(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーソナルケア機器用のアクチュエータであって、
（ａ）  磁性材料の筐体であり、当該筐体は、その長さ次元に沿って延在する主軸と、内面とを有し、当該筐体は更に、その前記長さ次元に沿って第１部分及び第２部分を含む、筐体と、
（ｂ）  前記主軸に沿って前記筐体の中を長手方向に延在する磁化可能材料のスピンドルであり、当該スピンドルは更に、前記筐体の前記第１部分及び第２部分とそれぞれ対応する第１部分及び第２部分を含む、スピンドルと、
（ｃ）  前記筐体の前記第１部分と前記スピンドルの前記第１部分との間に結合された接線方向アクチュエータ部分であり、当該接線方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第１の磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第２の磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）前記第１の磁石及び極アセンブリと前記第２の磁石及び極アセンブリとの間で前記スピンドルの周りに配置され且つ前記スピンドルに結合された電磁石コイルを有し、当該接線方向アクチュエータ部分は、前記電磁石コイルに与えられる回転制御信号に応答して、前記主軸の周りで前記スピンドルを前記筐体に対して回転方向に変位させる、接線方向アクチュエータ部分と、
（ｄ）  前記筐体の前記第２部分と前記スピンドルの前記第２部分との間に結合された軸方向アクチュエータ部分であり、当該軸方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第３の磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第４の磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）前記第３の磁石及び極アセンブリと前記第４の磁石及び極アセンブリとの間で前記スピンドルの周りに配置され且つ前記スピンドルに結合された第２の電磁石コイルを有し、当該軸方向アクチュエータ部分は、前記第２の電磁石コイルに与えられる並進制御信号に応答して、前記主軸に沿って前記スピンドルを前記筐体に対して軸方向に変位させる、軸方向アクチュエータ部分と
を有し、
前記第１の磁石及び極アセンブリと前記第２の磁石及び極アセンブリとが、前記接線方向アクチュエータ部分の接線方向ばね機能を定め、前記第３の磁石及び極アセンブリと前記第４の磁石及び極アセンブリとが、前記軸方向アクチュエータ部分の軸方向ばね機能を定め、
前記軸方向アクチュエータ部分の前記第３の磁石及び極アセンブリは、
（ｉ）（ａ）  第１の極性順序を持って第１の長手方向間隔パターンに従って離間された第１の磁石セグメントシーケンスであり、当該第１の磁石セグメントシーケンスの各セグメントが、前記筐体の前記第２部分内の前記内面の周りに円周状に配置され、当該第１の磁石セグメントシーケンスの少なくとも１つのセグメントが、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで、所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、同じ極性の少なくとも２つのサブセグメントを有する、第１の磁石セグメントシーケンスと、
（ｉ）（ｂ）  前記スピンドルの前記第２部分上でその周りに配置された少なくとも１つの極部材を有する第３の極アセンブリであり、前記少なくとも１つの極部材は、前記第１の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも１つのセグメントの前記少なくとも２つのサブセグメントを相補するように構成された少なくとも２つのサブ極部材を有する、第３の極アセンブリと
を有し、それにより、前記接線方向ばね機能を強化する、
アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つのセグメントを有し、（ｉ）前記少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメントは、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで離間された第１極性のサブセグメントを有し、且つ（ｉｉ）前記少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで離間された、前記第１極性とは反対の第２極性のサブセグメントを有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
さらに、（ｉ）前記第１の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも２つのセグメントのうちの前記第１のセグメント、及び（ｉｉ）前記第１の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも２つのセグメントのうちの前記第２のセグメントは、（ｉｉｉ）隣接するセグメントを有する、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
サブ極部材は、（ｉ）各サブ極部材の自由端ラジアル表面が、対応するサブセグメントの内径表面に近接して、しかしそれから或る隙間だけ離隔されて、対応するサブセグメントの内径表面の方に半径方向外向きに延在すること、及び（ｉｉ）各サブ極部材の自由端ラジアル寸法が、対応するサブセグメントの内径寸法に略等しいことによって、サブセグメントを相補する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第４の磁石及び極アセンブリは、
（ｉｉ）（ａ）  前記第１の極性順序とは逆の第２の極性順序を持って第２の長手方向間隔パターンに従って離間された第２の磁石セグメントシーケンスであり、当該第２の磁石セグメントシーケンスの各セグメントが、前記筐体の前記第２部分内の前記内面の周りに円周状に配置される、第２の磁石セグメントシーケンスと、
（ｉｉ）（ｂ）  前記スピンドルの前記第２部分上でその周りに配置された少なくとも１つの極部材を有する第４の極アセンブリと
を有する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記第２の磁石セグメントシーケンスの少なくとも１つのセグメントが、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで、所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、同じ極性の少なくとも２つのサブセグメントを有する、請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記第２の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つのセグメントを有し、（ｉ）該少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメントは、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで離間された第１極性のサブセグメントを有し、且つ（ｉｉ）該少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、前記内面のそれぞれの所与の円周の周りで離間された、前記第１極性とは反対の第２極性のサブセグメントを有する、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
さらに、（ｉ）前記第２の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも２つのセグメントのうちの前記第１のセグメント、及び（ｉｉ）前記第２の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも２つのセグメントのうちの前記第２のセグメントは、（ｉｉｉ）隣接するセグメントを有する、請求項７に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記第４の極アセンブリの前記少なくとも１つの極部材は、前記スピンドルの周りに置かれた、第２のラジアル構成で配置された少なくとも２つのサブ極部材を有する、請求項６に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第２のラジアル構成は、前記第２の磁石セグメントシーケンスの前記少なくとも１つのセグメントの前記少なくとも２つのサブセグメントを相補するように前記少なくとも２つのサブ極部材が構成されることを有する、請求項９に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
サブ極部材は、（ｉ）各サブ極部材の自由端ラジアル表面が、対応するサブセグメントの内径表面に近接して、しかしそれから或る隙間だけ離隔されて、対応するサブセグメントの内径表面の方に半径方向外向きに延在すること、及び（ｉｉ）各サブ極部材の自由端ラジアル寸法が、対応するサブセグメントの内径寸法に略等しいことによって、サブセグメントを相補する、請求項１０に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
（ｅ）  前記回転制御信号、前記並進制御信号、及び前記回転制御信号と前記並進制御信号との双方の組み合わせ、からなる群から選択された少なくとも１つを提供するコントローラ、
を更に有する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１に記載のアクチュエータを有するパーソナルケア機器であって、電気歯ブラシ、口腔衛生装置、歯磨き装置、及びこれらの組み合わせ、からなる群から選択された１つを有するパーソナルケア機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、概して、例えば電動歯ブラシなどのパーソナルケア機器の駆動システムに関し、より具体的には、強化された磁気ばね機能を備えた接線方向運動及び軸方向運動の駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、従来技術に従った、接線方向アクチュエータ部分１２及び軸方向アクチュエータ部分１４を有するデュアルモーションアクチュエータ１０の断面図である。接線方向アクチュエータ部分１２と軸方向アクチュエータ部分１４とが、同じ筐体１６及びシャフト（又はスピンドル）１８を共有している。図１の左側部分は、左側の端から見たアクチュエータ１０の端面図、具体的には、接線方向アクチュエータ部分１２の端面図を例示している。図１の右側部分は、右側の端から見たアクチュエータ１０の他方の端面図、具体的には、軸方向アクチュエータ部分１４の端面図を例示している。
【０００３】
接線方向アクチュエータ部分１２は、一般に、（ｉ）円筒筐体１６の内側にマウントされた小型磁石と、（ｉｉ）円筒筐体１６内のシャフト１８にマウントされた極と、の電磁システムによってばね機能が届けられる共振系を有する。筐体１６は金属を有する。小型磁石は、円筒筐体１６の内面２６にマウントされたＮ極磁石２０とＳ極磁石２２とを有する。各々のＮ極磁石２０及びＳ極磁石２２は更に、筐体１６の内径表面２６上で縦方向に配置され、すなわち、この図の左側部分の左側端面図で紙面への垂直向きに配置される。接線方向アクチュエータ部分１２のアクチュエータの極（すなわち、アクチュエータ極アセンブリ）は、例えば、参照符号２８によって指し示されるように５極部材を有する。極アセンブリの５個の極部材は、スピンドル又はシャフト１８の周りに配置されたラジアル構成で等寸法且つ等間隔である。さらに、極（すなわち、ロータ）のコギング位置は、シャフトを回転させるときに、ばね特性を持つ。
【０００４】
換言すれば、なおも図１を参照するに、接線方向アクチュエータ部分１２の一部の磁石及び極アセンブリは、それぞれ参照符号２０及び２２によって指し示される複数のＮ極磁石及びＳ極磁石を含む。これら複数のＮ極性及びＳ極性の磁石は、筐体１６の内径表面２６周りに等間隔に離間された（すなわち、等ギャップのＮ磁石・Ｓ磁石構成）、等しい寸法の１０個の磁石を有している。各々のＮ極磁石２０及びＳ極磁石２２は更に、筐体１６の内径表面１８上で縦方向に配置される。磁石及び極アセンブリは更に、スピンドル又はシャフト１８の周りに配置された、ラジアル構成で等寸法且つ等間隔の５個の極部材を有する極アセンブリ２８を含んでいる。この構成において、従来技術の接線方向アクチュエータは、単一の接線方向アクチュエータ特性を提供する１つの有効なコギング位置を持つ。
【０００５】
より更には、図１の軸方向アクチュエータ部分１４は、等しく分布されたＮ磁石及びＳ磁石並びに極を有する。軸方向アクチュエータ部分１４は、一般に、完全なるリング状の磁石（Ｎ及びＳ）と、完全なるディスク状のコアとを有する。例えば、図１の右側に例示するように、軸方向アクチュエータ部分１４のＳ極リング磁石３０が筐体１６の内面にマウントされ、軸方向極部材３２（すなわち、フルディスクコア）がシャフト１８にマウントされる。
【０００６】
図１の従来技術アクチュエータ１０の１つの欠点は、双方のアクチュエータ部分が、独立したアクチュエータとして画成されていることである。２つの方向（軸方向及び接線方向）でのロータの磁気的な選好位置によって、或るばね定数が達成される。パーソナルケア機器の駆動システムでの使用にとって、軸方向の系は過度に硬い傾向にあり、接線方向の系の硬さ（剛性）は、過度に低い傾向にある。必要な硬さを達成するためには、比較的大きい磁石体積が必要とされる。ステータの全てが、シャフト長さに沿って交互にＮ又はＳである。換言すれば、所望の接線方向の硬さを得ることは過度に大きい磁石体積を必要とし、所望の硬さに至ることができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、技術的な問題を解消するための改善された方法及び装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様によれば、接線方向アクチュエータ部分と軸方向アクチュエータ部分とを含むパーソナルケア機器用のアクチュエータが開示され、これら２つのアクチュエータ部分の機能が、増大された磁石体積を用いることなく改善される。一方のアクチュエータ部分が、他方のアクチュエータ部分の硬さに有利に寄与することができ、その逆もまた然りである。本開示の実施形態によれば、ここに開示されるような双方のアクチュエータ部分に関する幾何学構成が、双方のアクチュエータ部分の機能が改善されるという相互効果を有利に提供する。この改善は更に、必要とされる総磁石体積を低減することを可能にし、ひいては、アクチュエータの製造又は生産のコストを低減することを可能にする。
【０００９】
一実施形態によれば、パーソナルケア機器用のアクチュエータは、筐体、スピンドル、接線方向アクチュエータ部分、及び軸方向アクチュエータ部分を有する。接線方向アクチュエータ部分は、当該接線方向アクチュエータ部分の接線方向ばね機能を定める第１及び第２の磁石及び極アセンブリを含む。軸方向アクチュエータ部分は、当該軸方向アクチュエータ部分の軸方向ばね機能を定める第３及び第４の磁石及び極アセンブリを含む。（ｉ）接線方向アクチュエータ部分の第１及び第２の磁石及び極アセンブリと（ｉｉ）軸方向アクチュエータ部分の第３及び第４の磁石及び極アセンブリとの少なくとも一方が、それぞれ、軸方向アクチュエータ部分又は接線方向アクチュエータ部分の、対応するばね機能を強化するように構成される。
【００１０】
筐体は、磁性材料を有し、内径表面と、当該筐体の長さ次元に沿って延在する主軸とを有する。筐体は更に、その長さ次元に沿って少なくとも第１部分及び第２部分を含む。スピンドルは、筐体の主軸に沿って筐体の中を長手方向に延在する磁化可能材料を有する。スピンドルは更に、筐体の上記少なくとも第１部分及び第２部分とそれぞれ対応する少なくとも第１部分及び第２部分を含む。
【００１１】
接線方向アクチュエータ部分は、筐体の第１部分とスピンドルの第１部分との間に結合される。接線方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第１の永久磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第２の永久磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）第１の磁石及び極アセンブリと第２の磁石及び極アセンブリとの間でスピンドルの周りに配置され且つスピンドルに結合された電磁石コイルを有する。動作時、接線方向アクチュエータ部分は、電磁石コイルに与えられる回転制御信号に応答して、主軸の周りでスピンドルを筐体に対して回転方向に変位させる。
【００１２】
軸方向アクチュエータ部分は、筐体の第２部分とスピンドルの第２部分との間に結合され、軸方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第３の永久磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第４の永久磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）第３の磁石及び極アセンブリと第４の磁石及び極アセンブリとの間でスピンドルの周りに配置され且つスピンドルに結合された第２の電磁石コイルを有する。動作時、軸方向アクチュエータ部分は、第２の電磁石コイルに与えられる並進制御信号に応答して、主軸に沿ってスピンドルを筐体に対して軸方向に変位させる。
【００１３】
他の一実施形態において、アクチュエータは更に、回転制御信号、並進制御信号、及び回転制御信号と並進制御信号との双方の組み合わせ、からなる群から選択された少なくとも１つを提供するコントローラを有する。
【００１４】
更なる一実施形態において、軸方向アクチュエータ部分が、接線方向アクチュエータ部分の接線方向ばね機能における接線方向硬さを増大させる。
【００１５】
他の一実施形態において、接線方向アクチュエータ部分が、軸方向アクチュエータ部分の軸方向ばね機能における軸方向硬さを増大させる。
【００１６】
更なる他の一実施形態において、軸方向アクチュエータ部分のサブ極部材と磁石サブセグメントとの相補が、アクチュエータの接線方向アクチュエータ部分の接線方向ばね機能を強化するばね機能を作り出す。
【００１７】
他の一実施形態において、軸方向アクチュエータ部分の第３の永久磁石及び極アセンブリは、（ｉ）（ａ）第１の長手方向方位で第１の長手方向間隔パターンに従って離間され、且つ第１の極性順序の第１（Ｎ）及び第２（Ｓ）の磁極性を持つ、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスを有する。長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの各セグメントは、筐体の第２部分内の内径表面の周りに円周状に配置される。長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの少なくとも１つのセグメントは、内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで、所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、同じ極性の少なくとも２つのサブセグメントのリングを有する。
【００１８】
軸方向アクチュエータ部分の第３の永久磁石及び極アセンブリは、（ｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でその周りに配置されて、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスとの軸方向のコギング関係を構築する少なくとも１つの極部材を有する第３の極アセンブリを有する。長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つのセグメントを有し、（ｉ）上記少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメントは、上記内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで所与のラジアル間隔だけ互いから離間された第１極性のサブセグメントを有し、且つ（ｉｉ）上記少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、上記内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで所与のラジアル間隔だけ離間された、第１極性とは反対の第２極性のサブセグメントを有する。
【００１９】
更なる他の一実施形態において、（ｉ）長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメント、及び（ｉｉ）長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、（ｉｉｉ）隣接するセグメント（すなわち、長手方向に隣接するセグメント、又は長手方向に互いに隣接するセグメント）を有する。
【００２０】
更なる一実施形態において、第３の極アセンブリの上記少なくとも１つの極部材は、スピンドルの周りに置かれた、第１のラジアル構成で配置された少なくとも２つのサブ極部材を有する。第１のラジアル構成は、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのセグメントの上記少なくとも２つのサブセグメントを相補するように上記少なくとも２つのサブ極部材が構成されることを有する。他の一実施形態において、サブ極部材は、（ｉ）第３の極アセンブリの各サブ極部材の自由端ラジアル表面が、対応するサブセグメントの内径表面に近接して、しかしそれから或る隙間だけ離隔されて、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのサブセグメントの対応するサブセグメントの内径表面の方に半径方向外向きに延在すること、及び（ｉｉ）第３の極アセンブリの各サブ極部材の自由端ラジアル寸法が、対応するサブセグメントの内径寸法に略等しいことによって、サブセグメントを相補する。
【００２１】
更なる一実施形態において、軸方向アクチュエータ部分の第４の永久磁石及び極アセンブリは、（ｉｉ）（ａ）第２の長手方向方位で第２の長手方向間隔パターンに従って離間され、且つ第３の永久磁石及び極アセンブリの長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの第１の極性順序とは逆の第２の極性順序の第１（Ｎ）及び第２（Ｓ）の磁極性を持つ、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスを有する。長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの各セグメントは、筐体の第２部分内の内径表面の周りに円周状に配置される。軸方向アクチュエータ部分の第４の永久磁石及び極アセンブリは更に、（ｉｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でその周りに配置されて、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスとの軸方向のコギング関係を構築する少なくとも１つの極部材を有する第４の極アセンブリを有する。
【００２２】
更なる一実施形態において、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの少なくとも１つのセグメントは、上記内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、同じ極性の少なくとも２つのサブセグメントを有する。長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのセグメントは、少なくとも２つのセグメントを有し、（ｉ）該少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメントは、上記内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで所与のラジアル間隔だけ互いから離間された第１極性のサブセグメントを有し、且つ（ｉｉ）該少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、上記内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、第１極性とは反対の第２極性のサブセグメントを有する。
【００２３】
より更なる一実施形態において、（ｉ）長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも２つのセグメントのうちの第１のセグメント、及び（ｉｉ）長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも２つのセグメントのうちの第２のセグメントは、（ｉｉｉ）隣接するセグメント（すなわち、長手方向に隣接するセグメント、又は長手方向に互いに隣接するセグメント）を有する。
【００２４】
より更なる一実施形態において、第４の極アセンブリの少なくとも１つの極部材は、スピンドルの周りに置かれた、第２のラジアル構成で配置された少なくとも２つのサブ極部材を有する。第２のラジアル構成は、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのセグメントの上記少なくとも２つのサブセグメントを相補するように上記少なくとも２つのサブ極部材が構成されることを有する。サブ極部材は、（ｉ）第４の極アセンブリの各サブ極部材の自由端ラジアル表面が、対応するサブセグメントの内径表面に近接して、しかしそれから或る隙間だけ離隔されて、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの上記少なくとも１つのサブセグメントの対応するサブセグメントの内径表面の方に半径方向外向きに延在すること、及び（ｉｉ）第４の極アセンブリの各サブ極部材の自由端ラジアル寸法が、対応するサブセグメントの内径寸法に略等しいことによって、サブセグメントを相補する。
【００２５】
パーソナルケア機器は、ここに開示される実施形態に従ったアクチュエータを含み、パーソナルケア機器は、電気歯ブラシ、口腔衛生装置、歯磨き装置、及びこれらの組み合わせ、からなる群から選択された１つを有する。
【００２６】
より更なる一実施形態において、パーソナルケア機器用のアクチュエータは、
（ａ）  磁性材料の円筒形の筐体であり、当該筐体は、その長さ次元に沿って長手方向に延在する主軸と、内径表面とを有し、当該筐体は更に、その前記長さ次元に沿って少なくとも第１部分及び第２部分を含む、筐体と、
（ｂ）  筐体の主軸に沿って筐体の中を長手方向に延在する磁化可能材料のスピンドルであり、当該スピンドルは更に、筐体の上記少なくとも第１部分及び第２部分とそれぞれ対応する少なくとも第１部分及び第２部分を含む、スピンドルと、
（ｃ）  筐体の第１部分とスピンドルの第１部分との間に結合された接線方向アクチュエータ部分であり、当該接線方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第１の永久磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第２の永久磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）第１の磁石及び極アセンブリと第２の磁石及び極アセンブリとの間でスピンドルの周りに配置され且つスピンドルに結合された電磁石コイルを有し、当該接線方向アクチュエータ部分は、電磁石コイルに与えられる回転制御信号に応答して、上記主軸の周りでスピンドルを筐体に対して回転方向に変位させる、接線方向アクチュエータ部分と、
（ｄ）  筐体の第２部分とスピンドルの第２部分との間に結合された軸方向アクチュエータ部分であり、当該軸方向アクチュエータ部分は、（ｉ）第３の永久磁石及び極アセンブリ、（ｉｉ）第４の永久磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉｉ）第３の磁石及び極アセンブリと第４の磁石及び極アセンブリとの間でスピンドルの周りに配置され且つスピンドルに結合された第２の電磁石コイルを有し、当該軸方向アクチュエータ部分は、第２の電磁石コイルに与えられる並進制御信号に応答して、上記主軸に沿ってスピンドルを筐体に対して軸方向に変位させる、軸方向アクチュエータ部分と、
（ｅ）  回転制御信号、前記並進制御信号、及び前記回転制御信号と前記並進制御信号との双方の組み合わせ、からなる群から選択された少なくとも１つを提供するコントローラと、を有する。
【００２７】
第１及び第２の磁石及び極アセンブリが、接線方向アクチュエータ部分の接線方向ばね機能を定め、第３及び第４の磁石及び極アセンブリが、軸方向アクチュエータ部分の軸方向ばね機能を定め、且つ（ｉ）接線方向アクチュエータ部分の第１及び第２の磁石及び極アセンブリ、及び（ｉｉ）軸方向アクチュエータ部分の第３及び第４の磁石及び極アセンブリ、の少なくとも一方が、それぞれ、軸方向アクチュエータ部分又は接線方向アクチュエータ部分の対応するばね機能を強化するように構成される。
【００２８】
軸方向アクチュエータ部分の第３の永久磁石及び極アセンブリは、（ｉ）（ａ）第１の長手方向方位で第１の長手方向間隔パターンに従って離間され、且つ第１の極性順序の第１（Ｎ）及び第２（Ｓ）の磁極性を持つ、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスであり、当該長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの各セグメントが、筐体の第２部分内の内径表面の周りに円周状に配置され、当該長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの少なくとも１つのセグメントが、内径表面のそれぞれの所与の円周の周りで、所与のラジアル間隔だけ互いから離間された、同じ極性の少なくとも２つのサブセグメントを有する、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスと、（ｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でその周りに配置されて、長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスとの軸方向のコギング関係を構築する少なくとも１つの極部材を有する第３の極アセンブリとを有する。
【００２９】
軸方向アクチュエータ部分の第４の永久磁石及び極アセンブリは、（ｉｉ）（ａ）第２の長手方向方位で第２の長手方向間隔パターンに従って離間され、且つ第３の永久磁石及び極アセンブリの長手方向に配置された第１の磁石セグメントシーケンスの第１の極性順序とは逆の第２の極性順序の第１（Ｎ）及び第２（Ｓ）の磁極性を持つ、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスであり、当該長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスの各セグメントが、筐体の第２部分内の内径表面の周りに円周状に配置される、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスと、（ｉｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でその周りに配置されて、長手方向に配置された第２の磁石セグメントシーケンスとの軸方向のコギング関係を構築する少なくとも１つの極部材を有する第４の極アセンブリとを有する。
【００３０】
本開示の実施形態は、故に、技術的な問題を数多くの手法で有利に解決する。一方のアクチュエータ部分が、他方のアクチュエータ部分の硬さに寄与することができ、その逆もまた然りである。また、軸方向アクチュエータ部分の軸方向の極構成を変更することはまた、そのロータの質量慣性モーメントを低減し、更に、接線方向アクチュエータ部分に対する、より低いばね剛性要求がもたらされる。また、実施形態は有利なことに、極及び磁石の互いに対する特有の角度により、接線方向及び軸方向双方のアクチュエータ部分の非線形なばね特性を抑制する機会を提供する。より更には、磁石体積の低減、ひいては、製造コストの低価格化が達成され得る。
【００３１】
以下の詳細な説明を読んで理解した当業者には、より更なる利点及び利益が明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
本開示の実施形態は、様々な構成要素及びその配置、並びに様々なステップ及びその編成の形態を取り得る。従って、図面は、様々な実施形態を例示するためのものであり、実施形態を限定するものとして解釈されるべきではない。図面の図において、似通った参照符号が同様の要素を表す。また、留意されたいことには、図は縮尺通りに描かれていないことがある。
【図１】従来技術に従った接線方向アクチュエータ部分と軸方向アクチュエータ部分とを有するアクチュエータの断面図である。
【図２】本開示の一実施形態に従った接線方向アクチュエータ部分と軸方向アクチュエータ部分とを有するアクチュエータ、すなわち、デュアルモーションアクチュエータ、を含んだパーソナルケア機器の斜視図である。
【図３】本開示の一実施形態に従った接線方向アクチュエータ部分と軸方向アクチュエータ部分とを有するアクチュエータの模式図である。
【図４】本開示の一実施形態に従ったアクチュエータの軸方向アクチュエータ部分の磁石及び極アセンブリの複数の磁石サブセグメント及び極部材の一実施形態の断面図である。
【図５】極部材が複数のサブ極部材を含んだ、本開示に従ったアクチュエータの軸方向アクチュエータ部分の磁石及び極アセンブリの複数の磁石サブセグメント及び極部材の他の一実施形態の断面図である。
【図６】接線方向アクチュエータ部分が軸方向アクチュエータ部分のばね機能を強化するように構成され、軸方向アクチュエータ部分が、複数の磁石サブセグメントと、複数のサブ極部材を含む極部材とを含んだ、本開示に従ったアクチュエータの他の一実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本開示の実施形態並びにその様々な機構及び有利な細部を、図中に記述且つ／或いは例示されて以下の説明にて詳述される非限定的な例を参照して、より十分に説明する。なお、図中に例示される機構は、必ずしも縮尺通りに描かれておらず、また、ここに明示的に述べられなくても、１つの実施形態の機構が、当業者が認識するであろう他の実施形態とともに使用され得る。本開示の実施形態をいたずらに不明瞭にしないよう、周知の構成要素及び処理技術の説明は省略することがある。ここで使用される例は、単に、本開示の実施形態が実施され得る手法の理解を容易にすること、そして更には、当業者がそれを実施することを可能にすることを意図したものである。従って、ここでの例は、本開示の実施形態の範囲を限定するものとして解釈されるべきでなく、本開示の実施形態の範囲は、添付の請求項と適用可能な法律とによってのみ定められるものである。
【００３４】
理解されるように、ここに記載される特定の方法、プロトコル、装置、機器、材料、用途などは様々に変わり得るものであり、本開示の実施形態はそれらに限定されるものではない。これまた理解されるべきことには、ここで使用される用語は、単に特定の実施形態を記述するためのものであり、特許請求に係る実施形態の範囲を限定することを意図したものではない。留意されなければならないことには、ここで使用されるとき、また、添付の請求項において、単数形の“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”は、文脈が別のことを明瞭に述べていない限り、複数参照を含む。
【００３５】
別の定めがない限り、ここで使用される全ての技術用語及び科学用語は、本開示の実施形態が属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を持つ。好適な方法、装置、及び材料が記載されるが、ここに記載されるものと同様又は均等な如何なる方法及び材料も、これらの実施形態を実施あるいは検査する際に使用され得る。
【００３６】
ここに説明される１つ以上の実施形態によれば、例えば図４、５及び６を参照してここに更に図示されて説明されるように、軸方向アクチュエータに複数のセグメント（すなわち、軸方向ステータ磁石セグメント）を導入することによって、デュアル機能アクチュエータの軸方向磁石体積が低減される。軸方向ステータ磁石をセグメント化することの１つの利点は、軸方向アクチュエータ部分のいっそう小さい磁石体積及びいっそう低い硬さである。
【００３７】
次いで図２を参照するに、本開示の一実施形態に従ったアクチュエータ５２（すなわち、デュアルモーションアクチュエータ）を含む駆動システムを含んだパーソナルケア機器５０の斜視図が示されている。一実施形態において、パーソナルケア機器５０は電動歯ブラシを有する。アクチュエータ５２は概して、パーソナルケア機器５０のハンドル（柄）の中に配置される。アクチュエータ５２は、例えば電動歯ブラシのブラシヘッドといった部品が取り付けられる出力取付けシャフト５３を駆動するために、磁気作用を使用する。
【００３８】
次いで図３を参照するに、本開示の一実施形態に従ったアクチュエータ５２の模式図が更に詳細に示されている。アクチュエータ５２は、磁性材料の円筒形の筐体５４を有しており、円筒筐体５４は、内径表面５６と、その長さ次元に沿って長手方向に延在する主軸５８とを有している。筐体５４はまた、その長さ次元に沿って、少なくとも第１部分６０及び第２部分６２を含んでいる。このアクチュエータは更に、筐体５４の中を筐体の主軸５８に沿って長手方向に延在する磁化可能材料のスピンドル６４を有している。スピンドルもまた、筐体５４の上記少なくとも第１部分６０及び第２部分６２に対応して、少なくとも第１部分及び第２部分を含んでいる。スピンドル６４は、ベアリング又は技術的に知られたその他の好適手段を介して、筐体５４に対して機械的に結合される。結果として、スピンドル６４は、筐体５４に対するスピンドルの回転運動６６及び軸方向運動６８の双方について可能にされる。
【００３９】
アクチュエータ５２は更に、接線方向アクチュエータ部分７０と軸方向アクチュエータ部分とを有している。接線方向アクチュエータ部分７０は、筐体５４の第１部分６０と、対応するスピンドル６４の第１部分との間に結合され、軸方向アクチュエータ部分７２は、筐体５４の第２部分６２と、対応するスピンドル６４の第２部分との間に結合される。
【００４０】
なおも図３を参照するに、アクチュエータ５２は更に、コントローラ７４を有しており、該コントローラは、何らかの好適な１つ若しくは複数のマイクロプロセッサ、１つ若しくは複数のコントローラ、又は技術的に知られたその他の種類の好適制御装置を含む。特に、コントローラ７４は、所与のアクチュエータ実装の具体的な要求に従って、（ｉ）接線方向アクチュエータ部分７０への回転制御信号、（ｉｉ）軸方向アクチュエータ部分７２への並進制御信号、及び（ｉｉｉ）回転と並進の制御信号の双方の組み合わせからなる群から選択される少なくとも１つを提供するように構成される。例えば、回転制御信号及び並進制御信号は、パーソナルケア機器５０の複数の異なるアクチュエータ動作及び／又は動作モードを提供するように構成され得る。
【００４１】
本開示の一実施形態に従ったアクチュエータ５２の接線方向アクチュエータ部分７０は、筐体５４の第１部分６０と、対応するスピンドル６４の第１部分との間に結合される。接線方向アクチュエータ部分７０は、（ｉ）第１の永久磁石及び極アセンブリ７６、（ｉｉ）第２の永久磁石及び極アセンブリ７８、及び（ｉｉｉ）電磁石コイル８０（又は電磁石コイル巻線）を有している。
【００４２】
接線方向アクチュエータ部分７０の第１の永久磁石及び極アセンブリ７６は、（ｉ）（ａ）第１の極性順序を持って離間された第１の磁石セグメントシーケンス８２を有する。第１の極性順序は、例えば、ｎ１番目のＳ磁石セグメント及びｎ１番目の自由空間まで、第１のＮ磁石セグメント、自由空間、第２のＳ磁石セグメント、第２の自由空間、等々を含むことができる。ただし、“ｎ１”は整数である。例えば、整数ｎ１は、一実施形態において５に等しくすることができ（すなわち、ｎ１＝５）、さらに、放射方向の方位は、磁石セグメントのうちの隣接し合うものの中心間で３６°を有する。しかしながら、“ｎ１”は、所与の接線方向アクチュエータ部分実装に合わせて構成される磁石セグメントの如何なる妥当数をも表し得る。例えば、“ｎ１”は４に等しくてもよい。さらに、第１のシーケンス８２の各磁石セグメントは、筐体５４の第１部分６０内で、内径表面５６に沿って長手方向に配置される。
【００４３】
接線方向アクチュエータ部分７０の第１の永久磁石及び極アセンブリ７６は更に、（ｉ）（ｂ）対応するスピンドルの第１部分上でスピンドル６４の周りに置かれた、第１のラジアル構成で配置された第１の極部材セットを有する第１の極アセンブリ８４を有する。第１のラジアル構成をした第１の極部材セットは、“ｍ１”は整数であるとして、例えば“ｍ１”個の極を含むことができる。一実施形態において、“ｍ１”の値＝第１の磁石セグメントシーケンス８２の“ｎ１”の値である。
【００４４】
また、第１の極アセンブリ８４の各極部材の自由端ラジアル表面は、第１の磁石セグメントシーケンス８２の内径表面に近接して、しかし、それから或る隙間だけ離隔されて、第１の磁石セグメントシーケンス８２の内径表面の方に半径方向外向きに延在している。そして更には、一実施形態において、各極部材の外径表面が、個々の磁石セグメントの内径表面を相補する。
【００４５】
接線方向アクチュエータ部分７０の第２の永久磁石及び極アセンブリ７８は、第１の永久磁石及び極アセンブリ７６のそれと同様であるが、以下の違いがある。第２の永久磁石及び極アセンブリ７８は、（ｉｉ）（ａ）第１の極性順序とは逆の第２の極性順序を持って第２の放射方向方位で離間された第２の磁石セグメントシーケンス８６を有する。第２の放射方向方位及び第２の極性順序は、例えば、ｎ２番目のＮ磁石セグメント及びｎ２番目の自由空間まで、第１のＳ磁石セグメント、自由空間、第２のＮ磁石セグメント、第２の自由空間、等々を含むことができる。ただし、“ｎ２”は整数である。例えば、整数ｎ２は、一実施形態において５に等しくすることができ（すなわち、ｎ２＝５）、さらに、放射方向の方位は、磁石セグメントのうちの隣接し合うものの中心間で３６°を有する。しかしながら、“ｎ２”は、所与のアクチュエータ実装に合わせて構成される磁石セグメントの如何なる妥当数をも表し得る。例えば、“ｎ２”は４に等しくてもよい（すなわち、ｎ２＝４）。さらに、第２のシーケンス８６の各磁石セグメントは、筐体５４の第１部分６０内で、内径表面５６に沿って長手方向に配置される。
【００４６】
接線方向アクチュエータ部分７０の第２の永久磁石及び極アセンブリ７８は更に、（ｉｉ）（ｂ）スピンドルの第１部分上でスピンドル６４の周りに置かれた、第２のラジアル構成で配置された第２の極部材セットを有する第２の極アセンブリ８８を有する。第２のラジアル構成をした第２の極部材セットは、“ｍ２”は整数であるとして、例えば“ｍ２”個の極を含むことができる。一実施形態において、“ｍ２”の値＝第２の磁石セグメントシーケンス８６の“ｎ２”の値である。
【００４７】
また、第２の極アセンブリ８８の各極部材の自由端ラジアル表面は、第２の磁石セグメントシーケンス８６の内径表面に近接して、しかし、それから或る隙間だけ離隔されて、第２の磁石セグメントシーケンス８６の内径表面の方に半径方向外向きに延在している。そして更には、一実施形態において、各極部材の外径表面が、個々の磁石セグメントの内径表面を相補する。
【００４８】
接線方向アクチュエータ部分７０は更に、電磁石コイル８０（又は電磁石コイル巻線）を有している。電磁石コイル８０は、第１の磁石及び極アセンブリ７６と第２の磁石及び極アセンブリ７８との間で、スピンドル６４の周りに配置され且つそれに結合される。コントローラ７４から電磁石コイル８０に与えられる回転制御信号に応答して、接線方向アクチュエータ部分７０は、主軸５８の周りでスピンドル６４を筐体５４に対して回転方向に変位させ、故に、所望の回転運動６６をスピンドル６４に与える。所望の回転運動は、所与のアクチュエータ実装に対して適宜に、例えば、９−１１°の範囲又はその他の範囲を有するピークツーピーク振幅を持つ回転運動を有することができる。ここで指し示されるように、回転制御信号及び並進制御信号は、パーソナルケア機器５０の複数の異なるアクチュエータ動作及び／又は動作モードを提供するように構成され得る。例えば、コントローラは、所与のパーソナルケア機器実装の所望の動作特性に更に従って、アクチュエータを近共鳴（ニアレゾナンス）へと駆動する。
【００４９】
なおも図３を参照するに、軸方向アクチュエータ部分７２は、筐体５４の第２部分６２と、対応するスピンドル６４の第２部分との間に結合されている。軸方向アクチュエータ部分７２は、（ｉ）第３の永久磁石及び極アセンブリ９０、（ｉｉ）第４の永久磁石及び極アセンブリ９２、及び（ｉｉｉ）電磁石コイル９４（又は電磁石コイル巻線）を有している。
【００５０】
軸方向アクチュエータ部分７２の第３の永久磁石及び極アセンブリ９０は、（ｉ）（ａ）第３の極性順序を持って第１の長手方向方位で離間された第３の磁石セグメントシーケンス９６（参照符号９８、１００及び１０２によって指し示されている）を有する。第１の長手方向方位及び第３の極性順序は、例えば、磁石セグメント９８、自由空間、第２の磁石セグメント１００、・・・、ｎ番目の自由空間、及びｎ番目の磁石セグメント１０２を含むことができる。ただし、“ｎ”は整数である。一実施形態において、整数ｎは３に等しく（すなわち、ｎ＝３）、さらに、長手方向の方位は、磁石セグメントのうちの隣接し合うものの間に所定の間隔を有する。しかしながら、“ｎ”は、所与の軸方向アクチュエータ部分実装に合わせて構成される磁石セグメントの如何なる妥当数をも表し得る。一実施形態において、例えばセグメント１００などの中間磁石セグメントは、ここで更に説明するように、個々のＮ−Ｓ（又はＳ−Ｎ）グループ化された磁石セグメントを有することができる。
【００５１】
第３の磁石セグメントシーケンス９６の各セグメント（例えば、セグメント９８、１００、１０２）は、筐体５４の第２部分６２内の内径表面５６の周りに、筐体５４の長さ次元に沿ったそれぞれの長手方向位置で、円周状に配置される。換言すれば、各セグメントは、筐体の長さ次元に沿ったそれぞれの位置の、筐体の内周の周りのリングの形態である。一実施形態において、セグメント９８はＳ極磁石セグメントを有し、セグメント１００は個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメントを有し、そして、セグメント１０２はＮ極磁石セグメントを有する。
【００５２】
ここで図４を参照するに、本開示の一実施形態に従ったアクチュエータ５２の軸方向アクチュエータ部分７２の磁石及び極アセンブリの、複数の磁石サブセグメント及び極部材の一実施形態の断面図が示されている。図４に例示するように、セグメント９８は更に、例えばＳ極性である所与の磁極性の複数のサブセグメント９９のリングを有する。リング状の複数のサブセグメント９９は、内径表面５６の周りに配置されるセグメント９８を集団で形成する個々の離間されたサブセグメントである。セグメント１０２（図３）は、セグメント９８と同様であり、やはり、集まってセグメント１０２を形成するサブセグメントを有する。セグメント１００（図３）について、これもセグメント９８及び１０２のサブセグメントと同様のサブセグメントを含むが、セグメント１００の各サブセグメントは、個々のＮ−Ｓグループ化された磁石サブセグメントを有する。一実施形態において、セグメント１００の個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメント各々のＮ極部分が、セグメント９８（Ｓ極）の右側に置かれ、セグメント１００の個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメント各々のＳ極部分が、セグメント１０２（Ｎ極）の左側に置かれる。
【００５３】
一実施形態において、それぞれのセグメント９８、１００及び１０２各々のサブセグメント数は４である。それぞれのセグメント９８、１００及び１０２各々のこれら４つのサブセグメントは、所与の円周の周りで、すなわち、筐体５４の内径表面５６の周りで、互いから等間隔にされる。また、それぞれのサブセグメント各々の径方向及び軸方向の寸法は、所与の軸方向アクチュエータ部分７２の具体的な要求に従って決定される。例えば、サブセグメント９９に関して図４に示すように、それぞれのセグメント９８、１００及び１０２各々において、サブセグメントの各々がおよそ６０°のラジアル（径方向）距離にわたって延在し、隣接サブセグメント間の対応する間隙がおよそ３０°のラジアル距離にわたって延在し得る。
【００５４】
再び図３を参照するに、軸方向アクチュエータ部分７２の第３の永久磁石及び極アセンブリ９０は更に、（ｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でスピンドル６４の周りに置かれた、少なくとも１つの極部材を有する第３の極アセンブリ１０４を有する。図３に例示するように、第３の極アセンブリ１０４は、それぞれ参照符号１０４ａ及び１０４ｂによって指し示される第１及び第２の極部材を含む。また、それぞれの極部材各々の径方向及び軸方向の寸法は、所与の軸方向アクチュエータ部分７２の具体的な要求に従って決定される。一実施形態において、第１及び第２の極部材の各々が、それぞれのソリッドな（途切れのない）単一の極部材を有する。また、第１及び第２の極部材の各々は、それぞれの長手方向コギング位置に対応して、所与の組の第１及び第２の磁石セグメント間に長手方向に位置付けられる。例えば、第１の極部材１０４ａはセグメント９８と１００との間に位置付けられ、第２の極部材１０４ｂはセグメント１００と１０２との間に位置付けられる。上述のように、セグメント１００は、個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメントを有している。故に、個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメント１００は、軸方向アクチュエータ部分の動作において、すなわち、第１の極部材１０４ａ及び第２の極部材１０４ｂとの間での交互作動において共有される。
【００５５】
なおも図３を参照するに、軸方向アクチュエータ部分７２の第４の永久磁石及び極アセンブリ９２は、第３の永久磁石及び極アセンブリ９０のそれと同様であるが、以下の違いがある。第４の永久磁石及び極アセンブリ９２は、（ｉｉ）（ａ）第３の極性順序とは逆の第４の極性順序を持って第２の長手方向方位で離間された第４の磁石セグメントシーケンス１０６（参照符号１０８、１１０及び１１２によって指し示されている）を有する。第２の長手方向方位及び第４の極性順序は、例えば、磁石セグメント１０８、自由空間、第２の磁石セグメント１１０、・・・、ｎ２番目の自由空間、及びｎ２番目の磁石セグメント１１２を含むことができる。ただし、“ｎ２”は整数である。図３に示すように、一実施形態において整数ｎ２は３に等しく（すなわち、ｎ２＝３）、さらに、長手方向の方位は、磁石セグメントのうちの隣接し合うものの間に所定の間隔を有する。しかしながら、“ｎ２”は、所与の軸方向アクチュエータ部分実装に合わせて構成される磁石セグメントの如何なる妥当数をも表し得る。一実施形態において、例えばセグメント１１０などの中間磁石セグメントは、ここで更に説明するように、個々のＮ−Ｓ（又はＳ−Ｎ）グループ化された磁石セグメントを有することができる。
【００５６】
第４の磁石セグメントシーケンス１０６の各セグメント（例えば、セグメント１０８、１１０、１１２）は、筐体５４の第２部分６２内の内径表面５６の周りに円周状に配置される。換言すれば、各セグメントは、筐体の長さ次元に沿ったそれぞれの位置の、筐体の内周の周りのリングの形態である。一実施形態において、セグメント１０８はＮ極磁石セグメントを有し、セグメント１１０は個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメントを有し、そして、セグメント１１２はＳ極磁石セグメントを有する。
【００５７】
さらに、図４を参照して例示してここで上述したものと同様に、セグメント１０８、１１０及び１１２の各々は更に、それぞれの磁極性の複数のサブセグメントのリングを有する。これらのサブセグメントは、筐体５４の内径表面５６の周りに配置されるそれぞれのセグメントを集団で形成する個々の離間されたサブセグメントである。図３に例示するように、セグメント１１０の個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメント各々のＳ極部分が、セグメント１０８の右側に置かれ、セグメント１１０の個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメント各々のＮ極部分が、セグメント１１２の左側に置かれる。
【００５８】
一実施形態において、それぞれのセグメント１０８、１１０及び１１２各々のサブセグメント数は４である。それぞれのセグメント１０８、１１０及び１１２各々のこれら４つのサブセグメントは、所与の円周の周りで、すなわち、筐体５４の内径表面５６の周りで、互いから等間隔にされる。また、それぞれのサブセグメント各々の径方向及び軸方向の寸法は、所与の軸方向アクチュエータ部分７２の具体的な要求に従って決定される。例えば、サブセグメント９９に関して図４に示したのと同様に、それぞれのセグメント１０８、１１０及び１１２各々において、サブセグメントの各々がおよそ６０°のラジアル距離にわたって延在し、隣接サブセグメント間の対応する間隙がおよそ３０°のラジアル距離にわたって延在し得る。
【００５９】
軸方向アクチュエータ部分７２の第４の永久磁石及び極アセンブリ９２は更に、（ｉｉ）（ｂ）スピンドルの第２部分上でスピンドル６４の周りに置かれた、少なくとも１つの極部材を有する第４の極アセンブリ１１４を有する。図３に例示するように、第４の極アセンブリ１１４は、それぞれ参照符号１１４ａ及び１１４ｂによって指し示される第１及び第２の極部材を含む。また、それぞれの極部材各々の径方向及び軸方向の寸法は、所与の軸方向アクチュエータ部分７２の具体的な要求に従って決定される。一実施形態において、第１及び第２の極部材の各々が、それぞれのソリッドな単一の極部材を有する。また、第１及び第２の極部材の各々は、それぞれの長手方向コギング位置に対応して、所与の組の第１及び第２の磁石セグメント間に長手方向に位置付けられる。例えば、第１の極部材１１４ａはセグメント１０８と１１０との間に位置付けられ、第２の極部材１１４ｂはセグメント１１０と１１２との間に位置付けられる。上述のように、セグメント１１０は、個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメントを有している。故に、個々のＮ−Ｓグループ化磁石セグメント１１０は、軸方向アクチュエータ部分の動作において、すなわち、第１の極部材１１４ａ及び第２の極部材１１４ｂとの間での交互作動において共有される。
【００６０】
以上に加えて、第３の極アセンブリ１０４の各極部材（例えば、１０４ａ、１０４ｂ）の自由端ラジアル表面は、第３の磁石セグメントシーケンス９６の内径表面に近接して、しかし、それから或る隙間だけ離隔されて、第３の磁石セグメントシーケンス９６の内径表面の方に半径方向外向きに延在している。また、第４の極アセンブリ１１４の各極部材（例えば、１１４ａ、１１４ｂ）の自由端ラジアル表面は、第４の磁石セグメントシーケンス１０６の内径表面に近接して、しかし、それから或る隙間だけ離隔されて、第４の磁石セグメントシーケンス１０６の内径表面の方に半径方向外向きに延在している。
【００６１】
なおも図３を参照するに、軸方向アクチュエータ部分７２は更に、電磁石コイル９４（又は電磁石コイル巻線）を有している。電磁石コイル９４は、第３の磁石及び極アセンブリ９０と第４の磁石及び極アセンブリ９２との間で、スピンドル６４の周りに配置され且つそれに結合される。コントローラ７４から電磁石コイル９４に与えられる並進制御信号（又は軸方向制御信号）に応答して、軸方向アクチュエータ部分７２は、主軸５８に沿ってスピンドル６４を筐体５４に対して軸方向に変位させ、故に、所望の軸方向運動６８をスピンドル６４に与える。所望の軸方向運動は、所与のアクチュエータ実装に対して適宜に、例えば、最大１ｍｍ又はその他の範囲のピークツーピーク振幅を持つ軸方向運動を有することができる。ここで指し示されるように、回転制御信号及び並進制御信号は、パーソナルケア機器５０（図２）の複数の異なるアクチュエータ動作及び／又は動作モードを提供するように構成され得る。
【００６２】
個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメントを有するセグメント１００の各サブセグメントに関して、及び、やはり個々のＮ−Ｓグループ化磁石サブセグメントを有するセグメント１１０の各サブセグメントに関して、各サブセグメントは、それぞれＮ−Ｓ又はＳ−Ｎの磁化パターンを持つ単一の磁石セグメントを有する。ここで説明するように、磁石がペア（対）的（すなわち、Ｎ−Ｓ又はＳ−Ｎ）に結合される。この構成において、各Ｎ−Ｓ対（又はＳ−Ｎ対）は１つのセグメントからなり、好適な磁化プロセスによってＮ−Ｓ（Ｓ−Ｎ）磁化パターンが作り出される。セグメント（例えば、セグメントは鉄のステータを有し得る）の磁化は、アクチュエータ筐体の中にマウントされた後に遂行され得る。各セグメント（又はステータ）のＮ部分とＳ部分との間の境界が、磁化プロセスによって定められることになる。
【００６３】
次いで図５を参照するに、複数の磁石サブセグメントと、複数のサブ極部材を含む極部材との断面図が示されている。図４を参照してここで上述したように、磁石及び極アセンブリ９０の極アセンブリ１０４は、図４に示したようなソリッドなディスク状の極部材１０４ａを含み得る。しかしながら、所与のアクチュエータ実装において、図４の実施形態におけるソリッドディスクは、その所与のアクチュエータ実装に関しては高すぎるばね定数を保持することがあり、故に、軸方向アクチュエータ部分のソリッドディスクは有利には、図５のセグメント化されたディスク状の極部材１０４ａ’に示すようにセグメント化される。
【００６４】
特に、極部材が、対応する軸方向ステータ磁石のセグメント化とともに、サブ極部材へとセグメント化されることで、その対応するばね定数が低減される。ロータ（すなわち、軸方向アクチュエータ部分のセグメント化されたディスク１０４ａ’又はコア部材）はまた、シャフト又はスピンドルに結合されたその他の極部材とともに、デュアルモーションアクチュエータ５２の接線方向アクチュエータ部分７０によって駆動されるときに接線方向に振動することになる。ここで説明したように軸方向磁石をセグメント化することに加えてディスクをセグメント化することは、有利なことに、例えば図５に示すように磁石セグメントに向かうセグメント化されたコアの好ましい位置により、更なる接線方向硬さを作り出す。また、図５の実施形態及び軸方向アクチュエータ部分によって接線方向硬さが有利に増大されるので、接線方向アクチュエータ部分に必要とされる磁石体積が小さくなる。
【００６５】
なおも図５を参照するに、軸方向アクチュエータ部分のセグメント化されたディスク１０４ａ’（すなわち、コア）は、より小さい移動質量及び質量慣性モーメントをもたらし、それが再度、接線方向及び軸方向の双方で、より低いばね定数を可能にする。故に、これにより再度、デュアルモーションアクチュエータの総磁石体積が低減される。
【００６６】
次いで図６を参照するに、接線方向アクチュエータ部分７０が軸方向アクチュエータ部分７２のばね機能を強化するように構成され、軸方向アクチュエータ部分が、複数の磁石サブセグメントと、複数のサブ極部材を含む極部材とを含んだ、本開示に従ったデュアルモーションアクチュエータ５２の他の一実施形態の断面図が示されている。図６の実施形態は、逆の効果を提供する。すなわち、接線方向コア（例えば、図６に参照符号８８によって部分的に示されている）が、デュアルモーションアクチュエータ５２に軸方向硬さを付加するように調整される。接線方向コアの調整は、有利なことに、例えば図６に示すような軸方向磁石体積の更なる低減をもたらす。さらに、接線方向アクチュエータ部分７０及び軸方向アクチュエータ部分７２のそれぞれのロータとステータとが、それらそれぞれのラジアルエッジに沿って一致し、より良好な強度及びばね定数に適う。
【００６７】
従って、本開示の実施形態は有利なことに、１つの筐体内のデュアルモーションアクチュエータの２つのアクチュエータ部分に関する改善された最適条件と、より低い製造コストという全体結果をもたらす。一実施形態において、軸方向の系の軸方向の極及び磁石の形状の変更が、接線方向の系すなわちデュアルモーションアクチュエータの接線方向アクチュエータ部分の接線方向硬さに有利な影響を及ぼすように意図的に構成される。他の１実施形態において、接線方向アクチュエータ部分の接線方向の極及び磁石の構成も調整されて、軸方向の系すなわちデュアルモーションアクチュエータの軸方向アクチュエータ部分の軸方向硬さに、更なる軸方向硬さを提供する。
【００６８】
数個の例示的な実施形態のみを詳細に上述したが、当業者が直ちに理解するように、本開示の実施形態の新規な教示及び利点を実質的に逸脱することなく、数多くの変更が可能である。例えば、アクチュエータ筐体は、円筒形以外の形状であってもよい。また、本開示の実施形態は、デュアルモーションを有した、電気歯ブラシ、口腔衛生装置、歯磨き装置、又はその他の種類のパーソナルケア機器で有利に使用され得る。従って、全てのそのような変更は、以下の請求項にて定められる本開示の実施形態の範囲内に含まれるものである。請求項において、ミーンズ・プラス・ファンクション節は、記載される機能を実行するとしてここに記載される構造に及ぶとともに、構造的均等物だけでなく均等構造にも及ぶものである。
【００６９】
また、１つ以上の請求項中の括弧内に置かれた如何なる参照符号も、請求項を限定するものとして解されるべきでない。単語“有している”及び“有する”並びにこれらに有するものは、請求項又は明細書の全体に列挙されたもの以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。要素の単数での参照は、その要素の複数での参照を排除するものではなく、その逆もまた然りである。これらの実施形態のうちの１つ以上は、複数の区別可能な要素を有するハードウェアによって実装され、及び／又は好適にプログラムされたコンピュータによって実装され得る。複数の手段を列挙するデバイスクレームにおいて、それらの手段のうちの幾つかが同一のハードウェア品目によって具現化されてもよい。特定の複数の手段が相互に異なる従属項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組合せが有利に使用され得ないということを指し示すものではない。
【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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【図６】
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