JP6002137B2 - 電気力学的アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、電気力学的アクチュエータ（ｅｌｅｃｔｒｏｄｙｎａｍｉｃ ａｃｔｕａｔｏｒ）に関するものである。

電気力学的アクチュエータは、例えば、ムービングコイルと称されものであり、これらのムービングコイルは、例えば、ダイナミック型スピーカーにおける音響変換器として使用される。電流が永久磁石の磁界中の円筒コイルを通って流れると、電流方向および磁界に対して垂直な力がコイルデバイスにかかる。しかし、このようなムービングコイルは、コイルの装着の仕方が比較的複雑で、またそれに応じた空間も必要である。

本発明の目的は、単純で、コンパクトな設計を有する電気力学的アクチュエータを実現することである。

この目的は、回路基板の面上のトラックによって形成されるフラットコイルおよび永久磁石を有し、この磁石の磁界がフラットコイルの巻き線を通過する、本発明による電気力学的アクチュエータによって達成される。回路基板上にトラックによって形成されたフラットコイルの構成により、アクチュエータのコンパクトで特にフラットな構成と、フラットコイルの単純な設計が可能になる。

有利なさらなる成果は、従属請求項で指定される。

本発明のさらなる利点および特徴は、添付図面を参照しつつ以下の説明を読むと明らかになる。

本発明による電気力学的アクチュエータを示す図である。 図１による電気力学的アクチュエータの回路基板の底側を示す図である。 図１による電気力学的アクチュエータの回路基板の上側を示す図である。

図１は、電気力学的アクチュエータ１０を示している。支持材１２は、永久磁石１４を受け入れるように構成されている。支持材１２は、回路基板１６にさらに接続され、回路基板１６は支持材１２と中央領域にある永久磁石１４とから相隔てて並ぶ。

４つのスペーサー１８が支持材１２上に設けられ、回路基板１６と支持材１２と永久磁石１４との間の所定の距離を画定する。

支持材１２の方へ向き付けられた回路基板１６の底側２０上に、螺旋状に配置構成され、フラットコイル２４を形成するトラック２２、２３が設けられる。永久磁石１４の磁界は、フラットコイル２４の巻き線を通過する。

図示されている実施形態では、永久磁石１４は、そのＮ極が回路基板１６の方へ向き付けられ、したがってフラットコイル２４の同軸上に配置構成される。永久磁石１４の極は、フラットコイル２４の中心のかなり近くに隣接する回路基板１６からわずかな距離のところに配置構成される。

図示されている実施形態では、回路基板１６の平面内の永久磁石１４の領域は、フラットコイル２４の領域より小さい。フラットコイル２４の対角寸法は、永久磁石１４の対向面の対角寸法より著しく大きい。

回路基板１６はフラットコイル２４とともに、図２および図３を参照しつつ以下で説明される。

図２は、フラットコイル２４を形成する第１の螺旋状トラック２２を持つ回路基板１６の底側２０を示している。第２のトラック２３は、戻り線２６の一部をなす。戻り線２６でフラットコイル２４の中心がフラットコイル２４の外半径のところの端子に接続される。

図示されている実施形態では、フラットコイル２４は、四角形に構成される。しかし、円形のフラットコイルまたは別の設計を用いることも可能である。

図３は、支持材１２および永久磁石１４から離れる方向に面する回路基板１６の上側２８を示している。回路基板１６の上側２８は、３つの領域３０、３２、３４に分割される。中心領域３０は、フラットコイル２４が回路基板１６の底側２０に配置される回路基板１６の面に対応する。戻り線２６の一部をなすトラック２３が中心領域３０内に備えられる。

中心領域３０は、薄くした領域３２によって回路基板１６の周辺領域３４から隔てられる。
回路基板１６の周辺領域３４は、支持材１２に堅く接続される。薄くした領域３２は、例えば回路基板１６のフライス削りによって形成されるか、または射出成形によって製造される回路基板１６内に成形される。

薄くした領域３２は、薄くした領域３２内で回路基板１６の変形が許容されるように構成される。このようにして、中心領域３０が回路基板１６の平面に対して垂直な方向に周辺領域３４に関して移動することが可能になる。

あるいは、薄くした領域３４の代わりに、中心領域３０が柔軟に構成されるウェブのみによって周辺領域３４に接続されるように回路基板１６が完全に分割される領域が設けられることも可能である。例えば、フラットコイル２４の電気的接続は、このようなウェブによって実現できる。

図示されている実施形態では、トラックは、ＭＩＤ技術によって製造される。

フラットコイル２４は、回路基板１６上に配置構成された制御ユニットの電子コンポーネントに接続される。制御ユニットの電子コンポーネントは、わかりやすくするため、図には示されていない。

アクチュエータ１０は、例えば、音響変換器の駆動部として、または入力システム内の触覚変換器（ｈａｐｔｉｃ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）の駆動部として使用される。

図示されている実施形態では、永久磁石１４は、フラットコイル２４の同軸上に配置構成される。フラットコイル２４は、永久磁石１４の極からわずかな距離のところの不均一磁界内に配置構成される。

電流がフラットコイル２４内に誘導されて通されると、フラットコイル２４は、電流の方向に応じて永久磁石１４の磁界に平行に、または反対の方向に向き付けられたフラットコイル２４の中心内に強い磁界を発生する。永久磁石１４の不均一磁界が、フラットコイル２４の中心と比べてフラットコイル２４の周辺領域内では弱く、および／またはフラットコイル２４の中心と異なる方向を有するので、回路基板１６の中心領域３０内で軸方向に永久磁石１４の方へ、または永久磁石１４から遠ざかる方へ、それぞれ付勢する力が発生する。

回路基板１６は、薄くした領域３２内で柔軟になるように構成されるので、回路基板１６の中心領域は、フラットコイル２４を通る電流の流れの方向に応じて軸方向に移動される。
以上説明したように、本発明は以下の形態を有する。
［形態１］
回路基板（１６）の面上のトラック（２２、２３）によって形成されるフラットコイル（２４）および永久磁石（１４）を有し、前記磁石の磁界が前記フラットコイル（２４）の巻き線を通過する、電気力学的アクチュエータ（１０）。
［形態２］
形態１に記載のアクチュエータにおいて、前記フラットコイル（２４）が配置構成される前記回路基板（１６）の前記面は、薄くした領域（３２）によって前記回路基板（１６）の周辺領域（３４）から隔てられるアクチュエータ。
［形態３］
形態２に記載のアクチュエータにおいて、前記回路基板（１６）の前記周辺領域は、前記永久磁石（１４）の支持材（１２）に堅く接続されるアクチュエータ。
［形態４］
形態２または３に記載のアクチュエータにおいて、前記薄くした領域（３２）は、フライス削りによって形成されるアクチュエータ。
［形態５］
形態２または３に記載のアクチュエータにおいて、前記薄くした領域（３２）は、射出成形によって製造された回路基板（１６）内に成形されるアクチュエータ。
［形態６］
形態５に記載のアクチュエータにおいて、前記トラック（２２、２３）は、ＭＩＤ技術によって製造されるアクチュエータ。
［形態７］
前記形態のいずれか一項に記載のアクチュエータにおいて、前記永久磁石（１４）は、前記フラットコイル（２４）の同軸上に配置され、その極の１つを前記フラットコイル（２４）の中心のかなり近くに隣接して有するように構成されるアクチュエータ。
［形態８］
前記形態のいずれか一項に記載のアクチュエータにおいて、前記フラットコイル（２４）は、前記回路基板（１６）上に配置構成された試作機の電子コンポーネントに接続されるアクチュエータ。
［形態９］
形態８に記載のアクチュエータにおいて、音響変換器の駆動部として使用されることを特徴とするアクチュエータ。
［形態１０］
形態８に記載のアクチュエータにおいて、入力システムにおける触覚変換器の駆動部として使用されることを特徴とするアクチュエータ。

１０ 電気力学的アクチュエータ
１２ 支持材
１４ 永久磁石
１６ 回路基板
１８ スペーサー
２０ 底側
２２ 第１の螺旋状トラック
２３ 第２のトラック
２４ フラットコイル
２６ 戻り線
２８ 上側
３０ 中心領域
３２ 薄くした領域
３４ 周辺領域

Claims (5)

1. 回路基板（１６）の面上のトラック（２２、２３）によって形成されるフラットコイル（２４）および永久磁石（１４）を有し、前記磁石の磁界が前記フラットコイル（２４）の巻き線を通過する、電気力学的アクチュエータ（１０）であって、前記フラットコイル（２４）が配置構成される前記回路基板（１６）の前記面は薄くした領域（３２）によって前記回路基板（１６）の周辺領域（３４）から隔てられ、前記永久磁石（１４）は、前記フラットコイル（２４）の同軸上に配置され、その極の１つを前記フラットコイル（２４）の中心のかなり近くに隣接して有するように構成され、前記回路基板（１６）の前記面内の前記永久磁石（１４）の領域は、前記フラットコイル（２４）の領域よりも小さく、前記フラットコイル（２４）の対向面の対角寸法は、前記永久磁石（１４）の対向面の対角寸法より著しく大きく、前記フラットコイル（２４）は、前記回路基板（１６）上に配置構成された制御ユニットの電子コンポーネントに接続され、前記電気力学的アクチュエータ（１０）は、入力システムにおける触覚変換器の駆動部として使用されることを特徴とする、電気力学的アクチュエータ（１０）。
2. 請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記回路基板（１６）の前記周辺領域は、前記永久磁石（１４）の支持材（１２）に堅く接続されるアクチュエータ。
3. 請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、前記薄くした領域（３２）は、フライス削りによって形成されるアクチュエータ。
4. 請求項１または２に記載のアクチュエータにおいて、前記薄くした領域（３２）は、射出成形によって製造された回路基板（１６）内に成形されるアクチュエータ。
5. 請求項４に記載のアクチュエータにおいて、前記トラック（２２、２３）は、ＭＩＤ技術によって製造されるアクチュエータ。

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