(57)【要約】【課題】小型化及び薄型化が可能なリニア振動アクチュエータを提供する。【解決手段】コイル７ａ，７ｂが巻回された磁極６ａ，６ｂを有する磁性体からなる固定ヨーク６を備える固定子２と、磁極６ａ，６ｂの先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石８を有し、弾性バネ３を介して磁極６ａ，６ｂとの対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された可動子４とを備えるリニア振動アクチュエータにおいて、弾性バネ３と可動子４がシリコンウェハにより一体成形されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回された磁極を有する磁性体からなる固定ヨークを備える固定子と、前記磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有し、弾性バネを介して前記磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された可動子とを備え、前記コイルに交番電圧が印加されるのに伴い前記可動子が往復動するリニア振動アクチュエータであって、前記弾性バネと前記可動子がシリコンウェハにより一体成形されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記固定子が積層基板により構成され、前記コイルがパターンコイルにより形成されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記永久磁石が磁性体からなる可動ヨークを介して前記可動子に固定されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項３に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記可動ヨークの前記磁極との対向面上には、前記磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向し、前記永久磁石の厚さと略同じ高さを有する凸部が形成されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記凸部が永久磁石により形成されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記固定ヨークは略Ｅ字型形状であることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記可動子は往復動方向に永久磁石を複数備えることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項８】
請求項３乃至請求項７のうち、いずれか１項に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記固定ヨークと前記可動ヨークの少なくとも一方が半導体製造技術を利用して形成されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうち、いずれか１項に記載のリニア振動アクチュエータにおいて、前記永久磁石が半導体製造技術を利用して形成されていることを特徴とするリニア振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯型情報端末やタッチパネル式の遠隔操作装置等の各種操作端末に内蔵される振動体に適用して好適な、リニア振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電磁石からなる固定子と、永久磁石を有し、往復動自在に支持された可動子とを備えるリニア振動アクチュエータが知られている（特許文献１，２参照）。このリニア振動アクチュエータでは、正弦波や矩形波等の正負が交互に切り替わる電圧を印加する等して固定子を構成する電磁石に供給する電流の向きを交互に切り換えることにより、可動子が往復動するようになっている。
【特許文献１】特開2000-224829号公報
【特許文献２】特開2000-253640号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のリニア振動アクチュエータでは、可動子は、非磁性体で形成される筒状ボビンに収納すると共に２つのバネにより挟持して押圧保持した状態で配置することにより、往復動自在に支持されているために、小型化及び薄型化することが困難であった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型化及び薄型化が可能なリニア振動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】
【０００５】
本発明に係るリニア振動アクチュエータは、コイルが巻回された磁極を有する磁性体からなる固定ヨークを備える固定子と、磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有し、弾性バネを介して磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された可動子とを備え、コイルに交番電圧が印加されるのに伴い可動子が往復動するリニア振動アクチュエータであって、弾性バネと可動子がシリコンウェハにより一体成形されている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るリニア振動アクチュエータによれば、弾性バネと可動子がシリコンウェハにより一体成形されているので、小型化及び薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となるリニア振動アクチュエータの構成について説明する。
【０００８】
〔リニア振動アクチュエータの構成〕
本発明の実施形態となるリニアアクチュエータ１は、図１，２に示すように、固定子２と、弾性バネ３を介して固定子２の長手方向（左右方向）に揺動自在に支持された可動子４と、固定子２に固定された可動子４を保護するためのカバー部材５（図１では図示を省略）を主な構成要素として備える。固定子２は、２つの磁極６ａ，６ｂを備える略コの字型形状の磁性体からなる固定ヨーク６と、磁極６ａ，６ｂに巻回されたコイル７ａ，７ｂを有する。本実施形態では、コイル７ａ，７ｂは、固定ヨーク６の磁極６ａ，６ｂに巻回されているが、図３に示すように固定ヨーク６の磁極６ａ，６ｂ以外の領域に巻回してもよい。固定子２は、図４に示すように、セラミック基板，ＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板，テフロン（登録商標）基板，ガラスエポキシ基板等の基板が複数積層された積層基板からなり、コイル７ａ，７ｂはスクリーン印刷やインクジェット法等の手法を利用してパターンコイルにより形成されていることが望ましい。
【０００９】
可動子４は、磁気ギャップを介して磁極６ａ，６ｂの端面に対向配置され、固定子２の上面に固定された弾性バネ３を介して磁極６ａ，６ｂが並ぶ方向に往復動自在に支持されている。可動子２の磁極６ａ，６ｂとの対向面には、上下方向において異なる磁極を有する永久磁石８が設けられている。カバー部材５は、シリコン，ガラス，セラミックス等のウェハにより形成されている。本実施形態では、弾性バネ３は可動子４の往復動方向に変位しやすく、その他の方向では変位しない板バネ形状等の形状を有し、弾性バネ３と可動子４はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセス等の半導体製造技術を利用してシリコンウェハにより一体成形されている。本実施形態では、弾性バネ３は、固定子２の上面に固定されているが、カバー部材５の左右方向内壁面に固定してもよい。また低コスト化を実現するために、永久磁石８はエアロゾルデポジション法，パルスレーザーデポジション法，メッキ法，スパッタリング法，スクリーン印刷法等の半導体製造技術を利用して形成することが望ましい。
【００１０】
〔リニア振動アクチュエータの動作〕
このような構成を有するリニア振動アクチュエータでは、コイル７ａ，７ｂに矩形波状の交番電圧が印加され、磁極６ａ，６ｂがそれぞれＮ極及びＳ極に励磁されている間は可動子４が図２に示すＡ方向に移動する。一方、磁極６ａ，６ｂがそれぞれＳ極及びＮ極に励磁されている間は可動子４は図２に示すＢ方向に移動する。またコイル７ａ，７ｂに交番電圧が印加されていない期間では、弾性バネ３のバネ力によって、可動子２を移動範囲の中央位置に復帰させる力が作用する。つまり、交番電圧の印加により、可動子２は左右方向に往復動することになる。なお、コイル７ａ，７ｂに印加する交番電圧は、矩形波に限定されることはなく、正弦波やノコギリ状波等であってもよい。
【００１１】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となるリニア振動アクチュエータ１では、弾性バネ３と可動子４がシリコンウェハにより一体成形されているので、従来までのリニア振動アクチュエータと比較して小型化及び薄型化を実現することができる。また本実施形態では、固定子２は積層基板により構成され、コイル７ａ，７ｂはパターンコイルにより形成されているので、コイル７ａ，７ｂの加工プロセスを省略することが可能になり、低コストで小型化することができる。
【００１２】
なお本実施形態では、永久磁石８は、可動子４表面に直接固定されているが、図５に示すように、磁性体からなる可動子ヨーク９を介して可動子４表面に固定してもよい。このような構成によれば、可動子４と磁極６ａ，６ｂ間に閉ループの磁路を形成することができるので、リニア振動アクチュエータ１の駆動効率（磁気効率）を向上させることができる。またこの場合、図６に示すように、可動ヨーク９の磁極６ａ，６ｂとの対向面上には、磁極６ａ，６ｂの先端面に対し磁気ギャップを介して対向し、永久磁石８の厚さと略同じ高さを有する凸部９ａを形成することが望ましい。このような構成によれば、可動子２と磁極６ａ，６ｂ間の磁気ギャップを短くすることができるので、リニア振動アクチュエータ１の駆動効率をさらに向上させることができる。またこの場合、図７に示すように、凸部９ａを永久磁石８ａにより形成することにより、リニア振動アクチュエータ１の駆動効率をさらに向上させることもできる。なお低コスト化を実現するために、固定ヨーク６及び／又は可動ヨーク９はスパッタリング法や蒸着法等の半導体製造技術を利用して形成することが望ましい。
【００１３】
また図１〜図７に示す実施形態では、固定ヨーク６は、略コの字型形状であったが、図７(a),(b),(c)に示すように、略Ｅ字型形状としてもよい。このような構成によれば、磁極数が多くなり、また閉ループの磁路を形成することができるので、リニア振動アクチュエータ１の駆動効率（磁気効率）を向上させることができる。またこの場合、図９に示すように、可動子４の往復動方向に永久磁石を複数（２組又は２極）設けるようにしてもよい。このような構成によれば、永久磁石による磁束変化量を大きくすることができるので、リニア振動アクチュエータ１の駆動効率を向上させることができる。
【００１４】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす既述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態となるリニア振動アクチュエータの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示すリニア振動アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図３】図１に示すコイルの変形例の構成を示す部分断面図である。
【図４】図１に示す固定子の構成を示す断面図である。
【図５】図１に示すリニア振動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【図６】図１に示すリニア振動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【図７】図１に示すリニア振動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【図８】図５，６，７に示すリニア振動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【図９】図８（ａ）に示すリニア振動アクチュエータの変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１：リニア振動アクチュエータ
２：固定子
３：弾性バネ
４：可動子
５：カバー部材
６：固定ヨーク
６ａ，６ｂ：磁極
７ａ，７ｂ：コイル
８，８ａ，８ｂ，８ｃ：永久磁石
９：可動ヨーク
９ａ：凸部
【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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