CN216162590U - 清洁护理用具及其换能装置和压力报警机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供清洁护理用具及其换能装置和压力报警机构。根据本实用新型的换能装置包括换能器，其中弹性组件至少包括一个近端弹性件和至少一个远端弹性件，近端弹性件和所端弹性件分别具有第一边缘和第二边缘，其中第一边缘固联于驱动轴以随驱动轴移动，而第二边缘近端弹性件和远端弹性件弹性变形时的固定边缘，其中近端弹性件的平面相对机架中位平面形成第一角度，远端弹性件的平面相对中位平面形成第二角度。采用根据本实用新型的换能装置，能够保护弹性件避免失效，减少换能装置的体积，并且能够利于弹性组件实现压力报警机构。

Description

清洁护理用具及其换能装置和压力报警机构

技术领域

本实用新型涉及清洁护理用具技术领域，更具体地说，涉及清洁护理用具中的换能装置和压力报警机构。

背景技术

对于如电动牙刷、电动剃须刀、电动洁面器、电动沐浴器等个人清洁护理用具而言，重要的是，应具有可将往复运动转换成使清洁元件作预期旋转运动的换能装置，这些个人清洁护理用具应该结构简单、组装方便、使用寿命长、安全可靠且体积较小。

已知有许多用于驱动清洁元件的驱动结构，例如马达、磁***及电磁***。有些驱动结构采用诸如滚珠轴承之类的轴承来支撑驱动器，这种结构既昂贵又复杂，而且还存在噪音及马达的阻尼。

本申请人享有另一份授权公告号为CN104617732B的中国发明专利中披露了一种个人清洁护理用具，其换能机械包括驱动轴，紧固于驱动器左、右侧支架的换能器弹性件固定件、至少两个永磁体、用于固联永磁体的相应的永磁体支架、与永磁体支架固联并与驱动轴固联的左、右侧换能器传动臂以及至少两个设置在驱动轴纵轴线左右两侧的左侧换能器弹性件和右侧换能器弹性件，其中，左、右侧永磁体相互独立，一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性为S极或N极，另一侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性与一侧永磁体的磁极极性相反，左、右侧永磁体被设置成使得它们的内部磁力线方向和驱动线圈纵轴线方向的角度分别大于45°且小于135°，左、右侧永磁体可相对于弹性件固定件移动；当驱动线圈通过频率为f₀的交变电流I时，左、右侧永磁体的运动方向和驱动线圈铁芯纵轴线方向近似平行。

上述方案中，驱动轴不需要安装滚珠轴承，但由于弹性件平衡清洁元件上的压力的能力有限，长时间使用容易造成弹性件的疲劳而屈服，从而影响换能器的寿命，又由于弹性件分别与相应的换能器传动臂固联和换能器弹性件固定件固联，使得换能器的整体体积较大，不利于清洁用具的小型化。因此，仍需对现有的个人清洁护理用具进行改进。

实用新型内容

为克服现有技术中的不足，本实用新型提出一种用于个人清洁护理用具的包括：换能器和驱动线圈，其中换能器包括换能器机架、附连到换能器机架的磁铁、附联到换能器机架的弹性组件以及驱动轴；其中驱动轴具有近端和远端，并且驱动轴固附到换能器机架，并且所述驱动轴限定纵轴线，并且纵轴线延伸通过一中位平面，该中位平面基本垂直于清洁护理用具上的清洁作用力；以及驱动线圈相对所述换能器的磁铁布置，并且换能器相对驱动线圈可动，其中，弹性组件包括沿纵轴线偏置布置的至少一个近端弹性件和至少一个远端弹性件，近端弹性件相比远端弹性件靠近驱动轴的近端，其中，近端弹性件和远端弹性件分别具有第一边缘和第二边缘，第一边缘固联于驱动轴以随驱动轴移动，第二边缘构成近端弹性件和远端弹性件弹性变形时的固定边缘，并且近端弹性件和远端弹性件各自的平面基本从所述纵轴线沿径向向外延伸。

根据本实用新型的较佳方面，近端弹性件和远端弹性件各自沿纵轴线的宽度的中心线之间的距离至少为3.5mm。

根据本实用新型的较佳方面，近端弹性件的平面相对中位平面形成第一角度，远端弹性件的平面相对中位平面形成第二角度，其中第一角度和第二角度大于等于10度且小于等于90度。

根据本实用新型的较佳方面，近端弹性件和远端弹性件位于中位平面的相对两侧上或者位于中位平面的同一侧上，并且近端弹性件和所述远端弹性件位于垂直于中位平面P且包含纵轴线的垂直平面的相对两或者同一侧上。或者，近端弹性件和所述远端弹性件沿着垂直平面的方向设置。

根据本实用新型的另一较佳方面，近端弹性件由塑料或金属构成，远端弹性件由塑料构成。

根据本实用新型的另一较佳方面，近端弹性件关于纵轴线对称地成对布置，远端弹性件关于纵轴线对称地成对布置。

据本实用新型的另一较佳方面，弹性组件还包括至少另一弹性件，至少另一弹性件由金属构成，并且弹性件沿纵轴线相对近端弹性件和远端弹性件偏置设置，金属弹性件的平面与中位平面之间的角度小于近端弹性件和远端弹性件的平面与中位平面之间的角度；金属的另一弹性件的总的弹性模量为远端弹性件的总的弹性模量的二十倍以上。

据本实用新型的另一较佳方面，换能器机架包括包络驱动轴的换能器机架部分以及在径向方向与驱动轴隔开的成对的机架紧固壁，其中机架紧固壁具有上凸部和下凸部，上凸部和下凸部在机架紧固壁上偏置布置，第一边缘固定到换能器机架部分，而第二边缘分别固定到机架紧固壁的上凸部和下凸部。

本实用新型还提供了一种用于清洁护理用具的压力报警机构，包括：驱动轴，所述驱动轴限定纵轴线并具有近端和远端，并且驱动部从动轴的远端附连到驱动轴，当清洁护理用具的清洁作用力F1沿第一方向时，近端沿第一方向产生第一位移，近端弹性件，所近端弹性件的第一边缘固联于驱动轴以随驱动轴移动，近端弹性件所在位置构成驱动轴的支点；远端弹性件，远端弹性件相对近端弹性件沿纵轴线朝远端偏置，远端弹性件的第一边缘固联于驱动轴以随驱动轴移动，在清洁作用力F1施加于近端时，下弹性件的第一边缘所在位置的驱动轴沿与第一方向相反的第二方向产生第二位移；传感装置，传感装置包括固定部件和可动部件，其中可动装置设置在驱动部上，在清洁作用力F1 施加于近端时，可动部件相对固定部件沿第二方向产生第三位移，当清洁作用力F1超出最大压力F1_M时，可动部件相对固定部件的位移使压力报警机构的警报装置产生警报指示。

根据本实用新型的另一较佳方面，近端弹性件和远端弹性件分别具有与第一边缘相对的第二边缘，第二边缘构成近端弹性件和远端弹性件弹性变形时的固定边缘，其中近端弹性件和远端弹性件各自沿纵轴线的宽度的中心线之间的距离至少为3.5mm。所述近端弹性件的平面相对所述中位平面(P)形成第一角度，所述远端弹性件的平面相对所述中位平面形成第二角度第一角度和第二角度大于等于10度且小于等于90度。

根据本实用新型的另一较佳方面，纵轴线延伸通过一中位平面，并且中位平面基本垂直于清洁作用力，近端弹性件的平面相对中位平面P形成第一角度，远端弹性件的平面相对中位平面形成第二角度，其中第一角度和第二角度大于等于10度且小于等于90度，其中近端弹性件和远端弹性件位于中位平面的相对两侧上或者位于中位平面的同一侧上，并且近端弹性件和远端弹性件位于清洁作用力方向和纵轴线所在平面的相对两侧上或者沿着清洁作用力方向。

根据本实用新型的另一较佳方面，驱动部包括磁铁和机架，磁铁通过机架附连到驱动轴的远端，可动部件相比驱动轴的近端更远离近端弹性件。

根据本实用新型的另一较佳方面，传感装置的固定部件包括感应器件和发射源，感应器件和发射源固定之间形成间隙，可动部件包括可移动进入在感应器件和发射源之间间隙的阻挡块，其中感应器件和发射源包括电、磁和光感应器件和发射源中的至少一种。

根据本实用新型的另一较佳方面，感应器件和发射源设置在清洁护理用具的电路板或壳体上或相对于外壳固定的零件上。其中，相对于外壳固定的零件包括线路板和电池仓机架等。

根据本实用新型的另一较佳方面，压力报警机构包括压力限制部，压力限制部限制可动部件的移动范围，使感应器件最大压力F1_M在2.5N到15N的范围内，其中，最大压力限制部设置在清洁护理用具的外壳或相对于外壳固定的零件上。

此外，本实用新型还提供了一种清洁护理用具，清洁护理用具包括上述换能装置或包括上述压力报警机构，清洁护理用具包括电动牙刷、电动剃须刀、电动洁面器和电动沐浴器中的一种。

此外，根据本实用新型，驱动线圈被布置成相对于所述清洁护理用具的外壳无相对运动，并且所述驱动线圈布置在所述磁铁产生的磁场中，所述磁铁产生的磁力线和驱动线圈中的电流I方向之间夹角约为90度，驱动线圈中通过频率为f₀的交变电流I，由此所述驱动线圈和所述磁铁相互作用产生以驱动轴纵轴线为轴线的往复力偶，往复力偶驱动所述换能器谐振。

此外，在根据本实用新型的清洁护理用具中，换能器和清洁护理用具的清洁组件组成谐振体，所述驱动线圈和所述磁铁相互作用产生以驱动轴纵轴线L2 为轴线的往复力偶，所述往复力偶驱动所述谐振体作谐振，所述谐振体的固有频率fn介于所述往复力偶的频率f0的85％和115％之间。

采用了根据本实用新型的换能装置，解决了弹性件易疲劳而屈服的问题，提高了换能装置的使用寿命，实现了个人清洁护理用具的小型化，并且组装方便、转动平稳、噪音小、阻尼低且安全可靠。此外，利于压力报警机构可以识别施加于清洁元件上的压力大小。

附图说明

为了更完全理解本实用新型，可参考结合附图来考虑示例性实施例的下述描述，附图中：

图1为根据本实用新型第一较佳实施例的个人清洁护理用具和内部机芯的立体图；

图2为图1所示清洁护理用具的包括换能装置的内部机芯的分解图；

图3为根据本实用新型第一较佳实施例的换能装置的立体图；

图4为根据本实用新型第一较佳实施例的换能装置的立体图，其中示出了换能装置中的弹性组件；

图5示出了适用于根据本实用新型第一实施例的两种第一弹性件和驱动轴；

图6示出了适用于根据本实用新型第一实施例的换能器的两种第一弹性件；

图7为示出了清洁元件和第一弹性件和第二弹性件的位置关系的示意性端视图；

图8示出了根据本实用新型较佳实施例的沿着纵轴线的弹性件和清洁组件的受力简图；

图9为根据本实用新型第一实施例的换能装置和线路板的仰视立体图；

图10示出根据本实用新型第二较佳实施例的换能装置的立体图；

图11为图10中的换能装置的另一立体图，其中示出了驱动线圈；

图12为根据本实用新型第三实施例的换能装置的立体图；

图13为图12所示的换能装置的另一立体图，其中驱动线圈被移除；

图14为根据本实用新型第四实施例的换能装置的立体图；

图15为图14所示的根据本实用新型第四实施例的换能装置中驱动轴、弹性件和磁铁的组合的示意图；

图16为图15所示的根据本实用新型第四较佳实施例的换能装置中的弹性件示意图；以及

图17为根据本实用新型第四较佳实施例的换能装置的支架、弹性件与清洁元件的关系图。

附图标记列表

1 手柄

2 清洁元件载体

3 清洁元件

4 线路板

5 电池

7、7’ 换能器

101 驱动轴

102 第一磁铁

103 第二磁铁

104 第一弹性件

104A 第一弹性件

104B 第一弹性件

105 第二弹性件

105A 近端第二弹性件

105B 远端第二弹性件

106 第一弹性件的边缘

107 第一弹性件的边缘

108 第二弹性件的边缘

109 第二弹性件的边缘

110 换能器机架

111 机架凸起

112 包络驱动轴的换能器机架部分

113 机架紧固臂

114 机架随动块

115 支承臂

121 第一驱动线圈

122 第二驱动线圈

131 换能器上壳

132 换能器下壳

133 紧固螺丝

134 驱动线圈架

135 电池仓

202 磁铁

203 磁铁

221 驱动线圈

204A，204B 第一弹性件

302 圆柱形磁铁

321、322、323、324 驱动线圈

401 光敏元件

402 光源

501 驱动轴

502 第一磁铁

503 第二磁铁

505A 近端弹性件

505B 远端弹性件

508 弹性件的边缘

509 弹性件的边缘

510 换能器机架

511 机架凸起

512 包络驱动轴的换能器机架部分

513 机架紧固臂

L1 清洁元件的纵轴线

L2 驱动轴的纵轴线

L3 近端第二弹性件的中心线

L4 远端第二弹性件的中心线

L5 近端弹性件的中心线

L6 远端弹性件的中心线

α1、α2、α3、α4 第二弹性件平面和清洁元件的纵轴线的角度

β1、β2、β3、β4 第一弹性件平面和清洁元件的纵轴线的角度

δ1、δ2、δ3、δ4 弹性件平面和清洁元件的纵轴线的角度

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本实用新型的保护范围。

下文以电动牙刷作为个人清洁护理用具的典型例子，并结合附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然下面仅以电动牙刷为例进行解释说明，但本实用新型不限于此。本实用新型也可适用于电动剃须刀、电动洁面器、电动沐浴器等能够通过换能器提供清洁动作的清洁护理用具。

为了清楚起见，在本说明书中采用了表述空间相对位置的词语如“上”、“下”、“左”、“右”、“近端”、“远端”等来简单描述如图所示的一个元件或特征与另一元件(一或多个)或特征(一或多个)的相互关系，其中，驱动线圈纵轴线方向是指平行于驱动线圈流过电流I时铁芯内部产生的磁力线方向；“上”、“下”、是相对于驱动轴纵轴线而言的，面向相应视图沿平行于驱动轴纵轴线的向上方向定义为“上”，沿平行于驱动轴纵轴线的向下方向定义为“下”；“左”和“右”是相对于驱动轴纵轴线而言的，面向相应视图沿垂直于驱动轴纵轴线的方向在驱动轴纵轴线的左侧定义为“左”，其右侧定义为“右”；“近端/近侧”指靠近清洁护理用具使用时清洁作用力作用位置的端部或侧部；“远端/远侧”指远离清洁护理用具使用时接近清洁作用力作用位置的端部或侧部。

此外，本申请中使用的词汇“和/或”包括所列出的一或多个相关联的词汇中的任一个和所有组合。

尽管本说明书中使用了词语“第一”等来描述多个元件或构成部分，这些元件或构成部分不应受这些词语的限制。这些词语仅用于区分一个元件或构成部分和另一元件或构成部分，而不包含“顺序”。因此，将下面讨论的那些元件或构成部分的序数词相互变换也没有超出本实用新型的构思和范围。

图1和图2分别示出了根据本实用新型第一较佳实施例的清洁护理用具的立体图和分解立体图。以下描述清洁护理用具以电动牙刷为例。电动牙刷主要包括手柄1和可拆卸地安装在手柄1上的清洁组件。手柄1包括手柄外壳以及安装在手柄外壳中的各功能部件。电动牙刷的清洁组件呈牙刷头的形式，其包括清洁元件载体2和分布在清洁元件载体2上的清洁元件3。牙刷头的载体2 例如以卡扣联接方式安装到手柄1上，卡扣联接可以使驱动手柄1和清洁组件可靠地联接在一起，也可以方便地分离驱动手柄1和清洁组件。清洁元件3可以是如刷毛之类的物件。

清洁护理用具的手柄1中的功能部件主要包括电源部分、控制部分、触发部分和换能装置。通常电源部分包括安装在电池仓135内的充电电池5和充电电路，用以向用具的各个部分提供电力；控制部件主要包括线路板4，用以控制电动牙刷的各种工作模式以及电动牙刷的开启或关闭等；触发部分包括开关，用以启动和关闭电动牙刷的运转；换能装置被构造成将输入的电能转换为提供清洁组件往复运动的机械能。

图2、图3和图4示出了根据本实用新型第一实施例的换能装置。该换能装置主要包括换能器7，换能装置的驱动线圈相对换能器7布置。换能器7主要包括换能器机架110、第一磁铁102、第二磁铁103、可拆卸装配清洁组件的驱动轴101以及用于引起谐振运动的弹性组件。

较佳地，换能器机架110的材料为塑料，在第一实施例中，作为换能器7 的一部分的第一磁铁102、第二磁铁103通过胶水、螺丝或注塑之类的手段与换能器机架110的远离清洁元件3的远端固联在一起，从而使得磁铁102、103 成为换能器7的整体的一部分。

较佳地，换能装置还包括换能器上壳131和换能器下壳132，它们例如通过紧固螺丝133紧固在一起，从而将换能器机架110的机架紧固臂113压紧在两个壳体之间，并相应锁紧换能器机架110。换能器上壳131和换能器下壳132 则进一步紧固到用具的外壳。但应当理解，在其他替代实施例中，换能器上壳和下壳也可以是与手柄外壳一体化的一部分。

在第一较佳实施例中，如图4所示，换能器7的弹性组件包括四个第一弹性件104和四个第二弹性件105。更具体地，如图4所示，沿着驱动轴101，弹性组件从近端到远端依次包括两个第一弹性件104A、两个第二弹性件(近端弹性件)105A、两个第二弹性件(远端弹性件)105B、以及两个第一弹性件 104B。

第一弹性件104A和104B中的每一个均大致为长方体。从第一弹性件104A 和104B在机架紧固臂113到换能器机架部分112的距离为弹性件长度，第一弹性件104A和104B沿着驱动轴纵轴线L2方向的距离被称为弹性件宽度，长方体余下的另一边长为弹性件厚度，由第一弹性件104A和104B各自的长和宽构成的平面为弹性件平面。类似地，每一个第二弹性件105大致为长方体，从第二弹性件105A和105B在机架紧固臂113的机架凸起111到换能器机架部分 112的距离为弹性件的长度，第二弹性件105A和105B沿着驱动轴纵轴线方向的距离为弹性件的宽度，长方体的另一边长为弹性件的厚度。由第二弹性件105A和105B的长和宽构成的平面为弹性件平面。

如图7所示，四个第一弹性件104A和104B位于同一个平面中，它们处于换能装置的中位平面P中。对于根据本实用新型的换能装置，中位平面P被定义为垂直于清洁作用力F1方向并且驱动轴纵轴线L2所在的平面，清洁作用力 F1和驱动轴纵轴线L2垂直。在电动牙刷中，清洁作用力F1的方向定义为清洁元件3的纵轴线L1所在方向，也就是说，中位平面P基本垂直于清洁元件3 的纵轴线L1。由于第一弹性件104处于中位平面P中，因此，第一弹性件104 的平面与驱动轴纵轴线L2的角度为0度。更具体地，在第一实施例中，第一弹性件104A和104B的弹性件平面和清洁元件的纵轴线L1的角度分别为β1、β2、β3、β4，如图7所示本实施例中β1、β2、β3、β4都等于90度，清洁元件的纵轴线L1垂直于第一弹性件平面。但在其他替代实施例中，角度β1、β2、β3、β4也可以取其他不同的值。

进一步地，弹性组件的第二弹性件105包括近端弹性件105A和远端弹性件105B是成对布置的，两对弹性件沿纵轴线L2偏置布置。近端弹性件105A 靠近驱动轴101的近端，而远端弹性件105B则更靠近驱动轴101的远端。第二弹性件105平面为连接机架凸起111和包络驱动轴的换能器机架部分112的平面，较佳地，该平面和纵轴线L2所在的中位平面之间角度大于30度，并且较佳地该平面和纵轴线L2的夹角小于30度。

与第一弹性件104A和104B位于中位平面P中的布置方式不同，四个第二弹性件105均相对于中位平面P成角度的布置，换言之，四个第二弹性件105 相对于和清洁元件3的纵轴线L1和纵轴线L2所在平面的成角度布置。近端弹性件105A和远端弹性件105B分别在中位平面P相对的两侧上倾斜布置，如图 7所示，近端弹性件105A位于中位平面P的上侧面相对中位平面P成角度布置，而远端弹性件105B位于中位平面P的下侧相对中位平面P成角度布置。

如图7所示，四个第二弹性件105A和105B相对纵轴线L1分别为α1、α2、α3、α4，为了避免由于弹性件屈服导致换能器换效，角度α1、α2、α3、α4小于等于80度且大于等于0度，更佳地，角度α1、α2、α3、α4 小于等于60度且大于等于0度。在如图7所示的第一实施例中，角度α1、α 2、α3、α4都等于60度。换言之，四个第二弹性件105A和105B的平面与中位平面P之间的角度大于等于10度且小于等于90度，更佳地，第二弹性件 105A和105B的平面与中位平面P之间的角度大于30度且小于等于90度。在图7所示的实施例中，第二弹性件105A和105B的平面与中位平面P之间的角度均为30度。应当理解，在其他替代实施例中，角度α1、α2、α3、α4还可以取不同的值。

在第一实施例中，第一弹性件104和第二弹性件105均通过换能器机架 110固定。具体地，如图4所示，换能器机架110包括包络驱动轴的换能器机架部分112和径向远离换能器机架部分112设置的两个机架紧固臂113。其中机架紧固臂113在纵轴线L2的相对两侧成对设置。

成对的第一弹性件104的边缘106分别固联到两个机架紧固臂113，第一弹性件104的另一边缘107固联于包络驱动轴的换能器机架部分112，基本对应于纵轴线L2的位置，第一弹性件104A和104B在机架紧固臂113和邻近纵轴线L2的换能器机架部分112之间延伸。

类似地，第二弹性件105A和第二弹性件105B的边缘109分别固联到包络驱动轴的换能器机架部分112，而相对的边缘108固联到机架紧固臂113。为了实现第二弹性件105A和105B的相对中位平面P的成角度布置，机架凸起 111从机架紧固臂113相对两侧面凸起。机架凸起111为机架紧固臂113的一部分，因此，机架凸起111也可以理解为换能器机架110的一部分。第二弹性件105的边缘108分别固定到一个相应的机架凸起111上。

在其他替代实施例中，也可以不设置机架凸起111，例如，可以通过加厚机架紧固臂113来取代机架凸起111。

沿着驱动轴纵轴线L2错位分布的两个第一弹性件104A和两个第一弹性件 104B的材料均为金属。如图5和图6所示，沿着驱动轴纵轴线L2分布的两个第一弹性件104A和104B可以组成一个整体的第一弹性件组件，该组件从一整片金属片材上冲压成形，或者，也可以是由两个各自包含了一个弹性件204A 和一个弹性件204B的弹性件组件形成。在其他替代实施例中，也可以包括四个独立的弹性件组合成第一弹性件组件。上述各种第一弹性件的组件依然可以被认为，由沿着驱动轴纵轴线L2分布的两个独立的第一弹性件104A、沿着驱动轴纵轴线L2分布的两个独立的第一远端弹性件104B组成。

更具体地，可以认为近端弹性件可包括两个独立的第二弹性件105A，而远端弹性件包括两个独立的第二弹性件105B。如图4所示，换能器机架110 上分布有四个机架凸起111，四个机架凸起111各自固联对应的第二弹性件 105A和105B的另一边缘108，第二弹性件105A和105B的另一边缘109固联于包络驱动轴的换能器机架部分112，这样第二弹性件105A和105B在机架凸起111和包络驱动轴的换能器机架部分112之间延伸。

如图2、图3、图4所示，换能器7的第一磁铁102、第二磁铁103对称分布于驱动轴纵轴线L2的上侧和下侧(和下面的左右不匹配，浦：磁铁上下布置，驱动线圈左右布置)，即分别位于中位平面P的上方和下方。第一驱动线圈121和第二驱动线圈122分别位于驱动轴纵轴线L2的左右两侧，第一驱动线圈121和第二驱动线圈122相对手柄外壳固定布置，这样驱动线圈121和122 相对手柄外壳没有相对运动。第一磁铁102、第二磁铁103的磁极朝向第一驱动线圈121或第二驱动线圈122，朝向同一驱动线圈121或122的第一磁铁102、第二磁铁103具有相反的磁极，如图4所示，朝向第二驱动线圈122的第一磁铁102磁极为S极，朝向第二驱动线圈122的第二磁铁103磁极为N极。第一驱动线圈121和第二驱动线圈122中的电流I方向垂直于第一磁铁102、第二磁铁103内部的磁力线方向。

下面结合根据本实用新型第一实施例的换能装置进行运动分析。

参见图1至4，使用者触发电动牙刷的开关按钮启动电动牙刷，手柄1中的线路板4启动驱动线圈121、122，第一驱动线圈121和第二驱动线圈122通过频率为f0的交变电流I，第一驱动线圈121中的电流I方向相反于第二驱动线圈122中的电流I方向，如果第一驱动线圈121中的电流I方向为顺时针方向，则第二驱动线圈122中的电流I方向为逆时针方向。朝向同一驱动线圈的第一磁铁102、第二磁铁103具有相反的磁极。第一驱动线圈121和第二驱动线圈122和手柄外壳没有相对运动。第一磁铁102和第二磁铁103形成的磁场和通电的第一驱动线圈121和第二驱动线圈122相互作用产生电磁力。第一磁铁102和第二磁铁103上受到的电磁力大小相等且方向相反，换能器7上受到平衡的电磁力，但是由于第一磁铁102和第二磁铁103分别分布于驱动轴纵轴线L2的上下侧，电磁力在换能器7上形成电磁转矩M1。由于流过第一驱动线圈121和第二驱动线圈122的电流I是交变的，换能器7上的电磁转矩M1的方向相应地也是交变的,换能器7承受来自驱动线圈121、122的往复力偶。这样，驱动轴纵轴线L2两侧都有电磁力，而弹性件104和105为承受电磁力的主要部件。假设在初始状态下，换能器的电磁转矩M1的方向为逆时针方向。换能器的电磁转矩M1使弹性件104A和104B和第二弹性件105A和105B产生弯曲弹性变形，此时，第一弹性件104A和104B固联机架紧固臂113的边缘为固定端或静止端。为了第一弹性件104在电磁力矩M1的作用下以往复弯曲弹性变形使换能器7和清洁组件做谐振运动，第一弹性件104A和104B的弹性件平面和中位平面P之间的角度小于30度。第二弹性件105A和105B同样也在电磁力矩M1的作用下以往复弯曲弹性变形，使换能器7和清洁组件做谐振运动。这样，第二弹性件105A和105B固联于驱动轴101的边缘109作为弹性变形的可动端或谐振端，而第二弹性件105A和105B固联于机架凸起111的边缘 108作为弹性变形的固定端或静止端。

在第一实施例中，弹性件104A和104B的材料为金属或主要由金属构成，第二弹性件105A的材料可以为塑料也可以是金属，第二弹性件105B的材料为塑料或主要由塑料构件。本实用新型中，为了叙述方便，通常指出弹性件为金属或塑料，但应当理解，弹性件可以为金属加塑料的复合体。当该弹性件的劲度系数的60％以上来自金属，则称该弹性件主要由金属构成；当该弹性件的劲度系数的60％以上来自塑料，则称该弹性件主要由塑料构成。当金属和塑料贡献的劲度系数都没有大于该弹性件的劲度系数的60％时，该弹性件为金属和塑料复合体。

在第二弹性件105的材料为塑料或主要由塑料构成，如图4所示，第二弹性件105A和105B的宽度设置为比第一弹性件104A和104B的宽度大。

下面以弹性件材料105A和105B都为塑料为例进行分析。

按照固体力学原理，在弯曲弹性变形状态下，弹性件等效为线性弹簧，以长方体弹性件为例，弹性件等效的线性弹簧劲度系数为：

K＝3*E*I_z/(a³),

其中E为材料的弹性模量，I_z为和驱动力或驱动力矩对应的弹性件惯性矩， a为驱动力在弹性件的作用点到该弹性件相对于手柄外壳静止的弹性件104的边缘106或弹性件105的边缘108的距离。第一弹性件104A和104B的a为第一弹性件a₁,第二弹性件105A和105B的a为第二弹性件a₂。第一弹性件104A 和104B对应的弹簧劲度系数为第一弹性件劲度系数K₁，第二弹性件105A和105B对应的弹簧劲度系数为第二弹性件劲度系数K₂。

在第一实施例中，较佳地，第一弹性件104A和104B材料的弹性模量E₁大于第二弹性件105A和105B材料的弹性模量E₂的20倍。如第一弹性件104A 和104B的材料是不锈钢，弹性模量E₁为196Gpa,第二弹性件105A和105B的材料是POM，弹性模量E₂为2.5Gpa。第一弹性件104A和104B相对于电磁转矩M1的惯性矩为第一弹性件惯性矩I_Z1，第二弹性件105A和105B相对于电磁转矩M1的惯性矩为第二弹性件惯性矩I_Z2。按固体力学可知，长方体的惯性矩为：

I_Z＝b*h*h*h/12,

其中b为对应上述弹性件的宽度，h为对应上述弹性件的厚度。在第一实施例中，较佳地，第一弹性件104A和104B惯性矩I_Z1中的b为1.3mm,第二弹性件105A和105B惯性矩I_Z2中的b为3.5mm,第一弹性件104A和104B惯性矩 I_Z1中的h为0.16mm，第二弹性件105A和105B惯性矩I_Z2中的h为0.3mm。参考图7左上角的第二弹性件105B和图7左边的第一弹性件104B，第二弹性件 a₂*cos(β₁-α₁)大于等于第一弹性件a₁。在第一实施例中，β₁为90度，α₁为 60度。显然，第一弹性件平面相对于清洁元件纵轴线L1的角度为角度β。第二弹性件平面相对于清洁元件的纵轴线的角度为角度α，角度β1大于角度α1，第一弹性件的边缘107固联包络驱动轴的换能器机架部分112，第一弹性件的另一边缘106固联机架紧固臂113，第二弹性件的边缘109固联包络驱动轴的换能器机架部分112，第二弹性件的另端固联机架凸起111，从而保证第二弹性件的a₂大于第一弹性件a₁。经过计算，第一弹性件的E₁*I_z1/(a₁ ³)大于第二弹性件的E₂*I_z2/(a₂ ³)的6.8倍，即第一弹性件劲度系数K₁大于第二弹性件劲度系数K₂的6.8倍。在第一实施例中，换能器7和清洁组件组成的振动体的相对于驱动轴纵轴线L2的等效质量为M_m,该振动体的固有频率为f_n，则

其中K_n为所有第一弹性件劲度系数之和加上所有第二弹性件劲度系数。第一弹性件劲度系数之和为K_1t,第二弹性件劲度系数之和为K_2t。

当驱动频率f₀在等于机械固有频率f_n时，机械部分处于受迫共振运动。当驱动线圈通过频率为f0的交变电流I时，换能器7和清洁组件受到频率为f₀的电磁力,驱动力的频率f₀介于换能器7的固有频率f_n的85％到115％之间。依照简谐振动原理，通常驱动力的频率f₀在机械固有频率f_n的85％到115％之间时, 可以认为机械部分处于受迫谐振运动，谐振运动和共振运动的电能转化为机械能效率很高。在换能器7和清洁组件的谐振运动中，弹性件由于材料内力的作用会消耗一部分能量，相当于材料内阻消耗能量，该部分能量以弹性件材料发热的现象表现出来，且弹性模量越小的材料内阻越大，材料温升越高。因此，第一弹性件104A和104B主要由金属构成，第一弹性件有较高的弹性模量，而第二弹性件105A和105B主要由塑料构成，第二弹性件105A和105B的弹性模量较小，金属材料的散热效果大大好于塑料材料的散热效果。在换能器7和清洁组件的谐振运动中，第一弹性件104A和104B的温升大大低于第二弹性件 105A和105B的温升。温度的升高会使弹性件材料的弹性模量下降，从而使弹性件的劲度系数变小。在第二弹性件105A和105B为塑料的实施例中，第一弹性件104A和104B的温升对第一弹性件劲度系数的影响有限，从而可以忽略，第二弹性件105A和105B的温升对第二弹性件劲度系数的影响较大，为了使换能器7和清洁组件在工作周期内始终处于谐振运动状态，综合上述各公式和原理分析，假设第二弹性件105A和105B的角度系数由于温升而降为零，当 (K_1t+K_2t)²/(K_1t)²<1.15/0.85时，当K_1t>6.13K_2t时，换能器7和清洁组件在工作周期内始终处于谐振运动状态。换能器7和清洁组件固有频率中的弹簧劲度系数主要取决于第一弹性件104A和104B的劲度系数。在第一实施例中，所有第一弹性件劲度系数之和大于所有第二弹性件劲度系数之和的6.13倍，从而确保换能器在工作周期中始终处于高效的谐振状态。

在其他替代实施例中，近端弹性件105A的材料可以为金属或主要由金属构成，远端弹性件105B的材料为塑料或主要由塑料构成，并且所有第一弹性件劲度系数之和加上所有近端第二弹性件劲度系数之和，大于所有第二下弹性件劲度系数之和的6.13倍。在这种情况下，第一弹性件104A和104B的材料为金属，第二弹性件105B的材料为塑料，第一弹性件104A和104B的弹性模量是第二弹性件105B的弹性模量的20倍以上。第一弹性件平面相对于清洁元件纵轴线的角度为角度β。第二弹性件平面，相对于清洁元件的纵轴线的角度为角度α，角度β大于角度α。

图8示出了根据本实用新型较佳实施例的沿着纵轴线的弹性件和清洁组件的受力简图。如图8所示，施加于清洁元件3上的压力F1，第二弹性件105A 上的等效力为F2以及第二弹性件105B上的等效力为F3。施加于清洁元件3上的压力F1大致平行于清洁元件纵轴线L1。本实用新型中，第二弹性件105A 和105B平面，相对于清洁元件的纵轴线L1形成小于80度的角度α，具体为 60度。当清洁元件3上施加压力F1时，第二弹性件105A和105B能产生平行于清洁元件纵轴线L1的分力，由于第二弹性件105A和105B的边缘109固联于换能器机架部分112，而另一边缘108固联机架凸起111，按照力矩平衡和力的平衡原则，第二弹性件105A上的等效力F2的方向和压力F1的方向相反，第二弹性件105B上的等效力F3的方向和压力F1的方向相同，第二弹性件105A 呈拉伸状态以产生等效力F2，第二弹性件105B呈拉伸状态以产生等效力F3。另外，压力F1在垂直于第二弹性件105A和105B平面的分力，造成第二弹性件的压力弯曲变形，此压力弯曲变形会额外的增加第二弹性件的内部应力，有可能造成第二弹性件的屈服，从而造成换能器7的固有频率的剧烈变化，而使换能器失效。本实用新型中，角度α小于80度，且大于等于0度。更加优选地，角度α小于等于60度，且大于等于0度，从而有效降低压力F1在垂直于第二弹性件105A和105B平面的分力，从而降低压力F1造成的第二弹性件105A 和105B的压力弯曲变形。

重要的，发明人发现,第二弹性件105A上的等效力F2和第二弹性件105B 上的等效力F3之间的距离对力矩平衡尤为重要，经过大量实验，结合生产工艺的可行性，在沿着驱动轴纵轴线L2方向上，第二弹性件105A的中心线L3 距离至少一个第二弹性件105B的中心线L4为3.5mm以上，中心线为位于第二弹性件105A和105B平面上且从机架凸起111指向包络驱动轴的换能器机架部分112的第二弹性件平面中心线,也可以理解为，中心线为位于第二弹性件 105A和105B平面上且从换能器机架110指向包络驱动轴的换能器机架部分 112的第二弹性件平面中心线。由于至少一个近端第二弹性件的中心线L3距离至少一个远端第二弹性件的中心线L4为3.5mm以上，相对于只有一个第二弹性件105A，更能避免清洁元件3上的压力F1对第二弹性件105造成的扭转变形，而避免第二弹性件的过大应力，从而避免换能器7的失效。

继续参考图8、图9、图10，本实用新型中，利用第二弹性件105A和第二弹性件105B材料的拉伸或压缩能够平衡清洁元件压力F1以及清洁元件压力F1 产生的力矩M_F。近端的第二弹性件105A对应在驱动轴101上的力的作用点为 O1点，清洁元件压力F1产生的力矩M_F，是清洁元件压力F1相对于O1点形成的力矩，力矩M_F的方向为顺时针方向。按照图8中的受力分析和力矩平衡，第二弹性件105A和第二弹性件105B材料被拉伸，第二弹性件105A被拉伸的距离为Y₁,第二弹性件105B材料被拉伸的距离为Y₂。按照虎克定律，Y₂正比与 (F3/E),第二弹性件105B上的等效力F3具有平衡力矩M_F的作用，而E为第二弹性件105B材料的弹性模量。在本实用新型中，第二弹性件105B材料为塑料，第一弹性件104的材料为金属，第一弹性件104材料的弹性模量是第二弹性件 105B材料的弹性模量的二十倍以上。由于本实用新型中，创造性地引入塑料第二弹性件105B，按照Y₂正比与(F3/E)，在相同的F3的条件下，在相同的清洁元件压力F1下，塑料的第二弹性件105B对比于金属的第二弹性件105B，能产生大20倍以上的第二弹性件105B材料被拉伸的距离Y₂。

在其他替代实施例中，可以把第二弹性件105A和105B绕驱动轴纵轴线L2 旋转180度，则Y₂变为第二弹性件105B材料被压缩距离，因此，Y₂为第二弹性件105B材料被拉伸或压缩的距离。

有利地，基于近端弹性件105A、远端弹性件105B以及换能器机架的驱动轴能够构成用于电动牙刷的压力报警机构，其构造成在刷头上施加的清洁作用力超过预定值时发出警报。压力报警机构包括传感装置，传感装置包括至少一个可动部件，该可动部件设置在驱动轴远端的磁铁上或者换能器机架上，较佳地，沿纵轴线L2设置在磁铁的远端或者换能器机架的远端，在清洁作用力F1 施加于近端时，该可动部件沿第二方向产生第三位移Y₃，当所述清洁作用力 F1超出最大压力F1_M时，可动部件的移位使压力报警机构的警报装置产生警报指示。

结合图8的示例，第二弹性件105B及该处于该位置的驱动轴部分在清洁元件压力F1的作用下，会产生和清洁元件压力F1方向相反的位移Y₂。相对于第二弹性件105A更加远离清洁元件3的换能器机架110部分和磁铁，在清洁元件压力F1的作用下，产生和清洁元件压力F1方向相反的位移Y₃。由于第二弹性件105B和第二弹性件105A被固联在包络驱动轴的换能器机架部分112上，位移Y₃和位移Y₂成正比关系。

在第一实施例中，如图4所示，可动部件包括在换能器机架110远离清洁元件3的尾部布置的机架随动块114，机架随动块114呈凸起形状，在清洁元件压力F1的作用下，第二弹性件105B处于弹性变形状态，机架随动块114产生与清洁元件压力F1方向相反的位移Y₃，位移Y₃随着清洁元件压力F1的增大而变大。线路板4在临近机架随动块114的两侧分别布置有作为传感装置的诸如LED光源402和光敏器件401，在光敏器件401接受到的光通量发生变化时，光敏器件401的等效电阻也产生相应的变化，线路板4通过对光敏器件401等效电阻大小的检测来感知压力F1的变化。当使用者加大施加于清洁元件3上的压力F1时，机架随动块114的位移Y₃变大，机架随动块114更加进入光源 402和光敏器件401之间的间隙，光敏器件401得到的来自光源402的光通量随之减少，光敏器件401等效电阻变大，线路板4检测到光敏器件401等效电阻的变大，实现对清洁元件压力F1变大的识别，当清洁元件压力F1大小达到预设的阈值时，电动牙刷可以以声、光、振动等方式提醒使用者清洁元件上的压力F1过大，提醒使用者降低施加在清洁元件上的压力F1。同理，使用者降低施加于清洁元件3上压力F1时，机架随动块114的位移Y₃变小，机架随动块114减少介于光源402和光敏器件401之间的间隙，光敏器件401所能获得的来自光源402的光通量随之变大，光敏器件401等效电阻变小，线路板4检测到光敏器件401等效电阻的变小，实现对清洁元件压力F1变大的识别，当清洁元件压力F1小于预设的压力过大的阈值时，电动牙刷退出声、光、振动等方式的提醒。

在根据本实用新型的实施例中，由于引入塑料的或主要由塑料构成的下第二弹性件105B，从而有效放大了位移Y₃,即有效放大了相对于第二弹性件105A 更加远离清洁元件3的换能器机架110部分和磁铁在清洁元件压力F1的作用下产生的与清洁元件压力F1方向相反的位移。

报警机构的实施例可以作适当变形，比如可在机架随动块114上设置一个通孔，当清洁元件压力F1为零时，光源402的光没有或少量通过机架随动块 114的通孔而入射到光敏器件401的感光面上，且机架随动块114的其余部分挡住光源402的光入射到光敏器件401的感光面上，此时，光敏器件401的等效电阻较大。当清洁元件压力F1变大时，LED402的光更多的通过机架随动块 114的通孔而入射到光敏器件401的感光面上，此时，光敏器件401的等效电阻变小，从而实现线路板4对清洁元件压力F1大小的检测。

上述实施例中机架随动块114为相对于磁铁表面凸起的形状，当然，机架随动块114可以为凹入形状、平面形状或曲面形状，利用其中的某一个面的位移Y₃，使随动块114的至少一个面接近或远离光敏器件401，使光敏器件401 能接收来自光源402光的入射角发生变化，从而使光敏器件401上的光通量随着清洁元件压力F1的单调变化而单调变化。

还可以将磁铁作为传感装置的可动部件，利用远离清洁元件的磁铁的位移 Y₃，在线路板4上安装磁场感应器件如霍尔元件或线圈，磁铁的位移Y₃造成在磁场感应器件上磁场强度的变化，从而形成磁场感应器件的电压值的变化，从而实现线路板4对清洁元件压力F1大小的检测。

此外，较佳地，换能装置被设定具备启动压力F4。具体地，可以在比第二弹性件105A更加远离清洁元件的换能器机架110部分和磁铁上安装弹簧进行预紧，只有在清洁元件压力F1大于清洁元件启动压力F4时，近端第二弹性件和远端第二弹性件才能产生位移Y₂和位移Y₃。

由于压力F1的变大，会使关于弹性件的力的F2、F3变大，变大的F2、F3 会使第二弹性件屈服而失去弹性。本实用新型中，换能装置还具备使压力F1 被限制在最大压力F1_M的最大压力限制部，即换能装置构造成具有最大压力F1_M。在图9实施例中，线路板上开有一个通孔403，通孔403可以允许机架随动块 114通过而接触到手柄外壳。当清洁元件3上的压力F1大于等于清洁元件最大压力F1_M时，机架随动块114接触手柄外壳，手柄外壳构成了最大压力限制部，其限制了机架随动块114的进一步移动，位移Y₂和位移Y₃不再变大，从而保证第二弹性件始终处于弹性变形的范围内。只有当压力F1小于最大压力F1_M且大于清洁元件启动压力F4时，随着压力F1的单调变化，位移Y₂和位移Y₃单调变化。

对于电动牙刷，较佳地，清洁元件最大压力F1_M的范围是2.5N到10N，清洁元件启动压力F4大于等于0N且小于等于2N。随着清洁元件上压力F1超过清洁元件最大压力F1_M而继续单调增大时，手柄外壳或相对于手柄外壳静止的零件，约束换能器7，使位移Y₂和位移Y₃不再单调变化。

基于上文中的谐振分析和力学分析，清洁元件3上的压力F1会造成第一弹性件104A和104B额外的弯曲变形，但是，由于本实用新型引入第二弹性件105A和105B来平衡清洁元件3上的压力F1引起的力和力矩，大大减少了清洁元件3上的压力F1造成的第一弹性件104A和104B额外的弯曲变形，从而使换能器7能长寿命地工作在谐振状态下，且第二远端弹性件105B对换能器的固有频率中的弹簧劲度系数影响有限，使换能器7的频率调节变得容易。第一弹性件104A和104B和第二弹性件105A和105B可以通过注塑工艺完成，换能器7易于制造。

作为第一实施例的一种变形例，也可以只有一个第一弹性件，如只有一个图4中位于驱动轴左边的上方第一弹性件104A，或只有一个图4中位于驱动轴右边的下方第一弹性件104B，一个第一弹性件依旧可以满足上述对第一弹性件组合的要求，一个第一弹性件依旧能实现本实用新型的目的。

作为第一实施例的另一种变形例，也可以只有两个第二弹性件，两个第二弹性件包括一个第二弹性件105A和一个第二弹性件105B，如只有一个图4中位于驱动轴左边的第二弹性件105A，只有一个图4中位于驱动轴右边的第二弹性件105B，两个第二弹性件分别位中位平面P的两侧上同时也分别位于垂直于中位平面P且包括纵轴线L2的垂直平面的两侧上。一个第二弹性件105A和一个第二弹性件105B的弹性组件依旧可以满足本实用新型对第二弹性件组合的要求，且能实现本实用新型的目的。

在其他变化形式，第二弹性件可以位于中位平面P同一侧，或者也可位于垂直于中位平面P且包括纵轴线L2的垂直平面的同一侧上。

图10和图11示出了根据本实用新型的第二实施例的换能装置的立体图，其中换能装置的磁铁线圈机构与第一实施例中的磁铁线圈机构具有不同的结构。如图10、图11，驱动线圈221相对于驱动轴纵轴线L2居中布置，磁铁202 和203分别分布在驱动线圈221的两侧，换能器机架110以驱动轴纵轴线L2 为中心向两侧以及再向下延伸形成两个支承臂115，两个磁铁分别紧固在各自的支承臂115上，磁铁形成的磁场穿越驱动线圈，通过类似于上面的分析，如图10、图11所示的磁铁202、203和驱动线圈221的布置，依旧能实现本实用新型的目的。

图12和图13示出了根据本实用新型第三实施例的换能器的立体图。如参考图12、图13，一个中空的圆柱体磁铁302紧固在驱动轴101上，驱动线圈 321、322、323、324环绕布置在中空的圆柱体磁铁的外侧四周，磁铁形成的磁场穿越驱动线圈，通过类似于上面的分析，如图12、图13所示的磁铁和驱动线圈的布置，依旧能实现本实用新型的目的。

当然，磁铁和驱动线圈与弹性件相对清洁元件3的位置可以变化，例如磁铁和驱动线圈更靠近清洁元件3，或者磁铁和驱动线圈介于两个第二弹性件之间。

在现有的清洁用具的换能装置中，弹性件的固定端或静止端位于驱动轴纵轴线上，a_cn为驱动力到驱动轴纵轴线的距离也是弹性件劲度系数计算公式中的 a，而驱动力的力偶为驱动力乘以a_cn,以及维持较小的驱动力而保证足够的力偶， a_cn要足够大。为了维持弹性件的劲度系数合适的大小，弹性件的尺寸要略大。又由于弹性件的另外一端要固联于换能器传动臂上，因此，现有的换能装置都具有较大的尺寸。

在本实施例中，由此，第一弹性件104承受驱动轴上的电磁转矩M1。换能器机架110上分布有两个机架紧固臂113，两个机架紧固臂113各自固联对应的第一弹性件104A和104B的另一边缘106，第一弹性件104A和104B的边缘 107固联于换能器机架部分112，包络驱动轴的换能器机架部分112包络部分驱动轴110，第一弹性件104A和104B在机架紧固臂113和包络驱动轴的换能器机架部分112之间延伸。驱动轴纵轴线L2到第一弹性件的边缘106的距离是弹性件劲度系数计算公式中的a。驱动轴纵轴线L2到第一弹性件的另一端 106的距离和电磁力偶M1的力臂无直接的关系，因此，驱动轴纵轴线L2到第一弹性件的边缘106的距离可以足够小，弹性件的尺寸可以更小，换能器7的整体尺寸可以更小，从而实现清洁器件的小型化。

在第一实施例中，在换能器7处于谐振状态下，采用第二弹性件105A和塑料第二弹性件105B沿着驱动轴纵轴线L2的错位分布，实现对清洁元件压力 F1引起的位移Y₃的放大，从而实现对清洁元件压力F1的检测。对清洁元件压力F1的检测，在一些清洁用具中是需要的，比如在电动牙刷中，过大的清洁元件压力F1会伤害牙龈，因此有必要提醒使用者压力F1的大小。但另外一些应用中，清洁用具对实现清洁元件压力F1的检测需求不强烈，但希望换能器和清洁组件在谐振范围内，清洁元件上的压力F1能更大。为此，本实用新型提供了另一种方案，把上述的实施例中的所有第二弹性件的材料更换成金属，即，如图14、图15、图16、图17示出的换能装置的第四实施例。

在第四实施例中，换能器7’包括驱动轴501、沿着驱动轴纵轴线L2分布的沿着驱动轴纵轴线L2分布的两个近端弹性件505A、沿着驱动轴纵轴线L2分布的两个远端弹性件505B、磁铁502和磁铁503以及换能器机架510。两个磁铁502和503均固定到换能器机架510。换能器机架510的材料为塑料，驱动轴501、近端弹性件505A和远端弹性件505B通过换能器机架510联接在一起，磁铁502和503通过胶水或螺丝或注塑和换能器机架的远离清洁元件的尾部固联在一起。

在第四实施例中，换能器7’的弹性组件应当包括至少一个近端弹性件 505A和一个远端弹性件505B，且一个第二近端弹性件505A和一个第二远端弹性件505B分别位于驱动轴纵轴线L2所在的中位平面P的相对两侧。分布在中位平面P两侧的一个近端弹性件505A和一个远端弹性件505B能够承受来自驱动轴纵轴线L2两侧的电磁力，从而使换能器受力平衡，而降低噪音和冲击。

在本实用新型的第四实施例中，换能器7’设置了两个近端弹性件505A和两个远端弹性件505B，近端弹性件505A和远端弹性件505B具有不同的倾斜角度并且沿纵轴线L2前后错开，其中近端弹性件505A相比远端弹性件505B更靠近驱动轴501的近端。

与第一实施例中的结构类似，换能器机架510包括包络驱动轴的机架部分 512和机架紧固臂513，机架凸起511从机架紧固臂513处凸起。近端弹性件 505A、远端弹性件505B分别与机架凸起511以及包络驱动轴的机架部分512 相互固联在一起。

如图15所示，换能器机架510上分布有四个机架凸起511，四个机架凸起 511各自固联对应的弹性件505A和505B的边缘508，弹性件505A和505B的另一边缘509固联于包络驱动轴501的换能器机架部分512，弹性件505A和 505B在机架凸起511和包络驱动轴的换能器机架部分512之间延伸。在其他替代实施例中，可以通过加厚机架紧固臂513来取代机架凸起511，而不影响本实用新型的实现。

弹性件505A和505B大致为长方体，从弹性件505A和505B在机架凸起511 到包络驱动轴的换能器机架部分512的距离为弹性件的长度，弹性件505A和 505B沿着驱动轴纵轴线方向的距离为弹性件的宽度，长方体的另一边长为弹性件的厚度。由弹性件505A和505B各自的长和宽构成的平面为弹性件平面。弹性件平面为连接机架凸起511和包络驱动轴的换能器机架部分512的平面，较佳地，该平面和驱动轴纵轴线L2的夹角小于30度。本实施例中，四个弹性件 505A和505B平面和清洁元件的纵轴线L1的角度分别为δ1、δ2、δ3、δ4。本实施例中δ1、δ2、δ3、δ4都等于60度，换言之，弹性件505A和505B 的平面与中位平面P的夹角为30度。应当理解，在其他替代实施例中，δ1、δ2、δ3、δ4可以取不同的值。

在第四实施例中，近端弹性件505A和远端弹性件505B的材料均为金属。弹性件505A和505B可以如图16所示，沿纵轴线形成相互独立的两个弹性本体，它们各自包括对称设置的两个弹性件，每一个独立的弹性本体在其中间部形成通孔以及位于两端的通孔，这些通孔用于使弹性本体固定到换能器机架上纵轴线。在其他替代实施例中也可以由四个独立的弹性件组合成弹性件组件。当然，换能器弹性件还可有其他设置方式，这些方式也将落入本实用新型的范围。

如图14所示，在换能器机架的远离清洁元件的尾部包络驱动轴501，磁铁 502和503对称的分布于驱动轴纵轴线L2的两侧。第一驱动线圈和第二驱动线圈分别位于驱动轴纵轴线L2的两侧，第一驱动线圈和第二驱动线圈和手柄外壳没有相对运动。磁铁502、磁铁503在朝向同一驱动线圈的具有相反的磁极，比如，在朝向第二驱动线圈的磁铁502磁极为S极，在朝向第二驱动线圈的磁铁503磁极为N极。第一驱动线圈和第二驱动线圈中的电流I方向垂直于磁铁 502、磁铁503内部的磁力线方向。

第四实施例中的换能器7’的运动分析类似于第一实施例中换能器7的运动分析，在此不再赘述。

在根据实用新型的第四实施例中，近端和远端弹性件505A和505B的材料为金属。按照固体力学原理，在弯曲弹性变形状态下，弹性件等效为线性弹簧，以长方体弹性件为例，弹性件等效的线性弹簧劲度系数K＝3*E*I_z/(a³),

其中E为材料的弹性模量，I_z为和驱动力或驱动力矩对应的弹性件惯性矩， a为驱动力在弹性件的作用点到该弹性件相当于手柄外壳静止的弹性件的另一边缘508的距离。

在驱动频率f₀等于机械固有频率f_n时，机械部分处于受迫共振运动。当驱动线圈通过频率为f₀的交变电流I时，换能器7’和清洁组件受到频率为f₀的电磁力,驱动力的频率f₀介于换能器7’的固有频率f_n的85％到115％之间。依照简谐振动原理，通常驱动力的频率f₀在机械固有频率f_n的85％到115％之间时, 可以认为机械部分处于受迫谐振运动，谐振运动和共振运动的电能转化为机械能效率很高。

类似地参考图8，施加于清洁元件3上的压力为F1，近端弹性件505A上的等效力为F2,远端弹性件505B上的等效力为F3。施加于清洁元件3上的压力为F1平行于清洁元件纵轴线L1，即垂直于中位平面P。参考图17，在第四实施例中，弹性件505A和505B平面相对于清洁元件的纵轴线L1的角度为角度δ，角度δ小于80度，本实施例中角度δ为60度。当清洁元件3上施加压力F1时，弹性件505A和505B能产生平行于清洁元件纵轴线L1的分力，由于弹性件505A和505B的一边缘509固联包络驱动轴的换能器机架部分512，另一边缘508固联机架凸起511，按照力矩平衡和力的平衡原则，其中近端弹性件505A上的等效力F2的方向和压力F1的方向相反，远端弹性件505B上的等效力F3的方向和压力F1的方向相同，近端弹性件505A呈拉伸状态以产生等效力F2，远端弹性件505B呈拉伸状态以产生等效力F3。压力F1在垂直于弹性件平面的分力，造成弹性件505A和505B的压力弯曲变形，此压力弯曲变形会额外的增加弹性件的内部应力，有可能造成弹性件的屈服，从而造成换能器 510的固有频率的剧烈变化，而使换能器失效。为避免换能器失效，本实用新型中，角度δ小于80度，且大于等于0度。更加优选地，角度δ小于等于60 度，且大于等于0度，从而有效降低压力F1在垂直于第三弹性件平面的分力，降低压力F1造成的第三弹性件的压力弯曲变形。

同样重要地，近端弹性件505A上的等效力F2和远端弹性件505B上的等效力F3之间的距离对力矩平衡尤为重要，经过大量实验，结合生产工艺的可行性，在沿着驱动轴纵轴线L2方向上，近端弹性件的中心线L5距离远端弹性件的中心线L6为3.5mm以上，中心线为位于弹性件平面上且从机架紧固臂513 指向包络驱动轴的换能器机架部分512的第二弹性件平面中心线。如图14所示，由于至少一个第三近端弹性件的中心线L5距离第三远端弹性件的中心线 L6为3.5mm以上，相对于只有一个近端弹性件505A，更能避免清洁元件3上的压力F1对弹性件505A和505B造成的扭转变形，而避免弹性件的过大应力，从而避免换能器失效。

作为本实用新型第四实施例的一种变化形式，也可以只有两个弹性件505，两个弹性件505包括一个近端弹性件505A和一个远端弹性件505B，比如只有一个图15中位于驱动轴左边的近端弹性件505A，只有一个图15中位于驱动轴右边的弹性件505B，依旧可以满足本实用新型对弹性件组合的要求。

对于磁铁的分布和磁铁的位置，类似于对图10、图11、图12、图13的分析，在此不再赘述。以上各种组合都落入本实用新型的范围。

显然，与第一实施例类似，第四实施例中的金属的近端弹性件505A和远端弹性件505B也能实现对清洁元件的压力F1的识别。清洁元件上压力F1的清洁元件最大压力F1_M的范围是3N到15N，清洁元件启动压力F4大于等于0N 且小于等于2.5N。

根据本实用新型的换能装置引入沿驱动轴错位布置的弹性件来平衡清洁元件上的压力F1引起的力和力矩，减少了清洁元件3上的压力F1对弹性件造成额外的弯曲变形，从而使换能器能长寿命地工作在谐振状态下，另一方面，确保换能器和清洁组件在谐振范围内，清洁元件上能够施加的力能更大。此外，采用根据本实用新型的弹性件的布置方式，能够实现清洁器件的小型化。

谐振状态或共振状态下的能量传递效率非常高。在现有的采用轴承(例如滚珠轴承)的驱动结构中，设置轴承之类的约束件是为了防止清洁器件除旋转运动外还存在其它运动，但是这种约束将带来噪音和能量损耗，也增加了成本。根据本实用新型，由于合理地配置弹性件和永磁体，可实现换能器的平稳转动，从而免去了一些为了实现清洁用具的旋转转动而必须设置的约束件。由于合理配置永磁体使得换能器7、换能器上受到的电磁合力近似为零，并巧妙利用作用在换能器7、换能器上的转矩，可以省去约束结构，因此使清洁用具结构更紧凑，转动更平稳且噪音更小。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种用于清洁护理用具的换能装置，包括：

换能器(7，7’)，所述换能器包括换能器机架(110、510)、附连到换能器机架的磁铁、附联到所述换能器机架的弹性组件以及驱动轴(101、501)，所述驱动轴具有近端和远端，并且所述驱动轴固附于所述换能器机架，其中所述驱动轴限定纵轴线(L2)，并且所述纵轴线延伸通过一中位平面(P)，并且所述中位平面基本垂直于所述清洁护理用具上的清洁作用力(F1)施加方向；以及

驱动线圈(121、122、221、321、322、323、324)，所述驱动线圈相对所述换能器(7，7’)的所述磁铁布置，并且所述换能器相对所述驱动线圈可动；

其特征在于，

所述弹性组件包括沿所述纵轴线(L2)偏置布置的至少一个近端弹性件(105A、505A)和至少一个远端弹性件(105B、505B)，所述近端弹性件相比所述远端弹性件靠近所述驱动轴的近端，

其中，所述近端弹性件(105A、505A)和所述远端弹性件(105B、505B)分别具有第一边缘(109，509)和第二边缘(108，508)，所述第一边缘(109，509)固联于所述驱动轴以随所述驱动轴移动，所述第二边缘(108，508)构成所述近端弹性件和所述远端弹性件弹性变形时的固定边缘，所述近端弹性件(105A、505A)和所述远端弹性件(105B、505B)各自的平面基本从所述纵轴线沿径向向外延伸。

2.如权利要求1所述的换能装置，其特征在于，

所述近端弹性件和所述远端弹性件各自沿所述纵轴线的宽度的中心线之间的距离至少为3.5mm。

3.如权利要求1所述的换能装置，其特征在于，

所述近端弹性件的平面相对所述中位平面(P)形成第一角度，所述远端弹性件的平面相对所述中位平面形成第二角度，其中所述第一角度和所述第二角度大于等于10度且小于等于90度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的换能装置，其特征在于，

所述近端弹性件和所述远端弹性件位于所述中位平面的相对两侧上或者位于所述中位平面的同一侧上，并且所述近端弹性件和所述远端弹性件位于垂直于所述中位平面(P)且包含所述纵轴线的垂直平面的相对两或者同一侧上，或者所述近端弹性件和所述远端弹性件沿着所述垂直平面的方向。

5.如权利要求1或2所述的换能装置，其特征在于，

所述近端弹性件为塑料或金属或者主要由塑料或金属构成，所述远端弹性件为塑料或主要由塑料构成。

6.如权利要求1至3中任一项所述的换能装置，其特征在于，所述近端弹性件关于所述纵轴线对称地成对布置，所述远端弹性件关于所述纵轴线对称地成对布置。

7.如权利要求1所述的换能装置，其特征在于，

所述弹性组件还包括至少另一弹性件(104A、104B)，所述至少另一弹性件由金属构成，并且沿所述纵轴线相对所述近端弹性件和所述远端弹性件偏置设置，所述金属弹性件的平面与所述中位平面之间的角度小于所述近端弹性件和远端弹性件的平面与所述中位平面之间的角度；

所述另一弹性件的弹性模量为远端弹性件的弹性模量的二十倍以上。

8.如权利要求1所述的换能装置，其特征在于，

所述换能器机架包括包络所述驱动轴的换能器机架部分(112)以及在径向方向与所述驱动轴隔开的成对的机架紧固壁(113)，

其中所述机架紧固壁(113)具有上凸部和下凸部，所述上凸部和所述下凸部在所述机架紧固壁上偏置布置，

所述第一边缘固定到所述换能器机架部分，而所述第二边缘分别固定到所述机架紧固壁的上凸部和下凸部。

9.如权利要求1所述的换能装置，其特征在于，

所述驱动线圈被布置成相对于所述清洁护理用具的外壳无相对运动，并且所述驱动线圈布置在所述磁铁产生的磁场中，所述磁铁(102、103、202、203、302)产生的磁力线和驱动线圈(121、122)中的电流I方向之间夹角约为90度，

其中，所述驱动线圈中通过频率为f₀的交变电流I，由此所述驱动线圈和所述磁铁相互作用产生以驱动轴纵轴线(L2)为轴线的往复力偶，所述往复力偶驱动所述换能器谐振。

10.一种用于清洁护理用具的压力报警机构，其特征在于，包括：

驱动轴(101)，所述驱动轴限定纵轴线并具有近端和远端，并且驱动部从所述驱动轴的所述远端附连到所述驱动轴，当清洁护理用具的清洁作用力(F1)沿第一方向施加时，所述近端沿第一方向产生第一位移，

近端弹性件(105A、505A)，所近端弹性件的第一边缘(109)固联于所述驱动轴以随所述驱动轴移动，所述近端弹性件所在位置构成所述驱动轴的支点；

远端弹性件(105B、505B)，所述远端弹性件相对所述近端弹性件沿纵轴线朝所述远端偏置，所述远端弹性件的第一边缘(109)固联于所述驱动轴以随所述驱动轴移动，在所述清洁作用力(F1)施加于所述近端时，所述远端弹性件的第一边缘所在位置的驱动轴沿与所述第一方向相反的第二方向产生第二位移；

传感装置，所述传感装置包括固定部件和可动部件，所述可动部件设置在所述驱动部上，在所述清洁作用力(F1)施加于所述近端时，所述可动部件相对固定部件沿第二方向产生第三位移，当所述清洁作用力(F1)超出最大压力(F1_M)时，所述可动部件相对固定部件的位移使所述压力报警机构的警报装置产生警报指示。

11.如权利要求10所述的压力报警机构，其特征在于，

所述近端弹性件(105A、505A)和所述远端弹性件(105B、505B)分别具有与所述第一边缘相对的第二边缘(108，508)，所述第二边缘(108，508)构成所述近端弹性件和所述远端弹性件弹性变形时的固定边缘，

其中所述近端弹性件和所述远端弹性件各自沿所述纵轴线的宽度的中心线之间的距离至少为3.5mm。

12.如权利要求10或11所述的压力报警机构，其特征在于，

所述纵轴线延伸通过一中位平面，并且所述中位平面基本垂直于所述清洁作用力，所述近端弹性件的平面相对所述中位平面(P)形成第一角度，所述远端弹性件的平面相对所述中位平面形成第二角度，其中所述第一角度和所述第二角度大于等于10度且小于等于90度，

其中所述近端弹性件和所述远端弹性件位于所述中位平面的相对两侧上或者位于所述中位平面的同一侧上，并且所述近端弹性件和所述远端弹性件位于垂直于所述中位平面(P)且包含所述纵轴线的垂直平面的相对两或者同一侧上，或者所述近端弹性件和所述远端弹性件沿着所述垂直平面的方向。

13.如权利要求10所述的压力报警机构，其特征在于，

所述驱动部包括磁铁和机架，所述磁铁通过所述机架附连到所述驱动轴的远端，

所述可动部件相比所述驱动轴的近端更远离所述近端弹性件。

14.如权利要求10所述的压力报警机构，其特征在于，所述传感装置的固定部件包括感应器件和发射源，所述感应器件和所述发射源固定之间形成间隙，所述可动部件包括可移动进入在所述感应器件和所述发射源之间间隙的阻挡块，

其中所述感应器件和发射源包括电、磁和光感应器件和发射源中的至少一种。

15.如权利要求14所述的压力报警机构，其特征在于，所述感应器件和发射源设置在所述清洁护理用具的壳体上或相对于外壳固定的零件上。

16.如权利要求10所述的压力报警机构，其特征在于，所述压力报警机构包括压力限制部，所述压力限制部限制所述可动部件的移动范围，使所述最大压力(F1_M)在2.5N到15N的范围内，

其中，所述最大压力限制部设置在所述清洁护理用具的外壳或相对于外壳固定的零件上。

17.如权利要求16所述的压力报警机构，其特征在于，

所述压力报警机构还包括驱动线圈，所述驱动线圈被布置成相对于所述清洁护理用具的外壳无相对运动，并且所述驱动线圈布置在所述驱动部的磁铁产生的磁场中，所述磁铁(102、103、202、203、302)产生的磁力线和驱动线圈(121、122)中的电流I方向之间夹角约为90度，

其中，所述驱动线圈中通过频率为f0的交变电流I，由此所述驱动线圈和所述磁铁相互作用产生以驱动轴纵轴线(L2)为轴线的往复力偶，所述往复力偶驱动包括所述驱动轴、所述近端弹性件和所述远端弹性件的换能器谐振。

18.一种清洁护理用具，所述清洁护理用具包括如权利要求1至9中任一项所述的换能装置或包括如权利要求10至17中任一项所述的压力报警机构，所述清洁护理用具包括电动牙刷、电动剃须刀、电动洁面器和电动沐浴器中的一种。

19.如权利要求18所述的清洁护理用具，其特征在于，所述换能器(7)和所述清洁护理用具的清洁组件组成谐振体，所述驱动线圈和所述磁铁相互作用产生以驱动轴纵轴线(L2)为轴线的往复力偶，所述往复力偶驱动所述谐振体作谐振，所述谐振体的固有频率f_n介于所述往复力偶的频率f₀的85％和115％之间。

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