CN113396019B - 电磁驱动装置以及操作装置 - Google Patents
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Abstract
电磁驱动装置具有:永久磁铁,其安装于第1磁轭的第2磁轭侧的面;以及第1励磁线圈以及第2励磁线圈,其通过通电产生磁通,第2磁轭具有:基部;以及第1突出部,其在第1励磁线圈与第2励磁线圈之间从基部朝向第1磁轭突出,永久磁铁具有:第1区域;第2区域,其在第2方向上位于第1区域的一侧;以及第3区域,其在第2方向上位于第1区域的另一侧,第1区域被磁化成第1磁极,第2区域以及第3区域被磁化成第2磁极,第1区域与第1突出部对置,第1区域与第2区域的边界与第1励磁线圈对置,第1区域与第3区域的边界与第2励磁线圈对置。
Description
技术领域
本公开涉及电磁驱动装置以及操作装置。
背景技术
在专利文献1中,公开了具备能够沿着与水平面平行的第1方向以及与水平面垂直的第2方向运动的振子的振动产生器。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2017-205766号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而,在专利文献1所记载的振动产生器中,在构造上,第2方向上的振动弱,为了在第2方向上赋予强的振动,需要流过大电流。
本公开的目的在于,提供一种能够在相互正交的两个方向上产生充分的强度的振动的电磁驱动装置以及操作装置。
用于解决课题的手段
根据本公开,提供一种电磁驱动装置,其具有:第1磁轭;第2磁轭,其相对于所述第1磁轭在第1方向上对置配置;永久磁铁,其安装于所述第1磁轭的所述第2磁轭侧的面;以及第1励磁线圈以及第2励磁线圈,其安装于所述第2磁轭,通过通电产生磁通,所述第2磁轭具有:基部;以及第1突出部,其在所述第1励磁线圈与所述第2励磁线圈之间从所述基部朝向所述第1磁轭突出,所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈在与所述第1方向垂直的第2方向上将所述第1突出部夹在之间而配置,所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈的轴心方向与所述第1方向平行,所述永久磁铁具有:第1区域;第2区域,其在所述第2方向上位于所述第1区域的一侧;以及第3区域,其在所述第2方向上位于所述第1区域的另一侧,所述第1区域被磁化成第1磁极,所述第2区域以及所述第3区域被磁化成第2磁极,所述第1区域与所述第1突出部对置,所述第1区域与所述第2区域的边界与所述第1励磁线圈对置,所述第1区域与所述第3区域的边界与所述第2励磁线圈对置。
发明效果
根据本公开,能够在相互正交的两个方向上产生充分的强度的振动。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的立体图。
图2是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的俯视图。
图3是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的剖视图。
图4是表示致动器的结构的俯视图。
图5是从图4去除了可动磁轭以及永久磁铁的俯视图。
图6是表示致动器的结构的剖视图。
图7A是表示第1组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。
图7B是表示第2组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。
图7C是表示第3组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。
图7D是表示第4组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。
图8是表示控制装置的结构的图。
图9是表示由控制装置进行的处理的内容的流程图。
图10是表示仿真的模型的图。
图11是表示可动磁轭的移动距离与吸引力的关系的图。
图12是表示距离L2的变化与吸引力的关系的图。
图13A是表示将距离L2设为23mm的情况下的可动磁轭的移动距离与吸引力的关系的图。
图13B是表示将距离L2设为22.8mm的情况下的可动磁轭的移动距离与吸引力的关系的图。
图13C是表示将距离L2设为22.6mm的情况下的可动磁轭的移动距离与吸引力的关系的图。
图14是表示距离L1的缩短量与吸引力的关系的图。
图15A是表示可动磁轭的移动距离与X方向的振动的产生力的关系的图。
图15B是表示可动磁轭的移动距离与Z方向的振动的产生力的关系的图。
图16是表示中央突出部的宽度L3与振动的产生力的关系的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本公开的实施方式进行具体地说明。另外,在本说明书以及附图中,对于实质上具有相同的功能结构的结构要素,有时通过标注相同的符号而省略重复的说明。
图1是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的立体图,图2是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的俯视图,图3是表示实施方式所涉及的操作装置的结构的剖视图。图3相当于沿着图2中的I-I线的剖视图。
如图1~图3所示,实施方式所涉及的操作装置100具有固定基座110、固定于固定基座110的边缘上的边框120以及边框120的内侧的装饰面板141。相对于装饰面板141,在配置有固定基座110的后述的平板部111的一侧设置有静电传感器142,触摸面板140包含装饰面板141和静电传感器142。在触摸面板140的平板部111侧设置有可动基座130。可动基座130具有平板部131以及从平板部131的边缘朝向平板部111延伸的壁部132。固定基座110具有在俯视观察下比平板部131宽的平板部111、从平板部111的边缘在壁部132的外侧向上方延伸的壁部112以及从壁部112向外侧突出的法兰部113。边框120的下端与法兰部113接触。
在平板部111上设置有致动器160。致动器160与平板部111以及平板部131接触。在俯视观察下,致动器160位于平板部111以及平板部131的大致中心。此外,在平板部111与平板部131之间,在致动器160的周围设置有施力的多个预拉力弹簧150,以使得相互在上下方向上相互吸引平板部111以及平板部131。触摸面板140是操作构件的一个例子,可动基座130以及触摸面板140包含在可动部。此外,固定基座110是固定部的一个例子,致动器160是电磁驱动装置的一个例子。预拉力弹簧150是可动部弹性支承构件的一个例子。
此外,在壁部112与壁部132之间设置有与壁部112以及132接触的面板引导件190。例如,面板引导件190具有弹性,在固定基座110的内侧引导可动基座130。
此外,在固定基座110的平板部111上设置有多个反射型的光遮断器170。光遮断器170向位于其上方的可动基座130的平板部131照射光,接收由平板部131反射的光,能够检测到平板部131的被照射到光的部分为止的距离。例如,光遮断器170在俯视观察下配置在触摸面板140的四角的内侧。光遮断器170是检测部的一个例子。
进而,在固定基座110上设置有控制装置180。控制装置180通过后述的处理,根据触摸面板140的操作,驱动致动器160,进行向用户的触觉反馈。控制装置180例如是半导体芯片。在本实施方式中,控制装置180设置在平板部111上,但设置控制装置180的场所没有限定,例如也可以设置在触摸面板140与可动基座130之间等。
接着,对致动器160的结构进行说明。图4是表示致动器160的结构的俯视图,图5是从图4去除了可动磁轭以及永久磁铁的俯视图,图6是表示致动器160的结构的剖视图。图6相当于沿着图4以及图5中的I-I线的剖视图。
如图4~图6所示,致动器160具有固定磁轭10、可动磁轭20、第1励磁线圈30A、第2励磁线圈30B、第1橡胶件40A、第2橡胶件40B以及永久磁铁60。固定磁轭10具有平面形状为大致矩形的板状的基部11。将基部11的长边方向设为X方向,将短边方向设为Y方向,将厚度方向设为Z方向。第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B的轴心方向与Z方向平行。可动磁轭20是第1磁轭的一个例子,固定磁轭10是第2磁轭的一个例子,第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B是弹性支承部的一个例子。X方向相当于第2方向,Z方向相当于第1方向。
固定磁轭10还具有:中央突出部12,其从基部11的中央向上方(+Z方向)突出立起;第1侧方突出部14A,其从基部11的长边方向的-X方向侧的端部向上方突出立起;以及第2侧方突出部14B,其从基部11的长边方向的+X方向侧的端部向上方突出立起。第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B设置于在X方向上将中央突出部12夹在之间的位置。固定磁轭10还具有:第1铁芯13A,其从中央突出部12与第1侧方突出部14A之间向基部11的上方突出立起;以及第2铁芯13B,其从中央突出部12与第2侧方突出部14B之间向基部11的上方突出立起。第1励磁线圈30A卷绕在第1铁芯13A,第2励磁线圈30B卷绕在第2铁芯13B。在第1侧方突出部14A上设置有第1橡胶件40A,在第2侧方突出部14B上设置有第2橡胶件40B。中央突出部12是第1突出部的一个例子,第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B是第2突出部的一个例子。
可动磁轭20是板状,具有大致矩形的平面形状。可动磁轭20在其长边方向的端部与第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B接触。在可动磁轭20的固定磁轭10侧的面安装有永久磁铁60。永久磁铁60具有第1区域61、位于第1区域61的-X方向侧的第2区域62、以及位于第1区域61的+X方向侧的第3区域63。例如,第1区域61被磁化成S极,第2区域62以及第3区域63被磁化成N极。而且,永久磁铁60在俯视观察下安装于可动磁轭20的大致中央,以使得第1区域61与中央突出部12对置、第1区域61与第2区域62的边界612与第1励磁线圈30A对置、第1区域61与第3区域63的边界613与第2励磁线圈30B对置。此外,边界612位于比第1励磁线圈30A的轴心更靠+X方向侧,边界613位于比第2励磁线圈30B的轴心更靠-X方向侧。即,边界612位于比第1铁芯13A的中心更靠+X方向侧,边界613位于比第2铁芯13B的中心更靠-X方向侧。永久磁铁60磁化固定磁轭10以及可动磁轭20,通过磁吸引力,可动磁轭20在Z方向上向接近固定磁轭10的方向被施力。此外,通过磁吸引力,可动磁轭20的两端在X方向上向接近第1侧方突出部14A、第2侧方突出部14B各自的方向被施力。
控制装置180(参照图3)在进行向用户的触觉反馈时,驱动致动器160使得流过第1励磁线圈30A、第2励磁线圈30B各自的电流的方向交替地反转。即,控制装置180使流过第1励磁线圈30A、第2励磁线圈30B各自的电流的方向交替地反转,使第1铁芯13A的可动磁轭20侧的面的磁极、第2铁芯13B的可动磁轭20侧的面的磁极相互独立并交替地反转。其结果是,永久磁铁60以及可动磁轭20根据流过第1励磁线圈30A的电流的方向和流过第2励磁线圈30B的电流的方向,在X方向或Z方向上进行往复运动。对于电流的方向与运动的方向的关系,将在后面叙述。
例如,第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B具有以Y方向为长边方向的矩形的平面形状。第1橡胶件40A被夹持在第1侧方突出部14A与可动磁轭20之间,第2橡胶件40B被夹持在第2侧方突出部14B与可动磁轭20之间。即,第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B被夹入固定磁轭10与可动磁轭20之间。因此,如果不有意地进行分解,则第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B被保持在固定磁轭10与可动磁轭20之间。另外,第1橡胶件40A也可以固定在第1侧方突出部14A的上表面或可动磁轭20的下表面或这两者,第2橡胶件40B也可以固定在第2侧方突出部14B的上表面或可动磁轭20的下表面或这两者。
可动磁轭20安装于包含可动基座130(参照图3)以及触摸面板140(参照图3)的可动部,固定磁轭10安装于平板部111(参照图3)。在与Z方向垂直的面内,可动磁轭20优选安装于与可动部的重心重叠的位置。这是为了使其更均等地产生振动。
在此,对电流的方向与运动的方向的关系进行说明。流过第1励磁线圈30A的电流的方向和流过第2励磁线圈30B的电流的方向的组合合计为四种。
在第1组合中,在从+Z方向观察时,电流以逆时针方向(CCW)流过第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B。图7A是表示第1组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。在第1组合中,如图7A所示,第1铁芯13A的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极,第2铁芯13B的可动磁轭20侧的面的磁极也成为N极。另一方面,中央突出部12、第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极。其结果是,在中央突出部12与第1区域61之间作用斥力,在第1铁芯13A与第2区域62之间作用斥力,在第2铁芯13B与第3区域63之间作用斥力。因此,+Z方向的力90U作用于可动磁轭20。
在第2组合中,在从+Z方向观察时,电流以顺时针方向(CW)流过第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B。图7B是表示第2组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。在第2组合中,如图7B所示,第1铁芯13A的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极,第2铁芯13B的可动磁轭20侧的面的磁极也成为S极。另一方面,中央突出部12、第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极。其结果是,在中央突出部12与第1区域61之间作用引力,在第1铁芯13A与第2区域62之间作用引力,在第2铁芯13B与第3区域63之间作用引力。因此,-Z方向的力90D作用于可动磁轭20。
因此,通过重复第1组合和第2组合,以使得在第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B流过相同方向的电流,从而可动磁轭20在Z方向上进行往复运动。也就是说,通过向第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B的通电,从而可动磁轭20以初始状态下的位置为中立位置沿着Z方向振动。
在第3组合中,从+Z方向观察时,电流以逆时针方向(CCW)流过第1励磁线圈30A,电流以顺时针方向(CW)流过第2励磁线圈30B。图7C是表示第3组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。在第3组合中,如图7C所示,第1铁芯13A的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极,第2铁芯13B的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极。此外,第1侧方突出部14A的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极,第2侧方突出部14B的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极。其结果是,在第1侧方突出部14A与第2区域62之间作用引力,在第1铁芯13A与第1区域61之间作用引力,在第2铁芯13B与第1区域61之间作用斥力,在第2侧方突出部14B与第3区域63之间作用斥力。因此,-X方向的力90L作用于可动磁轭20。
在第4组合中,从+Z方向观察时,电流以顺时针方向(CW)流过第1励磁线圈30A,电流以逆时针方向(CCW)流过第2励磁线圈30B。图7D是表示第4组合中的电流的方向与运动的方向的关系的图。在第4组合中,如图7D所示,第1铁芯13A的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极,第2铁芯13B的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极。此外,第1侧方突出部14A的可动磁轭20侧的面的磁极成为N极,第2侧方突出部14B的可动磁轭20侧的面的磁极成为S极。其结果是,在第1侧方突出部14A与第2区域62之间作用斥力,在第1铁芯13A与第1区域61之间作用斥力,在第2铁芯13B与第1区域61之间作用引力,在第2侧方突出部14B与第3区域63之间作用引力。因此,+X方向的力90R作用于可动磁轭20。
因此,通过重复第3组合和第4组合,以使得在第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B流过反方向的电流,从而可动磁轭20在X方向上进行往复运动。也就是说,通过向第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B的通电,从而可动磁轭20以初始状态下的位置为中立位置沿着X方向振动。
接着,对由控制装置180进行的致动器160的驱动进行说明。控制装置180判断施加于触摸面板140的操作位置的负载是否达到产生触觉反馈的基准值,根据该结果,驱动致动器160产生触觉反馈。图8是表示控制装置180的结构的图。
控制装置180具备CPU(Central Processing Unit,中央处理器)181、ROM(ReadOnly Memory,只读存储器)182、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)183以及辅助存储部184。CPU181、ROM182、RAM183以及辅助存储部184构成所谓的计算机。控制装置180的各部分经由总线185相互连接。
CPU181执行存放于辅助存储部184的各种程序(例如,负荷判定程序)。
ROM182是非易失性的主存储设备。ROM182存放用于CPU181执行存放于辅助存储部184的各种程序而所需的各种程序、数据等。具体而言,ROM182存放BIOS(Basic Input/Output System,基本输入输出***)、EFI(Extensible Firmware Interface,可扩展固件接口)等的引导程序等。
RAM183是DRAM(Dynamic Random Access Memory,动态随机存取存储器)、SRAM(Static Random Access Memory,静态随机存取存储器)等易失性的主存储设备。RAM183作为在由CPU181执行存放于辅助存储部184的各种程序时展开的作业区域发挥功能。
辅助存储部184是存放由CPU181执行的各种程序和通过由CPU181执行各种程序而生成的各种数据的辅助存储设备。
控制装置180具备这样的硬件结构,进行如下的处理。图9是表示由控制装置180进行的处理的内容的流程图。
首先,控制装置180检测触摸面板140(步骤S1)。然后,控制装置180基于静电传感器142的输出,判断手指是否接触了触摸面板140(步骤S2)。控制装置180在判断为手指未接触触摸面板140的情况下(步骤S2的“否”),取消光遮断器170的漂移(drift)(步骤S3)。
另一方面,控制装置180在判断为手指接触了触摸面板140的情况下(步骤S2的“是”),从各个光遮断器170取得检测信号(步骤S4)。例如,在光遮断器170的输出信号为模拟信号的情况下,取得向数字信号的变换后的信号。
接下来,控制装置180根据光遮断器170的各检测信号,计算平板部131的检测位置处的Z轴方向的位移量(步骤S5)。
然后,控制装置180计算触摸面板140的操作位置的Z轴方向的位移量Z(步骤S6)。即,控制装置180根据从四个光遮断器170中的全部或一部分的检测信号计算出的Z轴方向的位移量以及由触摸面板140检测到的操作位置的X坐标以及Y坐标,计算操作位置处的Z轴方向的位移量Z。
此外,控制装置180预先求出所施加的负载与Z轴方向的位移量的关系,并预先将其存储于ROM182,从而将其读出,计算出操作位置处的Z轴方向的阈值(接通阈值)Zth(步骤S7)。
然后,控制装置180判断位移量Z是否超过接通阈值Zth(步骤S8)。如果位移量Z超过接通阈值Zth(步骤S8的“是”),则认为所施加的负载超过基准值,控制装置180驱动致动器160,实施触觉反馈(步骤S9)。此时,控制装置180基于另外输入的信息,驱动致动器160以使沿着X方向或Z方向产生振动。另一方面,如果位移量Z在接通阈值Zth以下(步骤S8的“否”),则控制装置180不实施触觉反馈。
根据这样构成的操作装置100,如上所述,能够沿着相互正交的X方向以及Z方向产生充分的强度的振动。例如,通过X方向的振动,从而能够对操作者赋予摩擦感,通过Z方向的振动,从而能够赋予按下了开关的触感。此外,能够容易地分别调整X方向的振动的强度以及Z方向的振动的强度。
接着,对与上述的实施方式相关的仿真进行说明。图10是表示仿真的模型的图。
在该模型中,使第1区域61的形状为将两片10mm×10mm×1mm的正方形板沿着X方向连结的长方形板状,使第2区域62以及第3区域63的形状为10mm×10mm×1mm的正方形板状,使各正方形板状的部分的最大能积为40MGOe。在初始状态下使中央突出部12的X方向的尺寸(宽度)L3为6mm,使第1铁芯13A以及第2铁芯13B的X方向的尺寸为6mm,使第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B的X方向的尺寸为3mm。使基部11的厚度为2mm,使中央突出部12、第1铁芯13A、第2铁芯13B、第1侧方突出部14A以及第2侧方突出部14B的以基部11的表面为基准的高度为8mm。使可动磁轭20的厚度为1.5mm,使基部11的底面与可动磁轭20的表面之间的距离为11mm。此外,在初始状态下,使中央突出部12的X方向的中心与第1铁芯13A、第2铁芯13B的X方向的中心的距离L1为12.8mm,使中央突出部12的X方向的中心与第1侧方突出部14A、第2侧方突出部14B的X方向的中心的距离L2为24mm。
首先,一边固定距离L1与距离L2的比(12.8:24),一边使距离L2变化,通过二维有限元法(finite element method:FEM)计算出可动磁轭20向-X方向的移动距离与吸引力的关系。将该结果示于图11。图例中的数值表示距离L2的从初始状态的变化。第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B未通电。在图11中,负吸引力的绝对值越大,表示在X方向上欲返回永久磁铁60的初始状态的位置的恢复力越大。
根据图11,如果求出距离L2的变化与移动距离为0.5mm时的吸引力的关系,则得到图12。如图12所示,吸引力在距离L2的变化为-1.4mm、-1.2mm、-1.0mm的附近变得最弱。因为距离L2的初始值为24mm,所以在构成为恢复力变弱的情况下,优选使距离L2为22.6mm、22.8mm或23mm左右。
因此,使距离L2为22.6mm、22.8mm或23mm,使距离L1变化,通过二维FEM计算出可动磁轭20向-X方向的移动距离与吸引力的关系。将该结果示于图13A、图13B以及图13C。图例中的数值表示距离L1的从后述的基准值的变化。图13A示出使距离L2为23mm的情况下的结果,图13B示出使距离L2为22.8mm的情况下的结果,图13C示出使距离L2为22.6mm的情况下的结果。另外,因为使距离L2从初始值开始变化,所以在图13A中,使距离L1的基准值为12.3mm,在图13B中,使距离L1的基准值为12.2mm,在图13C中,使距离L1的基准值为12.1mm。
根据图13A~图13C,如果求出距离L1的缩短量与移动距离为0.5mm时的吸引力的关系,则得到图14。图例中的数值表示距离L2。如图14所示,在距离L2为22.6mm的情况下,如果吸引力的绝对值比较大,距离L2为23mm或22.8mm,则在距离L1的缩短量为0.6mm以上的范围,吸引力的绝对值低,大致一定。
根据以上的结果,为了构成为恢复力变弱,优选使距离L2为23mm或22.8mm,使距离L1为11~11.5mm,距离L2优选为距离L1的1.2倍以上且1.4倍以下。距离L2更优选为23mm。
接下来,使距离L2为23mm,一边进行向第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B的通电,一边通过二维FEM计算出可动磁轭20向-X方向的移动距离与X方向、Z方向的振动的产生力的关系。将该结果示于图15A以及图15B。图例中的数值表示距离L1。图15A是表示X方向的振动的产生力,图15B示出Z方向的振动的产生力。如图15A以及图15B所示,即使移动距离变化,X方向、Z方向的振动的产生力几乎不变化。特别是,在距离L1为11.3mm的情况下,优选X方向的振动的产生力与Z方向的振动的产生力之差小。也就是说,在距离L1为11.3mm的情况下,在X方向、Z方向这两个方向上,能够产生特别优异的大小的振动。
接下来,使距离L1为11.3mm,使距离L2为23mm,使宽度L3变化,通过二维FEM计算出X方向、Z方向的振动的产生力。将该结果示于图16。图例中的方向表示振动的方向。如图16所示,通过使宽度L3变化,能够调整X方向的振动的产生力与Z方向的振动的产生力的平衡。
另外,也可以不设置第1铁芯13A以及第2铁芯13B,而将第1励磁线圈30A以及第2励磁线圈30B安装于基部11上。
此外,沿着X方向欲返回永久磁铁60的初始状态的位置的恢复力(中心恢复力)依赖于边界612从第1励磁线圈30A的轴心偏移的方向以及程度、和边界613从第2励磁线圈30B的轴心偏移的方向以及程度。而且,边界612从第1励磁线圈30A的轴心偏移的方向以及程度、和边界613从第2励磁线圈30B的轴心偏移的方向以及程度没有特别限定。例如,边界612也可以位于比第1励磁线圈30A的轴心更靠-X方向侧,边界613也可以位于比第2励磁线圈30B的轴心更靠+X方向侧。即,边界612也可以位于比第1铁芯13A的中心更靠-X方向侧,边界613也可以位于比第2铁芯13B的中心更靠+X方向侧。在该情况下,与边界612位于比第1励磁线圈30A的轴心更靠+X方向侧,并且边界613位于比第2励磁线圈30B的轴心更靠-X方向侧的构造比较,沿着X方向欲返回永久磁铁60的初始状态的位置的恢复力(中心恢复力)变弱。这样,通过设为在X方向上边界612从第1励磁线圈30A的轴心偏移且在X方向上边界613从第2励磁线圈30B的轴心偏移的结构,能够调整中心恢复力。另外,在X方向上,边界612也可以与第1励磁线圈30A的轴心一致,在X方向上,边界613也可以与第2励磁线圈30B的轴心一致。
也可以是,第1橡胶件40A的上端以及下端分别固定于可动磁轭20、第1侧方突出部14A,第2橡胶件40B的上端以及下端也可以分别固定于可动磁轭20、第2侧方突出部14B。此外,也可以是,第1橡胶件40A的上端固定于可动磁轭20,下端不固定于第1侧方突出部14A,只要紧贴即可,也可以是,第2橡胶件40B的上端固定于可动磁轭20,下端不固定于第2侧方突出部14B,只要紧贴即可。此外,还可以是,第1橡胶件40A的下端固定于第1侧方突出部14A,上端不固定于可动磁轭20,只要紧贴即可,还可以是,第2橡胶件40B的下端固定于第2侧方突出部14B,上端不固定于可动磁轭20,只要紧贴即可。通过将第1橡胶件40A、第2橡胶件40B的上端或下端中的一方固定于可动磁轭20或第1侧方突出部14A、第2侧方突出部14B,并不固定另一方而紧贴,能够提高组装作业性。
第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B的形状以及弹性系数没有特别限定。在第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B中,X方向的弹性系数和Z方向的弹性系数也可以不同。此外,在可动部弹性支承构件中,X方向的弹性系数和Z方向的弹性系数也可以不同。
可动磁轭20的振动的谐振频率依赖于第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B的弹性系数和可动磁轭20的质量。因此,例如,通过使X方向的弹性系数和Z方向的弹性系数不同,例如,能够使可动磁轭20的Z方向的振动的谐振频率为200Hz附近,使X方向的振动的谐振频率为100Hz附近。一般而言,200Hz附近的谐振频率的振动适合于触觉感觉(点击感觉)的呈现,100Hz附近的谐振频率的振动适合于橡胶感觉(橡胶的弹性的感觉)的呈现。因此,通过使X方向的弹性系数和Z方向的弹性系数不同,能够呈现触觉感觉以及橡胶感觉。此外,可动磁轭20的振动的振幅也依赖于第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B的弹性系数,第1橡胶件40A以及第2橡胶件40B的弹性系数越大,则振动的振幅越小。
操作构件并不限定于如触摸面板140那样的操作面板构件,也可以是具有操作面的按钮。
另外,也可以代替光遮断器170而使用静电传感器等非接触的位置检测传感器。此外,也可以使用压敏传感器来检测施加于触摸面板140的压力。
本公开的操作装置特别适合于设置于汽车的中控台的操作装置。因为中控台设置于驾驶席以及副驾驶席之间,所以设置于中控台的操作装置的平面形状有时会变得复杂。在本公开的操作装置中,因为振动的大小在操作面内稳定,所以即使操作构件的平面形状复杂,也能够进行适当的触觉反馈。
以上,对优选的实施方式等进行了详细说明,但是并不限制于上述的实施方式等,在不脱离权利要求书所记载的范围的情况下,能够对上述的实施方式等施加各种变形以及置换。
本国际申请主张基于2019年3月12日申请的日本专利申请第2019-044994号的优先权,将该申请的全部内容援引至本国际申请。
-符号说明-
10:固定磁轭(第2磁轭);
11:基部;
12:中央突出部(第1突出部);
13A:第1铁芯;
13B:第2铁芯;
14A:第1侧方突出部(第2突出部);
14B:第2侧方突出部(第2突出部);
20:可动磁轭(第1磁轭);
30A:第1励磁线圈;
30B:第2励磁线圈;
40A:第1橡胶件;
40B:第2橡胶件;
60:永久磁铁;
61:第1区域;
62:第2区域;
63:第3区域;
100:操作装置;
110:固定基座(固定部);
130:可动基座(可动部);
140:触摸面板(可动部);
150:预拉力弹簧(可动部弹性支承构件);
160:致动器(电磁驱动装置);
180:控制装置(控制部)。
Claims (12)
1.一种电磁驱动装置,其特征在于,具有:
第1磁轭;
第2磁轭,其相对于所述第1磁轭沿着第1方向对置配置;
永久磁铁,其安装于所述第1磁轭的所述第2磁轭侧的面;以及
第1励磁线圈以及第2励磁线圈,其安装于所述第2磁轭,通过通电产生磁通,
所述第2磁轭具有:
基部;以及
第1突出部,其在所述第1励磁线圈与所述第2励磁线圈之间从所述基部朝向所述第1磁轭突出,
所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈在与所述第1方向垂直的第2方向上将所述第1突出部夹在之间而配置,
所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈的轴心方向与所述第1方向平行,
所述永久磁铁具有:
第1区域;
第2区域,其在所述第2方向上位于所述第1区域的一侧;以及
第3区域,其在所述第2方向上位于所述第1区域的另一侧,
所述第1区域被磁化成第1磁极,
所述第2区域以及所述第3区域被磁化成第2磁极,
所述第1区域与所述第1突出部对置,
所述第1区域与所述第2区域的边界与所述第1励磁线圈对置,
所述第1区域与所述第3区域的边界与所述第2励磁线圈对置。
2.根据权利要求1所述的电磁驱动装置,其中,
所述第2磁轭具有:
第1铁芯,其卷绕有所述第1励磁线圈;以及
第2铁芯,其卷绕有所述第2励磁线圈。
3.根据权利要求1或2所述的电磁驱动装置,其中,
在所述第2方向上,所述第1区域与所述第2区域的边界偏移所述第1励磁线圈的轴心,
在所述第2方向上,所述第1区域与所述第3区域的边界偏移所述第2励磁线圈的轴心。
4.根据权利要求1或2所述的电磁驱动装置,其中,
所述第2磁轭具有两个第2突出部,其从所述基部朝向所述第1磁轭突出,并在所述第2方向上设置于将所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈夹在之间的位置,
在所述第2突出部各自与所述第1磁轭的两端部之间生成磁吸引力。
5.根据权利要求4所述的电磁驱动装置,其中,
在所述第2方向上,从所述第1突出部的中心到所述第2突出部的中心为止的距离是从所述第1突出部的中心到所述第1区域与所述第2区域的边界为止的距离以及从所述第1突出部的中心到所述第1区域与所述第3区域的边界为止的距离的1.2倍以上且1.4倍以下。
6.根据权利要求1或2所述的电磁驱动装置,其中,
所述电磁驱动装置具有弹性支承部,其配置于所述第1磁轭与所述第2磁轭之间,将所述第1磁轭保持为能够相对于所述第2磁轭振动。
7.根据权利要求6所述的电磁驱动装置,其中,
所述弹性支承部的所述第1方向上的弹性系数和所述第2方向上的弹性系数不同。
8.一种操作装置,其特征在于,具有:
固定部;
可动部,其具有被按压操作的操作构件;
可动部弹性支承部,其将所述可动部保持为能够相对于所述固定部振动;以及
权利要求1至7中任一项所述的电磁驱动装置,其设置于所述固定部与所述可动部之间,
所述第1磁轭或所述第2磁轭的一方安装于所述固定部,另一方安装于所述可动部。
9.根据权利要求8所述的操作装置,其中,
所述操作装置具有控制部,其控制流过所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈的电流,以使得通过向所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈的通电而产生的磁场的方向成为相互相同方向或相反的方向。
10.根据权利要求9所述的操作装置,其中,
所述控制部进行控制,以使流过所述第1励磁线圈以及所述第2励磁线圈的电流的方向交替地反转。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的操作装置,其中,
在与所述第1方向垂直的面内,所述第1磁轭或所述第2磁轭的另一方安装于与所述可动部的重心重叠的位置。
12.根据权利要求8至10中任一项所述的操作装置,其中,
所述可动部弹性支承部的所述第1方向上的弹性系数和所述第2方向上的弹性系数不同。
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