ES2843693T3

ES2843693T3 - Dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal

Info

Publication number: ES2843693T3
Application number: ES15879348T
Authority: ES
Inventors: Xiaoguo Dai; Zhenwu Xu; Ling Dai
Original assignee: Shanghai Shift Electrics Co Ltd
Current assignee: Shanghai Shift Electrics Co Ltd
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2035-01-28
Also published as: EP3251629A1; EP3251629B1; US10792138B2; EP3251629A4; US20180185128A1; WO2016119137A1

Abstract

Un dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) para cuidado de limpieza personal y para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio, que comprende: un alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) conectado de manera desprendible a un alojamiento de mango (10); un soporte (21A, 21B, 21D, 22A, 22B, 22D) para sostener el dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D), fijado de manera desprendible al alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D); un portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) y elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos sobre el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D), en el que un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) opuesto a un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) que tiene los elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos se acopla con el alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) con un sello (5A, 5B); un transductor de dispositivo de limpieza; un conjunto pasivo que está ubicado por encima de una bobina de accionamiento (14) en el alojamiento de mango (10) y comprende un portador de imanes permanentes (26) y una pluralidad de imanes permanentes (24, 25), en el que el portador de imanes permanentes (26) está fijado a un extremo del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) opuesto a un árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), estando fijados la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) al portador de imanes permanentes (26); caracterizado por que el dispositivo de limpieza que tiene una frecuencia de vibración natural fnatural se constituye utilizando el esfuerzo de flexión de un material elástico, de modo que la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) está en un intervalo de 100 Hz a 400 Hz, y una relación entre la frecuencia natural fnatural y una frecuencia f0 de una fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento (14) en el mango satisface 0,85f0<fnatural<1,05f0; en el que el transductor de dispositivo de limpieza comprende un soporte de transductor (21A, 21B, 21D, 22A, 22B, 22D), dos elementos elásticos de transductor, es decir, el primer elemento elástico de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1) y el segundo elemento elástico de transductor (23A2, 23B2, 23C2, 23D2), retenedores de elemento elástico de transductor (23A31, 23B31, 23B32, 23C3, 23D3), un brazo de transmisión (23A41, 23A42, 23B41, 23B42, 23C41, 23C42, 23D41, 23D42) del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor, y el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), insertándose el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5) de manera apretada en el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) de modo que el transductor de dispositivo de limpieza (23A1, 23B1, 23C1, 23D1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2) se acopla de manera fija con el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D); acoplándose un extremo de los elementos elásticos de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2) de manera fija con un retenedor de elemento elástico de transductor correspondiente (23A31, 23B31, 23B32, 23C3, 23D3), y acoplándose el otro extremo de los elementos elásticos de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2) de manera fija con el brazo de transmisión (23A41, 23A42, 23B41, 23B42, 23C41, 23C42, 23D41, 23D42) del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor; en el que la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) están configurados de tal manera que, cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de accionamiento (14) fijada en el alojamiento de mango (10), la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) interaccionan para generar una fuerza electromagnética, de tal manera que una fuerza resultante de las fuerzas electromagnéticas generadas entre la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) y que actúan sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, las fuerzas que actúan sobre el conjunto pasivo se equilibra, y al mismo tiempo, el conjunto pasivo se somete a un par de torsión que rota en un sentido horario o antihorario formado por las fuerzas electromagnéticas; cuando se activa la corriente, el sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento (14) sobre el plano del primer imán permanente (24) en el mismo lado es opuesto al sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del segundo imán permanente (25) en el mismo lado al mismo tiempo; en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes (24, 25) del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) es menor de 60 mm x 60 mm.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de limpieza, y específicamente a un dispositivo de limpieza usado para la limpieza personal y montado sobre un alojamiento de mango para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio.

Antecedentes

Con respecto a los aparatos para cuidado de limpieza personal tales como cepillos de dientes eléctricos, afeitadoras eléctricas, instrumento de higiene facial eléctrico, duchas eléctricas, etc., es importante que debe haber dispositivos de limpieza que puedan convertir el movimiento alternativo en un movimiento rotatorio deseado de los elementos de limpieza, y estos dispositivos de limpieza deben ser estructuralmente sencillos, fáciles de ensamblar, duraderos en cuanto a su vida útil y seguros y fiables.

Se conocen varias estructuras de accionamiento para accionar los elementos de limpieza, tales como motores, sistemas magnéticos y sistemas electromagnéticos. Algunas estructuras de accionamiento usan cojinetes (tales como cojinetes de bolas) para sostener el elemento de accionamiento, y tales estructuras son tanto caras como complejas, y además tienen amortiguación de motor y ruido.

El documento CN 100591301C da a conocer un dispositivo para convertir un movimiento lateral en un movimiento rotatorio de una pieza de trabajo de un aparato, en el que el conjunto de accionamiento comprende un electroimán que puede generar una fuerza lateral y enganchase con dos imanes permanentes en funcionamiento, y los imanes permanentes están fijados a las piezas de extremo móviles ubicadas en el extremo trasero del conjunto de conversión de movimiento para mover las piezas de extremo de una manera de traslado ligeramente arqueada de lado a lado. El conjunto de conversión de movimiento convierte la acción de accionamiento del conjunto de accionamiento en la acción torsional o rotatoria del árbol de accionamiento al proporcionar un resorte de hojas, y el árbol de accionamiento hace rotar entonces el brazo de cabezal de cepillo y el cabezal de cepillo de modo que rotan alrededor del eje longitudinal del árbol de accionamiento.

El documento CN 101297775B da a conocer un método para ajustar los elementos elásticos de un sistema de accionamiento resonante, en el que los elementos de resorte no se flexionan, sino que al cambiar completamente la rigidez de los elementos elásticos, su frecuencia resonante se cambia para que sea muy próxima a la frecuencia de accionamiento del aparato. El documento US 5263218 A da a conocer un dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal y para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio.

Sumario

El problema técnico que va a resolver la presente invención es proporcionar un dispositivo de limpieza usado para cuidado de limpieza personal y montado sobre un alojamiento de mango para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio, y que el dispositivo de limpieza sea estructuralmente simple y compacto, económico, fácil de ensamblar, de rotación suave, con poco ruido, con poca amortiguación, seguro y fiable, y tenga un aspecto incluso más estético.

Para resolver el problema técnico anterior, la presente invención proporciona un dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal y para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio, tal como se define en las reivindicaciones 1 y 3.

Se exponen realizaciones preferibles de la invención en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

La solución técnica anterior tiene efectos tecnológicos beneficiosos tal como sigue. La solución técnica de la presente invención introduce de manera creativa al menos dos elementos elásticos de transductor, y el esfuerzo de flexión del material elástico se usa para constituir un dispositivo de limpieza que tiene una frecuencia de vibración natural f^natural. Según el principio de vibración, se hace que el dispositivo de limpieza rote de manera alternativa mediante la frecuencia de accionamiento f^üde la bobina de accionamiento en el alojamiento de mango; cuando la frecuencia natural f^naturaldel dispositivo de limpieza es muy cercana a la frecuencia de accionamiento f^o, la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el alojamiento de mango y que actúa sobre el dispositivo de limpieza lleva el dispositivo de limpieza a un estado de oscilación de resonancia; cuando la frecuencia natural f^naturaldel dispositivo de limpieza es igual a la frecuencia de accionamiento f^o, la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el alojamiento de mango y que actúa sobre el dispositivo de limpieza lleva el dispositivo de limpieza a un estado de vibración resonante. Se conoce bien que la eficiencia de transferencia de energía en un estado de oscilación de resonancia o estado de vibración resonante es muy alta. En la presente invención, debido a la configuración razonable de al menos dos elementos elásticos de transductor y una pluralidad de imanes permanentes, es posible lograr una rotación suave del dispositivo de limpieza, eliminando de ese modo algunas de las piezas de restricción que deben proporcionarse con el fin de lograr la rotación del dispositivo de limpieza, tal como cojinetes etc. Además, en la presente invención, dado que la pluralidad de imanes permanentes están dispuestos razonablemente de modo que la fuerza electromagnética resultante recibida sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, y un par de torsión que actúa sobre el conjunto pasivo se utiliza de manera ingeniosa, es posible omitir la estructura de restricción (tal como una estructura de cojinete, etc.) y, por tanto, se hace que el dispositivo de limpieza sea más compacto en su estructura, más estable en rotación y menos ruidoso. Además, en comparación con una estructura en la que sólo se proporciona un elemento elástico de transductor, la estructura de dispositivo de limpieza de la presente invención tiene menos ruido y una mayor eficiencia.

Por una parte, con el fin de lograr el propósito de una limpieza eficiente, generalmente se requiere que el aparato de cuidado de limpieza personal tenga una velocidad de aproximadamente 6000 a 24000 rpm, es decir, la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de 100 a 400 Hz. Los experimentos muestran que cuando la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de 100 a 400 Hz, se obtiene como resultado un efecto tecnológico mejor. Además, la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza es de 250 Hz. Tomando como ejemplo una rotación alternativa de 15000 rpm, es decir, la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de aproximadamente 250 Hz, los experimentos muestran que el movimiento alternativo a alta velocidad del elemento de limpieza en la frecuencia de aproximadamente 250 Hz puede hacer que el aire y el líquido alrededor del elemento de limpieza interaccionen para formar una explosión de gas, y esta turbulencia irregular puede establecer un procedimiento de acumular energía y liberar instantáneamente energía que es muy eficaz en la eliminación de manchas persistentes, tales como placa dental en la superficie del diente y similares. Todavía adicionalmente, la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza está en el intervalo de 220 Hz a 280 Hz. Los experimentos muestran además que cuando la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de entre 220 y 280 Hz, puede lograrse un efecto muy eficaz similar al obtenido cuando la frecuencia natural es de 250 Hz. Por otra parte, cuando se satisface 0,85f0<fnatural<1,05f0, es decir, cuando el intervalo de la frecuencia natural se controla entre de 0,85 a 1,05 veces la frecuencia de accionamiento fü, los experimentos muestran que es posible lograr el mejor efecto de oscilación de resonancia y mantener una transferencia de energía muy eficiente, lo que es muy útil para lograr un movimiento rotatorio alternativo a alta velocidad del elemento de limpieza.

En una realización, los elementos elásticos de transductor comprenden dos elementos elásticos de transductor, es decir, elementos elásticos de transductor primero y segundo, que son paralelos entre sí y están distribuidos simétricamente con respecto a un eje de rotación o una línea paralela al eje de rotación, en la que los elementos elásticos de transductor primero y segundo están ubicados a ambos lados del eje de rotación del soporte de transductor respectivamente y el ángulo entre los elementos elásticos de transductor primero y segundo es de 180°. Por tanto, al proporcionar dos elementos elásticos de transductor que tienen un ángulo de 180°, y al disponer dos elementos elásticos de transductor para que estén simétricamente distribuidos con respecto al eje de rotación o una línea paralela al eje de rotación, es posible que las fuerzas sobre todos los elementos elásticos de transductor sean equivalentes a la fuerza electromagnética resultante sobre el eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza y la fuerza electromagnética resultante sobre el eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza sea sustancialmente cero, y que se produzca un par de torsión alrededor del eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza o una línea paralela al eje de rotación.

En otra realización, los elementos elásticos de transductor comprenden dos elementos elásticos de transductor, es decir, los elementos elásticos de transductor primero y segundo, que están ubicados a ambos lados del eje de rotación del transductor, y el ángulo entre los mismos es a, en el que 90°<a<180° o 90°<a<270°.

El efecto tecnológico beneficioso de la presente solución técnica puede explicarse tal como sigue: por ejemplo, suponiendo que, cuando la bobina de accionamiento aplica una fuerza electromagnética al imán permanente y el conjunto pasivo se somete a un par de torsión en sentido horario, el brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor del dispositivo de limpieza transmite un par de torsión a los elementos elásticos de transductor primero y segundo, de modo que el primer elemento elástico de transductor genera un esfuerzo de flexión alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor en el sentido antihorario; el segundo elemento elástico de transductor también genera un esfuerzo de flexión alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor en el sentido de rotación antihorario; y el transductor rota en sentido horario alrededor de un eje de rotación. Por el contrario, cuando el conjunto pasivo se somete a un par de torsión en sentido antihorario, el brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor del dispositivo de limpieza transmite un par de torsión a los elementos elásticos de transductor primero y segundo, de modo que los elementos elásticos de transductor primero y segundo generan esfuerzos de flexión en sentido horario alrededor de sus respectivos retenedores de elemento elástico de transductor, y el transductor realiza una rotación en sentido antihorario alrededor del eje de rotación. Por tanto, según diferentes ocasiones y requisitos, el ángulo a puede ajustarse de manera flexible de modo que la fuerza global alcanza el estado deseado para mantener un rendimiento óptimo.

Más preferiblemente, los elementos elásticos de transductor pueden comprender tres elementos elásticos de transductor, en los que dos cualesquiera de los elementos elásticos de transductor tienen un ángulo p con respecto al tercer elemento elástico de transductor, y 90°<p<180°, y un ángulo entre los dos cualesquiera elementos elásticos de transductor es 5, 5 = 360° -2p. Al establecer razonablemente las formas, dimensiones y posiciones relativas del primer elemento elástico de transductor, el segundo elemento elástico de transductor y el tercer elemento elástico de transductor, también es posible equilibrar la fuerza sobre el transductor de dispositivo de limpieza y soportar el par de torsión, y alcanzar de ese modo efectos satisfactorios.

Más preferiblemente, los elementos elásticos de transductor comprenden elementos elásticos rectangulares o elementos elásticos de tipo lámina. Los elementos elásticos circulares y los elementos elásticos de tipo lámina son elementos elásticos habituales en aplicaciones industriales, y son fáciles de obtener del mercado.

Más preferiblemente, cada uno de los elementos elásticos de tipo lámina tiene un grosor menor que su longitud y anchura, y el grosor es de entre 0,05 mm y 1 mm. El transductor de la presente invención está dotado de al menos dos elementos elásticos; dos o más elementos elásticos pueden ser equivalentes a una pluralidad de resortes, y la pluralidad de resortes son equivalentes a un resorte virtual. El resorte virtual y la masa m constituyen un sistema de oscilador de resorte. El factor de rigidez de resorte en el sistema de oscilador de resorte es el factor de rigidez de este resorte virtual, de modo que el rendimiento de un único elemento elástico afecta directamente al factor de rigidez de resorte en el sistema de oscilador de resorte. A continuación, se realiza una descripción tomando un elemento elástico rectangular (un tipo de elemento elástico de tipo lámina) como ejemplo. Definición: K^irectangulares un factor de rigidez equivalente de un único elemento elástico rectangular cuando se somete a deformación por flexión; el grosor geométrico del elemento elástico rectangular en el sentido de fuerza es h; la dimensión geométrica del elemento elástico rectangular en un sentido desde el punto de soporte de fuerza hacia un punto de fijación, es decir, el sentido del brazo de fuerza, tiene una longitud L y una anchura b; según el principio de la mecánica de sólidos, el K^irectangulares directamente proporcional a bh3/L3, y el grosor h tiene una alta correlación con el factor de rigidez K^irectangular, por tanto al ajustar el grosor h, puede obtenerse un K^irectangulardiferente. A través de experimentos y cálculos, se encuentra que cuando el grosor del elemento elástico de tipo lámina es de entre 0,05 mm y 1 mm, puede obtenerse el factor de rigidez deseado, y entonces puede alcanzarse un mejor efecto.

Más preferiblemente, la pluralidad de imanes permanentes están configurados de tal manera que, cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de accionamiento fijada en el alojamiento de mango y la bobina de accionamiento y la pluralidad de imanes permanentes interaccionan para generar una fuerza electromagnética, una fuerza resultante de las fuerzas electromagnéticas generadas entre la bobina de accionamiento y la pluralidad de imanes permanentes y que actúan sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, la fuerza que actúa sobre el conjunto pasivo se equilibra, y al mismo tiempo, el conjunto pasivo se somete a un par de torsión que rota en un sentido horario o antihorario formado por las fuerzas electromagnéticas, en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza, es menor de aproximadamente de 30 mm x 30 mm a 60 mm x 60 mm. Al disponer razonablemente la posición relativa entre la pluralidad de imanes permanentes y la bobina de accionamiento en el dispositivo de limpieza, cuando una corriente alterna pasa a través de la bobina de accionamiento, el conjunto pasivo se somete a una fuerza de equilibrio en el que la fuerza electromagnética resultante es cercana a cero, y se genera un par de torsión, cuyo sentido varía con la variación del sentido de la corriente en la bobina de accionamiento, y de ese modo el conjunto pasivo se acciona mediante la bobina de accionamiento para que rote repetidamente en el sentido horario y el sentido antihorario, logrando por tanto el efecto de que la fuerza resultante es cercana a cero, y se alcanza el equilibrio de fuerza, mientras que sólo se genera un par de torsión; por tanto, es posible omitir partes tales como los cojinetes, de modo que la estructura es más compacta.

Más preferiblemente, la pluralidad de imanes permanentes comprenden cuatro imanes permanentes, es decir, dos primeros imanes permanentes que tienen, cada uno, un polo S que está orientado hacia la bobina de accionamiento, por ejemplo, y dos segundos imanes permanentes que tienen, cada uno, un polo N que está orientado hacia la bobina de accionamiento, por ejemplo, en los que el segundo imán permanente en el lado izquierdo y el primer imán permanente en el lado izquierdo están distribuidos de manera sustancialmente simétrica con respecto a un núcleo de hierro de la bobina de accionamiento; el primer imán permanente en el lado derecho y el segundo imán permanente en el lado derecho están distribuidos de manera sustancialmente simétrica con respecto al núcleo de hierro de la bobina de accionamiento; una línea central transversal del segundo imán permanente en el lado superior izquierdo está alineada con una línea central transversal del primer imán permanente en el lado superior derecho; una línea central transversal del primer imán permanente en el lado inferior izquierdo está alineada con una línea central transversal del segundo imán permanente en el lado inferior derecho; las dos líneas centrales transversales anteriores son paralelas entre sí; y cuando se activa la corriente, al mismo tiempo, el sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del primer imán permanente en el mismo lado es opuesto al sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del segundo imán permanente en el mismo lado. La bobina de accionamiento está fijada en el mango de accionamiento. Cuando la corriente I fluye a través de la bobina de accionamiento, se generan fuerzas electromagnéticas Fⁱ, F², F³, F⁴respectivamente entre la bobina de accionamiento y los cuatro imanes permanentes. Dado que los cuatro imanes permanentes están distribuidos de manera uniforme y simétrica con respecto al núcleo de hierro de la bobina de accionamiento, las fuerzas electromagnéticas Fⁱ, F²y F³, F⁴son esencialmente iguales en magnitud y opuestas en sentido, es decir, la fuerza electromagnética resultante recibida por el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, las fuerzas recibidas alcanzan un equilibrio, y sólo existe un par de torsión, así que pueden omitirse las partes tales como los cojinetes de modo que la estructura es más compacta.

En vista del cepillo de dientes eléctrico y la afeitadora eléctrica, preferiblemente, la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre el plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza es menor de o igual a 30 mm x 30 mm. En cuanto al instrumento de higiene facial eléctrico y la ducha eléctrica, preferiblemente, la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre el plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza es menor de o igual a 60 mm x 60 mm. Los dos diseños diferentes anteriores para la zona proyectada máxima consideran principalmente aplicaciones diferentes.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista frontal del dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal de la presente invención;

la figura 2 es una vista en sección parcial tomada a lo largo de la línea A-A en la figura 1;

la figura 3 es una vista esquemática en perspectiva que muestra la posición relativa de la bobina de accionamiento con respecto a los imanes permanentes;

la figura 3A es una vista esquemática de proyección del análisis mecánico de la bobina de accionamiento y los imanes permanentes mostrados en la figura 3;

la figura 3B es una vista esquemática del análisis mecánico de la bobina de accionamiento y los imanes permanentes mostrados en la figura 3;

la figura 3C es otra manera de configuración de la pluralidad de imanes permanentes;

la figura 4 es una vista frontal de un dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal;

la figura 5 es una vista esquemática en despiece ordenado del dispositivo de limpieza mostrado en la figura 4; la figura 6 es una vista en perspectiva del transductor de dispositivo de limpieza en la figura 4;

la figura 7 es una vista esquemática de conjunto del transductor de dispositivo de limpieza y el soporte derecho del dispositivo de limpieza en la figura 4;

la figura 8 es una vista frontal de otro tipo de dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal;

la figura 9 es una vista esquemática en despiece ordenado del dispositivo de limpieza mostrado en la figura 8; la figura 10 es una vista en perspectiva del transductor de dispositivo de limpieza en la figura 8;

la figura 11 es una vista en perspectiva de todavía otro tipo de transductor de dispositivo de limpieza;

la figura 12 es una vista esquemática que muestra la posición relativa de los dos elementos elásticos de transductor en la figura 11;

la figura 13 es una vista esquemática que muestra la posición relativa de tres elementos elásticos de transductor; la figura 14 es una vista frontal del instrumento de higiene facial eléctrico;

la figura 15 es una vista en despiece ordenado del instrumento de higiene facial eléctrico mostrado en la figura 14. Descripción de los números de referencia principales

I mango de accionamiento

2A, 2B, 2D dispositivo de limpieza

3A, 3B, 3D portador de elemento de limpieza en el dispositivo de limpieza

4A, 4B, 4D elemento de limpieza (por ejemplo, cerda de cepillo de dientes)

5A, 5B sello

10 alojamiento de mango

I I conjunto de placa de circuito electrónico PCBA

12 pilas o fuente de alimentación

13 bobina de carga

14 bobina de accionamiento

15 núcleo de hierro de la bobina de accionamiento

16 interruptor

17 botón de interruptor

20A, 20B, 20D alojamientos de dispositivo de limpieza de estructuras diferentes

21A, 21B, 21D soporte derecho del dispositivo de limpieza de estructuras diferentes

22A, 22B, 22D soporte izquierdo del dispositivo de limpieza de estructuras diferentes

23A, 23B, 23C, 23D transductor de dispositivo de limpieza de estructuras diferentes

24 primer imán permanente que tiene un polo S orientado hacia la bobina de accionamiento del mango

25 segundo imán permanente que tiene un polo N orientado hacia la bobina de accionamiento del mango

26 portador de imanes permanentes

27A, 27B, 27D tornillo de bloqueo

23A1,23B1, 23C1,23D1 primer elemento elástico de transductor

23A2, 23B2, 23C2, 23D2 segundo elemento elástico de transductor

23A31,23B31,23B32, 23C3, 23D3 retenedor de elemento elástico de transductor

23A4, 23B4, 23C4, 23D4 soporte de transductor

23A41, 23A42, 23B41, 23B42, 23C41, 23C42, 23D41, 23D42 brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor

23A5, 23B5 árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza

23C11, 23C22, 23C33 elementos elásticos de transductor primero, segundo, tercero respectivamente Descripción detallada

A continuación en el presente documento, se describirá con más detalle una realización a modo de ejemplo de la presente invención con un cepillo de dientes eléctrico como ejemplo típico de un dispositivo de limpieza para cuidado de limpieza personal, y con referencia a los dibujos adjuntos. Aunque sólo se usa como ejemplo el cepillo de dientes eléctrico, la presente invención no se limita al mismo. La presente invención también puede aplicarse a las afeitadoras eléctricas, los instrumentos de higiene facial eléctricos, las duchas eléctricas, y similares.

A lo largo de todos los dibujos adjuntos, números de referencia similares se refieren a partes similares.

Por motivos de claridad, la presente descripción emplea términos que expresan la posición relativa espacial, tal como “arriba”, “abajo”, “superior”, “inferior”, “izquierdo”, “derecho”, “transversal”, “hacia delante”, “inversión”, etcétera, para describir brevemente las interrelaciones entre un elemento o característica y otro(s) elemento(s) o característica(s) tal como se muestra en las figuras, en las que “arriba”, “abajo”, “superior” e “inferior” son relativos al eje del dispositivo de limpieza; la dirección hacia arriba orientada hacia la vista correspondiente y paralela al eje del dispositivo de limpieza se define como “arriba” o “superior”, y la dirección hacia abajo paralela al eje del dispositivo de limpieza se define como “abajo” o “inferior”; “izquierdo” y “derecho” son relativos al eje del dispositivo de limpieza; el lado izquierdo del eje del dispositivo de limpieza a lo largo de la dirección perpendicular al eje del dispositivo de limpieza cuando está orientado hacia la vista correspondiente se define como “izquierdo”, y el lado derecho del mismo se define como “derecho”; “transversal” significa la dirección perpendicular al eje del dispositivo de limpieza; “hacia fuera” significa la dirección perpendicular a la superficie del papel y orientada hacia el usuario; “hacia dentro” significa la dirección perpendicular a la superficie del papel alejándose del usuario.

Aunque los términos “primero”, “segundo”, etc. se usan en la presente descripción para describir una pluralidad de elementos o componentes, estos elementos o componentes no han de limitarse por estas palabras. Estas palabras se usan sólo para distinguir un elemento o componente de otro elemento o componente, sin incluir el “orden”. Por tanto, intercambiar los números ordinales de esos elementos o componentes comentados a continuación no va más allá de la concepción y el alcance de la invención.

Además, la palabra “y/o” tal como se usa en esta solicitud incluyen uno cualquiera del uno o más vocabularios asociados o todas las combinaciones de los mismos.

En una realización de la presente invención, tal como se muestra en las figuras 1, 2, 5 y 6, un dispositivo de limpieza de movimiento alternativo (por ejemplo, el cabezal de cepillo de dientes) 2A se conecta de manera desprendible con un alojamiento de mango 10 de un mango 1 a través de un alojamiento de dispositivo de limpieza 20A de una manera de conexión roscada por ejemplo, y una conexión roscada de este tipo permite que el mango de accionamiento 1 y el dispositivo de limpieza 2A se conecten entre sí de manera fiable, y se separen de manera conveniente. Generalmente, el mango de accionamiento 1 está dotado en el mismo de una pila 12 o una fuente de alimentación, un conjunto de placa de circuito electrónico PCBA 11, un interruptor 16, una bobina de carga 13, y similares. El mango de accionamiento 1 de la presente invención también está dotado de una bobina de accionamiento 14 en el mismo, y la parte hueca de la bobina de accionamiento 14 está dotada de un núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento que tiene una característica de permeabilidad magnética alta. El alojamiento de mango 10 también está dotado de un botón de interruptor 17 usado para iniciar o detener el funcionamiento del mango de accionamiento 1. El mango de accionamiento 1 está dotado de un rebaje en la dirección adyacente al dispositivo de limpieza para albergar parte del dispositivo de limpieza.

Tal como se muestra en las figuras 1,2 y 5, el dispositivo de limpieza 2A comprende un alojamiento de dispositivo de limpieza 20A, un soporte derecho 21A del dispositivo de limpieza y un soporte izquierdo 22A del dispositivo de limpieza para sostener el dispositivo de limpieza 2A, un transductor de dispositivo de limpieza 23A, un conjunto pasivo, un sello 5A, un portador de elemento de limpieza 3A y elementos de limpieza 4A. Los soportes derecho e izquierdo 21A, 22A del dispositivo de limpieza pueden conectarse y fijarse de manera desprendible sobre el alojamiento de dispositivo de limpieza 20A mediante un retenedor, tal como un tornillo. Tal como se muestra en la figura 6, el transductor de dispositivo de limpieza 23A puede moldearse de manera solidaria mediante la inyección, por ejemplo, del primer elemento elástico de transductor 23A1, el segundo elemento elástico de transductor 23A2, el soporte de transductor 23A4, el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 y el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23A5, y también puede ensamblarse a partir de partes individuales. El árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23A5 se inserta de manera apretada en el portador de elemento de limpieza 3A, de modo que el transductor de dispositivo de limpieza 23A se acopla de manera fija al portador de elemento de limpieza 3A. Los elementos de limpieza 4A está distribuido sobre el portador de elemento de limpieza 3A, pudiendo ser los elementos de limpieza 4A un artículo tal como cerdas de cepillo de dientes. Un extremo del sello 5A se acopla con el portador de elemento de limpieza 3A, y el otro extremo del sello 5A se acopla con el alojamiento de dispositivo de limpieza 20A. El conjunto pasivo está constituido por una pluralidad de imanes permanentes primero y segundo 24, 25 y un portador de imanes permanentes 26. El primer imán permanente 24 y el segundo imán permanente 25 pueden tener una forma de paralelepípedo rectangular y están distribuidos alternativamente a ambos lados del núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento, y el portador de imanes permanentes 26 está fijado al extremo del transductor de dispositivo de limpieza 23A opuesto al árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23A5. La pluralidad de imanes permanentes primero y segundo 24, 25 están fijados al portador de imanes permanentes 26. La polaridad del primer imán permanente 24 en el sentido orientado hacia la bobina de accionamiento 14 es opuesta a la polaridad del segundo imán permanente 25 en el sentido orientado hacia la bobina de accionamiento 14.

Tal como se muestra en las figuras 3, 5, 6 y 7, en este ejemplo, el conjunto pasivo puede comprender por ejemplo dos primeros imanes permanentes 24 que tienen, cada uno, un polo S orientado hacia la bobina de accionamiento 14, y por ejemplo dos segundos imanes permanentes 25 que tienen, cada uno, un polo N orientado hacia la bobina de accionamiento 14. Las relaciones posicionales relativas del primer imán permanente 24, el segundo imán permanente 25 y la bobina de accionamiento 14 pueden mostrarse tal como en la figura 3. En la figura 3, el segundo imán permanente 25 en el lado izquierdo y el primer imán permanente 24 en el lado izquierdo en el conjunto pasivo pueden distribuirse de manera sustancialmente simétrica con respecto al núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento, y el primer imán permanente 24 en el lado derecho y el segundo imán permanente 25 en el lado derecho pueden distribuirse de manera sustancialmente simétrica con respecto al núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento. La línea central transversal del segundo imán permanente 25 en el lado superior izquierdo está alineada con la línea central transversal del primer imán permanente 24 en el lado superior derecho, y la línea central transversal del primer imán permanente 24 en el lado inferior izquierdo está alineada con la línea central transversal del segundo imán permanente 25 en el lado inferior derecho, y las dos líneas centrales transversales anteriores son paralelas entre sí. Cuando se activa la corriente, el sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del primer imán permanente en el mismo lado es opuesto al sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del segundo imán permanente en el mismo lado al mismo tiempo.

En el presente ejemplo mostrado en las figuras 3, 3A, 3B, la bobina de accionamiento 14 está fijada en el interior del mango de accionamiento 1. Cuando la corriente I fluye a través de la bobina de accionamiento 14, se generan fuerzas electromagnéticas F¹, F², F³, F⁴entre la bobina de accionamiento 14 y el primer imán permanente 24 en el lado derecho, el segundo imán permanente 25 en el lado derecho, el primer imán permanente 24 en el lado izquierdo y el segundo imán permanente 25 en el lado izquierdo, respectivamente. Debido a la distribución simétrica de manera uniforme de los imanes permanentes primeros y segundos 24, 25 en los lados izquierdo y derecho con respecto al núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento, las fuerzas electromagnéticas F¹, F²y F³, F⁴son esencialmente iguales en magnitud y opuestas en sentido, es decir, la fuerza electromagnética resultante sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, las fuerzas sobre el conjunto pasivo se equilibran. Tal como se muestra en la figura 3, dado que los imanes permanentes primeros y segundos 24, 25 en los lados tanto izquierdo como derecho están distribuidos razonablemente, pueden generarse pares de torsión en sentido horario M¹, M², M³, M⁴sobre el conjunto pasivo mediante las fuerzas F¹, F², F³, F⁴, respectivamente; el par de torsión M es la suma de los pares de torsión Mⁱ, M², M³, M⁴, y el sentido de vector del par de torsión M se orienta hacia el elemento de limpieza. En el sentido mostrado en la figura 3B, el par de torsión M acciona el conjunto pasivo para que rote en un sentido antihorario, y el sentido de vector del par de torsión también se orienta hacia el elemento de limpieza. apunta a Cabe recordar que los sentidos de vector de los pares de torsión en las figuras 3 y 3B concuerdan, pero debido a la dirección de la vista, en la descripción, sus pares de torsión respectivos se denominan sentido horario y sentido antihorario respectivamente; de hecho, los pares de torsión en las figuras 3 y 3B son el mismo par de torsión.

La figura 3A es una vista esquemática de proyección del análisis mecánico de la figura 3. La figura 3A muestra el sentido de cada fuerza electromagnética más claramente. Si se establecen coordenadas tomando el punto central O del núcleo de hierro 15 de la bobina de accionamiento como el origen, los imanes permanentes 24, 25 en el lado izquierdo tienen el eje y como límite derecho, y el primer imán permanente 24 en el lado izquierdo y el segundo imán permanente 25 en el lado izquierdo están distribuidos simétricamente con respecto al eje x. El imán permanente 24, 25 en el lado derecho tienen el eje y como límite izquierdo, y el primer imán permanente 24 en el lado derecho y el segundo imán permanente 25 en el lado derecho están distribuidos simétricamente con respecto al eje x; F¹, F², F³y F⁴en las figuras son fuerzas que actúan sobre los imanes permanentes 24, 25 respectivamente. Aparentemente, en la disposición de los imanes permanentes 24, 25 y la bobina de accionamiento 14 mostrada en la figura 3A, las fuerzas F¹, F², F³y F⁴son idénticas en magnitud; F¹y F²tienen sentidos idénticos; F3 y F4 tienen sentidos idénticos que son opuestos a los sentidos de F¹y F². La figura 3B es una vista esquemática del análisis mecánico de la figura 3, y muestra el resultado analítico obtenido al concentrar las fuerzas sobre el punto O'. O' es el centro geométrico del grupo de imanes permanentes, y está en el conjunto pasivo. El segmento de línea O-O' es paralelo a o coincide con el eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza. En la figura 3B, los puntos O' y O coinciden entre sí, y la fuerza electromagnética resultante recibida por el conjunto pasivo es cero, y el conjunto pasivo se somete a la acción del par de torsión M, en el que el par de torsión M es la suma de los pares de torsión M¹, M², M³, M⁴generados por las fuerzas F¹, F², F³, F⁴respectivamente en el sentido antihorario. Desde luego, los imanes permanentes 24, 25 y la bobina de accionamiento 14 también pueden tener otras disposiciones sin estar limitadas a las mismas.

Cuando la corriente opuesta a la corriente I mostrada en la figura 3 en sentido fluye a través de la bobina de accionamiento 14, tal como se indicó anteriormente, la fuerza electromagnética resultante que actúa sobre el conjunto pasivo es cero, y se genera un par de torsión en sentido antihorario, en el que el sentido de vector del par de torsión se orienta alejándose de un extremo de los elementos de limpieza. Por tanto, al disponer razonablemente la posición relativa de los imanes permanentes 24, 25 y la bobina de accionamiento 14 en el dispositivo de limpieza 2A, cuando una corriente alterna pasa a través de la bobina de accionamiento 14, el conjunto pasivo recibe una fuerza de equilibrio, en el que la fuerza electromagnética resultante es cero, y se genera un par de torsión, cuyo sentido varía con la variación de sentido de corriente de la bobina de accionamiento 14, de modo que el conjunto pasivo se acciona mediante la bobina de accionamiento 14 para que rote repetidamente en los sentidos horario y antihorario. Aparentemente, las posiciones relativas de los imanes permanentes 24, 25 y la bobina de accionamiento 14 así como el número de los imanes permanentes no se limitan a este ejemplo, y el experto en esta técnica puede deducir diferentes disposiciones sin apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, el número de los imanes permanentes 24, 25 puede ser de dos, tres, cinco o seis, etcétera; alternativamente, se intercambian las posiciones de los imanes permanentes 24, 25 en el lado izquierdo, o se intercambian las posiciones de los imanes permanentes 24, 25 en el lado derecho; alternativamente, el plano de imanes permanentes en el lado izquierdo y el plano superior de la bobina de accionamiento 14 están distribuidos formando un ángulo de p, y el plano de imanes permanentes en el lado derecho y el plano superior de la bobina de accionamiento 14 están distribuidos formando un ángulo de -p.

La figura 3C ilustra una realización de seis imanes permanentes, es decir, además de los cuatro imanes permanentes originales, se añaden y disponen razonablemente dos imanes permanentes con funciones idénticas a las de los cuatro imanes permanentes mencionados anteriormente, es decir, haciendo que la zona de proyección de campo magnético sea más grande y el efecto mejor, y, evidentemente, hay muchas otras configuraciones, cuyos principios son idénticos, que ya no se enumerarán en el presente documento.

Tal como se muestra en la figura 3, los polos N de los primeros imanes permanentes 24 y los polos S de los segundos imanes permanentes 25 están fijados de manera inmóvil al portador de imanes permanentes 26, y el conjunto pasivo está constituido por los primeros imanes permanentes 24, los segundos imanes permanentes 25 y el portador de imanes permanentes 26. Aunque sólo se muestra un conjunto pasivo en la presente realización, también es posible proporcionar una pluralidad de conjuntos pasivos que no tienen ningún movimiento relativo entre sí según la presente invención.

Preferiblemente, la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza es menor de o igual a de 30 mm x 30 mm a 60 mm x 60 mm, lo que puede determinarse según circunstancias específicas. En cuanto al cepillo de dientes eléctrico y la afeitadora eléctrica, la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza es menor de o igual a 30 mm x 30 mm; en cuanto al instrumento de higiene facial eléctrico y la ducha eléctrica, la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza es menor de o igual a 60 mm x 60 mm. Con esta estructura, el aparato de cuidado personal de la presente invención es más compacto y tiene un aspecto más atractivo.

En la presente invención, el movimiento eficiente del dispositivo de limpieza puede lograrse mediante la característica de flexión de los elementos elásticos. La figura 6 muestra el efecto de las fuerzas F1, F2, F3, F4 sobre el momento torsional (momento de torsión) del primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2. Tal como se muestra en la figura 6, el imán permanente 25 en el lado superior izquierdo se somete a la fuerza F4 tal como se muestra en la figura, y L6 es el brazo de fuerza L6 de la fuerza F4 con respecto a la línea central geométrica del segundo elemento elástico de transductor 23A2, entonces la fuerza electromagnética F4 genera un par de torsión M6 con respecto al segundo elemento elástico de transductor 23A2, M6 = F4 L6; el sentido de M6 es el sentido horario. Igualmente, el imán permanente 24 en el lado superior derecho se somete a la fuerza Fi, y L5 es el brazo de fuerza L5 de la fuerza Fi con respecto a la línea central geométrica del primer elemento elástico de transductor 23A1, entonces la fuerza electromagnética Fi genera un par de torsión M5 con respecto al primer elemento elástico de transductor 23A1, M5 = F1L5; el sentido de M5 es el sentido antihorario. Según la presente invención, al configurar razonablemente la forma y la posición de los imanes permanentes así como la forma y la posición de los elementos elásticos de transductor, puede hacerse que M5 y M6 sean aproximadamente iguales en magnitud y opuestos en sentido. De manera similar, los pares de torsión generados por F3 y F2 con respecto al segundo elemento elástico de transductor 23A2 y el primer elemento elástico de transductor 23A1 son idénticos en magnitud y opuestos en sentido. Por tanto, el par de torsión resultante de la fuerza electromagnética sobre el conjunto pasivo con respecto al primer elemento elástico de transductor 23A1 y al segundo elemento elástico de transductor 23A2 es cero. Por consiguiente, siempre y cuando la forma y la posición de los imanes permanentes y la forma y la posición de los elementos elásticos de transductor se diseñen razonablemente, el factor de la sección resistente a la flexión (o módulo de la sección en la flexión) y el factor de la sección resistente a la torsión (o módulo de la sección en la torsión) de los elementos elásticos tienen escasos efectos sobre la implementación de la presente invención, permitiendo por tanto expandir el intervalo de selección de las dimensiones geométricas de los elementos elásticos de transductor.

Tal como se muestra en las figuras 2, 5 y 6, el conjunto pasivo y el soporte de transductor de dispositivo de limpieza 23A4 se acoplan entre sí de manera fija sin movimiento relativo, y hay muchas maneras para el acoplamiento de manera fija, tal como mediante moldeo por inyección o mediante tornillos. Con el fin de lograr el propósito de una limpieza eficiente, se requiere generalmente que el aparato de cuidado personal tenga una velocidad de aproximadamente 6000 a 24000 rpm, es decir, la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza es de 100 a 400 Hz; la relación entre la frecuencia natural fnatural y la frecuencia fü de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el mango satisface: 0,85f0<fnatural<1,05f0. Los experimentos muestran que cuando la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de 100 a 400 Hz, se obtiene como resultado un efecto tecnológico mejor. Además, la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza es de 250 Hz más o menos, y la relación entre la frecuencia natural fnatural y la frecuencia fo de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el mango satisface: 0,85f0<fnatural<1,05f0. Tomando como ejemplo una rotación alternativa de 15000 rpm, es decir, la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de aproximadamente 250 Hz; los experimentos muestran que el movimiento alternativo a alta velocidad del elemento de limpieza con la frecuencia de aproximadamente 250 Hz puede hacer que el aire y el líquido alrededor del elemento de limpieza interaccionen para formar una explosión de gas, y esta turbulencia irregular puede establecer un procedimiento de acumular energía y liberar instantáneamente energía que es muy eficaz en la eliminación de manchas persistentes, tales como placa dental en la superficie del diente y similares. Todavía adicionalmente, la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza está en un intervalo de 220 Hz a 280 Hz, y la relación entre la frecuencia natural fnatural y la frecuencia fo de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el mango satisface: 0,85f0<fnatural<1,05f0. Los experimentos muestran además que cuando la frecuencia natural del dispositivo de limpieza es de entre 220 y 280 Hz, puede lograrse un efecto muy eficaz similar al obtenido cuando la frecuencia natural es de 250 Hz.

El dispositivo de limpieza 2A tiene su propia frecuencia natural fnatural, y este dispositivo de limpieza 2A puede considerarse un sistema de oscilador de resorte constituido por un resorte de factor de rigidez de resorte K y una masa m. Según el principio de vibración, la frecuencia natural fnaturai del oscilador de resorte es directamente

proporcional a ‘ ’ donde K es el factor de rigidez de resorte generado al ser todos los elementos elásticos en el dispositivo de limpieza 2A equivalentes al sistema de oscilador de resorte, y m es la masa generada al ser toda la masa generalizada en el dispositivo de limpieza 2A equivalente al sistema de oscilador de resorte.

En el presente ejemplo mostrado en la figura 6, el conjunto pasivo está constituido por una pluralidad de imanes permanentes y el portador de imanes permanentes; el conjunto pasivo tiene una densidad mayor en relación con otras partes del dispositivo de limpieza 2A que los elementos elásticos 23A1, 23A2, y el conjunto pasivo está en un extremo distal alejado de los elementos elásticos 23A1, 23A2 y, por tanto, tiene un momento de inercia mayor; por consiguiente, la masa generalizada del conjunto pasivo es un componente destacado de la masa en el sistema de oscilador de resorte anterior. En esta realización, la masa generalizada del conjunto pasivo puede alcanzar el 60% de la masa del sistema de oscilador de resorte.

Según el principio de vibración, cuando la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza 2A es cercana a o igual a la frecuencia fo de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10, el aparato de cuidado personal tiene una mayor eficiencia, y además, las personas siempre desean que el aparato de cuidado personal tenga una buena sensación al tacto, por tanto su mango 1 no puede ser demasiado voluminoso. En términos generales, el diámetro del mango 1 deben ser menor de 35 mm, y una estructura eficiente puede hacer que el mango 1 sea más pequeño de modo que el aparato de cuidado personal pueda tener un exterior estético. En la presente invención, al diseñar razonablemente la masa generalizada del conjunto pasivo y el factor de rigidez de los elementos elásticos, la fuerza electromagnética de una frecuencia f0 generada por la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10 y que actúa sobre el dispositivo de limpieza 2A lleva el dispositivo de limpieza 2A a un estado de oscilación de resonancia o estado de vibración resonante, por tanto puede obtenerse un sistema eficiente dentro de un espacio pequeño. Según la presente invención, en combinación con la selección de la dimensión del conjunto pasivo y la configuración razonable de los elementos elásticos, el intervalo de frecuencia natural del dispositivo de limpieza 2A puede ser de 100 Hz a 400 Hz, es decir, el dispositivo de limpieza 2A de este ejemplo puede coincidir con el mango 1 del aparato de cuidado personal que emite la fuerza electromagnética que tiene una frecuencia de entre 100 Hz a 400 Hz, y puede implementarse una transferencia de energía eficiente entre el mango 1 y el dispositivo de limpieza 2A. En este ejemplo, la relación entre la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza 2A y la frecuencia f0 de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento 14 en el mango 1 es:

0,85f0<fnatural<1,05f0.

Preferiblemente, tal como se muestra en las figuras 2, 5, 6, 7, el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 se acopla de manera fija con un extremo del primer elemento elástico de transductor 23A1 y un extremo del segundo elemento elástico de transductor 23A2 respectivamente, y los brazos de transmisión 23A41, 23A42 del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor se acoplan de manera fija con el otro extremo del primer elemento elástico de transductor 23A1 y el otro extremo del segundo elemento elástico de transductor 23A2, respectivamente. En este ejemplo, el primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 son paralelos entre sí, y están distribuidos simétricamente con respecto al eje de rotación o una línea paralela al eje de rotación. El primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 están ubicados a ambos lados del eje de rotación del soporte de transductor 23A4 respectivamente, y el ángulo entre los mismos es de 180°. El primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 pueden acoplarse con el soporte de transductor 23A4 y el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 a través de moldeo por inyección, y también es posible usar una única pieza de elemento elástico para que se moldee por inyección con el soporte de transductor 23A4 y el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31. En la disposición de moldeo por inyección global, aunque se usa una única pieza de elemento elástico para fabricar el primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2, dado que los sentidos de las fuerzas que actúan sobre el primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 son diferentes, todavía puede considerarse que está compuesta por dos elementos elásticos.

En los ejemplos mostrados en las figuras 2, 6 y 7, el transductor de dispositivo de limpieza 23A, el soporte derecho 21A del dispositivo de limpieza y el soporte izquierdo 22A del dispositivo de limpieza se conectan de manera fija mediante el tornillo de bloqueo 27A, en el que el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 está dotado de una pluralidad de muescas en forma de U (por ejemplo, cuatro tal como se muestra en las figuras); estas muescas en forma de U actúan conjuntamente con el número correspondiente de salientes en el soporte derecho de transductor 21A para determinar las posiciones de montaje relativas del transductor de dispositivo de limpieza 23A y el soporte derecho 21A del dispositivo de limpieza. El retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 se conecta de manera fija con los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A del dispositivo de limpieza mediante el tornillo de bloqueo 27A y, por tanto, no hay movimiento relativo entre el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 y los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A del dispositivo de limpieza. En este ejemplo, el soporte de transductor de dispositivo de limpieza 23A4 se acopla con el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 a través del primer elemento elástico de transductor 23A1 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2. Cuando el dispositivo de limpieza 2A no está en funcionamiento, el transductor 23A está fijado a los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A del dispositivo de limpieza, y los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A están atornillados al alojamiento de mango 10 a través del alojamiento de dispositivo de limpieza 20A. Cuando se hace funcionar el dispositivo de limpieza 2A, el soporte de transductor 23A4 y el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 generan un movimiento relativo a través de la acción sinérgica de todos los elementos elásticos en el conjunto elástico de transductor, mientras que el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 se acopla de manera fija a los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A del dispositivo de limpieza y se mantiene en un estado estacionario y, por tanto, sólo el soporte de transductor 23A4 se mueve con respecto al retenedor de elemento elástico de transductor 23A31. El árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23A5 se extiende hacia arriba al interior del portador de elemento de limpieza 3A, y el acoplamiento anterior puede ser un acoplamiento fijo, de modo que, por tanto, el movimiento y la energía se transfieren al portador de elemento de limpieza 3A a través del árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23A5, y luego a los elementos de limpieza 4A a través del portador de elemento de limpieza 3A.

Tal como se muestra en las figuras 1, 2, 3, 3B y 3C, el alojamiento de dispositivo de limpieza 20A tiene una configuración roscada, y el alojamiento de mango 10 tiene una configuración roscada que coincide con la configuración roscada del alojamiento de dispositivo de limpieza 20A. En esta realización, después de que el dispositivo de limpieza se inserta parcialmente en el rebaje de la parte superior del mango de accionamiento 1, el dispositivo de limpieza 2A se bloquea de manera apretada al mango de accionamiento 1 a través del acoplamiento roscado del alojamiento de dispositivo de limpieza 20A y el alojamiento de mango 10. Cuando el usuario fija el dispositivo de limpieza 2A al mango de accionamiento 1 y pone en marcha el mango de accionamiento 1, una corriente alterna de una frecuencia f^üfluye a través de la bobina de accionamiento 14 del mango de accionamiento 1, y el campo magnético generado por los imanes permanentes 24, 25 del conjunto pasivo del dispositivo de limpieza interacciona con la bobina de accionamiento 14 activada para generar fuerzas electromagnéticas. Al configurar razonablemente el número y la posición de los imanes permanentes 24, 25 con respecto a la bobina de accionamiento 14, la fuerza electromagnética recibida por el conjunto pasivo se equilibra sustancialmente, y se genera un par de torsión M. Debido a la corriente alterna que fluye a través de la bobina de accionamiento 14, el sentido del par de torsión que actúa sobre el conjunto pasivo también es alterno, y debido al acoplamiento fijo del conjunto pasivo con el transductor de dispositivo de limpieza 23A, el transductor de dispositivo de limpieza 23A recibe movimiento y energía desde el conjunto pasivo.

Tal como se muestra en la figura 6, suponiendo que, en el estado inicial, el sentido del par de torsión del conjunto pasivo para accionar el transductor de dispositivo de limpieza 23A es un sentido horario, el retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 está fijado a los soportes izquierdo y derecho 22A, 21A del dispositivo de limpieza, y el conjunto elástico está fijado al soporte de transductor 23A4, cuando el soporte de transductor 23A4 se acciona mediante el conjunto pasivo para que rote en sentido horario, el brazo de transmisión 23A41 del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor acciona el primer elemento elástico de transductor 23A1 para que se flexione en el sentido horario, el primer elemento elástico de transductor 23A1 genera un esfuerzo de flexión y almacena energía, y el primer elemento elástico de transductor 23A1 genera un esfuerzo de flexión alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 en el sentido horario. Si el par de torsión corresponde al retenedor de elemento elástico de transductor 23A31, el primer elemento elástico de transductor 23A1 es equivalente a someterse a una fuerza F⁵hacia dentro perpendicular a la superficie del papel en la zona del brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor, y el brazo de fuerza del mismo es la distancia de la fuerza equivalente F5 a la línea de contacto del retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 y el primer elemento elástico de transductor 23A1 a lo largo de la dirección hacia la fuerza F5. Al mismo tiempo, el brazo de transmisión 23A42 del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor acciona el segundo elemento elástico de transductor 23A2 para que se flexione en el sentido horario, el segundo elemento elástico de transductor 23A2 genera un esfuerzo de flexión y almacena energía, y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 también genera un esfuerzo de flexión alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 en el sentido horario. Si el par de torsión corresponde al retenedor de elemento elástico de transductor 23A31, el segundo elemento elástico de transductor 23A2 es equivalente a someterse a una fuerza F6 hacia fuera perpendicular a la superficie del papel en la zona del brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor, y el brazo de fuerza del mismo es la distancia de la fuerza equivalente F6 a la línea de contacto del retenedor de elemento elástico de transductor 23A31 y el segundo elemento elástico de transductor 23A2 a lo largo de la dirección hacia la fuerza F6. Evidentemente, las fuerzas recibidas por el conjunto elástico se equilibran sustancialmente; el transductor de dispositivo de limpieza 23A sólo se somete a un par de torsión en sentido horario. Viceversa, cuando se acciona el conjunto pasivo mediante la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10 para que rote en el sentido antihorario, de manera similar al análisis anterior, las fuerzas sobre el transductor de dispositivo de limpieza 23A se equilibran sustancialmente, y el transductor de dispositivo de limpieza 23A sólo se somete a un par de torsión en sentido antihorario y, por tanto, el transductor de dispositivo de limpieza 23A realiza una rotación alternativa en respuesta al accionamiento de la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10. Los elementos de limpieza 4A se acoplan al transductor 23A a través del portador de elemento de limpieza 3A, y el transductor de dispositivo de limpieza 23A acciona los elementos de limpieza 4A para que roten de manera alternativa.

Tal como se muestra en las figuras 5 y 6, la presente realización introduce de manera creativa al menos dos elementos elásticos de transductor 23A1, 23A2, y el esfuerzo de flexión del material elástico se usa para constituir un dispositivo de limpieza 2A que tiene una frecuencia de vibración natural f^natural. Según el principio de vibración, se hace que el dispositivo de limpieza 2A rote de manera alternativa mediante la frecuencia de accionamiento f^ode la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10. Cuando la frecuencia natural f^naturaldel dispositivo de limpieza 2A es muy cercana a la frecuencia de accionamiento f⁰, la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10 y que actúa sobre el dispositivo de limpieza 2A lleva el dispositivo de limpieza 2A a un estado de oscilación de resonancia, cuando la frecuencia natural f^naturaldel dispositivo de limpieza 2A es igual a la frecuencia de accionamiento f⁰, la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento 14 en el alojamiento de mango 10 y que actúa sobre el dispositivo de limpieza 2A lleva el dispositivo de limpieza 2A a un estado de vibración resonante. Se conoce bien que la eficiencia de transferencia de energía en un estado de oscilación de resonancia o estado de vibración resonante es muy alta. En una estructura de accionamiento existente que usa un cojinete (por ejemplo, el cojinete de bolas), se proporciona una pieza de restricción, tal como el cojinete etcétera, para impedir otros movimientos del dispositivo de limpieza distintos del movimiento rotatorio; sin embargo, una limitación de este tipo conllevará ruido y una pérdida de energía al tiempo que aumenta el coste. En la presente invención, debido a la configuración razonable de elementos elásticos e imanes permanentes, es posible lograr una rotación suave del dispositivo de limpieza 2A, eliminando de ese modo algunas de las piezas de restricción que deben proporcionarse con el fin de lograr la rotación del dispositivo de limpieza (tal como cojinetes, etc.). En la presente invención, dado que los imanes permanentes están dispuestos razonablemente de modo que la fuerza electromagnética resultante recibida sobre el conjunto pasivo es cero, y un par de torsión que actúa sobre el conjunto pasivo se utiliza de manera ingeniosa, es posible eliminar la estructura de restricción y, por tanto, se hace que el dispositivo de limpieza sea más compacto en su estructura, más estable en rotación y menos ruidoso. Además, en comparación con una estructura en la que sólo se proporciona un elemento elástico de transductor, la estructura de dispositivo de limpieza de la presente invención tiene menos ruido y una mayor eficiencia.

Las figuras 8, 9 y 10 ilustran otro tipo de transductor de dispositivo de limpieza 23B. Tal como se muestra en la figura, el transductor de dispositivo de limpieza 23B comprende el primer elemento elástico de transductor 23B1, el segundo elemento elástico de transductor 23B2, el soporte de transductor 23B4, el primer retenedor de elemento elástico de transductor 23B31, el segundo retenedor de elemento elástico de transductor 23B32 y el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza 23B5, y las partes anteriores pueden moldearse como el transductor de dispositivo de limpieza 23B a través de moldeo por inyección global.

Los retenedores de elemento elástico de transductor 23B31, 23B32 se proporcionan en el lado exterior del soporte de transductor 23B4 respectivamente, acoplándose los soportes derecho e izquierdo 21B, 22B del dispositivo de limpieza y los retenedores de elemento elástico de transductor 23B31, 23B32 entre sí de manera fija a través del tornillo de bloqueo 27B. En este ejemplo, el primer elemento elástico de transductor 23B1 y el segundo elemento elástico de transductor 23B2 son paralelos entre sí, y están distribuidos simétricamente con respecto al eje de rotación o una línea paralela al eje de rotación. El primer elemento elástico de transductor 23B1 y el segundo elemento elástico de transductor 23B2 están ubicados a ambos lados del eje de rotación del soporte de transductor, siendo el ángulo entre el primer elemento elástico de transductor 23B1 y el segundo elemento elástico de transductor 23B2 de 180°. Suponiendo que, cuando la bobina de accionamiento 14 aplica una fuerza electromagnética a los imanes permanentes 24, 25 y el conjunto pasivo se somete a un par de torsión en sentido horario, los brazos de transmisión 23B41, 23B42 del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor del dispositivo de limpieza transmiten un par de torsión a los elementos elásticos de transductor primero y segundo 23B1, 23B2, de modo que el primer elemento elástico de transductor 23B1 genera un esfuerzo de flexión alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor 23B31 en el sentido antihorario, y de modo que el segundo elemento elástico de transductor 23B2 también genera un esfuerzo de flexión en el sentido de rotación antihorario alrededor del retenedor de elemento elástico de transductor 23B32. El transductor 23B rota en sentido horario alrededor de un eje de rotación. Por el contrario, cuando el conjunto pasivo se somete a un par de torsión en sentido antihorario, los brazos de transmisión 23B41, 23B42 del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor del dispositivo de limpieza transmiten un par de torsión a los elementos elásticos de transductor primero y segundo 23B1, 23B2, de modo que los elementos elásticos de transductor primero y segundo 23B1, 23B2 genera esfuerzos de flexión en sentido horario alrededor de los respectivos retenedores de elemento elástico de transductor 23B31, 23B32. El transductor 23B realiza una rotación en sentido antihorario alrededor del eje de rotación. El análisis de movimiento de un dispositivo de limpieza de este tipo es similar al análisis de movimiento del dispositivo de limpieza anterior.

Las figuras 11 y 12 ilustran todavía otro tipo de transductor de dispositivo de limpieza 23C. Con respecto al transductor 23A del dispositivo de limpieza 2A, el primer elemento elástico de transductor 23C1 y el segundo elemento elástico de transductor 23C2 en esta disposición se proporcionan a ambos lados del eje de rotación del transductor, y el ángulo entre los mismos es a, donde 90°<a<180°, o también puede ser 90°<a<270° El análisis de movimiento en esta disposición es tal como se indicó anteriormente y sus principios son idénticos.

Aunque la descripción anterior se ha realizado con dos elementos elásticos de transductor como ejemplo, la presente invención no se limita a los dos tal como se muestra en este ejemplo. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 13, el transductor 23C puede comprender tres elementos elásticos de transductor: el elemento elástico de transductor 23C11, el elemento elástico de transductor 23C22 y el elemento elástico de transductor 23C33. Los ángulos del elemento elástico de transductor 23C11 y el elemento elástico de transductor 23C22 con respecto al elemento elástico de transductor 23C33 pueden ser ambos p, donde 90°<p<180°, y el ángulo del elemento elástico de transductor 23C11 con respecto al elemento elástico de transductor 23C22 puede ser 5, donde 5 = 360° -2p. Tal como se muestra en la figura 13, al establecer razonablemente la forma y la dimensión del elemento elástico de transductor 23C11, el elemento elástico de transductor 23C22 y el elemento elástico de transductor 23C33 así como las posiciones relativas de los mismos, también es posible que el transductor de dispositivo de limpieza 23C se equilibre de manera mecánica y soporte un par de torsión.

Por supuesto, pueden proporcionarse más elementos elásticos de transductor sin apartarse del alcance de la presente invención, los cuales no se enumerarán en el presente documento.

La presente invención introduce de manera creativa al menos dos elementos elásticos de transductor, y estos elementos elásticos de transductor están distribuidos alrededor del eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza o una línea paralela al eje de rotación. El ángulo entre al menos dos elementos elásticos de transductor es mayor de 90° y menor de 270°; el ángulo del par de torsión aplicado a los dos elementos elásticos de transductor con respecto a la fuerza equivalente de los respectivos retenedores de elemento elástico de transductor es mayor de 90° y menor de 270°; y la fuerza equivalente y el momento de los respectivos retenedores de elemento elástico de transductor tienen el mismo sentido. Es preferible proporcionar dos elementos elásticos de transductor que tengan un ángulo de 180° y distribuirlos simétricamente con respecto a un eje de rotación o una línea paralela al eje de rotación de modo que las fuerzas sobre todos los elementos elásticos de transductor sean equivalentes a la fuerza electromagnética resultante sobre el eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza y la fuerza electromagnética resultante sea sustancialmente cero, y se produzca un par de torsión alrededor del eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza o una línea paralela al eje de rotación. En una consideración exhaustiva de las propiedades mecánicas y los rendimientos de respuesta de frecuencia de los elementos elásticos de transductor, se prefiere que los elementos elásticos de transductor en este ejemplo sean elementos elásticos de tipo lámina. Se prefiere adicionalmente que los grosores de los elementos elásticos de tipo lámina sean menores que sus longitudes y las anchuras. Lo que más se prefiere es que los grosores de los elementos elásticos de tipo lámina sean de entre 0,05 mm y 1 mm.

El transductor del presente ejemplo está dotado de al menos dos elementos elásticos. Dos o más elementos elásticos pueden ser equivalentes a una pluralidad de resortes, y la pluralidad de resortes son equivalentes a un resorte virtual. El resorte virtual y la masa m constituyen un sistema de oscilador de resorte. El factor de rigidez de resorte en el sistema de oscilador de resorte es el factor de rigidez de este resorte virtual, de modo que el rendimiento de un único elemento elástico afecta directamente al factor de rigidez de resorte en el sistema de oscilador de resorte. A continuación, se realiza una descripción tomando un elemento elástico rectangular (un tipo de elemento elástico de tipo lámina) como ejemplo. Definición: Kirectangular es un factor de rigidez equivalente de un único elemento elástico rectangular cuando se somete a deformación por flexión; el grosor geométrico del elemento elástico rectangular en el sentido de fuerza es h; la dimensión geométrica del elemento elástico rectangular en un sentido desde el punto de soporte de fuerza hacia un punto de fijación, es decir, el sentido del brazo de fuerza, tiene una longitud L y una anchura b; según el principio de la mecánica de sólidos, el Kirectangular es directamente proporcional a bh3/L3, y el grosor h tiene una alta correlación con el factor de rigidez Kirectangular, por tanto al ajustar el grosor h, puede obtenerse un Kirectangular diferente.

Preferiblemente, el grosor del elemento elástico de tipo lámina es de entre 0,05 mm y 1 mm.

Los elementos elásticos circulares y el elemento elástico de tipo lámina son elementos elásticos habituales en aplicaciones industriales, y son fáciles de obtener del mercado. A continuación, se analizan los factores de rigidez equivalentes para el elemento elástico rectangular (un tipo del elemento elástico de tipo lámina) y el elemento elástico circular, cuando el elemento elástico está en un movimiento de flexión. El diámetro del elemento elástico circular se define como d. La magnitud del factor de rigidez equivalente Ki del elemento elástico es directamente proporcional a la amplitud de movimiento del elemento de limpieza. Dado que el factor de rigidez equivalente Kirectangular del elemento elástico rectangular es proporcional a bh3/L3, el factor de rigidez equivalente Kicircular del elemento elástico circular es proporcional a d4/L3, por tanto para el ajuste del factor de rigidez equivalente Ki, el elemento elástico rectangular tiene una extensión ajustable mayor que el elemento elástico circular. Por ejemplo, si la anchura b del elemento elástico rectangular se ajusta para que sea i , i veces el valor inicial, el factor de rigidez equivalente Kirectangular pasa a ser i , i veces el valor inicial. En cambio, cuando el diámetro d del elemento elástico circular se ajusta a i , i veces el valor inicial, el factor de rigidez equivalente Kicircular pasa a ser i,74 veces el valor inicial. Evidentemente, es más probable que el elemento elástico rectangular obtenga un factor de rigidez diferente que el elemento elástico circular al ajustar las dimensiones geométricas de las piezas.

A partir de lo anterior, el elemento elástico rectangular puede lograr una calibración precisa del factor de rigidez equivalente Kirectangular del elemento elástico al ajustar el valor de la anchura b del elemento elástico, y también puede lograr una calibración aproximada del factor de rigidez equivalente Kirectangular del elemento elástico al ajustar el valor del grosor h del elemento elástico. Los análisis acerca del elemento elástico de tipo lámina y el elemento elástico rectangular son similares entre sí, y teniendo en cuenta las dimensiones de la pieza, el elemento elástico de tipo lámina es preferible para la presente invención.

Tal como se indicó anteriormente, con el fin de hacer que el aparato de cuidado personal tenga un rendimiento de conversión de energía eficiente, la frecuencia natural f^naturaldel dispositivo de limpieza debe ser cercana a o igual a la frecuencia fo de la fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento en el alojamiento de mango 10. Igualmente, fnaturai es en proporcional a ^■ v ^{ji lili} > y en el presente ejemplo, puede obtenerse valores diferentes de los factores de rigidez K al ajustar el grosor h del elemento elástico de tipo lámina, de modo que 0,85f0<fnatural<i,05f0. Las figuras i4 y i5 ilustran la situación en la que la presente invención se aplica al instrumento de higiene facial eléctrico. Tal como se muestra en las figuras, el soporte de transductor 23D4 se acopla con el portador de elemento de limpieza 3D. Cuando la corriente alterna fluye a través de la bobina de accionamiento en el mango, se genera una fuerza electromagnética, y la fuerza electromagnética acciona el transductor de dispositivo de limpieza. Con la estructura de dispositivo de limpieza de la presente invención, la energía y el movimiento pueden transferirse al elemento de limpieza suavemente, con poco ruido, de manera altamente eficiente y con un coste bajo, logrando por tanto el movimiento rotatorio alternativo a alta velocidad del elemento de limpieza.

En el curso del uso, los aparatos de cuidado personal entrarán inevitablemente en contacto con el líquido y, por tanto, el aparato de cuidado personal se sella habitualmente, es decir, es impermeable. Dado que el mango está

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sellado, y los dispositivos de potencia en el interior del mango tienen una condición de disipación de calor deficiente, es necesario controlar el consumo de potencia de los dispositivos de potencia en el aparato de cuidado personal. Según la presente invención, al distribuir razonablemente los imanes permanentes y los elementos elásticos para que constituyan un mecanismo de movimiento eficiente, es posible mejorar la eficiencia del aparato de cuidado personal, y garantizar que la potencia de entrada máxima del cepillo de dientes eléctrico o la afeitadora eléctrica sea menor de 6 W, garantizar que la potencia de entrada máxima del instrumento de higiene facial eléctrico sea menor de 10 W y garantizar que la potencia de entrada máxima de la ducha eléctrica sea menor de 15 W.

Claims

REIVINDICACIONES

Un dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) para cuidado de limpieza personal y para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio, que comprende:

un alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) conectado de manera desprendible a un alojamiento de mango (10);

un soporte (21A, 21B, 21D, 22A, 22B, 22D) para sostener el dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D), fijado de manera desprendible al alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D);

un portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) y elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos sobre el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D), en el que un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) opuesto a un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) que tiene los elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos se acopla con el alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) con un sello (5A, 5B);

un transductor de dispositivo de limpieza;

un conjunto pasivo que está ubicado por encima de una bobina de accionamiento (14) en el alojamiento de mango (10) y comprende un portador de imanes permanentes (26) y una pluralidad de imanes permanentes (24, 25), en el que el portador de imanes permanentes (26) está fijado a un extremo del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) opuesto a un árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), estando fijados la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) al portador de imanes permanentes (26);

caracterizado por que el dispositivo de limpieza que tiene una frecuencia de vibración natural fnatural se constituye utilizando el esfuerzo de flexión de un material elástico, de modo que la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) está en un intervalo de 100 Hz a 400 Hz, y una relación entre la frecuencia natural fnatural y una frecuencia fü de una fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento (14) en el mango satisface 0,85f0<fnatural<1,05f0;

en el que el transductor de dispositivo de limpieza comprende un soporte de transductor (21A, 21B, 21D, 22A, 22B, 22D), dos elementos elásticos de transductor, es decir, el primer elemento elástico de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1) y el segundo elemento elástico de transductor (23A2, 23B2, 23C2, 23D2), retenedores de elemento elástico de transductor (23A31, 23B31, 23B32, 23C3, 23D3), un brazo de transmisión (23A41, 23A42, 23B41, 23B42, 23C41, 23C42, 23D41, 23D42) del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor, y el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), insertándose el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5) de manera apretada en el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) de modo que el transductor de dispositivo de limpieza (23A1,23B1,23C1,23D1,23^a2, 23^b2, 23C2, 23D2) se acopla de manera fija con el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D); acoplándose un extremo de los elementos elásticos de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23^d1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2) de manera fija con un retenedor de elemento elástico de transductor correspondiente (23A31, 23B31, 23B32, 23C3, 23D3), y acoplándose el otro extremo de los elementos elásticos de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2) de manera fija con el brazo de transmisión (23A41, 23A42, 23B41, 23B42, 23C41, 23C42, 23D41, 23D42) del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor;

en el que la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) están configurados de tal manera que, cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de accionamiento (14) fijada en el alojamiento de mango (10), la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) interaccionan para generar una fuerza electromagnética, de tal manera que una fuerza resultante de las fuerzas electromagnéticas generadas entre la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) y que actúan sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, las fuerzas que actúan sobre el conjunto pasivo se equilibra, y al mismo tiempo, el conjunto pasivo se somete a un par de torsión que rota en un sentido horario o antihorario formado por las fuerzas electromagnéticas; cuando se activa la corriente, el sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento (14) sobre el plano del primer imán permanente (24) en el mismo lado es opuesto al sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del segundo imán permanente (25) en el mismo lado al mismo tiempo;

en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes (24, 25) del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23^b, 23C, 23D) es menor de 60 mm x 60 mm.

El dispositivo de limpieza según la reivindicación 1, en el que el primer elemento elástico de transductor (23A1,23B1,23C1, 23D1) y el segundo elemento elástico de transductor (23A2, 23B2, 23C2, 23D2) están ubicados a ambos lados del eje de rotación del transductor, y el ángulo entre los elementos elásticos de transductor primero y segundo es a, en el que 90°<a<270°.

Un dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) para cuidado de limpieza personal y para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio, que comprende:

un alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) conectado de manera desprendible a un alojamiento de mango (10);

un soporte (21A, 21B, 21D, 22A, 22B, 22D) para sostener el dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D), fijado de manera desprendible al alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D);

un portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) y elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos sobre el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D), en el que un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) opuesto a un extremo del portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) que tiene los elementos de limpieza (4A, 4B, 4D) distribuidos se acopla con el alojamiento de dispositivo de limpieza (20A, 20B, 20D) con un sello (5A, 5B);

un transductor de dispositivo de limpieza;

un conjunto pasivo que está ubicado por encima de una bobina de accionamiento (14) en el alojamiento de mango (10) y comprende un portador de imanes permanentes (26) y una pluralidad de imanes permanentes (24, 25), en el que el portador de imanes permanentes (26) está fijado a un extremo del transductor de dispositivo de limpieza opuesto a un árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), estando fijados la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) al portador de imanes permanentes (26);

caracterizado por que el dispositivo de limpieza que tiene una frecuencia de vibración natural fnatural se constituye utilizando el esfuerzo de flexión de un material elástico, de modo que la frecuencia natural fnatural del dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) está en un intervalo de 100 Hz a 400 Hz, y una relación entre la frecuencia natural fnatural y una frecuencia fü de una fuerza electromagnética generada por la bobina de accionamiento (14) en el mango satisface 0,85f0<fnatural<1,05f0,

en el que el transductor de dispositivo de limpieza comprende un soporte de transductor, tres elementos elásticos de transductor (23C11, 23C22, 23C33), retenedores de elemento elástico de transductor, un brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor, y el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5), insertándose el árbol de acoplamiento de portador de elemento de limpieza (23A5, 23B5) de manera apretada en el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D) de modo que el transductor de dispositivo de limpieza se acopla de manera fija con el portador de elemento de limpieza (3A, 3B, 3D); acoplándose un extremo de los tres elementos elásticos de transductor (23C11, 23C22, 23C33) de manera fija con un retenedor de elemento elástico de transductor correspondiente, y acoplándose el otro extremo de los tres elementos elásticos de transductor (23C11, 23C22, 23C33) de manera fija con el brazo de transmisión del elemento elástico de acoplamiento de soporte de transductor; en el que dos cualesquiera (23C11, 23C22) de los tres elementos elásticos de transductor tienen un ángulo p con respecto al tercer elemento elástico de transductor (23C33) de los tres elementos elásticos de transductor, y 90°<p<180°, y un ángulo entre los dos cualesquiera (23C11, 23C22) de los tres elementos elásticos de transductor es 5, 5 = 360° -2p;

en el que la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) están configurados de tal manera que, cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de accionamiento (14) fijada en el alojamiento de mango (10), la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) interaccionan para generar una fuerza electromagnética, de tal manera que una fuerza resultante de las fuerzas electromagnéticas generadas entre la bobina de accionamiento (14) y la pluralidad de imanes permanentes (24, 25) y que actúan sobre el conjunto pasivo es cercana a cero, es decir, las fuerzas que actúan sobre el conjunto pasivo se equilibra, y al mismo tiempo, el conjunto pasivo se somete a un par de torsión que rota en un sentido horario o antihorario formado por las fuerzas electromagnéticas; cuando se activa la corriente, el sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento (14) sobre el plano del primer imán permanente (24) en el mismo lado es opuesto al sentido de corriente de la corriente formada al proyectar la corriente en la bobina de accionamiento sobre el plano del segundo imán permanente (25) en el mismo lado al mismo tiempo;

en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes (24, 25) del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) es menor de 60 mm x 60 mm.

El dispositivo de limpieza según las reivindicaciones 1 ó 3, en el que los elementos elásticos de transductor (23A1, 23B1, 23C1, 23D1, 23A2, 23B2, 23C2, 23D2, 23C11, 23C22, 23C33) comprenden elementos elásticos rectangulares o elementos elásticos de tipo lámina.

5. El dispositivo de limpieza según la reivindicación 4, en el que los elementos elásticos de tipo lámina tienen, cada uno, un grosor menor que su longitud y anchura, y el grosor es de entre 0,05 mm y 1 mm.

6. El dispositivo de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-5, en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes (24, 25) del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) es menor de 30 mm x 30 mm. 7. El dispositivo de limpieza según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-5, en el que la pluralidad de imanes permanentes comprenden cuatro imanes permanentes (24, 25), es decir, dos primeros imanes permanentes (24) que tienen, cada uno, un polo S que puede estar orientado hacia la bobina de accionamiento (14) y dos segundos imanes permanentes (25) que tienen, cada uno, un polo N que puede estar orientado hacia la bobina de accionamiento (14), en el que el segundo imán permanente (25) en el lado izquierdo y el primer imán permanente (24) en el lado izquierdo están distribuidos simétricamente con respecto a un núcleo de hierro (15) de la bobina de accionamiento; estando distribuidos el primer imán permanente (24) en el lado derecho y el segundo imán permanente (25) en el lado derecho simétricamente con respecto al núcleo de hierro (15) de la bobina de accionamiento; estando alineada una línea central transversal del segundo imán permanente (25) en el lado superior izquierdo con una línea central transversal del primer imán permanente (24) en el lado superior derecho; estando alineada una línea central transversal del primer imán permanente (24) en el lado inferior izquierdo con una línea central transversal del segundo imán permanente (25) en el lado inferior derecho; siendo las dos líneas centrales transversales anteriores paralelas entre sí.

8. Un cepillo de dientes eléctrico o afeitadora eléctrica para cuidado de limpieza personal, que comprende un mango y el dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-5, en el que la zona de proyección máxima formada al proyectar el plano mínimo de la misma sección horizontal que contiene todos los imanes permanentes (24, 25) del conjunto pasivo sobre un plano perpendicular a un eje de rotación del transductor de dispositivo de limpieza (23A, 23B, 23C, 23D) es menor de o igual a 30 mm x 30 mm.

9. Un instrumento de higiene facial eléctrico o ducha eléctrica para cuidado de limpieza personal, que comprende un mango y el dispositivo de limpieza (2A, 2B, 2D) para convertir un movimiento alternativo en un movimiento rotatorio según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3-5.