CN114142671B - 轴向充磁双自由度高频振动装置及电动牙刷 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴向充磁双自由度高频振动装置及电动牙刷，包括机壳、设于机壳一端的旋转驱动件、输出轴、轴向磁回弹组件，以及周向磁回弹组件；其中，旋转驱动件的驱动轴上设有驱动盘，驱动盘上沿其周向间隔分布有多个第一轴向充磁体；输出轴转动连接于机壳内，且具有轴向滑动自由度，输出轴上设有从动盘，从动盘上设有多个分别与各个第一轴向充磁体交替耦合的第二轴向充磁体。本发明提供的轴向充磁双自由度高频振动装置，输出轴能够在周向和轴向两个自由度往复振动，且具有频率放大能力，能够成倍提高输出轴的振动频率，通过旋转驱动件远离输出轴而提高防水性，且采用输出轴和驱动轴分离耦合传动的方式能够提高抗过载能力。

Description

轴向充磁双自由度高频振动装置及电动牙刷

技术领域

本发明属于高频振动类产品技术领域，具体涉及一种轴向充磁双自由度高频振动装置及电动牙刷。

背景技术

随着人们生活品质的提高，对于电动牙刷、按摩器等产品的需求越来越高，这些产品的核心部件均为能够实现高频振动的振动发生装置，目前常见的振动发生装置主要是靠马达旋转加摆锤而产生径向单自由度的旋转振动量，振动频率通常在300Hz以内，即使采用声波马达作为动力源最终达到的振动频率也难以超过340Hz。

由于振动频率直接关系到产品的性能，而当前的振动发生装置由于极度依赖马达的转速，尤其对于小型马达而言，转速达到20000RPM已经极为困难，而这个转速往往也只能获得300Hz左右的振动频率，因此，在马达输出转速难以提升的情况下，如何使振动发生器输出更高的振动频率，是当下亟需解决的问题，也是提升产品性能的关键。

另外，现有振动发生装置所采用的马达多为与产品共用机壳，通过设置在机壳内部的电磁线圈与铁芯之间产生的交变磁场输出转矩，这种方式由于电磁线圈与动力输出端位置接近，因此产品的防水性能较差，且对于高频振动而言，由于极容易产生过载现象，在过载时会导致电磁线圈烧损，从而影响产品的使用寿命。

发明内容

本发明实施例提供一种轴向充磁双自由度高频振动装置及电动牙刷，旨在提高振动发生装置的输出频率、防水性及抗过载能力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种轴向充磁双自由度高频振动装置，包括机壳、设于机壳一端的旋转驱动件、输出轴、轴向磁回弹组件，以及周向磁回弹组件；其中，旋转驱动件具有沿机壳的轴向伸入机壳内部的驱动轴，驱动轴上套设有驱动盘，驱动盘上沿其周向间隔分布有多个第一轴向充磁体；输出轴沿机壳的轴向转动连接于机壳内，且具有沿机壳的轴向滑动的自由度，输出轴朝向驱动轴的一端设有从动盘，从动盘上设有多个分别与各个第一轴向充磁体交替耦合的第二轴向充磁体，第二轴向充磁体与第一轴向充磁体之间具有用于带动从动盘转动的周向耦合力，还具有用于带动从动盘滑动的轴向耦合力；轴向磁回弹组件包括轴向固定端和轴向浮动端，轴向固定端与机壳固定连接，轴向浮动端与输出轴固定连接，且与轴向固定端之间具有用于阻尼输出轴滑动的轴向磁斥力；周向磁回弹组件包括周向固定端和周向浮动端，周向固定端与机壳固定连接，周向浮动端与输出轴固定连接，且与周向固定端之间具有用于阻尼输出轴转动的周向磁斥力；

其中，从动盘在轴向耦合力的作用下带动输出轴滑动，并在轴向磁斥力的阻尼作用下，滑动至轴向耦合力低于轴向磁斥力时反向，并且，从动盘在周向耦合力的作用下带动输出轴转动，并在周向磁斥力的阻尼作用下，转动至周向耦合力低于周向磁斥力时反向。

在一种可能的实现方式中，轴向磁回弹组件包括两个固定磁环和浮动磁环，其中，两个固定磁环沿机壳的轴向间隔嵌装于机壳的内周壁上，且环套于输出轴上；浮动磁环固定套装在输出轴上，且位于两个固定磁环之间，浮动磁环与两个固定磁环均沿输出轴的轴向相斥。

一些实施例中，轴向磁回弹组件包括固定磁环和两个浮动磁环，其中，固定磁环嵌装于机壳的内周壁上，且环套于输出轴上；两个浮动磁环沿输出轴的轴向间隔固定套装在输出轴上，且分别位于固定磁环的两侧，两个浮动磁环均与固定磁环沿输出轴的轴向相斥。

在一种可能的实现方式中，周向磁回弹组件包括转子和定子，其中，转子固定套装于输出轴上，转子上设有第一磁力组件；定子沿输出轴的轴向环套于转子上，且与机壳的内壁固定连接，定子上设有第二磁力组件，第二磁力组件与第一磁力组件之间具有周向磁斥力。

示例性的，第二磁力组件包括2n个第二磁体，定子沿其周向间隔分布有n个第一扇形腔，每个第一扇形腔的两个平面腔壁上分别嵌装有一个第二磁体；第一磁力组件包括嵌装于转子周壁上的n个第一磁体，各个第一磁体分别沿转子的径向对应伸入各个第一扇形腔内，且每个第一磁体与相应的两个第二磁体均沿定子的周向相斥。

进一步地，转子的周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个第一扇形腔内的第一翅板，每个第一翅板上均嵌装有一个第一磁体。

举例说明，第一磁力组件包括2n个第一磁体，转子沿其周向间隔分布有n个第二扇形腔，每个第二扇形腔的两个平面腔壁上分别嵌装有一个第一磁体；第二磁力组件包括嵌装于定子的内周壁上的n个第二磁体，各个第二磁体分别沿定子的径向对应伸入各个第二扇形腔内，且每个第二磁体与相应的两个第一磁体均沿定子的周向相斥。

进一步地，定子的内周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个第二扇形腔内的第二翅板，每个第二翅板上均嵌装有一个第二磁体。

一些实施例中，旋转驱动件为马达；第一轴向充磁体与第二轴向充磁体相吸或相斥。

本发明提供的轴向充磁双自由度高频振动装置的有益效果在于：与现有技术相比，本发明轴向充磁双自由度高频振动装置，在旋转驱动件通过驱动轴带动驱动盘转动过程中，利用周向耦合力和周向磁斥力的配合作用、轴向耦合力和轴向磁斥力的配合作用，能够实现输出轴沿周向和轴向两个方向上的往复振动，并且第二轴向充磁体与第一轴向充磁体的每次交替过程均能够带来一次周向和轴向的往复振动，因此在驱动盘转动一周的过程中能够使输出轴产生多次周向和轴向的组合振动频率，从而能够在旋转驱动件的输入转速不变的情况下，成倍提高输出轴的振动频率；由于只有远离输出轴设置的旋转驱动件为带电部件，而机壳内部的部件均具有耐水性，因此能够提高产品的防水性能；另外，由于输出轴和驱动轴为分体式结构形式，因此在输出端过载致使输出轴上的力矩增大至超过周向耦合力时，输出轴能够在过载力作用下自动降低振动频率或停止振动，而驱动轴仍然可以正常运转，从而避免旋转驱动件因过载而损坏，抗过载能力强，能够提高产品使用寿命。

本发明还提供了一种电动牙刷，包括上述轴向充磁双自由度高频振动装置，具有与上述轴向充磁双自由度高频振动装置相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轴向充磁双自由度高频振动装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的轴向充磁双自由度高频振动装置的结构示意图；

图3为本发明实施例所采用的驱动盘的结构示意图；

图4为本发明实施例所采用的从动盘的结构示意图；

图5为本发明实施例所采用的周向磁回弹组件的实施例一的横断面结构示意图；

图6为本发明实施例所采用的周向磁回弹组件的实施例二的横断面结构示意图；

图7为本发明实施例所采用的周向磁回弹组件的实施例三的横断面结构示意图；

图8为本发明实施例所采用的周向磁回弹组件的实施例四的横断面结构示意图。

图中：10、机壳；11、轴承；12、滑套；20、旋转驱动件；21、驱动轴；22、驱动盘；23、第一轴向充磁体；30、输出轴；31、从动盘；32、第二轴向充磁体；40、轴向磁回弹组件；41、固定磁环；42、浮动磁环；50、周向磁回弹组件；51、转子；511、第一磁体；512、第一翅板；513、第二扇形腔；52、定子；521、第二磁体；522、第一扇形腔；523、第二翅板。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

请一并参阅图1至图5，现对本发明提供的轴向充磁双自由度高频振动装置进行说明。所述轴向充磁双自由度高频振动装置，包括机壳10、设于机壳10一端的旋转驱动件20、输出轴30、轴向磁回弹组件40，以及周向磁回弹组件50；其中，旋转驱动件20具有沿机壳10的轴向伸入机壳10内部的驱动轴21，驱动轴21上套设有驱动盘22，驱动盘22上沿其周向间隔分布有多个第一轴向充磁体23；输出轴30沿机壳10的轴向转动连接于机壳10内，且具有沿机壳10的轴向滑动的自由度，输出轴30朝向驱动轴21的一端设有从动盘31，从动盘31上设有多个分别与各个第一轴向充磁体23交替耦合的第二轴向充磁体32，第二轴向充磁体32与第一轴向充磁体23之间具有用于带动从动盘31转动的周向耦合力，还具有用于带动从动盘31滑动的轴向耦合力；轴向磁回弹组件40包括轴向固定端和轴向浮动端，轴向固定端与机壳10固定连接，轴向浮动端与输出轴30固定连接，且与轴向固定端之间具有用于阻尼输出轴30滑动的轴向磁斥力；周向磁回弹组件50包括周向固定端和周向浮动端，周向固定端与机壳10固定连接，周向浮动端与输出轴30固定连接，且与周向固定端之间具有用于阻尼输出轴30转动的周向磁斥力；其中，从动盘31在轴向耦合力的作用下带动输出轴30滑动，并在轴向磁斥力的阻尼作用下，滑动至轴向耦合力低于轴向磁斥力时反向，并且，从动盘31在周向耦合力的作用下带动输出轴30转动，并在周向磁斥力的阻尼作用下，转动至周向耦合力低于周向磁斥力时反向。

需要说明的是，旋转驱动件20具体可以是高频马达或电机或其它具有转矩输出的动力源，而在本实施例中以实现高频振动为目的，因此优选采用高频马达；由于输出轴30具有在机壳10内沿轴向滑动的自由度，因此驱动盘22和从动盘31之间应当具有间隙，且间隙大小应当超过输出轴30进行轴向振动的幅度；第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32均是指沿输出轴30的轴向进行充磁的导磁体，但是应当理解的是，第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32之间的磁性力是相互排斥或者相互吸引均可，也就是说，两者可以是同性磁极相对形成相斥耦合力，也可以是异性磁极相对形成相吸耦合力。

对于防水性能而言，通常从两个方面考虑，第一方面是从密封的角度解决，以避免机壳10内部带电部件与水接触，第二方面是从产品结构本身考虑，在满足性能要求的情况下采用对水不敏感的结构形式，本实施例中，正是从第二方面考虑，将旋转驱动件20设于远离输出轴30的机壳10一端，而机壳10及其内部构件的正常运行均不受水的影响，从而使得机壳10部分具备了优良的防水性能。

对于抗过载性能而言，其过载主要是对于旋转驱动件20以及传动结构产生不利影响，而由于在本实施例中采用了输出轴30与驱动轴21分离式结构，依靠第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32之间的磁性耦合力而实现动力传输，因此在输出轴30上出现过载情况时，过载转矩超过磁性耦合力，此时输出轴30便会自行减速或停止转动，而驱动轴21仍然可以转动，因此，即使输出轴30上出现过载，也能够避免影响驱动轴21和旋转驱动件20的正常运转，从而避免旋转驱动件20因过载而烧损。

由于输出轴30在其轴向上为往复滑动，因此轴向磁回弹组件40的轴向浮动端与其轴向固定端之间的轴向磁斥力应当为双向的，即在输出轴30向前端滑动时，阻尼其朝向前端滑动的斥力逐渐增大，在输出轴30向后端滑动时，阻尼其朝向后端滑动的斥力逐渐增大，同样的，输出轴30沿其周向也是往复运动，因此周向磁回弹组件50的周向浮动端与其周向固定端之间的周向磁斥力也应当是双向的，即在输出轴30正转时，阻尼其正转的斥力逐渐增大，在输出轴30反转时，阻尼其反转的斥力逐渐增大。

另外，输出轴30与机壳10之间的连接方式如图1所示，机壳10内沿其轴向间隔嵌装有两组轴承11，轴承11的内圈嵌装有滑套12，输出轴30滑动穿设于滑套12内。轴承11为输出轴30提供周向转动的自由度，而滑套12为输出轴30提供轴向滑动的自由度，结构稳定可靠。具体的，在此可以将周向磁回弹组件50设于两组轴承11之间，这样能够适当增大两组轴承11之间的跨距，从而提高输出轴30的连接稳定性。

本实施例提供的轴向充磁双自由度高频振动装置的工作原理为：

在此以第一轴向充磁体23与第二轴向充磁体32之间为斥力进行说明，在停机状态时，每个第二轴向充磁体32分别位于与其靠近的相邻两个第一轴向充磁体23之间，从而使相邻两个第一轴向充磁体23对第二轴向充磁体32的斥力相互抵消的平衡状态(当然，平衡状态也应当考虑轴向磁回弹组件40的轴向磁斥力和周向磁回弹组件50的周向磁斥力)，在旋转驱动件20通过驱动轴21带动驱动盘22开始转动时，第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32之间的相对位置发生变化，从而使两者之间在周向和轴向两个方向均产生逐渐增大的斥力(即周向耦合力和轴向耦合力)；

其中，对于周向往复振动而言，周向耦合力促使驱动盘22推动从动盘31开始同向旋转，从动盘31同向旋转过程中，周向磁回弹组件50的周向固定端和周向浮动端之间的周向磁斥力逐渐增大，从而对从动盘31的转动产生越来越大的阻尼作用力，使从动盘31的转动角度持续滞后于驱动盘22，直至第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32沿输出轴30的轴向对齐时，周向耦合力达到最大值，而周向磁斥力持续增大直至超过周向耦合力，从而促使第一轴向充磁体23转动至第二轴向充磁体32的另一侧，此时两者之间的周向耦合力反向，反向后的周向耦合力与周向磁斥力共同推动从动轮开始反向旋转，此时第二轴向充磁体32和第一轴向充磁体23之间的反向偏转角度增大，周向磁斥力逐渐开始反向，从而对从动盘31的反向转动产生越来越大的阻尼作用力，直至第二轴向充磁体32位于与其靠近的相邻两个第一轴向充磁体23的中间时，反向的周向耦合力降低最小值，此时从动轮与驱动轮之间的偏转角度继续增大，从而使第二轴向充磁体32开始靠近下一个第一轴向充磁体23，从而使周向耦合力再次反向，此时在再次反向的周向耦合力和周向磁斥力的共同作用下推动从动盘31重新随驱动盘22进行同向转动，从而实现输出轴30的周向往复运动，由于驱动盘22每旋转一个角度(该角度为360°除以第一轴向充磁体23的分布数量，如驱动盘22上分布有六个第一轴向充磁体23，那么该角度即为60°)，第一轴向充磁体23与第二轴向充磁体32交替一次，而两者之间每交替一次均能够促使输出轴30在周向磁回弹组件50的阻尼作用下周向往复一次，因此在驱动轴21旋转一周的过程中，能够使输出轴30产生多次周向往复振动，从而实现输出轴30的周向振动频率相对于旋转驱动件20的转速成倍放大(放大倍数等于驱动盘22上分布的第一轴向充磁体23的数量)；

对于轴向往复振动而言，轴向耦合力促使驱动盘22推动从动盘31开始滑动远离，从动盘31远离过程中，轴向磁回弹组件40的轴向固定端和轴向浮动端之间的轴向磁斥力逐渐增大，从而对从动盘31的滑动远离产生越来越大的阻尼作用力，同时由于从动盘31在周向磁回弹组件50的阻尼作用下促使从动盘31的转动角度持续滞后于驱动盘22，直至第一轴向充磁体23和第二轴向充磁体32沿输出轴30的轴向对齐时，轴向耦合力达到最大值，而当第一轴向充磁体23转动至第二轴向充磁体32的另一侧时，由于两者开始逐渐远离，因此两者之间的轴向耦合力开始逐渐减小，此时轴向磁斥力超过轴向耦合力，从而促使从动盘31开始反向滑动靠近驱动盘22，当第一轴向充磁体23转过相邻两个第二轴向充磁体32的中间位置时，第一轴向充磁体23与下一个第二轴向充磁体32之间的轴向耦合力开始增大，从而使得第二轴向充磁体32所受到的轴向耦合力开始反向，同时轴向磁斥力也开始反向，直至第一轴向充磁体23与下一个第二轴向充磁体32完全对齐时轴向耦合力和反向的轴向磁斥力再次达到最大值，从而使得从动盘31在再次反向的轴向耦合力和轴向磁斥力的共同作用下再次反向滑动，从动盘31重新开始远离驱动盘22，随着驱动盘22的持续转动实现输出轴30的轴向往复运动，由于驱动盘22每旋转一个角度(该角度为360°除以第一轴向充磁体23的分布数量，如驱动盘22上分布有六个第一轴向充磁体23，那么该角度即为60°)，第一轴向充磁体23与第二轴向充磁体32交替一次，而两者之间每交替一次均能够促使输出轴30在轴向磁回弹组件40的阻尼作用下轴向往复一次，因此在驱动轴21旋转一周的过程中，能够使输出轴30产生多次轴向往复振动，从而实现输出轴30的轴向振动频率相对于旋转驱动件20的转速成倍放大(放大倍数等于驱动盘22上分布的第一轴向充磁体23的数量)；

通过上述过程，促使输出轴30产生了周向和轴向往复振动的双自由度振动，从而振动输出的角度讲，无论是周向还是轴向的振动都能够对产品性能产生增益效果，因此采用双自由度的振动方式能够进一步成倍放大输出轴30的振动频率，最终能够获得超过400Hz的振动频率。

本实施例提供的轴向充磁双自由度高频振动装置，与现有技术相比，在旋转驱动件20通过驱动轴21带动驱动盘22转动过程中，利用周向耦合力和周向磁斥力的配合作用、轴向耦合力和轴向磁斥力的配合作用，能够实现输出轴30沿周向和轴向两个方向上的往复振动，并且第二轴向充磁体32与第一轴向充磁体23的每次交替过程均能够带来一次周向和轴向的往复振动，因此在驱动盘22转动一周的过程中能够使输出轴30产生多次周向和轴向的组合振动频率，从而能够在旋转驱动件20的输入转速不变的情况下，成倍提高输出轴30的振动频率；由于只有远离输出轴30设置的旋转驱动件20为带电部件，而机壳10内部的部件均具有耐水性，因此能够提高产品的防水性能；另外，由于输出轴30和驱动轴21为分体式结构形式，因此在输出端过载致使输出轴30上的力矩增大至超过周向耦合力时，输出轴30能够在过载力作用下自动降低振动频率或停止振动，而驱动轴21仍然可以正常运转，从而避免旋转驱动件20因过载而损坏，抗过载能力强，能够提高产品使用寿命。

作为上述轴向磁回弹组件40的一种具体实施方式，请参阅图1，轴向磁回弹组件40包括两个固定磁环41和浮动磁环42，其中，两个固定磁环41沿机壳10的轴向间隔嵌装于机壳10的内周壁上，且环套于输出轴30上；浮动磁环42固定套装在输出轴30上，且位于两个固定磁环41之间，浮动磁环42与两个固定磁环41均沿输出轴30的轴向相斥。

两个固定磁环41分别对浮动磁环42沿输出轴30的轴向产生两个方向相反的斥力(固定磁环41和浮动磁环42的同性磁极相对以形成排斥力)，在浮动磁环42随输出轴30滑动时，逐渐靠近其中一个固定磁环41从而阻尼输出轴30的滑动直至反向，反向后浮动磁环42逐渐靠近另一个固定磁环41，从而利用另一个固定磁环41对浮动磁环42的反向运动产生阻尼，直至浮动磁环42随输出轴30再次反向滑动，当然，应当理解，整个轴向往复过程中还需要配合从动盘31与驱动盘22相对转动过程中所受到的磁性耦合力的变化情况。

作为上述轴向磁回弹组件40的另一种具体实施方式，请参阅图2，轴向磁回弹组件40包括固定磁环41和两个浮动磁环42，其中，固定磁环41嵌装于机壳10的内周壁上，且环套于输出轴30上；两个浮动磁环42沿输出轴30的轴向间隔固定套装在输出轴30上，且分别位于固定磁环41的两侧，两个浮动磁环42均与固定磁环41沿输出轴30的轴向相斥。

固定磁环41分别对两个浮动磁环42沿输出轴30的轴向产生方向相反的斥力(固定磁环41和浮动磁环42的同性磁极相对以形成排斥力)，在输出轴30滑动时，其中一个浮动磁环42逐渐靠近固定磁环41从而阻尼输出轴30的滑动直至反向，反向后另一个浮动磁环42逐渐靠近固定磁环41，从而利用固定磁环41对另一个浮动磁环42的反向运动产生阻尼，直至输出轴30再次反向，当然，应当理解，整个轴向往复过程中还需要配合从动盘31与驱动盘22相对转动过程中所受到的磁性耦合力的变化情况。

一些实施例中，请参阅图5至图8，上述周向磁回弹组件50采用的结构方式为，周向磁回弹组件50包括转子51和定子52，其中，转子51固定套装于输出轴30上，转子51上设有第一磁力组件；定子52沿输出轴30的轴向环套于转子51上，且与机壳10的内壁固定连接，定子52上设有第二磁力组件，第二磁力组件与第一磁力组件之间具有周向磁斥力。

示例性的，请参阅图5及图6，第二磁力组件包括2n个第二磁体521，定子52沿其周向间隔分布有n个第一扇形腔522，每个第一扇形腔522的两个平面腔壁上分别嵌装有一个第二磁体521；第一磁力组件包括嵌装于转子51周壁上的n个第一磁体511，各个第一磁体511分别沿转子51的径向对应伸入各个第一扇形腔522内，且每个第一磁体511与相应的两个第二磁体521均沿定子52的周向相斥；进一步地，转子51的周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个第一扇形腔522内的第一翅板512，每个第一翅板512上均嵌装有一个第一磁体511。

第一磁体511可以是嵌装在第一翅板512伸入第一扇形腔522内部的端壁上，也可以是嵌装在第一翅板512内部，第二磁体521可以是嵌装在第一扇形腔522的腔壁表面，也可以是嵌装在第一扇形腔522的腔壁内部，第一磁体511与第二磁极的同性磁极相对设置以形成排斥力，在平衡状态时，第一磁体511位于相应的两个第二磁体521的中间位置，当输出轴30带动与其连接的转子51转动时，第一磁体511开始靠近其中一个第二磁体521，排斥力逐渐增大直至输出轴30反向，输出轴30反向后第一磁体511逐渐开始靠近另一个第二磁体521，从而使反向的排斥力逐渐增大，直至输出轴30再次反向，当然，应当理解，整个周向往复过程中还需要配合从动盘31与驱动盘22相对转动过程中所受到的磁性耦合力的变化情况；另外，由于转子51周壁上设置了伸入第一扇形腔522内部的第一翅板512，因此能够限制转子51与定子52的相对转动角度，使与转子51固定连接的输出轴30只能够在一定角度内做周向往复振动，从而能够提高输出稳定性。

举例说明，请参阅图7及图8，第一磁力组件包括2n个第一磁体511，转子51沿其周向间隔分布有n个第二扇形腔513，每个第二扇形腔513的两个平面腔壁上分别嵌装有一个第一磁体511；第二磁力组件包括嵌装于定子52的内周壁上的n个第二磁体521，各个第二磁体521分别沿定子52的径向对应伸入各个第二扇形腔513内，且每个第二磁体521与相应的两个第一磁体511均沿定子52的周向相斥；进一步地，定子52的内周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个第二扇形腔513内的第二翅板523，每个第二翅板523上均嵌装有一个第二磁体521。

第一磁体511可以是嵌装在第二扇形腔513的腔壁表面，也可以是嵌装在第二扇形腔513的腔壁内部，第二磁体521可以是嵌装在第二翅板523伸入第二扇形腔513内部的端壁上，也可以是嵌装在第二翅板523内部，第一磁体511与第二磁极的同性磁极相对设置以形成排斥力，在平衡状态时，第二磁体521位于相应的两个第一磁体511的中间位置，当输出轴30带动与其连接的转子51转动时，其中一个第一磁体511开始靠近第二磁体521，排斥力逐渐增大直至输出轴30反向，输出轴30反向后另一个第一磁体511逐渐开始靠近第二磁体521，从而使反向的排斥力逐渐增大，直至输出轴30再次反向，当然，应当理解，整个周向往复过程中还需要配合从动盘31与驱动盘22相对转动过程中所受到的磁性耦合力的变化情况；另外，由于定子52周壁上设置了伸入第二扇形腔513内部的第二翅板523，因此能够限制转子51与定子52的相对转动角度，使与转子51固定连接的输出轴30只能够在一定角度内做周向往复振动，从而能够提高输出稳定性。

基于同一发明思路，本发明还提供了一种电动牙刷，包括上述轴向充磁双自由度高频振动装置。

本发明提供的电动牙刷，采用了上述轴向充磁双自由度高频振动装置，能够提高振动频率，从而提升刷牙效果，同时还具备良好的防水性能和抗过载能力，从而能够提高产品使用寿命。

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

Claims (10)

1.轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，包括：

机壳；

旋转驱动件，设于所述机壳的一端，具有沿所述机壳的轴向伸入所述机壳内部的驱动轴，所述驱动轴上套设有驱动盘，所述驱动盘上沿其周向间隔分布有多个第一轴向充磁体；

输出轴，沿所述机壳的轴向转动连接于所述机壳内，且具有沿所述机壳的轴向滑动的自由度，所述输出轴朝向所述驱动轴的一端设有从动盘，所述从动盘上设有多个分别与各个所述第一轴向充磁体交替耦合的第二轴向充磁体，所述第二轴向充磁体与所述第一轴向充磁体之间具有用于带动所述从动盘转动的周向耦合力，还具有用于带动所述从动盘滑动的轴向耦合力；

轴向磁回弹组件，包括轴向固定端和轴向浮动端，所述轴向固定端与所述机壳固定连接，所述轴向浮动端与所述输出轴固定连接，且与所述轴向固定端之间具有用于阻尼所述输出轴滑动的轴向磁斥力；

周向磁回弹组件，包括周向固定端和周向浮动端，所述周向固定端与所述机壳固定连接，所述周向浮动端与所述输出轴固定连接，且与所述周向固定端之间具有用于阻尼所述输出轴转动的周向磁斥力；

其中，所述从动盘在所述轴向耦合力的作用下带动所述输出轴滑动，并在所述轴向磁斥力的阻尼作用下，滑动至所述轴向耦合力低于所述轴向磁斥力时反向，并且，所述从动盘在所述周向耦合力的作用下带动所述输出轴转动，并在所述周向磁斥力的阻尼作用下，转动至所述周向耦合力低于所述周向磁斥力时反向。

2.如权利要求1所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述轴向磁回弹组件包括：

两个固定磁环，沿所述机壳的轴向间隔嵌装于所述机壳的内周壁上，且环套于所述输出轴上；

浮动磁环，固定套装在所述输出轴上，且位于两个所述固定磁环之间，所述浮动磁环与两个所述固定磁环均沿所述输出轴的轴向相斥。

3.如权利要求1所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述轴向磁回弹组件包括：

固定磁环，嵌装于所述机壳的内周壁上，且环套于所述输出轴上；

两个浮动磁环，沿所述输出轴的轴向间隔固定套装在所述输出轴上，且分别位于所述固定磁环的两侧，两个所述浮动磁环均与所述固定磁环沿所述输出轴的轴向相斥。

4.如权利要求1所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述周向磁回弹组件包括：

转子，固定套装于所述输出轴上，所述转子上设有第一磁力组件；

定子，沿所述输出轴的轴向环套于所述转子上，且与所述机壳的内壁固定连接，所述定子上设有第二磁力组件，所述第二磁力组件与所述第一磁力组件之间具有所述周向磁斥力。

5.如权利要求4所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述第二磁力组件包括2n个第二磁体，所述定子沿其周向间隔分布有n个第一扇形腔，每个所述第一扇形腔的两个平面腔壁上分别嵌装有一个所述第二磁体；所述第一磁力组件包括嵌装于所述转子周壁上的n个第一磁体，各个所述第一磁体分别沿所述转子的径向对应伸入各个所述第一扇形腔内，且每个所述第一磁体与相应的两个所述第二磁体均沿所述定子的周向相斥。

6.如权利要求5所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述转子的周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个所述第一扇形腔内的第一翅板，每个所述第一翅板上均嵌装有一个所述第一磁体。

7.如权利要求4所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述第一磁力组件包括2n个第一磁体，所述转子沿其周向间隔分布有n个第二扇形腔，每个所述第二扇形腔的两个平面腔壁上分别嵌装有一个所述第一磁体；所述第二磁力组件包括嵌装于所述定子的内周壁上的n个第二磁体，各个所述第二磁体分别沿所述定子的径向对应伸入各个所述第二扇形腔内，且每个所述第二磁体与相应的两个所述第一磁体均沿所述定子的周向相斥。

8.如权利要求7所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述定子的内周壁上间隔分布有n个分别沿其径向对应伸入各个所述第二扇形腔内的第二翅板，每个所述第二翅板上均嵌装有一个所述第二磁体。

9.如权利要求1-8任一项所述的轴向充磁双自由度高频振动装置，其特征在于，所述旋转驱动件为马达；所述第一轴向充磁体与所述第二轴向充磁体相吸或相斥。

10.电动牙刷，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的轴向充磁双自由度高频振动装置。

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