CN102215775B - 驱动器以及使用该驱动器的电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种驱动器，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。在该驱动器中，固定体(120)具有：线圈(128)，其环绕磁体(160)，并且被配置成分别与磁体(160)中的磁极不同的磁极面隔着规定间隔而对置；以及外磁轭(150)，覆盖线圈(128)的外周部分。固定体(120)通过对线材进行加工而制作的作为弹性部件(130)的螺旋弹簧，活动自如地支撑具有磁体(160)的可动体(110)。交流电供给部(140)对线圈(128)供给与可动体(120)的共振频率大致相等频率的交流电，以使可动体(120)进行旋转往返振动。作为弹性部件(130)的螺旋弹簧均等地分散由振动产生的应力。

Description

驱动器以及使用该驱动器的电动牙刷

技术领域

本发明涉及使用在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，已知有通过往返直线运动在牙齿和牙龈的交界部分倾斜地（约45度的角度）接触而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）旋转运动以从牙龈朝着牙齿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驱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，通过直线驱动器使与牙刷部直接连接的输出轴直接产生轴向往返振动，从而实现水平颤动刷牙。在这种构造中，没有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中，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，使与牙刷部同轴直接连接的杆臂进行摇摆运动，从而实现牙刷部的旋转刷牙。

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：日本特许第3243529号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，就电动牙刷而言，为了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作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而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的动力损失的发生而导致的效率恶化，因此，有必要考虑这些问题的对策。

本发明的目的在于，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化的驱动器以及电动牙刷。

解决问题的手段

本发明的驱动器具有：外磁轭，其具有隔着规定间隔而对置地配置的内壁面；永久磁铁，与所述对置的各内壁面隔着气隙被配置，且具有与所述各内壁面对置的不同磁极面；以及线圈，配置在所述气隙中，并且环绕所述永久磁铁，所述永久磁铁及所述线圈中的一个作为固定体的一部分动作，所述永久磁铁及所述线圈中的另一个作为可动体的一部分动作，所述驱动器还具有交流电供给部，该交流电供给部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，所述驱动器的特征在于，所述可动体在前端部设有与所述磁极面和所述内壁面的对置方向及所述线圈的卷绕轴方向的双方正交的输出轴，所述驱动器还具有一个螺旋弹簧，该螺旋弹簧配置在所述固定体和所述可动体的后壁部之间，并且其一端部侧固定在所述固定体上，其另一端部侧固定在所述可动体上，并且将所述可动体以沿着所述输出轴的轴为中心旋转自如地支撑在所述固定体上，所述螺旋弹簧使螺旋部分的轴心与所述输出轴的轴心大致一致而连接所述固定体和所述可动体，所述可动体通过所述螺旋弹簧在所述输出轴的扭转方向上活动自如地被支撑。

本发明的电动牙刷具有：上述构成的驱动器；以及牙刷部，其连接在所述驱动器的输出轴上并与该输出轴处于同一轴心，在所述牙刷部的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，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。

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是该驱动器的主要部分分解立体图。

图3是表示该驱动器中可动体及固定体的构成的概要剖视图。

图4是沿图1的A-A线箭头方向的纵剖视图。

图5是弹性部件的立体图。

图6是用于说明该驱动器的动作的模式图。

图7是表示该驱动器中提供给线圈的交流电的周期的示意图。

图8是表示本发明的实施方式2的驱动器的立体图。

图9是该驱动器的分解立体图。

图10是沿图8的C-C线箭头方向的纵剖视图。

图11是表示本发明的实施方式3的驱动器的立体图。

图12是该驱动器的分解立体图。

图13是沿图11的D-D线箭头方向的纵剖视图。

图14是本发明的实施方式3的驱动器中的线成形弹簧的后视图。

图15是表示本发明的实施方式4的驱动器的立体图。

图16是该驱动器的主要部分分解立体图。

图17是表示在该驱动器中的主要部分构成的概要剖视图。

图18是用于说明本实施方式4的驱动器的动作的模式图。

图19是表示本发明的实施方式5的驱动器的构成的分解立体图。

图20是表示在该驱动器中可动体及固定体的构成的概要剖视图。

图21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22是表示该驱动器的可动体及固定体的概要剖视图。

附图标记

100、100A、100B、100C、100D、100E：  驱动器

110、110B、110C、110D、110E：  可动体

120、120B、120C、120D、120E：  固定体

122、122C、122D：  基座

127：  轴承

128：  线圈

130：  弹性部件

131：  一端部

132：  另一端部

140：  交流电供给部

150、150C：  外磁轭

151：  磁轭中央部

152、153：  侧壁部

152a、153a：  内壁面

160：  磁体

160a、160b：  磁极面

170、170C：  非磁性体

170B、170D：  凸部

171：  磁轭支架

171C、171D：  线圈支架

171E：  磁体保持部

172：  联结部

180：  输出轴

190：  线成形弹簧体

191：  基座固定部

192：  磁轭固定部

193：  臂部

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是该驱动器100的主要部分分解立体图。

图1及图2所示的驱动器100具有：可动体110；固定体120；弹性部件130，其将可动体110活动自如地支撑在固定体120上；以及交流电供给部140（参照图2）。可动体110具有：外磁轭150；磁体160；磁轭支架171；作为旋转往返振动传递轴的输出轴180。固定体120具有：基座122；支持壁部124、126；以及线圈128（参照图2）。

在图1所示的驱动器100中，在固定体120中，从交流电供给部140向设置在基座122的表面中央部的线圈128供给交流电源。由此，可动体110在共振状态下进行驱动（活动），该可动体110具有配置在线圈128内侧的磁体160，且经由线状的弹性部件130支撑在固定体120上。通过该可动体110的活动，可动体110的输出轴180在规定的角度范围内进行正反方向（图1的箭头B方向）旋转，以向外部输出旋转往返振动。

图3是表示该驱动器100中可动体110及固定体120的构成的概要剖视图。

如图1至图3所示，在此，外磁轭150呈向下方开口的剖面大致U字形，通过将板状的磁性体折弯而形成。外磁轭150具有：矩形板状的磁轭中央部151；分别从磁轭中央部151的两侧边部垂下且相互对置的侧壁部152、153。

在外磁轭150的磁轭中央部151的背面中央部分，隔着非磁性体170以与外磁轭150的对置的侧壁部152、153之间形成气隙的方式安装有磁体160。

如图3所示，磁体160从磁轭中央部151垂下地设置，并与侧壁部152、153的各自的内壁面152a、153a以相互不同的磁极对置。

在此，磁体160的S极侧与外磁轭150的侧壁部152的内壁面152a对置，N极侧与外磁轭150的侧壁部153的内壁面153a对置。

而且，磁体160是具有与外磁轭150的延伸方向长度相对应的长度的长方体，并且隔着底面的外形为相同形状的非磁性体170并沿着磁轭中央部151的延伸方向安装在磁轭中央部151的背面侧。

这样，磁体160使不同磁极的面分别与沿外磁轭150的长度方向延伸的侧壁部152、153的内壁面152a、153a的整个面对置。再有，磁体160也可以不隔着非磁性体170地设置在外磁轭150上，并且在与外磁轭150中的对置的侧壁部152、153之间形成气隙。

在磁体160与外磁轭150的侧壁部152、153之间的气隙中，配置有分别与磁体160的两侧壁面（磁极面）160a、160b、侧壁部152、153的内壁面152a、153a以及磁轭中央部151的背面分离且环绕磁体160的线圈128。也就是说，在侧壁部152、153与磁体160之间的气隙G中，以非接触的方式配置有固定体120的线圈128。

而且，如图1及图2所示，安装有磁体160的外磁轭150在磁轭中央部151表面固定于磁轭支架171上。

图4是沿图1的A-A线箭头方向的纵剖视图。

如图2及图4所示，磁轭支架171侧视呈コ字形，是将沿着外磁轭150的长度方向（相当于输出轴180的延伸方向）延伸的长条板状的部件中，在长度方向上相离的端部（在两侧边部的延伸方向上相离的端部）向下方折弯而形成。在磁轭支架171的前端部接合了安装有输出轴180的输出轴安装部174。由此，输出轴180从磁轭支架171的前端部向与外磁轭150的延伸方向相同的方向，即与磁体160和侧壁部152、153所对置的方向大致正交的方向突出地设置。

而且，在磁轭支架171的后端部安装有联结部172，该联结部172用于连接与支撑壁部124连接的线状的弹性部件130。在联结部172形成有安装孔1721，在该安装孔1721中插入作为弹性部件130的扭转螺旋弹簧的另一端部132。由此，通过联结部172将弹性部件130的另一端部132与磁轭支架171连接。再有，优选的是使联结部172、输出轴安装部174为非磁性体。

输出轴180通过输出轴安装部174及磁轭支架171固定在外磁轭150上，从而以位于经过可动体110的重心的轴线上的方式安装在可动体110上。由此，当可动体110进行旋转往返振动时，输出轴180向外部传递该振动。

再有，驱动器100被用于电动牙刷时，在输出轴180上连接牙刷部，该牙刷部与输出轴180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，牙刷部与输出轴180做同样的运动，在此进行旋转往返振动即旋转运动。

在此，固定体120的线圈128是音圈，以围绕磁体160周围的方式卷绕着。具体地说，线圈128在气隙内沿与磁体160和侧壁部152、153的对置方向正交的方向卷绕着。

线圈128安装于在基座122表面形成的安装槽部1221（参照图4）内。基座122具有沿可动体110的输出轴180的延伸方向较长的矩形板状，从在该基座122的长度方向上相离的端边部（后端部122a、前端部122b），竖立设置有支撑壁部124、126。

如图1、图2及图4所示，支撑壁部124、126被设置在基座122的前后端部122a、122b上，该122a、122b在基座122的长度方向上间隔开且比竖立设置有线圈128的基座122的中央部分更向上方突出。

支撑壁部126具有供可动体110的输出轴180插入穿过的开口部126a，在该开口部126a中插入穿过输出轴180的状态下，将可动体110以绕输出轴180旋转自如的方式进行支撑。

支撑壁部124对设置在与可动体110的联结部172之间的弹性部件130进行支撑。支撑壁部124通过该弹性部件130在通常状态下将可动体110保持在大致水平方向（与基座122大致平行）、且旋转往返振动自如地支撑。

弹性部件130在支撑壁部124、126的对置区域中，在左右前后方向上位移自如地支撑可动体110，并在磁体160及输出轴180的扭转方向上支撑可动体110。

图5是表示弹性部件130的立体图。

如图5所示，弹性部件130是由弹性变形自如的线状的线材（线状材料）形成的螺旋弹簧，其被构成为将两端部131、132平行地弯曲，并在中央部具有有效螺旋部133。

该一端部131插入到在图2所示的支撑壁部124的固定块124c上形成的插入孔124b中，另一端部132插入到在联结部172上形成的安装孔部1721中。由此，在弹性部件130中，除了有效螺旋部133以外的部位在周向及轴向移动受限制的状态下，将可动体110以沿输出轴180的轴为中心旋转自如地支撑在固定体120上。

而且，如图4所示，在支撑壁部124形成有向可动体110侧开口的开口部124a，在该开口部124a安装有从支撑壁部124向支撑壁部126侧突出的引导轴125。在该引导轴125中，从支撑壁部124突出的突起部1251呈棒状，并且从一端部侧插入至作为弹性部件130的螺旋弹簧中。螺旋弹簧在一端侧与从突起部1251的基端部侧的外周突出并抵接在支撑壁部124的内壁面上的凸缘1252抵接。由此，支撑壁部124与引导轴125一同承接作为弹性部件130的螺旋弹簧的一端部131侧，从而限制螺旋弹簧（弹性部件130）在半径方向的移动。

这样，作为弹性部件130的螺旋弹簧，其一端部131及另一端部132分别固定于支撑壁部124和被安装在磁轭支架171的后壁部1712上的联结部172。由此，作为弹性部件130的螺旋弹簧处于以在线圈的卷绕方向、即扭转方向上伸缩自如的方式被配置于支撑壁部124及联结部172之间的状态。

通过这样构成的弹性部件130，可动体110在扭转方向活动自如地被支撑。

将驱动器110的惯量设为J、扭转方向的弹簧常数设为K_SP时，可动体110对于固定体120以下述数学式（1）所计算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140向线圈128供给与可动体110的共振频率f₀大致相等的频率的交流电。由此，能够有效地驱动可动体110。

在可动体110及固定体120中，外磁轭150、磁体160及线圈128形成磁路。

该磁路如图3所示，由磁体160产生的磁通（用空心箭头表示）依次经过配置有线圈128的气隙、外磁轭150的侧壁部153、磁轭中央部151、侧壁部152、相反侧的气隙。

本驱动器100中的可动体110是经由弹性部件130被固定体120支撑的弹簧质量系统结构（spring mass system structure）。当向线圈128供给与可动体110的共振频率f₀相等的频率的交流电时，可动体110在共振状态下被驱动。此时产生的旋转往返振动被传递到可动体110的输出轴180上。

驱动器100基于下述数学式（2）所示的运动方程式及下述数学式（3）所示的回路方程式进行驱动。

（数学式2）

$\frac{d^2\mathrm{\θ}\left(t\right)}{{\mathrm{dt}}^2}{K}_{i}i\left(t\right)-K_{\mathrm{sp}}\mathrm{\θ}\left(t\right)-D\frac{\mathrm{d\θ}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}{T}_{\mathrm{Load}}---\left(2\right)$

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）

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

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、负载转矩等可以在满足数学式（2）的范围内进行适当变更，电压、电阻、电感、反电动势系数可以在满足数学式（3）的范围内进行适当变更。

在本实施方式的驱动器100中，作为活动自如地支撑可动体110的弹性部件130，采用了螺旋弹簧。

例如，作为在固定体120上活动自如地支撑可动体110的部件采用板簧等弹性部件时，随着加大可动体的旋转角度，弹性部件的应变（ε）也增加。而且，基于应力（σ）和应变（ε）的关系式σ=Eε（E：材料的纵弹性系数），弹性部件的应力也增加。如果随着该应力的增加而在板簧等弹性部件中最大应力值变大，则容易发生弹性疲劳。因此，有可能需要将板簧自身的更换期限提前，或者为了以分散应力来降低最大应力值而在板簧上进行孔、弯曲等加工进行对应。但是，如果更换板簧自身时，由于更换频度较多而费时间，如果对板簧进行加工时，由于该工序的增加，有可能导致成本的增加以及弹簧常数的偏差。而且，如果考虑驱动器100自身的小直径化时，由于板簧的配置空间减少，所以通过加工板簧来分散应力是比较困难的。

对此，在驱动器100中，作为活动自如地支撑可动体110的弹性部件采用了螺旋弹簧，并且螺旋弹簧的轴心被配置成与可动体110进行共振振动时的旋转中心大致一致。

因此，可动体110发生共振振动而进行旋转往返运动时，随着旋转角度的加大而增加的应力，在螺旋弹簧的有效螺旋部133上均匀地发生。也就是说，与采用板簧作为支撑进行共振振动的可动体110的弹性部件时不同，不必进行分散应力所需的特别的形状设计，也能够均等地分散应力。因此，作为活动自如地支撑可动体110的部件，不会发生局部应力集中而使最大应力值变高的现象，具有耐疲劳损坏的构造。

而且，由于是采用螺旋弹簧来支撑可动体110的构造，容易对应小直径化，也可以采用一般使用的成型机来制作，从而能够实现制作成本的低廉化。而且，作为弹性部件130的螺旋弹簧实质上可吸收推力方向的负荷，从而能够提高驱动器100自身的耐冲击性。

下面，说明驱动器100的动作。

图6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6A中用空心箭头表示磁体160所形成的磁路的磁通流向，在图6B至图6D中由于是同样的流向，故省略图示。

当从交流电供给部140向线圈128供给交流电时，则按照佛来明左手定则，在线圈128中产生如图中用箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。由此，在可动体110上产生以旋转重心作为轴中心的旋转力，该可动体110通过支撑壁部124、弹性部件130及支撑壁部126安装在具有线圈128的基座122上。

说明驱动器100的一个周期的动作。

电流以如图6A所示的方向在线圈128中流动时（该方向称之为顺向电流），在与磁体160的S极面160a对置的线圈128的局部128a，产生向上（外磁轭150侧的方向）的推力F1。另外，在与磁体160的N极面160b对置的线圈128的局部128b，产生向下（基座122侧的方向）的推力F2。

由此，如图1、图2及图4所示，在通过从具有线圈128的基座122立起的支撑壁部124、引导轴125、弹性部件130及支撑壁部126而被支撑的可动体110上，产生相对旋转的力。可动体110通过该相对旋转的力，移动至如图6B所示的位置。

如图6B所示状态的驱动器100中，由于弹性部件130的恢复力产生箭头R1、R2的反作用力。从如图6B所示状态至图6D所示状态，向线圈128供给与图6A相反方向的电流。由此，从图6B的状态至图6C的状态，可动体110通过用箭头R1、R2所示的反作用力和用箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体120沿顺时针方向旋转。而且，从图6C的状态至图6D的状态，可动体110通过用箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体120沿顺时针方向旋转。

在图6D所示状态的驱动器100中，由弹性部件130的恢复力而产生箭头R3、R4的反作用力。在从图6D所示状态经由图6A所示状态至图6B所示状态，向线圈128供给顺向电流。由此，从图6D的状态至图6A的状态，可动体110通过用箭头R3、R4所示的反作用力和用箭头F1、F2所示的推力，相对于固定体120沿逆时针方向旋转。而且，从图6A的状态至图6B的状态，可动体110通过用箭头F1、F2所示的推力，相对于固定体120沿逆时针方向旋转。

其次，参照图7简单说明图6所示的各状态下供给的交流电流。

流动在线圈128中的交流电可以是如图7A所示的频率f₀的脉冲波，也可以是如图7B所示的频率f₀的正弦波。

在图6A的状态，供给如图7所示时刻t1的顺向电流，在图6B的状态，如图7的时刻t2所示，电流方向被转换，在图6C的状态，供给如图7所示时刻t3的反向电流。并且，在图6D的状态，如图7的时刻t4所示，电流方向被转换，在图6D的状态，供给如图7所示时刻t5的顺向电流。这是一个周期的动作，通过反复这样的动作，可动体110进行旋转往返振动。

在驱动器100中，可动体110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输出轴180向外部输出。当在输出轴180上连接有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。

这样的驱动器100满足数学式（2）、（3），并通过使用数学式（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，能够以低功耗驱动，也就是说，能够以低功耗使可动体110进行旋转往返振动。如上说明的那样，根据本实施方式的驱动器100，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旋转往返运动，从而能够实现小型化，进一步，还能够以低功耗实现旋转往返运动。

另外，在驱动器100中，由于可动体110是使用作为音圈的线圈128来驱动，所以不发生磁气吸引力（磁阻力），控制性优秀。具体地说，可动体110停止时的位置通过弹性部件130的螺旋弹簧的恢复力而保持在中心位置，所以驱动停止时，不会损失电力。

再有，在驱动器100的构成中，可以是将磁体160替换成同形状的磁性体，并将两个磁体分别配置成以不同的磁极面面向侧壁部152、153的内壁面152a、153a的磁路。在驱动器100中，磁体160对于外磁轭150，以不同磁极面对置各个侧壁部152、153的方式设置在侧壁部152、153之间，且被配置在线圈128的内部，从而形成了磁路。当形成该磁路时，与磁体160为磁性体且将多个磁体安装在侧壁部152、153的内壁面上的构造相比，可减少磁体的数量，从而能够实现提高组装性以及降低成本。再有，具有驱动器100的电动印刷也能够取得所述的同样效果，还能够实现电动牙刷自身的小型化。

（实施方式2）

图8是表示本发明的实施方式2的驱动器100A的立体图，图9是该驱动器100A的分解立体图。而且，图10是沿图8的C-C线箭头方向的纵剖视图。再有，该驱动器100A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，相同构成要素赋予相同标记，省略其说明。

驱动器100A是在驱动器100中将可动体110的输出轴180通过轴承127活动自如地轴支撑在固定体120上的结构。在此，在驱动器100的构成中，与输出轴180同一轴心且活动自如地进行轴支撑。

即，驱动器100A的结构是，在驱动器100的构成中用于插入穿过输出轴180的支撑壁部126的开口部126a中安装着轴承127。支撑壁部126通过轴承127在与引导轴125大致同一轴心上转动自如地支撑输出轴180。由此，传递并输出可动体110的可动运动的输出轴180，作为将可动体110轴支撑在固定体120上的轴部而发挥作用。

这样，在驱动器100A中，可动体110通过外装在引导轴125上的作为弹性部件130的螺旋弹簧和输出轴180转动自如地轴支撑于支撑壁部124、126。因此，在驱动器100A中，由交流电供给部140向线圈128供给交流电，相对于固定体120以输出轴180的轴心为中心稳定地沿图8所示的两箭头B方向进行旋转往返振动。

因此，能够仅具有旋转及轴向的自由度，在提高驱动器100A自身的耐冲击性的同时使可动体110稳定地进行旋转往返振动。

（实施方式3）

图11是表示本发明的实施方式3的驱动器100B的立体图，图12是该驱动器100B的分解立体图。并且，图13是沿图11的D-D线箭头方向的纵剖视图。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，相同构成要素赋予相同标记，省略其说明。

驱动器100B的结构是，在驱动器100A的构成中采用了线成形弹簧体190来替换作为弹性部件130的螺旋弹簧。

具体地说，在图8至图10所示的驱动器100A的构成中，去除作为弹性部件130的螺旋弹簧、支撑壁部124、引导轴125以及联结部172后，安装线成形弹簧体190而构成。

线成形弹簧体190设置在驱动器100B后端侧且基座122和可动体110B的磁轭支架171之间，其中，该基座122在表面中央部竖立设置有线圈128，而可动体110B具有在线圈128内隔着规定间隔而配置的磁体160。再有，可动体110B为，在驱动器100、100A中的可动体110中，从磁轭支架171的后壁部1712去除了联结部172的构成。

图14是表示本发明的实施方式3的驱动器100B中线成形弹簧体190的后视图。

如图11至图14所示，线成形弹簧体190具有：安装在基座122上的基座固定部191；固定在磁轭支架171上的磁轭固定部192；连接基座固定部191与磁轭固定部192的弹性变形自如的线状的臂部193。

如图14所示，基座固定部191在此呈薄板状，并安装在基座122的后端部122b。该基座固定部191在前侧与活动自如地配置了的可动体110B的磁轭支架171的后壁部1712对置。

磁轭固定部192呈薄板状，通过臂部193与基座固定部191的上方分离，且配置在比基座固定部191更靠前侧的位置。磁轭固定部192在前面的中央部具有向前方突出的凸部194。如图13所示，磁轭固定部192通过将凸部194插入到在磁轭支架171的后壁部1712上形成的开口部1712a，从而被安装在磁轭支架171的后壁部1712上。凸部194位于可动体110B的转动轴心上，而且磁轭固定部192在相对于转动中心左右对称的位置上被固定于磁轭支架171上。

在磁轭固定部192的两侧部与基座固定部191的两侧部之间，架设有分别向左右方向突出的臂部193。

臂部193由弹性变形自如的线状线材（线状材料）形成。在臂部193中，一端部侧固定在固定体120B的基座122上，另一端部侧固定在可动体110B上，从而将可动体110B以沿输出轴180的轴（在此是输出轴180的轴心）为中心旋转往返运动自如地支撑在固定体120B上。

臂部193是加工线状材料而形成，以在可动体110B进行旋转往返运动时将随着应变的增加而产生的应力分散至整体，并从臂部190的整体产生均匀的应力。

在此，如图14所示，在臂部193中从一边部1931的前端连续地设置有向上方弯曲的弯曲边部1932，该一边部1931从基座固定部191的两侧部向与输出轴180交叉的方向、在此是左右方向分别突出。在该弯曲边部1932的上端与分别固定在磁轭固定部192的两侧部的另一边部1933之间，设置有弯曲部1934。通过这些弯曲边部1932及弯曲部的弯曲程度，在可动体110B的驱动时在臂部193中产生的应力被均匀地分散。也就是说，作用于臂部193的应力分散在整个臂部193上，从而降低了最大应力值。由此，臂部193不易疲劳损坏，也不需要高频度的更换。

而且，由于臂部193是将线状材料加工而形成，所以可以由有利于降低成本的成型机制造。还有，由于是将线状材料进行加工而形成，所以可以设置在小空间，从而能够提高驱动器100B自身的设计自由度。例如，驱动器100B与驱动器100、100A的构成相比，由于不需要作为弹性部件130的螺旋弹簧、引导轴125、联结部172，所以可减少部件数量，从而能够减少消耗于部件上的成本。

而且，在驱动器100B中，与驱动器100、100A的构成不同，不需要在作为弹性部件130的螺旋弹簧的前后分别配置引导轴125及联结部172。由此，驱动器100B与驱动器100、100A相比，能够缩短作为旋转轴的输出轴180方向的长度，实现进一步的小型化。

（实施方式4）

图15是表示本发明的实施方式4的驱动器100C的立体图，图16是该驱动器的主要部分分解立体图。

本实施方式4的驱动器100C具有与驱动器100、100A大致相同的磁路。也就是说，驱动器100C的磁路满足上述数学式（2）、（3），并且在将可动体的110C的惯量设为J、扭转方向的弹簧常数设为K_SP时，可动体110C相对于固定体120C，以上述数学式（1）所计算出的共振频率进行振动。再有，该驱动器100C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，相同构成要素赋予相同标记，省略其说明。

图15及图16所示的驱动器100C具有：固定体120C；可动体110C；螺旋弹簧130，将可动体110C活动自如地支撑在固定体120C上；交流电供给部140。

如图16所示，在驱动器100C中，随着通过作为弹性部件130的螺旋弹簧支撑在固定体120C上的可动体110C的活动，可动体110C的输出轴180在规定的角度范围内朝正反方向（两箭头B方向）旋转，从而向外部输出旋转往返振动力。

如图16所示，固定体120C具有：基座(Base plate）122C；支撑壁部124、126C；外磁轭150C；磁体160，其隔着非磁性体（衬垫）170C安装在外磁轭150C上。

在固定体120C中，基座122C具有沿输出轴180的延伸方向的较长的矩形板状，在此由非磁性体形成。在基座122C的表面中央部的上方配置有可动体110C的线圈128，并且截面呈U字形（也包括コ字形）的外磁轭150C以覆盖该线圈128的方式安装在基座122C上。

而且，从在基座122C的长度方向上相间隔的端边部，竖立设置有支撑壁部124、126C。

支撑壁部126C具有供可动体110C的输出轴180转动自如地插入穿过的开口部126a。

而且，支撑壁部124通过作为弹性部件130的螺旋弹簧活动自如地支撑可动体110C。也就是说，支撑壁部124、126C使输出轴180插入穿过在支撑壁部126C的开口部126a，并通过作为弹性部件130的螺旋弹簧，活动自如地保持可动体110C。通常状态下，可动体110C通过支撑壁部124、126C及弹性部件130等，被保持在大致水平方向（与基座122C大致平行）。再有，可动体110C通过弹性部件130被支撑在基座122C上的支撑构造，与上述的构造相同。即，弹性部件130（螺旋弹簧）设置在引导轴125与安装在可动体110C侧的联结部172之间，该引导轴125安装于在基座122C的后端部122a上竖立设置的支撑壁部124上。由此，可动体110C通过弹性部件130以输出轴180为中心旋转往返运动自如地被支撑。

在这些支撑壁部124、126C之间以覆盖可动体110C主体部分的方式配置有外磁轭150C。

在此，外磁轭150C的截面大致呈U字形，通过将板状的磁性体折弯而形成。外磁轭150C具有：矩形板状的磁轭中央部151；分别从磁轭中央部151的两侧边部垂下且相互对置的侧壁部152、153。在此，外磁轭150C在支撑壁部124、126之间从基座122C的上方盖住，从而覆盖可动体110C的线圈128及线圈支架171C。并且外磁轭150C的两侧壁部152、153的前端部之间的开口被基座122C封闭，与基座122C及支撑壁部124、126C一起形成容纳可动体110C的壳体。

外磁轭150C与配置在内侧的可动体110C的线圈128和安装在外磁轭150C的磁轭中央部151的背面的磁体160一同构成磁路。

图17是表示实施方式4的驱动器100C中主要构成的概要剖视图。

如图17所示，磁体（永久磁铁）160隔着非磁性体170C被安装在外磁轭150C的磁轭中央部151背面的中央部分，以便在外磁轭150C的对置的侧壁部152、153之间分别形成气隙G。

磁体160被设置成隔着非磁性体170从磁轭中央部151垂下，并且将相互不同的磁极与侧壁部152、153的各自的内壁面对置。

在此，磁体160的S极侧（S磁极面160a）与外磁轭150C的侧壁部152的内壁面对置，N极侧（N磁极面160b）与外磁轭150C的侧壁部153的内壁面对置。

而且，磁体160是具有与外磁轭150C的延伸方向长度对应的长度的长方体（参照图16），并且隔着外形为相同形状的非磁性体170，沿着该磁轭中央部151的延伸方向而安装在磁轭中央部151。

由此，磁体160（参照图16及图17）具有与外磁轭150C的长度方向的长度相同的长度，对于相对置的侧壁部152、153的内壁面的整个面，分别对置不同磁极面的状态下配置在磁轭中央部151。

在磁体160与外磁轭150C的侧壁部152、153之间的气隙G中，以分别与磁体160的两侧壁面（磁极面）160a、160b、侧壁部152、153的内壁面以及磁轭中央部151的背面分离的状态，配置有可动体110C的线圈128。

线圈128与线圈支架171C、输出轴180、联结部172一同构成可动体110C。

线圈128在气隙G内，以与磁体160和侧壁部152、153的对置方向正交的方向卷绕，并且被配置成环绕磁体160周围。再有，与实施方式1相同，由图16及图17所示的交流电供给部140向线圈128供给交流电源（交流电压）。

该线圈128通过载置在线圈支架171C上而被保持，并且线圈支架171C通过弹性部件130被固定体120C支撑。

在此，如图16所示，线圈支架171C形成为侧视时呈コ字形，并具有用于载置线圈128的底板部1711，和从在底板部1711的长度方向（输出轴180的延伸方向）相离的端部竖立设置的前壁部1713及后壁部1712。

在此，该线圈支架171C由非磁性体构成，在前壁部1713上正交地安装有输出轴180，在后壁部1712安装有联结部172。再有，输出轴180以与磁体160的不同磁极面160a、160b（参照图17）大致平行地沿磁体160的大致中心配置。

弹性部件130配置在支撑壁部124与后壁部1712之间，并且在左右前后方向上位移自如地支撑可动体110C。通过该弹性部件130，可动体110C在由基座122C和外磁轭150C包围的区域内，以输出轴180的轴为中心在磁体160及输出轴180的扭转方向活动自如地被支撑在固定体120C上。

还有，如图15及图16所示，可动体110C的输出轴180被设置成在与外磁轭150C的延伸方向相同的方向上从支撑壁部126C向外侧突出。即，输出轴180在驱动器100C中被设置成，在与磁体160和侧壁部152、153对置的方向大致正交的方向上突出。

这样，输出轴180通过被固定在线圈支架171C的前壁部1713，以位于经过可动体110C的重心的轴线上的方式被安装在可动体110C上。由此，输出轴180与构成可动体110C主体的线圈128及线圈支架171C一起进行旋转往返振动，并将该振动传递给外部。

而当驱动器100C用于电动牙刷时，在输出轴180上连接牙刷部，该牙刷部与输出轴180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，牙刷部与输出轴180做相同运动，在此进行旋转往返振动即旋转运动。

如图17所示，在固定体120C及可动体110C中，由外磁轭150C、磁体160及线圈128形成磁路。

在此，驱动器100C具有如下磁路：由磁体160产生的磁通（用空心箭头表示）依次经过配置线圈128的气隙、外磁轭150C的侧壁部153、磁轭中央部151、侧壁部152、相反侧的气隙，并且与磁体160的相反侧磁极连接。

驱动器100C中的可动体110C与驱动器100的可动体110同样，由通过弹性部件130被固定体120C支撑的弹簧质量系统构造所支撑。当由交流电供给部140对线圈128供给与可动体110C的共振频率f₀相等频率的交流电时，则可动体110C以共振状态高效率地驱动。此时产生的旋转往返振动从输出轴180传递到外部。

再有，驱动器100C基于上述数学式（2）所示的运动方程式及上述数学式（3）所示的回路方程式进行驱动。因此，与驱动器100同样，驱动器100C中的转动惯量、旋转角度、转矩常数、电流、弹簧常数、衰减系数、负载转矩等在满足数学式（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数学式（3）的范围内可适当变更。

下面，说明驱动器100C的具体动作。

图18是用于说明本实施方式4的驱动器100C的动作的模式图。其中，在图18A中用空心箭头表示磁体160的磁通流向，在图18B至图18D中由于是相同流向，故省略图示。而且，在图18A中图示对线圈128供给交流电压的交流电供给部140，在图18B至图18D中由于与图18A相同地图示，故省略。

当从交流电供给部140向线圈128供给交流电时，按照佛来明左手定则，在线圈128中产生图中用箭头F1、F2、F3、F4所示的推力。由此，活动自如地安装在固定体120C的可动体110C上，产生以旋转重心为轴中心的旋转力。

说明驱动器100C的一个周期的动作。

当电流以如图18A所示的朝向在线圈128中流动时（该方向称之为顺向电流），则在与磁体160的N极面160b对置的线圈128的局部128b产生向上（外磁轭150C侧的方向）的推力F1。另一方面，在与磁体160的S极面160a对置的线圈128的局部128a，产生向下（基座122C侧的方向）的推力F2。

由此，在通过从固定体120C的基座122C立起的支撑壁部124、126C（参照图16及图17）及弹性部件130支撑的、具有线圈128的可动体110C上，产生旋转的力。可动体110C通过线圈128的推力F1、F2沿逆时针方向活动，从而成为如图18B所示的位置。

在如图18B所示状态的驱动器100C中，由于弹性部件130（参照图15及图16）的恢复力而产生箭头R1、R2的反作用力。从如图18B所示的状态至图18D所示的状态，对线圈128供给与图18A相反方向的电流。由此，从图18B的状态至图18C的状态，可动体110C通过用箭头R1、R2所示的反作用力和用箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体120C沿顺时针方向旋转。而且，在图18C的状态至图18D的状态，可动体110C通过用箭头F3、F4所示的推力，相对于固定体120C沿顺时针方向旋转。

在如图18D所示状态的驱动器100C中，由于弹性部件130的恢复力而产生箭头R3、R4的反作用力。从图18D所示状态经由图18A所示状态至图18B所示状态，对线圈128供给顺向电流。由此，从图18D的状态至图18A的状态，可动体110C通过用箭头R3、R4所示的反作用力和用箭头F1、F2所示的推力，而相对于固定体120C沿逆时针方向旋转。

另外，从如图18A的状态至图18B的状态，可动体110C通过用箭头F1、F2所示的推力，相对于固定体120C沿逆时针方向旋转。还有，可动体110C以磁体160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，而通过推力F1～F4进行与如图18所示的动作相同的动作。

在如图18所示的各状态中被供给至可动体110C的线圈128的交流电流，可以是如图7A所示的频率f₀的脉冲波，也可以是如图7B所示的频率f₀的正弦波。

在本实施方式的驱动器中，由交流电供给部140向可动体110C的线圈128供给的电流的周期与驱动器100相同。

在图18A的状态，供给如图7所示时刻t1的顺向电流，在图18B的状态，如图7的时刻t2所示，电流方向被切换，在图18C的状态，供给如图7所示的时刻t3的反向电流。并且，在图18D的状态，如图7的时刻t4所示，电流方向被切换，而在图18D的状态，供给如图7所示的时刻t5的顺向电流。这是一个周期的动作，通过反复这样的动作，可动体110C进行旋转往返振动。

在驱动器100C中，旋转往返运动自如地支撑可动体110C的弹性部件130采用了螺旋弹簧。因此，与采用板簧作为支撑共振振动的可动体110C的弹性部件时不同，不需要为了所需的应力分散而进行特别的形状设计，也能够均等地分散应力。因此，作为活动自如地支撑可动体110的部件，具有不会由于在局部应力集中而导致最大应力值变高，且耐疲劳损坏的构成。而且，也容易对应小直径化，可采用一般使用的成型机而制作，从而能够实现制作成本的低廉化。进一步，螺旋弹簧实质上能够吸收推力方向的负荷，从而能够提高驱动器100自身的耐冲击性。

这样构成的驱动器100C能够取得与驱动器100同样的作用效果。

另外，可动体110C不包括外磁轭150C，而是由线圈128及线圈支架171C构成。因此，可动体110C的转动惯量的大小可不依赖于外形而根据线圈128的形状来决定。由于线圈128的配置位置在外磁轭150C的内侧，所以不易成为增大惯性的因素。因此，由于驱动器100C的外形变更引起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100C自身的设计自由度。

再有，具有驱动器100C的电动牙刷也能够取得与上述同样的效果，从而可实现电动牙刷自身的小型化。

还有，在驱动器100C的构成中，基座122C也可以由磁性体构成。根据该构成，在驱动器100C中，由磁体160产生的磁通在固定体120C中形成两个路径。即，在驱动器100C的磁路中，由磁体160产生的磁通经过配置有线圈128的气隙，并从外磁轭150C的侧壁部153经过磁轭中央部151，到达侧壁部152。而且，从外磁轭150C的侧壁部153经过与磁轭中央部151相反的一侧的基座122C，到达侧壁部152。磁通从侧壁部152经过与之前气隙相反的一侧的气隙，到达磁体160的相反侧磁极。由此，在磁路中的磁饱和被缓和，从而能够增大由交流电供给部140对线圈128供给交流电压时所产生的可动体110C的推力。还有，在驱动器100C中基座122C由磁性体构成时，活动自如地收纳可动体110C的固定体120C的外周部分，也就是说，包括磁体160的磁路由作为磁性体的外磁轭150C和作为磁性体的基座122C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122C、外磁轭150C、磁体160及线圈128的磁路的漏磁通。

（实施方式5）

图19是表示本发明的实施方式5的驱动器100D的构成的分解立体图，图20是表示在该驱动器100D中的可动体110D及固定体120D的构成的概要剖视图。再有，该驱动器100D具有与如图15及图16所示的实施方式4所对应的驱动器100C同样的基本构成，相同构成要素赋予相同标记，省略其说明。

本实施方式5的驱动器100D被构成为，在驱动器100C的构成中维持磁路构成的状态下，从外磁轭150C上取下磁体160并将其隔着非磁性体（衬垫）固定在基座122D侧。此外，将驱动器100C中具有线圈128的可动体110C上下颠倒形成可动体110D，并且将该可动体110D通过弹性部件130以能够在扭转方向上进行旋转往返振动的方式安装在固定体120D上。

具体地说，驱动器100D具有：固定体120D；可动体110D；弹性部件130，其在固定体120D上以可动体110D的输出轴180为中心在扭转方向活动自如地支撑可动体110D；交流电供给部140。

如图19及图20所示，固定体120D具有：基座（Base plate）122D；磁体160，隔着非磁性体（衬垫）的凸部170D安装在基座122D上；呈U字型的外磁轭150C，其以覆盖磁体160的方式从上方盖住并安装在基座122D上。而且，固定体120D具有在可动体110D的前后侧相间隔地配置的支撑壁部124、126C。可动体110D通过在支撑壁部124的引导轴125上外装的弹性部件130上连接联结部172，并将输出轴180插入穿过在支撑壁部126的开口部126a，从而旋转往返运动自如地被支撑在固定体120D上。

如图20所示，在固定体120D中，矩形板状的基座122D由非磁性体形成，并且，在表面中央部隔着向上方突出形成的非磁性体的凸部170D而安装有磁体160。

而且，磁体160以在不同的磁极面和外磁轭150C的相对置的侧壁部152、153之间分别形成气隙的方式，安装在非磁性体的凸部170B上。在此，与上述各实施方式的磁体160同样，磁体160的磁极面是在与输出轴180正交的方向上相隔开并与外磁轭150C的侧壁部152、153对置的面。

凸部170D一体形成在基座122D上，具有与磁体160相同的外形。在此，凸部170D具有与磁体160一起沿基座122D的长度方向延伸的长方体形状。凸部170D通过使载置的磁体160与基座122D隔开，从而确保位于磁体160周围的可动体110D的线圈128以磁体160为中心能够往返旋转的区域。

这样，可动体110D被配置在固定体120D上时，使线圈128及线圈支架171D的上表面部1714隔着气隙而盖在安装于从基座122D突出的凸部170D上的磁体160上。

可动体110D配置于在外磁轭150C的对置的内壁面与磁体160之间形成的气隙中，且由环绕磁体160的线圈128和用于保持线圈128的线圈支架171D构成。

在线圈支架171D中，线圈128安装在从长度方向远离的端部垂下有前壁部1713及后壁部1712的上表面部1714的背面上。

线圈支架171D具有安装在后壁部1712上的联结部172，并通过该联结部172固定有设置在固定体120D的与支撑壁部124之间的弹性部件130的另一端部132。而且，转动自如地插入穿过在支撑壁部126的开口部126a中的输出轴180，以与线圈128的轴向正交的方式设置在前壁部1713上。由此，可动体110D以输出轴180为中心在扭转方向活动自如地安装在固定体120D上。

再有，与驱动器100、100C相同，通过进行交流电压供给的交流电供给部140，线圈128被输入与共振频率大致相等频率的交流电。由此，经由弹性部件130以在输出轴180的扭转方向活动自如地被支撑在固定体120D上的可动体110D，通过线圈128所产生的推力而在固定体120D内进行旋转往返振动。

如图20所示，驱动器100D具有如下磁路：从磁体160产生的磁通（用空心箭头表示）依次经过配置有线圈128的气隙G、外磁轭150C的侧壁部153、磁轭中央部151、侧壁部152、相反侧的气隙，并且与磁体160的相反侧磁极相连。再有，在图20中，用白色箭头表示在驱动器100D的磁路中的磁通流向。

在驱动器100D中，与驱动器100C相同，当从交流电供给部140向线圈128供给交流电（参照图7）时，按照佛来明左手定则，在线圈128中交替产生图中用箭头F1、F2所示的推力和与F1、F2所示推力相反方向的推力。由此，在线圈128中产生以作为旋转重心的输出轴180为轴中心的旋转力，可动体110D重复与图18所示的驱动器100C的线圈128动作（参照图10）同样的动作，进行旋转往返振动。

在本实施方式的驱动器100D中，与驱动器100C相比，虽然磁体160的配置构造不同，但磁路构成相同。因此，能够取得与上述的驱动器100、100C同样的作用效果。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。

而且，在驱动器100D中，由于在与非磁性体的基座122D一体形成的凸部170B上直接配置磁体160，所以与驱动器100C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，组装时，在平板状的基座122D上，在从基座122D的表面突出的凸部170D上安装磁体160。因此，与在U字型外磁轭150C中的凹陷的内侧安装磁体160时相比，能够容易地进行定位或安装作业。

再有，在驱动器100D的构成中，基座122D也可以由独立于凸部170D的磁性体构成，并在该磁性体的基座122D上设置凸部170D。根据该构成，在驱动器100D中，由磁体160产生的磁通在固定体120D中形成两个路径。即，在驱动器100D的磁路中，由磁体160产生的磁通经由配置有线圈128的气隙、并从外磁轭150C的侧壁部153经由磁轭中央部151，此外，从侧壁部153经由与磁轭中央部151相反的一侧的基座122D，到达侧壁部152。并且从该侧壁部152经由相反侧的气隙后，与磁体160的相反侧磁极连接。由此，能够取得与在实施方式4中基座122C为磁性体时的情况同样的作用效果。

（实施方式6）

图21是表示本发明的实施方式6的驱动器100E的主要部位分解立体图，图22是表示该驱动器100E的可动体110E及固定体120E的概要剖视图。其中，在图22中，在驱动器100E的磁路中，用空心箭头表示由磁体160产生的磁通的流向。

本实施方式6的驱动器100E具有与驱动器100、100A相同的磁路。

驱动器100E在满足上述数学式（2）、（3），并且将可动体的110E的惯量设为J、扭转方向的弹簧常数设为K_SP时，可动体110E相对于固定体120E以上述数学式（1）所计算出的共振频率进行振动。再有，该驱动器100E具有与如图15及图16所示的实施方式4所对应的驱动器100C同样的基本构成，相同构成要素赋予相同标记，省略其说明。该驱动器100E的构成包括，在与驱动器100C相同的磁路中，与以线圈128作为可动体的驱动器100C不同，以磁体160作为可动体。

如图21及图22所示，驱动器100E具有：固定体120E；可动体110E；在固定体120E上活动自如地支撑可动体110E的作为弹性部件130的扭转螺旋弹簧（以下称之为“螺旋弹簧”）；交流电供给部140。

如图21所示，在驱动器100E中，通过隔着弹性部件130支撑在固定体120E上的可动体110E的活动，可动体110E的输出轴180在规定的角度范围内向正反方向旋转，从而向外部输出旋转往返振动。

固定体120E具有：基座(Base plate）122C；支撑壁部124、126C；外磁轭150C；安装在外磁轭150C上的线圈128。另外，可动体110E具有：磁体（永久磁铁）160；经由作为弹性部件130的螺旋弹簧支撑在支撑壁部124上且用于保持磁体160的磁体保持部171E；输出轴180。

固定体120E中，在外磁轭150C内的线圈128内侧的气隙内配置有可动体110E的磁体160。在驱动器100中，通过由交流电供给部140对线圈128输入交流电源（交流电压），可动体110E以共振状态进行驱动。再有，供给的交流电流的周期与各实施方式相同（参照图7），故省略说明。

在基座122C表面的上方配置有可动体110E的磁体160，并且，环绕该磁体160的线圈128以其外周部安装在截面U字形（也包括コ字形）的外磁轭150C的对置的内壁面152a、153a的状态被配置。

而且，在基座122C上，从在长度方向上相离的端边部竖立设置有支撑壁部124、126C。还有，使用在基座122C上安装的支撑壁部124、126C、引导轴125、弹性部件130、联结部172及输出轴180，将可动体110E旋转往返振动自如地支撑在固定体120E上的构成，与驱动器100C相同，故省略说明。

即，在作为弹性部件130的螺旋弹簧中，其一端部131插入到在支撑壁部124的固定块124c上形成的插入孔124b中，另一端部132插入到在磁体保持部171E的后壁部1712上被固定的联结部172的安装孔部1721。由此，在被基座122C和外磁轭150C包围的区域内，支撑壁部124通过弹性部件130以输出轴180的轴为中心在扭转方向活动自如地支撑可动体110E。

与驱动器100C的构成同样，外磁轭150C安装在基座122C上，并与支撑壁部124、126C一起形成容纳可动体110E的壳体。在该壳体的内侧，具体地说在外磁轭150C的对置的侧壁部152、153的内壁面152a、153a上，隔着气隙固定有被卷绕成包围可动体110E的磁体160周围的线圈128。

线圈128被配置成，将外径部分固定在外磁轭150C的两侧壁部152、153的内壁面152a、153a上，且在内径的内侧，自内周部分隔着气隙而设有磁体160。即，线圈128的内周部，分别与磁体160的包括磁极不同的磁极面的外周面，隔着规定间隔而对置。

而且，线圈128具有方筒形状，即在外磁轭150C的侧壁部152、153之间内，以与外磁轭150C的磁轭中央部151及基座122C和与输出轴180大致正交的方向上延伸的轴为中心卷绕线圈线而形成方筒状。通过交流电供给部140对线圈128供给与可动体110E的共振频率f₀大致相等频率的交流电。

在外磁轭150C的侧壁部152、153的内壁面上，该线圈128被安装在磁轭中央部151侧，并配置在与磁体160的相互不同的磁极（磁极面160a、160b）对置的位置。

在线圈128的内侧隔着气隙配置的磁体（永久磁铁）160，是具有沿着外磁轭150C的延伸方向较长的磁极面160a、160b的长方体。磁体160通过借助于支撑壁部124、126C及弹性部件130活动自如地被支撑的磁体保持部171E，活动自如地被支撑在线圈128的内径内侧的气隙内。

再有，如图21所示，磁体保持部171E形成为侧视时呈向上方开口的コ字形。磁体保持部171E具有载置了磁体160的矩形板状的底板部1715、和在底板部11715的长度方向（输出轴180的延伸方向）相离的端部竖立设置的前壁部1713及后壁部1712。

而且，在此磁体保持部171E由非磁性体构成，在磁体保持部171E的前壁部1713上正交地安装有输出轴180。而且，在磁体保持部171E的后壁部1712上以如下方式安装有联结部172，即，连接在联结部172上的作为弹性部件130的螺旋弹簧的轴心与输出轴180位于大致同一轴心上。输出轴180以与磁体160的不同磁极面160a、160b（参照图22）大致平行地、沿磁体160的大致中心配置，且以位于经过可动体110E重心的轴线上的方式安装在可动体110E上。

磁体保持部171E使磁体160与线圈128和外磁轭150C的磁轭中央部151的背面分离，并以输出轴180、126为轴在扭转方向转动自如地保持磁体160。再有，在可动体110E中，线圈128被配置在磁体保持部171E的前壁部1713和磁体160之间以及后壁部1712和磁体之间，且分别不与上述各部分接触，从而在线圈128的内侧及外侧活动自如。

由磁体保持部171E保持的磁体160的磁极面160a、160b，被配置成隔着线圈128面向外磁轭的侧壁部152、153的整个内壁面。

在此，磁体160的S极侧（S磁极面160a）朝向外磁轭150C的侧壁部152的内壁面152a侧，N极侧（N磁极面160b）朝向外磁轭150C的侧壁部153的内壁面153a侧。

再有，如图21所示，输出轴180被设置成在与外磁轭150C的延伸方向相同的方向上从支撑壁部126C向外侧突出。由此，在驱动器100中，输出轴180被设置成在与磁体160和侧壁部152、153隔着线圈128相面对的方向大致正交的方向上，从侧壁部152、153的正中央突出。

再有，驱动器100用于电动牙刷时，在输出轴180上连接牙刷部，该牙刷部与输出轴180位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，牙刷部与输出轴180做同样的运动，在此进行旋转往返振动即旋转运动。

如图22所示，在固定体120E及可动体110E中，由外磁轭150C、磁体160及线圈128形成磁路。

具体地说，驱动器100E具有如下磁路：从磁体160产生的磁通（用空心箭头表示）依次经过线圈128之间的气隙、外磁轭150C的侧壁部153、磁轭中央部151、侧壁部152、相反侧的气隙，并到达磁体160的相反侧磁极。

本驱动器100E中的可动体110E与驱动器100C的可动体110C同样，由通过弹性部件130被固定体120E支撑的弹簧质量系统构造所支撑。当由交流电供给部140向线圈128供给与可动体110E的共振频率f₀相等频率的交流电时，可动体110E以共振状态高效率地驱动。此时产生的旋转往返振动被传递到可动体110E的输出轴180上。

再有，驱动器100E基于上述数学式（2）所示的运动方程式及上述数学式（3）所示的回路方程式进行驱动。因此，与驱动器100同样，在驱动器100C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，在满足数学式（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数学式（3）的范围内可适当变更。

该驱动器100E中的可动体110E的动作原理与驱动器100C相同，故省略详细说明。在图22中示出了供给顺向电流时线圈128的推力F1、F2和作为这些推力的反作用力的磁体160的推力R1、R2。当产生推力R1、R2时，可动体110E向推力R1、R2的方向活动。当电流方向转换时，在线圈128上作用与F1、F2相反的推力，由此，对磁体160施加与R1、R2相反方向的推力，可动体110E沿与R1、R2相反方向的推力所示的方向活动。通过重复这样的动作，驱动器100E与实施方式1同样地使可动体110E进行往返旋转振动。

在驱动器100E中，可动体110E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输出轴180向外部输出。当在输出轴180上连接有在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。

这样的驱动器100E满足所述数学式（2）、（3），并通过使用数学式（1）所示的共振频率的共振现象进行驱动。由此，驱动器100E能够取得与驱动器100C同样的作用效果。

另外，可动体110E不包括外磁轭150C等较大的构成部件，由磁体160及磁体保持部171E构成。因此，可动体110E的转动惯量的大小能够不依赖外形而根据磁体160的形状来决定。并且，由于磁体160配置为在可动体110E中的输出轴180的附近，具体地说，重心位于输出轴180的大致轴线上，所以不易成为增大可动体110E的惯性的因素。因此，驱动器100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。

而且，在实施方式6的驱动器100E的构成中，说明了基座122C为非磁性体，但也可以是磁性体。在驱动器100E的构成中基座122C由磁性体构成时，由磁体160产生的磁通形成两个路径。即，在驱动器100E的构成中由磁性体形成基座122C时，由磁体160产生的磁通从磁极面160b经过配置有线圈128的气隙，到达外磁轭150C的侧壁部153。接着，从侧壁部153分开并分别经过磁轭中央部151和磁轭中央部151相反侧的基座122C，到达侧壁部152。然后，磁通从侧壁部152经过相反侧的气隙，连接至磁体160的相反侧磁极（磁极面160a）。由此，在磁路中的磁饱和被缓和，能够增大从交流电供给部140对线圈128供给交流电压时所产生的可动体110E的推力。还有，在驱动器100E中，能够抑制包括基座122C、外磁轭150C、磁体160及线圈128的磁路的漏磁通。

另外，在所述各实施方式中的外磁轭150只要是具有分别与磁体160的不同磁极对置的内壁面，且由线圈128和磁体160形成磁路，则怎样构成都可以，也可以将整个外磁轭150形成为截面呈圆弧状，或者将磁轭主体部形成为圆弧状。

另外，对于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11月14日申请的特愿2008-292631的日本申请中包含的说明书、附图及说明书摘要所公开的内容，全部引用在本申请中。

工业实用性

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，作为用在电动牙刷等上进行往返旋转运动的驱动器极为有用。

图3

磁通流向

图5

有效线圈部

图6

电流方向

磁通流向

图7A

正

负

图7B

正

负

图17

磁通流向

图18

F1推力(电磁力)

电流

磁通流向

图20

电流流向

图22

磁通流向

Claims (5)

1.一种驱动器，具有：

外磁轭，其具有隔着规定间隔而对置地配置的内壁面；

永久磁铁，与所述对置的各内壁面隔着气隙被配置，且具有与所述各内壁面对置的不同磁极面；以及

线圈，配置在所述气隙中，并且环绕所述永久磁铁，

所述永久磁铁及所述线圈中的一个作为固定体的一部分动作，

所述永久磁铁及所述线圈中的另一个作为可动体的一部分动作，

所述驱动器还具有交流电供给部，该交流电供给部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，

所述驱动器的特征在于，

所述可动体在前端部设有与所述磁极面和所述内壁面的对置方向及所述线圈的卷绕轴方向的双方正交的输出轴，

所述驱动器还具有一个螺旋弹簧，该螺旋弹簧配置在所述固定体和所述可动体的后壁部之间，并且其一端部侧固定在所述固定体上，其另一端部侧固定在所述可动体上，并且将所述可动体以沿着所述输出轴的轴为中心旋转自如地支撑在所述固定体上，

所述螺旋弹簧使螺旋部分的轴心与所述输出轴的轴心大致一致而连接所述固定体和所述可动体，

所述可动体通过所述螺旋弹簧在所述输出轴的扭转方向上活动自如地被支撑。

2.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

所述外磁轭以及隔着非磁性体设置在所述外磁轭上的所述永久磁铁作为所述可动体的一部分动作，

所述线圈作为所述固定体的一部分动作。

3.根据权利要求1所述的驱动器，其中，

所述线圈作为所述可动体的一部分动作，

所述外磁轭以及隔着非磁性体固定在所述外磁轭上的所述永久磁铁作为所述固定体的一部分动作。

4.根据权利要求1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。

5.一种电动牙刷，具有，

权利要求1所述的驱动器；以及

牙刷部，其连接在所述驱动器的输出轴上并与该输出轴处于同一轴心，在所述牙刷部的头部具有与轴向正交地设置的毛束部。

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