CN205729551U - 用于电动洁齿器具高速往复旋转的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动洁齿器具的高速往复旋转的驱动装置，其包括驱动线圈、转轴组件、驱动永磁体、蓄能装置、前端盖和后端盖。转轴组件包括转轴，固联在转轴上的导磁体，该导磁体环绕转轴且在转轴的一侧形成单侧转轴导磁体凸起，转轴导磁体凸起穿入或穿过驱动线圈的中空部分且具有远离转轴方向的极轭端。驱动永磁体分别分布在靠近转轴导磁体凸起的极轭端两侧，驱动永磁体和转轴导磁体凸起的极轭端之间存在磁隙，在转轴导磁体凸起的运动过程中，磁隙保持在0.1mm至2mm的范围内。采用本实用新型的驱动装置，能实现电动洁齿器具的小型化，从而满足少年儿童对洁齿器具小型化的迫切需要。

Description

用于电动洁齿器具高速往复旋转的驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种高速往复旋转的驱动装置，尤其涉及一种用于电动洁齿器具的小型、高速、往复旋转的驱动装置。

背景技术

随着生活品质提升，电动洁齿器具因其能高效地清洁聚集在牙缝及牙龈上的食物残渣，在消费市场扮演着越来越重要的角色。

目前，电动洁齿器具按动力的实现方式可分为三大类。

最早出现的是电动机驱动的回转或震动型洁齿器具。这类洁齿器具因传动电机的局限性，动力输出频率一般低于120Hz，如强行使其工作频率超过120Hz，将出现高速运转部件过快磨损，致使寿命短，噪音大。随着电机技术的发展出现了空心胚转子技术，因其转轴转动惯量减小，可提升其额定工作频率，但因高速运动转换机械结构的潜在局限性，目前基本以直接驱动偏心轮产生震动方式工作，其清洁能力虽有所提升，但马达震动使得使用时持握手感不适。

另一类的代表例如是以压电陶瓷片进行换能驱动的洁齿器具。其工作频率最高可达到5Mhz，频率非常高，但振幅非常小，通常小于100微米。因为其振幅过小，刷毛又是震动吸收阻尼非常明显的材料，最终因使用者感受到的动力太小而影响消费者的选择。

另一种驱动方式是将线圈通以交变驱动电流，利用交变磁场与永磁体谐振而作用于系统的振动方式，这种方式被认为是目前最受青睐的驱动方式，在消费市场中俗称为声波驱动。采用这类驱动方式驱动的洁齿器具因其在较短的时间内能迅速实现对牙斑粘液的清洁和剔除牙缝中的垢物，其清洁效果良好。例如，在公开号为CN1830403A的中国实用新型专利申请中披露的声波牙刷及其摆轴电机。该声波牙刷的牙刷主体内设置摆轴电机和电机驱动装置，摆轴电机包括支架、设于支架外的电磁线圈及位于支架内腔中的摆轴，在支架末端固定两块磁体，摆轴上固定转轴，摆轴通过转轴安装于支架上，摆轴的动力输出端与牙刷头的刷杆连接，摆轴的另一端与所述两块磁体接近，摆轴在所述电磁线圈和所述两块磁体的共同作用下驱动牙刷头高速摆动，摆轴电机一侧设置用于调节摆轴摆动频率的频率调节装置。在授权公告号为CN203539472 U的中国实用新型专利中也披露了一种高频电动牙刷，其包括主轴、主壳体、线圈组件、弹性元件及控制电路板；所述主轴枢接于主壳体上并可绕主轴的中心轴线摆动，主轴前端安装有牙刷头，主轴上固定有磁体；所述线圈组件固定于主壳体上并罩设于磁体外，用于与磁体相互作用从而带动主轴摆动；所述弹性元件一自由端固定于壳体上，另一自由端固定于主轴上，在线圈组件带动主轴摆动时该弹性元件用于提供施加于主轴上且与主轴摆动方向相反的扭矩；所述控制电路板与线圈组件电极连接，其用于对线圈组件输出高频脉冲方波。

实践证明震动频率大于250Hz且在口腔负载条件下仍能保持振幅0.5毫米以上的电动洁齿器具清洁能力及效率最高，最受消费者欢迎。虽然上述专利申请或实用新型专利的频率都可高于250Hz，但它们的体积较大，重量较重，尤其不适合儿童使用。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种用于电动洁齿器具高速往复旋转的驱动装置，其相对于现有驱动装置可有效缩小尺寸、减轻重量、改善手持震感，从而使得具备这种驱动装置的洁齿器具结构简单、可批量生产、适合少年儿童使用。

根据本实用新型，提供一种用于电动洁齿器具的高速往复旋转的驱动装置，其包括驱动线圈、转轴组件、驱动永磁体、蓄能装置、前端盖和后端盖。转轴组件包括转轴、固联在转轴上的导磁体，该导磁体环绕转轴且在转轴的一侧形成单侧转轴导磁体凸起，该转轴导磁体凸起穿入或穿过驱动线圈的中空部分且具有远离转轴方向的极轭端。驱动永磁体分别分布在靠近转轴导磁体凸起的极轭端两侧，驱动永磁体和转轴导磁体凸起的极轭端之间存在磁隙，在转轴导磁体凸起的运动过程中，磁隙保持在0.1mm至2mm的范围内。优选在所述转轴导磁体凸起的运动过程中，驱动永磁体和转轴导磁体凸起的极轭端之间的磁隙为0.5mm

优选转轴导磁体凸起的轴线和驱动永磁体的内部磁力线的夹角为0度至90度。

优选驱动线圈未通电时，转轴导磁体凸起的极轭端处于居中位置，驱动永磁体相对居中的转轴导磁体凸起的极轭端对称分布。

在一实施例中，导磁体包括叠装而成的多层薄片型高导磁率材料导磁片，导磁片的厚度为0.2～1.0mm。优选导磁片的厚度为0.3mm。

本实用新型提供的驱动装置还可包括至少一个第一蓄能装置和/或至少一个第二蓄能装置。第一蓄能装置利用永磁体之间非接触性的磁力作用以及磁隙大小的变化构建高速往复旋转的驱动装置的谐振系统。具体而言，第一蓄能装置可以包括固联于转轴上邻近后端盖的连接器、处于连接器上并沿大致平行于转轴导磁体凸起的轴线方向且朝向该凸起方向固联的主磁阻尼永磁体、以及分别固联于后端盖上的阻尼永磁体。第二蓄能装置可以包括固联于转轴上邻近后端盖的连接器、处于连接器上沿大致平行于转轴导磁体凸起的轴线方向且朝向该凸起方向固联的弹性件及平衡块，该弹性件在远离连接器的前端和平衡块固联。

在一实施例中，弹性件可以为长方体形，也可以是片状金属弹性件。

采用本实用新型的驱动装置，能实现电动洁齿器具的小型化，从而满足少年儿童对洁齿器具小型化的迫切需要。对根据本实用新型的产品进行实际测量得出，工作频率在230～330Hz范围时，在口腔负载条件下震动振幅可达0.5毫米以上。而且产品的外壳体直径可以缩小到18×22毫米，且结构简单，工艺精度要求低，使用寿命相对较长。

附图说明

图1a为根据本实用新型的驱动装置的装配透视图；

图1b为图1a所示驱动装置的剖视图；

图2为图1a所示驱动装置的分解图；

图3为图1a所示驱动装置的磁路模型示意图；

图4a-f为图1a所示驱动装置的驱动永磁体与导磁体位置关系示意图；

图5a为第一蓄能装置装配透视图；

图5b-d为图5a所示蓄能装置的运动分析示意图；

图6示意地示出了采用图5a所示第一蓄能装置的驱动装置的间距-频率特性；

图7a-c为第二蓄能装置装配透视图；

图8a-c为图1a所示驱动装置的典型应用示意图；

图9a-c为图1a所示驱动装置动作截面图。

附图标记说明

A1为主磁阻尼永磁体

A2为驱动线圈

A3为导磁体

A4、A5为驱动永磁体

A6为前端盖

A7为转轴

A8为轴承

A9为连接器

A10为后端盖

A11、A12为阻尼永磁体；

A13为平衡块

A14为弹性件

A15为磁封闭体

A16为线圈支架

A31为转轴导磁体凸起

G1为驱动装置

G2为开关

G3为控制线路板

G4为指示灯

G5为电池

G6为刷头

L0为转轴轴线

L1为转轴导磁体凸起的轴线

D1为驱动永磁体和转轴导磁体凸起的极轭端之间的磁隙

D2为两个驱动永磁体之间的间距

ANG1、ANG2分别为居中的转轴导磁体凸起轴线和一驱动永磁体内部磁力线的夹角

F0为驱动力

f1为惯性力

W为转轴导磁体凸起的舌宽

具体实施方式

下文以电动牙刷为例并结合附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然下面仅以电动牙刷为例进行解释说明，但本实用新型不限于此。本实用新型也适用于电动剃须刀、电动洁面器、电动沐浴器等。

在全部附图中，类似的附图标记表示相似的部件。

为了清楚起见，在本说明书中采用了表述空间相对位置的词语，如″前″、″后″、″左″、″右″、″横向″等来简单描述如图所示的一个元件或特征与另一元件(一或多个)或特征(一或多个)的相互关系，其中，″前″、″后″是相对于转轴轴线而言的，远离位于转轴上的连接器的一端定义为″前″，与″前″相对的一端(即，邻近连接器的一端)定义为″后″；″左″和″右″是相对于转轴轴线而言的，面向相应视图沿垂直于转轴轴线的方向在转轴轴线的左侧定义为″左″，其右侧定义为″右″；″横向″是指垂直于转轴轴线的方向。

尽管本说明书中使用了词语第一、第二等来描述多个元件或构成部分，这些元件或构成部分不应受这些词语的限制。这些词语仅用于区分一个元件或构成部分和另一元件或构成部分，而不包含″顺序″。因此，将下面讨论的那些元件或构成部分的序数词相互变换也没有超出本实用新型的构思和范围。

此外，本申请中使用的词汇″和/或″包括所列出的一或多个相关联的词汇中的任一个和所有组合。

参考附图，本实用新型所提供的用于电动洁齿器具的高速往复旋转的驱动装置包括一组驱动线圈A2、转轴组件、轴承A8、线圈支架A16、驱动永磁体A4和A5、磁封闭体A15、蓄能装置、以及前端盖A6和后端盖A10。

转轴组件包括转轴A7、固联在转轴A7上的由多层薄片型导磁片叠装而成的导磁体A3。转轴A7大致为圆柱体，在转轴A7沿其轴线L0的方向靠近刷头G6的一端分布有刷头接口，刷头接口使刷头可拆卸地和转轴A7联结且可使刷头被转轴A7驱动而高速往复旋转。转轴A7的中部固联有由多层薄片型导磁片叠装而成的导磁体A3，导磁体A3环绕转轴A7且在转轴A7的一侧形成有单侧转轴导磁体凸起A31(参见图2，4a-4f)。将上述单侧转轴导磁体凸起A31的中位线定义为转轴导磁体凸起A31轴线L1，转轴导磁体凸起A31的轴线L1沿从转轴A7轴线L0指向驱动永磁体A4和A5的方向延伸，转轴导磁体凸起A31穿入或穿过驱动线圈A2的中空部分，并定义转轴导磁体凸起A31的远离转轴A7方向的那端为转轴导磁体凸起A31的极轭端。

在转轴A7上且在转轴导磁体凸起A31两端分别分布有轴承A8，轴承A8与转轴A7同心并被固定在线圈支架A16中，致使轴承A8约束转轴A7只能相对于轴承A8旋转。

在靠近转轴导磁体凸起A31的极轭端两侧分别分布有驱动永磁体A4、A5。在本实施例中，驱动永磁体A4、A5彼此尺寸和形状相同，大致呈长方体形。驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端之间存在磁隙D1，磁隙D1可以保证驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端无干涉地相对运动。驱动永磁体A4和驱动永磁体A5在朝向转轴导磁体凸起A31的极轭端方向上的磁极极性相反。例如，驱动永磁体A4在朝向转轴导磁体凸起A31的极轭端方向上的极性为N极，则驱动永磁体A5在朝向转轴导磁体凸起A31的极轭端的方向上的极性为S极，反之亦然。

本实施例中，在驱动线圈A2未通电时，转轴导磁体凸起A31的极轭端处于居中位置，驱动永磁体A4、A5相对居中的转轴导磁体凸起A31的极轭端对称分布，驱动永磁体A4、A5内部磁力线平行于转轴导磁体凸起A31的轴线L1或与转轴导磁体凸起A31的轴线L1呈小于90度的夹角。驱动永磁体A4、A5的远离转轴导磁体凸起A31的极轭端方向的端面和磁封闭体A15固联。优选磁封闭体A15的材料为具有高导磁率的材料，磁封闭体A15也可大致呈长方体形，磁封闭体A15和线圈支架A16固联。

在线圈支架A16上固定有驱动线圈A2，驱动线圈A2呈环形，环形驱动线圈A2内部的中空区域可容纳转轴导磁体凸起A31且允许转轴导磁体凸起A31在其中无干涉地运动。驱动线圈A2例如可由漆包线绕制而成，驱动线圈A2具有引线端，这些引线端可联结到控制线路板或电源，控制线路板或电源可为驱动线圈A2提供交变电流。

本实用新型的高速往复旋转的驱动装置还可包括蓄能装置，如附图1a、1b、2和4a-4f所示。用于本实用新型的蓄能装置可以包括两种，第一蓄能装置和第二蓄能装置。在一实施例中，本实用新型的驱动装置包括第一蓄能装置(参见图5a)，该蓄能装置包括固联于转轴A7上邻近后端盖A10的连接器A9、在连接器A9上沿大致平行于转轴导磁体凸起A31的轴线L1的方向且朝向该凸起方向固联的主磁阻尼永磁体A1及分别固联于后端盖A10上的阻尼永磁体A11和阻尼永磁体A12。主磁阻尼永磁体A1也大致呈长方体形。在驱动线圈A2未通电、转轴导磁体凸起A31极轭端处于居中位置时，阻尼永磁体A11和阻尼永磁体A12相对主磁阻尼永磁体A1对称分布，阻尼永磁体A11、A12的内部磁力线相对主磁阻尼永磁体A1的内部磁力线相互面对或背对，所述内部磁力线的夹角为150度至210度。本实施例中优选为180度，即阻尼永磁体A11和主磁阻尼永磁体A1相互面对的磁极的极性相同，阻尼永磁体A12和主磁阻尼永磁体A1相互面对的磁极的极性相同，主磁阻尼永磁体A1的内部磁力线的延长线至少部分地穿过阻尼永磁体A11或A12。阻尼永磁体A11和主磁阻尼永磁体A1之间存在磁阻尼间隙，该磁阻尼间隙可允许主磁阻尼永磁体A1相对阻尼永磁体A11无干涉地运动。阻尼永磁体A12和主磁阻尼永磁体A1之间也存在磁阻尼间隙，该磁阻尼间隙也可允许主磁阻尼永磁体A1相对阻尼永磁体A11无干涉地运动。

在另一实施例中，本实用新型的驱动装置包括第二蓄能装置(参见图7a-c)，第二蓄能装置包括固联于转轴A7上邻近后端盖A10的连接器A9、在连接器A9上沿大致平行于转轴导磁体凸起A31的轴线L1的方向且朝向该凸起方向固联的弹性件A14及平衡块A13。弹性件A14在远离连接器A9的前端和平衡块A13固联。弹性件A14可以为长方体形金属弹性件，也可以是片状弹性件。平衡块A13可以为具有合适质量的金属件或塑料件等。在驱动线圈A2未通电、转轴导磁体凸起A31的极轭端处于居中位置时，平衡块A13相对弹性件A14居中分布，弹形件A14位于平衡块A13和连接器A9之间的长度可以保证平衡块A13和连接器A9无干涉地相对运动。虽然在本实用新型的实施例中，驱动装置包括一个第一蓄能装置或一个第二蓄能装置，但所属领域技术人员可以想到，驱动装置也可包括多个第一蓄能装置或多个第二蓄能装置，还可包括第一蓄能装置和第二蓄能装置的组合，这些技术方案均未超出本实用新型的范围。

前端盖A6、线圈支架A16及后端盖A10通过如螺栓之类的紧固件固联在一起。固联的前端盖A6、线圈支架A16及后端盖A10可容纳驱动线圈A2、转轴组件、轴承A8、驱动永磁体A4和A5、磁封闭体A15及蓄能装置，且上述被容纳的部件中的可运动部件可以相对于前端盖A6、线圈支架A16及后端盖A10的组合件无干涉地运动。

下面结合附图进行运动分析。

如附图3所示，当交变电流通过驱动线圈A2时，驱动线圈A2产生交变磁场，导磁体A3被周期性磁化，从而转轴导磁体凸起A31的极轭端按交变电流的频率产生磁极性的交变。由于驱动线圈A2中空区域为磁力线最为密集区域，而且穿入或穿过驱动线圈A2的中空区域的导磁体A3由高导磁率材料制作而成，因此，由通电的驱动线圈A2产生的位于驱动线圈A2中空区域中的绝大部分磁力线流过导磁体A3，因而这种结构有效地提高了转轴导磁体凸起A31的极轭端处的磁感应强度。当转轴导磁体凸起A31的极轭端处的磁极与驱动永磁体A4的磁极极性相同时，转轴导磁体凸起A31极轭端与驱动永磁体A4将产生排斥力。由于驱动永磁体A4和驱动永磁体A5在朝向转轴导磁体凸起A31极轭端方向上的磁极极性相反，因此转轴导磁体凸起A31极轭端与驱动永磁体A5将产生吸引力，静止不动的驱动永磁体A4和驱动永磁体A5对转轴导磁体凸起A31极轭端的排斥力和吸引力在转轴A7上形成顺时针转矩。本实施例中，如上所述，在转轴A7上沿转轴轴线L0且在转轴导磁体凸起A31两侧分别分布有轴承A8，轴承A8被固定在线圈支架A16中，轴承A8约束转轴A7只能相对于其旋转。从而，静止不动的驱动永磁体A4和驱动永磁体A5对转轴导磁体凸起A31极轭端的排斥力和吸引力在转轴A7上形成的顺时针转矩驱动转轴A7绕转轴轴线L0顺时针转动。同理当转轴导磁体凸起A31极轭端处的磁极与驱动永磁体A5的磁极极性相同时，静止不动的驱动永磁体A4和驱动永磁体A5对转轴导磁体凸起A31极轭端的吸引力和排斥力和在转轴A7上形成的逆时针转矩驱动转轴A7绕转轴轴线L0逆时针转动。

综上所述，交变电流通过驱动线圈A2时，驱动线圈A2产生交变磁场，导磁体A3被周期性磁化，从而转轴导磁体凸起A31极轭端按交变电流的频率产生磁极性的交变。静止不动的驱动永磁体A4和驱动永磁体A5对转轴导磁体凸起A31极轭端的相互作用力驱动转轴A7绕转轴轴线L0以相同于交变电流的频率周期性地往复旋转。

如附图4a-4f所示，转轴导磁体凸起A31极轭端与驱动永磁体A4、A5之间存在磁隙D1，磁隙D1为转轴导磁体凸起A31极轭端与驱动永磁体A4或驱动永磁体A5之间的最短距离。众所周知，在相同的驱动线圈电流和相同的驱动永磁体A4，A5下，磁隙D1越小，转轴导磁体凸起A31极轭端与驱动永磁体A4，A5之间的相互作用力越大，因而高速往复旋转的驱动装置的效率越高，但磁隙D1太小将导致附加噪音和发热。本申请人通过大量试验得出，在转轴导磁体凸起A31运动过程中始终保持磁隙D1在0.1mm至2mm的范围内是可取的。显然，如附图4d-4f所示，驱动永磁体A4与驱动永磁体A5也可以非平行地分布。优选在转轴导磁体凸起A31的极轭端处于居中位置时，转轴导磁体凸起A31的轴线L1和驱动永磁体A4的内部磁力线的夹角ANG1为0度至90度，同样，转轴导磁体凸起A31的轴线L1和驱动永磁体A5的内部磁力线的夹角ANG2为0度至90度，夹角ANG1和夹角ANG2大小相同，且磁隙D1在转轴导磁体凸起A31运动过程中始终保持在0.1mm至2mm的范围内。当然，转轴导磁体凸起A31的极轭端可以呈不同的几何形状，只要保证磁隙D1在转轴导磁体凸起A31运动过程中始终保持在0.1mm至2mm的范围内即可。

本实用新型提供了一种在转轴A7的一侧形成单侧转轴导磁体凸起A31的结构，这种相对于转轴轴线L0为非对称分布的转轴导磁体凸起结构，既能保证足够的扭力输出，又可以有效地减小驱动装置的外围尺寸。

为了提高负载能力，在驱动装置中设置蓄能装置是十分必要的。本实用新型中的驱动力f0为周期性交变的力，蓄能装置可以补偿因驱动力变化而导致的输出力矩的大幅波动，同时能抑制驱动装置引起的高次谐波振动。

根据本实用新型的不同实施例，引入了两种蓄能装置。附图5a示出了第一蓄能装置，其包括固联于转轴A7上邻近后端盖A10的连接器A9、在连接器A9上沿大致平行于转轴导磁体凸起A31的轴线L1的方向且朝向该凸起方向固联的主磁阻尼永磁体A1及分别固联于后端盖A10上的阻尼永磁体A11和阻尼永磁体A12。在驱动线圈A2未通电、转轴导磁体凸起A31极轭端处于居中位置时，阻尼永磁体A11和阻尼永磁体A12相对主磁阻尼永磁体A1对称分布，阻尼永磁体A11的内部磁力线相对主磁阻尼永磁体A1的内部磁力线的夹角为180度，阻尼永磁体A12的内部磁力线相对主磁阻尼永磁体A1的内部磁力线的夹角为180度，主磁阻尼永磁体A1的内部磁力线的延长线至少部分穿过阻尼永磁体A11或阻尼永磁体A12。阻尼永磁体A11和主磁阻尼永磁体A1之间存在磁阻尼间隙，所述磁阻尼间隙可允许主磁阻尼永磁体A1相对阻尼永磁体A11无干涉地运动。阻尼永磁体A12和主磁阻尼永磁体A1之间存在磁阻尼间隙，所述磁阻尼间隙可允许主磁阻尼永磁体A1相对于阻尼永磁体A12无干涉地运动。

图5b-图5d为图5a所示蓄能装置的运动分析示意图。如附图5d所示，当主磁阻尼永磁体A1处于绕转轴轴线L0逆时针地旋转到左侧的极限位置时，驱动线圈A2切换电流方向，产生的驱动力f0使转轴A7绕转轴轴线L0沿顺时针方向旋转，和转轴A7无相对运动的主磁阻尼永磁体A1也绕转轴轴线L0沿顺时针方向旋转，而固定在后端盖A10的阻尼永磁体A12和阻尼永磁体A11静止不动，主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A12之间的间隙变小，主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11之间的间隙变大。由于在驱动力f0的作用下，主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A12之间的间隙变小，因此主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A12之间的磁隙中的磁能增大，可实现主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A12之间的磁隙中的磁能的储蓄，从而实现储能过程。同时，在驱动力f0的作用下，主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11之间的间隙变大，因此主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11之间的磁隙中的磁能减小，原先储蓄在主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11之间的磁隙中的磁能得到释放，此释放的磁能驱动主磁阻尼永磁体A1绕转轴A7的轴线L0顺时针旋转，从而驱动转轴A7绕转轴轴线L0顺时针旋转，实现放能过程。

如附图5b所示，当主磁阻尼永磁体A1沿顺时针方向旋转到极限位置后，此时驱动线圈A2刚好切换电流方向，产生的驱动力f0使转轴A7绕转轴轴线L0沿逆时针方向旋转，和转轴A7无相对运动的主磁阻尼永磁体A1也沿逆时针方向旋转。主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A12之间的磁隙中的磁能得到释放，此释放的磁能可用来驱动主磁阻尼永磁体A1绕转轴A7的轴线L0逆时针地旋转，从而实现放能过程。而主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11之间的磁隙中的磁能得到储蓄，从而实现储能过程。此时的主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11，A12之间的磁隙中的磁能的储能过程和放能过程以及转轴A7的运动和上述分析类似，在此不再赘述。

综上所述，本实用新型提供的第一蓄能装置可以和刷头G6、转轴A7、及导磁体A3等运动件构成谐振系统，从而大大提高了高速往复旋转的驱动装置的机械效率。上述谐振系统的固有频率的调整可通过调整主磁阻尼永磁体A1与阻尼永磁体A11、A12的磁感应强度、和/或永磁体体积和/或主磁阻尼永磁体A1与阻尼永磁体A11、A12之间的间距来实现。调整后的高速往复旋转的驱动装置的固有频率大于驱动线圈中电流频率的0.9倍且小于驱动线圈中电流频率的1.1倍。从而可确保以固定频率的电流流过驱动线圈时，本实用新型的高速往复旋转的驱动装置处于谐振状态。

附图6示出了不同的阻尼永磁体间距与频率(Hz)的关系。曲线表明阻尼永磁体的磁间距直接影响谐振频率。

上述第一蓄能装置利用永磁体之间非接触性的磁力作用以及磁隙大小的变化构建高速往复旋转的驱动装置的谐振系统，在这里定义上述谐振系统为磁谐振系统。本实用新型的磁谐振系统显著的优点在于永磁体间的作用力是通过非接触的方式进行的。由于力的传递采用非接触方式，因此阻断了高次谐波振动的传递路径，从而磁谐振系统大大地抑制了各种高次谐波振动的传递，因此磁谐振系统对壳体的振动也比传统的由谐振弹簧构建的谐振系统对壳体的振动小，从而提升了使用者的持握舒适性，同时也改善了传统蓄能装置由高次谐波引发的噪音。又由于磁谐振系统中力的传递采用非接触方式，从而解决了传统谐振系统中谐振弹簧的疲劳问题，大大提高了谐振系统的可靠性和使用寿命。优选主磁阻尼永磁体A1和阻尼永磁体A11、A12采用磁力较强的钕铁硼磁体。

此外，相对于转轴A7的轴线L0非对称分布的转轴导磁体凸起A31给装置小型化带来显而易见的优势，但这种非对称的转轴导磁体凸起A31加大了高速运转的驱动装置壳体的整体震动。在另一实施例中，如图7a-c所示，才用了第二蓄能装置，该装置包括固联于转轴A7上邻近后端盖A10的连接器A9、在连接器A9上沿大致平行于转轴导磁体凸起A31的轴线L1的方向且朝向该凸起方向固联的弹性件A14及平衡块A13。附图7b表示驱动线圈未通电时，转轴导磁体凸起A31的极轭端处于居中位置，驱动永磁体A4、A5相对于居中的转轴导磁体凸起A31的极轭端处于对称分布状态。附图7a和7c分别示出了主轴A7沿逆时针方向转动及沿顺时针方向转动的状态。

为了便于描述，当主轴A7受到电磁力作用下绕其轴线L0旋转时，将驱动力f0等效作用到刷头G6、转轴A7、导磁体A3等运动件的质心。将惯性力f1等效作用到平衡块A13的质心。如果没有设置连接器A9及弹性件A14，驱动力f0的方向随驱动线圈中交变电流的频率而周期性变化，交变的驱动力f0通过运动件传递到驱动装置的壳体，形成了非动力需求的寄生震动，令持握者不适。

在本实施例中，第二蓄能装置除包括连接器A9外，还包括平衡块A13及弹性件A14。如图7a所示，当导磁体A3在驱动力f0的作用下绕转轴A7的轴线L0沿逆时针方向旋转时，平衡块A13因惯性作用，产生与f0相反方向的惯性力f1，惯性力f1作用于弹性件A14上，弹性件A14受压发生变形进而储能，同时平衡块A13上产生动能，实现平衡块A13的储能。因f0与f1的矢量方向相反，平衡块A13和弹性件A14在转轴A7上产生的转矩的方向相反于驱动力f0在转轴A7上产生的转矩的方向。通过调整弹性件A14的劲度系数和平衡块A13的质量以匹配由驱动力f0导致的转轴A7、导磁体A3等运动件产生的非动力寄生震动的频率，从而使第二蓄能装置和上述的驱动力f0产生的非动力寄生震动产生谐振，此时由刷头G6、转轴A7、导磁体A3等运动件产生的非动力寄生震动将被大大抵消。因此第二蓄能装置可有效地抑制因刷头G6、转轴A7、导磁体A3等运动件产生的非动力寄生震动。

参见附图2，在本实用新型的驱动装置中，由多层薄片型导磁片叠装而成的导磁体A3，可选用厚度为0.2～1.0mm的高导磁的金属材料构成，叠层越薄，越可有效减少导磁过程的集肤效应，减少高频电流引致的涡流，提高能量传递效率，降低温升和提升动力的扭矩输出。但叠层片过薄也容易在制作过程中变形，增加工艺难度。因此合理选用叠厚需要在能效及工艺难度上折衷。在本实施例中，优选采用厚度为0.3mm的叠片。

图9a-c为本实用新型的驱动装置动作截面图，如图所示，在本实用新型所提供的驱动装置中，影响动力输出性能重要因素包括驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端之间的磁隙D1、两个驱动永磁体A4、A5之间的间距D2以及永磁体的材料，其中，驱动永磁体A4、A5优选为高磁力的钕铁硼磁铁，其具备体积小磁力强的特点。驱动永磁体A4、A5之间的间距D2可设置为0～2mm。大量试验表明，优选驱动永磁体A4、A5之间的间距D2等于转轴导磁体凸起A31的舌宽W的0.8倍，而驱动永磁体A4、A5的宽度等于转轴导磁体凸起A31的舌宽W。两个驱动永磁体A4、A5之间的间距D2过小会造成转轴A7的震动振幅小而转矩大，两个驱动永磁体A4、A5之间的间距D2过大会造成转轴A7的震动振幅大而转矩小。驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端之间的磁隙D1可设置为0.1～2mm。大量试验表明，驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端之间的磁隙D1也会影向扭矩输出，磁隙D1过小，装配困难，且驱动装置工作期间功率器件的温度上升容易导致磁隙D1变小，从而导致驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端卡死。如果磁隙D1设置过大，会存在驱动装置效率下降，转矩不足的缺点。本实施例中，优选驱动永磁体A4、A5和转轴导磁体凸起A31的极轭端之间的磁隙D1为0.5mm。

如附图8a-c所示，采用本实用新型的动力驱动装置可构建完整的电动洁齿器具，其中G1为本实用新型实施的高速驱动装置。G5为提供电能的电池，G3为提供可产生交变电流的控制线路板。控制线路板G3上设置有控制动作模式的开关G2及指示工作状态的LED指示灯G4。

显然，以上描述只是示例性的，在不超出本实用新型的由权利要求所限定的范围的前提下，所属领域技术人员还可以作出多种变换和改型，这些变换和改型均应落入本实用新型的由权利要求所限定的范围。

Claims (12)

1.一种用于电动洁齿器具的高速往复旋转的驱动装置，其特征在于，包括：驱动线圈(A2)、转轴组件、驱动永磁体(A4,A5)、蓄能装置、前端盖(A6)和后端盖(A10)，其中，所述转轴组件包括转轴(A7)，固联在转轴上的导磁体(A3)，其中，所述导磁体(A3)环绕转轴(A7)且在转轴(A7)的一侧形成单侧转轴导磁体凸起(A31)，该转轴导磁体凸起穿入或穿过驱动线圈(A2)的中空部分且具有远离转轴(A7)方向的极轭端，所述驱动永磁体(A4，A5)分别分布在靠近转轴导磁体凸起(A31)的极轭端两侧，驱动永磁体(A4，A5)和转轴导磁体凸起(A31)的极轭端之间存在磁隙(D1)，在转轴导磁体凸起(A31)的运动过程中，磁隙(D1)保持在0.1mm至2mm的范围内。

2.如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，在所述转轴导磁体凸起(A31)的运动过程中，所述驱动永磁体(A4、A5)和转轴导磁体凸起(A31)的极轭端之间的磁隙(D1)为0.5mm。

3.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，在驱动线圈(A2)未通电时，转轴导磁体凸起(A31)的极轭端处于居中位置，驱动永磁体(A4、A5)相对居中的转轴导磁体凸起(A31)的极轭端对称分布。

4.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述转轴导磁体凸起(A31)的轴线(L1)和驱动永磁体(A4，A5)的内部磁力线的夹角为0度至90度。

5.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述导磁体(A3)包括叠装而成的多层薄片型高导磁率材料导磁片，所述导磁片的厚度为0.2～1.0mm。

6.如权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述导磁片的厚度为0.3mm。

7.如权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，还包括至少一个第一蓄能装置和/或至少一个第二蓄能装置，所述第一蓄能装置利用永磁体之间非接触性的磁力作用以及磁隙大小的变化构建高速往复旋转的驱动装置的谐振系统。

8.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述第一蓄能装置包括固联于转轴(A7)上邻近后端盖(A10)的连接器(A9)、处于连接器(A9)上沿大致平行于转轴导磁体凸起(A31)的轴线(L1)方向且朝向该凸起方向固联的主磁阻尼永磁体(A1)及分别固联于后端盖(A10)上的阻尼永磁体(A11)和阻尼永磁体(A12)。

9.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，通过调整主磁阻尼永磁体(A1)与阻尼永磁体(A11、A12)的磁感应强度、和/或永磁体体积和/或主磁阻尼永磁体(A1)与阻尼永磁体(A11、A12)之间的间距来调整所述谐振系统的固有频率，使得所述驱动装置的固有频率大于驱动线圈中电流频率的0.9倍且小于驱动线圈中电流频率的1.1倍。

10.如权利要求8所述的驱动装置，其特征在于，所述谐振系统的固有频率的调整可通过调整主磁阻尼永磁体(A1)与阻尼永磁体(A11、A12)的磁感应强度、和/或永磁体体积和/或主磁阻尼永磁体(A1)与阻尼永磁体(A11、A12)之间的间距来实现，并使所述驱动装置的固有频率大于驱动线圈中电流频率的0.9倍且小于驱动线圈中电流频率的1.1倍。

11.如权利要求7所述的驱动装置，其特征在于，所述第二蓄能装置包括固联于转轴(A7)上邻近后端盖(A10)的连接器(A9)、在连接器(A9)上沿大致平行于转轴导磁体凸起(A31)的轴线(L1)方向且朝向该凸起方向固联的弹性件(A14)及平衡块(A13)，该弹性件(A14)在远离连接器(A9)的前端和平衡块(A13)固联。

12.如权利要求11所述的驱动装置，其特征在于，所述弹性件(A14)为长方体形或片状金属弹性件。