KR20180063114A - 진동 액추에이터, 웨어러블 단말 및 착신 통지 기능 디바이스 - Google Patents

진동 액추에이터, 웨어러블 단말 및 착신 통지 기능 디바이스 Download PDF

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Abstract

소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 유저에게 효과적으로 진동을 부여하는 진동 액추에이터를 실현하는 것. 진동 액추에이터는 피부를 따라 배치되는 오목형으로 만곡한 만곡면부를 갖는 고정체와, 상기 고정체에 대하여, 상기 만곡면부 위에서 상기 만곡면부를 따라 왕복 운동 자유롭게 설치되고, 왕복 운동에 의해 상기 만곡면부를 통하여 상기 피부의 피부 조직 중의 기계 수용체에 진동 자극을 부여하는 가동체를 갖는다.

Description

진동 액추에이터, 웨어러블 단말 및 착신 통지 기능 디바이스
본 발명은 진동 액추에이터, 웨어러블 단말 및 착신 통지 기능 디바이스에 관한 것이다.
종래, 휴대전화 등의 휴대 정보 단말의 착신 등을 이용자에게 알리기 위한 진동 발생원으로서, 또는 터치패널의 조작 감촉이나 게임기의 컨트롤러 등의 유희 장치의 현장감을 손가락이나 손발 등에 전달하는 진동 발생원으로서 진동 액추에이터가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 개시하는 진동 액추에이터는 평판 형상으로 형성하여 소형화가 도모되어 있다. 특허문헌 1의 진동 액추에이터는 축 지지된 가동부를 샤프트에 의해 슬라이딩 자유롭게 지지한 평판 형상을 가지고 있다.
특허문헌 2에 개시하는 진동 액추에이터는 하우징 및 코일을 구비한 고정자와, 하우징 내에 배치된 마그넷(5) 및 추부(錘部)를 갖는 가동자를 갖고, 코일과 마그넷의 협동에 의해, 샤프트에 대하여 슬라이딩 자유로운 가동자가 고정자에 대하여 진동 방향으로 선형으로 진동한다. 코일은 마그넷을 포함하는 가동부의 외측에 감아져 있다.
또한 특허문헌 3은 대향 배치된 편평 코일과, 편평 코일 위에 배치되는 편평 마그넷을 갖는 VCM(Voice Coil Motor) 원리의 액추에이터이다.
이들 어느 진동 액추에이터에서도 가동자는 샤프트에 슬라이딩 자유롭게 설치되고, 스프링에 의해, 진동 방향으로 진동 가능하게 탄성 지지되어 있다. VCM을 구동 원리로 한 진동 액추에이터에서는, 통상시에 있어서 그 자기 회로 구성상, 자기 흡인력이 작용하지 않는다. 이 때문에, 가동부를 탄성 유지하는 것은 주로 금속 스프링으로 구성되어 있다. 그리고, 이들 진동 액추에이터는, 예를 들면, 특허문헌 4에 개시하는 바와 같은 진동 통신 기능을 갖는 링 형상의 인풋 디바이스에 탑재되는 것이 고려되었다.
일본 특개 2015-095943호 공보 일본 특개 2015-112013호 공보 일본 특허 제4875133호 공보 국제공개 제2014/130946호
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그런데, 종래의 평판 형상의 액추에이터를 만곡하는 면으로 둘러싸이는 링 형상의 하우징을 갖는 디바이스에 부착하는 경우, 그 구조상, 만곡면으로 둘러싸이는 공간 내에서, 가동 가능하고, 또한, 평판 형상에 맞는 배치 스페이스가 필요하게 된다. 따라서, 그 스페이스를 확보하기 위해, 링 형상 디바이스 자체가 대형화된다고 하는 문제가 있다.
특히, 링 형상의 인풋 디바이스 등과 같이 장착자가 장착함으로써 사용하는 경우, 장착자에게 장착감을 느끼게 하지 않도록, 보다 소형화를 도모함과 아울러, 소형화되어도 진동을 보다 효과적으로 장착자인 사용자에게 부여하고 싶다고 하는 요망이 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 유저에게 효과적으로 진동을 부여할 수 있는 진동 액추에이터, 웨어러블 단말 및 착신 통지 기능 디바이스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 진동 액추에이터의 하나의 양태는
피부를 따라 배치되는 오목형으로 만곡한 만곡면부를 갖는 고정체와,
상기 고정체에 대하여, 상기 만곡면부 위에서 상기 만곡면부를 따라 왕복 운동 자유롭게 설치되고, 왕복 운동에 의해 상기 만곡면부을 통하여 상기 피부의 피부 조직 중의 기계 수용체에 진동 자극을 부여하는 가동체를 갖는 구성을 채용한다.
본 발명의 웨어러블 단말은 상기 구성의 진동 액추에이터를 실장한 구성을 채용한다. 또한 본 발명의 착신 통지 기능 디바이스는 상기 구성의 진동 액추에이터를 실장한 구성을 채용한다.
본 발명에 의하면, 소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 유저에게 효과적으로 진동을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태 1의 진동 액추에이터의 구성을 나타내는 외관도
도 2는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 3은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 4는 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면
도 5는 동 진동 액추에이터를 장착한 상태를 도시하는 도면
도 6은 본 발명에 따른 실시형태 1의 변형예인 진동 액추에이터의 구성을 도시하는 외관도
도 7은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 8은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 9는 본 발명에 따른 실시형태 2의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 10은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 11은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 12는 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면
도 13은 본 발명에 따른 실시형태 2의 변형예인 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 14는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 15는 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 16은 본 발명에 따른 실시형태 3의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 17은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 18은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 19는 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면
도 20은 본 발명에 따른 실시형태 3의 변형예인 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 21은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 22는 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 23은 본 발명에 따른 실시형태 4의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 24는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 25는 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 26은 동 진동 액추에이터의 주요부 구성의 위치 관계를 도시하는 측면도
도 27은 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면
도 28은 본 발명에 따른 실시형태 4의 변형예인 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 29는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 30은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 31은 동 진동 액추에이터의 주요부 구성의 위치 관계를 도시하는 측면도
도 32는 본 발명에 따른 실시형태 5의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 33은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 34는 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 35는 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면
도 36은 본 발명에 따른 실시형태 5의 변형예인 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 37은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 38은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 39는 본 발명에 따른 실시형태 6의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 40은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 41은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 42는 본 발명에 따른 실시형태 7의 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 43은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 44는 본 발명에 따른 실시형태 8의 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 45는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 46은 본 발명에 따른 실시형태 9의 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 47은 동 진동 액추에이터의 주요부 구성의 위치 관계를 나타내는 측면도
도 48은 본 발명에 따른 실시형태 10의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 49는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 50은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 51은 동 진동 액추에이터에 있어서 고정체로부터 가동체를 떼어낸 도면
도 52는 본 발명에 따른 실시형태 11의 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 사시도
도 53은 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도
도 54는 동 진동 액추에이터의 분해 사시도
도 55는 본 발명에 따른 실시형태 12의 웨어러블 단말의 주요부 구성을 모식적으로 도시하는 도면
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
(실시형태 1)
도 1은 본 발명에 따른 실시형태 1의 진동 액추에이터의 구성을 도시하는 외관도이며, 도 2는 동 진동 액추에이터의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한 도 3은 동 진동 액추에이터의 분해 사시도이며, 도 4는 동 진동 액추에이터의 가동체의 움직임의 설명을 제공하는 도면이다.
도 1에 도시하는 진동 액추에이터(10)는 편평한 원호 형상의 단면을 갖는 원호 형상 편평 판 형상을 이루고 있다. 진동 액추에이터(10)는 고정체(20)와, 가동체(30)를 갖고, 가동체(30)는 금속 스프링(40)과, 코어(50) 및 마그넷(60)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 진동 액추에이터(10)는 자기 흡인력에 의해 가동체(30)에 예압을 가하여, 가동체(30)의 회전을 억제하고, 또한, 위치 결정을 행함으로써 가동체(30) 자체가 안정되는 구조를 갖는다. 여기에서 말하는 예압이란 마그넷(60) 및 자성체(코어(50)) 간의 자기 흡인력에 의해 마그넷(60) 및 자성체(코어(50))를 상대적으로 서로 끌어당기게 하여, 가동체(30)를 지지하는 축(축부)의 덜걱거림을 없애는 힘, 또는, 가동 방향 이외의 움직임(판 스프링의 비틀림 방향이나 가동 방향과 수직 방향 등)을 규제하는 힘을 의미한다. 진동 액추에이터(10)에서는, 예압은 마그넷(예를 들면, 마그넷(60)) 및 자성체(예를 들면, 코어(50))의 일방을 갖는 가동체(예를 들면, 코어(50)를 구비하는 가동체(30))의 축(예를 들면, 고정체(20)측의 축부(80))에 대한 덜걱거림을 없애고, 가동체 축 둘레의 회전 방향으로 이동을 규제하거나 한다. 마그넷(60) 및 코어(50)와 코일(70)에 의한 전자 작용에 의해 가동체가 왕복 진동한다.
고정체(20)는 케이스(21)와, 전원 공급부(25)가 접속된 프레임(22)과, 축부(80)와, 마그넷(60)과, 코일(70)과, 커버(24)를 갖는다.
케이스(21)는 측면으로 보아 원호 형상의 둘레벽부를 갖는다. 케이스(21)의 바닥면(27)은 만곡해 있고, 케이스(21)는 단면 원호 형상의 용기이다. 즉, 케이스(21)는 오목형으로 만곡한 외면인 바닥면(27)으로서의 만곡면부를 갖는다. 케이스(21)는 상방으로 개구되어 있고, 이 개구에, 커버(24)를 부착함으로써 중공의 내부가 형성된다. 본 실시형태에서는, 케이스(21)는 커버(24)와 함께 금속 재료에 의해 형성되고, 커버(24)와 함께 전자 실드로서 기능한다. 케이스(21) 내에는, 만곡면부인 바닥면(27)의 이면측 가장자리부에, 원호 형상의 2개의 측면을 포함하는 3벽부를 따라 프레임(22)이 배치되어 있다.
프레임(22)은 케이스(21) 내에 배치되고, 만곡 방향(원주 방향과 직교하는 방향이며, 본 실시형태에서는 길이 방향)에 배치되는 축부(80)를 고정하여 지지한다. 예를 들면, 축부(80)는 프레임(22)에 압입 또는 접착으로 고정된다. 프레임(22)에 대한 축부(80)의 고정은 프레임(22)의 양단부에 각각 대향하여 형성되는 고정 구멍에 축부(80)의 양단부를 삽입하고 고정함으로써 행해지면 된다. 또한, 후술하는 각 실시형태에 있어서의 프레임(22A∼22C)과 축부(80)의 고정, 홀더(22D∼22J)와 축부(80)의 고정, 22L∼22N과 축부(80)의 고정도 마찬가지이다.
또한 프레임(22)에는 코일(70)이 고정된다. 전원 공급부(25)는 코일(70)에 전력 공급하는 기판이며, 외부 전원에 접속되는 기판, 예를 들면, 플렉시블 회로 기판(FPC: Flexible printed circuits) 등으로 구성된다. 전원 공급부(25)는 프레임(22)을 통하여 코일(70)에 접속되어 있다.
케이스(21) 내에는, 프레임(22)이 배치되어 있지 않은 1 벽부 내면을 따라 마그넷(60)이 부착되어 있다. 여기에서는, 마그넷(60)은 길이 방향(만곡 방향과 직교하는 방향)으로 상이한 2 자극이 줄지어 배치되어 있다. 또한, 마그넷(60)은 복수의 자극의 상이한 마그넷(마그넷편)을 번갈아 줄지어 구성해도 되고, 번갈아 상이한 자성을 가지도록 착자(着磁)된 것이어도 된다. 후술하는 각 실시형태의 마그넷도 마찬가지이다. 본 실시형태에서는, 마그넷(60)에 대하여 만곡 방향인 원호 방향측에 코어(50)를 대향하여 배치하고, 코어(50)의 주위에 소정 간격을 두고 코일(70)이 배치된다.
가동체(30)는 코어(50), 베어링부(52)를 갖고, 금속 스프링(40)에 의해 탄성 지지되어 있다. 금속 스프링(40)은, 예를 들면, 원통 형상의 코일 스프링이고, 코어(50)는 자성체이며, 베어링부(52)도 자성체이어도 된다.
코어(50)는 수용되는 케이스(21)의 형상에 대응한 편평한 단면 원호 형상을 이루고 있고, 일단면(대향면(51))측을 마그넷(60)에 대향시키고, 또한, 만곡하는 바닥면을 케이스(21)의 만곡면부인 바닥면(27)을 따라 배치시키고 있다. 또한, 코어(50)의 대향면(51)은 코어(50)를 포함하는 가상 원통의 축심을 통과하는 가상면 위에 위치하고, 케이스(21)의 원주 방향에서 이간하는 끝면과 평행하고, 또한, 마그넷(60)의 자극면(대향면)(61)과 서로 평행하게 배치되어 있다. 또한 코어(50)는 타단면측에 베어링부(52)가 원호의 중심축 방향으로 뻗어 있도록 고정되어 있다. 마그넷(60)이 부착되는 둘레벽과 원주 방향에서 대향하는 둘레벽측에는, 프레임(22) 사이에 축부(80)가 걸쳐 설치된다. 베어링부(52)는 축부(80)가 회동 자유롭게 삽입 통과되어 있다. 코어(50)는 축부(80)를 따라 길이 방향으로 슬라이딩 자유롭게 부착된 상태로 되어 있다. 베어링부(52)는 소결 슬리브 베어링이며, 베어링부(52)로부터 축부(80)가 길이 방향(여기에서는 원호의 중심축 방향)으로 돌출한다. 이 돌출 부분에는, 금속 스프링(40)이 외장되어 있고, 베어링부(52)는 끼워지는 금속 스프링(40)에 의해, 길이 방향의 중앙 부분에 위치하도록 바이어스 된다.
케이스(21) 내에서, 자성체인 코어(50)와 마그넷(60)은 대향하여 배치되어 있으므로, 코어(50)와 마그넷(60) 사이에 자기 흡인력이 발생한다.
케이스(21) 내에서는, 코어(50)는 축부(80)에 회동 자유롭게 부착되어 있으므로, 마그넷(60)과의 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 이 자기 흡인력에 의해, 코어(50)를 포함하는 가동체(30)에 예압이 걸리는 상태가 된다. 이것에 의해, 축의 덜걱거림이 없어지고, 코어(50)를 갖는 가동체(30)는 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 되어, 축부(80) 주위의 회전이 규제된다(소위 회전 정지).
코어(50)는 코일(70)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 길이 방향 즉, 원주 방향과 직교하는 방향으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 마그넷(60)의 극성(자극면(61))을 N극, S극으로 하고, 이것들을 코어(50)의 자극면이 되는 대향면(일단면)(51)에 대향하여 길이 방향으로 줄지어 배치한다. 코일(70)에 전류를 공급하여 코어(50)의 극성을 N극으로 하면, 코어(50)는 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(50)의 극성을 S극으로 하면, 코어(50)는 F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다.
즉, 진동 액추에이터(10)에서는, 전원 공급부(25)로부터 코일(70)에 입력되는 교류파에 의해 코어(50), 즉 코어(50)의 대향면(51)이 자화되어, 고정체(20)측의 마그넷(60)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력을 발생한다. 이것에 의해, 가동체(30)의 코어(50)는, 구동 기준 위치가 되는 위치(여기에서는 대향면(51)의 중심이 마그넷(60)의 N극 S극의 중심과 겹치는 위치)를 기준으로 하여, 길이 방향을 따라, 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 이동한다. 즉, 가동체(30)는, 고정체(20)에 대하여, 만곡면부인 바닥면(27)의 이면측에서 마그넷(60)과 코어(50)의 서로의 대향면(61, 51)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다. 이 구동 원리를 이하에 나타낸다. 또한, 본 실시형태의 진동 액추에이터(10)의 구동 원리는 이하의 각 실시형태의 진동 액추에이터 모두에서 실현된다.
본 실시형태의 진동 액추에이터(10)에서는, 가동체(30)의 질량(m)[kg], 비틀림 방향의 스프링 상수(Ksp)로 한 경우, 가동체(30)는, 고정체(20)에 대하여, 하기 식 (1)에 의해 산출되는 공진 주파수(fr)[Hz]로 진동한다.
Figure pct00001
본 실시형태의 진동 액추에이터(10)는 전원 공급부(25)로부터 코일(70)에 가동체(30)의 공진 주파수(fr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하고 코일(70)을 통하여 코어(50)(상세하게는 자극면이 되는 일단면(51))를 여자한다. 이것에 의해, 가동체(30)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
본 진동 액추에이터(10)에 있어서의 가동체(30)는 금속 스프링(40)을 통하여 고정체(20)에 의해 지지되는 스프링 매스계 구조로 지지된 상태로 되어 있다. 따라서, 코일(70)에 가동체(30)의 공진 주파수(fr)와 동일한 주파수의 교류가 공급되면, 가동체(30)는 공진 상태로 구동된다.
진동 액추에이터(10)의 구동 원리를 나타내는 운동 방정식 및 회로 방정식을 이하에 나타낸다. 진동 액추에이터(10)는 하기 식 (2)로 표시되는 운동 방정식 및 하기 식 (3)으로 표시되는 회로 방정식에 기초하여 구동한다.
Figure pct00002
m: 질량[Kg]
x(t): 변위[m]
Kf: 추력 상수[N/A]
i(t): 전류[A]
Ksp: 스프링 상수[N/m]
D: 감쇠 계수[N/(m/s)]
Figure pct00003
e(t): 전압[V]
R: 저항[Ω]
L: 인덕턴스[H]
Ke: 역기전력 상수[V/(m/s)]
즉, 액추에이터(10)에 있어서의 질량(m)[Kg], 변위(x(t))[m], 추력 상수(Kf)[N/A], 전류(i(t))[A], 스프링 상수(Ksp)[N/m], 감쇠 계수(D)[N/(m/s)] 등은 식 (2)를 충족시키는 범위 내에서 적당히 변경할 수 있다. 또한 전압(e(t))[V], 저항(R)[Ω], 인덕턴스(L)[H], 역기전력 상수(Ke)[V/(m/s)]는 식 (3)을 충족시키는 범위 내에서 적당히 변경할 수 있다.
이와 같이, 액추에이터(10), 가동체(30)의 질량(m)과 스프링재(탄성체)(150)의 스프링 상수(Ksp)에 의해 결정되는 공진 주파수(fr)로 구동한 경우, 효과적으로 큰 출력을 얻을 수 있다.
진동 액추에이터(10)에 의하면, 이하의 효과를 얻을 수 있다.
<효과 1>
금속 스프링(40)과 더불어, 자성체인 코어(50)와 마그넷(60)을 갖는 자기 스프링을 가지므로, 코어(50)를 기준 위치에서 탄성 지지하는 금속 스프링(40)의 스프링 상수를 내리는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 금속 스프링(40)의 수명이 향상되어 진동 액추에이터(10)로서의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 또한 금속 스프링만으로 가동체(30)를 지지하는 경우보다도, 금속 스프링의 스프링 상수를 내려 적절한 스프링 상수로 할 수 있어, 금속 스프링의 대형화에 수반되는 점유 스페이스의 확대화의 필요가 없어, 설계 자유도의 저하를 방지할 수 있다.
<효과 2>
또한 가동체(30)의 위치(기준 위치로의 위치 결정)가 자기 흡인력에 의해 안정되어, 코어(50)의 회전 정지를 실현할 수 있음과 아울러, 가동체(30)와 고정체(20) 사이의 클리어런스의 최소화에 의한 진동 액추에이터(10) 자체의 소형화를 실현할 수 있다. 또한 덜걱거림 억제에 의한 소음 저감을 부품의 추가를 하지 않고, 저비용으로 실현할 수 있다.
<효과 3>
종래의 평면 형상이나 원통 형상의 액추에이터를 링형 형상 디바이스(ex. Φ15∼25mm)에 부착하고자 한 경우, 디바이스에 있어서의 액추에이터의 배치 위치는 주변 부위(예를 들면, 손가락 등)와의 관계에서 제약이 있어, 자유롭게 설정할 수 없다. 링으로서도 방향이 규정되므로, 자유로운 위치에서의 장착은 할 수 없다. 한편, 액추에이터의 출력을 크게 하기 위하여, 액추에이터 자체의 폭을 크게 하는 경우, 평면 형상인 채로 폭을 크게 하면, 최종 제품인 링이 대형화한다고 하는 문제가 있다.
액추에이터가 평면 형상인 경우, 외형측은 피부로부터 거리가 벌어져, 피부와의 접촉면이 적어진다(선 접촉). 또한 진동원과 피부 사이에는 하우징이 개재하기 때문에, 진동 전달이 저감될 가능성이 있다.
이것에 대하여, 본 실시형태에 의하면, 진동 액추에이터(10)는 편평한 원호 형상이므로, 진동 액추에이터(10)가 부착되는 최종 제품의 형상을, 원호를 구성하는 만곡면으로, 원통의 둘레면의 만곡을 대응시켜 배치할 수 있다. 이것에 의해, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 예를 들면, 최종 제품이 원통과 같이 곡면(도 5의 장착 부위에 상당)을 갖는 제품이어도, 진동 액추에이터(10)를 원통의 어느 위치에도 대응하여 배치할 수 있다. 이 결과, 예를 들면, 링 형상 디바이스의 경우, 만곡하는 표면 형상이며, 피부 조직에 있어서의 기계 수용체의 밀도가 높은 손바닥측의 피부에 배치하여, 체감 진동을 보다 큰 것으로 할 수 있다.
구체적으로는, 피부 조직에 있어서 기계 수용체의 밀도가 높은 피부에 있어서의 장착 부위에 진동 액추에이터(10)는 배치된다. 또한, 피부 조직은 피부 표면으로부터 표피, 진피, 피하 조직이라고 하는 3층의 점탄성체에 의해 형성된다.
기계 수용체는 기계 자극을 받아 구심성 임펄스를 야기하는 수용기이다. 검지 기계 수용체는 피부 조직의 표피와 그 아래의 진피와의 경계의 요철 부분에 있어서 오목부에 배치되는 마이스너 소체, 볼록부에 배치되는 메르켈 소체 등, 진피의 심부에 존재하는 파치니 소체, 루피니 종말 등의 촉각 수용기를 포함한다. 여기에서는, 장착 부위를 기계 수용체가 밀집하는 피부 조직을 갖는 손가락 안쪽부라고 한다. 이 장착 부위에, 단면 원호의 편평 판 형상인 진동 액추에이터(10)의 내주면이며, 또한, 진동 부여면인 만곡한 바닥면(만곡면부)(27)이 밀착하도록, 진동 액추에이터(10)를 부착한다. 이것에 의해, 가동체(30)의 왕복 운동에 의해, 바닥면(27)을 통하여 기계 수용체에 직접적으로 진동 자극을 부여할 수 있으므로, 외형 형상을 바꾸지 않고, 사용자에게 보다 효과적으로 진동을 부여할 수 있어, 사용자의 체감 진동을 크게 할 수 있다.
또한 출력을 크게 하고자 하여 만곡 방향의 길이인 폭을 크게 하는 경우에도, 내주면인 바닥면(만곡면부)(27)이 아치 형상의 만곡면이므로, 만곡 방향의 길이인 폭을 넓혀도, 최종 제품의 외형 치수에 대한 영향을 없앨 수 있다. 또한 곡면인 둘레면에 대응하여 장착할 수 있으므로, 직경이 큰 외주를 갖는 손가락의 둘레에 장착하는 경우, 복수대의 실장도 가능하게 된다. 또한, 진동 액추에이터(10)의 바닥면(만곡면부)(27)이 진동 부여면이 되지만, 그 면 전체로 진동을 부여할 수 있으므로, 진동 부여면이 넓어져, 피부의 기계 수용체까지의 거리도 짧게 할 수 있어, 진동 전달을 높일 수 있다. 또한 최종 제품을 원통 형상으로 할 수 있으므로, 손가락에 장착하는 구성의 경우, 하우징의 소형으로 이어져 소형·경량·저비용으로 되는 메리트가 있다. 이와 같이, 소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 유저에게 효과적으로 진동을 부여할 수 있다.
<효과 4>
또한 진동 액추에이터(10)는 가동체(30)를 케이스(21)의 형상에 대응한 형상으로 하여, 케이스(21)의 원호 형상의 곡선의 중심과 평행하게 되는 방향으로 리니어 구동시키고 있다. 따라서, 단면 원호 형상의 편평 판 형상인 케이스(21) 내에서, 최소 클리어런스로의 구동이 가능하게 되어, 가동체(30)의 점유 체적을 넓게 하는 것이 가능하게 되어, 출력을 증가시키는 효과가 있다. 예를 들면, 진동 액추에이터(10)와 동 외형의 진동 액추에이터에 있어서, 케이스(21)와 동 외형의 케이스 내에서 직방 형상의 가동체를 가동시키는 구성과 비교하여, 확실하게 소형화, 출력 증가를 도모할 수 있다. 케이스(21) 내에서, 케이스(21)를 포함하는 고정체(20)의 각 부와 가동체(30)와의 클리어런스를 최소로 할 수 있으므로, 각 부의 설계 자유도가 향상된다.
<효과 5>
또한 일반적인 종래의 VCM식의 액추에이터에서는, 가동체와 고정체의 상호의 자극면 간의 에어 갭이 넓어져, 자기 효율이 나쁘고, 또한 구조도 복잡하여, 조립성도 나빠진다. 이것에 대하여, 진동 액추에이터(10)에서는, 고정체(20)에, NS 2극의 자극면(대향면)(61)을 갖는 마그넷(60)과 코일(70)을 배치하고, 가동체(30)에 자성체인 코어(50)를 배치하는 구성으로 하고 있다.
이것에 의해, 코일(70) 중앙의 자극을 여자하여, 마그넷(60)과의 자기 흡인력에 의해 추력 발생시키는 구조로 되기 때문에, 자기 저항이 큰 종래의 VCM 방식에 비해 전자 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다.
<효과 6>
또한 케이스(21) 내에 있어서의 코일(70)이 차지하는 스페이스의 배치 자유도가 높아, 코일(70)을 크게 설계할 수 있어, 이것에 의해 고출력화를 발휘할 수 있다. 또한, 코어(50)는 원호 형상의 판재이며, 굽힘 가공을 용이하게 행할 수 있고, 원호 형상의 진동 액추에이터 자체에서 장착되는 장착면을, 장착 개소의 형상, 예를 들면, 곡면 형상에 대응한 곡면으로 구성할 수 있다. 즉, 진동 액추에이터(10) 자체를 원호 형상으로 형성하여, 장착한 부위로의 진동을, 장착면의 전체면에서 전달할 수 있도록 용이하게 형성할 수 있다.
도 1∼도 5에 도시하는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
<효과 7>
가동체(30)는 자기 스프링에 의해 예압이 걸린 상태에서 탄성 지지됨과 아울러, 지지축인 축부(80)에 의해 유지되어 있다.
이것에 의해, 케이스(21) 내에서, 가동체(30)와의 클리어런스를 좁게 해도 간섭하지 않고 조립이 가능하게 된다. 또한 가동체(30)의 궤적이 안정되기 때문에, 설계가 용이하게 되고, 또한, 가동체(30)의 안정한 구동이 가능하게 된다. 또한 금속 스프링(40)에 코일 스프링을 사용하는 경우, 코일 스프링의 중앙에 축부(80)를 통과시키는 구성이 되므로, 조립성의 향상 및 안정한 스프링 유지가 가능하게 된다.
또한 축부(80)는 고정체(20)에 고정되어 있으므로, 고정체(20)에 베어링이 사라져, 축 고정에 필요하게 되는 스페이스를 삭감하여 박형화를 도모하기 쉬워, 베어링과 고정체(20)를 끼워맞춤할 필요가 없어, 베어링 외경 치수 및 베어링을 고정하는 부분의 공차를 완화하여 비용 저감을 도모할 수 있다.
또한, 베어링부(52)는 소결 재료이므로, 베어링부(52)에 수지 재료를 사용한 경우보다도 비중이 높아, 가동체(30)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다.
<효과 8>
진동 액추에이터(10)의 출력은 가동체(30)의 스트로크에 의존하지만, 진동 액추에이터의 설계상, 짧은 방향으로 구동시키면, 가동체(30)의 스트로크를 확보하기 어렵다.
또한 가동체(30)의 가동 방향에 금속 스프링을 배치하는 경우, 금속 스프링을 배치하는 스페이스를 크게 취할 필요가 있다.
특히, 본 실시형태에 의하면, 외형 형상을 바꾸지 않고, 사용자에 대하여 보다 효과적으로 진동을 부여할 수 있다. 즉, 외형 형상을 대형화하지 않고, 사용자의 체감 진동을 크게 할 수 있고, 소형화해도, 진동을 보다 효과적으로 사용자에게 부여할 수 있다. 또한 평면으로 보아 직사각형 형상을 이루고, 측면으로 보아 원호 형상의 편평 판 형상인 진동 액추에이터(10)에 있어서의 가동체(30)의 가동 방향은 진동 액추에이터의 길이 방향으로 하고 있다. 이것에 의해, 스트로크에 필요하게 되는 클리어런스가 확보되기 쉽고, 고출력화가 가능하게 된다. 또한 가동 방향에 금속 스프링을 배치해도, 금속 스프링을 배치하는 스페이스를 넓게 취할 수 있어, 설계 자유도가 향상되고, 결과적으로, 금속 스프링의 응력 완화가 발생하기 쉬워져, 내구성이 우수하고, 금속 스프링 자체의 수명, 나아가서는 진동 액추에이터(10)의 제품 수명을 연장시킬 수 있다.
(실시형태 1의 변형예)
도 6∼도 8은 진동 액추에이터(10)의 변형예로서의 진동 액추에이터(10A)를 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이 진동 액추에이터(10A)는 평판 형상의 외형을 갖는다.
진동 액추에이터(10A)는 진동 액추에이터(10)의 외형을 평판 형상으로 한 것으로, 그것에 따라 각 구성 부재를 원호 형상으로부터 평판 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.
진동 액추에이터(10A)는 진동 액추에이터(10)의 구성 요소의 기능과 동일한 기능을 갖는 구성 요소로 구성된다.
진동 액추에이터(10A)는 고정체(20A)와, 가동체(30A)를 갖는다.
고정체(20A)는 직사각형 상자 형상의 케이스(21A)와, 전원 공급부(25)가 접속된 프레임(22A)과, 축부(80)와, 마그넷(60)과, 코일(70)과, 커버(24A)를 갖는다. 가동체(30A)는 코어(A)를 갖고, 프레임(22A)을 통하여, 고정체(20A)에 대하여, F 방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있다. 구체적으로는, 가동체(30A)는, 진동 액추에이터(10)의 가동체(30)와 마찬가지로, 금속 스프링(40)과, 코어(50A) 및 마그넷(60)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
즉, 진동 액추에이터(10A)는 자기 흡인력에 의해 가동체(30A)에 예압을 걸어 가동체(30A)의 회전을 억제하고, 또한, 위치 결정을 행함으로써, 가동체(30A) 자체가 안정한 구조를 갖는다. 마그넷(60) 및 코어(50A)와 코일(70)에 의한 전자 작용에 의해 가동체(30A)가 길이 방향(F 방향)으로서 왕복 진동한다. 즉, 가동체(30A)는, 고정체(20A)에 대하여, 마그넷(60)과 코어(50A)의 상호의 대향면(61, 51A)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다.
케이스(21A)는, 커버(24A)와 함께 중공의 직사각형 내부를 형성하고, 전자 실드로서 기능한다. 프레임(22A)은, 케이스(21) 내에, 3 벽부를 따라 배치되고, 축부(80)를 길이 방향, 진동 방향(F 방향)을 향하여 고정한다. 또한 프레임(22A)에는, 프레임(22)과 마찬가지로, 코어(50A)의 외주를 둘러싸도록 배치되는 코일(70)이 고정된다.
또한 케이스(21A) 내에는, 프레임(22A)이 배치되지 않은 1 벽부 내면을 따라 마그넷(60)이 진동 액추에이터(10)의 마그넷(60)과 동일하게 부착되어 있다. 가동체(30A)는 코어(50A), 베어링부(52A)를 갖는다.
코어(50A)는 코어(50)와 형상만 다르고 그 밖의 구성 및 기능은 동일하다. 코어(50A)는 축부(80)에 회동 자유롭게 부착되어 있고, 마그넷(60)과의 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 이 자기 흡인력에 의해, 코어(50A)를 포함하는 가동체(30)에 예압이 걸리는 상태가 된다. 이것에 의해, 코어(50A)는 축부(80) 둘레의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)로 된다.
코어(50A)는 코일(70)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 코어(50)와 마찬가지로, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향으로 왕복 이동(왕복 진동)한다.
진동 액추에이터(10A)는 상술의 <효과 1>, <효과 2>를 발휘할 수 있음과 아울러, 진동 액추에이터(10)에서는, 고정체(20A)에, NS 2극의 자극면(대향면)(61A)을 갖는 마그넷(60A)과 코일(70)을 배치하고, 가동체(30A)에 자성체인 코어(50A)를 배치하고 있다.
이것에 의해, 편평 판 형상인 케이스(21A) 내에서, 최소 클리어런스로의 구동이 가능하게 되어, 가동체(30)의 점유 체적을 넓게 하는 것이 가능하게 되어, 출력을 증가시키는 효과가 있다.
또한 코일(70) 중앙의 자극을 여자하고, 마그넷(60)과의 자기 흡인력에 의해 추력 발생시키는 구조로 되기 때문에, 자기 저항이 큰 종래의 VCM 방식에 비해 전자 변환 효율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 케이스(21A) 내에 있어서의 코일(70)이 차지하는 스페이스의 배치 자유도가 높아, 코일(70)을 크게 설계하여 고출력화를 도모할 수 있다.
(실시형태 2)
도 9는 본 발명에 따른 실시형태 2의 진동 액추에이터(10B)의 구성을 나타내는 외관도이며, 도 10은 동 진동 액추에이터(10B)의 내부 구성을 나타내는 평면도이다. 또한 도 11은 동 진동 액추에이터(10B)의 분해 사시도이며, 도 12는 동 진동 액추에이터(10B)의 가동체(30B)의 움직임의 설명에 제공하는 도면이다. 또한, 도 12는 진동 액추에이터(10B)의 자기 회로 구성을 모식적으로 나타내는 평단면도이며, 축부(80)는 생략했다.
도 9∼도 12에 도시하는 진동 액추에이터(10B)는, 진동 액추에이터(10)의 구조에 있어서, 축부(80)를 케이스(21)의 중앙에 길이 방향을 향하여 배치하고, 그 축부(80)의 축 방향과 직교한 양측에, 코어(501, 502)를 배치한 구조를 갖는다. 또한, 진동 액추에이터(10B)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
즉, 진동 액추에이터(10B)는 편평한 원호 형상 단면을 갖는 원호 형상의 편평 판 형상을 이루고 있다.
진동 액추에이터(10B)는 고정체(20B)와, 가동체(30B)와, 금속 스프링(40)을 갖는다.
고정체(20B)는 케이스(21B), 전원 공급부(25)가 접속된 프레임(22B), 축부(80), 마그넷(60B), 코일(70B), 커버(24)(도 11 참조)를 갖는다. 가동체(30B)는 코어(50B)와, 베어링부(52B)를 갖는다.
케이스(21B)는 측면에서 보아 원호 형상의 둘레벽부를 갖고, 내부에는 프레임(22B)을 통하여 축부(80)가 걸쳐 설치되어 있다. 케이스(21B)는 단면 원호 형상의 용기이며, 케이스(21B)의 바닥면(27)은 만곡면이다. 케이스(21B)의 개구에, 원호 형상 판인 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드가 형성된다.
케이스(21B) 내에는, 프레임 형상의 프레임(22B)이 부착되고, 이 프레임(22B)을 통하여, 만곡 방향(원주 방향)과 직교하는 방향 길이 방향에 배치되는 축부(80)가 케이스(21B)에 지지되어 있다. 또한 프레임(22B)에는, 코일(70B), 마그넷(60B)이 고정된다.
축부(80)는 케이스(21B)의 원호(만곡면)를 원주로 하는 원의 중심축과 평행한 선 상에 배치되고, 프레임(22B)의 양쪽 암 사이에 걸쳐 설치되어 있다.
축부(80)는 한 쌍의 마그넷(60B) 사이에 마그넷(60B)과 평행하게 배치된다. 마그넷(60B)과 축부(80) 사이에는, 코일(70B)이 길이 방향(원호의 중심 방향과 평행한 방향)을 따라, 서로 평행하게 배치된다.
또한 축부(80)는 가동체(30B)의 베어링부(52B)를 회동 자유롭게 삽입 통과하고 있고, 베어링부(52B)로부터 길이 방향으로 돌출하는 부위에는, 베어링부(52B)를 사이에 끼우도록 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다. 베어링부(52B)는 끼워지는 금속 스프링(40)에 의해, 길이 방향의 중앙 부분에 위치하도록 바이어스 된다.
베어링부(52B)는 길이 방향으로 뻗어 있는 원호 형상의 코어(501, 502) 사이에 배치되고, 이들 코어(501, 502)와 일체로 형성되어 있다.
코어(501, 502)는 코일(70B) 내에 비접촉으로 배치되어 있고, 길이 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 코어(501, 502)에 있어서, 베어링부(52B)를 끼고 원주 방향에서 서로 이간하는 일단면(대향면)(51B)은 각각 마그넷(60B)의 자극면(61B)에 대향하여 배치되어 있다. 여기에서는, 대향면(51B)은 자극면(61B)과 갭을 두고 평행하게 배치되어 있다.
이와 같이, 케이스(21B) 내에 있어서, 자성체인 코어(50B)와, 마그넷(60B)은 대향하여 배치되어 있으므로, 코어(50B)와 마그넷(60B) 사이에 자기 흡인력이 발생한다. 마그넷(60B)과의 자기 흡인력, 소위 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 이 자기 흡인력에 의해, 코어(50B)를 포함하는 가동체(30B)에 예압이 걸리는 상태가 되어, 코어(50B)는 축부(80) 둘레의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
이와 같이 구성되는 가동체(30B)(코어(50B), 베어링부(52B))는 금속 스프링(40)과, 코어(50B) 및 마그넷(60B)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
즉, 진동 액추에이터(10B)는 자기 흡인력에 의해 가동체(30B)에 예압을 걸어 가동체(30B)의 회전을 억제하고, 또한, 위치 결정을 행함으로써, 가동체(30B) 자체가 안정되는 구조를 갖는다. 마그넷(60B) 및 코어(50B)와 코일(70B)에 의한 전자 작용에 의해 가동체(30B)가 왕복 진동한다. 코어(50B)는 코일(70B)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 10 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 즉, 가동체(30B)는 고정체(20B)에 대하여, 마그넷(60B)과 코어(50B)의 상호 대향면(51B, 61B)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다.
예를 들면, 도 12에 도시하는 바와 같이, 마그넷(60B)의 극성(자극면(61B))을 길이 방향으로 늘어서는 N극, S극으로 하고, 이것들을 코어(50B)의 자극면이 되는 일단면(대향면)(51B)에 대향하여 길이 방향으로 줄지어 배치한다. 코일(70B)에 각각 전류를 공급하여 코어(501)의 극성을 N극, 코어(502)의 극성을 S극으로 한다. 구체적으로는, 전원 공급부(25)로부터 코일(70B)에 가동체(30B)의 공진 주파수(fr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하여 코일(70B)을 여자한다. 그러면, 코어(501, 502)는 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70B)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(501, 502)의 극성을 S극, N극으로 하면, 코어(501, 502)를 갖는 가동체(30B)는 F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다.
이것을 반복함으로써, 가동체(30B)의 코어(501, 502)는, 구동 기준 위치가 되는 위치(여기에서는 대향면(51B)의 길이 방향의 중심이 마그넷(60B)의 N극 S극의 중심과 겹치는 위치)를 기준으로 하여, 길이 방향으로 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 진동을 행한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10B)에서는 전원 공급부(25)로부터 코일(70B)에 입력되는 교류파에 의해 코어(50B), 즉 코어(50B)의 대향면(51B)이 자화되고, 고정체(20B)측의 마그넷(60B)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생하여, 가동체(30B)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10B)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10B)에서는 축부(80)의 양측에서 코어(501, 502)와, 마그넷(60B)과의 자기 흡인력에 의해 가동체(30B)에 예압을 건 상태로 되어 있다. 이 구성에 있어서, 코일(70B)에 급전함으로써 바닥면(27)의 이면측에서 가동체(30B)를 축부(80) 방향으로 왕복 운동시키므로, 가동체(30)는 원주 방향에서 밸런스 좋게 길이 방향으로 왕복 진동할 수 있다.
도 9∼도 12에 도시하는 실시형태 2의 진동 액추에이터(10B)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 2의 변형예)
도 13∼도 15는 진동 액추에이터(10B)의 변형예로서의 진동 액추에이터(10C)를 나타낸다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 진동 액추에이터(10C)는 평판 형상의 외형을 갖는다.
진동 액추에이터(10C)는 진동 액추에이터(10)의 외형을 평판 형상으로 한 것이며, 그것에 따라 각 구성 부재를 원호 형상으로부터 평판 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.
진동 액추에이터(10C)는 진동 액추에이터(10)의 구성 요소의 기능과 동일한 기능을 갖는 구성 요소로 구성된다.
진동 액추에이터(10C)는 고정체(20C)와 가동체(30C)를 갖는다.
고정체(20C)는 직사각형 상자 형상의 케이스(21C)와, 전원 공급부(25)가 접속된 프레임(22C)과, 축부(80)와, 마그넷(60C)과, 코일(70C)과, 커버(24A)를 갖는다.
가동체(30C)는 코어(501C, 502C), 베어링부(52C)를 갖고, 프레임(22C)을 통하여, 고정체(20C)에 대하여, F 방향으로 이동 자유롭게 지지되어 있다.
케이스(21C)는 진동 전달면이며 또한 진동 전달면으로서 기능하는 직사각형 바닥면(28)과, 직사각형 프레임 형상의 둘레벽부를 갖는다. 케이스(21C)의 내부에는 직사각형 프레임 형상의 프레임(22C)을 통하여, 축부(80)가 가설되어 있다. 케이스(21C)의 개구에, 평평한 커버(24A)를 부착함으로써 중공의 전자 실드가 형성된다.
케이스(21C) 내에는, 프레임 형상의 프레임(22C)이 부착되고, 이 프레임(22C)의 짧은 방향의 중앙부에는, 길이 방향으로 뻗어 있는 축부(80)가 배치되어 있다. 축부(80)는 한 쌍의 마그넷(60C) 사이에서, 마그넷(60C)과 평행하게 배치된다. 마그넷(60C)과 축부(80) 사이에는, 코일(70C)이 길이 방향(원호의 중심 방향과 평행한 방향)을 따라, 서로 평행하게 배치된다.
또한 축부(80)는 가동체(30C)의 베어링부(52C)를 회동 자유롭게 삽입 통과하고 있다. 축부(80)에 있어서, 받이부(52C)로부터 길이 방향으로 돌출하는 부위에는, 베어링부(52C)를 사이에 끼우도록 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다. 베어링부(52C)는 끼워지는 금속 스프링(40)에 의해, 길이 방향의 중앙 부분에 위치하도록 바이어스 된다.
가동체(30C)는 베어링부(52C)를 통하여, 축부(80)의 양측에 판 형상의 코어(501C, 502C)를 갖고, 코어(501C, 502C)는 코일(70C) 내에서, 길이 방향(코일의 권회 방향과 직교하는 방향)으로 이동 자유롭게 배치되어 있다.
코어(501C, 502C)에 있어서, 베어링부(52C)를 끼우고 원주 방향에서 서로 이간하는 일단면(51C)은 각각 마그넷(60C)의 자극면(61C)에 대향하여 배치되어 있다. 여기에서는, 일단면(51C)은 자극면(61C)과 갭을 두고 평행하게 배치되어 있다. 이와 같이, 케이스(21C) 내에 있어서, 자성체인 코어(50C)와 마그넷(60C)은 대향하여 배치되어 있으므로, 코어(50C)와 마그넷(60C) 사이에 자기 흡인력이 발생한다. 마그넷(60C)과의 자기 흡인력, 소위 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 이 자기 흡인력에 의해, 코어(50C)를 포함하는 가동체(30C)에 예압이 걸리는 상태가 되고, 코어(50C)는 축부(80) 둘레의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
이와 같이 구성되는 가동체(30C)(코어(50C), 베어링부(52C))는 금속 스프링(40)과, 코어(50C) 및 마그넷(60C)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
즉, 진동 액추에이터(10C)는 자기 흡인력에 의해 가동체(30C)에 예압을 걸어 가동체(30C)의 회전을 억제하고, 또한, 위치 결정을 행함으로써, 가동체(30C) 자체가 안정되는 구조를 갖는다. 마그넷(60C) 및 코어(50C)와 코일(70C)에 의한 전자 작용에 의해 가동체(30C)가 왕복 진동한다. 코어(50C)는 코일(70C)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 10 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 즉, 가동체(30C)는, 고정체(20C)에 대하여, 마그넷(60C)과 코어(50C)의 서로의 대향면(61C, 51C)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다. 이 왕복 이동의 구동 원리를 나타내는 자기 회로 구성도는 도 12에 도시하는 자기 회로 구성과 동일하다.
실시형태 2 및 그 변형예의 진동 액추에이터(10B, 10C)에 의하면, 고정체(20B, 20C)에, 복수의 마그넷(60B, 60C)과, 코일(70B, 70C)을, 서로의 간격(에어 갭)을 작게 하여 배치할 수 있다. 또한 각 진동 액추에이터(10B, 10C)는 가동체(30B, 30C)를 구동시키기 위한 추력 발생 구조, 즉, 자기 회로 구조를 2개 갖는다.
이것에 의해, 추력 발생이 복수 개소가 되므로, 가동체(30B, 30C)를 구동하기 위한 자기 회로에 의한 추력의 고출력화를 실현할 수 있다. 또한 마그넷(60B, 60C)과, 코일(70B, 70C)을 복수 가짐으로써, 마그넷(60B, 60C)과, 코일(70B, 70C)로 구성하는 자기 스프링을 크게 할 수 있어, 자기 스프링의 설계 요건을 적게 하여 완화할 수 있어, 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한 실시형태 2의 진동 액추에이터(10B)에 의하면, 프레임(22B)의 중앙에서 지지축 부분을 구성하는 축부(80)를 굴곡부로 하여, 진동 액추에이터(10B)의 외형을 단면 원호의 편평 형상(아치 형상이라고도 함)의 실현을 가능하게 하고 있다. 즉, 조립한 가동체(30B)를, 축부(80)를 통하여 프레임(22B)에 부착한 후에, 코일(70B)을 프레임(22B)에 부착하면, 코어(501, 502)의 외주에 배치되므로, 조립성의 향상도 도모할 수 있다.
종래의 VCM 방식의 액추에이터와 달리, 마그넷(60B, 60C)과, 코일(70B, 70C)의 내부에 배치되는 코어(50B, 50C) 간 에어 갭을 작게 하여, 자기 효율을 높일 수 있다. 또한 추력 발생 구조가 1개(자기 회로가 1 계통)인 경우보다도, 자극 면적이 커져, 추력을 확실하게 확보할 수 있다.
(실시형태 3)
도 16은 본 발명에 따른 실시형태 3의 진동 액추에이터(10D)의 구성을 나타내는 외관도이며, 도 17은 동 진동 액추에이터(10D)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한 도 18은 동 진동 액추에이터(10D)의 분해 사시도이며, 도 19는 동 진동 액추에이터(10D)의 가동체(30D)의 움직임의 설명에 제공하는 도면이다. 또한, 도 19는 진동 액추에이터(10D)의 자기 회로 구성을 모식적으로 나타내는 평단면도이며, 축부(80)는 생략했다.
도 16∼도 19에 나타내는 진동 액추에이터(10D)는, 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 코어(50D)와 코일(70D)을 가동체(30D)측에 설치하고, 복수의 극수의 마그넷(60D)을 고정체(20D)측에 설치하고 있다. 또한, 진동 액추에이터(10D)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10D)에 있어서, 고정체(20D)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)의 마그넷(60D)을 갖고, 가동체(30D)는 슬릿을 갖는 E형 형상 코어(504)와 그 슬릿에 배치된 코일(70D)을 갖는다.
진동 액추에이터(10D)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)을 이루고 있다. 진동 액추에이터(10D)는 고정체(20D)와, 가동체(30D)와, 금속 스프링(40)을 갖는다.
고정체(20D)는 마그넷(60D) 외에, 케이스(21D), 전원 공급부(25)가 접속된 홀더(22D), 축부(80), 커버(24)(도 18 참조)를 갖는다. 가동체(30D)는 코어(50D)를 갖는 E형 형상 코어(504) 이외에, 베어링부(52D)를 갖는다.
케이스(21D)는 케이스(21)와 동일하게 형성되고, 측면에서 보아 원호 형상의 둘레벽부를 가지며, 내부에는 홀더(22D)를 통하여, 길이 방향을 따른 일측벽(배면측벽)측에 마그넷(60D)이 배치되고, 타측벽측에 축부(80)가 걸쳐 설치되어 있다.
케이스(21D)는 단면 원호 형상의 용기이고, 케이스(21D)의 바닥면(27)은 만곡면이며, 상방의 개구에, 원호 형상 판인 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드가 형성된다.
홀더(22D)는, 케이스(21D) 내에 있어서, 축부(80)를 통하여 가동체(30D)를 축 방향으로 이동 자유롭게 지지한다.
축부(80)는 타측벽부를 따라 배치되고, 홀더(22D)에 의해 양단부에서 압입 또는 접착에 의해 고정됨으로써 지지되어 있다. 축부(80)는 케이스(21D)의 원호(만곡면)을 원주로 하는 원의 중심축과 평행한 선 상에 배치된다.
축부(80)에 있어서, 베어링부(52D)로부터 길이 방향으로 돌출하는 부위에는, 베어링부(52D)를 사이에 끼우도록 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다. 베어링부(52D)(E형 형상 코어(504)도 동일)는 끼워지는 금속 스프링(40)에 의해, 길이 방향의 중앙 부분에 위치하도록 바이어스 된다.
마그넷(60D)은 복수의 자극으로서 자극면(61D)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 도 16∼도 19에 도시하는 바와 같이, 4개의 자극을 갖는다. 마그넷(60D)은 케이스(21D)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 번갈아 상이한 극성이 늘어서도록, 일측벽부에 고정(여기에서는 접착)된다. 또한 자극면(61D)은 원호의 중심축을 통과하는 면 위에 위치하는 면과 평행하게 배치된다.
가동체(30D)의 E형 형상 코어(504)의 대향면(51D, 506)은 케이스(21)의 일측벽측을 따라 배치되는 마그넷(60D)의 자극(자극면)(61D)에 평행하게, 또한, 대향하여 배치된다.
E형 형상 코어(504)는 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되고, 케이스(21D)의 형상에 대응하여, 상세하게는, 케이스(21D)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, E형 형상 코어(504)는 단면 원호의 편평 판 형상의 길이 방향을 따르는 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성한 E자 형상을 이루고 있다. E형 형상 코어(504)에서는, 코일(70D)이 권회된 코어(50D)를 중앙의 볼록부(중앙 볼록극)로서 형성하고, 이 중앙 볼록부인 코어(50D)에 대하여 길이 방향 양측에 인접하고, 코어(50D)와 동일하게 마그넷(60D)측에 돌출하는 코어편(505)을 갖는다.
코일(70D)은, 코어(50D)에 대하여, 마그넷(60D)의 자극면(61D)에 대향하는 부위를 둘러싸도록, 코어(50D)의 외주를 권회하고 있다. 코일(70D)은 가요성을 갖는 도전 부재인 와이어 스프링(45)에 결선되어 있다. 코일(70D)은 와이어 스프링(45)을 통하여 외부 전원에 접속되는 전원 공급부(25)로부터 급전된다.
와이어 스프링(서스팬션 와이어라고도 함)(45)은 도전성을 갖고, 코일(70D)과, 전원 공급부(25)에 접속된다.
코어(50D) 및 코어편(505)은 일체로 형성되어 있다.
E형 형상 코어(504)는, 대향면(51D, 506)을 마그넷(60D)의 자극면(61D)에 대향시킨 측과는 반대측에서, 베어링부(52D)에 삽입 통과하는 축부(80)를 통하여 고정체(20D)에, 케이스(21D) 내에서 길이 방향으로 이동 자유롭게 부착되어 있다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10D)에서는 케이스(21D) 내에서, 자성체인 코어(50D)(구체적으로는 E형 형상 코어(504))와, 마그넷(60D)이 가동체(30D)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, 코어(50D)와 마그넷(60D) 사이에 자기 흡인력이 발생하여, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30D)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 전원이 코일(70D)에 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50D)를 포함하는 가동체(30D)에 예압이 걸리는 상태가 된다. 따라서, 코어(50D)는, 고정체(20D)(주로 케이스(21D) 등)에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
이와 같이 구성되는 가동체(30D)(코어(50D), 베어링부(52D))는 금속 스프링(40)과, 코어(50D) 및 마그넷(60D)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
또한 고정체(20D)는 케이스(21D), 커버(24)에 더하여, 케이스(21D)에 접착된 4극의 마그넷(60D)과 축부(80)와, 홀더(22D)를 갖고, 가동체(30D)는 E형 형상 코어(504)와, 코어(50D)에 접착 고정된 공심 코일(70D)과, 코어(50D) 및 코어편(505)에 코킹 고정된 소결 슬리브인 베어링부(52D)를 갖는다. 코일에 의해 여자된 코어는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다.
코어(50D)는 코일(70D)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 17참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다.
예를 들면, 도 19에 도시하는 바와 같이, 마그넷(60D)의 극성(자극면(61D))을 길이 방향으로 늘어서는 N극, S극으로 하고, 이것들을 코어(50D)의 자극면이 되는 대향면(51D, 506)에 대향하여 길이 방향으로 줄지어 배치하고 있다. 또한 전원 공급부(25)로부터 코일(70D)에 가동체(30D)의 공진 주파수(fr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하여 코일(70D)를 여자한다. 예를 들면, 코일(70D)에 각각 전류를 공급하여 코어(50D)의 극성을 N극, 이것을 사이에 끼우는 위치의 코어편(505)의 극성을 S극으로 한다. 그러면, 코어(50D) 및 코어편(505)(E형 형상 코어(504))은 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70D)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(50D), 코어편(505)의 극성을 S극, N극으로 하면, 코어(50D, 505)를 포함하는 E형 형상 코어(504)를 구비하는 가동체(30D)는 F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다.
이것을 반복함으로써, 가동체(30D)의 코어(501, 502)는 구동 기준 위치가 되는 위치(여기에서는 대향면(51D)의 길이 방향의 중심이 마그넷(60D)의 N극 S극의 중심과 겹치는 위치)를 기준으로 하여, 길이 방향으로 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 진동을 행한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10D)에서는 전원 공급부(25)로부터 코일(70D)에 입력되는 교류파에 의해 코어(50D), 즉 코어(50D)의 대향면(51D)이 자화되어, 고정체(20D)측의 마그넷(60D)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생하여, 가동체(30D)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10D)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
또한 가동체(30D)의 E형 형상 코어(504)에 있어서, 자극면이 되는 복수의 상이한 대향면(51D, 506)은 중앙의 대향면(51D)과는 상이한 자극의 대향면(506)을 대향면(51D)의 양측에 길이 방향에서 끼우도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30D)를 가동시킬 때, 길이 방향으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
코일(70D)이 가동체(30D)에 포함됨으로써, 가동체(30D)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있으므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 1-2극인 구조에 비교하여, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10D)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
도 16∼도 19에 도시하는 실시형태 3의 진동 액추에이터(10D)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하여, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 3의 변형예)
도 20∼도 22는 진동 액추에이터(10D)의 변형예로서의 진동 액추에이터(10E)를 나타낸다.
도 20에 나타내는 바와 같이 진동 액추에이터(10E)는 평판 형상의 외형을 갖는다.
진동 액추에이터(10E)는 진동 액추에이터(10)의 외형을 평판 형상으로 한 것으로, 그것에 따라 각 구성 부재를 원호 형상으로부터 평판 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.
진동 액추에이터(10E)는 진동 액추에이터(10D)의 구성 요소의 기능과 동일한 기능을 갖는 구성 요소로 구성되고, 진동 액추에이터(10D)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조를 갖는다. 또한, 진동 액추에이터(10E)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10D)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다. 또한, 진동 액추에이터(10E)의 자기 회로 구성은 도 19에 도시하는 진동 액추에이터(10D)의 자기 회로 구성과 동일하다. 따라서, 진동 액추에이터(10E)의 자기 회로 구성의 설명시에는 도 19를 참조한다.
진동 액추에이터(10E)는 고정체(20E)와, 가동체(30E)와, 금속 스프링(40)을 갖는다. 고정체(20E)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)의 마그넷(60E)을 갖고, 가동체(30E)는 슬릿을 갖는 E형 형상 코어(504E)와 그 슬릿에 배치된 코일(70E)을 갖는다.
진동 액추에이터(10E)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)을 이루고 있다.
고정체(20E)는, 도 21 및 도 22에 도시하는 바와 같이, 마그넷(60E) 외에, 직사각형 상자 형상의 케이스(21E), 전원 공급부(25)가 접속된 홀더(22E), 축부(80), 커버(24A)를 갖는다. 가동체(30A)는 코어(50E)를 갖는 E형 형상 코어(504E) 이외에, 베어링부(52E)를 갖는다.
케이스(21E) 내에, 홀더(22E)를 통하여, 축부(80)가 길이 방향을 따르는 타측벽(정면측벽)측에, 걸쳐 설치되어 있다. 또한 축부(80)와 반대측의 길이 방향을 따르는 일단측에는, 타측벽에 마그넷(60E)이 길이 방향으로 번갈아 상이한 자극면이 위치하도록 부착되어 있다.
축부(80)에는, 평판 형상의 평면으로 보아 E형 형상의 E형 형상 코어(504E)의 일측부가 길이 방향으로 이동 자유로운 배치로 외부 삽입되어 있다.
E형 형상 코어(504E)는 편평 판 형상의 길이 방향을 따르는 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성한 E자 형상을 이루고 있다. E형 형상 코어(504E)에서는, 코일(70E)이 권회된 코어(50E)를 중앙의 볼록부(중앙 볼록극)로서 형성하고, 이 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하고, 코어(50E)와 동일하게 마그넷(60E)측으로 돌출하는 코어편(505E)을 갖는다.
E형 형상 코어(504E)는 대향면(51E, 506E)은 마그넷(60E)의 자극(자극면)(61E)에 평행하게, 또한, 대향하여 배치된다.
홀더(22E)는, 케이스(21E) 내에서, 축부(80)를 통하여 가동체(30E)를 축 방향으로 이동 자유롭게 지지한다. 또한, 축부(80) 둘레의 구조는 진동 액추에이터(10D)의 축부(80)와 동일한 구조이므로 상세의 설명은 생략한다.
코일(70E)은, 코어(50E)에 대하여, 마그넷(60E)의 자극면(61E)에 대향하는 대향면(51E)을 둘러싸도록, 코어(50E)의 외주를 권회하고 있다. 코일(70E)은 결선되는 와이어 스프링(45)을 통하여 전원 공급부(25)로부터 급전된다.
진동 액추에이터(10E)에서는 케이스(21E) 내에서, 자성체인 코어(50E)(구체적으로는 E형 형상 코어(504E))와, 마그넷(60E)이 가동체(30E)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, 코어(50E)와 마그넷(60E) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30E)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 전원이 코일(70E)에 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50E)를 포함하는 가동체(30E)에 예압이 걸리는 상태가 된다. 따라서, 코어(50E)는, 고정체(20E)(주로 케이스(21E) 등)에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)로 된다.
이와 같이 구성되는 가동체(30E)(코어(50E), 베어링부(52E))는 금속 스프링(40)과, 코어(50E) 및 마그넷(60E)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
또한 코일(70E)에 의해 여자된 코어(50E)(E형 형상 코어(504E))는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷(60E)의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다.
코어(50E)는, 코일(70E)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 19에 도시하는 자기 회로 구성과 동일)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다.
예를 들면, 마그넷(60E)의 극성(자극면(61E))을 길이 방향으로 늘어서는 N극, S극(도 19 참조)으로 하고, 이것들을 코어(50E)의 자극면이 되는 대향면(51E, 506E)에 대향하여 길이 방향으로 줄지어 배치하고 있다. 또한 전원 공급부(25)로부터 코일(70E)에 가동체(30E)의 공진 주파수(fr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하여 코일(70E)을 여자한다. 예를 들면, 코일(70E)에 각각 전류를 공급하여 코어(50E)의 극성을 N극, 이것을 사이에 끼우는 위치의 코어편(505)의 극성을 S극으로 한다. 그러면, 코어(50E) 및 코어편(505)(E형 형상 코어(504E))은 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70E)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(50E), 코어편(505)의 극성을 S극, N극으로 하면, 코어(50E, 505E)를 포함하는 E형 형상 코어(504E)를 구비하는 가동체(30E)는 F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다.
이것을 반복함으로써, 가동체(30E)의 코어(50E, 502E)는, 구동 기준 위치가 되는 위치(여기에서는 대향면(51E)의 길이 방향의 중심이 마그넷(60E)의 N극 S극의 중심과 겹치는 위치)를 기준으로 하여, 길이 방향으로 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 진동을 행한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
(실시형태 4)
도 23은 본 발명에 따른 실시형태 4의 진동 액추에이터(10F)의 구성을 나타내는 외관도이며, 도 24는 동 진동 액추에이터(10F)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 23 및 도 24에서는, 진동 액추에이터(10F)는, 내부 구성이 보이도록, 커버(24)를 돌린 상태로 도시하고 있다. 또한, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮인다. 또한, 도 25는 동 진동 액추에이터(10F)의 분해 사시도이며, 도 26은 동 진동 액추에이터(10F)의 주요부 구성의 위치 관계를 나타내는 측면도이다. 또한, 도 27은 가동체(30F)의 움직임의 설명에 제공하는 도면이며, 구체적으로는, 진동 액추에이터(10F)의 자기 회로 구성을 모식적으로 나타내는 평단면도이다. 도 27에서는, 축부(80), 홀더(22F) 등은 생략하고 있다.
도 23∼도 27에 나타내는 진동 액추에이터(10F)는 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 마그넷과 요크를 가동체에 구비하고, 코일과 코어를 고정체에 구비한다. 또한, 진동 액추에이터(10F)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는, 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10F)는, 도 23에 도시하는 바와 같이, 고정체(20F)와, 가동체(30F)와, 금속 스프링(40)을 갖는다.
도 24에 도시하는 바와 같이, 고정체(20F)는 케이스(21F)와, 홀더(22F)와, 축부(80)와, 커버(24)(도 25 참조)와, 코일(공심)(70F)과, 슬릿을 갖고, 슬릿에 코일(70F)이 배치된 E형 형상 코어(504F)와, 전원 공급부(25)를 갖는다.
한편, 가동체(30F)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60F)과, 마그넷(60F) 및 베어링부(52F)가 고정된 요크(90)를 갖는다.
진동 액추에이터(10F)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형의 고정체(20F)를 갖는다.
케이스(21F)는 케이스(21)와 동일하게 형성되고, 측면에서 보아 원호 형상의 둘레벽부를 가지며, 길이 방향을 따르는 일측벽(배면측벽)측에 E형 형상 코어(504F)가 배치되고, 이것에 원주 방향에서 대향하는 타측벽측에 홀더(22F)를 통하여 축부(80)가 고정되어 있다.
축부(80)는, 가동체(30F)의 베어링부(52F)를 삽입 통과한 상태에서, 그 양단부에서 홀더(22F)에 의해 지지되어 있고, 케이스(21F)의 원호(만곡면)를 원주로 하는 원의 중심축과 평행한 선 상에 배치된다. 또한, 케이스(21F)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
홀더(22F)는, 케이스(21F) 내에서, 축부(80)를 통하여 가동체(30F)를 축 방향으로 이동 자유롭게 지지한다.
또한 축부(80)에 있어서, 베어링부(52F)로부터 길이 방향으로 돌출하는 부위에는, 베어링부(52F)를 사이에 끼우도록 외부 삽입된 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다. 베어링부(52F) 및 E형 형상 코어(504F)는, 끼워지는 금속 스프링(40)에 의해, 길이 방향의 중앙 부분에 위치하도록 바이어스 된다.
E형 형상 코어(504F)는 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되고, 케이스(21F)의 형상에 대응하여 형성되어 있다. 상세하게는, 케이스(21F)의 만곡면부인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판 형상으로 형성되어 있고, 케이스(21F)의 일측면측에, 일측면의 연장 방향을 따라 고정되어 있다. E형 형상 코어(504F)는 단면 원호의 편평 판 형상 길이 방향을 따르는 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성한 E자 형상을 이루고 있다. E형 형상 코어(504F)에서는 코일(70F)이 슬릿을 통하여 권회하면서, 코어(50F)의 외주에 배치되어 있다. 만곡 판 형상의 코어(50F)는 E형 형상 코어(504F)에 있어서의 중앙 볼록부(중앙 볼록극)로서 기능한다. E형 형상 코어(504F)는, 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성되고, 코어(50F)와 동일하게 마그넷(60F)측으로 돌출하는 코어편(505F)을 갖는다.
코일(70F)은, 코어(50F)의 주위에, 마그넷(60F)의 자극면(61F)에 대향하는 대향면(51F)을 둘러싸도록, 코어(50F)의 외주에 권회되어 있고, 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70F)은 전원 공급부(25)로부터 급전됨으로써 여자된다.
마그넷(60F)은 복수의 자극으로서 자극면(61F)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 자극면(61F)에는, 도 23∼도 25 및 도 27에 도시하는 바와 같이, 4개의 상이한 자극이 번갈아 배치되어 있다. 즉, 마그넷(60F)은, E형 형상 코어(504F)의 대향면에 대향하여, 케이스(21F)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 번갈아 상이한 극성으로 늘어서도록, 배치되어 있다.
자극면(61)은 E형 형상 코어(504F)의 대향면(51F, 506F)에 대하여 소정 간격을 두고, 대향하여 또한 평행하게 배치되어 있다.
여기에서, 도 26에 도시하는 바와 같이, 자극면(61F)과 대향면(51F, 506F)은 원호 형상의 바닥면(27)의 접선 방향에 대하여 경사져 있다. 이와 같이 자극면(61F)과 대향면(51F, 506F)이 경사짐으로써 자극면(61F)과 대향면(51F, 506F)은 만곡한 케이스(21F) 내가 한정된 스페이스에 있어서, 서로 대향하는 면적을 최대한 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 자기 회로를 구동시켰을 때, 효율적으로 자속을 집중시켜 고출력화를 도모할 수 있다.
또한, 도 26에 도시하는 바와 같이, 마그넷(60F)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504F)의 높이는 대략 동일한 길이로 하고 있다. 이것에 의해, 가동체(30F)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(축 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
마그넷(60)은, E형 형상 코어(504F)에 대하여 원주 방향 반대측에서, 요크(90)에 접착되어 있고, 요크(90)는 베어링부(52F)와 일체로 형성된다. 베어링부(52F)는 축부(80)가 삽입 통과되는 것이며, 소결 슬리브 베어링에 의해 형성된다. 베어링부(52F)는 요크(90)에 코킹 고정되어 있다.
또한 베어링부(52F)는 금속 스프링(40)을 통하여 탄성 지지되어 있다. 이것에 의해 가동체(30F)는, 코일(70F)에 급전되고 있지 않은 경우, 금속 스프링(40) 및 자기 스프링에 의해, 케이스(21F)(고정체(20F)) 내에서, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치하도록 바이어스 된다.
또한 케이스(21F) 내에 있어서, 자성체인 코어편(505F), 코어(50F)를 갖는 E형 형상 코어(504F)와 마그넷(60F)이 가동체(30F)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504F)와 마그넷(60F) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30F)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70F)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50F), 코어편(505F)을 포함하는 가동체(30A)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60F)은 고정체(20F)(주로 케이스(21F) 등)에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
이와 같이, 가동체(30F)(마그넷(60F), 요크(90), 베어링부(52F))는 금속 스프링(40)과, 마그넷(60F) 및 E형 형상 코어(504F)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다.
또한 고정체(20F)는 케이스(21F), 커버(24F)와 더불어, 케이스(21F)에 접착되고, 코일(70F)이 권회된 E형 형상 코어(504F)와 축부(80)와, 홀더(22F)를 갖는다. 가동체(30F)는 마그넷(60F)과, 마그넷(60F)에 접착 고정된 요크(90)와, 요크(90)에 코킹 고정된 소결 슬리브인 베어링부(52F)를 갖는다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70F)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504F)의 코어(50F)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다.
구체적으로는, 코어(50F)가 코일(70F)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50F) 자체가 여자되고, 마그넷(60F)을 갖는 가동체(30F)는 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 24 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다.
예를 들면, 도 27에 나타내는 바와 같이 가동체(30F)로서, 마그넷(60F)의 극성(자극면(61F))을 길이 방향으로 늘어서는 N극, S극으로 하여, 요크(90)에 부착한다. 마그넷(60F)의 자극면(61F)은 코어(50F), 코어편(505F)의 자극면이 되는 대향면(51F, 506F)에 대향하여 자극을 번갈아 길이 방향으로 줄지어 배치한다. 여기에서는, 대향하는 상호의 극성의 수를 마그넷 4:코어 3이 되도록 하고 있다. 또한, 상호의 극수의 비는 마그넷:코어=2:3, 3:2이어도 된다. 또한 전원 공급부(25)로부터 코일(70F)에 가동체(30F)의 공진 주파수(fr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하여 코일(70F)을 여자한다. 코일(70F)에 각각 전류를 공급하여 코어(50F)의 극성을 N극, 이것을 사이에 끼우는 위치의 코어편(505)의 극성을 S극으로 한다. 그러면, 마그넷(60F)은 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70F)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(50F), 코어편(505)의 극성을 S극, N극으로 하면, 마그넷(60F)을 구비하는 가동체(30F)는 F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다.
이것을 반복함으로써, 가동체(30F)의 마그넷(60F)은 구동 기준 위치가 되는 위치, 여기에서는 자극면(61F)의 길이 방향의 중심(N극과 S극의 경계 위치)이 E형 형상 코어(504F)의 중심의 대향면(51F)의 N극의 중심 위치와 겹치는 위치이며 도 24 및 도 27로 표시되는 가동체(30F)의 위치를 기준으로 하여, 길이 방향으로 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 진동을 행한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10F)에서는, 전원 공급부(25)로부터 코일(70F)에 입력되는 교류파에 의해 E형 형상 코어(504F), 즉, 코어(50F)의 대향면(51F) 및 코어편(505F)의 대향면(506F)이 자화되어, 가동체(30F)측의 마그넷(60F)의 자극면(61F)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생한다. 이것에 의해, 상호 대향하는 면을 따르는 방향, 즉, 코어(50F)의 대향면(51F) 및 코어편(505F)의 대향면(506F)과, 가동체(30F)측의 마그넷(60F)의 자극면(61F)이라고 하는 상호의 면을 따르는 방향으로, 바닥면(27)의 이면측에서 가동체(30F)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10F)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 6>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
마그넷(60F) 및 마그넷(60F)과 대향하는 E형 형상 코어(504F)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정하기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어려워져, 가동체(30F)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 선형 구동시킬 수 있다. 아울러, 마그넷(60F)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30F)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30J)가 케이스(21F) 및 커버(24F)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로, 가동체(30F)를 적합하게 선형 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 고정체(20F)의 E형 형상 코어(504F)에 있어서, 대향면(51F, 506F)은 코일(70F)에의 급전에 의해, 중앙의 대향면(51F)의 양측에서, 당해 중앙의 대향면(51F)과는 상이한 자극이 되도록 배치되어 있다. 한편, 마그넷(60F)은 자극면(61F)에 있어서 상이한 4극면의 경계 부분에, E형 형상 코어(504F)의 코어(50F) 및 코어편(505F)의 중앙 부분이 위치하도록 배치된다.
이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30F)의 마그넷(60F)을 가동시킬 때, 길이 방향으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
또한 코일(70F)이 가동체(30F)에 설치됨으로써, 가동체(30F)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있는 구조이므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 코어1-2극인 구조에 비해, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10F)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10F)는 고정체(20F)에 중앙 볼록부(코어(50F))에 코일(70F)를 권회한 E형 형상 코어(504F)를 배치하고, 가동체(30F)에 복수 극(2극 내지 4극, 여기에서는 4극)의 마그넷(60F)을 배치하고 있다(마그넷의 극수 X에 대하여 코어의 극수 X+1, 또는 X-1). 이것에 의해, 종래의 VCM의 추력 발생 원리를 사용하여, 작용 반작용의 법칙에 따라 코어를 가동한 경우와 비교하여, 질량을 크게 할 수 있으므로, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 종래의 VCM과 비교하여 자기 저항을 작게 할 수 있어, 에너지 변환 효율이 향상되어, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한 가동체(30F) 및 축부(80)를 조립한 조립품과, 고정체(20F)의 코일(70F) 및 E형 형상 코어(504F)를 조립한 조립품을 케이스(21F)에 넣는 것만으로, 진동 액추에이터(10F)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높고, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60F)을 가동체(30F)측에 배치하고, 급전되는 코일(70F)을 고정체(20F)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 23∼도 27에 도시하는 실시형태 4의 진동 액추에이터(10F)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 4의 변형예)
도 28은 실시형태 4의 진동 액추에이터(10F)의 변형예로서의 진동 액추에이터(10G)의 내부 구성을 도시하는 사시도이며, 도 29는 동 진동 액추에이터(10G)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 도 30은 동 진동 액추에이터(10G)의 분해 사시도이며, 도 31은 동 진동 액추에이터(10G)의 주요부 구성의 위치 관계를 도시하는 측면도이다.
도 28에 나타내는 바와 같이, 진동 액추에이터(10G)는 진동 액추에이터(10F)의 외형을 평판 형상으로 한 것이며, 그것에 따라 각 구성 부재를 원호 형상으로부터 평판 형상에 대응하는 형상으로 형성하고 있다.
진동 액추에이터(10G)는 진동 액추에이터(10F)의 구성 요소의 기능과 동일한 구성 요소로 구성되고, 진동 액추에이터(10F)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조를 갖는다.
따라서, 진동 액추에이터(10G)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10F)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
고정체(20G)는 케이스(21G)와, 홀더(22G)와, 축부(80)와, 커버(24)(도 25 참조)와, 슬릿을 갖고, 이 슬릿에 코일(공심)(70G)이 배치된 E형 형상 코어(504G)와, 코일(70G)에 접속된 전원 공급부(25)를 갖는다. 한편, 가동체(30G)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60G)과, 마그넷(60G) 및 베어링부(52G)가 고정된 요크(90)를 갖는다. 진동 액추에이터(10G)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형의 고정체(20G)를 갖는다. 가동체(30G)(마그넷(60G), 요크(90G), 베어링부(52G))는 금속 스프링(40)과, 마그넷(60G) 및 E형 형상 코어(504G)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다.
케이스(21G)는 길이 방향을 따르는 일측벽측에 E형 형상 코어(504G)가 배치되고, 이것에 원주 방향에서 대향하는 타측벽측에 홀더(22G)를 통하여 축부(80)가 고정되어 있다. 축부(80)는 케이스(21G)의 길이 방향을 따라 배치되고, 가동체(30G)의 베어링부(52G)를 삽입 통과한 상태에서, 그 양단부에서 홀더(22G)에 의해 지지되어 있다. 홀더(22G)는, 케이스(21G) 내에서, 축부(80)를 통하여 가동체(30G)를 길이 방향으로 이동 자유롭게 지지한다. 또한 축부(80)에는, 베어링부(52G)의 양측에서, 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다. 전원 공급부(25)를 통하여 코일(70F)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504G)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷(60F)의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. E형 형상 코어(504G)에서는 코어(50G)와, 코어편(505G)은 상이한 극성으로 여자하고, 이것에 대향 배치된 마그넷(60G)을 갖는 가동체(30G)는 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 24 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 진동 액추에이터(10G)에 있어서의 가동체(30G)의 움직임은 도 27에 나타내는 움직임과 동일하다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다. 진동 액추에이터(10G)는 평면 형상의 진동 액추에이터(10A, 10C, 10E)와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 5)
도 32는 본 발명에 따른 실시형태 5의 진동 액추에이터(10H)의 구성을 나타내는 외관도이며, 도 33은 동 진동 액추에이터(10H)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 32 및 도 33에서는, 진동 액추에이터(10H)는 커버(24)를 떼어낸 상태로 도시된다. 또한, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮어진다. 또한 도 34는 동 진동 액추에이터(10H)의 분해 사시도이며, 도 35는 가동체(30H)의 움직임의 설명을 제공하는 도면으로, 구체적으로는, 진동 액추에이터(10H)의 자기 회로 구성을 모식적으로 나타내는 평단면도이다. 또한, 도 35에서는, 자기 회로 구성 및 가동체(30H) 이외의 구성 요소(예를 들면, 도 32∼34에서 도시하는 유지 스프링부(40H) 등)는 생략하고 있다.
도 32∼도 35에 나타내는 진동 액추에이터(10H)는, 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 마그넷과 요크를 가동체에 구비하고, 코일과 코어를 고정체에 구비하고 있다. 진동 액추에이터(10H)의 구성에 있어서의 예압은, 상기한 바와 같이, 축이 없기 때문에, 가동 방향 이외의 움직임(여기에서는, 유지 스프링부(40H) 등의 판 스프링의 비틀림 방향의 움직임이나 가동 방향의 움직임과 수직 방향의 움직임 등)을 규제한다. 또한, 진동 액추에이터(10H)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10H)는 고정체(20H)와, 가동체(30H)와, 가동체(30H)를 탄성 지지하는 유지 스프링부(40H)를 갖는다.
고정체(20H)는 케이스(21)와 동일하게 형성되는 케이스(21H), 전원 공급부(25), 커버(24)(도 34 참조), 코일(공심)(70H)이 배치된 슬릿을 갖는 E형 형상 코어(504H)를 갖는다. 한편, 가동체(30H)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60H)과, 마그넷(60H)이 고정된 요크(90H)를 갖는다.
고정체(20H)는 바닥면(27)이 만곡면으로 구성되고, 여기에서는 고정체(20H) 자체를 외형이 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)으로 형성되어 있다.
케이스(21H)는 케이스(21)와 동일하게 형성되고, 바닥면(27)의 외측 가장자리로부터 측면으로 보아 원호 형상의 둘레벽부를 갖는다. 둘레벽부는 원호 형상의 양단벽과, 직사각형 형상의 측벽(212, 214)으로 틀 형상으로 형성되어 있고, 둘레벽부 중, 길이 방향을 따른 일측벽(배면측벽)(212)측에 E형 형상 코어(504H)가 배치되고, E형 형상 코어(504H)에 원주 방향에서 대향하는 타측벽(214)측에 유지 스프링부(40H)의 고정판부(41)가 고정되어 있다.
E형 형상 코어(504H)와 고정판부(41) 사이에 가동체(30H)가 배치된다. 또한, 케이스(21H)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
유지 스프링부(40H)는 금속 재료 등의 탄성 변형 가능한 재료에 의해 형성된다. 유지 스프링부(40H)는 케이스(21H)와 가동체(30H)를 접속하고, 가동체(30H)를 원호(만곡면)를 원주로 하는 원의 중심축 방향(여기에서는 길이 방향)으로 이동 자유롭게 지지한다.
여기에서는, 유지 스프링부(40H)는 가늘고 긴 띠 형상의 금속판을 가공하여 형성된다. 유지 스프링부(40H)에서는 케이스(21)의 타측벽(214)에 고정되는 띠 형상의 고정판부(41)의 양단부로부터 각각 암부(43)가 대략 직교 방향으로 돌출되어 있다.
암부(43)는 동일 형상이며 서로 대향하여 배치되고, 각각 밑변이 바닥면(27)을 따르는 형상으로 되어 있는 원호 판 형상으로 형성되어 있다.
암부(43)는 요크(90H)에 있어서 마그넷(60H)측을 향하여 서로 접근하는 양측면 중, 마그넷(60H)측의 단부에 고정되어 있다. 암부(43)는 선단부 이외에서는, 요크(90H)의 양측면에서 이간되어 있고, 암부(43)의 선단부에서, 요크(90H)를 끼고, 또한, 변형에 의해, 요크(90H)를 길이 방향으로 이동 가능하게 지지한다.
유지 스프링부(40H)는, 요크(90H)에 부착된 마그넷(60H)을 E형 형상 코어(504H)에 대하여, 상호의 길이 방향의 중심이 겹치는 위치(상태 위치)에서, 소정 간격을 두고 대향시킨 상태에서 유지한다. 이 위치는 케이스(21H)에 있어서의 길이 방향의 중앙 부분의 위치이다. 이 구성에 의해, 유지 스프링부(40H)는, 탄성 변형한 상태에 있어서, 요크(90H) 즉 가동체(30H)를 탄성 변형에 의해 상태 위치에 위치하도록 바이어스 한다.
E형 형상 코어(504H)는 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되고, 케이스(21H)의 형상에 대응하고 또한 케이스(21H) 내에서 길이 방향으로 이동 자유로운 크기로 형성되어 있다. 상세하게는, 케이스(21H)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판 형상으로 형성되어 있고, 케이스(21H)의 일측벽측에 일측벽(214)의 연장 방향을 따라 고정되어 있다.
E형 형상 코어(504H)에 있어서, 단면 원호의 편평 판 형상의 1 변부에는, 당해 1 변을 3 분할하는 위치에 슬릿이 형성되어 있고, 이것에 의해 E자 형상을 이루고 있다. 즉, 슬릿에 의해 E형 형상 코어(504H)에서는, 중앙 볼록부(중앙 볼록극)가 되는 코어(50H)와, 코어(50H)에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성된 코어편(505H)이 각각 마그넷(60H)측으로 돌출하여 형성되어 있다.
또한 슬릿을 통하여 길이 방향으로 늘어서는 코어편(505H), 코어(50H), 코어편(505H)의 선단면은 마그넷(60H)의 자극면(61H)와 대향하는 대향면(506H, 51H, 506H)이다. 슬릿에는 코일(70H)이 들어가고, 코어(50H)의 외주를 둘러싸도록 권회함으로써 코어(50H)의 외주에 배치되어 있다.
코일(70H)은 코어(50H)의 주위에 대향면(51H)을 둘러싸도록 배치되고, 또한, 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70H)은 전원 공급부(25)로부터 급전되고, 이것에 의해, E형 형상 코어(504H)의 대향면(506H, 51H, 506H)을 여자한다.
마그넷(60H)은 복수의 자극으로서 자극면(61H)을 갖는다. 자극면(61H)은 E형 형상 코어(504H)의 대향면(51H, 506H)에 대하여 소정 간격을 두고 대향하고, 또한, 평행하게 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 자극면(61H)에는, 도 35에 도시하는 바와 같이, 4개의 극성이 E형 형상 코어의 대향면(506H, 51H, 506H)에 대향하고, 케이스(21H)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 번갈아 상이한 극성으로 늘어서도록 배치되어 있다.
자극면(61H)과 대향면(51H, 506H)은 원호 형상의 바닥면(27)에 대하여 어떤 각도로 경사지게 해도 된다. 예를 들면, 서로 평행한 자극면(61H)과 대향면(506H, 51H, 506H)을, 측면에서 보아 원호를 원주로 하는 원의 반경 위에 위치시키는 경우보다도 경사지게 하여, 만곡한 케이스(21H) 내의 한정된 스페이스에서, 대향하는 면적을 최대한 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 자기 회로를 구동시켰을 때, 효율적으로 자속을 집중시켜 고출력화를 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 26에 도시하는 마그넷(60F)과 코어편(505F)과 같이, 마그넷(60H)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504H)의 높이는 대강 동일한 길이로 한다. 이것에 의해, 가동체(30H)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(축 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
마그넷(60H)은 E형 형상 코어(504H)에 대하여 원주 방향 반대측에서, 요크(90H)에 접착되어 있다. 요크(90H)는 측면 형상 원호 형상이며, 또한 평면으로 보아 등변 사다리꼴 형상을 이루고 있다. 요크(90H)에서는, 평면으로 보아 사다리꼴의 상변과 하변이 되는 변부 중 긴 변부에 마그넷(60H)이 접착되고, 짧은 변부를 고정판부(41)에 대향시키고 있다. 요크(90H)는 타측벽(214)측으로부터 유지 스프링부(40H)의 암부(43)를 통하여 탄성 지지되어 있다.
또한 케이스(21H) 내에 있어서, 자성체인 코어편(505H), 코어(50H)를 갖는 E형 형상 코어(504H)와 마그넷(60H)이 가동체(30H)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504H)와 마그넷(60H) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30H)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70H)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50H), 코어편(505H)을 포함하는 가동체(30H)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60H)은, 고정체(20H)(주로 케이스(21H) 등)에 대하여, 주변의 회전이 규제됨(소위 회전 정지)과 아울러 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
이와 같이, 가동체(30H)(마그넷(60H), 요크(90H))는 코일(70H)에 급전되고 있지 않는 경우, 유지 스프링부(40H)와, 마그넷(60H) 및 E형 형상 코어(504H)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의하여 탄성 지지된다. 유지 스프링부(40H) 및 자기 스프링은 가동체(30H)를, 고정체(20H) 내에서, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치하도록 바이어스 하는 기능을 갖는다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70H)에 급전하면, E형 형상 코어(504H)의 코어(50H)는 자기를 띠고, E형 형상 코어(50H) 자체가 여자되어, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 코일(70H)에 전류의 흐름의 방향을 번갈아 바꾸어, 즉, 코일(70H)에 교류 전류를 공급함으로써, E형 형상 코어(50H)의 대향면(506H, 51H, 506H)을 여자하면, 마그넷(60H)을 갖는 가동체(30H)는, 바닥면(27)의 이면측에 있어서, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 33 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다.
예를 들면, 도 35에 도시하는 바와 같이, 가동체(30H)를, 마그넷(60H)의 극성(자극면(61H))을, 길이 방향으로 늘어서는 N극, S극으로 하여, 요크(90H)에 부착하여 구성한다. 마그넷(60H)의 자극면(61H)은 E형 형상 코어(504H)에 있어서의 코어(50H), 코어편(505H)의 자극면이 되는 대향면(51H, 506H)에 대향하여 자극을 번갈아 길이 방향으로 줄지어 배치한다.
여기에서는, 대향하는 상호의 극성의 수를, 마그넷 4:코어 3이 되도록 하고 있다. 또한, 상호의 극수의 비는 마그넷:코어=2:3, 3:2이어도 된다. 또한 전원 공급부(25)로부터 코일(70H)에 가동체(30H)의 공진 주파수(Hr)와 대략 동일한 주파수의 교류를 공급하여 코일(70H)를 여자한다. 코일(70H)에 각각 전류를 공급하여 코어(50H)의 극성을 N극, 이것을 사이에 끼는 위치의 코어편(505)의 극성을 S극으로 한다. 그러면, 마그넷(60H)은 F1 방향으로 구동한다. 또한 코일(70H)에 전류를 역방향으로 공급하여 코어(50H), 코어편(505)의 극성을 S극, N극으로 하면, 마그넷(60H)을 구비하는 가동체(30H)는, 우선, 유지 스프링부(40H)의 스프링과, 자기 스프링에 의해, 구동 기준 위치(평상 상태 위치)로 되돌아온 후, F1 방향과는 정반대인 -F1 방향으로 구동한다. 또한, 구동 기준 위치란 여기에서는 자극면(61H)의 길이 방향의 중심(N극과 S극의 경계 위치)이 E형 형상 코어(504H)의 중심의 대향면(51H)의 N극의 중심 위치와 겹치는 위치이며 도 33 및 도 35에서 도시하는 가동체(30H)의 위치이다. 이것을 반복함으로써, 가동체(30H)의 마그넷(60H)은, 구동 기준 위치를 기준으로 하여, 길이 방향으로 양방향(F)(F1 방향과 -F1 방향)으로 왕복 진동을 행한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10H)에서는 전원 공급부(25)로부터 코일(70H)에 입력되는 교류파에 의해 E형 형상 코어(504H)가 여자, 즉, 코어(50H)의 대향면(51H) 및 코어편(505H)의 대향면(506H)이 자화된다. 이것에 의해, 대향면(506H, 51H, 506H)과, 가동체(30H)측의 마그넷(60H)의 자극면(61H) 사이에 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생한다.
이것에 의해, 서로 대향하는 면을 따르는 방향, 즉, 코어(50H)의 대향면(51H) 및 코어편(505H)의 대향면(506H)과, 가동체(30H)측의 마그넷(60H)의 자극면(61H)과 같은 상호의 면을 따르는 방향으로, 지지 부재 없이, 가동체(30H)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10H)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 6> 및 <효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
가동체(30H)는 자기 스프링에 의해 예압이 걸린 상태에서 탄성 지지됨과 아울러, 유지 스프링부(40H)에 의해 유지되어 있다.
이것에 의해, 케이스(21H) 내에서, 가동체(30H)와의 클리어런스를 좁게 해도 간섭하지 않고 조립이 가능하게 된다. 또한 가동체(30H)의 궤적이 안정하기 때문에, 설계가 용이하게 되고, 또한, 가동체(30H)의 안정한 구동이 가능하게 된다.
또한 가동체(30H)를 지지하기 위한 축부(80)를 가지고 있지 않으므로, 유지 스프링부(40H)가 판 스프링이면, 축 고정에 필요한 스페이스를 삭감하여 박형화를 도모하기 쉽다.
마그넷(60H) 및 마그넷(60H)과 대향하는 E형 형상 코어(504H)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정하기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어렵게 되어, 가동체(30H)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 리니어 구동시킬 수 있다.
아울러, 마그넷(60H)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30H)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30J)가 케이스(21H) 및 커버(24)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지한다. 또한 별도로 가동체(30H)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 고정체(20H)의 E형 형상 코어(504H)에 있어서, 대향면(51H, 506H)은, 코일(70H)로의 급전에 의해, 중앙의 대향면(51H)의 양측에서, 당해 중앙의 대향면(51H)과는 상이한 자극이 되도록 배치되어 있다. 한편, 마그넷(60H)은 자극면(61H)에 있어서 상이한 4극면의 경계 부분에, E형 형상 코어(504H)의 코어(50H) 및 코어편(505H)의 중앙 부분이 위치하도록 배치된다.
이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30H)의 마그넷(60H)을 가동시킬 때, 길이 방향으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
또한 코일(70H)이 가동체(30H)에 설치됨으로써, 가동체(30H)의 질량을 증가시킬 수 있고, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있는 구조이므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 코어1-2극인 구조에 비해, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10H)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10H)는, 고정체(20H)에, 중앙 볼록부(코어(50H))에 코일(70H)을 권회한 E형 형상 코어(504H)를 배치하고, 가동체(30H)에 복수 극(2극 내지 4극, 여기에서는 4극)의 마그넷(60H)을 배치하고 있다(마그넷의 극수(X)에 대하여 코어의 극수(X+1 또는 X-1)). 이것에 의해, 종래의 VCM의 추력 발생 원리를 사용하고, 작용반작용의 법칙에 따라 코어를 가동한 경우와 비교하여, 질량을 크게 할 수 있으므로, 고출력화를 도모할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 종래의 VCM과 비교하여 자기 저항을 작게 할 수 있어, 에너지 변환 효율이 향상되어, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한 유지 스프링부(40H)와 가동체(30H)를 조립한 조립품과, 고정체(20H)의 코일(70H) 및 E형 형상 코어(504H)를 조립한 조립품을 케이스(21H)에 넣는 것만으로 진동 액추에이터(10H)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높아, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60H)을 가동체(30H)측에 배치하여, 급전되는 코일(70H)을 고정체(20H)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터(10H)의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 32∼도 36에 도시하는 실시형태 5의 진동 액추에이터(10H)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 5의 변형예)
도 36∼도 38은 진동 액추에이터(10H)의 변형예로서의 진동 액추에이터(10I)를 나타낸다.
도 36에 도시하는 바와 같이, 진동 액추에이터(10I)는 진동 액추에이터(10)의 외형을 평판 형상으로 형성하고, 그것에 따라 각 구성 부재를 원호 형상으로부터 평판 형상에 대응하는 형상으로 형성되어 있다.
진동 액추에이터(10I)는 진동 액추에이터(10H)의 구성 요소의 기능과 동일한 기능을 갖는 구성 요소로 구성되고, 진동 액추에이터(10H)의 자기 회로와 동일하게 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조를 갖는다. 또한, 자기 회로 구조 및 가동체(30I)의 움직임은 도 35에 도시하는 자기 회로 구조 및 가동체(30H)와 동일하다.
이하에서는, 진동 액추에이터(10I)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10H)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10I)는 평판 형상의 고정체(20I)와, 가동체(30I)와, 가동체(30I)를 탄성 지지하는 유지 스프링부(40I)를 갖는다.
고정체(20I)는 평판 형상의 케이스(21I), 전원 공급부(25), 커버(24)(도 34 참조), 코일(공심)(70I)이 배치된 슬릿을 갖는 E형 형상 코어(504I)를 갖는다. 한편, 가동체(30I)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60I)과, 마그넷(60I)이 고정된 요크(90I)를 갖는다. 마그넷(60I)은 유지 스프링부(40I)는 금속 재료 등의 탄성 변형 가능한 재료에 의해 형성된다. 유지 스프링부(40I)는, 가동체(30I)를 가동 자유롭게 지지하도록, 케이스(21I)에 고정된다. 유지 스프링부(40I)는 가동체(30I)를 원호(만곡면)를 원주로 하는 원의 중심축 방향(여기에서는 길이 방향)으로 이동 자유롭게 지지하고 있다. 또한, 이들 케이스(21I), 커버(24A)(도 34 참조), 코일(공심)(70I), E형 형상 코어(504I), 마그넷(60I), 요크(90I), 유지 스프링부(40I) 등은 케이스(21H), 커버(24), 코일(70H), E형 형상 코어(504H), 마그넷(60H), 요크(90H), 유지 스프링부(40H)를 평판 형상으로 한 구성 이외는 동일한 구성 기능을 갖는다.
즉, 가동체(30I)(마그넷(60I), 요크(90I))는 유지 스프링부(40H)와, 마그넷(60I) 및 E형 형상 코어(504I)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 전원 공급부(25)를 통하여 코일(70I)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504I)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷(60I)의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. E형 형상 코어(504I)에서는 코어(50I)와, 코어편(505I)은 상이한 극성으로 여자되고, 이것에 대향 배치된 마그넷(60I)을 갖는 가동체(30I)는 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향(도 37 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 진동 액추에이터(10I)에 있어서의 가동체(30I)의 움직임은 도 35에 나타내는 움직임과 동일하다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다. 진동 액추에이터(10I)는 평면 형상의 진동 액추에이터(10A, 10C, 10E)와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
(실시형태 6)
도 39는 본 발명에 따른 실시형태 6의 진동 액추에이터(10J)의 구성을 도시하는 외관도이며, 도 40은 동 진동 액추에이터(10J)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 39 및 도 40에서는, 진동 액추에이터(10J)는 내부 구성이 보이도록, 커버(24)를 떼어낸 상태로 도시하고 있다. 또한, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮어진다. 또한 도 41은 동 진동 액추에이터(10J)의 분해 사시도이다.
도 39∼도 41에 도시하는 진동 액추에이터(10J)는 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 코일과 코어를 고정체에 구비하고, 마그넷과 요크를 가동체에 구비한다. 또한, 진동 액추에이터(10J)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10J)는, 도 39에 도시하는 바와 같이, 고정체(20J)와, 고정체(20J)에 금속 스프링을 통하지 않고, 자기 스프링에 의해 가동 자유롭게 지지되는 가동체(30J)를 갖는다.
도 40에 도시하는 바와 같이, 고정체(20J)는 케이스(21J)와, 홀더(22J)와, 축부(80)와, 커버(24)(도 41 참조)와, 코일(공심)(70J)과, 슬릿에 코일(70J)이 배치된 E형 형상 코어(504J)와, 전원 공급부(25)를 갖는다.
한편, 가동체(30J)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극, 도 39∼도 41에서는 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60J)과, 마그넷(60J) 및 베어링부(52J)가 고정된 요크(90J)를 갖는다. 또한, 축부(80)에 베어링부(52J)가 흡착하지 않는 구성이면, 베어링부(52J)를 요크(90J)와 일체로 해도 된다.
고정체(20J)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형을 갖는다. 케이스(21J)는 케이스(21)와 동일하게 측면으로 보아 원호 형상으로 형성되고, 바닥면(27)의 외주에서 둘레벽부가 세워 설치되어 있다. 둘레벽부 중 길이 방향을 따르는 일측벽(배면측벽)(212)의 내측을 따라 E형 형상 코어(504J)가 배치되고, 이것에 원주 방향에서 대향하는 타측벽(214)의 내측을 따라 홀더(22J)를 통하여 축부(80)가 고정되어 있다.
축부(80)는, 가동체(30J)의 베어링부(52J)를 삽입 통과한 상태에서, 그 양단부에서 홀더(22J)에 고정된다. 축부(80)는 케이스(21J)의 원호(만곡한 바닥면(27)의 단면 형상)를 원주로 하는 원의 중심축과 평행한 선 위에 배치된다. 또한, 케이스(21J)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
홀더(22J)는, 케이스(21J) 내에 있어서, 축부(80)를 통하여 가동체(30J)를 축 방향으로 이동 자유롭게 지지한다.
E형 형상 코어(504J)는 케이스(21J) 내에서 가동체(30J)에 대향하여 배치된다. E형 형상 코어(504J)는 케이스(21J)의 일측면측에, 일측면의 연장 방향을 따라 고정되어 있다. E형 형상 코어(504J)는 케이스(21J)의 형상에 대응하여 형성되어 있고, 케이스(21J)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판의 길이 방향을 따르는 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성하여, 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되어 있다. E형 형상 코어(504J)는 슬릿에 끼워져 형성되고, 또한, 만곡 판 형상의 중앙 볼록부(중앙 볼록극으로서의 코어(50J))와, 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성되고, 코어(50J)와 동일하게 마그넷(60J)측으로 돌출하는 코어편(505J)을 갖는다. 코어(50J)의 외주에는, 코일(70J)이 슬릿을 통하여 권회되어 있다.
코어(50J) 및 코어편(505J)은 마그넷(60J)의 자극면(61J)에 대향하여 배치되는 대향면(51J, 506J)을 갖는다.
코어(50J)의 대향면(51J)을 둘러싸도록, 코일(70J)은 코어(50J)의 외주에 배치되고, 또한, 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70J)은 전원 공급부(25)로부터 급전됨으로써 여자된다.
마그넷(60J)의 자극면(61J)은 복수의 자극을 구비한다. 여기에서는, 본 실시형태에서는, 자극면(61J)에는, 도 39∼도 41에 도시하는 바와 같이, 4개의 상이한 자극이 번갈아, 케이스(21J)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 줄지어 배치되고, 또한, E형 형상 코어의 대향면(51J, 506J)에 대향하여 배치되어 있다.
여기에서는, 자극면(61J)과 대향면(51J, 506J)은 도 26의 실시형태 4의 자극면(61F)과 대향면(51F, 506F)의 구성과 동일하고, 원호 형상의 바닥면(27)의 접선 방향에 대하여 경사져 있다. 이와 같이 자극면(61J)과 대향면(51J, 506J)이 서로 평행하게 경사짐으로써, 자극면(61J)과 대향면(51J, 506J)은 만곡한 케이스(21J) 내의 한정된 스페이스에 있어서, 서로 대항하는 면적을 최대한 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 자기 회로를 구동시켰을 때, 효율적으로 자속을 집중시켜 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 마그넷(60J)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504J)의 높이를 대강 동일한 길이로 하면, 가동체(30J)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(축 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
마그넷(60J)은 E형 형상 코어(504J)에 대하여 원주 방향 반대측에서, 요크(90J)에 접착되어 있고, 요크(90J)는 베어링부(52J)와 일체로 형성된다. 베어링부(52J)는 축부(80)가 삽입 통과되는 것이며, 소결 슬리브 베어링에 의해 형성된다. 베어링부(52J)는 요크(90J)에 코킹 고정되어 있다.
케이스(21J) 내에 있어서, 자성체인 코어편(505J), 코어(50J)를 갖는 E형 형상 코어(504J)와 마그넷(60J)이 가동체(30J)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504J)와 마그넷(60J) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30J)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70J)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50J), 코어편(505J)을 포함하는 가동체(30J)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60J)은, 고정체(20J)(주로 케이스(21J))에 대하여, 축부(80) 주위의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70J)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504J)의 코어(50J)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 구체적으로는, 코어(50J)가 코일(70)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50J) 자체가 여자되고, 마그넷(60J)을 갖는 가동체(30J)는 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 J 방향(예를 들면, 도 40 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 즉, 가동체(30J)는 고정체(20J)에 대하여(구체적으로는 바닥면(27)의 이면측에서), 마그넷(60J)과 코어(50J)의 상호의 대향면(61J, 51J)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10J)에서는 전원 공급부(25)로부터 코일(70J)에 입력되는 교류파에 의해 E형 형상 코어(504J), 즉, 코어(50J)의 대향면(51J) 및 코어편(505J)의 대향면(506J)이 자화되어, 가동체(30J)측의 마그넷(60J)의 자극면(61J)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생한다. 이것에 의해, 서로 대향하는 면을 따르는 방향, 즉, 코어(50J)의 대향면(51J) 및 코어편(505J)의 대향면(506J)과, 가동체(30J)측의 마그넷(60J)의 자극면(61J)과 같은 서로의 면을 따르는 방향으로 가동체(30J)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10J)에 의하면, 상기의 효과 1∼효과 8과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 가동체(30J)(마그넷(60J), 요크(90J), 베어링부(52J))는 마그넷(60J) 및 E형 형상 코어(504J)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다. 즉, 금속 스프링을 사용하지 않고 가동체(30J)를 가동 자유롭게 탄성 지지하므로, 금속 스프링을 사용했을 때의 금속 스프링의 재료의 피로를 고려할 필요가 없게 되어, 진동 액추에이터의 신뢰성이 향상된다.
또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
또한 마그넷(60J) 및 마그넷(60J)과 대향하는 E형 형상 코어(504J)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정하기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어렵게 되어, 가동체(30J)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 리니어 구동시킬 수 있다. 더불어, 마그넷(60J)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30J)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30J)가 케이스(21J) 및 커버(24J)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로 가동체(30J)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 고정체(20J)의 E형 형상 코어(504J)에 있어서, 대향면(51J, 506J)은 코일(70J)에 대한 급전에 의해, 중앙의 대향면(51J)의 양측에서, 당해 중앙의 대향면(51J)과는 상이한 자극이 되도록 배치되어 있다. 한편, 마그넷(60J)은 자극면(61J)에 있어서 상이한 4극면의 경계 부분에, E형 형상 코어(504J)의 코어(50J) 및 코어편(505J)의 중앙 부분이 위치하도록 배치된다.
이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30J)의 마그넷(60J)을 가동시킬 때, 길이 방향으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
또한 코일(70J)이 가동체(30J)에 설치됨으로써, 가동체(30J)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있는 구조이므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 코어1-2극인 구조에 비교하여, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10J)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10J)는 고정체(20J)에 중앙 볼록부(코어(50J))에 코일(70J)를 권회한 E형 형상 코어(504J)를 배치하고, 가동체(30J)에 복수 극(2극 내지 4극, 여기에서는 4극)의 마그넷(60J)을 배치하고 있다(마그넷의 극수(X)에 대하여 코어의 극수(X+1, 또는 X-1)). 이것에 의해, 종래의 VCM의 추력 발생 원리를 사용하고, 작용반작용의 법칙에 따라 코어를 가동한 경우와 비교하여, 질량을 크게 할 수 있으므로, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 종래의 VCM과 비교하여 자기 저항을 작게 할 수 있어, 에너지 변환 효율이 향상되어, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한 가동체(30J) 및 축부(80)를 조립한 조립품과, 고정체(20J)의 코일(70J) 및 E형 형상 코어(504J)를 조립한 조립품을 케이스(21J)에 넣는 것만으로, 진동 액추에이터(10J)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높고, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60J)을 가동체(30J)측에 배치하고, 급전되는 코일(70J)을 고정체(20J)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 39∼도 41에 나타내는 실시형태 6의 진동 액추에이터(10J)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 7)
도 42는 본 발명에 따른 실시형태 7의 진동 액추에이터(10K)의 분해 사시도이며, 도 43은 동 진동 액추에이터(10K)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 43에서는, 진동 액추에이터(10K)는, 내부 구성이 보이도록, 커버(24)를 떼어낸 상태로 도시하고 있다. 또한, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮어진다.
도 42 및 도 43에 나타내는 진동 액추에이터(10K)는 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 코일과 코어를 고정체에 구비하고, 마그넷과 요크와 축부를 가동체에 구비한다. 또한, 진동 액추에이터(10K)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10K)는, 도 42에 도시하는 바와 같이, 고정체(20K)와, 금속 스프링(40)과, 금속 스프링(40)과 자기 스프링에 의해 가동 자유롭게 탄성 지지되는 가동체(30K)를 갖는다.
도 42에 도시하는 바와 같이, 고정체(20K)는 케이스(21K)와, 홀더(22K)와, 베어링부(52K)와, 커버(24)(도 42 참조)와, 코일(공심)(70K)과, 슬릿에 코일(70K)이 배치된 E형 형상 코어(504K)와, 전원 공급부(25)를 갖는다.
한편, 가동체(30K)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극, 도 42∼도 43에서는 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60K)과, 축부(80)와, 마그넷(60K)이 고정된 요크(90K)를 갖는다.
고정체(20K)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형을 갖는다. 케이스(21K)는 케이스(21)와 마찬가지로 측면으로 보아 원호 형상으로 형성되고, 바닥면(27)의 외주에서 둘레벽부가 세워 설치되어 있다. 둘레벽부 중 길이 방향을 따른 일측벽(배면측벽)(212)의 내측을 따라 E형 형상 코어(504K)가 배치되고, 이것에 원주 방향에서 대향하는 타측벽(214)의 내측을 따라 홀더(22K)가 고정되어 있다. 홀더(22K)는 축부(80)를 통하여 가동체(30K)를 축부(80)의 축 방향, 즉, 원호의 중심축에 평행한 방향으로 가동 자유롭게 지지한다.
E형 형상 코어(504K)는 케이스(21K) 내에서 가동체(30K)에 대향하여 배치된다. E형 형상 코어(504K)는 케이스(21K)의 형상에 대응하여 형성되어 있고, 케이스(21K)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판의 길이 방향을 따른 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성함으로써 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되어 있다. E형 형상 코어(504K)는 슬릿에 끼워져 형성되고, 또한 만곡 판 형상의 중앙 볼록부(코어)(50K)와, 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성되고, 코어(50K)와 동일하게 마그넷(60K) 측에 돌출하는 코어편(505K)을 갖는다. 코어(50K)의 외주에는 코일(70K)이 슬릿을 통하여 권회되어 있다.
코어(50K) 및 코어편(505K)은 마그넷(60K)의 자극면(61K)에 대향하여 배치되는 대향면(51K, 506K)을 갖는다.
코어(50K)의 대향면(51K)을 둘러싸도록, 코일(70K)은 코어(50K)의 외주에 배치되고, 또한, 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70K)은 전원 공급부(25)로부터 급전됨으로써 여자된다.
마그넷(60K)의 자극면(61K)은 복수의 자극을 구비한다. 여기에서는, 본 실시형태에서는, 자극면(61K)에는, 도 42∼도 43에 도시하는 바와 같이, 4개의 상이한 자극이 번갈아, 케이스(21K)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 줄지어 배치되고, 또한, E형 형상 코어의 대향면(51K, 506K)에 대향하여 배치되어 있다.
또한, 마그넷(60K)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504K)의 높이를 대강 동일한 길이로 하면, 가동체(30K)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(축 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
마그넷(60K)은, E형 형상 코어(504K)에 대하여 원주 방향 반대측에서, 요크(90K)에 접착에 의해 고정되고, 요크(90K)에는, 축부(80)가 삽입 통과되어 고정되어 있다.
축부(80)는 가동체(30K)의 베어링부(52K)를 삽입 통과한 상태에서, 그 양단부가 베어링부(52K)에 축 방향으로 이동 자유롭게 부착되어 있다. 베어링부(52K)는 홀더(22K)에 고정되어 있고, 이것에 의해, 축부(80)는, 가동체(30K)의 일부로서, 원호(만곡한 바닥면(27)의 단면 형상)를 원주로 하는 원의 중심축과 평행한 선 상에서 이동 가능하다. 베어링부(52K)는, 예를 들면, 소결 슬리브 베어링에 의해 형성된다. 또한 케이스(21K)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
홀더(22K)는, 케이스(21K) 내에서, 축부(80)와 일체의 마그넷(60K)을 갖는 가동체(30K)를 축 방향으로 이동 자유롭게 지지한다.
베어링부(52K)와, 요크(90K) 사이에는, 축부(80)에 금속 스프링(40)이 외부 삽입되어 있다.
금속 스프링(40)은, 다른 실시형태의 금속 스프링(40)과 마찬가지로, 요크(90K)에 부착된 마그넷(60K)을 E형 형상 코어(504K)에 대하여, 상호의 길이 방향의 중심이 겹치는 위치(상태 위치)에서, 소정 간격을 두고 대향시킨 상태에서 유지한다.
케이스(21K) 내에 있어서, 자성체인 코어편(505K), 코어(50K)를 갖는 E형 형상 코어(504K)와 마그넷(60K)이 가동체(30K)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504K)와 마그넷(60K) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30K)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70K)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50K), 코어편(505K)을 포함하는 가동체(30K)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60K)은, 고정체(20K)(주로 케이스(21K))에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70K)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504K)의 코어(50K)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 구체적으로는, 코어(50K)가 코일(70K)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50K) 자체가 여자되고, 마그넷(60K)을 갖는 가동체(30K)는 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 K 방향(예를 들면, 도 42 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
진동 액추에이터(10K)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 가동체(30K)(마그넷(60K), 요크(90K), 베어링부(52K))는 마그넷(60K) 및 E형 형상 코어(504K)에 의해 발생하는 자기 흡인력에 의한 자기 스프링에 의해 탄성 지지된다.
또한 다음 효과를 얻을 수 있다.
또한 마그넷(60K) 및 마그넷(60K)과 대향하는 E형 형상 코어(504K)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정하기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어려워져, 가동체(30K)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 리니어 구동시킬 수 있다. 더불어, 마그넷(60K)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30K)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30K)가 케이스(21K) 및 커버(24)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로, 가동체(30K)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
더불어, 진동 액추에이터(10K)에서는 축부(80)가 가동하므로, 진동 액추에이터의 설계시에 가동체(30K)의 질량이 부족한 경우에도, 축부(80)의 질량을 가동체(30K)의 질량에 더할 수 있고, 이것에 의해 진동 액추에이터(10K)의 출력의 증가를 도모할 수 있다.
또한 고정체(20K)의 E형 형상 코어(504K)에 있어서, 대향면(51K, 506K)은, 코일(70K)에의 급전에 의해, 중앙의 대향면(51K)의 양측에서, 당해 중앙의 대향면(51K)과는 상이한 자극이 되도록 배치되어 있다. 한편, 마그넷(60K)은 자극면(61K)에 있어서 상이한 4극면의 경계 부분에, E형 형상 코어(504K)의 코어(50K) 및 코어편(505K)의 중앙 부분이 위치하도록 배치된다.
이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30K)의 마그넷(60K)을 가동시킬 때, 길이 방향으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
또한 코일(70K)이 가동체(30K)에 설치됨으로써, 가동체(30K)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있는 구조이므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 코어1-2극인 구조에 비교하여, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10K)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10K)는, 고정체(20K)에, 중앙 볼록부(코어(50K))에 코일(70K)을 권회한 E형 형상 코어(504K)를 배치하고, 가동체(30K)에 복수 극(2극 내지 4극, 여기에서는 4극)의 마그넷(60K)을 배치하고 있다(마그넷의 극수(X)에 대하여 코어의 극수(X+1, 또는 X-1)). 이것에 의해, 종래의 VCM의 추력 발생 원리를 사용하고, 작용반작용의 법칙을 따라 코어를 가동한 경우와 비교하여, 질량을 크게 할 수 있으므로, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 종래의 VCM과 비교하여 자기 저항을 작게 할 수 있어, 에너지 변환 효율이 향상되어, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한 가동체(30K) 및 축부(80)를 조립한 조립품과, 고정체(20K)의 코일(70K) 및 E형 형상 코어(504K)를 조립한 조립품을 케이스(21K)에 넣는 것만으로, 진동 액추에이터(10K)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높아, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60K)을 가동체(30K) 측에 배치하고, 급전되는 코일(70K)을 고정체(20K) 측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 42∼도 43에 나타내는 실시형태 7의 진동 액추에이터(10K)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 8)
도 44는 본 발명에 따른 실시형태 8의 진동 액추에이터(10L)의 분해 사시도이며, 도 45는 동 진동 액추에이터(10L)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 45에서는, 진동 액추에이터(10L)는, 내부 구성이 보이도록, 커버(24)를 떼어낸 상태로 도시하고 있다. 또한, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮어진다.
도 44 및 도 45에 나타내는 진동 액추에이터(10L)는, 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 코일과 코어를 고정체에 구비하고, 마그넷과 요크를 가동체에 구비한다. 또한, 진동 액추에이터(10L)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10L)는, 도 44 및 도 45에 나타내는 바와 같이, 고정체(20L)와, 금속 스프링(40)과, 금속 스프링(40)과 자기 스프링에 의해 가동 자유롭게 탄성 지지되는 가동체(30L)를 갖는다. 진동 액추에이터(10L)는, 도 23에 도시하는 진동 액추에이터(10F)와 비교하여, 가동체(30L)에 있어서의 요크(90L)에 고비중재를 부가한 구성만 상이하고, 그 밖의 구성은 대략 동일하다. 따라서, 진동 액추에이터(10L)의 구성 요소 중, 진동 액추에이터(10F)와 동일한 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 명칭, 동일 부호를 붙이고 설명은 생략한다.
도 44에 도시하는 진동 액추에이터(10L)에서는 고정체(20L)는 고정체(20F)(도 23 참조)와 대략 동일하게 형성되고, 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형을 갖는다. 고정체(20L)에서는 케이스(21L) 내에, 홀더(22L)와, 슬릿에 코일(70L)이 배치된 E형 형상 코어(504L)가 배치된다. E형 형상 코어(504L)에는, 코일(70L)에 접속되는 전원 공급부(25)가 설치되어 있다. 또한 홀더(22L)에는 축부(80)를 통하여 가동체(30L)가 길이 방향(원호의 중심축과 평행)으로 이동 자유롭게 지지되어 있다.
또한, 가동체(30L)는 홀더(22L)와 베어링부(52L) 사이에서, 또한 축부(80)에 외부 삽입된 금속 스프링(40)에 의해, 마그넷(60L)의 길이 방향의 중심 위치가, E형 형상 코어(504L)의 길이 방향의 중심과 겹치는 위치(상태 위치)에, 대향한 상태로 위치하도록 유지된다. 또한, 케이스(21L)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
가동체(30L)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극, 도 44 및 도 45에서는 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60L)과, 마그넷(60L)이 고정된 요크(90L)를 갖는다.
요크(90L)에는, 예를 들면, 요크(90L) 자체를 구성하는 SECC 등의 재료로 형성되는 요크 본체(92)보다도 비중이 높은 고비중재(94)가 부가되어 있다. 여기에서는, 고비중재(94)로서, 예를 들면, 텅스텐, 또는 텅스텐 합금 등이 사용된다. 이 경우, 가동체(30L)(다른 실시형태의 가동체도 동일)의 구성 재료로서는 SECC, 전자 스테인리스는 요크 또는 코어로서, Nd 소결 마그넷은 마그넷으로서, 구리는 코일로서 사용된다. 예를 들면, 비중의 목표로서, SECC: 7.8, Nd 소결 마그넷: 7.4∼7.6, 구리: 8.9, 텅스텐: 16∼19이다.
또한, E형 형상 코어(504L)는 케이스(21L) 내에서 가동체(30L)에 대향하여 배치된다. E형 형상 코어(504L)는 케이스(21L)의 형상에 대응하여 형성되어 있고, 케이스(21L)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판의 길이 방향을 따른 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성함으로써, 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되어 있다. E형 형상 코어(504L)는 슬릿에 끼워져 형성되고, 또한, 만곡 판 형상의 중앙 볼록부(코어)(50L)와, 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성되고, 코어(50L)와 동일하게 마그넷(60L)측으로 돌출하는 코어편(505L)을 갖는다. 코어(50L)의 외주에는, 코일(70L)이 슬릿을 통하여 권회되어 있다.
코어(50L) 및 코어편(505L)은 마그넷(60L)의 자극면(61L)에 대향하여 배치되는 대향면(51L, 506L)을 갖는다.
코어(50L)의 대향면(51L)을 둘러싸도록, 코일(70L)은 코어(50L)의 외주에 배치되고, 또한 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70L)은 전원 공급부(25)로부터 급전됨으로써 여자한다.
마그넷(60L)에 있어서, E형 형상 코어(504L)와 대향하는 면인 자극면(61L)은 복수의 자극을 구비한다. 여기에서는, 본 실시형태에서는, 자극면(61L)에는, 도 44 및 도 45에 나타내는 바와 같이, 4개의 상이한 자극이 번갈아, 케이스(21L)의 길이 방향(축 중심 방향)으로 줄지어 배치되고, 또한, E형 형상 코어의 대향면(51L, 506L)에 대향하여 배치되어 있다. 또한, 마그넷(60L)과 E형 형상 코어(504L)의 자극면(61L), 대향면(506L, 51L)의 각도는 임의이며, 예를 들면, 도 26에 도시하는 진동 액추에이터(10F)에 있어서의 자극면(61F), 대향면(504F, 50F)의 각도의 관계와 동일한 관계로 구성해도 된다.
또한 마그넷(60L)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504L)의 높이를 대강 동일한 길이로 하면, 가동체(30L)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(축 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
케이스(21L) 내에서, 자성체인 코어편(505L) 및 코어(50L)를 갖는 E형 형상 코어(504L)와, 마그넷(60L)이 가동체(30L)의 구동 방향과 직교하는 방향에서 대향하여 배치되어 있다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504L)와 마그넷(60L) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30L)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70L)에 전원이 공급되고 있지 않는 경우에도, 코어(50L), 코어편(505L)을 포함하는 가동체(30L)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60L)은 고정체(20L)(주로 케이스(21L))에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70L)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504L)의 코어(50L)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 구체적으로는, 코어(50L)가 코일(70L)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50L) 자체가 여자하고, 마그넷(60L)을 갖는 가동체(30L)는, 바닥면(27)의 이면측에서, 케이스(21L)의 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 F 방향으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 가동체(30L)는, 고정체(20L)에 대하여, 마그넷(60L)과 코어(50L)의 상호의 대향면(61L, 51L)을 따르는 방향으로 왕복 진동한다. 또한, 이 구동 원리는 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
진동 액추에이터(10L)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 진동 액추에이터(10L)는, 가동체(30L)에, 가동체(30L)의 중심인 구성 요소를 구성하는 재료보다도 고비중의 재료(고비중재), 여기에서는 텅스텐을 부가하고 있다.
예를 들면, 가동체(30L)의 주 구성요소, 예를 들면, 요크(90L), 베어링부(52L), 코일, 마그넷 등에, SECC, 전자 스테인리스 등의 철계 재료나 구리 코일·Nd 소결 마그넷이 사용되는 경우, 그 비중은 7∼9 정도이다. 이것에 의해, 종래의 설계에 있어서, 결정된 크기의 가동체의 질량을 증가시키고 싶은 경우, 재질의 선정은 과제이었지만, 본 실시형태에서는, SECC에서 형성한 요크 본체(92)에 텅스텐인 고비중재(94)를 부가하여 가동체(30L)를 형성하고 있다.
이것에 의해, 요크(90L) 전체를 SECC로 형성한 가동체와, 요크(90L)로서 SECC에 의한 요크 본체(92) 및 텅스텐으로 이루어지는 고비중재(94)로 형성한 가동체에서는 고비중재의 비중이 16∼19 정도인 만큼, 가동체 질량을 증가시킬 수 있어, 결과적으로 출력을 증가할 수 있다.
또한 마그넷(60L) 및 마그넷(60L)과 대향하는 E형 형상 코어(504L)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정하기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어렵게 되어, 가동체(30L)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 리니어 구동시킬 수 있다. 더불어, 마그넷(60L)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30L)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30L)가 케이스(21L) 및 커버(24)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로, 가동체(30L)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 가동체(30L) 및 축부(80)를 조립한 조립품과, 고정체(20L)의 코일(70L) 및 E형 형상 코어(504L)를 조립한 조립품을 케이스(21L)에 넣는 것만으로, 진동 액추에이터(10L)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높고, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60L)을 가동체(30L)측에 배치하고, 급전되는 코일(70L)을 고정체(20L)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 44 및 도 45에 도시하는 실시형태 8의 진동 액추에이터(10L)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 9)
도 46은 본 발명에 따른 실시형태 9의 진동 액추에이터(10M)의 분해 사시도이며, 도 47은 동 진동 액추에이터(10M)의 주요부 구성의 위치 관계를 나타내는 측면도이다.
도 46 및 도 47에 나타내는 진동 액추에이터(10M)는, 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조에 있어서, 코일과 코어를 고정체에 구비하고, 마그넷과 요크를 가동체에 구비한다. 또한, 진동 액추에이터(10M)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
구체적으로는, 진동 액추에이터(10M)는, 진동 액추에이터(10F)(도 23∼도 27참조)의 구성에 있어서, 마그넷(60F)의 형상과, E형 형상 코어(504F)의 형상이 상이한 점을 제외하고, 그 밖의 구성은 동일하다.
즉, 진동 액추에이터(10M)는 고정체(20M)와, 금속 스프링(40)과, 금속 스프링(40)과 자기 스프링에 의해 가동 자유롭게 탄성 지지되는 가동체(30M)를 갖는다.
고정체(20M)는 고정체(20F)(도 23 참조)와 대략 동일하게 형성되고, 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형을 갖는다. 고정체(20M)에서는 케이스(21M) 내에, 홀더(22M)와, 슬릿에 코일(70M)이 배치된 E형 형상 코어(504M)가 배치된다. E형 형상 코어(504M)에는, 코일(70M)에 접속되는 전원 공급부(25)가 설치되어 있다. 또한 홀더(22M)에는 축부(80)를 통하여 가동체(30M)가 길이 방향(원호의 중심축과 평행)으로 이동 자유롭게 지지되어 있다.
또한, 가동체(30M)는 홀더(22M)와 베어링부(52M) 사이에서, 또한 축부(80)에 외부 삽입된 금속 스프링(40)에 의해, 마그넷(60M)의 길이 방향의 중심 위치가 E형 형상 코어(504M)의 길이 방향의 중심과 겹치는 위치(상태 위치)로, 대향한 상태로 위치하도록 유지된다. 또한, 케이스(21M)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
가동체(30M)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극, 도 46 및 도 47에서는 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60M)과, 마그넷(60M)이 고정된 요크(90M)를 갖는다.
마그넷(60M)은, E형 형상 코어(504M)에 대하여 원주 방향 반대측에서, 요크(90M)에 접착되어 있고, 요크(90M)는 베어링부(52M)와 일체로 형성된다. 베어링부(52M)는 축부(80)가 삽입 통과되는 것이며, 소결 슬리브 베어링에 의해 형성된다. 베어링부(52M)는 요크(90M)에 코킹 고정되어 일체로 설치되어 있다. 베어링부(52M)에는 축부(80)가 삽입 통과되어 있다. 가동체(30M)는, 축부(80)를 통하여, 고정체(20M)에 대하여, 길이 방향, 즉, 원호의 중심축과 평행, 즉 중심축의 연장 방향과 동일 방향으로, 가동 자유롭고, 축부(80) 둘레로도 회동 자유롭게 지지되어 있다.
E형 형상 코어(504M)는 케이스(21M) 내에서 가동체(30M)에 대향하여 배치된다. E형 형상 코어(504M)는 케이스(21M)의 형상에 대응하여 형성되어 있고, 케이스(21M)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판의 길이 방향을 따른 1 변을 3 분할하도록 슬릿을 형성함으로써 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되어 있다. E형 형상 코어(504M)는 슬릿에 끼워져 형성되고, 또한, 만곡 판 형상의 중앙 볼록부(코어)(50M)와, 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하여 일체로 형성되고, 코어(50M)와 동일하게 마그넷(60M)측에 돌출하는 코어편(505M)을 갖는다. 코어(50M)의 외주에는, 코일(70M)이 슬릿을 통하여 권회되어 있다.
코어(50M) 및 코어편(505M)은 마그넷(60M)의 자극면(61M)에 대향하여 배치되는 대향면(51M, 506M)을 갖는다.
본 실시형태에서는, 도 47에 나타내는 바와 같이, 진동 액추에이터(10F)와 비교하여, 코어(50M) 및 코어편(505M)과, 마그넷(60M)의 자극면(61M)이 서로 연직 방향으로 뻗어 있도록 배치된다.
진동 액추에이터(10M)에서는 가동체(30M)에 있어서의 마그넷(60M)은 평각 마그넷에 의해 형성되어 있다.
이것에 의해, 진동 액추에이터의 외형의 곡률이나 축부(80)의 배치 관계도 관계되지만, 마그넷(60M)과 E형 형상 코어(504M)의 에어 갭의 위치와, 가동체(30M)를 지지하는 축부(80)의 위치를, 진동 액추에이터(10M)의 중심에 대하여 대강 대칭이 되는 위치에 배치시킬 수 있다. 즉, 마그넷(60M)으로서 범용인 형상의 마그넷을 사용함으로써, 진동 액추에이터 자체의 비용의 저감을 도모할 수 있다. 이것은 마그넷(60M)의 자극면(61M)과, E형 형상 코어(504M)의 대향면(51M, 506M) 사이의 자기 흡인력에 의해, 가동체(30M)의 위치가 이동하는 구조이므로, 그 조정에, 마그넷(60)의 자극면(61M)의 각도를 조정할 필요가 있어, 실시형태 4와 같이, 마그넷 형상이 단면 사다리꼴 형상으로 되어, 비용 증가로 이어지는 것에 기인한다.
또한, E형 형상 코어(504M)와 마그넷(60M) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30M)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해, 코일(70M)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50M), 코어편(505M)을 포함하는 가동체(30M)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60M)은, 고정체(20M)(주로 케이스(21M))에 대하여, 축부(80) 둘레의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다.
전원 공급부(25)를 통하여 코일(70M)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504M)의 코어(50M)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 구체적으로는, 코어(50M)가 코일(70M)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50M) 자체가 여자되고, 마그넷(60M)을 갖는 가동체(30M)는, 길이 방향, 즉, 원주 방향과 직교하는 M 방향(예를 들면, 도 27에 나타내는 가동체(30F)의 움직임과 동일)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 또한, 이 구동 원리는, 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)와 동일한 동작 원리이다.
또한 마그넷(60M) 및 마그넷(60M)과 대향하는 E형 형상 코어(504M)의 높이(두께 방향의 길이)가 동일하므로, 자기 흡인력의 중성점이 안정되기 때문에 회전 방향으로 벗어나기 어려워져, 가동체(30M)를 안정하게 높이 방향과 직교하는 길이 방향으로 리니어 구동시킬 수 있다. 아울러, 마그넷(60M)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30M)의 위치가 규제되어 있으므로, 가동체(30M)가 케이스(21M) 및 커버(24)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로 가동체(30M)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 가동체(30M) 및 축부(80)를 조립한 조립품과, 고정체(20M)의 코일(70M) 및 E형 형상 코어(504M)를 조립한 조립품을 케이스(21M)에 넣는 것만으로, 진동 액추에이터(10M)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높고, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60M)을 가동체(30M)측에 배치하고, 급전되는 코일(70M)을 고정체(20M)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 46 및 도 47에 도시하는 실시형태 9의 진동 액추에이터(10M)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
(실시형태 10)
도 48은 본 발명에 따른 실시형태 10의 진동 액추에이터(10N)의 구성을 나타내는 외관도이며, 도 49는 동 진동 액추에이터(10N)의 내부 구성을 도시하는 평면도이다. 또한, 도 48 및 도 49에서는, 진동 액추에이터(10N)는 커버(24)를 떼어낸 상태로 도시되고, 실제의 외관도에서는, 도 1에 도시하는 진동 액추에이터와 마찬가지로, 내부 구성은 커버에 의해 덮어진다. 또한 도 50은 동 진동 액추에이터(10N)의 분해 사시도이며, 도 51은, 진동 액추에이터(10N)에 있어서, 고정체로부터 가동체를 떼어낸 도면이다.
도 48∼도 51에 나타내는 진동 액추에이터(10N)는, 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형에 있어서, 진동 액추에이터(10)의 자기 회로와 마찬가지로 가동체에 예압을 가하는 자기 회로 구조를 갖는다. 또한 가동체는 원호의 원주 방향으로 이동한다. 여기에서는, 코일과 코어를 고정체에 구비하고, 마그넷과 요크를 가동체에 구비한다.
또한, 진동 액추에이터(10N)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10N)는, 도 48에 도시하는 바와 같이, 고정체(20N)와, 고정체(20N)에 금속 스프링(40) 및 자기 스프링(마그넷(60N), E형 형상 코어(504N)로 형성)에 의해 가동 자유롭게 탄성 지지되는 가동체(30N)를 갖는다.
도 49 및 도 50에 도시하는 바와 같이, 고정체(20N)는 케이스(21N)와, 홀더(22N)와, 레일(80N)과, 커버(24)와, 코일(공심)(70N)과, 슬릿에 코일(70N)이 배치된 E형 형상 코어(504N)와, 전원 공급부(25)를 갖는다.
한편, 가동체(30N)는 케이스(21N)의 형상에 대응하여 형성되고, 여기에서는, 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형을 갖도록 형성되어 있다.
가동체(30N)는 복수의 자극(예를 들면, 2극 내지 4극, 도 48∼도 51에서는 4극)이 길이 방향으로 번갈아 배치된 마그넷(60N)과, 마그넷(60N)이 고정된 요크(90N)와, 요크가 고정된 슬라이더(52N)를 갖는다.
고정체(20N)는 단면 원호의 편평 판 형상(만곡한 편평 판 형상)의 외형의 케이스(21N)를 갖고, 케이스(21N)는 케이스(21)와 마찬가지로 측면으로 보아 원호 형상으로 형성된다. 케이스(21N)에 있어서 바닥면(27)의 외주로부터 둘레벽부 중 원호 형상의 일측벽(212N)의 내측을 따라 E형 형상 코어(504N)가 배치된다. 일측벽(212N)에 원주 방향에서 대향하는 타측벽(214N)의 내측을 따라 만곡 형상의 레일(80N)이 고정되어 있다.
E형 형상 코어(504N)는 케이스(21N)의 형상에 대응하여 형성되어 있고, 케이스(21N)의 만곡면인 바닥면(27)에 대응한 단면 원호의 편평 판의 원주 방향을 따른 1 변을 3 분할하도록 단면 원호의 중심축과 평행하게 베어진 슬릿을 갖는다. 이것에 의해, E형 형상 코어(504N)는 원주 방향과 직교하는 방향으로 돌출한 3개의 조각(코어(50N), 코어편(505N))을 갖는 평면으로 보아 E자 형상으로 형성되어 있다.
E형 형상 코어(504N)는 케이스(21N) 내에서 가동체(30N)에 대향하여 배치된다.
코어(50N)는 슬릿에 끼워진 중앙 볼록부이며, 이 중앙 볼록부에 대하여 길이 방향 양측에 인접하고, 마그넷(60N)측으로 돌출하는 코어편(505N)이 일체로 형성되어 있다. 코어(50N) 및 코어편(505N)은 마그넷(60N)에 대향하여 배치되고, 마그넷(60N)의 자극면(61N)에 대향하여 배치되는 대향면(51N, 506N)을 갖는다.
코어(50N)의 대향면(51N)을 둘러싸도록, 코일(70N)이 코어(50N)의 외주에 배치되고, 또한, 전원 공급부(25)에 접속되어 있다. 코일(70N)은 전원 공급부(25)로부터 급전됨으로써 여자한다.
레일(80N)은 케이스(21N)의 원호(만곡한 바닥면(27)의 단면 형상)를 따라 배치된다. 또한, 케이스(21N)는 커버(24)를 부착함으로써 중공의 전자 실드를 형성한다.
레일(80N)은 타측벽(214N)에 고정되는 고정판부(82)와 슬라이딩 봉(84)을 갖는다.
슬라이딩 봉(84)은, 고정판부(82)를 따라, 고정판부(82)로부터 소정 간격을 두고 대향하여 배치되어 있다. 슬라이딩 봉(84)은 고정판부(82)의 중앙부에 돌출 설치된 리브(86)에 고정되고, 양단부가 원주 방향으로 돌출하여 자유단으로 되어 있다.
슬라이딩 봉(84)에는, 복수의 금속 스프링(40)이 외부 삽입되고, 금속 스프링(40) 상호 간의 부분에, 가동체(30N)의 슬라이더(52N)의 슬라이딩 발톱부(525)가 슬라이딩 자유롭게 걸어 맞추어진다. 슬라이딩 발톱부(525)가 슬라이딩 봉(84)에 걸어맞추어짐으로써, 가동체(30N)는, 레일(80N)에 의해, 레일(80N)의 연장 방향으로 이동 자유롭게 지지된다.
가동체(30N)는 마그넷(60N)의 자극면(61N)을 E형 형상 코어(504N)의 대향면(51N, 506N)에 대하여 갭을 두고 대향하여 배치시킨다. 자극면(61N)은 복수의 자극을 구비한다. 여기에서는, 본 실시형태에서는, 자극면(61N)에는, 도 48∼도 51에 나타내는 바와 같이, 4개의 상이한 자극이 번갈아, 가동체(30N)의 이동 방향(여기에서는 원주 방향), 즉, 케이스(21N)의 길이 방향(원주 방향)을 따라 줄지어 배치된다.
또한, 마그넷(60N)의 높이(원호에 있어서의 반경 방향의 길이)와, E형 형상 코어(504N)의 높이를 대강 동일한 길이로 하면, 가동체(30N)의 위치를 규제, 즉 높이 방향으로 벗어나지 않도록, 길이 방향(원주 방향)으로 진동시키는 것이 가능하게 되어, 클리어런스의 설계를 용이하게 행할 수 있다.
마그넷(60N)은 요크(90N)에 접착되어 있고, 요크(90N)는 슬라이더(52N)에 고정되어 있다. 슬라이더(52N)에 있어서, 적어도 슬라이딩 발톱부(525)는 여기에서는 소결 금속에 의해 형성된다.
이와 같이, 케이스(21N) 내에서, 고정체(20N)에 포함되고, 또한, 자성체인 코어편(505N), 코어(50N)를 갖는 E형 형상 코어(504N)와, 가동체(30N)에 포함되는 마그넷(60N)이 가동체(30N)의 구동 방향을 따르는 대향면(51N, 506N), 자극면(61N)에서 대향하여 배치되어 있다.
이것에 의해, E형 형상 코어(504N)와 마그넷(60N) 사이에 자기 흡인력이 발생하고, 이 자기 흡인력, 소위, 자기 스프링에 의해 가동체(30N)는 탄성 지지된다. 또한 이 자기 흡인력에 의해 E형 형상 코어(504N)와 마그넷(60N) 사이에 자기 스프링이 형성되고, 이것에 의해, 코일(70N)에 전원이 공급되고 있지 않은 경우에도, 코어(50N), 코어편(505N)을 포함하는 가동체(30N)에 예압이 걸리는 상태가 된다.
따라서, 마그넷(60N)은, 고정체(20N)(주로 케이스(21N))에 대하여, 슬라이딩 봉(84) 둘레의 회전이 규제(회전 정지)됨과 아울러, 길이 방향(원호 또는 만곡의 중심축 방향)의 중심에 위치 결정된 상태(가동체의 위치 결정)가 된다. 이것에 의해, 마그넷(60N)의 자기 흡인력에 의해 가동체(30N)의 위치가 규제되므로, 가동체(30N)가 케이스(21N) 및 커버(24)의 내벽면에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 또한 별도로 가동체(30N)를 적합하게 리니어 구동시키기 위한 슬라이딩 부품을 추가하지 않고 위치를 규제할 수 있어, 비용이 들지 않는다.
또한 전원 공급부(25)를 통하여 코일(70N)에 급전하여 여자하면, E형 형상 코어(504N)의 코어(50N)는 자기를 띠고, 대향 배치된 마그넷의 자극의 관계에 따라 추력이 발생한다. 구체적으로는, 코어(50N)가 코일(70N)에 전원 공급부(25)로부터 전원이 공급되어 여자됨으로써 E형 형상 코어(50N) 자체가 여자하고, 마그넷(60N)을 갖는 가동체(30N)는 길이 방향, 즉 원주 방향과 직교하는 N 방향(예를 들면, 도 49 참조)으로 왕복 이동(왕복 진동)한다. 또한, 이 구동 원리는, 상기 식 (1), (2), (3)에 의해 실현되는 실시형태 1의 진동 액추에이터(10)의 동일한 동작 원리이다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10N)의 가동체(30N)는 E형 형상 코어(504N)(코어(50N)) 및 마그넷(60N) 사이에서 발생하는 자기 흡인력에 의해 예압이 걸리는 상태에서 탄성 지지되어, 또한, 급전에 의한 코일(70N)의 여자에 의해, 고정체(20N)에 대하여, 마그넷(60N)과 E형 형상 코어(504N)(코어(50N))과의 상호의 대향면(을)를 따른 방향으로 왕복 진동한다.
즉, 진동 액추에이터(10N)에서는, 전원 공급부(25)로부터 코일(70N)에 입력되는 교류파에 의해 E형 형상 코어(504N), 즉 코어(50N)의 대향면(51N) 및 코어편(505N)의 대향면(506N)이 자화되어, 가동체(30N)측의 마그넷(60N)의 자극면(61N)에 대하여, 효과적으로 자기 흡인력 및 반발력이 발생한다. 이것에 의해, 서로 대향하는 면을 따르는 방향, 즉, 코어(50N)의 대향면(51N) 및 코어편(505N)의 대향면(506N)과, 가동체(30N)측의 마그넷(60N)의 자극면(61N)과 같은 상호의 면을 따르는 방향으로 가동체(30N)를 효율적으로 구동시킬 수 있다.
진동 액추에이터(10N)에 의하면, 상기의 <효과 1>∼<효과 8>과 동일한 효과를 얻을 수 있음과 아울러, 진동 액추에이터(10N)의 원호의 중심축 방향과 수직 방향으로 가동체(30N)가 구동하므로, 애스팩트비를 반전시켜, 원호(아치 곡선)의 중심 방향으로 긴 구성으로 하지 않고, 구동 길이, 즉, 진동량을 확보하여, 원호(아치 곡선)의 중심 방향으로 짧은 액추에이터를 제공할 수 있다. 또한 원호의 원주 방향으로 긴 액추에이터가 되기 때문에, 가동부의 크기·스트로크의 설계 자유도를 개선시킬 수 있다.
또한 고정체(20N)의 E형 형상 코어(504N)에 있어서, 대향면(51N, 506N)은 코일(70N)에의 급전에 의해, 중앙의 대향면(51N)의 양측에서, 당해 중앙의 대향면(51N)과는 상이한 자극이 되도록 배치되어 있다. 한편, 마그넷(60N)은 자극면(61N)에서 상이한 4극면의 경계 부분에, E형 형상 코어(504N)의 코어(50N) 및 코어편(505N)의 중앙 부분이 위치하도록 배치된다.
이것에 의해, 자기 흡인력 및 자기 반발력에 의해 가동체(30N)의 마그넷(60N)을 가동시킬 때, 길이 방향(원주 방향)으로 밸런스 좋게 추력을 발휘시킬 수 있다.
또한 코일(70N)이 가동체(30N)에 설치됨으로서, 가동체(30N)의 질량을 증가시킬 수 있어, 고출력화를 도모할 수 있다. 또한 VCM 방식과 비교하여, 자기 저항을 작게 할 수 있어, 변환 효율을 높게 하여, 고출력화를 실현할 수 있다. 또한, 자극수를 증가할 수 있는 구조이므로, 코어 및 마그넷의 자극수가 코어1-2극인 구조에 비교하여, 자극수를 증가시킨 만큼, 변환 효율과 더불어, 코어 및 마그넷에 의해 발생하는 자기 스프링력도 증가한다. 따라서, 스프링의 설계 요건이 완화되어, 진동 액추에이터(10N)로서의 설계 자유도의 향상을 도모할 수 있다.
또한 진동 액추에이터(10N)는 중앙 볼록부(코어(50N))에 코일(70N)을 권회한 E형 형상 코어(504N)를 고정체(20N)에 배치하고, 가동체(30N)에 복수 극(2극 내지 4극, 여기에서는 4극)의 마그넷(60N)을 배치하고 있다(마그넷의 극수(X)에 대하여 코어의 극수(X+1, 또는 X-1)). 이것에 의해, 종래의 VCM의 추력 발생 원리를 사용하고, 작용반작용의 법칙에 따라 코어를 가동한 경우와 비교하여, 질량을 크게 할 수 있으므로, 고출력화를 도모할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 종래의 VCM과 비교하여 자기 저항을 작게 할 수 있고, 에너지변환 효율이 향상되어, 고출력화를 도모할 수 있다.
또한 도 51에 도시하는 바와 같이, 코일(70N)을 권회한 E형 형상 코어(504N)를 조립하고, 레일(80N)과 함께 케이스(21N)에 고정하고, 고정체(20N)을 조립하고, 이 고정체(20N)의 조립품의 케이스(21N) 내에, 가동체(30N)를 조립한 조립품을, 슬라이딩 발톱부(525)를 슬라이딩 봉(84)에 걸어 맞추어지게 하면서, 수용하는 것만으로, 진동 액추에이터(10N)를 제조할 수 있다. 따라서, 조립성이 높아, 에어 갭의 조정도 용이하게 행할 수 있다.
또한 마그넷(60N)을 가동체(30N)측에 배치하고, 급전되는 코일(70N)을 고정체(20N)측에 배치하고 있으므로, 코일을 가동시키는 구성과 비교하면, 코일에 급전하기 위한 와이어 스프링도 불필요하게 되어 부품수도 감소시킬 수 있어, 진동 액추에이터의 조립성·신뢰성·비용 우위성의 향상을 도모할 수 있다.
도 48∼도 51에 나타내는 실시형태 10의 진동 액추에이터(10N)의 구성에 있어서, 자기 회로를 포함하는 구성을 그대로 하고, 외형을 편평한 단면 원호 형상으로부터, 원주 방향을 길이 방향으로 한 편평 판 형상 등의 다른 형상으로 형성해도 된다.
또한 상술한 각 진동 액추에이터에 있어서, 축부를 사용한 구성에 있어서, 축부(80)를 각각 단면 원 형상으로 설명하고, 마그넷과 코어의 자기 흡인력으로의 축부 주위의 회전 정지를 행하는 구성으로 했지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 축부의 단차면 형상의 외주의 일부의 형상을 변형시켜, 이 축부에 대하여 가동체가 축 방향으로 슬라이딩 자유롭게 외부 삽입하는 구성으로 해도 된다.
(실시형태 11)
도 52는 본 발명에 따른 실시형태 11의 진동 액추에이터(10P)의 내부 구성을 도시하는 사시도이며, 도 53은 동 진동 액추에이터(10P)의 주요부 구성의 위치 관계를 도시하는 측면도이다. 또한, 도 53은 진동 액추에이터(10P)를 길이 방향의 중심부분의 종단면을 나타낸다. 또한 도 54는 동 진동 액추에이터(10P)의 분해 사시도이다.
도 52∼도 54에 나타내는 진동 액추에이터(10P)는, 실시형태 4의 진동 액추에이터(10F)(도 23 참조)의 구성과 비교하여, 축부의 단차면 형상과, 이것에 영향을 미치는 구성 요소의 형상만 상이하고, 그 밖의 구성은 동일하다. 따라서, 진동 액추에이터(10P)의 구성 요소에 대하여, 진동 액추에이터(10)와 동일한 구성 요소는 동일 명칭과 함께 동일 부호를 붙여 설명을 생략하고, 형상만 상이한 구성 요소에는 동일 명칭을 붙여 설명한다.
진동 액추에이터(10P)는 고정체(20P)와, 금속 스프링(40)과, 금속 스프링(40)과 자기 스프링에 의해 가동 자유롭게 탄성 지지되는 가동체(30P)를 갖는다.
고정체(20P)는, 고정체(20F)(도 23 참조)의 구성에 있어서, 축부(80), 홀더(22F) 대신, 축부(80P), 홀더(22P)를 갖는다.
축부(80P)는 단면 원 형상의 축부(80)의 외주의 일부의 형상을 변형시킨 형상을 갖는다. 여기에서는, 축부(80P)에서는 외주면의 적어도 일부가 평면 가공(예를 들면, D컷 또는 양면 컷)된 형상을 갖는다. 여기에서는, 외주면에 평면부(88)를 갖는 D컷 되어 있고, 단면 형상의 바깥 둘레가 D자를 이루고 있다.
이와 같이, 진동 액추에이터(10P)는 외주면에 평면부(88)를 추가한 단면 D자 형상의 축부(80P)를 갖는다.
고정체(20P)에는, 축부(80P)가 그 양단부에서 각각의 단면 형상으로 밖에서 끼우는 홀더(22P)를 통하여 고정된다.
또한 이 축부(80P)에, 가동체(30P)의 베어링부(52P)가 축 방향으로만 슬라이딩 자유롭게 밖에서 끼워져 있다. 또한, 가동체(30P)는 베어링부(52P)와, 베어링부(52)가 고정된 요크(90P)와, 마그넷(60P)을 갖는다. 요크(90P)와 마그넷(60P)은 실시형태 4의 요크(90)와 마그넷(60F)과 동일하며, 또한 고정체(20P)의 홀더(22P) 이외의 구성인 케이스(21P)와, 커버(24)와, 코일(공심)(70P)과, E형 형상 코어(504P)와, 전원 공급부(25)는 케이스(21F)와, 커버(24)와, 코일(공심)(70F)과, E형 형상 코어(504F)와, 전원 공급부(25)와 동일한 구성이며, 동일한 기능을 갖는다. 마그넷(60P)의 자극면(61P)과 E형 형상 코어(504P)의 대향면(코어(50P)의 대향면(51P)으로 나타냄)은 소정 간격(갭)을 두고 서로 평행하게 대향 배치된다.
단면 원 형상의 축부를 사용한 구성의 경우, 축부에 있어서의 구속은 회전 구속뿐이며, 마그넷 및 코어 간의 자기 흡인력만으로 회전 정지를 행하는 경우, 설계 제약이 커지는 과제가 있다.
이것에 대하여, 본 실시형태에 의하면, 축부(80P)는 일부에 평면부가 형성되어 있으므로, 축부(80P) 둘레로 회전하는 가동체(30P)의 회전 구속의 도움이 된다. 즉, 평면부는 축부(80P) 자체에 외부 삽입되는 가동체(30P)의 축 둘레의 회전을 규제한다. 이것에 의해, 회전 방향의 구속(회전 정지)을 자기 흡인력만으로 행할 필요가 없어져, 자기 회로 설계의 설계 자유도가 높아짐과 아울러, 기계적인 회전 정지를 할 수 있어, 진동 액추에이터(10P)로서의 신뢰성이 높아진다. 보다 구체적으로는, 충격이 가해졌을 때 가동체(30P)의 마그넷(60P)이 케이스(21P) 또는 E형 형상 코어(504P)에 접촉하여 파손되는 등의 리스크를 피할 수 있다.
또한, 이 구성은 상술한 각 실시형태의 진동 액추에이터에 있어서, 축부를 갖는 진동 액추에이터이면, 어느 진동 액추에이터에도 적용하여, 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 각 실시형태 1∼10의 진동 액추에이터(10, 10B, 10D, 10F, 10H, 10J, 10K, 10L, 10P)는 피부를 따라 배치되는 오목형으로 만곡한 바닥면(만곡면부)(27)을 갖는 고정체(20, 20B, 20D, 20F, 20H, 20J, 20K, 20L, 20P)를 갖는다. 또한, 각 실시형태 1∼10의 진동 액추에이터(10, 10B, 10D, 10F, 10H, 10J, 10K, 10L, 10P)는, 고정체(20, 20B, 20D, 20F, 20H, 20J, 20K, 20L, 20P)에 대하여, 만곡면인 바닥면(27) 위(바닥면(27)의 내측)에서 바닥면(27)을 따라 왕복 운동 자유롭게 설치되고, 왕복 운동에 의해 바닥면(27)을 통하여 피부의 피부 조직 중의 기계 수용체에 진동 자극을 부여하는 가동체(30, 30B, 30D, 30F, 30H, 30J, 30K, 30L, 30P)를 갖는다. 이것에 의해, 가동체(30, 30B, 30D, 30F, 30H, 30J, 30K, 30L, 30P30)의 왕복 운동에 의해, 바닥면(27)을 통하여 기계 수용체에 진동 자극을 부여할 수 있다. 따라서, 외형 형상을 바꾸지 않고, 사용자에 대하여, 보다 효과적으로 진동을 부여하여, 사용자의 체감 진동을 크게 할 수 있다. 이와 같이, 소형화를 도모하면서, 유저에게 효과적으로 진동을 부여할 수 있다.
또한 각 실시형태에 있어서, 다른 실시형태에는 없는 구성 요소끼리를 적당히 변경하여, 변경한 구성 요소에 의한 기능, 효과를 얻을 수 있도록 해도 되는 것은 물론이다.
(실시형태 12)
도 55는 본 발명에 따른 실시형태 12의 웨어러블 단말(100)의 주요부 구성을 모식적으로 도시하는 도면이다. 웨어러블 단말(100)은 유저가 신체에 부착하여 사용하는 것이다. 여기에서는, 웨어러블 단말(100)은 접속된 통신 단말의 착신의 통지를 장착한 유저에게 진동에 의해 통지하는 소위 웨어러블 인풋 디바이스로서 기능한다.
도 55에 도시하는 웨어러블 단말(100)은 통신 장치(110)와, 처리 장치(120)와, 구동 장치로서의 진동 액추에이터(130)와, 하우징(140)을 갖는다. 진동 액추에이터(130)의 바닥면(27)은 하우징(140)의 내주면(142)을 따라 배치되고, 바닥면(27)과 내주면(142)이 밀착한 상태에서 배치된다.
하우징(140)은 링 형상으로 형성되고, 여기에서는, 유저의 손가락에 장착한다. 이때, 내주면(142)은 피부 위에 밀착하여 배치된다. 또한 진동 액추에이터(130)의 내주면(142)을 장착 부위인 손가락의 안쪽 부분에 위치시킨다. 이것에 의해, 기계 수용체가 밀집하는 부위에 밀착하도록 진동 액추에이터(130)가 장착된다. 통신 장치(110)는 도시하지 않은 휴대전화, 스마트폰, 휴대형 오락기 등의 무선 통신 단말과, 무선 통신에 의해 접속되어, 예를 들면, 무선 통신 단말로부터의 신호를 수신하고, 처리 장치(120)에 출력한다.
통신 장치(110)는, 예를 들면, 무선 통신 단말로부터의 신호는, 예를 들면, Bluetooth(등록상표) 등의 통신 방식으로 수신하는 무선 통신 단말의 착신 신호 등이다. 처리 장치(120)에서는, 입력된 신호를 변환 회로부에서 진동 액추에이터(130)의 구동 신호로 변환하여, 진동 액추에이터(130)의 전원 공급부(25)에 접속되는 구동 회로부(도시 생략)를 통하여 진동 액추에이터(130)에 공급함으로써, 진동 액추에이터(130)를 구동한다. 이것에 의해, 가동체가 진동하여 웨어러블 단말(100)은 진동한다. 웨어러블 단말(100)의 하우징(140)은 링 형상을 이루고 있고, 가동체는 진동 액추에이터(130)의 바닥면(27)을 따라 왕복 진동한다. 그러면, 바닥면(27) 위를 가동체가 왕복 슬라이드 이동함으로써 발생하는 진동이 바닥면(27), 내주면(142)을 통하여 직접적으로 기계 수용체에 진동 자극으로서 전달된다. 이것에 의해, 외형 형상을 바꾸지 않고, 사용자에게 보다 효과적으로 진동을 부여할 수 있어, 사용자의 체감 진동을 크게 할 수 있다.
이것에 의해, 진동 액추에이터가 손가락의 등 위에 배치되거나, 손가락 안쪽 부분으로부터 떨어진 위치, 예를 들면, 뜬 위치에 진동 액추에이터가 배치된 구성과 비교하여, 외형 형상을 변경하지 않고, 소정의 크기로, 유저의 체감 진동을 더한층 크게 할 수 있다.
또한 웨어러블 단말(100)의 형용을 소형화할 수 있어, 사용시에 위화감이 없어 사용감의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 웨어러블 단말(100)을 통신 장치(110)와, 처리 장치(120)와, 구동 장치로서의 진동 액추에이터(130)를 갖는 착신 통지 기능 디바이스로 해도 된다. 이것에 의해, 착신 기능 디바이스는 휴대전화, 스마트폰, 휴대형 오락기 등의 무선 통신 단말에서 취득한 외부로부터의 착신을 진동 액추에이터를 구동시켜 유저에게 알리는 구성으로 해도 된다. 또한 진동 액추에이터(130)의 진동을 착신 신호 이외에, 메일 등의 외부 장치로부터 정보 통신 단말에의 신호 입력에 대응하는 진동, 게임의 조작에 따른 진동을 체감 진동으로서 증가시켜 유저에게 부여할 수 있다. 또한, 이 웨어러블 단말(100)에, 공중에 문자를 그리는 것처럼 움직이는 것만으로, 무선으로 접속되는 장치에 문자나 숫자를 입력하거나, 접속된 디스플레이 등의 표시기에 표시된 정보를 선택하거나 할 수 있는 기능을 형성해도 된다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 나타내어지며, 특허청구범위에서 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명했다. 또한, 이상의 설명은 본 발명의 적합한 실시형태의 예증이며, 본 발명의 범위는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 상기 장치의 구성이나 각 부분의 형상에 대한 설명은 일례이며, 본 발명의 범위에서 이들 예에 대한 여러 변경이나 추가가 가능한 것은 명백하다.
(산업상의 이용가능성)
본 발명에 따른 진동 액추에이터는 소형화를 도모할 수 있음과 아울러, 유저에게 효과적으로 진동을 부여할 수 있는 효과를 갖고, 정보 통신 단말과 통신 가능한 웨어러블 단말 및, 휴대전화 등의 정보 통신 단말의 착신 통지를 유저에게 체감시킴으로써 알리는 착신 통지 기능 디바이스로서 유용하다.
10, 10B, 10D, 10F, 10H, 10J, 10K, 10L, 10P, 130 진동 액추에이터
20, 20B, 20D, 20F, 20H, 20J, 20K, 20L, 20P 고정체
21, 21B, 21D, 21F, 21H, 21J, 21K, 21L, 21P 케이스
22, 22B 프레임
22D, 22F, 22H, 22J, 22L, 22N, 22P 홀더
24, 24D, 24F, 24H, 24J, 24K, 24L, 24M, 24N 커버
25 전원 공급부
27 바닥면(만곡면부)
30, 30B, 30D, 30F, 30H, 30J, 30L, 30N, 30P 가동체
40 금속 스프링
41, 82 고정판부
43 암부
45 와이어 스프링
50, 50B, 50D, 50F, 50H, 50J, 50K, 50L, 50N, 50P, 501, 501C, 502 코어
51, 51B, 51D, 51F, 51H, 51J, 51K, 51L, 51P 대향면
504, 504F, 504H, 504J, 504K, 504L, 504N, 504P, E형 형상 코어
60, 60B, 60D, 60F, 60H, 60J, 60K, 60L, 60P 마그넷
61, 61B, 61D, 61F, 61H, 61J, 61K, 61L, 61P 자극면
70, 70B, 70D, 70F, 70H, 70J, 70K, 70L, 70P 코일
80, 80P 축부(지지축부)
80N 레일
84 슬라이딩 봉
88 평면부
90, 90B, 90D, 90F, 90H, 90J, 90K, 90L, 90P 요크
100 웨어러블 단말
142 내주면
212, 212N, 214, 214N 측벽
505, 505B, 505D, 505F, 505H, 505J, 505K, 505L, 505P 코어편
506, 506B, 506D, 506F, 506H, 506J, 506K, 506L, 506P 대향면
525 슬라이딩 발톱부

Claims (6)

  1. 피부를 따라 배치되는 오목형으로 만곡한 만곡면부를 갖는 고정체와,
    상기 고정체에 대하여, 상기 만곡면부 위에서 상기 만곡면부를 따라 왕복 운동 자유롭게 설치되고, 왕복 운동에 의해 상기 만곡면부를 통하여 상기 피부의 피부 조직 중의 기계 수용체에 진동 자극을 부여하는 가동체
    를 갖는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 가동체는 상기 만곡면부의 만곡 방향을 따라 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 가동체는, 상기 만곡면부 위에서, 상기 만곡 방향과 직교하는 방향으로 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 고정체 및 상기 가동체 중 일방은 마그넷, 상기 마그넷의 자극(磁極)면에 대향 배치되고, 또한, 자성체로 이루어지는 코어 및 상기 코어의 외주에 배치되는 코일 중, 적어도 상기 마그넷을 갖고, 타방은 상기 코어 및 상기 코일 중 적어도 상기 코어를 갖고,
    상기 가동체는 상기 코어 및 상기 마그넷 사이에서 발생하는 자기 흡인력에 의해 예압이 걸리는 상태에서 탄성 지지되고, 또한, 급전에 의한 상기 코일의 여자에 의해, 상기 고정체에 대하여, 상기 만곡면부의 이면측에서, 상기 마그넷과 상기 코어의 상호의 대향면을 따르는 방향으로 왕복 진동하는 것을 특징으로 하는 진동 액추에이터.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 기재된 진동 액추에이터를 실장한 것을 특징으로 하는 웨어러블 단말.
  6. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 기재된 진동 액추에이터를 실장한 것을 특징으로 하는 착신 통지 기능 디바이스.
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