特許 7441533 リニア振動アクチュエータ

(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】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】リニア振動アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/16 20060101AFI20240222BHJP

   B06B 1/04 20060101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

H02K33/16 A

B06B1/04 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021536856

(86)(22)【出願日】2020-07-02

(86)【国際出願番号】 JP2020025933

(87)【国際公開番号】W WO2021020013

(87)【国際公開日】2021-02-04

【審査請求日】2023-06-20

(31)【優先権主張番号】P 2019140285

(32)【優先日】2019-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000240477

【氏名又は名称】Ｏｒｂｒａｙ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】中村 元一

(72)【発明者】

【氏名】岡本 千尋

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２４１２９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２６３６２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０３０１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８５６６０６５（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０６Ｂ１／００－３／０４

Ｈ０２Ｋ３３／００－３３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の振動方向において直進振動可能な可動子と、
前記可動子を収容する収容手段と、
コイルおよび磁石を有して前記可動子を駆動する駆動手段と、
前記可動子に対して前記振動方向の両側から付勢力を付与する付勢手段と、を備え、
前記付勢手段が、弾性変形することで前記付勢力を付与するバネ部材と、前記駆動手段の磁石とは別体に構成されるとともに前記可動子および前記収容手段のそれぞれに対して固定された磁石同士の反発力により前記付勢力を付与する磁気付勢手段と、を有することを特徴とするリニア振動アクチュエータ。

【請求項2】

前記バネ部材は、前記可動子のストロークの全長に亘って弾性変形するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動アクチュエータ。

【請求項3】

前記バネ部材は、前記可動子のストロークの一部において弾性変形するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のリニア振動アクチュエータ。

【請求項4】

前記振動方向に沿って棒状に延在して前記可動子を案内する案内手段をさらに備え、
前記バネ部材は、コイル状に形成された圧縮バネであるとともに、前記案内手段が挿通されることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のリニア振動アクチュエータ。

【請求項5】

前記駆動手段の磁石は、磁極方向が前記振動方向と略直交したものを有することで駆動力を生じ、
前記磁気付勢手段は、磁極方向が前記振動方向に沿ったものを有することで前記付勢力を付与することを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のリニア振動アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リニア振動アクチュエータに関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、スマートフォン等の携帯端末には、ユーザに対して振動を伝達するために振動発生装置が搭載されることがある。振動発生装置に設けられる可動子は、駆動力が付与されるだけでなく、振動方向の両側から付勢力が付与されることにより、所定の振動中心を有して振動する。このように可動子を振動させる振動装置として、可動子に対して磁石によって付勢力を付与するリニア振動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたリニア振動装置では、可動子とハウジングとのそれぞれに磁石を設け、磁気バネによって可動子を付勢するようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２２６３５９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載されたように磁気バネによって可動子を付勢する構成では、磁気バネのばね定数が非線形性を有する（可動子の位置によってばね定数が変化する）ため、可動子の位置によって共振周波数が変化し、共振によって大きな振幅を得ようとすると駆動電流の制御が複雑になるという不都合があった。

【0005】

このとき、磁石同士が接近するほど、ばね定数の変化が大きくなる（非線形性が高くなる）ことから、磁石同士が比較的離れておりばね定数の変化が小さい（非線形性が低い）領域を利用する構成が考えられる。しかしながら、非線形性の低い領域ではばね定数の絶対値が小さく、可動子を駆動させる際に所望の加速度が得られなくなってしまう場合がある。

【0006】

本発明の目的は、制御を容易なものとしつつ大きな加速度を得ることができるリニア振動アクチュエータを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のリニア振動アクチュエータは、所定の振動方向において直進振動可能な可動子と、前記可動子を収容する収容手段と、コイルおよび磁石を有して前記可動子を駆動する駆動手段と、前記可動子に対して前記振動方向の両側から付勢力を付与する付勢手段と、を備え、前記付勢手段が、弾性変形することで前記付勢力を付与するバネ部材と、前記駆動手段の磁石とは別体に構成されるとともに前記可動子および前記収容手段のそれぞれに対して固定された磁石同士の反発力により前記付勢力を付与する磁気付勢手段と、を有することを特徴とする。

【0008】

以上のような本発明によれば、付勢手段がバネ部材と磁気付勢手段とを有することで、付勢手段のばね定数は、バネ部材の線形なばね定数と、磁気付勢手段の非線形なばね定数と、の和になる。従って、磁気付勢手段のばね定数のうち非線形性の低い領域を用いても、合計のばね定数を確保することができ、大きな加速度を得ることができる。また、合計のばね定数の非線形性を低くすることができ、駆動手段の制御を容易なものとすることができる。

【0009】

また、本発明のリニア振動アクチュエータでは、前記バネ部材は、前記可動子のストロークの全長に亘って弾性変形するように設けられていることが好ましい。このような構成によれば、可動子のストロークの全長に亘って、合計のばね定数を大きくすることができる。

【0010】

また、本発明のリニア振動アクチュエータでは、前記バネ部材は、前記可動子のストロークの一部において弾性変形するように設けられていてもよい。このような構成によれば、可動子が振動中心から離れた際に大きな付勢力を作用させ、大きな加速度を得ることができる。尚、合計のばね定数は、バネ部材の変形開始位置において不連続に変化するものの、線形なばね定数分が増加するだけであり、駆動手段の制御が複雑化しにくい。

【0011】

また、本発明のリニア振動アクチュエータでは、前記振動方向に沿って棒状に延在して前記可動子を案内する案内手段をさらに備え、前記バネ部材は、コイル状に形成されるとともに前記案内手段が挿通されることが好ましい。このような構成によれば、バネ部材を設けるためのスペースを小さくすることができ、装置全体の大型化を抑制することができる。

【0012】

また、本発明のリニア振動アクチュエータでは、前記駆動手段の磁石は、磁極方向が前記振動方向と略直交したものを有することで駆動力を生じ、前記磁気付勢手段は、磁極方向が前記振動方向に沿ったものを有することで前記付勢力を付与することが好ましい。このような構成によれば、駆動手段と磁気付勢手段とのそれぞれにおいて大きな磁力を発生させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明のリニア振動アクチュエータによれば、付勢手段がバネ部材と磁気付勢手段とを有することで、制御を容易なものとしつつ大きな加速度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１実施形態に係るリニア振動アクチュエータを示す分解斜視図である。

【図2】前記リニア振動アクチュエータを示す斜視図である。

【図3】前記リニア振動アクチュエータの駆動手段を構成する磁石を模式的に示す側面図である。

【図4】前記リニア振動アクチュエータの磁気付勢手段を模式的に示す平面図である。

【図5】前記リニア振動アクチュエータにおける可動子の変位と付勢手段のばね定数との関係を模式的に示すグラフである。

【図6】前記リニア振動アクチュエータにおける周波数と前記可動子の加速度との関係を模式的に示すグラフである。

【図7】本発明の第２実施形態に係るリニア振動アクチュエータを示す分解斜視図である。

【図8】前記リニア振動アクチュエータを示す斜視図である。

【図9】前記リニア振動アクチュエータにおける可動子の変位と付勢手段のばね定数との関係を模式的に示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。

【0016】

［第１実施形態］
本実施形態のリニア振動アクチュエータ１Ａは、図１に示すように、可動子２と、２本のシャフト３Ａ、３Ｂと、コイル４と、収容手段としてのケース５と、２つの固定側磁石６Ａ、６Ｂと、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７と、４つのコイルばね８と、を備え、例えばスマートフォン等の携帯端末に搭載されて振動を発生する。リニア振動アクチュエータ１Ａは、可動子２の振動方向を長手方向とする直方体状に形成され、以下では、振動方向をＸ方向とし、幅方向をＹ方向とし、高さ方向をＺ方向とする。

【0017】

可動子２は、図２にも示すように、枠体２１と、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃと、ヨーク２３と、２つの移動側磁石２４Ａ、２４Ｂと、を有する。

【0018】

枠体２１は、Ｘ方向を長手方向とするとともにＸＹ平面に沿った長方形板状に形成され、直方体状の収容部２１１を有している。枠体２１は、その四隅に、Ｙ方向において開口した断面円状の保持部２１２を有している。

【0019】

駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃは、Ｘ方向に並べられるとともに枠体２１の収容部２１１に収容される。このとき、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃは、図３に示すようなハルバッハ配列の着磁方向を有して配置される。即ち、駆動用磁石２２ＡのＮ極がＺ方向上側（コイル４とは反対側）に向けられ、駆動用磁石２２ＢのＮ極がＸ方向における駆動用磁石２２Ａ側に向けられ、駆動用磁石２２ＣのＮ極がＺ方向下側に向けられる。このように、駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃの磁極方向はＺ方向に沿っている。

【0020】

このようなハルバッハ配列とすることにより、駆動用磁石２２Ａの上側においてＺ方向上向きの磁束が集中し、駆動用磁石２２Ｃの上側においてＺ方向下向きの磁束が集中するようになっている。尚、駆動用磁石の個数および着磁方向は、上記のものに限定されず、コイルに電流を流した際にＸ方向のローレンツ力が生じるような構成であればよい。

【0021】

ヨーク２３は、例えば鉄等の強磁性体によってＸＹ平面に沿った長方形板状に形成され、枠体２１のＺ方向上側に固定される。尚、ヨーク２３の重量を調節することにより、可動子２全体の重量を調節してもよい（即ちヨーク２３を錘として用いてもよい）し、ヨークは省略されてもよい。

【0022】

２つの移動側磁石２４Ａ、２４Ｂは、サマリウムコバルト磁石によって構成され、Ｘ方向両端部それぞれに配置される。

【0023】

シャフト３Ａ、３Ｂは、Ｘ方向に沿って延在する断面円形の棒状部材であって、ケース５とは別体に構成されている。２本のシャフト３Ａ、３Ｂが可動子２をＹ方向から挟み込むように配置される。

【0024】

可動子２の４つの保持部２１２がシャフト３Ａ、３Ｂを摺動可能に保持する。即ち、筒状に形成された保持部２１２の内側に、シャフト３Ａ、３Ｂが位置づけられる（保持部２１２に挿通される）ようになっている。可動子２の保持部２１２がＹ方向両側のシャフト３Ａ、３Ｂを摺動可能に保持することにより、可動子２は、シャフト３Ａ、３ＢによってＸ方向に移動するように案内される。このように、シャフト３Ａ、３Ｂが案内手段として機能する。

【0025】

コイル４は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）７に配置される。ＦＰＣ７は、ＸＹ平面に沿った板状に形成され、ケース５に対して移動不能に固定されるとともに、ケース５の外部に突出して電力が供給される電力供給部７１を有している。

【0026】

可動子２は、Ｚ方向においてコイル４と対向するように配置される。コイル４は、Ｘ方向に沿って延在する一対の第１延在部４１、４２と、Ｙ方向に沿って延在する一対の第２延在部４３、４４と、を有して略長方形状に形成されている。一対の第１延在部４１、４２は、Ｚ方向から見て、駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃに対してＹ方向の両側に配置される。またＺ方向から見て、第２延在部４３は、駆動用磁石２２Ａに重なるように配置され、第２延在部４４は、駆動用磁石２２Ｃに重なるように配置される。

【0027】

コイル４に電力が供給されると、第２延在部４３、４４に流れる電流と、その近傍（駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃの周辺）の磁場と、の相互作用により、Ｘ方向に沿ったローレンツ力が生じる。これにより、Ｘ方向に沿った駆動力が可動子２に加わる。即ち、コイル４と駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃとが、可動子２を駆動する駆動手段として機能する。

【0028】

尚、可動子２がＸ方向に移動する際、第２延在部４３、４４と駆動用磁石２２Ａ、２２ＣとがＺ方向から見て重なるような範囲で大きなローレンツ力が得られる。従って、第２延在部４３、４４と駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃとの位置関係によって可動子２のストローク長が変化する。

【0029】

ケース５は、枠状のケース本体５１と、ＸＹ平面に沿って延びるとともにケース本体５１の下側開口を塞ぐ下蓋５２と、ＸＹ平面に沿って延びるとともにケース本体５１の上側開口を塞ぐ上蓋５３と、を有し、Ｘ方向を長手方向とする直方体状に形成される。ケース５には、可動子２と、シャフト３Ａ、３Ｂと、コイル４と、固定側磁石６Ａ、６Ｂと、ＦＰＣ７と、が収容される。

【0030】

ケース本体５１のうちＸ方向両側の壁５１１、５１２には、シャフト３Ａ、３Ｂの端部が挿通される保持孔５１０が形成されている。これにより、シャフト３Ａ、３ＢがＸ方向に沿って延びるように、ケース５によって支持される。

【0031】

固定側磁石６Ａは、サマリウムコバルト磁石によって構成され、ケース本体５１の壁５１１における２つの保持孔５１０の間且つ内面側に固定される。また、固定側磁石６Ｂは、ケース本体５１の壁５１２における２つの保持孔５１０の間且つ内面側に固定される。尚、本実施例では固定側磁石６Ａ、６Ｂ及び移動側磁石２４Ａ、２４Ｂを、耐熱性・耐食性等に優れるサマリウムコバルト磁石によって構成したが、他の種類の磁石を適用することも可能である。

【0032】

コイルばね８にはシャフト３Ａ、３Ｂが挿通され、４つのコイルばね８が２本のシャフト３Ａ、３Ｂの両端部に配置される。それぞれのコイルばね８は、可動子２とケース本体５１の壁５１１、５１２との間に配置される。本実施形態では、コイルばね８の一端が可動子２に固定され、他端が壁５１１、５１２に固定されており、コイルばね８は可動子２のストロークの全長に亘って弾性変形するように設けられている。尚、コイルばね８のいずれか一方の端部のみが固定されていてもよいし、両端が固定されていなくてもよい。また、可動子２がＸ方向における振動中心に位置する際、コイルばね８は多少圧縮されていてもよいし、自然状態であってもよい。

【0033】

可動子２が振動中心から壁５１１側に近づくと、可動子２と壁５１１との間に配置されたコイルばね８が圧縮されて弾性変形し、可動子２に対し、壁５１２側への付勢力を付与する。一方、可動子２が振動中心から壁５１２側に近づくと、可動子２と壁５１２との間に配置されたコイルばね８が圧縮されて弾性変形し、可動子２に対し、壁５１１側への付勢力を付与する。このように、４つのコイルばね８は、機械的に圧縮されて弾性変形することで可動子２に対してＸ方向両側から付勢力を付与するバネ部材として機能する。尚、コイルばね８は、伸長されて弾性変形することにより、可動子２に対して付勢力を付与してもよい。

【0034】

次に、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂの詳細な構造について図４を参照しつつ説明する。尚、移動側磁石２４Ａと移動側磁石２４Ｂとは同様の構成を有しており、固定側磁石６Ａと固定側磁石６Ｂとは同様の構成を有している。従って、以下では移動側磁石２４Ａおよび固定側磁石６Ａの構成について説明し、移動側磁石２４Ｂおよび固定側磁石６Ｂについての説明は省略する。

【0035】

移動側磁石２４Ａの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを有する。即ち、第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２との間の区画面は、ＺＸ平面に沿ったものとなる。

【0036】

第１磁気区間Ａ１では、Ｎ極が内側（駆動用磁石２２Ａ～２２Ｃ側）を向き、Ｓ極が外側（固定側磁石６Ａ側）を向いている。一方、第２磁気区間Ａ２では、Ｎ極が外側を向き、Ｓ極が内側を向いている。即ち、Ｙ方向に隣り合う第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とにおいて磁極が互いに逆向きとなっている。尚、物理的に分離した２つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ａ１と第２磁気区間Ａ２とを形成してもよい。このように、移動側磁石２４Ａの磁極方向は、第１磁気区間Ａ１および第２磁気区間Ａ２のいずれにおいてもＸ方向に沿っている。

【0037】

固定側磁石６Ａの全体は、各辺がＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向に沿った直方体状に形成されており、Ｙ方向において磁気的に区画された第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを有する。即ち、第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２との間の区画面は、ＺＸ平面に沿ったものとなる。

【0038】

第１磁気区間Ｂ１では、Ｎ極が外側（壁５１１側）を向き、Ｓ極が内側（移動側磁石２４Ａ側）を向いている。一方、第２磁気区間Ｂ２では、Ｎ極が内側を向き、Ｓ極が外側を向いている。即ち、Ｙ方向に隣り合う第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とにおいて磁極が互いに逆向きとなっている。尚、物理的に分離した２つの磁石を組み合わせることにより第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを形成してもよいし、１つの部材を着磁する際に着磁領域を区画することによって第１磁気区間Ｂ１と第２磁気区間Ｂ２とを形成してもよい。このように、固定側磁石６Ａの磁極方向は、第１磁気区間Ｂ１および第２磁気区間Ｂ２のいずれにおいてもＸ方向に沿っている。

【0039】

移動側磁石２４Ａの第１磁気区間Ａ１と固定側磁石６Ａの第１磁気区間Ｂ１とがＸ方向において対向し、移動側磁石２４Ａの第２磁気区間Ａ２と固定側磁石６Ａの第２磁気区間Ｂ２とがＸ方向において対向している。即ち、移動側磁石２４Ａと固定側磁石６Ａとは同極同士が向き合い、反発力が生じるようになっている。このように、移動側磁石２４Ａと固定側磁石６Ａとが、反発力により可動子に対してＸ方向の一方側から付勢力を付与する。従って、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂが、可動子２に対してＸ方向両側から付勢力を付与する磁気付勢手段として機能する。

【0040】

上記のように付勢力を付与するバネ部材としてのコイルばね８と、磁気付勢手段としての移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂと、が付勢手段を構成する。このような付勢手段のばね定数について、模式的なグラフである図５を参照して説明する。図５では、横軸を可動子２の変位（位置）とし、縦軸をばね定数とする。また、可動子２が中心位置に存在する場合に、変位を０とする。

【0041】

バネ部材のばね定数は、一点鎖線で示すように、可動子２の変位に関わらず一定となる。一方、磁気付勢手段のばね定数は、破線で示すように可動子２の変位によって変化する。磁気付勢手段のクーロン力は、可動子２の中心位置における磁気付勢手段の隙間と可動子２の変位の差の２乗に反比例する。ばね定数はクーロン力を微分した値であり、線形項と非線形項を持つ。即ち、磁気付勢手段のばね定数は、破線で示すように、可動子２が中心位置から所定範囲内に位置する場合には比較的変化が小さく非線形性が低いものの、中心位置から所定範囲外に位置する場合には非線形性が高くなる。

【0042】

本実施形態では、中心位置における磁気付勢手段のばね定数を基準として、ばね定数が例えば１．１倍以内となる範囲を低非線形性領域とし、１．１倍よりも大きくなる範囲を高非線形性領域とする。可動子２が低非線形性領域内で振動するように、可動子２のストロークを設定する。また、バネ部材のばね定数と磁気付勢手段のばね定数との比は、中心位置において１：０．２～０．５であることが好ましく、低非線形性領域と高非線形性領域との境界において１：０．７～１であることが好ましい。

【0043】

付勢手段のばね定数は、実線で示すように、バネ部材のばね定数と磁気付勢手段のばね定数との和となる。バネ部材のばね定数は一定であることから、付勢手段のばね定数を示す曲線は、磁気付勢手段のばね定数を示す曲線を上方に平行移動させたものとなる。従って、低非線形性領域内であれば、付勢手段のばね定数の非線形性も低く保たれる。

【0044】

上記のようなリニア振動アクチュエータ１Ａにおいて可動子２の駆動を開始する際、駆動電流を周波数掃引することにより、可動子２の振幅が徐々に大きくなるように往復移動させる。同様に、可動子２の駆動を停止する際、駆動電流を周波数掃引することにより、可動子２の振幅が徐々に小さくなるように往復移動させる。このように、可動子２が所定の加速度に到達したり加速度が０に到達したりするまでに、遷移時間を要する。このとき、付勢手段のばね定数の非線形性が高いほど、うなりが生じやすく、遷移時間が長くなりやすい。

【0045】

図６に、可動子２を駆動する際の周波数（駆動電流の周波数）と可動子２の加速度との関係を模式的に示す。可動子２の加速度は、周波数の上昇に伴って徐々に大きくなっていき、所定の周波数で極大値となった後、周波数の上昇に伴って急激に低下する。このとき、極大値となる周波数よりも若干低い周波数が定格点として設定される。即ち、定格点の周波数以下においては、可動子２の変位は低非線形性領域内に保たれる。また、定格点から極大値となる周波数までが、オーバードライブ周波数となる。

【0046】

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、付勢手段がバネ部材と磁気付勢手段とを有することで、低非線形性領域を用いても付勢手段のばね定数を確保することができ、大きな加速度を得ることができる。また、付勢手段のばね定数の非線形性を低くすることができ、コイル４に電力を供給する際の制御を容易なものとすることができる。

【0047】

また、上記のように低非線形性領域を用いつつ付勢手段のばね定数を確保することにより、ばね定数を大きくするために磁気付勢手段の磁石を大きくする必要がなく、低非線形性領域を拡大するために磁気付勢手段の磁石同士の間隔を大きくする必要がない。これにより、リニア振動アクチュエータ１Ａ全体を小型化することができる。

【0048】

また、低非線形性領域を用いることにより、可動子２の振動の開始または停止時の遷移時間を短くすることができる。

【0049】

また、低非線形性領域を用いることにより、可動子２の周波数の定格点が、加速度が最大となる周波数よりも低く設定される。これにより、大きな加速度が必要な場合に、オーバードライブ周波数において（高非線形性領域を利用して）可動子２を駆動することができる。

【0050】

また、コイルばね８が可動子２のストロークの全長に亘って弾性変形することで、可動子２のストロークの全長に亘って、付勢手段のばね定数を大きくすることができる。

【0051】

また、シャフト３Ａ、３Ｂがコイルばね８に挿通されることで、コイルばね８を設けるためのスペースを小さくすることができ、リニア振動アクチュエータ１全体の大型化を抑制することができる。

【0052】

また、駆動手段を構成する駆動用磁石２２Ａ、２２Ｃの磁極方向が振動方向であるＸ方向と略直交しており、且つ、磁気付勢手段を構成する移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂの磁極方向が振動方向であるＸ方向に沿っていることで、駆動手段と磁気付勢手段とのそれぞれにおいて大きな磁力を発生させることができる。

【0053】

［第２実施形態］
本実施形態のリニア振動アクチュエータ１Ｂは、図７、８に示すように、前記第１実施形態のリニア振動アクチュエータ１Ａのコイルばね８をコイルばね９に置き換えたものである。

【0054】

コイルばね９は、コイルばね８の略半分の長さを有し、その一端が可動子２には固定されず、他端が壁５１１、５１２に固定されている。尚、コイルばね９の一端が可動子２に固定され、他端が壁５１１、５１２に固定されない構成としてもよいし、両端が固定されない構成としてもよい。

【0055】

コイルばね９が上記のような寸法を有していることから、可動子２が振動中心に位置する際には、コイルばね９が圧縮されず変形しない。可動子２が振動中心から壁５１１に向かってストロークの略半分移動することにより、可動子２とコイルばね９とが接触し、コイルばね９が圧縮され始め、付勢力が付与される。コイルばね９が最も圧縮された状態から、可動子２が壁５１２に向かってストロークの略半分移動すると、コイルばね９が自然状態に復帰し、付勢力が付与されなくなる。

【0056】

可動子２が振動中心から壁５１２に向かってストロークの略半分移動することにより、可動子２とコイルばね９とが接触し、コイルばね９が圧縮され始め、付勢力が付与される。コイルばね９が最も圧縮された状態から、可動子２が壁５１１に向かってストロークの略半分移動すると、コイルばね９が自然状態に復帰し、付勢力が付与されなくなる。このように、コイルばね９は、可動子２のストロークの一部において弾性変形する。

【0057】

コイルばね９の機械的なばね定数は一定であるものの、実際の変形も考慮した有効ばね定数は、振動中心からストロークの略半分までが０となる。従って、付勢手段のばね定数は、図９に示すようなものとなる。即ち、コイルばね９の変形開始位置においてバネ部材の有効ばね定数が不連続に変化し、付勢手段のばね定数も同様に不連続に変化する。

【0058】

このような本実施形態によれば、前記実施形態と同様に、付勢手段がバネ部材と磁気付勢手段とを有することで、大きな加速度を得ることができ、且つ、コイル４に電力を供給する際の制御を容易なものとすることができる。

【0059】

また、コイルばね９が可動子２のストロークの一部において弾性変形することで、可動子２が振動中心から離れた際に大きな付勢力を作用させ、大きな加速度を得ることができる。尚、付勢手段のばね定数は、コイルばね９の変形開始位置において不連続に変化するものの、線形なばね定数分が増加するだけであり、コイル４に電力を供給する際の制御が複雑化しにくい。

【0060】

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

【0061】

例えば、前記実施形態では、案内手段としてのシャフト３Ａ、３Ｂが、バネ部材としてのコイルばね８、９に挿通されるものとしたが、案内手段はバネ部材に挿通されていなくてもよく、例えばコイルばねを移動側磁石と固定側磁石との間に配置することで圧縮してもよい。このように案内手段を挿通しない構成とすれば、案内手段の形状の自由度を向上させることができ、ケースと一体化されたレール状の案内手段とすることもできる。

【0062】

また、前記実施形態では、移動側磁石２４Ａ、２４Ｂおよび固定側磁石６Ａ、６Ｂがそれぞれ２つの磁気区間を有するものとしたが、これらの磁石の区画態様は任意であり、３以上の区間に区画されていてもよいし、１つの区間のみを有していてもよい。また、磁気付勢手段を構成する磁石の磁極方向は、振動方向に沿っていなくてもよく、例えば磁極方向が振動方向と略直交していてもよい。

【0063】

また、前記実施形態では、駆動用磁石をハルバッハ配列で構成するものとしたが、Ｎ極とＳ極の磁極面が交互に表れるように配列した構成としてもよい。更に、Ｎ極とＳ極との間に非磁性体を配置した構成としてもよく、コイルに電流を流した際にＸ方向のローレンツ力が生じるような構成であればよい。

【0064】

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0065】

１Ａ、１Ｂ リニア振動アクチュエータ
２ 可動子
２２Ａ～２２Ｃ 駆動用磁石（駆動手段）
２４Ａ～２４Ｄ 移動側磁石（磁気付勢手段）
３Ａ、３Ｂ シャフト（案内手段）
４ コイル（駆動手段）
５ ケース（収容手段）
６Ａ～６Ｄ 固定側磁石（磁気付勢手段）
８、９ コイルばね（バネ部材）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】