KR100667961B1

KR100667961B1 - 진동형 리니어 액추에이터 시스템 및 이를 포함하는 헤어 커터

Info

Publication number: KR100667961B1
Application number: KR1020040110309A
Authority: KR
Inventors: 고바야시노보루; 모리구치마사시; 니시나카다카히로; 야부우치히데카즈; 모토하시료
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2007-01-11
Also published as: US20050134123A1; CN1638237A; US7053507B2; KR20050063734A; CN100392951C; JP2005185067A; EP1548918B1; EP1548918A2; CN2764042Y; EP1548918A3

Abstract

최소의 진동으로 부하를 구동하기 위해 고정자 진동을 상쇄시킬 수 있는 진동형 리니어 액추에이터 시스템이 개시 되어 있다. 이 시스템은 영구 자석과, 부하에 연결되는 출력축을 구비하는 진동기를 포함한다. 고정자 조립체는 하우징 내에 합체되며, 상기 진동기를 이동 가능하게 지지하고 전자석을 구비하도록 구성된다. 상기 전자석은 상기 진동기를 리니어 통로 내에서 상기 고정자 조립체에 대해 왕복운동시키기 위해 상기 영구 자석과 상호작용하는 자장을 발생시킨다. 밸런서는 바람직하지 않은 고정자 진동을 상쇄시키기 위해 시스템에 추가된다. 상기 밸런서는 상기 진동기와 병렬로 구동되도록 상기 고정자 조립체에 공통으로 지지된다. 상기 밸런서는 상기 진동기의 질량과 대체로 동일한 질량을 갖고, 어떠한 출력 부재도 갖지 않도록 구성된다. 따라서, 상기 진동기와 상기 밸런서는 반대방향의(counter) 왕복운동을 하도록 구동되어, 고정자 조립체를 반대방향의 진동으로부터 자유롭게 유지하며 최대의 출력 파워로 출력축을 구동시킨다.

진동형 리니어 액추에이터 시스템, 하우징, 영구 자석, 출력축, 진동기, 전자석, 고정자 조립체, 밸런서.

Description

진동형 리니어 액추에이터 시스템 및 이를 포함하는 헤어 커터{LINEAR OSCILLATING ACTUATOR SYSTEM AND HAIR CUTTER INCLUDING THE SAME}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진동형 리니어 액추에이터 시스템을 이용하는 헤어 커터의 분해 사시도이다.

도 2는 상기 시스템의 액추에이터의 사시도이다.

도 3은 액추에이터의 정면도이다.

도 4는 액추에이터의 측면도이다.

도 5는 액추에이터의 일부가 제거된 상태의 액추에이터의 평면도이다.

도 6은 일부가 제거된 상태의 액추에이터 시스템의 분해 사시도이다.

도 7은 액추에이터 시스템에 이용된 진동기의 정면도이다.

도 8은 진동기의 평면도이다.

도 9는 일부가 절단된 상태의 액추에이터의 정면도이다.

본 발명은 감소된 고정자 진동으로 부하를 구동하기 위한 밸런서가 제공된 진동형 리니어 액추에이터 시스템에 관한 것이다.

일본 실용신안 공보 JP53-42235호는 부하, 즉, 건식 면도기의 내부 커터에 왕복 운동을 부과하는 단일 출력을 가진 진동형 액추에이터 시스템을 개시한다. 액추에이터는, 고정자 조립체를 포함하며, 고정자는 전자석과 상기 고정자와 밀접하게 이격되어 유지되는 진동기를 포함한다. 진동기는 전자석에 공급된 교류에 응답하여 진동기를 구동하기 위한 전자석에 자기적으로 커플링된 영구 자석을 포함한다. 진동기를 구동하는 동안에, 고정자 조립체는 반대방향 진동(counter vibration)을 받아, 사용자가 느끼는 유쾌하지 않은 고정자 진동을 일으키고, 결국 액추에이터의 출력 파워를 감소시킨다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은 사용자가 느끼는 진동을 최소로 하고 최대 파워로 부하를 구동하기 위해 고정자 진동을 상쇄할 수 있는 진동형 리니어 액추에이터 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 따른 진동형 리니어 액추에이터 시스템은, 영구 자석과, 부하를 구동시키도록 연결되기에 적합한 출력축을 구비하는 진동기를 포함한다. 고정자 조립체는 하우징 내에 합체되고, 상기 진동기를 이동 가능하게 지지하고 전자석을 구비하도록 구성된다. 상기 전자석은 상기 진동기를 리니어 통로 내에서 상기 고정자 조립체에 대해 왕복운동시키기 위해 상기 영구 자석과 상호작용하는 자장을 발생시킨다. 시스템은 상기 고정자 조립체에 지지된 밸런서를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 밸런서는 상기 진동기에 대해 역 위상 관계로 상기 리니어 통로를 따라 상기 밸런서를 왕복운동시키기 위해 상기 자장과 상호작용하는 영구 자석을 포함한다. 상기 밸런서는 상기 진동기의 질량과 대체로 동일한 질량을 갖고, 외부 부재를 구동시키기 위해 사용되는 어떠한 출력 부재도 갖지 않도록 구성되어 있다. 따라서, 진동기와 밸런서는 반대방향의(counter) 왕복운동을 하도록 구동되어, 고정자 조립체를 반대방향의 진동으로부터 자유롭게 유지하며 최대의 출력 파워로 출력축을 구동시킨다.

바람직하게는, 상기 출력축은 상기 리니어 통로에 수직한 방향으로 연장되는 진동기의 두께의 중심에서 상기 진동기로부터 돌출되도록 설계된다. 따라서, 출력축에 관한 회전 모멘트는 최소화되어, 진동기를 고정자 조립체에 이동 가능하게 지지하는 임의의 장착 부재에 인가되는 비틀림을 최소화한다.

또한, 상기 두께 방향으로의 진동을 최소화시키는 목적을 위해서, 상기 진동기와 상기 밸런서의 각각의 중심 위치가 상기 출력축 주위에 정렬되어 있는 것이 바람직하다.

상기 진동기는 플라스틱 몰드로부터 성형될 수 있으며, 상기 몰드 내에 자기 요우크가 상기 영구 자석과 접촉한 상태로 매립되어 있다. 이 경우에, 상기 출력축은 상기 자기 요우크에 고정되어 있고 강화되어, 출력축의 왜곡을 최소화하기에 충분한 증가된 강도를 갖는다.

또한, 상기 진동기와 상기 밸런서는 상기 진동기와 상기 밸런서 사이의 역 위상 관계를 지원하는 기계식 링크에 의해 상호 연결될 수 있다. 상기 기계식 링크는 상기 출력축의 길이를 따라 상기 영구 자석의 위로 이격된 지점에서 상기 진동기에 연결되어, 상기 출력축의 길이 방향에서의 굽힘 가능성을 감소시키고, 그에 따라 부하로의 에너지 전달 효율을 증가시킨다.

바람직한 변경예에서, 상기 고정자 조립체는 상기 진동기와 상기 밸런서를 지지하는 장착 부재를 포함하고, 상기 진동기와 상기 밸런서는 커플러 스프링에 의해 상호 연결되어 있다. 상기 장착 부재와 상기 커플러 스프링은 동일한 지점에서 상기 진동기에 고정되어 있고, 또한 동일한 지점에서 상기 밸런서에 고정되어 있다. 따라서, 상기 진동기와 상기 밸런서는 최소의 고정 단계 및 부품으로 고정자 조립체와 함께 조립될 수 있다.

액추에이터 시스템은, 그 출력축이 가동 커터를 고정 커터에 대해 왕복운동시키기 위해 가동 커터에 연결되어, 헤어 커터의 구동원으로서 이용될 수 있다.

본 발명의 이러한 이점 및 다른 이점은 첨부된 도면과 관련하여 바람직한 실시예의 다음의 설명으로부터 명백하게 될 것이다.

이제, 도 1을 참조하면, 본 발명의 진동형 리니어 액추에이터 시스템을 이용하는 헤어 커터를 하나의 대표적인 예로서 도시한다. 헤어 커터는 액추에이터(30)를 수용하기 위해 반부(11, 12)로 구성되는 하우징(10), 가동 커터(21)와 상기 하우징(10)에 고정된 고정 커터(22)로 구성된 커터 블록(20)을 포함한다. 액추에이터(30)는 가동 커터와 고정 커터 사이에서 머리를 절단하기 위해 고정 커터(22)에 대해 가동 커터(21)를 왕복운동시키기 위해 가동 커터(21)에 연결된 출력축(66)을 구비한다.

도 2 내지 도 6에서 가장 잘 볼 수 있듯이, 액추에이터(30)는 기본적으로 전자석(50)을 구비하는 고정자 조립체(40)와, 영구 자석(70) 및 출력축(66)을 구비하는 진동기(60)로 구성된다. 전자석(50)은 중심 코어(52)와 한 쌍의 측부 코어(53) 를 구비하는 E-자형 고정자(51)를 포함한다. 코일(54)은 중심 코어(52) 주위에 감기어, 중심 및 측부 코어의 각각의 상단부에서 극 단부(pole end)를 전류에 의해 여기될 때 반대 극으로 자화시킨다. 고정자 조립체(40)는 전자석(50)의 상단부에 고정되고 그 위로 돌출된 대체로 U자형의 프레임(90)을 포함하여, 행거(hanger)(80)에 의해 전자석(50)의 상단부에 밀접하게 인접하여 밸런서(100)로서 진동기(60)를 현수(suspend)시킨다. 각각의 행거(80)는 프레임(90)의 상단부에 고정된 헤더(81)와, 헤더(81)로부터 공통으로 현수되는 3개의 스프링 링크(82, 83)를 포함하여, 하단부에서 진동기(60) 및 밸런서(100)와 각각 연결한다.

진동기(60)는 플라스틱 재료로부터 수평으로 긴 베이스(62)로 성형되며, 그 대향 단부에 관련 스프링 링크(82)의 하단부에서 구멍(84) 내로의 용접식 연결을 위해 스터드(64)를 갖는다. 영구 자석(70)은 베이스(62)의 바닥에 노출되고, 베이스(61)의 하단부에 고정된 자기 요우크(72)에 의해 백업된다. 출력축(66)은 베이스(62)의 길이 및 폭에 대해 중심으로부터 상향 돌출한다. 출력축(66)은 금속으로 제조되고 베이스(62)를 통해 연장되며, 그 하단부는 도 7에 가장 잘 보여지듯이 자기 요우크(72)에 고정된다. 마찬가지로, 밸런서(100)는 플라스틱 재료로부터 성형되며, 진동기(60)가 사이에 배치된 평행한 크로스피스(crosspiece)(102)를 가진 대체로 U자형의 구성으로 형성된다. 각각의 크로스피스(102)는 그 대향 단부에 스터드(105)가 형성되는데, 스터드(105)는 관련 스프링 링크(83)의 하단에서 구멍(85) 내로 각각 용접 연결을 위한 것이다. 영구 자석(110)은 각각의 크로스피스(102)의 바닥에 노출되며, 각각의 크로스피스(102)의 하단부에 고정된 자기 요우크(112)에 의해 백업된다.

교류가 공급되면, 전자석(50)은 영구 자석(70, 110)과 상호 작용하는 교류 자장을 발생시켜 진동기(60)와 밸런서(100)를 각각 리니어 통로에서 왕복운동시킨다. 각각 수평 연장되는 평평한 막대의 형태인 영구 자석(70, 110)은 반대 방향으로 자화되어, 진동기(60)와 밸런서(100)는 반대 방향으로 왕복운동하도록, 즉, 서로 역 위상 관계로 구동된다.

밸런서(100)는 출력축(66)을 포함하여 진동기(60)의 질량과 대체로 동일한 질량을 갖고, 외부 부재를 구동하는 어떠한 출력 부재도 갖지 않도록 구성되어, 고정자 조립체(40) 측에서 발생하여 출력 효율을 저하시키고 하우징(10)을 파지하고 있는 사용자가 느낄 고정자 진동을 상쇄시킨다. 이와 관련하여, 출력축(66)은 진동기(60)의 수평 두께에 대해 진동기(60)의 중심으로부터 돌출하기 때문에, 진동기(60)는 부하를 구동하는 동안에 출력축(66)에 관한 회전 운동을 받지 않아, 진동기(60)를 고정자 조립체(40)에 지지하는 스프링 링크(82) 또는 장착 부재에 인가되는 토션을 최소화한다. 또한, 밸런서(100)는 그 질량 중심을 출력축(66) 주위의 진동기(60)의 질량 중심과 정렬시켜, 진동기(60)를 바람직하지 않은 측방향 진동으로부터 자유롭게 한다. 진동기(60)의 베이스(62)에는 출력축(66)의 하단부를 둘러싸는 칼라(67)가 형성되고, 밸런서(100)와 매칭되어 진동기(60)의 질량을 조정하는 중량을 수용하도록 형성된다. 또한, 베이스(62)에는 마커(도시되지 않음)를 장착하는 슬릿(68)이 형성되는데, 마커에 의해 진동기(60)는 그 운동의 피드백 제어를 위해 모니터링된다.

진동기(60)와 밸런서(100) 사이의 역 위상 관계를 지원하기 위해, 그들은 도 6 및 도 9에 도시되듯이 출력축(66)의 높이를 따라 영구 자석(70)의 상향 레벨에서 기계식 링크(120)에 의해 상호 연결된다. 기계식 링크(120)는 그 상부에 프레임(90)의 상단부에 회전 가능하게 지지된 액슬(121)이 형성되고, 또한 그 바닥에 2개의 핀(125, 126)이 형성되는데, 2개의 핀(125, 126) 중 하나는 출력축(66)으로부터 옵셋된 부분에서 베이스(62)의 상단부 내의 보어(65) 내로 끼워맞춰지고, 다른 하나는 크로스피스(102)의 상단부 내의 보어(106) 내로 끼워맞춰진다.

도 9에 도시되듯이, 기계식 링크(120)는 진동기(60)가 전자석으로부터 스러스트를 수용하는 영구 자석과 전자석(50) 사이의 갭(G)의 충분히 위에서 진동기(60)를 밸런서(100)에 상호 연결시킨다. 따라서, 출력축(66)의 상단부 사이의 거리(D1)는 출력축(66)의 상단부로부터 갭까지의 거리(D2)보다 상당히 짧게 만들어져, 출력축의 상단부에 연결된 부하를 왕복운동시키기 위해 구동할 때 출력축(66)의 굽힘에 대해 충분한 저항을 준다.

또한, 진동기(60)와 밸런서(100)는 또한 역 위상 관계를 지원하기 위해 복수의 커플러 스프링(140)에 의해 상호 연결된다. 커플러 스프링(140)은 한 방향으로 이동하는 밸런서(100)에 응답하여 탄성적으로 변형되도록 구성되어, 발생되는 바이어스를 반대 방향으로 이동하는 진동기(60)에 추가하여 부하를 최적 출력 효율로 구동시킨다. 2개의 커플러 스프링(140)은 진동기(60)의 각각의 길이방향 단부 상에 위치되어 진동기(60)를 밸런서(100)의 한 크로스피스(102에 상호 연결시킨다. 이러한 상호 연결은 스프링 링크(82)를 진동기(60)와 밸런서(100)에 연결할 때에 동시에 이루어진다. 이러한 목적을 위해서, 각각의 커플러 스프링(140)의 상단부에, 진동기(60)와 밸런서(100)의 스터드(64, 105)를 수용하는 장착 구멍(144, 145)이 형성된다. 각각의 커플러 스프링(140)은 수직 평면 내에서 굽혀지고 고정자 조립체(40)의 각각의 반대 측에 중첩되어 배치되는 스프링 레그(142)를 포함한다.

본 발명에 따른 진동형 리니어 액추에이터 시스템은, 출력축의 왕복 구동을 최대의 파워로 행할 수 있는 동시에, 고정자 조립체 측의 진동을 감소시킬 수 있다.

Claims

하우징,

영구 자석과, 부하를 구동시키도록 연결되기에 적합한 출력축을 구비하는 진동기, 및

상기 진동기를 이동 가능하게 지지하고 전자석을 구비하도록 구성되며, 상기 하우징 내에 합체된 고정자 조립체로서, 상기 전자석은 상기 진동기를 리니어 통로 내에서 상기 고정자 조립체에 대해 왕복운동시키기 위해 상기 영구 자석과 상호작용하는 자장을 발생시키는, 고정자 조립체

를 포함하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템에 있어서,

상기 고정자 조립체에 밸런서가 지지되어 있으며, 상기 밸런서는 상기 진동기에 대해 역 위상 관계로 상기 리니어 통로를 따라 상기 밸런서를 왕복운동시키기 위해 상기 자장과 상호작용하는 영구 자석을 포함하고,

상기 밸런서는 상기 진동기의 질량과 대체로 동일한 질량을 갖고, 어떠한 출력 부재도 갖지 않도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동기는 상기 리니어 통로에 수직한 방향으로 두께를 가지며, 상기 출력축은 상기 진동기의 상기 두께의 중심으로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하 는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동기와 상기 밸런서의 각각의 중심 위치가 상기 출력축 주위에 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동기는 플라스틱 몰드로부터 성형되어 있으며, 상기 몰드 내에 자기 요우크가 상기 영구 자석과 접촉한 상태로 매립되어 있고, 상기 출력축은 상기 자기 요우크에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 있어서,

상기 진동기와 상기 밸런서는 상기 진동기와 상기 밸런서 사이의 역 위상 관계를 지원하는 기계식 링크에 의해 상호 연결되어 있으며,

상기 기계식 링크는 상기 출력축의 길이를 따라 상기 영구 자석 위로 이격된 지점에서 상기 진동기에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 있어서,

상기 고정자 조립체는 상기 진동기와 상기 밸런서를 지지하는 장착 부재를 포함하고,

상기 진동기와 상기 밸런서는 커플러 스프링에 의해 상호 연결되어 있으며,

상기 장착 부재와 상기 커플러 스프링은 동일한 지점에서 상기 진동기에 고정되어 있고,

상기 장착 부재와 상기 커플러 스프링은 동일한 지점에서 상기 밸런서에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 진동형 리니어 액추에이터 시스템.
제1항에 기재된 진동형 리니어 액추에이터 시스템을 포함하는 헤어 커터에 있어서,

고정 커터에 대해 이동 가능한 가동 커터를 포함하며,

상기 가동 커터는 모발 절단을 위한 왕복운동을 하기 위해 구동되도록 상기 출력축에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 헤어 커터.