(57)【要約】【課題】電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現すること。【解決手段】固定部１２０は、マグネット１６０を周回し、マグネット１６０において極の異なる磁極面からそれぞれ所定間隔を空けて対向するように配置されるコイル１２８と、コイル１２８の外周部分を覆うアウターヨーク１５０とを有する。固定体１２０は、素線を加工してなる弾性材１３０としてのコイルバネを介してマグネット１６０を有する可動体１１０を可動自在に支持する。交流供給部１４０が、コイル１２８に、可動体１２０の共振周波数に略等しい周波数の交流を供給して、可動体１２０を回転往復振動させる。弾性材１３０であるコイルバネは、振動による応力を一様に分散させている。【選択図】図２
2010115439.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を空けて対向して配置された内壁面を有するアウターヨークと、
前記対向する内壁面のそれぞれにエアギャップを介して配置され、且つ、前記内壁面のそれぞれに対向した異なる磁極面を有する永久磁石と、
前記エアギャップに配置され、前記永久磁石を周回するコイルとを備えるアクチュエータであって、
前記永久磁石及び前記コイルのうち一方を備える固定体と、
前記永久磁石及び前記コイルのうち他方を備え、前記磁極面と前記内壁面との対向方向及び前記コイルの巻回軸方向の双方に直交して出力軸が設けられた可動体と、
前記可動体の共振周波数に略等しい周波数の交流を前記コイルに供給する交流供給部と、
一端部側が前記固定体に固定され、他端部側が前記可動体に固定され、前記固定体に前記可動体を、前記出力軸に沿う軸を中心に回転自在に支持する線状の弾性材と、
を有するアクチュエータ。
【請求項２】
前記弾性材は、コイルバネである、
請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記弾性材としてのコイルバネは、巻回部分の軸心を、前記出力軸の軸心と略一致させて、前記固定体と可動体とを連結している、
請求項２記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記弾性材は、前記出力軸と交差する方向に配置される線細工バネである、
請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記可動体は、前記アウターヨークと、前記アウターヨークに非磁性体を介して設けられた前記永久磁石とを備え、
前記固定体は、前記コイルを備える、
請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記可動体は、前記コイルを備え、
前記固定体は、前記アウターヨークと、前記アウターヨークに非磁性体を介して固定された前記永久磁石とを備える、
請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記可動体は、前記固定体に、前記出力軸を中心に回転自在に軸支されている、
請求項１記載のアクチュエータ。
【請求項８】
請求項１記載のアクチュエータと、
前記アクチュエータの出力軸に、当該出力軸と同一軸心上で連結され、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部と、
を有する、
電動歯ブラシ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動歯ブラシ或いは電動音波歯ブラシ等に用いられるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動音波歯ブラシを含む電動歯ブラシでは、往復直線運動により、歯と歯茎の境界部分に斜め（約45度の角度）に当てて左右に振動するバス磨き用の歯ブラシと、軸回りの所定角度範囲で往復（正逆）回転運動して、歯茎から歯に向かって回転させるように動くローリング磨き用の歯ブラシが知られている。
【０００３】
これら歯ブラシの駆動には、通常の軸回り回転を行う回転式ＤＣモータの回転を、運動方向変換機構を介して直線往復運動又は往復回転運動する構造が多く用いられている。また、この構造以外にも、リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動する構造又は、アクチュエータの振動によって駆動源とは別体の共振振動機構を共振させて歯ブラシを往復回転運動する構造が知られている。
【０００４】
リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動させる構造は、特許文献１に示すように、リニア駆動アクチュエータによって、歯ブラシ部に直結する出力軸の軸方向の往復振動を直接発生させてバス磨きを実現している。この構造では、運動変換機構による動力ロスがなく、また高速な振動を行わせることができるものとなっている。
【０００５】
また、アクチュエータと、駆動源とは別体の共振振動機構とを有する構造は、特許文献２に示すように、電磁石及び永久磁石を備える駆動手段によって、レバーアームを備える共振振動機構を励振して、歯ブラシ部に同軸で直結するレバーアームを首振り運動させてローリング磨きを実現している。
【特許文献１】特開２００２−０７８３１０号公報
【特許文献２】特許第３２４３５２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電動歯ブラシでは、ローリング磨きを実現できるとともに、ローリング磨き用歯ブラシを駆動させる駆動部分が収容される柄の部分を極力細くしたいため、歯ブラシの駆動部分の小型化が望まれている。
【０００７】
しかしながら、通常の軸回り回転するモータを用いローリング磨きを実現するためには、モータとは別に当該モータの回転を往復回転運動に変換するための運動方向変換機構が必要となる。また、特許文献１のようリニア駆動アクチュエータを用いローリング磨きを実現するためには、リニア駆動アクチュエータとは別にトルク発生機構（駆動源）が必要となる。
【０００８】
また、特許文献２に示す構造では、駆動源とともに、駆動源とは別の共振振動機構が必要となる。
【０００９】
したがって、従来の構造では、モータ或いはリニア駆動アクチュエータを電動歯ブラシの駆動源としてみた場合、駆動源に加えて、駆動源とは別の運動方向変換機構又はトルク発生機構又は共振振動機構の配置スペースを確保する必要があるので、歯ブラシの小型化には困難であるという問題がある。
【００１０】
さらに、歯ブラシの駆動部分として、モータなどのアクチュエータとは別体の運動方向変換機構といった駆動伝達機構を備える場合、駆動伝達機構では、騒音発生の恐れ及び伝達される動力ロスの発生による効率悪化の恐れがあり、これらの対策も考慮する必要がある。
【００１１】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現できる、小型化のアクチュエータ及び電動歯ブラシを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のアクチュエータは、所定間隔を空けて対向して配置された内壁面を有するアウターヨークと、前記対向する内壁面のそれぞれにエアギャップを介して配置され、且つ、前記内壁面のそれぞれに対向した異なる磁極面を有する永久磁石と、前記エアギャップに配置され、前記永久磁石を周回するコイルとを備えるアクチュエータであって、前記永久磁石及び前記コイルのうち一方を備える固定体と、前記永久磁石及び前記コイルのうち他方を備え、前記磁極面と前記内壁面との対向方向及び前記コイルの巻回軸方向の双方に直交して出力軸が設けられた可動体と、前記可動体の共振周波数に略等しい周波数の交流を前記コイルに供給する交流供給部と、一端部側が前記固定体に固定され、他端部側が前記可動体に固定され、前記固定体に前記可動体を、前記出力軸に沿う軸を中心に回転自在に支持する線状の弾性材とを有する構成を採る。
【００１３】
本発明の電動歯ブラシは、上記構成のアクチュエータと、前記アクチュエータの出力軸に、当該出力軸と同一軸心上で連結され、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部とを有する構成を採る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアクチュエータ１００を示す斜視図である。図２は、同アクチュエータ１００の要部分解斜視図である。
【００１７】
図１及び図２に示すアクチュエータ１００は、可動体１１０と、固定体１２０と、固定体１２０に可動体１１０を可動自在に支持する弾性材１３０と、交流供給部１４０（図２参照）とを有する。可動体１１０は、アウターヨーク１５０と、マグネット１６０と、ヨークホルダ１７１と、回転往復振動伝達シャフトである出力軸１８０とを有し、固定体１２０は、基台１２２と、支持壁部１２４、１２６と、コイル１２８（図２参照）とを有する。
【００１８】
図１に示すアクチュエータ１００では、固定体１２０において、基台１２２の表面中央部に設けられたコイル１２８へ交流供給部１４０から交流電源が供給される。これにより、コイル１２８の内側に配置されたマグネット１６０を有し、かつ、線状の弾性材１３０を介して固定体１２０に支持される可動体１１０は、共振状態で駆動（可動）する。この可動体１１０の可動によって、可動体１１０の出力軸１８０が、所定の角度範囲内で正逆方向（図１の矢印Ｂ方向）に回転し、回転往復振動として外部に出力する。
【００１９】
図３は、同アクチュエータ１００における可動体１１０及び固定体１２０の構成を示す概略断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、アウターヨーク１５０は、ここでは、下方に開口する断面略Ｕ字状をなし、板状の磁性体を折曲することで形成されている。アウターヨーク１５０は、矩形板状のヨーク中央部１５１と、ヨーク中央部１５１の両側辺部からそれぞれ垂下され、互いに対向する側壁部１５２、１５３とを有する。
【００２１】
アウターヨーク１５０のヨーク中央部１５１における裏面の中央部分には、マグネット１６０が、アウターヨーク１５０の対向する側壁部１５２、１５３間にエアギャップが形成されるように、非磁性体１７０を介して取り付けられている。
【００２２】
図３に示すように、マグネット１６０は、ヨーク中央部１５１から垂下するように設けられ、側壁部１５２、１５３のそれぞれの内壁面１５２ａ、１５３ａに対して、互いに異なる磁極を対向させている。
【００２３】
ここでは、マグネット１６０のＳ極側が、アウターヨーク１５０の側壁部１５２の内壁面１５２ａに対向し、Ｎ極側が、アウターヨーク１５０の側壁部１５３の内壁面１５３ａに対向している。
【００２４】
また、マグネット１６０は、アウターヨーク１５０の延在方向の長さに対応した長さを有する直方体であり、底面の外形が同形状の非磁性体１７０を介してヨーク中央部１５１の裏面側に、ヨーク中央部１５１の延在方向に沿って取り付けられている。
【００２５】
このように、マグネット１６０は、アウターヨーク１５０の長手方向に延在する側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａの全面に対して、異なる磁極の面をそれぞれ対向させている。なお、マグネット１６０は、アウターヨーク１５０に、非磁性体１７０を介さずにアウターヨーク１５０において対向する側壁部１５２、１５３間にエアギャップが形成されるように設けても良い。
【００２６】
マグネット１６０とアウターヨーク１５０の側壁部１５２、１５３との間のエアギャップには、マグネット１６０の両側壁面（磁極面）１６０ａ、１６０ｂ、側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａ及びヨーク中央部１５１の裏面とのそれぞれから離間して、マグネット１６０を周回するコイル１２８が配置されている。つまり、側壁部１５２、１５３と、マグネット１６０との間のエアギャップＧ内には、固定体１２０のコイル１２８が非接触で配置されている。
【００２７】
また、マグネット１６０が取り付けられたアウターヨーク１５０は、図１及び図２に示すように、ヨーク中央部１５１における表面でヨークホルダ１７１に固定されている。
【００２８】
図４は、図１で示すＡ−Ａ線矢視縦断面図である。
【００２９】
図２及び図４に示すように、ヨークホルダ１７１は、アウターヨーク１５０の長手方向（出力軸１８０の延在方向に相当）に延在する長尺板状の部材において、長手方向で離間する端部（両側辺部の延在方向で離間する端部）を下方に折曲して側面視コ字状をなしている。ヨークホルダ１７１の前端部には、出力軸１８０が取り付けられた出力軸取付部１７４が接合されている。これにより、ヨークホルダ１７１の前端部から、出力軸１８０は、アウターヨーク１５０の延在方向と同方向に、すなわち、マグネット１６０と側壁部１５２、１５３とが対向する方向と略直交する方向に突出して設けられている。
【００３０】
また、ヨークホルダ１７１の後端部には、支持壁部１２４に接続された線状の弾性材１３０を接続するジョイント部１７２が取り付けられている。ジョイント部１７２には取付穴１７２１が形成され、この取付穴１７２１に弾性材１３０であるねじりコイルバネの他端部１３２を挿入されている。これにより、ジョイント部１７２は、弾性材１３０の他端部１３２とヨークホルダ１７１とを接続している。なお、ジョイント部１７２、出力軸取付部１７４は、非磁性体にすることが望ましい。
【００３１】
出力軸１８０は、出力軸取付部１７４及びヨークホルダ１７１を介してアウターヨーク１５０に固定されることによって、可動体１１０の重心を通る軸線上に位置するように可動体１１０に取り付けられた状態となっている。これにより出力軸１８０は、可動体１１０が回転往復振動する際に、その振動を外部に伝達する。
【００３２】
なお、アクチュエータ１００が電動歯ブラシに用いられる場合、出力軸１８０には、出力軸１８０と同一軸心上で、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結される。これにより歯ブラシ部は出力軸１８０と同様の運動、ここでは回転往復振動であるローリングを行うこととなる。
【００３３】
固定体１２０のコイル１２８は、ここでは、ボイスコイルであり、マグネット１６０の周囲を囲むように巻回されている。具体的には、コイル１２８は、エアギャップ内で、マグネット１６０と側壁部１５２、１５３との対向方向と直交する方向に巻回されている。
【００３４】
コイル１２８は、基台１２２表面に形成された取り付け溝部１２２１（図４参照）内に取り付けられている。基台１２２は、可動体１１０の出力軸１８０の延在方向に沿って長い矩形板状をなし、この基台１２２の長手方向で離間する端辺部（後端部１２２ａ、前端部１２２ｂ）から支持壁部１２４、１２６が立設されている。
【００３５】
支持壁部１２４、１２６は、図１、図２及び図４に示すように、基台１２２の長手方向で離間し、コイル１２８が立設された基台１２２の中央部分よりも上方に突出した前後端部１２２ａ、１２２ｂに配設されている。
【００３６】
支持壁部１２６は、可動体１１０の出力軸１８０が挿通する開口部１２６ａを有し、この開口部１２６ａに出力軸１８０を挿通させて可動体１１０を、出力軸１８０周りに回動自在に支持している。
【００３７】
支持壁部１２４は、可動体１１０のジョイント部１７２との間に介設される弾性材１３０を支持し、この弾性材１３０を介して、支持壁部１２４は可動体１１０を、通常状態では、略水平方向（基台１２２と略平行）に保持しつつ、回転往復動自在に支持にしている。
【００３８】
弾性材１３０は、支持壁部１２４、１２６の対向領域において、可動体１１０を、左右前後方向に変位自在に支持して、可動体１１０を、マグネット１６０及び出力軸１８０のねじり方向に支持している。
【００３９】
図５は弾性材１３０を示す斜視図である。
【００４０】
図５に示すように、弾性材１３０は、弾性変形自在な線状の素線（線状材）により形成されたコイルバネであり、両端部１３１、１３２を平行に屈曲し、中央部に有効コイル部１３３を備えて構成されている。
【００４１】
この一端部１３１は、図２に示す支持壁部１２４の固定ブロック１２４ｃに形成された挿入孔１２４ｂに挿入され、他端部１３２は、ジョイント部１７２に形成された取付穴部１７２１に挿入されている。これにより、弾性材１３０では、有効コイル部１３３以外の部位の周方向及び軸方向への移動が規制された状態で、固定体１２０に可動体１１０を、出力軸１８０に沿う軸を中心に回転自在に支持している。
【００４２】
また、支持壁部１２４には、図４に示すように、可動体１１０側に開口する開口部１２４ａが形成され、この開口部１２４ａには、支持壁部１２４から、支持壁部１２６側に突出するガイドシャフト１２５が取り付けられている。このガイドシャフト１２５において、支持壁部１２４から突出する突起部１２５１は、棒状をなし、弾性材１３０であるコイルバネに一端部側から挿入されている。コイルバネは一端側で、突起部１２５１の基端部側の外周から張り出し、支持壁部１２４の内壁面に当接するフランジ１２５２に当接する。これにより、支持壁部１２４は、ガイドシャフト１２５とともに、弾性材１３０であるコイルバネの一端部１３１側を受けて、コイルバネ（弾性材１３０）の半径方向の移動を規制する。
【００４３】
このように弾性材１３０であるコイルバネは、支持壁部１２４と、ヨークホルダ１７１の後壁部１７１２に取り付けられたジョイント部１７２とに、一端部１３１及び他端部１３２がそれぞれ固定されている。これにより、弾性材１３０であるコイルバネは、支持壁部１２４及びジョイント部１７２との間で、コイルの巻回方向、つまり、ねじり方向に伸縮自在に配置された状態となっている。
【００４４】
このように構成された弾性材１３０を介して、可動体１１０は、ねじり方向に可動自在に支持されている。
【００４５】
可動体１１０のイナーシャＪ、ねじり方向のバネ定数ｋｓｐとした場合、可動体１１０は、固定体１２０に対して、下記式（１）によって算出される共振周波数で振動する。
【００４６】
【数１】
2010115439.tif 000003
本実施の形態のアクチュエータ１００は、交流供給部１４０によって、コイル１２８に可動体１１０の共振周波数ｆ０と略等しい周波数の交流を供給する。これにより、可動体１１０を効率良く駆動させることができる。
【００４７】
可動体１１０及び固定体１２０では、アウターヨーク１５０、マグネット１６０及びコイル１２８が、磁気回路を形成する。
【００４８】
この磁気回路は、図３に示すように、マグネット１６０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）は、コイル１２８が配置されるエアギャップ、アウターヨーク１５０の側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通る。
【００４９】
本アクチュエータ１００における可動体１１０は、弾性材１３０を介して固定体１２０により支持されるバネマス系構造であり、コイル１２８に可動体１１０の共振周波数ｆ０に等しい周波数の交流が供給されると、可動体１１０は共振状態で駆動される。このとき発生する回転往復振動が、可動体１１０の出力軸１８０に伝達される。
【００５０】
アクチュエータ１００は、下記式（２）で示す運動方程式及び下記式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。
【００５１】
【数２】
2010115439.tif 000004
【００５２】
【数３】
2010115439.tif 000005
すなわち、アクチュエータ１００における慣性モーメント、回転角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数、負荷トルクなどは、式（２）を満たす範囲内で適宜変更でき、電圧、抵抗、インダクタンス、逆起電力乗数は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。
【００５３】
本実施の形態のアクチュエータ１００では、可動体１１０を可動自在に支持する弾性材１３０としてコイルバネを用いている。
【００５４】
例えば、可動体１１０を固定体１２０に可動自在に支持する部材として板バネ等の弾性材を用いる場合、可動体の回転角を大きくするに従って、弾性材の歪み（ε）が増加し、応力（σ）と歪み（ε）との関係式σ＝Ｅε（Ｅ：材料の縦弾性係数）によって、弾性材に係る応力も増加する。この増加する応力によって、板バネ等の弾性材において最大の応力値が大きくなると疲労しやすくなる。このため、板バネ自体の交換時期を早めたり、応力を分散させ最大応力値を下げるために板バネに穴・曲げ等の加工を施したりして対応することが考えられる。しかし、板バネ自体を交換する場合、交換頻度が多くなり手間がかかり、板バネに加工を施す場合、その工程が増えることによって、コストの増加及びばね定数のバラツキが発生する恐れがある。また、アクチュエータ１００自体の小径化を考える場合、板バネの配置スペースが減少するため、板バネを加工して応力を分散させることは困難となる。
【００５５】
これに対して、アクチュエータ１００では、可動体１１０を可動自在に支持する弾性材としてコイルバネを用いており、コイルバネが、その軸心を、可動体１１０が共振振動する際の回転中心と略一致させて配置されている。
【００５６】
よって、可動体１１０が共振振動して、回転往復運動を行う場合に回転角が大きくなるに従って増加する応力は、コイルバネの有効コイル部１３３に一様に生ずるようになっている。つまり、共振振動する可動体１１０を支持する弾性材として板ばねを用いる場合と異なり、必要な応力分散の為の特別な形状工夫を行なうことなく応力を均等に分散させることができる。このため、可動体１１０を可動自在に支持する部材として、局部的に応力が集中して最大応力値が高くなることがなく、疲労破壊に強い構造となっている。
【００５７】
また、コイルバネを用いて可動体１１０を支持する構造のため、小径化にも対応しやすく、一般的に使用されているフォーミングマシンを用いて作製することができ、製作コストの低廉化を図ることができる。更に、弾性材１３０であるコイルバネは、実質的にはスラスト方向の荷重を吸収することができ、アクチュエータ１００自体の耐衝撃性も向上させることができる。
【００５８】
次に、アクチュエータ１００の動作を説明する。
【００５９】
図６は、本実施の形態１に係るアクチュエータ１００の動作を説明するための模式図である。なお、図６（ａ）では白抜き矢印でマグネット１６０による磁気回路の磁束の流れを示しているが、図６（ｂ）〜図６（ｄ）では同様の流れであるため、図示省略している。
【００６０】
コイル１２８に交流供給部１４０から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル１２８には、図中矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示す推力が発生する。これにより、コイル１２８を有する基台１２２に、支持壁部１２４及び弾性材１３０と、支持壁部１２６とを介して取り付けられている可動体１１０には、回転重心を軸中心とした回転力が発生する。
【００６１】
アクチュエータ１００の１周期分の動作について説明する。
【００６２】
図６（ａ）に示す向きでコイル１２８に電流が流れる（この方向を順方向電流と呼ぶ）と、マグネット１６０のＳ極面１６０ａに対向するコイル１２８の部分１２８ａには、上向き（アウターヨーク１５０側の方向）に推力Ｆ１が発生し、マグネット１６０のＮ極面１６０ｂに対向するコイル１２８の部分１２８ｂには、下向き（基台１２２側の方向）に推力Ｆ２が発生する。
【００６３】
これにより、図１，図２及び図４に示すように、コイル１２８を有する基台１２２から立ち上がる支持壁部１２４、ガイドシャフト１２５、弾性材１３０及び支持壁部１２６を介して支持された可動体１１０には、相対的に回転する力が発生する。この相対的に回転する力によって、可動体１１０は、図６（ｂ）に示す位置となるように可動する。
【００６４】
図６（ｂ）に示す状態のアクチュエータ１００では、弾性材１３０の復元力により矢印Ｒ１、Ｒ２の反力が発生する。図６（ｂ）に示す状態から図６（ｄ）に示す状態までは、コイル１２８に図６（ａ）とは逆方向の電流が供給される。これにより、可動体１１０は、図６（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態までは、矢印Ｒ１、Ｒ２で示す反力と、矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力とによって、固定体１２０に対して時計回りに回転する。また、可動体１１０は、図６（ｃ）の状態から図６（ｄ）の状態までは、矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力によって、固定体１２０に対して時計回りに回転する。
【００６５】
図６（ｄ）に示す状態のアクチュエータ１００では、弾性材１３０の復元力により矢印Ｒ３、Ｒ４の反力が発生する。図６（ｄ）に示す状態から図６（ａ）に示す状態を経て図６（ｂ）に示す状態までは、コイル１２８に順方向電流が供給される。これにより、可動体１１０は、図６（ｄ）の状態から図６（ａ）の状態までは、矢印Ｒ３、Ｒ４で示す反力と、矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力とによって、固定体１２０に対して反時計回りに回転する。また、可動体１１０は、図６（ａ）の状態から図６（ｂ）の状態までは、矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力によって、固定体１２０に対して反時計回りに回転する。
【００６６】
次に、図６に示す各状態で供給される交流電流について図７を用いて簡単に説明する。
【００６７】
コイル１２８に流れる交流は、図７（ａ）に示すように周波数ｆ０のパルス波でもよいし、図７（ｂ）に示すように周波数ｆ０の正弦波でもよい。
【００６８】
図６（ａ）の状態では、図７に示す時点ｔ１の順方向の電流が供給され、図６（ｂ）の状態では図７の時点ｔ２で示すように電流の向きが切り替えられ、図６（ｃ）の状態では、図７に示す時点ｔ３の逆方向の電流が供給される。また、図６（ｄ）の状態では、図７の時点ｔ４で示すように電流の向きが切り替えられて、図６（ｄ）の状態では、図７に示す時点ｔ５順方向の電流が供給される。これが１周期分の動作であり、このような動作が繰り返されることで、可動体１１０が回転往復振動される。
【００６９】
アクチュエータ１００では、可動体１１０は、回転往復運動つまり回転往復振動を行い、この回転往復振動は出力軸１８０を介して外部に出力される。出力軸１８０に、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結されている場合、歯ブラシ部は回転往復振動してローリング磨きを行うことができる。
【００７０】
このようにアクチュエータ１００は、式（２）、（３）を満たし、式（１）で示す共振周波数を用いた共振現象により駆動する。これにより、アクチュエータ１００では、定常状態において消費される電力は負荷トルクによる損失及び摩擦などによる損失だけとなり、低消費電力で駆動、つまり、可動体１１０を低消費電力で回転往復振動させることができる。以上説明したように、本実施の形態のアクチュエータ１００では、電動歯ブラシ等の回転往復運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現して小型化を図ることができ、更に、回転往復運動を低消費電力で実現することができる。
【００７１】
また、アクチュエータ１００では、可動体１１０は、ボイスコイルであるコイル１２８を用いて駆動するため、磁気吸引力（ディテント力）が発生せず、制御性に優れる。具体的には、可動体１１０の停止時の位置は、弾性材１３０であるコイルバネの復元力によって中心位置に保持されるため、駆動停止時において、電力を損失することがない。
【００７２】
なお、アクチュエータ１００の構成において、マグネット１６０を同形状の磁性体に代え、側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａに、２つのマグネットを異なる磁極面で向かい合うようにそれぞれ配置した磁気回路が考えられる。本実施の形態１のアクチュエータ１００では、マグネット１６０は、アウターヨーク１５０に対して、側壁部１５２、１５３の間に、異なる磁極面をそれぞれの側壁部１５２、１５３に対向するように設け、コイル１２８の内部に配置されることで磁気回路を形成している。本実施の形態１の磁気回路を形成する場合、マグネット１６０を磁性体とし、且つ、複数のマグネットを側壁部１５２、１５３の内壁面に取り付けた構造と比べて、マグネットの個数を減らすことができ、組立性の向上及びコストの削減を図ることができる。なお、アクチュエータ１００を有する電動歯ブラシでも上述した同様の効果を得ることができ、電動歯ブラシ自体の小型化も図ることができる。
【００７３】
（実施の形態２）
図８は、本発明に係る実施の形態２のアクチュエータ１００Ａを示す斜視図であり、図９は同アクチュエータ１００Ａの分解斜視図である。また、図１０は、図８のＣ−Ｃ線矢視縦断面図である。なお、このアクチュエータ１００Ａは、図１に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７４】
アクチュエータ１００Ａは、アクチュエータ１００において、可動体１１０の出力軸１８０を固定体１２０に、軸受１２７を介して回動自在に軸支した構成である。ここでは、アクチュエータ１００の構成において、出力軸１８０と同一軸心で回動自在に軸支している。
【００７５】
すなわち、アクチュエータ１００Ａは、アクチュエータ１００の構成において出力軸１８０が挿通される支持壁部１２６の開口部１２６ａに軸受１２７を取り付けている。支持壁部１２６は、軸受１２７を介して出力軸１８０を、ガイドシャフト１２５と略同一軸心で回動自在に支持している。これにより、可動体１１０の可動運動を伝達して出力する出力軸１８０が、可動体１１０を固定体１２０に軸支させる軸部として機能する。
【００７６】
このようにアクチュエータ１００Ａでは、可動体１１０は、ガイドシャフト１２５に外装された弾性材１３０であるコイルバネと、出力軸１８０で支持壁部１２４、１２６に回動自在に軸支されている。このため、アクチュエータ１００Ａでは、コイル１２８に交流供給部１４０から交流が供給され、固定体１２０に対して出力軸１８０の軸心を中心に安定して図８に示す両矢印Ｂ方向に回転往復振動することとなる。
【００７７】
よって、回転及び軸方向のみ自由度を持ち、アクチュエータ１００Ａ自体の耐衝撃性を向上させるとともに可動体１１０を安定して回転往復振動させることができる。
【００７８】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂを示す斜視図であり、図１２は同アクチュエータ１００Ｂの分解斜視図である。また、図１３は、図１１のＤ−Ｄ線矢視縦断面図である。なお、このアクチュエータ１００Ｂは、図１に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
アクチュエータ１００Ｂでは、アクチュエータ１００Ａの構成において、弾性材１３０であるコイルバネに代えて、線細工バネ体１９０を用いている。
【００８０】
具体的には、図８〜図１０に示すアクチュエータ１００Ａの構成において、弾性材１３０であるコイルバネ、支持壁部１２４、ガイドシャフト１２５及びジョイント部１７２を外して、線細工バネ体１９０を取り付けてなる。
【００８１】
線細工バネ体１９０は、アクチュエータ１００Ｂの後端側で、表面中央部にコイル１２８が立設された基台１２２と、コイル１２８内に所定間隔を空けて配置されたマグネット１６０を有する可動体１１０Ｂのヨークホルダ１７１との間に介設されている。なお、可動体１１０Ｂは、アクチュエータ１００、１００Ａにおける可動体１１０において、ヨークホルダ１７１の後壁部１７１２からジョイント部１７２を外した構成である。
【００８２】
図１４は、本発明の実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂにおける線細工バネ体１９０の背面図である。
【００８３】
図１１〜図１４に示すように、線細工バネ体１９０は、基台１２２に取り付けられる基台固定部１９１と、ヨークホルダ１７１に固定されるヨーク固定部１９２と、基台固定部１９１とヨーク固定部１９２とを接続する弾性変形自在な線状のアーム部１９３とを有する。
【００８４】
図１４に示すように、基台固定部１９１は、ここでは薄板状をなし、基台１２２の後端部１２２ｂに取り付けられる。この基台固定部１９１は、前側で、可動自在に配置された可動体１１０Ｂのヨークホルダ１７１の後壁部１７１２が対向している。
【００８５】
ヨーク固定部１９２は薄板状をなし、アーム部１９３を介して、基台固定部１９１の上方に離間して、且つ、基台固定部１９１よりも前側に配置されている。ヨーク固定部１９２は、前面の中央部に、前方に突出する凸部１９４を備える。ヨーク固定部１９２は、図１３に示すように、凸部１９４を、ヨークホルダ１７１の後壁部１７１２に形成された開口部１７１２ａに挿入することによって、ヨークホルダ１７１の後壁部１７１２に取り付けられている。凸部１９４は、可動体１１０Ｂの回動軸心上に位置し、ヨーク固定部１９２は、回動中心に対して左右対称の位置でヨークホルダ１７１に固定されている。
【００８６】
ヨーク固定部１９２の両側部と、基台固定部１９１の両側部との間に、左右方向にそれぞれ突出するアーム部１９３が架設されている。
【００８７】
アーム部１９３は、弾性変形自在な線状の素線（線状材）により形成されている。アーム部１９３では、一端部側が固定体１２０Ｂの基台１２２に固定され、他端部側が可動体１１０Ｂに固定され、可動体１１０Ｂを固定体１２０Ｂに出力軸１８０に沿う軸（ここでは出力軸１８０の軸心）を中心に回転往復運動自在に支持する。
【００８８】
アーム部１９３は、可動体１１０Ｂが回転往復運動を行う際に、増加する歪みとともに発生する応力を全体的に分散して、アーム部１９３の全体から一様に発生するように線状材を加工してなる。
【００８９】
ここでは、アーム部１９３では、図１４に示すように、基台固定部１９１の両側部から出力軸１８０と交差する方向、ここでは、左右方向にそれぞれ突出する一辺部１９３１の先端から上方に湾曲する湾曲辺部１９３２が連続して設けられている。この湾曲辺部１９３２の上端と、ヨーク固定部１９２の両側部のそれぞれに固定される他辺部１９３３との間には屈曲部１９３４が介設されている。これら湾曲辺部１９３２及び屈曲部の屈曲具合によって、可動体１１０Ｂの駆動時に、アーム部１９３において発生する応力は、一様に分散されている。つまり、アーム部１９３に掛かる応力は、アーム部１９３の全体に分散され、最大応力値は低くなっている。これによりアーム部１９３は、疲労破壊しにくく、高頻度の交換を必要としない。
【００９０】
また、アーム部１９３は、線状材を加工して形成されるため、コスト面で有効なフォーミングマシンによって作成することができる。また、線状材を加工してなるため、小スペースで設置することができ、アクチュエータ１００Ｂ自体の設計の自由度を向上させることができる。例えば、アクチュエータ１００Ｂでは、アクチュエータ１００、１００Ａの構成と比較して、弾性材１３０であるコイルバネ、ガイドシャフト１２５、ジョイント部１７２を必要としないため、部品点数を削減することができ、部品にかかるコストの削減を図ることができる。
【００９１】
また、アクチュエータ１００Ｂでは、アクチュエータ１００、１００Ａの構成と異なり、弾性材１３０であるコイルバネの前後にガイドシャフト１２５及びジョイント部１７２をそれぞれ配置する必要がない。これにより、アクチュエータ１００Ｂは、アクチュエータ１００、１００Ａと比較して、回転軸となる出力軸１８０方向の長さを短くして、一層の小型化を図ることができる。
【００９２】
（実施の形態４）
図１５は、本発明の実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃを示す斜視図であり、図１６は、同アクチュエータの要部分解斜視図である。
【００９３】
本実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃは、アクチュエータ１００、１００Ａとほぼ同様の磁気回路を有しており、上記式（２）、（３）を満たし、可動体１１０ＣのイナーシャＪ、ねじり方向のバネ定数ｋｓｐとした場合、可動体１１０Ｃは、固定体１２０Ｃに対して、上記式（１）によって算出される共振周波数で振動する。なお、このアクチュエータ１００Ｃは、図１に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００９４】
図１５及び図１６に示すアクチュエータ１００Ｃは、固定体１２０Ｃと、可動体１１０Ｃと、固定体１２０Ｃに可動体１１０Ｃを可動自在に支持するコイルバネ１３０と、交流供給部１４０とを有する。
【００９５】
図１６に示すように、アクチュエータ１００Ｃでは、弾性材１３０であるコイルバネを介して固定体１２０Ｃに支持される可動体１１０Ｃの可動によって、可動体１１０Ｃの出力軸１８０が、所定の角度範囲内で正逆方向（両矢印Ｂ方向）に回転し、回転往復振動力を外部に出力する。
【００９６】
図１６に示すように、固定体１２０Ｃは、基台（ベースプレート）１２２Ｃと、支持壁部１２４、１２６Ｃと、アウターヨーク１５０Ｃと、非磁性体（スペーサ）１７０Ｃを介してアウターヨーク１５０Ｃに取り付けられるマグネット１６０と、を有する。
【００９７】
固定体１２０Ｃでは、基台１２２Ｃは、出力軸１８０の延在方向に沿って長い矩形板状をなし、ここでは非磁性体により形成されている。基台１２２Ｃの表面中央部の上方には、可動体１１０Ｃのコイル１２８が配置され、このコイル１２８を覆うように、断面Ｕ字状（コ字状も含む）のアウターヨーク１５０Ｃが基台１２２Ｃに取り付けられている。
【００９８】
また、基台１２２Ｃの長手方向で離間する端辺部から支持壁部１２４、１２６Ｃが立設されている。
【００９９】
支持壁部１２６Ｃは、可動体１１０Ｃの出力軸１８０が回動自在に挿通する開口部１２６ａを有する。
【０１００】
また、支持壁部１２４は、弾性材１３０であるコイルバネを介して可動体１１０Ｃを可動自在に支持している。つまり、支持壁部１２４、１２６Ｃは、出力軸１８０を支持壁部１２６Ｃの開口部１２６ａに挿通させて、弾性材１３０であるコイルバネを介して、可動体１１０Ｃを可動自在に保持している。通常状態では、可動体１１０Ｃは、支持壁部１２４、１２６Ｃ及び弾性材１３０等によって略水平方向（基台１２２Ｃと略平行）に保持される。なお、弾性材１３０を介した可動体１１０Ｃの基台１２２Ｃへの支持構造は、上述した構造と同様である。すなわち、基台１２２Ｃの後端部１２２ａに立設された支持壁部１２４に取り付けたガイドシャフト１２５と、可動体１１０Ｃ側に取り付けたジョイント部１７２との間に弾性材１３０（コイルバネ）が介設されている。これにより、可動体１１０は、弾性材１３０を介して出力軸１８０を中心に回転往復運動自在に支持されている。
【０１０１】
これら支持壁部１２４、１２６Ｃの間に、アウターヨーク１５０Ｃが、可動体１１０Ｃの本体部分を覆うように配設されている。
【０１０２】
アウターヨーク１５０Ｃは、ここでは、断面略Ｕ字状をなし、板状の磁性体を折曲することで形成されている。アウターヨーク１５０Ｃは、矩形板状のヨーク中央部１５１と、ヨーク中央部１５１の両側辺部からそれぞれ垂下され、互いに対向する側壁部１５２、１５３とを有する。ここでは、アウターヨーク１５０Ｃは、支持壁部１２４、１２６の間で、基台１２２Ｃの上方から被せて、可動体１１０Ｃのコイル１２８及びコイルホルダ１７１Ｃを覆う。アウターヨーク１５０Ｃは、基台１２２Ｃによって両側壁部１５２、１５３の先端部間の開口を閉塞され、基台１２２Ｃ及び支持壁部１２４、１２６Ｃとともに可動体１１０Ｃを収容する箱体を形成している。
【０１０３】
アウターヨーク１５０Ｃは、内側に配置される可動体１１０Ｃのコイル１２８と、アウターヨーク１５０Ｃのヨーク中央部１５１の裏面に取り付けられるマグネット１６０とともに磁気回路を構成する。
【０１０４】
図１７は、実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃにおける要部構成を示す概略断面図である。
【０１０５】
マグネット（永久磁石）１６０は、図１７に示すように、アウターヨーク１５０Ｃのヨーク中央部１５１における裏面の中央部分に、アウターヨーク１５０Ｃの対向する側壁部１５２、１５３間にそれぞれエアギャップＧが形成されるように、非磁性体１７０Ｃを介して取り付けられている。
【０１０６】
マグネット１６０は、ヨーク中央部１５１から非磁性体１７０Ｃを介して垂下するように設けられ、側壁部１５２、１５３のそれぞれの内壁面に対して、互いに異なる磁極を対向させている。
【０１０７】
ここでは、マグネット１６０のＳ極側（Ｓ磁極面１６０ａ）が、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２の内壁面に対向し、Ｎ極（Ｎ磁極面１６０ｂ）側が、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３の内壁面に対向している。
【０１０８】
また、マグネット１６０は、アウターヨーク１５０Ｃの延在方向の長さに対応した長さを有する直方体（図１６参照）であり、外形が同形状の非磁性体１７０Ｃを介してヨーク中央部１５１に、当該ヨーク中央部１５１の延在方向に沿って取り付けられている。
【０１０９】
これにより、マグネット１６０は、図１６及び図１７に示すように、アウターヨーク１５０Ｃの長手方向の長さと同様の長さを有し、対向する側壁部１５２、１５３の内壁面の全面に対して、異なる磁極の面をそれぞれ対向させた状態でヨーク中央部１５１に配設されている。
【０１１０】
マグネット１６０とアウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２、１５３との間のエアギャップＧには、マグネット１６０の両側壁面（磁極面）１６０ａ、１６０ｂ、側壁部１５２、１５３の内壁面及びヨーク中央部１５１の裏面とのそれぞれから離間して、可動体１１０Ｃのコイル１２８が配置されている。
【０１１１】
コイル１２８は、コイルホルダ１７１Ｃ、出力軸１８０、ジョイント部１７２とともに、可動体１１０Ｃを構成している。
【０１１２】
コイル１２８は、エアギャップＧ内で、マグネット１６０と側壁部１５２、１５３との対向方向と直交する方向に巻回され、マグネット１６０の周囲を囲むように配置されている。なお、コイル１２８には、実施の形態１と同様に、図１６及び図１７に示す交流供給部１４０から交流電源（交流電圧）が供給される。
【０１１３】
このコイル１２８は、コイルホルダ１７１Ｃに載置されることによって保持されており、コイルホルダ１７１Ｃは弾性材１３０を介して固定体１２０Ｃにより支持されている。
【０１１４】
ここではコイルホルダ１７１Ｃは、図１６に示すように、側面視コ字状に形成され、コイル１２８が載置された底板部１７１１と、底板部１７１１の長手方向（出力軸１８０の延在方向）で離間する端部から立設する前壁部１７１３及び後壁部１７１２とを有する。
【０１１５】
このコイルホルダ１７１Ｃは、ここでは非磁性体で構成されており、前壁部１７１３には、出力軸１８０が直交して取り付けられ、後壁部１７１２には、ジョイント部１７２が取り付けられている。なお、出力軸１８０は、マグネット１６０の異なる磁極面１６０ａ、１６０ｂ（図１７参照）と略平行に、マグネット１６０の略中心に沿って配置されている。
【０１１６】
弾性材１３０は、支持壁部１２４と、後壁部１７１２間に配置され、可動体１１０Ｃを、左右前後方向に変位自在に支持している。この弾性材１３０を介して、可動体１１０Ｃは、基台１２２Ｃとアウターヨーク１５０Ｃとで囲まれる領域内において、固定体１２０Ｃに、出力軸１８の軸を中心に、マグネット１６０及び出力軸１８０のねじり方向に可動自在に支持されている。
【０１１７】
なお、可動体１１０Ｃの出力軸１８０は、図１５及び図１６に示すように、アウターヨーク１５０Ｃの延在方向と同方向で支持壁部１２６Ｃから外方に突出するように設けられている。すなわち、出力軸１８０は、アクチュエータ１００Ｃにおいて、マグネット１６０と側壁部１５２、１５３とが対向する方向と略直交する方向に突出して設けられている。
【０１１８】
このように出力軸１８０は、コイルホルダ１７１Ｃの前壁部１７１３に固定されることによって、可動体１１０Ｃの重心を通る軸線上に位置するように、可動体１１０Ｃに取り付けられた状態となっている。これにより出力軸１８０は、可動体１１０Ｃの本体を構成するコイル１２８及びコイルホルダ１７１Ｃとともに回転往復振動し、その振動を外部に伝達する。
【０１１９】
なお、アクチュエータ１００Ｃが電動歯ブラシに用いられる場合、出力軸１８０には、出力軸１８０と同一軸心上で、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結される。これにより歯ブラシ部は出力軸１８０と同様の運動、ここでは回転往復振動であるローリングを行うこととなる。
【０１２０】
図１７に示すように、固定体１２０Ｃ及び可動体１１０Ｃでは、アウターヨーク１５０Ｃ、マグネット１６０及びコイル１２８が、磁気回路を形成する。
【０１２１】
ここでは、アクチュエータ１００Ｃは、マグネット１６０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）が、コイル１２８が配置されるエアギャップ、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット１６０の対極へと繋がる磁気回路を有する。
【０１２２】
本アクチュエータ１００Ｃにおける可動体１１０Ｃは、アクチュエータ１００の可動体１１０と同様に、弾性材１３０を介して固定体１２０Ｃにより支持されるバネマス系構造で支持されている。可動体１１０Ｃは、交流供給部１４０によってコイル１２８に可動体１１０Ｃの共振周波数ｆ０に等しい周波数の交流が供給されると、可動体１１０Ｃは共振状態で効率よく駆動する。このとき発生する回転往復振動が、出力軸１８０から外部に伝達される。
【０１２３】
なお、アクチュエータ１００Ｃは、上記式（２）で示す運動方程式及び上記式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。このため、アクチュエータ１００と同様に、アクチュエータ１００Ｃにおける慣性モーメント、回転角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数、負荷トルクなどは、式（２）を満たす範囲内で適宜変更でき、電圧、抵抗、インダクタンス、逆起電力乗数は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。
【０１２４】
次に、アクチュエータ１００Ｃの具体的な動作について説明する。
【０１２５】
図１８は、本実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃの動作を説明するための模式図である。なお、図１８（ａ）では白抜き矢印でマグネット１６０による磁束の流れを示しているが、図１８（ｂ）〜図１８（ｄ）では同様の流れであるため、図示省略している。また、図１８（ａ）ではコイル１２８に交流電圧を供給する交流供給部１４０を図示しているが、図１８（ｂ）〜図１８（ｄ）では、図１８（ａ）と同様に図示されるため、省略している。
【０１２６】
コイル１２８に交流供給部１４０から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル１２８には、図中矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示す推力が発生する。これにより、固定体１２０Ｃに可動自在に取り付けられた可動体１１０Ｃには、回転重心を軸中心とした回転力が発生する。
【０１２７】
アクチュエータ１００Ｃの１周期分の動作について説明する。
【０１２８】
図１８（ａ）に示す向きでコイル１２８に電流が流れる（この方向を順方向電流と呼ぶ）と、マグネット１６０のＮ極面１６０ｂに対向するコイル１２８の部分１２８ｂには、上向き（アウターヨーク１５０Ｃ側の方向）に推力Ｆ１が発生する。一方、マグネット１６０のＳ極面１６０ａに対向するコイル１２８の部分１２８ａには、下向き（基台１２２Ｃ側の方向）に推力Ｆ２が発生する。
【０１２９】
これにより、固定体１２０Ｃの基台１２２Ｃから立ち上がる支持壁部１２４、１２６Ｃ（図１６及び図１７参照）及び弾性材１３０を介して支持された、コイル１２８を有する可動体１１０Ｃに回転する力が発生する。可動体１１０Ｃは、コイル１２８の推力Ｆ１、Ｆ２によって、図１８（ｂ）に示す位置となるように反時計回りに可動する。
【０１３０】
図１８（ｂ）に示す状態のアクチュエータ１００Ｃでは、弾性材１３０（図１５及び図１６参照）の復元力により矢印Ｒ１、Ｒ２の反力が発生する。図１８（ｂ）に示す状態から図１８（ｄ）に示す状態までは、コイル１２８に図１８（ａ）とは逆方向の電流が供給される。これにより、可動体１１０Ｃは、図１８（ｂ）の状態から図１８（ｃ）の状態までは、矢印Ｒ１、Ｒ２で示す反力と、矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力とによって、固定体１２０Ｃに対して時計回りに回転する。また、可動体１１０Ｃは、図１８（ｃ）の状態から図１８（ｄ）の状態までは、矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力によって、固定体１２０Ｃに対して時計回りに回転する。
【０１３１】
図１８（ｄ）に示す状態のアクチュエータ１００Ｃでは、弾性材１３０の復元力により矢印Ｒ３、Ｒ４の反力が発生する。図１８（ｄ）に示す状態から図１８（ａ）に示す状態を経て図１８（ｂ）に示す状態までは、コイル１２８に順方向電流が供給される。これにより、可動体１１０Ｃは、図１８（ｄ）の状態から図１８（ａ）の状態までは、矢印Ｒ３、Ｒ４で示す反力と、矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力とによって、固定体１２０Ｃに対して反時計回りに回転する。
【０１３２】
また、可動体１１０Ｃは、図１８（ａ）の状態から図１８（ｂ）の状態までは、矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力によって、固定体１２０Ｃに対して反時計回りに回転する。なお、可動体１１０Ｃは、マグネット１６０を中心に往復回転振動を行うが、弾性材１３０の反力を用いることなく、推力Ｆ１〜Ｆ４によって、図１８に示す示した動作と同様の動作を行うこともできる。
【０１３３】
図１８に示す各状態で可動体１１０Ｃのコイル１２８に供給される交流電流は、図７（ａ）に示すように周波数ｆ０のパルス波でもよいし、図７（ｂ）に示すように周波数ｆ０の正弦波でもよい。
【０１３４】
本実施の形態のアクチュエータにおいて交流供給部１４０から可動体１１０Ｃのコイル１２８に供給される交流の周期は、アクチュエータ１００と同様である。
【０１３５】
図１８（ａ）の状態では、図７に示す時点ｔ１の順方向の電流が供給され、図１８（ｂ）の状態では図７の時点ｔ２で示すように電流の向きが切り替えられ、図１８（ｃ）の状態では、図７に示す時点ｔ３の逆方向の電流が供給される。また、図１８（ｄ）の状態では、図７の時点ｔ４で示すように電流の向きが切り替えられて、図１８（ｄ）の状態では、図７に示す時点ｔ５順方向の電流が供給される。これが１周期分の動作であり、このような動作が繰り返されることで、可動体１１０Ｃが回転往復振動される。
【０１３６】
アクチュエータ１００Ｃでは、可動体１１０Ｃを回転往復運動自在に支持する弾性材１３０をコイルバネとしているため、共振振動する可動体１１０を支持する弾性材として板ばねを用いる場合と異なり、必要な応力分散の為の特別な形状工夫を行なうことなく応力を均等に分散させることができる。このため、可動体１１０を可動自在に支持する部材として、局部的に応力が集中して最大応力値が高くなることがなく、疲労破壊に強い構造となっている。また、小径化にも対応しやすく、一般的に使用されているフォーミングマシンを用いて作製することができ、製作コストの低廉化を図ることができる。更に、コイルバネは、実質的にはスラスト方向の荷重を吸収することができ、アクチュエータ１００自体の耐衝撃性も向上させることができる。
【０１３７】
このように構成されたアクチュエータ１００Ｃは、アクチュエータ１００と同様の作用効果を得ることができる。
【０１３８】
加えて、可動体１１０Ｃは、アウターヨーク１５０Ｃを含まずに、コイル１２８およびコイルホルダ１７１Ｃにより構成している。このため、可動体１１０Ｃの慣性モーメントの大きさは外形に依存せずコイル１２８の形状に依存して決定することができる。コイル１２８の配置はアウターヨーク１５０Ｃの内側にあるため、イナーシャを上昇させる要因になりにくい。よって、アクチュエータ１００Ｃの外形の変更における慣性モーメントの上昇が小さくなるため、設計上の制約がなくなり、アクチュエータ１００Ｃ自体の設計自由度を向上させることができる。
【０１３９】
なお、アクチュエータ１００Ｃを有する電動歯ブラシでも上述した同様の効果を得ることができ、電動歯ブラシ自体の小型化も図ることができる。
【０１４０】
なお、アクチュエータ１００Ｃの構成において、基台１２２Ｃを磁性体で構成してもよい。この構成によれば、アクチュエータ１００Ｃでは、マグネット１６０による磁束の経路が、固定体１２０Ｃにおいて２つ形成される。すなわち、アクチュエータ１００Ｃの磁気回路では、マグネット１６０から発生した磁束が、コイル１２８が配置されるエアギャップを通ってアウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３から、ヨーク中央部１５１を通って、側壁部１５２へ至る。また、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３から、ヨーク中央部１５１とは反対側の基台１２２Ｃを通って側壁部１５２に至る。磁束は、側壁部１５２から、先のエアギャップとは反対側のエアギャップを通って、マグネット１６０の対極へと至る。これにより、磁気回路における磁気飽和が緩和されることになり、コイル１２８に交流供給部１４０から交流電圧を供給した際に発生する可動体１１０Ｃの推力を上昇させることができる。また、アクチュエータ１００Ｃにおいて基台１２２Ｃを磁性体にした場合、可動体１１０Ｃを可動自在に収容した固定体１２０Ｃの外周部分、つまり、マグネット１６０を含む磁気回路が、磁性体であるアウターヨーク１５０Ｃと磁性体である基台１２２Ｃとによって構成されることになる。つまり、アクチュエータ１００Ｃの外表面を磁性体によって形成するため、アクチュエータ１００Ｃにおいて、基台１２２Ｃ、アウターヨーク１５０Ｃ、マグネット１６０及びコイル１２８を含む磁気回路の漏れ磁束を抑制できる。
【０１４１】
（実施の形態５）
図１９は、本発明に係る実施の形態５に係るアクチュエータ１００Ｄの構成を示す分解斜視図である。図２０は、同アクチュエータ１００Ｄにおける可動体１１０Ｄ及び固定体１２０Ｄの構成を示す概略断面図である。なお、このアクチュエータ１００Ｄは、図１５及び図１６に示す実施の形態４に対応するアクチュエータ１００Ｃと同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１４２】
本実施の形態５のアクチュエータ１００Ｄは、実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃの構成において、同様に磁気回路構成を維持させた状態で、マグネット１６０をアウターヨーク１５０Ｃから外して、基台１２２Ｄ側に非磁性体（スペーサ）を介して固定している。そして、コイル１２８を有する可動体１１０Ｃを上下逆にして可動体１１０Ｄを形成し、この可動体１１０Ｄを、弾性材１３０を介して固定体１２０Ｄに、ねじり方向に回転往復振動可能に取り付けたものである。
【０１４３】
具体的には、アクチュエータ１００Ｄは、固定体１２０Ｄと、可動体１１０Ｄと、固定体１２０Ｄに可動体１１０Ｄを、可動体１１０Ｄの出力軸１８０を中心にねじり方向に可動自在に支持する弾性材１３０と、交流供給部１４０とを有する。
【０１４４】
図１９及び図２０に示す固定体１２０Ｄは、基台（ベースプレート）１２２Ｄと、基台１２２Ｄ上に非磁性体（スペーサ）の凸部１７０Ｄを介して取り付けられたマグネット１６０と、マグネット１６０を覆うように基台１２２Ｄに上方から被せて取り付けられるＵ字型のアウターヨーク１５０Ｃと、を有する。また、固定体１２０Ｄは、可動体１１０Ｄの前後側に離間して配置される支持壁部１２４、１２６Ｃを有する。可動体１１０Ｄは、支持壁部１２４のガイドシャフト１２５に外装された弾性材１３０に、ジョイント部１７２を接続し、支持壁部１２６の開口部１２６ａに出力軸１８０を挿通させることで、固定体１２０Ｄに回転往復運動自在に支持されている。
【０１４５】
図２０に示すように、固定体１２０Ｄでは、矩形板状の基台１２２Ｄは、非磁性体により形成され、表面中央部に上方に突出して形成された非磁性体の凸部１７０Ｄを介してマグネット１６０が取り付けられている。
【０１４６】
なお、マグネット１６０は、異なる磁極面と、アウターヨーク１５０Ｃの対向する側壁部１５２、１５３との間にそれぞれエアギャップが形成されるように、非磁性体の凸部１７０Ｂ上に取り付けられている。ここでは、マグネット１６０の磁極面は、上記各実施の形態のマグネット１６０と同様に、出力軸１８０と直交する方向で離間し、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２、１５３と対向する面としている。
【０１４７】
凸部１７０Ｄは、基台１２２Ｄに一体的に形成されており、マグネット１６０と同外形を有する。ここでは、凸部１７０Ｄは、マグネット１６０とともに基台１２２Ｄの長手方向に沿って延在する直方体をなしている。凸部１７０Ｄは、載置されるマグネット１６０を基台１２２Ｄから離間させることによって、マグネット１６０の周囲に位置する可動体１１０Ｄのコイル１２８がマグネット１６０を中心に往復回転可能な領域を確保している。
【０１４８】
このように、基台１２２Ｄから突出する凸部１７０Ｄ上に取り付けられたマグネット１６０に、エアギャップを介して、コイル１２８及びコイルホルダ１７１Ｄの上面部１７１４が被さるように、可動体１１０Ｄは固定体１２０Ｄに配置されている。
【０１４９】
可動体１１０Ｄは、アウターヨーク１５０Ｃの対向する内壁面とマグネット１６０との間に形成されるエアギャップに配置され、且つ、マグネット１６０を周回するコイル１２８と、コイル１２８を保持するコイルホルダ１７１Ｄとにより構成されている。
【０１５０】
コイル１２８は、コイルホルダ１７１Ｄにおいて、長手方向で離間する端部から前壁部１７１３及び後壁部１７１２が垂下された上面部１７１４の裏面に取り付けられている。
【０１５１】
コイルホルダ１７１Ｄは、後壁部１７１２に取り付けられたジョイント部１７２を有し、このジョイント部１７２を介して、固定体１２０Ｄの支持壁部１２４との間に介設された弾性材１３０の他端部１３２が固定されている。また、支持壁部１２６の開口部１２６ａに回動自在に挿通された出力軸１８０は、前壁部１７１３にコイル１２８の軸方向と直交して設けられている。これにより、可動体１１０Ｄは、固定体１２０Ｄに、出力軸１８０を中心にねじり方向に可動自在に取り付けられている。
【０１５２】
なお、コイル１２８には、アクチュエータ１００、１００Ｃと同様に、交流電圧の供給を行う交流供給部１４０によって、振周波数に略等しい周波数の交流が入力される。これにより固定体１２０Ｄに弾性材１３０によって、出力軸１８０のねじり方向に可動自在に支持された可動体１１０Ｄは、固定体１２０Ｄ内においてコイル１２８による推力によって回転往復振動を行う。
【０１５３】
アクチュエータ１００Ｄは、図２０に示すように、マグネット１６０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）が、コイル１２８が配置されるエアギャップＧ、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット１６０の対極へと繋がる磁気回路を有する。なお、図２０において、アクチュエータ１００Ｄの磁気回路における磁束の流れは、白矢印で示している。
【０１５４】
アクチュエータ１００Ｄは、アクチュエータ１００Ｃと同様に、コイル１２８に交流供給部１４０から交流が供給（図７参照）されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル１２８には、図中矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力と、Ｆ１、Ｆ２で示す推力と逆向きの推力が交互に発生する。これにより、コイル１２８には、回転重心である出力軸１８０を軸中心とした回転力が発生し、可動体１１０Ｄは、図１８で示すアクチュエータ１００Ｃのコイル１２８と同様の動作（図１０参照）の動作を繰り返し、回転往復振動する。
【０１５５】
本実施の形態のアクチュエータ１００Ｄでは、アクチュエータ１００Ｃと比較して、マグネット１６０の配置構造が異なるが、磁気回路構成は同様である。よって、上述したアクチュエータ１００、１００Ｃと同様の作用効果を得ることができる。特に、アクチュエータ００Ｂによれば、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現することができる。
【０１５６】
また、アクチュエータ１００Ｄでは、非磁性体の基台１２２Ｄに一体的に形成された凸部１７０Ｂに直接マグネット１６０を配置するため、アクチュエータ１００Ｃと比較して、別体の非磁性体を用いることがなく、部品点数が減少させることができコスト面で有利となる。
【０１５７】
また、組立の際に、平板状の基台１２２Ｄに、基台１２２Ｄの表面から突出する凸部１７０Ｄ上にマグネット１６０を取り付けるため、Ｕ字型アウターヨーク１５０Ｃにおいて窪む内側にマグネット１６０を取り付ける場合と比較して、位置決めや取り付け作業を容易に行うことができる。
【０１５８】
なお、アクチュエータ１００Ｄの構成において、基台１２２Ｄを、凸部１７０Ｄと別体の磁性体で構成し、この磁性体の基台１２２Ｄに凸部１７０Ｄを設けた構成としてもよい。この構成によれば、アクチュエータ１００Ｄでは、マグネット１６０による磁束の経路が、固定体１２０Ｄにおいて２つ形成される。すなわち、アクチュエータ１００Ｄの磁気回路では、マグネット１６０から発生した磁束が、コイル１２８が配置されるエアギャップを通り、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３からヨーク中央部１５１を通り、加えて、側壁部１５３からヨーク中央部１５１とは反対側の基台１２２Ｄを通って、側壁部１５２に至る。この側壁部１５２から反対側のエアギャップを通って、マグネット１６０の対極へと繋がるものとなる。これにより、実施の形態４において基台１２２Ｃを磁性体にした場合と同様の作用効果を得ることができる。
【０１５９】
（実施の形態６）
図２１は、本発明の実施の形態６に係るアクチュエータ１００Ｅの要部分解斜視図であり、図２２は、同アクチュエータ１００Ｅの可動体１１０Ｅ及び固定体１２０Ｅを示す概略断面図である。なお、図２２では、アクチュエータ１００Ｅの磁気回路において、マグネット１６０による磁束の流れを白抜き矢印で示している。
【０１６０】
本実施の形態６に係るアクチュエータ１００Ｅは、アクチュエータ１００、１００Ａと同様の磁気回路を有している。
【０１６１】
アクチュエータ１００Ｅは、上記式（２）、（３）を満たし、可動体１１０ＥのイナーシャＪ、ねじり方向のバネ定数ｋｓｐとした場合、可動体１１０Ｅは、固定体１２０Ｅに対して、上記式（１）によって算出される共振周波数で振動する。なお、このアクチュエータ１００Ｅは、図１５及び図１６に示す実施の形態４に対応するアクチュエータ１００Ｃと同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。このアクチュエータ１００Ｅは、アクチュエータ１００Ｃと同様の磁気回路において、可動体をコイル１２８としたアクチュエータ１００Ｃと異なり、マグネット１６０を可動体として備えた構成としている。
【０１６２】
図２１及び図２２に示すアクチュエータ１００Ｅは、固定体１２０Ｅと、可動体１１０Ｅと、固定体１２０Ｅに可動体１１０Ｅを可動自在に支持する弾性材１３０であるねじりコイルバネ（以下「コイルバネ」という）と、交流供給部１４０とを有する。
【０１６３】
図２１に示すように、アクチュエータ１００Ｅでは、弾性材１３０を介して固定体１２０Ｅに支持される可動体１１０Ｅの可動によって、可動体１１０Ｅの出力軸１８０が、所定の角度範囲内で正逆方向に回転し、回転往復振動として外部に出力する。
【０１６４】
固定体１２０Ｅは、基台（ベースプレート）１２２Ｃと、支持壁部１２４、１２６Ｃと、アウターヨーク１５０Ｃと、アウターヨーク１５０Ｃに取り付けられるコイル１２８とを有する。一方、可動体１１０Ｅは、マグネット（永久磁石）１６０と、弾性材１３０としてのコイルバネを介して支持壁部１２４に支持され、且つ、マグネット１６０を保持するマグネット保持部１７１Ｅと、出力軸１８０とを有する。
【０１６５】
固定体１２０Ｅでは、アウターヨーク１５０Ｃ内において、コイル１２８の内側のエアギャップ内に、可動体１１０Ｅのマグネット１６０が配置されている。アクチュエータ１００では、コイル１２８に交流供給部１４０から交流電源（交流電圧）が入力されることによって可動体１１０Ｅは共振状態で駆動する。なお、供給される交流電流の周期は、各実施の形態と同様（図７参照）であるため、説明は省略する。
【０１６６】
基台１２２Ｃの表面の上方には、可動体１１０Ｅのマグネット１６０が配置され、このマグネット１６０を周回して、コイル１２８が、その外周部で、断面Ｕ字状（コ字状も含む）のアウターヨーク１５０Ｃの対向する内壁面１５２ａ、１５３ａに取り付けられた状態で配置されている。
【０１６７】
また、基台１２２Ｃには、長手方向で離間する端辺部から支持壁部１２４、１２６Ｃが立設されている。なお、基台１２２Ｃに取り付けられる支持壁部１２４、１２６Ｃ、ガイドシャフト１２５、弾性材１３０、ジョイント部１７２及び出力軸１８０を用いて可動体１１０Ｅを固定体１２０Ｅに回転往復振動自在に支持する構成は、アクチュエータ１００Ｃと同様であるため、説明は省略する。
【０１６８】
すなわち、弾性材１３０であるコイルバネでは、一端部１３１は、支持壁部１２４の固定ブロック１２４ｃに形成された挿入孔１２４ｂに挿入され、他端部１３２は、マグネット保持部１７１Ｅの後壁部１７１２に固定されたジョイント部１７２の取付穴部１７２１に挿入されている。これにより、支持壁部１２４は、弾性材１３０を介して、基台１２２Ｃとアウターヨーク１５０Ｃとで囲まれる領域内において、可動体１１０Ｅを出力軸１８０の軸を中心にねじり方向に可動自在に支持する。
【０１６９】
アウターヨーク１５０Ｃは、アクチュエータ１００Ｃの構成と同様に基台１２２Ｃに取り付けられ、支持壁部１２４、１２６Ｃとともに可動体１１０Ｅを収容する箱体を形成している。この箱体の内側、具体的には、アウターヨーク１５０Ｃの対向する側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａには、エアギャップを介して可動体１１０Ｅのマグネット１６０の周囲を囲むように巻回されたコイル１２８が固定されている。
【０１７０】
コイル１２８は、外径部分をアウターヨーク１５０Ｃの両側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａに固定して、内径より内側には、内周部分からエアギャップを介してマグネット１６０が位置するように配置されている。すなわち、コイル１２８の内周部は、マグネット１６０において極の異なる磁極面を含む外周面から、それぞれ所定間隔を空けて対向している。
【０１７１】
また、コイル１２８は、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２、１５３間内において、アウターヨーク１５０Ｃのヨーク中央部１５１及び基台１２２Ｃと、出力軸１８０と略直交する方向に延在する軸を中心にコイル線を巻回して形成された角筒状をなしている。コイル１２８には、交流供給部１４０によって、コイル１２８に可動体１１０Ｅの共振周波数ｆ０と略等しい周波数の交流が供給される。
【０１７２】
このコイル１２８は、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２、１５３の内壁面において、ヨーク中央部１５１側に取り付けられ、マグネット１６０において互いに異なる磁極（磁極面１６０ａ、１６０ｂ）と対向する位置に配置している。
【０１７３】
コイル１２８の内側にエアギャップを介して配置されたマグネット（永久磁石）１６０は、アウターヨーク１５０Ｃの延在方向に沿って長い磁極面１６０ａ、１６０ｂを有する直方体である。マグネット１６０は、支持壁部１２４、１２６Ｃ及び弾性材１３０を介して可動自在に支持されたマグネット保持部１７１Ｅによって、コイル１２８の内径より内側のエアギャップ内で回動自在に保持されている。
【０１７４】
なお、マグネット保持部１７１Ｅは、図２１に示すように、側面視して上方に開口するコ字状に形成されている。マグネット保持部１７１Ｅは、マグネット１６０が載置された矩形板状の底板部１７１５と、底板部１７１５の長手方向（出力軸１８０の延在方向）で離間する端部で立設された前壁部１７１３、後壁部１７１２とを有する。
【０１７５】
また、マグネット保持部１７１Ｅは、ここでは非磁性体で構成されており、前壁部１７１３には、出力軸１８０が直交して取り付けられ、後壁部１７１２には、ジョイント部１７２が、ジョイント部１７２に接続される弾性材１３０であるコイルバネの軸心が、出力軸１８０と略同軸心上に位置するように取り付けられている。出力軸１８０は、マグネット１６０の異なる磁極面１６０ａ、１６０ｂ（図２２参照）と略平行に、マグネット１６０の略中心に沿って配置され、且つ、可動体１１０Ｅの重心を通る軸線上に位置するように、可動体１１０Ｅに取り付けられた状態となっている。
【０１７６】
マグネット保持部１７１Ｅは、マグネット１６０を、コイル１２８と、アウターヨーク１５０Ｃのヨーク中央部１５１の裏面から離間させて、出力軸１８０、１２６を軸にねじり方向に回動自在に保持している。なお、可動体１１０Ｅでは、マグネット保持部１７１Ｅの前壁部１７１３とマグネット１６０との間及び後壁部１７１２とマグネットとの間に、コイル１２８がそれぞれに接することなく配置され、コイル１２８の内側及び外側で可動自在となっている。
【０１７７】
マグネット保持部１７１Ｅにより保持されるマグネット１６０の磁極面１６０ａ、１６０ｂは、コイル１２８を介して、アウターヨークの側壁部１５２、１５３における内壁面の全面に渡って向かい合うように配置されている。
【０１７８】
ここでは、マグネット１６０のＳ極側（Ｓ磁極面１６０ａ）は、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５２の内壁面１５２ａ側に向かっており、Ｎ極（Ｎ磁極面１６０ｂ）側が、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３の内壁面１５３ａ側に向かっている。
【０１７９】
なお、出力軸１８０は、図２１に示すように、アウターヨーク１５０Ｃの延在方向と同方向で支持壁部１２６Ｃから外方に突出するように設けられている。これにより、出力軸１８０は、アクチュエータ１００において、マグネット１６０と側壁部１５２、１５３とがコイル１２８を挟んで向かい合う方向と略直交する方向で、且つ、側壁部１５２、１５３の真ん中から突出して設けられている。
【０１８０】
なお、アクチュエータ１００が電動歯ブラシに用いられる場合、出力軸１８０には、出力軸１８０と同一軸心上で、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結される。これにより歯ブラシ部は出力軸１８０と同様の運動、ここでは回転往復振動であるローリングを行うこととなる。
【０１８１】
図２２に示すように、固定体１２０Ｅ及び可動体１１０Ｅでは、アウターヨーク１５０Ｃ、マグネット１６０及びコイル１２８が、磁気回路を形成する。
【０１８２】
具体的には、アクチュエータ１００Ｅは、マグネット１６０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）が、コイル１２８との間のエアギャップ、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット１６０の対極へと至る磁気回路を有する。
【０１８３】
本アクチュエータ１００Ｅにおける可動体１１０Ｅは、アクチュエータ１００Ｃの可動体１１０Ｃと同様に、弾性材１３０を介して固定体１２０Ｅにより支持されるバネマス系構造で支持されている。可動体１１０Ｅは、交流供給部１４０によってコイル１２８に可動体１１０Ｅの共振周波数ｆ０に等しい周波数の交流が供給されると、可動体１１０Ｅは共振状態で効率よく駆動する。このとき発生する回転往復振動が、可動体１１０Ｅの出力軸１８０に伝達される。
【０１８４】
なお、アクチュエータ１００Ｅは、上記式（２）で示す運動方程式及び上記式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。このため、アクチュエータ１００と同様に、アクチュエータ１００Ｃにおける慣性モーメント、回転角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数、負荷トルクなどは、式（２）を満たす範囲内で適宜変更でき、電圧、抵抗、インダクタンス、逆起電力乗数は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。
【０１８５】
このアクチュエータ１００Ｅにおける可動体１１０Ｅの動作原理は、アクチュエータ１００Ｃと同様であるため詳細な説明は省略する。図２２では、順方向電流を流した際のコイル１２８の推力Ｆ１、Ｆ２と、これらの反作用の力であるマグネット１６０の推力Ｒ１、Ｒ２が示されている。推力Ｒ１、Ｒ２が発生すると可動体１１０Ｅは推力Ｒ１、Ｒ２の方向に可動する。電流の向きが変わると、コイル１２８には、Ｆ１，Ｆ２とは逆の推力が働き、これによりマグネット１６０にＲ１、Ｒ２とは逆向きの推力が働き、可動体１１０Ｅは、Ｒ１、Ｒ２とは逆向きの推力で示す方向に可動する。これら繰り返すことによって、アクチュエータ１００Ｅは、実施の形態１と同様に、可動体１１０Ｅを往復回転振動させる。
【０１８６】
アクチュエータ１００Ｅでは、可動体１１０Ｅは、回転往復運動つまり回転往復振動を行い、この回転往復振動は出力軸１８０を介して外部に出力される。出力軸１８０に、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結されている場合、歯ブラシ部は回転往復振動してローリング磨きを行うことができる。
【０１８７】
このようにアクチュエータ１００Ｅは、上述した式（２）、（３）を満たし、式（１）で示す共振周波数を用いた共振現象により駆動する。よって、アクチュエータ１００Ｅはアクチュエータ１００Ｃと同様の作用効果を得ることができる。
【０１８８】
また、可動体１１０Ｅは、アウターヨーク１５０Ｃ等の大きな構成部材を含まずにマグネット１６０及びマグネット保持部１７１Ｅにより構成している。このため、可動体１１０Ｅの慣性モーメントの大きさは外形に依存せずマグネット１６０の形状に依存して決定することができる。また、マグネット１６０は、可動体１１０Ｅにおいて出力軸１８０の近傍、具体的には、出力軸１８０の略軸線上に重心が位置するように配置されているため、可動体１１０Ｅのイナーシャを上昇させる要因になりにくい。よって、アクチュエータ１００の外形の変更における慣性モーメントの上昇が小さくなるため、設計上の制約がなくなり、アクチュエータ１００自体の設計自由度を向上させることができる。なお、アクチュエータ１００を有する電動歯ブラシでも上述した同様の効果を得ることができ、電動歯ブラシ自体の小型化も図ることができる。
【０１８９】
また、実施の形態６に係るアクチュエータ１００Ｅの構成では、基台１２２Ｃを非磁性体として説明したが磁性体としてもよい。アクチュエータ１００Ｅの構成において基台１２２Ｃを磁性体で形成した場合、マグネット１６０による磁束の経路が、２つ形成される。すなわち、アクチュエータ１００Ｅの構成において基台１２２Ｃを磁性体で形成した場合、マグネット１６０から発生した磁束は、磁極面１６０ｂから、コイル１２８が配置されるエアギャップを経て、アウターヨーク１５０Ｃの側壁部１５３に至る。次いで、側壁部１５３で分岐してヨーク中央部１５１と、ヨーク中央部１５１とは反対側の基台１２２Ｃとを、それぞれを通って、側壁部１５２に至る。そして、磁束は、側壁部１５２から反対側のエアギャップを順に通って、マグネット１６０の対極（磁極面１６０ａ）へと繋がる。これにより、磁気回路における磁気飽和が緩和されることになり、コイル１２８に交流供給部１４０から交流電圧を供給した際に発生する可動体１１０Ｅの推力を上昇させることができる。また、アクチュエータ１００Ｅにおいて、基台１２２Ｃ、アウターヨーク１５０Ｃ、マグネット１６０及びコイル１２８を含む磁気回路の漏れ磁束を抑制できる。
【０１９０】
また、上記各実施の形態におけるアウターヨーク１５０は、マグネット１６０の異なる磁極でそれぞれ対向する内壁面を有し、コイル１２８と、マグネット１６０とで磁気回路を形成すれば、どのように構成してもよく、アウターヨーク１５０全体を断面円弧状に形成してもよいし、ヨーク本体部を円弧状に形成してもよい。
【０１９１】
なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。
【産業上の利用可能性】
【０１９２】
本発明に係るアクチュエータは、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく小型化を実現できる効果を有し、電動歯ブラシ等に用いられる往復回転振動させるアクチュエータとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１９３】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアクチュエータを示す斜視図
【図２】同アクチュエータの要部分解斜視図
【図３】同アクチュエータにおける可動体及び固定体の構成を示す概略断面図
【図４】図１のＡ−Ａ線矢視縦断面図
【図５】弾性材の斜視図
【図６】同アクチュエータの動作を説明するための模式図
【図７】同アウターヨークにおいてコイルに供給される交流の周期を示す図
【図８】本発明に係る実施の形態２のアクチュエータを示す斜視図
【図９】同アクチュエータの分解斜視図
【図１０】図８のＣ−Ｃ線矢視縦断面図
【図１１】本発明の実施の形態３に係るアクチュエータを示す斜視図
【図１２】同アクチュエータの分解斜視図
【図１３】図１１のＤ−Ｄ線矢視縦断面図
【図１４】本発明の実施の形態３に係るアクチュエータにおける線細工バネ体の背面図
【図１５】本発明の実施の形態４に係るアクチュエータを示す斜視図
【図１６】同アクチュエータの要部分解斜視図
【図１７】同アクチュエータにおける要部構成を示す概略断面図
【図１８】本実施の形態４に係るアクチュエータの動作を説明するための模式図
【図１９】本発明に係る実施の形態５に係るアクチュエータの構成を示す分解斜視図
【図２０】同アクチュエータにおける可動体及び固定体の構成を示す概略断面図
【図２１】本発明の実施の形態６に係るアクチュエータの要部分解斜視図
【図２２】同アクチュエータの可動体及び固定体を示す概略断面図
【符号の説明】
【０１９４】
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ  アクチュエータ
１１０、１１０Ｂ、１１０Ｃ、１１０Ｄ、１１０Ｅ  可動体
１２０、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄ、１２０Ｅ  固定体
１２２、１２２Ｃ、１２２Ｄ  基台
１２７  軸受
１２８  コイル
１３０  弾性材
１３１  一端部
１３２  他端部
１４０  交流供給部
１５０、１５０Ｃ  アウターヨーク
１５１  ヨーク中央部
１５２、１５３  側壁部
１５２ａ、１５３ａ    内壁面
１６０  マグネット
１６０ａ、１６０ｂ  磁極面
１７０、１７０Ｃ  非磁性体
１７０Ｂ、１７０Ｄ  凸部
１７１  ヨークホルダ
１７１Ｃ、１７１Ｄ  コイルホルダ
１７１Ｅ  マグネット保持部
１７２  ジョイント部
１８０  出力軸
１９０  線細工バネ体
１９１  基台固定部
１９２  ヨーク固定部
１９３  アーム部
【図１】
2010115439.tif 000006
【図２】
2010115439.tif 000007
【図３】
2010115439.tif 000008
【図４】
2010115439.tif 000009
【図５】
2010115439.tif 000010
【図６】
2010115439.tif 000011
【図７】
2010115439.tif 000012
【図８】
2010115439.tif 000013
【図９】
2010115439.tif 000014
【図１０】
2010115439.tif 000015
【図１１】
2010115439.tif 000016
【図１２】
2010115439.tif 000017
【図１３】
2010115439.tif 000018
【図１４】
2010115439.tif 000019
【図１５】
2010115439.tif 000020
【図１６】
2010115439.tif 000021
【図１７】
2010115439.tif 000022
【図１８】
2010115439.tif 000023
【図１９】
2010115439.tif 000024
【図２０】
2010115439.tif 000025
【図２１】
2010115439.tif 000026
【図２２】
2010115439.tif 000027