WO2017060939A1 - 振動アクチュエータ、ウェアラブル端末及び着信通知機能デバイス - Google Patents

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WO2017060939A1
WO2017060939A1 PCT/JP2015/005155 JP2015005155W WO2017060939A1 WO 2017060939 A1 WO2017060939 A1 WO 2017060939A1 JP 2015005155 W JP2015005155 W JP 2015005155W WO 2017060939 A1 WO2017060939 A1 WO 2017060939A1
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WO
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core
vibration actuator
movable body
magnet
magnetic
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PCT/JP2015/005155
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English (en)
French (fr)
Inventor
勇樹 高橋
力 関口
和隆 坂口
泰隆 北村
雅春 加賀美
繁典 稲本
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
勇樹 高橋
力 関口
和隆 坂口
泰隆 北村
雅春 加賀美
繁典 稲本
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Filing date
Publication date
Application filed by ミツミ電機株式会社, 勇樹 高橋, 力 関口, 和隆 坂口, 泰隆 北村, 雅春 加賀美, 繁典 稲本 filed Critical ミツミ電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04MTELEPHONIC COMMUNICATION
    • H04M19/00Current supply arrangements for telephone systems
    • H04M19/02Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone
    • H04M19/04Current supply arrangements for telephone systems providing ringing current or supervisory tones, e.g. dialling tone or busy tone the ringing-current being generated at the substations
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K35/00Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit

Definitions

  • the present invention relates to a vibration actuator, a wearable terminal, and an incoming call notification function device.
  • a vibration source for notifying the user of an incoming call of a portable information terminal such as a mobile phone, or transmitting the operational feeling of a touch panel and the realistic feeling of a game device such as a controller of a game machine to a finger or a limb
  • a vibration actuator is known as a vibration generation source (see, for example, Patent Document 1).
  • the vibration actuator shown in Patent Document 1 is formed in a flat plate shape to be miniaturized.
  • the vibration actuator of Patent Document 1 has a flat plate shape in which a movable part supported by a spindle is slidably supported by a shaft.
  • the vibration actuator shown in Patent Document 2 includes a stator having a casing and a coil, and a mover having a magnet 5 and a weight portion disposed in the casing, and the shaft is driven by the cooperation of the coil and the magnet.
  • the slidable movable element linearly vibrates in the vibration direction with respect to the stator.
  • the coil is wound around the outside of the movable part including the magnet.
  • Patent Document 3 is an actuator based on a VCM (Voice Coil Motor) principle having a flat coil disposed oppositely and a flat magnet disposed on the flat coil.
  • VCM Vehicle Coil Motor
  • the mover is slidably provided on the shaft, and is elastically supported by a spring so as to vibrate in the vibration direction.
  • a vibration actuator using VCM as a driving principle a magnetic attraction force does not work in a normal state due to its magnetic circuit configuration.
  • the movable part is elastically held mainly by a metal spring.
  • these vibration actuators are mounted on a ring-shaped input device having a vibration communication function as shown in Patent Document 4, for example.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to provide a vibration actuator, a wearable terminal, and an incoming call notification function device that can be downsized and have excellent durability and vibrate suitably.
  • One aspect of the vibration actuator of the present invention is: A fixed body, A movable body supported movably with respect to the fixed body; Have One of the fixed body and the movable body includes at least the magnet among a magnet, a core made of a magnetic material and opposed to a magnetic pole surface of the magnet, and a coil arranged on the outer periphery of the core. And the other has at least the core of the core and the coil,
  • the movable body is elastically supported in a state in which a preload is applied by a magnetic attractive force generated between the core and the magnet, and the magnet and the core are The structure which reciprocates in the direction along a mutually opposing surface is taken.
  • the wearable terminal of the present invention adopts a configuration in which the vibration actuator having the above configuration is mounted.
  • the incoming call notification function device of the present invention adopts a configuration in which the vibration actuator having the above-described configuration is mounted.
  • 1 is an external view showing the configuration of the vibration actuator according to the first embodiment of the present invention.
  • the figure which shows the state where the same vibration actuator is installed 1 is an external view showing the configuration of a vibration actuator that is a modification of the first embodiment according to the present invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator Diagram for explaining the movement of the movable body of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator which is a modification of Embodiment 2 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator of Embodiment 3 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator Diagram for explaining the movement of the movable body of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator which is a modification of Embodiment 3 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator of Embodiment 4 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator Side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator Diagram for explaining the movement of the movable body of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator which is a modification of Embodiment 4 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator Side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator of Embodiment 5 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator Diagram for explaining the movement of the movable body of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator which is a modification of Embodiment 5 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The perspective view which shows the internal structure of the vibration actuator of Embodiment 6 which concerns on this invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator 7 is an exploded perspective view of a vibration actuator according to a seventh embodiment of the present invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator An exploded perspective view of a vibration actuator according to an eighth embodiment of the present invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 9 is an exploded perspective view of a vibration actuator according to a ninth embodiment of the present invention.
  • Side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator A perspective view showing an internal configuration of a vibration actuator according to a tenth embodiment of the present invention.
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The figure which removed the movable body from the fixed body in the same vibration actuator
  • Plan view showing the internal configuration of the vibration actuator Exploded perspective view of the vibration actuator The figure which shows typically the principal part structure of the wearable terminal of Embodiment 12 which concerns on this invention.
  • FIG. 1 is an external view showing the configuration of the vibration actuator according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of the vibration actuator
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the movement of the movable body of the vibration actuator.
  • the vibration actuator 10 shown in FIG. 1 has an arcuate flat plate shape having a flattened arcuate cross section.
  • the vibration actuator 10 includes a fixed body 20 and a movable body 30, and the movable body 30 is elastically supported by a metal spring 40 and a magnetic spring generated by a magnetic attractive force generated by the core 50 and the magnet 60.
  • the vibration actuator 10 has a structure in which the movable body 30 itself is stabilized by pre-loading the movable body 30 with a magnetic attractive force to suppress the rotation of the movable body 30 and performing positioning.
  • the preload referred to here is a shaft (shaft portion) that supports the movable body 30 by relatively pulling the magnet 60 and the magnetic body (core 50) together by a magnetic attractive force between the magnet 60 and the magnetic body (core 50). It means a force that eliminates rattling or a force that regulates movements other than the movable direction (such as the twisting direction of the leaf spring and the direction perpendicular to the movable direction).
  • the preload is applied to a shaft (for example, the fixed body 20 side) of a movable body (for example, the movable body 30 including the core 50) having one of a magnet (for example, the magnet 60) and a magnetic body (for example, the core 50).
  • the backlash with respect to the shaft portion 80) is eliminated, and the movement is restricted in the rotation direction around the movable body axis.
  • the movable body reciprocally vibrates due to the electromagnetic action of the magnet 60 and the core 50 and the coil 70.
  • the fixed body 20 includes a case 21, a frame 22 to which the power supply unit 25 is connected, a shaft unit 80, a magnet 60, a coil 70, and a cover 24.
  • the case 21 has a peripheral wall portion that is arcuate in side view.
  • the bottom surface of the case 21 is a curved surface
  • the case 21 is a container having a circular arc cross section. That is, the case 21 has a bottom surface 27 that is an outer surface curved in a concave shape.
  • the case 21 is opened upward, and a hollow interior is formed by attaching a cover 24 to the opening.
  • the case 21 is formed of a metal material together with the cover 24, and functions as an electromagnetic shield together with the cover 24.
  • a frame 22 is disposed on a curved bottom surface along three wall portions including two arc-shaped side surfaces.
  • the frame 22 is disposed in the case 21 and fixes and supports the shaft portion 80 that faces the bending direction (the direction perpendicular to the circumferential direction and the longitudinal direction in this embodiment).
  • the shaft portion 80 is fixed to the frame 22 by press-fitting or bonding.
  • the shaft portion 80 may be fixed to the frame 22 by inserting and fixing both end portions of the shaft portion 80 into fixing holes formed to face both end portions of the frame 22, respectively.
  • the coil 70 is fixed to the frame 22.
  • the power supply unit 25 is a substrate that supplies power to the coil 70, and is configured by a substrate connected to an external power source, for example, a flexible circuit board (FPC: Flexible printed circuit).
  • the power supply unit 25 is connected to the coil 70 via the frame 22.
  • a magnet 60 is attached along the inner surface of one wall portion where the frame 22 is not disposed.
  • the magnet 60 is arranged with two different magnetic poles arranged in the longitudinal direction (direction orthogonal to the bending direction).
  • the magnet 60 may be configured by alternately arranging a plurality of magnets (magnet pieces) having different magnetic poles, or may be magnetized so as to have alternately different magnetism. The same applies to the magnets of the embodiments described later.
  • the core 50 is arranged facing the magnet 60 on the arc direction side that is the bending direction, and the coil 70 is arranged around the core 50 with a predetermined interval.
  • the movable body 30 has a core 50 and a bearing portion 52, and is elastically supported by the metal spring 40.
  • the metal spring 40 may be a cylindrical coil spring
  • the core 50 may be a magnetic body
  • the bearing portion 52 may also be a magnetic body.
  • the core 50 has a flat arc shape corresponding to the shape of the case 21 to be accommodated, the one end surface (opposing surface 51) side is opposed to the magnet 60, and the curved bottom surface is the curved bottom surface of the case 21. It is arranged along.
  • the facing surface 51 of the core 50 is located on a virtual surface passing through the axis of the virtual cylinder including the core 50, is parallel to the end surface spaced in the circumferential direction of the case 21, and the magnetic pole surface of the magnet 60 ( (Opposite surface) 61 and parallel to each other.
  • the core 50 is fixed to the other end surface side so that the bearing portion 52 extends in the direction of the central axis of the arc.
  • a shaft portion 80 is installed between the frames 22 on the side of the peripheral wall facing the peripheral wall to which the magnet 60 is attached in the circumferential direction.
  • the shaft portion 80 is rotatably inserted.
  • the core 50 is attached so as to be slidable in the longitudinal direction along the shaft portion 80.
  • the bearing portion 52 is a sintered sleeve bearing, and the shaft portion 80 projects from the bearing portion 52 in the longitudinal direction (here, the central axis direction of the arc).
  • the protruding portion is covered with a metal spring 40, and the bearing portion 52 is urged by the sandwiched metal spring 40 so as to be positioned at the central portion in the longitudinal direction.
  • the magnetic core 50 and the magnet 60 are arranged to face each other, so that a magnetic attractive force is generated between the core 50 and the magnet 60.
  • the core 50 is rotatably attached to the shaft portion 80, it is elastically supported by a so-called magnetic spring with a magnetic attraction force with the magnet 60. Due to this magnetic attraction force, a preload is applied to the movable body 30 including the core 50. Thereby, the shakiness of the shaft is eliminated, the movable body 30 having the core 50 is positioned (positioning of the movable body), and the rotation around the shaft portion 80 is restricted (so-called rotation stop).
  • the core 50 reciprocates (reciprocates and vibrates) in the longitudinal direction, that is, the direction orthogonal to the circumferential direction when the coil 70 is supplied with power from the power supply unit 25 and excited.
  • the polarity of the magnet 60 (the magnetic pole surface 61) is set to the N pole and the S pole, and these are arranged in the longitudinal direction facing the opposing surface (one end surface) 51 that becomes the magnetic pole surface of the core 50. Deploy.
  • a current is supplied to the coil 70 to change the polarity of the core 50 to the N pole, the core 50 is driven in the F1 direction.
  • a current is supplied to the coil 70 in the reverse direction and the polarity of the core 50 is changed to the S pole, the core 50 is driven in the ⁇ F1 direction which is the opposite of the F1 direction.
  • the core 50 that is, the facing surface 51 of the core 50 is magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70, and the magnet 60 on the fixed body 20 side is effectively magnetized.
  • the core 50 of the movable body 30 is along the longitudinal direction with reference to the position that is the drive reference position (here, the position where the center of the facing surface 51 overlaps the center of the N pole and the S pole of the magnet 60), Reciprocates in both directions F (F1 direction and -F1 direction). That is, the movable body 30 reciprocates with respect to the fixed body 20 in a direction along the opposing surfaces 61 and 51 of the magnet 60 and the core 50.
  • This driving principle is shown below.
  • the driving principle of the vibration actuator 10 of the present embodiment is realized by all of the vibration actuators of the following embodiments.
  • Vibration actuator 10 of the present embodiment includes a core 50 (in particular the pole faces through the coil 70 by supplying a frequency substantially equal exchange between the resonance frequency f r of the movable member 30 from the power supply unit 25 to the coil 70 The one end face 51) is excited. Thereby, the movable body 30 can be driven efficiently.
  • the movable body 30 in the vibration actuator 10 is supported by a spring mass system structure supported by the fixed body 20 via the metal spring 40. Therefore, when the alternating current with a frequency equal to the resonant frequency f r of the movable body 30 is supplied to the coil 70, the movable member 30 is driven at resonance.
  • the equation of motion and circuit equation showing the driving principle of the vibration actuator 10 are shown below.
  • the vibration actuator 10 is driven based on the equation of motion represented by the following equation (2) and the circuit equation represented by the following equation (3).
  • the actuator 10 when driven at the resonant frequency f r which is determined by the spring constant K sp of mass m and the spring member of the movable member 30 (elastic member) 150, it is possible to obtain effectively large output.
  • the vibration actuator 10 the following effects can be obtained.
  • the magnetic spring having the magnetic core 50 and the magnet 60 is provided, so that the spring constant of the metal spring 40 that elastically supports the core 50 at the reference position can be lowered. Thereby, the lifetime of the metal spring 40 is improved, and the reliability as the vibration actuator 10 can be improved.
  • the actuator When the actuator has a flat shape, the outer side is further away from the skin and the contact surface with the skin is reduced (line contact). In addition, since a housing is interposed between the vibration source and the skin, vibration transmission may be reduced.
  • the vibration actuator 10 since the vibration actuator 10 has a flat arc shape, the shape of the final product to which the vibration actuator 10 is attached is curved to the curved surface constituting the arc, and the circumferential surface of the cylinder is curved. Can be arranged in correspondence. Thereby, as shown in FIG. 5, for example, even if the final product is a product having a curved surface (corresponding to the mounting portion in FIG. 5) like a cylinder, the vibration actuator 10 is made to correspond to any position of the cylinder. Can be placed.
  • the vibration actuator 10 in the case of a ring-shaped device, it is a curved surface shape and can be placed on the palm-side skin where the density of mechanoreceptors on the skin is high, so that the sensory vibration can be further increased.
  • the mounting portion is the abdominal portion of the finger where the mechanical receptors are closely packed, and the curved bottom surface 27 which is the inner peripheral surface of the vibration actuator 10 and is the vibration transmitting surface is brought into close contact with the mounting portion. In the state, the vibration actuator 10 can be attached. Thereby, a body vibration can be enlarged without changing an external shape.
  • the inner peripheral surface is an arch-shaped curved surface, so even if the width is increased, the influence on the outer dimensions of the final product can be eliminated. Moreover, since it can mount
  • the vibration actuator 10 makes the movable body 30 have a shape corresponding to the shape of the case 21 and linearly drives it in a direction parallel to the center of the arcuate curve of the case 21. Therefore, it is possible to drive with a minimum clearance in the case 21 having a flat plate shape with a circular arc cross section, and it is possible to increase the occupied volume of the movable body 30 and to increase the output.
  • the vibration actuator having the same outer shape as that of the vibration actuator 10 it is possible to reliably reduce the size and increase the output as compared with the configuration in which the rectangular movable body is movable in the case having the same outer shape as the case 21.
  • the clearance between each part of the fixed body 20 including the case 21 and the movable body 30 can be minimized, so that the degree of design freedom of each part is improved.
  • the electromagnetic conversion efficiency can be improved as compared with the conventional VCM system having a large magnetic resistance.
  • the degree of freedom of arrangement of the space occupied by the coil 70 in the case 21 is high, and the coil 70 can be designed to be large, thereby achieving high output.
  • the core 50 is an arc-shaped plate material that can be easily bent, and the mounting surface to be mounted on the arc-shaped vibration actuator itself is a curved surface corresponding to the shape of the mounting location, for example, a curved surface. Can be configured. That is, the vibration actuator 10 itself can be formed in an arc shape so that the vibration to the mounting location can be easily transmitted over the entire mounting surface.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be formed from a flat cross-sectional arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • the movable body 30 is elastically supported in a state in which a preload is applied by a magnetic spring, and is held by a shaft portion 80 that is a support shaft.
  • the shaft portion 80 is fixed to the fixed body 20, there is no bearing on the fixed body 20, and it is easy to reduce the space required for fixing the shaft and reduce the thickness, and the bearing and the fixed body 20 are fitted. There is no need to match, and it is possible to reduce the cost by reducing the tolerance of the outer diameter of the bearing and the portion where the bearing is fixed.
  • the bearing portion 52 is a sintered material, it has a higher specific gravity than the case where a resin material is used for the bearing portion 52, and the mass of the movable body 30 can be increased, so that the output can be increased. it can.
  • the moving direction of the movable body 30 in the vibration actuator 10 having a rectangular shape in plan view and a flat plate shape in an arc shape in side view is the longitudinal direction of the vibration actuator. .
  • the space for arranging the metal spring can be widened, the degree of freedom in design is improved, and as a result, the stress of the metal spring is easily relaxed, and the durability is excellent.
  • the life of the metal spring itself, and thus the product life of the vibration actuator 10 can be extended.
  • the vibration actuator 10A has a flat outer shape.
  • the vibration actuator 10A has a plate shape as the outer shape of the vibration actuator 10, and each component is formed in a shape corresponding to a plate shape from an arc shape.
  • the vibration actuator 10A is composed of components having the same functions as the components of the vibration actuator 10.
  • the vibration actuator 10A has a fixed body 20A and a movable body 30A.
  • the fixed body 20A includes a rectangular box-shaped case 21A, a frame 22A to which the power supply unit 25 is connected, a shaft unit 80, a magnet 60, a coil 70, and a cover 24A.
  • the movable body 30A has a core A and is supported so as to be movable in the F direction with respect to the fixed body 20A via the frame 22A.
  • the movable body 30 ⁇ / b> A is elastically supported by the metal spring 40 and the magnetic spring by the magnetic attractive force generated by the core 50 ⁇ / b> A and the magnet 60, similarly to the movable body 30 of the vibration actuator 10.
  • the vibration actuator 10A has a structure in which the movable body 30A itself is stabilized by pre-loading the movable body 30A with a magnetic attractive force to suppress the rotation of the movable body 30A and positioning.
  • the movable body 30A reciprocally vibrates in the longitudinal direction (F direction) by the electromagnetic action of the magnet 60, the core 50A, and the coil 70. That is, the movable body 30A reciprocates with respect to the fixed body 20A in a direction along the opposing surfaces 61 and 51A of the magnet 60 and the core 50A.
  • the case 21A forms a hollow rectangular interior together with the cover 24A and functions as an electromagnetic shield.
  • the frame 22A is disposed in the case 21 along the three wall portions, and fixes the shaft portion 80 in the longitudinal direction and the vibration direction (F direction).
  • a coil 70 disposed so as to surround the outer periphery of the core 50A is fixed to the frame 22A.
  • a magnet 60 is attached along the inner surface of the one wall portion where the frame 22A is not disposed in the same manner as the magnet 60 of the vibration actuator 10.
  • the movable body 30A includes a core 50A and a bearing portion 52A.
  • the core 50A is different from the core 50 only in shape and other configurations and functions are the same.
  • the core 50 ⁇ / b> A is rotatably attached to the shaft portion 80 and is elastically supported by a magnetic attraction force with the magnet 60, a so-called magnetic spring. Due to this magnetic attractive force, the movable body 30 including the core 50 ⁇ / b> A is preloaded. As a result, the core 50A is in a state where the rotation around the shaft portion 80 is restricted (so-called rotation stop) and positioned (positioning of the movable body).
  • the core 50 ⁇ / b> A reciprocates (reciprocates) in the longitudinal direction, that is, the F direction orthogonal to the circumferential direction, similarly to the core 50 when the coil 70 is supplied with power from the power supply unit 25 and excited.
  • the vibration actuator 10A can exhibit the above-described ⁇ Effect 1> and ⁇ Effect 2>.
  • the core 50A which is a magnetic body, is disposed on the movable body 30A.
  • the electromagnetic conversion efficiency can be improved as compared with the conventional VCM system having a large magnetic resistance. Furthermore, the degree of freedom of arrangement of the space occupied by the coil 70 in the case 21A is high, and the coil 70 can be designed to be large so that high output can be achieved.
  • FIG. 9 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10B according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10B
  • FIG. 11 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10B
  • FIG. 12 is a diagram for explaining the movement of the movable body 30B of the vibration actuator 10B
  • 12 is a plan sectional view schematically showing the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10B, and the shaft portion 80 is omitted.
  • the shaft portion 80 is arranged in the center of the case 21 in the longitudinal direction in the structure of the vibration actuator 10, and on both sides orthogonal to the axial direction of the shaft portion 80.
  • the cores 501 and 502 are arranged.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10B has an arcuate flat plate shape having a flattened arcuate cross section.
  • the vibration actuator 10B includes a fixed body 20B, a movable body 30B, and a metal spring 40.
  • the fixed body 20B includes a case 21B, a frame 22B to which the power supply unit 25 is connected, a shaft unit 80, a magnet 60B, a coil 70B, and a cover 24 (see FIG. 11).
  • the movable body 30B has a core 50B and a bearing portion 52B.
  • the case 21B has an arc-shaped peripheral wall portion when viewed from the side, and a shaft portion 80 is installed in the inside via a frame 22B.
  • the case 21B is a container having a circular arc cross section, and the bottom surface 27 of the case 21B is a curved surface.
  • a hollow electromagnetic shield is formed by attaching a cover 24 that is an arcuate plate to the opening of the case 21B.
  • a frame-like frame 22B is attached in the case 21B, and a shaft portion 80 disposed in the bending direction (longitudinal direction perpendicular to the circumferential direction) is supported by the case 21B via the frame 22B.
  • a coil 70B and a magnet 60B are fixed to the frame 22B.
  • the shaft portion 80 is disposed on a line parallel to the center axis of a circle whose circumference is the arc (curved surface) of the case 21B, and is spanned between both arms of the frame 22B.
  • the shaft portion 80 is disposed between the pair of magnets 60B in parallel with the magnet 60B. Between the magnet 60B and the shaft portion 80, the coils 70B are arranged in parallel to each other along the longitudinal direction (direction parallel to the center direction of the arc).
  • the shaft portion 80 is rotatably inserted in the bearing portion 52B of the movable body 30B, and a metal spring 40 is extrapolated at a portion protruding in the longitudinal direction from the bearing portion 52B so as to sandwich the bearing portion 52B.
  • the bearing portion 52B is urged so as to be positioned at the central portion in the longitudinal direction by the sandwiched metal spring 40.
  • the bearing portion 52B is disposed between the arc-shaped cores 501 and 502 extending in the longitudinal direction, and is integrally formed with the cores 501 and 502.
  • the cores 501 and 502 are arranged in a non-contact manner in the coil 70B and can move in the longitudinal direction.
  • one end surfaces (opposing surfaces) 51B that are spaced apart from each other in the circumferential direction with the bearing portion 52B interposed therebetween are arranged to face the magnetic pole surface 61B of the magnet 60B.
  • the opposing surface 51B is arranged in parallel with the magnetic pole surface 61B with a gap.
  • the core 50B which is a magnetic body
  • the magnet 60B are arranged to face each other, so that a magnetic attractive force is generated between the core 50B and the magnet 60B. It is elastically supported by a magnetic attraction with the magnet 60B, so-called magnetic spring.
  • This magnetic attraction force causes a preload to be applied to the movable body 30B including the core 50B, and the core 50B is positioned while being restricted from rotating around the shaft portion 80 (so-called rotation stop) (positioning of the movable body). It becomes.
  • the movable body 30B (core 50B, bearing portion 52B) configured as described above is elastically supported by the metal spring 40 and a magnetic spring by a magnetic attractive force generated by the core 50B and the magnet 60B.
  • the vibration actuator 10B has a structure in which the movable body 30B itself is stabilized by pre-loading the movable body 30B with a magnetic attractive force to suppress the rotation of the movable body 30B and performing positioning.
  • the movable body 30B reciprocally vibrates due to the electromagnetic action of the magnet 60B, the core 50B, and the coil 70B.
  • the core 50B reciprocates (reciprocates and vibrates) in the longitudinal direction, that is, the F direction (see FIG. 10) orthogonal to the circumferential direction when the coil 70B is excited by being supplied with power from the power supply unit 25. That is, the movable body 30B reciprocates in a direction along the opposing surfaces 51B and 61B of the magnet 60B and the core 50B with respect to the fixed body 20B.
  • the polarity (magnetic pole surface 61B) of the magnet 60B is set to the north and south poles arranged in the longitudinal direction, and these are opposed to one end surface (opposing surface) 51B that becomes the magnetic pole surface of the core 50B.
  • Currents are supplied to the coils 70B, respectively, so that the core 501 has a polarity of N and the core 502 has a polarity of S.
  • energizing the coil 70B from the power supply unit 25 supplies a frequency substantially equal exchange between the resonance frequency f r of the movable body 30B in the coil 70B. Then, the cores 501 and 502 are driven in the F1 direction.
  • the movable body 30B having the cores 501 and 502 is in the -F1 direction, which is the opposite of the F1 direction. To drive.
  • the cores 501 and 502 of the movable body 30B are based on the position that is the drive reference position (here, the position where the center in the longitudinal direction of the facing surface 51B overlaps the center of the N pole and S pole of the magnet 60B).
  • the drive reference position here, the position where the center in the longitudinal direction of the facing surface 51B overlaps the center of the N pole and S pole of the magnet 60B.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the core 50B that is, the facing surface 51B of the core 50B is magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70B, and effective against the magnet 60B on the fixed body 20B side.
  • a magnetic attractive force and a repulsive force are generated, and the movable body 30B can be driven efficiently.
  • the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 8> can be obtained, and further the following effects can be obtained.
  • the movable body 30B is preloaded by the magnetic attractive force between the cores 501 and 502 and the magnet 60B on both sides of the shaft portion 80.
  • the movable body 30B since the movable body 30B is reciprocated in the direction of the shaft portion 80 by supplying power to the coil 70B, the movable body 30 can reciprocate in the longitudinal direction with good balance in the circumferential direction.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be changed from a flat circular arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • the vibration actuator 10C has a flat outer shape.
  • the vibration actuator 10C has an outer shape of the vibration actuator 10 formed in a flat plate shape, and each component member is formed in a shape corresponding to a flat plate shape from an arc shape.
  • the vibration actuator 10 ⁇ / b> C is composed of components having functions similar to those of the components of the vibration actuator 10.
  • the vibration actuator 10C has a fixed body 20C and a movable body 30C.
  • the fixed body 20C includes a rectangular box-shaped case 21C, a frame 22C to which the power supply unit 25 is connected, a shaft unit 80, a magnet 60C, a coil 70C, and a cover 24A.
  • the movable body 30C includes cores 501C and 502C and a bearing portion 52C, and is supported to be movable in the F direction with respect to the fixed body 20C via the frame 22C.
  • the case 21 ⁇ / b> C has a rectangular bottom surface 28 that is a vibration transmission surface and functions as a vibration transmission surface, and a rectangular frame-shaped peripheral wall portion.
  • a shaft portion 80 is installed inside the case 21C via a rectangular frame 22C.
  • a hollow electromagnetic shield is formed by attaching a flat cover 24A to the opening of the case 21C.
  • a frame-like frame 22C is attached, and a shaft portion 80 extending in the longitudinal direction is disposed at the center portion in the short direction of the frame 22C.
  • the shaft portion 80 is disposed in parallel with the magnet 60C between the pair of magnets 60C.
  • the coils 70C are arranged in parallel to each other along the longitudinal direction (direction parallel to the center direction of the arc).
  • the shaft portion 80 is rotatably inserted through the bearing portion 52C of the movable body 30C.
  • a metal spring 40 is extrapolated at a portion protruding in the longitudinal direction from the receiving portion 52C so as to sandwich the bearing portion 52C.
  • the bearing portion 52C is biased by the sandwiched metal spring 40 so as to be positioned at the central portion in the longitudinal direction.
  • the movable body 30C has plate-like cores 501C and 502C on both sides of the shaft portion 80 via the bearing portion 52C, and the cores 501C and 502C are within the coil 70C in the longitudinal direction (perpendicular to the coil winding direction). In the direction of movement).
  • one end surfaces 51C that are spaced apart from each other in the circumferential direction with the bearing portion 52C interposed therebetween are respectively disposed to face the magnetic pole surface 61C of the magnet 60C.
  • the one end face 51C is arranged in parallel with the magnetic pole face 61C with a gap.
  • the core 50C which is a magnetic body
  • the magnet 60C are arranged to face each other, so that a magnetic attractive force is generated between the core 50C and the magnet 60C. It is elastically supported by a magnetic attraction force with the magnet 60C, a so-called magnetic spring.
  • the movable body 30C (core 50C, bearing portion 52C) configured in this manner is elastically supported by the metal spring 40 and a magnetic spring by a magnetic attractive force generated by the core 50C and the magnet 60C.
  • the vibration actuator 10 ⁇ / b> C has a structure in which the movable body 30 ⁇ / b> C itself is stabilized by pre-loading the movable body 30 ⁇ / b> C with a magnetic attractive force to suppress the rotation of the movable body 30 ⁇ / b> C and performing positioning.
  • the movable body 30C reciprocally vibrates due to the electromagnetic action of the magnet 60C, the core 50C and the coil 70C.
  • the core 50 ⁇ / b> C reciprocates (reciprocates) in the longitudinal direction, that is, the F direction (see FIG. 10) perpendicular to the circumferential direction when the coil 70 ⁇ / b> C is supplied with power from the power supply unit 25 and excited.
  • the movable body 30C reciprocates in the direction along the opposing surfaces 61C and 51C of the magnet 60C and the core 50C with respect to the fixed body 20C.
  • the magnetic circuit configuration diagram showing the driving principle of this reciprocation is the same as the magnetic circuit configuration shown in FIG.
  • the plurality of magnets 60B and 60C and the coils 70B and 70C are arranged on the fixed bodies 20B and 20C with a small interval (air gap) therebetween. Can be placed.
  • Each vibration actuator 10B, 10C has two thrust generation structures for driving the movable bodies 30B, 30C, that is, two magnetic circuit structures.
  • the thrust is generated at a plurality of locations, it is possible to realize high output of the thrust by the magnetic circuit for driving the movable bodies 30B and 30C.
  • the magnetic spring composed of the magnets 60B and 60C and the coils 70B and 70C can be enlarged, and the design requirements of the magnetic spring are reduced. It can be relaxed and the degree of freedom in design can be improved.
  • the shaft portion 80 that forms the support shaft portion at the center of the frame 22B is a bent portion
  • the outer shape of the vibration actuator 10B is a flat shape (also referred to as an arch shape) with a circular arc in cross section.
  • the magnetic efficiency can be increased by reducing the air gap between the magnets 60B and 60C and the cores 50B and 50C disposed inside the coils 70B and 70C.
  • the magnetic pole area is larger than in the case of one thrust generation structure (one magnetic circuit), and the thrust can be reliably ensured.
  • FIG. 16 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10D according to the third embodiment of the present invention
  • FIG. 17 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10D
  • FIG. 18 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10D
  • FIG. 19 is a diagram for explaining the movement of the movable body 30D of the vibration actuator 10D
  • FIG. 19 is a plan sectional view schematically showing the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10D, and the shaft portion 80 is omitted.
  • the vibration actuator 10D shown in FIG. 16 to FIG. 19 has a magnetic circuit structure that applies a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10, and a core 50D and a coil 70D are provided on the movable body 30D side, and a plurality of pole numbers are provided.
  • the magnet 60D is provided on the fixed body 20D side.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the fixed body 20D has a plurality of magnetic poles (for example, 2 poles to 4 poles) 60D
  • the movable body 30D includes an E-shaped core 504 having a slit and a coil disposed in the slit. 70D.
  • the vibration actuator 10D has a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section.
  • the vibration actuator 10D includes a fixed body 20D, a movable body 30D, and a metal spring 40.
  • the fixed body 20D includes, in addition to the magnet 60D, a case 21D, a holder 22D to which the power supply unit 25 is connected, a shaft unit 80, and a cover 24 (see FIG. 18).
  • the movable body 30D has a bearing portion 52D in addition to the E-shaped core 504 having the core 50D.
  • the case 21D is formed in the same manner as the case 21 and has an arcuate peripheral wall portion when viewed from the side.
  • a magnet 60D is arranged on one side (back side wall) side along the longitudinal direction via a holder 22D inside.
  • a shaft portion 80 is constructed on the other side wall side.
  • the case 21D is a container having an arc-shaped cross section, the bottom surface 27 of the case 21D is a curved surface, and a hollow electromagnetic shield is formed by attaching a cover 24 that is an arc-shaped plate to the upper opening.
  • the holder 22D supports the movable body 30D so as to be movable in the axial direction via the shaft portion 80 in the case 21D.
  • the shaft portion 80 is disposed along the other side wall portion, and is supported by being fixed by press-fitting or bonding at both ends by the holder 22D.
  • the shaft portion 80 is disposed on a line parallel to the center axis of a circle whose circumference is the arc (curved surface) of the case 21D.
  • a metal spring 40 is extrapolated at a portion protruding in the longitudinal direction from the bearing portion 52D so as to sandwich the bearing portion 52D.
  • the bearing portion 52D (the same applies to the E-shaped core 504) is urged so as to be positioned at the central portion in the longitudinal direction by the sandwiched metal spring 40.
  • the magnet 60D has a magnetic pole surface 61D as a plurality of magnetic poles. In the present embodiment, as shown in FIGS. 16 to 19, four magnetic poles are provided.
  • the magnet 60D is fixed (adhered here) to one side wall so that different polarities are alternately arranged in the longitudinal direction (axial center direction) of the case 21D.
  • the magnetic pole surface 61D is disposed in parallel with a surface located on a surface passing through the central axis of the arc.
  • Opposing surfaces 51D and 506 of the E-shaped core 504 of the movable body 30D are arranged in parallel to and opposed to the magnetic pole (magnetic pole surface) 61D of the magnet 60D arranged along one side wall of the case 21. .
  • the E-shaped core 504 is formed in an E shape in plan view, and corresponds to the shape of the case 21D. Specifically, the E-shaped core 504 has a flat plate shape having a circular arc cross section corresponding to the bottom surface 27 that is the curved surface of the case 21D. Is formed. Specifically, the E-shaped core 504 has an E shape in which a slit is formed so as to divide one side along the longitudinal direction in a flat plate shape having a circular arc in section.
  • the core 50D around which the coil 70D is wound is formed as a central convex portion (central convex pole), and the core 50D that is the central convex portion is adjacent to both sides in the longitudinal direction, Similar to 50D, it has a core piece 505 that protrudes toward the magnet 60D.
  • the coil 70D is wound around the outer periphery of the core 50D so as to surround a portion of the core 50D that faces the magnetic pole surface 61D of the magnet 60D.
  • the coil 70D is connected to a wire spring 45 that is a conductive member having flexibility.
  • the coil 70 ⁇ / b> D is supplied with power from the power supply unit 25 connected to an external power supply via the wire spring 45.
  • the wire spring (also referred to as suspension wire) 45 has conductivity and is connected to the coil 70 ⁇ / b> D and the power supply unit 25.
  • the core 50D and the core piece 505 are integrally formed.
  • the E-shaped core 504 is disposed on the fixed body 20D in the case 21D via the shaft portion 80 inserted through the bearing portion 52D on the side opposite to the side where the facing surfaces 51D and 506 face the magnetic pole surface 61D of the magnet 60D. It is attached movably in the longitudinal direction.
  • a magnetic attractive force is generated between the core 50D and the magnet 60D, and the movable body 30D is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attractive force causes a preload to be applied to the movable body 30D including the core 50D even when the power is not supplied to the coil 70D. Therefore, the core 50D is in a state of being positioned (positioning of the movable body) with respect to the fixed body 20D (mainly the case 21D) while being restricted from rotating around the shaft portion 80 (so-called rotation stop).
  • the movable body 30D (the core 50D and the bearing portion 52D) configured as described above is elastically supported by the metal spring 40 and a magnetic spring by a magnetic attractive force generated by the core 50D and the magnet 60D.
  • the fixed body 20D includes a four-pole magnet 60D bonded to the case 21D, a shaft portion 80, and a holder 22D.
  • the movable body 30D includes an E-shaped core 504,
  • the air core coil 70D is bonded and fixed to the core 50D, and the bearing portion 52D is a sintered sleeve fixed to the core 50D and the core piece 505 by caulking.
  • the core excited by the coil is magnetized, and thrust is generated according to the relationship of the magnetic poles of the magnets arranged opposite to each other.
  • the core 50D reciprocates (reciprocates and vibrates) in the longitudinal direction, that is, the F direction (see FIG. 17) orthogonal to the circumferential direction when power is supplied to the coil 70D from the power supply unit 25 and is excited.
  • the polarity (magnetic pole surface 61D) of the magnet 60D is set to the north and south poles arranged in the longitudinal direction, and these are opposed to the opposing surfaces 51D and 506 that are the magnetic pole surfaces of the core 50D. Are arranged side by side. Further, energizing the coil 70D from the power supply section 25 supplies a substantially equal frequency alternating current with the resonance frequency f r of the movable member 30D to the coil 70D. For example, current is supplied to each of the coils 70D so that the polarity of the core 50D is set to N pole, and the polarity of the core piece 505 at a position sandwiching the core 50D is set to S pole.
  • the core 50D and the core piece 505 (E-shaped core 504) are driven in the F1 direction. Further, when current is supplied to the coil 70D in the reverse direction so that the core 50D and the core piece 505 have polarities S and N, the movable body 30D including the E-shaped core 504 including the cores 50D and 505 is in the F1 direction. Drives in the -F1 direction, which is the opposite of.
  • the cores 501 and 502 of the movable body 30D are based on the position that serves as the drive reference position (here, the center in the longitudinal direction of the facing surface 51D overlaps the center of the N pole and S pole of the magnet 60D).
  • the drive reference position here, the center in the longitudinal direction of the facing surface 51D overlaps the center of the N pole and S pole of the magnet 60D.
  • reciprocal vibration is performed in both directions F (F1 direction and -F1 direction) in the longitudinal direction.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the core 50D that is, the facing surface 51D of the core 50D is magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70D, which is effective for the magnet 60D on the fixed body 20D side.
  • a magnetic attractive force and a repulsive force are generated, and the movable body 30D can be driven efficiently.
  • the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 8> can be obtained, and further the following effects can be obtained.
  • a plurality of different facing surfaces 51D and 506 serving as magnetic pole surfaces are provided with a facing surface 506 of a magnetic pole different from the central facing surface 51D in the longitudinal direction on both sides of the facing surface 51D. It is arranged to be sandwiched between. Thereby, when moving movable body 30D with a magnetic attractive force and a magnetic repulsive force, a thrust can be exhibited with sufficient balance in a longitudinal direction.
  • the mass of the movable body 30D can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the magnetic spring force is increased in addition to the conversion efficiency as the number of magnetic poles is increased as compared with the structure in which the number of magnetic poles of the core and the magnet is 1-2. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10D can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be formed from a flat cross-sectional arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • the vibration actuator 10E has a flat outer shape.
  • the vibration actuator 10E has a plate shape as the outer shape of the vibration actuator 10, and each component is formed in a shape corresponding to a flat plate shape from an arc shape.
  • the vibration actuator 10E is composed of components having functions similar to those of the components of the vibration actuator 10D, and has a magnetic circuit structure for applying a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10D.
  • the component similar to vibration actuator 10D attaches
  • the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10E is the same as the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10D shown in FIG. Accordingly, FIG. 19 is referred to when describing the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10E.
  • the vibration actuator 10E includes a fixed body 20E, a movable body 30E, and a metal spring 40.
  • the fixed body 20E has a plurality of magnetic poles (for example, 2 poles to 4 poles) magnet 60E
  • the movable body 30E has an E-shaped core 504E having a slit and a coil 70E arranged in the slit.
  • the vibration actuator 10E has a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section.
  • the fixed body 20E includes a rectangular box-shaped case 21E, a holder 22E to which the power supply unit 25 is connected, a shaft 80, and a cover 24A, in addition to the magnet 60E.
  • the movable body 30A includes a bearing portion 52E in addition to the E-shaped core 504E having the core 50E.
  • the shaft portion 80 is installed on the other side wall (front side wall) side along the longitudinal direction via the holder 22E. Further, on one end side along the longitudinal direction opposite to the shaft portion 80, the magnet 60E is attached to the other side wall so that different magnetic pole faces are located alternately in the longitudinal direction.
  • the E-shaped core 504E has an E shape in which a slit is formed so that one side along the longitudinal direction of the flat plate shape is divided into three.
  • the core 50E around which the coil 70E is wound is formed as a central convex portion (central convex pole), and adjacent to both sides of the central convex portion in the longitudinal direction, similarly to the core 50E. It has the core piece 505E which protrudes to the magnet 60E side.
  • the opposed surfaces 51E and 506E are arranged in parallel to and opposed to the magnetic pole (magnetic pole surface) 61E of the magnet 60E.
  • the holder 22E supports the movable body 30E so as to be movable in the axial direction via the shaft portion 80 in the case 21E.
  • the structure around the shaft portion 80 is the same as that of the shaft portion 80 of the vibration actuator 10D, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the coil 70E is wound around the outer periphery of the core 50E so as to surround the facing surface 51E facing the magnetic pole surface 61E of the magnet 60E with respect to the core 50E.
  • the coil 70 ⁇ / b> E is supplied with power from the power supply unit 25 via a wire spring 45 to be connected.
  • a magnetic core 50E (specifically, an E-shaped core 504E) and a magnet 60E are disposed in the case 21E so as to face each other in a direction perpendicular to the driving direction of the movable body 30E. ing.
  • a magnetic attractive force is generated between the core 50E and the magnet 60E, and the movable body 30E is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attractive force causes a preload to be applied to the movable body 30E including the core 50E even when the power is not supplied to the coil 70E. Therefore, the core 50E is in a state of being positioned (positioning of the movable body) with respect to the fixed body 20E (mainly the case 21E) while being restricted from rotating around the shaft portion 80 (so-called rotation stop).
  • the movable body 30E (core 50E, bearing portion 52E) configured in this manner is elastically supported by the metal spring 40 and a magnetic spring generated by the magnetic attraction generated by the core 50E and the magnet 60E.
  • the core 50E (E-shaped core 504E) excited by the coil 70E is magnetized, and a thrust is generated according to the relationship of the magnetic poles of the magnet 60E arranged to face each other.
  • the core 50E is reciprocally moved in the longitudinal direction, that is, the F direction (same as the magnetic circuit configuration shown in FIG. 19) perpendicular to the circumferential direction by being supplied with power from the power supply unit 25 and excited by the coil 70E. (Reciprocating vibration).
  • the polarity of the magnet 60E (the magnetic pole surface 61E) is set to the north and south poles arranged in the longitudinal direction (see FIG. 19), and these are opposed to the facing surfaces 51E and 506E serving as the magnetic pole surfaces of the core 50E in the longitudinal direction. They are arranged side by side. Further, energizing the coil 70E from the power supply unit 25 supplies a frequency substantially equal exchange between the resonance frequency f r of the movable member 30E to the coil 70E. For example, current is supplied to each of the coils 70E so that the polarity of the core 50E is the N pole, and the polarity of the core piece 505 at a position sandwiching the core 50E is the S pole.
  • the core 50E and the core piece 505 (E-shaped core 504E) are driven in the F1 direction. Further, when current is supplied to the coil 70E in the reverse direction so that the core 50E and the core piece 505 have polarities S and N, the movable body 30E including the E-shaped core 504E including the cores 50E and 505E Drives in the -F1 direction, which is the opposite of.
  • the cores 50E and 502E of the movable body 30E are based on the position that is the drive reference position (here, the position where the longitudinal center of the facing surface 51E overlaps the center of the N pole S pole of the magnet 60E).
  • the drive reference position here, the position where the longitudinal center of the facing surface 51E overlaps the center of the N pole S pole of the magnet 60E.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • FIG. 23 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10F according to the fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 24 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10F. 23 and 24, the vibration actuator 10F is illustrated with the cover 24 removed so that the internal configuration can be seen. In the actual external view, the internal structure is covered with a cover, similar to the vibration actuator shown in FIG.
  • FIG. 25 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10F
  • FIG. 26 is a side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator 10F.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining the movement of the movable body 30F. Specifically, FIG. 27 is a plan sectional view schematically showing the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10F. In FIG. 27, the shaft portion 80, the holder 22F, and the like are omitted.
  • the vibration actuator 10F shown in FIG. 23 to FIG. 27 includes a magnet and a yoke in the movable body, and a coil and a core in the fixed body in a magnetic circuit structure for applying a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10F includes a fixed body 20F, a movable body 30F, and a metal spring 40.
  • the fixed body 20F has a case 21F, a holder 22F, a shaft portion 80, a cover 24 (see FIG. 25), a coil (air core) 70F, and a slit. It has an E-shaped core 504F in which 70F is disposed, and a power supply unit 25.
  • the movable body 30F includes a magnet 60F in which a plurality of magnetic poles (for example, two or four poles) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90 to which the magnet 60F and the bearing portion 52F are fixed.
  • a magnet 60F in which a plurality of magnetic poles (for example, two or four poles) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90 to which the magnet 60F and the bearing portion 52F are fixed.
  • the vibration actuator 10F has a fixed body 20F having an outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) having a circular arc in cross section.
  • the case 21F is formed in the same manner as the case 21, has an arcuate peripheral wall portion in side view, and has an E-shaped core 504F arranged on one side wall (back side wall) side along the longitudinal direction, and faces this in the circumferential direction.
  • the shaft portion 80 is fixed to the other side wall side through the holder 22F.
  • the shaft portion 80 is supported by the holders 22F at both ends thereof while being inserted through the bearing portion 52F of the movable body 30F, and is parallel to the central axis of a circle whose circumference is the arc (curved surface) of the case 21F. Arranged on the line.
  • the case 21 ⁇ / b> F forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the holder 22F supports the movable body 30F so as to be movable in the axial direction via the shaft portion 80 in the case 21F.
  • a metal spring 40 that is externally inserted so as to sandwich the bearing portion 52 ⁇ / b> F is externally inserted at a portion protruding in the longitudinal direction from the bearing portion 52 ⁇ / b> F.
  • the bearing portion 52F and the E-shaped core 504F are urged so as to be positioned at the central portion in the longitudinal direction by the sandwiched metal spring 40.
  • the E-shaped core 504F is formed in an E shape in plan view, and is formed corresponding to the shape of the case 21F. Specifically, it is formed in a flat plate shape having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 that is the curved surface of the case 21F, and is fixed to one side surface of the case 21F along the extending direction of one side surface.
  • the E-shaped core 504F has an E shape in which a slit is formed so as to divide one side along the flat plate-like longitudinal direction of the arc of section into three.
  • the coil 70F is wound around the slit and disposed on the outer periphery of the core 50F.
  • the curved plate-like core 50F functions as a central convex portion (central convex pole) in the E-shaped core 504F.
  • the E-shaped core 504F is integrally formed adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the central convex portion, and has a core piece 505F that protrudes toward the magnet 60F in the same manner as the core 50F.
  • the coil 70 ⁇ / b> F is wound around the outer periphery of the core 50 ⁇ / b> F around the core 50 ⁇ / b> F so as to surround the facing surface 51 ⁇ / b> F facing the magnetic pole surface 61 ⁇ / b> F of the magnet 60 ⁇ / b> F, and is connected to the power supply unit 25.
  • the coil 70 ⁇ / b> F is excited by being supplied with power from the power supply unit 25.
  • the magnet 60F has a magnetic pole surface 61F as a plurality of magnetic poles.
  • a magnetic pole surface 61F as a plurality of magnetic poles.
  • four different magnetic poles are alternately arranged on the magnetic pole surface 61F. That is, the magnets 60F are arranged so as to be opposed to the facing surface of the E-shaped core 504F and to be alternately arranged with different polarities in the longitudinal direction (axial center direction) of the case 21F.
  • the magnetic pole surface 61 is disposed opposite and parallel to the opposing surfaces 51F and 506F of the E-shaped core 504F with a predetermined interval.
  • the magnetic pole surface 61F and the opposing surfaces 51F, 506F are inclined with respect to the tangential direction of the arc-shaped bottom surface 27.
  • the magnetic pole surface 61F and the opposing surfaces 51F and 506F are inclined, so that the magnetic pole surface 61F and the opposing surfaces 51F and 506F can increase the opposing areas as much as possible in a limited space in the curved case 21F. .
  • magnetic flux can be concentrated efficiently and high output can be achieved.
  • the height of the magnet 60F (the length in the radial direction in the arc) and the height of the E-shaped core 504F are approximately the same length. Accordingly, the position of the movable body 30F is restricted, that is, it can be vibrated in the longitudinal direction (axial direction) so as not to shift in the height direction, and the clearance can be easily designed.
  • the magnet 60 is bonded to the yoke 90 on the opposite side in the circumferential direction with respect to the E-shaped core 504F, and the yoke 90 is formed integrally with the bearing portion 52F.
  • the bearing portion 52F is inserted with the shaft portion 80, and is formed of a sintered sleeve bearing.
  • the bearing portion 52F is caulked and fixed to the yoke 90.
  • the bearing portion 52F is elastically supported via the metal spring 40.
  • the movable body 30F is positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or central axis direction of the curve) in the case 21F (fixed body 20F) by the metal spring 40 and the magnetic spring when power is not supplied to the coil 70F. Energized as follows.
  • a core piece 505F which is a magnetic body, an E-shaped core 504F having a core 50F, and a magnet 60F are arranged to face each other in a direction orthogonal to the driving direction of the movable body 30F.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504F and the magnet 60F, and the movable body 30F is elastically supported by the magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attraction force places a preload on the movable body 30A including the core 50F and the core piece 505F.
  • the magnet 60F is in a state where the rotation around the shaft portion 80 is restricted (rotation stopped) and positioned (positioning of the movable body) with respect to the fixed body 20F (mainly the case 21F).
  • the movable body 30F (the magnet 60F, the yoke 90, and the bearing portion 52F) is elastically supported by the metal spring 40 and the magnetic spring by the magnetic attractive force generated by the magnet 60F and the E-shaped core 504F.
  • the fixed body 20F includes an E-shaped core 504F, a shaft portion 80, and a holder 22F that are bonded to the case 21F and wound with a coil 70F.
  • the movable body 30F includes a magnet 60F, a yoke 90 that is bonded and fixed to the magnet 60F, and a bearing portion 52F that is a sintered sleeve that is caulked and fixed to the yoke 90.
  • the core 50F of the E-shaped core 504F is magnetized, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the opposing magnets.
  • the E-shaped core 50F itself is excited by exciting the core 50F by supplying power to the coil 70F from the power supply unit 25, and the movable body 30F having the magnet 60F is in the longitudinal direction, that is, Then, it reciprocates (reciprocates) in the F direction (see FIG. 24) orthogonal to the circumferential direction.
  • the polarity of the magnet 60F (magnetic pole surface 61F) is attached to the yoke 90 as an N pole and an S pole arranged in the longitudinal direction.
  • the magnetic pole surface 61F of the magnet 60F is arranged so that the magnetic poles are alternately arranged in the longitudinal direction so as to oppose the opposing surfaces 51F and 506F which are the magnetic pole surfaces of the core 50F and the core piece 505F.
  • the numbers of opposite polarities are set to be magnet 4: core 3.
  • energizing the coil 70F from the power supply unit 25 supplies a substantially equal frequency alternating current with the resonance frequency f r of the movable member 30F to the coil 70F.
  • a current is supplied to each of the coils 70 ⁇ / b> F so that the polarity of the core 50 ⁇ / b> F is the N pole, and the polarity of the core piece 505 at a position sandwiching the core 50 ⁇ / b> F is the S pole. Then, the magnet 60F is driven in the F1 direction.
  • the movable body 30F including the magnet 60F is in the ⁇ F1 direction, which is opposite to the F1 direction. To drive.
  • the magnet 60F of the movable body 30F has a position serving as a drive reference position, here, the center in the longitudinal direction of the magnetic pole surface 61F (the boundary position between the N pole and the S pole) is the center of the E-shaped core 504F.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the E-shaped core 504F that is, the facing surface 51F of the core 50F and the facing surface 506F of the core piece 505F are magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70F, and movable.
  • a magnetic attractive force and a repulsive force are effectively generated on the magnetic pole surface 61F of the magnet 60F on the body 30F side.
  • the movable body extends in the direction along the surfaces facing each other, that is, in the direction along the surfaces such as the facing surface 51F of the core 50F and the facing surface 506F of the core piece 505F and the magnetic pole surface 61F of the magnet 60F on the movable body 30F side. 30F can be driven efficiently.
  • the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 6> can be obtained, and further the following effects can be obtained.
  • the neutral point of the magnetic attraction force is stabilized, so that it is difficult to shift in the rotation direction. Can be driven linearly in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30F is regulated by the magnetic attractive force of the magnet 60F, it is possible to prevent the movable body 30J from coming into contact with the inner wall surfaces of the case 21F and the cover 24F.
  • the position can be regulated without adding a sliding part for suitably linearly driving the movable body 30F, and the cost is not increased.
  • the opposing surfaces 51F and 506F are magnetic poles different from the central opposing surface 51F on both sides of the central opposing surface 51F by feeding power to the coil 70F.
  • the magnet 60F is arranged such that the core 50F of the E-shaped core 504F and the central part of the core piece 505F are located at the boundary between different four pole faces in the magnetic pole face 61F.
  • the mass of the movable body 30F can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the magnetic spring force is increased in addition to the conversion efficiency as the number of magnetic poles is increased as compared with the structure in which the number of magnetic poles of the core and the magnet is 1-2. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10F can be improved.
  • the vibration actuator 10F has an E-shaped core 504F in which a coil 70F is wound around a central convex portion (core 50F) on a fixed body 20F, and a plurality of poles (2 to 4 poles, here) on the movable body 30F.
  • a 4-pole magnet 60F is disposed (the number of core poles X + 1 or X-1 with respect to the number X of magnet poles).
  • the magnetic resistance can be reduced as compared with the conventional VCM, the energy conversion efficiency can be improved, and the output can be increased.
  • the vibration actuator 10F can be manufactured by simply putting the assembly in which the movable body 30F and the shaft 80 are assembled and the assembly in which the coil 70F of the fixed body 20F and the E-shaped core 504F are assembled into the case 21F. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60F is arranged on the movable body 30F side and the coil 70F to be fed is arranged on the fixed body 20F side, a wire spring for feeding the coil is not necessary as compared with the configuration in which the coil is moved.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be formed from a flat cross-sectional arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • FIG. 28 is a perspective view showing an internal configuration of a vibration actuator 10G as a modification of the vibration actuator 10F of the fourth embodiment
  • FIG. 29 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10G
  • FIG. 30 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10G
  • FIG. 31 is a side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator 10G.
  • the vibration actuator 10G has a plate-like outer shape of the vibration actuator 10F, and each component is formed in a shape corresponding to a plate shape from an arc shape.
  • the vibration actuator 10G is composed of components having functions similar to those of the components of the vibration actuator 10F, and has a magnetic circuit structure that applies a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10F.
  • the same components as those of the vibration actuator 10F are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and the components having different shapes will be denoted by the same names.
  • the fixed body 20G has a case 21G, a holder 22G, a shaft 80, a cover 24 (see FIG. 25), and a slit, and an E-shaped core 504G in which a coil (air core) 70G is disposed in the slit. And a power supply unit 25 connected to the coil 70G.
  • the movable body 30G has a magnet 60G in which a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90 to which the magnet 60G and the bearing portion 52G are fixed.
  • the vibration actuator 10G has a fixed body 20G having an outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) having a circular arc in cross section.
  • the movable body 30G (the magnet 60G, the yoke 90G, and the bearing portion 52G) is elastically supported by the metal spring 40 and a magnetic spring generated by the magnetic attraction generated by the magnet 60G and the E-shaped core 504G.
  • an E-shaped core 504G is arranged on one side wall side along the longitudinal direction, and the shaft portion 80 is fixed to the other side wall side facing this in the circumferential direction via a holder 22G.
  • the shaft portion 80 is arranged along the longitudinal direction of the case 21G, and is supported by the holder 22G at both ends thereof while being inserted through the bearing portion 52G of the movable body 30G.
  • the holder 22G supports the movable body 30G through the shaft portion 80 so as to be movable in the longitudinal direction in the case 21G.
  • the metal spring 40 is extrapolated to the shaft portion 80 on both sides of the bearing portion 52G.
  • the E-shaped core 504G When the coil 70F is supplied with power and excited via the power supply unit 25, the E-shaped core 504G is magnetized, and thrust is generated according to the relationship of the magnetic poles of the magnet 60F arranged to face each other.
  • the movable body 30G having the magnet 60G that is excited with a polarity different from that of the core 50G and the core piece 505G and is disposed so as to be opposed thereto is a longitudinal direction, that is, an F direction perpendicular to the circumferential direction ( Reciprocating (reciprocating vibration) in FIG.
  • the movement of the movable body 30G in the vibration actuator 10G is the same as the movement shown in FIG.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the vibration actuator 10G has the same effects as the planar vibration actuators 10A, 10C, and 10E.
  • FIG. 32 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10H according to the fifth embodiment of the present invention
  • FIG. 33 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10H.
  • the vibration actuator 10H is shown with the cover 24 removed.
  • the internal structure is covered with a cover, similar to the vibration actuator shown in FIG.
  • FIG. 34 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10H
  • FIG. 35 is a diagram for explaining the movement of the movable body 30H.
  • the magnetic circuit configuration of the vibration actuator 10H is schematically illustrated.
  • FIG. 35 components other than the magnetic circuit configuration and the movable body 30H (for example, the holding spring portion 40H shown in FIGS. 32 to 34) are omitted.
  • the 32 to 35 is a magnetic circuit structure for applying a preload to a movable body, and includes a magnet and a yoke on the movable body, and a coil and a core on a fixed body.
  • the preload in the configuration of the vibration actuator 10H has no axis, and thus moves in a direction other than the movable direction (here, the movement in the torsional direction and the movement in the movable direction of the leaf spring such as the holding spring portion 40H). Movement).
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10H includes a fixed body 20H, a movable body 30H, and a holding spring portion 40H that elastically supports the movable body 30H.
  • the fixed body 20H has a case 21H formed in the same manner as the case 21, a power supply unit 25, a cover 24 (see FIG. 34), and an E-shaped core 504H having a slit in which a coil (air core) 70H is disposed.
  • the movable body 30H has a magnet 60H in which a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90H to which the magnet 60H is fixed.
  • the fixed body 20H has a bottom surface 27 formed of a curved surface.
  • the fixed body 20H itself is formed in a flat plate shape (curved flat plate shape) having a circular arc in cross section.
  • the case 21 ⁇ / b> H is formed in the same manner as the case 21, and has a peripheral wall portion that is arc-shaped in a side view from the outer edge of the bottom surface 27.
  • the peripheral wall portion is formed in a frame shape with both arc-shaped end walls and rectangular side walls 212 and 214, and the E-shaped core is formed on the side wall (back side wall) 212 side along the longitudinal direction of the peripheral wall portion.
  • 504H is disposed, and the fixing plate portion 41 of the holding spring portion 40H is fixed to the other side wall 214 side facing the E-shaped core 504H in the circumferential direction.
  • the movable body 30H is disposed between the E-shaped core 504H and the fixed plate portion 41.
  • the case 21H forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the holding spring portion 40H is formed of an elastically deformable material such as a metal material.
  • the holding spring portion 40H connects the case 21H and the movable body 30H, and supports the movable body 30H so as to be movable in the center axis direction (here, the longitudinal direction) of a circle whose circumference is an arc (curved surface).
  • the holding spring portion 40H is formed by processing an elongated strip-shaped metal plate.
  • the arm part 43 protrudes in a substantially orthogonal direction from both ends of the belt-like fixing plate part 41 fixed to the other side wall 214 of the case 21.
  • the arm portions 43 have the same shape and are arranged to face each other, and are each formed in a circular arc plate shape whose bottom is along the bottom surface 27.
  • the arm portion 43 is fixed to the end portion on the magnet 60H side of both side surfaces approaching each other toward the magnet 60H side in the yoke 90H.
  • the arm portion 43 is separated from both side surfaces of the yoke 90H except for the tip portion, sandwiches the yoke 90H at the tip portion of the arm portion 43, and supports the yoke 90H so as to be movable in the longitudinal direction by deformation. .
  • the holding spring portion 40H holds the magnet 60H attached to the yoke 90H in a state facing the E-shaped core 504H at a position where the centers in the longitudinal direction overlap each other (normal position) at a predetermined interval. To do. This position is the position of the central portion in the longitudinal direction of the case 21H. With this configuration, the holding spring portion 40H biases the yoke 90H, that is, the movable body 30H so as to be positioned at the normal position by elastic deformation in a state of being elastically deformed.
  • the E-shaped core 504H is formed in an E shape in plan view, and has a size that corresponds to the shape of the case 21H and is movable in the longitudinal direction within the case 21H. Specifically, it is formed in a flat plate shape with a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 that is the curved surface of the case 21H, and is fixed to one side wall side of the case 21H along the extending direction of the one side wall 214. .
  • a slit is formed in one side portion of the flat plate shape with a circular arc in a position where the one side is divided into three, thereby forming an E shape. That is, in the E-shaped core 504H by the slit, the core 50H that becomes the central convex portion (central convex pole), and the core piece 505H that is integrally formed adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the core 50H, It protrudes toward the magnet 60H side.
  • the tip surfaces of the core piece 505H, the core 50H, and the core piece 505H arranged in the longitudinal direction through the slits are facing surfaces 506H, 51H, and 506H facing the magnetic pole surface 61H of the magnet 60H.
  • the coil 70 ⁇ / b> H enters the slit and is wound around the outer periphery of the core 50 ⁇ / b> H to be disposed on the outer periphery of the core 50 ⁇ / b> H.
  • the coil 70 ⁇ / b> H is disposed around the core 50 ⁇ / b> H so as to surround the facing surface 51 ⁇ / b> H, and is connected to the power supply unit 25.
  • the coil 70H is supplied with power from the power supply unit 25, thereby exciting the opposing surfaces 506H, 51H, and 506H of the E-shaped core 504H.
  • the magnet 60H has a magnetic pole surface 61H as a plurality of magnetic poles.
  • the magnetic pole surface 61H is opposed to the opposed surfaces 51H and 506H of the E-shaped core 504H with a predetermined interval and is arranged in parallel.
  • the magnetic pole surface 61H has four polarities facing the facing surfaces 506H, 51H, and 506H of the E-shaped core, and the longitudinal direction of the case 21H (axial center direction). ) Are alternately arranged in different polarities.
  • the magnetic pole surface 61H and the opposing surfaces 51H and 506H may be inclined at any angle with respect to the arc-shaped bottom surface 27.
  • the magnetic pole face 61H and the opposing faces 506H, 51H, and 506H that are parallel to each other are tilted more than the case where they are positioned on the radius of a circle having a circular arc as a side view, and are limited in the curved case 21H.
  • the area facing each other can be made as large as possible. Thereby, when driving a magnetic circuit, magnetic flux can be concentrated efficiently and high output can be achieved.
  • the height of the magnet 60H (the length in the radial direction in the arc) and the height of the E-shaped core 504H are substantially the same length.
  • the position of the movable body 30H is regulated, that is, it can be vibrated in the longitudinal direction (axial direction) so as not to be displaced in the height direction, and the clearance can be easily designed.
  • the magnet 60H is bonded to the yoke 90H on the opposite side in the circumferential direction with respect to the E-shaped core 504H.
  • the yoke 90H has a circular arc shape on the side surface and has an isosceles trapezoidal shape in plan view.
  • the magnet 60 ⁇ / b> H is bonded to the long side portion of the side portions that are the upper and lower bases of the trapezoid in plan view, and the short side portion is opposed to the fixed plate portion 41.
  • the yoke 90H is elastically supported from the other side wall 214 side via the arm portion 43 of the holding spring portion 40H.
  • a core piece 505H which is a magnetic body, an E-shaped core 504H having a core 50H, and a magnet 60H are arranged to face each other in a direction orthogonal to the driving direction of the movable body 30H.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504H and the magnet 60H, and the movable body 30H is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attractive force causes a preload to be applied to the movable body 30H including the core 50H and the core piece 505H.
  • the magnet 60H is in a state of being positioned (movable body positioning) while being restricted from rotating around the fixed body 20H (mainly the case 21H) (so-called rotation stop).
  • the movable body 30H (magnet 60H, yoke 90H) is formed by the holding spring portion 40H and the magnetic spring by the magnetic attractive force generated by the magnet 60H and the E-shaped core 504H when power is not supplied to the coil 70H. Elastically supported.
  • the holding spring portion 40H and the magnetic spring have a function of urging the movable body 30H so as to be positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or central axis direction of curvature) within the fixed body 20H.
  • the core 50H of the E-shaped core 504H When power is supplied to the coil 70H via the power supply unit 25, the core 50H of the E-shaped core 504H is magnetized, the E-shaped core 50H itself is excited, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the magnets arranged to face each other. appear.
  • the facing surfaces 506H, 51H, and 506H of the E-shaped core 50H are excited by alternately changing the direction of current flow to the coil 70H, that is, by supplying an alternating current to the coil 70H, the movable body 30H having the magnet 60H. Reciprocates (reciprocates and vibrates) in the longitudinal direction, that is, the F direction (see FIG. 33) orthogonal to the circumferential direction.
  • the movable body 30H is configured by attaching it to the yoke 90H with the polarity of the magnet 60H (magnetic pole surface 61H) as the N pole and S pole aligned in the longitudinal direction.
  • the magnetic pole surface 61H of the magnet 60H is arranged so that the magnetic poles are alternately arranged in the longitudinal direction so as to face the opposing surfaces 51H and 506H, which are the magnetic pole surfaces of the core 50H and the core piece 505H in the E-shaped core 504H.
  • the numbers of opposite polarities are set to be magnet 4: core 3.
  • energizing the coil 70H from the power supply unit 25 supplies an alternating current of a frequency virtually equal to the resonance frequency H r of the movable member 30H to the coil 70H.
  • a current is supplied to each of the coils 70H, so that the polarity of the core 50H is set to N pole, and the polarity of the core piece 505 at a position sandwiching the core 50H is set to S pole.
  • the magnet 60H is driven in the F1 direction.
  • the movable body 30H including the magnet 60H first includes the spring of the holding spring portion 40H and the magnetic After returning to the drive reference position (normal position) by the spring, it is driven in the ⁇ F1 direction, which is the opposite of the F1 direction.
  • the drive reference position is a position where the longitudinal center of the magnetic pole surface 61H (the boundary position between the N pole and the S pole) overlaps the center position of the N pole of the opposing surface 51H of the center of the E-shaped core 504H. It is the position of the movable body 30H shown in FIG.33 and FIG.35.
  • the magnet 60H of the movable body 30H performs reciprocal vibration in both directions F (F1 direction and -F1 direction) in the longitudinal direction with reference to the drive reference position.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the E-shaped core 504H is excited by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70H, that is, the facing surface 51H of the core 50H and the facing surface 506H of the core piece 505H are magnetized.
  • the supporting is performed in the direction along the surfaces facing each other, that is, the direction along the surfaces such as the facing surface 51H of the core 50H and the facing surface 506H of the core piece 505H and the magnetic pole surface 61H of the magnet 60H on the movable body 30H side.
  • the movable body 30H can be efficiently driven without a member.
  • the vibration actuator 10H According to the vibration actuator 10H, the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 6> and ⁇ Effect 8> can be obtained, and the following effects can be further obtained.
  • the movable body 30H is elastically supported in a state in which a preload is applied by a magnetic spring, and is held by a holding spring portion 40H.
  • the shaft portion 80 for supporting the movable body 30H is not provided, if the holding spring portion 40H is a leaf spring, it is easy to reduce the space required for shaft fixing and reduce the thickness.
  • the neutral point of the magnetic attraction force is stabilized, so that it is difficult to shift in the rotational direction. Can be driven linearly in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30H is regulated by the magnetic attractive force of the magnet 60H, the movable body 30J is prevented from contacting the case 21H and the inner wall surface of the cover 24. Furthermore, the position can be regulated separately without adding a sliding part for suitably driving the movable body 30H linearly, and the cost is not increased.
  • the opposing surfaces 51H and 506H are magnetic poles different from the central opposing surface 51H on both sides of the central opposing surface 51H by feeding power to the coil 70H.
  • the magnet 60H is disposed such that the core 50H of the E-shaped core 504H and the central portion of the core piece 505H are located at the boundary between different four pole surfaces in the magnetic pole surface 61H.
  • the mass of the movable body 30H can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the magnetic spring force is increased in addition to the conversion efficiency as the number of magnetic poles is increased as compared with the structure in which the number of magnetic poles of the core and the magnet is 1-2. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10H can be improved.
  • the vibration actuator 10H has an E-shaped core 504H in which a coil 70H is wound around a central protrusion (core 50H) on a fixed body 20H, and a plurality of poles (two to four poles, in this case), on the movable body 30H.
  • a 4-pole magnet 60H is disposed (the number of core poles X + 1 or X-1 with respect to the number X of magnet poles).
  • the magnetic resistance can be reduced as compared with the conventional VCM, energy conversion efficiency can be improved, and high output can be achieved.
  • the vibration actuator 10H can be manufactured simply by putting an assembly in which the holding spring portion 40H and the movable body 30H are assembled and an assembly in which the coil 70H of the fixed body 20H and the E-shaped core 504H are assembled into the case 21H. . Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60H is disposed on the movable body 30H side and the coil 70H to be fed is disposed on the fixed body 20H side, a wire spring for feeding the coil is not required as compared with the configuration in which the coil is movable.
  • the number of parts can also be reduced, and the assemblability, reliability, and cost advantage of the vibration actuator 10H can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be changed from a flat circular arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • the vibration actuator 10I is formed so that the outer shape of the vibration actuator 10 is formed in a flat plate shape, and each component is formed in a shape corresponding to a flat plate shape from an arc shape.
  • the vibration actuator 10I is composed of constituent elements having functions similar to those of the constituent elements of the vibration actuator 10H, and has a magnetic circuit structure for applying a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10H.
  • the movement of the magnetic circuit structure and the movable body 30I is the same as that of the magnetic circuit structure and the movable body 30H shown in FIG.
  • the same constituent elements as those of the vibration actuator 10H are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted, and constituent elements that differ only in shape will be denoted by the same names. .
  • the vibration actuator 10I has a flat plate-like fixed body 20I, a movable body 30I, and a holding spring portion 40I that elastically supports the movable body 30I.
  • the fixed body 20I includes a flat case 21I, a power supply unit 25, a cover 24 (see FIG. 34), and an E-shaped core 504I having a slit in which a coil (air core) 70I is disposed.
  • the movable body 30I includes a magnet 60I in which a plurality of magnetic poles (for example, two to four poles) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90I to which the magnet 60I is fixed.
  • the holding spring part 40I is formed of an elastically deformable material such as a metal material.
  • the holding spring portion 40I is fixed to the case 21I so as to movably support the movable body 30I.
  • the holding spring portion 40I supports the movable body 30I so as to be movable in the central axis direction (here, the longitudinal direction) of a circle whose circumference is an arc (curved surface).
  • the case 21I, the cover 24A (see FIG. 34), the coil (air core) 70I, the E-shaped core 504I, the magnet 60I, the yoke 90I, the holding spring 40I, and the like are the case 21H, the cover 24, the coils 70H, E.
  • the mold-shaped core 504H, the magnet 60H, the yoke 90H, and the holding spring portion 40H have the same configuration functions except for the configuration in which the shape is flat.
  • the movable body 30I (magnet 60I, yoke 90I) is elastically supported by the holding spring portion 40H and the magnetic spring by the magnetic attractive force generated by the magnet 60I and the E-shaped core 504I.
  • the coil 70I is supplied with power through the power supply unit 25 and excited, the E-shaped core 504I is magnetized, and a thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the magnet 60I arranged oppositely.
  • the movable body 30I having the magnet 60I that is magnetized with a polarity different from that of the core 50I and the core piece 505I and arranged opposite thereto is in the longitudinal direction, that is, the F direction orthogonal to the circumferential direction ( Reciprocating movement (reciprocating vibration).
  • the movement of the movable body 30I in the vibration actuator 10I is the same as the movement shown in FIG.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the vibration actuator 10I has the same effects as the planar vibration actuators 10A, 10C, and 10E.
  • FIG. 39 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10J according to the sixth embodiment of the present invention
  • FIG. 40 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10J. 39 and 40, the vibration actuator 10J is illustrated with the cover 24 removed so that the internal configuration can be seen. In the actual external view, the internal structure is covered with a cover, similar to the vibration actuator shown in FIG. FIG. 41 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10J.
  • the 39 to 41 has a magnetic circuit structure in which a preload is applied to a movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10, and includes a coil and a core as a fixed body, and a magnet and a yoke as a movable body.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10J includes a fixed body 20J and a movable body 30J that is supported by the fixed body 20J movably by a magnetic spring without using a metal spring.
  • the fixed body 20J includes a case 21J, a holder 22J, a shaft portion 80, a cover 24 (see FIG. 41), a coil (air core) 70J, and a coil 70J disposed in a slit. It has an E-shaped core 504J and a power supply unit 25.
  • the fixed body 20J has an outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section.
  • the case 21 ⁇ / b> J is formed in an arc shape when viewed from the side like the case 21, and a peripheral wall portion stands from the outer periphery of the bottom surface 27.
  • An E-shaped core 504J is arranged along the inner side of one side wall (back side wall) 212 along the longitudinal direction of the peripheral wall portion, and the shaft is provided via the holder 22J along the inner side of the other side wall 214 facing the circumferential direction.
  • the part 80 is fixed.
  • the shaft portion 80 is fixed to the holder 22J at both ends thereof while being inserted through the bearing portion 52J of the movable body 30J.
  • the shaft portion 80 is disposed on a line parallel to the central axis of a circle whose circumference is the arc of the case 21J (the cross-sectional shape of the curved bottom surface 27).
  • the case 21J forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the holder 22J supports the movable body 30J so as to be movable in the axial direction via the shaft portion 80 in the case 21J.
  • the E-shaped core 504J is arranged to face the movable body 30J in the case 21J.
  • the E-shaped core 504J is fixed to one side surface of the case 21J along the extending direction of the one side surface.
  • the E-shaped core 504J is formed so as to correspond to the shape of the case 21J, and divides one side along the longitudinal direction of the flat plate having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 which is the curved surface of the case 21J into three.
  • a slit is formed in the E-shape in plan view.
  • the E-shaped core 504J is formed by being sandwiched between slits, and is integrally formed with a curved plate-like central convex portion (core 50J as a central convex pole) adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the central convex portion. And a core piece 505J that protrudes toward the magnet 60J in the same manner as the core 50J.
  • a coil 70J is wound around the outer periphery of the core 50J through a slit.
  • the core 50J and the core piece 505J have opposing surfaces 51J and 506J arranged to face the magnetic pole surface 61J of the magnet 60J.
  • the coil 70J is disposed on the outer periphery of the core 50J and connected to the power supply unit 25 so as to surround the facing surface 51J of the core 50J.
  • the coil 70 ⁇ / b> J is excited by being supplied with power from the power supply unit 25.
  • the magnetic pole surface 61J of the magnet 60J includes a plurality of magnetic poles.
  • four different magnetic poles are alternately arranged on the magnetic pole surface 61J in the longitudinal direction (axial center direction) of the case 21J, as shown in FIGS. 39 to 41, and It arrange
  • the magnetic pole surface 61J and the opposing surfaces 51J and 506J are inclined with respect to the tangential direction of the arc-shaped bottom surface 27, similarly to the configuration of the magnetic pole surface 61F and the opposing surfaces 51F and 506F of the fourth embodiment in FIG. Yes.
  • the magnetic pole surface 61J and the opposing surfaces 51J and 506J are inclined in parallel to each other, so that the magnetic pole surface 61J and the opposing surfaces 51J and 506J have areas facing each other in a limited space in the curved case 21J. Can be as large as possible. Thereby, when driving a magnetic circuit, magnetic flux can be concentrated efficiently and high output can be achieved.
  • the height of the magnet 60J (the length in the radial direction in the arc) and the height of the E-shaped core 504J are set to substantially the same length, the position of the movable body 30J is restricted, that is, does not shift in the height direction. Thus, it is possible to vibrate in the longitudinal direction (axial direction), and the clearance can be easily designed.
  • the magnet 60J is bonded to the yoke 90J on the opposite side to the E-shaped core 504J in the circumferential direction, and the yoke 90J is formed integrally with the bearing portion 52J.
  • the bearing portion 52J is a portion into which the shaft portion 80 is inserted, and is formed by a sintered sleeve bearing.
  • the bearing portion 52J is fixed to the yoke 90J by caulking.
  • a core piece 505J that is a magnetic body, an E-shaped core 504J having a core 50J, and a magnet 60J are arranged to face each other in a direction orthogonal to the driving direction of the movable body 30J.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504J and the magnet 60J, and the movable body 30J is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attractive force causes a preload to be applied to the movable body 30J including the core 50J and the core piece 505J.
  • the magnet 60J is restricted (rotated) around the shaft 80 with respect to the fixed body 20J (mainly the case 21J), and is positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or curved central axis direction). This is the state (positioning of the movable body).
  • the core 50J of the E-shaped core 504J is magnetized, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the opposing magnets.
  • the core 50J is excited by being supplied with power from the power supply unit 25 to the coil 70, the E-shaped core 50J itself is excited, and the movable body 30J having the magnet 60J is in the longitudinal direction, that is, Then, it reciprocates (reciprocates) in the J direction (see, for example, FIG. 40) orthogonal to the circumferential direction.
  • the movable body 30J reciprocally vibrates in the direction along the opposing surfaces 61J and 51J of the magnet 60J and the core 50J with respect to the fixed body 20J.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the E-shaped core 504J that is, the facing surface 51J of the core 50J and the facing surface 506J of the core piece 505J are magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70J.
  • a magnetic attractive force and a repulsive force are effectively generated on the magnetic pole surface 61J of the magnet 60J on the body 30J side.
  • the movable body extends in the direction along the surfaces facing each other, that is, in the direction along the surfaces such as the facing surface 51J of the core 50J and the facing surface 506J of the core piece 505J and the magnetic pole surface 61J of the magnet 60J on the movable body 30J side. 30J can be driven efficiently.
  • the vibration actuator 10J According to the vibration actuator 10J, the same effects as the effects 1 to 8 described above can be obtained, and the movable body 30J (magnet 60J, yoke 90J, bearing portion 52J) is constituted by the magnet 60J and the E-shaped core 504J. It is elastically supported by a magnetic spring by the generated magnetic attractive force. That is, since the movable body 30J is elastically supported movably without using a metal spring, it is not necessary to consider the fatigue of the metal spring material when the metal spring is used, and the reliability of the vibration actuator is improved.
  • the neutral point of the magnetic attractive force is stabilized, so that it is difficult to shift in the rotational direction and is movable.
  • the body 30J can be stably linearly driven in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30J is regulated by the magnetic attraction force of the magnet 60J, the movable body 30J can be prevented from contacting the inner wall surfaces of the case 21J and the cover 24J.
  • the position can be regulated without adding a sliding part for suitably linearly driving the movable body 30J, and the cost is not increased.
  • the opposing surfaces 51J and 506J have magnetic poles different from the central opposing surface 51J on both sides of the central opposing surface 51J by supplying power to the coil 70J.
  • the magnet 60J is arranged such that the core 50J of the E-shaped core 504J and the central part of the core piece 505J are located at the boundary between different four pole surfaces in the magnetic pole surface 61J.
  • the mass of the movable body 30J can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the magnetic spring force is increased in addition to the conversion efficiency as the number of magnetic poles is increased as compared with the structure in which the number of magnetic poles of the core and the magnet is 1-2. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10J can be improved.
  • the vibration actuator 10J has an E-shaped core 504J in which a coil 70J is wound around a central protrusion (core 50J) on a fixed body 20J, and a plurality of poles (2-4 poles, here) on the movable body 30J.
  • a 4-pole magnet 60J is disposed (the number of core poles X + 1 or X-1 with respect to the number X of magnet poles).
  • the magnetic resistance can be reduced as compared with the conventional VCM, the energy conversion efficiency can be improved, and the output can be increased.
  • the vibration actuator 10J can be manufactured by simply putting the assembly in which the movable body 30J and the shaft portion 80 are assembled and the assembly in which the coil 70J and the E-shaped core 504J of the fixed body 20J are assembled into the case 21J. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60J is disposed on the movable body 30J side and the coil 70J to be fed is disposed on the fixed body 20J side, a wire spring for feeding the coil is not required as compared with the configuration in which the coil is movable.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be formed from a flat arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • FIG. 42 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10K according to the seventh embodiment of the present invention
  • FIG. 43 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10K.
  • the vibration actuator 10K is illustrated with the cover 24 removed so that the internal configuration can be seen.
  • the internal structure is covered with a cover, similar to the vibration actuator shown in FIG.
  • the vibration actuator 10K shown in FIGS. 42 and 43 is a magnetic circuit structure that applies a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10. Prepare for the body.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10K includes a fixed body 20K, a metal spring 40, and a movable body 30K that is elastically supported movably by the metal spring 40 and the magnetic spring.
  • the fixed body 20K includes a case 21K, a holder 22K, a bearing portion 52K, a cover 24 (see FIG. 42), a coil (air core) 70K, and a coil 70K disposed in a slit. It has an E-shaped core 504K and a power supply unit 25.
  • the movable body 30K is fixed to the magnet 60K in which a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles, 4 poles in FIGS. 42 to 43) are alternately arranged in the longitudinal direction, the shaft portion 80, and the magnet 60K.
  • Yoke 90K a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles, 4 poles in FIGS. 42 to 43) are alternately arranged in the longitudinal direction, the shaft portion 80, and the magnet 60K.
  • the fixed body 20K has an outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) having a circular arc in cross section.
  • the case 21 ⁇ / b> K is formed in a circular arc shape when viewed from the side like the case 21, and a peripheral wall portion is erected from the outer periphery of the bottom surface 27.
  • An E-shaped core 504K is disposed along the inner side of one side wall (back side wall) 212 along the longitudinal direction of the peripheral wall portion, and the holder 22K is fixed along the inner side of the other side wall 214 facing the circumferential direction.
  • the holder 22K supports the movable body 30K through the shaft portion 80 so as to be movable in the axial direction of the shaft portion 80, that is, in a direction parallel to the central axis of the arc.
  • the E-shaped core 504K is arranged to face the movable body 30K in the case 21K.
  • the E-shaped core 504K is formed corresponding to the shape of the case 21K, and divides one side along the longitudinal direction of the flat plate having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 which is the curved surface of the case 21K into three. By forming a slit in the shape, it is formed in an E shape in plan view.
  • the E-shaped core 504K is formed by being sandwiched between slits, and is formed integrally with a curved plate-like central convex portion (core) 50K adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the central convex portion. Similarly to 50K, it has a core piece 505K protruding to the magnet 60K side.
  • a coil 70K is wound around the outer periphery of the core 50K through a slit.
  • the core 50K and the core piece 505K have opposing surfaces 51K and 506K arranged to face the magnetic pole surface 61K of the magnet 60K.
  • the coil 70K is disposed on the outer periphery of the core 50K and connected to the power supply unit 25 so as to surround the facing surface 51K of the core 50K.
  • the coil 70 ⁇ / b> K is excited by being fed from the power supply unit 25.
  • the magnetic pole surface 61K of the magnet 60K includes a plurality of magnetic poles.
  • four different magnetic poles are alternately arranged in the longitudinal direction (axial center direction) of the case 21K on the magnetic pole surface 61K, and
  • the E-shaped core is disposed so as to face the opposing surfaces 51K and 506K.
  • the position of the movable body 30K is restricted, that is, does not shift in the height direction.
  • the longitudinal direction axial direction
  • the magnet 60K is fixed to the yoke 90K by adhesion on the opposite side in the circumferential direction with respect to the E-shaped core 504K, and the shaft portion 80 is inserted and fixed to the yoke 90K.
  • the shaft portion 80 is attached to the bearing portion 52K so as to be movable in the axial direction in a state where the shaft portion 80 is inserted through the bearing portion 52K of the movable body 30K.
  • the bearing portion 52K is fixed to the holder 22K, so that the shaft portion 80 is a part of the movable body 30K and is parallel to the central axis of a circle whose circumference is an arc (the cross-sectional shape of the curved bottom surface 27). It can move on a straight line.
  • the bearing portion 52K is formed by, for example, a sintered sleeve bearing. Further, the case 21K forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the holder 22K supports a movable body 30K having a magnet 60K integral with the shaft portion 80 in the case 21K so as to be movable in the axial direction.
  • the metal spring 40 is extrapolated to the shaft portion 80 between the bearing portion 52K and the yoke 90K.
  • the metal spring 40 is located at a position (normal position) where the magnets 60K attached to the yoke 90K overlap with the E-shaped core 504K in the longitudinal direction. , And held in a state of facing each other with a predetermined interval.
  • a core piece 505K that is a magnetic body, an E-shaped core 504K having a core 50K, and a magnet 60K are arranged to face each other in a direction orthogonal to the driving direction of the movable body 30K.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504K and the magnet 60K, and the movable body 30K is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • this magnetic attraction force causes the movable body 30K including the core 50K and the core piece 505K to be preloaded even when power is not supplied to the coil 70K.
  • the magnet 60K is restricted (rotation stopped) around the shaft portion 80 with respect to the fixed body 20K (mainly the case 21K), and is positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or curved central axis direction). This is the state (positioning of the movable body).
  • the core 50K of the E-shaped core 504K is magnetized, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the opposed magnets.
  • the core 50K is excited by being supplied with power from the power supply unit 25 to the coil 70K, the E-shaped core 50K itself is excited, and the movable body 30K having the magnet 60K is in the longitudinal direction, that is, Then, it reciprocates (reciprocates) in the K direction (see, for example, FIG. 42) orthogonal to the circumferential direction.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the vibration actuator 10K According to the vibration actuator 10K, the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 8> can be obtained, and the movable body 30K (the magnet 60K, the yoke 90K, and the bearing portion 52K) includes the magnet 60K and the E type. It is elastically supported by a magnetic spring by a magnetic attractive force generated by the shape core 504K.
  • the neutral point of the magnetic attractive force is stabilized, so that it is difficult to shift in the rotational direction and is movable.
  • the body 30K can be stably linearly driven in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30K is regulated by the magnetic attractive force of the magnet 60K, the movable body 30K can be prevented from contacting the case 21K and the inner wall surface of the cover 24.
  • the position can be regulated separately without adding a sliding part for suitably driving the movable body 30K linearly, and the cost is not increased.
  • the shaft 80 is movable in the vibration actuator 10K, even if the mass of the movable body 30K is insufficient when designing the vibration actuator, the mass of the shaft 80 can be added to the mass of the movable body 30K. As a result, the output of the vibration actuator 10K can be increased.
  • the opposing surfaces 51K and 506K become magnetic poles different from the central opposing surface 51K on both sides of the central opposing surface 51K by supplying power to the coil 70K.
  • the magnet 60K is arranged such that the core 50K of the E-shaped core 504K and the central portion of the core piece 505K are located at the boundary between different quadrupole surfaces on the magnetic pole surface 61K.
  • the mass of the movable body 30K can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the magnetic spring force is increased in addition to the conversion efficiency as the number of magnetic poles is increased as compared with the structure in which the number of magnetic poles of the core and the magnet is 1-2. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10K can be improved.
  • the vibration actuator 10K includes an E-shaped core 504K in which a coil 70K is wound around a central convex portion (core 50K) on a fixed body 20K, and a plurality of poles (two to four poles, here) A 4-pole magnet 60K is disposed (the number of core poles X + 1 or X-1 with respect to the number of magnet poles X).
  • the mass can be increased as compared with the case where the core is moved according to the law of action and reaction using the principle of thrust generation of the conventional VCM, so that high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced as compared with the conventional VCM, the energy conversion efficiency can be improved, and the output can be increased.
  • the vibration actuator 10K can be manufactured by simply putting the assembly in which the movable body 30K and the shaft 80 are assembled and the assembly in which the coil 70K of the fixed body 20K and the E-shaped core 504K are assembled into the case 21K. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60K is arranged on the movable body 30K side and the coil 70K to be fed is arranged on the fixed body 20K side, a wire spring for feeding the coil is not required as compared with the configuration in which the coil is moved.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be changed from a flat circular arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • FIG. 44 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10L according to the eighth embodiment of the present invention
  • FIG. 45 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10L.
  • the vibration actuator 10L is illustrated with the cover 24 removed so that the internal configuration can be seen.
  • the internal structure is covered with a cover, similar to the vibration actuator shown in FIG.
  • the vibration actuator 10L shown in FIGS. 44 and 45 has a coil and a core as a fixed body and a magnet and a yoke as a movable body in a magnetic circuit structure for applying a preload to the movable body as in the magnetic circuit of the vibration actuator 10. .
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10L includes a fixed body 20L, a metal spring 40, and a movable body 30L that is elastically supported movably by the metal spring 40 and the magnetic spring.
  • the vibration actuator 10L differs from the vibration actuator 10F shown in FIG. 23 only in the configuration in which a high specific gravity material is added to the yoke 90L in the movable body 30L, and the other configurations are substantially the same. Therefore, among the constituent elements of the vibration actuator 10L, the constituent elements having the same functions as those of the vibration actuator 10F are given the same names and the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the fixed body 20L is formed in substantially the same manner as the fixed body 20F (see FIG. 23), and has a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section.
  • a holder 22L and an E-shaped core 504L in which a coil 70L is disposed in a slit are disposed in the case 21L.
  • the E-shaped core 504L is provided with a power supply unit 25 connected to the coil 70L.
  • the movable body 30L is supported by the holder 22L through the shaft portion 80 so as to be movable in the longitudinal direction (parallel to the central axis of the arc).
  • the movable body 30L has a longitudinal center position of the magnet 60L between the holder 22L and the bearing portion 52L, and the longitudinal direction of the E-shaped core 504L by the metal spring 40 extrapolated to the shaft portion 80. Is held so as to be opposed to a position (normal position) overlapping with the center of the.
  • the case 21L forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the movable body 30L includes a magnet 60L in which a plurality of magnetic poles (for example, two to four poles, four poles in FIGS. 44 and 45) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90L to which the magnet 60L is fixed. .
  • a plurality of magnetic poles for example, two to four poles, four poles in FIGS. 44 and 45
  • a yoke 90L to which the magnet 60L is fixed.
  • a high specific gravity material 94 having a specific gravity higher than that of the yoke main body 92 formed of a material such as SECC constituting the yoke 90L itself is added to the yoke 90L.
  • the high specific gravity material 94 for example, tungsten or a tungsten alloy is used.
  • SECC electromagnetic stainless steel is used as a yoke or core
  • Nd sintered magnet is used as a magnet
  • copper is used as a coil as the constituent material of the movable body 30L (same for movable bodies in other embodiments).
  • SECC 7.8, Nd sintered magnet: 7.4 to 7.6, Copper: 8.9, Tungsten: 16 to 19 as specific gravity standards.
  • the E-shaped core 504L is disposed in the case 21L so as to face the movable body 30L.
  • the E-shaped core 504L is formed corresponding to the shape of the case 21L, and divides one side along the longitudinal direction of the flat plate having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27, which is the curved surface of the case 21L, into three parts. By forming a slit in the shape, it is formed in an E shape in plan view.
  • the E-shaped core 504L is formed by being sandwiched between slits, and is formed integrally with a curved plate-like central convex portion (core) 50L and adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the central convex portion. Similarly to 50L, it has a core piece 505L protruding to the magnet 60L side.
  • a coil 70L is wound around the outer periphery of the core 50L through a slit.
  • the core 50L and the core piece 505L have opposing surfaces 51L and 506L arranged to face the magnetic pole surface 61L of the magnet 60L.
  • the coil 70L is arranged on the outer periphery of the core 50L so as to surround the facing surface 51L of the core 50L, and is connected to the power supply unit 25.
  • the coil 70 ⁇ / b> L is excited by being supplied with power from the power supply unit 25.
  • a magnetic pole surface 61L that is a surface facing the E-shaped core 504L includes a plurality of magnetic poles.
  • four different magnetic poles are alternately arranged in the longitudinal direction (axial center direction) of the case 21L on the magnetic pole surface 61L, and It arrange
  • the angles of the magnetic surface 61L and the opposing surfaces 506L and 51L of the magnet 60L and the E-shaped core 504L are arbitrary.
  • the position of the movable body 30L is restricted, that is, does not shift in the height direction.
  • the longitudinal direction axial direction
  • an E-shaped core 504L having a core piece 505L and a core 50L, which are magnetic bodies, and a magnet 60L are arranged to face each other in a direction orthogonal to the driving direction of the movable body 30L.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504L and the magnet 60L, and the movable body 30L is elastically supported by the magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • this magnetic attraction force places a preload on the movable body 30L including the core 50L and the core piece 505L.
  • the magnet 60L is restricted (rotation stopped) around the shaft portion 80 with respect to the fixed body 20L (mainly the case 21L), and is positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or curved central axis direction). This is the state (positioning of the movable body).
  • the core 50L of the E-shaped core 504L becomes magnetized, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the opposing magnets.
  • the core 50L is excited by being supplied with power from the power supply unit 25 to the coil 70L, thereby exciting the E-shaped core 50L itself, and the movable body 30L having the magnet 60L is in the longitudinal direction, that is, , Reciprocating (reciprocating vibration) in the F direction orthogonal to the circumferential direction.
  • the movable body 30L reciprocates in the direction along the opposing surfaces 61L and 51L of the magnet 60L and the core 50L with respect to the fixed body 20L.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 8> can be obtained. Further, in the vibration actuator 10L, a material having a higher specific gravity (high specific gravity material) than that of the material constituting the main component of the movable body 30L, in this case, tungsten, is added to the movable body 30L.
  • high specific gravity material high specific gravity material
  • the yoke 90L, the bearing portion 52L, the coil, the magnet, etc. Is about 7-9.
  • the yoke body 92 formed of SECC is made of tungsten.
  • a certain high specific gravity material 94 is added to form the movable body 30L.
  • the specific gravity of the high specific gravity material is about 16 to 19 between the movable body in which the entire yoke 90L is formed of SECC and the movable body in which the yoke 90L is formed of the yoke body 92 by SECC and the high specific gravity material 94 made of tungsten.
  • the mass of the movable body can be increased by a certain amount, and the result output can be increased.
  • the neutral point of the magnetic attractive force is stabilized, and thus it is difficult to shift in the rotational direction and is movable.
  • the body 30L can be stably linearly driven in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30L is regulated by the magnetic attractive force of the magnet 60L, it is possible to prevent the movable body 30L from contacting the case 21L and the inner wall surface of the cover 24.
  • the position can be regulated separately without adding sliding parts for suitably linearly driving the movable body 30L, so that no cost is required.
  • the vibration actuator 10L can be manufactured by simply putting the assembly in which the movable body 30L and the shaft portion 80 are assembled and the assembly in which the coil 70L of the fixed body 20L and the E-shaped core 504L are assembled into the case 21L. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60L is arranged on the movable body 30L side and the coil 70L to be fed is arranged on the fixed body 20L side, a wire spring for feeding the coil is not necessary as compared with the configuration in which the coil is moved.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be changed from a flat arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • FIG. 46 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10M according to the ninth embodiment of the present invention
  • FIG. 47 is a side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator 10M.
  • the vibration actuator 10M shown in FIGS. 46 and 47 has a coil and a core as a fixed body and a magnet and a yoke as a movable body in a magnetic circuit structure that applies a preload to the movable body as in the magnetic circuit of the vibration actuator 10. .
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10M is the same in the structure of the vibration actuator 10F (see FIGS. 23 to 27) except that the shape of the magnet 60F and the shape of the E-shaped core 504F are different. .
  • the vibration actuator 10M includes a fixed body 20M, a metal spring 40, and a movable body 30M that is elastically supported movably by the metal spring 40 and the magnetic spring.
  • the fixed body 20M is formed in substantially the same manner as the fixed body 20F (see FIG. 23), and has a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section.
  • a holder 22M and an E-shaped core 504M in which a coil 70M is disposed in a slit are disposed in the case 21M.
  • the E-shaped core 504M is provided with a power supply unit 25 connected to the coil 70M.
  • the movable body 30M is supported by the holder 22M through the shaft portion 80 so as to be movable in the longitudinal direction (parallel to the central axis of the arc).
  • the movable body 30M has a longitudinal center position of the magnet 60M between the holder 22M and the bearing portion 52M, and the longitudinal direction of the E-shaped core 504M by the metal spring 40 extrapolated to the shaft portion 80. Is held so as to be opposed to a position (normal position) overlapping with the center of the. Note that the case 21M forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the movable body 30M includes a magnet 60M in which a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles, 4 poles in FIGS. 46 and 47) are alternately arranged in the longitudinal direction, and a yoke 90M to which the magnet 60M is fixed. .
  • the magnet 60M is bonded to the yoke 90M on the opposite side in the circumferential direction with respect to the E-shaped core 504M, and the yoke 90M is formed integrally with the bearing portion 52M.
  • the bearing portion 52M is a portion into which the shaft portion 80 is inserted, and is formed by a sintered sleeve bearing.
  • the bearing portion 52M is integrally provided by caulking and fixing to the yoke 90M.
  • a shaft portion 80 is inserted through the bearing portion 52M.
  • the movable body 30M is movable with respect to the fixed body 20M via the shaft portion 80 in the longitudinal direction, that is, parallel to the central axis of the arc, that is, in the same direction as the extending direction of the central axis. Are also supported in a freely rotatable manner.
  • the E-shaped core 504M is arranged to face the movable body 30M in the case 21M.
  • the E-shaped core 504M is formed corresponding to the shape of the case 21M, and divides one side along the longitudinal direction of the flat plate having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 which is the curved surface of the case 21M into three. By forming a slit in the shape, it is formed in an E shape in plan view.
  • the E-shaped core 504M is formed by being sandwiched between slits, and is formed integrally with a curved plate-like central convex portion (core) 50M and adjacent to both sides in the longitudinal direction with respect to the central convex portion. Similarly to 50M, it has a core piece 505M protruding to the magnet 60M side.
  • a coil 70M is wound around the outer periphery of the core 50M through a slit.
  • the core 50M and the core piece 505M have opposing surfaces 51M and 506M that are arranged to face the magnetic pole surface 61M of the magnet 60M.
  • the core 50M and the core piece 505M and the magnetic pole surface 61M of the magnet 60M are arranged so as to extend in the vertical direction as compared with the vibration actuator 10F. .
  • the magnet 60M in the movable body 30M is a flat magnet.
  • the vibration actuator 10M can be disposed at a position that is substantially symmetrical with respect to the center of the vibration actuator 10M. That is, the cost of the vibration actuator itself can be reduced by using a general-purpose magnet as the magnet 60M.
  • This is a structure in which the position of the movable body 30M is moved by the magnetic attractive force between the magnetic pole surface 61M of the magnet 60M and the opposing surfaces 51M and 506M of the E-shaped core 504M. This is because it is necessary to adjust the angle of the magnetic pole surface 61M, and the magnet shape becomes a trapezoidal cross section as in the fourth embodiment, resulting in an increase in cost.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504M and the magnet 60M, and the movable body 30M is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • the magnetic attractive force causes a preload to be applied to the movable body 30M including the core 50M and the core piece 505M.
  • the magnet 60M is restricted (rotation stopped) around the shaft portion 80 with respect to the fixed body 20M (mainly the case 21M), and is positioned at the center in the longitudinal direction (circular arc or curved central axis direction). This is the state (positioning of the movable body).
  • the core 50M of the E-shaped core 504M is magnetized, and thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the magnets arranged to face each other.
  • the core 50M is excited by being supplied with power from the power supply unit 25 to the coil 70M, whereby the E-shaped core 50M itself is excited, and the movable body 30M having the magnet 60M is in the longitudinal direction, that is, Then, it reciprocates (reciprocates) in the M direction orthogonal to the circumferential direction (for example, similar to the movement of the movable body 30F shown in FIG. 27).
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the neutral point of the magnetic attraction force is stabilized, so that it is difficult to shift in the rotational direction and is movable.
  • the body 30M can be stably linearly driven in the longitudinal direction perpendicular to the height direction.
  • the position of the movable body 30M is regulated by the magnetic attractive force of the magnet 60M, it is possible to prevent the movable body 30M from contacting the case 21M and the inner wall surface of the cover 24.
  • the position can be regulated separately without adding a sliding part for suitably driving the movable body 30M linearly, and the cost is not increased.
  • the vibration actuator 10M can be manufactured simply by putting an assembly in which the movable body 30M and the shaft 80 are assembled and an assembly in which the coil 70M of the fixed body 20M and the E-shaped core 504M are assembled into the case 21M. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60M is arranged on the movable body 30M side and the coil 70M to be fed is arranged on the fixed body 20M side, a wire spring for feeding the coil is not necessary as compared with the configuration in which the coil is moved.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit may be left as it is, and the outer shape may be changed from a flat arc shape to another shape such as a flat plate shape. Good.
  • FIG. 48 is an external view showing the configuration of the vibration actuator 10N according to the tenth embodiment of the present invention
  • FIG. 49 is a plan view showing the internal configuration of the vibration actuator 10N. 48 and 49, the vibration actuator 10N is shown with the cover 24 removed, and in the actual external view, the internal configuration is covered by the cover, like the vibration actuator shown in FIG.
  • FIG. 50 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10N
  • FIG. 51 is a view in which the movable body is removed from the fixed body in the vibration actuator 10N.
  • the 48 to 51 has a magnetic circuit structure for applying a preload to the movable body in the same manner as the magnetic circuit of the vibration actuator 10 in the outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) having a circular arc in cross section.
  • the movable body moves in the circumferential direction of the arc.
  • the coil and the core are provided in the fixed body, and the magnet and the yoke are provided in the movable body.
  • the component similar to the vibration actuator 10 attaches
  • the vibration actuator 10N includes a fixed body 20N, and a movable body 30N that is elastically supported movably by a metal spring 40 and a magnetic spring (formed by a magnet 60N and an E-shaped core 504N) on the fixed body 20N. And having.
  • the fixed body 20N has an E-shaped configuration in which a case 21N, a holder 22N, a rail 80N, a cover 24, a coil (air core) 70N, and a coil 70N are arranged in a slit. It has a core 504N and a power supply unit 25.
  • the movable body 30N is formed to correspond to the shape of the case 21N, and is formed so as to have a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in section.
  • the movable body 30N includes a magnet 60N in which a plurality of magnetic poles (for example, 2 to 4 poles, 4 poles in FIGS. 48 to 51) are alternately arranged in the longitudinal direction, a yoke 90N to which the magnet 60N is fixed, a yoke Is fixed to the slider 52N.
  • a plurality of magnetic poles for example, 2 to 4 poles, 4 poles in FIGS. 48 to 51
  • the fixed body 20N has a case 21N having an outer shape of a flat plate shape (curved flat plate shape) with a circular arc in cross section, and the case 21N is formed in an arc shape in a side view like the case 21.
  • the E-shaped core 504N is arranged along the inner side of the arc-shaped one side wall 212N from the outer periphery of the bottom surface 27 in the peripheral wall portion.
  • a curved rail 80N is fixed along the inside of the other side wall 214N facing the one side wall 212N in the circumferential direction.
  • the E-shaped core 504N is formed so as to correspond to the shape of the case 21N, and divides one side along the circumferential direction of the flat plate having a cross-sectional arc corresponding to the bottom surface 27 which is the curved surface of the case 21N. Has a slit cut parallel to the central axis of the cross-section arc.
  • the E-shaped core 504N is formed in an E shape in plan view having three pieces (core 50N and core piece 505N) protruding in a direction orthogonal to the circumferential direction.
  • the E-shaped core 504N is arranged to face the movable body 30N in the case 21N.
  • the core 50N is a central convex portion sandwiched between slits, and a core piece 505N projecting toward the magnet 60N is formed integrally with the central convex portion adjacent to both sides in the longitudinal direction.
  • the core 50N and the core piece 505N are arranged to face the magnet 60N, and have opposed surfaces 51N and 506N arranged to face the magnetic pole surface 61N of the magnet 60N.
  • the coil 70N is disposed on the outer periphery of the core 50N and connected to the power supply unit 25 so as to surround the facing surface 51N of the core 50N.
  • the coil 70 ⁇ / b> N is excited by being supplied with power from the power supply unit 25.
  • the rail 80N is disposed along the arc of the case 21N (the cross-sectional shape of the curved bottom surface 27).
  • the case 21N forms a hollow electromagnetic shield by attaching the cover 24.
  • the rail 80N has a fixed plate portion 82 fixed to the other side wall 214N and a sliding bar 84.
  • the sliding bar 84 is disposed along the fixed plate portion 82 so as to face the fixed plate portion 82 with a predetermined interval.
  • the sliding rod 84 is fixed to a rib 86 projecting from the central portion of the fixed plate portion 82, and both end portions protrude in the circumferential direction to become free ends.
  • a plurality of metal springs 40 are extrapolated to the sliding rod 84, and a sliding claw portion 525 of the slider 52N of the movable body 30N is slidably engaged with a portion between the metal springs 40.
  • the sliding claw portion 525 is engaged with the sliding rod 84, the movable body 30N is supported by the rail 80N so as to be movable in the extending direction of the rail 80N.
  • the movable body 30N is arranged such that the magnetic pole surface 61N of the magnet 60N is opposed to the opposing surfaces 51N and 506N of the E-shaped core 504N with a gap therebetween.
  • the magnetic pole surface 61N includes a plurality of magnetic poles.
  • four different magnetic poles are alternately arranged on the magnetic pole surface 61N in the moving direction (here, the circumferential direction) of the movable body 30N, that is, the case 21N. Are arranged side by side along the longitudinal direction (circumferential direction).
  • the height of the magnet 60N (the length in the radial direction in the arc) and the height of the E-shaped core 504N are set to substantially the same length, the position of the movable body 30N is restricted, that is, does not shift in the height direction. Thus, it becomes possible to vibrate in the longitudinal direction (circumferential direction), and the design of the clearance can be easily performed.
  • the magnet 60N is bonded to the yoke 90N, and the yoke 90N is fixed to the slider 52N.
  • the sliding claw portion 525 is formed of sintered metal here.
  • Opposing surfaces 51N, 506N and a magnetic pole surface 61N are arranged to face each other along the driving direction of 30N.
  • a magnetic attractive force is generated between the E-shaped core 504N and the magnet 60N, and the movable body 30N is elastically supported by this magnetic attractive force, so-called magnetic spring.
  • a magnetic spring is formed between the E-shaped core 504N and the magnet 60N by this magnetic attractive force, and thereby a movable body including the core 50N and the core piece 505N even when power is not supplied to the coil 70N. It will be in the state where preload is applied to 30N.
  • the magnet 60N is restricted (rotation stopped) around the sliding rod 84 with respect to the fixed body 20N (mainly the case 21N), and at the center in the longitudinal direction (circular arc or curved central axis direction). It is in a positioned state (positioning of the movable body).
  • the position of the movable body 30N is regulated by the magnetic attraction force of the magnet 60N, it is possible to prevent the movable body 30N from contacting the case 21N and the inner wall surface of the cover 24.
  • the position can be regulated without adding a sliding part for suitably linearly driving the movable body 30N, and the cost is not increased.
  • the core 50N of the E-shaped core 504N becomes magnetized, and a thrust is generated according to the relationship between the magnetic poles of the opposed magnets.
  • the core 50N is excited by being supplied with power from the power supply unit 25 to the coil 70N, the E-shaped core 50N itself is excited, and the movable body 30N having the magnet 60N is in the longitudinal direction, that is, Then, it reciprocates (reciprocates) in the N direction (eg, see FIG. 49) orthogonal to the circumferential direction.
  • This driving principle is the same operating principle of the vibration actuator 10 of the first embodiment realized by the above formulas (1), (2), and (3).
  • the movable body 30N of the vibration actuator 10N is elastically supported in a state in which a preload is applied by the magnetic attractive force generated between the E-shaped core 504N (core 50N) and the magnet 60N, and the coil 70N is excited by feeding.
  • the fixed body 20N reciprocates in the direction along the opposing surfaces of the magnet 60N and the E-shaped core 504N (core 50N).
  • the E-shaped core 504N that is, the facing surface 51N of the core 50N and the facing surface 506N of the core piece 505N are magnetized by the AC wave input from the power supply unit 25 to the coil 70N, and the movable body 30N A magnetic attractive force and a repulsive force are effectively generated with respect to the magnetic pole surface 61N of the side magnet 60N.
  • the movable body extends in the direction along the surfaces facing each other, that is, in the direction along the surfaces such as the facing surface 51N of the core 50N and the facing surface 506N of the core piece 505N, and the magnetic pole surface 61N of the magnet 60N on the movable body 30N side. 30N can be driven efficiently.
  • the vibration actuator 10N According to the vibration actuator 10N, the same effects as the above ⁇ Effect 1> to ⁇ Effect 8> can be obtained, and the movable body 30N is driven in a direction perpendicular to the central axis direction of the arc of the vibration actuator 10N.
  • An actuator that is short in the center direction of the arc (arch curve) can be provided by ensuring the drive length, that is, the vibration amount, without reversing the aspect ratio to make the configuration long in the center direction of the arc (arch curve). . Further, since the actuator is long in the circumferential direction of the arc, the degree of freedom in designing the size and stroke of the movable part can be improved.
  • the opposing surfaces 51N and 506N become magnetic poles different from the central opposing surface 51N on both sides of the central opposing surface 51N by feeding power to the coil 70N.
  • the magnet 60N is arranged such that the core 50N of the E-shaped core 504N and the central portion of the core piece 505N are located at the boundary between different four pole surfaces in the magnetic pole surface 61N.
  • the mass of the movable body 30N can be increased, and high output can be achieved.
  • the magnetic resistance can be reduced, the conversion efficiency can be increased, and high output can be realized.
  • the number of magnetic poles can be increased, the number of magnetic poles of the core and magnet is increased by the number of magnetic poles compared to the structure with the number of magnetic poles of 1-2 cores. Magnetic spring force also increases. Therefore, the design requirements of the spring are relaxed, and the design flexibility as the vibration actuator 10N can be improved.
  • the vibration actuator 10N has an E-shaped core 504N in which a coil 70N is wound around a central convex portion (core 50N) arranged on a fixed body 20N, and a plurality of poles (2 poles to 4 poles, 4 in this case) on the movable body 30N.
  • Pole) magnet 60N is arranged (the number of core poles X + 1 or X-1 with respect to the number X of magnet poles).
  • the magnetic resistance can be reduced as compared with the conventional VCM, the energy conversion efficiency can be improved, and the output can be increased.
  • an E-shaped core 504N around which a coil 70N is wound is assembled, fixed to a case 21N together with a rail 80N, a fixed body 20N is assembled, and a case 21N of an assembly of the fixed body 20N is assembled.
  • the vibration actuator 10 ⁇ / b> N can be manufactured simply by housing the assembly in which the movable body 30 ⁇ / b> N is assembled while the sliding claw portion 525 is engaged with the sliding rod 84. Therefore, the assemblability is high and the air gap can be easily adjusted.
  • the magnet 60N is arranged on the movable body 30N side and the coil 70N to be fed is arranged on the fixed body 20N side, a wire spring for feeding the coil is not necessary as compared with the configuration in which the coil is moved.
  • the number of parts can be reduced, and the assembly, reliability, and cost advantage of the vibration actuator can be improved.
  • the configuration including the magnetic circuit is left as it is, and the outer shape is changed from a flat cross-sectional arc shape to a flat plate shape whose circumferential direction is the longitudinal direction. You may form in this shape.
  • the shaft portion 80 in the configuration using the shaft portion, the shaft portion 80 is described with a circular cross section, and the rotation around the shaft portion is stopped by the magnetic attractive force of the magnet and the core. Not limited to this.
  • the shape of a part of the outer periphery of the stepped shape of the shaft portion may be deformed, and the movable body may be extrapolated to the shaft portion so as to be slidable in the axial direction.
  • FIG. 52 is a perspective view showing the internal configuration of the vibration actuator 10P according to the eleventh embodiment of the present invention
  • FIG. 53 is a side view showing the positional relationship of the main components of the vibration actuator 10P.
  • FIG. 53 shows a longitudinal section of the center portion of the vibration actuator 10P in the longitudinal direction.
  • FIG. 54 is an exploded perspective view of the vibration actuator 10P.
  • the vibration actuator 10P shown in FIGS. 52 to 54 differs from the structure of the vibration actuator 10F of the fourth embodiment (see FIG. 23) only in the shape of the stepped surface of the shaft portion and the shape of the components related thereto. Other configurations are the same. Therefore, regarding the components of the vibration actuator 10P, the same components as those of the vibration actuator 10 are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted, and the components having only the shapes are denoted by the same names.
  • the vibration actuator 10P includes a fixed body 20P, a metal spring 40, and a movable body 30P that is elastically supported movably by the metal spring 40 and the magnetic spring.
  • the fixed body 20P has a shaft portion 80P and a holder 22P instead of the shaft portion 80 and the holder 22F in the configuration of the fixed body 20F (see FIG. 23).
  • the shaft portion 80P has a shape obtained by deforming a part of the outer periphery of the shaft portion 80 having a circular cross section.
  • the shaft portion 80P has a shape in which at least a part of the outer peripheral surface is flattened (for example, D-cut or double-sided cut).
  • D cut which has the plane part 88 in an outer peripheral surface is carried out, and the outer periphery of a cross-sectional shape has comprised D character.
  • the vibration actuator 10P has the shaft portion 80P having a D-shaped cross section in which the flat portion 88 is added to the outer peripheral surface.
  • the shaft portion 80P is fixed to the fixed body 20P at both ends thereof via holders 22P that are externally fitted with respective cross-sectional shapes.
  • a bearing portion 52P of the movable body 30P is externally fitted to the shaft portion 80P so as to be slidable only in the axial direction.
  • the movable body 30P includes a bearing portion 52P, a yoke 90P to which the bearing portion 52 is fixed, and a magnet 60P.
  • the yoke 90P and the magnet 60P are the same as the yoke 90 and the magnet 60F of the fourth embodiment, and the case 21P having a configuration other than the holder 22P of the fixed body 20P, the cover 24, and the coil (air core) 70P.
  • the E-shaped core 504P and the power supply unit 25 have the same configuration as the case 21F, the cover 24, the coil (air core) 70F, the E-shaped core 504F, and the power supply unit 25. It has the same function.
  • the magnetic pole surface 61P of the magnet 60P and the facing surface of the E-shaped core 504P are arranged to face each other in parallel with a predetermined interval (gap).
  • the constraint in the shaft section is only rotation constraint, and when the rotation is stopped only by the magnetic attractive force between the magnet and the core, there is a problem that the design constraint becomes large.
  • the shaft portion 80P since the shaft portion 80P is partially formed with a flat surface portion, it helps to restrict rotation of the movable body 30P that rotates around the shaft portion 80P. That is, the plane portion restricts rotation around the axis of the movable body 30P that is extrapolated to the shaft portion 80P itself. As a result, there is no need to restrain the rotation direction (rotation stop) with only the magnetic attraction force, the degree of freedom in designing the magnetic circuit is increased, mechanical rotation can be stopped, and the reliability as the vibration actuator 10P is increased. . More specifically, it is possible to avoid the risk that the magnet 60P of the movable body 30P contacts the case 21P or the E-shaped core 504P and is damaged when an impact is applied.
  • constituent elements that are not in the other embodiments may be appropriately changed so that the functions and effects of the changed constituent elements may be exhibited.
  • FIG. 55 is a diagram schematically showing a main configuration of wearable terminal 100 according to Embodiment 12 of the present invention.
  • Wearable terminal 100 is worn by a user and used.
  • wearable terminal 100 functions as a so-called wearable input device that notifies a user wearing an incoming notification of a connected communication terminal by vibration.
  • the wearable terminal 100 shown in FIG. 55 includes a communication device 110, a processing device 120, a vibration actuator 130 as a driving device, and a housing 140.
  • the bottom surface 27 of the vibration actuator 130 is disposed along the inner peripheral surface 142 of the housing 140, and the bottom surface 27 and the inner peripheral surface 142 are disposed in close contact with each other.
  • the housing 140 is formed in a ring shape, and is attached to the user's finger here. At this time, the inner peripheral surface 142 of the vibration actuator 130 is positioned on the abdomen of the finger, which is a wearing part. As a result, the vibration actuator 130 is mounted so as to be in close contact with the portion where the mechanical receptors are densely packed.
  • the communication device 110 is connected to a wireless communication terminal such as a mobile phone, a smartphone, or a portable game machine (not shown) by wireless communication. For example, the communication device 110 receives a signal from the wireless communication terminal and outputs the signal to the processing device 120.
  • the signal from the wireless communication terminal is, for example, an incoming signal of a wireless communication terminal that is received by a communication method such as Bluetooth (registered trademark).
  • the input signal is converted into a drive signal for the vibration actuator 130 by the conversion circuit unit, and is vibrated via a drive circuit unit (not shown) connected to the power supply unit 25 of the vibration actuator 130.
  • the vibration actuator 130 is driven.
  • the housing 140 of the wearable terminal 100 has a ring shape, and the movable body reciprocates along the bottom surface 27 of the vibration actuator 130.
  • the vibration actuator is arranged on the back of the finger or at a position away from the finger pad portion, for example, a configuration in which the vibration actuator is arranged at a floating position without changing the outer shape. With the size, the vibration of the user can be further increased.
  • the wearable terminal 100 can be reduced in size, and there is no sense of incongruity during use, and the usability can be improved.
  • the wearable terminal 100 may be an incoming call notification function device including the communication device 110, the processing device 120, and the vibration actuator 130 as a driving device.
  • the incoming call function device may be configured to notify the user of an incoming call received from a wireless communication terminal such as a mobile phone, a smartphone, or a portable game machine by driving the vibration actuator.
  • the vibration of the vibration actuator 130 can be given to the user by increasing the vibration corresponding to the signal input from the external device such as e-mail to the information communication terminal and the vibration corresponding to the operation of the game. .
  • By simply moving the wearable terminal 100 to draw characters in the air you can enter characters and numbers into the device connected wirelessly or select information displayed on a display device such as a connected display. You may provide the function which can do.
  • the vibration actuator according to the present invention can be reduced in size, has an excellent durability, and has an effect of suitably vibrating.
  • the wearable terminal capable of communicating with the information communication terminal and the incoming notification of the information communication terminal such as a mobile phone are notified to the user. It is useful as an incoming call notification function device for making a notification by letting it experience.

Abstract

 小型化可能であり耐久性に優れて好適に振動する振動アクチュエータを実現すること。振動アクチュエータは、固定体と、前記固定体に対して可動自在に支持される可動体と、を有し、前記固定体及び前記可動体のうち一方は、マグネット、前記マグネットの磁極面に対向配置され、且つ、磁性体からなるコア、及び、前記コアの外周に配置されるコイルのうち、少なくとも前記マグネットを有し、他方は、前記コア及び前記コイルのうち少なくとも前記コアを有し、前記可動体は、前記コア及び前記マグネット間で発生する磁気吸引力により予圧がかかる状態で弾性支持され、且つ、給電による前記コイルの励磁によって、前記固定体に対して、前記マグネットと前記コアとの互いの対向面に沿う方向に往復振動する。

Description

振動アクチュエータ、ウェアラブル端末及び着信通知機能デバイス
 本発明は、振動アクチュエータ、ウェアラブル端末及び着信通知機能デバイスに関する。
 従来、携帯電話等の携帯情報端末の着信等を利用者に報知するための振動発生源として、或いは、タッチパネルの操作感触やゲーム機のコントローラ等の遊戯装置の臨場感を指や手足等に伝達する振動発生源として、振動アクチュエータが知られている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1に示す振動アクチュエータは、平板状に形成して小型化が図られている。特許文献1の振動アクチュエータは、支軸された可動部をシャフトにより摺動自在に支持した平板形状を有している。
 特許文献2に示す振動アクチュエータは、筐体及びコイルを備えた固定子と、筐体内に配置されたマグネッ5および錘部を有する可動子と、を有し、コイルとマグネットの協働により、シャフトに対して摺動自在な可動子が固定子に対して振動方向にリニアに振動する。コイルは、マグネットを含む可動部の外側に巻かれている。
 また、特許文献3は、対向配置された扁平コイルと、扁平コイル上に配置される扁平マグネットとを有するVCM(Voice Coil Motor)原理のアクチュエータである。
 これらどの振動アクチュエータにおいても可動子は、シャフトに摺動自在に設けられ、バネにより、振動方向に振動可能に弾性支持されている。VCMを駆動原理とした振動アクチュエータでは、通常時においてその磁気回路構成上、磁気吸引力が働かない。このため、可動部を弾性保持するのは主に金属バネで構成されている。そして、これら振動アクチュエータは、例えば、特許文献4に示すような振動通信機能を有するリング状のインプットデバイスに搭載されることが考えられている。
特開2015-095943号公報 特開2015-112013号公報 特許第4875133号公報 国際公開第2014/130946号
 しかしながら、従来の振動アクチュエータの構成では、リング状のインプットデバイス等に使用される場合、平板形状のアクチュエータをリングデバイスに取り付けする場合、取り付けスペースを大きくせざるを得ず、リング形状デバイス自体を大型化する必要が生じる。よって、よりコンパクト化の実現が可能な振動アクチュエータを実現したいという要望がある。
 また、上述した特許文献1~3の振動アクチュエータは、可動子を金属バネのみで保持しており、機械的な負担が大きくなる。これにより、振動アクチュエータの駆動状況に応じて金属疲労や破損により駆動できなくなり、製品寿命が制限されるという問題がある。
 平板形状のアクチュエータにおいて、支軸構造により可動部を摺動支持する場合、回転方向に対する規制が必要となり、軸とは別に互いに摺動させる部分を用いることが考えられるが、部品点数の増大によるコスト増や摺動部が増えることにより摩擦減衰が大きくなり、出力の低下につながる恐れがあるという問題がある。
 本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、小型化可能であり耐久性に優れて好適に振動する振動アクチュエータ、ウェアラブル端末及び着信通知機能デバイスを提供することを目的とする。
 本発明の振動アクチュエータの一つの態様は、
 固定体と、
 前記固定体に対して可動自在に支持される可動体と、
 を有し、
 前記固定体及び前記可動体のうち一方は、マグネット、前記マグネットの磁極面に対向配置され、且つ、磁性体からなるコア、及び、前記コアの外周に配置されるコイルのうち、少なくとも前記マグネットを有し、他方は、前記コア及び前記コイルのうち少なくとも前記コアを有し、
 前記可動体は、前記コア及び前記マグネット間で発生する磁気吸引力により予圧がかかる状態で弾性支持され、且つ、給電による前記コイルの励磁によって、前記固定体に対して、前記マグネットと前記コアとの互いの対向面に沿う方向に往復振動する構成を採る。
 本発明のウェアラブル端末は、上記構成の振動アクチュエータを実装した構成を採る。また、本発明の着信通知機能デバイスは、上記構成の振動アクチュエータを実装した構成を採る。
 本発明によれば、小型化可能であり耐久性に優れて好適に振動する振動アクチュエータを実現できる。
本発明に係る実施の形態1の振動アクチュエータの構成を示す外観図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図 同振動アクチュエータを装着した状態を示す図 本発明に係る実施の形態1の変形例である振動アクチュエータの構成を示す外観図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態2の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図 本発明に係る実施の形態2の変形例である振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態3の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図 本発明に係る実施の形態3の変形例である振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態4の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの要部構成の位置関係を示す側面図 同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図 本発明に係る実施の形態4の変形例である振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの要部構成の位置関係を示す側面図 本発明に係る実施の形態5の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図 本発明に係る実施の形態5の変形例である振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態6の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態7の振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 本発明に係る実施の形態8の振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 本発明に係る実施の形態9の振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータの要部構成の位置関係を示す側面図 本発明に係る実施の形態10の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 同振動アクチュエータにおいて固定体から可動体を外した図 本発明に係る実施の形態11の振動アクチュエータの内部構成を示す斜視図 同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図 同振動アクチュエータの分解斜視図 本発明に係る実施の形態12のウェアラブル端末の要部構成を模式的に示す図
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
 (実施の形態1)
 図1は、本発明に係る実施の形態1の振動アクチュエータの構成を示す外観図であり、図2は、同振動アクチュエータの内部構成を示す平面図である。また、図3は、同振動アクチュエータの分解斜視図であり、図4は、同振動アクチュエータの可動体の動きの説明に供する図である。
 図1に示す振動アクチュエータ10は、扁平された円弧状の断面を有する円弧状扁平板形状をなしている。振動アクチュエータ10は、固定体20と、可動体30と、を有し、可動体30は、金属バネ40と、コア50及びマグネット60により発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。振動アクチュエータ10は、磁気吸引力により可動体30に予圧をかけて、可動体30の回転を抑制し、且つ、位置決めを行うことで、可動体30自体が安定した構造を有する。ここでいう予圧とは、マグネット60及び磁性体(コア50)間の磁気吸引力によりマグネット60及び磁性体(コア50)を相対的に引っ張り合わせて、可動体30を支持する軸(軸部)のがたつきを無くす力、又は、可動方向以外の動き(板ばねのねじれ方向や可動方向と垂直方向など)を規制する力を意味する。振動アクチュエータ10では、予圧は、マグネット(例えば、マグネット60)及び磁性体(例えば、コア50)の一方を有する可動体(例えば、コア50を備える可動体30)の軸(例えば固定体20側の軸部80)に対するガタつきを無くし、可動体軸回りの回転方向へ移動を規制したりする。マグネット60及びコア50とコイル70による電磁作用により可動体が往復振動する。
 固定体20は、ケース21と、電源供給部25が接続されたフレーム22と、軸部80と、マグネット60と、コイル70と、カバー24とを有する。
 ケース21は、側面視円弧状の周壁部を有する。ケース21の底面は、湾曲面であり、ケース21は、断面円弧状の容器である。つまり、ケース21は、凹状に湾曲した外面である底面27を有する。ケース21は上方に開口しており、この開口に、カバー24を取り付けることで中空の内部が形成される。本実施の形態では、ケース21はカバー24とともに金属材料により形成され、カバー24とともに電磁シールドとして機能する。ケース21内には、湾曲する底面上に、円弧状の2つの側面を含む3壁部に沿ってフレーム22が配置されている。
 フレーム22は、ケース21内に配置され、湾曲方向(周方向と直交する方向であり、この実施の形態では長手方向)に向く軸部80を固定して支持する。例えば、軸部80は、フレーム22に圧入或いは接着で固定される。フレーム22に対する軸部80の固定は、フレーム22の両端部にそれぞれ対向して形成される固定穴に軸部80の両端部を挿入して固定することで行われるとよい。なお、後述する各実施の形態におけるフレーム22A~22Cと軸部80との固定、ホルダ22D~22Jと軸部80との固定、22L~22Nと軸部80との固定も同様である。
 また、フレーム22には、コイル70が固定される。電源供給部25は、コイル70に電力供給する基板であり、外部電源に接続される基板、例えば、フレキシブル回路基板(FPC:Flexible printed circuits)等で構成される。電源供給部25は、フレーム22を介してコイル70に接続されている。
 ケース21内には、フレーム22が配置されていない一壁部内面に沿ってマグネット60が取り付けられている。ここでは、マグネット60は長手方向(湾曲方向と直交する方向)に異なる2磁極を並べて配置されている。なお、マグネット60は、複数の磁極の異なるマグネット(マグネット片)を交互に並べて構成してもよいし、交互に異なる磁性を持つように着磁されたものでもよい。後述する各実施の形態のマグネットも同様である。マグネット60に対して湾曲方向である円弧方向側にコア50を対向して配置し、コア50の周囲に所定間隔を空けてコイル70が配置される。
 可動体30は、コア50、軸受け部52を有し、金属バネ40により弾性支持されている。金属バネ40は、例えば、円筒状のコイルバネであり、コア50は、磁性体であり、軸受け部52も磁性体であっても良い。
 コア50は、収容されるケース21の形状に対応した扁平断面円弧状をなしており、一端面(対向面51)側をマグネット60に対向させ、且つ、湾曲する底面をケース21の湾曲底面に沿って配置させている。なお、コア50の対向面51は、コア50を含む仮想円筒の軸心を通る仮想面上に位置し、ケース21の周方向で離間する端面と平行で有り、且つ、マグネット60の磁極面(対向面)61と互いに平行に配置されている。また、コア50は、他端面側に軸受け部52が円弧の中心軸方向に延在するように固定されている。マグネット60が取り付けられる周壁と周方向で対向する周壁側には、フレーム22間に軸部80が架設される。軸受け部52は、軸部80が回動自在に挿通されている。コア50は、軸部80に沿って長手方向に摺動自在に取り付けられた状態となっている。軸受け部52は焼結スリーブ軸受けであり、軸受け部52から軸部80が、長手方向(ここでは円弧の中心軸方向)に突出する。この突出部分には、金属バネ40が外装されており、軸受け部52は、挟まれる金属バネ40により、長手方向の中央部分に位置するように付勢される。
 ケース21内において、磁性体であるコア50と、マグネット60とは対向して配置されているので、コア50とマグネット60間に磁気吸引力が発生する。
 ケース21内では、コア50は、軸部80に回動自在に取り付けられているので、マグネット60との磁気吸引力、所謂、磁気バネによって弾性支持される。この磁気吸引力によって、コア50を含む可動体30に予圧がかかる状態となる。これにより、軸のがたつきが無くなり、コア50を有する可動体30は、位置決めされた状態(可動体の位置決め)となり、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)。
 コア50は、コイル70に電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、長手方向つまり、周方向と直交する方向に往復移動(往復振動)する。例えば、図4に示すように、マグネット60の極性(磁極面61)をN極、S極とし、これらをコア50の磁極面となる対向面(一端面)51に対向して長手方向に並べて配置する。コイル70に電流を供給してコア50の極性をN極にすると、コア50は、F1方向に駆動する。また、コイル70に電流を逆方向に供給してコア50の極性をS極にすると、コア50は、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。
 すなわち、振動アクチュエータ10では、電源供給部25からコイル70へ入力される交流波によりコア50、つまりコア50の対向面51が磁化され、固定体20側のマグネット60に対して、効果的に磁気吸引力及び反発力を発生する。これにより、可動体30のコア50は、駆動基準位置となる位置(ここでは対向面51の中心がマグネット60のN極S極の中心と重なる位置)を基準にして、長手方向に沿って、両方向F(F1方向と-F1方向)に往復移動する。つまり、可動体30は、固定体20に対して、マグネット60とコア50との互いの対向面61、51に沿う方向に往復振動する。この駆動原理を以下に示す。なお、本実施の形態の振動アクチュエータ10の駆動原理は、以下の各実施の形態の振動アクチュエータ全てで実現される。
 本実施の形態の振動アクチュエータ10では、可動体30の質量m[kg]、ねじり方向のバネ定数Kspとした場合、可動体30は、固定体20に対して、下記式(1)によって算出される共振周波数f[Hz]で振動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 本実施の形態の振動アクチュエータ10は、電源供給部25からコイル70に可動体30の共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給してコイル70を介してコア50(詳細には磁極面となる一端面51)を励磁する。これにより、可動体30を効率良く駆動させることができる。
 本振動アクチュエータ10における可動体30は、金属バネ40を介して固定体20により支持されるバネマス系構造で支持された状態となっている。よって、コイル70に可動体30の共振周波数fに等しい周波数の交流が供給されると、可動体30は共振状態で駆動される。
 振動アクチュエータ10の駆動原理を示す運動方程式及び回路方程式を以下に示す。振動アクチュエータ10は、下記式(2)で示す運動方程式及び下記式(3)で示す回路方程式に基づいて駆動する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 すなわち、アクチュエータ10における質量m[Kg]、変位x(t)[m]、推力定数K[N/A]、電流i(t)[A]、バネ定数Ksp[N/m]、減衰係数D[N/(m/s)]等は、式(2)を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧e(t)[V]、抵抗R[Ω]、インダクタンスL[H]、逆起電力定数K[V/(m/s)]は、式(3)を満たす範囲内で適宜変更できる。
 このように、アクチュエータ10、可動体30の質量mとバネ材(弾性体)150のバネ定数Kspにより決まる共振周波数fにおいて駆動した場合、効果的に大きな出力を得ることができる。
 振動アクチュエータ10によれば、以下の効果を奏することができる。
<効果1>
 金属バネ40に加えて、磁性体であるコア50とマグネット60とを有する磁気バネを有するので、コア50を基準位置で弾性支持する金属バネ40のバネ定数を下げることが可能となる。これにより、金属バネ40の寿命が向上し振動アクチュエータ10としての信頼性の向上を図ることができる。
<効果2>
 また、可動体30の位置(基準位置への位置決め)が磁気吸引力により安定し、コア50の回転止めを実現することができるとともに、可動体30と固定体20との間のクリアランスの最小化による振動アクチュエータ10自体の小型化を実現できる。また、ガタ抑制による騒音低減を部品の追加をすること無く、低コストで実現できる。
<効果3>
 従来の平面形状や円筒形状のアクチュエータをリング型形状デバイス(ex.Φ15~25mm)に取り付けようとした場合、デバイスにおけるアクチュエータの配置位置は、周辺部位(例えば、指など)との関係から制約があり、自由に設定することができない。リングとしても向きが規定されるので、自由な位置での装着はできない。一方、アクチュエータの出力を大きくするために、アクチュエータ自体の幅を大きくする場合、平面形状のまま幅を大きくすると、最終製品であるリングが大型化するという問題がある。
 アクチュエータが平面形状の場合、外形側は皮膚から距離が開き、皮膚との接触面が少なくなる(線接触)。また、振動源と皮膚との間には筺体が介在するため、振動伝達が低減する可能性がある。
 これに対し、本実施の形態によれば、振動アクチュエータ10は扁平な円弧状であるので、振動アクチュエータ10が取り付けられる最終製品の形状を、円弧を構成する湾曲面に、円筒の周面の湾曲を対応させて配置できる。これにより、図5に示すように、例えば、最終製品が円筒のように曲面(図5の装着部位に相当)を有する製品であっても、振動アクチュエータ10を円筒のどの位置にも対応して配置できる。この結果、例えば、リング形状デバイスの場合、湾曲する表面形状であり、皮膚上の機械受容体の密度が高い手のひら側の皮膚に配置して、体感振動をより大きなものとすることができる。つまり、装着部位を機械受容体が密集する指の腹部分とし、この装着部位に、振動アクチュエータ10の内周面であり、且つ、振動伝達面である湾曲した底面27を密着して当接した状態で、振動アクチュエータ10を取り付けることができる。これにより、外形形状を変えることなく、体感振動を大きく出来る。
 また、出力を大きくしようとして幅を大きくする場合でも、内周面がアーチ状の湾曲面であるので、幅を広げても、最終製品の外寸への影響を無くすことができる。また、周面に対応して装着できるので、径の大きい外周を有する指の周りに装着する場合、指の周りに沿って複数台の実装も可能となる。さらに、振動アクチュエータ10の底面27が振動伝達面となるが、その面全体で振動を付与できるので、振動伝達面が広くなり、皮膚の機械受容体までの距離も短くでき、振動伝達を高めることができる。また、最終製品を円筒形状にできるので、指に装着する構成の場合、筺体の小型につながり小型・軽量・低コストとなるメリットがある。
<効果4>
 また、振動アクチュエータ10は、可動体30を、ケース21の形状に対応した形状にして、ケース21の円弧状の曲線の中心と平行となる方向にリニア駆動させている。よって、断面円弧状の扁平板状であるケース21内で、最小クリアランスでの駆動が可能となり、可動体30の占有体積を広くすることが可能となり、出力を増加させる効果がある。例えば、振動アクチュエータ10と同外形の振動アクチュエータにおいて、ケース21と同外形のケース内で直方形状の可動体を可動させる構成と比較して、確実に小型化、出力増加を図ることができる。ケース21内において、ケース21を含む固定体20の各部と、可動体30とのクリアランスを最小にできるので、各部の設計自由度が向上する。
<効果5>
 また、一般的な従来のVCM式のアクチュエータでは、可動体と固定体の互いの磁極面間のエアギャップが広くなり、磁気効率が悪く、また、構造も複雑であり、組立性も悪くなる。これに対して、振動アクチュエータ10では、固定体20に、NS2極の磁極面(対向面)61を有するマグネット60とコイル70とを配置し、可動体30に磁性体であるコア50を配置する構成としている。
 これにより、コイル70中央の磁極を励磁し、マグネット60との磁気吸引力により推力発生させる仕組みとなるため、磁気抵抗の大きい従来のVCM方式に比べ電磁変換効率の向上を図ることができる。
<効果6>
 また、ケース21内におけるコイル70の占めるスペースの配置自由度が高く、コイル70を大きく設計でき、これにより高出力化を発揮できる。また、コア50は円弧状の板材であり、曲げ加工を容易に行うことができ、円弧状の振動アクチュエータ自体において装着される装着面を、装着箇所の形状、例えば、曲面状に対応した曲面で構成できる。すなわち、振動アクチュエータ10自体を円弧状に形成して、装着した箇所への振動を、装着面の全面で伝達できるように容易に形成できる。
 図1~図5に示す実施の形態1の振動アクチュエータ10の構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
<効果7>
 可動体30は、磁気バネにより予圧が掛けられた状態で弾性支持されるとともに、支軸である軸部80により保持されている。
 これにより、ケース21内で、可動体30とのクリアランスを狭くしても干渉することなく組立が可能となる。また、可動体30の軌跡が安定するため、設計が容易となり、且つ、可動体30の安定した駆動が可能となる。また金属バネ40にコイルバネを用いる場合、コイルバネの中央に軸部80を通す構成となるので、組立性の向上及び安定したバネ保持が可能となる。
 また、軸部80は、固定体20に固定されているので、固定体20に軸受がなくなり、軸固定に必要となるスペースを削減して薄型化を図りやすく、軸受と固定体20とをはめ合う必要が無く、軸受外径寸法および軸受を固定する部分の公差を緩和してコスト低減を図ることができる。
 さらに、軸受け部52は、焼結材料であるので、軸受け部52に樹脂材料を用いた場合よりも、比重が高く、可動体30の質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。
<効果8>
 振動アクチュエータ10の出力は、可動体30のストロークに依存するが、振動アクチュエータの設計上、短手方向に駆動させると、可動体30のストロークを確保しにくい。
 また、可動体30の可動方向に金属バネを配置する場合、金属バネを配置するスペースを大きくとる必要がある。
 これらの点を踏まえて、本実施の形態によれば、平面視矩形状をなし、側面視円弧状の扁平板形状である振動アクチュエータ10における可動体30の可動方向は振動アクチュエータの長手方向としている。これにより、ストロークに必要となるクリアランスが確保しやすく、高出力化が可能となる。また、可動方向に金属バネを配置しても、金属バネを配置するスペースを広くとることができ、設計自由度が向上し、結果、金属バネの応力緩和が生じやすくなり、耐久性に優れ、金属バネ自体の寿命、ひいては振動アクチュエータ10の製品寿命を延ばすことができる。
(実施の形態1の変形例)
 図6~図8は、振動アクチュエータ10の変形例としての振動アクチュエータ10Aを示す。
 図6に示すように振動アクチュエータ10Aは、平板状の外形を有する。
 振動アクチュエータ10Aは、振動アクチュエータ10の外形を平板状としたものであり、それに応じて各構成部材を円弧状から平板状に対応する形状に形成されている。
 振動アクチュエータ10Aは、振動アクチュエータ10の構成要素の機能と同様の機能を有する構成要素から構成される。
 振動アクチュエータ10Aは、固定体20Aと、可動体30Aと、を有する。
 固定体20Aは、矩形箱状のケース21Aと、電源供給部25が接続されたフレーム22Aと、軸部80と、マグネット60と、コイル70と、カバー24Aとを有する。可動体30Aは、コアAを有し、フレーム22Aを介して、固定体20Aに対して、F方向に移動自在に支持されている。具体的には、可動体30Aは、振動アクチュエータ10の可動体30と同様に、金属バネ40と、コア50A及びマグネット60により発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 すなわち、振動アクチュエータ10Aは、磁気吸引力により可動体30Aに予圧をかけて可動体30Aの回転を抑制し、且つ、位置決めを行うことによって、可動体30A自体が安定する構造を有する。マグネット60及びコア50Aとコイル70による電磁作用により可動体30Aが長手方向(F方向)で往復振動する。つまり、可動体30Aは、固定体20Aに対して、マグネット60とコア50Aとの互いの対向面61、51Aに沿う方向に往復振動する。
 ケース21Aは、カバー24Aとともに中空の矩形内部を形成し、電磁シールドとして機能する。フレーム22Aは、ケース21内に、3壁部に沿って配置され、軸部80を長手方向、振動方向(F方向)に向けて固定する。また、フレーム22Aには、フレーム22と同様に、コア50Aの外周を囲むように配置されるコイル70が固定される。
 また、ケース21A内には、フレーム22Aが配置されていない一壁部内面に沿ってマグネット60が、振動アクチュエータ10のマグネット60と同様に取り付けられている。可動体30Aは、コア50A、軸受け部52Aを有する。
 コア50Aは、コア50と形状のみ異なりその他の構成及び機能は同様である。コア50Aは、軸部80に回動自在に取り付けられており、マグネット60との磁気吸引力、所謂、磁気バネによって弾性支持される。この磁気吸引力によって、コア50Aを含む可動体30に予圧がかかる状態となる。これにより、コア50Aは、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 コア50Aは、コイル70に電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、コア50と同様に、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向に往復移動(往復振動)する。
 振動アクチュエータ10Aは、上述の<効果1>、<効果2>を奏することができるとともに、振動アクチュエータ10では、固定体20Aに、NS2極の磁極面(対向面)61Aを有するマグネット60Aとコイル70とを配置し、可動体30Aに磁性体であるコア50Aを配置している。
 これにより、扁平板状であるケース21A内で、最小クリアランスでの駆動が可能となり、可動体30の占有体積を広くすることが可能となり、出力を増加させる効果がある。
 また、コイル70中央の磁極を励磁し、マグネット60との磁気吸引力により推力発生させる仕組みとなるため、磁気抵抗の大きい従来のVCM方式に比べ電磁変換効率の向上を図ることができる。さらに、ケース21A内におけるコイル70の占めるスペースの配置自由度が高く、コイル70を大きく設計して高出力化を図ることができる。
(実施の形態2)
 図9は、本発明に係る実施の形態2の振動アクチュエータ10Bの構成を示す外観図であり、図10は、同振動アクチュエータ10Bの内部構成を示す平面図である。また、図11は、同振動アクチュエータ10Bの分解斜視図であり、図12は、同振動アクチュエータ10Bの可動体30Bの動きの説明に供する図である。なお、図12は、振動アクチュエータ10Bの磁気回路構成を模式的に示す平断面図であり、軸部80は省略している。
 図9~図12に示す振動アクチュエータ10Bは、振動アクチュエータ10の構造において、軸部80をケ-ス21の中央に長手方向に向けて配置し、その軸部80の軸方向と直交した両側に、コア501、502を配置した構造を有する。なお、振動アクチュエータ10Bの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 すなわち、振動アクチュエータ10Bは、扁平された円弧状断面を有する円弧状の扁平板形状をなしている。
 振動アクチュエータ10Bは、固定体20Bと、可動体30Bと、金属バネ40と、を有する。
 固定体20Bは、ケース21B、電源供給部25が接続されたフレーム22B、軸部80、マグネット60B、コイル70B、カバー24(図11参照)を有する。可動体30Bは、コア50Bと、軸受け部52Bとを有する。
 ケース21Bは、側面視円弧状の周壁部を有し、内部にはフレーム22Bを介して、軸部80が架設されている。ケース21Bは断面円弧状の容器であり、ケース21Bの底面27は、湾曲面である。ケース21Bの開口に、円弧状板であるカバー24を取り付けることで、中空の電磁シールドが形成される。
 ケース21B内には、枠状のフレーム22Bが取り付けられ、このフレーム22Bを介して、湾曲方向(周方向と直交する方向長手方向に配置される軸部80が、ケース21Bに支持されている。また、フレーム22Bには、コイル70B、マグネット60Bが固定される。
 軸部80は、ケース21Bの円弧(湾曲面)を円周とする円の中心軸と平行な線上に配置され、フレーム22Bの両アーム間に架設さている。
 軸部80は、一対のマグネット60B間に、マグネット60Bと平行に配置される。マグネット60Bと軸部80との間には、コイル70Bが、長手方向(円弧の中心方向と平行な方向)に沿って、互いに平行に配置される。
 また、軸部80は、可動体30Bの軸受け部52Bを回動自在に挿通しており、軸受け部52Bから長手方向に突出する部位には、軸受け部52Bを挟むように金属バネ40が外挿されている。軸受け部52Bは、挟まれる金属バネ40により、長手方向の中央部分に位置するように付勢される。
 軸受け部52Bは、長手方向に延在する円弧状のコア501、502間に配置され、これらコア501、502と一体に形成されている。
 コア501、502は、コイル70B内に非接触で配置されており、長手方向に移動可能となっている。コア501、502において,軸受け部52Bを挟み周方向で互いに離間する一端面(対向面)51Bは、それぞれマグネット60Bの磁極面61Bに対向して配置されている。ここでは、対向面51Bは、磁極面61Bとギャップを空けて平行に配置されている。
 このように、ケース21B内において、磁性体であるコア50Bと、マグネット60Bとは対向して配置されているので、コア50Bとマグネット60B間に磁気吸引力が発生する。マグネット60Bとの磁気吸引力、所謂、磁気バネによって弾性支持される。この磁気吸引力によって、コア50Bを含む可動体30Bに予圧がかかる状態となり、コア50Bは、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように構成される可動体30B(コア50B、軸受け部52B)は、金属バネ40と、コア50B及びマグネット60Bにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 すなわち、振動アクチュエータ10Bは、磁気吸引力により可動体30Bに予圧をかけて可動体30Bの回転を抑制し、且つ、位置決めを行うことによって、可動体30B自体が安定する構造を有する。マグネット60B及びコア50Bとコイル70Bによる電磁作用により可動体30Bが往復振動する。コア50Bは、コイル70Bに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図10参照)に往復移動(往復振動)する。つまり、可動体30Bは、固定体20Bに対して、マグネット60Bとコア50Bとの互いの対向面51B,61Bに沿う方向に往復振動する。
 例えば、図12に示すように、マグネット60Bの極性(磁極面61B)を長手方向に並ぶN極、S極とし、これらをコア50Bの磁極面となる一端面(対向面)51Bに対向して長手方向に並べて配置する。コイル70Bにそれぞれ電流を供給してコア501の極性をN極、コア502の極性をS極にする。具体的には、電源供給部25からコイル70Bに可動体30Bの共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給してコイル70Bを励磁する。すると、コア501、502は、F1方向に駆動する。また、コイル70Bに電流を逆方向に供給してコア501、502の極性をS極、N極にすると、コア501、502を有する可動体30Bは、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。
 これを繰り返すことにより、可動体30Bのコア501、502は、駆動基準位置となる位置(ここでは対向面51Bの長手方向の中心がマグネット60BのN極S極の中心と重なる位置)を基準にして、長手方向に両方向F(F1方向と-F1方向)に往復振動を行う。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Bでは、電源供給部25からコイル70Bへ入力される交流波によりコア50B、つまりコア50Bの対向面51Bが磁化され、固定体20B側のマグネット60Bに対して、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生し、可動体30Bを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Bによれば、上記の<効果1>~<効果8>と同様の効果を得ることができるとともに、更に次の効果を得ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Bでは、軸部80の両側でコア501、502と、マグネット60Bとの磁気吸引力により可動体30Bに予圧を掛けた状態となっている。この構成において、コイル70Bに給電することで、可動体30Bを軸部80方向に往復動させるので、可動体30は、周方向でバランスよく、長手方向に往復振動できる。
 図9~図12に示す実施の形態2の振動アクチュエータ10Bの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態2の変形例)
 図13~図15は、振動アクチュエータ10Bの変形例としての振動アクチュエータ10Cを示す。
 図13に示すように振動アクチュエータ10Cは、平板状の外形を有する。
 振動アクチュエータ10Cは、振動アクチュエータ10の外形を平板状としたものであり、それに応じて各構成部材を円弧状から平板状に対応する形状に形成されている。
 振動アクチュエータ10Cは、振動アクチュエータ10の構成要素の機能と同様の機能を有する構成要素から構成される。
 振動アクチュエータ10Cは、固定体20Cと、可動体30Cと、を有する。
 固定体20Cは、矩形箱状のケース21Cと、電源供給部25が接続されたフレーム22Cと、軸部80と、マグネット60Cと、コイル70Cと、カバー24Aとを有する。
 可動体30Cは、コア501C,502C、軸受け部52Cを有し、フレーム22Cを介して、固定体20Cに対して、F方向に移動自在に支持されている。
 ケース21Cは、振動伝達面であり且つ振動伝達面として機能する矩形底面28と、矩形枠状の周壁部とを有する。ケ-ス21Cの内部には矩形枠状のフレーム22Cを介して、軸部80が架設されている。ケース21Cの開口に、平板であるカバー24Aを取り付けることで、中空の電磁シールドが形成される。
 ケース21C内には、枠状のフレーム22Cが取り付けられ、このフレーム22Cの短手方向の中央部には、長手方向に延在する軸部80が配置されている。軸部80は、一対のマグネット60C間で、マグネット60Cと平行に配置される。マグネット60Cと軸部80との間には、コイル70Cが、長手方向(円弧の中心方向と平行な方向)に沿って、互いに平行に配置される。
 また、軸部80は、可動体30Cの軸受け部52Cを回動自在に挿通している。軸部80において、受け部52Cから長手方向に突出する部位には、軸受け部52Cを挟むように金属バネ40が外挿されている。軸受け部52Cは、挟まれる金属バネ40により、長手方向の中央部分に位置するように付勢される。
 可動体30Cは、軸受け部52Cを介して、軸部80の両側に板状のコア501C、502Cを有し、コア501C、502Cは、コイル70C内で、長手方向(コイルの巻回方向と直交する方向)に移動自在に配置されている。
 コア501C、502Cにおいて、軸受け部52Cを挟み周方向で互いに離間する一端面51Cは、それぞれマグネット60Cの磁極面61Cに対向して配置されている。ここでは、一端面51Cは、磁極面61Cとギャップを空けて平行に配置されている。このように、ケース21C内において、磁性体であるコア50Cと、マグネット60Cとは対向して配置されているので、コア50Cとマグネット60C間に磁気吸引力が発生する。マグネット60Cとの磁気吸引力、所謂、磁気バネによって弾性支持される。この磁気吸引力によって、コア50Cを含む可動体30Cに予圧がかかる状態となり、コア50Cは、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように構成される可動体30C(コア50C、軸受け部52C)は、金属バネ40と、コア50C及びマグネット60Cにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 すなわち、振動アクチュエータ10Cは、磁気吸引力により可動体30Cに予圧をかけて可動体30Cの回転を抑制し、且つ、位置決めを行うことによって、可動体30C自体が安定する構造を有する。マグネット60C及びコア50Cとコイル70Cによる電磁作用により可動体30Cが往復振動する。コア50Cは、コイル70Cに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図10参照)に往復移動(往復振動)する。つまり、可動体30Cは、固定体20Cに対して、マグネット60Cとコア50Cとの互いの対向面61C、51Cに沿う方向に往復振動する。この往復移動の駆動原理を示す磁気回路構成図は、図12に示す磁気回路構成と同様である。
 実施の形態2及びその変形例の振動アクチュエータ10B、10Cによれば、固定体20B、20Cに、複数のマグネット60B、60Cと、コイル70B,70Cを、互いの間隔(エアギャップ)を小さくして配置できる。また、各振動アクチュエータ10B、10Cは、可動体30B,30Cを駆動させるための推力発生構造、つまり、磁気回路構造を2つ有する。
 これにより、推力発生が複数箇所となるので、可動体30B、30Cを駆動するための磁気回路による推力の高出力化を実現できる。また、マグネット60B、60Cと、コイル70B,70Cを複数有することにより、マグネット60B、60Cと、コイル70B,70Cとで構成する磁気バネを大きくすることができ、磁気バネの設計要件を少なくして緩和することができ、設計自由度を向上させることができる。また、実施の形態2の振動アクチュエータ10Bによれば、フレーム22Bの中央で支軸部分を構成する軸部80を屈曲部として、振動アクチュエータ10Bの外形を断面円弧の扁平形状(アーチ形状ともいう)の実現を可能としている。すなわち、組み立てた可動体30Bを、軸部80を介してフレーム22Bに取り付けた後で、コイル70Bをフレーム22Bに取り付けると、コア501、502の外周に配置されるので、組立性の向上も図ることができる。
 従来のVCM方式のアクチュエータと異なり、マグネット60B、60Cと、コイル70B、70Cの内部に配置されるコア50B、50Cとの間エアギャップを小さくして、磁気効率を高めることができる。また、推力発生構造が1つ(磁気回路が1系統)の場合よりも、磁極面積が大きくなり、推力を確実に確保できる。
(実施の形態3)
 図16は、本発明に係る実施の形態3の振動アクチュエータ10Dの構成を示す外観図であり、図17は、同振動アクチュエータ10Dの内部構成を示す平面図である。また、図18は、同振動アクチュエータ10Dの分解斜視図であり、図19は、同振動アクチュエータ10Dの可動体30Dの動きの説明に供する図である。なお、図19は、振動アクチュエータ10Dの磁気回路構成を模式的に示す平断面図であり、軸部80は省略している。
 図16~図19に示す振動アクチュエータ10Dは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、コア50Dとコイル70Dとを可動体30D側に設け、複数の極数のマグネット60Dを固定体20D側に設けている。なお、振動アクチュエータ10Dの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Dにおいて、固定体20Dは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)のマグネット60Dを有し、可動体30Dは、スリットを有するE型形状コア504とそのスリットに配置されたコイル70Dとを有する。
 振動アクチュエータ10Dは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)をなしている。振動アクチュエータ10Dは、固定体20Dと、可動体30Dと、金属バネ40と、を有する。
 固定体20Dは、マグネット60Dの他、ケース21D、電源供給部25が接続されたホルダ22D、軸部80、カバー24(図18参照)を有する。可動体30Dは、コア50Dを有するE型形状コア504の他に、軸受け部52Dを有する。
 ケース21Dは、ケース21と同様に形成され、側面視円弧状の周壁部を有し、内部にはホルダ22Dを介して、長手方向に沿う一側壁(背面側壁)側にマグネット60Dが配置され、他側壁側に軸部80が架設されている。
 ケース21Dは、断面円弧状の容器であり、ケース21Dの底面27は、湾曲面であり、上方の開口に、円弧状板であるカバー24を取り付けることで、中空の電磁シールドが形成される。
 ホルダ22Dは、ケース21D内において、軸部80を介して可動体30Dを軸方向に移動自在に支持する。
 軸部80は、他側壁部に沿って配置され、ホルダ22Dにより両端部で圧入或いは接着により固定されることで支持されている。軸部80は、ケース21Dの円弧(湾曲面)を円周とする円の中心軸と平行な線上に配置される。
 軸部80において、軸受け部52Dから長手方向に突出する部位には、軸受け部52Dを挟むように金属バネ40が外挿されている。軸受け部52D(E型形状コア504も同様)は、挟まれる金属バネ40により、長手方向の中央部分に位置するように付勢される。
 マグネット60Dは、複数の磁極として磁極面61Dを有する。本実施の形態では、図16~図19に示すように、4つの磁極を有する。マグネット60Dは、ケース21Dの長手方向(軸中心方向)に交互に異なる極性が並ぶように、一側壁部に固定(ここでは接着)される。また、磁極面61Dは、円弧の中心軸を通る面上に位置する面と平行に配置される。
 可動体30DのE型形状コア504の対向面51D、506は、ケース21の一側壁側に沿って配置されるマグネット60Dの磁極(磁極面)61Dに平行に、且つ、対向して配置される。
 E型形状コア504は、平面視E字状に形成され、ケ-ス21Dの形状に対応して、詳細には、ケース21Dの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板状に形成されている。具体的には、E型形状コア504は、断面円弧の扁平板状における長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成したE字状をなしている。E型形状コア504では、コイル70Dが巻回されたコア50Dを中央の凸部(中央凸極)として形成し、この中央凸部であるコア50Dに対して長手方向両側に隣接して、コア50Dと同様にマグネット60D側に突出するコア片505を有する。
 コイル70Dは、コア50Dに対して、マグネット60Dの磁極面61Dに対向する部位を囲むように、コア50Dの外周を巻回している。コイル70Dは、可撓性を有する導電部材であるワイヤースプリング45に結線されている。コイル70Dは、ワイヤースプリング45を介して外部電源に接続される電源供給部25から給電される。
 ワイヤースプリング(サスペンションワイヤーともいう)45は、導電性を有し、コイル70Dと、電源供給部25とに接続される。
 コア50D及びコア片505は、一体に形成されている。
 E型形状コア504は、対向面51D、506をマグネット60Dの磁極面61Dに対向させた側とは反対側で、軸受け部52Dに挿通する軸部80を介して固定体20Dに、ケース21D内で長手方向に移動自在に取り付けられている。
 このように、振動アクチュエータ10Dでは、ケース21D内において、磁性体であるコア50D(具体的にはE型形状コア504)と、マグネット60Dとが、可動体30Dの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、コア50Dとマグネット60D間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Dは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、電源がコイル70Dに供給されていない場合でも、コア50Dを含む可動体30Dに予圧がかかる状態となる。よって、コア50Dは、固定体20D(主にケース21D等)に対して、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように構成される可動体30D(コア50D、軸受け部52D)は、金属バネ40と、コア50D及びマグネット60Dにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 また、固定体20Dは、ケース21D、カバー24に加え、ケース21Dに接着された4極のマグネット60Dと軸部80と、ホルダ22Dとを有し、可動体30Dは、E型形状コア504と、コア50Dに接着固定された空芯コイル70Dと、コア50D及びコア片505にカシメ固定された焼結スリーブである軸受け部52Dとを有する。コイルにより励磁されたコアは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。
 コア50Dは、コイル70Dに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図17参照)に往復移動(往復振動)する。
 例えば、図19に示すように、マグネット60Dの極性(磁極面61D)を長手方向に並ぶN極、S極とし、これらをコア50Dの磁極面となる対向面51D、506に対向して長手方向に並べて配置している。また、電源供給部25からコイル70Dに可動体30Dの共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給してコイル70Dを励磁する。例えば、コイル70Dにそれぞれ電流を供給してコア50Dの極性をN極、これを挟む位置のコア片505の極性をS極にする。すると、コア50D及びコア片505(E型形状コア504)は、F1方向に駆動する。また、コイル70Dに電流を逆方向に供給してコア50D、コア片505の極性をS極、N極にすると、コア50D、505を含むE型形状コア504を備える可動体30Dは、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。
 これを繰り返すことにより、可動体30Dのコア501、502は、駆動基準位置となる位置(ここでは対向面51Dの長手方向の中心がマグネット60DのN極S極の中心と重なる位置)を基準にして、長手方向に両方向F(F1方向と-F1方向)に往復振動を行う。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Dでは、電源供給部25からコイル70Dへ入力される交流波によりコア50D、つまりコア50Dの対向面51Dが磁化され、固定体20D側のマグネット60Dに対して、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生し、可動体30Dを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Dによれば、上記の<効果1>~<効果8>と同様の効果を得ることができるとともに、更に次の効果を得ることができる。
 また、可動体30DのE型形状コア504において、磁極面となる複数の異なる対向面51D、506は、中央の対向面51Dとは異なる磁極の対向面506を、対向面51Dの両側に長手方向で挟むように配置されている。これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Dを可動させる際に、長手方向にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 コイル70Dが可動体30Dに含まれることにより、可動体30Dの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できるので、コア及びマグネットの磁極数が1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Dとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 図16~図19に示す実施の形態3の振動アクチュエータ10Dの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態3の変形例)
 図20~図22は、振動アクチュエータ10Dの変形例としての振動アクチュエータ10Eを示す。
 図20に示すように振動アクチュエータ10Eは、平板状の外形を有する。
 振動アクチュエータ10Eは、振動アクチュエータ10の外形を平板状としたものであり、それに応じて各構成部材を円弧状から平板状に対応する形状に形成されている。
 振動アクチュエータ10Eは、振動アクチュエータ10Dの構成要素の機能と同様の機能を有する構成要素から構成され、振動アクチュエータ10Dの磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造を有する。なお、振動アクチュエータ10Eの構成要素について、振動アクチュエータ10Dと同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。なお、振動アクチュエータ10Eの磁気回路構成は、図19に示す振動アクチュエータ10Dの磁気回路構成と同様である。よって、振動アクチュエータ10Eの磁気回路構成の説明の際には、図19を参照する。
 振動アクチュエータ10Eは、固定体20Eと、可動体30Eと、金属バネ40と、を有する。固定体20Eは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)のマグネット60Eを有し、可動体30Eは、スリットを有するE型形状コア504Eとそのスリットに配置されたコイル70Eとを有する。
 振動アクチュエータ10Eは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)をなしている。
 固定体20Eは、図21及び図22に示すように、マグネット60Eの他、矩形箱状のケース21E、電源供給部25が接続されたホルダ22E、軸部80、カバー24Aを有する。可動体30Aは、コア50Eを有するE型形状コア504Eの他に、軸受け部52Eを有する。
 ケース21E内に、ホルダ22Eを介して、軸部80が、長手方向に沿う他側壁(正面側壁)側に、架設されている。また、軸部80と反対側の長手方向に沿う一端側には、他側壁にマグネット60Eが長手方向に交互に異なる磁極面が位置するように取り付けられている。
 軸部80には、平板状の平面視E型形状のE型形状コア504Eの一側部が、長手方向に移動自在に配置に外挿されている。
 E型形状コア504Eは、扁平板状の長手方向長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成したE字状をなしている。E型形状コア504Eでは、コイル70Eが巻回されたコア50Eを中央の凸部(中央凸極)として形成し、この中央凸部に対して長手方向両側に隣接して、コア50Eと同様にマグネット60E側に突出するコア片505Eを有する。
 E型形状コア504Eは、対向面51E、506Eは、マグネット60Eの磁極(磁極面)61Eに平行に、且つ、対向して配置される。
 ホルダ22Eは、ケース21E内において、軸部80を介して可動体30Eを軸方向に移動自在に支持する。なお、軸部80まわりの構造は、振動アクチュエータ10Dの軸部80と同様の構造であるので詳細の説明は省略する。
 コイル70Eは、コア50Eに対して、マグネット60Eの磁極面61Eに対向する対向面51Eを囲むように、コア50Eの外周を巻回している。コイル70Eは、結線されるワイヤースプリング45を介して電源供給部25から給電される。
 振動アクチュエータ10Eでは、ケース21E内において、磁性体であるコア50E(具体的にはE型形状コア504E)と、マグネット60Eとが、可動体30Eの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、コア50Eとマグネット60E間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Eは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、電源がコイル70Eに供給されていない場合でも、コア50Eを含む可動体30Eに予圧がかかる状態となる。よって、コア50Eは、固定体20E(主にケース21E等)に対して、軸部80周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように構成される可動体30E(コア50E、軸受け部52E)は、金属バネ40と、コア50E及びマグネット60Eにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 また、コイル70Eにより励磁されたコア50E(E型形状コア504E)は磁気を帯び、対向配置されたマグネット60Eの磁極の関係に応じて推力が発生する。
 コア50Eは、コイル70Eに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることにより、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図19に示す磁気回路構成と同じ)に往復移動(往復振動)する。
 例えば、マグネット60Eの極性(磁極面61E)を長手方向に並ぶN極、S極と(図19参照)し、これらをコア50Eの磁極面となる対向面51E、506Eに対向して長手方向に並べて配置している。また、電源供給部25からコイル70Eに可動体30Eの共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給してコイル70Eを励磁する。例えば、コイル70Eにそれぞれ電流を供給してコア50Eの極性をN極、これを挟む位置のコア片505の極性をS極にする。すると、コア50E及びコア片505(E型形状コア504E)は、F1方向に駆動する。また、コイル70Eに電流を逆方向に供給してコア50E、コア片505の極性をS極、N極にすると、コア50E、505Eを含むE型形状コア504Eを備える可動体30Eは、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。
 これを繰り返すことにより、可動体30Eのコア50E、502Eは、駆動基準位置となる位置(ここでは対向面51Eの長手方向の中心がマグネット60EのN極S極の中心と重なる位置)を基準にして、長手方向に両方向F(F1方向と-F1方向)に往復振動を行う。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
(実施の形態4)
 図23は、本発明に係る実施の形態4の振動アクチュエータ10Fの構成を示す外観図であり、図24は、同振動アクチュエータ10Fの内部構成を示す平面図である。なお、図23及び図24では、振動アクチュエータ10Fは、内部構成が見えるように、カバー24を外した状態で図示している。なお、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。また、図25は、同振動アクチュエータ10Fの分解斜視図であり、図26は、同振動アクチュエータ10Fの要部構成の位置関係を示す側面図である。また、図27は、可動体30Fの動きの説明に供する図であり、具体的には、振動アクチュエータ10Fの磁気回路構成を模式的に示す平断面図である。図27では、軸部80、ホルダ22F等は省略している。
 図23~図27に示す振動アクチュエータ10Fは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、マグネットとヨークを可動体に備え、コイルとコアを固定体に備える。なお、振動アクチュエータ10Fの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Fは、図23に示すように、固定体20Fと、可動体30Fと、金属バネ40と、を有する。
 図24に示すように、固定体20Fは、ケース21Fと、ホルダ22Fと、軸部80と、カバー24(図25参照)と、コイル(空芯)70Fと、スリットを有し、スリットにコイル70Fが配置されたE型形状コア504Fと、電源供給部25と、を有する。
 一方、可動体30Fは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Fと、マグネット60F及び軸受け部52Fが固定されたヨーク90とを有する。
 振動アクチュエータ10Fは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形の固定体20Fを有する。
 ケース21Fは、ケース21と同様に形成され、側面視円弧状の周壁部を有し、長手方向に沿う一側壁(背面側壁)側にE型形状コア504Fが配置され、これに周方向で対向する他側壁側にホルダ22Fを介して軸部80が固定されている。
 軸部80は、可動体30Fの軸受け部52Fを挿通した状態で、その両端部でホルダ22Fによって支持されており、ケース21Fの円弧(湾曲面)を円周とする円の中心軸と平行な線上に配置される。なお、ケース21Fは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 ホルダ22Fは、ケース21F内において、軸部80を介して可動体30Fを軸方向に移動自在に支持する。
 また、軸部80において、軸受け部52Fから長手方向に突出する部位には、軸受け部52Fを挟むように外挿された金属バネ40が外挿されている。軸受け部52F及びE型形状コア504Fは、挟まれる金属バネ40により、長手方向の中央部分に位置するように付勢される。
 E型形状コア504Fは、平面視E字状に形成され、ケ-ス21Fの形状に対応して形成されている。詳細には、ケース21Fの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板状に形成されており、ケース21Fの一側面側に、一側面の延在方向に沿って固定されている。E型形状コア504Fは、断面円弧の扁平板状長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成したE字状をなしている。E型形状コア504Fでは、コイル70Fがスリットを通して巻回しつつ、コア50Fの外周に配置されている。湾曲板状のコア50Fは、E型形状コア504Fにおける中央凸部(中央凸極)として機能する。E型形状コア504Fは、中央凸部に対して長手方向両側に隣接して一体的に形成され、コア50Fと同様にマグネット60F側に突出するコア片505Fを有する。
 コイル70Fは、コア50Fの周囲に、マグネット60Fの磁極面61Fに対向する対向面51Fを囲むように、コア50Fの外周に巻回されており、電源供給部25に接続されている。コイル70Fは、電源供給部25から給電されることで励磁する。
 マグネット60Fは、複数の磁極として磁極面61Fを有する。本実施の形態では、磁極面61Fには、図23~図25及び図27に示すように、4つの異なる磁極が交互に配置されている。すなわち、マグネット60Fは、E型形状コア504Fの対向面に対向して、ケース21Fの長手方向(軸中心方向)に交互に異なる極性で並ぶように、配置されている。
 磁極面61は、E型形状コア504Fの対向面51F、506Fに対して所定間隔を空けて、対向して且つ平行に配置されている。
 ここで、図26に示すように、磁極面61Fと対向面51F、506Fは、円弧状の底面27の接線方向に対して傾斜している。このように磁極面61Fと対向面51F、506Fとが傾斜することで、磁極面61Fと対向面51F、506Fは、湾曲したケース21F内の限られたスペースにおいて、互いに対向する面積を極力大きくできる。これにより、磁気回路を駆動させた際に、効率良く磁束を集中させて高出力化を図ることができる。
 なお、図26に示すように、マグネット60Fの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Fの高さとは概ね同じ長さとしている。これにより、可動体30Fの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(軸方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 マグネット60は、E型形状コア504Fに対して周方向逆側で、ヨーク90に接着されており、ヨーク90は、軸受け部52Fと一体に形成される。軸受け部52Fは、軸部80が挿通されるものであり、焼結スリーブベアリングにより形成される。軸受け部52Fは、ヨーク90にカシメ固定されている。
 また、軸受け部52Fは、金属バネ40を介して弾性支持されている。これにより可動体30Fは、コイル70Fに給電されていない場合、金属バネ40及び磁気バネにより、ケース21F(固定体20F)内で、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置するように付勢される。
 また、ケース21F内において、磁性体であるコア片505F、コア50Fを有するE型形状コア504Fとマグネット60Fとが、可動体30Fの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、E型形状コア504Fとマグネット60F間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Fは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Fに電源が供給されていない場合でも、コア50F、コア片505Fを含む可動体30Aに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Fは、固定体20F(主にケース21F等)に対して、軸部80周りの回転が規制(回転止め)されるとともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように、可動体30F(マグネット60F、ヨーク90、軸受け部52F)は、金属バネ40と、マグネット60F及びE型形状コア504Fにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 また、固定体20Fは、ケース21F、カバー24Fに加え、ケース21Fに接着され、コイル70Fが巻回されたE型形状コア504Fと軸部80と、ホルダ22Fとを有する。可動体30Fは、マグネット60Fと、マグネット60Fに接着固定されたヨーク90と、ヨーク90にカシメ固定された焼結スリーブである軸受け部52Fとを有する。
 電源供給部25を介してコイル70Fに給電して励磁すると、E型形状コア504Fのコア50Fは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。
 具体的には、コア50Fが、コイル70Fに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50F自体が励磁し、マグネット60Fを有する可動体30Fは、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図24参照)に往復移動(往復振動)する。
 例えば、図27に示すように、可動体30Fとして、マグネット60Fの極性(磁極面61F)を、長手方向に並ぶN極、S極として、ヨーク90に取り付ける。マグネット60Fの磁極面61Fは、コア50F、コア片505Fの磁極面となる対向面51F、506Fに対向して磁極を交互に長手方向に並べて配置する。ここでは、対向する互いの極性の数を、マグネット4:コア3となるようにしている。なお、互いの極数の比は、マグネット:コア=2:3、3:2でもよい。また、電源供給部25からコイル70Fに可動体30Fの共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給してコイル70Fを励磁する。コイル70Fにそれぞれ電流を供給してコア50Fの極性をN極、これを挟む位置のコア片505の極性をS極にする。すると、マグネット60Fは、F1方向に駆動する。また、コイル70Fに電流を逆方向に供給してコア50F、コア片505の極性をS極、N極にすると、マグネット60Fを備える可動体30Fは、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。
 これを繰り返すことにより、可動体30Fのマグネット60Fは、駆動基準位置となる位置、ここでは磁極面61Fの長手方向の中心(N極とS極との境界位置)がE型形状コア504Fの中心の対向面51FのN極の中心位置と重なる位置であり図24及び図27で示す可動体30Fの位置、を基準にして、長手方向に両方向F(F1方向と-F1方向)に往復振動を行う。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Fでは、電源供給部25からコイル70Fへ入力される交流波によりE型形状コア504F、つまり、コア50Fの対向面51F及びコア片505Fの対向面506Fが磁化され、可動体30F側のマグネット60Fの磁極面61Fに対して、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生する。これにより、互いに対向する面に沿う方向、つまり、コア50Fの対向面51F及びコア片505Fの対向面506Fと、可動体30F側のマグネット60Fの磁極面61Fといった互いの面に沿う方向に可動体30Fを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Fによれば、上記の<効果1>~<効果6>と同様の効果を得ることができるとともに、更に次の効果を得ることができる。
 マグネット60F及びマグネット60Fと対向するE型形状コア504Fの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Fを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。加えて、マグネット60Fの磁気吸引力により可動体30Fの位置が規制されているので、可動体30Jがケース21F及びカバー24Fの内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Fを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、固定体20FのE型形状コア504Fにおいて、対向面51F、506Fは、コイル70Fへの給電により、中央の対向面51Fの両側で、当該中央の対向面51Fとは異なる磁極となるように配置されている。一方、マグネット60Fは、磁極面61Fにおいて異なる4極面の境界部分に、E型形状コア504Fのコア50F及びコア片505Fの中央部分が位置するように配置される。
 これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Fのマグネット60Fを可動させる際に、長手方向にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 また、コイル70Fが可動体30Fに設けられることにより、可動体30Fの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できる構造であるので、コア及びマグネットの磁極数がコア1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Fとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Fは、固定体20Fに、中央凸部(コア50F)にコイル70Fを巻回したE型形状コア504Fを配置し、可動体30Fに複数極(2極乃至4極、ここでは4極)のマグネット60Fを配置している(マグネットの極数Xに対してコアの極数X+1、或いはX-1)。これにより、従来のVCMの推力発生原理を用い、作用反作用の法則に従いコアを可動した場合と比較して、質量を大きくできるので、高出力化を図ることができる。
 本実施の形態によれば、従来のVCMと比較して磁気抵抗を小さくでき、エネルギー変換効率が向上し、高出力化を図ることができる。
 また、可動体30F及び軸部80を組み立てた組み立て品と、固定体20Fのコイル70F及びE型形状コア504Fを組み立てた組み立て品とをケース21Fに入れるだけで、振動アクチュエータ10Fを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Fを可動体30F側に配置し、給電されるコイル70Fを固定体20F側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図23~図27に示す実施の形態4の振動アクチュエータ10Fの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態4の変形例)
 図28は、実施の形態4の振動アクチュエータ10Fの変形例としての振動アクチュエータ10Gの内部構成を示す斜視図であり、図29は、同振動アクチュエータ10Gの内部構成を示す平面図である。図30は、同振動アクチュエータ10Gの分解斜視図であり、図31は、同振動アクチュエータ10Gの要部構成の位置関係を示す側面図である。
 図28に示すように振動アクチュエータ10Gは、振動アクチュエータ10Fの外形を平板状としたものであり、それに応じて各構成部材を円弧状から平板状に対応する形状に形成されている。
 振動アクチュエータ10Gは、振動アクチュエータ10Fの構成要素の機能と同様の機能を有する構成要素から構成され、振動アクチュエータ10Fの磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造を有する。
 よって、振動アクチュエータ10Gの構成要素について、振動アクチュエータ10Fと同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 固定体20Gは、ケース21Gと、ホルダ22Gと、軸部80と、カバー24(図25参照)と、スリットを有し、このスリットにコイル(空芯)70Gが配置されたE型形状コア504Gと、コイル70Gに接続された電源供給部25と、を有する。一方、可動体30Gは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Gと、マグネット60G及び軸受け部52Gが固定されたヨーク90を有する。振動アクチュエータ10Gは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形の固定体20Gを有する。可動体30G(マグネット60G、ヨーク90G、軸受け部52G)は、金属バネ40と、マグネット60G及びE型形状コア504Gにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。
 ケース21Gは、長手方向に沿う一側壁側にE型形状コア504Gが配置され、これに周方向で対向する他側壁側にホルダ22Gを介して軸部80が固定されている。軸部80は、ケース21Gの長手方向に沿って配置され、可動体30Gの軸受け部52Gを挿通した状態で、その両端部でホルダ22Gによって支持されている。ホルダ22Gは、ケース21G内において、軸部80を介して可動体30Gを長手方向に移動自在に支持する。また、軸部80には、軸受け部52Gの両側で、金属バネ40が外挿されている。電源供給部25を介してコイル70Fに給電して励磁すると、E型形状コア504Gは磁気を帯び、対向配置されたマグネット60Fの磁極の関係に応じて推力が発生する。E型形状コア504Gでは、コア50Gと、コア片505Gとは異なる極性で励磁し、これに対向配置されたマグネット60Gを有する可動体30Gは、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図24参照)に往復移動(往復振動)する。振動アクチュエータ10Gにおける可動体30Gの動きは図27に示す動きと同様である。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。振動アクチュエータ10Gは、平面形状の振動アクチュエータ10A、10C、10Eと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態5)
 図32は、本発明に係る実施の形態5の振動アクチュエータ10Hの構成を示す外観図であり、図33は、同振動アクチュエータ10Hの内部構成を示す平面図である。なお、図32および図33では、振動アクチュエータ10Hは、カバー24を外した状態で示される。なお、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。また、図34は、同振動アクチュエータ10Hの分解斜視図であり、図35は、可動体30Hの動きの説明に供する図であり、具体的には、振動アクチュエータ10Hの磁気回路構成を模式的に示す平断面図である。なお、図35では、磁気回路構成及び可動体30H以外の構成要素(例えば、図32~34で示す保持バネ部40H等)は省略している。
 図32~図35に示す振動アクチュエータ10Hは、可動体に予圧を加える磁気回路構造において、マグネットとヨークを可動体に備え、コイルとコアを固定体に備えている。振動アクチュエータ10Hの構成における予圧は、上述したように、軸が無いため、可動方向以外の動き(ここでは、保持バネ部40H等の板ばねのねじれ方向の動きや可動方向の動きと垂直方向の動き等)を規制する。なお、振動アクチュエータ10Hの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Hは、固定体20Hと、可動体30Hと、可動体30Hを弾性支持する保持バネ部40Hと、を有する。
 固定体20Hは、ケース21と同様に形成されるケース21H、電源供給部25、カバー24(図34参照)、コイル(空芯)70Hが配置されたスリットを有するE型形状コア504Hを有する。一方、可動体30Hは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Hと、マグネット60Hが固定されたヨーク90Hとを有する。
 固定体20Hは、底面27が湾曲面で構成され、ここでは固定体20H自体を外形が断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)に形成されている。
 ケース21Hは、ケース21と同様に形成され、底面27の外縁から側面視円弧状の周壁部を有する。周壁部は、円弧状の両端壁と、矩形状の側壁212、214とで枠状に形成されており、周壁部のうち、長手方向に沿う一側壁(背面側壁)212側にE型形状コア504Hが配置され、E型形状コア504Hに周方向で対向する他側壁214側に、保持バネ部40Hの固定板部41が固定されている。
 E型形状コア504Hと固定板部41との間に可動体30Hが配置される。なお、ケース21Hは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 保持バネ部40Hは、金属材料等の弾性変形可能な材料により形成される。保持バネ部40Hは、ケース21Hと可動体30Hとを接続し、可動体30Hを、円弧(湾曲面)を円周とする円の中心軸方向(ここでは長手方向)に移動自在に支持する。
 ここでは、保持バネ部40Hは、細長の帯状の金属板を加工して形成される。保持バネ部40Hでは、ケース21の他側壁214に固定される帯状の固定板部41の両端部からそれぞれアーム部43が略直交方向に突出されている。
 アーム部43は同形状で互いに対向して配置され、それぞれ底辺が底面27に沿う形状となっている円弧板状に形成されている。
 アーム部43は、ヨーク90Hにおいてマグネット60H側に向かって互いに接近する両側面のうち、マグネット60H側の端部に固定されている。アーム部43は、先端部以外では、ヨーク90Hの両側面から離間しており、アーム部43の先端部で、ヨーク90Hを挟み、且つ、変形により、ヨーク90Hを長手方向で移動可能に支持する。
 保持バネ部40Hは、ヨーク90Hに取り付けられたマグネット60HをE型形状コア504Hに対して、互いの長手方向の中心が重なる位置(常態位置)で、所定間隔を空けて対向させた状態で保持する。この位置は、ケース21Hにおける長手方向の中央部分の位置である。この構成により、保持バネ部40Hは、弾性変形した状態において、ヨーク90Hつまり可動体30Hを、弾性変形により常態位置に位置するように付勢する。
 E型形状コア504Hは、平面視E字状に形成され、ケ-ス21Hの形状に対応して且つケース21H内で長手方向に移動自在な大きさに形成されている。詳細には、ケース21Hの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板状に形成されており、ケース21Hの一側壁側に、一側壁214の延在方向に沿って固定されている。
 E型形状コア504Hにおいて、断面円弧の扁平板状の一辺部には、当該1辺を3分割する位置にスリットが形成されており、これによりE字状をなしている。すなわち、スリットによりE型形状コア504Hでは、中央凸部(中央凸極)となるコア50Hと、コア50Hに対して長手方向両側に隣接して一体的に形成されたコア片505Hとが、それぞれマグネット60H側に突出して形成されている。
 また、スリットを介して長手方向に並ぶコア片505H、コア50H、コア片505Hの先端面は、マグネット60Hの磁極面61Hと対向する対向面506H、51H、506Hである。スリットには、コイル70Hが入り込み、コア50Hの外周を囲むように巻回することによってコア50Hの外周に配置されている。
 コイル70Hは、コア50Hの周囲に、対向面51Hを囲むように配置され、且つ、電源供給部25に接続されている。コイル70Hは、電源供給部25から給電され、これにより、E型形状コア504Hの対向面506H、51H、506Hを励磁する。
 マグネット60Hは、複数の磁極として磁極面61Hを有する。磁極面61Hは、E型形状コア504Hの対向面51H、506Hに対して所定間隔を空けて対向し、且つ、平行に配置されている。
 本実施の形態では、磁極面61Hには、図35に示すように、4つの極性が、E型形状コアの対向面506H、51H、506Hに対向して、ケース21Hの長手方向(軸中心方向)に交互に異なる極性で並ぶように配置されている。
 磁極面61Hと対向面51H、506Hは、円弧状の底面27に対してどのような角度で傾斜させてもよい。例えば、互いに平行な磁極面61Hと対向面506H、51H、506Hを、側面視して円弧を円周とする円の半径上に位置させる場合よりも傾斜させて、湾曲したケース21H内の限られたスペースで、対向する面積を極力大きくできる。これにより、磁気回路を駆動させた際に、効率良く磁束を集中させて高出力化を図ることができる。
 なお、本実施の形態では、図26に示すマグネット60Fとコア片505Fのように、マグネット60Hの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Hの高さとは概ね同じ長さとする。これにより、可動体30Hの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(軸方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 マグネット60Hは、E型形状コア504Hに対して周方向逆側で、ヨーク90Hに接着されている。ヨーク90Hは、側面形状円弧状であり、且つ平面視して等脚台形状をなしている。ヨーク90Hでは、平面視して台形の上底と下底となる辺部のうち長い辺部にマグネット60Hが接着され、短い辺部を、固定板部41に対向させている。ヨーク90Hは、他側壁214側から、保持バネ部40Hのアーム部43を介して弾性支持されている。
 また、ケース21H内において、磁性体であるコア片505H、コア50Hを有するE型形状コア504Hとマグネット60Hとが、可動体30Hの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、E型形状コア504Hとマグネット60H間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Hは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Hに電源が供給されていない場合でも、コア50H、コア片505Hを含む可動体30Hに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Hは、固定体20H(主にケース21H等)に対して、周りの回転が規制される(所謂回転止め)とともに位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 このように、可動体30H(マグネット60H、ヨーク90H)は、コイル70Hに給電されていない場合、保持バネ部40Hと、マグネット60H及びE型形状コア504Hにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。保持バネ部40H及び磁気バネは、可動体30Hを、固定体20H内で、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置するように付勢する機能を有する。
 電源供給部25を介してコイル70Hに給電すると、E型形状コア504Hのコア50Hは磁気を帯び、E型形状コア50H自体が励磁し、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。コイル70Hに電流の流れの向きを交互に変え、つまり、コイル70Hに交流電流を供給することによって、E型形状コア50Hの対向面506H、51H、506Hを励磁すると、マグネット60Hを有する可動体30Hは、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図33参照)に往復移動(往復振動)する。
 例えば、図35に示すように、可動体30Hを、マグネット60Hの極性(磁極面61H)を、長手方向に並ぶN極、S極として、ヨーク90Hに取り付けて構成する。マグネット60Hの磁極面61Hは、E型形状コア504Hにおけるコア50H、コア片505Hの磁極面となる対向面51H、506Hに対向して磁極を交互に長手方向に並べて配置する。
 ここでは、対向する互いの極性の数を、マグネット4:コア3となるようにしている。なお、互いの極数の比は、マグネット:コア=2:3、3:2でもよい。また、電源供給部25からコイル70Hに可動体30Hの共振周波数Hと略等しい周波数の交流を供給してコイル70Hを励磁する。コイル70Hにそれぞれ電流を供給してコア50Hの極性をN極、これを挟む位置のコア片505の極性をS極にする。すると、マグネット60Hは、F1方向に駆動する。また、コイル70Hに電流を逆方向に供給してコア50H、コア片505の極性をS極、N極にすると、マグネット60Hを備える可動体30Hは、まず、保持バネ部40Hのバネと、磁気バネによって、駆動基準位置(常態位置)に戻った後、F1方向とは真逆の-F1方向に駆動する。なお、駆動基準位置とは、ここでは磁極面61Hの長手方向の中心(N極とS極との境界位置)がE型形状コア504Hの中心の対向面51HのN極の中心位置と重なる位置であり図33及び図35で示す可動体30Hの位置である。これを繰り返すことにより、可動体30Hのマグネット60Hは、駆動基準位置を基準にして、長手方向に両方向F(F1方向と-F1方向)に往復振動を行う。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Hでは、電源供給部25からコイル70Hへ入力される交流波によりE型形状コア504Hが励磁、つまり、コア50Hの対向面51H及びコア片505Hの対向面506Hが磁化される。これにより、対向面506H、51H506Hと、可動体30H側のマグネット60Hの磁極面61Hとの間に、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生する。
 これにより、互いに対向する面に沿う方向、つまり、コア50Hの対向面51H及びコア片505Hの対向面506Hと、可動体30H側のマグネット60Hの磁極面61Hといった互いの面に沿う方向に、支持部材無しで、可動体30Hを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Hによれば、上記の<効果1>~<効果6>及び<効果8>と同様の効果を得ることができるとともに、更に次の効果を得ることができる。
 可動体30Hは、磁気バネにより予圧が掛けられた状態で弾性支持されるとともに、保持バネ部40Hにより保持されている。
 これにより、ケース21H内で、可動体30Hとのクリアランスを狭くしても干渉することなく組立が可能となる。また、可動体30Hの軌跡が安定するため、設計が容易となり、且つ、可動体30Hの安定した駆動が可能となる。
 また、可動体30Hを支持するための軸部80を有していないので、保持バネ部40Hが板バネであると、軸固定に必要となるスペースを削減して薄型化を図りやすい。
 マグネット60H及びマグネット60Hと対向するE型形状コア504Hの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Hを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。
 加えて、マグネット60Hの磁気吸引力により可動体30Hの位置が規制されているので、可動体30Jがケース21H及びカバー24の内壁面へ接触することを防止する。更に、別途、可動体30Hを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、固定体20HのE型形状コア504Hにおいて、対向面51H、506Hは、コイル70Hへの給電により、中央の対向面51Hの両側で、当該中央の対向面51Hとは異なる磁極となるように配置されている。一方、マグネット60Hは、磁極面61Hにおいて異なる4極面の境界部分に、E型形状コア504Hのコア50H及びコア片505Hの中央部分が位置するように配置される。
 これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Hのマグネット60Hを可動させる際に、長手方向にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 また、コイル70Hが可動体30Hに設けられることにより、可動体30Hの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できる構造であるので、コア及びマグネットの磁極数がコア1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Hとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Hは、固定体20Hに、中央凸部(コア50H)にコイル70Hを巻回したE型形状コア504Hを配置し、可動体30Hに複数極(2極乃至4極、ここでは4極)のマグネット60Hを配置している(マグネットの極数Xに対してコアの極数X+1、或いはX-1)。これにより、従来のVCMの推力発生原理を用い、作用反作用の法則に従いコアを可動した場合と比較して、質量を大きくできるので、高出力化を図ることができる。
 このように、本実施の形態によれば、従来のVCMと比較して磁気抵抗を小さくでき、エネルギー変換効率が向上し、高出力化を図ることができる。
 また、保持バネ部40Hと可動体30Hとを組み立てた組み立て品と、固定体20Hのコイル70H及びE型形状コア504Hを組み立てた組み立て品とをケース21Hに入れるだけで、振動アクチュエータ10Hを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Hを可動体30H側に配置し、給電されるコイル70Hを固定体20H側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータ10Hの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図32~図36に示す実施の形態5の振動アクチュエータ10Hの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態5の変形例)
 図36~図38は、振動アクチュエータ10Hの変形例としての振動アクチュエータ10Iを示す。
 図36に示すように振動アクチュエータ10Iは、振動アクチュエータ10の外形を平板状に形成し、それに応じて各構成部材を円弧状から平板状に対応する形状に形成されている。
 振動アクチュエータ10Iは、振動アクチュエータ10Hの構成要素の機能と同様の機能を有する構成要素から構成され、振動アクチュエータ10Hの磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造を有する。なお、磁気回路構造及び可動体30Iの動きは、図35に示す磁気回路構造及び可動体30Hと同様である。
 以下では、振動アクチュエータ10Iの構成要素について、振動アクチュエータ10Hと同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Iは、平板状の固定体20Iと、可動体30Iと、可動体30Iを弾性支持する保持バネ部40Iと、を有する。
 固定体20Iは、平板状のケース21I、電源供給部25、カバー24(図34参照)、コイル(空芯)70Iが配置されたスリットを有するE型形状コア504Iを有する。一方、可動体30Iは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Iと、マグネット60Iが固定されたヨーク90Iとを有する。マグネット60Iは、保持バネ部40Iは、金属材料等の弾性変形可能な材料により形成される。保持バネ部40Iは、可動体30Iを可動自在に支持するように、ケース21Iに固定される。保持バネ部40Iは、可動体30Iを、円弧(湾曲面)を円周とする円の中心軸方向(ここでは長手方向)に移動自在に支持している。なお、これらケース21I、カバー24A(図34参照)、コイル(空芯)70I、E型形状コア504I、マグネット60I、ヨーク90I、保持バネ部40I等は、ケース21H、カバー24、コイル70H、E型形状コア504H、マグネット60H、ヨーク90H、保持バネ部40Hを、平板状にした構成以外は同様の構成機能を有する。
 すなわち、可動体30I(マグネット60I、ヨーク90I)は、保持バネ部40Hと、マグネット60I及びE型形状コア504Iにより発生する磁気吸引力による磁気バネとにより弾性支持される。電源供給部25を介してコイル70Iに給電して励磁すると、E型形状コア504Iは磁気を帯び、対向配置されたマグネット60Iの磁極の関係に応じて推力が発生する。E型形状コア504Iでは、コア50Iと、コア片505Iとは異なる極性で励磁し、これに対向配置されたマグネット60Iを有する可動体30Iは、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向(図37参照)に往復移動(往復振動)する。振動アクチュエータ10Iにおける可動体30Iの動きは図35に示す動きと同様である。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。振動アクチュエータ10Iは、平面形状の振動アクチュエータ10A、10C、10Eと同様の作用効果を奏する。
(実施の形態6)
 図39は、本発明に係る実施の形態6の振動アクチュエータ10Jの構成を示す外観図であり、図40は、同振動アクチュエータ10Jの内部構成を示す平面図である。なお、図39及び図40では、振動アクチュエータ10Jは、内部構成が見えるように、カバー24を外した状態で図示している。なお、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。また、図41は、同振動アクチュエータ10Jの分解斜視図である。
 図39~図41に示す振動アクチュエータ10Jは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、コイルとコアを固定体に備え、マグネットとヨークを可動体に備える。なお、振動アクチュエータ10Jの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Jは、図39に示すように、固定体20Jと、固定体20Jに金属バネを介さずに、磁気バネにより可動自在に支持される可動体30Jと、を有する。
 図40に示すように、固定体20Jは、ケース21Jと、ホルダ22Jと、軸部80と、カバー24(図41参照)と、コイル(空芯)70Jと、スリットにコイル70Jが配置されたE型形状コア504Jと、電源供給部25と、を有する。
 一方、可動体30Jは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極、図39~図41では4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Jと、マグネット60J及び軸受け部52Jが固定されたヨーク90Jとを有する。なお、軸部80に軸受け部52Jが吸着しない構成であれば、軸受け部52Jをヨーク90Jと一体にしてもよい。
 固定体20Jは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形を有する。ケース21Jは、ケース21と同様に側面視円弧状に形成され、底面27の外周から周壁部が立設している。周壁部のうち長手方向に沿う一側壁(背面側壁)212の内側に沿ってE型形状コア504Jが配置され、これに周方向で対向する他側壁214の内側に沿ってホルダ22Jを介して軸部80が固定されている。
 軸部80は、可動体30Jの軸受け部52Jを挿通した状態で、その両端部でホルダ22Jに固定される。軸部80は、ケース21Jの円弧(湾曲した底面27の断面形状)を円周とする円の中心軸と平行な線上に配置される。なお、ケース21Jは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 ホルダ22Jは、ケース21J内において、軸部80を介して可動体30Jを軸方向に移動自在に支持する。
 E型形状コア504Jは、ケース21J内で可動体30Jに対向して配置される。E型形状コア504Jは、ケース21Jの一側面側に、一側面の延在方向に沿って固定されている。E型形状コア504Jは、ケ-ス21Jの形状に対応して形成されており、ケース21Jの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板の長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成して、平面視E字状に形成されている。E型形状コア504Jは、スリットに挟まれて形成され、且つ、湾曲板状の中央凸部(中央凸極としてのコア50J)と、中央凸部に対して長手方向両側に隣接して一体的に形成され、コア50Jと同様にマグネット60J側に突出するコア片505Jと、を有する。コア50Jの外周には、コイル70Jが、スリットを通して巻回されている。
 コア50J及びコア片505Jは、マグネット60Jの磁極面61Jに対向して配置される対向面51J、506Jを有する。
 コア50Jの対向面51Jを囲むように、コイル70Jは、コア50Jの外周に配置され、且つ、電源供給部25に接続されている。コイル70Jは、電源供給部25から給電されることで励磁する。
 マグネット60Jの磁極面61Jは、複数の磁極を備える。ここでは、本実施の形態では、磁極面61Jには、図39~図41に示すように、4つの異なる磁極が交互に、ケース21Jの長手方向(軸中心方向)に並べて配置され、且つ、E型形状コアの対向面51J、506Jに対向して配置されている。
 ここでは、磁極面61Jと対向面51J、506Jは、図26の実施形態4の磁極面61Fと対向面51F、506Fの構成と同様に、円弧状の底面27の接線方向に対して傾斜している。このように磁極面61Jと対向面51J、506Jとが互い平行に傾斜することで、磁極面61Jと対向面51J、506Jは、湾曲したケース21J内の限られたスペースにおいて、互いに対向する面積を極力大きくできる。これにより、磁気回路を駆動させた際に、効率良く磁束を集中させて高出力化を図ることができる。また、マグネット60Jの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Jの高さとを概ね同じ長さにすれば、可動体30Jの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(軸方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 マグネット60Jは、E型形状コア504Jに対して周方向逆側で、ヨーク90Jに接着されており、ヨーク90Jは、軸受け部52Jと一体に形成される。軸受け部52Jは、軸部80が挿通されるものであり、焼結スリーブベアリングにより形成される。軸受け部52Jは、ヨーク90Jにカシメ固定されている。
 ケース21J内において、磁性体であるコア片505J、コア50Jを有するE型形状コア504Jとマグネット60Jとが、可動体30Jの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、E型形状コア504Jとマグネット60J間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Jは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Jに電源が供給されていない場合でも、コア50J、コア片505Jを含む可動体30Jに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Jは、固定体20J(主にケース21J)に対して、軸部80周りの回転が規制(回転止め)されるとともに、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 電源供給部25を介してコイル70Jに給電して励磁すると、E型形状コア504Jのコア50Jは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。具体的には、コア50Jが、コイル70に電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50J自体が励磁し、マグネット60Jを有する可動体30Jは、長手方向、つまり、周方向と直交するJ方向(例えば、図40参照)に往復移動(往復振動)する。つまり、可動体30Jは、固定体20Jに対して、マグネット60Jとコア50Jとの互いの対向面61J、51Jに沿う方向に往復振動する。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Jでは、電源供給部25からコイル70Jへ入力される交流波によりE型形状コア504J、つまり、コア50Jの対向面51J及びコア片505Jの対向面506Jが磁化され、可動体30J側のマグネット60Jの磁極面61Jに対して、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生する。これにより、互いに対向する面に沿う方向、つまり、コア50Jの対向面51J及びコア片505Jの対向面506Jと、可動体30J側のマグネット60Jの磁極面61Jといった互いの面に沿う方向に可動体30Jを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Jによれば、上記の効果1~効果8と同様の効果を得ることができるとともに、可動体30J(マグネット60J、ヨーク90J、軸受け部52J)は、マグネット60J及びE型形状コア504Jにより発生する磁気吸引力による磁気バネにより弾性支持される。すなわち、金属バネを用いることなく可動体30Jを可動自在に弾性支持するので、金属バネを用いた際の金属バネの材料の疲労を考慮する必要がなくなり、振動アクチュエータの信頼性が向上する。
 更に、次の効果を得ることができる。
 また、マグネット60J及びマグネット60Jと対向するE型形状コア504Jの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Jを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。加えて、マグネット60Jの磁気吸引力により可動体30Jの位置が規制されているので、可動体30Jがケース21J及びカバー24Jの内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Jを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、固定体20JのE型形状コア504Jにおいて、対向面51J、506Jは、コイル70Jへの給電により、中央の対向面51Jの両側で、当該中央の対向面51Jとは異なる磁極となるように配置されている。一方、マグネット60Jは、磁極面61Jにおいて異なる4極面の境界部分に、E型形状コア504Jのコア50J及びコア片505Jの中央部分が位置するように配置される。
 これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Jのマグネット60Jを可動させる際に、長手方向にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 また、コイル70Jが可動体30Jに設けられることにより、可動体30Jの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できる構造であるので、コア及びマグネットの磁極数がコア1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Jとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Jは、固定体20Jに、中央凸部(コア50J)にコイル70Jを巻回したE型形状コア504Jを配置し、可動体30Jに複数極(2極乃至4極、ここでは4極)のマグネット60Jを配置している(マグネットの極数Xに対してコアの極数X+1、或いはX-1)。これにより、従来のVCMの推力発生原理を用い、作用反作用の法則に従いコアを可動した場合と比較して、質量を大きくできるので、高出力化を図ることができる。
 本実施の形態によれば、従来のVCMと比較して磁気抵抗を小さくでき、エネルギー変換効率が向上し、高出力化を図ることができる。
 また、可動体30J及び軸部80を組み立てた組み立て品と、固定体20Jのコイル70J及びE型形状コア504Jを組み立てた組み立て品とをケース21Jに入れるだけで、振動アクチュエータ10Jを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Jを可動体30J側に配置し、給電されるコイル70Jを固定体20J側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図39~図41に示す実施の形態6の振動アクチュエータ10Jの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態7)
 図42は、本発明に係る実施の形態7の振動アクチュエータ10Kの分解斜視図であり、図43は、同振動アクチュエータ10Kの内部構成を示す平面図である。なお、図43では、振動アクチュエータ10Kは、内部構成が見えるように、カバー24を外した状態で図示している。なお、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。
 図42及び図43に示す振動アクチュエータ10Kは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、コイルとコアを固定体に備え、マグネットとヨークと軸部とを可動体に備える。なお、振動アクチュエータ10Kの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Kは、図42に示すように、固定体20Kと、金属バネ40と、金属バネ40と磁気バネにより可動自在に弾性支持される可動体30Kと、を有する。
 図42に示すように、固定体20Kは、ケース21Kと、ホルダ22Kと、軸受け部52Kと、カバー24(図42参照)と、コイル(空芯)70Kと、スリットにコイル70Kが配置されたE型形状コア504Kと、電源供給部25と、を有する。
 一方、可動体30Kは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極、図42~図43では4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Kと、軸部80と、マグネット60Kが固定されたヨーク90Kとを有する。
 固定体20Kは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形を有する。ケース21Kは、ケース21と同様に側面視円弧状に形成され、底面27の外周から周壁部が立設している。周壁部のうち長手方向に沿う一側壁(背面側壁)212の内側に沿ってE型形状コア504Kが配置され、これに周方向で対向する他側壁214の内側に沿ってホルダ22Kが固定されている。ホルダ22Kは、軸部80を介して可動体30Kを軸部80の軸方向、つまり、円弧の中心軸と平行な方向に可動自在に支持する。
 E型形状コア504Kは、ケース21K内で可動体30Kに対向して配置される。E型形状コア504Kは、ケ-ス21Kの形状に対応して形成されており、ケース21Kの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板の長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成することにより平面視E字状に形成されている。E型形状コア504Kは、スリットに挟まれて形成され、且つ、湾曲板状の中央凸部(コア)50Kと、中央凸部に対して長手方向両側に隣接して一体的に形成され、コア50Kと同様にマグネット60K側に突出するコア片505Kと、を有する。コア50Kの外周には、コイル70Kが、スリットを通して巻回されている。
 コア50K及びコア片505Kは、マグネット60Kの磁極面61Kに対向して配置される対向面51K、506Kを有する。
 コア50Kの対向面51Kを囲むように、コイル70Kは、コア50Kの外周に配置され、且つ、電源供給部25に接続されている。コイル70Kは、電源供給部25から給電されることで励磁する。
 マグネット60Kの磁極面61Kは、複数の磁極を備える。ここでは、本実施の形態では、磁極面61Kには、図42~図43に示すように、4つの異なる磁極が交互に、ケース21Kの長手方向(軸中心方向)に並べて配置され、且つ、E型形状コアの対向面51K、506Kに対向して配置されている。
 なお、マグネット60Kの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Kの高さとを概ね同じ長さにすれば、可動体30Kの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(軸方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 マグネット60Kは、E型形状コア504Kに対して周方向逆側で、ヨーク90Kに接着により固定され、ヨーク90Kには、軸部80が挿通して固定されている。
 軸部80は、可動体30Kの軸受け部52Kを挿通した状態で、その両端部が軸受け部52Kに軸方向に移動自在に取り付けられている。軸受け部52Kは、ホルダ22Kに固定されており、これにより、軸部80は、可動体30Kの一部として、円弧(湾曲した底面27の断面形状)を円周とする円の中心軸と平行な線上で移動可能である。軸受け部52Kは、例えば、焼結スリーブベアリングにより形成される。また、ケース21Kは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 ホルダ22Kは、ケース21K内において、軸部80と一体のマグネット60Kを有する可動体30Kを軸方向に移動自在に支持する。
 軸受け部52Kと、ヨーク90Kとの間には、軸部80に、金属バネ40が外挿されている。
 金属バネ40は、他の実施の形態の金属バネ40と同様に、ヨーク90Kに取り付けられたマグネット60KをE型形状コア504Kに対して、互いの長手方向の中心が重なる位置(常態位置)で、所定間隔を空けて対向させた状態で保持する。
 ケース21K内において、磁性体であるコア片505K、コア50Kを有するE型形状コア504Kとマグネット60Kとが、可動体30Kの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、E型形状コア504Kとマグネット60K間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Kは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Kに電源が供給されていない場合でも、コア50K、コア片505Kを含む可動体30Kに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Kは、固定体20K(主にケース21K)に対して、軸部80周りの回転が規制(回転止め)されるとともに、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 電源供給部25を介してコイル70Kに給電して励磁すると、E型形状コア504Kのコア50Kは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。具体的には、コア50Kが、コイル70Kに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50K自体が励磁し、マグネット60Kを有する可動体30Kは、長手方向、つまり、周方向と直交するK方向(例えば、図42参照)に往復移動(往復振動)する。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 振動アクチュエータ10Kによれば、上記の<効果1>~<効果8>と同様の効果を得ることができるとともに、可動体30K(マグネット60K、ヨーク90K、軸受け部52K)は、マグネット60K及びE型形状コア504Kにより発生する磁気吸引力による磁気バネにより弾性支持される。
 更に、次の効果を得ることができる。
 また、マグネット60K及びマグネット60Kと対向するE型形状コア504Kの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Kを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。加えて、マグネット60Kの磁気吸引力により可動体30Kの位置が規制されているので、可動体30Kがケース21K及びカバー24の内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Kを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 加えて、振動アクチュエータ10Kでは、軸部80が可動するので、振動アクチュエータの設計時に可動体30Kの質量が不足する場合でも、軸部80の質量を可動体30Kの質量に加えることができ、これにより振動アクチュエータ10Kの出力の増加を図ることができる。
 また、固定体20KのE型形状コア504Kにおいて、対向面51K、506Kは、コイル70Kへの給電により、中央の対向面51Kの両側で、当該中央の対向面51Kとは異なる磁極となるように配置されている。一方、マグネット60Kは、磁極面61Kにおいて異なる4極面の境界部分に、E型形状コア504Kのコア50K及びコア片505Kの中央部分が位置するように配置される。
 これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Kのマグネット60Kを可動させる際に、長手方向にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 また、コイル70Kが可動体30Kに設けられることにより、可動体30Kの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できる構造であるので、コア及びマグネットの磁極数がコア1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Kとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Kは、固定体20Kに、中央凸部(コア50K)にコイル70Kを巻回したE型形状コア504Kを配置し、可動体30Kに複数極(2極乃至4極、ここでは4極)のマグネット60Kを配置している(マグネットの極数Xに対してコアの極数X+1、或いはX-1)。これにより、従来のVCMの推力発生原理を用い、作用反作用の法則に従いコアを可動した場合と比較して、質量を大きくできるので、高出力化を図ることができる。
 本実施の形態によれば、従来のVCMと比較して磁気抵抗を小さくでき、エネルギー変換効率が向上し、高出力化を図ることができる。
 また、可動体30K及び軸部80を組み立てた組み立て品と、固定体20Kのコイル70K及びE型形状コア504Kを組み立てた組み立て品とをケース21Kに入れるだけで、振動アクチュエータ10Kを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Kを可動体30K側に配置し、給電されるコイル70Kを固定体20K側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図42~図43に示す実施の形態7の振動アクチュエータ10Kの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態8)
 図44は、本発明に係る実施の形態8の振動アクチュエータ10Lの分解斜視図であり、図45は、同振動アクチュエータ10Lの内部構成を示す平面図である。なお、図45では、振動アクチュエータ10Lは、内部構成が見えるように、カバー24を外した状態で図示している。なお、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。
 図44及び図45に示す振動アクチュエータ10Lは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、コイルとコアを固定体に備え、マグネットとヨークとを可動体に備える。なお、振動アクチュエータ10Lの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Lは、図44及び図45に示すように、固定体20Lと、金属バネ40と、金属バネ40と磁気バネにより可動自在に弾性支持される可動体30Lと、を有する。振動アクチュエータ10Lは、図23に示す振動アクチュエータ10Fと比較して、可動体30Lにおけるヨーク90Lに高比重材を付加した構成のみ異なり、その他の構成は略同様である。よって、振動アクチュエータ10Lの構成要素のうち、振動アクチュエータ10Fと同様の機能を有する構成要素については、同名称、同符号を付して説明は省略する。
 図44に示す振動アクチュエータ10Lでは、固定体20Lは、固定体20F(図23参照)と略同様に形成され、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形を有する。固定体20Lでは、ケース21L内に、ホルダ22Lと、スリットにコイル70Lが配置されたE型形状コア504Lとが配置される。E型形状コア504Lには、コイル70Lに接続される電源供給部25が設けられている。また、ホルダ22Lには軸部80を介して可動体30Lが長手方向(円弧の中心軸と平行)に移動自在に支持されている。
 なお、可動体30Lは、ホルダ22Lと軸受け部52Lとの間で、且つ軸部80に外挿された金属バネ40により、マグネット60Lの長手方向の中心位置が、E型形状コア504Lの長手方向の中心と重なる位置(常態位置)に、対向した状態で位置するように保持される。なお、ケース21Lは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 可動体30Lは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極、図44及び図45では4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Lと、マグネット60Lが固定されたヨーク90Lとを有する。
 ヨーク90Lには、例えばヨーク90L自体を構成するSECC等の材料で形成されるヨーク本体92よりも比重の高い高比重材94が付加されている。ここでは、高比重材94として、例えばタングステン、或いはタングステン合金等が用いられる。この場合、可動体30L(他の実施の形態の可動体も同様)の構成材料としては、SECC、電磁ステンレスは、ヨーク或いはコアとして、Nd焼結マグネットはマグネットとして、銅はコイルとして用いられる。例えば、比重の目安として、SECC:7.8、Nd焼結マグネット:7.4~7.6、銅:8.9、タングステン:16~19である。
 なお、E型形状コア504Lは、ケース21L内で可動体30Lに対向して配置される。E型形状コア504Lは、ケ-ス21Lの形状に対応して形成されており、ケース21Lの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板の長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成することにより平面視E字状に形成されている。E型形状コア504Lは、スリットに挟まれて形成され、且つ、湾曲板状の中央凸部(コア)50Lと、中央凸部に対して長手方向両側に隣接して一体的に形成され、コア50Lと同様にマグネット60L側に突出するコア片505Lと、を有する。コア50Lの外周には、コイル70Lが、スリットを通して巻回されている。
 コア50L及びコア片505Lは、マグネット60Lの磁極面61Lに対向して配置される対向面51L、506Lを有する。
 コア50Lの対向面51Lを囲むように、コイル70Lは、コア50Lの外周に配置され、且つ、電源供給部25に接続されている。コイル70Lは、電源供給部25から給電されることで励磁する。
 マグネット60Lにおいて、E型形状コア504Lと対向する面である磁極面61Lは、複数の磁極を備える。ここでは、本実施の形態では、磁極面61Lには、図44及び図45に示すように、4つの異なる磁極が交互に、ケース21Lの長手方向(軸中心方向)に並べて配置され、且つ、E型形状コアの対向面51L、506Lに対向して配置されている。なお、マグネット60LとE型形状コア504Lの磁極面61L、対向面506L、51Lの角度は任意であり、例えば、図26に示す振動アクチュエータ10Fにおける磁極面61F、対向面504F、50Fの角度の関係と同様の関係に構成してもよい。
 また、マグネット60Lの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Lの高さとを概ね同じ長さにすれば、可動体30Lの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(軸方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 ケース21L内において、磁性体であるコア片505L及びコア50Lを有するE型形状コア504Lと、マグネット60Lとが、可動体30Lの駆動方向と直交する方向で対向して配置されている。これにより、E型形状コア504Lとマグネット60L間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Lは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Lに電源が供給されていない場合でも、コア50L、コア片505Lを含む可動体30Lに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Lは、固定体20L(主にケース21L)に対して、軸部80周りの回転が規制(回転止め)されるとともに、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 電源供給部25を介してコイル70Lに給電して励磁すると、E型形状コア504Lのコア50Lは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。具体的には、コア50Lが、コイル70Lに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50L自体が励磁し、マグネット60Lを有する可動体30Lは、長手方向、つまり、周方向と直交するF方向に往復移動(往復振動)する。可動体30Lは、固定体20Lに対して、マグネット60Lとコア50Lとの互いの対向面61L、51Lに沿う方向に往復振動する。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 振動アクチュエータ10Lによれば、上記の<効果1>~<効果8>と同様の効果を得ることができる。さらに、振動アクチュエータ10Lは、可動体30Lに、可動体30Lの主な構成要素を構成する材料よりも高比重の材料(高比重材)、ここではタングステンを付加している。
 例えば、可動体30Lの主な構成要素、例えば、ヨーク90L、軸受け部52L、コイル、マグネット等に、SECC、電磁ステンレス等の鉄系材料や銅コイル・Nd焼結マグネットが用いられる場合、その比重は、7~9程度である。これにより、従来の設計において、決定された大きさの可動体の質量を増加させたい場合、材質の選定は課題であったが、本実施の形態では、SECCで形成したヨーク本体92にタングステンである高比重材94を付加して可動体30Lを形成している。
 これにより、ヨーク90L全体をSECCで形成した可動体と、ヨーク90LとしてSECCによるヨーク本体92及びタングステンによりなる高比重材94で形成した可動体とでは、高比重材の比重が16~19程度である分、可動体質量を増加させることができ、結果出力が増加できる。
 また、マグネット60L及びマグネット60Lと対向するE型形状コア504Lの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Lを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。加えて、マグネット60Lの磁気吸引力により可動体30Lの位置が規制されているので、可動体30Lがケース21L及びカバー24の内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Lを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、可動体30L及び軸部80を組み立てた組み立て品と、固定体20Lのコイル70L及びE型形状コア504Lを組み立てた組み立て品とをケース21Lに入れるだけで、振動アクチュエータ10Lを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Lを可動体30L側に配置し、給電されるコイル70Lを固定体20L側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図44及び図45に示す実施の形態8の振動アクチュエータ10Lの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態9)
 図46は、本発明に係る実施の形態9の振動アクチュエータ10Mの分解斜視図であり、図47は、同振動アクチュエータ10Mの要部構成の位置関係を示す側面図である。
 図46及び図47に示す振動アクチュエータ10Mは、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造において、コイルとコアを固定体に備え、マグネットとヨークとを可動体に備える。なお、振動アクチュエータ10Mの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 具体的には、振動アクチュエータ10Mは、振動アクチュエータ10F(図23~図27参照)の構成において、マグネット60Fの形状と、E型形状コア504Fの形状異なる点を除き、その他の構成は同様である。
 すなわち、振動アクチュエータ10Mは、固定体20Mと、金属バネ40と、金属バネ40と磁気バネにより可動自在に弾性支持される可動体30Mと、を有する。
 固定体20Mは、固定体20F(図23参照)と略同様に形成され、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形を有する。固定体20Mでは、ケース21M内に、ホルダ22Mと、スリットにコイル70Mが配置されたE型形状コア504Mとが配置される。E型形状コア504Mには、コイル70Mに接続される電源供給部25が設けられている。また、ホルダ22Mには軸部80を介して可動体30Mが長手方向(円弧の中心軸と平行)に移動自在に支持されている。
 なお、可動体30Mは、ホルダ22Mと軸受け部52Mとの間で、且つ軸部80に外挿された金属バネ40により、マグネット60Mの長手方向の中心位置が、E型形状コア504Mの長手方向の中心と重なる位置(常態位置)に、対向した状態で位置するように保持される。なお、ケース21Mは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 可動体30Mは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極、図46及び図47では4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Mと、マグネット60Mが固定されたヨーク90Mとを有する。
 マグネット60Mは、E型形状コア504Mに対して周方向逆側で、ヨーク90Mに接着されており、ヨーク90Mは、軸受け部52Mと一体に形成される。軸受け部52Mは、軸部80が挿通されるものであり、焼結スリーブベアリングにより形成される。軸受け部52Mは、ヨーク90Mにカシメ固定されて一体的に設けられている。軸受け部52Mには軸部80が挿通されている。可動体30Mは、軸部80を介して、固定体20Mに対して、長手方向、つまり、円弧の中心軸と平行、つまり中心軸の延在方向と同方向に、可動自在、軸部80周りにも回動自在に支持されている。
 E型形状コア504Mは、ケース21M内で可動体30Mに対向して配置される。E型形状コア504Mは、ケ-ス21Mの形状に対応して形成されており、ケース21Mの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板の長手方向に沿う一辺を3分割するようにスリットを形成することにより平面視E字状に形成されている。E型形状コア504Mは、スリットに挟まれて形成され、且つ、湾曲板状の中央凸部(コア)50Mと、中央凸部に対して長手方向両側に隣接して一体的に形成され、コア50Mと同様にマグネット60M側に突出するコア片505Mと、を有する。コア50Mの外周には、コイル70Mが、スリットを通して巻回されている。
 コア50M及びコア片505Mは、マグネット60Mの磁極面61Mに対向して配置される対向面51M、506Mを有する。
 本実施の形態では、図47に示すように、振動アクチュエータ10Fと比較して、コア50M及びコア片505Mと、マグネット60Mの磁極面61Mとが、互いに鉛直方向に延在するように配置される。
 振動アクチュエータ10Mでは、可動体30Mにおけるマグネット60Mは、平角マグネットにより形成されている。
 これにより、振動アクチュエータの外形の曲率や軸部80の配置関係も関係するが、マグネット60MとE型形状コア504Mとのエアギャップの位置と、可動体30Mを支持する軸部80の位置とを、振動アクチュエータ10Mの中心に対して概ね対称となる位置に配置させることができる。つまり、マグネット60Mとして、汎用な形状のマグネットを用いることによって、振動アクチュエータ自体のコストの低減を図ることができる。これは、マグネット60Mの磁極面61Mと、E型形状コア504Mの対向面51M、506Mとの間の磁気吸引力により、可動体30Mの位置が移動する構造であるので、その調整に、マグネット60の磁極面61Mの角度を調整する必要があり、実施の形態4のように、マグネット形状が断面台形形状となり、コスト増につながることに起因する。
 なお、E型形状コア504Mとマグネット60M間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Mは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によって、コイル70Mに電源が供給されていない場合でも、コア50M、コア片505Mを含む可動体30Mに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Mは、固定体20M(主にケース21M)に対して、軸部80周りの回転が規制(回転止め)されるとともに、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。
 電源供給部25を介してコイル70Mに給電して励磁すると、E型形状コア504Mのコア50Mは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。具体的には、コア50Mが、コイル70Mに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50M自体が励磁し、マグネット60Mを有する可動体30Mは、長手方向、つまり、周方向と直交するM方向(例えば、図27に示す可動体30Fの動きと同様)に往復移動(往復振動)する。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 また、マグネット60M及びマグネット60Mと対向するE型形状コア504Mの高さ(厚み方向の長さ)が同一であるので、磁気吸引力の中性点が安定するため回転方向にずれにくくなり、可動体30Mを安定して高さ方向と直交する長手方向にリニア駆動させることができる。加えて、マグネット60Mの磁気吸引力により可動体30Mの位置が規制されているので、可動体30Mがケース21M及びカバー24の内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Mを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、可動体30M及び軸部80を組み立てた組み立て品と、固定体20Mのコイル70M及びE型形状コア504Mを組み立てた組み立て品とをケース21Mに入れるだけで、振動アクチュエータ10Mを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Mを可動体30M側に配置し、給電されるコイル70Mを固定体20M側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図46及び図47に示す実施の形態9の振動アクチュエータ10Mの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
(実施の形態10)
 図48は、本発明に係る実施の形態10の振動アクチュエータ10Nの構成を示す外観図であり、図49は、同振動アクチュエータ10Nの内部構成を示す平面図である。なお、図48および図49では、振動アクチュエータ10Nは、カバー24を外した状態で示され、実際の外観図では、図1に示す振動アクチュエータと同様に、内部構成はカバーにより覆われる。また、図50は、同振動アクチュエータ10Nの分解斜視図であり、図51は、振動アクチュエータ10Nにおいて、固定体から可動体を外した図である。
 図48~図51に示す振動アクチュエータ10Nは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形において、振動アクチュエータ10の磁気回路と同様に可動体に予圧を加える磁気回路構造を有する。また、可動体は円弧の周方向に移動する。ここでは、コイルとコアを固定体に備え、マグネットとヨークを可動体に備える。
 なお、振動アクチュエータ10Nの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Nは、図48に示すように、固定体20Nと、固定体20Nに金属バネ40及び磁気バネ(マグネット60N、E型形状コア504Nで形成)により可動自在に弾性支持される可動体30Nと、を有する。
 図49及び図50に示すように、固定体20Nは、ケース21Nと、ホルダ22Nと、レール80Nと、カバー24と、コイル(空芯)70Nと、スリットにコイル70Nが配置されたE型形状コア504Nと、電源供給部25と、を有する。
 一方、可動体30Nは、ケース21Nの形状に対応して形成され、ここでは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形を有するように形成されている。
 可動体30Nは、複数の磁極(例えば、2極ないし4極、図48~図51では4極)が長手方向に交互に配置されたマグネット60Nと、マグネット60Nが固定されたヨーク90Nと、ヨークが固定されたスライダ52Nと、を有する。
 固定体20Nは、断面円弧の扁平板形状(湾曲した扁平板状)の外形のケース21Nを有し、ケース21Nは、ケース21と同様に側面視円弧状に形成される。ケース21Nにおいて底面27の外周から周壁部のうち円弧状の一側壁212Nの内側に沿ってE型形状コア504Nが配置される。一側壁212Nに周方向で対向する他側壁214Nの内側に沿って湾曲形状のレール80Nが固定されている。
 E型形状コア504Nは、ケ-ス21Nの形状に対応して形成されており、ケース21Nの湾曲面である底面27に対応した断面円弧の扁平板の周方向に沿う一辺を3分割するように断面円弧の中心軸と平行に切り込まれたスリットを有する。これにより、E型形状コア504Nは、周方向と直交する方向に突出した3つの片(コア50N、コア片505N)を有する平面視E字状に形成されている。
 E型形状コア504Nは、ケース21N内で可動体30Nに対向して配置される。
 コア50Nは、スリットに挟まれた中央凸部であり、この中央凸部に対して長手方向両側に隣接して、マグネット60N側に突出するコア片505Nが一体で形成されている。コア50N及びコア片505Nは、マグネット60Nに対向して配置され、マグネット60Nの磁極面61Nに対向して配置される対向面51N、506Nを有する。
 コア50Nの対向面51Nを囲むように、コイル70Nが、コア50Nの外周に配置され、且つ、電源供給部25に接続されている。コイル70Nは、電源供給部25から給電されることで励磁する。
 レール80Nは、ケース21Nの円弧(湾曲した底面27の断面形状)に沿って配置される。なお、ケース21Nは、カバー24を取り付けることで中空の電磁シールドを形成する。
 レール80Nは、他側壁214Nに固定される固定板部82と、摺動棒84とを有する。
 摺動棒84は、固定板部82に沿って、固定板部82から所定間隔を空けて対向して配置されている。摺動棒84は、固定板部82の中央部に突設されたリブ86に固定され、両端部が周方向に突出して自由端となっている。
 摺動棒84には、複数の金属バネ40が外挿され、金属バネ40どうしの間の部分に、可動体30Nのスライダ52Nの摺動爪部525が、摺動自在に係合する。摺動爪部525が摺動棒84に係合することによって、可動体30Nは、レール80Nによって、レール80Nの延在方向に移動自在に支持される。
 可動体30Nは、マグネット60Nの磁極面61Nを、E型形状コア504Nの対向面51N、506Nに対してギャップを空けて対向して配置させる。磁極面61Nは、複数の磁極を備える。ここでは、本実施の形態では、磁極面61Nには、図48~図51に示すように、4つの異なる磁極が交互に、可動体30Nの移動方向(ここでは周方向)、つまり、ケース21Nの長手方向(周方向)に沿って並べて配置される。
 なお、マグネット60Nの高さ(円弧における半径方向の長さ)と、E型形状コア504Nの高さとを概ね同じ長さにすれば、可動体30Nの位置を規制、つまり高さ方向にずれないように、長手方向(周方向)に振動させることが可能となり、クリアランスの設計を容易に行うことができる。
 マグネット60Nは、ヨーク90Nに接着されており、ヨーク90Nは、スライダ52Nに固定されている。スライダ52Nにおいて、少なくとも摺動爪部525はここでは、焼結金属により形成される。
 このように、ケース21N内において、固定体20Nに含まれ、且つ、磁性体であるコア片505N、コア50Nを有するE型形状コア504Nと、可動体30Nに含まれるマグネット60Nとが、可動体30Nの駆動方向に沿う対向面51N、506N面、磁極面61Nで対向して配置されている。
 これにより、E型形状コア504Nとマグネット60N間に磁気吸引力が発生して、この磁気吸引力、所謂、磁気バネによって可動体30Nは、弾性支持される。また、この磁気吸引力によってE型形状コア504Nとマグネット60Nとの間に磁気バネが形成され、これにより、コイル70Nに電源が供給されていない場合でも、コア50N、コア片505Nを含む可動体30Nに予圧がかかる状態となる。
 よって、マグネット60Nは、固定体20N(主にケース21N)に対して、摺動棒84周りの回転が規制(回転止め)されるとともに、長手方向(円弧或いは湾曲の中心軸方向)の中心に位置決めされた状態(可動体の位置決め)となる。これにより、マグネット60Nの磁気吸引力により可動体30Nの位置が規制されるので、可動体30Nがケース21N及びカバー24の内壁面へ接触することを防止できる。更に、別途、可動体30Nを好適にリニア駆動させるための摺動部品を追加することなく位置を規制でき、コストがかからない。
 また、電源供給部25を介してコイル70Nに給電して励磁すると、E型形状コア504Nのコア50Nは磁気を帯び、対向配置されたマグネットの磁極の関係に応じて推力が発生する。具体的には、コア50Nが、コイル70Nに電源供給部25から電源が供給されて励磁されることによりE型形状コア50N自体が励磁し、マグネット60Nを有する可動体30Nは、長手方向、つまり、周方向と直交するN方向(例えば、図49参照)に往復移動(往復振動)する。なお、この駆動原理は、上記式(1)、(2)、(3)によって実現される実施の形態1の振動アクチュエータ10の同様の動作原理である。
 このように、振動アクチュエータ10Nの可動体30Nは、E型形状コア504N(コア50N)及びマグネット60N間で発生する磁気吸引力により予圧がかかる状態で弾性支持され、且つ、給電によるコイル70Nの励磁によって、固定体20Nに対して、マグネット60NとE型形状コア504N(コア50N)との互いの対向面に沿う方向に往復振動する。
 すなわち、振動アクチュエータ10Nでは、電源供給部25からコイル70Nへ入力される交流波によりE型形状コア504N、つまり、コア50Nの対向面51N及びコア片505Nの対向面506Nが磁化され、可動体30N側のマグネット60Nの磁極面61Nに対して、効果的に磁気吸引力及び反発力が発生する。これにより、互いに対向する面に沿う方向、つまり、コア50Nの対向面51N及びコア片505Nの対向面506Nと、可動体30N側のマグネット60Nの磁極面61Nといった互いの面に沿う方向に可動体30Nを効率良く駆動させることができる。
 振動アクチュエータ10Nによれば、上記の<効果1>~<効果8>と同様の効果を得ることができるとともに、振動アクチュエータ10Nの円弧の中心軸方向と垂直方向に可動体30Nが駆動するので、アスペクト比を反転させて、円弧(アーチ曲線)の中心方向に長い構成にすることなく、駆動長さ、つまり、振動量を確保して、円弧(アーチ曲線)の中心方向に短いアクチュエータが提供できる。また、円弧の周方向に長いアクチュエータとなるため、可動部の大きさ・ストロークの設計自由度を改善させることができる。
 また、固定体20NのE型形状コア504Nにおいて、対向面51N、506Nは、コイル70Nへの給電により、中央の対向面51Nの両側で、当該中央の対向面51Nとは異なる磁極となるように配置されている。一方、マグネット60Nは、磁極面61Nにおいて異なる4極面の境界部分に、E型形状コア504Nのコア50N及びコア片505Nの中央部分が位置するように配置される。
 これにより、磁気吸引力及び磁気反発力により可動体30Nのマグネット60Nを可動させる際に、長手方向(周方向)にバランス良く推力を発揮させることが出来る。
 また、コイル70Nが可動体30Nに設けられることにより、可動体30Nの質量を増加させることができ、高出力化を図ることができる。また、VCM方式と比較して、磁気抵抗が小さくでき、変換効率を高くして、高出力化を実現できる。さらに、磁極数を増加できる構造であるので、コア及びマグネットの磁極数がコア1-2極である構造に比べて、磁極数を増加させた分、変換効率に加え、コア及びマグネットにより発生する磁気バネ力も増加する。よって、バネの設計要件が緩和されて、振動アクチュエータ10Nとしての設計自由度の向上を図ることができる。
 また、振動アクチュエータ10Nは、中央凸部(コア50N)にコイル70Nを巻回したE型形状コア504Nを固定体20Nに配置し、可動体30Nに複数極(2極乃至4極、ここでは4極)のマグネット60Nを配置している(マグネットの極数Xに対してコアの極数X+1、或いはX-1)。これにより、従来のVCMの推力発生原理を用い、作用反作用の法則に従いコアを可動した場合と比較して、質量を大きくできるので、高出力化を図ることができる。
 本実施の形態によれば、従来のVCMと比較して磁気抵抗を小さくでき、エネルギー変換効率が向上し、高出力化を図ることができる。
 また、図51に示すように、コイル70Nを巻回したE型形状コア504Nを組み立てて、レール80Nとともにケース21Nに固定して、固定体20Nを組み立て、この固定体20Nの組み立て品のケース21N内に、可動体30Nを組み立てた組み立て品を、摺動爪部525を摺動棒84に係合させつつ、収容するだけで、振動アクチュエータ10Nを製造できる。したがって、組立性が高く、エアギャップの調整も容易に行うことができる。
 また、マグネット60Nを可動体30N側に配置し、給電されるコイル70Nを固定体20N側に配置しているので、コイルを可動させる構成と比較すると、コイルに給電するためのワイヤースプリングも不要となり部品点数も減少させることができ、振動アクチュエータの組立性・信頼性・コスト優位性の向上を図ることができる。
 図48~図51に示す実施の形態10の振動アクチュエータ10Nの構成において、磁気回路を含む構成をそのままにし、外形を扁平な断面円弧状から、周方向を長手方向とした扁平板状等の他の形状に形成してもよい。
 また、上述した各振動アクチュエータにおいて、軸部を用いた構成において、軸部80をそれぞれ断面円形状で説明し、マグネットとコアの磁気吸引力での軸部周りの回転止めを行う構成としたがこれに限らない。例えば、軸部の段面形状の外周の一部の形状を変形させて、この軸部に対して可動体が軸方向に摺動自在に外挿する構成としてもよい。
(実施の形態11)
 図52は、本発明に係る実施の形態11の振動アクチュエータ10Pの内部構成を示す斜視図であり、図53は、同振動アクチュエータ10Pの要部構成の位置関係を示す側面図である。なお、図53は、振動アクチュエータ10Pを長手方向の中心部分の縦断面を示す。また、図54は、同振動アクチュエータ10Pの分解斜視図である。
 図52~図54に示す振動アクチュエータ10Pは、実施の形態4の振動アクチュエータ10F(図23参照)の構成と比較して、軸部の段面形状と、これに関わる構成要素の形状のみ異なり、その他の構成は同様である。よって、振動アクチュエータ10Pの構成要素について、振動アクチュエータ10と同様の構成要素は、同名称とともに同符号を付して説明を省略し、形状のみ異なる構成要素には同名称を付して説明する。
 振動アクチュエータ10Pは、固定体20Pと、金属バネ40と、金属バネ40と磁気バネにより可動自在に弾性支持される可動体30Pと、を有する。
 固定体20Pは、固定体20F(図23参照)の構成において、軸部80、ホルダ22Fに替えて、軸部80P、ホルダ22Pを有する。
 軸部80Pは、断面円形状の軸部80の外周の一部の形状を変形させた形状を有する。ここでは、軸部80Pでは、外周面の少なくとも一部が平面加工(例えば、Dカット或いは両面カット)された形状を有する。ここでは、外周面に平面部88を有するDカットされており、断面形状の外周縁がD字をなしている。
 このように、振動アクチュエータ10Pは、外周面に平面部88を追加した断面D字状の軸部80Pを有する。
 固定体20Pには、軸部80Pが、その両端部で、それぞれの断面形状で外嵌するホルダ22Pを介して固定される。
 また、この軸部80Pに、可動体30Pの軸受け部52Pが、軸方向でのみ摺動自在に外嵌されている。なお、可動体30Pは、軸受け部52Pと、軸受け部52が固定されたヨーク90Pと、マグネット60Pとを有する。ヨーク90Pとマグネット60Pは、実施の形態4のヨーク90とマグネット60Fと同様であり、また、固定体20Pのホルダ22P以外の構成であるケース21Pと、カバー24と、コイル(空芯)70Pと、E型形状コア504Pと、電源供給部25とは、ケース21Fと、カバー24と、コイル(空芯)70Fと、E型形状コア504Fと、電源供給部25と、同様の構成であり、同様の機能を有する。マグネット60Pの磁極面61PとE型形状コア504Pの対向面(コア50Pの対向面51Pで示す)とは、所定間隔(ギャップ)を空けて互いに平行に対向配置される。
 断面円形状の軸部を用いた構成の場合、軸部における拘束は、回転拘束のみであり、マグネット及びコア間の磁気吸引力のみで回転止めを行う場合、設計制約が大きくなる課題がある。
 これに対して、本実施の形態によれば、軸部80Pは、一部に平面部が形成されているので、軸部80P周りに回転する可動体30Pの回転拘束の一助となる。つまり、平面部は、軸部80P自体に外挿される可動体30Pの軸周りの回転を規制する。これにより、回転方向の拘束(回転止め)を磁気吸引力のみで行う必要がなくなり、磁気回路設計の設計自由度が高まるとともに、機械的な回転止めができ、振動アクチュエータ10Pとしての信頼性が高まる。より具体的には、衝撃が加わったときに可動体30Pのマグネット60Pがケース21PないしE型形状コア504Pに接触し破損するなどのリスクを避けることができる。
 なお、この構成は、上述した各実施の形態の振動アクチュエータにおいて、軸部を有する振動アクチュエータであれば、どの振動アクチュエータにも適用して、同様の作用効果をそうする事が出来る。
 また、各実施形態において、他の実施の形態にはない構成要素同士を適宜、変更して、変更した構成要素による機能、効果を奏するようにしてもよいことは勿論である。
(実施の形態12)
 図55は、本発明に係る実施の形態12のウェアラブル端末100の要部構成を模式的に示す図である。ウェアラブル端末100は、ユーザが身につけて使用するものである。ここでは、ウェアラブル端末100は、接続された通信端末の着信の通知を装着したユーザに振動により通知する所謂ウェアラブルインプットデバイスとして機能する。
 図55に示すウェアラブル端末100は、通信装置110と、処理装置120と、駆動装置としての振動アクチュエータ130と、筐体140と、有する。振動アクチュエータ130の底面27は、筐体140の内周面142に沿って配置され、底面27と内周面142が密着した状態で配置される。
 筐体140は、リング状に形成され、ここでは、ユーザの指に装着する。このとき、振動アクチュエータ130の内周面142を、装着部位である指の腹部分上に位置させる。これにより、機械受容体が密集する部位に密着するように振動アクチュエータ130が装着される。通信装置110は、図示しない携帯電話、スマートフォン、携帯型遊技機等の無線通信端末と、無線通信により接続され、例えば、無線通信端末からの信号を受信して、処理装置120に出力する。
 通信装置110は、例えば、無線通信端末からの信号は、例えば、Bluetooth(登録商標)等の通信方式で受信する無線通信端末の着信信号等である。処理装置120では、入力された信号を、変換回路部にて振動アクチュエータ130の駆動信号に変換して、振動アクチュエータ130の電源供給部25に接続される駆動回路部(図示省略)を介して振動アクチュエータ130に供給することによって、振動アクチュエータ130を駆動する。これにより、可動体が振動してウェアラブル端末100は振動する。ウェアラブル端末100の筐体140は、リング形状をなしており、可動体は、振動アクチュエータ130の底面27に沿って往復振動する。すると、可動体が往復スライド移動することにより発生する振動が底面27よりダイレクトに機械受容体に伝達される。これにより、振動アクチュエータが指の背上に配置されたり、指腹部分から離れた位置、例えば、浮いた位置に振動アクチュエータが配置された構成と比較して、外形形状を変更することなく、所定の大きさで、ユーザの体感振動を一層大きくできる。
 また、ウェアラブル端末100の形容を小型化でき、使用時に違和感が無く使用感の向上を図ることができる。なお、ウェアラブル端末100を、通信装置110と、処理装置120と、駆動装置としての振動アクチュエータ130と、を有する着信通知機能デバイスとしてもよい。これにより、着信機能デバイスは、携帯電話、スマートフォン、携帯型遊技機等の無線通信端末で取得した外部からの着信を、振動アクチュエータを駆動させてユーザに報知する構成としても良い。また、振動アクチュエータ130の振動を着信信号の他に、メール等の外部装置から情報通信端末への信号入力に対応する振動、ゲームの操作に応じた振動を体感振動として増加させてユーザに付与できる。なお、このウェアラブル端末100に、空中で文字を描くように動かすだけで、無線で接続される装置に、文字や数字を入力したり、接続されたディスプレイ等の表示器に表示された情報を選択したりすることができる機能を設けても良い。
 今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
 本発明に係る振動アクチュエータは、小型化可能であり耐久性に優れて好適に振動する効果を有し、情報通信端末と通信可能なウェアラブル端末及び、携帯電話等の情報通信端末の着信通知をユーザに体感させることで報知する着信通知機能デバイスとして有用である。
 10、10A~10N、10P、130 振動アクチュエータ
 20、20A~20N、20P 固定体
 21、21A~21N、21P ケース
 22、22A、22B、22C フレーム
 22D~22N、22P ホルダ
 24、24A、24D、24F、24H、24J、24K、24L、24M、24N カバー
 25 電源供給部
 27、28 底面
 30、30A、30B、30C、30D、30E、30F、30G、30H、30I、30J、30K、30L、30M、30N、30P 可動体
 40 金属バネ
 40H、40I 保持バネ部
 41、82 固定板部
 43 アーム部
 45 ワイヤースプリング
 50、50A~50N、50P、501、501C、502 コア
 504、504E~504N、504P、E型形状コア
 51、51A~51N、51P、506、506A~506N 対向面
 52、52A~52M、52P 軸受け部
 52N スライダ
 60、60A~60N、60P マグネット
 61、61A~61N、61P 磁極面
 70、70B~70N、70P コイル
 80、80P 軸部(支軸部)
 80N レール
 84 摺動棒
 88 平面部
 90、90G~90N、90P ヨーク
 92 ヨーク本体
 94 高比重材
 100 ウェアラブル端末
 142 内周面
 212、212N、214、214N 側壁
 214 側壁
 505、505E~505N、505P コア片
 525 摺動爪部

Claims (20)

  1.  固定体と、
     前記固定体に対して可動自在に支持される可動体と、
     を有し、
     前記固定体及び前記可動体のうち一方は、マグネット、前記マグネットの磁極面に対向配置され、且つ、磁性体からなるコア、及び、前記コアの外周に配置されるコイルのうち、少なくとも前記マグネットを有し、他方は、前記コア及び前記コイルのうち少なくとも前記コアを有し、
     前記可動体は、前記コア及び前記マグネット間で発生する磁気吸引力により予圧がかかる状態で弾性支持され、且つ、給電による前記コイルの励磁によって、前記固定体に対して、前記マグネットと前記コアとの互いの対向面に沿う方向に往復振動する、
     ことを特徴とする振動アクチュエータ。
  2.  前記可動体を前記固定体に可動自在に弾性支持する金属バネを更に有する、
     請求項1に記載の振動アクチュエータ。
  3.  前記固定体は、凹状に湾曲した外面を有する、
     請求項1または2に記載の振動アクチュエータ。
  4.  前記可動体は、前記固定体の湾曲した形状の中心軸の延在方向と同方向に駆動する、
     ことを特徴とする請求項3に記載の振動アクチュエータ。
  5.  前記可動体は、前記固定体の湾曲した形状の中心軸方向と垂直方向に駆動する、
     ことを特徴とする請求項3に記載の振動アクチュエータ。
  6.  前記可動体を前記往復振動する方向に移動自在に支持する支軸部を有する、
     請求項1から5のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  7.  前記支軸部は、前記固定体に固定され、
     前記可動体は前記支軸部に当該支軸部の延在方向に移動自在に設けられている、
     ことを特徴とする請求項6に記載の振動アクチュエータ。
  8.  前記支軸部が挿通される軸受は焼結材料である、
     ことを特徴とする請求項6または7に記載の振動アクチュエータ。
  9.  前記支軸部は前記可動体に固定され、前記固定体に、前記支軸部の延在方向に移動可能に取り付けられている、
     ことを特徴とする請求項6に記載の振動アクチュエータ。
  10.  前記可動体は、前記固定体の長手方向に駆動する、
     ことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  11.  前記マグネットの磁極面の高さと前記マグネットに対向する前記コアの高さが同一である、
     ことを特徴とする請求項1から10のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  12.  前記可動体に所定の材料と当該所定の材料よりも高比重の材料を付加した、
     ことを特徴とする請求項1から11のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  13.  前記マグネットは平角形状のマグネットである、
     ことを特徴とする請求項1から12のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  14.  前記固定体に、N極、S極の2極の前記マグネットと、前記コイルとを配置し、
     前記可動体に前記コアを配置した、
     ことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  15.  前記固定体に複数の前記マグネットと、前記複数のマグネットのそれぞれに対応する複数の前記コイルを配置し、
     前記マグネット及び前記コイルのそれぞれで、前記可動体を駆動する、
     ことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  16.  前記固定体は、2極から3極のいずれかの極数の前記マグネットを有し、
     前記可動体は、前記マグネットに対向する部位を囲むように前記コイルを外周に巻回した前記コアを有し、
     前記コアは、前記コイルを介して当該コアに隣接配置されるコア片に一体に形成され、 前記コイルは、結線されるワイヤースプリングを介して給電される、
     ことを特徴とする請求項1から15のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  17.  前記固定体は、E型形状の前記コアを有し、当該コアの中央凸極に前記コイルが巻線され、
     前記可動体は、2極ないし4極のいずれか一極のマグネットを有する、
     ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
  18.  前記支軸部は、少なくとも外周面の一部に平面部を有し、
     前記可動体には、前記支軸部が挿通され、
     前記平面部は、前記支軸部に外挿される前記可動体の軸周りの回転を規制する
     ことを特徴とする請求項6に記載の振動アクチュエータ。
  19.  請求項1から18のいずれか一項に記載の振動アクチュエータを実装した、
     ことを特徴とするウェアラブル端末。
  20.  請求項1から18のいずれか一項に記載の振動アクチュエータを実装した、
     ことを特徴とする着信通知機能デバイス。
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