JP2010104718A - Actuator, and electric toothbrush using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide reciprocatory rotation of an electric toothbrush or the like without using a drive transmission mechanism as a separate member from a drive source. <P>SOLUTION: A fixed body 110 comprises a coil 160 disposed around a magnet 170 to face it at a specified interval respectively from magnetic pole surfaces 170a and 170b of different poles, and an outer yoke 150 covering the outer circumferential part of the coil 160. The fixed body 110 supports a movable body 120 comprising the magnet 170 through an elastic member 130 to be movable. An AC feed part 140 feeds AC of a similar frequency to the resonance frequency of the movable body 120, so that the movable body 120 makes reciprocatory rotation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電動歯ブラシ或いは電動音波歯ブラシ等に用いられるアクチュエータに関する。   The present invention relates to an actuator used for an electric toothbrush or an electric sonic toothbrush.

従来、電動音波歯ブラシを含む電動歯ブラシでは、往復直線運動により、歯と歯茎の境界部分に斜め(約45度の角度)に当てて左右に振動するバス磨き用の歯ブラシと、軸回りの所定角度範囲で往復(正逆)回転運動して、歯茎から歯に向かって回転させるように動くローリング磨き用の歯ブラシが知られている。   Conventionally, in electric toothbrushes including electric sonic toothbrushes, toothbrushes for bath polishing that vibrate left and right diagonally (about 45 degrees angle) at the boundary between teeth and gums by reciprocating linear motion, and a predetermined angle around the axis There is known a toothbrush for rolling brush that reciprocates (forward and reverse) in a range and moves so as to rotate from a gum toward a tooth.

これら歯ブラシの駆動には、通常の軸回り回転を行う回転式DCモータの回転を、運動方向変換機構を介して直線往復運動又は往復回転運動する構造が多く用いられている。また、この構造以外にも、リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動する構造又は、アクチュエータの振動によって駆動源とは別体の共振振動機構を共振させて歯ブラシを往復回転運動する構造が知られている。   For driving these toothbrushes, a structure in which rotation of a rotary DC motor that rotates around a normal axis is linearly reciprocated or reciprocated via a motion direction conversion mechanism is often used. In addition to this structure, a structure in which the toothbrush is reciprocated linearly by a linear drive actuator, or a structure in which the toothbrush is reciprocally rotated by resonating a resonance vibration mechanism separate from the drive source by the vibration of the actuator is known. Yes.

リニア駆動アクチュエータにより歯ブラシを往復直線運動させる構造は、特許文献1に示すように、リニア駆動アクチュエータによって、歯ブラシ部に直結する出力軸の軸方向の往復振動を直接発生させてバス磨きを実現している。この構造では、運動変換機構による動力ロスがなく、また高速な振動を行わせることができるものとなっている。   As shown in Patent Document 1, the structure in which the linear brush actuator reciprocates linearly the toothbrush directly generates a reciprocating vibration in the axial direction of the output shaft directly connected to the toothbrush portion, thereby realizing the bus polishing. Yes. In this structure, there is no power loss due to the motion conversion mechanism, and high-speed vibration can be performed.

また、アクチュエータと、駆動源とは別体の共振振動機構とを有する構造は、特許文献2に示すように、電磁石及び永久磁石を備える駆動手段によって、レバーアームを備える共振振動機構を励振して、歯ブラシ部に同軸で直結するレバーアームを首振り運動させてローリング磨きを実現している。
特開2002−078310号公報 特許第3243529号公報
Moreover, as shown in Patent Document 2, the structure having the actuator and the resonance vibration mechanism that is separate from the drive source excites the resonance vibration mechanism including the lever arm by the drive means including the electromagnet and the permanent magnet. Rolling polish is achieved by swinging the lever arm that is directly connected to the toothbrush and coaxial.
JP 2002-078310 A Japanese Patent No. 3243529

ところで、電動歯ブラシでは、ローリング磨きを実現できるとともに、ローリング磨き用歯ブラシを駆動させる駆動部分が収容される柄の部分を極力細くしたいため、歯ブラシの駆動部分の小型化が望まれている。   By the way, in an electric toothbrush, while rolling rolling can be implement | achieved and it wants to make the part of the handle | strain in which the drive part which drives the toothbrush for rolling polishing accommodated as much as possible, size reduction of the drive part of a toothbrush is desired.

しかしながら、通常の軸回り回転するモータを用いローリング磨きを実現するためには、モータとは別に当該モータの回転を往復回転運動に変換するための運動方向変換機構が必要となる。また、特許文献1のようリニア駆動アクチュエータを用いローリング磨きを実現するためには、リニア駆動アクチュエータとは別にトルク発生機構(駆動源)が必要となる。   However, in order to realize rolling polishing by using a motor that rotates around a normal axis, a motion direction conversion mechanism for converting the rotation of the motor into a reciprocating rotational motion is required in addition to the motor. Further, in order to realize rolling polishing using a linear drive actuator as in Patent Document 1, a torque generating mechanism (drive source) is required separately from the linear drive actuator.

また、特許文献2に示す構造では、駆動源とともに、駆動源とは別の共振振動機構が必要となる。   In the structure shown in Patent Document 2, a resonance vibration mechanism different from the drive source is required together with the drive source.

したがって、従来の構造では、モータ或いはリニア駆動アクチュエータを電動歯ブラシの駆動源としてみた場合、駆動源に加えて、駆動源とは別の運動方向変換機構又はトルク発生機構又は共振振動機構の配置スペースを確保する必要があるので、歯ブラシの小型化には困難であるという問題がある。   Therefore, in the conventional structure, when a motor or a linear drive actuator is viewed as a drive source for an electric toothbrush, in addition to the drive source, there is a space for arranging a movement direction conversion mechanism, a torque generation mechanism, or a resonance vibration mechanism that is different from the drive source. Since it is necessary to ensure, there exists a problem that it is difficult to miniaturize a toothbrush.

さらに、歯ブラシの駆動部分として、モータなどのアクチュエータとは別体の運動方向変換機構といった駆動伝達機構を備える場合、駆動伝達機構では、騒音発生の恐れ及び伝達される動力ロスの発生による効率悪化の恐れがあり、これらの対策も考慮する必要がある。   Furthermore, when a drive transmission mechanism such as a movement direction conversion mechanism separate from an actuator such as a motor is provided as a drive part of the toothbrush, the drive transmission mechanism may cause noise generation and efficiency deterioration due to generation of transmitted power loss. There is a fear, and it is necessary to consider these measures.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現できる、小型化のアクチュエータ及び電動歯ブラシを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a miniaturized actuator and an electric toothbrush that can realize reciprocating rotational movement of an electric toothbrush or the like without using a drive transmission mechanism separate from a drive source. For the purpose.

本発明のアクチュエータは、永久磁石を有する可動体と、前記永久磁石を周回し、前記永久磁石において極の異なる磁極面からそれぞれ所定間隔を空けて対向する内周部を有するコイル及び前記コイルの外周部を覆うアウターヨークを有し、弾性支持部を介して前記可動体を可動自在に支持する固定体と、前記可動体の共振周波数に略等しい周波数の交流を前記コイルに供給する交流供給部とを備える構成を採る。   An actuator according to the present invention includes a movable body having a permanent magnet, a coil having an inner periphery that circulates around the permanent magnet and faces each other with a predetermined interval from a magnetic pole surface having a different pole in the permanent magnet, and an outer periphery of the coil A stationary body having an outer yoke that covers the portion, and movably supporting the movable body via an elastic support section; and an AC supply section that supplies an alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the movable body to the coil. The structure provided with is taken.

本発明の電動歯ブラシは、上記構成のアクチュエータと、前記アクチュエータの出力軸に、当該出力軸と同一軸心上で連結され、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部とを有する構成を採る。   An electric toothbrush of the present invention includes an actuator having the above-described configuration, and a toothbrush including a bristle bundle portion that is connected to the output shaft of the actuator on the same axis as the output shaft, and is provided on the head perpendicular to the axial direction. The structure which has a part is taken.

電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく達成できるので、小型化のアクチュエータ及び電動歯ブラシを実現できる。   Since the reciprocating rotational motion of the electric toothbrush can be achieved without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source, a miniaturized actuator and electric toothbrush can be realized.

(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1に係るアクチュエータ100を示す斜視図であり、図2は、同アクチュエータ100の要部分解斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an actuator 100 according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the actuator 100.

図1及び図2に示すアクチュエータ100は、固定体110と、可動体120と、固定体110に可動体120を可動自在に支持する弾性部材(弾性支持部)130と、交流供給部140とを有する。   The actuator 100 shown in FIGS. 1 and 2 includes a fixed body 110, a movable body 120, an elastic member (elastic support portion) 130 that movably supports the movable body 120 on the fixed body 110, and an AC supply unit 140. Have.

アクチュエータ100では、弾性部材130を介して固定体110に可動自在に支持される可動体120(図2参照)の可動によって、可動体120(図2参照)の出力軸である回転往復伝達シャフト(以下、「シャフト」という)125が、所定の角度範囲内で正逆方向(図1の矢印方向)に回転し、回転往復振動として外部に出力する。   In the actuator 100, a rotary reciprocating transmission shaft (an output shaft of the movable body 120 (see FIG. 2)) that is an output shaft of the movable body 120 (see FIG. 2) is obtained by the movement of the movable body 120 (see FIG. 2) movably supported by the fixed body 110 via the elastic member 130. Hereinafter, the “shaft” 125 rotates in the forward and reverse directions (in the direction of the arrow in FIG. 1) within a predetermined angle range, and outputs to the outside as rotational reciprocating vibration.

図2に示すように、固定体110は、基台(ベースプレート)112と、支持壁部114、116と、アウターヨーク150と、アウターヨーク150に取り付けられるコイル160とを有する。一方、可動体120は、マグネット(永久磁石)170と、弾性部材130を介して支持壁部114、116に支持され、且つ、マグネット170を保持するマグネット保持部124と、シャフト125、126とを有する。   As shown in FIG. 2, the fixed body 110 includes a base (base plate) 112, support wall portions 114 and 116, an outer yoke 150, and a coil 160 attached to the outer yoke 150. On the other hand, the movable body 120 includes a magnet (permanent magnet) 170, a magnet holding portion 124 that is supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 and holds the magnet 170, and shafts 125 and 126. Have.

固定体110では、アウターヨーク150内において、コイル160の内側のエアギャップ内に、可動体120のマグネット170が配置されている。アクチュエータ100では、コイル160に交流供給部140から交流電源(交流電圧)が入力されることによって可動体120は共振状態で駆動する。   In the fixed body 110, the magnet 170 of the movable body 120 is arranged in the air gap inside the coil 160 in the outer yoke 150. In the actuator 100, the movable body 120 is driven in a resonance state when AC power (AC voltage) is input from the AC supply unit 140 to the coil 160.

具体的に、固定体110では、基台112は、可動体120のシャフト125の延在方向に沿って長い矩形板状をなし、ここでは非磁性体により形成されている。   Specifically, in the fixed body 110, the base 112 has a long rectangular plate shape along the extending direction of the shaft 125 of the movable body 120, and is formed of a nonmagnetic material here.

基台112の表面の上方には、可動体120のマグネット170が配置され、このマグネット170を周回して、コイル160が、その外周部で、断面U字状(コ字状も含む)のアウターヨーク150の対向する内壁面に取り付けられた状態で配置されている。   Above the surface of the base 112, the magnet 170 of the movable body 120 is disposed. The coil 160 circulates around the outer periphery of the magnet 160 and has an outer shape with a U-shaped cross section (including a U-shape). It arrange | positions in the state attached to the inner wall surface which the yoke 150 opposes.

また、基台112には、長手方向で離間する端辺部から支持壁部114、116が立設されている。   Further, support wall portions 114 and 116 are erected on the base 112 from end portions that are separated in the longitudinal direction.

支持壁部114、116は、可動体120のシャフト125、126が挿通する開口部114a、116aを有する。支持壁部114、116は、開口部114a、116aにそれぞれシャフト126、125を回動自在に挿通させた状態で、弾性部材130を介して可動体120を可動自在に支持している。   The support walls 114 and 116 have openings 114a and 116a through which the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are inserted. The support walls 114 and 116 movably support the movable body 120 via the elastic member 130 in a state where the shafts 126 and 125 are rotatably inserted into the openings 114a and 116a, respectively.

支持壁部114、116は、弾性部材130とともに、通常状態では、可動体120を、略水平方向(基台112と略平行)に保持する。なお、開口部114a、116aには、シャフト125、126は、遊びが有る状態で挿通されてもよい。   The support wall portions 114 and 116, together with the elastic member 130, hold the movable body 120 in a substantially horizontal direction (substantially parallel to the base 112) in a normal state. The shafts 125 and 126 may be inserted into the openings 114a and 116a in a state where there is play.

弾性部材130は、支持壁部114、116の対向領域において、可動体120のマグネット170を、左右前後方向に変位自在に支持する。   The elastic member 130 supports the magnet 170 of the movable body 120 so as to be displaceable in the left-right and front-rear directions in a region facing the support wall portions 114 and 116.

ここでは、弾性部材130は、支持壁部114、116どうしで対向する面の上端部分において略水平に、対向方向に突出して設けられた板状のジグザグバネからなる。つまり、弾性部材130は、一端部から他端部側に向かって細帯状の金属板が一方の幅方向に延びて他方の幅方向に折り返すことを繰り返してジグザグに形成されており、弾性部材130自体は一端部と他端部とを固定するとねじり方向に伸縮自在となっている。   Here, the elastic member 130 is formed of a plate-like zigzag spring provided so as to protrude substantially horizontally at the upper end portion of the surface facing the support wall portions 114 and 116 in the facing direction. That is, the elastic member 130 is formed in a zigzag pattern by repeatedly extending a thin strip-shaped metal plate from one end portion toward the other end side in one width direction and folding back in the other width direction. As such, when one end and the other end are fixed, they can expand and contract in the torsional direction.

このように構成された弾性部材130では、一端部は支持壁部114、116のインサート成形により取り付けられており、他端部は、マグネット170を保持するマグネット保持部124に取り付けられている。これにより、支持壁部114、116は、弾性部材130を介して、基台112とアウターヨーク150とで囲まれる領域内において、可動体120をシャフト125、126の軸を中心にねじり方向に可動自在に支持する。   In the elastic member 130 configured as described above, one end portion is attached by insert molding of the support wall portions 114 and 116, and the other end portion is attached to the magnet holding portion 124 that holds the magnet 170. As a result, the support wall portions 114 and 116 can move the movable body 120 in the torsion direction about the axes of the shafts 125 and 126 within the region surrounded by the base 112 and the outer yoke 150 via the elastic member 130. Support freely.

図3は、アクチュエータ100における要部構成を示す概略断面図である。なお、図3では、アクチュエータ100の磁気回路として、マグネット170による磁束の流れを白抜き矢印で示す。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the actuator 100. In FIG. 3, as a magnetic circuit of the actuator 100, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow.

アウターヨーク150は、ここでは、断面略U字状をなし、板状の磁性体を折曲することで形成されている。アウターヨーク150は、矩形板状のヨーク中央部151と、ヨーク中央部151の両側辺部からそれぞれ垂下され、互いに対向する側壁部152、153とを有する。   Here, the outer yoke 150 has a substantially U-shaped cross section and is formed by bending a plate-like magnetic body. The outer yoke 150 includes a rectangular plate-shaped yoke central portion 151 and side wall portions 152 and 153 that are suspended from both side portions of the yoke central portion 151 and face each other.

ここでは、アウターヨーク150は、基台112及び支持壁部114、116の上方から被せて、可動体120のマグネット170及びマグネット保持部124を覆う。アウターヨーク150は、基台112によって両側壁部152、153の先端部の開口を閉塞され、基台112及び支持壁部114、116とともに可動体120を収容する箱体を形成している。   Here, the outer yoke 150 covers the magnet 170 and the magnet holding portion 124 of the movable body 120 by covering the base 112 and the support wall portions 114 and 116 from above. The outer yoke 150 is closed by the base 112 at the ends of the side wall portions 152 and 153, and forms a box that houses the movable body 120 together with the base 112 and the support wall portions 114 and 116.

アウターヨーク150の対向する側壁部152、153の内壁面152a、153aには、エアギャップを介して可動体120のマグネット170の周囲を囲むように巻回されたコイル160が固定されている。   A coil 160 wound around the magnet 170 of the movable body 120 via an air gap is fixed to the inner wall surfaces 152a and 153a of the opposing side wall portions 152 and 153 of the outer yoke 150.

コイル160は、ここでは、ボイスコイルであり、外径部分をアウターヨーク150の両側壁部152、153の内壁面152a、153aに固定して、内径より内側には、内周部分からエアギャップを介してマグネット170が位置するように配置されている。すなわち、コイル160の内周部は、マグネット170において極の異なる磁極面を含む外周面から、それぞれ所定間隔を空けて対向している。   Here, the coil 160 is a voice coil, and the outer diameter portion is fixed to the inner wall surfaces 152a, 153a of the both side walls 152, 153 of the outer yoke 150, and an air gap is formed from the inner peripheral portion inside the inner diameter. It arrange | positions so that the magnet 170 may be located through. That is, the inner peripheral portion of the coil 160 is opposed to the outer peripheral surface including the magnetic pole surfaces having different poles at a predetermined interval in the magnet 170.

また、コイル160は、アウターヨーク150の側壁部152、153間内において、アウターヨーク150のヨーク中央部151及び基台112と、シャフト125と略直交する方向に延在する軸を中心にコイル線を巻回して形成された角筒状をなしている。   The coil 160 is coiled around an axis extending in a direction substantially perpendicular to the yoke central portion 151 and the base 112 of the outer yoke 150 and the shaft 125, between the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke 150. Is formed into a rectangular tube shape.

このコイル160は、アウターヨークの側壁部152、153の内壁面において、ヨーク中央部151側に取り付けられ、マグネット170において互いに異なる磁極(磁極面170a、170b)と対向する位置に配置している。   The coil 160 is attached to the yoke central portion 151 side on the inner wall surfaces of the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke, and is disposed at a position facing the different magnetic poles (magnetic pole surfaces 170a and 170b) on the magnet 170.

コイル160の内側にエアギャップを介して配置されたマグネット(永久磁石)170は、アウターヨーク150の延在方向に沿って長い磁極面170a、170bを有する直方体である。ここでは、マグネット170は、支持壁部114、116により弾性部材130を介して可動自在に支持されたマグネット保持部124によって、コイル160の内径より内側のエアギャップ内で回動自在に保持されている。   A magnet (permanent magnet) 170 disposed inside the coil 160 via an air gap is a rectangular parallelepiped having long magnetic pole surfaces 170 a and 170 b along the extending direction of the outer yoke 150. Here, the magnet 170 is rotatably held in an air gap inside the inner diameter of the coil 160 by a magnet holding portion 124 that is movably supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130. Yes.

なお、マグネット保持部124は、図2及び図3に示すように、側面視コ字状に形成され、マグネット170を載置する矩形板状の底板部124aと、底板部124aの長手方向(シャフト125の延在方向)で離間する端部で立設された前壁部124b、後壁部124cとを有する。   2 and 3, the magnet holding portion 124 is formed in a U-shape when viewed from the side, and includes a rectangular plate-like bottom plate portion 124a on which the magnet 170 is placed, and a longitudinal direction (shaft) of the bottom plate portion 124a. 125, the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c are erected at the end portions separated in the extending direction.

また、マグネット保持部124は、ここでは非磁性体で構成されており、前壁部124bには、シャフト125が直交して取り付けられ、後壁部124cには、シャフト126がシャフト125と同軸心上に位置するように取り付けられている。つまり、シャフト125は、マグネット170の異なる磁極面170a、170b(図4参照)と略平行に、マグネット170の略中心に沿って配置されている。   Here, the magnet holding portion 124 is made of a non-magnetic material, and the shaft 125 is attached orthogonally to the front wall portion 124b, and the shaft 126 is coaxial with the shaft 125 on the rear wall portion 124c. It is attached so that it may be located on the top. That is, the shaft 125 is disposed along the approximate center of the magnet 170 substantially parallel to the different magnetic pole surfaces 170a and 170b (see FIG. 4) of the magnet 170.

マグネット保持部124は、マグネット170を、コイル160と、アウターヨーク150のヨーク中央部151の裏面から離間させて、シャフト125、126を軸にねじり方向に回動自在に保持している。なお、可動体120では、マグネット保持部124の前壁部124bとマグネット170との間及び後壁部124cとマグネットとの間に、コイル160がそれぞれに接することなく配置され、コイル160の内側及び外側で可動自在となっている。   The magnet holding unit 124 holds the magnet 170 so as to be rotatable in the torsional direction about the shafts 125 and 126 while being spaced apart from the coil 160 and the back surface of the yoke central portion 151 of the outer yoke 150. In the movable body 120, the coil 160 is disposed between the front wall portion 124b of the magnet holding portion 124 and the magnet 170 and between the rear wall portion 124c and the magnet without being in contact with each other. It is movable outside.

マグネット保持部124により保持されるマグネット170の磁極面170a、170bは、コイル160を介して、アウターヨークの側壁部152、153における内壁面の全面に渡って向かい合うように配置されている。   The magnetic pole surfaces 170a and 170b of the magnet 170 held by the magnet holding portion 124 are arranged so as to face the entire inner wall surface of the side wall portions 152 and 153 of the outer yoke via the coil 160.

ここでは、マグネット170のS極側(S磁極面170a)は、アウターヨーク150の側壁部152の内壁面152a側に向かっており、N極(N磁極面170b)側が、アウターヨーク150の側壁部153の内壁面153a側に向かっている。   Here, the S pole side (S magnetic pole surface 170 a) of the magnet 170 is directed toward the inner wall surface 152 a side of the side wall portion 152 of the outer yoke 150, and the N pole (N magnetic pole surface 170 b) side is the side wall portion of the outer yoke 150. 153 is directed toward the inner wall surface 153a.

なお、シャフト125は、図1及び図2に示すように、アウターヨーク150の延在方向と同方向で支持壁部116から外方に突出するように設けられている。すなわち、シャフト125は、アクチュエータ100において、マグネット170と側壁部152、153とがコイル160を挟んで向かい合う方向と略直交する方向に突出して設けられている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the shaft 125 is provided so as to protrude outward from the support wall portion 116 in the same direction as the extending direction of the outer yoke 150. That is, the shaft 125 is provided in the actuator 100 so as to protrude in a direction substantially orthogonal to the direction in which the magnet 170 and the side wall portions 152 and 153 face each other with the coil 160 interposed therebetween.

このようにシャフト125は、マグネット保持部124の前壁部124bに固定されることによって、可動体120の重心を通る軸線上に位置するように、可動体120に取り付けられた状態となっている。これによりシャフト125は、可動体120の本体を構成するマグネット170及びマグネット保持部124とともに回転往復振動し、その振動を外部に伝達することができる。   As described above, the shaft 125 is fixed to the front wall portion 124 b of the magnet holding portion 124, so that the shaft 125 is attached to the movable body 120 so as to be positioned on the axis passing through the center of gravity of the movable body 120. . As a result, the shaft 125 rotates and reciprocally vibrates together with the magnet 170 and the magnet holding portion 124 that constitute the main body of the movable body 120, and the vibration can be transmitted to the outside.

なお、アクチュエータ100が電動歯ブラシに用いられる場合、シャフト125には、シャフト125と同一軸心上で、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結される。これにより歯ブラシ部はシャフト125と同様の運動、ここでは回転往復振動であるローリングを行うこととなる。   In addition, when the actuator 100 is used for an electric toothbrush, the shaft 125 is connected to a toothbrush portion including a hair bundle portion provided on the head and orthogonal to the axial direction on the same axis as the shaft 125. As a result, the toothbrush portion performs the same movement as the shaft 125, in this case, rolling, which is rotational reciprocating vibration.

本実施の形態のアクチュエータ100では、可動体120のイナーシャJ、ねじり方向のバネ定数kspとした場合、可動体120は、固定体110に対して、下記式(1)によって算出される共振周波数で振動する。 In actuator 100 of the present embodiment, the inertia J, when the torsion direction of the spring constant k sp, movable body 120 of the movable member 120 with respect to fixed body 110, the resonance frequency is calculated by the following formula (1) Vibrate.

Figure 2010104718
本実施の形態のアクチュエータ100は、交流供給部140によって、コイル160に可動体120の共振周波数fと略等しい周波数の交流を供給する。これにより、可動体120を効率良く駆動させることができる。
Figure 2010104718
In the actuator 100 according to the present embodiment, the alternating current supply unit 140 supplies the coil 160 with alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency f 0 of the movable body 120. Thereby, the movable body 120 can be driven efficiently.

図3に示すように、固定体110及び可動体120では、アウターヨーク150、マグネット170及びコイル160が、磁気回路を形成する。   As shown in FIG. 3, in the fixed body 110 and the movable body 120, the outer yoke 150, the magnet 170, and the coil 160 form a magnetic circuit.

具体的には、アクチュエータ100は、マグネット170から発生した磁束(白抜き矢印で示す)が、コイル160との間のエアギャップ、アウターヨーク150の側壁部153、ヨーク中央部151、側壁部152、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット170の対極へと至る磁気回路を有する。   Specifically, in the actuator 100, a magnetic flux generated from the magnet 170 (indicated by a white arrow) is generated by an air gap between the coil 160, the side wall portion 153 of the outer yoke 150, the yoke center portion 151, the side wall portion 152, It has a magnetic circuit that passes through the air gap on the opposite side in order and reaches the counter electrode of the magnet 170.

本アクチュエータ100における可動体120は、弾性部材130(図1及び図2参照)を介して固定体110により支持されるバネマス系構造で支持されており、コイル160に可動体120の共振周波数fに等しい周波数の交流が供給されると、可動体120は共振状態で駆動される。このとき発生する回転往復振動が、可動体120のシャフト125に伝達される。 The movable body 120 in the actuator 100 is supported by a spring mass structure supported by the fixed body 110 via an elastic member 130 (see FIGS. 1 and 2), and the resonance frequency f 0 of the movable body 120 is supported by the coil 160. When an alternating current having a frequency equal to is supplied, the movable body 120 is driven in a resonance state. The rotational reciprocating vibration generated at this time is transmitted to the shaft 125 of the movable body 120.

アクチュエータ100は、下記式(2)で示す運動方程式及び下記式(3)で示す回路方程式に基づいて駆動する。   The actuator 100 is driven based on the equation of motion represented by the following equation (2) and the circuit equation represented by the following equation (3).

Figure 2010104718
Figure 2010104718

Figure 2010104718
すなわち、アクチュエータ100における慣性モーメント、回転角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数、負荷トルクなどは、式(2)を満たす範囲内で適宜変更でき、電圧、抵抗、インダクタンス、逆起電力乗数は、式(3)を満たす範囲内で適宜変更できる。
Figure 2010104718
That is, the moment of inertia, the rotation angle, the torque constant, the current, the spring constant, the damping coefficient, the load torque, etc. in the actuator 100 can be appropriately changed within the range satisfying the formula (2), and the voltage, resistance, inductance, counter electromotive force multiplier can be changed. Can be appropriately changed within a range satisfying the expression (3).

次に、アクチュエータ100の具体的な動作について説明する。   Next, a specific operation of the actuator 100 will be described.

図4は、本実施の形態1に係るアクチュエータ100の動作を説明するための模式図である。なお、図4(a)では白抜き矢印でマグネット170による磁束の流れを示しているが、図4(b)〜図4(d)では同様の流れであるため、図示省略している。また、図4(a)ではコイル160に交流電圧を供給する交流供給部140を図示しているが、図4(b)〜図4(d)では、図4(a)と同様に図示されるため、省略している。   FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the actuator 100 according to the first embodiment. In FIG. 4A, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow, but is not shown in FIGS. 4B to 4D because it is the same flow. 4A illustrates an AC supply unit 140 that supplies an AC voltage to the coil 160, but FIGS. 4B to 4D illustrate the same as in FIG. 4A. Therefore, it is omitted.

コイル160に交流供給部140から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル160には、電磁力による図中矢印F1、F2、F3、F4で示す推力が発生する。これにより、基台112及び支持壁部114、116に弾性部材130を介して可動自在に取り付けられた可動体120には、回転重心を軸中心とした回転力が発生する。   When alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, thrusts indicated by arrows F 1, F 2, F 3, and F 4 in the figure due to electromagnetic force are generated in the coil 160 in accordance with Fleming's left-hand rule. As a result, the movable body 120 movably attached to the base 112 and the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 generates a rotational force with the rotational center of gravity as the axis center.

アクチュエータ100の1周期分の動作について説明する。   The operation for one cycle of the actuator 100 will be described.

図4(a)に示す向きでコイル160に電流が流れる(この方向を順方向電流と呼ぶ)と、マグネット170のN極面170bに対向するコイル160の対向部分160bには、下向き(基台112側の方向)に推力F1が発生する。一方、マグネット170のS極面170aに対向するコイル160の部分160aには、上向き(アウターヨーク150のヨーク中央部151側の方向)に推力F2が発生する。   When a current flows through the coil 160 in the direction shown in FIG. 4A (this direction is referred to as a forward current), the facing portion 160b of the coil 160 facing the N pole surface 170b of the magnet 170 has a downward (base) The thrust F1 is generated in the direction 112). On the other hand, a thrust F2 is generated upward (in the direction toward the yoke central portion 151 of the outer yoke 150) in the portion 160a of the coil 160 facing the S pole surface 170a of the magnet 170.

これにより、固定体110の基台112から立ち上がる支持壁部114、116(図2及び図3参照)に弾性部材130を介して支持された、マグネット170を有する可動体120に回転する力が発生する。可動体120では、マグネット170に、コイル160の推力F1、F2の反作用の力としての推力R1、R2が働く。これにより可動体120は、図4(b)に示す位置となるように反時計回りに可動する。   As a result, a rotating force is generated in the movable body 120 having the magnet 170 supported by the support wall portions 114 and 116 (see FIGS. 2 and 3) rising from the base 112 of the fixed body 110 via the elastic member 130. To do. In the movable body 120, thrusts R 1 and R 2 as reaction forces of the thrusts F 1 and F 2 of the coil 160 act on the magnet 170. As a result, the movable body 120 moves counterclockwise so as to be in the position shown in FIG.

図4(b)に示す状態のアクチュエータ100では、弾性部材130(図2及び図3参照)の復元力により可動体120を図4(a)の状態に戻す力反力が発生する。図4(b)に示す状態から図4(d)に示す状態までは、コイル160に図4(a)とは逆方向の電流が供給される。これにより、可動体120は、図4(b)の状態から図4(c)の状態までは、弾性部材130の復元力と、矢印F3、F4で示す推力の反作用の力としての推力R3、R4とによって、固定体110に対して時計回りに回転する。また、可動体120は、図4(c)の状態から図4(d)の状態までは、マグネット170に働く矢印F3、F4で示す推力によって、固定体110に対して時計回りに回転する。   In the actuator 100 in the state shown in FIG. 4B, a force reaction force that returns the movable body 120 to the state in FIG. 4A is generated by the restoring force of the elastic member 130 (see FIGS. 2 and 3). From the state shown in FIG. 4B to the state shown in FIG. 4D, the coil 160 is supplied with a current in the direction opposite to that in FIG. Thereby, the movable body 120 has a thrust R3 as a reaction force of the restoring force of the elastic member 130 and the thrusts indicated by arrows F3 and F4 from the state of FIG. 4B to the state of FIG. 4C. R4 rotates clockwise with respect to the fixed body 110. Moreover, the movable body 120 rotates clockwise with respect to the fixed body 110 by the thrust shown by the arrows F3 and F4 acting on the magnet 170 from the state of FIG. 4C to the state of FIG. 4D.

図4(d)に示す状態のアクチュエータ100では、弾性部材130の復元力により可動体120を図4(a)の状態に戻す力反力が発生する。図4(d)に示す状態から図4(a)に示す状態を経て図4(b)に示す状態までは、コイル160に順方向電流が供給される。これにより、可動体120は、図4(d)の状態から図4(a)の状態までは、弾性部材130の復元力と、矢印F1、F2で示す推力の反作用の力であり、マグネット170に働く推力R1、R2とによって、固定体110に対して反時計回りに回転する。   In the actuator 100 in the state shown in FIG. 4D, a force reaction force that returns the movable body 120 to the state in FIG. 4A is generated by the restoring force of the elastic member 130. A forward current is supplied to the coil 160 from the state shown in FIG. 4D through the state shown in FIG. 4A to the state shown in FIG. 4B. Thereby, the movable body 120 is the force of reaction between the restoring force of the elastic member 130 and the thrust indicated by arrows F1 and F2 from the state of FIG. 4D to the state of FIG. Rotate counterclockwise with respect to the fixed body 110 by the thrusts R1 and R2 acting on.

また、可動体120は、図4(a)の状態から図4(b)の状態までは、矢印R1、R2で示す推力によって、固定体110に対して反時計回りに回転する。なお、可動体120は、コイル160の内側で、延在するマグネット170の略中心軸線を中心に往復回転振動を行うが、主に、弾性部材130の反力を用いることなく、推力R1〜R4によって、図4に示す示した動作と同様の動作を行うこともできる。   Further, the movable body 120 rotates counterclockwise with respect to the fixed body 110 by the thrust indicated by the arrows R1 and R2 from the state of FIG. 4A to the state of FIG. 4B. The movable body 120 performs reciprocal rotational vibration around the substantially central axis of the magnet 170 extending inside the coil 160, but the thrusts R1 to R4 are mainly used without using the reaction force of the elastic member 130. Therefore, the same operation as that shown in FIG. 4 can be performed.

次に、図4に示す各状態で可動体120のコイル160に供給される交流電流について簡単に説明する。   Next, the alternating current supplied to the coil 160 of the movable body 120 in each state shown in FIG. 4 will be briefly described.

図5は、本実施の形態のアクチュエータにおいて交流供給部140から可動体120のコイル160に供給される交流の周期を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the period of alternating current supplied from the alternating current supply unit 140 to the coil 160 of the movable body 120 in the actuator of the present embodiment.

コイルに流れる交流は、図5(a)に示すように周波数fのパルス波でもよいし、図5(b)に示すように周波数fの正弦波でもよい。 The alternating current flowing through the coil may be a pulse wave with a frequency f 0 as shown in FIG. 5A or a sine wave with a frequency f 0 as shown in FIG. 5B.

図4(a)の状態では、図5に示す時点t1の順方向の電流が供給され、図4(b)の状態では図5の時点t2で示すように電流の向きが切り替えられ、図4(c)の状態では、図5に示す時点t3の逆方向の電流が供給される。また、図4(d)の状態では、図5の時点t4で示すように電流の向きが切り替えられて、図4(d)の状態では、図5に示す時点t5順方向の電流が供給される。これが1周期分の動作であり、このような動作が繰り返されることで、可動体120は、図4(a)から図4(d)に示す変位動作を繰り返すことによって、回転往復振動する。   In the state of FIG. 4A, the forward current at the time point t1 shown in FIG. 5 is supplied, and in the state of FIG. 4B, the direction of the current is switched as shown at the time point t2 in FIG. In the state (c), a current in the reverse direction at time t3 shown in FIG. 5 is supplied. Further, in the state of FIG. 4D, the direction of current is switched as shown at time t4 in FIG. 5, and in the state of FIG. 4D, current in the forward direction at time t5 shown in FIG. 5 is supplied. The This is an operation for one cycle. By repeating such an operation, the movable body 120 oscillates in a reciprocating manner by repeating the displacement operation shown in FIGS. 4 (a) to 4 (d).

アクチュエータ100では、可動体120は、回転往復運動つまり回転往復振動を行い、この回転往復振動はシャフト125を介して外部に出力される。シャフト125に、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部が連結されている場合、歯ブラシ部は回転往復振動してローリング磨きを行うことができる。   In the actuator 100, the movable body 120 performs rotational reciprocating motion, that is, rotational reciprocating vibration, and this rotational reciprocating vibration is output to the outside via the shaft 125. When the toothbrush part provided with the hair | bristle bundle part provided in the head at right angles to the axial direction is connected to the shaft 125, a toothbrush part can carry out rolling polishing by reciprocating vibration.

このようにアクチュエータ100は、式(2)、(3)を満たし、式(1)で示す共振周波数を用いた共振現象により駆動する。よって、アクチュエータ100では、共振駆動による定常状態において、消費される電力は負荷トルクによる損失及び摩擦などによる損失だけとなり、低消費電力で駆動、つまり、可動体120を低消費電力で回転往復振動させることができる。以上説明したように、本実施の形態のアクチュエータ100では、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現して小型化を図ることができ、更に、往復回転運動を低消費電力で実現することができる。   As described above, the actuator 100 satisfies the expressions (2) and (3) and is driven by the resonance phenomenon using the resonance frequency represented by the expression (1). Therefore, in the actuator 100, the power consumed in the steady state by the resonance drive is only the loss due to the load torque and the loss due to friction, etc., and the actuator 100 is driven with low power consumption. be able to. As described above, in the actuator 100 of the present embodiment, the reciprocating rotational movement of the electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism separate from the drive source, and the size can be reduced. The reciprocating rotary motion can be realized with low power consumption.

また、可動体120は、アウターヨーク150等の大きな構成部材を含まずにマグネット170及びマグネット保持部124により構成している。このため、可動体120の慣性モーメントの大きさは外形に依存せずマグネット170の形状に依存して決定することができる。また、マグネット170は、可動体120において出力軸となるシャフト125の近傍、具体的には、シャフト125の略軸線上に重心が位置するように配置されているため、可動体120のイナーシャを上昇させる要因になりにくい。よって、アクチュエータ100の外形の変更における慣性モーメントの上昇が小さくなるため、設計上の制約がなくなり、アクチュエータ100自体の設計自由度を向上させることができる。   In addition, the movable body 120 is configured by the magnet 170 and the magnet holding portion 124 without including large components such as the outer yoke 150. For this reason, the magnitude of the moment of inertia of the movable body 120 can be determined depending on the shape of the magnet 170 without depending on the outer shape. Further, since the magnet 170 is disposed in the vicinity of the shaft 125 serving as the output shaft in the movable body 120, specifically, the center of gravity is positioned substantially on the axis of the shaft 125, the inertia of the movable body 120 is raised. It is hard to become a factor to let you. Therefore, since the increase in the moment of inertia in changing the outer shape of the actuator 100 is reduced, there is no design restriction, and the degree of freedom in designing the actuator 100 itself can be improved.

なお、アクチュエータ100を有する電動歯ブラシでも上述した同様の効果を得ることができ、電動歯ブラシ自体の小型化も図ることができる。   The electric toothbrush having the actuator 100 can achieve the same effect as described above, and the electric toothbrush itself can be downsized.

また、実施の形態1に係るアクチュエータ100の構成では、基台112を非磁性体として説明したが、これに限らず、磁性体としてもよい。この構成について図6を用いて説明する。   In the configuration of the actuator 100 according to the first embodiment, the base 112 has been described as a non-magnetic material. However, the configuration is not limited to this, and the magnetic material may be used. This configuration will be described with reference to FIG.

(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2に係るアクチュエータの要部構成を示す概略断面図である。なお、図6では、アクチュエータ100の磁気回路として、マグネット170による磁束の流れを白抜き矢印で示す。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 6, as a magnetic circuit of the actuator 100, the flow of magnetic flux by the magnet 170 is indicated by a white arrow.

図6に示すアクチュエータ100Aは、アクチュエータ100の構成において非磁性体の基台112を磁性体の基台112Aに代えたものである。よって、アクチュエータ100Aにおいて、その他の構成は、アクチュエータ100と同様の構成であり同符号を付して説明は省略する。   An actuator 100A shown in FIG. 6 is obtained by replacing the non-magnetic base 112 with a magnetic base 112A in the configuration of the actuator 100. Therefore, the other configuration of the actuator 100A is the same as that of the actuator 100, and the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted.

アクチュエータ100Aの固定体110Aは、可動体120のマグネット170の周囲を囲むようにエアギャップを介して配置されるコイル160と、コイル160の外周部分を、対向する内壁面152a、153aに固定した磁性体であるアウターヨーク150と、磁性体である基台112Aと有する。   The fixed body 110A of the actuator 100A includes a coil 160 disposed through an air gap so as to surround the magnet 170 of the movable body 120, and a magnetic member in which the outer peripheral portion of the coil 160 is fixed to the opposing inner wall surfaces 152a and 153a. The outer yoke 150 is a body and the base 112A is a magnetic body.

すなわち、アクチュエータ100Aでは、可動体120のマグネット170及びマグネット保持部124(図6では底板部124aのみ示す)は、磁性体であるアウターヨーク150及び基台112Aとで囲む構成となっている。なお、アウターヨーク150及び基台112Aの内側に配置され、且つコイル160の内側に配置されたマグネット170は磁極面170a、170bを、アクチュエータ100の構成と同様に、所定間隔を空けて、コイル160の周回方向と交差する方向で、且つ、アウターヨーク150の側壁部152,153に向けて配置されている。   That is, in the actuator 100A, the magnet 170 and the magnet holding portion 124 (only the bottom plate portion 124a is shown in FIG. 6) of the movable body 120 are surrounded by the outer yoke 150 and the base 112A that are magnetic bodies. The magnet 170 disposed inside the outer yoke 150 and the base 112 </ b> A and disposed inside the coil 160 has the magnetic pole surfaces 170 a and 170 b spaced apart from each other by a predetermined interval as in the configuration of the actuator 100. Are arranged in a direction intersecting with the circumferential direction of the outer yoke 150 and toward the side walls 152 and 153 of the outer yoke 150.

この構成によって、アクチュエータ100Aでは、アクチュエータ100と比較して、マグネット170による磁束の経路が、固定体110Aにおいて2つ形成される。   With this configuration, in the actuator 100A, compared to the actuator 100, two magnetic flux paths are formed by the magnet 170 in the fixed body 110A.

すなわち、図6に示すアクチュエータ100Aの磁気回路では、マグネット170から発生した磁束(白抜き矢印で示す)は、磁極面170bから、コイル160が配置されるエアギャップを経て、アウターヨーク150の側壁部153に至る。次いで、側壁部153から、ヨーク中央部151と、ヨーク中央部151とは反対側の基台112Aとのそれぞれを通って、側壁部152に至る。そして、磁束は、側壁部152から反対側のエアギャップを順に通って、マグネット170の対極(磁極面170a)へと繋がる。なお、アクチュエータ100Aにおける可動体120の動作はアクチュエータ100と同様であるため説明は省略する。図6では、順方向電流を流した際のコイル160の推力F1、F2と、これらの反作用の力であるマグネット170の推力R1、R2とが示されている。推力R1、R2が発生すると可動体120は推力R1、R2の方向に可動する。電流の向きが変わると、コイル160には、F1,F2とは逆の推力が働き、これによりマグネット170にR1、R2とは逆向きの推力が働き、可動体120は、R1、R2とは逆向きの推力で示す方向に可動する。これら繰り返すことによって、アクチュエータ100Aは、実施の形態1と同様に、可動体120を往復回転振動させる。   That is, in the magnetic circuit of the actuator 100A shown in FIG. 6, the magnetic flux generated by the magnet 170 (indicated by the white arrow) passes through the air gap where the coil 160 is disposed from the magnetic pole surface 170b, and the side wall portion of the outer yoke 150. 153. Next, the side wall portion 153 passes through the yoke central portion 151 and the base 112 </ b> A on the opposite side of the yoke central portion 151 to the side wall portion 152. Then, the magnetic flux sequentially passes through the air gap on the opposite side from the side wall portion 152 and is connected to the counter electrode (the magnetic pole surface 170a) of the magnet 170. Since the operation of the movable body 120 in the actuator 100A is the same as that of the actuator 100, the description thereof is omitted. FIG. 6 shows thrusts F1 and F2 of the coil 160 when a forward current is passed, and thrusts R1 and R2 of the magnet 170 which are reaction forces of these. When the thrusts R1 and R2 are generated, the movable body 120 moves in the direction of the thrusts R1 and R2. When the direction of the current is changed, a thrust reverse to F1 and F2 is applied to the coil 160, whereby a thrust reverse to R1 and R2 is applied to the magnet 170, and the movable body 120 is separated from R1 and R2. It moves in the direction indicated by the thrust in the reverse direction. By repeating these steps, the actuator 100A causes the movable body 120 to reciprocate and oscillate similarly to the first embodiment.

このように本実施の形態2のアクチュエータ100Aでは、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現することができる等、アクチュエータ100と同様の作用効果を得ることができる。さらに、アクチュエータ100Aによれば、磁気回路における磁気飽和が緩和されることによって、コイル160に交流供給部140から交流電圧を供給した際に発生する可動体120の推力を上昇させることができる。   As described above, in the actuator 100A of the second embodiment, the reciprocating rotational motion of the electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source. Can be obtained. Furthermore, according to the actuator 100A, by reducing the magnetic saturation in the magnetic circuit, it is possible to increase the thrust of the movable body 120 generated when the AC voltage is supplied to the coil 160 from the AC supply unit 140.

具体的には、アクチュエータ100Aでは、実施の形態1におけるアクチュエータ100の構成と比較して、コイル160が発生する可動体120を可動させるトルクを、約1.25倍上昇させることができる。   Specifically, in actuator 100A, the torque for moving movable body 120 generated by coil 160 can be increased about 1.25 times as compared with the configuration of actuator 100 in the first embodiment.

また、本実施の形態2では、可動体120を可動自在に収容した固定体110の外周部分、つまり、磁気回路が、磁性体であるアウターヨーク150と磁性体である基台112Aとによってマグネット170を囲む回路として構成される。   In the second embodiment, the outer periphery of the fixed body 110 that movably accommodates the movable body 120, that is, the magnetic circuit, is composed of the magnet 170 by the outer yoke 150 that is a magnetic body and the base 112A that is a magnetic body. It is configured as a circuit that surrounds.

つまり、アクチュエータ100Aの外表面を磁性体によって形成するため、アクチュエータ100Aにおいて、基台112A、アウターヨーク150、マグネット170及びコイル160を含む磁気回路の漏れ磁束を抑制することができる。   That is, since the outer surface of the actuator 100A is formed of a magnetic material, the leakage flux of the magnetic circuit including the base 112A, the outer yoke 150, the magnet 170, and the coil 160 can be suppressed in the actuator 100A.

(実施の形態3)
本実施の形態3に係るアクチュエータの概要は、アクチュエータ100の構成(図2及び図3参照)において、コイル160をアウターヨーク150から外して、基台112側に非磁性体(スペーサ)を介して固定し、且つ、上下逆にした可動体120を、弾性部材130を介して、固定体110に、ねじり方向に回転往復振動可能に取り付けたものである。
(Embodiment 3)
The outline of the actuator according to the third embodiment is as follows. In the configuration of the actuator 100 (see FIGS. 2 and 3), the coil 160 is removed from the outer yoke 150 and a nonmagnetic material (spacer) is interposed on the base 112 side. A movable body 120 that is fixed and turned upside down is attached to the fixed body 110 via an elastic member 130 so as to be able to rotate and reciprocate in the torsional direction.

図7は、本発明の実施の形態3に係るアクチュエータ100Bを示す外観図であり、図8は、同アクチュエータ100Bの分解斜視図であり、図9は、同アクチュエータ100Bの要部構成を示す概略断面図である。なお、このアクチュエータ100Bは、図1に示す実施の形態1に対応するアクチュエータ100と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。   FIG. 7 is an external view showing an actuator 100B according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 8 is an exploded perspective view of the actuator 100B, and FIG. 9 is a schematic diagram showing a main configuration of the actuator 100B. It is sectional drawing. The actuator 100B has the same basic configuration as that of the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. .

アクチュエータ100Bは、図7〜図9に示すようにアウターヨーク150、基台112B、コイル160及び支持壁部114B、116Bを有する固定体110Bと、コイル160の内側(内径部分)にエアギャップを介して配置されるマグネット170を有する可動体120Bと、固定体110Bに可動体120Bを、可動体120Bのシャフト125を中心にねじる方向に往復回転自在に支持する弾性部材130と、交流供給部140(図8及び図9参照)とを有する。   The actuator 100B includes a fixed body 110B having an outer yoke 150, a base 112B, a coil 160, and support wall portions 114B and 116B, and an inner side (inner diameter portion) of the coil 160 via an air gap as shown in FIGS. A movable body 120B having a magnet 170, an elastic member 130 that supports the movable body 120B in a fixed body 110B, and a reciprocating rotation in a direction twisting around the shaft 125 of the movable body 120B, and an AC supply unit 140 ( 8 and 9).

固定体110Bでは、基台112Bは、矩形板状の非磁性体により形成された基台本体1121を有する。この基台本体1121の表面には、長手方向で離間する端部に、上方に突出し、支持壁部114B、116Bの下面に形成された凹部に係合する位置決め凸部1122、1123が設けられている。この位置決め凸部1122、1123を介して支持壁部114B、116Bは基台本体1121に位置決めされた位置から立設するように取り付けられている。   In the fixed body 110B, the base 112B has a base main body 1121 formed of a rectangular plate-like nonmagnetic material. Positioning projections 1122 and 1123 are provided on the surface of the base body 1121 so as to project upward and engage with recesses formed on the lower surfaces of the support wall portions 114B and 116B at the ends spaced apart in the longitudinal direction. Yes. The support wall portions 114B and 116B are attached to the base body 1121 so as to stand upright from the positions positioned on the base body 1121 through the positioning convex portions 1122 and 1123.

また、基台本体1121の表面の中央部分には、環状の取り付け溝部1124が形成されている。この取り付け溝部1124は、コイル160の形状に対応して形成されており、コイル160の筒状部分の内径に対応した内径を有し、且つ、コイル160の筒状部分の厚みよりも若干長い幅の溝となっている。コイル160は、取り付け溝部1124内に位置するように取り付けられている。   An annular mounting groove 1124 is formed in the center portion of the surface of the base body 1121. The attachment groove portion 1124 is formed corresponding to the shape of the coil 160, has an inner diameter corresponding to the inner diameter of the cylindrical portion of the coil 160, and has a width slightly longer than the thickness of the cylindrical portion of the coil 160. It has become a groove. The coil 160 is attached so as to be positioned in the attachment groove 1124.

基台112Bには、上方から断面U字状のアウターヨーク150が、側壁部152、153を、基台112B上のコイル160の外周部分に当接させた状態で、基台112Bの表面と支持壁部114B、116Bとを覆うように取り付けられている。   An outer yoke 150 having a U-shaped cross section from above is supported on the base 112B and supports the surface of the base 112B with the side walls 152 and 153 in contact with the outer peripheral portion of the coil 160 on the base 112B. It is attached so as to cover the walls 114B and 116B.

基台112Bに設けられたコイル160の内側、つまり内径部分に、マグネット170が、エアギャップを介して配置されている。   Inside the coil 160 provided on the base 112B, that is, on the inner diameter portion, a magnet 170 is disposed via an air gap.

マグネット170は、支持壁部114B、116Bに弾性部材130を介して、アウターヨーク150及び基台112Bに囲まれた領域内で、コイル160の内側で回動自在に支持されたマグネット保持部124に保持されている。   The magnet 170 is supported on the magnet holding portion 124 that is rotatably supported inside the coil 160 within the region surrounded by the outer yoke 150 and the base 112B via the elastic member 130 on the support wall portions 114B and 116B. Is retained.

マグネット170は、異なる磁極面170a、170bがエアギャップを介してコイル160と対向し、且つ、基台112B及びヨーク中央部151から離間する位置で、マグネット保持部124Bに保持されている。   The magnet 170 is held by the magnet holding portion 124B at a position where the different magnetic pole surfaces 170a and 170b face the coil 160 via the air gap and are separated from the base 112B and the yoke central portion 151.

マグネット保持部124Bは、マグネット170の上面に固定される上面部124dと、上面部124dの長手方向の端部(前後端部)で垂下された前壁部124b、後壁部124cとを有する。マグネット保持部124Bは、前壁部124b及び後壁部124cのそれぞれに直交して設けられ、且つ、マグネット170の重心位置に沿って配置されたシャフト125、126を、固定体110Bの支持壁部114B、116Bの開口部114a、116aに挿通させている。また、マグネット保持部124Bは、支持壁部114B、116Bに弾性部材130を介して可動自在に取り付けられている。これにより、マグネット170及びマグネット保持部124Bは、マグネット170の周囲に位置するコイル160内において、シャフト125、126を中心にねじり方向に往復回転自在に取り付けられている。なお、弾性部材130は、実施の形態1と同様に、支持壁部114B、116Bに取り付けられている。具体的には、弾性部材130は、支持壁部114、116と同様に形成された支持壁部114B、116Bのそれぞれにおける内側の下辺部にインサート成形によって一体的に取り付けられている。   The magnet holding portion 124B includes an upper surface portion 124d fixed to the upper surface of the magnet 170, and a front wall portion 124b and a rear wall portion 124c that are suspended from the longitudinal end portion (front and rear end portions) of the upper surface portion 124d. The magnet holding portion 124B is provided orthogonally to the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c, and the shafts 125 and 126 arranged along the center of gravity of the magnet 170 are connected to the support wall portion of the fixed body 110B. 114B and 116B are inserted through openings 114a and 116a. The magnet holding part 124B is movably attached to the support wall parts 114B and 116B via the elastic member 130. Thereby, the magnet 170 and the magnet holding part 124 </ b> B are attached to the coil 160 positioned around the magnet 170 so as to be reciprocally rotatable in the torsion direction around the shafts 125 and 126. The elastic member 130 is attached to the support wall portions 114B and 116B as in the first embodiment. Specifically, the elastic member 130 is integrally attached to the inner lower side portion of each of the support wall portions 114B and 116B formed in the same manner as the support wall portions 114 and 116 by insert molding.

なお、コイル160には、実施の形態1のアクチュエータ100及び実施の形態2のアクチュエータ100Aと同様に、交流電圧の供給を行う交流供給部140によって、振周波数に略等しい周波数の交流が入力される。これにより固定体110Bに弾性部材130によって、シャフト125のねじり方向に可動自在に支持された可動体120Bは、固定体110B内においてコイル160の推力によってマグネット170に発生する反作用の力によって回転往復振動を行う。   In addition, like the actuator 100 of the first embodiment and the actuator 100A of the second embodiment, an alternating current having a frequency substantially equal to the oscillation frequency is input to the coil 160 by the alternating current supply unit 140 that supplies an alternating voltage. . As a result, the movable body 120B, which is supported on the fixed body 110B by the elastic member 130 so as to be movable in the torsional direction of the shaft 125, rotates and reciprocates due to the reaction force generated in the magnet 170 by the thrust of the coil 160 in the fixed body 110B. I do.

図10は、本発明の実施の形態3に係るアクチュエータ100Bの動作を説明する模式図である。なお、図10(a)では白抜き矢印でマグネット170による磁気回路の磁束の流れを示しているが、図10(b)〜図10(d)では同様の流れであるため、図示省略している。また、図10(a)ではコイル160に交流電圧を供給する交流供給部140を図示しているが、図10(b)〜図10(d)では、図10(a)と同様に磁束の流れは生じているが便宜上省略する。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the operation of the actuator 100B according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 10A, the flow of magnetic flux of the magnetic circuit by the magnet 170 is indicated by a white arrow. However, in FIG. 10B to FIG. Yes. 10A illustrates an AC supply unit 140 that supplies an AC voltage to the coil 160. In FIGS. 10B to 10D, the magnetic flux is supplied in the same manner as in FIG. 10A. Although there is a flow, it is omitted for convenience.

アクチュエータ100Bには、図10(a)に示すように、マグネット170から発生した磁束(白抜き矢印で示す)が、磁極面170bから、エアギャップG、コイル160、アウターヨーク150の側壁部153、ヨーク中央部151、側壁部152、反対側のエアギャップを順に通り、マグネット170の対極(磁極面170a)へと繋がる磁気回路が形成されている。   As shown in FIG. 10A, the actuator 100B receives a magnetic flux (indicated by a white arrow) generated from the magnet 170 from the magnetic pole surface 170b, the air gap G, the coil 160, the side wall portion 153 of the outer yoke 150, A magnetic circuit that passes through the yoke central portion 151, the side wall portion 152, and the air gap on the opposite side in order is connected to the counter electrode (magnetic pole surface 170 a) of the magnet 170.

アクチュエータ100Bでは、コイル160に交流供給部140から交流が供給されると、フレミングの左手の法則に従い、コイル160には、図中矢印F1〜F4で示す推力が発生する。これを受けて、マグネット170には、回転重心であるシャフト125を軸中心とした回転力(推力R1〜R4)が発生し、可動体120は、図4で示すアクチュエータ100の可動体120と同様に、図10(a)、図10(b)、図10(c)、図10(d)の動作を繰り返し、回転往復振動する。   In the actuator 100B, when alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, the coil 160 generates thrusts indicated by arrows F1 to F4 in the figure in accordance with Fleming's left-hand rule. In response, the magnet 170 generates a rotational force (thrust R1 to R4) about the shaft 125, which is the rotational center of gravity, and the movable body 120 is the same as the movable body 120 of the actuator 100 shown in FIG. In addition, the operations shown in FIGS. 10A, 10B, 10C, and 10D are repeated to reciprocate and rotate.

このようにアクチュエータ100Bは、アクチュエータ100と同様の作用効果を有する。加えて、アクチュエータ100Bでは、組立の際に、コイル160は、基台112Bに取り付けられる。つまり、組立の際に、平板状の基台112Bに、基台112Bの表面に取り付けるため、U字型アウターヨーク150において窪む内側にコイル160を取り付ける場合と比較して取り付け作業を容易に行うことができる。   Thus, the actuator 100B has the same function and effect as the actuator 100. In addition, in the actuator 100B, the coil 160 is attached to the base 112B during assembly. That is, when assembling, in order to attach to the flat base 112B on the surface of the base 112B, the attaching operation is easily performed as compared with the case where the coil 160 is attached to the inner side of the U-shaped outer yoke 150. be able to.

ここでは、コイル160は、基台112Bの表面に形成された取り付け溝部1124内に位置するように取り付けられるため、コイル160を、基台112Bに位置決めした位置で取り付けることができる。   Here, since the coil 160 is attached so as to be positioned in the attachment groove portion 1124 formed on the surface of the base 112B, the coil 160 can be attached at the position positioned on the base 112B.

コイル160自体は、一般的に、コイルの内径を規定する治具にコイル線を巻回していくことによって製作されるため、できあがるコイル160自体の外径寸法の正確な管理は難しい。よって、コイル160をアウターヨーク150内に取り付ける場合、コイル160の外周部分でアウターヨーク150に取り付ける必要があるため、コイル160製作の際に正確な管理を行う必要があり手間がかかる。   Since the coil 160 itself is generally manufactured by winding a coil wire around a jig that defines the inner diameter of the coil, it is difficult to accurately manage the outer diameter of the coil 160 itself. Therefore, when the coil 160 is attached in the outer yoke 150, it is necessary to attach the coil 160 to the outer yoke 150 at the outer peripheral portion of the coil 160. Therefore, it is necessary to perform accurate management when the coil 160 is manufactured, which is troublesome.

これに対し、本実施の形態では、コイル160は、基台112Bにおいて、内径が規定された取り付け溝部1124内に、直接コイル160を配置することで、コイル160の内周部によって取り付け位置を決めることができる。よって、アクチュエータ100Bによれば、組立性の向上や工数の低減を図ることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the position of the coil 160 is determined by the inner peripheral portion of the coil 160 by disposing the coil 160 directly in the mounting groove portion 1124 whose inner diameter is defined in the base 112B. be able to. Therefore, according to the actuator 100B, it is possible to improve assemblability and reduce man-hours.

なお、アクチュエータ100Bでは、アクチュエータ100と比較して、主にコイル160の配置構造が異なるが、磁気回路構成は同様であり、実施の形態1のアクチュエータ100と同様の作用効果を得ることができる。特に、アクチュエータ100Bによれば、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく実現することができる。   The actuator 100B is different from the actuator 100 mainly in the arrangement structure of the coil 160, but the magnetic circuit configuration is the same, and the same effects as the actuator 100 of the first embodiment can be obtained. In particular, according to the actuator 100B, reciprocating rotational movement of an electric toothbrush or the like can be realized without using a drive transmission mechanism that is separate from the drive source.

なお、アクチュエータ100Bにおいて、基台112Bは非磁性体としたが、基台112Bを磁性体としてもよい。この場合、実施の形態2と同様に固定体110Bにおける磁束の経路は、アウターヨーク150の一方の側壁部153からヨーク中央部151及び基台112Bのそれぞれを通って他方の側壁部152に至る経路となり、実施形態2と同様の効果を得ることができる。   In the actuator 100B, the base 112B is a non-magnetic material, but the base 112B may be a magnetic material. In this case, similarly to the second embodiment, the path of the magnetic flux in the fixed body 110B is a path from one side wall portion 153 of the outer yoke 150 to the other side wall portion 152 through each of the yoke center portion 151 and the base 112B. Thus, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

(実施の形態4)
図11は、本発明の実施の形態4に係るアクチュエータ100Cを示す斜視図であり、図12は、同アクチュエータ100Cの要部分解斜視図である。なお、このアクチュエータ100Cは、図1に示す実施の形態1に対応するアクチュエータ100と同様の基本的構成を有しており、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a perspective view showing an actuator 100C according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 12 is an exploded perspective view of a main part of the actuator 100C. The actuator 100C has a basic configuration similar to that of the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIG. 1, and the same components are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. .

実施の形態4に係るアクチュエータ100Cは、図1に示すアクチュエータ100において、シャフト125、126が、軸受190を介して固定体110の支持壁部114、116に挿通させて回転自在に軸支された構成であり、その他の構成は同様である。   In the actuator 100C according to the fourth embodiment, in the actuator 100 shown in FIG. 1, the shafts 125 and 126 are rotatably supported by being inserted through the support wall portions 114 and 116 of the fixed body 110 via the bearings 190. The other configurations are the same.

すなわち、アクチュエータ100Cは、図11及び図12に示すように、可動体120が備えるシャフト125は、支持壁部116の開口部116aに取り付けられた軸受190に回動自在に挿通されている。このシャフト125は、可動体120の可動運動を伝達して出力するとともに、可動体120を固定体110に軸支させる軸部として機能している。   That is, in the actuator 100 </ b> C, as shown in FIGS. 11 and 12, the shaft 125 included in the movable body 120 is rotatably inserted into a bearing 190 attached to the opening 116 a of the support wall 116. The shaft 125 transmits and outputs a movable motion of the movable body 120 and functions as a shaft portion that pivotally supports the movable body 120 on the fixed body 110.

また、可動体120においてシャフト125と同一軸線上に配置され、シャフト125と逆方向に突出するシャフト126は、支持壁部114の開口部114aに取り付けられた軸受190に回動自在に挿通されている。   In addition, the shaft 126 arranged on the same axis as the shaft 125 in the movable body 120 and protruding in the opposite direction to the shaft 125 is rotatably inserted into a bearing 190 attached to the opening 114 a of the support wall 114. Yes.

このため、アクチュエータ100Cでは、コイル160に交流供給部140から交流が供給された際に、コイル160を備える可動体120は、固定体110に対してシャフト125の軸心を中心に安定して回転往復振動することとなる。   For this reason, in the actuator 100C, when the alternating current is supplied to the coil 160 from the alternating current supply unit 140, the movable body 120 including the coil 160 rotates stably around the axis of the shaft 125 with respect to the fixed body 110. It will reciprocate.

このようにアクチュエータ100Cでは、可動体120は、軸受190に挿通されるシャフト125、126を介して、支持壁部114、116に回転方向及び軸方向に自由度を有する状態で回動自在に軸支されている。また、可動体120は、弾性部材130を介して、軸方向への移動を拘束された状態で支持壁部114、116に支持されている。つまり、可動体120は、支持壁部114、116に、シャフト125、126及び軸受190を用いた支軸構造と、弾性部材130を介して回転方向に自由度を確保した状態で固定体110に支持された構造となっており、耐衝撃性に優れた構造となっている。   As described above, in the actuator 100C, the movable body 120 is pivotable with the shafts 125 and 126 inserted into the bearing 190 in a state where the support wall portions 114 and 116 have degrees of freedom in the rotational direction and the axial direction. It is supported. Further, the movable body 120 is supported by the support wall portions 114 and 116 via the elastic member 130 in a state in which movement in the axial direction is restricted. That is, the movable body 120 is attached to the fixed body 110 in a state in which the support wall portions 114 and 116 are secured to the support shafts 114 and 116 with the support shaft structure using the shafts 125 and 126 and the bearing 190 and the elastic member 130 in the rotational direction. It has a supported structure and is excellent in impact resistance.

よって、アクチュエータ100Cでは、アクチュエータ100と同様の作用効果に加えて、シャフト125、126の回転軸心を固定して安定して回転往復運動することができるとともに、アクチュエータ自体の耐衝撃性を向上させることができる。   Therefore, in addition to the same effects as the actuator 100, the actuator 100C can stably rotate and reciprocate while fixing the rotation axis of the shafts 125 and 126, and improve the impact resistance of the actuator itself. be able to.

なお、本実施の形態では、アクチュエータ100Cは、実施の形態1に係るアクチュエータ100における支持壁部114、116に軸受190を設けて、可動体120のシャフト125、126を回動自在に支持する構成としたが、これに限らない。例えば、実施の形態2及び実施の形態3のアクチュエータ100A、100Bの支持壁部114、114B、116、116Bに軸受190を設けて、可動体120のシャフト125、126を回動自在に支持する構成としてもよい。   In the present embodiment, the actuator 100C is configured such that the bearings 190 are provided on the support wall portions 114 and 116 in the actuator 100 according to the first embodiment, and the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are rotatably supported. However, it is not limited to this. For example, the bearing wall 190 is provided on the support wall portions 114, 114B, 116, and 116B of the actuators 100A and 100B according to the second and third embodiments, and the shafts 125 and 126 of the movable body 120 are rotatably supported. It is good.

(実施の形態5)
図13は、本発明の実施の形態5に係るアクチュエータ100Dの分解斜視図であり、図14は、同アクチュエータ100Dに用いられる粘弾性部材としてのエラストマーを示す図である。なお、図13に示すアクチュエータ100Dは、図1から図4に示す実施の形態1に対応するアクチュエータ100において、弾性部材130の構成を替えた構造であり、その他の構成は同様の構成である。よって、同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
(Embodiment 5)
FIG. 13 is an exploded perspective view of an actuator 100D according to Embodiment 5 of the present invention, and FIG. 14 is a diagram showing an elastomer as a viscoelastic member used in the actuator 100D. 13 is a structure in which the structure of the elastic member 130 is changed in the actuator 100 corresponding to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4, and the other structures are the same. Therefore, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

アクチュエータ100Dでは、アクチュエータ100の構成において、ジグザグバネである弾性部材130に替えて自身の減衰が大きい粘弾性体、ここではエラストマー197を用いている。   In the actuator 100D, in the configuration of the actuator 100, instead of the elastic member 130 that is a zigzag spring, a viscoelastic body, in this case, an elastomer 197 having a large attenuation is used.

エラストマー197は、図14に示すように、シャフト125、126と挿通する挿通口198を備えた中央部197aと、中央部197aからシャフト126及びシャフト125の軸心と直交する方向に突出するアーム部197bとを備える。エラストマー197は粘弾性体であるため、中央部197aとアーム部197bとを互いに弾性変形させて変位させることができる。   As shown in FIG. 14, the elastomer 197 includes a central portion 197a having an insertion port 198 through which the shafts 125 and 126 are inserted, and an arm portion protruding from the central portion 197a in a direction perpendicular to the shafts 126 and the shaft 125. 197b. Since the elastomer 197 is a viscoelastic body, the central portion 197a and the arm portion 197b can be displaced by being elastically deformed from each other.

エラストマー197は、支持壁部116、114とコイル保持部124における前壁部124b及び後壁部124cとの間に配置され、バネとして機能する。エラストマー197は、アーム部197bの延在方向でずれた位置に形成された孔部198a、198bに、支持壁部116、114及び前後壁部124b、124cに形成された突起114c、116c、124f、124gが嵌入される。   The elastomer 197 is disposed between the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c of the coil holding portion 124, and functions as a spring. The elastomer 197 has projections 114c, 116c, 124f formed on the support wall portions 116, 114 and the front and rear wall portions 124b, 124c in holes 198a, 198b formed at positions shifted in the extending direction of the arm portion 197b. 124g is inserted.

なお、ここでは、エラストマー197のアーム部197bにおいて、中央部197aに近い位置の孔部198aに前後壁部124b、124cの突起124f、124gが圧入により嵌合される。また、中央部197aよりも遠い位置の孔部198bに支持壁部116、114の突起116c、114cが圧入により嵌合される。   Here, in the arm portion 197b of the elastomer 197, the protrusions 124f and 124g of the front and rear wall portions 124b and 124c are fitted into the hole portion 198a located near the center portion 197a by press fitting. Further, the protrusions 116c and 114c of the support wall portions 116 and 114 are fitted into the hole 198b farther from the center portion 197a by press fitting.

アクチュエータ100Dによれば、実施の形態1の特性を有し、アクチュエータ100と同様の作用効果を得ることができる。また、アクチュエータ100Dでは、エラストマー197は、支持壁部116、114とコイル保持部124における前壁部124b及び後壁部124cとの間に配置して、支持壁部116、114と前壁部124b及び後壁部124cの突起114c、116c、124f、124gを孔部198a、198bに圧入するだけで、両部材(支持壁部及び前後壁部)に取り付けられる。これにより、ジグザグバネ、板バネ等の金属バネを用いた場合と異なり、ネジによる締結、接着又はインサート成形などの煩雑な取り付け工程を必要とすることなく、エラストマー197を可動体120と固定体110の間に挟みこむだけで、バネとして機能させることができ、アクチュエータ100D自体の組立性の向上を図ることができる。   According to the actuator 100D, the same effects as those of the actuator 100 can be obtained with the characteristics of the first embodiment. In the actuator 100D, the elastomer 197 is disposed between the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b and the rear wall portion 124c of the coil holding portion 124 so that the support wall portions 116 and 114 and the front wall portion 124b are disposed. In addition, the projections 114c, 116c, 124f, and 124g of the rear wall portion 124c are simply press-fitted into the holes 198a and 198b, so that they can be attached to both members (the support wall portion and the front and rear wall portions). Thus, unlike the case of using a metal spring such as a zigzag spring or a plate spring, the elastomer 197 can be attached to the movable body 120 and the fixed body 110 without requiring a complicated attachment process such as fastening with screws, adhesion, or insert molding. It can be made to function as a spring only by being sandwiched between them, and the assemblability of the actuator 100D itself can be improved.

なお、アクチュエータ100Dにおけるエラストマー197は、アクチュエータ100A、100Bにおける弾性部材130に代えて、可動体120を固定体110に、シャフト125、126の軸を中心としたねじり方向に可動自在に支持する構成としてもよい。   The elastomer 197 in the actuator 100D is configured to support the movable body 120 on the fixed body 110 so as to be movable in a torsional direction around the shafts 125 and 126 instead of the elastic member 130 in the actuators 100A and 100B. Also good.

なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。   The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.

本発明に係るアクチュエータは、電動歯ブラシ等の往復回転運動を、駆動源とは別体の駆動伝達機構を用いることなく小型化を実現できる効果を有し、電動歯ブラシ等に用いられる往復回転振動させるアクチュエータとして有用である。   The actuator according to the present invention has the effect of reducing the reciprocating rotational motion of an electric toothbrush and the like without using a drive transmission mechanism separate from the drive source, and vibrates and reciprocates for use in an electric toothbrush or the like. It is useful as an actuator.

本発明の実施の形態1に係るアクチュエータを示す斜視図The perspective view which shows the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るアクチュエータの要部分解斜視図The principal part disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係るアクチュエータにおける要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るアクチュエータの動作を説明するための模式図Schematic diagram for explaining the operation of the actuator according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態1に係るアクチュエータにおいて交流供給部からコイルに供給される交流の周期を示す図The figure which shows the period of the alternating current supplied to a coil from the alternating current supply part in the actuator which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係るアクチュエータにおける要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るアクチュエータの構成を示す外観図External view showing a configuration of an actuator according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るアクチュエータの分解斜視図The disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3に係るアクチュエータの要部構成を示す概略断面図Schematic sectional view showing the main configuration of the actuator according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態3に係るアクチュエータの動作を説明する模式図Schematic diagram for explaining the operation of the actuator according to the third embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態4に係るアクチュエータを示す斜視図The perspective view which shows the actuator which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態4に係るアクチュエータの要部分解斜視図The principal part disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るアクチュエータの分解斜視図The disassembled perspective view of the actuator which concerns on Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施の形態5に係るアクチュエータに用いられる粘弾性部材であるエラストマーを示す図The figure which shows the elastomer which is a viscoelastic member used for the actuator which concerns on Embodiment 5 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100、100A、100B、100C、100D アクチュエータ
110、110A、110B 固定体
112、112A、112B 基台
114、114B、116、116B 支持壁部
120、120B 可動体
124、124B マグネット保持部
125、126 シャフト
130 弾性部材
140 交流供給部
150 アウターヨーク
151 中央部
152、153 側壁部
152a、153a 内壁面
160 コイル
170 マグネット
170a、170b 磁極面
190 軸受
197 エラストマー
1124 取り付け溝部
100, 100A, 100B, 100C, 100D Actuator 110, 110A, 110B Fixed body 112, 112A, 112B Base 114, 114B, 116, 116B Support wall 120, 120B Movable body 124, 124B Magnet holder 125, 126 Shaft 130 Elastic member 140 AC supply part 150 Outer yoke 151 Central part 152, 153 Side wall part 152a, 153a Inner wall surface 160 Coil 170 Magnet 170a, 170b Magnetic pole surface 190 Bearing 197 Elastomer 1124 Mounting groove part

Claims (10)

永久磁石を有する可動体と、
前記永久磁石を周回し、前記永久磁石において極の異なる磁極面からそれぞれ所定間隔を空けて対向する内周部を有するコイル及び前記コイルの外周部を覆うアウターヨークを有し、弾性支持部を介して前記可動体を可動自在に支持する固定体と、
前記可動体の共振周波数に略等しい周波数の交流を前記コイルに供給する交流供給部と、
を備える、
アクチュエータ。
A movable body having a permanent magnet;
The permanent magnet has a coil having an inner peripheral portion facing each other with a predetermined interval from a magnetic pole surface having a different pole in the permanent magnet, and an outer yoke that covers the outer peripheral portion of the coil. A stationary body that movably supports the movable body,
An alternating current supply unit that supplies alternating current having a frequency substantially equal to the resonance frequency of the movable body to the coil;
Comprising
Actuator.
前記可動体は、前記永久磁石の異なる磁極面と略平行に、前記永久磁石の略中心に沿って配置される出力軸を備え、前記弾性支持部によって前記出力軸を中心にねじる方向に可動自在に支持されている、
請求項1記載のアクチュエータ。
The movable body includes an output shaft disposed along a substantially center of the permanent magnet substantially parallel to different magnetic pole surfaces of the permanent magnet, and is movable in a direction twisted around the output shaft by the elastic support portion. Supported by the
The actuator according to claim 1.
前記アウターヨークは、所定間隔を空けて対向する内壁面を有し、
前記コイルは、前記外周部で前記アウターヨークにおいて対向する前記内壁面のそれぞれに取り付けられている、
請求項1記載のアクチュエータ。
The outer yoke has inner wall surfaces facing each other at a predetermined interval,
The coil is attached to each of the inner wall surfaces facing each other at the outer yoke at the outer periphery.
The actuator according to claim 1.
前記固定体は、前記可動体を、前記アウターヨークを含む磁性体によって、可動自在に覆っている、
請求項1記載のアクチュエータ。
The fixed body movably covers the movable body with a magnetic body including the outer yoke.
The actuator according to claim 1.
前記アウターヨークは下方に開口する断面U字形状をなし、
前記固定体は、前記可動体の下方に離間して配置される板状の基台を有し、
前記コイルは、前記基台上に取り付けられ、
前記アウターヨークは、前記基台に、前記コイル及びコイル内の前記可動体を覆うように取り付けられている、
請求項1記載のアクチュエータ。
The outer yoke has a U-shaped cross section that opens downward,
The fixed body has a plate-like base that is spaced apart below the movable body,
The coil is mounted on the base;
The outer yoke is attached to the base so as to cover the coil and the movable body in the coil.
The actuator according to claim 1.
前記基台は、磁性体からなる、
請求項5記載のアクチュエータ。
The base is made of a magnetic material.
The actuator according to claim 5.
前記基台の表面には、前記コイルが取り付けられる取り付け溝部が形成されている、
請求項5記載のアクチュエータ。
An attachment groove portion to which the coil is attached is formed on the surface of the base.
The actuator according to claim 5.
前記可動体は、前記固定体に、前記出力軸を中心に回転自在に軸支されている、
請求項2記載のアクチュエータ。
The movable body is pivotally supported by the fixed body so as to be rotatable around the output shaft.
The actuator according to claim 2.
前記弾性支持部は、前記固定体と、前記可動体とに介設され、前記固定体と前記可動体との間で変形自在な粘弾性体である、
請求項1記載のアクチュエータ。
The elastic support portion is a viscoelastic body that is interposed between the fixed body and the movable body and is deformable between the fixed body and the movable body.
The actuator according to claim 1.
請求項2記載のアクチュエータと、
前記アクチュエータの出力軸に、当該出力軸と同一軸心上で連結され、頭部に軸方向と直交して設けられた毛束部を備える歯ブラシ部と、
を有する、
電動歯ブラシ。
An actuator according to claim 2;
A toothbrush portion comprising a bristle bundle portion connected to the output shaft of the actuator on the same axis as the output shaft, and provided on the head perpendicular to the axial direction;
Having
electric toothbrush.
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