专利名称：按摩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按摩机，该按摩机驱动按摩头如描绘三维轨迹般地移动，以进行各种各样的按摩。
背景技术：
在驱动被称为按摩球的略呈球状的按摩头如描绘三维轨迹般移动的按摩机上，例如使用独立驱动的三个电机，使按摩头沿着椅子靠背上下移动、椅子宽度方向往复运动(宽度调节)以及在与椅子靠背大致垂直相交的面上所进行的旋转运动(前后运动)相组合、来进行指压、按摩及推拿等理疗。近年来，随着按摩头三维动作(被称为手技)的复杂化，使电机有必要在短时间内进行低速转动和高速转动之间的切换或频繁进行正转和反转的切换。
按摩机中的负荷是人体，根据用户的体格和坐的方式不同，负荷有很大的变化。进而，在理疗中由于用户转动身体，重心随之发生偏移，使得理疗中的负荷变化很大。因此，在现有技术中，可以实现短时间内的旋转速度或者正转/反转的切换，并且作为具有高扭矩的电机，直流电机、特别是带电刷的直流电机被广泛地应用。一般高扭矩的带电刷的直流电机具有其外形大且重量重的性质。因此，要实现按摩机自身的小型轻量化是困难的。另外，使用小型的带电刷的直流电机的按摩机虽然也存在，但由于按摩机的扭矩小，因此难以收到足够的理疗效果。
另一方面，由于无刷直流电机体积小、维修性及耐久性好，所以也在研究使用无刷直流电机作为按摩机的驱动源。不过，虽然无刷直流电机可以成为体积小、高扭矩(大输出)的电机，但用于负荷变化大的按摩机时会产生新的问题。具体来讲，在三相四极普通无刷直流电机的情况下，由于齿槽效应导致扭矩变化大，所以进行120°矩形波电流驱动时电机的噪音变大。由于该噪音通过按摩头传递给人体，特别是在对脖颈和肩等头部附近的部分进行理疗时会给用户带来不舒适感。另一方面，在重视低噪音、低振动时，可以考虑利用正弦波驱动无刷直流电机。可是，这就要求必须高精度地检测出无刷直流电机的转子转动角度，有必要配置编码器等，这就成为妨碍成本降低及小型轻量化的主要原因。另外，用正弦波驱动进行无刷直流电机的控制的时候，电气角必须以180°通电。但由于将上述的无刷直流电机用于按摩机时负荷是不定的，故不能用正弦波驱动起动无刷直流电机或很难顺利地起动。
特别地，电机正转和反转的切换不能顺利地进行时，由于按摩头的动作在瞬间停止，用户会敏感地意识到按摩头的停止。并且，在驱动电机使按摩头按规定的三维轨迹移动时，必须同时驱动三个电机。但是，当由于负荷变化等导致电机的输出轴的转动速度(以下简称为电机的转动速度)脱离规定的速度时，按摩头会被驱动着向与原来规定的轨迹不同的轨迹移动。因此，有可能得不到令用户满意的舒适的按摩效果。
发明内容
本发明的目的在于，特别在为了驱动施加了重负荷的驱动轴而使用小型高扭矩的无刷直流电机的按摩机中，降低由于电机噪音而产生的不快感，同时，尽可能正确地控制电机的转动速度，以使按摩头按照手技的本来的轨迹移动，以收到令人满意的舒适的按摩效果。
根据本发明的某一式样的按摩机，其包括椅子；驱动单元，其自身沿设在所述椅子靠背上的导轨上下移动；第一电机，其使所述驱动单元沿所述导轨上下移动；一对按摩头座，其设在所述驱动单元上，并沿所述椅子的宽度方向在互为相反的方向上往复驱动；第二电机，其使一对按摩头座在互为相反的方向上往复驱动；按摩头，其分别固定在所述一对按摩头座上，其动作的主要成分是在相对所述椅子的靠背，在略呈垂直相交的面内被驱动；第三电机，其动作的主要成分在相对所述椅子的靠背略呈垂直相交方向驱动所述按摩头；控制电路，其分别独立驱动所述第一电机、第二电机及第三电机，所述第一电机、第二电机及第三电机的至少一个是无刷直流电机，所述控制电路，根据加在所述无刷直流电机上的负荷，修正加在所述无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流成大致正弦波形。
根据这样的结构，通过分别独立驱动第一电机、第二电机及第三电机，可以驱动按摩头按三维轨迹做任意轨迹运动得描绘。此外，第一电机、第二电机及第三电机中的至少一个，优选的是作为驱动负荷变化大的驱动轴的电机使用无刷直流电机，这样可以同时达到电机的小型化和大输出化。进而，通过控制电路，根据加在所述无刷直流电机上的负荷，修正加在所述无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流成大致正弦波形，尽管负荷变化，但无刷直流电机仍被大致正弦波驱动，可以实现电机的低噪音及低振动。因此，即使对脖颈和肩等靠近头部的部分进行按摩时也不会给用户带来不舒适感。进而，通过使用大输出的无刷直流电机，可以尽可能正确地控制电机的转动速度，以使按摩头按照手技的本来的轨迹移动，以得到令人满意的舒适的按摩效果。
图1表示涉及本发明的一实施方式，从按摩机的靠背的后侧所看的结构的立体图；图2表示上述按摩机中的驱动单元的结构的立体图；图3表示上述按摩机中的控制电路的基本结构的方框图；图4表示使用三相四极的无刷直流电机时的功率电路单元的结构的电路图；
图5表示120°矩形波驱动的电机的各霍尔集成电路的信号和通电的时间、及正弦波驱动的电机的各霍尔集成电路的信号和通电的时间的波形图；图6表示使用具有预定的载波频率的三角波形和目标正弦波形，产生加载在各电机的线圈上的脉冲宽度调制(PWM)控制的脉冲电压的原理的波形图；图7表示在进行PWM的脉冲电压的脉冲波形上设置空载时间时的波形的波形图；图8表示在进行PWM的脉冲电压的脉冲宽度自身小的时候，进行一定值的空载时间的设定处理的情况下的在电机的线圈中流动的电流的波形的图表；图9是用于说明通过三角波的载波频率下降，使生成的脉冲电压的脉冲宽度扩大的波形图；图10表示适于上述实施方式的按摩机的无刷直流电机部分的结构的图；图11表示对图10所示的无刷直流电机的磁力回路进行磁力分析而获得的反电动势的图；图12A表示适于上述实施方式的按摩机的另一无刷直流电机的结构的剖面图；图12B表示在该无刷直流电机中使用的永久磁铁的形状的立体图；图13表示对图12A所示的无刷直流电机的磁力回路进行磁力分析而获得的反电动势的图表。
具体实施例方式
针对本发明的一实施方式的按摩机进行说明。图1表示从本实施方式的按摩机的靠背的后侧所看到的结构。图2表示按摩机的驱动单元的结构。
如图1所示，本实施方式的按摩机1包括椅子20，其自身沿着设在椅子20的靠背21上的导轨22上下移动的驱动单元30，设在扶手23上的操作开关24及控制电路25等。
驱动单元30具有第一电机11，其通过没有图示的齿轮机构驱动第一驱动轴26转动。在第一驱动轴26上固定有与导轨22的齿条(没有图示)啮合的小齿轮27。因此通过第一电机11的正转和反转的切换，使驱动单元30的整体沿导轨22上下运动。
在驱动单元30上，沿椅子20的宽度方向在互为相反的方向上往复驱动的一对按摩头座3A及3B，其被支撑在大致水平设置的第二驱动轴31上。例如，在第二驱动轴31的外周面上且在各按摩头座3A及3B往复驱动的范围内，各自形成逆向的公螺纹。另一方面，在各按摩头座3A及3B上，形成与第二驱动轴31的公螺纹相旋合的互为反向的母螺纹。第二驱动轴31借助皮带32及带轮33利用第二电机12驱动转动。通过第一电机12的正转和反转的切换，一对按摩头座3A及3B在互为相反的方向上往复驱动。
在各按摩头座3A及3B上支撑着装在臂5顶端的按摩头(按摩球)2。各个臂5与以第二驱动轴31为中心旋转的一对扇形齿轮14连接，和各扇形齿轮14的转动相连动，在相对椅子20的靠背21呈大致垂直的面内位移。各扇形齿轮14与被固定在略呈水平设置的第三驱动轴15的两端附近，用于驱动力的传递的齿轮16啮合，通过第三驱动轴15的转动而转动。第三电机13借助没有图示的齿轮机构与第三驱动轴15连结，通过第三电机的正转和反转的切换，扇形齿轮14在规定的范围内往复转动。据此，安装在臂5顶端的按摩头2，其动作的主要成分为相对椅子20的靠背21略呈垂直相交方向驱动。而且，按摩头2未必只限于在相对靠背21垂直的面内位移。例如根据臂5的形状或构造，当臂5在移动过程中弯曲的时候，按摩头2在相对靠背21不垂直相交的方向成分上位移。从而，如上所述，按摩头2，其动作的主要成分只要在相对椅子20的靠背21的呈大致垂直方向上驱动即可。
在第二驱动轴31上设有第一位置检测传感器17，其借助扇形齿轮14，用于检测臂5的位移，即在相对椅子20的靠背21大致垂直的面内的按摩头2的位置。另外，在按摩头座3A及3B的背面附近设有第二传感器18，其用于检测各按摩头座3A及3B的位置。进而，在驱动单元30的侧部附近设有第三传感器19，其用于检测沿设于椅子20的靠背21上的导轨22的驱动单元30的上下位置。
控制电路25分别独立驱动第一电机11、第二电机12及第三电机13。因此，各按摩头2被驱动着按各自规定的三维轨迹移动。由于第一传感器17、第二传感器18及第三传感器19的各输出是被控制电路25输入的，所以控制电路一边监视由各传感器17～19的输出，一边比较对应预先规定的手技的按摩头2的三维轨迹和根据由各传感器17～19的输出演算出的按摩头2的当前的位置信息。之后，控制各电机的转动速度和转动方向等，以使各按摩头2尽可能按照与预先规定的手技相对应的轨迹的近似轨迹移动。
因此，在本实施方式中，作为第一电机11、第二电机12及第三电机13，使用小型、高转矩的无刷直流电。控制电路25根据加在无刷直流电机上的负荷，修正加在无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，以使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流成大致正弦波形(尽量接近于正弦波的形状)。
控制电路25的基本框图如图3所示。由交流输入电源251供给的电压，在由整流二极管、铝电解电容器等构成的整流与滤波电路单元252中，转换成电压变化少的直流电压，供给功率电路单元253。功率电路单元253，由作为续流用的IGBT、FET等高频二极管反向并列连接，构成电桥电路。控制电路单元255由微型计算机等构成，计算处理在转数检测电路单元254中得到的信息，生成驱动信号并把该驱动信号传递给功率电路单元253。根据该传递信号驱动电机11、12及13。控制电路单元255通过这样的方法来改变各电机11，12和13的转速，即由用作进行整体控制的微型计算机指定目标转动速度数据目录，按每一预定的转数将目录内记载的转动速度作为目标转动速度。控制电路单元255作为转动速度计算装置，速度控制装置和电压控制装置发挥机能；所述转动速度计算装置，通过计算来自包藏在无刷直流电机(电机11、12及13)中的霍尔集成电路(转数检测电路254)输出的信号间的时间，计算电机的转动速度；所述速度控制装置，用于比较通过计算求出的转动速度和目标转动速度，使通过计算求出的转动速度与目标转动速度一致；所述电压控制装置，使用具有预定的载波频率的三角波形和目标正弦波形，对加在无刷直流电机线圈上的脉冲电压进行脉冲宽度调制(PWM)控制，使得在无刷直流电机线圈上流动的电流为大致正弦波形。
图4表示使用三相四极的无刷直流电机作为各电机11、12及13时的功率电路单元253的结构。作为上述转动速度检测电路单元254，使用配置在各电机11、12及13内部的三个霍尔集成电路，通过把霍尔集成电路中的信号采集到控制电路单元255中，可以把转子的位置定在电气角120度的刻度上。根据来自霍尔集成电路的信号，控制电路单元255输出用来控制功率电路单元253的各切换元件U-H、U-L、V-H、V-L、W-H及W-L的信号，以控制通电的时间。
另外，控制电路单元255具有以通过计算来自各电机11、12及13的三个霍尔集成电路的各信号间的时间来到获得转动速度的程序；用于比较目标转动速度和检测出的转动速度，以使其作成目标转动速度的速度控制程序；用于控制加在各电机线圈上的电压，使在各电机11、12及13的线圈上流动的电流为大致正弦波形的程序。并且，把该控制称为正弦波驱动。
其次，图5表示来自120°矩形波驱动的电机的各霍尔集成电路的信号和通电的时间、来自正弦波驱动的电机的各霍尔集成电路的信号和通电的时间。实际上，为了进行正弦波驱动，如图5所示，必须在电流角180度的刻度上通电。可是，霍尔集成电路不能直接测定通电的时间。因此，控制电路单元255根据通过计算求出的转动速度进行推测，以决定通电开始时间。
为使在各电机11、12及13的线圈上流动的电流为大致正弦波形，控制电路单元255使用具有预定的载波频率(例如20kHz)的三角波形和目标正弦波形，对加在各电机线圈上的脉冲电压进行脉冲宽度调制(PWM)控制。例如，如图6所示，使预定的载波频率的三角波和目标正弦波重合，把两者从交叉到再次交叉的时间作为脉冲信号的脉冲宽度。如果这样，由于加在各电机11、12及13的线圈上的脉冲电压的脉冲宽度被调制成正弦波，所以在各电机11、12及13的线圈上流动的电流也被控制成大致正弦波形。而使用的目标正弦波可以这样获得例如可以将预先存贮在控制电路单元255的存贮器等中的正弦波形改写成与转子位置对应的数据，进而，做成带有由速度控制程序发出指令的电压振幅指令值的波形。
按摩机1的情况，根据用户的体格和坐的方式等不同，负荷的变化很大。此外，在理疗中用户身体活动时随之引起重心移动，这就使得理疗中负荷变化。当负荷变化时，根据该变化各电机11、12及13的转动速度也变化。转动速度的变化，可以作为来自设在各电机11、12及13上的霍尔集成电路(转动速度检测电路单元254)的信号的变化，由控制电路单元255检测。之后控制电路单元255把控制功率电路单元253的各切换元件U-H、U-L、V-H、V-L、W-H及W-L的开或关的时间进行反馈控制，以使各电机11、12及13的转数成为预定的转数。因此，根据加在各电机11、12及13上的负荷，修正加在各电机11、12及13上的驱动信号的波形，故尽管负荷变化，无刷直流电机也可以被大致正弦波驱动，实现电机的低噪音及低振动。特别地，即使在对脖颈和肩等头部附近的部分进行按摩时，由于可使噪音变小，即使噪音借助按摩头传递给用户，也可以降低带给用户不舒适感的可能性。
并且，如图6所示，例如将施加在U-H侧上的信号的反转信号施加在U-L侧。此时，如图7所示，通过将U-H侧和U-L侧同时设置成关的时间(空载时间)，可以防止U-H侧和U-L侧同时打开。
可是，电机低速转动时(特别是负荷还小时)，作为由速度控制程序发出的指令，减小电压振幅指令值，使得在各线圈上流动的电流减少。此时，由于如上述那样进行了PWM的脉冲电压的脉冲幅度自身变小，所以在进行设置预定值的空载时间的处理时，若脉冲宽度变得比空载时间短，脉冲有可能消失。此时，例如，如图8所示，这就使得在电机的线圈上流动的电流的波形变成偏离正弦波的波形，而导致产生电机噪音。为了防止这种情况，若只把空载时间设得小，在负荷大时和速度快时，在电机的线圈上流动的电流变大。在这样实际的功率元件中，由于使电流完全关闭所需的时间长，所以在电流大时，贯通电流流动，会发生功率元件的破坏和功率元件发热等。
因此，可以另外设置电路用来检测在电机的线圈上流动的电流，在控制电路单元255中，可以根据电流值设置一个小的空载时间。例如，可以对在电机的线圈上流动的电流设定阈值，并根据检测出的电流值是否比阈值大，使空载时间的长度改变。进而，也可以设定多个阈值，使空载时间的长度多级变化。根据这样的结构，即使在电机低速运转时和电机的负荷小时，也可以使在电机的线圈上流动的电流成正弦波状，因此可以提供一种不受用户的体格和姿势影响，一直安静的按摩机。
另一方面，上述方法由于至少需要一个电流检测电路，在使控制电路25的电路结构复杂化的同时，成为成本上升的主要原因。因此，例如也能根据电压振幅指令值推定电流。此时，由于不需要电流检测电路，所以可降低成本，但由于构成控制电路单元255的微型计算机处理负荷增大，必须要能进行高速计算处理的高价的微型计算机。从而，这两种情况适用于高机能、高价的按摩机。空载时间对此，也可以做成如图6所示那样，与生成的脉冲宽度重合，使空载时间变化。例如，当脉冲宽度低于预先设定的阈值(如第一空载时间)时，可以通过设定修改，把空载时间设定成比第一空载时间短的第二空载时间来实现。但由于空载时间不能为零，故必须设置下限值。根据这样的结构，由于不仅不需要电流检测电路，且可以减轻微型计算机应处理的负荷，故使用计算处理速度慢的便宜的微型计算机也能收到和上述一样的效果。此时，适于机能比较被限定、便宜的按摩机。进而，也能根据电机的转动速度推定电流。此时由于不需要电流检测电路，故成本下降是可能的。且由于通过在控制电路单元225中定期的计算处理以求电机的转动速度，所以也不会增大构成控制电路单元255的微型计算机的处理负荷。
另外，当在电机线圈上流动的电流小时，也可以使三角波的载波频率下降。例如将图6所示的三角波的载波频率从20kHz到10kHz变为1/2时，如图9所示，所生成的脉冲电压的脉冲宽度被扩大到两倍。因此，把空载时间设为一定值，也可以防止脉冲的消失，而且，当载波频率下降时，由于可听区域附近的噪音由电路等输出，最好把载波频率设定得尽可能高。因此，也可以根据电流量使载波频率缓慢下降。进而，若考虑电路的离散等引起的信号延迟量的离散，若把空载时间设得过小，在功率元件等中流过贯通电流的危险性高。对此，使空载时间不变，通过改变载波频率，可以避免可怕的危险，并能更安全地驱动电机。
下面，针对适于按摩机的无刷直流电机进行说明。图10概略表示作为这样的无刷直流电机90的三相四极的表面磁铁形电机中的部分磁力回路。而图11表示对图10所示的无刷直流电机的磁力回路进行磁力分析而求出的反向电动势。
如图10所示，无刷直流电机90的转子91，由在大致圆柱状的铁芯92的外周面上贴附有多个大致圆弧状的永久磁铁93而构成。各永久磁铁93的圆周方向的两端部93A其厚度与中央部附近相比做得薄些。另一方面，定子95的铁芯96具有向转子91侧突出的T字状部分96A，线圈97缠绕在T字状部分96A的干部96B上。根据该结构，转子91的永久磁铁93的两端部93A和定子95的铁芯96的T字状部分96A的间隙W1，变得比转子91的永久磁铁93的中央部93B和定子95的铁芯96的T字状部分96A的间隙W2宽(大)。这样，由于转子91的永久磁铁93和固定子95的铁芯96的T字状部分96A的间隙不均匀，与使圆弧状的永久磁铁的厚度均匀、间隙也均匀的情况相比，可以缓和集中在永久磁铁93的端部93A上的磁束。当集中在永久磁铁93的端部93A上的磁束被缓和时，由于N极和S极的磁束可以顺利地切换，故如图11所示，反电动势靠近正弦波形状。结果可以与加在电机线圈上的正弦波形的电压相结合，实现高效率、低噪音的驱动。
其次，图12A表示适于按摩机的另一无刷直流电机的结构。另外，图12B表示该无刷直流电机使用的永久磁铁的形状。此外，图13是表示进行图12A所示的无刷直流电机的磁力回路的磁力分析而求出的反电动势。
如图12A所示，无刷直流电机的转子100具有埋入永久磁铁形(IPMinteriorpermanent-magnet)结构，具有如图12B所示的大致圆弧状断面的多个永久磁铁101沿圆周方向埋入。转子100以转轴103为中心转动。另外，在转子100的铁芯102中在四处设有大致圆弧状的孔，相对这些孔分别埋入大致圆弧状的永久磁铁101。
与在铁芯的表面贴附磁铁的表面永久磁铁(SPMsurface permanent-magnet)结构的产品比较，由于SPM结构的产品的磁束集中在磁铁端部，造成反电动势混乱，如图13所示。与此相反，通过采用如图12所示的适当的IPM结构，可以抑制磁束集中在磁铁端部，使反电动势接近正弦波形状。结果可以与加在电机线圈上的正弦波形的电压相结合，实现高效率、低噪音的驱动。进而，由于不仅利用磁力还利用电抗力转动，故可以使驱动效率提高。
上述实施方式表示了三个电机都使用无刷直流电机的例，但本发明不限于此，作为用于驱动无助于手技的驱动轴的电机，也可以使用带刷直流电机等。
进而，本发明不限于如上述实施方式的使用独立驱动的三个电机的按摩机，可以适用于所有驱动按摩头如描绘三维轨迹般移动以进行按摩的按摩机。而在驱动按摩头的电机中，使用无刷直流电机作为按摩头至少在一次描绘三维轨迹期间进行一次正转和反转切换的电机。驱动无刷直流电机的驱动控制电路由于根据加在无刷直流电机上的负荷修正加在无刷直流电机线圈上的驱动信号的波形，使在无刷直流电机线圈上流动的电流成大致正弦波形，故不管按摩机的结构如何，都可以收到与上述一样的效果。
即，根据本发明一个方面的按摩机包括椅子；驱动单元，其沿设在所述椅子靠背上的导轨自身上下移动；第一电机，其使所述驱动单元沿所述导轨上下移动；一对按摩头座，其设在所述驱动单元上，并沿所述椅子的宽度方向在互为相反的方向上往复驱动；第二电机，其使所述一对按摩头座在互为相反的方向上往复驱动；按摩头，其各自支撑在所述一对按摩头座上、其动作的主要成分为在与所述椅子的靠背大致垂直相交的面内被驱动；第三电机，其动作的主要成分是在相对所述椅子的靠背大致垂直相交的方向上相驱动所述按摩头；控制电路，其分别独立驱动所述第一电机、第二电机及第三电机；所述第一电机、第二电机及第三电机的至少一个是无刷直流电机，所述控制电路根据加在所述无刷直流电机上的负荷，修正加在所述无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，以便使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流成大致正弦波形。
在上述按摩机中，所述控制电路最好包括转动速度计算装置，其通过计算来自装在所述无刷直流电机中的霍尔集成电路的输出的信号间的时间，计算电机的转动速度；速度控制装置，其用于比较通过计算求出的转动速度和目标转动速度，使通过计算求出的转动速度与目标转动速度一致；电压控制装置，其用于通过使用具有预定的载波频率的三角波形和目标正弦波形，对加在所述无刷直流电机线圈上的脉冲电压进行脉冲宽度调制(PWM)控制，以便使所述无刷直流电机线圈上流动的电流为大致正弦波形。
根据这样的结构，控制电路由于通过计算来自装在无刷直流电机中的霍尔集成电路的输出的信号间的时间，计算电机的转动速度，不用使用编码器等，可实现所述按摩机。另外，由于可以比较通过计算求出的转动速度和目标转动速度，控制使通过计算求出的转动速度与目标转动速度一致，所以可对电机的转动速度进行尽量精确地控制，以使按摩头按照手技本来的轨迹移动。并且，由于通过使用具有预定的载波频率的三角波形和目标正弦波形，通过对加在无刷直流电机线圈上的脉冲电压进行脉冲宽度调制(PWM)控制，使在无刷直流电机线圈上流动的电流为大致正弦波形，因此可以通过使用CPU等的一般的电路构成实现控制电路。为此，可避免按摩机的成本上升。
所述控制电路最好具有检测流过所述无刷直流电机线圈的电流的电流检测装置，在施加到所述无刷直流电机的线圈上的脉冲电压上设置空载时间，同时在流过所述无刷直流电机线圈的电流值小的时候，缩短空载时间。
在无刷直流电机上进行PWM控制时，在线圈的H侧施加预定的脉冲信号的同时，在L侧施加其相反信号。不过，为了防止H侧和L侧同时开启，要设置同时关闭H侧及L侧的空载时间。另一方面，在低速运行无刷直流电机时，特别是在负荷小时，为使流过无刷直流电机线圈的电流小，使施加在无刷直流电机线圈的脉冲电压的脉冲宽度大幅缩短。在这时如果统一设定成相同的空载时间，由于空载时间使脉冲实际消失，流经无刷直流电机线圈的电流会大幅度偏离正弦波形，成为产生噪声的原因。根据本发明的权利要求3，由于具有检测流过所述无刷直流电机线圈的电流的电流检测装置，当流过所述无刷直流电机线圈的电流值小的时候，其设置可使空载时间缩短，所以可以避免由于设定空载时间而使脉冲实际消失的事态的发生，从而减少噪音的产生。
而且，所述控制电路，最好在施加到所述无刷直流电机的线圈上的脉冲电压上设置空载时间，同时将施加在所述无刷直流电机线圈上的脉冲电压根据脉冲宽度改变空载时间。
根据该构成，因为能够根据施加在所述无刷直流电机线圈上的脉冲电压的脉冲宽度改变空载时间，所以不用电流检测装置(电流传感器)就可得到与上述同样的效果。特别是由于简化了对于检测电流的处理，所以可以减轻加在CPU上的负荷。结果，可以使用低成本的CPU，也可以降低按摩机的成本。
而且，所述控制电路最好具有检测流过所述无刷直流电机线圈上的电流的电流检测装置，在流过所述无刷直流电机线圈的电流值小的时候，降低所述三角波形的载波频率。
根据该构成，决定了当流过所述无刷直流电机线圈的电流值小的时候，所述三角波形的载波频率降低，所以与本发明权利要求2或权利要求3的情况相反，使脉冲信号的脉冲宽度变宽。其结果是即使统一设定相同的空载时间，也可以避免形成由于设定空载时间使脉冲消失的事态，可以减少噪音的产生。
进而，所述无刷直流电机转子最好这样构成，即在大致圆柱形的铁芯的外周面粘贴多个永久磁铁，各永久磁铁的圆周方向的两端部和定子铁芯圆周方向两端部之间的间隙比其他部分的间隙宽。
根据该构成，由于无刷直流电机转子，由在大致圆柱形的铁芯的外周面粘贴多个永久磁铁构成，其中各永久磁铁的圆周方向的两端部和定子铁芯圆周方向两端部之间的间隙比其他部分的间隙宽，所以在电机线圈产生的反电动势成大致正弦波形，与流过电机线圈的具有大致正弦波形状的电流相结合，可以实现无刷直流电机的高效率化和低噪音化。
并且，所述无刷直流电机的转子，最好是将具有大致圆弧状剖面的多个永久磁铁填入其圆周方向构成。
根据该构成，由于所述无刷直流电机的转子，是将具有大致圆弧状剖面的多个永久磁铁填入其圆周方向构成，所以与本发明权利要求6的情况相同，使在电机线圈产生的反电动势成大致正弦波形，与流过电机线圈的大致正弦波形状的电流相结合，可以实现无刷直流电机的高效率化和低噪音化。
或者，作为驱动按摩头如描绘三维轨迹般移动以进行按摩的按摩机，在驱动所述按摩头的电机中，使用无刷直流电机作为当所述按摩头按所述三维轨迹，每描绘一次期间进行一次正转和反转切换的电机；所述驱动无刷直流电机的控制电路，也可以根据加在无刷直流电机上的负荷，修正加在无刷直流电机线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机线圈上流动的电流成大致正弦波形。
根据该结构，由于在驱动按摩头的电机当中，使用无刷直流电机作为当所述按摩头按所述三维轨迹，每描绘一次期间进行一次正转和反转切换的电机；又因为驱动无刷直流电机的控制电路，根据加在无刷直流电机上的负荷，修正加在无刷直流电机线圈上的驱动信号的波形，使在无刷直流电机线圈上流动的电流成大致正弦波形，故不管按摩机的结构如何，都可以收到与上述一样的效果。
本申请基于日本专利申请2004-299826，其内容，通过参照上述专利申请的说明书和附图，最终应该和本申请发明吻合。
另外，尽管本申请发明通过参照附图的实施方式进行了充分的叙述，但是它还可能进行各式各样的变更和变形，这一点作为具有本专业普通常识的人员一定知道。因此，这样的变更和变形只要不脱离本申请发明的范围，应该解释为包含在本发明的范围中。
权利要求
1.一种按摩机，其包括椅子；驱动单元，其自身沿设在所述椅子靠背上的导轨上下移动；第一电机，用于使所述驱动单元沿所述导轨上下移动；一对按摩头座，其设在所述驱动单元上，并沿所述椅子的宽度方向在互为相反的方向上往复驱动；第二电机，其使一对按摩头座在互为相反的方向上往复驱动；按摩头，其分别支撑在所述一对按摩头座上，其动作的主要部分是在相对所述椅子的靠背，在略呈垂直相交的面内被驱动；第三电机，其动作的主要部分在相对所述椅子的靠背略呈垂直相交方向驱动所述按摩头；控制电路，其分别独立驱动所述第一电机、第二电机及第三电机，所述第一电机、第二电机及第三电机的至少一个是无刷直流电机，所述控制电路，根据加在所述无刷直流电机上的负荷，修正加在所述无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流成大致正弦波形。
2.如权利要求1所述的按摩机，其特征在于，所述控制电路包括转动速度计算装置，其通过计算来自装在所述无刷直流电机中的霍尔集成电路的输出的信号间的时间，计算电机的转动速度的转动；速度控制装置，其用于比较通过计算求出的转动速度和目标转动速度，使通过计算求出的转动速度与目标转动速度一致；电压控制装置，使用具有预定的载波频率的三角波形和目标正弦波形，对加在无刷直流电机线圈上的脉冲电压进行脉冲宽度调制(PWM)控制，使得在无刷直流电机线圈上流动的电流为大致正弦波形。
3.如权利要求2所述的按摩机，其特征在于，所述控制电路，具有检测流过所述无刷直流电机线圈的电流的电流检测装置，并在施加到所述无刷直流电机的线圈中的脉冲电压中设置空截时间，同时在流过所述无刷直流电机线圈的电流值小的时候，缩短空载时间。
4.如权利要求2所述的按摩机，其特征在于，所述控制电路，在施加到所述无刷直流电机的线圈中的脉冲电压中设置空载时间，同时根据施加在所述无刷直流电机线圈的脉冲电压的脉冲宽度，改变空载时间。
5.如权利要求2所述的按摩机，其特征在于，所述控制电路，具有检测流过所述无刷直流电机线圈的电流的电流检测装置，在流过所述无刷直流电机线圈电流值小的时候，降低所述三角波形的载波频率。
6.如权利要求1至5中任一项所述的按摩机，其特征在于，所述无刷直流电机转子，由在大致圆柱形的铁芯的外周面粘贴多个永久磁铁构成，各永久磁铁的圆周方向的两端部和定子铁芯圆周方向两端部之间的间隙比其他部分的间隙宽。
7.如权利要求1至5中任一项所述的按摩机，其特征在于，所述无刷直流电机的转子由将具有大致圆弧状剖面的多个永久磁铁填入圆周方向而构成。
8.一种按摩机，其驱动按摩头以描绘三维轨迹进行按摩，其特征在于，作为驱动按摩头如描绘三维轨迹般移动以进行按摩的按摩机，在驱动所述按摩头的电机中，使用无刷直流电机作为当所述按摩头按所述三维轨迹，每描绘一次期间进行一次正转和反转切换的电机；所述驱动无刷直流电机的控制电路，也可以根据加在无刷直流电机上的负荷，修正加在无刷直流电机线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机线圈上流动的电流成大致正弦波形。
全文摘要
一种使用小型高扭矩的无刷直流电机的按摩机。其具有驱动单元(30)，其沿所述椅子(20)上的导轨(22)上下移动；第一电机(11)，其使所述驱动单元(30)上下移动；一对按摩头座(3A、3B)，其在互为相反的方向上往复驱动；第二电机(12)，其使按摩头座在互为相反的方向上往复驱动；按摩头(2)，其分别被支撑在按摩头座(3A、3B)上；第三电机(13)，使按摩头(2)相对靠背椅在略呈垂直相交的面上驱动；控制电路(25)，其分别独立驱动各电机。各电机是无刷直流电机，控制电路(25)根据加在所述无刷直流电机上的负荷，修正加在所述无刷直流电机的线圈上的驱动信号的波形，使在所述无刷直流电机的线圈上流动的电流大致成正弦波形。由此，在降低由于电机噪音所产生的不舒适感的同时，可以正确地控制电机的转动速度。
文档编号A61H15/00GK101040430SQ20058003460
公开日2007年9月19日 申请日期2005年10月13日 优先权日2004年10月14日
发明者塚田大辅, 武藤元治, 梶山聪, 井上弘干, 铃木诚之 申请人:松下电工株式会社