JP2022083510A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】支持体に対して可動体が振動するアクチュエータにおいて、可動体の重量調整による磁気効率の低下を抑制する。【解決手段】アクチュエータ１は、磁気駆動機構６によって可動体３を振動させる。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の軸線方向の端面に固定されるカップ状の第１磁性部材３３と、第１磁性部材３３の端板部３３１に対して磁石６１とは反対側から固定される第２磁性部材３４を備える。第２磁性部材３４に設けられる重量調整部３８は、貫通孔であるため、第２磁性部材３４の外形が小さくならず、第１磁性部材３３の曲げ部３３２と第２磁性部材３４の外周端部が重なる。また、磁石６１の外周面よりも内周側に重量調整部３８が設けられ、磁束密度が高い部位を避けて磁性部材の欠損箇所が設けられている。従って、磁路が狭くなりにくく、磁気効率の低下を抑制できる。【選択図】図７

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、磁石と、磁石が固定されるヨークを備える。支持体は、磁石と対向するコイルを備える。

特開２０１９－１３０８６号公報

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推力（磁気駆動力）と、可動体の重量と、接続体であるゲル状部材のばね定数によって規定される。

本発明者らは、筒状のケースの内側に可動体を収容し、可動体を軸線方向に振動させるアクチュエータを提案している。可動体は、軸線方向に延びる支軸と、支軸に固定される磁石およびヨークを備える。可動体の軸線方向の両端は、支軸の外周側を囲む筒状のゲル状部材を介してケースに接続される。ヨークは、磁石の端面に固定される円形の端板部および磁石の外周側を囲む円筒部を備えるカップ状の第１磁性部材を備える。また、ヨークに可動体の重量調整機能を持たせるために、第１磁性部材に対して磁石とは反対側から円板状の第２磁性部材を固定する。

このような構成において、重量調整のために第２磁性部材の形状を変更した場合に、磁束密度が高い位置に第２磁性部材が配置されなくなり、磁気効率が低下するという問題がある。例えば、カップ状の第１磁性部材は、磁石に当接する端板部の外周端部が曲げ加工されており、磁束密度が高い。可動体を軽量化するために第２磁性部材の外形を小さくすると、磁束密度が高い箇所（曲げ部）に第２磁性部材の外周端部が届かないため、磁路が狭くなり磁気抵抗が増大する。その結果、可動体に加わる推力（磁気駆動力）が小さくなり、強い振動を出力できないという問題がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、支持体に対して可動体が振動するアクチュエータにおいて、可動体の重量調整による磁気効率の低下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、支持体および可動体と、前記支持体および前記可動体に接続される接続体と、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、前記磁石の軸線方向の端面に固定されるヨークと、を備え、前記ヨークは、前記端面に固定される端板部、前記端板部の外縁に設けられた曲げ部、および、前記曲げ部から前記磁石の側へ延びる円筒部を備える第１磁性部材と、前記端板部に対して前記磁石とは反対側から固定される第２磁性部材と、を備え、前記第２磁性
部材は、厚さ方向の一部または全部が欠損した重量調整部を備え、前記重量調整部は、前記軸線方向から見て前記磁石の外周面よりも内周側に設けられていることを特徴とする。

本発明では、可動体が第１磁性部材と第２磁性部材を備えており、第２磁性部材は、厚さ方向の一部または全部が欠損した重量調整部を備えている。従って、第２磁性部材の外形を変更せずに第２磁性部材の重量を変更できるので、第１磁性部材の曲げ部の位置に形成される磁路が狭くなりにくい。また、第１磁性部材は、軸線方向から見て磁石の外周面と重なる部分の磁束密度が高く、重量調整部は、磁束密度が高い部分よりも内周側の磁性部材を欠損させて重量を調整するため、磁路が狭くなりにくい。従って、重量調整部を形成したことによる磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

本発明において、前記重量調整部は、貫通孔または半抜き部であることが好ましい。このようにすると、板状の第２磁性部材に対して重量調整部を容易に形成できる。また、重量調整部の数やサイズを容易に変更できるため、第２磁性部材の重量を容易に変更できる。

本発明において、前記重量調整部は、前記可動体の重心を中心として周方向に均等配置されることが好ましい。このようにすると、重量調整部を設けたことによる可動体の重心ずれを防止できる。

本発明において、前記第２磁性部材の外周端部は、前記軸線方向から見て前記曲げ部と重なる位置まで延びていることが好ましい。曲げ部は磁束密度が高いので、第２磁性部材の外周端部が曲げ部に届いていれば磁路が狭くなりにくい。従って、磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

本発明において、前記第２磁性部材の外周端面は、前記軸線方向から見て前記円筒部の外周面と同一位置もしくは前記円筒部の外周面よりも外周側に位置することが好ましい。このようにすると、曲げ部の全範囲が第２磁性部材と軸線方向に重なる。従って、磁路が狭くならないので、磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

本発明によれば、可動体が第１磁性部材と第２磁性部材を備えており、第２磁性部材は、厚さ方向の一部または全部が欠損した重量調整部を備えている。従って、第２磁性部材の外形を変更せずに第２磁性部材の重量を変更できるので、第１磁性部材の曲げ部の位置に形成される磁路が狭くなりにくい。また、第１磁性部材は、軸線方向から見て磁石の外周面と重なる部分の磁束密度が高く、重量調整部は、磁束密度が高い部分よりも内周側の磁性部材を欠損させて重量を調整するため、磁路が狭くなりにくい。従って、重量調整部を形成したことによる磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

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の分解斜視図である。 図１に示すアクチュエータの断面図（図１のＡ－Ａ断面図）である。 図１に示すアクチュエータの断面図（図１のＢ－Ｂ断面図）である。 可動体の分解斜視図である。 アクチュエータにおける磁気回路を構成する部分の断面斜視図である。 第１磁性部材における磁気飽和した部分を示す説明図である。

（全体構成）
以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。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は、図１に示すアクチュエータ１の分解斜視図である。図３、図４は、図１に示すアクチュエータ１の断面図である。図３は、図１のＡ－Ａ位置で切断した断面図である。図４は、図１のＢ－Ｂ位置で切断した断面図であり、図３と直交する方向で切断した断面図である。以下の説明において、可動体３の中心軸線Ｌが延在する方向を軸線方向とし、軸線方向の一方側をＬ１とし、軸線方向の他方側をＬ２とする。

図１～図４に示すように、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を軸線方向に相対移動させる。図３、図４に示すように、可動体３は、軸線方向の一方側Ｌ１の端部、および軸線方向の他方側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）
図２～図４に示すように、支持体２は、筒状のケース２０と、ケース２０の軸線方向の一方側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の内周側で第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外枠部材５１と、第１外枠部材５１に対して軸線方向の他方側Ｌ２に離間した位置でケース２０の内周側に嵌まる第２外枠部材５２を有する。

（接続体）
接続体１０は、第１外枠部材５１の内周面に接合された環状の第１接続体１１と、第２外枠部材５２の内周面に接合された環状の第２接続体１２を備える。本形態では、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部材であり、ゲル状部材自身の粘着性によって、第１外枠部材５１および第２外枠部材５２に接合されている。

（コイルホルダ）
図２に示すように、コイルホルダ４は、環状の第１外枠部材固定部４１と、第１外枠部材固定部４１から軸線方向の他方側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。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の第１外枠部材固定部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の外部へ突出しており、配線基板７に接続される。

図４に示すように、コイルホルダ４は、第１外枠部材５１を軸線方向に位置決めする第１段部４４を備える。第１外枠部材固定部４１は第１外枠部材５１の外周側を囲んでいる。第１外枠部材固定部４１の内周面には、軸線方向の他方側Ｌ２に凹む第１凹部４３が設けられ、第１外枠部材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外枠部材５１の外周面に形成された環状段部５１１が第１段部４４に対して軸線方向に当接する。

（ケース）
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第２外枠部材固定部２５を備える。第２外枠部材固定部２５は、コイルホルダ４に対して軸線方向の他方側Ｌ２に離間した位置に配置される。図２、図４に示すように、第２外枠部材固定部２５は、ケース本体２４の内周面から内周側に突出しており、ケース本体２４と一体に成形される。

ケース２０は、第２外枠部材５２を軸線方向に位置決めする第２段部４５を備える。図３、図４に示すように、第２外枠部材固定部２５の内周面には、軸線方向の一方側Ｌ１に凹む第２凹部４６が設けられ、第２外枠部材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外枠部材５２の外周面に形成された環状段部５２１が第２段部４５に対して軸線方向に当接する。

また、ケース２０は、コイルホルダ４を軸線方向に位置決めする第３段部４７を備える。図４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１、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、軸線方向に延びる複数の溝部２９が形成され、各溝部２９の軸線方向の他方側Ｌ２の端部に第３段部４７が形成されている。図２に示すように、コイルホルダ４は、第１外枠部材固定部４１の外周面から突出する複数の凸部４９を備える。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２９に軸線方向の一方側Ｌ１から嵌め込まれ、第３段部４７に対して軸線方向に当接する。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が軸線方向に位置決めされる。

（蓋部材）
図３、図４に示すように、第１蓋部材２１は、コイルホルダ４に設けられた第１外枠部材固定部４１の軸線方向の一方側Ｌ１からケース本体２４に固定される。また、第２蓋部材２２は、第２外枠部材固定部２５の軸線方向の他方側Ｌ２からケース本体２４に固定される。図２に示すように、第１蓋部材２１および第２蓋部材２２は、それぞれ、軸線方向から見て円形の蓋部２６と、蓋部２６の外周縁に周方向で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。係止部２７は、蓋部２６から外周側へ拡がる方向に傾斜して延びる爪部である。

係止部２７は、径方向に弾性変形して蓋部２６と共にケース本体２４の内周側に押し込まれる。ケース２０は、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。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１、図２に示すように、規制部２８は、ケース本体２４の軸線方向の一方側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、係止部２７の先端に対して軸線方向に当接する。第１蓋部材２１および第２蓋部材２２は、係止部２７および規制部２８による係止構造と、接着剤による固定と併用してケース２０に固定される。

図２に示すように、コイルホルダ４の第１外枠部材固定部４１は、ケース本体２４に設けられた３個所の規制部２８と軸線方向で重なる部分を内周側に切り欠いた溝部４８を備える。従って、コイルホルダ４をケース本体２４の内部に挿入する際に、第１外枠部材固定部４１と規制部２８とが干渉することが回避される。

（配線引き出し部）
図１、図３に示すように、支持体２は、磁気駆動機構６のコイル６２から引き出したコ
イル線６３を絡げた端子ピン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の軸線方向の一方側Ｌ１の縁を軸線方向の他方側Ｌ２に切り欠いた切欠き部６５（図２参照）と、第１蓋部材２１の外周縁の周方向の一部から軸線方向の他方側Ｌ２に延びるカバー６６との間に設けられた隙間である。

ケース２０は、切欠き部６５の他方側Ｌ２に形成された基板固定部６９を備える。配線基板７は、基板固定部６９の軸線方向の一方側Ｌ１の端部に設けられた爪部６９１、および、基板固定部６９の軸線方向の他方側Ｌ２の端部に設けられた係止溝６９２による係止構造と、接着剤による固定とを併用して基板固定部６９に固定される。配線基板７には、コイル６２に対する給電用のリード線８が接続される。基板固定部６９には、配線基板７に対して周方向に隣接する位置でリード線８を保持するリード線保持部８０が設けられている。

切欠き部６５の内周側には、コイルホルダ４の第１外枠部材固定部４１が配置される。第１外枠部材固定部４１から外周側に延びる２本の端子ピン６４の根本には、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。端子ピン６４は、基板固定部６９に固定される配線基板７に設けられた２箇所の穴７１（図２参照）に通され、穴７１の縁に設けられたランドと電気的に接続される。

（可動体）
図２～図４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方向に延びる支軸３０を有する。支軸３０には、筒状の第１内枠部材３６、および筒状の第２内枠部材３７によって、磁石６１およびヨーク３５が固定される。支軸３０は金属製の丸棒である。第１内枠部材３６および第２内枠部材３７は、金属製の円筒体であり、円形の貫通穴が設けられている。

図３、図４に示すように、第１内枠部材３６の内周面には、軸線方向の他方側Ｌ２の端部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内枠部材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内枠部材３７の内周面には、軸線方向の一方側Ｌ１の端部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内枠部材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。

図５は、可動体３の分解斜視図である。図３～図５に示すように、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の軸線方向の略中央に固定される。ヨーク３５は、磁石６１に軸線方向の一方側Ｌ１で重なる第１ヨーク３１と、磁石６１に軸線方向の他方側Ｌ２で重なる第２ヨーク３２を備える。

第１ヨーク３１の中央には、支軸３０が貫通する軸穴３１０が設けられている。本形態では、第１ヨーク３２は、外径寸法が磁石６１の外径寸法よりわずかに大きい磁性板であり、第１ヨーク３２の外周面は、磁石６１の外周面より径方向外側に張り出している。第１ヨーク３２は、磁石６１の一方側Ｌ１の面に接着等の方法で固定されている。

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の外縁から軸線方向の一方側Ｌ１に曲げられた曲げ部３３２と、曲げ部３３２から軸線方向の一方側Ｌ１に延びる円筒部３３３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の軸線方向の両側で第１内枠部材３６および第２内枠部材３７を支軸３０に固定する。その結果、第１内枠部材３６が軸線方向の一方側Ｌ１から磁石６１およびヨーク３５を支持し、第２内枠部材３７が軸線方向の他方側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３３３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３３３の底部である円形の端板部３３１に重ねると、円筒部３３３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。コイルホルダ４は、磁石６１および第１ヨーク３１の外周側を囲む円筒形の胴部４２を備えており、胴部４２にコイル６２が巻かれている。従って、円筒部３３３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３３３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。

（ヨークの磁束密度分布）
本形態では、第２ヨーク３２が２枚の磁性部材によって構成されており、第１磁性部材３３と第２磁性部材３４を重ねて磁石６１の端面に固定する。これにより、第２ヨーク３２において磁束密度が高く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、磁石６１の外周側を囲む円筒部３３３の板厚は必要以上に厚くならないようにすることができる。従って、磁気効率を向上させることができるととともに、可動体３の外径が大型化することを抑制でき、アクチュエータ１の大型化を抑制できる。

図６は、アクチュエータ１における磁気回路を構成する部分の断面斜視図である。磁気回路は、磁石６１の一方側Ｌ１の端面に固定される第１ヨーク３１と、磁石６１の他方側Ｌ２の端面に固定されるとともにコイル６２の外周側を囲む第２ヨーク３２を備えており、第１ヨーク３１と第２ヨーク３２の径方向の隙間にコイル６２が配置されている。

図７は、第１磁性部材３３における磁気飽和した部分を示す説明図である。第１磁性部材３３は、図７において網掛けで表示した第１部分Ｐ１および第２部分Ｐ２が磁気飽和している。第１部分Ｐ１は、軸線方向から見て磁石６１の外周縁と重なる環状部分であり、軸線方向から見て磁石６１の外周縁と重なる中心円Ｐ０を中心とする環状領域である。第２部分Ｐ２は、曲げ部３３２および円筒部３３３の他方側Ｌ２の端部である。本形態では、第１磁性部材３３は絞り加工によって製造されており、端板部３３１と円筒部３３３を接続する曲げ部３３２の磁束密度が高い。また、軸線方向から見て磁石６１の外周面と重なる部分の磁束密度が高い。第１磁性部材３３の磁束密度は、中心円Ｐ０から径方向内側および径方向外側へ向かうに従って減少する。また、曲げ部３３２の近傍では、曲げ部３３２に向かうに従って磁束密度が増大する。

図６に示すように、第２磁性部材３４の外周縁は、軸線方向から見て曲げ部３３２と重なる位置まで延びている。本形態では、第２磁性部材３４の外径と円筒部３３３の外径は同一寸法であり、第２磁性部材３４の外周端面は、円筒部３３３の外周面と同一面上に位置する。従って、第２磁性部材３４は、軸線方向から見て第２部分Ｐ２の全体と重なっており、磁気飽和した部分の全体と第２磁性部材３４の外周端部とが重なっている。よって、第２ヨーク３２は、第２磁性部材３４の外周端部によって磁束密度が高い部分の厚さが確保されており、第２磁性部材３４の外周端部によって磁束密度が高い部分に磁路が形成されている。

（重量調整部）
第２ヨーク３２は、可動体３の重量を調整する重量調整部３８を備える。上記のように、第２ヨーク３２は２枚の磁性部材によって構成されており、２枚の磁性部材のうちの１枚（第２磁性部材３４）が重量調整部材として機能する。本形態では、重量調整部３８は、第２磁性部材３４に設けられた円形の貫通孔である。重量調整部３８の数やサイズは、第２磁性部材３４の外形を変更することなく、第２磁性部材３４の重量を設計値に一致させるように設定されている。

可動体３と支持体２とを接続体１０（ゲル状部材）によって接続したアクチュエータ１においては、以下の式（１）に示すように、可動体３の共振周波数ｆ０は、可動体３の質量ｍと接続体１０のバネ定数ｋを含む式で規定される。また、アクチュエータ１の振動からユーザが感じる力覚（振動の強さ）は、可動体３の質量ｍが増大すると大きくなり、可動体３の質量ｍが減少すると小さくなる。アクチュエータ１は、求める振動を発生させるように、可動体３の質量ｍが決定されている。
共振周波数ｆ０＝（１／２π）×√（ｋ／ｍ）・・・（１）
ｋ：接続体（ゲル状部材）のバネ定数、ｍ：可動体３の質量

第２磁性部材３４は、複数の重量調整部３８を備える。本形態では、図５に示すように、４箇所の重量調整部３８が９０度の角度間隔で周方向に並んでいる。４箇所の重量調整部３８は、可動体３の中心軸線Ｌを中心として、周方向に均等配置されている。すなわち、４箇所の重量調整部３８は、中心軸線Ｌを中心とする同心円上に配置され、等角度間隔で配置される。本形態では、可動体３の重心は中心軸線Ｌ上に位置する。従って、重量調整部３８は、可動体３の重心を中心として周方向に均等配置されているため、重量調整部３８を設けたことによって可動体３の重心ずれが発生することはない。

図６、図７に示すように、重量調整部３８は、軸線方向から見て磁石６１の外周縁よりも内周側に配置される。第１磁性部材３３の磁束密度は、軸線方向から見て磁石６１の外周縁と重なる中心円Ｐ０の位置で最も大きい。従って、重量調整部３８は、端板部３３１において磁束密度が最も大きい位置よりも内周側に配置されている。重量調整部３８は磁性部材が欠損した部位であるため、重量調整部３８を磁束密度が大きい位置からずらすことにより、磁束密度が高い位置に磁性部材の欠損箇所が設けられることがない。よって、磁束密度が高い部分に磁路が形成されている。

（接続体の製造方法）
第１接続体１１および第２接続体１２は粘弾性体からなる。例えば、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。また、接続体１０として用いることが可能な粘弾性体は、ゲル状部材、ゴム、あるいはその変性材料と、バネなどの弾性体とを組み合わせた複合部材であってもよい。

本形態では、第１接続体１１および第２接続体１２は、針入度が９０度から１１０度のシリコーンゲルからなる。第１接続体１１および第２接続体１２は、ゲル材料を型に充填して硬化させる方法（注型）により製造される。第１接続体１１を成形するときは、治具によって第１外枠部材５１および第１内枠部材３６を同軸に位置決めして第１外枠部材５１と第１内枠部材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、ゲル状部材自身の粘着性によって、第１接続体１１が第１外枠部
材５１の内周面、および、第１内枠部材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外枠部材５１の内周面、および第１内枠部材３６の外周面にプライマー等の接合促進剤を塗布することによって接合強度を高めることができる。第２接続体１２についても、同様に、第２外枠部材５２と第２内枠部材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。従って、アクチュエータ１を組み立てる際には、ゲル状部材を接着する工程を行わずに、支持体２と可動体３とを接続することができる。

（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が軸線方向の一方側Ｌ１に移動する加速度と、可動体３が軸線方向の他方側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。

本形態では、接続体１０は、支持体２と可動体３が第１方向（径方向）で対向する位置に配置され、可動体３は第１方向（径方向）に対して交差する第２方向（軸線方向）に振動する。可動体３が支持体２に対して第２方向（軸線方向）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。シリコーンゲル等のゲル状部材は、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。ゲル状部材がせん断方向に変形する際は、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。従って、可動体３が支持体２に対して軸線方向に振動する際、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（軸線方向）とは異なる方向に移動することを抑制でき、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、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の軸線方向の端面に固定される第２ヨーク３２を備える。第２ヨーク３２は、磁石６１の他方側Ｌ２の端面に固定される端板部３３１、端板部３３１の外縁に設けられた曲げ部３３２、および、曲げ部３３２から磁石６１の側へ延びる円筒部３３３を備える第１磁性部材３３と、端板部３３１に対して磁石６１とは反対側から固定される第２磁性部材３４を備える。第２磁性部材３４は、軸線方向から見て磁石６１の外周面よりも内周側に設けられた重量調整部３８を備えており、重量調整部３８は、貫通孔である。

本形態では、第２ヨーク３２が２つの磁性部材によって構成されており、第２磁性部材３４は、重量調整部３８として貫通孔を備えている。従って、第２磁性部材３４の外形を
変更せずに第２磁性部材３４の重量を変更できるので、第１磁性部材３３の曲げ部３３２の位置に形成される磁路が狭くなりにくい。また、第１磁性部材３３は、軸線方向から見て磁石６１の外周面と重なる部分の磁束密度が高く、重量調整部３８は、磁束密度が高い部分よりも内周側の磁性部材を欠損させて重量を調整する形状であるため、磁路が狭くなりにくい。従って、重量調整部３８を形成したことによる磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体３の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

本形態では、重量調整部３８は貫通孔であるため、第２磁性部材３４に重量調整部３８を容易に形成できる。また、板状の第２磁性部材３４に貫通孔や半抜き部を形成することは容易であり、その数やサイズの変更も容易である。従って、第２磁性部材３４の重量を容易に変更でき、可動体３の重量を容易に調整できる。上記のように、本形態では、４箇所に重量調整部３８が設けられているが、重量調整部３８の数は４に限定されるものではなく、３個所もしくは２箇所、あるいは、５箇所以上であってもよい。なお、１箇所だと可動体３の重心ずれが発生するため、２箇所以上にすることが好ましい。また、重量調整部３８の形状は円形に限定されるものではなく、多角形や長孔状であってもよい。

なお、重量調整部３８は、貫通孔でなくてもよく、半抜き部であってもよい。すなわち、重量調整部３８は、厚さ方向の一部または全部が欠損した部分であればよいので、厚さ方向の全部が欠損した貫通孔でなくてもよく、厚さ方向の一部が欠損した半抜き部であってもよい。重量調整部３８として貫通孔もしくは半抜き部を設けることにより、第２磁性部材３４の外形を変更することなく、第２磁性部材３４の重量を低減させることができる。

本形態では、重量調整部３８は、可動体３の重心を中心として周方向に均等配置される。従って、重量調整部３８を設けたことによる可動体３の重心ずれを防止できる。

本形態では、第２磁性部材３４の外周端部は、軸線方向から見て第１磁性部材３３の曲げ部３３２と重なる位置まで延びている。第１磁性部材３３は、曲げ部３３２の磁束密度が高いので、第２磁性部材３４の外周端部が曲げ部３３２に届いていれば磁路が狭くなることを回避できる。従って、磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体３の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。

本形態では、第２磁性部材３４の外周端面は、軸線方向から見て円筒部３３３の外周面と同一位置まで延びている。従って、曲げ部３３２の全範囲が軸線方向から見て第２磁性部材３４と重なるので、磁路を確保できる。よって、磁気抵抗の増大を抑制でき、可動体３の重量調整による磁気効率の低下を抑制できる。なお、第２磁性部材３４の外周端面が円筒部３３３の外周面よりも外周側に位置する構成を採用してもよい。

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…第２外枠部材固定部、２６…蓋部、２７…係止部、２８…規制部、２９…溝部、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内枠部材、３７…第２内枠部材、３８…重量調整部、４１…第１外枠部材固定部、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外枠部材、５２…第２外枠部材、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、６９…基板固定部、７１…穴、８０…リード線保持部、３１０、３３０、３４０、６１０…軸穴、３３１…端板部、３３２…曲げ部、３３
３…円筒部、３６１…環状突部、３７１…環状突部、５１１…環状段部、５２１…環状段部、６９１…爪部、６９２…係止溝、Ｌ…中心軸線、Ｌ１…軸線方向の一方側、Ｌ２…軸線方向の他方側、Ｐ０…中心線、Ｐ１…第１部分、Ｐ２…第２部分

Claims (5)

1. 支持体および可動体と、
   前記支持体および前記可動体に接続される接続体と、
   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、前記磁石の軸線方向の端面に固定されるヨークと、を備え、
   前記ヨークは、
   前記端面に固定される端板部、前記端板部の外縁に設けられた曲げ部、および、前記曲げ部から前記磁石の側へ延びる円筒部を備える第１磁性部材と、
   前記端板部に対して前記磁石とは反対側から固定される第２磁性部材と、を備え、
   前記第２磁性部材は、厚さ方向の一部または全部が欠損した重量調整部を備え、
   前記重量調整部は、前記軸線方向から見て前記磁石の外周面よりも内周側に設けられていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記重量調整部は、貫通孔または半抜き部であ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. 前記重量調整部は、前記可動体の重心を中心として周方向に均等配置され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. 前記第２磁性部材の外周端部は、前記軸線方向から見て前記曲げ部と重なる位置まで延びてい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。
5. 前記第２磁性部材の外周端面は、前記軸線方向から見て前記円筒部の外周面と同一位置もしくは前記円筒部の外周面よりも外周側に位置することを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
   

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