CN1647350B - 振动式线性致动器 - Google Patents

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Abstract

用于根据定子与移动件之间的电磁作用，而往复驱动多个彼此平行保持在预定方向上的移动件的振动式线性致动器，具有弹簧功能的联接件联接以反相彼此往复运动的两个移动件，联接件的板簧部的非移动部被一挡块限制，该非移动部大体上不移动。即使当外力施加到彼此反相往复运动的两个移动件中的一个上时，另一移动件的运动借助联接件传递到该移动件上，于是外力所施加的移动件的振幅的减小被抑制，从而获得两个移动件的振幅平衡。此外，由于具有板簧部的组件被用作联接件，所以有可能减小该振动式线性致动器的尺寸。

Description

振动式线性致动器 
技术领域
本发明涉及一种振动式线性致动器，其用作往复式电动剃须刀的驱动源等。 
背景技术
传统上，具有不同结构的振动式线性致动器作为往复式电动剃须刀的驱动源。在日本专利申请公报上公开的传统的振动式线性致动器8-318061(第一个现有技术)中，一联接件联接两个移动件，该联接件具有弹簧功能并在移动件的往复运动方向上位移，以便即使当一外力施加于彼此反相振动的移动件的一个上时，也能防止不适振动的发生，且不会失去移动件的振动平衡。 
在该移动件分别被反相往复驱动时，当一大的负荷仅施加于移动件的一个上的时候，该移动件的振幅会突然变小。然而该联接件会将另一移动件的运动传送至该移动件上，于是就限制了施加有负荷的该移动件的振幅的减小。从而维持两个移动件的振幅平衡。 
在第一个现有技术中，卷簧被用作具有弹簧功能的联接件，于是需要一空间用于在两个移动件中设置该卷簧。从而，就产生了整个致动器的尺寸会变大的问题。 
另一方面，在日本专利申请公报中公开的另一传统的振动式线性致动器11-136921(第二现有技术)中，为了减小尺寸，板簧被用作联接件。该联接件的上端部通过螺钉固定在机壳上，其下端部分别固定在两个移动件上，从而联接两移动件。 
在此情况下，即使设置该联接件的空间相较将卷簧用作联接件的情况下的空间较小，但是联接件所起的作用相较使用卷簧情况下所起的作用变差了，因为该联接件的上端部被螺钉限定控制在机壳上，当一较大负荷施加至另一移动件上时，移动件的运动不能有效地传送至该另一个移动件上。 
发明内容
本发明用于解决现有技术的上述问题，目的在于提供一种振动式线性致动器，该致动器紧凑并可稳定地运转。 
为实现上述目的，根据本发明的一方面的振动式线性致动器包括：基座；多个移动件，其被彼此平行地保持在基座上，并在一预定方向上往复运动；一个定子，在该移动件与该定子间的电磁作用下，该定子沿该预定的方向分别往复地驱动该移动件；至少一联接件，其联接两个彼此呈反相往复运动的移动件且不与所述基座固定，且其具有相应于该移动件的往复运动而可变形的一板簧部；一挡块，其与至少一联接件的该板簧部的一非移动部接触，当该移动件彼此反相往复运动时，该非移动部不位移；并用于限制该非移动部在移动件往复运动的方向上的运动。 
借助该结构，当一外力施加于彼此反相振动的两移动件中的一个时，另一移动件的运动经由联接件传送至该移动件，于是限制了被施加负荷的移动件的振幅减小，且维持了两移动件的振幅平衡。即使具有板簧部的联接件简单地使用于第二个现有技术中，但是当该移动件彼此反相往复运动时，该联接件仍然仅在非移动部与挡块接触，所述非移动部基本不动，于是该联接件绕非移动部的旋转运动基本没有被限制。因此，运动有效地在移动件间传送。从而有可能防止不适振动的发生，而不会使该移动件的振动象第一现有技术那样而失衡。此外，与第二现有技术类似，也能够缩小振动式线性致动器的尺寸。 
附图说明
图1是根据本发明一实施例的振动式线性致动器的结构透视图。 
图2是上述振动式线性致动器结构的分解透视图。 
图3是上述振动式线性致动器联接件形状的前视图。 
图4是上述振动式线性致动器主要部件的侧视图。 
图5是上述振动式线性致动器的前视图。 
图6A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第一种变形的底视图。 
图6B是第一实施例中的挡块形状的透视图。 
图7A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第二种变形的底视图。 
图7B是第二实施例中的挡块形状的透视图。 
图8A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第三种变形的底视图。 
图8B是第三实施例中的挡块形状的透视图。 
图9A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第四种变形的底视图。 
图9B是第四实施例中的挡块形状的透视图。 
图10A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第五种变形的底视图。 
图10B是第五实施例中的联接件形状的透视图。 
图11A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第六种变形的底视图。 
图11B是第六实施例中的联接件形状的透视图。 
图12A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第七种变形的底视图。 
图12B是第七实施例中的联接件形状的透视图。 
图13A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第八种变形的底视图。 
图13B是第八实施例中的联接件形状的透视图。 
图14是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第九种变形的透视图。 
图15是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十种变形的透视图。 
图16是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十一种变形的侧视图。 
图17是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十二种变形的侧视图。 
图18是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十三种变形的侧视图。 
图19是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十四种变形的侧视图。 
图20是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十五种变形的侧视图。 
图21是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的安装过程的透视图。 
图22是上述振动式线性致动器中关于联接件的第十六变形的前视图。 
图23是上述振动式线性致动器中关于联接件的第十七变形的透视图。 
图24是上述第十七变形中的联接件形状的前视图。 
图25A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十八种变形的透视图。 
图25B是上述第十八种变形中的挡块与联接件的啮合结构的侧视图。 
图26A是上述振动式线性致动器中的挡块与联接件的啮合结构的第十九种变形的透视图。 
图26B是上述第十九种变形中的挡块与联接件的啮合结构的侧视图。 
具体实施方式
图1至5描述了本发明的第一实施例。图1是根据本发明第一实施例的振动式线性致动器结构的透视图，图2是上述振动式线性致动器结构的分解透视图。图3是联接件12结构的前视图，下文将会进一步描述。图4是围绕联接件12的主要部件结构的侧视图，图5是其前视图。 
振动式线性致动器形成为往复式电动剃须刀的驱动源，其包括定子1，一对移动件2A和2B，基座3，一对吊架9，该吊架9用于将移动件2A和2B挂在基座3上；四个联接件12，它们用于联接两个移动件2A和2B，等等。 
定子1是一电磁铁，其中一线圈7借助于树脂制成的线轴6卷绕于磁性材料铁板叠层体或磁性材料烧结件上，并通过螺钉或类似物固定于基座3上。 
每个移动件2A和2B均与磁性材料制成的轭铁5(背轭)通过夹物模压整体成形，永磁体4通过粘结剂固定于每个轭铁5上。此外，与电动剃须刀的移动刀片分别连接的连接装置22设置在移动件2A和2B的突出的L型侧片所形成的臂21的顶面上。 
基座3保持移动件2A和2B，于是不仅移动件可沿X方向往复运动，而且通过预定间隙8，永磁体4面对定子1的顶面。由此，基座3由X方向的两个横梁3A，Y方向的两个横梁3B和Z方向的四个横梁3C构成。 
每个吊架9由固定在基座3的X方向上的横梁3A的两个端部上的桥部10、板簧部9A和底端部11构成，该底端部11与设置在移动件2A和2B两底端部的第一突起23啮合。将与移动件2A和2B的第一突起23啮合的凹槽11A设置在吊架9的底端部11上。此外，当该振动式线性致动器安装在电动剃须刀或类似物的主体上时，桥部10用作固定部分。 
当移动件2A和2B的第一突起23与吊架9的底端部11上的凹槽11A啮合，且吊架9的桥部10与基座3的X方向上的两个端部分别啮合时，移动件2A和2B悬挂在基座3的X方向的横梁3A之间所形成的空间内，并因为板簧9A的弯曲而能在X方向移动。 
永磁体4在以这样的方式固定在一个移动件2A上，使得其极性(N极与S极的方向)与固定在另一移动件2B上的永磁体4的极性相反。在此情况下，当施加到定子1的电磁铁上的电流方向改变时，定子1与永磁体4间因电磁作用而产生的吸引与排斥就会反复进行。那时，移动件2A和2B随着板簧部9A的弯曲而重复着彼此的反相的往复运动(振动)，因为它们分别由吊架9悬挂，从而能够独自地在X方向移动。 
当形成定子1的线圈7是单线绕组时，施加到线圈7上的电流方向以这种方式在预定期间变化，使得原动力作用于移动件2A和2B的移动方向上以便往复驱动它们。此外，由于移动件2A和2B上的永磁体4的极性彼此相反，移动件2A和2B彼此分别具有180的振动相位差，且在移动方向(X方向)上的振动减小。 
第二突起20分别设置在移动件2A和2B的在X方向的两端部。第二突起20经吊架9的板簧部9A之间形成的大致圆形的开口9B朝着吊架9的外侧分别伸出。此外，联接件12的联接部分30分别与突出于吊架9的外侧的第二突起20啮合。联接件12用于连接移动件2A和2B，同时保持移动件的在X方向的独立的往复运动状态。 
如图3所示，联接件12具有对称配置的并大体呈较小U型的第一板簧部12L和12R，及与第一板簧部12L和12R的各个外部连接的、并大体为一较大U型的第二板簧部12B。联接部30L和30R分别形成在第一板簧部12L和12R的内前端。如图1，2和4所示，移动件2A和2B以这样的方式完全与四个联接件12连接，使得四个联接件中的两个在每侧与第二突起20联接。 
当施加到移动件2A或2B上的负荷很大，且其振幅突然变小时，这些联接件12用于通过另一移动件2B或2A的运动来限制移动件2A或2B往复运动(振动)振幅的减小。当交变电流施加到定子1的线圈7上时，两个移动件2A和2B重复彼此反相的往复运动(振动)。然而，联接件12的联接部30与设置在移动件2A和2B端部上的第二突起20分别啮合。因此，例如，当图3和5所示左侧的联接部30L向上垂直于纸张位移时，右侧的联接部30R向下垂直于纸张位移，反之亦然。 
相应于联接部30L和30R的位移，第一板簧部12L和12R，第二板簧部12B在垂直于纸张的方向弯曲。在此实施例中，由于联接件12并未固定于基座3上，因而每个联接件12能在由X方向和Y方向限定的X-Y平面内，相应于移动件2A和2B往复运动方向位移。特别是，注意第二板簧部12B，它绕图3中第二板簧部12B的标号为12A的中心部(非移动部)在X-Y平面内摆动。因此，即使当一较大负荷施加到移动件2A或2B中的一个上，且该移动件的往复运动(振动)振幅突然变小时，另一移动件2B或2A的运动被联接件12有效地传递到移动件2A或2B上，于是移动件2A或2B振幅的减小被抑制。因此，仅一个移动件2A或2B的振幅减小能被抑制，从而总能产生均衡的振幅。联接件12用作设定固有频率的弹簧，使得移动件2A和2B的固有频率恒定。 
当两个移动件2A和2B均衡地往复运动(振动)时，联接件12的中心部12A作为非移动部大致位于同样的位置上。当一个较大负荷仅施加到移 动件2A或2B的一个上时，两个移动件2A和2B的往复运动(振动)瞬时不平衡，从而移动件在X方向内移动是有可能的。因此，如图1和4所示，固定在上述吊架9的桥部10上的挡块14的沟槽14a，与例如设置在最外侧的联接件12的非移动部12A啮合，从而联接件12的非移动部12A的侧面与挡块14的沟槽14A的侧面接触。 
换言之，在此实施例中，每个联接件12实质上并未被限制，而是局部限制了非移动部12A，于是，即使当较大负荷仅施加到一个移动件2A或2B上时，联接件12的非移动部12A也不能设置在移动件2A和2B的移动方向(X方向)上。因此，这就有可能将另一移动件2B或2A的运动有效地传递到移动件2A或2B上。 
根据该实施例，由于联接件12形成为板簧形状，用于设置联接件12的所需空间变小，于是可减小振动式线性致动器的尺寸。此外，如图3和5所示，由于每个联接件12由多个大体U型的板簧部12L，12R和12B的组件构成，所以联接件的整个长度大体都能被用作板簧部。因此，用作板簧的所需长度能被调适到较小尺寸。再者，全部四个联接件12均被使用，从而它们中的两个分别与移动件2A和2B的两端部啮合，于是施加到每个联接件12上的应力变小，可延长联接件12的使用寿命。 
其后，描述挡块14的变形。在图4所示的例子中，沟槽14A设置在挡块14上，联接件12的非移动部12A与挡块14的沟槽14A啮合。在图6A和6B所示的第一种变形中，在沟槽14A的每个侧面上形成有肋状突起(接触部)40，从而联接件12的非移动部12A沿一直线与突起40相接触。根据第一变型，即使挡块14的形状变复杂，可减小联接件12与挡块14之间的摩擦力，于是负荷阻力变小。 
在图7A和7B所示的第二种变形中，挡块14的沟槽14A的每个侧面具有两个平面，该平面的中心部突出，以使得其宽度变窄(突出部用标号40A表示)。在图8A和8B所示的第三种变形中，挡块14的沟槽14A的每个侧面是圆柱形的，其中心部突出，以便使其宽度变窄(突出部用标号40B表示)。根据上述第二和第三变形，联接件12的非移动部12A沿一直线与突起40A或40B接触，于是联接件12与挡块14间的摩擦力变小，负荷阻力也能变小。此外，与第一变形比较，提高了挡块14的刚性。 
在图9A和9B所示的第四种变形中，在挡块14的沟槽14A的每个侧面上形成一半球状突起40C，于是联接件12的非移动部12A在一点上与突起40C接触。根据该第四种变形，即使用于模制挡块14的模的结构变得复杂，但联接件12与挡块14的接触区变得更小，于是可以更多地减小它们之间的摩擦力。 
在图10A和10B所示的第五种变形中，与上述第一种变形相反，在联接件12的非移动部12A的每个侧面上形成有一肋状突起41，该突起沿一直线与挡块14的沟槽14A的每个侧面接触。通过这种结构，能够获得与第一种变形相同的效果。 
图11A和11B所示的第六种变形相应于上述第二种变形。在联接件12的非移动部12A的每个侧面上形成具有两个平面的突起41A，于是突起41A沿一直线与挡块14的沟槽14A的每个侧面接触。图12A和12B所示的第七种变形相应于上述第三种变形。在联接件12的非移动部12A的每个侧面上形成一圆柱状突起41B，于是突起41B沿一直线与挡块14的沟槽14A的每个侧面接触。通过该结构，能够获得与第二和第三种变形相同的效果。 
图13A和13B所示的第八种变形相应于上述第四种变形。在联接件12的非移动部12A的每个侧面上形成一半球状突起41C，于是突起41C在一点上与挡块14的沟槽14A的每个侧面接触。通过这种结构，能够获得与第四种变形相同的效果。 
在图14所示的第九实施例中，在联接件12的非移动部12A上形成一旋转轴43，在挡块14上形成有一轴座44，于是通过轴座44与旋转轴43的啮合，联接件12被旋转支承。在图15所示的第十种变形中，联接件12的非移动部12A上形成有一轴座46，挡块14上形成有一旋转轴45，于是通过旋转轴45与轴座46的啮合，联接件12被旋转支承。根据该等实施例，即使联接件12和挡块14的形状更复杂，联接件12的运动也能更平滑。也有可能将旋转轴43和45分别与联接件12和挡块14通过模制整体成形。可替换地，也有可能，旋转轴43与45分别由金属制成，它们可装配到由树脂制成的联接件12或挡块14上，或与其通过夹物模压而整体成形。 
在上述第一种变形至第十(SIC)种变形中，描述了这种情况，即在一挡块14上形成一沟槽14A或轴座44，以便与一个联接件12啮合。但是本发明并不局限于这些例子。有可能在同一挡块的两个位置上形成具有大体相同形状的沟槽14A或轴座44，于是两个联接件12与它们啮合。 
在图16所示的第十一变形中，其结构为：外联接件12E的外面12e与内联接件12F的内面12f分别与一挡块14上形成的沟槽14A的两个侧面接触。在图17所示的第十二种变形中，其结构为：在挡块14外端上形成壁14B，其替代沟槽，仅联接件12E的外面12e与该壁14B接触。在图18所示的第十三种变形中，其结构为：在挡块14的内端形成壁14C，仅内联接件12F的内面12f与该壁14C接触。可替换地，有可能其结构为如图19所示的第十四种变形，外联接件12E的内面与内联接件12F的外面分别与壁14D的两面相接触。正如图20所示的第十五种变形，也有可能仅在一侧上提供挡块14，于是仅相对设置在同一侧上的联接件12的非移动部12A进行位置限定。 
如图21所示，其结构有可能为：联接件12的联接部30啮合并固定在移动件2A和2B的第二突起20上之后，挡块14连接到吊架9的桥部10的端面10A上。在此情况中，挡块14的固定位置能够根据联接件12的非移动部12A的位置进行调整，于是可有效地对联接件12的非移动部12A的位置进行限定。 
以下将描述联接件12的变形。如图3和图6所示，由于联接件12的结构相对非移动部12A线性对称，联接件12的非移动部12A大致位于两个移动件2A和2B的中心，挡块14大致设置在两个移动件2A和2B的中心。因而，由于挡块14固定在吊架9的桥部10上，所以挡块14装配在振动式线性致动器的宽度范围内。 
与之相反，在图22所示的第十六种变形中，联接件12非对称成形，于是非移动部12A和挡块14位于振动式线性致动器的一侧。为了实现图中左侧的联接部30L和与右侧的联接部30R的弹簧功能大致相同，联接件12的形状如此设计，使得从非移动部12A到左侧联接部30L的长度大致等于从非移动部12A到右侧联接部30R的长度。在此情况下，即使振动式线性 致动器的宽度由于挡块14而变得稍宽，而设置联接件12的振动式线性致动器两端的高度可以更低。 
在图23和24所示的第十七种变形中，连接件12构成为相对于非移动部12A点对称，于是联接件12大体成形为S型。在此情况下，由于非移动部12A和挡块14大致位于振动式线性致动器前面的中心上，所以有可以使振动式线性致动器的高度和宽度变小。此外，由于挡块14设置在图3和5中联接部30L和30R所设置的位置上，所以可以改变与移动件2A和2B相连接的联接部31的形状与位置。在该十七变形中，臂12n从大致S型部分的端部12m处向内延伸，联接部31通过将延伸臂12n朝向移动件2A和2B弯曲而形成。 
在图25A和25B所示的第十八种变形中，挡块14被成形以在其较低端(在定子1的一侧上)支撑联接件12，用于限制联接件12在定子1和移动件2A与2B之间的吸引方向(Z方向向下)内的运动。在此情况下，由于定子1的顶面与移动件2A和2B上的永磁体4之间的间隙8的尺寸可被维持，所以有可能省略吊架9。 
此外，除了上述结构，在图26A和26B所示的第十九种变形中，挡块14被成形为以其上端(定子1的相对侧上)支撑联接件12，用于限制联接件12在定子1与移动件2A和2B之间的排斥方向(Z方向向上)上的运动。在该情况下，除了上述效果外，还能增大因下降而产生的冲击阻力。 
在上述实施例中，描述了适用于往复式电动剃须刀的使用两个移动件的振动式线性致动器。使用多个移动件也可以，而不仅限于两个。此外，由于振动式线性致动器的使用并不限于往复式电动剃须刀，所以有可能作为驱动源用于其它的多个设备中。 
本申请是基于在日本申请的日本专利申请2002-176466，该文的内容在此被结合参考。 
虽然本发明借助实施例并参考附图做了完全地描述，但是应当理解对于本技术领域的技术人员而言可以做多种变化与修改。因此，除非其它的变化与修改偏离本发明的范围，否则它们都将被认为包含在本发明中。 

Claims (13)

1.一种振动式线性致动器，其包括：
基座；
多个移动件，其被彼此平行地保持在基座上，并在一预定方向上往复运动；
一个定子，在该移动件与该定子间的电磁作用下，该定子沿该预定的方向分别往复地驱动该移动件；
至少一联接件，其联接两个彼此呈反相往复运动的移动件且不与所述基座固定，且其具有相应于该移动件的往复运动而可变形的一板簧部；
一挡块，其与该至少一联接件的该板簧部的一非移动部接触，当该移动件彼此反相往复运动时，该非移动部不位移；并用于限制该非移动部在移动件往复运动的方向上的运动。
2.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于一个或多个联接件设置在每个该移动件往复运动方向上的一端或两端上。
3.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该联接件具有两个分别与该移动件相连的联接部，其设置在该板簧部两端，且该非移动部设置在该板簧部的中心部分上。
4.如权利要求3所述的振动式线性致动器，其特征在于该联接件形成为该联接部和该板簧部相对于该非移动部成点对称，或相对于经过该非移动部的直线成线对称。
5.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块在该移动件往复运动的方向上与该联接件的一个面或两个面接触。
6.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块以一点或沿一直线与该联接件相接触。
7.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块在移动件往复运动的方向上以一点或沿一直线与该联接件的两个面相接触。
8.如权利要求7所述的振动式线性致动器，其特征在于用于以一点或沿一直线进行接触的突起或突出部形成在该挡块或该联接件上。
9.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块和该联接件由设置在其中一个上的旋转轴和设置在另一个上的轴座而旋转支承。
10.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于与该联接件接触的挡块的一个接触部或多个接触部设置在该联接件沿该移动件往复运动的方向上的内侧、外侧或内侧和外侧上。
11.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于与该联接件接触的挡块的接触部设置在多个联接件之间，该多个联接件与该移动件往复运动的方向平行设置。
12.如权利要求1所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块还限制该联接件的该非移动部在该定子与该移动件之间的吸引方向上的移动。
13.如权利要求12所述的振动式线性致动器，其特征在于该挡块还限制该联接件的该非移动部在该定子与该移动件之间的排斥方向上的移动。
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