JP2012070578A - 振動型リニアアクチュエータ - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に複数の可動ブロック側の各振幅調整を行うことができる振動型リニアアクチュエータを提供する。
【解決手段】通電により異なる磁極を交互に形成する電磁石４を有する電磁コアブロック２と、電磁コアブロック２に対向して配置され、電磁石４が形成した磁極に対して吸引、反発する永久磁石１２を有し、電磁コアブロック２に対して相対的に往復動する２つの磁性ブロック１０と、各磁性ブロック１０をそれぞれ往復動自在に支持する一対の連結板２０と、２つの磁性ブロック１０同士を連結する連結ばね部３０とを備えた振動型リニアアクチュエータ１であって、連結ばね部３０は、２つの磁性ブロック１０間を中心として一方側と他方側が非対称形状である。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば電気かみそりの駆動源として利用可能な振動型リニアアクチュエータに関する。

従来の振動型リニアアクチュエータとして、特許文献１に開示されたものがある。この振動型リニアアクチュエータ５０は、図９〜図１１に示すように、電磁石５２を有する電磁コアブロック５１と、電磁石５２に対向配置された永久磁石６１を有する２つの磁性ブロック６０と、各磁性ブロック６０を電磁コアブロック５１にそれぞれ連結する一対の連結板７０と、２つの磁性ブロック６０間を連結する左右一対の連結ばね部８０とを備えている。

電磁コアブロック５１の電磁石５２の磁極面は、２つの磁性ブロック６０の永久磁石６１に対向する位置に配置されている。

一対の磁性ブロック６０は、一対の連結板７０の変形によって往復動方向（Ｍ矢印方向）に別個独立に往復動自在に配置されている。各磁性ブロック６０の永久磁石６１は、各連結板７０によって電磁コアブロック５１の電磁石５２の磁極面に所定のギャップを介して対向配置されている。一対の磁性ブロック６０の永久磁石６１は、電磁石５２の磁極面に対して互いに逆極性で配置され、互いに逆パターンの電磁力（吸引力・反発力）を受けるよう配置されている。これにより、一対の磁性ブロック６０には、電磁石５２の通電時に、往復動方向（Ｍ矢印方向）に互いに逆方向の移動力が作用する。

一対の連結板７０は、各磁性ブロック６０の両端部にそれぞれ設けられている。各連結板７０は、間隔を置いて平行配置された２枚のばね板部７１をそれぞれ有している。

各連結ばね部８０は、両端が切り離されたほぼ円弧板状である。各連結ばね部８０の両端が各磁性ブロック６０にそれぞれ固定されている。各連結ばね部８０は、２つの磁性ブロック６０間を中心として一方側と他方側の形状が対称形状（シンメトリー）である。

上記構成において、電磁石５２に交互に異なる方向に供給される電流が通電されると、電磁石５２の磁極面に形成される極性が交互に切り替わる。すると、電磁石５２と永久磁石６１による電磁力によって、一対の磁性ブロック６０には往復動方向（Ｍ矢印方向）に互いに逆方向の移動力が交互に作用する。これにより、一対の磁性ブロック６０は、一対の連結板７０の変形によって１８０度異なる位相でそれぞれ往復動する。この一対の磁性ブロック６０の往復動に際して、連結板６０及び連結ばね部８０は、一対の磁性ブロック６０の振幅を規制する方向に弾性変形によるばね力（弾性復帰力）を作用させる。これにより、一対の磁性ブロック６０は、各振幅のバラツキを抑制されつつ所定の均一な振幅で往復動する。

ところで、上記従来例では、一対の磁性ブロック６０の各振幅を調整するには、磁性ブロック６０の全体的な重量バランスを可変することによって調整していた。

特開２００５−３５４８７９号公報

しかしながら、全体的な重量バランスによる調整は、各磁性ブロック６０の質量及びその重心位置を可変する必要があるため、調整が難しいという問題点があった。

そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、簡単に複数の可動ブロック側の各振幅調整を行う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目的とする。

本発明は、通電により異なる磁極を交互に形成する電磁石を有する電磁コアブロックと、前記電磁コアブロックに対向して配置され、前記電磁コアブロックが形成した磁極に対して吸引、反発する永久磁石を有し、前記電磁コアブロックに対して相対的に往復動する複数の磁性ブロックと、前記各磁性ブロックをそれぞれ往復動自在に支持する複数の弾性支持部と、複数の前記磁性ブロック同士を連結する連結ばね部とを備えた振動型リニアアクチュエータであって、前記連結ばね部は、複数の前記磁性ブロック間を中心として一方側と他方側が非対称形状であることを主な特徴とする。

本発明によれば、例えば２つの磁性ブロックが往復動する場合にあって、連結ばね部は、一対の磁性ブロックの振幅を規制する方向に弾性変形によるばね力を作用させるが、連結ばね部は、一対の磁性ブロック間の中心を中心として一方側と他方側がそれぞれ逆方向に弾性変形して各ばね力を発生させ、一方側の弾性変形によるばね力が一方側の磁性ブロックに、他方側の弾性変形によるばね力が他方側の磁性ブロックに作用する。ここで、連結ばね部は、一対の磁性ブロック間を中心として一方側と他方側が非対称形状でばね定数が異なるため、一対の磁性ブロックには異なる弾性変形量によるばね力を作用させることができ、一対の磁性ブロックはそれぞれ各ばね定数に応じた振幅で往復動することになる。つまり、連結ばね部の非対称形状によって一対の磁性ブロックの各振幅調整を行うことができる。そして、連結ばね部の非対称形状への形状変更は、従来例の全体的な重量バランスによる調整に較べて簡単にできる。以上より、簡単に複数の磁性ブロックの各振幅調整を行うことができる。

本発明の一実施形態を示し、振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 本発明の一実施形態を示し、振動型リニアアクチュエータの正面図である。 本発明の一実施形態を示し、振動型リニアアクチュエータの側面図である。 本発明の一実施形態を示し、図３のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態を示し、（ａ）は連結ばね部の正面図、（ｂ）は連結ばね部の前方側を示す側面図、（ｃ）は連結ばね部の後方側を示す側面図である。 連結ばね部の第１変形例の正面図である。 連結ばね部の第２変形例の正面図である。 連結ばね部の第３変形例の正面図である。 従来例の振動型リニアアクチュエータの斜視図である。 従来例の振動型リニアアクチュエータの正面図である。 従来例の振動型リニアアクチュエータの側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
図１〜図４に示すように、振動型リニアアクチュエータ１は、電磁石４を有する電磁コアブロック２と、電磁石４に対向配置された永久磁石１２を有する２つの磁性ブロック１０と、各磁性ブロック１０を電磁コアブロックにそれぞれ連結する２組の一対の弾性支持部である連結板２０と、２つの磁性ブロック１０間を連結する左右一対の連結ばね部３０とを備えている。

電磁コアブロック２は、基台３を有する。基台３上に電磁石４が固定されている。電磁石４は、磁性体であるコア５と、コア５に絶縁性のボビン６を介して巻き付けされたコイル７とを備えている。コイル７には交互に異なる方向に供給される電流が通電される。電磁石４の各磁極面５ａは、２つの磁性ブロック１０の永久磁石１２に対向する位置に配置されている。

一対の磁性ブロック１０は、ギャップを介して前後方向に並んで配置されている。各磁性ブロック１０は、保持部１１と、永久磁石１２と、磁性体のバックヨーク１３とをそれぞれ備えている。各保持部１１の上面には、駆動子１４が例えばネジでそれぞれ固定されている。振動型リニアアクチュエータ１を電気かみそりの駆動源に適用する場合には、各駆動子１４に内刃（図示せず）がそれぞれ連結される。

各磁性ブロック１０は、一対の連結板２０の変形によって往復動方向（Ｍ矢印方向）に別個独立に往復動自在に配置されている。各磁性ブロック１０の永久磁石１２は、各連結板２０によって電磁コアブロック１の電磁石４の磁極面５ａに所定のギャップを介して対向配置されている。一対の磁性ブロック１０の永久磁石１２は、電磁石４の磁極面５ａに対して互いに逆極性で配置され、互いに逆パターンの電磁力（吸引力・反発力）を受けるよう配置されている。これにより、一対の磁性ブロック１０には、電磁石４への通電時に、往復動方向（Ｍ矢印方向）に対して互いに逆方向の移動力が作用するようになっている。バックヨーク１３は、永久磁石１２の電磁石４側とは反対側の面に配置されている。

一対の連結板２０は、保持部１１に一体に形成されている。各連結板２０は、上延設部２１と下延設部２２とこれらの間に配置された弾性板部２３とから構成されている。一対の上延設部２１が保持部１１の両端にそれぞれ固定されている。各下延設部２２には取付用突部２２ａが設けられている。各取付用突部２２ａは、電磁コアブロック２の基台３に例えばネジで固定されている。これにより、各磁性ブロック１０は、一対の連結板２０によって吊り上げ状態で支持されている。弾性板部２３は、間隔を置いて平行配置された２枚のばね板部２３ａ，２３ｂより構成されている。２枚のばね板部２３ａ，２３ｂの変形によって磁性ブロック１０が往復動方向（Ｍ矢印方向）に往復動可動とされている。

一対の連結ばね部３０は、保持部１１及び連結板２０に一体に形成されている。各連結ばね部３０は、２つの連結基部３１とこれら連結基部３１間に設けられた２つのばね片部３２とから構成されている。２つの連結基部３１が各磁性ブロック１０側の各連結板２０の上延設部２１にそれぞれ固定されている。２つのばね片部３２は、共に大略方形枠状であり、内周側に位置するインナーばね片部３３と外周側に位置するアウターばね片部３４から構成されている。

インナーばね片部３３とアウターばね片部３４は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、一対の磁性ブロック１０間を中心（Ｏ）として一方側である前方側の部分３２Ａと他方側である後方側の部分３２Ｂが非対称形状（アシンメトリー）に形成されている。詳細には、アウターばね片部３４は、磁性ブロック１０の往復動方向（Ｍ矢印方向）の直交方向である厚み寸法が異なり、前方側の部分３２Ａの厚み寸法ａが小さく、後方側の部分３２Ｂの厚み寸法ｂが大きく設定されている。

上記構成において、電磁石４に交互に異なる方向に供給される電流が通電されると、電磁石４の磁極面５ａに形成される極性が交互に切り替わる。すると、電磁石４と永久磁石１２による電磁力によって、一対の磁性ブロック１０には往復動方向（Ｍ矢印方向）に互いに逆方向の移動力が交互に作用する。これにより、一対の磁性ブロック１０は、それぞれの一対の連結板２０の変形によって、１８０度異なる位相でそれぞれ往復動する。

この一対の磁性ブロック１０の往復動に際して、連結ばね部３０は、一対の磁性ブロック１０の振幅を規制する方向に弾性変形によるばね力を作用させるが、連結ばね部３０は、一対の磁性ブロック１０間の中心線（Ｏ）を中心として前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂがそれぞれ逆方向に弾性変形して各ばね力を発生させる。前方側の弾性変形によるばね力は前方側の磁性ブロック１０に、後方側の弾性変形によるばね力は後方側の磁性ブロック１０に作用する。

ここで、連結ばね部３０は、一対の磁性ブロック１０間を中心として一方側と他方側が非対称形状であり、各ばね定数が異なるため、一対の磁性ブロック１０には異なる弾性変形量によるばね力が作用し、一対の磁性ブロック１０はそれぞれ各ばね定数に応じた振幅で往復動する。

つまり、一対の磁性ブロック１０間の中心線（Ｏ）を中心として連結ばね部３０を非対称形状とすることによって一対の磁性ブロック１０の各振幅調整を行うことができる。そして、連結ばね部３０の非対称形状への形状変更は、従来例の全体的な重量バランスによる調整に較べて簡単にできる。以上より、簡単に複数の磁性ブロック１０の各振幅調整を行うことができる。

一対の磁性ブロック１０の振幅調整は、一対の磁性ブロック１０を同一の振幅に調整する場合と、一対の磁性ブロック１０をそれぞれ異なる所望の振幅に調整する場合が考えられる。

例えば磁性ブロック１０の振幅を小さくしたい場合には、連結ばね部３０の当該磁性ブロック１０側の部分をばね定数を相対的に大きくする形状に変更する。これにより、連結ばね部３０の当該磁性ブロック１０側の部分が所定のばね力を磁性ブロック１０に作用させるのに、小さな弾性変形（撓み変形とねじり変形）で良くなるため、当該磁性ブロック１０の振幅が小さくなる。逆に、磁性ブロック１０の振幅を大きくしたい場合には、連結ばね部３０の当該磁性ブロック１０側の部分をばね定数を相対的に小さくする形状に変更する。これにより、連結ばね部３０の当該磁性ブロック１０側の部分が所定のばね力を磁性ブロック１０に作用させるのに、大きな弾性変形（撓み変形とねじり変形）が必要となるため、当該磁性ブロック１０の振幅が大きくなる。

連結ばね部３０の非対称形状への形状変更によって磁性ブロック１０の振幅調整を行うため、バックヨーク等の質量が大きい部材の重量を可変することによって振幅調整する場合に較べて全体重量を重くすることなく振幅調整が可能である。

また、一対の連結ばね部３０の非対称形状を一方側と他方側で異なるものとすれば、当該磁性ブロック１０の振幅中心を可変することができる。従って、一対の連結ばね部３０をそれぞれ異なる非対称形状とすることによって、全体的な重量バランスによる調整に較べて簡単に磁性ブロック１０の振幅中心の調整を行うことができる。例えば、簡単に一対の磁性ブロック１０の振幅中心を同じ位置に調整可能である。

尚、この実施形態では、一対の磁性ブロック１０間を中心（Ｏ）としてアウターばね片部３４のみを非対称形状（アシンメトリー）に形成したが、インナーばね片部３３のみを、又は、インナーばね片部３３及びアウターばね片部３４の双方を非対称形状（アシンメトリー）に形成しても良い。

（連結ばね部の第１変形例）
図６は連結ばね部３０Ａの第１変形例を示す。第１変形例の連結ばね部３０Ａは、前記実施形態のものと同様に、インナーばね片部３３とアウターばね片部３４を有する。インナーばね片部３３の前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂの実質長は、同じであるが、アウターばね片部３４の前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂの実質長が異なる。つまり、前方側の部分３２Ａの高さ寸法ｃが大きく、後方側の部分３２Ｂの高さ寸法ｄが小さく設定されている。これによって、前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂが非対称形状に形成されている。

この第１変形例の連結ばね部３０Ａを適用しても、前記実施形態と同様に、連結ばね部３０Ａによって２つの磁性ブロックの各振幅調整を行うことができる。

（連結ばね部の第２変形例）
図７は連結ばね部３０Ｂの第２変形例を示す。第２変形例の連結ばね部３０Ｂは、前記実施形態のものと同様に、インナーばね片部３３とアウターばね片部３４を有する。インナーばね片部３３及びアウターばね片部３４は、共に前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂの実質長が異なる。前方側の部分３２Ａの前後寸法ｅが小さく、後方側の部分３２Ｂの前後寸法ｆが大きく設定されている。これによって、前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂが非対称形状に形成されている。

この第２変形例の連結ばね部３０Ｂを適用しても、前記実施形態と同様に、連結ばね部３０Ｂによって２つの磁性ブロックの各振幅調整を行うことができる。

（連結ばね部の第３変形例）
図８は連結ばね部３０Ｃの第３変形例を示す。第３変形例の連結ばね部３０Ｃは、前記実施形態のものと異なり、単一のばね片部３２を有する。そして、単一のばね片部３２は、その前方側の部分３２Ａの前後寸法ｅが小さく、後方側の部分３２Ｂの前後寸法ｆが大きく設定されている。これによって、前方側の部分３２Ａと後方側の部分３２Ｂが非対称形状に形成されている。

この第３変形例の連結ばね部３０Ｃを適用しても、前記実施形態と同様に、連結ばね部３０Ｃによって２つの磁性ブロックの各振幅調整を行うことができる。

（変形例等）
前記実施形態及び各変形例では、連結ばね部３０，３０Ａ〜３０Ｃを非対称形状とするのに、厚み寸法、実質長寸法（高さ方向、前後方向）をそれぞれ可変したが、厚み寸法と実質長寸法を共に可変した非対称形状としても良い。実質長寸法にあっては、高さ方向と前後方向の寸法を共に可変した非対称形状としても良い。

前記実施形態では、磁性ブロック１０が２つの場合を説明したが、本発明は磁性ブロックが３つ以上であっても略同様に適用可能である。

前記実施形態では、電磁石４を有する電磁コアブロック側が固定側であり、永久磁石１２を有する磁性ブロック側が可動側である。本発明は、上記と反対に、電磁石４を有する電磁コアブロック側が可動側で、永久磁石１２を有する磁性ブロック側が固定側として構成しても、又、電磁石４を有する電磁コアブロック側が一方の可動側で、一方の永久磁石１２を有する磁性ブロック側が他方の可動側として構成しても適用可能である。

前記各実施形態では、連結板２０Ａ，２０Ｂ、連結ばね部３０が磁性ブロック１０Ａ，１０Ｂの保持部１１と一体成形された例を説明したが、連結板２０Ａ，２０Ｂ、連結ばね部３０を磁性ブロック１０Ａ，１０Ｂの保持部１１と別体に形成し、保持部１１に対してねじ等により固定しても良い。

前記各実施形態では、電磁石４は、基台３上に固定されている例を示したが、電磁石４は基台３に対してばね部材を介して固定しても良い。

上記した振動型リニアアクチュエータ１は、電気かみそりの駆動源として好適であるが、それ以外の用途にも適用可能であることはもちろんである。振動型リニアアクチュエータ１を電気かみそりの駆動源として用いる場合、駆動子１４を介して内刃を往復動させても良く、複数の磁性ブロック１０Ａ，１０Ｂの一つで外刃を往復動させても良い。

１ 振動型リニアアクチュエータ
２ 電磁コアブロック
４ 電磁石
１０ 磁性ブロック
１２ 永久磁石
２０ 連結板（弾性支持部）
３０ 連結ばね部
３２ ばね片部
３２Ａ 前方側の部分（一方側の部分）
３２Ｂ 後方側の部分（他方側の部分）

Claims (6)

1. 通電により異なる磁極を交互に形成する電磁石を有する電磁コアブロックと、前記電磁コアブロックに対向して配置され、前記電磁コアブロックが形成した磁極に対して吸引、反発する永久磁石を有し、前記電磁コアブロックに対して相対的に往復動する複数の磁性ブロックと、前記各磁性ブロックをそれぞれ往復動自在に支持する複数の弾性支持部と、複数の前記磁性ブロック同士を連結する連結ばね部とを備えた振動型リニアアクチュエータであって、
   前記連結ばね部は、複数の前記磁性ブロック間を中心として一方側と他方側が非対称形状であることを特徴とする振動型リニアアクチュエータ。
2. 前記連結ばね部は、前記各磁性ブロックの往復動方向のそれぞれの端部に連結された連結基部と、これらの連結基部の間に設けられたばね片部とからなり、前記ばね片部が非対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の振動型リニアアクチュエータ。
3. 前記連結ばね部の一方側と他方側は、往復動方向の直交方向の厚み寸法が異なることによって非対称形状とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動型リニアアクチュエータ。
4. 前記連結ばね部の一方側と他方側は、長さが異なることによって非対称形状とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の振動型リニアアクチュエータ。
5. 前記連結ばね部の一方側と他方側の長さは、高さ方向の寸法が異なることを特徴とする請求項４に記載の振動型リニアアクチュエータ。
6. 前記連結ばね部の一方側と他方側の長さは、前後方向の寸法が異なることを特徴とする請求項４に記載の振動型リニアアクチュエータ。

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