個人清潔護理用具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于個人清潔護理的用具，更具體地說，涉及如電動牙刷、電動剃須刀、電動潔面器、電動沐浴器之類的個人清潔護理用具。
【背景技術(shù)】
[0002]對于如電動牙刷、電動剃須刀、電動潔面器、電動沐浴器等個人清潔護理用具而言，重要的是，應(yīng)具有可將往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成使清潔元件作預(yù)期旋轉(zhuǎn)運動的個人清潔護理用具，這些個人清潔護理用具應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單、組裝方便、使用壽命長且安全可靠。
[0003]已知有許多用于驅(qū)動清潔元件的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。例如馬達、磁系統(tǒng)及電磁系統(tǒng)。有些驅(qū)動結(jié)構(gòu)采用軸承(例如滾珠軸承)來支撐驅(qū)動器，這種結(jié)構(gòu)既昂貴又復(fù)雜，而且還存在噪音及馬達的阻尼。
[0004]CN 100591301C公開了一種將側(cè)向運動轉(zhuǎn)換為器具工作件的旋轉(zhuǎn)運動的裝置，其中驅(qū)動組件包括電磁鐵，可產(chǎn)生側(cè)向力，在操作時與兩個永磁鐵結(jié)合，永磁鐵固定到位于運動轉(zhuǎn)換組件后端的可移動的端部件，以便通過側(cè)向稍微弧線的平移方式移動端部件。兩個永磁鐵相對固定地安裝于所述端部件上。運動轉(zhuǎn)換組件通過設(shè)置板簧將驅(qū)動組件的驅(qū)動動作轉(zhuǎn)換成驅(qū)動軸的扭轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)動作，驅(qū)動軸再轉(zhuǎn)動刷頭臂和刷頭，使之圍繞驅(qū)動軸的縱向軸線旋轉(zhuǎn)。CN101297775B公開了一種共振驅(qū)動系統(tǒng)彈性件的調(diào)整方法，其中彈簧件不彎曲，通過充分改變彈性件的剛度而改變其諧振頻率，使其非常接近器具的驅(qū)動頻率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于個人清潔護理用具，該清潔用具結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、組裝方便、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、噪音小、阻尼低且安全可靠。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所提供的用于個人清潔護理用具包括:手柄，其包括手柄外殼，手柄外殼內(nèi)部裝有用以向個人清潔護理用具的各個部分提供電力的電源部分、用以控制個人清潔護理用具的各種工作模式以及個人清潔護理用具的開啟或關(guān)閉的控制部分、用以啟動或關(guān)閉所述清潔護理用具運轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入的電能轉(zhuǎn)換為機械能輸出的驅(qū)動器，驅(qū)動器包括換能器、驅(qū)動線圈、設(shè)置在驅(qū)動線圈中的驅(qū)動線圈鐵芯、用于支承驅(qū)動器的驅(qū)動器左側(cè)支架和驅(qū)動器右側(cè)支架；清潔組件，其包括清潔元件載體和分布在清潔元件載體上的清潔元件，清潔組件與驅(qū)動軸可拆卸地聯(lián)接在一起；其中，換能器包括插入清潔組件的驅(qū)動軸、至少一個緊固于驅(qū)動器左、右側(cè)支架的換能器彈性件固定件、至少兩個相對于驅(qū)動軸縱向軸線布置在左右兩側(cè)的永磁體、用于固聯(lián)所述永磁體的相應(yīng)的永磁體支架、與永磁體支架固聯(lián)并與驅(qū)動軸固聯(lián)的左、右側(cè)換能器傳動臂以及至少兩個設(shè)置在驅(qū)動軸縱向軸線左右兩側(cè)的左側(cè)換能器彈性件和右側(cè)換能器彈性件，左、右側(cè)換能器彈性件的一端分別與換能器彈性件固定件固聯(lián)，左、右側(cè)換能器彈性件的另一端分別與相應(yīng)的換能器傳動臂固聯(lián)；其中，永磁體相互獨立，左側(cè)永磁體在朝向驅(qū)動線圈方向的磁極極性為S極或N極，右側(cè)永磁體在朝向驅(qū)動線圈方向的磁極極性為與左側(cè)永磁體的磁極極性相反的極性，所述左、右側(cè)永磁體被設(shè)置成使得它們的內(nèi)部磁力線方向和驅(qū)動線圈鐵芯縱向軸線方向的夾角分別大于45°且小于135°，左、右側(cè)永磁體可相對于換能器彈性件固定件移動；當(dāng)驅(qū)動線圈通過頻率為fO的交變電流時，左、右側(cè)永磁體的運動方向和驅(qū)動線圈鐵芯縱向軸線方向近似平行，即二者的夾角為大于170°且小于190°或大于-10°且小于10。。
[0007]上述技術(shù)方案具有如下兩個方面有益的技術(shù)效果。第一方面，左、右側(cè)永磁體設(shè)置成它們的內(nèi)部磁力線方向和驅(qū)動線圈鐵芯縱向軸線方向的夾角為大于45°且小于135°時，左、右側(cè)永磁體之間形成的穿過驅(qū)動線圈的磁力線方向和通電驅(qū)動線圈形成的線圈內(nèi)部磁力線方向為空間大于45°且小于135°相交，即驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場軸線和永磁磁場軸線之間產(chǎn)生的相互干擾較小。也就是說，上述兩個磁場的相互干擾較小，當(dāng)驅(qū)動線圈中的電流大小和方向發(fā)生變化時，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場會相應(yīng)的發(fā)生變化，但是，由于驅(qū)動線圈的磁場軸線和永磁磁場軸線干擾較小，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場變化對永磁磁場的影響非常有限。當(dāng)驅(qū)動線圈通過按照余弦變化的交變電流時，由于通電導(dǎo)體處于永磁磁場中，通電導(dǎo)體受到電磁力的作用，電磁力公式為F = NBILcos wt，式中B為永磁磁場在導(dǎo)體處的磁場密度，Icosot為導(dǎo)體中流過的電流，L為導(dǎo)體在永磁磁場中的有效長度，N為導(dǎo)體的總根數(shù)，ω為電流變化的電角速度，t為時間，由電磁力公式知，如果N、B、L不變，則F只和Icosot有關(guān)。上述的兩個相互干擾較小的磁場可保證B變化較小，清潔用具內(nèi)部結(jié)構(gòu)可保證N、L不變。由于cos?t曲線為光滑曲線，即電磁力為一個連續(xù)漸變而無突變的物理量，從而可保證清潔用具在電磁力F的驅(qū)動下實現(xiàn)平穩(wěn)無沖擊的運動，即運動的加速度無突變。第二方面，本實用新型創(chuàng)造性引入至少兩個換能器彈性件，分別為左側(cè)換能器彈性件和右側(cè)換能器彈性件，利用彈性材料的彎曲應(yīng)變構(gòu)成具有固有振動頻率f固的換能器，當(dāng)換能器的固有頻率f固非常接近驅(qū)動頻率fO時，手柄外殼中的驅(qū)動線圈產(chǎn)生并作用在換能器上的電磁力使換能器處于諧振狀態(tài)，當(dāng)換能器的固有頻率f固等于驅(qū)動頻率fO時，手柄外殼中的驅(qū)動線圈產(chǎn)生并作用在換能器上的電磁力使換能器處于共振狀態(tài)。眾所周知，諧振狀態(tài)或共振狀態(tài)下的能量傳遞效率非常高。在現(xiàn)有的采用軸承(例如滾珠軸承)的驅(qū)動結(jié)構(gòu)中，設(shè)置軸承之類的約束件是為了防止清潔器件除旋轉(zhuǎn)運動外還存在其它運動，但是這種約束將帶來噪音和能量損耗，也增加了成本。本實用新型中，由于合理地配置彈性件和永磁體，可實現(xiàn)換能器的平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，從而免去了一些為了實現(xiàn)清潔用具的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動而必須設(shè)置的約束件(如軸承等)。由于合理配置永磁體使得換能器上受到的電磁合力近似為零，并巧妙利用作用在換能器上的轉(zhuǎn)矩，可以省去所述約束結(jié)構(gòu)，因此使清潔用具結(jié)構(gòu)更緊湊，轉(zhuǎn)動更平穩(wěn)且噪音更小。此外，與只設(shè)有一個換能器彈性件的結(jié)構(gòu)相比，本實用新型的清潔用具結(jié)構(gòu)的噪音更低且效能更高。綜上上述兩個方面有益技術(shù)效果，本實用新型實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單緊湊、成本低廉、組裝方便、轉(zhuǎn)動平穩(wěn)、噪音小、阻尼低且安全可靠的目標(biāo)。
[0008]優(yōu)選地，左、右側(cè)永磁體被設(shè)置成使得它們的內(nèi)部磁力線方向和驅(qū)動線圈鐵芯縱向軸線方向的夾角為90°。此時，本實用新型中的左、右側(cè)永磁體之間形成的穿過驅(qū)動線圈的磁力線方向和通電驅(qū)動線圈形成的線圈內(nèi)部磁力線方向為空間90°相交，即驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場軸線和永磁磁場軸線正交。可以將上述兩個磁場的正交理解為兩個磁場相互不干擾，當(dāng)驅(qū)動線圈中的電流大小和方向發(fā)生變化時，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場會相應(yīng)的發(fā)生變化，但是，由于驅(qū)動線圈的磁場軸線和永磁磁場軸線正交，驅(qū)動線圈產(chǎn)生的磁場變化不影響永磁磁場。當(dāng)驅(qū)動線圈通過按照余弦變化的交變電流時，由于通電導(dǎo)體處于永磁磁場中，通電導(dǎo)體受到電磁力的作用，電磁力公式為F = NBILcos ot，式中B為永磁磁場在導(dǎo)體處的磁場密度，Icoswt為導(dǎo)體中流過的電流，L為導(dǎo)體在永磁磁場中的有效長度，N為導(dǎo)體的總根數(shù)，ω為電流變化的電角速度，t為時間，由電磁力公式知，如果N、B、L不變，則F只和Icos ?t有關(guān)。本例中上述的正交磁場可保證B不變，清潔用具內(nèi)部結(jié)構(gòu)也可保證N、L不變。由于cos?t曲線為光滑曲線，即電磁力為一個連續(xù)漸變而無突變的物理量，從而可保證清潔用具在電磁力F的驅(qū)動下實現(xiàn)平穩(wěn)無沖擊的運動，即運動的加速度無突變。
[0009]優(yōu)選地，本實用新型的個人清潔護理用具的換能器左側(cè)傳動臂、關(guān)于驅(qū)動軸縱向軸線與該傳動臂同側(cè)的左側(cè)永磁體和相應(yīng)的永磁體支架固聯(lián)且處于關(guān)于驅(qū)動軸縱向軸線與所述傳動臂同側(cè)的左側(cè)換能器彈性件之下的部分限定為換能器左側(cè)下部部分，換能器右側(cè)傳動臂、右側(cè)永磁體和相應(yīng)的永磁體支架固聯(lián)且處于右側(cè)換能器彈性件之下部分限定為換能器右側(cè)下部部分，換能器左側(cè)下部部分和換能器右側(cè)下部部分存在至少一個間隙(本實用新型中為兩個間隙)，該間隙中存在足以補償由于不平衡力引起換能器平動的磁場力，且允許至少一個永磁體相對于極性相反的另一個永磁體運動。此技術(shù)方案充分考慮到了以往的個人清潔用具由于制造中的誤差或其它干擾因素，造成的各組磁場力的大小不相等，從而破壞了個人清潔護理用具換能器受力平衡的狀態(tài)，不平衡受力的換能器將產(chǎn)生除旋轉(zhuǎn)運動之外的平動趨勢，從而損失能量并產(chǎn)生噪音的情形。因此，此技術(shù)方案可以采用所述兩個間隙，通過改變所述間隙的距離，有效地修正上述的不平衡力，進而使得個人清潔護理用具的運動更加平穩(wěn)。
[0010]優(yōu)選地，換能器左側(cè)下部部分和換能器右側(cè)下部部分間隙的長度為0.1mm至2_。更優(yōu)選地，該間隙的長度為0.2_至1_。由此能夠更為有效地發(fā)揮所述間隙的用于調(diào)整不平衡力的功能，更好地修正上述的不平衡力，進而使得個人清潔護理用具的運動更加平穩(wěn)。
[0011]優(yōu)選地，本實用新型中永磁體可以為長方體形釹鐵硼永磁體，優(yōu)選其長約為5mm至30mm，寬約為2mm至20mm，高約為Imm至10mm。此種永磁體具有加工便捷，規(guī)格化、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點，易于工業(yè)化生產(chǎn)，同時也可以根據(jù)不同尺寸的個人清潔護理用具采用不同尺寸的此種永磁體，以符合不同類型的個人清潔護理用具的需要。
[0012]優(yōu)選地，換能器還可以設(shè)有四個永磁體，左側(cè)永磁體和右側(cè)永磁體設(shè)置為使它們受到的反作用力大小近似相等，幅值差約在10%以內(nèi)，方向近似相反，方向夾角在10°以內(nèi)。由此，驅(qū)動軸受到近似交變的平衡力的作用，且該交變平衡力產(chǎn)生交變轉(zhuǎn)矩，從而形成驅(qū)動軸高速往復(fù)、高效的轉(zhuǎn)動。
[0013]優(yōu)選地，換能器彈性件包括矩形彈性件或片型彈性件。所述的矩形彈性件或片型彈性件都具有通用性強，易于生產(chǎn)加工，價格低廉，易于獲得和替換的優(yōu)點，并且擁有良好的使用壽命，可以可靠地不斷吸收能量和釋放能量，保證個人清潔護理用具的正常平穩(wěn)運作。
[0014]優(yōu)選地，換能器可以設(shè)有兩個換能器彈性件，它們對稱地分布在驅(qū)動軸縱向軸線的左右兩側(cè)，兩個換能器彈性件的夾角為180° ;左側(cè)換能器彈性件和右側(cè)換能器彈性件設(shè)置為它們的抗彎截面系數(shù)和長度近似相等，幅值差在10%以內(nèi)，致使左側(cè)換能器彈性件的撓度和右側(cè)換能器彈性件的撓度幅值近似相等，幅值差在10%以內(nèi)，各自撓度方向相反。由此，驅(qū)動軸受到近似交變的平衡力的作用，且該交變平衡力產(chǎn)生交變轉(zhuǎn)矩，從而形成驅(qū)動軸高速往復(fù)、高效的轉(zhuǎn)動。
[0015]較優(yōu)地，換能器彈性件的個數(shù)可以是多個，特別地，換能器也可設(shè)有三個換能器彈性件，其中兩個換能器彈性件之間的夾角為2α，0° < α <90°，該兩個換能器彈性件中任一個與第三個換能器彈性件之間的夾角為δ，δ = (360° _2α)/2。由此優(yōu)化的技術(shù)方案可以使換能器左、右側(cè)傳動臂分別作用于驅(qū)動軸上的力的幅值差在10%以內(nèi)，力的方向相反，且左、右側(cè)傳動臂對驅(qū)動軸縱向軸線的力矩大小近似相同，力矩方向也相同，從而實現(xiàn)驅(qū)動軸帶動清潔元件載體和清潔元件平穩(wěn)、高速地往復(fù)運動。<