JP2004112937A - Magnetic actuator and tactile display device - Google Patents
Magnetic actuator and tactile display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004112937A JP2004112937A JP2002273575A JP2002273575A JP2004112937A JP 2004112937 A JP2004112937 A JP 2004112937A JP 2002273575 A JP2002273575 A JP 2002273575A JP 2002273575 A JP2002273575 A JP 2002273575A JP 2004112937 A JP2004112937 A JP 2004112937A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- magnet
- magnets
- coil
- magnetic actuator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、装置外部への磁束漏れを低減し、かつ、安定動作を可能とした磁気アクチュエータ及び触覚呈示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電磁的な相互作用を駆動力として利用した磁気アクチュエータが広く用いられるようになっている。例えば、情報伝達装置の発達に伴って、視覚、聴覚に加えて触覚を介して情報を伝達する手段が必要とされており、小型の磁気アクチュエータをマウス等のポインティングデバイスに組み込み、指先へ振動を与えることができる触覚呈示装置が実現されている。
【0003】
特開2000−330688号公報には、磁気アクチュエータを組み込んだ触覚呈示装置が開示されている。図8(a)のように、ポインティングデバイス100内に磁気アクチュエータを備え、その磁気アクチュエータに連結された伝達部18を設ける。使用時には、図8(b)のように、伝達部18に指先を触れておくことによって、磁気アクチュエータからの振動を指先に伝えることができる。
【0004】
図9および図10に、当該触覚呈示装置に内蔵される磁気アクチュエータの側面図および主要部の展開斜視図をそれぞれ示す。
【0005】
磁気アクチュエータは、図9のように、磁石アレイ10、平面コイル12、ヨーク板14a,14b、スタッド16、伝達部18、摺動部20および連結部22から構成される。また、図10のように、磁石アレイ10は磁石10a〜10d、および平面コイル12は平面コイル12a〜12dを含んでなる。
【0006】
磁石10a〜10dは、ヨーク板14a上に交互に異なる極性を向けて並置される。平面コイル12a〜12dは、それぞれ磁石10a〜10dに対して所定の間隙だけ離され、複数の磁石を跨ぐように設置される。その平面コイル12を覆うようにヨーク板14bが設けられる。ヨーク板14aと14bとの間はスタッド16によって一定の間隔となるように支持される。
【0007】
伝達部18は、図9のように、連結部22を介して、平面コイル12a〜12dと共通に結合されている。一方、伝達部18は、摺動部20によって、外部材26に対して相対的に摺動可能に結合されている。
【0008】
ヨーク板14aおよび14bの間には、磁石10a〜10dによって磁場が発生している。この磁場中において、平面コイル12a〜12dに電流を流すことによって、平面コイル12a〜12dに対して電磁力が生み出され、伝達部18が駆動される。例えば、図10のように、磁石10a〜10dのN極およびS極をZ軸方向へ向けて配置し、平面コイル12をX−Y平面内に設置した場合には、X−Y平面内で駆動力を発生させることができる。
【0009】
このようなポインティングデバイス等に内蔵される磁気アクチュエータは、できるだけ小型にする必要があり、その一方で、できるだけ可動範囲を大きくしたいという要望がある。また、サイズに対して、出来るだけ大きな駆動力を得るために、外部への漏れ磁束を防ぎ、磁場とコイル電流との相互作用を大きくすることが必要である。また、外部の機器(例えば、ディスプレイや磁気カード等)への影響を避けるため、磁気アクチュエータ内の磁石から外部への漏れ磁場を十分に低くする必要がある。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−330688号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の磁気アクチュエータは以下の問題を有している。
【0012】
(A)磁気アクチュエータの上部と下部においては、ヨーク板14aおよび14bによって磁場が遮断されるため、外部に漏れる磁場は抑制される。しかしながら、磁気アクチュエータの側部には、平面コイル12が移動した際に部材同士が干渉することを回避するためにヨークを設けることができず、側部から外部へ漏れる磁場は上下部に比べて大きくなる。そのため、駆動力発生に有効な磁場が減少し、外部の機器への影響が大きくなる問題がある。さらに、平面コイル12が磁気アクチュエータの中心部から離れるにしたがって、側部からの漏れ磁束による磁場の減少の影響を受け易くなり、十分な駆動力を得ることができなくなる問題が発生する。
【0013】
(B)上記(A)の問題を回避するために、磁気アクチュエータの側部にヨークを設けた場合には、従来と等しい可動範囲を得るために、磁気アクチュエータ自体を大きくする必要があり、小型化および軽量化の要請を満足することができない。
【0014】
(C)磁気アクチュエータにおいて、図11のように、平面コイル12を磁石10の端部付近まで移動させた場合、平面コイル12の片側が2つの磁石の境界付近へ近づく。隣接する磁石の境界付近では、N極とS極が接近しているため、N極からS極へ向かう水平磁場が発生する。この磁場は、図11に示すように、本来必要とされる平面コイル12の面内方向への駆動力から外れた方向へ駆動力を発生させる。
【0015】
従って、磁石の境界付近に近づくと、平面コイル12が傾いたり、さらには平面コイル12が他の部材と引っ掛かりを生じたりする問題がある。特に、平面コイル12がX方向およびY方向の端部まで移動した場合には、全ての平面コイル12に対してほぼ垂直方向の駆動力が発生する問題を生ずる。
【0016】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑みて、側部へ新たな部材を設けることなくサイズと重量を従来と同様に保ったまま、側部からの漏れ磁場を低減し、可動範囲全体において安定動作する磁気アクチュエータ及び触覚呈示装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
下記の構成を採用することにより、上記の課題を解決することに成功した。
【0018】
上記課題を解決するための本発明は、互いに異なる磁極を向かい合わせて配置された磁石と、当該磁極間に少なくとも一部を挿入されてなるコイルと、を含み、前記磁石によって発生させた磁場中において、前記コイルに電流を流すことによって当該コイルに対する駆動力を得ることを特徴とする磁気アクチュエータである。
【0019】
さらに、上記磁気アクチュエータにおいて、前記磁石は、交互に異なる磁極に着磁された第1の磁石アレイと、前記第1の磁石アレイと向かい合わせて配置された第2の磁石アレイであって、前記第1の磁石アレイの各磁極に対して、各々異なる磁極が向かい合うように着磁された第2の磁石アレイとを含んでなることが好適である。
【0020】
さらに、上記磁気アクチュエータにおいて、前記向かい合った磁極間の距離は、前記向かい合った磁極面積の平方根の1/2以下であることが好適である。
【0021】
また、上記課題を解決するための本発明は、振動により動物の触覚に対して刺激を与える触覚呈示装置であって、互いに異なる磁極を向かい合わせて配置された磁石と、当該磁極間に少なくとも一部を挿入されてなるコイルとを含み、前記磁石によって発生させた磁場中において、前記コイルに電流を流すことによって当該コイルに対する駆動力を得ることを特徴とする磁気アクチュエータを含んでなることを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態における磁気アクチュエータを、図を参照して詳細に説明する。図1および図2に、本実施の形態における磁気アクチュエータの側面図および主要部の展開斜視図をそれぞれ示す。
【0023】
本実施の形態における磁気アクチュエータは、図1のように、磁石アレイ10および24、平面コイル12、ヨーク板14a,14b、スタッド16、伝達部18、摺動部20および連結部22から基本的に構成される。磁石アレイ10および24は、図2のように、それぞれ4つの磁石10a〜10dおよび磁石24a〜24dを含んでなる。また、平面コイル12は、4つの平面コイル12a〜12dを含んでなる。本実施の形態の磁気アクチュエータは、下側のヨーク板14aに磁石10a〜10dが配置されていることに加えて、上側のヨーク板14bにも新たに磁石24a〜24dが設けられていることが特徴的である。
【0024】
磁石10a〜10dは、下側のヨーク板14a上に、Z軸方向に交互に異なる磁極を向けて並置される。例えば、図2のように、磁石10aのN極を磁気アクチュエータ内部へ向けて設置した場合には、磁石10bのS極、磁石10cのS極および磁石10dのN極を磁気アクチュエータ内部へ向けて設置する。本実施の形態では、磁石10a〜10dとして、それぞれ別個の永久磁石を用いているが、1つの磁石に対して、部分的に交互に異なる磁極が向くように着磁しても良い。
【0025】
平面コイル12a〜12dは、図1のように、磁石10a〜10d上に所定の間隙をもって、磁石10a〜10dと平行に設置される。平面コイル12a〜12dは、磁石10a〜10dに対して相対的に移動可能に設置される。
【0026】
また、平面コイル12a〜12dは、それぞれが磁石10a〜10dのいずれか2つを跨ぐように配置される。例えば、平面コイル12aは、磁石10aおよび10bをX方向に跨ぐように配置される。同様に、平面コイル12bは磁石10cおよび10dをX方向に、平面コイル12cは磁石10aおよび10cをY方向に、および、平面コイル12dは磁石10bおよび10dをY方向に跨ぐように配置される。
【0027】
平面コイル12aと12bは、図3(b)のように、共通の電流が8の字を描いて流れるように相互に接続される。平面コイル12cと12dも、図3(c)のように、相互に接続される。これらのコイル電流による作用は、後で詳細に説明する。
【0028】
平面コイル12a〜12dの巻線には、一般的には銅線が用いられるが、磁気アクチュエータを軽量化するために銅クラッドアルミ等の材料を用いることも好適である。
【0029】
磁石24a〜24dは、図2のように、上部のヨーク板14bに固定され、それぞれ磁石10a〜10dに対向するように、平面コイル12a〜12dから所定の間隙をもって設置される。磁石24a〜24dと磁石10a〜10dとは、それぞれの互いに向き合う磁極が異なるように配置される。例えば、磁石10aのN極を磁気アクチュエータの内側に向けて配置した場合は、磁石24aのS極を磁気アクチュエータの内側に向けて配置する。同様に、磁石10bと磁石24b、磁石10cと磁石24c、及び磁石10dと磁石24dを互いに異なる磁極が向き合うように設置する。磁石アレイ24と磁石アレイ10との間隙は所定の距離に設定され、上側のヨーク板14bと下側のヨーク板14aを接続するスタッド16によって一定に支持される。
【0030】
磁石アレイ10及び磁石アレイ24の間の距離は、各磁石の幅の1/2以下とすることが好適である。さらに、各磁石の幅の1/5以下とすることがより好適である。また、各磁石の向き合った面が矩形でなく、円形等である場合には、磁石アレイ10及び磁石アレイ24の間の距離は、向き合った面の面積の平方根の1/2以下とすることが好適である。さらに、向き合った面の面積の平方根の1/5以下とすることが好適である。
【0031】
磁石10a〜10dおよび24a〜24dには、永久磁石を用いることができる。永久磁石は、一般的なフェライト系磁石でもよいが、より磁力の強いネオジウム磁石等の希土類磁石を用いることが好適である。また、磁気アクチュエータの重量を問題としない場合には、コイルによる電磁石とする構成によっても本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0032】
伝達部18は、図1のように、連結部22を介して、平面コイル12a〜12dの全てと共通に固定される。また、伝達部18は、摺動部20によって、外部材26に対して相対的に移動可能に結合される。すなわち、X−Y平面内において、ヨーク板14a,14bに固定された磁石10a〜10d及び磁石24a〜24dに対して相対的に移動可能に結合される。摺動部20には、例えば、ゴム、スプリング等の弾性体やボールベアリング等を用いることが好適である。
【0033】
以下に、図3を参照して、本実施の形態における磁気アクチュエータの動作および作用を詳細に説明する。説明を簡単にするために、図3には、下側のヨーク板14aに配置された磁石10a〜10bと平面コイル12a〜12dの配置のみを示す。
【0034】
駆動前は、図3(a)のように、平面コイル12a〜12dのいずれにも電流が流れておらず、平面コイル12a〜12dの中心点は、摺動部20の付勢作用によって磁気アクチュエータの中心付近に保持される。
【0035】
駆動時においては、平面コイル12aおよび12bに対して、図3(b)のように、外部電源(図示しない)から電流を8の字を描くように流す。磁石10a〜10dおよび磁石24a〜24d(図示しない)による磁場とコイル電流との電磁的な相互作用により、X方向への駆動力が発生する。このとき、平面コイル12a〜12dと共通に固定された伝達部18(図示しない)は、平面コイル12a〜12dと共にX方向へ駆動される。
【0036】
同様に、平面コイル12cおよび12dに対して、図3(c)のように、外部電源から電流を8の字に流すと、電磁的な相互作用により、Y方向への駆動力が発生する。従って、伝達部18(図示しない)は、平面コイル12a〜12dと共にY方向へ駆動される。
【0037】
また、平面コイル12aおよび12b並びに平面コイル12cおよび12dに対して、図3(d)のように、同時に電流を流した場合は、それぞれの平面コイルの組合せに対する電流の大きさに従って、平面コイルはX方向およびY方向に同時に移動する。
【0038】
このとき、本実施の形態では、磁石10a〜10dに加えて、さらに磁石24a〜24dが設けられているため、図4のように、磁気アクチュエータ内部全体においてX−Y平面に対して垂直方向に磁場(点線矢印)を発生させることができる。従って、平面コイル12が磁石10a〜10dおよび24a〜24dの端部付近まで駆動された場合でも、平面コイル12に対する垂直方向(Z方向)への力の発生を大幅に低減することができる。また、磁気アクチュエータを安定に駆動させることができる。
【0039】
さらに、水平方向への磁場を低減することによって、同時に垂直方向への磁場の強度を増加させることができる。その結果、平面コイル12に対して平行方向(XまたはY方向)への駆動力を増加させることができる。
【0040】
さらに、磁石端部においても磁場が垂直方向へ向くため、磁気アクチュエータの側面からの漏れ磁場が低減する。その結果、外部機器への磁場の影響を大幅に低減することができる。
【0041】
このとき、新たに設けられた磁石24a〜24dの厚み分だけ磁石10a〜10dの厚みを削減することによって、磁気アクチュエータのサイズおよび重量を、少なくとも従来技術と同程度に維持することができる。さらに、磁石から発生する磁場を垂直方向へ有効に利用することができるため、磁気アクチュエータのサイズ及び重量を低減することも可能である。
【0042】
本実施の形態では、磁石アレイ10及び磁石アレイ24を、それぞれ4つの磁石10a〜10d及び磁石24a〜24dによって構成したが、磁石の個数はこれに限定されるものではない。例えば、X方向又はY方向のいずれか一方のみに駆動させる場合には、磁石アレイ10及び磁石アレイ24をそれぞれ2つの磁石によって構成し、その磁石の間隙に平面コイルを1つ設置すれば良い。
【0043】
図8に示すように、本実施の形態における磁気アクチュエータを、ポインティングデバイス内に組み込むことによって触覚呈示装置を構成することもできる。漏れ磁束を低減できることから、ディスプレイ等の他の装置への磁場の影響を小さくすることができる。また、効率的に駆動力を得ることができるため、触覚呈示装置を小型化することも可能である。
【0044】
【実施例】
(比較例)
以下に、図9及び図10に示した従来技術の形態に沿った比較例を示す。
【0045】
ヨーク板14a,14bは、材料を鉄で、形状は矩形で構成し磁石の大きさに応じた各辺の長さを適切に設定した。ヨーク板14a,14bには、構成上、開口部を設けた。
【0046】
磁石10a〜10dにはネオジウム磁石を用いた。また、厚さは1〜10mmの水準から所定の一水準を、各辺の長さは5〜50mmの水準から所定の一水準を選択し、スタッド16が設けられる部分を円弧状に切り取ったものを用いた。
【0047】
磁石10a〜10dは、下側のヨーク板14aに、磁極が交互に向くように密着させて設置した。このとき、ヨーク板14aの開口部に併せて、一部を切り取って設置した。
【0048】
平面コイル12a〜12dは、それぞれ略矩形の周囲に導電線を50〜300ターンの水準の中で所定のターン数を巻き、厚さは1〜5mmの水準から所定の厚みのものを用いた。導電線には銅線を用いた。
【0049】
スタッド16は、ヨーク板14aと14bとを所定の間隙において略平行に保つためにヨーク板の四隅に設置した。
【0050】
平面コイル12a〜12dは、磁石10a〜10dと接触しない程度の間隙を維持して保持するようにした。
【0051】
(実施例)
以下に、図1及び図2に示した上記実施の形態に沿った実施例を示す。
【0052】
ヨーク板14a,14bは、材料を鉄とし、厚さ、長さともに比較例の構成と同一とした。ヨーク板14a,14bには、構成上、矩形の開口部を設けた。
【0053】
磁石10a〜10d及び磁石24a〜24dには、ネオジウム磁石を用いた。また、厚さは比較例の1/2の厚みとし、各辺の長さは比較例と同一とし、スタッド16が設けられる部分を円弧状に切り取ったものを用いた。
【0054】
磁石10a〜10d及び磁石24a〜24dは、それぞれ下側のヨーク板14aと上側のヨーク板14bに、磁極が交互に向くように密着させて設置した。このとき、ヨーク板14a,14bの開口部に併せて、一部を切り取って設置した。
【0055】
平面コイル12a〜12dは、比較例と同一条件のものを用いた。
【0056】
スタッド16は、ヨーク板14aと14bとを所定の間隙で略平行に保つためにヨーク板の四隅に設置した。
【0057】
平面コイル12a〜12dは、磁石10a〜10d及び磁石24a〜24dとの間に挿入され、それぞれ接触しない程度の間隙を維持して保持するようにした。
【0058】
(外部漏れ磁束の測定)
上記比較例及び実施例について、磁気アクチュエータ外部への磁束漏れについて測定した。測定は、図5のように、磁気アクチュエータの上側のヨーク板14bから5mmだけ離れた場所(図5の破線a)、下側のヨーク板14aから5mmだけ離れた場所(図5の破線b)、及び磁気アクチュエータの側部から5mmだけ離れた場所(図5の破線c)において、最大の漏れ磁束を測定した。
【0059】
各場所における磁束漏れの測定結果を図12に示す。上側のヨーク板14b(図5の破線a)と下側のヨーク板14a(図5の破線b)の付近においては、比較例での最大漏れ磁束に対して、実施例ではともにその約40%に減少した。側部付近(図5の破線c)においては、比較例での最大漏れ磁束に対して、実施例では約10〜20%にまで減少し、効果の高さが検証できた。
【0060】
(駆動力の測定)
また、比較例及び実施例において、平面コイル12a及び12bに同一電流を流した場合の駆動力について測定した結果を示す。
【0061】
平面コイルに対して平行方向(X方向)への駆動力は、図6に示すように、比較例に対して実施例では増加した。一方、平面コイルに対して垂直方向(Z方向)への駆動力は、図6に示すように、比較例に対して実施例では大幅に減少した。
【0062】
さらに、比較例及び実施例において、平面コイル12a及び12b並びに平面コイル12c及び12dに同一電流を流した場合の駆動力について測定した結果を示す。
【0063】
平面コイルに対して水平方向(X−Y方向)への駆動力は、図7に示すように、比較例に対して実施例では増加した。一方、平面コイルに対して垂直方向(Z方向)への駆動力は、図7に示すように、比較例に対して実施例では大幅に減少した。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気アクチュエータ内部全体において平面コイルに対して垂直方向に磁場を発生させることができる。その結果、平面コイルに対して垂直方向(Z方向)への力の発生を大幅に低減でき、同時に平面コイルに対して平行方向(XまたはY方向)への駆動力を増加させることができる。従って、磁気アクチュエータを安定に動作させることができる。
【0065】
さらに、本発明によれば、磁石端部においても磁場が垂直方向へ向くため、磁気アクチュエータの側面からの漏れ磁束を低減できる。その結果、外部機器への磁場の影響を大幅に低減することができる。
【0066】
さらに、本発明によれば、磁気アクチュエータのサイズおよび重量を従来同様に維持したまま、上記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における磁気アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図2】本発明の実施の形態における磁気アクチュエータの主要部の展開斜視図である。
【図3】本発明の実施の形態における磁気アクチュエータの平面コイルの電流と駆動方向との関係を説明する図である。
【図4】本発明の実施の形態における磁気アクチュエータの平面コイルに発生する駆動力の説明図である。
【図5】比較例及び本発明の実施例における外部漏れ磁束の測定箇所を示す図である。
【図6】比較例及び本発明の実施例におけるコイルに生ずる駆動力の測定結果を示す図である。
【図7】比較例及び本発明の実施例におけるコイルに生ずる駆動力の測定結果を示す図である。
【図8】磁気アクチュエータを内蔵する触覚呈示装置の外観及び使用態様を示す図である。
【図9】従来の磁気アクチュエータの構成を示す側面図である。
【図10】従来の磁気アクチュエータの主要部の展開斜視図である。
【図11】従来の磁気アクチュエータの平面コイルに生ずる駆動力を説明する図である。
【図12】比較例及び本発明の実施例における外部漏れ磁束の測定結果を示す図である。
【符号の説明】
10,24 磁石アレイ、10a,10b,10c,10d,24a,24b,24c,24d 磁石、12,12a,12b,12d 平面コイル、14a,14b ヨーク板、16 スタッド、18 伝達部、20 摺動部、22 連結部、26 外部材、100 ポインティングデバイス(触覚呈示装置)。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic actuator and a tactile sensation presentation device that reduce magnetic flux leakage to the outside of the device and enable stable operation.
[0002]
[Prior art]
In recent years, magnetic actuators utilizing electromagnetic interaction as driving force have been widely used. For example, with the development of information transmission devices, means for transmitting information via tactile sensation in addition to vision and hearing are required, and a small magnetic actuator is incorporated into a pointing device such as a mouse to apply vibration to a fingertip. A tactile presentation device that can be provided has been realized.
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-330688 discloses a tactile sense presentation device incorporating a magnetic actuator. As shown in FIG. 8A, a magnetic actuator is provided in the
[0004]
9 and 10 show a side view and a developed perspective view of a main part of a magnetic actuator incorporated in the tactile sense presentation device, respectively.
[0005]
As shown in FIG. 9, the magnetic actuator includes a
[0006]
The
[0007]
As shown in FIG. 9, the
[0008]
A magnetic field is generated between the
[0009]
The magnetic actuator incorporated in such a pointing device or the like needs to be as small as possible, and on the other hand, there is a demand to increase the movable range as much as possible. In addition, in order to obtain a driving force as large as possible with respect to the size, it is necessary to prevent the leakage magnetic flux to the outside and to increase the interaction between the magnetic field and the coil current. Further, in order to avoid an influence on external devices (for example, a display or a magnetic card), it is necessary to sufficiently reduce a leakage magnetic field from a magnet in the magnetic actuator to the outside.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-330688 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional magnetic actuator has the following problems.
[0012]
(A) Since the magnetic field is blocked by the
[0013]
(B) When a yoke is provided on the side of the magnetic actuator to avoid the above-mentioned problem (A), the magnetic actuator itself needs to be enlarged in order to obtain the same movable range as that of the related art, The demand for weight reduction and weight reduction cannot be satisfied.
[0014]
(C) In the magnetic actuator, when the
[0015]
Therefore, when approaching the vicinity of the boundary between the magnets, there is a problem that the
[0016]
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention reduces the leakage magnetic field from the side while maintaining the size and weight as before without providing a new member on the side, and is stable over the entire movable range. It is an object to provide a magnetic actuator and a tactile sensation providing device that operate.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
By adopting the following configuration, the above problem was successfully solved.
[0018]
The present invention for solving the above problems includes a magnet arranged with magnetic poles different from each other facing each other, and a coil having at least a part inserted between the magnetic poles, and a magnetic field generated by the magnet. , A driving force for the coil is obtained by passing a current through the coil.
[0019]
Further, in the above magnetic actuator, the magnets are a first magnet array magnetized alternately with different magnetic poles, and a second magnet array arranged to face the first magnet array, It is preferable that each magnetic pole of the first magnet array includes a second magnet array magnetized such that different magnetic poles face each other.
[0020]
Further, in the above magnetic actuator, it is preferable that a distance between the opposed magnetic poles is equal to or less than 1 / of a square root of an area of the opposed magnetic poles.
[0021]
According to another aspect of the present invention, there is provided a tactile sensation providing device that stimulates the tactile sensation of an animal by vibrating, wherein at least one magnet is disposed with different magnetic poles facing each other. And a magnetic actuator characterized in that a driving force for the coil is obtained by passing a current through the coil in a magnetic field generated by the magnet. And
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a magnetic actuator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 show a side view and a developed perspective view of a main part of a magnetic actuator according to the present embodiment, respectively.
[0023]
As shown in FIG. 1, the magnetic actuator according to the present embodiment basically includes
[0024]
The
[0025]
As shown in FIG. 1, the
[0026]
Further, the
[0027]
The
[0028]
Copper wires are generally used for the windings of the
[0029]
As shown in FIG. 2, the magnets 24a to 24d are fixed to the
[0030]
The distance between the
[0031]
Permanent magnets can be used for the
[0032]
As shown in FIG. 1, the
[0033]
Hereinafter, the operation and action of the magnetic actuator according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. For the sake of simplicity, FIG. 3 shows only the arrangement of the
[0034]
Before driving, as shown in FIG. 3A, no current flows through any of the
[0035]
At the time of driving, as shown in FIG. 3B, a current is applied to the
[0036]
Similarly, as shown in FIG. 3 (c), when an electric current is caused to flow from the external power supply in a figure 8 to the
[0037]
Further, when currents are simultaneously supplied to the
[0038]
At this time, in the present embodiment, in addition to the
[0039]
Further, by reducing the magnetic field in the horizontal direction, the strength of the magnetic field in the vertical direction can be increased at the same time. As a result, the driving force in the direction parallel to the plane coil 12 (X or Y direction) can be increased.
[0040]
Further, since the magnetic field is directed in the vertical direction also at the magnet end, the leakage magnetic field from the side surface of the magnetic actuator is reduced. As a result, the influence of the magnetic field on the external device can be significantly reduced.
[0041]
At this time, by reducing the thickness of the
[0042]
In the present embodiment, the
[0043]
As shown in FIG. 8, the tactile sense presentation device can be configured by incorporating the magnetic actuator according to the present embodiment into a pointing device. Since the leakage magnetic flux can be reduced, the influence of the magnetic field on other devices such as a display can be reduced. In addition, since the driving force can be efficiently obtained, the tactile sensation providing device can be downsized.
[0044]
【Example】
(Comparative example)
Hereinafter, a comparative example along the form of the related art shown in FIGS. 9 and 10 will be described.
[0045]
The
[0046]
Neodymium magnets were used for the
[0047]
The
[0048]
Each of the
[0049]
[0050]
The
[0051]
(Example)
Hereinafter, an example according to the above-described embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described.
[0052]
The
[0053]
Neodymium magnets were used for the
[0054]
The
[0055]
The
[0056]
[0057]
The
[0058]
(Measurement of external leakage flux)
With respect to the comparative example and the example, the magnetic flux leakage to the outside of the magnetic actuator was measured. As shown in FIG. 5, the measurement was performed at a position separated by 5 mm from the
[0059]
FIG. 12 shows the measurement results of the magnetic flux leakage at each location. In the vicinity of the
[0060]
(Measurement of driving force)
Also, the results of measuring the driving force when the same current is applied to the
[0061]
As shown in FIG. 6, the driving force in the direction parallel to the plane coil (X direction) was increased in the example compared to the comparative example. On the other hand, the driving force in the vertical direction (Z direction) with respect to the planar coil was significantly reduced in the example as compared with the comparative example, as shown in FIG.
[0062]
Further, the results of measuring the driving force when the same current is applied to the
[0063]
As shown in FIG. 7, the driving force in the horizontal direction (X-Y direction) with respect to the planar coil was increased in the example compared to the comparative example. On the other hand, the driving force in the vertical direction (Z direction) with respect to the planar coil was significantly reduced in the example as compared with the comparative example, as shown in FIG.
[0064]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to generate a magnetic field in a direction perpendicular to a plane coil in the entire inside of a magnetic actuator. As a result, the generation of a force in the direction perpendicular to the plane coil (Z direction) can be greatly reduced, and at the same time, the driving force in the direction parallel to the plane coil (X or Y direction) can be increased. Therefore, the magnetic actuator can be operated stably.
[0065]
Further, according to the present invention, since the magnetic field is directed in the vertical direction even at the magnet end, the leakage magnetic flux from the side surface of the magnetic actuator can be reduced. As a result, the influence of the magnetic field on the external device can be significantly reduced.
[0066]
Further, according to the present invention, the above-described effects can be obtained while maintaining the size and weight of the magnetic actuator as in the related art.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing a configuration of a magnetic actuator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the magnetic actuator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a current of a planar coil of the magnetic actuator and a driving direction according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a driving force generated in a planar coil of the magnetic actuator according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing locations where external leakage magnetic flux is measured in a comparative example and an example of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a measurement result of a driving force generated in a coil in a comparative example and an example of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a measurement result of a driving force generated in a coil in a comparative example and an example of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing the appearance and usage of a tactile sensation providing device incorporating a magnetic actuator.
FIG. 9 is a side view showing a configuration of a conventional magnetic actuator.
FIG. 10 is an exploded perspective view of a main part of a conventional magnetic actuator.
FIG. 11 is a diagram illustrating a driving force generated in a planar coil of a conventional magnetic actuator.
FIG. 12 is a diagram showing measurement results of external leakage magnetic flux in a comparative example and an example of the present invention.
[Explanation of symbols]
10, 24 magnet array, 10a, 10b, 10c, 10d, 24a, 24b, 24c, 24d magnet, 12, 12a, 12b, 12d plane coil, 14a, 14b yoke plate, 16 stud, 18 transmitting unit, 20 sliding unit , 22 connecting portion, 26 outer member, 100 pointing device (tactile presentation device).
Claims (4)
当該磁極間に少なくとも一部を挿入されてなるコイルと、を含み、
前記磁石によって発生させた磁場中において、前記コイルに電流を流すことによって当該コイルに対する駆動力を得ることを特徴とする磁気アクチュエータ。A magnet arranged with different magnetic poles facing each other,
A coil having at least a part inserted between the magnetic poles,
A magnetic actuator, wherein a driving force for the coil is obtained by passing a current through the coil in a magnetic field generated by the magnet.
前記磁石は、
交互に異なる磁極に着磁された第1の磁石アレイと、
前記第1の磁石アレイと向かい合わせて配置された第2の磁石アレイであって、前記第1の磁石アレイの各磁極に対して、各々異なる磁極が向かい合うように着磁された第2の磁石アレイと、
を含んでなることを特徴とする磁気アクチュエータ。The magnetic actuator according to claim 1,
The magnet is
A first magnet array alternately magnetized to different magnetic poles;
A second magnet array disposed to face the first magnet array, wherein the second magnet is magnetized such that different magnetic poles face each other with respect to each magnetic pole of the first magnet array. An array,
A magnetic actuator, comprising:
前記向かい合った磁極間の距離は、前記向かい合った磁極面積の平方根の1/2以下であることを特徴とする磁気アクチュエータ。The magnetic actuator according to claim 1, wherein
The magnetic actuator according to claim 1, wherein a distance between the facing magnetic poles is equal to or less than a half of a square root of an area of the facing magnetic poles.
互いに異なる磁極を向かい合わせて配置された磁石と、当該磁極間に少なくとも一部を挿入されてなるコイルとを含み、前記磁石によって発生させた磁場中において、前記コイルに電流を流すことによって当該コイルに対する駆動力を得ることを特徴とする磁気アクチュエータを含んでなることを特徴とする触覚呈示装置。A tactile sensation providing device that stimulates the tactile sensation of an animal by vibration,
The magnet includes a magnet arranged with magnetic poles facing each other facing each other, and a coil having at least a part inserted between the magnetic poles, and in a magnetic field generated by the magnet, a current is applied to the coil to cause the coil to flow. A tactile sensation providing device, comprising: a magnetic actuator characterized by obtaining a driving force for the tactile sense.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002273575A JP2004112937A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Magnetic actuator and tactile display device |
US10/385,512 US7336006B2 (en) | 2002-09-19 | 2003-03-12 | Magnetic actuator with reduced magnetic flux leakage and haptic sense presenting device |
KR10-2003-0015984A KR100536816B1 (en) | 2002-09-19 | 2003-03-14 | Magnetic actuator with reduced magnetic flux leakage |
CNB031206255A CN1320738C (en) | 2002-09-19 | 2003-03-17 | Magnetic exciter for reducing magnetic leakage and touch indication device |
CN2006101711557A CN101015825B (en) | 2002-09-19 | 2003-03-17 | Magnetic actuator with reduced magnetic flux leakage |
KR1020050089160A KR100739086B1 (en) | 2002-09-19 | 2005-09-26 | Magnetic actuator with reduced magnetic flux leakage and haptic sense presenting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002273575A JP2004112937A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Magnetic actuator and tactile display device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004112937A true JP2004112937A (en) | 2004-04-08 |
Family
ID=32270298
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002273575A Pending JP2004112937A (en) | 2002-09-19 | 2002-09-19 | Magnetic actuator and tactile display device |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004112937A (en) |
CN (1) | CN101015825B (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011123739A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Nippon Soken Inc | Input device |
JP2014217176A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社デンソー | Input device |
WO2015104773A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 株式会社デンソー | Input device |
JP2017035699A (en) * | 2016-11-22 | 2017-02-16 | ミネベア株式会社 | Vibration generator |
CN109791827A (en) * | 2016-06-24 | 2019-05-21 | 耐诺波特技术有限公司 | Touch feedback actuator and its electronic device, operating method |
JP2019514682A (en) * | 2016-06-14 | 2019-06-06 | シーケー マテリアルズ ラブ カンパニー,リミティド | Multidirectional drive module |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014041923A1 (en) * | 2012-09-13 | 2014-03-20 | 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント | Haptic device |
JP6187161B2 (en) * | 2013-10-30 | 2017-08-30 | 株式会社デンソー | Input device |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2821723B2 (en) * | 1993-02-18 | 1998-11-05 | 株式会社日立製作所 | Rotary information recording / reproducing device |
US5621591A (en) * | 1996-04-05 | 1997-04-15 | Seagate Technology, Inc. | Dual coil voice coil motor |
-
2002
- 2002-09-19 JP JP2002273575A patent/JP2004112937A/en active Pending
-
2003
- 2003-03-17 CN CN2006101711557A patent/CN101015825B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011123739A (en) * | 2009-12-11 | 2011-06-23 | Nippon Soken Inc | Input device |
JP2014217176A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | 株式会社デンソー | Input device |
WO2015104773A1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-16 | 株式会社デンソー | Input device |
JP2015132890A (en) * | 2014-01-09 | 2015-07-23 | 株式会社デンソー | input device |
JP2019514682A (en) * | 2016-06-14 | 2019-06-06 | シーケー マテリアルズ ラブ カンパニー,リミティド | Multidirectional drive module |
US10635178B2 (en) | 2016-06-14 | 2020-04-28 | Ck Materials Lab Co., Ltd. | Multi-directional actuating module |
US10921895B2 (en) | 2016-06-14 | 2021-02-16 | Ck Materials Lab Co., Ltd. | Multi-directional actuating module |
CN109791827A (en) * | 2016-06-24 | 2019-05-21 | 耐诺波特技术有限公司 | Touch feedback actuator and its electronic device, operating method |
CN109791827B (en) * | 2016-06-24 | 2021-10-12 | 耐诺波特技术有限公司 | Haptic feedback actuator, electronic device and operation method thereof |
JP2017035699A (en) * | 2016-11-22 | 2017-02-16 | ミネベア株式会社 | Vibration generator |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101015825A (en) | 2007-08-15 |
CN101015825B (en) | 2010-06-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100739086B1 (en) | Magnetic actuator with reduced magnetic flux leakage and haptic sense presenting device | |
KR101259683B1 (en) | Horizental vibration motor | |
US10707737B2 (en) | Linear vibration motor | |
JP2020022346A (en) | Linear vibration motor | |
JP2007006545A (en) | Periodical magnetic filed generator and linear motor employing it, rotatory motor, oscillating motor | |
JP2007019127A (en) | Periodic magnetic field generator and linear motor using the same | |
US10971984B2 (en) | Linear vibration motor | |
WO2019102704A1 (en) | Linear vibration motor and electronic apparatus | |
CN113873381A (en) | Vibrating device, bone conduction earphone, wearable equipment and intelligent hardware equipment | |
JP2019201486A (en) | Linear vibration motor and electronic equipment | |
JPWO2010050285A1 (en) | Linear motor and portable device equipped with linear motor | |
JP2011173074A (en) | Vibration motor | |
JP2012039824A (en) | Vibration generator | |
WO2018159600A1 (en) | Vibration generation device and electronic apparatus | |
JP2019068589A (en) | Vibration motor | |
JP2004112937A (en) | Magnetic actuator and tactile display device | |
WO2018171060A1 (en) | Linear vibration motor | |
US20190319524A1 (en) | Power generation element and smart key | |
CN116193338B (en) | Bone conduction sounding device and electronic equipment | |
CN106655696B (en) | Linear vibration motor | |
JP2011200752A (en) | Vibration motor | |
JP2012205450A (en) | Vibration power generator | |
JP2001333565A (en) | Planar motor | |
CN216313372U (en) | Vibrating device, bone conduction earphone, wearable equipment and intelligent hardware equipment | |
JP2004112979A (en) | Actuator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050819 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061003 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070306 |