CN108712050A - 一种具有线性振动电机的电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有线性振动电机的电动牙刷，包括振动杆、永磁体、绕组以及安装座，所述振动杆安装在所述安装座上，所述永磁体固定在振动杆上，所述绕组在对应所述振动杆固定永磁体的位置设置；所述绕组被通入脉冲电流后产生交变磁场，所述安装座上设有供振动杆穿过并限制在其中的振动孔，所述振动孔设有至少两个，且振动孔呈长条形状，所述振动杆与振动孔的形状配合使得振动杆在交变磁场作用下在振动孔内作线性振动。该具有线性振动的电动牙刷结构简单，减少电动牙刷的零件数量，并且线性振动电机更加适用于电动牙刷所需要的运动方式。

Description

一种具有线性振动电机的电动牙刷

技术领域

本发明口腔护理器具领域，具体为一种具有线性振动电机的电动牙刷。

背景技术

随着消费者的生活水平提高，电动牙刷正成为消费者保健牙齿的最佳工具，市售的电动牙刷因成本原因，大都采用了传统电机加振动环组成，其缺点：振动不够强，工作的频率不稳定性，振动的幅度和频率会随电池的电压变化而波动。虽然市场上也出现了专用的振动电机，但结构复杂，成本较高，可靠性差，并且生产中需要人工调节，一致性难以保证，不适合大批量推广，因而推动了振荡电机的发明产生。

目前市面上常见的电动牙刷高频振荡电机是利用传统直流电机演变而来，通过控制通入绕组的电流的方向，从而使N极磁铁和S极磁铁发生偏转而带动铁芯转子往复转动，形成高频的小幅转动振荡，带动与转轴连接的弹簧往复扭转而产生扭转变形，其方法在高频往复振动时易于疲劳老化，其结构设计也复杂，几乎都在15种部件以上零部件，零部件配合易产生共震导致噪音大，装配工艺复杂成本高。

而且在这种往复式转动的旋转电机在电动牙刷组装时需要调节该旋转电机的转轴的同轴度，让转轴在转动时不至于会卡死；还需要对转轴的转动角度进行调试，避免电动牙刷刷头的硬质材料部分不至于与牙龈发生碰撞，使用户口腔受伤。这些工作都需要较大的工作量，付出的成本也较高，尤其是校对转动的同轴度，甚至在组装每一个电动牙刷时都需要进行，这也就极大的提高了电动牙刷的成本。

发明内容

本发明目的在于解决上述技术问题，提供一种结构简单，减少电动牙刷的零件数量，并且更加适用于电动牙刷所需要的运动方式的线性振动电机。

为了达到上述目的，本发明的技术方案有：

一种具有线性振动电机的电动牙刷，包括振动杆、永磁体、绕组以及安装座，所述振动杆安装在所述安装座上，所述永磁体固定在振动杆上，所述绕组在对应所述振动杆固定永磁体的位置设置；所述绕组被通入脉冲电流后产生交变磁场，所述安装座上设有供振动杆穿过并限制在其中的振动孔，所述振动孔设有至少两个，且振动孔呈长条形状，所述振动杆与振动孔的形状配合使得振动杆在交变磁场作用下在振动孔内作线性振动。

根据本发明一种具有线性振动电机的电动牙刷，具有如下有益效果：

一、相对于现有的振动电机的牙刷，本发明的方案中精简了结构所需要的零件数量，至少能够减少与转轴转动配合的轴承、安装轴承的结构以及保证轴回转精度的相关零件，还减少了轴承润滑油等耗材使用；本发明的线性振动电机不需要支撑轴转动，也不需要保证回转精度的零件，具有的零件数量少，而且结构相对更简单，装配更容易，制造成本更低；

二、相对于现有的往复回转式振动电机，至少在垂直于线性运动轨迹方向上，电动牙刷的尺寸可以进一步的进行缩小，所以本发明的电动牙刷相对于传统具有往复回转式振动电机的电动牙刷具有更小的体积，同样也能降低产品的生产成本，而且电动牙刷的振动电机部分因为体积更小，使得内部磁密更大、磁场更强，在相同的输出功率下，电机的力矩更大；

三、也是因为线性振动电机的运动轨迹，线性振动电机的运动轨迹体现在牙刷刷头部分的轨迹就是以平行于牙齿外面而上下振动，刷毛作用在牙齿的外面，这样的运动轨迹可以尽量避免刷头的硬质部分与牙龈接触或发生碰撞，伤害使用者的牙龈；

四、本发明的振动杆悬浮在交变磁场中，达到磁悬浮状态，使振动杆的工作频带进一步加宽，使得振动杆能够输出更高的机械振动。

进一步的，所述安装座包括安装板和基座，所述振动杆具有轴线，所述振动孔设置在安装板上，至少存在两个所述安装板安装在所述基座沿所述振动杆的轴线方向的两端，在基座沿所述振动杆的轴线方向的两边设有所述绕组，基座、绕组及安装板包围形成让所述振动杆固定永磁体的部分容纳的腔体。所述安装座用于安装和限制振动杆，也为其提供的用于振动的腔体；上述结构也提供了一种容易组装的安装座结构，将安装座分成多个组件拼合形成，更方便振动杆的安装。

再进一步的，还包括缓冲垫，所述缓冲垫固定在所述振动孔上，设置于振动杆和振动孔的壁之间。缓冲垫设置在振动孔的壁和振动杆之间，用于缓冲振动杆的动能，避免振动杆与振动孔直接碰撞，检测振动杆的摩擦阻力，降低振动杆的磨损，提高其寿命。

再进一步的，所述安装板设有两个，所述振动孔设有两个且分别设置在两个安装板上，两个所述安装板安装在所述基座沿所述振动杆的轴线方向的两端。两个安装板同时限制所述振动杆，避免其发生除线性振动轨迹外的其他运动轨迹，进一步的避免的振动杆发生故障而无法振动。

再进一步的，所述永磁体设有两个，并对应所述基座两边的绕组位置固定在所述振动杆上。

再进一步的，所述振动杆上设有供永磁体安装的安装槽。便于永磁体的安装，并且便于振动杆在永磁体的作用下来回振动。

再进一步的，还包括弹性元件，所述弹性元件设在所述振动杆和所述绕组之间，且分别弹性的抵压在振动杆和绕组上。防止所述振动杆与绕组直接接触造成“吸死”现象，使振动杆停止震动，影响用户的体验效果。

优选的，所述弹性元件设在所述永磁体和所述绕组之间。

再进一步的，还包括电路模块，所述电路模块用于输出脉冲电流。

再进一步的，还包括壳体，所述振动杆、永磁体、绕组以及安装座安装在壳体内。

附图说明

图1为本发明电动牙刷的爆炸图；

图2为本发明电动牙刷的一种实施例的剖视图；

图3为本发明电动牙刷的另一种实施例的剖视图；

图4为图3所示实施例的振动中某一时刻的剖视图；

图5为图3所示实施例的振动中某一时刻的剖视图。

具体实施方式

结合附图说明本发明的一种具有线性振动电机的电动牙刷。

如图1至5所示，包括振动杆1、永磁体11、绕组5以及安装座，所述振动杆1安装在所述安装座上，所述永磁体11固定在振动杆1上，所述振动杆1采用高机械强度金属材料制成，避免其发生断裂，影响产品寿命，振动杆1的形状优选为圆形，但不仅限于此，目前圆形振动杆1更加适合机加工及符合大众的审美。

在振动杆1的一端固定连接有牙刷头(图中未示出)，在振动杆1的另一端为固定所述永磁体11的部分，中间通过安装座的振动孔31进行分隔；为了便于振动杆1的安装，因为振动杆1在安装永磁体11的部分需要较大的尺寸，所以必须要固定刷头的一端的振动杆1尺寸与振动孔31进行配合，方便与振动孔31配合，将固定刷头的一端的振动杆1穿出振动孔31；当然，也可以将振动孔31设置为拼接而成，也可以解决上述问题。

如图1所示，设有两个永磁体11，两个永磁体11极性相反，同样，在振动杆1上设有两个安装所述永磁的安装槽12，装有永磁体11的振动杆1在绕组5产生的交变磁场能够在受变化的磁力作用产生不规则运动轨迹；若要产生线性振动，还需要与振动孔31配合，所述振动孔31设置成长条状，所述振动杆1在交变磁场作用下在振动孔31内作线性振动。

通过改变振动孔31的尺寸可以控制振动杆1的自由度以及其最大的振动范围，而且还需要在振动孔31内安装缓冲垫32，所以一般会将振动孔31的尺寸设置为略大于振动杆1的尺寸来便于安装缓冲垫32，振动孔31与缓冲垫32共同作用，使振动杆1仅能在指定的路径中作一定范围的振动。

还可以通过改变振动孔31的形状来改变振动杆1线性振动的形式，所述振动孔31可以为长方形状、椭圆或跑道形状，当振动孔31为椭圆形状时，可以让振动杆1呈弧线形振动。

所述振动杆1如图所示，呈细长状，该振动杆1在长方向上具有轴线，所述安装板3安装在基座2在所述轴线方向的两端。

如图1，所述安装座包括安装板3和基座2，所述振动孔31设置在安装板3上，安装板3包括前安装板3和后安装板3’，前安装板3固定在基座2前部，后安装板3’固定在基座2后部，前安装板3上设有前振动孔31与振动杆1配合，后安装板3’上设有后振动孔31’与振动杆1配合，前振动孔31与后振动孔31’可以设置为不同尺寸，同样，设置前缓冲垫32与前振动孔31配合，后缓冲垫32’与后振动孔31’配合。

优选的，在与后安装板31’配合的振动杆并不需要承太大的剪切应力，所以该部分振动杆的尺寸可以设置得更小，同样与之配合的后振动孔31’与后缓冲垫32’也相应设置得尺寸更小，能够节省材料。

基座2与安装板3采用拼接结构，如图1，基座2上设有凹槽21，安装板3上设有凸块33，通过凸块33和凹槽21拼接，能够方便振动杆1的安装，方便将振动杆1从振动孔31中穿出。

在基座2的两边设有绕组5，所述点感应线圈安装在绕组5上，所述绕组5的位置与永磁体11的位置对应，便于电动牙刷的永磁体11与电感线圈形成电磁感应装置，使振动杆1在绕组产生的交变磁场中振动；基座2、绕组5及安装板3包围形成让所述振动杆1固定永磁体11的部分容纳的腔体。

优选的，所述绕组5包括硅钢片，用于稳定和增强脉冲电流通过绕组5产生的交变磁场。

在永磁体11和绕组5之间还设有弹性元件4，所述弹性元件4能够避免永磁体11与绕组5直接接触，使振动杆1与硅钢片发生“吸死”现象。所述弹性元件4还能够在电动牙刷停止工作时让振动杆1复位，也能够降低整个电动牙刷运行时的噪音，减少振动杆1的磨损。

如图2所示的一种实施例，所述弹性元件4为软质弹片，能够充分隔开所述永磁体11和绕组5，从而防止发生“吸死”现象。

如图3至5所述的另一种实施例，所述弹性元件4为弹簧，弹簧发生形变能够产生弹力，而且其自己被压缩至极致之后仍然具有一定的长度，这样能够完全避免永磁体11和绕组5直接进行接触。

如图4，当振动杆1向下运动时，在电动牙刷下部的弹性元件4收缩，产生向上的弹力，电动牙刷上部的弹性元件4也有可能处于拉伸、自然伸展或压缩状态，但根据上下两个弹性元件4形变的量可以判断整个系统必然会产生向上的弹力，使得图中振动杆1恢复图3所示的状态。

如图5，当振动杆1向上运动时，在电动牙刷上部的弹性元件4收缩，产生向下的弹力，电动牙刷下部的弹性元件4同样也存在不同的状态，但最后仍然会产生向下的弹性，使得图中的振动杆1恢复图3所示的状态。

此外，弹性元件4还具有防止振动杆1发生偏移的功能，当振动杆1发生偏移时，所述弹性元件4能够快速反应，各个不同部位的弹性元件4会产生不同大小和方向的弹性，使所述振动杆1能够恢复平衡。

所述永磁体11为稀土钕铁硼磁铁。稀土钕铁硼磁铁不仅性价比高，具良好的机械特性求；而且具有体积小、重量轻和磁性强的特点，采用稀土钕硼磁铁制作永磁体11，能够增强转子磁悬浮状态时的平衡度，使电机平衡不再需要弹簧，使振动电机实现自动复位和自动保持平衡的功能。

还包括电路模块，所述电路模块用于输出脉冲电流。

电源输入3-5V低压直流电，输出频率为250Hz～330Hz脉冲方波，方波的波形纯正,高电平和低电平占的时间相等，体现在电动牙刷中，为振动杆1向两个方向振动的概率是相等的；输出高频的脉冲方波可调节，通过精确控制脉冲的频率，从而精确控制电机的振幅，以及控制运行速度，以适应不同客户的需求。

所述电路模块还具有最大电流限制功能，无论何时输入绕组5的电流都不会超过设定的最大值。

还包括壳体6，所述振动杆1、永磁体11、绕组5以及安装座安装在壳体6内。壳体6为整体结构提供防护，避免内部的零部件受环境影响。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种具有线性振动电机的电动牙刷，包括振动杆、永磁体、绕组以及安装座，所述振动杆安装在所述安装座上，所述永磁体固定在振动杆上，所述绕组在对应所述振动杆固定永磁体的位置设置；其特征在于，所述绕组被通入脉冲电流后产生交变磁场，所述安装座上设有供振动杆穿过并限制在其中的振动孔，所述振动孔设有至少两个，且振动孔呈长条形状，所述振动杆与振动孔的形状配合使得振动杆在交变磁场作用下在振动孔内作线性振动。

2.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，所述安装座包括安装板和基座，所述振动杆具有轴线，所述振动孔设置在安装板上，至少存在两个所述安装板安装在所述基座沿所述振动杆的轴线方向的两端，在基座沿所述振动杆的轴线方向的两边设有所述绕组，基座、绕组及安装板包围形成让所述振动杆固定永磁体的部分容纳的腔体。

3.根据权利要求1或2所述的电动牙刷，其特征在于，还包括缓冲垫，所述缓冲垫固定在所述振动孔上，设置于振动杆和振动孔的壁之间。

4.根据权利要求2所述的电动牙刷，其特征在于，所述安装板设有两个，所述振动孔设有两个且分别设置在两个安装板上，两个所述安装板安装在所述基座沿所述振动杆的轴线方向的两端。

5.根据权利要求2所述的电动牙刷，其特征在于，所述永磁体设有两个，并对应所述基座两边的绕组位置固定在所述振动杆上。

6.根据权利要求5所述的电动牙刷，其特征在于，所述振动杆上设有供永磁体安装的安装槽。

7.根据权利要求5所述的电动牙刷，其特征在于，还包括弹性元件，所述弹性元件设在所述振动杆和所述绕组之间，且分别弹压在振动杆和绕组上。

8.根据权利要求7所述的电动牙刷，其特征在于，所述弹性元件设在所述永磁体和所述绕组之间。

9.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，还包括电路模块，所述电路模块用于输出脉冲电流。

10.根据权利要求1所述的电动牙刷，其特征在于，还包括壳体，所述振动杆、永磁体、绕组以及安装座安装在壳体内。