸の固定方法は、溶接に限らず接着あるいは圧入あるいはカシメであっても勿論構わない。固定軸の両端は球面状であってもよいが、すでに述べたように平坦面状の方がより好ましい。
【００８２】
スラスト軸受け部の固定側シートと回転側シート（可動側シートとも呼ぶ）の間には、オイルを介在させて、その間で回転できる構造になっている。回転側シートは、軸受け部の端部に対して接着、あるいは圧入により固定することができる。固定側シートは、底板であるステータヨークの内面に対して接着あるいは圧入あるいはカシメなどで固定してもよい。ロータの軸受けは、たとえばカーボンファイバー入りのＰＰＳで構成することができる。この円筒状の軸受けはプラスチックに限らず焼結メタルであっても勿論構わない。
【００８３】
本発明の実施の形態では、ステータ側の固定軸に対してロータの軸受けを回転可能にすることにより、従来のロータ側の軸をステータ側の軸受けに対して回転可能に支持するのに比べて、ロータのすりこぎ運動がなく、ロータが回転する際の軸振れを起こさない。すなわち、ロータの軸受けとステータの固定軸の摺動部分の摩耗が少なくなり、振動発生装置の寿命が長くなる。また、ステータ側の固定軸に対してロータ側の軸受けを回転可能に支持しているので、振動発生装置の軸方向の長さを小さくしても、振動発生装置のロータが回転する際の軸振れをできるだけ小さくすることができる。これにより振動発生装置の薄型化と小型化が図れる。
軸受けの軸方向の長さが固定軸の長さに近付くほど、ロータの軸振れはさらになくなることになる。
【００８４】
本発明の実施の形態では、ステータヨークは、非磁性材料または軟磁性材料で作る場合には、非磁性材料としては、たとえばステンレス鋼、アルミニウム、プラスチックである。金属の軟磁性材料としては、プラスチック、一例として強磁性体を含むプラスチックや軟磁性体を含むプラスチックを用いることができる。この場合にステータヨークは穴４００を設けても設けなくてもよいが、穴４００を設ける場合であっても、穴４００の大きさは透磁性材料や強磁性材料を用いるの比べて、小さくできる。
また、ステータヨークを透磁性材料または強磁性材料で作った場合に、穴４００に非磁性材料または軟磁性材料を充填しても、ロータとステータ間の磁気的吸引力を低減できる。
【００８５】
本発明の振動発生装置を有する電子機器の例としては、携帯電話に限らず、他の種類の携帯通信機器など、たとえば携帯情報端末やコンピュータあるいはその他の分野の機器も含むものである。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエイトを有する振動発生装置のロータが回転する場合に、軸振れを起こしにくく、長寿命でありしかも搭載しようとする電子機器の小型化や薄型化に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動発生装置を有する電子機器の好ましい実施の形態を示す正面図。
【図２】図１の電子機器の背面図。
【図３】振動発生装置を示す斜視図。
【図４】振動発生装置のケースの分解斜視図。
【図５】振動発生装置を示しており、ケースの蓋部材を取り除いた振動モータ等を示す図。
【図６】振動発生装置の裏面側を示す図。
【図７】図６の振動発生装置のＡ−Ａ線における断面構造例を示す図。
【図８】図７の振動発生装置の断面構造を詳しく示す図。
【図９】ロータとステータを示す分解斜視図。
【図１０】ステータ側の平板状のコイルの平面図。
【図１１】平板状のコイルの第１層目の配線板の例を示す図。
【図１２】平板状のコイルの第２層目の配線板の例を示す図。
【図１３】平板状のコイルの第３層目の配線板の例を示す図。
【図１４】平板状のコイルの第４層目の配線板の例を示す図。
【図１５】固定側シートを示す平面図。回転側シートを示す平面図。
【図１６】本発明の別の実施の形態を示しており、平板状のコイルの別の形態を示す図。
【図１７】平板状のコイルおよびステータヨークに設けられる穴の別の形状例を示す図。
【図１８】固定軸の別の形状例を示す図。
【図１９】本発明の振動発生装置の別の実施の形態を示す断面図。
【図２０】本発明の振動発生装置のさらに別の実施の形態を示す断面図。
【図２１】振動発生用のウエイトを示す図。
【図２２】本発明の振動発生装置のさらに別の実施の形態を示す断面図。
【図２３】本発明の振動発生装置のさらに別の実施の形態を示す断面図。
【図２４】本発明の振動発生装置におけるロータおよびステータの分解斜視図の別の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１０・・・携帯電話（電子機器の一例）、４０・・・振動発生装置、４３・・・ケース、４５・・・ケースの蓋部材、４７・・・ケースのステータヨーク（底板）、５０・・・振動モータ、７１，７２，７３，７４・・・電子部品、８０・・・ロータ、８３・・・ステータ、８５・・・マグネット、８７・・・ウエイト、８９・・・ロータヨーク、９１・・・固定軸、１２０・・・平板状のコイル、１５０・・・軸受け、２５０・・・端子ハウジング、３０１・・・固定側シート、３０２・・・回転側シート

Claims (14)

1. ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ステータの前記平板状のコイルに通電して前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置であり、
   前記ロータは、
   軸受けと、
   前記軸受けに固定されたロータヨークと、
   前記ロータヨークに固定されたマグネットと振動発生用のウエイトと、を有し、
   前記ステータは、
   ステータヨークと、
   前記ステータヨークに固定され、通電するための前記平板状のコイルと、
   前記ロータの前記軸受けをラジアル方向に関して回転可能に支持する固定軸と、
   電気接続端子を前記ステータヨークに対して固定する端子ハウジングとを有し、
   前記ロータの前記軸受けの端面は、前記ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持され、前記固定軸は、前記回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が前記端子ハウジングによって受け止められていることを特徴とする振動発生装置。
2. 前記シートは、前記ロータの前記軸受けの端面に固定された回転側シートであり、前記回転側シートは前記ステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている請求項１に記載の振動発生装置。
3. 前記シートは、前記ステータに対して固定された固定側シートであり、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている請求項１に記載の振動発生装置。
4. 前記ステータの前記平板状のコイル上または前記ステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている請求項１に記載の振動発生装置。
5. 前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの内側の位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している請求項１に記載の振動発生装置。
6. 前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している請求項１に記載の振動発生装置。
7. 前記ステータヨークは、非磁性材料または軟磁性材料により作られている請求項１に記載の振動発生装置。
8. ロータと前記ロータを回転可能に支持するステータを有し、前記ステータの前記平板状のコイルに通電して前記ロータを回転することにより振動を発生する振動発生装置を有する電子機器であり、
   前記ロータは、
   軸受けと、
   前記軸受けに固定されたロータヨークと、
   前記ロータヨークに固定されたマグネットと振動発生用のウエイトと、を有し、
   前記ステータは、
   ステータヨークと、
   前記ステータヨークに固定され、通電するための前記平板状のコイルと、
   前記ロータの前記軸受けをラジアル方向に関して回転可能に支持する固定軸と、
   電気接続端子を前記ステータヨークに対して固定する端子ハウジングとを有し、
   前記ロータの前記軸受けの端面は、前記ステータに対して回転側シートと固定側シートを介してスラスト方向に関して回転可能に支持され、前記固定軸は、前記回転側シートと固定側シートを貫通した側の端部が前記端子ハウジングによって受け止められていることを特徴とする振動発生装置を有する電子機器。
9. 前記シートは、前記ロータの前記軸受けの端面に固定された回転側シートであり、前記回転側シートは前記ステータに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。
10. 前記シートは、前記ステータに対して固定された固定側シートであり、前記ロータの前記軸受けの端面は、前記固定側シートに対してスラスト方向に関して回転可能に支持されている請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。
11. 前記ステータの前記平板状のコイル上または前記ステータヨーク上には、電子部品が直接搭載されている請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。
12. 前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの内側の位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。
13. 前記ステータの前記平板状のコイルは複数の駆動パターンを有し、前記ステータヨークは、前記駆動パターンの駆動力発生に寄与しない位置に前記スラスト方向に生じる磁気的吸引力を低減するための穴を有している請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。
14. 前記ステータヨークは、非磁性材料または軟磁性材料により作られている請求項８に記載の振動発生装置を有する電子機器。

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