CN109475905B - 线性致动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线性致动器，具有：可动体、固定体、使可动体相对于固定体沿第一方向直动的磁驱动机构、以及设于可动体和固定体之间的减振部件。磁驱动机构具有：设于固定体的线圈保持架、支承于线圈保持架的线圈支承部的线圈、设于可动体的第一轭、以及保持于第一轭的第一永磁体。减振部件设于第一轭和线圈保持架之间在第二方向上对置的部分。由此，即使不使用壳体，也能够在固定体和可动体之间设置减振部件。

Description

线性致动器
技术领域
本发明涉及一种线性致动器，直线驱动可动体而使其振动。
背景技术
作为通过振动而通知信息的器件，提案有一种线性致动器，具备：具有永磁体的可动体、和具有与永磁体对置的线圈的固定体，其中，固定体具备：收容可动体的壳体(参照专利文献1)。另外，在专利文献1所记载的线性致动器中，为了抑制可动体的共振，在壳体和可动体之间构成空气阻尼器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2006－7161号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，在专利文献1所记载的结构中，由于使用壳体构成空气阻尼器，所以，存在只有在组装了线性致动器后才能检查包含减振性能在内的振动特性的问题点。另外，在代替空气阻尼器，而将硅凝胶等减振部件配置于可动体和壳体之间来抑制可动体的共振的情况下，也存在只有在组装了线性致动器后才能检查包含减振性能在内的振动特性的问题点。
鉴于以上的问题点，本发明的技术问题在于，提供一种线性致动器，在利用磁驱动机构将可动体相对于固定体直线驱动而使其振动时，即使不使用壳体，也能够在固定体和可动体之间设置减振部件。
解决问题所采用的技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种线性致动器，包括：固定体；可动体；磁驱动机构，所述磁驱动机构使所述可动体相对于所述固定体沿第一方向直动；以及减振部件，所述减振部件设于所述可动体和所述固定体之间，其中，所述磁驱动机构具有：设于所述可动体及所述固定体中的一侧的线圈保持架、支承于所述线圈保持架的线圈支承部的线圈、设于所述可动体及所述固定体中的另一侧的第一轭、以及保持于所述第一轭且与所述线圈在相对于所述第一方向交叉的第二方向上对置的第一永磁体，所述减振部件设于所述第一轭和所述线圈保持架之间。
在本发明中，当利用磁驱动机构使可动体直动而使其振动时，振动会传递给利用者。因此，通过对应于应传递的信息切换振动的方式，能够通过振动传递信息。此时，由于在固定体和可动体之间设有减振部件，所以，能够抑制可动体共振。在此，减振部件设于保持线圈的线圈保持架和保持永磁体的轭之间，在设置减振部件时不使用壳体。因此，即使不使用壳体，也能够在固定体和可动体之间设置减振部件。因此，能够在不具有壳体的线性致动器上设置减振部件。另外，能够在未设置壳体的组装中途的阶段设置减振部件。
在本发明中，能够采用如下方式，所述减振部件设于所述线圈保持架和所述第一轭在所述第二方向上对置的部分。根据所述方式，即使不将线圈保持架及第一轭形成复杂的形状，也能够在线圈保持架和第一轭之间设置减振部件。
在本发明中，能够采用如下方式，所述线圈保持架具备：通过所述线圈支承部从与所述第一轭的相反侧支承所述线圈的保持架本体、和从所述第一轭的一侧覆盖所述线圈的线圈板，所述减振部件设于所述线圈板和所述第一轭之间。根据所述方式，能够在与线圈重叠的位置设置减振部件。
在本发明中，能够采用如下方式，所述磁驱动机构具有：第二轭，所述第二轭在所述可动体及所述固定体中的另一侧，相对于所述线圈保持架而设于与所述第一轭的相反侧；第二永磁体，所述第二永磁体保持于所述第二轭，在相对于所述线圈与所述第一永磁体的相反侧，于所述第二方向上与所述线圈对置，所述减振部件还设于所述线圈保持架和所述第二轭在所述第二方向上对置的部分。
在本发明中，能够采用如下方式，所述线圈具备：两个长边部，所述两个长边在所述第一方向并排，且沿相对于所述第一方向及所述第二方向交叉的第三方向延伸；两个短边部，所述两个短边部将所述长边部的所述第三方向的两端相连，所述减振部件设于所述线圈的所述短边部侧。
在本发明中，能够采用如下方式，所述减振部件是凝胶状减振部件。
在本发明中，能够采用如下方式，所述线圈保持架及所述线圈设于所述固定体侧，所述第一轭及所述第一永磁体设于所述可动体侧。
在本发明中，能够采用如下方式，所述固定体具有：内部收容所述可动体、所述减振部件、及所述磁驱动机构的壳体。
发明效果
在本发明中，当利用磁驱动机构使可动体直动而使其振动时，振动会传递给利用者。因此，通过对应于应传递的信息切换振动的方式，能够通过振动传递信息。此时，由于在固定体和可动体之间设有减振部件，所以，能够抑制可动体共振。在此，减振部件设于保持线圈的线圈保持架和保持永磁体的轭之间，在设置减振部件时未使用壳体。因此，即使不使用壳体，也能够在固定体和可动体之间设置减振部件。因此，能够在不具有壳体的线性致动器上设置减振部件。另外，能够在未设置壳体的组装中途的阶段设置减振部件。
附图说明
图1是应用了本发明的线性致动器的立体图。
图2是图1所示的线性致动器的YZ剖视图。
图3是图1所示的线性致动器的分解立体图。
图4是用于图1所示的线性致动器的磁驱动机构等的分解立体图。
图5是用于图1所示的线性致动器的线圈保持架等的说明图。
附图标记说明
1…线性致动器、2…固定体、3…壳体、4…线圈保持架、5…线圈、6…可动体、10…磁驱动机构、31…第一壳体部件、32…第二壳体部件、40…线圈支承部、41…保持架本体、45…线圈板、51…长边部、52…短边部、71…第一永磁体、72…第二永磁体、81…第一轭、82…第二轭、91、92…减振部件、311、321…侧板部、401…线圈收容孔、402…支承板部、411…第一板部、412…第二板部、811、821…第一平板部、812、822…第二平板部、813、823…第三平板部、X…第一方向、Y…第二方向、Z…第三方向
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。在以下的说明中，在可动体6的直动方向(第一方向、振动方向)标注X，在与第一方向X交叉的第二方向标注Y，在相对于第一方向X及第二方向Y交叉的第三方向标注Z进行说明。此外，在第一方向X的一侧标注X1，在第一方向X的另一侧标注X2，在第二方向Y的一侧标注Y1，在第二方向Y的另一侧标注Y2，在第三方向Z的一侧标注Z1，在第三方向Z的另一侧标注Z2进行说明。
(整体结构)
图1是应用了本发明的线性致动器1的立体图。图2是图1所示的线性致动器1的YZ剖视图。图3是图1所示的线性致动器1的分解立体图。图4是用于图1所示的线性致动器1的磁驱动机构等的分解立体图。图5是用于图1所示的线性致动器1的线圈保持架等的说明图。
图1所示的线性致动器1具有长边方向朝向第三方向Z的长方体形状，通过第一方向X的振动对手持线性致动器1的利用者通知信息。因此，线性致动器1能够作为游戏机的操作部件等利用，能够通过振动等体验新的感觉。
如图2及图3所示，线性致动器1具有：限定线性致动器1的外形的包含角形的壳体3等的固定体2、和在壳体3的内部沿第一方向X可移动地支承于固定体2的可动体6。可动体6通过沿第一方向X振动而输出信息。
在本方式中，参照图2～图5如以下所说明，固定体2具有：壳体3、线圈保持架4、线圈5、及配线基板59。可动体6具有：永磁体(第一永磁体71及第二永磁体72)、及轭(第一轭81及第二轭82)。另外，由线圈保持架4、线圈5、永磁体(第一永磁体71及第二永磁体72)及轭(第一轭81及第二轭82)构成磁驱动机构10。另外，可动体6经由设于可动体6和固定体2之间的减振部件91、92而支承于固定体2。
(固定体2的结构)
如图1、图2及图3所示，在固定体2上，壳体3具有：位于第二方向Y的一侧Y1的第一壳体部件31、和在第二方向Y的另一侧Y2与第一壳体部件31重叠的第二壳体部件32，将第一壳体部件31的侧板部311和第二壳体部件32的侧板部321结合而构成壳体3。此时，在第一壳体部件31和第二壳体部件32之间，收容线圈保持架4、线圈5及可动体6。
如图2、图4及图5所示，磁驱动机构10具有：线圈5、和支承线圈5的线圈保持架4。线圈5为具有呈椭圆状卷绕的环状的平面形状的空芯线圈，具备：在第一方向X上并排地沿第三方向Z延伸的两个长边部51、和将两个长边部51的第三方向Z的两端相连的圆弧状的两个短边部52。
如图2、图4及图5所示，线圈保持架4具备：通过线圈支承部40从第二方向Y的另一侧Y2(与第一轭81相反侧)支承线圈5的保持架本体41、和在第三方向Z上分离的两个部位从第二方向Y的一侧Y1(第一轭81的一侧)覆盖线圈5的两个线圈板45。保持架本体41具有：沿第三方向Z延伸的第一板部411、和在第一板部411的第三方向Z的两侧向第一方向X的两侧突出的第二板部412，如图1所示，在将第一壳体部件31和第二壳体部件32重叠时，两个第二板部412各自的外周部被夹于其与侧板部311、321之间。
如图2、图4及图5所示，在线圈保持架4的第一板部411上设有线圈支承部40。线圈支承部40具有：收容线圈5的由椭圆状的贯通孔构成的线圈收容孔401、和在线圈收容孔401的第三方向Z的两端部于第二方向Y的另一侧Y2朝向线圈收容孔401突出的支承板部402。因此，在线圈收容孔401收容线圈5时，支承板部402从第二方向Y的另一侧Y2支承线圈5。
在所述状态下，在线圈5的第三方向Z的两侧的短边部52，线圈板45被从第二方向Y的一侧Y1覆盖。此时，通过在支承板部402及线圈板45的线圈5侧的面上涂布粘接剂，线圈5利用线圈板45被固定于保持架本体41。在本方式中，在线圈板45的线圈5侧的面上呈环状形成有作为粘接剂的蓄积部的凹部450(参照图5)。
在线圈保持架4的第三方向Z的另一侧Z2的端部固定对线圈5供电用的配线基板59，在配线基板59上连接用于线圈5的卷线的端部56、57。
(可动体6的结构)
如图2、图3及图4所示，磁驱动机构10具有：相对于线圈5配置于第二方向Y的一侧Y1的由磁性板构成的第一轭81、和以在第二方向Y的一侧Y1与线圈5对置的方式保持于第一轭81的第二方向Y的另一侧Y2的面的平板状的第一永磁体71。另外，磁驱动机构10具有：相对于线圈5配置于第二方向Y的另一侧Y2的由磁性板构成的第二轭82、和以在第二方向Y的另一侧Y2与线圈5对置的方式保持于第二轭82的第二方向Y的一侧Y1的面的平板状的第二永磁体72。在本方式中，可动体6由第一轭81、第一永磁体71、第二轭82、及第二永磁体72构成。
第一轭81具有：与第一永磁体71重叠的第一平板部811、从第一平板部811的第三方向Z的两侧的端部向第三方向Z的一侧Z1及另一侧Z2突出的两个第二平板部812、以及从第一平板部811的第一方向X的两侧的端部向第二方向Y的另一侧Y2折弯的两个第三平板部813。两个第三平板部813从第一方向X的两侧覆盖第一永磁体71。两个第二平板部812在第二方向Y的一侧Y1与线圈保持架4的线圈板45对置。
第二轭82具有与第一轭81相同的构造。即，第二轭82具有：与第二永磁体72重叠的第一平板部821、从第一平板部821的第三方向Z的两侧的端部向第三方向Z的一侧Z1及另一侧Z2突出的两个第二平板部822、以及从第一平板部821的第一方向X的两侧的端部向第二方向Y的一侧Y1折弯的两个第三平板部823。两个第三平板部823从第一方向X的两侧覆盖第二永磁体72。两个第二平板部822在第二方向Y的另一侧Y2与线圈保持架4的线圈板45对置。
第一永磁体71及第二永磁体72分别在第二方向Y的一侧Y1及另一侧Y2与线圈5的两个长边部51对置。第一永磁体71的例如第一方向X的一侧X1被磁化为N极，第一方向X的另一侧X2被磁化为S极。第二永磁体72与第一永磁体71相反，第一方向X的一侧X1被磁化为S极，第一方向X的另一侧X2被磁化为N极。
(凝胶状减振部件91、92的结构)
如图2、图3、图4及图5所示，可动体6通过设于可动体6和固定体2之间的减振部件91、92，而沿第一方向X可直线往复移动地被支承。因此，在本方式中，可动体6和固定体2之间未配置将可动体6沿第一方向X可直线往复移动地支承的板簧等。
在本方式中，减振部件91在第一轭81和线圈保持架4之间，被设于线圈保持架4和第一轭81在第二方向Y上对置的部分。减振部件92在第二轭82和线圈保持架4之间，被设于线圈保持架4和第二轭82在第二方向Y上对置的部分。更具体而言，减振部件91被设于被线圈保持架4的两个线圈板45和第一轭81的两个第二平板部812夹着的两个部位，减振部件92被设于被线圈保持架4的两个第二板部412和第二轭82的两个第二平板部822夹着的两个部位。因此，减振部件91、92被设于线圈5的短边部52侧。
在本方式中，减振部件91、92是粘弹性体。在此，粘弹性为将粘性和弹性两者合起来考虑的性质，是凝胶状部件、塑料、橡胶等高分子物质中显见的性质。因此，作为减振部件91、92(粘弹性体)，可使用各种凝胶状部件。另外，作为减振部件91、92(粘弹性体)，可以使用天然橡胶、二烯系橡胶(例如苯乙烯·丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶)、氯丁橡胶、丙烯腈·丁二烯橡胶等、非二烯系橡胶(例如丁基橡胶、乙烯·丙烯橡胶、乙烯·丙烯·二烯橡胶、聚氨酯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等)、热塑性弹性体等各种橡胶材料及它们的改性材料。更具体而言，减振部件91、92(粘弹性体)是由硅凝胶等构成的凝胶状减振部件。在本方式中，减振部件91、92是针入度为10度～110度的硅系凝胶。针入度由JIS－K－2207或JIS－K－2220规定，且所述值越小表示其越硬。减振部件91、92根据其伸缩方向具有线形或非线形的伸缩特性。例如，减振部件91、92在沿其厚度方向(轴向)被按压而压缩变形时，具备非线形的成分(弹簧系数)比线形的成分(弹簧系数)大的伸缩特性。与之相对，在沿厚度方向(轴向)被拉伸伸展的情况下，具备线形的成分(弹簧系数)比非线形的成分(弹簧系数)大的伸缩特性。由此，在减振部件91、92在可动体6和固定体2之间沿厚度方向(轴向)被按压而压缩变形时，能够抑制减振部件91、92大幅变形，因此，能够抑制可动体6和固定体2的间隙大幅变化。另一方面，在减振部件91、92向与厚度方向(轴向)交叉的方向(剪切方向)变形的情况下，无论在任一方向上动作，也是拉伸伸展的方向的变形，因此，具有线形的成分(弹簧系数)比非线形的成分(弹簧系数)大的变形特性。因此，在减振部件91、92中，基于运动方向的弹力恒定。因此，通过使用减振部件91、92的剪切方向的弹簧要素，能够提高振动加速度相对于输入信号的再现性，因此，能够以微妙的差异实现振动。此外，减振部件91、92和第一轭81或第二轭82的固定、及减振部件91、92和线圈保持架4的固定，利用粘接剂、粘合剂、或硅凝胶的粘合性进行。
(动作)
在本方式的线性致动器1中，当从外部(上位的设备)经由配线基板59对线圈5供电时，通过具备线圈5、第一永磁体71及第二永磁体72的磁驱动机构10，可动体6沿第一方向X往复移动。因此，手持线性致动器1的利用者能够通过来自线性致动器1的振动得到信息。此时，对于施加于线圈5的信号波形，根据应传递的信息使频率变化。另外，虽然对线圈5施加的信号波形使极性反转，但此时在驱动信号的极性为负的期间和正的期间相对于电压的变化设置缓急之差。其结果，在可动体6向第一方向X的一侧X1移动时的加速度和可动体6向第一方向X的另一侧X2移动时的加速度之间产生差。因此，能够使利用者感到线性致动器1向第一方向X的一侧X1或另一侧X2移动的错觉。
另外，在本方式中，支承体具备保持线圈5或第一永磁体71、第二永磁体72的保持架，减振部件91、92能够采用将保持架和可动体6配置于在第一方向X上对置的部位的结构。这样，无需确保用于在可动体6和罩之间配置减振部件91、92的间隙。因此，能够实现致动器的薄型化。另外，由于能够在安装罩之前的状态下安装减振部件91、92，所以，能够在安装罩之前的状态下检查包含减振性能在内的振动特性。
(本方式的主要的效果)
如以上所说明，在本方式的线性致动器1中，在可动体6和固定体2之间设有减振部件91、92，因此，能够抑制可动体6共振。在此，减振部件91设于线圈保持架4和第一轭81之间，减振部件92设于线圈保持架4和第二轭82之间。因此，设置减振部件91、92时未使用壳体3。因此，即使不使用壳体3，也能够在固定体2和可动体6之间设置减振部件91、92。因此，由于能够在未设置壳体3的组装中途的阶段设置减振部件91、92，所以，能够在制造中途测定包含减振特性的振动特性。另外，由于设置减振部件91、92时未使用壳体3，所以，能够在不具有壳体3的线性致动器上设置减振部件91、92。
另外，用于抑制可动体6的共振的减振部件91、92由于设于在第一方向X及第三方向Z上分离的合计四个部位，所以，能够不使用板簧等而将可动体6支承为可在第一方向X上移动。
另外，减振部件91、92在固定体2和可动体6上设于在相对于第一方向X(振动方向)交叉的第二方向Y上对置的位置，因此，在可动体6沿第一方向X振动时，向其剪切方向变形而防止共振。因此，即使可动体6沿第一方向X振动，减振部件91、92的弹性率的变化也小，因此，能够有效抑制可动体6的共振。
另外，减振部件91设于线圈保持架4和第一轭81在第二方向Y上对置的部分，减振部件92设于线圈保持架4和第二轭82在第二方向Y上对置的部分。因此，减振部件91与线圈保持架4和第一轭81在第一方向X或第三方向Z上对置的方式不同，即使不将线圈保持架4、第一轭81及第二轭82设为复杂的形状，也能够在线圈保持架4和第一轭81之间、及线圈保持架4和第二轭82之间设置减振部件91、92。
另外，线圈保持架4具备：通过线圈支承部40从与第一轭81相反侧支承线圈5的保持架本体41、和从第一轭81侧覆盖线圈5的线圈板45，因此，能够在与线圈5重叠的位置设置减振部件91。
(其他实施方式)
在上述实施方式中，在相对于线圈5的第二方向Y的另一侧Y2设有第二永磁体72及第二轭82，但也可以对仅在相对于线圈5的第二方向Y的另一侧Y2设置第二轭82而不设置第二永磁体72的线性致动器应用本发明。
在上述实施方式中，将线圈保持架4及线圈5设于固定体2，将永磁体(第一永磁体71及第二永磁体72)及轭(第一轭81及第二轭82)设于可动体6，但也可以对将线圈保持架4及线圈5设于可动体6，将永磁体(第一永磁体71及第二永磁体72)及轭(第一轭81及第二轭82)设于固定体2的线性致动器应用本发明。
在上述实施方式中，在固定体2和可动体6上于第二方向Y上对置的部分设有减振部件91、92，但也可以对在固定体2和可动体6上于第一方向X或第三方向Z上对置的部分设有减振部件91、92的线性致动器应用本发明。

Claims (7)

1.一种线性致动器，其特征在于，包括：
可动体；
固定体；
磁驱动机构，所述磁驱动机构使所述可动体相对于所述固定体沿第一方向直动；以及
减振部件，所述减振部件设于所述可动体和所述固定体之间，
其中，
所述磁驱动机构具有：设于所述可动体及所述固定体中的一侧的线圈保持架、支承于所述线圈保持架的线圈支承部的线圈、设于所述可动体及所述固定体中的另一侧的第一轭、以及保持于所述第一轭且与所述线圈在相对于所述第一方向交叉的第二方向上对置的第一永磁体，
所述减振部件设于所述线圈保持架和所述第一轭在所述第二方向上对置的部分，并且
所述减振部件分别固定到所述线圈保持架和所述第一轭。
2.根据权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，
所述线圈保持架具备：通过所述线圈支承部从与所述第一轭的相反侧支承所述线圈的保持架本体、和从所述第一轭的一侧覆盖所述线圈的线圈板，
所述减振部件设于所述线圈板和所述第一轭之间。
3.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述磁驱动机构具有：
第二轭，所述第二轭在所述可动体及所述固定体中的另一侧，相对于所述线圈保持架而设于与所述第一轭的相反侧；
第二永磁体，所述第二永磁体保持于所述第二轭，在相对于所述线圈与所述第一永磁体的相反侧，于所述第二方向上与所述线圈对置，
所述减振部件还设于所述线圈保持架和所述第二轭在所述第二方向上对置的部分。
4.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述线圈具备：
两个长边部，所述两个长边部在所述第一方向并排，且沿相对于所述第一方向及所述第二方向交叉的第三方向延伸；
两个短边部，所述两个短边部将所述长边部的所述第三方向的两端相连，
所述减振部件设于所述线圈的所述短边部侧。
5.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述减振部件是凝胶状减振部件。
6.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述线圈保持架及所述线圈设于所述固定体侧，
所述第一轭及所述第一永磁体设于所述可动体侧。
7.根据权利要求1或2所述的线性致动器，其特征在于，
所述固定体具有：内部收容所述可动体、所述减振部件及所述磁驱动机构的壳体。
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