JP5168087B2

JP5168087B2 - Actuator and electric toothbrush using the same

Info

Publication number: JP5168087B2
Application number: JP2008282361A
Authority: JP
Inventors: 健介山田; 繁典稲本; 勇樹高橋
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: JP2010104718A

Description

本発明は、電動歯ブラシ或いは電動音波歯ブラシ等に用いられるアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator used for an electric toothbrush or an electric sonic toothbrush.

従来、電動音波歯ブラシを含む電動歯ブラシでは、往復直線運動により、歯と歯茎の境界部分に斜め（約45度の角度）に当てて左右に振動するバス磨き用の歯ブラシと、軸回りの所定角度範囲で往復（正逆）回転運動して、歯茎から歯に向かって回転させるように動くローリング磨き用の歯ブラシが知られている。 Conventionally, in electric toothbrushes including electric sonic toothbrushes, toothbrushes for bath polishing that vibrate left and right diagonally (about 45 degrees angle) at the boundary between teeth and gums by reciprocating linear motion, and a predetermined angle around the axis There is known a toothbrush for rolling brush that reciprocates (forward and reverse) in a range and moves so as to rotate from a gum toward a tooth.

これら歯ブラシの駆動には、通常の軸回り回転を行う回転式ＤＣモータの回転を、運動方向変換機構を介して直線往復運動又は往復回転運動する構造が多く用いられている。また、この構造以外にも、リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動する構造又は、アクチュエータの振動によって駆動源とは別体の共振振動機構を共振させて歯ブラシを往復回転運動する構造が知られている。 For driving these toothbrushes, a structure in which rotation of a rotary DC motor that rotates around a normal axis is linearly reciprocated or reciprocated via a motion direction conversion mechanism is often used. In addition to this structure, a structure in which the toothbrush is reciprocated linearly by a linear drive actuator, or a structure in which the toothbrush is reciprocally rotated by resonating a resonance vibration mechanism separate from the drive source by the vibration of the actuator is known. Yes.

リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動させる構造は、特許文献１に示すように、リニア駆動アクチュエータによって、歯ブラシ部に直結する出力軸の軸方向の往復振動を直接発生させてバス磨きを実現している。この構造では、運動変換機構による動力ロスがなく、また高速な振動を行わせることができるものとなっている。 As shown in Patent Document 1, the structure in which the linear brush actuator reciprocates linearly the toothbrush directly generates a reciprocating vibration in the axial direction of the output shaft directly connected to the toothbrush portion, thereby realizing the bus polishing. Yes. In this structure, there is no power loss due to the motion conversion mechanism, and high-speed vibration can be performed.

また、アクチュエータと、駆動源とは別体の共振振動機構とを有する構造は、特許文献２に示すように、電磁石及び永久磁石を備える駆動手段によって、レバーアームを備える共振振動機構を励振して、歯ブラシ部に同軸で直結するレバーアームを首振り運動させてローリング磨きを実現している。
特開２００２−０７８３１０号公報特許第３２４３５２９号公報 Moreover, as shown in Patent Document 2, the structure having the actuator and the resonance vibration mechanism that is separate from the drive source excites the resonance vibration mechanism including the lever arm by the drive means including the electromagnet and the permanent magnet. Rolling polish is achieved by swinging the lever arm that is directly connected to the toothbrush and coaxial.
JP 2002-078310 A Japanese Patent No. 3243529

ところで、電動歯ブラシでは、ローリング磨きを実現できるとともに、ローリング磨き用歯ブラシを駆動させる駆動部分が収容される柄の部分を極力細くしたいため、歯ブラシの駆動部分の小型化が望まれている。 By the way, in an electric toothbrush, while rolling rolling can be implement | achieved and it wants to make the part of the handle | strain in which the drive part which drives the toothbrush for rolling polishing accommodated as much as possible, size reduction of the drive part of a toothbrush is desired.

しかしながら、通常の軸回り回転するモータを用いローリング磨きを実現するためには、モータとは別に当該モータの回転を往復回転運動に変換するための運動方向変換機構が必要となる。また、特許文献１のようリニア駆動アクチュエータを用いローリング磨きを実現するためには、リニア駆動アクチュエータとは別にトルク発生機構（駆動源）が必要となる。 However, in order to realize rolling polishing by using a motor that rotates around a normal axis, a motion direction conversion mechanism for converting the rotation of the motor into a reciprocating rotational motion is required in addition to the motor. Further, in order to realize rolling polishing using a linear drive actuator as in Patent Document 1, a torque generating mechanism (drive source) is required separately from the linear drive actuator.

また、特許文献２に示す構造では、駆動源とともに、駆動源とは別の共振振動機構が必要となる。 In the structure shown in Patent Document 2, a resonance vibration mechanism different from the drive source is required together with the drive source.

したがって、従来の構造では、モータ或いはリニア駆動アクチュエータを電動歯ブラシの駆動源としてみた場合、駆動源に加えて、駆動源とは別の運動方向変換機構又はトルク発生機構又は共振振動機構の配置スペースを確保する必要があるので、歯ブラシの小型化には困難であるという問題がある。 Therefore, in the conventional structure, when a motor or a linear drive actuator is viewed as a drive source for an electric toothbrush, in addition to the drive source, there is a space for arranging a movement direction conversion mechanism, a torque generation mechanism, or a resonance vibration mechanism that is different from the drive source. Since it is necessary to ensure, there exists a problem that it is difficult to miniaturize a toothbrush.

さらに、歯ブラシの駆動部分として、モータなどのアクチュエータとは別体の運動方向変換機構といった駆動伝達機構を備える場合、駆動伝達機構では、騒音発生の恐れ及び伝達される動力ロスの発生による効率悪化の恐れがあり、これらの対策も考慮する必要がある。 Furthermore, when a drive transmission mechanism such as a movement direction conversion mechanism separate from an actuator such as a motor is provided as a drive part of the toothbrush, the drive transmission mechanism may cause noise generation and efficiency deterioration due to generation of transmitted power loss. There is a fear, and it is necessary to consider these measures.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現できる、小型化のアクチュエータ及び電動歯ブラシを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a miniaturized actuator and an electric toothbrush that can realize reciprocating rotational movement of an electric toothbrush or the like without using a drive transmission mechanism separate from a drive source. For the purpose.

本発明のアクチュエータは、永久磁石を有する可動体と、前記永久磁石を周回し、前記永久磁石において極の異なる磁極面からそれぞれ所定間隔を空けて対向する内周部を有するコイル及び前記コイルの外周部を覆うアウターヨークを有し、弾性支持部を介して前記可動体を可動自在に支持する固定体と、前記可動体の共振周波数に略等しい周波数の交流を前記コイルに供給する交流供給部とを備え、前記可動体は、前記永久磁石の異なる磁極面と略平行に、前記永久磁石の略中心に沿って配置される出力軸を備え、且つ、前記弾性支持部によって、前記アウターヨークが囲む領域内で前記出力軸を中心にねじる方向に可動自在に支持されている構成を採る。
An actuator according to the present invention includes a movable body having a permanent magnet, a coil having an inner periphery that circulates around the permanent magnet and faces each other with a predetermined interval from a magnetic pole surface having a different pole in the permanent magnet, and A stationary body having an outer yoke that covers the portion, and movably supporting the movable body via an elastic support section; and an AC supply section that supplies an alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the movable body to the coil. And the movable body includes an output shaft disposed substantially parallel to a different magnetic pole surface of the permanent magnet and along a substantially center of the permanent magnet, and the outer yoke surrounds the elastic support portion. a configuration that is movably supported in a direction to twist around the output shaft in the region.

本発明の電動歯ブラシは、上記構成のアクチュエータと、前記アクチュエータの出力軸に、当該出力軸と同一軸心上で連結され、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部とを有する構成を採る。 An electric toothbrush of the present invention includes an actuator having the above-described configuration, and a toothbrush including a bristle bundle portion that is connected to the output shaft of the actuator on the same axis as the output shaft, and is provided on the head perpendicular to the axial direction. The structure which has a part is taken.

電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく達成できるので、小型化のアクチュエータ及び電動歯ブラシを実現できる。 Since the reciprocating rotational motion of the electric toothbrush can be achieved without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source, a miniaturized actuator and electric toothbrush can be realized.

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るアクチュエータ１００を示す斜視図であり、図２は、同アクチュエータ１００の要部分解斜視図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an actuator 100 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the actuator 100.

図１及び図２に示すアクチュエータ１００は、固定体１１０と、可動体１２０と、固定体１１０に可動体１２０を可動自在に支持する弾性部材（弾性支持部）１３０と、交流供給部１４０とを有する。 The actuator 100 shown in FIGS. 1 and 2 includes a fixed body 110, a movable body 120, an elastic member (elastic support portion) 130 that movably supports the movable body 120 on the fixed body 110, and an AC supply unit 140. Have.

アクチュエータ１００では、弾性部材１３０を介して固定体１１０に可動自在に支持される可動体１２０（図２参照）の可動によって、可動体１２０（図２参照）の出力軸である回転往復伝達シャフト（以下、「シャフト」という）１２５が、所定の角度範囲内で正逆方向（図１の矢印方向）に回転し、回転往復振動として外部に出力する。 In the actuator 100, a rotary reciprocating transmission shaft (an output shaft of the movable body 120 (see FIG. 2)) that is an output shaft of the movable body 120 (see FIG. 2) is obtained by the movement of the movable body 120 (see FIG. 2) movably supported by the fixed body 110 via the elastic member 130. Hereinafter, the “shaft” 125 rotates in the forward and reverse directions (in the direction of the arrow in FIG. 1) within a predetermined angle range, and outputs to the outside as rotational reciprocating vibration.

図２に示すように、固定体１１０は、基台（ベースプレート）１１２と、支持壁部１１４、１１６と、アウターヨーク１５０と、アウターヨーク１５０に取り付けられるコイル１６０とを有する。一方、可動体１２０は、マグネット（永久磁石）１７０と、弾性部材１３０を介して支持壁部１１４、１１６に支持され、且つ、マグネット１７０を保持するマグネット保持部１２４と、シャフト１２５、１２６とを有する。 As shown in FIG. 2, the fixed body 110 includes a base (base plate) 112, support wall portions 114 and 116, an outer yoke 150, and a coil 160 attached to the outer yoke 150. On the other hand, the movable body 120 includes a magnet (permanent magnet) 170, a magnet holding portion 124 that is supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 and holds the magnet 170, and shafts 125 and 126. Have.

固定体１１０では、アウターヨーク１５０内において、コイル１６０の内側のエアギャップ内に、可動体１２０のマグネット１７０が配置されている。アクチュエータ１００では、コイル１６０に交流供給部１４０から交流電源（交流電圧）が入力されることによって可動体１２０は共振状態で駆動する。 In the fixed body 110, the magnet 170 of the movable body 120 is arranged in the air gap inside the coil 160 in the outer yoke 150. In the actuator 100, the movable body 120 is driven in a resonance state when AC power (AC voltage) is input from the AC supply unit 140 to the coil 160.

具体的に、固定体１１０では、基台１１２は、可動体１２０のシャフト１２５の延在方向に沿って長い矩形板状をなし、ここでは非磁性体により形成されている。 Specifically, in the fixed body 110, the base 112 has a long rectangular plate shape along the extending direction of the shaft 125 of the movable body 120, and is formed of a nonmagnetic material here.

基台１１２の表面の上方には、可動体１２０のマグネット１７０が配置され、このマグネット１７０を周回して、コイル１６０が、その外周部で、断面Ｕ字状（コ字状も含む）のアウターヨーク１５０の対向する内壁面に取り付けられた状態で配置されている。 Above the surface of the base 112, the magnet 170 of the movable body 120 is disposed. The coil 160 circulates around the outer periphery of the magnet 160 and has an outer shape with a U-shaped cross section (including a U-shape). It arrange | positions in the state attached to the inner wall surface which the yoke 150 opposes.

また、基台１１２には、長手方向で離間する端辺部から支持壁部１１４、１１６が立設されている。 Further, support wall portions 114 and 116 are erected on the base 112 from end portions that are separated in the longitudinal direction.

支持壁部１１４、１１６は、可動体１２０のシャフト１２５、１２６が挿通する開口部１１４ａ、１１６ａを有する。支持壁部１１４、１１６は、開口部１１４ａ、１１６ａにそれぞれシャフト１２６、１２５を回動自在に挿通させた状態で、弾性部材１３０を介して可動体１２０を可動自在に支持している。 The support walls 114 and 116 have openings 114a and 116a through which the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are inserted. The support walls 114 and 116 movably support the movable body 120 via the elastic member 130 in a state where the shafts 126 and 125 are rotatably inserted into the openings 114a and 116a, respectively.

支持壁部１１４、１１６は、弾性部材１３０とともに、通常状態では、可動体１２０を、略水平方向（基台１１２と略平行）に保持する。なお、開口部１１４ａ、１１６ａには、シャフト１２５、１２６は、遊びが有る状態で挿通されてもよい。 The support wall portions 114 and 116, together with the elastic member 130, hold the movable body 120 in a substantially horizontal direction (substantially parallel to the base 112) in a normal state. The shafts 125 and 126 may be inserted into the openings 114a and 116a in a state where there is play.

弾性部材１３０は、支持壁部１１４、１１６の対向領域において、可動体１２０のマグネット１７０を、左右前後方向に変位自在に支持する。 The elastic member 130 supports the magnet 170 of the movable body 120 so as to be displaceable in the left-right and front-rear directions in a region facing the support wall portions 114 and 116.

ここでは、弾性部材１３０は、支持壁部１１４、１１６どうしで対向する面の上端部分において略水平に、対向方向に突出して設けられた板状のジグザグバネからなる。つまり、弾性部材１３０は、一端部から他端部側に向かって細帯状の金属板が一方の幅方向に延びて他方の幅方向に折り返すことを繰り返してジグザグに形成されており、弾性部材１３０自体は一端部と他端部とを固定するとねじり方向に伸縮自在となっている。 Here, the elastic member 130 is formed of a plate-like zigzag spring provided so as to protrude substantially horizontally at the upper end portion of the surface facing the support wall portions 114 and 116 in the facing direction. That is, the elastic member 130 is formed in a zigzag pattern by repeatedly extending a thin strip-shaped metal plate from one end portion toward the other end side in one width direction and folding back in the other width direction. As such, when one end and the other end are fixed, they can expand and contract in the torsional direction.

このように構成された弾性部材１３０では、一端部は支持壁部１１４、１１６のインサート成形により取り付けられており、他端部は、マグネット１７０を保持するマグネット保持部１２４に取り付けられている。これにより、支持壁部１１４、１１６は、弾性部材１３０を介して、基台１１２とアウターヨーク１５０とで囲まれる領域内において、可動体１２０をシャフト１２５、１２６の軸を中心にねじり方向に可動自在に支持する。 In the elastic member 130 configured as described above, one end portion is attached by insert molding of the support wall portions 114 and 116, and the other end portion is attached to the magnet holding portion 124 that holds the magnet 170. As a result, the support wall portions 114 and 116 can move the movable body 120 in the torsion direction about the axes of the shafts 125 and 126 within the region surrounded by the base 112 and the outer yoke 150 via the elastic member 130. Support freely.

図３は、アクチュエータ１００における要部構成を示す概略断面図である。なお、図３では、アクチュエータ１００の磁気回路として、マグネット１７０による磁束の流れを白抜き矢印で示す。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the actuator 100. In FIG. 3, as a magnetic circuit of the actuator 100, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow.

アウターヨーク１５０は、ここでは、断面略Ｕ字状をなし、板状の磁性体を折曲することで形成されている。アウターヨーク１５０は、矩形板状のヨーク中央部１５１と、ヨーク中央部１５１の両側辺部からそれぞれ垂下され、互いに対向する側壁部１５２、１５３とを有する。 Here, the outer yoke 150 has a substantially U-shaped cross section and is formed by bending a plate-like magnetic body. The outer yoke 150 includes a rectangular plate-shaped yoke central portion 151 and side wall portions 152 and 153 that are suspended from both side portions of the yoke central portion 151 and face each other.

ここでは、アウターヨーク１５０は、基台１１２及び支持壁部１１４、１１６の上方から被せて、可動体１２０のマグネット１７０及びマグネット保持部１２４を覆う。アウターヨーク１５０は、基台１１２によって両側壁部１５２、１５３の先端部の開口を閉塞され、基台１１２及び支持壁部１１４、１１６とともに可動体１２０を収容する箱体を形成している。 Here, the outer yoke 150 covers the magnet 170 and the magnet holding portion 124 of the movable body 120 by covering the base 112 and the support wall portions 114 and 116 from above. The outer yoke 150 is closed by the base 112 at the ends of the side wall portions 152 and 153, and forms a box that houses the movable body 120 together with the base 112 and the support wall portions 114 and 116.

アウターヨーク１５０の対向する側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａには、エアギャップを介して可動体１２０のマグネット１７０の周囲を囲むように巻回されたコイル１６０が固定されている。 A coil 160 wound around the magnet 170 of the movable body 120 via an air gap is fixed to the inner wall surfaces 152a and 153a of the opposing side wall portions 152 and 153 of the outer yoke 150.

コイル１６０は、ここでは、ボイスコイルであり、外径部分をアウターヨーク１５０の両側壁部１５２、１５３の内壁面１５２ａ、１５３ａに固定して、内径より内側には、内周部分からエアギャップを介してマグネット１７０が位置するように配置されている。すなわち、コイル１６０の内周部は、マグネット１７０において極の異なる磁極面を含む外周面から、それぞれ所定間隔を空けて対向している。 Here, the coil 160 is a voice coil, and the outer diameter portion is fixed to the inner wall surfaces 152a, 153a of the both side walls 152, 153 of the outer yoke 150, and an air gap is formed from the inner peripheral portion inside the inner diameter. It arrange | positions so that the magnet 170 may be located through. That is, the inner peripheral portion of the coil 160 is opposed to the outer peripheral surface including the magnetic pole surfaces having different poles at a predetermined interval in the magnet 170.

また、コイル１６０は、アウターヨーク１５０の側壁部１５２、１５３間内において、アウターヨーク１５０のヨーク中央部１５１及び基台１１２と、シャフト１２５と略直交する方向に延在する軸を中心にコイル線を巻回して形成された角筒状をなしている。 The coil 160 is coiled around an axis extending in a direction substantially perpendicular to the yoke central portion 151 and the base 112 of the outer yoke 150 and the shaft 125, between the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke 150. Is formed into a rectangular tube shape.

このコイル１６０は、アウターヨークの側壁部１５２、１５３の内壁面において、ヨーク中央部１５１側に取り付けられ、マグネット１７０において互いに異なる磁極（磁極面１７０ａ、１７０ｂ）と対向する位置に配置している。 The coil 160 is attached to the yoke central portion 151 side on the inner wall surfaces of the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke, and is disposed at a position facing the different magnetic poles (magnetic pole surfaces 170a and 170b) on the magnet 170.

コイル１６０の内側にエアギャップを介して配置されたマグネット（永久磁石）１７０は、アウターヨーク１５０の延在方向に沿って長い磁極面１７０ａ、１７０ｂを有する直方体である。ここでは、マグネット１７０は、支持壁部１１４、１１６により弾性部材１３０を介して可動自在に支持されたマグネット保持部１２４によって、コイル１６０の内径より内側のエアギャップ内で回動自在に保持されている。 A magnet (permanent magnet) 170 disposed inside the coil 160 via an air gap is a rectangular parallelepiped having long magnetic pole surfaces 170 a and 170 b along the extending direction of the outer yoke 150. Here, the magnet 170 is rotatably held in an air gap inside the inner diameter of the coil 160 by a magnet holding portion 124 that is movably supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130. Yes.

なお、マグネット保持部１２４は、図２及び図３に示すように、側面視コ字状に形成され、マグネット１７０を載置する矩形板状の底板部１２４ａと、底板部１２４ａの長手方向（シャフト１２５の延在方向）で離間する端部で立設された前壁部１２４ｂ、後壁部１２４ｃとを有する。 2 and 3, the magnet holding portion 124 is formed in a U-shape when viewed from the side, and includes a rectangular plate-like bottom plate portion 124a on which the magnet 170 is placed, and a longitudinal direction (shaft) of the bottom plate portion 124a. 125, the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c are erected at the end portions separated in the extending direction.

また、マグネット保持部１２４は、ここでは非磁性体で構成されており、前壁部１２４ｂには、シャフト１２５が直交して取り付けられ、後壁部１２４ｃには、シャフト１２６がシャフト１２５と同軸心上に位置するように取り付けられている。つまり、シャフト１２５は、マグネット１７０の異なる磁極面１７０a、１７０ｂ（図４参照）と略平行に、マグネット１７０の略中心に沿って配置されている。 Here, the magnet holding portion 124 is made of a non-magnetic material, and the shaft 125 is attached orthogonally to the front wall portion 124b, and the shaft 126 is coaxial with the shaft 125 on the rear wall portion 124c. It is attached so that it may be located on the top. That is, the shaft 125 is disposed along the approximate center of the magnet 170 substantially parallel to the different magnetic pole surfaces 170a and 170b (see FIG. 4) of the magnet 170.

マグネット保持部１２４は、マグネット１７０を、コイル１６０と、アウターヨーク１５０のヨーク中央部１５１の裏面から離間させて、シャフト１２５、１２６を軸にねじり方向に回動自在に保持している。なお、可動体１２０では、マグネット保持部１２４の前壁部１２４ｂとマグネット１７０との間及び後壁部１２４ｃとマグネットとの間に、コイル１６０がそれぞれに接することなく配置され、コイル１６０の内側及び外側で可動自在となっている。 The magnet holding unit 124 holds the magnet 170 so as to be rotatable in the torsional direction about the shafts 125 and 126 while being spaced apart from the coil 160 and the back surface of the yoke central portion 151 of the outer yoke 150. In the movable body 120, the coil 160 is disposed between the front wall portion 124b of the magnet holding portion 124 and the magnet 170 and between the rear wall portion 124c and the magnet without being in contact with each other. It is movable outside.

マグネット保持部１２４により保持されるマグネット１７０の磁極面１７０ａ、１７０ｂは、コイル１６０を介して、アウターヨークの側壁部１５２、１５３における内壁面の全面に渡って向かい合うように配置されている。 The magnetic pole surfaces 170a and 170b of the magnet 170 held by the magnet holding portion 124 are disposed so as to face the entire inner wall surface of the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke via the coil 160.

ここでは、マグネット１７０のＳ極側（Ｓ磁極面１７０ａ）は、アウターヨーク１５０の側壁部１５２の内壁面１５２ａ側に向かっており、Ｎ極（Ｎ磁極面１７０ｂ）側が、アウターヨーク１５０の側壁部１５３の内壁面１５３ａ側に向かっている。 Here, the S pole side (S magnetic pole surface 170 a) of the magnet 170 is directed toward the inner wall surface 152 a side of the side wall portion 152 of the outer yoke 150, and the N pole (N magnetic pole surface 170 b) side is the side wall portion of the outer yoke 150. 153 is directed toward the inner wall surface 153a.

なお、シャフト１２５は、図１及び図２に示すように、アウターヨーク１５０の延在方向と同方向で支持壁部１１６から外方に突出するように設けられている。すなわち、シャフト１２５は、アクチュエータ１００において、マグネット１７０と側壁部１５２、１５３とがコイル１６０を挟んで向かい合う方向と略直交する方向に突出して設けられている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the shaft 125 is provided so as to protrude outward from the support wall portion 116 in the same direction as the extending direction of the outer yoke 150. That is, the shaft 125 is provided in the actuator 100 so as to protrude in a direction substantially orthogonal to the direction in which the magnet 170 and the side wall portions 152 and 153 face each other with the coil 160 interposed therebetween.

このようにシャフト１２５は、マグネット保持部１２４の前壁部１２４ｂに固定されることによって、可動体１２０の重心を通る軸線上に位置するように、可動体１２０に取り付けられた状態となっている。これによりシャフト１２５は、可動体１２０の本体を構成するマグネット１７０及びマグネット保持部１２４とともに回転往復振動し、その振動を外部に伝達することができる。 As described above, the shaft 125 is fixed to the front wall portion 124 b of the magnet holding portion 124, so that the shaft 125 is attached to the movable body 120 so as to be positioned on the axis passing through the center of gravity of the movable body 120. . As a result, the shaft 125 rotates and reciprocally vibrates together with the magnet 170 and the magnet holding portion 124 that constitute the main body of the movable body 120, and the vibration can be transmitted to the outside.

なお、アクチュエータ１００が電動歯ブラシに用いられる場合、シャフト１２５には、シャフト１２５と同一軸心上で、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結される。これにより歯ブラシ部はシャフト１２５と同様の運動、ここでは回転往復振動であるローリングを行うこととなる。 In addition, when the actuator 100 is used for an electric toothbrush, the shaft 125 is connected to a toothbrush portion including a hair bundle portion provided on the head and orthogonal to the axial direction on the same axis as the shaft 125. As a result, the toothbrush portion performs the same movement as the shaft 125, in this case, rolling, which is rotational reciprocating vibration.

本実施の形態のアクチュエータ１００では、可動体１２０のイナーシャＪ、ねじり方向のバネ定数ｋ_ｓｐとした場合、可動体１２０は、固定体１１０に対して、下記式（１）によって算出される共振周波数で振動する。 In actuator 100 of the present embodiment, the inertia J, when the torsion direction of the spring constant _{k sp,} movable body 120 of the movable member 120 with respect to fixed body 110, the resonance frequency is calculated by the following formula (1) Vibrate.

本実施の形態のアクチュエータ１００は、交流供給部１４０によって、コイル１６０に可動体１２０の共振周波数ｆ_０と略等しい周波数の交流を供給する。これにより、可動体１２０を効率良く駆動させることができる。

In the actuator 100 of the present embodiment, the alternating current supply unit 140 supplies the coil 160 with alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency f ₀ of the movable body 120. Thereby, the movable body 120 can be driven efficiently.

図３に示すように、固定体１１０及び可動体１２０では、アウターヨーク１５０、マグネット１７０及びコイル１６０が、磁気回路を形成する。 As shown in FIG. 3, in the fixed body 110 and the movable body 120, the outer yoke 150, the magnet 170, and the coil 160 form a magnetic circuit.

具体的には、アクチュエータ１００は、マグネット１７０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）が、コイル１６０との間のエアギャップ、アウターヨーク１５０の側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット１７０の対極へと至る磁気回路を有する。 Specifically, in the actuator 100, a magnetic flux generated from the magnet 170 (indicated by a white arrow) is generated by an air gap between the coil 160, the side wall portion 153 of the outer yoke 150, the yoke center portion 151, the side wall portion 152, It has a magnetic circuit that passes through the air gap on the opposite side in order and reaches the counter electrode of the magnet 170.

本アクチュエータ１００における可動体１２０は、弾性部材１３０（図１及び図２参照）を介して固定体１１０により支持されるバネマス系構造で支持されており、コイル１６０に可動体１２０の共振周波数ｆ_０に等しい周波数の交流が供給されると、可動体１２０は共振状態で駆動される。このとき発生する回転往復振動が、可動体１２０のシャフト１２５に伝達される。 The movable body 120 in the actuator 100 is supported by a spring mass structure supported by the fixed body 110 via an elastic member 130 (see FIGS. 1 and 2), and the resonance frequency f _{0 of the} movable body 120 is supported by the coil 160. When an alternating current having a frequency equal to is supplied, the movable body 120 is driven in a resonance state. The rotational reciprocating vibration generated at this time is transmitted to the shaft 125 of the movable body 120.

アクチュエータ１００は、下記式（２）で示す運動方程式及び下記式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。 The actuator 100 is driven based on the equation of motion represented by the following equation (2) and the circuit equation represented by the following equation (3).

すなわち、アクチュエータ１００における慣性モーメント、回転角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数、負荷トルクなどは、式（２）を満たす範囲内で適宜変更でき、電圧、抵抗、インダクタンス、逆起電力乗数は、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。

That is, the moment of inertia, the rotation angle, the torque constant, the current, the spring constant, the damping coefficient, the load torque, etc. in the actuator 100 can be appropriately changed within the range satisfying the formula (2), and the voltage, resistance, inductance, counter electromotive force multiplier can be changed. Can be appropriately changed within a range satisfying the expression (3).

次に、アクチュエータ１００の具体的な動作について説明する。 Next, a specific operation of the actuator 100 will be described.

図４は、本実施の形態１に係るアクチュエータ１００の動作を説明するための模式図である。なお、図４（ａ）では白抜き矢印でマグネット１７０による磁束の流れを示しているが、図４（ｂ）〜図４（ｄ）では同様の流れであるため、図示省略している。また、図４（ａ）ではコイル１６０に交流電圧を供給する交流供給部１４０を図示しているが、図４（ｂ）〜図４（ｄ）では、図４（ａ）と同様に図示されるため、省略している。 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the actuator 100 according to the first embodiment. In FIG. 4A, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow, but is not shown in FIGS. 4B to 4D because it is the same flow. 4A illustrates an AC supply unit 140 that supplies an AC voltage to the coil 160, but FIGS. 4B to 4D illustrate the same as in FIG. 4A. Therefore, it is omitted.

コイル１６０に交流供給部１４０から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル１６０には、電磁力による図中矢印Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で示す推力が発生する。これにより、基台１１２及び支持壁部１１４、１１６に弾性部材１３０を介して可動自在に取り付けられた可動体１２０には、回転重心を軸中心とした回転力が発生する。 When alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, thrusts indicated by arrows F 1, F 2, F 3, and F 4 in the figure due to electromagnetic force are generated in the coil 160 in accordance with Fleming's left-hand rule. As a result, the movable body 120 movably attached to the base 112 and the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 generates a rotational force with the rotational center of gravity as the axis center.

アクチュエータ１００の１周期分の動作について説明する。 The operation for one cycle of the actuator 100 will be described.

図４（ａ）に示す向きでコイル１６０に電流が流れる（この方向を順方向電流と呼ぶ）と、マグネット１７０のＮ極面１７０ｂに対向するコイル１６０の対向部分１６０ｂには、下向き（基台１１２側の方向）に推力Ｆ１が発生する。一方、マグネット１７０のＳ極面１７０ａに対向するコイル１６０の部分１６０ａには、上向き（アウターヨーク１５０のヨーク中央部１５１側の方向）に推力Ｆ２が発生する。 When a current flows through the coil 160 in the direction shown in FIG. 4A (this direction is referred to as a forward current), the facing portion 160b of the coil 160 facing the N pole surface 170b of the magnet 170 has a downward (base) The thrust F1 is generated in the direction 112). On the other hand, a thrust F2 is generated upward (in the direction toward the yoke central portion 151 of the outer yoke 150) in the portion 160a of the coil 160 facing the S pole surface 170a of the magnet 170.

これにより、固定体１１０の基台１１２から立ち上がる支持壁部１１４、１１６（図２及び図３参照）に弾性部材１３０を介して支持された、マグネット１７０を有する可動体１２０に回転する力が発生する。可動体１２０では、マグネット１７０に、コイル１６０の推力Ｆ１、Ｆ２の反作用の力としての推力Ｒ１、Ｒ２が働く。これにより可動体１２０は、図４（ｂ）に示す位置となるように反時計回りに可動する。 As a result, a rotating force is generated in the movable body 120 having the magnet 170 supported by the support wall portions 114 and 116 (see FIGS. 2 and 3) rising from the base 112 of the fixed body 110 via the elastic member 130. To do. In the movable body 120, thrusts R 1 and R 2 as reaction forces of the thrusts F 1 and F 2 of the coil 160 act on the magnet 170. As a result, the movable body 120 moves counterclockwise so as to be in the position shown in FIG.

図４（ｂ）に示す状態のアクチュエータ１００では、弾性部材１３０（図２及び図３参照）の復元力により可動体１２０を図４（ａ）の状態に戻す力反力が発生する。図４（ｂ）に示す状態から図４（ｄ）に示す状態までは、コイル１６０に図４（ａ）とは逆方向の電流が供給される。これにより、可動体１２０は、図４（ｂ）の状態から図４（ｃ）の状態までは、弾性部材１３０の復元力と、矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力の反作用の力としての推力Ｒ３、Ｒ４とによって、固定体１１０に対して時計回りに回転する。また、可動体１２０は、図４（ｃ）の状態から図４（ｄ）の状態までは、マグネット１７０に働く矢印Ｆ３、Ｆ４で示す推力によって、固定体１１０に対して時計回りに回転する。 In the actuator 100 in the state shown in FIG. 4B, a force reaction force that returns the movable body 120 to the state in FIG. 4A is generated by the restoring force of the elastic member 130 (see FIGS. 2 and 3). From the state shown in FIG. 4B to the state shown in FIG. 4D, the coil 160 is supplied with a current in the direction opposite to that in FIG. Thereby, the movable body 120 has a thrust R3 as a reaction force of the restoring force of the elastic member 130 and the thrusts indicated by arrows F3 and F4 from the state of FIG. 4B to the state of FIG. 4C. R4 rotates clockwise with respect to the fixed body 110. Moreover, the movable body 120 rotates clockwise with respect to the fixed body 110 by the thrust shown by the arrows F3 and F4 acting on the magnet 170 from the state of FIG. 4C to the state of FIG. 4D.

図４（ｄ）に示す状態のアクチュエータ１００では、弾性部材１３０の復元力により可動体１２０を図４（ａ）の状態に戻す力反力が発生する。図４（ｄ）に示す状態から図４（ａ）に示す状態を経て図４（ｂ）に示す状態までは、コイル１６０に順方向電流が供給される。これにより、可動体１２０は、図４（ｄ）の状態から図４（ａ）の状態までは、弾性部材１３０の復元力と、矢印Ｆ１、Ｆ２で示す推力の反作用の力であり、マグネット１７０に働く推力Ｒ１、Ｒ２とによって、固定体１１０に対して反時計回りに回転する。 In the actuator 100 in the state shown in FIG. 4D, a force reaction force that returns the movable body 120 to the state in FIG. 4A is generated by the restoring force of the elastic member 130. A forward current is supplied to the coil 160 from the state shown in FIG. 4D through the state shown in FIG. 4A to the state shown in FIG. 4B. Thereby, the movable body 120 is the force of reaction between the restoring force of the elastic member 130 and the thrust indicated by arrows F1 and F2 from the state of FIG. 4D to the state of FIG. Rotate counterclockwise with respect to the fixed body 110 by the thrusts R1 and R2 acting on.

また、可動体１２０は、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）の状態までは、矢印Ｒ１、Ｒ２で示す推力によって、固定体１１０に対して反時計回りに回転する。なお、可動体１２０は、コイル１６０の内側で、延在するマグネット１７０の略中心軸線を中心に往復回転振動を行うが、主に、弾性部材１３０の反力を用いることなく、推力Ｒ１〜Ｒ４によって、図４に示す示した動作と同様の動作を行うこともできる。 Further, the movable body 120 rotates counterclockwise with respect to the fixed body 110 by the thrust indicated by the arrows R1 and R2 from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B. The movable body 120 performs reciprocal rotational vibration around the substantially central axis of the magnet 170 extending inside the coil 160, but the thrusts R1 to R4 are mainly used without using the reaction force of the elastic member 130. Therefore, the same operation as that shown in FIG. 4 can be performed.

次に、図４に示す各状態で可動体１２０のコイル１６０に供給される交流電流について簡単に説明する。 Next, the alternating current supplied to the coil 160 of the movable body 120 in each state shown in FIG. 4 will be briefly described.

図５は、本実施の形態のアクチュエータにおいて交流供給部１４０から可動体１２０のコイル１６０に供給される交流の周期を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing the period of alternating current supplied from the alternating current supply unit 140 to the coil 160 of the movable body 120 in the actuator of the present embodiment.

コイルに流れる交流は、図５（ａ）に示すように周波数ｆ_０のパルス波でもよいし、図５（ｂ）に示すように周波数ｆ_０の正弦波でもよい。 The alternating current flowing through the coil may be a pulse wave with a frequency f ₀ as shown in FIG. 5A or a sine wave with a frequency f ₀ as shown in FIG. 5B.

図４（ａ）の状態では、図５に示す時点ｔ１の順方向の電流が供給され、図４（ｂ）の状態では図５の時点ｔ２で示すように電流の向きが切り替えられ、図４（ｃ）の状態では、図５に示す時点ｔ３の逆方向の電流が供給される。また、図４（ｄ）の状態では、図５の時点ｔ４で示すように電流の向きが切り替えられて、図４（ｄ）の状態では、図５に示す時点ｔ５順方向の電流が供給される。これが１周期分の動作であり、このような動作が繰り返されることで、可動体１２０は、図４（ａ）から図４（ｄ）に示す変位動作を繰り返すことによって、回転往復振動する。 In the state of FIG. 4A, the forward current at the time point t1 shown in FIG. 5 is supplied, and in the state of FIG. 4B, the direction of the current is switched as shown at the time point t2 in FIG. In the state (c), a current in the reverse direction at time t3 shown in FIG. 5 is supplied. Further, in the state of FIG. 4D, the direction of current is switched as shown at time t4 in FIG. 5, and in the state of FIG. 4D, current in the forward direction at time t5 shown in FIG. 5 is supplied. The This is an operation for one cycle. By repeating such an operation, the movable body 120 oscillates in a reciprocating manner by repeating the displacement operation shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d).

アクチュエータ１００では、可動体１２０は、回転往復運動つまり回転往復振動を行い、この回転往復振動はシャフト１２５を介して外部に出力される。シャフト１２５に、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結されている場合、歯ブラシ部は回転往復振動してローリング磨きを行うことができる。 In the actuator 100, the movable body 120 performs rotational reciprocating motion, that is, rotational reciprocating vibration, and this rotational reciprocating vibration is output to the outside via the shaft 125. When the toothbrush part provided with the hair | bristle bundle part provided in the head at right angles to the axial direction is connected to the shaft 125, a toothbrush part can carry out rolling polishing by reciprocating vibration.

このようにアクチュエータ１００は、式（２）、（３）を満たし、式（１）で示す共振周波数を用いた共振現象により駆動する。よって、アクチュエータ１００では、共振駆動による定常状態において、消費される電力は負荷トルクによる損失及び摩擦などによる損失だけとなり、低消費電力で駆動、つまり、可動体１２０を低消費電力で回転往復振動させることができる。以上説明したように、本実施の形態のアクチュエータ１００では、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現して小型化を図ることができ、更に、往復回転運動を低消費電力で実現することができる。 As described above, the actuator 100 satisfies the expressions (2) and (3) and is driven by the resonance phenomenon using the resonance frequency represented by the expression (1). Therefore, in the actuator 100, the power consumed in the steady state by the resonance drive is only the loss due to the load torque and the loss due to friction, etc., and the actuator 100 is driven with low power consumption. be able to. As described above, in the actuator 100 of the present embodiment, the reciprocating rotational movement of the electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism separate from the drive source, and the size can be reduced. The reciprocating rotary motion can be realized with low power consumption.

また、可動体１２０は、アウターヨーク１５０等の大きな構成部材を含まずにマグネット１７０及びマグネット保持部１２４により構成している。このため、可動体１２０の慣性モーメントの大きさは外形に依存せずマグネット１７０の形状に依存して決定することができる。また、マグネット１７０は、可動体１２０において出力軸となるシャフト１２５の近傍、具体的には、シャフト１２５の略軸線上に重心が位置するように配置されているため、可動体１２０のイナーシャを上昇させる要因になりにくい。よって、アクチュエータ１００の外形の変更における慣性モーメントの上昇が小さくなるため、設計上の制約がなくなり、アクチュエータ１００自体の設計自由度を向上させることができる。 In addition, the movable body 120 is configured by the magnet 170 and the magnet holding portion 124 without including large components such as the outer yoke 150. For this reason, the magnitude of the moment of inertia of the movable body 120 can be determined depending on the shape of the magnet 170 without depending on the outer shape. Further, since the magnet 170 is disposed in the vicinity of the shaft 125 serving as the output shaft in the movable body 120, specifically, the center of gravity is positioned substantially on the axis of the shaft 125, the inertia of the movable body 120 is raised. It is hard to become a factor to let you. Therefore, since the increase in the moment of inertia in changing the outer shape of the actuator 100 is reduced, there is no design restriction, and the degree of freedom in designing the actuator 100 itself can be improved.

なお、アクチュエータ１００を有する電動歯ブラシでも上述した同様の効果を得ることができ、電動歯ブラシ自体の小型化も図ることができる。 The electric toothbrush having the actuator 100 can achieve the same effect as described above, and the electric toothbrush itself can be downsized.

また、実施の形態１に係るアクチュエータ１００の構成では、基台１１２を非磁性体として説明したが、これに限らず、磁性体としてもよい。この構成について図６を用いて説明する。 In the configuration of the actuator 100 according to the first embodiment, the base 112 has been described as a non-magnetic material. However, the configuration is not limited to this, and the magnetic material may be used. This configuration will be described with reference to FIG.

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係るアクチュエータの要部構成を示す概略断面図である。なお、図６では、アクチュエータ１００の磁気回路として、マグネット１７０による磁束の流れを白抜き矢印で示す。 (Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, as a magnetic circuit of the actuator 100, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow.

図６に示すアクチュエータ１００Ａは、アクチュエータ１００の構成において非磁性体の基台１１２を磁性体の基台１１２Ａに代えたものである。よって、アクチュエータ１００Ａにおいて、その他の構成は、アクチュエータ１００と同様の構成であり同符号を付して説明は省略する。 An actuator 100A shown in FIG. 6 is obtained by replacing the non-magnetic base 112 with a magnetic base 112A in the configuration of the actuator 100. Therefore, the other configuration of the actuator 100A is the same as that of the actuator 100, and the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted.

アクチュエータ１００Ａの固定体１１０Ａは、可動体１２０のマグネット１７０の周囲を囲むようにエアギャップを介して配置されるコイル１６０と、コイル１６０の外周部分を、対向する内壁面１５２ａ、１５３ａに固定した磁性体であるアウターヨーク１５０と、磁性体である基台１１２Ａと有する。 The fixed body 110A of the actuator 100A includes a coil 160 disposed through an air gap so as to surround the magnet 170 of the movable body 120, and a magnetic member in which the outer peripheral portion of the coil 160 is fixed to the opposing inner wall surfaces 152a and 153a. The outer yoke 150 is a body and the base 112A is a magnetic body.

すなわち、アクチュエータ１００Ａでは、可動体１２０のマグネット１７０及びマグネット保持部１２４（図６では底板部１２４ａのみ示す）は、磁性体であるアウターヨーク１５０及び基台１１２Ａとで囲む構成となっている。なお、アウターヨーク１５０及び基台１１２Ａの内側に配置され、且つコイル１６０の内側に配置されたマグネット１７０は磁極面１７０ａ、１７０ｂを、アクチュエータ１００の構成と同様に、所定間隔を空けて、コイル１６０の周回方向と交差する方向で、且つ、アウターヨーク１５０の側壁部１５２，１５３に向けて配置されている。 That is, in the actuator 100A, the magnet 170 and the magnet holding portion 124 (only the bottom plate portion 124a is shown in FIG. 6) of the movable body 120 are surrounded by the outer yoke 150 and the base 112A that are magnetic bodies. The magnet 170 disposed inside the outer yoke 150 and the base 112 </ b> A and disposed inside the coil 160 has the magnetic pole surfaces 170 a and 170 b spaced apart from each other by a predetermined interval as in the configuration of the actuator 100. Are arranged in a direction intersecting with the circumferential direction of the outer yoke 150 and toward the side walls 152 and 153 of the outer yoke 150.

この構成によって、アクチュエータ１００Ａでは、アクチュエータ１００と比較して、マグネット１７０による磁束の経路が、固定体１１０Ａにおいて２つ形成される。 With this configuration, in the actuator 100A, compared to the actuator 100, two magnetic flux paths are formed by the magnet 170 in the fixed body 110A.

すなわち、図６に示すアクチュエータ１００Ａの磁気回路では、マグネット１７０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）は、磁極面１７０ｂから、コイル１６０が配置されるエアギャップを経て、アウターヨーク１５０の側壁部１５３に至る。次いで、側壁部１５３から、ヨーク中央部１５１と、ヨーク中央部１５１とは反対側の基台１１２Ａとのそれぞれを通って、側壁部１５２に至る。そして、磁束は、側壁部１５２から反対側のエアギャップを順に通って、マグネット１７０の対極（磁極面１７０ａ）へと繋がる。なお、アクチュエータ１００Ａにおける可動体１２０の動作はアクチュエータ１００と同様であるため説明は省略する。図６では、順方向電流を流した際のコイル１６０の推力Ｆ１、Ｆ２と、これらの反作用の力であるマグネット１７０の推力Ｒ１、Ｒ２とが示されている。推力Ｒ１、Ｒ２が発生すると可動体１２０は推力Ｒ１、Ｒ２の方向に可動する。電流の向きが変わると、コイル１６０には、Ｆ１，Ｆ２とは逆の推力が働き、これによりマグネット１７０にＲ１、Ｒ２とは逆向きの推力が働き、可動体１２０は、Ｒ１、Ｒ２とは逆向きの推力で示す方向に可動する。これら繰り返すことによって、アクチュエータ１００Ａは、実施の形態１と同様に、可動体１２０を往復回転振動させる。 That is, in the magnetic circuit of the actuator 100A shown in FIG. 6, the magnetic flux generated by the magnet 170 (indicated by the white arrow) passes through the air gap where the coil 160 is disposed from the magnetic pole surface 170b, and the side wall portion of the outer yoke 150. 153. Next, the side wall portion 153 passes through the yoke central portion 151 and the base 112 </ b> A on the opposite side of the yoke central portion 151 to the side wall portion 152. Then, the magnetic flux sequentially passes through the air gap on the opposite side from the side wall portion 152 and is connected to the counter electrode (the magnetic pole surface 170a) of the magnet 170. Since the operation of the movable body 120 in the actuator 100A is the same as that of the actuator 100, the description thereof is omitted. FIG. 6 shows thrusts F1 and F2 of the coil 160 when a forward current is passed, and thrusts R1 and R2 of the magnet 170 which are reaction forces of these. When the thrusts R1 and R2 are generated, the movable body 120 moves in the direction of the thrusts R1 and R2. When the direction of the current is changed, a thrust reverse to F1 and F2 is applied to the coil 160, whereby a thrust reverse to R1 and R2 is applied to the magnet 170, and the movable body 120 is separated from R1 and R2. It moves in the direction indicated by the thrust in the reverse direction. By repeating these steps, the actuator 100A causes the movable body 120 to reciprocate and oscillate similarly to the first embodiment.

このように本実施の形態２のアクチュエータ１００Ａでは、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現することができる等、アクチュエータ１００と同様の作用効果を得ることができる。さらに、アクチュエータ１００Ａによれば、磁気回路における磁気飽和が緩和されることによって、コイル１６０に交流供給部１４０から交流電圧を供給した際に発生する可動体１２０の推力を上昇させることができる。 As described above, in the actuator 100A of the second embodiment, the reciprocating rotational motion of the electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source. Can be obtained. Furthermore, according to the actuator 100A, by reducing the magnetic saturation in the magnetic circuit, it is possible to increase the thrust of the movable body 120 generated when the AC voltage is supplied to the coil 160 from the AC supply unit 140.

具体的には、アクチュエータ１００Ａでは、実施の形態１におけるアクチュエータ１００の構成と比較して、コイル１６０が発生する可動体１２０を可動させるトルクを、約１．２５倍上昇させることができる。 Specifically, in actuator 100A, the torque for moving movable body 120 generated by coil 160 can be increased about 1.25 times as compared with the configuration of actuator 100 in the first embodiment.

また、本実施の形態２では、可動体１２０を可動自在に収容した固定体１１０の外周部分、つまり、磁気回路が、磁性体であるアウターヨーク１５０と磁性体である基台１１２Ａとによってマグネット１７０を囲む回路として構成される。 In the second embodiment, the outer periphery of the fixed body 110 that movably accommodates the movable body 120, that is, the magnetic circuit, is composed of the magnet 170 by the outer yoke 150 that is a magnetic body and the base 112A that is a magnetic body. It is configured as a circuit that surrounds.

つまり、アクチュエータ１００Ａの外表面を磁性体によって形成するため、アクチュエータ１００Ａにおいて、基台１１２Ａ、アウターヨーク１５０、マグネット１７０及びコイル１６０を含む磁気回路の漏れ磁束を抑制することができる。 That is, since the outer surface of the actuator 100A is formed of a magnetic material, the leakage flux of the magnetic circuit including the base 112A, the outer yoke 150, the magnet 170, and the coil 160 can be suppressed in the actuator 100A.

（実施の形態３）
本実施の形態３に係るアクチュエータの概要は、アクチュエータ１００の構成（図２及び図３参照）において、コイル１６０をアウターヨーク１５０から外して、基台１１２側に非磁性体（スペーサ）を介して固定し、且つ、上下逆にした可動体１２０を、弾性部材１３０を介して、固定体１１０に、ねじり方向に回転往復振動可能に取り付けたものである。 (Embodiment 3)
The outline of the actuator according to the third embodiment is as follows. In the configuration of the actuator 100 (see FIGS. 2 and 3), the coil 160 is removed from the outer yoke 150 and a nonmagnetic material (spacer) is interposed on the base 112 side. A movable body 120 that is fixed and turned upside down is attached to the fixed body 110 via an elastic member 130 so as to be able to rotate and reciprocate in the torsional direction.

図７は、本発明の実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂを示す外観図であり、図８は、同アクチュエータ１００Ｂの分解斜視図であり、図９は、同アクチュエータ１００Ｂの要部構成を示す概略断面図である。なお、このアクチュエータ１００Ｂは、図１に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7 is an external view showing an actuator 100B according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 8 is an exploded perspective view of the actuator 100B, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a main configuration of the actuator 100B. It is sectional drawing. The actuator 100B has the same basic configuration as that of the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. .

アクチュエータ１００Ｂは、図７〜図９に示すようにアウターヨーク１５０、基台１１２Ｂ、コイル１６０及び支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂを有する固定体１１０Ｂと、コイル１６０の内側（内径部分）にエアギャップを介して配置されるマグネット１７０を有する可動体１２０Ｂと、固定体１１０Ｂに可動体１２０Ｂを、可動体１２０Ｂのシャフト１２５を中心にねじる方向に往復回転自在に支持する弾性部材１３０と、交流供給部１４０（図８及び図９参照）とを有する。 The actuator 100B includes a fixed body 110B having an outer yoke 150, a base 112B, a coil 160, and support wall portions 114B and 116B, and an inner side (inner diameter portion) of the coil 160 via an air gap as shown in FIGS. A movable body 120B having a magnet 170, an elastic member 130 that supports the movable body 120B in a fixed body 110B, and a reciprocating rotation in a direction twisting around the shaft 125 of the movable body 120B, and an AC supply unit 140 ( 8 and 9).

固定体１１０Ｂでは、基台１１２Ｂは、矩形板状の非磁性体により形成された基台本体１１２１を有する。この基台本体１１２１の表面には、長手方向で離間する端部に、上方に突出し、支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂの下面に形成された凹部に係合する位置決め凸部１１２２、１１２３が設けられている。この位置決め凸部１１２２、１１２３を介して支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂは基台本体１１２１に位置決めされた位置から立設するように取り付けられている。 In the fixed body 110B, the base 112B has a base main body 1121 formed of a rectangular plate-like nonmagnetic material. Positioning projections 1122 and 1123 are provided on the surface of the base body 1121 so as to project upward and engage with recesses formed on the lower surfaces of the support wall portions 114B and 116B at the ends spaced apart in the longitudinal direction. Yes. The support wall portions 114B and 116B are attached to the base body 1121 so as to stand upright from the positions positioned on the base body 1121 through the positioning convex portions 1122 and 1123.

また、基台本体１１２１の表面の中央部分には、環状の取り付け溝部１１２４が形成されている。この取り付け溝部１１２４は、コイル１６０の形状に対応して形成されており、コイル１６０の筒状部分の内径に対応した内径を有し、且つ、コイル１６０の筒状部分の厚みよりも若干長い幅の溝となっている。コイル１６０は、取り付け溝部１１２４内に位置するように取り付けられている。 An annular mounting groove 1124 is formed in the center portion of the surface of the base body 1121. The attachment groove portion 1124 is formed corresponding to the shape of the coil 160, has an inner diameter corresponding to the inner diameter of the cylindrical portion of the coil 160, and has a width slightly longer than the thickness of the cylindrical portion of the coil 160. It has become a groove. The coil 160 is attached so as to be positioned in the attachment groove 1124.

基台１１２Ｂには、上方から断面Ｕ字状のアウターヨーク１５０が、側壁部１５２、１５３を、基台１１２Ｂ上のコイル１６０の外周部分に当接させた状態で、基台１１２Ｂの表面と支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂとを覆うように取り付けられている。 An outer yoke 150 having a U-shaped cross section from above is supported on the base 112B and supports the surface of the base 112B with the side walls 152 and 153 in contact with the outer peripheral portion of the coil 160 on the base 112B. It is attached so as to cover the walls 114B and 116B.

基台１１２Ｂに設けられたコイル１６０の内側、つまり内径部分に、マグネット１７０が、エアギャップを介して配置されている。 Inside the coil 160 provided on the base 112B, that is, on the inner diameter portion, a magnet 170 is disposed via an air gap.

マグネット１７０は、支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂに弾性部材１３０を介して、アウターヨーク１５０及び基台１１２Ｂに囲まれた領域内で、コイル１６０の内側で回動自在に支持されたマグネット保持部１２４に保持されている。 The magnet 170 is supported on the magnet holding portion 124 that is rotatably supported inside the coil 160 within the region surrounded by the outer yoke 150 and the base 112B via the elastic member 130 on the support wall portions 114B and 116B. Is retained.

マグネット１７０は、異なる磁極面１７０ａ、１７０ｂがエアギャップを介してコイル１６０と対向し、且つ、基台１１２Ｂ及びヨーク中央部１５１から離間する位置で、マグネット保持部１２４Ｂに保持されている。 The magnet 170 is held by the magnet holding portion 124B at a position where the different magnetic pole surfaces 170a and 170b face the coil 160 via the air gap and are separated from the base 112B and the yoke central portion 151.

マグネット保持部１２４Ｂは、マグネット１７０の上面に固定される上面部１２４ｄと、上面部１２４ｄの長手方向の端部（前後端部）で垂下された前壁部１２４ｂ、後壁部１２４ｃとを有する。マグネット保持部１２４Ｂは、前壁部１２４ｂ及び後壁部１２４ｃのそれぞれに直交して設けられ、且つ、マグネット１７０の重心位置に沿って配置されたシャフト１２５、１２６を、固定体１１０Ｂの支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂの開口部１１４ａ、１１６ａに挿通させている。また、マグネット保持部１２４Ｂは、支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂに弾性部材１３０を介して可動自在に取り付けられている。これにより、マグネット１７０及びマグネット保持部１２４Ｂは、マグネット１７０の周囲に位置するコイル１６０内において、シャフト１２５、１２６を中心にねじり方向に往復回転自在に取り付けられている。なお、弾性部材１３０は、実施の形態１と同様に、支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂに取り付けられている。具体的には、弾性部材１３０は、支持壁部１１４、１１６と同様に形成された支持壁部１１４Ｂ、１１６Ｂのそれぞれにおける内側の下辺部にインサート成形によって一体的に取り付けられている。 The magnet holding portion 124B includes an upper surface portion 124d fixed to the upper surface of the magnet 170, and a front wall portion 124b and a rear wall portion 124c that are suspended from the longitudinal end portion (front and rear end portions) of the upper surface portion 124d. The magnet holding portion 124B is provided orthogonally to the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c, and the shafts 125 and 126 arranged along the center of gravity of the magnet 170 are connected to the support wall portion of the fixed body 110B. 114B and 116B are inserted through openings 114a and 116a. The magnet holding part 124B is movably attached to the support wall parts 114B and 116B via the elastic member 130. Thereby, the magnet 170 and the magnet holding part 124 </ b> B are attached to the coil 160 positioned around the magnet 170 so as to be reciprocally rotatable in the torsion direction around the shafts 125 and 126. The elastic member 130 is attached to the support wall portions 114B and 116B as in the first embodiment. Specifically, the elastic member 130 is integrally attached to the inner lower side portion of each of the support wall portions 114B and 116B formed in the same manner as the support wall portions 114 and 116 by insert molding.

なお、コイル１６０には、実施の形態１のアクチュエータ１００及び実施の形態２のアクチュエータ１００Ａと同様に、交流電圧の供給を行う交流供給部１４０によって、振周波数に略等しい周波数の交流が入力される。これにより固定体１１０Ｂに弾性部材１３０によって、シャフト１２５のねじり方向に可動自在に支持された可動体１２０Ｂは、固定体１１０Ｂ内においてコイル１６０の推力によってマグネット１７０に発生する反作用の力によって回転往復振動を行う。 In addition, like the actuator 100 of the first embodiment and the actuator 100A of the second embodiment, an alternating current having a frequency substantially equal to the oscillation frequency is input to the coil 160 by the alternating current supply unit 140 that supplies an alternating voltage. . As a result, the movable body 120B, which is supported on the fixed body 110B by the elastic member 130 so as to be movable in the torsional direction of the shaft 125, rotates and reciprocates due to the reaction force generated in the magnet 170 by the thrust of the coil 160 in the fixed body 110B. I do.

図１０は、本発明の実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂの動作を説明する模式図である。なお、図１０（ａ）では白抜き矢印でマグネット１７０による磁気回路の磁束の流れを示しているが、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）では同様の流れであるため、図示省略している。また、図１０（ａ）ではコイル１６０に交流電圧を供給する交流供給部１４０を図示しているが、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）では、図１０（ａ）と同様に磁束の流れは生じているが便宜上省略する。 FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of the actuator 100B according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10A, the flow of magnetic flux of the magnetic circuit by the magnet 170 is indicated by a white arrow. However, in FIG. 10B to FIG. Yes. 10A illustrates an AC supply unit 140 that supplies an AC voltage to the coil 160. In FIGS. 10B to 10D, the magnetic flux is supplied in the same manner as in FIG. 10A. Although there is a flow, it is omitted for convenience.

アクチュエータ１００Ｂには、図１０（ａ）に示すように、マグネット１７０から発生した磁束（白抜き矢印で示す）が、磁極面１７０ｂから、エアギャップＧ、コイル１６０、アウターヨーク１５０の側壁部１５３、ヨーク中央部１５１、側壁部１５２、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット１７０の対極（磁極面１７０ａ）へと繋がる磁気回路が形成されている。 As shown in FIG. 10A, the actuator 100B receives a magnetic flux (indicated by a white arrow) generated from the magnet 170 from the magnetic pole surface 170b, the air gap G, the coil 160, the side wall portion 153 of the outer yoke 150, A magnetic circuit that passes through the yoke central portion 151, the side wall portion 152, and the air gap on the opposite side in order is connected to the counter electrode (magnetic pole surface 170 a) of the magnet 170.

アクチュエータ１００Ｂでは、コイル１６０に交流供給部１４０から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル１６０には、図中矢印Ｆ１〜Ｆ４で示す推力が発生する。これを受けて、マグネット１７０には、回転重心であるシャフト１２５を軸中心とした回転力（推力Ｒ１〜Ｒ４）が発生し、可動体１２０は、図４で示すアクチュエータ１００の可動体１２０と同様に、図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）、図１０（ｄ）の動作を繰り返し、回転往復振動する。 In the actuator 100B, when alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, the coil 160 generates thrusts indicated by arrows F1 to F4 in the figure in accordance with Fleming's left-hand rule. In response, the magnet 170 generates a rotational force (thrust R1 to R4) about the shaft 125, which is the rotational center of gravity, and the movable body 120 is the same as the movable body 120 of the actuator 100 shown in FIG. In addition, the operations shown in FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D are repeated to reciprocate and rotate.

このようにアクチュエータ１００Ｂは、アクチュエータ１００と同様の作用効果を有する。加えて、アクチュエータ１００Ｂでは、組立の際に、コイル１６０は、基台１１２Ｂに取り付けられる。つまり、組立の際に、平板状の基台１１２Ｂに、基台１１２Ｂの表面に取り付けるため、Ｕ字型アウターヨーク１５０において窪む内側にコイル１６０を取り付ける場合と比較して取り付け作業を容易に行うことができる。 Thus, the actuator 100B has the same function and effect as the actuator 100. In addition, in the actuator 100B, the coil 160 is attached to the base 112B during assembly. That is, when assembling, in order to attach to the flat base 112B on the surface of the base 112B, the attaching operation is easily performed as compared with the case where the coil 160 is attached to the inner side of the U-shaped outer yoke 150. be able to.

ここでは、コイル１６０は、基台１１２Ｂの表面に形成された取り付け溝部１１２４内に位置するように取り付けられるため、コイル１６０を、基台１１２Ｂに位置決めした位置で取り付けることができる。 Here, since the coil 160 is attached so as to be positioned in the attachment groove portion 1124 formed on the surface of the base 112B, the coil 160 can be attached at the position positioned on the base 112B.

コイル１６０自体は、一般的に、コイルの内径を規定する治具にコイル線を巻回していくことによって製作されるため、できあがるコイル１６０自体の外径寸法の正確な管理は難しい。よって、コイル１６０をアウターヨーク１５０内に取り付ける場合、コイル１６０の外周部分でアウターヨーク１５０に取り付ける必要があるため、コイル１６０製作の際に正確な管理を行う必要があり手間がかかる。 Since the coil 160 itself is generally manufactured by winding a coil wire around a jig that defines the inner diameter of the coil, it is difficult to accurately manage the outer diameter of the coil 160 itself. Therefore, when the coil 160 is attached in the outer yoke 150, it is necessary to attach the coil 160 to the outer yoke 150 at the outer peripheral portion of the coil 160. Therefore, it is necessary to perform accurate management when the coil 160 is manufactured, which is troublesome.

これに対し、本実施の形態では、コイル１６０は、基台１１２Ｂにおいて、内径が規定された取り付け溝部１１２４内に、直接コイル１６０を配置することで、コイル１６０の内周部によって取り付け位置を決めることができる。よって、アクチュエータ１００Ｂによれば、組立性の向上や工数の低減を図ることができる。 On the other hand, in the present embodiment, the position of the coil 160 is determined by the inner peripheral portion of the coil 160 by disposing the coil 160 directly in the mounting groove portion 1124 whose inner diameter is defined in the base 112B. be able to. Therefore, according to the actuator 100B, it is possible to improve assemblability and reduce man-hours.

なお、アクチュエータ１００Ｂでは、アクチュエータ１００と比較して、主にコイル１６０の配置構造が異なるが、磁気回路構成は同様であり、実施の形態１のアクチュエータ１００と同様の作用効果を得ることができる。特に、アクチュエータ１００Ｂによれば、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現することができる。 The actuator 100B is different from the actuator 100 mainly in the arrangement structure of the coil 160, but the magnetic circuit configuration is the same, and the same effects as the actuator 100 of the first embodiment can be obtained. In particular, according to the actuator 100B, reciprocating rotational movement of an electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source.

なお、アクチュエータ１００Ｂにおいて、基台１１２Ｂは非磁性体としたが、基台１１２Ｂを磁性体としてもよい。この場合、実施の形態２と同様に固定体１１０Ｂにおける磁束の経路は、アウターヨーク１５０の一方の側壁部１５３からヨーク中央部１５１及び基台１１２Ｂのそれぞれを通って他方の側壁部１５２に至る経路となり、実施形態２と同様の効果を得ることができる。 In the actuator 100B, the base 112B is a non-magnetic material, but the base 112B may be a magnetic material. In this case, similarly to the second embodiment, the path of the magnetic flux in the fixed body 110B is a path from one side wall portion 153 of the outer yoke 150 to the other side wall portion 152 through each of the yoke center portion 151 and the base 112B. Thus, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃを示す斜視図であり、図１２は、同アクチュエータ１００Ｃの要部分解斜視図である。なお、このアクチュエータ１００Ｃは、図１に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Embodiment 4)
FIG. 11 is a perspective view showing an actuator 100C according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 12 is an exploded perspective view of a main part of the actuator 100C. The actuator 100C has a basic configuration similar to that of the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. .

実施の形態４に係るアクチュエータ１００Ｃは、図１に示すアクチュエータ１００において、シャフト１２５、１２６が、軸受１９０を介して固定体１１０の支持壁部１１４、１１６に挿通させて回転自在に軸支された構成であり、その他の構成は同様である。 In the actuator 100C according to the fourth embodiment, in the actuator 100 shown in FIG. 1, the shafts 125 and 126 are rotatably supported by being inserted through the support wall portions 114 and 116 of the fixed body 110 via the bearings 190. The other configurations are the same.

すなわち、アクチュエータ１００Ｃは、図１１及び図１２に示すように、可動体１２０が備えるシャフト１２５は、支持壁部１１６の開口部１１６ａに取り付けられた軸受１９０に回動自在に挿通されている。このシャフト１２５は、可動体１２０の可動運動を伝達して出力するとともに、可動体１２０を固定体１１０に軸支させる軸部として機能している。 That is, in the actuator 100 </ b> C, as shown in FIGS. 11 and 12, the shaft 125 included in the movable body 120 is rotatably inserted into a bearing 190 attached to the opening 116 a of the support wall 116. The shaft 125 transmits and outputs a movable motion of the movable body 120 and functions as a shaft portion that pivotally supports the movable body 120 on the fixed body 110.

また、可動体１２０においてシャフト１２５と同一軸線上に配置され、シャフト１２５と逆方向に突出するシャフト１２６は、支持壁部１１４の開口部１１４ａに取り付けられた軸受１９０に回動自在に挿通されている。 In addition, the shaft 126 arranged on the same axis as the shaft 125 in the movable body 120 and protruding in the opposite direction to the shaft 125 is rotatably inserted into a bearing 190 attached to the opening 114 a of the support wall 114. Yes.

このため、アクチュエータ１００Ｃでは、コイル１６０に交流供給部１４０から交流が供給された際に、コイル１６０を備える可動体１２０は、固定体１１０に対してシャフト１２５の軸心を中心に安定して回転往復振動することとなる。 For this reason, in the actuator 100C, when the alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, the movable body 120 including the coil 160 rotates stably around the axis of the shaft 125 with respect to the fixed body 110. It will reciprocate.

このようにアクチュエータ１００Ｃでは、可動体１２０は、軸受１９０に挿通されるシャフト１２５、１２６を介して、支持壁部１１４、１１６に回転方向及び軸方向に自由度を有する状態で回動自在に軸支されている。また、可動体１２０は、弾性部材１３０を介して、軸方向への移動を拘束された状態で支持壁部１１４、１１６に支持されている。つまり、可動体１２０は、支持壁部１１４、１１６に、シャフト１２５、１２６及び軸受１９０を用いた支軸構造と、弾性部材１３０を介して回転方向に自由度を確保した状態で固定体１１０に支持された構造となっており、耐衝撃性に優れた構造となっている。 As described above, in the actuator 100C, the movable body 120 is pivotable with the shafts 125 and 126 inserted into the bearing 190 in a state where the support wall portions 114 and 116 have degrees of freedom in the rotational direction and the axial direction. It is supported. Further, the movable body 120 is supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 in a state in which movement in the axial direction is restricted. That is, the movable body 120 is attached to the fixed body 110 in a state in which the support wall portions 114 and 116 are secured to the support shafts 114 and 116 with the support shaft structure using the shafts 125 and 126 and the bearing 190 and the elastic member 130 in the rotational direction. It has a supported structure and is excellent in impact resistance.

よって、アクチュエータ１００Ｃでは、アクチュエータ１００と同様の作用効果に加えて、シャフト１２５、１２６の回転軸心を固定して安定して回転往復運動することができるとともに、アクチュエータ自体の耐衝撃性を向上させることができる。 Therefore, in addition to the same effects as the actuator 100, the actuator 100C can stably rotate and reciprocate while fixing the rotation axis of the shafts 125 and 126, and improve the impact resistance of the actuator itself. be able to.

なお、本実施の形態では、アクチュエータ１００Ｃは、実施の形態１に係るアクチュエータ１００における支持壁部１１４、１１６に軸受１９０を設けて、可動体１２０のシャフト１２５、１２６を回動自在に支持する構成としたが、これに限らない。例えば、実施の形態２及び実施の形態３のアクチュエータ１００Ａ、１００Ｂの支持壁部１１４、１１４Ｂ、１１６、１１６Ｂに軸受１９０を設けて、可動体１２０のシャフト１２５、１２６を回動自在に支持する構成としてもよい。 In the present embodiment, the actuator 100C is configured such that the bearings 190 are provided on the support wall portions 114 and 116 in the actuator 100 according to the first embodiment, and the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are rotatably supported. However, it is not limited to this. For example, the bearing wall 190 is provided on the support wall portions 114, 114B, 116, and 116B of the actuators 100A and 100B according to the second and third embodiments, and the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are rotatably supported. It is good.

（実施の形態５）
図１３は、本発明の実施の形態５に係るアクチュエータ１００Ｄの分解斜視図であり、図１４は、同アクチュエータ１００Ｄに用いられる粘弾性部材としてのエラストマーを示す図である。なお、図１３に示すアクチュエータ１００Ｄは、図１から図４に示す実施の形態１に対応するアクチュエータ１００において、弾性部材１３０の構成を替えた構造であり、その他の構成は同様の構成である。よって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Embodiment 5)
FIG. 13 is an exploded perspective view of an actuator 100D according to Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 14 is a diagram showing an elastomer as a viscoelastic member used in the actuator 100D. 13 is a structure in which the structure of the elastic member 130 is changed in the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, and the other structures are the same. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

アクチュエータ１００Ｄでは、アクチュエータ１００の構成において、ジグザグバネである弾性部材１３０に替えて自身の減衰が大きい粘弾性体、ここではエラストマー１９７を用いている。 In the actuator 100D, in the configuration of the actuator 100, instead of the elastic member 130 that is a zigzag spring, a viscoelastic body, in this case, an elastomer 197 having a large attenuation is used.

エラストマー１９７は、図１４に示すように、シャフト１２５、１２６と挿通する挿通口１９８を備えた中央部１９７ａと、中央部１９７ａからシャフト１２６及びシャフト１２５の軸心と直交する方向に突出するアーム部１９７ｂとを備える。エラストマー１９７は粘弾性体であるため、中央部１９７ａとアーム部１９７ｂとを互いに弾性変形させて変位させることができる。 As shown in FIG. 14, the elastomer 197 includes a central portion 197a having an insertion port 198 through which the shafts 125 and 126 are inserted, and an arm portion protruding from the central portion 197a in a direction perpendicular to the shafts 126 and the shaft 125. 197b. Since the elastomer 197 is a viscoelastic body, the central portion 197a and the arm portion 197b can be displaced by being elastically deformed from each other.

エラストマー１９７は、支持壁部１１６、１１４とコイル保持部１２４における前壁部１２４ｂ及び後壁部１２４ｃとの間に配置され、バネとして機能する。エラストマー１９７は、アーム部１９７ｂの延在方向でずれた位置に形成された孔部１９８ａ、１９８ｂに、支持壁部１１６、１１４及び前後壁部１２４ｂ、１２４ｃに形成された突起１１４ｃ、１１６ｃ、１２４ｆ、１２４ｇが嵌入される。 The elastomer 197 is disposed between the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c of the coil holding portion 124, and functions as a spring. The elastomer 197 has projections 114c, 116c, 124f formed on the support wall portions 116, 114 and the front and rear wall portions 124b, 124c in holes 198a, 198b formed at positions shifted in the extending direction of the arm portion 197b. 124g is inserted.

なお、ここでは、エラストマー１９７のアーム部１９７ｂにおいて、中央部１９７ａに近い位置の孔部１９８ａに前後壁部１２４ｂ、１２４ｃの突起１２４ｆ、１２４ｇが圧入により嵌合される。また、中央部１９７ａよりも遠い位置の孔部１９８ｂに支持壁部１１６、１１４の突起１１６ｃ、１１４ｃが圧入により嵌合される。 Here, in the arm portion 197b of the elastomer 197, the protrusions 124f and 124g of the front and rear wall portions 124b and 124c are fitted into the hole portion 198a located near the center portion 197a by press fitting. Further, the protrusions 116c and 114c of the support wall portions 116 and 114 are fitted into the hole 198b at a position farther from the center portion 197a by press fitting.

アクチュエータ１００Ｄによれば、実施の形態１の特性を有し、アクチュエータ１００と同様の作用効果を得ることができる。また、アクチュエータ１００Ｄでは、エラストマー１９７は、支持壁部１１６、１１４とコイル保持部１２４における前壁部１２４ｂ及び後壁部１２４ｃとの間に配置して、支持壁部１１６、１１４と前壁部１２４ｂ及び後壁部１２４ｃの突起１１４ｃ、１１６ｃ、１２４ｆ、１２４ｇを孔部１９８ａ、１９８ｂに圧入するだけで、両部材（支持壁部及び前後壁部）に取り付けられる。これにより、ジグザグバネ、板バネ等の金属バネを用いた場合と異なり、ネジによる締結、接着又はインサート成形などの煩雑な取り付け工程を必要とすることなく、エラストマー１９７を可動体１２０と固定体１１０の間に挟みこむだけで、バネとして機能させることができ、アクチュエータ１００Ｄ自体の組立性の向上を図ることができる。 According to the actuator 100D, the same effects as those of the actuator 100 can be obtained with the characteristics of the first embodiment. In the actuator 100D, the elastomer 197 is disposed between the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c of the coil holding portion 124 so that the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b are disposed. In addition, the projections 114c, 116c, 124f, and 124g of the rear wall portion 124c are simply press-fitted into the holes 198a and 198b, so that they can be attached to both members (the support wall portion and the front and rear wall portions). Thus, unlike the case of using a metal spring such as a zigzag spring or a plate spring, the elastomer 197 can be attached to the movable body 120 and the fixed body 110 without requiring a complicated attachment process such as fastening with screws, adhesion, or insert molding. It can be made to function as a spring only by being sandwiched between them, and the assemblability of the actuator 100D itself can be improved.

なお、アクチュエータ１００Ｄにおけるエラストマー１９７は、アクチュエータ１００Ａ、１００Ｂにおける弾性部材１３０に代えて、可動体１２０を固定体１１０に、シャフト１２５、１２６の軸を中心としたねじり方向に可動自在に支持する構成としてもよい。 The elastomer 197 in the actuator 100D is configured to support the movable body 120 on the fixed body 110 so as to be movable in a torsional direction around the shafts 125 and 126 instead of the elastic member 130 in the actuators 100A and 100B. Also good.

なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.

本発明に係るアクチュエータは、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく小型化を実現できる効果を有し、電動歯ブラシ等に用いられる往復回転振動させるアクチュエータとして有用である。 The actuator according to the present invention has the effect of reducing the reciprocating rotational motion of an electric toothbrush and the like without using a drive transmission mechanism separate from the drive source, and vibrates and reciprocates for use in an electric toothbrush or the like. It is useful as an actuator.

本発明の実施の形態１に係るアクチュエータを示す斜視図The perspective view which shows the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータの要部分解斜視図The principal part disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータにおける要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータの動作を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the operation of the actuator according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態１に係るアクチュエータにおいて交流供給部からコイルに供給される交流の周期を示す図The figure which shows the period of the alternating current supplied to a coil from the alternating current supply part in the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係るアクチュエータにおける要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態３に係るアクチュエータの構成を示す外観図External view showing a configuration of an actuator according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態３に係るアクチュエータの分解斜視図The disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態３に係るアクチュエータの要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態３に係るアクチュエータの動作を説明する模式図Schematic diagram for explaining the operation of the actuator according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態４に係るアクチュエータを示す斜視図The perspective view which shows the actuator which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態４に係るアクチュエータの要部分解斜視図The principal part disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態５に係るアクチュエータの分解斜視図The disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態５に係るアクチュエータに用いられる粘弾性部材であるエラストマーを示す図The figure which shows the elastomer which is a viscoelastic member used for the actuator which concerns on Embodiment 5 of this invention.

Explanation of symbols

１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄアクチュエータ
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ固定体
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ基台
１１４、１１４Ｂ、１１６、１１６Ｂ支持壁部
１２０、１２０Ｂ可動体
１２４、１２４Ｂマグネット保持部
１２５、１２６シャフト
１３０弾性部材
１４０交流供給部
１５０アウターヨーク
１５１中央部
１５２、１５３側壁部
１５２ａ、１５３ａ内壁面
１６０コイル
１７０マグネット
１７０ａ、１７０ｂ磁極面
１９０軸受
１９７エラストマー
１１２４取り付け溝部 100, 100A, 100B, 100C, 100D Actuator 110, 110A, 110B Fixed body 112, 112A, 112B Base 114, 114B, 116, 116B Support wall 120, 120B Movable body 124, 124B Magnet holder 125, 126 Shaft 130 Elastic member 140 AC supply part 150 Outer yoke 151 Central part 152, 153 Side wall part 152a, 153a Inner wall surface 160 Coil 170 Magnet 170a, 170b Magnetic pole surface 190 Bearing 197 Elastomer 1124 Mounting groove part

Claims

A movable body having a permanent magnet;
The permanent magnet has a coil having an inner peripheral portion facing each other with a predetermined interval from a magnetic pole surface having a different pole in the permanent magnet, and an outer yoke that covers the outer peripheral portion of the coil. A stationary body that movably supports the movable body,
An alternating current supply unit that supplies alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the movable body to the coil;
With
The movable body includes an output shaft arranged substantially parallel to a different magnetic pole surface of the permanent magnet and along a substantially center of the permanent magnet, and within a region surrounded by the outer yoke by the elastic support portion. It is supported movably in the direction of twisting around the output shaft,
Actuator.

The outer yoke has inner wall surfaces facing each other at a predetermined interval,
The coil is attached to each of the inner wall surfaces facing each other at the outer yoke at the outer periphery.
The actuator according to claim 1.

The fixed body movably covers the movable body with a magnetic body including the outer yoke.
The actuator according to claim 1.

The outer yoke has a U-shaped cross section that opens downward,
The fixed body has a plate-like base that is spaced apart below the movable body,
The coil is mounted on the base;
The outer yoke is attached to the base so as to cover the coil and the movable body in the coil.
The actuator according to claim 1.

The base is made of a magnetic material.
The actuator according to claim 4.

An attachment groove portion to which the coil is attached is formed on the surface of the base.
The actuator according to claim 4.

The movable body includes a magnet holding unit to hold the permanent magnet and to which the output shaft is attached.
The fixed body includes a support wall portion provided on the base so as to be spaced apart along an extending direction of the output shaft and having an opening through which the output shaft is inserted.
  The elastic support portion is provided between the support wall portion and the magnet holding portion,
  The support wall portion movably supports the movable body in a direction twisting around the output shaft via the elastic support portion in a state where the output shaft is rotatably inserted into the opening portion. To
  The actuator according to any one of claims 4 to 6.

The movable body is rotatably supported by the fixed body around the output shaft.
The actuator according to claim 1.

The elastic support portion is a viscoelastic body that is interposed between the fixed body and the movable body and is deformable between the fixed body and the movable body.
The actuator according to claim 1.

The actuator according to any one of claims 1 to 9 ,
A toothbrush portion comprising a bristle bundle portion connected to the output shaft of the actuator on the same axis as the output shaft, and provided on the head perpendicular to the axial direction;
Having
electric toothbrush.