JPWO2019008021A5

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Publication number: JPWO2019008021A5
Application number: JP2020522782A
Authority: JP
Publication date: 2022-05-27

Description

リニアモータでは、磁石の特定の構成が、磁石のネットワークの平面の一方の側にのみ力線を案内するという特徴を有する。磁石のこの構成は、ハルバッハ配列と呼ばれ、図２Ａ及び図２Ｂに表されるように、力線の経路の幾何学の対称性が破られるように磁石を位置決めすることにある。これを果たすために、磁石は、隣接する磁石の極性が異なるように位置合わせされる。例えば、２つの隣接する磁石の極性は、直交する方向に方向付けられることができるか、又は図２Ａ－図２Ｂの例の場合のように、９０度未満の角度に位置合わせされることができ、その例では、極性方向の差の角度は４５度程度である。極性間の角度が小さいほど、力線の分散が小さくなり、等しい電流に対し、より大きな相対的な並進運動を可能にする。

第１の態様によれば、本発明は振動触覚アクチュエータであって：
－平面内に隣接して位置決めされ、および２つの並置されるコイルの隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワークであって、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わり、前記コイルのネットワークは、コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
－コイルのネットワークの平面に対して平行な平面内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワークであって、永久磁石の極性は異なる方向に方向付けられ、前記磁石のネットワークはコイルのネットワークに向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力によって、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
－コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段とを備える、振動触覚アクチュエータに関する。

第２の態様によれば、本発明は振動触覚アクチュエータであって：
－平面内に隣接せずに位置決めされ、および各コイル内に同一の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワークであって、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
－コイルのネットワークの平面に対して平行な平面内に直線状に組み立てられる永久磁石のネットワークであって、永久磁石の極性は異なる方向に方向付けられ、前記磁石のネットワークはコイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力によって、コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
－コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段とを備える、振動触覚アクチュエータに関する。

磁石のネットワーク１１０は、図４に表されるような、ハルバッハ配列であり、その極性が３つ以上の異なる方向に方向付けられる複数の平坦な永久磁石を備える。例えば、第１の磁石１１８の極性は方向Ｘに方向付けられることができ、一方、第２の磁石１１７（第１の磁石に隣接する）の極性は方向Ｘ及び方向Ｙと９０度の角度を形成する方向に方向付けられ、一方、第３の磁石１１６（第２の磁石に隣接する）は方向－Ｘに方向付けられ、一方、第４の磁石１１５（第３の磁石に隣接する）は方向－Ｘ及び方向－Ｙと９０度の角度を形成する方向に方向付けられる。そのようなハルバッハ配列が、磁石のネットワークによって生成される磁界が前記ネットワークの同じ面に位置合わせされることを可能にする。図４の例では、ハルバッハ配列１１０は、下記において単に「磁石」と呼ばれる、９つの永久磁石１１１－１１９を備え、それらは、４つの方向の異なる極性を有する。磁石の極性は、例えば、方向Ｙ又は－Ｙに、そして平面ＸＹの数多くの異なる方向に方向付けられることができるので、磁石の数及び極性の方向の数は変わることができ、それでも、以下に説明されるようなアクチュエータの構成を変更しないことは当業者には理解されよう。磁石１１１－１１９は、長手方向に連続して配置され、例えば、ボンディング、埋め込み又はフレッティングによって互いに組み立てられる。これらの磁石１１１－１１９は、２つの連続した磁石が異なるアライメントの極性を有するように位置決めされる。図４の例では、磁石１１１の極性は軸Ｘに対して－９０度の方向に方向付けられ、磁石１１２の極性は軸Ｘに対して反対の方向に方向付けられ、磁石１１３の極性は軸Ｘに対して９０度の方向に方向付けられ、磁石１１４の極性はＸ軸の方向に方向付けられ、磁石１１５－１１９に関しても、極性のアライメントの同じ図が再現される。

Claims

振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接して位置決めされ、および２つの並置されるコイルに隣り合ったセグメント内に共通の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、共通の方向は一つの対から次の対へ交互に入れ替わり、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる連続する永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる２よりも多い方向に方向付けられ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）とを備える、振動触覚アクチュエータ（１００）。
振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項２に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）はコイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの一端に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備えるという事実を特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
各案内及び復帰要素はＳ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。
各案内及び復帰要素はＸ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。
案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項５又は６に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項１０に記載の振動触覚アクチュエータ。
案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１９０）を備えるという事実を特徴とする、請求項６から１０のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
コイルのネットワーク（１２０）は、フレーム（１３０）に取り付けられ、磁石のネットワーク（１１０）は動く面（１５２）に取り付けられ、前記動く面は可撓性接続部（１４５）によってフレームに接続されるという事実を特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
振動触覚アクチュエータ（１００）であって、
平面（ＰＢ）内に隣接せずに位置決めされ、および各コイル内に同一の方向に電流が流れるように配置された平坦な電磁コイルのネットワーク（１２０）であって、前記コイルのネットワークは、前記コイルのネットワークを横切る電流の影響下でラプラス力を生成することができる、平坦な電磁コイルのネットワークと、
コイルのネットワークの平面に対して平行な平面（ＰＡ）内に直線状に組み立てられる連続する永久磁石のネットワーク（１１０）であって、永久磁石の極性は異なる２よりも多い方向に方向付けられ、前記磁石のネットワーク（１１０）は、コイルのネットワーク（１２０）に向かって方向付けられる磁力線を生成するハルバッハ配列を形成し、コイルのネットワークを横切る電流線と磁力線との間の電磁的相互作用が、ラプラス力に起因して、コイルのネットワーク（１２０）と磁石のネットワーク（１１０）との間に相対的な並進運動を引き起こす、永久磁石のネットワークと、
コイルのネットワークと磁石のネットワークとの間の相対的な並進運動から、ハプティック振動を生成する弾性案内手段（１４０）とを備える、振動触覚アクチュエータ（１００）。
振動触覚アクチュエータは、コイルのネットワーク（１２０）及び磁石のネットワーク（１１０）が設置されるフレーム（１３０）を備えるという事実を特徴とする、請求項１５に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、フレーム（１３０）と、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかとの間に少なくとも部分的に設置されるという事実を特徴とする、請求項１６に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、コイルのネットワークの平面（ＰＢ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワークの平面（ＰＡ）内に長手方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、それぞれがコイルのネットワーク又は磁石のネットワークの一端に設置される、少なくとも２つの案内及び復帰要素を備えるという事実を特徴とする、請求項１５から１９のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
各案内及び復帰要素は、Ｓ字形の薄いブレード（１４１）を備えるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。
各案内及び復帰要素は、Ｘ字形の薄いブレード（１４２）を備えるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。
案内及び復帰要素は、フレーム（１３０）内に長手方向に取り付けられる、ガイドレール（１４３ｃ）又はボールベアリングレースウェイ上をスライドするように設置されるという事実を特徴とする、請求項１９又は２０に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに沿って横方向に設置されるという事実を特徴とする、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
弾性案内手段（１４０）は、案内及び復帰要素を備え、案内及び復帰要素は、それぞれが楕円形ループの形状を有する薄いブレード（１５１）を備え、コイルのネットワーク又は磁石のネットワークのいずれかの側に設置されるという事実を特徴とする、請求項２４に記載の振動触覚アクチュエータ。
案内及び復帰要素は、磁石のネットワーク又はコイルのネットワークに対して垂直な方向において相対的な直線運動を抑制することができるインピーダンス手段（１６０）を備えるという事実を特徴とする、請求項２０から２４のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。
コイルのネットワークの各コイル（１２１－１２４）は、平坦な巻きのスタックを備えるという事実を特徴とする、請求項１５から２６のいずれか一項に記載の振動触覚アクチュエータ。