專利名稱：轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以及使用該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以及一種使用該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
背景技術(shù)：
如日本特開(kāi)平No.9-173360所示，公知有一種電動(dòng)牙刷，其可以通過(guò)使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)而選擇性地沿軸的軸向進(jìn)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)以及圍繞該軸線進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng))。在這種電動(dòng)牙刷中，通過(guò)切換馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向，可以選擇性地沿軸的軸向進(jìn)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)以及圍繞牙刷本體的軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其中，牙刷本體通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)連接到所述軸上。
在這種使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的電動(dòng)牙刷中，用于在沿軸的軸向的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)以及繞該軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)之間進(jìn)行切換的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。因此，這種電動(dòng)牙刷尺寸較大，且裝配困難，造成成本的增加。
另一方面，例如日本特開(kāi)平No.2002-176758示出了一種電動(dòng)牙刷，其通過(guò)使用往復(fù)式線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器而沿軸的軸向往復(fù)地且線性地驅(qū)動(dòng)連接到該軸上的牙刷本體。這種往復(fù)式線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器僅能執(zhí)行軸的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)，而不能執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。不過(guò)，其作為使用永磁體和線圈的傳統(tǒng)致動(dòng)器的參考進(jìn)行說(shuō)明。
參考圖16對(duì)該傳統(tǒng)致動(dòng)器進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)于這種傳統(tǒng)的往復(fù)式線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器150而言，在軸152的外周上固定有由磁性材料制成的柱塞151。軸152借助軸承162進(jìn)行樞轉(zhuǎn)，該軸承162能夠沿平行于其中心軸線的方向(軸向)往復(fù)地且線性地移動(dòng)。環(huán)形線圈154設(shè)置在保護(hù)罩153的內(nèi)周表面上，并且相對(duì)于柱塞151的外周具有預(yù)定的間隙。另外，相對(duì)于線圈154對(duì)稱磁化的環(huán)形永磁體155和156設(shè)置在保護(hù)罩153的內(nèi)周表面上以及線圈154沿上述軸向的兩側(cè)上。在永磁體155和156以及線圈154之間分別設(shè)置有環(huán)形的第一磁軛157和158，而環(huán)形第二磁軛159和160相對(duì)于線圈154被設(shè)置在與永磁體155和156相對(duì)的位置處。在柱塞151和保護(hù)罩153之間設(shè)置有彈簧構(gòu)件161，其用于沿線性驅(qū)動(dòng)的往復(fù)方向中的一個(gè)方向向柱塞151施加附加力(accompanying force)。然后，通過(guò)向線圈154供應(yīng)交變電流，柱塞151可以沿軸向被往復(fù)地且線性地驅(qū)動(dòng)。
不過(guò)，在上述使用傳統(tǒng)的永磁體以及線圈的往復(fù)式線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器150中，永磁體155和156被設(shè)置成相對(duì)于柱塞的外周具有間隙，使得環(huán)形永磁體155和156的內(nèi)徑和外徑變得較大，永磁體155和156的體積也變得較大。隨之而來(lái)的是，永磁體155和156的材料成本變得昂貴。另外，由于通過(guò)多個(gè)弧形永磁體的組合使得永磁體155和156形成為環(huán)形，因此環(huán)形永磁體155和156的制造過(guò)程變得復(fù)雜，且其制造成本變得昂貴。這樣，使用傳統(tǒng)的永磁體和線圈的致動(dòng)器以及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的成本變得昂貴。再者，由于永磁體155和156變得較大，所以難以實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器150以及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的小型化和減重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決上述傳統(tǒng)致動(dòng)器中的問(wèn)題，其目的在于提供一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其能夠使成本低廉、小型化、重量減輕并且能改進(jìn)裝配操作性，并且還提供一種是使用該成本低廉、小型化且重量減輕的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一方案的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器包括移動(dòng)對(duì)象，其具有樞轉(zhuǎn)軸，以能夠繞該軸的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；磁軛，其固定于所述軸上；和至少一個(gè)平板狀的永磁體，其繞所述軸的軸線緊鄰所述磁軛連接并且沿其厚度方向被磁化；以及管狀定子，其具有線圈，所述線圈繞所述軸的軸線纏繞，以圍住所述移動(dòng)對(duì)象；和固定磁軛，其由磁性材料制成，并被設(shè)置成在垂直于所述軸的軸線的方向上以預(yù)定間隙面向所述磁軛和永磁體的最外周部分；并且通過(guò)向所述線圈供應(yīng)交變電流，而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式繞所述軸的軸線在預(yù)定的角度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
另外，根據(jù)本發(fā)明一方案的電動(dòng)牙刷包括牙刷本體，在該牙刷本體的前端處植有刷毛；轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，用于沿預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述牙刷本體；電源，用于向所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器供應(yīng)電力；以及驅(qū)動(dòng)電路，用于向所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流。所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器包括移動(dòng)對(duì)象，其具有樞轉(zhuǎn)軸，其能繞該軸的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；磁軛，其固定在所述軸上；和至少一個(gè)平板狀的永磁體，其繞所述軸的軸線緊鄰所述磁軛連接并且沿其厚度方向被磁化；以及管狀定子，其具有線圈，該線圈繞所述軸的軸線纏繞，以圍住所述移動(dòng)對(duì)象；和固定磁軛，其由磁性材料制成，并被設(shè)置成在垂直于所述軸的軸線的方向上以預(yù)定間隙面向所述磁軛和永磁體的最外周部分；并且通過(guò)向所述線圈供應(yīng)交變電流，而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式繞所述軸的軸線在預(yù)定角度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
這樣，由于平板狀永磁體連接到移動(dòng)對(duì)象的軸上，所以與例如傳統(tǒng)致動(dòng)器中將永磁體設(shè)置在定子側(cè)上的情形相比，該永磁體的體積變得較小，并且可以降低永磁體的材料成本。另外，由于永磁體沿厚度方向磁化，所以永磁體的制造過(guò)程變得較簡(jiǎn)單，從而可以降低永磁體的制造成本。再者，永磁體外表面的極性與磁軛外表面的極性彼此相反，這樣永磁體的磁通可以很容易地通過(guò)磁軛，從而可以有效利用永磁體的磁通。另外，其改進(jìn)了轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的裝配操作性，并且與使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)致動(dòng)器相比，該致動(dòng)器可以小型化和輕質(zhì)化。因此，可以提供成本低廉、小型化且輕質(zhì)化的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以及使用這種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2是圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的分解立體圖；圖3是示出用于對(duì)設(shè)置在圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器后端部分處的軸的轉(zhuǎn)角進(jìn)行限制的結(jié)構(gòu)視圖；圖4是示出磁軛和彈簧容置構(gòu)件裝配在構(gòu)成上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的移動(dòng)構(gòu)件的軸上的情形的立體圖；圖5A是示出移動(dòng)對(duì)象和上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的定子的相對(duì)部分的結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖視圖；圖5B是示出移動(dòng)對(duì)象和定子的上述相對(duì)部分的結(jié)構(gòu)的后視圖；圖5C是示出移動(dòng)對(duì)象和定子的上述相對(duì)部分的結(jié)構(gòu)的主視圖；圖6是示出組成上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器定子的線圈架和固定磁軛的結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖7A是示出上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的保護(hù)罩和移動(dòng)對(duì)象的結(jié)構(gòu)的分解立體圖；圖7B是示出上述保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)的主視剖視圖；圖8A至8C是分別示出上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的彈簧構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的主視圖、側(cè)視圖和后視圖；圖9A和9B是分別示出上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的彈簧容置構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖和主視圖；圖10是示出彈簧構(gòu)件的端部與上述彈簧容置構(gòu)件接合的狀態(tài)的側(cè)視圖；圖11A至11D是分別示出上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的減震心軸的主視圖、側(cè)視剖視圖、后視圖以及立體圖；圖12A和12B是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的修改實(shí)例的側(cè)視剖視圖以及后視剖視圖；圖13A和13B是分別示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的另一修改實(shí)例的側(cè)視剖視圖以及后視剖視圖；圖14是一坐標(biāo)圖，其示出了當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器內(nèi)的電壓恒定時(shí)交變電流的頻率和移動(dòng)對(duì)象的振幅之間的關(guān)系，以及此時(shí)頻率和電流之間的關(guān)系；圖15是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖16是示出傳統(tǒng)的振蕩式線性致動(dòng)器(參考實(shí)例)的結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖對(duì)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器以及使用該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷進(jìn)行說(shuō)明。
首先，說(shuō)明根據(jù)該實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其是適用于電動(dòng)牙刷的致動(dòng)器。圖1是示出根據(jù)該實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的結(jié)構(gòu)的側(cè)視剖視圖。圖2是該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的分解立體圖。圖3是示出用于對(duì)設(shè)置在圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器后端部分處的軸的轉(zhuǎn)角進(jìn)行限制的結(jié)構(gòu)視圖。
如圖1和圖2所示，保護(hù)罩12大致呈圓筒形，其前、后開(kāi)口處分別安裝并固定有密封構(gòu)件41和42。另外，在密封構(gòu)件41和42上分別設(shè)置有軸承24a和24b，用于使軸3在箭頭R所示的預(yù)定范圍內(nèi)繞其軸線可往復(fù)地且可轉(zhuǎn)動(dòng)地樞轉(zhuǎn)。
移動(dòng)對(duì)象6由軸3、被壓配合(press-fitted)并固定到軸3上的磁軛5、固定到磁軛5上的平板狀的永磁體4等構(gòu)成。在該實(shí)施例中，軸3由非磁性材料制成。通過(guò)采用非磁性材料來(lái)制造軸3，使得通過(guò)軸3無(wú)磁通泄漏，從而可以減小能量損失。另外，非磁性材料通常很昂貴。而且，廉價(jià)的非磁性材料的強(qiáng)度較低。因此，當(dāng)允許通過(guò)軸3有些許磁通泄漏時(shí)，軸3可由磁性材料制成以增加強(qiáng)度。
定子10由線圈架8、通過(guò)繞線圈架8纏線的導(dǎo)線構(gòu)成的線圈7、沿軸3的軸向設(shè)置于線圈架8兩側(cè)的固定磁軛9等構(gòu)成。定子10大致呈管狀，并且固定在保護(hù)罩12的內(nèi)周面上。當(dāng)軸3借助軸承24a和24b樞轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)對(duì)象6以這樣的方式被保持移動(dòng)對(duì)象6的、沿垂直于軸3的軸線的方向的最外周部分相對(duì)于定子10的最內(nèi)周部分保持預(yù)定間隙。這樣，通過(guò)將移動(dòng)對(duì)象6可轉(zhuǎn)動(dòng)地插入定子10的內(nèi)部來(lái)構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的磁路。
沿軸3的軸向在磁軛5的兩側(cè)分別連接由非磁性材料制成的環(huán)形彈簧容置構(gòu)件26。另外，相同的彈簧容置構(gòu)件26分別連接到位于前側(cè)的軸承24a的后面以及位于后側(cè)的軸承24b的前面。另外，大致呈圓柱形的減震心軸17與軸3以相對(duì)較大的公差在移動(dòng)對(duì)象6和后側(cè)的軸承24b之間接合。然后，在彈簧容置構(gòu)件26和減震心軸17之間分別設(shè)置螺旋彈簧13a和13b，并且在移動(dòng)對(duì)象6的彈簧容置構(gòu)件26和前側(cè)的軸承24a的彈簧容置構(gòu)件之間設(shè)置有螺旋彈簧13c。
圖8A至8C示出了彈簧構(gòu)件13a、13b和13c的結(jié)構(gòu)。另外，圖9A和9B示出了彈簧容置構(gòu)件26的結(jié)構(gòu)。此外，圖10中示出了各彈簧構(gòu)件13a、13b和13c與彈簧容置構(gòu)件26的連接結(jié)構(gòu)。如圖8A至8C所示，各彈簧構(gòu)件13a、13b和13c具有基本相同的形狀，并且均由具有兩個(gè)臂131和132的扭轉(zhuǎn)螺旋彈簧13構(gòu)成。如圖9A和9B所示，在各彈簧容置構(gòu)件26上形成有鉤接部分28，以?shī)A住各彈簧構(gòu)件13a、13b和13c的臂131或132，從而限制彈簧構(gòu)件13a、13b和13c的轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外，圖11A至圖11D示出了減震心軸17的結(jié)構(gòu)。如圖11A至11D所示，在減震心軸17上形成有鉤接部分29和30，用于通過(guò)鉤接彈簧構(gòu)件13a和13b的臂131或132來(lái)防止旋轉(zhuǎn)。這樣，由于三個(gè)彈簧構(gòu)件13a、13b和13c各自的臂131和132通過(guò)彈簧容置構(gòu)件26和減震心軸17的鉤接部分28、29和30進(jìn)行固定，以用于阻止旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)對(duì)象6以繞軸3的軸線如箭頭R所示進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)而被保持，與移動(dòng)對(duì)象6繞軸3的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，在各彈簧構(gòu)件13a、13b和13c中積蓄(charge)有彈性力。這樣，限制了移動(dòng)對(duì)象6可以繞軸3的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的角度范圍，從而決定了軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。
這樣，在上述僅通過(guò)彈簧構(gòu)件13a、13b和13c來(lái)限制移動(dòng)對(duì)象6旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)來(lái)自外部的轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)對(duì)象6的力超出繞軸3的軸線的允許范圍時(shí)，移動(dòng)對(duì)象6可能會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)超出允許范圍，從而可能影響致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)特性。因此，圖3所示的軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)限制結(jié)構(gòu)被設(shè)置為當(dāng)從外部繞所述軸的軸線向移動(dòng)對(duì)象6施加超出允許范圍的旋轉(zhuǎn)力時(shí)機(jī)械地停止移動(dòng)對(duì)象6的旋轉(zhuǎn)。
軸3的后端部分3a形成為具有大致呈D形的截面。另一方面，在后側(cè)的密封構(gòu)件42上形成有一個(gè)大致呈扇形的安裝孔14，軸3的后端部分3a安裝到該安裝孔內(nèi)從而限制軸3繞軸線的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)將軸3的后端部分3a安裝到安裝孔14內(nèi)，繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)角被限制在一固定范圍內(nèi)。雖然在安裝孔14上的斜面(tapered face)31形成為角形截面(angle section)，但當(dāng)移動(dòng)對(duì)象6處于振幅的中間位置(neutral position)時(shí)，軸3后端部分3a的大致呈D形截面的平面部分不接觸角形截面的斜面31，從而移動(dòng)對(duì)象6可以繞軸3的軸線往復(fù)地旋轉(zhuǎn)。當(dāng)移動(dòng)對(duì)象6沿箭頭R1所示的力向繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)超過(guò)允許范圍時(shí)，軸3的后端部分3a的大致呈D形截面的平面部分接觸角形截面的斜面31，從而進(jìn)一步限制該旋轉(zhuǎn)。沿由R2所示的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的情形與之相同。這樣，機(jī)械地限制了移動(dòng)對(duì)象6超過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而確保轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2對(duì)抗外加負(fù)載或沖擊負(fù)載等時(shí)的可靠性。
另外，當(dāng)磁軛5被壓配合并固定到軸3上時(shí)，軸3的后端部分3a還被用作參考平面。具體地，通過(guò)以如下方式壓配合磁軛5，即使得磁軛5的矩形拐角U形槽25的平底面25a(參考圖4)與軸3的后端部分3a的大致呈D形截面的平面部分彼此基本平行，這樣可以很容易地限定磁軛5相對(duì)于軸3的恰當(dāng)?shù)难b配角度。
圖4中示出了磁軛5被壓配合并固定到軸3上的情形。另外，圖5A至圖5C中示出了移動(dòng)對(duì)象6和定子10的相對(duì)部分，也就是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的主要部分的結(jié)構(gòu)。從這些附圖中可以看到，由磁性材料制成的磁軛5大致呈管狀，并且在其外周面上形成有至少一個(gè)槽25(圖中為4個(gè))。每個(gè)槽25沿軸3的軸線形成，并具有大致呈U形的截面(通道形狀)，從而使其底面是平整的。于是，由于槽25的深度、永磁體4的厚度、槽25的寬度和永磁體4的寬度分別被設(shè)置為是基本相等的，所以平板狀的永磁體4幾乎無(wú)間隙地分別安裝到槽25中，如圖5A至圖5C所示。結(jié)果，各平板狀的永磁體4的外表面4a被設(shè)置成與磁軛5的弧形外表面5a處于鄰接的狀態(tài)。
各永磁體4沿厚度方向磁化，從而在垂直于軸3的軸線的方向上外表面4a的極性和內(nèi)表面4b的極性彼此不同。另外，各永磁體4以相同的朝向(orientation)固定到磁軛5上，例如四個(gè)永磁體4的所有外表面4a形成N極。通過(guò)以這種方式將永磁體4固定到磁軛5上，使得磁軛5位于兩相鄰永磁體4之間的所有弧形外表面5a形成S極，反之亦然。
圖5A至圖5C分別示出了未對(duì)線圈7施加電流的初始狀態(tài)。當(dāng)未對(duì)線圈7施加電流時(shí)，移動(dòng)對(duì)象6停在永磁體4作用到固定磁軛9上的磁力與彈簧構(gòu)件13的力平衡的位置處。于是，固定磁軛9上設(shè)置的磁極11a和11b分別面向永磁體4定位。當(dāng)向線圈7施加單向電流時(shí)，一個(gè)固定磁軛9的磁極11a形成為N極，而另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b形成為S極。這樣，如圖3所示，移動(dòng)對(duì)象6繞軸線例如沿箭頭R1所示方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)向線圈7施加一反向電流時(shí)，一個(gè)固定磁軛9的磁極11a形成為S極，而另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b形成為N極。從而，移動(dòng)對(duì)象6繞軸線沿相反的方向，例如沿箭頭R2所示的方向旋轉(zhuǎn)。因此，通過(guò)向線圈7提供交變電流，可以執(zhí)行移動(dòng)對(duì)象6繞軸3的軸線在預(yù)定角度范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，如箭頭R所示。
這樣，在預(yù)定角度范圍內(nèi)繞軸3的軸線執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)對(duì)象6以及用于繞軸線支撐移動(dòng)對(duì)象6的彈簧構(gòu)件13構(gòu)成了轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)。與移動(dòng)對(duì)象6繞軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，彈簧13沿拉緊方向和松開(kāi)方向扭曲。這樣，其沿著限制移動(dòng)對(duì)象6繞軸線旋轉(zhuǎn)的方向提供積蓄力(charging force)。通過(guò)向線圈7施加頻率接近由彈簧構(gòu)件13的彈簧常數(shù)以及移動(dòng)對(duì)象6的質(zhì)量所限定的共振頻率的電流，可以放大移動(dòng)對(duì)象6的振蕩量(振幅量)。
另外，如圖4所示，由于在彈簧容置構(gòu)件26的表面上設(shè)置有多個(gè)突起27，因此當(dāng)這些突起27沿縱向插入磁軛5的槽25的端部時(shí)，彈簧容置構(gòu)件26不可旋轉(zhuǎn)地固定到磁軛5上。
如圖5B和圖5C所示，在各固定磁軛9的內(nèi)周部分上設(shè)置有數(shù)量少于預(yù)定數(shù)目(在所述圖中為4個(gè)位置)的磁極11，這些磁極用于面向移動(dòng)對(duì)象6(永磁體4的外表面4a和磁軛5的外表面5a)的磁極。如圖6所示，在固定磁軛9的兩個(gè)緊鄰磁極11之間分別形成有切口117。這樣，通過(guò)在磁極11之間設(shè)置切口117，即使軸3由諸如鐵之類的磁性材料制成，也可以減小軸3的磁通泄漏，從而使永磁體4的磁通可以有效地用于所述固定磁軛9側(cè)中。另外，磁極11的數(shù)量不止一個(gè)就已足夠，但可以將磁極11的數(shù)量增加到與永磁體4的數(shù)量(四個(gè))相同。
在如圖5A所示沿軸3的軸向在線圈架8的兩側(cè)上設(shè)置固定磁軛9的情況下，固定磁軛9分別以這樣的方式設(shè)置，即使得一個(gè)固定磁軛9的磁極11a與另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b繞移動(dòng)對(duì)象6的軸3的軸線的位置并不一致，如圖5B和5C所示。另外，在未對(duì)線圈7施加電流時(shí)移動(dòng)對(duì)象6處于初始位置的情況下，一個(gè)固定磁軛9的各磁極11a被定位成繞軸3的軸線面向永磁體4的一端部與磁軛5的接觸位置15a；而另一個(gè)固定磁軛9的各磁極11b被定位成面向同一永磁體4的另一端部與磁軛5的另一個(gè)接觸位置15b。從而，一個(gè)固定磁軛9的磁極11a和另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b相對(duì)于同一永磁體4的間隙幾乎相同，由此可以有效地執(zhí)行移動(dòng)對(duì)象6的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
當(dāng)向線圈7施加單向電流時(shí)，永磁體4受到來(lái)自一個(gè)固定磁軛9的磁極11a的磁性排斥力，并且同時(shí)受到來(lái)自另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b的磁性吸引力。這樣，移動(dòng)對(duì)象6在一個(gè)大的力的作用下沿繞軸3的軸線的方向上(例如沿箭頭R1所示的方向)被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。當(dāng)向線圈7施加反向電流時(shí)，永磁體4受到來(lái)自一個(gè)固定磁軛9的磁極11a的磁性吸引力，并且同時(shí)受到來(lái)自另一個(gè)固定磁軛9的磁極11b的磁性排斥力，從而，移動(dòng)對(duì)象6在一個(gè)大的力的作用下沿繞軸3的軸線的另一個(gè)方向(例如沿箭頭R2所示的方向)被旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。因此，通過(guò)向線圈7提供交變電流，可以進(jìn)行移動(dòng)對(duì)象6繞軸3的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
另外，其極性彼此不同的永磁體4的外表面4a以及磁軛5的外表面5a被設(shè)置成沿移動(dòng)對(duì)象6的外周方向彼此鄰接，從而使得在磁極11a和11b以及磁軛5的外表面5a之間產(chǎn)生用于旋轉(zhuǎn)移動(dòng)對(duì)象6的驅(qū)動(dòng)力。此外，永磁體4的外表面4a是平整的，從而可以很大程度上地確保其與磁極11的相對(duì)面積。另一方面，磁軛5的外表面5a為弧形，從而可以減小磁極11和其外表面之間的間隙，同時(shí)確保其與磁極11的相對(duì)面積。因此，進(jìn)一步增加了用于使移動(dòng)對(duì)象6繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力，在移動(dòng)對(duì)象6旋轉(zhuǎn)的初始狀態(tài)下的驅(qū)動(dòng)力變得較大，從而可以平穩(wěn)地開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
如圖6所示，沿軸3的軸向在線圈架8的兩端面上分別設(shè)置有用于將固定磁軛9相對(duì)于線圈架8進(jìn)行定位的固定磁軛定位部分16。在圖6所示的實(shí)例中，固定磁軛定位部分16均為呈弧形的突出肋，其被設(shè)置成在四個(gè)位置處突出預(yù)定距離。另一方面，如前所述，在固定磁軛9上的兩個(gè)鄰接的磁極11之間形成有切口117。通過(guò)以如下方式將兩個(gè)固定磁軛9分別沿軸3的軸向連接至線圈架8的兩端面上，即使得固定磁軛定位部分16被分別安裝到固定磁軛9的切口117內(nèi)，來(lái)固定兩個(gè)固定磁軛9繞軸3的軸線的相對(duì)位置。
另外，如圖7所示，在大致呈圓筒形的保擴(kuò)罩12上形成有旋轉(zhuǎn)限制部分20a，其例如通過(guò)壓力加工而朝向內(nèi)周表面?zhèn)韧怀?。與之對(duì)應(yīng)，在線圈架8和固定磁軛9的外周面上形成有將與旋轉(zhuǎn)限制部分20a接合的接合內(nèi)凹部分19。通過(guò)將定子10以如下方式安裝到保護(hù)罩12的內(nèi)周面上，即接合內(nèi)凹部分19與旋轉(zhuǎn)限制部分20a接合，使得固定磁軛9相對(duì)于保護(hù)罩12繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)也被限制。類似地，在保護(hù)罩12上形成有多個(gè)例如通過(guò)壓力加工而突向內(nèi)周表面?zhèn)鹊闹箵醪?0b。例如，在圖7A中，當(dāng)要從例如保護(hù)罩12的右側(cè)處的開(kāi)口將定子10安裝到保護(hù)罩12的內(nèi)周面時(shí)，左側(cè)的固定磁軛9與止擋部20b接觸，從而使沿軸3的軸向的運(yùn)動(dòng)被限制在該位置。根據(jù)這樣的一種結(jié)構(gòu)，將定子10固定到保護(hù)罩12的操作變得更加簡(jiǎn)單?？蛇x地，通過(guò)在各固定磁軛9的外周面上形成接合突起部分，并在保護(hù)罩12的內(nèi)周面上通過(guò)擠壓加工的沖孔操作形成內(nèi)凹槽作為旋轉(zhuǎn)限制部分20a，可以獲得基本相同的效果。
如前所述，在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置有減震心軸17。減震心軸17大致呈管狀，其設(shè)置在移動(dòng)對(duì)象6和軸承部分24b之間，并且由彈簧構(gòu)件13a和13b沿軸3的軸向保持。減震心軸17的重心位置M同軸地設(shè)置在移動(dòng)對(duì)象6的軸線D上。
在該實(shí)施例中，定子10和保護(hù)罩12假定為固定部分，其可以當(dāng)作由移動(dòng)對(duì)象6的質(zhì)量和減震心軸17的質(zhì)量構(gòu)成的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)模型來(lái)處理。在這種情況中，存在第一(低階側(cè))振動(dòng)模式，此時(shí)移動(dòng)對(duì)象6和減震心軸17被同相驅(qū)動(dòng)；以及第二(高階側(cè))振動(dòng)模式，此時(shí)移動(dòng)對(duì)象6和減震心軸17被反相驅(qū)動(dòng)。當(dāng)通過(guò)向線圈7施加頻率接近第二振動(dòng)模式的固有振動(dòng)頻率的電流使移動(dòng)對(duì)象6繞移動(dòng)對(duì)象6的軸3的軸線執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，被反相驅(qū)動(dòng)的減震心軸17消除了移動(dòng)對(duì)象6的慣性力。從而可以降低傳到保護(hù)罩12的振動(dòng)。
另外，減震心軸17的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量被設(shè)定為大于移動(dòng)對(duì)象6旋轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在該實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整減震心軸17的重量而使減震心軸17的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大于移動(dòng)對(duì)象6的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。通過(guò)增大減震心軸17的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，增大了移動(dòng)對(duì)象6的旋轉(zhuǎn)助力(assisting force)，從而進(jìn)一步增大了轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的輸出功率。另外，減震心軸17以與移動(dòng)對(duì)象6繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)反相地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得其通過(guò)輔助移動(dòng)對(duì)象6的旋轉(zhuǎn)而增大輸出功率。再者，在減震心軸17和移動(dòng)對(duì)象6之間沿垂直于軸3的軸線的方向設(shè)置有間隙18。間隙18為氣隙，用來(lái)使減震心軸17平穩(wěn)且無(wú)阻力地繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)。盡管可以插入軸承或類似件，但優(yōu)選設(shè)置間隙18以將成本限制得較低。
如上所述，在轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的結(jié)構(gòu)中，使用了平板狀的永磁體4，且永磁體4被設(shè)置在移動(dòng)對(duì)象6的這側(cè)而不是定子10的這側(cè)，從而與在保護(hù)罩12的內(nèi)表面上設(shè)置管狀永磁體的傳統(tǒng)情況相比，各永磁體4的體積可以大大減小。這樣，可以減小與永磁體4小型化相對(duì)應(yīng)的永磁體4的材料重量，并降低其成本。此外，可以通過(guò)將沿厚度方向磁化的大塊板狀的永磁體切割成預(yù)定尺寸來(lái)制造永磁體4，從而使永磁體的制造變得更簡(jiǎn)單并且可以降低制造成本。另外，沿厚度方向磁化的平板狀的永磁體4只是安裝到磁軛5的大致呈U形的槽25的平底面25a上，從而改進(jìn)了裝配操作性。這樣，可以減少轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的成本。另外，永磁體4的外表面4a以及磁軛5的外表面5a的極性是交互反向的，從而永磁體4的磁通可以很容易地通過(guò)磁軛5，且可以有效利用永磁體4的磁通。因此，與使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)致動(dòng)器相比，可以增加該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)效率。
下面，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的修改實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明。在上述說(shuō)明中，沿軸3的軸向在線圈架的兩側(cè)上分別設(shè)置了兩個(gè)固定磁軛9。也可以沿軸3的軸向只在線圈架8的一側(cè)設(shè)置固定磁軛9，如圖12A和12B或圖13A和13B所示。
在圖12A和12B所示的修改實(shí)例中，在未對(duì)線圈7供應(yīng)電流的初始狀態(tài)下，固定磁軛9的磁極11被定位成面向平板狀永磁體4的外表面4a。并且，在圖13A和圖13B所示的修改實(shí)例中，在未對(duì)線圈7供應(yīng)電流的初始狀態(tài)下，固定磁軛9的磁極11被定位成面向平板狀永磁體和磁軛5的外表面5a之間邊界的鄰接部15。在兩種情形中，移動(dòng)對(duì)象6的運(yùn)動(dòng)與上面的描述相同。
在圖12A和圖12B所示的修改實(shí)例中，當(dāng)通過(guò)以這樣的方式將磁軛5進(jìn)行壓配合，即使得軸3后端部分3a的大致呈D形截面的平面部分與磁軛5的大致呈U形的槽25的平底面25a基本平行，將磁軛5壓配合并固定到軸3上時(shí)，其具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以很容易地確定磁軛5相對(duì)于軸3的恰當(dāng)裝配角度。另一方面，在圖13A和13B所示的修改實(shí)例中，通過(guò)與參考圖5A至5C所描述的情形相類似地將磁軛9的磁極11從平板狀永磁體4移位，可以增大移動(dòng)對(duì)象6的初始驅(qū)動(dòng)力，從而其具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以平穩(wěn)地開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
在根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2中，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)是由繞軸3的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)對(duì)象6以及繞軸3的軸線支撐移動(dòng)對(duì)象6的彈簧構(gòu)件13a、13b和13c構(gòu)成。參考圖14所示的坐標(biāo)圖，其描述了根據(jù)該實(shí)施例的這種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器中，當(dāng)供應(yīng)至線圈7的交變電流電壓被設(shè)定為常數(shù)時(shí)移動(dòng)對(duì)象6的頻率和振幅之間的關(guān)系，以及此時(shí)頻率和電流之間的關(guān)系。
在圖14中，曲線A和B分別表示當(dāng)電壓被設(shè)定為常數(shù)時(shí)移動(dòng)對(duì)象6的頻率和振幅之間的關(guān)系，而曲線C和D分別表示頻率和電流之間的關(guān)系。在圖14中，標(biāo)記◆表示無(wú)負(fù)載時(shí)的振幅，標(biāo)記●表示有負(fù)載時(shí)的振幅，標(biāo)記◇表示無(wú)負(fù)載時(shí)的電流，標(biāo)記○表示有負(fù)載時(shí)的電流。
如前面提到的，通過(guò)提供頻率接近由彈簧構(gòu)件13a、13b和13c的彈簧常數(shù)以及移動(dòng)對(duì)象6的質(zhì)量所限定的共振頻率(圖14中以點(diǎn)P表示)的交變電流，可以增大移動(dòng)對(duì)象6的振動(dòng)量(振幅量)。例如，在頻率250Hz附近，移動(dòng)對(duì)象6的振幅顯示為最大值1.1mm。在頻率大于等于230Hz且小于等于250Hz的S范圍以及大于等于250Hz且小于等于280Hz的T范圍中，所示的振幅分別等于或大于0.5mm。
當(dāng)流經(jīng)線圈7的交變電流的頻率被設(shè)置在這些范圍時(shí)，可以利用彈簧構(gòu)件13a、13b和13c而放大移動(dòng)對(duì)象6的振動(dòng)量(振幅量)。因此，在共振頻率附近，以及在頻率高于共振頻率的范圍和頻率低于共振頻率的范圍內(nèi)，可以獲得類似的振幅。當(dāng)通過(guò)設(shè)定頻率低于共振頻率(當(dāng)頻率被設(shè)定在S范圍內(nèi))而使移動(dòng)對(duì)象6執(zhí)行轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)小電流執(zhí)行具有目標(biāo)振幅的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。特別地，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的電源是電池時(shí)，可以延長(zhǎng)電池的工作壽命。另一方面，當(dāng)頻率被設(shè)定為高于共振頻率(當(dāng)頻率被設(shè)定在T范圍時(shí))，雖然電流變得較大，但是可以執(zhí)行具有目標(biāo)振幅的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而獲得大輸出功率。
上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器可用作各種驅(qū)動(dòng)力。作為一個(gè)實(shí)例，圖15中示出了包括上述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的結(jié)構(gòu)。
該電動(dòng)牙刷1包括管狀的細(xì)長(zhǎng)殼體22、沿縱向設(shè)置于殼體22前側(cè)的如圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2、沿縱向設(shè)置在殼體22后側(cè)的電池(蓄電池)21、控制電路單元32、設(shè)置在殼體22外周部分上的電開(kāi)關(guān)33，等等。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的軸3的端部從殼體22的前端面向外突出。
在圖15所示的實(shí)例中，牙刷本體24的類型是在其前端部沿大致垂直于牙刷本體24的縱向方向植入刷毛部分23，其以如下方式連接到軸3上，即牙刷本體24的手柄24a的后端部分可拆卸地連接到軸3的端部上，并且不能繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)。如圖1和圖2所示，由于軸3的前端部附近形成具有大致呈D形的截面，通過(guò)在牙刷本體24的手柄部分24a上形成具有大致呈D形截面并且待安裝到軸3前端部分的安裝孔，可以限制牙刷本體24不繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)。這樣，牙刷本體24的刷毛部分23的突出方向與設(shè)置于殼體22上的電開(kāi)關(guān)33之間的位置關(guān)系可以保持恒定，從而電動(dòng)牙刷的操作性不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。
當(dāng)操作如上構(gòu)成的電動(dòng)牙刷1的電開(kāi)關(guān)33而向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2的線圈7提供電流時(shí)，軸3可以執(zhí)行繞其軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。這樣，連接在軸3上的牙刷本體24執(zhí)行繞該軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而可以通過(guò)往復(fù)地且線性地驅(qū)動(dòng)刷毛部分23來(lái)進(jìn)行刷牙。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器被構(gòu)造成，永磁體4形成為平板狀并且安裝到形成于磁軛5上的槽25中，從而各永磁體4的體積變得較小，并且簡(jiǎn)化了永磁體4的制造過(guò)程以及移動(dòng)對(duì)象6的裝配過(guò)程。這樣，可以降低轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器和使用該轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器2并不限于被用作電動(dòng)牙刷1的驅(qū)動(dòng)源，其可以廣泛地用作電動(dòng)剃須刀和其他裝置的驅(qū)動(dòng)源。
該申請(qǐng)基于在日本提交的日本專利申請(qǐng)2003-139572，在此通過(guò)參考上述專利申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)及附圖而援引其內(nèi)容。
盡管已經(jīng)參考附圖通過(guò)實(shí)例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了全面的描述，但是應(yīng)該理解，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，各種改變和修改都是顯而易見(jiàn)的。因此，除非這些變化和修改背離了本發(fā)明的范圍，否則其應(yīng)該被解釋為包含在本發(fā)明中。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，在本發(fā)明的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器中，其構(gòu)成為將平板狀永磁體連接到形成于磁軛上的槽中，使得永磁體的體積變得更小，從而與將管狀永磁體設(shè)置于保護(hù)罩的內(nèi)表面上的傳統(tǒng)情形相比，可以降低永磁體的材料成本。而且，沿厚度方向被磁化的平板狀永磁體通過(guò)安裝到磁軛的槽內(nèi)來(lái)進(jìn)行連接，使得永磁體的制造過(guò)程以及移動(dòng)對(duì)象的裝配過(guò)程變得簡(jiǎn)單，從而可以降低永磁體的制造成本以及移動(dòng)對(duì)象的裝配成本。再者，平板狀永磁體的外表面的極性以及磁軛的外表面的極性彼此相反，使得永磁體的磁通很容易通過(guò)磁軛，這樣可以有效地利用永磁體的磁通。結(jié)果，可以以低成本提供小型化、輕質(zhì)化并且易于裝配的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器。
而且，根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)牙刷，如上所述可以使用可小型化、輕質(zhì)化并且易于裝配的低成本轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，從而可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)牙刷的小型化、輕質(zhì)化、改進(jìn)的裝配操作性以及降低的成本。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，包括移動(dòng)對(duì)象，其具有樞轉(zhuǎn)軸，該樞轉(zhuǎn)軸能繞其軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；磁軛，該磁軛固定于所述軸上；和至少一個(gè)平板狀的永磁體，所述永磁體繞所述軸的軸線緊鄰所述磁軛連接并且沿其厚度方向被磁化；以及管狀定子，其具有線圈，該線圈繞所述軸的軸線纏繞，以圍繞所述移動(dòng)對(duì)象；以及固定磁軛，所述固定磁軛由磁性材料制成，并在垂直于所述軸的軸線的方向上以預(yù)定間隙設(shè)置成面向所述磁軛和永磁體的最外周部分；并且通過(guò)向所述線圈供應(yīng)交變電流，而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式繞所述軸的軸線在預(yù)定的角度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，所述平板狀的永磁體設(shè)置在繞所述軸的軸線的多于兩個(gè)的位置處，并且連接成使各所述平板狀永磁體的極性相同。
3.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，所述磁軛為大致的管狀體，其被壓配合并固定到所述軸上，并且在所述磁軛的外表面上具有至少一個(gè)與所述軸的軸向平行的槽，所述永磁體安裝到所述槽上。
4.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括彈簧構(gòu)件，用于將所述移動(dòng)對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度限制在一預(yù)定范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)限制結(jié)構(gòu)，當(dāng)從外部施加使移動(dòng)對(duì)象繞所述軸的軸線旋轉(zhuǎn)的力超過(guò)允許范圍時(shí)，其用于機(jī)械地阻止所述移動(dòng)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，所述固定磁軛沿所述軸的軸向設(shè)置在線圈架的兩側(cè)上，所述線圈繞所述線圈架纏繞，并且一個(gè)固定磁軛的磁極與另一個(gè)固定磁軛的磁極繞所述軸的軸線的位置并不一致。
7.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，在所述定子的至少一個(gè)固定磁軛上設(shè)置的磁極被定位成，在未對(duì)所述線圈供應(yīng)電流的初始狀態(tài)下面向所述平板狀永磁體與所述移動(dòng)對(duì)象的磁軛之間的接觸位置。
8.如權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，在所述線圈架的、沿所述軸的軸向的端面上設(shè)置有固定磁軛定位部分，其用于將所述固定磁軛相對(duì)于所述線圈架繞所述軸的軸線進(jìn)行定位。
9.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括彈簧構(gòu)件，其繞所述軸的軸線可旋轉(zhuǎn)地支撐所述移動(dòng)對(duì)象；以及減震心軸，其由所述彈簧構(gòu)件沿著所述軸向并圍繞所述軸的軸線支撐；所述移動(dòng)對(duì)象和所述彈簧構(gòu)件構(gòu)成所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；所述減震心軸的重心位置設(shè)置在所述軸的軸線上；并且當(dāng)繞所述軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象時(shí)，所述減震心軸繞所述軸的軸線被反相地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，沿垂直于所述軸的軸線的方向在所述減震心軸和所述移動(dòng)對(duì)象之間設(shè)置有間隙。
11.如權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，所速減震心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量被設(shè)置成大于所述移動(dòng)對(duì)象被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
12.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括彈簧構(gòu)件，用于繞所述軸的軸線可旋轉(zhuǎn)地支撐所述移動(dòng)對(duì)象；所述移動(dòng)對(duì)象和所述彈簧構(gòu)件構(gòu)成所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；并且通過(guò)向所述線圈提供頻率等于或接近所述振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率的交變電流而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
13.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括彈簧構(gòu)件，其用于繞所述軸的軸線可旋轉(zhuǎn)地支撐所述移動(dòng)對(duì)象；所述移動(dòng)對(duì)象和所述彈簧構(gòu)件構(gòu)成所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；并且通過(guò)向所述線圈提供頻率接近或低于所述振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率的交變電流而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
14.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括彈簧構(gòu)件，其用于繞所述軸的軸線可旋轉(zhuǎn)地支撐所述移動(dòng)對(duì)象；所述移動(dòng)對(duì)象和所述彈簧構(gòu)件構(gòu)成所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；并且通過(guò)向所述線圈提供頻率接近或高于所述振動(dòng)系統(tǒng)的共振頻率的交變電流而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
15.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其特征在于，還包括大致呈管狀的保護(hù)罩，所述定子固定在所述保護(hù)罩的內(nèi)周面上；在所述固定磁軛的外周面上平行于所述軸的軸線設(shè)置有外凸或內(nèi)凹狀的接合部分；并且在所述保護(hù)罩的內(nèi)周面上設(shè)置有內(nèi)凹或外凸?fàn)畹男D(zhuǎn)限制部分，以與所述固定磁軛的所述接合部分接合，從而限制所述固定磁軛繞所述軸的軸線的旋轉(zhuǎn)。
16.一種電動(dòng)牙刷，包括牙刷本體，其前端處植有刷毛；轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器，其用于沿預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)所述牙刷本體；電源，其用于向所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器供應(yīng)電能；以及驅(qū)動(dòng)電路，其用于向所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器供應(yīng)驅(qū)動(dòng)電流；其特征在于所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器包括移動(dòng)對(duì)象，其具有樞轉(zhuǎn)軸，該樞轉(zhuǎn)軸能繞其軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；磁軛，該磁軛固定于所述軸上；和至少一個(gè)平板狀的永磁體，所述永磁體繞所述軸的軸線緊鄰所述磁軛連接，并且沿其厚度方向被磁化；以及管狀定子，其具有線圈，該線圈繞所述軸的軸線纏繞，以圍繞所述移動(dòng)對(duì)象；和固定磁軛，所述固定磁軛由磁性材料制成，并在垂直于所述軸的軸線的方向上以預(yù)定間隙被設(shè)置成面向所述磁軛和所述永磁體的最外周部分；并且通過(guò)向所述線圈供應(yīng)交變電流，而以轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式繞所述軸的軸線在預(yù)定角度范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)所述移動(dòng)對(duì)象。
全文摘要
在用作電動(dòng)牙刷的驅(qū)動(dòng)源的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器中，永磁體形成為平板狀，且通過(guò)將所述永磁體安裝到形成于磁軛的外周面上的槽而構(gòu)成移動(dòng)對(duì)象，其中該磁軛壓配合并固定到軸上。另一方面，由圍繞線圈架纏繞的線圈以及沿該軸的軸向設(shè)置在線圈架兩側(cè)的固定磁軛構(gòu)成的管狀定子被設(shè)置成以一預(yù)定間隙與移動(dòng)對(duì)象的永磁體的外表面或者磁軛的外表面相對(duì)，以使其中心軸線與該軸的中心軸線同軸。通過(guò)給線圈供應(yīng)交變電流，使移動(dòng)對(duì)象以圍繞所述軸的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式被驅(qū)動(dòng)。
文檔編號(hào)H02K33/16GK1792023SQ20048001337
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者清水宏明, 本橋良, 藪內(nèi)英一, 西中孝宏, 平田勝弘, 長(zhǎng)谷川佑也 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社