專利名稱：振動線性致動器和使用其的電動牙刷的制作方法
技術領域：
本發明涉及振動線性致動器，以及使用其的電動牙刷。
背景技術：
振動線性致動器的一個示例，特別是優選用作電動牙刷的驅動源公知包括具有纏繞線的圓柱形定子、設有磁性材料所制造的部件并設置在定子之內的圓柱形可移動部件以及連接到可移動部件上的軸(參看日本專利公開出版物No.2002-176758)。
此外，還公知另外的振動線性致動器，所述振動線性致動器設有從可移動部件獨立地移動以減小或者抵消(offset)不需要的振動的振動吸收重物(weight)以消除通過可移動部件的慣性力所導致的振動的缺點(參看日本專利出版物No.3475949)。
但是，當與可移動部件相位相反移動的振動吸收重物被用于減小振動時，振動線性致動器不可避免地尺寸變大。此外，由于使用振動吸收重物導致包括可移動部件的移動部件和所述重物的重量增加，需要更多的能量來往復所述部件。
因此，使用這樣的振動線性致動器的電動牙刷就尺寸減小和能量減小也具有缺點。
發明內容
本發明有鑒于上述缺點而提出，并且其目的是提供一種緊湊和有效的振動線性致動器以及使用其的電動牙刷。
為了實現上述目的，提供了一種振動線性致動器，包括其中具有通孔的定子并圍繞其的纏繞線；可移動部件，所述可移動部件設置在定子的通孔之內，以在將電流施加到纏繞線時在軸向的方向上往復；軸，所述軸插入到可移動部件的通孔中，以與可移動部件呈往復可移動關系；以及協調部件，所述協調部件使得所述軸以與可移動部件相反的相往復。
在所述振動線性致動器中，所述軸用作振動吸收部件，用于消除或者減小由于可移動部件的慣性所導致的振動。
在這種情況下，當上述的可移動部件通過設置在軸和可移動部件之間的軸承所支撐時，作為整體減小振動線性致動器的外徑是有利的。另一方面，當可移動部件通過設置在定子和可移動部件之間的軸承所支撐時，定子和可移動部件之間的磁間隙在不受軸等的偏轉的影響下保持恒定，由此產生更高的磁性驅動力。
此外，當上述的軸承包括滾動部件以及支撐滾動部件的支撐部件并由非磁性材料所制造時，甚至可以由磁性材料所制造的滾動部件沒有并被通過磁性回路所產生的磁性力所直接吸引，由此減小驅動損耗。
當上述的軸承包括由非磁性材料所制造的滾動部件以及支撐滾動部件的支撐部件時，滾動部件沒有直接通過由磁性回路所產生的磁性力所吸引，由此減小了驅動損耗。
作為上述的協調部件，優選地利用連接可移動部件和軸的彈性部件。在這種情況下，可移動部件和軸構成彈性振蕩系統，由此方便輸出更高的功率。
作為協調部件，可以利用連接可移動部件和軸的連桿部件，由此導致軸的線性往復運動。
根據本發明的電動牙刷的特征在于，其包括上述作為驅動源的振動線性致動器和用于刷牙的刷，由此提供緊湊、質量輕和較低振動的電動牙刷。
根據本發明，所述軸通過磁性力與可移動部件相反的相線性往復而用作振動吸收部件。由于額外的振動吸收重物對于減小所不需要的振動是不必要的，由此就尺寸減小和重量節省是有利的。此外，由較大的驅動能量是不必要的，振動線性致動器就尺寸減小而言也是進一步有利的。
在附圖中圖1是根據本發明的一個實施例的振動線性致動器的橫截面視圖；
圖2是如圖1中所示的振動線性致動器的分解透視圖；圖3是根據本發明的另外的實施例的振動線性致動器橫截面視圖；圖4是根據本發明的另外的實施例的振動線性致動器的橫截面視圖；以及圖5是根據本發明的一個實施例的電動牙刷的橫截面視圖。
具體實施例方式
參照附圖，將詳細說明本發明的優選實施例。圖1、2分別是橫截面視圖以及根據本發明的一個實施例的振動線性致動器30的分解透視圖。如圖所示，圓柱形定子2設置在圓柱形屏蔽殼體1中，以及軸13通過軸承14、14所連接以能夠沿著軸線方向A線性往復。定子2包括圍繞線圈線軸3纏繞線4(纏繞線4，此后)所形成的線圈部件以及設置在線圈線軸3的兩側上的圓柱形固定部分5、5。
在定子2之內設有圓柱形可移動部件6。特別地，可移動部件6通過配合在軸13上的軸承20、20所支撐，其方式是在可移動部件6的外表面和定子2的內表面之間保持預定的磁間隙7。可移動部件6包括由磁性材料所制造的圓柱形軛8以及在軸向方向A上設置在軛8的兩側上的圓柱形永久磁鐵9、9。永久磁鐵9、9被安置，這樣其周長朝向固定部分5的內表面。此外，各永久磁鐵9、9在各側上具有不同的磁極。同樣，永久磁鐵9、9之一的外表面具有與永久磁鐵9、9的另外一個的外表面相同的磁極，其中外表面是不與軛8相遇的永久磁鐵9、9的表面。此外，靠近永久磁鐵9、9的外表面設置軸承20、20以及重量調節重物10、10，連接部件11位于永久磁鐵9和軸承20之間。順便提及的是，盡管包括永久磁鐵9、9的可移動部件6此處作為示例，可移動部件6可以具有由磁性材料所制造的可選部件而不是永久磁鐵9、9。
軸13被插入到穿透圓柱形可移動部件6中的通孔12中。必須注意，可移動部件6沿著軸向方向A通過軸承20、20可移動。在可移動部件6的一端和屏蔽殼體1的一端(圖1中的右端)之間設置由盤簧所制造的彈性部件15；在可移動部件6的另外一端和連接到軸13上的彈性支撐部件19之間設置由盤簧所制造的彈性部件17；以及在彈性支撐部件19和屏蔽殼體1的另外一端之間設置由盤簧所制造的彈性部件16。
這些彈性部件15、16、17與可移動部件6和軸13一起構成彈性振蕩系統并用作使得軸13在與可移動部件6相反的相上往復的協調部件。即，當可移動部件6通過定子2的纏繞線4和可移動部件6的永久磁鐵9、9所產生的磁性回路往復所驅動，軸13能夠在通過基本將施加到纏繞線4的交流電的頻率與根據彈性部件15、16、17的彈性常數以及可移動部件6和軸13的總質量所確定的諧振頻率匹配的諧振條件下以與可移動部件6相反的相往復移動，所述可移動部件6和軸13屬于彈性振蕩系統。
由于軸13和可移動部件6消除了通過彼此所產生不需要的振動，不需要提供單獨的振動吸收重物。此外，由于軸13被插入到可移動部件6的通孔12中，振動線性致動器30尺寸減小同時減小不需要的振動。此外，由于可以作為整體減小可移動部分的質量，振動線性致動器30變得更加有效。
盡管用于支撐軸13的軸承20、20被設置離開定子2的內部以在此實施例中的徑向方向B上減小振動線性致動器30的尺寸，軸承20、20可以設置在定子2的內表面和可移動部件6的外表面之間，如圖3中所示的振動線性致動器301。在這種情況下，可移動部件6和定子2之間的磁性間隙7在不受軸2的偏轉等的影響下維持恒定，由此獲得穩定的磁性力。此外，軸承20可以設置在可移動部件6和屏蔽殼體1之間，定子2被固定在屏蔽殼體1上。
順便提及的是，當軸承20、20包括滾動部件21(圖1、3、4中的球21)以及用于支撐滾動部件21的支撐部件22，滾動部件21和支撐部件22的任一優選地由非磁性材料所制造。由于這種原因，滾動部件21不受通過磁性回路所施加的磁性力所影響，由此減小了驅動損耗。
圖4顯示了根據另外的實施例的振動線性致動器302。在此實施例中，用于與可移動部件2相反的相移動軸13的協調部件包括連桿部件23。在連桿部件23的一端上連接到可移動部件6；連桿部件23的另外一端連接到軸13；以及連桿部件23的中間部分通過屏蔽殼體1所支撐。當可移動部件6往復時，軸13能夠與可移動部件6相反的相中往復，而不管振動頻率。
盡管定子2、可移動部件6和軸13在上述的實施例中具有圓柱形的形狀，它們不必然形成為此形狀。例如，它們可以制造為多邊形磁極的形狀。勿庸置言，即使在這種情況下，定子2也必須具有通孔(或者中空空間)以在其中具有可移動部件6并相似地，可移動部件6必須具有軸13被插入其中的通孔。
根據本發明的振動線性致動器可以用作不同的驅動源，其一個示例顯示在圖5中作為電動牙刷。如圖所示，電動牙刷100包括殼體31、如前所述的實施例所描述的振動線性致動器30，作為電源的電池32，用于將交流電提供給振動線性致動器30的纏繞線4的控制電路33，以及用于刷牙的刷子34。振動線性致動器30和電池32沿著殼體31之內的縱向方向C側靠側安置。刷34連接到從殼體31在縱向方向C上凸起的軸13的遠端上并通過軸13往復驅動。電動牙刷100對于其用戶提供了舒適的使用，因為振動線性致動器作為驅動源不僅緊湊而且能夠減小不需要的振動以及由于其減小的重量而產生更高的輸出功率。
這樣，盡管電動牙刷100包括振動線性致動器30，顯然可以理解根據本發明的電動牙刷可以包括前述的振動線性致動器300、301。
盡管對本發明的優選實施例進行了說明，但是普通技術人員可以理解，在不背離本發明的精神和實質的情況下，可以對本發明進行修改，其范圍由權利要求書及其等同限定。
權利要求
1.一種振動線性致動器，包括定子，所述定子其中具有通孔以及圍繞其的纏繞線；可移動部件，其中具有通孔以及由磁性材料所制造的部件，所述可移動部件被設置在所述定子的所述通孔之內，以在將電流施加到所述纏繞線時在軸向方向上往復；軸，所述軸插入到所述可移動部件的所述通孔中以與所述可移動部件成往復可移動關系；以及協調部件，所述協調部件使得所述軸以與所述可移動部件相反的相往復。
2.根據權利要求1所述的振動線性致動器，其中，所述可移動部件通過設置在所述軸和所述可移動部件之間的軸承部件所支撐。
3.根據權利要求1所述的振動線性致動器，其中，所述可移動部件通過設置在所述定子和所述可移動部件之間的軸承部件所支撐。
4.根據權利要求2或者3所述的振動線性致動器，其中，所述軸承部件包括滾動部件和由用于支撐所述滾動部件的非磁性材料所制造的支撐部件。
5.根據權利要求2或者3所述的振動線性致動器，其中，所述軸承部件包括由非磁性材料所制造的滾動部件以及用于支撐所述滾動部件的支撐部件。
6.根據權利要求1-5任一所述的振動線性致動器，其中，所述協調部件是連接所述可移動部件和所述軸的彈性部件。
7.根據權利要求1-5任一所述的振動線性致動器，其中，所述協調部件是將所述可移動部件和所述軸連接的連桿部件。
8.一種電動牙刷，包括作為驅動源的如權利要求1-7任一所述的振動線性致動器以及用于刷牙的刷子，所述刷子通過所述軸所驅動。
全文摘要
根據本發明的一個實施例的振動線性致動器包括定子，所述定子其中具有通孔以及圍繞其的纏繞線；可移動部件，其中具有通孔以及由磁性材料所制造的部件，所述可移動部件被設置在所述定子的所述通孔之內，以在將電流施加到所述纏繞線時在軸向方向上往復；軸，所述軸插入到所述可移動部件的所述通孔中以與所述可移動部件成往復可移動關系；以及協調部件，所述協調部件使得所述軸以與所述可移動部件相反的相往復。
文檔編號H02K33/02GK1817321SQ20061000579
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月6日 優先權日2005年1月19日
發明者小林升, 西中孝宏, 金田健作, 清水宏明, 本橋良, 藪內英一 申請人:松下電工株式會社