專利名稱：能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器及使用它的電動(dòng)牙刷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能在驅(qū)動(dòng)軸的軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸和能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞軸線往復(fù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(滾動(dòng)驅(qū)動(dòng))的致動(dòng)器以及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
背景技術(shù)：
例如，如日本特許公開(kāi)專利申請(qǐng)No.9-173360所示，已知一種電動(dòng)牙刷，其通過(guò)使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，能選擇性地執(zhí)行在軸的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸的往復(fù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(滾動(dòng)驅(qū)動(dòng))。在此電動(dòng)牙刷中，通過(guò)該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)切換電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，可以有選擇地執(zhí)行在軸的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞附加在軸上的刷體的軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的兩種運(yùn)動(dòng)。
在這樣一種使用該機(jī)械驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的電動(dòng)牙刷中，該用于在軸的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸線的滾動(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)很復(fù)雜。因此，電動(dòng)牙刷尺寸大，從而裝配困難導(dǎo)致成本增加。此外，由于在軸的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸線的往復(fù)滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)是通過(guò)切換作為單致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向而可選擇性地執(zhí)行的，因此不能在執(zhí)行軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的同時(shí)執(zhí)行圍繞軸線的軸的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
另外，例如日本特許公開(kāi)專利公開(kāi)No.2002-176758示出了一種電動(dòng)牙刷，其通過(guò)使用往復(fù)型的線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器能在軸的軸線方向上往復(fù)且線性地驅(qū)動(dòng)附加在軸上的刷體。這種往復(fù)型線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器只能執(zhí)行軸的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)，不能執(zhí)行滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。但是，將它作為使用永久磁體和線圈的傳統(tǒng)致動(dòng)器的參考文獻(xiàn)來(lái)描述。
這種傳統(tǒng)致動(dòng)器參照?qǐng)D15示出。在這種傳統(tǒng)的往復(fù)型線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器150中，由磁性材料形成的柱塞151固定在軸152的外周面上。軸152樞設(shè)于軸承162，其能在平行于其中心軸線的方向(軸線方向)上往復(fù)和線性移動(dòng)。環(huán)形線圈154置于防護(hù)殼體(shielding case)153的內(nèi)周表面，并相對(duì)于柱塞151的外周面有預(yù)定的間隙。另外，相對(duì)于線圈154對(duì)稱磁化的環(huán)形永久磁體155和156置于防護(hù)殼體153的內(nèi)周表面，并在上述軸線方向上在線圈154的兩側(cè)。環(huán)形第一磁軛157和158分別置于永久磁體155與線圈154和永久磁體156與線圈154之間，環(huán)形第二磁軛159和160置于永久磁體155和156相對(duì)于線圈154的相反位置上。彈簧件161置于柱塞151與防護(hù)殼體152之間，以在線性驅(qū)動(dòng)的往復(fù)方向中的一個(gè)方向給柱塞151提供附加力。然后，通過(guò)給線圈154提供交流電，可以在軸線方向上往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)柱塞151。
但是，在上述使用傳統(tǒng)永久磁體和線圈的往復(fù)型線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器150中，永久磁體155和156設(shè)置成相對(duì)于柱塞外周面有間隙，這樣環(huán)形永久磁體155和156的內(nèi)徑和外徑變得更大，并且永久磁體155和156的體積也變得更大。隨之，永久磁體155和156的材料成本變得昂貴。而且，由于永久磁體155和156是通過(guò)結(jié)合多個(gè)弧形永久磁體而形成環(huán)形，環(huán)形永久磁體155和156的制造過(guò)程變得復(fù)雜，并且它們的制造成本也變得昂貴。因此，使用傳統(tǒng)永久磁體和線圈的致動(dòng)器以及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的成本變得昂貴。另外，由于永久磁體155和156更大，很難實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器150和使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的小型化和輕型化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述傳統(tǒng)致動(dòng)器存在的問(wèn)題而完成，其目的在于提供一種降低成本、減小體積、減輕重量和改進(jìn)裝配性的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸的致動(dòng)器，并提供一種使用這種低成本、小型化、輕型化的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
為達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器包括在軸的軸線方向上相鄰設(shè)置的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元。該軸樞設(shè)成能在其軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)并樞設(shè)成能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元包括第一移動(dòng)物體，具有該軸和第一永久磁體，每個(gè)第一永久磁體磁化成在該軸的軸線方向上的兩個(gè)端部的極性不同并安裝固定在該軸上；以及第一定子，具有線圈，該線圈以預(yù)定間隙面對(duì)第一永久磁體的平行于該軸的軸線方向的端面放置并在通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第二移動(dòng)物體，具有該軸、固定在該軸上的第二磁軛、和圍繞該軸的軸線附加到第二磁軛上的至少一個(gè)第二永久磁體；以及管形第二定子，具有第二線圈和第二固定磁軛，該第二線圈圍繞該軸的軸線纏繞以圍住第二移動(dòng)物體，該第二固定磁軛以垂直于該軸的軸線的方向上的預(yù)定間隙面對(duì)第二磁軛和第二永久磁體的最外部圓周部分放置。
接著，通過(guò)提供第一線圈和/或第二線圈交流電流，第一移動(dòng)物體在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)和/或第二移動(dòng)物體在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在公共單軸的軸線方向上相鄰設(shè)置往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，這樣，該單軸可同時(shí)執(zhí)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。另外，組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的永久磁體分別設(shè)置在移動(dòng)物體側(cè)而不是定子側(cè)，也就是說(shuō)，圍繞該軸的軸線設(shè)置，從而與傳統(tǒng)在定子側(cè)設(shè)置大直徑永久磁體的情況相比永久磁體分別小型化和輕型化?；诖?，可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕型化和成本降低的致動(dòng)器。
在另一方面，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種使用能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷包括前端部植入刷的刷體；能在預(yù)定方向執(zhí)行刷體的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器；提供致動(dòng)器電能的電源；提供致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電路；以及對(duì)應(yīng)于使用者的切換操作切換致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)模式的電開(kāi)關(guān)。
致動(dòng)器包括在軸的軸線方向上相鄰設(shè)置的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元。該軸樞設(shè)成能在其軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)并樞設(shè)成能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元包括第一移動(dòng)物體，具有該軸和第一永久磁體，每個(gè)第一永久磁體磁化成在該軸的軸線方向上的兩個(gè)端部的極性不同并安裝固定在該軸上；以及第一定子，具有線圈，該線圈以預(yù)定間隙面對(duì)第一永久磁體的平行于該軸的軸線方向的端面放置并在通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)。
滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第二移動(dòng)物體，具有該軸、固定在該軸上的第二磁軛、和圍繞該軸的軸線附加到第二磁軛上的至少一個(gè)第二永久磁體；以及管形第二定子，具有第二線圈和第二固定磁軛，該第二線圈圍繞該軸的軸線纏繞以圍住第二移動(dòng)物體，該第二固定磁軛以垂直于該軸的軸線的方向上的預(yù)定間隙面對(duì)第二磁軛和第二永久磁體的最外部圓周部分放置。
電開(kāi)關(guān)在以下模式之間進(jìn)行切換，即僅在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體的模式，僅在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式，以及在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體同時(shí)在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，附加在該軸的前端的刷體可以以任何一種模式驅(qū)動(dòng)，在該軸的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)它的模式，圍繞軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)它的模式，和同時(shí)在該軸的軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)它和圍繞軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)它的模式。進(jìn)一步，如上所述，可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕型化和成本降低的致動(dòng)器，從而也可以實(shí)現(xiàn)使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的小型化、輕型化和成本降低。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。
圖2A是示出圖1中示出的致動(dòng)器的外觀結(jié)構(gòu)的透視圖。圖2B是示出拆掉防護(hù)殼體狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖3是圖1所示的致動(dòng)器的分解透視圖。
圖4是示出設(shè)置在圖1中的致動(dòng)器的后端部的用于限制軸的旋轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)的視圖。
圖5A是示出將組成上述實(shí)施例中的第一移動(dòng)物體的第一永久磁體和第一磁軛安裝固定在軸上的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)例的透視圖。圖5B是示出上述第一磁軛的形狀的正視圖。
圖6是示出上述改進(jìn)實(shí)施例中彈簧接收件和上述第一磁軛耦合在一起的狀態(tài)時(shí)的透視圖。
圖7是示出組成上述致動(dòng)器的第二移動(dòng)物體的第二磁軛和彈簧接收件安裝在軸上的狀態(tài)時(shí)的透視圖。
圖8A是示出上述致動(dòng)器的上述第二移動(dòng)物體和第二定子的相反部分的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。圖8B是示出上述第二移動(dòng)物體和第二定子的相反部分的結(jié)構(gòu)的后視圖。圖8C是示出上述第二移動(dòng)物體和第二定子的相反部分的結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖9是示出組成上述致動(dòng)器的第二定子的第二線軸和第二固定磁軛的結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
圖10A是示出上述致動(dòng)器的防護(hù)殼體和第二定子的結(jié)構(gòu)的分解透視圖。圖10B是防護(hù)殼體的結(jié)構(gòu)的截面正視圖。
圖11是示出彈簧件的一端與上述彈簧接收件嚙合的狀態(tài)時(shí)的側(cè)視圖。
圖12A至12D分別是示出上述致動(dòng)器的吸振心軸的結(jié)構(gòu)的正視圖、截面?zhèn)纫晥D、后視圖和透視圖。
圖13是示出當(dāng)致動(dòng)器上的電壓恒定時(shí)，交流電流的頻率與移動(dòng)物體的幅度之間的關(guān)系、以及這時(shí)頻率和電流之間關(guān)系的曲線圖。
圖14是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例使用能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。
圖15是示出傳統(tǒng)的往復(fù)型線性驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器(參照例)的結(jié)構(gòu)的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖詳細(xì)描述了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
首先，描述了根據(jù)本實(shí)施例的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，所述致動(dòng)器適用于電動(dòng)牙刷的致動(dòng)器。圖1是示出根據(jù)本實(shí)施例能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器2的結(jié)構(gòu)的截面?zhèn)纫晥D。圖2A是示出致動(dòng)器2的外觀結(jié)構(gòu)的透視圖。圖2B是示出拆掉防護(hù)殼體狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透視圖。圖3是致動(dòng)器2的分解透視圖。圖4是示出設(shè)置在致動(dòng)器2后端部分的用于限制軸的旋轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)的視圖。
致動(dòng)器2包括用來(lái)在其軸線方向往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)軸3的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A，和用來(lái)圍繞軸線在預(yù)定區(qū)域內(nèi)(滾動(dòng)驅(qū)動(dòng))往復(fù)和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸3的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B。
防護(hù)殼體12基本上是管形的，其前端和后端的開(kāi)口處分別安裝并固定有密封件71和72。而且，軸承24a和24b分別設(shè)置在密封件71和72上，用于樞設(shè)軸3，而使軸3在箭頭L示出的軸線方向上往復(fù)和線性地移動(dòng)，和按箭頭R示出的在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞軸線往復(fù)和旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)。然后，用來(lái)在軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)軸3的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和用來(lái)圍繞軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸3的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B設(shè)置在防護(hù)殼體12的內(nèi)部。
首先描述用來(lái)在箭頭L示出的軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)軸3的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A。往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A包括第一移動(dòng)物體36和管形第一定子40。
第一定子40基本上是圓柱形狀，并且安裝在防護(hù)殼體12的內(nèi)圓周表面。第一定子40配置成包括圍繞第一線軸38繞線形成的第一線圈37，和設(shè)置在第一線軸38兩端的基本上是環(huán)形的第一固定磁軛39。
第一移動(dòng)物體36配置成包括軸3、第一永久磁體34、第一磁軛35、間隔件41、鐵心42等。通常，如果軸3由非磁性材料制成，那么沒(méi)有磁通經(jīng)過(guò)軸3泄漏，這樣能量損失能夠減小。但是，非磁性材料通常是昂貴的。而且，便宜的非磁性材料的強(qiáng)度比較低。因此，在本實(shí)施例中，為了保持軸3的強(qiáng)度，并且降低費(fèi)用，軸3由磁性材料制成。然后，間隔件41安裝并固定在軸3上，此外，布置在預(yù)定距離處的兩個(gè)圓形或者管形的第一永久磁體34和與第一永久磁體34兩個(gè)端面相鄰布置的四個(gè)圓形或者管形的磁軛，通過(guò)間隔件41安裝并固定在軸3。再者，鐵心42安裝并固定在間隔件41的外圓周表面。
此外，如圖所示，第一永久磁體34的厚度，也就是其在軸3的軸線方向上的長(zhǎng)度比第一永久磁體34在與軸3的軸線垂直的方向上的尺寸小，所以在下面的描述中稱為“環(huán)形”。但是，根據(jù)本發(fā)明的致動(dòng)器中使用的第一永久磁體34并不限定于環(huán)形，可以是在軸3的軸線方向上的長(zhǎng)度基本上等于或者長(zhǎng)于與軸3的軸線垂直的方向上尺寸的管形。
第一永久磁體34分別在厚度方向上磁化，以使軸3的軸線方向上的兩個(gè)端面部分的極性設(shè)定為相互不同。此外，兩個(gè)第一永久磁體34以一種使互相相對(duì)的面的極性相同的方式安裝并固定在軸3上。例如，當(dāng)在左邊的第一永久磁體34的左端面的極性假定為S極時(shí)，該第一永久磁體34的右端面的極性變?yōu)镹極，在右邊的第一永久磁體34的左端面的極性變?yōu)镹極，第一永久磁體34的右端面的極性變?yōu)镾極，反之亦然。用這種方式，通過(guò)在軸3上與其軸線方向平行地布置兩個(gè)第一永久磁體34可以產(chǎn)生更大的磁通。
配置為第一永久磁體34安裝并固定在軸3上的第一移動(dòng)物體36插入防護(hù)殼體12，并相對(duì)于固定在防護(hù)殼體12上的第一定子40的內(nèi)圓周表面有預(yù)定間隙。兩個(gè)第一永久磁體34之間的距離設(shè)定為比第一定子40的兩個(gè)第一固定磁軛39之間的距離窄。再者，在第一移動(dòng)物體36沒(méi)有按箭頭L所示的軸3的軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下，兩個(gè)第一固定磁軛39之間的中心位置設(shè)定為基本上與兩個(gè)第一永久磁體34之間的中心位置一致。此外，不局限于該構(gòu)造的實(shí)例，兩個(gè)第一永久磁體34之間的距離可以基本上等于或者寬于第一定子40的兩個(gè)第一固定磁軛39之間的距離。
于此，圖5A和圖5B示出了將第一永久磁體34和第一磁軛35安裝并固定到軸3上的結(jié)構(gòu)的改進(jìn)實(shí)施例。在所述的結(jié)構(gòu)的實(shí)例中，間隔件41安裝固定在由磁性材料制成的軸3上，此外，第一永久磁體34和第一磁軛35固定在間隔件上。另一方面，在圖5A和圖5B所示的改進(jìn)實(shí)施例中，在第一磁軛35，而不是間隔件41，的內(nèi)圓周部分形成多個(gè)(例如，4個(gè))突起44和每一個(gè)突起44之間的缺口43，并且第一磁軛35通過(guò)與軸3的外圓表面上的突起44接觸而安裝固定在軸3上。盡管沒(méi)有在圖中示出，對(duì)于永久磁體34是一樣的。因此，盡管軸3由為了降低費(fèi)用和保持軸3的強(qiáng)度的磁性材料制成，永久磁體34產(chǎn)生的磁通很少?gòu)妮S3通過(guò)，大多數(shù)磁通能夠從第一固定磁軛39側(cè)通過(guò)，因此能夠有效利用永久磁體34產(chǎn)生的磁通。
接下來(lái)，描述驅(qū)動(dòng)上述軸3按箭頭R所示圍繞軸滾動(dòng)的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B。滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B包括第二移動(dòng)物體6和管形第二定子10。
第二移動(dòng)物體6配置成包括軸3、壓配(press-fitted)固定在軸3上的第二磁軛5、安裝在第二磁軛5上的平板形的第二永久磁體4等等。第二定子10配置成包括第二線軸8、圍繞第二線軸8繞線形成的第二線圈7、在軸3的軸線方向上的置于第二線軸8的兩側(cè)的第二固定磁軛9，等等。第二定子10基本上是管形的，固定在防護(hù)殼體12的內(nèi)圓周表面。當(dāng)通過(guò)軸承24a和24b樞設(shè)軸3時(shí)，以在垂直于軸3的軸線的方向上使第二移動(dòng)物體6的最外圓周部分與第二定子10的最內(nèi)圓周部分保持預(yù)定的間隙的方式支撐第二移動(dòng)物體6。這樣，通過(guò)將第二移動(dòng)物體6可旋轉(zhuǎn)地插入第二定子10，就形成了致動(dòng)器2的用以滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的磁路。此外，第二固定磁軛9不必設(shè)置在第二線軸8的兩側(cè)，而可以只設(shè)置在一側(cè)。
如圖1所示，第二移動(dòng)物體6在箭頭L所示的軸3的軸線方向上具有長(zhǎng)度是S2的往復(fù)移動(dòng)區(qū)域，這樣在第二永久磁體4和第二固定磁軛9的磁極11之間的間隙可以保持恒定。具體地，在軸3的軸線方向上，在第二移動(dòng)物體6的第二永久磁體4的中心位置基本上與設(shè)置在第二線軸8兩側(cè)的第二固定磁軛9之間的中心位置一致的狀態(tài)下，第二永久磁體4的長(zhǎng)度S2設(shè)定為比第二固定磁軛9之間的距離S1長(zhǎng)(S1＜S2)。這樣，在第二移動(dòng)物體6可以在軸3的軸線方向上執(zhí)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的區(qū)域中，第二永久磁體4和第二固定磁軛8的磁極11不會(huì)相互離開(kāi)而始終保持恒定間隙。因此，第二移動(dòng)物體6按箭頭R所示圍繞軸3的軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)可以連續(xù)地執(zhí)行。
圖7示出了第二磁軛5壓配固定在軸3上的狀態(tài)。另外，第二移動(dòng)物體6和第二定子10的相反部分的結(jié)構(gòu)，也即產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的主要部分示于圖8A至圖8C中。可以從這些圖中看出，第二磁軛5由磁性材料形成基本上的管形，并且至少一個(gè)槽25(圖中示有4個(gè))在其外圓周面形成。每個(gè)槽25沿著軸3的軸線方向形成，并具有基本上是U形的截面(通道形)以使其底部面是扁平的。然后，由于將槽25的深度與第二永久磁體4的厚度設(shè)定成基本上相等，以及將槽25的寬度與第二永久磁體4的寬度設(shè)定成基本上相等，平板形的第二永久磁體4分別基本上沒(méi)有間隙地安裝到槽25，如圖8A至圖8C所示。因此，每一個(gè)平板形的第二永久磁體4的外表面設(shè)置成與第二磁軛5的弧形外表面5a相鄰的狀態(tài)。
每個(gè)第二永久磁體4在厚度方向被磁化為外表面4a的極性和內(nèi)表面4b的極性在垂直于軸3的軸線的方向上相互不同。另外，每個(gè)第二永久磁體4同方向地固定在第二磁軛5上，例如，4個(gè)第二永久磁體4的所有外表面4a都是N極。通過(guò)以此方式將第二永久磁體4固定在第二磁軛5上，置于兩個(gè)相鄰的第二永久磁體4之間的第二磁軛5的所有弧形外表面5a都是S極，反之亦然。
圖8A至圖8C分別示出了沒(méi)有電流提供給第二線圈7的初始狀態(tài)。當(dāng)沒(méi)有電流提供給第二線圈7時(shí)，第二移動(dòng)物體6停止在第二永久磁體4施加給第二固定磁軛9的磁力與彈簧件13a、13b和13c的力平衡時(shí)的位置處。接著，設(shè)置在第二固定磁軛9上的磁極11a和11b分別位于面對(duì)第二永久磁體4的位置。當(dāng)單向電流提供給第二線圈7時(shí)，一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a變?yōu)镹極，另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b變?yōu)镾極。這樣，如圖4所示，第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，例如，按箭頭R1所示的方向。當(dāng)反向電流提供給第二線圈7時(shí)，一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a變?yōu)镾極，另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b變?yōu)镹極。這樣，第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線以另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，例如，按箭頭R2所示的方向。因此，通過(guò)給第二線圈7提供交流電流，可以按箭頭R所示圍繞軸3的軸線在預(yù)定角區(qū)域執(zhí)行第二移動(dòng)物體6的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
由非磁性材料制成的彈簧接收件26分別安裝在軸3上，用以面對(duì)前側(cè)軸承24a的后面、第一移動(dòng)物體36的前端面，第二移動(dòng)物體的后端面以及后側(cè)軸承24b的前面。另外，基本上是管形的吸振心軸17以與軸3相對(duì)大的公差(tolerance)插入第二移動(dòng)物體6和軸承24b的后側(cè)之間。接著，圈狀彈簧13a和13b分別設(shè)置在彈簧接收件26和吸振心軸17之間，圈狀彈簧13c設(shè)置在第一移動(dòng)物體36的彈簧接收件26和軸承24A的前側(cè)之間。
彈簧件13a、13b和13c以及彈簧接收件26的結(jié)構(gòu)示于圖11中。彈簧件13a、13b和13c基本上是相同的形狀，并且每一個(gè)彈簧件都構(gòu)造成具有兩個(gè)臂131和132的扭轉(zhuǎn)圈狀彈簧(torsion coil spring)13。鉤連部(hooking portion)28形成在每個(gè)彈簧接收件26上，以捏住(nip)彈簧件13a、13b和13c的臂131或132，用以限制彈簧件13a，13b和13c的旋轉(zhuǎn)。
四個(gè)彈簧接收件26中的兩個(gè)固定在防護(hù)殼體12的軸承24a和24b上，從而不能圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)，這樣不能相對(duì)于第一定子40和第二定子10移動(dòng)。剩下的兩個(gè)彈簧接收件26固定在圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)的第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6上，這樣它們隨著第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6而移動(dòng)。因而，當(dāng)?shù)诙苿?dòng)物體6圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，彈簧13a、13b和13c分別按拉緊方向或放松方向旋轉(zhuǎn)，從而彈性反應(yīng)力蓄積(charge)在彈簧13a、13b和13c中。因此，限制了圍繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)區(qū)域。
此外，吸振心軸17的結(jié)構(gòu)示于圖12A至12D中。鉤連部29和30也形成在吸振心軸17上，通過(guò)鉤住彈簧件13a和13b的臂131或132來(lái)阻止它們旋轉(zhuǎn)。通過(guò)這種方式，由于彈簧接收件26的鉤連部28、29、30和吸振心軸17將三個(gè)彈簧件13a、13b和13c的各個(gè)臂131和132固定以阻止旋轉(zhuǎn)，第一移動(dòng)物體36保持在沿箭頭L所示的軸3的軸線方向上往復(fù)和線性移動(dòng)的狀態(tài)，第二移動(dòng)物體6保持在按箭頭R所示圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。由于吸振心軸17重心位置設(shè)置成與第二移動(dòng)物體6的旋轉(zhuǎn)軸線相同的軸線，當(dāng)?shù)诙苿?dòng)物體6圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二移動(dòng)物體6和吸振心軸17分別以反相旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。
在根據(jù)本實(shí)施例的致動(dòng)器2中，通過(guò)有選擇地給第一線圈37和第二線圈施加交流電流，可以在其軸線方向往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)軸3或圍繞其軸線滾動(dòng)地驅(qū)動(dòng)軸3。另外，通過(guò)同時(shí)給第一線圈37和第二線圈施加交流電流，可以同時(shí)在其軸線方向往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)軸3和圍繞其軸線滾動(dòng)地驅(qū)動(dòng)軸3。
在按箭頭L所示在軸線方向執(zhí)行軸3的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的情況下，第一移動(dòng)物體36的往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)由第一移動(dòng)物體36和彈簧件13a、13b、13c構(gòu)成。換句話說(shuō)，三個(gè)彈簧件13a、13b、13c對(duì)應(yīng)于第一移動(dòng)物體36的往復(fù)線性運(yùn)動(dòng)而延伸和壓縮，以使壓縮力和延伸力施加在第一移動(dòng)物體36上。
當(dāng)沒(méi)有電流流過(guò)第一線圈37時(shí)，第一移動(dòng)物體36停止在第一永久磁體34施加到第一固定磁軛39上的的磁力與彈簧件13a、13b、13c的加載力(charging force)相平衡的位置，并且第一移動(dòng)物體34的兩個(gè)第一永久磁體34的外部側(cè)面分別面對(duì)第一固定磁軛39的內(nèi)部側(cè)面。
當(dāng)?shù)谝痪€圈37中流過(guò)單向的電流時(shí)，第一移動(dòng)物體36朝一個(gè)方向移動(dòng)，當(dāng)?shù)谝痪€圈37中流過(guò)反向的電流時(shí)，第一移動(dòng)物體36朝相反的方向移動(dòng)。這樣，通過(guò)給第一線圈37提供流動(dòng)的交流電流，第一移動(dòng)物體36可以在軸3的軸線方向上往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)。尤其是，當(dāng)在第一線圈37中流過(guò)頻率接近由彈簧件13a、13b、13c的彈簧常數(shù)和第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的質(zhì)量(mass)所限定的諧振頻率的交流電流時(shí)，第一移動(dòng)物體36的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)(往復(fù)振動(dòng))便接近諧振振蕩狀態(tài)，因此第一移動(dòng)物體36的移動(dòng)量(振幅量的幅值)加大。
另一方面，在按箭頭R所示圍繞其軸線執(zhí)行軸3的往復(fù)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的情況下，第二移動(dòng)物體6的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)由第二移動(dòng)物體6和彈簧件13a、13b、13c構(gòu)成。換句話說(shuō)，彈簧件13a、13b、13c對(duì)應(yīng)于第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)而在拉緊方向和防松方向上扭轉(zhuǎn)。因此，它在限制第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)的方向施加了加載力。通過(guò)施加頻率接近由彈簧件13a、13b、13c的彈簧常數(shù)和第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的質(zhì)量所限定的諧振頻率的電流給第二線圈7時(shí)，第二移動(dòng)物體6的振蕩量(振幅量的幅值)加大。
當(dāng)單向電流提供給第二線圈7時(shí)，第二永久磁體4接收來(lái)自一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a的磁斥力并且同時(shí)接收來(lái)自另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b的磁吸力。這樣，第二移動(dòng)物體6沿一個(gè)圍繞軸3的軸線的方向(例如，按箭頭R1所示的方向)以很大力旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。當(dāng)反向電流提供給第二線圈7時(shí)，第二永久磁體4接收來(lái)自一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a的磁吸力并且同時(shí)接收來(lái)自另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b的磁斥力。這樣，第二移動(dòng)物體6沿另一個(gè)圍繞軸3的軸線的方向(例如，按箭頭R2所示的方向)以很大力旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。因此，通過(guò)施加交流電流給第二線圈7，可以執(zhí)行第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
此外，第二永久磁體4的外表面4a和第二磁軛5的外表面5a在第二移動(dòng)物體6的圓周方向相鄰設(shè)置，所述外表面的極性相互不同，以使旋轉(zhuǎn)第二移動(dòng)物體6的驅(qū)動(dòng)力在磁極11a和11b與第二磁軛5的外表面5a之間產(chǎn)生。再進(jìn)一步，第二永久磁體4的外表面4a是扁平的，這樣可以確保其相對(duì)于磁極11的相對(duì)區(qū)域很大。另外，第二磁軛5的外表面5a是弧形，從而能減小其與磁極11之間的間隙，同時(shí)保其相對(duì)于磁極11的相對(duì)區(qū)域。這樣，圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)第二移動(dòng)物體6的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)一步增加，在旋轉(zhuǎn)第二移動(dòng)物體6的初始狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)力變大，從而滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)能夠平滑啟動(dòng)。
當(dāng)假定第一定子40、第二定子10和防護(hù)殼體12為固定部分，可以將其視為第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的總質(zhì)量及吸振心軸17的質(zhì)量的兩個(gè)質(zhì)量點(diǎn)振動(dòng)模型的系統(tǒng)。吸振心軸17通常用于往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)由第一移動(dòng)物體36進(jìn)行的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)及由第二移動(dòng)物體6進(jìn)行的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)同時(shí)執(zhí)行時(shí)，吸振心軸17以與第一移動(dòng)物體36相反的相位在軸3的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)，并且以與第二移動(dòng)物體6相反的相位圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，存在第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體6和吸振心軸17同相驅(qū)動(dòng)的第一(低階側(cè))振蕩模式以及第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體6和吸振心軸17反相驅(qū)動(dòng)的第二(高階側(cè))振蕩模式。當(dāng)在第二振動(dòng)模式中通過(guò)給第一線圈37或第二線圈7提供頻率接近固有振動(dòng)頻率的電流，第一移動(dòng)物體36在軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)或第二移動(dòng)物體6圍繞軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，反相驅(qū)動(dòng)的吸振心軸17消除了第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的慣性力，反過(guò)來(lái)，第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6消除了吸振心軸17的慣性力。因此，可以減小傳播至防護(hù)殼體12的振動(dòng)。再者，在垂直于軸3的軸線的方向上在吸振心軸17和軸3之間設(shè)置有間隙18。間隙18是空氣間隙，用于使吸振心軸17平滑且無(wú)阻地圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)。雖然也可以插入軸承或類似物，優(yōu)選設(shè)置間隙18以降低成本。
另外，設(shè)定在旋轉(zhuǎn)第二移動(dòng)物體6時(shí)吸振心軸17的慣性矩比第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的慣性矩大。在本實(shí)施例中，通過(guò)調(diào)整吸振心軸17的重量，吸振心軸17的慣性矩可以比第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的慣性矩大。通過(guò)增加吸振心軸17的慣性矩，第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的旋轉(zhuǎn)輔助力也增加，從而致動(dòng)器2的輸出功率也進(jìn)一步增加。
此外，對(duì)應(yīng)于第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，彈性力蓄積在各彈簧件13a、13b和13c中。因此，可以限定第二移動(dòng)物體6圍繞軸3的軸線可旋轉(zhuǎn)的角度區(qū)域，從而可以確定軸3的滾動(dòng)角。
順便地，在上述僅由彈簧件13a、13b和13c限制第二移動(dòng)物體6旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中，存在這樣一種可能性，當(dāng)從外部施加使第二移動(dòng)物體6旋轉(zhuǎn)地超出圍繞軸3的軸線所允許的區(qū)域時(shí)，第二移動(dòng)物體6就會(huì)超出允許區(qū)域旋轉(zhuǎn)，這樣會(huì)影響致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)特性。因而，設(shè)置圖4所示的軸3的旋轉(zhuǎn)限定結(jié)構(gòu)，用以當(dāng)超出允許區(qū)域的旋轉(zhuǎn)力從外部施加到圍繞軸3的軸線的第二移動(dòng)物體6上時(shí)，機(jī)械地阻止第二移動(dòng)物體6的旋轉(zhuǎn)。
軸3的后端部3a形成為基本上的D形截面。另一方面，基本上是扇形的安裝孔14形成于密封件72的后部，通過(guò)將軸3的后端部3a插入到該安裝孔中，來(lái)限定軸3圍繞軸線的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)將軸3的后端部3a插入安裝孔14中，圍繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)角度限定在固定的區(qū)域。雖然錐形面31在安裝孔14上形成的是角形截面，當(dāng)?shù)诙苿?dòng)物體6位于振幅的中間位置時(shí)，軸3的后端部3a的基本上是D形截面的平面部分不會(huì)與角形截面的錐形面31接觸，從而移動(dòng)物體6可圍繞軸3的軸線往復(fù)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)移動(dòng)物體6按箭頭R1所示的方向圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)超出允許區(qū)域時(shí)，軸3的后端部3a的基本上是D形截面的平面部分與角形截面的錐形面31接觸，從而能更好地限制旋轉(zhuǎn)。按箭頭R2所示的相反方向的旋轉(zhuǎn)的情形相同。因此，機(jī)械性的限制了第二移動(dòng)物體6超出滾動(dòng)角的旋轉(zhuǎn)，這樣確保了致動(dòng)器2抵抗外部施加的負(fù)荷或沖擊負(fù)荷等的可靠性。
另外，軸3的后端部3a也可用作當(dāng)?shù)诙跑?壓配固定在軸3上時(shí)的基準(zhǔn)平面。具體地，使用這樣一種方式壓配第二磁軛5，使得第二磁軛5的拐角為矩形的U形槽的平底面25a(參照?qǐng)D4)和軸3的后端部3a的基本上是D形截面的平面部分基本上相互平行，這樣能很容易確定第二磁軛5相對(duì)于軸3的正確安裝角。
此外，在圖5所述的改進(jìn)的實(shí)施例中，如圖6所示，可以在不與彈簧件13a、13b和13c接觸的彈簧接收件26的端面上形成多個(gè)(例如，四個(gè))嚙合突起26a，它們與在第一磁軛35上形成的間隙43嚙合。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，彈簧接收件26相對(duì)于第一磁軛35圍繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)被限制。
另外，如圖7所示，由于在彈簧接收件26的一個(gè)面設(shè)置了多個(gè)突起27，當(dāng)在縱向方向?qū)⑼黄?7插入槽25的端部時(shí)，彈簧接收件26不可旋轉(zhuǎn)地固定在第二磁軛5上。
如圖8B和8C所示，少于預(yù)定數(shù)量(圖中所示為四個(gè)位置)的多個(gè)磁極11設(shè)置在每個(gè)第二固定磁軛9的內(nèi)圓周部分，以面對(duì)第二移動(dòng)物體6的極(第二永久磁體4的外表面4a和磁軛5的外表面5a)。如圖9所示，切削部17分別在第二固定磁軛9的相鄰的兩個(gè)磁極11之間形成。這樣，通過(guò)在磁極11之間設(shè)置切削部17，即使軸3由例如鐵的磁性材料構(gòu)成，仍可以減少到軸3的漏磁通，這樣，可以在第二固定磁軛9側(cè)有效地利用第二永久磁體4產(chǎn)生的磁通。此外，只要磁極11的數(shù)量比最少一個(gè)多就夠了，但是可以增加磁極11的數(shù)量至與永久磁體4的數(shù)量(四個(gè))一樣多。
在如圖8A所示在軸3的軸線方向上在第二線軸8的兩側(cè)設(shè)置第二固定磁軛9的情況下，第二固定磁軛9分別設(shè)置成這樣一種方式，使得在圍繞第二移動(dòng)物體6的軸3的軸線的方向上，一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a的位置與另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b的位置不一致，如圖8B和8C所示。此外，在沒(méi)有電流提供給第二線圈7時(shí)的第二移動(dòng)物體6的初始位置處，一個(gè)第二固定磁軛9的每個(gè)磁極11a位于面對(duì)第二永久磁體4的端部與圍繞軸3的軸線的第二磁軛5的觸點(diǎn)15a的位置，并且另一個(gè)第二固定磁軛9的每個(gè)磁極11b同樣位于面對(duì)第二永久磁體4的另一個(gè)端部與第二磁軛5的另一個(gè)觸點(diǎn)15b的位置。因此，一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11a與另一個(gè)第二固定磁軛9的磁極11b相對(duì)于同樣的第二永久磁體的間隙基本上是相同的，這樣，可以有效地執(zhí)行第二移動(dòng)物體6的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
另外，如圖9所示，在軸3的軸線方向上，用以將固定磁軛9相對(duì)于第二線軸8定位的多個(gè)固定磁軛定位部分16分別設(shè)置的第二線軸8的兩個(gè)端面處。在圖6所示的實(shí)施例中，設(shè)置有均為弧形凸肋的固定磁軛定位部分16，用以在第二線軸8的端面上間隔預(yù)定距離的四個(gè)位置處凸出。另一方面，如前所述，切削部17形成在該第二固定磁軛9上相鄰的兩個(gè)磁極11之間。通過(guò)以固定磁軛定位部分16分別安裝在第二固定磁軛9的切削部17內(nèi)的方式沿著軸3的軸線方向在第二線軸8的兩個(gè)端面分別附加兩個(gè)第二固定磁軛9，即可固定圍繞軸3的軸線的兩個(gè)第二固定磁軛9的相對(duì)位置。
再者，如圖10A所示，旋轉(zhuǎn)限制部分20a在基本上是圓柱形的防護(hù)殼體12上形成，所述旋轉(zhuǎn)限制部分通過(guò)例如是挖鑿加工(press work)朝內(nèi)圓周面?zhèn)韧钩觥；诖耍瑖Ш习疾?9在第二線軸8和第二固定磁軛9的外圓周面上形成，所述嚙合凹部將與旋轉(zhuǎn)限制部分20a嚙合。通過(guò)使得嚙合凹部19與旋轉(zhuǎn)限制部分20a嚙合的方式將第二定子10安裝到防護(hù)殼體12的內(nèi)圓周面，第二固定磁軛9相對(duì)于防護(hù)殼體12圍繞軸3的軸線的旋轉(zhuǎn)也被限制。類似地，通過(guò)例如是挖鑿加工朝內(nèi)圓周面?zhèn)韧钩龅亩鄠€(gè)擋塊20b在防護(hù)殼體12上形成。例如，在圖10A中，當(dāng)?shù)诙ㄗ?0例如從防護(hù)殼體12右側(cè)的一個(gè)開(kāi)口將被安裝到防護(hù)殼體12的內(nèi)圓周面上時(shí)，第二固定磁軛9在左側(cè)接觸擋塊20b，以使在軸3的軸線方向上的運(yùn)動(dòng)限制在那個(gè)位置。根據(jù)這種設(shè)置，第二定子10至防護(hù)殼體12的固定操作變得容易。可替換地，通過(guò)在每個(gè)第二固定磁軛9的外部圓周面上形成嚙合凸出部分以及通過(guò)在防護(hù)殼體12的內(nèi)圓周面上挖鑿加工的沖孔(punching of press work)形成作為旋轉(zhuǎn)限制部分20a的凹槽，能獲得基本上相同的效果。
再者，可以如圖3所示，在往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B之間設(shè)置由非磁性材料制成的管形或環(huán)形的磁屏蔽件(magnetic shieldingmember)50。因此，雖然往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B相鄰設(shè)置在公共單軸3的軸線方向上，往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的磁通被磁屏蔽件50屏蔽掉。再者，通過(guò)將磁屏蔽件50形成為管形或環(huán)形，可以屏蔽第一永久磁體34和第二永久磁體4的磁通而不泄漏。因此，往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A中的第一永久磁體34的磁力對(duì)其他滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B沒(méi)有影響，或滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B中的第二永久磁體4的磁力對(duì)往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元沒(méi)有影響，這樣，可以穩(wěn)定地獲得由往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A在軸3的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和由滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B圍繞軸3的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的兩種運(yùn)動(dòng)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的致動(dòng)器2，往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B分別設(shè)置在公共單軸3的軸線方向上的不同位置，這樣，在軸3的軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸3的軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)可同時(shí)執(zhí)行。
再者，組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A的管形或環(huán)形的第一永久磁體34以及組成滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的平板形的第二永久磁體4分別設(shè)置在第一移動(dòng)物體36側(cè)和第二移動(dòng)物體6側(cè)，而不是設(shè)置在第一定子40側(cè)和第二定子10側(cè)。因此，在使用管形或環(huán)形的第一永久磁體34的情況下，與傳統(tǒng)情況下在防護(hù)殼體內(nèi)表面設(shè)置大直徑的永久磁體的情況相比較，第一永久磁體34的內(nèi)徑和外徑變小，第一永久磁體34的體積也因此變小。因而，往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A可小型化和輕型化，第一永久磁體34的材料成本可降低。再者，由于第一永久磁體34可通過(guò)例如將在其軸線方向上磁化的管形永久磁體或在其厚度方向磁化的環(huán)形磁性材料切割成圓形來(lái)制造，第一永久磁體34的制造變得容易，第一永久磁體34的制造成本降低。
在使用平板形的第二永久磁體4的情況下，與如傳統(tǒng)情況下在防護(hù)殼體內(nèi)表面設(shè)置大直徑的永久磁體的情況相比較，第二永久磁體4的體積也類似地變小。因而，滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2A可小型化和輕型化，第二永久磁體4的材料成本可降低。再者，由于第二永久磁體4在其厚度方向磁化，并可通過(guò)將在厚度方向磁化的大的板形永久磁體切割成矩形來(lái)制造，因此，第二永久磁體4的制造變得容易，第二永久磁體4的制造成本降低。綜合這些因素，可實(shí)現(xiàn)致動(dòng)器2的小型化、輕型化以及顯著的成本降低。
接下來(lái)，參照?qǐng)D13示出根據(jù)本實(shí)施例的當(dāng)提供給第一線圈37或第二線圈7的交流電流的電壓設(shè)定為恒定時(shí)第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體7的頻率和振幅之間的關(guān)系以及此時(shí)致動(dòng)器2的頻率和電流之間的關(guān)系。
在圖13中，曲線A和B分別示出了當(dāng)電壓設(shè)定為恒定時(shí)第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體7的頻率和振幅之間的關(guān)系，曲線C和D分別示出了頻率和電流之間的關(guān)系。在圖13中，分別標(biāo)記◆代表空載時(shí)的振幅，標(biāo)記●代表有負(fù)載時(shí)的振幅，標(biāo)記◇代表空載時(shí)的電流值，標(biāo)記○代表有負(fù)載時(shí)的電流值。
如前所述，第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體6的振蕩量(振幅量)可以通過(guò)提供頻率接近諧振頻率(由圖13中的點(diǎn)P示出)的交流電流至第一線圈37或第二線圈7而增加，所述諧振頻率由彈簧件13a、13b、13c的彈簧常數(shù)以及第一移動(dòng)物體36和第二移動(dòng)物體6的質(zhì)量來(lái)限定。例如，在250Hz頻率附近，第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體6的振幅顯示為最大值1.1mm。在頻率等于或大于230Hz并且等于或小于250Hz的區(qū)域S以及頻率等于或大于250Hz并且等于或小于280Hz的區(qū)域T，振幅分別顯示等于或大于0.5mm。
當(dāng)流向第一線圈37或第二線圈7的交流電流的頻率設(shè)定在這些區(qū)域時(shí)，通過(guò)利用彈簧件13a、13b、13c可以加大第一移動(dòng)物體36或第二移動(dòng)物體6的振蕩量(振幅量)。因此，在諧振頻率附近，以及在比諧振頻率高的頻率區(qū)域和比諧振頻率低的頻率區(qū)域，可以獲得相似的振幅。當(dāng)通過(guò)將該頻率設(shè)定為低于諧振頻率(當(dāng)該頻率設(shè)定在區(qū)域S中時(shí))使第一移動(dòng)物體36往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)或第二移動(dòng)物體6滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以通過(guò)小電流執(zhí)行目標(biāo)振幅的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)。特別地，當(dāng)致動(dòng)器2的電源是電池時(shí)，可以使得電池的運(yùn)行壽命更長(zhǎng)。另一方面，當(dāng)將頻率設(shè)定得高于諧振頻率(當(dāng)頻率設(shè)定在區(qū)域T中時(shí))時(shí)，雖然電流變大，仍可以執(zhí)行該目標(biāo)振幅的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)或滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)以便提供大的輸出功率。
由于圖13只示出了一種實(shí)施例，可以存在往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A的諧振頻率和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的諧振頻率相互不同的情形。例如，可以是至少一個(gè)往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B由接近但低于該驅(qū)動(dòng)單元的諧振頻率的頻率驅(qū)動(dòng)，而其他由接近但高于該驅(qū)動(dòng)單元的諧振頻率的頻率驅(qū)動(dòng)?？商鎿Q地，可以是往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B由接近但低于這些驅(qū)動(dòng)單元的諧振頻率的頻率驅(qū)動(dòng)。相反地，可以是往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B由接近但高于這些驅(qū)動(dòng)單元的諧振頻率的頻率驅(qū)動(dòng)。另外，提供給往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A的第一線圈37的交流電流的頻率和提供給滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的第二線圈7的交流電流的頻率可以是相同的或者相互不同。
上述致動(dòng)器2可以用作各種類型的驅(qū)動(dòng)力。例如，包括上述致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的結(jié)構(gòu)如圖14所示。
電動(dòng)牙刷1包括管形細(xì)長(zhǎng)外罩22，上述圖1所示的致動(dòng)器2設(shè)置在外罩22內(nèi)縱向的前側(cè)，電池21(二次電池)設(shè)置在外罩22內(nèi)縱向的后側(cè)，控制電路單元32，設(shè)置在外罩22外圓周部分上的電開(kāi)關(guān)33等等。致動(dòng)器2的軸3的端部從外罩22的前端面向外凸出。
在圖14所示的實(shí)施例中，由于刷體24是其前端的刷部23為以基本上垂直刷體24的縱向的方向植入的類型，刷體以這樣一種方式附加在軸3上，刷體24的把手部24a的后端部可拆掉地附加在軸3上，并且圍繞軸3的軸線不能旋轉(zhuǎn)。如圖1和圖2所示，由于軸3的前端部附近形成基本上是D形的截面，通過(guò)在刷體24的把手部24a上形成用于安裝到軸3的前端部的D形截面的安裝孔，可以限制刷體24不圍繞軸3的軸線旋轉(zhuǎn)。因此在刷體24的刷部23的凸出方向和設(shè)置在外罩22上的電開(kāi)關(guān)33之間的位置關(guān)系可以是恒定的，這樣電動(dòng)牙刷的可操作性不會(huì)出現(xiàn)故障。
控制電路32根據(jù)使用者對(duì)電開(kāi)關(guān)33的切換操作給往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A的第一線圈37和/或滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的第二線圈7提供交流電流。因此，可以在以下模式之間進(jìn)行選擇，即，一種在其軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)軸3的模式，一種圍繞其軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸3的模式，以及一種在其軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)軸3同時(shí)圍繞其軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸3的模式。
通過(guò)操作如上配置的電動(dòng)牙刷1的電開(kāi)關(guān)33以提供給致動(dòng)器2的第一線圈37或第二線圈7電流，軸3可在其軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)或圍繞其軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。因此，附加在軸3上的刷體24執(zhí)行軸線方向上的往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)或圍繞軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)，這樣根據(jù)使用者的喜好，通過(guò)驅(qū)動(dòng)刷部23往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)或滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)來(lái)刷牙。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的致動(dòng)器2，在其軸線方向上驅(qū)動(dòng)軸3的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元2A的基本上是環(huán)形或基本上是管形的第一永久磁體3直接或通過(guò)間隔件41安裝固定在軸3上，這樣第一永久磁體34的內(nèi)徑和外徑變小，每個(gè)第一永久磁體34的體積變小。另外，在預(yù)定區(qū)域圍繞其軸線往復(fù)和旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)軸3的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元2B的第二永久磁體4配置成平板形并安裝在形成于移動(dòng)物體6的磁軛5的槽25中，這樣每個(gè)第二永久磁體4的體積變小，永久磁體4的制造程序和移動(dòng)物體6的裝配程序簡(jiǎn)化。因此，致動(dòng)器2的成本和使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷1的成本降低。
本申請(qǐng)基于在日本提出的日本專利申請(qǐng)2003-139573，據(jù)此，通過(guò)參照上述專利申請(qǐng)的說(shuō)明書和附圖將內(nèi)容援引在此。
雖然本發(fā)明已通過(guò)參照附圖的實(shí)施例全面描述，可以理解各種改變和改進(jìn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。因此，除非這種改變和改進(jìn)脫離本發(fā)明的范圍，否則它們都應(yīng)當(dāng)被解釋為包括在該范圍中。
工業(yè)實(shí)用性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器中，在其公共單軸的軸線方向上設(shè)置有相鄰的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元，從而在軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)可以只由一個(gè)軸來(lái)執(zhí)行。另外，組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元的永久磁體設(shè)置在移動(dòng)物體側(cè)而不是定子側(cè)，換而言之，它們圍繞軸的軸線方向設(shè)置，從而與傳統(tǒng)的在定子側(cè)設(shè)置大直徑的永久磁體的情況相比，這些永久磁體分別小型化和輕型化?；诖耍梢詫?shí)現(xiàn)更加小型化、輕型化和成本降低的致動(dòng)器。
此外，根據(jù)本發(fā)明的使用該能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷，可以以任何一種模式驅(qū)動(dòng)附加在軸前端的刷體，即執(zhí)行軸的在其軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的模式，執(zhí)行軸的圍繞其軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的模式，和同時(shí)執(zhí)行軸的在其軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和軸的圍繞其軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的模式。更進(jìn)一步，如上所述，小型化、輕型化和成本降低的致動(dòng)器本身可以實(shí)現(xiàn)，從而可以實(shí)現(xiàn)使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷的小型化、輕型化和成本降低。
權(quán)利要求
1.一種能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，包括在軸的軸線方向上相鄰設(shè)置的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)單元；該軸樞設(shè)成能在其軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)并樞設(shè)成能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)；往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元包括第一移動(dòng)物體，具有該軸和第一永久磁體，每個(gè)第一永久磁體磁化成在該軸的軸線方向上的兩個(gè)端部的極性不同并安裝固定在該軸上；以及第一定子，具有線圈，該線圈以預(yù)定間隙面對(duì)第一永久磁體的平行于該軸的軸線方向的端面放置并在通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)；滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第二移動(dòng)物體，具有該軸、固定在該軸上的第二磁軛、和圍繞該軸的軸線附加到第二磁軛上的至少一個(gè)第二永久磁體；以及管形第二定子，具有第二線圈和第二固定磁軛，該第二線圈圍繞該軸的軸線纏繞以圍住第二移動(dòng)物體，該第二固定磁軛以垂直于該軸的軸線的方向上的預(yù)定間隙面對(duì)第二磁軛和第二永久磁體的最外部圓周部分放置；以及通過(guò)提供第一線圈和/或第二線圈交流電流，第一移動(dòng)物體在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性地驅(qū)動(dòng)和/或第二移動(dòng)物體在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)地驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于包括在以下模式之間進(jìn)行切換的切換裝置，即僅在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體的模式，僅圍繞該軸的軸線在預(yù)定的角區(qū)域滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式，以及在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體的同時(shí)圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式。
3.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，第一移動(dòng)物體具有在該軸的軸線方向上以預(yù)定距離放置的兩個(gè)管形或環(huán)形的第一永久磁體，安裝固定在該軸上而與兩個(gè)第一永久磁體的在該軸的軸線方向上的各個(gè)端面相鄰的多個(gè)第一磁軛，以及在兩個(gè)第一永久磁體之間安裝在該軸上而平行于該軸的軸線方向的基本上是管形的鐵心；兩個(gè)第一永久磁體在其厚度方向上磁化為每個(gè)永久磁體在該軸的軸線方向上的兩個(gè)端面的極性相互不同，并以它們的相對(duì)面的極性相互相同的方式固定在該軸上；以及第一定子還包括纏繞有第一線圈的第一線軸，以及在該軸的軸線方向上設(shè)置在第一線軸的任一側(cè)的至少一個(gè)第一固定磁軛。
4.如權(quán)利要求3所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，安裝固定在第一移動(dòng)物體上的兩個(gè)第一永久磁體之間的距離比第一定子的兩個(gè)第一固定磁軛之間的距離窄，且在第一移動(dòng)物體沒(méi)有往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)的狀態(tài)下，在軸線方向上兩個(gè)第一固定磁軛之間的中心位置基本上與兩個(gè)第一永久磁體的中心位置一致。
5.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，第二永久磁體是平板形，并在其厚度方向磁化；以及第二磁軛是壓配固定在軸上的基本上管形的物體，并且其外圓周面具有至少一個(gè)與該軸的軸線方向平行的槽，第二永久磁體安裝于所述槽上。
6.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，第二移動(dòng)物體具有在該軸的軸線方向上執(zhí)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的區(qū)域中的長(zhǎng)度，通過(guò)該長(zhǎng)度，在第二永久磁體和第二固定磁軛之間的間隙保持恒定。
7.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，第一移動(dòng)物體和在該軸的軸線方向上支撐第一移動(dòng)物體的彈簧件組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；第二移動(dòng)物體和圍繞該軸的軸線支撐第二移動(dòng)物體的彈簧件組成滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；以及往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的彈簧件用作滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的彈簧件。
8.如權(quán)利要求7所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，公共吸振心軸設(shè)置在往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)中；以及當(dāng)由第一移動(dòng)物體進(jìn)行的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和由第二移動(dòng)物體進(jìn)行的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)同時(shí)執(zhí)行時(shí)，公共吸振心軸與第一移動(dòng)物體反相地在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)，并且與第二移動(dòng)物體反相地圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求7所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的彈簧件與滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的彈簧件由多個(gè)扭轉(zhuǎn)壓縮圈狀彈簧組成，并且還包括彈簧接收件，以限制該圈狀彈簧的兩端的臂圍繞該軸的軸線的旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，具特征在于，彈簧接收件包括相對(duì)于第一定子和第二定子不移動(dòng)的彈簧鉤部分和隨著第一移動(dòng)物體和第二移動(dòng)物體移動(dòng)的彈簧鉤部分。
11.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，第一移動(dòng)物體和在該軸的軸線方向上支撐第一移動(dòng)物體的彈簧件組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；第二移動(dòng)物體和圍繞該軸的軸線支撐第二移動(dòng)物體的彈簧件組成滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)；以及通過(guò)提供頻率等于或近似于往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率的交流電流至第一線圈和/或提供頻率等于或近似于滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)的諧振頻率的交流電流至第二線圈，來(lái)驅(qū)動(dòng)往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和/或滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元。
12.如權(quán)利要求1所述的能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器，其特征在于，在該軸的軸線方向上在往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元之間設(shè)置由非磁性材料制成的管形或環(huán)形的磁屏蔽件。
13.一種使用能往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷，包括前端植入刷的刷體；能使刷體在預(yù)定方向上執(zhí)行往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器；提供致動(dòng)器電能的電源；提供致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)電路；以及對(duì)應(yīng)于使用者的切換操作切換致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)模式的控制電路，其特征在于，致動(dòng)器包括在軸的軸線方向上相鄰設(shè)置的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元；該軸樞設(shè)成能在其軸線方向上往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)并樞設(shè)成能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)；往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元包括第一移動(dòng)物體，具有該軸和第一永久磁體，每個(gè)第一永久磁體磁化成在該軸的軸線方向上的兩個(gè)端部的極性不同并安裝固定在該軸上；以及第一定子，具有線圈，該線圈以預(yù)定間隙面對(duì)第一永久磁體的平行于該軸的軸線方向的端面放置并在通電時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)；滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元包括第二移動(dòng)物體，具有該軸、固定在該軸上的第二磁軛、和圍繞該軸的軸線附加到第二磁軛上的至少一個(gè)第二永久磁體；以及管形第二定子，具有第二線圈和第二固定磁軛，該第二線圈圍繞該軸的軸線纏繞以圍住第二移動(dòng)物體，該第二固定磁軛以垂直于該軸的軸線的方向上的預(yù)定間隙面對(duì)第二磁軛和第二永久磁體的最外部圓周部分放置；以及控制單元，對(duì)應(yīng)于使用者的切換操作在以下模式之間進(jìn)行切換，即僅在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體的模式，僅在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式，以及在該軸的軸線方向上往復(fù)和線性驅(qū)動(dòng)第一移動(dòng)物體的同時(shí)在預(yù)定的角區(qū)域圍繞該軸的軸線滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)第二移動(dòng)物體的模式。
全文摘要
往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元相鄰設(shè)置在其公共單軸的軸線方向上，這樣，單軸可同時(shí)執(zhí)行軸線方向上的往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)和圍繞軸線的滾動(dòng)驅(qū)動(dòng)。組成往復(fù)線性驅(qū)動(dòng)單元和滾動(dòng)單元的永久磁體分別設(shè)置在移動(dòng)物體側(cè)而不是在定子側(cè)，換而言之，這些永久磁體圍繞軸的軸線而設(shè)置，因此能使各永久磁體小型化和輕型化?；诖?，可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕型化和成本降低的致動(dòng)器以及使用該致動(dòng)器的電動(dòng)牙刷。
文檔編號(hào)H02K33/06GK1806377SQ20048001682
公開(kāi)日2006年7月19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