JP7360175B2 - 運動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、移動部と駆動手段と磁力発生手段と収容手段とを備えた運動ユニットに関するものである。

一般に、移動部に所定の運動をさせる装置において、移動の向きを反転させたり、移動を停止させたりするために、移動部に力を付与する手段（例えばダンパ等）を設けることがある。このように移動部に力を付与する手段として、共振モータ用の磁気スプリング構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された磁気スプリング構造では、ハウジング（収容手段）の両端に磁石が固定されるとともに、ハウジングの内部に配置された磁石（移動部）がスライド運動し、磁石同士の間に反発力が生じるようになっている。

特開２０１１－５０８５７９号公報

特許文献１に記載されたように移動部が収容手段に収容される構成では、収容スペースが限られているため、収容される磁石を小型化することが望まれていた。しかしながら、磁石を小型化（特に磁石同士の対向方向における寸法を小さく）すると、相手方磁石と対向する端面近傍における磁束密度が低下しやすく、大きな反発力を得ることが困難であった。即ち、磁力（反発力）を発生させる磁力発生手段の小型化と、反発力の確保と、を両立させることは困難であった。

本発明の目的は、磁力発生手段を小型化しつつ反発力を確保することができる運動ユニットを提供することにある。

本発明の運動ユニットは、移動部と、該移動部に所定の運動をさせる駆動手段と、磁力を発生させる磁力発生手段と、前記移動部と前記駆動手段と前記磁力発生手段とを収容する収容手段と、を備えた運動ユニットであって、前記磁力発生手段は、前記移動部に設けられる移動側磁石と、前記収容手段に対して固定される固定側磁石と、を有するとともに、前記移動側磁石と前記固定側磁石との間に反発力を生じさせ、前記移動側磁石および前記固定側磁石は、互いの対向方向と交差する方向において磁気的に区画された複数の区間をそれぞれ有するとともに、隣り合う前記区間において磁極が互いに逆向きとなっていることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、移動側磁石が、隣り合う区間において磁極が互いに逆向きとなっていることで、移動側磁石の端面において、一の区間から隣り合う区間に向かうように磁力線が延びる。固定側磁石においても移動側磁石と同様に磁力線が延びる。一方、磁気的に区画されていない磁石の場合、磁石の一方の端面から他方の端面に向かうように磁力線が延びる。即ち、本発明によれば、磁石の側面に沿うような磁力線の本数を減らし、磁石の端面に磁力線を集中させることができる。これにより、磁石を小型化した場合であっても、磁石の端面における磁束密度を上昇させ、移動側磁石と固定側磁石との間の反発力を確保することができる。尚、移動側磁石および固定側磁石における磁気的に区画された複数の区間は、それぞれ、物理的に分離した複数の磁石を組み合わせることにより形成されてもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって形成されてもよい。

本発明の運動ユニットは、移動部と、該移動部に所定の運動をさせる駆動手段と、磁力を発生させる磁力発生手段と、前記移動部と前記駆動手段と前記磁力発生手段とを収容する収容手段と、を備えた運動ユニットであって、前記磁力発生手段は、前記移動部に設けられる移動側磁石と、前記収容手段に対して固定される固定側磁石と、を有するとともに、前記移動側磁石と前記固定側磁石との間に反発力を生じさせ、前記移動側磁石および前記固定側磁石は、互いの対向方向と交差する所定方向において３以上の奇数区間に磁気的にそれぞれ区画されるとともに、磁極方向が前記対向方向に沿った区間が、磁極方向が前記交差する方向に沿った２つの区間によって挟まれることで、ハルバッハ配列とされていることを特徴とする。

以上のような本発明によれば、移動側磁石が磁気的に区画されるとともにハルバッハ配列とされていることで、固定側磁石と対向する端面のうち、磁極方向が対向方向に沿った区間において磁力線を集中させることができる。同様に、固定側磁石においても、移動側磁石と対向する端面のうち、磁極方向が対向方向に沿った区間において磁力線を集中させることができる。これにより、磁石を小型化した場合であっても、磁石の片側端面における磁束密度を上昇させ、移動側磁石と固定側磁石との間の反発力を確保することができる。一方で固定側磁石の移動側磁石と対向する端面と反対側の端面は、磁束密度が小さくなり、収容手段から漏洩する磁束を減らすことができる。尚、移動側磁石および固定側磁石における磁気的に区画された複数の区間は、それぞれ、物理的に分離した複数の磁石を組み合わせることにより形成されてもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって形成されてもよい。

また、本発明の運動ユニットでは、前記移動側磁石および前記固定側磁石がサマリウムコバルト磁石によって構成されていることが好ましい。このような構成によれば、ネオジム磁石等と比較して磁力の弱いサマリウムコバルト磁石を用いた場合であっても、上記のように磁石同士の間の反発力を確保することができる。また、収容手段を小型化すると磁力発生手段が温度上昇しやすくなるとともに、磁極方向において磁石を小型化するとパーミアンス係数が低下するものの、キュリー温度が比較的高いサマリウムコバルト磁石を用いることにより、熱減磁されにくくなるため、反発力の熱による減少を抑えることができる。

さらに、本発明の運動ユニットでは、前記移動部は、所定の振動方向において振動可能な振動子であって、前記駆動手段は、コイルと駆動用磁石とを有し、前記移動側磁石は、前記振動方向における前記振動子の両端部に配置され、前記固定側磁石は、前記振動方向において前記振動子を挟み込む位置に配置されていることが好ましい。このような構成によれば、振動子の移動の向きを反転させる際に反発力を生じさせることができる。

本発明の運動ユニットによれば、移動側磁石および固定側磁石が磁気的に区画されていることで、磁力発生手段を小型化しつつ反発力を確保することができる

本発明の第１実施形態に係る運動ユニットを示す分解斜視図である。 前記運動ユニットを示す平面図である。 前記運動ユニットの移動部を示す平面図である。 前記運動ユニットの磁力発生手段を示す平面図である。 前記運動ユニットにおける磁場ベクトルを模式的に示す平面図である。 比較例１の運動ユニットにおける磁場ベクトルを模式的に示す平面図である。 比較例２の運動ユニットにおける磁場ベクトルを模式的に示す平面図である。 第１実施形態の運動ユニットにおける磁力発生手段のばね定数を示すグラフである。 比較例１の運動ユニットにおける磁力発生手段のばね定数を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る運動ユニットを示す平面図である。 前記運動ユニットの磁力発生手段を示す平面図である。 前記運動ユニットにおける磁場ベクトルを模式的に示す平面図である。 本発明の変形例の運動ユニットにおける磁石を示す側面図である。 本発明の他の変形例の運動ユニットにおける磁石を示す側面図である。

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

［第１実施形態］
本実施形態の運動ユニット１Ａは、図１に示すように、移動部としての振動子２と、２本のシャフト３Ａ、３Ｂと、コイル４と、収容手段としてのケース５と、２つの固定側磁石６Ａ、６Ｂと、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７と、を備えたリニア振動アクチュエータであって、例えばスマートフォン等の携帯端末に搭載されて振動を発生する。運動ユニット１Ａは、振動子２の振動方向を長手方向とする直方体状に形成され、以下では、振動方向をＸ方向とし、幅方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向とする。

振動子２は、図２にも示すように、枠体２１と、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃと、ヨーク２３と、２つの移動側磁石２４Ａ、２４Ｂと、を有する。

枠体２１は、Ｘ方向を長手方向とするとともにＸＹ平面に沿った長方形板状に形成され、直方体状の収容部２１１を有している。枠体２１は、その四隅に断面半円状の保持部２１２を有している。

駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃは、Ｘ方向に並べられるとともに枠体２１の収容部２１１に収容される。このとき、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃは、図３に示すようなハルバッハ配列の着磁方向を有して配置される。即ち、駆動用磁石２２ＡのＮ極がＺ方向上側（コイル４が置かれた側）に向けられ、駆動用磁石２２ＢのＮ極がＸ方向における駆動用磁石２２Ａ側に向けられ、駆動用磁石２２ＣのＮ極がＺ方向下側に向けられる。

このようなハルバッハ配列とすることにより、駆動用磁石２２Ａの上側においてＺ方向上向きの磁束が集中し、駆動用磁石２２Ｃの上側においてＺ方向下向きの磁束が集中するようになっている。尚、駆動用磁石の個数および着磁方向は、上記のものに限定されず、コイルに電流を流した際にＸ方向のローレンツ力が生じるような構成であればよい。

ヨーク２３は、例えば鉄等の強磁性体によってＸＹ平面に沿った長方形板状に形成され、枠体２１のＺ方向下側（コイル４とは反対側）に固定される。尚、ヨーク２３の重量を調節することにより、振動子２全体の重量を調節してもよい（即ちヨーク２３を錘として用いてもよい）し、ヨークは省略されてもよい。

２つの移動側磁石２４Ａ、２４Ｂは、サマリウムコバルト磁石によって構成され、Ｘ方向両端部それぞれに配置される。

シャフト３Ａ、３Ｂは、Ｘ方向に沿って延在する断面円形の棒状部材であって、ケース５とは別体に構成されている。２本のシャフト３Ａ、３Ｂが振動子２をＹ方向から挟み込むように配置される。

振動子２の４つの保持部２１２がシャフト３Ａ、３Ｂを摺動可能に保持する。即ち、凹状に形成された保持部２１２の内側に、シャフト３Ａ、３Ｂが位置づけられるようになっている。振動子２の保持部２１２がＹ方向両側のシャフト３Ａ、３Ｂを摺動可能に保持することにより、振動子２は、シャフト３Ａ、３ＢによってＸ方向に移動するように案内される。

コイル４は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７に配置される。ＦＰＣ７は、ＸＹ平面に沿った板状に形成され、ケース５に対して移動不能に固定されるとともに、ケース５の外部に突出して電力が供給される電力供給部７１を有している。

振動子２は、Ｚ方向においてコイル４と対向するように配置される。コイル４は、Ｘ方向に沿って延在する一対の第１延在部４１、４２と、Ｙ方向に沿って延在する一対の第２延在部４３、４４と、を有して略長方形状に形成されている。一対の第１延在部４１、４２は、Ｚ方向から見て、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃに対してＹ方向の両側に配置される。またＺ方向から見て、第２延在部４３は、駆動用磁石２２Ａに重なるように配置され、第２延在部４４は、駆動用磁石２２Ｃに重なるように配置される。

コイル４に電力が供給されると、第２延在部４３、４４に流れる電流と、その近傍（駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃの周辺）の磁場と、の相互作用により、Ｘ方向に沿ったローレンツ力が生じる。これにより、Ｘ方向に沿った駆動力が振動子２に加わる。即ち、コイル４と駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃとが、振動子２を駆動する駆動手段として機能する。このとき、コイル４に、振動子２の共振周波数に対応した周波数の通電電流が流れるように、電圧が印加されれば、振動子２を高い効率で駆動することができる。

尚、振動子２がＸ方向に移動する際、第２延在部４３、４４と駆動用磁石２２Ａ、２２ＣとがＺ方向から見て重なるような範囲で大きなローレンツ力が得られる。従って、第２延在部４３、４４と駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃとの位置関係によって振動子２のストローク長が変化する。

ケース５は、枠状のケース本体５１と、ＸＹ平面に沿って延びるとともにケース本体５１の下側開口を塞ぐ下蓋５２と、ＸＹ平面に沿って延びるとともにケース本体５１の上側開口を塞ぐ上蓋５３と、を有し、Ｘ方向を長手方向とする直方体状に形成される。ケース５には、振動子２と、シャフト３Ａ、３Ｂと、コイル４と、固定側磁石６Ａ、６Ｂと、ＦＰＣ７と、が収容される。

ケース本体５１のうちＸ方向両側の壁５１１、５１２には、シャフト３Ａ、３Ｂの端部が挿通される保持孔５１０が形成されている。これにより、シャフト３Ａ、３ＢがＸ方向に沿って延びるように、ケース５によって支持される。

固定側磁石６Ａは、サマリウムコバルト磁石によって構成され、ケース本体５１の壁５１１における２つの保持孔５１０の間且つ内面側に固定される。また、固定側磁石６Ｂは、ケース本体５１の壁５１２における２つの保持孔５１０の間且つ内面側に固定される。

次に、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂの詳細な構造について図４を参照しつつ説明する。尚、移動側磁石２４Ａと移動側磁石２４Ｂとは同様の構成を有しており、固定側磁石６Ａと固定側磁石６Ｂとは同様の構成を有している。従って、以下では移動側磁石２４Ａおよび固定側磁石６Ａの構成について説明し、移動側磁石２４Ｂおよび固定側磁石６Ｂについての説明は省略する。

移動側磁石２４Ａの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを有する。即ち、第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２との間の区画面は、ＺＸ平面に沿ったものとなる。

第１磁気区間Ａ１では、Ｎ極が内側（駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃ側）を向き、Ｓ極が外側（固定側磁石６Ａ側）を向いている。一方、第２磁気区間Ａ２では、Ｎ極が外側を向き、Ｓ極が内側を向いている。即ち、Ｙ方向に隣り合う第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とにおいて磁極が互いに逆向きとなっている。尚、物理的に分離した２つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを形成してもよい。

固定側磁石６Ａの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを有する。即ち、第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２との間の区画面は、ＺＸ平面に沿ったものとなる。

第１磁気区間Ｂ１では、Ｎ極が外側（壁５１１側）を向き、Ｓ極が内側（移動側磁石２４Ａ側）を向いている。一方、第２磁気区間Ｂ２では、Ｎ極が内側を向き、Ｓ極が外側を向いている。即ち、Ｙ方向に隣り合う第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とにおいて磁極が互いに逆向きとなっている。尚、物理的に分離した２つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを形成してもよい。

移動側磁石２４Ａの第１磁気区間Ａ１と固定側磁石６Ａの第１磁気区間Ｂ１とがＸ方向において対向し、移動側磁石２４Ａの第２磁気区間Ａ２と固定側磁石６Ａの第２磁気区間Ｂ２とがＸ方向において対向している。即ち、移動側磁石２４Ａと固定側磁石６Ａとは同極同士が向き合い、反発力が生じるようになっている。このように、移動側磁石２４Ａと固定側磁石６Ａとが磁力（反発力）を発生させる磁力発生手段として機能する。また、Ｘ方向両側に配置された磁力発生手段は、振動子２を振動中心に向けて移動させる付勢力を発生させることにより、磁気付勢手段としても機能する。

ここで、移動側磁石２４Ａおよび固定側磁石６Ａ周辺の磁力線（磁場ベクトル）について、図５に基づいて説明する。移動側磁石２４Ａにおいて、第１磁気区間Ａ１のＳ極と第２磁気区間Ａ２のＮ極とがいずれも外側を向くとともにＹ方向において隣り合っていることから、第２磁気区間Ａ２のＮ極から第１磁気区間Ａ１のＳ極に向かうような磁力線が描かれる。即ち、移動側磁石２４Ａの外側端面において磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。同様に、移動側磁石２４Ａの内側端面において磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。

一方、固定側磁石６Ａにおいて、第１磁気区間Ｂ１のＳ極と第２磁気区間Ｂ２のＮ極とがいずれも内側を向くとともにＹ方向において隣り合っていることから、第２磁気区間Ｂ２のＮ極から第１磁気区間Ｂ１のＳ極に向かうような磁力線が描かれる。即ち、固定側磁石６Ａの内側端面において磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。同様に、固定側磁石６Ａの外側端面において磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。

一方、比較例１として、磁気的に区画されていない移動側磁石１００および固定側磁石１０１を用いた場合の磁力線（磁場ベクトル）について、図６に基づいて説明する。移動側磁石１００は、Ｎ極が外側を向くとともにＳ極が内側を向くように配置されている。固定側磁石１０１は、Ｓ極が外側を向くとともにＮ極が内側を向くように配置されている。移動側磁石１００において、外側のＮ極から内側のＳ極に向かうような磁力線が描かれる。固定側磁石１０１において、内側のＮ極から外側のＳ極に向かうような磁力線が描かれる。

即ち、比較例１においては、移動側磁石１００の外側端面および固定側磁石１０１の内側端面から延びる磁力線が、各磁石の側面に沿うように進行して反対側の端面に向かう。このように、移動側磁石１００の外側端面および固定側磁石１０１の内側端面において磁力線が集中しにくくなっている。

また、比較例２として、磁気的に区画されていない移動側磁石１０２および固定側磁石１０３を用いた場合の磁力線（磁場ベクトル）について、図７に基づいて説明する。移動側磁石１０２は、比較例１の移動側磁石１００をＸ方向に厚く形成したものであり、固定側磁石１０３は、比較例１の固定側磁石１０１をＸ方向に厚く形成したものである。

比較例２においても比較例１と同様に、移動側磁石１０２の外側端面および固定側磁石１０３の内側端面から延びる磁力線が、各磁石の側面に沿うように進行して反対側の端面に向かうため、移動側磁石１０２の外側端面および固定側磁石１０３の内側端面において磁力線が集中しにくくなっている。

しかしながら、比較例２では各磁石がＸ方向において厚く形成されていることにより、比較例１よりも移動側磁石１０２の外側端面および固定側磁石１０３の内側端面における磁束密度が高くなっている。即ち、移動側磁石および固定側磁石をＸ方向において小型化するほど、対向する端面における磁束密度が低下し、反発力が得られにくくなる。

本実施形態における磁力発生手段のばね定数を図８のグラフに示し、比較例１における磁力発生手段のばね定数を図９のグラフに示す。尚、ばね定数とは、磁石間に生じる反発力を単位長さで除したものである。また、図８、９における振幅とは、振動子２の位置に対応したものであり、振動子２が振動中心に配置されている場合を０とし、移動側磁石が固定側磁石に近づくにしたがってその値が大きくなるものとする。

移動側磁石２４Ａおよび固定側磁石６Ａが磁気的に区画された本実施形態では、区画されていない比較例１よりも、ばね定数が大きくなっている（即ち反発力が大きくなっている）。特に、振幅が大きくなった際に、これらのばね定数の差が大きくなる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂが、それぞれ、磁気的に区画されるとともに隣り合う区間において磁極が互いに逆向きとなっていることで、磁石の端面に磁力線を集中させることができ、磁石を小型化した場合であっても、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂと固定側磁石６Ａ、６Ｂとの間の反発力を確保することができる。

また、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂが、それぞれ磁気的に区画されていることで、各区間を、磁極方向であるＸ方向を長手方向として細長い形状とすることができる。従って、パーミアンス係数を大きくし、熱減磁されにくくすることができる。

また、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂがサマリウムコバルト磁石によって構成されていることで、ネオジム磁石等と比較して磁力の弱いサマリウムコバルト磁石を用いた場合であっても、上記のように移動側磁石２４Ａ、２４Ｂと固定側磁石６Ａ、６Ｂとの間の反発力を確保することができる。また、収容手段としてのケース５を小型化すると磁力発生手段が温度上昇しやすくなるとともに、磁極方向において磁石を小型化するとパーミアンス係数が低下するものの、キュリー温度が比較的高いサマリウムコバルト磁石を用いることにより、熱減磁されにくくすることができる。

さらに、運動ユニット１Ａが、振動子２を振動させるリニア振動アクチュエータであることで、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂによって、振動子２の移動の向きを反転させる際に反発力を生じさせることができる。

［第２実施形態］
本実施形態の運動ユニット１Ｂは、図１０に示すように、前記第１実施形態の運動ユニット１Ａの移動側磁石２４Ａ、２４Ｂを移動側磁石２４Ｃ、２４Ｄに置き換え、固定側磁石６Ａ、６Ｂを固定側磁石６Ｃ、６Ｄに置き換えたものである。

以下に、移動側磁石２４Ｃ、２４Ｄおよび固定側磁石６Ｃ、６Ｄの詳細な構造について図１１を参照しつつ説明する。尚、移動側磁石２４Ｃと移動側磁石２４Ｄとは同様の構成を有しており、固定側磁石６Ｃと固定側磁石６Ｄとは同様の構成を有している。従って、以下では移動側磁石２４Ｃおよび固定側磁石６Ｃの構成について説明し、移動側磁石２４Ｄおよび固定側磁石６Ｄについての説明は省略する。

移動側磁石２４Ｃの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ｃ１と第２磁気区間とＣ２第３磁気区間Ｃ３とを有する。即ち、第１磁気区間Ｃ１と第２磁気区間Ｃ２との間の区画面、及び、第２磁気区間Ｃ２と第３磁気区間Ｃ３との間の区画面は、それぞれＺＸ平面に沿ったものとなる。

第１磁気区間Ｃ１では、Ｎ極がＹ方向における第２磁気区間Ｃ２側を向き、Ｓ極がその反対側を向いている。第２磁気区間Ｃ２では、Ｎ極がＸ方向における外側（固定側磁石６Ｃ側）を向き、Ｓ極が内側（駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃ）を向いている。第３磁気区間Ｃ３では、Ｎ極がＹ方向における第２磁気区間Ｃ２側を向き、Ｓ極がその反対側を向いている。

即ち、磁極方向がＸ方向となる第２磁気区間Ｃ２が、磁極方向がＹ方向となる第１磁気区間Ｃ１と第３磁気区間Ｃ３とによって挟まれており、移動側磁石２４Ｃがハルバッハ配列とされている。尚、物理的に分離した３つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ｃ１と第２磁気区間Ｃ２と第３磁気区間Ｃ３とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ｃ１と第２磁気区間Ｃ２と第３磁気区間Ｃ３とを形成してもよい。

固定側磁石６Ｃの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ｄ１と第２磁気区間とＤ２第３磁気区間Ｄ３とを有する。即ち、第１磁気区間Ｄ１と第２磁気区間Ｄ２との間の区画面、及び、第２磁気区間Ｄ２と第３磁気区間Ｄ３との間の区画面は、それぞれＺＸ平面に沿ったものとなる。

第１磁気区間Ｄ１では、Ｎ極がＹ方向における第２磁気区間Ｄ２側を向き、Ｓ極がその反対側を向いている。第２磁気区間Ｄ２では、Ｎ極がＸ方向における内側（移動側磁石２４Ｃ側）を向き、Ｓ極が外側（壁５１１側）を向いている。第３磁気区間Ｄ３では、Ｎ極がＹ方向における第２磁気区間Ｄ２側を向き、Ｓ極がその反対側を向いている。

即ち、磁極方向がＸ方向となる第２磁気区間Ｄ２が、磁極方向がＹ方向となる第１磁気区間Ｄ１と第３磁気区間Ｄ３とによって挟まれており、固定側磁石６Ｃがハルバッハ配列とされている。尚、物理的に分離した３つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ｄ１と第２磁気区間Ｄ２と第３磁気区間Ｄ３とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ｄ１と第２磁気区間Ｄ２と第３磁気区間Ｄ３とを形成してもよい。

移動側磁石２４Ｃの第２磁気区間Ｃ２と固定側磁石６Ｃの第２磁気区間Ｄ２とがＸ方向において対向しており、同極同士が向き合っていることで、反発力が生じるようになっている。このように、移動側磁石２４Ｃと固定側磁石６Ｃとが磁力（反発力）を発生させる磁力発生手段として機能する。また、Ｘ方向両側に配置された磁力発生手段は、振動子２を振動中心に向けて移動させる付勢力を発生させることにより、磁気付勢手段としても機能する。

ここで、移動側磁石２４Ｃおよび固定側磁石６Ｃ周辺の磁力線（磁場ベクトル）について、図１２に基づいて説明する。移動側磁石２４Ｃがハルバッハ配列とされていることで、移動側磁石２４Ｃの第２磁気区間Ｃ２における外側端面に磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。また、固定側磁石６Ｃがハルバッハ配列とされていることで、固定側磁石６Ｃの第２磁気区間Ｄ２における内側端面に磁力線が集中し、磁束密度が高くなる。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、移動側磁石２４Ｃ、２４Ｄおよび固定側磁石６Ｃ、６Ｄが、それぞれ、磁気的に区画されるとともにハルバッハ配列とされていることで、磁石の片側端面に磁力線を集中させることができ、磁石を小型化した場合であっても、移動側磁石２４Ｃ、２４Ｄと固定側磁石６Ｃ、６Ｄとの間の反発力を確保することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記第１、第２実施形態では、各磁石がＹ方向において磁気的に区画されているものとしたが、区画される方向は、移動側磁石と固定側磁石とが対向する方向（Ｘ方向）と交差する方向であればよい。即ち、各磁石がＺ方向において（ＸＹ平面に沿った区画面を有して）磁気的に区画されてもよいし、Ｙ方向およびＺ方向に傾斜する方向において磁気的に区画されてもよい。

また、各磁石は複数方向において磁気的に区画されていてもよい。例えば、図１３に端面を示すように、磁石２００がＸ方向およびＹ方向のいずれにおいても区画され、合計４つの区間を有してもよい。また、図１４に端面を示すように、磁石２０１がＸ方向およびＹ方向のいずれにおいても区画され、合計９つの区間を有してもよい。このとき、隣り合う区間の磁極の向きが互いに逆向きとなっていればよい。

また、前記第２実施形態では、各磁石がそれぞれ３つの区間に区画されてハルバッハ配列とされているものとしたが、各磁石は５つ以上の奇数区間に区画されてハルバッハ配列とされていてもよい。

また、前記第１実施形態では、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂがサマリウムコバルト磁石によって構成されているものとしたが、各磁石の材質は、要求される寸法や特性（反発力の強さや耐熱性）等に応じて適宜に選択されればよい。また、移動側磁石と固定側磁石とで材質が異なっていてもよく、例えば熱源となるコイルに近い移動側磁石をサマリウムコバルト磁石によって構成するとともに、コイルから遠い固定側磁石をネオジム磁石によって構成してもよい。

また、前記第１実施形態では、運動ユニット１Ａが、振動子２を備えたリニア振動アクチュエータであるものとしたが、運動ユニットは、振動を発生させるものに限定されない。即ち、運動ユニットは、所定の運動をする移動部が収容手段に収容され、移動側磁石と固定側磁石との間に反発力を生じさせることにより、移動部に力を加えるものであればよい。

また、前記第１、第２実施形態では、駆動手段が、振動子に設けられた磁石と、ケースに設けられたコイルと、によって構成されるものとしたが、振動子にコイルが設けられるとともにケースに磁石が設けられる構成としてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１Ａ、１Ｂ 運動ユニット
２ 振動子（移動部）
２２Ａ～２２Ｃ 駆動用磁石
２４Ａ～２４Ｄ 移動側磁石
４ コイル
５ ケース（収容手段）
６Ａ～６Ｄ 固定側磁石

Claims (4)

1. 移動部と、該移動部に所定の運動をさせる駆動手段と、磁力を発生させる磁力発生手段と、前記移動部と前記駆動手段と前記磁力発生手段とを収容する収容手段と、を備えた運動ユニットであって、
   前記移動部は、所定の振動方向において振動可能な振動子であって、
   前記振動子は、該振動子を挟み込むように配置された部材を摺動可能に保持することによって、前記振動方向に移動するように案内され、
   前記駆動手段は、コイルと駆動用磁石とを有し、
   前記磁力発生手段は、前記移動部に設けられる移動側磁石と、前記収容手段に対して固定される固定側磁石と、を有するとともに、前記移動側磁石と前記固定側磁石との間に反発力を生じさせ、
   前記移動側磁石は、前記振動方向における前記振動子の両端部に配置され、
   前記固定側磁石は、前記振動方向において前記振動子を挟み込む位置に配置されており、
   前記移動側磁石および前記固定側磁石は、互いの対向方向と交差する方向において磁気的に区画された複数の区間をそれぞれ有するとともに、隣り合う前記区間において磁極が互いに逆向きとなっていることを特徴とする運動ユニット。
2. 移動部と、該移動部に所定の運動をさせる駆動手段と、磁力を発生させる磁力発生手段と、前記移動部と前記駆動手段と前記磁力発生手段とを収容する収容手段と、を備えた運動ユニットであって、
   前記移動部は、所定の振動方向において振動可能な振動子であって、
   前記振動子は、該振動子を挟み込むように配置された部材を摺動可能に保持することによって、前記振動方向に移動するように案内され、
   前記駆動手段は、コイルと駆動用磁石とを有し、
   前記磁力発生手段は、前記移動部に設けられる移動側磁石と、前記収容手段に対して固定される固定側磁石と、を有するとともに、前記移動側磁石と前記固定側磁石との間に反発力を生じさせ、
   前記移動側磁石は、前記振動方向における前記振動子の両端部に配置され、
   前記固定側磁石は、前記振動方向において前記振動子を挟み込む位置に配置されており、
   前記移動側磁石および前記固定側磁石は、互いの対向方向と交差する所定方向において３以上の奇数区間に磁気的にそれぞれ区画されるとともに、磁極方向が前記対向方向に沿った区間が、磁極方向が前記交差する方向に沿った２つの区間によって挟まれることで、ハルバッハ配列とされていることを特徴とする運動ユニット。
3. 前記移動側磁石および前記固定側磁石がサマリウムコバルト磁石によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の運動ユニット。
4. 前記収容手段は、前記振動方向を長手方向とする直方体状に形成されており、
   前記振動子を挟み込むように配置された前記部材は２本のシャフトであって、
   ２本の前記シャフトが前記振動子を前記直方体状の幅方向から挟み込むように配置されており、
   前記振動子の枠体が前記シャフトを摺動可能に保持していることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の運動ユニット。

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