JP5851210B2 - 慣性駆動アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、移動子を所定方向に移動させる慣性駆動アクチュエータに関するものである。

駆動軸に結合された電気機械変換素子に鋸歯状波駆動パルスを供給して駆動軸を軸方向に変位させ、この駆動軸に摩擦結合させた移動部材を軸方向に移動させるアクチュエータが知られている（以下、このようなアクチュエータを「インパクト駆動アクチュエータ」或いは「慣性駆動アクチュエータ」と称する）。

このようなインパクト駆動アクチュエータが、特許文献１に開示されている。図９（ａ）は、その構成を示す図である。振動部材１０３は支持部材１０１の立ち上がり部にあけられた穴に挿入され、振動部材１０３の軸方向に移動可能に配置されている。振動部材１０３の一端は圧電素子１０２の一端と固定され、圧電素子１０２の他端は支持部材１０１に固定されている。
このため、圧電素子１０２の振動に伴い振動部材１０３が軸方向に振動する。移動体１０４にも２つの穴が設けられており、振動部材１０３がその穴に挿入されている。更に移動体１０４には下方から板ばね１０５が取り付けられており、板ばね１０５に設けられている突起部が振動部材１０３に押付けられている。このように板ばね１０５による押圧によって、移動体１０４と振動部材１０３は互いに摩擦結合されている。

図９（ｂ）、（ｃ）に、インパクト駆動アクチュエータを駆動するための駆動波形を示す。図９（ｂ）は移動体１０４を右に移動させるための駆動波形で、図９（ｃ）は移動体１０４を左に移動させるための駆動波形である。これらの駆動波形を用いて、インパクト駆動アクチュエータの動作原理を説明する。なお、以下の説明では、圧電素子１０２が伸びる方向を左、縮む方向を右とする。

移動体１０４を右に動かす場合には、図９（ｂ）に示す駆動波形を用いる。駆動波形は、急峻に立ち上がる部分と緩やかに立ち下がる部分を有している。駆動波形が急峻に立ち上がる部分では、圧電素子１０２が急激に伸びる。ここで、振動部材１０３は圧電素子１０２に固定されているため、振動部材１０３は、圧電素子１０２の急激な伸びに応じて急速に左に移動する。このとき、移動体１０４の慣性は振動部材１０３との間の摩擦結合力（板ばね１０５で押圧されている移動体１０４と振動部材１０３との間の摩擦力）に打ち勝つことから、移動体１０４は左には移動せず、その位置にとどまる。

次に、駆動波形が緩やかに立ち下がる部分では、圧電素子１０２が緩やかに縮む。振動部材１０３は、圧電素子１０２の緩やかな縮みに応じてゆっくりと右に移動する。この場合、移動体１０４の慣性は振動部材１０３との間の摩擦結合力に打ち勝つことができない。そのため、移動体１０４は振動部材１０３の移動と共に右に移動する。

一方、移動体１０４を左に動かす場合には、図９（ｃ）に示す駆動波形を用いる。駆動波形は、緩やかに立ち上がる部分と急峻に立ち下がる部分を有している。駆動波形が緩やかに立ち上がる部分では、圧電素子１０２が緩やかに伸びる。この場合、振動部材１０３は、圧電素子１０２の緩やかな伸びに応じてゆっくりと左に移動する。この場合、移動体１０４の慣性は振動部材１０３との間の摩擦結合力に打ち勝つことができない。そのため、移動体１０４は振動部材１０３の移動と共に左に移動する。

次に、駆動波形が急峻に立ち上がる部分では、図９（ｂ）で説明したように、移動体１０４の慣性は振動部材１０３との間の摩擦結合力に打ち勝つことから、移動体１０４は右には移動せず、その位置にとどまる。

なお、板ばね１０５が常に振動部材１０３を押し付けられていることにより、移動体１０４は振動部材１０３に摩擦で支持されている。よって、移動体１０４が停止している際にも、その位置は保持されている。

上記のように、インパクト駆動アクチュエータは、板ばね１０５による移動体１０４と振動部材１０３との摩擦結合と慣性を利用したアクチュエータであって、図９（ｂ）、（ｃ）に示す駆動波形を用いることで、移動体１０４を移動させることができるアクチュエータである。

特開２００７−２８８８２８号公報

特許文献１に記載されているインパクト駆動アクチュエータは、板ばねにより振動部材１０３と移動体１０４に摩擦力を与えている。しかしながら、板ばねは常に振動部材と接触しているため、摩耗などの影響で所望の摩擦力が得られなくなる。そのため、特許文献１に記載されているインパクト駆動アクチュエータは、長期に亘って、安定した動作ができなくなるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みなされたもので、磨耗等の影響が少なく、効率よく移動子を移動あるいは駆動でき、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動を行うことができる慣性駆動アクチュエータを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明による慣性駆動アクチュエータは、
第１の方向と第１の方向とは逆の第２の方向に微小変位を発生する変位手段と、
変位手段の微小変位によって往復運動する振動基板と、
振動基板の平面上に配置された移動子と、
振動基板の移動子が配置された側とは反対側に配置され、移動子に対し、振動基板の移動子に対向した向きに磁気吸引力又は磁気反発力が働くように磁界を発生する第１の磁界発生手段と、
移動子の少なくとも一部であり、第１の磁界発生手段が発生する磁束を誘導する第１のヨークと、
振動基板の移動子に対向した向きと反対側に配置される第２のヨークと、を有し、
第２のヨークは、第１の磁界発生手段を覆う断面凹状の部材であり、第１の磁界発生手段が発生する磁束が、振動基板の移動子に対向した面と反対側の面にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、かつ、第１のヨークに向けて誘導されるように配置されており、
第１の磁界発生手段から発生する磁界を制御することによって、移動子と振動基板の間に働く摩擦力を制御し、移動子を駆動することを特徴とする。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１の磁界発生手段とは別に移動子が振動基板に対向した方向に磁気吸引力または磁気反発力が働くように磁界を発生する第２の磁界発生手段をさらに有し、
第２のヨークは、第１の磁界発生手段とともに第２の磁界発生手段が発生する磁束も、固定子側の面にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、第２の磁界発生手段が発生する磁束を誘導するために、第２の磁界発生手段周辺に配置されており、
第１の磁界発生手段と第２の磁界発生手段のうち少なくとも１つの発生手段から発生する磁界を制御することによって、移動子と振動基板の間に働く摩擦力を制御し、移動子を駆動することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、第１の磁界発生手段が電磁コイルであることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、第２の磁界発生手段が永久磁石であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、変位手段が圧電素子であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、振動基板が非磁性体であることが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、振動基板が非磁性部と磁性部を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、振動基板は、少なくとも一部が第１の磁界発生手段を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、振動基板は、少なくとも一部が第２の磁界発生手段を有することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記振動基板は、前記第２のヨークの機能を兼用することが望ましい。

また、本発明の好ましい態様によれば、前記移動子が永久磁石を有することが望ましい。

本発明によれば、磁気力を用いることで摩耗等の影響を少なくすることができ、さらにヨークを用いることから効率よく移動体（移動子）を移動あるいは駆動でき、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動を行うことができる慣性駆動アクチュエータを提供することができる。

第１実施形態の慣性駆動アクチュエータの構造を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。（ｃ）は変形例の断面図である。 第２実施形態の慣性駆動アクチュエータの構造を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、圧電素子と振動板との連結の構成例を示す図である。 第３実施形態の慣性駆動アクチュエータの断面図である。 第４実施形態の慣性駆動アクチュエータの断面図である。 第１実施形態の慣性駆動アクチュエータを駆動するときの駆動方法を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第５実施形態の慣性駆動アクチュエータの構造を示す側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、第５実施形態の慣性駆動アクチュエータを駆動するときの駆動方法を示す図である。 従来のインパクト駆動アクチュエータを示す図であって、（ａ）構成を示す図、（ｂ）移動子を右に移動させるための駆動波形を示す図、（ｃ）移動子を左に移動させるための駆動波形を示す図である。

本実施形態の慣性駆動アクチュエータの構成による作用効果を説明する。なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えても、本発明の範囲を超えない。従って、以下で説明する本発明の例示的な実施形態は、権利請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。

(第１実施形態)
第１実施形態に係る慣性駆動アクチュエータを図１に示す。図１（ａ）は慣性駆動アクチュエータの側面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａで示す位置における断面図である。

第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００は、圧電素子（変位手段）３と、振動基板４と、移動子１０と固定子２０で構成されている。固定子２０の上部に圧電素子３と振動基板４が位置し、振動基板４の上部に移動子１０が位置する。移動子１０は、第１のヨーク９の機能を有している。

圧電素子３と振動基板４は、共に板状の部材である。ここで、振動基板４には非磁性体の材料が用いられている。圧電素子３の一端と振動基板４の一端は機械的に連結されている。なお、機械的に連結する構成に限られず、接着でも良い。圧電素子３と振動基板４は、固定子２０の上部に載置される。圧電素子３は微小変位を発生させ、振動基板４は微小変位によって往復運動する。

上記構成により、圧電素子３（変位手段）は、第１の方向と第１の方向とは逆の第２の方向に微小変位を発生する。圧電素子３の微小変位によって、振動基板４は往復運動する。移動子１０は、振動基板４の平面上に配置されている。

図１（ｂ）に示す断面図において、振動基板４の移動子１０に対向した向きに、固定子２０側に磁気吸引力又は磁気反発力が働くように磁界を発生するコイル１１（第１の磁界発生手段）が設けられている。コイル１１は、例えばコイル芯に巻いた電磁コイルである。
また、コイル１１の周囲には、コイル１１が発生する磁束がＮ極、Ｓ極ともに集中するように、コイル１１が発生する磁束を誘導する第２のヨーク１２、２２（磁束誘導部材）が形成されている。ここで、コイル１１を巻きつけるための部材は、第２のヨーク１２の機能を兼用している。

第２のヨーク１２、２２は、コイル１１が発生する磁束が、固定子２０側の面（所定の位置）にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、コイル１１から発生する磁界を制御することによって、移動子１０と振動基板４の間に働く摩擦力を制御し、移動子１０を駆動する。

このような構成によれば、コイル１１が固定子２０側に設けられているため、移動子１０に配線が存在しない。このため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動ができる。また、配線が存在していないので、負担が発生せず安定した駆動を行うことができるので望ましい。

コイル１１（第１の磁界発生手段）とは別に、移動子１０が振動基板４に対向した方向に磁気吸引力または磁気反発力が働くように磁界を発生する永久磁石２１（第２の磁界発生手段）をさらに設ける構成をとることができる。

第２のヨーク２２は、コイル１１（第１の磁界発生手段）とともに永久磁石２１（第２の磁界発生手段）が発生する磁束も、固定子２０側の面（所定の位置）にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、永久磁石２１（第２の磁界発生手段）が発生する磁束を誘導するために、永久磁石２１（第２の磁界発生手段周辺）に対して配置されている。
そして、コイル１１（第１の磁界発生手段）と永久磁石２１（第２の磁界発生手段）のうち少なくとも１つの発生手段から発生する磁界を制御することによって、移動子１０と振動基板４の間に働く摩擦力を制御し、移動子１０を駆動する。

さらに、具体的に説明する。図１（ｂ）に示すように、固定子２０は、コイル１１、第２のヨーク（磁束誘導部材）１２、２２と、さらに、永久磁石２１（第２の磁界発生手段）で構成されている。永久磁石２１は直方体の部材で、一方の面側（上側面）がＮ極、他方の面側（下側面）がＳ極となっている。また、本実施例では、コイル１１は、その長手方向の長さが、永久磁石２１の長手方向の長さとほぼ同じである。第２のヨーク２２は箱状の部材である。永久磁石２１はＮ極側の面を上にして、第２のヨーク２２の内側に載置されている。この永久磁石２１は、第２のヨーク２２の底面部に固定されている。これにより、磁束の外部への漏れ防止の効果を奏することができる。

なお、コイル１１は永久磁石２１（あるいは第２のヨーク２２）に対して常時固定されている。そのため、コイル１１は移動子１０の移動に伴って移動することはない。したがって、コイル１１へ接続されている配線が動くことがない。

このように、永久磁石２１を設けることにより、コイル１１に電流を流していないときも移動子１０に常に保持力が作用する。このため、慣性駆動アクチュエータの系全体が傾いても安定した駆動ができる。

（第１実施形態の変形例）
また、図１（ｂ）に示した構成に対して、図１（ｃ）に示すような断面構成とすることもできる。図１（ｃ）に示す慣性駆動アクチュエータ１５０は、永久磁石２１を有していない。このため、移動子１０は、振動基板４に対して、重力により載置される状態となる。

次に、慣性駆動アクチュエータ１００の動作について説明する。なお、駆動原理（駆動方法）については図６で説明する。

上記のような構成において、例えば、紙面上方向にＮ極が発生するように、コイル１１に電流を流す。すると、第２のヨーク１２の中央上部Ｐ１にはＮ極が集中し、中央下部Ｐ２にはＳ極が集中する。
ここで、コイル１１の両側には第２のヨーク２２が配置されている。そのため、コイル１１で発生した磁束の外部への漏れを、第２のヨーク２２によって抑えることができる。
第２のヨーク２２の中央下部Ｐ３にはＮ極が集中する。第２のヨーク２２の２つの上端部Ｐ４にはＳ極が集中する。
それに対向し、移動子１０では、第１のヨーク９の中央部Ｐ５には逆極性であるＳ極が誘起される。また、移動子１０の２つの両端部Ｐ６にはＮ極が集中する。
その結果、移動子１０に対して紙面下側に向かって、強い磁気吸着力が発生する。

ここで、コイル１１と、永久磁石２１は、第１のヨーク９と第２のヨーク２２で囲まれている状態になる。そのため、コイル１１と永久磁石２１で発生した磁束の外部への漏れを、第１のヨーク９と第２のヨーク２２によって抑えることができる。

一方、上述した磁束の関係とは反対に、第２のヨーク１２の中央上部Ｐ１にＳ極が集中するように、コイル１１に電流を流した場合は、磁気吸着力が減少する。また、コイル１１に流す電流を変えることによって、移動子１０の振動基板４に対する垂直抗力の強さを変えることができる。このようにすることで、移動子１０と振動基板４の摩擦力を制御することが可能となる。

このように、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００では、移動子１０と固定子２０の各々で磁束の外部への漏れを抑制し、これによりＳ極やＮ極を所定の領域に集中させることができる。よって、移動子１０と固定子２０の間に、紙面下側に向かって効率的に磁気吸着力を発生させることができる。

以上述べたように、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００では、移動子１０の移動あるいは駆動に磁気力を用いている。すなわち、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００は、駆動したときに磨耗が生じる弾性体のような部材を使っていない。そのため、移動子１０を移動あるいは駆動させても磨耗が生じない。その結果、長期間にわたって、安定して移動子１０を移動あるいは駆動する（所望の位置に移動させることや、所望の位置で保持する）ことができる。更に、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００では、ヨークを用いていることから、外部への磁束漏れを抑制できる。これにより、磁気吸着力や磁気反発力を効率よく発生させることができる。このため、簡単かつ低コストな構成でありながら、移動子１０を効率よく移動あるいは駆動できる。

さらに加えて、上述したように、移動子１０に配線が存在しないため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動ができる。また、配線が存在していないので、負担が発生せず安定した駆動を行うことができるので望ましい。

（変形例）
また、図１（ｂ）に示した構成に対して、図１（ｃ）に示すような断面構成とすることもできる。図１（ｃ）に示す慣性駆動アクチュエータ１５０は、永久磁石２１を有していない点が上述の第１実施形態と異なる。このため、移動子１０は、振動基板４に対して、重力により載置される状態となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る慣性駆動アクチュエータについて説明する。
図２（ａ）は慣性駆動アクチュエータ２００の側面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ−Ａで示す位置における断面図である。第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００と同じ構成については同一の番号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００は、圧電素子３と、移動子１０と、振動基板４０で構成されている。振動基板４０の上部に移動子１０が位置する。そして、圧電素子３の一端と振動基板４０の一端は機械的に連結されている。
なお、圧電素子３と、振動基板４０とを連結する構成例の詳細に関しては、後述する。

移動子１０は、第１のヨーク９の機能を有している。なお、移動子１０の構造は第１実施形態の移動子１０と同じなので、説明を省略する。本実施形態の移動子１０も、第１実施形態の移動子１０と同様の役割をする。
また、振動基板４０は、永久磁石２１と第２のヨーク１２、２２で構成されている。振動基板４０は、第１実施形態の固定子２０と同様の役割をし、振動基板４の役割も果たす。

本実施形態においては、第１実施形態の振動基板４を有していない点が上述した第１実施形態と異なる。代わりに、振動基板４０は、コイル１１、永久磁石２１と第２のヨーク１２、２２で構成されている。振動基板４０は、第１実施形態の固定子２０と同様の役割をし、振動基板４の役割も果たす。

また、コイル１１は、振動基板４０側に配置されている。このため、上述したように、移動子１０に配線が存在しないため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動ができる。また、配線が存在していないので、負担が発生せず安定した駆動を行うことができるので望ましい。

このように、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００は、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００と同じ作用を行う部材を備えているので、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００と同様の効果を奏する。更に、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ２００では、振動基板４０に複数の役割を持たせているので、アクチュエータサイズの小型化が可能となる。

次に、本実施形態における、圧電素子３と、振動基板４０とを連結する構成例を説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）は、圧電素子３と、振動基板４０とを連結する３つの異なる構成を示している。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）では、圧電素子３の厚みと振動基板４０の厚みが異なっているが（圧電素子３の厚みの方が振動基板４０の厚みよりも厚いが）、図３（ｃ）と同じように、両者の厚みが同じになるようにしてもよい。

図３（ａ）は、コイル１１のみが圧電素子３と連結し振動する構成である。つまり、振動基板４０は、少なくとも一部がコイル１１（第１の磁界発生手段）を有する構成である。これによれば、振動基板４０がコイル１１であるため、簡易な構成とすることができる。

図３（ｂ）は、コイル１１と永久磁石２１とが圧電素子３と連結し振動する構成である。ここで、圧電素子３と永久磁石２１のみが連結して振動する構成でもよい。これにより、移動子１０を常に一定の磁気吸引力で保持することができる。

図３（ｃ）は、コイル１１と永久磁石２１とヨーク２２とが圧電素子３と連結し振動する構成である。これにより、ヨークを用いていることから、外部への磁束漏れを抑制できる。したがって、磁気吸着力や磁気反発力を効率よく発生させることができる。このため、簡単かつ低コストである構成でありながら、移動子１０を効率よく移動あるいは駆動できる。
図３（ｃ）の構成のさらなる効果として、振動する際に上述の図３（ａ）、図３（ｂ）の構成と比べて、全部の部材を振動させるので、振動方向に対して垂直に働く磁石の吸着力がないため、圧電素子３は小さい力でコイル１１と永久磁石２１とヨーク２２を振動させることが出来る。

ここで、圧電素子３とヨーク２２のみと連結する構成、または圧電素子３とヨーク２２とコイル２２のみとを接続する構成、または圧電素子３とヨーク２２と永久磁石２１のみが連結し振動する構成でもよい。

本実施形態の作用効果を説明する。慣性駆動アクチュエータ２００では、移動子１０の移動あるいは駆動に磁気力を用いている。すなわち、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００は、駆動したときに磨耗が生じる弾性体のような部材を使っていない。そのため、移動子１０を移動あるいは駆動させても磨耗が生じない。その結果、長期間にわたって、安定して移動子１０を移動あるいは駆動する（所望の位置に移動させることや、所望の位置で保持する）ことができる。更に、本実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００では、ヨークを用いていることから、外部への磁束漏れを抑制できる。これにより、磁気吸着力や磁気反発力を効率よく発生させることができる。このため、簡単かつ低コストな構成でありながら、移動子１０を効率よく移動あるいは駆動できる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ３００について説明する。
図４は、図１（ｂ）と同様の慣性駆動アクチュエータ３００の断面図である。第１実施形態の慣性駆動アクチュエータと同じ構成については同一の番号を付し、その説明は省略する。

第３実施形態の慣性駆動アクチュエータ３００は、圧電素子３（不図示）と、振動基板４と、移動子１０と固定子２０で構成されている。固定子２０の上部に圧電素子３と振動基板４が位置し、振動基板４の上部に移動子１０が位置する。

移動子１０は、第１のヨーク１２ｄと、永久磁石１３で構成されている。すなわち、移動子１０は、永久磁石１３を有している。
一方、固定子２０は、コイル１１と、第２のヨーク１２、２２を有している。
本実施形態は、第１実施形態に比較して、移動子１０側に永久磁石１３が設けられている点が異なる。
このように、永久磁石１３を設けることにより、コイル１１に電流を流していないときも移動子１０に常に保持力が作用する。このため、慣性駆動アクチュエータの系全体が傾いても安定した駆動ができる。

また、本実施形態においても、コイル１１は、固定子２０側に設けられている。このため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動を行うことができる

（第４実施形態）
次に、第４実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ４００について説明する。
図５は、図１（ｂ）と同様の慣性駆動アクチュエータ４００の断面図である。第１実施形態の慣性駆動アクチュエータと同じ構成については同一の番号を付し、その説明は省略する。

第４実施形態の慣性駆動アクチュエータ４００は、圧電素子３（不図示）と、振動基板４と、移動子１０と固定子２０で構成されている。固定子２０の上部に圧電素子３と振動基板４が位置し、振動基板４の上部に移動子１０が位置する。

第４実施形態の慣性駆動アクチュエータ４００と第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００は、振動基板の構造が異なる。第１実施形態の振動基板４は、非磁性体のみで構成されている。
これに対して、本実施形態の振動基板４は、磁性体部４１と非磁性体部４２を有する。磁性体部はヨークとして機能する。磁性体部４１は３つに分かれており、それぞれ振動基板４の中央と、中央を挟んだ両側に配置されている。中央の磁性体部４１の位置は、第２のヨーク１２とほぼ対向する位置である。また、両側の磁性体部４１の位置は、第２のヨーク１２の端とほぼ対向する位置である。

本実施形態の慣性駆動アクチュエータ４００では、移動子１０の第１のヨーク９により誘導された磁束と、固定子２０の第２のヨーク１２、２２に誘導された磁束が、それぞれ振動基板４の磁性体部４１を介して流れるため、磁束漏れをさらに抑制する効果がある。特に、第２のヨーク２２の両端上部では、両者の間に両側の磁性体部４１が存在するため、この間から外部への磁束漏れを大幅に抑制できる。

また、本実施形態においても、コイル１１は、固定子２０側に設けられている。このため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動を行うことができる。

次に、上述した慣性駆動アクチュエータ１００の駆動方法を説明する。
図６は、例えば、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００を駆動するときの駆動方法を示している。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は圧電素子３の変位を示している。図１（ａ）において、圧電素子３が紙面左方向に伸びた場合を正としている。

時刻０からＡまでの間、圧電素子３は延伸している。この間は、コイル１１に、紙面上方向にＮ極が発生するように電流を流す。すると、移動子１０に対して振動基板４側に働く磁気吸着力が増加する。そのため、移動子１０と振動基板４との間の摩擦は増加する。その結果、圧電素子３の延伸とともに振動基板４は紙面左方向に移動し、それとともに移動子１０も紙面左方向に移動する。

次に、時刻Ａから時刻Ｂまでの間、圧電素子３は収縮している。この間、コイル１１に電流を流すのを止める。すると、移動子１０に対してコイル１１により発生する磁気吸着力が働かなくなる。そのため、移動子１０と振動基板４との間の摩擦力は減少する。これは、振動基板４の動きに対して移動子１０のすべる量が増加したことを意味する。その結果、圧電素子３の収縮とともに振動基板４が紙面右方向に移動しても、見かけ上、移動子１０は移動した位置で静止した状態となる。このように、圧電素子３の収縮とともに、紙面右方向に移動する振動基板４に対して移動子１０は左方向に滑るため、時刻０から時刻Ｂまでの間で、移動子１０は紙面左方向に移動することとなる。同様のことを、時刻Ｂから時刻Ｃ、時刻Ｃから時刻Ｄというように繰り返すことにより、移動子１０を紙面左方向に移動させていくことができる。

なお、移動子１０の紙面右方向への移動は、コイル１１に電流を流すタイミングを、図６と逆にすることにより可能である。すなわち、時刻０から時刻Ａまでの間（振動基板４は延伸中）は、コイル１１に電流を流さず、時刻Ａから時刻Ｂまでの間（振動基板４は収縮中）に、コイル１１に紙面上方向にＮ極が発生するように電流を流す。このようにすることで、移動子１０を紙面右方向へ移動させことができる。

尚、上記の左移動の例では、時刻Ａから時刻Ｂまでの間は、コイル１１に電流を流すのを止めている。これに代わり、移動子１０に対して振動基板４側に磁気反発力が働くように（あるいは、磁気吸着力が減少するように）、コイル１１に電流を流してもよい。このようにすることで、移動子１０の紙面左方向への移動が可能である。

上述のように、コイル１１に電流を流さない場合、移動子１０と振動基板４との間の摩擦力は減少し、その結果、振動基板４が紙面右方向に移動しても、見かけ上、移動子１０は移動した位置で静止した状態となる、とした。しかしながら、移動子１０（第１のヨーク９）、コイル１１、第２のヨーク１２、永久磁石１３のスペック（材質、重さ、長さ等）を適宜選択すれば、コイルに電流を流さない場合であっても、移動子１０と振動基板４との間の摩擦力をある程度維持することができる。

そこで、時刻０からＡまでの間、コイル１１に電流を流さないようにすると、圧電素子３の延伸とともに振動基板４を紙面左方向に移動させることができる。そして、時刻Ａから時刻Ｂまでの間は、移動子１０に対して振動基板４側に磁気反発力が働くように、コイル１１に電流を流すようにする。このようにしても、移動子１０を紙面左方向に移動させていくことができる。

また、例えば、第１実施形態の変形例の慣性駆動アクチュエータ１５０を駆動する場合は、次のようになる。時刻０からＡまでの間、コイル１１に、紙面上方向にＮ極が発生するように電流を流す。すると、移動子１０と振動基板４との間の摩擦は増加する。その結果、圧電素子３の延伸とともに振動基板４は紙面左方向に移動し、それとともに移動子１０も紙面左方向に移動する。

次に、時刻Ａから時刻Ｂまでの間、コイル１１に電流を流すのを止める。すると、移動子１０と振動基板４との間の摩擦は減少する。その結果、圧電素子３の収縮とともに振動基板４が紙面右方向に移動しても、見かけ上、移動子１０は移動した位置で静止した状態となる。このようにすることで、移動子１０を紙面左方向へ移動させことができる。

なお、上述のようにコイル１１に電流を流すタイミングを変えることで、移動子１０を紙面右方向へ移動させことができることはいうまでもない。また、コイル１１に流す電流の向きを逆にしても移動子１０を移動させることはできる。

（第５実施形態）
次に、第５実施形態に係る慣性駆動アクチュエータ５００について説明する。
図７（ａ）は、慣性駆動アクチュエータ５００の側面図、図７（ｂ）は上面図、（ｃ）は断面図である。また、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、第５実施形態の慣性駆動アクチュエータ５００を駆動するときの駆動方法を示している。

第５実施形態の慣性駆動アクチュエータ５００は、第１実施形態の慣性駆動アクチュエータ１００における移動子１０を２つ備えている。すなわち、第５実施形態の慣性駆動アクチュエータ５００は、圧電素子３と、振動基板４と、移動子１０ａと、移動子１０ｂと固定子２０で構成されている。固定子２０の上部に圧電素子３と振動基板４が位置し、振動基板４の上部に移動子１０ａと、移動子１０ｂが位置する。

慣性駆動アクチュエータ５００の駆動方法について説明する。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、横軸は時間を示し、縦軸は圧電素子３の変位を示している。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、圧電素子３が紙面左方向に伸びた場合を正としている。

図７（ｃ）の断面図に示すように、本実施形態においては、移動子１０ａが移動する範囲において、コイル１１ａを固定子２０側に設けている。同様に、移動子１０ｂが移動する範囲において、コイル１１ｂを固定子２０ｈ側に設けている。即ち各移動子に対応したコイルが必要となる。
移動子１０ａの吸引力を変化させるときはコイル１１ａを使用する。移動子１０ｂの吸引力を変化させるときはコイル１１ｂを使用する。

時刻０から時刻Ａまでの間、圧電素子３は延伸している。この間、移動子１０ａのコイル１１ａに電流を流さないでおく。この場合、移動子１０ａに対して磁気吸着力が働かなくなる。そのため、移動子１０ａは、その位置を変えずに静止したままである。一方、移動子１０ｂのコイル１１ｂに、紙面上方向にＮ極が発生するように電流を流す。この場合、図６で説明したように、移動子１０ｂに対して振動基板４側に磁気吸着力が働く。そのため、移動子１０ｂは紙面左方向に移動する。

次に、時刻Ａから時刻Ｂまでの間、圧電素子３は収縮している。この間、移動子１０ａのコイル１１ａに、紙面上方向にＮ極が発生するように電流を流す。この場合、図６で説明したように、移動子１０ａに対して振動基板４側に磁気吸着力が働く。そのため、移動子１０ａは紙面右方向に移動する。一方、移動子１０ｂのコイル１１ｂに電流を流さないでおく。この場合、移動子１０ｂに対して磁気吸着力が働かなくなる。そのため、移動子１０ｂは、その位置を変えずに静止したままである。

以上のように、時刻０から時刻Ａの間、移動子１０ａは静止し、移動子１０ｂは紙面左方向、すなわち移動子１０ａに向かって移動する。一方、時刻Ａから時刻Ｂまでの間、移動子１０ａは紙面右方向、すなわち移動子１０ｂに向かって移動し、移動子１０ｂは静止している。その結果、移動子１０ａと移動子１０ｂを近づけることができる。また、時刻０から時刻Ｂまでの間の駆動方法を繰り返すことで、移動子１０ａと移動子１０ｂを更に近づけることができる。また、駆動方法を変えれば、移動子１０ａと移動子１０ｂを同一方向に移動させることや、移動子１０ａと移動子１０ｂを離すようにすることもできる。

なお、図７および図８では、説明のために２個の移動子の構成とその駆動方法を例示したが、原理的には２個以上の移動子においても、同一の振動基板上で、それぞれを独立に駆動することが可能である。

また、本実施形態においても、コイル１１が固定子２０側に設けられているため、移動子１０に配線が存在しない。このため、配線の耐久性が向上し、断線することが防止され長期間にわたり安定した駆動ができる。また、配線が存在していないので、負担が発生せず安定した駆動を行うことができるので望ましい。

なお、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形例をとることができる。

以上のように、本発明は、長期に亘って、安定した動作、例えば、移動子を所望の位置に移動させることや、所望の位置で移動子を静止させることや、静止した状態を維持することができる慣性駆動アクチュエータに適している。

３ 圧電素子
４、４０、４２ 振動基板
９ ヨーク
１０、１０ａ、１０ｂ 移動子
１１、１１ａ、１１ｂ コイル
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｄ ヨーク
１３、２１ 永久磁石
２０ 固定子
２２ ヨーク
４１ ヨーク部
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 慣性駆動アクチュエータ
１０１ 支持部材
１０２ 圧電素子
１０３ 振動部材
１０４ 移動体
１０５ 板ばね

Claims (11)

1. 第１の方向と前記第１の方向とは逆の第２の方向に微小変位を発生する変位手段と、
   前記変位手段の前記微小変位によって往復運動する振動基板と、
   前記振動基板の平面上に配置された移動子と、
   前記振動基板の前記移動子が配置された側とは反対側に配置され、前記移動子に対し、前記振動基板の前記移動子に対向した向きに磁気吸引力又は磁気反発力が働くように磁界を発生する第１の磁界発生手段と、
   前記移動子の少なくとも一部であり、前記第１の磁界発生手段が発生する磁束を誘導する第１のヨークと、
   前記振動基板の前記移動子に対向した向きと反対側に配置される第２のヨークと、を有し、
   前記第２のヨークは、前記第１の磁界発生手段を覆う断面凹状の部材であり、前記第１の磁界発生手段が発生する磁束が、前記振動基板の前記移動子に対向した面と反対側の面にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、かつ、前記第１のヨークに向けて誘導されるように配置されており、
   第１の磁界発生手段から発生する磁界を制御することによって、前記移動子と前記振動基板の間に働く摩擦力を制御し、前記移動子を駆動することを特徴とする慣性駆動アクチュエータ。
2. 前記第１の磁界発生手段とは別に前記移動子が前記振動基板に対向した方向に磁気吸引力または磁気反発力が働くように磁界を発生する第２の磁界発生手段をさらに有し、
   前記第２のヨークは、前記第１の磁界発生手段とともに前記第２の磁界発生手段が発生する磁束も、固定子側の面にＮ極、Ｓ極、ともに集中するように、前記第２の磁界発生手段が発生する磁束を誘導するために、前記第２の磁界発生手段周辺に配置されており、
   前記第１の磁界発生手段と前記第２の磁界発生手段のうち少なくとも１つの発生手段から発生する磁界を制御することによって、前記移動子と前記振動基板の間に働く摩擦力を制御し、前記移動子を駆動することを特徴とする請求項１に記載の慣性駆動アクチュエータ。
3. 前記第１の磁界発生手段が電磁コイルであることを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
4. 前記第２の磁界発生手段が永久磁石であることを特徴とする請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
5. 前記変位手段が圧電素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
6. 前記振動基板が非磁性体であることを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
7. 前記振動基板が非磁性部と磁性部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
8. 前記振動基板は、少なくとも一部が前記第１の磁界発生手段を有することを特徴とする請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
9. 前記振動基板は、少なくとも一部が前記第２の磁界発生手段を有することを特徴とする請求項２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
10. 前記振動基板は、前記第２のヨークの機能を兼用することを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。
11. 前記移動子が永久磁石を有することを特徴とする請求項１または２に記載の慣性駆動アクチュエータ。

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