CN101553975A - 个人护理用具的振动马达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种马达，该马达包括：具有交流电源的E形铁芯定子组件，和被安装成响应于定子而沿着选定角度的弧形前后振动的电枢部分。安装部件被固定到个人护理用具的外壳部分上，挠性元件被连接在电枢和安装部件之间，挠性元件彼此交叉，其中交叉点限定了电枢旋转所围绕的支点。包括安装臂的工件组件被配置成使得安装在安装臂的自由端上的皮肤刷有绕着支点旋转的轴。

Description

个人护理用具的振动马达
技术领域
本发明通常涉及用于诸如电动皮肤刷的个人护理用具的马达，更具体而言，本发明涉及一种电磁马达，该电磁马达利用挠性元件来使个人护理用具的工件部分产生振动动作。
背景技术
个人护理用具通常利用内部马达来产生特定的工件运动/动作，继而产生希望的功能结果。这种用具的实例包括电动皮肤刷、电动牙刷和电动剃须刀等。
许多这种设备的马达布置产生振动(前后)动作，而不产生纯旋转运动。这种布置不仅需要典型的马达轴承结构来支持该运动，还需要特殊的结构元件将马达驱动轴和工件的运动限定到选定的角度/运动。这种轴承或其他元件通常会对用具的制造增加显著的成本和制造困难，还会对用具的使用增加稳定性/耐久性的考虑。
因此，希望有这样一种用于个人护理用具的马达，其产生希望的振动动作，并且是坚固且安静的，其运转不需要轴承或限制部件。
发明内容
因此，本发明提供了一种用于个人护理用具的马达，该马达包括：定子组件部分、电枢部分、安装部件、挠性组件和工件组件，其中定子组件部分由包括交流电源的驱动组件来驱动；电枢部分响应于定子动作而沿着一路径运动；安装部件固定在个人护理用具的外壳部分上；挠性组件连接在电枢和安装部件之间，使得电枢在工作时围绕着支点沿弓形路径运动，该支点位于安装部件和电枢之间；并且，工件组件安装在电枢上并从电枢伸出，使得工件以希望的角度振动。
附图说明
图1是结合了本发明的用具马达的个人护理皮肤刷用具的局部透视图。
图2是图1所示的用具马达的透视图。
图3是图1和图2所示的马达的俯视图。
图4是图1和图2所示的马达的选定部分被移走时的俯视图。
图5是图1和图2所示的马达的俯视图，该图仅显示了马达的磁体部分和背铁(backiron)部分。
具体实施方式
图1示出了电动皮肤刷形式的个人护理用具。个人护理用具10包括壳体或外壳12，on/off开关14穿过该壳体或外壳12延伸到接触到壳体等上的按钮，用来控制该用具。壳体12内设置有马达16和驱动组件，其包括电子驱动电路20和可充电电池22，它们为该用具提供自备电源。图示实施例中的用具10还包括充电线圈(charging coil)24，该充电线圈24与传统的充电器(未示出)一起工作，以使电池22维持在带电状态。
该用具还包括从马达16的电枢部分延伸出的工件安装臂28。臂28的自由端上安装特定工件30，在本实施例中该特定工件30为皮肤刷。在共同待审的序列号为10/873,352的申请中更加详细地示出并描述了这种皮肤刷，该申请亦被本发明的受让人所拥有，该申请的内容由此结合在本文中作为参考。但，工件30可采取不同形式，包括，例如牙刷刷头或剃须刀的刀头。在工作中，工件会因马达16的动作而以希望的角度前后振动。通常，但并不是必须的，该振动是旋转振动。如下面所讨论的，运动还可包括平移分量。
图2和图3更详细地显示了马达16。马达包括定子部分36，在所示的实施例中，定子部分36是带有中心腿37和两条外侧腿40和42的E形铁芯，中心腿37上安装有定子线圈38。马达16的电枢部分46具有弯曲的配置，电枢部分46的末端49和50非常靠近定子E形铁芯的外侧腿40和42的弯曲的末端。电枢部分46包括由铁磁性材料制成的背铁部件48。背铁上安装有两个或更多个间隔开的磁体51和52，从而在径向方向上产生磁化，这些磁体被布置成，使得一个磁体51的北极朝外，而另一个磁体52的南极朝外，但应理解，也可以将磁体的取向反转，只要磁极的指向方向相反即可。马达16还包括安装元件54，该安装元件54固定在用具的壳体12上，从而成为振动系统的机械基准(mechanical reference)。
将电枢46连接到安装元件54的是一对挠性元件，在该实施例中为挠性元件58和60，但也可以使用另外的挠性元件。在一个实例中，挠性元件由弹簧钢材料制成，厚度约为0.025英寸。每个挠性元件约为0.50英寸高。挠性元件58和60被定向成彼此大致垂直。挠性元件58和60之间的交迭点是功能支点66，电枢46围绕着该功能支点66振动。
安装臂28从电枢46延伸出。在图2中可以看得最清楚，安装臂28从电枢向外延伸，然后水平(与用具的手柄平行)延伸，直至其到达过支点66延伸的直线，在该处，安装臂再以近似直角的角度向外延伸到手柄。工件30安装在安装臂28的自由端上，工件30是，例如，如上所述的皮肤刷。安装臂的配置是这样的，使得刷子绕着以直角延伸过支点66到达手柄的轴振动。可以改变输出轴的位置/取向，例如，通过向远离轴66的方向移动末端的位置，以产生工件的合成的旋转/平移运动。
参考图4，为了清楚起见，单独示出了E形铁芯36、背铁48、磁体52和52，以及挠性元件58和60。为了使马达的效率最大化，E形铁芯相对于磁体51、52的表面的宽度的几何结构很重要。具体而言，E形铁芯中心腿37的宽度应该是磁体表面的宽度的0.50至0.60倍(优选为0.56倍)。外侧腿40、42的宽度应该是磁体表面的宽度的0.90至1.10倍(优选为1.02倍)。中心腿37与外侧腿40、42之间的距离70、72的宽度分别应为磁体表面的宽度的1.95至2.20倍(优选为2.07倍)。中心腿37的长度应是距离70、72的宽度的1.95至2.15倍(优选为2.06倍)。
更进一步，磁体51、52的表面的中心之间的距离应为磁体表面宽度的2.40至2.60倍(优选为2.49倍)。将磁体51、52设置成彼此成一定角度，使得垂直于磁体表面穿过磁体表面的中间点的线还会穿过电枢的枢轴线，这样设置也有利于提高马达效率。在所示的实施例中，中点线76和垂直于磁体表面的线78(均经过枢轴线66)之间的角度74在18°至22°的范围内(优选为20°)。应注意，该角度也可根据磁体绕着枢轴线旋转的半径而变化。当半径增大时，该角度减小。
在工作中，交流电由电流组件生成，并被施加到定子线圈36，致使由于定子E形铁芯的三条腿37、40、42和背铁48上的永磁体51、52之间的吸引/排斥作用，电枢绕支点66作弓形运动。定子E形铁芯和电枢的特定布置导致绕枢轴线66的选定角度的基本上为旋转方式的振动。当不工作时，旋转的瞬时中心在轴中心点周围以非常小(约为0.010英寸)的复杂曲线偏移运动。振动的角度范围可根据电枢和定子的配置以及交流驱动电流的特性而变化。优选地，在绕枢轴线成±3°至±15°角的范围内运动。
连接在电枢和安装部件之间的挠性元件，通过其配置和纵横比将电枢的运动限制成绕着通常穿过枢轴线的线作基本上为旋转的运动，使得不再需要轴承其他元件来限制工作件的振动运动。
以上示出和描述的布置适用于马达轴的旋转轴线与装置的手柄部分的纵轴成直角(从而，刷子的旋转轴线与装置的手柄部分的纵轴成直角)的装置。在另一种布置中，电枢的背铁部分上的磁体可固定到电枢的远离工件的那一侧，使磁化布置/取向平行于旋转轴，并使定子组件被布置成与旋转轴成一条直线，而不是上面讨论的那样会产生径向磁化作用、直角旋转轴的布置。这种轴向布置适合于马达驱动轴旋转的希望的轴线基本上平行于装置手柄部分的纵轴的装置。
因此，本发明公开了一种用于个人护理用具的新型马达布置，这种马达产生限定角度内的振动，而不需要轴承或其他特殊限制元件。
尽管为了说明的目的，公开了本发明的优选实施例，但应理解，可以在本发明的实施例中结合各种改变、修改和变形，而不会脱离本发明的精神，本发明的精神由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种个人护理用具的马达，包括：
由驱动组件驱动的定子组件部分，该驱动组件包括交流电源；
响应于所述定子的动作而沿着一路径运动的电枢部分；
固定到所述个人护理用具的外壳部分上的安装部件；
挠性组件，其连接在所述电枢和所述安装部件之间，使得所述电枢在工作时绕着支点以弓形路径运动，该支点位于所述安装部件和所述电枢之间；以及
工件组件，其安装到所述电枢上并从所述电枢延伸出，使得所述工件以希望的角度振动。
2.如权利要求1所述的马达，其中，所述希望的角度约在±3°至±15°的范围内。
3.如权利要求1所述的马达，其中，所述挠性组件包括至少两个分离的挠性部件，所述挠性部件在所述安装部件和所述电枢之间彼此交叉，其中所述电枢绕着大致位于所述挠性部件交叉的位置处的支点运动。
4.如权利要求1所述的马达，所述工件是皮肤刷。
5.如权利要求1所述的马达，其中，所述安装组件包括安装到所述电枢上并从所述电枢延伸出的安装臂，并且其中所述工件安装在所述安装臂的自由端上。
6.如权利要求1所述的马达，其中，所述安装臂和所述电枢被设置成，使得所述工件绕着与所述个人护理用具的纵轴近似成直角的轴旋转。
7.如权利要求1所述的马达，其中，所述安装臂和所述电枢被设置成，使得所述工件绕着与所述个人护理用具的纵轴近似平行的轴旋转。
8.如权利要求1所述的马达，其中，所述定子部分包括具有中心腿和两条外侧腿的E形铁芯部件，其中所述电枢部分包括背铁，该背铁上安装有两个间隔开的磁体，这两个磁体的磁极以相反的方向排列，并且其中所述E形铁芯部件的中心腿的宽度约为所述磁体的表面的宽度的0.50至0.60倍，所述外侧腿的宽度约为所述磁体的表面的宽度的0.90至1.10倍，所述中心腿与所述两条外侧腿之间的距离的宽度分别为所述磁体的表面的宽度的1.95至2.20倍，并且所述中心腿的长度是所述中心腿与所述两条外侧腿之间的所述距离的宽度的1.95至2.15倍。
9.如权利要求8所述的马达，其中，所述磁体的中心之间的距离为所述磁体的表面的宽度的2.40至2.60倍，并且其中所述磁体被放置成相对于穿过所述背铁的中点和所述支点的直线所成的角度在18°至22°的范围内。
10.一种个人护理用具，包括：
用具外壳；
包括交流电源的驱动组件；
马达，其包括由交流电驱动的定子组件部分和响应于所述定子的动作而沿着一路径运动的电枢部分；
固定到所述外壳的安装组件；
挠性组件，其连接在所述电枢和所述安装组件之间，使得所述电枢绕着支点以弓形路径运动，该支点位于所述安装部件和所述电枢之间；以及
工件组件，其包括安装臂和安装在该安装臂的自由端上的皮肤刷，所述安装臂安装到所述电枢上并从所述电枢延伸出，其中所述安装臂被配置成使得所述工件绕着所述支点以希望的角度振动。
11.如权利要求8所述的工具，其中所述工件振动的希望的角度约在±3°至±15°的范围内。
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