JP2017135948A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】可動体に複数方向の振動を行わせることのできるアクチュエータを提供すること。【解決手段】アクチュエータ１は、支持体５と、可動体４と、可動体４と支持体５とに接続された接続体７とを有している。支持体５と可動体４との間において、第１磁気駆動回路１０では、第１コイル１２および第２コイル２２が第１方向Ｌ１に重ねて２段に配置されているとともに、２段の第１コイル１２および第２コイル２２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第１磁石１１および第２磁石２１が配置されている。第１磁気駆動回路１０は、第２方向Ｌ２に離間する２個所に設けられ、第２方向Ｌ２に離間する第１磁気駆動回路１０の間には、可動体４の第１方向Ｌ１に直交する方向の可動範囲を規制するストッパ機構５０が構成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、磁気駆動機構を備えたアクチュエータに関するものである。

使用者に振動を体感させるアクチュエータとして、可動体の周りに筒状のコイルおよび筒状の磁石を備えた磁気駆動機構を設け、可動体を軸線方向に振動させる構成が提案されている（特許文献１、２参照）。

特開２００２−７８３１０号公報 特開２００６−７１６１号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の構成では、可動体が軸線方向のみに振動するため、使用者に１種類の振動しか体感させることができない。このため、振動によって使用者に情報を伝達する場合、伝達できる情報量が少ないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、可動体に複数方向の振動を行わせることのできるアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るアクチュエータの一態様は、支持体と、可動体と、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備え、前記支持体と前記可動体とに接続された接続体と、前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第１磁石、および他方に保持され、前記第１磁石に第１方向で対向する第１コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第２磁石、および他方に保持され、前記第２磁石に前記第１方向で対向する第２コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交し、前記第２方向に交差する第３方向に駆動する第２磁気駆動回路と、を有し、前記第１磁気駆動回路では、複数の前記第１コイルが前記第１方向に重ねて多段に配置されているとともに、複数の前記第１コイルの各々の前記第１方向の両側に前記第１磁石が配置されていることを特徴とする。

本発明では、可動体と支持体との間に、第１方向で対向する第１コイルと第１磁石とによって可動体を第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、第１方向で対向する第２コイルと第２磁石とによって可動体を第３方向に駆動する第２磁気駆動回路とが設けられているため、可動体を第２方向および第３方向に振動させることができる。従って、使用者に第２方向の振動および第３方向の振動を体感させることができる。また、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路のいずれにおいても、コイルと磁石とが第１方向で対向しているため、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路を設けた場合でも、アクチュエータの第１方向のサイズを比較的、小型化することができる。それ故、第１磁気駆動回路では、第１コイルおよび第１磁石を第１方向で多段に配置して、第１磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第１コイルを大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１コイルが分割されている分、第１コイルでの発熱を分散させることができる。また、第１磁石を大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合
と比較して、第１磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第１磁石の取り扱い等が容易である。

本発明において、前記第２磁気駆動回路では、複数の前記第２コイルが前記第１方向に重ねて多段に配置されているとともに、複数の前記第２コイルの各々の前記第１方向の両側に前記第２磁石が配置されている態様を採用することができる。かかる構成によれば、第２磁気駆動回路では、第２コイルおよび第２磁石を第１方向で多段に配置してあるため、第２磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第２コイルを大型化して第２磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第２コイルが分割されている分、第２コイルでの発熱を分散させることができる。また、第２磁石を大型化して第２磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第２磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第２磁石の取り扱い等が容易である。

本発明において、前記支持体は、前記第１方向に重ねて配置された複数の支持体側ホルダを備え、前記可動体は、前記第１方向に重ねて配置された複数の可動体側ホルダを備え、前記複数の支持体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１磁石または前記第１コイルを保持し、前記複数の可動体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１磁石または前記第１コイルを保持している態様を採用することができる。

本発明において、前記第１磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの一方の方向で離間する２個所に設けられている態様を採用することができる。かかる構成によれば、第１磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第１コイルがさらに分割されている分、第１コイルでの発熱を分散させることができる。また、第１磁石もさらに分割されているいため、第１磁石の吸引力が過度に大きくならない。従って、第１磁石の取り扱い等が容易である。

本発明において、前記第２磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの他方の方向で離間する２個所に設けられている態様を採用することができる。かかる構成によれば、第２磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第２コイルがさらに分割されている分、第２コイルでの発熱を分散させることができる。また、第２磁石もさらに分割されているいため、第１磁石の吸引力が過度に大きくならない。従って、第２磁石の取り扱い等が容易である。

本発明において、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間には、前記可動体の前記第１方向に直交する方向の可動範囲を制限するストッパ機構が設けられている態様を採用することができる。かかる構成によれば、第１磁気駆動回路の間にストッパ機構が設けられているので、ストッパ機構を設けた場合でもアクチュエータの大型化を回避することができる。

本発明において、前記可動体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間に位置する胴部を備え、前記支持体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間で前記胴部の外周面を囲んで前記ストッパ機構を構成する壁部を備えている態様を採用することができる。かかる構成によれば、ストッパ機構は、第１方向に直交する全ての方向において、可動体の可動範囲を制限することができる。

本発明において、前記胴部は、前記複数の可動体側ホルダのうち、前記第１方向で隣り合う可動体側ホルダを連結させる連結部によって構成され、前記壁部は、前記複数の支持体側ホルダにおいて前記胴部が貫通する貫通穴の内周壁である態様を採用することができる。

本発明において、前記第１方向からみたとき、前記胴部および前記壁部は円形であることが好ましい。かかる構成によれば、ストッパ機構は、第１方向に直交する全ての方向において、可動体の可動範囲を同等に設定することができる。

本発明に係るアクチュエータの別の態様は、支持体と、可動体と、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備え、前記支持体と前記可動体とに接続された接続体と、前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第１磁石、および他方に保持され、前記第１磁石に第１方向で対向する第１コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第２磁石、および他方に保持され、前記第２磁石に前記第１方向で対向する第２コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交し、前記第２方向に交差する第３方向に駆動する第２磁気駆動回路と、を有し、前記第１磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの一方の方向で離間する２個所に設けられ、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間には、前記可動体の前記第１方向に直交する方向の可動範囲を制限するストッパ機構が設けられていることを特徴とする。

本発明に係るアクチュエータの別の態様では、可動体と支持体との間には、第１方向で対向する第１コイルと第１磁石とによって可動体を第２方向に駆動する駆動力を発生させる第１磁気駆動回路と、第１方向で対向する第２コイルと第２磁石とによって可動体を第３方向に駆動する駆動力を発生させる第２磁気駆動回路とが設けられている。このため、可動体を第２方向および第３方向に振動させることができるため、使用者に第２方向の振動および第３方向の振動を体感させることができる。また、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路のいずれにおいても、コイルと磁石とが第１方向で対向しているため、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路を設けた場合でも、アクチュエータの第１方向のサイズを比較的、小型化することができる。また、第１磁気駆動回路は、第２方向または第３方向で離間する２個所に設けられているため、第１磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第１コイルを大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１コイルが分割されている分、第１コイルでの発熱を分散させることができる。また、第１磁石を大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第１磁石の取り扱い等が容易である。さらに、第１磁気駆動回路の間にストッパ機構が設けられているので、ストッパ機構を設けた場合でもアクチュエータの大型化を回避することができる。

本発明に係るアクチュエータの別の態様において、前記第２磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの他方の方向で離間する２個所に設けられ、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間、および前記他方の方向で離間する前記第２磁気駆動回路の間に前記ストッパ機構が設けられている態様を採用することができる。かかる構成によれば、第２磁気駆動回路が、第２方向または第３方向で離間する２個所に設けられているため、第２磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第２コイルを大型化して第２磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第２コイルが分割されている分、第２コイルでの発熱を分散させることができる。また、第２磁石を大型化して第２磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第２磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第２磁石の取り扱い等が容易である。

本発明に係るアクチュエータの別の態様において、前記可動体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間に位置する胴部を備え、前記支持体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間で前記胴部の外周面を囲んで前記ストッパ機構を構成する壁部を備えている態様を採用することができる。かかる構成によれば、ストッパ機構は、第１方向に直交する全ての方向において、可動体の可動範囲を制限することができる。

本発明に係るアクチュエータの別の態様において、前記第１方向からみたとき、前記胴部および前記壁部は円形であることが好ましい。かかる構成によれば、ストッパ機構は、第１方向に直交する全ての方向において、可動体の可動範囲を同等に設定することができる。

本発明では、可動体と支持体との間には、第１方向で対向する第１コイルと第１磁石とによって可動体を第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、第１方向で対向する第２コイルと第２磁石とによって可動体を第３方向に駆動する第２磁気駆動回路とが設けられている。このため、可動体を第２方向および第３方向に振動させることができるため、使用者に第２方向の振動および第３方向の振動を体感させることができる。また、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路のいずれにおいても、コイルと磁石とが第１方向で対向しているため、第１磁気駆動回路および第２磁気駆動回路を設けた場合でも、アクチュエータの第１方向のサイズを比較的、小型化することができる。

また、本発明の一態様では、第１コイルおよび第１磁石を第１方向で多段に配置してあるため、第１磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第１コイルを大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１コイルが分割されている分、第１コイルでの発熱を分散させることができる。また、第１磁石を大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第１磁石の取り扱い等が容易である。

また、本発明の別態様では、第１磁気駆動回路を一方の方向で離間する２個所に設けたため、第１磁気駆動回路のパワーを増大させることができる。また、第１コイルを大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１コイルが分割されている分、第１コイルでの発熱を分散させることができる。また、第１磁石を大型化して第１磁気駆動回路のパワーを増大させた場合と比較して、第１磁石の吸引力が過度に大きくならないので、第１磁石の取り扱い等が容易である。さらに、第１磁気駆動回路の間にストッパ機構が設けられているので、ストッパ機構を設けた場合でもアクチュエータの大型化を回避することができる。

本発明を適用したアクチュエータの斜視図である。 図１に示すアクチュエータの断面図である。 図１に示すアクチュエータの分解斜視図である。 図１に示すアクチュエータの主要部の分解斜視図である。 図１に示すアクチュエータの主要部において、可動体および支持体から一部の磁石やコイル等を取り外した状態の分解斜視図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、磁気駆動回路のレイアウト等を明確にする目的で、互いに直交する方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向とし、Ｘ軸方向の一方側にＸ１を付し、Ｘ軸方向の他方側にＸ２を付し、Ｙ軸方向の一方側にＹ１を付し、Ｙ軸方向の他方側にＹ２を付し、Ｚ軸方向の一方側にＺ１を付し、Ｚ軸方向の他方側にＺ２を付して説明する。また、磁気駆動回路によって駆動力が発生する各方向のうち、第１方向をＬ１とし、第２方向をＬ２とし、第３方向をＬ３として説明する。

（全体構成）
図１は、本発明を適用したアクチュエータ１の斜視図である。図２は、図１に示すアクチュエータ１の断面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は各々、アクチュエータ１の中央部分を通る線に沿ってアクチュエータ１を切断したときのＸＺ断面図、およびアクチュエータ１の中央部分を通る線に沿ってアクチュエータ１を切断したときのＹＺ断面図である。図３は、図１に示すアクチュエータ１の分解斜視図である。図４は、図１に示すアクチュエータ１の主要部の分解斜視図である。図５は、図１に示すアクチュエータ１の主要部において、可動体４および支持体５から一部の磁石やコイル等を取り外した状態の分解斜視図である。

図１、図２および図３において、本形態のアクチュエータ１は、使用者に振動を体感させる振動アクチュエータである。アクチュエータ１は、支持体５と、可動体４と、可動体４と支持体５とに接続された接続体７とを有しており、可動体４は、接続体７を介して支持体５に支持されている。接続体７は、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えており、可動体４は、接続体７の変形許容範囲内で支持体５に対して相対移動可能である。アクチュエータ１は、支持体５に対して可動体４を相対移動させる磁気駆動回路として、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０を有している。

第１磁気駆動回路１０は、支持体５に保持された第１コイル１２と、可動体４に保持された第１磁石１１とを有しており、第１磁石１１と第１コイル１２とは第１方向Ｌ１（Ｚ軸方向）で対向している。第２磁気駆動回路２０は、支持体５に保持された第２コイル２２と、可動体４に保持された第２磁石２１とを有しており、第２磁石２１と第２コイル２２とは第１方向Ｌ１（Ｚ軸方向）で対向している。第１磁気駆動回路１０が駆動力を発生させる第２方向Ｌ２は、Ｘ軸方向であり、第２磁気駆動回路２０が駆動力を発生させる第３方向Ｌ３は、Ｙ軸方向である。ここで、第１磁石１１および第１コイル１２は、第２方向Ｌ２で離間する２個所に配置されている。すなわち、第１磁気駆動回路１０は、第２方向Ｌ２で離間する２個所に配置されている。また、第２磁石２１および第２コイル２２は、第３方向Ｌ３で離間する２個所に配置されている。すなわち、第２磁気駆動回路２０は、第３方向Ｌ３で離間する２個所に配置されている。

（支持体５の構成）
支持体５は、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１に位置する第１ケース５６と、第１ケース５６にＺ軸方向の他方側Ｚ２で被さる第２ケース５７と、第１ケース５６と第２ケース５７の間に配置されるホルダ５８（支持体側ホルダ）とを有しており、第１ケース５６と第２ケース５７とは、ホルダ５８を間に挟んで４本の固定ネジ５９によって固定されている。

第２ケース５７は、Ｚ軸方向からみたときに四角形の平面形状を有する端板部５７１と、端板部５７１の各縁から第１ケース５６の側に突出した４枚の側板部５７２とを有している。端板部５７１には、中央に円形の穴５７６が形成され、四隅に固定穴５７５が形成されている。４枚の側板部５７２の中央部には、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に切り欠いた切り欠き部５７３が形成されている。Ｘ軸方向の他方側Ｘ２の側板部５７２には、切り欠き部５７３の隣の部分をＺ軸方向の高さの一部分だけ切り欠いた切り欠き部５７４が形成されている。

第１ケース５６は、Ｚ軸方向からみたときに四角形の平面形状を有する端板部５６１と、端板部５６１の四隅から第２ケース５７の端板部５７１に向けて突出するボス部５６２とを備えている。端板部５６１の中央には円形の穴５６６が形成されている。ボス部５６２は、Ｚ軸方向の途中位置に形成された段面５６３と、段面５６３からＺ軸方向の他方側Ｚ２に突出する円筒部５６４を備える。従って、第２ケース５７の固定穴５７５から第１ケース５６のボス部５６２にＺ軸方向の他方側Ｚ２から固定ネジ５９をネジ止めすることにより、側板部５７２のＺ軸方向の一方側Ｚ１の端部に第１ケース５６の端板部５７１が
固定される。第１ケース５６は、第２ケース５７の切り欠き部５７４と第１方向Ｌ１で対向する立ち上がり部５６５を備えており、立ち上がり部５６５は、切り欠き部５７４との間に基板６を配置するスリットを構成する。基板６には、第１コイル１２および第２コイル２２への給電線等が接続される。

図２、図４および図５に示すように、第１ケース５６と第２ケース５７との間にはホルダ５８が２枚、第１方向Ｌ１に重ねて配置されている。２枚のホルダ５８の基本的な構成は、共通しており、中央には穴５８３が形成されている。本形態において、穴５８３は円形である。２つのホルダ５８の四隅には円形穴５８１が形成されており、ホルダ５８は、円形穴５８１にボス部５６２の円筒部５６４が挿入されて、段面５６３で位置決めされた状態で保持される。ホルダ５８の４つの辺の中央には、内周側へ凹む凹部５８２が形成されている。

ここで、２枚のホルダ５８は、同一構成の板状部材を第１方向Ｌ１で反転させたものである。このため、２枚のホルダ５８のうち、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１に配置されたホルダ５８からは第１ケース５６に向けて柱状突起５８５が突出し、Ｚ軸方向の他方側Ｚ２に配置されたホルダ５８からは第２ケース５７に向けて複数本の柱状突起５８５が突出している。また、複数本の柱状突起５８５のいずれにおいても、先端部には球状の当接部５８６が形成されている。従って、ホルダ５８を間に挟んで、第１ケース５６と第２ケース５７とを固定ネジ５９によって固定した際、第１ケース５６、２枚のホルダ５８、および第２ケース５７は、第１方向Ｌ１において確実に位置決めされる。

（第１コイル１２および第２コイル２２の配置）
２枚のホルダ５８において、凹部５８２と穴５８３とに挟まれた４箇所には、長穴状の貫通穴５８９が形成されている。２枚のホルダ５８の各々において、４箇所の貫通穴５８９のうち、第２方向Ｌ２で離間する２つの貫通穴５８９の内側には、第１磁気駆動回路１０の第１コイル１２が保持される。また、２枚のホルダ５８の各々において、第３方向Ｌ３で離間する２つの貫通穴５８９の内側に第２磁気駆動回路２０の第２コイル２２が保持される。従って、２枚の支持体側ホルダ５８は各々、第１方向Ｌ１における１段分の第１コイル１２および第２コイル２２を保持し、支持体５の側には、第１コイル１２および第２コイル２２が第１方向Ｌ１に重ねて２段に配置される。

第１コイル１２は、有効辺となる長辺が第３方向Ｌ３に延在する偏平な空芯コイルであり、第２コイル２２は、有効辺となる長辺が第２方向Ｌ２に延在する偏平な空芯コイルである。

（可動体４の構成）
可動体４は、２枚のホルダ５８に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に位置する板状の第１ホルダ４１（可動体側ホルダ）と、２枚のホルダ５８に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２に位置する板状の第２ホルダ４２（可動体側ホルダ）と、２枚のホルダ５８の間に配置された板状の第３ホルダ４３（可動体側ホルダ）とを有している。第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は各々、第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３の両側に突出した４つの突出部４５を有しており、Ｚ軸方向からみたときに＋（プラス）形状になっている。第１ホルダ４１に形成された突出部４５の先端部はＺ軸方向の他方側Ｚ２に折れ曲がった接合部４４になっており、第２ホルダ４２に形成された突出部４５の先端部はＺ軸方向の一方側Ｚ１に折れ曲がった接合部４４になっている。従って、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３を重ねた際、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３の各突出部４５の先端部が接する。それ故、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３の各突出部４５の先端部同士を接着や溶接等の方法で接合することにより、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は、一体に連結された状態と
なる。

（第１磁石１１および第２磁石２１の配置）
第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は、第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３の両側に突出している４つの突出部４５の各々に矩形の貫通穴４１９、４２９、４３９が形成されている。４つの突出部４５のうち、第２方向Ｌ２で離間する２つの突出部４５の貫通穴４１９、４２９、４３９には第１磁気駆動回路１０の第１磁石１１が保持されている。また、第３方向Ｌ３で対向するＬ２で離間する２つの突出部４５の貫通穴４１９、４２９、４３９には第２磁気駆動回路２０の第２磁石２１が保持されている。従って、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は各々、第１方向Ｌ１における１段分の第１磁石１１および第１磁石２１を保持している。

このようにして、第１磁気駆動回路１０では、複数の第１コイル１２が第１方向Ｌ１に重ねて多段に配置されているとともに、複数の第１コイル１２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第１磁石１１が配置されている。また、第２磁気駆動回路２０では、複数の第２コイル２２が第１方向Ｌ１に重ねて多段に配置されているとともに、複数の第２コイル２２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第２磁石２１が配置されている。本形態では、第１コイル１２および第２コイル２２が第１方向Ｌ１に重ねて２段に配置されているとともに、２段の第１コイル１２および第２コイル２２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第１磁石１１および第２磁石２１が配置されている。第１磁石１１は、着磁分極線が第３方向Ｌ３に延在する板状磁石であり、第２磁石２１は、着磁分極線が第２方向Ｌ２に延在する板状磁石である。

ここで、第１ホルダ４１に保持された第１磁石１１および第２磁石２１に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１にはバックヨーク８が重ねて配置される。また、第２ホルダ４２に保持された第１磁石１１および第２磁石２１に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２にはバックヨーク８が重ねて配置される。バックヨーク８のサイズは、第１磁石１１および第２磁石２１のサイズ（貫通穴４１９、４２９のサイズ）より大きく、第１ホルダ４１および第２ホルダ４２に接着剤等の方法で固定されている。

（接続体７）
第１ホルダ４１に設けられたバックヨーク８と、第１ケース５６の端板部５６１との間には、バックヨーク８と第１ケース５６とに接する接続体７が４箇所に設けられている。また、第２ホルダ４２に設けられたバックヨーク８と、第２ケース５７の端板部５７１との間には、バックヨーク８と第２ケース５７とに接する接続体７が４箇所に設けられている。

本形態において、接続体７は、可動体４と支持体５との間に設けられたゲル状ダンパー部材７０からなる。本形態において、ゲル状ダンパー部材７０は、板状のシリコーンゲルからなる。ゲル状ダンパー部材７０の平面形状は、矩形などの多角形であり、第１ケース５６の端板部５６１、および第２ケース５７の端板部５７１においてゲル状ダンパー部材７０が配置される個所は凹部５６９、５７９（図２参照）なっている。

ゲル状ダンパー部材７０は、粘弾性を備えており、その伸縮方向によって、線形あるいは非線形の伸縮特性を備える。例えば、板状のゲル状ダンパー部材７０は、その厚さ方向（軸方向）に押圧されて圧縮変形する際は、線形の成分よりも非線形の成分が大きい伸縮特性を備える。一方、厚さ方向（軸方向）に引っ張られて伸びる場合は、非線形の成分よりも線形の成分が大きい伸縮特性を備える。また、厚さ方向（軸方向）と交差する方向（せん断方向）に変形する場合も、非線形の成分よりも線形の成分が大きい変形特性を持つ。本形態において、ゲル状ダンパー部材７０は、柱状のシリコーンゲルからなり、針入度
が９０度から１１０度である。本形態において、ゲル状ダンパー部材７０は、四角柱状のシリコーンゲルからなる。針入度とは、ＪＩＳ−Ｋ−２２０７やＪＩＳ−Ｋ−２２２０で規定されているように、２５℃で９．３８ｇの総荷重をかけた１／４コーンの針が５秒間に入り込む深さを１／１０ｍｍ単位で表わした値であり、この値が小さいほど硬いことを意味する。

（ストッパ機構５０の構成）
図２等に示すように、第１ホルダ４１の中央部では、ホルダ５８の穴５８３より外径が小さな凸状連結部４１１がＺ軸方向の他方側Ｚ２に向けて突出し、第２ホルダ４２の中央部では、ホルダ５８の穴５８３より外径が小さな凸状連結部４２１がＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて突出している。第３ホルダ４３の中央部では、ホルダ５８の穴５８３より外径が小さな凸状連結部４３１がＺ軸方向の一方側Ｚ１に向けて突出し、ホルダ５８の穴５８３より外径が小さな凸状連結部４３２がＺ軸方向の他方側Ｚ２に向けて突出している。第３ホルダ４３の凸状連結部４３１は、ホルダ５８の穴５８３の内側で第１ホルダ４１の凸状連結部４１１と当接している。第３ホルダ４３の凸状連結部４３２は、ホルダ５８の穴５８３の内側で第２ホルダ４２の凸状連結部４２１と当接している。第３ホルダ４３の凸状連結部４３１、４３２の先端部には、位置決め用の凸部４３３、４３４が形成されている一方、第１ホルダ４１および第２ホルダ４２の凸状連結部４１１、４２１の先端部には凸部４３３、４３４が嵌る凹部４１３、４２３が形成されている。また、第３ホルダ４３の凸状連結部４３１は、第１ホルダ４１の凸状連結部４１１と接着剤等によって接合され、第３ホルダ４３の凸状連結部４３２は、第２ホルダ４２の凸状連結部４２１と接着剤等によって接合されている。従って、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は、ホルダ５８の穴５８３の内側で、凸状連結部４１１、４３１、４３２、４２１からなる胴部４０で繋がっている。

その結果、支持体５に設けたホルダ５８の穴５８３の内側の壁部５８４は、可動体４に設けた胴部４０の周面を囲んで、可動体４の第１方向Ｌ１に対して直交する方向への可動範囲を制限するストッパ機構５０を構成している。

（作用および主な効果）
本形態のアクチュエータ１において、第１磁気駆動回路１０の第１コイル１２に交流を通電すると、可動体４を第１方向Ｌ１に直交する第２方向Ｌ２に振動させることができる。また、第２磁気駆動回路２０の第２コイル２２に交流を通電すると、可動体４を第１方向Ｌ１に直交し、第２方向Ｌ２に交差する第３方向Ｌ３に振動させることができる。その際、アクチュエータ１における重心が第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に変動するので、利用者は、第２方向Ｌ２の振動および第３方向Ｌ３の振動を体感することができる。また、第１コイル１２に印加する交流波形を調整して、可動体４が第２方向Ｌ２の一方側に移動する速度と、可動体４が第２方向Ｌ２の他方側に移動する速度を相違させれば、利用者は、第２方向Ｌ２において方向性を有する振動を体感することができる。同様に、第２コイル２２に印加する交流波形を調整して、可動体４が第３方向Ｌ３の一方側に移動する速度と、可動体４が第３方向Ｌ３の他方側に移動する速度を相違させれば、利用者は、第３方向Ｌ３において方向性を有する振動を体感することができる。

また、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０では、第１コイル１２と第１磁石１１とが第１方向Ｌで対向し、第２コイル２２と第２コイル２２とが第１方向Ｌで対向している。このため、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０を設けた場合でも、アクチュエータ１の第１方向Ｌ１のサイズを比較的、小型化することができる。それ故、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０では、第１コイル１２および第２コイル２２を第１方向Ｌ１に重ねて２段に配置するとともに、２段の第１コイル１２および第２コイル２２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第１磁石１１および第２磁石２１を配
置して、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０のパワーを増大させることができ、この場合でも、アクチュエータ１の第１方向Ｌ１のサイズを比較的、小型化することができる。また、２段の第１コイル１２および第２コイル２２の各々の第１方向Ｌ１の両側に第１磁石１１および第２磁石２１を配置したため、コイルの片面にのみ、磁石が対向している場合と比較して、磁束漏れが少ない。従って、可動体４を動かすための推力を大きくすることができる。

また、第１コイル１２および第２コイル２２を多段に配置して数を増やした場合には、１つのコイルを大型化した場合と比較して、第１コイル１２および第２コイル２２での発熱を分散させることができる。また、多段化によって第１磁石１１および第２磁石２１を増やした場合には、第１磁石１１および第２磁石２１のサイズが小さいので、１つの磁石を大型化した場合と比較して、第１磁石１１および第２磁石２１の吸引力が過度に大きくならない。それ故、第１磁石１１および第２磁石２１の取り扱いが容易である。

また、本形態では、第１磁気駆動回路１０を第２方向Ｌ２で離間する２個所に設け、第２磁気駆動回路２０を第３方向Ｌ３で離間する２個所に設けたので、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０のパワーを増大させることができる。また、第１コイル１２および第２コイル２２がさらに分割されている分、第１コイル１２および第２コイル２２での発熱を分散させることができる。また、第１磁石１１および第２磁石２１もさらに分割されているいため、第１磁石１１および第２磁石２１の吸引力が過度に大きくならない。従って、第１磁石１１および第２磁石２１の取り扱い等が容易である。

ここで、第１磁気駆動回路１０は、第２方向Ｌ２で離間し、かつ、第２方向Ｌ２からみたときに重なる２個所に設けられている。また、第２磁気駆動回路２０は、第３方向Ｌ３で離間し、かつ、第３方向Ｌ３からみたときに重なる２個所に設けられている。このため、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０を駆動して可動体４を第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に振動させた際、可動体４が第１方向Ｌ１に延在する軸線周りに回転しにくいので、可動体４を効率よく振動させることができる。特に、本形態では、２個所の第１磁気駆動回路１０は、可動体４の重心を中心とする点対称に配置され、２個所の第２磁気駆動回路２０は、可動体４の重心を中心とする点対称に配置されている。また、第１方向Ｌ１からみたとき、２個所の第１磁気駆動回路１０は、可動体４の重心を通って第３方向Ｌ３に延在する仮想線を中心とする線対称に配置され、２個所の第２磁気駆動回路２０は、可動体４の重心を通って第２方向Ｌ２に延在する仮想線を中心とする線対称に配置されている。このため、第１磁気駆動回路１０および第２磁気駆動回路２０を駆動して可動体４を第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に振動させた際、可動体４が第１方向Ｌ１に延在する軸線周りにより回転しにくいので、可動体４をさらに効率よく振動させることができる。

また、支持体５は、第１方向Ｌに重ねて配置された２つのホルダ５８（支持体側ホルダ）を備え、可動体４は、第１方向Ｌに重ねて配置された複数の可動体側ホルダ（第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３）を備え、２つのホルダ５８、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３は各々、１段分の磁石またはコイルを保持している。このため、１つのホルダが複数段分の磁石またはコイルを保持している構成と比較して、支持体５および可動体４の構成を簡素化することができ、磁石またはコイルの取り付けを効率よく行うことができる。また、磁石またはコイルの段数を増やすことも容易である。

また、本形態では、第２方向Ｌ２で離間する第１磁気駆動回路１０の間、および第３方向Ｌ３で離間する第２磁気駆動回路２０の間を利用して、可動体４の第１方向Ｌ１に直交する方向の可動範囲を制限するストッパ機構５０が設けられている。このため、可動体４
が第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に振動する際、接続体７（ゲル状ダンパー部材７０）はせん断方向に変形することになるが、可動体４の移動範囲を、ゲル状ダンパー部材７０のせん断方向の限界変形量以下とすることができる。従って、可動体４が最大限振動しても、ゲル状ダンパー部材７０が限界変形量以上伸びることがないので、ゲル状ダンパー部材７０が破壊されることを回避できる。また、第２方向Ｌ２で離間する第１磁気駆動回路１０の間、および第３方向Ｌ３で離間する第２磁気駆動回路２０の間を利用してストッパ機構５０が設けたため、ストッパ機構５０を設けた場合でもアクチュエータ１の大型化を回避することができる。

また、可動体４は、第２方向Ｌ２で離間する第１磁気駆動回路１０の間、および第３方向Ｌ３で離間する第２磁気駆動回路２０の間に位置する胴部４０を備え、支持体５は、可動体４は、第２方向Ｌ２で離間する第１磁気駆動回路１０の間、および第３方向Ｌ３で離間する第２磁気駆動回路２０の間で胴部４０の外周面を囲んでストッパ機構５０を構成する壁部５８４（ホルダ５８の穴５８３の内壁）を有している。このため、ストッパ機構５０は、第１方向Ｌ１に直交する全ての方向において、可動体４の可動範囲を制限することができる。しかも、第１方向Ｌ１からみたとき、胴部４０および壁部５８４は円形であるため、ストッパ機構５０は、第１方向Ｌ１に直交する全ての方向において、可動体４の可動範囲を同等に設定することができる。

また、胴部４０は、複数の可動体側ホルダ（第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３）のうち、第１方向で隣り合う可動体側ホルダを連結させる凸状連結部４１１、４２１、４３１、４３２からなる。このため、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３を連結させるための凸状連結部４１１、４２１、４３１、４３２を利用してストッパ機構５０を構成することができる。また、可動体４では、第１ホルダ４１、第２ホルダ４２および第３ホルダ４３を凸状連結部４１１、４２１、４３１、４３２で接合するとともに、接合部４４でも接合している。このため、可動体４の強度を高めることができる。

また、アクチュエータ１において、可動体４と支持体５とに接続する接続体７をバネ部材とした場合には、可動体４が、可動体４の質量とバネ部材のバネ定数に対応する周波数で共振することがあるが、本形態では、接続体７にゲル状ダンパー部材７０が用いられている。また、本形態では、接続体７にゲル状ダンパー部材７０のみが用いられ、ゲル状ダンパー部材７０は、その変形方向によっては、バネ成分が存在しないか、あるいは、バネ成分が少ない変形特性を持つ。このため、可動体４の共振を抑制することができる。また、ゲル状ダンパー部材７０は、可動体４および支持体５の双方に接着等の方法で固定されている。このため、可動体４の移動に伴ってゲル状ダンパー部材７０が移動することを防止することができる。従って、接続体７としてゲル状ダンパー部材７０のみを用いることができるので、アクチュエータ１の構成を簡素化することができる。また、ゲル状ダンパー部材７０は、針入度が９０度から１１０度である。このため、ゲル状ダンパー部材７０は、ダンパー機能を発揮するのに十分な弾性を有するとともに、ゲル状ダンパー部材７０が破断して飛散するような事態が発生しにくい。

ゲル状ダンパー部材７０は、可動体４の第１方向Ｌ１の両側で、支持体５と可動体４との間に配置されている。このため、ゲル状ダンパー部材７０は、可動体４が第１方向Ｌ１で動く場合には、第１方向Ｌ１の一方側と他方側のどちらかで必ず圧縮変形し、もう一方の側で、その厚さ方向（軸方向）に伸びる。上述したように、ゲル状ダンパー部材７０は圧縮時の伸縮特性は線形の成分よりも非線形の成分が多いので、可動体４が第１方向Ｌ１に動く場合には、必ず、圧縮側のゲル状ダンパー部材７０が非線形の伸縮特性に従って圧縮される。従って、可動体４と支持体５とのギャップが大きく変化することを回避でき、可動体４と支持体５との第１方向Ｌ１のギャップを確保できる。

また、ゲル状ダンパー部材７０は、可動体４が第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に動くと、厚さ方向（軸方向）と直交する方向（せん断方向）に変形する。つまり、ゲル状ダンパー部材７０のせん断方向は、第１方向Ｌ１に対向する支持体５と可動体４を接続するゲル状ダンパー部材７０が伸縮する場合に、その伸縮方向（第１方向）と直交する方向であって、可動体４が振動する方向と平行な方向である。従って、アクチュエータ１は、可動体４を第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３に振動させる際に、ゲル状ダンパー部材７０のせん断方向の変形特性を用いる。ゲル状ダンパー部材７０のせん断方向の変形特性は、非線形の成分よりも線形の成分が多い。従って、アクチュエータ１の駆動方向（第２方向Ｌ２および第３方向Ｌ３）では、リニアリティが良好な振動特性を得ることができる。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、可動体４側に磁石を設け、支持体５側にコイルを設けたが、可動体４側にコイルを設け、支持体５側に磁石を設けてもよい。この場合、可動体側ホルダはコイルを保持し、支持体側ホルダは磁石を保持することになる。上記実施の形態では、２つの第１磁気駆動回路１０が第２方向Ｌ２で離間し、２つの第２磁気駆動回路２０が第３方向Ｌ３で離間していたが、２つの第１磁気駆動回路１０が第３方向Ｌ３で離間し、２つの第２磁気駆動回路２０が第２方向Ｌ２で離間していてもよい。

上記実施の形態では、接続体７としてゲル状ダンパー部材７０のみを用いたが、接続体７として、バネを用いた形態や、バネとゲル状ダンパー部材７０とを併用した形態としてもよい。

１…アクチュエータ、４…可動体、５…支持体、７…接続体、８…バックヨーク、１０…第１磁気駆動回路、１１…第１磁石、１２…第１コイル、２０…第２磁気駆動回路、２１…第２磁石、２２…第２コイル、４０…胴部、４１…第１ホルダ（可動体側ホルダ）、４２…第２ホルダ（可動体側ホルダ）、４３…第３ホルダ（可動体側ホルダ）、４５…突出部、５０…ストッパ機構、５６…第１ケース、５７…第２ケース、５８…ホルダ（支持体側ホルダ）、７０…ゲル状ダンパー部材、４１１、４２１、４３１、４３２…凸状連結部（連結部）、４１９、４２９、４３９…貫通穴、５８３…穴、５８４…壁部、Ｌ１…第１方向、Ｌ２…第２方向、Ｌ３…第３方向

Claims (14)

1. 支持体と、
   可動体と、
   弾性および粘弾性の少なくとも一方を備え、前記支持体と前記可動体とに接続された接続体と、
   前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第１磁石、および他方に保持され、前記第１磁石に第１方向で対向する第１コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、
   前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第２磁石、および他方に保持され、前記第２磁石に前記第１方向で対向する第２コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交し、前記第２方向に交差する第３方向に駆動する第２磁気駆動回路と、
   を有し、
   前記第１磁気駆動回路では、複数の前記第１コイルが前記第１方向に重ねて多段に配置されているとともに、複数の前記第１コイルの各々の前記第１方向の両側に前記第１磁石が配置されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記第２磁気駆動回路では、複数の前記第２コイルが前記第１方向に重ねて多段に配置されているとともに、複数の前記第２コイルの各々の前記第１方向の両側に前記第２磁石が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記支持体は、前記第１方向に重ねて配置された複数の支持体側ホルダを備え、
   前記可動体は、前記第１方向に重ねて配置された複数の可動体側ホルダを備え、
   前記複数の支持体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１磁石または前記第１コイルを保持し、
   前記複数の可動体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１磁石または前記第１コイルを保持していることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
4. 前記複数の支持体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１コイルを保持し、
   前記複数の可動体側ホルダは各々、前記第１方向における１段分の前記第１磁石を保持していることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記第１磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの一方の方向で離間する２個所に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のアクチュエータ。
6. 前記第２磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの他方の方向で離間する２個所に設けられていることを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間には、前記可動体の前記第１方向に直交する方向の可動範囲を制限するストッパ機構が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載のアクチュエータ。
8. 前記可動体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間に位置する胴部を備え、
   前記支持体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間で前記胴部の外周面を囲んで前記ストッパ機構を構成する壁部を備えていることを特徴とする請求項７に記載のアクチュエータ。
9. 前記胴部は、前記複数の可動体側ホルダのうち、前記第１方向で隣り合う可動体側ホルダを連結させる連結部によって構成され、
   前記壁部は、前記複数の支持体側ホルダにおいて前記胴部が貫通する貫通穴の内周壁であることを特徴とする請求項８に記載のアクチュエータ。
10. 前記第１方向からみたとき、
    前記胴部および前記壁部は円形であることを特徴とする請求項８または９に記載のアクチュエータ。
11. 支持体と、
    可動体と、
    弾性および粘弾性の少なくとも一方を備え、前記支持体と前記可動体とに接続された接続体と、
    前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第１磁石、および他方に保持され、前記第１磁石に第１方向で対向する第１コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交する第２方向に駆動する第１磁気駆動回路と、
    前記支持体および前記可動体のうちの一方に保持された第２磁石、および他方に保持され、前記第２磁石に前記第１方向で対向する第２コイルを備え、前記可動体を前記第１方向に直交し、前記第２方向に交差する第３方向に駆動する第２磁気駆動回路と、
    を有し、
    前記第１磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの一方の方向で離間する２個所に設けられ、
    前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間には、前記可動体の前記第１方向に直交する方向の可動範囲を制限するストッパ機構が設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
12. 前記第２磁気駆動回路は、前記第２方向および前記第３方向のうちの他方の方向で離間する２個所に設けられ、
    前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間、および前記他方の方向で離間する前記第２磁気駆動回路の間に前記ストッパ機構が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載のアクチュエータ。
13. 前記可動体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間に位置する胴部を備え、
    前記支持体は、前記一方の方向で離間する前記第１磁気駆動回路の間で前記胴部の外周面を囲んで前記ストッパ機構を構成する壁部を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のアクチュエータ。
14. 前記第１方向からみたとき、
    前記胴部および前記壁部は円形であることを特徴とする請求項１３に記載のアクチュエータ。

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