CN109067131B - 一种电动牙刷电机及包含该电动牙刷电机的电动牙刷 - Google Patents

Abstract

一种电动牙刷电机，包括电机壳、定子组件和转子组件；电机壳包括由顶壁、侧壁组成的筒状壳体以及与壳体的开口端相匹配的绝缘盖；定子组件包括若干磁瓦；转子组件包括位于电机壳及定子组件内的摆动轴、固定于摆动轴上的铁芯以及缠绕在铁芯上的线圈；电动牙刷电机还包括绝缘盖上朝向壳体内部的一面设有的相互绝缘且扭矩大小相等的多个扭簧；扭簧的端部结构形式为单臂弯曲扭转式，且位于壳体内部的扭簧的端部为摆动端，固定于所述绝缘盖上的端部为固定端；多个扭簧的摆动端相对于摆动轴的轴线中心对称布置，并随摆动轴的摆动而摆动，多个扭簧的固定端相对于摆动轴的轴线中心对称布置并固定在绝缘盖；每个扭簧产生的扭矩方向与摆动轴的摆动方向相反。

Description

一种电动牙刷电机及包含该电动牙刷电机的电动牙刷

技术领域

本发明涉及一种电动牙刷，属于电动牙刷制品领域，具体涉及一种电动牙刷电机及包含该电动牙刷电机的电动牙刷。

背景技术

现有的电动牙刷一般分为旋转式和声波式。旋转式的电动牙刷通常使用的是直流式小型电机，一般区别不大，主要区别就是电机功率的选择。声波式的电动牙刷的电机根据类型一般分为机械扭力式震荡电机、有刷旋转电机、有刷往复式震动电机、和无刷往复式震动电机等。

其中机械扭力式震荡电机通过控制线圈磁场的变化带动偏心机械机构的转子往复式震动，其传动轴为偏心结构，一般采用单个弹簧片或机械挡片限位，振动频率低、噪音大、对机械材料要求高、使用寿命低；有刷旋转电机通过旋转轴带动齿轮传动最终转换成往复式震动或直接带动偏心轴转动形成震动，其振动频率不高、噪音大、使用寿命主要取决于电刷材料的质量；有刷往复式震动电机通过转子上的电磁场变化带动中轴往复式旋转运动，其电磁线圈设于转子，质量和体积都比较大，通过电刷与转子的电极接通导电，可以达到较大的震动频率，但是存在电刷摩擦产生额外噪音、且使用寿命主要取决于电刷材料的质量；无刷往复式震动电机通过定子上的电磁场变化带动转子往复式旋转运动，其电磁线圈直接绕在定子上，转子为纯悬浮结构，无机械摩擦，可以达到较大的震动频率，且噪音小，寿命非常长，但是成本非常高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明在有刷往复式震动电机的基础上，进行了一系列的改进，提供了一种低噪音、低成本、频率高、寿命长的电动牙刷电机；本发明还提供了一种电动牙刷，由于采用了该电动牙刷电机，获得了同样有益的技术效果。

本发明通过以下技术方案实现：

一种电动牙刷电机，包括电机壳、定子组件和转子组件；所述电机壳包括由顶壁、侧壁组成的筒状的壳体以及与所述壳体的开口端相匹配的绝缘盖；所述定子组件包括位于所述电机壳内且固定于所述壳体的侧壁的内壁上的若干磁瓦；所述转子组件包括位于所述电机壳及所述定子组件内的摆动轴、固定于所述摆动轴上的铁芯以及缠绕在所述铁芯上的线圈；电动牙刷电机还包括固定于所述壳体顶壁中心位置的机壳轴承和固定于所述绝缘盖中心位置的后盖轴承，所述摆动轴在所述机壳轴承和所述后盖轴承上自由摆动；所述电动牙刷电机还包括所述绝缘盖上朝向所述壳体内部的一面设有的多个扭簧；所述扭簧的端部结构形式为单臂弯曲扭转式，且位于所述壳体内部的扭簧的端部为摆动端，固定于所述绝缘盖上的端部为固定端，所述摆动端和所述固定端均平行于所述摆动轴的轴线；多个所述扭簧的摆动端相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置，并随着所述摆动轴的摆动而摆动，多个所述扭簧的固定端也相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置并固定在所述绝缘盖；每个所述扭簧产生的扭矩方向与所述摆动轴的摆动方向相反。

作为优选地方案，多个所述扭簧中的其中两个相互绝缘且相对于所述摆动轴的轴线中心对称的扭簧，其为导电材料制成或其外表面涂有导电材料，其摆动端分别连接所述线圈的正负极；其固定端分别相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置于所述绝缘盖，且固定端穿透所述绝缘盖连接电源。

作为优选地方案，所述扭簧为板状钢丝条，所述板状钢丝条的主要板体面平行于所述摆动轴的轴线，所述扭簧为单圈扭簧，所述单圈扭簧的簧圈的轴心与所述摆动轴的轴心重合，所述摆动端与所述固定端之间的夹角为锐角。

作为优选地方案，所述摆动端的扭臂长度小于所述固定端的扭臂长度。

作为优选地方案，所述铁芯由多个铁芯片沿摆动轴的轴向堆叠而成，所述铁芯片的基础形状为I字型，所述铁芯片的中心位置设有用于套入所述摆动轴的通孔，在所述通孔的两侧对称布置有上端翼和下端翼，所述磁瓦为两片，其形状对应于所述上端翼和所述下端翼的形状，且沿所述摆动轴的轴线对称布置并固定于所述壳体侧壁的内壁上。

作为优选地方案，所述铁芯片还包括平行于所述上端翼和所述下端翼、且包含所述通孔的中间翼，所述中间翼的左右两端设有凹槽。

作为优选地方案，电动牙刷电机的转子组件还包括固定于所述摆动轴，且位于所述铁芯与所述扭簧之间的过渡胶件，所述过渡胶件包括平行于所述摆动轴的轴线且在所述摆动轴的轴线两侧对称布置的左支脚和右支脚，还包括连接所述左支脚和右支脚并用于套设在所述摆动轴上的空心轴；所述左支脚和所述右支脚分别镶嵌于所述中间翼的凹槽内。

作为优选地方案，所述扭簧为两个，分别为第一扭簧和第二扭簧，所述第一扭簧和所述第二扭簧的摆动端分别相对于所述摆动轴的轴线对称布置于所述左支脚和所述右支脚内。

作为优选地方案，所述第一扭簧和所述第二扭簧的摆动端分别对应连接所述线圈的正极和负极；所述第一扭簧和所述第二扭簧的固定端分别相对于所述摆动轴的轴线中心对称固定于所述绝缘盖，并穿透所述绝缘盖连接电源。

作为优选地方案，所述第一扭簧和所述第二扭簧的簧圈之间设有绝缘垫片。

作为优选地方案，所述铁芯片可为硅钢片或矽钢片。

作为优选地方案，连接电源的扭簧的外表面镀有铜等导电性较好的金属。

一种电动牙刷，包括牙刷刷头部分，还包括上述的电动牙刷电机，所述牙刷刷头部分直接与所述摆动轴相连。

本发明相对于现有的电动牙刷电机优势在于：

1、本发明所述的电动牙刷电机通过设置相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置的多个扭簧，且所述扭簧产生扭矩的方向与所述摆动轴的摆动反向相反，从而控制电源间歇性的向线圈通电，或给予线圈高频率的脉冲电流，即可实现摆动轴高频率的摆动，节约了能源；多个扭簧相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置，使得多个所述扭簧的扭矩均匀的作用于摆动轴，使得作用于整个转子组件上的力达到平衡状态，从而在提升电机功率的基础上，大幅降低电机因扭矩不平衡产生的振动及噪音，还提升了电机的使用寿命。而电机功率提升，也能提高声波振动的频率和/或振幅，进而提升电动牙刷的清洁效率。

2、本发明所述的电动牙刷电机通过将电源直接通过相对于所述摆动轴的轴线对称的两个扭簧连接线圈，省去了电刷，不仅可以达到较大的震动频率，还不会因电刷摩擦而产生额外噪音，提升了电机的使用寿命，降低了电机的生产成本。

3、本发明所述的电动牙刷电机，直接将线圈的正负极连接在扭簧的摆动端，连接点随着转子组件的摆动而摆动，解决了传统的线圈直接引出两根导线连接电源，随着转子组件的高频率的摆动而产生的断线或接触不良造成的转子开路停机问题。

4、本发明还提供了一种牙刷，由于采用了上述电动牙刷电机，得到了同样有益的技术效果。

说明书附图：

图1为一种电动牙刷电机一种实施例的主视局部剖视图；

图2为一种电动牙刷电机一种实施例的爆炸图；

图3为一种电动牙刷电机一种实施例的铁芯片的主视图示意图；

图4为一种电动牙刷电机一种实施例的过渡胶件立体图示意图；

图5为一种电动牙刷电机一种实施例的扭簧结构立体图示意图；

图6为一种电动牙刷电机一种实施例的扭簧结构俯视图示意图；

图7为一种电动牙刷电机一种实施例的扭簧结构主视图示意图。

图中各标号为：

1-电机壳，11-壳体，12-绝缘盖，111-顶壁，112-侧壁；

2-定子组件，21-磁瓦；

3-转子组件，31-摆动轴，32-铁芯，33-线圈，321-铁芯片，3211-上端翼，3212-下端翼，3213-中间翼，3213a-凹槽，3214-通孔，34-过渡胶件，341-左支脚，342-右支脚，343-空心轴；

4-机壳轴承；

5-后盖轴承；

6-扭簧，61-第一扭簧，62-第二扭簧，611-摆动端，612-固定端，613-簧圈；

7-绝缘垫片；8-调整垫片；9-限位垫片。

具体实施方式

如图1-7所示，为本发明一种电动牙刷电机一种实施例，包括电机壳1、定子组件2和转子组件3；所述电机壳1包括顶壁111、侧壁112组成的筒状的壳体11以及与所述壳体11的开口端相匹配的绝缘盖12；所述定子组件2包括位于电机壳1内固定于所述壳体11的侧壁112的内壁上若干磁瓦21；所述转子组件3包括位于电机壳1及所述定子组件2内的摆动轴31、固定于所述摆动轴31上的铁芯32以及缠绕在所述铁芯32上的线圈33；电动牙刷电机还包括固定于所述壳体顶壁111中心位置的机壳轴承4和固定于所述绝缘盖12中心位置的后盖轴承5，所述摆动轴31在所述机壳轴承4和所述后盖轴承5上自由摆动；具体的，所述摆动轴31固定连接所述机壳轴承4和后盖轴承5的内圈，所述机壳轴承4和后盖轴承5的外圈分别内嵌于所述壳体顶壁111与所述绝缘盖12的中心位置；所述绝缘盖12上朝向所述壳体11内部的一面设有相互绝缘且扭矩大小相等的多个扭簧6，所扭簧6的端部结构形式为单臂弯曲扭转式，位于所述壳体11内部的扭簧6的端部为摆动端611(自由端)，固定于所述绝缘盖12上的端部为固定端612；多个所述扭簧6的摆动端611相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置，并随着所述摆动轴31的摆动而摆动，(具体的，可以将多个所述扭簧6的摆动端611固定于所述摆动轴31上，或固定于所述铁芯32上，具体的，可以在所述绝缘盖12与所述铁芯32之间的摆动轴31上设一个绝缘的过渡胶件34，将所述过渡胶件34固定于所述摆动轴31和/或卡入所述铁芯32，然后将多个所述扭簧6的摆动端611固定在所述过渡胶件34，使多个所述扭簧6的摆动端611随着所述摆动轴31的摆动而摆动，且若将多个所述扭簧6的摆动端611分别固定于绝缘的过渡胶件34不同位置，也能在多个所述摆动端之间起到绝缘的作用；多个所述扭簧6的固定端612也相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置并固定在所述绝缘盖12；每个所述扭簧6产生的扭矩方向与所述摆动轴31的摆动方向相反。通过设置相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置的多个扭簧6，且所述扭簧6产生扭矩的方向与所述摆动轴31的摆动反向相反，从而控制电源间歇性的向线圈33通电，或给予线圈33高频率的脉冲电流，即可实现摆动轴31在一定范围内高频率的摆动，节约了能源；具体动作为，给线圈33通电，摆动轴31在电磁感应的作用下转动，带动所述扭簧6的摆动端随之转动，扭簧6产生与摆动轴31旋转方向相反的扭矩，当转动到扭簧6的扭矩与所述摆动轴31的转矩大小相等时，所述线圈33的通电电流变为0，此时，摆动轴在扭簧6的扭矩作用下向相反的方向转动，回转到原来的位置，完成一个运动周期。多个扭簧6相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置，使得多个所述扭簧6的扭矩均匀的作用于摆动轴31，使得作用于整个转子组件3上的力达到平衡状态，从而在提升电机功率的基础上，大幅降低电机因扭矩不平衡产生的振动及噪音，还提升了电机的使用寿命。而电机功率提升，也能提高振动的频率和/或振幅，进而提升电动牙刷的清洁效果。

作为优选的方案，所述扭簧6为板状钢丝条，所述板状钢丝条的主要板面平行于所述摆动轴31的轴线；所述扭簧6为单圈扭簧，所述单圈扭簧的簧圈613是指所述扭簧6的主体部分，如图5-7所示，所述单圈扭簧的簧圈613的轴心与所述摆动轴31的轴心重合，所述扭簧6通过其簧圈613套设于所述摆动轴31。多个所述扭簧6中的其中两个相互绝缘且相对于所述摆动轴31的轴线中心对称的扭簧，其摆动端611分别对应连接所述线圈33的正负极，固定端612分别相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置于所述绝缘盖12上，并穿透所述绝缘盖12连接电源；所述扭簧6为导电金属件。该种设置不仅省去了电刷，可以使电动牙刷达到较大的震动频率，还不会因电刷摩擦而产生额外噪音，提升了电机的使用寿命。同时直接将线圈33的正负极连接在两个扭簧6的摆动端，且连接点随着转子组件3的摆动而摆动，解决了传统的线圈直接引出两根导线连接电源，随着转子组件的高频率的摆动而产生的断线或接触不良造成的转子开路停机问题。

作为优选的方案，如图1-3所示，所述铁芯32由多个铁芯片321沿摆动轴31的轴向堆叠而成，所述铁芯片321的基础形状为I字型，所述铁芯片321的中心位置设有用于套入所述摆动轴31的通孔3214，对应于I字型的基础形状在所述通孔3214的两侧对称布置有上端翼3211和下端翼3212，所述磁瓦21为两片，沿所述摆动轴31的轴线对称布置并固定于所述壳体11侧壁112的内壁上。所述上端翼3211和下端翼3212的轮廓形状可为与磁瓦21相对应的弧形或其它更利于磁场形成的形状。

优选地，所述铁芯片321还包括平行于所述上端翼3211和下端翼3212且包含所述通孔3214的中间翼3213，所述线圈33缠绕在所述通孔3214到所述上端翼3211之间的延伸部以及所述通孔3214到所述下端翼3212之间的延伸部上，在其中间翼3213的左右两端设有凹槽3213a。所述铁芯可仅由I字型的含有上端翼3211和下端翼3212的铁芯片组成，也可仅由I字型的含有上端翼3211、下端翼3212和中间翼3213的铁芯片组成，也可由以上两种铁芯片组合而成。

作为优选的方案，如图1-4所示，所述转子组件3还包括固定于所述摆动轴31，且位于所述铁芯32与所述扭簧6之间的过渡胶件34；所述过渡胶件34包括平行于所述摆动轴31的轴线且沿所述摆动轴31的轴线中心对称布置的左支脚341和右支脚342，以及连接所述左支脚341和右支脚342并用于套设在所述摆动轴31上的空心轴343；所述左支脚341和所述右支脚342平行于摆动轴设置且分别镶嵌于所述中间翼3213的凹槽3213a内，故而所述过渡胶件34可随着摆动轴31的摆动而摆动，进而带动所述扭簧6的摆动端随着摆动轴31的摆动而摆动。

作为优选，所述扭簧6为两个，分别为第一扭簧61和第二扭簧62，所述第一扭簧61和所述第二扭簧62的摆动端分别相对于所述摆动轴31的轴线中心对称布置于所述左支脚341和所述右支脚342上的槽内，进而通过所述摆动轴31的摆动带动所述第一扭簧61和所述第二扭簧62的摆动端摆动。所述第一扭簧61和所述第二扭簧62的摆动端分别对应连接所述线圈33的正极和负极，所述线圈33的正极和负极的接线端子分别连接到随线圈33和摆动轴31摆动的摆动端，不仅省去了电刷，可以使电动牙刷达到较大的震动频率，还不会因电刷摩擦而产生额外噪音，提升了电机的使用寿命。同时所述第一扭簧61和所述第二扭簧62的固定端分别相对于所述摆动轴31的轴线中心对称固定于所述绝缘盖12，并穿透所述绝缘盖12连接电源，解决了传统的线圈直接引出两根导线连接电源，随着转子组件的高频率的摆动而产生的断线或接触不良造成的转子开路停机等问题。

作为优选的方案，如图5所示，所述第一扭簧61和所述第二扭簧62为扭转刚度较好的板状钢丝条，其扭转刚度、抗压强度与抗剪强度均符合电动牙刷电机的摆动轴的旋转要求。优选地，所述第一扭簧61和所述第二扭簧62均为单圈扭簧，所述单圈扭簧的簧圈613的轴心与所述摆动轴31的轴心重合，通过其簧圈613套设于所述摆动轴31，所述第一扭簧61和所述第二扭簧62的簧圈之间设有绝缘垫片7，所述铁芯32与所述机壳轴承4之间设有调整垫片8。且所述过渡胶件34的空心轴343与所述后盖轴承5之间设有限位垫片9。优选地，所述摆动端611与所述固定端612之间的夹角a为锐角，角度与所述扭簧6的扭转度相关，以保证所述扭簧有足够的扭转空间和扭转刚度。

优选地，所述摆动端611的扭臂长度小于所述固定端612的扭臂长度，以减小所述固定端612作用于所述绝缘盖12上的力，进而减轻使用者在使用电动牙刷时手持部位感受到的震感，获得更好的使用体验。

作为优选的方案，所述铁芯片321可为硅钢片或矽钢片。所述磁瓦21为与所述铁芯32相对应的永磁体。

作为优选的方案，连接电源的扭簧6的外表面镀有铜等导电性较好的金属。

一种电动牙刷，包括牙刷刷头部分，还包括上述的电动牙刷电机，使用上述的电动牙刷电机作为产生驱动转矩的动力源；所述牙刷刷头部分直接连接所述摆动轴31。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

Claims (12)

1.一种电动牙刷电机，其特征在于，包括电机壳、定子组件和转子组件；所述电机壳包括由顶壁、侧壁组成的筒状的壳体以及与所述壳体的开口端相匹配的绝缘盖；所述定子组件包括位于所述电机壳内且固定于所述壳体的侧壁的内壁上的若干磁瓦；所述转子组件包括位于所述电机壳及所述定子组件内的摆动轴、固定于所述摆动轴上的铁芯以及缠绕在所述铁芯上的线圈；电动牙刷电机还包括固定于所述壳体顶壁中心位置的机壳轴承和固定于所述绝缘盖中心位置的后盖轴承，所述摆动轴在所述机壳轴承和所述后盖轴承上自由摆动；所述电动牙刷电机还包括所述绝缘盖上朝向所述壳体内部的一面设有的多个扭簧；所述扭簧的端部结构形式为单臂弯曲扭转式，且位于所述壳体内部的扭簧的端部为摆动端，固定于所述绝缘盖上的端部为固定端，所述摆动端和所述固定端均平行于所述摆动轴的轴线；多个所述扭簧的摆动端相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置，并随着所述摆动轴的摆动而摆动，多个所述扭簧的固定端也相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置并固定在所述绝缘盖；每个所述扭簧产生的扭矩方向与所述摆动轴的摆动方向相反，多个所述扭簧中的其中两个相互绝缘且相对于所述摆动轴的轴线中心对称的扭簧，其为导电材料制成或其外表面涂有导电材料，其摆动端分别连接所述线圈的正负极；其固定端分别相对于所述摆动轴的轴线中心对称布置于所述绝缘盖，且固定端穿透所述绝缘盖连接电源。

2.如权利要求1所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述扭簧为板状钢丝条，所述板状钢丝条的主要板体面平行于所述摆动轴的轴线，所述扭簧为单圈扭簧，所述单圈扭簧的簧圈的轴心与所述摆动轴的轴心重合，所述摆动端与所述固定端之间的夹角为锐角。

3.如权利要求2所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述摆动端的扭臂长度小于所述固定端的扭臂长度。

4.如权利要求1所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述铁芯由多个铁芯片沿摆动轴的轴向堆叠而成，所述铁芯片的基础形状为I字型，所述铁芯片的中心位置设有用于套入所述摆动轴的通孔，在所述通孔的两侧对称布置有上端翼和下端翼，所述磁瓦为两片，其形状对应于所述上端翼和所述下端翼的形状，且沿所述摆动轴的轴线对称布置并固定于所述壳体侧壁的内壁上。

5.如权利要求4所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述铁芯片还包括平行于所述上端翼和所述下端翼、且包含所述通孔的中间翼，所述中间翼的左右两端设有凹槽。

6.如权利要求5所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述转子组件还包括固定于所述摆动轴，且位于所述铁芯与所述扭簧之间的过渡胶件，所述过渡胶件包括平行于所述摆动轴的轴线且在所述摆动轴的轴线两侧对称布置的左支脚和右支脚，还包括连接所述左支脚和右支脚并用于套设在所述摆动轴上的空心轴；所述左支脚和所述右支脚分别镶嵌于所述中间翼的凹槽内。

7.如权利要求6所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述扭簧为两个，分别为第一扭簧和第二扭簧，所述第一扭簧和所述第二扭簧的摆动端分别相对于所述摆动轴的轴线对称布置于所述左支脚和所述右支脚内。

8.如权利要求7所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述第一扭簧和所述第二扭簧的摆动端分别对应连接所述线圈的正极和负极；所述第一扭簧和所述第二扭簧的固定端分别相对于所述摆动轴的轴线中心对称固定于所述绝缘盖，并穿透所述绝缘盖连接电源。

9.如权利要求7所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述第一扭簧和所述第二扭簧的簧圈之间设有绝缘垫片。

10.如权利要求4-9之一所述的电动牙刷电机，其特征在于，所述铁芯片为硅钢片或矽钢片。

11.如权利要求1-9之一所述的电动牙刷电机，其特征在于，连接电源的扭簧的外表面镀有铜。

12.一种电动牙刷，包括牙刷刷头部分，其特征在于，还包括权利要求1-11之一所述的电动牙刷电机，所述牙刷刷头部分直接与所述摆动轴相连。