JP7311693B2 - 振動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、低コストの振動アクチュエータに関する。

振動アクチュエータやリニアアクチュエータに用いられる円筒状のヨークは、平板を打ち抜き、曲げ加工して円筒としている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
そして、上記の方法で成型した円筒ヨークを金型に圧入し、寸法精度を向上させている（例えば、特許文献３参照）。

実公昭６１－０４５７４５号公報 実開昭５８－０９７９５７号公報 特許第３９６５１２４号公報

しかし、上述した金型で寸法精度を向上させた方法で製造された円筒状のヨークを用いた振動アクチュエータはコストがかかる問題点がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、低コストで、寸法精度がよいヨークを有する振動アクチュエータを提供することにある。

課題を解決する請求項１に係る発明の振動アクチュエータは、筒状のケースと、前記ケースの内部に設けられた一対の筒状のコイルと、前記ケースの内部に設けられた軟磁性材料からなる筒状のヨークと、前記一対のコイル及び前記ヨークの径方向内側に設けられ、振動軸線に沿って振動可能に支持された可動子と、前記振動軸線方向における前記可動子の一端部と他端部とをそれぞれ支持する一対のダンパと、を有し、前記可動子は、マグネットと、前記マグネットを前記振動軸線に沿って両側から挟んだ軟磁性材料からなる一対のポールピースと、前記一対のポールピースを前記振動軸線に沿って両側から挟んだ非磁性材料からなる一対の錘と、を有し、前記一対のコイルは、前記可動子の径方向外側に、前記振動軸線に沿って間隔を保って配置され、前記ヨークは、前記一対のコイルの径方向外側に、その内周面が前記一対のコイルの外周面と対向するように配置され、前記振動軸線方向において、前記ヨークの高さが、前記一対のポールピースの一端部から他端部までの高さよりも大きく、かつ、前記一対の錘の一端部から他端部までの高さよりも小さいことを特徴とする。

本発明の他の特徴は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。

本発明の振動アクチュエータによれば、前記ヨークは、円筒を異なる母線に沿って切断された短冊状の複数の分割ヨークで構成されている。分割ヨークは、プレス加工等のコストが安く、寸法精度が良い製造方法で形成可能なので、低コストで、寸法精度がよいヨークを有する振動アクチュエータを実現できる。

本発明の他の効果は、以下に述べる発明を実施するための形態並びに添付の図面から一層明らかになるであろう。

本発明の振動アクチュエータの実施形態を説明する分解斜視図である。 図１を組み付けた際の上面図である。 図２の正面図である。 図２の背面図である。 図２の下面図である。 図３の左側面図である。 図２の切断線VII－VIIにおける断面図である。 ケースに分割ヨークを取り付ける方法を説明する図である。 分割ヨークが取り付けられたケースにコイルを取り付ける方法を説明する図である。 分割ヨークとコイルとが取り付けられたケースを説明する図である。 図１に示す振動アクチュエータの作動を説明する図である。 他の実施形態の振動アクチュエータの作動を説明する図である。

図を用いて実施形態を説明する。図１は本発明の振動アクチュエータの実施形態を説明する分解斜視図、図２は図１を組み付けた際の上面図、図３は図２の正面図、図４は図２の背面図、図５は図２の下面図、図６は図３の左側面図、図７は図２の切断線VII－VIIにおける断面図、図８はケースに分割ヨークを取り付ける方法を説明する図、図９は分割ヨークが取り付けられたケースにコイルを取り付ける方法を説明する図、図１０は分割ヨークとコイルとが取り付けられたケースを説明する図、図１１は図１に示す振動アクチュエータの作動を説明する図、図１２は他の実施形態の振動アクチュエータの作動を説明する図である。尚、図３の右側面は、図６の左側面と同一である。
（全体構成）
図１－図７を用いて振動アクチュエータの全体構成を説明する。

両端に開口を有する円筒状でABS等の樹脂でなるケース１の内部には円筒状の軟磁性材料でなるヨーク１１が設けられている。ヨーク１１の内周面には、ヨーク１１と電気的に絶縁された状態でコイル２１が取り付けられている。
ケース１の一方の開口側の端面には、ABS等の樹脂でなる円筒状の第１カバーケース３１が配置される。ケース１の他方の開口側の端面には、ABS等の樹脂でなる円筒状の第２カバーケース４１が配置されている。

第１カバーケース３１のケース１と反対側の開口側の端面には、ステンレスの薄板を加工してなり、ケース１の振動軸線Ｏに沿って可撓可能な第１ダンパ５１が配置されている。第２カバーケース４１のケース１と反対側の開口側の端面には、ステンレスの薄板を加工してなり、ケース１の振動軸線Ｏに沿って可撓可能な第２ダンパ６１が配置されている。

第１カバーケース３１と協働して第１ダンパ５１を挟むように第１ダンパカバー７１が配置されている。第２カバーケース４１と協働して第２ダンパ６１を挟むように第２ダンパカバー８１が配置されている。
第１ダンパカバー７１の縁部に沿って１２０°ピッチで３つの貫通した穴７１ａが形成されている。第１カバーケース３１には、第１ダンパカバー７１の穴７１ａに対向する３つの貫通した穴３１ａが形成されている。ケース１の一方の開口側の端面には、第１カバーケース３１の３つの穴３１ａに対向する３つのめねじ穴１ａが形成されている。

そして、第１ダンパカバー７１の穴７１ａ、第１カバーケース３１の穴３１ａを挿通し、ケース１のめねじ穴１ａに螺合する３本のねじ９１により、第１ダンパ５１は、第１ダンパカバー７１と第１カバーケース３１とに挟持されで、第１ダンパカバー７１、第１ダンパ５１、第１カバーケース３１は、ケース１の一方の開口側に取り付けられている。

第２ダンパカバー８１の縁部に沿って１２０°ピッチで３つの貫通した穴８１ａが形成されている。第２カバーケース４１には、第２ダンパカバー８１の穴８１ａに対向する３つの貫通した穴４１ａが形成されている。ケース１の他方の開口側の端面には、第２カバーケース４１の３つの穴４１ａに対向する３つのめねじ穴（図示せず）が形成されている。

そして、第２ダンパカバー８１の穴８１ａ、第２カバーケース４１の穴４１ａを挿通し、ケース１の他方の開口側の端面に形成されためねじ穴に螺合する３本のねじ１０１により、第２ダンパ６１は、第２ダンパカバー８１と第２カバーケース４１とに挟持され、第２ダンパカバー８１、第２ダンパ６１、第２カバーケース４１は、ケース１の他方の開口側に取り付けられている。

第１ダンパ５１と第２ダンパ６１との間には、コイル２１に包囲され、振動軸線Ｏに沿って振動する可動子１１１が配置される。可動子１１１は、円板状のマグネット１１３と、マグネット１１３を挟むように配置された円板状の第１ポールピース１１５、第２ポールピース１１７と、マグネット１１３，第１ポールピース１１５，第２ポールピース１１７を挟むように配置される第１マス（錘）１１９，第２マス（錘）１２１からなっている。

マグネット１１３は着磁方向が振動軸線Ｏ方向である。第１ポールピース１１５、第２ポールピース１１７は、難磁性材料でなり、マグネット１１３の磁気吸着力及び接着剤等により、マグネット１１３に取り付けられている。第１マス１１９、第２マス１２１は、非磁性体でなり、接着剤等により、第１ポールピース１１５、第２ポールピース１１７に取り付けられている。このため、可動子１１１を構成するマグネット１１３，第１ポールピース１１５、第２ポールピース１１７、第１マス１１９、第２マス１２１は一体化されている。

第１マス１１９，第２マス１２１には、中心軸に沿って貫通した穴１１９ａ、貫通した穴１２１ａが形成されている。また、第１ダンパ５１の中心には、第１マス１１９の穴１１９ａに対向し、貫通した穴５１ａが形成されている。同様に、第２ダンパ６１の中心には、第２マス１２１の穴１２１ａに対向し、貫通した穴６１ａが形成されている。

そして、ピン１３１が第１ダンパ５１の穴５１ａを挿通し、第１マス１１９の穴１１９ａに圧入され、ピン１４１が第２ダンパ６１の穴６１ａを挿通し、第２マス１２１の穴１２１ａに圧入されることにより、可動子１１１はケース１の振動軸線Ｏに沿って振動可能に支持されている。

ケース１の周面には、リード線が接続され、コイル２１に電流を供給するターミナル３が形成されている。
（ケース１、ヨーク１１、コイル２１）
図８－図１０を用いて説明する。
本実施形態のヨーク１１は、円筒を異なる母線に沿って切断された短冊状の複数（本実施形態では３つ）の分割ヨーク１３で構成されている。

また、本実施形態のコイル２１は、振動軸線Ｏに沿って配置され、第１コイル２３、第２コイル２５からなっている。第１コイル２３、第２コイル２５は、ヨーク１１の内周面に沿って巻回されている。
ケース１の内周面には、振動軸線Ｏ方向に突出し、振動軸線Ｏ方向に延びるリブ５が等ピッチ間隔で３か所形成されている。

各リブ５の振動軸線Ｏ方向の２つの端面には、分割ヨーク１３の母線に沿った端面が当接する分割ヨーク当接面５ａが形成されている。本実施形態では、リブ５は樹脂でなっているので、弾性を有している。よって、分割ヨーク１３の母線に沿った２つの端面が当接する。

分割ヨーク１３の母線に沿った端面が、リブ５の分割ヨーク当接面５ａに当接することで、分割ヨーク１３のケース１の周方向の位置決めが成される。
また、各リブ５の可動子１１１のマグネット１１３と対向する面５ｂには可動子１１１方向に突出する突起７が形成されている。突起７のケース１の一方の開口側には、第１コイル２３の開口側の端部が当接する第１コイル当接面７ａが形成されている。突起７のケース１の他方の開口側には、第２コイル２５の開口側の端部が当接する第２コイル当接面７ｂが形成されている。

第１コイル２３の開口側の端部が、リブ５の突起７の第１コイル当接面７ａに当接し、第１コイル２３のケース１の振動軸線Ｏ方向の位置決めがなされた状態で、接着剤等を用いて第１コイル２３のヨーク１１への取り付けがなされる。第２コイル２５の開口側の端部が、リブ５の突起７の第２コイル当接面７ｂに当接し、第２コイル２５のケース１の振動軸線Ｏ方向の位置決めがなされた状態で、接着剤等を用いて第２コイル２５のヨーク１１への取り付けがなされる。

（作動）
図１１を用いて、本実施形態の振動アクチュエータの作動を説明する。
第１コイル２３、第２コイル２５に通電していない状態では、第１ダンパ５１、第２ダンパ６１で支持される可動子１１１は、コイル２１の中央に位置している。

第１コイル２３、第２コイル２５には、交互に逆極性の磁界を発生する向きに交流を通電させる。即ち、第１コイル２３，第２コイル２５の隣り合う部分に同極が発生するようになっている。
図１１の極性では、可動子１１１には下方（矢印Ａ方向）への推力が発生し、第１コイル２３、第２コイル２５へ流す電流を反転させれば、可動子１１１には上方向（矢印Ｂ方向）への推力が発生する。

このように、第１コイル２３、第２コイル２５に交流を通電させれば、可動子１１１はケース１、第１ダンパ５１、第２ダンパ６１よる付勢力を両側から受けながら、振動軸線Ｏに沿って振動する。
ところで、可動子１１１に発生する推力は、基本的にはフレミングの左手の法則に基づいて与えられる推力に準じられる。本実施形態では、第１コイル２３、第２コイル２５が固定されているので、可動子１１１に第１コイル２３、第２コイル２５に発生する力の反力としての推力が発生する。

よって、推力に寄与するのは、可動子１１１のマグネット１１３の磁束の水平成分（マグネット１１３の軸方向に直交する成分）である。そして、ヨーク１１はマグネット１１３の磁束の水平成分を増大するものである。
上記構成によれば、以下のような効果が得られる。

(1) ヨーク１１は、円筒を異なる母線に沿って切断された短冊状の複数の分割ヨーク１３で構成されている。分割ヨーク１３は、プレス加工等のコストが安く、寸法精度が良い製造方法で形成可能なので、低コストで、寸法精度がよいヨークを有する振動アクチュエータを実現できる。

(2) リブ５に設けた突起７をガイドとして、第１コイル２３、第２コイル２５を設けるので、従来必要であったコイルを保持するボビン(円筒)が不要となり、小型の振動アクチュエータを実現できる。
(3) 分割ヨーク１３の母線に沿った端面が、リブ５の分割ヨーク当接面５ａに当接することで、分割ヨーク１３のケース１の周方向の位置決めを行うことができる。

尚、上記実施形態では、分割ヨーク１３の母線に沿った２つ端面が、弾性を有する隣り合うリブ５の分割ヨーク当接面５ａ間に圧入されるような形態であったが、分割ヨーク１３の母線に沿った２つ端面のうち一方の端面がリブ５の分割ヨーク当接面５ａに当接することにより、分割ヨーク１３のケース1の周方向の位置決めは行える。

(4) 第１コイル２３の開口側の端部が、リブ５の突起７の第１コイル当接面７ａに当接することで、第１コイル２３のケース１の振動軸線Ｏ方向の位置決めを行うことができる。また、第２コイル２５の開口側の端部が、リブ５の突起７の第２コイル当接面７ｂに当接することで、第２コイル２５のケース１の振動軸線Ｏ方向の位置決めを行うことができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定するものではない。
上記実施形態では、コイル２１は第１コイル２３、第２コイル２５の２つからなった例で説明をしたが、図１２に示すように、１つのコイル２２１でもよい。この場合、可動子３１１のマグネットはラジアル方向に着磁されている。

１ ケース
１１ ヨーク
１３ 分割ヨーク
２１ コイル
１１１ 可動子
１１３ マグネット

Claims (3)

1. 筒状のケースと、
   前記ケースの内部に設けられた一対の筒状のコイルと、
   前記ケースの内部に設けられた軟磁性材料からなる筒状のヨークと、
   前記ケースの内部に設けられ、前記一対のコイル及び前記ヨークの径方向内側に設けられ、振動軸線に沿って振動可能に支持された可動子と、
   前記振動軸線方向における前記可動子の一端部と他端部とをそれぞれ支持する一対のダンパと、を有し、
   前記可動子は、
   マグネットと、
   前記マグネットを前記振動軸線に沿って両側から挟んだ軟磁性材料からなる一対のポールピースと、
   前記一対のポールピースを前記振動軸線に沿って両側から当接して挟んだ非磁性材料からなる一対の錘と、
   を有し、
   前記一対のコイルは、前記可動子の径方向外側に、前記振動軸線に沿って間隔を保って配置され、
   前記ヨークは、前記一対のコイルの径方向外側に、その内周面が前記一対のコイルの外周面と対向するように配置され、
   前記振動軸線方向において、前記ヨークの高さが、前記一対のポールピースの一端部から他端部までの高さよりも大きく、かつ、前記一対の錘の一端部から他端部までの高さよりも小さい
   ことを特徴とする振動アクチュエータ。
2. 前記ヨークは、前記可動子の振動方向において、ピンの頭部より中央に配置されている請求項１に記載の振動アクチュエータ。
3. 前記ヨークは、周方向で隙間を有している請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータ。