JP2005198362A - 振動型リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】ステータブロックに対して可動子を往復動自在に支持する連結体に加わる応力を緩和する。
【解決手段】電磁石で構成されて機器のハウジングなどに固定されるステータブロック１と、永久磁石６を備えて上記ステータブロックに対して往復動自在に支持され且つステータブロック１の励磁によって往復振動駆動される可動子２とからなる。ステータブロック１と可動子２とを連結して可動子２を往復動自在に支持する連結体９は、可動子２の往復動方向の撓みに加えてステータブロックと可動子との対向方向においても撓み得るものとして形成されている。本来ならば連結体９の可動子２やステータブロック１に連結される端部に集中する応力が分散される。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動型のリニアアクチュエータ及びこれを備えたヘアカッターに関するものである。

電気かみそりに利用することができる振動型リニアアクチュエータとして、特開平７−２６５５５９号公報に記載のものがある。電磁石で構成されて機器のハウジングなどに固定されるステータブロックと、永久磁石を備えて上記ステータブロックに対して往復動自在に支持され且つステータブロックの励磁によって往復振動駆動される可動子とからなる上記振動型リニアアクチュエータでは、ステータブロック１におけるステータから上方に向けて立設したシャーシから可動子の両端を板ばねからなる連結体で吊り下げることで、可動子を往復動自在に支持している。

このものでは、連結体９として可動子の往復動方向にのみ撓み得る形状のものを用いているのであるが、この場合、可動子の往復動に際し、連結体に応力が集中するという問題があった。
特開平７−２６５５５９号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところはステータブロックに対して可動子を往復動自在に支持する連結体に加わる応力を緩和することができる振動型リニアアクチュエータを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る振動型リニアアクチュエータは、電磁石で構成されて機器のハウジングなどに固定されるステータブロックと、永久磁石を備えて上記ステータブロックに対して往復動自在に支持され且つステータブロックの励磁によって往復振動駆動される可動子とからなる振動型リニアアクチュエータであって、ステータブロックと可動子とを連結して可動子を往復動自在に支持している連結体は、可動子の往復動方向の撓みに加えてステータブロックと可動子との対向方向においても撓み得るものとして形成されていることに特徴を有している。連結体がステータブロックと可動子との対向方向においても撓むことができるために本来ならば連結体の可動子やステータブロックに連結される端部に集中する応力が分散されてしまうようにしたものである。

この時、連結体をその中程が外側に膨らむ円弧状としておけば、応力が全体的に均等化されることになる。

ステータブロックにおける連結体との連結部をステータブロックと可動子との対向方向において撓み得るものとして形成していてもよい。

連結体をその中程の強度が両端部よりも小さいものとして形成しても、全体的に応力が均等に分布して応力が低減されることになる。

連結体をステータブロックと可動子との対向方向において屈曲自在な折り返し部が中程に設けられたものとしてもよい。

また、連結体と可動子とを一体成形品として形成してもよい。

また本発明は、ステータブロックと可動子とを連結して可動子を往復動自在に支持している連結体は、可動子の往復動方向の撓みに加えてステータブロックと可動子との対向方向を軸とする軸回りに捻れ自在なものとして形成されていることに他の特徴を有している。弾性エネルギーの大きい捻りばねの働きで連結体の応力を大きくすることなく小型化ができる。

このほか、平行に並んで互いに１８０°位相の異なる動作をする２つの可動子と、両可動子間を相互に連結する連結ばねとを備えて、連結ばねが可動子の往復動方向とこれに直交する方向とに撓み自在なものであってもよい。２つの可動子の逆位相での往復動を効果的なものとする連結ばねにかかる応力も小さくすることができる。

そして、可動子と連結体と連結ばねを一体成形品として形成すれば、部品数を少なくしてコストダウンを図ることができる。

本発明の振動型リニアアクチュエータは、連結体の変位方向が２軸となるために、１軸で拘束される場合よりも力が分散されることになり、応力の一部集中を避けることができて連結体の破損等の問題を低減することができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明すると、この振動型リニアアクチュエータは、磁性材料の焼結体や磁性材料の鉄板を積層したステータ３に巻線４を施した電磁石として構成されたステータブロック１と、２つの可動子２，２とからなるもので、ステータブロック１の上方に平行並列に並んでいる２つの可動子２，２の各下面にはバックヨーク７を介して永久磁石６が夫々取り付けられており、２つの可動子２，２の各上面には往復動取出用の出力部としての出力軸５が取り付けられている。図中８ａは各可動子２へのヨーク７の固定用のビスであり、永久磁石６はバックヨーク７の下面に接着固定されている。

そして、上記可動子２，２は、ステータブロック１に各下端を連結している連結体９の上端に夫々長手方向両端が夫々連結されることで、ステータブロック１の上方に支持されて、その下面に位置している永久磁石６をステータブロック１にエアギャップを介して対向させている。図中８ｂは連結体９の下端部をステータブロック１に固定しているビスである。

ここにおいて、上記連結体９はばね鋼からなる板ばねで形成されていて、可動子２，２の長手方向に撓み可能となっていることから、各可動子２，２はステータブロック１に対して往復動自在となっており、また一方の可動子２に設けた永久磁石６の極性と、他方の可動子２に設けた永久磁石６との極性とを逆にしているために、ステータブロック１の電磁石に交番電流を流す時、両可動子２，２は往復動を行うとともに、この両者は１８０°位相がずれた逆位相で往復動を行う。また、弾性を有している連結体９と可動子２とからなるばね振動系の固有振動数に電流交番を合わせることで共振現象を発生させることで、効率の良い可動子２の往復駆動を行うことができるようにしている。

そして、上記から明らかなように、ステータブロック１から立ち上がる一対の連結体９，９によって可動子２の長手方向両端部を支持しているわけであるが、ここにおける連結体９はコ字形をなす部材、すなわち可動子２の往復動方向とほぼ平行な一対の横片９ｂ，９ｂを縦片９ａでつないだ形状の部材としており、連結体９における長さの長い縦片９ａが主として撓むことで上記可動子２の往復動がなされる時、図４に示すように、長さが短く且つ薄肉となっている横片９ｂ，９ｂも撓むようにしている。

つまり、可動子２をステータブロック１に対して可動子２を支持している連結体９は、可動子２の往復動方向の撓みだけでなく、この往復動方向と直交する方向である可動子２とステータブロック１との対向方向においても撓むようにしていることから、可動子２を往復駆動する際に連結体９にかかる応力が分散されるために、応力による破損が低減されるものである。

図５に示すように、板ばねである連結体９をコ字形ではなく、往復動方向外側へ膨らむ円弧形状とすれば、応力がより均等化されるために、さらに連結体９の小型化が可能となる。

前記横片９ｂは可動子２側にだけ設けたものとしてもよい。この場合、連結体９の下端は図６に示すように、金属製のステータ３の側面もしくはこの側面から側方に向けて延長した延長部３ａに連結すればよく、この時、延長部６ａを薄肉で可動子２とステータブロック１との対向方向において撓み自在なものとしておく場合、連結体９そのものは可動子２とステータブロック１との対向方向において撓むことがないものとして形成しておいてもよい。

また、図７に示すように、可動子２と連結体９とを樹脂で一体成形して両者を一部品として構成してもよい。部品点数を少なくすることができる上に、可動子２と連結体９との接続面における力の伝達ロスが無くなる。

さらには図８に示すように、連結体９の縦片９ａをその中程の幅が狭くなる形状としたり、図９に示すように中程の厚みが薄くなる形状としてもよい。なお、幅や厚みは両端側から漸次変化するようにしておくのが好ましい。中程の強度が弱くなるために、通常であれば両端部に集中する応力が全体的に分散することになって、応力を低く保ちながら連結体９の高さ寸法の小型化が可能となる。

また、図１０に示すように、縦片９ａが折り返し形状を有するものとなっていてもよい。この場合、折り返し形状部が可動子２とステータブロック１との対向方向に撓むことが可能となるために、連結体９の可動子２に連結される上端部やステータブロック１に連結される下端部に横片９ｂが存在していなくてもよい。また、このものにおいても、中程の強度が弱くなるために、通常であれば両端部に集中する応力が全体的に分散することになって、応力を低く保ちながら連結体９の高さ寸法の小型化が可能となる。更には、電気かみそリに組み込んだ場合、電気かみそりを肌に押し付ける力を吸収することができるものとなり、より外乱に強い駆動が実現可能になる。

図１１に示すものは、２つの可動子２，２間を相互に連結するとともにこれら可動子２，２の往復動に伴って両可動子２，２を往復動方向に付勢する連結ばね１２を設けたものを示しており、可動子２の往復動方向の両端に夫々配した一対のこれら連結ばね１２，１２は、２つの可動子２，２を含む振動系を２次モード系として両可動子２，２が同位相で稼動することを抑制し、両可動子２，２の逆位相での往復動を効果的に行わせる。

また、この連結ばね１２も可動子２との連結部に可動子２の往復動方向とほぼ平行な薄肉の横片１２ａを備えて、ステータブロック１と可動子２との対向方向において撓み得る形状としておくことで、この方向に係る応力を分散して連結ばね１２の小型化も図ることができるようにしている。

連結ばね１２の横片１２ａは図１２に示すように、ステータブロック１と可動子２との対向方向及び可動子２の往復動方向の両者に直交する方向に薄肉のものとしてもよい。この場合、連結ばね１２にかかる捻れ応力を低減することができために、連結ばね１２の小型化を図ることができる。

連結体１２は図１４に示すように、そのばね性を発揮する中央部分から横片１２ａを介して可動子２に連結されるまでの部分を滑らかな曲線を描いて連続する形状とするとともに、往復動方向と両可動子２，２が並ぶ方向とにおいて薄肉化することで、より応力がかかりにくいものとすることができる。また、２つの可動子２，２が変位したときに生じる偶力を吸収することになるために、駆動時の振動を抑制することができる。

連結ばね１２は連結体９に溶着されて連結体９を介して可動子２に連結されたものを示したが、連結ばね１２は連結体９とは別に可動子２に連結されていてもよく、更には可動子２と連結体９と連結ばね１２の３者を一体成形品として形成しても良い。連結ばね１２を備えているにもかかわらず部品数を少なくすることができる。

図１５は別の実施形態の一例を示しており、ここではステータブロック１と可動子２とを連結する連結体９として、可動子２の往復動方向の撓みに加え、ステータブロック１と可動子２との対向方向を軸とする図中矢印で示す軸回りに捻れ自在な捻りばねとして機能することができるように、連結体９からのオフセット部９ｃを可動子２に連結したものを示している。この場合、弾性エネルギーの大きい捻りばねの働きで連結体の応力を大きくすることなく小型化ができる。このものに上記連結ばね１２を更に設けてもよいのはもちろんである。

本発明の実施の形態の一例の斜視図である。 同上の分解斜視図である。 同上の正面図である。 同上の動作説明図である。 他例の正面図である。 更に他例の正面図である。 別の例の斜視図である 他の例の斜視図である。 更に他の例の正面図である。 別の例の正面図である。 他の実施形態の一例の斜視図である。 同上の連結ばねの他例の斜視図である。 同上の連結ばねの更に他例の斜視図である。 別の実施形態の一例の概略を示す斜視図である。

符号の説明

１ ステータブロック
２ 可動子
３ ステータ
４ 巻線
５ 出力軸
６ 永久磁石
９ 連結体
１２ 連結ばね

Claims (9)

1. 電磁石で構成されて機器のハウジングなどに固定されるステータブロックと、永久磁石を備えて上記ステータブロックに対して往復動自在に支持され且つステータブロックの励磁によって往復振動駆動される可動子とからなる振動型リニアアクチュエータであって、ステータブロックと可動子とを連結して可動子を往復動自在に支持している連結体は、可動子の往復動方向の撓みに加えてステータブロックと可動子との対向方向においても撓み得るものとして形成されていることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
2. 連結体はその中程が外側に膨らむ円弧状であることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
3. ステータブロックにおける連結体との連結部をステータブロックと可動子との対向方向において撓み得るものとして形成していることを特徴とする請求項１記載の振動型リニアアクチュエータ。
4. 連結体はその中程の強度が両端部よりも小さいものとして形成されていることを特徴とする請求項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。
5. 連結体はその中程にステータブロックと可動子との対向方向において屈曲自在な折り返し部を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
6. 連結体と可動子とが一体成形品として形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
7. 電磁石で構成されて機器のハウジングなどに固定されるステータブロックと、永久磁石を備えて上記ステータブロックに対して往復動自在に支持され且つステータブロックの励磁によって往復振動駆動される可動子とからなる振動型リニアアクチュエータであって、ステータブロックと可動子とを連結して可動子を往復動自在に支持している連結体は、可動子の往復動方向の撓みに加えてステータブロックと可動子との対向方向を軸とする軸回りに捻れ自在なものとして形成されていることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
8. 平行に並んで互いに１８０°位相の異なる動作をする２つの可動子と、両可動子間を相互に連結する連結ばねとを備えており、該連結ばねは可動子の往復動方向とこれに直交する方向とに撓み自在なものとして形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動型リニアアクチュエータ。
9. 可動子と連結体と連結体とが一体成形品として形成されていることを特徴とする請求項８記載の振動型リニアアクチュエータ。

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