JP7039463B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
X方向=本発明における「第2方向」
Y方向=本発明における「第3方向」
Z方向=本発明における「第1方向」
(全体構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係るアクチュエータ1の斜視図である。図2は、図1に示すカバー11を外した状態のアクチュエータ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をZ方向およびX方向に切断したときの説明図である。図4は、図1に示すアクチュエータ1をZ方向およびY方向に切断したときの説明図である。図5は、図2に示す第1端板28および第2端板29を外した状態のアクチュエータ1の分解斜視図である。
図6は、図1に示すアクチュエータ1に用いた磁気駆動回路を分解したときの分解斜視図である。図3、図4、図5および図6に示すように、第1磁気駆動回路6は、第1コイル61と、第1コイル61にZ方向の一方側Z1で対向する第1磁石621と、第1コイル61にZ方向の他方側Z2で対向する第1磁石622とを有している。第2磁気駆動回路7は、第2コイル71と、第2コイル71にZ方向の一方側Z1で対向する第2磁石721と、第2コイル71にZ方向の他方側Z2で対向する第2磁石722とを有している。第3磁気駆動回路8は、第3コイル81と、第3コイル81にZ方向の一方側Z1で対向する第3磁石821と、第3コイル81にZ方向の他方側Z2で対向する第3磁石822とを有している。
図7は、図6に示す第1磁気駆動回路6の分解斜視図である。図5、図6および図7に示すように、第1コイルホルダ65は、第1コイル61を内側に保持する第1枠部66と、第1枠部66の端部(4つの角)からZ方向の両側に向けて突出した複数の第1柱状部69とを備えており、第1柱状部69は、第1端板28と連結されている。第1コイルホルダ65は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第1コイルホルダ65および第1端板28は、樹脂製である。
図8は、図6に示す第2磁気駆動回路7の分解斜視図である。図5、図6および図8に示すように、第2コイルホルダ75は、第2コイル71を内側に保持する第2枠部76と、第2枠部76の端部(4つの角)からZ方向の両側に突出した複数の第2柱状部79とを備えており、第2柱状部79は、Z方向の一方側Z1で隣り合う第1コイルホルダ65の第1柱状部69と連結されている。第2コイルホルダ75は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第2コイルホルダ75は、樹脂製である。
図9は、図6に示す第3磁気駆動回路8の分解斜視図である。図5、図6および図9に示すように、第3コイルホルダ85は、第3コイル81を内側に保持する第3枠部86と、第3枠部86の端部(4つの角)からZ方向の両側に突出した複数の第3柱状部89とを備えており、第3柱状部89は、Z方向の一方側Z1で隣り合う第2コイルホルダ75の第2柱状部79と連結されている。また、第3柱状部89は、第2端板29と連結されている。第3コイルホルダ85は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第3コイルホルダ85および第2端板29は、樹脂製である。
このように構成したアクチュエータ1において、第1コイル61、第2コイル71、第3コイル81、第1コイルホルダ65、第2コイルホルダ75、第3コイルホルダ85、は、可動体3のX方向の中心を通ってY方向に延在する仮想線の中心とする線対称、かつ、Y方向の中心を通ってX方向に延在する仮想線の中心とする線対称に構成されている。また、第1磁石621、622、第2磁石721、722、第3磁石821、822、第1ヨーク64、第2ヨーク74、および第3ヨーク84は、可動体3のX方向の中心を通ってY方向に延在する仮想線の中心とする線対称、かつ、Y方向の中心を通ってX方向に延在する仮想線の中心とする線対称に構成されている。また、第2コイル71は、可動体3のZ方向の中心に配置され、第2磁石721、722は、第2コイル71を中心にZ方向で面対称に配置されている。また、第1磁石621、622、および第1ヨーク64は、第3磁石821、822および第3ヨーク84に対して、第2コイル71を中心にZ方向で面対称に配置されている。
本形態のアクチュエータ1において、第1コイル61および第3コイル81に交流を印加する一方、第2コイル71への通電を停止すると、可動体3は、X方向に振動するため、アクチュエータ1における重心がX方向に変動する。このため、利用者は、X方向の振動を体感することができる。その際、第1コイル61および第3コイル81に印加する交流波形を調整して、可動体3がX方向の一方側X1に移動する加速度と、可動体3が第2方向の他方側X2に移動する加速度とを相違させれば、利用者は、X方向において方向性を有する振動を体感することができる。
本形態のアクチュエータ1では、可動体3が支持体2に対して過度に移動した際、強度の弱い個所が当接しないように、図3および図4に示すストッパ機構が設けられている。より具体的には、図4に示すように、第1磁石621に対してY方向の一方側Y1で所定の間隔を介して対向する位置には、第1コイルホルダ65の第1座部681が位置し、第1磁石621に対してY方向の他方側Y2で所定の間隔を介して対向する位置には、第1コイルホルダ65の第1座部682が位置している。また、第3磁石821に対してY方向の一方側Y1で所定の間隔を介して対向する位置には、第3コイルホルダ85の第3座部881が位置し、第3磁石821に対してY方向の他方側Y2で所定の間隔を介して対向する位置には、第3コイルホルダ85の第3座部882が位置している。本形態において、第1座部681、682のY方向で第1磁石621と対向する側端部が第1ストッパ部683、684として機能する。また、第3座部881、882のY方向で第3磁石821と対向する側端部が第3ストッパ部883、884として機能する。したがって、第2磁気駆動回路7によって可動体3をY方向に駆動した際の可動体3のY方向への可動範囲は、第1磁気駆動回路6の第1磁石621と第1コイルホルダ65の第1座部681、682(第1ストッパ部683、684)とによって構成されたストッパ機構、および第3磁気駆動回路8の第3磁石821と第3コイルホルダ85の第3座部881、882(第3ストッパ部883、884)とによって構成されたストッパ機構によって規制されている。
以上説明したように、本形態のアクチュエータ1において、可動体3をX方向に振動させる第1磁気駆動回路6、可動体3をY方向に振動させる第2磁気駆動回路7、および可動体3をX方向に振動させる第3磁気駆動回路8が設けられているため、可動体3をX方向およびY方向に振動させることができる。したがって、使用者にX方向の振動、Y方向の振動、X方向の振動とY方向の振動とを組み合わせた振動を体感させることができる。また、第1磁気駆動回路6、第2磁気駆動回路7、および第3磁気駆動回路8がZ方向に重ねて配置されているため、アクチュエータ1をZ方向からみたときのサイズ(平面積)が小さい。それゆえ、本形態のアクチュエータ1は、手に持つコントローラ等の機器に搭載するのに適している。さらに、可動体3をY方向に振動させる第2磁気駆動回路7に対してZ方向の両側に、可動体3をX方向に振動させる第1磁気駆動回路6および第3磁気駆動回路8が設けられているため、可動体3をX方向に振動させた際、可動体3が傾く等の事態が発生しにくい。
図10~図17を参照して、本発明の実施の形態2に係るアクチュエータ1を説明する。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態1と同等であるため、対応する部分には同一の符号を付して説明する。
図10は、本発明の実施の形態2に係るアクチュエータ1の斜視図である。図11は、図10に示すアクチュエータ1をZ方向およびX方向に切断したときの説明図である。図12は、図10に示すアクチュエータ1をZ方向およびY方向に切断したときの説明図である。図13は、図10に示す第1端板28および第2端板29を外した状態のアクチュエータ1の分解斜視図である。
図14は、図10に示すアクチュエータ1に用いた磁気駆動回路を分解したときの分解斜視図である。図11、図12、図13および図14に示すように、第1磁気駆動回路6は、第1コイル61と、第1コイル61にZ方向の他方側Z2で対向する第1磁石622とを有している。第2磁気駆動回路7は、第2コイル71と、第2コイル71にZ方向の一方側Z1で対向する第2磁石721と、第2コイル71にZ方向の他方側Z2で対向する第2磁石722とを有している。第3磁気駆動回路8は、第3コイル81と、第3コイル81にZ方向の一方側Z1で対向する第3磁石821とを有している。
図15は、図14に示す第1磁気駆動回路6の分解斜視図である。図13、図14および図15に示すように、第1コイルホルダ65は、第1コイル61を内側に保持する第1枠部66と、第1枠部66の端部(4つの角)からZ方向の両側に向けて突出した複数の第1柱状部69とを備えており、第1柱状部69は、第1端板28と連結されている。第1コイルホルダ65は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第1コイルホルダ65および第1端板28は、樹脂製である。
図16は、図14に示す第2磁気駆動回路7の分解斜視図である。図13、図14および図16に示すように、第2コイルホルダ75は、第2コイル71を内側に保持する第2枠部76と、第2枠部76の端部(4つの角)からZ方向の両側に突出した複数の第2柱状部79とを備えており、第2柱状部79は、Z方向の一方側Z1で隣り合う第1コイルホルダ65の第1柱状部69と連結されている。第2コイルホルダ75は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第2コイルホルダ75は、樹脂製である。
図17は、図14に示す第3磁気駆動回路8の分解斜視図である。図13、図14および図17に示すように、第3コイルホルダ85は、第3コイル81を内側に保持する第3枠部86と、第3枠部86の端部(4つの角)からZ方向の両側に突出した複数の第3柱状部89とを備えており、第3柱状部89は、Z方向の一方側Z1で隣り合う第2コイルホルダ75の第2柱状部79と連結されている。また、第3柱状部89は、第2端板29と連結されている。第3コイルホルダ85は、樹脂製あるいは金属製である。本形態において、第3コイルホルダ85および第2端板29は、樹脂製である。
このように構成したアクチュエータ1において、第1コイル61、第2コイル71、第3コイル81、第1コイルホルダ65、第2コイルホルダ75、第3コイルホルダ85、は、可動体3のX方向の中心を通ってY方向に延在する仮想線の中心とする線対称、かつ、Y方向の中心を通ってX方向に延在する仮想線の中心とする線対称に構成されている。また、第1磁石622、第2磁石721、722、第3磁石821、第1ヨーク64、第2ヨーク74、および第3ヨーク84は、可動体3のX方向の中心を通ってY方向に延在する仮想線の中心とする線対称、かつ、Y方向の中心を通ってX方向に延在する仮想線の中心とする線対称に構成されている。また、第2コイル71は、可動体3のZ方向の中心に配置され、第2磁石721、722は、第2コイル71を中心にZ方向で面対称に配置されている。また、第1磁石622、および第1ヨーク64は、第3磁石821および第3ヨーク84に対して、第2コイル71を中心にZ方向で面対称に配置されている。
本形態のアクチュエータ1において、第1コイル61および第3コイル81に交流を印加する一方、第2コイル71への通電を停止すると、可動体3は、X方向に振動するため、アクチュエータ1における重心がX方向に変動する。このため、利用者は、X方向の振動を体感することができる。その際、第1コイル61および第3コイル81に印加する交流波形を調整して、可動体3がX方向の一方側X1に移動する加速度と、可動体3が第2方向の他方側X2に移動する加速度とを相違させれば、利用者は、X方向において方向性を有する振動を体感することができる。
本形態のアクチュエータ1では、可動体3が支持体2に対して過度に移動した際、強度の弱い個所が当接しないように、図11および図12に示すストッパ機構が設けられている。より具体的には、図12に示すように、第1磁石622に対してY方向の一方側Y1で所定の間隔を介して対向する位置には、第1コイルホルダ65の第1座部681が位置し、第1磁石621に対してY方向の他方側Y2で所定の間隔を介して対向する位置には、第1コイルホルダ65の第1座部682が位置している。また、第3磁石821に対してY方向の一方側Y1で所定の間隔を介して対向する位置には、第3コイルホルダ85の第3座部881が位置し、第3磁石821に対してY方向の他方側Y2で所定の間隔を介して対向する位置には、第3コイルホルダ85の第3座部882が位置している。本形態において、第1座部681、682のY方向で第1磁石622と対向する側端部が第1ストッパ部683、684として機能する。また、第3座部881、882のY方向で第3磁石821と対向する側端部が第3ストッパ部883、884として機能する。したがって、第2磁気駆動回路7によって可動体3をY方向に駆動した際の可動体3のY方向への可動範囲は、第1磁気駆動回路6の第1磁石622と第1コイルホルダ65の第1座部681、682(第1ストッパ部683、684)とによって構成されたストッパ機構、および第3磁気駆動回路8の第3磁石821と第3コイルホルダ85の第3座部881、882(第3ストッパ部883、884)とによって構成されたストッパ機構によって規制されている。
以上説明したように、本形態のアクチュエータ1においても、実施の形態1と同様、第1磁気駆動回路6、第2磁気駆動回路7、および第3磁気駆動回路8がZ方向に重ねて配置されているため、アクチュエータ1をZ方向からみたときのサイズ(平面積)が小さい。それゆえ、本形態のアクチュエータ1は、手に持つコントローラ等の機器に搭載するのに適している。さらに、可動体3をY方向に振動させる第2磁気駆動回路7に対してZ方向の両側に、可動体3をX方向に振動させる第1磁気駆動回路6および第3磁気駆動回路8が設けられているため、可動体3をX方向に振動させた際、可動体3が傾く等の事態が発生しにくい等、実施の形態1と同様な効果を奏する。
上記実施の形態2では、第1磁気駆動回路6に1枚の第1磁石622を用い、第3磁気駆動回路8に1枚の第3磁石821を用いたが、実施の形態1と同様、第1磁気駆動回路6において第1コイル61のZ方向の両側に第1磁石621、622を配置し、第3磁気駆動回路8において第3コイル81のZ方向の両側に第3磁石821、822を配置してもよい。
Claims (12)
- 支持体と、
前記支持体に対して移動可能な可動体と、
前記可動体を第1方向に直交する第2方向に駆動する駆動力を発生させる第1磁気駆動回路と、
前記第1方向に直交し、前記第2方向に交差する第3方向に駆動する駆動力を発生させる第2磁気駆動回路と、
を有し、
前記第1磁気駆動回路は、前記支持体および前記可動体のうちの一方側部材に設けられた第1コイルホルダに保持された第1コイルと、他方側部材に保持され、前記第1コイルの前記第3方向に延在する第1有効辺部分に前記第1方向で対向する第1磁石と、を備え、
前記第2磁気駆動回路は、前記一方側部材に設けられた第2コイルホルダに保持された第2コイルと、前記他方側部材に保持され、前記第2コイルの前記第2方向に延在する第2有効辺部分に前記第1方向で対向する第2磁石と、を備え、
前記第1コイルホルダは、前記第1磁石に前記第3方向で対向して前記可動体の前記第3方向への可動範囲を規定する第1ストッパ部を備え、
前記第2コイルホルダは、前記第2磁石に前記第2方向で対向して前記可動体の前記第2方向への可動範囲を規定する第2ストッパ部を備えていることを特徴とするアクチュエータ。 - 前記第1コイルホルダは、前記第1コイルが内側に収容される第1開口部が形成された第1枠部を備え、
前記第1ストッパ部は、前記第1枠部から前記第1方向に突出して前記第1磁石に前記第3方向で対向する部分からなり、
前記第2コイルホルダは、前記第2コイルが内側に収容される第2開口部が形成された第2枠部を備え、
前記第2ストッパ部は、前記第2枠部から前記第1方向に突出して前記第2磁石に前記第2方向で対向する部分からなることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。 - 前記第1コイルホルダは、前記第1枠部から前記第1方向に突出して前記第1コイルの前記第2方向に延在する第1無効辺部分を支持する第1座部を備え、
前記第1座部の前記第1磁石と前記第3方向で対向する側端部によって前記第1ストッパ部が構成されており、
前記第2コイルホルダは、前記第2枠部から前記第1方向に突出して前記第2コイルの前記第3方向に延在する第2無効辺部分を支持する第2座部を備え、
前記第2座部の前記第2磁石と前記第2方向で対向する側端部によって前記第2ストッパ部が構成されていることを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記第1ストッパ部は、前記第1無効辺部分の内縁より前記第1磁石の側に位置し、
前記第2ストッパ部は、前記第2無効辺部分の内縁より前記第2磁石の側に位置していることを特徴とする請求項3に記載のアクチュエータ。 - 前記第1枠部の前記第1方向の厚さは、前記第1コイルの前記第1方向の厚さより厚く、
前記第2枠部の前記第1方向の厚さは、前記第2コイルの前記第1方向の厚さより厚いことを特徴とする請求項2に記載のアクチュエータ。 - 前記第1磁気駆動回路は、前記第2磁気駆動回路に対して前記第1方向で重ねて配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記第2磁気駆動回路に対して前記第1磁気駆動回路とは反対側には、前記可動体を前記第2方向に駆動する駆動力を発生させる第3磁気駆動回路が重ねて配置され、
前記第3磁気駆動回路は、前記一方側部材に設けられた第3コイルホルダに保持された第3コイルと、前記他方側部材に保持され、前記第3コイルの前記第3方向に延在する第3有効辺部分に前記第1方向で対向する第3磁石と、を備え、
前記第3コイルホルダは、前記第3磁石に前記第3方向で対向して前記可動体の前記第3方向への可動範囲を規定する第3ストッパ部を備えていることを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。 - 前記一方側部材は前記支持体であり、
前記他方側部材は前記可動体であることを特徴とする請求項1から7までの何れか一項に記載のアクチュエータ。 - 前記可動体と前記支持体との間には、前記可動体、および前記支持体において前記可動体に前記第1方向の一方側で対向する部分の双方に接する第1弾性部材と、前記可動体、および前記支持体において前記可動体に前記第1方向の他方側で対向する部分の双方に接する第2弾性部材と、が設けられていることを特徴とする請求項1から7までの何れか一項に記載のアクチュエータ。
- 前記第1弾性部材、および前記第2弾性部材は各々、前記支持体および前記可動体に接着されていることを特徴とする請求項9に記載のアクチュエータ。
- 前記第1弾性部材、および前記第2弾性部材は各々、前記支持体と前記可動体との間で前記第1方向に圧縮された状態にあることを特徴とする請求項9に記載のアクチュエータ。
- 前記第1弾性部材、および前記第2弾性部材は各々、粘弾性部材であることを特徴とする請求項9に記載のアクチュエータ。
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