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TWI713560B - 致動器以及電動理美容器具 - Google Patents

致動器以及電動理美容器具 Download PDF

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TWI713560B
TWI713560B TW105124571A TW105124571A TWI713560B TW I713560 B TWI713560 B TW I713560B TW 105124571 A TW105124571 A TW 105124571A TW 105124571 A TW105124571 A TW 105124571A TW I713560 B TWI713560 B TW I713560B
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Taiwan
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movable body
fixing part
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TW105124571A
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Inventor
高橋勇樹
上條昌実
坂口和隆
北村泰隆
加賀美雅春
稲本繁典
Original Assignee
日商三美電機股份有限公司
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Publication date
Application filed by 日商三美電機股份有限公司 filed Critical 日商三美電機股份有限公司
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Abstract

一種致動器以及電動理美容器具。致動器包括：可動體，包含在周面上沿周方向交替地具有N磁極面及S磁極面的圓筒狀的磁石部；固定體，包含與磁石部的周面相對向地遍及周方向而配置且與N磁極面及S磁極面數量相同的極齒面、及藉由供給電流而對極齒面在周方向上交替地以不同的極性進行激磁的線圈；及彈簧材料，與可動體及固定體連接，使可動體可動自如地保持於固定體。彈簧材料經由接合部固定於可動體及固定體中的至少一個，接合部包括固著所述彈簧材料的端部的固著部、及與固著部靠近配置而使在彈簧材料變形時所產生的應力緩和的應力緩和部。

Description

致動器以及電動理美容器具
本發明是有關於一種轉動共振型的致動器以及電動理美容器具。
先前，在電動剃刀、電動理髮剪、電動牙刷、電動洗臉刷等電動理美容器具中，作為一般的驅動源，例如已知有如專利文獻1所示的藉由直流(direct current，DC)馬達而使可動體驅動的構成。又，如專利文獻2所示，已知有利用一個定子使與可動刀刃相對應的多個動子往返移動的線性共振驅動型的致動器。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特表2000-500370號公報
[專利文獻2]日本專利第3427468號公報
且說，作為用於電動剃刀等電動理美容器具中進行往返旋轉運動的致動器，理想的是構成更簡單且具有穩定的高輸出的致動器。例如，當使用DC馬達時，馬達的轉數會因驅動時的負載而下降，故而存在轉速下降，而產生轉速變動的情況。當產生旋轉變動時有可能令使用者有不舒服的感覺。又，在利用彈簧等彈性構 件對可動體可動自如地進行支撐的構成中，在彈性構件中使用扭轉螺旋彈簧(torsion coil spring)等的情況下，由於所述彈性構件在製造步驟上具有固定的公差(不均)，故而難以維持精度，為了維持高輸出，理想的是可容易地確保組裝精度的構造。
本發明的目的在於提供一種可利用簡單的構成穩定地實現高輸出的致動器以及電動理美容器具。
本發明的致動器的一個實施方式採用如下構成：其包括：可動體，包含在周面上沿周方向交替地具有N磁極面及S磁極面的圓筒狀的磁石部；固定體，包含與所述磁石部的周面相對向地遍及周方向而配置且與所述N磁極面及所述S磁極面數量相同的極齒面、及藉由供給電流而對所述極齒面在周方向上交替地以不同的極性進行激磁的線圈；以及彈簧材料，與所述可動體及所述固定體連接，使所述可動體可動自如地保持於所述固定體；並且所述可動體藉由以所述極齒面的周方向上的中心與所述磁石部的磁極面的切換位置相對向的位置作為轉動基準位置，對所述線圈供給與所述可動體的共振頻率大致相等的頻率的交流電，而在周方向上往返轉動，所述彈簧材料經由接合部而固定在所述可動體及所述固定體中的至少一個，所述接合部包括在所述彈簧材料的端部固著在前端側的固著部、以及與所述固著部靠近配置且使所述彈簧材料變形時所產生的應力緩和的應力緩和部。
本發明的電動理美容器具採用包含所述構成的致動器 的構成。
根據本發明，可利用簡易的構成穩定地實現高輸出。
100、100A、100C:致動器
110、110C:固定體
111:底板
112:交流電輸入部
113:軸承
114:線圈部
114a:繞線管
114b:線圈
115:上磁軛
115a、116a:本體板部
115b、116b:極齒
116:下磁軛
120、120C:可動體
122:旋轉軸
122a:前端部
122b:基端部
123:磁石
123a:凹部
124:轉子蓋部
124a:固定部本體
124b:筒狀部
150:彈簧材料
152:一端部
154:另一端部
160、160A、160C:接合部
160a、160a1:應力緩和部
160b、160b1:固著部
161、164b:肋
162、162C:軸固定零件
164、164C:基底固定零件
164a:本體板
164A:基底固定零件
165:螺釘部
1111:軸承蓋部
1625:凹狀部
1641:凹狀部分
1642:兩端部
K1、K2:彈簧常數的基準點
t、t1~t5:時點
圖1是表示本發明的實施形態1的致動器的立體圖。
圖2是表示本發明的實施形態1的致動器的底面的立體圖。
圖3是本發明的實施形態1的致動器的仰視圖。
圖4是本發明的實施形態1的致動器的主要部分分解立體圖。
圖5是自下方觀察圖3所示的致動器的主要部分分解立體圖。
圖6是圖3的A-A線箭視剖視圖。
圖7是圖3的B-B線箭視剖視圖。
圖8A及圖8B是表示在本發明的實施形態1的致動器中經由交流電輸入部供給至線圈的交流電的週期的圖。
圖9是表示本發明的實施形態1的致動器的變形例的底面的立體圖。
圖10是表示本發明的實施形態1的致動器的變形例中的固定部的仰視圖。
圖11是用以說明基底(base)固定零件的變形例的圖。
圖12是表示本發明的實施形態2的致動器的立體圖。
圖13是表示本發明的實施形態2的致動器的底面的立體圖。
圖14是本發明的實施形態2的致動器的主要部分分解立體 圖。
圖15是圖12的沿Y軸的剖視圖。
圖16是圖12的沿X軸的剖視圖。
圖17是本發明的實施形態1的致動器的前視圖。
圖18是本發明的實施形態1的致動器的後視圖。
圖19是本發明的實施形態1的致動器的平面圖。
圖20是本發明的實施形態1的致動器的仰視圖。
圖21是本發明的實施形態1的致動器的右視圖。
圖22是本發明的實施形態1的致動器的左視圖。
以下，參照圖式，對本發明的實施形態進行詳細說明。
(實施形態1)
圖1是表示本發明的實施形態1的致動器的立體圖，圖2是表示本發明的實施形態1的致動器的底面的立體圖，圖3是本發明的實施形態1的致動器的仰視圖。又，圖4是本發明的實施形態1的致動器的主要部分分解立體圖，圖5是自下方觀察圖3所示的致動器的主要部分分解立體圖。圖6是圖3的A-A線箭視剖視圖，圖7是圖3的B-B線箭視剖視圖。又，圖17是本發明的實施形態1的致動器的前視圖，圖18是本發明的實施形態1的致動器的後視圖，圖19是本發明的實施形態1的致動器的平面圖，圖20是本發明的實施形態1的致動器的仰視圖，圖21是本發明的實施形態1的致動器的右視圖，圖22是本發明的實施形態1的 致動器的左視圖。
圖1、圖2以及圖17~圖22所示的致動器100包括固定體110、可動體120、將可動體120可動自如地支撐於固定體110的彈簧材料150(參照圖2)、以及交流電供給輸入部(以下稱作「交流電輸入部」)112。
在圖1及圖2所示的致動器100中，可動體120(參照圖2)藉由自未圖示的交流電供給部經由交流電輸入部112對線圈部114供給電力而可相對於固定體110活動。可動體120的旋轉軸122在規定的角度範圍內沿正反方向(圖1的箭頭方向)轉動，並以旋轉往返振動的形式輸出至外部。
如圖4~圖7所示，固定體110包括底板(base plate)111、軸承(bearing)113、圓環狀的線圈部114、以及包含沿線圈部114的外周配置的極齒(極齒面)115b、極齒(極齒面)116b的梳齒狀的上磁軛(yoke)(磁芯(core))115、下磁軛(磁芯)116。
在固定體110中，在底板111上，形成有自下表面側插入軸承113的筒狀的軸承蓋部1111。軸承蓋部1111是藉由旋壓加工，自底板111的下表面側與上表面側垂直地突出而成形。由此，自底板111的下表面側插入的軸承113以內嵌於軸承蓋部1111，且自底板111的本體部分垂直地立設的狀態而配置。
在軸承113中，插入有可動體120的旋轉軸122，軸承113對旋轉軸122旋轉自如地進行軸支。
在所述軸承113的外周，配置有由上磁軛115、下磁軛116包圍的線圈部114。
線圈部114是藉由使線圈114b沿周方向圍繞繞線管(bobbin)114a旋轉而構成。繞線管114a與線圈114b一併用於致動器100的驅動源的產生。繞線管114a與旋轉軸122以及線圈114b的軸為同一軸心。線圈114b的線圈繞組(coil winding)連接於交流電輸入部112，並經由交流電輸入部112連接於與交流電電源供給部連接的外部端子。對線圈114b，經由交流電輸入部112自交流電供給部供給交流電電源(交流電壓)。
上磁軛115、下磁軛116為磁性體，呈梳齒狀具備自圓環狀的本體板部115a、本體板部116a的外周緣垂直地設置的極齒115b、極齒116b。上磁軛115、下磁軛116是以自軸方向夾持線圈部114的方式彼此非接觸地配置。上磁軛115、下磁軛116的各自的本體板部115a、本體板部116a是與線圈部114中在軸方向上隔開的上下表面相對向而配置，上磁軛115、下磁軛116的各自的極齒115b、極齒116b是以包圍線圈部114的外周面的方式位於互不相同的位置。具體而言，上磁軛115是自線圈部114的上側嵌入，其本體板部115a與線圈部114的上表面相對向，極齒115b沿線圈部114的外周面呈梳齒狀(空開規定間隔)而設置。下磁軛116是自線圈部114的下側嵌入，本體板部116a與線圈部114的下表面相對向，極齒116b以同樣方式配置在沿線圈部114的外周面而設置的極齒115b之間。
上磁軛115、下磁軛116的極齒115b、極齒116b具有與可動體120的磁石123(後述)的磁極數相等的極數。
藉由所述構成，當對線圈114b供給交流電電源時，上磁軛115與下磁軛116分別受到激磁而形成為彼此不同的極性，上磁軛115、下磁軛116的各自的極齒115b、極齒116b亦以不同的極性受到激磁。線圈114b藉由自交流電輸入部112供給與可動體120的共振頻率大致相等的頻率的交流電，而對極齒115b、極齒116b交替地以不同的極性進行激磁。即，在線圈部114的外周面上，沿外周面交替地並列配置有不同的磁極面。
這些極齒115b、極齒116b的極性藉由對線圈部114供給順方向及反方向上的電流而交替地變更。
與沿線圈部114的外周面而配置的極齒115b、極齒116b相對向地，隔開規定間隔配置有可動體120的磁石123。
再者，極齒115b、極齒116b為隨著相對應的磁石的極數(下述)，而形成為16極的構成，但只要為大於或等於2極，即可為任意極。只要有多極，即不限定於此。此處，極齒115b、極齒116b是與磁石123的周面相對向，且遍及周方向交替地配置有16極，從而形成為與磁石123中的N極(N磁極面)及S極(S磁極面)數量相同的極數。
可動體120包括旋轉軸122、磁石123、以及對旋轉軸122及磁石123進行固定的轉子蓋(rotor cover)部124。
磁石123是使圓筒形狀的多極(此處為16極)沿周方 向交替地磁化而成。磁石123可應用釹黏結磁石(neodymium bonded magnet)、鐵氧體黏結磁石(ferrite bonded magnet)、釹燒結磁石、鐵氧體黏結磁石(ferrite bonded magnet)、釹燒結磁石(neodymium sintered magnet)、鐵氧體橡膠磁石(ferrite rubber magnet)等。
具體而言，磁石123是以在與極齒115b、極齒116b相對應的周面(此處為內周面)上沿周方向，以N極、S極、N極、S極、N極、……的方式交替地具有不同極性的磁極面的方式受到磁化。N極、S極、……的各磁化面上的周方向(此處為相對於旋轉軸在周方向上正交的方向)上的長度長於極齒115b、極齒116b的周方向上的長度。再者，磁石123為呈圓筒形狀且一體化的構成。
磁石123經由包含磁性體的轉子蓋部124而固定於旋轉軸122。
相對於磁石123的磁化面，極齒115b、極齒116b各自的周方向上的中心位置位於與磁石123的磁化面N、磁化面S(N磁極面、S磁極面)切換的位置(將磁化面S、磁化面N間隔開來的位置)以旋轉軸心為中心在半徑方向上重合的位置。再者，將中心位置、切換位置以旋轉軸122為中心沿半徑方向(即，呈放射狀)在同一直線上重合的位置設為可動體120的轉動動作基準位置(轉動基準位置)。即，可動體120是以極齒115b、極齒116b的周方向上的中心位置與磁石123的磁極面的切換位置(間隔線) 相對向的位置作為轉動基準位置而轉動自如地保持於固定體110。
此處，致動器100包含16極，因此可動體120的轉動範圍為相對於固定體110，以轉動基準位置為中心沿順方向或逆方向各轉動11.25度的範圍。為了確定中心位置及切換位置分別以旋轉軸122為中心沿半徑方向(即，呈放射狀)在同一直線上重合的位置，在磁石123上形成有凹部123a。由此，可使磁石123的磁極切換的位置容易地位於極齒115b、極齒116b的中心位置而對致動器100進行組裝。再者，磁石123可根據致動器100的輸出來選擇。
作為磁石固定部而發揮作用的轉子蓋部124是呈藉由旋壓加工而形成的杯狀，使筒狀部124b自圓盤狀的固定部本體124a的外周垂下而成。在所述筒狀部124b的內周面上固著有磁石123。
在轉子蓋部124的固定部本體124a的中央部，對沿正交方向插通的旋轉軸122以使前端部122a突出至外部的狀態進行固定。此處，轉子蓋部124及旋轉軸122藉由焊接而固定。轉子蓋部124藉由焊接而固定於旋轉軸122，故而可在組裝好旋轉軸122之後，固定於所述旋轉軸122。再者，轉子蓋部124亦可藉由利用環氧系材料的黏接而固定於旋轉軸122。
旋轉軸122是以位於轉子蓋部124的軸心上的方式而固定。
所述旋轉軸122插通形成於固定體110(底板111)上的軸承蓋部1111的軸孔。再者，旋轉軸122的另一端部在底板111 的背面側，在彈簧材料150中，經由軸固定零件(接合部)162而固定於底板111。
彈簧材料150對可動體120相對於固定體110進行彈性支撐。此處，應用扭轉螺旋彈簧作為彈簧材料150。在所述扭轉螺旋彈簧的內部，轉動自如地插入有旋轉軸122。再者，較佳為旋轉軸122位於扭轉螺旋彈簧的軸上，旋轉軸122的軸心與扭轉方向上的中心軸相一致。
作為彈簧材料150的扭轉螺旋彈簧的一端部152經由軸固定零件162固定於旋轉軸122的基端部122b，並且另一端部154經由基底固定零件(接合部)164固定於底板111。此處，軸固定零件162形成為彈簧材料的一端部152內嵌的凹狀(參照圖22所示的凹狀部1625)，將相對於旋轉軸122的一端部152配置在凹狀內而進行定位之後，可確定軸固定零件162相對於旋轉軸122的位置。即，軸固定零件162可對應於一端部152的位置，不施加多餘的負載，藉由焊接等而將彈簧材料150固著於旋轉部122。
作為扭轉螺旋彈簧的彈簧材料150的兩端部152、154在彈簧材料150中具有彈簧常數(後述的K)的基準點K1、基準點K2。彈簧材料150在將其兩端部分別加以固定的可動體120及固定體110中的至少一個上，固定在較彈簧常數的基準點K1、基準點K2更靠前端側的位置。
此處，彈簧材料150的另一端部154經由基底固定零件164，固定在較成為彈簧常數K的基準點的基準位置K1更朝向另 一端部154的前端的部位。
具體而言，基底固定零件164在底板111的下表面，在彈簧材料150的另一端部154的前端側，經由對XY方向上的移動進行限制的接合部160而接合於底板111。
此處，接合部160包括自底板111立設的突條的肋(rib)161、基底固定零件164、以及將基底固定零件164在底板111上固定於規定位置的螺釘部165。
基底固定零件164包括經由螺釘部165固定於底板111的本體板164a、以及自本體板164a垂直地立設的突條的肋164b。基底固定零件164的肋164b包括相對於另一端部154固定在較基準位置K1更向前端的部位(自由端側的部位)的固著部160b、以及在較基準位置K1更靠彈簧材料150的一端部152側的位置在彈簧材料150變形時抵接而使在另一端部154的固定部分產生的應力緩和的應力緩和部160a。
又，肋161亦同樣地，包括相對於彈簧材料150的另一端部154固定在較基準位置K1更靠自由端側的位置的固著部160b、以及在較基準位置K1更靠彈簧材料150的一端部側的位置在彈簧材料150變形時抵接而使在所抵接的另一端部154的固定部分產生的應力緩和的應力緩和部160a。
此處，固著部160b藉由焊接而固定在另一端部154。再者，固著部160b亦可藉由利用環氧系材料的黏接而固定在另一端部154。
應力緩和部160a在彈簧材料150，特別是扭轉螺旋彈簧產生有變形時抵接，使另一端部154的應力緩和。
如上所述，彈簧材料150在變形時，在較所述固著部160b更靠彈簧材料150的線圈部分側的位置抵接於應力緩和部160a，因此可使彈簧材料150中局部集中於另一端部154的應力分散。由此，可動體120進行往返旋轉移動，即，進行振動時在彈簧材料150中產生的應力不會在所述彈簧材料150(具體而言為與底板111接合的另一端部154)中局部集中。
又，基底固定零件164藉由利用螺釘部165將本體板164a固止於底板111而固定。在本體板164a或底板111中的一個上，形成大於螺釘部165的外徑的開口，藉由插通於所述開口而固止的螺釘部165的位置，而使基底固定零件164的固定位置調整自如。即，螺釘部165作為固定位置調整部而發揮作用。由此，在將彈簧材料150固定在固定體110及可動體120時，當應用扭轉螺旋彈簧等作為彈簧材料150時，在製造上，即使因公差而在尺寸上產生不均，亦可使基底固定零件164移動而進行調整，從而容易地吸收由不均(公差：+/-0.5mm左右)所引起的尺寸誤差。例如，即使在作為彈簧材料150的扭轉螺旋彈簧中產生公差而使另一端部154的尺寸產生偏差，亦可按照產生有偏差的狀態配置基底固定零件164，經由所述基底固定零件164將另一端部154固定於底板111。由此，可吸收精度惡化的偏差，將彈簧材料150在具有必要的彈簧常數的狀態下適當地安裝至固定體110(底板 111)，從而可容易地確保致動器的組裝精度，實現組裝性的提高。
彈簧材料(扭轉螺旋彈簧)150是在可動體120的磁石123的內周面上，以鄰接的磁性不同的磁化面的切換位置位於固定體110的極齒115b、極齒116b中的周方向上的中心的方式而定位。
又，彈簧材料(扭轉螺旋彈簧)150可獲得相對於磁石123的轉動方向為固定的彈簧常數，可動體120可在周方向上活動。藉由所述彈簧材料150可調整致動器100中的共振頻率。
在所述構成的致動器100中，藉由輸入至線圈114b的交流電波而使上磁軛115、下磁軛116即極齒115b、極齒116b磁化，相對於可動體120的磁石123，有效率地產生磁吸引力及排斥力。由此，可動體120的磁石123以成為轉動基準位置的極齒115b、極齒116b的中心為基準，沿周方向在兩個方向上移動，由此磁石123自身以旋轉軸122為中心進行往返轉動。
在本實施形態的致動器100中，當將可動體120的慣性力矩設為J，將扭轉方向上的彈簧常數設為Ksp時，可動體120相對於固定體110，以藉由下述式(1)而算出的共振頻率fr[Hz]進行振動。
Figure 105124571-A0305-02-0015-6
f r ：共振頻率[Hz]
本實施形態的致動器100自交流電輸入部112向線圈 114b供給與可動體120的共振頻率fr大致相等的頻率的交流電並經由線圈114b對極齒115b、極齒116b進行激磁。由此，可使可動體120效率良好地驅動。
本致動器100中的可動體120形成為經由彈簧材料150而利用藉由固定體110來支撐的彈簧質量系統構造加以支撐的狀態。因此，當對線圈114b供給與可動體120的共振頻率fr相等的頻率的交流電時，可動體120以共振狀態受到驅動。此時所產生的旋轉往返振動被傳遞至可動體120的旋轉軸122。
致動器100是基於下述式(2)所示的運動方程式及下述式(3)所示的電路方程式進行驅動。
Figure 105124571-A0305-02-0016-4
J：慣性力矩[Kgm2]
θ(t)：角度[rad]
K t ：扭矩常數[Nm/A]
i(t)：電流[A]
K sp ：彈簧常數[Nm/rad]
D：衰減係數[Nm/(rad/s)]
T Load ：負載扭矩[Nm]
[數式3]
Figure 105124571-A0305-02-0017-5
e(t)：電壓[V]
R：電阻[Ω]
L：電感[H]
K e：逆電動勢常數[V/(rad/s)]
即，致動器100中的慣性力矩J[Kgm2]、旋轉角度θ(t)[rad]、扭矩常數Kt[Nm/A]、電流i(t)[A]、彈簧常數Ksp[Nm/rad]、衰減係數D[Nm/(rad/s)]、負載扭矩TLoad[Nm]等可在滿足式(2)的範圍內進行適當變更。又，電壓e(t)[V]、電阻R[Ω]、電感L[H]、逆電動勢常數Ke[V/(rad/s)]可在滿足式(3)的範圍內進行適當變更。如上所述，當在由致動器100、可動體110的慣性力矩J及彈簧材料(彈性體)150的彈簧常數K確定的共振頻率fr下進行驅動時，可有效率地獲得大輸出。
其次，對致動器100的具體動作進行說明。
當電流流入至線圈部114的線圈114b(設為沿順方向流動)時，上磁軛115的極齒115b受到激磁而具有極性(例如N極)，下磁軛116的極齒116b受到激磁，而具有與極齒115b不同的極性(例如S極)。與該些極齒115b、極齒116b相對向地，在各極齒115b、極齒116b的周方向(轉動方向)上的中心位置，即在轉動基準位置上，配置可動體120的在磁石123中的磁極面(S、N)的間隔線。
因此，藉由磁石123，遍及整個內周面，將N極面吸引 至S極面即極齒115b，將磁石123的S極面吸引至N極齒即極齒116b，並且同極彼此相排斥。由此在磁石123的整個內周面上，產生最大扭矩，磁石123朝向周方向中的一個方向(例如圍繞逆時針方向)轉動。如此，磁石123中的各自的極面欲停止在與經相對的磁極激磁的極齒115b、極齒116b相對向的位置。當磁石123欲位於所述位置時，由於和與磁石123靠近的同磁極的極齒的排斥而朝向與先前的移動方向為相反方向的扭矩亦作用至磁石123。
又，藉由彈簧材料150的恢復力，朝向轉動基準位置側的施壓力作用至磁石123(可動體120)。在所述狀態下，與順方向電流為相反方向上的電流(逆方向電流)流入至線圈部114。如此，極齒115b、極齒116b的各自的極性發生變化，原為N極的極齒115b被激磁成S極，原為S極的極齒116b被激磁成N極。由此，磁石123藉由在各磁極面與極齒115b、極齒116b之間所產生的磁吸引力及磁排斥力，在與先前的移動為相反方向上產生扭矩而進行移動。再者，所述扭矩亦藉由彈簧材料150的恢復力而起作用。
即，藉由電流沿順方向、逆方向交替地流入至線圈114b，而使得可動體120相對於固定體110依次重複進行如下移動：朝向周方向中的一個方向的移動、藉由彈簧材料150的施壓力而朝向轉動基準位置側的移動、超過轉動基準位置而朝向周方向中的另一方向的移動、藉由彈簧材料150的施壓力而朝向轉動 基準位置側的移動、超過轉動基準位置而朝向周方向中的一個方向的移動。如上所述，致動器100的可動體120以旋轉軸122為中心，且以轉動基準位置為中心進行往返轉動，即，進行振動並經由旋轉軸122將往返振動力輸出至外部。
圖8A及圖8B是表示在本實施形態的致動器中經由交流電輸入部112供給至固定體110的線圈114b的交流電的週期的圖。
流入至線圈的交流電既可如圖8A所示為頻率f0的脈衝波，亦可如圖8B所示為頻率f0的正弦波。
供給圖8A及圖8B所示的時點t1的順方向上的電流，且供給時點t3的逆方向上的電流。又，如在圖8A及圖8B的時點t4所示，將電流的方向加以切換，磁石123進行轉動而返回至轉動基準位置時，供給時點t5的順方向上的電流。這是1個週期的動作，藉由重複進行如上所述的動作，可動體120重複進行位移動作，由此進行旋轉往返振動。
在組裝致動器100時，可將軸承113插入至底板111，將彈簧材料150經由軸固定零件162、基底固定零件164接合於底板111及旋轉軸122。即，在組裝致動器100時，可在將由上磁軛115、下磁軛116包圍的線圈部114外嵌至軸承蓋部1111，或藉由焊接或黏接而將轉子蓋部124固著於旋轉軸122之前，將在製造上會產生公差的彈簧材料150，在較早階段，一面吸收公差一面介設於可動體120的旋轉軸122與固定體110的底板111之間。其後，可裝配線圈部114、磁石123。
又，在組裝致動器100時，最後，可藉由焊接或黏接而將轉子蓋部124固定於旋轉軸122。由此，在可動體120的旋轉方向上存在偏差的情況下，將轉子蓋部124固定於旋轉軸122時，可一面調整所述偏差，一面組裝致動器100。在如上所述組裝致動器100時，藉由焊接、黏接等進行相互固定的零件彼此的接合，可吸收與彈簧材料150的不均的大小相對應的偏差。由此，可防止因彈簧材料150的不均而導致的組裝後的致動器100的組裝精度的惡化。
如上所述，根據本實施形態，可實現具有簡單的磁電路構成，且確保組裝精度，使零件精度的要求緩和，實現材料成本的低廉化，並可高輸出的致動器。
又，磁石123與在固定體110上以極性交替地不同的方式配置在圓周上的極齒115b、極齒116b相對向，而配置成圓環狀，可遍及與極齒115b、極齒116b相對向的磁石123的整個內周而設為驅動源，從而可實現轉換效率高的致動器。又，遍及磁石123的全周，產生磁吸引力、磁排斥力，從而可產生最大扭矩。
再者，在致動器100中，可動體120進行旋轉往返運動即旋轉往返振動，且將所述旋轉往返振動經由旋轉軸122輸出至外部。藉由在旋轉軸122的前端部122a上，連結包含與軸方向正交地設置於頭部的毛束部的牙刷部、洗臉刷部、或電動剃刀、電動刮鬍刀、電動式的理髮器具等的刀刃，可使刷子或刀刃進行往返振動。
如上所述，致動器100滿足式(2)、式(3)，藉由使用式(1)所表示的共振頻率的共振現象而進行驅動。由此，在致動器100中，在穩定狀態(steady state)下所消耗的電力僅為因負載扭矩而引起的損耗以及因摩擦等而引起的損耗，從而可利用低電力消耗進行驅動，即，可利用低電力消耗使可動體120進行旋轉往返振動。
又，可動體120經由彈簧材料(扭轉螺旋彈簧)150可動自如地支撐於固定體110，彈簧材料150經由作為接合部160的肋161、基底固定零件164固定於固定體110(具體而言為底板111)。接合部160包括在彈簧材料150的另一端部154固著於自由端側的固著部160b、以及與固著部160b靠近配置且使在彈簧材料150變形時所產生的應力緩和的應力緩和部160a。由此，致動器100進行驅動而使可動體120進行往返旋轉運動時，即使在彈簧材料150的另一端部154產生應力，亦可藉由應力緩和部加以分散，從而在彈簧材料150中應力不會局部地集中，使得彈簧壽命延長。由此，可實現長時間驅動，可確保高可靠性。
又，彈簧材料150利用軸固定零件162及基底固定零件164的固著部160b藉由焊接而固定於可動體120(具體而言為旋轉軸122)以及固定體110(具體而言為底板111)。又，亦可利用軸固定零件162以及基底固定零件164的固著部160b藉由利用環氧系材料的黏接而固定於可動體120(具體而言為旋轉軸122)及固定體110。藉由設為焊接或黏接，可提高彼此的接合強度，進而 實現作為致動器100的可靠性的提高。又，可動體120及固定體110各自與彈簧材料150的接合的剛性得到提高，材料衰減得到抑制，從而可提高共振的敏銳度，使可動體120的振幅增大。
特別是固著另一端部154的固著部160b藉由肋而形成為凹狀，所述肋是將藉由板金而形成的基底固定零件164及底板111分別彎折而形成。在所述凹狀部分內配置另一端部154(具體而言為較基準位置K1更靠自由端側的部分)，藉由焊接而固著。藉由如上所述對使板金彎曲而成的構件進行焊接，可在寬廣範圍內確實地接合另一端部154，從而可進一步提高可靠性。又，在組裝時，亦可吸收高度方向(Z方向)上的偏差。再者，另一端部154及固著部160b亦可藉由利用環氧系材料的黏接而固定。
又，彈簧材料150的另一端部154藉由設置於底板的肋161、以及可變更安裝至固定體110(底板111)上的位置的基底固定零件164而固定於固定體110(底板111)。由此，即使產生作為彈簧材料150的扭轉螺旋彈簧的製造上會產生的彈簧的尺寸誤差，亦可在其組裝時吸收誤差，從而消除致動器100中的組裝性的惡化。
再者，在本實施形態中，在將彈簧材料150的另一端部154接合於固定體110(底板111)的接合部160中，設為將應力緩和部160a及固著部160b與肋161及肋164b分別連續而設置的構成，但並不限定於此。
例如，亦可如圖9及圖10所示，將應力緩和部160a、 固著部160b分別隔開地形成於肋161及肋164b。圖9是表示本發明的實施形態1的致動器的變形例的底面的立體圖，圖10是表示本發明的實施形態1的致動器的變形例中的固定部的仰視圖。圖10中為了便於說明基底固定零件164A，省略了彈簧材料150的線圈部分。再者，圖9及圖10所示的致動器100A與致動器100相比，僅接合部160A的構成不同，其他構成相同。因此，對與圖1~圖7所示的與實施形態1相對應的致動器100相同的構成要素標註相同的符號，並省略其說明。
在圖9及圖10所示的致動器100A中，對將可動體120可動地支撐在固定體110上的彈簧材料150的另一端部154進行接合的接合部160A具有相互隔開的應力緩和部160a、固著部160b。
即，接合部160A中的應力緩和部160a以及固著部160b是將底板111的一部分及基底固定零件164A的一部分垂直地個別地彎折而形成(相當於肋164b)。彈簧材料150是以彈簧材料150的較彈簧常數的基準位置K1更靠自由端側的部位藉由焊接而固著在固著部160b，且以較基準位置K1更靠彈簧材料150的線圈部分側的部位配置在凹狀的應力緩和部160a內。
即，如圖10所示，彈簧材料150的另一端部154在彈簧材料150的變形時即致動器100A驅動時，與應力緩和部160a接觸(以虛線表示)，並藉由固著部160b而固著(以虛線表示)。由此，可獲得在實施形態1的致動器100中與接合部160同樣的 作用效果。此外，在致動器100A中，應力緩和部160a與固著部160b隔開，故而當受到在彈簧材料150的另一端部154產生的應力時，應力緩和部160a自身產生變形，由此容易吸收所述應力。
又，亦可將基底固定零件164，如圖11所示的基底固定零件(彈性構件)164A般，設為在板金的中央部形成有直徑小於另一端部154的外徑的凹狀部分1641的構成。亦可在所述凹狀部分1641內配置另一端部154，藉由螺釘部165將凹狀部分1641的兩端部1642緊固於底板111上，使凹狀部分1641產生變形，藉由與底板111一起進行夾持而固著另一端部154。
(實施形態2)
圖12是表示本發明的實施形態2的致動器100C的立體圖，圖13是表示本發明的實施形態2的致動器100C的底面的立體圖，圖14是本發明的實施形態2的致動器的主要部分分解立體圖。又，圖15是沿圖12中穿過旋轉軸的軸心的X軸的剖視圖，圖16是沿圖12中穿過旋轉軸的軸心的Y軸的剖視圖。
再者，圖12~圖16所示的致動器100C與實施形態1的致動器100的構成相比，僅軸固定零件162C以及基底固定零件164C的構成不同，其他構成相同。因此，致動器100C具有與圖1所示的與實施形態1相對應的致動器100同樣的基本構成，對相同的構成要素標註相同的符號，並且省略其說明。
圖12~圖16所示的致動器100C包括與實施形態1的致動器100的固定體110、可動體120同樣地構成的固定體110C、 可動體120C、以及以可動自如地支撐的方式將彈簧材料150接合於固定體110C及可動體120C的接合部160C。所述致動器100A的外觀與致動器100同樣。
本實施形態的致動器100C包括一體地設置在彈簧材料150的兩端部的軸固定零件162C以及基底固定零件164C，作為將彈簧材料150接合於固定體110C、可動體120C的接合部160C。
軸固定零件162C是將彈簧材料150的一端部152固定於可動體120C的零件，基底固定零件164C是將彈簧材料150的另一端部154固定於固定體110C的零件。
在本實施形態中，這些軸固定零件162C、基底固定零件164C是藉由在作為彈簧材料150的扭轉螺旋彈簧的兩端部152、154部分注入樹脂的基體上注塑成型(outsert molding)而一體成形。
由此，當製造作為扭轉螺旋彈簧的彈簧材料150時，即使因公差而產生不均，亦可使軸固定零件162C、基底固定零件164C，在保持著各自不均的彈簧材料150的方向的狀態下一體成形而成形於準確的安裝位置。
軸固定零件162C、基底固定零件164C之中，特別是軸固定零件162C在彈簧材料150的一端部152，具有固著在較彈簧常數的基準位置K1更靠自由端側的位置的固著部160b1、以及配置在較彈簧常數的基準位置K1更靠線圈部分側的位置的應力緩和部160a1。這些固著部160b1及應力緩和部160a1發揮與固著部 160b及應力緩和部160a同樣的作用效果。
又，基底固定零件164C亦可形成為可相對於底板111進行調整位置地安裝。此時，在本體板164a上形成長孔或大於螺釘部165的外徑的孔，並藉由螺釘部165而固止時，使基底固定零件164C位於規定位置而固止。
因此，可將藉由基體上注塑成型而成形，且在兩端部152、154形成有軸固定零件162C、基底固定零件164C的彈簧材料150，裝配並適當地組裝於致動器100C，可不藉由手動進行位置調整地藉由利用製造線的自動化來實現組裝。
再者，所述本發明只要不脫離本發明的精神，則可進行各種改變，並且本發明當然包含所述經改變的發明。
2015年8月4日申請的日本專利特願2015-154522的日本申請案中所含的說明書、圖式及摘要的揭示內容全部引用至本申請案中。
[產業上的可利用性]
本發明的致動器以及電動理美容器具利用簡單的構成而具有能量轉換效率高，實現高輸出的效果，可有效用於電動剃刀、電動牙刷、電動洗臉刷等。
110:固定體
111:底板
112:交流電輸入部
122b:基端部
150:彈簧材料
152:一端部
154:另一端部
160:接合部
160a:應力緩和部
160b:固著部
161、164b:肋
162:軸固定零件
164:基底固定零件
164a:本體板
165:螺釘部
K1、K2:彈簧常數的基準點

Claims (7)

  1. 一種致動器，包括：可動體，包含旋轉軸、及在環繞所述旋轉軸的周面上沿周方向交替地具有N磁極面及S磁極面的圓筒狀的磁石部；固定體，包含與所述磁石部的周面相對向地遍及周方向而配置且與所述N磁極面及所述S磁極面數量相同的極齒面、藉由供給電流而對所述極齒面在周方向上交替地以不同的極性進行激磁的線圈、及底板；以及彈簧材料，與所述可動體及所述固定體連接，使所述可動體可動自如地保持於所述固定體；且所述可動體藉由以所述極齒面的周方向上的中心與所述磁石部的磁極面的切換位置相對向的位置作為轉動基準位置，對所述線圈供給與所述可動體的共振頻率大致相等的頻率的交流電，而在周方向上往返轉動，所述彈簧材料的其中一端部固定在所述旋轉軸的基端部，另一端部經由接合部固定於所述固定體的所述底板，且所述彈簧材料為以中心軸與所述旋轉軸的軸心在扭轉方向上重合的方式配置，且能夠在所述轉動基準位置上對所述可動體施力的扭轉螺旋彈簧，所述接合部包括在所述彈簧材料的所述另一端部固著於前端側的固著部、與所述固著部靠近配置而使所述彈簧材料變形時所產生的應力緩和的應力緩和部、能夠調整所述彈簧材料的固定位 置的固定位置調整部、以及通過所述固定位置調整部固定在所述底板上的基底固定零件，所述固著部與所述應力緩和部藉由自所述底板立設的突條的肋與所述基底固定零件中自所述基底固定零件的本體板垂直地立設的突條的肋而構成，所述固定位置調整部為螺釘部，並且將所述主體板螺固在所述底板上，從而在使所述彈簧材料的所述另一端部與形成所述應力緩和部的結構的兩個所述肋各別抵接的狀態下，由兩個所述肋形成其結構的固著部將所述彈簧材料固定至所述固定體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述固著部藉由焊接而固著所述彈簧材料的端部的前端側。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述固著部及所述應力緩和部藉由基體上注塑成型而設置於所述彈簧材料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述彈簧材料藉由黏接而與所述固著部及所述應力緩和部一併連接於所述固定體。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述可動體包括：蓋構件，包含在內周面上配置所述圓筒狀的磁石部的周壁部、及以堵塞所述周壁部的一個開口且覆蓋所述固定體的方式而配置的面狀的蓋部，且 所述旋轉軸正交地配置在所述蓋構件的蓋部的中央，且藉由焊接而固定於所述蓋部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中所述磁石部具有相對於所述固定體的定位用的凹坑。
  7. 一種電動理美容器具，包括如申請專利範圍第1項所述的致動器。
TW105124571A 2015-08-04 2016-08-03 致動器以及電動理美容器具 TWI713560B (zh)

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