特許 6659951 アクチュエータ及び電動理美容器具

(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】6659951

(24)【登録日】2020年2月12日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】アクチュエータ及び電動理美容器具

(51)【国際特許分類】

   H02K 33/16 20060101AFI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H02K33/16 A

【請求項の数】9

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-73071(P2016-73071)

(22)【出願日】2016年3月31日

(65)【公開番号】特開2017-184585(P2017-184585A)

(43)【公開日】2017年10月5日

【審査請求日】2019年2月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006220

【氏名又は名称】ミツミ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】特許業務法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】北村 泰隆

(72)【発明者】

【氏名】加賀美 雅春

(72)【発明者】

【氏名】関口 力

(72)【発明者】

【氏名】坂口 和隆

(72)【発明者】

【氏名】稲本 繁典

【審査官】 池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１５８１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２２７９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０８４４３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３３／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コイルを有する固定部と、
前記コイルの軸方向に磁化され、前記コイルの軸方向の一端部側に配置される第１マグネットを有し、弾性保持された状態で、前記コイルの一端部の内側に当該コイルの軸方向で移動可能に配置される第１可動部と、
前記コイルの軸方向に磁化され、前記コイルの軸方向の他端部側に配置される第２マグネットを有し、弾性保持された状態で前記コイルの他端部の内側に、当該コイルの軸方向で移動可能に配置される第２可動部と、
を有し、
前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、前記軸方向で同磁極が同一方向となるように配置され、
前記コイルに電流を流したときに、前記第１可動部と前記第２可動部が同軸上で逆方向に移動することを特徴とするアクチュエータ。

【請求項2】

前記固定部は、前記コイルを挿通する支軸部を有し、
前記第１可動部及び前記第２可動部は、前記支軸部に、前記軸方向に移動可能に取り付けられている、
請求項１記載のアクチュエータ。

【請求項3】

前記コイルの両端部側には、それぞれのコイルの巻回方向に沿う環状の磁性体からなり、前記コイルとともに電磁石を構成する２つのコアが接合され、
前記２つのコアと、前記第１マグネット及び前記第２マグネットとは、双方間で発生する磁気吸引力によって前記第１可動部及び第２可動部を弾性支持する磁気バネを構成する、
請求項１または２記載のアクチュエータ。

【請求項4】

前記第１可動部及び前記第２可動部は、前記第１マグネット及び前記第２マグネットの着磁面両側にそれぞれ接合されたヨークを有し、
前記２つのコアの内周面に対向して、前記第１マグネットの外周面及び前記第１マグネットの両側のヨークの外周面と、前記第２マグネットの外周面及び前記第２マグネットの両側のヨークの外周面とがそれぞれ配置されている、
請求項３記載のアクチュエータ。

【請求項5】

前記コアと、当該コアと対向する前記ヨークとの少なくとも一方には、前記軸方向に切り欠かれてなる切欠部が形成されている、
請求項４記載のアクチュエータ。

【請求項6】

前記第１可動部及び第２可動部は、それぞれ付勢部材により前記軸方向に移動可能に弾性保持されている、
請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項7】

前記コイルの内周面に沿って配置される環状の磁性部材を備える、
請求項１から６のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項8】

前記コイルが、略共振周波数で駆動される、
請求項１から７のいずれか一項に記載のアクチュエータ。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載のアクチュエータを備える、
電動理美容器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータ及び電動理美容器具に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電気かみそり、電気バリカン、電動歯ブラシ等の電動理美容器具が知られている（例えば特許文献１）。電動理美容器具においては、可動部材（電気かみそりの場合、内刃又は外刃）が往復運動することにより、剃髪、剃毛等の理美容行為が行われる。一般に、電動理美容器具は手に持って使用されるが、振動や騒音が大きいと利用者に不快感を与え、使い心地が悪いものとなる。そこで、電動理美容器具における振動対策として様々な技術が提案されている（例えば特許文献２〜４）。

【0003】

具体的には、特許文献２には、可動部に振幅制御錘を接続し、これらを共振周波数で往復運動させる、いわゆる動吸振器を適用したリニアオシレーターが開示されている。

【0004】

また、特許文献３には、２つの可動部（中央可動子、側可動子）を平行に配置し、運動方向が逆になるようにそれぞれを駆動する往復式電気かみそりが開示されている。また、特許文献４には、動力変換機構を用いてモーター駆動力を直線運動に変換し、同一軸（案内部材）上で２つの内刃を逆方向に駆動させる電気ひげそり装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４１２３２３２号公報

【特許文献2】特許第３４７５９４９号公報

【特許文献3】特許第３４２７４６８号公報

【特許文献4】特表２０００−５００３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献２に記載の技術を適用した場合、動吸振器を配置するスペースが必要となるため、製品の小型化を図ることが困難となる。
また、特許文献３に記載の技術を適用した場合、２つの可動部の運動方向が同一軸上となっていないため、重心位置が不均衡であると振動発生方向がずれてしまい、振動を完全に抑制することが困難となる。
また、特許文献４に記載の技術を適用した場合、動力変換機構を配置するスペースが必要となるため、製品の小型化を図ることが困難となる。また、モーター駆動のため、駆動速度が制限され、高速駆動が困難であるという課題もある。
このように、電動理美容器具等の製品に用いられるアクチュエータとしては、製品の小型化を容易に図りつつ高速駆動を実現したいという要望があった。

【0007】

本発明の目的は、可動部の往復運動により利用者に振動が伝達されるのを防止できるとともに、製品の小型化を図ることができるアクチュエータ及び電動理美容器具を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のアクチュエータの一つの態様は、
コイルを有する固定部と、
前記コイルの軸方向に磁化され、前記コイルの軸方向の一端部側に配置される第１マグネットを有し、弾性保持された状態で、前記コイルの一端部の内側に当該コイルの軸方向で移動可能に配置される第１可動部と、
前記コイルの軸方向に磁化され、前記コイルの軸方向の他端部側に配置される第２マグネットを有し、弾性保持された状態で前記コイルの他端部の内側に、当該コイルの軸方向で移動可能に配置される第２可動部と、
を有し、
前記第１マグネット及び前記第２マグネットは、前記軸方向で同磁極が同一方向となるように配置され、
前記コイルに電流を流したときに、前記第１可動部と前記第２可動部が同軸上で逆方向に移動する構成を採る。

【0009】

本発明の電動理美容器具の一つの態様は、上記のアクチュエータを備える構成を採る。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、第１可動部と第２可動部が、それぞれ逆方向に往復運動することにより振動が相殺されるので、利用者に振動が伝達されるのを効果的に防止できる。また、動吸振器や動力変換機構を設ける必要がないため、省スペース化、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係るアクチュエータの外観斜視図である。

【図2】実施の形態１に係るアクチュエータの分解斜視図である。

【図3】実施の形態１に係るアクチュエータの軸方向に沿う縦断面図である。

【図4】固定部のコアを示すコイル部の斜視図である。

【図5】可動部のマグネット部の斜視図である。

【図6】コイルに電流を流したときに第１可動部及び第２可動部に生じる推力を示す図である。

【図7】実施の形態１に係るアクチュエータの可動部の往復運動を示す図である。

【図8】実施の形態２に係るアクチュエータの分解斜視図である。

【図9】実施の形態２に係るアクチュエータの軸方向に沿う縦断面図である。

【図10】コイルに電流を流したときに第１可動部及び第２可動部に生じる推力を示す図である。

【図11】実施の形態３に係るアクチュエータの分解斜視図である。

【図12】実施の形態３に係るアクチュエータの軸方向に沿う縦断面図である。

【図13】実施の形態のアクチュエータを備える電動理美容器具の一例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

［実施の形態１］
図１は、実施の形態１に係るアクチュエータ１００の外観斜視図である。図２は、アクチュエータ１００の分解斜視図である。図３は、アクチュエータ１００の軸方向における縦断面図である。図４は、固定部のコアを示すコイル部の斜視図であり、図５は、可動部のマグネット部の斜視図である。

【0014】

このアクチュエータ１００は、例えば、電気かみそり等の電動理美容器具に適用されるインナーロータ型のアクチュエータである。

【0015】

図１〜３に示すように、アクチュエータ１００は、固定部１１０、第１可動部１３０、第２可動部１４０を備える。第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、固定部１１０の筒状のコイル部１１１と同軸上（より具体的には同一軸上）に固定部１１０を中心に対称配置され、それぞれ軸方向に往復運動を行う。本実施の形態では、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、コイル部１１１の一つのコイル１１２によって軸方向に互いに逆方向に移動する。つまり、第１可動部１３０と第２可動部１４０が軸方向に互いに近づく方向、或いは、互いに離れる方向に移動する。

【0016】

固定部１１０は、コイル部１１１、ブラケット１２４、１２６、ケース１２８、支軸１２２、及び環状磁性体１６０等を備える。

【0017】

ケース１２８は、磁性材料により形成された筒状（図では円筒状）体であり、内部にコイル部１１１、第１可動部１３０及び第２可動部１４０が収納されている。これらコイル部１１１、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、それぞれケース１２８の軸方向に沿って配置されており、本実施の形態では、ケース１２８、コイル部１１１、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は同軸ＡＬ上に配置される。ケース１２８の両端部の開口は、ブラケット１２４、１２６によりそれぞれ閉塞されており、ケース１２８は、ブラケット１２４、１２６とともに中空の円柱状の筐体を構成する。

【0018】

コイル部１１１は、ステータとして機能し、コイル１１２に通電することで両端部が異なる極性で磁化されている。

【0019】

コイル部１１１は、ケース１２８の内周面において、長手方向の中央部分に、周方向に沿って配置されている。コイル部１１１は、例えば接着により、ケース１２８の内周面に固定されている。コイル部１１１は、コイル１１２、ボビン１１３、コア１１４、１１６を有する。

【0020】

ボビン１１３は、筒状（図では円筒状）部の両端にフランジが形成された絶縁材料からなる部材であり、外周面には、全長にわたって同一方向にコイル１１２が巻回される。コイル１１２から引き出されたリード部１１２１は、ボビン１１３の一方のフランジに設けられ、このリード部１１２１には、交流電源１６５が接続される。

【0021】

ボビン１１３の両端のフランジには、それぞれ磁性材料からなり、コイル１１２に電流を流した際に磁化される環状のコア１１４、１１６が配置される。コア１１４、１１６はコイル１１２とともに電磁石を構成する。

【0022】

コア１１４、１１６は、図４に示すように、ここでは、環状体の一部にスリット（切欠部）１７２を設けた断面Ｃ字状に形成されている。スリット（切欠部）１７２は、可動部１３０、１４０側の内ヨーク１３３、１４３の凹部（切欠部）１７４（図５参照）と同じ幅（周方向の長さ）で、且つ、周方向で重なる位置に形成され、スリット（切欠部）１７２以外の部位と、凹部（切欠部）１７４以外の部位とが引き合うことで、回転方向への位置トルク（ディテントトルク）を発生させ、コア１１４、１１６と内ヨーク１３３、１４３との相対的な周方向の回転を抑止する。

【0023】

環状磁性体１６０は、アクチュエータ１００において第１可動部１３０及び第２可動部１４０を駆動するための磁気回路（後述する）において、コイル１１２側で発生する磁気抵抗を緩和して低減する。環状磁性体１６０は、環状（ここでは筒状）の磁性材料であり、コイル部１１１の内周面に沿って配置される。

【0024】

支軸１２２は、第１可動部１３０及び第２可動部１４０を移動自在に支持する。支軸１２２は、コイル部１１１及び環状磁性体１６０内を挿通して配置され、その両端部でブラケット１２４、１２６に固定支持されている。支軸１２２の軸心は、コイル１１２、コア１１４、１１６及びケース１２８の軸心ＡＬと同一となっている。

【0025】

第１可動部１３０は、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、第１出力接続部１３５（以下、単に「出力接続部１３５」とも称する）、及び第１軸受部１３７を有する。

【0026】

第１マグネット１３２は、筒状（図では平板環状）の永久磁石であり、第１マグネット１３２の軸方向（ここでは、軸心ＡＬ方向と同じ）に磁化される。つまり、着磁方向は、第１可動部１３０の移動方向である。

【0027】

ここでは、第１マグネット１３２は、第１内ヨーク１３３に対向する側の面をＮ極、第１外ヨーク１３４に対向する側の面をＳ極に着磁されているものとする。また、第１マグネット１３２は、等方性マグネットに比較して強い磁力が得られる異方性マグネットであることが望ましい。

【0028】

第１外ヨーク１３４は、磁性材料からなる筒状（図では平板環状）の部材であり、第１マグネット１３２の一端側に接続される。第１マグネット１３２は、第１外ヨーク１３４に、例えば、接着により固定される。第１外ヨーク１３４には、電動理美容器具の可動部材（例えば電気かみそりの内刃等）を取り付けるための出力接続部１３５が取り付けられる。なお、出力接続部１３５は、ここでは樹脂により形成され、第１外ヨーク１３４に、例えば接着により固定される。出力接続部１３５は、筐体内から、ケース１２８の一端側から軸方向に沿って形成されたスリット１２８ａ（図１参照）を介して、筐体外にアームを突出させている。

【0029】

第１内ヨーク１３３は、磁性材料からなる筒状（図では平板環状）の部材であり、第１マグネット１３２の他端側に、例えば、接着により固定される。

【0030】

第１外ヨーク１３４と第１内ヨーク１３３は、上述したように凹部（切欠部）１７４が形成されている。凹部（切欠部）１７４は、図５に示すように、外周面の一部を、軸ＡＬ方向に開口するように切り欠いた形状を有し、その幅（周方向の長さ）をコイル部１１１のコア１１４、１１６の幅と同幅にされている。

【0031】

第１外ヨーク１３４と第１内ヨーク１３３のそれぞれの凹部（切欠部）１７４は、軸方向に並ぶように配置され、第１内ヨーク１３３は、コア１１４のスリット（切欠部）１７２にラジアル方向で対向する位置に配置される。

【0032】

これら第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４は、軸方向の両端部が磁化された第１マグネット部１３１を構成する。第１マグネット部１３１は、コイル部１１１の一端側の内部にエアギャップを空けて配置される。

【0033】

第１マグネット部１３１は、コイル部１１１の一端部を構成する磁性材料からなるコア１１４との間の吸引力によって、当該コア１１４の内周面に対向する位置に位置決めされる。ここでは、第１マグネット１３２における軸方向の中心が、コア１１４の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0034】

第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５は、第１軸受部１３７を介して支軸１２２に、支軸１２２の一端側で軸方向に移動自在に取り付けられている。第１軸受部１３７は、第１可動部１３０を支軸１２２上で軸方向に円滑に移動可能とするものであれば、転がり軸受、滑り軸受のどの種類の軸受でもよい。また、第１軸受部１３７は、焼結軸受、樹脂製或いは金属製のオイルレス軸受等のどのような軸受を適用しても良い。本実施の形態では、第１軸受部１３７は、滑り軸受であり、多孔質材料からなる筒状の軸受本体１３７ａを、筒状の軸受ホルダ１３７ｂに圧入してなる含油軸受である。なお、軸受本体１３７ａと軸受ホルダ１３７ｂとの間には、図示しないオイルポケットが形成される。

【0035】

第１軸受部１３７は、外周で第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５が接合されており、支軸１２２に沿って摺動可能となっている。第１可動部１３０は、第１軸受部１３７を介して、支軸１２２によりラジアル方向（軸心から放射方向）への移動が規制される。また、第１可動部１３０は、第１マグネット部とコア１１４と間で発生する磁気吸引力を磁気ばね力として、軸方向で移動可能に弾性保持される。

【0036】

第２可動部１４０は、第１可動部１３０と対称に配置される。第２可動部１４０は、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、第２出力接続部１４５（以下、「出力接続部１４５」とも称する）、及び第２軸受１４７等を備える。

【0037】

第２マグネット１４２は、筒状（図では平板環状）の永久磁石であり、第１マグネット１３２の着磁方向と同方向で磁化される。ここでは、第２マグネット１４２は、第１マグネット１３２の着磁方向と同方向であるので、第２内ヨーク１４３と対向する側の面をＳ極、第２外ヨーク１４４と対向する面をＮ極に着磁されている。

【0038】

第２外ヨーク１４４は、磁性材料からなる筒状（図では平板環状）の部材であり、第２マグネット１４２の他端側に接続される。第２マグネット１４２は、第２外ヨーク１４４に、例えば、接着により固定される。

【0039】

また、第２外ヨーク１４４には、電動理美容器具の可動部材（例えば電気かみそりの内刃等）を取り付けるための出力接続部１４５が取り付けられる。なお、出力接続部１４５は、ここでは樹脂により形成され、第１外ヨーク１３４に、例えば接着により固定される。出力接続部１４５は、筐体内から、ケース１２８の他端側から軸方向に沿って形成されたスリット１２８ｂ（図１参照）を介して、筐体外にアームを突出させている。

【0040】

第２内ヨーク１４３は、磁性材料からなる筒状（図では平板環状）の部材であり、第２マグネット１４２の他端側に、例えば、接着により固定される。

【0041】

これら第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４は、軸方向の両端部が磁化された第２マグネット部１４１を構成する。第２マグネット部１４１は、コイル部１１１の他端側の内部にエアギャップを空けて配置される。

【0042】

第２マグネット部１４１は、コイル部１１１の他端部を構成する磁性材料からなるコア１１６との間の吸引力によって、当該コア１１６の内周面に対向する位置に位置決めされる。ここでは、第２マグネット１４２における軸方向の中心が、コア１１６の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0043】

第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び第２出力接続部１４５は、第２軸受部１４７を介して支軸１２２に、支軸１２２の他端側で軸方向に移動自在に取り付けられている。第２軸受１４７は、第１軸受１３７と同様の滑り軸受であり、焼結軸受、樹脂製或いは金属製のオイルレス軸受等が適用される。本実施の形態では、第２軸受部１４７は、多孔質材料からなる筒状の軸受本体１４７ａを、筒状の軸受ホルダ１４７ｂに圧入してなる含油軸受である。なお、軸受本体１４７ａと軸受ホルダ１４７ｂとの間には、図示しないオイルポケットが形成される。

【0044】

第２軸受部１４７は、外周で第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び第２出力接続部１４５が接合されており、支軸１２２に沿って摺動可能となっている。

【0045】

第２可動部１４０は、第２軸受部１４７を介して、支軸１２２によりラジアル方向（軸心から放射方向）への移動が規制される。また、第２可動部１４０は、第２マグネット部とコア１１６と間で発生する磁気吸引力を磁気ばね力として、軸方向で移動可能に弾性保持される。本実施の形態では、第２軸部１４７は、第２可動部１４０の一部としたが、支軸１２２に対して第２マグネット部が移動自在であれば、支軸１２２側に設けても良い。

【0046】

図６は、コイル１１２に電流を流したときに第１可動部１３０及び第２可動部１４０に生じる推力を示す図である。なお、図６は、図３の縦断面図を模式的に示したものである。また、図６で示すコア１１４、１１６における極性は、コイル１１２にＡ矢視でコイル１１２に時計回りに電流を流した場合の一例である。

【0047】

図７は、実施の形態１に係るアクチュエータ１００の可動部の往復運動を示す図であり、図７ＡはコイルにＡ矢視で時計回りに電流を流したときの第１可動部１３０及び第２可動部１４０の移動状態を示す模式図であり、図７Ｂは、コイルにＡ矢視で反時計回りに電流を流したときの第１可動部１３０及び第２可動部１４０の移動状態を示す模式図である。

【0048】

アクチュエータ１００では、上述したコイル１１２、コア１１４、１１６、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び環状磁性体１６０は、磁気回路を構成する。

【0049】

ケース１２８の内周に沿って巻回されているコイル１１２に電流を流した際に、コイル１１２の軸方向に磁束の流れが発生する。発生する磁束は、コイル１１２の軸ＡＬ方向の一方側から出て、第１可動部１３０の第１マグネット部１３１に作用し、コア１１４、筒状のケース１２８、コア１１６、第２可動部１４０の第２マグネット部に作用し、コイル１１２をそれぞれ通るように流れる。

【0050】

また、コイル１１２に逆方向に電流を流せば、コイル１１２の軸ＡＬ方向の他方側から出て、第２可動部１４０の第２マグネット部に作用し、コア１１６，ケース１２８、コア１１４、第１可動部１３０の第１マグネット部１３１に作用して、コイル１１２の一端側に戻るように流れる。

【0051】

磁気回路において第１可動部１３０及び第２可動部１４０間の経路をコア１１４，１１６のみで構成する場合、磁気回路におけるコイル１１２側の磁気抵抗は、コイル１１２により発生する磁束の周回の透磁率が低い空気部で決定され、その距離に比例して大きくなるが、その中でもコイル１１２内周側の距離がエアギャップに比べて長いため、環状磁性体１６０を設けることにより、磁気抵抗を減少させる。なお、環状磁性体１６０の厚みは、ここでは、コイル１１２を内外で挟むケースの厚みと同様の厚み以上にすることが好ましい。

【0052】

本実施の形態では、アクチュエータ１００において、第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２は、それぞれ、第１可動部１３０側をＳ極、第２可動部１４０側をＮ極に着磁されている。よって、図６に示すように、第１可動部１３０の第１マグネット部１３１では、第１内ヨーク１３３がＮ極、第１外ヨーク１３４がＳ極に磁化され、第２可動部１４０の第２マグネット部１４１では、第２内ヨーク１４３がＳ極、第２外ヨーク１４４がＮ極に磁化される。なお、コイル１１２の内側には、コイル１１２の内周面に周方向に沿って環状磁性体１６０が配置されている。これにより、環状磁性体１６０には、第２可動部１４０側から第１可動部１３０側に向かう磁束が通る。

【0053】

すなわち、コイル１１２に、Ａ矢視で時計回りの電流を流すと、アンペールの右ねじの法則により、コイル１１２内には、第２可動部１４０側をＳ極、第１可動部１３０側をＮ極とする向きの磁束が発生する。これにより、矢印Ｂで示す磁束の流れが発生するとともに、コア１１４はその全周でＳ極に、コア１１６はその全周でＮ極に励磁される。

【0054】

第１可動部１３０では第１内ヨーク１３３がＮ極であるので、磁気吸引力により推力が発生し、第１可動部１３０は、コイル１１２において第１可動部１３０側に発生するＮ極に対して離間するように移動する（図７Ａ参照）。

【0055】

第２可動部１４０では、第２内ヨーク１４３がＳ極であるので、磁気吸引力により推力が発生し、第２可動部１４０は、コイル１１２において第２可動部１４０側に発生するＳ極に対して離間するように移動する（図７Ａ参照）。

【0056】

このように、コイル１１２に電流を流すことにより、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の２つの可動部が同時に、同一軸上を互いに離間する方向に移動する。

【0057】

また、図６のＡ矢視で反時計回りの電流をコイル１１２に流すと、アンペールの右ねじの法則により、コイル１１２内には、第１可動部１３０側をＳ極、第２可動部１４０側をＮ極とする時計回りの電流を流したときとは逆向きの磁束が発生する。

【0058】

これにより、コア１１４はその全周でＮ極に、コア１１６はその全周でＳ極に励磁され、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、軸方向でコイル１１２の内側に移動する。

【0059】

第１可動部１３０では第１内ヨーク１３３がＮ極であるので、磁気吸引力によりコイル１１２側に向かう推力が発生し、第１可動部１３０は、軸方向でコイル１１２内側に向かって移動する（図７Ｂ参照）。

【0060】

第２可動部１４０では、第２内ヨーク１４３がＳ極であるので、磁気吸引力によりコイル１１２側に向かう推力が発生し、第２可動部１４０は、軸方向でコイル１１２内側に向かって移動する（図７Ｂ参照）。

【0061】

このように、コイル１１２に逆電流を流すことにより、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の２つの可動部が同時に、同一軸上を互いに接近する方向に移動する。

【0062】

したがって、コイル１１２に交流を流すと、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、互いに逆方向に往復運動する。

【0063】

なお、アクチュエータ１００における動作原理を示す運動方程式は下式（１）で表され、回路方程式は下式（２）で表される。すなわち、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、それぞれ式（１）、（２）に基づいて往復運動を行う。

【0064】

【数1】

ｍ：質量［ｋｇ］
ｘ（ｔ）：変位［ｍ］
Ｋ_f：推力定数［Ｎ／Ａ］
ｉ（ｔ）：電流［Ａ］
Ｋ_sp：ばね定数［Ｎ／ｍ］
Ｄ：減衰係数［Ｎ／（ｍ／ｓ）］
Ｆ_loss：摩擦成分による負荷［Ｎ］

【0065】

【数2】

ｅ（ｔ）：電圧［Ｖ］
Ｒ：抵抗［Ω］
Ｌ：インダクタンス［Ｈ］
Ｋｅ：逆起電力定数［Ｖ／（ｍ／ｓ）］

【0066】

また、アクチュエータ１００の共振周波数は、下式（３）に示すように、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の質量とばね定数（ここでは、磁気ばねのばね定数であるが、圧縮コイルばねがあるときはそれも含むばね定数）により決まる。共振周波数ｆ_rと略等しい周波数の交流でアクチュエータ１００を駆動することにより、効率的に大きな出力を得ることが可能となる。すなわち、定常状態において低消費電力での駆動が可能となるので、アクチュエータ１００のエネルギー効率が向上する。

【0067】

【数3】

ｆ_r：共振周波数［Ｈｚ］

【0068】

このように、第２実施の形態に係るアクチュエータ１００は、コイル１１２を有する固定部１１０と、コイル１１２の軸方向（ＡＬ）に磁化され、コイル１１２の軸方向の一端部側に配置される第１マグネット１３２を有し、弾性保持された状態でコイル１１２の一端部の内側でコイル１１２の軸方向に移動可能に配置される第１可動部１３０と、コイル１１２の軸方向に磁化され、コイル１１２の軸方向の他端部側に配置される第２マグネット１４２を有し、弾性保持された状態でコイル１１２の内側でコイル１１２の軸方向に移動可能に配置される第２可動部１４０と、を備える。

【0069】

第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２は、軸方向で同磁極が同一方向となるように配置され、互いに向き合う磁極が異なる磁極である。そして、コイル１１２に電流を流したときに、アンペールの右ねじの法則に従ってコイル１１２で発生する磁束の向きによって、第１可動部１３０の第１マグネット１３２と第２可動部１４０の第２マグネット１４２は、同軸上で逆方向の推力を得て、それぞれ略同時に逆方向に移動する。ここでは、第１マグネット１３２を有する第１可動部１３０と第２マグネット１４２を有する第２可動部１４０は、同一軸上を略同時に、それぞれ逆方向に移動する。

【0070】

アクチュエータ１００によれば、第１可動部１３０と第２可動部１４０が、同軸上でそれぞれ逆方向に往復運動することにより振動が相殺されるので、利用者に振動が伝達されるのを効果的に防止できる。また、同一軸で支持する支軸機構を用いているため、第２可動部１４０と第１可動部１３０の重心を同一軸上に容易に設計でき、振動発生方向（特に、軸心からの放射方向）にずれをなくし、各可動部を支持する軸にずれのある構造と比較して効果的に振動を抑制できる。

【0071】

また、支軸１２２により放射方向への移動が規制された第１マグネット部（第１マグネット１３２、第１内外ヨーク１３３、１３４）及び第２マグネット部（第１マグネット１４２、第１内外ヨーク１４３、１４４）と、コア１１４、１１６とで発生する磁気吸引力を軸方向での移動を規制しデフォルト位置での位置に位置決めされる。

【0072】

これにより、第１可動部１３０及び第２可動部１４０を弾性保持する際に、圧縮コイルばね等の機械バネを用いることなく、軸方向に移動自在に弾性保持できるので、その組立を容易に行うことができる。

【0073】

また、内外周方向（ラジアル方向）で向かい合う固定部１１０のコア１１４、１１６と第１可動部１３０及び第２可動部１４０の各ヨーク１３３，１３４、１４３、１４４には、スリット（切欠部）１７２と凹部（切欠部）１７４が設けられている。これにより、コア１１４と第１内ヨーク１３３及び第１外ヨーク１３４の間で回転方向（周方向）に対して位置トルクが発生し、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の周方向への移動が規制される。

【0074】

よって、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の位置が、外部に回転規制を設けることなく安定させることができ、アクチュエータ１００単体での動作が可能となる。また、組立時において各可動部の位置も安定させることができ、組み立て性の向上を図ることができる。

【0075】

また、動吸振器や動力変換機構を設ける必要がないので、省スペース化、小型化を図ることができ、実装される製品の設計自由度、デザイン性が向上する。

【0076】

したがって、アクチュエータ１００を適用することにより、デザイン性に優れるとともに、低振動、低騒音で、利用者にとって使い心地のよい電動理美容器具が実現される。

【0077】

また、アクチュエータ１００において、コイル１１２は固定部１１０の全長にわたって同一方向に巻回され、第１マグネット１３２の着磁方向と、第２マグネット１４２の着磁方向が逆となっている。これにより、簡単な構成で、第２可動部１４０と第１可動部１３０を、それぞれ逆方向に往復運動させることができる。

【0078】

さらに、アクチュエータ１００はインナーロータ型であるので、実装する際に、可動部の接触の可能性が無いため、固定部の外側で移動する可動部を有する構造のアウターロータ型と異なり、可動部の可動領域となるスペースを確保する必要がない。

【0079】

インナーロータ型のアクチュエータ１００では、筐体の外表面が固定部１１０となるため、固定対象に対してアクチュエータ１００を固定できる部分が広く、アクチュエータ１００の実装が容易になる。また、アクチュエータ１００を実装する際に、インナーロータ型であるので、アウターロータ型と比較して、第１可動部１３０及び第２可動部１４０のそれぞれと固定部１１０との隙間（エアギャップ）に異物が混入して動作不良・破損が生じにくい。

【0080】

また、中空の筐体の内部で固定部に対して可動部を往復移動させるアクチュエータ構造で小型化を図る場合、中央部分に磁束が集まり飽和する構造となり易い。これに対して、アクチュエータ１００はその中央部分にマグネットを配置可能なインナーロータ型であるので、マグネットにより磁束を緩和でき、その特性を減少させることなく小型化を図ることができる。

【0081】

また、コイル１１２の内側、つまり、中空筐体の中央部分に磁性材料からなる環状磁性体１６０が位置するので、中央部分の磁束を緩和でき、アクチュエータ１００における磁気回路効率を向上させることができる。また、電磁変換効率が上がり、第１可動部１３０及び第２可動部１４０の推力が大きくなる。コイル１１２側の磁気抵抗は、コイル１１２により発生する磁束の周回の透磁率が低い空気部で決定され、その距離に比例して大きくなる。

【0082】

また、環状磁性体１６０は、コイル１１２の内側に配置されているので、コイル１１２幅を大きくしても、磁路における磁気抵抗を大きくさせることがなく、磁気飽和が起こりにくい効率の良い磁路にできる。これにより、出力特性の向上（電磁変換効率となる推力定数を環状磁性体１６０が無い構成と比較して１．４倍にする）させることができる。

【0083】

また、支軸１２２上の第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、磁気ばね機構により軸方向で往復動自在に弾性保持され、共振駆動により駆動する。これにより、第１可動部１３０及び第２可動部１４０は、振幅が最大となり、より効率良く駆動する。

【0084】

また、アクチュエータ１００では、第１可動部１３０及び第２可動部１４０を磁気ばねのみにより弾性保持するため、機械ばねを用いる場合と異なり、金属疲労が無く高信頼性のアクチュエータとなる。なお、機械ばね及びばねに付随する部品となる（スプリングホルダー，可動部ばね受部等）が不要となり、部品削減による低コスト化、組立工数の削減も図ることができる。

【0085】

［実施の形態２］
図８は、実施の形態２に係るアクチュエータ１００Ａの分解斜視図である。図９は、実施の形態２に係るアクチュエータ１００Ａの軸方向に沿う縦断面図である。図１０は、コイルに電流を流したときに第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａに生じる推力を示す図である。なお、図１０は、図９の縦断面図を模式的に示したものである。また、また、図１０で示すコア１１４、１１６における極性は、コイル１１２にＡ矢視でコイル１１２に時計回りに電流を流した場合の一例である。このアクチュエータ１００Ａは、例えば電気かみそり等の電動理美容器具に適用される。

【0086】

なお、アクチュエータ１００Ａは、第１実施の形態のアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有する。アクチュエータ１００と同一又は対応する構成要素については同様の構成要素の参照符号または、同様の構成要素の機能を含む構成要素には参照符号に記号「Ａ」を付し、重複する説明は省略する。

【0087】

図８及び図９に示すように、アクチュエータ１００Ａは、固定部１１０Ａ、第１可動部１３０Ａ、第２可動部１４０Ａを備える。第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、固定部１１０Ａのコイル１１２と同軸上（ここでは同一支軸１２２上）に固定部１１０Ａを中心に対称配置され、それぞれ軸方向に往復運動を行う。第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、コイル部１１１の一つのコイル１１２によって軸方向に互いに逆方向に移動する。つまり、第１可動部１３０Ａと第２可動部１４０Ａが軸方向に互いに近づく方向、或いは、互いに離れる方向に移動する。

【0088】

固定部１１０Ａは、コイル部１１１、ブラケット１２４、１２６、ケース１２８、及び支軸１２２、磁性体部材１９２等を備える。

【0089】

筒状のケース１２８は、ブラケット１２４、１２６とともにアクチュエータ１００Ａの中空の筐体を構成し、その筐体内には、コイル部１１１、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａが収納されている。

【0090】

これらコイル部１１１、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、それぞれケース１２８の軸方向に沿って配置されており、本実施の形態では、ケース１２８、コイル部１１１、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは同軸ＡＬ上に配置される。

【0091】

なお、コイル部１１１は、コイル１１２、ボビン１１３（図９参照）、コア１１４、１１６を有し、コイル１１２からリード部１１２１が引き出され、交流電源１６５が接続される。

【0092】

支軸１２２は、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを移動自在に支持する。支軸１２２は、コイル部１１１内を挿通して配置され、その両端部でブラケット１２４、１２６に固定支持される。支軸１２２の中央部には、コイル部１１１内に配置され、付勢部材である機械ばね（圧縮コイルばね）１８２、１８３を受ける中央ばね受け部(非磁性部材)１９２が取り付けられている。

【0093】

第１可動部１３０Ａは、第１マグネット１３２の両側に第１内ヨーク１３３と第１外ヨーク１３４とを接続した第１マグネット部１３１、第１出力接続部１３５Ａ、第１軸受部１３７の他、ばね受け部１９１等を備える。

【0094】

第１可動部１３０Ａにおける第１マグネット部１３１の第１外ヨーク１３４には、実施の形態１の出力接続部１３５と同様の機能を有する出力接続部１３５Ａが取り付けられる。この出力接続部１３５Ａにおいて支軸１２２を囲み、且つ、第１外ヨーク１３４に取り付けられる部位の外面には、機械ばね１８１を受けるばね受け部１３５１が形成される。

【0095】

このばね受け部１３５１には、一端部がブラケット１２６に当接する機械ばね１８１の他端部が接続されている。機械ばね１８１は、支軸１２２を挿通させた状態で、ブラケット１２４と、第１可動部１３０Ａ（具体的には、出力接続部１３５Ａ）との間に配置され、第１可動部１３０Ａをブラケット１２６から離間する方向（ブラケット１２６側）に付勢する。

【0096】

また、第１マグネット部１３１の第１内ヨーク１３３には、ばね受け部１９１が接着等により固定されている。ばね受け部１９１は、中央ばね受け部１９２と対向配置され、これらばね受け部１９１と中央ばね受け部１９２との間に機械ばね１８２が、支軸１２２を挿通させた状態で配置されている。なお、ばね受け部１９１は、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５Ａとともに第１軸受部１３７に外嵌される。ばね受け部１９１は、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５Ａとともに、第１軸受部１３７を介して支軸１２２に、支軸１２２の一端側で軸方向に移動自在に取り付けられる。

【0097】

これら第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５Ａに、第１軸受部１３７を含む第１可動部１３０Ａは、機械ばね１８１、１８２により軸ＡＬ方向で両側から挟まれて弾性保持されている。

【0098】

なお、第１マグネット部１３１は、実施の形態１と同様に、コイル部１１１の一端部側の内周面、つまり、コア１１４の内周面とエアギャップを空けて配置され、このコア１１４との間の吸引力によって、当該コア１１４の内周面に対向する位置に位置決めされる。第１マグネット１３２における軸方向の中心は、コア１１４の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0099】

このように、第１可動部１３０Ａは、コア１１４にラジアル方向で対向配置される第１マグネット部１３１の吸引力による磁気ばねと、機械ばね１８１、１８２とにより支軸１２２上で軸方向に移動可能に弾性保持される。

【0100】

第２可動部１４０Ａは、第１可動部１３０Ａと対称に配置される。第２可動部１４０Ａは、第２可動部１４０と比較して、その両側から機械ばね１８３、１８４により弾性支持されている点が異なる。第２可動部１４０Ａは、第２マグネット１４２の両側に第２内ヨーク１４３と第２外ヨーク１４４とを接続した第２マグネット部１４１、第２出力接続部１４５Ａ、及び第２軸受１４７の他、ばね受け部１９４等を備える。

【0101】

図８及び図９に示すように、第２可動部１４０Ａにおいて、第２マグネット部１４１の第２マグネット１４２に接続される第２外ヨーク１４４には、実施の形態１の出力接続部１４５と同様の機能を有する出力接続部１４５Ａが取り付けられる。

【0102】

この出力接続部１４５Ａにおいて、支軸１２２の外周を囲み、且つ、第２外ヨーク１４４に取り付けられる部位の外面には、機械ばね１８４を受けるばね受け部１４５１が形成されている。

【0103】

このばね受け部１４５１には、一端部がブラケット１２６に当接する機械ばね１８４の他端部が接続されている。機械ばね１８４は、支軸１２２を挿通させた状態でブラケット１２４と第２可動部１４０Ａ（具体的には出力接続部１４５）との間に配置され、第２可動部１４０Ａをブラケット１２６から離間する方向（ブラケット１２４側）に付勢する。

【0104】

また、第２マグネット部１４１では、第２内ヨーク１４３に、ばね受け部１９４が接着等により固定される。ばね受け部１９４は、中央ばね受け部に対向配置され、これらばね受け部１９４と中央ばね受け部との間に機械ばね１８３が支軸１２２を挿通させた状態で配置されている。

【0105】

ばね受け部１９４は、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び第２出力接続部１４５Ａとともに第２軸受部１４７に外嵌される。ばね受け部１９４は、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び第２出力接続部１４５Ａとともに、第２軸受部１４７を介して支軸１２２に、支軸１２２の一端側で軸方向に移動自在に取り付けられる。

【0106】

これら第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、第２出力接続部１４５Ａ、ばね受け部１９４、及び第２軸受部１４７を含めた第２可動部１４０Ａは、機械ばね１８３，１８４により軸ＡＬ方向で両側から挟まれて弾性保持されている。

【0107】

なお、第２マグネット部１４１は、実施の形態１と同様に、コイル部１１１の一端部側の内周面、つまり、コア１１６の内周面とエアギャップを空けて配置され、このコア１１６との間の吸引力によって、当該コア１１６の内周面に対向する位置に位置決めされる。第２マグネット１４２における軸方向の中心は、コア１１６の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0108】

このように、第２可動部１４０Ａは、コア１１６にラジアル方向で対向配置される第２マグネット部１４１の吸引力による磁気ばねと、機械バネ１８３、１８４とにより支軸１２２上で軸方向に移動可能に弾性保持される。

【0109】

アクチュエータ１００Ａは、アクチュエータ１００の構成において、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを機械ばねにより弾性保持する構成を加え、環状磁性体１６０を外した構成を有する。

【0110】

すなわち、アクチュエータ１００Ａでは、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、磁気ばね（第１マグネット部１３１とコア１１４と間で発生する磁気吸引力、第２マグネット部１４１とコア１１６と間で発生する磁気吸引力）とともに、機械ばね１８１〜１８４で弾性保持されている。

【0111】

図１０は、コイル１１２に電流を流したときに第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａに生じる推力を示す図である。なお、図１０で示すコア１１４、１１６における極性は、コイル１１２にＡ矢視でコイル１１２に時計回りに電流を流した場合の一例である。

【0112】

アクチュエータ１００Ａでは、上述したコイル１１２、コア１１４、１１６、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、及び第２外ヨーク１４４が、磁気回路を構成する。

【0113】

ケース１２８の内周に沿って巻回されているコイル１１２に電流を流した際に、コイル１１２の軸方向に磁束の流れが発生する。発生する磁束は、コイル１１２の軸ＡＬ方向の一方側から出て、第１可動部１３０Ａの第１マグネット部１３１に作用し、コア１１４、筒状のケース１２８、コア１１６、第２可動部１４０Ａの第２マグネット部１４１に作用し、コイル１１２をそれぞれ通るように流れる。

【0114】

また、コイル１１２に逆方向に電流を流せば、コイル１１２の軸ＡＬ方向の他方側から出て、第２可動部１４０Ａの第２マグネット部に作用し、コア１１６，ケース１２８、コア１１４、第１可動部１４０Ａの第１マグネット部に作用して、コイル１１２の一端側に戻るように流れる。

【0115】

本実施の形態では、第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２は、それぞれ、アクチュエータ１００Ａにおいて第１可動部１３０Ａ側をＳ極、第２可動部１４０Ａ側をＮ極に着磁されている。

【0116】

よって、第１可動部１３０Ａの第１マグネット部では、第１内ヨーク１３３がＮ極、第１外ヨーク１３４がＳ極に磁化され、第２可動部１４０Ａの第２マグネット部では、第内ヨーク１４３がＳ極、第２外ヨーク１４４がＮ極に磁化される。すなわち、コイル１１２に、Ａ矢視で時計回りの電流を流すと、アンペールの右ねじの法則により、コイル１１２内には、第２可動部１４０Ａ側をＳ極、第１可動部１３０Ａ側をＮ極とする向きの磁束が発生する。これにより、矢印Ｂで示す磁束の流れが発生するとともに、コア１１４はその全周でＳ極に、コア１１６はその全周でＮ極に励磁される。

【0117】

第１可動部１３０Ａでは第１内ヨーク１３３がＮ極であるので、磁気吸引力により推力が発生し、第１可動部１３０Ａは、コイル１１２において第１可動部１３０Ａ側に発生するＮ極に対して離間するように移動する。この移動は、図７Ａの第１可動部１３０Ａと同様である。

【0118】

第２可動部１４０Ａでは、第２内ヨーク１４３がＳ極であるので、磁気吸引力により推力が発生し、第２可動部１４０Ａは、コイル１１２において第２可動部１４０Ａ側に発生するＳ極に対して離間するように移動する。この移動は、図７Ａの第２可動部１４０Ａと同様である。

【0119】

このように、コイル１１２に電流を流すことにより、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの２つの可動部が同時に、同一軸上を互いに離間する方向に移動する。

【0120】

また、図１０のＡ矢視で反時計回りの電流をコイル１１２に流すと、アンペールの右ねじの法則により、コイル１１２内には、第１可動部１３０Ａ側をＳ極、第２可動部１４０Ａ側をＮ極とする時計回りの電流を流したときとは逆向きの磁束が発生する。

【0121】

これにより、コア１１４はその全周でＮ極に、コア１１６はその全周でＳ極に励磁され、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、軸方向でコイル１１２の内側に移動する。

【0122】

第１可動部１３０Ａでは第１内ヨーク１３３がＮ極であるので、磁気吸引力によりコイル１１２側に向かう推力が発生し、第１可動部１３０Ａは、軸方向でコイル１１２内側に向かって移動する。この移動は、図７Ｂに示す第１可動部１３０の移動と同様である。

【0123】

第２可動部１４０Ａでは、第２内ヨーク１４３がＳ極であるので、磁気吸引力によりコイル１１２側に向かう推力が発生し、第２可動部１４０Ａは、軸方向でコイル１１２内側に向かって移動する。この移動は、図７Ｂに示す第２可動部１４０の移動と同様である。このように、コイル１１２に逆電流を流すことにより、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの２つの可動部が同時に、同一軸上を互いに接近する方向に移動する。

【0124】

よって、実施の形態１と同様に、コイル１１２に交流を流すと、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、互いに逆方向に往復運動する。なお、アクチュエータ１００Ａにおける動作原理を示す運動方程式は上記式（１）で表され、回路方程式は上記式（２）で表される。すなわち、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａは、それぞれ式（１）、（２）に基づいて往復運動を行う。また、アクチュエータ１００Ａの共振周波数は、上記式（３）に示すように、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの質量とばね定数（ここでは、磁気ばねのばね定数及び機械ばね（圧縮コイルばね）のばね定数）により決まる。共振周波数ｆ_rと略等しい周波数の交流でアクチュエータ１００Ａを駆動することにより、実施の形態１のアクチュエータ１００と同様に、効率的に大きな出力を得ることが可能となる。すなわち、定常状態において低消費電力での駆動が可能となるので、アクチュエータ１００Ａのエネルギー効率が向上する。

【0125】

このように、第２実施の形態に係るアクチュエータ１００Ａでは、アクチュエータ１００と同様に、第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２は、コイル１１２に電流を流したときに、アンペールの右ねじの法則に従ってコイル１１２で発生する磁束の向きによって、同軸上で逆方向の推力を得て、それぞれ逆方向に移動する。ここでは、第１マグネット１３２を有する第１可動部１３０Ａと第２マグネット１４２を有する第２可動部１４０Ａは、同一軸上を略同時に、それぞれ逆方向に移動する。

【0126】

アクチュエータ１００Ａによれば、アクチュエータ１００と基本的に同様の効果を得ることができる。特に、第１可動部１３０Ａと第２可動部１４０Ａが、それぞれ同軸上で逆方向に往復運動することにより振動が相殺されるので、利用者に振動が伝達されるのを効果的に防止できる。また、同一軸で支持する支軸機構を用いているため、第２可動部１４０Ａと第１可動部１３０Ａの重心を同一軸上に容易に設計でき、振動発生方向（特に、軸心からの放射方向）にずれをなくし、各可動部を支持する軸にずれのある構造と比較して効果的に振動を抑制できる。

【0127】

また、支軸１２２により放射方向への移動が規制された第１マグネット部（第１マグネット１３２、第１内外ヨーク１３３、１３４）及び第２マグネット部（第２マグネット１４２、第２内外ヨーク１４３、１４４）と、コア１１４、１１６とで発生する磁気吸引力を軸方向での移動を規制しデフォルト位置での位置に位置決めされる。

【0128】

また、内外周方向（ラジアル方向）で向かい合う固定部１１０Ａのコア１１４、１１６と第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの各ヨーク１３３、１３４、１４３、１４４には、スリット（切欠部）１７２と凹部（切欠部）１７４が設けられている。これにより、コア１１４と第１内ヨーク１３３及び第１外ヨーク１３４の間で回転方向（周方向）に対して位置トルクが発生し、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの周方向への移動が規制される。

【0129】

よって、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの位置が、外部に回転規制を設けることなく安定させることができ、アクチュエータ１００Ａ単体での動作が可能となる。また、組立時において各可動部の位置も安定させることができ、組み立て性の向上を図ることができる。

【0130】

また、動吸振器や動力変換機構を設ける必要がないので、省スペース化、小型化を図ることができ、実装される製品の設計自由度、デザイン性が向上する。

【0131】

したがって、アクチュエータ１００Ａを適用することにより、デザイン性に優れるとともに、低振動、低騒音で、利用者にとって使い心地のよい電動理美容器具が実現される。

【0132】

また、アクチュエータ１００Ａにおいて、コイル１１２は固定部１１０Ａの全長にわたって同一方向に巻回され、第１マグネット１３２の着磁方向と、第２マグネット１４２の着磁方向が逆となっている。これにより、簡単な構成で、第２可動部１４０Ａと第１可動部１３０Ａを、それぞれ逆方向に往復運動させることができる。

【0133】

さらに、アクチュエータ１００Ａはインナーロータ型であるので、実装する際に、可動部の接触の可能性が無いため、固定部の外側で移動する可動部を有する構造のアウターロータ型と異なり、可動部の可動領域となるスペースを確保する必要がない。

【0134】

インナーロータ型のアクチュエータ１００Ａでは、筐体の外表面が固定部１１０Ａとなるため、固定対象に対してアクチュエータ１００Ａを固定できる部分が広く、アクチュエータ１００Ａの実装が容易になる。また、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを筐体内に収容している。これにより、アクチュエータ１００Ａを実装する際に、アウターロータ型と比較して、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａのそれぞれと固定部１１０Ａとの隙間に異物が混入して動作不良・破損が生じにくい。

【0135】

ところで、実施の形態１のアクチュエータ１００の構成では、第１可動部１３０及び第２可動部１４０を弾性保持する弾性保持部のばね定数を設定する際に、磁気ばねのみでは不足し、駆動周波数の設定可能範囲が狭くなる場合がある。第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを所定の周波数において駆動させる場合、ばね定数が小さくなると、第１可動部Ａ及び第２可動部１４０Ａの質量も伴って小さくする必要があり、結果として出力が低下することになる。

【0136】

これに対して、本実施の形態のアクチュエータ１００Ａは、第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを弾性保持する弾性保持部として、第１マグネット部とコア１１４、第２マグネット部とコア１１６（通電されたコイル１１２も含んでも良い）の磁気ばねに加え、機械ばね（コイルばね）１８１、１８２、１８３、１８４を有する。

【0137】

これにより、弾性保持部におけるばね定数の設計自由度が向上し、駆動周波数の設定が容易となる。

【0138】

また、所望の周波数で駆動する場合でも、双方のばね定数に合わせて、駆動対象である第１及び第２可動部の質量も大きくすることができ、出力の増加を図ることができる。

【0139】

［実施の形態３］
図１１は、実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂの分解斜視図であり、図１２は、実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂの軸方向に沿う縦断面図である。このアクチュエータ１００Ｂは、例えば電気かみそり等の電動理美容器具に適用される。

【0140】

なお、アクチュエータ１００Ｂは、第１実施の形態のアクチュエータ１００と同様の基本的構成を有する。アクチュエータ１００と同一又は対応する構成要素については同様の構成要素の参照符号または、同様の構成要素の機能を含む構成要素には参照符号に記号「Ｂ」を付し、重複する説明は省略する。

【0141】

図１１及び図１２に示すように、アクチュエータ１００Ｂは、固定部１１０Ｂ、第１可動部１３０Ｂ、第２可動部１４０Ｂを備える。第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、固定部１１０Ｂのコイル１１２と同軸上（ここでは同一支軸１２２上）に固定部１１０Ｂを中心に対称配置され、それぞれ軸方向に往復運動を行う。第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、コイル部１１１の一つのコイル１１２によって軸方向に互いに逆方向に移動する。つまり、第１可動部１３０Ｂと第２可動部１４０Ｂが軸方向に互いに近づく方向、或いは、互いに離れる方向に移動する。

【0142】

固定部１１０Ｂは、コイル部１１１、ブラケット１２４、１２６、ケース１２８、及び支軸１２２、環状磁性体１６０、中央ばね受け部１９２等を備える。

【0143】

筒状のケース１２８は、ブラケット１２４、１２６とともにアクチュエータ１００Ｂの中空の筐体を構成し、その筐体内には、コイル部１１１、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂが収納されている。

【0144】

これらコイル部１１１、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、それぞれケース１２８の軸方向に沿って配置されており、本実施の形態では、ケース１２８、コイル部１１１、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは同軸ＡＬに配置される。

【0145】

なお、コイル部１１１は、コイル１１２、ボビン１１３（図９参照）、コア１１４、１１６を有し、コイル１１２からリード部１１２１が引き出され、交流電源１６５が接続される。なお、コイル部１１１の内周面に沿って、環状磁性体１６０が配置される。環状磁性体１６０は、環状（ここでは筒状）の磁性材料でありコイル１１２側で発生する磁気抵抗を緩和して低減する。

【0146】

支軸１２２は、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂを移動自在に支持する。支軸１２２は、コイル部１１１及び環状磁性体１６０内を挿通して配置され、その両端部でブラケット１２４、１２６に固定支持される。支軸１２２の中央部には、コイル部１１１内に配置され、付勢部材である機械ばね（圧縮コイルばね）１８２、１８３を受ける中央ばね受け部１９２が取り付けられている。

【0147】

第１可動部１３０Ｂは、第１マグネット１３２の両側に第１内ヨーク１３３と第１外ヨーク１３４とを接続した第１マグネット部１３１、第１出力接続部１３５Ｂ、第１軸受部１３７の他、ばね受け部１９１等を備える。

【0148】

第１可動部１３０Ｂにおける第１マグネット部１３１の第１外ヨーク１３４には、実施の形態１の出力接続部１３５と同様の機能を有する出力接続部１３５Ｂが取り付けられる。この出力接続部１３５Ｂにおいて支軸１２２を囲み、且つ、第１外ヨーク１３４に取り付けられる部位の外面には、機械ばね１８１を受けるばね受け部１３５１が形成される。このばね受け部１３５１には、一端部がブラケット１２６に当接する機械ばね１８１の他端部が接続されている。機械ばね１８１は、支軸１２２を挿通させた状態で、ブラケット１２４と、第１可動部１３０Ｂ（具体的には、出力接続部１３５Ｂ）との間に配置され、第１可動部１３０Ｂをブラケット１２６から離間する方向（ブラケット１２６側）に付勢する。

【0149】

また、第１マグネット部１３１の第１内ヨーク１３３には、ばね受け部１９１が接着等により固定されている。ばね受け部１９１は、中央ばね受け部１９２と対向配置され、これらばね受け部１９１と中央ばね受け部１９２との間に機械ばね１８２が、支軸１２２を挿通させた状態で配置されている。なお、ばね受け部１９１は、第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５Ｂとともに第１軸受部１３７に外嵌され、この第１軸受部１３７を介して支軸１２２に、支軸１２２の一端側で軸方向に移動自在に取り付けられる。

【0150】

これら第１マグネット１３２、第１内ヨーク１３３、第１外ヨーク１３４、及び第１出力接続部１３５Ｂに、第１軸受部１３７を含めた第１可動部１３０Ｂは、機械ばね１８１、１８２により軸ＡＬ方向で両側から挟まれて弾性保持されている。

【0151】

なお、第１マグネット部１３１は、実施の形態１と同様に、コイル部１１１の一端部側の内周面、つまり、コア１１４の内周面とエアギャップを空けて配置され、このコア１１４との間の吸引力によって、当該コア１１４の内周面に対向する位置に位置決めされる。第１マグネット１３２における軸方向の中心は、コア１１４の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0152】

このように、第１可動部１３０Ｂは、コア１１４にラジアル方向で対向配置される第１マグネット部１３１の吸引力による磁気ばねと、機械バネ１８１、１８２とにより支軸１２２上で軸方向に移動可能に弾性保持される。

【0153】

第２可動部１４０Ｂは、第１可動部１３０Ｂと対称に配置される。第２可動部１４０Ｂは、第２可動部１４０と比較して、その両側から機械ばね１８３、１８４により弾性支持されている点が異なる。第２可動部１４０Ｂは、第２マグネット１４２の両側に第２内ヨーク１４３と第２外ヨーク１４４とを接続した第２マグネット部１４１、第２出力接続部１４５Ｂ（「出力接続部１４５Ｂ」とも称する）、及び第２軸受１４７の他、ばね受け部１９４等を備える。

【0154】

図１１及び図１２に示すように、第２可動部１４０Ｂにおいて、第２マグネット部１４１の第２マグネット１４２に接続される第２外ヨーク１４４には、実施の形態１の出力接続部１４５と同様の機能を有する出力接続部１４５Ｂが取り付けられる。

【0155】

この出力接続部１４５Ｂにおいて、支軸１２２の外周を囲み、且つ、第２外ヨーク１４４に取り付けられる部位の外面には、機械ばね１８４を受けるばね受け部１４５１が形成されている。

【0156】

このばね受け部１４５１には、一端部がブラケット１２６に当接する機械ばね１８４の他端部が接続されている。機械ばね１８４は、支軸１２２を挿通させた状態でブラケット１２４と第２可動部１４０Ｂ（具体的には出力接続部１４５Ｂ）との間に配置され、第２可動部１４０Ｂをブラケット１２６から離間する方向（ブラケット１２４側）に付勢する。

【0157】

また、第２マグネット部１４１では、第２内ヨーク１４３に、ばね受け部１９４が接着等により固定される。ばね受け部１９４は、中央ばね受け部１９２に対向配置され、これらばね受け部１９４と中央ばね受け部１９２との間に機械ばね１８３が支軸１２２を挿通させた状態で配置されている。

【0158】

ばね受け部１９４は、第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、及び出力接続部１４５Ｂとともに第２軸受部１４７に外嵌され、この第２軸部１４７を介して支軸１２２に、支軸１２２の一端側で軸方向に移動自在に取り付けられる。

【0159】

これら第２マグネット１４２、第２内ヨーク１４３、第２外ヨーク１４４、出力接続部１４５Ｂ、ばね受け部１９４、及び第２軸受部１４７を含めた第２可動部１４０Ｂは、機械ばね１８３，１８４により軸ＡＬ方向で両側から挟まれて弾性保持されている。

【0160】

なお、第２マグネット部１４１は、実施の形態１と同様に、コイル部１１１の一端部側の内周面、つまり、コア１１６の内周面とエアギャップを空けて配置され、このコア１１６との間の吸引力によって、当該コア１１６の内周面に対向する位置に位置決めされる。第２マグネット１４２における軸方向の中心は、コア１１６の軸方向の中心と重なる位置に位置する。

【0161】

このように、第２可動部１４０Ｂは、コア１１６にラジアル方向で対向配置される第２マグネット部１４１の吸引力による磁気ばねと、機械ばね１８３、１８４とにより支軸１２２上で軸方向に移動可能に弾性保持される。

【0162】

アクチュエータ１００Ｂは、アクチュエータ１００の構成において、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂを機械ばねにより弾性保持する構成を加え、環状磁性体１６０を外した構成を有する。

【0163】

すなわち、アクチュエータ１００Ｂでは、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、磁気ばね（第１マグネット部１３１とコア１１４と間で発生する磁気吸引力、第２マグネット部１４１とコア１１６と間で発生する磁気吸引力）とともに、機械ばね１８１〜１８４で弾性保持されている。

【0164】

なお、実施の形態３のアクチュエータ１００Ｂの磁気回路構成及び、コイルに電流を流した際の動作の様子は、実施の形態１のアクチュエータ１００と同様であるので、説明は省略する。よって、実施の形態１と同様に、コイル１１２に交流を流すと、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、互いに逆方向に往復運動する。なお、アクチュエータ１００Ｂにおける動作原理を示す運動方程式は上記式（１）で表され、回路方程式は上記式（２）で表される。すなわち、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂは、それぞれ式（１）、（２）に基づいて往復運動を行う。また、アクチュエータ１００Ｂの共振周波数は、上記式（３）に示すように、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂの質量とばね定数（ここでは、磁気ばねのばね定数及び機械ばね（圧縮コイルばね）のばね定数）により決まる。共振周波数ｆ_rと略等しい周波数の交流でアクチュエータ１００Ｂを駆動することにより、実施の形態１のアクチュエータ１００と同様に、効率的に大きな出力を得ることが可能となる。すなわち、定常状態において低消費電力での駆動が可能となるので、アクチュエータ１００Ｂのエネルギー効率が向上する。

【0165】

このように、実施の形態３に係るアクチュエータ１００Ｂでは、アクチュエータ１００と同様に、第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２は、コイル１１２に電流を流したときに、アンペールの右ねじの法則に従ってコイル１１２で発生する磁束の向きによって、同軸上で逆方向の推力を得て、それぞれ逆方向に移動する。ここでは、第１マグネット１３２を有する第１可動部１３０Ｂと第２マグネット１４２を有する第２可動部１４０Ｂは、同一軸上を略同時に、それぞれ逆方向に移動する。

【0166】

アクチュエータ１００Ｂによれば、アクチュエータ１００と基本的に同様の効果を得ることができる。

【0167】

また、実施の形態１のアクチュエータ１００の構成において、第１可動部１３０及び第２可動部１４０を弾性保持する磁気ばねによる弾性保持部のばね定数を設定する際に、駆動周波数の設定可能範囲を広くすることが考えられる。第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａを所定の周波数において駆動させる場合、ばね定数が小さくなると、これに伴い第１可動部１３０Ａ及び第２可動部１４０Ａの質量も小さくする必要があり、結果として出力が低下することになる。

【0168】

これに対して、実施の形態３のアクチュエータ１００Ｂは、第１可動部１３０Ｂ及び第２可動部１４０Ｂを弾性保持する弾性保持部として、第１マグネット部とコア１１４、第２マグネット部とコア１１６（通電されたコイル１１２も含んでも良い）の磁気ばねに加え、機械ばね（コイルばね）１８１、１８２、１８３、１８４を有する。

【0169】

これにより、弾性保持部におけるばね定数の設計自由度が向上し、駆動周波数の設定が容易となる。

【0170】

また、所望の周波数で駆動する場合でも、双方のばね定数に合わせて、駆動対象である第１及び第２可動部の質量も大きくすることができ、出力の増加を図ることができる。

【0171】

［実施の形態４］
図１３は、本発明に係るアクチュエータを備える電動理美容器具２００の一例を示す模式図である。

【0172】

図１３に示す電動理美容器具２００は、複数の振動体を有し、これら複数の振動体をそれぞれ異なる方向に同時にリニアで往復移動する構成を有する。例えば、電動理美容器具２００は、電気カミソリ、歯ブラシ、研磨装置（爪研ぎ）等として用いることができる。

【0173】

図１３に示す電動理美容器具２００は、アクチュエータ１００と、刃やブラシ等の振動体２１２、２１４と、制御部２３０と、駆動回路部２４０、と電源部２５０とを有する。ここでは、アクチュエータ１００、振動体２１２、２１４、制御部２３０、駆動回路部２４０、及び電源部２５０は、筐体２２０内に配置される。

【0174】

電動理美容器具２００では、アクチュエータ１００の第１出力接続部１３５及び第２出力接続部１４５に、それぞれ振動体２１２、２１４が固定される。アクチュエータ１００の駆動により、振動体２１２、２１４は、互いに異なる方向に同一方向で往復振動する出力接続部１３５、１４５の動作に伴い、それぞれ可動する。

【0175】

アクチュエータ１００は、アクチュエータ１００を駆動する駆動回路を有する駆動回路部２４０に接続される。駆動回路部２４０は、Ｈブリッジ回路であり、制御部２３０により一つの電源から供給され、アクチュエータのコイル１１２に流す電流の向きを切り替える。制御部２３０は、マイコン等により構成され、電動理美容器具の各部を制御する。特に制御部２３０は、駆動回路部２４０を介して、電源部２５０からアクチュエータ１００へ供給される電力を制御して、アクチュエータ１００の駆動を制御する。具体的には、アクチュエータ１００で磁気ばねにより弾性保持される第１可動部１３０、第２可動部１４０の共振周波数に等しくなるような周波数の交流を、アクチュエータ１００のコイル１１２に供給するように制御する。電源部２５０は、制御部２３０及び駆動回路部２４０に電力を供給する。電源部２５０は、交流電源であり、駆動回路部２４０を介してアクチュエータ１００に交流電圧を供給する。

【0176】

電動理美容器具２００では、アクチュエータ１００の第１出力接続部１３５、第２出力接続部１４５にブラシや刃等の振動体２１２、２１４を固定し、駆動回路部２４０、制御部２３０及び電源部２５０を介して駆動制御される。振動する可動部同士が同一軸上を異なる方向で往復移動（ここでは振動）して振動の少なく小型化可能なアクチュエータ１００を有することにより、低振動・省スペースの理美容機器の実現できる。

【0177】

なお、電動理美容器具２００では、アクチュエータ１００に代えてアクチュエータ１００Ａ或いはアクチュエータ１００Ｂを適用してもよい。アクチュエータ１００Ａ、１００Ｂのいずれを備える電動理美容器具２００としても、アクチュエータ１００を実装した構成と同様の作用効果を奏することができる。

【0178】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

【0179】

また、例えば、実施の形態２及び実施の形態３において、圧縮コイルばね１８３、１８４、１８２、１５２に代えて、板ばね等の弾性部材を適用することができる。

【0180】

また、各実施の形態において、第１可動部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ及び第２可動部１４０、１４０Ａ、１４０Ｂを軸方向で移動可能に弾性保持する構成であれば、支軸１２２は無くても良く、また、支軸１２２以外の部材で各可動部を軸方向に案内してもよい。例えば、リニアレールを固定部に設け、このリニアレールに沿って可動部を一方向にのみ移動自在となる構成としてもよい。

【0181】

また、各実施の形態では、一本の支軸１２２を適用したが、これに限らず、第１可動部１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ及び第２可動部１４０、１４０Ａ、１４０Ｂをそれぞれ同軸上に移動自在に保持するものであれば、複数本の軸部を用いた構成としても良い。

【0182】

また、実施の形態１〜３において、第１マグネット１３２及び第２マグネット１４２に代えて、複数の角型マグネットを組み合わせて全体として角筒状にしたマグネットを適用
することもできる。

【0183】

また、固定部１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ及びブラケット１２４、１２６を金属材料で構成することにより、アクチュエータ内で発生する磁束や電磁ノイズのアクチュエータ外への漏洩を低減することができる。

【0184】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。なお、上記本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り、種々の改変をなすことができ、そして本発明が該改変させたものに及ぶことは当然である。

【符号の説明】

【0185】

１００、１００Ａ、１００Ｂ アクチュエータ
１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ 固定部
１１１ コイル部
１１２ コイル
１１３ ボビン
１１４、１１６ コア
１２２ 支軸
１２４、１２６ ブラケット
１２８ ケース
１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ 第１可動部
１３１ 第１マグネット部
１３２ 第１マグネット
１３３ 第１内ヨーク
１３４ 第１外ヨーク
１３５、１３５Ａ、１３５Ｂ 第１出力接続部
１３７ 第１軸受部
１３７ａ、１４７ａ 軸受本体
１３７ｂ、１４７ｂ 軸受ホルダ
１４０、１４０Ａ、１４０Ｂ 第２可動部
１４１ 第２マグネット部
１４２ 第２マグネット
１４３ 第２内ヨーク
１４４ 第２外ヨーク
１４５、１４５Ａ、１４５Ｂ 第２出力接続部
１４７ 第２軸受部
１６０ 環状磁性体
１６５ 交流電源
１７２ スリット（切欠部）
１７４ 凹部（切欠部）
１８１、１８２、１８３、１８４ 機械ばね
１９１、１９４ ばね受け部
１９２ 中央ばね受け部(非磁性部材)
２００ 電動理美容器具
２３０ 制御部
２４０ 駆動回路部
２５０ 電源部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】