KR100753067B1

KR100753067B1 - 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용한 전동칫솔

Info

Publication number: KR100753067B1
Application number: KR1020057021485A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 시미즈; 료 모토하시; 히데카즈 야부우치; 타카히로 니시나카; 카츠히로 히라타; 유야 하세가와
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2007-08-31
Also published as: WO2004102776A1; US7712174B2; JP2004343932A; JP4218412B2; US20070011834A1; EP1638193A1; CN1792023B; EP1638193A4; KR20060009329A; CN1792023A

Abstract

전동칫솔의 구동원으로서 사용되는 롤링 구동 액츄에이터에 있어서, 영구자석을 평판형상으로 하고, 샤프트에 압입고정된 요크의 외주부에 형성된 홈에 끼워설치하여 가동자를 구성한다. 한편, 보빈에 감겨진 코일 및 샤프트의 축방향에서의 보빈의 단부에 설치된 고정요크 등으로 구성된 대략 통형상의 고정자는, 그 중심축이 가동자의 샤프트의 중심축과 동축으로 되도록, 소정의 간격을 두고 가동자의 영구자석의 외면 또는 요크의 외면과 대향하도록 설치되어 있다. 코일에 교번전류를 공급함으로써 가동자를 샤프트의 축 주위로 롤링 구동한다.

전동칫솔, 브러시, 롤링 구동, 액츄에이터, 보빈, 고정자, 가동자, 교번전류

Description

롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용한 전동칫솔{ROLLING DRIVE ACTUATOR AND TOOTHBRUSH USING THE SAME}

본 발명은, 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 이용한 전동칫솔에 관한 것이다

예컨대, 일본국 특개평9-173360호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 기계적인 구동변환기구를 이용하여, 샤프트(shaft) 축방향의 왕복 직선구동과 축주위의 왕복 회전구동(롤링 구동(rolling drive))을 선택적으로 행하게 하는 것이 가능한 전동칫솔이 알려져 있다. 이 전동칫솔에서는, 모터의 회전방향을 전환함으로써, 구동변환기구를 통하여, 샤프트에 장착된 브러시체(brush body)에, 샤프트 축방향의 왕복 직선구동과 축주위의 롤링 구동의 두 동작을 선택적으로 행하게 하는 것이 가능하다.

이러한 기계적인 구동변환기구를 이용한 전동칫솔에서는, 샤프트 축방향의 왕복 직선구동과 축주위의 롤링 구동을 전환하기 위한 구동변환기구의 구조가 복잡화된다. 이에 수반하여, 전동칫솔이 대형화하고, 조립이 곤란하게 되어, 비용 상승을 초래한다.

한편, 예컨대, 일본국 특개2002-176758호 공보에는, 왕복 직선구동 액츄에이터를 이용하여, 샤프트에 장착된 브러시체를 샤프트 축방향으로 왕복 직선구동하는 전동칫솔이 개시되어 있다. 이 왕복 직선구동 액츄에이터는, 샤프트의 왕복 직선구동만 가능하고, 축주위의 롤링 구동은 할 수 없지만, 종래의 영구자석 및 코일을 사용한 액츄에이터의 참고로서 설명한다.

이 종래의 액츄에이터에 대하여, 도 16을 참조하면서 설명한다. 이 종래의 액츄에이터(150)에서는, 자성재료로 형성된 플런저(plunger, 151)가 샤프트(152)의 외주부(外周部)에 고착되어 있다. 샤프트(152)는 베어링(162)에 의해, 그 중심축에 평행한 방향(축방향)으로 왕복 직선구동이 가능하게 축지지되어 있다. 실드 케이스(shield case, 153)의 내주면에는, 이 플런저(151)의 외주에 대하여 소정의 간격을 두도록, 고리형상(環狀)의 코일(154)이 배치되어 있다. 또한, 실드 케이스(153)의 내주면상에서, 또한, 코일(154)의 상기 축방향의 양측에는, 코일(154)에 대하여 대칭으로 자착(磁着)된 고리형상의 영구자석(155 및 156)이 각각 배치되어 있다. 이들 영구자석(155 및 156)과 코일(154)의 사이에는, 각각 고리형상의 제1 요크(yoke, 157 및 158)가 배치되고, 또한 영구자석(155 및 156)의 코일(154)과는 반대측의 위치에, 고리형상의 제2 요크(159 및 160)가 배치되어 있다. 플런저(151)와 실드 케이스(153)의 사이에는 용수철부재(161)가 배치되어 있어, 플런저(151)를 그 왕복 직선구동 방향 중 한 방향으로 밀어붙이고 있다. 그리고, 코일(154)에 교번전류(交番電流)를 공급함으로써 플런저(151)를 축방향으로 왕복 직선구동시킬 수 있다.

그런데, 상기와 같은 종래의 영구자석 및 코일을 사용한 액츄에이터(150)에서는, 영구자석(155 및 156)이 플런저(151)의 외주에 대하여 간격을 두고 배치되어 있으므로, 고리형상을 한 영구자석(155 및 156)의 내경 및 외경이 커져서, 영구자석(155 및 156)의 체적도 커진다. 이에 수반하여, 영구자석(155 및 156)의 재료면에서의 비용이 높아진다. 또한, 영구자석(155 및 156)은, 원호모양의 영구자석을 복수 조합시켜서 고리형상으로 형성되어 있기 때문에, 고리형상의 영구자석(155 및 156)의 제조공정이 복잡하게 되어, 제조면에서도 비용이 높아진다. 그 결과, 종래의 영구자석 및 코일을 사용한 액츄에이터(150) 및 그것을 사용한 전동칫솔의 비용도 높아진다. 또한, 영구자석(155 및 156)이 크기 때문에, 액츄에이터(150) 및 그것을 사용한 전동칫솔의 소형 경량화가 곤란하다.

발명의 개시

본 발명은, 상기 종래 예의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 저비용화, 소형 경량화 및 조립성의 향상이 가능한 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용하여 저비용으로 소형 경량의 전동칫솔을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 양태에 의한 롤링 구동 액츄에이터는, 축주위로 회전이 가능하게 축지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 요크와, 상기 샤프트 축주위에서 상기 요크에 인접하도록 장착됨과 아울러, 그 두께방향으로 착자(着磁)된 적어도 한 개의 평판형상 영구자석을 갖는 가동자(可動子)와, 상기 가동자를 둘러싸도록 상기 샤프트 축주위에 감겨진 코일과, 자성재료로 형성되고, 상기 요크 및 상기 영구자석의 상기 샤프트에 축에 직교하는 방향의 최외주부에 대하여 소정의 간격을 두고 대향하도록 설치된 고정요크를 갖는 대략 통(筒)모양의 고정자(固定子)를 구비하고, 상기 코일에 교번전류를 공급함으로써, 상기 가동자를 상기 샤프트 축을 중심으로 하여 소정 각도범위에서 롤링 구동시킨다.

또한, 본 발명의 하나의 양태에 의한 전동칫솔은, 선단에 브러시가 심어져 설치된 브러시체와, 상기 브러시체를 소정 방향으로 롤링 구동하는 롤링 구동 액츄에이터와, 상기 롤링 구동 액츄에이터에 전력을 공급하기 위한 전원과, 상기 롤링 구동 액츄에이터에 구동전류를 공급하기 위한 구동회로를 구비한다. 상기 롤링 구동 액츄에이터는, 축주위로 회전이 가능하게 축지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 요크와, 상기 샤프트 축주위에서 상기 요크에 인접하도록 장착됨과 아울러, 그 두께방향으로 착자된 적어도 한 개의 평판형상 영구자석을 갖는 가동자와, 상기 가동자를 둘러싸도록 상기 샤프트 축주위에 감겨진 코일과, 자성재료로 형성되고, 상기 요크 및 상기 영구자석의 상기 샤프트에 축에 직교하는 방향의 최외주부에 대하여 소정의 간격을 두고 대향하도록 설치된 고정요크를 갖는 대략 통형상의 고정자를 구비하고, 상기 코일에 교번전류를 공급함으로써, 상기 가동자를 상기 샤프트 축을 중심으로 하여 소정 각도범위에서 롤링 구동시킨다.

이와 같이, 평판형상 영구자석을 가동자의 샤프트에 장착함으로써, 종래와 같이 고정자측에 영구자석을 설치하는 경우에 비교하여, 영구자석의 체적이 작아져, 재료면에서 영구자석의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 평판형상 영구자석의 두께방향으로 착자를 행함으로써, 영구자석의 제조공정을 간략화할 수 있고, 제조면에서의 영구자석의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 영구자석의 외면과 요크의 외면의 극성이 반대로 되므로, 영구자석에 의한 자속(磁束)을 요크에 통과시키기 쉽게 할 수 있어, 영구자석에 의한 자속을 효율적으로 이용할 수 있다. 또한, 종래의 기계적인 구동변환기구를 이용한 것과 비교하여, 롤링 구동 액츄에이터의 조립성이 향상함과 아울러, 소형 경량화할 수 있다. 그 결과, 저비용으로 소형 경량의 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용한 전동칫솔을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터의 구성을 나타내는 측부 단면도이다.

도 2는 도 1에 도시하는 롤링 구동 액츄에이터의 후단부에 설치된 샤프트의 회전각도를 규제하기 위한 구조를 나타내는 도면이다.

도 3은 도 1에 도시하는 롤링 구동 액츄에이터의 분해 사시도이다.

도 4는 상기 롤링 구동 액츄에이터의 가동자를 구성하는 샤프트에 요크 및 용수철 수용부재를 조립한 상태를 나타내는 사시도이다.

도 5A는 상기 롤링 구동 액츄에이터의 가동자와 고정자의 대향부분의 구성을 나타내는 측부 단면도이다.

도 5B는 상기 가동자와 고정자의 대향부분의 구성을 나타내는 배면도이다.

도 5C는 상기 가동자와 고정자의 대향부분의 구성을 나타내는 정면도이다.

도 6은 상기 롤링 구동 액츄에이터의 고정자를 구성하는 보빈과 고정요크 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 7A는 상기 롤링 구동 액츄에이터의 실드 케이스와 가동자의 구성을 나타 내는 분해 사시도이다.

도 7B는 상기 실드 케이스의 구성을 나타내는 정면 단면도이다.

도 8A-8C는 각각 상기 롤링 구동 액츄에이터의 용수철부재의 구성을 나타내는 정면도, 측면도 및 배면도이다.

도 9A 및 9B는 각각 상기 롤링 구동 액츄에이터의 용수철 수용부재의 구성을 나타내는 측면도 및 정면도이다.

도 10은 상기 용수철 수용부재에 용수철부재의 일단을 결합시키는 상태를 나타내는 측면도이다.

도 11A-11D는 각각 상기 롤링 구동 액츄에이터의 흡진추(吸振錘)의 구성을 나타내는 정면도, 측면단면도, 배면도 및 사시도이다.

도 12A 및 12B는 각각 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터의 변형예의 구성을 나타내는 측부 단면도 및 후부 단면도이다.

도 13A 및 13B는 각각 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터의 다른 변형예의 구성을 나타내는 측부 단면도 및 후부단면도이다.

도 14는 롤링 구동 액츄에이터에 있어서 전압을 일정하게 한 경우에서의 교번전류의 주파수와 가동자의 진폭의 관계 및 그 경우에서의 주파수와 전류의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 15는 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터를 사용한 전동칫솔의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 16은 종래의 진동형 리니어 액츄에이터(참고예)의 구성을 나타내는 단면 도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 하나의 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용한 전동칫솔에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

먼저, 전동칫솔의 액츄에이터로서 바람직한 본 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터에 대하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터(2)의 구성을 나타내는 측부 단면도이다. 도 2는 롤링 구동 액츄에이터(2)의 분해 사시도이다. 도 3은 롤링 구동 액츄에이터(2)의 후단부에 설치된 샤프트의 회전각도를 규제하기 위한 구조를 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 실드 케이스(12)는 대략 원통형상이며, 그 전후의 개구부에 각각 씰부재(41 및 42)가 끼워 맞춰 고정되어 있다. 또한, 각 씰부재(41 및 42)에는, 각각 샤프트(3)를, 화살표 R로 표시하는 바와 같이, 그 축주위로 소정 범위에서 왕복 회전가능하도록 축지지하는 베어링(24a 및 24b)이 설치되어 있다.

가동자(6)는 샤프트(3)와, 샤프트(3)에 압입 고정된 요크(5)와, 요크(5)에 고정된 평판형상의 영구자석(4) 등으로 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 샤프트(3)는 비자성재료로 형성되어 있다. 샤프트(3)를 비자성재료로 형성함으로써, 샤프트(3)를 통한 자속누설이 없어져, 출력 손실을 줄일 수 있다. 한편, 비자성재료는 일반적으로 고가이다. 또한, 저렴한 비자성재료의 강도는 낮다. 그 때문에, 샤프트(3)를 통한 자속누설을 다소 허용할 수 있는 경우는, 샤프트(3)의 강도를 높이기 위하여 자성재료로 형성하여도 좋다.

고정자(10)는 보빈(8)과, 보빈(8)에 전선을 감아서 구성된 코일(7)과, 샤프트(3)의 축방향에서 보빈(8)의 양측에 배치된 고정요크(9) 등으로 구성되어 있다. 고정자(10)는 대략 통형상으로 형성되어, 실드 케이스(12)의 내주면에 고정되어 있다. 가동자(6)는 샤프트(3)가 베어링(24a 및 24b)에 축지지됨으로써, 가동자(6)의 샤프트(3)의 축에 직교하는 방향의 최외주부가 고정자(10)의 최내주부에 대하여 소정의 간격을 유지하도록 지지된다. 이와 같이, 고정자(10)의 안쪽에 가동자(6)를 소정의 간격을 두고 회전이 가능하게 삽입함으로써, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 자기회로가 구성된다.

샤프트(3)의 축방향에 있어서, 요크(5)의 양측에는 비자성재료로 형성된 고리형상의 용수철 수용부재(26)가 각각 장착되어 있다. 또한, 앞쪽의 베어링(24a)의 후면 및 뒤쪽의 베어링(24b)의 전면에도 같은 용수철 수용부재(26)가 장착되어 있다. 또한, 가동자(6)와 뒤쪽의 베어링(24b)의 사이에는, 대략 원통형상의 흡진추(17)가 샤프트(3)에 대하여 비교적 큰 유격를 갖게 하여 끼워 설치되어 있다. 그리고, 코일 용수철(13a 및 13b)이 각각 용수철 수용부재(26)와 흡진추(17)의 사이에 설치되고, 또한 코일 용수철(13c)이 가동자(6)와 앞쪽의 베어링(24a)의 각 용수철 수용부재(26)의 사이에 설치되어 있다.

용수철부재(13a, 13b 및 13c)의 구성을 도 8A-8C에 도시한다. 또한, 용수철 수용부재(26)의 구성을 도 9A 및 9B에 도시한다. 또한, 각 용수철부재(13a, 13b 및 13c)와 용수철 수용부재(26)의 결합구조를 도 10에 도시한다. 도 8A-8C에 도시하는 바와 같이, 각 용수철부재(13a, 13b 및 13c)는 각각 대략 동일형상이며, 2개의 아암(arm, 131 및 132)을 갖는 비틀림 코일 용수철(13)로 구성되어 있다. 도 9A 및 9B에 도시하는 바와 같이, 각 용수철 수용부재(26)에는, 각 용수철부재(13a, 13b 및 13c)의 아암(131 또는 132)을 끼워 지지하고, 용수철부재(13a, 13b 및 13c)의 회전을 저지하기 위한 걸림부(28)가 형성되어 있다.

또한, 흡진추(17)의 구성을 도 11A-11D에 도시한다. 도 11A-11C에 도시하는 바와 같이, 흡진추(17)에도 용수철부재(13a 및 13b)의 아암(131 또는 132)을 걸리게 하여 회전을 저지하기 위한 걸림부(29 및 30)가 형성되어 있다. 이와 같이, 세 개의 용수철부재(13a, 13b 및 13c)의 각 아암(131 및 132)을, 각각 용수철 수용부재(26) 및 흡진추(17)의 각 걸림부(28, 29 및 30)로 회전 못하게 고정함으로써, 가동자(6)를 화살표 R로 표시하는 샤프트(3)의 축주위로 회전이 가능한 상태로 지지함과 아울러, 가동자(6)의 샤프트(3)의 축주위에서의 회전동작에 수반하여 각 용수철부재(13a, 13b 및 13c)에 탄성력이 축적된다. 그 결과, 가동자(6)의 샤프트(3)의 축주위의 회전이 가능한 각도범위가 규제되어, 샤프트(3)의 롤링 각도가 결정된다.

그런데, 상기 용수철부재(13a, 13b 및 13c)만으로 가동자(6)의 회전을 규제하는 구조에서는, 외부로부터 가동자(6)를 샤프트(3)의 축주위로 허용범위 이상으로 회전시키는 힘이 가하여졌을 때에는 가동자(6)가 허용범위를 넘어서 회전할 가능성이 있어, 액츄에이터의 구동특성에 악영향을 끼칠 우려가 있다. 그래서, 외부 로부터 가동자(6)에 대하여 샤프트(3)의 축주위로 허용범위 이상의 회전력이 가하여졌을 때에, 가동자(6)의 회전을 기계적으로 저지하기 위하여, 도 3에 도시하는 바와 같은 샤프트(3)의 회전규제 구조가 설치되어 있다.

샤프트(3)의 후단부(3a)는, 단면이 대략 D자 모양으로 형성되어 있다. 한편, 뒤쪽의 씰부재(42)에는, 샤프트(3)의 후단부(3a)가 끼움 결합되어, 샤프트(3)의 축주위의 회전을 규제하기 위한 대략 부채형의 끼움결합구멍(14)이 형성되어 있다. 샤프트(3)의 후단부(3a)가 끼움결합구멍(14)에 끼움결합됨으로써, 샤프트(1)의 축주위의 회전각도가 일정한 범위로 규제된다. 끼움결합구멍(14)에는 산형상(山形狀) 테이퍼(taper)면(31)이 형성되어 있어, 가동자(6)가 진폭의 중립위치에 있을 때는, 샤프트(3)의 후단부(3a)의 대략 D자 모양 단면의 평면부는 산형상 테이퍼면(31)의 경사면에 접촉되지 않아, 가동자(6)는 샤프트(3)의 축주위로 왕복 회전이 가능하다. 가동자(6)가 샤프트(3)의 축주위의 화살표 R1로 표시하는 방향으로 허용범위를 초과하여 회전하면, 샤프트(3)의 후단부(3a)의 대략 D자 모양 단면의 평면부는 산형상 테이퍼면(31)의 경사면에 접촉되어, 그 이상의 회전이 규제된다. 화살표 R2로 표시하는 역방향으로 회전하는 경우도 마찬가지이다. 이에 의해, 가동자(6)의 롤링 각도 이상의 회전이 기계적으로 규제되게 되어, 외적 부가하중이나 충격하중 등에 대하여 롤링 구동 액츄에이터(2)의 신뢰성을 확보할 수 있다.

한편, 샤프트(3)의 후단부(3a)는 샤프트(3)에 요크(5)를 압입고정할 때의 기준면으로서도 이용할 수 있다. 구체적으로는, 요크(5)의 ㄷ자 모양 홈(25)의 평탄한 저면(25a, 도 4 참조)과 샤프트(3)의 후단부(3a)의 대략 D자 모양 단면의 평면 부가 대략 평행하게 되도록 요크(5)를 압입시키므로, 샤프트(3)에 대한 요크(5)의 정규적인 조립각도를 용이하게 결정할 수 있다.

요크(5)를 샤프트(3)에 압입고정한 상태를 도 4에 도시한다. 또한, 가동자(6)와 고정자(10)의 대향하는 부분, 즉, 구동력을 발생시키기 위한 주요부분의 구성을 도 5A∼도 5C에 도시한다. 각 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 요크(5)는 철(鐵) 등의 자성재료에 의해 대략 통형상으로 형성되어 있고, 그 외주면에 적어도 한 개(도면에서는 네 개)의 홈(25)이 형성되어 있다. 홈(25)은 샤프트(3)의 축방향을 따라 형성되어, 저면이 평면으로 되도록 단면이 대략 ㄷ자 모양(채널(channel)모양)으로 형성되어 있다. 그리고, 홈(25)의 깊이와 영구자석(4)의 판두께 및 홈(25)의 폭과 영구자석(4)의 폭이 각각 대략 같아지도록 설정되어 있으므로, 도 5A∼도 5C에 도시하는 바와 같이, 홈(25)에 각각 평판형상의 영구자석(4)이 대략 간격 없이 끼워 설치된다. 그 결과, 평판형상의 영구자석(4)의 외면(4a)과 요크(5)의 원호모양의 외면(5a)이 원주방향으로 인접하게 배치된 상태로 된다.

영구자석(4)은 샤프트(3)의 축방향에 직교하는 방향의 외면(4a)의 극성과 내면(4b)의 극성이 각각 다르도록, 각각 두께방향으로 착자되어 있다. 또한, 각 영구자석(4)은 요크(5)에 대하여 같은 방향으로, 예컨대, 네 개의 영구자석(4)의 외면(4a)의 모두가 N극으로 되도록 설치되어 있다. 영구자석(4)을 이와 같이 요크(5)에 설치함으로써, 인접하는 두 개의 영구자석(4)의 사이에 배치된 요크(5)의 원호모양 외면(5a)은 모두 S극으로 된다. 역의 경우도 마찬가지이다.

도 5A-5C는 각각 코일(7)에 전류를 공급하지 않는 초기상태를 도시하고 있 다. 코일(7)에 전류를 공급하지 않을 때는, 영구자석(4)이 고정요크(9)에 끼치는 자력과 용수철부재(13)의 용수철 힘이 균형이 잡히는 위치에서 가동자(6)가 정지하고 있다. 그리고, 고정요크(9)에 설치된 각 자극자(磁極子, 11a 및 11b)가 각각 영구자석(4)과 대향하도록 위치하고 있다. 코일(7)에 한 방향의 전류를 공급하면, 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)가 N극으로 되고, 다른 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11b)가 S극으로 된다. 그 때문에, 도 3에 도시하는 바와 같이, 가동자(6)는 축주위의 일방향, 예컨대 화살표 R1으로 표시하는 방향으로 회동한다. 코일(7)에 역방향의 전류를 공급하면, 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)가 S극으로 되고, 다른 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11b)가 N극으로 된다. 그 때문에, 가동자(6)는 축주위의 다른 방향, 예컨대 화살표 R2로 표시하는 방향으로 회동한다. 따라서, 코일(7)에 교번전류를 공급함으로써, 가동자(6)를 화살표 R로 표시하는 샤프트(3)의 축주위로 소정 각도범위에서 롤링 구동시킬 수 있다.

이와 같이, 샤프트(3)의 축주위로 소정 각도범위에서 롤링 구동을 행하는 가동자(6)와, 가동자(6)를 축주위에 지지하는 용수철부재(13)로 롤링 구동의 진동계(振動系)가 구성되어 있다. 용수철부재(13)는 가동자(6)의 축주위의 롤링 구동에 수반하여 감김 조임방향 및 느슨한 방향으로 비틀어진다. 그 결과, 가동자(6)의 샤프트(3)의 축주위로 회전을 방해하는 방향으로 밀어붙이는 힘을 부여한다. 이 용수철부재(13)의 용수철 정수(定數)와 가동자(6)의 질량으로 결정되는 공진주파수 부근의 전류를 코일(7)에 공급함으로써, 가동자(6)의 진동량(진폭량)을 크게 할 수 있다.

또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 용수철 수용부재(26)의 한 면에는, 복수의 돌기(27)가 설치되어 있고, 돌기(27)를 요크(5)의 홈(25)의 길이방향의 단부에 삽입시킴으로써, 용수철 수용부재(26)가 요크(5)에 대하여 회전이 불가능하게 고정된다.

도 5B 및 도 5C에 도시하는 바와 같이, 각 고정요크(9)의 내주부(內周部)에는, 가동자(6)의 극(영구자석(4)의 외면(4a) 및 요크(5)의 외면(5a))에 대향하도록, 소정 수 이하(도면에서는, 네 곳)의 자극자(11)가 설치되어 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 고정요크(9)의 인접하는 자극자(11)의 사이에는, 각각 절결부(117)가 형성되어 있다. 이와 같이, 자극자(11)의 사이에 절결부(117)를 설치함으로써, 샤프트(3)를 철 등의 자성재료로 형성한 경우에 있어서, 샤프트(3)에 대한 자속누설을 적게 할 수 있어, 영구자석(4)에 의한 자속을 고정요크(9)측에서 유효하게 사용할 수 있다. 한편, 자극자(11)의 수는 적어도 한 개 이상이면 좋지만, 출력을 높이기 위하여는, 자극자(11)의 수를 영구자석(4)의 수(네 개)와 같은 수까지 늘릴 수 있다.

도 5A에 도시하는 바와 같이, 샤프트(3)의 축방향에 있어서, 고정요크(9)을 보빈(8)의 축방향의 양측에 설치하는 경우, 도 5B 및 도 5C에 도시하는 바와 같이, 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)의 위치와, 다른 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11b)의 위치가 가동자(6)의 샤프트(3)의 축주위에서 일치하지 않도록, 각 고정요크(9)를 배치하고 있다. 또한, 코일(7)에 전류를 공급하지 않는 가동자(6)의 초기위치에서는, 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)가 영구자석(4)의 샤프트(3)의 축 주위에서의 일단부와 요크(5)와의 한 쪽의 접점(15a)에 대향하도록 위치하고, 다른 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11b)가, 같은 영구자석(4)의 타단부와 요크(5)와의 다른 쪽의 접점(15b)에 대향하도록 위치하게 설정되어 있다. 이에 의해, 동일한 영구자석(4)에 대한 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)와의 간격과 다른 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11b)와의 간격이 대략 같아져, 가동자(6)의 롤링 구동이 효율 좋게 행하여진다.

코일(7)에 한 방향의 전류를 공급하면, 영구자석(4)은 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(lla)로부터는 자기반발력을 받고, 동시에 다른 쪽의 자극자(llb)로부터는 자기흡인력을 받는다. 그 때문에, 가동자(6)는 샤프트(3)의 축주위의 한 방향(예컨대, 화살표 R1로 표시하는 방향)으로 큰 힘으로 회전구동된다. 코일(7)에 역방향의 전류를 공급하면, 영구자석(4)은 한 쪽의 고정요크(9)의 자극자(11a)로부터는 자기흡인력을 받고, 동시에 다른 쪽의 자극자(11b)로부터는 자기반발력을 받으므로, 샤프트(3)의 축주위의 다른 방향(예컨대, 화살표 R2로 표시하는 방향)으로 큰 힘으로 회전구동된다. 그 때문에, 코일(7)에 교번전류를 공급함으로써, 가동자(6)를 샤프트(3)의 축주위로 롤링 구동시킬 수 있다.

또한, 극성이 다른 영구자석(4)의 외면(4a)과 요크(5)의 외면(5a)이 가동자(6)의 원주방향으로 인접하여 배치되어 있기 때문에, 자극자(11a 및 11b)와 요크(5)의 외면(5a)의 사이에서도 가동자(6)를 회전시키는 구동력이 발생된다. 또한, 영구자석(4)의 외면(4a)은 평탄하기 때문에, 자극자(11)와의 대향면적을 크게 확보할 수 있다. 한편, 요크(5)의 외면(5a)은 원호모양이기 때문에, 자극자(11)와의 대향면적을 크게 확보하면서, 자극자(11)와의 간격을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 가동자(6)를 샤프트(3)의 축주위로 회전구동시키는 구동력을 더욱 크게 할 수 있고, 가동자(6)는 회전 초기에서의 구동력이 커지므로, 롤링 구동을 원활하게 개시시키는 것이 가능하게 된다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 샤프트(3)의 축방향에서의 보빈(8)의 양 단면에는, 고정요크(9)를 보빈(8)에 대하여 축주위에 위치 결정하기 위한 고정요크 위치 결정부(16)가 각각 설치되어 있다. 도 6에 도시하는 예에서는, 보빈(8)의 단면에 소정 간격으로 네 곳의 대략 원호모양을 한 돌기(凸) 리브(rib) 모양의 고정요크 위치 결정부(16)가 돌출 설치되어 있다. 한편, 고정요크(9)에는, 전술한 바와 같이 인접하는 자극자(11)의 사이에 절결부(117)가 형성되어 있다. 고정요크 위치 결정부(16)가 각각 고정요크(9)의 절결부(117)에 끼워 결합되도록, 두 개의 고정요크(9)를 샤프트(3)의 축방향을 따라 보빈(8)의 양 단면에 설치함으로써, 샤프트(3)의 축주위 방향에서의 두 개의 고정요크(9)의 상대적인 위치가 고정된다.

또한, 도 7A에 도시하는 바와 같이, 대략 원통형상의 실드 케이스(12)에는, 예컨대 프레스 가공에 의해 내주면측으로 돌출된 회전규제부(20a)가 형성되어 있다. 이에 따라, 보빈(8) 및 고정요크(9)의 외주부에는, 회전규제부(20a)와 결합되는 결합 오목부(凹部, 19)가 형성되어 있다. 결합 오목부(19)와 회전규제부(20a)를 결합시키도록, 고정자(10)를 실드 케이스(12)의 내주면에 끼워 결합시킴으로써, 샤프트(3)의 축주위에서의 고정요크(9)의 실드 케이스(12)에 대한 회전도 규제된다. 실드 케이스(12)에는, 마찬가지로, 예컨대 프레스 가공에 의해 내주면측으로 돌출된 복수의 스토퍼(stopper, 20b)가 형성되어 있다. 예컨대, 도 7A에 있어서, 실드 케이스(12)의 오른쪽의 개구부로부터, 고정자(10)를 실드 케이스(12)의 내주면에 끼워 결합시키면, 왼쪽의 고정요크(9)가 스토퍼(20b)에 접촉하여, 그 위치에서, 샤프트(3)의 축방향의 이동이 규제된다. 이러한 구조에 의해, 실드 케이스(12)에 대한 고정자(10)의 고정이 용이하게 된다. 한편, 고정요크(9)의 외주부에 결합 돌기부를 형성하여, 실드 케이스(12)의 내주면측에 설치된 회전규제부(20a)로서, 프레스 가공에 의해 구멍을 뚫은 오목(凹)홈을 형성하여도 같은 효과를 얻을 수 있다.

롤링 구동의 진동계에는, 전술한 바와 같이 흡진추(17)가 설치되어 있다. 흡진추(17)는 대략 통형상을 하고 있고, 가동자(6)와 베어링부(24b)의 사이에 배치되어, 용수철부재(13a 및 13b)에 의해, 샤프트(3)의 축방향으로 지지되어 있다. 흡진추(17)의 중심위치(M)는 가동자(6)의 회전축(D)과 같은 축상에 배치되어 있으므로, 가동자(6)가 샤프트(3)의 축주위로 회전될 때에, 가동자(6)와 흡진추(17)가 샤프트(3)의 축주위로 각각 반대위상으로 회전구동된다.

본 실시형태에서는, 고정자(10)와 실드 케이스(12)를 고정부로 하여, 가동자(6)의 질량과 흡진추(17)의 질량의 2질점계(質点系) 진동모델로서 취급할 수 있다. 이 경우, 가동자(6)와 흡진추(17)가 같은 위상으로 구동하는 제1 차(저차측(低次側))의 진동 모드(mode)와, 가동자(6)와 흡진추(17)가 반대 위상으로 구동하는 제2차(고차측(高次側))의 진동 모드가 있다. 이 제2 차의 고유진동수 부근의 주파수를 갖는 교번전류를 코일(7)에 공급함으로써 가동자(6)에 샤프트(3)의 축주위의 롤 링 구동을 행하게 한 경우, 반대위상의 구동을 행하는 흡진추(17)가 가동자(6)의 관성력을 없앤다. 그것에 의해, 실드 케이스(12)측으로 전달되는 진동을 감소시킬 수 있다.

또한, 가동자(6)의 회전시에 흡진추(17)의 관성 모멘트가 가동자(6)의 관성 모멘트보다 커지도록 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 흡진추(17)의 중량을 조절함으로써, 흡진추(17)의 관성 모멘트가 가동자(6)의 관성 모멘트보다 커지도록 하고 있다. 흡진추(17)의 관성 모멘트를 크게하므로 가동자(6)의 회전의 보조력이 증대하여, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 출력을 더욱 크게 할 수 있다. 또한, 흡진추(17)가 가동자(6)와는 샤프트(3)의 축주위로 반대 위상으로 회전하므로, 가동자(6)의 회전을 보조하여 출력을 더욱 크게 하는 작용을 한다. 또한, 흡진추(17)와 가동자(6)의 사이에, 샤프트(3)의 축방향과 직교하는 방향으로 간격(18)이 설치되어 있다. 이 간격(18)은 공기 틈(air gap)이며, 흡진추(17)을 저항 없이 원활한 동작으로 샤프트(3)의 축주위로 회전구동시키는 작용을 한다. 한편, 베어링 등을 개재시켜도 좋지만, 비용을 낮게 억제하기 위하여는 간격(18)쪽이 바람직하다.

이상과 같이, 롤링 구동 액츄에이터(2)를 구성함에 있어서, 평판형상의 영구자석(4)을 사용하고, 이 영구자석(4)을 고정자(10)측이 아니라 가동자(6)측에 설치하고 있으므로, 종래와 같이 통형상의 영구자석을 실드 케이스(12)의 내면에 배치한 경우와 비교하여, 영구자석(4)의 체적이 매우 작게 된다. 그 결과, 영구자석(4)의 소형화에 수반하여, 재료면에서의 영구자석(4)의 중량을 줄이면서도 비용을 줄일 수 있다. 또한, 영구자석(4)은 두께방향으로 착자된 큰 판형상의 영구자석을 소정의 크기로 절단하는 것만으로 좋아, 영구자석의 제조가 용이하게 되어, 제조면에서의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 두께방향을 착자된 평판형상 영구자석(4)을 요크(5)의 ㄷ자 모양 홈(25)의 평탄한 저면(25a)에 끼워 넣는 것만으로 좋아 조립 작업성이 개선된다. 그 결과, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 영구자석(4)의 외면(4a)과 요크(5)의 외면(5a)의 극성이 각각 교대로 반전하기 때문에, 영구자석(4)에 의한 자속을 요크(5)로 통과시키기 쉽게 할 수 있어, 영구자석(4)의 자속을 효율적으로 이용할 수 있다. 그 때문에, 종래와 같이 기계적인 구동변환기구를 이용한 것과 비교하여, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 구동 효율을 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터의 변형예에 대하여 설명한다. 상기 설명에서는, 두 개의 고정요크(9)를 각각 샤프트(3)의 축방향에서의 보빈(8)의 양측에 설치하였지만, 도 12A 및 12B 또는 도 13A 및 13B에 도시하는 바와 같이, 샤프트(3)의 축방향에서의 보빈(8)의 한 쪽만에 설치하여도 좋다.

도 12A 및 12B에 도시하는 변형예에서는, 코일(7)에 전류를 공급하지 않는 초기상태에 있어서, 고정요크(9)의 자극자(11)가 평판형상 영구자석(4)의 외면(4a)에 대향하도록 위치하고 있다. 또한, 도 13A 및 13B에 도시하는 변형예에서는, 코일(7)에 전류를 공급하지 않는 초기상태에 있어서, 고정요크(9)의 자극자(11)가 평판형상 영구자석(4)과 요크(5)와의 경계부근(15)에 대향하도록 위치하고 있다. 어느 쪽의 경우에 있어서도, 가동자(6)의 동작은 상기 설명과 같다.

도 12A 및 12B에 도시하는 변형예에서는, 요크(5)를 샤프트(3)에 압입 고정 할 때에, 샤프트(3)의 대략 D자 모양 단면을 갖는 후단부(3a)의 평면부와 요크(5)의 ㄷ자 모양 홈(25)의 평탄한 저면(25a)이 대략 평행하게 되도록 요크(5)를 압입시킴으로써, 샤프트(3)에 대한 요크(5)의 정규적인 조립각도를 용이하게 결정할 수 있다는 이점을 갖는다. 한편, 도 13A 및 13B에 도시하는 변형예에서는, 도 5A∼5C에서 설명한 경우와 마찬가지로, 고정요크(9)의 자극자(11)의 위치를 평판형상 영구자석(4)으로부터 어긋나게 함으로써, 가동자(6)의 초기의 구동력을 크게 할 수 있어, 원활한 롤링 구동을 개시시킬 수 있다는 이점을 갖는다.

본 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터(2)에서는, 샤프트(3)의 축주위로 회전구동되는 가동자(6)와, 가동자(6)를 샤프트(3)의 축주위에 지지하는 용수철부재(13a, 13b 및 13c)로 롤링 구동의 진동계를 구성하고 있다. 이러한 롤링 구동 액츄에이터(2)에 있어서, 코일(7)에 공급되는 교번전류의 전압을 일정하게 한 경우에서의 주파수와 가동자(6)의 진폭의 관계, 및 그 경우에서의 주파수와 전류의 관계에 대하여, 도 14에 도시하는 그래프를 참조하여 설명한다.

도 14에 있어서, 곡선 A 및 B는 각각 전압을 일정하게 한 경우에서의 주파수와 가동자(6)의 진폭의 관계를 나타내며, 곡선 C 및 D는 각각 주파수와 전류의 관계를 나타낸다. 도 14 중, ◆는 무부하(無負荷)시에서의 진폭을, ●는 부하시에서의 진폭을, ◇는 무부하시에서의 전류값을, ○는 부하시에서의 전류값을 각각 나타낸다.

전술한 바와 같이 , 용수철부재(13a, 13b 및 13c)의 용수철 정수 및 가동자(6)의 질량 등으로 결정되는 공진주파수(도 14에 있어서 점 P로 표시함) 부근의 주 파수를 갖는 교번전류를 코일(7)에 공급함으로써, 가동자(6)의 진동량(진폭량)을 크게 할 수 있다. 예컨대, 주파수가 250Hz 부근에서는, 가동자(6)의 진폭은 최대값 1.1mm을 나타낸다. 주파수가 230Hz 이상, 250Hz 이하의 범위(S) 및 250Hz 이상, 280Hz 이하의 범위(T)에서는, 각각 진폭이 0.5mm 이상의 값을 나타낸다.

이러한 범위내에 코일(7)에 흐르는 교번전류의 주파수가 설정되면, 용수철부재(13a, 13b 및 13c)를 이용하여 가동자(6)의 진동량(진폭량)을 크게 할 수 있다. 여기에서, 공진주파수 부근에서, 또한, 공진주파수보다 높은 주파수의 범위 및 공진주파수보다 낮은 주파수의 범위에서 같은 진폭을 얻을 수 있지만, 공진주파수보다 낮은 주파수로 설정하여 가동자(6)를 롤링 구동시키는 경우(범위(S)내에서 주파수를 설정한 경우)은 작은 전류이고, 목적으로 하는 진폭에서 롤링 구동시킬 수 있다. 특히, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 전원이 전지(電池)인 경우, 전지의 긴 수명화를 도모할 수 있다. 한편, 공진주파수보다 높은 주파수로 설정한 경우(범위(T정)내에서 주파수를 설정한 경우)는 전류가 커지지만, 목적으로 하는 진폭에서 롤링 구동시킬 수 있어 큰 출력을 얻을 수 있다.

상기 롤링 구동 액츄에이터는, 각종의 구동원으로서 사용할 수 있다. 하나의 예로서, 상기 롤링 구동 액츄에이터를 구비한 전동칫솔의 구성을 도 15에 도시한다.

전동칫솔(1)은, 대략 통형상의 가늘고 긴 하우징(housing, 22)과, 하우징(22)내의 길이방향 앞쪽에 설치된, 상기 도 1에 도시하는 롤링 구동 액츄에이터(2)와, 하우징(22)내의 길이방향의 뒤쪽에 설치된 전지(2차 전지, 21)와, 제어회로부 (32)와, 하우징(22)의 외주면부에 설치된 스위치(33) 등을 구비하고 있다. 롤링 구동 액츄에이터(2)의 샤프트(3)의 일단부는, 하우징(22) 앞쪽 단면으로부터 외부로 돌출되어 있다.

도 15에 도시하는 예에서는, 브러시체(24)는 그 선단의 브러시부(23)가 브러시체(24)의 길이방향에 대하여 대략 직교하는 방향으로 식모(植毛)되어 있는 종류이므로, 샤프트(3)의 일단부에 브러시체(24)의 손잡이부(24a)의 후단부가 착탈가능하게, 또한, 샤프트(3)에 대하여 그 축의 주변으로는 회동하지 않도록 장착한다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 샤프트(3)의 선단부 근방은, 단면이 대략 D자 모양이 되도록 형성되어 있으므로, 브러시체(24)의 손잡이부(24a)에, 샤프트(3)의 선단부에 끼워 결합되는 대략 D자 모양 단면을 갖는 끼움결합구멍을 형성함으로써, 브러시체(24)가 샤프트(3)의 축의 주변으로 회전하지 않도록 규제할 수 있다. 그 결과, 브러시체(24)의 브러시부(23)의 돌출방향과, 하우징(22)에 설치된 스위치(33)의 위치 관계를 일정하게 할 수 있으므로, 전동칫솔로서의 조작성은 손상되지 않는다.

이와 같이 구성된 전동칫솔(1)의 스위치(33)를 조작하여, 롤링 구동 액츄에이터(2)의 코일(7)에 전류를 공급함으로써, 샤프트(3)를 그 축주위로 롤링 구동시킬 수 있다. 그것에 의해, 샤프트(3)에 설치된 브러시체(24)가 축주위로 롤링 구동되므로, 이에 의해 브러시부(23)를 롤링 구동시켜 이닦기를 행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 의한 롤링 구동 액츄에이터(2)에 의하면, 영구자석(4)을 평판형상으로 하여 가동자(6)의 요크(5)에 형성된 홈(25)에 끼워 넣 도록 구성되어 있으므로, 영구자석(4)의 체적이 작아지고, 또한, 영구자석(4)의 제조공정이나 가동자(6)의 조립공정이 간략화된다. 그 결과, 롤링 구동 액츄에이터 및 그것을 사용한 전동칫솔의 비용도 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 롤링 구동 액츄에이터(2)는 전동칫솔(1)의 구동원으로서 이용되는 경우에 한정되지 않고, 상기 면도기나 그 밖의 기기의 구동원으로서 넓은 범위에 적용가능하다.

본원은 일본국 특허출원 2003-139572에 기초하고 있고, 그 내용은 상기 특허출원의 명세서 및 도면을 참조함으로써 결과적으로 본원발명에 합체되어야 할 것이다.

또한, 본원발명은, 첨부한 도면을 참조한 실시형태에 의해 충분히 기재되어 있지만, 다양한 변경이나 변형이 가능하다는 것은, 이 분야의 통상의 지식을 갖는 자에 있어서 명확할 것이다. 그 때문에, 그러한 변경 및 변형은 본원발명의 범위를 벗어나는 것이 아니라, 본원발명의 범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 롤링 구동 액츄에이터에 있어서는, 평판형상 영구자석을 가동자의 요크에 형성된 홈에 장착하도록 구성되어 있으므로, 종래와 같이 통형상의 영구자석을 실드 케이스의 내면에 배치한 경우와 비교하여, 영구자석의 체적이 작아져, 재료면에서의 영구자석의 비용을 줄일 수 있다. 또한, 두께방향으로 착자된 평판형상 영구자석을 요크의 홈에 끼워 넣도록 장착하고 있으므로, 영구자석의 제조공정 및 가동자의 조립공정이 간단해져, 영구자석의 제조비 용 및 가동자의 조립비용을 줄일 수 있다. 또한, 평판형상 영구자석의 외면과 요크의 외면의 극성이 서로 반대로 되어, 영구자석에 의한 자속을 요크로 통과시키기 쉽게 할 수 있어, 영구자석에 의한 자속을 효율적으로 이용할 수 있다. 그 결과, 소형 경량화가 가능하고, 또한, 조립이 용이한 롤링 구동 액츄에이터를 저비용으로 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 전동칫솔에 따르면, 상기한 바와 같이 소형 경량화가 가능하고, 또한, 조립이 용이한 저비용의 롤링 구동 액츄에이터를 이용하고 있으므로, 전동칫솔의 소형 경량화, 조립성의 향상 및 비용의 줄임을 도모할 수 있다.

Claims

축주위로 회전가능하게 축지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 요크와, 상기 샤프트 축주위에서 상기 요크에 인접하도록 장착됨과 아울러, 그 두께방향으로 착자(着磁)된 적어도 한 개의 평판형상 영구자석을 갖는 가동자와,

상기 가동자를 둘러싸도록 상기 샤프트 축주위에 감겨진 코일과, 자성재료로 형성되어, 상기 샤프트의 축에 직교하는 방향에 있어서, 상기 요크 및 상기 영구자석의 최외주부에 대하여 소정의 간격을 두고 대향하도록 설치된 고정요크를 갖는 대략 통형상의 고정자를 구비하고,

상기 코일에 교번전류를 공급함으로써, 상기 가동자를 상기 샤프트 축을 중심으로 하여 소정 각도범위에서 롤링(rolling) 구동시키는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 평판형상 영구자석은 상기 샤프트 축주위에서 두 곳 이상에 설치되어있고, 각 평판형상 영구자석의 외면의 극성이 같아지도록 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 요크는 상기 샤프트에 압입 고정된 대략 통형상체이고, 그 외주면에 상 기 평판형상 영구자석이 끼워 설치되며, 상기 샤프트의 축방향에 평행한 적어도 한 개의 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 가동자의 회전각도를 허용범위내로 규제하기 위한 용수철부재를 구비한 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제4항에 있어서,

외부로부터, 상기 가동자를 상기 샤프트 축주위로 허용 범위 이상으로 회전시키는 힘이 가하여졌을 때에, 상기 가동자의 회전을 기계적으로 저지하기 위한 회전규제 구조를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 고정요크는 상기 샤프트 축방향에 있어서, 상기 코일이 감겨져 있는 보빈의 양측에 설치되어 있음과 아울러, 상기 샤프트 축주위에 있어서, 한 쪽의 고정요크의 자극자의 위치와 다른 쪽의 고정요크의 자극자의 위치가 불일치한 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제6항에 있어서,

상기 코일에 전류를 공급하지 않는 초기상태에 있어서, 상기 고정자의 적어 도 한 쪽의 고정요크에 설치한 자극자가 상기 가동자의 상기 평판형상 영구자석과 상기 요크와의 접점에 대향하도록 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제6항에 있어서,

상기 보빈의 상기 샤프트 축방향의 단면에, 상기 고정요크를 상기 보빈에 대하여 상기 샤프트 축주위에 위치 결정하기 위한 고정요크 위치결정부를 설치한 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 가동자를 상기 샤프트 축주위로 회전가능하게 지지하는 용수철부재와, 상기 용수철부재에 의해 상기 샤프트 축방향 및 축주위 방향으로 지지된 흡진추(吸振錘)를 더 구비하고,

상기 가동자와 상기 용수철부재로 롤링 구동의 진동계를 구성하고,

상기 흡진추의 중심위치를 상기 샤프트 축위에 배치하고,

상기 가동자가 상기 샤프트 축주위로 회전구동될 때에, 상기 흡진추가 상기 샤프트 축주위로 반대 위상으로 회전구동되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 흡진추와 상기 가동자의 사이에, 상기 샤프트의 축에 직교하는 방향의 간격을 설치한 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제9항에 있어서,

상기 가동자가 회전구동될 때에, 상기 흡진추의 관성 모멘트가 상기 가동자의 관성 모멘트보다 커지도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
제1항에 있어서,

상기 가동자를 상기 샤프트 축주위로 회전가능하게 지지하는 용수철부재를 더 구비하고,

상기 가동자와 상기 용수철부재로 롤링 구동의 진동계를 구성하고,

상기 코일에, 상기 진동계의 공진주파수와 같거나 또는 가까운 주파수의 교번전류를 공급하여 상기 가동자를 롤링 구동시키는 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
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제1항에 있어서,

그 내주면에 상기 고정자가 고정되는 대략 원통형의 실드 케이스(shield case)를 더 구비하고,

상기 고정요크의 상기 샤프트 축에 평행한 외주부에 돌기(凸) 또는 오목(凹)형상의 끼움결합부를 설치하고,

상기 실드 케이스의 내주면에, 상기 고정요크의 끼움결합부와 끼움결합하여, 상기 샤프트 축주위에서의 상기 고정요크의 회전을 규제하기 위한 오목 또는 돌기형상의 회전규제부를 설치한 것을 특징으로 하는 롤링 구동 액츄에이터.
선단에 브러시가 심어져 설치된 브러시체(brush body)와, 상기 브러시체를 소정 방향으로 롤링 구동하는 롤링 구동 액츄에이터와, 상기 롤링 구동 액츄에이터에 전력을 공급하기 위한 전원과, 상기 롤링 구동 액츄에이터에 구동전류를 공급하기 위한 구동회로를 구비한 전동칫솔에 있어서,

상기 롤링 구동 액츄에이터는 축주위로 회전가능하게 축지지된 샤프트와, 상기 샤프트에 고정된 요크와, 상기 샤프트 축주위에 있어서 상기 요크에 인접하도록 장착됨과 아울러, 그 두께방향으로 착자된 적어도 한 개의 평판형상 영구자석을 갖는 가동자와,

상기 가동자를 둘러싸도록 상기 샤프트 축주위에 감겨진 코일과, 자성재료로 형성되고, 상기 요크 및 상기 영구자석의 상기 샤프트에 축에 직교하는 방향의 최외주부에 대하여 소정의 간격을 두고 대향하도록 설치된 고정요크를 갖는 대략 통형상의 고정자를 구비하고,

상기 코일에 교번전류를 공급함으로써, 상기 가동자를 상기 샤프트 축을 중심으로 하여 소정 각도범위에서 롤링 구동시키는 것을 특징으로 하는 전동칫솔.