WO2018030263A1 - リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

リニアアクチュエータ１は、軸線Ｌ方向に重ねて配置された複数の永久磁石７を備えた可動体６と、永久磁石７の周りを囲む複数のコイル５が軸線Ｌに沿って配置された固定体２と、可動体６と固定体２との間に挿入された粘弾性体１８、１９とを有している。永久磁石７の数は、例えば３つ以上であり、軸線Ｌ方向で隣り合う永久磁石７では、同極が対向するように配置されている。このため、可動体６に対する推力を高めた場合でも、可動体６の軸線Ｌ方向の寸法を短くすることができる。また、粘弾性体１８、１９は、可動体６と固定体２とによって径方向で挟まれた空間において軸線Ｌ方向で離間する個所に設けられているため、可動体６を適正に支持することができる。

Description

リニアアクチュエータ

　本発明は、共振を抑制する粘弾性体を備えたリニアアクチュエータに関するものである。

　情報を振動によって報知するデバイスとして、軸線方向（振動方向）に複数の永久磁石を備えた可動体と、永久磁石の周りに配置されたコイルを有する固定体とを備えたリニアアクチュエータが提案されている。かかるリニアアクチュエータでは、可動体を板状のバネ部材で支持するとともに、可動体と固定体とによって軸線方向で挟まれた個所に、可動体の共振を抑制する粘弾性体が配置した構造が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１６－１０１０７５号公報

　リニアアクチュエータにおいて、推力を高めるために複数の永久磁石を積層した場合、可動体の軸線方向の寸法が大となるため、可動体が傾きやすくなる。このため、可動体を板状のバネ部材で支持した構造では、バネ部材の塑性変形等が発生しやすいという問題点がある。また、可動体の軸線方向の寸法が大となって可動体が傾きやすくなった場合、可動体と固定体とによって軸線方向で挟まれた一個所に設けた粘弾性体では、可動体を適正に支持するのも困難になる。

　以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、推力を高めた場合でも可動体の軸線方向の寸法の拡大を抑えるとともに、可動体を適正に支持することのできるリニアアクチュエータを提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明のリニアアクチュエータは、軸線方向に重ねて配置された複数の永久磁石を備えた可動体と、前記磁石の周りを囲む複数のコイルが前記軸線に沿って配置された固定体と、前記可動体と前記固定体との間に挿入された粘弾性体と、を有し、前記複数の永久磁石において前記軸線方向で隣り合う永久磁石は、同極が対向するように配置され、前記粘弾性体は、前記可動体と前記固定体とによって径方向で挟まれた空間において前記軸線方向で離間する複数個所に設けられていることを特徴とする。

　本発明において、可動体では、複数の永久磁石が軸線方向に重ねて配置されているとともに、軸線方向で隣り合う永久磁石では、同極が対向するように配置されている。このため、隣り合う永久磁石の間から発生する磁束の密度が高い。従って、推力を高めた場合でも永久磁石の数を減らすことができるので、可動体の軸線方向の寸法の拡大を抑えることができる。また、可動体の共振を抑制するための粘弾性体は、軸線方向で離間する複数個所に設けられているため、可動体の軸線方向における寸法が大であっても、バネ部材を用いずに、可動体を粘弾性体によって適正に支持することができる。

　本発明において、前記可動体では、前記永久磁石が３つ以上、積層されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、推力を高めた場合でも永久磁石の数を減らすことができる。

　本発明において、前記可動体は、前記永久磁石の周りを囲む非磁性の筒状のスリーブと、前記スリーブの軸線方向の一方端側に設けられ、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の一方端に設けられた永久磁石と当接する第１磁性板と、前記スリーブの軸線方向の他方端側に設けられ、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の他方端に設けられた永久磁石と当接する第２磁性板と、前記コイルを径方向外側で囲む筒部を備えた外ヨークと、を備え、前記第１磁性板と前記筒部の前記軸線方向の一方端とが連結され、前記第２磁性板と前記筒部の前記軸線方向の他方端とが連結されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、スリーブによって複数の永久磁石の積層体の真直性を確保することができるとともに、軸線方向で隣り合う永久磁石の間に作用する反発力を第１磁性板と第２磁性板とによって抑え込むことができる。

　本発明において、前記第１磁性板は、前記筒部の前記軸線方向の一方端と連結された第１板部と、前記第１板部から前記スリーブの内側に突出して、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の一方端に設けられた永久磁石と当接する第１凸部と、を備え、前記第２磁性板は、前記筒部の前記軸線方向の他方端と連結された第２板部と、前記第２板部から前記スリーブの内側に突出して、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の他方端に設けられた永久磁石と当接する第２凸部と、を備えている態様を採用することができる。

　本発明において、前記第１磁性板は、前記筒部と溶接によって連結され、前記外ヨークは、前記筒部と前記第２磁性板とが一体に形成されている態様を採用することができる。

　本発明において、前記固定体は、前記第１磁性板に対して前記軸線方向の一方側に配置された第１ボビンホルダと、前記第２磁性板に対して前記軸線方向の他方側に配置された第２ボビンホルダと、前記永久磁石と前記外ヨークとの間で前記軸線方向に延在し、外周面に前記コイルが巻回された筒状のボビンと、を有し、前記第１磁性板には、前記ボビンと前記第１ボビンホルダとを連結する第１連結部が貫通する第１貫通部が形成され、前記第２磁性板には、前記ボビンと前記第２ボビンホルダとを連結する第２連結部が貫通する第２貫通部が形成されている態様を採用することができる。

　本発明おいて、前記第１連結部は、前記ボビンから前記第１ボビンホルダに向けて突出して前記第１ボビンホルダに連結された第１連結板を備え、前記第２連結部は、前記ボビンから前記第２ボビンホルダに向けて突出して前記第２ボビンホルダに連結された第２連結板を備えている態様を採用することができる。

　本発明において、前記第１連結部は、前記第１ボビンホルダから前記ボビンに向けて突出して前記第１連結板と重なる第１支持板を備え、前記第２連結部は、前記第２ボビンホルダから前記ボビンに向けて突出して前記第２連結板と重なる第２支持板を備えている態様を採用することができる。

　本発明において、前記ボビンの外周面には、前記コイルを構成するコイル線の端部を前記軸線方向に引き回す溝が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、コイルを軸線方向に複数設けた場合でも、ボビンの外周面を利用してコイル線の端部を引き回すことができる。

　本発明において、前記固定体は、前記外ヨークの周りを囲む胴部を備えたケースを備え、前記外ヨークの前記筒部および前記ケースの前記胴部のうちの少なくとも一方は、他方に向かって突出して前記可動体の前記軸線と直交する方向への可動範囲を規定するストッパを構成している態様を採用することができる。かかる態様によれば、ボビンがスリーブと当接する前、およびコイルが外ヨークと接触する前に外ヨークがケースの胴部に当接することによって可動体の軸線と直交する方向への可動範囲を規定するができる。従って、ボビンやコイルの損傷を抑制することができる。

　本発明において、前記複数の粘弾性体は、前記外ヨークと前記胴部との間で前記ストッパに対する前記軸線方向の一方側および他方側に配置されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、可動体を粘弾性体によって適正に支持することができる。

　本発明において、前記ケースにおいて前記胴部は、周方向に配置された複数のケース部材によって構成されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、ケースの胴部の内側に粘弾性体を容易に設けることができる。

　本発明において、前記ケースは、前記軸線方向の一方側および他方側の一方に底板部を備え、前記底板部には、前記可動体の前記軸線方向における振動に伴う圧力変化を可聴域の音として放出する放音穴が設けられている態様を採用することができる。かかる態様によれば、放音穴から出射される音によって情報を出力することができる。

　本発明において、可動体では、複数の永久磁石が軸線方向に重ねて配置されているとともに、軸線方向で隣り合う永久磁石では、同極が対向するように配置されている。このため、隣り合う永久磁石の間から発生する磁束の密度が高い。従って、推力を高めた場合でも永久磁石の数を減らすことができるので、可動体の軸線方向の寸法の拡大を抑えることができる。また、可動体の共振を抑制するための粘弾性体は、軸線方向で離間する複数個所に設けられているため、可動体の軸線方向における寸法が大であっても、バネ部材を用いずに、可動体を粘弾性体によって適正に支持することができる。

本発明を適用したリニアアクチュエータの斜視図である。 図１に示すリニアアクチュエータの断面図である。 図１に示すリニアアクチュエータにおいてケースを外したときの分解斜視図である。 図１に示すリニアアクチュエータにおいてケースの内部に配置されている部材を分解したときの分解斜視図である。 、図１に示すリニアアクチュエータにおいてコイルの外側から外ヨークを外したときの分解斜視図である。 図１に示すリニアアクチュエータにおいて、コイルの内側から永久磁石等を外したときの分解斜視図である。

　以下に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の説明において、可動体６の軸線をＬとし、軸線Ｌの延在方向（可動体６の振動方向）のうち、一方側にＬ１を付し、他方側にＬ２を付して説明する。

（全体構成）
　図１は、本発明を適用したリニアアクチュエータ１の斜視図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、リニアアクチュエータ１を軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた斜視図、およびリニアアクチュエータ１を軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた斜視図である。図２は、図１に示すリニアアクチュエータ１の断面図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、リニアアクチュエータ１を軸線Ｌに沿って切断したときの縦断面図、およびリニアアクチュエータ１を軸線Ｌに対して直交する面で切断したときの横断面図である。

　図１に示すリニアアクチュエータ１は、軸線Ｌ方向に延在する軸形状を有しており、リニアアクチュエータ１を手にした利用者に対して振動等によって情報を報知する。従って、リニアアクチュエータ１は、ゲーム機の操作部材等として利用することができ、振動等によって新たな感覚を実感することができる。かかるリニアアクチュエータ１は、図２に示すように、円筒状のケース３等を含む固定体２と、ケース３の内部で固定体２に対して軸線Ｌ方向に移動可能に支持された可動体６とを有しており、可動体６は、軸線Ｌ方向に振動することによって情報を出力する。本形態においては、図２～図６を参照して以下に説明するように、固定体２は、ケース３、ボビン４、およびコイル５等を有しており、可動体６は、コイル５と磁気駆動機構１０を構成する永久磁石７、スリーブ８、外ヨーク９等を有している。可動体６は、粘弾性体１８、１９によって固定体２に支持されており、可動体６を支持するためのバネ部材は用いられていない。

（ケース３の構成）
　図３は、図１に示すリニアアクチュエータ１においてケースを外したときの分解斜視図である。図１、図２および図３に示すように、固定体２において、ケース３は、軸線Ｌ方向に延在する円筒状の胴部３５と、胴部３５の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に設けられた底板部３６と、胴部３５の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に設けられた円環部３４を有している。円環部３４の内側からは配線基板２５が露出しており、配線基板２５のランド２５０を利用して外部からコイル５に駆動信号が供給される。底板部３６の中央には後述する放音穴３６０が形成されている。胴部３５の内周側では、軸線Ｌ方向の略中間位置が軸線Ｌ方向の両側より内径が小さい小径部３７になっており、小径部に対して軸線Ｌ方向の両側が小径部３７より内径が大きな大径部３８、３９になっている。

　ケース３は、周方向で複数のケース部材（第１ケース部材３１および第２ケース部材３２）に分割された形状を有しており、第１ケース部材３１と第２ケース部材３２とを結合させることによってケース３が構成される。第１ケース部材３１および第２ケース部材３２は各々、胴部３５を構成する断面半円形状の側板部３１５、３２５と、底板部３６を構成する略半円形状の第１端板部３１６、３２６と、円環部３４を構成する円弧状の第２端板部３１４、３２４とを有している。側板部３１５、３２５の内側では、小径部３７を構成する凸部３１７、３２７が周方向に延在している。

（可動体６の構成）
　図４は、図１に示すリニアアクチュエータ１においてケースの内部に配置されている部材を分解したときの分解斜視図である。図５は、図１に示すリニアアクチュエータ１においてコイルの外側から外ヨークを外したときの分解斜視図であり、図５（ａ）、（ｂ）には、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１からみた様子、および軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２からみた様子を示してある。図６は、図１に示すリニアアクチュエータ１において、コイルの内側から永久磁石等を外したときの分解斜視図である。図２および図６に示すように、可動体６において、永久磁石７は、軸線Ｌ方向に複数、重ねて配置されている。例えば、可動体６では、永久磁石７が３つ以上、積層されている。本形態では、５つの永久磁石７が軸線Ｌ方向に重ねて配置されている。永久磁石７は、円柱状であり、軸線Ｌ方向で隣り合う２つの永久磁石７の間には、円盤状の磁性板からなるスペーサ７１が配置されている。

　複数の永久磁石７においては、図６に磁極Ｎ、Ｓを示すように、軸線Ｌ方向で隣り合う永久磁石７では、同極が対向するように配置されている。例えば、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１から１番目の永久磁石７と２番目の永久磁石７は各々、スペーサ７１を介してＮ極が対向し、２１番目の永久磁石７と３番目の永久磁石７は各々、スペーサ７１を介してＳ極が対向している。

　従って、隣り合う永久磁石７の間には反発力が発生しているが、複数の永久磁石７は、図２、図３、図４、図５および図６等を参照して以下に説明するスリーブ８、外ヨーク９、第１磁性板９１、第２磁性板９２によって、軸線Ｌ方向に整列した状態で軸線Ｌ方向において抑え込まれている。

　まず、図２、図５および図６に示すように、可動体６は、永久磁石７の周りを囲む非磁性の筒状のスリーブ８を有しており、スリーブ８は、軸線Ｌ方向の両端に位置する永久磁石７から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１および他方側Ｌ２から突出する長さ寸法を有している。このため、軸線Ｌ方向の両端に位置する永久磁石７は各々、スリーブ８の軸線Ｌ方向の両端より内側に引っ込んでいる。永久磁石７とスリーブ８とは接着剤（図示せず）によって固定されて、スペーサ７１とスリーブ８とは接着剤（図示せず）によって固定されている。スリーブ８は、治具（図示せず）によって保持された永久磁石７およびスペーサ７１を囲むようにシートを筒状に曲げる際、永久磁石７およびスペーサ７１と接着剤によって固定される。従って、永久磁石７およびスペーサ７１は軸線Ｌ方向において高い直進性をもってスリーブ８に支持され、スリーブ８の径方向外側には、スリーブ８から離間するように、ボビン４に巻回されたコイル５が配置される。

　可動体６は、スリーブ８の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に設けられた第１磁性板９１と、スリーブ８の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に設けられた第２磁性板９２と、コイル５を径方向外側で囲む筒部９５を備えた外ヨーク９とを有している。外ヨーク９の筒部９５は、コイル５と離間している。第１磁性板９１は、複数の永久磁石７のうち、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端に設けられた永久磁石７と当接した状態で、外ヨーク９の筒部９５の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の端部９５１に連結されている。第２磁性板９２は、複数の永久磁石７のうち、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端に設けられた永久磁石７と当接した状態で、外ヨーク９の筒部９５の軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部９５２に連結されている。

　本形態において、第１磁性板９１は、筒部９５の端部９５１と連結された第１板部９１１と、第１板部９１１からスリーブ８の内側に突出して永久磁石７と当接する第１凸部９１２とを備えている。第２磁性板９２は、筒部９５の端部９５２と連結された第２板部９２１と、第２板部９２１からスリーブ８の内側に突出して永久磁石７と当接する第２凸部９２２とを備えている。従って、永久磁石７およびスペーサ７１は軸線Ｌ方向の両側から第１磁性板９１と第２磁性板９２とによって抑え込まれている。本形態において、第１磁性板９１は、筒部９５と溶接によって連結され、外ヨーク９は、筒部９５と第２磁性板９２とが一体に形成されている。

　外ヨーク９の筒部９５の外周面には、ケース３の小径部３７と対向する位置が径方向外側に突出した大径部９７になっている。かかる大径部９７は、可動体６が軸線Ｌに交差する方向に移動した際にケース３の小径部３７に当接する。従って、外ヨーク９の筒部９５に形成された大径部９７、およびケース３の胴部３５に形成された小径部３７はいずれも、可動体６が軸線Ｌと直交する方向に移動した際に互いに当接することにより、可動体６の軸線Ｌと直交する方向への可動範囲を規定するストッパ１４を構成している。

（固定体２の構成）
　図２、図３、図４、図５および図６に示すように、固定体２は、第１磁性板９１に対して軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に配置された第１ボビンホルダ４１と、第２磁性板９２に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に配置された第２ボビンホルダ４２と、スリーブ８と外ヨーク９との間で軸線Ｌ方向に延在する筒状のボビン４とを有している。

　第１ボビンホルダ４１と第１磁性板９１とは軸線Ｌ方向で離間し、第２ボビンホルダ４２と第２磁性板９２とは軸線Ｌ方向で離間し、ボビン４は、スリーブ８および外ヨーク９と径方向で離間している。固定体２において、ボビン４の外周面には、軸線Ｌ方向の複数個所にコイル５が巻回されており、コイル５は、ボビン４およびスリーブ８を介して、軸線Ｌ方向で隣り合う永久磁石７の間と対向している。ボビン４の外周側には、軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２の端部にフランジ部４８が形成されているとともに、軸線Ｌ方向で隣り合うコイル５の間には、円環状のスペーサ５５が装着されている。

　第１ボビンホルダ４１は、円形の第１端板部４１１と、第１端板部４１１の外縁から軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に屈曲した筒状の第１側板部４１２とを有しており、第１端板部４１１の軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１の面に配線基板２５が重ねて配置されている。第１端板部４１１には、２本の円弧状のスリット４１６が形成されているとともに、２本のスリット４１６の近傍には貫通穴４１７が２つずつ形成されている。また、２つの貫通穴４１７の一方は、配線基板２５に形成された貫通穴２５１と重なっている。従って、コイル５に用いたコイル線の端部を貫通穴４１７、２５１を介して配線基板２５のランド２５０まで引き回すことができる。

　本形態では、ボビン４と第１ボビンホルダ４１とを連結するにあたって、第１磁性板９１には、ボビン４と第１ボビンホルダ４１とを連結する第１連結部４６が貫通する第１貫通部９１０が形成されている。第１貫通部９１０は、第１磁性板９１の第１凸部９１２の周りで第１板部９１１に扇形状に切り欠かれた切り欠きからなる。第１連結部４６は、ボビン４から第１ボビンホルダ４１に向けて突出した２つの第１連結板４６１と、第１ボビンホルダ４１からボビン４に向けて突出した２つの第１支持板４１９とを備えており、本形態において、第１連結板４６１および第１支持板４１９はいずれも円弧状断面をもって重なっている。また、２つの第１連結板４６１は各々、第１ボビンホルダ４１の第１端板部４１１に形成された２本のスリット４１６に嵌っている。従って、スリット４１６の内部で第１ボビンホルダ４１と第１連結板４６１とを溶接等によって連結することができる。

　第２ボビンホルダ４２は、円形の第２端板部４２１と、第２端板部４２１の外縁から軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に屈曲した筒状の第２側板部４２２とを有しており、第２端板部４２１の中央には、ケース３の底板部３６に設けた放音穴３６０と重なる開口部４２０が形成されている。ここで、底板部３６および第２端板部４２１はいずれも、軸線Ｌ方向に対して直交するように設けられている。

　本形態では、ボビン４と第２ボビンホルダ４２とを連結するにあたって、第２磁性板９２には、ボビン４と第２ボビンホルダ４２とを連結する第２連結部４７が貫通する第２貫通部９２０が形成されている。第２貫通部９２０は、第２磁性板９２の第２凸部９２２の周りで第２板部９２１に扇形状に切り欠かれた切り欠きからなる。本形態において、第２連結部４７は、ボビン４から第２ボビンホルダ４２に向けて突出した２つの第２連結板４７１と、第２ボビンホルダ４２からボビン４に向けて突出した２つの第２支持板４２９とを備えており、本形態において、第２連結板４７１および第２支持板４２９はいずれも円弧状断面をもって重なった状態で溶接等により連結されている。

　本形態において、ボビン４の外周面および第１支持板４１９の外周面には、コイル５を構成するコイル線（図示せず）の端部を軸線Ｌ方向に引き回す溝４９１、４９２、４１８が設けられており、溝４９１、４９２は、第１連結板４６１の外周面まで延在している。このため、ボビン４と第１ボビンホルダ４１とを連結した際、溝４９１、４９２、４１８が繋がる。従って、コイル線の端部を溝４９１、４９２、４１８、貫通穴４１７および貫通穴２５１を介して配線基板２５のランド２５０まで引き回すことができる。

（粘弾性体１８、１９の構成）
　本形態において、可動体６は、軸線Ｌ方向で離間する複数位置において可動体６と固定体２とが軸線Ｌ方向で対して直交する方向で対向する部分に設けられた粘弾性体１８、１９によって軸線Ｌ方向に直線往復移動可能に支持されている。ここで、複数の粘弾性体１８、１９は、外ヨーク９と胴部３５との間でストッパ１４に対する軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１および他方側Ｌ２の双方に配置されている。

　本形態において、ストッパ１４に対して軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に設けられた粘弾性体１８は、周方向において等角度間隔の４か所の各々において、外ヨーク９の筒部９５の外周面およびケース３の胴部３５の内周面の各々に固定されている。また、ストッパ１４に対して軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に設けられた粘弾性体１９も、粘弾性体１８と同様、周方向において等角度間隔の４か所の各々において、外ヨーク９の筒部９５の外周面およびケース３の胴部３５の内周面の各々に固定されている。ここで、粘弾性体１８、１９は、針入度が１０度から１１０度であるシリコーン系ゲルである。針入度とは、ＪＩＳ－Ｋ－２２０７やＪＩＳ－Ｋ－２２２０で規定されており、この値が小さい程、硬いことを意味する。ここで、粘弾性とは、粘性と弾性の両方を合わせた性質のことであり、ゲル状部材、プラスチック、ゴム等の高分子物質に顕著に見られる性質である。従って、粘弾性部材１８、１９として、各種ゲル状部材を用いることができる。また、粘弾性部材１８、１９として、天然ゴム、ジエン系ゴム（例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム）、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム等）、非ジエン系ゴム（例えば、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等）、熱可塑性エラストマー等の各種ゴム材料及びそれらの変性材料を用いてもよい。粘弾性部材１８、１９は、その伸縮方向によって、線形あるいは非線形の伸縮特性を備える。例えば、粘弾性部材１８、１９は、その厚さ方向（軸方向）に押圧されて圧縮変形する際は、線形の成分（バネ係数）よりも非線形の成分（バネ係数）が大きい伸縮特性を備える。これに対して、厚さ方向（軸方向）に引っ張られて伸びる場合は、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい伸縮特性を備える。これにより、粘弾性部材１８、１９が可動体３と支持体２との間で厚さ方向（軸方向）に押圧されて圧縮変形する際は、粘弾性部材１８、１９が大きく変形することを抑制できるので、可動体３と支持体２とのギャップが大きく変化することを抑制できる。一方、粘弾性部材１８、１９が厚さ方向（軸方向）と交差する方向（せん断方向）に変形する場合、いずれの方向に動いても、引っ張られて伸びる方向の変形であるため、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい変形特性を持つ。従って、粘弾性部材１８、１９では、運動方向によるバネ力が一定となる。それ故、粘弾性部材１８、１９のせん断方向のバネ要素を用いることにより、入力信号に対する振動加速度の再現性を向上することができるので、微妙なニュアンスをもって振動を実現することができる。なお、粘弾性体１８、１９と外ヨーク９との固定、および粘弾性体１８、１９とケース３との固定は、接着剤、粘着剤、あるいはシリコーンゲルの粘着性を利用して行われる。

（動作）
　本形態のリニアアクチュエータ１において、外部（上位の機器）から配線基板２５を介してコイル５に給電すると、コイル５および永久磁石７からなる磁気駆動機構１０によって、可動体６が軸線Ｌ方向に往復移動する。従って、リニアアクチュエータ１を手に持っていた利用者は、リニアアクチュエータ１からの振動によって情報を得ることができる。その際、コイル５に印加される信号波形については、伝達すべき情報によって、周波数を変化させる。また、コイル５に印加される信号波形については極性を反転させるが、その際、駆動信号の極性が負の期間と正の期間とにおいて電圧の変化に対して緩急の差を設ける。その結果、可動体６が軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に移動する際の加速度と可動体６が軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に移動する際の加速度との間に差が発生する。従って、利用者に対して、リニアアクチュエータ１が軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１あるいは他方側Ｌ２に移動するような錯覚を感じさせることができる。

　また、本形態のリニアアクチュエータ１では、ケース３の放音穴３６０からは、可動体６の軸線Ｌ方向における振動に伴う圧力変化が可聴域の音として放出される。従って、放音穴３６０から出射される音によって情報を出力することができる。

（本形態の主な効果）
　以上説明したように、本形態のリニアアクチュエータ１において、可動体６では、複数の永久磁石７が軸線Ｌ方向に重ねて配置されているとともに、軸線Ｌ方向で隣り合う永久磁石７は、同極が対向するように配置されているため、隣り合う永久磁石７の間から放出される磁束の密度が高い。従って、推力を高めた場合でも永久磁石７の数を減らすことができるので、可動体６の軸線Ｌ方向の寸法の拡大を抑えることができる。また、可動体６の共振を抑制するための粘弾性体１８、１９は、軸線Ｌ方向で離間する複数個所に設けられているため、可動体６の軸線Ｌ方向における寸法が大であっても、バネ部材を用いずに、可動体６を粘弾性体１８、１９によって適正に支持することができる。また、可動体６では、永久磁石７が３以上、積層されているため、推力を高めることができるとともに、この場合でも永久磁石７の数が少なく済む。

　また、可動体６において、永久磁石７の周りがスリーブ８で囲まれているため、スリーブ８によって複数の永久磁石７の積層体の軸線Ｌに沿う方向での真直性を確保することができるとともに、軸線方向で隣り合う永久磁石７の間に作用する反発力を第１磁性板９１と第２磁性板９２とによって抑え込むことができる。

　また、ボビン４の外周面には、コイル５を構成するコイル線の端部を軸線Ｌ方向に引き回す溝４９１、４９２が設けられているため、コイル５を軸線Ｌ方向に複数設けた場合でも、ボビン４の外周面を利用してコイル線の端部を所定位置まで引き回すことができる。

　また、ケース３の小径部３７および外ヨーク９の大径部９７によって、可動体６の軸線Ｌと直交する方向への可動範囲を規定するストッパ１４が構成されているので、ボビン４がスリーブ８と当接する前、およびコイル５が外ヨーク９と接触する前に外ヨーク９がケース３の胴部３５に当接する。従って、ボビン４やコイル５の損傷を抑制することができる。

　また、粘弾性体１８、１９は、外ヨークと９とケース３の胴部３５との間でストッパ１４に対する軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１および他方Ｌ２側に配置されているため、可動体６を粘弾性体１８、１９によって適正に支持することができる。また、粘弾性体１８、１９は、固定体２と可動体６とにおいて径方向（軸線Ｌ方向に対して直交する方向）で対向する位置に設けられているため、可動体６を軸線Ｌ方向に振動した際の共振を粘弾性体１８、１９によって抑制することができる。その際、粘弾性体１８、１９は、せん断方向に変形するので、粘弾性体１８、１９は、非線形の成分よりも線形の成分が大きい変形特性を持つ。したがって、入力信号に対する振動加速度の再現性を向上させることができるので、微妙なニュアンスをもって振動を実現することができる。このため、固定体２と可動体６とにおいて径方向で対向する部分の間隔が変化しても、粘弾性体１８、１９の弾性率の変化が小さいので、可動体６が軸線Ｌ方向に振動した際の共振を効果的に抑制することができる。

　また、本形態では、ケース３が周方向に配置された複数のケース部材（第１ケース部材３１および第２ケース部材３２）からなるため、ケース３の内側に粘弾性体１８、１９を配置するのが容易である。

　また、ケース３の底板部３６には、可動体６の軸線Ｌ方向における振動に伴う圧力変化を可聴域の音として放出する放音穴３６０が設けられているため、利用者は、手で感じた振動によって情報を得ることができるとともに、放音穴３６０から出射される音によって情報を得ることができる。

（他の実施の形態）
　上記実施の形態では、ケース３において軸線Ｌ方向の他方側Ｌ２に、放音穴３６０を備えた底板部３６を設けたが、軸線Ｌ方向の一方側Ｌ１に、放音穴を備えた底板部を設けてもよい。

１…リニアアクチュエータ、２…固定体、３…ケース、４…ボビン、５…コイル、６…可動体、７…永久磁石、８…スリーブ、９…外ヨーク、１０…磁気駆動機構、１４…ストッパ、１８、１９…粘弾性体、２５…配線基板、３１…第１ケース部材、３２…第２ケース部材、３４…円環部、３５…胴部、３６…底板部、３７…小径部、９７…大径部、４１…第１ボビンホルダ、４２…第２ボビンホルダ、４６…第１連結部、４７…第２連結部、９１…第１磁性板、９２…第２磁性板、９５…筒部、３１７、３２７…凸部、３６０…放音穴、４１１…第１端板部、４１２…第１側板部、４１８、４９１、４９２…溝、４１９…第１支持板、４２０…開口部、４２１…第２端板部、４２２…第２側板部、４２９…第２支持板、４６１…第１連結板、４７１…第２連結板、９１０…第１貫通部、９１１…第１板部、９１２…第１凸部、９２０…第２貫通部、９１２…第２板部、９２２…第２凸部

Claims (13)

1. 　軸線方向に重ねて配置された複数の永久磁石を備えた可動体と、
   　前記磁石の周りを囲む複数のコイルが前記軸線に沿って配置された固定体と、
   　前記可動体と前記固定体との間に挿入された粘弾性体と、
   　を有し、
   　前記複数の永久磁石において前記軸線方向で隣り合う永久磁石は、同極が対向するように配置され、
   　前記粘弾性体は、前記可動体と前記固定体とによって径方向で挟まれた空間において前記軸線方向で離間する複数個所に設けられていることを特徴とするリニアアクチュエータ。
2. 　前記可動体では、前記永久磁石が３つ以上、積層されていることを特徴とする請求項１に記載のリニアアクチュエータ。
3. 　前記可動体は、前記永久磁石の周りを囲む非磁性の筒状のスリーブと、前記スリーブの軸線方向の一方端側に設けられ、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の一方端に設けられた永久磁石と当接する第１磁性板と、前記スリーブの軸線方向の他方端側に設けられ、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の他方端に設けられた永久磁石と当接する第２磁性板と、前記コイルを径方向外側で囲む筒部を備えた外ヨークと、を備え、
   　前記第１磁性板と前記筒部の前記軸線方向の一方端とが連結され、
   　前記第２磁性板と前記筒部の前記軸線方向の他方端とが連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のリニアアクチュエータ。
4. 　前記第１磁性板は、前記筒部の前記軸線方向の一方端と連結された第１板部と、前記第１板部から前記スリーブの内側に突出して、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の一方端に設けられた永久磁石と当接する第１凸部と、を備え、
   　前記第２磁性板は、前記筒部の前記軸線方向の他方端と連結された第２板部と、前記第２板部から前記スリーブの内側に突出して、前記複数の永久磁石のうち、前記軸線方向の他方端に設けられた永久磁石と当接する第２凸部と、を備えていることを特徴とする請求項３に記載のリニアアクチュエータ。
5. 　前記第１磁性板は、前記筒部と溶接によって連結され、
   　前記外ヨークは、前記筒部と前記第２磁性板とが一体に形成されていることを特徴とする請求項３または４に記載のリニアアクチュエータ。
6. 　前記固定体は、前記第１磁性板に対して前記軸線方向の一方側に配置された第１ボビンホルダと、前記第２磁性板に対して前記軸線方向の他方側に配置された第２ボビンホルダと、前記永久磁石と前記外ヨークとの間で前記軸線方向に延在し、外周面に前記コイルが巻回された筒状のボビンと、を有し、
   　前記第１磁性板には、前記ボビンと前記第１ボビンホルダとを連結する第１連結部が貫通する第１貫通部が形成され、
   　前記第２磁性板には、前記ボビンと前記第２ボビンホルダとを連結する第２連結部が貫通する第２貫通部が形成されていることを特徴とする請求項３乃至５の何れか一項に記載のリニアアクチュエータ。
7. 　前記第１連結部は、前記ボビンから前記第１ボビンホルダに向けて突出して前記第１ボビンホルダに連結された第１連結板を備え、
   　前記第２連結部は、前記ボビンから前記第２ボビンホルダに向けて突出して前記第２ボビンホルダに連結された第２連結板を備えていることを特徴とする請求項６に記載のリニアアクチュエータ。
8. 　前記第１連結部は、前記第１ボビンホルダから前記ボビンに向けて突出して前記第１連結板と重なる第１支持板を備え、
   　前記第２連結部は、前記第２ボビンホルダから前記ボビンに向けて突出して前記第２連結板と重なる第２支持板を備えていることを特徴とする請求項７に記載のリニアアクチュエータ。
9. 　前記ボビンの外周面には、前記コイルを構成するコイル線の端部を前記軸線方向に引き回す溝が設けられていることを特徴とする請求項６乃至８の何れか一項に記載のリニアアクチュエータ。
10. 　前記固定体は、前記外ヨークの周りを囲む胴部を備えたケースを備え、
    　前記外ヨークの前記筒部および前記ケースの前記胴部のうちの少なくとも一方は、他方に向かって突出して前記可動体の前記軸線と直交する方向への可動範囲を規定するストッパを構成していることを特徴とする請求項４乃至９の何れか一項に記載のリニアアクチュエータ。
11. 　前記複数の粘弾性体は、前記外ヨークと前記胴部との間で前記ストッパに対する前記軸線方向の一方側および他方側に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載のリニアアクチュエータ。
12. 　前記ケースにおいて前記胴部は、周方向に配置された複数のケース部材によって構成されていることを特徴とする請求項１１に記載のリニアアクチュエータ。
13. 　前記ケースは、前記軸線方向の一方側および他方側の一方に底板部を備え、
    　前記底板部には、前記可動体の前記軸線方向における振動に伴う圧力変化を可聴域の音として放出する放音穴が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れか一項に記載のリニアアクチュエータ。

Images