專利名稱：降低漏磁量的磁性激勵器及觸覺呈現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠降低裝置外部的漏磁量并能夠穩(wěn)定工作的磁性激勵器及觸覺呈現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
近幾年，通過電磁間相互作用產(chǎn)生驅(qū)動力的磁性激勵器已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。隨著信息傳送裝置的不斷發(fā)展，視覺、聽覺以外的觸覺也成為傳送信息的重要手段，將小型磁性激勵器安裝到鼠標等指示裝置中，就可以實現(xiàn)一種能夠?qū)⒄饎觽鹘o手指尖的觸覺呈現(xiàn)裝置。
在特開2000-330688號公報中記載了安裝有磁性激勵器的觸覺呈現(xiàn)裝置。如圖16A所示，指示裝置100內(nèi)安裝有磁性激勵器，并設(shè)有與該磁性激勵器相連的傳送部18。使用時，如圖16B所示，讓手指尖先接觸傳送部18，來自磁性激勵器的震動就可以傳給手指尖。
圖17和圖18分別表示內(nèi)藏在觸覺呈現(xiàn)裝置中的磁性激勵器的側(cè)視圖和主要部分的展開斜視圖。
如圖17所示，磁性激勵器是由磁鐵陣列10、平面線圈12、偏轉(zhuǎn)板14a、14b、螺旋柱16、傳送部18、滑動部20以及連接部22構(gòu)成。如圖18所示，磁鐵陣列10包括磁鐵10a-10d，平面線圈12包括平面線圈12a-12d。
磁鐵10a-10d以異磁極相對的方式排列在偏轉(zhuǎn)板14a上。平面線圈12a-12d分別與磁鐵10a-10d相對應(yīng)且相互之間留有一定間隔，而且每個線圈都跨設(shè)在多塊磁鐵上。偏轉(zhuǎn)板14b將平面線圈12蓋住。偏轉(zhuǎn)板14a與14b之間留有一定間隔并通過螺旋柱16支撐住。
如圖17所示，傳送部18通過連接部22與平面線圈12a-12d連接在一起。另一方面，滑動部20使傳送部18與外部部件26結(jié)合起來并可以相互滑動。
磁鐵10a-10d會在偏轉(zhuǎn)板14a與14b之間產(chǎn)生磁場。在磁場中，平面線圈12a-12d中的電流會使平面線圈12a-12d上產(chǎn)生電磁力，從而驅(qū)動傳送部18。如圖18所示，使磁鐵10a-10d的N極和S極沿Z軸方向放置，并將平面線圈12放置在X-Y平面內(nèi)，那么在X-Y平面內(nèi)就能夠產(chǎn)生驅(qū)動力。
內(nèi)藏在指示裝置中的磁性激勵器應(yīng)該盡可能地減小外觀尺寸，但應(yīng)盡量保證較大的可動范圍。對于尺寸，為了獲得盡可能大的驅(qū)動力，應(yīng)防止外部的漏磁，并提高磁場與線圈電流的相互作用。另外，為了防止(漏磁)對外部儀器(比如顯示器或磁卡等)產(chǎn)生影響，必須要盡可能降低從磁性激勵器的磁鐵中泄漏出的磁通。
但是，傳統(tǒng)的磁性激勵器存在下述問題。
(A)在磁性激勵器的上部與下部中，偏轉(zhuǎn)板14a及14b會阻斷磁場，抑制了外部的漏磁。但是，在磁性激勵器的側(cè)面，卻不能安裝在平面線圈12移動之后用來防止裝置之間發(fā)生干擾的偏轉(zhuǎn)板，側(cè)面的漏磁情況要比上下方的情況嚴重。因此，導(dǎo)致產(chǎn)生驅(qū)動力的磁場被削弱，并且外部儀器受到的影響比較嚴重。此外，隨著平面線圈12離開磁性激勵器的中心位置，由于側(cè)面漏磁會使磁場容易受到影響，因此無法得到充足的驅(qū)動力。
(B)為了防止問題(A)的發(fā)生，將偏轉(zhuǎn)板設(shè)在磁性激勵器的側(cè)部，但為了得到與以前相等的可動范圍，必須要將磁性激勵器的身體做大，因此無法達到減小外觀尺寸與重量的要求。
(C)在磁性激勵器中，如圖19所示，移動平面線圈12直到磁鐵10的邊緣處，平面線圈12的一側(cè)會接近2個磁鐵的邊界附近。在相鄰磁鐵的邊界附近處，N極與S極接近，從N極到S極會產(chǎn)生水平磁場。如圖19所示，該磁場會導(dǎo)致平面線圈12所在平面內(nèi)的驅(qū)動力方向以外的方向上產(chǎn)生不必要的驅(qū)動力。
因此，當平面線圈12靠近磁鐵的邊界處時，就會傾斜或與碰到其它部件。特別是，平面線圈移動到12X方向或Y方向的邊緣部分時，幾乎所有的平面線圈12都會在垂直方向產(chǎn)生驅(qū)動力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述傳統(tǒng)技術(shù)中存在的問題，提供了一種不用在側(cè)面上加裝新的部件而保持原來的尺寸與重量，并可以降低側(cè)面的漏磁量，能夠在可動范圍內(nèi)穩(wěn)定地工作的磁性激勵器及觸覺呈現(xiàn)裝置。
本發(fā)明采用下述結(jié)構(gòu)成功地解決了上述各種問題。
本發(fā)明中的磁性激勵器包括異磁極相互面對排列的磁鐵、至少一部分被磁極穿過的線圈，在磁鐵產(chǎn)生的磁場中，線圈中的電流使該線圈受到驅(qū)動力的作用。
另外，本發(fā)明也是一種通過振動來刺激動物觸覺的觸覺呈現(xiàn)裝置，該裝置中包括一種具有如下特征的磁性激勵器包括異磁極相互面對排列的磁鐵和至少一部分被磁極穿過的線圈，在由前述磁鐵產(chǎn)生的磁場中，線圈中的電流會使該線圈受到驅(qū)動力的作用。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明中的激勵器包括具有第1個面及第2個面的平板狀第1偏轉(zhuǎn)板；具有第3個面及第4個面，且第3個面與第1偏轉(zhuǎn)板的第2個面對向設(shè)計的平板狀第2偏轉(zhuǎn)板；固定在第1偏轉(zhuǎn)板的第2個面上的幾塊磁鐵；設(shè)置在磁鐵與第2偏轉(zhuǎn)板之間且與第2偏轉(zhuǎn)板的第3個面平行的幾個線圈；將幾個線圈整體固定住的線圈固定部件；由設(shè)置在第1偏轉(zhuǎn)板的第2個面及第2偏轉(zhuǎn)板的第3個面雙方或者一方的四周上的磁性體構(gòu)成的磁屏蔽部。


圖1、本發(fā)明實施例中磁性激勵器的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖2、本發(fā)明實施例中磁性激勵器的主要部分的展開斜視圖。
圖3A、本發(fā)明實施例中磁性激勵器中的平面線圈電流與驅(qū)動方向關(guān)系的說明圖。
圖3B-圖3D本發(fā)明實施例中磁性激勵器中的平面線圈電流與驅(qū)動方向關(guān)系的說明圖。
圖4、本發(fā)明實施例中磁性激勵器中的平面線圈上產(chǎn)生的驅(qū)動力的說明圖。
圖5、比較例及本發(fā)明實施例中外部漏磁的測定位置的表示圖。
圖6、比較例及本發(fā)明實施例中線圈上產(chǎn)生的驅(qū)動力的測定結(jié)果的表示圖。
圖7、比較例及本發(fā)明實施例中線圈上產(chǎn)生的驅(qū)動力的測定結(jié)果的表示圖。
圖8、第2實施例中激勵器的整體斜視圖。
圖9、圖8所示的激勵器I-I截面的截面圖。
圖10、從第2實施例的激勵器中去掉觸覺呈現(xiàn)裝置和第2偏轉(zhuǎn)板后的裝置的斜視圖。
圖11、表示第2實施例中激勵器中的線圈與磁鐵之間關(guān)系的平面圖。
圖12、第2實施例中的激勵器的側(cè)面圖。
圖13、與圖8中的I-I截面相同的變形例中激勵器的截面的截面圖。
圖14、表示變形例中激勵器中的線圈與磁鐵之間位置關(guān)系的底面圖。
圖15、第2實施例中激勵器的漏磁量的評估圖。
圖16A、內(nèi)藏磁性激勵器的觸覺呈現(xiàn)裝置的外觀及使用情況的表示圖。
圖16B、內(nèi)藏磁屏蔽部的觸覺呈現(xiàn)裝置的外觀和使用狀態(tài)的示意圖。
圖17、磁性激勵器結(jié)構(gòu)的側(cè)面表示圖。
圖18、磁性激勵器的主要部分的展開斜視圖。
圖19、磁性激勵器的平面線圈上產(chǎn)生的驅(qū)動力的說明圖。
圖20、比較例及本發(fā)明實施例中外部漏磁的測定結(jié)果的表示圖。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明實施例中的磁性激勵器。
第1實施例圖1以及圖2分別表示本實施例中的磁性激勵器的側(cè)面圖和主要部分的展開斜視圖。
本實施例中的磁性激勵器如圖1所示，具有如下特征它是由磁鐵陣列10及24、平面線圈12、偏轉(zhuǎn)線圈14a、14b、螺旋柱(stud)16、傳送裝置18、滑動裝置20以及連接裝置22組成。磁鐵陣列10和24如圖2所示，分別包括4個磁鐵10a-10d以及磁鐵24a-24b。平面線圈12包括4個平面線圈12a-12d。本實施例中的磁性激勵器除了在下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a上配置磁鐵10a-10d以外，還在上側(cè)偏轉(zhuǎn)板14b上配置了磁鐵24a-24d。
磁鐵10a-10d位于下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a上并且使異磁極向著Z軸方向排列。例如圖2所示，若使磁鐵10a的N極向著磁性激勵器內(nèi)部擺放，就使磁鐵10b的S極、磁鐵10c的S極以及磁鐵10d的N極向著磁性激勵器內(nèi)部擺放。在本實施例中，磁石10a-10d分別選用永久磁鐵，但也可以對一個磁鐵進行磁化，使得局部交替不同的磁性相對。
如圖1所示，平面線圈12a-12d位于磁鐵10a-10d之上，兩者之間保持一定的間隔，且兩者相互平行。平面線圈12a-12d相對磁鐵10a-10d可以移動。
平面線圈12a-12d中分別跨越磁鐵10a-10d中的任意2塊。比如，平面線圈12a沿X方向跨越磁鐵10a以及10b。同樣，平面線圈12b沿X方向跨越磁鐵10c和10d，平面線圈12c沿Y方向跨越磁鐵10a以及10c，平面線圈12d沿Y方向跨越磁鐵10b和10d。
如圖3B所示，平面線圈12a和12b以共同的電流沿8字型路線流通的方式連接。平面線圈12c和12d也如圖3C所示方式連接。這些線圈電流的作用將在后面的敘述中說明。
平面線圈12a-12d的卷線一般使用銅線，但是為了減輕磁性激勵器的重量也可以使用銅包鋁等的材料。
如圖2所示，磁鐵24a-24d被固定在上部的偏轉(zhuǎn)板14b上，并分別與磁鐵10a-10d相對應(yīng)，與平面線圈12a-12d之間留有間隙。在排列磁鐵24a-24d與磁鐵10a-10d時，使相互相對的磁極性不同。例如，磁鐵10a的N極面向磁性激勵器內(nèi)側(cè)的情況下，磁鐵24a的S極則面向磁性激勵器的內(nèi)側(cè)。同樣地，使磁鐵10b與磁鐵24b、磁鐵10c與磁鐵24c、磁鐵10d與磁鐵24d相互不同的磁極相對地設(shè)置。磁鐵陣列24與磁鐵陣列10之間的間隙設(shè)定為預(yù)定的距離，并通過連接上側(cè)偏轉(zhuǎn)板14b和下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a的螺旋柱(スタツド)16支撐。
磁鐵陣列10與陣列24之間的距離最好設(shè)定在各磁鐵寬度的1/2以下。如果能夠設(shè)定在各磁鐵寬度的1/5以下就更合適。各磁鐵的相對面若不是矩形而是圓形等形狀的情況下，磁鐵陣列10與磁鐵陣列24之間的距離如果設(shè)定在相對面面積的平方根的1/2以下會比較合適。如果設(shè)定在相對面面積的平方根的1/5以下會更佳。
磁鐵10a-10d和24a-24d可以選用永久磁鐵。永久磁鐵可以是一般的鐵氧體類的磁鐵，如果選用磁力較強的釹磁鐵等稀土類磁鐵會更合適。另外，如果磁性激勵器的重量不成為問題，利用線圈制作的電磁鐵也可以取得與本實施例相同的效果。
如圖1所示，傳送裝置18通過連接部22與所有的平面線圈12a-12d共同固定在一起。另外，傳送裝置18通過滑動部20與外部部件26結(jié)合起來并可以相對移動。即，在X-Y平面內(nèi)，與固定在偏轉(zhuǎn)板14a、14b上的磁鐵10a-10d以及磁鐵24a-24d結(jié)合起來并可以相對移動?；瑒硬?0選用橡膠、彈簧等彈性體或滾珠軸承等比較合適。
下面，參照圖3A-D，詳細說明本實施例中的磁性激勵器的工作原理和作用。為了便于說明，圖3A-D中只表示出配置在下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a上的磁鐵10a-10b與平面線圈12a-12d的配置狀況。
如圖3A所示，驅(qū)動前，平面線圈12a-12d中均不存在電流，平面線圈12a-12d的中心點在滑動部20的彈性勢力的作用下，被保持在磁性激勵器的中心附近處。
驅(qū)動時，如圖3B所示，來自外部電源(圖略)的電流將在平面線圈12a和12b中沿8字型路線流通。磁鐵10a-10d和磁鐵24a-24d(圖略)產(chǎn)生的磁場會與線圈電流產(chǎn)生電磁作用，這樣X方向就會產(chǎn)生驅(qū)動力。此時，與平面線圈12a-12d固定在一起的傳送部18(圖略)就會與平面線圈12a-12d一起在X方向運動。
同樣地如圖3C所示，來自外部的電流沿8字路線流通，產(chǎn)生相互的電磁作用，Y方向也產(chǎn)生驅(qū)動力。因此，傳送部18(圖略)就會與平面線圈12a-12d一起在Y方向運動。
此外，如圖3D所示，平面線圈12a和12b以及平面線圈12c和12d同時有電流流通的情況下，平面線圈會按照各線圈組合上產(chǎn)生的電流大小，在X方向和Y方向同時產(chǎn)生移動。
本實施例中，由于除了磁鐵10a-10d以外還設(shè)有磁鐵24a-24d，因此如圖4所示，磁性激勵器的整個內(nèi)部會在與X-Y平面垂直的方向(虛線箭頭方向)產(chǎn)生磁場。因此，即使將平面線圈12驅(qū)動到磁鐵10a-10d及24a-24d的邊緣處，也能夠大幅度地降低與平面線圈12垂直方向(Z方向)上的力的產(chǎn)生。另外，能夠穩(wěn)定地驅(qū)動磁性激勵器。
通過減小水平方向的磁場，可以同時增加垂直方向的磁場強度。這樣便可以使與平面線圈12平行方向(X或Y方向)上的驅(qū)動力增加。
由于磁鐵邊緣處的磁場是垂直方向，因此將減低來自磁性激勵器側(cè)面的漏磁量。這樣就能夠大大降低磁場對外部儀器的影響。
此時，將磁鐵10a-10d的厚度減小到新裝磁鐵24a-24d的厚度，這樣可以使磁性激勵器的尺寸和重量至少維持到傳統(tǒng)技術(shù)水平。另外，因為磁鐵產(chǎn)生的磁場可以有效地在垂直方向上得到利用，因此磁性激勵器的尺寸及重量可以降低。
在本實施例中，磁鐵陣列10和磁鐵陣列24分別是由4個磁鐵10a-10d和4個磁鐵24a-24d組成，但磁鐵的個數(shù)并沒有限制。例如，X方向或Y方向中僅向一個方向驅(qū)動的情況下，磁鐵陣列10及磁鐵陣列24可以分別由2個磁鐵組成，并在磁鐵的間隙內(nèi)放置1個平面線圈。
如圖8所示，將本實施例中的磁性激勵器裝入指示裝置(pointingdevice)內(nèi)就可以構(gòu)成觸覺呈現(xiàn)裝置。因為可以降低泄漏出的磁通，所以磁場對顯示器等裝置的影響也可以變的很小。另外，由于可以有效地獲得驅(qū)動力，所以能夠使觸覺呈現(xiàn)裝置小型化。
(比較例)下面說明由圖9和圖10所示的傳統(tǒng)技術(shù)下的實施方案的比較例。
偏轉(zhuǎn)板14a、14b選用鐵制材料，為矩形形狀，各邊長度恰好可以適合磁鐵的大小。偏轉(zhuǎn)板14a、14b上設(shè)有開口部。
磁鐵10a-10d采用釹制磁鐵。厚度選擇1-10mm中的一個既定標準，各邊長度則為5-50mm標準中的某一標準，設(shè)置螺旋柱16的部分則選用圓弧形狀。
磁鐵10a-10d緊密地排列在下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a上，使各磁鐵的磁極交替相對。此時，將與偏轉(zhuǎn)板14a的開口部相吻合的那部分切下來。
平面線圈12a-12d各自的矩形框架周圍纏繞著導(dǎo)線，數(shù)量為50-300中的一個既定標準，厚度為1-5mm中的一個規(guī)定值。導(dǎo)線使用銅線。
螺旋柱16設(shè)置在偏轉(zhuǎn)板的四個角上以便使偏轉(zhuǎn)板14a和14b相互平行且保持一定間隙。
平面線圈12a-12d與磁鐵10a-10d之間保持有一定間隙，兩者不會接觸。
(實施例)下面，介紹由圖1和圖2所表示的上述實施例的具體方案。
偏轉(zhuǎn)板14a、14b選用鐵材料，厚度和長度均與比較例的結(jié)構(gòu)相同。偏轉(zhuǎn)板14a、14b上設(shè)有矩形開口部。
磁鐵10a-10d及磁鐵24a-24d選用釹磁鐵。厚度則為比較例厚度1/2，各邊長度與比較例相同，設(shè)有螺旋柱16的部分切成圓弧形狀。
磁鐵10a-10d以及磁鐵24a-24d分別緊密地排列在下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a和上側(cè)偏轉(zhuǎn)板14b上，并且磁極交替面對。此時，將與偏轉(zhuǎn)板14a、14b開口部相吻合的那部分切下來。
平面線圈12a-12d的各種標準與比較例中的情況相同。
螺旋柱16設(shè)置在偏轉(zhuǎn)板的四個角上以便使偏轉(zhuǎn)板14a和14b相互平行且保持一定間隙。
平面線圈12a-12d被插在磁鐵10a-10d與磁鐵24a-24d之間，且相互之間保持有一定間隙，不會發(fā)生接觸。
(外部磁通泄漏的測定)對于上述比較例和實施例，已經(jīng)對磁性激勵器外部的漏磁情況做了測定。測定情況如圖5所示，在與磁性激勵器的上側(cè)偏轉(zhuǎn)板14b相距5mm處(圖5中虛線a)、與下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a相距5mm處(圖5中虛線b)、以及與磁性激勵器側(cè)端5mm處(圖5中虛線c)測定了最大漏磁量。
各位置上的漏磁測定結(jié)果如圖20所示。上側(cè)偏轉(zhuǎn)板14b(圖5中虛線a)與下側(cè)偏轉(zhuǎn)板14a(圖5中虛線b)的附近處，與比較例的最大漏磁量相比，實施例中則減少到其約40％。在側(cè)端附近處(圖5中虛線c)，與比較例的最大漏磁量相比，實施例中則減少到約10-20％，效果十分明顯。
(驅(qū)動力的測定)下面說明在比較例及實施例中，平面線圈12a和12b中流有相同電流時驅(qū)動力的測定結(jié)果。
如圖6所示，與平面線圈平行的方向(X方向)上的驅(qū)動力，與比較例相比實施例中有所增加。另一方面，與平行線圈垂直方向(Z方向)的驅(qū)動力，如圖6所示，與比較例相比實施例中則大幅減少。
另外下面還要表示，在比較例及實施例中，平面線圈12a和12b以及平面線圈12c和12d中流有相同電流時驅(qū)動力的測定結(jié)果的不同。
與平面線圈平行方向(X-Y方向)上的驅(qū)動力，如圖7所示，與比較例相比實施例中則有所增加。另一方面，與平面線圈垂直方向(Z方向)上的驅(qū)動力，如圖7所示，與比較例相比實施例中則大幅減小。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，可以在磁性激勵器內(nèi)部整體中與平面線圈垂直的方向上產(chǎn)生磁場。這樣，可以使平面線圈垂直方向(Z方向)上的(驅(qū)動)力大大降低，同時還可以使平面線圈平行方向(X或Y方向)上的驅(qū)動力大大增加。因此，可以使磁性激勵器穩(wěn)定地進行工作。
另外，由本發(fā)明可知，磁鐵邊緣處的磁場是沿垂直方向，因此就可以降低從磁性激勵器側(cè)面泄漏出的磁通量。這樣能夠大大減小磁場對外部儀器產(chǎn)生的影響。
當然，本發(fā)明中磁性激勵器的尺寸和重量在保持與傳統(tǒng)技術(shù)一樣的基礎(chǔ)上就可以實現(xiàn)上述效果。
第2種實施例如圖8和圖9所示，該激勵器1包括第1偏轉(zhuǎn)板14a及第2偏轉(zhuǎn)板14b。第1偏轉(zhuǎn)板14a及第2偏轉(zhuǎn)板14b是由磁性體構(gòu)成。第1偏轉(zhuǎn)板14a的形狀為正方形平板狀，包括第1個面30a和第1個面30a的相反側(cè)的第2個面30b。第2偏轉(zhuǎn)板14b為正方形的平板，4個角上被斜著切掉了一部分。第2偏轉(zhuǎn)板14b包括第3個面40a和第3個面40a相反側(cè)的第4個面40b。第2偏轉(zhuǎn)板14b切掉4個角的目的是為了在安裝時不發(fā)生互相阻礙。第1偏轉(zhuǎn)板14a及第2偏轉(zhuǎn)板14b相互平行，使第2個面30b和第3個面40a相對，利用4個螺旋柱16在4個角上固定住。如圖9所示，第2偏轉(zhuǎn)板14b的中心處設(shè)有開口部40c。
第1偏轉(zhuǎn)板14a上設(shè)有磁屏蔽部31-34。磁屏蔽部31-34位于第1偏轉(zhuǎn)板14a的第2個面30b上的周圍。具體說，磁屏蔽部31-34將第1偏轉(zhuǎn)板14a端部向著第2個面30b一側(cè)彎曲。磁屏蔽部31-34與第1偏轉(zhuǎn)板14a基本上垂直，第1偏轉(zhuǎn)板14a的第2個面30b上方的高度對于磁屏蔽部31-34中的每個裝置基本都相等。
激勵器1包括觸覺呈現(xiàn)裝置18以及連接部22。連接部22設(shè)置在第1偏轉(zhuǎn)板14a與第2偏轉(zhuǎn)板14b之間，能夠在保持與第3個面40a平行的狀態(tài)下工作。連接部22具有與第3個面40a平行的且向著相互垂直的2個方向延伸出的板狀部分。另外，連接部22還包括從板狀部分的中心向外突出形成的角柱狀部分22a，該柱狀部分22a整個貫穿了第2偏轉(zhuǎn)板14b的開口部40。觸覺呈現(xiàn)裝置18固定在柱狀部分22a的前端并設(shè)置在第2偏轉(zhuǎn)板14b的第4個面40b上，可以與連接部22一起變位。觸覺呈現(xiàn)裝置18的形狀是中間較厚的圓盤狀。
圖11表示4個磁屏蔽部31-34、4塊磁鐵10a-10d、以及4個線圈12a-12d各自之間的相對位置關(guān)系。如圖所示，以第1偏轉(zhuǎn)板14a的中心位置作為原點假想成XYZ直角坐標系。X軸及Y軸分別與第1偏轉(zhuǎn)板14a外框的各邊保持平行。
磁屏蔽部31-34設(shè)置在第1偏轉(zhuǎn)板14a的外圍。磁屏蔽部31與磁屏蔽部33的長邊方向相互平行。磁屏蔽部32與磁屏蔽部34的長邊方向相互平行，并且它們的長邊方向與磁屏蔽部31和33的長邊方向垂直。另外，如圖4所示，磁屏蔽部31長邊的長度d1比磁鐵10b和磁鐵10d中距離磁屏蔽部31最近的邊的長度和d2還要長。另外，磁屏蔽部32與磁鐵10b和10a之間、磁屏蔽部33與磁鐵10a及10c之間、磁屏蔽部34與磁鐵10c和10d之間的關(guān)系也是如此。
線圈12a-12d可以分別接通獨立的電流。而且，根據(jù)線圈12a-12d中電流的大小和方向，磁鐵10a-10d產(chǎn)生的磁場與線圈12a-12d的導(dǎo)線之間會按照弗來明左手法則產(chǎn)生電磁力。這樣就使線圈12a-12d上產(chǎn)生推力。而且，線圈12a-12d以及連接部22會相對固定著磁鐵10a-10d的第1偏轉(zhuǎn)板14a發(fā)生移動。由于線圈12a-12d以及連接部22發(fā)生移動，因此操作者的手指觸到柱狀部22a上固定著的觸覺呈現(xiàn)部件18時就會有感覺。
圖12表示激勵器1的側(cè)面圖。此圖是沿Y軸方向觀測激勵器1時的視圖。如該圖所示，本實施例中的激勵器1中，第1偏轉(zhuǎn)板14a的第2個面30b上方的磁屏蔽部31-34的高度d3比從第1偏轉(zhuǎn)板14a的第2個面30到線圈12a-12d之間的距離d4還要小。第1偏轉(zhuǎn)板14a的4個角上的螺旋柱16的一端位于第1偏轉(zhuǎn)板14a上，另一端固定在第2偏轉(zhuǎn)板14b上，通過該螺旋柱16將第1偏轉(zhuǎn)板14a與第2偏轉(zhuǎn)板14b固定住。
本實施例中的激勵器具有以下效果。從激勵器1的側(cè)面方向延伸出的磁通可以被第1偏轉(zhuǎn)板14a的第2個面30b的外圍的磁屏蔽部31-34屏蔽掉。另外，由于磁屏蔽部31-34位于第2個面30b的外圍，因此在激勵器的整個結(jié)構(gòu)中，磁屏蔽部31-34不會與線圈12a-12d及連接部22接觸。這樣，將激勵器安裝到小型儀器中即使受到尺寸上的限制，也不會縮小線圈12a-12d及連接部22的可動范圍。由于安裝了第1偏轉(zhuǎn)板14a、第2偏轉(zhuǎn)板14b以及磁屏蔽部31-34，即使激勵器的尺寸受到限制，也不會縮小線圈12a-12d及連接部22的可動范圍，并且能夠降低激勵器外部的漏磁量。
特別是當磁鐵靠近第1偏轉(zhuǎn)板14a的邊緣的情況下泄漏磁通量會比較大，像本實施例那樣，磁屏蔽部31-34長邊方向的長度d1比4塊磁鐵中距離磁屏蔽部最近的邊的長度和d2還要長。因此，泄漏到磁屏蔽部外部的磁通量可以大大降低。
本實施例中的激勵器1中，磁屏蔽部31-34的第2個面30b上方的高度d3比從第2個面30b到多個線圈12a-12d之間的距離d4要小。具有這種結(jié)構(gòu)的磁屏蔽部31-34是較佳的。因此，可以使磁屏蔽部31-34不與多個線圈12a-12d相接觸，這樣即使當激勵器的尺寸受到限制的情況下也可以不縮小線圈12a-12d的可動范圍，降低漏磁量。
在本實施例中，將第1偏轉(zhuǎn)板14a的邊緣部分彎曲形成磁屏蔽部31-34。按照該方法形成磁屏蔽部31-34，制作起來比較簡單，而且容易設(shè)計磁屏蔽部。另外，由于不會增加零件的數(shù)量，因此設(shè)計磁屏蔽部31-34的成本不會很高。
此外，磁屏蔽部31-34占第1偏轉(zhuǎn)板14a全部重量的的比重非常小，而且激勵器的外形尺寸不會因設(shè)置了磁屏蔽部而改變。因此，設(shè)置了磁屏蔽部31-34后，僅僅需要稍微增加一點重量就能夠降低漏磁量。
(變形例)下面說明本發(fā)明所涉及的激勵器的變形例。激勵器2具有與圖8所示的激勵器1相同的外觀。圖13表示與圖8中的I-I截面圖相同的激勵器2的截面圖。圖14是表示線圈12a-12d與磁鐵24a-24d的位置關(guān)系的底面圖。圖14中再次使用了圖11中假想的XYZ直角坐標系。
如圖13及圖14所示，激勵器2包括第1偏轉(zhuǎn)板14a、第2偏轉(zhuǎn)板14b、4塊磁鐵10a-10d、4個線圈12a-12d、觸覺呈現(xiàn)裝置15、以及連接部22。
激勵器2中設(shè)有4塊磁鐵24a-24d。磁鐵24a-24d的配置方式與第1種實施例相同。
第1偏轉(zhuǎn)板14a及第2偏轉(zhuǎn)板14b上分別設(shè)有磁屏蔽部31-34及磁屏蔽部35-38。磁屏蔽部31-34的結(jié)構(gòu)與第2實施例基本相同。磁屏蔽部35-38設(shè)置在第2偏轉(zhuǎn)板14b的第3個面40a的外圍上。磁屏蔽部35-38與磁屏蔽部31-34相同，是通過將第2偏轉(zhuǎn)板14b的邊緣部分向著第3個面40a方向彎曲形成的，第2偏轉(zhuǎn)板14b在第3個面上方的高度基本與磁屏蔽部35-38相等。本實施例中的激勵器2中，第2偏轉(zhuǎn)板14b的第3個面40a上方的磁屏蔽部35-38的高度d7比第2偏轉(zhuǎn)板14b的第3個面40a到線圈12a-12d之間的距離d8要小。
根據(jù)圖14可知，磁屏蔽部35-38設(shè)置在第2偏轉(zhuǎn)板14b的四周。磁屏蔽部35與37的長邊方向相互平行。磁屏蔽部36與38的長邊方向相互平行，并且它們的長邊方向與磁屏蔽部35和37的長邊方向相互垂直。另外磁屏蔽部35長邊的長度d5比磁鐵24a和磁鐵24d中距離磁屏蔽部35最近的邊的長度之和d6還要長。磁屏蔽部36與磁鐵24a和24b之間的關(guān)系、磁屏蔽部37與磁鐵24b及24c之間的關(guān)系、以及磁屏蔽部38與磁鐵24c和24d之間的關(guān)系也是同樣。
激勵器2可以實現(xiàn)以下效果。
從激勵器2的側(cè)面方向延伸出的磁通可以被第1偏轉(zhuǎn)板10a的第2個面30b的四周上的磁屏蔽部31-34、以及第2偏轉(zhuǎn)板14b的第3個面40a的四周上的磁屏蔽部35-38屏蔽掉。另外，在激勵器的結(jié)構(gòu)中，由于磁屏蔽部31-34設(shè)置在第2個面30b上，磁屏蔽部35-38設(shè)置在第3個面40a上，因此磁屏蔽部31-34及35-38可以不與線圈12a-12d及連接部22相接觸。這樣，裝入小型儀器的激勵器的尺寸即使受到限制，也不會縮小線圈12a-12d及連接部22的可動范圍。這樣，通過本實施例中的激勵器，即使在激勵器的尺寸受到限制的情況下，也可以不縮小線圈12a-12d及連接部22的可動范圍，并能夠降低泄漏到激勵器外部的磁通量。
此外，激勵器中去掉磁屏蔽部31-34也可以，由于安裝了第1偏轉(zhuǎn)板14a、第2偏轉(zhuǎn)板14b、以及磁屏蔽部35-38，即使在激勵器的尺寸受到限制的情況下，也可以不縮小線圈12a-12d及連接部22的可動范圍，并能夠降低泄漏到激勵器外部的磁通量。
另外，激勵器2中，磁屏蔽部31-34的第2個面30b上方的高度d3比從第2個面30b到線圈12a-12d之間的距離d4要小。此外，磁屏蔽部35-38的第3個面40a上方的高度d7比從第3個面40a到線圈12a-12d之間的距離d8要小。按照此方式構(gòu)成的磁屏蔽部31-34及磁屏蔽部35-38很令人滿意。這樣，可以實現(xiàn)使磁屏蔽部31-34及35-38與線圈12a-12d不相互接觸的結(jié)構(gòu)，因此，即使在激勵器的尺寸受到限制的情況下，也可以不縮小線圈12a-12d的可動范圍，并能夠降低泄漏的磁通量。
(實施例)下面說明本發(fā)明中的激勵器的實施例。這里的實施例將對上述實施方案進行實施。在實施例中，使磁屏蔽部31-34的高度d3按照每次變化磁鐵10a-10d厚度1/4的方式進行變化，直到與磁鐵10a-10d的厚度相等，并分析泄漏在激勵器外部的磁通。然后對距離激勵器側(cè)面5mm位置處的漏磁情況做出評估。
圖15是激勵器中漏磁情況的評估圖。圖15的圖表中，橫軸表示磁屏蔽部31-34的高度d3與磁鐵10a-10d厚度的百分比?？v軸表示距離激勵器側(cè)面5mm位置處漏磁量的最大值。
根據(jù)圖15可知，激勵器側(cè)面處的漏磁量的最大值隨著磁屏蔽部31-34高度d3不斷增大而減小。特別是當磁屏蔽部31-34高度d3達到磁鐵10a-10d高度的50-100％時(圖中A部分)，激勵器側(cè)面的漏磁量會明顯下降。當磁屏蔽部31-34高度d3與磁鐵高度相等(100％)時，激勵器中的漏磁量的最大值基本降低到磁屏蔽部31-34的高度為0％時，即不安裝磁屏蔽部時的一半。
本發(fā)明中的激勵器不僅限于上述各實施例，還可以采取各種變形例。例如，磁屏蔽部除了可以通過將第1偏轉(zhuǎn)板和第2偏轉(zhuǎn)板的邊緣部分彎曲的辦法形成以外，還可以用第1偏轉(zhuǎn)板和第2偏轉(zhuǎn)板以外的其它磁性體。其中的一個例子是，將細長的角柱狀磁性體沿第1偏轉(zhuǎn)板或第2偏轉(zhuǎn)板的四邊配置在第2個面上或第3個面上，并將其作為磁屏蔽部，這樣即使在激勵器的尺寸受到限制的情況下，也可以不縮小線圈及連接部的可動范圍，并能夠降低泄漏到激勵器外部的磁通量。
權(quán)利要求
1.一種磁性激勵器，其特征在于此磁性激勵器包括使異性磁極相互相對排列的磁鐵、以及至少其中一部分插入該磁極間的線圈；在磁鐵產(chǎn)生的磁場中，通過在線圈中流過電流，得到對該線圈的驅(qū)動力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記述的磁性激勵器，其特征在于，所述磁鐵包括被交替不同的磁極磁化的第1磁鐵陣列；第2磁鐵陣列，與第1磁鐵陣列相對排列，以相對于第1磁鐵陣列的各個磁極，各個相異磁極成為相對的方式被磁化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記述的磁性激勵器中，其特征在于，所述相對的磁極間的距離為前述相對磁極的面積平方根的1/2以下。
4.一種觸覺呈現(xiàn)裝置，其特征在于通過振動來刺激動物的觸覺，其特征在于，具有磁性激勵器，該磁性激勵器包括將相互不同的磁極面對面排列的磁鐵、和至少將其中一部分插入該磁極間的線圈；在由前述磁鐵產(chǎn)生的磁場中，通過在線圈中流過電流，得到對該線圈的驅(qū)動力。
5.一種激勵器，其特征在于它包括具有第1個面及第2個面的大體為平板狀的第1偏轉(zhuǎn)板；具有第3個面和第4個面，并且第3個面與第1偏轉(zhuǎn)板的第2個面相對的大體為平板狀的第2偏轉(zhuǎn)板；固定在第1偏轉(zhuǎn)板的所述第2個面上的多個磁鐵；位于所述多個磁鐵與第2偏轉(zhuǎn)板之間，且與所述第2偏轉(zhuǎn)板的第3個面大體平行的多個線圈；將上述多個線圈一體固定的線圈固定部件；由設(shè)置在第1偏轉(zhuǎn)板的所述第2個面及所述第2偏轉(zhuǎn)板的第3個面雙方或其中一方周圍的磁性體構(gòu)成的磁屏蔽部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記述的激勵器，其特征在于，還具有固定設(shè)置在第2偏轉(zhuǎn)板的所述第3個面上的多個磁鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求5記述的激勵器，其特征在于，所述磁屏蔽部設(shè)置在所述第1偏轉(zhuǎn)板的第2個面的周圍，磁屏蔽部在所述第2個面上方的高度比從所述第2個面到所述多個線圈之間的距離要小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5記述的激勵器，其特征在于，所述磁屏蔽部設(shè)置在第2偏轉(zhuǎn)板的第3個面的周圍，所述磁屏蔽部在所述第3個面上方的高度比從所述第3個面到所述多個線圈之間的距離要小。
9.根據(jù)權(quán)利要求5記述的激勵器，其特征在于，所述磁屏蔽部是由第1偏轉(zhuǎn)板或第2偏轉(zhuǎn)板的邊緣部分彎曲而形成的。
全文摘要
一種磁性激勵器，設(shè)有由按照異磁極互相面對的方式排列的磁鐵(10a－10d)構(gòu)成的第1磁鐵陣列、以及跨設(shè)在第1磁鐵陣列中多個磁極之上的平面線圈(12a－12d)，該磁性激勵器使電流在平面線圈(12a－12d)中流通以獲取驅(qū)動力，在該磁性激勵器中，與第1磁鐵陣列相距規(guī)定間隔處配置有磁鐵(24a－24d)，即第2磁鐵陣列，該第2磁鐵陣列中的磁鐵(24a－24b)采取與第1磁鐵陣列中磁鐵(10a－10d)異磁極相對的方式進行排列。
文檔編號A61B5/00GK1484361SQ0312062
公開日2004年3月24日 申請日期2003年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月19日
發(fā)明者渡邊洋一, 塚本一之, 之 申請人:富士施樂株式會社