(57)【要約】  本発明によって開示されているのは、揺動モータ、及び電気装置である。  揺動モータは、シートと、少なくとも２つの可動部材であって、間隔を空けて配置された、第１の可動部材及び第２の可動部材と、を備え、第１の可動部材及び第２の可動部材は、対向する電磁推力に耐え、可動部材と１対１に対応する弾性支持部材は、第１の弾性支持部材と、第２の弾性支持部材と、を備え、第１の可動部材は、第１の弾性支持部材によって、シート上に取り付けられ、かつ第２の可動部材は、第２の弾性支持部材によって、シート上に取り付けられている可動部材とを備え、さらに、ねじり弾性部材を備え、ねじり弾性部材の一端は、第１の可動部材または第２の可動部材に接続され、かつ他端は、実行部材に接続されている。本発明による揺動モータは、ねじり弾性部材を用いて落下ブロックを増加させることなく、シートへの回転トルクの伝達を減少させるためにもよく、これにより、モータは最小化でき、電気装置は、振動を減少でき、重量を軽減できる。【選択図】  図２
2021509005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械基部と、
少なくとも２つの可動部材であって、前記可動部材は電磁装置の可動部分であり、前記少なくとも２つの可動部材は、間隔を空けて配置された第１の可動部材と第２の可動部材とを備え、前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材は逆向きの電磁推力を受けており、前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材は逆位相で往復運動する、可動部材と、
前記可動部材と１対１で対応している弾性支持部材であって、前記弾性支持部材は第１の弾性支持部材と第２の弾性支持部材とを備え、前記第１の可動部材は前記第１の弾性支持部材によって前記機械基部に取り付けられ、前記第２の可動部材は前記第２の弾性支持部材によって前記機械基部に取り付けられ、前記第１の可動部材には、前記第１の弾性支持部材の弾性力と前記電磁推力とを結合することによって生成された第１の回転トルクがかけられ、前記第２の可動部材には、前記第２の弾性支持部材の弾性力と前記電磁推力とを結合することによって生成された第２の回転トルクがかけられている、弾性支持部材と、
を備えた揺動モータであって、
前記揺動モータはねじり弾性部材をさらに備え、前記ねじり弾性部材の一端は前記第１の可動部材または前記第２の可動部材に接続されており、前記ねじり弾性部材の他端は実行部材に接続されていることを特徴とする、揺動モータ。
【請求項２】
前記ねじり弾性部材の回転変形方向と、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の回転変形方向とは、同一または逆方向であり、前記ねじり弾性部材の直線運動方向は、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の直線変形方向と同じであることを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項３】
2021509005.tif 000022
【請求項４】
前記ねじり弾性部材の回転剛性係数は、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の回転剛性係数よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項５】
前記第１の弾性支持部材は少なくとも２つの第１の弾性片を備え、前記少なくとも２つの第１の弾性片は、前記第１の可動部材の両側面にそれぞれ配置され、前記第１の弾性片の一端は前記機械基部に据え付けられ、前記第１の弾性片の他端は前記第１の可動部材に接続され、前記第２の弾性支持部材は少なくとも２つの第２の弾性片を備え、前記少なくとも２つの第２の弾性片は、前記第２の可動部材の両側面にそれぞれ配置され、前記第２の弾性片の一端は前記機械基部に据え付けられ、前記第２の可動部材の他端は前記第２の可動部材に接続され、同じ側面にある前記第１の弾性片と前記第２の弾性片の下端は、前記機械基部上に据え付けられた全体的片構造として一体的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項６】
前記第１の可動部材上の前記第１の弾性片のすべての作用点、及び前記第２の可動部材上の前記第２の弾性片のすべての作用点は、同じ平面上に位置することを特徴とする、請求項５に記載の揺動モータ。
【請求項７】
前記第１の可動部材は永久磁石を備え、前記第２の可動部材は電磁石を備える、または、前記揺動モータはさらに固定部材を備え、前記固定部材は電磁石を備え、かつ前記第１の可動部材および前記第２の可動部材はいずれも永久磁石を備える、または、前記揺動モータはさらに固定部材を備え、前記固定部材は永久磁石を備え、かつ前記第１の可動部材および前記第２の可動部材はいずれも電磁石を備えることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の揺動モータ。
【請求項８】
前記第１の可動部材は永久磁石を備え、前記第２の可動部材は２つの電磁石を備え、前記２つの電磁石の電流の大きさ及び方向は同じであり、かつ前記２つの電磁石は前記永久磁石の両側面に対称に配置される、または、前記第１の可動部材は電磁石を備え、前記第２の可動部材は、前記永久磁石のセットを２つ備え、前記２つの前記永久磁石セットの磁場方向は同じであり、前記２つの前記永久磁石のセットは前記電磁石の両側面に対称に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の揺動モータ。
【請求項９】
前記第１の可動部材はさらに固定フレームを備え、前記２つの永久磁石は前記固定フレームの中に並行に配置され、前記第２の可動部材はさらに上部押さえ板と下部押さえ板とを備え、前記２つの電磁石は前記上部押さえ板と前記下部押さえ板との間に並んで配置され、前記上部押さえ板には、滑り溝と、前記滑り溝と繋がっている開口とが設けられ、前記第１の可動部材は前記開口を通って延伸して前記２つの電磁石の間の位置に入り、相対的に移動自在に前記滑り溝に取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の揺動モータ。
【請求項１０】
実行部材と、請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の前記揺動モータとを備えた、電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アクチュエータの技術分野に関するものであり、特に、揺動モータ、及び電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在は、電動歯ブラシ、及び電動かみそりのような家電機器の使用は、人々の生活を大いに支援している。同時に、モータの性能が、製品の使用感覚を決定する。
【０００３】
従来の電気装置（例えば、電動歯ブラシ、電動かみそりなど）は、一般的には、回転モータによって駆動され、その大半が、クランクのような、変換装置を含み、複雑な構造、低い伝達効率、及び大きな振動ノイズを有する。回転電気機械に代えて、リニアモータを用いるいくつかの技術も、存在する。リニアモータと関連する技術のうちの１つは、２つの可動部材が、カップリングばねによって接続され、かつそれぞれ、取り付けばねによって支持され、かつ、筐体に伝達される反力の一部を打ち消すように、基本的な直線軌道上を逆位相で動作するものである。その取り付けばねは、直線経路にばね復元力を供給し、同時に経路方向と垂直な少なくとも１つの方向に、剛性支持を供給する。この技術では、２つの可動部材は、実質的には、直線的な経路しか移動しないため、モータの外部電源出力モードは制限され、電気装置が、よりよい効果を発揮できなくなる。
【０００４】
別の技術は、複数の可動部材を並行に配置し、可動部材の逆位相での移動を用いて振動の一部の伝達を打ち消す直線実行部材であり、可動部材の端部にその出力軸を設け、別の可動部材に重りを設け、可動部材の重心の位置が、互いに一致するようにして、振動を減少させることができる。重りによりモータの容積と重量は大きく増加する。これに加えて、重りを有するより重い可動部材は、往復運動の間に大きな振動力が生じ、振動減少及びノイズ減少には寄与せず、製品は、快適さに欠ける。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、従来技術の欠点を克服するために、本開示は、揺動モータ及び電気装置を提供する。揺動モータは、実行部材を直線的に往復運動させるだけではなく、実行部材を往復揺動させるように駆動することができるために、落下ブロックを追加することなく、機械基部に回転トルクの伝達を減少させることができ、モータを最小化することができる。また、電気装置の振動及び重量も減少させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
技術的な解決法は、以下のようなものである。
【０００７】
機械基部と、少なくとも２つの可動部材と、可動部材と１対１に対応する弾性支持部材と、ねじり弾性部材と、を含む揺動モータが提供される。可動部材は、電磁装置の可動部品であり、少なくとも２つの可動部材は、間隔を空けて配置された第１の可動部材及び第２の可動部材を含み、第１の可動部材と第２の可動部材とは、逆方向の電磁推力を受け、第１の可動部材と第２の可動部材とは、逆位相で往復運動をする。弾性支持部材は、第１の弾性支持部材と第２の弾性支持部材とを含み、第１の可動部材は、第１の弾性支持部材によって、機械基部に取り付けられており、第２の可動部材は、第２の弾性支持部材によって、機械基部に取り付けられており、第１の可動部材は、第１の弾性支持部材の弾性力と電磁推力との組み合わせによって発生した第１の回転トルクを受け、第２の可動部材は、第２の弾性支持部材の弾性力と電磁推力との組み合わせによって発生した第２の回転トルクを受ける。ねじり弾性部材の一端は、第１の可動部材または第２の可動部材と接続されており、ねじり弾性部材の他端は、実行部材と接続されている。
【０００８】
本開示の揺動モータでは、揺動モータの第１の可動部材及び第２の可動部材は、２つが、対向する電磁推力（吸引力及び反発力）を受けるように、互いに電磁気的に結合している。電磁装置に供給された電流が、周期的に反転しているときには、第１の可動部材及び第２の可動部材は、逆位相で直線的に往復移動することができる。同時に、第１の可動部材は、第１の回転トルクを受け、かつ第２の可動部材は、第２の回転トルクを受けるので、第１の可動部材及び第２の可動部材の両方は、機械基部に対して、揺動することができる。したがって、第１の可動部材及び第２の可動部材の両方は、直線往復運動、及び重心の周囲の往復揺動の複合運動を同時に得られる。ねじり弾性部材が、可動部材のうちの１つと連結されているときには、ねじり弾性部材に備えられた実行部材（例えばブラシヘッド、または、カッターヘッドなど）は、直線往復運動及び往復揺動運動の運動出力を有し、効果的な清掃効果を達成することができる。
【０００９】
同時に、弾性支持部材の変形特性に起因して、可動部材は、取り付けのために必要とされる機械的安定性を得て、かつ軸方向の移動自由度及び回転自由度を有し、すなわち、可動部材は、滑り軸受または転がり軸受を用いることなしに、安定にかつ確実に移動することができて、このため、機械的な摩擦及びノイズを避けることができる。弾性支持部材は、可動部材の直線移動及び回転のために必要とされる弾性復元力を提供し、カップリングばねはもはや必要とされず、かつ揺動モータの構成要素数は減少し、構造が単純化する。
【００１０】
さらに重大なことは、第１の可動部材及び第２の可動部材は、互いに逆位相で運動していることである。直線運動方向では、２つの可動部材の拘束力の一部、または、すべてですら、打ち消すことができ、そしてそれは、機械基部に伝達される振動を減少させることができる。一方、実行部材は、トルク弾性部材によって供給された弾性力によって、平衡トルクを可動部材に供給し、そしてそれは、２つの可動部材の重心の不均衡によって、発生した慣性トルクを打ち消すことができる。機械基部に伝達された回転トルクを減少させるための追加の重りを必要とすることなく、振動を減少させることができて、かつモータを最小化することができる。代わりに、より小さい体積を有する重りが、モータの全体の重さを減少させるために、装備されてもよい。前述の技術的な解決法は、さらに以下で記述される。
【００１１】
実施の形態のうちの１つでは、ねじり弾性部材の回転変形方向、及び、ねじり弾性部材に接続された可動部材に対応する弾性支持部材の回転変形方向、は同一、または、逆方向であり、ねじり弾性部材の直線移動方向は、ねじり弾性部材に接続された可動部材に対応する、弾性支持部材の直線変形方向と同じである。すなわち、ねじれ弾性部材が、第１の可動部材と接続されているときには、ねじり弾性部材の回転変形方向と、第１の弾性支持部材の回転変形方向とは、同一または逆方向であり、かつねじれ弾性部材の直線移動方向と第１の弾性支持部材の直線変形方向とは、同一であり、ねじれ弾性部材が第２の可動部材と接続されているときには、ねじれ弾性部材の回転方向と、第２の弾性支持部材の回転方向とは、同一または逆方向であり、かつねじれ弾性部材の直線移動方向と、第２の弾性支持部材の直線変形方向とは同一である。上記設計は、ねじれ弾性部材と対応している弾性支持部材とが同じ平面で動作することを可能にして、効果的な振動の打ち消し効果を達成することができる。
【００１２】
実施の形態の１つでは、電磁装置の電流周波数ω、ねじり弾性部材の回転剛性係数ｋ2、実行部材の回転慣性Ｊ2は、以下の関係を満たす。
【００１３】
2021509005.tif 000003
【００１４】
2021509005.tif 000004
【００１５】
2021509005.tif 000005
【００１６】
2021509005.tif 000006
【００１７】
実施の形態の１つでは、ねじり弾性部材の回転剛性係数は、ねじり弾性部材に接続されている可動部材に対応する弾性支持部材の回転剛性係数よりも小さい。つまり、ねじり弾性部材が第１の可動部材に接続されているときには、ねじり弾性部材の回転剛性係数は、第１の弾性支持部材の回転剛性係数よりも小さく、ねじり弾性部材が第２の可動部材に接続されているときには、ねじり弾性部材の回転剛性係数は、第２の弾性支持部材の回転剛性係数よりも小さい。このように、ねじり弾性部材、及び実行部材に対する可動部材の回転角は、より小さく、つまり、実行部材によって必要とされる振幅が一定であるときには、可動部材の振幅は、比較的小さく、そして、機械基部に伝達される振動も減少される。
【００１８】
実施の形態のうちの１つでは、第１の弾性支持部材は、少なくとも２つの第１の弾性片を含む。少なくとも２つの第１の弾性片は、それぞれ、第１の可動部材の両方の側面にそれぞれ配置される。第１の弾性片の一端は、機械基部に取り付けられ、かつその他端は、第１の可動部材に取り付けられる。第２の弾性支持部材は、少なくとも２つの第２の弾性片を含む。少なくとも２つの第２の弾性片は、第２の可動部材の両方の側面にそれぞれ配置される。第２の弾性片の一端は、機械基部に取り付けられ、かつその他端は、第２の可動部材に接続される。同じ側の第１の弾性片及び第２の弾性片の下端は、機械基部に取り付けられた全体的片構造として、一体的に接続されている。第１の弾性支持部材及び第２の弾性支持部材は、第１の可動部材及び第２の可動部材に作用される力の平衡を保つように、第１の可動部材及び第２の可動部材をそれぞれ両側で弾性的に支持し、さらなる減衰効果を達成することができる。同時に、第１の弾性片及び第２の弾性片の下端部は、全体的片構造として、一体的に接続された後、機械基部に取り付けられているので、弾性支持部材の構造を単純化することができ、製造及び取り付けを容易にし、かつコストを削減することができる。これに加えて、第１の弾性支持部材に受ける作用力、及び第２の弾性支持部材に作用する作用力は、反対方向であるので、内部打ち消し効果が、最初に構造全体で実行され、機械基部に伝達される振動がさらに減少する。
【００１９】
実施の形態の１つでは、第１の可動部材の第１の弾性片のすべての作用点、及び第２の可動部材の第２の弾性片のすべての作用点は、同じ平面に位置しているので、弾性作用力が同じ平面内で分散され、そしてそれは、振動力の一部が筐体に伝達するのを打ち消すことができる。
【００２０】
実施の形態の１つでは、第１の可動部材は、永久磁石を含み、第２の可動部材は、電磁石を含み、または、揺動モータは、さらに、取り付け部材を含み、取り付け部材は、電磁石を含み、第１の可動部材及び第２の可動部材の両方は、永久磁石を含み、あるいは、さらに、取り付け部材を含み、取り付け部材は、永久磁石を含み、第１の可動部材及び第２の可動部材の両方は、電磁石を含む。
【００２１】
実施の形態の１つでは、第１の可動部材は、永久磁石を含み、第２の可動部材は、２つの電磁石を含み、２つの電磁石の電流量及び向きは同じであり、かつ２つの電磁石は、永久磁石の両側に、対称に配置されており、あるいは、第１の可動部材は、電磁石を含み、
第２の可動部材は、２組の永久磁石を含み、２組の永久磁石の磁場方向は、同じであり、かつ２組の永久磁石は、電磁石の両側面に対称に配置される。この配置は、電磁推力が、揺動モータの構造上対称な平面に位置することを可能にし、そしてそれは、モータへの他のさらなる方向の振動力及びトルクの影響を減少させることを可能にする。これに加えて、両側面の電磁石のコアへの中央の永久磁石の吸引力、または、両側面の永久磁石への中央の電磁石の吸引力は、大部分が打ち消され、第１の支持弾性部材及び第２の支持弾性部材の負荷を減少させることは、構造安定性のために、有益である。
【００２２】
実施の形態の１つでは、第１の可動部材は、さらに、固定フレームを含み、２つの永久磁石は、並行に固定フレームに取り付けられ、第２の可動部材は、さらに、上部押さえ板及び下部押さえ板を含み、２つの電磁石は、上部押さえ板と下部押さえ板との間に並んで配置され、上部押さえ板は、滑り溝、及び、滑り溝と繋がっている開口、を備える。第１の可動部材は、開口を通じて延伸し、２つの電磁石の間の位置に入り、かつ滑り溝に、相対的に移動可能なように取り付けられる。前述の設計は、２つの並行した永久磁石が、間隔が空いている２つの並行した電磁石の中央に保持されることを可能にし、かつ第１の可動部材及び第２の可動部材の両方が、相対的に移動、または、揺動することができる。本開示の構造設計は、合理的であり、その構造は単純で、構成要素数は少なく、かつ製造コストは低い。
【発明の効果】
【００２３】
本開示は、また、実行部材、及び前述の揺動モータを含む電気装置を提供し、実行部材は、ねじり弾性部材と接続されている。前述の揺動モータを使用するために、電気装置の振動及び重量を減少させることができる。実行部材は、電流周波数を調整することによって、異なる揺動出力を得ることができるので、より応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本開示の実施の形態に従った、電気装置の概略図である。
【００２５】
【図２】図２は、図１の中に示された、揺動モータと実行部材の概略組立図である。
【００２６】
【図３】図３は、図２の中に示された、構造の分解組立図である。
【００２７】
【図４】図４は、本開示の別の実施の形態に従った、揺動モータ及び実行部材の概略組立図である。
【００２８】
【図５】図５は、図１から図４に示された、第１の可動部材、第２の可動部材、及び弾性支持部材の分解組立図である。
【００２９】
【図６】図６は、図１から図４に示された、第１の可動部材及び第２の可動部材の概略組立図である。
【００３０】
【図７】図７は、図１から図４に示された構造に対応する、振動システムの概略組立図である。
【符号の説明】
【００３１】
参照符号の説明
【００３２】
１０        揺動モータ
１１        機械基部
１２        第１の可動部材
１２１      固定フレーム
１２２      永久磁石
１３        第２の可動部材
１３１      上部押さえ板
１３１１    開口
１３１２    滑り溝
１３２      下部押さえ板
１３３      電磁石
１３３１    コア
１３３２    巻き線
１４        第１の弾性支持部材
１４１      第１の弾性片
１５        第２の弾性支持部材
１５１      第２の弾性片
１６        ねじり弾性部材
２０        実行部材
３０        筐体
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示の目的、技術的解決法およびメリット、をより明確にするために、本開示は、図面、及び特定の実施の形態とともに、以下に、より詳細に記述される。本明細書に述べられた特定の実施の形態は、本開示を説明するためにのみ用いられ、かつ本開示の保護範囲を限定するものではないことを理解すべきである。
【００３４】
要素が、別の要素に“取り付けられている”として定義されているときには、要素に直接的に、または、介在要素によって、要素に間接的に、のうちのいずれか一方であると理解すべきである。要素が、別の要素に“接続している”として定義されているときには、要素に直接的に接続されることができ、あるいは、介在要素によって、要素に間接的に接続されることができる。これに加えて、特に断りのない限り、記述の中の語句“第１の”及び“第２の”は、記述の中の、さまざまな要素、ステップなどを識別するためにのみ用いられ、さまざまな構成要素、要素、ステップなどの間の論理的関係、または、順序関係を示すために用いられるものではない。
【００３５】
図１ないし図４に示されているように、本開示に従った電気装置は、実行部材２０と、筐体３０と、筐体３０内に設けられた揺動モータ１０とを含む。実行部材２０は、揺動モータ１０のねじり弾性部材１６に接続されている。実行部材２０は、歯ブラシヘッド（図１ないし図３の中に示されている）、または、カッターヘッド（図４に示されている）である。実行部材２０が歯ブラシヘッドである場合、電気装置は、電動歯ブラシであり、実行部材２０がカッターヘッドである場合、電気装置は、電動シェーバーである。電気装置の実行部材２０は、実際の必要性に従って、他の実行構造に交換することもできることに留意されたい。
【００３６】
図２及び図４は、本開示の実施の形態にそれぞれ従った、揺動モータ１０の２つのアプリケーションの実施の形態である。２つのアプリケーションの実施の形態の中の揺動モータ１０の構造は同じなので、図２中の揺動モータ１０の構造だけが、詳細に注釈される。図２に関連して、揺動モータ１０は、機械基部１１と、少なくとも２つの可動部材と、可動部材と１対１に対応している弾性支持部材と、ねじり弾性部材１６と、を含む。機械基部１１は、電気装置の筐体３０内の揺動モータ１０を固定するために用いられる、取り付け基板である。可動部材は、電磁装置の可動部分である。少なくとも２つの可動部材は、間隔が空いている第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３を含む。第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３は、対向する電磁推力を受け、したがって、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３は、互いに逆位相で往復運動する。弾性支持部材は、第１の弾性支持部材１４と、第２の弾性支持部材１５とを含む。第１の可動部材１２は、第１の弾性支持部材１４によって、機械基部１１に取り付けられる。第２の可動部材１３は、第２の弾性支持部材１５によって、機械基部１１に取り付けられる。第１の可動部材１２は、第１の弾性支持部材１４の弾性力及び電磁推力の組み合わせによって発生した、第１の回転トルクを受ける。第２の可動部材１３は、第２の弾性支持部材１５の弾性力及び電磁推力の組み合わせによって発生した、第２の回転トルクを受ける。ねじり弾性部材１６は、一端が、第１の可動部材１２に固定して接続されており、かつその他端が実行部材２０の穴に干渉接続された、Ｚ形状の弾性ねじり棒、または、ねじりバネである。
【００３７】
本開示の実施の形態に従った、揺動モータ１０の動作原理及び効果は、以下に記述される。第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３は、２つが反対の電磁推力を受けるように、互いに電磁気的に結合されている。電磁装置に供給された電流は、周期的に反転し、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３は、直線的に、かつ逆位相で、往復運動することが可能である（図２中の双方向矢印Ｆは、直線的な往復運動の経路方向である）。同時に、第１の可動部材１２は、第１の回転トルクを受けるので、第１の可動部材は、機械基部１１に対して、往復揺動することができる（図２中の双方向矢印Ｇは、往復揺動の経路方向である）。同じように、第２の可動部材は、機械基部１１に対して、逆位相で揺動することもできる。したがって、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３の両方は、同時に、直線往復運動、及び同じ軸方向の重心周りの往復揺動の複合運動を得る。ねじり弾性部材１６が、第１の可動部材１２に接続しているときには、ねじり弾性部材１６に設けられた実行部材２０は、直線往復、及び揺動往復の動作出力を有し、これにより、効果的な清掃効果を達成することができる。
【００３８】
同時に、弾性支持部材の変形特性のために、可動部材は、取り付けのために必要とされる機械的安定性を得て、軸移動自由度及び回転自由度を有し、つまり、可動部材は、滑り軸受または転がり軸受を用いることなく、機械的な摩擦、及びノイズを避けて、安定にかつ確実に、移動することができる。弾性支持部材は、可動部材の直線移動及び回転のために必要とされる、すべての弾性復元力を供給し、カップリングバネは、もはや必要ではなく、かつ揺動モータの構成要素数を減少して構造を単純化できる。他の実施の形態では、弾性支持部材は、可動部材の直線移動及び回転のために必要とされる、弾性復元力の８０パーセント以上を供給することも可能であり、そしてそれは、第１の可動部材１２と第２の可動部材１３との間のカップリングバネのバネ力を大幅に減少させて、カップリングバネは、最小化及び軽量化が可能である。
【００３９】
これに加えて、さらに重要なことには、第１の可動部材１２、第２の可動部材１３、及び実行部材２０は、互いに、逆位相運動である。直線移動方向では、つまり、Ｆ方向では、２つの可動部材によって、機械基部に伝達された弾性力は、互いに打ち消すことができ、かつ機械基部１１上の振動は減少させることができる。同時に、弾性部材１６をねじることによって供給された弾性力によって、実行部材２０は、第１の可動部材１２に、均衡が取れたトルクを供給し、そしてそれは、２つの可動部材の重心の不一致によって生じる慣性トルクを打ち消すことができる。機械基部１１に伝達される回転トルクを減少させるための追加の重りを必要とすることなく、振動を減少させることができて、モータ１０を最小化することができる。代わりに、小さな体積を有する重りを、モータ１０全体を軽量化するために装着してもよい。他の実施の形態では、実行部材２０は、ねじり弾性部材１６によって、第２の可動部材１３に接続されてもよい点に留意すべきである。さらに、実行部材２０の数は、一意ではなく、かつそれぞれの可動部材は、１つのねじり弾性部材１６によって、１つの実行部材２０に接続されてもよい。
【００４０】
ねじり弾性部材１６に接続された、第１の可動部材１４に対応して、ねじり弾性部材１６の回転変形方向と、第１の弾性支持部材１４の回転変形方向は、同じ、または、逆である点に留意すべきである。ねじり弾性部材１６に接続された、第１の可動部材１４に対応して、ねじり弾性部材１６の直線移動方向は、第１の弾性支持部材１４の直線変形方向と同じであり、つまり、ねじり弾性部材１６及び第１の弾性支持部材は、振動を打ち消す効果が効果的に達成できるように、同じ平面での運動を有する。
【００４１】
2021509005.tif 000007
【００４２】
2021509005.tif 000008
【００４３】
2021509005.tif 000009
【００４４】
2021509005.tif 000010
【００４５】
2021509005.tif 000011
【００４６】
2021509005.tif 000012
【００４７】
ここで、Ａ、及びＢは、第１の可動部材１２及び実行部材２０の角変位振幅であり、決定される定数である。
【００４８】
2021509005.tif 000013
【００４９】
2021509005.tif 000014
【００５０】
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【００５１】
2021509005.tif 000016
【００５２】
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【００５３】
つまり、実行部材２０の振幅に対する第１の可動部材１２の振幅の比率は、電磁石１３３の電流周波数に関連する。
【００５４】
2021509005.tif 000018
【００５５】
2021509005.tif 000019
【００５６】
2021509005.tif 000020
【００５７】
前述の原理に従って、揺動モータ１０の構造パラメータが決定される場合には、電流周波数を変更して、実行部材２０が異なる出力効果を得られるようにしてもよい。電流周波数が一定である場合には、ねじり弾性部材１６の剛性、及び実行部材２０の慣性モーメントを変化して、機械基部１１への振動力の伝達を減少させて、製品が快適な使用体験を得られるようにしてもよい。モータが変化しない場合には、異なる慣性モーメント、及び電流周波数制御方法の実行部材２０を接続することによって、異なる製品機能が得られてもよい。例えば、より重いブラシヘッドを提供することは、モータの直線往復振動の固有周波数が、電流周波数から逸脱することを引き起こし、往復回転の固有周波数の近くでは、直線運動は弱く、揺動運動は強く、そしてそれは、歯石の洗浄に適している。
【００５８】
電磁石１３３の電流は、駆動回路によって供給される交流である。往復直線運動が主な出力であれば、電流周波数は、第１の可動部材１２及び第１の弾性支持部材１４によって形成された振動系の直線往復共振周波数にほぼ等しくなる。
【００５９】
2021509005.tif 000021
【００６０】
これに加えて、ねじり弾性部材１６の回転剛性係数（Ｎｍ／ラジアン）は、ねじり弾性部材１６に接続された第１の可動部材１２に対応している第１の弾性支持部材１４の回転剛性係数よりも小さい。このように、ねじり弾性部材１６及び実行部材２０に対する可動部材の回転角は、より小さくなり、つまり、実行部材２０によって必要とされる振幅が一定であるときには、可動部材の振幅は比較的小さく、かつ機械基部１１に伝達される振動も減少される。
【００６１】
この実施の形態の中に記述された揺動モータの具体的な構造は、以下に記述される。
【００６２】
具体的には、この実施の形態では、図３を参照して、第１の可動部材１２は、永久磁石１２２を含む（１個以上でもよい）。第２の可動部材１３は、電磁石１３３を含む（１個以上でもよい）。電磁石１３３は、コイル巻き線１３３２とコア１３３１とを含む。コア１３３１は、Ｅ形状シリコン鋼板の積層構造であり、コイル巻き線１３３２は、エナメル銅コイルである。さらに、この実施の形態では、第１の可動部材１２は、並行に配置された、２つの永久磁石１２２を含み、かつ２つの永久磁石１２２の磁場は対向している。永久磁石１２２のうちの１つの磁場の方向は、電磁石１３３に直接対向しており、かつ別の永久磁石１２２の磁場の方向は、その反対方向である。第２の可動部材１３は、２つの電磁石１３３を含み、かつ２つの電磁石１３３は、第１の可動部材１２の両側面に対称に配置されている。２つの電磁石１３３の巻き線１３３２コイルの中の電流は、同じ方向である。この配置は、２つの並行した永久磁石１２２が、並んで間隔が空いている２つの電磁石１３３の中間に位置するようにし、かつその電磁推力（ローレンツ力）は、揺動モータ１０の構造的に対称な平面上に位置し、そしてそれは、モータへの、他の付加的な方向の振動力及びトルクの衝撃を減少させることができる。付加的な方向は、実行部材２０の予想された運動方向とは一致しない方向である。これに加えて、２つの電磁石１３３は、両側で電磁石１３３のコア本体１３３１への中間の永久磁石１２２の吸引力が、大幅に打ち消されるように、対称に離れて配置され、第１の弾性支持部材及び第２の弾性部材への荷重を減少させることは、構造安定性の助けになる。他の実施の形態では、電磁石１３３及び永久磁石１２２の位置は、交換されてもよく、すなわち、第１の可動部材１２は、電磁石１３３を含み、第２の可動部材１３は、永久磁石１２２を含み、永久磁石１２２の２つのセットの磁場の方向は、同じであり、永久磁石１２２の２つのセットは、電磁石１３３の両側に対称に配置されていることに留意すべきである。
【００６３】
さらに、この実施の形態では、図３、図５及び図６に示されるように、第１の可動部材１２は、さらに、固定フレーム１２１を含み、かつ２つの永久磁石１２２は、固定フレーム１２１の中に並行に組み込まれる。第２の可動部材１３は、さらに、上部押さえ板１３１と下部押さえ板１３２とを含む。２つの電磁石１３３は、上部押さえ板１３１と下部押さえ板１３２との間に並んで配置される。上部押さえ板１３１と、下部押さえ板１３２と、電磁石１３３のコア１３３１とは、ねじによって接続されている。上部押さえ板１３１は、滑り溝１３１２を備える。上部押さえ板１３１は、さらに、滑り溝１３１２と連絡している開口１３１１を備える。第１の可動部材１２は、開口１３１１を通じて延伸しており、かつ２つの電磁石１３３の間の位置に入っており、かつ滑り溝１３１２の中に相対的に動作可能に取り付けられており、つまり、第１の可動部材１２は、開口１３１１の中で、直線的、かつ往復移動することができ、かつ開口１３１１の中で、往復揺動することができる。前述の設計は、２つの並行した永久磁石１２２が、並んで間隔が空いている２つの電磁石１３３の中間に保たれることを可能とし、かつ第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３の両方は、相対的に移動、または、揺動することができる。本開示の構造設計は、理にかなっており、構造は単純で、構成要素の数は少なく、かつ製造コストは安い。
【００６４】
この実施の形態では、第１の可動部材１２上の第１の弾性支持部材１４の作用点は、第１の可動部材１２及び実行部材２０の両方によって形成された構造の質量中心（ｍ１）から逸脱している。電磁推力、または、第１の可動部材１２によって受けられる軸の慣性力、及び第１の弾性支持部材１４の作用力は、第１の可動部材１２及び実行部材２０が、機械基部１１に対して揺動するように、前述の第１の回転トルクを形成することができる。同様に、第２の可動部材１３上の第２の弾性支持部材１５の作用点は、第２の可動部材１３の質量中心（ｍ２）から逸脱し、第２の可動部材１３によって受けられる電磁推力、または、軸の慣性力、及び第２の弾性支持部材１５の作用力は、第２の可動部材１３が、機械基部１１に対して揺動するように、前述の第２の回転トルクを形成することができる。
【００６５】
具体的には、図３及び図５を参照して、第１の弾性支持部材１４は、２つの間隔が空いた第１の弾性片１４１を有する。２つの第１の弾性片１４１は、第１の可動部材１２の両側に供給され、かつ２つの第１の弾性片１４１の一端は、機械基部１１にねじによって固定され、かつその他端は、第１の可動部材１２の固定フレーム１２１の上面にねじによって接続されている。第１の弾性片１４１は、すべて、Ｚ形状シート構造である。２つの間隔が空いた第１の弾性片１４１、第１の可動部材１２、及び機械基部１１は、四角形の構造を形成し、かつ２つの第１の弾性支持片１４の作用点（Ａ１）の平面は、機械基部１１に対して垂直な垂直方向で、第１の可動部材１２及び実行部材２０によって形成された構造の質量中心（ｍ１）の平面から逸脱している。モータの運動の間に、第１の可動部材１２及び実行部材２０によって受けられる電磁推力、または、軸の慣性力、及び第１の弾性片１４１の作用力は、第１の回転トルクを形成し、第１の可動部材１２及び実行部材２０が、機械基部１１に対して揺動できるようにしてもよい。
【００６６】
第２の弾性支持部材１５は、４つの第２の弾性片１５１を含み、２つの第２の弾性片１５１、及び他の２つの第２の弾性片１５１は、第２の可動部材１３の両側面にそれぞれ配置される。それぞれの電磁石１３３は、２つの第２の弾性片１５１に対応する。第２の弾性片１５１の一端は、ねじによって、機械基部１１に取り付けられ、かつその他端は、ねじによって、上部押さえ板１３１に接続される。第２の弾性片１５１は、すべて、Ｚ形状シート構造である。すべての電磁石１３３について、２つの間隔が空いた第１の弾性片１５１、電磁石１３３、及び機械基部１１は、四角形の構造を形成し、かつ２つの第１の弾性片１５１の作用点（Ａ２）の平面は、機械基部１１に対して垂直な垂直方向で、第２の可動部材１３の質量中心（ｍ２）の平面から逸脱している。モータの運動の間に、電磁推力、または第２の可動部材１２によって受けられる軸の慣性力、及び第２の弾性部材１５１の作用力は、第２の可動部材１２が、機械基部１１に対して揺動できるように、第２の回転トルクを形成できる。
【００６７】
他の実施の形態では、２つの間隔が空いている第１の弾性片１４１、第１の可動部材１２、及び機械基部１１は、２等辺台形構造を形成していてもよいことに留意すべきである。第１の可動部材１２によって受けられる電磁推力の作用方向は、第１の弾性片１４１の主な変形方向と同じであり、かつ第１の可動部材１２は、機械基部１１に対して揺動していてもよい。同様に、２つの間隔が空いた第２の弾性片１５１、電磁石１３３、及び機械基部１１は、２等辺台形構造を形成しており、電磁石１３３によって受けられる電磁推力の作用方向は、第２の弾性片１５１の主な変形方向と同じであり、かつ電磁石１３３は、機械基部１１に対して揺動していてもよい。
【００６８】
さらに、実施の形態では、同じ側の第１の弾性片１４１及び第２の弾性片１５１の底端部は、機械基部１１上に取り付けられた全体的片構造（全体的弾性片構造）として、一体化して接続されており、かつ、その上、製造及び取り付けを容易化し、かつコストを削減することに関して、弾性支持部材を単純化できるように機械基部１１上に取り付けられている。これに加えて、第１の弾性支持部材１４及び第２の弾性支持部材１５によって受けられる作用力は、内部打ち消し効果が、最初に、片構造の全体で実行され、かつ機械基部１１に伝達される振動力がさらに減少されるように、逆方向である。
【００６９】
任意で、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３が、平衡力を受けるように、２つの第１の弾性片１４１は、第１の可動部材１２の両側面に対称に配置され、かつ４つの第２の弾性片１５１は、第２の可動部材１３の両側面に対称に配置される。第１の可動部材１２上の第１の弾性片１４１のすべての作用点、及び第２の可動部材１３上の第２の弾性片１５１のすべての作用点は、弾性作用力が、同じ平面内に分布され、そしてそれは、振動力の一部の筐体への伝達が打ち消されるように、同じ平面に位置する。具体的には、第１の可動部材１２上の第１の弾性片１４１の作用点、及び第２の可動部材１３上の第２の弾性片１５１の作用点は、機械基部１１と並行して、ほぼ２つの基本的な平面内にあってもよく、２つの基本平面は、ほぼ一致する（一般的に、距離は、０．５ｍｍ以下である）。
【００７０】
これに加えて、第１の可動部材１２及び実行部材２０の両方により形成された構造の質量中心と、第２の可動部材１３の質量中心とは、また、機械基部１１と並行した２つの基本平面の中に位置しており、かつこれら２つの基本平面は、第１の可動部材１２、実行部材２０、及び第２の可動部材１３によって形成された、構造の慣性力が、同一平面内に分布し、そしてそれは、筐体３０への振動力の一部の伝達が打ち消されるように、ほぼ一致する（一般的に、距離は、０．５ｍｍ以下である）。
【００７１】
加えて、第１の可動部材１２内の永久磁石１２２によって受けられた電磁推力の結合力の作用点、及び第１の可動部材１２及び実行部材２０によって形成された構造の質量中心は、機械基部１１と並行した２つの基本平面の中に位置しており、かつ２つの基本平面は、ほぼ一致する（一般的に、距離は、０．５ｍｍ以下である）。同様に、第２の可動部材１３内の電磁石１３３によって受けられた電磁推力の結合力の作用点、及び第２の可動部材１３の質量中心は、機械基部１１と並行した２つの基本平面の中に位置しており、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３の慣性力は、同じ平面に配置され、そしてそれは、振動力の一部の筐体３０への伝達が打ち消されるように、同じ平面に位置するように、２つの基本平面は、ほぼ一致する（一般的に、距離は、０．５ｍｍ以下である）。
【００７２】
図２ないし図６に示された実施の形態では、可動部材のうちの１つは、永久磁石１２２を含み、他の可動部材は、電磁石１３３を含むことに留意すべきである。しかしながら、本開示の設計原理は、依然、以下の実施の形態に適用可能であり、揺動モータ１０の電磁装置は、さらに、機械基部１１に固定するための固定部材を含み、固定部材は、電磁石を含み、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３の両方は、永久磁石を含み、かつねじり弾性部材１６は、第１の可動部材１２または第２の可動部材１３に接続されている。代わりに、揺動モータ１０の電磁装置は、さらに、機械基部１１に対して静止している固定部材を含み、固定部材は、電磁石を含み、第１の可動部材１２及び第２の可動部材１３の両方は、永久磁石を含み、ねじり弾性部材１６は、第１の可動部材１２または第２の可動部材１３に接続されている。もう１つの方法としては、揺動モータ１０の電磁装置は、機械基部１１に対して静止している固定部材をさらに含み、固定部材は永久磁石を含み、第１の可動部材１２および第２の可動部材１３の両方は電磁石を含み、ねじり弾性部材１６は第１の可動部材１２または第２の可動部材１３に連結されている。
【００７３】
要約すると、本開示では、モータは、可動部材、弾性支持部材、ねじり弾性部材、及び実行部材の構造配置によって、揺動駆動を得る。電動ブラシの場合には、歯ブラシヘッドは、直線往復運動及び回転往復運動の運動出力を有し、そしてそれは、歯を洗うのにより効果的である。同時に、ねじり弾性部材１６は、第１の可動部材１２、及び実行部材２０を接続して振動系を形成しているので、揺動モータ１０が、機械基部１１のより大きな揺動振幅、または、より小さな振動のように、周波数を変化させることによって、実行部材２０の異なる出力効果を得ることができる。ねじり弾性部材１６により提供された弾性力による、特定の周波数の交流駆動の下で、実行部材２０は、追加の重りなしに、または、必要とされる、より小さな体積を有する重りだけで、バランスがとれたトルクを可動部材に供給することができ、それにより、モータをさらに最小化できる。
【００７４】
上述の実施の形態の技術的な特徴は、任意に組み合わされてもよい。記述の簡略化のために、前述の実施の形態のすべての可能な技術的な組み合わせは、記述されない。しかしながら、これらの技術的な特徴の組み合わせの間に矛盾がない限り、すべては、この明細書の範囲内と考えるべきである。
【００７５】
前述の例は、本開示のいくつかの実施例を表しているだけであり、かつその記述は、より具体的であり、詳細である、しかし、それらは、本開示の範囲を限定するものとして、理解することはできない。当業者にとって、複数の修正及び改良は、本開示の概念から逸脱することなしに行うことができ、すべては、本開示の保護範囲に属することに留意すべきである。
【図１】
2021509005.tif 000023
【図２】
2021509005.tif 000024
【図３】
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【図４】
2021509005.tif 000026
【図５】
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【図６】
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【図７】
2021509005.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月28日(2020.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械基部と、
少なくとも２つの可動部材であって、前記可動部材は電磁装置の可動部分であり、前記少なくとも２つの可動部材は、間隔を空けて配置された第１の可動部材と第２の可動部材とを備え、前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材は逆向きの電磁推力を受けており、前記第１の可動部材及び前記第２の可動部材は逆位相で往復運動する、可動部材と、
前記可動部材と１対１で対応している弾性支持部材であって、前記弾性支持部材は第１の弾性支持部材と第２の弾性支持部材とを備え、前記第１の可動部材は前記第１の弾性支持部材によって前記機械基部に取り付けられ、前記第２の可動部材は前記第２の弾性支持部材によって前記機械基部に取り付けられ、前記第１の可動部材には、前記第１の弾性支持部材の弾性力と前記電磁推力とを結合することによって生成された第１の回転トルクがかけられ、前記第２の可動部材には、前記第２の弾性支持部材の弾性力と前記電磁推力とを結合することによって生成された第２の回転トルクがかけられている、弾性支持部材と、
を備えた揺動モータであって、
前記揺動モータはねじり弾性部材をさらに備え、前記ねじり弾性部材の一端は前記第１の可動部材または前記第２の可動部材に接続されており、前記ねじり弾性部材の他端は実行部材に接続されていることを特徴とする、揺動モータ。
【請求項２】
前記ねじり弾性部材の回転変形方向と、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の回転変形方向とは、同一または逆方向であり、前記ねじり弾性部材の直線運動方向は、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の直線変形方向と同じであることを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項３】
2021509005.tif 000030
【請求項４】
前記ねじり弾性部材の回転剛性係数は、前記ねじり弾性部材に接続された前記可動部材に対応する前記弾性支持部材の回転剛性係数よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項５】
前記第１の弾性支持部材は少なくとも２つの第１の弾性片を備え、前記少なくとも２つの第１の弾性片は、前記第１の可動部材の両側面にそれぞれ配置され、前記第１の弾性片の一端は前記機械基部に据え付けられ、前記第１の弾性片の他端は前記第１の可動部材に接続され、前記第２の弾性支持部材は少なくとも２つの第２の弾性片を備え、前記少なくとも２つの第２の弾性片は、前記第２の可動部材の両側面にそれぞれ配置され、前記第２の弾性片の一端は前記機械基部に据え付けられ、前記第２の弾性片の他端は前記第２の可動部材に接続され、同じ側面にある前記第１の弾性片と前記第２の弾性片の下端は、前記機械基部上に据え付けられた全体的片構造として一体的に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の揺動モータ。
【請求項６】
前記第１の可動部材上の前記第１の弾性片のすべての作用点、及び前記第２の可動部材上の前記第２の弾性片のすべての作用点は、同じ平面上に位置することを特徴とする、請求項５に記載の揺動モータ。
【請求項７】
前記第１の可動部材は永久磁石を備え、前記第２の可動部材は電磁石を備える、または、前記揺動モータはさらに固定部材を備え、前記固定部材は電磁石を備え、かつ前記第１の可動部材および前記第２の可動部材はいずれも永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の揺動モータ。
【請求項８】
前記第１の可動部材は永久磁石を備え、前記第２の可動部材は２つの電磁石を備え、前記２つの電磁石の電流の大きさ及び方向は同じであり、かつ前記２つの電磁石は前記永久磁石の両側面に対称に配置されることを特徴とする、請求項７に記載の揺動モータ。
【請求項９】
前記第１の可動部材はさらに固定フレームを備え、前記２つの永久磁石は前記固定フレームの中に並行に配置され、前記第２の可動部材はさらに上部押さえ板と下部押さえ板とを備え、前記２つの電磁石は前記上部押さえ板と前記下部押さえ板との間に並んで配置され、前記上部押さえ板には、滑り溝と、前記滑り溝と繋がっている開口とが設けられ、前記第１の可動部材は前記開口を通って延伸して前記２つの電磁石の間の位置に入り、相対的に移動自在に前記滑り溝に取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の揺動モータ。
【請求項１０】
前記揺動モータはさらに固定部材を備え、前記固定部材は永久磁石を備え、前記第１の可動部材および前記第２の可動部材はいずれも電磁石を備えることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の揺動モータ。
【請求項１１】
前記第１の可動部材は電磁石を備え、前記第２の可動部材は前記永久磁石のセットを２つ備え、前記２つの前記永久磁石のセットの磁場の方向は同じであり、前記２つの前記永久磁石のセットは前記電磁石の両側面に対称に配置されることを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の揺動モータ。
【請求項１２】
実行部材と、請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の前記揺動モータとを備えた、電気装置。
【国際調査報告】
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