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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-16
(54)【発明の名称】振動アクチュエータ
(51)【国際特許分類】
B06B 1/04 20060101AFI20230509BHJP
【ＦＩ】
B06B1/04 S
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022535158
(86)(22)【出願日】2020-12-11
(85)【翻訳文提出日】2022-08-08
(86)【国際出願番号】 EP2020085725
(87)【国際公開番号】W WO2021116385
(87)【国際公開日】2021-06-17
(31)【優先権主張番号】PCT/EP2019/084641
(32)【優先日】2019-12-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(31)【優先権主張番号】16/810,354
(32)【優先日】2020-03-05
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518008769
【氏名又は名称】ロフェルト・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】110002974
【氏名又は名称】弁理士法人Ｗｏｒｌｄ ＩＰ
(72)【発明者】
【氏名】ベレーザッグ，アミール
(72)【発明者】
【氏名】ガーデリ，プーヤ
(72)【発明者】
【氏名】マズール，ジェームス
【テーマコード（参考）】
5D107
【Ｆターム（参考）】
5D107AA05
5D107BB08
5D107CC09
5D107DD03
5D107DD12
5D107FF10
(57)【要約】
２つの異なる共振周波数を有する振動アクチュエータが開示される。振動アクチュエータは、磁石の配列（３２０）を有する第１の移動部分（２１０）を備える。一実施形態では、磁石の配列（３２０）が少なくとも２つの磁石を備える。磁石（３２０）の同様の極が互いに対向し、磁石の配列（３２０）が２つの外側極（３２８）を有する。振動アクチュエータは、１つ以上のコイル（４１０）を有する第２の移動部分（２１０）を有する。１つ以上のコイル（４１０）は、第１の移動部分（２１０）が第２の移動部分（２２０）内へと自由に摺動できるように磁石の配列（３２０）上にわたって巻回される。シャーシ（１１０）が２つの部分（１７０）から構成され、シャーシ（１１０）の各部分は、第１の弾性部材（１５０）及び第２の弾性部材（１６０）を形成するように切断される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
２つの異なる共振周波数を有する振動アクチュエータにおいて、少なくとも２つの磁石（３２２，３２４）を備える磁石の配列（３２０）を有する第１の移動部分（２１０）であって、前記磁石（３２０）の同様の極が互いに対向し、前記磁石の配列（３２０）が２つの外側極（３２８）を有する、第１の移動部分（２１０）と、
少なくとも１つのコイル（４１０）を該コイルが前記磁石の配列（３２０）上にわたって巻回されるように有する第２の移動部分（２２０）と、
２つの部分（１７０）によって形成されるシャーシ（１１０）であって、前記シャーシ（１１０）の各部分が第１の弾性部材（１５０）及び第２の弾性部材（１６０）を形成するべく切断されるようになっており、前記第１の弾性部材（１５０）及び前記第２の弾性部材（１６０）のそれぞれが前記２つの外側極（２３８）のうちの一方と対向する、シャーシ（１５０）と、
を備え、
前記第１の移動部分（２１０）が前記第１の弾性部材（１５０）に取り付けられ、前記第２の移動部分（２２０）が前記第２の弾性部材（１６０）に取り付けられる、
振動アクチュエータ。
【請求項2】
前記シャーシ（１１０）がＵ字形の２つの部分（１７０）によって形成される、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項3】
前記シャーシ（１１０）が互いに嵌合して直方体構造を形成する２つの部分（１７０）を備える、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項4】
前記２つの部分（１７０）のそれぞれは、上側プレート（１２０）と、下側プレート（１３０）と、側部プレート（１４０）とを含む、請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項5】
前記磁石の配列（３２０）が２つの磁石（３２２，３２４）を備え、前記２つの部分（１７０）のそれぞれが誘導磁石（９０２）を取り付けるための取り付け手段（９０４）を更に含み、前記誘導磁石（９０２）は、該誘導磁石（９０２）のそれぞれの横方向中心線が前記２つの磁石（３２２，３２４）間の横方向交線と縦方向で位置合わせされるように前記上側プレート（１２０）上及び前記下側プレート（１３０）上に配置される、請求項４に記載の振動アクチュエータ。
【請求項6】
前記取り付け手段（９０４）がタブである、請求項５に記載の振動アクチュエータ。
【請求項7】
隣り合う磁石間にスペーサが設けられる、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項8】
前記第１の移動部分（２１０）は、３つの磁石（３２２，３２４，３２６）を隣り合う磁石の同様の極同士が対向する状態で備える磁石の配列（３２０）を有する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項9】
前記磁石の配列（３２０）は、３つの磁石（３２２，３２４，３２６）を隣り合う磁石間にスペーサ（５０２）が配置された状態で備える、請求項８に記載の振動アクチュエータ。
【請求項10】
前記スペーサ（５０２）が非磁性材料又は常磁性材料である、請求項７に記載の振動アクチュエータ。
【請求項11】
前記スペーサ（５０２）が非磁性材料又は常磁性材料である、請求項９に記載の振動アクチュエータ。
【請求項12】
前記第１の弾性部材（１５０）が３つの側で前記第２の弾性部材（１６０）によって取り囲まれ、更に、前記第１の弾性部材（１５０）及び前記第２の弾性部材（１６０）が第４の側で前記側部プレート（１４０）の一部を形成する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項13】
前記第１の弾性部材（１５０）及び前記第２の弾性部材（１６０）がＵ字形である、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項14】
前記Ｕ字形の第１の弾性部材（１５０）は、内縁部（７１６）又は外縁部（７１８）のいずれかに又は前記内縁部（７１６）及び前記外縁部（７１８）の両方に横方向窪みを有する２つの脚部（７０２）を有する、請求項１３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項15】
前記Ｕ字形の第２の弾性部材（１６０）は、内縁部（７２０）又は外縁部（７２２）のいずれかに又は前記内縁部（７２０）及び前記外縁部（７２２）の両方に横方向窪みを有する２つの脚部（７０６）を有する、請求項１３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項16】
前記第２の弾性部材（１６０）は、長方形プレート（７０８）に取り付けられてホルダ（１２０２）を形成するＬ字形構造体（１２０４）を有する、請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項17】
前記ホルダ（１２０２）は、前記第２の移動部分（２２０）を挿入して取り付けるための装備を有する、請求項１６に記載の振動アクチュエータ。
【請求項18】
振動アクチュエータの製造方法において、少なくとも２つの磁石（３２２，３２４）を備える磁石の配列（３２０）を有する第１の移動部分（２１０）を組み立てるステップであって、前記磁石（３２２，３２４）の同様の極が互いに対向し、前記磁石の配列（３２０）が２つの外側極（３２８）を有する、ステップと、
少なくとも１つのコイル（４１０）を該コイルが少なくとも２つの磁石（３２２，３２４）の配列上にわたって巻回されるように有する第２の移動部分（２２０）を組み立てるステップと、
２つの部分（１７０）によって形成されるシャーシ（１１０）を組み立てるステップであって、前記シャーシ（１１０）の各部分が第１の弾性部材（１５０）及び第２の弾性部材（１６０）を形成するべく切断されるようになっており、前記第１の弾性部材（１５０）及び前記第２の弾性部材（１６０）のそれぞれが前記２つの外側極のうちの一方と対向する、ステップと、
前記第１の移動部分（２１０）に前記第１の弾性部材（１５０）を取り付けるとともに、前記第２の移動部分（２２０）に前記第２の弾性部材（１６０）を取り付けるステップと、
を含む製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、様々な用途のための新規な振動アクチュエータ、例えば、複数の共振周波数を有する小型振動触覚アクチュエータに関する。より具体的には、新規な振動アクチュエータは、ビデオ、ゲーム、及び、音楽に関する没入体験、並びに、他の没入体験のための高精細度触覚出力をもたらす。
【背景技術】
【0002】
我々が伝統的に聴く音楽の大部分は、例えば複数の楽器又は音声の混合音楽信号など、幾つかの信号の付加によってもたらされる複雑な信号と見なされ得る。同じことは、混合音楽信号が存在し得るだけでなく、音響効果及び付加的な音声などの他の複雑な信号も存在し得る、ゲーム又はビデオコンテンツに関連付けられたオーディオ信号にも当てはまる。音、特にゲーム信号又はビデオ信号と関連する複雑な音楽又はオーディオを電子的に記録及び再生できることにより、更なる態様、すなわち、音が再生されるときに聴取者によって知覚される音波への電気信号の変換が重要になる。再生中の歪みの問題を低減するために、特許文献１は、２つの導電性部材と、エレクトレット及び導電性材料を含むとともに２つの導電性部材間に支持されるダイヤフラムと、前記ダイヤフラム及び２つの導電性部材に電気的に接続するための機構とを備える電気音響変換器を開示する。
【0003】
一方、音と振動との結合知覚は周知の現象である。音は、気体（空気伝播音）又は固体（構造体伝播音）などの圧縮性媒体を伝播する機械的波であり、この場合、音響エネルギーは、振動分子を介して伝達され、聴取者の蝸牛内で振動する有毛細胞によって受けられる。一方、振動は、接触面を介して知覚者の身体の小部分又は大部分を励起する機械的刺激である。音と振動との結合知覚は、人間の脳が耳を介してだけでなく骨格も介して音を受信するという事実に基づいている－コンサートホール又は教会での測定値は全身振動の存在を確認する。低周波数の身体知覚は、ライブ音楽、愉快であることが望まれる任意の音楽感覚又はビデオゲームと関連するオーディオ、或いは、映画の没入体験にとって特に重要である。
【0004】
したがって、高精細度触覚フィードバックを使用して、ビデオ、ゲーム、及び、音楽に関する没入体験、並びに、振動が連続的な可聴（又は視覚）信号に結合される他の没入体験を作り出すことができる。デバイスが連続的な高精細度触覚フィードバックを達成するための主な要件は以下の通りである。
【0005】
１．特に音楽に関して、広い周波数範囲、理想的には、この範囲にわたって良好な品質の振動を発生させることができるように２０～１０００Ｈｚの周波数範囲；
【0006】
２．効果的な加速のための重い移動質量；
【0007】
３．デバイスを携帯可能又は着用可能にするための小さい、特に平坦なサイズ；
【0008】
４．連続使用を可能にする高い電力効率；
【0009】
５．音響体験の妨害を回避するための無音振動；
【0010】
６．継続的な使用を可能にする安定した性能；
【0011】
７．手頃な価格のデバイスを提供するための費用効率の高い製造。
【0012】
振動触覚ボイスコイル又は移動磁石型アクチュエータは、通常、産業用途で使用されるとともに、２つの部分から成るボイスコイル又は移動磁石型アクチュエータを使用し、２つの部分のうちの一方が移動し、他方が固定されており、この場合、２つの部分は弾性アタッチメントによって相互接続される。振動は、可動永久磁石とそれを取り囲む固定コイルとの相互作用によって発生され、この場合、ラプラス力に起因して、コイルを通過する交流電流は、磁石の磁場と相互作用して、磁石上で方向が変化する機械的な力を発生する－これは、方向が変化する磁石の直線移動をもたらし、それにより、振動を引き起こす。しかしながら、標準的なリニア共振アクチュエータは、非常に狭い周波数範囲しか有していないため、音響体験の向上を含む多くの用途には適さない。
【0013】
特許文献２は、制御機器、電子機器、機械工具などにおける産業用途のためのそのような移動磁石型アクチュエータを開示する。アクチュエータの性能を向上させるために、固定部分は少なくとも３つのコイルを備え、移動部分は少なくとも２つの永久磁石を備え、２つの永久磁石は、磁石間の平面内に非常に集中した磁場が生み出されるため、磁束がより効果的に使用されるように同じ磁極が互いに対向した状態で配置される。磁石とコイルとを相互接続する弾性アタッチメントは、圧縮バネに存する。しかしながら、磁力線は、それらが周囲のコイルを通過した時点で失われて、元の磁石へと案内されず、その結果、潜在的な磁場の浪費がもたらされる。更に、全ての産業用バイブレータと同様に、このアクチュエータは雑音が多く、そのため、音響体験の向上を含む多くの用途、特に音楽には適さない。
【0014】
特許文献３は、振動周波数をもたらすための振動発生デバイスを開示する。振動発生デバイスは、第１の振動子と第２の振動子とを備える。第１の振動子は、第１の振動をもたらすべく第１の弾性支持部材に配置される磁石とコイルとの対によって形成される。第２の振動子は、磁石によって形成される磁場内及びコイルによって発生される磁場内で自由に振動することができる。第２の振動子は、第２の振動子の振動をサポートするための他の弾性部材を有する。しかしながら、第１の振動子のアセンブリは第２の振動子内に収容され、第１の弾性部材は、他の弾性部材のアセンブリ内で動作し、それにより、第１の振動子の振動を制限する。
【0015】
特許文献４は、ハウジング、ステータ、振動子、及び、弾性支持部材を伴う振動モータを開示する。振動子はマスブロック及び磁石を含む。ステータは、第１の固定基板を伴う第１のコイルと、第２の固定基板を伴う第２のコイルとを含む。第１及び第２のコイルは、マスブロックの両側に位置される。リニア振動モータは、振動フィードバックを実施しながら、磁場の損失を低減し、それにより、磁場をより効率的にする。しかしながら、リニア振動モータは、１つの共振周波数でのみ動作する。
【0016】
特許文献５は、必要な空間が少なく良好な応答性をもたらす他のタイプの振動モータを開示する。リニア振動モータは、一対の長い磁石の縦方向端部側に固定される錘付き可動子を含む。ベースに固定されるコイルは、一対の磁石の縦方向に長い形状を有する。コイルに電流を流すと、コイルが駆動して可動子を横方向に往復動させて振動を発生させる。しかしながら、振動モータは１つの共振周波数でのみ動作する。
【0017】
広帯域の周波数応答を向上させるための高精細な触覚出力の生成において効率的である振動アクチュエータが依然として必要とされている。更に、この振動アクチュエータは、前述した要件を満たすことによって、ビデオ、ゲーム、及び、音楽と関連するオーディオ用の没入型触覚体験を作り出すために従来技術の欠点を克服することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0018】
【特許文献1】米国特許第３，１１８，０２２号明細書
【特許文献2】欧州特許出願公開第０５８０１１７号明細書
【特許文献3】米国特許第２０１１０２６６８９２号明細書
【特許文献4】米国特許第２０１８０２７８１３７号明細書
【特許文献5】国際公開第２０１８０７９２５１号パンフレット
【発明の概要】
【0019】
２つの異なる共振周波数を有する振動アクチュエータが開示される。振動アクチュエータは、シャーシ１１０と、第１の移動部分２１０と、第２の移動部分２２０とを備える。第１の移動部分２１０は、磁石の配列３２０及びフレーム３１０を有する。磁石の配列３２０は、一対の外側極３２８を有する。第２の移動部分２２０は、２つのＵ字形ブラケット４２０と、少なくとも１つのコイル４１０とを有する。少なくとも１つのコイル４１０は、第１の移動部分２１０が第２の移動部分２２０内へと摺動するように磁石の配列３２０上にわたって巻回される。シャーシ１１０は２つの部分１７０を備え、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を形成するように切断される。磁石の配列３２０の外側極３２８のそれぞれがシャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０と対向するように第１の移動部分２１０が第１の弾性部材１５０に取り付けられるとともに第２の移動部分２２０が第２の弾性部材１６０に取り付けられる。また、シャーシ１１０の２つの部分１７０は、第１の弾性部材１５０と第２の弾性部材１６０とが反対方向を向くように互いに対角線上に対向して配置される。シャーシ１１０の２つの部分１７０は互いに嵌合して直方体構造を形成する。
【0020】
一実施形態では、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれがＵ字形である。或いは、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれがＬ字形である。他の実施形態では、シャーシ１１０がＵ字形又はＯ字形の一部品によって形成される。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれがＵ字形である場合、シャーシ１１０の２つの部分１７０は、上側プレート１２０と、下側プレート１３０と、側部プレート１４０とを含む。側部プレート１４０は、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれにおいて側部プレート１４０から切り出された第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を有する。
【0021】
第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は、Ｕ字状であるとともに、第２の弾性部材１６０が３つの側で第１の弾性部材１５０を取り囲み且つ第４の側において第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０が側部プレート１４０で終端するように、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれに配置される。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０は、長方形プレート７０４と２つの脚部７０２とによって形成される。２つの脚部７０２は、内縁部７１６及び／又は外縁部７１８のいずれかに又は内縁部７１６及び外縁部７１８の両方に横方向窪みを有する。或いは、内縁部７１６及び／又は外縁部７１８のいずれか一方又は両方が直線状の縁部を有する。同様に、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第２の弾性部材１６０は、長方形プレート７０８と２つの脚部７０６とによって形成される。２つの脚部７０６は、内縁部７２０及び／又は外縁部７２２のいずれかに又は内縁部７２０及び外縁部７２２の両方に横方向窪みを有する。或いは、内縁部７２０又は外縁部７２２のいずれか一方又は両方が直線状の縁部を有する。
【0022】
一変形例では、ホルダ１２０２を形成するように第２の弾性部材１６０の長方形プレート７０８がＬ字形部分１２０４に取り付けられる。ホルダ１２０２は、１つ以上のコイル４１０を備える第２の移動部分２２０を固定するための装備を有する。
【0023】
一実施形態において、第１の移動部分２１０は、少なくとも２つの磁石、すなわち、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を有する磁石の配列３２０を含む。代わりの実施において、第１の移動部分２１０は、少なくとも２つの磁石、すなわち、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を有する磁石の配列３２０を、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間にスペーサ５０２が配置された状態で含む。
【0024】
他の実施形態において、第１の移動部分２１０は、３つの磁石、すなわち、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６を有する磁石の配列３２０を含む。代替の実施態様では、第１の移動部分２１０は、三個の磁石を有する磁石の配列３２０、すなわち第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び第３の磁石３２６を、２つの隣り合う磁石間にスペーサ５０２が設けられた状態で含み、この場合、２つの隣り合う磁石の同様の極が互いに対向する。
【0025】
幾つかの実施形態において、スペーサ５０２は、非磁性材料又は常磁性材料であってもよい。
【0026】
一実施形態において、第１の移動部分２１０はフレームを含む。磁石の配列３２０は、接着剤と共に保持されてフレーム３１０内に配置される。他の実施形態において、磁石の配列３２０は、フレーム３１０を伴うことなく接着剤と共に保持される。他の実施形態において、磁石の配列３２０は、隣り合う磁石間にスペーサ５０２が配置されて成り、スペーサ及び磁石は、フレーム３１０を伴うことなく接着剤と共に保持される。
【0027】
一実施形態では、コイル４１２が１つだけ設けられる。他の実施形態では、第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４が設けられる。更に他の実施形態では、少なくとも１つのコイル４１０が３つ以上のコイルを備える。
【0028】
一実施形態において、第２の移動部分２２０は、Ｕ字形ブラケット４２０と少なくとも１つのコイル４１０とを含む。他の実施形態において、第２の移動部分２２０は、Ｕ字形ブラケット４２０を伴うことなく少なくとも１つのコイル４１０のみを含む。
【0029】
一実施形態において、シャーシ１１０の上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、誘導磁石９０２を取り付けるための取り付け手段９０４を有する。取り付け手段９０４はタブである。他の実施形態において、取り付け手段９０４は、クランプ、クリップ、又は、保持ブラケットである。
【0030】
磁石の配列が２つの磁石３２２，３２４を備える実施形態では、一対の誘導磁石９０２が設けられる。誘導磁石９０２は、両側に配置されるとともに、各誘導磁石９０２の横方向中心線が配列３２０の磁石間に配置されたスペーサ５０２の横方向中心線と縦方向で位置合わせされるように取り付け手段９０４と取り付けられる。
【0031】
一実施形態では、磁石の配列３２０が隣り合う磁石間に設けられたスペーサ５０２を有する場合、誘導磁石９０２は、２つの部品１７０のそれぞれの両側で上側プレート１２０及び下側プレート１３０のそれぞれに配置されるとともに、誘導磁石９０２の横方向中心線が配列３２０の磁石間に配置されたスペーサ５０２の横方向中心線と縦方向で位置合わせされるように取り付け手段９０４と取り付けられる。
【0032】
他の実施形態では、磁石の配列３２０が隣り合う磁石間にスペーサ５０２を含まない場合、誘導磁石９０２は、２つの部品１７０のそれぞれの両側で上側プレート１２０及び下側プレート１３０のそれぞれに配置されるとともに、誘導磁石９０２の横方向中心線が磁石の配列３２０の第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の横方向交線と縦方向で位置合わせされるように取り付け手段９０４と取り付けられる。
【0033】
或いは、他の実施形態において、誘導磁石９０２は、２つの部分１７０のそれぞれの両側で上側プレート１２０及び下側プレート１３０のそれぞれに配置されるとともに、誘導磁石９０２の横方向中心線がスペーサ５０２の横方向中心線又は磁石の配列３２０の第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の横方向交線から０．２ｍｍ～１ｍｍだけ縦方向にオフセットされるように取り付け手段９０４と取り付けられる。
【0034】
磁石の配列３２０が３つ以上の磁石を備える他の実施形態では、磁石の配列３２０がｎ個の磁石を備える場合に誘導磁石９０２のｎ－１個の対が設けられるように誘導磁石９０２のより多くの対が設けられる。
【0035】
一実施形態において、磁石の配列３２０及び少なくとも１つのコイル４１０は、２つの隣り合う磁石の横方向交線が少なくとも１つのコイル４１０の縦方向中心と縦方向で一致するように位置合わせされる。代わりの実施形態において、磁石の配列３２０及び少なくとも１つのコイル４１０は、２つの隣り合う磁石の横方向交線が少なくとも１つのコイル４１０の縦方向中心から０．２５ｍｍ～２ｍｍだけ縦方向にオフセットされるように位置合わせされる。一実施態様では、磁石の配列３２０が第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を含む場合、横方向交線はコイル４１２の縦方向中心と縦方向で一致する。或いは、実施形態の他の実施では、磁石の配列３２０が第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を含む場合、隣り合う磁石の横方向交線は、コイル４１２の縦方向中心から０．２５ｍｍ～２ｍｍだけ縦方向でオフセットされる。
【0036】
振動アクチュエータの製造方法が開示される。製造方法は、少なくとも２つの磁石、すなわち、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を備える磁石の配列３２０を有する第１の移動部分２１０を隣り合う磁石の同様の極が互いに対向する状態で組み立てることを含む。磁石の配列３２０は、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０へ向けて対向する２つの外側極３２８を有する。更に、製造方法は、少なくとも１つのコイル４１０が磁石の配列３２０上にわたって巻回されるように少なくとも１つのコイル４１０を有する第２の移動部分２２０を含む。一実施形態では、磁石の配列３２０に磁石が２つしかない場合、コイル４１２は１つしかない。他の実施形態では、磁石の配列３２０に磁石が２つしかなく且つコイル４１２が１つしかない場合、磁石の配列３２０は、隣り合う磁石間にスペーサ５０２を有する。他の実施形態では、隣り合う磁石と一方のコイル４１２との間にスペーサ５０２が設けられた状態で磁石の配列３２０に２つの磁石しかなく、この場合、磁石の配列３２０の磁力線を方向付けるために一対の誘導磁石９０２が設けられる。２つの部分１７０によってシャーシ１１０が形成される。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を形成するように切断される。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、シャーシの２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０が反対方向を向くとともに第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０が磁石の配列３２０の２つの外側極３２８のうちの一方と対向するように配置される。２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０のそれぞれは第１の移動部分２１０に取り付けられ、２つの部分１７０のそれぞれの第２の弾性部材１６０のそれぞれは第２の移動部分２２０に取り付けられる。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、振動アクチュエータの直方体構造を形成するように組み立てられる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】振動アクチュエータの等角図を示す。
【図2】第１の移動部分、第２の移動部分、及び、シャーシを伴う振動アクチュエータの分解等角図である。
【図2A】シャーシの異なる変形例を示す。
【図2B】シャーシの異なる変形例を示す。
【図2C】シャーシの異なる変形例を示す。
【図3】振動アクチュエータの第１の移動部分を示す。
【図4】振動アクチュエータの第２の移動部分を示す。
【図4A】振動アクチュエータの第２の移動部分の変形例を示す。
【図5A】磁石の配列及びコイルの異なる形態を示す。
【図5B】磁石の配列及びコイルの異なる形態を示す。
【図5C】磁石の配列及びコイルの異なる形態を示す。
【図5D】隣り合う磁石とコイルとの間にスペーサが設けられた、磁石の配列の異なる形態を示す。
【図5E】隣り合う磁石とコイルとの間にスペーサが設けられた、磁石の配列の異なる形態を示す。
【図5F】隣り合う磁石とコイルとの間にスペーサが設けられた、磁石の配列の異なる形態を示す。
【図6】第１の弾性部材及び第２の弾性部材を有するシャーシの２つの部分のうちの一方の等角図を示す。
【図7】第１の弾性部材及び第２の弾性部材の異なる変形例を示す。
【図7A】第１の弾性部材及び第２の弾性部材の異なる変形例を示す。
【図7B】第１の弾性部材及び第２の弾性部材の異なる変形例を示す。
【図7C】第１の弾性部材及び第２の弾性部材の異なる変形例を示す。
【図8】他の実施形態における誘導磁石を伴う振動アクチュエータの等角図を示す。
【図9】誘導磁石及び取り付け手段を伴う振動アクチュエータの分解等角図を示す。
【図10】誘導磁石を伴う振動アクチュエータの第１の移動部分及び第２の移動部分を示す分解等角図を示す。
【図11】更に他の実施形態における小型振動アクチュエータの等角図を示す。
【図12】更に他の実施形態における小型振動アクチュエータの等角分解図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0038】
本発明は、広帯域の触覚フィードバックを与えるための振動アクチュエータに関するが、振動触覚フィードバックを与える様々な用途に使用することができる。触覚フィードバックにおける広い帯域幅、例えば４０～１２０Ｈｚの帯域幅は、現実世界の環境で見られる複数の複素周波数を再現するため、重要である。一般に、移動磁石振動アクチュエータ又は移動コイル振動アクチュエータが、１つの共振周波数、例えば１１０Ｈｚのみを有する。そのような振動アクチュエータは、１００～１２０Ｈｚのみの有用な帯域幅を有することができる。そのような振動アクチュエータは、この１００Ｈｚ～１２０Ｈｚの範囲外の周波数範囲、例えば６０Ｈｚ～８０Ｈｚを再現するために利用される場合、１１０Ｈｚの同調共振周波数から離れる効率の大幅な低下に起因して質の悪いユーザ体験を与える。効率の低下及び電力消費量の増大は、アクチュエータが組み込まれるデバイスの性能を低下させ得る。例えば、モバイルデバイスのバッテリ寿命が短くなり、医療用途では振動の質が著しく低下し、ヘッドセット、ゲーム機などのゲームデバイスの全体的な性能が低下する。現実世界の環境で見られる複素周波数の範囲と同様に、４０Ｈｚ～１２０Ｈｚの周波数範囲に適合することができるように、アクチュエータの有用で効率的な帯域幅を広げる技術的解決策が必要とされる。
【0039】
単一周波数振動アクチュエータに伴う上記の問題は、多重波数振動アクチュエータを使用して解決することができる。理想的なシナリオでは、単一周波数共振アクチュエータは周波数の範囲に等しく応答することができるべきであるが、周波数応答曲線の典型的な分布に起因して、振動アクチュエータは共振周波数でのみ効率的に応答する。共振周波数付近の他の周波数は大幅に減衰される。この問題は、広範囲の周波数に効率的に応答する多重共振周波数振動アクチュエータを有することによって解決される。小型デバイスに複数の共振周波数を組み込むことが技術的に困難であるため、単一共振周波数アクチュエータの問題を解決するために少なくとも２つの共振周波数を有することが有利である。新規な振動アクチュエータは、両方の共振周波数、例えば第１の共振周波数ｆ１（６０Ｈｚ）及び第２の共振周波数ｆ２（１００Ｈｚ）に効率的に応答する。２つの共振周波数が明確であって例えば６０Ｈｚ～１００Ｈｚの広帯域幅を可能にするようにバラバラに広がるとともに、依然として２つの周波数間で良好な応答を可能にするのに十分に近い場合には、それにより、全広帯域周波数範囲にわたって、例えば４０～１２０Ｈｚの周波数ごとに良好な性能が可能となる。革新的な振動アクチュエータは、最適な電流消費で広範囲の周波数を効率的に生成できるようにし、したがって、広帯域用途において振動アクチュエータの性能を高めることができる。
【0040】
更に、携帯電話、タブレット、スタイラス、又はラップトップなどの小型デバイスに小型振動アクチュエータを実装する場合、利用可能な空間の大きさは、マウス、キーボード又はゲームパッドなどの他のより大きなデバイスと比較して制限される。コンパクトなデバイスにおける空間制約は、複数の問題を引き起こす。第１の問題は、周波数範囲にわたる振動中の現実的で強い加速度量を達成するために、移動磁石又は移動コイルのいずれか又は移動磁石及び移動コイルの両方である移動部分が大きな質量を有する必要があることである。磁石及びコイルの質量が大きい結果として、磁石及びコイルを保持するための取り付けねじ又は更なるサブアセンブリなどの更なる部品のための振動アクチュエータ内の空間が少なくなる。第２の問題は、アクチュエータサイズが減少するにつれて、製造上の公差が小さくなるため、小型アクチュエータの組み立てが困難になることである。更に、小型アクチュエータの組み立てにおいて複数の部品を使用することは、部品の個々の公差が累積されるので公差の積み重ねに寄与する可能性があり、したがって、アクチュエータの性能特性は大きなばらつきを有する。
【0041】
新規な振動アクチュエータは、シャーシ及び弾性部材を単一の一体構造に組み合わせるなど、複数のサブアセンブリを１つの一体部品に組み合わせることによって組み立てに必要な部品の数を減らすことによって前述の問題を克服する。更に、磁石のサイズは、一対の誘導磁石を導入することによって縮小することができ、誘導磁石は、磁力線がコイルの巻線の方向に直交する角度でコイルを横切るように磁力線を導き、結果として単軸に沿ったローレンツ力をもたらす。
【0042】
新規な振動アクチュエータは、これらに限定されないがゲームパッド、携帯電話などのモバイルデバイス、タブレット、医療機器、自動車システム、及び他の用途分野など、触覚フィードバックを与える全てのデバイス及び用途において利用することができる。革新的な振動アクチュエータは、広帯域アクチュエータの性能及び能力が必要とされる全ての触覚デバイスの性能を高めるために使用することもできるが、これらのデバイスは、線形共振アクチュエータ（ＬＲＡ）又は偏心回転質量（ＥＲＭ）アクチュエータなどの単一周波数アクチュエータの使用によって制約されてきた。
【0043】
本発明及びその利点は、添付図面に示される例示の実施形態を参照することによって最もよく理解され、図面中、同様の番号は同様の部分を示す。しかしながら、本発明は、触覚出力を生成するための多数のデバイスで具現化されてもよく、本明細書中に記載される典型的な実施形態に限定されると解釈されるべきでない。以下、図を参照することによって本発明を例示するために典型的な実施形態を説明する。
【0044】
この出願において、「縦」という用語は、Ｘ軸に沿って考慮される、振動アクチュエータの移動部分の移動の直線方向を意味し、「横」とは、Ｙ軸に沿って考慮される、縦方向と直交する平面内の方向を意味し、「Ｘ－Ｙ平面と直交する」とは、Ｘ軸及びＹ軸の両方に直交するＺ軸を意味し、「対角線上で対向」とは、正方形又は長方形の構造体の２つの平行な辺の反対側の角部を意味する。
【0045】
本発明は、２つの異なる共振周波数を有する独自の新規な振動アクチュエータを提供する。２つの異なる共振周波数は、第１の移動部分及び第２の移動部分のそれぞれが一対の弾性部材によって動けるように取り付けられた状態で第１の移動部分及び第２の移動部分によって生成される。
【0046】
図１及び図２は、振動アクチュエータ１００の等角図及び分解等角図を示す。振動アクチュエータ１００は、他の部分とは別に、第１の移動部分２１０と、第２の移動部分２２０と、シャーシ１１０とを含む。シャーシ１１０は、２つの部分１７０によって形成される。好ましい実施では、２つの部分１７０が図２に示されるようにＵ字形である。しかしながら、他の実施において、シャーシ１１０は、図２Ａに示されるようにＬ字形とすることができる２つの部分２５０によって形成することができる。他の実施では、図２Ｂに示されるように、シャーシ１１０は、Ｕ字形の単一部分２６０によって形成される。更に他の実施において、シャーシ１１０は、図２Ｃに示されるように、一方の端部が封止されて直方体構造を形成する単一の部分２７０によって形成される。
【0047】
好ましい実施では、シャーシ１１０の２つの部分１７０がＵ字形である場合、シャーシ１１０の２つの部分のそれぞれは、上側プレート１２０及び下側プレート１３０によって形成される。上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、側部プレート１４０を形成するように直角に折り曲げられる。例えば、上側プレート１２０は、側部プレート１４０を形成するように直角に折り曲げられ、次に、Ｕ字形構造体を形成するように下側プレート１３０を形成するべく直角に折り曲げられる。上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、形状、サイズ、及び、寸法が同一である。２つの部分１７０は、直方体形状のシャーシ１１０を形成するように互いに嵌合される。シャーシ１１０は、第２の弾性部材１６０の上端部が反対方向に配置されるように溶接又は接着により部品１７０を嵌合させることによって組み立てられる。例えば、２つの部分１７０の一方は、直方体状のシャーシ１１０を形成するように他方に対してＸＹ平面に対して垂直な軸（Ｚ軸）周りで１８０度回転される。側部プレート１４０は、第１の弾性部材１５０と第２の弾性部材１６０とを含む。
【0048】
シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０と第２の弾性部材１６０とを含む。第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は、側部プレート１４０を切断して折り曲げることによって製作される。第１の弾性部材１５０はＵ字形状であり、Ｕ字形状の２つの端部が側部プレート１４０へと終端している。同様に、第２の弾性部材１６０はＵ字形状であり、Ｕ字形状の２つの端部が側部プレート１４０へと終端している。また、第２の弾性部材１６０は、第１の弾性部材１５０と第２の弾性部材１６０とが互いに独立して動作するように第１の弾性部材１５０を跨いでいる。
【0049】
シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれにおいて、第１の移動部分２１０に第１の弾性部材１５０が取り付けられ、第２の移動部分２２０に第２の弾性部材１６０が取り付けられる。第１の弾性部材１５０は、側部プレート１４０の平面（Ｙ－Ｚ平面）に対して、振動アクチュエータの中心に向かって僅かに内側に屈曲しているのに対し、第２の弾性部材１６０と側部プレート１４０とは同一平面内にある。
【0050】
図３は、第１の移動部分２１０の異なる部分を示し、図４は、第２の移動部分２２０の異なる部分を示す。第１の移動部分２１０は、フレーム３１０と磁石の配列３２０とを備える。第２の移動部分２２０は、Ｕ字形ブラケット４２０と少なくとも１つのコイル４１０とを備える。
【0051】
フレーム３１０は、中空の長方形空間３０４を有する長方形外周３０２によって形成される。或いは、フレーム３１０は、中空の長方形空間３０４を有する正方形外周で形成され得る。外周に関しては、限定しないが、平行四辺形、台形などの他の幾何学的形状も想定し得る。好ましい実施態様では、フレーム３２０が長方形の外周３０２を有する長方形である。
【0052】
フレーム３１０は、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、銅、真鍮、亜鉛、又は、任意の他の非磁性材料などの任意の非磁性シートメタルをスタンピング加工又はレーザ切断して折り曲げることによって構成される。他の変形例において、フレーム３１０は、プラスチックなどのポリマーから射出成形される又は任意の非磁性材料から鋳造され得る。フレーム３１０がプラスチック又は任意の他のポリマーを使用して構成される場合、フレーム３１０は、迅速な組み立てのために３Ｄプリンタを使用して印刷され得る。長方形外周３０２の縁部は、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０のいずれかに損傷を与えかねない鋭利な縁部を避けるために、丸みを帯び、面取りされ、又は、フィレット加工される。フレーム３１０に設けられる中空長方形３０４は丸みを帯びた角を有し、これらの角は磁石の配列３２０を確実に嵌合するために利用される。したがって、磁石の配列３２０はフレーム３１０内で完全に嵌合するように丸みを帯びた縁部も有する。
【0053】
フレーム３１０の長方形外周３０２の短辺は、横方向に沿っており、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０を接合するための装備を有する。第１の弾性部材１５０は、溶接、リベット、接着によって、ネジを用いて、又は、機械的に嵌合して強い接合部又は結合部を形成する折り曲げ部を介して、長方形外周３０２に取り付けられ得る。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれに形成される第１の弾性部材１５０は、フレーム３１０の長方形外周３０２の対角線上の対向する側に取り付けられる。
【0054】
磁石の配列３２０は、本実施では第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６を備えるが、他の変形例では、３つよりも多い又は少ない磁石をフレーム３１０の内側に配置することができる。したがって、フレーム３１０は、２つ以上の磁石を収容するように製造することができる。第１の磁石３２２、第２の磁石３２４及び第３の磁石３２６の４つの縁部はいずれも鋭利な縁部を避けるように丸みを帯びているが、幾つかの変形例において、鋭利な縁部は、他の既知の形状によって除去することもできる。例えば、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４及び第３の磁石３２６の縁部は、面取りされた縁部又はフィレット加工された縁部とすることができる。他の変形例では、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び第３の磁石３２６が全て非正方形の縁部を有することができる。第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の極性は対称に配置され、すなわち、第１の磁石３２２のＮ極と第２の磁石３２４のＮ極とが互いに対向する。同様に、第２の磁石３２４及び第３の磁石３２６の極性は対称に配置され、すなわち、第２の磁石３２４のＳ極と第３の磁石３２６のＳ極とが互いに対向する。この形態は、同様の極が互いに対向する（Ｎ極がＮ極と対向する）第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との交差部から径方向外側に移動する及び同様の極が互いに対向する（Ｓ極がＳ極と対向する）第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との交差部で径方向内側に移動する強い磁場をもたらす。また、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４及び第３の磁石３２６は、幅（図３にＷで示す）が同じであるが、縦方向の（Ｘ軸に沿う）の長さが異なる。例えば、本実施態様では、第１の磁石３２２及び第３の磁石３２６の幅及び長さは等しいが、第２の磁石３２４は実質的により大きい長さを有する。異なる変形例において、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び第３の磁石３２６は全て、フレーム３１０に応じて等しい又は等しくない幅及び長さを有することができる。更に、磁石の配列３２０内の各磁石のサイズは、生成されるべき磁場の要件に応じて同じであっても異なっていてもよい。
【0055】
同様の極が互いに対向する磁石の配列３２０は、少なくとも１つのコイル４１０の内側に高集中磁場を生成するのに役立つ。磁石の配列３２０が３つの磁石３２２，３２４，３２６を備える場合、２つのコイル４１２，４１４が設けられる。この実施において、コイル４１２，４１４に生成される高集中磁場は、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６によって生成される磁場に起因する。第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６の結合は、磁石の同様の極同士が反発するため、非常に困難となり得る。フレーム３１０は、磁石の配列３２０、例えば、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６をフレーム３１０内に強固に保持するように設計される。或いは、フレーム３１０を使用して、接着による初期組み立てのために第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、及び、第３の磁石３２６をフレーム３１０内に強固に保持することもでき、その後、接着剤が硬化した後にフレーム３１０を取り外し、磁石の配列３２０をコイル４１０内に配置して、磁石のフレームレス配列を作成する。更に、フレーム３１０は、付加的な質量を第１の移動部分２１０に与える。フレーム３１０及び磁石の配列３２０の質量を変えることにより、異なる共振周波数及び振動強度を達成することができる。
【0056】
同様の極が互いに対向する状態で磁石の配列３２０がフレーム３１０内に配置されると、磁石の２つの外側端部が２つの外側極３２８を形成する。フレーム３１０は、磁石の配列３２０の外側極３２８が第１の弾性部材１５０のそれぞれと対向するように対角線上の対向する側でシャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０に取り付けられる。
【0057】
この実施の１つの代わりの変形例において、第１の移動部分２１０は、フレーム３１０と、磁石間にスペーサが設けられた状態の磁石の配列３２０とを備える。スペーサは、コストを削減するために、磁石の配列３２０における各磁石のサイズを縮小する非磁性材料又は常磁性材料とすることができる。
【0058】
図４を参照すると、第２の移動部分２２０は、少なくとも１つのコイル４１０と、Ｕ字形ブラケット４２０とを備える。任意の数のコイル、例えば単一のコイル４１２が存在することができるが、この実施形態では、図４に示されるように、２つのコイル４１０、すなわち、第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４が存在する。コイル４１０の数は単純な式ｎ－１によって決定され、ここで、ｎ＝１のときに磁石３２２及びコイル４１０が１つしかない特別な場合を除き、ｎは磁石３２０の数である。
【0059】
コイル４１０は、横方向（Ｙ軸）で長いボビンの周囲にエナメル銅線を巻回することによって構成される。更に、コイル４１０の長さは、第１の移動部分２１０が縦方向（Ｘ軸）で自由に移動できるようにフレーム３１０の長さよりも僅かに大きい。
【0060】
好ましい実施では、等しい数の巻線及び同じ寸法を有する第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４を備える２つのコイル４１０が存在するが、図５Ａ～図５Ｆに示されるような他の変形例では、コイル４１０の巻線及び寸法が等しくない異なる組み合わせが存在し得る。第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４は、第１のコイル４１２が一方向、例えば時計回りに巻回され且つ第２のコイル４１４が逆方向、例えば反時計回りに巻回されるように接続される。加えて、第１のコイル４１２の縦方向中心は、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４のＮ極同士が対向して配置された第１の磁石及び第２の磁石の横方向交線と縦方向で位置合わせされる。同様に、第２のコイル４１４の縦方向中心は、２つの磁石３２４，３２６のＳ極同士が対向して配置された第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との横方向交線と縦方向で位置合わせされる。代わりの実施において、第１のコイル４１２の縦方向中心は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との横方向交線と縦方向で一致しなくてもよく、その付近又は周囲にある、すなわち、中心から外れて一致しない。他の実施において、第２のコイル４１４の縦方向中心は、第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との横方向交線と縦方向で一致しなくてもよく、その付近又は周囲にある、すなわち、中心から外れて一致しない。
【0061】
コイル４１０の２つの端部は、コイル４１０に交流電流を供給するためのコネクタ又は導体へと終端する。交流電流がコイル４１０を通過すると、交流電流は磁石３２０の磁場と相互作用してローレンツ力をもたらす。ローレンツ力は、縦方向（Ｘ軸）の振動運動をもたらすべく第１の半周期中に一方向で及び第２の半周期中に反対方向で生み出される。
【0062】
図４及び図４Ａは、コイル４１０に取り付けられるＵ字形ブラケット４２０の種類が異なる第２の移動部分２２０の異なる変形例を示す。Ｕ字形ブラケット４２０は、形状、サイズ、及び、携帯が同一であるＵ字形ブラケット４２０Ａ及びＵ字形ブラケット４２０Ｂを備える。
【0063】
図４は一対のＵ字形ブラケット４２０を示し、この場合、Ｕ字形ブラケット４２０のそれぞれは、非磁性材料から形成されるとともに、３つの異なるセクション、すなわち、ベースプレート４２８の面と直交する突出要素４２６を有するベースプレート４２８と、２つの右台形状プレート４２２、すなわち、第１の右台形状プレート４２２Ａ及び第２の右台形状プレート４２２Ｂとを備える。第１の右台形状プレート４２２Ａ及び第２の右台形状プレート４２２Ｂのサイズ及び寸法は同様である。第１の右台形状プレート４２２Ａ及び第２の右台形状プレート４２２Ｂは、アセンブリ全体が図４に示されるように開放面を伴うＵ字形ブラケット４２０Ａ又はＵ字形ブラケット４２０Ｂのように見える構造体を形成するように、ベースプレート４２８の両側で方向付けられる。好ましい実施態様において、一対のＵ字形ブラケット４２０の開放面は、横方向（Ｙ軸）でフレーム３１０を僅かに超えて延在する。Ｕ字形ブラケット４２０は、非磁性シートメタルを切断して折り曲げることにより作製される。或いは、一対のＵ字形ブラケット４２０は、ベースプレート４２８を２つの別個の右台形状プレート４２２Ａ，４２２Ｂに溶接することによって形成することもできる。Ｕ字形ブラケット４２０Ａはコイル４１２に取り付けられ、Ｕ字形ブラケット４２０Ｂはコイル４１４に取り付けられ、その場合、図４に示されるように、それらの開放面は、対角線上で互いに対向してフレーム３１０の縦側面（Ｘ軸方向）を実質的に覆うようになっている。突出要素４２６は、シャーシ１１０の２つの部分１７０の第２の弾性部材１６０をＵ字形ブラケット４２０と溶接するために使用される。
【0064】
第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４は、接着剤又は結合材料によって互いに接合される。更に、第１のコイル４１２は接着剤又は結合材料によってＵ字形ブラケット４２０Ａに取り付けられ、第２のコイル４１４は、第１の移動部分２１０上にわたって自由に移動する長方形管状構造体を形成するようにＵ字形ブラケット４２０Ｂに取り付けられる。
【0065】
図４Ａは、Ｕ字形ブラケット４２０の他の変形例を示す。Ｕ字形ブラケット４２０Ａは、第１の右台形状プレート４２２Ａと第２の右台形状プレート４２２Ｂとを接合する金属ストリップ又は金属ロッド４５０Ａを有し、その場合、図４Ａに示されるように金属ストリップ又は金属ロッド４５０Ａがベースプレート４２８と平行であるようになっている。Ｕ字形ブラケット４２０Ｂは、Ｕ字形ブラケット４２０Ａとサイズ及び寸法が同様である。
【0066】
図５Ａ～図５Ｆは、本発明の異なる変形例における異なる磁石の配列３２０及びコイル４１０を示す。これらの変形例は全て、異なる実施形態において振動アクチュエータ１００に実装され得る。全ての実施形態において、磁石の配列３２０の磁石の同様の極は、互いに対向している。
【0067】
図５Ａは、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４と１つのコイル４１２のみとを備える磁石の配列３２０の形態を示す。第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との横方向交線は、コイル４１２の縦方向中心と縦方向で位置合わせされる。この実施の他の変形例において、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の横方向交線並びにコイル４１２の縦方向中心は、短い距離、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍだけ縦方向でオフセットされる。
【0068】
図５Ｂは、３つの磁石、すなわち、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、第３の磁石３２６を備える磁石の配列３２０を伴う好ましい実施を示し、この場合、コイル４１０は、２個のコイル、すなわち、第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４を含む。この実施において、コイル４１０のそれぞれの縦方向中心は、磁石の配置３２０の隣り合う磁石の対応する横方向交線と縦方向で位置合わせされる。この実施の他の変形例において、隣り合う磁石の横方向交線と第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４の縦方向中心とは、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍの小さい距離だけ縦方向でオフセットされる。
【0069】
図５Ｃは、４つの磁石と３つのコイルとを有する形態を示す。磁石の配列３２０は、第１の磁石３２２と、第２の磁石３２４と、第３の磁石３２６と、第４の磁石３８０とを備える。同様に、コイル４１０は、３つのコイル、すなわち、第１のコイル４１２、第２のコイル４１４及び第３のコイル４８０を含む。この実施において、コイル４１０のそれぞれの縦方向中心は、隣り合う磁石の対応する横方向交線と縦方向で位置合わせされる。例えば、第１のコイル４１２の縦方向中心は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との横方向交線と縦方向で位置合わせされ、第２のコイル４１４の縦方向中心は、第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との横方向交線と縦方向で位置合わせされ、及び、第３のコイル４８０の縦方向中心は、第３の磁石３２６と第４の磁石３８０との横方向交線と縦方向で位置合わせされる。この実施の他の変形例において、コイルの中心は、隣り合う磁石の横方向交差線に対して、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍの小さな距離だけ縦方向でオフセットされる。
【0070】
図５Ｄは、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４とコイル４１２との間にスペーサ５０２が設けられた、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を備える磁石の配列３２０を示す。更に、コイル４１２は、スペーサ５０２がコイル４１２の縦方向中心と縦方向で位置合わせされるように、磁石の配列３２０の周囲に巻回される。前述したように、スペーサ５０２は、コストを低減するために磁石の配列３２０における各磁石のサイズを小さくする非磁性材料又は常磁性材料である。この実施の他の変形例において、スペーサ５０２及びコイル４１２の縦方向中心は、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍの僅かな距離だけ縦方向でオフセットされる。
【0071】
図５Ｅは、第１の磁石３２２、第２の磁石３２４、第３の磁石３２６の３つの磁石を備える磁石の配列３２０及びコイル４１０を示す。スペーサ５０２は、磁石の配列３２０の隣り合う磁石間に設けられる。例えば、スペーサ５０２は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間に設けられる。同様に、スペーサ５０２は、第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との間に設けられる。また、コイル４１０は、第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４を含む。第１のコイル４１２の縦方向中心は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間に設けられるスペーサ５０２の縦方向中心と縦方向で位置合わせされる。同様に、第２のコイル４１４の縦方向中心は、第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との間に設けられるスペーサ５０２の縦方向中心と縦方向で位置合わせされる。或いは、第１のコイル４１２の縦方向中心は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間に設けられるスペーサ５０２の縦方向中心から縦方向でオフセット可能であり、また、第２のコイル４１４の縦方向中心は、第２の磁石３２４と第３の磁石３２６との間に設けられるスペーサ５０２の縦方向中心から縦方向でオフセットされ得る。この実施では、オフセットが０．２５ｍｍ～２ｍｍである。
【0072】
図５Ｆは、２個の磁石の２つの対を備える磁石の配列３２０及び２個のコイル４１０を示す。磁石の第１の対は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４とを含む。磁石の第２の対は、第３の磁石３２６と第４の磁石３８０とを含む。スペーサ５０２は、磁石の第１の対と磁石の第２の対との間に設けられる。コイル４１０は、第１のコイル４１２と第２のコイル４１４とを備える。第１のコイル４１２は、第１のコイル４１２の縦方向中心が第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との横方向交線と縦方向で位置合わせされるように磁石の第１の対の周囲に巻回される。第２のコイル４１４は、第２のコイル４１４の縦方向中心が第３の磁石３２６と第４の磁石３８０との横方向交線と縦方向で位置合わせされるように磁石の第２の対の周囲に巻回される。この実施の他の変形例において、第１のコイル４１２の縦方向中心、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との横方向交線、第２のコイル４１４の縦方向中心、及び、第３の磁石３２６と第４の磁石３８０との横方向交線は、例えば０．２５ｍｍ～２ｍｍの小さな距離だけ縦方向でオフセットされる。
【0073】
図６は、シャーシ１１０の２つの部分１７０の一方を示す。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、Ｕ字形である第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を含む。第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は、側部プレート１４０を切断してスタンピング加工することにより作製される。第１の弾性部材１５０は、側部プレート１４０の平面（Ｙ－Ｚ平面）に対して、振動アクチュエータの中心に向けて、僅かに内側に屈曲され、第１の移動部分２１０との取り付けのための平坦なプレートをベースに有する。また、第２の弾性部材１６０は、側部プレート１４０の平面（Ｙ－Ｚ平面）と位置合わせされる。
【0074】
【0075】
図７は、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０の好ましい実施形態を示す。
【0076】
第１の弾性部材１５０は、２つの脚部７０２を形成する２つの平行な細いストリップと長方形プレート７０４の形態を成すベースとを有するＵ字形である。長方形プレート７０４は、小さな距離だけ離間され、側部プレート１４０の平面（Ｙ－Ｚ平面）と平行である。長方形プレート７０４と側部プレート１４０とを接合する２つの脚部７０２は、図６に示されるように角度を成して傾けられる。シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０の長方形プレート７０４は、第１の弾性部材１５０を第１の移動部分２１０のフレーム３１０に取り付けるために利用される。フレーム３１０が接着中に磁石の配列３２０の磁石を固定するためにのみ使用された後に除去された他の変形例において、シャーシ１１０の２つの部分１７０の第１の弾性部材１５０のそれぞれの各長方形プレート７０４は、磁石の配列３２０の２つの外側極３２８のうちの一方に取り付けられる。第１の弾性部材１５０の２つの脚部７０２は、それらの内縁部７１６に沿って横方向窪みを有し、それらの外縁部７１８は図７に示されるように直線状である。図７Ａに示される代わりの実施において、第１の弾性部材１５０の２つの脚部７０２は、それらの外縁部７１８に横方向窪みを有し、一方、それらの内縁部７１６は直線状である。図７Ｂに示される更に他の代わりの実施において、第１の弾性部材１５０は、２つの脚部７０２の内縁部７１６及び外縁部７１８の両方に横方向窪みを有する。
【0077】
第２の弾性部材１６０も、２つの脚部７０６を形成する２つの平行な細いストリップと、長方形プレート７０８であるベースとを有するＵ字形である。長方形プレート７０８及び側部プレート１４０は、同一平面（Ｙ－Ｚ平面）内にある。更に、第２の弾性部材１６０は、２つの脚部７０６の内縁部７２０に横方向窪みを有し、一方、２つの脚部７０２の外縁部７２２は、図７に示されるように直線状である。この実施の他の変形例において、第２の弾性部材１６０は、２つの脚部７０６の外縁部７２２に横方向窪みを有し、一方、２つの脚部７０２の内縁部７２０は図７Ａに示されるように直線７１８である。更に他の変形例において、第２の弾性部材１６０の２つの脚部７０６は、図７Ｂに示されるようにそれらの内縁部７２０及びそれらの外縁部７２２の両方に横方向窪みを有する。長方形プレート７０８は、第２の移動部分２２０に対する第２の弾性部材１６０の取り付けのために用いられる。
【0078】
シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０が振動中に屈曲して変位できるようにする良好な弾性特性を有するがアセンブリの構造的安定性を維持するのに十分な剛性を有する材料である必要がある。材料の例は、ベリリウム銅、ばね鋼、チタン、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）又はＡＢＳプラスチックであり得る。
【0079】
第１の弾性部材１５０は、３つの側で第２の弾性部材１６０によって取り囲まれ、一方、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材の第４の側は、側部プレート１４０へと終端する。第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は狭い隙間を伴って互いに離間される。この離間により、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は互いに独立して振動することができる。また、側部プレート１４０は、第２の弾性部材１６０の両側の上側プレート１２０及び下側プレート１３０の縁部まで第２の弾性部材１６０の２つの脚部７０６と平行に延びるとともに、側部プレート１４０と第２の弾性部材１６０との間に狭い隙間が存在するように方向付けられる。
【0080】
図７Ｃに示される更に他の代わりの実施において、第１の弾性部材１５０は、長方形の長辺上の両方の外縁部７２４に対称的な横方向窪みを伴う長方形ストリップ７１０と、長方形プレート７１２とを備える。長方形ストリップ７１０は、一端部が側部プレート１４０へと終端し、他端部が長方形プレート７１２へと終端する。長方形プレート７１２である第１の弾性部材１５０の上側セクションは、第１の移動部分２１０のフレーム３１０に対して第１の弾性部材１５０を取り付けるために用いられる。第２の弾性部材１６０も、前述したようにＵ字形である。第２の弾性部材１６０のＵ字形の２つの脚部７０６は、側部プレート１４０へと終端し、図７Ｃに示されるようにそれらの内縁部７２０及びそれらの外縁部７２２に横方向窪みを有する。他の実施において、第２の弾性部材１６０は、２つの脚部７０６の内縁部７２０に横方向窪みを有し、一方、２つの脚部７０６の外縁部７２２は、図７に示されるように直線状である。この実施の他の変形例において、第２の弾性部材１６０は、２つの脚部７０６の外縁部７２２に横方向窪みを有し、一方、２つの脚部７０２の内縁部７２２は図７Ａに示されるように直線７１８である。代わりの実施において、第２の弾性部材１６０の２つの脚部７０６の内縁部７２０及び外縁部７２２は、直線状であり、互いに平行である。
【0081】
第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０の窪みは、振動中に変位した際に、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０にわたって応力を均一に分散させる役目を果たす。例えば、第１の弾性部材１５０の２つの脚部７０２が窪みを伴わず、むしろ２つの直線状の内縁部及び外面を伴う長方形ストリップである場合、応力は２つの脚部７０２の端部に向かって集中し、２つの脚部７０２は側部プレート１４０及び長方形プレート７０４と接続する。同様に、第２の弾性部材１６０の２つの脚部７０６が窪みを伴わず、むしろ直線状の内面及び外面を伴う長方形ストリップである場合、応力は脚部７０６の端部に向かって集中し、２つの脚部７０６は側部プレート１４０及び長方形プレート７０８と接続する。振動の多くのサイクルにわたって、この集中は脚部（７０２，７０６）の端部の周りの領域を疲労させ、微視的な亀裂が形成され、その後、この亀裂は、時間が経つにつれて大きくなり、完全な破壊につながる。窪みを通して２つの脚部（７０２，７０６）の中央に向かって材料の量を減らすことにより、２つの脚部（７０２，７０６）のより大きな領域が振動中に変形し、応力が２つの脚部（７０２，７０６）の長さにわたって均一に分散され、故障の可能性が低減される。
【0082】
シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、動作中に振動アクチュエータを構造変形から保護するが、第１の移動部分２１０及び第２の移動部分２２０を変位させて振動力を発生させることができるように高い弾性を与える、高度に可撓性であるが剛性の材料から製造される。材料の例は、ベリリウム銅、ばね鋼、チタン、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）又はＡＢＳプラスチックであり得る。
【0083】
図８は、本発明の他の実施形態におけるスペーサ及び誘導磁石を伴う振動アクチュエータの組立等角図である。図９は、振動アクチュエータ９００の部分分解等角図を示し、図１０は、第１の移動部分２１０及び第２の移動部分２２０を示す振動アクチュエータ９００の分解図を示す。
【0084】
振動アクチュエータ９００は、フレーム３１０及び磁石３２０の配列を備える第１の移動部分２１０を含む。磁石の配列３２０は第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４によって形成され、この場合、磁石の配列３２０の隣り合う磁石間にスペーサ５０２が設けられる。代わりの実施において、磁石の配列３２０は、図５Ａに示されるように、スペーサ５０２が設けられることなく第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４によって形成される。第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４は、同様の極同士が対向するように配置される。更に、第２の移動部分２２０は、少なくとも１つのコイル４１０と、Ｕ字形ブラケット４２０Ａ及びＵ字形ブラケット４２０Ｂを含むＵ字形ブラケット４２０とを備える。本実施形態では、第２の移動部分２２０において、１つのコイルのみ、すなわち、コイル４１２のみが利用される。しかしながら、他の変形例において、コイル４１０は、両方向で巻回される第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４によって形成することができる。図５Ａ～図５Ｆに示されるように、この実施形態では、磁石の配列３２０及びコイル４１０の様々な変形を実施することができる。更に、振動アクチュエータ９００は、２つの部分１７０によって形成されるシャーシ１１０を含む。
【0085】
前述の実施形態と同様に、シャーシ１１０は、Ｕ字形である２つの部分１７０によって形成される。しかしながら、他の変形例において、シャーシ１１０は、１つの部分又は２つの部分のいずれかによって形成され得る。例えば、シャーシ１１０は、図２Ｂに示されるようなＵ字形部分又は図２Ｃに示されるような前述した一端部が封止された閉じた直方体構造のいずれかであり得る１つの部分で形成され得る。同様に、シャーシ１１０は、図２Ａに示されるようにＬ字形の２つの部分１７０で形成され得る。
【0086】
シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、上側プレート１２０、下側プレート１３０、及び、側部プレート１４０を含む。上側プレート１２０は、一対の誘導磁石９０２を固定するための１つ以上の取り付け手段９０４を有する。取り付け手段９０４は、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの上側プレート１２０及び下側プレート１３０に互いに直接に対向して設けられる。取り付け手段９０４は、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれにおける側部プレート１４０とは反対側の端部である上側プレート１２０及び下側プレート１３０の端部の近傍に平行に設けられる。この実施形態では、誘導磁石９０２のそれぞれを縦方向（Ｘ軸）で固定するために、取り付け手段９０４の第１の対が上側プレート１２０の端部に設けられ、取り付け手段９０４の他の対が下側プレート１３０の端部に設けられる。また、誘導磁石９０２の各磁石を横方向（Ｙ軸）で固定するために、１つの取り付け手段９０４が上側プレート１２０に設けられ、第１の弾性部材１５０が終端する側部プレート１４０のベースと対角線上に対向する縁部で下側プレート１３０に１つの取り付け手段９０４が設けられる。
【0087】
上側プレート１２０上及び下側プレート１３０上の取り付け手段９０４は、上側プレート１２０及び下側プレート１３０がＸ－Ｙ平面に沿って互いの鏡像を形成するように、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれに配置される。取り付け手段９０４は、タブ、クリップ、保持ブラケットなどとすることができる。しかしながら、この実施形態において、取り付け手段９０４は、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの上側プレート１２０及び下側プレート１３０からＵ字形の内側に向かって内側にスタンピング加工されるタブである。他の変形例では、取り付け手段９０４がクリップであり、これらのクリップは、誘導磁石９０２を正しい向き及び位置に保持するために誘導磁石９０２を固定した後に押圧される。
【0088】
磁石の配列３２０によって生成される磁場は、コイル４１０を直角に横切るべきである。しかしながら、磁石の自然な特性に起因して、磁力線はＮ極から出現し、Ｓ極に収束する。磁力線は、磁石の配列３２０の中心で第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４のＮ極から出現して楕円経路を形成するＳ極に収束するため、垂直である。生成された磁力線が磁石の配列３２０の中心から磁石の配列３２０の端部に向かって更に遠ざかるにつれて、磁力線は収束し、楕円経路は円形になる。したがって、磁力線の大部分は、ある角度でコイル４１０を横断するが、直交する角度ではない。この問題を克服するために、２つの誘導磁石９０２は、シャーシ１１０の２つの部分１７０の上側プレート１２０及び下側プレート１３０の内側に取り付けられ、それにより、２つの誘導磁石９０２は互いに対向し、各誘導磁石９０２の横方向中心線は、磁石の配列３２０の第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の横方向交線と縦方向で一致する。誘導磁石９０２及び磁石の配列３２０は、それらの対向する極が互いに対向するように方向付けられる。例えば、第１の磁石３２２のＮ極と第２の磁石３２４のＮ極とが互いに対向する場合、誘導磁石９０２のＳ極は磁石の配列３２０のＮ極の真上に配置される。このように誘導磁石９０２を配置することにより、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との交差部の中心から出てくる磁力線は、誘導磁石９０２を通じてコイル４１０を通って直角に案内され、次いで外側極３２８で磁石の配列３２０に戻る。したがって、磁力線は、コイル４１０に対して実質的に垂直な角度に向けられる。より多くの磁力線がコイルに対して垂直になるにつれて、結果として生じるローレンツ力は、モータの振動の主軸に整列した均一な方向に発生し、これは縦軸（Ｘ軸）に沿っている。
【0089】
シャーシ１１０の２つの部分１７０に戻って、上側プレート１２０は、側部プレート１４０を形成するように直角に折り曲げられる。次いで、側部プレート１４０が直角に折り曲げられて下側プレート１３０が形成され、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれが形成される。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、形状、サイズ、及び寸法が同一である。また、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を含む。第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は、シャーシ１１０の２つの部分のそれぞれの側部プレート１４０をスタンピング加工して切断することにより作製される。
【0090】
振動アクチュエータ９００は、磁石の配列３２０をフレーム３１０内に配置することによって構成される。磁石の配列３２０は、同様の極が互いに対向する状態で第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を備え、スペーサ５０２は、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間に配置される。これにより、第１の移動部分２１０が形成される。第２の移動部分２２０は、コイル４１２と、Ｕ字形ブラケット４２０とを備える。コイル４１２の２つ端部は、Ｕ字形ブラケット４２０のそれぞれに接続される。他の変形例において、コイル４１０は、一端部が互いに接続される第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４によって形成され、コイル４１０の他の２つの端部はＵ字形ブラケット４２０のそれぞれに接続される。第１の移動部分２１０は、第１の移動部分２１０及び第２の移動部分２２０が自由に移動できるように、第２の移動部分２２０の中空内へと摺動する。第１の移動部分２１０と第２の移動部分２２０とのこのアセンブリは、シャーシ１１０の２つの部分１７０間に配置される。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、誘導磁石９０２を取り付けるための取り付け手段９０４を含む。次いで、誘導磁石９０２は、上側プレート１２０及び下側プレート１３０の内側に配置され、取り付け手段９０４によって正しい向きに強固に固定される。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、２つの部分１７０のそれぞれの第２の弾性部材１６０が横軸（Ｙ軸）に沿って反対方向を向くように配置される。第１の移動部分２１０は、長方形プレート７０４において第１の弾性部材１５０に取り付けられ、第２の移動部分２２０は、長方形プレート７０８において第２の弾性部材１６０に取り付けられる。シャーシ１１０の２つの部分１７０は、振動アクチュエータ９００を形成するように互いに取り付けられる。
【0091】
図１１は、振動アクチュエータ１１００の等角図を示し、図１２は、振動アクチュエータ１１００の分解等角図を示す。この実施形態では、振動アクチュエータ１１００が２つの部分１７０を備えるシャーシ１１０を含む。シャーシ１１０の部分１７０は、上側プレート１２０及び下側プレート１３０を含む。上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、側部プレート１４０と比較して実質的に長さが短い。上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、サイズ、形状及び寸法が同様であり、Ｘ－Ｙ平面に沿って互いの鏡像を形成する。また、上側プレート１２０及び下側プレート１３０はそれぞれ、湾曲セクション１１０４と長方形セクション１１０８とによって形成される。代わりの実施形態において、上側プレート１２０及び下側プレート１３０は、サイズ、形状、及び寸法が変化してもよい。
【0092】
上側プレート１２０及び下側プレート１３０のそれぞれには、誘導磁石９０２を取り付けるための取り付け手段９０４が設けられる。取り付け手段９０４は、湾曲セクション１１０４と長方形セクション１１０８との交差部に位置される。取り付け手段９０４は、誘導磁石９０２を正しい位置及び向きに保持するタブである。他の変形例において、取り付け手段９０４は、誘導磁石９０４を取り付けるために上側プレート１２０及び下側プレート１３０に取り付けられ又は形成され得るクリップ、保持ブラケットなどとすることができる。
【0093】
側部プレート１４０は、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０を形成する２つのＵ字形突起を有する。図１１に示されるように、第１の弾性部材１５０は、３つの側で第２の弾性部材１６０によって取り囲まれ、一方、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０の第４の側は、側部プレート１４０へと終端する。また、第１の弾性部材１５０及び第２の弾性部材１６０は、互いに独立して振動可能であり、第１の弾性部材１５０と第２の弾性部材１６０との間に隙間が存在するように配置される。
【0094】
側部プレート１４０のＹ－Ｚ平面と第１の弾性部材１５０の長方形プレート７０４のＹ－Ｚ平面とは、互いに平行である。長方形プレート７０４は、側部プレート１４０と比較して、例えば０．２ｍｍ～２ｍｍの距離だけ、縦軸（Ｘ軸）において振動アクチュエータ１１００の中心に向かって変位される。第１の弾性部材１５０の２つの脚部７０２は、側部プレート１４０と長方形プレート７０４との間に傾斜を形成する角度で、側部プレート１４０と長方形プレート７０４とを接続する。同様に、側部プレート１４０のＹ－Ｚ平面と、第２の弾性部材１６０の長方形プレート７０８のＹ－Ｚ平面とは、互いに平行である。長方形プレート７０８は、側部プレート１４０と比較して、例えば０．２ｍｍ～２ｍｍの距離だけ、縦軸（Ｘ軸）において振動アクチュエータ１１００の中心に向かって変位される。第２の弾性部材１６０の２つの脚部７０６は、側部プレート１４０と長方形プレート７０８との間に傾斜を形成する角度で、側部プレート１４０と長方形プレート７０８とを接続する。
【0095】
更に、この変形例において、第２の弾性部材１６０からは、ホルダ１２０２を形成するために２つの脚部７０６とは反対側にある、長方形プレート７０８の縁部から、振動アクチュエータ１１００の縦方向中心に向かってＬ字形構造体１２０４が突出する。
第２の弾性部材１６０上のホルダ１２０２は、振動中にコイル４１０又は単一のコイル４１２を正しい位置に保持する革新的な方法をもたらす。この実施形態では、ホルダ１２０２がＵ字形である。
第２の弾性部材１６０上のホルダ１２０２は、振動中にコイル４１０又は単一のコイル４１２を正しい位置に保持する革新的な方法をもたらす。この実施形態では、ホルダ１２０２がＵ字形である。
【0096】
第１の移動部分２１０は、同様の極同士を対向させて成る第１の磁石３２２と第２の磁石３２４とによって形成される磁石の配列３２０を有する。また、第１の磁石３２２と第２の磁石３２４との間には、非磁性材料のスペーサ５０２が配置される。第１の磁石３２２、スペーサ５０２及び第２の磁石３２４は、互いに接着されて第１の移動部分２１０を形成する。スペーサ５０２は、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４のサイズを小さくし、これは、希土類金属であり、したがって高価である磁石のコストを低減する効率的な方法である。或いは、スペーサ５０２を省略することができ、磁石は直接互いに接着される。
【0097】
この実施形態において、第２の移動部分２２０は、Ｕ字形ブラケット４２０を何ら伴うことなくただ１つのコイル４１２を備える。磁石の配列３２０がコイル４１２に挿入され、コイルは、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第２の弾性部材１６０のホルダ１２０２の内側に配置され、結合材料で固定される。
また、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０の長方形プレート７０４は、第１の弾性部材１５０が外側極３２８と対向するように、第１の移動部分２１０、すなわち、磁石の配列３２０に取り付けられる。また、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０、第２の弾性部材１６０及び側部プレート１４０が互いに対角線上で対向するように組み付けられる。
また、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれの第１の弾性部材１５０の長方形プレート７０４は、第１の弾性部材１５０が外側極３２８と対向するように、第１の移動部分２１０、すなわち、磁石の配列３２０に取り付けられる。また、シャーシ１１０の２つの部分１７０のそれぞれは、第１の弾性部材１５０、第２の弾性部材１６０及び側部プレート１４０が互いに対角線上で対向するように組み付けられる。
【0098】
２つの誘導磁石９０２は、２つの誘導磁石９０２が互いに対向し且つ各誘導磁石９０２の横方向中心線が磁石の配列３２０の第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４の横方向交線と縦方向で一致するように、シャーシ１１０の２つの部分１７０の上側プレート１２０及び下側プレート１３０の内側に取り付けられる。誘導磁石９０２及び磁石の配列３２０は、それらの対向する極が互いに対向するように方向付けられる。例えば、第１の磁石３２２のＮ極と第２の磁石３２４のＮ極とが互いに対向する場合、誘導磁石９０２のＳ極は磁石の配列３２０のＮ極の真上に配置される。
【0099】
この実施形態において、第１の移動部分２１０は、第１の磁石３２２及び第２の磁石３２４を有する磁石の配列３２０を備える。第２の移動部分２２０はコイル４１２を備える。しかしながら、他の実施形態では、図５Ｂ～図５Ｃに示されるように、第１の移動部分２１０の磁石の配列３２０は３つ以上の磁石を備えることができ、第２の移動部分２２０はコイル４１０を備えることができる。
【0100】
コイル４１０が交流電流によって励磁されると、交流電流は磁石の配列３２０の永久磁場と相互作用して、ローレンツ力の原理に従って２つの対抗する力を生成する。最初に、静止時に、２つの対抗する力は、第１の移動部分２１０及び第２の移動部分２２０を反対方向に移動させる。コイル４１０内で交流電流が反転されると、交流電流は磁石の配列３２０の永久磁場と相互作用して、逆方向の２つの対抗する力を生成する。第１の移動部分２１０は、第１の弾性部材１５０によって制約され、弾性に起因する反跳を生じさせる。第１の弾性部材１５０に蓄えられた反跳エネルギーが解放されると、それによって、第１の移動部分２１０の移動が補助され、その結果、振動動作が生じる。第２の移動部分２２０は、第２の弾性部材１６０によって制約され、弾性に起因する反跳を生じさせる。第２の弾性部材１６０に蓄えられた反跳エネルギーが解放されると、それによって、第２の移動部分２２０の移動が補助され、その結果、振動動作が生じる。
【0101】
第１の移動部分２１０の共振周波数は、少なくとも、フレーム３１０の質量と、磁石の配列３２０の質量と、第１の弾性部材１５０の弾性定数とに依存する。代わりの実施態様では、第１の移動部分２１０がフレーム３１０を伴わない場合、第１の移動部分２１０の共振周波数は、少なくとも磁石の配列３２０の質量及び第１の弾性部材１５０の弾性定数に依存する。同様に、第２の移動部分２２０の共振周波数は、少なくとも、Ｕ字形ブラケット４２０の質量、コイル４１０の質量、及び、第２の弾性部材１６０の弾性定数に依存する。代わりの実施態様では、第２の移動部分２２０がコイル４１０のみを含む場合、第２の移動部分２２０の共振周波数は、少なくともコイル４１０の質量及び第２の弾性部材１６０の弾性定数に依存する。最後に、第１の移動部分２１０は、共振周波数Ｆ１を伴う縦方向（Ｘ軸）の直線振動動作をもたらし、第２の移動部分２２０は、共振周波数Ｆ２を伴う縦方向（Ｘ軸）の直線振動動作をもたらす。第１の共振周波数Ｆ１及び第２の共振周波数Ｆ２は異なっており離れている。例えば、第１の共振周波数Ｆ１を４０Ｈｚとすることができ、第２の共振周波数Ｆ２を７５Ｈｚとすることができる。
【0102】
同様の極同士が対向する状態でフレーム３１０の内部に埋め込まれた磁石の配列３２０によって指向性の磁場が発生される。磁場は、磁石の配列３２０のＮ極が互いに対向する磁石の配列３２０の交差ポイントにおいて、磁石の配列３２０から径方向外側（例えば、横方向（Ｙ軸）外側）に流れ、コイル４１０を横切る。更に、誘導磁石９０２を利用して、コイルに対して垂直又は略垂直な角度で磁力線を更に方向付けることができる。更に、磁場は、磁石の配列３２０のＳ極が互いに対向する磁石の配列３２０の交差ポイントにおいて、内側（例えば横方向（Ｙ軸）内側）に流れ、コイル４１０を横切り、磁石の配列３２０に入る。誘導磁場の存在下で交流電流を流すことによってコイル４１０が励磁されると、ローレンツ力の原理に従って第２の移動部分２２０に力が生成され、したがって、第１の移動部分２１０が反対方向の力を受ける。また、第１のコイル４１２及び第２のコイル４１４が逆向きに巻回されるため、コイル４１０に電流が流れると、第２の移動部分２２０が一方向で一方的に力を受ける。交流電流が反転すると、第２の移動部分２２０が逆方向の力を受ける。この現象は、第２の移動部分２２０に振動動作を生じさせる。同様に、第１の移動部分２１０も、第１の振動動作とは独立した第２の振動動作を生成するローレンツ力の原理に従った力を受ける。第１の移動部分２１０の動きは、第２の移動部分２２０に対するものであり、同じ方向又は反対方向とすることができる。
【0103】
本明細書に記載の振動アクチュエータは、単なる例示である。本明細書中で与えられる他の形態及び変形は非限定的であり、任意の修正がこの発明の範囲内に入る。振動アクチュエータの機能及び使用は、例示を目的としており、決して限定することを意図するものではない。医療機器、自動車のダッシュボード、又は、触覚フィードバックを有する他の領域での使用などの振動アクチュエータの他の使用も十分に範囲内である。更に、振動アクチュエータの異なる構成要素は、異なる実施形態で実証されるように更なる機能を与えるべく適切に変更され得る。
【図1】
【図2】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3】
【図4】
【図4A】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6】
【図7】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】