WO2010082515A1

WO2010082515A1 - 振動型リニアアクチュエータ

Info

Publication number: WO2010082515A1
Application number: PCT/JP2010/050041
Authority: WO
Inventors: 健作金田; 昇小林; 雅嗣森口
Original assignee: パナソニック電工株式会社
Priority date: 2009-01-15
Filing date: 2010-01-06
Publication date: 2010-07-22
Also published as: JP4883097B2; JP2010166687A

Abstract

　振動型リニアアクチュエータであって、永久磁石及びバックヨークを備え、互いに隣接して並設され、且つ並設方向と直交する方向に駆動される一対の可動子Ｒと、電磁石を備え、ギャップを介して可動子に対向して配置された電磁コアブロックとを備える。各可動子では、樹脂製の可動子ハウジングに設けられた嵌合スペースに、可動子の並設方向の外側からバックヨークが差し込まれている。各バックヨークは、可動子の往復動方向の中央に磁気回路部を有している。磁気回路部の両側に、上述の差込方向の後端から前端に向けて一対の腕部が延設されている。嵌合スペースの上述の差込方向の終端に、腕部の先端と対向する対向壁が設けられている。上記リニアアクチュエータによれば、バックヨークの薄型化が可能であり、可動子の小型化、ひいてはアクチュエータ全体の小型化が可能となる。

Description

振動型リニアアクチュエータ

　本発明は、往復式電気かみそり等の駆動源として利用できる振動型リニアアクチュエータに関する。

　従来から、電磁石を備えた電磁コアブロックと、一対の可動子と、一対の可動子を連結する連結バネ部と、可動子を電磁コアブロックに取り付ける連結体とを備えた振動型リニアアクチュエータが知られている（日本国特開２００５－３５４８７９号公報：特許文献１）。一対の可動子は、永久磁石及びバックヨークを備えており、電磁コアブロックに対して往復動可能に支持されている。連結体は、可動子が移動できるようバネ特性を有している。電磁コアブロックの電磁石の磁極面と可動子の永久磁石の磁極面との間のギャップが一定に保持されている。電磁石に電流を交互方向に供給することによって、可動子が往復駆動される。

　図９～図１１は、このような従来の振動型リニアアクチュエータの部分的構成を示しておいる。

　図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示されるように、リニアアクチュエータは、電磁コアブロック１０１及び一対の可動子１０２（二つの可動子１０２の一方のみが図示されている）を有している。可動子１０２は、矩形板状の永久磁石１０７と、永久磁石１０７の上面に接合された矩形板状のバックヨーク１０８とを有している。一対の可動子１０２は、振動型リニアアクチュエータの前後方向にそって並設されている。各可動子１０２は、並設方向に直交する横方向に往復動可能に支持されている。樹脂製の可動子ハウジング１１２に設けられた嵌合スペース１１２ａには、上記並設方向の外側からバックヨーク１０８がそれぞれ差し込まれている。

　電磁コアブロック１０１は、電磁石１０６を固定子ハウジング１１１に取り付けることで構成されている。固定子ハウジング１１１、可動子ハウジング１１２、連結体１１３、及び、連結バネ部１１４は、合成樹脂の一体成形ブロック１１０により構成されている。連結体１１３は、各可動子１０２を往復動可能に電磁コアブロック１０１に取り付けるために、バネ特性を有している。連結バネ部１１４は、二つの可動子１０２を互いに連結している。

　また、図１１に示されるように、各バックヨーク１０８（フロントバックヨーク１０８Ｆ［図１２（ａ）及び図１２（ｂ）］、及び、リアバックヨーク１０８Ｒ［図１３（ａ）及び図１３（ｂ）］）は、可動子１０２の移動方向（横方向）の中央に磁気回路部１８１をそれぞれ有している。各磁気回路部１８１の両側には、差し込み方向の後端から前端に向けて延びる一対の腕部１８２が形成されている。一対の腕部１８２は、磁気回路部１８１と同じ寸法だけ差し込み方向に突出している。可動子ハウジング１１２の嵌合スペース１１２ａには、腕部１８２がそれぞれ挿入される二つの貫通孔１１２ｂが形成されている。

　また、各バックヨーク１０８の磁気回路部１８１の適所には、嵌合スペース１１２ａにバックヨーク１０８が差し込まれた状態でバックヨーク１０８を可動子ハウジング１２に固定するためのネジ受部１８３が設けられている。この場合、ネジ受部１８３は、磁気回路部１８１の上面（嵌合スペース１１２ａとの接触面）とほぼ同一面又は一段凹んだ面として形成されている。

　上述した従来の振動型リニアアクチュエータでは、バックヨーク１０８の腕部１８２が挿入される貫通孔１１２ｂが嵌合スペース１１２ａに形成されているので、可動子ハウジング１１２の剛性が低下するおそれがあった。このため、永久磁石１０７の磁気力（図１０（ｂ）の矢印Ｑ）を大きく設定できない。永久磁石１０７の磁気力を補うためにバックヨーク１０８が厚くされなくてはないので、可動子１０２の小型化、ひいてはアクチュエータ全体の小型化を実現しにくい。

　本発明の目的は、バックヨークの薄型化が可能で、可動子の小型化、ひいてはアクチュエータ全体の小型化が可能な振動型リニアアクチュエータを提供することにある。
本発明の態様は、矩形板状の永久磁石、及び、該永久磁石と一体に結合された矩形板状バックヨークをそれぞれ備えており、互いに隣接して並設され、且つ、並設方向に直交する方向に往復動可能な状態で支持された一対の可動子と、前記各可動子の樹脂製の可動子ハウジングに設けられた嵌合スペースと、電磁石を備え、ギャップを介して前記可動子に対向して配置された電磁コアブロックと、前記一対の可動子を互いに連結する連結バネ部と、前記電磁コアブロックに前記可動子を往復動可能な状態で連結する、バネ性を有する連結体と、前記各可動子の並設方向の外側方から、該各可動子にそれぞれ差し込まれたバックヨークと、前記各バックヨークの、前記可動子の往復動方向の中央に設けられた磁気回路部と、前記磁気回路部の両側に、前記差込方向の後端から前端に向けて延設された一対の腕部と、を備え、前記電磁コアブロックの電磁石の磁極面と前記可動子の前記永久磁石の磁極面との間のギャップが一定に保持されつつ、前記電磁石に電流を交互方向に供給することで前記可動子が往復駆動され、前記嵌合スペースの前記差込方向の終端に、前記腕部の先端と対向する対向壁が設けられている、振動型リニアアクチュエータを提供する。

　上記態様によれば、嵌合スペースの差込方向の終端に、バックヨークの腕部の先端と対向する対向壁が設けられている（すなわち、腕部の先端が挿入される貫通孔が壁で塞がれている）ので、可動子ハウジングの剛性が向上される。従って、永久磁石の大型化によって電磁石との間の磁気力を増強できる。この結果、バックヨークを薄くでき、アクチュエータを小型化できる。

　ここで、前記腕部の前記差込方向の長さが、前記磁気回路部の長さよりも短くされていることが好ましい。

　このようにすれば、バックヨークの腕部の長さが短くされたことで、磁気回路部を長く確保しつつ、腕部の先端と対向する対向壁を可動子ハウジングに設けることができる。

　また、前記バックヨークに、その厚み方向に貫通するネジ孔を有するネジ受部が設けられており、前記ネジ受部が、前記磁気回路部の上面から突出されていることが好ましい。

　このようにすれば、バックヨークの磁気回路部の薄型化を実現しつつ、ネジ受部の厚さを確保できる。すなわち、バックヨークを可動子ハウジングに固定するための十分なネジしろを容易に確保できる。従来のリニアアクチュエータでは、ネジ受け部が磁気回路部の上面とほぼ同一面（一段凹んだ面）に形成されていたので、ネジしろを確保するために磁気回路部を厚くする必要があった。これに対して、この構成では、ネジ受部だけ厚くするだけで、バックヨークの磁気回路部全体は薄型化できる。

　また、前記バックヨークの前記差込方向の後端部に、該バックヨークの重心を後端側に設定する重量ブロック部が設けられていることが好ましい。

　このようにすれば、次の効果が奏され得る。即ち、重量ブロック部が設けられない場合、駆動子が可動子に連結されると、各可動子の重心が他方の可動子側に片寄るので、可動子に回転モーメントが作用することになる。しかし、この構成では、各バックヨークの後端に重量ブロック部が設けられているので、重心の片寄りが修正（重心調整）され、可動子に作用する回転モーメントが緩和され得る。

本発明の実施形態の振動型リニアアクチュエータの上部斜視図である。前記振動型リニアアクチュエータの下部斜視図である。前記振動型リニアアクチュエータの後面図である。前記振動型リニアアクチュエータの側面図である。前記振動型リニアアクチュエータのバックヨーク上面での水平断面図である。これらの図は前記振動型リニアアクチュエータの部分的構成を示しており、（ａ）は２つの可動子の間における縦断面斜視図、（ｂ）は断面図である。これらの図は前記振動型リニアアクチュエータのフロントバックヨークを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。これらの図は前記振動型リニアアクチュエータのリアバックヨークを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。前記振動型リニアアクチュエータの前後重量バランスを示す側面図である。従来の振動型リニアアクチュエータの部分的構成を示しており、（ａ）は２つの可動子の間における縦断面斜視図、（ｂ）は断面図である。従来の振動型リニアアクチュエータのバックヨーク上面での水平断面図である。従来の振動型リニアアクチュエータのフロントバックヨークを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。従来の振動型リニアアクチュエータのリアバックヨークを示しており、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

　以下、本発明の実施形態に係る振動型リニアアクチュエータＭを図１～図９を参照しつつ説明する。

　リニアアクチュエータＭは、可動刃（内刃）の駆動源として、往復駆動型電気かみそりのヘッドユニットに搭載される。駆動子５に装着された内刃を横方向に往復動させることで、外刃（ネット外刃やスリット外刃）の刃孔に入り込んだ髭を内刃及び外刃で切断する。

　ヘッドユニットに設けられた刃部には、アクチュエータＭの前後方向に並べて複数の外刃が設けられている。これらの外刃に対応して内刃がそれぞれ設けられており、内刃を駆動する駆動子が設けられている。図９に示されるように、各内刃５１、５２に対応して駆動子５、５ａが設けられ、トリマー用の駆動子５ｃも設けられている。

　リニアアクチュエータＭは、図１～図４にその全体構成が示されているように、一対の可動子２（フロント可動子２Ｆ、及び、リア可動子２Ｒ）と、電磁コアブロック１と、一対の連結バネ部１４と、二対の連結体１３とを有している。各可動子２（２Ｆ、２Ｒ）は、永久磁石７とバックヨーク８とを備えている。電磁コアブロック１は、電磁石６を備えており、ギャップを介して可動子２（２Ｆ、２Ｒ）に対向して配置されている。各連結バネ部１４は、一対の可動子２（２Ｆ、２Ｒ）を互いに連結している。各対の連結体１３は、各可動子２（２Ｆ、２Ｒ）を電磁コアブロック１に連結している。また、各連結体１３は、板形状を有しており、各可動子２（２Ｆ、２Ｒ）を電磁コアブロック１に往復動可能に連結するためのバネ特性を有している。電磁石６の磁極面と永久磁石７の磁極面との間の上述したギャップが一定に保持されつつ、電磁石６に交互方向の電流が供給されることで、可動子２（２Ｆ、２Ｒ）が往復駆動される。

　永久磁石７とバックヨーク８は、それぞれ矩形板状を有している。永久磁石７の上面にバックヨーク８が一体に接合されている。一対の可動子２（２Ｆ、２Ｒ）は、互いに隣接してアクチュエータの前後方向（振動方向と直交する方向）に並設されている。各可動子２（２Ｆ、２Ｒ）は、並設方向（前後方向）と直交する横方向（振動方向）に往復動可能に支持されている。そして、この並設された一対の可動子２（２Ｆ、２Ｒ）が、一対の連結バネ部１４によって連結されている。各連結バネ部１４は、可動子２（２Ｆ、２Ｒ）の振動方向（横方向）にバネ特性を有している。

　電磁コアブロック１は、コア、ボビン及びコイルからなる電磁石６を樹脂製の固定子ハウジング１１に取り付けて構成されている。固定子ハウジング１１の下面は、ヘッドユニットのケーシングに固定された基台３の上面に固着されている。

　樹脂製の可動子ハウジング１２に設けられた嵌合スペース１２ａには、上記並設方向の外側から図１、図４、図５中の矢印Ａ、Ｂ方向にそれぞれバックヨーク８を差し込まれている。嵌合スペース１２ａの下壁の中央領域は、永久磁石７を露出させるように開放されている。

　図５に示されるように、各バックヨーク８（フロントバックヨーク８Ｆ［図７（ａ）及び図７（ｂ）］、及び、リアバックヨーク８Ｒ［図８（ａ）及び図８（ｂ）］）は、上述した移動方向（横方向）の中央に広い面積の磁気回路部８１を有している。各磁気回路部８１の両側には、差し込み方向（矢印Ａ、Ｂ方向）の後端から前端に向けて延びる一対の腕部８２が形成されている。図７（ａ）及び図８（ａ）に示されるように、各腕部８２は、磁気回路部８１の幅よりも寸法ｔ短い。可動子ハウジング１２の嵌合スペース１２ａには、図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、腕部８２の先端と対向する対向壁１２ｂが設けられている。

　この場合、固定子ハウジング１１と、可動子ハウジング１２と、連結バネ部１４と、連結体１３とは、合成樹脂の一体成形ブロック１０により構成されている。

　また、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、各バックヨーク８の磁気回路部８１の適所には、嵌合スペース１２ａにバックヨーク８が差し込まれた状態でバックヨーク８を可動子ハウジング１２に固定するためのネジ受部８３が設けられている。この場合、ネジ受部８３は、磁気回路部８１の上面（嵌合スペースとの接触面）から突出されている。

　また、各バックヨーク８の差し込み方向（矢印Ａ、Ｂ方向）における後端部には、該各バックヨーク８の重心を後端側に設定するための重量ブロック部８４が設けられている。

　また、図９に示されるように、各可動子２には、並設された他方の可動子２に向けてアーム１５が延設されている。各アーム１５には、駆動子５が連結される。前側の駆動子５は後側の可動子２Ｒと連結され、後側の駆動子５は前側の可動子２Ｆと連結されている。

　リニアアクチュエータＭでは、図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示されるように、可動子ハウジング１２の嵌合スペース１２ａの差し込み方向の終端には、バックヨーク８の腕部８２の先端と対向する対向壁１２ｂが設けられている。つまり、上述した従来のリニアアクチュエータ（図１１参照）の腕部１８２の先端が挿入される貫通孔１１２ｂ（図９参照）が壁で塞がれている。このため、本実施形態のリニアアクチュエータＭでは、可動子ハウジング１２の剛性が向上され、永久磁石７の大型化によって電磁石６との間の磁気力を増強できる。この結果、バックヨーク８を薄くでき、アクチュエータを小型化できる。

　また、バックヨーク８の腕部８２の長さが短くされたことで、磁気回路部８１を長く確保しつつ、腕部８２の先端と対向する対向壁１２ｂを可動子ハウジング１２に設けることができる。

　また、ネジ受部８３が磁気回路部８１の上面から突出されているので、磁気回路部８１の薄型化を実現しつつ、ネジ受部８３の厚さを確保できる。すなわち、バックヨーク８を可動子ハウジング１２に固定するための十分なネジしろを容易に確保できる。上述した従来のリニアアクチュエータでは、ネジ受部１８３が磁気回路部１８１の上面とほぼ同一面（一段凹んだ面）に形成されていたので（図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）参照）、ネジしろを確保するために磁気回路部１８１を厚くする必要があった。これに対して、本実施形態のリニアアクチュエータＭでは、ネジ受部８３だけ厚くするだけで、バックヨーク８の磁気回路部８１全体は薄型化できる。この結果、リニアアクチュエータＭを小型化できる。

　また、各バックヨーク８の後端に重量ブロック部８４が設けられているので、可動子２に作用する無用な回転モーメントが緩和され得る。重量ブロック部８４が設けられない場合、駆動子５及び５ａ、並びに、駆動子５ｃが、可動子２の側方に延出されたアーム１５にそれぞれ連結されると、各可動子２の重心が他方の可動子２側に片寄るので、可動子２に回転モーメントＡ１、Ａ２が作用することになる。しかし、本実施形態では、図９に示されるように、各バックヨーク８の後端に重量ブロック部８４が設けられているので、反対方向のモーメントＢ１、Ｂ２が生じて、重心の片寄りが修正（重心調整）され、可動子２に作用する回転モーメントが緩和され得る。

　なお、上記実施形態では、電磁コアブロック１に対して磁性ブロック２が往復振動する場合が示された。しかし、磁性ブロック２に対して電磁コアブロック１が往復振動する場合、あるいは、電磁コアブロック１及び磁性ブロック２の両方が往復振動する場合にも本発明は適用できる。また、永久磁石７の代わりに磁性材料片が用いられても良い。

Claims

　振動型リニアアクチュエータであって、
　矩形板状の永久磁石、及び、該永久磁石と一体に結合された矩形板状バックヨークをそれぞれ備えており、互いに隣接して並設され、且つ、並設方向に直交する方向に往復動可能な状態で支持された一対の可動子と、
　前記各可動子の樹脂製の可動子ハウジングに設けられた嵌合スペースと、
　電磁石を備え、ギャップを介して前記可動子に対向して配置された電磁コアブロックと、
　前記一対の可動子を互いに連結する連結バネ部と、
　前記電磁コアブロックに前記可動子を往復動可能な状態で連結する、バネ性を有する連結体と、
　前記各可動子の並設方向の外側方から、該各可動子にそれぞれ差し込まれたバックヨークと、
　前記各バックヨークの、前記可動子の往復動方向の中央に設けられた磁気回路部と、
　前記磁気回路部の両側に形成され、前記差込方向の後端から前端に向けて延設された一対の腕部と、を備え、
　前記電磁コアブロックの電磁石の磁極面と前記可動子の前記永久磁石の磁極面との間のギャップが一定に保持されつつ、前記電磁石に電流を交互方向に供給することで前記可動子が往復駆動され、
　前記嵌合スペースの前記差込方向の終端に、前記腕部の先端と対向する対向壁が設けられている。
　請求項１に記載の振動型リニアアクチュエータであって、
　前記各腕部の前記差込方向の長さが、前記磁気回路部の長さよりも短くされている。
　請求項１または２に記載の振動型リニアアクチュエータであって、
　前記バックヨークに、その厚み方向に貫通するネジ孔を有するネジ受部が設けられており、前記ネジ受部が、前記磁気回路部の上面にから突出されている。
　請求項１～３のいずれか１項に記載の振動型リニアアクチュエータであって、
　前記バックヨークの前記差込方向の後端部に、該バックヨークの重心を後端側に設定する重量ブロック部が設けられている。