CN104434336B - 一种磁悬浮洁牙器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及日常生活用品技术领域，具体涉及一种磁悬浮洁牙器，包括按顺序连接的上、中腔体和下腔体，上腔体和中腔体设有内腔，上腔体的内腔装有通过接口线与外部电源连接的驱动电路，中腔体内设有冲击轴，冲击轴中部设有凸缘，冲击轴套装有按顺序且同性磁极相对设置多个永磁体，第二永磁体和第三永磁体设置在凸缘的两侧，第二永磁体和第三永磁体分别通过定位环与冲击轴固定，第二永磁体和第三永磁体外侧设有电磁驱动线圈，电磁驱动线圈和凸缘的水平中心线与冲击轴静止线重合，第一永磁体设有间隙，下腔体设有冲击面，冲击面与冲击轴之间设有间隙，下腔体设有与工作头连接且设有第五永磁体的安装孔，工作头和第五永磁体之间设有减震垫。

Description

一种磁悬浮洁牙器

技术领域

本发明涉及日常生活用品技术领域，具体涉及一种磁悬浮洁牙器。

背景技术

清洁牙齿对个人健康具有重要意义，洗牙是预防牙周炎基础的方法。人一生都会生长牙结石，不清除牙结石对健康会造成威胁，而坚硬的牙结石个靠刷牙是清除不掉的。目前个人口腔护理及清除牙结石称为洗牙,患者在医院或牙科诊所进行，由医生操作超声波洗牙机使其手柄探头发射频率20MHz以上频率的超声波、使水产生空化效应，即使水产生真空气泡又瞬间破灭而产生的高频震动能量击碎牙结石，其次使用机械器具剔除牙结石。两种方法都要求医生具有较高的操作技能和熟练程度，操作不当会损伤牙釉质。两种方法的实施在医院或诊所进行，医生要求患者定期复查，患者要支出时间成本和财务成本而多有不便。而对直接入口器械的消毒是否彻底，客观上存在发生交叉感染的风险。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供的一种磁悬浮洁牙器，通过轴向磁悬浮冲击轴的低频位移往复运动所产生的微动力作为输出动力源，驱动工作头使之产生柔性持续的撞击力击碎牙结石，撞击力度的强弱随着工作头接触牙结石的力度和角度而自动调节，并可更换铲形、钩形、牙线弓以及抛光按摩头等不同形状和功能的工作头，直接清除牙齿表面的牙结石而不损伤牙釉质，能手持式操作，个人专用避免交叉感染且操作简单易掌握。

本发明是通过如下技术方案实现的：一种磁悬浮洁牙器，包括按照顺序固定连接的上腔体、中腔体和下腔体，所述上腔体和中腔体分别设有内腔，所述上腔体的内腔固装有驱动电路，所述驱动电路通过接口线与外部电源连接，所述中腔体的内腔设有冲击轴，所述冲击轴中部设有凸缘，所述冲击轴上套装有按顺序设置且同性磁极相对设置的第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体，所述第一永磁体和第四永磁体分别与所述中腔体的内腔通过过盈配合固定连接，所述冲击轴的两个轴端分别与所述第一永磁体和第四永磁体的中心孔滑动配合，所述第二永磁体和第三永磁体设置在所述凸缘的两侧，所述第二永磁体通过第一定位环与所述冲击轴固定，所述第三永磁体通过第二定位环与所述冲击轴固定，所述第二永磁体和第三永磁体外侧设有电磁驱动线圈，所述电磁驱动线圈和所述凸缘的水平中心线与冲击轴静止线重合，所述第一永磁体设有使冲击轴做往复运动的第一配合间隙，所述下腔体一端的端面设有冲击面，所述冲击面与冲击轴之间设有第二配合间隙，所述下腔体另一端设有与工作头的安装端连接的安装孔，所述安装孔底部设有第五永磁体，所述安装端和第五永磁体之间设有减震垫。

进一步地，所述上腔体、中腔体和下腔体上设有相互贯通的线槽，所述线槽的端口设在所述下腔体的安装孔的同侧，所述端口设有二极管照明灯。

进一步地，所述固定连接在一起的上腔体、中腔体和下腔体外侧设有由TPE软胶制成的壳体。

进一步地，所述接口线套装有橡胶材料制成的护套，所述护套卡装在上腔体的出线端口。

进一步地，所述上腔体、中腔体和下腔体的横截面为椭圆形或圆形。

进一步地，所述工作头的一端为工作端，另一端为安装端，所述安装端的横截面为正六边形，所述安装端上设有楔形槽。

进一步地，所述工作端为弯钩、尖锥、平铲、牙线弓或锤头。

进一步地，所述上腔体和下腔体的连接部分别插接在中腔体的两端，所述上腔体通过第一螺钉与中腔体锁紧连接，所述下腔体通过第二螺钉与中腔体锁紧连接。

进一步地，所述第二永磁体和第三永磁体的体积大小和磁通量相等，所述第一永磁体和第四永磁体的体积大小和磁通量相等。

进一步地，所述冲击面为U形凹槽的底面。

本发明所述磁悬浮洁牙器与现有技术相比，优越效果在于：本发明能达到安全方便、工作稳定、可靠耐用的使用效果，采用外部USB接口的直流5伏电压供电方式，并使用TPE软胶全密封工艺使本发明通体具备防水功能。本发明设有LED柔和照明光源，使工作头的区域产生光斑照明，为使用者提供方便、舒适有效的自助式洁牙体验。

附图说明

图1为本发明所述磁悬浮洁牙器的结构剖视图；

图2为本发明所述磁悬浮洁牙器的上腔体结构剖视图；

图3为本发明所述磁悬浮洁牙器的中腔体结构剖视图；

图4为本发明所述磁悬浮洁牙器的下腔体结构剖视图；

图5为本发明所述磁悬浮洁牙器的驱动电路图；

图6为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端为弯钩头的结构示意图；

图7为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端为尖锐头的结构示意图；

图8为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端为平铲头的结构示意图；

图9为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端为牙线弓的结构示意图；

图10为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端为抛光头的结构示意图；

图11为本发明所述磁悬浮洁牙器中工作头的工作端的俯视图。

附图标记如下：

1-接口线，2-护套，3-第一螺钉，4-驱动电路，5-第一永磁体，6-第一定位环，7-第二永磁体，8-电磁驱动线圈，9-第二定位环，10-第三永磁体，11-冲击轴，12-第四永磁体，13-第二螺钉，14-第五永磁体，15-减震垫，16-二极管照明灯，17-工作头，1701-楔形槽，1702-弯钩头，1703-尖锐头，1704-平铲头，1705-牙线弓，1706-抛光头，1707-安装端，18-上腔体，19-中腔体，20-下腔体，21-冲击面，22-线槽，23-工艺孔，24-壳体，25-静止线，26-第一配合间隙，27-第二配合间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本发明具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-5所示，具体说明本发明。本发明提供的一种磁悬浮洁牙器，包括按照顺序固定连接的上腔体18、中腔体19和下腔体20，所述上腔体18和中腔体19分别设有内腔，所述上腔体18的内腔固装有驱动电路4，所述驱动电路4通过接口线1与外部电源连接，所述中腔体19的内腔设有冲击轴11，所述冲击轴11中部设有凸缘，所述冲击轴11上套装有按顺序设置且同性磁极相对设置的第一永磁体5、第二永磁体7、第三永磁体10和第四永磁体12，所述第一永磁体5和第四永磁体12分别与所述中腔体19的内腔通过过盈配合固定连接，所述冲击轴11的两个轴端分别与所述第一永磁体5和第四永磁体12中心孔滑动配合，使冲击轴11能够在所述中腔体19的内腔做往复运动，所述第一永磁体5和第四永磁体12起到滑动轴承的作用，所述第二永磁体7和第三永磁体10设置在所述凸缘的两侧，所述第二永磁体7通过第一定位环6与所述冲击轴11固定，所述第三永磁体10通过第二定位环9与所述冲击轴11固定，所述第二永磁体7和第三永磁体10外侧设有电磁驱动线圈8，所述电磁驱动线圈8和所述凸缘的水平中心线与冲击轴静止线25重合，所述第一永磁体5设有使冲击轴11做往复运动的第一配合间隙26，所述下腔体20一端的端面设有冲击面21，所述冲击面21与冲击轴11之间设有第二配合间隙27，所述下腔体20另一端设有与工作头17的安装端1707连接的安装孔，所述安装孔底部设有第五永磁体14，所述安装端1707和第五永磁体14之间设有减震垫15。所述上腔体18、中腔体19和下腔体20上设有相互贯通的线槽22，所述线槽22的端口设在所述下腔体20的安装孔的同侧，所述端口设有二极管照明灯16。所述固定连接在一起的上腔体18、中腔体19和下腔体20外侧设有由TPE软胶制成的壳体24，所述接口线1套装有橡胶材料制成的护套2，所述护套2卡装在上腔体18的出线端口，所述上腔体18、中腔体19和下腔体20的横截面为椭圆形或圆形。所述工作头17的一端为工作端，另一端为安装端1707，所述安装端1707的横截面为正六边形，所述安装端1707上设有楔形槽1701。如图6-11所示，所述工作端为弯钩1702、尖锥1703、平铲1704、牙线弓1705、锤头1706，所述上腔体18和下腔体20的连接部分别插接在中腔体19的两端，所述上腔体18通过第一螺钉3与中腔体19锁紧连接，所述下腔体20通过第二螺钉13与中腔体19锁紧连接。所述第二永磁体7和第三永磁体10的大小和磁性相等。所述冲击面21为U形凹槽的底面。

本实施例提供的一种磁悬浮洁牙器，如图1所示，当接口线1通过USB接口接通直流5伏电源后，工作过程如下：

低频脉冲磁场的产生，低频脉冲磁场是指20HZ以下的频段：如图5所示，采用低频频段脉冲电路设计是利用了空心电感线圈8对低频信号具有低阻抗的特性。供电电压和空心线圈8腔体内径确定以后，在线圈8空腔内产生脉冲磁场的强度取决于空心线圈的匝数、导线线径等因素。因此，线圈8的匝数和导线线径的确定原则是既保证在线圈8空腔内产生足够驱动冲击轴11产生微米级别的轴向位移震动，又不使线圈8及脉冲驱动电路4在长时间工作时产生超过常温的发热温度。由时基电路组成低频脉冲发生器，由驱动电路4对低频脉冲信号进行整形并反相位输出具有带载能力的脉冲电流。其输出的脉冲电流流经空心线圈8时，在空心线圈8的空腔内产生脉冲磁场。脉冲磁场极性的方向在空心线圈8内由S极至N极。当低频脉冲发生器输出高电平时，驱动电路4输出低电平，线圈中电流截止，当低频脉冲发生器输出低电平时，驱动电路4的输出端输出高电平，电流经线圈8形成回路。当脉冲发生器持续工作时，就会在线圈8空腔内部产生与低频脉冲发生器相位相反的脉冲磁场。低频脉冲磁场发生器的所有元器件由回流焊工艺焊接在印刷线路板上，印刷线路板以腔体径向位置安插在脉冲磁场发生器安装腔体内。

如图3所示，冲击轴11的受力分析：可分为不通电线圈8中无电流的静止平衡状态和通电线圈8中有电流的动态平衡两种状态。

线圈8中无电流静止平衡状态时冲击轴的受力状态：第一永磁体5、第二永磁体7、第三永磁体10和第四永磁体12的排列顺序是构成冲击轴11在静态呈轴向磁悬浮状态的基础。第一永磁体5与第二永磁体7之间和第三永磁体10与第四永磁体12之间都以相互排斥力的状态存在，由于安装在冲击轴11上的第二永磁体7、第三永磁体10大小相等且安装极性相反，第二永磁体7、第三永磁体10的间距平分线即为冲击轴11的悬浮静止线25，其总质量是三个零件的总和，现以地平面为基准，本实施例提供的磁悬浮洁牙器在垂直于地面时，即形成第一永磁体5、第二永磁体7、第三永磁体10和第四永磁体12的竖向排列顺序时，第三永磁体10和第四永磁体12之间的相互排斥力克服了三个零件的质量总和所产生的重力而达到平衡，同理，本发明颠倒过来垂直地面时，形成第四永磁体12、第三永磁体10、第二永磁体7和第一永磁体5的竖向排列顺序时，第一永磁体5与第二永磁体7之间的相互排斥力也克服了三个腔体的质量总和所产生的重力而达到平衡。当依据冲击轴11与第二永磁体7、第三永磁体10的总质量来确定第一永磁体5与第四永磁体12之间的安装间距，即可确定冲击轴11的轴向平衡状态，使安装后的冲击轴11在空间各个方向上不产生轴向位移，冲击轴11则呈现轴向磁悬浮的静止状态。

线圈8中有电流时冲击轴11的动态平衡状态分析：当线圈8中有电流并产生低频脉冲磁场时，线圈8中的磁通量是脉冲磁场与冲击轴11上的第二永磁体7、第三永磁体10磁通量的叠加，叠加后脉冲磁场与第二永磁体7、第三永磁体10所产生的磁场相互作用使冲击轴11产生轴向低频位移震动，其动作过程为：以本实施例提供的磁悬浮洁牙器在垂直于地平面的状态放置时为例，高电平时，线圈8中的磁通量为峰值，线圈8空腔中产生脉冲磁极由上至下为S极至N极，即线圈8上端呈S极性、线圈下端呈N极性，且线圈两端的磁极性最强，而线圈8的中心为磁中性点并与静止线25重合，冲击轴11上的第二永磁体7与第三永磁体10之间均为S极也与线圈8的磁中性点重合不受力。此时，对于冲击轴11上的第二永磁体7的上端N极与线圈8上端的S极产生异性相吸向下的作用力，而对于冲击轴11上的第三永磁体10的下端N极与线圈8下端的N极产生同性相斥的向下的作用力，因第二永磁体7、第三永磁体10安装在同一冲击轴11上，而冲击轴11上下两端分别与第一永磁体5、第四永磁体12的同心圆孔形成滑动配合，所以由第二永磁体7、第三永磁体10与脉冲磁极之间的相互作用产生的同方向、且方向向下的作用力叠加并共同作用在冲击轴11上，带动冲击轴11产生向下的位移撞击腔体的冲击面21，输出震动动能。在零电平时线圈中电流截止，此时冲击轴受冲击面21的反作用力和第四永磁体12对第三永磁体10下端的同性斥力的共同作用，向上使冲击轴11中心向静止线25移动并惯性通过静止线25，第二永磁体7的上端接近第一永磁体5的下端，第一永磁体5和第二永磁体7间斥力开始增大，而此时又出现的高电平使线圈8中的磁通量达到峰值，则冲击轴就会重复上述动作过程并以低频频率持续不断地撞击腔体的冲击面21，输出连续不断的震动动能。进一步分析会看到，正是线圈8中有持续不断的脉冲电流流过才打破了在线圈8没有脉冲电流流过时冲击轴呈现的轴向磁悬浮静止平衡状态，进而过渡到动态平衡状态，由第二永磁体7、第三永磁体10带动冲击轴11撞击腔体的冲击面21所产生的震动动能也同样在空间各个方向产生相同的震动动能而不衰竭，达到稳定输出震动动能的动态平衡。

如图4所示，工作头17的工作过程分析：本发明提供的磁悬浮洁牙器是由上腔体18、中腔体19和下腔体20插接并由第一螺钉3和第二螺钉13连接锁紧固定在一起形成整体。工作头17的安装端1707部分和插孔均为六方形，使工作头17在工作时不产生径向转动，并且形成滑动配合。工作头17的安装端1707安装楔形弹性的减震垫15形成一体后插入正六方形孔的安装端1707与第五永磁体14接触，依靠第五永磁体14的磁吸力并透过楔形弹性减震垫15吸住工作头17的安装端1707，保证了工作头17在工作时不脱落。冲击轴11冲击腔体的冲击面21时，将带动本实施例提供的磁悬浮洁牙器一起震动，震动的动能首先由第五永磁体14传导至楔形弹性减震垫15、再传导给工作头17的安装端1707并到达工作头17的工作端。由于冲击轴11不直接撞击工作头17而是撞击腔体的冲击面21，所以不论工作头17尖端是否撞击到牙结石，冲击轴11撞击腔体的力度是恒定的，而工作头17的工作端撞击牙结石力度的自动调节是由楔形弹性减震垫15完成的。由于本发明为手持式，工作时，人手把持住本发明提供的磁悬浮洁牙器，使工作头17的工作端接触到牙结石，随着接触牙结石力度的逐渐增大，工作头17的反作用力也逐渐增大，并通过工作头17的安装端1707挤压楔形弹性减震垫15产生弹性压缩变形逐渐增大，则工作头17的工作端输出的撞击力度也逐渐增大，相反，随着接触牙结石力度的逐渐减小反作用力也逐渐减小，工作头17的安装端1707挤压楔形弹性减震垫15使其产生弹性压缩变形也逐渐减小，则工作头17的工作端输出的撞击力度就逐渐减小，从而完成了撞击力度自动调节的过程。正是由于利用了楔形弹性减震垫15对恒定的震动能量的弹性自动吸收作用，实现了有效的弹性减震，才使得工作头17在工作时具有了轻触柔和的工作效果。不损伤牙釉质又能够彻底清除牙结石。力度输出自动调节的结构设计使操作更简便，使用更安全。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (10)

1.一种磁悬浮洁牙器，包括按照顺序固定连接的上腔体(18)、中腔体(19)和下腔体(20)，所述上腔体(18)和中腔体(19)分别设有内腔，其特征在于，所述上腔体(18)的内腔固装有驱动电路(4)，所述驱动电路(4)通过接口线(1)与外部电源连接，所述中腔体(19)的内腔设有冲击轴(11)，所述冲击轴(11)中部设有凸缘，所述冲击轴(11)上套装有按顺序设置且同性磁极相对设置的第一永磁体(5)、第二永磁体(7)、第三永磁体(10)和第四永磁体(12)，所述第一永磁体(5)和第四永磁体(12)分别与所述中腔体(19)的内腔通过过盈配合固定连接，所述冲击轴(11)的两个轴端分别与所述第一永磁体(5)和第四永磁体(12)的中心孔滑动配合，所述第二永磁体(7)和第三永磁体(10)设置在所述凸缘的两侧，所述第二永磁体(7)通过第一定位环(6)与所述冲击轴(11)固定，所述第三永磁体(10)通过第二定位环(9)与所述冲击轴(11)固定，所述第二永磁体(7)和第三永磁体(10)外侧设有电磁驱动线圈(8)，所述电磁驱动线圈(8)和所述凸缘的水平中心线与冲击轴静止线(25)重合，所述第一永磁体(5)设有使冲击轴(11)做往复运动的第一配合间隙(26)，所述下腔体(20)一端的端面设有冲击面(21)，所述冲击面(21)与冲击轴(11)之间设有第二配合间隙(27)，所述下腔体(20)另一端设有与工作头(17)的安装端(1707)连接的安装孔，所述安装孔底部设有第五永磁体(14)，所述安装端(1707)和第五永磁体(14)之间设有减震垫(15)。

2.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述上腔体(18)、中腔体(19)和下腔体(20)上设有相互贯通的线槽(22)，所述线槽(22)的端口设在所述下腔体(20)的安装孔的同侧，所述端口设有二极管照明灯(16)。

3.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述固定连接在一起的上腔体(18)、中腔体(19)和下腔体(20)外侧设有由TPE软胶制成的壳体(24)。

4.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述接口线(1)套装有橡胶材料制成的护套(2)，所述护套(2)卡装在上腔体(18)的出线端口。

5.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述上腔体(18)、中腔体(19)和下腔体(20)的横截面为椭圆形或圆形。

6.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述工作头(17)的一端为工作端，另一端为安装端(1707)，所述安装端(1707)的横截面为正六边形，所述安装端(1707)上设有楔形槽(1701)。

7.根据权利要求6所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述工作端为弯钩(1702)、尖锥(1703)、平铲(1704)、牙线弓(1705)或锤头(1706)。

8.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述上腔体(18)和下腔体(20)的连接部分别插接在中腔体(19)的两端，所述上腔体(18)通过第一螺钉(3)与中腔体(19)锁紧连接，所述下腔体(20)通过第二螺钉(13)与中腔体(19)锁紧连接。

9.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述第二永磁体(7)和第三永磁体(10)的体积大小和磁通量相等，所述第一永磁体(5)和第四永磁体(12)的体积大小和磁通量相等。

10.根据权利要求1所述磁悬浮洁牙器，其特征在于，所述冲击面(21)为U形凹槽的底面。