加速度発生デバイス
【課題】印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることが可能な加速度発生デバイスを提供する。
【解決手段】このリニアモータ１００（加速度発生デバイス）は、平面コイル４と、平面コイル４が発生する磁界により往復移動する可動部２と、可動部２の往復移動によって振動する筐体７と、バネ部３ａおよび３ｂとを備え、平面コイル４には、波形が非対称な交流状の電圧Ｖ（ｔ）が印加され、筐体７の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている。
【解決手段】このリニアモータ１００（加速度発生デバイス）は、平面コイル４と、平面コイル４が発生する磁界により往復移動する可動部２と、可動部２の往復移動によって振動する筐体７と、バネ部３ａおよび３ｂとを備え、平面コイル４には、波形が非対称な交流状の電圧Ｖ（ｔ）が印加され、筐体７の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度発生デバイスに関し、特に、可動部を備え、ユーザに擬似力覚を知覚させる加速度発生デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部を備え、ユーザに擬似力覚を知覚させる加速度発生デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、コイルが巻回される円筒状のボビン（可動部）と、円筒状のボビンの一方端部側に取り付けられる第１永久磁石（可動部）と、ボビンの他方側にボビンと別個に設けられる第２永久磁石と、コイル、ボビン、第１永久磁石および第２永久磁石を収納する円筒状のフレームと、第１永久磁石とフレームとの間に設けられるバネとを備える加速度発生装置が開示されている。なお、上記特許文献１に開示されている加速度発生装置では、第１永久磁石の移動方向（円筒状のボビンが延びる方向）の一方側にバネが配置されるとともに、他方側に第２永久磁石が配置されているので、第１永久磁石の移動方向の中心に対して、加速度発生装置は構造的に非対称な形状を有する。
【０００４】
また、この加速度発生装置では、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されることにより磁界が発生する。そして、第１永久磁石の一方側にはバネの弾性力が働くとともに、他方側にはコイルの磁界と第２永久磁石の磁界とが働く。そして、第１永久磁石の一方側および他方側に働く力の大きさが第１永久磁石およびボビンの位置によって異なっており、第１永久磁石（ボビン）の加速度の波形が第１永久磁石（ボビン）の移動方向の一方側と他方側とで異なるように構成されている。これにより、ユーザは、加速度発生装置を把持した場合に、所定の方向に引っ張られるような力覚（擬似力覚）を知覚することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された加速度発生装置では、正弦波状の電流がコイルに流されている一方、波形を反転させた電流（電圧）をコイルに流しても、加速度発生装置を把持した場合に得られる擬似力覚の方向は、電流の波形（電圧の波形）を反転させる前後において変わらないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることが可能な加速度発生デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における加速度発生デバイスは、渦巻状のコイルと、渦巻状のコイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備え、渦巻状のコイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている。
【０００９】
この発明の第２の局面における加速度発生デバイスは、永久磁石をそれぞれ含む第１の可動部および第２の可動部と、第１の可動部に対向して配置され、第１の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルと、第２の可動部に対向して配置され、第２の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第２のコイルと、第１の可動部および第２の可動部を収納する筐体と、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、制御部は、第１の可動部および第２の可動部の一往復中における加速度の波形が、第１の方向に対する移動と第２の方向に対する移動とで非対称となるように、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている。
【００１０】
この発明の第３の局面における加速度発生デバイスは、永久磁石を含む可動部と、可動部と対向して配置されており、可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルおよび第２のコイルと、可動部を収納する筐体と、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、制御部は、可動部の一往復中における加速度の波形が、第１の方向に対する移動と第２の方向に対する移動とで非対称となるように、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成により、印加する電圧の波形を反転させた場合でも、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の大きさを略同じにすることができる。
【００１２】
また、上記の構成により、簡易な構成で任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータの平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図３】リニアモータの理想的な加速度の波形を表す図である。
【図４】リニアモータの周波数特性について説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるリニアモータの加速度およびインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータに印加される電圧の波形を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの加速度の波形を示す図である。
【図８】図６に示す電圧を反転させた場合の電圧の波形を示す図である。
【図９】図８に示す電圧を本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加した場合のシミュレーションにより求められた加速度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータに印加される電圧の波形を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの加速度の波形を示す図である。
【図１２】図１０に示す電圧を反転させた場合の電圧の波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す電圧を本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加した場合のシミュレーションにより求められた加速度の波形を示す図である。
【図１４】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの電力の周波数特性を示す図である。
【図１５】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１可動部、第２可動部およびバネ部材の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１コイル基板の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１コイル基板を下面から見た平面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの振動量のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】本発明の第３実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す平面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２４】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの可動部およびバネ部材の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２５】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの上側コイル基板の構成を示す断面図である。
【図２６】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの上側コイル基板を上面から見た平面図である。
【図２７】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図２８】本発明の第６実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２９】本発明の第１実施形態の変形例によるリニアモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるリニアモータ（リニア駆動型振動モータ）１００は、図１および図２に示すように、枠体１と、枠体１内に収納された可動部２と、可動部２を支持する一対のバネ部３ａおよび３ｂと、可動部２と対向するように配置された平面コイル４とを備えている。なお、リニアモータ１００は、本発明の「加速度発生デバイス」の一例である。また、平面コイル４は、本発明の「コイル」の一例である。
【００１６】
枠体１は、平面的に見て、略矩形形状に形成されているとともに、枠体１は、上下方向（矢印Ｚ１方向および矢印Ｚ２方向）に貫通する略矩形形状の開口部１ａを有する。また、図２に示すように、枠体１には、上方向側（矢印Ｚ１方向側）の開口部１ａを塞ぐようにプリント基板５が配置されているとともに、下方向側（矢印Ｚ２方向側）の開口部１ａを塞ぐように底板６が配置されている。また、枠体１、プリント基板５および底板６は、ガラスエポキシ樹脂等により形成されている。そして、枠体１、プリント基板５および底板６によって筐体７が構成されている。
【００１７】
可動部２は、図１および図２に示すように、平面的に見て略矩形形状に形成されているとともに、平板状の永久磁石（フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる磁石）により構成されている。また、可動部２は、平面的に見て、枠体１の開口部１ａの略中央に位置するように一対のバネ部３ａおよび３ｂにより側面が支持されている。
【００１８】
可動部２は、図２に示すように、第１磁石２ａおよび第２磁石２ｂからなる２つの永久磁石により構成されている。具体的には、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１近傍（図１参照）を境界として矢印Ｘ１方向側に第１磁石２ａが配置されるとともに、矢印Ｘ２方向側に第２磁石２ｂが配置されるように構成されている。第１磁石２ａのプリント基板５に対向する側には、厚み方向にＮ極に着磁されたＮ極面２１ａが設けられている。また、第１磁石２ａの底板６に対向する側には、厚み方向にＳ極に着磁されたＳ極面２２ａが設けられている。また、第２磁石２ｂのプリント基板５に対向する側には、厚み方向にＳ極に着磁されたＳ極面２１ｂが設けられている。また、第２磁石２ｂの底板６に対向する側には、厚み方向にＮ極に着磁されたＮ極面２２ｂが設けられている。そして、第１磁石２ａと第２磁石２ｂとは、接着剤などにより互いに固定されている。
【００１９】
図１および図２に示すように、バネ部３ａおよび３ｂは、板バネやコイルバネなどからなり、可動部２の矢印Ｘ１方向側と矢印Ｘ２方向側とにそれぞれ配置されている。なお、バネ部３ａおよび３ｂは、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、略対称になるように配置されている。そして、筐体７（枠体１、プリント基板５および底板６）も、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、略対称な形状を有する。また、バネ部３ａおよび３ｂは、同じ物である。つまり、バネ部３ａおよび３ｂは、同じ材料からなり、同じバネ特性を有する。これにより、リニアモータ１００は、全体として可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、構造的に略対称な形状を有する。
【００２０】
図２に示すように、平面コイル４は、プリント基板５の内部に配置されている。平面コイル４は、平面的に見て、略矩形形状の輪郭を有するとともに、内側から外側に向かってＸＹ面方向に広がるように渦巻状に形成されている。また、平面コイル４は、Ｙ方向に延びるとともに、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１よりも矢印Ｘ１方向側に配置される第１部分４ａと、Ｙ方向に延びるとともに、中心線Ｃ１よりも矢印Ｘ２方向側に配置される第２部分４ｂとを有している。なお、平面コイル４には、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧が印加されるように構成されている。ここで、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧とは、電圧が０の点に対して、電圧の波形が点対称（たとえば正弦波）になっていないことを意味する。たとえば、電圧の正側と負側とで電圧が異なる極大値を有する場合（図６参照）などを意味する。
【００２１】
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１００の往復移動の動作を説明する。
【００２２】
まず、平面コイル４に電圧を印加する。そして、図１に示すように、Ａ１方向に電流が供給されるとする。これにより、可動部２のＮ極面２１ａにおいて発生する矢印Ｚ１方向の磁界と、平面コイル４の第１部分４ａを矢印Ｙ１方向に流れる電流とによって、平面コイル４の第１部分４ａには、矢印Ｘ２方向にローレンツ力が働く。また、可動部２のＳ極面２１ｂにおいて発生する矢印Ｚ２方向の磁界と、平面コイル４の第２部分４ｂを矢印Ｙ２方向に流れる電流とによって、平面コイル４の第２部分４ｂには、矢印Ｘ２方向にローレンツ力が働く。なお、平面コイル４は、プリント基板５に固定されているので、可動部２が平面コイル４が受けるローレンツ力の向きと逆の矢印Ｘ１方向に直線移動する。そして、所定時間後、Ａ２方向に電流を供給することによって、上記と同様に、可動部２が矢印Ｘ２方向に直線移動する。このようにして、所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部２は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に直線移動（往復移動）する。その結果、リニアモータ１００は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に往復移動する。
【００２３】
次に、図３〜図１３を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１００の平面コイル４に印加する電圧を調整する方法について説明する。
【００２４】
図３に示すように、リニアモータ１００の理想的な加速度の形状を仮定する。第１実施形態では、１周期がＴ（ｓｅｃ）であり、加速度の最大値がＧＰ（Ｇ）であるとともに最小値がＧＮ（Ｇ）である矩形波からなる加速度を仮定する。なお、図３において、ｈ×Ｔとｋ×Ｔとは、それぞれ、加速度が最小（ＧＮ）から最大（ＧＰ）になる時間と、加速度が最大（ＧＰ）から最小（ＧＮ）になる時間とを示している。また、加速度の１周期において、正側の加速度の面積Ｓ１と、負側の加速度の面積Ｓ２とが略等しくなるように、理想的な加速度の形状が仮定されている。なお、図３に示す加速度の形状は、下記の式（１）および（２）によって表される。
【００２５】
【数１】
【００２６】
そして、上記式（１）および（２）をフーリエ余弦級数展開することにより、下記の式（３）、式（４）および式（５）を得る。
【００２７】
【数２】
【００２８】
次に、上記式（３）に示される加速度について時間積分を２回行うことにより、下記の式（６）により表されるリニアモータ１００の変位ｙ（ｔ）が得られる。なお、ｙ（０）＝０、ｄｙ（０）／ｄｔ＝０とした。
【００２９】
【数３】
【００３０】
そして、上記式（６）により表される変位ｙ（ｔ）を出力とするとともに、電圧Ｖ（ｔ）を入力とする伝達関数をＧｙ（ｓ）とすると、下記の式（７）を得る。
【００３１】
【数４】
【００３２】
また、上記の式（７）が成り立つように、電圧Ｖ（ｔ）は、下記の式（８）のようになれば良い。なお、ａ０≠０の場合、電圧Ｖ（ｔ）は、発散する。ここで、電圧Ｖ（ｔ）が発散するとは、電圧Ｖ（ｔ）の大きさが時間とともに徐々に大きくなってゆき、最終的に電圧Ｖ（ｔ）の大きさが無限大になってしまうことを意味する。このため、｜ａ０｜≪１が望ましい。この場合、下記の式（９）が成り立つ。そして、下記の式（９）が成り立つ場合は、加速度の波形の１周期における時間積分の値が略０になる。
【００３３】
【数５】
【００３４】
次に、図１に示すリニアモータ１００において、加速度が０の基準線に対して非対称な波形を有する加速度を実現するように、リニアモータ１００の伝達関数を求める。なお、非対称な加速度の波形とは、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が線対称になっていないことを意味する。たとえば、加速度の正側の最大値と負側の最大値とが異なる場合（図３参照）などである。リニアモータ１００の伝達関数は、下記の式（１０）により表される電圧方程式、下記の式（１１）により表される可動部２の運動方程式、および、下記の式（１２）により表される筐体７の運動方程式から求めることができる。
【００３５】
【数６】
【００３６】
ここで、ｙおよびｘは、それぞれ、筐体７および可動部２の変位を表す。また、Ｍおよびｍは、それぞれ、筐体７の質量および可動部２の質量を表す。また、ｋ１およびｋ２は、それぞれ、バネ部３ａのバネ定数およびバネ部３ｂのバネ定数を表す。また、κ１およびκ２は、それぞれ、バネ部３ａの減衰係数およびバネ部３ｂの減衰係数を表す。また、Ｖ（ｔ）およびＩ（ｔ）は、それぞれ、電圧および電流を表す。また、ＲおよびＬは、それぞれ、コイルの抵抗およびコイルの自己インダクタンスを表す。また、ＫｅおよびＫｆは、それぞれ、誘起電圧定数および推力定数を表す。
【００３７】
ここで、コイルの自己インダクタンスＬが０の場合には、リニアモータ１００の伝達関数は、下記の式（１３）および式（１４）により表される。なお、バネ部３ａおよび３ｂの減衰係数と角周波数ω０との関係は、下記の式（１５）により表される。なお、角周波数ω０は、後述する図４に示されるリニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性において、インピーダンスが最大になる際の角周波数（共振角周波数）を表す。
【００３８】
【数７】
【００３９】
また、コイルの自己インダクタンスＬが０の場合には、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜と∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）とは、下記の式（１６）、式（１７）および式（１８）により表される。
【００４０】
【数８】
【００４１】
次に、図４に示されるリニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から、上記式（１６）により表される｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜と、上記式（１７）および式（１８）により表される∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）とを算出する。なお、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性は、一般的には、角周波数ω０においてピークを有する曲線となる。具体的には、まず、下記の式（１９）により、ｒ１を計算する。
【００４２】
【数９】
【００４３】
次に、リニアモータ１００のインピーダンスＺ（ω）が、下記の式（２０）を満たす角周波数γ１およびγ２を求める。
【００４４】
【数１０】
【００４５】
また、バネ部３ａおよびバネ部３ｂの減衰係数の和（κ１＋κ２）と、角周波数γ１およびγ２との関係は、下記の式（２１）により表される。また、誘起電圧定数および推力定数の積Ｋｆ×Ｋｅと、角周波数γ１およびγ２との関係は、下記の式（２２）により表される。また、換算質量μは、下記の式（２３）により表される。
【００４６】
【数１１】
【００４７】
そして、上記式（１６）〜（１８）と、上記式（２１）〜（２３）とによって、下記の式（２４）〜式（２６）が得られる。
【００４８】
【数１２】
【００４９】
そして、上記式（４）で求められるａ０、式（５）で求められるａｎ、式（１４）で求められるＧｙ（０）、式（２４）で求められる｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、式（２５）、式（２６）で求められる∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）を上記式（８）に代入することにより、電圧Ｖ（ｔ）が得られる。
【００５０】
次に、上記の方法によって求められた電圧Ｖ（ｔ）と、電圧Ｖ（ｔ）を入力することによって得られる加速度について行ったシミュレーションについて説明する。
【００５１】
まず、リニアモータ１００のパラメータを定義する。ここでは、可動部２の質量ｍおよび筐体７の質量Ｍを、それぞれ、５ｇおよび１００ｇとした。これにより、換算質量μは、上記式（２３）を用いて、４．７６１９０４７６２と算出された。また、バネ部３ａのバネ定数ｋ１およびバネ部３ｂのバネ定数ｋ２を、それぞれ、０．２８Ｎ／ｍｍおよび０．２８Ｎ／ｍｍとした。また、インピーダンスが最大となる角周波数ω０を、３４２．９ｒａｄ／ｓとした。また、平面コイル４の抵抗Ｒを、２Ωとした。また、バネ部３ａの減衰係数κ１およびバネ部３ｂの減衰係数κ２を、それぞれ、０．２１６および０．２１６とした。また、推力定数Ｋｆおよび誘起電圧定数Ｋｅを、それぞれ、０．２９Ｎ／Ａおよび０．２９Ｖ／（ｍ／ｓ）とした。上記のパラメータから、図５に示すように、リニアモータ１００のインピーダンスと加速度の周波数特性とが求められた。ここで、リニアモータ１００の共振周波数は５５Ｈｚであった。
【００５２】
そして、上記のように、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から、式（１９）によってｒ１を計算した。次に、リニアモータ１００のインピーダンスＺ（ω）が、式（２０）を満たす角周波数γ１およびγ２を求めた。そして、式（２４）〜式（２６）によって、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）を求めた。なお、電圧Ｖ（ｔ）の式（８）に含まれる係数ａ０は、図３に示す理想的な加速度の波形と式（４）とから求めた。同様に、係数ａｎは、図３に示す理想的な加速度の波形と式（５）とから求めた。さらに、伝達関数Ｇｙ（０）は、上記の定義されたパラメータ（Ｋｆ、Ｍ、Ｒ、ω０）と、式（１４）とから求めた。そして、ａ０、ａｎ、Ｇｙ（０）、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）の値を式（８）に代入することにより、電圧Ｖ（ｔ）が得られた。
【００５３】
上記のシミュレーションの結果、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形が得られた。なお、図６では、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、ａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した。図６に示すように、電圧Ｖ（ｔ）の波形は、正（＋）側と負（−）側とで非対称な形状を有する交流状になることが確認された。また、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加するシミュレーションにより、図７に示すリニアモータ１００の加速度の波形が得られた。なお、図７において、１点鎖線により表される矩形状の波形は、リニアモータ１００の加速度の理想的な波形（図３参照）である。図７に示すように、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合、理想的な加速度の波形（１点鎖線）と、シミュレーションによって得られた加速度の波形（点線）とは、少しずれていることが判明した。なお、図７に示すリニアモータ１００の加速度の波形の１周期を時間積分した場合、時間積分の値は略０になる。つまり、図７において斜線により示される領域Ｓ３および領域Ｓ４の面積は、略等しい。
【００５４】
次に、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた図８に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図９に示す加速度の波形が得られた。そして、図９に示す加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して、図７に示す加速度の波形と略対称な形状になることが判明した。つまり、第１実施形態では、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた場合、電圧Ｖ（ｔ）の反転の前後で、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が略対称な形状になることが確認された。
【００５５】
次に、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、ａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形がシミュレーションにより得られた。そして、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図１１に示す加速度の波形が得られた。図１１に示すように、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合では、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合（図７参照）と比べて、シミュレーションによって得られた加速度の波形（点線）が理想的な加速度の波形（１点鎖線）により近づくことが確認された。これにより、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、加算する次数（ｎ）を大きくすればするほど、シミュレーションによって得られる加速度の波形が理想的な加速度の波形により近づくと考えられる。
【００５６】
また、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた図１２に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図１３に示す加速度の波形が得られた。そして、図１３に示す加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して、図１１に示す加速度の波形と略対称な形状になることが判明した。つまり、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた場合、電圧Ｖ（ｔ）の反転の前後で、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が略対称な形状になることが確認された。
【００５７】
次に、図１４を参照して、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）の周波数特性について行ったシミュレーションについて説明する。
【００５８】
まず、このシミュレーションでは、リニアモータ１００の共振周波数は５５（Ｈｚ）であり、共振周波数５５（Ｈｚ）の共振周波数に対応する共振角周波数ω０は、２π×５５（ｒａｄ／ｓ）である。また、このシミュレーションでは、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合と、ａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合とについて、電力Ｐ（Ｗ）のシミュレーションを行った。そして、図１４に示すように、５次の次数までを加算した場合または１０次の次数までを加算した場合のいずれにおいても、振動数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）より小さい範囲では、電力Ｐ（Ｗ）は、振動数が増加するにつれて、急減に減少していることが判明した。また、周波数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）以上の範囲では、電力Ｐ（Ｗ）は、振動数が増加するにつれて、徐々に増加していることが判明した。つまり、周波数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）の場合、電力Ｐ（Ｗ）が極小になることが確認された。また、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）の極小値の２倍までをリニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）として許容すると仮定した場合、許容される角周波数ωは、共振角周波数ω０の３分の２倍以上でかつ共振角周波数ω０の２倍以下（２ω０／３≦ω≦２ω０）であることが確認された。
【００５９】
第１実施形態によるリニアモータ１００では、以下の効果を得ることができる。
【００６０】
（１）平面コイル４に波形が非対称な交流状の電圧を印加して、筐体７（リニアモータ１００）の振動方向の加速度の波形を加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成した。これにより、平面コイル４に印加する電圧の波形を反転させた場合、平面コイル４に印加する電圧の波形が非対称であるので、電圧の波形の反転の前後において、筐体７（リニアモータ１００）を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることができる。
【００６１】
（２）交流状の電圧の波形を反転させた電圧を平面コイル４に印加した場合に、電圧Ｖ（ｔ）の波形の反転の前後で筐体７（リニアモータ１００）の加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して略対称になるように、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）を調整した。これにより、平面コイル４に印加する交流状の電圧の波形を反転させて、リニアモータ１００の一方方向側に引っ張られるように感じる力覚を、他方方向側に引っ張られるように感じる力覚に切り替えた場合、把持したリニアモータ１００の一方方向側と他方方向側とで略同じ大きさの力覚を得ることができる。その結果、リニアモータ１００の一方方向側に力覚を得る際と他方方向側に力覚を得る際とのそれぞれにおいて電圧の波形を求める場合と異なり、リニアモータ１００の一方方向側と他方方向側とで略同じ大きさの力覚を容易に得ることができる。
【００６２】
（３）平面コイル４に印加する電圧の波形を、正側と負側とで非対称になるように構成した。これにより、正弦波状の交流電圧のように正側と負側とで点対称な電圧を平面コイル４に印加する場合と異なり、リニアモータ１００の構成を非対称にしなくても、容易に、リニアモータ１００の振動方向の加速度の波形を、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称にすることができる。その結果、リニアモータ１００の構成を非対称にしなくても、容易に、一方方向側または他方方向側の力覚を付与することができる。
【００６３】
（４）バネ部３ａおよび３ｂを、可動部２の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置するとともに、バネ部３ａおよび３ｂを、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して略対称になるように配置した。これにより、バネ部が可動部２の移動方向に沿った方向の一方側または他方側のいずれか一方に配置される場合や、バネ部３ａおよび３ｂが可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して非対称に配置される場合と異なり、リニアモータ１００の形状を可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して対称にしやすくすることができる。なお、可動部の往復移動の中心線に対して非対称な形状を有するリニアモータ（たとえば、可動部の一方側にはバネの弾性力が働き、他方側には永久磁石の磁界が働く場合など）に、非対称な波形を有する電圧を反転させて印加した場合、電圧の波形の反転の前後において、リニアモータの加速度は、加速度が０になる基準線に対して対称にならない。その結果、リニアモータを把持した場合に感じる力覚の大きさが、電圧の波形を反転させる前後において異なってしまう。
【００６４】
（５）リニアモータ１００の加速度の波形を、加速度が０の基準線に対して正側と負側とに変動するように構成し、周期性を有するリニアモータ１００の加速度の波形の１周期Ｔにおける時間積分の値を略０になるように構成した。これにより、上記式（８）により表される電圧Ｖ（ｔ）が発散するのを抑制することができる。
【００６５】
（６）理想的な形状を有するリニアモータ１００（筐体７）の加速度の波形と、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から導かれるインピーダンスＺ（ω０）および角周波数（ω０、γ１、γ２）とに基づいて、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を求めた。これにより、理想的な形状を有する加速度の波形と、インピーダンスの周波数特性とから求められる電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加することにより、容易に、理想的な形状に近いリニアモータ１００の加速度を得ることができる。
【００６６】
（７）振動するリニアモータ１００（筐体７）の角周波数ωを、振動するリニアモータ１００の共振角周波数ω０の３分の２倍以上でかつ２倍以下になるように構成した。これにより、上記図１４に示したように、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）を極小値の２倍以下に抑制することができる。
【００６７】
（８）平面コイル４を可動部２の移動方向に沿って扁平状になるように渦巻状に形成した。これにより、コイルの巻き面が可動部の移動方向に対して直交する方向に配置される場合と比べて、コイルの巻き面による高さ方向への領域を設ける必要がなくなり、Ｚ方向の厚みを小さくすることができる。その結果、ユーザに擬似力覚を知覚させるリニアモータ１００の薄型化を実現することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図１５〜図１８を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、１つの可動部２が設けられる上記第１実施形態と異なり、２つの第１可動部２０４および第２可動部２０５が設けられている。なお、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ、本発明の「第１の可動部」および「第２の可動部」の一例である。
【００６９】
第２実施形態による加速度発生デバイス２０１は、図１５に示すように、上側筐体２０２と、下側筐体２０３と、第１可動部２０４と、第２可動部２０５と、バネ部材２０６と、第１コイル基板２０７と、第２コイル基板２０８とから構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、互いの開口部を嵌め合わせることにより直方体の筐体２０９を形成する。筐体２０９の内部には、第１可動部２０４、第２可動部２０５およびバネ部材２０６が収納されている。また、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８は、下側筐体２０３に固定されている。
【００７０】
加速度発生デバイス２０１は、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８に電流を流すことにより、筐体２０９内において第１可動部２０４および第２可動部２０５を往復移動させ、バネ部材２０６で可動部の移動を受け止めて振動するように構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、磁性材料から構成されており、第１可動部２０４および第２可動部２０５から生じる磁束が筐体２０９から外部へ漏出することを抑制している。
【００７１】
上側筐体２０２は、矩形状の底面２０２ａと、底面２０２ａの長手方向に沿った側面２０２ｂと、底面２０２ａの短手方向に沿った側面２０２ｃとから構成されている。また、下側筐体２０３は、略矩形状の底面２０３ａと、底面２０３ａの長手方向に沿った側面２０３ｂとから構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、上側筐体２０２の側面２０２ｂおよび側面２０２ｃと、下側筐体２０３の側面２０３ｂとが嵌め合わされることにより筐体２０９を形成している。
【００７２】
下側筐体２０３の底面２０３ａには、矩形状の第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８と略同一形状を有する開口部２３１および２３２が形成されている。また、下側筐体２０３の２つの側面２０３ｂには、それぞれ、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の厚みに応じた開口部２３３および２３４が形成されている。第１コイル基板２０７は、開口部２３１および２３３に嵌め込まれることにより、下側筐体２０３に固定されている。また、第２コイル基板２０８は、開口部２３２および２３４に嵌め込まれることにより、下側筐体２０３に固定されている。
【００７３】
また、下側筐体２０３の底面２０３ａの上面には、上側に突出した一対のレール２１０が形成されている。一対のレール２１０は、下側筐体２０３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、Ｘ方向の一端から開口部２３１までの間と、開口部２３１から開口部２３２までの間と、開口部２３２から他端までの間とに形成されている。レール２１０の断面形状は、角が削られた略円弧形状に形成されている。
【００７４】
なお、上側筐体２０２、レール２１０および下側筐体２０３の表面には、フッ素樹脂加工が施されている。具体的には、ニムフロン処理（ニムフロンは登録商標）が施されている。ニムフロン処理とは、摩擦係数の低いテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）と無電解Ｎｉとの双方の特性を併せ持つメッキ処理である。ニムフロン処理は、無電解メッキ液にＰＴＦＥ粒子を混ぜてメッキすることにより行われる。
【００７５】
図１６に示すように、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ永久磁石２１１と、おもり２１２と、磁石カバー２１３とから構成されている。永久磁石２１１は、直方体形状を有し、フェライトやネオジウム等の強磁性材料から構成されている。永久磁石２１１は、その厚み方向（Ｙ方向）に一対の磁極が着磁された第１磁石２１１aおよび第２磁石２１１ｂから構成されており、第１磁石２１１aと第２磁石２１１ｂとは互いに磁極が逆方向となっている。
【００７６】
おもり２１２は、直方体形状を有しており、おもり２１２の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅は、永久磁石２１１の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅よりも大きい。また、おもり２１２には、永久磁石２１１と略同一の形状を有したＹ方向に貫通する貫通孔２１２ａが形成されている。貫通孔２１２ａの内部には、永久磁石２１１が嵌め込まれており、永久磁石２１１は、接着剤等により貫通孔２１２ａに固定されている。おもり２１２は、たとえば比重の大きい材料であるタングステン等から形成されている。なお、おもり２１２のＹ方向の厚みは、永久磁石２１１のＹ方向の厚みと略同一である。
【００７７】
磁石カバー２１３は、非磁性材料から構成されており、永久磁石２１１およびおもり２１２の上面を覆うとともに、Ｘ方向側の両端部がおもり２１２のＸ方向側の側面およびおもり２１２の下面の一部まで延びるように形成されている。磁石カバー２１３は、永久磁石２１１およびおもり２１２と接着剤等により固定されている。磁石カバー２１３は、たとえばりん青銅等により形成されている。なお、磁石カバー２１３の外面には、ニムフロン処理が施されている。
【００７８】
バネ部材２０６は、非磁性材料から構成されており、２つの皿部２０６ａおよび２０６ｂと、同一のバネ定数を有する３つの板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅとが一体的に形成されている。バネ部材２０６の皿部２０６ａには、第１可動部２０４が固定されるとともに、皿部２０６ｂには、第２可動部２０５が固定されている。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動方向（Ｘ方向）における両側面は、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅによって挟みこんで支持されている。これにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動が、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅにより受け止められる。また、バネ部材２０６は、たとえばＳＵＳ３０１またはＳＵＳ３０４等により形成されている。なお、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、それぞれ、本発明の「第１弾性部材」、「第２弾性部材」および「第３弾性部材」の一例である。
【００７９】
皿部２０６ａおよび２０６ｂは、磁石カバー２１３の上面と略同一の形状を有した皿状の部材であり、皿部２０６ａおよび２０６ｂのそれぞれの下面と第１可動部２０４および第２可動部２０５の上面とが接着されて固定されている。皿部２０６ａおよび２０６ｂの中央部には、それぞれ、永久磁石２１１の磁極面と略同一の形状を有する開口部２６１および２６２が形成されている。
【００８０】
板バネ２０６ｃは、第１可動部２０４のＸ２方向側の側面と上側筐体２０２の側面２０２ｃとの間に設けられるとともに、板バネ２０６ｄは、第１可動部２０４のＸ１方向側の側面と第２可動部２０５のＸ２方向側の側面との間に設けられている。また、板バネ２０６ｅは、第２可動部２０５のＸ１方向側の側面と上側筐体２０２の側面２０２ｃとの間に設けられている。また、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるために、それぞれ１つの屈曲点Ｘを有している。
【００８１】
次に、図１７および図１８を参照して、第１コイル基板２０７の構成について説明する。第１コイル基板２０７は、第１可動部２０４の永久磁石２１１の磁極面と平行になるように下側筐体２０３に配置されている。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石２１１を含む第１可動部２０４が往復移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。
【００８２】
第１コイル基板２０７は、上層コイル２７１および下層コイル２７２が積層された平面コイル２７３と、配線層２７４と、ヨーク２７５とを含んでいる。第１コイル基板２０７の各構成要素は、上側からこの順に積層された絶縁性樹脂層２７６、２７７および２７８によって一体的に形成されている。なお、平面コイル２７３は、本発明の「第１のコイル」の一例である。
【００８３】
具体的には、絶縁性樹脂層２７６は上層コイル２７１を覆うとともに、絶縁性樹脂層２７７は下層コイル２７２およびヨーク２７５を覆っている。また、絶縁性樹脂層２７８は配線層２７４の一部を覆っている。絶縁性樹脂層２７８の下面には開口部２７８ａ（図１８参照）が形成されており、開口部２７８ａから配線層２７４が露出している。
【００８４】
平面コイル２７３の上層コイル２７１は、第１コイル基板２０７の外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。下層コイル２７２は、第１コイル基板２０７の内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。上層コイル２７１の内側の端部と、下層コイル２７２の内側の端部とは、第１コイル基板２０７の中心部近傍において互いに接続されている。上層コイル２７１の外側の端部は、第１コイル基板２０７の厚み方向に延びる接続線２７９を介して配線層２７４に接続されている。下層コイル２７２の外側の端部は、第１コイル基板２０７の厚み方向に延びる接続線２８０を介して配線層２７４に接続されている。平面コイル２７３は、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域２７３Ａおよび２７３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。
【００８５】
配線層２７４は、平面コイル２７３の上層コイル２７１および下層コイル２７２に駆動電流を供給するためのものであり、配線層２７４は、駆動電流を制御するための駆動電流制御回路２９０に接続されている。駆動電流制御回路２９０は、所定の周期で平面コイル２７３に供給する駆動電流の方向を切り替える。なお、駆動電流制御回路２９０は、本発明の「制御部」の一例である。
【００８６】
また、第２コイル基板２０８は、第１コイル基板２０７と平行に並んで、第２可動部２０５の永久磁石２１１の磁極面と対向して下側筐体２０３に配置されている。第２コイル基板２０８は、第１コイル基板２０７と同一の構成であり、上層コイル２８１および下層コイル２８２が積層された平面コイル２８３と、配線層２８４と、ヨーク２８５とを含んでいる。また、平面コイル２８３の上層コイル２８１および下層コイル２８２の外側の端部は、駆動電流制御回路２９０に接続されている。駆動電流制御回路２９０は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３および第２コイル基板２０８の平面コイル２８３に供給する駆動電流を独立して制御するように構成されている。なお、平面コイル２８３は、本発明の「第２のコイル」の一例である。
【００８７】
以上のように、加速度発生デバイス２０１では、第１可動部２０４および第２可動部２０５において磁石カバー２１３がおもり２１２の下面まで延びているとともに、下側筐体２０３にレール２１０が形成されている。上述したように、下側筐体２０３の表面および磁石カバー２１３の外面にはニムフロン処理が施されているため、第１可動部２０４および第２可動部２０５が移動する場合に、磁石カバー２１３とレール２１０とが接触したとしても生じる摩擦を低減することができる。その結果、加速度発生デバイス２０１は、効率良く第１可動部２０４および第２可動部２０５を移動させることができるので、振動量を増大させることが可能となる。
【００８８】
また、加速度発生デバイス２０１は、第１コイル基板２０７がヨーク２７５を備えているとともに、第２コイル基板２０８がヨーク２８５を備えており、上側筐体２０２および下側筐体２０３は磁性材料で構成されているので、永久磁石２１１が生じる磁束はヨークおよび筐体内を選択的に通過する。これにより、永久磁石２１１の磁束が筐体２０９の外部まで漏出することを抑制することが可能となる。
【００８９】
次に、図１９および図２０を参照して、加速度発生デバイス２０１の動作について説明する。なお、図２０の横軸は平面コイル２７３および２８３に駆動電流を供給してからの時間を示すとともに、縦軸は加速度発生デバイス２０１の振動量（加速度）を示している。また、縦軸の振動量は、Ｘ１方向の振動量を正、Ｘ２方向の振動量を負としている。
【００９０】
まず、第１可動部２０４の移動について説明する。駆動電流制御回路２９０（図１８参照）は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３に対し、配線層２７４を介して図１８に示すＡ方向に駆動電流を供給する。これにより、図１９に示すように、平面コイル２７３の領域２７３Ａには、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。また、平面コイル２７３の領域２７３Ｂには、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。
【００９１】
ここで、第１可動部２０４の永久磁石２１１の第１コイル基板２０７と対向する面のＮ極面２１１ＡとＳ極面２１１Ｂとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面２１１Ａ下においては、Ｎ極面２１１Ａの表面から第１コイル基板２０７に向かった方向、すなわちＹ２方向となる。また、Ｓ極面２１１Ｂ下においては、第１コイル基板２０７からＳ極面２１１Ｂに向かった方向、すなわちＹ１方向となる。このように、第１可動部２０４の永久磁石２１１が発生する磁界は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３の領域２７３Ａおよび２７３Ｂを流れる電流の方向と直交することとなる。
【００９２】
そのため、平面コイル２７３の各領域を流れる電流は、永久磁石２１１の磁界からＸ１方向への力を受ける。すなわち、第１コイル基板２０７には、Ｘ１方向への力が作用する。しかし、第１コイル基板２０７は下側筐体２０３に固定されているので、第１可動部２０４は反作用によりＸ２方向への力を受け、Ｘ２方向に移動する。
【００９３】
また、第２可動部２０５についても、第１可動部２０４と同様に、駆動電流制御回路２９０が第２コイル基板２０８の平面コイル２８３に対し、配線層２８４を介して図１８に示すＡ方向に駆動電流を供給することにより、第２可動部２０５は、Ｘ２方向へ移動する。そして、所定時間後、駆動電流制御回路２９０が平面コイル２７３および２８３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えることにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５がＸ１方向に移動する。
【００９４】
このようにして、駆動電流制御回路２９０が所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、Ｘ１方向とＸ２方向とに交互に往復移動する。
【００９５】
このとき、駆動電流制御回路２９０は、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍になるよう制御する。これにより、図２０に示すように、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向（正の方向）に対する移動とＸ２方向（負の方向）に対する移動とで非対称となる。その結果、ユーザに対してＸ１方向への擬似力覚を提示することが可能となる。これは、第１可動部２０４の加速度と第２可動部２０５の加速度とが、互いに強め合ったり弱め合ったりすることを交互に繰り返すことにより生じる現象である。
【００９６】
ここで、平面コイル２７３に印加する交流電圧と、平面コイル２８３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。つまり、平面コイル２７３に印加する交流電圧と、平面コイル２８３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して、図２０に示される波形の正負を反転させた波形を得ることが可能となる。
【００９７】
第２実施形態による加速度発生デバイス２０１では、以下の効果を得ることができる。
【００９８】
（９）加速度発生デバイス２０１を、平面コイル２７３および平面コイル２８３と、バネ部材２０６と、永久磁石２１１とにより構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成する場合と異なり、構成を簡易にすることができる。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形が、正の方向に対する移動と負の方向に対する移動とで非対称となるように、平面コイル２７３および平面コイル２８３に流れる電流を制御するように駆動電流制御回路２９０を構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成して、バネ、永久磁石およびボビンなどの相対的な位置を調整して擬似力覚を発生させる場合と異なり、容易に、任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【００９９】
（１０）平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍にした。これにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。なお、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数は、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数の１．５倍以上２．５倍以下としてもよい。平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下とすることにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１００】
また、平面コイル２７３に印加する交流電圧および平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数を同一とし、位相差を調整することによっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１０１】
さらに、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定しつつ、各周波数を連続的に変化させる構成であっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
次に、図２１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが隣接するように配置されている上記第２実施形態と異なり、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが互いに積層されている。なお、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０３】
第３実施形態による加速度発生デバイス３０１は、図２１に示すように、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが互いに積層されている。第１コイル基板２０７の第２コイル基板２０８と接触している面とは反対側の面と対向するように、第１可動部２０４が配置されており、第２コイル基板２０８の第１コイル基板２０７と接触している面とは反対側の面と対向するように、第２可動部２０５が配置されている。ここで、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とは、配線層２７４および２８４が露出している面（図１８参照）が重ね合わされるように積層されている。
【０１０４】
また、加速度発生デバイス３０１は、第１バネ部材３６１と、第２バネ部材３６２とを備えている。第１バネ部材３６１は、非磁性材料から構成されており、１つの皿部３６１ａと、２つの板バネ３６１ｂおよび３６１ｃとが一体的に形成されている。第１バネ部材３６１では、皿部３６１ａには、第１可動部２０４が固定されているとともに、第１可動部２０４の移動方向（Ｘ方向）における両側面が板バネ３６１ｂおよび３６１ｃによって挟みこんで支持されている。これにより、第１可動部２０４の移動が第１バネ部材３６１により受け止められる。また、第２バネ部材３６２も、第１バネ部材３６１と同様の構成であり、第２可動部２０５の移動が第２バネ部材３６２により受け止められる。なお、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２は、それぞれ同一のバネ定数を有している。また、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２は、それぞれ、本発明の「第４弾性部材」および「第５弾性部材」の一例である。
【０１０５】
なお、加速度発生デバイス３０１のその他の構成および動作は、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。また、第３実施形態の加速度発生デバイス３０１の効果は、上記第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同様である。
【０１０６】
ただし、加速度発生デバイス３０１では、第１可動部２０４、第２可動部２０５、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の位置関係を調整することにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５に対し、Ｘ１方向およびＸ２方向への移動に加え、Ｙ１方向およびＹ２方向への移動も生じさせることが可能である。これにより、加速度発生デバイス３０１は、ユーザに対し、より多様な疑似力覚を提示することができる。
【０１０７】
（第４実施形態）
次に、図２２を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動する方向に沿って配置されている上記第２実施形態と異なり、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動する方向と交差する方向に沿って配置されている。
【０１０８】
加速度発生デバイス３０２は、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１のように、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが直列に配置された構成ではなく、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが並列に配置されている。つまり、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動するＺ方向と交差するＸ方向に沿って配置されている。なお、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２にそれぞれ支持されている。
【０１０９】
また、加速度発生デバイス３０２のその他の構成および動作は、上記第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。また、加速度発生デバイス３０２は、加速度発生デバイス２０１と同一の効果を奏する。
【０１１０】
（第５実施形態）
次に、図２３〜図２６を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、１つの可動部２に対して、１つの平面コイル４が設けられている上記第１実施形態と異なり、１つの可動部４０４に対して、２つの平面コイル４６３と平面コイル４７３とが設けられている。
【０１１１】
加速度発生デバイス４０１は、図２３および図２４に示すように、上側筐体４０２と、下側筐体４０３と、可動部４０４と、バネ部材４０５と、第１コイル基板４０６と、第２コイル基板４０７とから構成されている。上側筐体４０２および下側筐体４０３は、互いの開口部を嵌め合わせることにより直方体の筐体４０８を形成する。筐体４０８の内部には、可動部４０４およびバネ部材４０５が収納されている。また、筐体４０８の内側において、第１コイル基板４０６は上側筐体４０２に固定されているとともに、第２コイル基板４０７は下側筐体４０３に固定されている。
【０１１２】
加速度発生デバイス４０１は、第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７に電流を流すことにより、筐体４０８内において可動部４０４を往復移動させ、バネ部材４０５で可動部４０４の移動を受け止めて振動する構成である。上側筐体４０２および下側筐体４０３は磁性材料から構成されており、可動部４０４から発生する磁束が筐体４０８から外部へ漏出することを抑制している。
【０１１３】
上側筐体４０２は、矩形状の底面４０２ａと、底面４０２ａの長手方向に沿った側面４０２ｂと、底面４０２ａの短手方向に沿った側面４０２ｃとから構成されている。また、下側筐体４０３は、略矩形状の底面４０３ａと、底面４０３ａの長手方向に沿った側面４０３ｂとから構成されている。上側筐体４０２および下側筐体４０３は、上側筐体４０２の側面４０２ｂおよび側面４０２ｃと、下側筐体４０３の側面４０３ｂとが嵌め合わされることにより筐体４０８を形成している。
【０１１４】
上側筐体４０２の底面４０２ａには、矩形状の第１コイル基板４０６と略同一形状を有する開口部４０２ｄが形成されている。また、上側筐体４０２の側面４０２ｂには、第１コイル基板４０６の厚みに応じた開口部４０２ｅが形成されている。第１コイル基板４０６は、開口部４０２ｄおよび４０２ｅに嵌め込まれることにより、上側筐体４０２に固定されている。
【０１１５】
同様に、下側筐体４０３の底面４０３ａには、矩形状の第２コイル基板４０７と略同一形状を有する開口部４０３ｄが形成されている。また、下側筐体４０３の側面４０３ｂには、第２コイル基板４０７の厚みに応じた開口部４０３ｅが形成されている。第２コイル基板４０７は、開口部４０３ｄおよび４０３ｅに嵌め込まれることにより、下側筐体４０３に固定されている。
【０１１６】
また、下側筐体４０３の底面４０３ａの上面には、上側に突出した一対のレール４０９が形成されている。一対のレール４０９は、下側筐体４０３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、Ｘ方向の一端から開口部４０３ｄまでの間と、開口部４０３ｄから他端までの間とに形成されている。また、一対のレール４０９は、並行に延びるように形成されている。レール４０９の断面形状は、角が削られた略円弧形状に形成されている。
【０１１７】
なお、上側筐体４０２、レール４０９および下側筐体４０３の表面は、フッ素樹脂加工が施されている。具体的には、ニムフロン処理（ニムフロンは登録商標）が施されている。ニムフロン処理とは、摩擦係数の低いテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）と無電解Ｎｉとの双方の特性を併せ持つメッキ処理である。ニムフロン処理は、無電解メッキ液にＰＴＦＥ粒子を混ぜてメッキすることにより行われる。
【０１１８】
図２４に示すように、可動部４０４は、永久磁石４１０と、おもり４１１と、磁石カバー４１２とから構成されている。永久磁石４１０は、直方体形状を有し、フェライトやネオジウム等の強磁性材料から構成されている。永久磁石４１０は、その厚み方向（Ｙ方向）に一対の磁極が着磁された第１磁石４１０aおよび第２磁石４１０ｂから構成されており、第１磁石４１０aと第２磁石４１０ｂとは互いに磁極が逆方向となっている。
【０１１９】
おもり４１１は、直方体形状を有し、おもり４１１の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅は、永久磁石４１０の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅よりも大きい。また、おもり４１１には、永久磁石４１０と略同一の形状を有し、Ｙ方向に貫通する貫通孔４１１ａが形成されている。貫通孔４１１ａの内部には、永久磁石４１０が嵌め込まれており、接着剤等により固定されている。おもり４１１は、たとえば比重の大きい材料であるタングステン等から形成されている。なお、おもり４１１のＹ方向の厚みは、永久磁石４１０のＹ方向の厚みと同一である。
【０１２０】
磁石カバー４１２は、非磁性材料から構成されており、永久磁石４１０およびおもり４１１の上面を覆うとともに、Ｘ方向側の両端部がおもり４１１のＸ方向側の側面およびおもり４１１の下面の一部まで延びるように形成されている。磁石カバー４１２は、永久磁石４１０およびおもり４１１と接着剤等により固定されている。磁石カバー４１２は、たとえばりん青銅等により形成されている。なお、磁石カバー４１２の外面には、ニムフロン処理が施されている。
【０１２１】
バネ部材４０５は、非磁性材料から構成されており、皿部４０５ａと、２つの板バネ４０５ｂおよび４０５ｃとが一体的に形成されている。バネ部材４０５は、皿部４０５ａと可動部４０４とを固定し、可動部４０４の移動方向（Ｘ方向）における両側面を板バネ４０５ｂおよび４０５ｃによって挟みこんで支持している。これにより、可動部４０４の移動がバネ部材４０５により受け止められる。バネ部材４０５は、たとえばＳＵＳ３０１またはＳＵＳ３０４等により形成されている。なお、板バネ４０５ｃおよび４０５ｂは、それぞれ、本発明の「第１弾性部材」および「第２弾性部材」の一例である。
【０１２２】
皿部４０５ａは、磁石カバー４１２の上面と略同一の形状を有した皿状の部材であり、皿部４０５ａの下面と可動部４０４の上面とが接着されることにより固定されている。皿部４０５ａの中央部には、永久磁石４１０の磁極面と略同一の形状を有する開口部４５１が形成されている。
【０１２３】
板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４のＸ方向の両側面と上側筐体４０２の側面４０２ｃ（図２３参照）との間に設けられている。具体的には、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃの一端側において皿部４０５ａに接続されており、他端側において上側筐体４０２の側面４０２ｃに固定されている。また、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４の移動を受け止めるために、可動部４０４の側面と上側筐体４０２の側面４０２ｃとの間で、１つの屈曲点Ｘを有している。これにより、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４に対して、Ｘ方向に沿って互いに逆方向に付勢し合う。
【０１２４】
図２３に示すように、第１コイル基板４０６は、永久磁石４１０の一方の磁極面と平行になるように上側筐体４０２に配置されている。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石４１０を含む可動部４０４が往復移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。
【０１２５】
図２５に示すように、第１コイル基板４０６は、上層コイル４６１および下層コイル４６２が積層された平面コイル４６３と、配線層４６４と、ヨーク４６５とを含んでいる。第１コイル基板４０６の各構成要素は、上側からこの順に積層された絶縁性樹脂層４６６、４６７および４６８によって一体的に形成されている。なお、平面コイル４６３は、本発明の「第１のコイル」の一例である。
【０１２６】
具体的には、絶縁性樹脂層４６６は配線層４６４の一部を覆っているとともに、絶縁性樹脂層４６７はヨーク４６５および上層コイル４６１を覆っている。また、絶縁性樹脂層４６８は下層コイル４６２を覆っている。図２６に示すように、絶縁性樹脂層４６６の上面には開口部４６６ａが形成されており、開口部４６６ａから配線層４６４が露出している。
【０１２７】
平面コイル４６３の上層コイル４６１は、第１コイル基板４０６の外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。下層コイル４６２は、第１コイル基板４０６の内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。上層コイル４６１の内側の端部と、下層コイル４６２の内側の端部とは、第１コイル基板４０６の中心部近傍において互いに接続されている。上層コイル４６１の外側の端部は、第１コイル基板４０６の厚み方向に延びる接続線４６９を介して配線層４６４に接続されている。下層コイル４６２の外側の端部は、第１コイル基板４０６の厚み方向に延びる接続線４７０を介して配線層４６４に接続されている。また、図２６に示すように、平面コイル４６３は、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域４６３Ａおよび４６３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。
【０１２８】
配線層４６４は、平面コイル４６３の上層コイル４６１および下層コイル４６２に駆動電流を供給するためのものであり、駆動電流を制御するための駆動電流制御回路４９０と接続されている。駆動電流制御回路４９０は、所定の周期で平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向を切り替える。
【０１２９】
また、図２５に示すように、第２コイル基板４０７は、第１コイル基板４０６と同一の構成であり、第１コイル基板４０６とは上下逆向きの状態で永久磁石４１０の他方の磁極面と平行になるように下側筐体４０３に配置（図２３参照）されている。具体的には、第２コイル基板４０７は、上層コイル４７１および下層コイル４７２が積層された平面コイル４７３と、配線層４７４と、ヨーク４７５とを含んでいる。また、平面コイル４７３の上層コイル４７１および下層コイル４７２の外側の端部は、配線層４７４を介して駆動電流制御回路４９０に接続されている。駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に供給する駆動電流と平面コイル４７３に供給する駆動電流とを独立して制御しており、所定の周期で平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向を切り替える。なお、平面コイル４７３は、本発明の「第２のコイル」の一例である。
【０１３０】
また、図２６に示すように、平面コイル４７３は、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域４７３Ａおよび４７３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。なお、平面コイル４６３の領域４６３Ａと４６３Ｂとは、それぞれ、平面コイル４７３の領域４７３Ａと４７３Ｂとに重畳するように配置されている。
【０１３１】
以上のように、加速度発生デバイス４０１では、可動部４０４において磁石カバー４１２がおもり４１１の下面まで延びているとともに、下側筐体４０３にレール４０９が形成されている。上述したように、下側筐体４０３の表面および磁石カバー４１２の外面にはニムフロン処理が施されているため、可動部４０４が移動する場合に、磁石カバー４１２とレール４０９とが接触したとしても生じる摩擦を低減することが可能となる。その結果、加速度発生デバイス４０１は、可動部４０４を効率良く移動させることができ、振動量を増大させることが可能となる。
【０１３２】
また、加速度発生デバイス４０１は、第１コイル基板４０６がヨーク４６５を備えるとともに、第２コイル基板４０７がヨーク４７５を備えており、上側筐体４０２および下側筐体４０３は磁性材料で構成されているため、永久磁石４１０が生じる磁束はヨークおよび筐体内を選択的に通過する。そのため、永久磁石４１０の磁束が筐体４０８の外部まで漏出することを抑制することが可能となる。
【０１３３】
次に、図２０、図２６および図２７を参照して、加速度発生デバイス４０１の動作について説明する。
【０１３４】
まず、駆動電流制御回路４９０は、第１コイル基板４０６の平面コイル４６３に対し、配線層４６４を介して図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給する。これにより、平面コイル４６３の領域４６３Ａには、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。また、平面コイル４６３の領域４６３Ｂには、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。
【０１３５】
また、駆動電流制御回路４９０は、第２コイル基板４０７の平面コイル４７３に対し、配線層４７４を介して図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給する。これにより、平面コイル４７３の領域４７３Ａには、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。また、平面コイル４７３の領域４７３Ｂには、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。
【０１３６】
ここで、永久磁石４１０の第１コイル基板４０６と対向する面のＮ極面４１０ＡとＳ極面４１０Ｂとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面４１０Ａ上においては、Ｎ極面４１０Ａの表面から第１コイル基板４０６に向かった方向（Ｙ１方向）となる。また、Ｓ極面４１０Ｂ上においては、第１コイル基板４０６からＳ極面４１０Ｂに向かった方向（Ｙ２方向）となる。
【０１３７】
また、永久磁石４１０の第２コイル基板４０７と対向する面のＮ極面４１０ＣとＳ極面４１０Ｄとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面４１０Ｃ下においては、Ｎ極面４１０Ｃの表面から第２コイル基板４０７に向かった方向（Ｙ２方向）となる。また、Ｓ極面４１０Ｄ下においては、第２コイル基板４０７からＳ極面４１０Ｄに向かった方向（Ｙ１方向）となる。このように、永久磁石４１０が発生する磁界は、平面コイル４６３および４７３の各領域を流れる電流の方向と直交することとなる。
【０１３８】
これにより、平面コイル４６３および４７３の各領域を流れる電流は、永久磁石４１０の磁界からＸ２方向への力を受ける。すなわち、第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７には、Ｘ２方向への力が作用する。しかし、第１コイル基板４０６は上側筐体４０２に固定されており、第２コイル基板４０７は下側筐体４０３に固定されているので、可動部４０４は反作用によりＸ１方向への力を受け、Ｘ１方向に移動する。
【０１３９】
そして、所定時間後、駆動電流制御回路４９０が平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えるとともに、平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向をＢ方向からＡ方向へ切り替えることにより、可動部４０４がＸ２方向に移動する。このようにして、駆動電流制御回路４９０が所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部４０４はＸ１方向とＸ２方向とに交互に往復移動する。
【０１４０】
このとき、駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍になるよう制御する。これにより、図２０に示すように、可動部４０４の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向（正の方向）に対する移動とＸ２方向（負の方向）に対する移動とで非対称となる。その結果、ユーザに対してＸ１方向への擬似力覚を提示することが可能となる。これは、平面コイル４６３に駆動電流を供給することにより生じる可動部４０４の加速度と、平面コイル４７３に電流を流すことにより生じる可動部４０４の加速度とが、互いに強め合ったり弱め合ったりすることを交互に繰り返すことにより生じる現象である。
【０１４１】
ここで、平面コイル４６３に印加する交流電圧と、平面コイル４７３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１４２】
第５実施形態による加速度発生デバイス４０１では、以下の効果を得ることができる。
【０１４３】
（１１）加速度発生デバイス４０１を、平面コイル４６３および平面コイル４７３と、バネ部材４０５と、永久磁石４１０とにより構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成する場合と異なり、構成を簡易にすることができる。また、可動部４０４の一往復中における加速度の波形が、正の方向に対する移動と負の方向に対する移動とで非対称となるように、平面コイル４６３および平面コイル４７３に流れる電流を制御するように駆動電流制御回路４９０を構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成して、バネ、永久磁石およびボビンなどの相対的な位置を調整して擬似力覚を発生させる場合と異なり、容易に、任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【０１４４】
（１２）平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍にした。これにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。なお、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数は、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数の約１．５倍以上２．５倍以下としてもよい。平面コイル４６３および４７３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下とすることにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１４５】
また、平面コイル４６３および４７３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定しつつ、各周波数を連続的に変化させる構成であっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１４６】
（第６実施形態）
次に、図２８を参照して、本発明の第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、第１コイル基板４０６と第２コイル基板４０７とが、それぞれ、永久磁石４１０のＹ１方向側とＹ２方向側とに配置されている上記第５実施形態と異なり、第１コイル基板４０６が、永久磁石４１０のＸ２方向側に配置されるとともに、第２コイル基板４０７が、永久磁石４１０のＹ２方向側に配置されている。
【０１４７】
加速度発生デバイス４０２は、図２８に示すように、第５実施形態の加速度発生デバイス４０１と異なり、第１コイル基板４０６が筐体４０８の上面ではなく側面に配置されている。なお、その他の構成は加速度発生デバイス４０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。なお、第１コイル基板４０６と可動部４０４との間に設けられる板バネ４０５ｂは、本発明の「第３弾性部材」の一例である。
【０１４８】
次に、加速度発生デバイス４０２の動作について説明する。駆動電流制御回路４９０は、第２コイル基板４０７の平面コイル４７３に対し、図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給する。この場合、第５実施形態と同様に、平面コイル４７３を流れる電流が永久磁石４１０の磁束からＸ２方向の力を受けるとともに、電流が受ける力の反作用により可動部４０４をＸ１方向に移動させる力が働く。
【０１４９】
また、駆動電流制御回路４９０は、第１コイル基板４０６の平面コイル４６３に対し、図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給する。このとき、平面コイル４６３を流れる電流は、永久磁石４１０の磁束と斜めに交わる。そのため、平面コイル４６３を流れる電流は、永久磁石４１０の磁束からＸ２方向、Ｙ１方向およびＹ２方向の力を受ける。Ｙ１方向の力とＹ２方向の力とは互いに打ち消しあうため、平面コイル４６３を流れる電流はＸ２方向にのみ力を受けて、電流が受ける力の反作用により可動部４０４をＸ１方向に移動させる力が働く。
【０１５０】
このようにして、平面コイル４６３に対して図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給するとともに、平面コイル４７３に対して図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給することにより、可動部４０４はＸ１方向へ移動する。そして、所定時間後、駆動電流制御回路４９０が平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えるとともに、平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向をＢ方向からＡ方向へ切り替えることにより、可動部４０４がＸ２方向に移動する。
【０１５１】
このとき、上記第５実施形態と同様に、駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の１．５倍以上２．５倍以下、特に約２倍になるよう制御する。これにより、可動部４０４の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向に対する移動とＸ２方向に対する移動とで非対称となる。
【０１５２】
ここで、平面コイル４６３に印加する交流電圧と、平面コイル４７３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１５３】
また、第６実施形態では、筐体４０８のＸ２方向側の側面にのみコイル基板が配置された構成であるが、筐体４０８のＸ１方向側およびＸ２方向側の両側面にコイル基板が配置された構成であってもよい。
【０１５４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１５５】
たとえば、上記第１実施形態では、理想的な加速度の波形として矩形状の波形を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して非対称であればよい。
【０１５６】
また、上記第１実施形態では、理想的な形状を有する加速度の波形と、リニアモータのインピーダンスの周波数特性とから、電圧Ｖ（ｔ）を求める例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、理想的な形状を有する加速度の波形が再現できるように、インピーダンスの周波数特性以外から電圧Ｖ（ｔ）を求めてもよい。
【０１５７】
また、上記第１実施形態では、１つの平面コイルと１つの可動部とを有するリニアモータを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向に隣接して配置される２つの平面コイルと、１つの可動部とを有するリニアモータを用いてもよい。この場合、２つの平面コイルにより発生する磁界の向きはそれぞれ異なる。また、可動部は、平面コイルと対向する側がＮ極またはＳ極の一方であり、平面コイルと対向する側と反対側がＮ極またはＳ極の他方である永久磁石からなる。
【０１５８】
また、上記第１実施形態では、本発明の渦巻状のコイルの一例として平面コイルを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向と直交する方向に所定の厚みを有するコイルでもよい。
【０１５９】
また、上記第１実施形態では、１つの平面コイルを有するリニアモータを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向と直交する方向に複数の平面コイルを積層してもよい。
【０１６０】
また、上記第１実施形態では、可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれバネ部が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向に沿った方向の一方側または他方側のいずれか一方にだけバネ部を配置してもよい。
【０１６１】
また、上記第１実施形態では、リニアモータが可動部の往復移動の中心線に対して構造的に略対称な形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、可動部の往復移動の中心線に対して構造的に非対称な形状を有するリニアモータにも適用可能である。
【０１６２】
また、上記第１実施形態では、可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置されるバネ部３ａおよび３ｂのバネ定数（ｋ１およびｋ２）が等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バネ部３ａおよび３ｂのバネ定数を異ならせてもよい。
【０１６３】
また、上記第１実施形態では、平面コイルの表面に沿った方向に沿って往復移動する可動部が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図２９に示すように、円筒形の筐体１１と、筐体１１の内部に収納され、Ｘ方向側に磁極面（Ｎ極、Ｓ極）を有する永久磁石１２と、筐体１１の外周に巻回され、互いに逆方向の電圧（電流）が印加されるコイル１３およびコイル１４とを備えるリニアモータ１０１にも適用可能である。そして、コイル１３およびコイル１４が発生する磁界と、永久磁石１２の磁界とによって、永久磁石１２がＸ方向に往復移動するように構成されている。
【０１６４】
また、上記第２実施形態では、バネ部材２０６の板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、同一のバネ定数を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、板バネ２０６ｃと板バネ２０６ｅとが異なるバネ定数を有していてもよい。そして、加速度発生デバイス２０１は、第１可動部２０４および第２可動部２０５の２つの可動部を備えているため、板バネ２０６ｃと板バネ２０６ｅとのバネ定数を異ならせた場合、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ異なる周波数で共振する。そのため、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率を約２倍とするとともに、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を約２倍とした場合、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向に対する移動とＸ２方向に対する移動とで非対称となる。
【０１６５】
ここで、駆動電流制御回路２９０が、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数と、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１６６】
なお、第１可動部２０４の共振周波数は、板バネ２０６ｃのバネ定数に関係しているとともに、第２可動部２０５の共振周波数は、板バネ２０６ｅのバネ定数に関係している。したがって、平面コイル２７３および２８３に同一の周波数を有する交流電圧を印加した場合において、板バネ２０６ｃおよび２０６ｅのバネ定数を、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率が約２倍となるように設定する。このとき、板バネ２０６ｄのバネ定数は、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示するという効果には影響を与えない。
【０１６７】
このように、板バネ２０６ｃおよび２０６ｅのバネ定数を異ならせることにより、第２実施形態と比較して、第１可動部２０４および第２可動部２０５の加速度の非対称性を大きくすることができる。
【０１６８】
なお、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率は約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率も約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。これらの範囲内で調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１６９】
また、上記第２実施形態では、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるために、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅを用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、ねじりバネ等の他の構成のバネを用いてもよい。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５のＸ方向における両側面と、上側筐体２０２の両側面２０２ｃとにそれぞれ磁石を設け、磁石間の反発力により第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるようにしてもよい。
【０１７０】
また、上記第２実施形態では、平面コイル２７３および２８３を用いているが、本発明はこれに限られず、たとえば、スパイラルコイルのように第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の厚み方向に厚みのあるコイルを用いてもよい。
【０１７１】
また、上記第３実施形態では、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが積層されている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第１コイル基板２０７が上側筐体２０２の底面２０２ａに配置されているとともに、第２コイル基板２０８が下側筐体２０３の底面２０３ａに配置されていてもよい。
【０１７２】
また、上記第３および第４実施形態においても、第２実施形態の板バネ２０６ｃ、２０６ｅのバネ定数と同様に、第１バネ部材３６１と第２バネ部材３６２とのバネ定数を異ならせることにより、第２実施形態の変形例と同一の効果を得ることができる。
【０１７３】
また、上記第５実施形態では、可動部４０４の移動を受け止めるために、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃを用いている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、ねじりバネ等の他の構成のバネを用いてもよい。また、可動部４０４のＸ方向における両側面と、上側筐体４０２の両側面４０２ｃとにそれぞれ磁石を設け、磁石間の反発力により可動部４０４の移動を受け止める構成であってもよい。
【０１７４】
また、上記第５実施形態では、平面コイル４６３および４７３を用いている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、スパイラルコイルのように第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７の厚み方向に厚みのあるコイルを用いてもよい。
【０１７５】
また、上記第２〜第４実施形態では、２つの可動部にそれぞれ対向するように、２つの平面コイルが設けられる例を示すとともに、上記第５および第６実施形態では、１つの可動部に対向するように、２つの平面コイルが設けられる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、３つ以上の可動部にそれぞれ対向するように、３つ以上の平面コイルが設けられていてもよいし、１つの可動部に対向するように、３つ以上の平面コイルが設けられていてもよい。この場合、３つ以上の平面コイルのうち、１つの平面コイルに、上記の式（８）に示される波形が非対称な交流状の電圧Ｖ（ｔ）を印加するとともに、他の平面コイルに波形が対称な正弦波状の電圧を印加するようにしてもよい。このように複数の平面コイルのうちの１つの平面コイルに波形が非対称な交流状の電圧を印加することにより、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。また、３つ以上の平面コイルのうち、１つの平面コイルに、上記の式（８）に示される波形のうち、たとえばｎが１次から１０次までの波形を印加するとともに、他の平面コイルのうちの１つの平面コイルにｎが１１次から２０次までの波形を印加することによっても、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。さらに、３つ以上の平面コイルのうち、２つの平面コイルに、それぞれ、周波数が異なる正弦波状の電圧を印加することによっても、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。
【符号の説明】
【０１７６】
１ 枠体（筐体）
２、４０４ 可動部
３ａ、３ｂ バネ部
４ 平面コイル（コイル）
５ プリント基板（筐体）
６ 底板（筐体）
１００ リニアモータ（加速度発生デバイス）
２０１、３０１、４０１、４０２ 加速度発生デバイス
２１１、４１０ 永久磁石
２０４ 第１可動部（第１の可動部）
２０５ 第２可動部（第２の可動部）
２０６ｃ、４０５ｃ 板バネ（第１弾性部材）
２０６ｄ、４０５ｂ 板バネ（第２弾性部材）
２０６ｅ、４０５ｂ 板バネ（第３弾性部材）
２０９、４０８ 筐体
２７３、４６３ 平面コイル（第１のコイル）
２８３、４７３ 平面コイル（第２のコイル）
２９０、４９０ 駆動電流制御回路（制御部）
３６１ 第１バネ部材（第４弾性部材）
３６２ 第２バネ部材（第５弾性部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度発生デバイスに関し、特に、可動部を備え、ユーザに擬似力覚を知覚させる加速度発生デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動部を備え、ユーザに擬似力覚を知覚させる加速度発生デバイスが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、コイルが巻回される円筒状のボビン（可動部）と、円筒状のボビンの一方端部側に取り付けられる第１永久磁石（可動部）と、ボビンの他方側にボビンと別個に設けられる第２永久磁石と、コイル、ボビン、第１永久磁石および第２永久磁石を収納する円筒状のフレームと、第１永久磁石とフレームとの間に設けられるバネとを備える加速度発生装置が開示されている。なお、上記特許文献１に開示されている加速度発生装置では、第１永久磁石の移動方向（円筒状のボビンが延びる方向）の一方側にバネが配置されるとともに、他方側に第２永久磁石が配置されているので、第１永久磁石の移動方向の中心に対して、加速度発生装置は構造的に非対称な形状を有する。
【０００４】
また、この加速度発生装置では、コイルに正弦波状の交流電流（交流電圧）が供給されることにより磁界が発生する。そして、第１永久磁石の一方側にはバネの弾性力が働くとともに、他方側にはコイルの磁界と第２永久磁石の磁界とが働く。そして、第１永久磁石の一方側および他方側に働く力の大きさが第１永久磁石およびボビンの位置によって異なっており、第１永久磁石（ボビン）の加速度の波形が第１永久磁石（ボビン）の移動方向の一方側と他方側とで異なるように構成されている。これにより、ユーザは、加速度発生装置を把持した場合に、所定の方向に引っ張られるような力覚（擬似力覚）を知覚することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００７／０８６４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された加速度発生装置では、正弦波状の電流がコイルに流されている一方、波形を反転させた電流（電圧）をコイルに流しても、加速度発生装置を把持した場合に得られる擬似力覚の方向は、電流の波形（電圧の波形）を反転させる前後において変わらないという問題点がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、印加する電圧の波形を反転させた場合に、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることが可能な加速度発生デバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、この発明の第１の局面における加速度発生デバイスは、渦巻状のコイルと、渦巻状のコイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、可動部が収納されるとともに可動部の往復移動によって振動する筐体と、可動部と筐体との間に設けられるバネ部とを備え、渦巻状のコイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、筐体の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている。
【０００９】
この発明の第２の局面における加速度発生デバイスは、永久磁石をそれぞれ含む第１の可動部および第２の可動部と、第１の可動部に対向して配置され、第１の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルと、第２の可動部に対向して配置され、第２の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第２のコイルと、第１の可動部および第２の可動部を収納する筐体と、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、制御部は、第１の可動部および第２の可動部の一往復中における加速度の波形が、第１の方向に対する移動と第２の方向に対する移動とで非対称となるように、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている。
【００１０】
この発明の第３の局面における加速度発生デバイスは、永久磁石を含む可動部と、可動部と対向して配置されており、可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルおよび第２のコイルと、可動部を収納する筐体と、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、制御部は、可動部の一往復中における加速度の波形が、第１の方向に対する移動と第２の方向に対する移動とで非対称となるように、第１のコイルおよび第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
上記の構成により、印加する電圧の波形を反転させた場合でも、電圧の波形の反転の前後において、装置を把持した場合に得られる力覚の大きさを略同じにすることができる。
【００１２】
また、上記の構成により、簡易な構成で任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態によるリニアモータの平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるリニアモータの断面図である。
【図３】リニアモータの理想的な加速度の波形を表す図である。
【図４】リニアモータの周波数特性について説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるリニアモータの加速度およびインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータに印加される電圧の波形を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの加速度の波形を示す図である。
【図８】図６に示す電圧を反転させた場合の電圧の波形を示す図である。
【図９】図８に示す電圧を本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加した場合のシミュレーションにより求められた加速度の波形を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータに印加される電圧の波形を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの加速度の波形を示す図である。
【図１２】図１０に示す電圧を反転させた場合の電圧の波形を示す図である。
【図１３】図１２に示す電圧を本発明の第１実施形態によるリニアモータに印加した場合のシミュレーションにより求められた加速度の波形を示す図である。
【図１４】本発明の第１実施形態によるシミュレーションにより求められたリニアモータの電力の周波数特性を示す図である。
【図１５】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図１６】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１可動部、第２可動部およびバネ部材の概略構成を示す分解斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１コイル基板の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの第１コイル基板を下面から見た平面図である。
【図１９】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第２実施形態による加速度発生デバイスの振動量のシミュレーション結果を示す図である。
【図２１】本発明の第３実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す断面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す平面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２４】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの可動部およびバネ部材の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２５】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの上側コイル基板の構成を示す断面図である。
【図２６】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの上側コイル基板を上面から見た平面図である。
【図２７】本発明の第５実施形態による加速度発生デバイスの動作を説明するための断面図である。
【図２８】本発明の第６実施形態による加速度発生デバイスの概略構成を示す分解斜視図である。
【図２９】本発明の第１実施形態の変形例によるリニアモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるリニアモータ（リニア駆動型振動モータ）１００は、図１および図２に示すように、枠体１と、枠体１内に収納された可動部２と、可動部２を支持する一対のバネ部３ａおよび３ｂと、可動部２と対向するように配置された平面コイル４とを備えている。なお、リニアモータ１００は、本発明の「加速度発生デバイス」の一例である。また、平面コイル４は、本発明の「コイル」の一例である。
【００１６】
枠体１は、平面的に見て、略矩形形状に形成されているとともに、枠体１は、上下方向（矢印Ｚ１方向および矢印Ｚ２方向）に貫通する略矩形形状の開口部１ａを有する。また、図２に示すように、枠体１には、上方向側（矢印Ｚ１方向側）の開口部１ａを塞ぐようにプリント基板５が配置されているとともに、下方向側（矢印Ｚ２方向側）の開口部１ａを塞ぐように底板６が配置されている。また、枠体１、プリント基板５および底板６は、ガラスエポキシ樹脂等により形成されている。そして、枠体１、プリント基板５および底板６によって筐体７が構成されている。
【００１７】
可動部２は、図１および図２に示すように、平面的に見て略矩形形状に形成されているとともに、平板状の永久磁石（フェライトやネオジウムなどの強磁性材料からなる磁石）により構成されている。また、可動部２は、平面的に見て、枠体１の開口部１ａの略中央に位置するように一対のバネ部３ａおよび３ｂにより側面が支持されている。
【００１８】
可動部２は、図２に示すように、第１磁石２ａおよび第２磁石２ｂからなる２つの永久磁石により構成されている。具体的には、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１近傍（図１参照）を境界として矢印Ｘ１方向側に第１磁石２ａが配置されるとともに、矢印Ｘ２方向側に第２磁石２ｂが配置されるように構成されている。第１磁石２ａのプリント基板５に対向する側には、厚み方向にＮ極に着磁されたＮ極面２１ａが設けられている。また、第１磁石２ａの底板６に対向する側には、厚み方向にＳ極に着磁されたＳ極面２２ａが設けられている。また、第２磁石２ｂのプリント基板５に対向する側には、厚み方向にＳ極に着磁されたＳ極面２１ｂが設けられている。また、第２磁石２ｂの底板６に対向する側には、厚み方向にＮ極に着磁されたＮ極面２２ｂが設けられている。そして、第１磁石２ａと第２磁石２ｂとは、接着剤などにより互いに固定されている。
【００１９】
図１および図２に示すように、バネ部３ａおよび３ｂは、板バネやコイルバネなどからなり、可動部２の矢印Ｘ１方向側と矢印Ｘ２方向側とにそれぞれ配置されている。なお、バネ部３ａおよび３ｂは、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、略対称になるように配置されている。そして、筐体７（枠体１、プリント基板５および底板６）も、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、略対称な形状を有する。また、バネ部３ａおよび３ｂは、同じ物である。つまり、バネ部３ａおよび３ｂは、同じ材料からなり、同じバネ特性を有する。これにより、リニアモータ１００は、全体として可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して、構造的に略対称な形状を有する。
【００２０】
図２に示すように、平面コイル４は、プリント基板５の内部に配置されている。平面コイル４は、平面的に見て、略矩形形状の輪郭を有するとともに、内側から外側に向かってＸＹ面方向に広がるように渦巻状に形成されている。また、平面コイル４は、Ｙ方向に延びるとともに、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１よりも矢印Ｘ１方向側に配置される第１部分４ａと、Ｙ方向に延びるとともに、中心線Ｃ１よりも矢印Ｘ２方向側に配置される第２部分４ｂとを有している。なお、平面コイル４には、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧が印加されるように構成されている。ここで、正側と負側とで非対称な波形を有する交流状の電圧とは、電圧が０の点に対して、電圧の波形が点対称（たとえば正弦波）になっていないことを意味する。たとえば、電圧の正側と負側とで電圧が異なる極大値を有する場合（図６参照）などを意味する。
【００２１】
次に、図１および図２を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１００の往復移動の動作を説明する。
【００２２】
まず、平面コイル４に電圧を印加する。そして、図１に示すように、Ａ１方向に電流が供給されるとする。これにより、可動部２のＮ極面２１ａにおいて発生する矢印Ｚ１方向の磁界と、平面コイル４の第１部分４ａを矢印Ｙ１方向に流れる電流とによって、平面コイル４の第１部分４ａには、矢印Ｘ２方向にローレンツ力が働く。また、可動部２のＳ極面２１ｂにおいて発生する矢印Ｚ２方向の磁界と、平面コイル４の第２部分４ｂを矢印Ｙ２方向に流れる電流とによって、平面コイル４の第２部分４ｂには、矢印Ｘ２方向にローレンツ力が働く。なお、平面コイル４は、プリント基板５に固定されているので、可動部２が平面コイル４が受けるローレンツ力の向きと逆の矢印Ｘ１方向に直線移動する。そして、所定時間後、Ａ２方向に電流を供給することによって、上記と同様に、可動部２が矢印Ｘ２方向に直線移動する。このようにして、所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部２は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に直線移動（往復移動）する。その結果、リニアモータ１００は、矢印Ｘ１方向と矢印Ｘ２方向とに交互に往復移動する。
【００２３】
次に、図３〜図１３を参照して、第１実施形態によるリニアモータ１００の平面コイル４に印加する電圧を調整する方法について説明する。
【００２４】
図３に示すように、リニアモータ１００の理想的な加速度の形状を仮定する。第１実施形態では、１周期がＴ（ｓｅｃ）であり、加速度の最大値がＧＰ（Ｇ）であるとともに最小値がＧＮ（Ｇ）である矩形波からなる加速度を仮定する。なお、図３において、ｈ×Ｔとｋ×Ｔとは、それぞれ、加速度が最小（ＧＮ）から最大（ＧＰ）になる時間と、加速度が最大（ＧＰ）から最小（ＧＮ）になる時間とを示している。また、加速度の１周期において、正側の加速度の面積Ｓ１と、負側の加速度の面積Ｓ２とが略等しくなるように、理想的な加速度の形状が仮定されている。なお、図３に示す加速度の形状は、下記の式（１）および（２）によって表される。
【００２５】
【数１】
【００２６】
そして、上記式（１）および（２）をフーリエ余弦級数展開することにより、下記の式（３）、式（４）および式（５）を得る。
【００２７】
【数２】
【００２８】
次に、上記式（３）に示される加速度について時間積分を２回行うことにより、下記の式（６）により表されるリニアモータ１００の変位ｙ（ｔ）が得られる。なお、ｙ（０）＝０、ｄｙ（０）／ｄｔ＝０とした。
【００２９】
【数３】
【００３０】
そして、上記式（６）により表される変位ｙ（ｔ）を出力とするとともに、電圧Ｖ（ｔ）を入力とする伝達関数をＧｙ（ｓ）とすると、下記の式（７）を得る。
【００３１】
【数４】
【００３２】
また、上記の式（７）が成り立つように、電圧Ｖ（ｔ）は、下記の式（８）のようになれば良い。なお、ａ０≠０の場合、電圧Ｖ（ｔ）は、発散する。ここで、電圧Ｖ（ｔ）が発散するとは、電圧Ｖ（ｔ）の大きさが時間とともに徐々に大きくなってゆき、最終的に電圧Ｖ（ｔ）の大きさが無限大になってしまうことを意味する。このため、｜ａ０｜≪１が望ましい。この場合、下記の式（９）が成り立つ。そして、下記の式（９）が成り立つ場合は、加速度の波形の１周期における時間積分の値が略０になる。
【００３３】
【数５】
【００３４】
次に、図１に示すリニアモータ１００において、加速度が０の基準線に対して非対称な波形を有する加速度を実現するように、リニアモータ１００の伝達関数を求める。なお、非対称な加速度の波形とは、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が線対称になっていないことを意味する。たとえば、加速度の正側の最大値と負側の最大値とが異なる場合（図３参照）などである。リニアモータ１００の伝達関数は、下記の式（１０）により表される電圧方程式、下記の式（１１）により表される可動部２の運動方程式、および、下記の式（１２）により表される筐体７の運動方程式から求めることができる。
【００３５】
【数６】
【００３６】
ここで、ｙおよびｘは、それぞれ、筐体７および可動部２の変位を表す。また、Ｍおよびｍは、それぞれ、筐体７の質量および可動部２の質量を表す。また、ｋ１およびｋ２は、それぞれ、バネ部３ａのバネ定数およびバネ部３ｂのバネ定数を表す。また、κ１およびκ２は、それぞれ、バネ部３ａの減衰係数およびバネ部３ｂの減衰係数を表す。また、Ｖ（ｔ）およびＩ（ｔ）は、それぞれ、電圧および電流を表す。また、ＲおよびＬは、それぞれ、コイルの抵抗およびコイルの自己インダクタンスを表す。また、ＫｅおよびＫｆは、それぞれ、誘起電圧定数および推力定数を表す。
【００３７】
ここで、コイルの自己インダクタンスＬが０の場合には、リニアモータ１００の伝達関数は、下記の式（１３）および式（１４）により表される。なお、バネ部３ａおよび３ｂの減衰係数と角周波数ω０との関係は、下記の式（１５）により表される。なお、角周波数ω０は、後述する図４に示されるリニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性において、インピーダンスが最大になる際の角周波数（共振角周波数）を表す。
【００３８】
【数７】
【００３９】
また、コイルの自己インダクタンスＬが０の場合には、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜と∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）とは、下記の式（１６）、式（１７）および式（１８）により表される。
【００４０】
【数８】
【００４１】
次に、図４に示されるリニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から、上記式（１６）により表される｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜と、上記式（１７）および式（１８）により表される∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）とを算出する。なお、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性は、一般的には、角周波数ω０においてピークを有する曲線となる。具体的には、まず、下記の式（１９）により、ｒ１を計算する。
【００４２】
【数９】
【００４３】
次に、リニアモータ１００のインピーダンスＺ（ω）が、下記の式（２０）を満たす角周波数γ１およびγ２を求める。
【００４４】
【数１０】
【００４５】
また、バネ部３ａおよびバネ部３ｂの減衰係数の和（κ１＋κ２）と、角周波数γ１およびγ２との関係は、下記の式（２１）により表される。また、誘起電圧定数および推力定数の積Ｋｆ×Ｋｅと、角周波数γ１およびγ２との関係は、下記の式（２２）により表される。また、換算質量μは、下記の式（２３）により表される。
【００４６】
【数１１】
【００４７】
そして、上記式（１６）〜（１８）と、上記式（２１）〜（２３）とによって、下記の式（２４）〜式（２６）が得られる。
【００４８】
【数１２】
【００４９】
そして、上記式（４）で求められるａ０、式（５）で求められるａｎ、式（１４）で求められるＧｙ（０）、式（２４）で求められる｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、式（２５）、式（２６）で求められる∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）を上記式（８）に代入することにより、電圧Ｖ（ｔ）が得られる。
【００５０】
次に、上記の方法によって求められた電圧Ｖ（ｔ）と、電圧Ｖ（ｔ）を入力することによって得られる加速度について行ったシミュレーションについて説明する。
【００５１】
まず、リニアモータ１００のパラメータを定義する。ここでは、可動部２の質量ｍおよび筐体７の質量Ｍを、それぞれ、５ｇおよび１００ｇとした。これにより、換算質量μは、上記式（２３）を用いて、４．７６１９０４７６２と算出された。また、バネ部３ａのバネ定数ｋ１およびバネ部３ｂのバネ定数ｋ２を、それぞれ、０．２８Ｎ／ｍｍおよび０．２８Ｎ／ｍｍとした。また、インピーダンスが最大となる角周波数ω０を、３４２．９ｒａｄ／ｓとした。また、平面コイル４の抵抗Ｒを、２Ωとした。また、バネ部３ａの減衰係数κ１およびバネ部３ｂの減衰係数κ２を、それぞれ、０．２１６および０．２１６とした。また、推力定数Ｋｆおよび誘起電圧定数Ｋｅを、それぞれ、０．２９Ｎ／Ａおよび０．２９Ｖ／（ｍ／ｓ）とした。上記のパラメータから、図５に示すように、リニアモータ１００のインピーダンスと加速度の周波数特性とが求められた。ここで、リニアモータ１００の共振周波数は５５Ｈｚであった。
【００５２】
そして、上記のように、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から、式（１９）によってｒ１を計算した。次に、リニアモータ１００のインピーダンスＺ（ω）が、式（２０）を満たす角周波数γ１およびγ２を求めた。そして、式（２４）〜式（２６）によって、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）を求めた。なお、電圧Ｖ（ｔ）の式（８）に含まれる係数ａ０は、図３に示す理想的な加速度の波形と式（４）とから求めた。同様に、係数ａｎは、図３に示す理想的な加速度の波形と式（５）とから求めた。さらに、伝達関数Ｇｙ（０）は、上記の定義されたパラメータ（Ｋｆ、Ｍ、Ｒ、ω０）と、式（１４）とから求めた。そして、ａ０、ａｎ、Ｇｙ（０）、｜Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）｜、および、∠Ｇｙ（ｊ×ｎ×ω）の値を式（８）に代入することにより、電圧Ｖ（ｔ）が得られた。
【００５３】
上記のシミュレーションの結果、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形が得られた。なお、図６では、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、ａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した。図６に示すように、電圧Ｖ（ｔ）の波形は、正（＋）側と負（−）側とで非対称な形状を有する交流状になることが確認された。また、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加するシミュレーションにより、図７に示すリニアモータ１００の加速度の波形が得られた。なお、図７において、１点鎖線により表される矩形状の波形は、リニアモータ１００の加速度の理想的な波形（図３参照）である。図７に示すように、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合、理想的な加速度の波形（１点鎖線）と、シミュレーションによって得られた加速度の波形（点線）とは、少しずれていることが判明した。なお、図７に示すリニアモータ１００の加速度の波形の１周期を時間積分した場合、時間積分の値は略０になる。つまり、図７において斜線により示される領域Ｓ３および領域Ｓ４の面積は、略等しい。
【００５４】
次に、図６に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた図８に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図９に示す加速度の波形が得られた。そして、図９に示す加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して、図７に示す加速度の波形と略対称な形状になることが判明した。つまり、第１実施形態では、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた場合、電圧Ｖ（ｔ）の反転の前後で、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が略対称な形状になることが確認された。
【００５５】
次に、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、ａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形がシミュレーションにより得られた。そして、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図１１に示す加速度の波形が得られた。図１１に示すように、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合では、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合（図７参照）と比べて、シミュレーションによって得られた加速度の波形（点線）が理想的な加速度の波形（１点鎖線）により近づくことが確認された。これにより、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）において、加算する次数（ｎ）を大きくすればするほど、シミュレーションによって得られる加速度の波形が理想的な加速度の波形により近づくと考えられる。
【００５６】
また、図１０に示す電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた図１２に示す電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加したシミュレーションにより、図１３に示す加速度の波形が得られた。そして、図１３に示す加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して、図１１に示す加速度の波形と略対称な形状になることが判明した。つまり、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を反転させた場合、電圧Ｖ（ｔ）の反転の前後で、加速度が０の基準線に対して、加速度の波形が略対称な形状になることが確認された。
【００５７】
次に、図１４を参照して、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）の周波数特性について行ったシミュレーションについて説明する。
【００５８】
まず、このシミュレーションでは、リニアモータ１００の共振周波数は５５（Ｈｚ）であり、共振周波数５５（Ｈｚ）の共振周波数に対応する共振角周波数ω０は、２π×５５（ｒａｄ／ｓ）である。また、このシミュレーションでは、式（８）に示される電圧Ｖ（ｔ）においてａ１〜ａ５（ｎ＝１〜５）の５次の次数までを加算した場合と、ａ１〜ａ１０（ｎ＝１〜１０）の１０次の次数までを加算した場合とについて、電力Ｐ（Ｗ）のシミュレーションを行った。そして、図１４に示すように、５次の次数までを加算した場合または１０次の次数までを加算した場合のいずれにおいても、振動数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）より小さい範囲では、電力Ｐ（Ｗ）は、振動数が増加するにつれて、急減に減少していることが判明した。また、周波数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）以上の範囲では、電力Ｐ（Ｗ）は、振動数が増加するにつれて、徐々に増加していることが判明した。つまり、周波数が５２Ｈｚ（角周波数ωが２π×５２ｒａｄ／ｓ）の場合、電力Ｐ（Ｗ）が極小になることが確認された。また、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）の極小値の２倍までをリニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）として許容すると仮定した場合、許容される角周波数ωは、共振角周波数ω０の３分の２倍以上でかつ共振角周波数ω０の２倍以下（２ω０／３≦ω≦２ω０）であることが確認された。
【００５９】
第１実施形態によるリニアモータ１００では、以下の効果を得ることができる。
【００６０】
（１）平面コイル４に波形が非対称な交流状の電圧を印加して、筐体７（リニアモータ１００）の振動方向の加速度の波形を加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成した。これにより、平面コイル４に印加する電圧の波形を反転させた場合、平面コイル４に印加する電圧の波形が非対称であるので、電圧の波形の反転の前後において、筐体７（リニアモータ１００）を把持した場合に得られる力覚の方向を変化させることができる。
【００６１】
（２）交流状の電圧の波形を反転させた電圧を平面コイル４に印加した場合に、電圧Ｖ（ｔ）の波形の反転の前後で筐体７（リニアモータ１００）の加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して略対称になるように、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）を調整した。これにより、平面コイル４に印加する交流状の電圧の波形を反転させて、リニアモータ１００の一方方向側に引っ張られるように感じる力覚を、他方方向側に引っ張られるように感じる力覚に切り替えた場合、把持したリニアモータ１００の一方方向側と他方方向側とで略同じ大きさの力覚を得ることができる。その結果、リニアモータ１００の一方方向側に力覚を得る際と他方方向側に力覚を得る際とのそれぞれにおいて電圧の波形を求める場合と異なり、リニアモータ１００の一方方向側と他方方向側とで略同じ大きさの力覚を容易に得ることができる。
【００６２】
（３）平面コイル４に印加する電圧の波形を、正側と負側とで非対称になるように構成した。これにより、正弦波状の交流電圧のように正側と負側とで点対称な電圧を平面コイル４に印加する場合と異なり、リニアモータ１００の構成を非対称にしなくても、容易に、リニアモータ１００の振動方向の加速度の波形を、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称にすることができる。その結果、リニアモータ１００の構成を非対称にしなくても、容易に、一方方向側または他方方向側の力覚を付与することができる。
【００６３】
（４）バネ部３ａおよび３ｂを、可動部２の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置するとともに、バネ部３ａおよび３ｂを、可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して略対称になるように配置した。これにより、バネ部が可動部２の移動方向に沿った方向の一方側または他方側のいずれか一方に配置される場合や、バネ部３ａおよび３ｂが可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して非対称に配置される場合と異なり、リニアモータ１００の形状を可動部２の往復移動の中心線Ｃ１に対して対称にしやすくすることができる。なお、可動部の往復移動の中心線に対して非対称な形状を有するリニアモータ（たとえば、可動部の一方側にはバネの弾性力が働き、他方側には永久磁石の磁界が働く場合など）に、非対称な波形を有する電圧を反転させて印加した場合、電圧の波形の反転の前後において、リニアモータの加速度は、加速度が０になる基準線に対して対称にならない。その結果、リニアモータを把持した場合に感じる力覚の大きさが、電圧の波形を反転させる前後において異なってしまう。
【００６４】
（５）リニアモータ１００の加速度の波形を、加速度が０の基準線に対して正側と負側とに変動するように構成し、周期性を有するリニアモータ１００の加速度の波形の１周期Ｔにおける時間積分の値を略０になるように構成した。これにより、上記式（８）により表される電圧Ｖ（ｔ）が発散するのを抑制することができる。
【００６５】
（６）理想的な形状を有するリニアモータ１００（筐体７）の加速度の波形と、リニアモータ１００のインピーダンスの周波数特性から導かれるインピーダンスＺ（ω０）および角周波数（ω０、γ１、γ２）とに基づいて、平面コイル４に印加する電圧Ｖ（ｔ）の波形を求めた。これにより、理想的な形状を有する加速度の波形と、インピーダンスの周波数特性とから求められる電圧Ｖ（ｔ）をリニアモータ１００の平面コイル４に印加することにより、容易に、理想的な形状に近いリニアモータ１００の加速度を得ることができる。
【００６６】
（７）振動するリニアモータ１００（筐体７）の角周波数ωを、振動するリニアモータ１００の共振角周波数ω０の３分の２倍以上でかつ２倍以下になるように構成した。これにより、上記図１４に示したように、リニアモータ１００が消費する電力Ｐ（Ｗ）を極小値の２倍以下に抑制することができる。
【００６７】
（８）平面コイル４を可動部２の移動方向に沿って扁平状になるように渦巻状に形成した。これにより、コイルの巻き面が可動部の移動方向に対して直交する方向に配置される場合と比べて、コイルの巻き面による高さ方向への領域を設ける必要がなくなり、Ｚ方向の厚みを小さくすることができる。その結果、ユーザに擬似力覚を知覚させるリニアモータ１００の薄型化を実現することができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、図１５〜図１８を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、１つの可動部２が設けられる上記第１実施形態と異なり、２つの第１可動部２０４および第２可動部２０５が設けられている。なお、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ、本発明の「第１の可動部」および「第２の可動部」の一例である。
【００６９】
第２実施形態による加速度発生デバイス２０１は、図１５に示すように、上側筐体２０２と、下側筐体２０３と、第１可動部２０４と、第２可動部２０５と、バネ部材２０６と、第１コイル基板２０７と、第２コイル基板２０８とから構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、互いの開口部を嵌め合わせることにより直方体の筐体２０９を形成する。筐体２０９の内部には、第１可動部２０４、第２可動部２０５およびバネ部材２０６が収納されている。また、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８は、下側筐体２０３に固定されている。
【００７０】
加速度発生デバイス２０１は、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８に電流を流すことにより、筐体２０９内において第１可動部２０４および第２可動部２０５を往復移動させ、バネ部材２０６で可動部の移動を受け止めて振動するように構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、磁性材料から構成されており、第１可動部２０４および第２可動部２０５から生じる磁束が筐体２０９から外部へ漏出することを抑制している。
【００７１】
上側筐体２０２は、矩形状の底面２０２ａと、底面２０２ａの長手方向に沿った側面２０２ｂと、底面２０２ａの短手方向に沿った側面２０２ｃとから構成されている。また、下側筐体２０３は、略矩形状の底面２０３ａと、底面２０３ａの長手方向に沿った側面２０３ｂとから構成されている。上側筐体２０２および下側筐体２０３は、上側筐体２０２の側面２０２ｂおよび側面２０２ｃと、下側筐体２０３の側面２０３ｂとが嵌め合わされることにより筐体２０９を形成している。
【００７２】
下側筐体２０３の底面２０３ａには、矩形状の第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８と略同一形状を有する開口部２３１および２３２が形成されている。また、下側筐体２０３の２つの側面２０３ｂには、それぞれ、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の厚みに応じた開口部２３３および２３４が形成されている。第１コイル基板２０７は、開口部２３１および２３３に嵌め込まれることにより、下側筐体２０３に固定されている。また、第２コイル基板２０８は、開口部２３２および２３４に嵌め込まれることにより、下側筐体２０３に固定されている。
【００７３】
また、下側筐体２０３の底面２０３ａの上面には、上側に突出した一対のレール２１０が形成されている。一対のレール２１０は、下側筐体２０３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、Ｘ方向の一端から開口部２３１までの間と、開口部２３１から開口部２３２までの間と、開口部２３２から他端までの間とに形成されている。レール２１０の断面形状は、角が削られた略円弧形状に形成されている。
【００７４】
なお、上側筐体２０２、レール２１０および下側筐体２０３の表面には、フッ素樹脂加工が施されている。具体的には、ニムフロン処理（ニムフロンは登録商標）が施されている。ニムフロン処理とは、摩擦係数の低いテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）と無電解Ｎｉとの双方の特性を併せ持つメッキ処理である。ニムフロン処理は、無電解メッキ液にＰＴＦＥ粒子を混ぜてメッキすることにより行われる。
【００７５】
図１６に示すように、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ永久磁石２１１と、おもり２１２と、磁石カバー２１３とから構成されている。永久磁石２１１は、直方体形状を有し、フェライトやネオジウム等の強磁性材料から構成されている。永久磁石２１１は、その厚み方向（Ｙ方向）に一対の磁極が着磁された第１磁石２１１aおよび第２磁石２１１ｂから構成されており、第１磁石２１１aと第２磁石２１１ｂとは互いに磁極が逆方向となっている。
【００７６】
おもり２１２は、直方体形状を有しており、おもり２１２の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅は、永久磁石２１１の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅よりも大きい。また、おもり２１２には、永久磁石２１１と略同一の形状を有したＹ方向に貫通する貫通孔２１２ａが形成されている。貫通孔２１２ａの内部には、永久磁石２１１が嵌め込まれており、永久磁石２１１は、接着剤等により貫通孔２１２ａに固定されている。おもり２１２は、たとえば比重の大きい材料であるタングステン等から形成されている。なお、おもり２１２のＹ方向の厚みは、永久磁石２１１のＹ方向の厚みと略同一である。
【００７７】
磁石カバー２１３は、非磁性材料から構成されており、永久磁石２１１およびおもり２１２の上面を覆うとともに、Ｘ方向側の両端部がおもり２１２のＸ方向側の側面およびおもり２１２の下面の一部まで延びるように形成されている。磁石カバー２１３は、永久磁石２１１およびおもり２１２と接着剤等により固定されている。磁石カバー２１３は、たとえばりん青銅等により形成されている。なお、磁石カバー２１３の外面には、ニムフロン処理が施されている。
【００７８】
バネ部材２０６は、非磁性材料から構成されており、２つの皿部２０６ａおよび２０６ｂと、同一のバネ定数を有する３つの板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅとが一体的に形成されている。バネ部材２０６の皿部２０６ａには、第１可動部２０４が固定されるとともに、皿部２０６ｂには、第２可動部２０５が固定されている。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動方向（Ｘ方向）における両側面は、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅによって挟みこんで支持されている。これにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動が、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅにより受け止められる。また、バネ部材２０６は、たとえばＳＵＳ３０１またはＳＵＳ３０４等により形成されている。なお、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、それぞれ、本発明の「第１弾性部材」、「第２弾性部材」および「第３弾性部材」の一例である。
【００７９】
皿部２０６ａおよび２０６ｂは、磁石カバー２１３の上面と略同一の形状を有した皿状の部材であり、皿部２０６ａおよび２０６ｂのそれぞれの下面と第１可動部２０４および第２可動部２０５の上面とが接着されて固定されている。皿部２０６ａおよび２０６ｂの中央部には、それぞれ、永久磁石２１１の磁極面と略同一の形状を有する開口部２６１および２６２が形成されている。
【００８０】
板バネ２０６ｃは、第１可動部２０４のＸ２方向側の側面と上側筐体２０２の側面２０２ｃとの間に設けられるとともに、板バネ２０６ｄは、第１可動部２０４のＸ１方向側の側面と第２可動部２０５のＸ２方向側の側面との間に設けられている。また、板バネ２０６ｅは、第２可動部２０５のＸ１方向側の側面と上側筐体２０２の側面２０２ｃとの間に設けられている。また、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるために、それぞれ１つの屈曲点Ｘを有している。
【００８１】
次に、図１７および図１８を参照して、第１コイル基板２０７の構成について説明する。第１コイル基板２０７は、第１可動部２０４の永久磁石２１１の磁極面と平行になるように下側筐体２０３に配置されている。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石２１１を含む第１可動部２０４が往復移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。
【００８２】
第１コイル基板２０７は、上層コイル２７１および下層コイル２７２が積層された平面コイル２７３と、配線層２７４と、ヨーク２７５とを含んでいる。第１コイル基板２０７の各構成要素は、上側からこの順に積層された絶縁性樹脂層２７６、２７７および２７８によって一体的に形成されている。なお、平面コイル２７３は、本発明の「第１のコイル」の一例である。
【００８３】
具体的には、絶縁性樹脂層２７６は上層コイル２７１を覆うとともに、絶縁性樹脂層２７７は下層コイル２７２およびヨーク２７５を覆っている。また、絶縁性樹脂層２７８は配線層２７４の一部を覆っている。絶縁性樹脂層２７８の下面には開口部２７８ａ（図１８参照）が形成されており、開口部２７８ａから配線層２７４が露出している。
【００８４】
平面コイル２７３の上層コイル２７１は、第１コイル基板２０７の外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。下層コイル２７２は、第１コイル基板２０７の内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。上層コイル２７１の内側の端部と、下層コイル２７２の内側の端部とは、第１コイル基板２０７の中心部近傍において互いに接続されている。上層コイル２７１の外側の端部は、第１コイル基板２０７の厚み方向に延びる接続線２７９を介して配線層２７４に接続されている。下層コイル２７２の外側の端部は、第１コイル基板２０７の厚み方向に延びる接続線２８０を介して配線層２７４に接続されている。平面コイル２７３は、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域２７３Ａおよび２７３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。
【００８５】
配線層２７４は、平面コイル２７３の上層コイル２７１および下層コイル２７２に駆動電流を供給するためのものであり、配線層２７４は、駆動電流を制御するための駆動電流制御回路２９０に接続されている。駆動電流制御回路２９０は、所定の周期で平面コイル２７３に供給する駆動電流の方向を切り替える。なお、駆動電流制御回路２９０は、本発明の「制御部」の一例である。
【００８６】
また、第２コイル基板２０８は、第１コイル基板２０７と平行に並んで、第２可動部２０５の永久磁石２１１の磁極面と対向して下側筐体２０３に配置されている。第２コイル基板２０８は、第１コイル基板２０７と同一の構成であり、上層コイル２８１および下層コイル２８２が積層された平面コイル２８３と、配線層２８４と、ヨーク２８５とを含んでいる。また、平面コイル２８３の上層コイル２８１および下層コイル２８２の外側の端部は、駆動電流制御回路２９０に接続されている。駆動電流制御回路２９０は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３および第２コイル基板２０８の平面コイル２８３に供給する駆動電流を独立して制御するように構成されている。なお、平面コイル２８３は、本発明の「第２のコイル」の一例である。
【００８７】
以上のように、加速度発生デバイス２０１では、第１可動部２０４および第２可動部２０５において磁石カバー２１３がおもり２１２の下面まで延びているとともに、下側筐体２０３にレール２１０が形成されている。上述したように、下側筐体２０３の表面および磁石カバー２１３の外面にはニムフロン処理が施されているため、第１可動部２０４および第２可動部２０５が移動する場合に、磁石カバー２１３とレール２１０とが接触したとしても生じる摩擦を低減することができる。その結果、加速度発生デバイス２０１は、効率良く第１可動部２０４および第２可動部２０５を移動させることができるので、振動量を増大させることが可能となる。
【００８８】
また、加速度発生デバイス２０１は、第１コイル基板２０７がヨーク２７５を備えているとともに、第２コイル基板２０８がヨーク２８５を備えており、上側筐体２０２および下側筐体２０３は磁性材料で構成されているので、永久磁石２１１が生じる磁束はヨークおよび筐体内を選択的に通過する。これにより、永久磁石２１１の磁束が筐体２０９の外部まで漏出することを抑制することが可能となる。
【００８９】
次に、図１９および図２０を参照して、加速度発生デバイス２０１の動作について説明する。なお、図２０の横軸は平面コイル２７３および２８３に駆動電流を供給してからの時間を示すとともに、縦軸は加速度発生デバイス２０１の振動量（加速度）を示している。また、縦軸の振動量は、Ｘ１方向の振動量を正、Ｘ２方向の振動量を負としている。
【００９０】
まず、第１可動部２０４の移動について説明する。駆動電流制御回路２９０（図１８参照）は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３に対し、配線層２７４を介して図１８に示すＡ方向に駆動電流を供給する。これにより、図１９に示すように、平面コイル２７３の領域２７３Ａには、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。また、平面コイル２７３の領域２７３Ｂには、第１コイル基板２０７の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。
【００９１】
ここで、第１可動部２０４の永久磁石２１１の第１コイル基板２０７と対向する面のＮ極面２１１ＡとＳ極面２１１Ｂとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面２１１Ａ下においては、Ｎ極面２１１Ａの表面から第１コイル基板２０７に向かった方向、すなわちＹ２方向となる。また、Ｓ極面２１１Ｂ下においては、第１コイル基板２０７からＳ極面２１１Ｂに向かった方向、すなわちＹ１方向となる。このように、第１可動部２０４の永久磁石２１１が発生する磁界は、第１コイル基板２０７の平面コイル２７３の領域２７３Ａおよび２７３Ｂを流れる電流の方向と直交することとなる。
【００９２】
そのため、平面コイル２７３の各領域を流れる電流は、永久磁石２１１の磁界からＸ１方向への力を受ける。すなわち、第１コイル基板２０７には、Ｘ１方向への力が作用する。しかし、第１コイル基板２０７は下側筐体２０３に固定されているので、第１可動部２０４は反作用によりＸ２方向への力を受け、Ｘ２方向に移動する。
【００９３】
また、第２可動部２０５についても、第１可動部２０４と同様に、駆動電流制御回路２９０が第２コイル基板２０８の平面コイル２８３に対し、配線層２８４を介して図１８に示すＡ方向に駆動電流を供給することにより、第２可動部２０５は、Ｘ２方向へ移動する。そして、所定時間後、駆動電流制御回路２９０が平面コイル２７３および２８３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えることにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５がＸ１方向に移動する。
【００９４】
このようにして、駆動電流制御回路２９０が所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、Ｘ１方向とＸ２方向とに交互に往復移動する。
【００９５】
このとき、駆動電流制御回路２９０は、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍になるよう制御する。これにより、図２０に示すように、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向（正の方向）に対する移動とＸ２方向（負の方向）に対する移動とで非対称となる。その結果、ユーザに対してＸ１方向への擬似力覚を提示することが可能となる。これは、第１可動部２０４の加速度と第２可動部２０５の加速度とが、互いに強め合ったり弱め合ったりすることを交互に繰り返すことにより生じる現象である。
【００９６】
ここで、平面コイル２７３に印加する交流電圧と、平面コイル２８３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。つまり、平面コイル２７３に印加する交流電圧と、平面コイル２８３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して、図２０に示される波形の正負を反転させた波形を得ることが可能となる。
【００９７】
第２実施形態による加速度発生デバイス２０１では、以下の効果を得ることができる。
【００９８】
（９）加速度発生デバイス２０１を、平面コイル２７３および平面コイル２８３と、バネ部材２０６と、永久磁石２１１とにより構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成する場合と異なり、構成を簡易にすることができる。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形が、正の方向に対する移動と負の方向に対する移動とで非対称となるように、平面コイル２７３および平面コイル２８３に流れる電流を制御するように駆動電流制御回路２９０を構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成して、バネ、永久磁石およびボビンなどの相対的な位置を調整して擬似力覚を発生させる場合と異なり、容易に、任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【００９９】
（１０）平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍にした。これにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。なお、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数は、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数の約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数の１．５倍以上２．５倍以下としてもよい。平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下とすることにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１００】
また、平面コイル２７３に印加する交流電圧および平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数を同一とし、位相差を調整することによっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１０１】
さらに、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定しつつ、各周波数を連続的に変化させる構成であっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１０２】
（第３実施形態）
次に、図２１を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが隣接するように配置されている上記第２実施形態と異なり、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが互いに積層されている。なお、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付して説明は省略する。
【０１０３】
第３実施形態による加速度発生デバイス３０１は、図２１に示すように、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが互いに積層されている。第１コイル基板２０７の第２コイル基板２０８と接触している面とは反対側の面と対向するように、第１可動部２０４が配置されており、第２コイル基板２０８の第１コイル基板２０７と接触している面とは反対側の面と対向するように、第２可動部２０５が配置されている。ここで、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とは、配線層２７４および２８４が露出している面（図１８参照）が重ね合わされるように積層されている。
【０１０４】
また、加速度発生デバイス３０１は、第１バネ部材３６１と、第２バネ部材３６２とを備えている。第１バネ部材３６１は、非磁性材料から構成されており、１つの皿部３６１ａと、２つの板バネ３６１ｂおよび３６１ｃとが一体的に形成されている。第１バネ部材３６１では、皿部３６１ａには、第１可動部２０４が固定されているとともに、第１可動部２０４の移動方向（Ｘ方向）における両側面が板バネ３６１ｂおよび３６１ｃによって挟みこんで支持されている。これにより、第１可動部２０４の移動が第１バネ部材３６１により受け止められる。また、第２バネ部材３６２も、第１バネ部材３６１と同様の構成であり、第２可動部２０５の移動が第２バネ部材３６２により受け止められる。なお、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２は、それぞれ同一のバネ定数を有している。また、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２は、それぞれ、本発明の「第４弾性部材」および「第５弾性部材」の一例である。
【０１０５】
なお、加速度発生デバイス３０１のその他の構成および動作は、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。また、第３実施形態の加速度発生デバイス３０１の効果は、上記第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同様である。
【０１０６】
ただし、加速度発生デバイス３０１では、第１可動部２０４、第２可動部２０５、第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の位置関係を調整することにより、第１可動部２０４および第２可動部２０５に対し、Ｘ１方向およびＸ２方向への移動に加え、Ｙ１方向およびＹ２方向への移動も生じさせることが可能である。これにより、加速度発生デバイス３０１は、ユーザに対し、より多様な疑似力覚を提示することができる。
【０１０７】
（第４実施形態）
次に、図２２を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動する方向に沿って配置されている上記第２実施形態と異なり、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動する方向と交差する方向に沿って配置されている。
【０１０８】
加速度発生デバイス３０２は、第２実施形態の加速度発生デバイス２０１のように、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが直列に配置された構成ではなく、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが並列に配置されている。つまり、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが、第１可動部２０４と第２可動部２０５とが移動するＺ方向と交差するＸ方向に沿って配置されている。なお、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、第１バネ部材３６１および第２バネ部材３６２にそれぞれ支持されている。
【０１０９】
また、加速度発生デバイス３０２のその他の構成および動作は、上記第２実施形態の加速度発生デバイス２０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。また、加速度発生デバイス３０２は、加速度発生デバイス２０１と同一の効果を奏する。
【０１１０】
（第５実施形態）
次に、図２３〜図２６を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、１つの可動部２に対して、１つの平面コイル４が設けられている上記第１実施形態と異なり、１つの可動部４０４に対して、２つの平面コイル４６３と平面コイル４７３とが設けられている。
【０１１１】
加速度発生デバイス４０１は、図２３および図２４に示すように、上側筐体４０２と、下側筐体４０３と、可動部４０４と、バネ部材４０５と、第１コイル基板４０６と、第２コイル基板４０７とから構成されている。上側筐体４０２および下側筐体４０３は、互いの開口部を嵌め合わせることにより直方体の筐体４０８を形成する。筐体４０８の内部には、可動部４０４およびバネ部材４０５が収納されている。また、筐体４０８の内側において、第１コイル基板４０６は上側筐体４０２に固定されているとともに、第２コイル基板４０７は下側筐体４０３に固定されている。
【０１１２】
加速度発生デバイス４０１は、第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７に電流を流すことにより、筐体４０８内において可動部４０４を往復移動させ、バネ部材４０５で可動部４０４の移動を受け止めて振動する構成である。上側筐体４０２および下側筐体４０３は磁性材料から構成されており、可動部４０４から発生する磁束が筐体４０８から外部へ漏出することを抑制している。
【０１１３】
上側筐体４０２は、矩形状の底面４０２ａと、底面４０２ａの長手方向に沿った側面４０２ｂと、底面４０２ａの短手方向に沿った側面４０２ｃとから構成されている。また、下側筐体４０３は、略矩形状の底面４０３ａと、底面４０３ａの長手方向に沿った側面４０３ｂとから構成されている。上側筐体４０２および下側筐体４０３は、上側筐体４０２の側面４０２ｂおよび側面４０２ｃと、下側筐体４０３の側面４０３ｂとが嵌め合わされることにより筐体４０８を形成している。
【０１１４】
上側筐体４０２の底面４０２ａには、矩形状の第１コイル基板４０６と略同一形状を有する開口部４０２ｄが形成されている。また、上側筐体４０２の側面４０２ｂには、第１コイル基板４０６の厚みに応じた開口部４０２ｅが形成されている。第１コイル基板４０６は、開口部４０２ｄおよび４０２ｅに嵌め込まれることにより、上側筐体４０２に固定されている。
【０１１５】
同様に、下側筐体４０３の底面４０３ａには、矩形状の第２コイル基板４０７と略同一形状を有する開口部４０３ｄが形成されている。また、下側筐体４０３の側面４０３ｂには、第２コイル基板４０７の厚みに応じた開口部４０３ｅが形成されている。第２コイル基板４０７は、開口部４０３ｄおよび４０３ｅに嵌め込まれることにより、下側筐体４０３に固定されている。
【０１１６】
また、下側筐体４０３の底面４０３ａの上面には、上側に突出した一対のレール４０９が形成されている。一対のレール４０９は、下側筐体４０３の長手方向（Ｘ方向）に沿って、Ｘ方向の一端から開口部４０３ｄまでの間と、開口部４０３ｄから他端までの間とに形成されている。また、一対のレール４０９は、並行に延びるように形成されている。レール４０９の断面形状は、角が削られた略円弧形状に形成されている。
【０１１７】
なお、上側筐体４０２、レール４０９および下側筐体４０３の表面は、フッ素樹脂加工が施されている。具体的には、ニムフロン処理（ニムフロンは登録商標）が施されている。ニムフロン処理とは、摩擦係数の低いテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）と無電解Ｎｉとの双方の特性を併せ持つメッキ処理である。ニムフロン処理は、無電解メッキ液にＰＴＦＥ粒子を混ぜてメッキすることにより行われる。
【０１１８】
図２４に示すように、可動部４０４は、永久磁石４１０と、おもり４１１と、磁石カバー４１２とから構成されている。永久磁石４１０は、直方体形状を有し、フェライトやネオジウム等の強磁性材料から構成されている。永久磁石４１０は、その厚み方向（Ｙ方向）に一対の磁極が着磁された第１磁石４１０aおよび第２磁石４１０ｂから構成されており、第１磁石４１０aと第２磁石４１０ｂとは互いに磁極が逆方向となっている。
【０１１９】
おもり４１１は、直方体形状を有し、おもり４１１の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅は、永久磁石４１０の長手方向（Ｘ方向）および短手方向（Ｚ方向）の幅よりも大きい。また、おもり４１１には、永久磁石４１０と略同一の形状を有し、Ｙ方向に貫通する貫通孔４１１ａが形成されている。貫通孔４１１ａの内部には、永久磁石４１０が嵌め込まれており、接着剤等により固定されている。おもり４１１は、たとえば比重の大きい材料であるタングステン等から形成されている。なお、おもり４１１のＹ方向の厚みは、永久磁石４１０のＹ方向の厚みと同一である。
【０１２０】
磁石カバー４１２は、非磁性材料から構成されており、永久磁石４１０およびおもり４１１の上面を覆うとともに、Ｘ方向側の両端部がおもり４１１のＸ方向側の側面およびおもり４１１の下面の一部まで延びるように形成されている。磁石カバー４１２は、永久磁石４１０およびおもり４１１と接着剤等により固定されている。磁石カバー４１２は、たとえばりん青銅等により形成されている。なお、磁石カバー４１２の外面には、ニムフロン処理が施されている。
【０１２１】
バネ部材４０５は、非磁性材料から構成されており、皿部４０５ａと、２つの板バネ４０５ｂおよび４０５ｃとが一体的に形成されている。バネ部材４０５は、皿部４０５ａと可動部４０４とを固定し、可動部４０４の移動方向（Ｘ方向）における両側面を板バネ４０５ｂおよび４０５ｃによって挟みこんで支持している。これにより、可動部４０４の移動がバネ部材４０５により受け止められる。バネ部材４０５は、たとえばＳＵＳ３０１またはＳＵＳ３０４等により形成されている。なお、板バネ４０５ｃおよび４０５ｂは、それぞれ、本発明の「第１弾性部材」および「第２弾性部材」の一例である。
【０１２２】
皿部４０５ａは、磁石カバー４１２の上面と略同一の形状を有した皿状の部材であり、皿部４０５ａの下面と可動部４０４の上面とが接着されることにより固定されている。皿部４０５ａの中央部には、永久磁石４１０の磁極面と略同一の形状を有する開口部４５１が形成されている。
【０１２３】
板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４のＸ方向の両側面と上側筐体４０２の側面４０２ｃ（図２３参照）との間に設けられている。具体的には、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃの一端側において皿部４０５ａに接続されており、他端側において上側筐体４０２の側面４０２ｃに固定されている。また、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４の移動を受け止めるために、可動部４０４の側面と上側筐体４０２の側面４０２ｃとの間で、１つの屈曲点Ｘを有している。これにより、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃは、可動部４０４に対して、Ｘ方向に沿って互いに逆方向に付勢し合う。
【０１２４】
図２３に示すように、第１コイル基板４０６は、永久磁石４１０の一方の磁極面と平行になるように上側筐体４０２に配置されている。ここで、平行とは、互いに平行な状態だけでなく、永久磁石４１０を含む可動部４０４が往復移動する際の妨げにならない程度に平行な状態からずれた状態を含んでいる。
【０１２５】
図２５に示すように、第１コイル基板４０６は、上層コイル４６１および下層コイル４６２が積層された平面コイル４６３と、配線層４６４と、ヨーク４６５とを含んでいる。第１コイル基板４０６の各構成要素は、上側からこの順に積層された絶縁性樹脂層４６６、４６７および４６８によって一体的に形成されている。なお、平面コイル４６３は、本発明の「第１のコイル」の一例である。
【０１２６】
具体的には、絶縁性樹脂層４６６は配線層４６４の一部を覆っているとともに、絶縁性樹脂層４６７はヨーク４６５および上層コイル４６１を覆っている。また、絶縁性樹脂層４６８は下層コイル４６２を覆っている。図２６に示すように、絶縁性樹脂層４６６の上面には開口部４６６ａが形成されており、開口部４６６ａから配線層４６４が露出している。
【０１２７】
平面コイル４６３の上層コイル４６１は、第１コイル基板４０６の外側から内側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。下層コイル４６２は、第１コイル基板４０６の内側から外側に向かって反時計回りに渦巻状に巻回されている。上層コイル４６１の内側の端部と、下層コイル４６２の内側の端部とは、第１コイル基板４０６の中心部近傍において互いに接続されている。上層コイル４６１の外側の端部は、第１コイル基板４０６の厚み方向に延びる接続線４６９を介して配線層４６４に接続されている。下層コイル４６２の外側の端部は、第１コイル基板４０６の厚み方向に延びる接続線４７０を介して配線層４６４に接続されている。また、図２６に示すように、平面コイル４６３は、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域４６３Ａおよび４６３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。
【０１２８】
配線層４６４は、平面コイル４６３の上層コイル４６１および下層コイル４６２に駆動電流を供給するためのものであり、駆動電流を制御するための駆動電流制御回路４９０と接続されている。駆動電流制御回路４９０は、所定の周期で平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向を切り替える。
【０１２９】
また、図２５に示すように、第２コイル基板４０７は、第１コイル基板４０６と同一の構成であり、第１コイル基板４０６とは上下逆向きの状態で永久磁石４１０の他方の磁極面と平行になるように下側筐体４０３に配置（図２３参照）されている。具体的には、第２コイル基板４０７は、上層コイル４７１および下層コイル４７２が積層された平面コイル４７３と、配線層４７４と、ヨーク４７５とを含んでいる。また、平面コイル４７３の上層コイル４７１および下層コイル４７２の外側の端部は、配線層４７４を介して駆動電流制御回路４９０に接続されている。駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に供給する駆動電流と平面コイル４７３に供給する駆動電流とを独立して制御しており、所定の周期で平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向を切り替える。なお、平面コイル４７３は、本発明の「第２のコイル」の一例である。
【０１３０】
また、図２６に示すように、平面コイル４７３は、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って延びる複数のコイル線を含む領域４７３Ａおよび４７３Ｂを有しており、領域ごとに同じ方向に電流が流れるように形成されている。なお、平面コイル４６３の領域４６３Ａと４６３Ｂとは、それぞれ、平面コイル４７３の領域４７３Ａと４７３Ｂとに重畳するように配置されている。
【０１３１】
以上のように、加速度発生デバイス４０１では、可動部４０４において磁石カバー４１２がおもり４１１の下面まで延びているとともに、下側筐体４０３にレール４０９が形成されている。上述したように、下側筐体４０３の表面および磁石カバー４１２の外面にはニムフロン処理が施されているため、可動部４０４が移動する場合に、磁石カバー４１２とレール４０９とが接触したとしても生じる摩擦を低減することが可能となる。その結果、加速度発生デバイス４０１は、可動部４０４を効率良く移動させることができ、振動量を増大させることが可能となる。
【０１３２】
また、加速度発生デバイス４０１は、第１コイル基板４０６がヨーク４６５を備えるとともに、第２コイル基板４０７がヨーク４７５を備えており、上側筐体４０２および下側筐体４０３は磁性材料で構成されているため、永久磁石４１０が生じる磁束はヨークおよび筐体内を選択的に通過する。そのため、永久磁石４１０の磁束が筐体４０８の外部まで漏出することを抑制することが可能となる。
【０１３３】
次に、図２０、図２６および図２７を参照して、加速度発生デバイス４０１の動作について説明する。
【０１３４】
まず、駆動電流制御回路４９０は、第１コイル基板４０６の平面コイル４６３に対し、配線層４６４を介して図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給する。これにより、平面コイル４６３の領域４６３Ａには、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。また、平面コイル４６３の領域４６３Ｂには、第１コイル基板４０６の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。
【０１３５】
また、駆動電流制御回路４９０は、第２コイル基板４０７の平面コイル４７３に対し、配線層４７４を介して図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給する。これにより、平面コイル４７３の領域４７３Ａには、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って紙面手前側から奥側、すなわちＺ１方向に電流が流れる。また、平面コイル４７３の領域４７３Ｂには、第２コイル基板４０７の長手方向に沿って紙面奥側から手前側、すなわちＺ２方向に電流が流れる。
【０１３６】
ここで、永久磁石４１０の第１コイル基板４０６と対向する面のＮ極面４１０ＡとＳ極面４１０Ｂとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面４１０Ａ上においては、Ｎ極面４１０Ａの表面から第１コイル基板４０６に向かった方向（Ｙ１方向）となる。また、Ｓ極面４１０Ｂ上においては、第１コイル基板４０６からＳ極面４１０Ｂに向かった方向（Ｙ２方向）となる。
【０１３７】
また、永久磁石４１０の第２コイル基板４０７と対向する面のＮ極面４１０ＣとＳ極面４１０Ｄとの間において発生する磁界の向きは、Ｎ極面４１０Ｃ下においては、Ｎ極面４１０Ｃの表面から第２コイル基板４０７に向かった方向（Ｙ２方向）となる。また、Ｓ極面４１０Ｄ下においては、第２コイル基板４０７からＳ極面４１０Ｄに向かった方向（Ｙ１方向）となる。このように、永久磁石４１０が発生する磁界は、平面コイル４６３および４７３の各領域を流れる電流の方向と直交することとなる。
【０１３８】
これにより、平面コイル４６３および４７３の各領域を流れる電流は、永久磁石４１０の磁界からＸ２方向への力を受ける。すなわち、第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７には、Ｘ２方向への力が作用する。しかし、第１コイル基板４０６は上側筐体４０２に固定されており、第２コイル基板４０７は下側筐体４０３に固定されているので、可動部４０４は反作用によりＸ１方向への力を受け、Ｘ１方向に移動する。
【０１３９】
そして、所定時間後、駆動電流制御回路４９０が平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えるとともに、平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向をＢ方向からＡ方向へ切り替えることにより、可動部４０４がＸ２方向に移動する。このようにして、駆動電流制御回路４９０が所定の周波数で駆動電流の方向を切り替えることによって、可動部４０４はＸ１方向とＸ２方向とに交互に往復移動する。
【０１４０】
このとき、駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍になるよう制御する。これにより、図２０に示すように、可動部４０４の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向（正の方向）に対する移動とＸ２方向（負の方向）に対する移動とで非対称となる。その結果、ユーザに対してＸ１方向への擬似力覚を提示することが可能となる。これは、平面コイル４６３に駆動電流を供給することにより生じる可動部４０４の加速度と、平面コイル４７３に電流を流すことにより生じる可動部４０４の加速度とが、互いに強め合ったり弱め合ったりすることを交互に繰り返すことにより生じる現象である。
【０１４１】
ここで、平面コイル４６３に印加する交流電圧と、平面コイル４７３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１４２】
第５実施形態による加速度発生デバイス４０１では、以下の効果を得ることができる。
【０１４３】
（１１）加速度発生デバイス４０１を、平面コイル４６３および平面コイル４７３と、バネ部材４０５と、永久磁石４１０とにより構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成する場合と異なり、構成を簡易にすることができる。また、可動部４０４の一往復中における加速度の波形が、正の方向に対する移動と負の方向に対する移動とで非対称となるように、平面コイル４６３および平面コイル４７３に流れる電流を制御するように駆動電流制御回路４９０を構成した。これにより、加速度発生デバイスを、バネ、永久磁石、ボビンおよびコイルなどにより構成して、バネ、永久磁石およびボビンなどの相対的な位置を調整して擬似力覚を発生させる場合と異なり、容易に、任意の方向に擬似力覚を発生させることができる。
【０１４４】
（１２）平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍にした。これにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。なお、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数は、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数の約１．５倍以上２．５倍以下としてもよい。平面コイル４６３および４７３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下とすることにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１４５】
また、平面コイル４６３および４７３に印加する交流電圧の周波数の比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定しつつ、各周波数を連続的に変化させる構成であっても上述した効果と同一の効果を得ることができる。
【０１４６】
（第６実施形態）
次に、図２８を参照して、本発明の第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、第１コイル基板４０６と第２コイル基板４０７とが、それぞれ、永久磁石４１０のＹ１方向側とＹ２方向側とに配置されている上記第５実施形態と異なり、第１コイル基板４０６が、永久磁石４１０のＸ２方向側に配置されるとともに、第２コイル基板４０７が、永久磁石４１０のＹ２方向側に配置されている。
【０１４７】
加速度発生デバイス４０２は、図２８に示すように、第５実施形態の加速度発生デバイス４０１と異なり、第１コイル基板４０６が筐体４０８の上面ではなく側面に配置されている。なお、その他の構成は加速度発生デバイス４０１と同一であるので、ここでは説明は省略する。なお、第１コイル基板４０６と可動部４０４との間に設けられる板バネ４０５ｂは、本発明の「第３弾性部材」の一例である。
【０１４８】
次に、加速度発生デバイス４０２の動作について説明する。駆動電流制御回路４９０は、第２コイル基板４０７の平面コイル４７３に対し、図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給する。この場合、第５実施形態と同様に、平面コイル４７３を流れる電流が永久磁石４１０の磁束からＸ２方向の力を受けるとともに、電流が受ける力の反作用により可動部４０４をＸ１方向に移動させる力が働く。
【０１４９】
また、駆動電流制御回路４９０は、第１コイル基板４０６の平面コイル４６３に対し、図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給する。このとき、平面コイル４６３を流れる電流は、永久磁石４１０の磁束と斜めに交わる。そのため、平面コイル４６３を流れる電流は、永久磁石４１０の磁束からＸ２方向、Ｙ１方向およびＹ２方向の力を受ける。Ｙ１方向の力とＹ２方向の力とは互いに打ち消しあうため、平面コイル４６３を流れる電流はＸ２方向にのみ力を受けて、電流が受ける力の反作用により可動部４０４をＸ１方向に移動させる力が働く。
【０１５０】
このようにして、平面コイル４６３に対して図２６に示すＡ方向に駆動電流を供給するとともに、平面コイル４７３に対して図２６に示すＢ方向に駆動電流を供給することにより、可動部４０４はＸ１方向へ移動する。そして、所定時間後、駆動電流制御回路４９０が平面コイル４６３に供給する駆動電流の方向をＡ方向からＢ方向へ切り替えるとともに、平面コイル４７３に供給する駆動電流の方向をＢ方向からＡ方向へ切り替えることにより、可動部４０４がＸ２方向に移動する。
【０１５１】
このとき、上記第５実施形態と同様に、駆動電流制御回路４９０は、平面コイル４６３に印加する交流電圧の周波数を、平面コイル４７３に印加する交流電圧の周波数の１．５倍以上２．５倍以下、特に約２倍になるよう制御する。これにより、可動部４０４の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向に対する移動とＸ２方向に対する移動とで非対称となる。
【０１５２】
ここで、平面コイル４６３に印加する交流電圧と、平面コイル４７３に印加する交流電圧との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１５３】
また、第６実施形態では、筐体４０８のＸ２方向側の側面にのみコイル基板が配置された構成であるが、筐体４０８のＸ１方向側およびＸ２方向側の両側面にコイル基板が配置された構成であってもよい。
【０１５４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１５５】
たとえば、上記第１実施形態では、理想的な加速度の波形として矩形状の波形を用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、加速度の波形が、加速度が０の基準線に対して非対称であればよい。
【０１５６】
また、上記第１実施形態では、理想的な形状を有する加速度の波形と、リニアモータのインピーダンスの周波数特性とから、電圧Ｖ（ｔ）を求める例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、理想的な形状を有する加速度の波形が再現できるように、インピーダンスの周波数特性以外から電圧Ｖ（ｔ）を求めてもよい。
【０１５７】
また、上記第１実施形態では、１つの平面コイルと１つの可動部とを有するリニアモータを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向に隣接して配置される２つの平面コイルと、１つの可動部とを有するリニアモータを用いてもよい。この場合、２つの平面コイルにより発生する磁界の向きはそれぞれ異なる。また、可動部は、平面コイルと対向する側がＮ極またはＳ極の一方であり、平面コイルと対向する側と反対側がＮ極またはＳ極の他方である永久磁石からなる。
【０１５８】
また、上記第１実施形態では、本発明の渦巻状のコイルの一例として平面コイルを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向と直交する方向に所定の厚みを有するコイルでもよい。
【０１５９】
また、上記第１実施形態では、１つの平面コイルを有するリニアモータを用いる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向と直交する方向に複数の平面コイルを積層してもよい。
【０１６０】
また、上記第１実施形態では、可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれバネ部が配置される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、可動部の移動方向に沿った方向の一方側または他方側のいずれか一方にだけバネ部を配置してもよい。
【０１６１】
また、上記第１実施形態では、リニアモータが可動部の往復移動の中心線に対して構造的に略対称な形状を有する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、可動部の往復移動の中心線に対して構造的に非対称な形状を有するリニアモータにも適用可能である。
【０１６２】
また、上記第１実施形態では、可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置されるバネ部３ａおよび３ｂのバネ定数（ｋ１およびｋ２）が等しい例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、バネ部３ａおよび３ｂのバネ定数を異ならせてもよい。
【０１６３】
また、上記第１実施形態では、平面コイルの表面に沿った方向に沿って往復移動する可動部が設けられる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図２９に示すように、円筒形の筐体１１と、筐体１１の内部に収納され、Ｘ方向側に磁極面（Ｎ極、Ｓ極）を有する永久磁石１２と、筐体１１の外周に巻回され、互いに逆方向の電圧（電流）が印加されるコイル１３およびコイル１４とを備えるリニアモータ１０１にも適用可能である。そして、コイル１３およびコイル１４が発生する磁界と、永久磁石１２の磁界とによって、永久磁石１２がＸ方向に往復移動するように構成されている。
【０１６４】
また、上記第２実施形態では、バネ部材２０６の板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅは、同一のバネ定数を有している例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、板バネ２０６ｃと板バネ２０６ｅとが異なるバネ定数を有していてもよい。そして、加速度発生デバイス２０１は、第１可動部２０４および第２可動部２０５の２つの可動部を備えているため、板バネ２０６ｃと板バネ２０６ｅとのバネ定数を異ならせた場合、第１可動部２０４および第２可動部２０５は、それぞれ異なる周波数で共振する。そのため、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率を約２倍とするとともに、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率を約２倍とした場合、第１可動部２０４および第２可動部２０５の一往復中における加速度の波形（時間変化）が、Ｘ１方向に対する移動とＸ２方向に対する移動とで非対称となる。
【０１６５】
ここで、駆動電流制御回路２９０が、平面コイル２７３に印加する交流電圧の周波数と、平面コイル２８３に印加する交流電圧の周波数との位相差を調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示することが可能となる。
【０１６６】
なお、第１可動部２０４の共振周波数は、板バネ２０６ｃのバネ定数に関係しているとともに、第２可動部２０５の共振周波数は、板バネ２０６ｅのバネ定数に関係している。したがって、平面コイル２７３および２８３に同一の周波数を有する交流電圧を印加した場合において、板バネ２０６ｃおよび２０６ｅのバネ定数を、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率が約２倍となるように設定する。このとき、板バネ２０６ｄのバネ定数は、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向の所望の方向への擬似力覚を提示するという効果には影響を与えない。
【０１６７】
このように、板バネ２０６ｃおよび２０６ｅのバネ定数を異ならせることにより、第２実施形態と比較して、第１可動部２０４および第２可動部２０５の加速度の非対称性を大きくすることができる。
【０１６８】
なお、第１可動部２０４の共振周波数と第２可動部２０５の共振周波数との比率は約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。また、平面コイル２７３および２８３に印加する交流電圧の周波数の比率も約２倍に限られず、１．５倍以上２．５倍以下の間であればよい。これらの範囲内で調整することにより、ユーザに対してＸ１方向またはＸ２方向に明確な擬似力覚を提示することができる。
【０１６９】
また、上記第２実施形態では、第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるために、板バネ２０６ｃ、２０６ｄおよび２０６ｅを用いる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、ねじりバネ等の他の構成のバネを用いてもよい。また、第１可動部２０４および第２可動部２０５のＸ方向における両側面と、上側筐体２０２の両側面２０２ｃとにそれぞれ磁石を設け、磁石間の反発力により第１可動部２０４および第２可動部２０５の移動を受け止めるようにしてもよい。
【０１７０】
また、上記第２実施形態では、平面コイル２７３および２８３を用いているが、本発明はこれに限られず、たとえば、スパイラルコイルのように第１コイル基板２０７および第２コイル基板２０８の厚み方向に厚みのあるコイルを用いてもよい。
【０１７１】
また、上記第３実施形態では、第１コイル基板２０７と第２コイル基板２０８とが積層されている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、第１コイル基板２０７が上側筐体２０２の底面２０２ａに配置されているとともに、第２コイル基板２０８が下側筐体２０３の底面２０３ａに配置されていてもよい。
【０１７２】
また、上記第３および第４実施形態においても、第２実施形態の板バネ２０６ｃ、２０６ｅのバネ定数と同様に、第１バネ部材３６１と第２バネ部材３６２とのバネ定数を異ならせることにより、第２実施形態の変形例と同一の効果を得ることができる。
【０１７３】
また、上記第５実施形態では、可動部４０４の移動を受け止めるために、板バネ４０５ｂおよび４０５ｃを用いている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、ねじりバネ等の他の構成のバネを用いてもよい。また、可動部４０４のＸ方向における両側面と、上側筐体４０２の両側面４０２ｃとにそれぞれ磁石を設け、磁石間の反発力により可動部４０４の移動を受け止める構成であってもよい。
【０１７４】
また、上記第５実施形態では、平面コイル４６３および４７３を用いている例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、スパイラルコイルのように第１コイル基板４０６および第２コイル基板４０７の厚み方向に厚みのあるコイルを用いてもよい。
【０１７５】
また、上記第２〜第４実施形態では、２つの可動部にそれぞれ対向するように、２つの平面コイルが設けられる例を示すとともに、上記第５および第６実施形態では、１つの可動部に対向するように、２つの平面コイルが設けられる例を示したが、本発明はこれに限らない。たとえば、３つ以上の可動部にそれぞれ対向するように、３つ以上の平面コイルが設けられていてもよいし、１つの可動部に対向するように、３つ以上の平面コイルが設けられていてもよい。この場合、３つ以上の平面コイルのうち、１つの平面コイルに、上記の式（８）に示される波形が非対称な交流状の電圧Ｖ（ｔ）を印加するとともに、他の平面コイルに波形が対称な正弦波状の電圧を印加するようにしてもよい。このように複数の平面コイルのうちの１つの平面コイルに波形が非対称な交流状の電圧を印加することにより、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。また、３つ以上の平面コイルのうち、１つの平面コイルに、上記の式（８）に示される波形のうち、たとえばｎが１次から１０次までの波形を印加するとともに、他の平面コイルのうちの１つの平面コイルにｎが１１次から２０次までの波形を印加することによっても、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。さらに、３つ以上の平面コイルのうち、２つの平面コイルに、それぞれ、周波数が異なる正弦波状の電圧を印加することによっても、非対称な形状の加速度の波形を得ることができる。
【符号の説明】
【０１７６】
１ 枠体（筐体）
２、４０４ 可動部
３ａ、３ｂ バネ部
４ 平面コイル（コイル）
５ プリント基板（筐体）
６ 底板（筐体）
１００ リニアモータ（加速度発生デバイス）
２０１、３０１、４０１、４０２ 加速度発生デバイス
２１１、４１０ 永久磁石
２０４ 第１可動部（第１の可動部）
２０５ 第２可動部（第２の可動部）
２０６ｃ、４０５ｃ 板バネ（第１弾性部材）
２０６ｄ、４０５ｂ 板バネ（第２弾性部材）
２０６ｅ、４０５ｂ 板バネ（第３弾性部材）
２０９、４０８ 筐体
２７３、４６３ 平面コイル（第１のコイル）
２８３、４７３ 平面コイル（第２のコイル）
２９０、４９０ 駆動電流制御回路（制御部）
３６１ 第１バネ部材（第４弾性部材）
３６２ 第２バネ部材（第５弾性部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
渦巻状のコイルと、
前記渦巻状のコイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、
前記可動部が収納されるとともに前記可動部の往復移動によって振動する筐体と、
前記可動部と前記筐体との間に設けられるバネ部とを備え、
前記渦巻状のコイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、
前記筐体の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項２】
前記交流状の電圧の波形を反転させて前記渦巻状のコイルに印加した場合に、電圧の波形の反転の前後で前記筐体の加速度の波形が加速度が０の基準線に対して略対称になるように、前記渦巻状のコイルに印加する電圧が調整されている、請求項１に記載の加速度発生デバイス。
【請求項３】
前記可動部は、前記渦巻状のコイルと対向する磁極面を有し、前記渦巻状のコイルの表面に沿った方向に沿って往復移動するように配置されている、請求項１または２に記載の加速度発生デバイス。
【請求項４】
前記バネ部は、前記可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置されるとともに、前記バネ部は、前記可動部の往復移動の中心線に対して略対称になるように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項５】
所望の形状を有する前記筐体の加速度の波形と、前記筐体のインピーダンスの周波数特性から導かれるインピーダンスおよび角周波数とに基づいて、前記渦巻状のコイルに印加する電圧の波形が求められるように構成されており、
振動する前記筐体の角周波数は、前記振動する筐体の共振角周波数の３分の２倍以上でかつ２倍以下になるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項６】
永久磁石をそれぞれ含む第１の可動部および第２の可動部と、
前記第１の可動部に対向して配置され、前記第１の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルと、
前記第２の可動部に対向して配置され、前記第２の可動部を前記第１の方向および前記第２の方向に往復移動させる第２のコイルと、
前記第１の可動部および前記第２の可動部を収納する筐体と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の一往復中における加速度の波形が、前記第１の方向に対する移動と前記第２の方向に対する移動とで非対称となるように、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項７】
前記制御部は、第１の周波数を有する交流電圧を前記第１のコイルに印加するとともに、前記第１の周波数の１．５倍以上２．５倍以下の第２の周波数を有する交流電圧を前記第２のコイルに印加するように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定した状態で、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ連続的に変化させるように構成されている、請求項７に記載の加速度発生デバイス。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の周波数を有する交流電圧と、前記第２の周波数を有する交流電圧との位相差を調整することにより、前記第１の可動部および前記第２の可動部の一往復中における加速度の波形の非対称性を調整するように構成されている、請求項７または８に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１０】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って配置されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１１】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向と交差する方向に沿って配置されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１２】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って配置されており、
前記筐体と前記第１の可動部との間に設けられる第１弾性部材と、前記第１の可動部と前記第２の可動部との間に設けられる第２弾性部材と、前記第２の可動部と前記筐体との間に設けられる第３弾性部材とをさらに備え、
前記第１弾性部材のバネ定数と前記第３弾性部材のバネ定数とが異なるように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１３】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向と交差する方向に沿って配置されており、
前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って、前記筐体と前記第１の可動部との間に設けられる第４弾性部材と、前記筐体と前記第２の可動部との間に設けられる第５弾性部材とをさらに備え、
前記第４弾性部材のバネ定数と前記第５弾性部材のバネ定数とが異なるように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１４】
永久磁石を含む可動部と、
前記可動部と対向して配置されており、前記可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルおよび第２のコイルと、
前記可動部を収納する筐体と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記可動部の一往復中における加速度の波形が、前記第１の方向に対する移動と前記第２の方向に対する移動とで非対称となるように、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項１５】
前記第１のコイルは、前記永久磁石の一方の磁極面と対向して配置されているとともに、前記第２のコイルは、前記永久磁石の他方の磁極面と対向して配置されており、
前記制御部は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに印加する交流電圧の周波数を異ならせるように構成されている、請求項１４に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１６】
前記可動部の第１の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第１弾性部材と、
前記可動部の第２の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第２弾性部材とをさらに備える、請求項１５に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１７】
前記第１のコイルは、前記永久磁石の一方の磁極面と対向して配置されているとともに、前記第２のコイルは、前記永久磁石の第２の方向側の側面と対向して配置されており、
前記制御部は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに印加する交流電圧の周波数を異ならせるように構成されている、請求項１４に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１８】
前記可動部の第１の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第１弾性部材と、
前記可動部の第２の方向側の側面と前記第２のコイルとの間に配置された第３弾性部材とをさらに備える、請求項１７に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１９】
前記制御部は、第１の周波数を有する交流電圧を前記第１のコイルに印加するとともに、前記第１の周波数の１．５倍以上２．５倍以下の第２の周波数を有する交流電圧を前記第２のコイルに印加するように構成されている、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項２０】
前記制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定した状態で、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ連続的に変化させるように構成されている、請求項１９に記載の加速度発生デバイス。
【請求項２１】
前記制御部は、前記第１の周波数を有する交流電圧と、前記第２の周波数を有する交流電圧との位相差を調整することにより、前記可動部の一往復中における加速度の波形の非対称性を調整するように構成されている、請求項１９または２０に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１】
渦巻状のコイルと、
前記渦巻状のコイルが発生する磁界により往復移動する可動部と、
前記可動部が収納されるとともに前記可動部の往復移動によって振動する筐体と、
前記可動部と前記筐体との間に設けられるバネ部とを備え、
前記渦巻状のコイルには、波形が非対称な交流状の電圧が印加され、
前記筐体の振動方向の加速度の波形は、加速度が０の基準線に対して一方方向側と他方方向側とで非対称になるように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項２】
前記交流状の電圧の波形を反転させて前記渦巻状のコイルに印加した場合に、電圧の波形の反転の前後で前記筐体の加速度の波形が加速度が０の基準線に対して略対称になるように、前記渦巻状のコイルに印加する電圧が調整されている、請求項１に記載の加速度発生デバイス。
【請求項３】
前記可動部は、前記渦巻状のコイルと対向する磁極面を有し、前記渦巻状のコイルの表面に沿った方向に沿って往復移動するように配置されている、請求項１または２に記載の加速度発生デバイス。
【請求項４】
前記バネ部は、前記可動部の移動方向に沿った方向の一方側と他方側とにそれぞれ配置されるとともに、前記バネ部は、前記可動部の往復移動の中心線に対して略対称になるように配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項５】
所望の形状を有する前記筐体の加速度の波形と、前記筐体のインピーダンスの周波数特性から導かれるインピーダンスおよび角周波数とに基づいて、前記渦巻状のコイルに印加する電圧の波形が求められるように構成されており、
振動する前記筐体の角周波数は、前記振動する筐体の共振角周波数の３分の２倍以上でかつ２倍以下になるように構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項６】
永久磁石をそれぞれ含む第１の可動部および第２の可動部と、
前記第１の可動部に対向して配置され、前記第１の可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルと、
前記第２の可動部に対向して配置され、前記第２の可動部を前記第１の方向および前記第２の方向に往復移動させる第２のコイルと、
前記第１の可動部および前記第２の可動部を収納する筐体と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の一往復中における加速度の波形が、前記第１の方向に対する移動と前記第２の方向に対する移動とで非対称となるように、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項７】
前記制御部は、第１の周波数を有する交流電圧を前記第１のコイルに印加するとともに、前記第１の周波数の１．５倍以上２．５倍以下の第２の周波数を有する交流電圧を前記第２のコイルに印加するように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定した状態で、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ連続的に変化させるように構成されている、請求項７に記載の加速度発生デバイス。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１の周波数を有する交流電圧と、前記第２の周波数を有する交流電圧との位相差を調整することにより、前記第１の可動部および前記第２の可動部の一往復中における加速度の波形の非対称性を調整するように構成されている、請求項７または８に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１０】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って配置されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１１】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向と交差する方向に沿って配置されている、請求項６〜９のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１２】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って配置されており、
前記筐体と前記第１の可動部との間に設けられる第１弾性部材と、前記第１の可動部と前記第２の可動部との間に設けられる第２弾性部材と、前記第２の可動部と前記筐体との間に設けられる第３弾性部材とをさらに備え、
前記第１弾性部材のバネ定数と前記第３弾性部材のバネ定数とが異なるように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１３】
前記第１の可動部および前記第２の可動部は、前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向と交差する方向に沿って配置されており、
前記第１の可動部および前記第２の可動部の移動方向に沿って、前記筐体と前記第１の可動部との間に設けられる第４弾性部材と、前記筐体と前記第２の可動部との間に設けられる第５弾性部材とをさらに備え、
前記第４弾性部材のバネ定数と前記第５弾性部材のバネ定数とが異なるように構成されている、請求項６に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１４】
永久磁石を含む可動部と、
前記可動部と対向して配置されており、前記可動部を第１の方向および第２の方向に往復移動させる第１のコイルおよび第２のコイルと、
前記可動部を収納する筐体と、
前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流をそれぞれ独立して制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記可動部の一往復中における加速度の波形が、前記第１の方向に対する移動と前記第２の方向に対する移動とで非対称となるように、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに流れる電流を制御するように構成されている、加速度発生デバイス。
【請求項１５】
前記第１のコイルは、前記永久磁石の一方の磁極面と対向して配置されているとともに、前記第２のコイルは、前記永久磁石の他方の磁極面と対向して配置されており、
前記制御部は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに印加する交流電圧の周波数を異ならせるように構成されている、請求項１４に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１６】
前記可動部の第１の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第１弾性部材と、
前記可動部の第２の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第２弾性部材とをさらに備える、請求項１５に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１７】
前記第１のコイルは、前記永久磁石の一方の磁極面と対向して配置されているとともに、前記第２のコイルは、前記永久磁石の第２の方向側の側面と対向して配置されており、
前記制御部は、前記第１のコイルおよび前記第２のコイルに印加する交流電圧の周波数を異ならせるように構成されている、請求項１４に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１８】
前記可動部の第１の方向側の側面と前記筐体との間に配置された第１弾性部材と、
前記可動部の第２の方向側の側面と前記第２のコイルとの間に配置された第３弾性部材とをさらに備える、請求項１７に記載の加速度発生デバイス。
【請求項１９】
前記制御部は、第１の周波数を有する交流電圧を前記第１のコイルに印加するとともに、前記第１の周波数の１．５倍以上２．５倍以下の第２の周波数を有する交流電圧を前記第２のコイルに印加するように構成されている、請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の加速度発生デバイス。
【請求項２０】
前記制御部は、前記第１の周波数と前記第２の周波数との比率を１．５倍以上２．５倍以下に固定した状態で、前記第１の周波数および前記第２の周波数をそれぞれ連続的に変化させるように構成されている、請求項１９に記載の加速度発生デバイス。
【請求項２１】
前記制御部は、前記第１の周波数を有する交流電圧と、前記第２の周波数を有する交流電圧との位相差を調整することにより、前記可動部の一往復中における加速度の波形の非対称性を調整するように構成されている、請求項１９または２０に記載の加速度発生デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１１−１２５８４３（Ｐ２０１１−１２５８４３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８７０４７（Ｐ２０１０−１８７０４７）
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２４日（２０１０．８．２４）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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