JP7479990B2 - アクチュエータ - Google Patents

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固定体とを備え、コイルに駆動電流を流すことにより、可動体を固定体に対して振動させるアクチュエータが記載される。この種のアクチュエータは、固定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。特許文献１では、接続体としてシリコーンゲルからなるゲル状部材を用いる。

特開２０２０－１５０１０号公報

可動体と固定体とを接続体によって接続したアクチュエータでは、可動体の質量と接続体のばね定数によって決まる共振周波数と、コイルへ流す駆動電流の周波数（駆動周波数）とが一致した際に可動体の加速度が最も大きくなるという振動特性を有する。そのため、大きな振動を出力できる周波数は共振周波数に限定される。

特許文献１のアクチュエータは、可動体に搭載する重量調整部材の重量や配置を適切に設計することにより、所望の振動特性を実現することができる。しかしながら、重量調整部材を搭載しただけでは、共振周波数をシフトさせることはできるものの、広い周波数帯域で大きな振動を出力することはできない。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、広い周波数帯域で大きな振動を出力することが可能なアクチュエータを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、可動体および支持体と、前記可動体と前記支持体を接続する接続体と、前記可動体および前記支持体のうちの一方側部材に設けられたコイル、および前記コイルに対して前記可動体の振動方向に交差する方向で対向して前記可動体および前記支持体のうちの他方側部材に設けられた磁石を備える磁気駆動機構と、を有し、前記接続体は、前記可動体の重心を基準として、前記振動方向に交差する交差方向の一方側に配置される一方側接続体、および、前記重心を基準として前記交差方向の他方側に配置される他方側接続体を備え、前記一方側接続体が前記振動方向に変形するときのばね定数と、前記他方側接続体が前記振動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。

本発明では、可動体と支持体とを接続する接続体が、可動体の重心を基準として、振動方向と交差する方向でばね定数が非対称になるように構成されている。このような構成では、可動体の加速度が２つの駆動周波数でピークを持ち、２つの共振周波数を持つアクチュエータが得られる。従って、広い周波数帯域で大きな振動を出力することが可能なアクチュエータが得られる。

本発明において、前記一方側接続体は、第１のゲルからなり、前記他方側接続体は、前
記第１のゲルとは異なる第２のゲルからなることが好ましい。このように、異なるゲルを用いることで、接続体の形状および配置を対称にしたままで、接続体のばね定数を非対称にすることができる。例えば、接続体としてゲルを用いる場合には、ゲルを製造する際、原料の配合比を調節することでゲルの硬さを調節して、接続体のばね定数を変更できる。従って、部品の製造設備や製造工程を変更することなく、原料の配合比の調節のみで、接続体のばね定数を非対称にすることができる。

本発明において、前記一方側接続体と前記他方側接続体は、前記交差方向から見た配置面積が異なることが好ましい。このようにすると、使用するゲルを変更することなく、接続体のばね定数を非対称にすることができる。

本発明において、前記一方側接続体および前記他方側接続体は、それぞれ、１または複数個の同一形状のゲル状部材からなり、前記一方側接続体を構成する前記ゲル状部材の個数と、前記他方側接続体を構成する前記ゲル状部材の個数とが異なることが好ましい。このようにすると、接続体を構成する部品（ゲル状部材）は全て同一にすることができるので、部品管理が容易である。

本発明において、互いに直交する３方向を第１方向、第２方向、第３方向とするとき、前記コイルと前記磁石とが対向する方向が前記第１方向であり、前記振動方向が前記第２方向であり、前記交差方向は、前記第１方向もしくは前記第３方向である。このように、可動体の振動方向と直交する方向で接続体のばね定数を非対称にすることにより、広い周波数帯域で大きな振動を出力することができる。

本発明では、可動体と支持体とを接続する接続体が、可動体の重心を基準として、振動方向と交差する方向でばね定数が非対称になるように構成されている。このような構成では、可動体の加速度が２つの駆動周波数でピークを持ち、２つの共振周波数を持つアクチュエータが得られる。従って、広い周波数帯域で大きな振動を出力することが可能なアクチュエータが得られる。

本発明を適用した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ＹＺ断面図である。 図１に示すアクチュエータの分解斜視図である。 ケースを取り外したアクチュエータの斜視図である。 ケースを取り外した支持体の斜視図である。 接続体の配置を示す説明図である アクチュエータの加速度周波数特性を示すグラフである。 変形例１の接続体の配置を示す説明図である。 変形例１の接続体を備えたアクチュエータの加速度周波数特性を示すグラフである。 変形例２の接続体の配置を示す説明図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明において、可動体６の振動方向である第２方向にＸを付し、第２方向Ｘと交差する第１方向にＺを付し、第１方向Ｚおよび第２方向Ｘに対して交差する第３方向にＹを付して説明する。第１方向Ｚ、第２方向Ｘ，第３方向Ｙは互いに直交する方向である。また、第２方向Ｘの一方側にＸ１を付し、第２方向Ｘの他方側にＸ２を付し、第１方向Ｚの一方側にＺ１を付し、第１方向Ｚの他方側にＺ２を付し、第３方向Ｙの一方側にＹ１を付し、第３方向Ｙの他方側に
Ｙ２を付して説明する。以下の説明では、コイル５を保持する一方側部材が支持体２であって、磁石７を保持する他方側部材が可動体６である場合を中心に説明する。

（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、図１に示すアクチュエータ１のＹＺ断面図であり、図１のＡ－Ａ位置で切断した断面図である。図３は、図１に示すアクチュエータ１の分解斜視図である。図４は、ケース３を取り外したアクチュエータの斜視図である。図５は、ケース３を取り外した支持体２の斜視図である。図６は、コイルホルダ４および第１プレート４７とコイル５の分解斜視図である。

図１に示すように、アクチュエータ１は、第３方向Ｙに長手方向を向けた直方体形状であり、アクチュエータ１を手にした利用者に対して第２方向Ｘの振動によって情報を報知する。アクチュエータ１は、ゲーム機の操作部材等として利用することができ、振動等によって新たな感覚を実感することができる。

アクチュエータ１は、アクチュエータ１の外形を規定する角形のケース３等を含む支持体２と、ケース３の内部で支持体２に対して第２方向Ｘに移動可能に支持された可動体６を備える。また、アクチュエータ１は、可動体６を第２方向Ｘに振動させる磁気駆動機構１ａ（図２参照）と、可動体６と支持体２とを接続する接続体９０を備える。

支持体２は、ケース３、コイルホルダ４、コイル５、給電基板１０を有しており、可動体６は、磁石７（第１磁石７１および第２磁石７２）、およびヨーク８（第１ヨーク８１および第２ヨーク８２）を有する。コイル５および磁石７（第１磁石７１および第２磁石７２）は、磁気駆動機構１ａを構成する。可動体６は、可動体６と支持体２との間に配置される接続体９０を介して支持体２に支持される。接続体９０は、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６は、コイル５に対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１に配置された磁性板からなる第１ヨーク８１と、コイル５に第１方向Ｚの一方側Ｚ１で対向するように第１ヨーク８１の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の面に保持された平板状の第１磁石７１とを有している。また、可動体６は、コイル５に対して第１方向Ｚの他方側Ｚ２に配置された磁性板からなる第２ヨーク８２と、コイル５に第１方向Ｚの他方側Ｚ２で対向するように第２ヨーク８２の第１方向Ｚの一方側Ｚ１の面に保持された平板状の第２磁石７２とを有している。第１磁石７１および第２磁石７２は各々、第１方向の一方側Ｘ１と第１方向の他方側Ｘ２とが異なる極に着磁されている。

図３に示すように、第１ヨーク８１は、第１磁石７１が固定された平板部８１１と、平板部８１１の第２方向Ｘの両側の端部から第１方向Ｚの他方側Ｚ２に折れ曲がった一対の連結部８１２とを有している。第２ヨーク８２は、第２磁石７２が固定された平板部８２１を有しており、平板部８２１の第３方向Ｙの中間部分には、第２方向Ｘの一方側Ｘ１および他方側Ｘ２に張り出した一対の張り出し部８２２を有している。図４に示すように、一対の張り出し部８２２には、第１ヨーク８１の一対の連結部８１２が溶接等の方法で連結される。

（支持体）
図１、図２および図３に示すように、支持体２において、ケース３は、第１方向Ｚの一方側Ｚ１に位置する第１ケース部材３１と、第１方向Ｚの他方側Ｚ２で第１ケース部材３１と重なる第２ケース部材３２とを有する。第１ケース部材３１の第２方向Ｘの両側に設けられた一対の側板部３１１に、第２ケース部材３２の第２方向Ｘの両側に設けられた一
対の側板部３２１が被さってケース３を構成する。その際、第１ケース部材３１と第２ケース部材３２との間には、コイルホルダ４、コイル５および可動体６が収容される。本形態において、ケース３は、第３方向Ｙの両端が開口部になっている。

図３に示すように、コイル５は、長円状に巻回された空芯コイルであり、第３方向Ｙに延びる空芯部５０を備えている。コイル５は、第２方向Ｘで並列して第３方向Ｙに延在する２つの長辺部５１と、２つの長辺部５１の第３方向Ｙの両端を繋ぐ円弧状の２つの短辺部５２とを備えている。このように構成したコイル５に対して、長辺部５１には、第１方向Ｚの一方側Ｚ１で第１磁石７１が対向し、第１方向Ｚの他方側Ｚ２で第２磁石７２が対向する。

図２、図３に示すように、コイル５は、コイルホルダ４に保持されている。コイルホルダ４は、コイル５が内側に配置される長円状の貫通穴からなるコイル配置穴４１０が第１方向Ｚで開口する板部４１を有している。板部４１の第３方向Ｙの一方側Ｙ１の端部４１１において、第３方向Ｙの一方側Ｙ１の縁からは、第１方向Ｚの一方側Ｚ１に向けて側板部４１３が突出し、第２方向Ｘの一方側Ｘ１の縁、および第２方向Ｘの他方側Ｘ２の縁からは、第１方向Ｚの一方側Ｚ１、および他方側Ｚ２に向けて側板部４１４、４１５が突出している。側板部４１４、４１５の内面には、第１方向Ｚに延在する溝状の凹部からなる保持部４１４ｓ、４１５ｓが形成されている。保持部４１４ｓ、４１５ｓは、板部４１に対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２にそれぞれ形成されている。

板部４１の第３方向Ｙの他方側Ｙ２の端部４１２において、第３方向Ｙの他方側Ｙ２の縁、第２方向Ｘの一方側Ｘ１の縁、および第２方向Ｘの他方側Ｘ２の縁からは、第１方向Ｚの一方側Ｚ１、および他方側Ｚ２に向けて側板部４１７、４１８、４１９が突出している。側板部４１８、４１９の内面には、第１方向Ｚに延在する溝状の凹部からなる保持部４１８ｓ、４１９ｓが形成されている。保持部４１８ｓ、４１９ｓは、板部４１に対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２にそれぞれ形成されている。

（第１プレートおよび第２プレート）
支持体２は、コイル配置穴４１０および板部４１に第１方向Ｚの一方側Ｚ１から重なる第１プレート４７を有している。図２に示すように、コイル５の空芯部５０に充填された接着剤が硬化した接着剤層９によって、コイル５が第１プレート４７および板部４１に固定されている。従って、コイル５は、第１プレート４７を介して第１磁石７１と第１方向Ｚで対向している。

また、支持体２は、コイル配置穴４１０および板部４１に第１方向Ｚの他方側Ｚ２から重なる第２プレート４８を有している。図２に示すように、コイル５の空芯部５０に充填された接着剤が硬化した接着剤層９によって、コイル５が第２プレート４８に固定されている。従って、コイル５は、第２プレート４８を介して第２磁石７２と第１方向Ｚで対向している。

第１プレート４７および第２プレート４８は、非磁性材料からなる。本形態において、第１プレート４７および第２プレート４８は、金属板からなる。より具体的には、第１プレート４７および第２プレート４８は、非磁性のステンレンス板からなる。従って、第１磁石７１からの磁束、および第２磁石７２の磁束は、第１プレート４７および第２プレート４８の影響を受けずに、コイル５と鎖交する。また、コイル５で発生した熱を第１プレート４７および第２プレート４８を介して効率よく逃がすことができる。

図３に示すように、第１プレート４７は、第２方向Ｘの両側から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に斜めに突出した爪状の凸部４７２を有しており、凸部４７２は、コイルホルダ４の側
板部４１４、４１５、４１８、４１９に形成された溝状の凹部からなる保持部４１４ｓ、４１５ｓ、４１８ｓ、４１９ｓの内部に弾性をもって当接し、コイルホルダ４に保持される。同様に、第２プレート４８は、第２方向Ｘの両側から第１方向Ｚの他方側Ｚ２に斜めに突出した爪状の凸部４８２を有しており、凸部４８２は、コイルホルダ４の保持部４１４ｓ、４１５ｓ、４１８ｓ、４１９ｓの内部に弾性をもって当接し、コイルホルダ４に保持されている。

（給電基板）
図１、図４、図５に示すように、アクチュエータ１では、コイルホルダ４に給電基板１０が保持されており、給電基板１０には、コイル５から引き出したコイル線５６、５７が半田１９により接続されている。本形態において、給電基板１０は剛性基板である。

図３に示すように、コイルホルダ４の第３方向Ｙの一方側Ｙ１の端部には、基板保持部４５が設けられている。基板保持部４５は、側板部４１４、４１５および板部４１の第３方向Ｙの一方側Ｙ１の端部４１１に囲まれた開口部４４を挟んで第２方向Ｘに対向するスリット４１４ｔ、４１５ｔを備える。図４に示すように、給電基板１０は、第２方向Ｘの両側の端部が各々、スリット４１４ｔ、４１５ｔの内側に嵌っている。本形態では、給電基板１０の端部をスリット４１４ｔ、４１５ｔに嵌めた後、さらに接着剤によってコイルホルダ４と給電基板１０とを固定し、給電基板１０の振動を抑制する構造になっている。

給電基板１０は、２つのランド１１ａ、１１ｂが第２方向Ｘで離間する位置に形成された第１板部１１と、第１板部１１の第２方向Ｘの両端から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に突出した２つの第２板部１２、１３とを備えている。コイル線５６、５７は、半田１９によりランド１１ａ、１１ｂに接続される。

（接続体）
図２、図３、図４に示すように、可動体６は、可動体６と支持体２との間に設けられた接続体９０によって第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに移動可能に支持される。本形態において、接続体９０は、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１とが第１方向Ｚで対向する部分に配置されるとともに、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２とが第１方向Ｚで対向する部分に配置される。接続体９０は、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間において、第３方向Ｙにおいて離間する２個所に配置されるとともに、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間において、第３方向Ｙにおいて離間する２個所に配置される。

図６は、接続体９０の配置を示す説明図である。図６（ａ）は、第２ケース部材３２を取り外したアクチュエータ１を第１方向Ｚの他方側Ｚ２から見た平面図であり、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間に配置された接続体９０を示す。また、図６（ｂ）は、第１ケース部材３１を取り外したアクチュエータ１を第１方向Ｚの一方側Ｚ１から見た底面図であり、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間に配置された接続体９０を示す。図６（ｃ）は、可動体６および接続体９０を第２方向Ｘの一方側Ｘ１から見た側面図であり、図６（ｄ）は、可動体６および接続体９０を第３方向Ｙの一方側Ｙ１から見た正面図である。

接続体９０は粘弾性部材である。より具体的には、接続体９０（粘弾性部材）は、シリコーンゲルからなるゲル状部材である。本形態において、接続体９０は、針入度が９０度から１１０度のシリコーンゲルからなる。接続体９０と第１ヨーク８１および第２ヨーク８２との固定、および接続体９０と第１ケース部材３１および第２ケース部材３２との固定は、接着剤、粘着剤、あるいはシリコーンゲルの粘着性を利用して行われる。

なお、接続体９０として、ゴムやバネ等を用いてもよい。ここで、粘弾性とは、粘性と
弾性の両方を合わせた性質のことであり、ゲル状部材、プラスチック、ゴム等の高分子物質に顕著に見られる性質である。従って、粘弾性を備えた接続体９０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。

接続体９０は、可動体６の重心Ｐに対して第３方向Ｙの一方側Ｙ１に配置される一方側接続体９１と、可動体６の重心Ｐに対して第３方向Ｙの他方側Ｙ２に配置される他方側接続体９２を備える。本形態では、一方側接続体９１は、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間に配置される一方側接続体９１Ａ、および、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間に配置される一方側接続体９１Ｂを備えている。一方側接続体９１Ａ、９１Ｂは、第１方向Ｚから見て同一位置に配置される。また、他方側接続体９２は、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間に配置される他方側接続体９２Ａ、および、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間に配置される他方側接続体９２Ｂを備えている。他方側接続体９２Ａ、９２Ｂは、第１方向Ｚから見て同一位置に配置される。

アクチュエータ１は、可動体６が第２方向Ｘに振動するとき、接続体９０のばね定数が振動方向と交差する交差方向の一方側と他方側で非対称となるように構成されている。本形態では、可動体６の重心Ｐに対して第２方向Ｘ（振動方向）と交差する第３方向Ｙ（交差方向）の一方側Ｙ１に配置される一方側接続体９１（９１Ａ、９１Ｂ）と、重心Ｐに対して第３方向Ｙ（交差方向）の他方側Ｙ２に配置される他方側接続体９２（９２Ａ、９２Ｂ）を備えており、一方側接続体９１と他方側接続体９２は、第２方向（振動方向）にせん断変形するときのばね定数が異なる。ここで、一方側接続体９１のばね定数は、一方側接続体９１Ａ、９１Ｂを並列に配置した場合の合成ばね定数であり、他方側接続体９２のばね定数は、他方側接続体９２Ａ、９２Ｂを並列に配置した場合の合成ばね定数である。従って、一方側接続体９１Ａ、９１Ｂを並列に配置した場合の合成ばね定数と、他方側接続体９２Ａ、９２Ｂを並列に配置した場合の合成ばね定数とが異なる。

本形態では、一方側接続体９１Ａ、９１Ｂと、他方側接続体９２Ａ、９２Ｂは、いずれも直方体状であり、同一形状である。一方側接続体９１Ａ、９１Ｂと、他方側接続体９２Ａ、９２Ｂは、可動体６の重心Ｐを基準として、第３方向Ｙで対称に配置される。

ここで、一方側接続体９１（９１Ａ、９１Ｂ）は、第１のゲルからなるゲル状部材であり、他方側接続体９２（９２Ａ、９２Ｂ）は、第２のゲルからなるゲル状部材である。第１のゲルと第２のゲルは、硬さの異なるゲルである。すなわち、第１のゲルと第２のゲルの一方は、他方よりも硬いゲルである。ゲルの硬さは、例えば、ゲルが弾性変形する範囲における、単位応力当たりのひずみ量、言い換えれば、ヤング率（応力－ひずみ曲線の傾き）によって表すことができる。ヤング率が大きいことは、ひずみが小さく、硬いことを意味する。

シリコーンゲルからなるゲル状部材は、複数の原料を配合して熱硬化させることによって製造される。ゲル状部材を構成するゲルの硬さは、原料の配合比によって調節可能である。本形態では、一方側接続体９１を構成する第１のゲルと、他方側接続体９２を構成する第２のゲルとは、原料の配合比が異なるゲルである。

一方側接続体９１と他方側接続体９２は、第３方向Ｙで対称に配置されているが、硬さの異なるゲルによって構成されている。そのため、一方側接続体９１が第２方向Ｘ（振動方向）に変形するときのばね定数と、他方側接続体９２が第２方向Ｘ（振動方向）に変形
するときのばね定数とが異なっている。

（アクチュエータの動作）
アクチュエータ１は、給電基板１０を介して外部（上位の機器）からコイル５に給電すると、コイル５、第１磁石７１および第２磁石７２を備えた磁気駆動機構１ａによって、可動体６が第２方向Ｘに往復移動する。従って、アクチュエータ１を手に持っていた利用者は、アクチュエータ１からの振動によって情報を得ることができる。その際、コイル５に印加される信号波形については、伝達すべき情報によって、周波数を変化させる。また、コイル５に印加される信号波形については極性を反転させるが、その際、駆動信号の極性が負の期間と正の期間とにおいて電圧の変化に対して緩急の差を設けることにより、可動体６が第２方向Ｘの一方側Ｘ１に移動する際の加速度と可動体６が第２方向Ｘの他方側Ｘ２に移動する際の加速度との間に差を発生させる。これにより、利用者に対して、アクチュエータ１が第２方向Ｘの一方側Ｘ１あるいは他方側Ｘ２に移動するような錯覚を感じさせることができる。

アクチュエータ１においては、可動体６と支持体２との間に粘弾性部材からなる接続体９０が設けられている。接続体９０は、可動体６が第２方向Ｘに振動した際、せん断方向に変形するように配置されており、弾性率の変化が小さい。従って、可動体６の共振を効果的に抑制することができる。また、接続体９０は、支持体２と可動体６との間で第１方向Ｚに圧縮された状態にあるため、可動体６の移動に確実に追従する。従って、可動体６の共振を効果的に防止することができる。

図７は、アクチュエータ１の振動特性（加速度周波数特性）を示すグラフであり、アクチュエータ１の駆動周波数（コイル５に対する通電パターンの周波数）と可動体６の加速度の関係を示すグラフである。図７に示すように、本形態のアクチュエータ１は、加速度のピークを２つ持っており、共振周波数を２つ持っている。従って、アクチュエータ１は、加速度のピークが１つである場合よりも広い周波数帯域で加速度が大きい。従って、広い周波数帯域で大きな振動を出力できる。

（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６および支持体２と、可動体６と支持体２を接続する接続体９０と、可動体６および支持体２のうちの一方側部材に設けられたコイル５、およびコイル５に対して可動体６の第２方向Ｘ（振動方向）に交差する方向で対向して可動体６および支持体２のうちの他方側部材に設けられた磁石７を備える磁気駆動機構１ａと、を有する。接続体９０は、可動体６の重心Ｐを基準として、第２方向Ｘ（振動方向）に交差する第３方向Ｙ（交差方向）の一方側Ｙ１に配置される一方側接続体９１、および、重心Ｐを基準として第３方向Ｙ（交差方向）の他方側Ｙ２に配置される他方側接続体９２を備えており、一方側接続体９１が第２方向Ｘ（振動方向）に変形するときのばね定数と、他方側接続体９２が第２方向Ｘ（振動方向）に変形するときのばね定数とが異なる。

本形態では、可動体６と支持体２とを接続する接続体９０が、可動体６の重心Ｐを基準として第２方向Ｘ（振動方向）と交差する方向でばね定数が非対称になるように構成されている。このため、アクチュエータ１は、可動体６の加速度が２つの駆動周波数でピークを持ち、２つの共振周波数を持っている。従って、加速度のピークが１つである場合よりも、広い周波数帯域で大きな振動を出力することができる。

本形態では、一方側接続体９１は、第１のゲルからなり、他方側接続体９２は、第１のゲルとは異なる第２のゲルからなる。このように、異なるゲルを用いることで、ゲルの硬さを異ならせることができ、一方側接続体９１と他方側接続体９２の形状や配置を対称に
したままで、ばね定数を非対称にすることができる。ゲルは、原料の配合比を調節することで硬さを調節し、ばね定数を変更できる。従って、部品の製造設備や製造工程を変更することなく、原料の配合比の調節のみで、接続体９０のばね定数を非対称にすることができる。

本形態では、互いに直交する３方向を第１方向Ｚ、第２方向Ｘ、第３方向Ｙとしており、コイル５と磁石７とが対向する方向が第１方向Ｚであり、可動体６の振動方向が第２方向Ｘである。このように、可動体６の振動方向と直交する方向で接続体９０のばね定数を非対称にすることにより、広い周波数帯域で大きな振動を出力することができる。

なお、上記形態では、第２方向Ｘと交差する方向のうち、第２方向Ｘと直交する第３方向Ｙで、接続体９０のばね定数を非対称にしているが、ばね定数を非対称にする方向は、第２方向Ｘ（振動方向）と交差する方向であればよく、第３方向Ｙと異なる方向でもよい。例えば、第２方向Ｘと直交する第１方向Ｚで、接続体９０のばね定数を非対称にした場合においても、可動体６の駆動周波数に対する加速度のグラフが２つのピークを持つようになる。従って、広い周波数帯域で大きな振動を出力することができる。

（変形例１）
上記形態は、異なる２種類のゲルを用いることで接続体９０のばね定数を非対称にするものであったが、他の構成によってもばね定数を非対称にすることが可能である。変形例１のアクチュエータ１は、可動体６と支持体２とを接続する接続体１９０を備える。接続体１９０は、全て、同一のゲルからなる。接続体１９０は、可動体６の重心Ｐに対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１に配置される一方側接続体１９１と、可動体６の重心Ｐに対して第１方向Ｚの他方側Ｙ２に配置される他方側接続体１９２を備える。接続体１９０は、可動体６が第２方向Ｘに振動するとき、第１方向Ｚ（第２方向Ｘと交差する交差方向）の一方側と他方側でばね定数が非対称となるように構成されている。

図８は、変形例１の接続体１９０の配置を示す説明図である。図８（ａ）は、第２ケース部材３２を取り外した変形例１のアクチュエータ１を第１方向Ｚの他方側Ｚ２から見た平面図であり、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間に配置された他方側接続体１９２を示す。また、図８（ｂ）は、第１ケース部材３１を取り外した変形例１のアクチュエータ１を第１方向Ｚの一方側Ｚ１から見た底面図であり、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間に配置された一方側接続体１９１を示す。図８（ｃ）は、可動体６および接続体１９０を第２方向Ｘの一方側Ｘ１から見た側面図であり、図８（ｄ）は、可動体６および接続体１９０を第３方向Ｙの一方側Ｙ１から見た正面図である。

変形例１では、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２は、同一のゲル状部材１９３からなる。ゲル状部材１９３は、第３方向Ｙに直線状に延びる直方体状のゲルである。図８に示すように、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２は、構成するゲル状部材１９３の数が異なる。一方側接続体１９１は、１つのゲル状部材１９３からなり、他方側接続体１９２は、２つのゲル状部材１９３からなる。従って、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２は、第１方向Ｚから見た配置面積が異なり、第２方向Ｘにせん断変形するときのばね定数が異なる。

可動体６が第２方向Ｘに振動するときの他方側接続体１９２のばね定数は、２つのゲル状部材１９３を並列に配置した場合の合成ばね定数である。一方側接続体１９１のばね定数は、１つのゲル状部材１９３のばね定数である。従って、接続体１９０は、可動体６が第２方向Ｘに振動するとき、第１方向Ｚの一方側と他方側でばね定数が非対称である。

図９は、変形例１のアクチュエータ１の振動特性（加速度周波数特性）を示すグラフで
あり、アクチュエータ１の駆動周波数（コイル５に対する通電パターンの周波数）と可動体６の加速度の関係を示すグラフである。図９に示すように、変形例１のアクチュエータ１は、上記形態と同様に加速度のピークを２つ持っており、共振周波数を２つ持っている。従って、加速度のピークが１つである場合よりも広い周波数帯域で加速度を大きくすることができ、広い周波数帯域で大きな振動を出力できる。

また、変形例１では、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２は、構成するゲル状部材１９３の数が異なるだけであって、同一のゲル状部材１９３を用いて構成されている。従って、使用する部品（ゲル状部材１９３）は全て同じでよいので、部品管理が容易である。なお、ゲル状部材１９３の個数は、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２で異なっていればよく、上記の個数に限定されるものではない。例えば、一方側接続体１９１が２個のゲル状部材１９３で構成され、他方側接続体１９２が３個のゲル状部材１９３で構成されていてもよい。

また、一方側接続体１９１と他方側接続体１９２として、第１方向Ｚから見た大きさ（配置面積）が異なる１つのゲル状部材を用いることにより、第１方向Ｚの一方側と他方側で接続体１９０のはね定数が異なる構成を実現してもよい。例えば、一方側接続体１９１として、第１方向Ｚから見た面積が他方側接続体１９２の２倍のゲル状部材を用いてもよい。

（変形例２）
変形例２のアクチュエータ１は、可動体６と支持体２とを接続する接続体２９０を備える。図１０は、変形例２の接続体２９０の配置を示す説明図である。図１０（ａ）は、第２ケース部材３２を取り外した変形例１のアクチュエータ１を第１方向Ｚの他方側Ｚ２から見た平面図であり、第２ヨーク８２と第２ケース部材３２との間に配置された他方側接続体２９２を示す。また、図１０（ｂ）は、第１ケース部材３１を取り外した変形例１のアクチュエータ１を第１方向Ｚの一方側Ｚ１から見た底面図であり、第１ヨーク８１と第１ケース部材３１との間に配置された一方側接続体２９１を示す。図１０（ｃ）は、可動体６および接続体２９０を第２方向Ｘの一方側Ｘ１から見た側面図であり、図１０（ｄ）は、可動体６および接続体２９０を第３方向Ｙの一方側Ｙ１から見た正面図である。

接続体２９０は、全て、同一のゲルからなる。図１０に示すように、接続体２９０は、可動体６の重心Ｐに対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１に配置される一方側接続体２９１と、可動体６の重心Ｐに対して第１方向Ｚの他方側Ｙ２に配置される他方側接続体２９２を備える。変形例２では、変形例１と同様に、一方側接続体２９１と他方側接続体２９２は、第１方向Ｚから見た配置面積が異なり、第２方向Ｘに変形するときのばね定数が異なる。従って、変形例１のアクチュエータ１は、可動体６が第２方向Ｘに振動するとき、第２方向Ｘと交差する第１方向Ｚ（交差方向）の一方側と他方側でばね定数が非対称となるように構成されている。

変形例２では、一方側接続体２９１と他方側接続体２９２は、異なる形状のゲル状部材からなる。一方側接続体２９１は、第３方向Ｙを長手方向とする直方体状のゲル状部材１個で構成されている。一方、他方側接続体２９２は、第２方向Ｘを長手方向とする直方体状のゲル状部材２個で構成されている。他方側接続体２９２を構成する２個のゲル状部材は、可動体６の重心Ｐに対して第３方向Ｙで対称に配置される。一方側接続体２９１と他方側接続体２９２は、第１方向Ｚから見た配置面積および形状が異なり、第２方向Ｘにせん断変形するときのばね定数が異なる。従って、接続体２９０は、可動体６が第２方向Ｘに振動するとき、第１方向Ｚの一方側と他方側でばね定数が非対称である。

変形例２のアクチュエータ１は、上記形態と同様に加速度のピークを２つ持っており、
共振周波数を２つ持っている。従って、加速度のピークが１つである場合よりも広い周波数帯域で加速度を大きくすることができ、広い周波数帯域で大きな振動を出力できる。

なお、変形例１、２のアクチュエータ１は、第１方向Ｚの一方側と他方側で接続体のばね定数が非対称になっているが、ばね定数を非対称とする方向は、可動体６の振動方向と交差する方向であればよく、第２方向Ｘと交差する方向であればよい。例えば、第３方向Ｙの一方側と他方側で接続体のばね定数が非対称となるように構成されていてもよい。

（他の変形例）
接続体を構成する粘弾性体の種類数、配置、個数は上記に限定されるものではなく、可動体６の振動方向と交差する方向の一方側と他方側で、ばね定数が非対称となる構成であればよい。

上記形態では、接続体９０、１９０、２９０は、ケース３と可動体６とを接続するものであったが、可動体６と支持体２とを接続するための接続体の配置は、上記形態の配置に限定されるものではない。

１…アクチュエータ、１ａ…磁気駆動機構、２…支持体、３…ケース、４…コイルホルダ、５…コイル、６…可動体、７…磁石、８…ヨーク、９…接着剤層、１０…給電基板、１１…第１板部、１１ａ、１１ｂ…ランド、１２…第２板部、１９…半田、３１…第１ケース部材、３２…第２ケース部材、４１…板部、４４…開口部、４５…基板保持部、４７…第１プレート、４８…第２プレート、５０…空芯部、５１…長辺部、５２…短辺部、５６…コイル線、７１…第１磁石、７２…第２磁石、８１…第１ヨーク、８２…第２ヨーク、９０…接続体、９１、９１Ａ、９１Ｂ…一方側接続体、９２、９２Ａ、９２Ｂ…他方側接続体、１９０…接続体、１９１…一方側接続体、１９２…他方側接続体、１９３…ゲル状部材、２９０…接続体、２９１…一方側接続体、２９２…他方側接続体、３１１，３２１…側板部、４１０…第コイル配置穴、４１１、４１２…端部、４１３、４１４、４１５、４１７、４１８、４１９…側板部、４１４ｔ、４１５ｔ…スリット、４１４ｓ、４１５ｓ、４１８ｓ、４１９ｓ…保持部、４７２、４８２…凸部、８１１…平板部、８１２…連結部、８２１…平板部、８２２…張り出し部、Ｐ…重心、Ｘ…第２方向、Ｙ…第３方向、Ｚ…第１方向

Claims (5)

1. 可動体および支持体と、
   前記可動体と前記支持体を接続する接続体と、
   前記可動体および前記支持体のうちの一方側部材に設けられたコイル、および前記コイルに対して前記可動体の振動方向に交差する方向で対向して前記可動体および前記支持体のうちの他方側部材に設けられた磁石を備える磁気駆動機構と、を有し、
   前記接続体は、
   前記可動体の重心を基準として、前記振動方向に交差する交差方向の一方側に配置される一方側接続体、および、前記重心を基準として前記交差方向の他方側に配置される他方側接続体を備え、
   前記一方側接続体が前記振動方向に変形するときのばね定数と、前記他方側接続体が前記振動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アクチュエータ。
2. 前記一方側接続体は、第１のゲルからなり、
   前記他方側接続体は、前記第１のゲルとは異なる第２のゲルからな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. 前記一方側接続体と前記他方側接続体は、前記交差方向から見た配置面積が異なることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
4. 前記一方側接続体および前記他方側接続体は、それぞれ、１または複数個の同一形状のゲル状部材からなり、
   前記一方側接続体を構成する前記ゲル状部材の個数と、前記他方側接続体を構成する前記ゲル状部材の個数とが異なることを特徴とする請求項３に記載のアクチュエータ。
5. 互いに直交する３方向を第１方向、第２方向、第３方向とするとき、
   前記コイルと前記磁石とが対向する方向が前記第１方向であり、
   前記振動方向が前記第２方向であり、
   前記交差方向は、前記第１方向もしくは前記第３方向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。

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