CN105686335B - 用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷，其包括摆动电机和由摆动电机带动的毛刷，该摆动电机包括U型磁轭、四个永磁体和摆臂，该U型磁轭的两个支脚上分别缠绕有线圈，在控制电路下可使两个支脚的端面产生交变磁极。该四个永磁体分别为第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体，其依次分布在以支点为圆心的同一圆周上。第一永磁体和第四永磁体的径向端面极性相同，第二永磁体和第三永磁体的径向端面极性相同，同时第二永磁体与第一永磁体径向端面的极性相反。控制电路产生脉宽可调的交变脉冲，使永磁体形成往复摆动，从而由摆臂带动毛刷往复高速小幅摆动，完成对生物体(包括人体和动物)体表(如皮肤)的清理。

Description

用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷

技术领域

本申请涉及一种清洁工具，尤其是一种由电机驱动对生物体(包括人和动物)体表进行清理的工具。

背景技术

电机是一种依据电磁感应定律实现电能的转换的一种电磁装置，其被广泛应用于各个领域内，是当今社会不可或缺的原动机，为大量电器或各种机械提供动力源。

电动声波洁肤毛刷即是采用电机驱动的设备。电动声波洁肤毛刷用的是摆动电机。摆动电机则包括E型铁芯磁扼、永磁体(一块或两块)以及由纯铁组成并与永磁体相连的摆臂和与摆臂相连的弹簧片，在E型铁芯磁扼上线圈的作用下，摆臂在E型磁扼左右摆动，如公开号为103784062(一种声波洗脸刷)的专利。摆动电机中，E型铁芯磁扼的中间支架磁扼磁通大，两端支架磁扼的磁通小，两端支架在工作时只有单一的吸力或很短时间的斥力，中间支架只在很短时间内同时有吸力和斥力，其它时间只有吸力，且大于两端支架的吸力或斥力。要保证足够的力矩，就要使弹簧片共振。故只能固定频率使弹簧片共振，但用充电电池供电时，还是有力矩小的问题，只能做轻柔的脸部清洗。

发明内容

本申请提供一种新型的用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷。

本申请提供的电动清洁毛刷，包括摆动电机和由摆动电机带动的毛刷，所述摆动电机包括：

U型磁轭，所述U型磁轭具有第一支脚和第二支脚，所述第一支脚和第二支脚上分别缠绕有线圈；

控制电路，所述控制电路与线圈电连接，并产生交变脉冲，使U型磁轭的两个支脚的端面产生交变磁极；

可绕支点摆动的摆臂，所述摆臂自U型磁轭的端面向外延伸，且以支点为界，所述摆臂靠近U型磁轭的一端为内臂，所述摆臂远离U型磁轭的一端为外臂；

第二磁轭，所述第二磁轭安装在内臂靠近U型磁轭的一端；

以及四个永磁体，所述永磁体固定安装在第二磁轭上；所述四个永磁体依次分布在以支点为圆心的同一圆周上，且按照排列顺序依次为第一永磁体、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的径向端面的极性相同，所述第二永磁体和第三永磁体的径向端面的极性相同；则所述第一永磁体的径向端面和第二永磁体径向端面的极性相反且对应第一支脚的端面设置；所述第三永磁体的径向端面和第四永磁体径向端面的极性相反且对应第二支脚的端面设置，所述永磁体的端面和其对应支脚的端面具有气隙；

所述毛刷与摆臂连接，由所述摆臂带动毛刷往复摆动

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，所述第一永磁体与第二永磁体之间的间隙小于第一支脚端面的宽度，所述第三永磁体与第四永磁体之间的间隙小于第二支脚端面的宽度。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，所述第一支脚和第二支脚的端面具有匹配永磁体摆动时所对应圆周的圆弧面。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，所述永磁体的径向端面宽度小于U型磁轭支脚的端面宽度。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，在所述摆臂的两侧设置有用于吸收摆臂在摆动到位时的转动惯量的弹性体，所述弹性体的弹性特征为二次以上的曲线。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，所述弹性体为圆球、椭圆球、圆柱、椭圆柱或半圆形的硅胶件或橡胶件。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，所述外臂和/或内臂上设置有用于力输出的摆杆，所述摆杆垂直于摆臂的摆动平面，所述毛刷固定在摆杆上。

作为所述电动清洁毛刷的进一步改进，还包括共振弹性件，所述共振弹性件一端固定在摆臂的支点上，另一端连接在外臂或内臂上。

本申请的有益效果是：

本申请提供的电动清洁毛刷，其包括摆动电机和由摆动电机带动的毛刷，该摆动电机包括U型磁轭、四个永磁体和摆臂，该U型磁轭的两个支脚上分别缠绕有线圈，在控制电路下可使两个支脚的端面产生交变磁极。该摆臂靠近U型磁轭的一端为内臂，远离U型磁轭的一端为外臂。该四个永磁体通过第二磁轭固定安装在内臂上，分别为第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体，其依次分布在以支点为圆心的同一圆周上。第一永磁体和第四永磁体的径向端面极性相同，第二永磁体和第三永磁体的径向端面极性相同，同时第二永磁体与第一永磁体径向端面的极性相反。当线圈通电，四个永磁体都会产生相同旋转方向的转矩。控制电路产生脉宽可调的交变脉冲，使永磁体运动方向交替变化，进而形成往复摆动，从而由摆臂带动毛刷往复摆动，完成对生物体(包括人体和动物)体表(如皮肤)的清理。U型磁轭的每个支脚对应两个永磁体，这种永磁体冗余的设计是跟现有技术不同的磁路设计，比同功率的现有电机转矩更大，作用磁通大，驱动功率则相应的减小。

附图说明

图1为本申请用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示摆动电机中永磁体与U型磁轭支脚的配合示意图；

图3为图1所示实施例在通电状态下的示意图；

图4为图1所示实施例在与图3反向的通电状态下的示意图；

图5为图1所示实施例中四个永磁体径向端面第一种展开示意图；

图6为图1所示实施例中四个永磁体径向端面第二种展开示意图；

图7为图1所示实施例中四个永磁体径向端面第三种展开示意图；

图8为图1所示实施例基础上增加一个毛刷的结构示意图；

图9为图5所示实施例侧面的结构示意图；

图10为本申请摆动电机第二种实施例的结构示意图；

图11为图10所示实施例中共振弹性件另一种形状示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

实施例一：

本实施例一提供一种用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷。

这里所指的生物体包括人体和动物，以下以人体为对象进行说明。

该电动声波洁肤毛刷包括摆动电机和毛刷，该摆动电机可输出一种往复摆动运动，该毛刷由摆动电机带动的进行摆动。

请参考图1、2、3、4，该摆动电机包括：

U型磁轭100，U型磁轭100具有第一支脚110和第二支脚120，第一支脚110和第二支脚120上分别缠绕有线圈200；

控制电路300，控制电路300与线圈200电连接，并产生交变脉冲，使U型磁轭100的两个支脚的端面111、121产生交变磁极；

可绕支点摆动的摆臂400，摆臂400自U型磁轭100的端面111、121向外延伸，且以支点为界，摆臂400靠近U型磁轭100的一端为内臂420，摆臂400远离U型磁轭100的一端为外臂430；

第二磁轭500(为将之与U型磁轭100区别开，故称其为第二磁轭500)，第二磁轭500安装在内臂420靠近U型磁轭100的一端；

以及四个永磁体，永磁体固定安装在第二磁轭500上(如胶粘固定)。四个永磁体依次分布在以支点为圆心的同一圆周上，且按照排列顺序依次为第一永磁体610、第二永磁体620、第三永磁体630和第四永磁体640。第一永磁体610和第四永磁体640的径向端面611、641的极性相同，第二永磁体620和第三永磁体630的径向端面621、631的极性相同，并且第一永磁体610的径向端面611和第二永磁体620径向端面621的极性相反且对应第一支脚110的端面111设置，第三永磁体630的径向端面631和第四永磁体640径向端面641的极性相反且对应第二支脚120的端面121设置，四个永磁体的端面和其对应支脚的端面具有气隙。

其中，四个永磁体依次分布在以支点为圆心的同一圆周上是指该四个永磁体到支点的半径大致相等，即沿摆动中心线径向分布。

该U型磁轭100、摆臂400、第二磁轭500和永磁体装在壳体700内，其中摆臂400的支点为一摆动轴410，该摆动轴410固定安装在壳体700上，摆臂400套装在该摆动轴410上。这里所说的壳体700可以是该电机专用的壳体，也可以是使用该电机的电动清洁毛刷的壳体。

当线圈200通电，四个永磁体都会产生相同旋转方向的转矩。如果通电后，第一和第三永磁体610、630对U型磁轭100产生大小相同的磁吸力，则第二和第四永磁体620、640对U型磁轭100产生大小相同的磁斥力；反向通电，第一和第三永磁体610、630对U型磁轭100产生大小相同的磁斥力，则第二和第四永磁体620、640对U型磁轭100产生大小相同的磁吸力。U型磁轭的每个支脚对应两个永磁体，这种永磁体冗余的设计是跟现有技术不同的磁路设计，使得本摆动电机比同功率的现有电机转矩更大，磁通更大，磁通大则驱动功率相应的就会减小。

该四个永磁体同时受到U型磁轭100沿同一个摆动方向的作用力，其能够保证摆臂400不借助外力就实现整个往复摆动过程。

具体说来，请参考图1、2、3，假定第一永磁体610和第四永磁体640的端面为N极，而第二永磁体620和第三永磁体630的端面为S极。当线圈200通电，如此时第一支脚110的端面为N极，第二支脚120的端面为S极，则第一支脚110的N极将对第二永磁体620的S极产生吸力，而对第一永磁体610的N极产生斥力。同样地，第二支脚120的S极将会对第四永磁体640的N极产生吸力，而对第三永磁体630的S极产生斥力，从而使摆臂400从图1所示位置摆动到图3所示位置，形成第一次摆动，但在频率较高时，摆臂不用摆到位。

当线圈200内电流方向改变，如图4所示，此时第一支脚110的端面为S极，第二支脚120的端面为N极，则第一支脚110的S极将对第二永磁体620的S极产生斥力，而对第一永磁体610的N极产生吸力。同样地，第二支脚120的N极将会对第四永磁体640的N极产生斥力，而对第三永磁体630的S极产生吸力，从而使摆臂400从图3所示位置摆动到图4所示位置，形成第二次摆动，但在频率较高时，摆臂不用摆到位。

综上，线圈200连接控制电路300，控制电路300产生脉宽可调的交变脉冲，使U型磁轭100的端面产生交变的磁极，使永磁体产生吸力转矩和斥力转矩，或斥力转矩和吸力转矩，驱动摆臂400摆动，从而通过摆臂400驱动相应的要摆动的机械单元。

进一步，如图2所示，可使第一永磁体610与第二永磁体620之间的间隙小于第一支脚110的端面111的宽度，第三永磁体630与第四永磁体640之间的间隙小于第二支脚120的端面121的宽度，以保证U型磁轭100的支脚对各永磁体具有足够的作用力。

进而还可使每个永磁体的宽度与U型磁轭100支脚的端面宽度相同或者不同，例如每个永磁体的宽度小于U型磁轭100支脚的端面宽度。这里所说的宽度是指图2中箭头所指方向上的宽度。

为了减小气隙，如图2所示，可使第一支脚110和第二支脚120的端面111、121具有匹配永磁体摆动时所对应圆周的圆弧面，即第一支脚110和第二支脚120的端面111、121所成圆弧面与永磁体摆动时所形成的圆周的部分弧面仅有气隙间距。

其中，请参考图5，四个永磁体的径向端面排列如图5所示，大致呈矩形。此外，永磁体的径向端面还可设置为其他形状，如图6所示，将第一永磁体610a与第二永磁体620a的径向端面设置为相邻一边倾斜且彼此平行，将第三永磁体630a与第四永磁体640a的径向端面设置为相邻一边倾斜且彼此平行，即第二永磁体620a和第四永磁体640a大致为同方向设置的直角梯形，而第一永磁体610a和第三永磁体630a也为相同形状的直角梯形，但方向与第二永磁体620a和第四永磁体640a相反；或者，如图7所示，将四个永磁体的径向端面均设置为倾斜且相互平行，均大致为平行四边形。

以上所示永磁体排布图中，永磁体交错分布，可改善输出力矩曲线，使输出力矩变得平稳。

每次摆动过程中，四个永磁体实际上都受到朝相同方向摆动的作用力，输出力矩＝输出力×外力臂＝(F1+F2+F3+F4)×内力臂，F1、F2、F3、F4为U型磁轭100分别对四个永磁体的作用力。

进一步地，请参考图1，外臂430上设有用于力输出的摆杆440，该摆杆440垂直(包括大致呈垂直角度这种情况)于摆臂400的摆动平面，该毛刷910固定在摆杆440上。如图6所示，毛刷910包括底座911和刷毛912，在摆臂400的带动下底座911和刷毛912一起摆动，可对皮肤进行清洁。

摆臂400的外臂430为输出臂，外力臂小于内力臂，内力臂距离为永磁体的径向端面到摆动轴410中心的距离，外力臂距离为摆动轴410中心到外臂430的摆杆440中心的距离。这里还可根据对摆动幅度的需求设计内臂420与外臂430长度之比。

进一步，还可将摆杆440设置在内臂420上，或者内臂420和外臂430上均可设置摆杆440，如图8和9所示。

摆臂400的外臂430上有一个摆杆440，驱动一个毛刷910摆动，或摆臂400的外臂430和内臂420各有一个摆杆440，驱动两个毛刷910摆动。

请参考图1，本摆动电机在断电状态下，第一和第二永磁体610、620与第一支脚110通过气隙形成闭合磁路，第三和第四永磁体630、640与第二支脚120通过气隙形成闭合磁路，可避免漏磁。而且永磁体和第二磁轭500安装在摆臂400上，也使得摆臂400的其它部分不会对磁场产生影响。

此外，请参考图1，还可以包括充电电池310和充电模块320，所述充电电池310用于供电，充电模块320与控制电路连接，用于向充电电池310充电。

控制电路还可包括状态指示模块330和开关，状态指示模块330用于指示电机的工作状态，开关用于给控制电路触发信号，来控制开闭电机。

进一步地，控制电路300通过对线圈通电脉冲的计数可以确定机械摆动次数，输出信号对机械单元的运行状况给与相应的指示。

该摆动电机的摆臂绕支点摆动，支点与摆臂配合结构的寿命即是该电机的寿命，例如摆臂通过轴承安装在摆动轴上，该轴承的寿命就是电机的寿命，因此该电机的寿命异常长，是现有的有刷直流电机无法相比的。或者摆臂也可直接套接在摆动轴，此时该套接结构的寿命就是电机的寿命。

该摆动电机功耗小，力矩大，寿命长，电流稳定，可用充电电池供电，适合于便携性设计。也使得该电动清洁毛刷具有足够的力矩和合适的摆幅，不仅能满足洗脸刷应用，也能满足沐浴刷应用，还可做其他清洁应用。

实施例二：

本实施例二提供另一种摆动电机。

请参考图10，该摆动电机在实施例一所示结构上进行了改进，增加了用于在恒定摆动频率下产生共振的共振弹性件。

具体地，该共振弹性件一端固定在摆臂的支点上，另一端连接在外臂或内臂上。

进一步地，图10中所示共振弹性件为直线型的弹簧钢丝，此外，也可用其他形状的弹性件来代替，如图11所示共振弹性件的中部则为弯曲设置。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (8)

1.一种用于生物体体表清洁的电动清洁毛刷,其特征在于，包括摆动电机和由摆动电机带动的毛刷，所述摆动电机包括：

U型磁轭，所述U型磁轭具有第一支脚和第二支脚，所述第一支脚和第二支脚上分别缠绕有线圈；

控制电路，所述控制电路与线圈电连接，并产生交变脉冲，使U型磁轭的两个支脚的端面产生交变磁极；

可绕支点摆动的摆臂，所述摆臂自U型磁轭的端面向外延伸，且以支点为界，所述摆臂靠近U型磁轭的一端为内臂，所述摆臂远离U型磁轭的一端为外臂；

第二磁轭，所述第二磁轭安装在内臂靠近U型磁轭的一端；

以及四个永磁体，所述永磁体固定安装在第二磁轭上；所述四个永磁体依次分布在以支点为圆心的同一圆周上，且按照排列顺序依次为第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体，相邻永磁体之间具有间隙；所述第一永磁体和第四永磁体的径向端面的极性相同，所述第二永磁体和第三永磁体的径向端面的极性相同；所述第一永磁体的径向端面和第二永磁体径向端面的极性相反且对应第一支脚的端面设置；所述第三永磁体的径向端面和第四永磁体径向端面的极性相反且对应第二支脚的端面设置，所述永磁体的端面和其对应支脚的端面具有气隙；

所述毛刷与摆臂连接，由所述摆臂带动毛刷往复摆动。

2.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，所述第一永磁体与第二永磁体之间的间隙小于第一支脚端面的宽度，所述第三永磁体与第四永磁体之间的间隙小于第二支脚端面的宽度。

3.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，所述第一支脚和第二支脚的端面具有匹配永磁体摆动时所对应圆周的圆弧面。

4.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，所述第一永磁体、第二永磁体、第三永磁体和第四永磁体的径向端面宽度小于U型磁轭支脚的端面宽度。

5.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，在所述摆臂的两侧设置有用于吸收摆臂在摆动到位时的转动惯量的弹性体，所述弹性体的弹性特征为二次以上的曲线。

6.如权利要求5所述的电动清洁毛刷，其特征在于，所述弹性体为圆球、椭圆球、圆柱、椭圆柱或半圆形的硅胶件或橡胶件。

7.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，所述外臂和/或内臂上设置有用于力输出的摆杆，所述摆杆垂直于摆臂的摆动平面，所述毛刷固定在摆杆上。

8.如权利要求1所述的电动清洁毛刷，其特征在于，还包括共振弹性件，所述共振弹性件一端固定在摆臂的支点上，另一端连接在外臂或内臂上。