(57)【要約】【課題】発生振動力の低下を抑制しつつ、中心軸線の方向でより薄型化することができる振動型リニアアクチュエータを提供する。【解決手段】振動型リニアアクチュエータは、固定子１２の内周側に配置され中心軸線Ｏの方向で一対のヨーク３１，３２にて永久磁石３３を挟み込んでなる可動子１７と、固定子１２及び可動子１７に外周縁部及び内周縁部がそれぞれ固定されて中心軸線Ｏの方向で可動子１７を挟み込む２枚の板バネ１４，１５とを備え、第１及び第２コイル２１，２２への通電に伴い可動子１７を中心軸線Ｏに沿って振動させる。各ヨーク３１，３２の中心軸線Ｏの方向における板バネ１４，１５との対向面に形成され、外周側に向かうに従い中心軸線Ｏの方向で当該板バネ１４，１５から離隔するテーパ３１ａ，３２ａを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線に沿って並設された３つの磁極及びこれら３つの磁極の隣り合う磁極間に配設された２つのコイルを有する固定子と、前記固定子の内周側に配置され前記中心軸線の方向で一対のヨークにて永久磁石を挟み込んでなる可動子と、前記固定子及び前記可動子に外周縁部及び内周縁部がそれぞれ固定されて前記中心軸線の方向で前記可動子を挟み込む２枚の板バネとを備え、前記２つのコイルへの通電に伴い前記可動子を前記中心軸線に沿って振動させる振動型リニアアクチュエータにおいて、
前記各ヨークの前記中心軸線の方向における前記板バネとの対向面に形成され、外周側に向かうに従い前記中心軸線の方向で当該板バネから離隔するテーパを備えたことを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動型リニアアクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動型リニアアクチュエータとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この振動型リニアアクチュエータは、中心軸線に沿って２つのコイル（１６，１８）及び磁極を形成する３つのティース（１２〜１３）が並設された固定子（１０）と、固定子の内周側に配置され中心軸線の方向で一対のヨーク（２１，２２）にて永久磁石（２３）を挟み込んでなる可動子（２０）と、外周縁部及び内周縁部がそれぞれ固定子及び可動子に固定されて中心軸線の方向で可動子を挟み込む２枚の板バネ（３１，３２）とを備える。そして、コイルの非通電時には、２枚の板バネの付勢力にて可動子を可動範囲の基準位置に復帰させるとともに固定子との空隙を確保する。また、コイルの通電時には、可動子は、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石が加振されることで、その可動範囲の基準位置を原点として中心軸線に沿って往復移動（振動）する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２５６２８号公報（第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、こうした振動型リニアアクチュエータにおいて、例えばその配置自由度を増大するために中心軸線の方向に薄型化することが検討されている。この場合、中心軸線の方向で可動子（各ヨーク）及び板バネの間に十分な間隙が確保できなくなって、可動子の振動に伴い板バネと接触する可能性がある。
【０００５】
図４（ａ）（ｂ）は、中心軸線の方向に薄型化された振動型リニアアクチュエータ及びその動作を模式的に示す側面図である。同図に示すように、固定子９１及び可動子９２に外周縁部及び内周縁部がそれぞれ固定された２枚の板バネ９３，９４により、中心軸線Ｏの方向で可動子９２が挟み込まれている。そして、固定子９１のコイルへの通電により、板バネ９３，９４を弾性変形させつつ可動子９２が中心軸線Ｏに沿って振動すると、例えば中心軸線Ｏの方向で一方の板バネ９３に可動子９２の外周部が近付くことで、当該外周部で板バネ９３と接触する可能性が生じる。
【０００６】
一方、板バネ９３，９４と可動子９２との接触を避けるために、該可動子９２の振幅（ストローク寸法）を小さくすることも考えられる。しかしながら、この場合には、振動型リニアアクチュエータによる発生振動力が著しく低下するという別の問題が生じてしまう。特に、可動子９２の薄型化に伴うその重量低減分、振動型リニアアクチュエータの発生振動力が一層低下することになる。
【０００７】
本発明の目的は、発生振動力の低下を抑制しつつ、中心軸線の方向でより薄型化することができる振動型リニアアクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、中心軸線に沿って並設された３つの磁極及びこれら３つの磁極の隣り合う磁極間に配設された２つのコイルを有する固定子と、前記固定子の内周側に配置され前記中心軸線の方向で一対のヨークにて永久磁石を挟み込んでなる可動子と、前記固定子及び前記可動子に外周縁部及び内周縁部がそれぞれ固定されて前記中心軸線の方向で前記可動子を挟み込む２枚の板バネとを備え、前記２つのコイルへの通電に伴い前記可動子を前記中心軸線に沿って振動させる振動型リニアアクチュエータにおいて、前記各ヨークの前記中心軸線の方向における前記板バネとの対向面に形成され、外周側に向かうに従い前記中心軸線の方向で当該板バネから離隔するテーパを備えたことを要旨とする。
【０００９】
同構成によれば、前記可動子に内周縁部が固定される前記板バネは、前記可動子の振動に伴い、前記固定子に固定される外周縁部に対し内周縁部を前記中心軸線の方向に進退させる態様で弾性変形する。このとき、いずれかの前記ヨークの外周部が前記中心軸線の方向で前記板バネに近付いたとしても、当該板バネとの対向面に前記テーパが形成されていることで、前記中心軸線の方向で前記板バネから離隔する分、該板バネとの接触を回避しつつ前記可動子の振幅を大きくすることができる。従って、発生振動力の低下を抑制しつつ、振動型リニアアクチュエータを前記中心軸線の方向でより薄型化することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、発生振動力の低下を抑制しつつ、中心軸線の方向でより薄型化することができる振動型リニアアクチュエータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】同実施形態の動作を模式的に示す側面図。
【図３】（ａ）（ｂ）は、同実施形態の動作を示す説明図。
【図４】（ａ）（ｂ）は、従来形態及びその動作を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して本発明の一実施形態について説明する。同図１に示すように、振動型リニアアクチュエータの筐体をなす有底段付き円筒状の第１ケース１１は、その中心軸線Ｏに沿って嵌入する円環状の固定子１２を収容する。この固定子１２は、中心軸線Ｏに沿って円環状の第１コイル２１及び第２コイル２２を並設するとともに、これら第１及び第２コイル２１，２２を個別に収容する２つのコア２３，２４を並設する。
【００１３】
コア２３は、磁性金属（鉄、磁性ステンレスなど）からなる第１コア２６及び第２コア２７が中心軸線Ｏの方向に重合されてなる。第１コア２６は、円筒状の外筒部２６ａが第１コイル２１の外周側を覆うとともに、外筒部２６ａから径方向内側に延出する円環状の蓋壁部２６ｂが第１コイル２１の中心軸線Ｏの方向におけるコア２４から離隔する側の先端面を覆う。第２コア２７は、円筒状の内筒部２７ａが第１コイル２１の中心軸線Ｏの方向におけるコア２４側の内周面を覆うとともに、内筒部２７ａから径方向外側に延出する円環状の底壁部２７ｂが第１コイル２１の中心軸線Ｏの方向におけるコア２４側の先端面を覆う。
【００１４】
同様に、コア２４は、磁性金属（鉄、磁性ステンレスなど）からなる第１コア２８及び第２コア２９が中心軸線Ｏの方向に重合されてなる。第１コア２８は、円筒状の外筒部２８ａが第２コイル２２の外周側を覆うとともに、外筒部２８ａから径方向内側に延出する円環状の蓋壁部２８ｂが第２コイル２２の中心軸線Ｏの方向におけるコア２３から離隔する側の先端面を覆う。第２コア２９は、円筒状の内筒部２９ａが第２コイル２２の中心軸線Ｏの方向におけるコア２３側の内周面を覆うとともに、内筒部２９ａから径方向外側に延出する円環状の底壁部２９ｂが第２コイル２２の中心軸線Ｏの方向におけるコア２３側の先端面を覆う。
【００１５】
なお、第２コア２７，２９は、底壁部２７ｂ，２９ｂにおいて中心軸線Ｏの方向に密着するように重ねられている。そして、蓋壁部２６ｂの内周側端部及び内筒部２７ａ間、並びに蓋壁部２８ｂの内周側端部及び内筒部２９ａ間には、中心軸線Ｏの方向に間隙が設定されている。固定子１２は、蓋壁部２６ｂの内周側端部、内筒部２７ａ，２９ａ及び蓋壁部２８ｂの内周側端部により、中心軸線Ｏに沿って並設された３つの磁極（端磁極、中央磁極及び端磁極）を形成する。つまり、中央磁極は、第２コア２７，２９（内筒部２７ａ，２９ａ）によって形成されている。中央磁極を２つの第２コア２７，２９で形成するのは、形状を簡素化して安価な製法（プレス加工）で製造するためである。
【００１６】
そして、第１及び第２コイル２１，２２とコア２３，２４との間には、第１コイル２１が巻装されるホイール状の第１ボビン部４０ａ及び第２コイル２２が巻装されるホイール状の第２ボビン部４０ｂを有して第２コア２７，２９を一体的に組み込む樹脂材からなるボビン４０が介装されている。第２コア２７，２９は、例えばインサート成形によってボビン４０に組み込まれている。なお、第１及び第２コイル２１，２２は、巻き線方向が互いに逆方向でボビン４０（第１及び第２ボビン部４０ａ，４０ｂ）に巻装され、且つ、直列接続されており、通電時には互いに相反する方向の磁界を形成する。
【００１７】
ボビン４０には、所定角度位置（図１において右側の角度位置）の第２コア２７，２９の外周縁部から径方向外側に突設された四角柱状の嵌合部４０ｃが一体形成されている。この嵌合部４０ｃは、第１ケース１１の筒部を貫通して第１ケース１１の外側に先端部を露出しており、導電性金属（銅など）からなる平板状の第１ターミナル４１及び第２ターミナル４２の基端部を埋設する。
【００１８】
なお、第１及び第２ターミナル４１，４２には、直列接続された第１及び第２コイル２１，２２がそれぞれ電気的に接続されている。また、第１及び第２ターミナル４１，４２（即ち第１及び第２コイル２１，２２）には、外部回路（駆動回路）が電気的に接続される。
【００１９】
第１ケース１１の開口端には、振動型リニアアクチュエータの筐体をなす段付き円盤状の第２ケース１３が圧入される。従って、コア２３，２４（固定子１２）は、第１ケース１１の外周縁部及び第２ケース１３の外周縁部にて挟持されている。
【００２０】
第１及び第２ケース１１，１３の形成する内部空間には、第２ケース１３及び第１コア２６（蓋壁部２６ｂ）により外周縁部の挟持された円盤状の板バネ１４が収容されるとともに、第１ケース１１の底壁部及び第１コア２８（蓋壁部２８ｂ）により外周縁部の挟持された円盤状の板バネ１５が収容されている。
【００２１】
固定子１２の内周側には、中心軸線Ｏの方向で両板バネ１４，１５間に挟み込まれる態様で可動子１７が配置されている。この可動子１７は、板バネ１４，１５側に配設された磁性金属からなる一対のヨーク３１，３２を有するとともに、中心軸線Ｏの方向でこれら両ヨーク３１，３２にて挟み込まれた永久磁石３３を有する。なお、ヨーク３１は、永久磁石３３に向かって徐々に拡径する円錐状のテーパ３１ａを有しており、外周端縁において、蓋壁部２６ｂ及び内筒部２７ａ間の前記間隙に径方向で対向する。同様に、ヨーク３２は、永久磁石３３に向かって徐々に拡径する円錐状のテーパ３２ａを有しており、外周端縁において蓋壁部２８ｂ及び内筒部２９ａ間の前記間隙に径方向で対向する。そして、永久磁石３３の中心軸線Ｏに沿った長さは、中央磁極を形成する両内筒部２７ａ，２９ａの中心軸線Ｏに沿った長さよりも若干大きく設定されている。
【００２２】
なお、ヨーク３１，３２は、最小径となるボス状の座部３１ｂ，３２ｂにおいて、対応する板バネ１４，１５の内周縁部に当接する。また、ヨーク３１，３２及び永久磁石３３には、互いに同等の内径を有する挿通孔３１ｃ，３２ｃ，３３ａがそれぞれ形成されている。
【００２３】
中心軸線Ｏに沿って延在する略円柱状の非磁性シャフト３６は、前記挿通孔３１ｃ，３２ｃ，３３ａの内径と同等の外径を有する軸部３６ａを備えており、可動子１７を挟み込んだ２枚の板バネ１４，１５を中心軸線Ｏに沿って貫通して可動子１７ともども２枚の板バネ１４，１５を締結する。すなわち、この非磁性シャフト３６は、板バネ１４，１５を貫通する軸部３６ａの両端から径方向外側に延出するフランジ状の対の頭部３６ｂ，３６ｃを有する。そして、頭部３６ｂ，３６ｃは、それぞれ中心軸線Ｏの方向で板バネ１４，１５を介して前記ヨーク３１，３２の座部３１ｂ，３２ｂに対向配置されている。非磁性シャフト３６は、板バネ１４，１５を介して座部３１ｂ，３２ｂに圧着される頭部３６ｂ，３６ｃにて、可動子１７ともども２枚の板バネ１４，１５を締結する。
【００２４】
ここで、２枚の板バネ１４，１５を介して固定子１２等に浮動支持された可動子１７は、図２に示すように、これら板バネ１４，１５を円錐状に弾性変形させる態様で、中心軸線Ｏに沿って往復移動（振動）可能となっている。つまり、可動子１７に内周縁部が固定される板バネ１４，１５は、可動子１７の振動に伴い、固定子１２に固定される外周縁部に対し内周縁部を中心軸線Ｏの方向に進退させる態様で円錐状に弾性変形する。この際、いずれかのヨーク３１，３２（図２ではヨーク３１の場合を図示）の外周部が中心軸線Ｏの方向で板バネ１４，１５に近付いたとする。この場合、本実施形態のヨーク３１，３２には、板バネ１４，１５に対向してテーパ３１ａ，３２ａが形成されていることで、中心軸線Ｏの方向で板バネ１４，１５から離隔する分、当該動作に伴う板バネ１４，１５との干渉が抑制されている。換言すれば、テーパ３１ａ，３２ａは、板バネ１４，１５との干渉を抑制しつつ、可動子１７の可動範囲を好適に確保するためのものである。なお、２枚の板バネ１４，１５は、その付勢力にて可動子１７を可動範囲の略中央位置となる基準位置に復帰させるとともに固定子１２との径方向の空隙を確保する。
【００２５】
次に、本実施形態の動作について説明する。
可動子１７が可動範囲の中央位置にあるとき、ヨーク３１は、蓋壁部２６ｂ及び内筒部２７ａ間の中央位置にその外周端縁が径方向で対向するように配置されるとともに、ヨーク３２は、蓋壁部２８ｂ及び内筒部２９ａ間の中央位置にその外周端縁が径方向で対向するように配置される。また、永久磁石３３は、固定子１２の中央磁極を形成する両内筒部２７ａ，２９ａの内周面の中央位置にその外周面の中央位置が径方向で対向するように配置される。このような配置関係にあることで、第１及び第２コイル２１，２２の非通電時には、永久磁石３３による磁束は、一対のヨーク３１，３２と、両内筒部２７ａ，２９ａとの間で閉ループとなる磁気回路を構成する。従って、この状態では、可動子１７をその可動範囲の中央位置に保持する力が働く。
【００２６】
また、第１及び第２コイル２１，２２は、外部回路による通電時には、互いに逆向きの通電方向で通電されるため、可動子１７は、通電方向に応じて形成される互いに相反する方向の磁界により永久磁石３３が加振されることで、その可動範囲の中央位置（基準位置）を原点（振動中心）として中心軸線Ｏに沿って往復移動する。
【００２７】
なお、テーパ３１ａ，３２ａにより、ヨーク３１，３２の外周部が中心軸線Ｏの方向で薄型化されるものの、その内周部に十分な板厚が確保されることで、振動型リニアアクチュエータの発生振動力の低下が抑制される。すなわち、図３（ａ）（ｂ）に示すように、板バネ１４，１５との干渉を回避するためにヨーク（３１，３２）の外周部との間に同等の間隙Δが設定されているとして、テーパ３１ａ，３２ａが設定されている可動子１７では、外周部に合わせて一律に薄型化された平坦面Ｐａ，Ｐｂが設定されている可動子Ｍと比べて、第１及び第２コイル２１，２２への通電時における可動子１７（ヨーク３１，３２）内の磁界の範囲が広がることで、該可動子１７に働く推力が向上する。また、可動子１７（ヨーク３１，３２）の体積が大きくなる分、該可動子１７の重量が増加することで、発生振動力が大きくなる。
【００２８】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、可動子１７の振動時、ヨーク３１，３２の外周部が中心軸線Ｏの方向で板バネ１４，１５に近付いたとしても、当該板バネ１４，１５との対向面にテーパ３１ａ，３２ａが形成されていることで、中心軸線Ｏの方向で板バネ１４，１５から離隔する分、該板バネ１４，１５との接触を回避しつつ可動子１７の振幅を大きくすることができる。従って、発生振動力の低下を抑制しつつ、振動型リニアアクチュエータを中心軸線Ｏの方向でより薄型化することができる。
【００２９】
（２）本実施形態では、可動子１７の振幅（ストローク寸法）の減少を抑えながらも、板バネ１４，１５及び可動子１７（ヨーク３１，３２）の接触を避けることができ、振動型リニアアクチュエータの発生振動力の低下を抑制することができる。
【００３０】
（３）本実施形態における、可動子１７（ヨーク３１，３２）の肉厚は、最大でも５mm以下のためその製造加工は、量産上コスト低減効果の高いプレス加工を用いることができる。具体的には、
[1]金属板材をプレス加工で押しつぶし形状構成。
[2]余肉として外周部へ広がった部分をヨークの外周寸法で切断。
といった工法。この工法においては、従来形状よりも本クレームのテーパ形状の方が加工しやすく従来形状のヨークより部品単品コストを低減できる効果が見込まれる。可動子１７の振幅（ストローク寸法）の減少を抑えながらも、板バネ１４，１５及び可動子１７（ヨーク３１，３２）の接触を避けることができ、振動型リニアアクチュエータの発生振動力の低下を抑制することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・前記実施形態において、板バネ１４，１５は、その円錐状の弾性変形を促進するための適宜の切り欠きや溝の形成されたものであってもよい。また、放射状に延びる複数のフランジの外周縁部が第１コア２６，２８等で挟持される板バネであってもよい。
【００３２】
・前記実施形態において、第１及び第２コイル２１，２２を電気的に独立させて、外部回路により個別に通電してもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１２…固定子、１４，１５…板バネ、１７…可動子、２１…第１コイル（コイル）、２２…第２コイル（コイル）、２３，２４…コア、２６，２８…第１コア、２６ｂ，２８ｂ…蓋壁部（磁極）、２７，２９…第２コア、２７ａ，２９ａ…内筒部（磁極）、３１，３２…ヨーク、３１ａ，３２ａ…テーパ、３３…永久磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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