CN113365575B

CN113365575B - 电动手柄、电动牙刷及电动清洁刷

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Publication number: CN113365575B
Application number: CN201980088807.6A
Authority: CN
Inventors: 胡斐凡; 胡建坤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-12
Filing date: 2019-06-19
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2039-06-19
Also published as: US20210386535A1; CN113365575A; CN209347275U; WO2020098270A1

Abstract

本发明的目的在于提供电动手柄、电动牙刷及电动清洁刷，本发明提供了一种电动手柄，包括壳体、后盖、摆动电机和主控结构；本实施例提供的电动手柄中，通过安装有限质量的调振质量体，增加摆动电机的定子的转动惯量，使得摆动电机的壳体的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板、电池以及电动手柄上的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，使摆动电机的输出轴尽可能多的传递有效摆动输出，以传递给安装在输出轴上的牙刷头或者清洁刷头，清洁效果更好，手柄减振效果更佳，使用时手感更舒适，也降低了制造成本。

Description

电动手柄、电动牙刷及电动清洁刷

技术领域

本实用新型属于清洁刷的技术领域，尤其涉及电动手柄、电动牙刷及电动清洁刷。

背景技术

目前，电动牙刷通常由两部分组成，包括电动手柄和牙刷头，电动手柄是关键，电动手柄一般包括壳体、后盖、摆动电机和主控结构；摆动电机连接在主控结构上，主控结构上安装有控制线路板和电池；由于摆动电机在带动牙刷头摆动时，会引起主控结构及手柄的摆动。主控结构摆动大时，会对控制线路板和电池带来不利的影响，如线路板上的电子元器件电连接松动；手柄的摆动太大，用户使用时有震感而不舒适，同时也会使得输出给牙刷头的摆动幅度减小，使得电动牙刷的清洁效果变差。

为减少控制线路板和电池的摆动，并尽量使得壳体的摆动减小，使用户感受更舒适，一般通过在手柄壳体内设置减振弹性件来解决，比如，在摆动电机和主体支架之间安装弹性减振件，在摆动电机和壳体间安装弹性减振件使得摆动电机传递出的摆动减小，但不是从根源上减少无益的摆动，增强有益的摆动。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供电动手柄、电动牙刷及电动清洁刷，旨在从根源上解决现有电动手柄所存在需要减小无益的摆动，增强有益的摆动的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了电动手柄，包括壳体、后盖、摆动电机和主控结构；所述壳体和所述后盖内形成安装空腔，所述摆动电机和所述主控结构前后串装于所述安装空腔内；所述摆动电机上设有输出轴，所述摆动电机的输出轴从所述壳体的前端伸出；所述主控结构包括主体支架及安装于所述主体支架上的电池和控制线路板；所述主体支架卡接在所述壳体内壁上；

其中，所述摆动电机与所述壳体的内壁之间形成有间隙，在所述间隙处布置有调振质量体，且所述调振质量体固定在所述摆动电机的外壳上，所述调振质量体不与所述壳体内壁接触。

进一步地，所述摆动电机的前端套有密封顶环和弹性密封圈，通过所述密封顶环顶紧套在所述输出轴上的弹性密封圈，将所述弹性密封圈顶压在所述壳体的前端；所述摆动电机的尾端通过套在其上的弹性减震垫安装在所述主体支架上。

进一步地，所述调振质量体设为一件或多件，形状为平板状，并安装固定在所述间隙对应的所述摆动电机的外壳上。

进一步地，所述调振质量体设置为呈半包裹状固定在所述间隙对应的所述摆动电机上的外壳上。采用沿摆动电机外壳呈半包裹状的调振质量体，增大了调振质量体的表面积，同样质量时相应地就减少了调振质量体的厚度，也就降低了对安装的间隙的空间要求。

进一步地，所述摆动电机的外壳上有凹陷部位，在所述凹陷部位处固定安装有保形调振质量体，所述保形调振质量体与所述摆动电机的纵向外形轮廓匹配。

进一步地，所述摆动电机以一定倾斜角度安装于所述壳体内，使得所述摆动电机的轴心线偏离所述电动手柄的中心线，所述摆动电机偏离电动手柄中心线的地方的所述间隙增大，所述调振质量体安装于对应此处间隙的所述摆动电机的外壳上。摆动电机倾斜安装使得间隙增大，更方便安装调振质量体。

本实用新型提供的电动手柄的有益效果：

本实用新型提供的电动手柄中，其设置调振质量体的目的，在于通过安装有限质量的调振质量体，增加摆动电机定子的转动惯量，使得摆动电机外壳的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板、电池以及电动手柄上的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，手感更舒适；同时使摆动电机输出的有效摆动幅度增加，使得安装在输出轴上的牙刷头或清洁刷头的摆动幅度增加，清洁效果更好。这样，从根源上减小了摆动电机定子的摆动幅度，也使得摆动电机设计更自由，不用考虑定子的惯量，做得轻小些，同样，电动手柄也可做轻便设计，把握手感更舒适更轻巧，也降低了成本。即在不同的应用中，即使负载不同，转子的转动惯量不一样，但可用同一种摆动电机，只需调整调振质量体，就会使得摆动电机外壳的摆动幅度不增加，摆动电机输出的有效摆动幅度不减小。也就是说，使得电动手柄的设计，可以用尺寸小，重量轻的摆动电机来驱动负载，只需要安装合适的调振质量体，就可以抑制不利的摆动，加强有利的摆动；同时，摆动电机尺寸小，有更多的间隙，又更适合安装调振质量体；也使得摆动电机的安装更加自由，可根据需要倾斜安装，进一步减小了手柄的振动；手柄也可以设计得轻小些，手握更加轻便。

摆动摆动摆动本实施例还提供了一种电动牙刷，包括上述电动手柄及牙刷头，其中，所述牙刷头插装在所述摆动电机的输出轴上。

本实用新型提供的电动牙刷的有益效果：

由于本实施例电动牙刷采用了上述电动手柄，其通过于摆动电机的外壳上安装有限质量的调振质量体，从根源上使得摆动电机壳体的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板、电池以及电动手柄壳体的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，并使摆动电机输出的有效摆动幅度增加，加强了牙刷头的有利摆动，刷牙效果更好；手柄可以做轻便设计，刷牙手感更舒适更轻巧，也降低了制造成本。由此可以采用尺寸小，重量轻的摆动电机，其安装更加自由，可根据需要倾斜安装，使得牙刷头倾斜，符合人体工程学，刷牙更顺手，也使得手柄转动惯量更大，进一步减小了手柄的振动。

本实施例还提供了一种电动清洁刷，包括上述电动手柄及清洁刷头，其中，所述清洁刷头插装在所述摆动电机的输出轴上。

本实用新型提供的电动清洁刷的有益效果：

由于本实施例电动清洁刷采用了上述电动手柄，其通过于摆动电机的外壳上安装有限质量的调振质量体，从根源上使得摆动电机壳体的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板、电池以及电动手柄壳体的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，并使摆动电机输出的有效摆动幅度增加，加强了清洁刷头的有利摆动，清洁效果更好，手感更舒适，也降低了制造成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电动手柄的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的摆动电机组装部件的立体分解图；

图3是本实用新型实施例提供的调振质量体的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的调振质量体另一结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的电动牙刷的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的保形调振质量体的结构示意图。

附图标记说明：

10	电动手柄	124	尾端	150	间隙
						110	壳体	125	凹陷部位	160	调振质量体
111	后盖	130	主控结构	161	保形调振质量体
						120	摆动电机	131	主体支架	170	手柄中心线
121	输出轴	132	电池	180	电机轴心线
						122	密封顶环	133	控制线路板	20	电动牙刷
123	弹性密封圈	140	弹性减震垫	210	牙刷头

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～6所示，为本实用新型提供的较佳实施例。目的在于对本实用新型保护的电动手柄进行具体解释说明，该电动手柄最好的应用方式是应用在电动牙刷中，因此，下边主要以电动牙刷为例，结合电动手柄进行具体解释说明。但除作为刷牙使用的电动牙刷外，其也可将牙刷头替换为清洁刷头，如此，清洁刷头结合该电动手柄，形成电动清洁刷也是我们想要保护的主体。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。

还需要说明的是，本实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

本实施例将对电动手柄及应用该电动手柄的电动牙刷进行具体解释说明。

申请人此前在对发明人研发的摆动电机进行进一步研发及应用的过程中发现，发明人已获得专利权保护的摆动电机，尺寸小，重量轻，应用在电动牙刷中，有着非常好的刷牙效果，可降低其成本。研发过程中，发现有进一步改进的空间，本申请便是进一步改进的成果之一。申请人研发过程中的其中迫切需要解决的问题，便是如何有效降低手柄壳体的摆幅，并使牙刷头的摆动加强，以及减小控制线路板部分和电池的有害摆动，经多次试验及理论验证，均解决了上述问题，达到了研发的目的。

为使本领域技术人员理解本发明的思路，我们将从理论分析和应用研究的思路为您讲解。我们发现，电动手柄10壳体110的摆动以及输出给牙刷头210的摆动，均来自于摆动电机120。目前，摆动电机120的结构为公众所知，包括定子和转子，转子上一般设有输出轴，从该输出轴上输出摆动。

如图1和图2所示，本实施例提供的电动手柄10，与传统电动手柄有相通之处如下：包括壳体110、后盖111、摆动电机120和主控结构130；壳体110和后盖111内形成安装空腔，摆动电机120和主控结构130前后串装于安装空腔内；摆动电机120上设有输出轴121，摆动电机120的输出轴121从壳体110的前端伸出；主控结构130包括主体支架131及安装于主体支架131上的电池132和控制线路板133；主体支架131卡接在壳体110内壁上。

其中，需要说明的是，在本实施例采用的摆动电机120中：

转子的转动惯量：J_转子＝Σm_i r_i ²；(1)r_i是转子质点m_i到转轴中心的距离；

转子的动能：

ω是转子的角速度；

转子的合外力矩：

其中，α是转子的角加速度。

假设摆动频率不变，定子不动，则J_转子和M_转子为定值，则转子相对于定子的角加速度不变。

通电驱动摆动电机，转子对定子产生电磁反作用力，理想状态下：

M_转子＝M_定子(3)。

定子的转动惯量：J_定子＝Σm_i r_i ²(4)；其中，r_i是定子质点m_i到转轴中心的距离；

定子的合外力矩：

其中，α'是定子的角加速度；由(1)、(2)、(3)、(4)式，

则

而实际应用中，摆动电机120的定子通常是通过弹性减震垫140与主控结构130安装连接的。定子的质量有限，转子摆动时，在电磁反作用力下，相对与主控结构130会反向摆动；转子相对于定子的摆动幅度不变，而相对于主控结构130，则转子的摆动幅度减小。定子的摆动是通过弹性减震垫140作用在主控结构130上，定子的摆动幅度大时，会造成主控结构130的摆动幅度变大，在有的应用中这是对主控结构130不利的，如造成主控结构130上的电子元器件的松动或疲劳损坏，故而摆动电机的外壳的摆动是一种无益的振动，有摆动电机引起的电动手柄的摆动也是影响手感的无益的振动。

由(1)(4)式可知，转动惯量与质量和其到电机轴中心的距离有关，摆动电机一旦制作成型，显然不再可能对其结构进行更改，定子的转动惯量即是定值，但可在定子或者摆动电机外壳上增加远离电机轴中心的调振质量体，以增加定子的转动惯量，则定子的角加速度减小，定子的摆动幅度也减小。由上可知，相对于主控结构130，定子的摆动幅度减小，则减少了从外壳上传递给主控结构130的摆动幅度，也增大了转子的摆动幅度。这样，从根源上减小了摆动电机定子的摆动幅度，也使得摆动电机设计更自由。摆动电机如果设计得尺寸小，重量轻，定子的转动惯量就小，工作时的摆动也就大，有了本实施例，就使得摆动电机设计时，不用考虑定子的惯量，做得轻小些，降低成本。由式(5)可知，在不同的应用中，在负载变化时，转子的转动惯量变化，只需调整调振质量体，就可抑制定子的无益的摆动幅度，而不需要调整电机。

如图1和图2所示，基于上述理论分析，我们做了进一步改进，除与传统电动手柄相同之处外，重要的是，摆动电机120与壳体110的内壁之间形成有间隙150，在间隙150处布置有调振质量体160，且调振质量体160固定在摆动电机120的外壳上，调振质量体160不与壳体110内壁接触。

关于该调振质量体160的固定，可以通过多种方式进行，比如用胶黏剂粘贴，或者用紧固件固定，或者通过槽内嵌入的方式，预先在摆动电机的外壳上形成嵌槽，将调振质量体160嵌入固定，或者焊接在摆动电机表面，或者其他任意可固定的方式，只要其结果能承受摆动电机的摆动而不脱落即可。

本实施例提供的电动手柄10中，设置调振质量体160的目的，在于增加摆动电机120定子的转动惯量，通过安装有限质量的调振质量体160，从根源上减小了摆动电机120的外壳的摆动幅度，使得其传递到控制线路板133、电池132以及壳体110上的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，刷牙手感更舒适；也使摆动电机120输出的有效摆动幅度增加，增强了刷牙效果。同时，该摆动电机120和该调整质量体160均不与电动手柄10的壳体110的内壁直接接触，摆动电机120上的摆动不会直接传递给壳体110。

进一步地，如图1所示，为了便于在安装空腔中安装固定摆动电机120以及使得摆动电机120能够较好地防水和减振，具体地，摆动电机120的前端套有密封顶环122，通过密封顶环122顶紧套在输出轴121上的弹性密封圈123，将弹性密封圈123顶压在壳体110内壁的前端；摆动电机120的尾端124通过套在其上的弹性减震垫140安装在主体支架131上。这样，摆动电机120通过其前后两端弹性支撑在壳体110内，在轴向上与壳体内壁形成间隙150。

如图1、图2和图3所示，关于调振质量体160的第一种实施方式：调振质量体160设为一件或多件，形状为平板状，并安装固定在摆动电机120的外壳上。具体地，可以在摆动电机120外壳的圆周方向有足够间隙的位置上设置平板状的调振质量体160。而对于调振质量体160的具体数量选择，根据所需要的调振质量体的质量而定。比如，其在摆动电机120的外壳的两个上下侧面上，安装一件或两件与其侧面相适配的平板状的调振质量体160。

关于调振质量体160的第二种实施方式：如图4所示，调振质量体160设置为呈半包裹状固定在有足够间隙的位置对应的摆动电机120上的外壳上。采用沿摆动电机外壳呈半包裹状的有限质量的调振质量体160，增大了调振质量体160的表面积，相应地就减小了调振质量体160的厚度，也就降低了对安装的间隙150的空间要求，手柄可设计细小些。调振质量体160可以用薄的钢板冲压成型，容易制造。

关于调振质量体160的第三种实施方式：如图6所示，当摆动电机120的外壳上有凹陷部位125时，还可以在凹陷部位125处固定安装保形调振质量体161，其与摆动电机120的纵向外形轮廓匹配。这样，保形调振质量体161在减小摆动电机120外壳的摆动幅度的同时，还能够填平了外壳纵向轮廓的凹陷部位125，使得外壳的纵向轮廓更为平整，具有保形的作用，更便于摆动电机120于安装空腔中的安装。

如图3所示，当然，关于调振质量体160的设置方式，还可以是：同时于摆动电机120的外壳上设置呈平板状的调振质量体160和在凹陷部位125处固定安装保形调振质量体161。

需要补充的是，本实施例中，优选地，调振质量体160可由钢板冲压剪裁而成，成本低，易制造；而保形调振质量体161可采用成本低、易制造及比重大的锌合金压铸。但是，对于调振质量体160和保形调振质量体161的具体材质选择，并不仅限于此，只要满足易裁剪成型、易制造、易回收利用的金属或合金材料即可。

更进一步，摆动电机120以一定倾斜角度安装于壳体110内，使得摆动电机120的电机轴心线180偏离电动手柄10的手柄中心线170，摆动电机120偏离手柄中心线170的地方的间隙150增大，调振质量体160安装于对应此处间隙150的摆动电机120的外壳上。摆动电机120倾斜安装使得间隙150增大，更方便安装调振质量体，同时也使得电动手柄10偏离电机轴心线180，由式(1)的转动惯量公式可知，偏离后，电动手柄10的转动惯量增加，进一步减小了电动手柄10的摆动幅度。实施在电动牙刷中，也使得牙刷头倾斜，符合人体工程学，刷牙更顺手。

申请人还对没有添加调振质量体160和添加调振质量体160后的方案做了试验进行比对，下面是试验过程及结果说明：

以摆动电机120加装牙刷头210作为负载，电机尾端124加弹性减震垫140与主体支架131相连，线路板133和电池132安装在主体支架131上，用弹性体支撑摆动电机120的前端和主体支架后端，以30800摆/分钟的驱动电路驱动摆动电机120摆动。

在牙刷头210上做刻线，用来指示刷头负载摆动幅度变化，在摆动电机120外壳上和线路板上分别固定刚性指针，用来指示摆动电机120外壳和线路板的摆动幅度。(指示装置不考虑其到摆动中心的距离)

表1

该表1中的刷头负载指示摆幅，其数值越大，表征其传递给牙刷头的有效摆动越大；电机外壳指示摆幅越小越好，其数值越小，表征电机外壳往外传递的无益摆动越小；线路板指示摆幅越小越好，其数值越小，表征摆动电机通过弹性减震垫140传递到线路板的摆幅越小。实验方案2和实验方案3的刷头负载指示摆幅明显大于实验方案1的刷头负载指示摆幅；而实验方案2和实验方案3的电机外壳指示摆幅远小于实验方案1的电机外壳指示摆幅，且实验方案3相对于实验方案2的电机外壳指示摆幅更小。由此可见，其质量相对较大的调振质量体能提高摆动电机有效摆动输出，更能减小从摆动电机外壳输出的无益摆动。线路板指示摆幅比较小，说明弹性减震垫140的减振效果明显。但是因为实验中的固定平台相当于电动手柄外壳，其质量远大于电动手柄外壳质量，故而线路板指示摆幅较小，实验只是验证原理和效果。真实的电动手柄和线路板的摆幅会大于实验数据。

进一步分析表1的数据，调振质量体增加到一定值后，刷头负载指示摆幅变化很小，摆动电机外壳的指示摆幅变化也逐渐减小。由此可知，通过安装有限质量的调振质量体160，如加装8克调振质量体，就可达到合适的效果，即能够使得摆动电机120外壳无益的摆动幅度减小，也能够使得摆动电机120输出的有效摆动幅度增加，加强牙刷头210的有利摆动。

如图5所示，本实施例还提供了一种电动牙刷20，包括上述电动手柄10及牙刷头210，其中，牙刷头210插装在摆动电机120的输出轴121上。

由于本发明提供的电动牙刷20采用了上述电动手柄10，其通过在摆动电机120的外壳上安装有限质量的调振质量体160，使得摆动电机120壳体110的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板133、电池132以及壳体110的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，并使摆动电机120输出的有效摆动幅度增加，传递给牙刷头210的有利摆动加强，手柄减振效果更佳，刷牙手感更舒适，刷牙效果更好。由此可以采用尺寸小，重量轻的摆动电机，其安装更加自由，可根据需要倾斜安装，如图5所示，使得牙刷头倾斜，符合人体工程学，刷牙更顺手，也使得手柄转动惯量更大，进一步减小了手柄的振动；手柄也可以设计得轻小些，手握更轻便。

本实施例还提供了一种电动清洁刷，包括上述电动手柄10及清洁刷头，其中，清洁刷头插装在摆动电机120的输出轴121上。

由于本实施例电动清洁刷采用了上述电动手柄10，其通过于摆动电机120的外壳上安装有限质量的调振质量体160，使得摆动电机120壳体110的摆动幅度减小，也使得其传递到控制线路板133、电池132以及电动手柄10上壳体110的摆动幅度减小，使用者的手握震感降低，并使摆动电机120输出的有效摆动幅度增加，加强了清洁刷头的有利摆动，手柄减振效果更佳，清洁效果更好。该电动清洁刷驱动刷毛快速摆动，可以方便地清洁杯子、水果等物品。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电动手柄，包括壳体、后盖、摆动电机和主控结构；所述壳体和所述后盖内形成安装空腔，所述摆动电机和所述主控结构前后串装于所述安装空腔内；所述摆动电机上设有输出轴，所述摆动电机的输出轴从所述壳体的前端伸出；所述主控结构包括主体支架及安装于所述主体支架上的电池和控制线路板；所述主体支架卡接在所述壳体内壁上；

其特征在于，所述摆动电机与所述壳体的内壁之间形成有间隙，在所述间隙处布置有调振质量体，且所述调振质量体固定在所述摆动电机的外壳上，所述调振质量体不与所述壳体内壁接触；

所述摆动电机的前端套有密封顶环和弹性密封圈，通过所述密封顶环顶紧套在所述输出轴上的弹性密封圈，将所述弹性密封圈顶压在所述壳体的前端；所述摆动电机的尾端通过套在其上的弹性减震垫安装在所述主体支架上；

所述调振质量体设为一件或多件，形状为平板状，并安装固定在所述间隙对应的所述摆动电机的外壳上；

所述摆动电机的外壳上有凹陷部位，在所述凹陷部位处固定安装有保形调振质量体，所述保形调振质量体与所述摆动电机的纵向外形轮廓匹配。

2.根据权利要求1所述的电动手柄，其特征在于，所述摆动电机以一定倾斜角度安装于所述壳体内，使得所述摆动电机的轴心线偏离所述电动手柄的中心线，所述摆动电机偏离电动手柄中心线的地方的所述间隙增大，所述调振质量体安装于对应此处间隙的所述摆动电机的外壳上。

3.一种电动牙刷，包括电动手柄及牙刷头，其特征在于，所述电动手柄为权利要求1-2中任意一项所述的电动手柄，其中，所述牙刷头插装在所述摆动电机的输出轴上。

4.一种电动清洁刷，包括电动手柄及清洁刷头，其特征在于，所述电动手柄为权利要求1-2中任意一项所述的电动手柄，其中，所述清洁刷头插装在所述摆动电机的输出轴上。