JP3736297B2

JP3736297B2 - 振動型リニアアクチュエータ

Info

Publication number: JP3736297B2
Application number: JP2000171271A
Authority: JP
Inventors: 宏明清水; 良本橋; 英一薮内; 孝宏西中; 昇小林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: JP2001352740A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可動子に往復振動を行わせる振動型リニアアクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
往復式電気かみそりの駆動源として、近年、振動型リニアアクチュエータが用いられているが、これは電磁石からなるステータと、永久磁石を備える可動子と、可動子を往復動自在に支持するとともにステータが結合固定されるシャーシとで構成されて、電磁石のコイルへの交番電流の供給によって可動子に往復振動を行わせるものであり、電気かみそりにおける内刃は上記可動子に装着されることで、外刃に対する往復動を行う。
【０００３】
この時、二つの可動子を平行並列に並べて両可動子を逆位相で駆動することで各可動子の駆動に対する反作用が互いに打ち消されるようにしたものが提供されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、可動子が平行並列に並んでいることから、各可動子の重心は振動型リニアアクチュエータ全体の重心から可動子の振動方向と直交する方向においてずれたところに位置しており、これが原因で生じる振動まで消すことができない。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みなされたものであって、その目的とするところは小型で且つ不要振動が少ない振動型リニアアクチュエータを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
しかして本発明は、電磁石または永久磁石からなるステータと、永久磁石または電磁石を備える可動子と、可動子を往復動自在に支持するとともにステータが結合固定されるシャーシとからなり、電磁石のコイルへの電流供給によって可動子に往復振動を行わせる振動型リニアアクチュエータにおいて、被往復駆動部材に連結される駆動子を夫々備えている二つの可動子が平行並列に配されているとともに、各可動子は夫々他方の可動子の上方にその駆動子を位置させて、駆動子を含む各可動子の重心を可動子の振動方向と直交し且つ両可動子が並ぶ方向において同じ位置としていることに特徴を有している。各可動子の振動方向と直交する方向における重心位置のずれを駆動子の配置位置を他方の可動子上とすることで解消したものである。
【０００７】
この場合、一方の可動子はその振動方向中央に連結部を介して駆動子が連結され、他方の可動子はその振動方向中心を対称軸とする門型の連結部を介して駆動子が連結されるようにすることで、可動子の振動駆動に影響を与えることなく重心をずらすことができる。
【０００８】
そして、一方の可動子は可動子の振動方向に平行であるとともに駆動子側へ伸びた補強部を備えているものとしたり、該補強部が、他方の駆動子の門型の連結部の下方に小間隔を介して位置して門型の連結部の撓み量を制限しているものを好適に用いることができる。門型の連結部における駆動子につながる中央部を上方に凸となった凸形状としておくのも好ましい。
【０００９】
そして、両可動子の往復振動を逆位相に規制するリンクを備えるものにおいては、各可動子のシャーシとの連結部分よりも下方に伸びる部分に上記リンクとの連結部を備えるものとするのが好ましい。
【００１０】
一方の可動子の連結部内に補強材を埋め込むと、重心位置の調整を補強材によって容易に行うことができる。
【００１１】
この補強材はピンであったり、駆動子が備える駆動ピンと一体に形成されていたり、可動子が備えるバックヨークと一体に形成されていてもよい。
【００１２】
板ばねからなるとともに上端がシャーシに連結されている連結部材の下端に各可動子が連結されてシャーシに対して吊り下げ支持されているものでは、可動子の幅より大きい幅を有する連結部材を用いて、可動子が無い方向に連結部材をオフセットして配置しておくとよい。
【００１３】
連結部材の可動子との連結部分における幅は、連結部材のシャーシとの連結部分における幅より小さくしていてもよく、また連結部材の可動子との連結部分における幅が、連結部材のシャーシとの連結部分における幅と略同一であってもよい。
【００１４】
連結部材における可動子との連結部には成形品であるとともに連結部材の幅より大な幅を有している支持部材を装着して該支持部材を可動子に連結したり、連結部材における可動子との連結部に連結部材を貫通する穴を設けて該部分に一体成形で支持部材を装着し、該支持部材を可動子に連結したりするとよく、支持部材が可動子と略同一幅内において可動子の振動方向に凸となった突部、特に支持部材の外周よりも小さい突部を備えたものとするのも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図２〜図５に示す振動型リニアアクチュエータは、往復式電気かみそりの駆動源として用いられるもので、図５に示すように、板金部品として形成されたシャーシ１と、このシャーシ１に結合固定されるステータ２と、シャーシ１に板ばねである連結部材４，４を介して吊り下げ支持される２つの可動子３ａ，３ｂ、２つの可動子３ａ，３ｂ間に架設される２つのコイルばね５，５、そして両可動子３ａ，３ｂを逆位相で振動させるために両可動子３ａ，３ｂ間を連結しているリンク６とからなるもので、ここではステータ２が電磁石として構成され、可動子３ａ，３ｂが夫々永久磁石３１，３１を備えて、ステータ２のコイル２６，２６に交番電流を流すことで、両可動子３ａ，３ｂを逆位相で往復振動させるものとなっている。
【００１６】
上記連結部材４はその上端が基台４０を介してシャーシ１に固定されているとともに各下端の支持部材４１が上記可動子３ａ，３ｂの両端外面下部に連結されることによって、両可動子３ａ，３ｂを吊り下げ支持しているもので、可動子３ａ，３ｂを往復振動させる方向にだけばね性を発揮する板ばねからなる該連結部材４は、平行並列に並んでいる両可動子３ａ，３ｂの往復動を可能としている。
【００１７】
各可動子３ａ，３ｂは、バックヨーク３２を備えた樹脂成形品として形成されているもので、バックヨーク３２の下面に永久磁石３１が接着固定されている。また、電気かみそりの内刃が連結される駆動子３３ａ，３３ｂが各可動子３ａ，３ｂから上方に向けて突設されているのであるが、可動子３ａの駆動子３３ａは可動子３ａの振動方向中央から後方に向けて突出する連結部３４を介して設けられ、可動子３ｂの駆動子３３ｂは可動子３ｂの両端から前方に向けて突出する門型の連結部３５を介して設けられている。
【００１８】
２つのコイルばね５，５は可動子３ａの連結部３４の両側面と可動子３ｂの門型連結部３５の両側内面との間に架設される。また、リンク６はシャーシ１に設けた軸１９によって中央が軸支されるとともに両端の軸６０，６０を可動子３ａ，３ｂに連結することで、両可動子３ａ，３ｂの往復振動が逆位相でなされるように両可動子３ａ，３ｂの動きを規制する。
【００１９】
ステータ２は磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したステータコア２０における２つの鉄心部２１，２１に夫々コイルボビン２５，２５を介してコイル２６，２６を巻回した電磁石であり、可動子３に設けた永久磁石３１と磁気ギャップを隔てて面対向する。このステータ２のシャーシ１への固定は、シャーシ１の両側部の下端面である結合部１０に、ステータコア２０の鉄心部２１，２１の両脇に設けた段部２３を当接させて位置決めした状態でこの部分を溶接等の手段で固着することで行われている。図中２７は巻線２６の引き出し端子であり、２つのコイル２６，２６は単一の巻線が両コイルボビン２５，２５をまたぐように巻回されていることから、引き出し端子２７の総数は２つだけとなっている。
【００２０】
さて、平行並列に配設される二つの可動子３ａ，３ｂを備えて、両可動子３ａ，３ｂは逆位相で駆動されるのであるが、前述のように、可動子３ａは図６に示すように後方側に延びる連結部３４を介して駆動子３３ａが一体に設けられたものであり、可動子３ｂは図７に示すようにその振動方向中心を対称軸とする門型で前方側に延びる連結部３５を介して駆動子３３ｂが一体に連結されており、両可動子３ａ，３ｂは、シャーシ１への組み付けに際して、図１及び図８に示すように、門型の連結部３５の中を連結部３４を通して組み立てられて、可動子３ａの上方に駆動子３３ｂが位置し、可動子３ｂの上方に駆動子３３ａが位置するものであり、このためにこれら可動子３ａ、３ｂの振動方向と直交する前後方向における各重心Ｇａ，Ｇｂは、図９に示すように、両可動子３ａ，３ｂが並ぶ前後方向中央部に位置するものとなっている。
【００２１】
両重心Ｇａ，Ｇｂを結ぶ直線が可動子３ａ，３ｂの往復振動方向と平行となるものであり、このために駆動時に図９中のθ方向への力が生じてしまうのを抑えることができるものである。なお、可動子３ａ，３ｂの往復振動方向においても重心Ｇａ，Ｇｂの位置を一致させることで、不要振動をさらに抑制することができるのはもちろんである。
【００２２】
可動子３ａの上端部に他方の可動子３ｂの門型の連結部３５の下方に小間隔を介して位置する補強部３７（図６及び図８参照）を設けているのは、門型の連結部３５の撓み量を制限するためであり、駆動子３３ｂに鉛直下向きの力が生じた際に、門型の転結部３５の下面を支えて、連結部３５の破損を防ぐ。また、上記補強部３７は、可動子３ａの振動方向に平行で且つ上方に伸びる壁として形成されていることから、駆動子３ａが振動方向に力を受けた時に駆動子３ａ及び連結部３４が変形しないように振動方向に対しての支えの働きをする。この結果、連結部３４の肉厚を増大させることなく可動子３ａｂの剛性を高くすることができ、全体としての振動方向の小型化を図ることができる。
【００２３】
可動子３ｂにおける門型の連結部３５の中央下面に凹部を設けて３８を設けて、駆動子３３ｂにつながる中央部を上方に凸となった凸形状としているのは、連結部３５を撓みやすくして駆動子３３ｂに鉛直下方向きの力が加わった際の応力を緩和し、これによって連結部３５が破損しにくくなるようにしているためである。なお、上記補強部３７が存在するために撓み過ぎて破損することはない。
【００２４】
また、可動子３ａの連結部３４内には図１及び図１０に示すように補強材３６を埋め込んでいるが、該補強材３６は連結部３４の補強を行うだけでなく、可動子３ａの重心位置の調整のための重りとしても機能しており、補強材３６の形状変更により、重心位置の調整を容易に行うことができる。
【００２５】
また、補強材３６は、図１１に示すように、バックヨーク３２に連結しておくことで、連結部３４の補強の役割をより確実に果たすものとなる。なお、補強材３６は図１２に示すようにピン形状とすることで、補強材３６にかかるコストを低減させることができる。図１３に示すように、補強材３６をバックヨーク３２と一体に形成したり、図１４に示すように、駆動子３３ａが備える駆動ピン３９と一体に形成してもよい。いずれの場合も部品数の削減及び工程削減を図ることができる。
【００２６】
ところで、板ばねからなるとともにシャーシ４から可動子３ａ，３ｂを吊り下げ支持している連結部材４であるが、これは図３に示すように、その幅を可動子３ａ，３ｂの幅よりも広いものとするとともに、可動子３ａ，３ｂが無い方向にオフセットして配置しておくと、可動子３ａ，３ｂの間隔を小さく保ったまま、剛性の高い連結部材４を使用することができる。
【００２７】
連結部材４の可動子３ａ，３ｂとの連結部分における幅は、連結部材４のシャーシ１との連結部分における幅と略同一とするのが、体積効率と連結部材４の剛性とのバランスの確保の点で好ましい。連結部材４の剛性を最大限に保ちながら、振動型リニアアクチュエータ全体としての小型化に最も適した形状を連結部材４が備えるものとなる。
【００２８】
なお、連結部材４の可動子３ａ，３ｂとの連結部分における幅は、図２２に示すように連結部材４のシャーシ１との連結部分における幅より小さくしていてもよい。連結部材４のシャーシ１との連結部分における幅を可動子３ａ，３ｂの幅より大きくしている分だけ剛性を高くすることができる。
【００２９】
連結部材４と可動子３ａ，３ｂとの連結は、図１５及び図１６に示すように、可動子３ａ，３ｂの外側面に角型の係合穴３００を設け、連結部材４の下端に成形品である支持部材４１を装着して、該支持部材４１の角軸部を上記係合穴３００に嵌め込んで溶着固定することで行っているのであるが、この時、支持部材４１には、図１９に示すように、連結部材４と同幅のものよりも、図１７に示すように、連結部材４よりも幅が広いものを用いるのが連結部材４への取付強度を高くすることができる点で好ましい。特に、図１８に示すように、連結部材４の貫通穴を設けておき、この部分に支持部材４１を一体成形することで、連結部材４から支持部材４１が外れてしまうようなことがないものを得ることができる。
【００３０】
さらに支持部材４１の外面側には、図２０に示すように、可動子の振動方向に凸となった突部４１１を設けておくと、可動子３ａ，３ｂへの支持部材４１の溶着固定ために突部４１１を押圧して超音波を印加する時、突部４１１を通じて溶着部に加圧力が集中するために、超音波溶着の強度ばらつきを抑えることができる。
【００３１】
突部４１１は、図２１に示すように、支持部材４１の外周よりも小さいものである方が好ましい。溶着時に突部４１１の外周にバリが発生しても支持部材４１の外周までバリがはみ出すことはなく、この結果、支持部材４１と他部品との干渉による騒音発生を防ぐことができる。
【００３２】
図１６中の穴３０１は、前記リンク６の軸６０を受ける部材を配設するためのものであり、可動子３ａ、３ｂにおける支持部材４１との連結点よりも下方に伸ばした部分において上記リンク６との連結を行うようにしているのは、可動子３ａ，３ｂの振動方向における寸法を小さくするためである。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、電磁石または永久磁石からなるステータと、永久磁石または電磁石を備える可動子と、可動子を往復動自在に支持するとともにステータが結合固定されるシャーシとからなり、電磁石のコイルへの電流供給によって可動子に往復振動を行わせる振動型リニアアクチュエータにおいて、被往復駆動部材に連結される駆動子を夫々備えている二つの可動子が平行並列に配されているとともに、各可動子は夫々他方の可動子の上方にその駆動子を位置させて、駆動子を含む各可動子の重心を可動子の振動方向と直交し且つ両可動子が並ぶ方向において同じ位置としているために、各可動子の重心位置が可動子の振動方向と直交する方向にずれたところにあることに起因する不要振動を無くすことができる。
【００３４】
この場合、一方の可動子はその振動方向中央に連結部を介して駆動子が連結され、他方の可動子はその振動方向中心を対称軸とする門型の連結部を介して駆動子が連結されるようにすることで、可動子の振動駆動に影響を与えることなく重心をずらすことができる。
【００３５】
そして、一方の可動子は可動子の振動方向に平行であるとともに駆動子側へ伸びた補強部を備えているものとすることで、この可動子の剛性を高くすることできて安定した振動特性を得ることができる。
【００３６】
また、上記補強部が、他方の駆動子の門型の連結部の下方に小間隔を介して位置して門型の連結部の撓み量を制限していると、落下などの衝撃に対して強固なものを得ることができる。
【００３７】
門型の連結部における駆動子につながる中央部を上方に凸となった凸形状としておけば、門型の連結部への応力集中を避けることができて、落下などの衝撃に対して破損しにくいものを得ることができる。
【００３８】
そして、両可動子の往復振動を逆位相に規制するリンクを備えるものにおいては、各可動子のシャーシとの連結部分よりも下方に伸びる部分に上記リンクとの連結部を備えるものとすると、振動方向における全体寸法を小さく保つことができる。
【００３９】
一方の可動子の連結部内に補強材を埋め込むと、可動子の剛性確保に加えて、補強材の位置や形状により重心位置の調整を容易に行うことができる。
【００４０】
補強材としてピンを用いる場合には、補強材にかかるコストを低減させることができ、駆動子が備える駆動ピンと一体に形成されたものとしたり、可動子が備えるバックヨークと一体に形成されたものとすれば、部品点数の削減及び組立工数の削減を図ることができる。
【００４１】
板ばねからなるとともに上端がシャーシに連結されている連結部材の下端に各可動子が連結されてシャーシに対して吊り下げ支持されているものでは、可動子の幅より大きい幅を有する連結部材を用いて、可動子が無い方向に連結部材をオフセットして配置しておくと、可動子間の間隔を小さく保ったままで、連結部材の剛性を高めることができる。
【００４２】
連結部材の可動子との連結部分における幅は、連結部材のシャーシとの連結部分における幅より小さくしておけば、下部寸法を小さくすることができる。
【００４３】
また連結部材の可動子との連結部分における幅が、連結部材のシャーシとの連結部分における幅と略同一である場合には、全体の小型化の点と、連結部材の剛性の確保との２点においてバランスの良いものを得ることができる。
【００４４】
連結部材における可動子との連結部には成形品であるとともに連結部材の幅より大な幅を有している支持部材を装着して該支持部材を可動子に連結しておけば、連結部材と可動部との連結部の強度を高めることができ、落下などの衝撃に対する信頼性の高いものを得ることができる。
【００４５】
連結部材における可動子との連結部に連結部材を貫通する穴を設けて該部分に一体成形で支持部材を装着し、該支持部材を可動子に連結すれば、より高い強度のものを得ることができる。
【００４６】
支持部材が可動子と略同一幅内において可動子の振動方向に凸となった突部、を備えておれば、超音波溶着で支持部材と可動子とを固着する時、超音波溶着部への圧力と超音波付加とを確実に行うことができて安定した結合力を得ることができる。
【００４７】
特に突部を支持部材の外周よりも小さいものとしておくと、超音波溶着時に突部外周に生ずるバリが支持部材と他部材との干渉の原因となってしまうことを避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の態様の一例における可動子の組み合わせ状態における断面図である。
【図２】同上の全体構成を示す正面図である。
【図３】同上の側面図である。
【図４】同上の斜視図である。
【図５】同上の分解斜視図である。
【図６】 (a)(b)は同上の一方の可動子の正面図及び右側面図である。
【図７】 (a)(b)は同上の他方の可動子の正面図及び右側面図である。
【図８】 (a)(b)は同上の両可動子の組み合わせ状態における正面図及び右側面図である。
【図９】同上の両可動子の組み合わせ状態における平面図である。
【図１０】同上の一方の可動子の断面図である。
【図１１】同上の補強材の斜視図である。
【図１２】同上の補強材の他例の斜視図である。
【図１３】同上の補強材の更に他例の斜視図である。
【図１４】一方の可動子の他例の断面図である。
【図１５】可動子と連結部材との連結部分を示す斜視図である。
【図１６】同上の可動子の部分断面図である。
【図１７】 (a)(b)は連結部材と支持部材の側面図及び正面図である。
【図１８】 (a)(b)は連結部材と支持部材の他例の断面図及び正面図である。
【図１９】 (a)(b)は連結部材と支持部材のさらに他例の側面図及び正面図である。
【図２０】 (a)(b)は可動子と連結部材との連結部の側面図及び正面図である。
【図２１】 (a)(b)は可動子と連結部材との連結部の他例の側面図及び正面図である。
【図２２】別の例の側面図である。
【符号の説明】
３ａ可動子
３ｂ可動子
３３ａ駆動子
３３ｂ駆動子

Claims

電磁石または永久磁石からなるステータと、永久磁石または電磁石を備える可動子と、可動子を往復動自在に支持するとともにステータが結合固定されるシャーシとからなり、電磁石のコイルへの電流供給によって可動子に往復振動を行わせる振動型リニアアクチュエータにおいて、被往復駆動部材に連結される駆動子を夫々備えている二つの可動子が平行並列に配されているとともに、各可動子は夫々他方の可動子の上方にその駆動子を位置させて、駆動子を含む各可動子の重心を可動子の振動方向と直交し且つ両可動子が並ぶ方向において同じ位置としていることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
一方の可動子はその振動方向中央に連結部を介して駆動子が連結されており、他方の可動子はその振動方向中心を対称軸とする門型の連結部を介して駆動子が連結されていることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
一方の可動子は可動子の振動方向に平行であるとともに駆動子側へ伸びた補強部を備えていることを特徴とする請求項２記載の振動型リニアアクチュエータ。
補強部は、他方の駆動子の門型の連結部の下方に小間隔を介して位置して門型の連結部の撓み量を制限していることを特徴とする請求項３記載の振動型リニアアクチュエータ。
門型の連結部は駆動子につながる中央部が上方に凸となった凸形状となっていることを特徴とする請求項２記載の振動型リニアアクチュエータ。
各可動子はシャーシとの連結部分よりも下方に伸びる部分に、両可動子の往復振動を逆位相に規制するリンクとの連結部を備えていることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
一方の可動子の連結部内には補強材が埋め込まれていることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
補強材はピンであることを特徴とする請求項７記載の振動型リニアアクチュエータ。
補強材は駆動子が備える駆動ピンと一体に形成されていることを特徴とする請求項７記載の振動型リニアアクチュエータ。
補強材は可動子が備えるバックヨークと一体に形成されていることを特徴とする請求項７記載の振動型リニアアクチュエータ。
各可動子は板ばねからなるとともに上端がシャーシに連結されている連結部材の下端に連結されてシャーシに対して吊り下げ支持されており、可動子の幅より大きい幅を有する上記連結部材は可動子が無い方向にオフセットされて配置されていることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
連結部材の可動子との連結部分における幅が、連結部材のシャーシとの連結部分における幅より小さくなっていることを特徴とする請求項１１記載の振動型リニアアクチュエータ。
連結部材の可動子との連結部分における幅が、連結部材のシャーシとの連結部分における幅と略同一であることを特徴とする請求項１１記載の振動型リニアアクチュエータ。
連結部材における可動子との連結部には成形品であるとともに連結部材の幅より大な幅を有している支持部材が装着されて該支持部材が可動子に連結されていることを特徴とする請求項１１記載の記載の振動型リニアアクチュエータ。
連結部材における可動子との連結部には連結部材を貫通する穴が設けられているとともに該部分に一体成形された支持部材が装着されており、該支持部材が可動子に連結されていることを特徴とする請求項１１記載の記載の振動型リニアアクチュエータ。
支持部材は可動子と略同一幅内において可動子の振動方向に凸となった突部を備えていることを特徴とする請求項１１記載の振動型リニアアクチュエータ。
突部は支持部材の外周よりも小さいものであることを特徴とする請求項１６記載の振動型リニアアクチュエータ。