JP2022170145A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】大きな加速度で可動体を動かして力覚を体感させることが可能なアクチュエータを提供する。
【解決手段】アクチュエータ１は、可動体５と、可動体５を収容するケース２およびコイルホルダ１１を備える支持体３と、可動体５および支持体３に接続される接続体４と、コイル１０およびコイル１０にＺ方向で対向する磁石２１、２２を備え、可動体５を支持体３に対してＸ方向に振動させる磁気駆動回路８を有する。接続体４は、可動体５と支持体３とがＺ方向（第１方向）に対向する位置に配置される第１接続体６と、可動体５と支持体３とがＸ方向（第２方向）で対向する位置に配置される第２接続体９を備える。第１接続体６および第２接続体９は、粘弾性体である。
【選択図】図３

Description

本発明は、可動体を振動させるアクチュエータに関する。

特許文献１には、磁石とコイルの一方を備えた可動体と、磁石とコイルの他方を備えた支持体とを備え、コイルに駆動電流を流すことにより、可動体を支持体に対して振動させるアクチュエータが開示される。この種のアクチュエータは、支持体と可動体とを接続する接続体として弾性体や粘弾性体を用いる。可動体を振動させると、接続体を介して可動体の振動に対応する反力が支持体に加わる。その結果、支持体に触れたユーザは振動を体感することができる。

特開２０２０－１０２９０１号公報

可動体を振動させるアクチュエータでは、可動体の加速度を大きくすることによってユーザに大きな力（力覚）を体感させることができる。しかしながら、加速度を大きくするように磁気駆動回路の駆動波形および駆動電圧を制御すると、可動体が大きく動いて固定体に衝突してしまう。従って、可動体の可動範囲を広く確保できない小型のアクチュエータでは、大きな加速度で可動体を動かして力覚をユーザに体感させることが難しい。

本発明の課題は、以上の問題点に鑑みて、可動範囲が狭くても大きな加速度で可動体を動かしながら振動させることが可能なアクチュエータを提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、支持体と、可動体と、前記可動体および前記支持体に接続される接続体と、コイルおよび前記コイルに第１方向で対向する磁石を備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する第２方向に振動させる磁気駆動回路と、を有し、前記接続体は、前記可動体と前記支持体とが前記第１方向に対向する位置、もしくは、前記可動体と前記支持体とが前記第１方向と交差し且つ前記第２方向と交差する第３方向で対向する位置に配置される第１接続体と、前記可動体と前記支持体とが前記第２方向で対向する位置に配置される第２接続体と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、可動体と支持体とが可動体の振動方向と交差する方向（第１方向もしくは第３方向）で対向する位置に第１接続体が配置されるとともに、可動体と支持体とが可動体の振動方向（第２方向）で対向する位置に第２接続体が配置される。このようにすると、可動体が振動するときは、第１接続体がせん断変形するとともに第２接続体が伸縮変形し、第２接続体によって可動体の可動範囲が規制される。従って、第１接続体の変形特性だけでなく第２接続体の変形特性を利用できるので、可動体の可動範囲が狭い場合でも、可動体に加わる駆動力を大きくすることができ、大きな加速度で可動体を動かしながら振動させることができる。よって、小型のアクチュエータでありながら、大きな加速度で可動体が動くことによる力覚をユーザに体感させることができる。

本発明において、前記第１接続体および前記第２接続体は、粘弾性体であることが好ま
しい。粘弾性体を用いれば、第１接続体はせん断変形するときに線形の成分が多い変形特性で変形する一方、第２接続体は圧縮変形するときに非線形の成分が多い変形特性で変形し、第２接続体は圧縮量が増大するにしたがってばね定数が増大する。このような粘弾性体の変形特性を利用することにより、可動体の可動範囲が狭い場合でも、可動体に加わる駆動力を大きくすることができ、大きな加速度で可動体を動かしながら振動させることができる。

本発明において、前記第１接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数と、前記第２接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数とが異なる構成を採用することができる。例えば、前記第２接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数は、前記第１接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数よりも大きいことが好ましい。このように、可動体によって圧縮変形させられる位置に配置される第２接続体のばね定数を大きくすることで、より大きな加速度で可動体を動かしたときでも第２接続体の圧縮変形量を抑えることができる。従って、可動体の可動範囲が狭い場合でも、より大きな加速度で可動体を動かすことができ、より大きな力覚をユーザに体感させることができる。

本発明において、前記磁気駆動回路を駆動するときの駆動波形は、矩形波であることが好ましい。このようにすると、瞬間的に大きな駆動力を可動体に加えることができるので、可動体の加速度を急激に増大させることができる。従って、可動体の可動範囲が狭い場合でも、大きな加速度で可動体を動かすことができる。よって、大きな力覚をユーザに体感させることができる。

本発明において、前記支持体は、前記可動体および前記磁気駆動回路を収容するケースと、前記コイルを保持するコイルホルダと、を備え、前記コイルホルダは、コイル配置穴が設けられた板部を備え、前記可動体は、前記磁石を保持するヨークを備え、前記ヨークは、前記板部に対して前記第１方向の一方側から対向する第１平板部、前記板部に対して前記第１方向の他方側から対向する第２平板部、および、前記板部の前記第２方向の両側に配置される一対の接続板部を備え、前記ケースは、前記ヨークの前記第２方向の両側に配置される一対の側板部を備え、前記第２接続体は、前記一対の接続板部の一方と前記一対の側板部の一方との間、および、前記一対の接続板部の他方と前記一対の側板部の他方との間に配置されることが好ましい。このようにすると、可動体が第２方向の一方側および他方側のいずれの方向に動くときも、第２接続体が圧縮変形する。従って、第２接続体が圧縮変形するときにばね定数が増大することを利用して、大きな加速度で可動体を駆動することができる。

本発明において、前記支持体は、前記板部および前記コイルを前記第１方向の一方側から覆う第１プレート、および、前記板部および前記コイルを前記第１方向の他方側から覆う第２プレートを備え、前記磁石は、前記第１平板部に固定され前記第１プレートを介して前記コイルに前記第１方向の一方側から対向する第１磁石、および、前記第２平板部に固定され前記第２プレートを介して前記コイルに前記第１方向の他方側から対向する第２磁石を備え、前記第１接続体は、前記第１平板部と前記第１プレートとを接続する一方側接続体、および、前記第２平板部と前記第２プレートとを接続する他方側接続体を備えることが好ましい。このように、ヨークとコイルホルダとの第１方向の隙間を接続体の配置スペースとして利用すれば、ケースとヨークとの間に接続体の配置スペースを確保する必要がない。従って、アクチュエータの第１方向の寸法（高さ）を小さくして小型化することができる。

本発明によれば、可動体と支持体とが可動体の振動方向と交差する方向（第１方向もしくは第３方向）で対向する位置に第１接続体が配置されるとともに、可動体と支持体とが
可動体の振動方向（第２方向）で対向する位置に第２接続体が配置される。このようにすると、可動体が振動するときは、第１接続体がせん断変形するとともに第２接続体が伸縮変形し、第２接続体によって可動体の可動範囲が規制される。従って、第１接続体の変形特性だけでなく第２接続体の変形特性を利用できるので、可動体の可動範囲が狭い場合でも、可動体に加わる駆動力を大きくすることができ、大きな加速度で可動体を動かしながら振動させることができる。よって、小型のアクチュエータでありながら、大きな加速度で可動体が動くことによる力覚をユーザに体感させることができる。

本発明を適用したアクチュエータの斜視図である。 アクチュエータを長手方向に切断した場合の断面図である。 アクチュエータを長手方向と交差する方向に切断した場合の断面図である。 アクチュエータの分解斜視図である。 ケースを取り外したアクチュエータの分解斜視図である。 ケースを取り外した支持体の分解斜視図である。

以下に、図面を参照して、本発明を適用したアクチュエータの実施の形態を説明する。

（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、アクチュエータ１を長手方向に切断した場合の断面図である。図３は、アクチュエータ１を長手方向と交差する方向に切断した場合の断面図である。図４は、アクチュエータ１の分解斜視図である。図５は、ケース２を取り外したアクチュエータ１の分解斜視図である。図６は、ケース２を取り外した支持体３の分解斜視図である。

アクチュエータ１は、振動によって情報を伝達する触覚デバイスとして用いられる。図１に示すように、アクチュエータ１は、直方体形状の外観を備える。アクチュエータ１は、その外観の短手方向に振動を発生させる。以下の説明では、振動が発生する短手方向をＸ方向（第２方向）、アクチュエータ１の長手方向であってＸ方向と直交する方向をＹ方向（第３方向）とする。また、以下の説明では、アクチュエータ１の厚み方向であって、Ｘ方向およびＹ方向と直交する方向をＺ方向（第１方向）とする。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は互いに直交する。また、Ｘ方向の一方をＸ１方向、他方をＸ２方向とする。Ｙ方向の一方をＹ１方向、他方をＹ２方向とする。Ｚ方向の一方をＺ１方向、他方とＺ２方向とする。

図２、図３に示すように、アクチュエータ１は、外形を規定するケース２を備える支持体３と、ケース２の内部に収容される可動体５と、を有する。また、アクチュエータ１は、支持体３と可動体５とを接続する接続体４と、可動体５を支持体３に対してＸ方向に相対移動させる磁気駆動回路８と、を備える。接続体４は、支持体３と可動体５とがＺ方向（第１方向）で対向する位置に配置される第１接続体６（図２参照）と、支持体３と可動体５とがＸ方向（第２方向）で対向する位置に配置される第２接続体９（図３参照）を備える。

支持体３は、コイル１０と、コイル１０を保持する樹脂製のコイルホルダ１１と、コイルホルダ１１のＺ１方向に重ねられた第１プレート１２と、コイルホルダ１１のＺ２方向に重ねられた第２プレート１３と、を備える。コイル１０は、コイル線を長円状に巻回した巻回部５５、並びに、巻回部５５の外周側からＹ１方向に引き出された第１引き出し部５６および第２引き出し部５７を有する。コイル１０は、その厚み方向をＺ方向に向けている。図２、図３に示すように、コイル１０の巻回部５５は、ケース２のＺ方向の中央に
位置する。

また、支持体３は、図１、図２、図５に示すように、コイルホルダ１１のＹ１方向の端面に保持された給電基板１４を備える。コイル１０の第１引き出し部５６および第２引き出し部５７は、給電基板１４の表面に設けられた配線パターン１５の第１ランド１５ａおよび第２ランド１５ｂに接続される。コイル１０には、給電基板１４を介して、電力が供給される。

可動体５は、磁石１６およびヨーク１７を備える。磁石１６は、コイル１０の巻回部５５とＺ方向で対向する。コイル１０と磁石１６とは、磁気駆動回路８を構成する。図２、図４に示すように、第１接続体６および第２接続体９は、それぞれ直方体形状の部材である。第１接続体６および第２接続体９は、それぞれ、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備える。

（可動体）
図２、図３、図５に示すように、可動体５は、磁石１６として、第１磁石２１および第２磁石２２を備える。第１磁石２１は、コイル１０のＺ１方向に位置する。第２磁石２２は、コイル１０のＺ２方向に位置する。第１磁石２１および第２磁石２２は、Ｘ方向で２つに分極されている。

ヨーク１７は磁性材料からなる。図３、図４に示すように、ヨーク１７は、第１ヨーク２３および第２ヨーク２４の２部材を組み立てて構成される。図５に示すように、第１ヨーク２３は、Ｙ方向に長い第１平板部２５と、第１平板部２５のＹ方向の両端縁において、Ｙ方向の中央部分からＸ方向の外側に向かってＺ２方向に湾曲して、Ｚ２方向に延びる一対の接続板部２６と、を備える。第１磁石２１は、第１平板部２５のＺ２方向の面に保持される。第２ヨーク２４は、第１平板部２５とＺ方向で対向する第２平板部２７と、第２平板部２７のＹ方向の中間部分からＸ１方向および他方側Ｘ２へ張り出した一対の張り出し部２８を備える。第２磁石２２は、第２平板部２７のＺ１方向の面に保持される。第２ヨーク２４の一対の張り出し部２８には、一対の接続板部２６のＺ２方向の先端部分が溶接等の方法で接合される。これにより、第１ヨーク２３と第２ヨーク２４とは一体とされて、ヨーク１７を構成する。

（支持体）
図１、図３、図４に示すように、ケース２は、Ｚ方向に重ねられた第１ケース部材３１および第２ケース部材３２を備える。第１ケース部材３１は、Ｚ１方向からコイルホルダ１１に取り付けられている。第２ケース部材３２は、Ｚ２方向からコイルホルダ１１に取り付けられている。図４に示すように、第１ケース部材３１は、長方形形状の第１板部３３と、第１板部３３のＹ１方向の端部分のＸ方向の両端縁、および第１板部３３のＹ２方向の端部分のＸ方向の両端縁からＺ１方向に延びる４つの側板部３４と、を備える。４つの側板部３４は、コイルホルダ１１のＸ方向の両側に位置する。

第２ケース部材３２は、長方形形状の第２板部３５と、第２板部３５のＸ方向の両端縁からＺ２方向に延びる一対の側板部３６と、を備える。一対の側板部３６は、コイルホルダ１１のＸ方向の両側に位置する。一対の側板部３６は、コイルホルダ１１のＸ方向の両側の側面に形成される係止凸部１１ａが嵌まる係止孔３７を備える。

図６に示すように、コイルホルダ１１は、Ｙ方向に延びる板部４０を備える。板部４０の中央にはコイル配置穴４１が設けられている。コイル配置穴４１は、Ｙ方向に長い長円状の貫通穴である。コイル配置穴４１には、コイル１０の巻回部５５が収容される。また、コイルホルダ１１は、板部４０のＸ方向の両側の端縁におけるＹ方向の中央部分を内側
へ切り欠いた切欠き部４２、４３を備える。

また、コイルホルダ１１は、切欠き部４２、４３のＹ１方向において、板部４０のＸ１方向の縁からＺ１方向およびＺ２方向に突出する側板部４４と、板部４０のＸ２方向の縁からＺ１方向およびＺ２方向に突出する側板部４５と、を備える。さらに、コイルホルダ１１は、板部４０のＹ１方向の端部分に設けられた基板支持部５０を備える。

さらに、コイルホルダ１１は、切欠き部４２、４３のＹ２方向において、板部４０のＸ１方向の縁からＺ１方向およびＺ２方向に突出する側板部４７と、板部４０のＸ２方向の縁からＺ１方向およびＺ２方向に突出する側板部４８と、板部４０のＹ２方向の端縁からＺ１方向およびＺ２方向に突出する側板部４９を備える。側板部４９は、側板部４７のＹ２方向の端と、側板部４８のＹ２方向の端とを接続する。

図６に示すように、給電基板１４は、Ｙ方向から見た場合にＸ方向に長い長方形形状の配線接続部７０と、配線接続部７０におけるＸ方向の両端部分からＺ１方向に突出する一対の脚部７１と、を備える。配線接続部７０には、第１ランド１５ａおよび第２ランド１５ｂを備える配線パターン１５が形成される。図５に示すように、給電基板１４は、第１ランド１５ａおよび第２ランド１５ｂが形成された面をＹ１方向に向けた姿勢で基板支持部５０に支持される。

図６に示すように、基板支持部５０は、Ｘ方向で対向する一対のスリット５１、５２を備える。また、基板支持部５０は、板部４０のＹ１方向の端部分のＸ方向の中央部分に設けられた突部８１と、突部８１のＸ方向の両側に設けられた一対の切欠き凹部８０と、各切欠き凹部８０のＺ１方向の内壁面に設けられた基板挿入孔８３と、を備える。

図５に示すように、給電基板１４は、Ｘ方向の両端縁がスリット５１、５２にＺ２方向から挿入されて、基板支持部５０に支持される。このとき、板部４０において一対の切欠き凹部８０の間に設けられた突部８１は、給電基板１４の一対の脚部７１の間に圧入されるとともに、一対の基板挿入孔８３に、給電基板１４の各脚部７１の先端部分が挿入される。

また、コイルホルダ１１は、板部４０のＺ２方向の面に、コイル配置穴４１から基板支持部５０に向かって延びる案内溝５３を備える。図６に示すように、案内溝５３は、コイル配置穴４１に連通する共通溝部分９３と、共通溝部分９３のＸ方向の両端からＹ１方向に延びる溝部分９１、９２を備える。コイル１０の巻回部５５からＹ１方向に引き出された第１引き出し部５６および第２引き出し部５７は、案内溝５３を引き回されて、給電基板１４に接続される。図４に示すように、第１引き出し部５６および第２引き出し部５７は、共通溝部分９３において傾斜した方向に引き出され、案内溝５３の溝部分９１、９２に設けられた凹部８５ａ、８５ｂにおいてＺ２方向へ曲げられた後、給電基板１４の表面に沿ってＺ２方向へ延びて、第１ランド１５ａおよび第２ランド１５ｂに接続される。

第１プレート１２および第２プレート１３は、非磁性材料からなる。図６に示すように、第１プレート１２は、板部４０をＺ１方向から覆う長方形の第１平面部６１と、第１平面部６１のＸ方向の両側からＸ方向の外側に向かってＺ１方向に斜めに突出した複数の第１爪部６２と、を有する。第１プレート１２がコイルホルダ１１の板部４０にＺ１方向から接触したときに、第１爪部６２は、側板部４４、側板部４５、側板部４７、側板部４８に弾性をもって当接した状態となる。

第２プレート１３は、板部４０をＺ２方向から覆う長方形形状に第２平面部６３と、第２平面部６３のＸ方向の両側からＸ方向の外側に向かってＺ２方向に斜めに突出した複数
の第２爪部６４を有する。第２プレート１３がコイルホルダ１１の板部４０にＺ２方向から接触したときに、第２爪部６４は、側板部４４、側板部４５、側板部４７、側板部４８に弾性をもって当接した状態となる。

コイルホルダ１１にコイル１０を固定する際には、コイルホルダ１１の板部４０に第１プレート１２をＺ１方向から重ねる。これにより、第１プレート１２は、コイル配置穴４１をＺ１方向から塞いだ状態で、コイルホルダ１１に支持される。次に、コイル１０の巻回部５５をコイル配置穴４１に配置し、巻回部５５の中心穴１０ａに接着剤を充填する。その後、コイルホルダ１１の板部４０に第２プレート１３をＺ２方向から重ねて、コイルホルダ１１に支持させる。第１プレート１２および第２プレート１３は、接着剤が硬化した接着剤層５９により、コイルホルダ１１の板部４０に固定される。また、接着剤は、コイル配置穴４１の内壁面と巻回部５５との間に流入して硬化する。これにより、巻回部５５がコイル配置穴４１の内壁面に固定される。

図６に示すように、第１プレート１２は、第１平面部６１のＸ方向の両側の端縁におけるＹ方向の中央部分を内側へ切り欠いた一対の切欠き部６５を備えており、各切欠き部６５のＹ方向の両側にそれぞれ第１爪部６２が設けられている。また、第１プレート１２は、一対の切欠き部６５のＸ方向の内周縁からＺ２方向へ屈曲した一対の屈曲板部６６を備える。図３に示すように、一対の屈曲板部６６は、コイルホルダ１１の板部４０のＸ方向の両側の端面を覆う。

同様に、第２プレート１３は、第２平面部６３のＸ方向の両側の端縁におけるＹ方向の中央部分を内側へ切り欠いた一対の切欠き部６７を備えており、各切欠き部６７のＹ方向の両側にそれぞれ第２爪部６４が設けられている。また、第２プレート１３は、一対の切欠き部６７のＸ方向の内周縁からＺ２方向へ屈曲した一対の屈曲板部６８を備える。図３に示すように、一対の屈曲板部６８は、コイルホルダ１１の板部４０のＸ方向の両側の端面を覆う。

（接続体）
図２に示すように、第１接続体６は、第１ヨーク２３と第１プレート１２との間に配置される一方側接続体６Ａと、第２ヨーク２４と第２プレート１３との間に配置される他方側接続体６Ｂを備える。図２に示すように、一方側接続体６Ａと他方側接続体６Ｂは、板部４０のＺ方向の中央を基準として、Ｚ方向に対称に配置される。

より詳細には、一方側接続体６Ａは、同一形状の２部材からなり、第１ヨーク２３のＹ１方向の端部分と第１プレート１２とのＹ１方向の端部分との間、および、第１ヨーク２３のＹ２方向の端部分と第１プレート１２のＹ２方向の端部分との間の２か所に挟まれている。２つの一方側接続体６Ａは、第１磁石２１のＹ方向の両側に配置される。本形態では、一方側接続体６Ａは、Ｘ方向に長く延びる直方体形状であり、図５に示す他方側接続体６Ｂと同一形状である。

他方側接続体６Ｂは、第２ヨーク２４と第２プレート１３との間に配置される。より詳細には、他方側接続体６Ｂは、同一形状の２部材からなり、第２ヨーク２４のＹ１方向の端部分と第２プレート１３とのＹ１方向の端部分との間、および、第２ヨーク２４のＹ２方向の端部分と第２プレート１３とのＹ２方向の端部分との間の２か所に挟まれている。２つの他方側接続体６Ｂは、第２磁石２２のＹ方向の両側に配置される。一方側接続体６Ａおよび他方側接続体６Ｂは、支持体３と可動体５との間でＺ方向に圧縮されている。

図３、図４に示すように、第２接続体９は、ヨーク１７のＸ方向の側面を構成する一対の接続板部２６と、ヨーク１７のＸ方向の両側に配置される一対の側板部３６とがＸ方向
に対向する位置に配置される。より詳細には、第２接続体９は、同一形状の２部材からなり、一対の接続板部２６の一方と一対の側板部の一方との間、および、一対の接続板部２６の他方と一対の側板部の他方との間に挟まれている。第２接続体９は、接続板部２６と側板部３６との間でＸ方向に圧縮されている。

第１接続体６および第２接続体９は、シリコーンゲルからなるゲル状部材である。シリコーンゲルは、伸縮方向に変形する際のばね定数が、せん断方向に変形する際のばね定数の３倍程度になる粘弾性体である。粘弾性体は、厚さ方向と交差する方向（せん断方向）に変形する場合、引っ張られて伸びる方向の変形であるため、非線形の成分よりも線形の成分が大きい変形特性を備える。また、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。

あるいは、第１接続体６および第２接続体９として、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てもよい。

第１接続体６と第２接続体９は、いずれもシリコーンゲルであるが、圧縮変形するときのばね定数が異なる。より詳細には、第１接続体６が圧縮変形するときのばね定数よりも、第２接続体９が圧縮変形するときのばね定数の方が大きい。例えば、シリコーンゲルを製造する際に配合する原料の配合比を変えることにより、シリコーンゲルの硬さを調整することができるので、せん断変形するときのばね定数、および圧縮変形するときのばね定数を調整することができる。従って、第２接続体９として、圧縮変形するときのばね定数が第１接続体６よりも大きいものを用いることができる。

（アクチュエータの動作）
可動体５が、接続体４（第１接続体６および第２接続体９）を介して支持体３に支持された状態では、コイルホルダ１１の板部４０に保持されるコイル１０の巻回部５５は、図３に示すように、Ｚ１方向で第１プレート１２を介して第１磁石２１に対向し、Ｚ２方向で第２プレート１３を介して第２磁石２２に対向する。これにより、磁気駆動回路８が構成される。

給電基板１４を介してコイル１０に所定方向の電流が供給されると、支持体３に支持された可動体５は、磁気駆動回路８の駆動力により、支持体３に対してＸ方向の一方に相対移動する。その後、電流の向きが反転すると、可動体５は、支持体３に対してＸ方向の他方に相対移動する。コイル１０に供給される電流の向きの反転が繰り返されることにより、可動体５は振動する。

可動体５がＸ方向に振動する際、アクチュエータ１は、第１接続体６がせん断方向に変形し、且つ、第２接続体が伸縮方向に変形する。従って、接続体４全体としてのばね定数は、第１接続体６のせん断方向のばね定数と、第２接続体９の伸縮方向のばね定数とを合成した合成値となる。

磁気駆動回路８の駆動電圧および駆動波形は、図示しない制御装置によって制御される。本形態では、磁気駆動回路８を駆動するときの駆動波形は、周期的に変化するパルス波形であり、各パルスは矩形波である。従って、可動体５がＸ１方向およびＸ２方向のいずれの方向に移動するときも、瞬時に駆動電流がピーク値まで上昇するので、瞬時に大きな
駆動力が可動体５に加わり、可動体５が大きな加速度で移動しながら振動する。よって、ユーザに力覚を体感させることができる。

ヨーク１７は、第１平板部２５のＹ１側の端部、および、第２平板部２７のＹ１側の端部が、コイルホルダ１１の側板部４４と側板部４５との間に配置される。また、第１平板部２５のＹ２側の端部、および、第２平板部２７のＹ２側の端部が、コイルホルダ１１の側板部４７と側板部４８との間に配置される。従って、側板部４４、４５、４７、４８は、可動体５がＸ方向に移動する際の可動範囲を規定する度当たり部として機能する。

（本形態の主な作用効果）
以上のように、本形態のアクチュエータ１は、支持体３および可動体５と、可動体５および支持体３に接続される接続体４と、コイル１０およびコイル１０にＺ方向（第１方向）で対向する磁石１６を備え、可動体５を支持体３に対してＸ方向（第２方向）に振動させる磁気駆動回路８を有する。接続体４は、可動体５と支持体３とがＺ方向（第１方向）に対向する位置に配置される第１接続体６と、可動体５と支持体３とがＸ方向（第２方向）で対向する位置に配置される第２接続体９を備える。

本形態によれば、可動体５と支持体３とが可動体５の振動方向と交差するＺ方向（第１方向）で対向する位置に第１接続体６が配置されるとともに、可動体５と支持体３とが可動体５の振動方向であるＸ方向（第２方向）で対向する位置に第２接続体９が配置される。このような構成では、可動体５が振動するときは、第１接続体６がせん断変形するとともに第２接続体９が伸縮し、第２接続体９によって可動体５の可動範囲が規制される。従って、第１接続体６のせん断方向の変形特性だけでなく、第２接続体９の伸縮方向の変形特性を利用して可動体５の振動特性を規定できるので、可動体５の可動範囲が狭い場合でも、可動体５に加わる駆動力を大きくすることができ、大きな加速度で可動体５を動かしながら振動させることができる。よって、小型のアクチュエータ１でありながら、大きな加速度で可動体５が動くことによる力覚をユーザに体感させることができる。

本形態では、第１接続体６および第２接続体９は、粘弾性体である。このようにすると、第１接続体６はせん断変形するときに線形の成分が多い変形特性で変形する一方、第２接続体９は圧縮変形するときに非線形の成分が多い変形特性で変形し、圧縮量が増大するにしたがってばね定数が増大する。このような粘弾性体の変形特性を利用することにより、可動体５の可動範囲が狭い場合でも、可動体５に加わる駆動力を大きくすることができ、大きな加速度で可動体５を動かしながら振動させることができる。

本形態では、第１接続体６が圧縮方向に変形するときのばね定数と、第２接続体９が圧縮方向に変形するときのばね定数とが異なっており、第２接続体９が圧縮方向に変形するときのばね定数は、第１接続体６が圧縮方向に変形するときのばね定数よりも大きい。このように、可動体５によって圧縮変形させられる位置に配置した接続体４のばね定数を大きくすれば、より大きな加速度で可動体５を動かしたときでも圧縮変形量を抑えることができる。従って、より大きな加速度で可動体５を動かすことができ、より大きな力覚をユーザに体感させることができる。

本形態では、磁気駆動回路８を駆動するときの駆動波形が矩形波である。従って、瞬間的に大きな駆動力を可動体５に加えることができるので、可動体５の加速度を急激に増大させることができる。従って、可動体５の可動範囲が狭い場合でも、大きな加速度で可動体５を動かすことができる。よって、大きな力覚をユーザに体感させることができる。

本形態では、支持体３は、可動体５および磁気駆動回路８を収容するケース２と、コイル１０を保持するコイルホルダ１１と、を備え、コイルホルダ１１は、コイル配置穴４１
が設けられた板部４０を備える。可動体５は、磁石１６を保持するヨーク１７を備え、ヨーク１７は、板部４０に対してＺ１方向（第１方向の一方側）から対向する第１平板部２５、板部４０に対してＺ２方向（第１方向の他方側）から対向する第２平板部２７、および、板部４０のＸ方向（第２方向）の両側に配置される一対の接続板部２６を備える。ケース２は、ヨーク１７のＸ方向（第２方向）の両側に配置される一対の側板部３６を備える。第２接続体９は、一対の接続板部２６の一方と一対の側板部３６の一方との間、および、一対の接続板部２６の他方と一対の側板部３６の他方との間に配置される。従って、可動体５のＸ方向の両側においてケース２とヨーク１７との間に第２接続体９が挟まれているので、可動体５がＸ方向（第２方向）の一方側および他方側のいずれの方向に動くときも、第２接続体９が圧縮変形する。よって、第２接続体９が圧縮変形するときにばね定数が増大することを利用して、大きな加速度で可動体５を駆動することができる。

本形態では、支持体３は、板部４０およびコイル１０をＺ１方向（第１方向の一方側）から覆う第１プレート１２、および、板部４０およびコイル１０をＺ２方向（第１方向の他方側）から覆う第２プレート１３を備える。磁石１６は、第１平板部２５に固定され第１プレート１２を介してコイル１０にＺ１方向（第１方向の一方側）から対向する第１磁石２１、および、第２平板部２７に固定され第２プレート１３を介してコイル１０にＺ２方向（第１方向の他方側）から対向する第２磁石２２を備える。第１接続体６は、第１平板部２５と第１プレート１２とを接続する一方側接続体６Ａ、および、第２平板部２７と第２プレート１３とを接続する他方側接続体６Ｂを備える。従って、ヨーク１７とコイルホルダ１１とのＺ方向（第１方向）の隙間を第１接続体６の配置スペースとして利用しているので、ケース２とヨーク１７との間に第１接続体６の配置スペースを確保する必要がない。従って、アクチュエータ１のＺ方向（第１方向）の高さを小さくして小型化することができる。

（変形例）
（１）上記形態は、可動体５と支持体３とがＺ方向（第１方向）で対向する位置に第１接続体６を配置するものであったが、第１接続体６の位置は、可動体５と支持体３とがＹ方向（第３方向）で対向する位置であってもよい。例えば、コイル配置穴４１のＹ方向の両側に板部４０をＺ方向に貫通する貫通部を設けるとともに、この貫通部には、ヨーク１７の第１平板部２５と第２平板部２７のＹ方向の両側の端部を接続する接続板部を配置し、接続板部と板部４０とがＹ方向に対向する位置に粘弾性体からなる第１接続体６が挟まれる構成を採用してもよい。このような構成でも、可動体５がＸ方向に振動するときは、第１接続体６がせん断方向に変形するとともに、第２接続体９が伸縮方向に変形する。従って、上記形態と同様の作用効果を得ることができる。

（２）上記形態は、接続体４が全て粘弾性体であるが、接続体４の一部が弾性体であってもよい。例えば、第１接続体６を弾性体とし、第２接続体９を粘弾性体としてもよい。また、第１接続体６および第２接続体９の一方もしくは両方が、弾性体と粘弾性体を備える複合部材であってもよい。例えば、金属製のばねをシリコーンゲルで覆った複合部材であってもよい。

（３）上記形態では、第１接続体６と第２接続体９は材質が異なる粘弾性体であり、ばね定数が異なる粘弾性体であるが、ばね定数が同一の粘弾性体であってもよい。

１…アクチュエータ、２…ケース、３…支持体、４…接続体、５…可動体、６…第１接続体、６Ａ…一方側接続体、６Ｂ…他方側接続体、８…磁気駆動回路、９…第２接続体、１０…コイル、１０ａ…中心穴、１１…コイルホルダ、１１ａ…係止凸部、１２…第１プレート、１３…第２プレート、１４…給電基板、１５…配線パターン、１５ａ…第１ランド
、１５ｂ…第２ランド、１６…磁石、１７…ヨーク、２１…第１磁石、２２…第２磁石、２３…第１ヨーク、２４…第２ヨーク、２５…第１平板部、２６…接続板部、２７…第２平板部、２８…張り出し部、３１…第１ケース部材、３２…第２ケース部材、３３…第１板部、３４…側板部、３５…第２板部、３６…側板部、３７…係止孔、４０…板部、４１…コイル配置穴、４２、４３…切欠き部、４４、４５、４７、４８、４９…側板部、５０…基板支持部、５１、５２…スリット、５３…案内溝、５５…巻回部、５６…第１引き出し部、５７…第２引き出し部、５９…接着剤層、６１…第１平面部、６２…爪部、６３…第２平面部、６４…爪部、６５…切欠き部、６６…屈曲板部、６７…切欠き部、６８…屈曲板部、７０…配線接続部、７１…脚部、８０…切欠き凹部、８１…突部、８３…基板挿入孔、８５ａ、８５ｂ…凹部、９１、９２…溝部分、９３…共通溝部分

Claims (7)

1. 支持体と、
   可動体と、
   前記可動体および前記支持体に接続される接続体と、
   コイルおよび前記コイルに第１方向で対向する磁石を備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する第２方向に振動させる磁気駆動回路と、を有し、
   前記接続体は、
   前記可動体と前記支持体とが前記第１方向に対向する位置、もしくは、前記可動体と前記支持体とが前記第１方向と交差し且つ前記第２方向と交差する第３方向で対向する位置に配置される第１接続体と、
   前記可動体と前記支持体とが前記第２方向で対向する位置に配置される第２接続体と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記第１接続体および前記第２接続体は、粘弾性体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. 前記第１接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数と、前記第２接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数とが異な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. 前記第２接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数は、前記第１接続体が圧縮方向に変形するときのばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 前記磁気駆動回路を駆動するときの駆動波形は、矩形波であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のアクチュエータ。
6. 前記支持体は、前記可動体および前記磁気駆動回路を収容するケースと、前記コイルを保持するコイルホルダと、を備え、前記コイルホルダは、コイル配置穴が設けられた板部を備え、
   前記可動体は、前記磁石を保持するヨークを備え、
   前記ヨークは、前記板部に対して前記第１方向の一方側から対向する第１平板部、前記板部に対して前記第１方向の他方側から対向する第２平板部、および、前記板部の前記第２方向の両側に配置される一対の接続板部を備え、
   前記ケースは、前記ヨークの前記第２方向の両側に配置される一対の側板部を備え、
   前記第２接続体は、前記一対の接続板部の一方と前記一対の側板部の一方との間、および、前記一対の接続板部の他方と前記一対の側板部の他方との間に配置されることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のアクチュエータ。
7. 前記支持体は、前記板部および前記コイルを前記第１方向の一方側から覆う第１プレート、および、前記板部および前記コイルを前記第１方向の他方側から覆う第２プレートを備え、
   前記磁石は、前記第１平板部に固定され前記第１プレートを介して前記コイルに前記第１方向の一方側から対向する第１磁石、および、前記第２平板部に固定され前記第２プレートを介して前記コイルに前記第１方向の他方側から対向する第２磁石を備え、
   前記第１接続体は、前記第１平板部と前記第１プレートとを接続する一方側接続体、および、前記第２平板部と前記第２プレートとを接続する他方側接続体を備えることを特徴とする請求項６に記載のアクチュエータ。

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