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電磁振動アクチュエータ コモンズ

国内特許コード P140010795
整理番号 N13092
掲載日 2014年8月7日
出願番号 特願2014-021874
公開番号 特開2015-149845
出願日 平成26年2月7日(2014.2.7)
公開日 平成27年8月20日(2015.8.20)
発明者
  • 卜 穎剛
  • 水野 勉
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 電磁振動アクチュエータ コモンズ
発明の概要 【課題】駆動時の磁気減衰を低減させ、高速振動を可能にして、省エネルギー化、高効率化を図ることを可能にする電磁振動アクチュエータを提供する。
【解決手段】第1のバネ10を介して固定支持部に連繋して支持される第1の可動部20と、第2のバネ12を介して第1の可動部20に連繋して支持される第2の可動部22と、第1の可動部20を往復駆動する、固定支持部に支持された駆動部30とを備え、第1の可動部20及び第2の可動部22、第1のバネ10及び第2のバネ12は、第2の可動部22の共振周波数f2が、第1の可動部20の共振周波数f1を上回る条件に設定され、駆動部30は、第2の可動部22の共振周波数f2を駆動周波数として、第1の可動部20を駆動し、第2の可動部を出力側として用いる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


図9は、電磁式リニア振動アクチュエータ(Linear Oscillatory Actuator:LOA)の基本構造を示す。この振動アクチュエータは、コイル2aと磁性ヨーク2bとを備える駆動部2と、バネ3により駆動部2に対して可動に支持された可動部4とを備える。可動部4には永久磁石5が固定され、エアギャップを介して永久磁石5と駆動部2のコイル2aとが対向して配置される。
駆動部2のコイル2aに交流電流を通電することにより、電磁力の作用によって可動部4がバネ3の伸縮方向に振動駆動され、駆動部2の駆動周波数を共振周波数に設定することにより、可動部4が振動駆動される。バネ3のばね定数K1は共振周波数に関わり、減衰定数C1は振幅に関わる。



図9に示す電磁振動アクチュエータにおいては、可動部4が振動駆動される際に、駆動部2と可動部4とのエアギャップに磁束の変化が生じ、磁性ヨーク2bと永久磁石5に渦電流が発生し磁気減衰が発生する。この磁気減衰の作用は、機械バネの減衰と比較して非常に大きく、振動周波数と振幅の増加とともに顕著になる。図10は、磁気減衰がある場合と無い場合の振動特性を示す。図9に示す振動アクチュエータでは、この磁気減衰の作用により、通常10~100Hz程度を駆動周波数として使用されており、数百または数千Hzでの高速かつ大振幅での駆動は困難である。



本発明者は電磁式リニア振動アクチュエータに関わる技術として、共振周波数以外の周波数による高効率での駆動を可能にする制御方法(特許文献1)、振動アクチュエータを光走査装置に適用した例(特許文献2)について提案している。また、リニア振動アクチュエータにおける可動部の慣性力に起因する振動を抑制する例として、図9に示した可動部4とは別に振幅を抑制する可動部を設け、2つの可動部を逆位相で駆動して慣性力による振動を抑制する例が報告されている(特許文献3)。

産業上の利用分野


本発明は電磁振動アクチュエータに関し、より詳細にはデュアル共振系を備える電磁振動アクチュエータに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1のバネに連繋して支持される第1の可動部と、
第2のバネを介して前記第1の可動部に連繋して支持される第2の可動部と、
前記第1の可動部を往復駆動する駆動部とを備え、
前記第1の可動部及び第2の可動部、前記第1のバネ及び第2のバネは、前記第2の可動部の共振周波数f2が、前記第1の可動部の共振周波数f1を上回る条件に設定され、
前記駆動部は、前記第2の可動部の共振周波数f2を駆動周波数として、前記第1の可動部を駆動し、前記第2の可動部を出力側として用いることを特徴とする電磁振動アクチュエータ。

【請求項2】
前記第1の可動部の減衰定数をC1、第2の可動部の減衰定数をC2とするとき、前記減衰定数C1を前記減衰定数C2よりも大とすることを特徴とする請求項1記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項3】
前記第1の可動部は永久磁石を備え、
前記駆動部は、前記永久磁石との間で電磁力を作用させるコイルとヨークとを備えることを特徴とする請求項1または2記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項4】
前記第1の可動部と第2の可動部は、第1の可動部の振動方向に直列に配置されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項5】
前記第2の可動部は、前記第1の可動部に設けられた収容部に収容され、
前記第1の可動部と第2の可動部は、第1の可動部の振動方向に並列に配置されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか一項記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項6】
前記収容部は、前記第1の可動部を振動方向に貫通して設けられていることを特徴とする請求項5記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項7】
前記第1の可動部は、複数のブロックに分割して設けられた可動部を、前記第2のバネを介して一体的に連結して構成されていることを特徴とする請求項4~6のいずれか一項記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項8】
請求項1記載の電磁振動アクチュエータを利用した光スキャナ用振動アクチュエータであって、
前記第2の可動部が、光を反射するミラー部として構成され、
前記第2のバネが、バネを回転支持軸として前記ミラー部を往復回転するねじりバネとして構成されていることを特徴とする電磁振動アクチュエータ。

【請求項9】
前記第1の可動部及び第2の可動部と、前記第1のバネ及び第2のバネと、前記駆動部を支持する支持枠とが、弾性を備える平板材料からなる平面構造体を基材として形成され、
前記第1の可動部は、前記支持枠に連繋する第1の支持片部を支持軸として往復回転可能に設けられ、
前記第2の可動部は前記第1の可動部に連繋する第2の支持片部を支持軸として往復回転可能に設けられていることを特徴とする請求項8記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項10】
前記第1の支持片部と前記第2の支持片部とが、一直線上に配置されていることを特徴とする請求項9記載の電磁振動アクチュエータ。

【請求項11】
前記第1の可動部を構成する基材に永久磁石が取り付けられ、
前記支持枠に前記駆動部のコイルとヨークとが取り付けられていることを特徴とする請求項10記載の電磁振動アクチュエータ。

国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2014021874thum.jpg
出願権利状態 公開
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