(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動されて動くように設置される機能的要素と、リニアモーターとを備え、前記リニアモーターは前記機能的要素を駆動するように配置される、電動デバイスであって、
前記電動デバイスは電動口腔衛生デバイスであり、
前記リニアモーターは、
基本的に長手方向に沿って直線的振動を駆動されるように設置される電機子と、
前記電機子に設けられた永久磁石配列であって、平坦に形成された端面であって、前記電機子の前記長手方向に沿って延びる端面を含む永久磁石配列と、
前記永久磁石配列の前記端面に対向する端面を含む固定子と、
それぞれが前記長手方向に対して垂直に配置される、少なくとも第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリと、を備え、
前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリのそれぞれは、平坦な板ばねの少なくとも１つにより実現され、
前記平坦なばねは、内側締結部と、外側締結部と、該内側締結と該外側締結部とを接続するばねアームとからなり、特に、前記平坦な板ばねは、前記内側締結部と、前記ばねアームと、前記外側締結部と、が互いに一体になるように１枚の薄板によって構成されており、前記ばねアームは、前記内側締結部のエリアの中心の周りにらせん状をなしており、前記平坦な板ばねは、その拡張平面においては、前記板ばねの幅と、該幅を計測する向きとは垂直な向きで計測される、前記平坦な板ばねの高さとの比率が、１．３３以上となるような偏円形であり、
前記ばねアームが、前記内側締結部の前記エリアの中心の周りに、３６０°の角度範囲にわたってらせん状をなす、電動デバイス。
【請求項２】
駆動されて動くように設置される機能的要素と、リニアモーターとを備え、前記リニアモーターは前記機能的要素を駆動するように配置される、電動デバイスであって、
前記電動デバイスは電動口腔衛生デバイスであり、
前記リニアモーターは、
基本的に長手方向に沿って直線的振動を駆動されるように設置される電機子と、
前記電機子に設けられた永久磁石配列であって、平坦に形成された端面であって、前記電機子の前記長手方向に沿って延びる端面を含む永久磁石配列と、
前記永久磁石配列の前記端面に対向する端面を含む固定子と、
それぞれが前記長手方向に対して垂直に配置される、少なくとも第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリと、を備え、
前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリのそれぞれは、平坦な板ばねの少なくとも１つにより実現され、
前記平坦なばねは、内側締結部と、外側締結部と、該内側締結と該外側締結部とを接続するばねアームとからなり、特に、前記平坦な板ばねは、前記内側締結部と、前記ばねアームと、前記外側締結部と、が互いに一体になるように１枚の薄板によって構成されており、前記ばねは、前記ばねの拡張平面において、前記ばねを包含する最も小さい長方形にはめ込むと、該長方形はその幅と高さの比率が、１．３３以上であるように形成され、
前記ばねアームが、前記内側締結部の前記エリアの中心の周りに、３６０°の角度範囲にわたってらせん状をなす、電動デバイス。
【請求項３】
前記内側締結部の前記エリアの中心は、前記ばねの高さに対して非対称に、かつ前記ばねの幅に対して対称に位置する、請求項１または２に記載の電動デバイス。
【請求項４】
前記外側締結部の前記エリアの中心は、前記ばねの幅に対して非対称に位置する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電動デバイス。
【請求項５】
前記ばねアームが、前記ばねアームの中心線に垂直に計測したアーム幅であって、前記ばねアームの全長にわたって変化するアーム幅を有し、前記ばねアームが基本的にまっすぐに延びている領域における前記アーム幅と比べると、前記ばねアームが曲がる２つの基本的に対向するばねアーム部における前記アーム幅がより大きい、請求項１から４のいずれか１項に記載の電動デバイス。
【請求項６】
前記リニアモーターは、
前記長手方向に沿って直線的振動をするように設置され、前記電機子に対して対向振動するように意図されている補助質量ユニットと、
それぞれが前記長手方向に対して垂直に配置される、少なくとも第１補助質量設置ばねアセンブリ及び第２補助質量設置ばねアセンブリと、を更に備え、
前記第１補助質量設置ばねアセンブリ及び前記第２補助質量設置ばねアセンブリのそれぞれは、請求項１から５のいずれか１項に記載の前記電動デバイスの前記平坦な板ばねの少なくとも１つにより実現され、更に選択的に、前記第１補助質量設置ばねアセンブリまたは前記第２補助質量設置ばねアセンブリは、請求項１から５のいずれか１項に記載の前記電動デバイスの前記平坦な板ばねの少なくとも２つの積み重ねであり、前記第１補助質量設置ばねアセンブリ及び前記第２補助質量設置ばねアセンブリは、長手方向に互いに整列し、前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリと整列する位置にある、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動デバイス。
【請求項７】
前記電機子が、前記第１電機子設置ばねアセンブリの前記少なくとも１つの平坦な板ばねの前記内側締結部に固定的に接続され、かつ前記第２電機子設置ばねアセンブリの前記少なくとも１つの平坦な板ばねの前記内側締結部に固定的に接続されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の電動デバイス。
【請求項８】
前記第１電機子設置ばねアセンブリの前記少なくとも１つの平坦な板ばねの前記外側締結部及び前記第２電機子設置ばねアセンブリの前記少なくとも１つの平坦な板ばねの前記外側締結部は、前記リニアモーターの前記固定子に対して固定的に接続されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の電動デバイス。
【請求項９】
前記機能的要素は、前記長手方向に対して角度が付いた回転軸線の周りに回転振動を駆動されるように設置され、歯車が前記リニアモーターと前記機能的要素との間に配置される、請求項１から８のいずれか一項に記載の電動デバイス。
【請求項１０】
前記リニアモーターが、少なくとも約５ニュートンの最大駆動力時に、中心位置の周りで約±０．５ｍｍから約±１．５ｍｍの範囲内の振動ピーク振幅を、選択的に、少なくとも約５．５ニュートンの最大駆動力時に、中心位置の周りで約±１．０ｍｍの振動ピーク振幅を、提供するよう設計されている、請求項１から９のいずれか一項に記載の電動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモーター（すなわち、直線的で往復的な運動又は振動的な運動を提供するための共振ばね−質量モーター）に関し、特に、そのようなリニアモーターにおいて、復元力を提供するためのばねに関する。更に本発明は、そのようなリニアモーターを備える電動デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ケーシングと、ケーシングに設けられ直線的振動をする電機子と、電機子を振動運動させるように駆動するためのコイルを備えた固定子と、振幅制御スピンドルと、を備え、電機子がその一端をコイルばねによりケーシングに対して付勢され、振幅制御スピンドルがその一端を、コイルばねでケーシンに対して付勢され、電機子の他端がコイルばねにより振幅制御スピンドルの他端に対して付勢されているようなリニアモーターが知られている。特に、振幅制御スピンドルは、電機子の振幅を吸収又は増加するために用いられている。米国特許出願公開第２００４／１３０２２１  Ａ１号が、そのようなモーターについて一般的に論じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００４／１３０２２１  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の目的の１つは、リニアモーター用のばねと、リニアモーターと、そのようなリニアモーターを備えた電動デバイスを提供することにあり、周知のリニアモーター及び電動デバイスに対して改善されているか、又は少なくことも、代替的な設計を提供するようなそれらを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
少なくとも１つの態様によれば、提供されるのは、リニアモーター用の平坦な板ばねであって、該ばねは、内側締結部と、外側締結部と、該内側締結と該外側締結部とを接続するばねアームとからなり、特に、前記平坦な板ばねは、前記内側締結部と、前記ばねアームと、前記外側締結部と、が互いに一体になるように１枚の薄板から作られており、前記ばねアームは、前記内側締結部のエリアの中心の周りにらせん状をなしており、前記平坦な板ばねは、その拡張平面においては、前記板ばねの幅と、該幅を計測する向きとは垂直な向きで計測される、前記平坦な板ばねの高さとの比率が、少なくとも約１．３３となるような偏円形である。
【０００６】
少なくとも１つの態様によれば、提供されるのは、リニアモーターであって、該リニアモーターは、基本的に長手方向に沿って直線的振動を駆動されるように設置される電機子と、それぞれが前記長手方向に対して垂直に配置される、少なくとも第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリと、を備え、前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリのそれぞれは、前記請求項のいずれか１項に記載の平坦な板ばねの少なくとも１つにより実現され、更に選択的に、少なくとも前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリは、本開示で提案されるような平坦な板ばねの少なくとも２つの積み重ねであり、前記第１電機子設置ばねアセンブリ及び前記第２電機子設置ばねアセンブリは、長手方向に互いに整列するような位置にある。
【０００７】
少なくとも１つの態様によれば、提供されるのは、電動デバイスであって、該電動デバイスは、本開示で提案されるようなリニアモーターを有し、前記リニアモーターが電動デバイスの機能的要素を駆動するように配列される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示で提案される平坦な板ばね、リニアモーター、及びそのようなリニアモーターを備えた電動デバイスは、例示的実施形態の詳細な説明と、図面を参照することによって、より明瞭に説明される。図中、
【図１】本開示で提案されるようなリニアモーターにおいて用いられるような板ばねの例示的実施形態を示す図である。
【図２】本開示に係るリニアモーターの例示的実施形態の長手方向の断面図を示す。
【図３】図３に示すリニアモーターを、Ａ−Ａ線により示される平面に沿って切った断面図を示す。
【図４】リニアモーターにより提供され得る最大駆動力Ｆと直線的振動の最大振幅Ａとを示すグラフを示し、グラフ中曲線Ｍは、本開示に係るモーターに関連する曲線である。
【図５】本開示に係るリニアモーターを備え得る電動デバイスの例示的実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の本文は、本開示の多種多様な実施形態の大まかな説明を示す。この説明は、単に例示的なものとして解釈されるものであり、また、考えられる全ての実施形態を説明することは不可能でないとしても非実用的であるので、考えられる全ての実施形態を説明するものではない。本明細書に述べられる任意の機構、特性、構成要素、組成物、成分、生成物、工程、又は方法は、省略してもよく、本明細書に述べられる他の任意の機構、特性、構成要素、組成物、成分、生成物、工程、若しくは方法と組み合わせるか、又はこれらと全体的若しくは部分的に置き換えることができることは理解されるであろう。最新の技術、又は本特許の出願日以降に開発された技術のいずれかを使用して、非常に多くの代替実施形態を実施することができるが、このような実施形態はやはり、本請求項の範囲内に含まれることになる。本明細書において引用する刊行物及び特許はすべて、本明細書に援用するものである。
【００１０】
実施形態は、電動歯ブラシなどの電動口腔衛生デバイスに関連して本明細書に記載されるが、実施形態は、それらに限定されない。本明細書に開示される実施形態は、電動舌クリーナー、電動マッサージ機、及び他の多数の用途においてなど、幅広く多様な用途において実施することができる。
【００１１】
いくつかの実施形態においては、本明細書に係るリニアモーターは、基本的に長手方向に沿って直線的振動を駆動されるように設置される電機子と、基本的に長手方向に沿って直線的振動をするように設置される補助質量と、を有する。補助質量は、電機子によって生み出された振動が、補助質量に、電機子の振動を相殺する対向振動をさせるように、（例えば、ハウジング又は支持構造体のような共通のベースに設置されることを通じて）電機子と機能的に結合される。
【００１２】
当該技術において周知のように、補助質量が駆動される電機子と機能的に結合されているリニアモーターにおいては、補助質量は、リニアモーターによりハウジングに伝わる振動を全体的に減少させるために設置される。追加的又は代替的に、補助質量からハウジングに伝わる振動は、電機子からハウジングに伝わる振動を、少なくともある一定の程度、そして理想的には完全に相殺し得る。このような効果は、電機子と補助質量とが、逆の振幅を持つ（すなわち、約１８０°の位相シフトを有する）時に、とりわけ見られる。いくつかの実施形態においては、電機子は、少なくとも、第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリによって設けられる。第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリのそれぞれは、電機子が直線的な動作をするように駆動される長手方向に、垂直な平面内を延びる。そして追加的又は代替的に、補助質量は、少なくとも、第１補助質量設置ばねアセンブリ及び第２補助質量設置ばねアセンブリによって設けられる。第１補助質量設置ばねアセンブリ及び第２補助質量設置ばねアセンブリのそれぞれは、長手方向に垂直な平面内を延びる。少なくとも、第１電機子設置ばねアセンブリ及び第２電機子設置ばねアセンブリは、同じ形と向きを有し、長手方向から見ると重なっている（すなわち、長手方向に整列している）。リニアモーターのばねアセンブリのそれぞれは、少なくとも１つの、本開示に係る平坦な板ばねを含み、又は、少なくとも１つのそのような板ばねを積み重ねたものを有する場合がある。
【００１３】
いくつかの実施形態においては、電機子の質量及び補助質量の質量は、ほぼ等しくなるように選択される。例えば、両者の質量の差が、１０％以下に、好ましくは５％以下に、より好ましくは２％以下に、更により好ましくは、１％以下になるようにする。いくつかの実施形態においては、補助質量の質量と電機子の質量は等しくなっている。
【００１４】
いくつかの実施形態においては、本明細書に係るリニアモーターは、基本的に長手方向に沿って直線的振動を駆動されるように設置される電機子と、長手方向と平行な第１長手方向軸線に沿って、直線的振動をするように電機子によって駆動される駆動軸と、を有する。電機子は長手方向軸線に対して非対称に配置されており、２つの対向する端部と、１つの中央部と、２つの接続部と、を有する。２つの対向する端部は長手方向軸線に沿って延びている。１つの中央部は、永久磁石配列を含み、第１長手方向軸線からはずれているものの、長手方向に延びている。２つの接続部のそれぞれは、対応する１つの端部を中央部に接続している。
【００１５】
そのような特定の設計のリニアモーターは、リニアモーターの構造物の利用可能な容積を巧みに使用する。特に、電機子が、それぞれ締結部を中央エリアに有する板ばねアセンブリにより設けられる場合には、電機子に対向してのみ配置される固定子に、構造物の最大の容積を使わせるためには、電機子の中央部は締結位置の中央軸線から縮退する必要がある。電機子の中央部の後側は、リニアモーターのハウジングに、可能な限り近付けられているとよい。電機子の端部は、ばねアセンブリの内側締結部に締結されている必要がある。また、接続部は端部を、縮退した中央部に接続する。
【００１６】
本開示における「ばねアセンブリ」という用語は、本開示で提案されるような共振型リニアモーターのあらゆるばねアセンブリを意味するように用いられる。すなわち、この用語は、少なくとも第１電機子設置ばねアセンブリ、又は少なくとも、第１補助質量設置ばねアセンブリを含んでいてよい。ばねアセンブリのそれぞれは、少なくとも１つの、本開示に係る平坦な板ばね、又は、少なくとも２つのそのような平坦な板ばねを積み重ねたものによって実現され得る。休止状態では（すなわち、変形されていない時は）、平坦な板ばねは平面状であり、それゆえに平坦上に広がっている（ただし、板ばね又は板バネを積み重ねたものの厚みは無視する）。平坦な板ばねは、らせん状の構造を有する、すなわち、平坦な板ばねは、平坦な板ばねの中央エリアから、外側エリアへとらせん状に延びるばねアームを有する。いくつかの実施形態においては、平坦な板ばねの延長面上の、平坦な板ばねのエリアの中央を起点とする、又は、内側締結部のエリアの中央を起点とする放射状の梁部が、常にあらゆる角度で（すなわち、０°〜３６０°で）ばねアームを少なくとも１回横切る。本開示の少なくとも１つの態様によれば、すべてのばねアセンブリは、同じ形状であってよく、同じ向きに配列されていてよい（すなわち、すべてのばねアセンブリは、長手方向に整列されている、又は言い換えると、長手方向に沿って見ると重なっている）。
【００１７】
本開示の少なくとも１つの態様によれば、少なくとも板ばねの半分におけるばねアセンブリの形状は、一部分を切り欠いた円形に近い形状であってよく、当該部分の高さは、円の直径の少なくとも約１０％、好ましくは少なくとも約１５％、更に好ましくは少なくとも２０％、更に一層好ましくは、少なくとも約２５％であるが、更に高い割合であることを排除しない（例えば、少なくとも３０％、少なくとも３５％等）。ばねアセンブリの形状が、基本的にはリニアモーターの断面形状を決めてしまうので、上記のような形状は、リニアモーターが、基本的に円形の断面形状である内部の空洞を有する（電動デバイスのハンドル部の）ハウジング内に配置される場合に、構造物の、リニアモーターに平行な追加的容積を提供する。本開示に係るばねアセンブリの追加的又は代替的態様は以下に、特に図１を参照しながら説明さる。
【００１８】
図１は、本開示で提案されるようなリニアモーターにおいて用いられ得る、平坦な板ばね５０の例示的実施形態を図示したものである。図１は、平坦な板ばね５０の概略的幾何的位相を、ｘ軸及びｙ軸方向に広がるその拡張平面内に示している。平坦な板ばね５０は、特に、ｚ軸方向（すなわち、板ばね５０が描かれている紙面に対して垂直な方向）に、均一な厚みを有していてよい。その厚みは、約０．１ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲にあり、好ましくは、約０．３ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲内の厚みが選択されてもよい。いくつかの実施形態においては、０．３５ｍｍ〜０．４ｍｍの厚みが用いられる場合がある。図示されるような平坦な板ばねは、例えば、打ち抜き加工又はレーザ切断加工により、特に、ステンレス鋼（特に、ばね鋼）の薄板から作ることができる。ただし、他の素材、特に真ちゅうのような他の金属の薄板素材は排除されず、また、通常の切断加工のような他の製造技術も排除されない。
【００１９】
平坦な板ばね５０は、概ねらせん状の幾何的位相を有する。平坦な板ばね５０は、外側締結部５１を上部左側の位置に有する。らせん状のばねアーム５８がそれに続き、当該ばねアーム５８は、第１ばねアーム部５２と第２ばねア−ム部５３からなっている。らせん状のばねアーム５８の他の端部では、より中央の位置であって、板ばね５０の中央エリア５９の近くの位置で、ばねアーム５８が、内側締結部５４のところで終わっている。らせん状の幾何的位相のため、外側締結部５１は板ばねの外側に位置し、内側締結部５４は、板ばねエリア内でより中心側に位置している。それはすなわち、もし外側締結部が、板ばね５０をモーターのハウジング２０に固定するために（図２に示すように）用いられるならば、駆動カップリング軸線（すなわち、図２に示す長手方向の軸線Ｌ）は、板ばねエリアの中心近くに位置するようにされるということを意味する。
【００２０】
一般に、平坦な板ばね５０は、内側締結部５４と、外側締結部５１と、内側及び外側締結部５４、５１を接続し、内側締結部５４のエリア５４Ａの中心の周りに、少なくとも３６０°の角度範囲にわたって、らせん状をなしているばねアーム５８と、からなる。一般に、平坦な板ばね５０は、拡張平面において偏円形である。すなわち、平坦な板ばね５０の幅ｗと平坦な板ばね５０の高さｈの割合は、１．０より大きく、特に、この割合は、少なくとも１．３３である。図１に示すように、平坦な板ばね５０を完全に包含しうる最小の長方形Ｑは、その短辺及び長辺がそれぞれ、平坦な板ばね５０の高さ及び幅に一致している。この長方形Ｑに対して、１つの直交座標系を定める。当該座標系の原点は、長方形ＱのエリアＱ１の中心に位置する。そのｘ軸は、長方形Ｑの長軸線と一致し、ｙ軸は長方形Ｑの短軸線と一致する。平坦な板ばね５０の幅ｗは、ｘ軸方向に沿って計測し、平坦な板ばね５０の高さは、ｙ軸方向に沿って計測する。
【００２１】
図示される平坦な板ばね５０の例示的実施形態は、一般的に選択可能な性格の、さまざまな特徴を有しているが、それらを以下に説明する。念のため明確にしておくと、本開示で提案されるようなリニアモーターに用いられる平坦な板ばねは、これらのさらなる特徴のうち、１つも有しなくてもよく、又は説明される特徴のうち１つだけ有しても、いくつかを有しても、若しくはすべてを有してもよい。
【００２２】
外側締結部５１は、平坦な板ばねをハウジングに対して固定するために用いられ得る。内側締結部５４は、以下に更に説明するように、モーターの電機子のような可動部に結合するために用いられ得る。
【００２３】
このように、外側及び内側締結部５１及び５４は、平坦な板ばね５０が設置された状態では、互いに相対的に動く部分に接続されている。外側及び内側締結部は、特に、両締結部がそれぞれの全エリア（図１の斜線をつけたエリア）にわたって、例えばハウジングの一部又はモーターの電機子に接続されている場合には、ばねが変形した際も基本的に平坦なままである。図示されている外側締結部５１は、穴等の開いていないエリアであり、内側締結部は、中央部に穴が開いているが、締結部をどのようにデザインするかは、当業者に任されており、デザイン上の必要に適応させることができる。例えば、外側締結部が中央に穴を有するようにし、及び／又は内側締結部５４が穴等を持たないエリアとなるようにしてもよく、更には、一方又は両方の締結部が、２つ以上の穴を有するようにすることもできる。
【００２４】
板ばね５０のばね定数は、平坦なばね板の寸法（すなわち、ｘ軸方向の幅、ｙ軸方向の高さ、及びｚ軸方向の厚み）を設定すること、及び一般的にその幾何的位相を設定することにより影響を受け、また調節され得る。更に、特定のばね定数を設定するために、２枚以上の平坦な板ばね５０をｚ軸方向に積み重ねて、板ばねアセンブリを形成してもよい。当該板ばねアセンブリは、もし単一の板ばねであれば、はるかに大きな（ばね定数は一般にばねの体積に比例するので、幅や高さの値が大きい、すなわち、ｘ軸方向及びｙ軸方向に延長されているものであるか、又は、より厚みのある）板ばねでなければ得られないようなばね定数を提供する。図１に図示された平坦な板ばね５０の幾何的位相及び既に述べたことから明らかなように、平坦な板ばね５０は、所与のばね定数ｋｚの下で、外側及び内側締結部５１及び５４が互いに対して相対的に、ｚ軸方向に動くことを可能にしている。当該ばね定数ｋｚは、板ばね５０を元の単一の拡張平面（平板上の板ばねに力が加えられていない状態）に戻すように作用する。ｘ軸方向、ｙ軸方向それぞれに作用するばね定数ｋｘ及びｋｙは、ばね定数ｋｚよりはるかに大きい。平坦な板ばね５０又は、２つ以上の平坦な板ばね５０を積み重ねた板ばねアセンブリをリニアモーターにおいて図２で示すように用いると、電機子又は補助質量がそれぞれの、力がかかっていない時の位置から変位するのに対抗してｚ軸方向に作用する復元力を生む。それだけでなく、平坦な板ばねは、ｘ軸方向及びｙ軸方向に安定した支持を提供するので、モーターのハウジングに電機子及び補助質量を設ける際に、玉軸受やすべり軸受のような軸受を更に用いる必要をなくすことができる。
【００２５】
外側締結部５１のエリア５１Ａの中心は、ｙ軸に対して、距離ｄ１だけずれていてよい（すなわち、上記のように定義された直交座標系において、外側締結部のエリア５１Ａの中心の位置は、そのｘ座標が−ｄ１となる位置にある）。いくつかの実施形態においては、ｄ１は、約０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあってよい。追加的又は代替的に、内側締結部５４のエリア５４Ａの中心は、ｘ軸に対して、距離ｄ２だけずれていてよい（すなわち、内側締結部のエリア５４Ａの中心は、ｘ座標が０、ｙ座標が−ｄ２となる位置にある）。いくつかの実施形態においては、ｄ２は約０．１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあってよい。第１締結部５１のずれｄ１及び／又は第２締結部５４のずれｄ２は、らせん状のばねアーム５８の全体の長さ、及び／又は角測長さを、外側及び内側締結部のうちの少なくとも１つがずれていないデザインに対して増やすのに、とりわけ有益であり得る。それゆえに、これらのずれは、板ばね５０の意図された用途に対して、そのばね特性の変化、とりわけ向上につながりやすい。特に、ばねアーム５８は、内側締結部５４のエリア５４Ａの中心に対して、少なくとも約３６０°の角度範囲にわたって延びることができるようになる。
【００２６】
らせん状のばねアーム５８は、その第１及び第２ばねアーム部５２及び５３の両方で、アーム幅ｂが変化する（なお、アーム幅は、ばねアーム５８の中心線５８Ａに垂直な方向で計測する）。図１に図示されるように、アーム幅ｂ（φ）は、角度位置φの関数として決定されてよい。ただし、φ＝０°は、ばねアームのスタート角度であり、そこではばねアームが内側締結部５４に接続されている。図示された実施形態においては、角度で表した最終的な値は、φ＝３６０°であり、そこではばねアーム５８が外側締結部５１に接続されている。例示のために、ベクトルｒ（φ）が、所与の角度値φに対して、図１に図示されている。当該ベクトルは、内側締結部５４のエリア５４Ａの中心を始点とし、ベクトルｒ（φ）が、ばねアーム５８の中心線５８Ａと交差する点まで延びている。したがって、アーム幅ｂ（φ）は、図１に示すように、ばねアーム５８の中心線５８と垂直な方向に計測される。
【００２７】
図示された実施形態においては、第１ばねアーム部５２のアーム幅ｂは、開始時点の幅値であって、外側締結部５１に近いところの値から、中心幅値であって、概ねｘ軸の正の方向でその最大の拡張部分となる値であって、開始時点の幅値に対して１５０％の値（すなわち、１．５倍）、に増加し得る。開始時点の幅の初期値は、第１ばねアーム部５２がほぼｙ軸の負の方向に向かって延びる場所、すなわち第１ばねアーム部５２が第２ばねア−ム部５３に合流する場所において再び達成される。図１に示されるように、第１及び第２ばねアーム部５２及び５３が合流するばねアーム５８の部分は、ｘ軸方向に延びる平坦な外縁部を有していてよい（すなわち、この外縁部はｘ軸に平行である）。第２ばねア−ム部５３の最大幅値は、実際に、開始時点の値の２００％（あるいはそれより大きい）の値にまで増加してよい。第１ばねアーム部５２の曲率半径は小さいが、板状の板ばね５０の中央エリアに向かってらせん状になる必要がある第２ばねア−ム部５３の曲率半径は大きい。アーム幅の増加が上記のように第２ばねア−ム部５３で大きいことは、平坦な板ばね５０の中央エリアに向かってらせん状になる必要がある第２ばねア−ム部５３のより大きな曲率半径の結果であると考えられる。更に、第２ばねア−ム部５３のアーム幅は、狭くなっていってよく、例えば第２アーム部５３が内側締結部５４に合流する場所では、開始時点の幅値より２５％狭くなっている。正確なデザイン及び幾何的位相は、所与のリニアモーターのデザインに対して、数値的なシミュレーションにより決定することができる。らせん状のばねアーム５８の径方向幅の変化は、特に、作動中に板ばね５０にかかる応力を最小化するようにするように選ばれ得る。それゆえ、図示され論じられた最適化の特性は、板ばね５０の損耗に対して、よい影響がある。図３に図示された例示的実施形態に対して与えられる値は、あくまでも例示的なものであり、具体的な形状、寸法、及び素材によっては、並びに、板ばねが持ちこたえねばならない振動の振幅によっては、他の任意の値も考慮され得る。一般に、ばねアームは、ばねアームの中心線の曲率半径と同様な変化をする径方向幅を有する場合がある。例えば、ばねアームの径方向幅は、ばねアームの中心線の曲率線と比例して増加してよい。
【００２８】
ここで概略的に論じている平坦な板ばねが偏円形の構造を持つことの結果を示すために、つづくセクションで、本開示で提案される平坦な板ばねの形状及び幾何的位相を特徴づけるためのさらなるアプローチをとるものとする。板ばね５０の少なくとも半分は、拡張平面に描かれた円６０により近似することができる。当該円においては、少なくとも１つのセクション６１が、又は２つのセクション６１、６２が、２本の平行線６１Ａ、６２Ａ（図示された実施形態においては、これらの２本の平行線は、ｘ軸に平行である）により当該円から切り欠かれているが、それでもなお、残りの部分の形状は、板ばね全体を包含するようになっている。ここで「円による近似」が意味するのは、平坦な板ばね全体を包含する最小の円を選ぶことである。切り欠かれる円のセクションのそれぞれのｙ軸方向の高さ（切り取り線６１Ａ、６２Ａがｘ軸に平行と仮定している）は、円の半径の約１％〜約１００％の範囲内にあるとよい。切り欠かれる両セクションはｙ軸方向の高さが等しい又は近いものであってもよいが、切り欠きの高さが特に異なるように選んでもよい。例えば、図３に示すような板ばねの幾何的位相における切り欠きの相対的高さは、低い位置の（すなわち、負のｙ座標の範囲にある）セクションは５％であってよく、高い位置の（すなわち、正のｙ座標の範囲にある）セクションは３０％であってよい。リニアモーターのハウジングの外側形状は、板ばねの形状に沿ったものであり得る（すなわち、図２に示す板ばね以外のすべての部品は、板ばねにより規定されるこの形状にフィットしなければならないことを意味する）が、このことは、リニアモーターが実現されるこの電動デバイスの円形のハウジング内部に自由な構築空間ができることを意味する。こうして、リニアモーターの平坦な又は偏円形の断面が、電動デバイスのハウジング内部に、例えば、（好ましくは可撓性のある）プリント回路基板や電動デバイスの他の部品を収容するための構築空間を残すことができる。言い換えると、既に述べたように、平坦な板ばねは、その角が丸められた最小の長方形にフィットするようになっていればよい。
【００２９】
いくつかの実施形態においては、平坦な板ばねは、ばね鋼の薄板材料（素材規格番号１．４３１０）から作られ、個々の板ばねの厚みは、約０．３５ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲にあるとよい。
【００３０】
図２は、本開示の１つ以上の態様に係るリニアモーター１０の例示的実施形態の長手方向の断面図である。当該リニアモーター１０は、筒状のモーターハウジング拡張部２３内に配置される、駆動軸アセンブリを追加的に備える。リニアモーター１０は、図５に関連して後述するように、特に電動デバイス１内において用いられる。リニアモーター１０は、モーターハウジング２０と、両頭の矢印Ｏ１が示すように長手方向（長手方向の軸線Ｌと平行な方向）に直線的振動をするように設置される電機子１００と、固定子２００と、両頭の矢印Ｏ２が示すように長手方向に直線的振動をするように設置される補助質量ユニット５００と、を有していてよい。いくつかの実施形態においては、電機子１００を補助質量ユニット５００に機械的に結合するためのカップリングユニットが設けられていてもよい。図面には、１つの直交座標系が示されているが、そのｚ軸は長手方向の軸線Ｌと一致し（すなわち、平行であり）、そのｙ軸は紙面上でｚ軸と垂直になっている。ｘ軸は、紙面の深さ方向に延びている。
【００３１】
固定子２００は、モーターハウジング２０に固定的に接続されるコイルコア２０１を含み、固定子コイル２０２がコイルコア２０１の周りに巻かれている。図２には、Ｅ字形（すなわち、３本の歯がある）バック鉄が示されているが、例えばＵ字形（すなわち、２本の歯がある）バック鉄をはじめとする、他のデザインのバック鉄を用いることを排除するものではない。コイルコア２０１の歯はその端部の表面が、電機子１００の中央部１１０に設けられた永久磁石配列１２０に面している。リニアモーター１０は、その作動中に固定子コイル２０２に電流を供給するための少なくとも２つの電気的接触子を備えていてよい。コイルコア２０１は、それぞれ隔離された、当該分野で周知の強磁性の金属薄板（「軟鉄」例えば、フェロシリコン系金属）をはじめとする薄板を積み重ねたものであってよい。いくつかの例示的実施形態においては、Ｅ字形コイルコアの中央の脚部の端部表面のｚ軸方向の長さは、約３．０ｍｍであってよく、他の２本の脚部の端部表面のそれぞれ対応する長さは、約２．０ｍｍであってよい。
【００３２】
電機子１００もまた（少なくとも部分的に）それぞれ隔離された、当該分野で周知の強磁性の金属（例えば、フェロシリコン系金属）薄板のような薄板を積み重ねたものであってよい。電機子１００はハウジング２０に、第１電機子設置ばねアセンブリ３１０及び第２電機子設置ばねアセンブリ３１１によって設けられてよい。また補助質量ユニット５００はモーターハウジング２０に、第１補助質量設置ばねアセンブリ３１２及び第２補助質量設置ばねアセンブリ３１３によって設けられてよい。電機子設置ばねアセンブリ３１０及び３１１、並びに／又は補助質量設置ばねアセンブリ３１２及び３１３は、特に、それぞれが休止状態では、長手方向の軸線Ｌに垂直な平面にある平坦な板ばねとして実現されるとよい。当該平坦な板ばねは、特に、図１を参照しつつ既に論じたような、一般用途用の平坦な板ばねとして実現されると良い。当該平坦な板ばねは、らせん状の形状を有し、その外側締結部が平坦な板ばねの外側に配置され、その内側締結部は、当該平坦な板ばねのより中央のエリアに配置されている。設置ばねアセンブリ３１０、３１１、３１２、３１３のそれぞれは、その一端側（すなわち、外側締結部側）では、モーターハウジング２０に又はそれに対して固定的に接続されており、他端側では、（すなわち、内側締結部側）では、電機子１００又は補助質量ユニット５００にそれぞれ、固定的に接続されている。図２に示すように、設置ばねアセンブリ３１０、３１１、３１２、３１３は、締結要素２３０、２３１、又は５３０によってモーターハウジング２０に設けられる。当該締結要素のそれぞれは、モーターハウジング２０に固定的に設置されてよく、それぞれ対応する設置ばねアセンブリの外側締結部に固定的に設けられてよい。上記ばねアセンブリ３１０、３１１、３１２、又は３１３のそれぞれは、単一の平坦な板ばねから作られてもよく、又は、（特に同じ形状の）平坦な板ばねをｚ軸方向に積み重ねたものから作られてもよい。板ばねのそれぞれは、ある目標ばね定数を達成するために、特に、ある一定のｚ軸方向の厚みを有していてよい。当該板ばねの厚み及び数は、共振及び反共振（又は相殺）周波数のように、リニアモーター１０の構成要素の特性を調節するために設定されてよい（なお、反共振又は相殺周波数とは、電機子及び補助質量が基本的に逆の位相で動く周波数というだけでなく、基本的に同じ振幅で動く周波数であり、その振動がモーターのハウジングに伝わるのが最小になるような周波数である）。大きなばね定数は、２枚の薄板を積み重ねたものの代わりに厚い板ばねを用いても実現できるが、より厚い板ばねは、２枚の薄い板ばねを積み重ねたものとは異なるたわみ曲線を有していることとがわかっている。また、２枚の薄い板ばねを積み重ねたものはよりよい耐疲労性を有し、モーター全体のデザインの、長寿命性を向上させることができることもわかっている。設置ばねアセンブリは、特に、長手方向に整列するように、すなわち、同じ形状の平坦な板ばねが、互いに重なるように配置されてよい。
【００３３】
電機子１００は、ｚ軸方向に延び、長手方向の軸線Ｌを中心として配置される締結用突起１１５及び１１６を有していてよい。本開示に係るリニアモーターの例示的実施形態に対して図２に示すように、左側（なお、ここでいう左右は、リニアモーターが描かれる紙面に対しての左右である）締結用突起１１６は、左側電機子設置ばねアセンブリ３１１に固定的に接続されていてよい。更に、右側締結用突起１１５は、右側電機子設置ばねアセンブリ３１０に固定的に接続されていてよい。追加的に、両頭の矢印Ｏ１で示される電機子１００の直線的振動が、モーターの作動中に、駆動軸１９０に伝わるように、更に駆動軸１９０から機能的要素に伝わり、機能的要素が動くように駆動されるように（これについては、図５を参照しながら説明する）、左側締結用突起１１６は駆動軸１９０との接続を確立されてもよい。駆動軸１９０は長手方向の軸線Ｌを中心として配置されてよい。電機子及び駆動軸は、機械的手段（例えば、嵌め合い接続）によって、又は圧入で要素を嵌め合うことで接続されてもよい。あるいは両者は、例えば溶接加工のような、別個の工程によって接続されてもよい。
【００３４】
更に、補助質量５２０は、ｚ軸方向（すなわち、長手延伸方向）に延伸し、長手方向の軸線Ｌを中心として同軸線Ｌに沿って配置される締結用突起５２５及び５２６を有していてもよい。右側締結用突起５２５は、右側補助質量設置ばねアセンブリ３１２に、固定的に接続されてもよい。更に、左側締結用突起５２６は、左側補助質量設置ばねアセンブリ３１３に、固定的に接続されてもよい。
【００３５】
詳しくは後述するが、補助質量ユニット５００は、モーターの作動中の電機子の振動に対する対向振動が励起されるように用いられている。そのため、一方で、モーターハウジング２０に伝わる（最終的には、リニアモーター１０がその中に設けられる、電動デバイスのハンドル部に伝わる）振動は、補助質量ユニット５００を有しないデザインのものよりも減少する。他方で、ハウジングに伝わる振動は、電機子１００の振動に対して逆位相の、補助質量ユニット５００の振動と、少なくとも部分的に互いに相殺しあう。
【００３６】
電機子１００は、いくつかのセクションからなっていてよい。すなわち、２つの端部１１３及び１１４、１つの中央部１１０、並びに２つの中間部１１１及び１１２である。中間部１１１及び１１２のそれぞれは、中央部１１０の１つの端をそれぞれ対応する端部１１３又は１１４と接続する。すなわち、右側中間部１１１は、中央部１１０の右端を右端部１１３と接続し、左側中間部１１４は、中央部１１０の左端を左側端部１１４と接続する。右側端部１１３及び左側端部１１４は、モーターハウジング２０とある一定の距離の位置にある、長手方向の軸線Ｌを中心としてその周りに配置されるが、中央部１１０は、モーターハウジング２０との距離は短くなっている。すなわち、中央部１１０は、長手方向の軸線Ｌと平行でモーターハウジング２０により近い、長手方向の軸線に沿って延びている。それゆえ、中央部１１０は、モーターハウジング２０の一方の側に向かって縮退するので、中央部１１０とモーターハウジング２０の逆の側との間により大きな構造的容積が利用可能となる。固定子が電機子の周囲に配置される電動歯ブラシから周知の他のリニアモーターのデザインとは対照的に、ここに論じているこの特定の電機子１００のデザインでは、固定子２００をモーターハウジングの逆側であり、電機子１００に対して中央部１１０と反対側に配置することが可能である。
【００３７】
既に言及した永久磁石アセンブリ１２０は、電機子１００の中央部１１０の一方の側で、コイルコア２０１の歯の端部表面に対向する側に配置されてよい。ここでの永久磁石アセンブリ１２０は、２つの、ｚ軸方向に隣り合って配列され、互いに当接した永久磁石１２１及び１２２により実現されている。１つの例示的実施形態においては、永久磁石はｘ軸方向の高さが１．３ｍｍ、ｚ軸方向の幅が１１．５ｍｍ、ｙ軸方向の長さが６．０ｍｍであってよい。永久磁石は、ＦｅＮｄＢ（ネオジム−鉄−ホウ素）の（焼結された）材料から作成されてよい。特に、コイルコア２０１の端面と永久磁石配列１２０との間の隙間が、長手方向の軸線Ｌ近くに、特に長手方向の軸線Ｌを概ね中心として延伸している。このデザインは、設置ばねアセンブリも電機子のための軸受として用いる支持によって、モーターの作動中の傾斜力を下げることにつながり得る。これは、よりシンプルなモーターのデザインを一方ではもたらし、その結果、リニアモーターの比較的低コストでの実現を可能にする。また、他方で、ある所与の構造的容積のリニアモーターによって、より大きな力を生み出すようなデザイン上の選択肢を可能にする（図４を参照しながら、詳しく後述する）。
【００３８】
２つの永久磁石１２１及び１２２は、永久磁石１２１、１２２の端面が、Ｅ字形コイルコア２０１の３つの脚部２０３、２０５、２０７の端面と向かい合うように、電機子１００の中央部１１０に設けられる。休止状態では、コイルコア２０１の中央脚部２０３の端面は、２つの永久磁石１２１、１２２の端面の間を中心として配置される。電機子１００は、駆動軸１９０と、直接に（例えば、溶接または、圧入接続により）、又はカップリングアダプタを介して結合される。駆動軸１９０は、電機子１００の直線的振動がそれに沿って発生する長手方向と平行である長手方向の軸線Ｌを中心として、それと整列する。永久磁石１２１、１２２の端面とコイルコアの脚部の端面との間の隙間が、長手方向の軸線Ｌに近い位置に配置される。特に、隙間の垂直方向の中心線は、長手方向の軸線Ｌから、約１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下しかずれないようになっている。
【００３９】
固定子２００はモーターハウジング２０に固定的に接続されている。モーターハウジング２０は、下側キャップ２１及び上側キャップ２２を含み、モーターハウジング２０の安定性を高めている。駆動軸１９０は、接続部２４で終端となる一般的に筒状の前側ハウジング２３の空洞中を延びていてよい。接続部２４は、アタッチメント部の対応するコネクタ構造との機械的接続を樹立するのに適したコネクタ構造を含んでいてよい。駆動軸１９０は、その自由端（電機子１００と結合している端部と逆側の端部）に、ホルダー部１９１を有してよい。ホルダー部１９１には、アタッチメント部の対応する磁気的結合要素との磁気的結合を樹立するための磁気的結合要素１９２を収容することができる。そうすることで、駆動軸１９０は電機子１００によって提供された直線的振動を、アタッチメント部に設けられる機能的要素に伝え、機能的要素は駆動されて動くようになる。ベローズ状のシール１９４が、リニアモーターを液体及び／又は埃に対して封止するために、駆動軸１９０と前側ハウジング２３との間に配置されてよい。
【００４０】
図３は、図２に示されたリニアモーター１０を、図２中のＡ−Ａ線で示される平面に沿って切り、駆動軸に向かって見た、断面図を示す。この断面図は、第２の永久磁石１２２が設けられている電機子の中央部１１０を通る。当該第２の永久磁石１２２は、コイルコア２０１の中央脚部２０３の端面２０４に対向する表面１２３を有する。中央脚部２０３の端面２０４及び第２の永久磁石１２２の端部の表面１２３は、間に隙間を挟んで配列される。その隙間の幅ｄは、約０．１ｍｍ〜約０．６ｍｍの範囲であり、好ましくは約０．２ｍｍ〜約０．５ｍｍの範囲であり、より好ましくは、約０．２５ｍｍ〜約０．４ｍｍの範囲であってよい。固定子コイル２０２は、コイルコア２０１の中央脚部２０３の周りに巻かれている。
【００４１】
図３は、固定子２００及び電機子１００を対向させるこの特定の配置により、リニアモーター１０の断面形状の幅及び高さを最適に使用することが可能になるということを示している。当該断面形状は、設置ばねアセンブリの平坦な板ばねの形状により基本的に決まるものであり、本明細書では、設置ばねアセンブリはすべて同じ寸法であり、整列されている。このような配置の結果として、本開示で提案されるようなリニアモーターは、同じ構造的寸法および容積を有しながら、固定子と電機子とが同心円状に配置されているような、異なるモーターのデザインを採用しているような他のリニアモーターよりも大きな最大駆動力を提供可能である。
【００４２】
本開示で提案されるようなリニアモーターの動作を以下に説明し、図２及び図３に示される例示的実施形態を参照するが、そのことを制限的なものとして解釈してはならない。モーターの動作中には、エネルギー源から交流のコイル電流が、モーター制御回路を介して、固定子コイル２０２に印加される。電機子１００の永久磁石配列１２０と相互に作用する固定子２００の周りに交流の電磁場が生成し、電機子１００の、直線的往復運動（すなわち、振動）が引き起こされる。固定子コイル２０２に供給される交流のコイル電流は、振動システム全体の反共振（又は、相殺的）周波数、又はそれに近い周波数を有していてよい。当該反共振周波数は、例えば、実験により又は数値的シミュレーションにより決定されてよい。リニアモーター１０は、利用できる最大の電流を供給した場合に、電機子の直線的振動の典型的な最大振幅値が、約±０．１ｍｍ〜約±２．０ｍｍの範囲にあるように設計されてよい。好ましくは、上記の範囲が±０．５ｍｍ〜約±１．５ｍｍ、より好ましくは、±０．８ｍｍ〜約±１．２ｍｍとなるように選ぶとよい。いくつかの実施形態においては、最大振幅値は、約±１．０ｍｍとなるように選ばれる。
【００４３】
本明細書では、図１に示される板ばねを用いることで、電機子１００の可能な動きは、ｚ軸方向の直線的振動の動きに基本的に限定されると述べた。しかし、図１に示される板ばね５０（又は他のらせん状の板ばね）がモーターの動作中に変形することにより、第２締結部５４はわずかに横方向に動作することが避けられない。ここで、電機子設置ばねアセンブリ３１０、３１１の一方を、第１の向き（例えば、図１に示すような向き）に配置し、他方の電機子設置ばねアセンブリを、鏡像対称（すなわち、図１のｙ軸に関して）の向きに配置し、横方向の動作を補償してもよい。しかしそのような配置にすることは、電子器１００がｚ軸に対して斜めになってしまう結果をもたらす傾向がある。対照的に、電機子設置ばねアセンブリ３１０及び３１１を同じ向きに設けると、電機子１００は全体として横向きに動き、そのような動きは、いかなる斜めの動きより制御しやすいものとなる傾向がある（リニアモーターが用いられる電動デバイスの全体的設計という点で）。
【００４４】
直線的に駆動される電機子１００の振動が、補助質量設置ばねアセンブリ３１２及び３１３によってモーターハウジング２０に設けられる補助質量ユニット５００に、共通のベースとして作用するモーターハウジング２０を介して伝わる。印加される固定子コイル電流に励起される周波数はあらかじめ決められていると仮定すると、それによって補助質量ユニット５００の逆位相の振動が励起され、当該逆位相の振動は電機子１００の振動運動に対して、少なくとも１８０°近く位相がずれたものである。
【００４５】
例えばオーラルＢ（Oral-B（商標））プルソニック（Pulsonic）等の口腔衛生デバイスのような電動デバイスにリニアモーターを用いることは周知である。そのようなデバイスでは、駆動軸に装着されたリニアモーターが取り替え可能なブラシを駆動し、振動ピーク振幅が約±０．５ｍｍの直線的振動を提供し、周波数が約２５５Ｈｚの直線的振動の動きをさせる。オーラルＢ（Oral-B（商標））プルソニック（Pulsonic）のリニアモーターは、その体積が約１８．４ｃｍ３であり、作動中の最大駆動力は約４．５ニュートン（Ｎ）であり、約５．５Ｎの力がリニアモーターにかかると、ロックするようになっている（図４を参照しながら後述する）。対照的に、本開示で提案されるようなリニアモーターは、体積が約１４．８ｃｍ３（長さが４８．５ｍｍ、幅が２１ｍｍ、高さが１４．５ｍｍ）で、その駆動軸を介して、振動のピーク振幅が約±１．０ｍｍ、周波数が約１５０Ｈｚの直線的振動を提供でき、作動中の最大駆動力が約６．０Ｎで、約１０．０Ｎの力が当該リニアモーターにかかるとロックするように実現される。それぞれのモーターの動作特性を、力（Ｆ）対振幅（Ａ）を、上記２つのモーターについて表されている図４に示す。なお、図中、符号ＰはオーラルＢ（Oral-B（商標））プルソニック（Pulsonic）のモーターを、また符号Ｍは本段落に定義され、本開示で提案されるモーターの例示的実施形態を示す。力Ｆは、それぞれのモーターに対して認められた最大電流量の設定と関連している。図４においては、モーターＰはその最大力Ｆ＝約４．５Ｎを、ピーク振幅値が約０．５ｍｍで提供し、モーターＭはその最大力＝約６Ｎを、ピーク振幅値が約１．０ｍｍで提供しているのがわかる。モーターにかかる力を増やすと、提供される振幅が弱まる。従来周知のモーターＰでは、５．５Ｎの力をかけると、モーターが完全にロックし、提供される振幅がゼロとなる。本明細書で論じられ、提案される例示的実施形態のモーターＭでは、１０Ｎの力がかかるとロックする。それゆえ、モーターＭは、取り替えブラシヘッドに直線的振動の運動をさせるように駆動するために用いることができるだけでなく、取り替えブラシのハウジングに設けられた機能的要素に直線的振動運動とは異なる運動、すなわち、ギアユニットを必要とし、それゆえに追加的な負荷に耐えられる必要がある運動、をするように駆動するために用いることができる。同じような、又はより大きい体積を有する周知のモーターと比べて、本開示で提案されるリニアモーターの大きな力を可能にする１つの態様は、図１を参照しながら論じた、同図に図示されるような平坦な板ばねを用いている、図２を参照しながら論じた特定のモーターのデザインである。これは、体積は小さくても大きな力を出せるリニアモーターを作ることを可能にする。
【００４６】
ハンドル部に配置される、本開示で提案されるようなリニアモーターと、リニアモーターがそれに沿って振動する長手方向の軸線に対して垂直な軸の周りに振動しながら回転するように設けられる周知の取り替えブラシヘッドを機能的要素として有するアタッチメント部と、を用いている電動デバイスとしての電動歯ブラシを使って試験を実施した。なお、周知のブラシヘッドの例としては、オーラルＢ（Oral-B（商標））プレシジョンクリーン（Precision Clean）がある。まず、休止位置の周りに、振幅約±１．０ｍｍを有する直線的振動運動を提供するリニアモーターが、ブラシヘッドを振動しながら、休止位置の周りに約±２０°の角度振幅で回転させるように駆動することができることがわかった。この±２０°は、オーラルＢ（Oral-B（商標））プレシジョンクリーン（Precision Clean）を装備したオーラルＢ（Oral-B（商標））プロフェッショナル（Professional）５０００のような現行の電動歯ブラシが提供する角度振幅である。この±２０°の角度振幅は、官能検査で、少なくとも、ある被験者のサブグループが、約７５〜８５Ｈｚの周波数に対して約１５０Ｈｚのより高い周波数のためにより好ましい値として特定したものである。次に、上記のような電動歯ブラシにより良い洗浄結果を得るためには、ピーク振幅値±１．０ｍｍで最大駆動力６Ｎが必要だということがわかった。駆動力が小さいと、角度ピーク振幅は、±２０°から減少し、通常の洗浄条件下では速すぎるものになった。
【００４７】
図５は、本明細書では電動歯ブラシとして実現される、本開示に係る電動デバイス１の例示的実施形態を示す。当該電動デバイス１は、本開示に係るリニアモーターを備えていてよい。電動デバイス１は、ハンドル部２と、特に着脱可能な、アタッチメント部３と、を備える。なお図中、アタッチメント部３は取り付けられたれた状態、すなわち、アタッチメント部３がハンドル部２に取り付けられた状態で、描かれている。アタッチメント部３は、第１コネクタ構造を有していてよく、ハンドル部２は、第２コネクタ構造を有していてよい。それによって、特に着脱可能な接続が、アタッチメント部３とハンドル部２との間に実現可能にすることができる。例えば、アタッチメント部３が、１つ又は２つの可撓性のある嵌め合い用フックを備えていてよく、ハンドル部２が、当該嵌め合い用フックが係合可能な、１つ又は２つのそれぞれ対応する窪みを備えていてよい。アタッチメント部３は、特に、本明細書では、ブラシヘッドとして実現される機能的要素４を備えていてよい。当該ブラシヘッドは、駆動されて動作するように設けられていてよい。以上述べてきたように、リニアモーターはハンドル部２に配置されていてよく、駆動軸を備えていてよい。当該駆動軸は、アタッチメント３が取り付けられた状態では、リニアモーターが作動中に提供する運動を、機能的要素４に伝えるように、機能的に機能的要素４と結合されている。例えば、リニアモーターは、駆動軸を介して直線的振動運動を提供してよいが、当該直線的振動は機能的ヘッド４に伝えられ、それぞれ対応するギアユニットによって変換されて、特に、機能的要素４が、駆動軸がそれに沿って振動する長手方向の軸線とは基本的に垂直な回転軸周りに、振動を伴いながら回転するようになってもよい。もちろん、機能的要素が他の運動をすることも考えられる。例えば、長手方向の軸線に基本的に平行な軸線周りに振動を伴うワイパー動作をしてもよい。また、長手方向の軸線に対して斜めの回転軸周りに回転する又は振動しながら回転するようになっていてもよい。電動歯ブラシとして実現される代わりに、電動デバイス１は、例えば、電動歯間みがきデバイス、電動舌みがき器、電動歯間清掃器、電動楊枝、のような他の口腔衛生デバイスとして実現されてもよい。あるいは、電動デバイス１は、電動マッサージ機又は電動肌剥離ブラシのような電動肌ケアデバイスとして実現されてもよい。
【００４８】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ｍｍ」として開示される寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。
【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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