执行器及电动理容美容器具的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种执行器，其能够以简单的结构获得高能量转换效率，实现高输出。可动体(120)具备在周面沿周向交替具有N磁极面和S磁极面的圆筒状磁体(123)。固定体(110)具备：与磁体(123)的周面对置，遍及周向而配置，且与N磁极面及S磁极面同数量的极齿(115b、116b)；以及被供给与可动体(120)的共振频率大致相等的频率的交流电，对极齿(115b、116b)以在周向上交替不同的极性进行励磁的线圈(114b)。可动体(120)以极齿(115b、116b)的周向中心位置(CL1)与磁体(123)的磁极面的切换位置对置的位置(CL2)作为转动基准位置，转动自由地保持于固定体(110)上。
【专利说明】执行器及电动理容美容器具
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及转动共振型执行器及电动理容美容器具。
【背景技术】
[0002]目前，在作为电动理容美容器具的电动牙刷中，公知有通过往复直线运动，与牙齿和牙龈的边界部分倾斜(约45度的角度)接触地进行左右振动的巴氏刷牙用牙刷和以在绕轴的规定角度范围内进行往复(正反)旋转运动，并从牙龈向牙齿旋转的方式动作的旋转刷牙用牙刷。
[0003]在驱动这些牙刷时，大多采用将进行通常的绕轴旋转的旋转式DC电机的旋转，经由运动方向转换机构，进行直线往复运动或往复旋转运动的构造。另外，除了该构造以外，也公知有利用线性驱动执行器使牙刷进行往复直线运动的构造、或利用执行器的振动使与包括执行器的驱动源分体的共振振动机构共振而使牙刷进行往复旋转运动的构造。
[0004]利用线性驱动执行器使牙刷进行往复直线运动的构造，如专利文献I所示，利用线性驱动执行器直接产生与牙刷部直接连结的输出轴的轴向往复振动，从而实现巴氏刷牙。在该构造中，不存在运动转换机构产生的动力损失，且能够进行高速振动。
[0005]另外，具有执行器以及与包括执行器的驱动源分体的共振振动机构的构造，在专利文献2中的振动牙刷中被公开。该专利文献2利用具备电磁铁及永磁体的驱动装置，对具备杆臂的共振振动机构进行激振，使与牙刷部同轴直接连结的杆臂进行摆头运动，从而实现了旋转刷牙。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:(日本)特开2002-078310号公报
[0009]专利文献2:专利第3243529号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]作为这样用于电动牙刷并进行往复旋转运动的执行器，期望结构更简单且高输出的执行器。
[0012]本发明是鉴于这一点而开发的，其目的在于，提供一种能够以简单的结构实现高输出的执行器及电动理容美容器具。
[0013]用于解决上述课题的方法
[0014]本发明的执行器的一个方式采用如下结构，S卩，具有:可动体，具备在周面沿周向交替具有N磁极面和S磁极面的圆筒状的磁体部；以及固定体，具备:与所述磁体部的周面对置，遍及周向而配置，且与所述N磁极面及所述S磁极面同数量的极齿面；和被供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电，对所述极齿面以在周向上交替不同的极性进行励磁的线圈，所述可动体以所述极齿面的周向中心与所述磁体部的磁极面的切换位置对置的位置作为转动基准位置，转动自由地保持于所述固定体上。
[0015]本发明的电动理容美容器具采用具备上述结构的执行器的结构。
[0016]发明的效果
[0017]根据本发明，能够以简单的结构获得高能量转换效率，可实现高输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明实施方式I的执行器的立体图；
[0019]图2是表示该执行器的下面的立体图；
[0020]图3是该执行器的主要部分分解立体图；
[0021]图4是表示该执行器的主要部分结构的概略剖面图；
[0022]图5是表示该执行器的磁回路的俯视剖面图；
[0023]图6是用于说明该执行器的动作的俯视剖面图；
[0024]图7是表示在该执行器中从交流电供给部向线圈供给的交流电的周期的图；
[0025]图8是本发明实施方式2的执行器的分解立体图；
[0026]图9是表示该执行器的磁回路的俯视剖面图；
[0027]图10是表示本发明实施方式3的执行器的立体图；
[0028]图11是表示该执行器的下面的立体图；
[0029]图12是该执行器的主要部分分解立体图；
[0030]图13是表示该执行器的主要部分结构的概略剖面图；
[0031]图14是表示该执行器的磁回路的平剖面图。
[0032]符号说明
[0033]100、100A、100B-执行器;110、110A、110B_ 固定体；111、111B_ 底板；112_ 基板；
113、113B-轴承;114、114B-线圈部；114a、1141_线圈骨架；114b、1142_线圈;115、115B_上轭铁;115b、116b、1155、1165-极齿;116、116B_ 下轭铁;117_ 壳体;120、120A、120B-可动体；121-臂；122、122B-转动轴；123、123A、123B-磁体；124_磁体固定部；124B_转子；126-输出连接部；126B-输出臂；180_弹性部件；184_轴固定件；186_底座固定件；190_交流电供给部；CL1-中心位置；CL2-位置；1231、1232_磁铁段。
【具体实施方式】
[0034]下面，对本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。
[0035](实施方式I)
[0036]图1是表示本发明实施方式I的执行器的立体图，图2是表示该执行器的下面的立体图，图3是该执行器的主要部分分解立体图。另外，图4是表示该执行器的主要部分结构的概略剖面图。
[0037]图1及图2所示的执行器100具有固定体110、可动体120、将可动体120活动自由地支撑于固定体110上的弹性部件(弹性支撑部)180 (参照图2)、和交流电供给部190 (参照图3)。
[0038]在图1及图2所示的执行器100中，可动体120 (参照图2)通过来自交流电供给部190的供电而相对于固定体110可活动，可动体120的输出臂(以下为“臂”)121能够在规定的角度范围内沿正反方向(图1的箭头方向)进行转动，作为旋转往复振动向外部输出。
[0039]如图3及图4所示，固定体110具有底板111、基板112、轴承113、圆环状线圈部
114、以及具有沿线圈部114的外周配置的极齿(极齿面)115b、116b的梳齿状的上下轭铁
115、116。
[0040]在固定体110中，在底板111上安装有基板112。在该底板111上，在中央部设置的开口部内插入轴承113的基端部，轴承113相对于底板111以垂直立设的状态被固定。
[0041]在轴承113中插入有可动体120的转动轴122，轴承113旋转自由地枢轴支撑转动轴 122。
[0042]在该轴承113的外周配置有被上下轭铁115、116包围的线圈部114。
[0043]线圈部114通过在线圈骨架114a上沿周向缠绕线圈114b而构成。线圈骨架114a与线圈114b —起用于产生执行器100的驱动源。线圈骨架114a与转动轴122及线圈114b的轴为同一轴心。线圈114b的线圈绕组与基板112连接，经由基板112与外部端子连接。经由外部端子从交流电供给部190向线圈114b供给交流电源(交流电压)。
[0044]上下轭铁115、116是磁性体，呈梳齿状地具备从圆环状本体板部115a、116a的外周缘垂直设置的极齿115b、116b。上下轭铁115、116以从轴向夹入线圈部114的方式相互非接触配置。上下轭铁115、116各自的本体板部115a、116a在线圈部114中与在轴向分离的上下面对置地配置，上下轭铁115、116各自的极齿115b、116b以包围线圈部114的外周面的方式交替布置。具体而言，上轭铁115从线圈部114的上侧嵌入，其本体板部115a与线圈部114的上面对置，极齿115b沿线圈部114的外周面呈梳齿状(隔开规定间隔)布置。下轭铁116从线圈部114的下侧嵌入，本体板部116a与线圈部114的下面对置，极齿116b同样地配置于沿线圈部114的外周面布置的极齿115b之间。
[0045]上下轭铁115、116的极齿115b、116b的极数与可动体120的磁体123 (下述)的
磁极数相等。
[0046]根据该结构，若向线圈114b供给交流电源，则上轭铁115、下轭铁116分别被励磁而成为互不相同的极性，上下轭铁115、116各自的极齿115b、116b也以不同的极性被励磁。线圈114b若从交流电供给部190被供给与可动体120的共振频率大致相等的频率的交流电，则对极齿115b、116b以交替不同的极性进行励磁。即，在线圈部114的外周面上，沿外周面交替排列配置有不同的磁极面。
[0047]这些极齿115b、116b的极性通过向线圈部114供给正向和反向的电流而交替地进
行变更。
[0048]与沿线圈部114的外周面配置的极齿115b、116b对置，隔开规定间隔配置有可动体120的磁体123。
[0049]另外，极齿115b、116b与对应的磁体的极数(下述)均为12极,但只要在2极以上，几极都可以。不限于此，只要是多极即可。在此，极齿115b、116b与磁体123的周面对置，且遍及周向而配置，与磁体123的N极(N磁极面)及S极(S磁极面)为相同的极数。
[0050]可动体120具有:转动轴122、磁体123、固定转动轴122和磁体123的磁体固定部124。
[0051]如图5所示，磁体123是圆筒形的多极(在此，为12极)磁化而成的磁体，例如，可以使用粘结钕磁体。
[0052]具体而言，磁体123以在与极齿115b、116b相对应的周面(在此，为内周面)沿周向具有N极、S极、N极、S极、N极、...这样交替不同的极性的磁极面的方式被磁化。N极、S极、...的各磁化面的周向(在此，为周向上与旋转轴正交的方向)长度大于极齿115b、116b的周向长度。另外，磁体123为圆筒形且为一体结构，在图5中，作为相邻的磁化面的极性切换的位置(端部SE1、SE2等的位置)，为了方便起见，用分隔的线进行图示。
[0053]磁体123经由磁性体构成的磁体固定部124固定于转动轴122上。
[0054]相对于磁体123的磁化面,极齿115b、116b位于各自的周向的中心位置CLl与磁体123的磁化面N、S(N磁极面、S磁极面)切换的位置(分隔磁化面S、N的位置)CL2以旋转轴心为中心在径向重合的位置。另外，中心位置CU、位置CL2以转动轴122为中心在径向(即呈放射状)重合于同一直线上的位置，成为可动体120的转动动作基准位置(转动基准位置)。S卩，可动体120以极齿115b、116b的周向中心位置CLl和磁体123的磁极面的切换位置(分隔线)CL2对置的位置作为转动基准位置，转动自由地保持于固定体110上。在此，执行器100由12极构成，因此，可动体120的转动范围是相对于固定体110以转动基准位置为中心沿正向或反向转动各15度的范围。
[0055]磁体固定部124呈通过深冲加工形成的杯状，使筒状部从圆盘状固定部本体的外周垂下而成。该筒状部的内周面固定安装有磁体123。
[0056]在磁体固定部124的固定部本体上，安装有具有与旋转轴正交延伸的臂121的输出连接部126。该输出连接部126经由臂121向外部传递驱动力。
[0057]另外，在固定部本体的中央部，通过压入而固定安装有转动自由地插入轴承113的转动轴122的一端部。
[0058]转动轴122以位于磁体固定部124的轴心上的方式固定于固定部本体上。
[0059]该转动轴122的另一端部穿通形成于固定体110 (底板111)上的轴孔。该另一端部在底板111的背面侧经由弹性部件180固定于底板111上。
[0060]弹性部件180是对可动体120相对于固定体110进行弹性支撑的部件。在此，作为弹性部件180采用扭转螺旋弹簧。旋转轴122转动自由地插入该扭转螺旋弹簧的内部。另外，旋转轴122位于扭转螺旋弹簧的轴上，旋转轴122的轴心优选与扭转方向的中心轴一致。
[0061]弹性部件180即扭转螺旋弹簧的一端部经由轴固定件184固定于转动轴122上，另一端部经由底座固定件186固定于底板111上。
[0062]弹性部件(扭转螺旋弹簧)180在可动体120的磁体123的内周面，以相邻的磁性不同的磁化面的切换位置位于固定体Iio的极齿115b、116b的周向中心的方式进行定位。
[0063]另外，弹性部件(扭转螺旋弹簧)180相对于磁体123的转动方向可以得到一定的弹簧常数，可动体120沿周向进行活动。利用该弹性部件180可以调节执行器100的共振频率。
[0064]在上述结构的执行器100中，通过向线圈114b输入的交流电波，上下轭铁115、116即极齿115b、116b被磁化，对可动体120的磁体123有效地产生磁吸引力及排斥力。由此，可动体120的磁体123以成为基准位置的极齿115b、116b的中心为基准，沿周向进行双向移动，由此，磁体123自身以转动轴122为中心进行往复转动。[0065]在本实施方式的执行器100中，假设可动体120的惯性为J、扭转方向的弹簧常数为Ksp的情况下，可动体120相对于固定体110以通过下式(I)算出的共振频率f；[Hz]进行振动。
[0066][式I]
【权利要求】
1.一种执行器，其特征在于，具有: 可动体，具备在周面沿周向交替具有N磁极面和S磁极面的圆筒状的磁体部；以及 固定体，具备:与所述磁体部的周面对置，遍及周向而配置，且与所述N磁极面及所述S磁极面同数量的极齿面；和被供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电，对所述极齿面以在周向上交替不同的极性进行励磁的线圈， 所述可动体以所述极齿面的周向中心与所述磁体部的磁极面的切换位置对置的位置作为转动基准位置，转动自由地保持于所述固定体上。
2.如权利要求1所述的执行器，其特征在于， 所述可动体利用将所述可动体向所述转动基准位置施力的弹性体而支撑于所述固定体上。
3.如权利要求1所述的执行器，其特征在于， 所述磁体部由分别具备所述N磁极面及所述S磁极面的多个分割段构成。
4.如权利要求1?3中任一项所述的执行器，其特征在于， 所述弹性体为扭转螺旋弹簧。
5.如权利要求1?4中任一项所述的执行器,其特征在于， 所述磁体部的周面为内周面，所述固定体具有与所述内周面对置的外周面，所述极齿面沿周向配置于该外周面上。
6.如权利要求1?4中任一项所述的执行器,其特征在于， 所述磁体部的周面为外周面，所述固定体具有与所述外周面对置的内周面，所述极齿面沿周向配置于该内周面上。
7.一种电动理容美容器具，其特征在于，具备权利要求1?6中任一项所述的执行器。
【文档编号】H02K33/18GK103812299SQ201310654087
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2012年11月1日
【发明者】高桥勇树, 稻本繁典 申请人:三美电机株式会社