ES2870579T3 - Aparato eléctrico para limpiar y proporcionar cuidado - Google Patents

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ES2870579T3 ES16922584T ES16922584T ES2870579T3 ES 2870579 T3 ES2870579 T3 ES 2870579T3 ES 16922584 T ES16922584 T ES 16922584T ES 16922584 T ES16922584 T ES 16922584T ES 2870579 T3 ES2870579 T3 ES 2870579T3
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Abstract

Un aparato eléctrico de limpieza y cuidado que comprende: un mango que comprende una carcasa de mango (105), en el interior de la cual están montados una parte de fuente de alimentación para suministrar energía a las partes respectivas del aparato eléctrico de limpieza y cuidado, una parte de control para controlar diversos modos de operación del aparato eléctrico de limpieza y cuidado y el encendido o apagado del aparato eléctrico de limpieza y cuidado, una parte de desencadenamiento para encender o apagar la operación del aparato eléctrico de limpieza y cuidado y un activador (110) para convertir la energía eléctrica de entrada en salida de energía mecánica, el activador (110) que comprende un transductor, una bobina de activación (214) y un núcleo de hierro de bobina de activación (215) proporcionado en la bobina de activación (214), en donde cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de activación (214), los imanes permanentes (216, 217, 218, 219) proporcionados en el transductor se someten a una fuerza de reacción de una fuerza electromagnética y accionan el transductor para hacer un movimiento giratorio alternativo a una frecuencia de la corriente alterna, activando por ello un elemento de limpieza (3) encajado en un eje de transmisión (111) del transductor para hacer un movimiento giratorio alternativo, en donde el transductor comprende al menos dos miembros elásticos de transductor (222, 223), los al menos dos miembros elásticos de transductor (222, 223) se enganchan a un movimiento de oscilación de resonancia con características de deformación por flexión y se distribuyen simétricamente en los lados izquierdo y derecho de un eje longitudinal (L2) del eje de transmisión, un ángulo entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) es de 180º, y los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) son aproximadamente iguales en longitud y en módulo de sección en flexión, de manera que la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) son aproximadamente iguales, y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) son opuestas; en donde un ángulo entre un eje longitudinal (L1) del elemento de limpieza (3) y una dirección normal de un plano (M) del miembro elástico de transductor es de 0º a 60º; caracterizado por que una frecuencia de la corriente alterna en la bobina de activación (214) es un valor fijo igual a f0max-n, siendo n un valor fijo en el intervalo de -0,3 (f0max - f0min) a 0,85 (f0max - f0min), en donde f0max es una frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo de un voltaje medio en un resistor de detección de corriente (R25), y f0min es una frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente (R25).

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato eléctrico para limpiar y proporcionar cuidado
Campo técnico
La invención se refiere a un aparato eléctrico de limpieza y cuidado, y también a un aparato eléctrico de limpieza y cuidado con un circuito de alarma de presión.
Antecedentes
En un aparato eléctrico de limpieza y cuidado (en lo sucesivo, al que se hace referencia como aparato de limpieza y cuidado), a menudo se usa un sistema de activación de oscilación de resonancia para activar el elemento de limpieza para hacer un movimiento giratorio, para que opere con una alta eficiencia deseada. La solicitud de patente anterior del solicitante CN 104617732 A describe un aparato de limpieza y cuidado personal, en donde un activador comprende un transductor, una bobina de activación, un núcleo de hierro de bobina de activación y un soporte del activador. El transductor incluye un eje de transmisión, un miembro de fijación elástico de transductor, imanes permanentes dispuestos en los lados izquierdo y derecho con relación a un eje longitudinal del eje de transmisión, un soporte de imán permanente conectado de manera fija a los imanes permanentes, brazos de actuador de transductor y miembro elástico de transductores. Los imanes permanentes son independientes unos de otros. La polaridad del polo magnético de los imanes permanentes de un lado en la dirección hacia la bobina de activación es el polo S o el polo N, y la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del otro lado en la dirección hacia la bobina de activación es opuesta a la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes de un lado. El ángulo entre la dirección de la línea magnética interna de los imanes permanentes y la dirección del eje longitudinal del núcleo de hierro de bobina de activación es mayor que 45° y menor que 135°. Los imanes permanentes se pueden mover con relación al miembro de fijación del miembro elástico de transductor. Cuando una corriente alterna a la frecuencia fo fluye a través de la bobina de activación, la dirección del movimiento de los imanes permanentes es aproximadamente paralela a la dirección del eje longitudinal del núcleo de hierro de bobina de activación, es decir, el ángulo entre las mismas es mayor que 170° y menor que 190°.
Como se describe en otra solicitud de patente PCT/CN2015/071696 del solicitante, el aparato de limpieza y cuidado comprende un mango que comprende una carcasa de mango, dentro de la cual se monta una parte de fuente de alimentación para suministrar energía a las partes respectivas del aparato, una parte de control para controlar diversos modos de operación del aparato y encender o apagar el aparato, una parte de desencadenamiento para encender o apagar la operación del aparato y un activador para convertir la energía eléctrica de entrada en salida de energía mecánica. El activador comprende un transductor, una bobina de activación y un núcleo de hierro de bobina de activación proporcionado en la bobina de activación. Cuando una corriente alterna i fluye a través de la bobina de activación, los imanes permanentes proporcionados en el transductor se someten a una fuerza de reacción de la fuerza electromagnética y accionan el transductor para que haga un movimiento giratorio alternativo a la frecuencia de la corriente alterna, activando por ello el portador del elemento de limpieza encajado en el eje de transmisión del transductor, así como el elemento de limpieza proporcionado en el portador del elemento de limpieza para hacer un movimiento giratorio alternativo, para lograr el movimiento de limpieza. En esta estructura, el transductor, el portador del elemento de limpieza y el elemento de limpieza tienen una frecuencia natural fn, y la corriente en la bobina de activación tiene una frecuencia de activación f0. fn y f0 están muy cercanas. Generalmente, si se satisface la condición 0,85f0 < fn < 1,05f0, la fuerza electromagnética entre la bobina de activación y el transductor podría mantener el transductor, el portador del elemento de limpieza y el elemento de limpieza en un estado de oscilación de resonancia, logrando por ello una alta eficiencia mecánica.
El solicitante describe en otra solicitud de patente CN 105227036 A un circuito ajustable para un aparato eléctrico de limpieza y cuidado personal. El aparato de limpieza y cuidado comprende una parte de fuente de alimentación y un activador. La parte de fuente de alimentación comprende un circuito de puente en H. El activador comprende un transductor, una bobina de activación y un núcleo de hierro de bobina de activación dispuesto en la bobina de activación. El circuito ajustable comprende un procesador de microchip y el circuito de activación de puente en H. Un terminal de carga del circuito de puente en H está conectado a un conjunto de condensadores y la bobina de activación conectada en serie con el conjunto de condensadores. Al menos una parte de los condensadores en el conjunto de condensadores se controlan para ser conectados en serie con la bobina de activación o se desconecten con la bobina de activación. Se puede controlar la capacitancia de los condensadores conectados. La corriente que fluye a través de la bobina de activación se puede limitar a un cierto valor de una manera controlable, de manera que se pueda controlar la amplitud de movimiento del elemento de limpieza y se puedan evitar interferencias electromagnéticas adicionales.
La patente de invención con el número de anuncio de autorización CN101346106B describe un sistema de activación adaptativo que usa valores de corriente para un aparato de cuidado personal. Durante la vida útil del aparato, cuando el aparato está en uso real, la corriente del estator se mide y normaliza continuamente; la frecuencia de operación se ajusta luego en un intervalo pequeño con el fin de producir una coincidencia deseada entre la frecuencia de operación y la frecuencia de vibración resonante para la frecuencia de operación óptima del aparato. Es decir, en uso, puede seleccionar de manera variable el valor de la frecuencia de activación en un intervalo de frecuencias para hacer un ajuste dinámico, manteniendo por ello una alta eficiencia durante la vida útil del aparato. Como se expone en los párrafos [0031] y [0032] de la descripción, el diagrama de la FIG. 3 incluye curvas de amplitud frente a frecuencia de operación para una pluralidad de cargas (mostradas como un grupo en 50), así como la corriente media del estator frente a la frecuencia para esas mismas cargas (mostradas como un grupo en 52). En este caso particular, las cargas oscilan de 0-250 gramos, en incrementos de 25 gramos. En el caso de amplitud frente a frecuencia, la condición sin carga es la línea 54, con la excursión más alta, mientras que la línea que representa el otro extremo de una carga completa de 250 gramos es la línea 58, con la excursión más baja. Para valores medios de corriente del estator frente a frecuencia, la línea 60 tiene la mayor excursión, en ambas direcciones, mientras que la línea 62, con la menor excursión en ambas direcciones, representa el cambio de corriente con la frecuencia para una carga máxima de 250 gramos. Una pluralidad de líneas de carga entre las líneas cargadas y descargadas (tanto de amplitud como de corriente) están situadas entre las cargas mínima y máxima y representa una pluralidad de cargas diferentes. La línea recta 66 en la FIG. 3 representa una curva de carga plana con una amplitud de 11°, mientras que los puntos negros individuales representan la frecuencia de operación para producir una amplitud de 11° en la pluralidad de valores de carga entre 0-250 gramos en incrementos de 25 gramos.
Por lo tanto, como se puede ver a partir de la línea recta 66, el aumento de la carga hace que la frecuencia correspondiente a la amplitud máxima se desplace hacia valores más pequeños de la frecuencia. Por ejemplo, la intersección del grupo 54 y la línea 66 representa el punto de amplitud máxima en el estado descargado. La intersección del grupo 58 y la línea 66 representa el punto de amplitud máxima en el estado de plena carga de 250 gramos. La frecuencia de operación correspondiente a la intersección del grupo 54 y la línea 66 es mayor que la frecuencia de operación correspondiente a la intersección del grupo 58 y la línea 66.
En la solicitud de patente de invención N° CN104883997A, se describe un cepillo de dientes eléctrico con un sensor de presión, que comprende: un sistema para determinar la presión aplicada contra los dientes de un usuario por las cerdas del cepillo de dientes mediante una medición de la fuerza directa; un sistema para determinar la presión aplicada contra los dientes del usuario por las cerdas del cepillo de dientes mediante una medición de la fuerza dinámica; y un sistema de procesamiento en respuesta a la presión determinada por la medición de la fuerza directa y la medición de la fuerza dinámica para ajustar la cantidad preestablecida de presión indicativa de una fuerza de cerdas excesiva.
Compendio
La invención es una modificación de la solicitud de patente PCT/CN2015/071696. El objeto de la invención es proporcionar un aparato eléctrico de limpieza y cuidado de bajo coste que tenga un rendimiento fiable y funciones completas.
El aparato eléctrico de limpieza y cuidado proporcionado por la invención comprende: un mango que comprende una carcasa de mango, una parte de fuente de alimentación para suministrar energía a las partes respectivas del aparato, una parte de control para controlar diversos modos de operación del aparato y encender o apagar el aparato, una parte de desencadenamiento para encender o apagar la operación del aparato y un activador para convertir la energía eléctrica de entrada en salida de energía mecánica, en donde la parte de fuente de alimentación, la parte de control, la parte de desencadenamiento y el activador están montados en el interior la carcasa del mango. El activador comprende un transductor, una bobina de activación y un núcleo de hierro de bobina de activación proporcionado en la bobina de activación. Cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de activación, los imanes permanentes proporcionados en el transductor se someten a una fuerza de reacción de la fuerza electromagnética y activan el transductor para que haga un movimiento giratorio alternativo a la frecuencia de la corriente alterna, activando por ello el elemento de limpieza encajado en el eje de transmisión del transductor para hacer un movimiento giratorio alternativo. El transductor comprende al menos dos miembros elásticos de transductor, que se enganchan en el movimiento de oscilación de resonancia con características de deformación por flexión y se distribuyen simétricamente en los lados izquierdo y derecho del eje longitudinal del eje de transmisión. Los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho están en un ángulo de 180°, y son aproximadamente iguales en longitud y en módulo de sección en flexión (esto es, factor de sección resistente a la flexión) de manera que la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho sean aproximadamente iguales, y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho sean opuestas. El eje longitudinal del elemento de limpieza y la dirección normal del plano del miembro elástico de transductor están en un ángulo de 0° a 60°. La frecuencia de la corriente alterna en la bobina de activación es un valor fijo igual a fümax-n, siendo n algún valor fijo en el intervalo de -0,3 (fümax - fümin) a 0,85 (fe max - f0m¡n), en donde f0max es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente al valor máximo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente; fomin es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente al valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente.
La diferencia entre el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho es menor que el 10%, y la diferencia entre la longitud del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y la longitud del miembro elástico de transductor del lado derecho es menor que el 10%, de modo que la diferencia entre la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho es menor que el 10%.
El ángulo entre el eje longitudinal del elemento de limpieza y la dirección normal del plano del miembro elástico de transductor puede ser igual o mayor que 0° e igual o menor que 30°, y preferiblemente es igual a 0°.
El grosor de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho en la dirección normal del plano del miembro elástico de transductor es menor que 1/10 de la anchura del mismo en la dirección aproximadamente paralela al eje longitudinal del eje de transmisión.
En el caso de la misma magnitud de la fuerza de activación y el mismo punto de acción de la fuerza de activación, si la desviación del miembro elástico de transductor causada por la fuerza cuya dirección es aproximadamente paralela al eje longitudinal del eje de transmisión y cuya dirección vectorial está en el plano del miembro elástico de transductor es £1, y la desviación del miembro elástico de transductor causada por la fuerza cuya dirección es aproximadamente perpendicular al eje longitudinal del eje de transmisión y cuya dirección vectorial es perpendicular al plano del miembro elástico de transductor es £2, entonces £1 es aproximadamente 1/1000 de £2.
La parte de fuente de alimentación en el aparato eléctrico de limpieza y cuidado proporcionado por la invención comprende una fuente de alimentación y un circuito de puente en H formado por transistores para unir la fuente de alimentación y la bobina de activación. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado puede comprender además un circuito de detección, recogida y alarma y un componente de alarma. El circuito de detección, recogida y alarma que comprende la fuente de alimentación, el circuito de puente en H, el resistor de detección de corriente y un procesador de microchip programable IC. fümax-n se almacena en el programa del procesador de microchip IC. fümax-n correspondiente a un valor n seleccionado se usa como la frecuencia fija f0 de la corriente que fluye a través de la bobina de activación. El valor medio del voltaje de fuente de alimentación en la carga de alarma y el voltaje medio en el resistor de detección de corriente en la carga de alarma también están almacenados previamente en el programa del procesador de microchip IC. Un extremo del resistor de detección de corriente está acoplado al polo negativo de la fuente de alimentación, y el otro extremo del resistor de detección de corriente está acoplado al extremo de salida de corriente del circuito de puente en H y acoplado al puerto de conversión A/D I/O25 del procesador de microchip IC. El procesador de microchip programable IC emite ondas cuadradas a una frecuencia fija f0 para activar el circuito de puente en H. Si (Uns/Uls) x UNr25 > Ulr25, la señal de alarma no se emite o se detiene la salida de la señal de alarma de presión actual; si (Uns/Uls) x UNr25 ^ Ulr25, se emite una señal de alarma de presión y se envía una alarma, en donde Uns es un valor de voltaje de fuente de alimentación actual; Uls es un valor medio del voltaje de fuente de alimentación en la carga de alarma almacenada previamente en el procesador de microchip programable (IC); Unr25 es un valor de voltaje en el resistor de detección de corriente correspondiente a la carga actual; Ulr25 es un voltaje medio en el resistor de detección de corriente (R25) en la carga de alarma almacenada previamente en el procesador de microchip programable (IC).
El componente de alarma puede ser un dispositivo zumbador y/o un dispositivo emisor de luz y/o un dispositivo de vibración mecánica.
La invención introduce creativamente el concepto de aumentar la frecuencia natural fn del transductor a medida que aumenta la carga, de manera que a medida que aumente la carga, la frecuencia natural fn del transductor generalmente aumenta, y la región de oscilación de resonancia del transductor se desplaza generalmente hacia frecuencias más grandes. Cuando la dirección de la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es perpendicular a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, el efecto de la carga sobre la frecuencia natural fn del transductor es despreciable. Ajustando razonablemente el ángulo entre el eje longitudinal del elemento de limpieza y la dirección normal del plano del miembro elástico de transductor, la frecuencia natural fn del transductor aumenta a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza, y se puede controlar la velocidad a la que la frecuencia natural de transductor fn cambia a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza. Una vez que se establece la frecuencia de activación fija, la frecuencia de activación no cambia durante la operación del aparato de limpieza y cuidado, de modo que la amplitud del elemento de limpieza pasa de pequeña a grande y, al mismo tiempo, el valor de corriente de la bobina de activación disminuye de manera monótona de alto a bajo, por lo que el aparato eléctrico de limpieza y cuidado personal tiene una eficiencia mecánica más alta, una corriente de trabajo más pequeña, menos consumo de energía, máxima amplitud del elemento de limpieza y el mejor efecto de limpieza a una carga razonable, y la amplitud se puede reducir después de la carga exceda un valor razonable para proteger la encía. Además, la estructura es simple y el coste es bajo.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es una vista lateral en sección transversal parcial de un aparato eléctrico de limpieza y cuidado de la invención;
La FIG. 2 es una vista esquemática de un activador del aparato de limpieza y cuidado como se muestra en la Fig. 1; La FIG. 3 muestra curvas de relación entre corriente y frecuencia de activación y curvas de relación entre amplitud y frecuencia de activación del aparato de la presente invención a diferentes cargas, obtenidas a través de experimentos;
La FIG. 4 muestra curvas de relación entre corriente y carga del aparato de la presente invención a diferentes frecuencias de activación, obtenidas a través de experimentos;
La FIG. 5 muestra curvas de relación entre amplitud y carga del aparato de la presente invención a diferentes frecuencias de activación, obtenidas a través de experimentos;
La FIG. 6 es un diagrama de flujo de un método de alarma de presión para el aparato de la invención;
La FIG. 7 es un diagrama que explica los principios de una parte de circuito de un aparato de alarma de presión de la invención.
Explicación de los principales signos de referencia
Q21-Q24 Transistores
IC Procesador de microchip programable
I/O Diferentes interfaces de entrada/salida de IC
L Inductancia de la bobina de activación
R21-R24 Resistores
R25 Resistencia de detección de corriente
Ur25 Voltaje en el resistor de detección de corriente
Uns Valor de voltaje de la fuente de alimentación actual
Uls Valor medio del voltaje de fuente de alimentación en la carga de alarma
Unr25 Valor de voltaje en el resistor de detección de corriente correspondiente a una carga de corriente
Ulr25 Valor de voltaje en el resistor de detección de corriente en la carga de alarma
fü Frecuencia de activación
fn0 Frecuencia natural sin carga del sistema de oscilación de resonancia
fni Frecuencia natural del sistema de oscilación de resonancia en la Carga 1
fn2 Frecuencia natural del sistema de oscilación de resonancia en la Carga 2
fn3 Frecuencia natural del sistema de oscilación de resonancia en la Carga 3
10 Corriente media sin carga de la bobina de activación
11 Corriente de la bobina de activación en la Carga 1, que es equivalente a la carga de gravedad representada por una masa de 150 g en la invención
12 Corriente de la bobina de activación en la Carga 2, que es equivalente a la carga de gravedad representada por una masa de 300 g en la invención
13 Corriente de la bobina de activación en la Carga 3, que es equivalente a la carga de gravedad representada por una masa de 400 g en la invención.
A0 Amplitud sin carga del elemento de limpieza
A1 Amplitud del elemento de limpieza en la Carga 1
A2 Amplitud del elemento de limpieza en la Carga 2
A3 Amplitud del elemento de limpieza en la Carga 3
f0max Frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo de un voltaje medio en un resistor de detección de corriente
fomin Frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente
f-imax Frecuencia de activación correspondiente a un valor máximo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 1
fimin Frecuencia de activación correspondiente a un valor mínimo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 1
f2max Frecuencia de activación correspondiente a un valor máximo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 2
f2min Frecuencia de activación correspondiente a un valor mínimo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 2
f3max Frecuencia de activación correspondiente a un valor máximo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 3
f3min Frecuencia de activación correspondiente a un valor mínimo de la corriente de la bobina de activación en la región de oscilación de resonancia en la Carga 3
Li Eje longitudinal del elemento de limpieza
L2 Eje longitudinal del eje de transmisión
M Plano del miembro elástico de transductor, que está en los miembros elásticos de transductor y también unido al miembro de fijación del miembro elástico de transductor y al brazo de transmisión del transductor
2 Eje de transmisión
3 Elemento de limpieza
103 Miembro de sello
104 Botón de interruptor
105 Carcasa de mango
106 Interruptor
107 Placa de circuito del circuito de control
108 Bobina de carga
109 Batería recargable
110 Activador
111 Eje de transmisión
112 Soporte del lado izquierdo del activador
127 Tornillo de fijación
214 Bobina de activación
215 Núcleo de hierro de bobina de activación
216 Imán permanente superior izquierdo del transductor
217 Imán permanente inferior izquierdo del transductor
218 Imán permanente inferior derecho del transductor
219 Imán permanente superior derecho del transductor
222 Miembro elástico de transductor del lado izquierdo del transductor
223 Miembro elástico de transductor del lado derecho del transductor
224 Miembro de fijación del miembro elástico de transductor del transductor
225 Brazo de transmisión del lado izquierdo del transductor
226 Brazo de transmisión del lado derecho del transductor
227 Soporte del imán permanente superior izquierdo del transductor
228 Soporte del imán permanente inferior izquierdo del transductor
229 Soporte del imán permanente superior derecho del transductor
230 Soporte del imán permanente inferior derecho del transductor
Descripción detallada
Las realizaciones ejemplares de la invención se describirán con más detalle en lo sucesivo con un cepillo de dientes eléctrico como ejemplo típico del aparato eléctrico de limpieza y cuidado de la invención y junto con los dibujos que se acompañan. Aunque un cepillo de dientes eléctrico se toma como ejemplo para la explicación a continuación, la invención no se limita al mismo. La invención también se puede aplicar a una afeitadora eléctrica, un limpiador facial eléctrico, etc.
Los signos de referencia similares se refieren a partes similares en todos los dibujos.
En aras de la claridad, esta descripción usa términos para expresar ubicaciones espaciales relativas, tales como “superior”, “inferior”, “izquierdo”, “derecho” y “transversal” para describir brevemente las relaciones entre un elemento o característica y otro elemento o elementos o característica o características como se muestra en las figuras, en donde “superior” e “inferior” son relativos al eje longitudinal del elemento de limpieza, el extremo cercano al elemento de limpieza que se define como “superior”, y el extremo opuesto a “superior” (es decir, el extremo alejado del elemento de limpieza) definido como “inferior”; los términos “izquierdo” y “derecho” son relativos al eje longitudinal del eje de transmisión, el lado izquierdo del eje longitudinal del eje de transmisión en la dirección perpendicular al eje longitudinal del eje de transmisión cuando se enfrenta a las figuras correspondientes se define como “izquierdo”, y el lado derecho del mismo se define como “derecho”; el término “transversal” se refiere a la dirección perpendicular al eje longitudinal del eje de transmisión.
Además, la palabra “y/o” usada en la solicitud comprende todas y cada una de las combinaciones de una o más de las palabras asociadas enumeradas.
Como ejemplo del aparato eléctrico de limpieza y cuidado de la invención, el cepillo de dientes eléctrico que se muestra en las FIGS. 1 y 2 comprende un mango que tiene una carcasa de mango 105, en el interior de la cual están montadas una parte de fuente de alimentación para suministrar energía a las partes respectivas del aparato, una parte de control para controlar diversos modos de operación del aparato y encender o apagar el aparato, una parte de desencadenamiento para encender o apagar la operación del aparato y un activador 110 para convertir la energía eléctrica de entrada en salida de energía mecánica. El activador 110 comprende un transductor, una bobina de activación 214, un núcleo de hierro de bobina de activación 215 dispuesto en la bobina de activación 214 y un soporte de lado izquierdo 112 del activador y un soporte de lado derecho del activador (no mostrado) para soportar el activador 110, y un conjunto de limpieza que comprende un portador de elemento de limpieza y un elemento de limpieza (es decir, cerdas) 3 proporcionadas en el portador de elemento de limpieza. El conjunto de limpieza está conectado de manera desmontable a un eje de transmisión 111. El transductor comprende un eje de transmisión 111 insertado en el conjunto de limpieza, al menos un miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor sujeto a los soportes de los lados izquierdo y derecho del activador, al menos dos imanes permanentes superior e inferior 216, 217, 218, 219 dispuestos en los lados izquierdo y derecho con respecto a un eje longitudinal L2 del eje de transmisión respectivamente, soportes de imán permanente 227, 228, 229, 230 respectivos para conectar de manera fija los imanes permanentes 216, 217, 218, 219, brazos de transmisión de transductor de los lados izquierdo y derecho 225, 226 conectados de manera fija a los soportes de imán permanente 227, 228, 229, 230 y al eje de transmisión 111, y al menos dos miembros elásticos de transductor del lado izquierdo 222 y un miembro elástico de transductor del lado derecho 223 dispuestos en los lados izquierdo y derecho del eje longitudinal L2 del eje de transmisión respectivamente. Un extremo del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y un extremo del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 se conectan de manera fija al miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor respectivamente, y el otro extremo del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y el otro extremo del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 está conectado fijamente a los respectivos brazos de transmisión de transductor 225, 226 respectivamente. Los imanes permanentes de los lados izquierdo y derecho son independientes unos de otros. Si la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado izquierdo en la dirección hacia la bobina de activación es el polo S o el polo N, la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado derecho en la dirección hacia la bobina de activación es opuesta a la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado izquierdo. Si la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado derecho en la dirección hacia la bobina de activación es el polo S o el polo N, la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado izquierdo en la dirección hacia la bobina de activación es opuesta a la polaridad del polo magnético de los imanes permanentes del lado derecho. Los imanes permanentes de los lados izquierdo y derecho 216, 217, 218, 219 están dispuestos de manera que el ángulo entre la dirección de su línea magnética interna y la dirección del eje longitudinal del núcleo de hierro de bobina de activación sea mayor que 45° menor que 135°, respectivamente. Los imanes permanentes de los lados izquierdo y derecho 216, 217, 218, 219 son móviles con relación al miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor. Cuando una corriente alterna a la frecuencia fü fluye a través de la bobina de activación 214, la dirección de movimiento de los imanes permanentes de los lados izquierdo y derecho 216, 217, 218, 219 es aproximadamente paralela a la dirección del eje longitudinal del núcleo de hierro de bobina de activación, es decir, el ángulo entre los mismos es mayor que 170° y menor que 190°, o mayor que -10° y menor que 10°.
En la invención, los miembros elásticos de transductor 222, 223 se enganchan al movimiento de oscilación de resonancia principalmente con características de deformación por flexión. Como ejemplo, el transductor puede estar dotado con dos miembros elásticos de transductor 222, 223 distribuidos simétricamente en los lados izquierdo y derecho del eje longitudinal L2 del eje de transmisión, respectivamente, y el ángulo entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 es de 180°. Los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 se pueden configurar para tener módulos de sección aproximadamente iguales en flexión y longitudes aproximadamente iguales, con una diferencia de valor de menos del 10%, de modo que la desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y la desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 tengan amplitudes aproximadamente iguales con una diferencia de amplitud de menos del 10%, y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 son opuestas. Además, el grosor de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor es menor que 1/10 de la anchura de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en la dirección aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión. Como se ha mencionado anteriormente, el cepillo de dientes eléctrico ejemplar de la invención comprende al menos dos miembros elásticos de transductor, esto es, el miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y el miembro elástico de transductor del lado derecho 223. La deformación por flexión del material del miembro elástico se utiliza para formar un transductor que tiene una frecuencia de vibración natural fn. Cuando la frecuencia natural fn del transductor es aproximadamente igual a la frecuencia de activación f0 , el transductor entra en un estado de oscilación de resonancia bajo el efecto de una fuerza de actuación a una frecuencia de activación de f0. En otras palabras, cuando una corriente alterna a una frecuencia de f0 fluye a través de la bobina de activación 214 en la carcasa de mango 105, la fuerza electromagnética generada por la bobina de activación 214 actúa sobre el transductor y hace que el transductor esté en un estado de oscilación de resonancia.
La relación entre la magnitud de la corriente y la frecuencia de la corriente que fluye a través de la bobina de activación 214 cuando no hay carga en el cepillo de dientes eléctrico ejemplar de la invención, así como la relación correspondiente entre la amplitud del elemento de limpieza (es decir, las cerdas) 3 y la frecuencia de la corriente de la bobina de activación, se analizarán en lo sucesivo. En el estado sin carga, no hay carga (sin carga) en el elemento de limpieza 3 del cepillo de dientes eléctrico. I0 es la corriente media sin carga que fluye a través de la bobina de activación 214. I0 es equivalente a la corriente media en el resistor de detección de corriente R25 cuando no hay carga. Es decir, el voltaje medio sin carga en el resistor de detección de corriente R25 se puede medir por I/O25, por lo que se puede calcular la corriente media sin carga en el resistor de detección de corriente R25. Es decir, la corriente media sin carga que fluye a través de la bobina de activación 214 se puede medir por I/O25.
Como se muestra en las FIGS. 1 y 2, el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza (cerdas) 3 es aproximadamente perpendicular al plano M de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho. “Aproximadamente” aquí se puede interpretar como que el error de ángulo entre el eje longitudinal L1 del miembro de limpieza 3 y el plano M de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho es menor que 15°. Cuando la bobina de activación 214 del cepillo de dientes eléctrico no está excitada, la superficie extrema del elemento de limpieza 3 no está sometida a una carga, y los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 122, 123 no están sometidos a una fuerza en la dirección aproximadamente perpendicular al plano M del miembro elástico de transductor. En este punto, el ángulo entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 es de aproximadamente 180°. La frecuencia de activación del activador 110 del cepillo de dientes eléctrico se fija en f0.
Según la ecuación de equilibrio de voltaje:
H - NBÍuh cos(w 1 - p) - l rK, , ; eos Ot - L- ^i
■ dt
en donde la corriente que fluye a través de la bobina de activación 214 se expresa como Im cosuit, E es la fuerza electromotriz de la fuente de alimentación (batería), m = 2 nf0 , 9 es el ángulo de fase al que la velocidad a la que la bobina corta la línea magnética va por detrás de la corriente.
Obviamente:
E = IWuH cos(u> i rp) + IMR(o(aJ cok o i i Lsin o t
El valor eficaz de LlMsinoot se puede simplificar como
Figure imgf000009_0001
.
9 se acerca a cero en un estado de oscilación de resonancia según los principios de vibración.
La fuerza de activación proviene de la fuerza electromagnética generada por el conductor excitado en el campo magnético (es decir, NBlv ), y las líneas magnéticas generadas por la inductancia L son aproximadamente paralelas a la dirección de movimiento de los imanes permanentes en el transductor, de modo que la fuerza magnética generada por la inductancia de bobina de activación L casi no tiene efecto sobre el movimiento de los imanes permanentes. A partir de la fórmula matemática anterior, se puede deducir que la corriente de la bobina de activación 214 en la región de oscilación de resonancia tendrá dos puntos de inflexión. El primer punto de inflexión aparece cuando w es pequeña y, en este punto, la corriente es la más pequeña. El segundo punto de inflexión aparece en una w ligeramente más grande, y en este punto, la corriente es la más grande. La región de oscilación de resonancia depende de la frecuencia natural fn del transductor y la frecuencia de activación fo de la corriente en la bobina de activación 214. Generalmente, cuando 0,85fo < fn < 1,05fo, el transductor 130 se acciona por la fuerza electromagnética de la bobina de activación 214 para estar en un estado de oscilación de resonancia. Por lo tanto, cuando fn aumenta, la región de oscilación de resonancia del activador se desplazará hacia la dirección de frecuencias más grandes; cuando fn disminuye, la región de oscilación de resonancia del activador se desplazará hacia la dirección de frecuencias más pequeñas.
Según los principios de vibración, la vibración en la región de oscilación de resonancia va por detrás de la fuerza de activación. En la invención, como se ha descrito anteriormente, los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 se enganchan al movimiento de oscilación de resonancia principalmente con características de deformación por flexión. Los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho se distribuyen simétricamente en los lados izquierdo y derecho del eje longitudinal L2 del eje de transmisión, el ángulo entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho es de 180°. Los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho están configurados de manera que la longitud del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y la longitud del miembro elástico de transductor del lado derecho sean aproximadamente iguales, y el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo y el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho sean aproximadamente iguales. El grosor de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor es menor que 1/10 de la anchura de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en el dirección aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión. En este caso, la reacción del inducido de la bobina de activación a la fuerza electromagnética de los imanes permanentes proviene solamente de la acción de corte del campo magnético en movimiento sobre el conductor excitado (NBlv ), y debido a la amortiguación, el efecto de histéresis magnética y otras razones, la frecuencia correspondiente a una corriente mínima en la región de oscilación de resonancia es ligeramente menor que la frecuencia correspondiente a una amplitud máxima del transductor 130 y también es ligeramente menor que la frecuencia correspondiente a una amplitud máxima del elemento de limpieza 3. Si la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo de un voltaje medio en un resistor de detección de corriente es f0min, se sabe a partir de un gran número de experimentos que cuando no hay carga, la frecuencia de activación correspondiente a una amplitud máxima del elemento de limpieza 3 está en el intervalo de f0min 5Hz a f0min 12Hz, y la frecuencia f0max de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo de un voltaje medio en un resistor de detección de corriente es de alrededor de 20 a 40 Hz mayor que f0min. Por lo tanto, la frecuencia f0 de la corriente alterna de la bobina de activación se puede fijar en f0max-n, donde -0,3 (fomax - f0min) < n < 0,85 (f0max - f0min), f0max es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente, y f0min es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente. Por ejemplo, se puede seleccionar n = 10 Hz, f0min = 250 Hz, f0max = f0min 25 Hz.
Como se ha descrito anteriormente, cuando la bobina de activación 214 del cepillo de dientes eléctrico no está excitada, no se aplica carga en la cara extrema del miembro de limpieza 3. El eje longitudinal L1 del miembro de limpieza 3 es aproximadamente perpendicular al plano M de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho, y el eje L2 del eje de transmisión es aproximadamente paralelo al plano M de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho. En este ejemplo, el grosor de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor es menor que 1/10 de la anchura de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en la dirección aproximadamente paralela al eje L2 del eje de transmisión. Los soportes de los lados izquierdo y derecho del activador están conectados de manera fija en la carcasa de mango 105. El miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor y los soportes del lado izquierdo y derecho del activador no tienen movimiento relativo. Los brazos de transmisión de transductor de los lados izquierdo y derecho 225, 226 son móviles con relación al miembro de fijación 224 del elemento elástico de transductor. Los brazos de transmisión de transductor izquierdo y derecho 225, 226 están conectados de manera fija al eje de transmisión 111. El eje de transmisión 111 está conectado de manera separable al conjunto de limpieza 3. Por lo tanto, cuando se aplica una carga en la cara extrema del elemento de limpieza 3, se puede saber después del análisis de fuerza que el miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor soporta parte o la totalidad de la presión ejercida sobre el miembro de limpieza 3 por la carga, y la región de conexión entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 y el miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor se somete a presión. Dado que el miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor es estacionario, la presión sobre el miembro de limpieza 3 ejercida por la carga aplicada se transmite para flexionar los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en el lado cercano a los brazos de transmisión de transductor 225, 226, la dirección de flexión que es opuesta a la dirección de la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3. La flexión de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 causada por la carga aplicada en la cara extrema del miembro de limpieza 3 es equivalente a acortar la longitud del voladizo y/o aumentar el espesor del voladizo de los miembros elásticos durante la deformación por flexión. Este cambio en la cantidad física aumentará el coeficiente de rigidez elástica K de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en los respectivos modos de deformación por flexión. Cuanto mayor sea la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3, mayor será el coeficiente de rigidez elástica K de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en los respectivos modos de deformación por flexión. Según los principios de vibración, la frecuencia natural fn del transductor es proporcional a 4k . Cuanto mayor sea la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3, mayor será la frecuencia natural fn del transductor y mayor será el desplazamiento de la región de oscilación de resonancia del activador hacia la dirección de frecuencias mayores.
Cuando la dirección de la presión ejercida por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es perpendicular al eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y aproximadamente perpendicular al eje longitudinal L2 del eje de transmisión, el vector de la presión transmitida a los miembros elásticos transductores 222, 223 cae en el plano M del miembro elástico de transductor. Cuando la dirección de la presión es aproximadamente perpendicular al eje longitudinal L2 del eje de transmisión, la presión no puede causar un cambio en el coeficiente de rigidez de resorte K de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en los respectivos modos de deformación por flexión. En este momento, la presión ejercida por la carga en la dirección perpendicular al eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 es equivalente a aumentar el coeficiente de amortiguación del sistema de oscilación de resonancia y, de este modo, la región de oscilación de resonancia de activador se desplaza ligeramente hacia la dirección de frecuencias más pequeñas. Por supuesto, la presión anterior formará un par en la unión de los miembros elásticos de transductor 222, 223 y el miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor, y la dirección vectorial del par es la dirección del eje longitudinal L2 del eje de transmisión. No obstante, dicho par tiene un efecto muy limitado, o incluso insignificante, sobre la frecuencia natural fn del transductor, debido a que el elemento de limpieza 3 normalmente está hecho de filamentos de nailon elásticos, la fuerza o el momento se transmite escasamente en la dirección de flexión de los filamentos de nailon, y la distancia desde el punto de acción de la presión hasta la unión del miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor y los miembros elásticos de transductor 222, 223 es muy pequeña.
Cuando la dirección de la presión ejercida por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es perpendicular al eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión, el vector de la presión transmitida a los miembros elásticos de transductor 222, 223 cae en el plano M del miembro elástico de transductor. La dirección de la presión es aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión. En la invención, la anchura de los miembros elásticos de transductor 222, 223 en la dirección del eje longitudinal L2 del eje de transmisión se establece para que sea mayor que alrededor de diez veces el grosor de los miembros elásticos de transductor 222, 223 en la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor. En el caso de la misma magnitud de la fuerza de activación y el mismo punto de acción de la fuerza de activación, si la desviación de los miembros elásticos de transductor 222, 223 causada por la fuerza cuya dirección es aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión y cuya dirección vectorial está en el plano M del miembro elástico de transductor es £1, y la desviación de los miembros elásticos de transductor 222, 223 causada por la fuerza cuya dirección es aproximadamente perpendicular al eje longitudinal L2 del eje de transmisión y cuya dirección vectorial es perpendicular al plano M del miembro elástico de transductor es £2, entonces £1 es aproximadamente 1/1000 de £2. Por lo tanto, cuando la dirección de la presión ejercida por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es perpendicular al eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y aproximadamente paralela al eje longitudinal L2 del eje de transmisión, la presión tiene un efecto muy limitado en la frecuencia natural fn del transductor, y es insignificante. Además, la presión formaría un par en la unión de los miembros elásticos de transductor 222, 223 y el miembro de fijación 224 del miembro elástico de transductor, y la dirección vectorial del par está en el plano M del miembro elástico de transductor y es aproximadamente perpendicular al eje longitudinal L2 del eje de transmisión. El par de torsión haría que los miembros elásticos de transductor 222, 223 se retuerzan, pero no afectaría a la frecuencia natural fn del transductor bajo deformación por flexión.
Evidentemente, cuando la dirección de la presión ejercida por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es paralela a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, a medida que aumenta la carga, el valor de la frecuencia natural fn del transductor aumentará obviamente, haciendo más obvio el desplazamiento de la región de oscilación de resonancia del transductor hacia la dirección de las frecuencias naturales más grandes. Por otra parte, un aumento de la carga puede causar un aumento del coeficiente de amortiguación equivalente del sistema de oscilación de resonancia del transductor y reducir ligeramente la frecuencia natural fn del sistema de oscilación de resonancia del transductor. La invención introduce creativamente el concepto de aumentar la frecuencia natural fn del transductor a medida que aumenta la carga, de manera que cuando aumenta la carga, la frecuencia natural fn del transductor aumenta generalmente, y la región de oscilación de resonancia del transductor se desplaza generalmente hacia la dirección de las frecuencias más grandes. Cuando la dirección de la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3 es perpendicular a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, la carga casi no tiene efecto sobre la frecuencia natural fn del transductor. Como se ha mencionado anteriormente, dado que el elemento de limpieza 3 está hecho normalmente de material elástico (por ejemplo, filamentos de nailon), el efecto de transmisión de la fuerza del elemento de limpieza 3 en la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 es mucho mejor que en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3. Además, el ángulo entre la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor afecta la extensión (velocidad) del aumento de la frecuencia natural fn del transductor con el aumento de la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3. El elemento de limpieza 3 se puede configurar de tal manera que el ángulo entre la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor sea de 0° a 60°, preferiblemente igual o mayor que 0° e igual o menor que 30° (es decir, 0° < el ángulo < 30°), y más preferiblemente 0°. En el intervalo de ángulo de 0° a 60°, cuando el ángulo entre la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor es 0°, la mayor fuerza se transmite de la fuerza de carga a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor y, por lo tanto, la fuerza de carga causa el mayor aumento en el coeficiente de rigidez de resorte K de los miembros elásticos de transductor 222, 223 bajo los respectivos modos de deformación por flexión, y la frecuencia natural fn del transductor aumenta en la mayor extensión (en la velocidad más alta) a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el miembro de limpieza 3. Cuando el ángulo entre la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor es de 60°, la fuerza más pequeña se transmite desde la fuerza de carga a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, y por lo tanto, la fuerza de carga causa el menor aumento en el coeficiente de rigidez de resorte K de los miembros elásticos de transductor 222, 223 bajo los respectivos modos de deformación por flexión, y la frecuencia natural fn del transductor aumenta en la menor extensión (en la menor velocidad) a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el miembro de limpieza 3. Por lo tanto, en la invención, estableciendo razonablemente el ángulo entre el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, la frecuencia natural fn del transductor aumenta a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3, y se puede controlar la velocidad a la que cambia la frecuencia natural fn del transductor a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3. Cuanto menor sea el ángulo entre el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, mayor será la velocidad a la que la frecuencia natural fn del transductor cambia a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3. Cuanto mayor sea el ángulo entre el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, menor será la velocidad a la que cambia la frecuencia natural fn del transductor a medida que aumenta la fuerza aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3. La eficiencia mecánica del aparato eléctrico de limpieza y cuidado se puede mejorar de este modo.
En el proceso de limpieza de dientes con el cepillo de dientes eléctrico, dado que el elemento de limpieza 3 está compuesto principalmente de filamentos de nailon, cuyas propiedades mecánicas en la dirección de compresión son mucho mejores que en la dirección de flexión, la presión ejercida por los dientes sobre el elemento de limpieza (filamentos de nailon) 3 se transmite principalmente a lo largo del eje longitudinal del elemento de limpieza. En el proceso de limpieza de dientes, la resistencia de los dientes al elemento de limpieza se distribuye principalmente en un plano perpendicular a la dirección del eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3. Como se ha descrito anteriormente, en la invención, seleccionando adecuadamente la deformación por flexión de los miembros elásticos, el ángulo entre el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, etc., se hace posible que un aumento de la presión aplicada por la carga sobre el elemento de limpieza 3 cause un aumento de la frecuencia natural fn del transductor. Además, dado que el elemento de limpieza 3 está hecho normalmente de un material elástico (por ejemplo, filamentos de nailon), el efecto de transmisión de la fuerza en la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 es mucho mejor que en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza 3. Por lo tanto, el efecto de la resistencia entre el elemento de limpieza 3 y el objeto que se limpia sobre la frecuencia natural fn del transductor es insignificante, y se puede monitorizar la magnitud de la presión aplicada en la dirección longitudinal L1 del elemento de limpieza.
La FIG. 3 son gráficos que muestran la relación entre la corriente I y la frecuencia de activación f y entre la amplitud A y la frecuencia de activación f a diferentes cargas en el aparato de limpieza y cuidado de la invención, obtenidos mediante experimentos, en donde la abscisa indica la frecuencia de activación y la ordenada indica el valor nominal de la corriente y la amplitud. Como se muestra en la FIG. 3, el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza es paralelo a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor. Cuando una carga de 150 gramos se aplica a la cara extrema del elemento de limpieza 3, la frecuencia fni (véase la curva mostrada por el punto de icono “■”) a una amplitud máxima del elemento de limpieza 3 es mayor que la frecuencia fn0 (véase la curva mostrada por el punto de icono “♦”) a una amplitud máxima del elemento de limpieza 3 cuando no se aplica carga. Cuando se aplica una carga de 300 gramos a la cara extrema del miembro de limpieza 3, la frecuencia fn2 (véase la curva mostrada por el punto de icono “▲”) a una amplitud máxima del elemento de limpieza 3 es mayor que la frecuencia fn1 a la amplitud máxima del elemento de limpieza 3 cuando se aplica la carga de 150 gramos a la cara extrema del elemento de limpieza 3. Es decir, cuanto mayor sea la carga aplicada, mayor será la frecuencia natural del transductor, y un aumento en la carga aplicada puede hacer que la región de oscilación de resonancia se desplace hacia la dirección de frecuencias más grandes. Como en el ejemplo descrito anteriormente, fümin = 250 Hz, fümax = fümin 25 Hz, y la frecuencia fü de la corriente alterna en la bobina de activación se fija en 265 Hz. Los experimentos encontraron que cuando no se aplica carga, el elemento de limpieza 3 tiene una amplitud máxima A0 a fomin 5 Hz = 255 Hz (véase la curva mostrada por el punto de icono “*”). Cuando se aplica una carga de 150 gramos de fuerza a la cara extrema del elemento de limpieza 3, fimin = 255Hz, fimax = 280Hz, el elemento de limpieza 3 tiene una amplitud máxima Ai (véase la curva mostrada por el punto de icono “• ”) a fimin 5Hz = 260Hz. Cuando se aplica una carga de 300 gramos de fuerza a la cara extrema del elemento de limpieza 3, f2min = 260Hz, f2max = 285Hz, el elemento de limpieza 3 tiene una amplitud máxima A2 (véase la curva mostrada por el punto de icono “+”) a f2min 5Hz = 265Hz. También se muestran los datos en una carga de 400 gramos de fuerza [a una carga de 400 gramos de fuerza, la amplitud máxima del elemento de limpieza es A3 (véase la curva sin punto de icono)]. A partir de los datos del experimento anterior, se sabe que cuando el eje longitudinal Li del elemento de limpieza es paralelo a la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, a medida que aumenta la carga aplicada sobre la cara extrema del elemento de limpieza 3, aumenta la frecuencia natural fn de los miembros elásticos de transductor 222, 223. Cuanto mayor sea el aumento de la carga, mayor será el aumento de la frecuencia natural fn de los miembros elásticos de transductor 222, 223. En otras palabras, el aumento de la carga en la cara extrema del elemento de limpieza 3 puede desplazar la región de oscilación de resonancia de los miembros elásticos de transductor 222, 223 hacia la dirección de frecuencias mayores. Como se muestra en las curvas del experimento en la FIG. 3, la frecuencia de la corriente de la bobina de activación se establece en un valor fijo f0max-n = 265Hz, (n = i0). Las frecuencias naturales fn del transductor en el estado de oscilación de resonancia a la amplitud máxima del elemento de limpieza 3 a diferentes cargas son respectivamente: fn0 = 255 Hz; fni = 260 Hz; fn2 = 265 Hz; fn3 = 270 Hz. Evidentemente, a medida que la carga aumenta gradualmente de 0 gramos de fuerza (sin carga) a 300 gramos de fuerza o más, el sistema de oscilación de resonancia pasa de una oscilación de resonancia débil a una vibración resonante gradualmente, y la eficiencia mecánica del sistema de oscilación de resonancia se realza rápidamente. Dado que la eficiencia mecánica se realza más rápido que el efecto de amortiguación generado cuando se aumenta la carga, la amplitud del elemento de limpieza 3 también aumenta rápidamente (A2 > Ai > A0 ). Además, dado que el valor mínimo de la corriente de la bobina de activación del sistema de oscilación de resonancia aparece en fmin, el aumento de la carga mueve fmin hacia la dirección de frecuencias más altas y hace que fmin se acerque más a la frecuencia de activación. Por lo tanto, a medida que el sistema de oscilación de resonancia pasa de una oscilación de resonancia débil a una vibración resonante, el valor medio de la corriente de la bobina de activación disminuye. También se sabe a partir de la FIG. 3, que cuando la carga aplicada a la cara extrema del elemento de limpieza 3 alcanza 400 gramos de fuerza, fn3 (270Hz) es mayor que la frecuencia fija fn2 (265Hz) de la corriente alterna de la bobina de activación cuando la carga es de 300 gramos, y el sistema de oscilación de resonancia pasa de vibración resonante a oscilación de resonancia débil. A medida que la carga continúa aumentando, el sistema de oscilación de resonancia tiende a una oscilación de resonancia más débil hasta que no ocurre ninguna vibración. Por lo tanto, durante el proceso de aumento gradual de la carga, la corriente de la bobina de activación parece un punto de inflexión a una cierta frecuencia, y cambiará de pequeña a grande de nuevo. Los experimentos han demostrado que el punto de inflexión de la corriente aparece cuando se aplica una carga de alrededor de 450 gramos de fuerza (no mostrada), y en el proceso de aumentar la carga, el valor de carga (alrededor de 450 gramos de fuerza) correspondiente al punto de inflexión de la corriente de la bobina de activación de pequeña a grande es mayor que el valor de carga (alrededor de 300 gramos de fuerza) correspondiente al punto de inflexión de la amplitud del elemento de limpieza A de grande a pequeña, la diferencia entre los dos valores de carga es de alrededor de i50 gramos de fuerza.
Las FIGS. 4 y 5 son gráficos que muestran la relación entre la corriente y la carga y entre la amplitud y la carga del aparato de limpieza y cuidado de la invención a diferentes frecuencias de activación, obtenida mediante experimentos. Como se muestra en la FIG. 4 [la abscisa indica la carga (fuerza en gramos) y la ordenada indica el valor nominal de la corriente] y la FIG. 5 [la abscisa indica la carga (fuerza en gramos), y la ordenada indica el valor nominal de la amplitud], cambiando el valor establecido de la frecuencia f0max-n de la corriente de la bobina de activación, es posible seleccionar habilitar el sistema de oscilación de resonancia para lograr una vibración resonante bajo diferentes fuerzas de carga. En otras palabras, ajustando el valor de n en el valor establecido de la frecuencia de la corriente de la bobina de activación, se hace posible seleccionar diferentes fuerzas de carga para hacer que la frecuencia natural fn del transductor sea igual a la frecuencia de activación f0 para lograr vibración resonante, y cambiar el valor de la carga correspondiente al punto de inflexión del valor de corriente de la bobina de activación. Como se muestra en las FIGS. 4 y 5, si se selecciona n = -5Hz, la frecuencia del sistema de oscilación de resonancia en el punto de vibración resonante corresponde a una carga de 400 gramos de fuerza sobre el elemento de limpieza 3 (véanse las curvas mostradas por el punto de icono “• ” en las FIGS. 4 y 5). Mientras tanto, el punto de inflexión en el que la corriente de la bobina de activación cambia de pequeña a grande aparecerá cuando se aplique una carga de más de alrededor de 550 gramos de fuerza sobre el elemento de limpieza 3 (no mostrado). Si se selecciona n > i0, por ejemplo n = i5, la frecuencia del sistema de oscilación de resonancia en el punto de vibración resonante corresponde a una carga de menos de 300 gramos de fuerza sobre el elemento de limpieza 3 (véanse las curvas mostradas por el punto de icono “■” en las FIGS. 4 y 5). Mientras tanto, el punto de inflexión en el que la
i2
corriente de la bobina de activación cambia de pequeña a grande aparecerá cuando se aplique una carga de menos de 550 gramos de fuerza sobre el elemento de limpieza 3. La frecuencia del sistema de oscilación de resonancia en el punto de vibración resonante (punto de amplitud máxima) corresponde a un carga de 150 gramos de fuerza sobre el elemento de limpieza 3, y el punto de inflexión en el que la corriente de la bobina de activación cambia de pequeña a grande aparecerá cuando se aplica una carga de 300 gramos sobre el elemento de limpieza 3. Las curvas mostradas por los puntos de icono “♦”, “▲”, “X” y “*” en las FIGS. 4 y 5 indican la relación entre la corriente y la carga y la relación entre la amplitud y la carga cuando se seleccionan n = 20, n = 10, n = 5, n = 0, respectivamente.
Un gran número de experimentos han encontrado que n puede oscilar de -0,3 (fümax - f0min) a 0,85 (fü max - f0min), preferiblemente -0,1 (f0max - fomin) < n < 0,4 (fomax - fomin), y más preferiblemente 0 < n <0,4 (f0max - fomin).
En resumen, configurando razonablemente el ángulo 0 entre el eje longitudinal Li del elemento de limpieza y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor, la frecuencia natural fn de los miembros elásticos de transductor se puede aumentar a medida que aumenta la presión de carga aplicada al miembro de limpieza 3. Cuanto mayor sea la presión de carga, mayor será fn. Este propósito se puede lograr seleccionando 0° < 0 < 60°. Preferiblemente, 0° < 0 < 30°, más preferiblemente 0 = 0°. Además, seleccionando razonablemente la frecuencia f0max-n de la corriente alterna en la bobina de activación, se hace posible que el sistema de oscilación de resonancia del transductor pueda cambiar de una oscilación de resonancia débil a una vibración de resonancia cuando la carga en el elemento de limpieza 3 pasa de sin carga a una carga razonable (por ejemplo, 300 gramos de fuerza). También es posible seleccionar -0,3 (f0max - f0m¡n) < n < 0,85 (f0max - f0m¡n), preferiblemente -0,1 (f0 max - f0min) < n < 0,4 (f0max - f0min), y más preferiblemente 0 < n < 0,4 (f0max - f0min). Una vez que se establece esta frecuencia de activación fija, la frecuencia de activación no cambia durante la operación del aparato, de modo que la amplitud del elemento de limpieza 3 pasa de pequeña a grande y, al mismo tiempo, el valor de corriente de la bobina de activación disminuye monótonamente de alto a bajo, por lo que el aparato eléctrico de limpieza y cuidado personal tiene una eficiencia mecánica más alta, una corriente de trabajo más pequeña, menos consumo de energía, máxima amplitud del elemento de limpieza y el mejor efecto de limpieza a una carga razonable.
Los experimentos han demostrado que cuando la carga aplicada al elemento de limpieza 3 continúa aumentando y excede un valor razonable, el sistema de oscilación de resonancia del transductor pasará de una vibración resonante a una oscilación de resonancia débil hasta que no ocurra ninguna vibración, y la amplitud del elemento de limpieza 3 varía de nuevo de grande a pequeña. Mientras tanto, la corriente de la bobina de activación continúa disminuyendo monótonamente hasta que ocurre un punto de inflexión de la corriente de pequeña a grande, y luego la corriente de la bobina de activación aumenta de nuevo. Seleccionando el valor de n en f0max-n, se hace posible que cuando la carga en el elemento de limpieza 3 pasa de sin carga a una carga razonable (por ejemplo, 300 gramos de fuerza), el sistema de oscilación de resonancia del transductor pasa de una oscilación de resonancia débil a vibración resonante, la amplitud del elemento de limpieza 3 pasa de pequeña a grande, y el valor de corriente de la bobina de activación disminuye monótonamente de alto a bajo. Es decir, la selección del valor de carga razonable mencionado anteriormente se puede realizar seleccionando el valor de n en f0max-n, y cuanto menor sea el valor de n, mayor será el valor de carga razonable correspondiente. Este proceso también puede proporcionar una protección fiable para las encías. Cuando la presión de carga aplicada al elemento de limpieza 3 es mayor que un valor razonable (por ejemplo, 300 gramos de fuerza), la amplitud del elemento de limpieza 3 disminuirá, y cuanto mayor sea la carga, menor será la amplitud, por lo que las encías se pueden proteger eficazmente de lesiones.
Por lo tanto, la estructura anterior no solamente puede obtener una alta eficiencia y una gran amplitud a una carga razonable, sino también reducir la amplitud después de que la carga exceda un valor razonable para proteger las encías. Además, es una estructura simple y de bajo coste.
La invención también describe un método de alarma de presión para el aparato de limpieza y cuidado como se ha descrito anteriormente. La FIG. 6 muestra los pasos del método. Como se muestra en la FIG. 6, el método de alarma de presión no terapéutica para el aparato de limpieza y cuidado como se ha descrito anteriormente incluye los siguientes pasos:
1) seleccionar módulos de sección aproximadamente iguales en flexión y longitudes aproximadamente iguales para los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho 222, 223 en el aparato de limpieza y cuidado, de manera que la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 sean aproximadamente iguales, y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo 222 y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho 223 son opuestas, y ajustando el ángulo entre el eje longitudinal L1 del elemento de limpieza 3 y la dirección normal del plano M del miembro elástico de transductor en el intervalo de 0° a 60°;
2) detectar el voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 conectado en serie con la bobina de activación 214 correspondiente a diferentes frecuencias en el intervalo de frecuencia de oscilación de resonancia del aparato, por ejemplo, en el intervalo de frecuencia de oscilación de resonancia, escalonando incrementalmente la frecuencia de la corriente de la bobina de activación por la misma diferencia de frecuencia Af (por ejemplo, 1 Hz) y en el mismo intervalo de tiempo At (por ejemplo, 1 segundo); y medir y registrar el voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 a diferentes frecuencias. En este ejemplo, el intervalo de frecuencia de oscilación de resonancia del transductor es de alrededor de 243 Hz-300 Hz, y la frecuencia de la corriente de la bobina de activación en el primer segundo es 243 Hz. Se mide y registra el voltaje medio Ulr251 en el resistor de detección de corriente R25 a la frecuencia de 243 Hz. Después del intervalo de tiempo At (1 segundo), la frecuencia de la corriente de la bobina de activación en el segundo segundo es 244 Hz (Af = 1 Hz). Se mide y registra el voltaje medio Ulr252 en el resistor de detección de corriente R25 a la frecuencia de 244 Hz. Esto se continúa hasta que se completa la detección de todas las frecuencias dentro del intervalo de frecuencia de oscilación de resonancia. Por ejemplo, la frecuencia de la corriente de la bobina de activación en el 58° segundo es de 300 Hz. Se mide y registra el voltaje medio Ulr2558 en el resistor de detección de corriente R25 a la frecuencia de 300 Hz;
3) a partir de los voltajes medios Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 a diferentes frecuencias registradas en el paso 2), seleccionar y registrar la frecuencia fümax de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25 y la frecuencia fümin de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25;
4) establecer fümax-n y almacenar fümax-n en un programa del procesador de microchip programable IC, usando la f0max-n correspondiente al valor n seleccionado como la frecuencia fija f0 de la corriente que fluye a través de la bobina de activación 214, en donde -0,3 (f0max - f0min) á n á 0,85 (f0max - f0min), siendo f0max la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente al valor máximo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25, siendo f0min la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente al valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25;
5) almacenar previamente un valor medio Uls del voltaje de fuente de alimentación y un voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 en la carga de alarma en el programa del procesador de microchip programable IC. Por ejemplo, una carga de alarma (por ejemplo, 300 gramos de fuerza) está preestablecida en la cara extrema del elemento de limpieza 3. Se aplica la carga de alarma. El IC guía una corriente a la frecuencia fija f0 que es f0max-n (donde n es un valor fijo seleccionado) a través de la bobina de activación I/O25 detecta el voltaje en el resistor de detección de corriente R25 muchas veces en un tiempo corto (por ejemplo, 3 segundos), y calcula la voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 en la carga de alarma. Mientras tanto, el IC detecta el voltaje de fuente de alimentación muchas veces en un tiempo corto (por ejemplo, 3 segundos), y calcula el valor medio Uls correspondiente del voltaje de fuente de alimentación. El valor medio Uls del voltaje de fuente de alimentación y el voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 en la carga de alarma se almacenan en el programa del IC;
6) detectar continuamente el valor de voltaje actual Unr25 en el resistor de detección de corriente R25 actual y el valor de voltaje de fuente de alimentación actual Uns por la I/O25, y recoger el valor de voltaje actual Unr25 en el resistor de detección de corriente R25 correspondiente a la carga de corriente así como al valor de voltaje de fuente de alimentación actual Uns, cuando el aparato eléctrico de limpieza y cuidado está en operación;
7) comparar el valor de voltaje Unr25 en el resistor de detección de corriente R25 correspondiente a la carga de corriente con el valor medio Uls del voltaje de fuente de alimentación en la carga de alarma almacenada previamente en el procesador de microchip programable IC; no emitir la señal de alarma o detener la salida de la señal de alarma de presión actual, si (Uns/Uls) x Unr25 > Ulr25; y emitir una señal de alarma de presión y enviar una alarma, si (Uns/Uls) x Unr25 á Ulr25. Por ejemplo, el procesador de microchip programable IC se puede usar para comparar el valor de corriente de la bobina de activación en la carga actual con el valor de corriente de la bobina de activación en la carga de alarma almacenada previamente en el IC, y comparar (Uns/Uls) x Unr25 con Ulr25, en donde Uls es el valor de voltaje de fuente de alimentación detectado en el paso 5), y Uns es el valor de voltaje de fuente de alimentación detectado actualmente. Si (Uns/Uls) x Unr25 > Ulr25, significa que la carga aplicada al elemento de limpieza 3 es menor que la carga de alarma, y no se envía la alarma de presión, es decir, la señal de alarma no se emite o se detiene la salida de la señal de alarma de presión actual; si (Uns/Uls) x Unr25 á Ulr25, significa que la carga aplicada al elemento de limpieza 3 es mayor que la carga de alarma, y se emite una señal de alarma de presión y se envía una alarma de presión.
Los modos de sonido y/o luz y/o vibración mecánica se pueden usar como la manera de alarma de presión. Después de eso, el IC continúa detectando Unr25 y Uns. Cuando (Uns/Uls) x Unr25 > Ulr25, la salida de señal de alarma de presión se cancela; la alarma de presión se mantiene de otro modo. Este ciclo se realiza repetidamente.
En el aparato eléctrico de limpieza y cuidado proporcionado por la invención, la parte de fuente de alimentación comprende una fuente de alimentación y un circuito de puente en H formado por transistores para acoplar la fuente de alimentación y la bobina de activación (214). El aparato eléctrico de limpieza y cuidado puede comprender además un circuito de detección, recogida y alarma y un componente de alarma (no mostrado en las figuras). El circuito de detección, recogida y alarma comprende la fuente de alimentación, el circuito de puente en H, el resistor de detección de corriente y un procesador de microchip programable IC. f0max-n se almacena en el programa del procesador de microchip IC. f0max-n correspondiente a un valor n seleccionado se usa como la frecuencia fija f0 de la corriente que fluye a través de la bobina de activación 214, en donde -0,3 (f0max - f0min) á n á 0,85 f max - fomin^ f0max es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25, f0min es la frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente R25. Además, el valor medio Uls del voltaje de fuente de alimentación y el voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 en la carga de alarma están almacenados previamente en el programa del procesador de microchip IC. El procesador de microchip programable IC emite ondas cuadradas a una frecuencia fija f0 para activar el circuito de puente en H y almacena previamente el valor medio Uls del voltaje de fuente de alimentación y el voltaje medio Ulr25 en el resistor de detección de corriente R25 en la carga de alarma. La FIG. 7 es un diagrama que explica los principios del circuito de alarma de presión de la invención. Como se muestra en la FIG. 7, en este ejemplo, cuatro transistores Q21-Q24 se usan para formar un circuito de puente en H para acoplar la fuente de alimentación y la bobina de activación 214. El procesador de microchip programable IC emite ondas cuadradas a una frecuencia fija f0 para activar el circuito de puente en H, de modo que una corriente alterna a una frecuencia fija f0 fluya a través de la bobina de activación 214. La corriente alterna fluye de vuelta a la fuente de alimentación a través del resistor de detección de corriente R25. En el circuito anterior, la resistencia del resistor de detección de corriente R25 es fija, y la magnitud del voltaje Ur25 en el resistor de detección de corriente R25 refleja la magnitud de la corriente que fluye a través del resistor de detección de corriente R25. El resistor de detección de corriente R25 está conectado en serie con el circuito de puente en H y la fuente de alimentación, es decir, un extremo del resistor de detección de corriente R25 se acopla al polo negativo de la fuente de alimentación, y el otro extremo del resistor de detección de corriente R25 se acopla al extremo de salida de corriente del circuito de puente en H y se acopla al puerto de conversión A/D I/O25 del procesador de microchip IC para detectar la magnitud del voltaje en el puerto de conversión I/O25. Si (Uns/Uls) x Unr25 > Ulr25, no se emite ninguna señal de alarma o se detiene la salida de la señal de alarma de presión actual; si (Uns/Uls) x Unr25 ^ Ulr25, se emite una señal de alarma de presión y se envía una alarma. Obviamente, con la disposición de circuito anterior, el procesador de microchip IC puede detectar la magnitud de la corriente que fluye a través de la bobina de activación 214 en tiempo real. Con el fin de reducir la influencia del resistor de detección de corriente R25 conectado en serie al circuito de puente en H de la bobina de activación en la energía eléctrica de la bobina de activación, el resistor de detección de corriente R25 normalmente tiene un valor de resistencia pequeño. El resistor de detección de corriente de la invención puede tener un valor de resistencia de alrededor de 0,1 O. El componente de alarma puede ser un dispositivo zumbador y/o un dispositivo emisor de luz y/o un componente de vibración mecánica.
Con la estructura anterior, se puede proporcionar una alarma de presión simple y fiable cuando la carga excede un intervalo razonable.

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato eléctrico de limpieza y cuidado que comprende: un mango que comprende una carcasa de mango (105), en el interior de la cual están montados una parte de fuente de alimentación para suministrar energía a las partes respectivas del aparato eléctrico de limpieza y cuidado, una parte de control para controlar diversos modos de operación del aparato eléctrico de limpieza y cuidado y el encendido o apagado del aparato eléctrico de limpieza y cuidado, una parte de desencadenamiento para encender o apagar la operación del aparato eléctrico de limpieza y cuidado y un activador (110) para convertir la energía eléctrica de entrada en salida de energía mecánica, el activador (110) que comprende un transductor, una bobina de activación (214) y un núcleo de hierro de bobina de activación (215) proporcionado en la bobina de activación (214), en donde cuando una corriente alterna fluye a través de la bobina de activación (214), los imanes permanentes (216, 217, 218, 219) proporcionados en el transductor se someten a una fuerza de reacción de una fuerza electromagnética y accionan el transductor para hacer un movimiento giratorio alternativo a una frecuencia de la corriente alterna, activando por ello un elemento de limpieza (3) encajado en un eje de transmisión (111) del transductor para hacer un movimiento giratorio alternativo, en donde el transductor comprende al menos dos miembros elásticos de transductor (222, 223), los al menos dos miembros elásticos de transductor (222, 223) se enganchan a un movimiento de oscilación de resonancia con características de deformación por flexión y se distribuyen simétricamente en los lados izquierdo y derecho de un eje longitudinal (L2) del eje de transmisión, un ángulo entre los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) es de 180°, y los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) son aproximadamente iguales en longitud y en módulo de sección en flexión, de manera que la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) son aproximadamente iguales, y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la dirección de flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) son opuestas;
en donde un ángulo entre un eje longitudinal (L1) del elemento de limpieza (3) y una dirección normal de un plano (M) del miembro elástico de transductor es de 0° a 60°; caracterizado por que una frecuencia de la corriente alterna en la bobina de activación (214) es un valor fijo igual a fümax-n, siendo n un valor fijo en el intervalo de -0,3 (fümax - f0min) a 0,85 (f0max - f0min), en donde f0max es una frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor máximo de un voltaje medio en un resistor de detección de corriente (R25), y fa™ es una frecuencia de la corriente de la bobina de activación correspondiente a un valor mínimo del voltaje medio en el resistor de detección de corriente (R25).
2. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1, en donde la diferencia entre el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y el módulo de sección en flexión del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) es menor que el 10%, y la diferencia entre la longitud del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la longitud del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) es menor que el 10%, de modo que la diferencia entre la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado izquierdo (222) y la amplitud de desviación del miembro elástico de transductor del lado derecho (223) sea menor que el 10%.
3. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1, en donde el ángulo entre el eje longitudinal (L1) del elemento de limpieza (3) y la dirección normal del plano (M) del miembro elástico de transductor es igual o mayor que 0° e igual o menor que 30°.
4. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 3, en donde el ángulo entre el eje longitudinal (L1) del elemento de limpieza (3) y la dirección normal del plano (M) del miembro elástico de transductor es igual a 0°.
5. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1, en donde el grosor de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) en la dirección normal del plano (M) del miembro elástico de transductor es menor que 1/10 de la anchura de los miembros elásticos de transductor de los lados izquierdo y derecho (222, 223) en una dirección aproximadamente paralela al eje longitudinal (L2) del eje de transmisión.
6. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1, en donde en el caso de la misma magnitud y punto de acción de una fuerza de activación, si una desviación del miembro elástico de transductor causada por una fuerza cuya dirección es aproximadamente paralela al eje longitudinal (L2) del eje de transmisión y cuya dirección vectorial está en el plano (M) del miembro elástico de transductor es £1, y una desviación del miembro elástico de transductor causada por una fuerza cuya dirección es aproximadamente perpendicular al eje longitudinal (L2) del eje de transmisión y cuya dirección vectorial es perpendicular al plano (M) del miembro elástico de transductor es £2, entonces £1 es aproximadamente 1/1000 de £2.
7. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1, en donde -0,1 (fomax - f0m¡n) < n < 0,4 (f0max -f0min).
8. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 1 o 7, en donde 0 < n < 0,4 (f0max - f0min).
9. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según una de la reivindicación 1, en donde la parte de fuente de alimentación comprende una fuente de alimentación y un circuito de puente en H formado por transistores para unir la fuente de alimentación y la bobina de activación (214), el aparato eléctrico de limpieza y cuidado que comprende además un circuito de detección, recogida y alarma y un componente de alarma, el circuito de detección, recogida y alarma consta de la fuente de alimentación, el circuito de puente en H, el resistor de detección de corriente (R25) y un procesador de microchip programable (IC); f0max-n se almacena en un programa del procesador de microchip (IC); f0max-n correspondiente a un valor n seleccionado se usa como una frecuencia fija f0 de la corriente alterna que fluye a través de la bobina de activación (214); un valor medio (Uls) de un voltaje de fuente de alimentación y un voltaje medio (Ulr25) en el resistor de detección de corriente (R25) a una carga de alarma también están almacenados previamente en el programa del procesador de microchip IC; un extremo del resistor de detección de corriente (R25) se acopla a un polo negativo de la fuente de alimentación, y el otro extremo del resistor de detección de corriente (R25) se acopla a un extremo de salida de corriente del circuito de puente en H y se acopla a un puerto de conversión A/D (I/O25) del procesador de microchip IC; el procesador de microchip programable (IC) emite ondas cuadradas a la frecuencia fija f0 para activar el circuito de puente en H; si (Uns/Uls) x Unr25 > Ulr25, no se emite una señal de alarma o se detiene una salida de señal de alarma de presión actual; si (Uns/Uls) x Unr25 ^ Ulr25, se emite una señal de alarma de presión y se envía una alarma, en donde Uns es un valor de voltaje de fuente de alimentación actual; Uls es un valor medio del voltaje de fuente de alimentación en la carga de alarma almacenada previamente en el procesador de microchip programable (IC); Unr25 es un valor de voltaje en el resistor de detección de corriente correspondiente a una carga de corriente; Ulr25 es un voltaje medio en el resistor de detección de corriente (R25) en la carga de alarma almacenada previamente en el procesador de microchip programable (IC).
10. El aparato eléctrico de limpieza y cuidado según la reivindicación 9, en donde el componente de alarma es un dispositivo zumbador y/o un dispositivo emisor de luz y/o un dispositivo de vibración mecánica.
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