特許 7410705 アクチュエータおよび触覚デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-26

(45)【発行日】2024-01-10

(54)【発明の名称】アクチュエータおよび触覚デバイス

(51)【国際特許分類】

   B06B 1/04 20060101AFI20231227BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20231227BHJP

【ＦＩ】

B06B1/04 S

G06F3/01 560

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019227941

(22)【出願日】2019-12-18

(65)【公開番号】P2021094527

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000002233

【氏名又は名称】ニデックインスツルメンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142619

【弁理士】

【氏名又は名称】河合 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100125690

【弁理士】

【氏名又は名称】小平 晋

(74)【代理人】

【識別番号】100153316

【弁理士】

【氏名又は名称】河口 伸子

(72)【発明者】

【氏名】土橋 将生

(72)【発明者】

【氏名】北原 裕士

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１３０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８１９９５５５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０９６６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０３０２６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０１３０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１９４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６２６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０６Ｂ １／００－ ３／０４

Ｈ０２Ｎ ２／００－ ２／１８

Ｇ０６Ｆ ３／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持体と、
可動体と、
前記支持体および前記可動体の双方に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、
磁石および前記磁石に第１方向で対向するコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する方向に相対移動させる駆動力を発生させる磁気駆動回路と、
を有し、
前記支持体は、前記磁石および前記コイルの一方を保持するホルダを含み、
前記可動体は、前記磁石および前記コイルの他方を保持するヨークを含み、
前記接続体は、前記第１方向に対して直交する方向で前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、
前記第１方向に対して直交し、前記駆動力の発生方向に交差する方向を第２方向としたとき、
前記接続体は、前記第２方向において前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、
前記ヨークは、前記ホルダに対して前記第１方向の一方側で対向する第１端板部と、前記ホルダに対して前記第１方向の他方側で対向する第２端板部と、前記ホルダに対して前記第２方向の一方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第１連結部と、前記ホルダに対して前記第２方向の他方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第２連結部と、を備え、
前記接続体は、前記ホルダと前記第１連結部との間、および前記ホルダと前記第２連結部との間の各々に配置されていることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項2】

請求項１に記載のアクチュエータにおいて、
前記ヨークは、前記第１方向に重ねて配置された第１ヨークおよび第２ヨークからなり、
前記第１ヨークおよび前記第２ヨークは同一形状であることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項3】

請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルは、前記第２方向に対して斜めに交差する方向に長手方向が延在する空芯コイルであることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項4】

請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、
前記コイルは、前記第２方向に長手方向が延在する空芯コイルであることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか一項に記載のアクチュエータにおいて、
前記支持体は、前記コイルおよび前記ホルダを含み、
前記可動体は、前記磁石および前記ヨークを含むことを特徴とするアクチュエータ。

【請求項6】

請求項５に記載のアクチュエータにおいて、
前記支持体は、前記ヨークを外側から覆うカバーを有することを特徴とするアクチュエータ。

【請求項7】

支持体と、
可動体と、
前記支持体および前記可動体の双方に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、
磁石および前記磁石に第１方向で対向するコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する方向に相対移動させる駆動力を発生させる磁気駆動回路と、
を有し、
前記支持体は、前記磁石および前記コイルの一方を保持するホルダを含み、
前記可動体は、前記磁石および前記コイルの他方を保持するヨークを含み、
前記接続体は、前記第１方向に対して直交する方向で前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、
前記第１方向に対して直交し、前記駆動力の発生方向に交差する方向を第２方向としたとき、
前記接続体は、前記第２方向において前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、
前記ヨークは、前記ホルダに対して前記第１方向の一方側で対向する第１端板部と、前記ホルダに対して前記第１方向の他方側で対向する第２端板部と、前記ホルダに対して前記第２方向の一方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第１連結部と、前記ホルダに対して前記第２方向の他方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第２連結部と、を備え、
前記接続体は、前記ホルダと前記第１連結部との間、および前記ホルダと前記第２連結部との間の各々に配置されていることを特徴とする触覚デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可動体を振動させるアクチュエータおよび触覚デバイスに関するものである。

【背景技術】

【0002】

磁気駆動機構によって振動を発生させる機器として、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体を支持体および記可動体の双方に接続する一方、磁石とコイルとが第１方向で対向する磁気駆動回路によって、可動体を支持体に対して第１方向に交差する第２方向に相対移動させるアクチュエータが提案されている（特許文献1参照）。ここで、支持体には、コイルを保持するホルダが設けられ、可動体には、磁石を保持するヨークがホルダを覆うように設けられる。また、可動体を覆うようにカバーを支持体に設け、ヨークとカバーとが第１方向で対向する部分に接続体が設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－０１３０９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のアクチュエータでは、第１方向にホルダ、ヨーク、接続体およびカバーが重なるため、アクチュエータの薄型化が困難である。一方、アクチュエータの薄型化を図ろうとする場合、第１方向に直交する方向でヨークとカバーとの間に広いスペースを設けて接続体を配置することが必要となる。その際、カバーの外形寸法が制限されていると、接続体を配置した方向におけるヨークの寸法およびホルダの寸法を小さくする必要があり、それに伴い、コイルおよび磁石の寸法が小さくなる。従って、特許文献１に記載の構成や特許文献１の記載から想到できる構成では、アクチュエータの小型化、および駆動力の増大の双方を図ることが困難である。

【0005】

以上の問題に鑑みて、本発明の課題は、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることのできるアクチュエータおよび触覚デバイスを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のアクチュエータは、支持体と、可動体と、前記支持体および前記可動体の双方に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、磁石および前記磁石に第１方向で対向するコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する方向に相対移動させる駆動力を発生させる磁気駆動回路と、を有し、前記支持体は、前記磁石および前記コイルの一方を保持するホルダを含み、前記可動体は、前記磁石および前記コイルの他方を保持するヨークを含み、前記接続体
は、前記第１方向に対して直交する方向で前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、前記第１方向に対して直交し、前記駆動力の発生方向に交差する方向を第２方向としたとき、前記接続体は、前記第２方向において前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、前記ヨークは、前記ホルダに対して前記第１方向の一方側で対向する第１端板部と、前記ホルダに対して前記第１方向の他方側で対向する第２端板部と、前記ホルダに対して前記第２方向の一方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第１連結部と、前記ホルダに対して前記第２方向の他方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第２連結部と、を備え、前記接続体は、前記ホルダと前記第１連結部との間、および前記ホルダと前記第２連結部との間の各々に配置されていることを特徴とする。

【0007】

本発明では、磁石とコイルとが対向する第１方向に対して直交する方向で、支持体に設けられたホルダと可動体に設けられたヨークとが対向する部分に接続体が設けられている。このため、アクチュエータの第１方向の寸法を小さくすることができる。また、ヨークを覆うように設けたカバーとヨークとの間に接続体を設けた場合と違って、ヨークの外側に接続体を設けるための大きなスペースを必要としない。このため、第１方向に直交する方向のうち、接続体を設けた方向におけるアクチュエータのサイズを小さくした場合でも
、ヨークおよびホルダを縮小する必要がないので、磁石およびコイルのサイズを大きくすることができる。それ故、大きな駆動力を得ることができる。よって、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることができる。

【0010】

本発明において、前記ヨークは、前記第１方向に重ねて配置された第１ヨークおよび第２ヨークからなり、前記第１ヨークおよび前記第２ヨークは同一形状である態様を採用することができる。

【0011】

本発明において、前記コイルは、前記第２方向に対して斜めに交差する方向に長手方向が延在する空芯コイルである態様を採用することができる。

【0012】

本発明において、前記コイルは、前記第２方向に長手方向が延在する空芯コイルである態様を採用することができる。

【0013】

本発明において、前記支持体は、前記コイルおよび前記ホルダを含み、前記可動体は、前記磁石および前記ヨークを含む態様を採用することができる。

【0014】

本発明において、前記支持体は、前記ヨークを外側から覆うカバーを有する態様を採用することができる。

【0015】

本発明に係る触覚デバイスは、支持体と、可動体と、前記支持体および前記可動体の双方に接続され、弾性および粘弾性の少なくとも一方を備えた接続体と、磁石および前記磁石に第１方向で対向するコイルを備え、前記可動体を前記支持体に対して前記第１方向に交差する方向に相対移動させる駆動力を発生させる磁気駆動回路と、を有し、前記支持体は、前記磁石および前記コイルの一方を保持するホルダを含み、前記可動体は、前記磁石および前記コイルの他方を保持するヨークを含み、前記接続体は、前記第１方向に対して直交する方向で前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、前記第１方向に対して直交し、前記駆動力の発生方向に交差する方向を第２方向としたとき、前記接続体は、前記第２方向において前記ホルダと前記ヨークとが対向する部分に配置され、前記ヨークは、前記ホルダに対して前記第１方向の一方側で対向する第１端板部と、前記ホルダに対して前記第１方向の他方側で対向する第２端板部と、前記ホルダに対して前記第２方向の一方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第１連結部と、前記ホルダに対して前記第２方向の他方側で前記第１端板部と前記第２端板部とを連結する第２連結部と、を備え、前記接続体は、前記ホルダと前記第１連結部との間、および前記ホルダと前記第２連結部との間の各々に配置されていることを特徴とする。

【0016】

本発明では、磁石とコイルとが対向する第１方向に対して直交する方向で、支持体に設けられたホルダと可動体に設けられたヨークとが対向する部分に接続体が設けられている。このため、触覚デバイスの第１方向の寸法を小さくすることができる。また、ヨークを覆うように設けたカバーとヨークとの間に接続体を設けた場合と違って、ヨークの外側に接続体を設けるための大きなスペースを必要としない。このため、第１方向に直交する方向のうち、接続体を設けた方向における触覚デバイスのサイズを小さくした場合でも、ヨークおよびホルダを縮小する必要がないので、磁石およびコイルのサイズを大きくすることができる。それ故、大きな駆動力を得ることができる。よって、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明では、磁石とコイルとが対向する第１方向に対して直交する方向で、支持体に設けられたホルダと可動体に設けられたヨークとが対向する部分に接続体が設けられている。このため、アクチュエータや触覚デバイスの第１方向の寸法を小さくすることができる。また、ヨークを覆うように設けたカバーとヨークとの間に接続体を設けた場合と違って、ヨークの外側に接続体を設けるための大きなスペースを必要としない。このため、第１方向に直交する方向のうち、接続体を設けた方向におけるアクチュエータや触覚デバイスのサイズを小さくした場合でも、ヨークおよびホルダを縮小する必要がないので、磁石およびコイルのサイズを大きくすることができる。それ故、大きな駆動力を得ることができる。よって、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態１に係るアクチュエータの外観斜視図。

【図2】図１のアクチュエータの分解斜視図。

【図3】図１に示すアクチュエータのＸＺ断面図。

【図4】図３に示す磁気駆動回路を第１方向の他方側からみた分解斜視図。

【図5】図３に示す磁気駆動回路を第１方向の一方側からみた分解斜視図。

【図6】図４に示すヨークの斜視図。

【図7】図３に示す磁気駆動回路の平面図。

【図8】図１に示すアクチュエータの振動特性を模式的に示す説明図。

【図9】本発明の実施形態２に係るアクチュエータの説明図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照しながら、本発明の例示的なアクチュエータの実施形態を説明する。以下の説明において、互いに直交する３つの方向を各々、第１方向Ｚ、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙとして説明する。また、第２方向Ｘの一方側にＸ１を付し、第２方向Ｘの他方側にＸ２を付し、第３方向Ｙの一方側にＹ１を付し、第３方向Ｙの他方側にＹ２を付し、第１方向Ｚの一方側にＺ１を付し、第１方向Ｚの他方側にＺ２を付して説明する。

【0020】

以下に説明するアクチュエータ１は、可動体３を支持体２に対して相対移動させる磁気駆動回路１０を有する。磁気駆動回路１０は、磁石５と、第１方向Ｚで磁石５と対向するコイル６とを有する。磁気駆動回路１０は、コイル６が支持体２の側に設けられ、磁石５が可動体３の側に設けられる態様を採用することができる。また、磁気駆動回路１０は、磁石５が支持体２の側に設けられ、コイル６が可動体３の側に設けられる態様を採用してもよい。以下に説明する実施形態は、コイル６が支持体２に設けられ、磁石５が可動体３に設けられている。

【0021】

［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１に係るアクチュエータ１の外観斜視図である。図２は、図１のアクチュエータ１の分解斜視図である。図３は、図１に示すアクチュエータ１のＸＺ断面図である。なお、図３では、カバー９の図示を省略してある。

【0022】

以下の説明において、第１方向Ｚからみたとき第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに対して交差する方向を第４方向Ｆとし、第１方向Ｚからみたとき第４方向Ｆに対して直交する方向を第５方向Ｇとする。以下に説明する形態において、第４方向Ｆおよび第５方向Ｇは、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙによって規定される仮想面と平行であるため、第１方向Ｚに直交する。

【0023】

（全体構成）
図１、図２および図３に示すアクチュエータ１は、多角形のカバー９を含む支持体２と、カバー９の内部に収容された可動体３とを有する。支持体２は、第３方向Ｙにおいて対向する一対の第１側面部２１と、第１方向Ｚにおいて対向する一対の第２側面部２２と、第２方向Ｘにおいて対向する一対の底面部２３とを有する。従って、アクチュエータ１は、第２方向Ｘに長手方向を向けた直方体形状である。

【0024】

可動体３は、可動体３と支持体２との間に配置された接続体４を介して、支持体２に支持される。接続体４は、弾性体または粘弾性体からなり、可動体３は、接続体４によって、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに相対的に移動可能な状態に支持体２に支持される。本形態において、接続体４は直方体形状の粘弾性体からなる。

【0025】

後述するように、支持体２は、コイル６、ホルダ７、カバー９および回路基板（図示せず）を有する。可動体３は、磁石５およびヨーク８を有し、磁石５とコイル６は、可動体３を第１方向Ｚに直交する方向に駆動する磁気駆動回路１０を構成している。従って、アクチュエータは、アクチュエータ１を取り付けた機器等を利用する者に触覚を与える振動デバイスとして使用することができる。例えば、アクチュエータ１は、ゲーム機の操作部材、操作パネル、自動車のハンドルや座席等に組み込んで使用することができる。

【0026】

（支持体２）
図４は、図３に示す磁気駆動回路１０を第１方向Ｚの他方側Ｚ２からみた分解斜視図である。図５は、図３に示す磁気駆動回路１０を第１方向Ｚの一方側Ｚ１からみた分解斜視図である。

【0027】

図１、図２および図３に示すように、支持体２において、カバー９は、第１カバー部材９１と、第２カバー部材９２とを有しており、第１カバー部材９１と第２カバー部材９２との間には、可動体３、コイル６およびホルダ７が収容される。カバー９の第３方向Ｙの一方側Ｙ１の側面には、開口部９３が形成されている。

【0028】

第１カバー部材９１は、第２方向Ｘを向く底板部９１１と、底板部９１１の端縁から第２方向Ｘの一方側Ｘ１に突出する側板部９１２とを有する。側板部９１２の第２方向Ｘの一方側Ｘ１の端部には、切り欠き部９１４が設けられる。第２カバー部材９２は、第２方向Ｘを向く底板部９２１と、底板部９２１の端縁から第２方向Ｘの他方側Ｙ２に突出する側板部９２２とを有する。側板部９２２の第２方向Ｘの他方側Ｘ１の端部には、切り欠き部９２４が設けられる。本形態では、第１カバー部材９１の側板部９１２、および第２カバー部材９２の側板部９２２のうち、第３方向Ｙにおいて対向する部分によって、支持体２の第１側面部２１が構成され、第１方向Ｚにおいて対向する部分によって支持体２の第２側面部２２が構成される。また、第１カバー部材９１の底板部９１１、および第２カバー部材９２の底板部９２１によって支持体２の底面部２３が構成される。

【0029】

ホルダ７は、樹脂材料からなる。図４および図５に示すように、ホルダ７は、コイル６および回路基板（図示せず）を保持する。ホルダ７は、第１方向Ｚから見た形状が長方形の本体部７１と、本体部７１の端縁から第１方向Ｚの両側に突出する側壁７２とを有する。本体部７１には、第１方向Ｚの一方側Ｚ１に凹んだ２つの凹部７３が第２方向Ｘで並列するように設けられており、２つの凹部７３の各々にコイル６が配置される。凹部７３は、第５方向Ｇに沿って長手方向が延在する長円形である。

【0030】

凹部７３は、第５方向Ｇの中央部分が第１方向Ｚに貫通するとともに、第５方向Ｇの両端部分に底部７３１を有する。底部７３１は、コイル６に第１方向Ｚの一方側Ｚ１から当接することによって、凹部７３の内側に配置されたコイル６を第１方向Ｚにおいて位置決めする。コイル６は、接着剤によってホルダ７の凹部７３に固定される。コイル６は、第
５方向Ｇに沿って長手方向が延在する長円形の空芯コイルである。従って、コイル６は、第５方向Ｇに沿って延在する２つの直線部分６１（有効部分）と、２つの直線部分６１の端部を繋ぐ曲線部分６２（無効部分）とを有する。

【0031】

側壁７２は、第２方向Ｘの一方側Ｘ１に位置する第１壁部７２１と、第２方向Ｘの他方側Ｘ２に位置する第２壁部７２２と、第３方向Ｙの一方側Ｙ１に位置する第３壁部７２３と、第３方向Ｙの他方側Ｙ２に位置する第４壁部７２４とを有する。第３壁部７２３の第２方向Ｘの中央部分には、外側に向けて突出した突部７２５が形成されている。また、図示を省略するが、第４壁部７２４の第２方向Ｘの中央部分にも、第３壁部７２３と同様、外側に向けて突出した突部７２５が形成されている。

【0032】

このように構成した第１カバー部材９１および第２カバー部材９２を第２方向Ｘで組付ける際、溶接等により固定される。また、第１カバー部材９１および第２カバー部材９２が固定されると、切り欠き部９１４および切り欠き部９２４は、突部７２５が内側に位置する開口部９３を構成する。従って、突部７２５とカバー９の側板部９１２、９２２とを接着等の方法で固定することによってホルダ７とカバー９とが固定される。

【0033】

（可動体３）
図６は、図４に示すヨーク８の斜視図である。図４および図５に示すように、可動体３において、磁石５は、２つのコイル６の直線部分６１に第１方向Ｚの一方側Ｚ１で対向する２つの第１磁石５１と、２つのコイル６の直線部分６１に第１方向Ｚの他方側Ｚ２で対向する２つの第２磁石５２とを有する。磁石５（第１磁石５１および第２磁石５２）は各々、磁性材料からなるヨーク８（第１ヨーク８１および第２ヨーク８２）に保持されている。

【0034】

第１磁石５１および第２磁石５２において、コイル６を介して対向する部分は異なる極に着磁されている。また、第１磁石５１および第２磁石５２において、コイル６の２つの直線部分６１に対向する部分は異なる極に着磁されている。従って、コイル６に通電すると、磁気駆動回路１０は、可動体３を支持体２に対して第１方向Ｚに交差する方向に相対移動させる駆動力を発生させる。本形態において、駆動力の発生方向は第４方向Ｆである。

【0035】

ヨーク８は、第１ヨーク８１と、第１ヨーク８１に対して第１方向Ｚの他方側Ｚ２に配置された第２ヨーク８２とによって構成される。本形態において、第１ヨーク８１および第２ヨーク８２は、同一形状であり、第３方向Ｙから見たときの形状は、第１ヨーク８１および第２ヨーク８２のいずれもがＬ字形状である。より具体的には、第１ヨーク８１は、ホルダ７の本体部７１に第１方向Ｚの一方側Ｚ１で対向する第１端板部８１１と、第１端板部８１１の第２方向Ｘの一方側Ｘ１の縁から第１方向Ｚの他方側Ｚ２に折れ曲がった第１連結部８１２とを有する。第２ヨーク８２は、ホルダ７の本体部７１に第１方向Ｚの他方側Ｚ２で対向する第２端板部８２１と、第２端板部８２１の第２方向Ｘの他方側Ｘ２の縁から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に折れ曲がった第２連結部８２２とを有する。第１連結部８１２の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の端部の中央部分には、凸部８１３が設けられ、第２連結部８２２の第１方向Ｚの一方側Ｚ２の端部の中央部分には、凸部８２３が設けられている。第１端板部８１１の第２方向Ｘの他方側Ｘ２の端部の中央部分には、凸部８２３が嵌る凹部８１４が設けられ、第２端板部８２１の第２方向Ｘの一方側Ｘ１の端部の中央部分には、凸部８１３が嵌る凹部８２４が設けられている。

【0036】

従って、図４、図５および図６に示すように、第１ヨーク８１と第２ヨーク８２とを重ねると、第１連結部８１２は、ホルダ７に対して第２方向Ｘの一方側Ｘ１で第１端板部８１１と第２端板部８２１とを連結し、第２連結部８２２は、ホルダ７に対して第２方向Ｘ
の他方側Ｘ２で第１端板部８１１と第２端板部８２１とを連結する。また、凸部８１３、８２３を凹部８１４、８２４に嵌めた状態で、凸部８１３、８２３の縁と凹部８１４、８２４の縁とを溶接等で固定することによって、第１ヨーク８１と第２ヨーク８２とを連結することができる。

【0037】

このように、第１ヨーク８１および第２ヨーク８２は同一形状であるため、共通の部品を第１ヨーク８１および第２ヨーク８２として用いることができる。それ故、アクチュエータ１に用いる部品の種類を削減することができる。

【0038】

本形態において、第１磁石５１は、第１ヨーク８１の第１端板部８１１の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の面に接着等の方法で固定され、コイル６に第１方向Ｚの一方側Ｚ１で対向する。第２磁石５２は、第２ヨーク８２の第２端板部８２１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１の面に接着等の方法で固定され、コイル６に第１方向Ｚの他方側Ｚ２で対向する。ここで、第１端板部８１１の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の面には、第１磁石５１を位置決めするための突部８１６が形成されている。また、第２端板部８２１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１の面には、第２磁石５２を位置決めするための突部８２６が形成されている。突部８１６、８２６は、例えば、半抜き加工により形成された複数のダボからなる。第１磁石５１は、突部８１６で区画された領域に配置された際、突部８１６に当接することにより、第１端板部８１１に位置決めされる。第２磁石５２は、突部８２６で区画された領域に配置された際、突部８２６に当接することにより、第２端板部８２１に位置決めされる。

【0039】

（磁気駆動回路１０）
図７は、図３に示す磁気駆動回路１０の平面図である。図７において、磁石５は右上がりの斜線を付した部分であり、磁石５に付した一点鎖線は着磁境界線５０である。図７に示すように、アクチュエータ１は、磁石５と長円形のコイル６との対からなる磁気駆動回路１０を２組有する。各磁気駆動回路１０は、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙによって規定される面内方向であって、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに対して交差する第４方向Ｆに働く駆動力を発生させる。例えば、第４方向Ｆは、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに対して４５°傾いた方向である。

【0040】

（接続体４）
図３および図７に示すように、接続体４は、第１方向Ｚおよび駆動力の発生方向（第４方向Ｆ）の双方に交差する方向でホルダ７とヨーク８とが対向する部分に配置されている。本形態において、ヨーク８は、ホルダ７に対して第２方向Ｘの一方側Ｘ１で第１端板部８１１と第２端板部８２１とを連結する第１連結部８１２と、ホルダ７に対して第２方向Ｘの他方側Ｘ２で第１端板部８１１と第２端板部８２１を連結する第２連結部８２２とを備えていることから、接続体４は、ホルダ７と第１連結部８１２との間、およびホルダ７と第２連結部８２２との間の各々に配置されている。より具体的には、接続体４は、ホルダ７の第１壁部７２１と第１連結部８１２との間に配置された第１接続体４１と、ホルダ７の第２壁部７２２と第２連結部８２２とのの間に配置された第２接続体４２とからなる。第１接続体４１は、ホルダ７の第１壁部７２１、および第１連結部８１２に接着剤等により固定され、第２接続体４２は、ホルダ７の第２壁部７２２、および第２連結部８２２に接着剤等により固定されている。また、第１接続体４１および第２接続体４２は各々、第２方向Ｘに圧縮された状態にある。

【0041】

第１接続体４１および第２接続体４２として、シリコーンゲル等からなるゲル状部材、天然ゴム、ジエン系ゴム（例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム等）、非ジエン系ゴム（例えば、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等）、熱可塑性エラストマー等の各種ゴム
材料及びそれらの変性材料を用いることができる。本形態において、第１接続体４１および第２接続体４２は、シリコーンゲル等からなるゲル状部材である。

【0042】

（駆動方法１）
本形態のアクチュエータ１において、コイル６に通電すると、磁気駆動回路１０は、第１方向Ｚに直交する第４方向Ｆの駆動力を発生させる。従って、可動体３を支持体２に対して第１方向Ｚに直交する第４方向Ｆに駆動し、可動体３を第４方向Ｆに振動させることができる。従って、コイル６に印加する交流波形を調整することで、可動体３が第４方向Ｆの一方側に移動する加速度と、可動体３が第４方向Ｆの他方側に移動する加速度を異なるものとすることができる。したがって、アクチュエータ１を取り付けた機器等を利用する者は、第４方向Ｆにおいて方向性を有する振動を体感することができる。

【0043】

（駆動方法２）
図８は、図１に示すアクチュエータ１の振動特性を模式的に示す説明図であり、図８の横軸は磁気駆動回路１０の駆動周波数ｆであり、コイル６へ流す駆動電流の周波数である。また、図８の縦軸は、可動体３が振動する際の加速度である。図７において、第１接続体４１および第２接続体４２は、伸縮方向に変形する際のばね定数とせん断方向に変形する際のばね定数が異なる。本形態では、第１接続体４１および第２接続体４２は粘弾性体である。例えば、第１接続体４１および第２接続体４２は、シリコーンゲル等からなるゲル状部材である。シリコーンゲルは、伸縮方向に変形する際のばね定数が、せん断方向に変形する際のばね定数の３倍程度になる粘弾性体である。粘弾性体は、厚さ方向と交差する方向（せん断方向）に変形する場合、引っ張られて伸びる方向の変形であるため、非線形の成分よりも線形の成分が大きい変形特性を備える。また、厚さ方向に押圧されて圧縮変形する際は、線形の成分よりも非線形の成分が大きい伸縮特性を備える一方、厚さ方向に引っ張られて伸びる場合は、非線形の成分よりも線形の成分が大きい伸縮特性を備える。

【0044】

ここで、磁気駆動回路１０が発生させる駆動力は、第２方向Ｘの成分と第３方向Ｙの成分を含む第４方向Ｆの駆動力である。また、可動体３が第３方向Ｙに振動する際、アクチュエータ１は、第１接続体４１および第２接続体４２がせん断方向に変形する第１振動系を構成する。これに対して、可動体３が第２方向Ｘに振動する際、アクチュエータ１は、第１接続体４１および第２接続体４２が伸縮方向に変形する第２振動系を構成する。

【0045】

また、可動体３が第３方向Ｙに振動する第１振動系を構成する場合と、可動体３が第２方向Ｘに振動する第２振動系を構成する場合とでは、接続体４が全体として異なるばね定数で変形するように構成されている。そのため、アクチュエータ１は、第１振動系の共振周波数ｆＡと、第２振動系の共振周波数ｆＢとが異なり、図８に示すように、２つの共振周波数ｆＡ、ｆＢで可動体３の加速度最大周波数が大きくなっている。

【0046】

従って、磁気駆動回路１０の駆動周波数を変化させると、共振周波数ｆＡと一致あるいは共振周波数ｆＡに近い値の駆動周波数にしたとき、可動体３が第３方向Ｙに大きく振動する。この結果、アクチュエータ１は、共振周波数ｆＡの第３方向Ｙの振動を出力することができる。また、磁気駆動回路１０の駆動周波数を共振周波数ｆＢと一致あるいは共振周波数ｆＢに近い値にしたとき、可動体３が第２方向Ｘに大きく振動する。この結果、アクチュエータ１は、共振周波数ｆＢの第２方向Ｘの振動を出力することができる。よって、アクチュエータ１は、共通の磁気駆動回路１０の駆動周波数を調節するだけで、異なる振動方向で、且つ、異なる周波数の振動を出力することができる。また、コイル６に印加する交流波形を調整して、可動体３が一方側に移動する加速度と、可動体３が他方側に移動する加速度とを相違させれば、利用者は、方向性を有する振動を体感することができる。それ故、アクチュエータ１は、可動体３が第２方向Ｘまたは第３方向Ｙに振動すること
により、アクチュエータ１や、アクチュエータ１を取り付けた機器等を利用する者に振動を与える触覚デバイスとして使用することができる。

【0047】

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のアクチュエータ１（触覚デバイス）では、磁石５とコイル６とが対向する第１方向Ｚに対して直交する第２方向Ｘで、支持体２に設けられたホルダ７と可動体３に設けられたヨーク８とが対向する部分に接続体４が設けられている。このため、アクチュエータ１の第１方向Ｚの寸法を小さくすることができる。また、ヨーク８を覆うように設けたカバー９とヨーク８との間に接続体を設けた場合と違って、ヨーク８の外側に接続体４を設けるための大きなスペースを必要としない。このため、第１方向Ｚに直交する方向のうち、接続体４を設けた第２方向Ｘにおけるアクチュエータ１のサイズを小さくした場合でも、ヨーク８およびホルダ７を第２方向Ｘにおいて縮小する必要がない。従って、磁石５およびコイル６のサイズを大きくすることができるので、大きな駆動力を得ることができる。よって、本形態のアクチュエータ１によれば、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることができる。

【0048】

［実施形態２］
図９は、本発明の実施形態２に係るアクチュエータ１の説明図であり、磁気駆動回路１０および接続体４の平面構造を示してある。なお、本形態の基本的な構成は実施形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図９に示すように、本形態のアクチュエータ１においては、磁気駆動回路１０は、１つのコイル６に対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２の双方に磁石５が設けられている。ここで、コイル６は、第２方向Ｘに沿って長手方向が延在する長円形の空芯コイルである。より具体的には、コイル６では、２つの直線部分６１（有効部分）が第２方向Ｘに延在しており、磁石５は、２つの直線部分６１に異なる磁極が対向している。従って、磁気駆動回路１０は、第１方向Ｚおよび第２方向Ｘに対して直交する第３方向Ｙの駆動力を発生させる。それ故、可動体３は、支持体２に対して第３方向Ｙに振動する。

【0049】

本形態においても、実施形態１と同様、第１方向Ｚおよび駆動力の発生方向（第３方向Ｙ）の双方に交差する方向でホルダ７とヨーク８とが対向する部分に配置されている。より具体的には、接続体４は、ホルダ７の第１壁部７２１とヨーク８の第１連結部８１２との間に配置された第１接続体４１と、ホルダ７の第２壁部７２２とヨーク８の第２連結部８２２との間に配置された第２接続体４２とからなる。第１接続体４１は、ホルダ７の第１壁部７２１、および第１連結部８１２に接着剤等により固定され、第２接続体４２は、ホルダ７の第２壁部７２２、および第２連結部８２２に接着剤等により固定されている。また、第１接続体４１および第２接続体４２は各々、第２方向Ｘに圧縮された状態にある。本形態において、第１接続体４１および第２接続体４２は、シリコーンゲル等からなるゲル状部材である。

【0050】

このように本形態のアクチュエータ１（触覚デバイス）でも、実施形態１と同様、磁石５とコイル６とが対向する第１方向Ｚに対して直交する第２方向Ｘで、支持体２に設けられたホルダ７と可動体３に設けられたヨーク８とが対向する部分に接続体４が設けられている。このため、アクチュエータ１や触覚デバイスの第１方向Ｚの寸法を小さくすることができる。また、ヨーク８を覆うように設けたカバー９とヨーク８との間に接続体を設けた場合と違って、ヨーク８の外側に接続体４を設けるための大きなスペースを必要としない。このため、第１方向Ｚに直交する方向のうち、接続体４を設けた第２方向Ｘにおけるアクチュエータ１のサイズを小さくした場合でも、ヨーク８およびホルダ７を第２方向Ｘにおいて縮小する必要がない。従って、磁石５およびコイル６のサイズを大きくすることができるので、大きな駆動力を得ることができる。よって、本形態のアクチュエータ１によれば、小型化、および駆動力の増大の双方を図ることができる。

【0051】

［他の実施形態］
上記形態では、コイル６に対する第１方向Ｚの両側に磁石５（第１磁石５１および第２磁石５２）を配置しているが、コイル６に対する第１方向Ｚの一方側Ｚ１または他方側Ｚ２のみに磁石５を配置してもよい。

【0052】

上記形態では、コイル６およびホルダ７を支持体２に設け、磁石５（第１磁石５１および第２磁石５２）およびヨーク８（第１ヨーク８１および第２ヨーク８２）を可動体３に設けたが、コイル６およびホルダ７を可動体３に設け、磁石５（第１磁石５１および第２磁石５２）およびヨーク８（第１ヨーク８１および第２ヨーク８２）を支持体２に設けたアクチュエータに本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0053】

１…アクチュエータ（触覚デバイス）、２…支持体、３…可動体、４…接続体、５…磁石、６…コイル、７…ホルダ、８…ヨーク、９…カバー、１０…磁気駆動回路、４１…第１接続体、４２…第２接続体、５０…着磁境界線、５１…第１磁石、５２…第２磁石、６１…直線部分、６２…曲線部分、７１…本体部、７２…側壁、８１…第１ヨーク、８２…第２ヨーク、９１…第１カバー部材、９２…第２カバー部材、７２１…第１壁部、７２２…第２壁部、８１１…第１端板部、８１２…第１連結部、８１３、８２３…凸部、８２１…第２端板部、８２２…第２連結部、Ｆ…第４方向、Ｇ…第５方向、Ｘ…第２方向、Ｙ…第３方向、Ｚ…第１方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】