(57)【要約】【課題】電動クレンジングの力検出システム及び力検出方法を提供する。【解決手段】電動クレンジングの力検出システムは、洗浄ヘッド２０と、ステータ１１とロータ１２とを備える電動モータ１０とを含む。ステータ１１は、収容空間を有する鉄心１１１と、主コイル１１３と、補助コイル１１４とを備える。ロータ１２は、収容空間内に配置され、ロータ本体１２１と、磁気素子群１２２と、ロータ本体１２１に接続される回転軸１３とを備え、回転軸１３を介して洗浄ヘッド２０に接続される。磁気素子群１２２は、ロータ本体１２１の対向する両側にそれぞれ配置され、互いに逆極性を有し、磁場方向に沿って磁力を与える２つの磁気素子を備える。主コイル１１３は、磁場方向に垂直な第１方向に沿って鉄心１１１に巻回され、補助コイル１１４は、巻線構造であり、主コイル１１３に隣接して設けられる。【選択図】図１
2020085882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄ヘッド（２０）と、
ステータ（１１）とロータ（１２）とを備える電動モータ（１０）とを含み、
前記ステータ（１１）は、収容空間を有する鉄心（１１１）と、主コイル（１１３）と、補助コイル（１１４）とを備え、
前記ロータ（１２）は、前記収容空間内に配置され、ロータ本体（１２１）と、磁気素子群（１２２）と、前記ロータ本体（１２１）に接続される回転軸（１３）とを備え、前記回転軸（１３）を介して洗浄ヘッド（２０）に接続され、
前記磁気素子群（１２２）は、前記ロータ本体（１２１）の対向する両側にそれぞれ配置され、互いに逆極性を有し、磁場方向に沿って磁力を与える２つの磁気素子を備え、
前記主コイル（１１３）は、前記磁場方向に垂直な第１方向に沿って前記鉄心（１１１）に巻回され、
前記補助コイル（１１４）は、巻線構造であり、前記主コイル（１１３）に隣接して設けられることを特徴とする電動クレンジングの力検出システム。
【請求項２】
洗浄ヘッド（２０）が動作状態で外力（Ｆｘ）を受け、当該外力（Ｆｘ）が前記回転軸（１３）を介して前記ロータ（１２）に伝達されて、前記ロータ（１２）にトルクが発生して、前記磁場方向に前記ステータ（１１）の磁場が変化し、
前記補助コイル（１１４）は、前記変化した磁場を感知して電気信号を生成し、
前記電気信号に基づいて、前記外力（Ｆｘ）の大きさが検出されることを特徴とする請求項１に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項３】
前記補助コイル（１１４）は、前記第１方向に沿って前記主コイル（１１３）に直接巻回されることを特徴とする請求項１に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項４】
前記補助コイル（１１４）は、前記第１方向に沿って巻回された後、前記主コイル（１１３）の一側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項５】
前記補助コイル（１１４）と前記主コイル（１１３）との間に絶縁部材が配置されることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項６】
前記補助コイル（１１４）と前記主コイル（１１３）との巻数比が０．３以上であることを特徴とする請求項１に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項７】
前記主コイル（１１３）は、第１の端点及び第２の端点を有する第１の導体線を巻回して構成され、
前記補助コイル（１１４）は、第３の端点及び第４の端点を有する第２の導体線を巻回して構成されることを特徴とする請求項１に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項８】
前記洗浄ヘッド（２０）が動作状態で外力（Ｆｘ）を受けると、前記第３の端点と前記第４の端点との間に電圧差が生じることを特徴とする請求項７に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項９】
前記補助コイル（１１４）に結合され、前記補助コイル（１１４）によって生成された前記電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて前記外力（Ｆｘ）の大きさを検出する回路ユニット（３０）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の電動クレンジングの力検出システム。
【請求項１０】
電動クレンジングの力検出方法であって、
前記電動クレンジングは、洗浄ヘッド（２０）と、ステータ（１１）とロータ（１２）とを備える電動モータ（１０）とを含み、
前記ロータ（１２）は、磁場方向に沿って磁力を与える磁気素子群（１２２）と、洗浄ヘッド（２０）に接続される回転軸（１３）とを備え、
前記ステータ（１１）は、前記磁場方向に垂直な第１方向に沿って前記ステータ（１１）の鉄心（１１１）に巻回される主コイル（１１３）と、巻線構造であり、前記主コイル（１１３）に隣接して設けられる補助コイル（１１４）とを備え、
前記力検出方法は、
（ａ）前記洗浄ヘッド（２０）が動作状態で外力（Ｆｘ）を受けるステップと、
（ｂ）前記外力（Ｆｘ）が前記回転軸（１３）を介して前記ロータ（１２）に伝達されて前記ロータ（１２）にトルクを発生させることで、前記磁場方向に前記ステータ（１１）の磁場を変化させるステップと、
（ｃ）前記補助コイル（１１４）が前記変化した磁場を感知して電気信号を生成し、当該電気信号に基づいて前記外力（Ｆｘ）の大きさを検出するステップと、を含むことを特徴とする電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１１】
前記補助コイル（１１４）は、前記第１方向に沿って前記主コイル（１１３）に直接巻回されることを特徴とする請求項１０に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１２】
前記補助コイル（１１４）は、前記第１方向に沿って巻回された後、前記主コイル（１１３）の一側に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１３】
前記補助コイル（１１４）と前記主コイル（１１３）との間に絶縁部材が配置されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１４】
前記補助コイル（１１４）と前記主コイル（１１３）との巻数比が０．３以上であることを特徴とする請求項１０に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１５】
前記主コイル（１１３）は、第１の端点及び第２の端点を有する第１の導体線を巻回して構成され、
前記補助コイル（１１４）は、第３の端点及び第４の端点を有する第２の導体線を巻回して構成されることを特徴とする請求項１０に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１６】
前記洗浄ヘッド（２０）が動作状態で外力（Ｆｘ）を受けると、前記第３の端点と前記第４の端点との間に電圧差が生じることを特徴とする請求項１５に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【請求項１７】
前記電動クレンジングは、回路ユニット（３０）をさらに含み、
前記ステップ（ｃ）の後に、
（ｄ）前記回路ユニット（３０）は、前記補助コイル（１１４）によって生成された前記電気信号を受信し、前記電気信号に基づいて前記外力（Ｆｘ）の大きさを検出するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電動クレンジングの力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力検出システム及び力検出方法に関し、特に、電動クレンジングの力検出システム及び力検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活の質の向上に伴い、身体部位を洗浄するための電動クレンジング、例えば、電動歯ブラシ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｏｏｔｈｂｒｕｓｈ）、電動洗顔器（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆａｃｅ  ｗａｓｈ  ｍａｃｈｉｎｅ）、又はその他の身体部位の洗浄に関連する電動器具が普及してきており、日常生活に不可欠なものとなっている。
【０００３】
電動歯ブラシを例にとると、歯の洗浄効果を効果的にする基本要求性能を有することに加えて、使用者が歯を過度に磨いて歯や歯茎を損傷させることを防止して保護するという性能も重要な研究課題である。
【０００４】
上述した歯や歯茎の保護性能を実現するには、歯や歯茎に与えられた力を電動歯ブラシにフィードバックする洗浄ヘッドの力検出が重要になる。洗浄ヘッドの力検出により、使用者が過度に力を入れて電動歯ブラシを使用すると、洗浄ヘッドの回転や揺動の速度を低下させることができ、使用者の歯や歯茎を保護する効果が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、洗浄ヘッドの力検出によく用いられる方法が２つあり、１つは力検出器としてホール効果センサ（Ｈａｌｌ−ｅｆｆｅｃｔ  ｓｅｎｓｏｒ）を使用し、検出された力に基づいて洗浄ヘッドの回転又は揺動の速度を調整して保護効果を達成する。しかしながら、この方法は、付加的なホール効果センサを使用するため、コスト、体積、及び制御回路設計の複雑さが増大する。もう１つは、過度の力から保護するために、精密な構造設計を使用して力検出を達成する。しかしながら、この方法は、機械構造が複雑であるため、高コスト、体積増加、高い故障率、及びメンテナンスの難しさをもたらす。
【０００６】
本発明の目的は、ホール効果センサ又は複雑な機械構造を力検出として使用することによって生じる問題を解決する電動クレンジングの力検出システム及び力検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の電動クレンジングの力検出システムは、洗浄ヘッドと、ステータとロータとを備える電動モータとを含む。ステータは、収容空間を有する鉄心と、主コイルと、補助コイルとを備える。ロータは、収容空間内に配置され、ロータ本体と、磁気素子群と、ロータ本体に接続される回転軸とを備え、回転軸を介して洗浄ヘッドに接続される。磁気素子群は、ロータ本体の対向する両側にそれぞれ配置され、互いに逆極性を有し、磁場方向に沿って磁力を与える２つの磁気素子を備える。主コイルは、磁場方向に垂直な第１方向に沿って鉄心に巻回され、補助コイルは、巻線構造であり、主コイルに隣接して設けられる。
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電動クレンジングの力検出方法において、電動クレンジングは、洗浄ヘッドと、ステータとロータとを備える電動モータとを含み、ロータは、磁場方向に沿って磁力を与える磁気素子群と、洗浄ヘッドに接続される回転軸とを備え、ステータは、磁場方向に垂直な第１方向に沿ってステータの鉄心に巻回される主コイルと、巻線構造であり、主コイルに隣接して設けられる補助コイルとを備える。力検出方法は、（ａ）洗浄ヘッドが動作状態で外力を受けるステップと、（ｂ）外力が回転軸を介してロータに伝達されてロータにトルクを発生させることで、磁場方向にステータの磁場を変化させるステップと、（ｃ）補助コイルが変化した磁場を感知して電気信号を生成し、電気信号に基づいて外力の大きさを検出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電動クレンジングの力検出システム及び力検出方法によれば、簡単なコイル構成の構造によって力検出を達成し、電動クレンジングの構造の単純化及び小型化を実現し、使用者の歯や歯茎を保護する効果を達成すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る電動クレンジングの力検出システムを示す正面図である。
【図２】本発明に係る電動クレンジングの力検出システムを示す上面図である。
【図３】本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの補助コイルが主コイルに隣接する第１の実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの補助コイルが主コイルに隣接する第２の実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの回路ユニットを示すブロック図である。
【図６】本発明に係る電動クレンジングの力検出方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の詳細な説明及び技術内容について、図面を参照して以下に説明するが、図面は、ただ参考及び説明に用いるのみであり、本発明の特許請求の範囲に制限を加えるものではない。
【００１２】
図１は、本発明に係る電動クレンジングの力検出システムを示す正面図である。図２は、本発明に係る電動クレンジングの力検出システムを示す上面図である。同図を参照すると、電動クレンジングは、電動歯ブラシ、電動洗顔器、又はその他の身体部位の洗浄に関連する電動器具であってもよい。以下では、電動歯ブラシを例に挙げて説明し、同一又は類似した動作原理及び技術的手段は、電動洗顔器やその他の身体部位洗浄に関連する電動器具にも適用される。
【００１３】
電動クレンジングの力検出システムは、電動モータ１０と、洗浄ヘッド２０とを含む。電動モータ１０は、ステータ１１と、ロータ１２とを備える。なお、説明の便宜上、電動モータ１０及び洗浄ヘッド２０を図示しているが、実際の比率ではなく、本発明の技術的特徴はこれに限定されるものではない。一実施形態では、電動モータ１０は、ステッパモータ（ｓｔｅｐｐｅｒ  ｍｏｔｏｒ）又はサーボモータ（ｓｅｒｖｏ  ｍｏｔｏｒ）であってもよいが、本発明はこれらに限定されない。
【００１４】
ステータ１１は、電動モータ１０内の固定部であり、収容空間を有する鉄心１１１と、主コイル１１３と、補助コイル１１４とを備える。ロータ１２は、電動モータ１０の可動（例えば、回転や揺動）部であり、収容空間に配置され、ロータ本体１２１と、磁気素子群１２２と、ロータ本体１２１に接続される回転軸１３とを備える。ロータ１２は、回転軸１３を介して洗浄ヘッド２０に接続される。即ち、ロータ１２が収容空間内で回転又は揺動すると、回転軸１３を介して洗浄ヘッド２０とロータ１２とが結合されているため、洗浄ヘッド２０もそれに応じて回転又は揺動する。
【００１５】
磁気素子群１２２は、２つの磁気素子を有し、２つの磁気素子は互いに逆極性を有する。例えば、一方の磁気素子はＮ極の永久磁石であり、他方の磁気素子はＳ極の永久磁石である。従って、２つの磁気素子は、磁場方向に沿って磁力を与える。ここで、磁場方向は、Ｎ極からＳ極への方向、即ち座標のＸ軸方向（以下、Ｘ軸方向という）である。本実施形態では、２つの磁気要素は、ロータ本体１２１の対向する両側にそれぞれ配置される。
【００１６】
主コイル１１３は、磁場方向に垂直な第１方向に沿って鉄心１１１に巻回される。ここで、第１方向が座標のＹ軸方向（以下、Ｙ軸方向という）である。補助コイル１１４は、巻線構造であり、主コイル１１３に隣接して設けられる。主コイル１１３及び補助コイル１１４は、エナメルコイルであってもよい。本発明において、補助コイル１１４は、２つの方式で主コイル１１３に隣接して設けられる。これについて図３及び図４を参照して後述する。
【００１７】
図３は、本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの補助コイルが主コイルに隣接する第１の実施形態を示す概略図である。第１の実施形態では、補助コイル１１４は、第１方向（即ち、Ｙ軸方向）に沿って主コイル１１３に直接巻回されている。なお、補助コイル１１４の巻数を増やすことにより、補助コイル１１４の誘導効果を高めることができる。好ましくは、補助コイル１１４と主コイル１１３との巻数比は０．３以上である。言い換えれば、主コイル１１３の巻数が一定である場合、補助コイル１１４の巻数を増やすことにより、発生する誘導電流を増加させることができる。しかし、本発明は、上述した巻数比に限定されず、補助コイル１１４の巻数が誘導電流を正確に誘導することができればよい。詳細は後述する。
【００１８】
また、主コイル１１３及び補助コイル１１４は、絶縁フィルム（絶縁ワニスともいう）を有するエナメルコイルであるので、補助コイル１１４が主コイル１１３に直接巻回される場合の絶縁を提供することができる。なお、他の実施形態では、主コイル１１３と補助コイル１１４との間に、例えば、絶縁シート、絶縁テープ、絶縁接着剤などの絶縁部材を設けて絶縁効果を高めるようにしてもよい。
【００１９】
図４は、本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの補助コイルが主コイルに隣接する第２の実施形態を示す概略図である。同図を参照すると、第２の実施形態では、補助コイル１１４が第１方向に巻回された後、主コイル１１３の一方側に配置される。つまり、補助コイル１１４は、主コイル１１３に直接巻回されず、主コイル１１３の一方側に直接隣接して設けられるか、又は絶縁部材を介して、主コイル１１３の一方側に隣接して設けられる。同様に、補助コイル１１４の巻数を増やすことにより補助コイル１１４の誘導効果を高めることで、誘導電流を正確に誘導する目的を達成することができる。
【００２０】
図５は、本発明に係る電動クレンジングの力検出システムの回路ユニットを示すブロック図である。図３及び図４と併せて参照すると、回路ユニット３０は、駆動回路３１と、整流回路３２と、電圧安定化回路３３と、コントローラ３４とを備える。駆動回路３１は、主コイル１１３に結合され、整流回路３２は、補助コイル１１４に結合される。電圧安定化回路３３は、整流回路３２に結合される。コントローラ３４は、駆動回路３１と電圧安定化回路３３とに結合される。具体的に、駆動回路３１は、供給電源（図示せず）、例えばバッテリ給電のＤＣ電源を受けて、駆動電源、例えば正負半サイクルの交番するＡＣ電源に変換して、主コイル１１３に給電する。本実施形態では、駆動回路３１は、Ｈブリッジ（Ｈ−ｂｒｉｄｇｅ）回路である。Ｈブリッジ回路は、ＤＣ電源を受けて、その上下アームスイッチを制御することで、ＤＣ電源をＡＣ駆動電力に変換する。
【００２１】
鉄心１１１に巻回された主コイル１１３は、第１の導体線を巻回して構成され、第１の導体線は、第１の端点と第２の端点との２つのコイル端部（ワイヤ端部ともいう）を有する。主コイル１１３は、２つのコイル端部が駆動回路３１から出力されたＡＣ駆動電に電気的に結合されることで、ＡＣ駆動電源によって給電される。主コイル１１３に隣接して設けられる補助コイル１１４は、第２の導体線を巻回して構成され、第２の導体線は、第３の端点と第４の端点との２つのコイル端部（ワイヤ端部ともいう）を有する。これら２つのコイル端部は、整流回路３２に電気的に結合される。整流回路３２を介して２つのコイル端部から出力された誘導電流を整流して、交番誘導電流を単一極性のＤＣ電流にする。ただし、実際の回路動作では、誘導電流は、通常、電圧形態に変換されることが多い。例えば、抵抗素子を介して誘導電流を誘導電圧に変換して、整流回路３２により誘導電圧を整流して、単一極性のＤＣ電圧が得られる。
【００２２】
具体的に、磁気素子群１２２の２つの磁気素子は、磁場方向に沿って磁力を与え、ＡＣ駆動電源と協働して主コイル１１３に給電（通電）することにより、ロータ１２が磁場中に力を受けて始動する。また、鉄心１１１の対向する両側に配置された互いに逆磁性を有する２つの磁気要素と協働して、Ｎ極とＳ極の永久磁石の誘引力及び反発力により、ロータ１２が高速で左右に往復揺動する。ロータ１２は、回転軸１３を介して洗浄ヘッド２０に接続されているので、洗浄ヘッド２０も高速で左右に往復揺動することになる。これにより、使用者に口腔洗浄を行う効果を提供する。
【００２３】
使用者が電動クレンジング、例えば本実施形態の電動歯ブラシを使用する場合、洗浄ヘッド２０は、動作状態で歯との接触による外力Ｆｘを受ける。即ち、外力Ｆｘが洗浄ヘッド２０に印加する。外力Ｆｘが回転軸１３を介してロータ１２に伝達され、ロータ１２にトルクが発生して、磁場方向にステータ１１の磁場が変化する。具体的には、洗浄ヘッド２０に外力Ｆｘが印加されると、外力Ｆｘが回転軸１３を介してロータ１２に伝達され、その発生したトルクによって電流が変化し、磁場方向にステータ１１の磁場が変化する。
【００２４】
本実施形態では、補助コイル１１４は、単に主コイル１１３に隣接して設けられ、外部電源によって給電されないため、ステータ１１の磁場方向の磁場変化を感知して電気信号を生成する。ここで、この電気信号が誘導電流であってもよい。上述したように、補助コイル１１４の２つのコイル端部が整流回路３２に電気的に結合されているので、補助コイル１１４から出力された誘導電流が誘導電圧に変換されて、整流回路３２により整流されてＤＣ電圧を生成する。また、電圧安定化回路３３によってＤＣ電圧が安定化されて、安定した電圧値の電圧が出力される。コントローラ３４は、安定した電圧値の電圧を受けて、その電圧値の大きさに基づいて、上述した誘導電流と正の関連を有する外力Ｆｘの大きさが分かる。
【００２５】
例えば、歯磨きに適切な力（受力）が約９０〜１５０グラム（ｇ）であり、１５０ｇの外力Ｆｘに対応する補助コイル１１４によって生じた誘導電流が１ミリアンペア（ｍＡ）である場合には、外力Ｆｘが減少すると、誘導電流は１ｍＡより小さくなる一方、外力Ｆｘが増加すると、誘導電流は１ｍＡより大きくなる。また、上述したように、誘導電流が誘導電圧に変換されるので、コントローラ３４は、受信した処理（整流、安定化）後の誘導電圧の大きさに基づいて、外力Ｆｘの大きさを知ることができる。コントローラ３４は、受信した処理（整流、安定化）後の誘導電圧が１ボルト（Ｖ）であり、それに対応する誘導電流が１ｍＡである場合、外力Ｆｘが１５０ｇであると判定することができる。従って、コントローラ３４が受信した誘導電圧が１Ｖ未満の場合は、外力Ｆｘが１５０ｇ未満であることを示す一方、コントローラ３４が受信した誘導電圧が１Ｖより大きい場合は、外力Ｆｘが１５０ｇ以上であることを示す。
【００２６】
従って、コントローラ３４は、受信した誘導電圧の大きさに基づいて、洗浄ヘッド２０が動作状態で歯に接触する外力Ｆｘの大きさを判定することができる。さらに、コントローラ３４は、例えば、ＰＷＭ制御信号を生成して駆動回路３１に送信するパルス幅変調（ｐｕｌｓｅ  ｗｉｄｔｈ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ、ＰＷＭ）制御方式で駆動回路３１を制御することにより、駆動回路３１が主コイル１１３に給電するＡＣ駆動電流の大きさを変更するように制御して、電動モータ１０のロータ１２が洗浄ヘッド２０を駆動する揺動速度を制御する。ただし、本発明はこれに限定されない。具体的には、使用者が歯に洗浄ヘッド２０を過度に押し付ける、即ち外力Ｆｘが大きすぎる（例えば、１５０ｇを超える）と、コントローラ３４が受信した誘導電圧が１Ｖよりも大きいので、コントローラ３４は、主コイル１１３に給電するＡＣ駆動電源の大きさを減少させるように駆動回路３１を制御して、ロータ１２の洗浄ヘッド２０を駆動する揺動速度を下げることで、使用者の歯や歯茎を保護する効果が得られる。
【００２７】
上述したように、主コイル１１３と補助コイル１１４とが隣接して配置されることにより、ロータ１２が磁場中に力を受けて高速で往復揺動するように主コイル１１３に給電する。また、補助コイル１１４が出力する誘導電流を誘導電圧に処理してコントローラ３４に供給することにより、コントローラ３４は、誘導電圧の大きさに基づいて外力Ｆｘの大きさを知ることができる。従って、外力Ｆｘが大きすぎると、洗浄ヘッド２０の揺動速度を下げることで、使用者の歯や歯茎を保護する効果が得られる。
【００２８】
図６は、本発明に係る電動クレンジングの力検出方法のフローチャートである。電動クレンジングは、洗浄ヘッド２０と、ステータ１１とロータ１２とを備える電動モータ１０とを含む。ステータ１１及びロータ１２の構造は、既に説明したため、ここではその詳細は省略する。電動クレンジングの力検出方法は、以下のステップを含む。まず、洗浄ヘッド２０は、動作状態で外力Ｆｘを受ける（Ｓ１１）。使用者が電動クレンジング、例えば本実施形態の電動歯ブラシを使用する場合、洗浄ヘッド２０は、動作状態で歯との接触による外力Ｆｘを受ける。即ち、外力Ｆｘが洗浄ヘッド２０に印加する。
【００２９】
そして、外力Ｆｘが回転軸１３を介してロータ１２に伝達され、ロータ１２にトルクが発生して、磁場方向にステータ１１の磁場が変化する（Ｓ１２）。具体的には、洗浄ヘッド２０に外力Ｆｘが印加されると、外力Ｆｘが回転軸１３を介してロータ１２に伝達され、ロータ１２にトルクを発生させ、その発生したトルクによって電流が変化し、磁場方向にステータ１１の磁場が変化する。
【００３０】
そして、補助コイル１１４が変化した磁場を感知して電気信号を生成し、電気信号に基づいて外力Ｆｘの大きさを検出する（Ｓ１３）。補助コイル１１４は、主コイル１１３に隣接して設けられ、外部電源によって給電されないため、ステータ１１の磁場方向の磁場変化を感知して電気信号を生成する。ここで、この電気信号が誘導電流であってもよい。補助コイル１１４の２つのコイル端部が整流回路３２に電気的に結合されているので、補助コイル１１４から出力された誘導電流が誘導電圧に変換されて、整流回路３２により整流されてＤＣ電圧を生成する。また、電圧安定化回路３３によってＤＣ電圧が安定化されて、安定した電圧値の電圧が出力される。コントローラ３４は、安定した電圧値の電圧を受けて、その電圧値の大きさに基づいて、上述した誘導電流と正の関連を有する外力Ｆｘの大きさが分かる。
【００３１】
従って、コントローラ３４は、受信した誘導電圧の大きさに基づいて、洗浄ヘッド２０が動作状態で歯に接触する外力Ｆｘの大きさを判定することができる。さらに、コントローラ３４は、駆動回路３１が主コイル１１３に給電するＡＣ駆動電流の大きさを変更するように制御して、電動モータ１０のロータ１２が洗浄ヘッド２０を駆動する揺動速度を制御する。具体的には、使用者が歯に洗浄ヘッド２０を過度に押し付ける、即ち外力Ｆｘが大きすぎると、コントローラ３４が受信した誘導電圧が設定された基準電圧よりも大きいので、コントローラ３４は、主コイル１１３に給電するＡＣ駆動電源の大きさを減少させるように駆動回路３１を制御して、ロータ１２の洗浄ヘッド２０を駆動する揺動速度を下げることで、使用者の歯や歯茎を保護する効果が得られる。
【００３２】
要約すると、本発明は、以下の特徴及び利点を有する。
１、簡単なコイル構成の構造により、補助コイル１１４が変化した磁力によって発生する電気信号を感知して外力Ｆｘの大きさを検出することによって、電動クレンジングの構造を単純化及び小型化することができる。
２、外力Ｆｘが大きすぎることを検出すると、ロータ１２が洗浄ヘッド２０を駆動する揺動速度を下げるように制御することにより、使用者の歯又は歯茎を保護する効果が得られる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施形態を挙げて説明したが、これは本発明の実施形態の一例に過ぎない。説明した実施形態は、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されたい。当業者であれば本発明の概念又は技術的思想を含む各種の変動や交換は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電動モータ
２０  洗浄ヘッド
３０  回路ユニット
１１  ステータ
１２  ロータ
１３  回転軸
１１１  鉄心
１１３  主コイル
１１４  補助コイル
１２１  ロータ本体
１２２  磁気素子群
３１  駆動回路
３２  整流回路
３３  電圧安定化回路
３４  コントローラ
Ｆｘ  外力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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