特許 6134433 電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6134433

(24)【登録日】2017年4月28日

(45)【発行日】2017年5月24日

(54)【発明の名称】電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置

(51)【国際特許分類】

   A47K 7/04 20060101AFI20170515BHJP

   A46B 13/02 20060101ALI20170515BHJP

【ＦＩ】

   A47K7/04

   A46B13/02

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2016-504222(P2016-504222)

(86)(22)【出願日】2013年9月27日

(65)【公表番号】特表2016-533194(P2016-533194A)

(43)【公表日】2016年10月27日

(86)【国際出願番号】KR2013008674

(87)【国際公開番号】WO2014148710

(87)【国際公開日】20140925

【審査請求日】2015年10月30日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0028936

(32)【優先日】2013年3月19日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】506213681

【氏名又は名称】株式会社アモーレパシフィック

【氏名又は名称原語表記】ＡＭＯＲＥＰＡＣＩＦＩＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100121382

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 託嗣

(72)【発明者】

【氏名】ファン，チョンファン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ソヒ

(72)【発明者】

【氏名】パク，ウラム

(72)【発明者】

【氏名】イ，ユンヒ

(72)【発明者】

【氏名】ナム，ヘソン

(72)【発明者】

【氏名】イ，チルソン

(72)【発明者】

【氏名】イ，ジョンミン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ヒョヨン

【審査官】 七字 ひろみ

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２０７５３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２３４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１７６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２８０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０３３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２１３３４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２１４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／６０１７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１４−５１８６０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ４７Ｋ ７／０４

Ａ４６Ｂ １３／０２

Ａ６１Ｈ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

洗顔装置用ケース（１００）と、
前記ケースの外側に設置され、オン／オフ及び一定の角度単位の正逆回転スイッチングを指令するための作動部（２００）と、
前記ケースの内側の一端に設置される電源供給部（３００）と、
前記ケースの内側に設置され、作動部のスイッチング信号に応じて電源供給部から電源の印加を受けて作動し、一定の角度単位で正逆回転するブラシレス電動モーター（４００）と、
前記作動部のスイッチング信号に応じて一定の角度でブラシレス電動モーターの正逆回転を制御するための電気信号を出力する制御部（５００）と、
前記ブラシレス電動モーターの軸に嵌合され、ブラシレス電動モーターの動作に応じて正逆回転する洗顔用ブラシ（６００）と、
前記ブラシレス電動モーターの軸に連設し、「Ｌ」字状に折り曲げられた垂直パネルと水平パネルからなり、前記ブラシレス電動モーターの正逆回転に従って正逆回転するホルダー（７００）と、
前記ホルダーの水平パネルに一側が結合し、他側は支持部に結合し、ホルダーが垂直方向から上下方向に遊動するときに支持部を軸として遊動するが、弾性を提供して元の位置にトルクを発生させるスプリング（８００）と、
前記スプリングの他側を支持する支持部（９００）と、
を含むことを特徴とする、 電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置。

【請求項2】

前記ホルダーの上部には、ホルダーの正逆回転による振動を吸収するためのおもり（１０００）をさらに設置してなることを特徴とする、請求項１に記載の電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置。

【請求項3】

前記スプリング（８００）は、コイルばねまたは板ばねからなることを特徴とする、請求項１に記載の電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置。

【請求項4】

前記ホルダー（７００）は、板ばねのスライド遊動のための遊動ホール（７１０）をさらに有することを特徴とする、請求項３に記載の電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置。

【請求項5】

前記制御部（５００）は、
ＡＣ電源を整流及び平滑させてＤＣ電源を供給するものであって、
整流器（５１１）及び平滑コンデンサ（５１２）から構成される整流部（５１０）と、
前記整流部（５１０）から供給されるＤＣ電源を、任意の可変周波数を有するパルス形態の３相交流電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に変えてＢＬＤＣモーター（４００）に供給するもので、６つのスイッチング素子（Ｑ１〜Ｑ６）及びダイオードから構成されたインバータ（５３０）と、
ＢＬＤＣモーター（４００）に供給される３相交流電源から各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧を検出する端子電圧検出部（５６０）と、
前記端子電圧検出部（５６０）で検出された各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧に応じて逆起電力のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出して回転子の位置情報を取得し、インバータ（３０）に供給されるＰＷＭ信号のパターンを制御してモーターの回転子が一定の角度で正回転及び逆回転するように制御する制御回路（５７０）と、
前記制御回路（５７０）の出力によってＰＷＭ信号のパターンを発生してインバータ（５３０）に供給するＰＷＭ信号発生部（５８０）と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置、その制御方法、並びに前記制御方法を行うためのプログラム記録媒体に係り、特に、モーター及び板ばねの相互作用によって正逆方向に振動させることにより、電流消耗が最小化されながらも洗顔が最適に行われるようにした、電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置、その制御方法、並びにその制御方法を行うためのプログラム記録媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、身体の美に対する欲望は老若男女、誰でも持っている。このような身体の美、特に皮膚の美を追求するためには清潔かつ体系的な皮膚管理が求められるが、このための手段としてスキンケア装置が開発されて使われている。この種のスキンケア装置は、使用しようとする身体の部位に応じてそれぞれの特性に合わせて種々の形態で広く知られて使われている。

【0003】

特に、顔のスキンケアのための方法としては、最も基本的に、化粧品を用いた皮膚管理が行われている。現在、スキンケアのために使われている化粧品は機能性化粧品である。

【0004】

一方、現在まで洗顔のための多様な装置が提案されているところ、洗浄用ブラシを回転させる方法は、単に回転のみを起こす方式と、振動を起こす方式に大別される。振動を起こす方法としては２つの振動方式が一般に適用されている。

【0005】

単にモーターの回転のみを起こして洗浄用ブラシを回転させる方法は、非常に一般な技術思想であるため、それ以上の説明は省略する。偏心ディスクを適用した方法と、円弧螺旋運動を行うモーターの基本概念について簡略に言及する。

【0006】

第一に、図１には一般な偏心回転方式の振動モーターが示されている。図示の如く、下部ケース２にＰＣＢ定着部１が成形されているため、ＰＣＢ回路基板６が定着できるように構成される。前記下部ケース２の上部には、永久磁石３が固定された状態で設置される。固定子である永久磁石３の上部には、一定の空隙を持つ状態で回転子７が回転可能に設置されるが、前記回転子７は、全体的に偏心するように設計された、コイル８及びセグメント９を備えている。さらに、前記回転子７は、それ自体が一側に偏心した質量状態を持つもので、偏心質量としての機能を同時に行うこともある。

【0007】

振動モーターは、ローターを一定の方向に回転させるためにはローターの位置に応じて電流の導通するコイルを交換する整流回路が必要とされる。コイン型振動モーターの電流回路は、ＰＣＢ回路基板６のＰＣＢ回路４と電気的に接続されるブラシ５と、セグメント９とから構成される。コイン型振動モーターの回転原理を考察すると、ＰＣＢ回路４で入力される直流電源はブラシ５に接触しているセグメント９を介してコイル部分に電流を導通させる。この際、回転するローターによって、ブラシ５に接触するセグメント９が交換されるため、整流される形態を取る。

【0008】

第二に、ボイスコイルを適用した振動方法がある。この方法はハードディスクドライブに最も多く適用されるため、ハードディスクドライブを用いて概略的な原理を説明する。図２に示すように、ベースフレーム１００に設置されたスピンドールモーター（図示せず）に磁気ディスク１１０が回転可能に取り付けられ、そのディスク１１０上に磁気ヘッドｈをフライングさせるために、ピボット軸Ｐを中心に回動するように駆動される磁気ヘッドアクチュエータ２００と、図示してはいないが、前記ディスク１１０及び磁気ヘッドアクチュエータ２００を保護するとともに異物の流入を遮断するために、前記ベースフレーム１００に結合するカバーフレームとを含んで構成される。参照符号１２０は、例えば、コンピュータなどの機器本体とインターフェースされるメイン回路基板（図示せず）と前記磁気ヘッドｈ間の信号伝達、及び前記磁気ヘッドアクチュエータ２００の駆動制御のための回路駆動部である。

【0009】

前記磁気ヘッドアクチュエータ２００は、図３に示すように、互いに向かい合うように、一対のマグネットＭが取り付けられた下部ヨーク２１１及び上部ヨーク２１２を有するボイスコイルモーター（ＶＣＭ）２１０と、ヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ、Ｈｅａｄ Ｓｔａｃｋ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）であって、前記ボイスコイルモーター２１０によってピボット軸Ｐを中心に回動するスイングアーム２２０と、該スイングアーム２２０に支持され、先端部に磁気ヘッドｈが設置されるサスペンション２３０と、前記スイングアーム２２０に対応するように分岐し、前記マグネットＭ同士の間に位置するようにコイル２３１が巻回されたボビン２３０とを含んで構成される。

【0010】

前記ボイスコイルモーター２１０は、前記磁気ヘッドｈをディスク上の所望の位置に移動させるために前記スイングアーム２２０を回動させる一種の駆動モーターであって、フレーミングの左手の法則、すなわち磁界中にある導体に電流を流したときに力が発生する原理を利用したものであるが、前記マグネットＭ同士の間に位置するコイル２３１に電流を印加することにより、前記ボビン２３０に力を加えて回動させる。これにより、前記ボビン２３０に対応するように分岐したスイングアーム２２０が回動し、その端部に支持された磁気ヘッドｈが回転するディスク１１０上の半径方向にフライングしながらトラックを検索してアクセス（Ａｃｃｅｓｓ）し、アクセスされた情報を前記回路駆動部１２０によって信号処理して例えばコンピュータに記録または出力する。

【0011】

一方、現在洗顔に適用されるモーターは上述したような回転モーターや、円弧螺旋往復運動を用いたシステムなどであるが、これらは製品サイズが大きくなって消費電流が増える問題だけでなく、これによりバッテリーの寿命が減少する問題もあった。

【0012】

また、従来は、モーターを一方向にのみ回転させるから、洗顔用ブラシも一方向にのみ回転しながら顔に洗浄液を塗布するので、洗浄液の皮膚への均一な接触には限界があった。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

本発明は、上述したような問題を解決するためになされたもので、その目的は、回転モーターを用いて正逆回転させながら皮膚の洗浄が容易に行われるようにするが、スプリング力を用いて強いトルクを持たせることにより、洗顔用ブラシの肌への圧力が強くかけられるようにすることにより、皮膚の洗顔効率性を極大化させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するための手段として、洗顔装置用ケース１００と、前記ケースの外側に設置され、オン／オフ及び一定の角度単位の正逆回転スイッチングを指令するための作動部２００と、前記ケースの内側の一端に設置される電源供給部３００と、前記ケースの内側に設置され、作動部のスイッチング信号に応じて電源供給部から電源の印加を受けて作動し、一定の角度単位で正逆回転するブラシレス電動モーター４００と、前記作動部のスイッチング信号に応じて一定の角度でブラシレス電動モーターの正逆回転を制御するための電気信号を出力する制御部５００と、前記ブラシレス電動モーターの軸に嵌合され、ブラシレス電動モーターの動作に応じて正逆回転する洗顔用ブラシ６００と、前記ブラシレス電動モーターの軸に連設し、「Ｌ」字状に折り曲げられた垂直パネルと水平パネルからなり、前記ブラシレス電動モーターの正逆回転に従って正逆回転するホルダー７００と、前記ホルダーの水平パネルに一側が結合し、他側は支持部に結合し、ホルダーが垂直方向から上下方向に遊動するときに支持部を軸として遊動するが、弾性を提供して元の位置にトルクを発生させるスプリング８００と、前記スプリングの他側を支持する支持部９００とを含んでなることを特徴とする、電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置を提供する。

【0015】

また、前記ホルダーの上部には、ホルダーの正逆回転による振動を吸収するためのおもり１０００をさらに設置してなることを特徴とする。

【0016】

また、前記スプリング８００は、コイルばねまたは板ばねからなることが特徴である。

【0017】

また、前記ホルダー７００は、板ばねのスライド遊動のための遊動ホール７１０をさらに有することを特徴とする。

【0018】

また、前記制御部５００は、ＡＣ電源を整流及び平滑させてＤＣ電源を供給するものであって、整流器５１１及び平滑コンデンサ５１２から構成される整流部５１０と、前記整流部５１０から供給されるＤＣ電源を、任意の可変周波数を持つパルス形態の３相交流電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に変えてＢＬＤＣモーター４００へ供給するもので、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６及びダイオードから構成されたインバータ５３０と、ＢＬＤＣモーター４００に供給される３相交流電源から各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧を検出する端子電圧検出部５６０と、前記端子電圧検出部５６０で検出された各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧に応じて逆起電力のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出して回転子の位置情報を取得し、インバータ３０に供給されるＰＷＭ信号のパターンを制御してモーターの回転子が一定の角度で正回転及び逆回転するように制御する制御回路５７０と、前記制御回路５７０の出力によってＰＷＭ信号のパターンを発生してインバータ５３０に供給するＰＷＭ信号発生部５８０とを含むことを特徴とする。

【0019】

また、作動部がスイッチング信号を出力すると、ブラシレス電動モーターを初期起動させる段階（Ｓ１０）と、前記ブラシレス電動モーターを初期起動する途中で回転子の回転による逆起電力を検出する段階（Ｓ２０）と、前記回転子の位置を検出すると、その地点を基準として一定の角度を正回転させるＰＷＭ駆動信号を出力する段階（Ｓ３０）と、前記作動部に設定された角度の範囲に従って回転子が一定の角度で正回転すると、停止してさらに逆回転させるＰＷＭ駆動信号を出力する段階（Ｓ４０）とを含んでなることを特徴とする、電動モーター及びスプリングを用いた洗顔装置の制御方法を提供する。

【0020】

また、作動部がスイッチング信号を出力すると、ブラシレス電動モーターを初期起動させるプログラムコードと、前記ブラシレス電動モーターを初期起動する途中で回転子の回転による逆起電力を検出するプログラムコードと、前記回転子の位置を検出すると、その地点を基準として一定の角度を正回転させるＰＷＭ駆動信号を出力するプログラムコードと、前記作動部に設定された角度の範囲に従って回転子が一定の角度で正回転すると、停止してさらに逆回転させるＰＷＭ駆動信号を出力するプログラムコードとから構成されることを特徴とする、電動モーター及びスプリングを用いた洗顔方法を行うためのプログラム記録媒体を提供する。

【発明の効果】

【0021】

上述したように、本発明は、回転モーターを用いて正逆回転させながら皮膚の洗浄が容易に行われるようにし、スプリング力を用いて強いトルクを持たせることにより、洗顔用ブラシの肌への圧力が強くかけられるようにすることにより、皮膚の洗顔効率性を極大化させるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一般な偏心回転方式の振動モーターを示す図である。

【図2】ボイスコイルを適用したハードディスクドライブの構成図である。

【図3】ボイスコイルを適用したアクチュエータの動作図である。

【図4】本発明の全体構成を示す斜視図である。

【図5】図４のＡ−Ａ線に沿った垂直断面図である。

【図6】本発明の電動モーター、スプリング及び支持部を示す要部斜視図である。

【図7】図６の分解斜視図である。

【図8】本発明の部分切開図である。

【図9】本発明のスプリングの動作図である。

【図10】本発明の第１実施例に係る制御部の回路構成ブロック図である。

【図11a】本発明においてＣＴを用いた位置検出及び１８０度正弦波の制御パターン図である。

【図11b】本発明においてＣＴを用いた位置検出及び１８０度正弦波の制御パターン図である。

【図12a】本発明において逆起電力を用いた位置検出及び１２０度矩形波の制御パターン図である。

【図12b】本発明において逆起電力を用いた位置検出及び１２０度矩形波の制御パターン図である。

【図13】本発明の第２実施例に係る制御部の回路構成ブロック図である。

【図14】本発明において回転子を時計回りと反時計回りに動作させる制御部の出力信号及びモーター電圧印加グラフである。

【図15】本発明の制御動作を示す順序図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、添付図面と説明を参照して本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明する。但し、下記の図面と後述の説明は本発明の特徴を効果的に説明するための様々な方法のうち好ましい実施方法に関するものであり、本発明は下記の図面と説明に限定されるものではない。

【0024】

また、下記において、本発明を説明するにあたり、かかる公知の機能または構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にするおそれがあると判断された場合は、その詳細な説明を省略する。また、後述する用語は本発明における機能を考慮して定義された用語であって、これは使用者、運用者の意図または慣例などによって異なる。したがって、その定義は、本明細書の全般にわたっての内容に基づいて下されるべきである。

【0025】

さらに、以下に実施される本発明の好適な実施例は、本発明をなす技術的構成要素を効率よく説明するために、それぞれのシステムの機能構成に既に備えられているか、或いは本発明の属する技術分野における通常備えられるシステムの機能構成はできる限り省略し、本発明のためにさらに備えられるべき機能構成を中心に説明する。

【0026】

本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、下記に図示せずに省略された機能構成のうち、従来から既に使われている構成要素の機能を容易に理解することができ、また、前述のように省略された構成要素と本発明のために追加された構成要素との関係も明らかに理解することができるであろう。

【0027】

また、下記の実施例では、本発明の核心的な技術的特徴を効率よく説明するために、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が明確に理解し得るように用語を適切に変形させて使用するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0028】

結果的に、本発明の技術的思想は請求の範囲によって定められ、下記の実施例は進歩的な本発明の技術的思想を本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に効率よく説明するための一つの手段に過ぎない。
図４は本発明の全体構成を示す斜視図である。
図５は図４のＡ−Ａ線に沿った垂直断面図である。
図６は本発明の電動モーター、スプリング及び支持部を示す要部斜視図である。
図７は図６の分解斜視図である。
図８は本発明の部分切開図である。
図９は本発明のスプリングが左右に遊動する動作図である。

【0029】

本発明は、洗顔装置用ケース１００と、作動部２００と、電源供給部３００と、ブラシレス電動モーター４００と、制御部５００と、洗顔用ブラシ６００と、ホルダー７００と、板ばね８００と、支持部９００と、おもり１０００とから構成される。

【0030】

前記洗顔装置用ケース１００は、手で把持することが可能な外観を備え、内部に電源供給部とブラシレス電動モーターが収納され、外側には作動部が配置される。

【0031】

前記作動部２００は、ケースの外側に設置され、トグル形状またはプッシュボタン形状をしており、電源のオン／オフ及び一定の角度単位の正逆回転を指令することが可能であり、必要な角度範囲でブラシレス電動モーターが正逆回転するように導く。

【0032】

前記電源供給部３００は、ケースの内部に設置され、装置に電源を供給する役割を果たす。さらに、前記電源供給部は、電池または充電池を用いることができ、外部電源に接続してケーブルを介して電源の供給を受けることができる。

【0033】

前記ブラシレス電動モーター４００は、ケースの内側に設置され、作動部のスイッチング信号に従って電源供給部から電源の印加を受けて作動するが、一定の角度単位で正逆回転する。

【0034】

前記制御部５００は、ブラシレス電動モーターから逆起電力を検出して回転子の位置を把握し、作動部のスイッチング信号に従って一定の角度でブラシレス電動モーターの正逆回転を制御するための電気信号を出力する。

【0035】

前記洗顔用ブラシ６００は、ブラシレス電動モーター軸に嵌合され、ブラシレス電動モーターの動作に従って正逆回転しながら顔を洗浄することができるようにする。

【0036】

前記ホルダー７００は、ブラシレス電動モーター４００の軸４１０に連設されるが、「Ｌ」字状に折り曲げられた垂直パネル７００ａと水平パネル７００ｂとから構成され、前記ブラシレス電動モーター４００の正逆回転に従って正逆回転する。

【0037】

前記スプリング８００は、ホルダー７００の水平パネルの底面に一側が結合し、他側は支持部９００に結合し、ホルダー７００が垂直方向から上下方向に遊動するときに支持部９００を軸として遊動するが、弾性を提供して元の位置にトルクを発生させる。前記スプリング８００は、好ましくは長方形パネルの形状をする板ばねから構成する。すなわち、必要に応じてコイルばねを適用することもできるが、より強い瞬間トルクのために板ばねを適用する。また、板ばねを適用する場合には、ホルダー７００に遊動ホール７１０を形成してスライド結合することにより、スプリング８００の左右遊動がより容易に行われるように製作することが好ましい。

【0038】

前記おもり１０００は、ホルダー７００の上部に結合し、ホルダー７００の正逆回転による振動を吸収する。

【0039】

本発明に適用されるブラシレス電動モーター（ＢＬＤＣモーター）４００は、空間的に回転する回転磁界を発生する固定子と、永久磁石が内蔵されて磁界を形成し、回転磁界の回転速度に同期して相対的に回転する回転子とを必須構成要素として含み、モーターの回転を制御する別途の制御装置が備えられる。

【0040】

すなわち、ＢＬＤＣモーターの固定子（ｓｔａｔｏｒ）としては３相のコイルに電流を流して形成する電機子（ａｒｍａｔｕｒｅ）を使用し、回転子（ｒｏｔａｔｏｒ）としてはＮ極とＳ極が交互に形成された永久磁石を使用する。ＢＬＤＣモーターが連続的に回転するためにはＢＬＤＣモーターの連続的な回転磁界の形成が必要であり、連続的な回転磁界を形成するためには電機子の各相のコイルに流れる電流の整流（ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ）を適切な時点に行わなければならないが、適切な整流のためには回転子の位置を正確に認識しなければならない。ここで、整流とは回転子が回転できるようにモーターの固定子コイルの電流方向を変えることである。

【0041】

このようなＢＬＤＣモーターの円滑な運転のためには、回転子の位置と相電流の転換時点を精密に一致させなければならず、このために回転子の位置を検出するための装置が求められるが、一般には、回転子の位置検出のために、磁束の変化によって電位差が異なるホールセンサー（Ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）を用いるか、或いは固定子の各相にＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）を設置している。

【0042】

前記制御部５００は、図１０に示すように、モーターの３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の間にそれぞれ位置し、回転子の固定子に対する相対的な位置を感知する位置センサー（図示略）、交流電源（ＡＣ）を直流電源に変換する整流回路５１０、変換された直流電源の電圧脈動分を除去する平滑コンデンサ５２０、多数の電力用パワー素子からなり、平滑コンデンサ５２０を経た直流電圧をパワー素子のスイッチング状態に従って所望の平均電圧及び周波数の交流電圧としてモーターに印加するインバータ回路５３０、位置センサーの感知値に基づいてインバータ回路５３０を制御する制御回路５４０、及びこの制御回路５４０に電源を供給する電源回路５５０から構成される。ここで、未説明符号１は等価回路で表されたＢＬＤＣモーター（以下、「モーター」と略記する）である。

【0043】

モーター４００の３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の間にそれぞれ位置する３つの位置センサーＳａ、Ｓｂ、Ｓｃは回転子の回転に従って電気角６０度毎に感知値を出力するが、この感知値による制御回路５４０のパルス幅変調（ＰＷＭ）信号によってインバータ回路５３０のパワー素子がスイッチングされ、モーター４００は、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のうち２相のみ通電する方式で駆動され、各相に誘起される起電力（ＥＭＦ）に電気角１２０度区間のみを通電させる方式が採用される。

【0044】

一方、ホールセンサーを用いる場合には、高温・高圧環境の下で動作するモーターへの取り付けが不可能であって圧縮機などの駆動には使用できないという問題点がある。

【0045】

これに対し、ＣＴを用いて回転子の位置を検出する方式は、最も理想的な制御方法であって、各相で得られた相電流をｄ（ｄｉｒｅｃｔ ａｘｉｓ）、ｑ（ｑｕａｄｒａ ａｘｉｓ）の二軸に座標変換してまるでブラシ付きＤＣモーターのように電流を界磁電流成分と電機子電流成分に分離することにより、電流制御によって所望のトルクを得ることができるようにするベクトル制御方式である。各相で印加する電圧は図１１ａに示すようにＰＷＭ形態であり、電流波形は破線で表示した正弦波形態となる。ＢＬＤＣモーターには図１１ｂに示すように３相コイル全てに電流を通電することにより、相効率を高めている。

【0046】

このように、ＣＴを用いた位置検出は１８０度通電制御を行うことができ、逆起電力と電流がいずれも正弦波形態を持っており、結果的にトルクリップルが発生せず、これにより効率やトルク特性、騒音、振動などで大部分良好な特性を示すという利点はあるが、回転子の位置を推定するために高価のＣＴを使用しなければならず、独自のベクトル制御アルゴリズムを構築することに相当な技術と試行錯誤を伴い、かつ複雑な制御アルゴリズムにより制御器の価格が上昇するなど、全般的に高い技術力と製造コストの負担をもたらす。

【0047】

かかる問題点を解決するために、電気回路を用いて回転子の位置を検出する方案が模索されてきた。その結果として、ＢＬＤＣモーターの逆起電力を用いて回転子の位置を検出する方式が現在最も広く用いられている。

【0048】

逆起電力を用いた位置検出は、図１２ｂに示すように、モーターの３相コイルのうち２つのコイルのみに電流を通電し、残り１つの相は回転子が回転するときに発生する磁場の変化を用いて起電力を発生させることにより、現在の回転子内の磁石位置を検出する。この際、起電力は図１２ａに示すように台形（ｔｒａｐｅｚｏｉｄａｌ）の形態で得られ、各相で起電力が０となるゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出し、この位置から位相角３０度後に各相を通電する方式で連続的にモーターを制御している。

【0049】

図１３において、本発明のＢＬＤＣモーターのセンサーレス駆動装置は、整流部５１０、インバータ５３０、端子電圧検出部５６０、制御回路５７０及びＰＷＭ信号発生部５８０を含んで構成される。

【0050】

前記整流部５１０は、ＡＣ電源を整流及び平滑させてＤＣ電源を供給するもので、整流器５１１及び平滑コンデンサ５１２から構成される。

【0051】

前記インバータ５３０は、前記整流部５１０から供給されるＤＣ電源を、任意の可変周波数を有するパルス形態の３相交流電源（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に変えてＢＬＤＣモーター４００へ供給するもので、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６とダイオードからなる通常のスイッチング回路である。

【0052】

前記端子電圧検出部５６０は、ＢＬＤＣモーター４００に供給される３相交流電源から各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧を検出して制御回路５７０に入力する。

【0053】

前記制御回路５７０は、前記端子電圧検出部５６０で検出された各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の端子電圧に応じて逆起電力のゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出して回転子の位置情報を取得し、インバータ５３０に供給されるＰＷＭ信号のパターンを制御するマイクロプロセッサである。この制御回路５７０は全体的なインバータ５３０制御アルゴリズムを行う。

【0054】

前記ＰＷＭ信号発生部５８０は、前記制御回路５７０の出力によってＰＷＭ信号のパターンを発生してインバータ５３０に供給する。

【0055】

図１４は、本発明において回転子を時計回りと反時計回りに動作させる制御部の出力信号及びモーター電圧印加グラフを示している。

【0056】

以下、 上述したように構成されたＢＬＤＣモーターの制御方法の動作過程及び作用効果を説明する。

【0057】

本発明のＢＬＤＣモーター４００における回転子位置検出の制御目的は、トルクリップルのない理想的な制御であり、このために電圧と電流がいずれも正弦波となるようにすればよい。ＢＬＤＣモーター４００を駆動するためには、どの制御方式でも初期に回転子の磁石の位置を知らないため、初期駆動アルゴリズムが必要であり、この場合にも回転子が回転を開始すれば誘導起電力を得ることができるため、同様に別途の初期駆動アルゴリズムが必要である。このような初期駆動アルゴリズムは既に全てのＢＬＤＣモーター４００の制御で使用している公知の技術であり、この場合にも一般に公知の強制整列方式を使用するので、詳細な説明を省略する。

【0058】

このように回転子の磁石初期位置が得られたならば、次は回転周波数が一定の速度に到達するまで所定の順序通りに回転子を同期回転させて誘導起電力を発生させる。この区間から正弦波の制御に進入する。駆動方法は、一般に、ＡＣ誘導電動機の正弦波制御方式と同一のＰＷＭ制御方法を使用する。但し、キャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）周波数は、三角波または鋸波方式或いは円近似法などの様々な方法を適用することができる。

【0059】

回転子の回転で得られる各相の誘導起電力がゼロクロスを通過するゼロクロスポイント（ＺＣＰ）を検出し、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）情報に基づいて相転換を行って該当相にＰＷＭ駆動信号を出力する。このときから３相通電によって駆動するので、電流波形は正弦波の形態を有する。

【0060】

この際、ゼロクロスポイント（ＺＣＰ）の検出をより容易に行うために、ＢＬＤＣモーター４００の巻線を分布巻きとすることが有利である。

【0061】

以下、図１５に基づいて本発明の全体動作を説明する。

【0062】

使用者が電源スイッチをオンさせると、電動モーターが作動する。

【0063】

本発明では、制御回路をプログラミングして前記ブラシレス電動モーター４００を正回転及び逆回転させながら洗顔用ブラシ６００が振動するようにする。

【0064】

すなわち、一定の角度だけブラシレス振動モーター４００の回転子が回転を行い、その後、誘導起電力を用いて位置をチェックした後、回転子を逆回転させるようにし、上述のように回転子を正回転及び逆回転させることを繰返し行うことにより、洗顔用ブラシ６００が正回転と逆回転を繰返し行うのである。

【0065】

このとき、本発明では、スプリング８００がブラシレス振動モーター４００のホルダー７００に結合しているので、ホルダー７００が正逆回転することによりスプリング８００が変形する。

【0066】

すなわち、ホルダー７００が時計回りに回転すると、スプリング８００が時計回りに撓み、さらにホルダー７００が反時計回りに回転すると、スプリング８００が反時計回りに撓むのである。

【0067】

本発明において、スプリング８００は、弾性復元力を有する材質からなる。よって、電動モーター４００が回転してホルダー７００が回転することによりスプリング８００が撓むと、電動モーター４００の回転が終わった時点で強いトルクがかかりながら原状復帰する力が最大にかかる。

【0068】

これにより、本発明において、洗顔用ブラシ６００は非常に速く正逆回転が行われる。

【0069】

すなわち、電動モーター４００が一定の角度で回転した後には、スプリング８００が最大に撓んだ状態になり、このときに電動モーター４００の逆方向の回転力が印加されると、スプリング力が加わって速く逆方向の回転が行われるとともに、逆方向の回転が終わる時点では、スプリング８００が元の位置に戻ってからさらに他の方向に最大に撓むため、正方向に転換される瞬間に最大トルクがかかりながら正方向に速く転換されて回転が行われる。

【0070】

前述のように電動モーター４００が正方向及び逆方向への速い方向転換をしながら動作を行うため、洗顔用ブラシ６００に強いトルクがかかることになり、より強い力で洗顔が行われる。

【0071】

前記電動モーター４００の回転子を一定の角度の範囲内で正逆回転させる制御回路のプログラムコードは、様々な装置として保存可能であり、制御回路に入力して駆動することができる。コンピュータ可読記録媒体の例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ記憶装置などがあり、また、キャリアウエーブ（例えば、インターネットを介しての伝送）の形態で実現されるものも含む。また、コンピュータ可読記録媒体は、ネットワークで接続されたコンピュータシステムに分散し、分散方式でコンピュータ可読のコードが格納されて実行できる。そして、本発明を実現するための機能的な（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）プログラム、コード及びコードセグメントは本発明の属する技術分野におけるプログラマーによって容易に推論できる。

【0072】

結局、本発明は、ブラシレス電動モーターを適用するが、ブラシレス電動モーターの回転子が一定の角度で正回転及び逆回転するように動作モードを設定するとともに、スプリング力によって強いトルクが発生するようにすることにより、 洗顔をより完璧かつ便利に行うことができるという利点を提供する。

【符号の説明】

【0073】

１００ 洗顔装置用ケース
２００ 作動部
３００ 電源供給部
４００ ブラシレス電動モーター
５００ 制御部
５１０ 整流回路
５２０ 平滑コンデンサ
５３０ インバータ回路
５４０ 制御回路
５５０ 電源回路
５６０ 端子電圧検出部
５７０ 制御回路
５８０ ＰＷＭ信号発生部
６００ 洗顔用ブラシ
７００ ホルダー
８００ 板ばね
９００ 支持部
１０００ おもり

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図12a】

【図12b】

【図13】

【図14】

【図15】