[发明专利]用于电动牙刷的利用磁性作用的谐振致动器

说明书

技术领域

本发明总体涉及电动牙刷，并且更具体地涉及用于电动牙刷的致动器，该致动器利用磁性作用产生具有所选择的运动角度和频率的振动输出轴运动。

背景技术

电动牙刷通常被布置为包括谐振致动器以驱动机械弹簧质量系统，该机械弹簧质量系统的动作又产生所希望的刷头的运动用于清洁用户的牙齿。在谐振系统中，器具的驱动频率被设置为接近或近似等于弹簧质量系统的谐振频率。谐振系统使得该器具对于给定的功率输入能够工作在最大效率处，并且因而是包括电动牙刷在内的大多数器具所希望具有的。

致动器的整体大小以及器具的预期寿命在电动牙刷的设计中是很重要的但有时又会相冲突的考虑因素。例如，尝试减小致动器的大小并从而减小器具的大小(这通常是所希望的)常常会对器具的整体功能和有效性产生负面影响，并且可能减少器具的寿命，因为减小谐振弹簧的大小通常会增大弹簧上的机械应力，导致更早出现故障，并且降低器具的功率输出。

发明内容

本文所公开的发明包括一种不影响电动牙刷的功能和效率以及/或者其工作寿命的用于电动牙刷的具有相对较小直径的致动器。

公开了一种用于电动牙刷的磁性致动器系统，该致动器系统包括：壳体；延伸穿过所述壳体的可磁化材料的主轴；固定于所述壳体内适当位置的至少一对间隔开的永磁体组件，其中所述永磁体组件的每一个包括多个北极/南极磁体部件；在所述永磁体组件之间的空间中环绕所述主轴的线圈绕组；具有多个被附接到所述主轴的磁极元件的一对磁极组件，所述磁极组件位于由所述永磁体组件所包围的体积内，其中所述磁极从所述主轴朝着所述永磁体组件向外径向延伸；其中在操作中，来自信号源的以在零值附近的方波或者交变电流的形式的激励信号被应用于线圈绕组，导致主轴以所选择的频率和角度进行震荡运动，并且其中主轴被适配为接收刷头组件或者接收适配为接收刷头组件的弹簧组件，以清洁用户的牙齿。

附图说明

图1和图2是这里所描述的用于致动器主轴旋转动作的致动器的一个实施例的纵向和横向横截面视图。

图3是致动器的另一实施例的透视图。

图4是可以与图3的致动器一起被使用的球弹簧的端视图。

图5是图4的球弹簧的透视图。

图6是致动器/球弹簧的组合的透视图。

图7-9是针对致动器主轴的轴向运动的致动器的另一些实施例的纵向横截面视图。

图10是能够产生致动器主轴的轴向和切向运动的致动器的纵向横截面视图。

图11是用于控制致动器系统的角运动/行程的感应线圈/反馈装置的框图。

具体实施方式

图1和图2示出了致动器10的第一实施例，该致动器可被用于利用经过选定角度的振动旋转动作驱动电动牙刷。致动器10包括细长的圆筒形壳体12，该壳体优选而非必要地具有大约12-15mm的小的(即，细的)直径，在所示出的实施例中具有13.6mm的优选直径。这种细长的致动器壳体是商业上所希望的，并且这里所描述的致动器结构使得这种细长的配置成为可能。

在所示出的实施例中，位于壳体12内的是两个永磁体组件14和16，所述壳体12优选地由具有高磁导率的金属制成，因为该壳体是磁路的一部分，所述两个永磁体组件位于壳体12的相对端附近并且被附接于壳体12的内表面15。永磁体组件包括在北极/南极之间在周向上交替分布的磁体部件18-18。在所示出的实施例中，磁体部件18-18是弯曲的，大约长10mm厚8mm。在图1和图2中所示的实施例中，每个磁体组件中总共有八个磁体部件。虽然图1和图2的实施例显示各个磁性部件是相邻接的，但是连续的北极/南极磁体部件之间可以存在间隙。永磁体组件16与永磁体组件14相同，只是组件16的磁体部件被放置为使得磁极按照与组件14的磁体部件的磁极相反的方式交替，即在纵向上，组件14中的磁体部件的北极对应于(in registry with)组件16中的南极磁体部件。

延伸穿过壳体12中间的是主轴22。在永磁体组件14和16之间环绕主轴22缠绕的是圆筒形绕组24，在所示出的实施例中该圆筒形绕组包括铜线线圈，匝数取决于若干因素，这些因素包括电池电压、所希望的输出功率和致动器大小。在所示出的实施例中，线圈24的长度约16mm并且厚度约2-3mm。主轴在线圈绕组24的区域中的直径约为4mm，在永磁体组件14和16的区域中的直径约为2-3mm。