DE112017004000T5

DE112017004000T5 - Linearaktuator

Info

Publication number: DE112017004000T5
Application number: DE112017004000.0T
Authority: DE
Inventors: Tadashi Takeda; Hiroshi Kitahara; Masao TSUCHIHASHI
Original assignee: Nidec Sankyo Corp
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2017-08-03
Publication date: 2019-04-18
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: KR102184958B1; US20190190365A1; CN109475905B; US10951104B2; DE112017004000B4; JPWO2018030265A1; CN109475905A; WO2018030265A1; JP7007911B2; KR20190017046A

Abstract

Ein Linearaktuator 1 umfasst einen beweglichen Körper 6, einen stationären Körper 2, einen magnetischen Antriebsmechanismus 10 zum linearen Bewegen des beweglichen Körpers 6 in Bezug auf den stationären Körper 2 in einer ersten Richtung X, und Dämpfungselemente 91, die zwischen dem beweglichen Körper 6 und dem stationären Körper 2 vorgesehen sind. Der magnetische Antriebsmechanismus 10 umfasst einen am stationären Körper 2 vorgesehenen Spulenhalter 4, eine von einem Spulenträgerabschnitt 40 des Spulenhalters 4 getragene Spule 5, ein am beweglichen Körper 6 vorgesehenes erstes Joch 81, und einen von dem ersten Joch 81 gehaltenen ersten Permanentmagneten 71, wobei die Dämpfungselemente 91 in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem das erste Joch 81 und der Spulenhalter 4 einander in einer zweiten Richtung Y gegenüberliegen. Dadurch können die Dämpfungselemente 91 auch ohne die Verwendung eines Gehäuses zwischen dem stationären Körper 2 und dem beweglichen Körper 6 angebracht werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Linearaktuator, der einen beweglichen Körper durch linearen Antrieb zum Vibrieren bringt.
Stand der Technik
Ein Linearaktuator, der einen einen Permanentmagneten umfassenden beweglichen Körper und einen eine dem Permanentmagneten gegenüberliegende Spule umfassenden stationären Körper aufweist, wurde als Vorrichtung zur Mitteilung von Informationen durch Vibration vorgeschlagen. Der stationäre Körper ist mit einem Gehäuse versehen, das den beweglichen Körper aufnimmt (siehe Patentdokument 1). Ferner ist bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Linearaktuator ein Luftdämpfer zwischen dem Gehäuse und dem beweglichen Körper ausgebildet, um eine Resonanz des beweglichen Körpers zu unterdrücken.
Liste der Anführungen
Patentdokument
Patentdokument 1: Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. JP2006-7161
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe
Da jedoch bei dem in Patentdokument 1 beschriebenen Aufbau, der Luftdämpfer unter Verwendung des Gehäuses ausgebildet wird, besteht ein Problem darin, dass Vibrationseigenschaften einschließlich einer Dämpfungsleistung nicht geprüft werden können, wenn der Linearaktuator nicht zusammengebaut ist. Auch wenn anstelle des Luftdämpfers ein Dämpfungselement, beispielsweise ein Silikongel, zwischen dem beweglichen Körper und dem Gehäuse angeordnet wird, um die Resonanz des beweglichen Körpers zu unterdrücken, so besteht das Problem, dass die Vibrationseigenschaften einschließlich der Dämpfungsleistung nicht geprüft werden können, sofern der Linearaktuator nicht zusammengebaut ist.
In Anbetracht der vorstehend genannten Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Linearaktuator bereitzustellen, bei dem, beim Versetzen eines beweglichen Körpers in Vibration durch linearen Antrieb des beweglichen Körpers in Bezug auf einen stationären Körper durch einen magnetischen Antriebsmechanismus, auch ohne die Verwendung eines Gehäuses, ein Dämpfungselement zwischen dem stationären Körper und dem beweglichen Körper vorgesehen sein kann.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen, zeichnet sich ein erfindungsgemäßer Linearaktuator dadurch aus, dass er einen stationären Körper, einen beweglichen Körper, einen magnetischen Antriebsmechanismus zum linearen Bewegen des beweglichen Körpers in Bezug auf den stationären Körper in eine erste Richtung, und Dämpfungselemente, die zwischen dem beweglichen Körper und dem stationären Körper vorgesehen sind, umfasst, wobei der magnetische Antriebsmechanismus einen Spulenhalter, der auf einer Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers vorgesehen ist, eine Spule, die von einem Spulenträgerabschnitt des Spulenhalters gehalten wird, ein erstes Joch, das auf einer anderen Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers vorgesehen ist, und einen ersten Permanentmagneten, der von dem ersten Joch gehalten wird und der Spule in einer die erste Richtung kreuzenden, zweiten Richtung gegenüberliegt, aufweist und die Dämpfungselemente zwischen dem ersten Joch und dem Spulenhalter vorgesehen sind.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung der bewegliche Körper durch den magnetischen Antriebsmechanismus linear bewegt und in Vibration versetzt wird, wird die Vibration an einen Benutzer übertragen. Daher können Informationen durch Vibration übertragen werden, indem die Art der Vibration entsprechend der zu übertragenden Information verändert wird. Da die Dämpfungselemente zwischen dem stationären Körper und dem beweglichen Körper vorgesehen sind, kann dabei eine Resonanz des beweglichen Körpers unterdrückt werden. Im vorliegenden Fall sind die Dämpfungselemente zwischen dem Spulenhalter zum Halten der Spule und dem Joch zum Halten des Permanentmagneten vorgesehen, und zum Bereitstellen der Dämpfungselemente wird kein Gehäuse verwendet. Folglich können die Dämpfungselemente auch ohne die Verwendung eines Gehäuses zwischen dem stationären Körper und dem beweglichen Körper angebracht werden. Daher ist es möglich, die Dämpfungselemente in einem Linearaktuator ohne Gehäuse bereitzustellen. Ferner ist es möglich, die Dämpfungselemente in einer Montagestufe, in der kein Gehäuse bereitgestellt ist, anzubringen.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem die Dämpfungselemente in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der Spulenhalter und das erste Joch einander in der zweiten Richtung gegenüberliegen. Gemäß diesem Aspekt können die Dämpfungselemente zwischen dem Spulenhalter und dem ersten Joch vorgesehen sein, ohne einen Aufbau des Spulenhalters und des ersten Jochs kompliziert zu gestalten.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem der Spulenhalter einen Halterhauptteil, der die Spule durch den Spulenträgerabschnitt von einer dem ersten Joch entgegengesetzten Seite hält, und Spulenplatten, die die Spule von der Seite des ersten Jochs bedecken, umfasst, und in dem die Dämpfungselemente zwischen den Spulenplatten und dem ersten Joch vorgesehen sind. Gemäß diesem Aspekt können die Dämpfungselemente an einer Position vorgesehen sein, die mit der Spule überlappt.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem der magnetische Antriebsmechanismus ein zweites Joch, das auf der anderen Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers auf einer bezüglich des Spulenhalters entgegengesetzten Seite des ersten Jochs vorgesehen ist, und einen zweiten Permanentmagneten, der von dem zweiten Joch gehalten wird und der Spule auf einer bezüglich der Spule entgegengesetzten Seite des ersten Permanentmagneten in der zweiten Richtung gegenüberliegt, umfasst, wobei die Dämpfungselemente ferner in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der Spulenhalter und das zweite Joch einander in der zweiten Richtung gegenüberliegen.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem die Spule zwei lange Seitenabschnitte, die parallel in der ersten Richtung angeordnet sind und sich in einer die erste Richtung und die zweite Richtung kreuzenden dritten Richtung erstrecken, und zwei kurze Seitenabschnitte, die beide Enden der langen Seitenabschnitte in der dritten Richtung verbinden, umfasst, wobei die Dämpfungselemente auf Seite der kurzen Seitenabschnitte der Spule vorgesehen sind.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem die Dämpfungselemente gelartige Dämpfungselemente sind.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem der Spulenhalter und die Spule auf Seite des stationären Körpers vorgesehen sind, und das erste Joch und der erste Permanentmagnet auf Seite des beweglichen Körpers vorgesehen sind.
In der vorliegenden Erfindung kann ein Aspekt ausgewählt werden, in dem der stationäre Körper ein Gehäuse aufweist, in dessen Inneren der bewegliche Körper, die Dämpfungselemente und der magnetische Antriebsmechanismus aufgenommen werden.
Effekte der Erfindung
Wenn bei der vorliegenden Erfindung der bewegliche Körper durch den magnetischen Antriebsmechanismus linear bewegt und in Vibration versetzt wird, wird die Vibration an den Benutzer übertragen. Daher können Informationen durch Vibration übertragen werden, indem die Art der Vibration entsprechend der zu übertragenden Information verändert wird. Da die Dämpfungselemente zwischen dem stationären Körper und dem beweglichen Körper vorgesehen sind, kann dabei eine Resonanz des beweglichen Körpers unterdrückt werden. Im vorliegenden Fall sind die Dämpfungselemente zwischen dem Spulenhalter zum Halten der Spule und dem Joch zum Halten des Permanentmagneten vorgesehen, und zum Bereitstellen der Dämpfungselemente wird kein Gehäuse verwendet. Folglich können die Dämpfungselemente auch ohne die Verwendung eines Gehäuses zwischen dem stationären Körper und dem beweglichen Körper angebracht werden. Daher ist es möglich, die Dämpfungselemente in einem Linearaktuator ohne Gehäuse bereitzustellen. Ferner ist es möglich, die Dämpfungselemente in einer Montagestufe, in der kein Gehäuse bereitgestellt ist, anzubringen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearaktuators, in dem die vorliegende Erfindung angewendet wird.
2 ist eine YZ-Schnittansicht des in 1 gezeigten Linearaktuators.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 gezeigten Linearaktuators.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines magnetischen Antriebsmechanismus und dergleichen, der in dem in 1 gezeigten Linearaktuator verwendet wird.
5 ist eine erklärende Ansicht eines Spulenhalters und dergleichen, der in dem in 1 gezeigten Linearaktuator verwendet wird.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erklärt. In der folgenden Erklärung wird eine Richtung einer linearen Bewegung eines beweglichen Körpers 6 (erste Richtung, Vibrationsrichtung) mit X bezeichnet, eine die erste Richtung X kreuzende zweite Richtung mit Y, und eine die erste Richtung X und die zweite Richtung Y kreuzende dritte Richtung mit Z bezeichnet. Außerdem wird in der Erklärung eine Seite der ersten Richtung X mit X1 bezeichnet, eine andere Seite der ersten Richtung X mit X2, eine Seite der zweiten Richtung Y mit Y1, eine andere Seite der zweiten Richtung Y mit Y2, eine Seite der dritten Richtung Z mit Z1, und eine andere Seite der dritten Richtung Z mit Z2 bezeichnet.
(Gesamtaufbau)
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Linearaktuators 1, in dem die vorliegende Erfindung angewendet wird. 2 ist eine YZ-Schnittansicht des in 1 gezeigten Linearaktuators 1. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des in 1 gezeigten Linearaktuators 1. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines magnetischen Antriebsmechanismus und dergleichen, der in dem in 1 gezeigten Linearaktuator 1 verwendet wird. 5 ist eine erklärende Ansicht eines Spulenhalters und dergleichen, der in dem in 1 gezeigten Linearaktuator 1 verwendet wird.
Der in 1 gezeigte Linearaktuator 1 ist quaderförmig, wobei seine Längsrichtung in der dritten Richtung Z ausgerichtet ist, und teilt einem den Linearaktuator 1 in der Hand haltenden Benutzer Informationen durch Vibration in der ersten Richtung X mit. Der Linearaktuator 1 kann somit als ein Bedienelement oder dergleichen einer Spielkonsole verwendet werden und kann ein neues Gefühlserlebnis durch Vibrationen oder dergleichen erzeugen.
Wie in 2 und 3 gezeigt, umfasst der Linearaktuator 1 einen stationären Körper 2, der ein rechteckiges Gehäuse 3 oder dergleichen aufweist, das eine äußere Form des Linearaktuators 1 definiert, und den beweglichen Körper 6, der im Inneren des Gehäuses 3 beweglich in der ersten Richtung X relativ zum stationären Körper 2 gehalten ist, wobei der bewegliche Körper 6 durch Vibration in der ersten Richtung X Informationen ausgibt.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der stationäre Körper 2, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 2 bis 5 beschrieben, das Gehäuse 3, einen Spulenhalter 4, eine Spule 5 und eine Leiterplatte 59, und der bewegliche Körper 6 weist Permanentmagnete (einen ersten Permanentmagneten 71 und einen zweiten Permanentmagneten 72) und Joche (ein erstes Joch 81 und ein zweites Joch 82) auf. Außerdem wird ein magnetischer Antriebsmechanismus 10 durch den Spulenhalter 4, die Spule 5, die Permanentmagneten (den ersten Permanentmagneten 71 und den zweiten Permanentmagneten 72) und die Joche (das erste Joch 81 und das zweite Joch 82) ausgebildet. Ferner wird der bewegliche Körper 6 durch den stationären Körper 2 über Dämpfungselemente 91, 92 gehalten, die zwischen dem beweglichen Körper 6 und dem stationären Körper 2 vorgesehen sind.
(Aufbau des stationären Körpers 2)
Wie in 1, 2 und 3 gezeigt, umfasst das Gehäuse 3 in dem stationären Körper 2 ein erstes Gehäuseelement 31, das auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y angeordnet ist, und ein zweites Gehäuseelement 32, das auf der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y mit dem ersten Gehäuseelement 31 überlappt und das Gehäuse 3 wird durch Verbinden eines Seitenplattenabschnitts 311 des ersten Gehäuseelements 31 und eines Seitenplattenabschnitts 321 des zweiten Gehäuseelements 32 ausgebildet. Dabei werden der Spulenhalter 4, die Spule 5 und der bewegliche Körper 6 zwischen dem ersten Gehäuseelement 31 und dem zweiten Gehäuseelement 32 aufgenommen.
Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, umfasst der magnetische Antriebsmechanismus 10 die Spule 5 und den die Spule 5 tragenden Spulenhalter 4. Die Spule 5 ist eine Luftspule mit einer ringförmigen planaren Form, die in eine längliche Form gewickelt ist und zwei lange Seitenabschnitte 51, die parallel in der ersten Richtung X angeordnet sind und sich in die dritte Richtung Z erstrecken, sowie zwei bogenförmige kurze Seitenabschnitte 52, die beide Enden der zwei langen Seitenabschnitte 51 in der dritten Richtung Z verbinden, umfasst.
Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, umfasst der Spulenhalter 4 einen Halterhauptteil 41, der die Spule 5 von der anderen Seite Y2 (der entgegengesetzten Seite des ersten Jochs 81) in der zweiten Richtung Y durch einen Spulenträgerabschnitt 40 hält, und zwei Spulenplatten 45, die die Spule 5 von der einen Seite Y1 (der Seite des ersten Jochs 81) in der zweiten Richtung Y an zwei in der dritten Richtung Z beabstandeten Stellen bedecken. Der Halterhauptteil 41 umfasst einen ersten Plattenabschnitt 411, der sich in der dritten Richtung Z erstreckt, und zweite Plattenabschnitte 412, die auf beiden Seiten des ersten Plattenabschnitts 411 in der dritten Richtung Z zu beiden Seiten in der ersten Richtung X vorstehen und wenn, wie in 1 gezeigt, das erste Gehäuseelement 31 und das zweite Gehäuseelement 32 aufeinander liegen, sind die jeweiligen äußeren Umfangsabschnitte der zwei zweiten Plattenabschnitte 412 zwischen den Seitenplattenabschnitten 311, 321 angeordnet.
Wie in 2, 4 und 5 gezeigt, ist der Spulenträgerabschnitt 40 auf dem ersten Plattenabschnitt 411 des Spulenhalters 4 vorgesehen. Der Spulenträgerabschnitt 40 umfasst ein Spulenaufnahmeloch 401, das von einem länglichen Durchgangsloch, in dem die Spule 5 aufgenommen wird, gebildet ist, und Trägerplattenabschnitte 402, die an beiden Endabschnitten des Spulenaufnahmelochs 401 in der dritten Richtung Z auf der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y zum Spulenaufnahmeloch 401 vorstehen. Wenn folglich die Spule 5 in dem Spulenaufnahmeloch 401 aufgenommen wird, halten die Trägerplattenabschnitte 402 die Spule 5 von der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y.
In diesem Zustand sind die kurzen Seitenabschnitte 52 auf beiden Seiten der Spule 5 in der dritten Richtung Z durch die Spulenplatten 45 von der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y bedeckt. Dabei wird durch Aufbringen eines Klebemittels auf die Oberflächen der Trägerplattenabschnitte 402 und der Spulenplatten 45 auf der Seite der Spule 5, die Spule 5 durch die Spulenplatten 45 an dem Halterhauptteil 41 befestigt. In der vorliegenden Ausführungsform sind auf den Oberflächen der Spulenplatten 45 auf der Seite der Spule 5 ringförmige Aussparungen 450 als Sammelabschnitte für das Klebemittel ausgebildet (siehe 5).
Die Leiterplatte 59 zur Stromversorgung der Spule 5 ist an einem Endabschnitt des Spulenhalters 4 auf der anderen Seite Z2 in der dritten Richtung Z befestigt und Endabschnitte 56, 57 der für die Spule 5 verwendeten Wicklung sind mit der Leiterplatte 59 verbunden.
(Aufbau des beweglichen Körpers 6)
Wie in 2, 3 und 4 gezeigt, umfasst der magnetische Antriebsmechanismus 10 das erste Joch 81, das aus einer bezüglich der Spule 5 auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y angeordneten magnetischen Platte besteht, und den ersten Permanentmagneten 71, der die Form einer flachen Platte aufweist und auf einer Oberfläche des ersten Jochs 81 auf der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y gehalten wird, um der Spule 5 auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y gegenüberzuliegen. Außerdem umfasst der magnetische Antriebsmechanismus 10 das zweite Joch 82, das aus einer bezüglich der Spule 5 auf der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y angeordneten magnetischen Platte besteht, und den zweiten Permanentmagneten 72, der die Form einer flachen Platte aufweist und auf einer Oberfläche des zweiten Jochs 82 auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y gehalten wird, um der Spule 5 auf der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y gegenüberzuliegen. In der vorliegenden Ausführungsform besteht der bewegliche Körper 6 aus dem ersten Joch 81, dem ersten Permanentmagneten 71, dem zweiten Joch 82 und dem zweiten Permanentmagneten 72.
Das erste Joch 81 umfasst einen ersten flachen Plattenabschnitt 811, der mit dem ersten Permanentmagneten 71 überlappt, zwei zweite flache Plattenabschnitte 812, die von den Endabschnitten auf beiden Seiten des ersten flachen Plattenabschnitts 811 in der dritten Richtung Z zur einen Seite Z1 bzw. zur anderen Seite Z2 in der dritten Richtung Z vorstehen, und zwei dritte flache Plattenabschnitte 813, die sich von den Endabschnitten auf beiden Seiten des ersten flachen Plattenabschnitts 811 in der ersten Richtung X zur anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y biegen. Die zwei dritten flachen Plattenabschnitte 813 bedecken den ersten Permanentmagneten 71 von beiden Seiten in der ersten Richtung X. Die zwei zweiten flachen Plattenabschnitte 812 liegen den Spulenplatten 45 des Spulenhalters 4 auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y gegenüber.
Das zweite Joch 82 hat einen ähnlichen Aufbau wie das erste Joch 81. Das heißt, das zweite Joch 82 umfasst einen ersten flachen Plattenabschnitt 821, der mit dem zweiten Permanentmagneten 72 überlappt, zwei zweite flache Plattenabschnitte 822, die von den Endabschnitten auf beiden Seiten des ersten flachen Plattenabschnitts 821 in der dritten Richtung Z zur einen Seite Z1 bzw. zur anderen Seite Z2 in der dritten Richtung Z vorstehen, und zwei dritte flache Plattenabschnitte 823, die sich von den Endabschnitten auf beiden Seiten des ersten flachen Plattenabschnitts 821 in der ersten Richtung X zur einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y biegen. Die zwei dritten flachen Plattenabschnitte 823 bedecken den zweiten Permanentmagneten 72 von beiden Seiten in der ersten Richtung X. Die zwei zweiten flachen Plattenabschnitte 812 liegen den Spulenplatten 45 des Spulenhalters 4 auf der einen Seite Y1 in der zweiten Richtung Y gegenüber.
Der erste Permanentmagnet 71 und der zweite Permanentmagnet 72 liegen den beiden langen Seitenabschnitten 51 der Spule 5 jeweils auf der einen Seite Y1 bzw. der anderen Seite Y2 in der zweiten Richtung Y gegenüber. Beispielsweise ist in dem ersten Permanentmagneten 71 die eine Seite X1 in der ersten Richtung als N-Pol magnetisiert, und die andere Seite X2 in der ersten Richtung als S-Pol magnetisiert. Im Gegensatz zum ersten Permanentmagneten 71 ist im zweiten Permanentmagneten 72 die eine Seite X1 in der ersten Richtung X als S-Pol magnetisiert, und die andere Seite X2 in der ersten Richtung X als N-Pol magnetisiert.
(Aufbau gelartiges Dämpfungselement 10)
Wie in 2, 3, 4 und 5 gezeigt, wird der bewegliche Körper 6 durch die zwischen dem beweglichen Körper 6 und dem stationären Körper 2 vorgesehenen Dämpfungselemente 91, 92 linear hin und her beweglich in der ersten Richtung X gehalten. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform zwischen dem beweglichen Körper 6 und dem stationären Körper 2 keine Blattfeder oder dergleichen vorgesehen, die den beweglichen Körper 6 linear hin und her beweglich in der ersten Richtung X hält.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Dämpfungselemente 91 zwischen dem ersten Joch 81 und dem Spulenhalter 4 in einem Abschnitt vorgesehen, in dem der Spulenhalter 4 und das erste Joch 81 einander in der zweiten Richtung Y gegenüberliegen. Die Dämpfungselemente 92 sind zwischen dem zweiten Joch 82 und dem Spulenhalter 4 in einem Abschnitt vorgesehen, in dem der Spulenhalter 4 und das zweite Joch 82 einander in der zweiten Richtung Y gegenüberliegen. Genauer gesagt sind die Dämpfungselemente 91 an zwei Stellen vorgesehen, die zwischen den zwei Spulenplatten 45 des Spulenhalters 4 und den zwei zweiten flachen Plattenabschnitten 812 des ersten Jochs 81 liegen und die Dämpfungselemente 92 sind an zwei Stellen vorgesehen, die zwischen den zwei zweiten Plattenabschnitten 412 des Spulenhalters 4 und den zwei zweiten flachen Plattenabschnitten 822 des zweiten Jochs 82 liegen. Dementsprechend sind die Dämpfungselemente 91, 92 auf der Seite der kurzen Seitenabschnitte 52 der Spule 5 vorgesehen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Dämpfungselemente 91, 92 viskoelastische Körper. Hier ist Viskoelastizität eine Eigenschaft, die durch Kombinieren sowohl der Viskosität als auch der Elastizität erhalten wird, und ist eine Eigenschaft, die in Polymermaterialien wie gelartigen Komponenten, Kunststoffen und Kautschuk deutlich wird. Daher können verschiedene gelartige Komponenten als die Dämpfungselemente 91, 92 (viskoelastische Körper) verwendet werden. Außerdem können verschiedene Kautschukmaterialien sowie deren modifizierte Materialien, wie Naturkautschuk, Dienkautschuk (zum Beispiel Styrol-Butadienkautschuk, Isoprenkautschuk, Butadienkautschuk), Chloropren-Kautschuk, Acrylnitril-Butadienkautschuk, usw.), Nicht-Dienkautschuk (zum Beispiel Butylkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dienkautschuk, Urethankautschuk, Silikonkautschuk, Fluorkautschuk, usw.), thermoplastische Elastomere und dergleichen, als die Dämpfungselemente 91, 92 (viskoelastische Körper) verwendet werden. Genauer gesagt sind die Dämpfungselemente 91, 92 (viskoelastische Körper) gelartige Dämpfungselemente aus Silikongel oder dergleichen. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Dämpfungselemente 91, 92 von einem Silikongel mit einem Penetrationsgrad von 10 Grad bis 110 Grad gebildet. Der Penetrationsgrad ist in JIS-K-2207 und JIS-K-2220 festgelegt, und je kleiner dieser Wert ist, desto härter ist das Material. Außerdem weisen die Dämpfungselemente 91, 92 lineare oder nichtlineare Dehnungseigenschaften in Abhängigkeit der Richtung ihrer Ausdehnung bzw. Kontraktion auf. Wenn die Dämpfungselemente 91, 92 beispielsweise durch Pressen in ihrer Dickenrichtung (axiale Richtung) zusammengedrückt und verformt werden, weisen die Dämpfungselemente 91, 92 eine Dehnungseigenschaft auf, bei der eine nichtlineare Komponente (Federkoeffizient) größer als eine lineare Komponente (Federkoeffizient) ist. Wenn die Dämpfungselemente 91, 92 hingegen in der Dickenrichtung (axiale Richtung) durch Ziehen gestreckt werden, weisen sie eine Dehnungseigenschaft auf, bei der die lineare Komponente (Federkoeffizient) größer als die nichtlineare Komponente (Federkoeffizient) ist. Folglich ist es, wenn die Dämpfungselemente 91, 92 durch Pressen in der Dickenrichtung (axiale Richtung) zwischen einem beweglichen Körper 3 und einem Stützkörper 2 zusammengedrückt und verformt werden, möglich, eine starke Verformung der Dämpfungselemente 91, 92 zu unterdrücken, und dadurch kann verhindert werden, dass sich ein Spalt zwischen dem beweglichen Körper 3 und dem Stützkörper 2 stark verändert. Bei einer Verformung der Dämpfungselemente 91, 92 in einer die Dickenrichtung (axiale Richtung) kreuzenden Richtung (Scherrichtung) werden hingegen die Dämpfungselemente 91, 92 in jede Richtung, in die die Dämpfungselemente 91, 92 gezogen und gestreckt werden, verformt, wobei die Dämpfungselemente 91, 92 eine Verformungseigenschaft aufweisen, bei der die lineare Komponente (Federkoeffizient) größer als die nichtlineare Komponente (Federkoeffizient) ist. Folglich ist in den Dämpfungselementen 91, 92 die Federkraft in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung konstant. Daher ist es unter Verwendung eines Federelements in der Scherrichtung der Dämpfungselemente 91, 92 möglich, die Reproduzierbarkeit der Vibrationsbeschleunigung für ein Eingangssignal zu verbessern, wodurch fein nuancierte Vibrationen erzeugt werden können. Es sei darauf hingewiesen, dass das Befestigen der Dämpfungselemente 91, 92 an dem ersten Joch 81 und dem zweiten Joch 82 und das Befestigen der Dämpfungselemente 91, 92 an dem Spulenhalter 4 unter Ausnutzung der Haftfähigkeit eines Klebemittels, Klebstoffs oder Silikongels realisiert wird.
(Betrieb)
Wenn in dem Linearaktuator 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Spule 5 von außen (Gerät höherer Ebene) über die Leiterplatte 59 Strom zugeführt wird, so führt der bewegliche Körper 6 durch den die Spule 5, den ersten Permanentmagneten 71 und den zweiten Permanentmagneten 72 umfassenden magnetischen Antriebsmechanismus 10 eine Hin- und Herbewegung in der ersten Richtung X aus. Daher kann der den Linearaktuator 1 in der Hand haltende Benutzer Informationen durch Vibrationen von dem Linearaktuator 1 erhalten. Dabei wird die Frequenz einer an die Spule 5 angelegten Signalwellenform entsprechend der zu übertragenden Information verändert. Außerdem wird die Polarität der an die Spule 5 angelegten Signalwellenform umgekehrt, und dabei ist die Spannungsänderung entweder graduell oder steil, entsprechend einer Periode negativer Polarität und einer Periode positiver Polarität des Antriebssignals. Dadurch tritt eine Differenz zwischen der Beschleunigung, wenn sich der bewegliche Körper 6 zur einen Seite X1 in der ersten Richtung X bewegt, und der Beschleunigung, wenn sich der bewegliche Körper 6 zur anderen Seite X2 in der ersten Richtung X bewegt, auf. Daher kann dem Benutzer die Illusion vermittelt werden, dass sich der Linearaktuator 1 zur einen Seite X1 oder zur anderen Seite X2 in der ersten Richtung X bewegt.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Stützkörper ferner einen Halter zum Halten der Spule 5 oder der Magneten 71, 72, und ein Aufbau der Dämpfungselemente 91, 92 kann derart gewählt sein, dass sie an einer Position angeordnet sind, an der sich der Halter und der bewegliche Körper 6 in der ersten Richtung gegenüberliegen. Auf diese Weise ist es nicht erforderlich, einen Spalt zum Anordnen der Dämpfungselemente 91, 92 zwischen dem beweglichen Körper 6 und einer Abdeckung sicherzustellen. Daher kann die Dicke des Aktuators reduziert werden. Da die Dämpfungselemente 91, 92 in einem Zustand vor dem Anbringen der Abdeckung angebracht werden können, ist es außerdem möglich, die Vibrationseigenschaften einschließlich der Dämpfungsleistung in dem Zustand vor dem Anbringen der Abdeckung zu prüfen.
(Hauptwirkung der vorliegenden Ausführungsform)
Da wie oben beschrieben die Dämpfungselemente 91, 92 zwischen dem beweglichen Körper 6 und dem stationären Körper 2 vorgesehen sind, ist es bei dem Linearaktuator 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, die Resonanz des beweglichen Körpers 6 zu unterdrücken. Dabei sind die Dämpfungselemente 91 zwischen dem Spulenhalter 4 und dem ersten Joch 81 vorgesehen, und die Dämpfungselemente 92 sind zwischen dem Spulenhalter 4 und dem zweiten Joch 82 vorgesehen. Somit wird das Gehäuse 3 nicht zum Bereitstellen der Dämpfungselemente 91, 92 verwendet. Daher können die Dämpfungselemente 91, 92 auch ohne die Verwendung des Gehäuses 3 zwischen dem stationären Körper 2 und dem beweglichen Körper 6 angebracht werden. Die Dämpfungselemente 91, 92 können somit in einer Montagestufe, in der das Gehäuse 3 nicht angebracht ist, bereitgestellt werden, wodurch die Vibrationseigenschaften einschließlich der Dämpfungseigenschaften während der Herstellung gemessen werden können. Da das Gehäuse 3 nicht zum Bereitstellen der Dämpfungselemente 91, 92 verwendet wird, können die Dämpfungselemente 91, 92 in einem Linearaktuator ohne das Gehäuse 3 angebracht werden.
Da die Dämpfungselemente 91, 92 zum Unterdrücken der Resonanz des beweglichen Körpers 6 ferner an insgesamt vier, voneinander in der ersten Richtung X und der dritten Richtung Z beabstandeten Positionen vorgesehen sind, kann der bewegliche Körper 6, ohne die Verwendung einer plättchenförmigen Feder oder dergleichen, beweglich in der ersten Richtung X gehalten werden.
Da die Dämpfungselemente 91, 92 außerdem an Positionen vorgesehen sind, die im stationären Körper 2 und im beweglichen Körper 6 einander in der die erste Richtung X (Vibrationsrichtung) kreuzenden zweiten Richtung Y gegenüberliegen, verformen sich die Dämpfungselemente 91, 92, bei einer Vibration des beweglichen Körpers 6 in der ersten Richtung X, in dessen Scherrichtung und verhindern seine Resonanz. Selbst wenn der bewegliche Körper 6 in der ersten Richtung X vibriert, ist daher eine Änderung des Elastizitätsmoduls der Dämpfungselemente 91, 92 gering, so dass die Resonanz des beweglichen Körpers 6 effektiv unterdrückt werden kann.
Außerdem sind die Dämpfungselemente 91 in einem Abschnitt vorgesehen, in dem der Spulenhalter 4 und das erste Joch 81 einander in der zweiten Richtung Y gegenüberliegen und die Dämpfungselemente 92 sind in einem Abschnitt vorgesehen, in dem der Spulenhalter 4 und das zweite Joch 82 einander in der zweiten Richtung Y gegenüberliegen. Im Gegensatz zu einem Zustand, in dem die Dämpfungselementen 91 dem Spulenhalter 4 und dem ersten Joch 81 in der ersten Richtung X oder in der dritten Richtung Z gegenüberliegen, können daher die Dämpfungselemente 91, 92 zwischen dem Spulenhalter 4 und dem ersten Joch 81 und zwischen dem Spulenhalter 4 und dem zweiten Joch 82 angebracht werden, ohne dass für den Spulenhalter 4, das erste Joch 81 und das zweite Joch 82 ein komplizierter Aufbau notwendig ist.
Der Spulenhalter 4 umfasst außerdem den Halterhauptteil 41, der die Spule 5 von der entgegengesetzten Seite des ersten Jochs 81 durch den Spulenträgerabschnitt 40 hält, und die Spulenplatten 45, die die Spule 5 von der Seite des ersten Jochs 81 abdecken, und daher können die Dämpfungselemente 91 an einer Position vorgesehen sein, die mit der Spule 5 überlappt.
(Weitere Ausführungsformen)
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind der zweite Permanentmagnet 72 und das zweite Joch 82 auf der anderen Seite Y1 der Spule 5 in der zweiten Richtung Y vorgesehen, allerdings kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Linearaktuator angewendet werden, bei dem auf der anderen Seite Y1 der Spule 5 in der zweiten Richtung Y nur das zweite Joch 82 vorgesehen ist, aber der zweite Permanentmagnet 72 nicht vorgesehen ist.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform sind der Spulenhalter 4 und die Spule 5 an dem stationären Körper 2 vorgesehen, und die Permanentmagneten (der erste Permanentmagnet 71 und der zweite Permanentmagnet 72) und die Joche (das erste Joch 81 und das zweite Joch 82) sind an dem beweglichen Körper 6 vorgesehen. Allerdings kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Linearaktuator angewendet werden, bei dem der Spulenhalter 4 und die Spule 5 an dem beweglichen Körper 6 und die Permanentmagneten (der erste Permanentmagnet 71 und der zweite Permanentmagnet 72) und die Joche (das erste Joch 81 und das zweite Joch 82) an dem stationären Körper 2 vorgesehen sind.
In der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Dämpfungselemente 91, 92 in einem Abschnitt vorgesehen, in dem der stationäre Körper 2 und der bewegliche Körper 6 einander in der zweiten Richtung Y gegenüberliegen, allerdings kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Linearaktuator angewendet werden, bei dem die Dämpfungselemente 91, 92 in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der stationäre Körper 2 und der bewegliche Körper 6 einander in der ersten Richtung X oder der dritten Richtung Z gegenüberliegen.
Bezugszeichenliste
1... Linearaktuator, 2... stationärer Körper, 3... Gehäuse, 4... Spulenhalter, 5... Spule, 6... beweglicher Körper, 10... magnetischer Antriebsmechanismus, 31... erstes Gehäuseelement, 32... zweites Gehäuseelement, 40... Spulenträgerabschnitt, 41... Halterhauptteil, 45... Spulenplatten, 51... lange Seitenabschnitte, 52... kurze Seitenabschnitte, 71... erster Permanentmagnet, 72... zweiter Permanentmagnet, 81... erstes Joch, 82... zweites Joch, 91, 92... Dämpfungselemente, 311, 321... Seitenplattenabschnitte, 401... Spulenaufnahmeloch, 402... Trägerplattenabschnitte, 411... erster Plattenabschnitt, 412... zweite Plattenabschnitte, 811, 821... erste flache Plattenabschnitte, 812, 822... zweite flache Plattenabschnitte, 813, 823... dritte flache Plattenabschnitte, X... erste Richtung, Y... zweite Richtung, Z... dritte Richtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006007161 [0003]

Claims

Linearaktuator, umfassend: einen beweglichen Körper, einen stationären Körper, einen magnetischen Antriebsmechanismus, der den beweglichen Körper in Bezug auf den stationären Körper in eine erste Richtung linear bewegt, und Dämpfungselemente, die zwischen dem beweglichen Körper und dem stationären Körper vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Antriebsmechanismus einen Spulenhalter, der auf einer Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers vorgesehen ist, eine Spule, die von einem Spulenträgerabschnitt des Spulenhalters getragen wird, ein erstes Joch, das auf einer anderen Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers vorgesehen ist, und einen ersten Permanentmagneten, der von dem ersten Joch gehalten wird und der Spule in einer die erste Richtung kreuzenden zweiten Richtung gegenüberliegt, umfasst, und die Dämpfungselemente zwischen dem ersten Joch und dem Spulenhalter vorgesehen sind.
Der Linearaktuator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der Spulenhalter und das erste Joch einander in der zweiten Richtung gegenüberliegen.
Der Linearaktuator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenhalter einen Halterhauptteil, der die Spule durch den Spulenträgerabschnitt von einer dem ersten Joch entgegengesetzten Seite hält, und Spulenplatten, die die Spule von einer Seite des ersten Jochs abdecken, umfasst, und die Dämpfungselemente zwischen den Spulenplatten und dem ersten Joch vorgesehen sind.
Der Linearaktuator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Antriebsmechanismus ein zweites Joch, das auf einer anderen Seite des beweglichen Körpers und des stationären Körpers auf einer in Bezug auf den Spulenhalter entgegengesetzten Seite des ersten Jochs vorgesehen ist, und einen zweiten Permanentmagneten, der von dem zweiten Joch gehalten wird und der Spule auf einer in Bezug auf die Spule entgegengesetzten Seite des ersten Permanentmagneten in der zweiten Richtung gegenüberliegt, umfasst, wobei die Dämpfungselemente ferner in einem Abschnitt vorgesehen sind, in dem der Spulenhalter und das zweite Joch einander in der zweiten Richtung gegenüberliegen.
Der Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spule zwei lange Seitenabschnitte, die parallel in der ersten Richtung angeordnet sind und sich in einer die erste Richtung und die zweite Richtung kreuzenden dritten Richtung erstrecken, und zwei kurze Seitenabschnitte, die beide Enden der langen Seitenabschnitte in der dritten Richtung verbinden, umfasst, und die Dämpfungselemente auf Seite der kurzen Seitenabschnitte der Spule vorgesehen sind.
Der Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungselemente gelartige Dämpfungselemente sind.
Der Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenhalter und die Spule auf Seite des stationären Körpers vorgesehen sind und das erste Joch und der erste Permanentmagnet auf Seite des beweglichen Körpers vorgesehen sind.
Der Linearaktuator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Körper ein Gehäuse aufweist, in dessen Inneren der bewegliche Körper, die Dämpfungselemente und der magnetische Antriebsmechanismus aufgenommen sind.