JP4426969B2 - 振動運動を生成するための駆動機構を備えた小型電気器具 - Google Patents

Description

本発明は振動運動を生成するための駆動機構を備えた小型電気器具に関し、このような小型電気器具としては特に電気ひげそり又は電気歯ブラシが含まれる。

ひげそり刃の振動動作運動を伴う電気ひげそりのための振動アーマチュア駆動はドイツ国公報ＤＥ１１５１３０７Ａにより既知である。既知の振動アーマチュア駆動はひげそり装置のハウジングに固定的に形成されたＵ字形状の電磁石を含む。電磁石の極の近傍に配置されているのは動作アーマチュアであり、動作アーマチュアの各側に概ね対称に配置されているのは各振動補償アーマチュアである。動作中、ひげそり刃を駆動する動作アーマチュアは固定の電磁石の磁極面に対して平行に振動する。補償アーマチュアは逆位相で振動運動することで、動作アーマチュアの振動がひげそり装置のハウジングに伝達されるのを可能な限り阻止する。

ドイツ国公報ＤＥ１９６８０５０６Ｔ１は線形振動モータを有する電気ひげそりを開示している。直線振動モータは、固定の電磁石と、電磁石によって相互に逆位相に振動するよう設定された複数の可動部材とを備える。同様に負荷下にある可動部材の相互の位相関係を維持するため、前記部材はリンク機構によって相互接続されている。リンク機構は方向の同時反転を伴って振動運動を一方の可動部材から他方の可動部材へ転送する。

電磁コイルを備えた中空の円筒ステータを有する直線駆動機構を備えた電気ひげそりがドイツ国公報ＤＥ１９７８１６６４Ｃ２から既知である。ステータ内に配置されているのは、相互に逆位相に駆動される２つの可動部材である。一方の部材はひげそり刃を駆動するのに対し、他方の部材は不要な振動を抑制するためのカウンタウエイトを有し得る。

本発明の目的は、小型電気機器において可能な限り最善化された振動運動を生成することである。

この目的は請求項１に従った機能の組み合わせによって達成される。

本発明の小型電気器具は、少なくとも１つの動作ユニットとの振動運動を発生させるための駆動機構とを備える。駆動機構は、第一駆動部材と、小型電気器具内に移動可能に配置された第二駆動部材と、該第二駆動部材が振動運動するよう、第一駆動部材から延び且つ第二駆動部材に作用する磁界を生成するためのコイルとを有する。第一駆動部材は、第二駆動部材に対し逆位相で振動運動するよう、小型電気器具内に移動可能に配置されている。第一駆動部材の重心及び第二駆動部材の重心が、第一駆動部材又は第二駆動部材と共動する部材をも含めて、共通の直線上を移動する。

２つの駆動部材の振動運動における逆位相の故に、１つの駆動部材のみが作動し他の駆動部材が静止している従来の駆動機構に比べ、駆動部材の極めて高い相対速度が得られる。そのような駆動機構の効率は駆動部材の相対速度と共に向上するので、従来技術において既知の同程度の小型器具よりも、本発明の小型器具でより高度な効率を達成することが可能である。さらに、重心が共通の直線上を移動することによって、駆動機構が、例えば、小型器具のハウジングに伝達される望ましくない振動の原因となる角モーメントを生成すがこと阻止される。

本発明によれば、小型器具は、第一駆動部材のモーメント及び第二駆動部材のモーメントが、第一駆動部材又は第二駆動部材と共動する部材をも含めて、反対且つ同等であるよう構成され得る。この利点は、他の余計な振動の発生源、すなわち、派生的な線形モーメントが除去されることである。

好適実施態様では、第一駆動部材及び第二駆動部材は相互に嵌合している。これによって、本発明の小型器具の駆動機構を極めてコンパクトにしながら、角モーメントを補償し、従って、好ましい振動作用を達成することが可能である。

２つの駆動部材の少なくとも１つは、１つ又はそれ以上の永久磁石を有し得る。さらに、２つの駆動部材の少なくとも１つは、コイルが巻かれたコアを有し得る。この配置により、十分に低い動力消費の力強い駆動機構を比較的小さな寸法で得ることが可能であり、例えば、本発明の小型器具のバッテリ駆動動作を可能にする。

復元力を生成するために、少なくとも１つの弾性要素が本発明の小型器具の駆動機構に設けられてもよい。その結果、好ましくは共振条件下で動作される振動システムが得られる。弾性要素は第一駆動部材及び第二駆動部材に固定される板バネとして特に構成される。よって、板バネは２つの駆動部材の相対的な移動に反作用し、極めて少ないスペースを占めるという利点がある。

さらに、第一駆動部材及び第二駆動部材が少なくとも１つの結合要素によって相互に機械的に結合されるというのは利点である。よって、２つの駆動部材の振動運動の逆位相への厳密な順応が確実なものとされ得る。特に、結合要素は第一駆動部材及び第二駆動部材に回転可能に結合される。駆動機構の構造に依存して、２つの駆動部材は横断運動も遂行する。すなわち、２つの駆動部材は記述されている振動方向に僅かに横に移動する。有利に、従って、結合要素は、駆動部材の運動方向に亘る遊びを有して、駆動部材の少なくとも１つに結合される。よって、極めて簡単な方法で、結合要素を回転可能に取り付けることによって、結合要素と共に、２つの駆動部材の間に反対位相関係を構築することが可能である。好適実施態様において、駆動機構を本発明の小型器具に固定するために、結合要素は取付軸に回転可能に取り付けられる。これは適切な解決手段と考えられる。何故ならば、結合要素の支点は移動せず、従って、小型器具への結合要素の固定は困難なく行い得るからである。取付軸は第一駆動部材上の結合要素の結合地点と第二駆動部材上の結合要素結合地点との間で偏心して配置され得る。この配置の利点は、非常に簡単な方法で且つ追加的な伝達装置なしに、異なる振動振幅が生成され得ることであり、その関係は駆動部材が負荷下にある場合でも不変に維持される。

本発明を添付の図面に例示された実施態様を参照して以下に説明する。

本発明の基礎をなす原理を説明するために、極めて概略的に描写された図１及び図２の実施態様を初めに参照する。次に、振動モータを有する電気ひげそりの実施態様の詳細を図３乃至６を参照して議論する。これらの図面において、象徴的な描写及び関連する記述はひげぞりの駆動システムに限定されている。ひげそりの残部の構造的な配置は従来技術の方法で実現されており、別個の記述されるべき主題ではない。

図１は本発明の小型器具の線形振動モータの実施態様を示す概略図である。線形モータは、相互に小さな間隔で配置された２つの可動モータ部材１及び２を有する。第一モータ部材は棒形状の鉄コア３及び巻線コイル４から成る。第二モータ部材は二対の永久磁石５を有する。各対の永久磁石５は逆並列の極性を備えて共通キャリア板６上に並んで配置されている。鉄コア３と同様に、キャリア板６は鉄材料から形成され、Ｕ字形状である。図１に示されるように、浮遊磁界を低減するために、キャリア板６は選択的に閉塞した長方形状フレームとして形成され得る。永久磁石５はＵ字形状キャリア板６の２つの脚部の内側に各々固定されている。永久磁石の対抗する組の間には、鉄コア３の２つの端部と各隣接する組の永久磁石の間に空隙７が維持されるように、鉄コア３が配置されている。鉄コア３の端部近傍には、２つのバネ８が鉄コアの側部に固定されている。これらのバネはキャリア板６の脚部と平行にキャリア板の底部まで延び、バネは該底部に固定されている。第一モータ部材１及び第二モータ部材２は移動可能に吊設されることで、キャリア板６の脚部と平行、すなわち、図１における水平方向に運動可能とされている。バネ８の故に、第一モータ部材１及び第二モータ部材２が相互に直線振動運動を行う振動システムがこのように得られる。２つのモータ部材１及び２の運動方向は相互に対抗している。すなわち、振動は相互に逆位相である。

本発明の重要な特徴は、第一モータ部材１の重心及び第二モータ部材２の重心が共通の直線上で動作するという点である。これは、２つのモータ部材１及び２の動作から各モーメントが一切派生しないことを意味する。重心の動作のための上述の条件を満足するために、図１の実施態様における２つのモータ部材１及び２は、相互に対称に配置されているのに加え、対称に構成されている。しかしながら、構造上並びにモータ部材１及び２の配置の物理的対称性は絶対的に必要ではない。さらに、２つのモータ部材１及び２の動作の範囲内で発生するモータ部材１及び２の線形モーメントが任意の時点で反対且つ同等であれば、例えば電気ひげそりのハウジングに吊設状態で運搬される線形モータは振動を一切生じない。

図１において、線形モータは平衡状態にある。すなわち、バネ８は拡張も圧縮もされていない。外力の作用無しの状態では、モータ部材１及び２はこの位置にある。何故ならば、水平方向の移動のためには、バネ８によって生成される復元力に打ち勝つことが必要だからである。もし、力の影響の故に、２つのモータ部材１及び２が相互に移動するなら、バネ８によって生成された復元力はそれらを強制的に平衡位置に戻す。移動に必要な力を生成するために、電流がコイル４を通じて流される。コイル４は電磁石のように作用し、鉄コア３に補助されて、永久磁石５に作用する磁界を生成し、その結果、コイル４及び永久磁石５の相対運動が得られる。図１において、相対運動は水平方向である。適切な活性化を通じて、コイル４によって生成された磁界の極性を反転することが可能であり、それによって、第一及び第二モータ部材１及び２を逆位相の振動に設定する。これに関連して、本発明の本質的な特徴は第一モータ部材１及び第二モータ部材２の双方が移動することである。すなわち、線形モータは、ロータを駆動するのに用いられるステータを有しないが、相互に駆動する２つの対抗して振動するモータ部材１及び２を有することである。これらのモータ部材１又は２の１つは従来の線形モータのロータに相当する。他のモータ部材は従来の線形モータのステータの機能を果たすが、そのようなステータとは異なり、それは静的ではなく同様に動く。とりわけ、別の同一条件の下で、本発明の線形モータの第一及び第二モータ部材１及び２は従来の線形モータのステータ及びロータの相対速度の２倍の速度で動作するという結果が得られる。比較的高度な効率性が本発明に従った線形モータによってこのようにして達成される。

２つのモータ部材の振動運動の周波数はコイル５の活性化によって決定され、２つのモータ部材１及び２とバネ８とによって形成される振動システムの共振周波数と一致するよう特別に設定される。共振条件下で、高度に堅固な振動作用が得られ、比較的少ないエネルギー入力のみが求められる。

図２は本発明の小型器具の線形振動モータの他の実施態様を示す概略図である。この実施態様において、鉄コア３は１つの側面に開口９を有する長方形状フレームとして構成されている。フレームの他の３つの側面は連続的に延在している。各側面はコイル４を有し、よって、合計３つのコイル４が設けられている。開口９内に配置されているのは、逆並列に位置し、略棒状の構造の一組の永久磁石５である。永久磁石５は再度空隙７によって鉄コア３から隔離されている。バネ８が開口９と反対の鉄コア３側部と永久磁石５との間に張設されている。さらに、永久磁石５は各空隙に亘る２つのストラット１０によって鉄コア３に機械的に結合されている。この目的のために、各ストラット１０は第一孔１１及び第二孔１２を有し、ストラットを鉄コア３及び永久磁石５に回転可能に結合している。さらに、各ストラット１０は第一孔と第二孔との間の領域に第三孔１３を有し、線形モータを図示されていないハウジング上に固定する。固定機能を果たす以外に、ストラット１０は２つのモータ部材１及び２の運動を結合するためにも用いられる。この結合によって、２つのモータ部材１及び２は任意の時点において相互に正確に逆位相で動作する。何故ならば、モータは第一モータ部材１への結合地点と第二モータ部材への結合地点との間のスペースに固定されているからである。換言すれば、図２において第一モータ部材１は左に移動するとき、第二モータ部材２は同時に右に移動する。その逆もまた同様である。２つのモータ部材１及び２上の結合地点の間の間隔は若干変化するので、結合機構に多少の遊びがもたらされるよう、１１及び１２は長手の孔となっている。

図示の実施態様の特異点は、第三孔１３が、孔１１及び１２の間の中心に位置するのではなく、第一モータ部材１の鉄コア３上の結合のための第一孔１１により近接して位置していることである。その結果、２つのモータ部材１及び２は異なる振動振幅で振動する。図示の構造によれば、第一モータ部材１は第二モータ部材２よりも小さい振動振幅を有する。２つのモータ部材１及び２が動作する速度は相応して相互に逆比例する比率にある。２つのモータ部材１及び２の線形モーメントがこの実施態様においても反対かつ同等の数値を選択することを可能とするために、第一モータ部材１の質量が第二モータ部材２の質量を超えるように構成されている。この構造は、例えば、１つ又は複数のひげそり刃が大きな振幅の急激な振動運動を達成するのに対し、ひげそり頭部が小さな振幅で逆位相に振動するべき電気ひげそりに用い得る。このために、ひげそり刃は第二モータ部材２によって駆動され、ひげそり頭部は第一モータ部材によって駆動される。

図３は電気ひげそりの線形振動モータの実施態様を示す斜視図である。関連する斜視図が図５に示されている。線形モータ自体以外には、線形モータに直接的に結合されるひげそりの少しの部材だけが例示されている。例示をより明瞭にするために、ひげそり頭部が図面から取り除かれている。記述のために、図２中の部材に対応する部材には同一の参照番号が付されているが、部品の具体的な構成及び完全な線形モータはある側面で図２から大きく相違している。

線形モータはベース板１４上に取り付けられ、ベース板は図示されていないひげそりハウジングに固定的に接続されている。ベース板１４内に収容されているのは２つの段付き植込みボルト１５であり、この植込みボルトはストラット１０の第三孔１３を通じて案内される。通孔を有する４つの軸受ブロック１６によって、２つのモータ部材１及び２はストラット１０に回転可能に結合されている。このために、各ストラット１０は軸受ブロックを収容する２つのトラニオン１７を有する。トラニオン１７と軸受ブロック１６の孔１１又は１２との間の遊びのための許容差が設けられている。各ストラット１０に収容される２つの軸受ブロック１６のうち、一方は第一モータ部材１に固定され、他方は第二モータ部材２に固定される。この配置によって、２つのモータ部材は、ベース板１４の長手の側部と平行な方向にある限度内で移動可能なよう吊設されている。２つのモータ部材１及び２は合計４つのバネ８によって相互に接続されており、これらのバネは板バネとして構成され、例示の平衡位置から移動するときに復元力を生成する。第一モータ部材１及び第二モータ部材２に固定的に接続されているのは各ひげそり刃１８であり、２つのひげそり刃１８は相互に逆位相に駆動される。図示の線形モータの実施態様は更なる部材としてコイル４及び永久磁石５を備える鉄コア３を含む。鉄コア３は幾つかの他の部材も備えるが、それらは本発明の範囲内において何ら特別の利益を持たず、よって、詳述には議論しない。

図５は図３の線形モータの２つのモータ部材１及び２を別個のユニットとして示す斜視図である。図６において、２つのモータ部材１及び２は組み立て状態で図示されている。図５及び６を図３及び４と比較すると、図５及び６はさらに詳細を例示するための背面図であること、すなわち、図示の物体は垂直軸の周りで１８０°回転されていることが分かるであろう。

図５及び６から明らかなように、２つのモータ部材１及び２は嵌合するよう構成されている。これによって、線形モータを極めてコンパクトな構造としつつ、上述の角モーメントを補償、すなわち、２つのモータ部材１の重心及び２の重心が共通の直線上を動作するように２つのモータ部材１及び２の質量を分配している。これに関連して、２つのモータ部材１及び２によって駆動されるひげそり刃の質量、場合によっては、駆動されるひげそり頭部のための許容差も困難なく得られる。図示の実施態様において、モータは植込みボルト１５によって第一モータ部材の結合地点と第二モータ部材の結合地点との間の中心位置に吊設されている。従って、２つのモータ部材１及び２は同一の振幅で動作し、量に関しては、同一速度で動作する。共動する部材をも含めて、２つのモータ部材１及び２の質量を平衡することによって、線形モーメントを補償することも可能であり、よって、低振動のひげそりが得られる。

本発明の小型器具の線形振動モータの実施例を示す概略図である。 本発明の小型器具の線形振動モータの他の実施態様を示す概略図である。 電気ひげそりの線形振動モータの実施態様を示す斜視図である。 図３の実施態様の展開斜視図である。 図３の線形振動モータの２つの可動部材を示す斜視図であり、２つの可動部材を別個のユニットとして示している。 図５の２つのモータ部材を組み合わされた状態で示す斜視図である。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの動作ユニットの振動運動を発生させるための駆動機構を備える小型電気器具であり、
   前記駆動機構は、第一駆動部材と、当該小型電気器具内に移動可能に配置される第二駆動部材と、該第二駆動部材が振動運動するよう、前記第一駆動部材から延び且つ前記第二駆動部材に作用する磁界を生成するためのコイルとを有する、小型電気器具であって、
   前記第一駆動部材は、前記第二駆動部材に対し逆位相で振動運動するよう、当該小型電気器具内に移動可能に配置され、
   前記第一駆動部材の重心及び前記第二駆動部材の重心が、前記第一駆動部材又は前記第二駆動部材と共動する部材をも含めて、共通の直線上を移動することを特徴とする、
   小型電気器具。
2. 前記第一駆動部材のモーメント及び前記第二駆動部材のモーメントが、前記第一駆動部材又は前記第二駆動部材と共動する部材をも含めて、反対且つ同等であることを特徴とする、請求項１に記載の小型電気器具。
3. 前記第一駆動部材及び前記第二駆動部材は、相互に嵌合することを特徴とする、請求項１又は２に記載の小型電気器具。
4. 前記２つの駆動部材の少なくとも１つは、少なくとも１つの永久磁石を有することを特徴とする、請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の小型電気器具。
5. 前記２つの駆動部材の少なくとも１つは、コイルが巻かれたコアを有することを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の小型電気器具。
6. 前記２つの駆動部材は、前記２つの駆動部材のための復元力を生成するために、少なくとも１つの弾性要素によって互いに接続されることを特徴とする、請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の小型電気器具。
7. 前記弾性要素は、第一駆動部材及び第二駆動部材に固定される板バネとして構成されることを特徴とする、請求項６に記載の小型電気器具。
8. 前記第一駆動部材及び第二駆動部材は、少なくとも１つの結合要素によって機械的に結合されることを特徴とする、請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の小型電気器具。
9. 前記結合要素は、前記第一駆動部材及び第二駆動部材に回転可能に結合されることを特徴とする、請求項８に記載の小型電気器具。
10. 前記結合部材は、前記駆動部材の運動方向に亘って遊びを有して、前記駆動部材の少なくとも１つに結合されることを特徴とする、請求項８に記載の小型電気器具。
11. 前記結合要素は、回転可能に取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載の小型電気器具。
12. 前記結合要素は、前記駆動機構を当該小型電気器具に固定するために、取付軸に回転可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１０に記載の小型電気器具。
13. 前記結合要素は、前記第一駆動部材上の結合要素の結合地点と前記第二駆動部材上の結合要素の結合地点との間で偏心して取付軸に回転可能に取り付けられることを特徴とする、請求項１０又は１１のうちいずれか１項に記載の小型電気器具。

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