(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石からなる固定子と、永久磁石を備えて往復動自在に支持されている可動子とを備えるとともに、可動子の動作を検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて電磁石のコイルへの供給電力を制御する制御手段とを備えて、可動子の下方側に固定子が配設され、固定子の下方側に制御手段が配設されているリニアアクチュエータにおいて、固定子の上端面が可動子における永久磁石に対抗して可動子の往復動方向の中央位置に固定子が位置しており、往復動方向の両端で往復動自在に支持された上記可動子は、制御手段の近傍で且つ上記固定子の側方に配された検出手段に向けて、その往復動方向の端部寄りの部分から下方に向けて被検知部を延出していることを特徴とするリニアアクチュエータ。
【請求項２】
検出手段及び制御手段は固定子が固定されるシャーシ体に夫々取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のリニアアクチュエータ。
【請求項３】
検出手段は、固定子の側方に配設されていることを特徴とする請求項１または２記載のリニアアクチュエータ。
【請求項４】
シャーシ体はその固定子固定部分の近傍に検出手段の位置決め部を備えていることを特徴とする請求項２または３記載のリニアアクチュエータ。
【請求項５】
検出手段は制御手段における回路基板に直結されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかの項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項６】
制御手段における回路基板は検出手段接続部が上方に向けて延設されたものであることを特徴とする請求項５記載のリニアアクチュエータ。
【請求項７】
検出手段から導出されたリード端子の先端が回路基板の検出手段接続部に接続されていることを特徴とする請求項５または６記載のリニアアクチュエータ。
【請求項８】
固定子に設けられた電磁石のコイルの端末がシャーシ体に設けられた位置決め部を介して制御手段の回路基板に接続されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれかの項に記載のリニアアクチュエータ。
【請求項９】
位置決め部はコイル端末が挿通されるテーパ状の孔であることを特徴とする請求項８記載のリニアアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、往復振動を得ることができる振動型のリニアアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
振動型のリニアアクチュエータとしては、特開平２−５２６９２号公報に示されたものがある。これは棒状永久磁石からなる可動子と、Ｕ字形鉄芯の各片に夫々コイルを巻回した固定子とからなる単相同期モータとして形成されたリニアアクチュエータを用いたもので、全波整流回路によって交流周波数の２倍の周波数の直流電圧をコイルに供給して、可動子に往復動を行わせている。この場合、可動子を往復移動させて振動を発生させるにあたり、強い電磁力が必要であるが、可動子をばね支持することでばね振動系として構成し、このばね振動系の固有振動数に同期させて駆動を行えば、駆動に必要なエネルギーの低減を図ることができる。
【０００３】
このために、電磁石又は永久磁石からなる固定子と、永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持されている可動子と、可動子の動作（変位、速度、加速度等）を検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて電磁石のコイルへの供給電力を制御する制御手段とからなるものが提供されている。この場合、可動子の振幅が何らかの原因で変化しても、検出手段によってこの振幅変化を検出することができる上に、この振幅変化に応じた電力供給により、振幅の一定化を図ることができるものであり、安定した振幅の往復振動を確実に得ることができる
このような検出手段及び制御手段を備えたリニアアクチュエータの一例を図６に示す。このリニアアクチュエータは往復式電気かみそり用の駆動源として形成されたもので、固定子１と可動子２とフレーム３とから構成されて、シャーシ体７に電源としての電池８と共に固定されている。
【０００４】
固定子１は、磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したＥ字形ヨーク１０と、このヨーク１０の中央片に巻回されたコイル１１とからなるものとして形成されてシャーシ体７の上端部に固定されている。
フレーム３は上記固定子１が固着された断面Ｕ字形に構成されたもので、その両側片間に可動子２が配設されている。
【０００５】
可動子２はそのフレーム３に板ばね４，４を介して連結されることで、図中の左右方向に往復動自在とされているもので、下面には永久磁石２０が固着されている。永久磁石２０は、固定子１に所定のギャップを介して上下に対向するとともに、可動子２の往復動方向に着磁されていることから、固定子１のコイル１１に流す電流の方向に応じて、板ばね４を撓ませつつ左右に移動するものであり、コイル１１に流す電流の方向を適宜なタイミングで切り換えることによって、可動子２に往復振動を行わせることができる。
【０００６】
また、上記フレーム３には、可動子２の動作を検出するためのセンサ３９がホルダ３８を介して取り付けられている。磁気的センサあるいは光学的センサで形成された該センサ３９によって検出される可動子２の動作（位置あるいは速度あるいは加速度等）検出結果は、シャーシ体７に取り付けられた制御回路基板７０に実装されている制御回路が設けられた制御回路に送られ、制御回路はセンサ３９の出力に応じてコイル１１に流す電流を制御することで、可動子２に適切な往復動を行わせる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のものでは、センサ３９が固定子１よりも上方位置にあり、制御回路が実装された制御回路基板７０が固定子１よりも下方位置にあるために、センサ３９と制御回路基板７０とはリード線７９の引き回しによって接続しているが、このように長いリード線７９を引き回した場合、ノイズがのって誤動作を起こす可能性が高い。また組立の都合上、コネクタ７８を介して接続としなくてはならず、リード線７９やコネクタ７８のためにコストが高くなる。
【０００８】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは検出手段による可動子の動作検出結果に基づいて制御を行うものにおいて、ノイズに対する信頼性が高い上にコストも安く、さらには精度良く組み立てることができるリニアアクチュエータを提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、磁石からなる固定子と、永久磁石を備えて往復動自在に支持されている可動子とを備えるとともに、可動子の動作を検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて電磁石のコイルへの供給電力を制御する制御手段とを備えて、可動子の下方側に固定子が配設され、固定子の下方側に制御手段が配設されているリニアアクチュエータにおいて、固定子の上端面が可動子における永久磁石に対抗して可動子の往復動方向の中央位置に固定子が位置しており、往復動方向の両端で往復動自在に支持された上記可動子は、制御手段の近傍で且つ上記固定子の側方に配された検出手段に向けて、その往復動方向の端部寄りの部分から下方に向けて被検知部を延出していることに特徴を有している。
【００１０】
可動子から下方へ被検知部を延出することで可動子の位置に検出手段を配置しなくても可動子の動作検出を行えるようにしたものであり、このために制御手段と検出手段との間の距離を短くすることができ、ノイズがのりやすい長いリード線が不要となったものである。
検出手段及び制御手段は固定子が固定されるシャーシ体に夫々取り付けられたものとしておくのが好ましい。
【００１１】
また検出手段は、固定子の側方に配設しておくのがデッドスペースの有効利用ともなる。
上記シャーシ体はその固定子固定部分の近傍に検出手段の位置決め部を備えたものとしておくのが好ましい。
検出手段は制御手段における回路基板に直結したものとするのが良い上に、この場合、制御手段における回路基板は検出手段接続部が上方に向けて延設されたものとしておくのがよい。検出手段から導出されたリード端子の先端を回路基板の検出手段接続部に接続するのも好ましい。
【００１２】
固定子に電磁石が設けられたものでは、該電磁石のコイルの端末がシャーシ体に設けられた位置決め部を介して制御手段の回路基板に接続しておくとよい。該位置決め部にはコイル端末が挿通されるテーパ状の孔を好適に用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例を図１〜図３に示す。往復式電気かみそり用の往復振動源として形成された図示のリニアアクチュエータは、固定子１と可動子２（図中では２つの可動子２１，２２）、そしてフレーム３とから構成されたもので、電源である電池８，８が一面に固着されているシャーシ体７の上端部に配設されている。
【００１４】
固定子１は、磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したＥ字形ヨーク１０と、このヨーク１０の中央片に巻回されたコイル１１とからなるもので、シャーシ体７上端の幅方向中央部から上方に突設された係合壁７１，７１とヨーク１０外面との係合によってシャーシ体７に固定されている。そして固定子１には断面Ｕ字形に形成されたフレーム３が固定されている。
【００１５】
２種の可動子２１，２２は、いずれも下面側にバックヨーク及び永久磁石（図示せず）が固着されたもので、可動子２１は平面形状が口字形に構成されてバックヨークと永久磁石は両側片の各下面に設けられている。図中２４は被駆動体２３に一体に設けられるとともに往復式電気かみそりにおける内刃が連結される連結部である。可動子２２は可動子２１の両側片間に配設されるとともに可動子２１の上面開口から連結部２４を上方に突出させたものとなっている。
【００１６】
そして上記両可動子２１，２２は、その両端が前記フレーム３に板ばね４，４を介して連結される。ここにおける板ばね４は、上端側が支持板４０を介してフレーム３に固定され、下端側が、可動子２１，２２に連結されたもので、可動子２２に連結される中央の板ばね部４１と、可動子２１に連結される左右一対の板ばね部４２，４２とから形成されている。両可動子２１，２２はフレーム３から吊り下げられた形態で支持されているものである。
【００１７】
このように構成されたリニア振動モータにおいて、可動子２に設けられた永久磁石は、前記固定子１に所定のギャップを介して上下に対向するとともに、可動子２の往復動方向に着磁されていることから、固定子１のコイル１１に流す電流の方向に応じて、板ばね４を撓ませつつ左右に移動するものであり、コイル１１に流す電流の方向を適宜なタイミングで切り換えることによって、可動子２に往復振動を行わせることができる。また、可動子２１に設けた永久磁石の磁極の並びと、可動子２２に設けた永久磁石の磁極の並びとを逆としているために、両可動子２１，２２は位相が１８０°異なる往復振動を行うものとなっている。
【００１８】
上記電流方向の切り換えは可動子２の動作の検出手段であるセンサ３９の出力に応じて行っているのであるが、該センサ３９は光学的センサで形成されて固定子１の側方に配設されている。すなわちシャーシ体７の上端から取付部７２を上方に突設するとともに、上記係合壁７１の隣接位置にある該取付部７２の片面に設けた凹所にセンサ３９をはめ込んで図４に示すように取付部７２のフック７３をセンサ３９に係止させることによって、センサ３９の固定と同時にセンサ３９の上下左右及び奥行き（図４中の左右方向）の位置決めを行っている。
【００１９】
また、シャーシ体７の裏面側に固定された制御回路基板７０は、上記取付部７３の背面に沿って上方側へと延設された接続部７５を備えており、上記センサ３９の背面から突出するリード端子７７は、上記接続部７５に直接接続されている。この時、接続部７５の表面にセンサ３９が接しておらず、取付部７２におけるリード端子７７が挿通される孔は余裕を持った内径となっていることもあって、リード端子７７と接続部７５との接続に起因する機械的ストレスはリード端子７７によって吸収される。
【００２０】
ところで、上記センサ３９が配された固定子１の側方位置は、該リニアアクチュエータの構造上、デッドスペースとなっている位置であるために、センサ３９をこの位置に配置するために新たなスペースを確保する必要がなく、しかも固定子１の位置決め固定のための係合壁７１と、センサ３９の保持のための取付部７２とが共にシャーシ体７に設けられている上に、両者は隣接した位置にあるために、相対的な位置精度が非常に良いものとなっている。
【００２１】
また、固定子１におけるコイル１１の端末も、図５に示すように、シャーシ体７に形成された位置決め用の孔７７を通じて制御回路基板７０に接続されている。制御回路基板７０への接続を的確に且つ簡便に行えるものであり、殊に孔７７を図５(b)に示すようにテーパ状のものとしておけば、端末を孔７７に挿通することがさらに容易となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、磁石からなる固定子と、永久磁石を備えて往復動自在に支持されている可動子とを備えるとともに、可動子の動作を検出する検出手段と、該検出手段の出力に応じて電磁石のコイルへの供給電力を制御する制御手段とを備えて、可動子の下方側に固定子が配設され、固定子の下方側に制御手段が配設されているリニアアクチュエータにおいて、固定子の上端面が可動子における永久磁石に対抗して可動子の往復動方向の中央位置に固定子が位置しており、往復動方向の両端で往復動自在に支持された上記可動子は、制御手段の近傍で且つ上記固定子の側方に配された検出手段に向けて、その往復動方向の端部寄りの部分から下方に向けて被検知部を延出しているものであり、このために可動子の位置に検出手段を配置しなくても可動子の動作検出を行えるものであって、制御手段と検出手段との間の距離を短くすることができ、従ってノイズに強くて信頼性の高いものを得ることができる。また長いリード線やコネクタが不要となるために、コストも下げることができる。加えるに、固定子及び可動子が上記配置となっているものでは、固定子の側方位置はデッドスペースとなってしまうが、このデッドスペースに検出手段及び被検知部を位置させることになるために、これらを制御手段の近傍に配置するために新たなスペースを確保しなくてもよいものである。
【００２３】
検出手段及び制御手段は固定子が固定されるシャーシ体に夫々取り付けられたものとしておくのが好ましい。シャーシ体を基準にして精度良く組み立てることができる。
また検出手段は、固定子の側方に配設しておくのがデッドスペースの有効利用ともなり、該リニアアクチュエータの小型化を図ることができる。
【００２４】
上記シャーシ体はその固定子固定部分の近傍に検出手段の位置決め部を備えたものとしておくと、検出手段と固定子との相対位置精度を高くすることが容易となる。
検出手段は制御手段における回路基板に直結したものとするのがコストの点及び信頼性の点で好ましい結果を得ることができる。
【００２５】
この時、制御手段における回路基板は検出手段接続部が上方に向けて延設されたものとしておくと、センサ用の別基板を設ける必要がなくてコストを下げることができる。
検出手段と接続部との接続は、検出部から導出されたリード端子の先端を接続部に接続することで、センサにかかるストレスをリード端子で吸収することができるものとなる。
【００２６】
固定子に電磁石が設けられたものでは、該電磁石のコイルの端末がシャーシ体に設けられた位置決め部を介して制御手段の回路基板に接続しておくことで、組み立てを簡単に行うことができる。
特に位置決め部としてコイル端末が挿通されるテーパ状の孔を用いると、さらに組み立てが簡単且つ確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の斜視図である。
【図２】同上の破断側面図である。
【図３】同上の側面図である。
【図４】同上のセンサ取付部の断面図である。
【図５】同上のコイル端末の接続部を示すもので、(a)(b)は夫々異なる例における分解断面図である。
【図６】従来例の背面図である。
【符号の説明】
１  固定子
２  可動子
３  フレーム
２９  被検知片
３９  センサ
７０  制御回路基板
【図１】
0003658983.tif 000002
【図２】
0003658983.tif 000003
【図３】
0003658983.tif 000004
【図４】
0003658983.tif 000005
【図５】
0003658983.tif 000006
【図６】
0003658983.tif 000007