JP2010509900A - パーソナルケア器具のための振動モータ - Google Patents

Abstract

交流電流源を備えるＥ字状のコア固定子アセンブリと、選択された角度の円弧にわたって前後に振動させる為に固定子に応答するように取り付けられた電機子部とを備えている。取付部材はパーソナルケア器具のハウジング部に取り付けられ、屈曲要素は電機子と取付部材との間に接続されており、屈曲要素は互いに交差しており、交差点は回動点を画定し、これに関して電機子が回転する。作動部材は取付アームを備えており、取付アームはスキンブラシが回動点に関する回転軸線を有する取付アームの自由端に取り付けられるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、概して電動スキンブラシのようなパーソナルケア器具のための振動モータに係り、特にパーソナルケア器具の作動部材(workpiece)の振動作用を作り出すために、屈曲要素(flexure element)を用いる電磁石モータに関するものである。

パーソナルケア器具は一般的に、特定の作動部材の動き／作用を作り出すために内部モータを用いるが、そのような動き／作用は所望の機能的結果を生み出す。そのようなパーソナルケア器具の例としては、電動スキンブラシ、電動歯ブラシや髭剃り、その他のものがある。

多くのそのような器具は、純粋な回転運動よりもむしろ、振動（前後移動）作用を生み出すモータ構造を備えている。そのような構造は、上記運動を支えるための一般的なモータ支持構造だけではなく、モータ駆動軸と作動部材の動きを、選択された角度／動きに拘束するための具体的な構造としての要素も必要とする。そのような支持構造や他の要素は、一般的に器具の製造のために著しいコストを追加し、製造上の困難性を増大させてしまう。これと同時に、パーソナルケア器具を使用することに関する信頼性／耐久性も必要である。

従って、所望の振動作用を生み出す、パーソナルケア器具のための振動モータが求められており、それはまた頑丈で、静かで、動作のために軸受けや拘束部材を必要としないことも求められている。

従って、本願はパーソナルケア器具のためのモータであり、このモータは交流電源を含む駆動アセンブリによって駆動される固定子アセンブリ部と、経路を通って移動するために固定子の作用に応答する電機子部(armature portion)と、パーソナルケア器具のハウジング部に固定された取付部材と、電機子と取付部材との間に接続される屈曲アセンブリ(flexure assembly)を備え、作動中の電機子は取付部材と電機子との間に位置する回動点に関して弓状経路(arcuate path)を移動するようになっており、そして作動部材が所望の角度にわたって振動するように、作動部材アセンブリが電機子へ取り付けられそして電機子から延びている。

本発明の器具モータを組み込んでいるパーソナルケアスキンブラシ器具の部分斜視図である。 図１の器具モータの斜視図である。 図１および図２のモータの平面図である。 ある選択された部分が省かれた図１および図２のモータの平面図である。 磁石および裏地金（backiron)の部分のみを示す図１及び図２のモータの平面図である。

図１は電動スキンブラシの形態のパーソナルケア器具を示している。パーソナルケア器具１０は、ケースすなわちハウジング１２を有しており、それを通して器具の制御のためにケース等のボタンを接触させるためにオン／オフスイッチ１４が延びている。ケース１２内に配置されるのはモータ１６と駆動アッセンブリであり、駆動アッセンブリは電子駆動回路２０と器具のための内蔵電源を提供する充電可能バッテリ２２を備えている。また、図示されている実施形態に係る器具１０は、主バッテリ２２を充電済状態に維持するために一般的な充電器（図示略）と共に作動する充電コイル２４を備えている。

器具は更に、モータ１６の電機子部から延びる作動部材取付アーム２８を備えている。アーム２８の自由端に取り付けられるものとして、図示された本実施形態における具体的な作動部材３０はスキンブラシである。そのようなスキンブラシは、同様に係属中の米国出願第１０／８７３，３５２号により詳しく示されかつ説明されており、その出願は本願の譲受人によって所有されており、その内容は参考としてここに組み入れられている。しかし、作動部材３０は様々な形態をとることができ、例えば歯ブラシのブラシヘッドや髭剃りヘッドなどが含まれる。動作中に、作動部材はモータ１６の作用に基づいて所望の角度にわたって前後に振動する。ただ必須という訳ではないが、一般的に振動は回転を伴うものでもよい。またその動きは、以下に説明する並行移動成分を含んでもよい。

図２および図３は、モータ１６をより詳しく示している。モータは固定子部(stator portion)３６を備えており、図示された実施形態ではＥ字状のコアを有し、このコアは固定子コイル(stator coil)３８が取り付けられる中央レグ(center leg)３７と２つの外側レグ４０、４２を有している。モータ１６の電機子部４６は先端４９、５０を備える曲がり構造を有し、その先端４９、５０は固定子のＥ字状コアの外側レグ４０、４２の曲がった先端に近接している。電機子部４６は裏地金部材４８を備えており、この裏地金部材は強磁性材料から作られている。２つあるいはそれ以上の間隔をあけた磁石５１、５２は裏地金に取り付けられており、放射方向に磁化されており、一方の磁石５１のＮ極が外側を向くと共に他方の磁石５２のＳ極が外側を向くように配置されているが、磁極点が反対方向になっている限りにおいては向きを反対にしても良いことは理解されるべきである。またモータ１６は器具のケース１２に固定された取付要素５４を備えており、従って振動システムのための機械的基準になっている。

電機子４６を取付要素５４に接続するのは屈曲要素(flexure element)であり、本実施形態では屈曲要素５８、６０であるが、他の付加的屈曲要素を使うこともできる。一実施例において、屈曲要素はバネ鋼材料から作られ、およそ０．０２５インチの厚さを有している。各屈曲要素はおよそ０．５インチの高さを有している。屈曲要素５８、６０は、お互いに略直角となるように向いている。屈曲要素５８、６０同士の重なり点は機能的には回動点６６であり、この点に関して電機子４６が振動する。

電機子４６から延びるのは、取付アーム２８である。図２に最も明確に示されているように、取付アーム２８は電機子から外側に向かって延び、そして回動点６６を通って延びる線に到達するまで水平（器具のハンドルと平行）に延び、そこで取付アームはハンドルに対して再び略直角で外側に向かって延びている。取付アーム２８の自由端には作動部材３０が取り付けられており、それは例えば上記したようなスキンブラシである。このように取付アームの構造は、ブラシが回動点６６を通って延びる軸の周りをハンドルに対して直角に振動するようになっている。出力軸の位置／向きは変更することができ、例えば回転運動と並行移動運動を組み合せた作動部材の動きを作り出すために、軸６６から離れた端部位置に移動させることで実現できる。

図４を参照すると、明確化のために、Ｅ字状のコア３６、裏地金４８、磁石５１、５２そして屈曲要素５８、６０が個別に示されている。磁石５１、５２の表面の幅と関連したＥ字状コアの寸法は、モータの最大効率のために重要である。具体的には、Ｅ字状コアの中央レグ３７の幅は、磁石の表面の幅の０．５０〜０．６０（望ましくは、０．５６）倍である。外側レグ４０、４２の幅は、磁石の表面の幅の０．９０〜１．１０（望ましくは、１．０２）倍である。中央レグ３７と外側レグ４０、４２との間のそれぞれの隙間７０、７２の幅は、磁石の表面の幅の１．９５〜２．２０（望ましくは、２．０７）倍である。中央レグ３７の長さは、隙間７０、７２の幅の１．９５〜２．１５（望ましくは、２．０６）倍である。

更に、各磁石５１、５２の表面の各中心間の距離は、磁石の表面の幅の２．４０〜２．６０（望ましくは、２．４９）倍である。磁石の表面の垂線が磁石の表面の中心点と電機子の回動軸を通過するように互いに関して直角に設定することも、モータ効率にとって有利である。図示されている実施形態において、中央線７６と磁石の表面の垂線７８（共に回動軸６６を通る）との間の角度７４は、１８度〜２２度（望ましくは、２０度）である。なお、この角度は磁石が回動軸に関して回転する場合の半径に応じて変化させることができる。半径が増大すると、角度は減少する。

動作中、交流電流が電流アセンブリによって生成されて固定子コイル３６に印加され、その結果、固定子のＥ字状コイルの３つのレグ３７、４０、４２と裏地金４８の上の永久磁石５１、５２との間の引き付け／反発作用に起因して、電機子の回動点６６に関する円弧状の動きを発生させる。固定子のＥ字状のコイルと電機子の特定の配置によって、回動軸６６に関する実質的に選択された角度にわたる回転運動を生じさせる。回転の瞬間中心は、停止状態では軸中心点に関するとても小さな（およそ、０．０１０インチ）複合曲線(complex curve)オフセットで移動する。振動の角度範囲は、電機子と固定子の構造と交流駆動電流の特性に依存して変化させることができる。その動きは、回動軸に関して＋３度〜＋１５度の範囲内であることが望ましい。

屈曲要素の構造と、電機子と取付部材との間のアスペクト比は、電機子の動きを概ね回動軸を通過する線に関する実質的な回転動作に拘束し、作動部材の振動運動を拘束するためのベアリングや他の要素の必要性を無くす。

図示した配置や上記した説明は、器具、すなわちここではブラシのハンドル部の長手方向軸に対してモータ軸の回転軸が直角である器具に対するものである。他の構成においては、電機子の裏地金部材の磁石は電機子の作動部材から遠い側に取り付けられており、磁化の配置／向きは回転軸線に平行で、回転軸線と直列に配置された固定子アセンブリと共に取り付けられ、これはむしろ放射方向磁化ではなく上記したような直角軸線回転構造である。この軸線構造は、器具のハンドル部の長手方向軸線に実質的に平行な所望のモータ駆動軸を有する器具に適している。

こうして、ベアリングや他の特別な拘束要素の必要無しに、ある画定された角度にわたる振動を作り出す、パーソナルケア器具のための新しいモータ配置が開示されている。
本発明の望ましい実施形態は例示の目的のために開示されているが、様々な変更、改良そして置き換えが、以下の請求項によって定義される発明の精神から逸脱することなく本実施形態に組み合わせられることは理解されるべきである。

Claims (11)

1. パーソナルケア器具のためのモータであって、
   交流電流源を備える駆動アセンブリによって駆動される固定子アセンブリ部と、
   固定子の作用に応じて経路に沿って移動する電機子部と、
   前記パーソナルケア器具のハウジング部に取付けられた取付部材と、
   動作中に電機子が取付部材と電機子の間に位置する回動軸線に関して円弧経路に沿って動くように、電機子と取付部材との間で接続される屈曲部材と、
   作動部材が所望の角度にわたって振動するように電機子へ取り付けられそして電機子から延びる作動部材とを備えているモータ。
2. 所望の角度が略＋３度〜＋１５度の範囲内である、請求項１に記載のモータ。
3. 屈曲アセンブリは、取付部材と電機子との間で互いに交差する少なくとも２つの個別の屈曲部材を備え、電機子は屈曲部材が概ね交差する回動軸線に関して移動する、請求項１に記載のモータ。
4. 作動部材はスキンブラシである、請求項１に記載のモータ。
5. 取付アセンブリは、電機子に取り付けられかつ電機子から延びる取付アームを備え、作動部材は取付アームの自由端に取り付けられている、請求項１に記載のモータ。
6. 取付アームと電機子は、作動部材が器具の長手方向軸線に対して略直角な軸線に関して回転するように配置されている、請求項１に記載のモータ。
7. 取付アームと電機子は、作動部材が器具の長手方向軸線に対して略平行な軸線に関して回転するように配置されている、請求項１に記載のモータ。
8. 固定子部は、中央レグと２つの外側レグを有するＥ字状のコア部材を備え、電機子部は磁極が反対方向に配置されて裏地金上に取り付けられた２つの離れた磁石を有する裏地金を備え、Ｅ字状コア部材の中央レグの幅は磁石の表面の幅の約０．５０〜０．６０倍であり、外側レグの幅は磁石の表面の幅の約０．９０〜１．１０倍であり、中央レグと２つの外側レグとの間のそれぞれの隙間の幅は磁石の表面の幅の約１．９５〜２．２０倍であり、中央レグの長さは、中央レグと２つの外側レグの間の隙間の幅の約１．９５〜２．１５倍である、請求項１に記載のモータ。
9. 各磁石の各中心間の距離は、磁石の表面の幅の２．４０〜２．６０倍であり、各磁石は裏地金の中央点と回動点を通過する線に関して１８度〜２２度の範囲の角度で位置決めされている。
10. パーソナルケア器具であって、
    器具ハウジングと、
    交流電源を有する駆動アセンブリと、
    交流電流によって駆動される固定子アセンブリ部と固定子の作用に応じて経路に沿って移動する電機子部とを有するモータと、
    ハウジングに取り付けられる取付アセンブリと、
    取付部材と電機子の間に位置する回動軸線に関して円弧経路に沿って電機子が動くように、電機子と取付部材との間で接続される屈曲アセンブリと、
    電機子に取り付けられかつ電機子から延びる取付アームと、取付部材の自由端に取付けられたスキンブラシとを有する作動部材アセンブリとを備え、取付アームは所望の角度にわたって回動点に関して作動部材が振動するように構成されている、パーソナルケア器具。
11. 作動部材の振動の所望の角度は約＋３度〜＋１５度の範囲内である、請求項８に記載の器具。

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