(57)【要約】【課題】電磁アクチュエータの構造が複雑になるのを抑制しながら、可動部の振動の周波数を所定の周波数まで効率よく上昇させることが可能な電磁アクチュエータを提供する。【解決手段】この電磁アクチュエータ１００は、電磁石１２を含む固定部１と、固定部１に対向するように配置され、永久磁石２１を含む可動部２とを備え、電磁石１２に交流の電流を印加することにより、可動部２は、少なくとも２つ以上の位置を周期的に繰り返し移動することにより振動し、交流の電流の周波数は、所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁石を含む固定部と、
前記固定部に対向するように配置され、第２磁石を含む可動部とを備え、
前記第１磁石および前記第２磁石の少なくとも一方は電磁石であり、
前記電磁石に交流の電流を印加することにより、前記可動部は、少なくとも２つ以上の位置を周期的に繰り返し移動することにより振動し、
前記交流の電流の周波数は、所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成されている、電磁アクチュエータ。
【請求項２】
前記交流の電流の周波数は、前記可動部が予め定められた回数振動するごとに上昇するように構成されている、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項３】
前記交流の電流の周波数は、前記可動部が予め定められた時間振動するごとに上昇するように構成されている、請求項１に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項４】
前記固定部は、前記可動部の表面側と裏面側とにそれぞれ対向するように配置される第１固定部と第２固定部とを含み、
前記第１固定部と前記第２固定部とは、それぞれ前記第１磁石が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【請求項５】
前記可動部に設けられる前記第２磁石は、極性方向が第１方向に向くように配置された複数の永久磁石から構成され、
前記第１磁石は電流線からなり、前記第１方向に隣接する前記第２磁石の間に発生する磁場の中を通るように前記電流線が配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁アクチュエータに関し、特に、可動部が振動する電磁アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部が振動する電磁アクチュエータ（リニア振動モータ）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、電磁石からなる固定子と、永久磁石を備える可動子（可動部）と、可動子の位置を検知するセンサーと、センサーの出力に応じて電磁石の電力供給を行う制御手段とを備えるリニア振動モータが開示されている。また、可動子には、センサーが可動子の位置を検知するためのセンシング用磁石が設けられている。上記特許文献１では、電磁石と永久磁石との間に働く磁力により可動子の駆動力が生成され、振動する可動子の移動方向に応じた方向に電磁石が駆動力（磁力）を生成するように、電磁石に電力を供給するタイミングが決められている。これにより、可動子の駆動を効率よく行うことが可能となっている。また、可動子の振動の開始直後では、可動子の振動の周波数を所定の周波数まで上昇させるために、可動子の移動方向に応じて、電磁石に供給する電流の周波数を徐々に大きくしていくことが考えられる。これにより、可動子の振動の周波数を所定の周波数まで効率よく上昇させることが可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３１８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の電磁アクチュエータ（リニア振動モータ）では、可動子の振動の周波数を所定の周波数まで効率よく上昇させるために、可動子（可動部）の振動を検知するためのセンサーと、可動子（可動部）の位置を検知するためのセンシング用磁石とが必要になるので、電磁アクチュエータの構造が複雑になるとともに、電磁石に供給する電流の周波数が徐々に大きくされるので、所定の周波数まで上昇させるのに時間を要するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、電磁アクチュエータの構造が複雑になるのを抑制しながら、可動部の振動の周波数を所定の周波数まで効率よく上昇させることが可能な電磁アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による電磁アクチュエータは、第１磁石を含む固定部と、固定部に対向するように配置され、第２磁石を含む可動部とを備え、第１磁石および第２磁石の少なくとも一方は電磁石であり、電磁石に交流の電流を印加することにより、可動部は、少なくとも２つ以上の位置を周期的に繰り返し移動することにより振動し、交流の電流の周波数は、所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。また、図２は、図１の２００−２００線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの制御部のブロック図である。まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータ１００の構造について説明する。
【００１０】
この第１実施形態による電磁アクチュエータ１００は、図２に示すように、固定部１と、可動部２と、可動部２を支える枠部３と、枠部３に支えられる蓋部４と、電磁アクチュエータ１００の動作を制御する制御部５とから構成されている。以下、詳細に説明する。
【００１１】
固定部１は、プリント基板１１と、プリント基板１１の上面上に形成される電磁石１２とから構成されている。なお、電磁石１２は、本発明の「第１磁石」の一例である。電磁石１２は、図１に示すように、平面的に見て２つのコイル部１２ａおよび１２ｂが接続されるように形成されている。電磁石１２は、金属配線によって構成されており、金属配線はレジスト材料によりカバー（絶縁）されている。また、電磁石１２は、１層または多層の金属配線により構成されている。また、コイル部１２ａとコイル部１２ｂとは、平面的に見て、コイル部に流れる電流の方向（左巻きまたは右巻き）が反対になるように形成されている。また、電磁石１２の一方端と他方端とは、それぞれ、電極１３ａおよび１３ｂに接続されている。また、電極１３ａおよび１３ｂは、制御部５に接続されている。
【００１２】
可動部２は、永久磁石２１と、バネ部２２とから構成されている。なお、永久磁石２１は、本発明の「第２磁石」の一例である。永久磁石２１は、図１および図２に示すように、平面的に見て円板状であり、プリント基板１１と対向する側がＳ極になるとともに、蓋部４と対向する側がＮ極になるように着磁されている。また、バネ部２２は、所定の厚みを有する樹脂フィルムからなる板バネである。バネ部２２は、２つ設けられており、バネ部２２の一方端は、それぞれ、枠部３に固定されている。また、永久磁石２１は、２つのバネ部２２によって両側から支持されており、プリント基板１１と蓋部４との間に浮いたように配置される。
【００１３】
制御部５は、図３に示すように、クロック発振回路５１と、カウンタ回路５２と、ステートマシン５４および分周回路５５を含む電流パルス制御部５３と、電流切替回路５６とから構成されている。なお、制御部５は、専用ＬＳＩや、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、または複数のＩＣの組合せなどによって構成されている。
【００１４】
クロック発振回路５１は、カウンタ回路５２に接続されているとともに、ステートマシン５４にも接続されている。また、カウンタ回路５２は、ステートマシン５４に接続されている。また、ステートマシン５４は、分周回路５５に接続されているとともに、分周回路５５は、電流切替回路５６に接続されている。電流切替回路５６は、電磁石１２に接続される電極１３ａおよび１３ｂ（図１参照）に接続されている。
【００１５】
クロック発振回路（クロック生成部）５１は、たとえば遅延回路を含む奇数段のインバータや、ＮＡＮＤ素子などをリング状に接続したリングオシレータ回路などによって構成され、２００Ｈｚで発振したクロック信号を出力するように構成されている。なお、クロック信号は、制御部５の外部から印加するように構成してもよい。
【００１６】
カウンタ回路（クロック計数部）５２は、ＴＦＦ（Ｔｏｇｇｌｅ  Ｆｌｉｐ  Ｆｌｏｐ）をシリアル接続することにより構成されており、外部から入力される（または、電源の起動を検出して内部生成した）トリガー信号を起点としてクロック数を順次カウントする機能を有する。なお、カウンタ回路５２は、予め定められた回数までカウントするように構成されており、予め定められた回数は、ステートマシン５４から出力されるステート信号により変化するように構成されている。
【００１７】
電流パルス制御部５３は、ステートマシン５４と分周回路５５とから構成されている。ステートマシン５４は、ＤＦＦ（Ｄｅｌａｙ  Ｆｌｉｐ  Ｆｌｏｐ）をシリアル接続した同期型カウンタ回路などにより構成されており、トリガー信号を起点としてステート（状態）の遷移を制御している。ステートマシン５４は、カウンタ回路５２から出力される信号に基づいてステートを変化させる機能を有する。分周回路５５は、クロック信号の分周比をステートマシン５４によって定められるステートごとに切り替える機能を有する。
【００１８】
電流切替回路５６は、分周回路５５から出力される分周後のクロック信号（分周クロック）が入力され、分周クロックが「Ｈ」レベルの時と、「Ｌ」レベルの時とで、電磁石１２に流れる電流の方向を切り替えるように電流を出力する機能を有する。
【００１９】
次に、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータ１００の動作について説明する。
【００２０】
制御部５により、図１に示す電極１３ａを入力とし、電極１３ｂを出力とするように電流が印加される。これにより、右側のコイル部１２ｂでは、平面的に見て、電流が左巻きの方向に流れるので、図２のＺ１方向にＮ極が発生する。これにより、コイル部１２ｂと永久磁石２１のＳ極との間に引力が働く。また、左側のコイル部１２ａでは、平面的に見て、電流が右巻きの方向に流れるので、図２のＺ２方向にＮ極が発生する。これにより、コイル部１２ａと永久磁石２１のＳ極との間に斥力が働く。その結果、永久磁石２１は、Ｘ２方向に移動される。
【００２１】
次に、永久磁石２１がＸ２方向に移動した後、コイル部１２ａおよび１２ｂに流れる電流の方向が反対方向に切り替えられる。これにより、永久磁石２１は、Ｘ１方向に移動される。このように、コイル部１２ａおよび１２ｂに流れる電流の方向を周期的に切り替えることにより、永久磁石２１の往復運動が継続し、振動モータとして機能する。また、バネ部２２の強度と、永久磁石２１および電磁アクチュエータ１００の質量から一意的に決定される振動の固有周波数近傍の周波数に合わせて電流の方向を切り替えることによって、共振振動が発生し、振動の発生を効率的に行うことが可能となる。
【００２２】
また、永久磁石２１が往復運動する際には、永久磁石２１が枠部３と接触するが、永久磁石２１の形状を、枠部３と線接触または点接触する形状（たとえば、円状や球状）にしておくことにより、永久磁石２１の移動を妨げるのを抑制することが可能となる。また、枠部３と永久磁石２１との間の摩擦力も小さくなるので、電磁アクチュエータ１００の消費電力が大きくなるのを抑制することが可能となるとともに、永久磁石２１の駆動をスムーズに行うことが可能となる。
【００２３】
図４は、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの制御の信号波形図である。次に、図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータ１００の起動時の動作について説明する。
【００２４】
まず、可動部２が停止している状態で、図４に示すトリガー信号（開始トリガー）が制御部５に入力される。これにより、ステートマシン５４がステート１の状態にセットさせる。
【００２５】
ステート１の状態をカウンタ回路５２が受け取ると、所定回数を１０回としてカウンタ回路５２によりクロックの計数が開始される。また、ステート１では、ステートマシン５４により、分周クロックとして、「Ｈ」レベルの信号が出力される。そして、カウンタ回路５２のカウンタが１０回に達すると、カウントアップ信号がステートマシン５４に送られるとともに、カウンタ回路５２のカウンタが０にリセットされる。カウントアップ信号を受け取ったステートマシン５４は、ステート２に遷移される。
【００２６】
次に、ステート２の状態をカウンタ回路５２が受け取ると、所定回数は１０回のままカウンタ回路５２によりクロックが計数される。また、ステート２では、ステートマシン５４により、分周クロックとして、「Ｌ」レベルの信号が出力される。
【００２７】
同様に、カウンタ回路５２がカウントアップ信号を出力するごとに、ステートマシン５４により、ステートが１ずつ進められる。ステート３とステート４とでは、カウンタ回路５２の所定回数は５回に設定され、ステート５とステート６とでは、カウンタ回路５２の所定回数は３回に設定され、ステート７とステート８とでは、カウンタ回路５２の所定回数は２回に設定される。また、ステート番号が奇数の場合には、分周クロックとして「Ｈ」レベルが出力され、ステート番号が偶数の場合には、分周クロックとして「Ｌ」レベルが出力される。
【００２８】
そして、ステート９になると、カウンタ回路５２の計数が停止され、ステートマシン５４のステートの遷移が停止される。このとき、ステートマシン５４では、ステート９が保持される。ステート９では、分周クロックは、分周前のクロックが出力される。
【００２９】
また、分周クロックが「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルの時とによって、電磁石１２に流す電流の方向が電流切替回路５６によって切り替えられる。
【００３０】
クロック発振回路５１のクロックは、２００Ｈｚ（５ｍｓ）である。そして、図４に示すように、ステート１とステート２とでは、それぞれ、１０クロック分の５０ｍｓごとに１回ずつ（合計１００ｍｓ、電流のパルスとしては１０Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。これにより、可動部２は、往復（２ストローク分）駆動される。
【００３１】
また、ステート３とステート４とでは、それぞれ、５クロック分の２５ｍｓごとに１回ずつ（合計５０ｍｓ、電流のパルスとしては２０Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。また、ステート５とステート６とでは、それぞれ、３クロック分の１５ｍｓごとに１回ずつ（合計３０ｍｓ、電流のパルスとしては３３．３Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。また、ステート７とステート８とでは、それぞれ、２クロック分の１０ｍｓごとに１回ずつ（合計２０ｍｓ、電流のパルスとしては５０Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。そして、ステート９以降では、５ｍｓごとに１回ずつ（合計１０ｍｓ、電流のパルスとしては１００Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。
【００３２】
上記のように、第１実施形態では、可動部２の周波数は、所定期間（１００ｍｓ、５０ｍｓ、３０ｍｓおよび２０ｍｓ）、一定の周波数（１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３３．３Ｈｚおよび５０Ｈｚ）を維持しながら段階的に上昇させられる。また、第１実施形態では、可動部２の周波数は、予め定められた回数（２回）振動するごとに、低い順（１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３３．３Ｈｚおよび５０Ｈｚ）に、１００Ｈｚまで上昇させられる。
【００３３】
第１実施形態では、上記のように、交流の電流の周波数（クロック）を、所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成することによって、可動部２の周波数を電磁石１２に印加される電流の方向の切り替えのタイミングに追随させることができるので、可動部２の振動数を所定の周波数（１００Ｈｚ）まで効率よく上昇させることができる。また、交流の電流の周波数（クロック）を、所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成することによって、可動部２の位置を検知するセンサーを設ける場合と異なり、可動部２の周波数を所定の周波数まで効率よく上昇させるために可動部２の位置を検知する装置が必要ないので、電磁アクチュエータ１００の構造が複雑になるのを抑制することができる。
【００３４】
また、第１実施形態では、上記のように、交流の電流の周波数（クロック）を、可動部２が予め定められた回数（２回）振動するごとに上昇するように構成することによって、容易に、可動部２の周波数を所定期間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの制御部のブロック図である。次に、図５を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、所定時間ごとに電磁石１２に印加される電流の周波数が上昇される電磁アクチュエータ１０１の構造について説明する。
【００３６】
第２実施形態による制御部５は、図５に示すように、クロック発振回路５１と、カウンタ回路５２ａと、カウンタ回路５２ｂと、ステートマシン５４および分周回路５５を含む電流パルス制御部５３と、電流切替回路５６とから構成されている。なお、制御部５は、専用ＬＳＩや、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）または複数のＩＣの組合せなどによって構成されている。
【００３７】
クロック発振回路５１は、カウンタ回路５２ａおよび５２ｂに接続されているとともに、ステートマシン５４にも接続されている。また、カウンタ回路５２ａおよび５２ｂは、ステートマシン５４に接続されている。また、カウンタ回路５２ｂは、分周回路５５にも接続されている。また、ステートマシン５４は、分周回路５５に接続されているとともに、分周回路５５は、電流切替回路５６に接続されている。電流切替回路５６は、電磁石１２に接続される電極１３ａおよび１３ｂ（図１参照）に接続されている。
【００３８】
クロック発振回路５１（クロック生成部）は、たとえば遅延回路を含む奇数段のインバータや、ＮＡＮＤ素子などをリング状に接続したリングオシレータ回路などによって構成され、４ｋＨｚ（０．２５ｍｓ）で発振したクロック信号を出力するように構成されている。
【００３９】
カウンタ回路（クロック計数部）５２ａおよび５２ｂは、ＴＦＦ（Ｔｏｇｇｌｅ  Ｆｌｉｐ  Ｆｌｏｐ）をシリアル接続することにより構成されている。カウンタ回路５２ａは、所定回数（第２実施形態では１００回）をカウントするごとにカウントアップ信号をステートマシン５４に伝える機能を有する。なお、カウンタ回路５２ａは、可動部２が一定の周波数を維持しながら振動する予め定められた時間を計測する機能を有する。また、カウンタ回路５２ｂは、所定回数をカウントし、カウントアップ信号を分周回路５５に伝えることによって、分周比を変化させる機能を有する。なお、カウンタ回路５２ｂがカウントアップ信号を出力する所定回数は、ステートごとに変化するように構成されている。
【００４０】
また、第２実施形態のその他構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００４１】
図６は、本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの制御の信号波形図である。次に、図１、図２、図５および図６を参照して、本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータ１０１の起動時の動作について説明する。
【００４２】
まず、可動部２が停止している状態で、図５および図６に示すように、トリガー信号（開始トリガー）が制御部５に入力される。これにより、ステートマシン５４がステート１の状態にセットさせる。
【００４３】
ステート１の状態をカウンタ回路５２ａが受け取ると、所定回数を２００回（５０ｍｓ）としてカウンタ回路５２ａによりクロックの計数が開始される。この間では、ステート１とステート２とが交互に切り替わる。そして、カウンタ回路５２ａのカウンタが２００回に達すると、カウントアップ信号がステートマシン５４に送られるとともに、カウンタ回路５２ａのカウンタが０にリセットされる。カウントアップ信号を受け取ったステートマシン５４は、ステート３に遷移される。同様に、ステート３とステート４とが交互に繰り返される。以降、同様の動作により、ステート５からステート１３まで順次ステートが進められる。
【００４４】
また、トリガー信号によりステート１をカウンタ回路５２ｂが受け取ると、所定回数が１００回に設定され、カウンタ回路５２ｂにより、クロックの計数が行われる。以降、カウンタ回路５２ｂがカウントする所定回数は、ステート２では１００回、ステート３とステート４とでは６６回、ステート５とステート６とでは５０回、ステート７とステート８とでは４０回、ステート９とステート１０とでは３２回、ステート１１とステート１２とでは２５回、および、ステート１３では２０回に設定される。また、分周回路５５の出力（分周クロック）は、ステート番号が奇数の場合には、「Ｈ」レベルが出力され、ステート番号が偶数の場合には、「Ｌ」レベルが出力される。
【００４５】
そして、ステート１３になると、カウンタ回路５２ａは、計数を停止するとともに、ステートマシン５４は、ステート（状態）の遷移を停止する。以降、ステートマシン５４は、ステート１３を保持する。カウンタ回路５２ｂは、その後も計数を継続し、２０回ごとにカウントアップ信号を出力する。
【００４６】
また、分周クロックが「Ｈ」レベルの時と「Ｌ」レベルの時とによって、電磁石１２に流す電流の方向が電流切替回路５６によって切り替えられる。また、クロック発振回路５１のクロックは、４ｋＨｚ（１クロックが０．２５ｍｓ）である。そして、図６に示すように、ステート１およびステート２では、それぞれ、１００クロック分の２５ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては２０Ｈｚ）電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。そして、カウンタ回路５２ａが、クロックを所定回数の２００回をカウント（５０ｍｓ）した後、ステートがステート３に遷移される。
【００４７】
また、ステート３およびステート４では、それぞれ、６６クロック分の１６．５ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては３０Ｈｚ）、電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。そして、カウンタ回路５２ａが、クロックを所定回数の２００回をカウント（５０ｍｓ）した後、ステートがステート５に遷移される。以降、同様に、ステート５およびステート６では、それぞれ、５０クロック分の１２．５ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては４０Ｈｚ）、電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。また、ステート７およびステート８では、それぞれ、４０クロック分の１０ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては５０Ｈｚ）、電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。また、ステート９およびステート１０では、それぞれ、３２クロック分の８ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては６０Ｈｚ）、電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。また、ステート１１およびステート１２では、それぞれ、２５クロック分の６．２５ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては８０Ｈｚ）、電磁石１２に電流が各々逆方向に印加される。このように、第２実施形態では、各々の周波数ごとに５０ｍｓの間可動子２が駆動され、５０ｍｓごとに制御部５から印加される電流の周波数が上昇させられる。そして、ステート１３では、２０クロック分の５ｍｓごとに１回ずつ（電流のパルスとしては１００Ｈｚ）、電磁石１２に電流が印加される。
【００４８】
上記のように、第２実施形態では、周波数の低い順（２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚおよび８０Ｈｚ）に、予め定められた時間（５０ｍｓ）の間電流を電磁石１２に印加し、１００Ｈｚまで上昇させる。
【００４９】
なお、第２実施形態のその他の動作は、上記第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２実施形態では、上記のように、交流の電流の周波数（クロック）を、可動部２が予め定められた時間（５０ｍｓ）振動するごとに上昇するように構成することによって、容易に、可動部２の周波数を所定時間一定の周波数を維持しながら段階的に上昇するように構成することができる。
【００５１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５２】
（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。また、図８は、図７の２１０−２１０線に沿った断面図である。次に、図７および図８を参照して、この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、永久磁石２１ａがスプリングバネからなるバネ部２２ａに支持されている電磁アクチュエータ１０３の構造について説明する。
【００５３】
この第３実施形態による電磁アクチュエータ１０３は、図８に示すように、固定部１と、可動部２ａと、可動部２ａを支える枠部３と、枠部３に支えられる蓋部４とから構成されている。以下、詳細に説明する。
【００５４】
固定部１は、プリント基板１１と、プリント基板１１の上面上に形成される電磁石１２とから構成されている。なお、固定部１は、本発明の「第１固定部」の一例である。ここで、第３実施形態では、図８に示すように、蓋部４の表面上には、電磁石１２と対向するように、電磁石１４が形成されている。なお、電磁石１４は、本発明の「第１磁石」の一例である。また、蓋部４と電磁石１４とにより、固定部１ａが構成されている。なお、固定部１ａは、本発明の「第２固定部」の一例である。電磁石１４は、図７に示すように、コイル部１４ａおよびコイル部１４ｂから構成されている。また、コイル部１４ａおよびコイル部１４ｂは、平面的に見て、それぞれ、電磁石１２のコイル部１２ａおよびコイル部１２ｂと電流の流れる向き（右巻き、左巻き）が同じになるように形成されている。
【００５５】
また、電磁石１２および電磁石１４の一方端と他方端とは、制御ＩＣ１５に接続されている。なお、制御ＩＣ１５は、上記第１および第２実施形態における制御部５を専用ＬＳＩ化して、プリント基板１１（または枠部３、または蓋部４）の表面上に形成されている。
【００５６】
可動部２ａは、永久磁石２１ａと、バネ部２２ａとから構成されている。なお、永久磁石２１ａは、本発明の「第２磁石」の一例である。永久磁石２１ａは、図７に示すように、平面的に見て、円板が振動するＸ方向と垂直なＹ方向に円板の左右を切断した形状を有している。また、永久磁石２１ａは、プリント基板１１と対向する側がＳ極になるとともに、蓋部４と対向する側がＮ極になるように着磁されている。また、バネ部２２ａは、スプリングバネからなる。バネ部２２ａは、２つ設けられており、バネ部２２ａの一方端は、それぞれ、枠部３に固定されている。また、永久磁石２１ａは、２つのバネ部２２ａによって両側から支持されており、プリント基板１１と蓋部４との間に浮いたように配置される。
【００５７】
なお、第３実施形態のその他の構成および動作は、上記第１および第２実施形態と同様である。
【００５８】
第３実施形態では、上記のように、プリント基板１１と蓋部４との表面上に、それぞれ、電磁石１２と電磁石１４とを設けることによって、電磁石がプリント基板１１または蓋部４の一方だけに設けられている場合と異なり、永久磁石２１ａと電磁石１２および電磁石１４との間の磁力を強くすることができるので、可動部２ａの振動を大きくすることができる。
【００５９】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。また、図１０は、図９の２２０−２２０線に沿った断面図である。次に、図９および図１０を参照して、この第４実施形態では、上記第１実施形態と異なり、おもり部１６の表面上に永久磁石２１ｂが形成されている電磁アクチュエータ１０４の構造について説明する。
【００６１】
この第４実施形態による電磁アクチュエータ１０４は、図１０に示すように、固定部１と、可動部２ｂと、可動部２ｂを支える枠部３と、枠部３に支えられる蓋部４とから構成されている。以下、詳細に説明する。
【００６２】
可動部２ｂは、おもり部１６と、バネ部２２ａとから構成されている。また、おもり部１６の表面上には、図９に示すように、複数の永久磁石２１ｂが複数形成されている。なお、永久磁石２１ｂは、本発明の「第２磁石」の一例である。また、複数の永久磁石２１ｂは、永久磁石２１ｂの極性方向（Ｘ１方向）の中心と、永久磁石２１ｂの極性方向と交差するＹ１方向に隣接する永久磁石２１ｂの極性方向の中心とは、永久磁石２１ｂの極性方向にずれた状態で配置されている。なお、Ｘ１方向は、本発明の「第１方向」の一例である。また、永久磁石２１ｂの極性方向に隣接する２つの永久磁石２１ｂの間の中心と、永久磁石２１ｂの極性方向と交差するＹ１方向に隣接する永久磁石２１ｂの極性方向の中心とが、永久磁石２１ｂの極性方向に一致している。このように、永久磁石２１ｂは、平面的に見て千鳥状（市松模様状）に配置されている。
【００６３】
ここで、第４実施形態では、図９に示すように、プリント基板１１の表面上に配置される電磁石１７は、Ｘ２方向に隣接する一方の永久磁石２１ｂのＮ極と他方の永久磁石２１ｂのＳ極との間に発生する磁場２０１と、Ｙ１方向およびＹ２方向に隣接する一方の永久磁石２１ｂのＮ極と他方の永久磁石２１ｂのＳ極との間に発生する磁場２０２および２０３とに交差（直交）する方向に電流が流れるように配置されている。なお、電磁石１７は、本発明の「第１磁石」の一例である。また、図９に示すように、電磁石１７は、１本の電流線のみで構成できるように、隣接する永久磁石２１ｂの間に発生する磁場２０１、２０２および２０３の中を通るコイル状となっている。これにより、電磁石１７を並列に分岐した複数の配線により構成する場合と異なり、電流が分岐しないので、隣接する永久磁石２１ｂの間に発生する磁場２０１、２０２および２０３の中を通る電流線に流れる電流量が小さくなることを抑制することが可能となる。また、電磁石１７の端部は、図１０に示すプリント基板１１の表面上に形成される電極１８に接続されている。
【００６４】
なお、第４実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６５】
図１１および図１２は、本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの動作を説明するための図である。次に、図１１および図１２を参照して、本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータ１０４の動作について説明する。
【００６６】
まず、交流電流が電磁アクチュエータ１０４の電磁石１７に印加される。このとき、磁場２０１（２０２、２０３）と電磁石１７の電流線との間には、ローレンツ力（おもり部１６を駆動する駆動力）が発生する。なお、ローレンツ力は、おもり部１６に対して垂直な方向（図１１のＺ１方向またはＺ２方向）であり、かつ、おもり部１６の左側の領域１９ａと右側の領域１９ｂとにおいて、反対の方向となる。たとえば、図１１に示すように、おもり部１６の左側の領域１９ａでは、永久磁石２１ｂと電磁石１７との間に引力が働くとともに、おもり部１６の右側の領域１９ｂでは、永久磁石２１ｂと電磁石１７との間に斥力が働く。電流は、交流的に印加されるので、電流の向きが切り替わることにより、図１１の状態から、図１２の状態に変化する。つまり、おもり部１６の左側の領域１９ａでは、永久磁石２１ｂと電磁石１７との間に斥力が働くとともに、おもり部１６の右側の領域１９ｂでは、永久磁石２１ｂと電磁石１７との間に引力が働く。図１１および図１２の状態が交互に繰り返されることにより、電磁アクチュエータ１０４が駆動される。
【００６７】
第４実施形態では、上記のように、電磁石１７を構成する電流線を、Ｘ１方向、Ｙ１方向およびＹ２方向に隣接する永久磁石２１ｂの間に発生する磁場の中を通るように配置することによって、複数の永久磁石２１ｂの間に発生する磁場と、電磁石１７を構成する電流線との間にローレンツ力を発生させることができるので、永久磁石２１ｂが形成されるおもり部１６をローレンツ力により振動させることができる。
【００６８】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６９】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７０】
たとえば、上記第１〜第４実施形態では、可動部に永久磁石を設け、固定部に電磁石を設ける例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部に電磁石を設け、固定部に永久磁石を設けてもよい。また、可動部と固定部との両方に電磁石を設けてもよい。
【００７１】
また、上記第１〜第４実施形態では、制御部が、クロック発振回路と、カウンタ回路と、ステートマシンと、分周回路と、電流切替回路とから構成されている例を示したが、本発明はこれに限らず、マイコンによるプログラム制御により電流パルスを制御してもよい。
【００７２】
また、上記第１〜第４実施形態では、可動部が２つの位置を周期的に繰り返すことにより振動する例を示したが、本発明はこれに限らず、可動部が３つ以上の位置を周期的に繰り返すことにより振動するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記第１実施形態では、可動部の周波数を、１０Ｈｚ、２０Ｈｚ、３３．３Ｈｚおよび５０Ｈｚの４段階を経て、所定の周波数（１００Ｈｚ）に上昇させる例を示したが、本発明はこれに限らず、４段階以外の段階を経て所定の周波数（１００Ｈｚ）に上昇させてもよい。
【００７４】
また、上記第２実施形態では、可動部の周波数を、２０Ｈｚ、３０Ｈｚ、４０Ｈｚ、５０Ｈｚ、６０Ｈｚおよび８０Ｈｚの６段階を経て、所定の周波数（１００Ｈｚ）に上昇させる例を示したが、本発明はこれに限らず、６段階以外の段階を経て所定の周波数（１００Ｈｚ）に上昇させてもよい。
【００７５】
また、上記第４実施形態では、おもり部の表面上に永久磁石を平面的に見て千鳥状（市松模様状）に配置する例を示したが、本発明はこれに限らず、おもり部の表面上に永久磁石を平面的に見てマトリクス状に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。
【図２】図１の２００−２００線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの制御部のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施形態による電磁アクチュエータの制御の信号波形図である。
【図５】本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの制御部のブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態による電磁アクチュエータの制御の信号波形図である。
【図７】本発明の第３実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。
【図８】図７の２１０−２１０線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの平面図である。
【図１０】図９の２２０−２２０線に沿った断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の第４実施形態による電磁アクチュエータの動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  固定部（第１固定部）
１ａ  固定部（第２固定部）
２、２ａ、２ｂ  可動部
１２、１４、１７  電磁石（第１磁石）
２１、２１ａ、２１ｂ  永久磁石（第２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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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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