JP2022062678A - 磁気的リトラクト機能付きソレノイドマイクロアクチュエーター - Google Patents

Abstract

【課題】 可能なかぎり少ない部品数で、機械的なばね要素なしで、マイクロアクチュエーターを作る。【解決手段】 摺動ブロック（３０）の軸方向の運動を制御するコイル（６、６１、６２）を備える磁気的マイクロアクチュエーター（１００）である。摺動ブロック（３０）は、強磁性であり又は磁化されている後側アーバー（４２）と連結又は整列している少なくとも１つの永久磁石（２）を含み、摺動ブロック（３０）のまわりで延在しているコイル（６、６１、６２）を通る軸方向（Ｄ）に回転磁場の磁力線を導き、後側アーバー（４２）の後端（４３）まで延在している。後側アーバー（４２）は、磁気的に引き合うことによってマイクロアクチュエーター（１００）の構造（２０）の後面（２５）の近傍に位置する少なくとも１つの第１の強磁性復元要素（８）と連係して、これによって、いずれのコイル（６、６１、６２）もパワーオンでないときに、摺動ブロック（３０）を後側トラベル端位置に戻す。【選択図】 図５

Description

本発明は、少なくとも１つのコイルを備える少なくとも１つの構造を備える磁気的マイクロアクチュエーターに関する。前記コイルは、パワーオン位置において、前側トラベル端位置まで、前記マイクロアクチュエーターにある摺動ブロックに対して、軸方向の第１の方向へと軸方向の推進力を与えるように構成しており、前記前側トラベル端位置は、前記構造の第１の支持面と、前記摺動ブロックの第１の当接面との間の当接支持に対応する位置であり、前記前側トラベル端位置においては、前記摺動ブロックにある前側アーバーが、前記構造の前面から突出し、前記摺動ブロックは、いずれの前記コイルもパワーオンでないときに、前記第１の方向とは反対の前記軸方向の第２の方向に動くことができ、前記構造の第２の支持面と前記摺動ブロックの第２の当接面との間の当接支持に対応する後側トラベル端位置まで純粋に磁気的な手段によって戻される。

本発明は、さらに、少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーターを備えるプリント回路に関する。

本発明は、さらに、少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーター及び／又は少なくとも１つの前記プリント回路を備える携行型時計（例、腕時計、懐中時計）に関する。

本発明は、マイクロメカニカルアクチュエートシステムの分野、特に、計時器の分野に関する。

伝統的なソレノイドアクチュエーターは、マイクロメカニクス、特に、計時器の構成、にあまり適応していないことが多い。実際に、このようなアクチュエーターは、アクチュエートと戻しの制約に加えて、特に計時器のアプリケーションで要求される、非常に小さな寸法構成の要件を満たさなければならない。

戻しばねの使用は、マイクロアクチュエーターを全体的に大きくしてしまい、かつ、経時的に最適な耐久性を確実にするものではない。

本発明は、制御された機械的な制動力を与えることができる、特にマイクロメカニカル、そして計時器のアプリケーションのための、マイクロアクチュエーターを開発することを目的とする。

特に興味深いのは、制動に関するアプリケーションである。このような制動においては、マイクロメカニクス、特に、計時器、において、反応時間と、待機位置への戻し時間が極めて短いことが要求される。

このため、伝統的なソレノイドアクチュエーターを改良して、アクチュエート時間と戻し時間の制約、そして、特に計時器のアプリケーションで要求される、非常に小さな寸法構成、を満たすようにすることを伴う。

このために、本発明は、請求項１に記載の磁気的マイクロアクチュエーターに関する。

本発明は、さらに、少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーターを備えるプリント回路に関する。

本発明は、さらに、少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーター及び／又は少なくとも１つの前記プリント回路を備える携行型時計に関する。

添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことによって、本発明の他の特徴及び利点が明らかになる。

ステーターを形成するコイルを包囲する、ここでは前側ケースと後側ケースを備える、ブロック構造を備える本発明に係るマイクロアクチュエーターについての模式的な斜視図である。このコイル内で永久磁石とアーバーを備える摺動ブロックが動くことができる。マイクロアクチュエーターは、さらに、摺動ブロックが中を通って突出することがある開口が設けられている前側ケースの反対側にて、後側ケースの後側に取り付けられている、ここでは軟強磁性体のリングの特定の形である、第１の強磁性復元要素を備える。 図１のマイクロアクチュエーターについての模式的な拡大斜視図である。 第１の形態における図１のマイクロアクチュエーターについての軸Ｄを通る平面Ｐに沿った模式的な断面図である。これにおいては、摺動ブロックが、非磁性又は軟強磁性でありアクチュエート位置にある前側アーバー及び後側アーバーを備える。 第２の形態についての図３と同様な模式的な断面図である。これにおいては、摺動ブロックが、永久磁石と一体化されたアーバーを備え、後退位置にある。 図３のマイクロアクチュエーターの磁場を有限要素法でシミュレーションすることによって得た磁場グラフである。永久磁石の磁力線は、摺動ブロックの前側アーバーと後側アーバーを通るように導かれる。パワーオン状態のコイルは、前側アーバー、後側アーバー及び磁石を含む摺動ブロックを正のＺ方向に駆動する。コイルの電流がオフにされると、強磁性復元要素、特に、軟強磁性リング、が逆方向の力を発生させ、この力は、摺動ブロックに作用して、摺動ブロックをその初期位置に戻す。変位の経路を破線で示している。 図３のマイクロアクチュエーターにおける力の変化を示しているグラフである。横軸に示している変位Ｄに応じて、Ｚ軸に沿って軸方向Ｄに摺動ブロックが動くときに摺動ブロックに作用する力を縦軸に示している。実線は、電流を流したときにコイルが与える正の力の変化を示している。破線は、強磁性復元要素に与えられる戻し力の変化を示している。 図３のマイクロアクチュエーター、そして、図６に示している力のプロファイルについてのグラフである。破線は、横軸に示している時間ｔの関数として、Ｚ軸に沿った軸方向Ｄへの摺動ブロックの動きの変化を示している。実線は、時間ｔの関数として摺動ブロックの速度の変化を示している。 図３のマイクロアクチュエーター、そして、図６に示している力のプロファイルについての別のグラフである。破線は、横軸に示している時間ｔの関数として、Ｚ軸に沿った軸方向Ｄへの摺動ブロックの動きの変化を示している。実線は、時間ｔの関数として力の変化を示している。 アーバーと一体化されたトロイダル永久磁石が発生させる磁場を有限要素法でシミュレーションすることによって得られた図５と同様な形態の磁場グラフである。このアーバーには、その両端に永久磁石的な延長部分がある。この有限要素法によるシミュレーションにおいては、摺動ブロックのみが関わり、コイルや後側強磁性体リングは含まれない。 ２つのコイルに囲まれた摺動ブロックについての、摺動ブロックの軸を通る模式的な部分断面図である。これによって、コイルの電源に応じて、摺動ブロックのまわりにて、反対方向又は同じ方向の磁場を形成することができる。 摺動ブロックについての摺動ブロックの軸を通り抜ける模式的な部分断面図である。摺動ブロックの片側のみに２つのコイルが配置され、この２つのコイルが同じ方向の付加的な効果のある磁場を発生させるような瞬間的な電源供給の状況にある。 マイクロアクチュエーターについての摺動ブロックの軸を通る図３と同様な形態の模式的な部分断面図である。このマイクロアクチュエーターは、第１の強磁性復元要素とは反対側にある構造の前側において、第２の強磁性復元要素を備え、前側アーバーの前端と連係して戻しを行うように構成している。 実質的に対称的な構造のマイクロアクチュエーターを示している図１２と同様の形態の図である。このマイクロアクチュエーターは、摺動ブロックが支持する永久磁石の両側にコイルを備える。 第１の強磁性復元要素が中実要素であるような本発明に係るマイクロアクチュエーターの後側部分の詳細を示している。 第１の強磁性復元要素が、直径が異なり実質的に共平面な２つの強磁性リングを備えるような、本発明に係るマイクロアクチュエーターの後側部分の詳細を示している。 構造が並置されている本発明に係るマイクロアクチュエーターについての模式的な斜視図である。様々な摺動ブロックの突出がマトリックスコーディングに対応するような構成において、各構造は、摺動ブロックと、それに関連づけられたコイルを含む。 プリント回路の一部を形成している、本発明に係る第１のマイクロアクチュエーター及び本発明に係る第２のマイクロアクチュエーターを備える、マイクロ機構、特に携行型時計、を示しているブロック図である。前記第１のマイクロアクチュエーターの摺動ブロックは、計時器用ムーブメントのような他の機構のコンポーネントをアクチュエートするように構成している。前記第２のマイクロアクチュエーターの摺動ブロックは、マイクロ機構のケースから突出することによってユーザーの表皮を刺激するように構成している。

本発明においては、アーマチャーを引っ込めるために磁気的要素を用いる、リニアソレノイド電磁マイクロアクチュエーター又はプランジャーマイクロアクチュエーターについて説明する。このアーマチャーは、プランジャーコアとも呼ばれ、ここでは摺動ブロックと呼ばれる。本発明は、可能なかぎり少ない部品数で、機械的なばね要素なしで、小型の機械的制動要素を作ることを目的とする。

ソレノイドアクチュエーターは、一般的な機械工学の分野、特に、機構の制御のための分野、においてよく知られている。ソレノイドアクチュエーターは、ほとんどの場合、摺動ブロックの戻しばねを備えるが、これは、特に動作サイクルの継続時間に関して、性能を制限してしまう。このような戻しばねは、小型化が難しく、個人用機器には用いられていない。

本発明は、特に、マイクロメカニカルのアプリケーション、そして計時器のアプリケーションのための、制御された機械的な制動力を与えることができるマイクロアクチュエーターを開発することを目的とする。

特に、興味深いのは、制動に関するアプリケーションである。これにおいては、マイクロメカニクス、特に計時器、の分野において、極めて短い反応時間が要求され、そして、極めて短い待機位置への戻し時間が要求される。

このために、伝統的なソレノイドアクチュエーターを改良して、アクチュエート時間と戻し時間の制約、そして、特に計時器のアプリケーションにおいて要求される、非常に小さな寸法構成の要件を満たすようにする。

図１及び２に、本発明に係るマイクロアクチュエーターデバイス１００を示している。これは、ブロック構造を形成しており、ここでは、前側ケース１０と後側ケース１２によって構成している。なお、これに限定されない。この後側ケース１２は、ステーターを形成するコイル６と、少なくとも１つの永久磁石２とアーバー４を含む摺動ブロックとを包囲している。このアーバー４は、一体化されていることができ、又は複数の整列した部分、例えば、図３に示しているように永久磁石２の両側にある前側アーバー４１と後側アーバー４２、に分割されていることができる。第１の強磁性復元要素８、特に、軟強磁性リング（これに限定されない）、が前側ケース１０とは反対側の後側ケース１２の後側に取り付けられる。ここで、マイクロアクチュエーター１００のデバイスのアセンブリーは、２つのピン１４（これに限定されない）によって、組み付けられた状態に保持される。

マイクロアクチュエーター１００は、ソレノイドアクチュエーターと同様に動作する。コイル６に電流が流れると、磁石２を押し戻す力が発生し、この力は、アーバー４を前側ケース１０の方へと正のＺ方向に前進させるように押す。最大変位は、トラベル端におけるトラベル端当接、例えば、前側ケース１０との磁石２の接触、によって決まる。電流が逆の場合、摺動ブロックは、摺動ブロックとステーター（コイル６）の間の接触点によって定められる初期位置まで後退する。

特定のアプリケーションにおいては、一方向にしか電流を流さない方が有利である（単極駆動）。この場合、摺動ブロックを戻すためには、２つの選択肢が考えられる。携行型時計の場合のようにマイクロアクチュエーター１００が複数の向きを向いて動作するように意図されている一般的な場合においては、図１～４においてリングによって示している少なくとも１つの第１の強磁性要素８を用いることができる。また、この強磁性要素８は、ブロックやディスクであることもできる。摺動ブロック３０が常に鉛直方向上方に動くようにマイクロアクチュエーター１００が配置されているような、非常に特殊な場合、特に、静的な場合、においては、摺動ブロック３０の重量によって必要な戻し力を与えることができる。この摺動ブロック３０は、重力場によって下方に戻される。このレイアウトは、固定型時計のような静的な設備のために、まれにしか用いられない。一般的な場合においては、摺動ブロックが後退して待機位置へと動くことを確実にするような戻し力を発生させる必要がある。

図３及び４は、異なる構成のこのようなマイクロアクチュエーター１００についての断面図である。図３は、両方とも強磁性である前側アーバー４１と後側アーバー４２を備える摺動ブロック３０の展開状態（アクチュエートされた状態）を示している。図４は、摺動ブロック３０の後退位置（止め位置）を示しており、単一の一体的なアーバー４が前側アーバー４１と後側アーバー４２を連結し、永久磁石を形成する。

図３のような前側アーバー４１と後側アーバー４２がある形態では、必要なアクチュエート力と後退力があることを確実にするために、後側アーバー４２が強磁性であることは必須である。前側アーバー４１は、その一部が強磁性体であることができ、また、非磁性体であることができる。前側アーバー４１は、一般的にはマイクロアクチュエーター１００から少なくとも０．５ｍｍ離間する対象物との物理的接触を確立するように意図されている。

この対象物は、機構の要素、特に、表示機構の要素、又は発振器の要素、例えば、バランス、又はさらには触覚的反応デバイスのためのユーザーの表皮における要素などによって構成することができる。

当然、アプリケーションに応じて、変位範囲、したがって、ターゲットの位置、を調整することができる。トラベルが長くても、アクチュエート力と戻し力が正しく調整されることを確実にする必要がある。

図４のような形態では、アーバー４と磁石２は、一体的な要素を構成する。この場合も、アーバー４の前側アーバー４１を形成する前側部分は、非磁性体であることができるが、アーバー４の後側アーバー４２を形成する後側部分が磁化された材料によって作られていることが有利である。

図５は、円筒状の磁石２及び第１の環状強磁性復元要素８を備える、図３のマイクロアクチュエーター１００の、軟強磁性である前側アーバー４１及び後側アーバー４２を備える形態における磁力線の様子を示している。この図５は、半径方向の対称性がある有限要素法によるシミュレーションの結果である。後側アーバー４２は、磁石２の磁力線をコイル６の方に、そして、第１の復元要素８の方に導く。この永久磁石２の磁力線は、前側アーバー４１と後側アーバー４２を通るように導かれる。コイル６は、摺動ブロック３０を正のＺ方向に駆動する。コイルの電流が切り替わってオフになると、第１の強磁性復元要素８、特に軟強磁性リングは、逆方向の力を発生させて、摺動ブロック３０に作用して、摺動ブロック３０を初期位置に戻す。変位経路δの端を破線で示しており、この例においては、変位経路δは０．５ｍｍである。

有限要素法によるシミュレーションを用いて、デッドコイル６（０Ｖ）とライブコイル６（２．５Ｖ）の場合に対して、変位に応じた力を求めた。図６のグラフに、計算された力を示している。この図６は、図３のマイクロアクチュエーターにおいて、横軸に示している変位Ｄの関数として、摺動ブロック３０がＺ軸に沿って軸方向Ｄに動いたときに摺動ブロック３０に作用する力の変化を縦軸に示している。実線は、コイル６に電流が流れているときにコイル６が与える正の力の変化を示している。破線は、強磁性リング８が与える戻し力の変化を示している。

電流をオフに切り替えたときに、破線の曲線によると、前記力は負の力（後退）であり、摺動ブロック３０が前進すると減少する。なお、前記力は、最大伸長時においても、摺動ブロック３０を復元かつ後退するために依然として十分であり、この構成では０．１ｍＮ以下のオーダーである。必要な力は、下において詳細に説明するようにアーバーとケーシングの間の接触点によって定められる、摺動ブロック３０とステーターの間の静摩擦と、重力によって定められる。オン状態のときの力のプロファイルは、実線の曲線によると、正であり、０．５ｍＮに近い。スイッチング力は高く維持され、摺動ブロック３０が前方に摺動すると、さらに、２０％よりも大きく増加する。これは、後側にて、軟強磁性の後側アーバー４２が存在することによるものである。この存在によって、磁石２が発生させる相当に大きい磁場と相当に大きい磁場勾配が、コイル６と組み合わさることが確実になる。

計算された力から動きを得るためには、このようなシステムの微分式を所望の時間スケールにわたって積分する。その結果を図７及び８に示している。

このアウトラインは、質量０．０１５ｇの摺動ブロック３０、４ｍ秒間の２．５Ｖのアクチュエートインパルスの場合に作られたものであり、図６に示しており上で言及した力のプロファイルに対応している。最大変位は０．３ｍｍまでに留まっている。この位置は、前側アーバー４１によって物体と衝突したときに対応する。なぜなら、デバイス自体の最大変位はδ＝０．５ｍｍであるためである。図７に示しているように、衝撃時には、小さな動きの後に跳ね返りがある。グラフを見ると、約５ｍ秒後に１２０ｍｍ／秒の速度でアーバー４が目標に到達していることがわかる。衝突速度と可動体の質量が接触力を定め、跳ね返りが運動の量を定める。コイル６のパワー供給が止まると、衝撃の前であっても、摺動ブロック３０は、５ｍ秒で待機位置に戻る。この戻りは、強磁性リング８によって確実になるが、接触時に発生することがある跳ね返りによっても確実になる。この跳ね返りは、摺動ブロック３０の戻りを妨げる可能性のある静摩擦を防ぐために有益である。

図８は、時間の関数として、変位と力を示している。コイル６のアクチュエート電流がオフに切り替わると、力が負であるために、摺動ブロック３０が減速し始めることがよくわかる。しかし、依然としてインパクト点に到達することができる。戻し力があるので、摺動ブロック３０は、開始位置に戻り、随意的に、接触点における衝撃吸収に応じて、複数回跳ね返る。なお、摺動ブロック３０が、一旦止まると、第１の強磁性復元要素８と摺動ブロック３０の間に発生する保持力によって、常に適切な位置に確実に保持されることは重要である。この例においては、保持力は約０．５ｍＮであり、これは、小さな振動や衝撃があったときでさえも安定な待機位置を保持するために十分である。

図９は、アーバーの両端に永久磁石の延長部分がある全体的に永久磁石によって構成している摺動ブロック３０が発生させる磁場を示している。この構成においては、アーバーと磁石は、単一の部品である。陰によって、正（白色）と負（灰色）のＢ_zの領域を示している。この磁力線は、強磁性の磁石ーアーバーの複合型摺動ブロック３０によって得られる磁力線と非常に似ている。

摩擦が制限要因となる。摩擦が懸念事項であり、設計によって、アーバーの摺動が有効であることを確実にする必要がある。ケース１０及び１２に形成されるガイド開口によって適切な位置に保持される、完全に整列される前側アーバー４１と後側アーバー４２によって、摩擦を最小限に抑えることができる。アーバーとケーシングを構成している材料の間の摩擦は、低摩擦係数の材料を組み合わせたり、潤滑コーティングを施したりして、最小限に抑える必要がある。もう１つの高価な手法は、計時器の伝統に則って、石（ルビー）を金属やセラミックスのアーバーに合わせることである。アーバーの外径とコイルの内径の間に十分な間隙を設けることで、アーバーとコイルが接触しないことを確実にすることができる。マイクロアクチュエーターのアーバーと構造２０の間の間隙、そして、磁石２の外径と構造２０の空洞との間の間隙についても同様であり、これによって、磁石２はこの構造２０に接触しない。当然、各間隙の計算は、機器の動作温度の全範囲を考慮に入れる。

ユーザーへの情報伝達には、一般的には、視覚と聴覚が関与する。一方で、伝統的な感覚である嗅覚、味覚及び触覚はあまり用いられない。触覚反応は、現在、活発に研究されている分野であり、数多くのバリエーションがある。

このようなマイクロアクチュエーターは、他のアプリケーション、特に、点字表示のような触読用の反応触覚の分野、において用いることができる。隆起していたり凹んでいたりする文字を用いる目の不自由な人のためのテキストコーディングは、１４世紀にZayn Ud Din Al Alidiによって、１７世紀にFrancesco Lana de Terziによって、１８世紀に盲人のための最初の学校を設立したValentin Hauyによって、開発された。そして、この読み取りコードは、１９世紀にCharles Barbier de la Serreによって、軍事用の夜間の読み書きのために改良され、そして、Louis Brailleによって改良されて、世界的なコードとなった。同じく１８世紀に、Abraham-Louis Breguetが、暗闇でも時刻を確認できるように突き出たピンを備えるタクトウォッチを作っている。

触覚の利用は、現在、活発な研究分野であり、数多くのバリエーションが発生している。特に、表皮において肌の認識を識別するようにする傾向があり、そして、いわゆる触覚的知覚は、個人の神経系や筋肉系が与える情報と、この局所的な皮膚知覚に特有の情報との組み合わせに関係し、そして、物体やその動き、変形を広く定めることを可能にする。また、この触覚的知覚は、温度の認識のような個人の他の感覚が与える情報と組み合わせることもできる。

本発明に係るマイクロアクチュエーターは、その寸法構成が小さいことによって、触読を容易にすることを可能にする。特に、特定の周波数で同じ信号を繰り返すことを可能にし、実際に、特定の周波数が触覚アプリケーションにおける刺激を増加させ、このことは、不可避な衝撃力を小さくさせることも可能にする。

また、このマイクロアクチュエーターは、携行型電子機器、特に、機械式シグナリングシステムのような個人用機器、にも用いることができ、これによって、例えば、手足に圧力をかけたり叩いたりして、通知、アラーム、電話の着信、メッセージの到着、放射線レベルのような物理的変数が特定のしきい値を超えたことなどを伝える。

特に、図示しているように、本発明は、少なくとも１つのコイル６、６１、６２を含む少なくとも１つの構造２０を備える磁気的マイクロアクチュエーター１００に関する。

このコイル６、６１、６２は、パワーオン位置において、構造２０の第１の支持面２１と摺動ブロック３０の第１の当接面３１の間の当接支持に対応する前側トラベル端位置まで、マイクロアクチュエーター１００にある摺動ブロック３０に対して、軸方向Ｄの第１の方向にて軸方向の推進力を与えるように構成している。

この前側トラベル端位置において、摺動ブロック３０にある前側アーバー４１が、構造２０の前面２４から突出している。

また、いずれのコイル６、６１、６２もパワーオンでないときに、摺動ブロック３０は、軸方向Ｄにて第１の方向とは反対側の第２の方向に動くことができ、構造２０の第２の支持面２２と摺動ブロック３０の第２の当接面３２との間の当接支持に対応する後側トラベル端位置に、純粋に磁気的な手段によって戻される。

本発明によると、摺動ブロック３０は、少なくとも１つの永久磁石２を備え、この永久磁石２は、前側アーバー４１と整列される後側アーバー４２と連結される、又は後側アーバー４２の少なくとも１つの部分を構成している。この少なくとも１つの永久磁石２は、軸方向Ｄのまわりの回転磁場を発生させる。

後側アーバー４２は、強磁性であり又は磁化されており、回転磁場の磁力線を、実質的に軸方向Ｄに、摺動ブロック３０のまわりで延在している前記少なくとも１つのコイル６、６１、６２を通るように導くように構成しており、後側アーバー４２の後端４３まで延在しており、この後側アーバー４２は、少なくとも１つの第１の強磁性復元要素８と磁気的に引き合うように連係する傾向がある。

この第１の強磁性復元要素８は、前面２４とは反対側における構造２０の後面２５の近傍に位置しており、永久磁石２が作る磁場と連係して、いずれのコイル６、６１、６２もパワーオンでないときに、摺動ブロック３０を後側トラベル端位置に戻すように構成している。

特に、この少なくとも１つの永久磁石２は、前側アーバー４１と、この前側アーバー４１と整列する後側アーバー４２の間に挿入される。

特に、この少なくとも１つの永久磁石２は、前側アーバー４１及び／又は後側アーバー４２と一体化されている。

特に、この少なくとも１つの永久磁石２には、摺動ブロック３０の第１の当接面３１及び／又は摺動ブロック３０の第２の当接面３２がある。さらに、この少なくとも１つの永久磁石２は、前側アーバー４１及び／又は後側アーバー４２に対して半径方向に突出しており、摺動ブロック３０の第１の当接面３１及び／又は第２の当接面３２を支持するフランジを形成する。

特に、少なくとも１つの第１の強磁性復元要素８は、軸方向Ｄのまわりの回転体であり、後側トラベル端位置までの後退時に非接触で後側アーバー４２を包囲するように構成している。

特に、少なくとも１つの第１の強磁性復元要素８は、軸方向Ｄのまわりの回転体であり、後側トラベル端位置までの後退時に後側アーバー４２と当接支持するように連係するように構成している前側当接面を有する。

特に、少なくとも１つの永久磁石２は、前側アーバー４１と連結されており、又は前側アーバー４１の少なくとも１つの部分を構成しており、この少なくとも１つの永久磁石２は、軸方向Ｄのまわりの回転磁場を発生させる。この前側アーバー４１は、強磁性であり又は磁化されており、回転磁場の磁力線を実質的に軸方向Ｄに導くように構成しており、前側アーバー４１の前端４５まで延在しており、前記前側アーバー４１は、構造２０の前面２４の近傍に位置している少なくとも１つの第２の強磁性復元要素９と磁気的に引き合うように連係して、いずれのコイル６、６１、６２もパワーオンでないときに、摺動ブロック３０をその後側トラベル端位置に戻す傾向がある。

特に、構造２０は、双方向性の電源に接続される少なくとも１つのコイル６、６１、６２を備える。

特に、構造２０は、複数のコイル６、６１、６２を備える。これらのコイルにパワー供給するモードによって、軸方向Ｄにて同じ方向の磁場を作ること、又は逆方向の磁場を作ることが可能になるようにすることができる。したがって、電源の極性が動作モードを決める。

特に、この摺動ブロック３０の少なくとも１つの永久磁石２の両側に、少なくとも２つのコイル６、６１、６２がある。

特に、摺動ブロック３０にあるすべての永久磁石２の両側に、少なくとも２つのコイル６、６１、６２が設けられる。

特に、マイクロアクチュエーター１００は、横方向の面によって連結される複数の構造２０を備え、これらの複数の構造２０は一緒に、ブロック２００の少なくとも１つの第１の側から突出するように構成している摺動ブロック３０のマトリックスを含むブロック２００を形成する。

摺動ブロック３０のトラベルは、明らかに、マイクロアクチュエーター１００の寸法構成に依存する。計時器のアプリケーションにおいては、ミリメートルのオーダー、特に、１．０ｍｍ以下、又はミリメートルの小部分、のトラベルが多くのアプリケーションに適合する。

特に、図示している形態に対応する例示的実施態様において、マイクロアクチュエーター１００は、携行型時計のコンポーネントであり、トラベルが０．５ｍｍ以下である少なくとも１つの摺動ブロック３０を備え、前記摺動ブロック３０は、携行型時計の発振器、エスケープ機構又は表示機構にある別のコンポーネントに、止め又は調整のための衝撃を与えるように構成している。有利な計時器のアプリケーションにおいて、クロノグラフのトリガー又は停止、針合わせの調整、カレンダーの調整、ティンバーのパーカッション、又は打撃機構におけるゴングなどが挙げられる。

特に、マイクロアクチュエーター１００は、ユーザーの皮膚に接触する携行型機器のコンポーネントであり、ユーザーに警告信号を与えるためにタッチごとに少なくとも１つのインパルスを与えること、及び／又は一連の符号化されたインパルスをユーザーに伝えること、を行うように構成している少なくとも１つの摺動ブロック３０を備える。

特に、マイクロアクチュエーター１００は、互いに幾何学的に離れた位置における一連のインパルスをユーザーに伝えるように構成している複数の摺動ブロック３０を備える。

本発明は、さらに、プリント回路４００のプレート上にはんだ付けされたＣＭＳコンポーネントの形態である少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーター１００を備えるプリント回路４００に関する。

特に、プリント回路４００は、マイクロアクチュエーター１００のコイル６、６１、６２にパワー供給するための少なくとも１つの回路を備える。さらに、プリント回路４００は、プリント回路４００が支持する各マイクロアクチュエーター１００に含まれる各コイル６、６１、６２のための電源回路を備える。

本発明は、さらに、少なくとも１つの前記マイクロアクチュエーター１００、及び／又は少なくとも１つの前記プリント回路４００、及びマイクロアクチュエーター１００の少なくとも１つのコイル６、６１、６２にパワー供給するための少なくとも１つのエネルギー源６００を備える携行型時計１０００に関し、かつ／又はマイクロアクチュエーター１００の少なくとも１つのコイル６、６１、６２にパワー供給するための少なくとも１つのエネルギー源６００を備える少なくとも１つのムーブメント５００に関する。

短く書くと、本発明においては、制動力や触覚的反応を与えるように用いることができる電磁アクチュエーターについて説明している。この電磁アクチュエーターは、単極の電源で動作させることができる。なぜなら、特に軟強磁性体によって作られたリングのような第１の強磁性復元要素８のおかげで戻し力が確実になるためである。

このように、本発明に係るマイクロアクチュエーターには、多くの利点がある。

アクチュエートされていない状態において、後退位置は安定しており、明確に定められる。これによって、振動や衝撃のような機械的な外乱が発生した場合でも、「オン」状態でのみ制動が行われることが確実になる。

本発明は、プランジャー摺動ブロックの極めて迅速な戻しを必要とするあらゆる構成において有利である。

後退位置を維持するためにパワーを与える必要はない。

また、提案している幾何学的形状は本質的に衝撃に強い。なぜなら、摺動ブロック３０は１次元の自由度で大きな応力を受けるためである。

提案しているデバイスは、非常にコンパクトで、可動なコンポーネントを１つしか備えない。ばねは必要ない。

マイクロアクチュエーター１００は、標準的なプリント回路上に容易に組み込むことができるように、ＣＭＳコンポーネントとして製造することができ、このことによって、設置が非常に容易であることとコストが適度であることが確実になる。

２ 永久磁石
４ アーバー
６、６１、６２ コイル
８ 第１の強磁性復元要素
９ 第２の強磁性復元要素
１０ 前側ケース
１２ 後側ケース
２０ 構造
２１ 第１の支持面
２２ 第２の支持面
２４ 前面
２５ 後面
３０ 摺動ブロック
３１ 第１の当接面
３２ 第２の当接面
４１ 前側アーバー
４２ 後側アーバー
４３ 後端
４５ 前端
１００ マイクロアクチュエーター
２００ ブロック
４００ プリント回路
５００ ムーブメント
６００ エネルギー源
１０００ 携行型時計
Ｄ 軸方向

Claims (21)

1. 少なくとも１つのコイル（６、６１、６２）を備える少なくとも１つの構造（２０）を備える磁気的マイクロアクチュエーター（１００）であって、
   前記コイル（６、６１、６２）は、パワーオン位置において、前側トラベル端位置まで、前記マイクロアクチュエーター（１００）にある摺動ブロック（３０）に対して、軸方向（Ｄ）の第１の方向へと軸方向の推進力を与えるように構成しており、
   前記前側トラベル端位置は、前記構造（２０）の第１の支持面（２１）と前記摺動ブロック（３０）の第１の当接面（３１）との間の当接支持に対応する位置であり、
   前記前側トラベル端位置においては、前記摺動ブロック（３０）にある前側アーバー（４１）が、前記構造（２０）の前面（２４）から突出し、
   前記摺動ブロック（３０）は、いずれの前記コイル（６、６１、６２）もパワーオンでないときに、前記第１の方向とは反対の前記軸方向（Ｄ）の第２の方向に動くことができ、
   前記構造（２０）の第２の支持面（２２）と前記摺動ブロック（３０）の第２の当接面（３２）との間の当接支持に対応する後側トラベル端位置まで純粋に磁気的な手段によって戻され、
   前記摺動ブロック（３０）は、少なくとも１つの永久磁石（２）を備え、前記永久磁石（２）は、前記前側アーバー（４１）と整列される後側アーバー（４２）に連結され、又は前記後側アーバー（４２）の少なくとも１つの部分を構成しており、
   前記少なくとも１つの永久磁石（２）は、前記軸方向（Ｄ）のまわりの回転磁場を発生させ、
   前記後側アーバー（４２）は、強磁性であり又は磁化されており、前記摺動ブロック（３０）のまわりで延在している前記少なくとも１つのコイル（６、６１、６２）を通る実質的に前記軸方向（Ｄ）に前記回転磁場の磁力線を導くように構成しており、前記後側アーバー（４２）の後端（４３）まで延在しており、
   前記後側アーバー（４２）は、前記前面（２４）とは反対側の前記構造（２０）の後面（２５）の近傍に位置している少なくとも１つの第１の強磁性復元要素（８）と磁気的に連係する傾向があり、
   これによって、いずれの前記コイル（６、６１、６２）もパワーオンでないときに、前記摺動ブロック（３０）を前記後側トラベル端位置に戻す
   ことを特徴とするマイクロアクチュエーター（１００）。
2. 前記少なくとも１つの永久磁石（２）は、前記前側アーバー（４１）と、前記前側アーバー（４１）と整列される後側アーバー（４２）の間に挿入される
   ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
3. 前記少なくとも１つの永久磁石（２）は、前記前側アーバー（４１）及び／又は前記後側アーバー（４２）と一体化されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
4. 前記少なくとも１つの永久磁石（２）には、前記摺動ブロック（３０）の前記第１の当接面（３１）、及び／又は前記摺動ブロック（３０）の前記第２の当接面（３２）がある
   ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
5. 前記少なくとも１つの永久磁石（２）は、前記前側アーバー（４１）及び／又は前記後側アーバー（４２）に対して半径方向に突出しており、
   前記摺動ブロック（３０）の前記第１の当接面（３１）及び／又は前記第２の当接面（３２）を支持するフランジを形成する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
6. 前記少なくとも１つの第１の強磁性復元要素（８）は、前記軸方向（Ｄ）のまわりの回転体であり、
   前記後側アーバー（４２）の後側トラベル端位置までの後退時に、接触することなく前記後側アーバー（４２）を包囲するように構成している
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
7. 前記少なくとも１つの第１の強磁性復元要素（８）は、軸方向（Ｄ）のまわりの回転体であり、
   前記後側アーバー（４２）の後側トラベル端位置への後退時に、前記後側アーバー（４２）と連係して当接支持するように構成している前側当接面を有する
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
8. 少なくとも１つの前記永久磁石（２）は、前記前側アーバー（４１）と連結している、又は前記前側アーバー（４１）の少なくとも１つの部分を構成し、
   前記少なくとも１つの永久磁石（２）は、前記軸方向（Ｄ）のまわりの回転磁場を発生させ、
   前記前側アーバー（４１）は、強磁性であり又は磁化されており、実質的に前記軸方向（Ｄ）に前記回転磁場の磁力線を導くように構成しており、前記前側アーバー（４１）の前端（４５）まで延在しており、
   前記前側アーバー（４１）は、前記構造（２０）の前記前面（２４）の近傍に位置する少なくとも１つの第２の強磁性復元要素（９）と磁気的に連係して、いずれの前記コイル（６、６１、６２）もパワーオンでないときに、前記摺動ブロック（３０）を後端トラベル端位置に戻す傾向がある
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
9. 前記構造（２０）には、双方向性の電源に接続される少なくとも１つの前記コイル（６、６１、６２）がある
   ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
10. 前記構造（２０）には、軸方向（Ｄ）における同じ方向の磁場を形成するように構成している複数の前記コイル（６、６１、６２）がある
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
11. 前記構造（２０）には、複数の前記コイル（６、６１、６２）があり、そのうちの少なくとも２つは、軸方向（Ｄ）における反対方向の磁場を形成するように構成している
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
12. 前記摺動ブロック（３０）の前記少なくとも１つの永久磁石（２）の両側に、少なくとも２つの前記コイル（６、６１、６２）がある
    ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
13. 前記摺動ブロック（３０）にあるすべての前記永久磁石（２）の両側に、少なくとも２つの前記コイル（６、６１、６２）がある
    ことを特徴とする請求項１２に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
14. 前記マイクロアクチュエーター（１００）は、横方向の面によって連結される複数の前記構造（２０）を備え、複数の前記構造（２０）は一緒に、前記ブロック（２００）の少なくとも１つの第１の側から突出するように構成している前記摺動ブロック（３０）のマトリックスを含むブロック（２００）を形成する
    ことを特徴とする請求項１～１３のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
15. 前記マイクロアクチュエーター（１００）は、携行型時計のコンポーネントであり、トラベルが１．０ｍｍ以下である少なくとも１つの前記摺動ブロック（３０）を備え、
    前記前記摺動ブロック（３０）は、１つの前記携行型時計における発振器、エスケープ機構又は表示機構に含まれる他のコンポーネントに対する止め又は調整のための衝撃を与えるように構成している
    ことを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
16. 前記マイクロアクチュエーター（１００）は、ユーザーの皮膚に接触する携行型デバイスのコンポーネントであり、ユーザーに警告信号を与えるようにタッチごとに少なくとも１つのインパルスを与えること、及び／又は一連の符号化されたインパルスを前記ユーザーに伝えることを行うように構成している少なくとも１つの前記摺動ブロック（３０）を備える
    ことを特徴とする請求項１～１４のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
17. 前記マイクロアクチュエーター（１００）は、横方向の面によって連結される複数の前記構造（２０）を備え、複数の前記構造（２０）は一緒に、前記ブロック（２００）の少なくとも１つの第１の側から突出するように構成している前記摺動ブロック（３０）のマトリックスを含むブロック（２００）を形成し、
    前記マイクロアクチュエーター（１００）は、互いに幾何学的に離れた一連のインパルスを前記ユーザーに伝えるように構成している複数の前記摺動ブロック（３０）を備える
    ことを特徴とする請求項１６に記載のマイクロアクチュエーター（１００）。
18. 請求項１～１７のいずれか一項に記載のマイクロアクチュエーター（１００）を少なくとも１つ備えるプリント回路（４００）であって、
    前記マイクロアクチュエーター（１００）は、前記プリント回路（４００）のプレート上にはんだ付けされたＣＭＳコンポーネントの形態である
    ことを特徴とするプリント回路（４００）。
19. 前記プリント回路（４００）は、前記マイクロアクチュエーター（１００）の前記コイル（６、６１、６２）にパワー供給するための少なくとも１つの回路を備える
    ことを特徴とする請求項１８に記載のプリント回路（４００）。
20. 前記プリント回路（４００）は、前記プリント回路（４００）が支持する各マイクロアクチュエーター（１００）に含まれる各コイル（６、６１、６２）のための電源回路を備える
    ことを特徴とする請求項１９に記載のプリント回路（４００）。
21. 少なくとも１つの請求項１～１５のいずれか一項に記載の前記マイクロアクチュエーター（１００）及び／又は請求項１８～２０のいずれか一項に記載の少なくとも１つのプリント回路（４００）を備える携行型時計（１０００）であって、
    前記携行型時計（１０００）は、前記マイクロアクチュエーター（１００）の少なくとも１つの前記コイル（６、６１、６２）にパワー供給するための少なくとも１つのエネルギー源（６００）を備え、かつ／又は
    前記マイクロアクチュエーター（１００）の少なくとも１つの前記コイル（６、６１、６２）にパワー供給するための少なくとも１つのエネルギー源（６００）を備える少なくとも１つのムーブメント（５００）を備える
    ことを特徴とする携行型時計（１０００）。

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