JP2023009795A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気駆動回路を備えるアクチュエータにおいて、樹脂部品を用いずにコイルを精度良く位置決めする。
【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およびコイル組13を備える支持体3と、可動体5および支持体3に接続される第1接続体6および第2接続体7と、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。コイル組13は、コイル10にZ1方向から重なる第1プレート11と、コイル10にZ2方向から重なる第2プレート12を備える。第1プレート11は、コイル10の短辺部10bに外周側から接する切り起こし部50を備えており、切り起こし部50によりコイル10を位置決めする。
【選択図】図6
【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およびコイル組13を備える支持体3と、可動体5および支持体3に接続される第1接続体6および第2接続体7と、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。コイル組13は、コイル10にZ1方向から重なる第1プレート11と、コイル10にZ2方向から重なる第2プレート12を備える。第1プレート11は、コイル10の短辺部10bに外周側から接する切り起こし部50を備えており、切り起こし部50によりコイル10を位置決めする。
【選択図】図6
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、磁石を備えた可動体と、コイル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。
特許文献1のアクチュエータでは、支持体は、樹脂製のコイルホルダを備える。コイルは空芯コイルであり、コイルホルダの板部に設けられたコイル配置穴に配置される。コイルは、板部に一方側から対向する第1ヨークに固定される磁石、および、板部に他方側から対向する第2ヨークに固定された磁石と対向する。コイルホルダには、コイル配置穴およびコイルと重なる金属製のプレートが固定される。このプレートにより、可動体が振動する際に、コイルと磁石とが接触することが防止される。
特許文献1では、コイルホルダが樹脂製であるため、コイルが嵌まる形状のコイル配置穴を設けることができ、コイル配置穴にコイルを嵌め込むことによってコイルが位置決めされる。しかしながら、樹脂部品は、強度を確保するために各部の厚さを確保する必要がある。そのため、アクチュエータの外形を大きくできない場合には、コイルの寸法を大きくしようとしても限界がある。コイルを大きくできないと、可動体の加速度を大きくできず、大きな振動を発生させることができない。
また、特許文献1のように、樹脂部品にコイルを固定し、さらに両側からプレートを固定する構造は、部品点数が多く、組立工数が多い。
そこで、樹脂製のコイルホルダを用いる代わりに、従来、樹脂製のコイルホルダに固定されていた金属製のプレートに直接コイルを固定することが提案されている。しかしながら、樹脂製のコイルホルダをなくすと、コイルの位置決め構造もなくなってしまうため、プレートを介してコイルを位置決めする構造が必要である。
本発明の課題は、以上の問題点に鑑みて、樹脂製のコイルホルダを削減し、且つ、コイルを精度良く位置決めすることにある。
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、可動体と、前記可動体を収容するケースを備える支持体と、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、前記支持体は、前記コイルに前記第1方向の一方側から重なる金属製の第1プレートを備え、前記コイ
ルは、前記第1プレートを介して前記ケースに固定され、前記コイルは、前記第2方向に並ぶ一対の長辺部、および、前記一対の長辺部を接続する一対の短辺部を備える空芯コイルであり、前記第1プレートは、前記コイルに外周側から接触して前記コイルを前記第1方向と交差する方向に位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする。
ルは、前記第1プレートを介して前記ケースに固定され、前記コイルは、前記第2方向に並ぶ一対の長辺部、および、前記一対の長辺部を接続する一対の短辺部を備える空芯コイルであり、前記第1プレートは、前記コイルに外周側から接触して前記コイルを前記第1方向と交差する方向に位置決めする位置決め部を備えることを特徴とする。
本発明によれば、コイルが金属製のプレートを介してケースに固定される。プレートには、コイルを位置決めする位置決め部が設けられているので、樹脂部品を削減でき、プレートのみでコイルを精度良く位置決めできる。金属製のプレートは、樹脂部品と比べて強度を確保するために厚さを必要としないので、コイルを大型化できる。従って、可動体の加速度を大きくすることができ、大きな振動を発生させることができる。また、樹脂部品を削減したことにより部品点数を削減できるとともに、組立工数を削減できる。
本発明において、前記位置決め部は、前記一対の短辺部の少なくとも一方に外周側から接触することが好ましい。長円状のコイルは、長辺部が外周側に膨らみやすいので、長辺部よりも短辺部の方が形状精度が高い。従って、短辺部を位置決め部に接触させることにより、コイルの位置精度を高めることができる。
本発明において、前記短辺部は円弧状であり、前記位置決め部は、前記短辺部の前記第2方向の中央を基準として前記第2方向に対称な2か所に配置されることが好ましい。このように、短辺部の頂点には位置決め部を配置せず、コイルの対角方向の2箇所に位置決め部を配置することにより、長円状のコイルの長手方向の両側のスペースを空けておくことができる。従って、このスペースに可動体と支持体とを接続する接続体を配置できる。
本発明において、前記支持体は、前記第1プレートに固定される給電基板を備え、前記給電基板は、前記一対の短辺部の一方が嵌まる切欠き部を備え、前記位置決め部は、前記一対の短辺部の他方に外周側から接触することが好ましい。このように、給電基板を位置決めに利用することにより、位置決め部の数を減らすことができる。従って、第1プレートの形状を単純化することができる。
本発明において、前記位置決め部は、前記第1方向の他方側に立ち上がる切り起こし部であることが好ましい。このようにすると、位置決め部を容易に形成することができる。従って、第1プレートの部品コストを下げることができる。
本発明において、前記支持体は、前記コイルに前記第1方向の他方側から重なる金属製の第2プレートと、少なくとも前記コイルの中心穴に充填され、前記コイルを前記第1プレートおよび前記第2プレートに固定する接着剤層と、を備えることが好ましい。このようにすると、位置決め部が配置される位置(コイルの外周側)とは異なる位置に接着剤が注入される。従って、第1プレートと第2プレートの間から接着剤が漏れることを防止あるいは抑制できる。
本発明によれば、コイルが金属製のプレートを介してケースに固定される。プレートには、コイルを位置決めする位置決め部が設けられているので、樹脂部品を削減でき、プレートのみでコイルを精度良く位置決めできる。金属製のプレートは、樹脂部品と比べて強度を確保するために厚さを必要としないので、コイルを大型化できる。従って、可動体の加速度を大きくすることができ、大きな振動を発生させることができる。また、樹脂部品を削減したことにより部品点数を削減できるとともに、組立工数を削減できる。
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形態を説明する。
(全体構成)
図1(a)は、本発明を適用したアクチュエータ1をZ2方向から見た斜視図である。図1(b)は、本発明を適用したアクチュエータ1をZ1方向から見た斜視図である。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、Z2方向から見たアクチュエータ1の分解斜視図である。図4は、Z1方向から見たアクチュエータ1の分解斜視図である。図5は、コイル組13の分解斜視図である。図6は、第1プレート11およびコイル10の平面図である。図7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8は、ヨーク17の分解斜視図である。図9は、ヨーク17および磁石16の断面図である。
図1(a)は、本発明を適用したアクチュエータ1をZ2方向から見た斜視図である。図1(b)は、本発明を適用したアクチュエータ1をZ1方向から見た斜視図である。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、Z2方向から見たアクチュエータ1の分解斜視図である。図4は、Z1方向から見たアクチュエータ1の分解斜視図である。図5は、コイル組13の分解斜視図である。図6は、第1プレート11およびコイル10の平面図である。図7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8は、ヨーク17の分解斜視図である。図9は、ヨーク17および磁石16の断面図である。
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(a)、図1(b)に示すように、アクチュエータ1の外形は直方体形状である。アクチュエータ1は、その外形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(高さ方向)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、他方をZ2方向とする。
図1-図4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(第1接続体6および第2接続体7)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(図2、図7参照)と、を備える。
図2、図7に示すように、支持体3は、コイル10と、コイル10のZ1方向に重ねられた第1プレート11と、コイル10のZ2方向に重ねられた第2プレート12の3部材を組み立てたコイル組13を備える。図5に示すように、コイル10は扁平な空芯コイルであり、その厚み方向をZ方向に向けている。図2、図7に示すように、コイル10は、ケース2のZ方向の中央に位置する。
また、支持体3は第1プレート11のY1方向の端部に保持された給電基板14を備える。本形態では、給電基板14はフレキシブルプリント基板である。なお、給電基板14は、リジッド基板であってもよい。コイル10は、Y1方向に引き出される2本のコイル線を備えており、コイル線は、給電基板14の表面に設けられた配線パターンに接続される。コイル10には、給電基板14を介して、電力が供給される。
図5、図6に示すように、コイル10は、Y方向に長い長円状の空芯コイルであり、Y方向に平行に延びる一対の長辺部10aと、一対の長辺部10aのY方向の端部同士を繋ぐ円弧状の短辺部10bを備える。一対の長辺部10aの間には、Y方向に延びる中心穴10cが設けられている。
可動体5は、磁石16およびヨーク17を備える。図2、図7に示すように、磁石16は、コイル10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3、図4に示すように、第1接続体6および第2接続体7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7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4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。可動体5と支持体3とを組み立てると、コイル10の長辺部10aには、Z1方向で第1磁石21が対向し、Z2方向で第2磁石22が対向する。
図2、図3、図4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。可動体5と支持体3とを組み立てると、コイル10の長辺部10aには、Z1方向で第1磁石21が対向し、Z2方向で第2磁石22が対向する。
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を備える。図8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突出し、Z2方向に延びる一対の第1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突出し、Z1方向に延びる一対の第2接続板部28と、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。
ヨーク17は、第1ヨーク23の一対の第1接続板部26の内側に、第2ヨーク24の一対の第2接続板部28を圧入し、さらに、第1接続板部26と第2接続板部28を接着剤で接合することにより、一体に組み立てられている。図2、図7に示すように、コイル組13の周囲をヨーク17で囲むように可動体5を組み立てると、ヨーク17は、第1平板部25および第1磁石21がコイル10にZ1方向から重なるとともに、第2平板部27および第2磁石22がコイル10にZ2方向から重なる。ここで、コイル組13は、コイル10にZ1方向から重なる第1プレート11、および、コイル10にZ2方向から重なる第2プレート12を備えているので、第1磁石21および第2磁石22がコイル10と接触することが防止される。
図9に示すように、組立前の第2ヨーク24は、一対の第2接続板部28が互いに逆向きに傾斜する方向に延びており、Z1方向に向かうにしたがって一対の第2接続板部28の間隔がわずかに広がる。なお、図9では、構成を分かりやすくするため、各第2接続板部28のZ方向に対する傾斜角度θを実際よりも大きく表示している。図8、図9に示すように、一対の第2接続板部28は、それぞれ、X方向の外側を向く表面から突出する凸
部29を備える。凸部29は、Y方向に直線状に延びている。このように、第2ヨーク24は、一対の第2接続板部28の間隔が先端側で広がり、且つ、X方向の外側を向く表面に凸部29が設けられているため、一対の第1接続板部26の間に挿入されるときに確実に圧入状態となる。
部29を備える。凸部29は、Y方向に直線状に延びている。このように、第2ヨーク24は、一対の第2接続板部28の間隔が先端側で広がり、且つ、X方向の外側を向く表面に凸部29が設けられているため、一対の第1接続板部26の間に挿入されるときに確実に圧入状態となる。
(ケース)
図1-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方向からコイル組13に取り付けられている。第2ケース部材32は、Z2方向からコイル組13および第1ケース部材31に取り付けられている。
図1-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方向からコイル組13に取り付けられている。第2ケース部材32は、Z2方向からコイル組13および第1ケース部材31に取り付けられている。
図3、図4に示すように、第1ケース部材31は、略長方形の第1端板部33と、第1端板部33のX方向の両側の縁におけるY方向の両端からZ2方向へ延びる4箇所の第1ケース側板部34を備える。従って、第1ケース部材31は、第1端板部33のY1方向の端部およびY2方向の端部に、それぞれ、X方向に対向する一対の第1ケース側板部34が設けられている。後述するように、本形態では、X方向に対向する2組の第1ケース側板部34の内側に第1プレート11を嵌め込むことにより、第1ケース部材31とコイル組13とが組み立てられる。ケース2に対するコイル組13の位置決め構造については、後述する。
また、第1ケース部材31は、第1端板部33のY方向の中央部分におけるX方向の両側の縁からZ2方向へ屈曲した一対の第1ケース屈曲板部35と、第1端板部33のY1方向の両側の縁からZ2方向に屈曲した一対の第1ケース屈曲板部36と、を備える。
図3、図4に示すように、第2ケース部材32は、略長方形の第2端板部37と、第2端板部37のY方向の両側の端縁からZ1方向に延びる一対の第2ケース側板部38と、第2端板部37のX方向の両側の端縁からZ1方向に延びる一対の第2ケース側板部39と、備える。第2端板部37は、Y方向の中央部分にX方向の両側へ突出する突出部分が設けられている。そのため、各第2ケース側板部39は、第2端板部37における突出部分の先端からZ1方向へ延びる側板中央部39aと、側板中央部39aのY方向の両側において、側板中央部39aよりもX方向の中央側へシフトした位置に設けられた側板端部分39bと、を備える。側板中央部39aのY方向の両端は、第2ケース部材32のX方向の中央に向かって略直角に屈曲した段差部に接続されており、側板中央部39aと側板端部分39bは、段差部を介して接続される。
第2ケース部材32は、各側板端部分39bからZ1方向に延びるフック58を備えており、4箇所のフック58の先端は、第1ケース部材31の内側に挿入されている。各フック58の先端は、第1ケース部材31に嵌め込まれた第1プレート11に係止される。これにより、第1ケース部材31、コイル組13、および第2ケース部材32が組み立てられて支持体3が構成される。フック58の係止構造の詳細は、後述する。
(コイル組)
第1プレート11および第2プレート12は、非磁性の金属からなる。図5に示すように、第1プレート11は、Y方向に延びる第1板部40を備える。第1板部40のY1方向の端部には、給電基板14が固定される。給電基板14は、第1板部40の表面に固定される第1基板部分141と、第1基板部分141のY1方向の端からZ1方向に略直角に屈曲してケース2のY1方向の側面に配置される第2基板部分142を備える。
第1プレート11および第2プレート12は、非磁性の金属からなる。図5に示すように、第1プレート11は、Y方向に延びる第1板部40を備える。第1板部40のY1方向の端部には、給電基板14が固定される。給電基板14は、第1板部40の表面に固定される第1基板部分141と、第1基板部分141のY1方向の端からZ1方向に略直角に屈曲してケース2のY1方向の側面に配置される第2基板部分142を備える。
第1板部40は、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41を備える。第1プレート11は、一対の切欠き部41のX方向の内周縁
からZ2方向へ屈曲した一対の第1プレート屈曲板部42を備える。また、第1プレート11は、各切欠き部41のY方向の両側において、第1板部40のX方向の両端からそれぞれZ1方向に屈曲した4箇所の第1プレート側板部43を備える。さらに、第1プレート11は、第1板部40のY1方向の端縁およびY2方向の端縁からZ1方向に屈曲した第1プレート屈曲板部44を備える。
からZ2方向へ屈曲した一対の第1プレート屈曲板部42を備える。また、第1プレート11は、各切欠き部41のY方向の両側において、第1板部40のX方向の両端からそれぞれZ1方向に屈曲した4箇所の第1プレート側板部43を備える。さらに、第1プレート11は、第1板部40のY1方向の端縁およびY2方向の端縁からZ1方向に屈曲した第1プレート屈曲板部44を備える。
第2プレート12は、Y方向に延びる第2板部45を備える。第2板部45は、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46を備える。第2プレート12は、一対の切欠き部46のX方向の内周縁からZ1方向へ屈曲した一対の第2プレート屈曲板部47を備える。また、第2プレート12は、各切欠き部46のY方向の両側において、第2板部45のX方向の両端からそれぞれZ1方向に屈曲した4箇所の第2プレート側板部48を備える。各第2プレート側板部48のZ1方向の先端からは、略直角に屈曲してX方向の外側へ延びる接合板部49が設けられている。
図3、図4に示すように、第2プレート12は、4箇所の接合板部49が第1プレート11の第1板部40に当接する。接合板部49と第1板部40との当接箇所を接着剤で固定することにより、第2プレート12が第1プレート11に固定される。コイル10は、第1プレート11の第1板部40と第2プレート12の第2板部45との間に保持される。
図5に示すように、第1プレート11は、第1板部40からZ2方向に立ち上がる切り起こし部50を備える。切り起こし部50は、各第1プレート屈曲板部42のY2方向にそれぞれ1箇所ずつ設けられている。各切り起こし部50は、X方向およびY方向に対して傾斜しており、コイル10の短辺部10bに外周側から接触する(図6参照)。ここで、第1プレート11は、第1板部40のX方向の中央を通る仮想中心線L(図6参照)を基準として線対称な形状をしており、2箇所の切り起こし部50は、仮想中心線Lを基準として対称な2箇所に配置される。
(コイル組の組立方法)
コイル10に接続される給電基板14のY2方向の端縁には、円弧状の切欠き部143が設けられている。コイル組13を組み立てる際、まず、第1プレート11における第1板部40のY1方向の端部に給電基板14の第1基板部分141を位置決めし、接着剤により固定する。次に、コイル10を第1プレート11に位置決めする。その際、図6に示すように、コイル10のY1方向の短辺部10bを給電基板14の切欠き部143に嵌め込み、コイル10のY2方向の短辺部10bを2箇所の切り起こし部50の内側に嵌め込む。これにより、コイル10は、Y方向に位置決めされる。また、2箇所の切り起こし部50が短辺部10bにX方向の両側から接触することにより、コイル10は、第1プレート11のX方向の中央に位置決めされる。
コイル10に接続される給電基板14のY2方向の端縁には、円弧状の切欠き部143が設けられている。コイル組13を組み立てる際、まず、第1プレート11における第1板部40のY1方向の端部に給電基板14の第1基板部分141を位置決めし、接着剤により固定する。次に、コイル10を第1プレート11に位置決めする。その際、図6に示すように、コイル10のY1方向の短辺部10bを給電基板14の切欠き部143に嵌め込み、コイル10のY2方向の短辺部10bを2箇所の切り起こし部50の内側に嵌め込む。これにより、コイル10は、Y方向に位置決めされる。また、2箇所の切り起こし部50が短辺部10bにX方向の両側から接触することにより、コイル10は、第1プレート11のX方向の中央に位置決めされる。
続いて、コイル10から引き出したコイル線を給電基板14に接続する。そして、コイル10の中心穴10cに接着剤を入れて、Z2側から第2プレート12を被せると、接着剤によりコイル10が第1プレート11および第2プレート12に固定される。また、第2プレート12の接合板部49を第1プレート11の第1板部40に当接させ、接着剤により固定することにより、第1プレート11に対して第2プレート12を固定する。これにより、コイル10の中心穴10cには、硬化した接着剤からなる接着剤層15が形成される(図2、図7参照)。コイル10の長辺部10aは、第1プレート屈曲板部42および第2プレート屈曲板部47によってX1方向およびX2方向から覆われる。
図3、図4に示すように、コイル組13のY1方向の端部、および、コイル組13のY2方向の端部には、それぞれ、Z1方向に延びる一対の第1プレート側板部43が設けら
れている。一対の第1プレート側板部43を内側に撓ませて第1ケース部材31に設けられた第1ケース側板部34の内側に挿入することにより、コイル組13が第1ケース部材31に組み付けられる。
れている。一対の第1プレート側板部43を内側に撓ませて第1ケース部材31に設けられた第1ケース側板部34の内側に挿入することにより、コイル組13が第1ケース部材31に組み付けられる。
(ケースとコイル組の位置決め構造)
図10は、アクチュエータ1の側面の部分拡大図であり、図11は、第1切欠き凹部51、第2切欠き凹部52、および、突出板部56の斜視図である。図12、図13はアクチュエータ1の断面図であり、図12は、ケース2と第1プレート11とがZ方向に当接する位置で切断した断面図(図10のA-A位置で切断した断面図)であり、図13は、第2ケース部材32のフック58を第1ケース部材31および第1プレートに係止した位置で切断した断面図(図10のB-B位置で切断した断面図)である。
図10は、アクチュエータ1の側面の部分拡大図であり、図11は、第1切欠き凹部51、第2切欠き凹部52、および、突出板部56の斜視図である。図12、図13はアクチュエータ1の断面図であり、図12は、ケース2と第1プレート11とがZ方向に当接する位置で切断した断面図(図10のA-A位置で切断した断面図)であり、図13は、第2ケース部材32のフック58を第1ケース部材31および第1プレートに係止した位置で切断した断面図(図10のB-B位置で切断した断面図)である。
図3、図4に示すように、第1ケース部材31は、第1ケース側板部34のZ2方向の端縁をZ1方向に切り欠いた第1切欠き凹部51を4箇所に備える。また、第2ケース部材32は、側板端部分39bのZ1方向の端縁をZ2方向に切り欠いた第2切欠き凹部52を4箇所に備える。第2切欠き凹部52は、第1切欠き凹部51をZ方向で逆向きにした形状をしており、第1切欠き凹部51とZ方向に対向する。
図10、図11に示すように、第1切欠き凹部51のZ1方向の縁におけるY方向の中央からは、第1湾曲部53がZ2方向に突出する。第1湾曲部53の先端は、Z2方向に突出する円弧形状である。同様に、第2切欠き凹部52のZ2方向の縁におけるY方向の中央からは、第2湾曲部54がZ1方向に突出する。第2湾曲部54の先端は、第1湾曲部53の先端と対向しており、Z1方向に突出する円弧形状である。
図3、図4、図5に示すように、コイル組13を構成する第1プレート11において、4箇所の第1プレート側板部43のそれぞれには、矩形状のプレート開口部55と、プレート開口部55のZ2方向の縁から突出する突出板部56が設けられている。プレート開口部55は第1板部40の縁まで延びており、突出板部56は、第1板部40と同一面上に位置する。従って、第1プレート11には、第1板部40からX方向の両側へ突出する一対の突出板部56が設けられている。一対の突出板部56は、第1プレート11のY方向の両端部に、それぞれ、1組ずつ設けられている。
上記のように、第1ケース部材31にZ2方向からコイル組13を組み付けるとき、第1ケース側板部34の内側に第1プレート側板部43を嵌め込むが、このとき、図11、図12に示すように、第1プレート11のX方向の端に設けられた突出板部56を、第1ケース側板部34のZ2方向の縁に設けられた第1切欠き凹部51にZ2方向から嵌め込んで、第1湾曲部53の頂点に突出板部56を当接させる。これにより、コイル組13が第1ケース部材31に対してY方向に位置決めされるとともに、コイル組13が第1ケース部材31に対してZ方向に位置決めされる。
続いて、第1ケース部材31にZ2方向から第2ケース部材32を組み付けるが、このとき、X方向に対向する側板端部分39bの内側に第1ケース側板部34の先端を挿入する。そして、図11に示すように、第1ケース部材31の第1切欠き凹部51からX方向の外側に突出している突出板部56の先端を、Z1方向に開口する第2切欠き凹部52に嵌め込んで、第2湾曲部54の頂点に突出板部56を当接させる(図10、図12参照)。これにより、第1プレート11を介して、第2ケース部材32がY方向に位置決めされるとともに、第2ケース部材32がZ方向に位置決めされる。
図3、図4に示すように、4箇所の第1ケース側板部34には、第1切欠き凹部51よりもZ1方向の位置に、第1ケース部材31の内側(X方向の中央側)に向かって突出す
る半球状のケース側凸部57が設けられている。ケース側凸部57は、例えば、半抜き加工により形成される。各第1ケース側板部34の内側に嵌め込まれた第1プレート側板部43の先端部は、図12の部分拡大図に示すように、ケース側凸部57の頂点に弾性接触する。
る半球状のケース側凸部57が設けられている。ケース側凸部57は、例えば、半抜き加工により形成される。各第1ケース側板部34の内側に嵌め込まれた第1プレート側板部43の先端部は、図12の部分拡大図に示すように、ケース側凸部57の頂点に弾性接触する。
上記のように、第2ケース部材32には、Z1方向に延びるフック58が4箇所に設けられており、フック58の先端は略直角に屈曲してX方向の中央側へ延びている。図4に示すように、第1ケース部材31には、第1ケース側板部34と第1端板部33とが繋がる角部を貫通するケース開口部59が設けられており、4箇所のフック58は、X方向に屈曲した先端部分がケース開口部59から第1ケース部材31の内側へ挿入されている。
図13の部分拡大図に示すように、各フック58の内側には、第1ケース側板部34と第1プレート側板部43の2枚の板材がX方向に重なるように配置されており、ケース開口部59から第1ケース部材31の内側に挿入されたフック58の先端は、第1ケース側板部34の先端および第1プレート側板部43の先端に係止される。図13に示すように、ケース2のX2方向の側面に設けられた2箇所のフック58の先端部には、Z2方向に屈曲した係止部60が設けられている。係止部60は、第1ケース側板部34のZ1方向の先端と第1プレート側板部43のZ1方向の先端に係止される。
(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11との間に配置される。第1接続体6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11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11のY2方向の端部分との間の2か所に挟まれている。図4に示すように、本形態では、第1接続体6は、X方向に長く延びる直方体形状である。
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11との間に配置される。第1接続体6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11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11のY2方向の端部分との間の2か所に挟まれている。図4に示すように、本形態では、第1接続体6は、X方向に長く延びる直方体形状である。
第2接続体7は、第2ヨーク24と第2プレート12との間に配置される。第2接続体7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12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12とのY2方向の端部分との間の2か所に挟まれている。本形態では、第2接続体7は、第1接続体6と同一形状である。第1接続体6および第2接続体7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。
第1接続体6および第2接続体7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7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。
(アクチュエータの動作)
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。
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。
(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、可動体5と、可動体5を収容するケース2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(第1接続体6および第2接続体7)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Z方向(第1方向)に交差するX方向(第2方向)に振動させる磁気駆動回路8と、を有する。支持体3は、コイル10にZ1方向(第1方向の一方側)から重なる金属製の第1プレート11を備え、コイル10は、第1プレート11を介してケース2に固定される。コイル10は、X方向(第2方向)に並ぶ一対の長辺部10a、および、一対の長辺部10aを接続する一対の短辺部10bを備える空芯コイルであり、第1プレート11は、コイル10に外周側から接触してコイル10をZ方向(第1方向)と交差する方向に位置決めする切り起こし部50(位置決め部)を備える。
以上のように、本形態のアクチュエータ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(第1接続体6および第2接続体7)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Z方向(第1方向)に交差するX方向(第2方向)に振動させる磁気駆動回路8と、を有する。支持体3は、コイル10にZ1方向(第1方向の一方側)から重なる金属製の第1プレート11を備え、コイル10は、第1プレート11を介してケース2に固定される。コイル10は、X方向(第2方向)に並ぶ一対の長辺部10a、および、一対の長辺部10aを接続する一対の短辺部10bを備える空芯コイルであり、第1プレート11は、コイル10に外周側から接触してコイル10をZ方向(第1方向)と交差する方向に位置決めする切り起こし部50(位置決め部)を備える。
本形態によれば、コイル10が金属製のプレートを介してケース2に固定される。プレートには、コイル10を位置決めする切り起こし部50が設けられているので、従来用いられていた樹脂製のコイルホルダを削減でき、プレートのみでコイル10を精度良く位置決めできる。金属製のプレートは、樹脂部品と比べて強度を確保するために厚さを必要としないので、コイル10を大型化できる。従って、アクチュエータ1の外形を大型化することなく、可動体5の加速度を大きくすることができ、大きな振動を発生させることができる。また、樹脂部品を削減したことにより部品点数を削減できるとともに、組立工数を削減できる。
本形態では、切り起こし部50は、コイル10の短辺部10bに外周側から接触する。長円状のコイル10は、製造時に長辺部10aが外周側に膨らみやすいので、長辺部10aよりも短辺部10bの方が形状精度が高い。従って、短辺部10bを切り起こし部50(位置決め部)に接触させることにより、コイル10の位置精度を高めることができる。
本形態では、短辺部10bは円弧状であり、切り起こし部50は、短辺部10bのX方向(第2方向)の中央においてY方向に延びる仮想中心線Lを基準としてX方向(第2方向)に対称な2か所に配置される。このように、短辺部10bの頂点には切り起こし部50(位置決め部)を配置せず、コイル10の対角方向の2箇所に切り起こし部50(位置決め部)を配置することにより、長円状のコイル10の長手方向の両側のスペースを空けておくことができる。従って、このスペースに可動体5と支持体3とを接続する接続体(第1接続体6および第2接続体7)を配置することにより、接続体と切り起こし部50とが干渉することを避けることができる。
なお、切り起こし部50の配置は、上記形態の配置に限定されるものではない。例えば、アクチュエータ1の構成として、第1ヨーク23と第1端板部33との間、および、第2ヨーク24と第2端板部37との間に接続体が配置される構成を採用する場合は、第1プレート11上に接続体の配置スペースを確保する必要がない。従って、短辺部10bの頂点に切り起こし部50を配置する構成を採用してもよい。
本形態では、支持体3は、第1プレート11に固定される給電基板14を備え、給電基板14は、一対の短辺部10bの一方が嵌まる切欠き部143を備え、切り起こし部50は、一対の短辺部10bの他方に外周側から接触する。このように、給電基板14を位置
決めに利用することにより、切り起こし部50の数を少なくすることができる。従って、第1プレート11の形状を単純化することができる。
決めに利用することにより、切り起こし部50の数を少なくすることができる。従って、第1プレート11の形状を単純化することができる。
なお、給電基板を第1プレート11上に配置せず、ケース2に固定する場合は、給電基板14をコイル10の位置決めに利用できない。従って、この場合には、一方の短辺部10bだけでなく、両方の短辺部10bに切り起こし部50が外周側から接触する構成を採用することができる。
本形態では、コイル10を位置決めする位置決め部が、第1プレート11の第1板部40からZ2方向(第1方向の他方側)に立ち上がる切り起こし部である。切り起こし部50は、第1プレート11の製造時に容易に形成できるため、第1プレート11の部品コストの上昇を避けることができる。なお、位置決め部は、切り起こし部50以外の構成であってもよい。例えば、Z2方向に突出するエンボス部であってもよい。
本形態では、支持体3は、コイル10にZ2方向(第1方向の他方側)から重なる金属製の第2プレート12と、少なくともコイル10の中心穴10cに充填され、コイル10を第1プレート11および第2プレート12に固定する接着剤層15と、を備える。このように、切り起こし部50を、接着剤が充填される中心穴10cとは異なる位置に配置することで、第1プレート11と第2プレート12の間から接着剤が漏れることを防止あるいは抑制できる。
1…アクチュエータ、2…ケース、3…支持体、5…可動体、6…第1接続体、7…第2接続体、8…磁気駆動回路、10…コイル、10a…長辺部、10b…短辺部、10c…中心穴、11…第1プレート、12…第2プレート、13…コイル組、14…給電基板、15…接着剤層、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…第1接続板部、27…第2平板部、28…第2接続板部、29…凸部、31…第1ケース部材、32…第2ケース部材、33…第1端板部、34…第1ケース側板部、35、36…第1ケース屈曲板部、37…第2端板部、38…第2ケース側板部、39…第2ケース側板部、39a…側板中央部、39b…側板端部分、40…第1板部、41…切欠き部、42…第1プレート屈曲板部、43…第1プレート側板部、44…第1プレート屈曲板部、45…第2板部、46…切欠き部、47…第2プレート屈曲板部、48…第2プレート側板部、49…接合板部、50…切り起こし部、51…第1切欠き凹部、52…第2切欠き凹部、53…第1湾曲部、54…第2湾曲部、55…プレート開口部、56…突出板部、57…ケース側凸部、58…フック、59…ケース開口部、60…係止部、141…第1基板部分、142…第2基板部分、143…切欠き部、L…仮想中心線、θ…傾斜角度
Claims (6)
- 可動体と、
前記可動体を収容するケースを備える支持体と、
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、
前記支持体は、前記コイルに前記第1方向の一方側から重なる金属製の第1プレートを備え、前記コイルは、前記第1プレートを介して前記ケースに固定され、
前記コイルは、前記第2方向に並ぶ一対の長辺部、および、前記一対の長辺部を接続する一対の短辺部を備える空芯コイルであり、
前記第1プレートは、前記コイルに外周側から接触して前記コイルを前記第1方向と交差する方向に位置決めする位置決め部を備えることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記位置決め部は、前記一対の短辺部の少なくとも一方に外周側から接触することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記短辺部は円弧状であり、
前記位置決め部は、前記短辺部の前記第2方向の中央を基準として前記第2方向に対称な2か所に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。 - 前記支持体は、前記第1プレートに固定される給電基板を備え、前記給電基板は、前記一対の短辺部の一方が嵌まる切欠き部を備え、
前記位置決め部は、前記一対の短辺部の他方に外周側から接触することを特徴とする請求項2または3に記載のアクチュエータ。 - 前記位置決め部は、前記第1方向の他方側に立ち上がる切り起こし部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。
- 前記支持体は、
前記コイルに前記第1方向の他方側から重なる金属製の第2プレートと、
少なくとも前記コイルの中心穴に充填され、前記コイルを前記第1プレートおよび前記第2プレートに固定する接着剤層と、を備え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。
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JP2021113374A JP2023009795A (ja) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | アクチュエータ |
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