JP5096839B2 - Electromagnetic actuator and electric razor - Google Patents
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本発明は、往復動式の電気かみそりに適用して好適な、可動子に往復動を行わせる振動型の電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to a vibration-type electromagnetic actuator that is suitable for application to a reciprocating electric shaver and causes a mover to reciprocate.
従来より、電磁石からなる固定子と、永久磁石を備える複数の可動子と、固定子が固着されていると共にばねを介して複数の可動子を往復動自在に支持するフレーム部とを備える振動型の電磁アクチュエータが知られている(特許文献1,2参照)。この電磁アクチュエータでは、電磁石に供給する電流の向きを交互に切り換えることにより、複数の可動子が互いに逆位相に往復動するようになっている。
一般に、電磁アクチュエータの磁気効率は可動子と固定子により構成される磁気回路の磁気効率によって決まり、磁気回路の磁気効率は可動子と固定子間の磁気ギャップの磁気抵抗によって決まる。ところが、この磁気抵抗は主磁束を発生して磁気効率を決める永久磁石の起磁力とトレードオフの関係(起磁力を大きくすれば磁気抵抗が増加し、磁気抵抗を下げれば起磁力が低下)にあるために、永久磁石の磁束を有効利用することができない。 In general, the magnetic efficiency of an electromagnetic actuator is determined by the magnetic efficiency of a magnetic circuit composed of a mover and a stator, and the magnetic efficiency of the magnetic circuit is determined by the magnetic resistance of the magnetic gap between the mover and the stator. However, this magnetoresistance has a trade-off relationship with the magnetomotive force of the permanent magnet that determines the magnetic efficiency by generating the main magnetic flux (magnetization increases as magnetomotive force increases, and magnetomotive force decreases as magnetoresistance decreases). For this reason, the magnetic flux of the permanent magnet cannot be used effectively.
このような背景から、従来の電磁アクチュエータによれば、有効利用されていない磁束が可動子のバックヨーク(導磁体)の磁気飽和を引き起こすことにより、往復動の推力のサチュレーションが生じ、磁気効率が低下する。なおこのような問題を解決するために、固定子の電磁石の起磁力で永久磁石の磁束を補完する方法が考えられるが、この方法を用いた場合には、銅損等の損失が大きくなり、電磁アクチュエータ全体の総合効率が低減する。 Against this background, according to conventional electromagnetic actuators, magnetic flux that is not used effectively causes magnetic saturation of the back yoke (magnetic conductor) of the mover, resulting in saturation of reciprocating thrust, and magnetic efficiency is reduced. descend. In order to solve such a problem, a method of supplementing the magnetic flux of the permanent magnet with the magnetomotive force of the electromagnet of the stator can be considered, but when this method is used, the loss such as copper loss increases. The overall efficiency of the entire electromagnetic actuator is reduced.
このような背景から、磁気効率が高い電磁アクチュエータの提供が望まれている。 From such a background, it is desired to provide an electromagnetic actuator with high magnetic efficiency.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、磁気飽和により有効利用されていない永久磁石の磁束を可動子の往復動の推力として利用することにより、磁気効率及び総合効率を向上させる電磁アクチュエータ及び電気式かみそりを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and improves the magnetic efficiency and the overall efficiency by using the magnetic flux of a permanent magnet that is not effectively used due to magnetic saturation as the thrust of the reciprocating motion of the mover. It is to provide an electromagnetic actuator and an electric razor.
本発明に係る電磁アクチュエータ及び電気式かみそりは、複数の磁極を有するコアにコイルを巻回することにより形成された固定子と、磁極の先端面に対し磁気ギャップを介して対向配置された永久磁石を有し、磁極との対向方向と直交する方向に往復動自在に支持された複数の可動子とを備え、複数の可動子は隣接配置され、コイルに交番電圧が印加されるのに伴い複数の可動子が互いに逆位相に往復動する電磁アクチュエータであって、複数の可動子のうちの少なくとも2つの隣接する可動子は他方の可動子側に突出する突片を有する。 An electromagnetic actuator and an electric razor according to the present invention include a stator formed by winding a coil around a core having a plurality of magnetic poles, and a permanent magnet disposed to face the tip surface of the magnetic poles via a magnetic gap. And a plurality of movers supported so as to be able to reciprocate in a direction orthogonal to the opposing direction of the magnetic poles. These movers are reciprocatingly moved in opposite phases to each other, and at least two adjacent movers of the plurality of movers have projecting pieces protruding toward the other mover.
本発明に係る電磁アクチュエータ及び電気式かみそりによれば、複数の可動子のうちの少なくとも2つの隣接する可動子の他方の可動子との対向面に突片を形成することにより、隣接する可動子間に変位が生じた際に可動子間に磁路を形成し、磁気飽和によって有効利用されていなかった永久磁石の磁束を可動子の往復動の推力として利用するので、磁気効率及び総合効率を向上させることができる。 According to the electromagnetic actuator and the electric razor according to the present invention, the adjacent movable element is formed by forming a projecting piece on the surface facing the other movable element of at least two adjacent movable elements among the plurality of movable elements. A magnetic path is formed between the movers when displacement occurs between them, and the magnetic flux of the permanent magnet that has not been used effectively due to magnetic saturation is used as the thrust of the reciprocating motion of the mover. Can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる電磁アクチュエータの構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔電磁アクチュエータの構成〕
本発明の実施形態となる電磁アクチュエータは、図1(a),(b)に示すように電磁ブロック(固定子)1と複数の可動子2を主な構成要素として備え、電磁ブロック1は3つの磁極11a,11b,11cを備えるE字形状のコア10の磁極11bにコイル12を巻回することにより形成されている。なお図1(a),(b)では可動子2は1つしか図示されていないが、実際には可動子2は複数(本実施形態では2つ)隣接配置されている(図3参照)。
[Configuration of electromagnetic actuator]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention includes an electromagnetic block (stator) 1 and a plurality of
各可動子2は、磁気ギャップを介して3つの磁極11a,11b,11cの端面に対向配置され、磁極11a,11b,11cが並ぶ方向に往復動自在に支持されている。各可動子2は、永久磁石21とバックヨークとしての導磁体22により構成されている。永久磁石21は往復動方向である左右方向において異なる極を有し、さらに各可動子2が互いに逆位相に往復動するように複数の可動子2間で永久磁石21の極の配置が異なっている。永久磁石21の幅W1は、図2に示すように、左右両端の磁極11a,11cの最大幅W2よりも小さく、また幅W1に可動子2のストローク量STを加えた値が最大幅W2以下(W2≧W1+ST)になるように形成されている。
Each
本実施形態では、隣接する2つの可動子2a,2bの導磁体22は、図3(a)〜(d)に示すように、他方の可動子との対向面に圧粉鉄心からなる突片31を有する。このような突片31を有さない従来の電磁アクチュエータでは、磁路は、永久磁石21を起磁力として、永久磁石21→磁気ギャップ→電磁ブロック1→磁気ギャップ→永久磁石21→導磁体22→永久磁石21の閉ループのみで構成されていた。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3 (a) to 3 (d), the
これに対して、導磁体22に突片31を形成した場合には、従来の磁路に加えて、図4(a)〜(c)に示すような閉ループの磁路が可動子2a,2b間に形成される。そしてこのような可動子2a,2b間の磁路によれば、可動子2の往復動方向に吸引力,反発力を発生させ、往復動方向に対し有効な推力を増加させることができるので、磁気飽和によって有効利用されていなかった磁束を有効利用し、磁気効率を向上させることができる。
On the other hand, when the
すなわち、この突片31によれば、磁気突極性を利用した磁気力(リラクタンス力)を有効利用できて磁気効率が向上する。また導磁体22に突片31を設けるだけであるので、電磁アクチュエータのコストが大きく増加することもない。さらにこの突片31は圧粉鉄心により形成されているので、渦電流損を低減し、磁気効率をさらに向上させることができる。
That is, according to the projecting
〔その他の実施形態〕
図5に示すように、隣接する2つの可動子の一方の可動子2aの対向面に形成された突片31の個数と他方の可動子2bの対向面に形成された突片31の個数の比が2対1となる領域を少なくとも一つ以上形成することが望ましい。このような構成によれば、磁気突極性を利用した磁気力を可動子2a,2bの往復動方向に有効利用でき、さらに磁気効率を向上させることができる。またこの場合、図6に示すように、可動子側2aの突片31と可動子2b側の突片を互いに入れ子状になるように配置することが望ましい。このような構成によれば、リニアアクチュエータのように可動子2a,2bが相互に往復運動する場合であっても、可動子2a,2bの移動方向によらずに常に磁気力を有効利用し、磁気効率を向上させることができる。
[Other Embodiments]
As shown in FIG. 5, the number of
図7(a)に示すように、突片31の上面端部31aに面取り加工を施してもよい。このような構成によれば、可動子2a,2bの対向面間で磁束を斜めに発生させることができるので、磁気抵抗を変化させつつ可動子2a,2bの移動方向への推力を発生させ、磁気効率をさらに向上させることができる。また図7(b)に示すように、突片31の上面を凹凸形状にしてもよい。このような構成によれば、突片31の表面に磁気突極性をつけることで磁気力を任意の変位で作用させることができるので、推力を自由に制御し、コギングを低減させることができる。
As shown in FIG. 7A, chamfering may be performed on the
図7(c)に示すように図7(a)に示す形態と図7(b)に示す形態との組み合わせにより突片31を形成してもよい。一般に推力を発生するために必要になる磁気吸引力は利用したい推力方向の他に対向面方向にも働くが、このような構成によれば、推力を維持しつつ、不要な対向面方向の吸引力を低減し、利用したい推力方向に磁気吸引力を有効利用することができるので、磁気効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 7 (c), the
図8や図9(a),(b)に示すように、突片31の上面が傾斜を有するようにしてもよい。このような構成によれば、可動子2a,2b間の限られた隙間において磁気利用率に影響を及ぼす対向面積を大きくすることができるので、磁気突極性を利用した磁気力をさらに有効利用し、磁気効率を向上させることができる。
As shown in FIG. 8 and FIGS. 9A and 9B, the upper surface of the projecting
図10に示すように、隣接する2つの可動子2a,2bのうち、可動子2aの対向面が凹状の形状を有し、可動子2bの対向面が突状の形状を有するようにしてもよい。このような構成によれば、隣り合う2つの突片31を凹凸状にすることにより、従来の電磁アクチュエータと総重量を等しくすることができるので、低コスト化を実現しつつ、磁気突極性を利用した磁気力を有効利用して磁気効率を向上させることができる。。
As shown in FIG. 10, of the two adjacent
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。 As mentioned above, although the embodiment to which the invention made by the present inventor is applied has been described, the present invention is not limited by the description and the drawings that form part of the disclosure of the present invention according to this embodiment. That is, it should be added that other embodiments, examples, operation techniques, and the like made by those skilled in the art based on the above embodiments are all included in the scope of the present invention.
1:電磁ブロック(固定子)
2,2a,2b:可動子
10:コア
11a,11b,11c:磁極
12:コイル
21:永久磁石
22:導磁体
31:突片
1: Electromagnetic block (stator)
2, 2a, 2b: Movable element 10:
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