CN105471217B

CN105471217B - 线性致动器、电动刷、电动切削机以及电动充气泵

Info

Publication number: CN105471217B
Application number: CN201510595898.6A
Authority: CN
Inventors: 大川龙徳; 高桥勇树; 关口力; 稻本繁典
Original assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Current assignee: Mitsumi Electric Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2020-03-17
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: CN105471217A; JP2016073126A; KR20160038793A; US10033258B2; US20160094115A1; EP3002858B1; JP6365190B2; KR102439288B1; EP3002858A1

Abstract

本发明提供线性致动器、电动刷、电动切削机以及电动充气泵。该线性致动器能够以简易的结构实现小型化，能够在实现可装配性的提高和成本的低廉化的同时实现稳定的直线往返运动。该致动器中，可动体(50)具有在固定体(40)的线圈缠绕轴(CL)方向上与线圈(21)相对、且在线圈缠绕轴(CL)方向上被单极磁化的磁铁(30)，以及在该线圈缠绕轴(CL)方向上延伸的输出轴(60)。弹性体(70)将可动体(50)在线圈缠绕轴(CL)方向上往返移动自如地支撑。弹性体(70)利用在线圈缠绕轴(CL)方向上彼此隔开的两端部(71、72)固定于固定体(40)和可动体(50)，以在电磁铁(20)和磁铁(30)之间形成中心侧气隙(CG)。

Description

线性致动器、电动刷、电动切削机以及电动充气泵

技术领域

本发明涉及向直线方向发出动力的线性致动器、电动刷、电动切削机以及电动充气泵。

背景技术

以往，在美容器、电动牙刷、电动剃刀、电动擦鞋器、电动洗车器等电动刷中，通过美容器的刷头、牙刷部、刀刃、擦鞋刷、洗车刷等可动部往返运动，来进行对皮肤、牙齿、剃毛等的理发美容行为、以及对鞋、车身的磨光或洗净行为。另外，以往在电锯、电动雕刻刀等电动切削机中，通过锯的刀刃、雕刻刀的刀刃等可动部往返运动，来进行对木材或金属材料等的切断、切削、雕刻等加工行为。并且，以往，在用于血压计等中的电动充气泵中，通过隔膜的可动部往返运动，来进行电动充气泵的进气以及排气行为。

在驱动这些电动刷、电动切削机、电动充气泵的可动部的构造中，经常使用如下构造，即：利用运动方向转换机构，将进行通常的绕轴旋转的旋转式DC电机的旋转转换为直线往返运动或往返旋转运动的构造。对于这样使用运动方向转换机构的构造，由于转换驱动方向时的复杂的机构需要所占的空间，所以将这样的结构小型化是困难的。另外，对于运动转换机构，由于在驱动时产生的噪声较大，并且有可能产生动力损失等而效率降低，所以作为另外的构造可以考虑使可动部往返直线运动的致动器的构造(例如，参照专利文献1～3)。

在专利文献1中公开了在往返式电动剃须刀等中使用的振动式线性致动器。该线性致动器在定子的电磁铁上配置具有将磁化方向设为横向而配置的磁铁的可动元件，使可动元件(磁铁)相对于定子在横向往返运动。

另外，在专利文献2中公开了能够搭载于牙刷等圆筒形状的器具的圆筒型线性驱动致动器。在该致动器中，在作为可动对象的轴的外周设置柱塞，将夹住线圈的两个环状的磁铁与线圈一起套设地配置于该柱塞的外周。而且，对线圈通电来使柱塞自身励磁而作为电磁铁发挥功能，使轴在轴向移动。

另外，作为使可动体往返直线运动的构造，已知在专利文献3中公开的振动器。在该振动器中，在由基板支撑的线圈中，将可沿线圈的轴芯方向振动的振动体相对地设置。在振动体中，在圆环状的锭子的中央配置磁铁，通过以包围磁铁的方式配置的板簧，使磁铁以能够沿线圈的轴芯方向位移的方式支撑在锭子上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-160134号公报

专利文献2：日本特许第3475949号公报

专利文献3：日本特开2013-233537号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，专利文献1使作为可动部的可动元件(磁铁)相对于定子在横向往返运动。利用该构造，在搭载到电动牙刷等圆筒形状的器具时，由于可动元件可动，所以需要确保定子以及可动元件所排列的空间、以及与该空间正交的横向的空间，难以实现产品的小型化。另外，在专利文献2中，虽然能够搭载到圆筒形状的器具，但是由于使用多个磁铁，所以部件件数变多，导致可装配性的降低或成本的提高。另外，在专利文献3中，由于没有支撑移动体(可动部)的轴，且是振动器自身振动的结构，所以安装适用于圆筒状的电动理发美容器具时所需要的剃刀的刀刃或牙刷等配件，难以确保直线方向的驱动性。

本发明的目的在于，提供能够以简易的结构实现小型化、能够在实现可装配性的提高以及成本的低廉化、同时实现稳定的直线往返运动的线性致动器、电动刷、电动切削机以及电动充气泵。

解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明采用以下结构，一种线性致动器包括：电磁铁，具有线圈，并在线圈缠绕轴方向上的端部具有端面；以及磁铁，在所述线圈的所述线圈缠绕轴方向上与所述电磁铁的所述端面彼此隔开并相对而配置，且具有在所述线圈缠绕轴方向上被单极磁化的端面，该线性致动器包括：可动体，具有所述电磁铁和所述磁铁中的一者，并具有在所述线圈缠绕轴方向上延伸的输出轴；固定体，具有所述电磁铁和所述磁铁中的另一者；弹性体，沿所述线圈缠绕轴方向而配置，且在所述线圈缠绕轴方向上弹性变形，从而在所述线圈缠绕轴方向上往返移动自如地支撑所述可动体；以及交流电供给部，其向所述线圈供给频率与所述可动体的谐振频率大致相等的交流电，所述弹性体通过在所述线圈缠绕轴方向上的所述弹性体的两端部而固定在所述固定体和所述可动体上，从而在所述电磁铁的端面和所述磁铁的端面之间形成气隙。

本发明的电动刷、电动切削机、电动充气泵中的任意一个形态采用具备上述结构的致动器的结构。

发明效果

根据本发明，将电磁铁的线圈、和线圈缠绕轴为磁化方向的磁铁在线圈缠绕轴方向上相对配置，利用在线圈缠绕轴方向上彼此离开的两端部分别固定的弹性体，将可动体在线圈缠绕轴方向上往返移动自如地支撑于固定体。由此，能够以简易的结构实现小型化，能够在实现可装配性的提高以及成本的低廉化，同时实现稳定的直线往返运动。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的线性致动器的外观图，

图2是本发明的实施方式1的线性致动器的分解立体图，

图3是表示本发明的实施方式1的线性致动器的主要部分结构的概略剖面图，

图4是表示本发明的实施方式1的线性致动器的磁路的俯视剖面图，

图5A和图5B是表示在本发明的实施方式1的致动器中从交流电供给部向线圈供给的交流电的周期的图，

图6是供本发明的实施方式2的线性致动器的说明的图，

图7是供本发明的实施方式3的线性致动器的说明的图，

图8是表示本发明的实施方式4的线性致动器的外观图，

图9是本发明的实施方式4的线性致动器的分解立体图，

图10是表示本发明的实施方式4的线性致动器的主要部分结构的概略剖面图，

图11是表示本发明的实施方式5的线性致动器的外观图，

图12是本发明的实施方式5的线性致动器的分解立体图，

图13是表示本发明的实施方式5的线性致动器的主要部分结构的概略剖面图，

图14是表示本发明的实施方式6的线性致动器的外观图，

图15是本发明的实施方式6的线性致动器的分解立体图，

图16是表示本发明的实施方式6的线性致动器的主要部分结构的概略剖面图，

图17是表示本发明的实施方式7的线性致动器中的主要部分结构的概略剖面图，

图18是表示本发明的实施方式7的线性致动器的磁铁的立体图，

图19是表示具备本发明的实施方式的线性致动器的电动牙刷的立体图，

图20是表示同电动牙刷的主要部分结构的概略剖面图，

图21是表示具备本发明的实施方式的线性致动器的电动切削机的立体图，

图22是表示该电动切削机的主要部分结构的概略剖面图，

图23是表示具备本发明的实施方式的线性致动器的电动充气泵的立体图，以及

图24是表示该电动充气泵的主要部分结构的概略剖面图。

符号说明

10、10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G 线性致动器

20、20C、20D、20E 电磁铁

21 线圈

23、23D 线圈架

24E 芯

25、25E 主体芯

26、27E 板芯

26C 圆盘芯

26E 筒状芯

28 磁性壳体

29 正面芯部

30、30A 磁铁

32 相对面

40、40A、40B、40C、40D、40E 固定体

41 基板

41a 正面板部

41b、41c 侧面板部

44、44D、44 E轴承

46、48 弹簧承托部

47、47E 壳体

50、50A、50B、50C、50D、50E 可动体

52、52D 轭部

54、54E 可动侧弹簧承托部

55、525 板轭部

56 固定板部

57 杯状磁性体

58 轴固定部

60、60D、60E 输出轴

61 凸缘

62 轴部

70、70D、70E 弹性体

71、71D、71E 一端部

72、72D、72E 另一端部

80 交流电供给部

252、252E 主体芯的端面

301 分割磁铁

471 盖部

472 隔片

474 可动侧弹簧承托部

476 固定侧弹簧承托部

521 轭部底面部

522 轭部周壁部

CG 中心侧气隙(空隙)

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的线性致动器的外观图，图2是该线性致动器的分解立体图。

图1和图2所示的线性致动器10具有固定体40、具备输出轴60的可动体50、以及将可动体50在输出轴60的轴(CL)方向可自由运动地支撑于固定体40的弹性体70。

在图1和图2所示的线性致动器10中，可动体50由于来自交流电供给部80的电力供给，而相对于固定体40在轴CL方向上往返运动(往返运动)，伴随于此，输出轴60在轴CL方向上往返运动(图1中箭头所示)而输出到外部。

图3是表示该线性致动器的主要部分结构的概略剖面图。

如图2和图3所示，线性致动器10具备：具有线圈21的电磁铁20、以及磁铁30。磁铁30在线圈21的线圈缠绕轴(与输出轴60的轴CL相当)方向上与线圈21相对而配置，在线圈21的线圈缠绕轴方向上被单极磁化。

在图2和图3所示的线性致动器10中，将电磁铁20设于固定体40侧，将磁铁30设于可动体50侧。

固定体40具有电磁铁20、基板41、轴承44以及弹簧承托部46。

电磁铁20具有线圈21、线圈架23以及主体芯25，主体芯25与板芯26一体地接合。

线圈架23是非磁性体，在圆筒状的躯干的两端部具有凸缘，以线圈21的缠绕轴(由于与轴CL相当，以下，也称为线圈缠绕轴CL)为线圈架23的中心轴，将线圈21缠绕于躯干的外周。被线圈21缠绕的线圈架23作为整体形成为圆筒状。

线圈21的线圈绕组与未图示的基板连接，通过基板与外部端子连接。从交流电供给部80通过外部端子将交流电电源(交流电压)供给到线圈21。

主体芯25是磁性体，其在轴向延伸而内嵌于线圈架23的躯干内。主体芯25成为圆筒形状，在此，具有与线圈架23的轴向长度同样的长度。在主体芯25的内部安装有被输出轴60自由移动地插通的轴承44。

被线圈21缠绕的线圈架23和主体芯25一起贴紧板芯26。板芯26是磁性体，作为与主体芯25一体化的固定侧的剖面T字状的芯而发挥功能。线圈21、线圈架23以及主体芯25与板芯26一起固定在基板41上。

基板41与线圈缠绕轴CL正交，具有：被输出轴60松动地插入的正面板部41a；以及从正面板部41a的分开而平行的端边部沿线圈缠绕轴CL延伸并包围电磁铁20和磁铁30的侧面板部41b、41c。

基板41由铝等非磁性体形成，由正面板部41a和侧面板部41b、41c形成为剖面U字状。对于基板41，在正面板部41a的背面(后侧的面)侧通过板芯26将线圈21、线圈架23以及主体芯25固定，成为以侧面板部41b、41c夹着它们的方式将其覆盖的形状。

在侧面板部41b、41c的与接合正面板部41a的端边部相反的一侧的端边部(后侧端部)，架设有承托支撑配置在基板41内的可动体50的弹性体(螺旋弹簧)70的弹簧承托部46。

弹簧承托部46配置为与正面板部41a平行，被牢固地用螺栓固定于侧面板部41b、41c的端边部(后侧端部)。由此，基板41和弹簧承托部46形成有矩形框状的致动器框架，该致动器框架在内部容纳了具有电磁铁20和磁铁30的磁路。

可动体50具有磁铁30、输出轴60、轭部52、在可动侧承托弹性体(弹簧)的可动侧承托部54以及固定板部56。

磁铁30成为在线圈缠绕轴CL方向上具有厚度的圆环状，在其厚度方向上被磁化。也就是，磁铁30配置为使磁化方向与线圈缠绕轴CL方向一致。磁铁30在与电磁铁20(具体为主体芯25)之间隔着规定间隔(中心侧气隙CG)而配置。在此，磁铁30固定于向电磁铁20侧开口的杯状的轭部52内的轭部底面部521。磁铁30例如也可以适用钕磁铁(钕烧结磁铁或钕粘结磁铁)。如果适用钕磁铁，则即使小型的也能够提高能量转换效率，可以实现致动器10自身的小型化。

轭部52是磁性体，通过深拉加工形成为杯状。具体而言，从将磁铁30固定的轭部底面部521的外周形成有向电磁铁20侧突出的轭部周壁部522。将该轭部周壁部522以可以在线圈缠绕轴CL方向上移动的方式套设于电磁铁20的线圈21的外周侧。轭部周壁部522的开口缘部在线圈21的外周侧与板芯26的外缘部261隔着规定间隔(外侧气隙SG)而相对。

轭部52与内部的磁铁30、电磁铁20(主要是在线圈架23上缠绕的线圈21、主体芯25、板芯26等)一起构成磁路。

对于轭部52，在轭部底面部521的后端面固定有外径与轭部底面部521大致相同的固定板部56，通过该固定板部56将可动侧承托部54固定于轭部52。在此，利用螺丝等紧固部件542将可动侧承托部54固定于固定板部56。

在致动器10中，沿线圈缠绕轴(输出轴60的轴)CL，以线圈缠绕轴CL为中心，安装这些磁铁30、轭部底面部521、固定板部56以及可动侧承托部54。另外，在磁铁30、轭部底面部521以及固定板部56的中央部配置线圈缠绕轴CL上的输出轴60。

通过利用固定板部56和可动侧承托部54在线圈缠绕轴CL方向上将输出轴60的一端部(后端部)的凸缘61夹住，从而将输出轴60与可动体50一体地设置，并沿线圈缠绕轴CL而配置。从凸缘61延伸的轴部62插通固定板部56、轭部底面部521以及磁铁30，并插入到轭部52内的固定体40侧的轴承44。由此，轴部62的自由端、也就是输出轴60的另一端部从基板41的正面板部41a突出。

弹性体70沿线圈缠绕轴CL方向介设于可动侧承托部54、与固定体40侧的弹簧承托部46之间。

弹性体70通过在线圈缠绕轴CL方向上弹性变形，而在使在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部向相互接近或远离的方向(接近或远离的方向)位移。由此，可动侧承托部54和固定体40侧的弹簧承托部46能够利用弹性体70的变形沿线圈缠绕轴CL在接近或远离的方向上移动。

对于该弹性体70的中心轴、线圈21的线圈缠绕轴、输出轴60的轴以及磁铁30的中心轴，作为轴CL而一致或者大致一致。在此，以使各轴位于同一轴线上的方式配置弹性体70、线圈21、线圈架23、输出轴60以及磁铁30等。

在此，弹性体70由螺旋弹簧构成，配置为使其线圈缠绕轴即中心轴与线圈缠绕轴CL一致。

将弹性体70利用在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部71、72分别固定于可动侧承托部54和弹簧承托部46。由此，弹性体70从固定体40的后端侧在线圈缠绕轴CL方向上以悬臂状态支撑可动体50。

另外在常态时(非驱动时)，弹性体70以使可动体50相对于固定体40形成中心侧气隙CG和外侧气隙SG的方式，支撑可动体50。这些气隙CG、SG是使可动体50能够在线圈缠绕轴CL方向上往返运动的间隔。由此，在线性致动器10中，在非驱动时，即使由于磁铁30，在磁铁30与主体芯25之间产生吸引力，利用弹性体70，也可以在可动体50与固定体40之间确保一定的气隙CG、SG。

弹性体(螺旋弹簧)70能够针对磁铁30的移动方向得到固定的弹簧常数K_sp[N/m]，通过向磁路的线圈21供给交流电源，而使可动体50在固定体40的致动器框架内在旋转轴60的线圈缠绕轴CL方向上往返运动。弹性体70能够调整线性致动器10中的谐振频率。

在本实施方式的线性致动器10中，在设可动体50的质量为m[Kg]、弹性体70中的线圈缠绕轴方向的弹簧常数为K_sp的情况下，可动体50以利用下述式(1)计算的谐振频率f₀[Hz]相对于固定体40振动。

f₀：谐振频率[Hz]

本实施方式1的线性致动器10中，由交流电供给部80向线圈21供给与可动体50的谐振频率f₀[Hz]大致相等的频率的交流电。由此，可动体50以谐振状态进行驱动，能够在稳态状态下进行低功耗的驱动，增大输出，实现能量效率的提高。

本发明的线性致动器10中的可动体50成为借助于弹性体70由固定体40以弹簧质量系统构造所支撑的状态。由此，若向线圈21供给频率与可动体50的谐振频率f₀[Hz]相等的交流电，则以谐振状态驱动可动体50。向可动体50的输出轴60传递这时产生的轴向的往返运动。

线性致动器10基于下述式(2)所示的运动方程式以及下述式(3)所示的电路方程式进行驱动。

m：质量[Kg]

x(t)：位移[m]

t：时间[sec]

Kf：推力常数[N/A]

i(t)：电流[A]

Ksp：弹簧常数[N/m]

D：衰减系数[N/(m/s)]

e(t)：电压[V]

R：电阻[Ω]

L：电感[H]

Kt：反电动势常数[V/(m/s)]

此外，可以在满足式(2)的范围内适当改变线性致动器10中的可动体50的质量m[Kg]、位移x(t)[m]、推力常数Kf[N/A]、电流i(t)[A]、弹簧常数K_sp[N/m]以及衰减系数D[N/(m/s)]等。另外，可以在满足式(3)的范围内适当改变电压e(t)[V]、电阻R[Ω]、电感L[H]以及反电动势常数K_t[V/(m/s)]。

在线性致动器10中，在非驱动时(未对线圈21通电的情况下)，从磁铁30产生的磁通成为在中心侧气隙CG、主体芯25通过，在外侧气隙SG、轭部52通过，与磁铁30的相反的一极连接的磁路。而且，若在线圈21中流过电流，则线圈21与主体芯25作为电磁铁而工作，与在轴向上相对的磁铁30之间产生吸引力或排斥力。这时，由于，由弹性体70在输出轴60的轴(线圈缠绕轴CL)方向上支撑可动体50，且由轴承44对输出轴60进行轴支撑，从而可动体50进行轴向直线运动。并且，通过对线圈21外加交流电压，而能够进行直线往返运动。

接着，与磁路中的磁通的流动一起，说明线性致动器10的详细动作。

图4是表示所述线性致动器10的磁路的俯视剖面图。另外，图5A和图5B是表示在本实施方式的线性致动器10中从交流电供给部通过未图示的基板向固定体40的线圈21供给的交流电的周期的图。此外，在线圈21中流动的交流电既可以是图5A所示的频率f₀的脉冲波，也可以是图5B所示的频率f₀的正弦波。

在图4所示的线性致动器10中，若对线圈21供给交流电源(例如，图5A和图5B所示的时间点t1的正向电流的供给)，则由线圈21对主体芯25励磁。在此，在主体芯25的端面252与磁铁30的相对面32之间(中心侧气隙CG)产生从主体芯25向磁铁30的磁通的流动。例如，若以箭头J表示在这时产生的磁通的流动，则磁通J从主体芯25流动到磁铁30，从磁铁30流动到轭部底面部521、轭部周壁部522。

以主体芯25的端面252成为与相对的磁铁30的相对面32相同极性(S极)的方式，在线圈21中流过电流。这时，由于与主体芯25的端面(S极)同极，所以与其相对的磁铁30的S极面与其相互排斥。另外，具备磁铁30的可动体50的轭部周壁部522的开口缘部523成为N极，相对的板芯26的外缘部261是N极。由此，在可动体50的磁铁30以及轭部周壁部522的开口缘部523，各自分别与固定体40的主体芯25以及板芯26的外缘部261相互排斥，而以从主体芯25以及板芯26的外缘部离开的方式(推力A方向)移动。也就是，磁铁30(可动体50)相对于主体芯25的端面252(固定体40)，抵抗弹性体70的作用力，而移动至在推力A方向上远离图4所示的位置的位置。

接着，在图5A和图5B的时间点t2，在切换电流的朝向时，可动体50利用弹性体70的恢复力向基准位置(图4所示的位置)移动，在图5A和图5B的时间点t3，从交流电供给部(交流电源)80(图1以及图2参照)向线圈21供给反向的电流。于是，在可动体50位于基准位置的状态下，对于主体芯25，与磁铁30相对的端面252成为N极，板芯26侧的端面成为S极。于是，磁通J的流动成为与图4所示的朝向相反的朝向。也就是，从磁铁30的相对面S极向主体芯25流动，按板芯26、板芯26的外缘部261、轭部周壁部522、轭部底面部521、磁铁30的顺序流动。由此，主体芯25的成为N极的端面252吸引与其相对的磁铁30的作为S极的相对面32。同时，板芯26的外缘部261由于成为S极，所以吸引作为N极的轭部周壁部522的开口缘部523。由此，在可动体50的磁铁30以及轭部周壁部522的开口缘部523，各自分别与固定体40的主体芯25以及板芯26的外缘部261相互吸引，而以接近主体芯25以及板芯26的外缘部261的方式移动。具体而言，位于图4所示的基准位置的磁铁30以及轭部周壁部522的开口缘部523比基准位置向靠推力-A方向移动，移动至接近端面252以及板芯26的外周缘部261侧的位置。

然后，在如图5A和图5B的时间点t4所示那样切换电流的朝向，可动体50返回到基准位置时，在图5A和图5B所示的时间点t5供给正向的电流。这是一个周期的动作，通过重复这样的动作，可动体50的磁铁30，以在与非驱动状态相同的状态的图4的状态、也就是由弹性体70保持的状态下的位置为基准，重复向线圈缠绕轴CL方向即推力A、―A方向这两方向的移动。由此，输出轴60借助于磁铁30，而向输出轴60的轴向、也就是线圈缠绕轴CL进行往返运动。

这样，根据本实施方式，在线圈缠绕轴CL方向上与固定体40的电磁铁的线圈21相对地配置了可动体50的磁铁30。在线圈缠绕轴CL方向上将磁铁30单极磁化，可动体50还具备在线圈缠绕轴CL方向上延伸的输出轴60。另外，利用弹性体70将可动体50在线圈缠绕轴CL方向上往返移动自如地支撑于固定体40。弹性体70沿线圈缠绕轴CL方向而配置，且在线圈缠绕轴CL方向上变形，利用在线圈缠绕轴方向上彼此离开的两端部71、72固定于固定体40和可动体50。而且，通过从交流电供给部80向线圈21供给频率与可动体50的谐振频率大致相等的交流电，使可动体50利用上述的磁路以高输出在输出轴60的轴(线圈缠绕轴CL)方向上往返运动。

由此，在线性致动器10中，固定体40和相对于固定体40的电磁铁的线圈21在线圈缠绕轴CL方向上排列的可动体50的磁铁30，由弹性体70分别固定于在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部71、72。也就是，在线性致动器10中，构成为将磁铁30、电磁铁(线圈21)、弹性体70沿输出轴60的往返运动方向即线圈缠绕轴方向配置。在线性致动器10中，将磁铁30、电磁铁(线圈21)以及弹性体70沿线圈缠绕轴方向排列而配置。

由此，能够整体地设为直线的形状，能够实现以简易的结构得到高输出的、小型化的线性致动器10。另外，由于使用单一的单极的磁铁30，因此能够减少部件件数，能够在实现可装配性的提高、以及成本的低廉化的同时，实现稳定的直线往返运动。

另外，可动体50的输出轴60在线圈缠绕轴CL方向上自由移动地插通，在固定体40的电磁铁20中配置于线圈架23内的作为磁性体的主体芯25内的轴承44。由此，即使如在落下时施加的冲击等那样施加了意外的外力的情况下，也不会使输出轴60弯曲，而能够以可直线驱动的方式支撑输出轴60。

另外，通过对弹性体70适用螺旋弹簧，从而，即使在产生较大的驱动位移的情况下，也能够作为线性弹簧而发挥功能，能够相对于可动体50进行稳定的直线往返运动。另外，由于在弹性体70中产生的应力在螺旋弹簧整体分散，所以能够提高可靠性。

另外，在磁路中构成为，将具有磁铁30的可动体50侧的轭部52，在固定体40中的具备线圈21的电磁铁20侧开口，以套设在线圈21外的方式配置。由此，能够不浪费地利用由磁铁30产生的磁通，能够提高能量转换效率。另外，构成为以包在电磁铁20的外周的方式配置轭部52的轭部周壁部522，因此能够实现致动器的小型化。另外，由于将线圈21设置于固定体40，所以能够易于将线圈21的股线的引出线拉出，实现了可装配性的提高。

(实施方式2)

图6是表示本发明的实施方式2的线性致动器10A的磁路的俯视剖面图。

图6所示的线性致动器10A具有与对应于图1～图4所示的实施方式1的线性致动器10同样的基本结构。与线性致动器10相比，线性致动器10A的作为磁路的一部分的可动体50侧的轭部(在线性致动器10中为轭部52)的形状不同。此外，除了该不同的结构，固定体40侧的芯(线性致动器10的板芯26)的形状也不同。对于其他的结构，由于其功能、形状都与线性致动器10同样，因此对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。

图6所示的线性致动器10A包括：具有电磁铁20A和未图示的致动器框架(图2、图3所示的基板41以及弹簧承托部46)的固定体40A以及具备输出轴60的可动体50A。与线性致动器10同样地，利用弹性体70(参照图1～图3)，将可动体50A在输出轴60的轴(线圈缠绕轴CL)方向上可自由运动地支撑在固定体40A的致动器框架。

在线性致动器10A中，构成为，代替线性致动器10的构成中的杯状的轭部52，而适用作为磁性体的板状的板轭部55，代替板芯26利用将板芯26作为底板的杯状的磁性体即磁性壳体28进行覆盖。利用该结构，成为图6所示的磁通的流动，磁路与线性致动器10的同样，通过同样地发挥作用，输出轴60在线圈缠绕轴CL方向(推力A、-A方向)上进行直线往返运动。

还能够实现如下情况：将线性致动器10A构成为例如使磁性壳体28作为线性致动器10的结构中的轭部52，使板轭部55作为线性致动器10的构成中的板芯26。由此，可动体50A利用来自交流电供给部80的电力供给而相对于固定体40A在线圈缠绕轴CL方向上往返运动，伴随于此，使输出轴60在线圈缠绕轴CL方向上往返运动，并向外部输出。

根据该结构，与线性致动器10相比，由于将作为线性致动器10中的可动体50的一部分的轭部52从杯状改为板状的板轭部55，所以能够使由弹性体70支撑的可动体50A的重量轻量化。

由此，在线性致动器10A中，能够提高配置在可动体50A的周边的周边部件的设计自由度，并且能够提高谐振频率。并且，由于能够实现可动体50A的轻量化，所以能够降低驱动可动体50A所需的能量。另外，在磁性壳体28中向可动体50A侧开口的筒状部的开口缘部281成为如下构造：当可动体50A在线圈缠绕轴CL方向上直线往返运动时与板轭部55的外缘部抵接那样的硬件停止构造。由此，固定于板轭部55的磁铁30自身不与电磁铁20A抵接。此外，基于其他的具有与实施方式1的构成要素相同功能的构成要素的效果，由于与实施方式1同样而省略说明。此外，对于其他各实施方式的线性致动器10、10B～10D，硬件停止构造也可以适用于同样的部位。

(实施方式3)

图7是表示本发明的实施方式3的线性致动器10B的磁路的俯视剖面图。

线性致动器10B具有与对应于图1～4所示的实施方式1的线性致动器10同样的基本结构。与线性致动器10相比，线性致动器10B的作为磁路的一部分的可动体50侧的轭部(致动器10中是轭部52)的形状、以及固定体40侧的芯(致动器10中是板芯26)的形状不同。对于其他的结构，由于其功能、形状都与线性致动器10同样，因此对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。

图7所示的线性致动器10B包括：具有电磁铁20B和未图示的致动器框架(图2、图3所示的基板41以及弹簧承托部46)的固定体40B；以及具备输出轴60的可动体50B。利用弹性体70(参照图1～图3)，将可动体50B在输出轴60的轴(线圈缠绕轴CL)方向上可自由运动地支撑在固定体40B。

在线性致动器10B中，构成为将线性致动器10的结构中的杯状(有底筒状)的轭部52和板芯26替换为同样地形成的杯状磁性体57。

即，将被线圈21缠绕的线圈架23以套设于在杯状磁性体57的底板的中央部突设的主体芯25外的方式容纳于杯状磁性体57内，来将线性致动器10B中的电磁铁20B固定。在杯状磁性体57的底板形成有与内嵌于主体芯25内的轴承44连通，且由输出轴60插入的孔部。此外，该杯状磁性体57与主体芯25一起作为在内部配置了线圈21的剖面E字状的芯而发挥功能。作为线性致动器10B的磁路，成为图7所示的磁通的流路，与线性致动器10同样，通过同样地作用，输出轴60在线圈缠绕轴CL方向(推力A、-A方向)上进行直线往返运动。

根据该结构，在线性致动器10B中，对在可动体50B侧将磁铁30固定的轭部、和在固定体40B侧构成电磁铁20B的芯部分使用了相同形状的部件(杯状磁性体57)。由此，不用对轭部以及芯部分使用不同的部件，从而能够实现成本的降低。此外，基于其他的具有与实施方式1的构成要素相同功能的构成要素的效果，由于与实施方式1相同而省略说明。

(实施方式4)

图8是表示本发明的实施方式4的线性致动器10C的外观图，图9是该线性致动器10C的分解立体图。另外，图10是表示该线性致动器10C的主要部分结构的概略剖面图。

此外，该线性致动器10C具有与对应图1～4所示的实施方式1的线性致动器10同样的基本结构，因此对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。

图8～图10所示的线性致动器10C是以在线性致动器10的构成中利用固定体40的基板41部分将线性致动器10整体覆盖的方式构成的致动器。

该线性致动器10C构成为，具备圆筒状的壳体47，来代替线性致动器10的构成中的基板41，利用该壳体47对与线性致动器10同样的磁路进行覆盖。

即，线性致动器10C包括：具有线圈21的电磁铁20；以及在线圈21的线圈缠绕轴CL(与输出轴60的轴相当)方向上与线圈21相对而配置、且在线圈缠绕轴CL方向上被单极磁化的磁铁30。将磁铁30设于与可动体50同样构成的可动体50C，以在与电磁铁20C的线圈21隔开中心侧气隙CG的状态下彼此相对的方式，通过弹性体(螺旋弹簧)70将磁铁30支撑于固定体40C。

由圆盘状的圆盘芯26C和固定于圆盘芯26C的主体芯25构成由磁性体构成的芯，通过在主体芯25的外周套设线圈架23，并在该线圈架23的外周缠绕线圈21来构成电磁铁20C。

通过将电磁铁20C的圆盘芯26C安装于在正面侧开口的壳体47的开口缘部，而堵住壳体47，来构成固定体40C。

壳体47由铝等非磁性体形成为有底筒状，在其内部配置了可动体50C以及弹性体70。在壳体47的底板(与后端部相当)的中央形成有开口，通过从外部向该底板的开口安装的螺丝49将弹簧承托48固定，该弹簧承托48承托，在线圈缠绕轴CL方向上的一端部71将可动体50固定的弹性体70的另一端部72。

弹簧承托部48具有与致动器10的弹簧承托件同样的功能，承托并固定作为弹性体70的螺旋弹簧的端部。

通过该结构，在壳体47内，在由轭部52的周壁部包围固定体40C的电磁铁20C的线圈21的外周的状态下，通过弹性体70将可动体50C在线圈缠绕轴方向(箭头A、―A方向)上自由往返移动地支撑。除了与线性致动器10同样的作用效果以外，该线性致动器10C由于以圆筒状的壳体47覆盖包含磁路的线性致动器10C内部，所以垃圾等无用物难以侵入到内部，实现了可靠性的提高。另外，若将壳体47设为金属，则会应对噪声。并且，若用磁性体形成壳体47，则能够实现泄漏磁通的降低。

(实施方式5)

图11是表示本发明的实施方式5的线性致动器10D的外观图，图12是该线性致动器10D的分解立体图，图13是表示该线性致动器10D的主要部分结构的概略剖面图。

此外，该线性致动器10D具有与对应图1～图4所示的实施方式1的线性致动器10同样的基本结构、特别是磁路，因此对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。

图11和图12所示的线性致动器10D包括：具有线圈21的电磁铁20D；以及在线圈21的线圈缠绕轴CL方向上与线圈21相对而配置、且在线圈缠绕轴方向上单极磁化的磁铁30。

在此，磁铁30固定于杯状的轭部52D的内侧的底面，与该轭部52D、输出轴60D、固定输出轴60D的轴固定部58一起设于可动体50D。另一方面，具有线圈21的电磁铁20D设于固定体40D。而且，将可动体50D的磁铁30，以在与固定体40的电磁铁20C的线圈21隔开了中心侧气隙CG的状态下彼此相对的方式，可在线圈21的线圈缠绕轴CL方向上往返运动地通过弹性体(螺旋弹簧)70支撑在固定体40D上。

固定体40D包括：电磁铁20D；轴承44D；以及固定于电磁铁20D的线圈缠绕轴CL的一端侧、并由输出轴60D通过轴承44D可自由移动地插通的正面芯部29。

电磁铁20D与实施方式1同样地具有从交流电供给部80(参照图12)供给交流电的线圈21以及被线圈21缠绕的线圈架23D。该线圈架23D在外周缠绕了线圈21的筒状的主体的一方的开口缘设置有凸缘231。利用该凸缘231固定于正面芯部29。

正面芯部29在此是磁性体，形成为板状，与线圈21、轭部52D、磁铁30一起构成磁路。

正面芯部29与输出轴60D的轴(与线圈缠绕轴CL相当)正交地配置，在中央部，使输出轴60D插通，并使其前端部向外部突出。此外，输出轴60D从可动体50D的轴固定部58向轭部52D内突出，在磁铁30以及线圈架23D内的轴承44D插通。

在正面芯部29，在配置于线圈21的外周的轭部周壁部522的外周侧，与轴固定部58的台阶部581相对地设有台阶部292，在正面芯部29的台阶292部、与轴固定部58的台阶部581之间介设有配置在轭部周壁部522的外周侧的弹性体70D。

弹性体70D的在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部中的一端部71D(参照图11)固定于该台阶部292，弹性体70D的在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部中的另一端部72D固定于轴固定部58的台阶部581。

在该线性致动器10D中，利用配置于磁路的外周侧的弹性体70D在线圈缠绕轴CL的另一方侧的端部72D相对于固定体40D而支撑可动体50D。

弹性体70D是螺旋弹簧，其内径比以在线圈21的外周侧在线圈缠绕轴CL方向上自由移动的方式配置的轭部52D的外径大。在弹性体70D内部、也就是螺旋弹簧的内侧配置了线圈21和以在线圈21的外周侧在线圈缠绕轴CL方向上自由移动的方式配置的轭部52D(轭部周壁部522)。

线圈架23D是非磁性体，在圆筒状的躯干的两端部具有凸缘，在躯干的外周，以线圈21的缠绕轴为线圈架23D的中心轴而缠绕了线圈21。此外，在线圈架23D的两凸缘中，使与正面芯部29接合的凸缘的一方的外径更大。

线圈21的线圈绕组与未图示的基板连接，通过基板与外部端子连接。交流电供给部80(参照图12)通过外部端子与线圈21连接。

在线性致动器10D中，在可动体50D的轭部52D的外周侧，相对于固定体40D可在线圈缠绕轴CL方向上往返运动地，通过沿线圈缠绕轴CL而配置的弹性体70D，来支撑可动体50D。

根据本实施方式，作为将可动体50D可直线往返运动地支撑的弹性体70D，适用螺旋弹簧，将该螺旋弹簧配置在轭部52D的外侧。由此，具有与实施方式1的致动器10同样的效果，并且能够缩短线性致动器10D自身的全长。

(实施方式6)

图14是表示本发明的实施方式6的线性致动器10E的外观图，图15是同线性致动器10E的分解立体图。另外，图16是表示该线性致动器10E的主要部分结构的概略剖面图。

此外，该线性致动器10E具有和对应于图1～图3所示的实施方式1的致动器10同样的基本构成，从而对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。

实施方式6的线性致动器10E构成为，在实施方式1的致动器10的磁路的构成中，将具备与线圈21在线圈缠绕轴CL(参照图16)方向上相对而配置的磁铁30的可动体的输出轴60E、和其轴承44E设于线圈21侧的相反侧。

即，在线性致动器10E中，与电磁铁20E的线圈21相对地，在线圈21的线圈缠绕轴CL方向上隔开了规定间隔(中心侧气隙CG)而将磁铁30可在线圈缠绕轴CL方向上移动地进行配置。此外，在线性致动器10E中，线圈21的线圈缠绕轴CL、输出轴60E的轴、磁铁30的中心轴、和弹性体70的中心轴作为轴CL而一致或者大致一致。在此，以各轴位于同一轴线上的方式配置各个部件。另外，使单极磁化方向与该轴向一致地配置磁铁30。

具体而言，线性致动器10E包括：具备电磁铁20E的固定体40E；具备磁铁30以及输出轴60E的可动体50E；以及将可动体50E在输出轴60E的轴(CL)方向上可自由运动地支撑在固定体40E的弹性体70E。

固定体40E包括电磁铁20E、圆筒状的壳体47E、芯体29E、轴承44E、以及固定侧弹簧承托部476。

壳体47E由铝等非磁性体形成，成为在圆筒部分的一方的端部形成有在中央形成有孔部的正面侧的盖部471的有盖筒状。在此，使筒状部分的开口朝向后方来配置壳体47E。

在壳体47E中圆环状的盖部471的背面配置了圆环状的隔片472，在盖部471与隔片472的中央部插入了轴承44E。在壳体47E内轴承44E与隔片472的后方，配置有在中央部分具有开口的固定侧弹簧承托部476。通过一端部71E固定于该固定侧弹簧承托部476的弹性体70E，将可动体50E配置于弹性体70E的另一端部72E侧。

在确保了壳体47E内的空间的状态下，以电磁铁20E与配置在壳体47E内的磁铁30相对配置的方式，将容纳了电磁铁20E的筒状芯26E固定于壳体47E中在后方开口的开口缘部。

电磁铁20E与实施方式1同样地构成，在作为非磁性体的线圈架23的筒状的躯干的外表面缠绕线圈21，将作为磁性体的柱状的主体芯25E插入在躯干内。

有底筒状的筒状芯26E由磁性体构成，在底面的背面侧固定磁性体的板芯27E。在筒状芯26E的内部以与电磁铁20E成为同一轴的方式，配置有电磁铁20E。

另外，电磁铁20E的主体芯25E与筒状芯26E的底部的中央部接合。由此，主体芯25E与筒状芯26E一起构成剖面E字状的芯。此外，主体芯25E的中心轴、线圈21的线圈缠绕轴与筒状芯26E的中心轴是同一轴。在图16中以线圈缠绕轴CL表示该轴。线圈21的线圈绕组与未图示的基板连接，通过基板而与外部端子连接。通过外部端子从交流电供给部80向线圈21供给交流电源(交流电压)。

筒状芯26E在将电磁铁20E安装于内部的状态下，将开口缘部固定于壳体47E的开口缘部。

筒状芯26E的电磁铁20E的一端面252E与壳体47E内面对，该一端面252E以与配置在壳体47E内的可动体50E的磁铁30隔开了规定间隔(中心侧气隙CG)的方式，与可动体50E的磁铁30相对。

磁铁30固定于与线圈缠绕轴正交而配置的作为磁性体的圆盘状的板轭部525的一面。在板轭部525的与固定有磁铁30的面相反的面，固定有可动侧弹簧承托部54E，该可动侧弹簧承托部54E与固定侧弹簧承托部476相对而配置，且通过弹性体70与固定侧弹簧承托部476接合。

可动侧弹簧承托部54E与固定侧弹簧承托部476一起形成为剖面凸状，通过将各自的凸部分从作为弹性体70E的螺旋弹簧的两端插入到内部，从而以使彼此的轴一致的方式，进行定位而固定。

在该可动侧弹簧承托部54E的中央向作为弹性体70E的螺旋弹簧的一端部71E侧突起设置有输出轴60E，该输出轴60E在弹性体70E内插通，通过固定侧弹簧承托部476、轴承44E而向盖部471的外侧延伸出。

该结构中，若从交流供给部80(参照图15)向线圈21供给交流电源，则构成一方的端面252E的主体芯25E的一端面被励磁而具有极性，与相对的磁铁30排斥、或吸引磁铁30。

而且，与实施方式1同样地，利用从与致动器10同样的交流电供给部80向线圈21的电力供给，可动体50E相对于固定体40E在轴CL方向上往返运动，伴随于此，输出轴60E在轴CL方向(推力A、-A方向)上往返运动，将该运动向外部输出。根据该结构，能够得到与实施方式1的线性致动器10同样的效果，并且与线性致动器10相比，在线性致动器10E内，能够使用磁路中输出轴60E和轴承44E所占有的空间。由此，线性致动器10E中，能够提高能量转换效率，实现小型化。

(实施方式7)

图17是表示本发明的实施方式7的线性致动器中的主要部分结构的概略剖面图，图18是表示本发明的实施方式7的线性致动器的磁铁的立体图。和与图1～4所示的实施方式1对应的线性致动器10相比，图17所示的线性致动器10F中具备磁铁30A来代替磁铁30的构成不同，除了该构成以外是同样的构成。由此，对相同的构成要素标以相同的符号，并省略其说明。即，图17所示的线性致动器10F中，与线性致动器10的结构同样，固定体40包括具有线圈21的电磁铁20。可动体50包括：在线圈21的缠绕轴CL方向上与线圈21相对、且在线圈缠绕轴CL方向被单极磁化的磁铁30A；以及在该CL方向上延伸的输出轴60。以在电磁铁20和磁铁30A之间形成中心侧气隙CG的方式，利用在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部71、72将弹性体70固定于固定体40和可动体50。可动体50利用来自交流电供给部80(省略图示)的电力供给，相对于固定体40在轴CL方向上往返运动，伴随于此，输出轴60在轴CL方向进行往返运动(箭头方向)而向外部输出。

如图18所示，该线性致动器10F中的磁铁30A由将磁铁30A分割而得到的多个分割磁铁301构成。通过利用沿着输出轴60(与线圈缠绕轴CL相当)的面将磁铁30A分割为多个，来形成分割磁铁301。分割磁铁301成为同样的形状。通过使这样同样形成的多个分割磁铁301的磁化方向相同并以输出轴60为中心而将多个分割磁铁301配置为圆周状，来构成圆环状的磁铁30A。此外，在图18中，虽然表示了由四个分割磁铁301构成磁铁30A的情况，但是不限于此，只要是两个以上则由几个分割磁铁构成都可以。

根据该线性致动器10F，能够得到与线性致动器10同样的作用效果，并且在组装磁铁30A时，不用使输出轴60插通，而能够容易地安装于轭部52。另外，由于分割磁铁301是相同形状，所以即使在以相对于轭部52的底面部521位于输出轴60的周围的方式进行组装的情况下，也仅通过使磁化方向一致地组装就能够容易地组装。此外，由该多个分割磁铁301构成的磁铁30A也可以替换实施方式2～6的线性致动器10A、10B、10C、10D、10E的磁铁30而适用。在各致动器10A、10B、10C、10D、10E中使用磁铁30A的情况下的作用效果由于与实施方式7中的磁铁30A同样，所以省略说明。

此外，实施方式2～7的各线性致动器10A～10F基于与线性致动器10同样的各式(1)、(2)、(3)进行驱动。即，在各线性致动器10A～10F中，在设有各可动体(50A～50E)的质量m[Kg]、弹性体70、70D、70E中的线圈缠绕轴方向的弹簧常数K_sp的情况下，各可动体以利用上述式(1)计算的谐振频率f₀[Hz]相对于各固定体(40A～40E)振动。各线性致动器10A～10F中，由交流电供给部80向线圈21供给频率与各可动体的谐振频率f₀[Hz]大致相等的交流电。由此，各可动体以谐振状态进行驱动，能够增大输出，效率良好地进行驱动。另外，线性致动器10A～10E基于与线性致动器10同样的上述式(2)所示的运动方程式以及上述式(3)所示的电路方程式进行驱动。

根据这些实施方式2～7的各线性致动器10A～10E，弹性体70、70D、70E沿线圈缠绕轴CL方向配置、且在线圈缠绕轴CL方向上弹性变形，而将可动体50A～50E在线圈缠绕轴CL方向上往返移动自如地支撑在固定体40A～40E。而且，以在电磁铁20、20C、20D、20E和磁铁30、30A之间形成中心侧气隙CG的方式，利用在线圈缠绕轴CL方向上彼此离开的两端部71、71D、71E、72、72D、72E将弹性体70、70D、70E固定于固定体40A～40E和可动体50A～50E。由此，利用各线性致动器10A～10F，能够以简易的结构实现小型化，能够在实现可装配性的提高、以及成本的低廉化的同时，实现稳定的直线往返运动。

此外，实施方式2～7的线性致动器10A～10F中，弹性体的中心轴、线圈21的线圈缠绕轴、输出轴的轴、磁铁30、30A的中心轴作为轴CL而一致或者大致一致。在各实施方式中，以使各轴位于同一轴线上的方式，配置弹性体、线圈、线圈架、输出轴、和磁铁等。

另外，若使轴承44、44D为磁性体，则能够不浪费地利用磁铁30产生的磁通，能够提高能量转换效率，并且，能够实现各致动器10、10A～10D的小型化。

另外，由于各实施方式中由非磁性体构成输出轴60、60D，所以在向输出轴60、60D组装时不会有不需要的吸引力产生作用。由此，能够实现可装配性的提高，并且能够不浪费地利用由磁铁30、30A产生的磁通，从而能够提高能量转换效率，能够实现各致动器的小型化。

此外，各实施方式的线性致动器10～10E中使用的磁铁30虽然分别作为一个而在图中进行了表示，但是也可以以多个作为单极的一个磁铁，与各实施方式1～6的磁铁同样地配置，而具有同样的功能。

另外，可以将这些各实施方式的线性致动器10、10A、10B、10C、10D、10E、10F分别适当地搭载于电动刷、电动切削机以及电动充气泵。

以下，作为具备各线性致动器10、10A、10B、10C、10D、10E、10F的电动刷、电动切削机以及电动充气泵的一例，说明具备线性致动器10E的主要结构的电动刷、电动切削机以及电动充气泵。

<电动牙刷的概略构成>

图19是表示具备本发明的实施方式6的线性致动器的电动牙刷的立体图，图20是表示同电动牙刷的主要部分结构的纵剖面图。

图19和图20所示的电动牙刷100A具有牙刷部105、筒状(轴状)的外壳101、配置于外壳101内的电池103以及线性致动器10E。

外壳101形成为在长度方向上延伸，在一端侧具有将牙刷部105插入的开口部102。

将从该开口部102插入的牙刷部105的基端部以在同一轴心上自由拆装的方式安装于线性致动器10E的输出轴60E。

以使输出轴60E的轴(图16所示的线圈21的缠绕轴CL)沿外壳101的长度方向的方式，将线性致动器10E配置在外壳101内。另外，在外壳101内，线性致动器10E与在输出轴60E的轴(线圈21的缠绕轴CL)方向(长度方向)上排列而配置的电池103连接。电池105是交流电供给部(省略图示)的一部分，由该交流电供给部向线性致动器10E(具体而言，是图16所示的线圈21)供给交流电。由此，线性致动器10E利用来自电池的电力使输出轴60E在箭头方向(A方向、-A方向)上可动，由此，也使牙刷部105同样地往返运动。

由此，线性致动器10E由于具有实现了小型化的构成，而能够配置于细长的轴状的外壳101内，能够使牙刷部105可动。

<电动切削机的概略构成>

图21是表示具备本发明的实施方式6的线性致动器的电动切削机的立体图，图22是表示同电动切削机的主要部分结构的纵剖面图。

图21和图22所示的电动切削机100B是对于在图19和图20所示的电动牙刷100A的构成中在输出轴60E上安装的配件，替换掉牙刷部105，而安装切削部(切削刀刃)106后的装置。即，传动切削机100B具有切削部106、筒状(轴状)的外壳101B、电池103以及线性致动器10E。

切削部106在前端形成有刀刃。外壳101B形成为在长度方向上延伸，在形成于一端侧的开口部102B内插入了切削部106的基端部。将从该开口部102插入的切削部106的基端部以在同一轴心上自由拆装的方式安装在线性致动器10E的输出轴60E。

以使输出轴60E的轴(线圈21的缠绕轴CL)沿外壳101B的长度方向的方式，将线性致动器10E配置在外壳101B内。另外，在外壳101B内，线性致动器10E与在输出轴60E的轴(线圈21的缠绕轴CL)方向(外壳101B的长度方向)上排列而配置的电池103连接。电池105是交流电供给部(省略图示)的一部分，由该交流电供给部向线性致动器10E(具体而言，图16所示的线圈21)供给交流电。由此，线性致动器10E利用来自电池的电力使输出轴60E在箭头方向(A方向、-A方向)上可动，由此，使切削部106也同样地往返运动。由此，线性致动器10E由于具有实现了小型化的构成，而能够配置于细长的轴状的外壳101B内，能够使切削部106可动。

<电动充气泵的概略构成>

图23是表示具备本发明的实施方式6的线性致动器的电动充气泵的立体图，图24是表示该电动充气泵的主要部分结构的概略剖面图。

图23和图24所示的电动充气泵100C具有线性致动器10G、以及与线性致动器10G的一端面475(输出侧的面)接合的泵单元110。

此外，在电动充气泵100C中的线性致动器10G中，在图16所示的线性致动器10E的构成中代替壳体47E而适用了，容纳可动体50E以及电磁铁20E的泵用壳体47G。其他基本的构成与线性致动器10E同样，磁路的作用效果也基本上与各线性致动器10、10A～10D、10F同样。由此，在此，对与线性致动器10E同样的构成标以相同名称、相同符号，并省略说明。线性致动器10G具有与线性致动器10E同样的磁路，具有利用该电路而在轴向上往返运动的输出轴60G。

输出轴60G配置为从泵用壳体47G的一端面475侧(隔着磁铁30的、电磁铁20E相反侧)突出，与泵单元110内的柱塞112接合。

泵单元110包括：形成有进气阀111a和排气阀111b的壳体111；在壳体111内形成泵室114的隔膜部116；以及使该隔膜部116在轴向上移动的柱塞112。此外，柱塞112固定于隔膜部116的与泵室114相反的一侧。

即，在泵单元110中，在壳体111内，隔膜部116由于与输出轴60G接合的柱塞112的输出轴60G的移动而向轴向移动。泵室114由于该隔膜部116向轴向的移动而伸缩，由此通过进气阀111a、排气阀111b进行向泵室114内外的进气、排气。即，线性致动器10G通过进行驱动而向输出轴60G的箭头方向(A方向、-A方向)往返运动，由此，通过柱塞112，将泵室114内的空气借助于进气阀111a、排气阀111b进行排气、进气。线性致动器10G由于具有实现了小型化的构成，而能够将电动充气泵100C自身的形状形成为细长的筒状体。

此外，只要不脱离本发明的精神，能够对上述本发明进行各种变更，而且本发明当然包括该改变后的内容。

工业实用性

本发明的线性致动器能够以简易的结构实现小型化，具有在实现可装配性的提高、以及成本的低廉化的同时，实现稳定的直线往返运动的效果，能够适当地适用于形状小且细长的电动刷、电动切削机或形状小的电动充气泵。

Claims

1.一种线性致动器，其包括：

电磁铁，具有线圈，并在线圈缠绕轴方向上的端部具有端面；以及

磁铁，在所述线圈的所述线圈缠绕轴方向上与所述电磁铁的所述端面彼此隔开并相对而配置，且具有在所述线圈缠绕轴方向上被单极磁化的端面，

该线性致动器包括：

可动体，具有所述电磁铁和所述磁铁中的一者，并具有在所述线圈缠绕轴方向上延伸的输出轴；

固定体，具有所述电磁铁和所述磁铁中的另一者；

弹性体，沿所述线圈缠绕轴方向而配置，且在所述线圈缠绕轴方向上弹性变形，从而在所述线圈缠绕轴方向上往返移动自如地支撑所述可动体；以及

交流电供给部，其向所述线圈供给频率与所述可动体的谐振频率大致相等的交流电，

所述弹性体通过在所述线圈缠绕轴方向上的所述弹性体的两端部而固定在所述固定体和所述可动体上，从而在所述电磁铁的端面和所述磁铁的端面之间形成气隙。

2.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述弹性体是在所述线圈缠绕轴方向上伸缩的螺旋弹簧。

3.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述可动体具有所述磁铁，

所述固定体具有所述电磁铁，

所述电磁铁具有设于所述线圈内的作为磁性体的主体芯，

在所述主体芯中设有轴承，所述可动体的输出轴在所述线圈缠绕轴方向上自由移动地插通于该轴承。

4.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述可动体具有所述磁铁以及固定所述磁铁的轭部，

所述轭部形成将所述磁铁固定于底面的有底筒状，从底面突出的筒状部向所述固定体的所述电磁铁侧开口，并从所述电磁铁的所述线圈的外周侧包围所述线圈，所述轭部配置成可在所述线圈缠绕轴方向上移动。

5.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述可动体具有所述磁铁和将所述磁铁固定于中央的圆盘状的轭部，

所述固定体具有所述电磁铁，

所述电磁铁具有设于所述线圈内的作为磁性体的主体芯，并且，所述电磁铁以使所述线圈缠绕轴方向与有底筒状芯的中心轴一致的方式安装于作为磁性体的所述有底筒状芯内，

所述主体芯一体地接合于所述有底筒状芯的内侧底面，

所述有底筒状芯被配置为开口缘部朝向所述轭部，以使所述主体芯与所述磁铁隔着所述气隙相对。

6.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述电磁铁在所述线圈内具有沿所述线圈缠绕轴方向设置的作为磁性体的主体芯，

所述固定体具有：所述电磁铁；以及作为磁性体的有底筒状芯，其形成为有底筒状，在内部配置所述电磁铁，而所述主体芯接合在底面，

所述可动体具有：所述磁铁；以及轭部，其形成为有底筒状，且将所述磁铁固定于内侧底面，

以使所述电磁铁的所述线圈缠绕轴与所述有底筒状芯的中心轴一致的方式，将所述电磁铁配置于所述有底筒状芯内，

所述有底筒状芯与所述轭部具有相同形状，且相互的开口缘部相向配置。

7.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述磁铁由钕磁铁构成。

8.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述磁铁配置成，相同形状的多个磁铁以相同的磁化方向且以输出轴为中心的圆周状。

9.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述输出轴是非磁性体。

10.根据权利要求3所述的线性致动器，其中，

所述轴承是磁性体。

11.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述固定体具有壳体，该壳体覆盖所述弹性体和所述可动体，该可动体通过所述弹性体而在所述线圈缠绕轴方向上往返移动自如地被支撑。

12.根据权利要求1所述的线性致动器，其中，

所述弹性体以包围所述固定体的所述电磁铁和所述可动体的所述磁铁的方式配置。

13.一种电动刷，具备权利要求1所述的线性致动器。

14.一种电动切削机，具备权利要求1所述的线性致动器。

15.一种电动充气泵，具备权利要求1所述的线性致动器。