WO2024101279A1 - アクチュエータ及び振動発生装置 - Google Patents

アクチュエータ及び振動発生装置 Download PDF

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WO2024101279A1
WO2024101279A1 PCT/JP2023/039752 JP2023039752W WO2024101279A1 WO 2024101279 A1 WO2024101279 A1 WO 2024101279A1 JP 2023039752 W JP2023039752 W JP 2023039752W WO 2024101279 A1 WO2024101279 A1 WO 2024101279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bottom wall
coil
mover
wall portion
actuator
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/039752
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄一 森田
信一郎 永井
義一 岡崎
Original Assignee
フォスター電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by フォスター電機株式会社 filed Critical フォスター電機株式会社
Publication of WO2024101279A1 publication Critical patent/WO2024101279A1/ja

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/04—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with electromagnetism

Definitions

  • This disclosure relates to an actuator and a vibration generating device.
  • WO 2020/184439 discloses an actuator that includes a mounting member with a coil and a mover that is supported on the mounting member via an elastic support.
  • the coil described in this document is configured to be energized via a cable. The energization of the coil is switched via the cable, causing the mover to repeatedly displace (vibrate) relative to the mounting member.
  • the present disclosure takes into consideration the above and aims to provide an actuator and vibration generator that can reduce the size of the actuator and increase the amplitude of the mover.
  • the actuator of the first aspect comprises a mounting member having a bottom wall portion and an open side opposite the bottom wall portion, a coil disposed inside the mounting member and fixed to the mounting member, and a mover having a magnet disposed opposite the coil, the mover being located at an origin position when no current is passed through the coil, displacing towards the bottom wall portion when current is passed through the coil in one direction, and displacing towards the side opposite the bottom wall portion when current is passed through the coil in the other direction, and the mover is displaceable so as to jump out of the mounting member when displaced towards the side opposite the bottom wall portion.
  • the movable element is repeatedly displaced toward the bottom wall portion and the opposite side of the bottom wall portion relative to the mounting member.
  • the movable element when it is displaced toward the opposite side of the bottom wall portion, it is capable of being displaced so as to jump out of the mounting member. This makes it possible to reduce the size of the actuator and increase the amplitude of the movable element.
  • the actuator of the second aspect is the actuator of the first aspect, in which the amount of displacement of the movable element toward the side opposite the bottom wall is greater than the amount of displacement toward the bottom wall.
  • the amount of displacement of the movable member in the direction opposite to the bottom wall is greater than the amount of displacement toward the bottom wall. This makes it possible to increase the amplitude of the movable member while preventing the movable member from coming into contact with the bottom wall of the mounting member.
  • the actuator of the third aspect is the actuator of the first or second aspect, in which a part of the elastic support is fixed to the mounting member and another part is fixed to the movable element, and the amount of displacement of the elastic support toward the bottom wall is greater than the distance between the movable element and the bottom wall.
  • the amount of displacement of the elastic support toward the bottom wall is greater than the distance between the movable element and the bottom wall, so that the movable element can be made to oscillate toward the opposite side of the bottom wall by a greater amount than the distance between the movable element and the bottom wall. This makes it possible to increase the amplitude of the movable element while preventing the movable element from coming into contact with the bottom wall of the mounting member.
  • the actuator of the fourth aspect is an actuator of any one of the actuators of the first to third aspects, in which when current is applied to the coil, the movable element is initially displaced toward the bottom wall portion.
  • the movable element when current is applied to the coil, the movable element is configured to displace toward the bottom wall during initial movement, so that when short vibrations are generated in which the vibration of the movable element is amplified and then damped, the maximum displacement of the movable element occurs on the side opposite the bottom wall. This makes it possible to increase the amplitude of the movable element while preventing the movable element from coming into contact with the bottom wall of the mounting member.
  • the actuator of the fifth aspect is an actuator of any one of the first to fourth aspects, in which an opening is formed in the elastic support that is fixed in part to the mounting member and in another part to the movable element.
  • heat within the actuator can be dissipated through an opening formed in the elastic support.
  • the sixth aspect of the vibration generating device includes an actuator according to any one of the first to fifth aspects, and a control unit that controls the direction of current flow to the coil so that the maximum displacement of the movable element from the origin position toward the side opposite the bottom wall is greater than the maximum displacement of the movable element from the origin position toward the bottom wall.
  • the control unit controls the direction of current flow to the coil so that the maximum amount of displacement of the mover from its origin position toward the opposite side of the bottom wall is greater than the maximum amount of displacement of the mover from its origin position toward the bottom wall. This makes it possible to increase the amplitude of the mover while preventing the mover from coming into contact with the bottom wall of the mounting member.
  • the seventh aspect of the vibration generator is the sixth aspect of the vibration generator, in which the control unit controls the direction of current flow to the coil so that the initial movement of the mover is displaced toward the bottom wall portion.
  • the control unit controls the direction of current flow to the coil so that the movable element is displaced toward the bottom wall during initial movement.
  • the actuator and vibration generator disclosed herein have the excellent effect of reducing the size of the actuator and increasing the amplitude of the mover.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the actuator.
  • 4 is a cross-sectional view showing a cross section of the actuator taken along the X direction and the Z direction.
  • FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a mounting member and the like in a state in which the coil is fixed.
  • FIG. 4 is a plan view showing the mounting members and the like in a state in which the coil is fixed.
  • 4 is a cross-sectional view showing the mounting member and the like in a state in which the coil is fixed, showing a cross section taken along the X direction and the Y direction at a portion corresponding to the first communication hole and the second communication hole.
  • FIG. 4 is a cross-sectional perspective view showing the mounting member and the like, showing a cross section taken along the X direction and the Y direction at a portion corresponding to the first communication hole and the second communication hole.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration of a control unit;
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a control unit.
  • 4 is a flowchart showing the control of a control unit.
  • 13 is a graph showing the relationship between the voltage applied between the coils and time.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic positional relationship between a mover and a mounting member. 13 is a graph showing the relationship between the voltage applied between the coils and time.
  • the vibration generator 100 includes an actuator 10 and a control unit 102 that controls the actuator 10.
  • the actuator 10 will be described, and then the control unit 102 will be described.
  • the arrow X direction, arrow Y direction, and arrow Z direction shown in the figure indicate the respective directions of the actuator 10.
  • the +Z direction shown in each figure is referred to as the upward direction
  • the -Z direction is referred to as the downward direction.
  • this is a directional concept based on the actuator, and does not limit the mounting attitude of the actuator.
  • center of gravity axis AX of the mover 14 an axis parallel to the Z direction and passing through the center of gravity of the mover 14 described later is referred to as the center of gravity axis AX of the mover 14.
  • the direction approaching the center of gravity axis AX of the mover 14 in the X direction is referred to as the inner side in the X direction, and the direction moving away from it is referred to as the outer side in the X direction
  • the direction approaching the center of gravity axis AX of the mover 14 in the Y direction is referred to as the inner side in the Y direction, and the direction moving away from it is referred to as the outer side in the Y direction.
  • the +X direction is referred to as one side of the X direction
  • the -X direction is referred to as the other side of the X direction
  • the +Y direction is referred to as one side of the Y direction
  • the -Y direction is referred to as the other side of the Y direction
  • the +Z direction is referred to as one side of the Z direction
  • the -Z direction is referred to as the other side of the Z direction.
  • the actuator 10 of this embodiment is an actuator that is attached to a vibration target 104 (see FIG. 9) such as a display unit such as a liquid crystal panel configured as a touch panel, or various controllers, to vibrate the vibration target 104 such as the display unit or controller.
  • a vibration target 104 such as a display unit such as a liquid crystal panel configured as a touch panel, or various controllers, to vibrate the vibration target 104 such as the display unit or controller.
  • the actuator 10 comprises a mounting member 12 that is attached to an object to be mounted, such as the display unit of a tablet terminal, a coil 24 fixed to the mounting member 12, a mover 14 that displaces relative to the mounting member 12, and an elastic support 16 that elastically supports the mover 14 relative to the mounting member 12.
  • the actuator 10 also comprises two cushioning materials 18 that dampen vibrations of the elastic support 16, and two cover members 20 that are attached to the elastic support 16 and cover one side of the cushioning material 18.
  • the actuator 10 comprises a pair of terminals 28 and a pair of cables 80 for passing electricity through the coil 24.
  • the mounting member 12 includes a frame main body 22 formed in a box shape and an adhesive mounting sheet 26. Note that the mounting member 12 is not limited to being formed in a box shape.
  • the frame body 22 is formed, for example, using a resin material and is formed in a box shape with one side in the Z direction open. However, the frame body 22 is not limited to a resin material.
  • This frame body 22 has a bottom wall portion 30 formed in a rectangular shape with the Z direction as the thickness direction, the X direction as the longitudinal direction when viewed from the Z direction, and the Y direction as the short side direction. As shown in Figures 2 and 4, a circular opening 32 penetrating in the Z direction is formed in the center of the bottom wall portion 30 in the X and Y directions.
  • the frame body 22 also includes a pair of first side wall portions 36 that rise from the ends of the bottom wall portion 30 on one side in the X direction and the other side toward one side in the Z direction, and a pair of second side wall portions 38 that rise from the ends of the bottom wall portion 30 on one side in the Y direction and the other side toward one side in the Z direction.
  • the ends on one side and the other side in the Y direction of the end face on one side in the Z direction of the pair of first side wall portions 36 each serve as a pedestal portion 40.
  • the metal frame 23 is fixed to the frame main body 22 by insert molding or the like. Most of this metal frame 23 is contained within the frame main body 22. In addition, a portion of the metal frame 23 is exposed at the end face on one side in the Z direction of each pedestal portion 40.
  • the frame body 22 also has a central protrusion 44 that protrudes from the center in the Y direction of one first side wall portion 36 toward the other first side wall portion 36.
  • the frame body 22 also has a central protrusion 44 that protrudes from the center in the Y direction of the other first side wall portion 36 toward the one first side wall portion 36.
  • the end face on one side in the Z direction of one central protrusion 44 and the Y direction central portion of the end face on one side in the Z direction of one first side wall portion 36 serve as a cushioning material attachment surface 46 to which one cushioning material 18, which will be described later, is attached.
  • the end face on one side in the Z direction of the other central protrusion 44 and the Y direction central portion of the end face on one side in the Z direction of one first side wall portion 36 serve as a cushioning material attachment surface 46 to which the other cushioning material 18, which will be described later, is attached.
  • the frame body 22 also has a central outer protrusion 45 that protrudes from the center in the Y direction of one of the first side walls 36 (one side in the X direction) toward the outside of the frame body (one side in the X direction).
  • the coil 24 is formed by winding a conductive electric wire in a ring shape with the Z direction as the axial direction. As shown in Fig. 3, in this embodiment, the coil 24 is formed around a bobbin 25 formed in a ring shape by winding a conductive electric wire around the bobbin 25. The coil 24 is supported by the bottom wall portion 30 of the frame main body 22 via the bobbin 25. Note that hatching of the cross section is omitted in Fig. 3.
  • the mounting adhesive sheet 26 is a member for mounting the actuator 10 to an object to which it is to be mounted.
  • the mounting adhesive sheet 26 is an adhesive sheet with adhesive surfaces on both sides.
  • the mounting adhesive sheet 26 is adhered to the lower surface side of the bottom wall portion 30 of the frame main body 22.
  • the mounting adhesive sheet 26 has a circular opening 26A formed therein, which corresponds to the opening 32 formed in the bottom wall portion 30 of the frame main body 22.
  • the mover 14 includes a yoke 50, a magnet 52, and a pole piece 54.
  • the yoke 50 is made of a soft magnetic material.
  • the yoke 50 has a top wall portion 50A formed in a disk shape with the thickness direction being in the Z direction, and a peripheral wall portion 50B extending downward from the outer periphery of the top wall portion 50A.
  • the magnet 52 is formed in a disk shape with its axial direction in the Z direction.
  • the magnet 52 is fixed to the underside of the top wall portion 50A of the yoke 50 while being disposed inside the peripheral wall portion 50B of the yoke 50.
  • the pole piece 54 is made of a soft magnetic material. This pole piece 54 is formed in a disk shape with its axial direction in the Z direction, and is fixed to the underside of the magnet 52.
  • a magnetic circuit is formed by the yoke 50, magnet 52, and pole piece 54.
  • a space is formed between the magnet 52 and pole piece 54 and the peripheral wall portion 50B of the yoke 50, and the coil 24 is disposed in this space.
  • the elastic support 16 is formed, for example, by using a metal plate formed into a plate shape (flat shape). In the free state (when no external force is acting), the elastic support 16 is entirely formed into a plate shape along a direction perpendicular to the Z direction.
  • the elastic support 16 is partially fixed to the mounting member 12 and partially fixed to the movable element 14.
  • the portion of the elastic support 16 between the portion fixed to the mounting member 12 and the portion fixed to the movable element 14 is a deformation portion 60, which is a portion that deforms when the movable element 14 is displaced (vibrates).
  • the elastic support 16 is composed of four mounting member side fixed parts 56 fixed to the mounting member 12, a movable element side fixed part 58 fixed to the movable element 14, and four deformation parts 60 connecting the mounting member side fixed parts 56 and the movable element side fixed parts 58.
  • the dimensions of the deformation parts 60 are set so that the amount of displacement of the movable element side fixed parts 58 toward the bottom wall part 30 relative to the mounting member side fixed parts 56 is greater than the distance between the movable element 14 and the bottom wall part 30.
  • the four mounting member side fixed parts 56 are formed in a rectangular shape corresponding to the four base parts 40 of the frame main body 22 when viewed from the Z direction. These four mounting member side fixed parts 56 are each fixed by welding or the like to a part of the metal frame 23 (see FIG. 4) that is exposed at the base parts 40.
  • the movable member side fixed portion 58 is formed in a circular shape with a smaller diameter than the top wall portion 50A of the yoke 50 that constitutes part of the movable member 14 when viewed from the Z direction. This movable member side fixed portion 58 is fixed to the top wall portion 50A of the yoke 50 by welding or the like.
  • an opening 61 is formed between the movable member-side fixed portion 58 and the deformation portion 60 in the elastic support 16. This makes it possible to dissipate heat from inside the actuator 10 through the opening 61.
  • the cushioning material 18 is formed in a plate shape using a viscoelastic material, has a thickness direction in the Z direction, and is formed in a rectangular shape when viewed from the Z direction.
  • the surface (lower surface) on the other side in the Z direction of the cushioning material 18 is an adhesive surface that can be bonded to other members.
  • the surface (upper surface) on one side in the Z direction of the cushioning material 18 is an adhesive surface that can be bonded to other members.
  • the adhesive surface on the lower side of one of the cushioning materials 18 is attached to one of the cushioning material attachment surfaces 46 of the frame body 22.
  • one of the cushioning materials 18 is attached to one of the cushioning material attachment surfaces 46 of the frame body 22.
  • the adhesive surface on the lower side of the other of the cushioning materials 18 is attached to the other cushioning material attachment surface 46 of the frame body 22.
  • the other of the cushioning materials 18 is attached to the other cushioning material attachment surface 46 of the frame body 22.
  • the adhesive surface on the upper side of one of the cushioning materials 18 is attached to the underside of a portion of the deformation portion 60 of the elastic support 16.
  • the adhesive surface on the upper side of the other cushioning material 18 is attached to the underside of a portion of the deformation portion 60 of the elastic support 16.
  • the cover member 20 is formed in a plate shape using a viscoelastic material, has a thickness direction in the Z direction, and is formed in a rectangular shape when viewed from the Z direction.
  • the surface (lower surface) of the cover member 20 on the other side in the Z direction is an adhesive surface that can be bonded to other members.
  • the surface (upper surface) of the cover member 20 on one side in the Z direction is not an adhesive surface.
  • the adhesive surface on the lower surface of one cover member 20 is attached to the adhesive surface on the upper surface of one cushioning material 18 and to the upper surface of part of the deformation portion 60 of the elastic support 16.
  • the adhesive surface on the lower surface of the other cover member 20 is attached to the adhesive surface on the upper surface of the other cushioning material 18 and to the upper surface of part of the deformation portion 60 of the elastic support 16.
  • the pair of terminals 28 are formed by, for example, bending a conductive metal plate cut into a predetermined shape.
  • one and the other of the pair of terminals 28 are referred to as a first terminal 28T1 and a second terminal 28T2, respectively.
  • the first terminal 28T1 has a cable joint 28A that extends from an intermediate portion in the X direction toward the first side wall 36 on one side of the X direction on the bottom wall 30 of the frame body 22 in the Y direction.
  • the first terminal 28T1 also has a coil terminal joint 28B that rises from the end of the other side of the X direction of the cable joint 28A toward one side of the Z direction and extends toward the other side of the Y direction.
  • the second terminal 28T2 has a cable joint 28A that extends from an intermediate portion in the X direction toward the first side wall 36 on one side of the X direction on the bottom wall 30 of the frame body 22 in the Y direction.
  • the second terminal 28T2 also has a coil terminal joint 28B that rises from the end of the other side of the X direction of the cable joint 28A toward one side of the Z direction and extends toward one side of the Y direction.
  • the cable joint 28A of the first terminal 28T1 and the cable joint 28A of the second terminal 28T2 are fixed to the bottom wall 30 of the frame body 22.
  • the ends of a pair of cables 80 (see FIG. 6), which will be described later, are joined by soldering to the cable joint 28A of the first terminal 28T1 and the cable joint 28A of the second terminal 28T2, respectively.
  • one terminal and the other terminal of the coil 24 (see FIG. 6) described above are joined to the coil terminal joint 28B of the first terminal 28T1 and the coil terminal joint 28B of the second terminal 28T2, respectively.
  • the center in the Y direction of the first side wall 36 on one side in the X direction of the frame main body 22, the central protrusion 44, and the central outer protrusion 45 form a cable insertion section 82 into which a pair of cables 80 are inserted.
  • This cable insertion section 82 is formed with a first communication hole 84H1 and a second communication hole 84H2 that communicate between the inside and outside of the frame main body 22.
  • the first communication hole 84H1 and the second communication hole 84H2 are arranged side by side in the Y direction. Note that the first communication hole 84H1 is arranged on one side in the Y direction with respect to the second communication hole 84H2.
  • the portion of the cable insertion portion 82 that separates the first communication hole 84H1 and the second communication hole 84H2 in the Y direction is the first partition portion 86.
  • the shape of the end portion 86A of the first partition portion 86 on the inner side of the frame main body 22 is curved at both ends in the Y direction when viewed from the Z direction.
  • the end portion 86A of the first partition portion 86 on the inner side of the frame main body 22 is located on one side in the X direction with respect to the end face 82A on the other side in the X direction of the cable insertion portion 82.
  • the end portion 86A of the first partition portion 86 on the inner side of the frame main body 22 is located on one side in the X direction with respect to the portion of the pair of cables 80 described later that is fixed by soldering to the first terminal 28T1 and the second terminal 28T2.
  • the frame body 22 has a second partition wall portion 88 that protrudes from the bottom wall portion 30 to one side in the Z direction.
  • This second partition wall portion 88 functions as a portion that separates, in the X direction, the side inside the frame body 22 where the mover 14 is located from the side where the intersection portion 90 of the cable 80 inserted into the first communication hole 84H1 and the cable 80 inserted into the second communication hole 84H2 is located.
  • the second partition wall portion 88 is formed in a tongue shape that extends in the Y direction and Z direction with the X direction as its thickness direction.
  • the second partition wall portion 88 is located in the center in the Y direction and is located opposite the cable insertion portion 82 in the X direction.
  • the frame body 22 has a pair of positioning portions 92 that protrude from the bottom wall portion 30 to one side in the Z direction.
  • the pair of positioning portions 92 function as portions that position the pair of cables 80 inside the frame body 22.
  • one positioning portion 92 is disposed on one side in the Y direction relative to the second bulkhead portion 88 and on the other side in the Y direction relative to the cable joint portion 28A of the first terminal 28T1.
  • the other positioning portion 92 is disposed on the other side in the Y direction relative to the second bulkhead portion 88 and on one side in the Y direction relative to the cable joint portion 28A of the second terminal 28T2.
  • the ends of the pair of positioning portions 92 on one side in the Z direction protrude to one side in the X direction relative to the ends on the other side in the Z direction.
  • the pair of cables 80 is configured such that, for example, a conductive member such as a copper wire is covered with an insulating covering member.
  • the portions of the pair of cables 80 that are soldered to the cable joint portion 28A of the first terminal 28T1 and the cable joint portion 28A of the second terminal 28T2 are referred to as solder joint portions 80A.
  • the covering member is removed from the solder joint portion 80A.
  • one and the other of the pair of cables 80 are referred to as a first cable 80C1 and a second cable 80C2, respectively.
  • the first cable 80C1 is inserted into the frame body 22 through the first through hole 84H1 formed in the cable insertion section 82.
  • the portion 80B of the first cable 80C1 arranged inside the frame body 22 is bent toward the other side in the Y direction along the end 86A of the first bulkhead section 86 on the inner side of the frame body 22.
  • a part of the first cable 80C1 abuts against a positioning section 92 on the other side in the Y direction while being arranged on one side in the X direction. This keeps the solder joint 80A of the first cable 80C1 positioned on the cable joint 28A of the second terminal 28T2.
  • the solder joint 80A of the first cable 80C1 is joined (fixed) to the cable joint 28A of the second terminal 28T2 via solder (not shown).
  • the second cable 80C2 is inserted into the frame body 22 through the second communication hole 84H2 formed in the cable insertion section 82.
  • the portion 80B of the second cable 80C2 arranged inside the frame body 22 is bent toward one side in the Y direction along the end 86A of the first bulkhead section 86 on the inside side of the frame body 22 and routed.
  • a part of the second cable 80C2 abuts against a positioning section 92 on one side in the Y direction while being arranged on one side in the X direction with respect to the positioning section 92.
  • the solder joint 80A of the second cable 80C2 is joined (fixed) to the cable joint 28A of the first terminal 28T1 via solder (not shown).
  • the portion 80B of the first cable 80C1 that is arranged inside the frame body 22 and the portion 80B of the second cable 80C2 that is arranged inside the frame body 22 intersect in a region adjacent to the end 86A of the first partition portion 86 on the inside side of the frame body 22 when viewed from one side in the Z direction.
  • the portion where the first cable 80C1 and the second cable 80C2 intersect when viewed from one side in the Z direction is referred to as the intersection portion 90.
  • the second cable 80C2 is arranged on one side in the Z direction with respect to the first cable 80C1.
  • the portion 80C of the first cable 80C1 that is arranged outside the frame body 22 and the portion 80C of the second cable 80C2 that is arranged outside the frame body 22 are pulled out from the frame body 22 to one side in the X direction.
  • the portion 80C of the first cable 80C1 that is arranged outside the frame body 22 and the portion 80C of the second cable 80C2 that is arranged outside the frame body 22 are twisted spirally around each other. This makes it difficult for the portion 80C of the first cable 80C1 that is arranged outside the frame body 22 and the portion 80C of the second cable 80C2 that is arranged outside the frame body 22 to separate from each other.
  • control unit 102 functions as a current direction adjustment unit 103 that adjusts the current direction of the input AC current and passes it through the coil 24.
  • the control unit 102 has, as an example, a CPU (Central Processing Unit: processor) 106, a ROM (Read Only Memory) 108, a RAM (Random Access Memory) 110, a storage 112, and an input/output interface (I/F) 114 that communicates with external devices, which are connected to each other via a bus 116 so as to be able to communicate with each other.
  • CPU Central Processing Unit: processor
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the input/output interface 114 is electrically connected to the actuator 10 and a vibration target part 104, such as a display part such as a liquid crystal panel and various controllers.
  • the CPU 106 is a central processing unit, and executes various programs to control the vibration of the actuator 10.
  • the CPU 106 reads out a control program from the ROM 108 or storage 112 based on a signal from the vibration target part 104, and executes the control program using the RAM 110 as a working area to control the vibration of the actuator 10. This controls the vibration of the actuator 10, and thereby controls the vibration of the vibration target part 104 to which the actuator 10 is attached.
  • the mover 14 is supported by the elastic support 16, and when no current is applied to the coil 24, the mover 14 is in the origin position shown in Figure 1.
  • the coil 24 is fixed to the frame body 22, and the magnet 52 and the like are provided on the mover 14. Therefore, by applying current to the coil 24 via the first cable 80C1 and the second cable 80C2 and the first terminal 28T1 and the second terminal 28T2, a thrust force is generated in the mover 14 as a reaction force to the force generated by the coil 24. Then, by applying an alternating current or the like to the coil 24, the mover 14 vibrates in the vertical direction along the center axis AX.
  • the current direction refers to the direction of the current flowing through the coil 24.
  • the voltage applied between the coils 24 is referred to as the inter-coil voltage V C.
  • the inter-coil voltage V C When the inter-coil voltage V C is a positive value, current is passed through the coils 24 in one direction. On the other hand, when the inter-coil voltage V C is a negative value, current is passed through the coils 24 in the other direction.
  • the state in which the inter-coil voltage V C is a positive value refers to a state in which the potential of the second terminal 28T2 is higher than the potential of the first terminal 28T1.
  • the state in which the inter-coil voltage V C is a negative value refers to a state in which the potential of the first terminal 28T1 is higher than the potential of the second terminal 28T2.
  • the value of the voltage V C applied between the coils is a positive value
  • a thrust is generated in the mover 14 in one direction in the Z direction.
  • the mover 14 is displaced so as to jump out of the mounting member 22.
  • the mover 14 is displaced beyond the end of the mounting member 22 opposite the bottom wall portion 30 in the vibration direction of the mover 14.
  • the value of the voltage V C applied between the coils is a negative value, when electricity is passed through the coil 24 in the other direction, a thrust is generated in the mover 14 in the other direction in the Z direction.
  • the control unit 102 detects that the user has touched the vibration target unit 104 by operating the vibration target unit 104, the control unit 102 acquires an AC current in step S1 as shown in Fig. 10.
  • the control unit 102 adjusts the direction of the AC current acquired in step S1 in step S2, and supplies power to the coil 24 in step S3. That is, the control unit 102 applies a coil-to-coil applied voltage V C (Input Voltage in Fig. 11) between the coils 24 as shown by "Input" in Fig. 11, and starts energizing the coils 24.
  • V C Input Voltage in Fig. 11
  • Dislacement [mm] is the amount of displacement of the mover 14 from the origin position S, with a positive value indicating the amount of displacement in the opposite direction to the bottom wall portion 30 and a negative value indicating the amount of displacement toward the bottom wall portion 30.
  • the control unit 102 starts energizing the coil 24 in one direction by applying a voltage between the coil 24 with a waveform indicated by "reverse” in FIG. 11. This causes the mover 14 to initially generate a thrust in one direction in the Z direction.
  • the waveforms indicated by "positive” and “reverse” are sine waves that amplify and then attenuate over time.
  • the vibration of the mover 14 assumed in this embodiment is a vibration that generates a short vibration (e.g., a two-pulse vibration) in the vibration target portion 104.
  • the displacement of the mover 14 is small in the first pulse immediately after the mover 14 starts to move, and the displacement of the mover 14 gradually increases. Thereafter, the displacement of the mover 14 gradually decreases.
  • the maximum displacement of the rising portion where the displacement of the mover 14 gradually increases differs between the case where the inter-coil applied voltage V C having the waveform indicated by “positive” in FIG. 11 is applied between the coils 24 and the case where the inter-coil applied voltage V C having the waveform indicated by “negative” in FIG. 11 is applied between the coils 24.
  • the control unit 102 controls the direction of the current to the coils 24 so that the maximum displacement of the rising portion, where the displacement of the mover 14 gradually increases, is formed when the mover 14 is displaced to the opposite side from the bottom wall portion 30, and applies an inter-coil voltage V C having a waveform indicated by “reverse” between the coils 24, thereby suppressing interference between the mover 14 and the bottom wall portion 30.
  • the current direction adjustment unit 103 controls the direction of the current to the coil 24 so that the maximum displacement of the mover 14 is on the side opposite the bottom wall portion 30.
  • the control unit 102 controls the direction of current flow to the coil 24 so that the maximum amount of displacement of the mover 14 from its origin position toward the side opposite the bottom wall portion 30 is greater than the maximum amount of displacement of the mover 14 from its origin position toward the bottom wall portion 30.
  • the control unit 102 controls the direction of current flow to the coil 24 so that the initial movement of the mover 14 is displaced toward the bottom wall portion 30. In other words, when current is passed through the coil 24, the mover 14 is configured to be displaced toward the bottom wall portion 30 during initial movement.
  • the control unit 102 controls the supply of electricity to the coil 24 so that the displacement amount D1 of the mover 14 from the origin position S toward the bottom wall portion 30 (the other side in the Z direction) is less than a predetermined displacement amount D2.
  • the predetermined displacement amount D2 is the displacement amount at which the mover 14 begins to contact the bottom wall portion 30 when the mover 14 is displaced from the origin position S toward the bottom wall portion 30.
  • the control unit 102 controls the flow of electricity to the coil 24 so that the displacement amount D1 of the movable element 14 from the origin position S toward the bottom wall portion 30 is less than the set displacement amount D2. This makes it possible to prevent the movable element 14 from contacting the mounting member 12 (the bottom wall portion 30 of the frame body 22).
  • the control unit 102 applies the inter-coil applied voltage V C between the coils 24 so as to have the frequency of the waveform shown in FIG. 11, the displacement amount D3 of the mover 14 from the origin position S to the opposite side of the bottom wall portion 30 (one side in the Z direction) is larger than the displacement amount D1 of the mover 14 from the origin position S to the bottom wall portion 30 side.
  • the control unit 102 starting the current supply to the coil 24 in one direction.
  • the maximum absolute value V C1 of the voltage applied to the coil 24 when energizing the coil 24 in one direction is the same as the maximum absolute value V C1 of the voltage applied to the coil 24 when energizing the coil 24 in the other direction, but the present disclosure is not limited to this.
  • the absolute value of the voltage applied to the coil 24 may be variable.
  • control unit 102 starts energizing the coil 24 by energizing it in one direction, but the present disclosure is not limited to this.
  • control unit 102 may start energizing the coil 24 by energizing it in the other direction.
  • the displacement amount D3 from the origin position S of the mover 14 to the opposite side from the bottom wall portion 30 (one side in the Z direction) is greater than the displacement amount D1 from the origin position S of the mover 14 to the bottom wall portion 30 side, but the present disclosure is not limited to this.
  • the displacement amount D3 from the origin position S of the mover 14 to the opposite side from the bottom wall portion 30 (one side in the Z direction) and the displacement amount D1 from the origin position S of the mover 14 to the bottom wall portion 30 side may be the same displacement amount.
  • the inter-coil applied voltage V C is a sine wave
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the inter-coil applied voltage V C may be a pulse wave.
  • the elastic support 16 is formed using a metal plate.
  • the elastic support is not limited to being made of metal, and may be made of resin (including elastomer) or cloth.
  • the elastic support is not limited to being in the shape of a plate.

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Abstract

振動発生装置は、アクチュエータ及び制御部を備えている。アクチュエータは、底壁部を有する取付部材と、取付部材に固定されたコイルと、可動子と、を備えている。可動子は、通電がコイルへなされていない状態で原点位置に位置し、一方向への通電がコイルへなされることで底壁部側へ変位し、他方向への通電がコイルへなされることで底壁部とは反対側へ変位する。制御部は、可動子の原点位置から底壁部側への変位量が定められた変位量未満となるようにコイルへの通電を制御しかつコイルへの通電方向を切り替えることで可動子を取付部材に対して繰り返し変位させる。可動子は、底壁部とは反対側へ変位する際、取付部材から飛び出すように変位可能となっている。

Description

アクチュエータ及び振動発生装置
　本開示は、アクチュエータ及び振動発生装置に関する。
　国際公開第２０２０／１８４４３９号には、コイルを備えた取付部材と、弾性支持体を介して取付部材に支持されている可動子と、を備えたアクチュエータが開示されている。この文献に記載されたコイルには、ケーブルを介して通電がなされるようになっている。そして、ケーブルを介してコイルへの通電が切り替えられることで、可動子が取付部材に対して繰り返し変位する（振動する）ようになっている。
　ところで、可動子が取付部材に対して繰り返し変位する構成のアクチュエータ及び当該アクチュエータを含んで構成された振動発生装置では、アクチュエータの体格を小さくし、かつ、可動子の振幅を大きくすることができることが望ましい。
　本開示は上記事実を考慮し、アクチュエータの体格を小さくし、かつ、可動子の振幅を大きくすることができるアクチュエータ及び振動発生装置を得ることが目的である。
　第１の態様のアクチュエータは、底壁部を有すると共に前記底壁部とは反対側が開放された取付部材と、前記取付部材の内側に配置されていると共に前記取付部材に固定されたコイルと、前記コイルと対向して配置されているマグネットを有し、通電が前記コイルへなされていない状態で原点位置に位置し、一方向への通電が前記コイルへなされることで前記底壁部側へ変位し、他方向への通電が前記コイルへなされることで前記底壁部とは反対側へ変位する可動子と、を備え、前記可動子は、前記底壁部とは反対側へ変位する際、前記取付部材から飛び出すように変位可能となっている。
　第１の態様のアクチュエータによれば、可動子が取付部材に対して底壁部側及び底壁部とは反対側へ繰り返し変位する。ここで、可動子は、底壁部とは反対側へ変位する際、取付部材から飛び出すように変位可能となっている。これにより、アクチュエータの体格を小さくし、かつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　第２の態様のアクチュエータは、第１の態様のアクチュエータにおいて、前記可動子の前記底壁部とは反対側への変位量は、前記底壁部側への変位量より多い。
　第２の態様のアクチュエータによれば、可動子の底壁部とは反対側への変位量が、底壁部側への変位量より多くなっている。これにより、可動子が取付部材の底壁部に接触することを抑制しつつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　第３の態様のアクチュエータは、第１の態様又は第２態様のアクチュエータにおいて、一部において前記取付部材に固定され、他の一部において前記可動子に固定された弾性支持体の前記底壁部側への変位可能量は、前記可動子と前記底壁部との間の距離より大きい。
　第３の態様のアクチュエータによれば、弾性支持体の底壁部側への変位可能量は、可動子と底壁部との間の距離より大きくなっていることで、可動子は、底壁部より反対側へ、可動子と底壁部の間の距離より、大きく振幅させることができる。そのため、可動子が取付部材の底壁部に接触することを抑制しつつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　第４の態様のアクチュエータは、第１の態様から第３態様のいずれか１つのアクチュエータにおいて、前記コイルに通電がなされた際、前記可動子は、初動において、前記底壁部側に変位するように構成されている。
　第４の態様のアクチュエータによれば、コイルに通電がなされた際、可動子は、初動において、底壁部側に変位するように構成されていることで、可動子の振動が増幅して減衰する短い振動を発生させる場合において、可動子の最大変位は、底壁部とは反対側に発現することになる。そのため、可動子が取付部材の底壁部に接触することを抑制しつつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　第５の態様のアクチュエータは、第１の態様から第４態様のいずれか１つのアクチュエータにおいて、一部において前記取付部材に固定され、他の一部において前記可動子に固定された弾性支持体には、開口部が形成されている。
　第５の態様のアクチュエータによれば、当該アクチュエータ内の熱を弾性支持体に形成された開口部を通じて放熱することができる。
　第６の態様の振動発生装置は、第１の態様から第５の態様のいずれか１つのアクチュエータと、前記可動子の前記原点位置から前記底壁部とは反対側への最大変位量が、前記可動子の前記原点位置から前記底壁部側への最大変位量よりも多くなるように、前記コイルへの通電方向を制御する制御部と、を備えている。
　第６の態様の振動発生装置によれば、制御部は、可動子の原点位置から底壁部とは反対側への最大変位量が、可動子の原点位置から底壁部側への最大変位量よりも多くなるように、コイルへの通電方向を制御する。これにより、可動子が取付部材の底壁部に接触することを抑制しつつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　第７の態様の振動発生装置は、第６の態様の振動発生装置において、前記制御部は、前記可動子の初動を、前記底壁部側に変位させるように前記コイルへの通電方向を制御する。
　　第７の態様の振動発生装置によれば、制御部は、可動子の初動において、底壁部側に変位させるようにコイルへの通電方向を制御する。これにより、可動子の振動が増幅して減衰する短い振動を発生させる場合において、可動子の最大変位は、底壁部とは反対側に発現することになる。そのため、可動子が取付部材の底壁部に接触することを抑制しつつ、可動子の振幅を大きくすることができる。
　本開示に係るアクチュエータ及び振動発生装置は、アクチュエータの体格を小さくし、かつ、可動子の振幅を大きくすることができる、という優れた効果を有する。
アクチュエータを示す斜視図である。 アクチュエータを分解して示す分解斜視図である。 アクチュエータをＸ方向及びＺ方向に沿って切断した断面を示す断面図である。 コイルが固定された状態の取付部材等を示す斜視図である。 コイルが固定された状態の取付部材等を示す平面図である。 コイルが固定された状態の取付部材等を示す断面図であり、第１連通孔及び第２連通孔と対応する部分においてＸ方向及びＹ方向に沿って切断した断面を示している。 取付部材等を示す断面斜視図であり、第１連通孔及び第２連通孔と対応する部分においてＸ方向及びＹ方向に沿って切断した断面を示している。 制御部の機能構成を示すブロック図である。 制御部を模式的に示すブロック図である。 制御部の制御を示すフローチャートである。 コイル間印加電圧と時間の関係を示すグラフである。 可動子と取付部材との位置関係を模式的に示す図である。 コイル間印加電圧と時間の関係を示すグラフである。
　図１～図９を用いて、本開示の実施形態に係る振動発生装置１００について説明する。図１に示されるように、振動発生装置１００は、アクチュエータ１０と、アクチュエータ１０を制御する制御部１０２と、を含んで構成されている。先ず、アクチュエータ１０について説明し、次に制御部１０２について説明することにする。なお、図中に示す矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向及び矢印Ｚ方向は、アクチュエータ１０の各方向を示している。以下の説明では、各図に示す＋Ｚ方向を上方向といい、－Ｚ方向を下方向という。但し、これはアクチュエータを基準にした方向概念であり、アクチュエータの取付姿勢を限定するものではない。また、Ｚ方向に平行な軸であって、後述する可動子１４の重心を通る軸を可動子１４の重心軸ＡＸという。そして、Ｘ方向において可動子１４の重心軸ＡＸに近づく方向をＸ方向内側、離れる方向をＸ方向外側といい、Ｙ方向において可動子１４の重心軸ＡＸに近づく方向をＹ方向内側、離れる方向をＹ方向外側という。また、＋Ｘ方向をＸ方向一方側、－Ｘ方向をＸ方向他方側、＋Ｙ方向をＹ方向一方側、－Ｙ方向をＹ方向他方側、＋Ｚ方向をＺ方向一方側、－Ｚ方向をＺ方向他方側という。
　図１に示されるように、本実施形態のアクチュエータ１０は、一例としてタッチパネルとして構成された液晶パネル等の表示部や各種のコントローラ等の振動対象部１０４（図９参照）に取り付けられることにより、当該表示部やコントローラ等の振動対象部１０４を振動させるアクチュエータである。このアクチュエータ１０への通電を制御することにより、タッチパネルやコントローラ等に触れる使用者の指に対して様々な触感を与えることが可能となっている。
　図１及び図２に示されるように、アクチュエータ１０は、タブレット端末の表示部等の取付対象物に取り付けられる取付部材１２と、取付部材１２に固定されたコイル２４と、取付部材１２に対して変位する可動子１４と、取付部材１２に対して可動子１４を弾性的に支持する弾性支持体１６と、を備えている。また、アクチュエータ１０は、弾性支持体１６の振動を減衰する２つの緩衝材１８と、弾性支持体１６に取り付けられると共に緩衝材１８における一方側の面を覆う２つのカバー部材２０と、を備えている。さらに、図４に示されるように、アクチュエータ１０は、コイル２４に通電を行うための一対のターミナル２８及び一対のケーブル８０を備えている。
（取付部材１２の構成）
　図１～図６に示されるように、取付部材１２は、箱状に形成されたフレーム本体２２と、取付用接着シート２６と、を備えている。なお、取付部材１２は、箱状に形成されたものに限定されない。
　フレーム本体２２は、一例として樹脂材料を用いて形成され、Ｚ方向一方側が開放された箱状に形成されている。なお、フレーム本体２２は、樹脂材料に限定されるものではない。このフレーム本体２２は、Ｚ方向を厚み方向とすると共にＺ方向から見てＸ方向を長手方向とし、かつＹ方向を短手方向とする長方形状に形成された底壁部３０を備えている。図２及び図４に示されるように、底壁部３０におけるＸ方向及びＹ方向の中心部には、Ｚ方向に貫通する円形の開口３２が形成されている。
　また、フレーム本体２２は、底壁部３０におけるＸ方向一方側及び他方側の端部からＺ方向一方側へ向けてそれぞれ立ち上がる一対の第１側壁部３６と、底壁部３０におけるＹ方向一方側及び他方側の端部からＺ方向一方側へ向けてそれぞれ立ち上がる一対の第２側壁部３８と、を備えている。
　図２に示されるように、一対の第１側壁部３６のＺ方向一方側の端面におけるＹ方向一方側及び他方側の端部は、それぞれ台座部４０となっている。ここで、図４～図７に示されるように、本実施形態の取付部材１２では、金属製のフレーム２３がフレーム本体２２にインサート成形等により固定されている。この金属製のフレーム２３の大部分はフレーム本体２２に内包されている。また、金属製のフレーム２３の一部分は、それぞれの台座部４０におけるＺ方向一方側の端面において露出している。
　また、フレーム本体２２は、一方の第１側壁部３６におけるＹ方向の中央部から他方の第１側壁部３６側へ向けて突出する中央突出部４４を備えている。さらに、フレーム本体２２は、他方の第１側壁部３６におけるＹ方向の中央部から一方の第１側壁部３６側へ向けて突出する中央突出部４４を備えている。ここで、一方の中央突出部４４におけるＺ方向一方側の端面及び一方の第１側壁部３６のＺ方向一方側の端面におけるＹ方向中央部分は、後述する一方の緩衝材１８が貼り付けられる緩衝材貼付面４６となっている。また、他方の中央突出部４４におけるＺ方向一方側の端面及び他方の第１側壁部３６のＺ方向一方側の端面におけるＹ方向中央部分は、後述する他方の緩衝材１８が貼り付けられる緩衝材貼付面４６となっている。また、フレーム本体２２は、一方（Ｘ方向一方側）の第１側壁部３６におけるＹ方向の中央部からフレーム本体の外側（Ｘ方向一方側）へ向けて突出する中央外側突出部４５を備えている。
（コイル２４の構成）
　図２～図６に示されるように、コイル２４は、導電性の電線がＺ方向を軸方向として環状に巻回されることで形成されている。図３に示されるように、本実施形態では、環状に形成されたボビン２５のまわりに導電性の電線が巻回されることで、コイル２４がボビン２５のまわりに形成されている。コイル２４は、ボビン２５を介してフレーム本体２２の底壁部３０に支持されている。なお、図３においては、断面のハッチングの図示を省略している。
（取付用接着シート２６の構成）
　図１及び図２に示されるように、取付用接着シート２６は、アクチュエータ１０を取付対象物に取り付けるための部材である。取付用接着シート２６は、両面が接着面とされた接着シートである。取付用接着シート２６は、フレーム本体２２の底壁部３０の下面側に接着される。なお、取付用接着シート２６には、フレーム本体２２の底壁部３０に形成された開口３２に対応する円形の開口２６Ａが形成されている。
（可動子１４の構成）
　可動子１４は、ヨーク５０と、マグネット５２と、ポールピース５４と、を含んで構成されている。
　ヨーク５０は、軟磁性体の材料を用いて形成されている。このヨーク５０は、Ｚ方向を厚み方向とする円板状に形成された天壁部５０Ａと、天壁部５０Ａの外側周縁から下方向に延びる周壁部５０Ｂと、を備えている。
　マグネット５２は、Ｚ方向を軸方向とする円板状に形成されている。このマグネット５２は、ヨーク５０の周壁部５０Ｂの内側に配置された状態で当該ヨーク５０の天壁部５０Ａの下面側に固定される。
　ポールピース５４は、軟磁性体の材料を用いて形成されている。このポールピース５４は、Ｚ方向を軸方向とする円板状に形成されており、マグネット５２の下面側に固定される。
　以上説明した可動子１４には、ヨーク５０、マグネット５２及びポールピース５４によって磁気回路が形成されている。マグネット５２及びポールピース５４と、ヨーク５０の周壁部５０Ｂとの間には、空間が形成され、この空間にコイル２４が配置される。
（弾性支持体１６の構成）
　図１及び図２に示されるように、弾性支持体１６は、一例として板状（平面状）に形成された金属板を用いて形成されている。この弾性支持体１６の自由状態(外力が作用していない状態)での形状は、当該弾性支持体１６の全体がＺ方向と直交する方向に沿う板状に形成されている。
　弾性支持体１６は、一部において取付部材１２に固定され、他の一部において可動子１４に固定される。弾性支持体１６において取付部材１２に固定される部分と可動子１４に固定される部分との間の部分は変形部６０となっており、この変形部６０は可動子１４が変位（振動）する際に変形する部分となっている。詳述すると、弾性支持体１６は、取付部材１２に固定される４つの取付部材側被固定部５６と、可動子１４に固定される可動子側被固定部５８と、取付部材側被固定部５６と可動子側被固定部５８との間を繋ぐ４つの変形部６０と、から構成される。本実施形態では、取付部材側被固定部５６に対する可動子側被固定部５８の底壁部３０側への変位可能量が、可動子１４と底壁部３０との間の距離より大きくなるように、変形部６０の寸法等が設定されている。
　４つの取付部材側被固定部５６は、Ｚ方向から見てフレーム本体２２の４つの台座部４０と対応する矩形状に形成されている。この４つの取付部材側被固定部５６は、台座部４０において露出している金属製のフレーム２３（図４参照）の一部にそれぞれ溶接等により固定されている。
　可動子側被固定部５８は、Ｚ方向から見て可動子１４の一部を構成するヨーク５０の天壁部５０Ａよりも小径とされた円形状に形成されている。この可動子側被固定部５８は、ヨーク５０の天壁部５０Ａに溶接等により固定されている。
　また、弾性支持体１６における可動子側被固定部５８と変形部６０との間には、開口部６１が形成されている。これにより、アクチュエータ１０の内部の熱を開口部６１を通じて放熱することが可能となっている。
（緩衝材１８の構成）
　図２に示されるように、緩衝材１８は、粘弾性を有する素材を用いて板状に形成されており、Ｚ方向を厚み方向とすると共にＺ方向から見て矩形状に形成されている。緩衝材１８におけるＺ方向他方側の面（下面）は、他の部材と接着可能な接着面となっている。また、緩衝材１８におけるＺ方向一方側の面（上面）は、他の部材と接着可能な接着面となっている。
　そして、一方の緩衝材１８の下面側の接着面は、フレーム本体２２の一方の緩衝材貼付面４６に貼り付けられる。これにより、一方の緩衝材１８が、フレーム本体２２の一方の緩衝材貼付面４６に取り付けられる。これと同様に、他方の緩衝材１８の下面側の接着面は、フレーム本体２２の他方の緩衝材貼付面４６に貼り付けられる。これにより、他方の緩衝材１８が、フレーム本体２２の他方の緩衝材貼付面４６に取り付けられる。
　ここで、弾性支持体１６がフレーム本体２２に取り付けられた状態では、一方の緩衝材１８の上面側の接着面が、弾性支持体１６の変形部６０の一部の下面側に貼り付けられる。これと同様に、弾性支持体１６がフレーム本体２２に取り付けられた状態では、他方の緩衝材１８の上面側の接着面が、弾性支持体１６の変形部６０の一部の下面側に貼り付けられる。
（カバー部材２０の構成）
　カバー部材２０は、粘弾性を有する素材を用いて板状に形成されており、Ｚ方向を厚み方向とすると共にＺ方向から見て矩形状に形成されている。
　カバー部材２０におけるＺ方向他方側の面（下面）は、他の部材と接着可能な接着面となっている。なお、カバー部材２０におけるＺ方向一方側の面（上面）は接着面とはなっていない。一方のカバー部材２０の下面側の接着面は、一方の緩衝材１８の上面側の接着面及び弾性支持体１６の変形部６０の一部の上面側に貼り付けられる。これと同様に、他方のカバー部材２０の下面側の接着面は、他方の緩衝材１８の上面側の接着面及び弾性支持体１６の変形部６０の一部の上面側に貼り付けられる。
（ターミナル２８の構成）
　図７に示されるように、一対のターミナル２８は、定められた形状に切断された導電性の金属板が折り曲げられること等により形成されている。ここで、一対のターミナル２８の一方及び他方をそれぞれ第１ターミナル２８Ｔ１及び第２ターミナル２８Ｔ２と呼ぶことにする。
　第１ターミナル２８Ｔ１は、フレーム本体２２の底壁部３０におけるＹ方向一方側においてＸ方向の中間部からＸ方向一方側の第１側壁部３６側へ向けて延びるケーブル接合部２８Ａを備えている。また、第１ターミナル２８Ｔ１は、ケーブル接合部２８ＡのＸ方向他方側の端部からＺ方向一方側へ向けて立ち上がっていると共にＹ方向他方側へ向けて延びるコイル端末接合部２８Ｂを備えている。また、第２ターミナル２８Ｔ２は、フレーム本体２２の底壁部３０におけるＹ方向他方側においてＸ方向の中間部からＸ方向一方側の第１側壁部３６側へ向けて延びるケーブル接合部２８Ａを備えている。また、第２ターミナル２８Ｔ２は、ケーブル接合部２８ＡのＸ方向他方側の端部からＺ方向一方側へ向けて立ち上がっていると共にＹ方向一方側へ向けて延びるコイル端末接合部２８Ｂを備えている。第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａ及び第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａは、フレーム本体２２の底壁部３０に固定されている。また、第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａ及び第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａには、後述する一対のケーブル８０（図６参照）の端部がそれぞれはんだ付けで接合されるようになっている。さらに、第１ターミナル２８Ｔ１のコイル端末接合部２８Ｂ及び第２ターミナル２８Ｔ２のコイル端末接合部２８Ｂには、前述のコイル２４（図６参照）の一方側の端末及び他方側の端末がそれぞれ接合されるようになっている。
（フレーム本体２２の細部の構成）
　次に、フレーム本体２２において後述する一対のケーブル８０が配索される部分の構成について説明する。
　図６及び図７に示されるように、フレーム本体２２におけるＸ方向一方側の第１側壁部３６におけるＹ方向の中央部、中央突出部４４及び中央外側突出部４５は、一対のケーブル８０が挿入されるケーブル挿入部８２となっている。このケーブル挿入部８２には、フレーム本体２２の内部と外部とを連通する第１連通孔８４Ｈ１及び第２連通孔８４Ｈ２が形成されている。第１連通孔８４Ｈ１及び第２連通孔８４Ｈ２は、Ｙ方向に並んで配置されている。なお、第１連通孔８４Ｈ１は第２連通孔８４Ｈ２に対してＹ方向一方側に配置されている。
　図６及び図７に示されるように、ケーブル挿入部８２において第１連通孔８４Ｈ１と第２連通孔８４Ｈ２とをＹ方向に隔てている部分は、第１隔壁部８６となっている。この第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａの形状は、Ｚ方向から見てＹ方向の両端部が湾曲した形状となっている。これに加えて、第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａは、ケーブル挿入部８２におけるＸ方向他方側の端面８２Ａに対してＸ方向一方側に位置している。また、第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａは、後述する一対のケーブル８０において第１ターミナル２８Ｔ１及び第２ターミナル２８Ｔ２にはんだ付けで固定されている部分に対してＸ方向一方側に位置している。
　フレーム本体２２は、底壁部３０からＺ方向一方側へ突出する第２隔壁部８８を備えている。この第２隔壁部８８は、フレーム本体２２の内部において可動子１４が配置されている側と第１連通孔８４Ｈ１に挿入されたケーブル８０と第２連通孔８４Ｈ２に挿入されたケーブル８０との交差部分９０が配置されている側とをＸ方向に隔てる部分として機能する。詳述すると、第２隔壁部８８は、Ｘ方向を厚み方向としてＹ方向及びＺ方向に延在する舌片状に形成されている。また、第２隔壁部８８は、Ｙ方向の中央部に配置されていると共にケーブル挿入部８２とＸ方向に対向して配置されている。
　フレーム本体２２は、底壁部３０からＺ方向一方側へ突出する一対の位置決め部９２を備えている。一対の位置決め部９２は、フレーム本体２２の内部において一対のケーブル８０の位置決めを行う部分として機能する。詳述すると、一方の位置決め部９２は、第２隔壁部８８に対してＹ方向一方側かつ第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａに対してＹ方向他方側に配置されている。また、他方の位置決め部９２は、第２隔壁部８８に対してＹ方向他方側かつ第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａに対してＹ方向一方側に配置されている。また、一対の位置決め部９２のＺ方向一方側の端部はＺ方向他方側の端部に対してＸ方向一方側に突出している。
（ケーブル８０の構成）
　図６に示されるように、一対のケーブル８０は、一例として銅線等の導電性の部材が絶縁性を有する被覆部材に覆われた構成となっている。なお、一対のケーブル８０において第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａ及び第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａにそれぞれはんだ付けで接合される部分をはんだ接合部８０Ａと呼ぶことにする。はんだ接合部８０Ａにおいては、被覆部材が除去されている。ここで、一対のケーブル８０の一方及び他方をそれぞれ第１ケーブル８０Ｃ１及び第２ケーブル８０Ｃ２と呼ぶことにする。
　図６に示されるように、第１ケーブル８０Ｃ１は、ケーブル挿入部８２に形成された第１連通孔８４Ｈ１からフレーム本体２２の内部に挿入される。第１ケーブル８０Ｃ１においてフレーム本体２２の内部に配置されている部分８０Ｂは、第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａに沿ってＹ方向他方側へ向けて曲げられて配索されている。また、第１ケーブル８０Ｃ１の一部は、Ｙ方向他方側の位置決め部９２に対してＸ方向一方側に配置された状態で当該位置決め部９２に当接している。これにより、第１ケーブル８０Ｃ１のはんだ接合部８０Ａが第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａ上に位置している状態が保たれるようになっている。また、第１ケーブル８０Ｃ１のはんだ接合部８０Ａは第２ターミナル２８Ｔ２のケーブル接合部２８Ａに図示しないはんだを介して接合（固定）されている。
　第２ケーブル８０Ｃ２は、ケーブル挿入部８２に形成された第２連通孔８４Ｈ２からフレーム本体２２の内部に挿入される。第２ケーブル８０Ｃ２においてフレーム本体２２の内部に配置されている部分８０Ｂは、第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａに沿ってＹ方向一方側へ向けて曲げられて配索されている。また、第２ケーブル８０Ｃ２の一部は、Ｙ方向一方側の位置決め部９２に対してＸ方向一方側に配置された状態で当該位置決め部９２に当接している。これにより、第２ケーブル８０Ｃ２のはんだ接合部８０Ａが第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａ上に位置している状態が保たれるようになっている。また、第２ケーブル８０Ｃ２のはんだ接合部８０Ａは第１ターミナル２８Ｔ１のケーブル接合部２８Ａに図示しないはんだを介して接合（固定）されている。
　第１ケーブル８０Ｃ１においてフレーム本体２２の内部に配置されている部分８０Ｂ及び第２ケーブル８０Ｃ２においてフレーム本体２２の内部に配置されている部分８０Ｂは、Ｚ方向一方側から見て第１隔壁部８６におけるフレーム本体２２の内部側の端部８６Ａと隣接する領域において交差している。なお、Ｚ方向一方側から見て第１ケーブル８０Ｃ１と第２ケーブル８０Ｃ２とが交差している部分を交差部分９０と呼ぶことにする。第１ケーブル８０Ｃ１と第２ケーブル８０Ｃ２との交差部分９０においては、第２ケーブル８０Ｃ２が第１ケーブル８０Ｃ１に対してＺ方向一方側に配置されている。
　第１ケーブル８０Ｃ１においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃ及び第２ケーブル８０Ｃ２においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃは、フレーム本体２２からＸ方向一方側へ引き出された状態となっている。第１ケーブル８０Ｃ１においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃ及び第２ケーブル８０Ｃ２においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃは、互いに螺旋状に捩じられている。これにより、第１ケーブル８０Ｃ１においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃ及び第２ケーブル８０Ｃ２においてフレーム本体２２の外側に配置される部分８０Ｃが互いに離間し難くなっている。
（制御部１０２の構成）
　図８に示されるように、制御部１０２は、入力された交流電流の電流方向を調節してコイル２４へ通電させる電流方向調節部１０３として機能する。図９に示されるように、制御部１０２は、一例として、ＣＰＵ（Central Processing Unit：プロセッサ）１０６、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０８、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１０、ストレージ１１２及び外部の装置との通信を行う入出力インタフェース(Ｉ／Ｆ)１１４を有しており、これらがバス１１６を介して相互に通信可能に接続された構成になっている。
　入出力インタフェース１１４には、アクチュエータ１０及び液晶パネル等の表示部や各種のコントローラ等の振動対象部１０４が電気的に接続されている。ＣＰＵ１０６は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行してアクチュエータ１０の振動を制御する。詳述すると、ＣＰＵ１０６は、振動対象部１０４からの信号に基づいてＲＯＭ１０８やストレージ１１２から制御プログラムを読み出し、ＲＡＭ１１０を作業領域として制御プログラムを実行して、アクチュエータ１０の振動を制御する。これにより、アクチュエータ１０の振動が制御されて、当該アクチュエータ１０が取り付けられた振動対象部１０４の振動が制御される。
（本実施形態の作用並びに効果）
　次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
　図１～図６に示されるように、以上説明したアクチュエータ１０では、可動子１４が弾性支持体１６に支持されており、コイル２４に通電していない状態では、可動子１４が図１に示す原点位置にある。本実施形態のアクチュエータ１０では、コイル２４がフレーム本体２２に固定され、マグネット５２等が可動子１４に設けられた構成となっている。そのため、第１ケーブル８０Ｃ１及び第２ケーブル８０Ｃ２並びに第１ターミナル２８Ｔ１及び第２ターミナル２８Ｔ２を介してコイル２４に通電することにより、可動子１４には、コイル２４から発生する力の反力としての推力が発生する。そして、コイル２４に交流等を通電させることにより、可動子１４が重心軸ＡＸに沿って上下方向に振動する。なお、通電方向とは、コイル２４に流れる電流の向きのことである。
　ここで、コイル２４間に印加される電圧をコイル間印加電圧ＶＣと呼ぶことにする。また、コイル間印加電圧ＶＣの値がプラスの値となっている状態では、一方向への通電がコイル２４へなされるようになっている。これに対して、コイル間印加電圧ＶＣの値がマイナスの値となっている状態では、他方向への通電がコイル２４へなされるようになっている。なお、コイル間印加電圧ＶＣの値がプラスの値となっている状態とは、第２ターミナル２８Ｔ２の電位が第１ターミナル２８Ｔ１の電位よりも高くなっている状態のことである。また、コイル間印加電圧ＶＣの値がマイナスの値となっている状態とは、第１ターミナル２８Ｔ１の電位が第２ターミナル２８Ｔ２の電位よりも高くなっている状態のことである。
　コイル間印加電圧ＶＣの値がプラスの値となっていることにより、一方向への通電がコイル２４へなされると、可動子１４にはＺ方向一方側への推力が発生する。このとき、可動子１４は、取付部材２２から飛び出すように変位する。言い換えると、可動子１４は、可動子１４の振動方向において、取付部材２２の底壁部３０とは反対側の端部を超えて変位する。また、コイル間印加電圧ＶＣの値がマイナスの値となっていることにより、他方向への通電がコイル２４へなされると、可動子１４にはＺ方向他方側への推力が発生する。
　そして、例えば、使用者が振動対象部１０４を操作することにより、当該使用者が振動対象部１０４に触れたことが制御部１０２によって検出されると、図１０に示されるように、制御部１０２は、ステップＳ１で交流電流を取得する。次に、制御部１０２は、ステップＳ２においてステップＳ１で取得した交流電流の向きを調整し、ステップＳ３においてコイル２４に電力を供給する。すなわち、制御部１０２は、図１１において「Input」で示されるようにコイル間印加電圧ＶＣ（図１１におけるInput Voltage）をコイル２４間に印加して、コイル２４への通電を開始する。
　なお、図１１における「Displacement［mm］」は、可動子１４の原点位置Ｓからの変位量であり、プラスの値は底壁部３０とは反対側への変位量を示しており、マイナスの値は底壁部３０側への変位量を示している。ここで、制御部１０２は、コイル２４への通電を開始する際に、図１１において「逆」で示された波形でコイル２４間に電圧を印加することで、コイル２４への一方向への通電から開始する。これにより、可動子１４には、Ｚ方向一方側への推力が最初に発生するようになっている。なお、図１１において、「正」及び「逆」で示された波形は、時間の経過とともに増幅してから減衰するサイン波となっている。ここで、本実施形態で想定している可動子１４の振動は、振動対象部１０４に短い振動（例えば、２パルスの振動）を生じさせるような振動である。
　図１１において、「正」及び「逆」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加する場合においては、可動子１４が動き出した直後の１パルス目における可動子１４の変位量は少なく、徐々に可動子１４の変位量が多くなる。その後、徐々に可動子１４の変位量が少なくなる。この徐々に可動子１４の変位量が多くなる立ち上がり部分の最大変位量は、図１１において「正」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加する場合と図１１において「逆」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加する場合とで異なる。すなわち、図１１において、「逆」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加する場合は、この徐々に可動子１４の変位量が多くなる立ち上がり部分の最大変位量となる部分は、可動子１４が底壁部３０とは反対側に変位した際に発現する。一方、図１１において「正」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加する場合は、この徐々に可動子１４の変位量が多くなる立ち上がり部分の最大変位量となる部分は、可動子１４が底壁部３０側に変位した際に発現する。
　そこで、本実施形態では、この徐々に可動子１４の変位量が多くなる立ち上がり部分の最大変位量となる部分が、可動子１４が底壁部３０とは反対側に変位した際に形成されるように、制御部１０２が、コイル２４への電流の向きを制御して、「逆」で示された波形のコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加して、可動子１４と底壁部３０との干渉を抑制している。
　言い換えると、電流方向調整部１０３は、可動子１４の最大変位が、底壁部３０とは反対側になるように、コイル２４への電流の向きを制御している。制御部１０２は、可動子１４の原点位置から底壁部３０とは反対側への最大変位量が、可動子１４の原点位置から底壁部３０側への最大変位量よりも多くなるように、コイル２４への通電方向を制御する。制御部１０２は、可動子１４の初動を、底壁部３０側に変位させるようにコイル２４への通電方向を制御する。すなわち、コイル２４に通電がなされた際、可動子１４は、初動において、底壁部３０側に変位するように構成されている。
　すなわち、図１２に示されるように、本実施形態では、可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０側（Ｚ方向他方側）への変位量Ｄ１が定められた変位量Ｄ２未満となるように、制御部１０２がコイル２４への通電を制御している。なお、定められた変位量Ｄ２とは、可動子１４が原点位置Ｓから底壁部３０側へ変位した際に、可動子１４が底壁部３０に接触し始める変位量のことである。
　以上説明したように、本実施形態のアクチュエータ１０及び制御部１０２を有する振動発生装置１００においては、可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０側への変位量Ｄ１が定められた変位量Ｄ２未満となるように、制御部１０２がコイル２４への通電を制御する。これにより、可動子１４が取付部材１２（フレーム本体２２の底壁部３０）に接触することを抑制できる。
　また、本実施形態では、制御部１０２が、図１１に示された波形の周波数となるようにコイル間印加電圧ＶＣをコイル２４間に印加した場合に、可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０とは反対側（Ｚ方向一方側）への変位量Ｄ３が可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０側への変位量Ｄ１よりも多くなるようになっている。これは、制御部１０２がコイル２４への通電を開始する際に一方向への通電から開始することにより実現している。これにより、本実施形態では、可動子１４のＺ方向への変位量を確保しつつ、可動子１４が取付部材１２に接触することを抑制することができる。また、本実施形態では、一方向への通電をコイル２４へする際にコイル２４に印加する電圧の絶対値の最大値ＶＣ１と他方向への通電をコイル２４へする際にコイル２４に印加する電圧の絶対値の最大値ＶＣ１とが同じ値であっても、可動子１４が取付部材１２に接触することを抑制できる。
　なお、本実施形態では、一方向への通電をコイル２４へする際にコイル２４に印加する電圧の絶対値の最大値ＶＣ１と他方向への通電をコイル２４へする際にコイル２４に印加する電圧の絶対値の最大値ＶＣ１とが同じ値となるようにした例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、コイル２４に印加する電圧の絶対値を可変にしてもよい。
　また、本実施形態では、制御部１０２がコイル２４への通電を開始する際に一方向への通電から開始するようにした例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、制御部１０２がコイル２４への通電を開始する際に他方向への通電から開始するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０とは反対側（Ｚ方向一方側）への変位量Ｄ３が可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０側への変位量Ｄ１よりも多くなるようにした例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０とは反対側（Ｚ方向一方側）への変位量Ｄ３と可動子１４の原点位置Ｓから底壁部３０側への変位量Ｄ１とが同じ変位量となるようにしてもよい。
　また、本実施形態では、コイル間印加電圧ＶＣがサイン波となるようにした例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、図１３に示されるように、コイル間印加電圧ＶＣがパルス波となるようにしてもよい。
　また、本実施形態では、弾性支持体１６は、金属板を用いて形成されている例を示した。しかし、弾性支持体は、金属製に限定されるものではなく、樹脂製（エラストマーも含む）あっても、布製であってもよい。また、弾性支持体は、板状に限定されるものではない。
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。
　２０２２年１１月８日に出願された日本国特許出願２０２２－１７８９７５号の開示は、その全体が参照により本明細書に取込まれる。

Claims (7)

  1. 　底壁部を有すると共に前記底壁部とは反対側が開放された取付部材と、
    　前記取付部材の内側に配置されていると共に前記取付部材に固定されたコイルと、
    　前記コイルと対向して配置されているマグネットを有し、通電が前記コイルへなされていない状態で原点位置に位置し、一方向への通電が前記コイルへなされることで前記底壁部側へ変位し、他方向への通電が前記コイルへなされることで前記底壁部とは反対側へ変位する可動子と、を備え、
    　前記可動子は、前記底壁部とは反対側へ変位する際、前記取付部材から飛び出すように変位可能なアクチュエータ。
  2. 　前記可動子の前記底壁部とは反対側への変位量は、前記底壁部側への変位量より多い
    　請求項１に記載のアクチュエータ。
  3. 　一部において前記取付部材に固定され、他の一部において前記可動子に固定された弾性支持体の前記底壁部側への変位可能量は、前記可動子と前記底壁部との間の距離より大きい
    　請求項１に記載のアクチュエータ。
  4. 　前記コイルに通電がなされた際、前記可動子の初動は、前記底壁部側に変位するように構成されている
    　請求項１に記載のアクチュエータ。
  5. 　一部において前記取付部材に固定され、他の一部において前記可動子に固定された弾性支持体には、開口部が形成されている
    　請求項１に記載のアクチュエータ。
  6. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のアクチュエータと、
    　前記可動子の前記原点位置から前記底壁部とは反対側への最大変位量が、前記可動子の前記原点位置から前記底壁部側への最大変位量よりも多くなるように、前記コイルへの通電方向を制御する制御部と、
    　を備えた振動発生装置。
  7. 　前記制御部は、前記可動子の初動において、前記底壁部側に変位させるように前記コイルへの通電方向を制御する
    　請求項６に記載の振動発生装置。
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