JP3382062B2 - Linear vibration motor - Google Patents
Linear vibration motorInfo
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- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リニアモータで往復振
動を生じさせるリニア振動モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リニアモータを往復振動の発生源とする
ことが特開平２−５２６９２号公報に示されている。往
復式電気かみそりの駆動源として用いられているこのリ
ニア振動モータは、棒状永久磁石からなる可動子と、Ｕ
字形鉄芯の各片に夫々コイルを巻回した固定子とからな
る単相同期モータとして形成されており、全波整流回路
によって交流周波数の２倍の周波数の直流電圧をコイル
に供給して、可動子に往復動を行わせている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合、可動子を往
復移動させて振動を発生させるにあたり、強い電磁力が
必要であるが、可動子をばね支持することでばね振動系
として構成し、このばね振動系の固有振動数に同期させ
て駆動を行えば、駆動に必要なエネルギーの低減を図る
ことができる。
【０００４】しかし、このような駆動を行った時には、
負荷変動などで振動に乱れが生じた時、可動子の動き
と、可動子に与える力とがずれて、円滑な駆動ができな
い場合がある。本発明は上記の従来例の問題点に鑑みて
発明したものであって、その目的とするところは、駆動
エネルギーが小さくてすむ上に安定した往復振動を得る
ことができるリニア振動モータを提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】しかして本発明に係るリ
ニア振動モータは、電磁石又は永久磁石からなる固定子
と、永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持され
ている可動子と、可動子の往復振動の移動方向反転時の
検出手段と、可動子の往復振動における移動方向の検出
手段と、電磁石のコイルへの電力供給タイミングを制御
する制御手段とからなり、該制御手段は移動方向反転時
の検出手段の出力から得られる反転検出時点から所定時
間ｔの経過時点をコイルへの電力供給タイミングとする
とともに、上記移動方向の検出手段の出力に応じてコイ
ルに供給する電流方向を制御するものであることに特徴
を有している。
【０００６】
【０００７】
【作用】本発明にあっては、コイルへの電力供給を可動
子の動きに即した時点で行うことができて、可動子の駆
動を効率良く行うことができる。また、可動子の往復振
動における移動方向の検出手段も設けて、該検出手段の
出力に応じてコイルに供給する電流方向を制御するため
に、振動中の可動子に対して誤った方向に駆動力を与え
てしまって振動にブレーキをかけてしまう事態が生じる
のを防ぐことができる。
【０００８】
【実施例】以下本発明を添付図面に示す実施例に基づい
て詳述する。まず、リニア振動モータの構造の一例につ
いて説明すると、図４及び図５は、往復式電気かみそり
用としてのリニア振動モータを示しており、固定子１と
可動子２（図では２つの可動子２１，２２）、そしてフ
レーム３とから構成されている。
【０００９】固定子１は、磁性材料の焼結体や磁性材料
の鉄板を積層したＥ字形ヨーク１０と、このヨーク１０
の中央片に巻回されたコイル１１とからなるもので、ヨ
ーク１０の両端面からは夫々ピン１２が突設されてい
る。上記固定子１が固着されるフレーム３は、一対の両
側板３０，３０の各端部の下部間を夫々底板３１，３１
で連結した断面Ｕ字形に構成されたもので、上記固定子
１はそのピン１２が側板３０に形成された固定溝３２に
はめ付けられて溶接やかしめによってフレーム３に固定
される。
【００１０】２種の可動子２１，２２は、図５に示すよ
うに、いずれも合成樹脂製の被駆動体２３，２３の下面
に非磁性金属板からなる補強プレート２５とバックヨー
ク２６とを介して永久磁石２０を固着したもので、可動
子２１の被駆動体２３は、平面形状が口字形に構成さ
れ、補強プレート２５とバックヨーク２６と永久磁石２
０は被駆動体２３の両側片の各下面に設けられており、
また両側の補強プレート２５は一体に形成されている。
なお、補強プレート２５は被駆動体２３にインサート成
形（アウトサート成形）によって一体化されている。図
中２４は被駆動体２３に一体に設けられるとともに往復
式電気かみそりにおける内刃が連結される連結部であ
る。
【００１１】そして上記両可動子２１，２２は、その両
端が前記フレーム３に板ばね４，４を介して連結され
る。ここにおける板ばね４は、金属板４’からの打ち抜
きによって形成されるとともに、フレーム３への固定部
に支持板４０が、可動子２１，２２への固定部に連結板
４３が夫々取り付けられたもので、可動子２２に連結さ
れる中央の板ばね部４１と、可動子２１に連結される左
右一対の板ばね部４２，４２とが支持板４０の部分にお
いて一体につながっており、支持板４０をフレーム３の
両端に溶接等の手段で固定し、各連結板４３を可動子２
１，２２の補強プレート２５の端部に溶接等の手段で固
定した時、両可動子２１，２２はフレーム３から吊り下
げられた形態となるとともに、平面形状が口字形の可動
子２１内に可動子２２の連結部２４が位置する。また、
可動子２１内面のばね受け部２６，２６と可動子２２の
連結部２４のばね受け部２７，２７との間には、可動子
２１，２２の往復動方向において、圧縮コイルばねから
なる対のばね部材２８，２８が配設される。
【００１２】このように構成されたリニア振動モータに
おいて、可動子２に設けられた永久磁石２０は、前記固
定子１に所定のギャップを介して上下に対向するととも
に、可動子２の往復動方向に着磁されており、図２に示
すように、固定子１のコイル１１に流す電流の方向に応
じて、板ばね４を撓ませつつ左右に移動するものであ
り、コイル１１に流す電流の方向を適宜なタイミングで
切り換えることによって、可動子２に往復振動を行わせ
ることができる。
【００１３】また、ここでは可動子２１に設けた永久磁
石２０の磁極の並びと、可動子２２に設けた永久磁石２
０の磁極の並びとを逆としているために、両可動子２
１，２２は位相が１８０°異なる往復振動を行う。この
時、ばね部材２８，２８が圧縮伸長されることから、図
２に示したばね系は、板ばね４とばね部材２８とによっ
て構成（厳密には磁気吸引力によるばね定数成分が更に
加わる）されている。
【００１４】ところで、このようなばね系を有する振動
系を振動させるにあたっては、振動系が有する固有振動
数に同期させて振動させること、つまり共振状態とする
ことが安定した振動の実現の点や駆動エネルギーの低減
の点で好ましいことから、このような駆動を行うため
に、ここでは可動子２１にセンシング用磁石２９を取り
付けるとともにフレーム３に設けた取付部３４に図２に
示すセンシング用巻線からなるセンサー３９を取り付け
て、可動子２１の振動に伴ってセンサー３９に誘起され
る電流（電圧）を基に、制御出力部５がコイル１１に流
す電流を制御している。なお、図示例では、駆動電流量
の制御はＰＷＭ制御によっており、電流量は通電時間内
において徐々に増加させるようにしている。
【００１５】すなわち、センサー３９に誘起される電流
の電圧は、図１に示すように、可動子２の振幅の大きさ
や位置、振動の速度、振動の方向等に応じて変化する。
つまり、可動子２がその往復動の振幅の一端に達した
時、磁石２９の動きが止まって磁束の変化がなくなるた
めにセンサー３９の出力は零となり、振幅中央位置に達
した時、可動子２の速度が最大となるとともにセンサー
３９の出力電圧も最大となる。従って、上記零点を移動
方向反転時点（死点到達時点）として検出することがで
き、センサー３９出力の極性から可動子２の移動方向を
検出することができる。
【００１６】ここで、検出した移動方向反転時ｔ1 から
所定の時間ｔのタイミングで電流を流すことによって、
可動子２の駆動を効率良く行えるものとして必要な電流
量を抑えている。また、検出した移動方向に応じた方向
に電流を流すことで、駆動電流がブレーキとなってしま
うような事態が生じるのを防いでいる。なお、移動方向
の検出は必ずしも必要としない。与えた駆動電流によっ
て可動子２の移動方向が判明している上に、移動方向の
反転に伴って移動方向が順次変わることから、次の駆動
電流の方向を順次切り換えればよいからである。しか
し、移動方向の確認を行うことによって、より確実な駆
動を行えるものとなり、過負荷がかかったことによる一
時的な停止が生じたりしても、適切な方向に電流を流す
ことができる。
【００１７】検出手段として、上記実施例では移動方向
と移動方向反転時点とを検出することができるセンシン
グ用磁石２９と巻線からなるセンサー３９との組み合わ
せを用いたが、これに限るものではない。例えばセンシ
ング用磁石２９と磁気感応素子からなるセンサー３９と
の組み合わせ、図４及び図５の実施例に示しているスリ
ット板６０と光学的検知素子３８等を、検知対象に応じ
て用いることができる。もっとも可動子２の振動の妨げ
となることがない非接触式のものであることが望まし
い。
【００１８】また、負荷変動が大きく、このために往復
振動の振幅が変化しやすいものにおいては、可動子２の
変位、速度、加速度のうちの少なくとも一つを検出する
検出手段を設けて、該検出手段の出力に応じてコイル１
１への供給電力量の制御を行うことを併用してもよい。
何らかの原因で振幅が変化しても、この振幅変化を検出
することができる上に、この振幅変化に応じた電力供給
（例えば通電時間Ｔの調整）により、振幅の一定化を図
ることができる。この場合、前記時間ｔは、検出された
可動子２の速度や加速度に応じて調整される値であって
もよい。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明においては、可動子
の往復振動の移動方向反転時の検出手段と、可動子の往
復振動における移動方向の検出手段と、電磁石のコイル
への電力供給タイミングを制御する制御手段とからな
り、該制御手段は移動方向反転時の検出手段の出力から
得られる反転検出時点から所定時間ｔの経過時点をコイ
ルへの電力供給タイミングとするものであるために、コ
イルへの通電を可動子の動きに即した時点で行うことが
できるものであり、可動子の動きと駆動力を与えるタイ
ミングとの間にずれが生じたりすることがなく、ばね系
による動きを有効に利用したタイミングで駆動すること
ができ、可動子を含むばね振動系の固有振動数で可動子
を往復振動させることが容易に行えるものであり、特に
反転検出時点から所定時間ｔの経過時点を電力供給タイ
ミングとしているために、可動子の駆動を効率良く行え
て、必要な電流量を抑えることができるものである。
【００２０】また可動子の往復振動における移動方向の
検出手段も設けて、該検出手段の出力に応じてコイルに
供給する電流方向を制御するために、振動中の可動子に
対して誤った方向に駆動力を与えてしまって振動にブレ
ーキをかけてしまう事態が生じるのを防ぐことができる
ものであり、振動の安定化及び省電力化を図ることがで
きる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear vibration motor that generates reciprocating vibration with a linear motor. 2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-52692 discloses that a linear motor is used as a source of reciprocating vibration. This linear vibration motor used as a drive source of a reciprocating electric shaver is composed of a movable element composed of a rod-shaped permanent magnet,
It is formed as a single-phase synchronous motor consisting of a stator with a coil wound around each piece of the U-shaped iron core, and supplies a DC voltage of twice the AC frequency to the coil by a full-wave rectifier circuit, The mover reciprocates. [0003] In this case, a strong electromagnetic force is required to reciprocate the movable element to generate vibration. However, the movable element is configured as a spring vibration system by supporting the spring. If the driving is performed in synchronization with the natural frequency of the spring vibration system, the energy required for driving can be reduced. However, when such driving is performed,
When the vibration is disturbed due to a load change or the like, the movement of the mover and the force applied to the mover may be shifted, and smooth driving may not be performed. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional example, and an object of the present invention is to provide a linear vibration motor that requires a small amount of driving energy and can obtain a stable reciprocating vibration. It is in. A linear vibration motor according to the present invention comprises a stator comprising an electromagnet or a permanent magnet, a movable element comprising a permanent magnet or an electromagnet and supported by a spring, Detection means for reversing the moving direction of the reciprocating vibration of the armature, and detecting the moving direction in the reciprocating vibration of the mover
Means and timing of power supply to the coil of the electromagnet
Control means for reversing the movement direction.
At a predetermined time from the inversion detection time obtained from the output of the detection means
The time when the time t elapses is the power supply timing to the coil.
Along with the output of the moving direction detecting means.
It is characterized in that it controls the direction of current supplied to the device. According to the present invention, power can be supplied to the coil at the time when the mover moves, and the mover can be driven efficiently. Moreover, also provided detection means of the movement direction of the reciprocating vibration of the movable element, for controlling the current direction supplied to the coil in response to the output of the detection means
In addition, it is possible to prevent a situation in which a driving force is applied to the vibrating movable element in a wrong direction to brake the vibration. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings. First, an example of the structure of the linear vibration motor will be described. FIGS. 4 and 5 show a linear vibration motor for a reciprocating electric shaver, in which a stator 1 and a mover 2 (two movers 21 in FIG. , 22) and a frame 3. The stator 1 includes an E-shaped yoke 10 in which a sintered body of a magnetic material or an iron plate of a magnetic material is laminated,
And a coil 12 wound around a central piece of the yoke 10. Pins 12 project from both end surfaces of the yoke 10, respectively. The frame 3 to which the stator 1 is fixed is provided between the lower portions of the ends of the pair of side plates 30, 30, respectively.
The stator 1 is fixed to the frame 3 by welding or caulking with the pins 12 of the stator 1 being fitted into fixing grooves 32 formed in the side plate 30. As shown in FIG. 5, the two types of movers 21 and 22 are each provided with a reinforcing plate 25 made of a non-magnetic metal plate and a back yoke 26 on the lower surfaces of driven members 23 made of synthetic resin. The driven member 23 of the mover 21 has a planar shape formed in a square shape, and has a reinforcing plate 25, a back yoke 26, and a permanent magnet 2 attached thereto.
0 is provided on each lower surface of both side pieces of the driven body 23,
The reinforcing plates 25 on both sides are formed integrally.
The reinforcing plate 25 is integrated with the driven body 23 by insert molding (outsert molding). In the figure, reference numeral 24 denotes a connecting portion provided integrally with the driven body 23 and connected to the inner blade of the reciprocating electric shaver. Both ends of the movers 21 and 22 are connected to the frame 3 via leaf springs 4 and 4. The leaf spring 4 here is formed by punching from a metal plate 4 ′, and a support plate 40 is attached to a fixed portion to the frame 3, and a connecting plate 43 is attached to a fixed portion to the movers 21 and 22, respectively. The center plate spring portion 41 connected to the mover 22 and a pair of left and right plate spring portions 42, 42 connected to the mover 21 are integrally connected at a portion of the support plate 40. 40 are fixed to both ends of the frame 3 by welding or the like, and each connecting plate 43 is fixed to the movable element 2.
When fixed to the ends of the reinforcing plates 25 by welding or the like, the two movers 21 and 22 are suspended from the frame 3 and are placed in the mover 21 having a square shape in plan view. The connecting portion 24 of the mover 22 is located. Also,
Between the spring receiving portions 26 on the inner surface of the mover 21 and the spring receiving portions 27 of the connecting portion 24 of the mover 22, a pair of compression coil springs is formed in the reciprocating direction of the movers 21 and 22. Spring members 28, 28 are provided. In the linear vibration motor constructed as described above, the permanent magnet 20 provided on the mover 2 vertically opposes the stator 1 via a predetermined gap, and the reciprocating direction of the mover 2 As shown in FIG. 2, the leaf spring 4 moves left and right in accordance with the direction of the current flowing through the coil 11 of the stator 1. By switching the direction at an appropriate timing, the reciprocating vibration of the mover 2 can be performed. The arrangement of the magnetic poles of the permanent magnets 20 provided on the mover 21 and the permanent magnets 2 provided on the mover 22
Since the arrangement of the magnetic poles of 0 is reversed, both movers 2
Reciprocal vibrations of the phases 1 and 22 differ by 180 °. At this time, since the spring members 28, 28 are compressed and expanded, the spring system shown in FIG. 2 is constituted by the leaf spring 4 and the spring member 28 (strictly, a spring constant component due to magnetic attraction is further added). ing. By the way, when a vibration system having such a spring system is vibrated, it is necessary to vibrate in synchronization with the natural frequency of the vibration system, that is, to achieve a stable vibration state. In order to perform such driving, the sensing magnet 29 is attached to the mover 21 and the sensing coil shown in FIG. The control output unit 5 controls a current flowing through the coil 11 based on a current (voltage) induced in the sensor 39 due to the vibration of the mover 21. In the illustrated example, the drive current amount is controlled by PWM control, and the current amount is gradually increased within the energization time. That is, as shown in FIG. 1, the voltage of the current induced in the sensor 39 changes according to the magnitude and position of the movable element 2, the speed of vibration, the direction of vibration, and the like.
That is, when the mover 2 reaches one end of the amplitude of the reciprocating motion, the output of the sensor 39 becomes zero because the movement of the magnet 29 stops and the magnetic flux does not change. 2 and the output voltage of the sensor 39 also becomes maximum. Therefore, the zero point can be detected as the movement direction reversal point (the point at which the dead point is reached), and the movement direction of the mover 2 can be detected from the polarity of the output of the sensor 39. Here, by flowing a current at a predetermined time t from the detected movement direction reversal time t 1 ,
The amount of current required for driving the mover 2 efficiently can be reduced. Further, by supplying a current in a direction corresponding to the detected moving direction, it is possible to prevent a situation in which the drive current becomes a brake. Note that the detection of the moving direction is not always necessary. This is because the moving direction of the mover 2 is known by the applied driving current and the moving direction is sequentially changed with the reversal of the moving direction. Therefore, the direction of the next driving current may be sequentially switched. However, by confirming the moving direction, more reliable driving can be performed, and even if a temporary stop occurs due to an overload, a current can flow in an appropriate direction. In the above-described embodiment, a combination of the sensing magnet 29 capable of detecting the moving direction and the point of reversal of the moving direction and the sensor 39 composed of a winding is used as the detecting means. . For example, a combination of the sensing magnet 29 and the sensor 39 composed of a magnetic sensing element, the slit plate 60 and the optical sensing element 38 shown in the embodiments of FIGS. . However, a non-contact type which does not hinder the vibration of the mover 2 is desirable. If the load fluctuation is large and the amplitude of the reciprocating vibration is liable to change, detection means for detecting at least one of the displacement, speed and acceleration of the mover 2 is provided. Coil 1 according to the output of the detecting means
The control of the amount of power supplied to 1 may be used in combination.
Even if the amplitude changes for some reason, this amplitude change can be detected, and the amplitude can be made constant by supplying power (for example, adjusting the energization time T) according to the amplitude change. In this case, the time t may be a value that is adjusted according to the detected speed or acceleration of the mover 2. As described above, according to the present invention, the detecting means for reversing the moving direction of the reciprocating vibration of the mover and the forward movement of the mover are provided.
Means for detecting the moving direction in the reverse vibration and the coil of the electromagnet
Control means for controlling the timing of power supply to the
The control means detects the output of the detection means when the moving direction is reversed.
The time when a predetermined time t has elapsed from the obtained inversion detection time is
Since the power is supplied to the coil at the same time as the movement of the mover, the coil can be energized at the time when the mover moves and the drive force is applied. It can be driven at a timing that effectively utilizes the movement of the spring system without causing displacement, and can easily reciprocate the mover at the natural frequency of the spring vibration system including the mover. And especially
The point in time at which the predetermined time t has elapsed since the inversion detection point
And the moving element can be driven efficiently.
Thus, the required current amount can be suppressed . Also provided is a means for detecting the moving direction in the reciprocating vibration of the mover. In order to control the direction of the current supplied to the coil in accordance with the output of the detecting means, the moving direction of the mover in the wrong direction is This can prevent a situation in which a braking force is applied to the vehicle due to the application of a driving force, thereby stabilizing the vibration and saving power.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の動作を示すタイムチャート
である。
【図２】同上の概略図である。
【図３】同上のブロック図である。
【図４】同上の具体例の分解斜視図である。
【図５】同上の可動子の分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 固定子
２ 可動子
３ フレーム
５ 制御出力部
１１ コイル
３９ センサーBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a time chart showing the operation of one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of the same. FIG. 3 is a block diagram of the same. FIG. 4 is an exploded perspective view of the above specific example. FIG. 5 is an exploded perspective view of the above mover. [Description of Signs] 1 Stator 2 Mover 3 Frame 5 Control output unit 11 Coil 39 Sensor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウデ クロード フランス国 25000 ブザンソン 78 アベニュー クレマンソー ムービング マグネット テクノロジーズ ソシエ テ アノニム内 (72)発明者 プルーダム ダニエル フランス国 25000 ブザンソン 78 アベニュー クレマンソー ムービング マグネット テクノロジーズ ソシエ テ アノニム内 (56)参考文献 特開 平５−101558（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−207252（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32353（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 33/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Ude Claude France 25000 Besançon 78 Avenue Clemente Anonym (72) Inventor Proudham Daniel France 25000 Besançon 78 Avenue Clemenceau Moving Magnet Technologies Société Anonym ( 56) References JP-A-5-101558 (JP, A) JP-A-3-207252 (JP, A) JP-A-3-253778 (JP, A) JP-A-59-32353 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) H02K 33/04
Claims (1)
永久磁石又は電磁石を備えるとともにばね支持されてい
る可動子と、可動子の往復振動の移動方向反転時の検出
手段と、可動子の往復振動における移動方向の検出手段
と、電磁石のコイルへの電力供給タイミングを制御する
制御手段とからなり、該制御手段は移動方向反転時の検
出手段の出力から得られる反転検出時点から所定時間ｔ
の経過時点をコイルへの電力供給タイミングとするとと
もに、上記移動方向の検出手段の出力に応じてコイルに
供給する電流方向を制御するものであることを特徴とす
るリニア振動モータ。(57) [Claims 1] A stator comprising an electromagnet or a permanent magnet,
A mover having a permanent magnet or an electromagnet and supported by a spring, detecting means for reversing the moving direction of the reciprocating vibration of the mover, and detecting means for detecting the moving direction of the reciprocating vibration of the mover
And control the timing of power supply to the coil of the electromagnet
Control means for detecting when the moving direction is reversed.
A predetermined time t from the point of inversion detection obtained from the output of the output means
Is the power supply timing to the coil
In addition, depending on the output of the moving direction detecting means,
A linear vibration motor for controlling a direction of a supplied current .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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