TW201707901A - 致動器以及電動理美容器具 - Google Patents

Abstract

一種致動器，可利用簡單的構成，不產生磁性飽和地穩定地實現高輸出。所述致動器包括：可動體，包括轉動軸及在以所述轉動軸為中心圍繞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；及固定體，包括供轉動軸***的軸承、與磁石部的周面相對向地遍及周方向以圍繞軸承的方式而配置且與N磁極面以及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。可動體是以極齒面的周方向上的中心與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，能夠以轉動軸為中心在周方向上往返轉動地保持於固定體。軸承為磁性體。

Description

致動器以及電動理美容器具

本發明是有關於一種共振旋轉驅動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，裝入有將內置的馬達的旋轉運動轉換成往返運動的運動轉換裝置。藉由使所述運動轉換裝置配合電動剃刀的內刀刃、電動理髮剪的可動刀刃、電動牙刷的牙刷等進行往返運動，來進行所需的理美容處理。此種運動轉換裝置中，自旋轉運動向往返運動的運動轉換的效率低。

自運動轉換的效率方面而言，近年來，已知有利用電磁驅動的線性致動器的理美容器具（例如，專利文獻1、專利文獻2）。在通常的線性致動器中，包含具備線圈的定子及磁性體的動子，利用電磁力使動子相對於定子進行往返驅動而進行所需的理美容處理。

特別是在專利文獻2中，揭示有一種用於電動剃刀中，包含用以使動子相對於定子進行往返移動的往返運動式的電動機的線性共振驅動的致動器。所述電動機對應於各刃頭的可動刀刃，具有利用一個定子進行驅動的多個動子，使動子的固有振動頻率大致相等。又，亦知有應用語音線圈馬達（voice coil motor，VCM）構造的所謂旋轉共振型的致動器（例如參照專利文獻3）。

[現有技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利第4123232號公報 專利文獻2：日本專利第3427468號公報 專利文獻3：日本專利特開2010-104718號公報

[發明所欲解決的問題]

且說，作為用於電動理美容器具中的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，在使用直流（direct current，DC）馬達的構成中，由於藉由驅動時的負載而使馬達的轉數下降，因此轉速下降而產生轉速的變動，所述轉速的變動有可能令使用者有不舒服的感覺。又，在專利文獻2所揭示的利用線性共振驅動型致動器的情況下，可動體的速度因共振驅動，故而藉由以驅動頻率的驅動來設定，因此以固定速度進行驅動，使用感覺良好。但是，如專利文獻2所示，構成零件多，存在大型化的可能，從而需要用以配置致動器的寬廣空間。此外，由於構成零件多，故而因驅動力產生的大小而引起的磁極的對向面有可能變窄，由此，難以形成為轉換效率高的設計。

又，在旋轉共振型致動器中，由於是VCM構造，故而磁電阻增大而難以形成為轉換效率高的設計，且磁石的體積增大而使得成本升高。又，由於形成為使用單極磁化的磁石的構造，故而無法遍及線圈的全周而配置因驅動力產生的大小而引起的線圈的扭矩產生部。由此，存在向往返運動的轉換效率變差的問題。又，在致動器的磁電路中，需要使輸出不會因扭矩常數的下降而下降，所述扭矩常數的下降是藉由磁通的集中而產生磁性飽和的現象所導致的磁電阻（磁阻（reluctance））的增大所引起的。

在此種電動理美容器具中使用的致動器中，理想的是可利用簡單的構成，設定高的向往返運動的轉換效率且高輸出的致動器。

本發明的目的在於提供一種可利用簡單的構成，不產生磁性飽和地穩定地實現高輸出的致動器以及電動理美容器具。

[解決問題的手段]

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，包括轉動軸、以及在以所述轉動軸為中心圍繞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；以及固定體，包括供所述轉動軸***的軸承、與所述磁石部的周面相對向地遍及周方向以圍繞所述軸承的方式而配置，且與所述N磁極面及所述S磁極面數量相同的極齒面、以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；且所述可動體是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，能夠以所述轉動軸為中心在周方向上往返轉動地保持於所述固定體，所述軸承為磁性體。

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。

[發明的效果]

根據本發明，可利用簡單的構成，不產生磁性飽和地實現穩定的高輸出。

以下，參照圖式，對本發明的實施形態進行詳細說明。

圖1是表示本發明的一實施形態的致動器的立體圖，圖2是表示本發明的一實施形態的致動器的底面的立體圖，圖3是本發明的一實施形態的致動器的仰視圖。又，圖4是本發明的一實施形態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。再者，圖11～圖16中表示本發明的一實施形態的致動器的六面圖。具體而言，圖11是本發明的一實施形態的致動器的前視圖，圖12是本發明的一實施形態的致動器的後視圖，圖13是本發明的一實施形態的致動器的平面圖，圖14是本發明的一實施形態的致動器的仰視圖，圖15是本發明的一實施形態的致動器的右視圖，圖16是本發明的一實施形態的致動器的左視圖。

圖1、圖2以及圖11～圖16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藉由自交流電輸入部112輸入的對線圈部114的電力供給，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3～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。

固定體110具有包含磁性體的底板111，在底板111上設置有向上表面側（可動體110側）突出的中空的筒狀部1111。將軸承113壓入至筒狀部1111。筒狀部1111藉由對底板111的旋壓加工，而自底板111的下表面側向上表面側垂直地突出而成形。筒狀部1111包括筒部本體1111a、以及外徑大於筒部本體1111a的台座部1111b。

在筒部本體1111a中，自上表面側，外插有由上磁軛115、下磁軛116圍繞的線圈部114。又，在台座部1111b的上表面，卡止有由上磁軛115、下磁軛116圍繞的線圈部114。

與藉由筒部本體1111a及台座部1111b而在外徑上形成有階差的形狀相對應地，亦形成有軸承113。即，軸承113的朝向筒狀部1111的壓入方向側的外徑（前端側的外徑）小於基端側的外徑，在壓入時基端側在台座部1111b的背面側卡合。筒狀部1111具有磁芯（夾著線圈部114的上磁軛115、下磁軛116）的上下尺寸（軸方向上的長度），上端面構成固定體（定子（stator））110的上表面。

自底板111的下表面側將軸承113壓入至筒狀部1111。軸承113內嵌於筒狀部1111，且以自底板111的底面部分垂直地立設的狀態而固定。如上所述，軸承113可藉由壓入至底板111，而高精度地且以穩定的狀態固定於底板111。

在軸承113中，***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。軸承113為磁性體，較佳為具有磁性的燒結含油軸承。軸承113較佳為由鐵系的燒結材料等所形成，此外具有高飽和磁通密度的材料。作為燒結含油軸承，例如可舉出保來得（Porite）PI001（註冊商標）等。在本實施形態中，軸承113是將上下方向（軸方向）上的長度設為與筒狀部1111的長度大致相同。又，當利用燒結材料構成軸承113時至少將壁厚設為大於或等於1 mm。

在所述軸承113的外周，夾著底板111的筒狀部1111配置有由上磁軛115、下磁軛116圍繞的線圈部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連接於交流電電源供給部。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（磁芯）115、下磁軛（磁芯）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。又，上磁軛115、下磁軛116的各自的極齒115b、極齒116b是以圍繞線圈部114的外周面的方式沿周方向配置在互不相同的位置，且以描繪圓周的方式而設置。

又，在上磁軛115、下磁軛116的圓環狀的本體板部115a、本體板部116a的中央以圍繞開口部的方式形成有筒狀的磁芯內周部115c、磁芯內周部116c。

磁芯內周部115c、磁芯內周部116c分別藉由旋壓加工而形成板狀的本體板部115a、本體板部116a的中央。

在上磁軛115中，磁芯內周部115c是朝向與極齒115b相同的方向突出而形成。在下磁軛116中，磁芯內周部116c是朝向與極齒116b相同的方向突出而形成。

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。此外，磁芯內周部115c自上側***至線圈部114的中央開口部（具體而言為繞線管114a的開口）。

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。此外，磁芯內周部116c是自下側***至線圈部114的中央開口部（具體而言為繞線管114a的開口）。

利用上磁軛115、下磁軛116夾著線圈部114而構成的磁芯外嵌於筒狀部1111的筒部本體1111a，並卡止於台座部1111b，因此與底板111隔開相當於台座部1111b的高度的程度而相對向地安裝。

此時，上磁軛115、下磁軛116的磁芯內周部115c、磁芯內周部116c在線圈部114的內部相抵接或以抵接的方式而配置。在圖6及圖7中，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c的前端部在線圈部114內相抵接。由此在繞線管114b與旋轉軸122之間，除了軸承113、筒狀部1111（筒部本體1111a）以外介在有磁芯內周部115c、磁芯內周部116c。磁芯內周部115c、磁芯內周部116c與筒狀部1111一併形成在外周側圍繞筒狀部1111的磁路。

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（下述）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在自交流電輸入部112供給與可動體120的共振頻率大致相等的頻率的交流電時，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，形成為沿外周面交替地並列配置有不同的磁極面的狀態。

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，隔開規定間隔而配置有可動體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。只要有複數極，並不限定於此。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是形成為圓筒形狀，且使多極（此處為16極）沿周方向交替地磁化。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（neodymium sintered magnet）、鐵氧體黏結磁石、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，呈輻射狀）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，呈輻射狀）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，故而可在裝配好旋轉軸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插通轉子蓋部124而固定在轉子蓋部124的軸心上。旋轉軸122較佳為非磁性體。其原因在於，當旋轉軸122為磁性體時，在磁電路的構成上，會因磁吸引力而吸引至軸承113，使衰減增大。在本實施形態中，旋轉軸122為沃斯田鐵（austenite）系的不鏽鋼（SUS），是非磁性，耐蝕性優異，不易生鏽。

所述旋轉軸122插通形成於固定體110（底板111）上的筒狀部1111的軸孔。旋轉軸122的另一端部在底板111的背面側，在彈簧材料150中，經由基底固定零件（接合部）164固定在底板111上。

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***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16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（下述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中的至少一者上，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，進行振動時所產生的應力不會在彈簧材料150（具體而言為與底板111接合的另一端部154）中局部集中。

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，從而相對於可動體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K_sp 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f_r [Hz]進行振動。

[數式1]

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f_r 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f_r 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。

[數式2]

[數式3]

即，致動器100中的慣性力矩J[Kgm² ]、旋轉角度θ（t）[rad]、扭矩常數K_t [Nm/A]、電流i（t）[A]、彈簧常數K_sp [Nm/rad]、衰減係數D[Nm/（rad/s）]、負載扭矩T_Load [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K_e [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f_r 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）。與這些極齒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使得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***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圍繞的線圈部114外嵌至筒狀部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。

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。

在本實施形態中，可動體120包括：磁石123，呈圓筒形狀且經多極（此處為16極）磁化；轉子蓋部124，為磁性體，對磁石123進行固定；以及旋轉軸122，壓入固定於轉子蓋部124的中央部。

又，固定體110包括對可動體120的旋轉軸122進行支軸的軸承113、對軸承113進行固定的底板111及用於產生驅動源而固定於軸承113的線圈部114（圓環狀的繞線管114a及線圈114b），以及自上下方夾持線圈部114而配置的串齒形狀的兩個上磁軛115、下磁軛116及將線圈部114的繞組連接至外部端子的交流電輸入部112。

固定體110的上磁軛115、下磁軛116包含極數與可動體120的磁石123的磁極數相等的極齒115b、極齒116b。藉由輸入至線圈部114的交流電波而受到磁化，從而有效率地產生磁吸引力×排斥力。

磁石123與在固定體110上以極***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。

由此，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100。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。

藉由所述構成，在致動器100中，來自呈輻射狀配置有多個的具有相同磁極的極齒115b、極齒116b的磁通全部成為穿過上磁軛115、下磁軛116而集中流向中央側的磁電路。若如上所述磁通集中，則會產生磁性飽和，引起磁電阻（磁阻）的增大，故而有可能導致扭矩常數下降，特性下降，即，輸出自身下降。

但是，在本實施形態的致動器100中，軸承113為磁性體，故而可增大在線圈部114的內側且在旋轉軸122的周圍的剖面積（磁通流動的磁路剖面積）。

由此，可使自外周側的極齒115b、極齒116b向內側集中於中央部分的磁通所產生的磁性飽和得到緩和。由此，扭矩常數K_t 增大，從而可提高能量轉換效率，增加致動器100的輸出。

又，在線圈部114中，上磁軛115、下磁軛116在以沿軸方向夾持線圈部114的方式而配置的圓環狀的本體板部115a、本體板部116a的中央部，具有藉由旋壓加工而形成的磁芯內周部115c、磁芯內周部116c。

磁芯內周部115c、磁芯內周部116c配置在線圈部114的內側（即內周側且線圈部114的中央的開口部內），且外嵌於筒狀部1111。又，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c彼此在線圈部114的內側使彼此的前端部相抵接，由磁芯內周部115c、磁芯內周部116c形成一個包含磁性體的筒狀體。

藉由這些磁芯內周部115c、磁芯內周部116c，在線圈部114的內側，且除了筒狀部1111、軸承113的剖面積（磁路剖面積）以外，亦可進一步增大在旋轉軸122周圍的剖面積（成為磁通流動的磁路的磁路剖面積）。此外，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c是上磁軛115、下磁軛116的一部分，因此可增加上磁軛115、下磁軛116中的極齒的位置精度以及固定時的強度。

又，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c及軸承113與固定體110的上下尺寸大致相等。又，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c與筒狀部1111為同軸，故而製造上容易確保其精度。

又，旋轉軸122為非磁性體，故而可消除與軸承113之間的接觸面上的磁吸引力。由此，不會在旋轉軸122與軸承113之間產生多餘的摩擦力，可使衰減下降，而實現輸出的提高。即，與旋轉軸122為磁性體的情況不同，旋轉軸122不會因磁吸引力而吸附於軸承113，導致衰減增大。

再者，在本實施形態中，旋轉軸122為沃斯田鐵系不鏽鋼（SUS 402），故而即使在前端部122a向外部突出，而與外部空氣、水等接觸的情況下，耐蝕性亦優異，因此不易生鏽。

圖9A及圖9B、圖10是用以說明本實施形態的磁通流動的圖，圖9A表示本實施形態的磁通流動，對應於圖6。又，圖9B表示在本實施形態的構成中，不考慮磁性飽和的參考構造，具體而言，表示軸承113A並非磁性體，此外，不將磁芯內周部115c、磁芯內周部116c設為磁性路徑的構造。圖10是圖3的A-A線剖視立體圖，為了方便，省略了包含磁石123、轉子蓋部124的轉子部分的圖示。

即，在本實施形態中，如圖9A所示，在作為非磁性體的轉動軸部122與線圈114b之間，配置有全部具有磁性的軸承113、底板111的筒狀部1111、磁芯內周部115c、磁芯內周部116c，使得成為磁路的剖面積增加。若比較圖9A及圖9B，則在圖9A中，集中的磁通分別穿過軸承113、筒狀部1111、磁芯內周部115c、磁芯內周部116c而被分散。具體而言，磁通流動為極齒115b→磁芯內周部115c（116c）＋筒狀部1111（詳細而言為台座部1111b）＋軸承113→極齒116b。與此相對，如圖9B所示，在軸承113A為非磁性體的情況下，磁通不流入至軸承113A，作為磁性路徑而發揮作用的剖面積減少，從而引起磁性飽和，在圖9B所示的致動器中磁電阻增大，磁通量減少。又，在圖9B中，磁芯內周部115c、磁芯內周部116c彼此不接觸，故而與之相應地，磁通量減少。

如上所述，在本實施形態中，在旋轉軸122的周圍，作為磁性路徑而發揮作用的磁性體的剖面積大（特別是相當於軸承113的厚度程度的大），故而如圖10所示，自以圍繞位於磁芯的外側的磁芯的方式遍及全周而設置的磁齒116b流向內側的磁通被分散。

如上所述，藉由增加致動器的中央部分，即，增加磁電路中的中心部分的磁路剖面積，可使集中的磁性飽和更有效地緩和，從而使能量轉換效率進一步得到改善（最大振幅提高3.5%）。

又，根據本實施形態，藉由壓入而將軸承113固定於底板111，故而軸承113在底板111上的位置精度提高，相對於可動體120的轉動軸122亦可進行準確的定位。

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分加以分散，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。

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，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2015-154528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、電動牙刷等。

100‧‧‧致動器
110‧‧‧固定體
111‧‧‧底板
112‧‧‧交流電輸入部
113、113A‧‧‧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
115c、116c‧‧‧磁芯內周部
116‧‧‧下磁軛
120‧‧‧可動體
122‧‧‧旋轉軸
123‧‧‧磁石
124‧‧‧轉子蓋部
1111‧‧‧筒狀部
150‧‧‧彈簧材料
152‧‧‧一端部
154‧‧‧另一端部
160‧‧‧接合部

圖1是表示本發明的一實施形態的致動器的立體圖。 圖2是表示本發明的一實施形態的致動器的底面的立體圖。 圖3是本發明的一實施形態的致動器的仰視圖。 圖4是本發明的一實施形態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是表示在本發明的一實施形態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9A及圖9B是用以說明本發明的實施形態的磁通流動的圖。 圖10是用以說明本發明的實施形態的磁通流動的圖。 圖11是本發明的一實施形態的致動器的前視圖。 圖12是本發明的一實施形態的致動器的後視圖。 圖13是本發明的一實施形態的致動器的平面圖。 圖14是本發明的一實施形態的致動器的仰視圖。 圖15是本發明的一實施形態的致動器的右視圖。 圖16是本發明的一實施形態的致動器的左視圖。

100‧‧‧致動器

110‧‧‧固定體

111‧‧‧底板

113、113A‧‧‧軸承

115c、116c‧‧‧磁芯內周部

116b‧‧‧極齒

120‧‧‧可動體

122‧‧‧旋轉軸

124‧‧‧轉子蓋部

124a‧‧‧固定部本體

124b、1111‧‧‧筒狀部

Claims (6)

1. 一種致動器，包括： 可動體，包括轉動軸、以及在以所述轉動軸為中心圍繞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；以及 固定體，包括供所述轉動軸***的軸承、以與所述磁石部的周面相對向地遍及周方向以圍繞所述軸承的方式而配置，且與所述N磁極面及所述S磁極面數量相同的極齒面、以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；且 所述可動體是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，能夠以所述轉動軸為中心在周方向上往返轉動地保持於所述固定體， 所述軸承為磁性體。
2. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中 所述軸承是具有磁性的燒結含油軸承。
3. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中 所述固定體包括磁性體的底板， 在所述底板上，形成有向所述可動體側突出，且自所突出之側外插所述線圈的中空的筒狀部， 所述軸承是壓入固定在所述筒狀部內。
4. 如申請專利範圍第3項所述的致動器，其中 所述極齒面設置在圍繞所述線圈的包含磁性體的磁芯， 所述磁芯包括筒狀的磁芯內周部，所述筒狀的磁芯內周部是藉由旋壓加工而形成在以在軸方向上夾持所述線圈的方式而配置的圓盤部的中央部，且配置在所述線圈的內周，外嵌於所述筒狀部。
5. 如申請專利範圍第1項所述的致動器，其中 所述轉動軸為非磁性體。
6. 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。