CN102202600B - 驱动器以及使用该驱动器的电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种驱动器，不必使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动。在该驱动器(100)中，固定体(110)具有外磁轭(140)，该外磁轭(140)具有隔着规定间隔分别与磁体(150)中的不同磁极的磁极面对置的内壁面。在磁体(150)中，在磁极不同的磁极面和分别与磁极不同的磁极面对置的外磁轭(140)的内壁面之间，配置有环绕磁体(150)的线圈(170)，该线圈(170)作为可动体(120)经由安装在固定体(110)上的弹性部件(130)活动自如地被支撑。通过从交流电供给部(180)对线圈(170)供给与可动体(120)的共振频率大致相等频率的交流电，从而使可动体(120)进行往返旋转运动。

Description

驱动器以及使用该驱动器的电动牙刷

技术领域

本发明涉及用于电动牙刷或者电动声波牙刷等的驱动器。

背景技术

以往，作为包含电动声波牙刷在内的电动牙刷，已知有在牙齿和牙龈的交界部分倾斜地(约45度的角度)接触并通过往返直线运动左右振动的水平颤动刷牙用的牙刷，和在绕轴的规定角度范围内进行往返(正反)旋转运动以从牙龈向牙齿方向旋转的方式动作的旋转式刷牙用的牙刷。

这些牙刷的驱动多采用通过运动方向转换机构将进行通常的绕轴旋转的旋转式直流电机的旋转转换成直线往返运动或者往返旋转运动的构造。而且，除了这种构造以外，已知有通过直线驱动器使牙刷进行往返直线运动的构造，或者通过驱动器的振动使独立于振动源的共振振动机构发生共振从而使牙刷进行往返旋转运动的构造。

如专利文献1所示，具有通过直线驱动器使牙刷进行往返直线运动的构造的电动牙刷，通过直线驱动器直接产生与牙刷部直接连接的输出轴的轴向往返振动，从而实现水平颤动刷牙。在这种构造中，不存在由运动转换机构引起的动力损失，且能够进行高速的振动。

而且，如专利文献2所示，具有驱动器以及独立于驱动源的共振振动机构的构造的电动牙刷，由具有电磁铁及永久磁铁的驱动装置来激振具有杆臂的共振振动机构。由此，使以同轴直接连接在牙刷部的杆臂进行摇摆运动，从而实现旋转刷牙。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-078310号公报

专利文献2：日本特许3243529号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在电动牙刷中，为了在能够实现旋转刷牙的同时，使收纳驱动旋转刷牙用牙刷的驱动部分的手柄部分尽可能地细，需要使牙刷的驱动部分小型化。

但是，为了使用通常的进行绕轴旋转的电机实现旋转刷牙，除了电机之外，还需要将该电机的旋转转换成往返旋转运动的运动方向转换机构。而且，如专利文献1所示，为了使用直线驱动器实现旋转刷牙，除了直线驱动器之外，还需要转矩发生机构(驱动源)。

另外，在专利文献2所示的构造中，需要驱动源和独立于驱动源的共振振动机构。

因此，在以往的构造中，如将电机或者直线驱动器看做电动牙刷的驱动源时，由于需要确保驱动源以及独立于驱动源的运动方向转换机构或者转矩发生机构或者共振振动机构的配置空间，所以存在很难实现牙刷小型化的问题。

进一步，作为牙刷的驱动部分，具备独立于电机等驱动器的、所谓运动方向转换机构的驱动传递机构时，有可能在驱动传递机构发生噪音以及所传递动力损失的发生而导致的效率恶化，因此，有必要考虑对应这些问题的对策。

本发明是鉴于所述问题而提出，其目的在于，提供一种不使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动的小型的驱动器以及电动牙刷。

解决问题的手段

本发明的驱动器采用的构成，包括：永久磁铁；外磁轭，其具有隔着规定间隔分别与所述永久磁铁中的磁极不同的磁极面对置的内壁面；以及线圈，其配置在所述磁极不同的磁极面和与所述磁极不同的各磁极面对置的所述内壁面之间，且环绕所述永久磁铁；所述驱动器还包括：可动体，具有所述永久磁铁和所述线圈中的一个；固定体，具备所述永久磁铁和所述线圈中的另一个以及所述外磁轭，且通过弹性支撑部活动自如地支撑所述可动体；以及交流电供给部，其向所述线圈供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电。

本发明的驱动器采用的构成，包括：固定体，其具有外磁轭，所述外磁轭具有永久磁铁以及隔着规定间隔分别与所述永久磁铁中的磁极不同的磁极面对置的内壁面；线圈，其配置在所述磁极不同的磁极面和与所述磁极不同的各磁极面对置的所述内壁面之间，且环绕所述永久磁铁；可动体，通过安装在所述固定体上的弹性支撑部活动自如地被支撑；以及交流电供给部，其向所述线圈供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电。

本发明的驱动器采用的构成，包括：可动体，其具有永久磁铁；固定体，其具有线圈以及外磁轭，并且通过弹性支撑部活动自如地支撑所述可动体，所述线圈环绕所述永久磁铁、并具有隔着规定间隔分别与所述永久磁铁中的磁极不同的磁极面对置的内周部，所述外磁轭覆盖所述线圈的外周部；以及交流电供给部，其向所述线圈供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电。

本发明的电动牙刷采用的构成，包括：上述结构的驱动器；牙刷部，其连接在所述驱动器的输出轴上、并且与该输出轴在同一轴心上，在头部具有与轴向正交地设置的毛束部。

发明的效果

根据本发明，由于不必使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动，所以能够实现小型化的驱动器及电动牙刷。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的驱动器的立体图。

图2是表示在该驱动器中取下了外磁轭的状态下的立体图。

图3是该驱动器的主要部分的分解立体图。

图4是表示该驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图5是用于说明该驱动器的动作的模式图。

图6是表示在驱动器中从交流电供应部向线圈供给的交流电的周期的示意图。

图7是表示本发明的实施方式2的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图8是表示本发明的实施方式3的驱动器的构成的示意图。

图9是该驱动器的分解立体图。

图10是用于说明该驱动器的动作的模式图。

图11是表示本发明的实施方式4的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图12是表示本发明的实施方式5的驱动器的立体图。

图13是该驱动器的主要部分的分解立体图。

图14是本发明的实施方式6的驱动器的主要部分分解立体图。

图15是表示用于该驱动器的作为粘弹性部件的弹性体的示意图。

图16是表示本发明的实施方式7的驱动器的立体图。

图17是表示本发明的实施方式7的驱动器的主要部分分解立体图。

图18是表示本发明的实施方式7的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图19是用于说明本发明的实施方式7的驱动器的动作的模式图。

图20是表示本发明的实施方式8的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图21是表示本发明的实施方式9的驱动器的构成的外观图。

图22是本发明的实施方式9的驱动器的分解立体图。

图23是表示本发明的实施方式9的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。

图24是用于说明本发明的实施方式9的驱动器的动作的模式图。

图25是表示本发明的实施方式10的驱动器的立体图。

图26是本发明的实施方式10的驱动器的主要部分分解立体图。

图27是本发明的实施方式11的驱动器的分解立体图。

附图标记

100、100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100J、100K：驱动器

110、110A、110B、110C、110F、110G、110H：固定体

112、112A、112B、112C、112G、112H：基座

114、116、114A、114B、116A、116B：支撑壁部

120、120B、120C、120F、120H：可动体

124、124B：线圈保持部

124F、124H：磁体保持部

124b：前壁部

124c：后壁部

125、126：轴

130：弹性部件

140：外磁轭

141：轭中央部(中央部)

142、143：侧壁部

142a、143a：内壁面

150：磁体(永久磁铁)

150a、150b：磁极面

160、160C：非磁性体

160B：凸出部

170：线圈

180：交流电供给部

190：轴承

197：弹性体

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的驱动器100的立体图，图2是表示在该驱动器100中取下了外磁轭的状态下的立体图。并且，图3是该驱动器的主要部分分解立体图。

如图1至3所示的驱动器100具有：固定体110；可动体120(参照图2)；将可动体120活动自如地支撑在固定体110上的弹性部件(弹性支撑部)130(参照图2)；以及交流电供给部180(参照图3)。

如图1所示，在驱动器100中，随着经由弹性部件130被支撑在固定体110上的可动体120(参照图2)的活动，可动体120的输出轴、即旋转往返传递轴(以下称之为“轴”)125在规定的角度范围内向正反方向(图1的箭头方向)旋转，并且作为旋转往返振动向外部输出。

如图3所示，固定体110具有：基座(base plate)112；支撑壁部114、116；外磁轭140；隔着非磁性体(衬垫)160安装在外磁轭140上的磁体150。

在固定体110中，基座112为沿着轴125的延伸方向延伸的长矩形板状，在此由非磁性体形成。在基座112的表面中央部的上方配置有可动体120的线圈170，截面呈U字形(也包括形)的外磁轭140以覆盖该线圈170的方式安装在基座112上。

而且，自基座112的、在长度方向上相间隔的端边部，竖立设有支撑壁部114、116。

支撑壁部114、116具有供可动体120的轴125、126插入贯通的开口部114a、116a。在开口部114a中插入贯通轴126，在开口部116a中插入贯通轴125。

再者，支撑壁部114、116经由弹性部件130活动自如地支撑可动体120。也就是说，在将轴125、126插入并贯通了开口部114a、116a的状态下，支撑壁部114、116经由弹性部件130活动自如地保持着可动体120。通常情况下，可动体120通过支撑壁部114、116和弹性部件130保持为大致水平方向(与基座112大致平行)。再有，轴125、126也可以以具有游隙的状态插入贯通开口部114a、116a。有关弹性部件130的说明在以后叙述。

在这些支撑壁部114、116之间以覆盖可动体120的本体部分的方式配设有外磁轭140。

在此，外磁轭140的截面呈大致形，其通过将板状的磁性体折弯而形成。外磁轭140具有：矩形板状的磁轭中央部141；分别从磁轭中央部141的两侧边部垂下且相互对置的侧壁部142、143。在此，外磁轭140以覆盖可动体120的线圈170及线圈保持部124的方式安装在基座112上，且两侧壁部142、143的前端部被基座112封闭。

外磁轭140与配置在内侧的可动体120的线圈170和安装在外磁轭140的磁轭中央部141的磁体150一同构成磁路。

图4是表示驱动器100的主要部分构成的概要剖视图。

如图4所示，磁体(永久磁铁)150隔着非磁性体160安装在外磁轭140的磁轭中央部141的背面中央部分，从而在外磁轭140的对置的侧壁部142、143之间分别形成气隙G。

磁体150被设置成从磁轭中央部141隔着非磁性体160垂下，并且以相互不同的磁极，与侧壁部142、143的各内壁面对置。

在此，磁体150的S极侧(S磁极面150a)与外磁轭140的侧壁部142的内壁面对置，N极侧(N磁极面150b)与外磁轭140的侧壁部143的内壁面对置。

而且，磁体150是具有与外磁轭140的延伸方向长度对应的长度的长方体，并且隔着外形为相同形状的非磁性体160并沿着该磁轭中央部141的延伸方向安装在磁轭中央部141。

由此，磁体150具有与外磁轭140的长度方向的长度相同的长度，并且以不同的磁极面与相对置的侧壁部142、143的内壁面的整个面分别对置的状态被配设在磁轭中央部141。

在磁体150与外磁轭140的侧壁部142、143之间的气隙G中，以分别与磁体150的两侧壁面(磁极面)150a、150b、侧壁部142、143的内壁面以及磁轭中央部141的背面隔开的方式，配置有可动体120的线圈170。

在此，线圈170是音圈，以围绕磁体150的周围的方式缠绕。具体地说，线圈170在气隙内按与磁体150和侧壁部142、143的对置方向正交的方向缠绕。如图3及图4所示，由交流电供给部180向线圈170供给交流电电源(交流电压)。

该线圈170通过载置在线圈保持部124上而被保持，并且线圈保持部124经由弹性部件130被固定体110支撑。

如图2及图3所示，在此，线圈保持部124形成为侧视时呈形，具有载置了线圈170的底板部124a，和从在底板部124a的长度方向(轴125的延伸方向)上相间隔的端部竖立设置的前壁部124b及后壁部124c。

在此，该线圈保持部124由非磁性体构成，并且在前壁部124b上正交地安装有轴125，在后壁部124c上以位于轴125的同轴心上的方式安装有轴126。也就是说，轴125与磁体150的不同磁极面150a、150b(参照图4)大致平行地沿磁体150的大致中心配置。

这样地，线圈170与线圈保持部124、轴125、126一同构成了通过支撑壁部114、116活动自如地被支撑的可动体120。

弹性部件130在支撑壁部114、116的对置区域中，以在左右前后方向上移动自如的方式支撑可动体120，在磁体150及轴125的扭转方向支撑着可动体120。

在此，弹性部件130由板状的Z字形弹簧构成，该Z字形弹簧被设置成在支撑壁部114、116彼此对置的面的上端部分大致平行且向对置方向突出。也就是说，弹性部件130形成为Z字形，即从一端部向另一端部侧使细带状的金属板反复地向一方的宽度方向延长后向另一方的宽度方向折返，并且，如果固定一端部和另一端部，弹性部件130自身则在扭转方向伸缩自如。

借助于这样构成的弹性部件130，可动体120在被基座112和外磁轭140包围的区域内，以轴125、126的轴为中心在扭转方向上活动自如地分别被固定体110的支撑壁部114、116支撑。

还有，如图1及图2所示，可动体120的轴125被设置成在与外磁轭140的延伸方向相同的方向上从支撑壁部116向外侧突出。即，轴125在驱动器100中被设置成在与磁体150和侧壁部142、143相对置的方向大致正交的方向上突出。

这样的轴125通过被固定在线圈保持部124的前壁部124b，从而以位于穿过可动体120的重心的轴线上的方式被安装在可动体120上。由此，轴125与构成可动体120的主体的线圈170及线圈保持部124一起进行旋转往返振动，可将该振动传递给外部。

当驱动器100用于电动牙刷时，在轴125上连接牙刷部，该牙刷部与轴125处于同一轴心上且在头部具有与轴向正交地设置的毛束部。由此，牙刷部与轴125做相同运动，在此进行作为旋转往返振动的旋转运动。

在本实施方式的驱动器100中，将可动体的120的惯量设为J、扭转方向的弹簧常数设为K_SP时，可动体120相对于固定体110以通过下述公式计算出的共振频率进行振动。

(数学式1)

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{K_{\mathrm{SP}}}{J}}---\left(1\right)$

本实施方式的驱动器100通过交流电供给部180向线圈170供给与可动体120的共振频率f₀大致相等频率的交流电。由此，能够高效率地驱动可动体120。

如图4所示，在固定体110及可动体120中，由外磁轭140、磁体150及线圈170形成磁路。

在此，驱动器100具有如下磁路，即从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)依次通过配置有线圈170的气隙、外磁轭140的侧壁部143、磁轭中央部141、侧壁部142、相反侧的气隙后，与磁体150的相反侧磁极连接。

本驱动器100中的可动体120由经由弹性部件130而被固定体110支撑的弹簧质量系统构造(spring mass system structure)所支撑。当对线圈170供给与可动体120的共振频率f₀相等频率的交流电时，可动体120以共振状态被驱动。此时产生的旋转往返振动被传递到可动体120的轴125上。

驱动器100基于下述公式(2)所示的运动方程式及下述公式(3)所示的电路方程式进行驱动。

(数学式2)

$J\frac{d^2\mathrm{\θ}\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2}=K_{t}i\left(t\right)-K_{\mathrm{sp}}\mathrm{\θ}\left(t\right)-D\frac{\mathrm{d\θ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}-T_{\mathrm{Load}}---\left(2\right)$

J：转动惯量〔Kgm²〕

θ(t)：角度〔rad〕

K_t：转矩常数〔Nm/A〕

i(t)：电流〔A〕

K_sp：弹簧常数〔Nm/rad〕

D：衰减系数〔Nm/rad/s〕

T_Load：负载转矩〔Nm〕

(数学式3)

$e\left(t\right)=\mathrm{Ri}\left(t\right)+L\frac{\mathrm{di}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}+K_e\frac{\mathrm{d\θ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}---\left(3\right)$

e(t)：电压〔V〕

R：电阻〔Ω〕

L：电感〔H〕

K_e：反电动势系数〔V/(rad/s)〕

即，在驱动器100中的转动惯量、旋转角度、转矩常数、电流、弹簧常数、衰减系数、负载转矩等在满足公式(2)的范围内可适当变更，电压、电阻、电感、反电动势系数在满足公式(3)的范围内可适当变更。

下面，说明驱动器100的具体动作。

图5是用于说明本实施方式1的驱动器100的动作的模式图。其中，在图5A中用白箭头表示磁体150所产生的磁通的流向，在图5B至图5D中由于是相同流向，故省略图示。而且，在图5A中图示了对线圈170供给交流电压的交流电供给部180，但是，由于在图5B至图5D中是与图5A相同的图示，故省略。

当从交流电供给部180向线圈170供给交流电时，则按照佛来明左手定则(Fleming’s left hand rule)，在线圈170中产生如图中箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。由此，在经由弹性部件130活动自如地安装在基座112及支撑壁部114、116上的可动体120上，产生以旋转重心为轴中心的旋转力。

说明驱动器100的一个周期的动作。

当电流以如图5所示的朝向在线圈170中流动时(该方向称为顺向电流)，则在与磁体150的N极面150b对置的线圈170的局部170b产生向上(外磁轭140侧的方向)的推力F1。另一方面，在与磁体150的S极面150a对置的线圈170的局部170a产生向下(基座112侧的方向)的推力F2。

由此，在可动体120上产生旋转的力，该可动体120经由弹性部件130被支撑在固定体110的自基座112立起的支撑壁部114、116(参照图2及图3)上、且具有线圈170。可动体120通过线圈170的推力F1、F2向逆时针方向活动，从而成为如图4B所示的位置。

如图5B所示状态的驱动器100中，由于弹性部件130(参照图2及图3)的回复力而产生箭头R1、R2的反作用力。在如图5B所示状态至图5D所示状态，对线圈170供给与图5A相反方向的电流。由此，在图5B的状态至图5C的状态，可动体120通过箭头R1、R2所示的反作用力和箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体110向顺时针方向旋转。而且，在图5C的状态至图5D的状态，可动体120通过用箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体向顺时针方向旋转。

在如图5D所示状态的驱动器100中，由于弹性部件130的回复力而产生箭头R3、R4的反作用力。在从图5D所示状态经过图5A所示状态至图5B所示状态中，对线圈170供给顺向电流。由此，在图5D的状态至图5A的状态，可动体120通过箭头R3、R4所示的反作用力和箭头F1、F2所示的推力，相对于固定体110向逆时针方向旋转。

另外，在图5A的状态至图5B的状态，可动体120通过箭头F1、F2所示的推力，相对于固定体110向逆时针方向旋转。还有，可动体120以磁体150为中心进行往返旋转振动，但是也可以不利用弹性部件130的反作用力，而是通过推力F1～F4进行与图5所示的动作相同的动作。

其次，简单说明如图5所示的各状态下对可动体120的线圈170供给的交流电流。

图6是表示本实施方式的驱动器中从交流电供给部180对可动体120的线圈170供给交流电的周期的示意图。

流动于线圈中的交流电可以是如图6A所示的频率f₀的脉冲波，也可以是如图6B所示的频率f₀的正弦波。

在图5A的状态，供给如图6所示时刻t1的顺向的电流，在图5B的状态，如图6的时刻t2所示地电流方向被转换，在图5C的状态，供给如图6所示时刻t3的逆向的电流。并且，在图5D的状态，如图6的时刻t4所示地电流方向被转换，而在图5D的状态，供给如图6所示时刻t5的顺向的电流。这是一个周期的动作，通过反复这样的动作，可动体120反复进行如图5A至图5D所示的位移动作，从而进行旋转往返振动。

在驱动器100中，可动体120进行旋转往返运动也就是旋转往返振动，并将该旋转往返振动通过轴125向外部输出。当在轴125上连接着头部具有与轴向正交地设置的毛束部的牙刷部时，牙刷部能够通过旋转往返振动进行旋转刷牙。

这样，驱动器100满足公式(2)、(3)，并通过利用了公式(1)所示的共振频率的共振现象进行驱动。由此，在驱动器100中，在稳定状态下所消耗的电力仅是负载转矩引起的损失及摩擦等引起的损失，从而能够以低功耗驱动，即可动体120能够以低功耗进行旋转往返振动。如以上说明的那样，本实施方式的驱动器100中，不使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动，从而能够实现小型化，而且，还能够以低功耗实现往返旋转运动。

另外，在驱动器100中，由于可动体120是利用作为音圈的线圈170来驱动，所以不发生磁吸引力即磁阻力，控制性能优秀。具体地说，可动体120停止时的位置通过弹性部件130的回复力被保持在中心位置，所以驱动停止时，不会损失电力。

另外，可动体120不包括外磁轭140，由线圈170及线圈保持部124构成。因此，可动体120的转动惯量的大小并不依赖于外形，而是依赖于线圈170的形状来决定。由于线圈170配置在外磁轭140的内侧，所以难以成为增大惯量的因素。因此，由于驱动器100的外形变更引起的转动惯量的增大较小，所以不存在设计上的限制，能够提高驱动器100自身的设计自由度。

再有，具有驱动器100的电动牙刷也能够取得如上所述的同样效果，从而能够实现电动牙刷自身的小型化。

实施方式2

实施方式2的驱动器，是在如图1至图6所示的实施方式1所对应的驱动器100的构成中，使用磁性体的基座来代替非磁性体的基座112。因此，其它的构成是与驱动器100相同的构成并赋予相同标号，省略说明。

图7是表示本发明的实施方式2的驱动器100A中的主要部分构成的概要剖视图。再有，在图7中，用白色箭头表示由磁体150产生的磁路的磁通流向。

在驱动器100A中，在实施方式1所对应的驱动器100的结构中，基座112为磁性体的基座112A，并采用由磁性体包围具有线圈170的可动体120的结构。再有，在由外磁轭140及基座112A包围的线圈170的内侧，与驱动器100的构成同样，空出规定间隔，安装在外磁轭140上的磁体150在其磁极面朝着与线圈170的环绕方向交叉的方向而被配置。这些磁极面以由外磁轭140的侧壁部142、143夹住线圈的方式配置。通过该构成，在驱动器100A中，与驱动器100相比，由磁体150产生的磁通的路径在固定体100中形成两个。

即，在驱动器100A的磁路中，如图7所示，从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)经过配置有线圈170的气隙，到达外磁轭140的侧壁部143。然后，磁通从外磁轭140的侧壁部143通过磁轭中央部141和与磁轭中央部141相反侧的基座112A的双方，到达侧壁部142。通过侧壁部142的磁通，从侧壁部142通过相反侧的气隙后，与磁体150的相反侧磁极(日语：“对極”)相连接。再有，由于驱动器100A中的可动体120的动作与驱动器100相同，故省略说明。

由此，在驱动器100A中，与驱动器100相同，不必使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动。再加上，在驱动器100A中，通过使磁路中的磁饱和被缓和，因此能够增大从交流电供给部180对线圈170供给交流电压时所产生的可动体120的推力。

在本实施方式2的驱动器100A中，与实施方式1中的驱动器100的构成相比，能够将由线圈170产生的、使可动体活动的转矩提高约1.05倍。

而且，在本实施方式2中，活动自如地收纳了可动体120的固定体110的外周部分，也就是包括磁体150的磁路由磁性体的外磁轭140和磁性体的基座112A构成。

也就是说，由于驱动器100A的外表面由磁性体形成，所以在驱动器100A中，能够抑制包括基座112A、外磁轭140、磁体150及线圈170的磁路的漏磁通。

实施方式3

图8是表示本发明的实施方式3的驱动器100B的构成的示意图，表示在驱动器100B中从基座112B上取下外磁轭140的状态下的立体图。图9是该驱动器的分解立体图。再有，该驱动器100B具有与图1所示的实施方式1所对应的驱动器100同样的基本构成，对相同构成要素赋予相同标号，省略其说明。

本实施方式3的驱动器，是在实施方式1的驱动器100的构成中，从外磁轭140取下磁体150并隔着非磁性体(衬垫)固定在基座112侧，且将可动体120上下颠倒，以能够在扭转方向进行旋转往返振动的方式安装在固定体110上。

具体地说，驱动器100B具有：固定体110B；可动体120B；弹性部件130，其在固定体110B上以可动体120B的轴125为中心在扭转方向活动自如地支撑可动体120B；交流电供给部180(参照图9及图10)。

如图8及图9所示，固定体110B具有：基座(Base plate)112B；隔着非磁性体(衬垫)的凸部160B安装在基座112B上的磁体150；以覆盖磁体150的方式安装在基座112B上的U字型的外磁轭140。

在固定体110B中，矩形板状的基座112B由非磁性体形成，并且，隔着在表面中央部向上方突出形成的非磁性体的凸部160B而安装有磁体150。

而且，磁体150以在不同的磁极面与外磁轭140的对置的侧壁部142、143之间分别形成气隙的方式，安装在非磁性体的凸部160B上。在此，与上述各实施方式的磁体150相同，磁体150的磁极面是，在与轴125正交的方向上隔开并与外磁轭140的侧壁部142、143对置的面。

凸部160B一体形成在基座112B上，具有与磁体150相同的外形。在此，凸部160B为与磁体150一起沿基座112B的长度方向延伸的长方体。凸部160B通过使载置的磁体150与基座112B隔开，从而确保位于磁体150周围的可动体120B的线圈170以磁体150为中心能够往返旋转的区域。

这样，可动体120B以下述方式配置在固定体110B上，即：隔着气隙，线圈170及线圈保持部124B的上表面部124d覆盖安装在从基座112B突出的凸部160B上的磁体150。

可动体120B配置在外磁轭140的对置的内壁面与磁体150之间形成的气隙中，且由环绕磁体150的线圈170和保持线圈170的线圈保持部124B构成。

在线圈保持部124B中，线圈170安装在从其长度方向上相间隔的端部垂下有前壁部124b及后壁部124c的、上表面部124d的背面上。

线圈保持部124B是隔着弹性部件130，以与线圈170的轴向正交地设置的轴125、126为中心在扭转方向活动自如的方式，安装在固定体110B的支撑壁部114、116上。再有，弹性部件130通过嵌入成形而一体地安装在支撑壁部114、116上。

再有，与实施方式1的驱动器100及实施方式2的驱动器100A相同，通过进行交流电压供给的交流电供给部180，线圈170被输入与共振频率大致相等频率的交流电。由此，通过弹性部件130在轴125的扭转方向上活动自如地被支撑在固定体110B上的可动体120B，由线圈170产生的推力而在固定体110B内进行旋转往返振动。

图10是用于说明本发明的实施方式3的驱动器100B的动作的模式图。其中，在图10A中用白色箭头表示由磁体150产生的磁路的磁通的流向，在图10B至图10D中由于是相同流向，故省略图示。并且，在图10A中图示出对线圈170供给交流电压的交流电供给部180，由于在图10B至图10D中进行与图10A相同的图示，故省略。

如图10A所示，驱动器100B具有如下的磁路，即从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)依次通过配置有线圈170的气隙G、外磁轭140的侧壁部143、磁轭中央部141、侧壁部142、相反侧的气隙后，与磁体150的相反侧磁极相连。

在驱动器100B中，当从交流电供给部180向线圈170供给交流电时，则按照佛来明左手定则，在线圈170中产生如图中用箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。由此，在线圈170中产生以作为旋转重心的轴125为轴中心的旋转力，可动体120与如图5所示的驱动器100的线圈170同样地重复图10A、图10B、图10C、图10D的动作，进行旋转往返振动。

这样，在驱动器100B中，由于在与非磁性体的基座112B一体形成的凸部160B上直接配置磁体150，所以与实施方式1的驱动器100相比，不必使用单独的非磁性体，能够减少部件数，因此在成本上有利。

而且，在组装时，由于在从基座112B的表面突出的凸部160B上安装磁体150，所以与在U字型外磁轭140中凹陷的内侧安装磁体150时相比，在平板状的基座112B上能够容易地进行定位或安装作业。再有，在驱动器100B中，与驱动器100相比，虽然磁体150的配置构造不同，但是磁路构成相同，所以能够取得与实施方式1的驱动器100相同的作用效果。特别是，根据驱动器100B，不必使用独立于驱动源的驱动传递构造就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动。

实施方式4

图11是表示本发明的实施方式4的驱动器100C的主要部分的构成的示意图，表示驱动器100C中的固定体及可动体的构成的概要剖视图。再有，在图11中用白色箭头表示驱动器100C中的磁通的流向。

实施方式4的驱动器100C具有将图8及图9所示的驱动器100B中非磁性体的基座112B替换成磁性体的基座112C的构成，其它构成相同。

即，在驱动器100C中，在作为磁性体的矩形板状的基座112C中表面的大致中央部，隔着非磁性体(衬垫)160C安装磁体150，该磁体150的不同磁极在水平方向上相间隔。而且，U字形的外磁轭140以覆盖磁体150的方式安装在基座112C上。外磁轭140的两侧壁部142、143的内壁面142a、143a与磁体150的不同磁极(S磁极面150a、N磁极面150b)隔着气隙G对置地配置。

在气隙G中配置有环绕磁体150的线圈170，该线圈170保持在线圈保持部124B上。在此，线圈保持部124B与实施方式3相同，在支撑壁部114、116(参照图9)的开口部114a、116a中旋转自如地插入轴125、126，且经由弹性部件130活动自如地被支撑。也就是说，可动体120C以轴125(省略图示)为中心在扭转方向上往返旋转振动自如地安装在固定体110C上。

具有上述构成的驱动器100C中，从磁体150流出的磁通在固定体110中分为两个路径。

即，在驱动器100C中，从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)从N磁极面150b经由配置有线圈170的气隙后，从外磁轭140的侧壁部143经由基座112C以及经由与基座112C侧的相反方向的外磁轭140的磁轭中央部141到达侧壁部142。然后，从侧壁部142经由气隙后，与作为磁体150的相反侧磁极的S磁极面150a连接。再有，与驱动器100B相同，通过进行交流电压供给的交流电供给部180，对线圈170输入与共振频率大致相等频率的交流电。由此，通过弹性部件130(参照图9)在轴125(参照图9)的扭转方向上活动自如地被支撑在固定体110C上的可动体120C，通过线圈170产生的推力，在固定体110内进行旋转往返振动。由于该驱动器100C中的可动体120C的旋转往返振动与驱动器100相同，故省略说明。

因此，在驱动器100C的磁路中，除具有与驱动器100B相同的作用效果之外，还能够取得与实施方式2的驱动器100A相同的效果。特别是，在驱动器100C中，通过磁饱和被缓和，从而能够增大从交流电供给部180对线圈170供给交流电压时产生的可动体120C的推力。

而且，活动自如地收纳可动体120C的固定体110C的外周部分、即包括磁体150的磁路，由磁性体的外磁轭140和磁性体的基座112C构成。也就是说，由于驱动器100C的外表面由磁性体形成，所以在驱动器100C中，能够抑制包括基座112C、外磁轭140、磁体150及线圈170的磁路的漏磁通。

实施方式5

图12是表示本发明的实施方式5的驱动器100D的立体图，图13是表示该驱动器100D的主要部分的分解立体图。另外，该驱动器100D具有与如图1所示的实施方式1所对应的驱动器100相同的基本构成，对相同构成要素赋予相同标号，省略其说明。

实施方式5的驱动器100D的结构是，在如图1所示的驱动器100中，轴125、126通过轴承190插入并贯通固定体110的支撑壁部114、116而旋转自如地被轴支撑，其它构成相同。

即，如图12及图13所示，驱动器100D中，可动体120具有的轴125转动自如地插入并贯通安装于支撑壁部116的开口部116a的轴承190。该轴125在传递并输出可动体120的可动运动的同时，作为将可动体120轴支撑在固定体110上的轴部而发挥作用。

而且，在可动体120中，与轴125配置在同一轴线上且向轴125的反方向突出的轴126，转动自如地插入并贯通安装于支撑壁部114的开口部114a的轴承190。

为此，在驱动器100D中，从交流电供给部180对线圈170供给交流电时，具有线圈170的可动体120相对于固定体110以轴125的轴心为中心稳定地进行旋转往返振动。

在这样的驱动器100D中，可动体120通过插入并贯通轴承190的轴125、126，在旋转方向及轴向具有自由度的状态下旋转自如地被轴支撑在支撑壁部114、116上。而且，可动体120通过弹性部件130在轴向的移动受限制的状态下由支撑壁部114、116支撑。也就是说，可动体120为在支撑壁部114、116使用了轴125、126以及轴承190的支撑轴构造，以及经由弹性部件130在旋转方向上确保了自由度的状态下由固定体110支撑的构造，从而具有耐冲击性优秀的构造。

因此，在驱动器100D中，在能够取得与驱动器100相同的作用效果的同时，能够将轴125、126的旋转轴心固定而稳定地进行旋转往返运动，而且提高驱动器自身的耐冲击性。

再有，在本实施方式中，驱动器100D为在实施方式1的驱动器100中的支撑壁部114、116上设置轴承190，从而转动自如地支撑可动体120的轴125、126的构成，但并不限定于此，当然可以在实施方式2至4的驱动器100A、100B、100C的构成中，适用同样的适用部分。

实施方式6

图14是本发明的实施方式6的驱动器100E的分解立体图，图15是表示用于该驱动器100E的作为粘弹性部件的弹性体的示意图。再有，如图14所示的驱动器100E的结构是，在如图1至图4所示的实施方式1所对应的驱动器100中，替换了弹性部件130的构成，其它构成是相同的构成。因此，相同的构成要素赋予了相同的标号，省略其说明。

在驱动器100E中，在驱动器100的构成中采用了自身衰减较大的粘弹性体来替换Z字形弹簧的弹性部件130，在此采用了弹性体197。

如图15所示，弹性体197具备：具有插入并贯通轴125、126的插入贯通口198的中央部197a；从中央部197a向与轴126及轴125的轴心正交的方向突出的臂部197b。由于弹性体197是粘弹性体，所以能够使中央部197a和臂部197b相互发生弹性变形而使其发生位移。

弹性体197配置在支撑壁部116、114与线圈保持部124中的前壁部124b及后壁部124c之间，作为弹簧发挥作用。在弹性体197中的偏离臂部197b的延伸方向的位置形成的孔部198a、198b，嵌入了支撑壁部116、114和前后壁部124b、124c的突起。

再有，在图14中仅示出嵌入在弹性体197的孔部198a、198b中的突起中的、形成在支撑壁部114上的突起114c及形成在前壁部124b上的突起125f。虽然未图示，在支撑壁部116上形成有与支撑壁部114的突起114c相同的突起，在后壁部124c上形成有与前壁部124b的突起125f相同的突起。在此，在弹性体197的臂部197b中，前后壁部124b、124c的突起通过压入而嵌合到接近中央部197a的位置的孔部198a中。而且，支撑壁部116、114的突起通过压入而嵌合到比中央部197a更远位置的孔部198b中。

驱动器100E具有实施方式1的特性，并能够取得与驱动器100相同的作用效果。加上，在驱动器100E中，将弹性体197配置在支撑壁部116、114和线圈保持部124中的前壁部124b及后壁部124c之间，所以只需将支撑壁部116、114和前壁部124b及后壁部124c的突起(图13中仅示出114c、125f)压入到孔部198a、198b中，便能够安装在两部件上。由此，与使用Z字形弹簧、板簧等金属弹簧的情况不同，无需由螺钉进行紧固、粘接或者嵌入成形等复杂的安装工序，只需将弹性体197夹入在可动体120和固定体110之间，便能够发挥弹簧的作用，从而能够提高驱动器100E自身的组装性。

再有，在驱动器100E中采用了下述结构，即，替代实施方式1的驱动器100的弹性部件130而使用弹性体197，将可动体120以轴125、126的轴为中心在扭转方向活动自如地支撑在固定体110上，但并不限定于此，当然可以在驱动器100A、100B、100C中，适用在同样的适用部分。

实施方式7

图16是表示本发明的实施方式7的驱动器100F的立体图，图17是该驱动器100F的主要部分的分解立体图。

如图16及图17所示，驱动器100F具有：固定体110F；可动体120F；以活动自如的方式将可动体120F支撑在固定体110F上的弹性部件(弹性支撑部)130；交流电供给部180。

在驱动器100F中，随着隔着弹性部件130活动自如地支撑在固定体110F上的可动体120F(参照图17)的活动，作为可动体120F(参照图17)的输出轴的旋转往返传递轴(以下称之为“轴”)125在规定的角度范围内进行正反方向(图16的箭头方向)旋转，以向外部输出旋转往返振动。

如图17所示，固定体110F具有：基座(Base plate)112；支撑壁部114A、116A；外磁轭140；安装在外磁轭140上的线圈170。另外，可动体120F具有：磁体(永久磁铁)150；隔着弹性部件130被支撑壁部114A、116A支撑且保持磁体150的磁体保持部124F；以及轴125、126。

在固定体110F中，在外磁轭140内的线圈170内侧的气隙内配置有可动体120F的磁体150。在驱动器100F中，通过从交流电供给部180对线圈170输入交流电源(交流电压)，可动体120F以共振状态驱动。

具体地说，在固定体110F中，基座112具有沿可动体120F的轴125的延伸方向较长的矩形板状，在此，由非磁性体形成。

在基座112表面的上方配置有可动体120F的磁体150，并且，环绕该磁体150的线圈170以其外周部安装在截面U字形(也包括形)的外磁轭140的对置的内壁面内的状态被配置。

而且，在基座112上，从在长度方向上相间隔的端边部竖立设有支撑壁部114A、116A。

支撑壁部114A、116A具有由可动体120F的轴125、126插入并贯通的开口部114a、116a。支撑壁部114A、116A在开口部114a、116a中分别旋转自如地插入并贯通了轴126、125的状态下，经由弹性部件130活动自如地支撑可动体120F。

通常状态下，支撑壁部114A、116A与弹性部件130一起将可动体120F保持在大致水平方向(与基座112大致平行)。再有，轴125、126可以以具有游隙的状态插入并贯通在开口部114a、116a中。

弹性部件130在支撑壁部114A、116A的对置区域中，在左右前后方向上位移自如地支撑可动体120F的磁体150。

在此，弹性部件130由在支撑壁部114A、116A彼此对置的面的上端部分中以大致平行且向对置方向突出设置的板状的Z字形弹簧构成。也就是说，弹性部件130形成为Z字形，即从一端部向另一端部侧，细带状的金属板反复地向一方的宽度方向延长后向另一方的宽度方向折返，且如果固定一端部和另一端部，则弹性部件130自身在扭转方向伸缩自如。

在这样构成的弹性部件130中，一端部通过嵌入成形而安装在支撑壁部114A、116A，另一端部安装在保持磁体150的磁体保持部124F上。由此，在被基座112和外磁轭140包围的区域内，支撑壁部114A、116A经由弹性部件130，以轴125、126的轴为中心在扭转方向上活动自如地支撑可动体120F。

图18是表示本发明的实施方式7的驱动器100F的主要部分构成的概要剖视图。其中，在图18中，作为驱动器100F的磁路，用白箭头表示由磁体150产生的磁通的流向。

外磁轭140在此其截面大致呈U字形，通过将板状的磁性体折弯而形成。外磁轭140具有：矩形板状的磁轭中央部141；分别从磁轭中央部141的两侧边部垂下且相互对置的侧壁部142、143。

在此，外磁轭140从基座112及支撑壁部114A、116A的上方盖住，以覆盖可动体120F的磁体150及磁体保持部124F。并且外磁轭140的两侧壁部142、143的前端部的开口被基座112封闭，与基座112及支撑壁部114A、116A一同形成容纳可动体120F的箱体。

在外磁轭140的对置的侧壁部142、142的内壁面142a、143a上，固定有以隔着气隙而围绕可动体120F的磁体150周围的方式缠绕的线圈170。

在此，线圈170是音圈，其被配置成：将外径部分固定在外磁轭140的两侧壁部142、143的内壁面142a、143a上，且在内径的内侧，自内周部分隔着气隙而设有磁体150。即，线圈170的内周部，隔着规定间隔分别与磁体150中包括磁极不同的磁极面的外周面对置。

而且，线圈170具有方筒形，即在外磁轭140的侧壁部142、143之间内，以与外磁轭140的磁轭中央部141及基座112和轴125大致正交的方向上延伸的轴为中心缠绕线圈而形成的方筒状。

该线圈170被安装在外磁轭的侧壁部142、143的内壁面中的磁轭中央部141侧，并配置在与磁体150中相互不同的磁极(磁极面150a、150b)对置的位置。

在线圈170的内侧隔着气隙配置的磁体(永久磁铁150，是沿着外磁轭140的延伸方向具有较长磁极面150a、150b的长方体。在此，磁体150通过磁体保持部124F旋转自如地保持在线圈170的内径内侧的气隙内，该磁体保持部124F经由弹性部件130活动自如地被支撑壁部114A、116A支撑。

再有，如图17及图18所示，磁体保持部124F形成为侧视时呈形，具有用于载置磁体150的矩形板状的底板部124a，和在底板部124a的长度方向(轴125的延伸方向)相间隔的端部竖立设置的前壁部124b及后壁部124c。

而且，在此，磁体保持部124F由非磁性体构成，在前壁部124b上正交地安装有轴125、在后壁部124c上以与轴125位于同轴心的方式安装有轴126。也就是说，轴125以与磁体150的不同磁极面150a、150b(参照图19)大致平行的方式沿磁体150的大致中心配置。

磁体保持部124F使磁体150与线圈170和外磁轭140的磁轭中央部141的背面相分离，并且在轴扭转方向活动自如地保持轴125、126。再有，在可动体120F中，线圈170被配置在磁体保持部124F的前壁部124b和磁体150之间以及后壁部124c和磁体150之间，且分别不与上述各部分接触，从而在线圈170的内侧及外侧活动自如。

由磁体保持部124F保持的磁体150的磁极面150a、150b被配置成，隔着线圈170面向外磁轭的侧壁部142、143的整个内壁面。

在此，磁体150的S极侧(S磁极面150a)朝着外磁轭140的侧壁部142的内壁面142a侧，N极侧(N磁极面150b)朝着外磁轭140的侧壁部143的内壁面143a侧。

再有，如图16及图17所示，轴125被设置成在与外磁轭140的延伸方向相同的方向上从支撑壁部116A向外侧突出。即，在驱动器100F中，轴125被设置成在与磁体150和侧壁部142、143夹着线圈170而相对置的方向大致正交的方向上突出。

这样，轴125为通过被固定在磁体保持部124F的前壁部124b上，以位于经过可动体120F重心的轴线上的方式被安装在可动体120F上的状态。由此，轴125能够与构成可动体120F主体的磁体150及磁体保持部124F一起进行旋转往返振动，并将该振动传递给外部。

再有，驱动器100F用于电动牙刷时，在轴125上连接与轴125位于同轴上且在头部具有与轴向正交地设置的毛束部的牙刷部。由此，牙刷部与轴125进行同样的运动，在此进行作为旋转往返振动的旋转运动。

在本实施方式的驱动器100F中，将可动体的120F的惯量设为J、扭转方向的弹簧常数设为K_SP时，可动体120F相对于固定体110F以下述公式(1)所计算的共振频率进行振动。

(数学式4)

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{K_{\mathrm{SP}}}{J}}---\left(1\right)$

本实施方式的驱动器100F通过交流电供给部180对线圈170供给与可动体120F的共振频率f₀大致相等频率的交流电。由此，能够有效地驱动可动体120F。

如图18所示，在固定体110F及可动体120F中，由外磁轭140、磁体150及线圈170形成磁路。

具体地说，驱动器100F具有如下的磁路，即从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)依次通过与线圈170间的气隙、外磁轭140的侧壁部143、磁轭中央部141、侧壁部142、相反侧的气隙后，到达磁体150的相反侧磁极。

本驱动器100F中的可动体120F由经由弹性部件130(参照图16及图17)被固定体110F支撑的弹簧质量系统构造所支撑。当对线圈170供给与可动体120F的共振频率f₀相等频率的交流电时，可动体120F以共振状态被驱动。此时产生的旋转往返振动被传递到可动体120F的轴125上。

驱动器100F基于下述公式(2)所示的运动方程式及下述公式(3)所示的电路方程式进行驱动。

(数学式5)

$J\frac{d^2\mathrm{\θ}\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2}=K_{t}i\left(t\right)-K_{\mathrm{sp}}\mathrm{\θ}\left(t\right)-D\frac{\mathrm{d\θ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}-T_{\mathrm{Load}}---\left(2\right)$

J：转动惯量〔Kgm²〕

θ(t)：角度〔rad〕

K_t：转矩常数〔Nm/A〕

i(t)：电流〔A〕

K_sp：弹簧常数〔Nm/rad〕

D：衰减系数〔Nm/rad/s〕

T_Load：负载转矩〔Nm〕

(数学式6)

$e\left(t\right)=\mathrm{Ri}\left(t\right)+L\frac{\mathrm{di}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}+K_e\frac{\mathrm{d\θ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}---\left(3\right)$

e(t)：电压〔V〕

R：电阻〔Ω〕

L：电感〔H〕

K_e：反电动势系数〔V/(rad/s)〕

即，在驱动器100F中的转动惯量、旋转角度、转矩常数、电流、弹簧常数、衰减系数、负载转矩等，与驱动器100相同，在满足公式(2)的范围内可适当变更，电压、电阻、电感、反电动势系数在满足公式(3)的范围内可适当变更。

下面，说明驱动器100F的具体动作。

图19是用于说明本实施方式7的驱动器100F的动作的模式图。其中，在图19A中用白色箭头表示由磁体150产生的磁通的流向，在图19B至图19D中由于是流向相同，故省略图示。而且，在图19A中图示对线圈170供给交流电压的交流电供给部180，但在图19B至图19D中由于是与图19A相同图示，故省略。

当从交流电供给部180对线圈170供给交流电时，则按照佛来明左手定则，通过电磁力在线圈170中产生如图中用箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。由此，在经由弹性部件130活动自如地安装于基座112及支撑壁部114A、116A上的可动体120F上，产生以旋转重心为轴中心的旋转力。

说明驱动器100F的一个周期的动作。

当电流以如图19所示的朝向在线圈170中流动时(该方向称之为顺向电流)，则在与磁体150的N极面150b对置的线圈170的对置部分170b产生向下(基座112侧的方向)的推力F1。另一方面，在与磁体150的S极面150a对置的线圈170的局部170a产生向上(外磁轭140的磁轭中央部141侧的方向)的推力F2。

由此，在经由弹性部件130被从固定体110F的基座112立起的支撑壁部114A、116A(参照图17及图18)支撑的、具有磁体150的可动体120F上，产生旋转的力。在可动体120F中，对磁体150作用推力R1、R2，该推力R1、R2作为线圈170的推力F1、F2的反作用力。由此，可动体120F向逆时针方向活动，而处于如图19B所示的位置。

如图19B所示状态的驱动器100F中，由于弹性部件130(参照图17及图18)回复力而产生将可动体120F恢复至如图19A状态的反作用力。在从如图19B所示状态至图19D所示状态中，对线圈170供给与图19A反方向的电流。由此，在从图19B的状态至图19C的状态中，可动体120F通过弹性部件130的回复力和作为用箭头F3、F4所示推力的反作用力的推力R3、R4，而相对于固定体110F向顺时针方向旋转。而且，在从图19C的状态至图19D的状态中，可动体120F通过作用于磁体150的用箭头F3、F4所示的推力，而相对于固定体110F向顺时针方向旋转。

在如图19D所示状态的驱动器100F中，由于弹性部件130的回复力而产生使可动体120F返回至图19A的状态的反作用力。在从图19D所示状态经由图19A所示状态至图19B所示状态中，对线圈170供给顺向电流。由此，在从图19D的状态至图19A的状态中，可动体120F通过弹性部件130的回复力和作为用箭头F1、F2所示推力的反作用力、即作用于磁体150的推力R1、R2，而相对于固定体110F向逆时针方向旋转。

另外，在从如图19A的状态至图19B的状态中，可动体120F通过用箭头R1、R2所示的推力，而相对于固定体110F向逆时针方向旋转。再有，可动体120F在线圈170的内侧，以延伸的磁体150的大致中心轴线为中心进行往返旋转振动，但也能够不利用弹性部件130的反作用力，而主要通过推力R1～R4进行与如图19所示的动作相同的动作。

其次，简单说明如图19所示的各状态下对可动体120F的线圈170供给的交流电流。

在线圈中流过的交流电可以是如图6A所示的频率f₀的脉冲波，也可以是如图6B所示的频率f₀的正弦波。

在图19A的状态中，供给如图6所示时刻t1的顺向的电流，在图19B的状态中如图6的时刻t2所示，电流方向被切换，在图19C的状态中，供给如图6所示时刻t3的逆向的电流。并且，在图19D的状态中，如图6的时刻t4所示，电流方向被切换，在图19D的状态中，供给如图6所示时刻t5的顺向的电流。这是一个周期的动作，通过反复这样的动作，可动体120F通过反复如图19A至图19D所示的位移动作进行旋转往返振动。

在驱动器100F中，可动体120F进行旋转往返运动也就是旋转往返振动，并将该旋转往返振动通过轴125向外部输出。当在轴125上连接了头部具有与轴向正交地设置的毛束部的牙刷部时，牙刷部能够通过旋转往返振动进行旋转刷牙。

这样，驱动器100F满足公式(2)、(3)，并通过使用了公式(1)所示的共振频率的共振现象进行驱动。由此，在驱动器100F中，在通过共振振动的稳定状态下，所消耗的电力仅是负载转矩引起的损失及摩擦等引起的损失，并能够以低功耗驱动，也就是说，以低功耗使可动体120F进行旋转往返振动。如以上说明的那样，根据本实施方式的驱动器100F，不必使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够实现电动牙刷等的往返旋转运动，从而能够实现小型化，而且，还能够以低功耗实现往返旋转运动。

另外，可动体120F不包括外磁轭140等较大的构成部件，由磁体150及磁体保持部124F构成。因此，可动体120F的转动惯量的大小能够不依赖外形而依赖磁体150的形状来决定。由于磁体150配置在可动体120F中作为输出轴的轴125的附近，具体地说，配置为使重心位于轴125的大致轴线上，所以不易成为增大可动体120F的惯性的因素。因此，由于驱动器100F的外形的变更所产生的转动惯量的增大较小，所以设计上不受限制，能够提高驱动器100F自身的设计自由度。

再有，具有驱动器100F的电动牙刷也能够取得如上所述的同样效果，从而能够实现电动牙刷自身的小型化。

而且，在实施方式7的驱动器100F的构成中，对基座112以非磁性体进行了说明，但并不限定于此，也可以是磁性体。对该构成使用图20进行说明。

实施方式8

图20是表示本发明的实施方式8的驱动器的主要部分构成的概要剖视图。再有，在图20中，作为驱动器100F的磁路，用白箭头表示由磁体150产生的磁通的流向。

如图20所示的驱动器100G，是在驱动器100F的构成中将非磁性体的基座112替换成磁性体的基座112G。因此，在驱动器100G中，其它的构成与驱动器100F构成相同并赋予相同标号，省略其说明。

驱动器100G的固定体110G具有：以围绕可动体120F的磁体150周围的方式隔着气隙配置的线圈170；将线圈170的外周部分固定在对置的内壁面142a、143a的作为磁性体的外磁轭140；作为磁性体的基座112G。

即，在驱动器100G中，可动体120F的磁体150及磁体保持部124F(在图20中仅示出底板部124a)采用由磁性体的外磁轭140及基座112G包围的构成。再有，被配置在外磁轭140及基座112G的内侧且被配置在线圈170内侧的磁体150，与驱动器100F的构成相同，隔着规定间隔，将其磁极面150a、150b配置在与线圈170的环绕方向交叉的方向上，且朝向外磁轭140的侧壁部142、143。

通过该构成，在驱动器100G中，与驱动器100F相比，在固定体110G中形成两个由磁体150产生的磁通路径。

即，在如图20所示的驱动器100G的磁路中，从磁体150产生的磁通(用白箭头表示)，从磁极面150b经由配置有线圈170的气隙G、到达外磁轭140的侧壁部143。接着，从侧壁部143分别经由磁轭中央部141、以及与磁轭中央部141相反侧的基座112G后，到达侧壁部142。然后，磁通从侧壁部142依次经由相反侧的气隙并与磁体150的相反侧磁极(磁极面150a)连接。再有，在驱动器100G中可动体120F的动作与驱动器100F相同，故省略说明。在图20中，示出了流动顺时针方向的电流时的线圈170的推力F1、F2，以及作为该推力的反作用力的磁体150的推力R1、R2。发生推力R1、R2时，可动体120F向推力R1、R2的方向活动。当电流方向转变时，对线圈170作用与F1、F2相反的推力，由此，对磁体150作用与R1、R2逆向的推力，可动体120F向用与R1、R2逆向的推力所示的方向活动。通过反复这些动作，与实施方式7同样，驱动器100G使可动体120F进行往返旋转振动。

这样在实施方式8的驱动器100G中，不必使用独立于驱动源的驱动传递机构便能够实现电动牙刷等的往返旋转运动等，能够取得与驱动器100F相同的作用效果。还有，根据驱动器100G，通过使磁路中的磁饱和被缓和，能够增大从交流电供给部180对线圈170供给交流电压时所产生的可动体120F的推力。

具体地说，在驱动器100G中，与实施方式7中的驱动器100F的构成相比，能够使由线圈170产生且使可动体120F活动的转矩提高约1.25倍。

而且，在本实施方式8中，活动自如地收纳了可动体120F的固定体110F的外周部分，即磁路由磁性体的外磁轭140和磁性体的基座112G构成，而作为环绕磁体150的回路。

也就是说，由于驱动器100G的外表面由磁性体形成，所以在驱动器100G中，能够抑制包括基座112G、外磁轭140、磁体150及线圈170在内的磁路的漏磁通。

实施方式9

本实施方式9的驱动器的概要为，在驱动器100F的构成中(参照图17及图18)，从外磁轭140取下线圈170并隔着非磁性体(衬垫)固定在基座112侧，且将上下颠倒的可动体120F经由弹性部件130以在扭转方向能够进行旋转往返振动的方式安装在固定体110F上。

图21是表示本发明的实施方式9的驱动器100H的外观图，图22是表示该驱动器100H的分解立体图，图23是表示该驱动器100H的主要部分构成的概要剖视图。再有，该驱动器100H具有与如图16所示的实施方式7所对应的驱动器100F同样的基本构成，相同的构成要素赋予了相同标号，省略其说明。

如图21至图23所示，驱动器100H具有：固定体110H，其具有外磁轭140、基座112H、线圈170及支撑壁部114B、116B；可动体120H，其具有隔着气隙配置在线圈170的内侧(内径部分)的磁体150；弹性部件130，其在固定体110H上以可动体120H的轴125为中心在扭转方向上往返旋转自如的方式支撑可动体120H；以及交流电供给部180(参照图22及图23)。

在固定体110H中，基座112H具有由矩形板状的非磁性体形成的基座主体1121。在该基座主体1121的表面上，在长度方向相间隔的端部上设置有向上方突出并与形成在支撑壁部114B、116B的下面的凹部卡合的定位凸部1122、1123。通过该定位凸部1122、1123，支撑壁部114B、116B以从定位位置竖立设置的方式安装在基座主体1121上。

而且，在基座主体1121的表面的中央部分形成有环状的安装槽部1124。该安装槽部1124对应线圈170的形状而形成，并具有与线圈170的筒状部分内径相对应的内径，且形成为比线圈170的筒状部分的厚度稍长的宽度的槽。线圈170被安装成位于安装槽部1124内。

在基座112H上，截面U字形的外磁轭140以将侧壁部142、143抵接在基座112H上的线圈170的外周部分的状态，从上方覆盖基座112H的表面和支撑壁部114B、116B的方式被安装。

在基座112H上设置的线圈170的内侧、即内径部分，隔着气隙配置有磁体150。

磁体150被保持在磁体保持部124H上，该磁体保持部124H在由外磁轭140及基座112H包围的区域且线圈170的内侧，经由弹性部件130转动自如地支撑在支撑壁部114B、116B上。

磁体150中，不同磁极面150a、150b隔着气隙与线圈170对置，且在与基座112H及磁轭中央部141相间隔的位置，被磁体保持部124H保持。

磁体保持部124H具有：固定在磁体150的上表面的上表面部124d；从上表面部124d的长度方向的端部(前后端部)垂下的前壁部124b、后壁部124c。磁体保持部124H将轴125、126插入并贯通在固定体110H的支撑壁部114B、116B的开口部114a、116a中，其中，该轴125、126分别与前壁部124b及后壁部124c正交地设置，且沿着磁体150的重心位置配置。而且，磁体保持部124H经由弹性部件130活动自如地安装在支撑壁部114B、116B上。由此，磁体150及磁体保持部124H在位于磁体150周围的线圈170内以轴125、126为中心在扭转方向往返旋转自如地被安装。再有，弹性部件130与实施方式7同样，安装在支撑壁部114B、116B上。具体地说，弹性部件130通过嵌入成形分别一体地安装在与支撑壁部114A、116A同样形成的支撑壁部114B、116B内侧的下边部。

再有，与实施方式7的驱动器100F及实施方式8的驱动器100G相同，通过供给交流电压的交流电供给部180，对线圈170输入与共振频率大致相等频率的交流电。由此，通过弹性部件130在轴125的扭转方向活动自如地支撑在固定体110H上的可动体120H，在固定体110H中通过由于线圈170的推力而在磁体150中产生的反作用力进行旋转往返振动。

图24是用于说明本发明的实施方式9的驱动器100H的动作的模式图。其中，在图24A中用白箭头表示由磁体150产生的磁路的磁通流向，在图24B至图24D中由于是相同流向，故省略图示。而且，在图24A中图示出对线圈170供给交流电压的交流电供给部180，但在图24B至图24D中，虽然产生与图24A相同的磁通的流向，但为了方便而省略。

如图24A所示，在驱动器100H中形成如下磁路，即由磁体150产生的磁通(用白箭头表示)从磁极面150b依次通过气隙G、线圈170、外磁轭140的侧壁部143、磁轭中央部141、侧壁部142、相反侧的气隙后，与磁体150的相反侧磁极(磁极面150a)连接。

在驱动器100H中，当从交流电供给部180向线圈170供给交流电时，则按 照佛来明左手定则，在线圈170中产生如图中用箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。受此力，在磁体150中产生以作为旋转重心的轴125为轴中心的旋转力(推力R1～R4)，可动体120F与如图19所示的驱动器100F的可动体120F同样，反复图24A、图24B、图24C、图24D的动作，进行旋转往返振动。

这样，驱动器100H具有与驱动器100F相同的作用效果。再加上，在驱动器100H中，组装时线圈170安装在基座112H上。也就是说，在组装时，由于安装在平板状的基座112H上、即基座112H的表面上，所以与在U字型外磁轭140中在凹陷的内侧安装线圈170时相比，能够容易地进行安装作业。

在此，由于线圈170以位于在基座112H的表面形成的安装槽部1124内的方式安装，所以能够将线圈170安装在基座112H上已定位的位置上。

一般地，线圈170自身是在规定线圈内径的夹具上缠绕线圈线而制作，所以很难正确控制所完成的线圈170自身的外径尺寸。因此，当将线圈170安装在外磁轭140内时，由于需要将线圈170的外周部分安装在外磁轭140上，所以在线圈170制作时有必要进行正确控制，所以费时间。

对此，根据本实施方式，在基座112H中直接将线圈170配置在规定了内径的安装槽部1124内，从而能够通过线圈170的内周部确定安装位置。由此，根据驱动器100H，能够提高组装性和减少工时。

再有，在驱动器100H中，与驱动器100F相比，主要是线圈170的配置构造不同，而磁路构成相同，故能够取得与实施方式7的驱动器100F同样的作用效果。特别是，根据驱动器100H，不必使用独立于驱动源的驱动传递机构便能够实现电动牙刷等的往返旋转运动。

再有，在驱动器100H中，虽然基座112H是非磁性体，但基座112H也可以是磁性体。此时，与实施方式8同样，在固定体110H中的磁通路径是从外磁轭140一侧的侧壁部143分别经由磁轭中央部141及基座112H而到达另一侧的侧壁部142，从而能够取得与实施方式2同样的效果。

实施方式10

图25是表示本发明的实施方式10的驱动器100J的立体图，图26是表示该驱动器100J的主要部分的分解立体图。再有，该驱动器100J具有与图16所示的实施方式7所对应的驱动器100F同样的基本构成，对相同构成要素赋予相同标号，省略其说明。

实施方式10的驱动器100J是在图16所示的驱动器100F中，轴125、126经由轴承190插入并贯通固定体110F的支撑壁部114A、116A而旋转自如地被轴支撑的构成，其它的构成相同。

即，如图25及图26中所示，驱动器100J中，可动体120F所具备的轴125活动自如地插入并贯通在安装于支撑壁部116A的开口部116a上的轴承190中。该轴125传递并输出可动体120F的可动运动的同时，作为使可动体120F轴支撑在固定体110F的轴部发挥作用。

而且，在可动体120F中，与轴125配置在同一轴线上且向轴125的反方向突出的轴126，转动自如地插入并贯通在安装于支撑壁部114A的开口部114a上的轴承190中。

因此，在驱动器100J中，从交流电供给部180对线圈170供给交流电时，具有线圈170的可动体120F，相对于固定体110F以轴125的轴心为中心稳定地进行旋转往返振动。

在这样的驱动器100J中，可动体120F通过插入并贯通轴承190的轴125、126，在旋转方向及轴向具有自由度的状态下，转动自如地被轴支撑在支撑壁部114A、116A上。而且，可动体120F经由弹性部件130在轴向的移动受限制的状态下被支撑在支撑壁部114A、116A上。也就是说，可动体120F具有在支撑壁部114A、116A上使用了轴125、126以及轴承190的支轴构造，以及通过弹性部件130在旋转方向确保自由度的状态下被支撑在固定体110的构造，具有耐冲击性优良的构造。

因此，在驱动器100J中，能够取得与驱动器100F同样的作用效果的同时，能够对轴125、126的旋转轴心进行固定从而进行稳定的旋转往返运动，而且能够提高驱动器自身的耐冲击性。

再有，在本实施方式中，虽然驱动器100J采用在实施方式7的驱动器100F中的支撑壁部114A、116A上设置轴承190来转动自如地支撑可动体120F的轴125、126的构成，但并不限定于此。例如，也可以采用在实施方式8和实施方式9的驱动器100G、100H的支撑壁部114A、114B、116A、116B上设置轴承190来转动自如地支撑可动体120F的轴125、126的构成。

实施方式11

图27是本发明的实施方式11的驱动器100K的分解立体图。再有，图27所示的驱动器100K是在图16至图19所示的实施方式7所对应的驱动器100F中替换了弹性部件130的构成的构造，其它的构成是相同构成。因此，相同构成要素赋予相同标号，省略其说明。

在驱动器100K中，在驱动器100F的构成中采用了自身衰减较大的粘弹性体来代替Z字形弹簧的弹性部件130，在此，使用了实施方式6的驱动器100E中的弹性体197(参照图15)。

弹性体197参照图27及图15)是与实施方式6的结构同样的结构，其被配置在支撑壁部116A、114A与在磁体保持部124F中的前壁部124b及后壁部124c之间，作为弹簧发挥作用。弹性体197中，在偏离臂部197b的延伸方向的位置形成的孔部198a、198b中，嵌入在支撑壁部116A、114A及前后壁部124b、124c上形成的突起114c、116c、124f、124g。

在此，在弹性体197的臂部197b中，将前后壁部124b、124c上的突起124f、124g通过压入而嵌合到接近中央部197a的位置的孔部198a中。并且，将支撑壁部116A、114A上的突起116c、114c通过压入而嵌合到比中央部197a更远位置的孔部198b中。

根据驱动器100K，具有实施方式7的特性，能够取得与驱动器100F同样的作用效果。而且，在驱动器100K中，弹性体197配置在支撑壁部116A、114A与磁体保持部124F中的前壁部124b及后壁部124c之间，并只需将支撑壁部116A、114A和前壁部124b及后壁部124c的突起114c、116c、124f、124g压入到孔部198a、198b中，便能够安装在两部件(支撑壁部及前后壁部)上。由此，与使用Z字形弹簧、板簧等金属弹簧的情况不同，无需由螺钉进行紧固、粘接或者嵌入成形等的复杂的安装工序，只需将弹性体197夹入可动体120F与固定体110F之间，便能够发挥弹簧的作用，从而能够提高驱动器100K自身的组装性。

再有，驱动器100K中的弹性体197，也可以采用使可动体120F以轴125、126的轴为中心在扭转方向活动自如地支撑在固定体110F上的构成，以代替驱动器100G、100H中的弹性部件130。

另外，上述本发明只要不脱离本发明的思想，可进行多种变更。并且，本发明当然涵盖该变更后的结构

在2008年10月31日申请的特愿2008-282360的日本专利申请及2008年10月31日申请的特愿2008-282361的日本专利申请中分别包含的说明书、附图及摘要所公开的内容，全部援引在本申请中。

工业上的可利用性

本发明涉及的驱动器具有不必使用独立于驱动源的驱动传递机构就能够进行电动牙刷等的往返旋转运动并实现小型化的效果，作为用于电动牙刷等进行往返旋转运动的驱动器是有用的。

Claims (16)

1.一种驱动器，具有：

永久磁铁；

外磁轭，其具有隔着规定间隔分别与所述永久磁铁中的磁极不同的磁极面对置的内壁面；以及

线圈，其配置在所述磁极不同的磁极面和与所述磁极不同的各磁极面对置的所述内壁面之间，且环绕所述永久磁铁；

所述驱动器还包括：

可动体，具备所述永久磁铁和所述线圈中的一个；

固定体，具备所述永久磁铁和所述线圈中的另一个以及所述外磁轭，且通过弹性支撑部活动自如地支撑所述可动体；以及

交流电供给部，其向所述线圈供给与所述可动体的共振频率大致相等的频率的交流电，

所述可动体具有沿着所述永久磁铁的大致中心配置的输出轴，并且所述可动体以所述输出轴为中心在扭转方向活动自如地被所述弹性支撑部支撑。

2.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

与所述永久磁铁的不同磁极面大致平行地配置有所述输出轴。

3.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

所述可动体具有所述线圈，所述固定体具有所述永久磁铁。

4.根据权利要求3所述的驱动器，其中，

所述永久磁铁经由非磁性体被安装在所述外磁轭上。

5.根据权利要求3所述的驱动器，其中，

所述外磁轭具有朝下方开口的截面U字形状，

所述固定体具有磁性体的基座，在该基座的上方与该基座相间隔地配置有所述可动体，

所述外磁轭以覆盖所述可动体的方式安装在所述基座上，并通过所述基座封闭具有所述对置的内壁面的两侧壁部的前端部。

6.根据权利要求5所述的驱动器，其中，

所述永久磁铁经由非磁性体的衬垫安装在所述基座上。

7.根据权利要求3所述的驱动器，其中，

所述固定体具有非磁性体的基座，在该基座的上方与该基座相间隔地配置有所述可动体；

所述外磁轭具有朝下方开口的截面U字形状，并以覆盖所述可动体的方式安装在所述基座上；

所述永久磁铁安装在所述基座上。

8.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

所述可动体具有所述永久磁铁，所述固定体具有所述线圈。

9.根据权利要求8所述的驱动器，其中，

所述线圈的外周部被安装在所述外磁轭的相对置的所述各内壁面上。

10.根据权利要求8所述的驱动器，其中，

所述固定体通过包括所述外磁轭的磁性体，活动自如地覆盖所述可动体。

11.根据权利要求8所述的驱动器，其中，

所述外磁轭具有朝下方开口的截面U字形状，

所述固定体具有与所述可动体的下方相间隔地配置的板状的基座，

所述线圈安装在所述基座上，

所述外磁轭以覆盖所述线圈及线圈内的所述可动体的方式安装在所述基座上。

12.根据权利要求11所述的驱动器，其中，

所述基座由磁性体形成。

13.根据权利要求11所述的驱动器，其中，

在所述基座的表面形成有安装所述线圈的安装槽部。

14.根据权利要求2所述的驱动器，其中，

所述可动体以所述输出轴为中心旋转自如地被轴支撑在所述固定体上。

15.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

所述弹性支撑部是设置在所述固定体与所述可动体之间、并且是在所述固定体与所述可动体之间变形自如的粘弹性体。

16.一种电动牙刷，具有：

权利要求2所述的驱动器；以及

牙刷部，其与所述驱动器的输出轴同一轴心地连接到该输出轴，在该牙刷部的头部具有与轴向正交地设置的毛束部。