CN1792022A - 往复式线性驱动致动器和使用它的电动牙刷 - Google Patents

Abstract

在用作电动牙刷的驱动源的往复式线性驱动致动器中，两个永久磁体形成为基本盘形或基本管形，并在轴的轴线方向上以预定距离直接或经由隔离片安装在轴上，从而由该轴和所述永久磁体构成移动物体。另一方面，由缠绕在线轴上的线圈、多个固定磁轭等构成的管形定子设置为经由预定间隙与该移动物体的永久磁体的侧面相对，从而其中心轴线与该轴的中心轴线共轴。通过提供交流电至该线圈，该移动物体被沿该轴的轴线方向往复及线性地驱动。

Description

往复式线性驱动致动器和使用它的电动牙刷

技术领域

本发明涉及一种往复式线性驱动致动器和使用该致动器的电动牙刷。

背景技术

参照图15说明例如由日本待审专利公开No.2002-176758中示出的传统往复式线性驱动致动器。在此传统往复式线性驱动致动器150中，由磁性材料形成的柱塞151固定在轴152的外圆周上。轴152通过轴承162枢设，能够沿平行于其中心轴线的方向(轴线方向)往复并线性移动。环形线圈154以与柱塞151的外圆周具有预定间隙的方式设置在防护壳体153的内圆周表面上。此外，相对于线圈154对称磁化的环形永久磁体155和156沿上述轴线方向设置在防护壳体153的内圆周表面上且在线圈154的两侧。环形第一磁轭157和158分别设置在永久磁体155与线圈154之间和156与线圈154之间，环形第二磁轭159和160设置在永久磁体155和156关于线圈154的相反的位置。弹簧件161设置在柱塞151与防护壳体152，用于沿线性驱动的往复方向中的一个方向对柱塞151施加附加力。

当线圈154中没有电流流动时，柱塞151停止在由两个永久磁体155和156经磁轭157和158施加至柱塞151的磁力与由弹簧件61产生的压力互相平衡的位置。当线圈154中有单向电流流动时，由永久磁体155和156中的一个产生的磁通被削弱，以致柱塞151抵抗弹簧件161的压力或者使弹簧件161受压(charging)而朝向另一永久磁体移动。当线圈154中有反向电流流动时，柱塞151向反向移动。因此，通过在线圈154中流动交流电，能够沿轴线方向往复振荡柱塞151。

但是，在上述传统往复式线性驱动致动器150中，永久磁体155和156设置为与柱塞的外圆周具有间隙，以致环形永久磁体155和156的内径和外径变大，并且永久磁体155和156的体积也变大。由此，永久磁体155和156的材料成本变得昂贵。此外，由于永久磁体155和156是通过组合多个弧形永久磁体而形成为环形，所以环形永久磁体155和156的制造过程变得复杂，并且其制造成本变得昂贵。因此，使用传统永久磁体及线圈的致动器和使用该致动器的电动牙刷的成本变得昂贵。另外，由于永久磁体155和156较大，所以难以实现小型化且轻质的致动器150和使用该致动器的电动牙刷。

发明内容

提出本发明以解决上述传统致动器和电动牙刷的问题，本发明旨在提供一种低成本、小型化、轻质、并且改进了可安装性的往复式线性驱动致动器，并提供一种低成本、小型化及轻质的使用该致动器的电动牙刷。

为达到上述目的，根据本发明一个方案的往复式线性驱动致动器包括：移动物体，其具有枢设于其上而能够沿轴线方向往复及线性地移动的轴以及多个永久磁体，每个永久磁体被磁化为沿该轴的轴线方向的两个端部的极性不同并且被安装固定在该轴上；以及定子，其上设置以预定间隙面对永久磁体的平行于该轴的轴线方向的端面的线圈，并且当通电时该线圈产生磁场；以及通过提供交流电至该线圈，该移动物体被沿该轴的轴线方向往复及线性地驱动。

此外，根据本发明一个方案的电动牙刷包括：刷体，在其前端植入刷；往复式线性驱动致动器，用于沿预定方向往复及线性地驱动该刷体；电源，用于向该往复式线性驱动致动器提供电能；以及驱动电路，用于向该往复式线性驱动致动器提供驱动电流。该往复式线性驱动致动器包括：移动物体，其具有枢设于其上而能够沿轴线方向往复及线性地移动的轴以及多个永久磁体，每个永久磁体被磁化为沿该轴的轴线方向的两个端部的极性不同并且被安装固定在该轴上；以及定子，其上设置以预定间隙面对永久磁体的平行于该轴的轴线方向的端面的线圈，并且当通电时该线圈产生磁场；以及该驱动电路提供交流电至该线圈，由此沿该轴的轴线方向往复及线性地驱动该移动物体。

这样，由于永久磁体安装为固定在轴上，所以相比于永久磁体设置在定子侧的情形，可以使永久磁体的内径和外径较小。因此，永久磁体的体积变小，并且由此永久磁体的材料成本可减小。此外，由于永久磁体的沿该轴的轴线方向的两个端面部分的极性彼此不同，永久磁体的结构变得简单，所以其可容易地制造，从而永久磁体的制造成本可减小。另外，该往复式线性驱动致动器的结构变得简单，从而提高了可装配性。因而，该往复式线性驱动致动器和使用该致动器的电动牙刷的成本可被减小。再者，由于永久磁体的体积减小，所以该往复式线性驱动致动器和使用该致动器的电动牙刷的小型化和轻质化可以实现。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的往复式线性驱动致动器的第一结构示例的截面图；

图2是示出该往复式线性驱动致动器的第二结构示例的截面图；

图3是示出该往复式线性驱动致动器的第三结构示例的截面图；

图4是示出该往复式线性驱动致动器的第四结构示例的截面图；

图5是示出该往复式线性驱动致动器的第五结构示例的截面图；

图6是示出该往复式线性驱动致动器的第六结构示例的截面图；

图7是示出该往复式线性驱动致动器的第七结构示例的截面图；

图8是示出该往复式线性驱动致动器的第八结构示例的截面图；

图9A是示出根据本发明另一实施例的往复式线性驱动致动器的结构的截面图；图9B是示出定位结构的示例的视图，该定位结构用于对图9A所示的往复式线性驱动致动器的移动物体绕轴进行定位；

图10是图9A所示的往复式线性驱动致动器的分解立体图；

图11A是示出在上述另一实施例中用于将永久磁体和磁轭安装并固定在轴上的结构的改型的立体图；图11B是示出上述磁轭的形状的前视图；

图12是示出弹簧承载件与上述磁轭的接合状态的立体图；

图13是示出在该往复式线性驱动致动器中当使电压恒定时在交流电的频率与移动物体的振幅之间的关系和此时在频率与电流之间的关系的坐标图；

图14是示出使用根据本发明实施例的往复式线性驱动致动器的电动牙刷的结构的截面图；

图15是示出传统往复式线性驱动致动器的结构的截面图。

具体实施方式

参照附图描述根据本发明实施例的往复式线性驱动致动器和使用该致动器的电动牙刷。

图1示出根据此实施例的往复式线性驱动致动器的第一结构示例。在第一结构示例的往复式线性驱动致动器101中，基本成圆柱形的定子5设置在管形(例如圆柱形)的防护壳体16的内圆周表面上。定子5是由通过将金属线绕线轴(bobbin)10缠绕形成的线圈4和设置在线轴10两侧的基本成环形的多个固定磁轭11构成。

轴承17沿防护壳体16的轴线方向设置在防护壳体16中的两端部，适配地插入防护壳体16的轴1通过轴承17枢设而沿其轴线方向可往复及线性地移动。基本成圆盘形或基本成管形(例如圆盘形或圆柱形)的两个永久磁体2L和2R安装为以预定距离固定在轴1上。轴1以及永久磁体2L和2R构成移动物体3。

此外，在图1中，永久磁体2L和2R的厚度、即永久磁体2L和2R沿轴1的轴线方向的长度比永久磁体2L和2R沿与轴1的轴线方向相垂直的方向的尺寸短，从而在以下说明中被称为“圆盘形”。但是，用于根据本发明的往复式线性驱动致动器中的永久磁体不限于圆盘形，而可以是管形的，其沿轴1的轴线方向的长度基本等于或长于与轴1的轴线方向相垂直的方向的尺寸。

永久磁体2L和2R分别沿厚度方向被磁化，以使沿轴1的轴线方向的两个端面部的极性被设定为彼此不同。而且，两个永久磁体2L和2R以以下方式固定在轴1上，使得相互面对的面的极性相同。例如，当左侧永久磁体2L的左端面的极性被设定为S极时，磁体2L的右端面的极性变为N极，右侧磁体2R的左端面的极性变为N极，并且磁体2R的右端面的极性变为S极；反之亦然。这样，通过在轴1上平行地设置两个永久磁体2L和2R，能够产生较大的磁通。

永久磁体2L和2R安装并固定到轴1上而构成的移动物体3以如下方式插入防护壳体16，即与固定在防护壳体16上的定子5的内圆周表面相距预定间隙。将多个压缩线圈弹簧件7分别设置为使得轴1穿过防护壳体16(或轴承17)的两个端面与两个永久磁体2L和2R之间的每个中空部。

移动物体3和弹簧件7构成往复及线性驱动移动物体3的振动系统。换句话说，弹簧件7分别介于两个永久磁体2L和2R与轴承17之间，以使两个弹簧件7跟随移动物体3的往复线性驱动而扩张及收缩，从而将压缩力和张力施加至移动物体3。

在线圈4中无电流流动的状态下，移动物体3停止在永久磁体2L和2R施加至固定磁轭11的磁力与由弹簧件7施加的力相平衡的位置，移动物体3的两个永久磁体2L和2R的外侧面分别面对定子5的两个固定磁轭11的内侧面。

当线圈4中有单向电流流动时，移动物体3向一个方向移动；并且，当线圈4中有反向电流流动时，移动物体3向相反方向移动。因此，通过在线圈4中提供交流电流，移动物体能够沿轴1的轴线方向被往复及线性地驱动。特别是，通过在线圈4中流动接近由弹簧件7的弹簧常数和移动物体3的质量限定的谐振频率的交流电，能够使得移动物体3的往复线性驱动(往复振荡)处于接近谐振态的状态，从而能够扩大移动物体3的移动量(振幅量)。

这样，在根据此实施例的往复式线性驱动致动器101中，对于昂贵的永久磁体的使用，圆盘形永久磁体2L和2R设置在插入定子5的移动物体3的侧面上，而能够被往复及线性地驱动，代替在如传统的管状定子的侧面上设置永久磁体，以使永久磁体2L和2R的内径和外径变小，并且永久磁体2L和2R的体积变小。由此，永久磁体的材料成本能够减小。此外，由于圆盘形永久磁体2L和2R分别沿厚度方向被磁化，因此通过沿其轴线方向磁化具有预定内径和外径的管状磁性物质、并沿垂直于其中心轴线的方向将其切割成预定厚度，能够容易地制造圆盘形永久磁体。因此，永久磁体的制造成本也能够减小。另外，由于往复式线性驱动致动器101的结构变得简单，因此能够简化其安装过程。因此，往复式线性驱动致动器的成本能够大幅减小。再者，由于永久磁体2L和2R的体积变小，因此往复式线性驱动致动器101本身被小型化并变为轻质。

下面，图2示出往复式线性驱动致动器的第二结构示例。在第二结构示例的往复式线性驱动致动器102中，由磁性物质制成的四个圆盘形磁轭9进一步以与安装并固定到轴1上的两个永久磁体2L和2R的两个端面分别接合的方式安装并固定到轴1上。这样，通过以与移动物体3的各永久磁体2L和2R的轴线方向上的端面侧相接合的方式设置磁轭9，由永久磁体2L和2R产生的大部分磁通会通过磁轭9。因此，相比于第一结构示例的往复式线性驱动致动器101，结构变得稍复杂并且成本稍微增大，但永久磁体2L和2R的磁通能够被更有效使用。

下面，图3示出往复式线性驱动致动器的第三结构示例。在第三结构示例的往复式线性驱动致动器103中，管形铁心8进一步设置在两个永久磁体2L和2R之间，该管形铁心8用作当电流流过线圈4时产生的磁通的路径。这样，通过在两个永久磁体2L和2R之间设置管形铁心8，能够形成一条路径，该路径作为通过提供电流至线圈4而产生的磁通的旁路，从而虽然相比于第二结构示例的往复式线性驱动致动器102，结构进一步变得稍复杂并且成本稍微增大，但由线圈4产生的磁通能够更有效地通至移动物体3的永久磁体2L和2R侧。

下面，图4示出往复式线性驱动致动器的第四结构示例。理想的是，由非磁性材料(例如不锈钢)形成轴1，以便安装并固定到轴1上的永久磁体2L和2R的磁通通过固定磁轭11，而不通过轴1。但是，非磁性材料通常比磁性材料昂贵。而且，廉价的非磁性材料具有较低强度。在第四结构示例的往复式线性驱动致动器104中，轴1由磁性材料例如铁制成，并且由非磁性材料制成的管形隔离片19安装并固定在轴1上。此外，永久磁体2L和2R、磁轭9和铁心8安装并固定到该隔离片的外圆周表面。

这样，通过介入由非磁性材料制成的隔离片19，虽然结构变得稍复杂，但通过使用廉价且高强度的磁性材料能够形成轴1，从而能够减小成本并保持轴1的强度。此外，永久磁体2L和2R的磁通能够更有效地通过固定磁轭11。

下面，图5示出往复式线性驱动致动器的第五结构示例。在利用管形铁心8形成由线圈4产生的磁通的通道(磁路)上，为了形成最短的磁路，必须使铁心8的外径基本等于永久磁体2L和2R或磁轭9的外径。另一方面，不必使铁心8的内径基本等于永久磁体2L和2R或磁轭9的内径。当铁心8的内径被设定为与永久磁体2L和2R或磁轭9的内径相同时，铁心8的重量变重。因此，这不是优选的，因为移动物体3的重量也相应变重。因而，在第五结构示例的往复式线性驱动致动器105中，将铁心8的内径制得大于永久磁体2L和2R或磁轭9的内径，并且，由非磁性材料制成的隔离片19的在安装并固定铁心8的地方、即沿轴线方向的中心部分处的部分的外径大于另一部分的直径。

这样，虽然隔离片19的形状变得稍复杂，但通过将铁心8的内径增大到比永久磁体2L和2R或磁轭9的内径大，能够减轻铁心8的重量，因而移动物体3可以是轻质的。此外，由线圈4产生的磁通的磁路能够变成为最短的长度，从而由线圈4产生的磁通能够被更有效地利用。

下面，图6示出往复式线性驱动致动器的第六结构示例，图7示出第七结构示例。在第六结构示例的往复式线性驱动致动器106中，安装并固定到移动物体3上的两个永久磁体2L和2R之间的距离比定子5的两个固定磁轭11之间的距离窄，并且当移动物体3不处于往复线性驱动状态时，沿轴线方向的两个固定磁轭11之间的中心位置与两个永久磁体2L和2R之间的中心位置基本重合。

另一方面，在第七结构示例的往复式线性驱动致动器107中，安装并固定到移动物体3上的两个永久磁体2L和2R之间的距离比定子5的两个固定磁轭11之间的距离宽，并且当移动物体3不处于往复线性驱动状态时，沿轴线方向的两个固定磁轭11之间的中心位置与两个永久磁体2L和2R之间的中心位置基本重合。

通过将两个永久磁体2L和2R之间的距离设定为比两个固定磁轭11的距离窄或宽，能够根据用途来调节移动物体3的往复线性驱动的冲程或往复振荡的振幅。

此外，当移动物体3不处于往复线性驱动状态时，通过使沿轴线方向的两个固定磁轭11之间的中心位置与两个永久磁体2L和2R之间的中心位置基本重合，能够使在振幅的中央位置上由于永久磁体2L和2R抵抗固定磁轭11而产生的张力和反作用力为零，从而使弹簧件7的设计变得容易，并且往复式线性驱动致动器的可安装性得到增加。

下面，图8示出往复式线性驱动致动器的第八结构示例。在第八结构示例的往复式线性驱动致动器108中，永久磁体2L和2R以及磁轭9直接安装并固定到轴1上，而不使用隔离片19，并且在管形铁心8的内圆周表面与轴1的外圆周表面之间形成空间30。根据此结构，通过使用夹具等能够较容易地固定铁心8，从而由于使组装过程不那么多而使移动物体3可以是轻质的。

下面，描述往复式线性驱动致动器的更具体的结构示例，该往复式线性驱动致动器被考虑用作电动牙刷的致动器。图9A是示出用作电动牙刷的致动器的往复式线性驱动致动器109的结构的截面图。在往复式线性驱动致动器109中，对于移动物体3和定子5，使用与上述第六结构示例相似的部件，但并不限于此，可以使用第一至第八结构示例中的任何一个。图9B是示出往复式线性驱动致动器109的轴1的后端部和用于枢设轴1的轴承的形状的视图。图10是示出往复式线性驱动致动器109的结构的分解立体图。

从图9A和图10可见，防护壳体16基本成管形，并且密封件31和32分别安装并固定到其前开口和后开口。此外，用于枢设能够沿其轴线方向往复线性驱动的轴1的轴承17F和17R分别设置在密封件31和32上。如图9B所示，轴1的后端部的横截面形成为基本D形。另一方面，安装有轴1的后端部1a的基本D形的安装孔25形成在密封件32后侧。由于轴1的后端部1a安装入安装孔25，因此轴1能够沿其轴线方向被往复及线性地驱动，但绕其轴线的旋转受到限制。此外，在第一结构示例至第八结构示例中的上述往复式线性驱动致动器中，能够类似地限制轴1绕其轴线的旋转。

定子5固定在防护壳体16的内圆周表面上。此外，移动物体3以使其外圆周表面以预定间隙面向定子5的内圆周表面的方式安装并固定在轴1上。多个弹簧接收件29以面向前侧的轴承17F的后面、移动物体3的前面和后面、以及后侧的轴承17R的前面的方式分别安装在轴1上。此外，基本管形的吸振心轴(spindle)20在移动物体3与后侧的轴承17R之间以较大余量与轴1啮合。然后，卷簧7a和7b分别设置在弹簧接收件29与吸振心轴20之间，并且卷簧7c设置在移动物体3的弹簧接收件29与前侧的轴承17F之间。

在此实施例中，定子5和防护壳体16被设想为固定部，并且该固定部可以被操作为移动物体3的质量和吸振心轴20的质量的两个质点振动模型的系统。在此情况下，存在移动物体3和吸振心轴20被以相同相位驱动的第一(低级侧)振动模式，以及移动物体3和吸振心轴20被以相反相位驱动的第二(高级侧)振动模式。当通过将频率接近第二振动模式中的固有振动频率的电流提供至线圈4而使移动物体3被沿轴线方向往复及线性地驱动时，被以相反相位驱动的吸振心轴20抵销移动物体3的惯性力，反过来，移动物体3抵销吸振心轴20的惯性力。由此，能够减小传播至防护壳体16的振动。

下面，图11A和图11B示出用于将永久磁体2L和2R及磁轭9安装并固定在轴1上的结构的改型示例。在图9A和图10示出的结构示例中，隔离片被安装到由磁性材料制成的轴1上，并且永久磁体2L和2R及磁轭9被进一步安装并固定在隔离片19上。在图11A和图11B示出的改型示例中，多个(例如四个)凸起13形成在磁轭9的内圆周部分上，通过使凸起13与轴1的外圆周表面相接触，磁轭9被安装并固定到轴1上，并且在各凸起13之间形成间隙12。虽未示出，但以上同样适用于各永久磁体2L和2R。因此，虽然为减小成本并为确保轴1的强度的目的轴1是由磁性材料制成的，但永久磁体2L和2R的磁通很少通过轴1侧，大部分磁通能够通过固定磁轭11侧，从而永久磁体2L和2R的磁通能够被更有效地利用。

此外，如图12所示，多个(例如四个)啮合凸起29a形成在弹簧接收件29的与弹簧件7a、7b或7c不接触的端面上，而被安装到磁轭9上形成的间隙12。通过此结构，能够限制弹簧接收件29相对于磁轭9绕轴1的中心轴线的旋转。

下面，参照图13描述在根据此实施例的往复式线性驱动致动器中，当提供至线圈4的交流电的电压设定为恒定时，在频率与移动物体3的振幅之间的关系和此时在频率与电流之间的关系。

在图13中，曲线A和曲线B分别示出当电压设定为恒定时在频率与移动物体3的振幅之间的关系，曲线C和曲线D分别示出在频率与电流之间的关系。在图13中，记号◆表示无负载的振幅，记号●表示带负载的振幅，记号◇表示无负载的电流值，记号○表示带负载的电流值。

如前所述，通过提供频率接近谐振频率(图13中P点所示)的交流电能够提高移动物体3的振荡量(振幅量)，其中该谐振频率由弹簧件7a、7b和7c的弹簧常数和移动物体3的质量确定。例如，在250Hz频率附近，移动物体3的振幅示出最大值1.1mm。在频率大于等于230Hz且小于等于250Hz的区域S中，以及在频率大于等于250Hz且小于等于280Hz的区域T中，振幅分别示出大于等于0.5mm的值。

当流到线圈4的交流电的频率被设定在这些区域中时，通过利用弹簧件7a、7b和7c，能够扩大移动物体3的振荡量(振幅量)。因此，在该谐振频率附近，在频率高于谐振频率的区域中，以及在频率低于谐振频率的区域中，均能够获得类似于此的振幅。当通过设定低于谐振频率的频率(当频率设定在区域S中时)而往复及线性地驱动移动物体3时，能够通过小电流以目标振幅进行往复线性驱动。尤其是，当往复式线性驱动致动器的电源是电池时，能够使电池的工作寿命更长。另一方面，当频率设定为高于谐振频率时(当频率设定在区域T中时)，虽然电流变大，但也能够以目标振幅进行往复线性驱动，以获得大的输出功率。

上述每个往复式线性驱动致动器可用作各种驱动力。作为例子，图14示出包括上述往复式线性驱动致动器的电动牙刷的结构。

电动牙刷100包括：管形细长壳体15、沿纵向设置在壳体15中前侧的上述图9A中所示的往复式线性驱动致动器109、沿纵向设置在壳体15中后侧的电池(蓄电池)21、控制电路单元22、设置在壳体15的外圆周部分上的电开关33等等。往复式线性驱动致动器109的轴1的端部从壳体15的前端面向外凸出。

在图14所示的示例中，由于刷体14是在其前端的刷部27沿基本垂直于刷体14的纵向的方向植入的类型，所以刷体14以如下方式连接在轴1上，即，刷体14的手柄部26的后端部可拆卸地连接在轴1的一端上，并且不可绕轴1的轴线旋转。在图9A中所示的往复式线性驱动致动器109中，轴1的后端部1a形成为基本D形，并且安装有后端部1a的安装孔25也形成为基本D形，从而可限制轴1绕其轴线的旋转。因而，通过将刷体14的手柄部26和轴1的前端部形成为相似的结构，能够限制手柄部26而不绕轴1的轴线旋转。因此，在刷体14的刷部27的凸出方向与设置在壳体15上的电开关33之间的位置关系可以保持不变，从而有利于电动牙刷的可操作性。

当操作如上构成的电动牙刷100的电开关33以提供电流至往复式线性驱动致动器109的线圈4时，轴1可被沿其轴线方向往复及线性地驱动。由此，连接在轴1上的刷体14被沿轴线方向往复及线性地驱动，从而通过往复及线性地驱动刷部27能够进行刷牙。

如上所述，按照根据此实施例的往复式线性驱动致动器的每种结构，基本圆盘形或基本管形(圆盘形或圆柱形)的永久磁体2L和2R直接或经由隔离片19安装并固定到轴1上，从而各永久磁体2L和2R的内径和外径变小，并且永久磁体2L和2R的体积变小。由此，永久磁体的重量和成本减小，因而，往复式线性驱动致动器和使用该致动器的电动牙刷的成本可以减小。

本申请是基于日本提交的日本专利申请2003-139571，通过引用上述专利申请的说明书和附图将其内容援引于此。

虽然参照附图通过示例已经完整地描述了本发明，但应当理解，各种变化和改型对于本领域技术人员是明显的。因此，只要这些变化和改型不脱离本发明的范围，就都应被认作包含在本发明中。

工业实用性

如上所述，在本发明的往复式线性驱动致动器中，永久磁体的内径和外径变小，并且永久磁体的体积变小。相应于此，永久磁体的材料成本可被减小。此外，由于永久磁体以沿轴线方向的两个端面的磁极彼此不同的方式被磁化，因此永久磁体的结构简单并且其制造变得容易，而且永久磁体的制造成本可被减小。另外，往复式线性驱动致动器的结构变得简单，从而可装配性得到增加。因此，往复式线性驱动致动器的成本大幅减小。再者，相应于永久磁体的体积减小，往复式线性驱动致动器可被小型化及轻质化。此外，由于本发明的电动牙刷使用了如上所述的低成本、小型化及轻质化的往复式线性驱动致动器，所以能够以低成本提供小型化及轻质化的电动牙刷。

Claims (13)

1、一种往复式线性驱动致动器，包括：

移动物体，其具有：枢设于其上而能够沿轴线方向往复及线性地移动的轴；以及多个永久磁体，每个永久磁体被磁化为沿该轴的轴线方向的两个端部的极性不同并且被安装固定在该轴上；以及

定子，其上设置以预定间隙面对永久磁体的平行于该轴的轴线方向的端面的线圈，并且当通电时该线圈产生磁场；以及

通过提供交流电至该线圈，该移动物体被沿该轴的轴线方向往复及线性地驱动。

2、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

该移动物体具有：两个永久磁体，以预定距离沿该轴的轴线方向设置；以及铁心，基本成管形，在所述两个永久磁体之间以平行于该轴的轴线方向的方式安装在该轴上；以及

沿所述两个永久磁体的厚度方向磁化，使每个永久磁体的沿该轴的轴线方向的两个端面的极性彼此不同，并且将所述两个永久磁体固定在该轴上，使它们的相对端面的极性彼此相同。

3、如权利要求2所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

多个磁轭安装固定在该轴上，以将沿该轴的轴线方向的所述两个永久磁体的每个端面接合。

4、如权利要求3所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

该铁心的内径大于所述永久磁体或所述磁轭的内径。

5、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

该轴由非磁性材料制成。

6、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

该轴由磁性材料制成，并且该轴和所述永久磁体由非磁性材料制成的隔离片固定。

7、如权利要求2所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

该定子还具有：线轴，其上缠绕—线圈；以及两个固定磁轭，它们沿该轴的轴线方向设置在该线轴的两侧；以及

安装固定在该移动物体上的两个永久磁体之间的距离比该定子的两个固定磁轭之间的距离窄，并且在该移动物体未被往复及线性地驱动的状态下，沿该轴线方向的所述两个固定磁轭之间的中心位置与所述两个永久磁体之间的中心位置基本重合。

8、如权利要求3所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

在所述磁轭的内圆周表面上形成与该轴的外圆周表面相接触的多个凸起和各凸起之间的多个间隙。

9、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

还设置一个用于限制该移动物体绕该轴的轴线旋转的装置。

10、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

还包括多个弹簧件，它们与该移动物体相耦接，用于支撑能够沿该轴的轴线方向往复线性驱动的该移动物体，并且由该移动物体和所述弹簧件构成沿该轴的轴线方向往复线性驱动的振动系统；以及

通过将频率等于或接近于该振动系统的谐振频率的交流电提供至该线圈，该移动物体被往复及线性地驱动。

11、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

还包括多个弹簧件，它们与该移动物体相耦接，用于支撑能够沿该轴的轴线方向往复线性驱动的该移动物体，并且由该移动物体和所述弹簧件构成沿该轴的轴线方向往复线性驱动的振动系统；以及

通过将频率接近于并低于该振动系统的谐振频率的交流电提供至该线圈，该移动物体被往复及线性地驱动。

12、如权利要求1所述的往复式线性驱动致动器，其特征在于：

还包括多个弹簧件，它们与该移动物体相耦接，用于支撑能够沿该轴的轴线方向往复线性驱动的该移动物体，并且由该移动物体和所述弹簧件构成沿该轴的轴线方向往复线性驱动的振动系统；以及

通过将频率接近于并高于该振动系统的谐振频率的交流电提供至该线圈，该移动物体被往复及线性地驱动。

13、一种电动牙刷，包括：刷体，在其前端植入刷；往复式线性驱动致动器，用于沿预定方向往复及线性地驱动该刷体；电源，用于向该往复式线性驱动致动器提供电能；以及驱动电路，用于向该往复式线性驱动致动器提供驱动电流；其中

该往复式线性驱动致动器包括：

移动物体，其具有：枢设于其上而能够沿轴线方向往复及线性地移动的轴；以及多个永久磁体，每个永久磁体被磁化为沿该轴的轴线方向的两个端部的极性不同并且被安装固定在该轴上；以及

定子，其上设置以预定间隙面对永久磁体的平行于该轴的轴线方向的端面的线圈，并且当通电时该线圈产生磁场；以及

该驱动电路提供交流电至该线圈，由此沿该轴的轴线方向往复及线性地驱动该移动物体。

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