(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石とヨークとからなる可動子と、ステータと巻線とからなる固定子と、共振用ばね系で構成されて、可動子に往復振動を行わせるリニアアクチュエータであって、Ｕ字形ステータの両端の２ヶの極のうちの一方の極に対向する永久磁石と他方の極に対向する永久磁石とを可動子が備え、振動方向に並ぶとともに夫々振動方向に着磁されている上記両永久磁石は互いの対向面が同極となっていることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
【請求項２】
永久磁石の着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とが対向することを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項３】
永久磁石の着磁方向の厚みが、対向するステータの極幅より狭いことを特徴とする請求項１または２記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項４】
永久磁石の着磁方向の厚みが、対向するステー夕の極幅より広いことを特徴とする請求項１または２記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項５】
永久磁石の着磁方向の厚みが対向するステータの極幅よりステータと反対側で狭く、ステータ側で広くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項６】
永久磁石の着磁方向の厚みが対向するステータの極幅よりステータと反対側で広く、ステータ側で狭くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項７】
永久磁石の高さはヨークの高さと略同一であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項８】
ヨークが永久磁石により分離されて構成されていることを特徴とする請求項７記載の振動型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、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】
振動型リニアアクチュエータとして、図１１(a)に示すように、永久磁石１１とヨーク１２とからなる可動子１と、ステータ２０と巻線２１，２１とからなる固定子２と、共振用ばね系３で構成されたものがあるが、従来のこの種の振動型リニアアクチュエータは、ステータ２と対向する面に対し垂直方向に永久磁石１１が着磁されている。またＵ字形であって２極で構成されたステータ２に対して、可動子１の永久磁石１１は、ステータ２と対向する表面の磁極が中央に１極、振動方向のその両側に異極を配したものとなっている。図１１(b)は磁気回路を通る磁束を示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この場合、推力特性は可動子の変位に対してほぼフラットな特性を示すが、着磁方向がステータ対向面に対して垂直であるために、ステータに対し磁束が垂直に入りやすく、このために吸引力が大きく作用してしまい、振動方向についての推力をあまり大きく取れないという問題があった。ちなみに図４中のＰ１が上記従来例における推力特性を示している。
【０００４】
本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、十分に大きい推力を確保することができる振動型リニアアクチュエータを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、永久磁石とヨークとからなる可動子と、ステータと巻線とからなる固定子と、共振用ばね系で構成されて、可動子に往復振動を行わせるリニアアクチュエータであって、Ｕ字形ステータの両端の２ヶの極のうちの一方の極に対向する永久磁石と他方の極に対向する永久磁石とを可動子が備え、振動方向に並ぶとともに夫々振動方向に着磁されている上記両永久磁石は互いの対向面が同極となっていることに特徴を有している。
【０００６】
この時、永久磁石の着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とが対向していることが好ましい。
【０００７】
永久磁石の着磁方向の厚みが、対向するステータの極幅より狭くても、広くてもよいが、永久磁石の着磁方向の厚みが対向するステータの極幅よりステータと反対側で狭く、ステータ側で広くなっていたり、対向するステータの極幅よりステータと反対側で広く、ステータ側で狭くなっていたりしてもよい。
【０００８】
永久磁石の高さはヨークの高さと略同一であることが好ましく、この時、ヨークが永久磁石により分離されたものとなっていてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を図に基づいて詳述すると、図２及び図３は往復式電気かみそりの駆動源として用いる振動型リニアアクチュエータを示しており、図中の１ａ，１ｂは可動子であって、いずれも磁性材料からなるヨーク（バックヨーク）１２とこのヨーク１２に接着固定してある永久磁石１１とこれらを一体化する骨組み部材１０とで構成されている。
【００１０】
固定子２は、磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したＵ字型ヨーク２１の２つの磁極に、絶縁体であるコイルボビン２３を取りつけ、その上に巻線２２を施した電永久磁石として形成されてシャーシ４に固定されている。
【００１１】
そして、連結板５の上端部を支持板４０によりシャーシ４に固着するととともに、連結板５の下端部を支持板４１により可動子１ａ，１ｂに固着することで、固定子２が固定されているシャーシ４に可動子１ａ，１ｂを連結しており、この時、可動子１ａ，１ｂの往復動方向にのみ変位可能なばね材（板ばね）により構成された連結板５によって、固定子２は可動子１ａ，１ｂに設けた永久磁石１１と所定のギャップを隔てて面対向する。
【００１２】
さらに可動子１ａのばね受け部１４と可動子１ｂの内面のばね受け部１５との間には、可動子１ａ，１ｂの往復方向において圧縮コイルばねからなる対のばね材３０，３０が配置される。このばね材３０，３０は、可動子１（１ａ，１ｂ）の共振ばね系３として機能する。
【００１３】
このように構成されたリニアアクチュエータにおいて、固定子２の巻線２２に流す電流の方向を交番にすることで、可動子１ａ，１ｂに設けられた永久磁石１１，１１は往復方向に駆動される。また、可動子１ａに設けた永久磁石１１の磁極の並びと、可動子１ｂに設けた永久磁石１１の磁極の並びを逆としているため、両可動子１ａ，１ｂは位相が１８０°異なる往復振動を行う。このとき、ばね材３０，３０が圧縮伸張され、両可動子１ａ，１ｂはばね振動系として動作する。
【００１４】
ここにおいて、図１に示すように、本発明に係る振動型リニアアクチュエータでは、Ｕ字型ステータ１８の２つの磁極に対向するように一対の永久磁石１１，１１がヨーク１２内に配置され、隣り合う永久磁石は対向面が同種であるように振幅方向に着磁されている。なお、永久磁石１１は従来のものと全体の永久磁石量が同じとなっている。このものにおける磁気回路を通る磁束を図１(b)に示す。
【００１５】
従来の磁気回路と比較して、推力を減少させる方向に働く磁束の成分に対して推力を増大させる方向に働く磁束の成分が相対的に増加し、推力が大きくなっており、従来と同じ永久磁石量で大きな推力を得ることができるものとなっている。
【００１６】
今、永久磁石１１の総永久磁石量を従来例のものと同じとするとともに、図５に示すように、ヨーク１２の外形寸法を前記従来例のヨーク１２および永久磁石１１により構成される部分の外形寸法と同じとした場合、その推力特性は図４中にＰ２で示すものとなる。また、従来例のものと同等の推力を得るには、従来の永久磁石量の約６０％の永久磁石量で済むものとなっている。
【００１７】
また、図６示すように、永久磁石１１の着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させておけば、さらに推力を大きくすることができる。
【００１８】
また、図６に示すものでは、永久磁石１１の着磁方向の厚みを対向するステータ２１の極幅より狭くしているが、この場合の推力特性は図４中にＰ３で示すものとなる。従来よりも推力が大きくなるとともに、振動方向の変位に対する推力特性がほほフラットになり、振動方向の変位に対する推力のばらつきがなくなるため、可動子１の振動方向の位置の変化によらず常に一定の推力を得ることができる。
【００１９】
図７に示すものは、永久磁石１１の着磁方向の厚みを対向するステータ２１の極幅より広くしているとともに、永久磁石１１の着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させている。この場合、図４中にＰ４で示す推力特性を得ることができる。また推力特性Ｐ４は得られる最大推力が大きいことに加えて、可動子１の変位に対する推力特性が傾斜していて、可動子１の振動方向の変位が増大するにしたがって推力が増大するものであり、この力は可動子１を初期位置であるステータ２極問中心からの変位が０の位置に戻そうとする共振用ばね３０の力に対抗するために、可動子１の振幅を大きくすることができる。
【００２０】
図８に示すように、着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させている永久磁石１１の着磁方向の厚みを、ステータ２１の極幅に比して、ステータ２１と反対側で狭く、ステータ２１側で広くなる台形状としている。この場合、図４中にＰ５で示す推力特性を得ることができ、図７に示したものに比して、可動子１の変位に対する推力特性の傾斜が緩やかになる。
【００２１】
図９に示すように、着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させている永久磁石１１の着磁方向の厚みを、ステータ２１の極幅に比して、ステータ２１と反対側で広く、ステータ２１側で狭くなる台形状としてもよい。この場合、その推力特性は図４中にＰ６で示すものとなり、可動子１の変位に対する推力特性をフラットにしながら推力を大きくすることができる。したがって図６に示すものにおける利点と図７に示すものにおける利点を同時に有するものとなる。
【００２２】
図１０に示すものでは、着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させているとともに着磁方向の厚みを対向するステータ２１の極幅より狭くしている永久磁石１１の高さをヨーク１２の高さと略同一としている。このときの推力特性は図４中にＰ７で示すものとなる。永久磁石１１の上端あるいは下端でのヨーク１２による磁束短絡を避けることができるために、ヨーク１２が一体である形状では最大の推力を得ることができるものである。特に、ヨーク１２が永久磁石１１によって分離された構成の場合、永久磁石スペースをヨーク１２内で最大にすることができるために、最大の推力を発生することができるものとなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように請求項１の発明にあっては、永久磁石とヨークとからなる可動子と、ステータと巻線とからなる固定子と、共振用ばね系で構成されて、可動子に往復振動を行わせるリニアアクチュエータにおいて、Ｕ字形ステータの両端の２ヶの極のうちの一方の極に対向する永久磁石と他方の極に対向する永久磁石とを可動子が備え、振動方向に並ぶとともに夫々振動方向に着磁されている上記両永久磁石は互いの対向面が同極となっているために、推力として作用することになる磁束を増やすことができるものであって、大きな推力を得ることができる。
【００２４】
また、請求項２の発明にあっては、永久磁石の着磁方向の厚みの中央とステータ極の中央とを対向させることから、推力をさらに大きくすることができる。
【００２５】
そして、請求項３の発明にあっては、永久磁石の着磁方向の厚みが、対向するステータの極幅より狭いために、推力をアップさせながら変位に対する推力特性をほぼフラットにすることができる。
【００２６】
請求項４の発明にあっては、永久磁石の着磁方向の厚みが、対向するステー夕の極幅より広いために、推力を大きく向上させることができる上に、変位に対する推力特性を振動の終端に行くほど推力がアップするように傾斜させることができるものであり、このために共振用のばね力に対抗して振幅を大きくすることができる。
【００２７】
請求項５の発明にあっては、永久磁石の着磁方向の厚みが対向するステータの極幅よりステータと反対側で狭く、ステータ側で広くしているために、請求項４の発明に比して、変位に対する推力特性の傾斜を緩やかにすることができる。
【００２８】
請求項６の発明にあっては、永久磁石の着磁方向の厚みが対向するステータの極幅よりステータと反対側で広く、ステータ側で狭くしているために、変位に対する推力特性をフラットにしながら大きな推力を得ることができるものであり、請求項３の発明と請求項４の発明との利点を兼ね備えたものとすることができる。
【００２９】
請求項７の発明にあっては、永久磁石の高さをヨークの高さと略同一としているために、永久磁石の上端あるいは下端でのヨークによる磁束短絡を避けることができ、この結果、大きな推力を得ることができる。
【００３０】
また、請求項８の発明にあっては、永久磁石スペースをヨーク内で最大にすることができるために、最大推力を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の要部を示すもので、(a)は概略正面図、(b)は磁束の流れを示す磁気機回路図である。
【図２】同上の全体構成を示す斜視図である。
【図３】同上の分解斜視図である。
【図４】推力特性を示す特性図である。
【図５】他例の概略正面図である。
【図６】さらに他例の概略正面図である。
【図７】別の例の概略正面図である。
【図８】さらに別の例の概略正面図である。
【図９】異なる例の概略正面図である。
【図１０】他例の概略正面図である。
【図１１】従来例を示すもので、(a)は概略正面図、(b)は磁束の流れを示す磁気機回路図である。
【符号の説明】
１  可動子
２  固定子
３  共振ばね系
１１  永久磁石
１２  ヨーク
２１  ステータ
２２  巻線
【図１】
0003750479.tif 000002
【図２】
0003750479.tif 000003
【図３】
0003750479.tif 000004
【図４】
0003750479.tif 000005
【図５】
0003750479.tif 000006
【図６】
0003750479.tif 000007
【図７】
0003750479.tif 000008
【図８】
0003750479.tif 000009
【図９】
0003750479.tif 000010
【図１０】
0003750479.tif 000011
【図１１】
0003750479.tif 000012