JP2011250637A - ２次元アクチュエータ及び入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルと磁石とを利用して２次元方向の推力を得る２次元アクチュエータの推力を向上することを課題とする。
【解決手段】アクチュエータ２０は、異なる極性の磁石１１、１２を隣り合わせて並べた磁石対１４にコイル１３を重ね、コイル１３の巻線が区画する領域１５と、磁石１１、１２の対向面１６と、が交差するように、磁石１１、１２とコイル１３とを組み合わせて配置した推力発生部１０を複数備え、推力発生部１０ａ、１０ｂの磁石１１、１２同士の対向面１４ａと１４ｂとが互いに直交するように配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、コイルと磁石とを利用して２次元方向の推力を得る２次元アクチュエータに関する。

近年、ユーザへのフィードバック機能を有するユーザインタフェースとして、アクチュエータを具備した装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１で開示された装置は、平面状に配した磁石と対向するようにコイルを配置し、このコイルに供給する電流を制御することによりコイルを相対移動させるように構成されている。従って、このアクチュエータを制御することでユーザの触覚を刺激することが可能となる。

例えばパーソナルコンピュータで広く使用されるマウスに上記のアクチュエータを組込んだ場合、クリックポイントをバイブレーションにより知覚させたり、コンピュータゲーム等で銃を撃っている感覚や弓を射っている感覚を擬似的にユーザへ与えることが可能となるなど、コンピュータからマウスを介してユーザへ色々な情報を伝達できるようになる。換言すれば、従来のマウスをマンマシンインターフェースの一つとして活用することが可能となる。

ところが、このような触覚によりユーザへ情報をフィードバックする装置は、搭載スペースや電力を要するため、マウスのような小型の装置に組み込む場合、装置の小型化、省電力化が求められる。特許文献２の入力装置は、小型で、組立てが容易であり、従来のデバイスに組込んで円滑に使用でき、動作のオン／オフを切り替えるスイッチ機構が設けられている。これにより、特許文献２の入力装置は、マウス等の小型の機器に組み込み、ユーザへのフィードバック機能を有するユーザインタフェースとして利用できる。

特開２０００−３３０６８８号公報 特開２００４−２０６５９６号公報

上記の入力装置は、使用する場面が増加するに従い、操作性、使用感などで様々な要求が出現するため、依然として改良することが求められる。様々な状況での使用を考慮すると、アクチュエータの推力を向上することにより、アクチュエータの用途が拡大するものと考えられる。また、入力装置を小型化することにより、アクチュエータの推力が低下してしまうことを防ぐ必要がある。そこで、本発明は、２次元アクチュエータの推力を向上することを課題とする。

かかる課題を解決する本発明の２次元アクチュエータは、異なる極性の磁石を隣り合わせて並べた磁石対にコイルを重ね、前記コイルの巻線が区画する領域と、前記磁石同士の対向面と、が交差するように、前記磁石と前記コイルとを組み合わせて配置した推力発生部を複数備え、前記磁石同士の対向面が互いに直交するように配置されたことを特徴とする。このような構成とすることにより、複数の推力発生部を備え、アクチュエータの推力を向上できる。また、このような構成によると、１つの推力発生部がもたらす推力方向と、この推力発生部と対向面が互いに直交する推力発生部がもたらす推力方向は直交し、これら２つの推力発生部により、２次元方向のあらゆる動きが制御できる。

上記２次元アクチュエータは、金属板を備え、前記磁石対側を前記金属板に向けた２つの前記推力発生部が前記金属板を挟み込む構成とすることができる。また、上記２次元アクチュエータは、金属板を備え、前記コイル側を前記金属板に向けた２つの前記推力発生部が前記金属板を挟み込む構成とすることができる。このような構成とすることにより、推力発生部が推力を得る２次元の面に対して直交する方向に重ねて構成されるため、２次元面のスペースを拡大することなく、推力を向上することができる。また、金属板がヨークとして機能することにより、磁力を効率よく利用することができる。

上記２次元アクチュエータにおいて、前記複数の推力発生部は１つの極性の磁石を共有する構成とすることができる。このような構成とすることにより、磁石の部品点数を削減できるとともに、スペースを有効活用しアクチュエータを小型化できる。

上記２次元アクチュエータにおいて、前記複数の推力発生部のコイルが、並べて配置した前記磁石の同一面に配置された構成とすることができる。このような構成とすることにより、スペースを有効活用し、アクチュエータを小型化できる。

この２次元アクチュエータにおいて、前記コイルが配置されていない側の面に他のコイルを備え、前記他のコイルは、前記他のコイルの巻線が区画する領域と、前記磁石同士の対向面とが交差するように配置された構成とすることができる。このような構成とすることにより、推力を得る２次元の面に対して直交する方向にコイルを増加することにより、２次元面のスペースを拡大することなく、推力を向上することができる。

上記２次元アクチュエータにおいて、前記コイルが前記磁石の同一面に配置された複数の推力発生部のユニットと、金属板と、を備え、前記ユニットの前記磁石側を金属板に向け、２つのユニットが前記金属板を挟み込む構成とすることができる。このような構成とすることにより、推力を得る２次元の面に対して直交する方向に推力発生部を重ねて構成するため、２次元面のスペースを拡大することなく、推力を向上することができる。また、金属板がヨークとして機能することにより、磁力を効率よく利用することができる。

上記２次元アクチュエータにおいて、前記磁石は多極着磁された磁石とすることができる。これにより、磁石を選択する自由度を広げることができる

上記２次元アクチュエータにおいて、前記磁石対を固定し、前記コイルを相対移動させる構成とすることができる。また、上記２次元アクチュエータにおいて、前記コイルを固定し、前記磁石対を相対移動させる構成とすることができる。すなわち、コイル、磁石対のどちらを固定し、どちらを移動させることにしても小型化し推力を向上させたアクチュエータを構成することができる。

また、本発明の入力装置は、上記構成の２次元アクチュエータを備えたことを特徴とする。これにより、推力の向上した２次元アクチュエータを備えた入力装置を提供できる。

本発明の２次元アクチュエータは、複数の推力発生部を備えたことにより、アクチュエータの推力を向上できる。

実施例１の推力発生部の構成を示した説明図である。 実施例１のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図２（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 図３のデータ取得に用いた磁石のＢ−Ｈカーブを示した図である。 実施例２のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図５（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 実施例２のアクチュエータを組み込んだ入力装置を示した説明図である。 実施例３のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図８（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 実施例３のアクチュエータを組み込んだ入力装置を示した説明図である。 実施例４のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図１１（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 実施例５のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図１３（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 実施例６のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図１５（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 実施例７のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図１７（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 他の実施例のアクチュエータの構成を示した説明図である。 他の実施例のアクチュエータの構成を示した説明図である。 図１９（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。 図２０（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力との関係を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。初めに本発明の原理について説明する。
図１は本発明の推力発生部１０の構成を示した説明図である。図１（ａ）は推力発生部１０の斜視図である。図１（ｂ）は、推力発生部１０の平面図を示し、図１（ｃ）は推力発生部１０の正面図、図１（ｄ）は推力発生部１０の側面図を示している。推力発生部１０は、磁石１１、磁石１２、コイル１３を備えている。磁石１１は表面がＮ極に着磁され、磁石１２は表面がＳ極に着磁された磁石である。磁石１１と磁石１２とを隣り合わせて並べて磁石対１４が構成されている。コイル１３はこの磁石対１４の上に重ねられている。磁石１１と磁石１２とコイル１３はコイル１３の巻線が区画する内側の領域１５と、磁石１１と磁石１２とが対向する対向面１６とが交差するように組み合わせて配置されている。

本発明は、いわゆる、フレミングの左手の法則を応用した発明である。フレミングの左手の法則によると、図１中のコイル１３に矢示Ａ１で示す方向に電流を印加すると、コイル１３が矢示Ａ２の方向へ推力を受ける。また、コイル１３に反対向き、すなわち矢示Ｂ１で示す方向の電流を印加すると、コイル１３が矢示Ｂ２の方向へ推力を受ける。磁石対１４を固定し、コイル１３を滑動可能な移動部材に固定し、コイル１３への電流を制御すると、コイル１３を矢示Ａ２、Ｂ２方向へ移動させることができる。

なお、図１で示した磁石１１、磁石１２はいわゆる、永久磁石であっても電磁石であってもよい。また、コイル１３を固定し、磁石対１４を移動させるように構成することも可能である。

次に、本実施例のアクチュエータ２０の構成について説明する。
図２は本実施例のアクチュエータ２０の構成を示した説明図である。図２（ａ）はアクチュエータ２０の斜視図である。図２（ｂ）は、アクチュエータ２０の平面図を示し、図２（ｃ）はアクチュエータ２０の正面図、図２（ｄ）はアクチュエータ２０の側面図を示し、図２（ｅ）はアクチュエータ２０の底面図を示している。

アクチュエータ２０は２つの推力発生部１０ａ、１０ｂと、金属板２１とを備えている。２つの推力発生部１０ａ、１０ｂは、互いが持つ対向面１６ａ、１６ｂが直交するように配置されている。なお、ここで述べる直交とは、互いの対向面１６ａ、１６ｂが交差する角度が完全な直角でなくともよく、製造上の誤差も含むものとする。さらに、２つの推力発生部１０ａ、１０ｂは、それぞれ磁石対１４ａ、１４ｂ側を金属板２１に向けて、金属板２１を挟み込むように結合されている。すなわち、アクチュエータ２０は、コイル１３ａ、磁石対１４ａ、金属板２１、磁石対１４ｂ、コイル１３ｂの順に重ねられた構成をしている。このようなアクチュエータ２０は、金属板２１を挟み込んだ磁石対１４ａ、１４ｂを固定し、コイル１３ａ、１３ｂを滑動可能な移動部材に固定し、コイル１３ａ、１３ｂへの電流を制御することにより、図２（ａ）中のＸ−Ｙ面内、すなわち２次元面の相対移動を可能とする。また、反対にコイル１３ａ、１３ｂを固定し、磁石対１４ａ、１４ｂを移動部材に固定してもよい。

アクチュエータ２０の構成によると、互いが持つ対向面１６ａ、１６ｂが直交するように配置されているため、一方の推力発生部１０ａがもたらす推力方向（Ｘ軸方向）と、他方の推力発生部１０ｂがもたらす推力方向（Ｙ軸方向）は直交する。２次元平面の動きは２軸の制御により制御できるため、これら２つの推力発生部１０ａ、１０ｂを組み合わせることにより、２次元方向のあらゆる動きを制御できる。アクチュエータ２０のように、推力発生部１０ａ、１０ｂを金属板２１の両面に設けたことにより、片面の場合よりも推力を増加できる。また、金属板２１はヨークとして機能することにより、磁力を効率よく利用することができる。

図３は、図２（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル１３ａの位置、縦軸にコイル１３ａに生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、図４に示したような１３１７０Ｇ（Ｈ＝０Ｏｅ）、−１２８７５Ｏｅ（Ｂ＝０Ｇ）のＢ−Ｈカーブを描く磁石１１ａ、磁石１２ａを用い、コイル１３ａに電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル１３ａの中心が磁石対１４ａの対向面１６ａに重なる位置がコイル１３ａの位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、±４ｍｍ位置がずれた所でもほぼ変わらぬ大きさの荷重Ｎが生じることが確認できる。また、推力発生部１０ｂのコイル１３ｂに印加する電流と、用いる磁石１１ｂ、１２ｂが推力発生部１０ａと同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図３と同様の結果が得られる。

次に本発明の実施例２について説明する。
図５は本実施例のアクチュエータ４０を示した説明図である。図５（ａ）はアクチュエータ４０の斜視図である。図５（ｂ）は、アクチュエータ４０の平面図を示し、図５（ｃ）はアクチュエータ４０の正面図、図５（ｄ）はアクチュエータ４０の側面図を示し、図５（ｅ）はアクチュエータ４０の底面図を示している。本実施例のアクチュエータ４０は、磁石３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂを小型にした推力発生部３０ａ、３０ｂを備えた点で、実施例１のアクチュエータ２０と異なる。また、磁石のサイズ変更に伴い、金属板４１の大きさも変更した点においても異なっている。なお、コイル１３ａ、１３ｂは実施例１と同様であり、磁石対３４ａ、３４ｂやコイル１３ａ、１３ｂの位置関係も実施例１と同様である。ここでは、その詳細な説明は省略する。アクチュエータ４０は、実施例１のアクチュエータ３０同様に、一方の推力発生部がＸ軸方向の推力を発生させ、他方の推力発生部がＹ軸方向の推力を発生させる。これにより、Ｘ−Ｙ平面のあらゆる動きを制御できる。また、両面に推力発生部を設けたことにより、推力を増加できる。

図６は、図５（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル１３ａの位置、縦軸にコイル１３ａに生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、実施例１と同様のＢ−Ｈカーブを描く磁石３１ａ、磁石３２ａを用い、コイル１３ａに電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル１３ａの中心が磁石対３４ａの対向面３６ａに重なる位置がコイル１３ａの位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、±４ｍｍ位置がずれた所でもほぼ変わらぬ大きさの荷重Ｎが生じることが確認できる。また、推力発生部３０ｂのコイル１３ｂに印加する電流と、用いる磁石３１ｂ、３２ｂが推力発生部３０ａと同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図６と同様の結果が得られる。

次に、アクチュエータ４０を組み込んだ入力装置５０の構成について説明する。
図７はアクチュエータ４０を組み込んだ入力装置５０を示した説明図である。図７（ａ）は入力装置５０の斜視図である。図７（ｂ）は、入力装置５０の平面図を示し、図７（ｃ）は入力装置５０の正面図、図７（ｄ）は入力装置５０の側面図を示し、図７（ｅ）は入力装置５０の底面図を示している。この入力装置５０は、例えば、マウスやコントローラ等に組み込まれる一部品の形態である。

入力装置５０は、矩形状の天板５１、矩形状の底板５２、側板５３、移動機構５４とを備えている。天板５１の中央部には孔５１ａが形成されている。天板５１の３辺には側板５３が接合し、側板５３は底板５２の３辺に接合している。天板５１、底板５２、側板５３は主に入力装置５０の外郭を構成している。側板５３にはアクチュエータ４０の金属板４１が結合されている。金属板４１には磁石対３４ａ、３４ｂが結合されていることから、磁石対３４ａ、３４ｂが天板５１、底板５２に固定されている。

移動機構５４は、スライダ部５５、操作部５６、第１案内部５７、第２案内部５８を備えている。スライダ部５５は天面５５ａと底面５５ｂと、天面５５ａと底面５５ｂとを結合する結合部５５ｃとを備えている。天面５５ａの下面にコイル１３ａが固定され、底面５５ｂの上部にコイル１３ｂが固定されている。スライダ部５５の天面５５ａの上側には操作部５６が設けられ、スライダ部５５とともに移動する。この操作部５６にはキートップ（図示しない）が接続されて、ユーザが操作を行うことができる。操作部５６は第１案内部５７により、図７（ａ）中のＸ軸方向へ摺動可能に保持されている。さらに、第１案内部５７は第２案内部５８により、図７（ａ）中のＹ軸方向へ摺動可能に保持されている。この第２案内部５８は天板５１の孔５１ａに保持されている。これにより、操作部５６は、天板５１に設けられた孔５１ａから突出するように組み付けられている。

この入力装置５０によると、磁石対３４ａ、３４ｂに固定し、コイル１３ａ、１３ｂを移動機構５４に固定したことにより、コイル１３ａ、１３ｂに電流を引加することにより、移動機構５４のスライダ部５５が天板５１、底板５２に対して相対的にＸ−Ｙ平面を移動する。スライダ部５５の移動に伴い、操作部５６が移動して、操作部５６に接触したユーザへ変位を伝えて信号を伝達することができる。

以上の本実施例のアクチュエータ４０は、磁石の大きさを小型にしたことにより製造コストを減少できる。また、磁石を小型化したことにより、磁石を取り除いたスペースに他の構成物を配置することにより、入力装置５０を小型化することができる。

次に本発明の実施例３について説明する。
図８は本実施例のアクチュエータ６０を示した説明図である。図８（ａ）はアクチュエータ６０の斜視図である。図８（ｂ）は、アクチュエータ６０の平面図を示し、図８（ｃ）はアクチュエータ６０の正面図、図８（ｄ）はアクチュエータ６０の側面図を示し、図８（ｅ）はアクチュエータ６０の底面図を示している。本実施例のアクチュエータ６０は、実施例２における推力発生部３０ａ、３０ｂのコイル１３ａ、１３ｂ側を金属板４１に向けて、金属板４１を挟み込むように結合した構成をしている。すなわち、アクチュエータ６０は、磁石対３４ａ、コイル１３ａ、金属板４１、コイル１３ｂ、磁石対３４ｂ、の順に重ねられた構成をしている。アクチュエータ６０は、実施例２のアクチュエータ４０同様に、一方の推力発生部がＸ軸方向の推力を発生させ、他方の推力発生部がＹ軸方向の推力を発生させる。これにより、Ｘ−Ｙ平面のあらゆる動きを制御できる。また、両面に推力発生部を設けたことにより、推力を増加できる。

図９は、図８（ａ）におけるＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル１３ａの位置、縦軸にコイル１３ａに生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、実施例２と同様の磁石３１ａ、磁石３２ａを用い、コイル１３ａに電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル１３ａの中心が磁石対３４ａの対向面３６ａに重なる位置がコイル１３ａの位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、±４ｍｍ位置がずれた所でもほぼ変わらぬ大きさの荷重Ｎが生じることが確認できる。また、推力発生部３０ｂのコイル１３ｂに印加する電流と、用いる磁石３１ｂ、３２ｂが推力発生部３０ａと同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図９と同様の結果が得られる。

図１０はアクチュエータ６０を組み込んだ入力装置７０を示した説明図である。図１０（ａ）は入力装置７０の斜視図である。図１０（ｂ）は、入力装置７０の平面図を示し、図１０（ｃ）は入力装置７０の正面図、図１０（ｄ）は入力装置７０の側面図を示し、図１０（ｅ）は入力装置７０の底面図を示している。この入力装置７０は、例えば、マウスやコントローラ等に組み込まれる一部品の形態である。

入力装置７０は、実施例２の入力装置５０におけるアクチュエータ４０に代えてアクチュエータ６０を組み込んだ構成をしている。入力装置７０のスライダ部５５の天面５５ａの下部にコイル１３ａが固定され、スライダ部５５の底面５５ｂの上部にコイル１３ｂが固定されている。一方、磁石対３４ａが天板５１に固定され、磁石対３４ｂは底板５２に固定されている。なお、その他の構成は実施例２の入力装置５０と同一であり、ここではその詳細な説明を省略する。

次に本発明の実施例４について説明する。
図１１は本実施例のアクチュエータ８０を示した説明図である。図１１（ａ）はアクチュエータ８０の斜視図である。図１１（ｂ）は、アクチュエータ８０の平面図を示し、図１１（ｃ）はアクチュエータ８０の正面図、図１１（ｄ）はアクチュエータ８０の側面図を示し、図１１（ｅ）はアクチュエータ８０の底面図を示している。

本実施例のアクチュエータ８０は、磁石８１と、磁石８１と極性の異なる２つの磁石８２、８３と、コイル８４、８５とを備えている。磁石８２、８３は、それぞれ、磁石８１に隣り合わせて配置されている。特に、磁石８２と磁石８１との対向面８６と、磁石８３と磁石８１との対向面８７とが直交するように配置されている。なお、ここで述べる直交について、対向面８６と対向面８７とが交差する角度が完全な直角でなくともよく、製造上の誤差も含むものとする。

コイル８４、８５は、並べて配置された磁石８１、８２、８３の同一面に配置されている。特に、コイル８４は、コイル８４の巻線が区画する内側の領域８４ａと、対向面８６とが交差するように配置され、コイル８５は、コイル８５の巻線が区画する内側の領域８５ａと、対向面８７とが交差するように配置されている。

このように構成されたアクチュエータ８０は、実施例１で説明した推力発生部１０を並べたものと同様の効力を有する。すなわち、磁石８１を共有する推力発生部が複数備えられているものと同様である。従って、このような磁石８１、８２、８３を固定し、コイル８４、８５を滑動可能な移動部材に固定し、コイル８４、８５への電流を制御することにより、コイル移動部材をＸ−Ｙ平面、すなわち２次元面において移動させることができる。また、推力発生部を複数設けたことにより推力を増加できる。

このアクチュエータ８０では、複数の推力発生部において磁石を共有したことにより、磁石の部品点数を削減できる。また、３つの磁石同士の対向面が直交する配置さえできれば、磁石８１、８２、８３の形状を柔軟に変更することができるため、配置可能なスペースの形状が多岐に亘る。このため、従来では配置できなかったスペースへもアクチュエータ８０を配置できるので、スペースを有効活用することができる。

図１２は、図１１（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル８５の位置、縦軸にコイル８５に生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、実施例１と同様のＢ−Ｈカーブを描く磁石８１、磁石８３を用い、コイル８５に電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル８５の中心が対向面８７に重なる位置がコイル８５の位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、原点から離れるほど荷重Ｎが減少することが確認できる。また、コイル８４に印加する電流とコイル８５に印加する電流とが同一で、磁石８２と磁石８３とが同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図１２と同様の結果が得られる。

次に本発明の実施例５について説明する。
図１３は本実施例のアクチュエータ９０を示した説明図である。図１３（ａ）はアクチュエータ９０の斜視図である。図１３（ｂ）は、アクチュエータ９０の平面図を示し、図１３（ｃ）はアクチュエータ９０の正面図、図１３（ｄ）はアクチュエータ９０の側面図を示し、図１３（ｅ）はアクチュエータ９０の底面図を示している。

本実施例のアクチュエータ９０は、実施例４のアクチュエータ８０の構成に、コイル９１、９２を加えた構成をしている。コイル９１、９２は、コイル８４、８５の配置されていない面、すなわちコイル８４、８５が配置された面９３の反対側の面９４に配置されている。コイル９１は、コイル９１の巻線が区画する内側の領域９１ａと、対向面８７とが交差するように配置され、コイル９２は、コイル９２の巻線が区画する内側の領域９２ａと、対向面８６とが交差するように配置されている。

このように構成されたアクチュエータ８０は、実施例１で説明したアクチュエータ２０を並べたものと同様の効力を有する。磁石８１、８２、８３を固定し、コイル８４、８５、９１、９２を滑動可能な移動部材に固定し、コイル８４、８５、９１、９２への電流を制御することにより、コイル移動部材をＸ−Ｙ平面、すなわち２次元面において移動させることができる

図１４は、図１３（ａ）のＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル８５の位置、縦軸にコイル８５に生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、実施例４同様の磁石８１、磁石８３を用い、コイル８５、９２に電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル８５、９２の中心が対向面８７に重なる位置がコイル８５、９２の位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、原点から離れるほど荷重Ｎが減少することが確認できる。また、コイルを２倍にしたことから、実施例４のコイル位置と推力の関係と比較して、推力が２倍になっていることが分かる。さらに、コイル８４、９１に印加する電流とコイル８５、９２に印加する電流とが同一で、磁石８２と磁石８３とが同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図１４と同様の結果が得られる。

次に本発明の実施例６について説明する。
図１５は本実施例のアクチュエータ１００を示した説明図である。図１５（ａ）はアクチュエータ１００の斜視図である。図１５（ｂ）は、アクチュエータ１００の平面図を示し、図１５（ｃ）はアクチュエータ１００の正面図、図１５（ｄ）はアクチュエータ１００の側面図を示し、図１５（ｅ）はアクチュエータ１００の底面図を示している。

本実施例のアクチュエータ１００は、実施例４のアクチュエータ８０と同一構成のユニット１０１で金属板１０２を挟んだ構成をしている。すなわち、アクチュエータ１００は、コイルが磁石の同一面に配置された複数の推力発生部を有するユニット１０１の磁石側を金属板１０２に向けて、ユニット１０１により金属板１０２を挟みこんだ構成である。なお、図１５（ａ）中、実施例４のアクチュエータ８０と同一の構成要素については同一の参照番号を付している。

このようなアクチュエータ１００は、２次元の面（Ｘ−Ｙ面）に対して直交する方向に推力発生部を重ねて構成するため、２次元面のスペースを拡大することなく、推力を向上することができる。

図１６は、図１５（ａ）におけるＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。コイルへ印加した電流は実施例４の場合と同様である。図１６によると、アクチュエータ１００は、実施例４のアクチュエータ８０の２倍の推力が得られる。

次に本発明の実施例７について説明する。
図１７は本実施例のアクチュエータ１１０を示した説明図である。図１７（ａ）はアクチュエータ１１０の斜視図である。図１７（ｂ）は、アクチュエータ１１０の平面図を示し、図１７（ｃ）はアクチュエータ１１０の正面図、図１７（ｄ）はアクチュエータ１１０の側面図を示し、図１７（ｅ）はアクチュエータ１１０の底面図を示している。

本実施例のアクチュエータ１１０は、磁石１１１と、磁石１１１と極性の異なる４つの磁石１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄと、コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄとを備えている。磁石１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄは、それぞれ、磁石１１１に隣り合わせて配置されている。特に、磁石１１２ａ、１１２ｃのそれぞれと磁石１１１との対向面１１４ａ、１１４ｃと、磁石１１２ｂ、１１２ｄと磁石１１１との対向面１１４ｂ、１１４ｄが直交するように配置されている。なお、ここで述べる直交について、互いの対向面とが交差する角度が完全な直角でなくともよく、製造上の誤差も含むものとする。

コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄは、磁石１１１の同一面に配置されている。コイル１１３ａは、コイル１１３ａの巻線が区画する内側の領域１１５ａと、対向面１１４ａとが交差するように配置されている。また、コイル１１３ｂは、コイル１１３ｂの巻線が区画する内側の領域１１５ｂと、対向面１１４ｂとが交差するように配置され、コイル１１３ｃは、コイル１１３ｃの巻線が区画する内側の領域１１５ｃと、対向面１１４ｃとが交差するように配置され、コイル１１３ｄは、コイル１１３ｄの巻線が区画する内側の領域１１５ｄと、対向面１１４ｄとが交差するように配置されている。

このように構成されたアクチュエータ８０は、実施例１で説明した推力発生部１０を並べたものと同様の効力を有する。すなわち、磁石１１１を共有する推力発生部が複数備えられているものと同様である。磁石１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを固定し、コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄを滑動可能な移動部材に固定し、コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄへの電流を制御することにより、コイル移動部材をＸ−Ｙ平面、すなわち２次元面において移動させることができる。

図１８は、図１７（ａ）におけるＸ方向におけるコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。横軸にコイル１１３ｂ、１１３ｄの位置、縦軸にコイル１１３ｂ、１１３ｃに生じる荷重Ｎをとっている。ここでは、実施例１同様のＢ−Ｈカーブを描く磁石１１１、１１２ｂ、１１２ｃを用い、コイル１１３ｂ、１１３ｃに電流２００ｍＡを印加した場合の例を示している。コイル１１３ｂ、１１３ｃの中心が対向面１１４ｂ、１１４ｄに重なる位置がコイル１１３ｂ、１１３ｃの位置の原点である。この原点で最も大きな荷重Ｎが生じ、原点から離れるほど荷重Ｎが減少することが確認できる。また、コイル１１３ａ、１１３ｄに印加する電流とコイル１１３ｂ、１１３ｃに印加する電流とが同一で、磁石１１２ｂ、１１２ｃと磁石１１２ａ、１１２ｄとが同一であれば、Ｙ方向におけるコイル位置と推力との関係もここで示した図１７と同様の結果が得られる。
（その他の実施例）

次に本発明の実施例７の応用例について説明する。
図１９はアクチュエータ１２０を示した説明図である。図１９（ａ）はアクチュエータ１２０の斜視図である。図１９（ｂ）は、アクチュエータ１２０の平面図を示し、図１９（ｃ）はアクチュエータ１２０の正面図、図１９（ｄ）はアクチュエータ１２０の側面図を示し、図１９（ｅ）はアクチュエータ１２０の底面図を示している。
図２０はアクチュエータ１３０を示した説明図である。図２０（ａ）はアクチュエータ１３０の斜視図である。図２０（ｂ）は、アクチュエータ１３０の平面図を示し、図２０（ｃ）はアクチュエータ１３０の正面図、図１９（ｄ）はアクチュエータ１３０の側面図を示し、図２０（ｅ）はアクチュエータ１３０の底面図を示している。

アクチュエータ１２０は、実施例７のアクチュエータ１１０の構成に、コイル１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄを加えた構成をしている。コイル１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、コイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄの配置されていない面、すなわちコイル１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄが配置された面１２２の反対側の面１２３に配置されている。コイル１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄは、磁石の対向面とコイルの巻線が区画する内側の領域とが交差するように配置されている。

アクチュエータ１３０は、実施例７のアクチュエータ１１０と同一構成のユニット１３１で金属板１３２を挟んだ構成をしている。すなわち、アクチュエータ１３０は、コイルが磁石の同一面に配置された複数の推力発生部を有するユニット１３１の磁石側を金属板１３２に向けて、ユニット１３１により金属板１３２を挟みこんだ構成である。なお、図２０（ａ）中、アクチュエータ１１０と同一の構成要素については同一の参照番号を付している。

図２１は、アクチュエータ１２０のコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。図２２は、アクチュエータ１３０のコイル位置と推力（荷重Ｎ）との関係を示した図である。図２１、図２２ともに、コイルへ印加した電流は実施例７の場合と同様である。いずれも、実施例７の場合に比べほぼ２倍の推力が得られる。

本発明による入力装置は、マウス等に組み込むだけでなく、他の装置、例えば車両等のステアリングに組み込むことで、運転時にドライバが運転から注意をそらすことなく、オーディオ機器やエアーコントローラやナビゲーション装置を操作することが可能となるなど、従来一方方向であった情報の伝達を双方向としたことから種々の副次的効果を得ることも可能となる。

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

例えば、実施例２、３で示した入力装置は、実施例１、４乃至７のいずれかのアクチュエータを備える構成とすることもできる。このうち、実施例４などの片面のみにコイルが配置されたアクチュエータは、コイルをスライダ部５５の天面５５ａに固定する構成とすることができる。

１０、１０ａ、１０ｂ、３０ａ、３０ｂ 推力発生部
１１、１２、１１ａ、１２ａ、１１ｂ、１２ｂ 磁石
１３、１３ａ、１３ｂ コイル
１４、１４ａ、１４ｂ、３４ａ、３４ｂ 磁石対
１５、１５ａ、１５ｂ 領域
１６、１６ａ、１６ｂ、３６ａ、３６ｂ 対向面
２０、３０、４０、６０ アクチュエータ
２１、４１ 金属板
３１ａ、３１ｂ 磁石
５０、７０ 入力装置
８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０ アクチュエータ
８１、８２、８３ 磁石
８４、８５、９１、９２ コイル
８４ａ、８５ａ、９１ａ、９２ａ 領域
８６、８７ 対向面
１０１、１３１ ユニット
１０２、１３２ 金属板
１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ 磁石
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ コイル
１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、１２１ｄ コイル

Claims (11)

1. 異なる極性の磁石を隣り合わせて並べた磁石対にコイルを重ね、前記コイルの巻線が区画する領域と、前記磁石同士の対向面と、が交差するように、前記磁石と前記コイルとを組み合わせて配置した推力発生部を複数備え、
   前記磁石同士の対向面が互いに直交するように配置されたことを特徴とする２次元アクチュエータ。
2. 金属板を備え、
   前記磁石対側を前記金属板に向けた２つの前記推力発生部が前記金属板を挟み込むことを特徴とする請求項１記載の２次元アクチュエータ、
3. 金属板を備え、
   前記コイル側を前記金属板に向けた２つの前記推力発生部が前記金属板を挟み込むことを特徴とする請求項１記載の２次元アクチュエータ。
4. 前記複数の推力発生部は１つの極性の磁石を共有することを特徴とする請求項１記載の２次元アクチュエータ。
5. 前記複数の推力発生部のコイルが、並べて配置した前記磁石の同一面に配置されたことを特徴とする請求項４記載の２次元アクチュエータ。
6. 前記磁石の前記コイルが配置されていない側の面に他のコイルを備え、
   前記他のコイルは、前記他のコイルの巻線が区画する領域と、前記磁石同士の対向面とが交差するように配置されたことを特徴とする請求項５記載の２次元アクチュエータ。
7. 前記コイルが前記磁石の同一面に配置された複数の推力発生部を有するユニットと、
   金属板と、
   を備え、
   前記ユニットの前記磁石側を金属板に向け、２つのユニットが前記金属板を挟み込む請求項５記載の２次元アクチュエータ。
8. 前記磁石は多極着磁された磁石とすることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の２次元アクチュエータ。
9. 前記磁石対を固定し、前記コイルを相対移動させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の２次元アクチュエータ。
10. 前記コイルを固定し、前記磁石対を相対移動させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の２次元アクチュエータ。
11. 請求項１乃至１０のいずれか一項記載の２次元アクチュエータを備えたことを特徴とする入力装置。

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