JP2021136783A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気駆動機構を備えたアクチュエータの磁気効率を向上させるとともに、アクチュエータの大型化を抑制する。【解決手段】アクチュエータ１は、支持体２および可動体３と、支持体２および可動体３に接続される接続体１０と、磁石６１およびコイル６２を備えた磁気駆動機構６を有しており、可動体３を支持体２に対して軸線Ｌ方向に振動させる。可動体３は、磁石６１が固定される支軸３０と、第１磁性部材３３および第２磁性部材３４を備える。第１磁性部材３３は、磁石６１の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端面に固定され、第２磁性部材３４は、第１磁性部材３３に対して磁石６１とは反対側（すなわち、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２）から固定される。第２磁性部材３４は、可動体３の重量を調節する錘であり、且つ、第１磁性部材３３とともに磁気回路を形成するヨーク３５の一部である。【選択図】図２

Description

本発明は、可動体を支持体に対して相対移動させるアクチュエータに関する。

アクチュエータとして、可動体および支持体に接続された接続体と、支持体に対して可動体を移動させる磁気駆動機構とを備えた構成が提案されている。特許文献１には、接続体としてゲル状ダンパー部材を用いたアクチュエータが開示される。特許文献１のアクチュエータでは、可動体は、磁石が固定されるヨークを備える。

特開２０１９−１３０８６号公報

本願出願人が出願した特願２０１９−２２０１６２には、円筒形のアクチュエータが記載される。特願２０１９−２２０１６２のアクチュエータでは、支持体は、円筒形のケースと、ケースの両端を塞ぐ蓋部材と、ケースの内側に配置されるコイルホルダを備える。可動体は、コイルホルダの内周側において軸線方向に振動する。可動体は、支軸（シャフト）と、支軸の外周面に固定される磁石と、磁石に固定されるヨークを備える。ヨークは、磁石の端面に固定される円形の端板部と、磁石の外周側を囲む円筒部を備えるカップ状の部材である。

磁気駆動機構を備えたアクチュエータでは、可動体の振動特性はコイルと磁石、ヨークで構成される磁気回路から生じる電磁力と、可動体の重量と、接続体であるゲル状ダンパー部材のばね定数によって規定される。このような構造のアクチュエータにおいて、力覚を感じさせるような強い振動を出力するためには、磁束が飽和しないようにヨークの厚みを増大させて磁気効率を増大させればよいが、単にヨークの厚みを大きくすると可動体の外径が大型化し、アクチュエータが大型化するという問題がある。また、重量の調節機能を持たせるために錘を追加すると、さらに可動体が大型化し、アクチュエータが大型化するという問題がある。

本発明の課題は、アクチュエータの磁気効率を向上させるとともに、アクチュエータの大型化を抑制することにある。

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は、支持体と、可動体と、前記支持体および前記可動体に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、磁石およびコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して相対移動させる磁気駆動機構と、を有し、前記可動体は、外周面に前記磁石が固定される支軸と、前記磁石を介して前記支軸に固定される第１磁性部材および第２磁性部材と、を備え、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材の一方は、前記磁石の軸線方向の端面に固定され、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材の他方は、前記一方に対して前記磁石とは反対側から固定され、前記第２磁性部材は、前記可動体の重量を調節する錘であり、且つ、前記第１磁性部材とともに磁気回路を形成するヨークであることを特徴とする。

本発明によれば、可動体が第１磁性部材および第２磁性部材を備えており、第２磁性部
材は、可動体の重量を調節する錘であるとともに、磁気回路を構成するヨークである。このように、２枚の磁性部材を重ねて磁石の端面に固定することにより、磁気飽和を起こしやすい部分だけを厚くすることができる。従って、磁気効率を向上させるとともに、可動体の大型化を抑制でき、アクチュエータの大型化を抑制できる。さらに、第２磁性部材を錘として兼用できるので、別途錘を追加しなくても可動体の重量を調整できる。従って、可動体の大型化を抑制でき、アクチュエータの大型化を抑制できる。

本発明において、前記第１磁性部材は、前記支軸が通る軸穴が形成された端板部と、前記端板部の外縁から前記磁石の側へ延びる円筒部と、を備え、前記コイルは、少なくとも一部が前記円筒部と前記磁石の外周面との間に配置されることが好ましい。このようにすると、円筒部の厚みを小さくしたままで、磁気飽和を起こしやすい部分だけを厚くすることができる。従って、磁気効率を向上させるとともに、可動体の大型化を抑制でき、アクチュエータの大型化を抑制できる。

本発明において、前記可動体は、前記磁石に対して前記第１磁性部材および前記第２磁性部材とは反対側から固定される第３磁性部材を備え、前記第３磁性部材は、前記円筒部の内周側に配置され、前記コイルは、少なくとも一部が第３磁性部材と前記円筒部の間に配置されることが好ましい。このように、磁石の両側にヨークを配置することにより、漏れ磁束を少なくすることができる。従って、磁気効率を向上させることができる。

本発明において、前記可動体は、前記磁石、前記第１磁性部材、および前記第２磁性部材に対して前記軸線方向の一方側で前記支軸に固定される筒状の第１固定部材と、前記磁石、前記第１磁性部材、および前記第２磁性部材に対して前記軸線方向の他方側で前記支軸に固定される筒状の第２固定部材と、を備え、前記支持体は、前記第１固定部材に径方向外側で対向する第１環状部材と、前記第２固定部材に径方向外側で対向する第２環状部材を備え、前記接続体は、前記第１固定部材と前記第１環状部材との間に配置される第１接続体と、前記第２固定部材と前記第２環状部材との間に配置される第２接続体と、を備えることが好ましい。このようにすると、可動体の外周側に接続体を環状に配置できるので、可動体が軸線方向と交差する方向に移動することを抑制できる。また、予め、可動体に配置される環状の部品（第１固定部材および第２固定部材）と支持体に配置される環状の部品（第１環状部材および第２環状部材）との間に接続体を成形した部品を製造しておくことにより、アクチュエータを組み立てる際、第１接続体および第２接続体を可動体および支持体に接着する工程を行う必要がない。従って、組立性が向上する。さらに、第１固定部材および第２固定部材を錘とすることができる。従って、第１固定部材および第２固定部材の重量を調整することにより、可動体の重量を調整できる。

本発明によれば、可動体が第１磁性部材および第２磁性部材を備えており、第２磁性部材は、可動体の重量を調節する錘であるとともに、磁気回路を構成するヨークである。このように、２枚の磁性部材を重ねて磁石の端面に固定することにより、磁気飽和を起こしやすい部分だけを厚くすることができる。従って、磁気効率を向上させるとともに、可動体の大型化を抑制でき、アクチュエータの大型化を抑制できる。さらに、第２磁性部材を錘として兼用できるので、別途錘を追加しなくても可動体の重量を調整できる。従って、可動体の大型化を抑制でき、アクチュエータの大型化を抑制できる。

本発明の実施形態に係る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をＸＺ平面で切断した断面図である。 図１に示すアクチュエータをＹＺ平面で切断した断面図である。 図１に示すアクチュエータの分解斜視図である。 ケースから第１蓋部材および第２蓋部材を取り外したアクチュエータを軸線方向の一方側から見た斜視図である。 ケースから第１蓋部材および第２蓋部材を取り外したアクチュエータを軸線方向の他方側から見た斜視図である。 切欠き部とカバーの位置で切断したアクチュエータの断面図である。 配線基板の斜視図である。 可動体、接続体、第１環状部材、および第２環状部材の分解斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明において、軸線Ｌとは可動体３の中心軸線である。また、軸線Ｌが延在する方向（軸線Ｌ方向）の一方側をＬ１とし、軸線Ｌ方向の他方側をＬ２とする。本発明を適用したアクチュエータ１は、可動体３が支持体２に対して軸線Ｌ方向に振動する。可動体３は、支持体２の内周側に配置される。ＸＹＺは互いに直交する方向であり、Ｚ方向は軸線Ｌ方向と一致する。

以下に説明する実施形態では、可動体３は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１、および他方側Ｌ２の２箇所において、接続体１０によって支持体２と接続されるが、本発明では、接続体１０が１箇所もしくは３箇所以上に配置される形態を採用してもよい。また、以下に説明する実施形態では、可動体３を支持体２に対して振動させる磁気駆動機構６は、可動体３に配置される磁石６１と、支持体２に配置されるコイル６２とを備えているが、本発明では、磁石６１とコイル６２の配置を逆にした構成を採用することも可能である。すなわち、磁気駆動機構６は、可動体３に配置されるコイル６２と、支持体２に配置される磁石６１とを備えている態様であってもよい。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るアクチュエータ１の斜視図である。図２、図３は、図１に示すアクチュエータの面図である。図２は、ＸＺ平面で切断した断面図であり、図３は、ＹＺ平面で切断した断面図である。図４は、図１に示すアクチュエータ１の分解斜視図である。アクチュエータ１は、支持体２と、可動体３と、支持体２および可動体３に接続された接続体１０と、可動体３を支持体２に対して相対移動させる磁気駆動機構６とを備える。接続体１０は、弾性および粘弾性のうちの少なくとも一方を備える。磁気駆動機構６は、可動体３に配置される磁石６１と、支持体２に配置されるコイル６２とを備えており、支持体２に対して可動体３を軸線Ｌ方向に相対移動させる。可動体３は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部、および軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部の各位置において、接続体１０を介して支持体２と接続される。

（支持体）
支持体２は、筒状のケース２０と、ケース２０の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の開口を塞ぐ第１蓋部材２１と、ケース２０の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の開口を塞ぐ第２蓋部材２２と、ケース２０の内側で第１蓋部材２１と第２蓋部材２２との間に配置されるコイルホルダ４を有する。本形態では、ケース２０、第１蓋部材２１、第２蓋部材２２、およびコイルホルダ４は樹脂製である。また、支持体２は、コイルホルダ４の内周側に嵌まる第１環状部材５１と、ケース２０の内周側に嵌まる第２環状部材５２を有する。第１環状部材５１と第２環状部材５２とは同一形状であり、軸線Ｌ方向で逆向きに配置される。

コイルホルダ４は、第１蓋部材２１が固定される環状部４１と、環状部４１から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２へ突出する胴部４２とを備えており、胴部４２の周りにコイル６２が配置される。図２、図４に示すように、コイル６２から引き出されたコイル線６３の端部は、コイルホルダ４の環状部４１から径方向外側へ突出する２本の端子ピン６４に絡げられている。図１に示すように、端子ピン６４はケース２０に設けられた配線引き出し部６０
からケース２０の外部へ突出しており、配線基板７に接続される。配線引き出し部６０および配線基板７の詳細な構成については後述する。

（第１環状部材および第２環状部材の位置決め構造）
図２、図３に示すように、コイルホルダ４は、第１環状部材５１を軸線Ｌ方向に位置決めする第１段部４４を備える。環状部４１の内周面には、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に凹む第１凹部４３が設けられ、第１環状部材５１は、第１凹部４３に圧入される。第１段部４４は、第１凹部４３の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部に設けられている。本形態では、第１環状部材５１の外周面に形成された環状段部５１１が第１段部４４に軸線Ｌ方向に当接する。

ケース２０は、円筒状のケース本体２４と、ケース本体２４の内周側に配置される環状部２５を備える。環状部２５は、コイルホルダ４に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に離間した位置に配置される。第２蓋部材２２は、環状部２５の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２側からケース本体２４に圧入されている。

ケース２０は、第２環状部材５２を軸線Ｌ方向に位置決めする第２段部４５を備える。図２、図３に示すように、環状部２５の内周面には、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に凹む第２凹部４６が設けられ、第２環状部材５２は、第２凹部４６に圧入される。第２段部４５は、第２凹部４６の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部に設けられている。本形態では、第２環状部材５２の外周面に形成された環状段部５２１が第２段部４５に軸線Ｌ方向に当接する。

接続体１０は、第１環状部材５１の内周面である第１環状壁５１０に接合された環状の第１接続体１１と、第２環状部材５２の内周面である第２環状壁５２０に接合された環状の第２接続体１２を備える。後述するように、第１接続体１１および第２接続体１２はゲル材料を成形したゲル状ダンパー部材であり、ゲル状ダンパー部材自身の粘着性によって、第１環状部材５１および第２環状部材５２に接合されている。本形態では、第１環状部材５１をコイルホルダ４に圧入して固定することにより、第１接続体１１が支持体２に接続される。また、第２環状部材５２をケース２０の環状部２５に圧入して固定することにより、第２接続体１２が支持体２に接続される。

（コイルホルダの位置決め構造）
ケース２０は、コイルホルダ４を軸線Ｌ方向に位置決めする第３段部４７を備える。図３に示すように、第３段部４７は、ケース本体２４の内周面に形成される。図４に示すように、コイルホルダ４が嵌まるケース本体２４の内周面には、軸線Ｌ方向に延びる複数の溝部４８が形成され、各溝部４８の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部に第３段部４７が形成されている。一方、コイルホルダ４は、環状部４１の外周面において軸線Ｌ方向に延びる複数の凸部４９を備える。複数の溝部４８および凸部４９は、それぞれ、周方向に等間隔で配置される。支持体２を組み立てる際、コイルホルダ４の各凸部４９は、ケース本体２４の各溝部４８に軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から嵌め込まれ、第３段部４７に軸線Ｌ方向に当接する。これにより、コイルホルダ４がケース本体２４に圧入されて固定されるとともに、コイルホルダ４が軸線Ｌ方向に位置決めされる。

本形態では、第１環状部材５１はコイルホルダ４に対して軸線Ｌ方向に位置決めされ、コイルホルダ４は、ケース２０に対して軸線Ｌ方向に位置決めされる。従って、第１環状部材５１に接合された第１接続体１１は、第１環状部材５１およびコイルホルダ４を介して、ケース２０に対して軸線Ｌ方向に位置決めされる。また、第２環状部材５２は、ケース２０の環状部２５に対して軸線Ｌ方向に位置決めされる。従って、第２環状部材５２に接合された第２接続体１２は、環状部２５を介して、ケース２０に対して軸線Ｌ方向に位
置決めされる。

（蓋部材の固定構造）
図５は、ケース２０から第１蓋部材２１および第２蓋部材２２を取り外したアクチュエータ１を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から見た斜視図である。図６は、ケース２０から第１蓋部材２１および第２蓋部材２２を取り外したアクチュエータ１を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２から見た斜視図である。第１蓋部材２１および第２蓋部材２２は、それぞれ、ケース２０の端部に圧入され、ケース２０の端部から外れないように係止されている。

第１蓋部材２１および第２蓋部材２２は、それぞれ、軸線Ｌ方向から見て円形の蓋部２６と、蓋部２６の外周縁に等間隔で配置された複数の係止部２７を備える。本形態では、第１蓋部材２１および第２蓋部材２２は、それぞれ、３個所の係止部２７を備える。第１蓋部材２１の係止部２７は、蓋部２６から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に突出する。第２蓋部材２２の係止部２７は、蓋部２６から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に突出する。３個所の係止部２７は、蓋部２６と共にケース本体２４の端部の内周側に嵌まっている。

係止部２７は、蓋部２６の外周縁から軸線Ｌ方向に延びる爪部であり、径方向に弾性変形可能である。図２に示すように、係止部２７は、蓋部２６の縁から僅かに外周側に拡がる方向に延びる第１板部２７１と、第１板部２７１の外周側に配置され、第１板部２７１から軸線Ｌ方向で逆方向に折り返された形状の第２板部２７２を備える。第１板部２７１と第２板部２７２は鋭角をなす形状に接続されており、第２板部２７２は外周側へ拡がる方向に傾斜している。係止部２７は、第１板部２７１および第２板部２７２を径方向内側に撓ませることにより、ケース本体２４の内周側に押し込まれている。

ケース２０は、係止部２７に対して軸線Ｌ方向に当接して係止部２７がケース２０の内側から外れることを規制する規制部２８を備える。図５、図６に示すように、規制部２８は、ケース本体２４の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１および他方側Ｌ２の端部に、それぞれ、３個所ずつ等間隔で配置される。規制部２８は、ケース本体２４の端部から内周側に突出する凸部である。図２に示すように、各係止部２７は、第２板部２７２の先端が規制部２８に対して軸線Ｌ方向に当接する。

図４に示すように、コイルホルダ４の環状部４１は、径方向内側に凹む第１係止部収容凹部２７３を３箇所に備える。ケース２０とコイルホルダ４は、第１係止部収容凹部２７３と規制部２８の周方向の位置を一致させるように組み立てられている。図２に示すように、第１蓋部材２１をケース２０の端部に固定すると、第１蓋部材２１に設けられた各係止部２７は、ケース本体２４の内周面と第１係止部収容凹部２７３との間に収容される。また、第１蓋部材２１に設けられた各係止部２７の第２板部２７２は、ケース本体２４の内周面に弾性接触するとともに、規制部２８に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２から係止される。

同様に、ケース２０の環状部２５は、径方向内側に凹む第２係止部収容凹部２７４を３箇所に備える。図６に示すように、第２係止部収容凹部２７４は、周方向の位置がケース２０の軸線Ｌ方向の端部に設けられた規制部２８と一致する。図２に示すように、第２蓋部材２２をケース２０の端部に固定すると、第２蓋部材２２に設けられた各係止部２７は、ケース本体２４の内周面と第２係止部収容凹部２７４との間に収容される。また、第２蓋部材２２に設けられた各係止部２７の第２板部２７２は、ケース本体２４の内周面に弾性接触するとともに、規制部２８に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２から係止される。

第１蓋部材２１は、ケース本体２４への圧入、ならびに、係止部２７と規制部２８による係止構造によってケース２０に固定されるとともに、溶着を併用してコイルホルダ４に
固定される。図２、図４に示すように、コイルホルダ４は、環状部４１から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に突出する複数の溶着部４１０を備える。本形態では、３個所の溶着部４１０が周方向に等間隔で配置される。一方、図２に示すように、第１蓋部材２１は、コイルホルダ４と軸線Ｌ方向に対向する３個所の溶着用凹部２１０を備える。図６に示すように、各溶着用凹部２１０は、周方向で隣り合う係止部２７の中間に配置される。図２に示すように、第１蓋部材２１をケース２０に固定する際には、各溶着部４１０が第１蓋部材２１の溶着用凹部２１０に溶着される。

また、第２蓋部材２２は、ケース本体２４への圧入、ならびに、係止部２７と規制部２８による係止構造によってケース２０に固定されるとともに、溶着を併用してケース２０の環状部２５に固定される。図６に示すように、ケース２０は、環状部２５から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に突出する複数の溶着部２５０を備える。本形態では、環状部２５に３個所の溶着部２５０が周方向に等間隔で配置される。一方、図５に示すように、第２蓋部材２２は、環状部２５と軸線Ｌ方向に対向する３個所の溶着用凹部２２０を備える。各溶着用凹部２２０は、周方向で隣り合う係止部２７の中間に配置される。第２蓋部材２２をケース２０に固定する際には、各溶着部２５０が第２蓋部材２２の溶着用凹部２２０に溶着される。

（配線引き出し部）
図１、図２に示すように、支持体２は、磁気駆動機構６のコイル６２に接続されるコイル線６３あるいはコイル線６３に接続された端子ピン６４を外部に引き出すための配線引き出し部６０を備える。配線引き出し部６０は、ケース２０の縁を軸線Ｌ方向に切り欠いた切欠き部６５と、第１蓋部材２１（蓋部材）に形成されたカバー６６との間に設けられた開口部である。

図４、図５に示すように、ケース２０には、ケース本体２４の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の縁を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に切り欠いた切欠き部６５が形成されている。第１蓋部材２１は、蓋部２６の外周縁の周方向の一部から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に延びるカバー６６を備えており、切欠き部６５にカバー６６が嵌まっている。図１に示すように、カバー６６の先端部と切欠き部６５の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の縁との間に配線引き出し部６０が形成される。

図２、図５に示すように、切欠き部６５の内周側には、コイルホルダ４の環状部４１が配置される。本形態では、環状部４１から外周側に延びる２本の端子ピン６４が配線引き出し部６０に配置され、各端子ピン６４の根本にそれぞれ、コイル６２から引き出されたコイル線６３が絡げられている。図４、図５に示すように、配線引き出し部６０は、切欠き部６５の縁に形成された保持溝６４０を備える。本形態では、周方向に離間した２か所の保持溝６４０に端子ピン６４がそれぞれ１本ずつ配置される。

図４、図５に示すように、切欠き部６５の周方向の両側の縁には、それぞれ、径方向外側に開口する溝部６７が形成されている。本形態では、ケース本体２４は、切欠き部６５の周方向の両側の端面から切欠き部６５の内周側に突出する突出部６５０を備えており、各突出部６５０は、軸線Ｌ方向に延びる溝部６７を備える。

図７は、切欠き部６５とカバー６６の位置で切断したアクチュエータ１の断面図である。カバー６６の周方向の両側の縁は、切欠き部６５の縁を係止する係止部６８を備える。図１に示すように、カバー６６は、ケース本体２４の外周面と略同一面上に位置する湾曲板６６０を備える。図６に示すように、係止部６８は、湾曲板６６０の周方向の両側の縁から径方向内側に突出するリブである。切欠き部６５に対して軸線Ｌ方向の一方側からカバー６６が挿入される際、切欠き部６５の周方向の両側の縁に設けられた２本の溝部６７
にそれぞれカバー６６の係止部６８が挿入される。これにより、図７に示すように、切欠き部６５の縁がカバー６６によって係止される。従って、切欠き部６５の幅が拡がってケース２０が変形することが抑制される。

（配線基板）
図４、図５に示すように、ケース２０は、切欠き部６５に軸線Ｌ方向で隣り合う矩形の基板固定部６９を備える。基板固定部６９は、ケース本体２４の外周面から突出する凸部であり、平坦な基板固定面６９０を備える。基板固定部６９は、配線基板７の縁を係止する爪部６９１を備える。本形態では、基板固定部６９の軸線Ｌ方向の両側の縁にそれぞれ、１か所ずつ爪部６９１が形成されている。図１、図２に示すように、配線基板７は、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部および他方側Ｌ２の端部の２か所が爪部６９１に係止されることにより、基板固定部６９に固定される。なお、基板固定面６９０に接着剤を塗布してもよい。この場合には、接着剤と爪部６９１とを併用して配線基板７が固定される。

図８は、配線基板７の斜視図である。配線基板７は略矩形である。図１に示すように、基板固定部６９に配線基板７を固定すると、配線基板７の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の縁が配線引き出し部６０に配置される。図８に示すように、配線基板７の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の縁には、端子ピン６４の端部が配置される保持溝７１と、端子ピン６４が電気的に接続されるランド７２が形成されている。また、配線基板７の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の縁、および、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の縁には、それぞれ、基板固定部６９に設けられた爪部６９１が配置される切欠き部７３が形成されている。

配線基板７には、コイル６２に給電するためのリード線８が接続される。配線基板７は、リード線８が半田付けされるランド７４と、リード線８が巻かれる巻回部７５を備える。配線基板７の中央部分には、軸線Ｌ方向に並ぶ２か所のランド７４と、軸線Ｌ方向に延びる貫通孔７６が周方向（図８のＹ方向）に並んで配置される。貫通孔７６は、配線基板７の周方向の一方側の縁に沿って直線状に延びる長孔である。巻回部７５は、貫通孔７６に対してランド７４とは反対側に設けられた基板部分である。本形態では、貫通孔７６に対してランド７４とは反対側には、貫通孔７６の縁から配線基板７の外周縁までの基板部分が軸線Ｌ方向に延びており、この部分が巻回部７５として利用される。配線基板７の外周縁において、貫通孔７６に対してランド７４とは反対側に位置する外周縁部分には、貫通孔７６と略平行に延びる切欠き部７７が形成されている。巻回部７５は、切欠き部７７と貫通孔７６との間において軸線Ｌ方向に延びる一定幅の基板部分である。

図８に示すように、貫通孔７６は長孔であり、配線基板７には、複数本のリード線８を巻くことが可能な長さの巻回部７５が設けられている。図１に示すように、配線基板７には２本のリード線８が接続される。各リード線８は貫通孔７６の側からランド７４に接続され、貫通孔７６に通されて巻回部７５に巻かれた後、配線基板７の外部へ延びている。貫通孔７６は、ランド７４と巻回部７５の間に配置されるので、ランド７４に接続されるリード線８は、ランド７４と巻回部７５との間で貫通孔７６に通されて保持される。これにより、巻回部７５にリード線８を巻く際に、ランド７４にリード線８を半田付けした半田部に強い力が加わることを抑制できる。巻回部７５にリード線８が巻かれることにより、配線基板７の外部へ引き出されたリード線８が引っ張られた際に、ランド７４にリード線８を半田付けした半田部に力が伝わりにくい。

基板固定部６９は、巻回部７５および貫通孔７６と重なる凹部６９２を備える。図４に示すように、凹部６９２は、基板固定部６９の軸線Ｌ方向の略中央において周方向に直線状に延びている。凹部６９２は、基板固定部６９の周方向の両端まで延びている。従って、巻回部７５に巻かれたリード線８を基板固定部６９の凹部６９２からケース２０の周方向に引き出すことができる。

（可動体３）
図９は、可動体３、接続体１０、第１環状部材５１、および第２環状部材５２の分解斜視図である。図２、図３に示すように、可動体３は、支持体２の径方向の中心において軸線Ｌ方向に延びる支軸３０を有する。支軸３０には、筒状の第１固定部材３６、および筒状の第２固定部材３７によって、磁石６１およびヨーク３５が固定されている。支軸３０は金属製の丸棒である。第１固定部材３６および第２固定部材３７は、金属製の円筒体であり、第１固定部材３６および第２固定部材３７には円形の貫通穴が設けられている。

図２、図３に示すように、第１固定部材３６の内周面には、軸線Ｌ方向の途中部分に径方向内側に突出した環状突部３６１が形成されている。従って、第１固定部材３６を支軸３０に圧入した際、支軸３０は環状突部３６１に圧入される。また、第２固定部材３７の内周面には、軸線Ｌ方向の途中部分に径方向内側に突出した環状突部３７１が形成されている。従って、第２固定部材３７を支軸３０に圧入した際、支軸３０は環状突部３７１に圧入される。

磁石６１は、支軸３０が貫通する軸穴６１０が設けられており、支軸３０の軸線Ｌ方向の略中央に固定される。ヨーク３５は、磁石６１に軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１で重なる第１ヨーク３１（第３磁性部材）と、磁石６１に軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２で重なる第２ヨーク３２を備える。第１ヨーク３１は、支軸３０が貫通する軸穴３１０が設けられた円板状であり、磁石６１と第１ヨーク３１とは外径が等しい。第２ヨーク３２は、カップ状の第１磁性部材３３と、円板状の第２磁性部材３４の２つの部材からなる。第１磁性部材３３は、支軸３０が貫通する軸穴３３０が設けられた円形の端板部３３１と、端板部３３１の外縁から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に延びる円筒部３３２とを有する。本形態では、第１磁性部材３３の端板部３３１が磁石６１の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端面に固定される。第２磁性部材３４は、支軸３０が貫通する軸穴３４０を備えており、第１磁性部材３３の端板部３３１に対して磁石６１とは反対側（すなわち、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２）から固定される。

可動体３は、磁石６１およびヨーク３５を構成する各部材の軸穴３１０、６１０、３３０、３４０に支軸３０を貫通させた状態で、磁石６１およびヨーク３５の軸線Ｌ方向の両側で第１固定部材３６および第２固定部材３７に支軸３０に固定する。その結果、第１固定部材３６が軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から磁石６１およびヨーク３５を支持し、第２固定部材３７が軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２から磁石６１およびヨーク３５を支持する結果、磁石６１およびヨーク３５は、支軸３０に固定される。

第２ヨーク３２は、第１磁性部材３３の円筒部３３２の内径が、磁石６１および第１ヨーク３１の外径より大きい。従って、磁石６１および第１ヨーク３１を円筒部３３２の底部である円形の端板部３３１に重ねると、円筒部３３２は、磁石６１の外周面および第１ヨーク３１の外周面から径方向外側に離間した位置で磁石６１の外周面および第１ヨーク３１の外周面に対向する。本形態では、円筒部３３２と磁石６１の外周面との間にコイル６２の一部が配置される。また、円筒部３３２と第１ヨーク３１の外周面との間にコイル６２の一部が配置される。

（接続体）
支持体２と可動体３との間に接続体１０を配置するにあたって、支持体２は、上記のように、軸線Ｌ方向に離間した２か所に配置される第１環状部材５１および第２環状部材５２を備える。また、可動体３は、軸線Ｌ方向に離間した２か所に配置される第１固定部材３６および第２固定部材３７を備えている。第１環状部材５１の内周面によって、第１固定部材３６に径方向外側で対向する第１環状壁５１０が構成されており、第２環状部材５
２の内周面によって、第２固定部材３７に径方向外側で対向する第２環状壁５２０が構成されている。接続体１０は、第１環状壁５１０と第１固定部材３６との間に配置された環状の第１接続体１１、および、第２環状壁５２０と第２固定部材３７との間に配置された環状の第２接続体１２を備える。

第１接続体１１および第２接続体１２は、ゲル材料を成形したゲル状ダンパー部材である。第１接続体１１を成形するにあたっては、治具によって第１環状部材５１および第１固定部材３６を同軸に位置決めして第１環状部材５１と第１固定部材３６との間に環状の隙間を形成し、この隙間にゲル材料を充填して熱硬化させる。これにより、ゲル状ダンパー部材自身の粘着性によって、第１接続体１１が第１環状部材５１の第１環状壁５１０、および、第１固定部材３６の外周面に接合される。なお、ゲル材料を充填する前に、第１環状部材５１の第１環状壁５１０、および第１固定部材３６の外周面にプライマーを塗布することによって、第１接続体１１と第１環状壁５１０との接合強度、および第１接続体１１と第１固定部材３６との接合強度を高めるようにしてもよい。上記プライマー以外に他の接合促進剤等を使用してもよく、別に成形したゲル状ダンパー部材を第１環状部材５１および第１固定部材３６に接着剤等で接着してもよい。第２接続体１２についても、同様に、第２環状部材５２と第２固定部材３７との間に環状の隙間を形成し、この隙間にゲル材料を充填して熱硬化させることにより成形される。これにより、ゲル状ダンパー部材自身の粘着性によって、第２接続体１２が第２環状部材５２の第２環状壁５２０、および、第２固定部材３７の外周面に接合される。

このように、本形態では、アクチュエータ１を組み立てる際には、予め、第１環状部材５１と第１固定部材３６とを第１接続体１１によって接続した部品を製造しておく。また、第２環状部材５２と第２固定部材３７とを第２接続体１２によって接続した部品を製造しておく。そして、支持体２を組み立てる際に、第１環状部材５１をコイルホルダ４に圧入することによってコイルホルダ４に固定し、コイルホルダ４をケース２０に圧入することによってケース２０に固定する。一方、可動体３を組み立てる際に、支軸３０に第１固定部材３６を固定する。これにより、ゲル状ダンパー部材を接着する工程を行わずに、第１接続体１１によって支持体２と可動体３とを接続することができる。同様に、支持体２を組み立てる際に、第２環状部材５２をケース２０の環状部２５に圧入することによってケース２０に固定する。一方、可動体３を組み立てる際に、支軸３０に第２固定部材３７を固定する。これにより、ゲル状ダンパー部材を接着する工程を行わずに、第２接続体１２によって支持体２と可動体３とを接続することができる。

本形態において、第１接続体１１および第２接続体１２は粘弾性部材である。粘弾性とは、粘性と弾性の両方を合わせた性質のことであり、プラスチックやゴム等の高分子物質に顕著に見られる性質である。従って、第１接続体１１および第２接続体１２として、シリコーンゲル等からなるゲル状部材、天然ゴム、ジエン系ゴム（例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム等）、非ジエン系ゴム（例えば、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等）、熱可塑性エラストマー等の各種ゴム材料及びそれらの変性材料を用いることができる。本形態において、第１接続体１１および第２接続体１２は、シリコーンゲル等からなるゲル状ダンパー部材である。

（アクチュエータの動作）
アクチュエータ１は、コイル６２に通電することにより、磁気駆動機構６が、可動体３を軸線Ｌ方向に駆動する駆動力を発生させる。コイル６２への通電を切ると、可動体３は、接続体１０の復帰力によって原点位置へ戻る。従って、コイル６２への通電を断続的に行うことにより、可動体３は、軸線Ｌ方向で振動する。また、コイル６２に印加する交流
波形を調整することで、可動体３が軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に移動する加速度と、可動体３が軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に移動する加速度を異なるものとすることができる。それ故、アクチュエータ１を触覚デバイスとして取り付けた機器を手にした者は、軸線Ｌ方向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、アクチュエータ１を利用してスピーカを構成することもできる。

また、可動体３が支持体２に対して軸線Ｌ方向に振動する際、第１接続体１１および第２接続体１２は、可動体３の振動に追従してせん断方向に変形する。ここで、シリコーンゲル等のゲル状ダンパー部材は、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、ゲル状ダンパー部材は、その厚さ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、厚さ方向と交差する周方向または軸線Ｌ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。本形態においては、可動体３が振動した際、第１接続体１１および第２接続体１２（ゲル状ダンパー部材）は、可動体３の振動に追従してせん断方向に変形する。従って、第１接続体１１および第２接続体１２は、線形性が高い範囲で変形するので、リニアリティが良好な振動特性を得ることができる。

なお、可動体３が径方向に移動する場合には、第１接続体１１および第２接続体１２が潰れる方向に変形する。ここで、ゲル状部材が潰れる方向に変形する場合のバネ定数は、ゲル状部材がせん断方向に変形する場合のバネ定数の３倍程度である。このため、可動体３が振動方向（軸線Ｌ方向）とは異なる方向に移動することを抑制できる。よって、可動体３が意図しない方向へ動くことを抑制でき、可動体３と支持体２との衝突を抑制できる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のアクチュエータ１は、支持体２と、可動体３と、支持体２および可動体３に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体１０と、磁石６１およびコイル６２を備え、可動体３を支持体２に対して相対移動させる磁気駆動機構６と、を有する。可動体３は、外周面に磁石６１が固定される支軸３０と、磁石６１を介して支軸３０に固定される第１磁性部材３３および第２磁性部材３４と、を備える。第１磁性部材３３は、磁石６１の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端面に固定され、第２磁性部材３４は、第１磁性部材３３に対して磁石６１とは反対側（すなわち、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２）から固定される。第２磁性部材３４は、可動体３の重量を調節する錘であり、且つ、第１磁性部材３３とともに磁気回路を形成するヨーク３５の一部である。

本形態では、このように、２枚の磁性部材（第１磁性部材３３および第２磁性部材）を重ねて磁石６１の端面に固定することにより、磁気飽和を起こしやすい部分だけを厚くすることができる。従って、磁気効率を向上させるとともに、可動体３の大型化を抑制でき、アクチュエータ１の大型化を抑制できる。さらに、第２磁性部材３４を錘として兼用できるので、別途錘を追加しなくても可動体３の重量を調整できる。従って、可動体３の大型化を抑制でき、アクチュエータ１の大型化を抑制できる。

なお、本形態では、第１磁性部材３３が磁石６１の端面に固定されているが、第１磁性部材３３と第２磁性部材３４の配置を逆にすることもできる。すなわち、第２磁性部材３４は、磁石６１の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端面に固定され、第１磁性部材３３は、第２磁性部材３４に対して磁石６１とは反対側（すなわち、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２）から固定される態様を採用することもできる。このような構成においても、本形態と同様の作用効果を得ることができる。

本形態の第１磁性部材３３は、支軸３０が通る軸穴が形成された端板部３３１と、端板部３３１の外縁から磁石６１の側へ延びる円筒部３３２と、を備えており、コイル６２は、少なくとも一部が円筒部３３２と磁石６１の外周面との間に配置されるため、円筒部３３２の厚みを小さくしたままで、磁気飽和を起こしやすい部分だけを厚くすることができる。従って、磁気効率を向上させるとともに、可動体３の大型化を抑制でき、アクチュエータ１の大型化を抑制できる。

本形態の可動体３は、磁石６１に対して第１磁性部材３３および第２磁性部材３４とは反対側（すなわち、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１）から固定される第３磁性部材である第１ヨーク３１を備える。第３磁性部材（第１ヨーク３１）は、円筒部３３２の内周側に配置され、コイル６２は、少なくとも一部が第３磁性部材（第１ヨーク３１）と円筒部３３２の間に配置される。このように、磁石６１の軸線Ｌ方向の両側に第１ヨーク３１と第２ヨーク３２（第１磁性部材３３および第２磁性部材３４）を配置することにより、漏れ磁束を少なくすることができる。従って、磁気効率を向上させることができる。

本形態では、可動体３は、磁石６１、第１磁性部材３３、および第２磁性部材３４に対して軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１で支軸３０に固定される筒状の第１固定部材３６と、磁石６１、第１磁性部材３３、および第２磁性部材３４に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２で支軸３０に固定される筒状の第２固定部材３７と、を備える。支持体２は、第１固定部材３６に径方向外側で対向する第１環状部材５１と、第２固定部材３７に径方向外側で対向する第２環状部材５２を備え、接続体１０は、第１固定部材３６と第１環状部材５１との間に配置される第１接続体１１と、第２固定部材３７と第２環状部材５２との間に配置される第２接続体１２と、を備える。

このように、本形態では、可動体３の外周側に接続体１０を環状に配置しているので、可動体３が軸線Ｌ方向と交差する方向に移動することを抑制できる。従って、振動方向と異なる方向に可動体３が移動することを抑制できる。また、本形態では、可動体３に配置される環状の部品（第１固定部材３６および第２固定部材３７）と支持体２に配置される環状の部品（第１環状部材５１および第２環状部材５２）との間に接続体１０を成形した部品を製造しておくことができる。これにより、アクチュエータ１を組み立てる際、第１接続体１１および第２接続体１２を可動体３および支持体２に接着する工程を行う必要がない。従って、アクチュエータ１の組立性が向上する。さらに、第１固定部材３６および第２固定部材３７は、錘として用いることができる。従って、第１固定部材３６および第２固定部材３７の重量を調整することにより、可動体３の重量を調整できる。

１…アクチュエータ、２…支持体、３…可動体、４…コイルホルダ、６…磁気駆動機構、７…配線基板、８…リード線、１０…接続体、１１…第１接続体、１２…第２接続体、２０…ケース、２１…第１蓋部材、２２…第２蓋部材、２４…ケース本体、２５…環状部、２６…蓋部、２７…係止部、２８…規制部、３０…支軸、３１…第１ヨーク、３２…第２ヨーク、３３…第１磁性部材、３４…第２磁性部材、３５…ヨーク、３６…第１固定部材、３７…第２固定部材、４１…環状部、４２…胴部、４３…第１凹部、４４…第１段部、４５…第２段部、４６…第２凹部、４７…第３段部、４８…溝部、４９…凸部、５１…第１環状部材、５２…第２環状部材、６０…配線引き出し部、６１…磁石、６２…コイル、６３…コイル線、６４…端子ピン、６５…切欠き部、６６…カバー、６７…溝部、６８…係止部、６９…基板固定部、７１…保持溝、７２…ランド、７３…切欠き部、７４…ランド、７５…巻回部、７６…貫通孔、７７…切欠き部、２１０…溶着用凹部、２２０…溶着用凹部、２５０…溶着部、２７１…第１板部、２７２…第２板部、２７３…第１係止部収容凹部、２７４…第２係止部収容凹部、３１０、３３０…軸穴、３３１…端板部、３３２…円筒部、３４０…軸穴、３６１、３７１…環状突部、４１０…溶着部、５１０…第１環
状壁、５１１…環状段部、５２０…第２環状壁、５２１…環状段部、６１０…軸穴、６４０…保持溝、６５０…突出部、６６０…湾曲板、６９０…基板固定面、６９１…爪部、６９２…凹部、Ｌ…軸線、Ｌ１…軸線方向の一方側、Ｌ２…軸線方向の他方側

Claims (4)

1. 支持体と、
   可動体と、
   前記支持体および前記可動体に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、
   磁石およびコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して相対移動させる磁気駆動機構と、を有し、
   前記可動体は、
   外周面に前記磁石が固定される支軸と、
   前記磁石を介して前記支軸に固定される第１磁性部材および第２磁性部材と、を備え、
   前記第１磁性部材と前記第２磁性部材の一方は、前記磁石の軸線方向の端面に固定され、
   前記第１磁性部材と前記第２磁性部材の他方は、前記一方に対して前記磁石とは反対側から固定され、
   前記第２磁性部材は、前記可動体の重量を調節する錘であり、且つ、前記第１磁性部材とともに磁気回路を形成するヨークであることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記第１磁性部材は、
   前記支軸が通る軸穴が形成された端板部と、前記端板部の外縁から前記磁石の側へ延びる円筒部と、を備え、
   前記コイルは、少なくとも一部が前記円筒部と前記磁石の外周面との間に配置され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. 前記可動体は、
   前記磁石に対して前記第１磁性部材および前記第２磁性部材は反対側から固定される第３磁性部材を備え、
   前記第３磁性部材は、前記円筒部の内周側に配置され、
   前記コイルは、少なくとも一部が第３磁性部材と前記円筒部の間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記可動体は、
   前記磁石、前記第１磁性部材、および前記第２磁性部材に対して前記軸線方向の一方側で前記支軸に固定される筒状の第１固定部材と、
   前記磁石、前記第１磁性部材、および前記第２磁性部材に対して前記軸線方向の他方側で前記支軸に固定される筒状の第２固定部材と、を備え、
   前記支持体は、前記第１固定部材に径方向外側で対向する第１環状部材と、前記第２固定部材に径方向外側で対向する第２環状部材を備え、
   前記接続体は、前記第１固定部材と前記第１環状部材との間に配置される第１接続体と、前記第２固定部材と前記第２環状部材との間に配置される第２接続体と、を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のアクチュエータ。
   

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