(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁石からなる固定子と、永久磁石を備えている可動子と、固定子が固着されていると共に板ばね状の連結体を介して可動子を往復動自在に支持しているフレームからなり、複数の可動子が駆動の振動方向にばねにて連結され、複数の可動子の質量は略同一で隣り合う可動子の片方のみに永久磁石が設けられ、唯一の電磁石に供給する電流の向きを交互に変えることで振動系の固有振動数付近で可動子を互いに逆位相で駆動させるようにした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】
電磁石と対向している永久磁石の面積はすべての可動子が永久磁石を有している時の面積と同等であ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】
唯一の可動子のみが複数の駆動子を有した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４】
磁気回路を構成する永久磁石を有する可動子には駆動子を配設しない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５】
可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、どちらか一方の可動子のみが奥行き方向の中心を中心として対称に配置された２つの駆動子を有した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６】
可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、箱状の可動子のみが磁気回路を構成している永久磁石を有し、中央の可動子のみが駆動子を有したことを特徴とする請求項４記載の振動型リニアアクチュエータ。
【請求項７】
可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、中央の可動子のみが磁気回路を構成している永久磁石を有し、箱状の可動子のみが駆動子を有したことを特徴とする請求項４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】
本発明は往復振動を得るための振動型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】
従来、この種の振動型リニアアクチュエータとしては特開平１１−２８５２２６号公報等に開示されるものがある。これは、電磁石からなる固定子と、永久磁石を備えている複数の可動子と、固定子が固着されていると共に板ばね状の連結体を介して可動子を往復動自在に支持しているフレームからなり、複数の可動子が駆動の振動方向にばねにて連結されている。そして電磁石に供給する電流の向きを交互に変えることより夫々永久磁石を備えた可動子を互いに逆位相で駆動させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来例では複数の可動子に夫々永久磁石を配設してあるが、このようにしてあると、複数の可動子の夫々の永久磁石同士に吸引力が発生し、その吸引力が磁気回路を構成する上で損失になり、磁気回路の効率に悪影響を与えているという問題があった。また隣り合う可動子に永久磁石を配設する際には、隣り合う永久磁石間に一定以上の隙間を設ける必要があるため、隙間の分だけアクチュエータの寸法が大きくなるという問題がある。
【０００４】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、従来の永久磁石間に働く吸引力成分をなくして磁気回路の効率を向上できる振動型リニアアクチュエータを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の請求項１の振動型リニアアクチュエータは、電磁石からなる固定子と、永久磁石を備えている可動子と、固定子が固着されていると共に板ばね状の連結体を介して可動子を往復動自在に支持しているフレームからなり、複数の可動子が駆動の振動方向にばねにて連結され、複数の可動子の質量は略同一で隣り合う可動子の片方のみに永久磁石が設けられ、唯一の電磁石に供給する電流の向きを交互に変えることで振動系の固有振動数付近で可動子を互いに逆位相で駆動させるようにしたことを特徴とする。片方の可動子に永久磁石を設ける構造で複数の可動子を逆位相で駆動することができる。このため従来のように隣り合う可動子に永久磁石がないために隣り合う永久磁石同士の吸引力が発生しないため、磁気回路に用いる磁束の損失がなくなり、磁気回路の効率が向上する。
【０００６】
また本発明の請求項２の振動型リニアアクチュエータは、請求項１において、電磁石と対向している永久磁石の面積はすべての可動子が永久磁石を有している時の面積と同等であることを特徴とする。電磁石と対向する永久磁石の総面積が従来と同等でも従来のように永久磁石同士の吸引力が生じないため、出力が従来と同等以上で、従来のように隣り合う永久磁石間に隙間を設けなくてもよい分だけアクチュエータを薄型化できる。
【０００７】
また本発明の請求項３の振動型リニアアクチュエータは、請求項１において、唯一の可動子のみが複数の駆動子を有したことを特徴とする。駆動子を持たない可動子の形状自由度及び材質の自由度が大きくなり、出力は同等でもアクチュエータの設計自由度が大きくなる。
【０００８】
また本発明の請求項４の振動型リニアアクチュエータは、請求項１において、磁気回路を構成する永久磁石を有する可動子には駆動子を配設しないことを特徴とする。各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有しているために、可動子間の質量バランス設計が容易になる。
【０００９】
また本発明の請求項５の振動型リニアアクチュエータは、請求項１において、可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、どちらか一方の可動子のみが奥行き方向の中心を中心として対称に配置された２つの駆動子を有したことを特徴とする。各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状をしているため、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータの振動が低減できる。
【００１０】
また本発明の請求項６の振動型リニアアクチュエータは、請求項４において、可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、箱状の可動子のみが磁気回路を構成している永久磁石を有し、中央の可動子のみが駆動子を有したことを特徴とする。各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有しているため、可動子間の質量バランス設計が容易になると共に、各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状をしているため、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータの振動が低減できる。
【００１１】
また本発明の請求項７の振動型リニアアクチュエータは、請求項４において、
可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、中央の可動子のみが磁気回路を構成している永久磁石を有し、箱状の可動子のみが駆動子を有したことを特徴とする。各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有しているため、可動子間の質量バランス設計が容易になると共に、各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状をしているため、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータの振動が低減できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す例に基づいて詳述する。図示例の振動型リニアアクチュエータは、往復式電気かみそり用のもので、固定子１と可動子２（図示例では２つの可動子２ａ，２ｂ）、そしてフレーム３から構成されている。固定子１は、磁性材料の燒結体や磁性材料の鉄板を積層したＥ字形のヨーク４と、このヨーク４の中央片に巻回されたコイル５からなる電磁石となっており、断面略Ｕ字状のフレーム３に溶接またはねじにより固定されている。
【００１３】
２種類の可動子２ａ，２ｂはいずれも合成樹脂よりなる骨組部材６にて主体が構成されており、一方の可動子２ａの骨組部材６には磁性材料のバックヨーク７を介して永久磁石８が設けられている（他方の可動子２ｂにはバックヨーク７や永久磁石８は設けられていない）。勿論、可動子２ｂにバックヨーク７や永久磁石８を設け、可動子２ａにこれらを設けなくてもよい。一方の可動子２ａの骨組部材６は平面形状が略ロ字形の箱状に形成されており、他方の可動子２ｂが一方の可動子２ａの両側片間に配設されている。可動子２ａ，２ｂには電気かみそりの可動刃に連結するための駆動子９が上方に突設されている。
【００１４】
そして上記両可動子２ａ，２ｂは、その両端が前記フレーム３に板ばね状の連結体１０を介して連結されている。ここにおける連結体１０は可動子２ｂに連結される中央の板ばね部１０ｂと、可動子２ａに下端が連結される左右一対の板ばね部１０ａとからなり、連結体１０の上端が支持板１１を介してフレーム３に溶接、ねじ等で固定されている。つまり、上記可動子２ａ，２ｂが板ばね状の連結体１０にてフレーム３から吊り下げられた形態となっている。上記支持板１１は振動型リニアアクチュエータと他部品とを固定する基台となっている。また可動子２ａの内面のばね受け部１２と可動子２ｂの駆動子９のばね受け部１３との間には、可動子２ａ，２ｂの往復動方向において、圧縮コイルばねからなるばね１４が配設されている。
【００１５】
このように構成された振動型リニアアクチュエータにおいて可動子２ａに設けられた永久磁石８は、前記固定子１にギャップを介して上下方向に対向するとともに、可動子２ａの往復動方向に着磁されていることから、固定子１のコイル５に流す電流の方向に応じて連結体１０を撓ませつつ左右に移動する。コイル５に流す電流の方向を適宜なタイミングで切り換えることよって可動子２ａを往復運動させることができる。
【００１６】
上記可動子２ａ，２ｂの質量は、振動型リニアアクチュエータの振動系の共振の固有振動数で駆動するように設定され、夫々の質量は略同一になっている。そのため、夫々の可動子２ａ，２ｂはばね１４を介して互いに往復運動の左右逆方向に運動を行う。つまり、逆位相で運動を行う。
【００１７】
図３（ａ）（ｂ）には従来例の可動子２の概略正面図及び概略側面図を示し、図４（ａ）（ｂ）には本発明の可動子２の概略正面図及び概略側面図を示してある。本発明では可動子２ａ，２ｂはばね１４により振動方向に連結されており、電磁石よりなる固定子１と面対向して永久磁石８の面積が従来の全ての可動子２が永久磁石８を有しているときの面積と同等である。つまり、従来の固定子１と面対向している２つの永久磁石８の総面積と、本発明の固定子１と面対向している１つの永久磁石８の面積とは同等である（Ａ＋Ａ＝２Ａ）。本発明の振動型リニアアクチュエータは永久磁石８の面積に比例して推進力が得られる。この推進力Ｆの理論式を示すと次の数式１の通りとなる。
【００１８】
【数１】
0003736282.tif 000002
【００１９】
数式１でＢｒ：磁束密度、ａＬ：磁石厚、Ｚ：厚み方向の磁石幅、Ｅ：総ギャップ、ｎ：コイル巻数、Ｉ：電流である。
このように推進力Ｆは磁石の面積に比例する。このため本発明のものも従来例のものも略同等の推進力が得られるが、本発明のものは従来のように隣り合う永久磁石８間で磁束の流れがなくなり、磁束により発生する推力が推進力成分にのみ作用するため、磁気回路の効率が向上する。さらに、本発明の場合、従来のように隣り合う可動子２同士の永久磁石８の吸引力を考慮した隙間をあける必要がない。その結果、従来と同等の出力を得るのに隙間分だけ寸法の小さい振動型リニアアクチュエータが設計できる。
【００２０】
図５は他の例を示す。上記例の場合、２つの可動子２ａ，２ｂに夫々駆動子９を配設してあるが、本例の場合、１つの可動子２ａのみに駆動子９を配設してある。この例の場合、駆動子９を持たない可動子２ｂが存在し、可動子２ｂの設計の形状自由度が向上する。
【００２１】
図６は他の例を示す。本例の場合、永久磁石８とバックヨーク７を持たない可動子２ｂにのみに駆動子９が配設されている。可動子２の質量は永久磁石８、バックヨーク７及び駆動子９が大半を占めている。本例では永久磁石８及びバックヨーク７とを持ち、駆動子９を持たない可動子２ａと、駆動子９を持ち、永久磁石８及びバックヨーク７を持たない可動子２ｂに分かれるため、片方の可動子２のみの質量が極端に大きくなりにくい。その結果、相互の可動子２ａ，２ｂ間の質量設計が容易になると共に、質量を略同一にするために可動子２を重くするよな設計の必要がなくなる。
【００２２】
図７は他の例を示す。可動子２が、２個の可動体を２個連結して箱状にした可動子２ａと、その箱状の可動子２ａの中に配置される中央の可動子２ｂとからなっている。上記可動子２ａ，２ｂのどちらか一方のみが奥行き方向（駆動方向と直交する方向）の中心を中心として対称に配設された駆動子９を有している。図の例の場合、可動子２ａの方に対称に駆動子９を有している。その結果、可動子２ａ，２ｂの振動方向と垂直方向の重心位置が可動子２ａ，２ｂの略中心となる。つまり、各々の可動子２ａ，２ｂの重心が可動子２ａ，２ｂの振動の作用線上にあり、振動型リニアアクチュエータの振動の低減が図れる。
【００２３】
図８は他の例を示す。図８（ａ）は中央の可動子２ｂのみが奥行き方向の中心を中心として対称に配設された２つの駆動子９を有し、可動体を２個連結して箱状にした可動子２ａが永久磁石８及びバックヨーク７を有している。図８（ｂ）は可動体を２個連結して箱状にした可動子２ａのみが奥行き方向の中心を中心として対称に配置された２つの駆動子９を有し、中央の可動子２ｂが永久磁石８及びバックヨーク７を有している。上記のように構成することにより、図８に示すものでは、相互の可動子２ａ，２ｂ間の質量設計が容易になると共に質量を略同一にするために可動子２を重くするような設計が必要なくなる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、電磁石からなる固定子と、永久磁石を備えている可動子と、固定子が固着されていると共に板ばね状の連結体を介して可動子を往復動自在に支持しているフレームからなり、複数の可動子が駆動の振動方向にばねにて連結され、複数の可動子の質量は略同一で隣り合う可動子の片方のみに永久磁石が設けられ、唯一の電磁石に供給する電流の向きを交互に変えることで振動系の固有振動数付近で可動子を互いに逆位相で駆動させるようにしたので、片方の可動子に永久磁石を設ける構造で複数の可動子を逆位相で駆動することができるものであって、従来のように隣り合う可動子に永久磁石がないために隣り合う永久磁石同士の吸引力が発生しなく、磁気回路に用いる磁束の損失がなくなり、磁気回路の効率が向上するものである。
【００２５】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、電磁石と対向している永久磁石の面積はすべての可動子が永久磁石を有している時の面積と同等であるので、電磁石と対向する永久磁石の総面積が従来と同等でも従来のように永久磁石同士の吸引力が生じなく、出力が従来と同等以上で、従来のように隣り合う永久磁石間に隙間を設けなくてもよい分だけアクチュエータを薄型化できるものである。
【００２６】
また本発明の請求項３の発明は、請求項１において、唯一の可動子のみが複数の駆動子を有したので、駆動子を持たない可動子の形状自由度及び材質の自由度が大きくなり、出力は同等でもアクチュエータの設計自由度が大きくなるものである。
【００２７】
また本発明の請求項４の発明は、請求項１において、磁気回路を構成する永久磁石を有する可動子には駆動子を配設しないので、各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有していることとなり、可動子間の質量バランス設計が容易になるものである。
【００２８】
また本発明の請求項５の発明は、請求項１において、可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、どちらか一方の可動子のみが奥行き方向の中心を中心として対称に配置された２つの駆動子を有したので、各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状となり、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータぼ振動が低減できるものである。
【００２９】
また本発明の請求項６の発明は、請求項４において、可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、箱状の可動子のみが磁気回路を構成して永久磁石を有し、中央の可動子のみが駆動子を有したので、各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有していることとなり、可動子間の質量バランス設計が容易になると共に、各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状をしているため、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータの振動が低減できるものである。
【００３０】
また本発明の請求項７の発明は、請求項４において、可動体を２個連結して箱状にした可動子と、その可動子内に配設される中央の可動子からなり、中央の可動子のみが磁気回路を構成している永久磁石を有し、箱状の可動子のみが駆動子を有したので、各々の可動子が駆動子と永久磁石を別々に有していることとなり、可動子間の質量バランス設計が容易になると共に、各々の可動子が駆動方向と垂直方向で中心軸に対して対称形状をしているため、駆動方向と垂直方向の各可動子の重心位置が略一致し、アクチュエータの振動が低減できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の振動型アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】同上の分解斜視図である。
【図３】同上の動作を説明するためのもので、（ａ）は従来の可動子の概略正面図、（ｂ）は従来の可動子の概略側面図である。
【図４】同上の動作を説明するためのもので、（ａ）は本発明の可動子の概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。
【図５】同上の他の例の可動子の概略側面図である。
【図６】同上の他の例の可動子の概略側面図である。
【図７】同上の他の例の可動子の概略側面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は同上の他の例の概略側面図である。
【符号の説明】
１  固定子
２  可動子
２ａ  一方の可動子
２ｂ  他方の可動子
３  フレーム
４  ヨーク
５  コイル
７  バックヨーク
８  永久磁石
９  駆動子
１０  連結体
１４  ばね
【図１】
0003736282.tif 000003
【図２】
0003736282.tif 000004
【図３】
0003736282.tif 000005
【図４】
0003736282.tif 000006
【図５】
0003736282.tif 000007
【図６】
0003736282.tif 000008
【図７】
0003736282.tif 000009
【図８】
0003736282.tif 000010