(57)【要約】  ハウジングと、第１の基本的に線形の経路上でハウジング（２）に対して移動可能な第１の電機子（３）と、第２の基本的に線形の経路上でハウジング（２）に対して移動可能な第２の電機子（４）とを含むリニア電気モーターであって、第１の電機子（３）が第１の取り付けばね（５）によってハウジングに取り付けられ、第１の電機子（３）と第２の電機子（４）とが結合ばね（７）によって相互に結合され、第２の電機子（４）が第２の取り付けばね（６）によってハウジングに取り付けられる、リニア電気モーター。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２）と、
第１の基本的に線形の経路上で前記ハウジング（２）に対して移動可能な第１の電機子（３、５０）及び第２の基本的に線形の経路上で前記ハウジングに（２）対して移動可能な第２の電機子（４、５４）であって、前記第１の電機子（３、５０）が第１の取り付けばね（５、５１）によって前記ハウジング（２）に取り付けられ、前記第１の電機子（３、５０）及び前記第２の電機子（４、５４）が結合ばね（７、５７、５８）によって相互に結合され、前記第２の電機子（４、５４）が第２の取り付けばね（６，５６）によって前記ハウジング（２）に取り付けられる、第１の電機子及び第２の電機子と、前記第１の電機子（３、５０）、前記第２の電機子（４、５４）、又は前記ハウジング（２）に備えられるコイルと、を有し、前記第１の電機子と前記第２の電機子が前記コイルと電磁気的に連通し、前記第１の取り付けばねと前記第２の取り付けばねとが、反対方向の力を前記ハウジングに伝えることによって前記反対方向の力が少なくとも部分的に相互に相殺されるように構成される、リニア電気モーター（１）。
【請求項２】
前記第１の電機子（３、５０）、前記第２の電機子（４、５４）、前記第１の取り付けばね（５、５１）、前記第２の取り付けばね（６、５６）、及び前記結合ばね（７、５７、５８）が、前記第１の電機子（３、５０）及び前記第２の電機子（６、５４）が動作中に基本的に１８０度の位相シフトで動くように構成される、請求項１に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項３】
前記第１の取り付けばね（５、５１）の、前記第１の電機子（３、５）の前記基本的に線形の経路に平行な方向のばね定数と、前記第２の取り付けばね（６、５６）の、前記第２の電機子（６、５６）の前記基本的に線形の経路に平行な方向のばね定数との比が、前記第１の電機子（３、５０）の質量と前記第２の電機子（４、５４）の質量との比に等しい、請求項１又は２に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項４】
前記第１の電機子（３、５０）と前記第２の電機子（４、５４）との前記基本的に線形の経路が、相互に平行である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項５】
前記第２の電機子（５４）が、前記第１の線形経路と前記第２の線形経路とに平行なチャネル（５５）を備えた細長い本体を含み、前記第１の電機子（５０）が、前記第２の電機子（５４）の前記チャネル（５５）を通して前記第１の基本的に線形の経路に平行な方向に延在する細長い本体を含む、請求項４に記載のリニア電機モーター（１）。
【請求項６】
前記第１の電機子（３、５０）の第１の側面が前記第１の取り付けばね（５、５１）によって前記ハウジング（２）に取り付けられ、前記第２の電機子（４、５４）の第２の側面が前記第２の取り付けばね（６、５６）によって前記ハウジング（２）に取り付けられ、前記第２の電機子（６、５６）の前記第２の側面が前記第１の電機子の前記第１の端部の反対側に位置する、請求項１〜４のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項７】
前記第１の電機子（５０）及び前記第２の電機子（５４）が２つの結合ばね（５７、５８）によって相互に結合され、第１の結合ばね（５７）が前記第１の電機子の第１の側面と前記第２の電機子（５４）の第１の側面との間に位置し、前記第２の結合ばね（５８）が前記第１の電機子（５０）の第２の側面と前記第２の電機子（５４）の第２の側面との間に位置する、請求項５又は６に記載のリニア電気モーター。
【請求項８】
前記第１の取り付けばね（５、５１）が、前記第１の基本的に線形の経路に平行な方向に、前記第１の基本的に線形の経路に垂直な少なくとも１つの方向のばね定数よりも小さいばね定数を備え、前記第２の取り付けばね（６、５６）が前記第２の基本的に線形の経路に平行な方向に、前記第２の基本的に線形の経路に垂直な少なくとも１つの方向のばね定数よりも小さいばね定数を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項９】
前記結合ばね（７、５７、５８）が、前記第１の基本的に線形の経路及び／又は前記第２の基本的に線形の経路に平行な方向に、これら第１の基本的に線形の経路及び／又は第２の基本的に線形の経路に垂直な少なくとも１つの方向のばね定数よりも小さいばね定数を備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項１０】
前記取り付けばね（５、６、５１、５６）及び／又は前記結合ばね（７、５７、５８）が、板ばね（２０）である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項１１】
前記板ばね（２０）が分割環（２１）によって形成される、請求項１０に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項１２】
前記板ばね（２０）が、前記分割環（２１）から放射状に外側に向かって配置された第１の取り付け部（２４）と、前記分割環（２１）から放射状に内側に向かって配置された第２の取り付け部（２６）と、を含む、請求項１１に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項１３】
前記第１の電機子（３、５０）が緩衝器（８）を含み、前記第２の電機子（４、５４）が緩衝器（９）を含み、前記緩衝器（８、９）が、動作中に前記第１の電機子（３、５）と前記第２の電機子（４、５４）とによってもたらされる力が相互に等しくなるように選択される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のリニア電気モーター（１）を含む、家庭用電気器具。
【請求項１５】
前記第１の電機子（３、５０）が第１の機能要素に結合され、前記第２の電機子（４、５４）が第２の機能要素に結合される、請求項１４に記載の家庭用電気器具（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリニア電気モーターの分野、更にはリニア電気モーターを含む家庭用電気器具の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、家庭用電気器具、例えば、電動歯ブラシ及び電気カミソリなどを回転電気モーターで駆動することは一般的である。しかしながら、特定の条件下では、回転電気モーターによる雑音放射が利用者にとって快適と考えられるレベルを超えてしまうことがある。したがって、従来技術において、回転電気モーターをリニア電気モーターに置き換えるために多くの努力がなされている。しかしながら、ハウングに対して移動可能な電機子及びハウジングに取り付けられた固定子を有するリニアモーターでは、振動がハウジングに伝わってしまうことがある。このようにして伝わる振動は、装置を使用中の利用者の感覚に強い影響を及ぼし得る。
【０００３】
固定子をハウジングに剛性的に取り付けない構成が、知られている。この構成では、固定子はばねによって弾性的にハウジングに取り付けられることから、ハウジングに対して移動可能である。固定子と電機子とは、両者が１８０度の位相シフトで振動するように、更なるばねによって結合される。したがって、原理的には、ハウジングへの振動伝播の低減が達成される。しかしながら、電機子に十分な運動量が伝達されるためには、固定子をハウジングに結合するばねは相当に高いばね定数を有し得る。このようにばね定数がかなり高いことから、ハウジングへの振動の実質的伝播が生じ得る。リニアモーターについて一般的には、国際特許公開第ＷＯ  ２００５／０６２４４５  Ａ１号において述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際特許公開第ＷＯ  ２００５／０６２４４５  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、ハウジングへの振動の伝播を実用的条件下で実質的に低減するリニア電気モーターを提供することが望まれる。
【０００６】
加えて、特定の電気器具の２つの機能要素を駆動するために２つの電機子（可動部）を有するリニアモーターを提供することも望まれ得る。
【０００７】
加えて、電機子を支持するためにブッシュ軸受又は転がり軸受を必要としないリニア電気モーターを提供することも、本発明の望むところであり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの要望のうちの少なくとも１つが、ハウジングと、第１の基本的に線形の経路上でハウジングに対して移動可能な第１の電機子と、第２の基本的に線形の経路上でハウジングに対して移動可能な第２の電機子と、を含む、リニア電気モーターによって実現される。第１の電機子は、第１の取り付けばねによってハウジングに取り付けられ得る。例えば、第１の電機子は第１の取り付けばねのみによって、すなわち更なる軸受を設けることなしに、ハウジングに対して機械的に取り付けられてもよい。また、第１の電機子及び第２の電機子は、結合ばねによって相互に結合され得る。第１の電機子、第２の電機子、又はハウジングは、コイル（例えば、ソレノイド）を備え得る。第２の電機子は、第２の取り付けばねによってハウジングに取り付けられてもよい（例えば、第２の電機子は第２の取り付けばねのみによって、すなわち更なる軸受を設けることなしに、ハウジングに対して機械的に保持されてもよい）。提案するリニア電気モーターは、第１及び第２の電機子がそれぞれの基本的に線形の経路に沿って直線振動的に運動する、振動リニア電気モーターであり得る。線形の経路は、電機子の完全な線形経路からの偏移が、直線方向に１ミリメートル移動する間に１０マイクロメートル以下である限り、基本的に線形である。ここで「基本的に線形」とは、完全な線形経路からの偏移が１％以下であることを意味する。
【０００９】
提案されたリニア電気モーターの一実施形態では、第１の電機子及び第２の電機子がそれぞれ対応する取り付けばねを介してハウジングに取り付けられることから、ハウジングの、動作中に第１及び第２の電機子の運動を介して誘起される振動からの減結合が、部分的にもたらされる。この減結合は、第１の電機子、第２の電機子、第１の取り付けばね、第２の取り付けばね、及び結合ばねが、動作中に第１の電機子及び第２の電機子が１８０度の位相シフトで運動するように構成される本発明の実施形態については、特に有効である。第１の電機子と第２の電機子との間の１８０度の位相シフトのために、ハウジングに伝わる振動は相互に、完全にではないとしても少なくともある程度まで相殺される。例えば、第１の電機子を介してハウジングに伝わる振動は、第２の電機子を介してハウジングに伝わる振動によって、少なくとも部分的に、相殺される。
【００１０】
一実施形態では、第１及び第２の電機子の一方がコイルを備え（つまり、対応する電機子にコイルが取り付けられてもよい）、このコイルが第１及び第２の電機子の他方と相互作用することにより、２つの電機子間に引力又は斥力が引き起こされる。第１及び第２の電機子の他方は、コイルとの相互作用のために少なくとも１つの永久磁石を備え得る。２つの電機子間に印加される磁力のために、これらの電機子は、第１及び第２の取り付けばね又は結合ばねの具体的な実現形態とは独立して反対方向に、すなわち１８０度の位相外れで運動することができる。
【００１１】
一実施形態では、コイルはハウジングに取り付けられて、第１及び第２の電機子の少なくとも一方と相互作用し得る。一実施形態では、コイルがハウジングに取り付けられて、第１及び第２の電機子の一方と相互作用する間に、他方の電機子は結合ばねによって与えられる結合を介して駆動される。このようなリニア電気モーターの一実施形態では、ハウジングに取り付けられたコイルと相互作用する電機子は永久磁石を備える。
【００１２】
振動運動をもたらすために、コイルを流れる電流は断続的となるように制御され得る。この電流は、２つの電機子が振動的直線運動の最大振幅に達した際に、遮断されてもよい。その後、結合ばね及び２つの取り付けばねにより、２つの電機子はそれぞれの静止位置へと強制的に戻され得る。
【００１３】
一実施形態では、電機子の振動質量のハウジングからの減結合を最適化するために、第１の取り付けばねの、第１の電機子の線形経路に平行な方向のばね定数と、第２の取り付けばねの、第２の電機子の線形経路に平行な方向のばね定数との比は、第１の電機子の質量と第２の電機子の質量との比に等しくしてある。
【００１４】
一実施形態では、第１の電機子及び第２の電機子の線形経路は相互に平行であるか、又は部分的に同一であることもある。電機子の経路が相互に平行でもなく相互に同一でもない場合であっても、振動電機子の弾性復原は達成され得るが、平行又は部分的に同一の経路によって弾性復原が助長される。
【００１５】
更なる実施形態では、第２の電機子は、第２の線形経路に平行なチャネルを備えた細長い本体を備え、第１の電機子は、第２の電機子のチャネルを通して第１の線形経路に平行に延在する細長い本体を備える。このようにすることで、２つの電機子は基本的に同一の経路上で運動する。この構成によって、２つの電機子を有するリニアモーターのフットプリントが更に低減される。
【００１６】
一実施形態では、第１の電機子の第１の側面が第１の取り付けばねによってハウジングに取り付けられ、第２の電機子の第２の側面が第２の取り付けばねによってハウジングに取り付けられ、第２の電機子の第２の側面が第１の電機子の第１の側面とは反対側に位置する。この構成では、２つの取り付けばねが２つの電機子上に反対方向に作用し、位相外れで運動することによって、２つの取り付けばねからハウジング上に作用する復原力が相殺される。この構成により、ハウジングに作用する力、又は少なくともその一部が相互に相殺され得る。これによって、利用者がハウジングを握っている最中に感じる振動量は最小化される。
【００１７】
更に、２つの取り付けばねが、結合された第１及び第２の電機子の反対側の側面に位置することにより、２つの電機子の取り付けに要求される機械的安定が得られる。一実施形態では、第１及び第２の電機子は、第１及び第２の取り付けばねに更なるいずれの軸受を加えることもなしに、動作し得る。
【００１８】
このような機械的安定性は、リニア電気モーターが、第１の電機子と第２の電機子との間に２つの結合ばねを備え、第１の結合ばねが第１の電機子の第１の側面と第２の電機子の第１の側面との間に位置し、第２の結合ばねが第１の電機子の第２の側面と第２の電機子の第２の側面との間に位置する場合に、強化され得る。
【００１９】
いずれの追加的軸受もないリニア電気モーターの機械的設計は、第１及び第２の電機子間に結合ばねによる機械的結合を設け、第１の電機子を第１の取り付けばねでハウジングに取り付け、第２の電機子を第２の取り付けばねでハウジングに取り付けることによって、可能となる。したがって、一実施形態では、第１の取り付けばねは、第１の線形経路に平行な方向に、この第１の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向の第２のばね定数よりも小さい、第１のばね定数を備え、第２の取り付けばねは、第２の線形経路に平行な方向に、この第２の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向の第２のばね定数よりも小さい、第１のばね定数を備える。
【００２０】
一実施形態では、第１の取り付けばねは、第１の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向に、この第１の取り付けばねの第１の線形経路に平行な方向のばね定数より少なくとも５倍、１０倍、２０倍、５０倍、又は１００倍大きい、ばね定数を備え得る。
【００２１】
更なる実施形態では、第２の取り付けばねは、第２の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向に、この第２の取り付けばねの第２の線形経路に平行な方向のばね定数より少なくとも５倍、１０倍、２０倍、５０倍、又は１００倍大きい、ばね定数を備え得る。
【００２２】
更なる実施形態では、結合ばねは、第１の線形経路及び／又は第２の線形経路に平行な方向に、この第１の線形経路及び／又は第２の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向のばね定数より小さいばね定数を備える。
【００２３】
更なる実施形態では、結合ばねは第１及び／又は第２の線形経路に垂直な少なくとも１つの方向に、この結合ばねの第１及び／又は第２の線形経路に平行な方向のばね定数より少なくとも５倍、１０倍、２０倍、５０倍、又は１００倍大きい、ばね定数を備える。
【００２４】
このようにすることで、第１の取り付けばね、第２の取り付けばね、若しくは結合ばねのいずれか、又はこれらのばねすべてが、第１及び第２の電機子の線形経路に平行な方向においてばねとして機能する一方、この経路に垂直な少なくとも１つの方向に、ある程度の剛性をもった支持をもたらす。
【００２５】
更なる実施形態では、結合ばね及び／又は取り付けばねの、線形経路に平行な方向のばね定数は、この線形経路に垂直で相互に垂直な２つの方向のばね定数より小さい。
【００２６】
一実施形態では、このようなばねは、必要に応じて分割環、具体的には、効果的にばねを形成するように１箇所で切断された環によって形成される、板ばねで与えられる。
【００２７】
一実施形態では、板ばねは、分割環の１端部から半径方向に外側に向かって延在する第１の取り付け部と、分割環の第２の端部から半径方向に内側に向かって延在する第２の取り付け部とを備える。このような板ばねを取り付けばねとして用いる場合には、第１の取り付け部をハウジングに取り付ける一方、第２の取り付け部を第１又は第２の電機子のいずれかに取り付けることが望ましいと言える。このような板ばねを結合ばねとして用いる場合には、電機子の１つを第１の取り付け部に取り付け得る一方、第２の電機子を第２の取り付け部に取り付け得る。
【００２８】
一実施形態では、第１の電機子が特定の減衰定数を有する緩衝器を含み、第２の電機子が特定の減衰定数を有する緩衝器を含み、第１の電機子の減衰及び第２の電機子の減衰が、これら第１の電機子及び第２の電機子の運動によってもたらされる力が相互に等しくなるように選択される。各電機子によって運動中にもたらされる力Ｆは、Ｆ＝ｋ×ｖとして計算できる（ここでｋは減衰定数、そしてｖはそれぞれの電機子の速度である）。第１及び第２の電機子の減衰は、第１の電機子又は第２の電機子とハウジングとの間に設けられるシーリングによってもたらされ得る。このシーリングによってまた、ハウジングに水分が入り込む可能性を低減することができる。
【００２９】
先に述べた要求の少なくとも１つが更に、上述したリニア電気モーターを備えた家庭用電気器具によって満たされる。
【００３０】
家庭用電気器具の特定の実施形態では、第１の電機子が家庭用電気器具の第１の機能要素に結合され、第２の電機子が家庭用電気器具の第２の機能要素に結合される。
【００３１】
本出願の趣旨からする家庭用電気器具の例としては、電動歯ブラシ及び電気カミソリがある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
提案するリニア電気モーターは、代表的な実施形態の詳細な説明及び図の参照によってさらに明らかとなろう。図中、
【図１】本発明の一実施形態によるリニア電気モーターの機械的略図。
【図２】緩衝器を含むリニア電気モーターの実施形態の略図。
【図３】リニア電気モーターの代替的実施形態の略図。
【図４】図１〜３による実施形態の１つで用いられるばねの概略的側面図。
【図５】本発明の一実施形態によるリニア電気モーターの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本明細書で用いる場合、用語「電機子」は電磁気装置の可動部を意味する。
【００３４】
図１は代表的実施形態によるリニア電気モーターの略図を表す。電気モーター１は、ハウジング２、第１の電機子３、及び第２の電機子４を備える。第１の電機子３は、第１の取り付けばね５によってハウジング２に取り付けられ、第２の電機子４は第２の取り付けばね６によってハウジング２に取り付けられる。第１及び第２の電機子３、４は、結合ばね７によって相互に結合されている。
【００３５】
図１に示した実施形態では、第１の電機子３がコイル１０を備え、第２の電機子４が永久磁石１１を備える。
【００３６】
第１及び第２の電機子３、４間に印加される磁力によって、第１の電機子３と第２の電機子４とを反対方向に、つまり１８０度の位相外れで運動させることができる（第１及び第２の電機子の振動質量の追加的な減衰が存在しない、理想的な場合）。更に、結合ばね７のばね定数を、その共振周波数が、コイル１０及び永久磁石１１によって与えられる第１及び第２の電機子３、４の振動周波数に対応するように、選択することができる。結合ばね７はそれ自体、第１及び第２の電機子３、４が運動中に１８０度の位相シフトで運動するようにできる。この結合ばねは、第１及び第２の電機子３、４の１８０度位相シフト運動を助長する。
【００３７】
振動運動をもたらすために、コイル１０を流れる電流が断続的となるように制御され得る。電流は、第１及び第２の電機子３、４がその振動運動の最大振幅に達した際に中断され得る。その後、結合ばね７及び２つの取り付けばね５、６によって、第１及び第２の電機子３、４はそれぞれの始動位置へと戻され得る。
【００３８】
第１及び第２の取り付けばね５、６は２つの電機子に、反対側の側面において取り付けられていることから、ハウジング２に反作用力を及ぼす。第１及び第２の電機子３、４が位相外れにあることから、第１の運動サイクルにおいて、第１の取り付けばね５がハウジングを押圧する一方、第２の取り付けばね６がハウジング２を引き寄せる。これらの力が反対方向であることから、２つの復原力がハウジング２に対して反対方向に作用し、相互に相殺し合う。第２の運動サイクルにおいては、第１の取り付けばね５がハウジングを引き寄せる一方、第２の取り付けばね２がハウジング２を押圧する。ここでも、ばね５、６を介してハウジング２に加えられる力は反対方向に作用することから、ハウジング２の復原力もまた反対方向となり、したがって相互に、完全にではないとしても少なくとも部分的に相殺し合う。このようにして、第１及び第２の電機子３、４からハウジング２に伝わる振動の量を低減するか、又は完全になくすことができる。
【００３９】
これを達成するために、ばね定数は次のように選択される。
【数１】
2013533725.tif 000003
ここで、Ｄ１は第１の取り付けばね５のばね定数、Ｄ２は第２の取り付けばね６のばね定数、ｍ１は第１の電機子３の質量、かつｍ２は第２の電機子４の質量である。
【００４０】
第１の電機子３及び第２の電機子４間の１８０度位相シフトからの逸脱を避けるために、第１の電機子３及び第２の電機子４によって達成されるいずれの振動減衰も、慎重にバランスが保たれなければならない。例えば、振動が減衰によって影響される状況が図２に原理的に表されている。第１の電機子３が第２の緩衝器８を備え、第２の電機子４が第２の緩衝器９を備える。これらの緩衝器８、９は、例えば、エラストマープラスチック材料部の形をとり、それぞれ第１及び第２の電機子３、４に結合され、かつハウジング２へのいかなる液体の侵入をも防ぐ機能を果たす、シーリングによって形成され得る。
【００４１】
図２において、図１による実施形態にも表された要素と同一の要素は、同一の参照番号によって表示されている。
【００４２】
第１の緩衝器８及び第２の緩衝器９の減衰定数ｋは、運動中に第１の電機子３及び第２の電機子４によって与えられる力が相互に等しくなるように選択される必要がある。これにより、第１の電機子及び第２の電機子が１８０度の位相シフトで、すなわち反対方向に運動する状況においては、第１及び第２の電機子３、４からハウジングに伝わる力が相殺されることとなる。
【００４３】
ばねとしてだけでなく、第１の電機子３及び第２の電機子４の運動経路に垂直ないずれの方向にも機械的安定性を与える要素としての機能性をも備えるために、ばね５、６、７は図４に示されるように設計され得る。
【００４４】
図４に示される板ばね２０は、分割環２１が、図１及び２が描かれた紙面に垂直となるようにして、図１及び２に示した構成内に取り付けられる。切断部２２を有する分割環２１により、図４の紙面に垂直な方向に必要な可撓性が得られる。分割環２１が図４の紙面に平行なあらゆる方向に伸長部を有することにより、この環は、分割環２１の半径方向に、ある程度の剛性をもった支持をもたらす。
【００４５】
具体的には、ばね２０の、図４の紙面に垂直な方向のばね定数は、ばね２０の、同紙面内におけるいずれの半径方向のばね定数よりも小さい。環２１の第１の端部２３は、環２１から半径方向に外側に向かって延在する第１の取り付け部２４を備える。環２１の第２の端部２５は、環２５から半径方向に内側に向かって延在する第２の取り付け部２６を備える。図３に表されるような実用的な実施形態の説明から、ハウジング及び２つの電機子がどのようにして図４に示されるようなばねに取り付けられるかは明白であろう。
【００４６】
図示の板ばね２０は円形の輪郭／構成を有するものとして示されているが、他のいずれの好適な形状を用いてもよい。例えば、本発明の板ばねは三角形の外周、正方形の周辺、長方形の周辺、多角形の周辺、又は他のいずれの好的な形状を備えてもよい。板ばね２０は、第１及び／又は第２の電機子３、４の線形運動に平行な方向に低いばね定数、そしてこの第１及び／又は第２の電機子３、４の線形運動に垂直な方向に高いばね定数をもたらす必要がある。
【００４７】
本発明によるリニア電気モーターの代替的実施形態を、図３に概略的に示す。図３に表した実施形態は、図１及び２の実施形態と、コイル１０’が、図１及び２におけるように電機子３、４の１つにではなくて、ハウジング２に取り付けられている点で、異なっている。このような実施形態では、コイル１０’は第２の電機子４の永久磁石１１とのみ、相互作用し得る。第１の電機子のほうは、結合ばね７によりもたらされる第１の電機子３と第２の電機子４との間の結合によって駆動が可能である。したがって、いずれの可動部の配線は不要である。
【００４８】
図５は、リニア電気モーターの更なる代表的な実施形態を示す。図５に示される実施形態は、図３を参照して概略的に説明したものに対応している。図３の略図に示されるすべての部分が、図５の実施形態において見られる。図５の実施形態の第１の電機子５０は、ロッド又は軸５０の形態を有している。
【００４９】
第１の電機子５０は、取り付けばね５１によってハウジング２に取り付けられている。取り付けばね５１は、第１の電機子５０の第１の端部５２に隣接して、第１の電機子５０に取り付けることができる。側面から見ると、第１の取り付けばね５１は原理的に図４に表されたような設計を有しており、これによって第１の電機子５０が方向５３に振動運動できるようになっている。このような設計のため、取り付けばね５１は第１の電機子５０に対して、第１の電機子５０の運動方向５３に垂直な方向において、安定した支持を与える。
【００５０】
第２の電機子５４は、第１の電機子５０の各側面上に２つの部分５４ａ、５４ｂを備える。これら２つの部分５４ａ及び５４ｂは、相互に付着して単一の部品として動くようになっている。
【００５１】
第２の電機子５４は、その２つの半分５４ａと５４ｂとの間にチャネル５５を形成する。第１の電機子５０は、この第２の電機子５４の半分５４ａ及び５４ｂからなるチャネル５５を通して延在する。第１及び第２の電機子５０、５４は、動作中に、同一の経路５３に沿った振動運動をする。第２の電機子５４は、第２の取り付けばね５６を介してハウジング２に取り付けられる。ハウジング２が２つの取り付けばね（５１、５６）の第１の取り付け部（図４において２４で表される）に取り付けられる一方、第１の電機子５０及び第２の電機子５４は、それぞれ取り付けばね５１、５６の第２の取り付け部（図４において２６で表される）に取り付けられる。
【００５２】
第２の取り付けばね５６は、第１の電機子５０の第１の端部５２とは反対側の、第２の電機子５４の第２の端部７５又は側面に隣接して取り付けられる。第１及び第２の電機子５０、５４が１８０度の位相外れで動く時、２つの取り付けばね５１、５６のそれぞれからハウジングに伝わる収縮力は相互に相殺されることとなる。すなわち、ハウジング２に伝わる力は相互に、又は少なくとも部分的に相殺され、利用者がハウジング２を握っている最中に感じる振動は大幅に低減され、かつ／又は防止される。
【００５３】
第１及び第２の電機子５０、５４は、２つの結合ばね５７、５８を介して相互に結合され得る。２つの結合ばね５７、５８はそれぞれ、原理的に図４に表されたような設計を有する２つの板ばね５９を備え得る。２つの結合ばね５７、５８のそれぞれについての２つのばね５９の組み合わせは、構成されるばね５７、５８のばね定数を容易に変化させることができるように選択され得る。第１の電機子５０がばね５９の第２の取り付け部（図４において２６で表される）に取り付けられる一方、第２の電機子５４がばね５９の第１の取り付け部（図４において２４で表される）に取り付けられる。
【００５４】
図３の実施形態について先に説明したように、コイル６２をハウジング２に取り付けることで、第２の電機子５４との間に相互作用をもたらすことができる。第２の電機子５４は更に、ハウジング２において第２の電機子５４とコイル６２との間に磁気的及び／又は電気的結合を得るために、４個１組の永住磁石６３を備えてもよい。４つを超える永久磁石を用いる実施形態も想定される。４つ未満の永久磁石を用いる実施形態もまた、想定される。
【００５５】
結合ばね５７、５８のばね定数は、これらのばねの共振周波数が、コイル６２及び磁石６３からなる電気駆動装置によって与えられる振動周波数に対応するように、選択される。
【００５６】
振動運動をもたらすために、コイル６２を流れる電流が断続的となるように制御され得る。電流は、第１及び第２の電機子５０、５４が振動運動の最大振幅に達した際に中断され得る。その後、結合ばね５７、５８及び２つの取り付けばね５２、５６によって、２つの電機子５０、５４はそれぞれの始動位置へと戻され得る。
【００５７】
第１及び第２の電機子５０、５４は、リニア電気モーターを家庭用器具の機能要素に結合するためのコネクター６０、６１を備える。
【００５８】
家庭用器具が歯ブラシからなる実施形態では、歯ブラシは装置のヘッド上に複数の接触要素を備え得る。この接触要素は、任意の好適な材料及び／又は構成を備えてもよい。加えて、この接触要素は任意の好適な接触要素を備えてもよく、かつ／又は、歯茎をマッサージしたり、舌の掃除をしたり、例えば、抗菌剤、口臭防止剤、香味剤、歯垢防止剤、歯肉炎予防剤、白色剤などの化学物質を口腔領域に付与するのに用いられる要素を備え得ることに留意すべきである。
【００５９】
例えば、実施形態によっては、接触要素はタフト（毛束）を備え得る。タフトは、ヘッドにしっかりと取り付けられた複数の個別フィラメントを備え得る。このようなフィラメントはポリマー系であってもよく、例えば、ポリアミド又はポリエステルを含んでもよい。本発明のフィラメントの長手方向及び断面寸法、並びにフィラメント端部の輪郭は、変更可能である。加えて、剛性、弾力性、フィラメント端部の形状は変更可能である。好適な寸法例としては、約３ｍｍ〜約１５ｍｍ、又はこの範囲内の任意の個別の数値の長さが含まれる。加えて、フィラメントは約１００〜約３５０マイクロメートルの間、又はこの範囲の任意の個別の数値の、実質的に均一な断面寸法を含むことができる。フィラメントの先端は、任意の好適な形状であってもよく、この例としては、平滑な先端、丸い先端、及び先細の先端が含まれる。いくつかの実施形態では、フィラメントは、米国特許第４，８０２，２５５号に記載されるような、フィラメントの磨耗を示す染料を含んでよい。本発明のブラシとともに使用するのに好適なフィラメントの例は、米国特許第６，１９９，２４２号に記載されている。他の好適な毛の例としては、非平滑化した毛、例えば、単一及び多成分の毛（例えば、異なるポリマーを共押出して形成した毛）、けん縮毛、歯肉マッサージ用毛、さまざまな構造の毛（例えば、複数の内腔を有する毛）、及び／又はこれらの組み合わせが挙げられる。
【００６０】
他の好適な接触要素の例としては、米国特許出願公開第２００２／００５９６８５号、同第２００５／０００００４３号、同第２００４／０１７７４６２号、同第２００５／００６０８２２号、同第２００４／０１５４１１２号、米国特許第６，１５１，７４５号、同第６，０５８，５４１号、同第６，０４１，４６７号、同第６，５５３，６０４号、同第６，５６４，４１６号、同第６，８２６，７９７号、同第６，９９３，８０４号、同第６，４５３，４９７号、同第６，９９３，８０４号、同第６，０４１，４６７号、並びに、「ＴＯＯＴＨＢＲＵＳＨＥＳ」と題する２００８年１月８日出願の米国特許出願第１２／００８，０７３号、及び「ＯＲＡＬ  ＨＹＧＩＥＮＥ  ＩＭＰＬＥＭＥＮＴＳ」と題する２００７年５月７日出願の同第６０／９２８，０１２号に記載されたものが含まれ、これらはすべて、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。加えて、任意の好適な構成の接触要素を用い得る。好適な実施例としては、米国特許第５，８３６，７６９号、同第６，５６４，４１６号、同第６，３０８，３６７号、同第６，１０８，８５１号、同第６，０５８，５４１号、及び同第５，３９６，６７８号に記載されたものが含まれる。
【００６１】
毛及び／又は毛束に加えて、接触要素としてはまた、エラストマー構造体、発泡体、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。例えば、接触要素は、米国特許第６，５５３，６０４号及び米国特許出願公開第２００７／０２５１０４０Ａ１号に記載されるようなエラストマーフィンを備え得る。更に別の実施例として、接触要素は、米国特許出願公開第２００４／０１５４１１２Ａ１号に記載されるようなエラストマーカップ状要素を備え得る。実施形態によっては、接触要素はエラストマー要素と毛との組み合わせを備え得る。一実施例として、フィンと毛との組み合わせを用いてもよいし、エラストマーカップと毛との組み合わせを用いてもよいし、かつ／又はエラストマー要素同士だけ又はエラストマー要素と毛との組み合わせを用いてもよい。エラストマー接触要素の組み合わせは、米国特許出願公開第２００９／０００７３５７Ａ１号に記載されている。
【００６２】
接触要素及び／又はマッサージ要素は、任意の好適な方法でヘッドに取り付けられてもよい。従来の方法としては、ステープリング、無平線植毛、及び射出成型植毛が含まれる。エラストマーを備える接触要素については、これらの要素は相互に一体的に形成されてもよく、例えば、一体的なベース部を有し、このベースから外向きに延在するように形成されても、又はそれぞれ個別に形成されてもよい。エラストマー要素は、ヘッド中に射出成型され得る。
【００６３】
以上に述べた接触要素に加えて、ヘッドは、任意の好適な材料から構成された軟組織クレンザーを備え得る。好適な材料の例としては、エラストマー材料、ポリプロピレン及びポリエチレン等、これらと同類のもの、並びに／又はこれらの組み合わせが含まれる。軟組織クレンザーは、任意の好適な軟組織クレンジング要素を含み得る。このような要素の例及び歯ブラシ上における軟組織クレンザーの構成例は、米国特許出願第２００６／００１０６２８号、同第２００５／０１６６３４４号、同第２００５／０２１０６１２号、同第２００６／０１９５９９５号、同第２００８／０１８９８８８号、同第２００６／００５２８０６号、同第２００４／０２５５４１６号、同第２００５／０００００４９号、同第２００５／００３８４６１号、同第２００４／０１３４００７号、同第２００６／００２６７８４号、同第２００７００４９９５６号、同第２００８／０２４４８４９号、同第２００５／０００００４３号、同第２００７／１４０９５９号、並びに米国特許第５，９８０，５４２号、同第６，４０２，７６８号、及び同第６，１０２，９２３号に記載されている。
【００６４】
加えて、ヘッドの第１の側面上及びこの第１の側面の反対側の第２の側面上にエラストマー要素を備える実施形態については、ヘッドの両側面のエラストマー要素が一体的に形成されてもよい。例えば、エラストマー要素を形成する前のヘッドが、このヘッドを貫通する開口を備えることで、この開口に、ヘッドの第１の側面からヘッドの第２の側面へとエラストマー材料を流すようにすることができる。
【００６５】
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して理解されるべきでない。むしろ、特に断らないかぎり、そのようなそれぞれの寸法は、記載された値及びその値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」として開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。
【表１】
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【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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【国際調査報告】
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