JP5260546B2 - 電動歯ブラシのブラシ要素を駆動する為の駆動装置 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、電動歯ブラシのブラシ要素を駆動する為の駆動装置に関する。さらに、本発明は、そのような駆動装置を有する電動歯ブラシと、そのような駆動装置を操作する為の方法に関する。

発明の背景

EP 1 193 844 A1は、リニア発振器を記述し、このリニア発振器と共に、前後に移動するロータが、ステータとして構成されたハウジング内に配置されている。このハウジングは、移動可能な装置でスピンドルも含み、ロータの往復の振幅を制御する。ロータとスピンドルは、互いにバネによりハウジングに連結されている。ロータは、特にコイルバネによってハウジングに連結可能であり、コイルバネの一端は、ハウジングに付けられ、他端はロータに付けられている。この装置で圧縮および伸長の際、バネは軸方向に力を働かせるばかりかロータを僅かに回転させるので、特に往復回転運動の共振で励振が生じるとき、往復回転運動が生じる。この方法で発生される往復回転運動は、直線振動運動に結合され、直線振動運動が励振されることが必然的に予想される。さらに、往復回転運動は、常に、直線振動運動と同一の振動数を持つので、起こり得るバリエーションは非常に限定される。

DE 103 55 446 A1は、磁界を発生させる為のコイルと、少なくとも１つの永久磁石とを備えた磁石装置を有する小型電気器具の為の電気モータを記述する。
磁界は、磁石装置との相互作用で力を発生させ、直線振動運動とトルクを誘発して回転振動運動を誘発する。この直線的振動運動は、回転振動運動の軸に対して直交または平行に配向させてもよい。

本発明は、電動歯ブラシのブラシ要素を、考えられる最適な方式で駆動することを目的とする。

この目的は、請求項１に従う特徴の組み合わせを備えた駆動装置と、請求項２９に従う特徴の組み合わせを備えた電動歯ブラシと、請求項３０に従う特徴の組み合わせを備えた方法とにより達成される。

電動歯ブラシのブラシ要素を駆動する為の本発明の駆動装置は、磁界を発生させる為の第１駆動コンポーネントと、その磁界の作用により平行移動かつ回転させて駆動可能な第２駆動コンポーネントとを有する。さらに、本発明の駆動装置は、伝達要素を有するが、この伝達要素は、伝達要素の縦軸に沿って、第２駆動コンポーネントの平行移動運動及び回転運動をブラシ要素に伝達する為に所定位置から外れて偏向可能になっている。本発明の駆動装置の特別な特徴は、所定位置を外れた伝達要素の偏向が伝達要素の縦軸に沿って変動する点である。これは、本発明の駆動装置の操作状態において、伝達要素の偏向が伝達要素の縦軸全体にわたって一貫して同一の値を持たないが、その代わりに伝達要素が異なる値をとる縦軸に沿った位置が存在することを意味する。

本発明の利点は、回転運動及び平行移動運動が相対的に僅かな労力で発生可能であり、ブラシ要素に伝達される点である。本質的に有利なことは、駆動装置が直接駆動として構成され、第２駆動コンポーネントにおける磁界の作用を通じて直接、回転運動及び平行移動運動を発生させる点である。そのため、これは、回転運動から平行移動運動、又は逆に、平行移動運動から回転運動を発生させる伝達装置（gear）を必要としない。

更なる利点は、どんなローラベアリング、摩擦ベアリングも、駆動装置の可動コンポーネントを支える為に必要とせず、広範囲の運動パターンが駆動装置により発生可能であるが、いずれにしても軽微な構成変更はなされなければならない。さらに、望ましくない振動は、駆動装置により、ほとんど発生されない。

伝達要素の所定位置は、第２駆動コンポーネントにおける磁界の影響を絶えず有することなく、伝達要素により取られる平衡位置と一致するのが好ましい。駆動装置は、第２駆動コンポーネントにおける磁界の作用が平衡位置で最大値を有するように構成されてもよい。例えば、歯ブラシ中のブラシ要素の圧力により生じる場合がある外部に作用する力は、そのとき、伝達要素の変位になるので、駆動装置の駆動力は減じられる。しかしながら、第２駆動コンポーネントにおける磁界の作用が最大値である平衡位置が、伝達要素の外側に配置されるように駆動装置を構成することも可能である。そのような駆動装置の実施形態は、ブラシ要素の接触圧力の増加で最初に駆動装置の駆動力が増加するので、接触圧力の増加でブラシ要素の移動がしぼむことを防止する。

駆動装置の好ましい典型的な実施形態において、第２駆動コンポーネントの平行移動運動及び回転運動の伝達の際に少なくとも１つの伝達要素の軸位置が、回転運動だけを実施する。これが有する利点は、そのような軸位置において、伝達要素のサスペンションにより不要な振動の伝達が最小限になる点である。

駆動装置は、伝達要素の縦軸に沿った所定位置から外れた変更のコンポーネントが、線形的に変動されるか非線形関数に依存して変動され、前記コンポーネントが伝達要素の縦軸にわたって配向されるように構成されることが好ましい。所定位置から外れた伝達要素の偏向は、伝達要素の縦軸に沿った第１範囲内で第１方向を有し、同時に、伝達要素の縦軸に沿った第２範囲内で第２方向を有することが同様に可能である。

伝達要素が平行振動へと励振され、更に回転振動へと励振可能であるなら、特に有利である。これにより、駆動装置の高効率を達成することが可能である。平行移動振動及び回転振動は、異なる共振振動数を有することが好ましい。これは、平行移動振動及び回転振動の選択的な励振が可能であるという利点を有する。特に、伝達要素は、伝達要素の縦軸を横切る揺動軸周りの揺動振動へと励振可能である。比較的に大きな偏向は、この方法で達成可能であり、揺動軸の軸位置の選択を通じて第２駆動コンポーネントの運動をブラシ要素に伝達する為に、所望の下降（step-down）又は上昇（step-up）の速度比（ratio）を実行することは簡単に可能である。また、伝達要素の縦軸にわたって、伝達要素を湾曲振動に励振することも可能である。そのため、比較的に高い振動数が達成可能であるので、割合に低い駆動力が必要になるだけである。さらに、ブラシ要素を含む伝達要素の剛性を調節して、所望の上昇又は下降の速度比を予め定めることが可能である。他の利点は、振動質量が伝達要素内で既に釣り合っているので、望ましくない振動が決して発生されないことである。伝達要素は、揺動振動又は湾曲振動へと選択的に励振可能であれば、これは特に有利である。これは、異なる運動パターン間で選択の可能性を作り出すので、電動歯ブラシのユーザ側に好ましい運動パターンの個別適合を許容する。

駆動装置は、伝達要素を支える為に、少なくとも１つのサスペンションを有し、伝達要素の回転振動及び／又は平行移動振動を許容する。異なるサスペンションは、伝達要素の回転振動及び平行移動振動の為に備えられることが好ましい。これは、サスペンションが、サスペンション毎の負荷とそれぞれの振動運動に最適で調和可能であるという利点を有する。駆動装置の好ましい典型的な実施形態において、サスペンションは、伝達要素の揺動軸の領域内または伝達要素の振動ノードの領域内に配置されている。サスペンションの負荷は、そこでは最低であり、いずれにせよ、望ましくない振動は、非常に僅かな量がサスペンションを通じて伝達されるにすぎない。さらに、伝達要素の軸端部の領域にサスペンションが配置されることも可能である。少なくとも１つのサスペンションが、弾性要素として構成されるか、弾性要素を有すると、特に有利である。このようなサスペンションは、実施するのが安価であり、言及可能な摩耗の対象にはならない。さらに、摩擦を最小限にすることができる。他の利点は、そのようなサスペンションが、伝達要素の振動運動の為に復元要素として使用されてもよいことである。特に、全てのサスペンションは、弾性要素として構成されてもよく、或いは、弾性要素を有してもよい。この場合、伝達要素を支える為のローラベアリングや摩擦ベアリングのコストは完全に削減可能である。

伝達要素は、ブラシ要素を連結する為の結合領域を有してもよい。伝達要素の平行移動振動と回転振動との間の振動の振幅比が伝達要素の結合領域で変動可能であると有利である。これは、電動歯ブラシのユーザにより、所望の運動パターンの個別適合を許容する。駆動装置の好ましい典型的な実施形態において、結合領域は、その形状を通じて、伝達要素に対するブラシ要素の配向を予め定めるので、ブラシ要素に配置されたブリストルは、伝達要素の平行移動振動の偏向方向と共に鋭角を形成する。この方法において、電動歯ブラシで良好な洗浄効果が達成可能である。

伝達要素は、回転自在に固定された方式で、第２駆動コンポーネントに連結されるのが好ましい。この伝達要素は、特に、堅く第２駆動コンポーネントに連結されている。この方法では、第２駆動コンポーネントの、信頼性のある伝達要素に対する運動の伝達が、大した労力もなく保証可能である。伝達要素は、例えばシャフトとして構成される。

駆動装置の好ましい典型的な実施形態において、第２駆動コンポーネントは、第１駆動コンポーネントの軸方向に隣接して配置されている。これは、第２駆動コンポーネントの平行移動運動が半径方向において第１駆動コンポーネントにより損なわれない点で有利である。第１駆動コンポーネントは、コイルを有することが好ましい。しかしながら、第１駆動コンポーネントは僅かに移動するだけなので、コイルに電力を供給する為に必要なケーブルは、混信を引き起こさない。さらに、第１駆動コンポーネントは、内部磁極片要素と、この内部磁極片要素を半径方向で囲む外部磁極片要素とを備えた磁極片装置を有してもよい。この方法では、第１駆動コンポーネントにより発生された磁界の良好な磁界分布が発達し得るので、所望の運動が非常に効率よく発生可能になる。第２駆動コンポーネントは、少なくも一つの永久磁石を有することが好ましい。これは、第２駆動コンポーネントにケーブルが必要ないという利点がある。第１駆動コンポーネントと第２駆動コンポーネントは、強磁性体から構成されたハウジングの内側に配置されることが好ましい。磁石の漂遊磁界は、この方法で効率よくシールド可能である。

本発明は、また、第１駆動コンポーネント、第２駆動コンポーネント、伝達要素を備えた電動歯ブラシのブラシ要素の為の駆動装置に関し、上記第１駆動コンポーネントは磁界を発生させ、上記第２駆動コンポーネントは、その磁界の作用により平行移動運動と回転運動へと駆動可能であり、上記伝達要素は、伝達要素の縦軸に沿ってブラシ要素に第２駆動コンポーネントの平行移動運動と回転運動を伝達する為に所定位置から外れて偏向可能である。伝達要素は、２つの軸端部の間のサスペンションに付けられる。伝達要素を２つの軸端部間に固定することは、ほとんど労力を有することなく達成可能であり、第２駆動コンポーネントから駆動運動をブラシ要素に効率よく伝達することができる。また、これらの伝達要素の軸端部が自由に移動可能である場合にも有利である。サスペンションは、弾性要素として構成されるか弾性要素を有することが可能である。さらに、本質的に回転板バネ装置が、回転振動を発生する為に備えられてもよい。

さらに、本発明は、磁界を発生させる第１駆動コンポーネントと、第１駆動コンポーネントの軸方向で隣接して配置された磁化可能な領域又は、数個の永久磁石を備えた磁石装置を有する第２駆動コンポーネントと、を有する電動歯ブラシのブラシ要素の為の駆動装置に関する。永久磁石又は磁化可能な領域は、磁石装置における寸法や磁性配向に関するパターンに従って配置されるが、このパターンは軸方向に対称でも点対称でもない。

これは、本発明の駆動装置が小型になるように構成可能であり、平行移動運動と回転運動の両方が、第１駆動コンポーネントおよび第２駆動コンポーネント間の直接的相互作用により発生可能である点で有利である。磁石装置が異なる大きさの永久磁石又は異なる大きさの磁化可能な領域を有する場合、特に有利である。

さらに、本発明は、磁界を発生させる為の第１駆動コンポーネントと、第１駆動コンポーネントの軸方向で隣接して配置された磁化可能な領域または永久磁石を備えた磁石装置を有する第２駆動コンポーネントとを有する、電動歯ブラシのブラシ要素を駆動する為の駆動装置に関する。永久磁石又は磁化可能な領域の磁性配向及び寸法に関し、第１駆動コンポーネントにより発生された磁界が有効である場合、力とトルクが第２駆動コンポーネント上に作用するように上記磁石装置が構成されている。

特に、磁石装置は、対称磁界が有効である場合に力とトルクが発生するように構成されてもよい。

また、本発明は、ブラシ要素を駆動する為に、前述された駆動装置の一つを有する電動歯ブラシに関する。

電動歯ブラシの駆動装置の操作の為の方法において、磁界は第１駆動コンポーネントにより発生される。第２駆動コンポーネントは、磁界の作用を通じて、平行移動運動及び回転運動へと誘発される。第２駆動コンポーネントの平行移動運動及び回転運動は、伝達要素の縦軸に沿った所定位置から外れた伝達要素の偏向により、ブラシ要素に伝達される。本発明の方法は、所定位置から外れた伝達要素の偏向が伝達要素の縦軸に沿って変動されることを特徴とする。

本発明の個別の特徴は、前述されたことや、典型的な実施形態を参照して詳述されたこと以外の方法で組み合わされてもよい。さらに、本発明は、前述されたもの以外の異なる構成を有する歯ブラシと共に使用されてもよい。

以下、本発明を、図面に例示された典型的な実施形態に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に従って構成された電動歯ブラシの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図２は、図１の電動歯ブラシの典型的な実施形態を示す側面図である。 図３は、シャフトのベアリングの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図４は、第１の振動状態に対し、図３に従って支持されたシャフトを示す側面図である。 図５は、第２の振動状態に対し、図３に従って支持されたシャフトを示す側面図である。 図６は、第１バネと第２バネを受けるバネ受け部の典型的な実施形態を示す斜視図である。 図７は、振動システムの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図８は、板バネモジュールの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図９は、電気モータの第１原理図である。 図１０は、電気モータの第２原理図である。 図１１は、電気モータの第３原理図である。 図１２は、電気モータの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図１３は、電気モータの他の典型的な実施形態を示す斜視図である。 図１４は、図１２の電気モータの典型的な実施形態の磁極片装置を示す平面図である。 図１５は、図１２の電気モータの典型的な実施形態の磁石装置を示す斜視図である。 図１６は、磁石装置および磁極片装置を持たない図１３の電気モータの典型的な実施形態を示す斜視図である。 図１６の電気モータの典型的な実施形態の磁極片装置を示す斜視図である。 図１８は、図１６の電気モータの典型的な実施形態の磁石装置を示す斜視図である。

発明の詳細な説明

図１は、本発明に従って具体化された電動歯ブラシの典型的な実施形態を斜視図で示す。図２は、図１からの電動歯ブラシの典型的な実施形態を側面図で示す。
電動歯ブラシは、ハウジングの内側に配置されたコンポーネントが見えるようにする為、ハウジング抜きで示されている。

電動歯ブラシは、電気モータ１と、共通の縦軸３に沿って軸方向に互いに隣接して配置された振動システム２とを有する。振動システム２は、特に、シャフト４を有し、ここに、付属可能なブラシ５が付けられている。付属可能なブラシ５は、図１だけに示されている。図２は、付属可能なブラシ抜きの電動歯ブラシを示すので、付属可能なブラシ５を保持するシャフト４の領域が見える。この領域の内部には、平坦な領域６と凹部７が形成され、付属可能なブラシ５とシャフト４とを回転可能かつ軸方向に固定される方式で固定するのに役立つ。以下、振動システム２と電気モータ１の追加コンポーネントを詳述する。

電気モータ１は、振動システム２において所定の振動状態を誘発するのに役立つ。付属可能なブラシ５の回転振動運動（方向矢印８により表示）は、特に縦軸３の周りに誘発可能であり、付属ブラシ５の平行移動振動運動（方向矢印９により表示）は、縦軸３を横切って誘発可能である。

図３は、シャフト４のベアリングの典型的実施形態を斜視図で示す。ここで例示された典型的実施形態において、シャフト４は、第１バネ１０と第２バネ１１により支えられている。第１バネ１０はシャフト４の２つの端部の間で軸方向に配置され、第１バネ１０により規定され縦軸３を横切る揺動軸１２の周りでシャフト４の揺動運動を可能にする。以下、図４を参照して、この揺動運動を詳述する。

第２バネ１１は、付属可能なブラシ５の受容領域の反対側にあるシャフト４の軸端部の領域内に配置されており、揺動軸１２に対し平行な方向で大きな剛性を有し、揺動軸１２に対し直交する方向さらに縦軸３に対し直交する方向において低い剛性を有する。第２バネ１１は、揺動軸１２に対して平行な抑制運動と揺動軸１２の周りで運動を許容するにより、シャフト４の追加ガイダンスとして作用する。

図４は、第１振動状態の為に図３に従って取り付けられたシャフト４の側面図を示す。第１振動状態は、シャフト４が揺動軸１２の周りで周期的な揺動運動を行うことで特徴付けられている。図４は、この揺動運動の２つのスナップショットを示す。第１のスナップショットは、シャフト４が、あたかも振動運動に励振されていないままの平衡状態に基づく。この平衡状態の為に、図４は、シャフト４のアウトラインと２つのバネ１０，１１を示す。揺動運動中の周期間隔で、シャフト４は平衡状態に対応した位置をとる。シャフト４の位置は、図４の中心線により例示されており、ここでは、参照符号１３が平衡状態における中心線に割り当てられている。

さらに、図４は偏向状態を示す。偏向状態の為に、シャフト４の中心線だけが図４に示され、参照符号１３’が割り当てられている。偏向状態において、シャフト４は、平衡状態と比べると、揺動軸１２の周りで傾斜されるので、偏向状態におけるシャフト４の中心線１３’と平衡状態におけるシャフト４の中心線１３は、互いに一定の角度を形成する。これは、休止位置から外れたシャフト４の偏向が、シャフト４に沿って変動され、同時に同一地点で揺動軸１２の２つの側で対向した側に向かう偏向があることを意味する。ここでの偏向は、休止状態における同一地点から偏向された状態におけるシャフト４の一地点の間隔であると理解される。場所による偏向の依存性に加えて、揺動運動中の時間による依存性があるので、偏向はシャフト４の固定された軸位置に対しても時間にわたって変動する。時間と場所による偏向の依存性は、前述された揺動運動より異なる型式の運動パターンで与えられても、歯ブラシの異なるタイプの構成で与えられてもよい。一方で電気モータ１により駆動される端部と、他方で付属可能なブラシ５を保持する端部との間のシャフト４のレバー効果は、揺動軸１２により、即ち、第１バネ１０により変動可能である。換言すると、電気モータ１と付属可能ブラシ５との間で下降または上昇する速度比は、第１バネ１０の軸位置により決定される。

前述された揺動振動は、シャフト４の基本的な振動を構成する。さらに、この基本的な振動に加えて、より高い本来的なモードが励振されてもよい。より高い本来的なモードは、各々が定在波４の形で湾曲振動に対応している。図５は、このような湾曲振動の一実施例を例示する。

図５は、第２振動状態の為に図３に従って支えられたシャフト４を側面図で示す。第２振動状態は、シャフト４が湾曲振動の形式で第１調波を実施する点で特徴付けられている。第１調波は、２つの振動ノード１４を有し、ここで、シャフト４は平衡状態になっている。振動ノード１４の外側では、シャフト４の偏向が時間にわたって変化する。さらに、振動ノード１４のシャフト４の偏向は、時間内に所定位置で湾曲するため、シャフト４に沿って変動する。

第１バネ１０は、振動ノード１４の一つの領域内に配置されることが好ましい。その結果、シャフト４の湾曲振動は、第１バネ１０によって妨害されず、（図示されていないが）どのような振動も第１バネ１０を介して電動歯ブラシのハウジングに伝達されない。

シャフト４の被駆動端部と付属可能ブラシ５との間の運動の伝達比は、シャフト４の剛性と付属可能なブラシ５の剛性を通じて影響され得る。これは、上昇と下降の速度比の両方を実行可能にする。

図６は、第１バネ１０と第２バネ１１を受けるバネキャリア１５の典型的な実施形態を斜視図で示す。バネキャリア１５は、形状が第１バネ１０と一致する第１レセプタクルフレーム１６で第１バネ１０を受容し、形状が第２バネ１１と一致する第２レセプタクルフレーム１７で第２バネを受容する。２つのレセプタクルフレーム１６，１７は、縦軸３に平行なウェブ１８により、互いに堅く連結されている。

図７は、振動システム２の典型的な実施形態を斜視図で示す。この振動システム２は、図６に例示されたバネキャリア１５を有する。一端がバネキャリア１５に付けられた矩形として各々が構成された４本の板バネ１９は、バネキャリア１５のレセプタクルフレーム１６に近接して取り付けられている。例えば、板バネ１９は、各々が、一端でバネキャリア１５とクランプ片２０との間にクランプされている。板バネ１９の縦の側部は、シャフト４に基礎を置き、軸方向に延びている。板バネ１９の狭い側部は、シャフト４に基礎を置き、半径方向に延びている。これらの自由端で、板バネ１９は各々が対となって保持ブロック２１に付けられている。そのような板バネ１９の装置は、保持ブロック２１とバネキャリア１５との相対運動を、シャフト４の軸方向に対して平行かつシャフト４の半径方向に対して平行に抑制する。しかしながら、一定限度で、バネキャリア１５は、保持ブロック２１に関して回転可能である。

そのため、既に前述されたシャフト４の湾曲振動及び／又は揺動振動に加えて、前述された振動システム２の実施形態は、保持ブロック２１に関して縦軸３の周りでシャフト４を含むバネキャリア１５の回転振動を許容する。回転振動は、揺動振動及び／又は湾曲振動より異なる共振振動数を有することが好ましい。これにより、共振振動数に関して励振振動数を選択することを通じて、揺動振動及び／又は湾曲振動又は回転振動を刺激することが可能である。一方で揺動振動、他方で湾曲振動の好ましい励振は、揺動振動及び湾曲振動が異なる共振振動数を有する場合に、励振振動数の選択を通じて行われてもよい。組み合わされた振動運動は、共振振動数間の励振振動数を通じて励振可能である。同様に、それぞれの共振振動数の好ましくは近くに複数の振動数コンポーネントを有する励振を含み、この方法で、組み合わされた振動運動を発生させることも可能である。

図８は、一組の板バネモジュール２２の為の典型的な実施形態を斜視図で示す。この板バネモジュール２２は、図７に示された個別の板バネ１９の代わりに、バネキャリア１５を回転可動方式で保持ブロック２１上に固定する為に使用されてもよい。ここで、各々の板バネモジュール２２は、２つの板バネ１９を置き換える。板バネモジュール２２は、各々が、各々へと一体化された２つの板バネ１９を備えた穿孔／湾曲部品として具体化されている。２つの板バネ１９は、それらの端部で一つのストラップ２３により接合されている。ストラップ２３は、板バネ１９と共に単体で構成されている。

板バネ１９の代わりに板バネモジュール２２を使用することを通じて、取り付けられるべきコンポーネント数が２つだけ減じられる。さらに、板バネ１９の的確な配置が簡単になる。その結果、組み込みの複雑性が減じられる。

図９は、電気モータ１の第１基本図を示す。シャフト４とバネ要素２４も、図９に示されているが、これらにより、振動システム２を示す。電気モータ１は、ステータ２５と、軸方向に並んで配置されたロータ２６とを有する。

ステータ２５は、コイル２７，コイルコア２８，コイルハウジング２９を有する。コイル２７は、コイルコア２８の周りに巻かれ、コイルハウジング２９の内側に配置されている。コイルコア２８とコイルハウジング２９は、両方とも強磁性体材料で形成されている。

ロータ２６は、磁石装置３０を有し、磁石装置３０は機械的にシャフト４に連結されている。この連結は、好ましくは堅く構成されている。図９の典型的な実施形態において、磁石装置３０は、永久磁石３１を有し、その北／南の区域（north/south extent）は、コイルコア２８の縦区域を横切っている。同様に、２つの永久磁石３１が備えられてもよく、これらの北／南の方向は、縦軸３に平行であり、逆平行の極性で並んで配置されている。この置換オプションは、異なる構成を有する磁石装置３０と共に存在する。

電流がコイル２７を通るとき、磁界が発生され、その方向は、コイル２７の電流の方向に依存する。永久磁石３１への磁界の作用を通じて、磁力が永久磁石３１の北／南の区域に平行に発生するので、磁石装置３０は平衡位置から外れて偏向される。バネ要素２４は、平行位置に向けられる復元力を発生させる。平衡位置では、磁石装置３０がコイルコア２８に関して中央に配置されている。好ましくは、磁石装置３０も含む振動システム２の共振振動数近くの振動数で、コイル電流の少なくとも発動及び停止又は極性の周期的な反転により、振動システム２は、既に説明したように、揺動振動又は湾曲振動へと励振される。トルクが発生されないので、回転振動は励振されない。

図１０は、電気モータ１２の第２の基本図を示す。第２の基本図は、磁石装置３０に関して図９と異なる。単一の永久磁石３１の代わりに、磁石装置３０は、逆平行極性で並んで２つの永久磁石３１が配置されている。永久磁石３１の、この配向は、磁石装置３０上のコイル２７により発生される磁界の作用により発生されるトルクを生じるので、平衡位置から外れて磁石装置３０を回転させる。平衡位置において、永久磁石３１の北／南の区域は、コイルコア２８の縦区域に対し直角に配向されている。バネ要素２４は、平衡位置に向けられる逆モーメントを発生させる。コイル２７により発生される磁界における周期的変化であって、コイル電流の対応した変化により発生可能な上記周期的変化を通じて、振動システム２は回転振動へと励振可能である。トルクだけが発生されるので、揺動振動または湾曲振動は何もが励振されない。

図１１は、電気モータ１の第３の基本図を示す。第３の基本図において、ロータ２６は、第１の基本図と第２の基本図に従った磁石装置３０の組み合わせに対応する永久磁石３０を有する。第１の基本図に従った永久磁石３１は、第２の基本図に従った２つの永久磁石３１の間に配置されている。コイル２７により発生される中間永久磁石３１の磁界の作用は、力を生み出し、コイル２７により発生される２つの外部永久磁石３１の磁界作用はトルクを生み出す。そのため、揺動振動及び／又は湾曲振動と回転振動が励振可能である。共振振動数に関して励振振動数の選択を通じて、大半の場合、圧倒的に揺動振動、湾曲振動又は回転振動を励振する可能性がある。所望の振幅比において、一方で揺動振動及び／又は湾曲振動を励振し、他方で回転振動を励振することも、同様に可能である。異なる型式の振動の所望振幅比は、幾つかの励振振動数を重ね合わせることにより達成することが可能である。

磁石装置３０上のコイル２７により発生される磁界の作用により発生される力は、磁石装置３０がコイルコア２８の中央上方に（すなわち、平衡位置に）位置決めされるときに最大になる。外力により平衡位置から外れて磁石装置３０の位置が変えられる場合、そのときには、磁界の作用により生み出される力は減じられる。外力は、歯を磨くときに付属可能なブラシ５がさらされる接触圧力でもよい。そのため、所定の接触圧力を超える揺動振動及び／又は湾曲振動の励振を停止する可能性がある。

さらに、磁石装置３０が平衡状態においてコイルコア２８と共に偏心して配置されるように電気モータ１を偏向することが可能である。この変形において、付属可能ブラシ５の接触圧力増加は、最初に、揺動振動及び／又は湾曲振動の励振増加を引き起こす。揺動振動及び／又は湾曲振動の最大励振は、磁石装置３０がコイルコア２８に関して中央に位置決めされるときに、接触圧力の為に生じる。接触圧力の更なる増加は、コイルコア２８に関する中央位置を磁石装置３０が離れさせることになり、揺動振動及び／又は湾曲振動の励振の減少になる。

図１２は、電気モータ１の典型的な実施形態を斜視図で示す。ここで図示された典型的な実施形態において、コイルハウジング２９は、強磁性体材料で形成された閉鎖プレート３２を備えた一つの軸端部で閉じられている。コイルコア２８及びコイルハウジング２９間の連結は、閉鎖プレート３２を介して形成され、この連結を磁束は通過可能である。コアハウジング２９の他の軸端部には、磁極片装置３３が備えられ、コイル２７により発生される磁界は、それを超えて現れる。磁石装置３０は、軸方向に磁極片装置３３に直接隣接して配置され、好ましくは強磁性材料で形成されたキャリア３４を有し、永久磁石３１を受容する。また、コイルハウジング２９は、磁石装置３０を超えて延びるように構成されてもよい。この方法で、磁石の漂遊磁界を最小限にすることができる。

図１３は、電気モータの他の典型的な実施形態を斜視図で示す。この典型的な実施形態は、磁石装置３０と磁極片装置３３に関して、図１２に例示された典型的な実施形態と異なる。以下、詳述されるように、磁極片装置３３と磁石装置３３は、図１２に従う典型的な実施形態より、構成が実質的に複雑になっている。

図１４は、図１２に示された電気モータの典型的な実施形態の磁極片装置３２３を平面図で示す。磁極片装置３３は、内部磁極片要素３５と、この内部磁極片要素３３と共に平面上に配置され、半径方向に内部磁極片要素３５を囲む外部磁極片要素３６とを有する。内部磁極片要素３５は、矩形として本質的に構成されている。外部磁極片要素３６は、コイルハウジング２９と調和され、コイルハウジング２９を半径方向に超えて突き出た形状を有する。内部領域において、外部磁極片要素３６は、凹部３７を有し、その形状は、内部磁極片要素３５と調和されているので、矩形の横断面を有する。内部磁極片要素３５は、凹部３７内に配置されている。内部磁極片要素３５は、組み込まれた状態でコイルコア２８に付けられる。外部磁極片要素３６は、組み込まれた状態でコイルハウジング２９に付けられる。内部磁極片要素３５と外部磁極片要素３６との間の隙間を除いて、コイルハウジング２９は磁極片装置３３により閉鎖される。

図１５は、図１２からの電気モータ１の典型的な実施形態の磁石装置３０を斜視図で示す。この斜視図は、組み込まれた状態で磁極片装置３３に面する磁石装置３０の側部が見えるように選択されている。磁石装置３０は、逆平行の極性でキャリア３４上に並べて配置された２つの永久磁石３１を有する。これらの北／南の区域に対して平行に、永久磁石３１は同一寸法を有する。北／南の区域を横切って、図１５の右側に示された永久磁石３１は、図１５の左側に示された永久磁石の寸法より２倍の大きさの寸法を有する。永久磁石３１の異なる寸法は、コイル２７の通電において、磁石装置３０に力とトルクを働かせる。この方法で、図１１を参照して前述されたように、揺動振動及び／又は湾曲振動、これらに伴うコンポーネントを含む磁石装置３０の回転振動を発生させることができる。

複数の永久磁石装置３１を使用することの代替案として、異なる磁化領域を有する単一の永久磁石装置３１も使用可能である。これもまた、図１５に示された磁石装置とは異なって構成される磁石装置３０に適用する。

図１６は、磁石装置３０を持たず、磁極片装置３３を持たない図１３に示された電気モータ１の典型的な実施形態を斜視図で示す。ここに示されたコイルコア２８は、八角形として構成され、磁極片装置３３の軸端部に軸拡張部３８を有し、この拡張部３８は、矩形の横断面を有する。コイル２７は、ほぼ一定の横断面でコイルコア２８を囲む。コイルハウジング２９は、八角形の横断面を有するように構成されているので、コイル２７とコイルハウジング２９との間には僅かな間隔があるだけであり、コイルコア２８と共にコイル２７は、ほぼ完全にコイルハウジング２９を満たしている。

図１７は、図１３からの電気モータ１の典型的な実施形態の磁極片装置３３を斜視図で示す。図１４の類比により、磁極片装置３３は、内部磁極片要素３５と、半径方向に内部磁極片要素３５を囲む外部磁極片要素３６とを有する。内部磁極片要素３５は、外部磁極片要素３６の凹部３７内に配置され、円形ディスク３９として具体化されているが、この円形ディスク３９は、４つの半径方向の拡張部４０を有し、これらは、異なる半径方向の長さで、互いに対向して、対で配置されている。円形ディスク３９の中央領域で、内部磁極片要素３５は矩形の穿孔４１を有し、これが、コイルコア２８上で軸拡張部３８の外側輪郭と調和されているので、内部磁極片要素３５をコイルコア２８の軸拡張部に押し込むことが可能である。似たような固定型式が、図１４に示された磁極片装置３３の典型的な実施形態に対して選択されてもよい。

外部磁極片要素３６の凹部３７は、内部磁極片要素３５と調和されており、凹部３７の中央で公差する互いに左右対称で直交する２つの平面を有する。外部磁極片要素３６は、４つの突出部４２を有し、これらが凹部３７に半径方向で内側に伸び、内部磁極片要素３５の半径方向拡張部４０に関して４５°の角度間隔で配置されている。

図１８は、図１３からの電気モータ１の典型的な実施形態の磁石装置３０を斜視図で示す。図１５の類比により、図１８の磁石装置３０も同様に、キャリア３４上に配置された複数の永久磁石３１を有する。永久磁石３１の装置は、２つの半シェル形式になっており、反対磁極で一定間隔で互いに対向して配置されており、矩形状の永久磁石３１が、これらの間に配置されている。図１７に示された磁極片装置３３により、電流がコイル２７を流れるとき、図１８に例示された磁石装置３０に力とトルクを働かせることができる。永久磁石３１の構成を通じて、磁石装置３０のどの部分的領域が力を発生するのに役立ち、どの部分的領域がトルクを発生させるのに役立つかを予め決めることが可能である。

前述された駆動原理は、同様に、異なる構成の電動歯ブラシに使用されてもよい。

1…電気モータ、2…振動システム、3…縦軸、4…シャフト、5…付属可能なブラシ、6…平坦部、7…凹部、8…方向を示す矢印、9…方向を示す矢印、10…第１バネ、11…第２バネ、12…揺動軸、13…平衡状態におけるシャフトの中心線、13’…偏向状態におけるシャフトの中心線、14…振動ノード、15…バネ受け部、16…第１レセプタクルフレーム、17…第２レセプタクルフレーム、18…ウェブ、19…板バネ、20…クランプピース、21…保持ブロック、22…板バネモジュール、23…ストラップ、24…バネ要素、25…ステータ、26…ロータ、27…コイル、28…コイルコア、29…コイルハウジング、30…磁石装置、31…永久磁石、32…閉鎖用プレート、33…磁極片装置、34…受け部、35…軸方向の拡張部、35…内部磁極片要素、36…外部磁極片要素、37…凹部、38…軸方向の拡張部、39…円形ディスク、40…半径方向の拡張部、41…穿孔部、42…突出部

Claims (35)

1. 電動歯ブラシのブラシ要素（５）を駆動する為の駆動装置において、
   磁界を発生する為の第１駆動コンポーネント（２５）と、
   前記第１駆動コンポーネント（２５）の軸方向に隣接して配置された磁石装置（３０）を有する第２駆動コンポーネント（２６）であって、複数の永久磁石（３１）又は磁石領域を有する、前記第２駆動コンポーネントと、
   を備え、
   前記永久磁石又は磁化可能な領域の磁性配向及び寸法に関して、前記第１駆動コンポーネント（２５）により発生された前記磁界が有効であるとき、前記第２駆動コンポーネント（２６）にトルクと力が働くように構成されていることを特徴とする、前記駆動装置。
2. 前記駆動装置は、更に、伝達要素（４）であって、前記第２駆動コンポーネント（２６）の平行移動運動及び回転運動を前記伝達要素（４）の縦軸（３）に沿って前記ブラシ要素（５）へと伝達する為の所定位置から外れて偏向可能な前記伝達要素
   を備え、
   前記第２駆動コンポーネント（２６）は、前記磁界の作用により平行移動運動および回転運動の両方に駆動可能であり、
   前記伝達要素（４）の前記所定位置から外れた偏向は、前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）に沿って変動することを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記伝達要素（４）の前記所定位置は、前記伝達要素（４）が前記第２駆動コンポーネント（２６）で前記磁界の作用を有することなく半永久的に取る平衡位置と一致することを特徴とする、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記平衡位置は、前記伝達要素（４）の位置の外側に配置され、ここで、前記第２駆動コンポーネント（２６）における磁界の前記作用が最大値を有することを特徴とする、請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記伝達要素（４）の少なくとも１つの軸位置（１２，１４）が、前記第２駆動コンポーネント（２６）に対する前記平行移動運動及び前記回転運動の伝達において回転運動だけを実施する、請求項２〜４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）に沿って前記所定位置から外れて前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）を横切って配向された前記伝達要素（４）の前記偏向のコンポーネントは、線形または非線形関数に依存して変動することを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の駆動装置。
7. 前記所定位置から外れた前記伝達要素（４）の前記偏向は、前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）に沿った第１範囲内で第１方向を有し、同時に、前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）に沿った第２範囲内で第１方向とは反対の第２方向を有することを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の駆動装置。
8. 前記伝達要素（４）は、平行移動振動に対し励振可能であり、回転振動に対して励振可能であることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の駆動装置。
9. 前記平行移動振動と前記回転振動は、異なる共振振動数を有することを特徴とする、請求項８に記載の駆動装置。
10. 前記伝達要素（４）は、前記伝達要素（４）の前記縦軸を横切る揺動軸（１２）周りの揺動振動に対し励振可能であることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか一項に記載の駆動装置。
11. 前記伝達要素（４）は、前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）を横切る曲げ振動に対し励振可能であることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の駆動装置。
12. 前記伝達要素（４）は、揺動振動に対し、或いは湾曲振動に対し選択的に励振可能であることを特徴とする、請求項１１に記載の駆動装置。
13. 少なくとも１つのサスペンション（１０，１１，１５）が前記伝達要素（４）を支持する為に備えられ、前記伝達要素（４）の前記回転振動及び／又は平行移動振動を可能にすることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の駆動装置。
14. 異なるサスペンション（１０，１１，１５）が前記伝達要素（４）の前記回転振動及び／又は平行移動振動の為に備えられることを特徴とする、請求項１３に記載の駆動装置。
15. 前記サスペンション（１０）は、前記伝達要素（４）の前記揺動軸（１２）の領域内または前記伝達要素（４）の振動ノード（１４）の領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の駆動装置。
16. 前記サスペンション（１１）は、前記伝達要素（４）の軸端部の領域内に配置されていることを特徴とする、請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の駆動装置。
17. 少なくとも１つのサスペンション（１０，１１，１５）が、弾性要素として構成されるか、弾性要素を有することを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の駆動装置。
18. 前記サスペンション（１０，１１，１５）の全てが、弾性要素として構成されるか、弾性要素を有することを特徴とする、請求項１７に記載の駆動装置。
19. 前記伝達要素（４）が、ブラシ要素（５）を結合する為の結合領域（６，７）を有することを特徴とする、請求項２〜１８のいずれか一項に記載の駆動装置。
20. 前記振動の振幅比は、前記伝達要素（４）の前記結合領域（６，７）において、前記伝達要素（４）の前記平行移動振動と前記回転振動との間で変動可能であることを特徴とする、請求項１９に記載の駆動装置。
21. 前記結合領域（６，７）は、前記ブラシ要素（５）上に配置されたブリストルが前記伝達要素（４）の前記平行移動振動の前記偏向方向と共に鋭角を形成するように、その形状によって前記伝達要素（４）に関する前記ブラシ要素（５）の配向を予め設定することを特徴とする、請求項１９または２０に記載の駆動装置。
22. 前記伝達要素（４）は、回転して固定される方式で前記第２駆動コンポーネント（２６）に連結されることを特徴とする、請求項２〜２１のいずれか一項に記載の駆動装置。
23. 前記伝達要素（４）は、前記第２駆動コンポーネント（２６）に堅く連結されていることを特徴とする、請求項２〜２２のいずれか一項に記載の駆動装置。
24. 前記伝達要素（４）は、シャフトとして構成されていることを特徴とする、請求項２〜２３のいずれか一項に記載の駆動装置。
25. 前記第１駆動コンポーネント（２５）は、コイル（２７）を有することを特徴とする、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の駆動装置。
26. 前記第１駆動コンポーネント（２５）は、内部磁極片要素（３５）と、前記内部磁極片要素（３６）を半径方向に囲む外部磁極片要素（３６）とを備えた磁極片装置（３３）を有することを特徴とする、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の駆動装置。
27. 前記第１駆動コンポーネント（２５）及び前記第２駆動コンポーネント（２６）は、強磁性体材料から形成されたハウジング（２９）内部に配置されていることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の駆動装置。
28. 前記伝達要素（４）は、当該伝達要素（４）の２つの軸端部の間のサスペンション（１０）に付けられていることを特徴とする、請求項２〜２７のいずれか一項に記載の駆動装置。
29. 前記伝達要素（４）の前記軸端部は自由に移動可能であることを特徴とする、請求項２８に記載の駆動装置。
30. 前記サスペンション（１０）は、弾性要素として構成されるか、弾性要素を有することを特徴とする、請求項２８または２９に記載の駆動装置。
31. 回転可能な板バネ装置（１９，２２）が回転振動を発生させる為に備えられていることを特徴とする、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載の駆動装置。
32. 前記磁石装置（３０）における磁化可能な領域又は前記永久磁石（３１）は、軸対称でもなく点対称でもないパターンに従って配置されていることを特徴とする、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の駆動装置。
33. 前記磁石装置（３０）は、異なる大きさ又は異なる大きさの磁化可能な領域を有することを特徴とする、請求項３２に記載の駆動装置。
34. ブラシ要素（５）を駆動する為に駆動装置を有する電動歯ブラシであって、前記駆動装置が請求項１〜３３のいずれか一項に従って構成されていることを特徴とする、前記電動歯ブラシ。
35. 電動歯ブラシの駆動装置を操作する方法において、第１駆動コンポーネント（２５）により磁界が発生され、第２駆動コンポーネント（２６）が前記磁界の作用により平行移動運動及び回転運動を誘発し、前記第２駆動コンポーネント（２６）の前記平行移動運動及び前記回転運動は、伝達要素（４）の縦軸（３）に沿った所定位置から外れる前記伝達要素（４）の偏向によりブラシ要素（５）に伝達される前記方法であって、
    前記伝達要素（４）の前記所定位置から外れる偏向は、前記伝達要素（４）の前記縦軸（３）に沿って変動し、
    前記第２駆動コンポーネント（２６）は、前記第１駆動コンポーネント（２５）の軸方向に隣接して配置された磁石装置（３０）を有しており、且つ複数の永久磁石（３１）又は磁石領域を有しており、
    前記永久磁石又は磁化可能な領域の磁性配向及び寸法に関して、前記第１駆動コンポーネント（２５）により発生された前記磁界が有効であるとき、前記第２駆動コンポーネント（２６）にトルクと力が働くように構成されていることを特徴とする、前記方法。

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