KR101971043B1 - 개인 청결 관리 도구 - Google Patents

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상하이 쉬프트 일렉트릭스 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 개인 청결 관리 도구에 관한 것이며, 구동기(110)는 변환기(130), 구동 코일(114), 구동 코일 철심(115) 및 구동기 지지대(112, 113)를 포함한다. 변환기는 구동축(111), 변환기 탄성부재 고정부(124), 구동축의 종방향 축선에 대해 좌우 양측에 배치되는 영구자석(116, 117), 영구자석과 고정 연결되는 영구자석 지지대(118, 119), 변환기 동력 전달암(125, 126) 및 변환기 탄성부재(122, 123)를 포함한다. 상기 영구자석(116, 117)은 서로 독립되며, 일측의 영구자석은 구동 코일(114)을 향하는 방향에서의 자극 극성이 S 또는 N극이고, 타측의 영구자석은 구동 코일(114)을 향하는 방향에서 상기 일측의 영구자석의 자극 극성과 반대인 극성을 구비하며, 영구자석(116, 117)의 내부 자력선 방향과 구동 코일(115)의 종방향 축선 방향과의 협각이 45°보다 크면서 135°보다 작고, 영구자석(116, 117)은 변환기 탄성부재 고정부(124)에 대해 이동할 수 있다. 구동 코일(114)은 주파수가 f0인 교류가 통과할 경우, 영구자석(116, 117)의 운동 방향이 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 거의 평행되고, 양자의 협각이 170°보다 크면서 190°보다 작다. 상기 개인 청결 관리 도구는 구조가 간단하고 컴팩트하며, 단가가 저렴하고 조립이 편리하며, 회전이 안정적이고, 소음이 적고, 댐핑이 낮으며, 안전하고 신뢰성이 있다.

Description

개인 청결 관리 도구
본 발명은 개인 청결 관리 도구에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는, 전동 칫솔, 전동 면도기, 전동 클렌징 기기, 전동 샤워기 등의 개인 청결 관리 도구에 관한 것이다.
전동 칫솔, 전동 면도기, 전동 클렌징 기기, 전동 샤워기 등 개인 청결 관리 도구에 있어서, 중요한 것은 왕복 운동을 청결부재의 예정된 회전 운동으로 전환하는 개인 청결 관리 도구를 구비해야 하는 것이며, 이러한 개인 청결 관리 도구는 구조가 간단하고, 조립이 편리하며, 사용 수명이 길고 안전하고 신뢰성이 있어야 한다.
공지된 바와 같이, 청결부재를 구동하기 위한 많은 구동 구조가 있다. 예를 들면, 모터, 자석계통 및 전자석계통이 있다. 일부 구동 구조는 베어링(예를 들면, 볼 베어링)을 사용하여 구동기를 지지하나, 이런 구조는 가격이 비싸고 복잡하며, 또한 소음 및 모터의 댐핑도 존재한다.
CN 100591301C에는 측방향 운동을 기구 작업부재의 회전 운동으로 전환하는 장치가 개시되어 있으며, 여기서 구동 어셈블리는 전자석을 포함하여 측방향 힘을 발생할 수 있어, 작동 시 두 개의 영구 자석과 결합하며, 영구 자석은 운동 전환 어셈블리의 후단부에 위치하는 이동가능한 단부재에 고정되어, 측방향으로 약간의 커버를 이루는 평행 이동 방식을 통해 단부재를 이동하도록 한다. 두 개의 영구 자석은 상기 단부재에 대응되게 고정 설치된다. 운동 전환부재는 판 스프링을 설치함으로써, 구동 어셈블리의 구동 동작을 구동축의 토션 또는 회전 동작으로 전환하고, 그 다음 구동축이 브러시 헤드 암과 브러시 헤드를 회전시켜, 구동축의 종방향 축선을 중심으로 회전하도록 한다. CN 101297775B에는 공진 구동 시스템의 탄성부재의 조절 방법이 개시되어 있으며, 여기서 탄성부재는 만곡되지 않고, 탄성부재의 강도를 충분히 변경시킴으로써 그의 공진 주파수를 변경하여, 기구의 구동 주파수에 매우 근접하도록 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 문제는, 구조가 간단하고 컴팩트하며, 단가가 저렴하고 조립이 편리하며, 회전이 안정적이고 소음이 작으며, 댐핑이 낮고, 안전하고 신뢰성이 있는 개인 청결 관리 도구를 제공하는 것에 있다.
상술한 기술적 문제를 해결하기 위해, 본 발명이 제공한 개인 청결 관리 도구는, 내부에 개인 청결 관리 도구의 각 부재로 전력을 제공하는 전원부, 개인 청결 관리 도구의 각종 작업 모드 및 개인 청결 관리 도구의 온 또는 오프를 제어하는 제어부, 상기 청결 관리 도구의 작동을 온 또는 오프하는 트리거부 및 입력된 전기 에너지를 기계 에너지의 출력으로 전환하는 구동기가 장착된 손잡이 케이스를 포함하는 손잡이; 및 청결 부품 캐리어와 청결 부품 캐리어에 배치되는 청결 부품을 포함하며, 구동축과 탈착 가능하게 함께 연결되는 청결 어셈블리를 포함하며, 구동기는 변환기, 구동 코일, 구동 코일에 설치되는 구동 코일 철심, 구동기를 지지하기 위한 구동기 좌측 지지대와 구동기 우측 지지대를 포함하며, 변환기는 청결 어셈블리를 삽입하는 구동축, 구동기 좌우측 지지대에 견고히 고정되는 적어도 하나의 변환기 탄성부재 고정부, 구동축의 종방향 축선에 대해 좌우 양측에 배치되는 적어도 두 개의 영구자석, 상기 영구자석을 고정 연결하기 위한 대응되는 영구자석 지지대, 영구자석 지지대와 고정 연결되고 구동축과 고정 연결되는 좌, 우측 변환기 동력 전달암 및 구동축의 종방향 축선의 좌우 양측에 설치되는 적어도 두 개의 좌측 변환기 탄성부재와 우측 변환기 탄성부재를 포함하고, 좌, 우측 변환기 탄성부재의 일단은 각각 변환기 탄성부재 고정부와 고정 연결되고, 좌, 우측 변환기 탄성부재의 타단은 각각 대응되는 변환기 동력 전달암과 고정 연결되며; 여기서, 영구자석은 서로 독립되고, 좌측 영구자석은 구동 코일 방향을 향하는 자극 극성이 S극 또는 N극이고, 좌측 영구자석은 구동 코일 방향을 향하는 자극 극성이 좌측 영구자석의 자극 극성과 반대인 극성이며, 상기 좌, 우측 영구자석은 그들의 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향과의 협각이 각각 45°보다 크면서 135°보다 작도록 설치되며, 좌, 우측 영구 자석은 변환기 탄성부재 고정부에 대해 이동 가능하며; 구동 코일에 주파수가 f0인 교류가 흐를 경우, 좌, 우측 영구자석의 운동 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향이 거의 평행되며 즉 양자의 협각이 170°보다 크면서 190°보다 작거나 또는 -10°보다 크면서 10°보다는 작다.
상술한 기술적 방안은 아래의 두 가지 유익한 기술적 효과가 있다. 하나는, 좌, 우측 영구자석이 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향과의 협각이 45°보다 크면서 135°보다 작도록 설치될 경우, 좌, 우측 영구자석 사이에서 형성된 구동 코일을 통과하는 자력선 방향과 전류가 흐르는 구동 코일이 형성한 코일 내부의 자력선 방향은 공간에서 45°보다 크면서 135°보다 작게 교차되며, 즉 구동 코일에 의한 자기장 축선과 영구자기장 축선 사이에서 발생한 상호 간섭은 비교적 작다. 다시 말하면, 상기 두 개의 자기장의 상호 간섭이 비교적 작아, 구동 코일에서의 전류 크기와 방향에 변화가 발생 시, 구동 코일에 의한 자기장은 대응되게 변화가 발생하나, 구동 코일의 자기장 축선과 영구자기장 축선의 간섭이 비교적 작아, 구동 코일에 의한 자기장 변화가 영구자기장에 대한 영향은 매우 제한적이다. 구동 코일에 코사인 함수에 따라 변화하는 교류가 흐를 경우, 전류가 흐르는 전도체가 영구자기장에 있으므로, 전도체가 전자기력의 작용을 받는다. 전자기력의 관계식은 F=NBILcosωt이며, 여기서 B는 영구자기장이 전도체에서의 자기장 밀도이고, Icosωt는 전도체에서 흐르는 전류이고, L는 전도체가 영구자기장에서의 유효 길이이고, N은 전도체의 총 권선수이고, ω는 전류 변화의 전기 각속도이고, t는 시간이다. 전자기력의 관계식에 의하면, N, B, L가 변하지 않을 경우, F는 단지 Icosωt과 연관된다. 상기 두 개의 상호 간섭이 비교적 작은 자기장에 의해 B의 변화가 비교적 작을 수 있고, 청결 도구의 내부 구조에 의해 N, L이 변하지 않을 수 있다. cosωt 곡선은 매끄러운 곡선이므로, 즉 전자기력은 갑자기 변하는 것이 아니라 연속적으로 점차 변하는 물리량이므로, 청결 도구가 전자기력 F의 구동에 의해 충격이 없는 안정적인 운동을 구현할 수 있으며, 즉 운동의 가속도는 갑자기 변하지 않는다. 다른 하나는, 본 발명은 진보성은 적어도 두 개의 변환기 탄성부재에 들어 있는데, 각각 좌측 변환기 탄성부재와 우측 변환기 탄성부재이며, 탄성재료의 만곡 응변을 이용하여 고유 진동 주파수(f고)를 가지는 변환기를 구성하며, 변환기의 고유 진동 주파수(f고)가 구동 주파수(f0)에 가장 근접할 경우, 손잡이 케이스 내의 구동 코일에서 발생하고 변환기에 작용하는 전자기력은 변환기가 공명 상태가 되도록 하고, 변환기의 고유 진동 주파수(f고)가 구동 주파수(f0)와 동일할 경우, 손잡이 케이스 내의 구동 코일에서 발생하고 변환기에 작용하는 전자기력은 변환기가 공진 상태가 되도록 한다. 공지된 바와 같이, 공명 상태 또는 공진 상태의 에너지 전달 효율은 매우 높다. 기존의 베어링(예를 들면, 볼 베어링)을 이용한 구동 구조에서, 베어링 등 구속부재를 설치하는 것은 청결 기기가 회전 운동 외의 기타 운동이 존재하는 것을 방지하기 위한 것이나, 이러한 구속은 소음과 에너지 소모를 초래하고, 단가도 증가된다. 본 발명에서, 탄성부재와 영구자석은 합리적으로 배치하였으므로, 변환기의 안정적인 회전을 구현할 수 있어 청결 도구의 회전 운동을 위해 구속부재(예를 들면, 베어링 등)를 반드시 설치해야 하는 것을 방지하였다. 영구자석을 합리적으로 설치함으로써, 변환기가 받은 전자기 합력이 0에 근접하도록 하고, 변환기에 작용한 토크를 잘 이용하여 상기 구속 구조를 피할 수 있으므로, 청결 도구의 구조는 더욱 밀집되고, 회전은 더욱 안정적이고, 소음은 더욱 작게 된다. 그 외에, 단지 하나의 변환기 탄성부재를 설치한 구조와 비교하면, 본 발명의 청결 도구 구조는 소음이 더욱 낮고 효율은 더욱 높다. 상술한 두 가지의 유익한 기술적 효과에 의해, 본 발명은 구조가 간단하고 컴팩트하며, 단가가 저렴하고 조립이 편리하고, 회전이 안정적이고, 소음이 적고, 댐핑이 낮고, 안전하고 신뢰성이 있는 목표를 구현하였다.
바람직하게, 좌, 우측 영구자석은 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향과의 협각이 90°가 되도록 설치된다. 여기서, 본 발명에서 좌, 우측 영구자석 사이에서 형성된 구동 코일을 통과하는 자력선 방향과 전류가 흐르는 구동 코일이 형성한 코일 내부의 자력선 방향은 공간에서 90°로 교차되며, 즉 구동 코일에 의한 자기장 축선과 영구자기장 축선이 수직 교차된다. 상기 두 개의 자기장의 수직 교차를 두 개의 자기장이 서로 간섭하지 않는 것으로 이해할 수 있으며, 구동 코일에서의 전류 크기와 방향에 변화가 발생 시, 구동 코일에 의한 자기장은 대응되게 변화가 발생하나, 구동 코일의 자기장 축선과 영구자기장 축선이 수직 교차하므로, 구동 코일에 의한 자기장 변화는 영구자기장에 영향을 미치지 않는다. 구동 코일에 코사인 함수에 따라 변화하는 교류가 흐를 경우, 전류가 흐르는 전도체가 영구자기장에 있으므로, 전도체가 전자기력의 작용을 받는다. 전자기력의 관계식은 F=NBILcosωt이며, 여기서 B는 영구자기장이 전도체에서의 자기장 밀도이고, Icosωt는 전도체에서 흐르는 전류이고, L는 전도체가 영구자기장에서의 유효 길이이고, N은 전도체의 총 권선수이고, ω는 전류 변화의 전기 각속도이고, t는 시간이다. 전자기력의 관계식에 의하면, N, B, L가 변하지 않을 경우, F는 단지 Icosωt과 연관된다. 상술한 수직 교차 자기장에 의해 B가 변하지 않을 수 있고, 청결 도구의 내부 구조에 의해 N, L이 변하지 않을 수 있다. cosωt 곡선은 매끄러운 곡선이므로, 즉 전자기력은 갑자기 변하는 것이 아니라 연속적으로 점차 변하는 물리량이므로, 청결 도구가 전자기력 F의 구동에 의해 충격이 없는 안정적인 운동을 구현할 수 있으며, 즉 운동의 가속도는 갑자기 변하지 않는다.
바람직하게, 본 발명의 개인 청결 관리 도구에서 변환기 좌측 동력 전달암, 구동축의 종방향 축선에 대해 상기 동력 전달암과 동일 측인 좌측 영구자석과, 대응되는 영구자석 지지대는 고정 연결되고, 구동축의 종방향 축선에 대해 상기 동력 전달암과 동일 측인 좌측 변환기 탄성부재의 하부 부분에 위치하여, 변환기 좌측 하부 부분으로 한정하고, 변환기 우측 동력 전달암, 우측 영구자석과, 대응되는 영구자석 지지대는 고정 연결되고, 우측 변환기 탄성부재의 하부 부분에 위치하여 변환기 우측 하부 부분으로 한정하며, 변환기 좌측 하부 부분과 변환기 우측 하부 부분에 적어도 하나의 간격(본 발명에서 두 개의 간격)이 존재하며, 상기 간격에는 불균형한 힘으로 인해 변환기가 평행 이동하는 것을 충분히 보상할 수 있는 자기력이 존재하고, 적어도 하나의 영구자석이 극성이 반대인 다른 하나의 영구자석에 대하여 이동하도록 한다. 상기 기술적 방안은 기존의 개인 청결 도구의 제조 시의 오차 또는 기타 간섭 요인으로 인해 각 자기력의 크기가 동일하지 않아 개인 청결 관리 도구의 변환기가 받는 힘의 밸런스가 무너져, 불균형한 힘을 받는 변환기에 회전 운동 외의 평행 이동 추세가 발생하여, 에너지 소모 및 소음이 발생하는 상황을 충분히 고려하였다. 따라서, 상기 기술적 방안은 상기 두 개의 간격을 이용할 수 있으며, 상기 간격의 거리를 변경함으로써, 상기 불균형한 힘을 효율적으로 보정하여 개인 청결 관리 도구가 더욱 안정적으로 운동하게 된다.
바람직하게, 변환기 좌측 하부 부분과 변환기 우측 하부 부분의 간격 거리는 0.1mm 내지 2mm이다. 더욱 바람직하게는 상기 간격 거리가 0.2mm 내지 1mm이다. 이로써, 상기 간격의 불균형 힘을 조절하는 기능을 더욱 효율적으로 발휘하여 상기 불균형 힘을 더욱 효율적으로 보정하여 개인 청결 관리 도구가 더욱 안정적으로 운동하게 된다.
바람직하게, 본 발명에서 영구자석은 직육면체의 네오디움(NdFeB) 영구자석일 수 있으며, 길이가 5mm 내지 30mm, 폭이 2mm 내지 20mm, 높이가 1mm 내지 10mm인 것이 바람직하다. 이러한 영구자석은 가공이 편리하고, 규격화, 표준화 정도가 높은 등 장점이 있어 산업화 생산이 쉽고, 또한 유형이 다른 개인 청결 관리 도구의 수요에 맞도록 크기가 다른 개인 청결 관리 도구에 따라 크기가 다른 이러한 영구자석을 이용할 수 있다.
바람직하게, 변환기는 네 개의 영구자석이 설치될 수 있으며, 좌측 영구자석과 우측 영구자석은 이들이 받는 반작용력의 크기가 거의 동일하고, 폭의 차이값이 약 10% 이내이고, 방향이 거의 반대이고, 방향 협각이 10° 이내가 되도록 설치한다. 이로써, 구동축은 거의 교번하는 평형력의 작용을 받고, 상기 교번 평형력은 교번 토크를 발생시켜, 구동축이 고속으로 왕복과 고효율적으로 회전하게 된다.
바람직하게, 변환기 탄성부재는 사각형 탄성부재 또는 판형 탄성부재를 포함한다. 상기 사각형 탄성부재 또는 판형 탄성부재는 모두 보편성이 강하고, 생산 가공이 편리하며, 가격이 저렴하고, 획득과 교체가 쉬운 장점이 있으며, 우수한 사용 수명을 가지고 있어 안정적과 지속적으로 에너지를 흡수와 방출하여, 개인 청결 관리 도구의 정상적이고 안정적인 작동을 확보할 수 있다.
바람직하게, 변환기는 두 개의 변환기 탄성부재를 설치할 수 있으며, 이들은 구동축의 종방향 축선의 좌우 양측에 대칭되게 배치되며, 두 개의 변환기 탄성부재의 협각은 180°이고; 좌측 변환기 탄성부재와 우측 변환기 탄성부재는 이들의 굽힘 단면계수와 길이가 거의 동일하고 폭의 차이값을 10% 이내로 설치되며, 좌측 변환기 탄성부재의 휨과 우측 변환기 탄성부재의 휨의 폭이 거의 동일하고 폭의 차이값이 10% 이내이고, 각자의 휨 방향이 상반되도록 한다. 이로써, 구동축은 거의 교번 평형력의 작용을 받으며, 상기 교번 평형력은 교번 토크를 발생시켜, 구동축이 고속으로 왕복과 고효율적으로 회전하게 된다.
바람직하게, 변환기 탄성부재의 수량은 다수 개일 수 있으며, 특히 변환기는 세 개의 변환기 탄성부재를 설치할 수 있으며, 여기서 두 개의 변환기 탄성부재 사이의 협각은 2α이며, 0°< α < 90°이며, 상기 두 개의 변환기 탄성부재 중 임의의 하나와 제3 변환기 탄성부재 사이의 협각은 δ이며, δ=(360°-2α)/2이다. 이로써, 바람직한 기술적 방안은 변환기 좌, 우측 동력 전달암이 각각 구동축에 작용하는 힘의 폭의 차이값이 10% 이내가 되고, 힘의 방향은 상이하고, 좌, 우측 동력 전달암이 구동축의 종방향 축선에 대한 힘의 모멘트의 크기가 거의 동일하고, 힘의 모멘트의 방향도 동일하도록 하여, 청결부품 캐리어와 청결부품의 안정적이고 고속적인 왕복 운동을 구현할 수 있다.
상기 개인 청결 관리 도구는 전동 칫솔, 전동 면도기, 전동 클렌징 기기, 전동 샤워기를 포함하며, 기타 유사 기능을 가지는 도구일 수도 있다.
도 1은 본 발명의 개인 청결 관리 도구의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 개인 청결 관리 도구의 측방향 일부를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구동기를 정면에서 바라본 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 구동기의 분해도이다.
도 5는 변환기의 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 구동 코일의 사시도이다.
도 7은 변환기과 구동 코일의 조합 상태를 나타내는 개략도이다.
도 8a는 도 7에 도시된 구동 코일 2차 권선의 전류 방향과 영구자석이 힘을 받는 방향의 원리에 대한 설명도이다.
도 8b는 구동 코일과 영구자석 자기력의 원리에 대한 설명도이다.
도 9는 제1 변형 변환기의 사시도이다.
도 10은 도 9에 도시된 변환기를 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 11a는 도 9에 도시된 변환기와 변형 구동 코일의 조합 상태를 나타내는 개략도이다.
도 11b는 도 11a에 도시된 구동 코일 2차 권선의 전류 방향과 영구자석이 힘을 받는 방향의 원리에 대한 설명도이다.
도 12는 도 11a에 도시된 변형 구동 코일의 사시도이다.
도 13은 제2 변형 변환기와 변형 구동 코일의 조합 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 변형 변환기 탄성부재의 조합을 나타내는 개략도이다.
이하, 개인 청결 관리 도구로서 전동 칫솔을 전형적인 예로 하여, 도면과 결합하여 본 발명의 예시적 실시예에 대해 더욱 구체적으로 설명하기로 한다. 이하에서 단지 전동 칫솔을 예시하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명은 전동 면도기, 전동 클렌징 기기, 전동 샤워기 등 개인 청결 관리용 도구에 적용할 수 있다.
전체의 도면에 있어서, 유사한 부호는 유사한 부품을 표시한다.
명확한 설명을 위해, 본 발명에서 공간의 상대적 위치를 표현하는 용어, 예를 들면, "상", "하", "상부", "하부", "좌", "우", "횡방향", "정방향", "반대방향" 등을 사용하여 도면에 도시된 하나의 부품 또는 특징과 다른 하나의 부품(하나 또는 다수 개) 또는 특징(하나 또는 다수 개)의 상호 관계에 대해 간략하게 설명하였으며, 여기서, 구동 코일의 종방향 축선의 방향은 구동 코일에 전류가 흐를 때 철심 내부에서 발생하는 자력선 방향과 평행한 방향을 표시하며; "상", "하", "상부", "하부"는 구동축의 종방향 축선에 대한 것이고, 대응되는 도면을 바라보며 구동축의 종방향 축선과 평행되는 상향 방향을 "상", "상부"라고 정하고, 구동축의 종방향 축선과 평행되는 하향 방향을 "하", "하부"라고 정하며; "좌"와 "우"는 구동축의 종방향 축선에 대한 것이며, 대응되는 도면을 바라보며 구동축의 종방향 축선과 수직으로 교차되는 방향을 따라 구동축의 종방향 축선의 좌측을 "좌"로, 우측을 "우"로 정하고; "횡방향"은 구동축의 종방향 축선과 수직으로 교차되는 방향이고; "외향"은 종이면과 수직으로 사용자와 마주하는 방향이고; "내향"은 종이면과 수직으로 사용자와 멀어지는 방향이다.
그 외에, 본 출원에서 사용하는 용어, "및/또는"은 열거한 하나 또는 다수 개의 관련된 용어 중에서 임의의 하나와 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 용어 "제1" 등을 사용하여 다수 개의 부품 또는 구성 부분을 설명하였으나, 이러한 부품 또는 구성 부분은 이러한 용어에 제한되지 않는다. 이러한 용어들은 단지 하나의 부품 또는 구성 부분과 다른 하나의 부품 또는 구성 부분을 구별하기 위한 것이며, "순서"를 포함하지 않는다. 따라서, 아래에서 설명하는 이러한 부품 또는 구성 부분들은 서수사에 대해 서로 변환하여도 이는 본 발명의 구사와 범위를 벗어나는 것이 아니다.
하나의 예시로서, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 전동 칫솔 등의 개인 청결 관리용 도구는 손잡이(1)와 손잡이(1)에 탈착 가능(예를 들면, 버클 연결 방식)하게 장착되는 청결 어셈블리를 포함한다. 손잡이(1)는 손잡이 케이스(105)를 포함한다. 청결 어셈블리는 청결부품 캐리어(2)와 청결부품 캐리어(2)에 배치되는 청결부품(3)을 포함하며, 청결부품(3)은 칫솔모 등의 물품일 수 있다. 청결 어셈블리(예를 들면, 브러시 헤드)는 청결 어셈블리와 구동축(111)이 예를 들면, 버클 연결 방식을 통해 탈착 가능하게 연결되고, 버클 연결을 통해 구동 손잡이(1)와 청결 어셈블리가 안정적으로 연결될 수 있고, 또한 구동 손잡이(1)와 청결 어셈블리를 편리하게 분리할 수도 있다.
손잡이 케이스(105)는 내부에 전원부, 제어부, 트리거부 및 구동기가 장착된다. 일반적으로 전원부는 충전 배터리(109)와 충전 회로를 포함하여, 도구의 각 부재로 전력을 공급하며; 제어부는 제어회로 회로판(107)을 포함하여, 전동 칫솔의 각종 작업 모드 및 전동 칫솔의 온 또는 오프 등을 제어하며; 트리거부는 스위치(106)를 포함하여, 전동 칫솔의 작동을 온 또는 오프시키며; 구동기의 기능은 입력되는 전기 에너지를 기계 에너지로 출력되도록 전환시킨다.
손잡이(1)는 손잡이 케이스(105)에 장착되는 충전 코일(108), 충전 배터리(109), 제어회로 회로판(107), 제어회로 회로판(107)에 장착된 스위치(106), 손잡이 케이스(105)에 부착되는 스위치 버튼(104), 손잡이 케이스(105)의 내부에 고정되는 구동기(110) 및 실링재(103)를 더 포함하며, 제어회로 회로판(107)은 스위치(106) 및 구동기(110)와 전기 통신한다. 스위치 버튼(104)은 스위치(106)와 연결되어, 스위치 버튼(104)을 조작함으로써 스위치(106)를 작동시킨다. 실링재(103)의 일단은 청결부품 캐리어(2)와 연결되고, 실링재(103)의 타단은 구동기(110)와 연결되어, 방수 밀폐용으로 사용한다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 구동기(110)는 변환기(130), 구동 코일(114), 구동축의 종방향 축선과 수직으로 교차되는 방향을 따라 구동 코일(114)의 중공부에 설치되는 높은 자기 전도성을 가지는 구동 코일 철심(115), 구동기(110)를 지지하기 위한 구동기 좌측 지지대(112)와 구동기 우측 지지대(113) 및 고정 나사(127)를 포함하며, 구동기 좌측 지지대(112), 구동기 우측 지지대(113)와 변환기(130)의 변환기 탄성부재 고정부(124)는 고정 나사(127)를 통해 견고하게 고정된다.
변환기(130)는 구동축(111), 변환기 탄성부재 고정부(124), 각각 구동축의 종방향 축선의 좌우 양측에 위치하는 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123), 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 변환기 우측 동력 전달암(126), 좌측 영구자석(116)와 우측 영구자석(117) 및 좌측 영구자석 지지대(118)와 우측 영구자석 지지대(119)를 포함하며, 상기 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123) 사이의 협각은 180°일 수 있다. 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)는 변환기 탄성부재 고정부(124)와 사출 성형을 통해 함께 연결될 수 있으며, 하나의 일체의 탄성부재를 변환기 탄성부재 고정부(124)와 사출 성형을 통해 연결할 수 있다. 전체적인 사출 성형 방안에서, 일체의 탄성부재로 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)를 제조하였지만, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)가 받는 힘의 방향은 상이하므로, 여전히 두 개의 탄성부재로 구성된 것으로 볼 수 있다.
물론, 변환기 탄성부재는 기타 설치 방식을 가질 수도 있으며, 이러한 방식도 본 발명의 범위에 속한다.
청결 어셈블리는 구동축(111)을 탈착가능하게 삽입함으로써, 변환기(130)와 청결 어셈블리가 함께 연결되도록 한다. 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)의 일단은 각각 변환기 탄성부재 고정부(124)와 함께 고정 연결되고, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)의 타단은 각각 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 변환기 우측 동력 전달암(126)과 함께 고정 연결된다. 변환기(130)의 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117), 좌측 영구자석 지지대(118)와 우측 영구자석 지지대(119)는 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123), 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 변환기 우측 동력 전달암(126), 구동축(111) 및 변환기 탄성부재 고정부(124)와 고정 연결된다. 변환기 탄성부재 고정부(124)는 고정 나사(127)를 통해 구동기 좌측 지지대(112) 및 구동기 우측 지지대(113)와 고정 연결되어, 손잡이(1)에 고정된다. 상기 부재들은 사출 성형을 통해 일체로 형성될 수 있으며, 기계식 연결방식을 통해 일체로 조립될 수도 있다.
변환기(130)의 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)은 좌측 영구자석 지지대(118) 및 우측 영구자석 지지대(119)와 둘러쌓여 중공 영역을 형성하며, 상기 중공 영역은 구동 코일(114)과 구동 코일 철심(115)을 수용하도록 한다. 변환기 좌측 동력 전달암(125), 좌측 영구자석(116) 및 좌측 영구자석 지지대(118)는 고정 연결되어, 좌측 변환기 탄성부재(122)의 하부 부분에 위치하며, 변환기 좌측 하부 부분이라고 칭한다. 변환기 우측 동력 전달암(126), 우측 영구자석(117) 및 우측 영구자석 지지대(119)는 고정 연결되어, 우측 변환기 탄성부재(123)의 하부 부분에 위치하며, 변환기 우측 하부 부분이라고 칭한다. 변환기 좌측 하부 부분과 변환기 우측 하부 부분은 적어도 하나의 간격이 존재하며, 일반적으로 두 개의 간격(129, 131)이 존재한다. 상기 간격은 적어도 하나의 좌측 영구자석(116)이 극성이 반대인 하나의 우측 영구자석(117)에 대해 운동이 허용되도록 할 수 한다. 상기 간격은 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)이 서로 독립되도록 한다. 변환기(130)는 청결 어셈블리와 가까운 방향을 따라 구동축(111)이 설치되며, 구동축(111)과 청결 어셈블리는 탈착 가능하게 장착되며, 구동축(111)의 모양에 대해 합리적으로 설계함으로써, 구동축(111)이 청결 어셈블리로 운동과 에너지를 효율적으로 전달하도록 할 수 있다.
이하 변환기(130)를 결합하여 운동 분석을 한다. 도 1 내지 도 7을 참조하면, 사용자가 전동 칫솔의 스위치 버튼(104)을 트리거시켜 스위치(106)가 작동될 경우, 손잡이(1) 내의 제어 시스템이 구동 코일(114)을 작동시켜, 구동 코일(114)의 좌측 1차 권선(120)과 우측 1차 권선(121)에 교대로 주파수 f0/2인 교류가 흐르게 된다. 변환기(130)의 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)이 형성한 자기장과 전류가 흐르는 구동 코일(114)이 상호 작용하여 전자기력이 발생한다. 구동 코일(114)에 대해 영구자석(116, 117)을 합리적으로 배치함으로써, 변환기(130)가 받는 전자기력은 기본적으로 평형하며, 토크(M)가 발생한다. 교류가 구동 코일(114)을 통과하므로, 변환기(130)의 토크(M)의 방향도 교차로 변한다. 초기 상태에서, 변환기의 토크(M)의 방향을 시계 방향으로 가정한다. 변환기 탄성부재 고정부(124)가 구동기 좌측 지지대(112)와 구동기 우측 지지대(113)에 고정되므로, 변환기 좌측 동력 전달암(125)이 좌측 변환기 탄성부재(122)를 구동시켜 시계 방향을 따라 만곡되도록 하고, 좌측 변환기 탄성부재(122)는 만곡 응변이 발생하여 에너지를 저장하여, 좌측 변환기 탄성부재(122)가 변환기 탄성부재 고정부(124)를 중심으로 시계 방향으로 만곡 응변한다. 동시에, 변환기 우측 동력 전달암(126)이 우측 변환기 탄성부재(123)를 구동시켜 시계 방향을 따라 만곡되도록 하고, 우측 변환기 탄성부재(123)는 만곡 응변이 발생하여 에너지를 저장하여, 우측 변환기 탄성부재(123)도 변환기 탄성부재 고정부(124)를 중심으로 시계 방향으로 만곡 응변한다. 따라서, 변환기(130)는 손잡이 케이스(105) 내의 구동 코일(114)의 구동에 따라 왕복 회전한다. 청결부품(3)은 청결부품 캐리어(2)를 통해 변환기(130)에 연결되어, 변환기(130)가 청결부품(3)을 구동시켜 왕복 회전하도록 한다.
본 실시예에서 진보성은 적어도 두 개의 변환기 탄성부재에 들어 있는데, 각각 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)이며, 탄성재료의 만곡 응변을 이용하여 고유 진동 주파수(f고)를 가지는 변환기(130)를 구성하며, 변환기(130)의 고유 진동 주파수(f고)가 구동 주파수(f0)에 매우 근접할 경우, 손잡이 케이스(105) 내의 구동 코일(114)에서 발생하고 변환기(130)에 작용하는 전자기력은 변환기(130)가 공명상태가 되도록 하고, 변환기(130)의 고유 진동 주파수(f고)가 구동 주파수(f0)와 동일할 경우, 손잡이 케이스(105) 내의 구동 코일(114)에서 발생하고 변환기(130)에 작용하는 전자기력은 변환기(130)가 공진 상태가 되도록 한다. 공지된 바와 같이, 공명 상태 또는 공진 상태의 에너지 전달 효율은 매우 높다. 기존의 베어링(예를 들면, 볼 베어링)을 이용한 구동 구조에서, 베어링 등 구속부재를 설치하는 것은 청결 기기가 회전 운동 외의 기타 운동이 존재하는 것을 방지하기 위한 것이나, 이러한 구속은 소음과 에너지 소모를 초래하고, 단가도 증가된다. 본 발명에서, 탄성부재와 영구자석을 합리적으로 배치하였으므로, 변환기(130)의 안정적인 회전을 구현할 수 있어, 청결 도구의 회전 운동을 위해 구속부재(예를 들면, 베어링 등)를 반드시 설치해야 하는 것을 방지하였다. 영구자석을 합리적으로 설치함으로써, 변환기(130)가 받는 전자기 합력이 0에 근접하도록 하고, 변환기(130)에 작용하는 토크를 잘 이용하여 상기 구속 구조를 피할 수 있으므로, 청결 도구의 구조는 더욱 컴팩트 하게되고, 회전은 더욱 안정적이고, 소음은 더욱 작게 된다. 그 외에, 단지 하나의 변환기 탄성부재를 설치한 구조와 비교하면, 본 발명의 청결 도구 구조는 소음이 더욱 낮고 효율은 더욱 높다.
구동 코일(114)의 좌측 1차 권선(120)에 전류가 흐르고 구동 코일(114)의 우측 1차 권선(121)에 전류가 흐르지 않을 경우, 구동 코일(114)의 2차 권선(128)에 유도 기전력이 발생하여, 구동 코일(114)의 2차 권선(128)과 외부 회로가 폐회로를 형성한다. 따라서, 구동 코일(114)의 2차 권선(128)에 동일하게 유도전류(I1)가 발생한다. 구동 코일(114)의 좌측 1차 권선(120)에 전류가 흐르지 않고 구동 코일(114)의 우측 1차 권선(121)에 전류가 흐를 경우, 구동 코일(114)의 2차 권선(128)에 유도전류(I2)가 발생한다. 회로를 합리적으로 설치함으로써, I1과 I2의 주파수가 동일하고, 방향이 반대이고, 크기가 거의 동일할 수 있도록 한다.
물론, 당업자는 기타 방안을 설계할 수 있으며, 예를 들면, 구동 코일(114)의 1차 권선(120, 121)을 생략하고, 회로에서 발생한 주파수가 f0인 교류가 직접적으로 구동 코일(114)의 2차 권선(128)을 통과하도록 하거나, 또는 하나의 구동 코일 1차 권선만을 사용하여, 구동 코일 1차 권선에 주파수가 f0인 교류가 흐르도록 하여 구동 코일 2차 권선(128)에 유도전류가 발생하도록 하는 등, 이러한 방안은 모두 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.
도 5, 6, 7, 8a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 구동축의 종방향 축선을 따라 양측에 두 개의 이동가능하고 서로 독립적인 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)이 배치된다. 상기 두 개의 영구자석(116, 117)은 구동 코일(114)을 향한 방향으로의 자극의 극성이 반대이다. 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)은 이들의 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향의 협각이 45°보다 크면서 135°보다 작게 설치할 수 있으며, 상기 협각은 90°가 바람직하다. 도 7에 도시된 바와 같이, 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향은 종이면과 수직의 내부를 향하거나 또는 외부를 향하는 방향이며, 여기서 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 구동축의 종방향 축선 방향은 서로 수직된다.
본 발명에서, 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)이 이들의 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과의 협각이 90°로 설치될 때, 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117) 사이에서 형성된 구동 코일을 통과하는 자력선 방향과 전류가 흐르는 구동 코일이 형성한 코일 내부의 자력선 방향은 공간에서 90°로 교차되며, 즉 구동 코일(114)에 의한 자기장 축선과 영구자기장 축선이 수직 교차된다. 상기 두 개의 자기장의 수직 교차를 두 개의 자기장이 서로 간섭하지 않는 것으로 이해할 수 있으며, 구동 코일(114)에서의 전류 크기와 방향에 변화가 발생 시, 구동 코일(114)에 의한 자기장은 대응되게 변화가 발생하나, 구동 코일(114)의 자기장 축선과 영구자기장 축선이 수직 교차하므로, 구동 코일(114)에 의한 자기장 변화는 영구자기장에 영향을 미치지 않는다. 구동 코일(114)에 코사인 함수에 따라 변화하는 교류가 흐를 경우, 전류가 흐르는 전도체가 영구자기장에 있으므로, 전도체가 전자기력의 작용을 받는다. 전자기력의 관계식은 F=NBILcosωt이며, 여기서, B는 영구자기장이 전도체에서의 자기장 밀도이고, Icosωt는 전도체에서 흐르는 전류이고, L는 전도체가 영구자기장에서의 유효 길이이고, N은 전도체의 총권선수이고, ω는 전류 변화의 전기 각속도이고, t는 시간이다. 전자기력의 관계식에 의하면, N, B, L가 변하지 않을 경우, F는 단지 Icosωt과 연관된다. 본 실시예에서, 상술한 수직 교차 자기장에 의해 B가 변하지 않을 수 있고, 청결 도구의 내부 구조에 의해 N, L이 변하지 않을 수 있다. cosωt 곡선은 매끄러운 곡선이므로, 즉 전자기력은 갑자기 변하는 것이 아니라 연속적으로 점차 변하는 물리량이므로, 청결 도구가 전자기력 F의 구동에 의해 충격이 없는 안정적인 운동을 구현할 수 있으며, 즉 운동의 가속도는 갑자기 변하지 않는다.
상기 수직 교차 자기장의 장점을 더욱 명확하게 분석하기 위해, 이하 도 8b를 통해 영구자석 자기장 축선과 구동 코일(114)의 자기장 축선이 평행 또는 중첩될 경우의 상황에 대해 구체적으로 분석하기로 한다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 영구자석이 구동 코일(114)의 상부에 배치되어, 영구자석 내부의 자력선 방향과 구동 코일 철심(115A)의 종방향 축선(도 8b에 도시된 종이면을 따라 상향 또는 하향을 가리킴) 방향이 평행되도록 하며, 여기서 구동 코일 철심(115A)의 종방향 축선 방향과 구동축의 종방향 축선 방향은 서로 평행된다. 이로써, 구동 코일(114A)에서 발생한 자기장 축선과 영구자석 자기장의 축선이 평행하며, 구동 코일(114A)에서 발생한 자기장과 영구자석의 자기장이 상호 간섭하여, 구동 코일(114A)에서 발생한 자기장의 크기와 방향은 구동 코일(114A)의 전류의 크기와 방향의 변화에 따라 변화한다. 두 개의 자기장의 상호 간섭으로 인해, 영구자석과 구동 코일(114A) 사이 간격의 자기장이 시간의 변화에 따라 기형을 나타내므로, 간격 내의 자기장 밀도(B)에 기형이 발생하여, 구동축의 종방향 축선의 양측에 위치하는 자기장 밀도(B)가 비대칭이 되도록 한다. 자기장 밀도(B)의 크기가 전자기력의 크기에 영향을 미치므로, 상호 간섭되는 영구자석 자기장과 구동 코일(114A)의 자기장이 좌우 양측의 영구자석이 받는 힘을 불균형하도록 할 수 있어, 청결 도구의 변환기가 회전 운동 외에 평행 이동을 하도록 하여, 청결 도구의 소음과 저효율을 발생시킨다. 그 외에, 구동 코일 철심(115A)의 자극과 영구자석의 자극 사이에는 자극의 자기력이 더 존재하며, 상기 자기력은 인력일 수 있고 척력일 수도 있으며, 전자기학적 이론에 의해 알 수 있는 것은, 상기 자기력은 영구자석과 구동 코일 철심(115A)의 거리의 제곱과 반비례하는 것이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 좌측 영구자석(116A)은 자기력(F4)의 작용으로 좌측으로 운동하며, 영구자석과 구동 코일 철심(115A)의 거리가 멀어져 자기력(F4)이 작아지며, 우측 영구자석(117A)은 자기력(F3)의 작용으로 우측으로 운동하며, 영구자석과 구동 코일 철심(115A)의 거리가 짧아져 자기력(F3)이 커진다. 명백한 것은, F4와 F3의 변화에 의해 구동 코일 철심(115A)의 종방향 축선과 평행하는 방향에서 분력이 발생할 수 있고, 상기 분력은 교번량이므로, 청결 도구의 변환기가 구동 코일 철심(115A)의 종방향 축선 방향에서 진동, 소음 및 에너지 소모가 발생하게 된다.
그 외에, 구동 코일(114A)에서 발생한 교번 자기장은 영구자석(116A, 117A)에 대해 지속적으로 자기 증가와 자기 소거를 하는 자화 과정을 진행하며, 도 8b에 도시된 바와 같이, 좌측의 영구자석(116A)이 자기 소거 상태이고, 우측의 영구자석(117A)이 자기 증가 상태이다. 영구자석(116A, 117A)의 자기 증가와 자기 소거 과정에서, 히스테리시스로 인해 영구자석(116A, 117A)에 히스테리시스 소모가 발생하며, 이러한 히스테리시스 소모가 에너지를 유실시켜 청결 도구의 효율을 감소시킨다. 또한, 자기 증가와 자기 소거 작용으로 인해 영구자석(116A, 117A)의 재료와 성능에 대한 요구가 더욱 높아졌고, 전자기학적 이론에 의하면, 자기 소거의 자기장 세기가 영구자석의 보자력보다 클 경우, 영구자석은 자기 소거가 되어 자성을 잃게 된다. 따라서, 구동 코일(114A)에서 발생한 자기장 축선과 영구자석의 자기장 축선이 평행 또는 중첩되는 응용에서, 영구자석의 보자력이 구동 코일(114A)에서 발생한 자기장 세기보다 커야 되며, 이로써 영구자석(116A, 117A)과 구동 코일(114A)의 선택에 대해 제한을 둔다.
영구자석의 자기장 축선과 평행 또는 구동 코일(114A)의 자기장 축선과 중첩되게 배치하는 것과 비교하면, 본 발명의 상기 예시에서, 영구자석의 자기장 축선이 구동 코일(114)의 자기장 축선과 수직 교차되게 배치함으로써 상기 결함을 극복할 수 있어, 청결 도구는 더욱 안정적이며 충격 없이 운동할 수 있고, 더욱 높은 효율을 구비하며, 동시에 영구자석(116, 117)과 구동 코일(114)의 선택 범위를 확대할 수 있다.
바람직하게, 영구자석(116, 117)은 길이, 폭, 높이가 각각 5~30mm, 2mm~20mm, 1mm~10mm인 네오디움(NdFeB) 영구자석을 사용할 수 있다.
도 4, 6과 8a에 도시된 바와 같이, 구동 코일 2차 권선(128)을 통과하는 전류가 I1이고, 전류 방향은 도 8a에 도시된 방향이라고 가설한다. 좌측 영구자석(116)은 종이면과 수직의 외부를 향하는 반작용력을 받고, 우측 영구자석(117)은 종이면과 수직의 내부를 향하는 반작용력을 받는다. 구동 코일(114)에 전류가 흐르지 않을 경우, 좌측 변환기 탄성부재(122)는 변환기 탄성부재 고정부(124)가 변환기 좌측 동력 전달암(125)을 가리키는 방향의 축선을 따라 좌측 영구자석(116)의 내부의 자기력선 방향과 평행된다. 동일하게, 우측 변환기 탄성부재(123)는 변환기 탄성부재 고정부(124)가 변환기 우측 동력 전달암(126)을 가리키는 방향의 축선을 따라 우측 영구자석(117)의 내부의 자기력선 방향과 평행된다. 본 실시예에서, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)는 서로 평행하고 동일 평면에 있다.
본 발명에서 상기 구조를 통해 좌측 영구자석(116)과 좌측 변환기 탄성부재(122)가 하나의 진동 시스템을 구성하도록 하고, 좌측 영구자석(116)이 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로 반작용력을 받을 경우, 좌측 영구자석(116)은 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로 운동하게 된다. 좌측 영구자석(116)은 좌측 변환기 탄성부재(122)의 구속을 받는다. 좌측 변환기 탄성부재(122)가 변환기 좌측 동력 전달암(125)의 근접 영역에서 종이면과 수직의 내부 또는 외부를 향하는 방향의 힘 또는 분력을 받거나, 또는 종이면 방향으로 상향 또는 하향의 모멘트의 작용을 받을 경우, 좌측 변환기 탄성부재(122)는 좌측 변환기 탄성부재(122)와 변환기 탄성부재 고정부(124)의 경계선을 축선으로 만곡 변형이 발생한다. 본 실시예에서, 좌측 변환기 탄성부재(122)를 좌측 변환기 탄성부재(122)의 휨과 대응되는 회전각이 10°보다 작도록 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 좌측 영구자석(116)이 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로의 반작용력을 받을 경우, 좌측 영구자석(116)은 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향과 좌측 변환기 탄성부재(122)의 휨 운동 규칙에 따라 운동한다. 좌측 영구자석(116)이 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로 운동하고, 운동 방향이 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 거의 평행인 것으로도 이해할 수 있으며, 즉 그 협각이 170°보다 크면서 180°와 같거나 작거나, 또는 -10°보다 크면서 0°와 같거나 작다.
유사하게, 우측 영구자석(117)이 종이면과 수직의 내부를 향하는 방향으로 반작용력을 받을 경우, 우측 영구자석(117)은 종이면과 수직의 내부를 향하는 방향으로 운동하게 된다. 우측 영구자석(117)은 우측 변환기 탄성부재(123)의 구속을 받는다. 우측 변환기 탄성부재(123)가 변환기 우측 동력 전달암(126)의 근접 영역에서 종이면과 수직의 내부 또는 외부를 향하는 방향의 힘 또는 분력을 받거나, 또는 종이면 방향으로 상향 또는 하향의 모멘트의 작용을 받을 경우, 우측 변환기 탄성부재(123)는 우측 변환기 탄성부재(123)와 변환기 탄성부재 고정부(124)의 경계선을 축선으로 만곡 변형이 발생한다. 본 실시예에서, 우측 변환기 탄성부재(123)를 우측 변환기 탄성부재(123)의 휨과 대응되는 회전각이 10°보다 작도록 설치하는 것이 바람직하다. 따라서, 우측 영구자석(117)이 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로의 반작용력을 받을 경우, 우측 영구자석(117)은 종이면과 수직의 내부를 향하는 방향과 우측 변환기 탄성부재(123)의 휨 운동 규칙에 따라 운동한다. 우측 영구자석(117)이 종이면과 수직의 내부를 향하는 방향으로 운동하고, 운동 방향이 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향(즉, 도 7에 도시된 종이면과 수직의 내부 또는 외부를 향하는 방향을 가리킴)과 거의 평행인 것으로 이해할 수 있으며, 즉 그 협각이 180°와 같거나 크면서 190°보다 작거나, 또는 0°와 같거나 크면서 10°보다 작다.
물론, 구동 코일(114)을 통과하는 전류가 도 8a에 도시된 방향과 반대일 경우, 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)의 운동 방향이 반대이고, 좌측 영구자석(116)이 종이면과 수직의 내부를 향하는 방향으로 운동하고, 운동 방향은 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 거의 평행하고, 그 협각은 180°와 같거나 크면서 190°보다 작거나, 또는 0°와 같거나 크면서 10°보다 작다. 우측 영구자석(117)이 종이면과 수직의 외부를 향하는 방향으로 운동하고, 운동 방향은 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 거의 평행하고, 협각은 170°보다 크면서 180°와 같거나 작거나, 또는 -10°보다 크면서 0°와 같거나 작다.
상술한 바와 같이, 구동 코일(114)의 2차 권선(128)에 주파수가 f0인 교류가 흐를 경우, 영구자석(116, 117)은 구동 코일(114)의 반작용력을 받아 운동하며, 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)의 운동 방향은 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선 방향과 거의 평행하며, 즉 그 협각이 170°보다 크면서 190°보다 작거나, 또는 -10°보다 크면서 10°보다 작다. 물론, 본 실시예와 다른 영구자석 배치 방식을 사용할 수도 있다.
다른 일 실시예에서, 도 9, 10, 11a에 도시된 바와 같이, 제1 변형 변환기에 네 개의 영구자석(216, 217, 218, 219)이 설치되며, 이들은 각자의 영구자석 지지대(227, 228, 229, 230)에 고정 연결된다. 영구자석 지지대(227, 228, 229, 230)는 높은 자기 전도성 재료, 예를 들면, 산업 순철 또는 실리콘 스틸 시트 등으로 제조된다. 상기 제1 변형 변환기는, 제1 변형 변환기 영구자석(216, 217, 218, 219); 제1 변형 변환기 상, 하부 좌측 영구자석 지지대(227, 228), 제1 변형 변환기 상, 하부 우측 영구자석 지지대(229, 230); 제1 변형 변환기 좌, 우측 동력 전달암(225, 226); 제1 변형 변환기의 좌, 우측 변환기 탄성부재(222, 223); 제1 변형 변환기 탄성부재 고정부(224); 및 제1 변형 변환기 구동축(211)을 포함하며, 이 부재들은 함께 고정 연결된다.
본 실시예에서, 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석(216)은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 S극이고, 제1 변형 변환기 하부 좌측 영구자석(217)은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 S극이고, 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석(219)은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 N극이고, 제1 변형 변환기 하부 우측 영구자석(218)은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 N극이다. 제1 변형 변환기 영구자석(216, 217, 218, 219)은 제1 변형 변환기 탄성부재 고정부(224)에 대하여 이동한다. 물론, 이들 영구자석의 배치에 대해서 기타 여러 가지 방안도 있으며, 예를 들면, 우측 영구자석 219와 218은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 S극이고, 좌측 영구자석 216과 217은 구동 코일(114)을 향하는 방향의 자극 극성이 N극 등이 있다.
제1 변형 변환기 좌측 동력 전달암(225), 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227), 제1 변형 변환기 하부 좌측 영구자석 지지대(228), 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석(216), 제1 변형 변환기 하부 좌측 영구자석(217)은 고정 연결되고, 좌측 변환기 탄성부재(222)의 하부 부분에 위치하여, 제1 변형 변환기 좌측 하부 부분이라고 한다. 제1 변형 변환기 우측 동력 전달암(226), 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229), 제1 변형 변환기 하부 우측 영구자석 지지대(230), 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석(219), 제1 변형 변환기 하부 우측 영구자석(218)은 고정 연결되고, 우측 변환기 탄성부재(223)의 하부 부분에 위치하여, 제1 변형 변환기 우측 하부 부분이라고 한다. 제1 변형 변환기 좌측 하부 부분과 제1 변형 변환기 우측 하부 부분에는 적어도 하나의 간격이 존재하며, 상기 간격은 적어도 하나의 제1 변형 변환기 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))이 극성이 반대인 우측 영구자석(예를 들면 영구자석(218))에 대하여 이동하도록 허용할 수 있다.
본 실시예에서, 제1 변형 변환기 좌측 하부 부분과 제1 변형 변환기 우측 하부 부분에는 두 개의 간격(234, 235)이 존재한다. 이 간격들은 적어도 하나의 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))과 적어도 하나의 극성이 반대인 우측 영구자석(예를 들면, 영구자석(218))이 서로 독립되도록 한다. 구동축의 종방향 축선의 양측에 네 개의 이동가능한 영구자석이 배치되고, 이 네 개의 이동가능한 영구자석은 구동 코일(114)을 향하는 방향에서, 적어도 하나의 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))의 자극 극성이 하나의 우측 영구자석(예를 들면, 영구자석(218))의 자극 극성과 반대인 것으로 이해할 수도 있다. 적어도 하나의 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))과 하나의 극성이 반대인 우측 영구자석(예를 들면, 영구자석(218))은 서로 독립되고, 적어도 하나의 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))이 극성이 반대인 우측 영구자석(예를 들면, 영구자석(218))에 대하여 운동할 수 있는 것으로 이해할 수도 있다.
도 11a는 제1 변형 변환기와 변형 구동 코일의 조합 상태를 나타내는 개략도이고; 도 11b는 도 11a에 도시된 구동 코일 2차 권선의 전류 방향과 영구자석이 힘을 받는 방향의 원리에 대한 설명도이다. 이는 도 1-7에 도시된 영구자석의 배치방식과 다르다. 도 11a, 도 11b에 도시된 바와 같이, 제1 변형 변환기 영구자석 지지대(227, 228, 229, 230)는 높은 자기 전도성 재료로 제조되었으므로, 제1 변형 변환기 영구자석 지지대의 자기 저항은 매우 작아, 영구자석의 대부분의 자속이 영구자석 지지대에서 통과한다. 자기장 이론에 의하면, 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227)가 간격(234)을 마주하는 평면에 N극을 형성하고, 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)가 간격(234)을 마주하는 평면에 S극을 형성하여, 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227)가 간격(234)을 마주하는 N극과 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)가 간격(234)을 마주하는 S극은 자기장력을 발생하고, 이 자기장력은 인력이고, 상기 자기장력의 특성은 간격(234) 내의 자력선 길이가 가장 작도록 유지한다.
제조 오차 또는 기타 간섭으로 인해, 도 11a와 도 11b에 도시된 자기장력(F6, F8)과 (F5, F7)의 크기가 동일하지 않아, 청결 도구의 변환기가 받는 힘의 밸런스가 파괴되어, 불균형된 힘을 받는 변환기는 회전 운동 외의 평행이동 추세가 발생하여, 에너지 손실과 소음이 발생하며, 본 변형 간격(234, 235)은 불균형 힘을 효율적으로 수정할 수 있다. 가령 F8>F7, F6>F5일 경우, 청결 도구 변환기의 우측이 받는 내부로 향하는 힘은 청결 도구 변환기의 좌측이 받는 외부로 향하는 힘보다 크다. 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)는 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227)에 대해 내부를 향하여 운동하여, 간격(234) 내의 자력선 길이가 길어지도록 하며, 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)와 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227)에서 발생하고 간격(234) 내에 존재하는 자기장력은 자력선이 가장 짧게 유지하는 경향이 있으므로, 상기 자기장력은 내부를 향하는 불균형 힘에 의한 운동에 저항하여, 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)에 작용하여 외부를 향하는 자기장력이 발생하여, 간격(234) 내의 자기장력은 불균형 힘에 의해 발생한 운동을 수정하며, 즉 상기 자기장력은 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대(229)와 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대(227)의 상대적 위치가 변하지 않도록 유지하는 경향이 있어, 청결 도구의 운동이 더욱 안정적이게 된다. 간격(234) 내의 자기장력의 크기는 이 것이 불균형 힘에 대한 대응 정도를 결정한다. 전자기학적 이론에 의하면, 간격(234) 내의 자기장의 유효 체적이 자기장력의 크기에 영향을 주며, 간격(234)의 길이가 자기장력의 크기에 영향을 준다고 할 수 있다. 동시에, 영구자석의 자기장 세기도 자기장력의 크기에 영향을 미친다.
많은 시험을 통해, 간격(234)의 길이가 0.1mm~2mm인 것이 바람직하고, 0.2mm~1mm인 것이 더욱 바람직하다. 간격(235)은 동일한 기능을 가지고, 원리도 동일하다. 유사하게, 도 4, 5, 7과 13에 도시된 바와 같이, 변환기(130)의 좌측 하부 부분과 상기 변환기의 우측 하부 부분 사이의 상부 간격(131) 및 변환기(130)의 좌측 하부 부분과 상기 변환기의 우측 하부 부분 사이의 하부 간격(129)은 간격(234) 및 간격(235)과 동일한 기능을 가지고, 제2 변형 변환기의 좌측 하부 부분과 상기 변환기의 우측 하부 부분 사이의 상부 간격(332)과 제2 변형 변환기의 좌측 하부 부분과 상기 변환기의 우측 하부 부분 사이의 하부 간격(333)은 간격(234) 및 간격(235)과 동일한 기능을 가지므로, 여기서 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 변환기(130)에 대한 분석과 유사하며, 제1 변형 변환기의 변형 구동 코일(214)에서, 구동축의 종방향 축선에 대해 양측에 네 개의 이동 가능한 영구자석(216, 217, 218, 219)이 배치되며, 적어도 하나의 좌측 영구자석(예를 들면, 영구자석(217))과 하나의 자극 극성이 반대인 우측 영구자석(예를 들면, 영구자석(218))은 서로 독립된다. 두 개의 이동가능하고 서로 독립된 영구자석(217, 218)은 변형 구동 코일(214)을 향하는 방향에서 각자의 극성이 반대이며, 상기 두 개의 이동가능하고 서로 독립되는 영구자석(217, 218)은 변형 구동 코일(214)에 의한 반작용력을 받아 운동하고, 상기 좌측 영구자석(217)과 우측 영구자석(218)의 운동 방향은 변형 구동 코일 철심(215)의 종방향 축선 방향(즉, 도 11a에 도시된 종이면과 수직의 내부 또는 외부를 향하는 방향을 가리킴)과 거의 평행하며, 즉 그 협각은 170°보다 크면서 190°보다 작거나, 또는 -10°보다 크면서 10°보다 작다.
물론, 변환기 영구자석의 위치는 여러 종류로 배치할 수 있으며, 예를 들면, 변환기(130)와 제1 변형 변환기의 영구자석의 위치와 수량을 임의로 조합할 수 있으며, 이러한 방안은 본 발명의 범위를 벗어난 것은 아니다.
도 4, 5와 7에 도시된 바와 같이, 변환기 탄성부재(122, 123)는 사각형 탄성부재 또는 판형 탄성부재를 포함하는 것이 바람직하다.
도 4, 5와 7에 도시된 바와 같이, 변환기(130)의 예시에서, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)는 직육면체의 금속 탄성편이며, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)의 양단은 각각 변환기 탄성부재 고정부(124)와 변환기 좌측 동력 전달암(125) 및 변환기 우측 동력 전달암(126)과 고정 연결되어, 좌측 변환기 탄성부재(122)가 좌측 영구자석(116)에 의한 운동과 에너지를 받고, 우측 변환기 탄성부재(123)이 우측 영구자석(117)에 의한 운동과 에너지를 받는다. 상기 실시예에서, 변환기 탄성부재 고정부(124)는 손잡이(1)에 고정되어, 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 변환기 우측 동력 전달암(126)은 변환기 탄성부재 고정부(124)에 대해 탄성부재의 휨 규칙에 부합하는 운동을 발생한다. 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 변환기 우측 동력 전달암(126)은 변환기 탄성부재(122, 123)의 상부와 고정 연결되면서 구동축(111)과 고정 연결되고, 청결부품(3)은 청결부품 캐리어(2)에 고정 연결되고, 청결 어셈블리는 구동축(111)에 탈착 가능하게 연결된다. 당업자는 구동축(111)과 청결 어셈블리의 구조에 대해 합리적으로 설계하여, 구동축(111)이 청결 어셈블리를 효율적으로 구동하도록 할 수 있다. 이동가능하고 서로 독립적인 영구자석(116, 117)이 구동 코일(114)에 의한 반작용력의 작용을 받아 운동할 경우, 변환기 탄성부재(122, 123)는 영구자석(116, 117)의 운동에 따라 운동하여, 변환기 탄성부재(122, 123)는 에너지를 지속적으로 흡수 및 방출하며, 변환기 탄성부재(122, 123)의 반응주파수와 구동 코일(114)의 전류 주파수가 근접할 경우, 변환기의 에너지 전환 효율이 현저히 향상되어, 전동 칫솔 전체가 고효율 상태가 된다. 좌측 영구자석(116)의 운동이 좌측 변환기 탄성부재(122)의 구속을 받으므로, 좌측 영구자석(116)이 구동 코일 철심(115)의 종방향 축선과 거의 평행되는 반작용력을 받을 경우, 변환기 좌측 동력 전달암(125)과 좌측 영구자석(116)은 변환기 탄성부재 고정부(124)와 좌측 변환기 탄성부재(122)의 경계선을 축선으로 만곡 운동을 한다. 동일하게, 변환기 우측 동력 전달암(126)과 우측 영구자석(117)은 변환기 탄성부재 고정부(124)와 우측 변환기 탄성부재(123)의 경계선을 축선으로 만곡 운동을 한다. 구동축(111)의 종방향 축선은 변환기 탄성부재(122, 123)와 변환기 탄성부재 고정구(124)의 경계선에 대해 거의 평행하며, 바람직하게는, 그 협각이 0°과 같거나 크면서 15°보다 작고, 구동축(111)의 종방향 축선에서 좌측 변환기 탄성부재(122)과 우측 변환기 탄성부재(123)로의 최단거리가 동일하다.
상기 예시에서, 좌측 영구자석(116)과 우측 영구자석(117)이 받은 반작용력의 크기는 거의 동일하며, 바람직하게는 폭의 차이값이 약 10% 이내로 되고, 방향이 거의 반대하고, 방향 협각이 10° 이내이고, 좌측 변환기 탄성부재(122)와 우측 변환기 탄성부재(123)의 굽힘 단면계수와 길이가 거의 동일하며, 바람직하게는 폭의 차이값이 10% 이내여서, 상기 좌측 변환기 탄성부재(122)의 휨과 우측 변환기 탄성부재(123)의 휨의 폭 값이 거의 동일하고 폭의 차이값이 10% 이내여서, 각자의 휨 방향이 상반된다. 따라서, 구동축(111)은 거의 교번 평형력의 작용을 받고, 상기 교번 평형력은 교번 토크를 발생시켜, 구동축(111)이 고속으로 왕복 및 고효율적으로 회전한다. 동일하게, 제1 변형 변환기와 제2 변형 변환기도 유사한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 의하면, 변환기 탄성부재의 수량은 다수 개일 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 세 개의 변환기 탄성부재(401, 402, 403)를 설치할 수 있으며, 여기서 두 개의 변환기 탄성부재 예를 들면, 변환기 탄성부재 401 및 402, 사이의 협각은 2α이되, 0°< α < 90°이며, 상기 두 개의 변환기 탄성부재 401및 402 중 임의의 하나와 제3 변환기 탄성부재(403) 사이의 협각은 δ이며, δ=(360°-2α)/2이다.
도 4, 5, 7과 14에 도시된 바와 같이, 탄성부재(401, 402, 403)의 굽힘 단면계수와 길이를 합리적으로 배치함으로써, 변환기 좌, 우측 동력 전달암이 구동축에 작용하는 힘의 크기가 거의 동일하도록 할 수 있으며, 바람직하게는 변환기 좌, 우측 동력 전달암(125, 126)이 구동축에 작용하는 힘의 폭의 차이값이 10% 이내가 되고, 힘의 방향은 상반되고, 좌, 우측 동력 전달암(125, 126)이 구동축의 종방향 축선에 대한 힘의 모멘트의 크기가 거의 동일하며, 바람직하게는 변환기 좌, 우측 동력 전달암(125, 126)이 구동축의 종방향 축선에 대한 모멘트의 폭의 차이값이 10% 이내가 되도록 하고, 모멘트의 방향도 동일하여, 구동축과 연통된 청결부품 캐리어(2)와 청결부품(3)의 안정적이고 고속적인 왕복 운동을 구현할 수 있다.
도 13에는 제2 변형 변환기가 도시되어 있으며, 이와 도 7에 도시된 변환기, 도 9에 도시된 제1 변형 변환기와의 상이점은, 도 7, 9에 도시된 실시예에서, 단일 탄성부재 고정부 124 또는 224를 설치하여, 변환기 좌측 동력 전달암 125 또는 225, 변환기 우측 동력 전달암 126 또는 226이 구동축 111 또는 211의 축선과의 거리와 비교하면, 단일 변환기 탄성부재 고정부(124)가 구동축(111)의 축선에 더욱 근접한다; 도 13의 예시에서, 두 개의 탄성부재 고정부가 설치되며, 각각 좌측 변환기 탄성부재 고정부(324)와 우측 변환기 탄성부재 고정부(325)이며, 각각 변환기 좌측 동력 전달암(326)과 변환기 우측 동력 전달암(327)이 구동축(311)의 축선과의 거리와 비교하면, 상기 두 개의 탄성부재 고정부(324, 325)가 구동축(311)의 축선과 더욱 멀다. 물론, 몇 개의 변환기 탄성부재 고정부를 설치하여도, 이런 구조의 공통된 특징은: 적어도 두 개의 변환기 탄성부재가 구동축 111, 211 또는 311의 종방향 축선의 양측에 배치되고, 구동축 111, 211 또는 311의 종방향 축선의 동일측의 영구자석과 변환기 탄성부재의 일단은 서로 연결된다. 변환기 탄성부재 동력 전달암은 대응되는 변환기 탄성부재 고정부에 대해 상대적으로 이동할 수 있으며, 구동축의 종방향 축선의 양측에 적어도 한 쌍의 변환기 탄성부재 동력 전달암이 구비된다. 상기 한 쌍의 변환기 탄성부재 동력 전달암의 운동 방향 협각은 90°보다 크면서 270°보다 작다. 이로써, 영구자석의 모양, 위치와 변환기 탄성부재의 모양, 위치 및 탄성부재의 굽힘 단면계수와 비틀림 단면계수의 크기에 대해 합리적으로 설계만 하면, 청결 기기의 고효율적인 운동을 구현할 수 있고, 변환기 탄성부재의 기하학적 크기의 선택범위를 확대할 수 있다.
1: 손잡이; 2: 청결부품 캐리어;
3: 청결부품; 103: 실링재;
104: 스위치 버튼; 105: 손잡이 케이스;
106: 스위치; 107: 제어회로 회로판;
108: 충전 코일; 109: 충전 배터리;
110: 구동기; 111: 구동축;
112: 구동기 좌측 지지대; 113: 구동기 우측 지지대;
114: 구동 코일; 115: 구동 코일 철심;
116: 좌측 영구자석; 117: 우측 영구자석;
118: 좌측 영구자석 지지대; 119: 우측 영구자석 지지대;
120: 구동 코일 좌측 1차 권선; 121: 구동 코일 우측 1차 권선;
122: 좌측 변환기 탄성부재; 123: 우측 변환기 탄성부재;
124: 변환기 탄성부재 고정부; 125: 변환기 좌측 동력 전달암;
126: 변환기 우측 동력 전달암; 127: 고정 나사;
128: 구동 코일의 2차 권선;
129: 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 하부 간격;
130: 변환기;
131: 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 상부 간격;
211: 제1 변형 변환기 구동축;
214: 제1 변형 변환기의 변형 구동 코일;
215: 제1 변형 변환기의 변형 구동 코일 철심;
216: 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석;
217: 제1 변형 변환기 하부 좌측 영구자석;
218: 제1 변형 변환기 하부 우측 영구자석;
219: 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석;
222: 제1 변형 변환기 좌측 변환기 탄성부재;
223: 제1 변형 변환기 우측 변환기 탄성부재;
224: 제1 변형 변환기의 변환기 탄성부재 고정부;
225: 제1 변형 변환기 좌측 동력 전달암;
226: 제1 변형 변환기 우측 동력 전달암;
227: 제1 변형 변환기 상부 좌측 영구자석 지지대;
228: 제1 변형 변환기 하부 좌측 영구자석 지지대;
229: 제1 변형 변환기 상부 우측 영구자석 지지대;
230: 제1 변형 변환기 하부 우측 영구자석 지지대;
231: 제1 변형 변환기의 변형 구동코일 2차 권선;
232: 제1 변형 변환기의 변형 구동코일 좌측 1차 권선;
233: 제1 변형 변환기의 변형 구동코일 우측 1차 권선;
234: 제1 변형 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 상부간격;
235: 제1 변형 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 하부간격;
311: 제2 변형 변환기 구동축;
314: 제2 변형 변환기의 변형 구동 코일;
315: 제2 변형 변환기의 변형 구동 코일 철심;
316: 제2 변형 변환기의 상부 좌측 영구자석;
317: 제2 변형 변환기의 하부 좌측 영구자석;
318: 제2 변형 변환기의 하부 우측 영구자석;
319: 제2 변형 변환기의 상부 우측 영구자석;
322: 제2 변형 변환기의 좌측 변환기 탄성부재;
323: 제2 변형 변환기의 우측 변환기 탄성부재;
324: 제2 변형 변환기의 좌측 변환기 탄성부재 고정부;
325: 제2 변형 변환기의 우측 변환기 탄성부재 고정부;
326: 제2 변형 변환기 좌측 동력 전달암;
327: 제2 변형 변환기 우측 동력 전달암;
328: 제2 변형 변환기의 상부 좌측 영구자석 지지대;
329: 제2 변형 변환기의 하부 좌측 영구자석 지지대;
330: 제2 변형 변환기의 상부 우측 영구자석 지지대;
331: 제2 변형 변환기 하부 우측 영구자석 지지대;
332: 제2 변형 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 상부간격;
333: 제2 변형 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 하부간격;
334: 제2 변형 변환기 좌측 동력 전달암과 상기 변환기 우측 동력 전달암 사이의 간격;
401: 제1 변환기 탄성부재; 402: 제2 변환기 탄성부재;
403: 제3 변환기 탄성부재

Claims (11)

  1. 내부에 개인 청결 관리 도구의 각 부재로 전력을 제공하는 전원부, 상기 개인 청결 관리 도구의 각종 작업 모드 및 상기 개인 청결 관리 도구의 온 또는 오프를 제어하는 제어부, 상기 개인 청결 관리 도구의 작동을 온 또는 오프하는 트리거부 및 입력된 전기 에너지를 기계 에너지의 출력으로 전환하고, 변환기, 구동 코일, 상기 구동 코일에 설치되는 구동 코일 철심, 구동기를 지지하기 위한 구동기 좌측 지지대와 구동기 우측 지지대를 포함하는 구동기가 장착된 손잡이 케이스를 포함하는 손잡이; 및
    청결 부품 캐리어와 청결 부품 캐리어에 배치되는 청결 부품을 포함하며, 구동축과 탈착 가능하게 함께 연결되는 청결 어셈블리를 포함하는 개인 청결 관리 도구에 있어서,
    상기 변환기는 상기 청결 어셈블리를 삽입하는 구동축, 상기 구동기 좌, 우측 지지대에 견고히 고정되는 적어도 하나의 변환기 탄성부재 고정부, 상기 구동축의 종방향 축선에 대해 좌우 양측에 배치되는 적어도 두 개의 영구자석, 상기 영구자석을 고정 연결하기 위한 대응되는 영구자석 지지대, 상기 영구자석 지지대와 고정 연결되고 상기 구동축과 고정 연결되는 변환기 좌, 우측 동력 전달암 및 상기 구동축의 종방향 축선의 좌우 양측에 설치되는 적어도 두 개의 좌측 변환기 탄성부재와 우측 변환기 탄성부재를 포함하고,
    상기 좌, 우측 변환기 탄성부재의 일단은 각각 상기 변환기 탄성부재 고정부와 고정 연결되고, 상기 좌, 우측 변환기 탄성부재의 타단은 각각 대응되는 변환기 좌, 우측 동력 전달암과 고정 연결되며;
    여기서, 상기 구동축의 종방향 축선이 상기 변환기 탄성부재와 상기 변환기 탄성부재 고정부의 경계선의 협각은 0˚보다 같거나 크고 15˚보다 작으며,
    상기 좌, 우 영구자석은 서로 독립되고, 일측의 영구자석은 구동 코일을 향하는 방향에서의 자극 극성이 S극 또는 N극이고, 타측의 영구자석은 구동 코일을 향하는 방향에서의 자극 극성이 상기 일측의 영구자석의 자극 극성과 상반되며,
    상기 좌, 우측 영구자석은 그들의 내부 자력선 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향의 협각이 각각 45°보다 크면서 135°보다 작도록 설치되며, 좌, 우측 영구 자석은 상기 변환기 탄성부재 고정부에 대해 이동 가능하며;
    구동 코일에 주파수가 f0인 교류가 흐를 경우, 좌, 우측 영구자석의 운동 방향과 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향의 협각이 170°보다 크면서 190°보다 작거나 또는 -10°보다 크면서 10°보다는 작으며,
    상기 변환기 좌측 동력 전달암, 구동축의 종방향 축선에 대해 상기 변환기 좌측 동력 전달암과 동일 측인 좌측 영구자석과, 대응되는 영구자석 지지대는 고정 연결되고, 구동축의 종방향 축선에 대해 상기 변환기 좌측 동력 전달암과 동일 측인 좌측 변환기 탄성부재의 하부 부분에 위치하여 변환기 좌측 하부 부분으로 한정하고,
    상기 변환기 우측 동력 전달암, 우측 영구자석과, 대응되는 영구자석 지지대는 고정 연결되고, 우측 변환기 탄성부재의 하부 부분에 위치하여 변환기 우측 하부 부분으로 한정하며,
    상기 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이에 적어도 하나의 간격이 존재하며, 상기 간격에는 불균형한 힘으로 인해 변환기가 평행 이동하는 것을 보상할 수 있는 자기력이 존재하고, 적어도 하나의 영구자석이 극성이 반대인 다른 하나의 영구자석에 대한 이동을 허용하는 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 좌, 우측 영구자석은 그들의 내부 자력선 방향과 상기 구동 코일 철심의 종방향 축선 방향의 협각이 90°가 되도록 설치되는 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 변환기 좌측 하부 부분과 상기 변환기 우측 하부 부분 사이의 간격 거리가 0.2mm 내지 1mm 또는 0.1mm 내지 2mm인 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 좌, 우측 영구자석은 직육면체의 네오디움 영구자석이며, 길이가 5mm 내지 30mm, 폭이 2mm 내지 20mm, 높이가 1mm 내지 10mm인 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변환기는 네 개의 영구자석이 설치되며, 상기 좌측 영구자석과 우측 영구자석은 이들이 받는 반작용력의 크기의 폭의 차이값이 10% 이내이고, 상기 반작용력의 방향이 거의 반대하고, 상기 반작용력의 방향에 따른 연장선 협각이 10° 이내인 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 좌, 우측 변환기 탄성부재는 사각형 탄성부재 또는 판형 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 변환기는 두 개의 변환기 탄성부재를 구비하고, 이들은 상기 구동축의 종방향 축선의 좌우 양측에 대칭되게 배치되며, 상기 두 개의 변환기 탄성부재의 협각은 180°이고;
    여기서, 상기 좌측 변환기 탄성부재와 상기 우측 변환기 탄성부재는 이들의 굽힘 단면계수와 길이의 폭의 차이값이 10% 이내로 설치되며, 좌측 변환기 탄성부재의 휨과 우측 변환기 탄성부재의 휨의 폭의 차이값이 10% 이내이고, 각자의 휨 방향이 상반되도록 하는 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서
    상기 변환기는 세 개의 변환기 탄성부재를 구비하며, 여기서 두 개의 변환기 탄성부재 사이의 협각은 2α이며, 0°< α < 90°이며, 상기 두 개의 변환기 탄성부재 중 임의의 하나와 제3 변환기 탄성부재 사이의 협각은 δ이며, δ=(360°-2α)/2인 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개인 청결 관리 도구는 전동 칫솔, 전동 면도기, 전동 클렌징 기기, 전동 샤워기를 포함하는 것을 특징으로 하는 개인 청결 관리 도구.
  10. 삭제
  11. 삭제
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