CN101554342A - 电动牙刷驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路、外壳、转轴、轴承、线圈固定架、靴形极轭、驱动线圈、磁铁定位柱、永磁磁铁、端盖以及辅助转轴往复运动的阻尼装置；采用普通的转子和定子，配合控制定子中线圈的电流方向，从而变动磁场方向，使得转子做高频往复的旋转运动，定子中交变磁场是由于采用交变的方波电流产生的，驱动电路设置更加简单利于控制；线圈固定架由两个半圆铁芯对接而成，使线圈的绕制工艺变的简单，且该固定架是由多层导磁元件叠加而成，使得中间的磁回路的磁阻和涡流相对较少，减少了磁场损耗，提高效率，结构简单；在所述转轴中还装设有一辅助交边磁场动作的阻尼装置，使得转轴的往复动作更为流畅，大大提高***的效率。

Description

电动牙刷驱动装置
技术领域
本发明涉及个人清洁用品，具体涉及一种电动牙刷驱动装置。
背景技术
在传统的电动牙刷中，电动机的驱动轴的旋转运动被运动转换机构转换成往复直线运动或往复旋转运动，安装在运动转换机构的驱动轴是牙刷头在驱动轴的轴向方向做往复运动或围绕驱动轴的中心轴往复地旋转.
在传统的电动牙刷中，这种转换机构常常是齿轮机构或是凸轮机构，以将电动机的驱动轴的连续旋转运动转换成运动转换机构的驱动轴的往复直线运动或围绕驱动轴的中心轴往复旋转运动，由于转换机构的存在，难以高速的移动牙刷头，从而限制了去除齿菌斑的效果.
而现有技术中，如中国专利“电动牙刷”，申请号是：200380100676.8，该电动牙刷包括牙刷头和用于移动该牙刷头的致动器，该致动器即该电动牙刷的驱动装置，包括有驱动轴、用于上下往复移动所述驱动轴的第一磁路以及用于往复旋转所述驱动轴的第二磁路；而该第二磁路主要是通过电路中的逆变器产生的周期变化的电压来驱使线圈产生周期变化的电流，从该专利的结构可知，线圈是螺线管结构，线圈中电流产生变化的磁场，从而磁化通过螺线管的靴形极轭，进而使螺线管靴形极轭产生交变的磁极，从而与转子相作用，使驱动轴产生往复旋转运动；由于线圈电流是磁化螺线管通过螺线管的靴形极轭，由于两靴形极轭为分开设置，其一装配时工艺复杂，其二使磁路的结构变的复杂，且磁阻很大，使得磁场能量损耗较大，效率降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种损耗低、效率高，结构简单的电动牙刷驱动装置。
本发明提供的技术方案如下：一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳，还包括有一驱动转轴，转轴的两端颈部分别装设有一轴承，轴承固定装设在所述外壳内腔；在所述外壳内腔中套接有一线圈固定架，线圈固定架内表面向内均匀伸出有四个靴形极轭，每个靴形极轭绕有一个驱动线圈，驱动线圈和所述驱动电路电极连接，所述每个靴形极轭的末端还连接有一弧形极轭，四个弧形极轭形成一定子内腔；所述转轴中段固定连接有一圆形磁铁定位柱，磁铁定位柱外轮廓边的相对两端上分别开设有一磁铁固定槽，每个磁铁固定槽上固定连接有一永磁磁铁，所述磁铁定位柱装设在所述定子内腔中；在所述转轴的一端端部装设有一壳状端盖，该端盖和所述外壳密封式固定连接；在所述端盖的内腔中装设有一辅助转轴往复转动的阻尼装置。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述阻尼装置包括一种具有减震件的电动装置，所述转轴的后端连接有一减震件所述减震件一端固定连接在转轴的后端端盖，其另一端连接于固定在转轴内的固定座上。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述阻尼装置包括有一固定套接在所述外壳内腔中的固定头，固定头的一端端面装设有两个卡柱，其中部设有一通孔，所述转轴穿过该通孔的一端端部固定连接有一从动件，从动件相对所述固定头一端端面装设有两个卡柱；该四个卡柱成十字形布置，相邻的两个卡柱上分别装设有一阻尼拉簧。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述阻尼装置包括有一固定套接在所述外壳内腔中的固定头，固定头的一端端面外轮廓相对两端分别伸出有一个卡柱，其中部设有一通孔，所述转轴穿过该通孔的一端端部固定连接有一从动件，从动件相对所述固定头一端端面的外轮廓相对两端分别伸出有一卡柱；还包括有一“十”字型弹簧固定壳，该固定壳装设在所述固定头和从动件之间，其伸出的“十”字型突出部位外侧卡接在所述四个卡柱之间，该四个“十”字型突出部位内侧分别装设有一阻尼弹簧。
作为优选，所述的减震件为弹簧的条形体或棒形体。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述磁铁固定槽和永磁磁铁大小相等，两者的截面型状是扇形。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述两个永磁磁铁在同一个径向截面的磁性相反。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述线圈固定架是由两个线圈固定半圆铁芯对接而成的构件，线圈固定半圆铁芯、靴形极轭和弧形极轭是一体成型的构件。
作为优选，上述电动牙刷驱动装置中，所述线圈固定架、靴形极轭和弧形极轭是一体成型、且由若干个形状相同的导磁元件叠置而成的构件。
本发明具有以下优点：
采用普通的转子和定子，配合控制定子中线圈的电流方向，从而变动磁场方向，使得转子做高频往复的旋转运动，定子中交变磁场是由于采用交变的方波电流产生的，驱动电路设置更加简单利于控制；线圈固定架由两个半圆铁芯对接而成，使线圈的绕制工艺变的简单，且该固定架是由多层导磁元件叠加而成，使得中间的磁回路的磁阻和涡流相对较少，减少了磁场损耗，提高效率且结构简单，成本低廉；在所述转轴中还装设有一辅助交边磁场动作的阻尼装置，使得转轴的往复动作更为流畅，大大提高***的效率。
附图说明
图1是现有技术的制动器结构立体图；
图2是本发明具体实施例一的***示意图；
图3是图2的剖面示意图；
图4是图2中A-A剖面示意图；
图5是图2中B-B剖面示意图；
图6是本发明具体实施例二的***示意图；
图7是图5剖面示意图；
图8是图6中C-C剖面示意图；
图9是图6中D-D剖面示意图；
图10是图2与图6的磁力方向示意图；
图11是本发明具体实施例三的***示意图；
图12是图11中竖剖面示意图；
图13是图11的磁极横剖面示意图；
图14是图13的转轴横剖面结构示意图；
图15是图13的的另一种转轴结构示意图；
图16是图13的仰视图；
图17是图13的俯视图；
图18是图14的仰视图。
具体实施方式
下面结合附图对具体的实施方式加以说明：
本发明的具体实施例一，如图2、图3、图4和图5所示，一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳1，还包括有一驱动转轴2，转轴2的两端颈部分别装设有一轴承3，轴承3固定装设在所述外壳1内腔；在所述外壳1内腔中套接有一线圈固定架4，线圈固定架4内表面向内均匀伸出有四个靴形极轭5，每个靴形极轭5绕有一个驱动线圈6，驱动线圈6和所述驱动电路电极连接，所述每个靴形极轭5的末端还连接有一弧形极轭7，四个弧形极轭7形成一定子内腔；所述转轴2中段固定连接有一圆形磁铁定位柱8，磁铁定位柱8外轮廓边的相对两端上分别开设有一磁铁固定槽9，每个磁铁固定槽9上固定连接有一永磁磁铁10，所述磁铁固定槽9和永磁磁铁10大小相等，两者的截面型状是扇形；所述磁铁定位柱8装设在所述定子内腔中，该两个永磁磁铁10在同一个径向截面的磁性相反；在所述转轴2的一端端部装设有一壳状端盖11，该端盖11和所述外壳1密封式固定连接；在所述端盖11的内腔中装设有一辅助转轴往复转动的阻尼装置；所述线圈固定架4是由两个线圈固定半圆铁芯41对接而成的构件，线圈固定半圆铁芯41、靴形极轭5和弧形极轭7是一体成型的构件。
动作时，驱动电路发出周期性的振荡电流，使得流经四个驱动线圈6的电流方向依次顺序变化，引起了所述定子内腔内的磁场周期变化，而位于该定子内腔的永磁磁铁10会根据该变化的磁场产生一个驱动力，该驱动力驱使转轴2顺时针或逆时针转动，当驱动电路发出反方向的周期振荡电流时，驱动线圈6产生的变化磁场会驱使转轴2做反向的旋转，如此周期性变化，使得转轴做一种周期性的往复转动。
而位于转轴末端的阻尼装置可以使得在做往复转动时更为顺畅，当转轴2正向转动时，会带动从动件15a转动，由于从动件15a上的卡柱13a位置偏移，拉伸阻尼拉簧17a紧压，从而使阻尼拉簧17a产生变形，阻尼拉簧17a产生产生与马达转动方向相反方向的力，阻碍马达转动；当达到力的平衡时，转轴2的运动速度不在增大，但由于阻尼拉簧17a的形变在进一步增加，阻尼拉簧17a的形变产生的力在增加，这时转轴2运动的速度在减少，直到电机速度减为零，这个时候，驱动电路开始反向输出驱动线圈6的电流，使得转轴3反向转动，重复前述动作；当然，为使得电机效率最大，必需准确选取驱动电路输出电流方向转变的时间，实验证明，当转轴2运动到最大速度和零之间，电流方向转变会使得往复转动动作更为顺畅，效率最大。
本发明的具体实施例二，如图6、图7、图8和图9所示，一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳1，还包括有一驱动转轴2，转轴2的两端颈部分别装设有一轴承3，轴承3固定装设在所述外壳1内腔；在所述外壳1内腔中套接有一线圈固定架4，线圈固定架4内表面向内均匀伸出有四个靴形极轭5，每个靴形极轭5绕有一个驱动线圈6，驱动线圈6和所述驱动电路电连接，所述每个靴形极轭5的末端还连接有一弧形极轭7，四个弧形极轭7形成一定子内腔；所述转轴2中段固定连接有一圆形磁铁定位柱8，磁铁定位柱8外轮廓边的相对两端上分别开设有一磁铁固定槽9，每个磁铁固定槽9上固定连接有一永磁磁铁10，所述磁铁固定槽9和永磁磁铁10大小相等，两者的截面型状是扇形；所述磁铁定位柱8装设在所述定子内腔中，该两个永磁磁铁10在同一个径向截面的磁性相反；在所述转轴2的一端端部装设有一壳状端盖11，该端盖11和所述外壳1密封式固定连接；在所述端盖11的内腔中装设有一辅助转轴往复转动的阻尼装置。所述磁铁定位柱8是由若干片形状相同的导磁元件叠置而成的构件；所述线圈固定架4、靴形极轭5和弧形极轭7是一体成型、且由若干个形状相同的导磁元件叠置而成的构件。
所述阻尼装置包括有一固定套接在所述外壳1内腔中的固定头12，固定头12的一端端面外轮廓相对两端分别伸出有一个卡柱13，其中部设有一通孔14，所述转轴2穿过该通孔14的一端端部固定连接有一从动件15，从动件15相对所述固定头12一端端面的外轮廓相对两端分别伸出有一卡柱13；还包括有一“十”字型弹簧固定壳16，该固定壳16装设在所述固定头12和从动件15之间，其伸出的“十”字型突出部位外侧卡接在所述四个卡柱13之间，该四个“十”字型突出部位内侧分别装设有一阻尼弹簧17。
动作时，驱动电路发出周期性的振荡电流，使得流经四个驱动线圈6的电流方向依次顺序变化，引起了所述定子内腔内的磁场周期变化，而位于该定子内腔的永磁磁铁10会根据该变化的磁场产生一个驱动力，该驱动力驱使转轴2顺时针或逆时针转动，当驱动电路发出反方向的周期振荡电流时，驱动线圈6产生的变化磁场会驱使转轴2做反向的旋转，如此周期性变化，使得转轴做一种周期性的往复转动。
而位于转轴末端的阻尼装置可以使得在做往复转动时更为顺畅，当转轴2正向转动时，会带动从动件15转动，由于从动件15与阻尼弹簧17紧压，从而使阻尼弹簧17产生变形，阻尼弹簧17产生产生与马达转动方向相反方向的力，阻碍马达转动；当达到力的平衡时，转轴2的运动速度不在增大，但由于阻尼弹簧17的形变在进一步增加，阻尼弹簧17的形变产生的力在增加，这时转轴2运动的速度在减少，直到电机速度减为零，这个时候，驱动电路开始反向输出驱动线圈6的电流，使得转轴3反向转动，重复前述动作；当然，为使得电机效率最大，必需准确选取驱动电路输出电流方向转变的时间，实验证明，当转轴2运动到最大速度和零之间，电流方向转变会使得往复转动动作更为顺畅，效率最大。
在上述实施例中，所述两个永磁磁铁10的磁性在同一个径向截面上是相反的(见图10)，而在本发明的其他实施例中，该两个永磁磁铁10的磁性在同一个径向截面上可以是相同的，与此相应，其驱动磁场也会有相应的变化，即所述四个驱动线圈6通入于上述实施例中组合方式不同的驱动电流，驱动电流的组合方式属于本领域的一般技术，这里不做详细说明。
本发明的具体实施例三，如图10、图11、图12、图14、图15、图16、图17、图18所示，一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳1，还包括有一驱动转轴2，转轴2的两端颈部分别装设有一轴承3，轴承3固定装设在所述外壳1内腔；在所述外壳1内腔中套接有一线圈固定架4，线圈固定架4内表面向内均匀伸出有四个靴形极轭5，每个靴形极轭5绕有一个驱动线圈6，驱动线圈6和所述驱动电路电连接，所述每个靴形极轭5的末端还连接有一弧形极轭7，四个弧形极轭7形成一定子内腔；所述转轴2中段固定连接有四块扇形磁铁10，，四块磁铁外轮廓镶嵌一磁铁固定套8，所述永磁磁铁10大小相等，四者的截面型状是扇形；所述磁铁固定套8装设在所述定子内腔中，该四个永磁磁铁10在同一个径向截面的磁性相同；在，所述转轴2的一端端部装设有一柱状固定座12，该固定座12和弹簧17连接，另一头与固定座13连接，固定座13与端盖15固定连接；在所述端盖15的内腔中装设有一辅助转轴往复转动的阻尼装置。所述线圈固定架4、靴形极轭5和弧形极轭7是一体成型、且由若干个形状相同的导磁元件叠置而成的构件。所述阻尼装置包括有所述转轴(2)的后端连接有一减震件(17)所述减震件(17)一端固定连接在转轴(2)的后端端盖(15)，其另一端连接于固定在转轴(2)内的固定座(12)上。
动作时，驱动电路发出周期性的振荡电流，使得流经四个驱动线圈6的电流方向依次顺序变化，引起了所述定子内腔内的磁场周期变化，而位于该定子内腔的永磁磁铁10会根据该变化的磁场产生一个驱动力，该驱动力驱使转轴2顺时针或逆时针转动，当驱动电路发出反方向的周期振荡电流时，驱动线圈6产生的变化磁场会驱使转轴2做反向的旋转，如此周期性变化，使得转轴做一种周期性的往复转动。
而位于转轴末端的阻尼装置可以使得在做往复转动时更为顺畅，当转轴2正向转动时，会带动从动件17转动，由于从动件17与固定座B(13)紧压，从而使阻尼弹簧17产生变形，阻尼弹簧17产生与马达转动方向相反方向的力，阻碍马达转动；当达到力的平衡时，转轴2的运动速度不在增大，但由于阻尼弹簧17的形变在进一步增加，阻尼弹簧17的形变产生的力在增加，这时转轴2运动的速度在减少，直到电机速度减为零，这个时候，驱动电路开始反向输出驱动线圈6的电流，使得转轴3反向转动，重复前述动作；当然，为使得电机效率最大，必需准确选取驱动电路输出电流方向转变的时间，实验证明，当转轴2运动到最大速度和零之间，电流方向转变会使得往复转动动作更为顺畅，效率最大。
在上述实施例中，所述四个永磁磁铁10的磁性在同一个径向截面上是相异的(见图14)，与此相应，其驱动磁场也会有相应的变化，即所述四个驱动线圈6通入于上述实施例中组合方式不同的驱动电流，驱动电流的组合方式属于本领域的一般技术，这里不做详细说明。
当然，以上的实施例只是在于说明而不是限制本发明，以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1、一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳(1)，其特征在于：还包括有一驱动转轴(2)，转轴(2)的两端颈部分别装设有一轴承(3)，轴承(3)固定装设在所述外壳(1)内腔；在所述外壳(1)内腔中套接有一线圈固定架(4)，线圈固定架(4)由两个半圆铁芯(41)对接而成，半圆铁芯(41)的内表面向内均匀伸出有两个靴形极轭(5)，每个靴形极轭(5)绕有一个驱动线圈(6)，驱动线圈(6)和所述驱动电路电极连接，所述每个靴形极轭(5)的末端还连接有一弧形靴形极轭(7)，两个靴形极轭(7)形成一定子内腔；所述转轴(2)中段固定连接有四块扇形磁铁10，，四块磁铁外轮廓镶嵌一磁铁固定套8，所述永磁磁铁10四者的截面型状是扇形，大小相等，该四个永磁磁铁10在同一个径向截面的磁性相同；(10)，所述磁铁固定套(8)装设在所述定子内腔中；圆形衬套(16)用以控制线圈固定架(4)的位置。在所述转轴(2)的一端端部装设固定座(12)，该固定座(12)其另一端连接于固定在端盖(15)内的固定座(13)上。
2、一种电动牙刷驱动装置，包括有一驱动电路以及一起密封防尘及支撑作用的外壳(1)，其特征在于：还包括有一驱动转轴(2)，转轴(2)的两端颈部分别装设有一轴承(3)，轴承(3)固定装设在所述外壳(1)内腔；在所述外壳(1)内腔中套接有一线圈固定架(4)，线圈固定架(4)由两个半圆铁芯(41)对接而成，半圆铁芯(41)的内表面向内均匀伸出有两个靴形极轭(5)，每个靴形极轭(5)绕有一个驱动线圈(6)，驱动线圈(6)和所述驱动电路电极连接，所述每个靴形极轭(5)的末端还连接有一弧形靴形极轭(7)，两个靴形极轭(7)形成一定子内腔；所述转轴(2)中段固定连接有一圆形磁铁定位柱(8)，磁铁定位柱(8)外轮廓边的相对两端上分别开设有一磁铁固定槽(9)，每个磁铁固定槽(9)上固定连接有一永磁磁铁(10)，所述磁铁定位柱(8)装设在所述定子内腔中；在所述转轴(2)的一端端部装设有一壳状端盖(11)，该端盖(11)和所述外壳(1)密封式固定连接；在所述端盖(11)的内腔中装设有一辅助转轴往复转动的阻尼装置。
3、根据权利要求1所述的一种具有减震件的电动装置，其特征在于：所述转轴(2)的后端连接有一减震件(17)所述减震件(17)一端固定连接在转轴(2)的后端端盖(15)，其另一端连接于固定在转轴(2)内的固定座(12)上。所述的减震件(3)为弹簧的条形体或棒形体。
4、根据权利要求2所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述磁铁固定槽(9)和永磁磁铁(10)大小相等，两者的截面型状是扇形。
5、根据权利要求2所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述两个永磁磁铁(10)在同一个径向截面的磁性相反。
6、根据权利要求1与2所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述线圈固定架(4)是由两个半圆铁芯(41)对接而成的构件，半圆铁芯(41)、靴形极轭(5)和弧形极轭(7)是一体成型的构件。
7、根据权利要求1所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述线圈固定架(4)、靴形极轭(5)和弧形极轭(7)是一体成型、且由若干个形状相同的导磁元件叠置而成的构件。
8、根据权利要求2所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述阻尼装置包括有一固定套接在所述外壳(1)内腔中的固定头(12a)，固定头(12a)的一端端面装设有两个卡柱(13a)，其中部设有一通孔(14a)，所述转轴(2a)穿过该通孔(14a)的一端端部固定连接有一从动件(15a)，从动件(15a)相对所述固定头(12a)一端端面装设有两个卡柱(13a)；该四个卡柱(13a)成十字形布置，相邻的两个卡柱(13a)上分别装设有一阻尼拉簧(17a)。
9、根据权利要求2所述的电动牙刷驱动装置，其特征在于：所述阻尼装置包括有一固定套接在所述外壳(1)内腔中的固定头(12)，固定头(12)的一端端面外轮廓相对两端分别伸出有一个卡柱(13)，其中部设有一通孔(14)，所述转轴(2)穿过该通孔(14)的一端端部固定连接有一从动件(15)，从动件(15)相对所述固定头(12)一端端面的外轮廓相对两端分别伸出有一卡柱(13)；还包括有一“十”字型弹簧固定壳(16)，该固定壳(16)装设在所述固定头(12)和从动件(15)之间，其伸出的“十”字型突出部位外侧卡接在所述四个卡柱(13)之间，该四个“十”字型突出部位内侧分别装设有一阻尼弹簧(17)。
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Assignor: Huang Bazi

Contract record no.: 2013440000503

Denomination of invention: Driving device for electric toothbrush

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License type: Exclusive License

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Patentee before: Huang Bazi

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