MX2013000904A - Motor electrico lineal. - Google Patents

Motor electrico lineal.

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MX2013000904A
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Frank Ziegler
Uwe Schober
Robert Schaefer
Thomas Meinke
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Braun Gmbh
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Abstract

Un motor eléctrico lineal que incluye un alojamiento, una primera armadura (3) móvil en una primera trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento (2), y una segunda armadura (4) móvil en una segunda trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento (2), en donde la primera armadura (3) se monta al alojamiento mediante un primer resorte de montaje (5), en donde la primera armadura (3) y la segunda armadura (4) se acoplan entre sí mediante un resorte de acoplamiento (7), y en donde la segunda armadura (4) se monta al alojamiento mediante un segundo resorte de montaje (6).

Description

MOTOR ELÉCTRICO LINEAL CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere al campo de motores eléctricos lineales y, además, al campo de dispositivos domésticos eléctricos que comprenden un motor eléctrico lineal.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Es común en la industria anterior accionar dispositivos domésticos eléctricos tales como, por ejemplo, cepillos dentales eléctricos y rasuradoras, mediante un motor eléctrico rotativo. Sin embargo, resulta que en ciertas condiciones la emisión de ruido por el motor eléctrico rotativo excede lo que se considera un nivel de comodidad para un usuario. En consecuencia, en la industria anterior existen múltiples esfuerzos de reemplazar un motor eléctrico rotativo por un motor eléctrico lineal. Sin embargo, un motor lineal que tiene una armadura que es móvil con respecto al alojamiento y un estator que se monta al alojamiento, pueden llevar a una transferencia de oscilaciones al alojamiento. Estas oscilaciones transferidas pueden influir claramente en la sensación que tiene el usuario cuando usa el dispositivo.
Se conoce una configuración en donde el estator no se monta rígidamente al alojamiento. En esta configuración, el estator se monta elásticamente al alojamiento mediante un resorte y, por lo tanto, es móvil con respecto al alojamiento. El estator y la armadura se acoplan mediante un resorte adicional de manera que el estator y la armadura oscilan con un desplazamiento de fase de 180 grados. Por lo tanto, en principio se logra una disminución en la transferencia de oscilaciones al alojamiento. Sin embargo, con el propósito de obtener suficiente transferencia de impulso para la armadura, el resorte que acopla el estator al alojamiento puede tener una constante de resorte relativamente alta. Debido a la constante de resorte relativamente alta, puede ocurrir una transferencia sustancial de vibraciones al alojamiento. Los motores lineales se describen, generalmente, en la patente núm. WO 2005/062445 A1.
Por lo tanto, se desea proporcionar un motor eléctrico lineal que, bajo condiciones prácticas, reducirá, sustancialmente, una transferencia de vibraciones al alojamiento.
Además, se desea proporcionar un motor lineal que tenga dos armaduras (partes en movimiento) para accionar dos elementos funcionales de un dispositivo eléctrico.
Además, en la presente invención se desea proporcionar un motor eléctrico lineal que no requiera ningún soporte de cojinete o soporte de rodillo para soportar la armadura.
Al menos uno de los deseos anteriores se satisface mediante un motor eléctrico lineal que comprende un alojamiento, una primera armadura móvil en una trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento, y una segunda armadura móvil en una segunda trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento. La primera armadura puede montarse al alojamiento mediante un primer resorte de montaje. Por ejemplo, la primera armadura puede unirse mecánicamente con respecto al alojamiento solamente mediante el primer resorte de montaje, es decir, no se proporciona ningún soporte adicional. Además, la primera armadura y la segunda armadura pueden acoplarse entre sí mediante un resorte de acoplamiento. La primera armadura, la segunda armadura o el alojamiento puede comprender una bobina (p. ej., un solenoide). La segunda armadura puede montarse al alojamiento mediante un segundo resorte de montaje (p. ej., la segunda armadura puede contenerse mecánicamente con respecto al alojamiento solo mediante el segundo resorte de montaje, es decir, no se proporciona ningún soporte adicional). El motor eléctrico lineal propuesto puede ser un motor eléctrico lineal oscilatorio, en donde la primera y segunda armaduras se mueven de manera oscilatoria lineal a lo largo de sus trayectorias prácticamente lineales respectivas. Las trayectorias lineales son prácticamente lineales en la medida en que las armaduras pueden desviarse a partir de una trayectoria lineal perfecta por 10 o menos micrómetros por milímetro desplazados en la dirección lineal. En la presente invención, "prácticamente lineal" significa que la desviación de una trayectoria lineal perfecta es 1 % o menos.
En una modalidad del motor eléctrico lineal propuesto, la primera armadura así como la segunda armadura, cada una, se monta mediante sus resortes de montaje respectivos al alojamiento, lo cual lleva a un desacoplamiento, en parte, del alojamiento de las vibraciones inducidas durante la operación mediante el movimiento de la primera y segunda armaduras. Este desacoplamiento funciona, particularmente, para modalidades de la invención, en donde la primera armadura, la segunda armadura, el primer resorte de montaje, el segundo resorte de montaje y el resorte de acoplamiento se disponen de manera que la primera armadura y la segunda armadura se mueven con un desplazamiento de fase de 180 grados durante la operación. Debido al desplazamiento de fase de 180 grados entre la primera armadura y la segunda armadura, las vibraciones transferidas al alojamiento pueden cancelarse entre sí al menos en alguna medida si no es completamente. Por ejemplo, las vibraciones transferidas al alojamiento mediante la primera. armadura pueden cancelarse, al menos parcialmente, por las vibraciones transferidas al alojamiento mediante la segunda armadura.
En una modalidad, una de la primera y segunda armaduras comprende una bobina (es decir, la bobina puede montarse a la armadura respectiva), que interactúa con la otra de la primera y segunda armaduras e induce una fuerza de atracción o repulsión entre las dos armaduras. La otra de la primera y segunda armaduras puede comprender al menos un imán permanente para interacción con la bobina. Debido a las fuerzas magnéticas aplicadas entre las dos armaduras, estas pueden moverse en direcciones opuestas, es decir, 180 grados fuera de fase, independiente de las realizaciones del primer y segundo resortes de montaje o el resorte de acoplamiento.
En una modalidad, la bobina puede unirse al alojamiento que interactúa con al menos una de la primera y segunda armaduras. En una modalidad, la bobina se une al alojamiento e interactúa con una de la primera y segunda armaduras mientras que la otra armadura se acciona mediante el acoplamiento proporcionado por el resorte de acoplamiento. En una modalidad del motor eléctrico lineal, la armadura que interactúa con la bobina unida al alojamiento comprende un imán permanente.
Con el fin de proporcionar un movimiento oscilatorio, el flujo de corriente puede controlarse a través de la bobina de manera que sea intermitente. El flujo de corriente puede interrumpirse cuando las dos armaduras alcanzan la máxima amplitud del movimiento lineal oscilatorio. El resorte de acoplamiento así como los dos resortes de montaje pueden regresar las dos armaduras a sus posiciones de descanso respectivas.
En una modalidad, la relación entre una constante de resorte del primer resorte de montaje en una dirección paralela a la trayectoria lineal de la primera armadura y una constante de resorte del segundo resorte de montaje en una dirección paralela a la trayectoria lineal de la segunda armadura es igual a la relación entre una masa de la primera armadura y una masa de la segunda armadura con el fin de optimizar el desacoplamiento de las masas oscilatorios de las armaduras a partir del alojamiento.
En una modalidad, las trayectorias lineales de la primera armadura y la segunda armadura son paralelas entre sí o incluso parcialmente idénticas. Aunque se puede lograr, además, una compensación de las armaduras oscilatorios cuando las trayectorias de las armaduras no son paralelas entre sí ni idénticas entre sí, las trayectorias paralelas o parcialmente idénticas mejoran la compensación.
En una modalidad adicional, la segunda armadura comprende un cuerpo alargado con un canal que es paralelo a la segunda trayectoria lineal y en donde la primera armadura comprende un cuerpo alargado que se extiende en una dirección paralela a la primera trayectoria lineal a través del canal de la segunda armadura. De esta manera las dos armaduras se mueven en trayectorias que son prácticamente idénticas. Esta configuración particular reduce, además, el perfil del motor lineal que tiene la superficie ocupada por el perfil del motor lineal que tienen dos armaduras.
En una modalidad un primer lado de la primera armadura se monta al alojamiento mediante el primer resorte de montaje, y un segundo lado de la segunda armadura se monta al alojamiento mediante el segundo resorte de montaje, en donde el segundo lado de la segunda armadura se ubica opuesto al primer lado de la primera armadura. En esta configuración, los dos resortes de montaje pueden actuar en direcciones opuestas sobre las dos armaduras que se mueven fuera de fase, y así, compensan las fuerzas restauradoras que actúan desde los dos resortes de montaje sobre el alojamiento. Debido a la configuración, las fuerzas que actúan sobre el alojamiento pueden cancelarse entre sí totalmente o al menos una porción de esta. Esto minimiza la cantidad de vibración percibida por el usuario mientras agarra el alojamiento.
Además, la ubicación de los dos resortes de montaje en lados opuestos de la primera y segunda armaduras proporciona la estabilidad mecánica requerida del montaje de las dos armaduras. En una modalidad, la primera y segunda armaduras pueden operarse sin ningún soporte adicional, además del primer y segundo resortes de montaje.
La estabilidad mecánica puede mejorarse si el motor eléctrico lineal comprende dos resortes de acoplamiento entre la primera armadura y la segunda armadura, en donde el primer resorte de acoplamiento se coloca entre un primer lado de la primera armadura y un primer lado de la segunda armadura y el segundo resorte de acoplamiento se coloca entre un segundo lado de la primera armadura y un segundo lado de la segunda armadura.
Un diseño mecánico del motor eléctrico lineal sin ningún soporte adicional se habilita al proporcionar un acoplamiento mecánico entre la primera y la segunda armaduras mediante un resorte de acoplamiento y el montaje de la primera armadura por un primer resorte de montaje al alojamiento y el montaje de la segunda armadura por un segundo resorte de montaje al alojamiento. Por lo tanto, en una modalidad, el primer resorte de montaje comprende una primera constante de resorte en una dirección paralela a la primera trayectoria lineal que es menor que una segunda constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera trayectoria lineal, y el segundo resorte de montaje comprende una primera constante de resorte en una dirección paralela a la segunda trayectoria lineal que es menor que una segunda constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la segunda trayectoria lineal.
En una modalidad, el primer resorte de montaje puede comprender una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera trayectoria lineal que es por al menos un factor de 5, un factor de 10, un factor de 20, un factor de 50 o un factor de 100 mayor que una constante de resorte del primer resorte de montaje en una dirección paralela a la primera trayectoria lineal.
En una modalidad adicional, el segundo resorte de montaje puede comprender una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la segunda trayectoria lineal que es por al menos un factor de 5, un factor de 10, un factor de 20, un factor de 50 o un factor de 100 mayor que una constante de resorte del segundo resorte de montaje en una dirección paralela a la segunda trayectoria lineal.
En una modalidad adicional, el resorte de acoplamiento comprende una constante de resorte en una dirección paralela a la primera trayectoria lineal y/o la segunda trayectoria lineal que es menor que una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera trayectoria lineal y/o a la segunda trayectoria lineal.
En una modalidad, el resorte de acoplamiento comprende una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera y/o segunda trayectoria lineal que es por al menos un factor de 5, un factor de 10, un factor de 20, un factor de 50 o un factor de 100 mayor que una constante de resorte del resorte de acoplamiento en una dirección paralela a la primera y/o segunda trayectoria lineal.
De esta manera ya sea el primer resorte de montaje, el segundo resorte de montaje o el resorte de acoplamiento de todos ellos funciona como un resorte en una dirección paralela a las trayectorias lineales de la primera y segunda armaduras mientras que proporcionan un soporte más o menos rígido en al menos una dirección que es perpendicular a la dirección de la trayectoria.
En una modalidad adicional, las constantes de resorte del resorte de acoplamiento y/o el resorte de montaje en una dirección paralela a la trayectoria lineal son menores que las constantes de resorte en dos direcciones que son perpendiculares a la trayectoria lineal y que son perpendiculares entre sí.
En una modalidad, dicho resorte se proporciona por un resorte de hojas que se forma, opcionalmente, mediante un segmento anular, particularmente un anillo que está interrumpido en una sección de manera que forma efectivamente un resorte.
En una modalidad, el resorte de hojas comprende una primera sección de montaje que se extiende radialmente hacia afuera a partir de un extremo del segmento anular y una segunda sección de montaje que se extiende radialmente hacia adentro desde un segundo extremo del segmento anular. Una vez que dicho resorte de hojas se usa como un resorte de montaje, puede ser aconsejable que la primera sección de montaje se monte al alojamiento mientras que la segunda sección de montaje se monta ya sea a la primera o a la segunda armadura. Una vez que dicho resorte de hojas se usa como un resorte de acoplamiento, una de las armaduras puede montarse a la primera sección de montaje mientras que la segunda armadura puede montarse a la segunda sección de montaje.
En una modalidad, la primera armadura comprende un amortiguador que tiene una constante de amortiguación y la segunda armadura comprende un amortiguador que tiene una constante de amortiguación mientras que la amortiguación de la primera armadura y la amortiguación de la segunda armadura se escogen de manera que las fuerzas proporcionadas por los movimientos de la primera armadura y la segunda armadura son ¡guales entre sí. La fuerza F proporcionada por cada una de las armaduras, cuando están en movimiento, puede calcularse como F= k multiplicado por v, en donde k es la constante de amortiguación y v es la velocidad de la armadura respectiva. La amortiguación de la primera y segunda armaduras puede introducirse mediante los sellos proporcionados entre la primera armadura o la segunda armadura y el alojamiento. Los sellos pueden reducir, además, la probabilidad de que entre humedad en el alojamiento.
Al menos uno de los deseos anteriores se satisface, además, mediante un dispositivo doméstico eléctrico que comprende un motor lineal eléctrico como se describió anteriormente.
En una modalidad particular del dispositivo doméstico eléctrico, una primera armadura se acopla a un primer elemento funcional del dispositivo doméstico y una segunda armadura se acopla a un segundo elemento funcional del dispositivo doméstico.
Los ejemplos de los dispositivos domésticos en el sentido de la presente solicitud son cepillos dentales eléctricos y rasuradoras eléctricas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS El motor eléctrico lineal propuesto se aclarará, además, mediante la explicación detallada de las modalidades ilustrativas y mediante la referencia a las figuras. En las figuras la Figura 1 muestra una representación mecánica esquemática del motor eléctrico lineal de conformidad con una modalidad de la invención, la Figura 2 muestra una representación esquemática de una modalidad de un motor eléctrico lineal que incluye amortiguación, la Figura 3 muestra una representación esquemática de una modalidad alternativa de un motor eléctrico lineal, la Figura 4 muestra una vista lateral esquemática de un resorte como se usa en una de las modalidades de conformidad con la Figura 1 a 3, y la Figura 5 muestra una vista en sección transversal de un motor eléctrico lineal de conformidad con una modalidad de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Como se usa en la presente descripción, el término "armadura" significa una parte en movimiento de un dispositivo electromagnético.
La Figura 1 ilustra una representación esquemática del motor eléctrico lineal de conformidad con una modalidad ilustrativa. El motor eléctrico 1 comprende un alojamiento 2, una primera armadura 3 y una segunda armadura 4. La primera armadura 3 se monta al alojamiento 2 mediante un primer resorte de montaje 5 en tanto que la segunda armadura 4 se monta al alojamiento 2 mediante un segundo resorte de montaje 6. La primera y la segunda armaduras 3, 4 se acoplan entre sí mediante un resorte de acoplamiento 7.
En la modalidad que se muestra en la Figura 1 , la primera armadura 3 comprende una bobina 10 y la segunda armadura 4 comprende un imán permanente 1 1 .
Las fuerzas magnéticas aplicadas entre la primera y segunda armaduras 3, 4 pueden causar que la primera armadura 3 y la segunda armadura 4 se muevan en direcciones opuestas, es decir, 180 grados fuera de fase (en el caso ideal, en donde está presente ninguna amortiguación adicional de las masas oscilatorios de la primera y segunda armadura). Además, la constante de resorte del resorte de acoplamiento 7 puede escogerse de tal manera que su frecuencia de resonancia corresponda a la frecuencia de oscilación de la primera y segunda armadura 3, 4 que se impone por la bobina 10 y el imán permanente 1 1. El resorte de acoplamiento 7, por sí solo, puede forzar que la primera y segunda armaduras 3, 4 se muevan con un desplazamiento de fase de 180 grados cuando está en movimiento. El resorte de acoplamiento soporta el movimiento de desplazamiento de fase de 180 grados de la primera y segunda armadura 3, 4.
Con el fin de proporcionar un movimiento oscilatorio, el flujo de corriente a través de la bobina 10 puede controlarse de manera que sea intermitente. El flujo de corriente puede interrumpirse cuando la primera y la segunda armadura 3, 4 alcanzan una amplitud máxima del movimiento oscilatorio. El resorte de acoplamiento 7, así como los dos resortes de montaje 5, 6, pueden forzar la primera y segunda armadura 3, 4 de regreso a sus posiciones iniciales respectivas.
Como el primer y segundo resortes de montaje 5, 6 se unen a las dos armaduras en lados opuestos de estas, ellos proporcionan fuerzas contrarrestantes en el alojamiento 2. Debido a que la primera y la segunda armadura 3, 4 están fuera de fase, en un primer ciclo de movimiento el primer resorte de montaje 5 empuja o presiona el alojamiento mientras que el segundo resorte de montaje 6 jala el alojamiento 2. Como estas fuerzas están en direcciones opuestas, las dos fuerzas de restauración actúan en el alojamiento 2 en direcciones opuestas para cancelarse entre sí. En un segundo ciclo de movimiento, el primer resorte de montaje 5 jala el alojamiento 2 mientras que el segundo resorte de montaje 2 empuja o presiona el alojamiento 2. Nuevamente, las fuerzas aplicadas al alojamiento 2 mediante los resortes 5, 6 actúan en direcciones opuestas de manera que las fuerzas de restauración del alojamiento 2 pueden actuar, además, en direcciones opuestas y, por lo tanto, cancelarse entre sí al menos parcialmente si no es completamente. Por lo tanto, la cantidad de oscilaciones vibratorias transferidas desde la primera y segunda armadura 3, 4 al alojamiento 2 pueden reducirse o excluirse por completo.
Para lograr esto, las constantes de resorte se escogen de manera que D2 m2 en donde Di es la constante de resorte del primer resorte de montaje 5, D2 es la constante de resorte del segundo resorte de montaje 6, m1 es la masa de la primera armadura 3 y m2 es la masa de la segunda armadura 4.
Con el fin de evitar las desviaciones desde un desplazamiento de fase de 180 grados entre la primera armadura 3 y la segunda armadura 4, cualquier amortiguación de la oscilación realizada por la primera armadura 3 y la segunda armadura 4 deben equilibrarse cuidadosamente. Por ejemplo, una situación en donde la oscilación está influenciada por una amortiguación se ilustra en principio en la Figura 2. La primera armadura 3 comprende un primer amortiguador 8 y la segunda armadura 4 comprende el segundo amortiguador 9. Estos amortiguadores 8, 9 pueden formarse por sellos, por ejemplo, en forma de secciones de material plástico elastomérico, que se acoplan a la primera y segunda armaduras 3,4, respectivamente, y sirven para evitar cualquier penetración de líquidos en el alojamiento 2.
En la Figura 2, los elementos que son idénticos a los elementos ilustrados, además, en la modalidad de conformidad con la Figura 1 se denotan con los mismos números de referencia.
Las constantes de amortiguación del primer amortiguador 8 y el segundo amortiguador 9 se deben escoger de manera que las fuerzas proporcionadas por la primera armadura 3 y la segunda armadura 4 cuando están en movimiento son iguales entre sí. En una situación cuando la primera armadura y la segunda armadura se mueven con un desplazamiento de fase de 180 grados, es decir, en direcciones opuestas, esto llevará a la cancelación de fuerzas transferidas al alojamiento desde la primera y segunda armaduras 3, 4.
Con el fin de proporcionar una funcionalidad no solo como resortes pero, además, como elementos que otorgan estabilidad mecánica en cualquier dirección perpendicular a las trayectorias de movimiento de la primera armadura 3 y la segunda armadura 4, cada uno de los resortes 5, 6, 7 pueden diseñarse como se muestra en la Figura 4.
El resorte de hojas 20 que se muestra en la Figura 4 se montaría en las configuraciones mostradas en las Figuras 1 y 2 de manera que el segmento anular 21 sería perpendicular al plano del papel en que se dibujan las Figuras 1 y 2. El segmento anular 21 que tiene una interrupción 22 proporciona la flexibilidad requerida en una dirección perpendicular al papel de la Figura 4. En todas las direcciones paralelas al plano del papel de la Figura 4 el segmento anular 21 tiene una extensión de manera que en una dirección radial del anillo 21 el anillo proporciona un soporte más o menos rígido.
Particularmente, la constante de resorte del resorte 20 en una dirección perpendicular al plano del papel en la Figura 4 es menor que cualquier constante de resorte del resorte 20 en cualquier dirección radial del resorte en el plano del papel. En su primer extremo 23 el anillo 21 comprende una primera sección de montaje 24 que se extiende radialmente hacia afuera desde el anillo 21. En su segundo extremo 25 el anillo 21 comprende una segunda sección de montaje 26 que se extiende radialmente hacia adentro desde el anillo 25. Resultará evidente a partir de la descripción de la modalidad práctica como se ilustra en la Figura 3 como el alojamiento y las dos armaduras se montan en un resorte como se muestra en la Figura 4.
Aunque el resorte de hojas 20 se muestra con un contorno/configuración circular. Se puede usar cualquier otra forma. Por ejemplo, los resortes de hoja de la presente invención pueden comprender una periferia exterior triangular, una periferia cuadrada, una periferia rectangular, una periferia poligonal o cualquier otra forma adecuada. El resorte de hojas 20 debe proporcionar una constante de resorte baja en una dirección paralela al movimiento lineal de la primera y/o segunda armadura 3, 4 y una constante de resorte más alta en una dirección perpendicular al movimiento lineal de la primera y/o segunda armadura 3, 4.
Una modalidad alternativa del motor eléctrico lineal de conformidad con la presente invención se muestra esquemáticamente en la Figura 3. La modalidad ilustrada en la Figura 3 difiere de las modalidades de conformidad con las Figuras 1 y 2 por la bobina 10' que está unida al alojamiento 2 y no a una de las armaduras 3, 4 como en las Figuras 1 y 2. En estas modalidades, la bobina 10' puede interactuar solo con el imán permanente 1 1 de la segunda armadura 4. La primera armadura, a su vez, puede accionarse mediante el acoplamiento entre la primera armadura 3 y la segunda armadura 4 proporcionada por el resorte de acoplamiento 7. Por lo tanto, no se requiere ningún cableado de alguna de las partes móviles.
La Figura 5 muestra una modalidad ilustrativa adicional de un motor eléctrico lineal. La modalidad que se muestra en la Figura 5 corresponde a lo que se ha descrito esquemáticamente con referencia a la Figura 3. Todas las partes que se muestran en la representación esquemática de la Figura 3 pueden encontrarse en la modalidad de conformidad con la Figura 5. La primera armadura 50 de la modalidad de la Figura 5 tiene la forma de una varilla o un eje 50.
La primera armadura 50 se monta al alojamiento 2 mediante un resorte de montaje 51. El resorte de montaje 51 puede unirse a la primera armadura 50 adyacente a un primer extremo 52 de la armadura 50. Cuando se ve lateralmente, el primer resorte de montaje 51 tiene un diseño como se ilustra en la Figura 4 que permite que la primera armadura 50 realice un movimiento oscilatorio en una dirección 53. Debido a este diseño, el resorte de montaje 51 , en una dirección perpendicular a la dirección 53 del movimiento de la primera armadura 50, proporciona un soporte estable de la primera armadura 50.
La segunda armadura 54 comprende dos partes 54a, 54b en cada lado de la primera armadura 50. Las dos partes 54a y 54b están unidas entre sí, de manera que se mueven como una parte única.
La segunda armadura 54 forma un canal 55 entre sus dos mitades 54a y 54b. La primera armadura 50 se extiende a través de este canal 55 de las mitades 54a y 54b de la segunda armadura 54. La primera y segunda armaduras 50, 54 experimentan un movimiento oscilatorio a lo largo de la misma trayectoria 53 durante la operación. La segunda armadura 54 se monta mediante un segundo resorte de montaje 56 al alojamiento 2. Aunque el alojamiento 2 está unido a las primeras secciones de montaje (indicadas como 24 en la Figura 4) de los dos resortes de montaje (51 , 56) la primera armadura 50 y la segunda armadura 54, respectivamente, se montan a las segundas secciones de montaje (indicadas como 26 en la Figura 4) de los resortes de montaje 51 , 56.
El segundo resorte de montaje 56 se une adyacente a un segundo extremo 75 o lado de la segunda armadura 54 que es opuesto al primer extremo 52 de la primera armadura 50. Cuando la primera y segunda armaduras 50, 54 se mueven 180 grados fuera de fase, las fuerzas de retracción transferidas desde cada uno de los dos resortes de montaje 51 , 56 sobre el alojamiento deben compensarse entre sí. A saber, las fuerzas transferidas al alojamiento 2 deben cancelarse entre sí o al menos una porción de estas de manera que las vibraciones que siente el usuario al agarrar el alojamiento 2 se reducen y/o excluyen enormemente.
La primera y segunda armaduras 50, 54 pueden acoplarse entre sí mediante dos resortes de acoplamiento 57, 58. Cada uno de los dos resortes de acoplamiento 57, 58 puede comprender dos resortes de hoja 59 que en principio puede tener un diseño como se ilustra esquemáticamente en la Figura 4. Puede escogerse una combinación de dos resortes 59 para cada uno de los dos resortes de acoplamiento 57, 58 para poder variar fácilmente la constante de resorte de los resortes compuestos 57, 58. La primera armadura 50 se monta a la segunda sección de montaje (indicada como 26 en la Figura 4) mientras que la segunda armadura 54 se monta a la primera sección de montaje (indicada como 24 en la Figura 4) de los resortes 59.
Como se describió antes para la modalidad de conformidad con la Figura 3, una bobina 62 puede unirse al alojamiento 2 y proporcionar una interacción la segunda armadura 54. La segunda armadura 54 puede comprender, además, un grupo de cuatro imanes permanentes 63 con el fin de permitir un acoplamiento magnético y/o eléctrico entre la segunda armadura 54 y la bobina 62 en el alojamiento 2. Las modalidades se contemplan en donde se usan más de cuatro imanes permanentes. Las modalidades se contemplan, además, en donde se usan menos de cuatro imanes permanentes.
Las constantes de resorte de los resortes de acoplamiento 57, 58 se escogen de manera que su frecuencia de resonancia corresponde a la frecuencia de oscilación que se impone por la unidad eléctrica que consiste de la bobina 62 y los imanes 63.
Con el fin de proporcionar un movimiento oscilatorio, el flujo de corriente a través de la bobina 62 puede controlarse de manera que es intermitente. El flujo de corriente puede interrumpirse cuando la primera y segunda armaduras 50, 54 alcanzan la amplitud máxima de su movimiento oscilatorio. Los resortes de acoplamiento 57, 58, así como los dos resortes de montaje 52, 56, pueden forzar, entonces, las dos armaduras 50, 54 de regreso a sus posiciones iniciales respectivas.
Cada una de la primera y segunda armaduras 50, 54 comprende los conectores 60, 61 para acoplar el motor eléctrico lineal a los elementos funcionales de un dispositivo doméstico.
En las modalidades en donde el dispositivo doméstico comprende un cepillo dental, el cepillo dental puede comprender unas pluralidad de elementos de contacto en una cabeza del dispositivo. Los elementos de contacto pueden comprender cualquier material y/o configuración adecuada. Además, debe considerarse que los elementos de contacto pueden comprender cualquier elemento de contacto adecuado y/o puede comprender elementos que se usan para proporcionar masajes a las encías, limpiar la lengua, proporcionar química a un área de la cavidad bucal, por ejemplo, agentes antimicrobianos, agentes contra el mal olor, agentes saborizantes, agentes antisarro, agentes contra la gingivitis, agentes de blanqueamiento o lo similar.
Por ejemplo, en algunas modalidades, los elementos de contacto pueden comprender penachos. Los penachos pueden comprender una pluralidad de filamentos individuales que están unidos fijamente a la cabeza.
Estos filamentos pueden ser poliméricos y pueden incluir, por ejemplo, poliamida o poliéster. Las dimensiones longitudinales y de sección transversal de los filamentos de la invención y el perfil de los extremos de los filamentos pueden variar. Además, la rigidez, la elasticidad y la forma del extremo del filamento puede variar. Algunos ejemplos de las dimensiones adecuadas incluyen una longitud entre aproximadamente 3 mm y aproximadamente 15 mm, o cualquier número individual dentro del intervalo. Además, los filamentos pueden incluir una dimensión en sección transversal prácticamente uniforme de entre aproximadamente 100 y aproximadamente 350 mieras, o cualquier número individual dentro del intervalo. Las puntas de los filamentos pueden ser de cualquier forma, cuyos ejemplos incluyen una punta lisa, una punta redondeada, una punta cónica, una punta puntiaguda. En algunas modalidades, los filamentos pueden incluir un tinte que indica el desgaste de los filamentos, como se describe en la patente de los EE. UU. núm. 4,802,255. Algunos ejemplos de filamentos adecuados para usar con el cepillo de la presente invención se describen en la patente de los EE. UU. núm. 6,199,242. Otros ejemplos adecuados de cerdas incluyen cerdas texturadas, por ejemplo, cerdas de un solo componente y de componentes múltiples (p. ej., cerdas formadas mediante la coextrusión de polímeros diferentes), cerdas onduladas, cerdas para masajear las encías, cerdas de configuraciones variables (p. ej., cerdas que tienen múltiples lúmenes) y/o combinaciones de estas.
Otros ejemplos adecuados de los elementos de contacto incluyen aquellos descritos en las publicaciones de solicitudes de patente de los EE. UU. núm. 2002/0059685; 2005/0000043; 2004/0177462; 2005/0060822; 2004/01541 12; patentes de los EE. UU. núm. 6,151 ,745; 6,058,541 ; 6,041 ,467; 6,553,604; 6,564,416; 6,826,797; 6,993,804; 6,453,497; 6,993,804; 6,041 ,467; y las solicitudes de patente de los EE. UU. con núm. de serie 12/008,073, presentada el 8 de enero de 2008, titulada, "TOOTHBRUSHES" y 60/928,012, presentada el 7 de mayo de 2007, titulada "ORAL HYGIENE IMPLEMENTS", todas incorporadas como referencia en su totalidad en la presente descripción. Además, puede usarse cualquier configuración de los elementos de contacto. Algunos ejemplos adecuados incluyen los descritos en las patentes de los EE. UU. núm. 5,836,769; 6,564,416; 6,308,367; 6,108,851 ; 6,058,541 ; y 5,396,678.
Además de las cerdas y/o los penachos de cerdas, los elementos de contacto pueden incluir, además, estructuras elastoméricas, espumas, combinaciones de estas, y lo similar. Por ejemplo, los elementos de contacto pueden comprender aletas elastoméricas como las descritas en la patente de los EE. UU. núm. 6,553,604 y la publicación de la solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2007/0251040A1. Como otro ejemplo, los elementos de contacto pueden comprender elementos elastoméricos con forma de copa como los descritos en la publicación de patente núm. 2004/01541 12A1. En algunas modalidades, los elementos de contacto pueden comprender una combinación de elementos elastoméricos y cerdas. Como ejemplo, puede usarse una combinación de aletas y cerdas, puede usarse una combinación de una(s) copa(s) elastomérica(s) y cerdas, y/o puede usarse combinaciones de elementos elastoméricos ya sea solos o en combinación con cerdas. Las combinaciones de elementos de contacto elastoméricos se describen en la publicación de patente de los EE. UU. núm. 2009/0007357A1.
Los elementos de contacto y/o elementos masajeadores pueden unirse a la cabeza de cualquier forma adecuada. Los métodos convencionales incluyen engrapado, penachos de libre fijación y penachos de moldeo por inyección. Para aquellos elementos de contacto que comprenden un elastómero, estos elementos pueden integrarse entre sí, por ejemplo, tienen una porción de base integral y se extienden hacia afuera desde ahí o por separado. Los elementos elastoméricos pueden moldearse por inyección en la cabeza.
Además de los elementos de contacto descritos hasta ahora, la cabeza puede comprender un limpiador de tejido blando fabricado de cualquier material adecuado. Algunos ejemplos de material adecuado incluyen materiales elastoméricos; polipropileno, polietileno, etc; lo similar, y/o combinaciones de estos. El limpiador de tejido blando puede comprender cualquier elemento limpiador de tejido blando adecuado. Algunos ejemplos de estos elementos sí como configuraciones de limpiadores de tejidos blandos en un cepillo dental se describen en las solicitudes de patente de los EE. UU. núm. 2006/0010628; 2005/0166344; 2005/0210612; 2006/0195995; 2008/0189888; 2006/0052806; 2004/0255416; 2005/0000049; 2005/0038461 ; 2004/0134007; 2006/0026784; 20070049956; 2008/0244849; 2005/0000043; 2007/140959; y las patentes de los EE. UU. núm. 5,980,542; 6,402,768; y 6,102,923.
Además, para las modalidades que comprenden elementos elastoméricos en un primer lado de la cabeza y un segundo lado de la cabeza, el segundo lado es opuesto al primer lado, los elementos elastoméricos de ambos lados de la cabeza pueden formarse unitariamente. Por ejemplo, la cabeza sin los elementos elastoméricos puede comprender aberturas a través de las cuales se puede permitir que el material elastomérico fluya desde el primer lado de la cabeza al segundo lado de la cabeza.
Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En lugar de eso, a menos que se especifique de cualquier otra forma, cada una de esas dimensiones significará tanto el valor mencionado como también un intervalo funcionalmente equivalente que abarca ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm.
Listado de referencia 1 Motor eléctrico 2 Alojamiento 3 Primera armadura 4 Segunda armadura 5 Primer resorte de montaje 6 Segundo resorte de montaje 7 Resorte de acoplamiento 8 Primer amortiguador 9 Segundo amortiguador 10, 10' Bobina 11 Imán permanente 20 Resorte de hojas 21 Segmento anular 22 Espacio 23 Primer extremo 24 Primera sección de montaje 25 Segundo extremo 26 Segunda sección de montaje 50 Primera armadura 51 Primer resorte de montaje 52 Primer extremo de la primera armad 53 Trayectoria de movimiento 54, 54a, 54b Segunda armadura 55 Canal 56 Segundo resorte de montaje 57, 58 Resortes de acoplamiento 59 Resortes de hojas 60, 61 Conectores 62 Bobina 63 Imanes permanentes

Claims (15)

  1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES Un motor eléctrico lineal (1 ) que comprende: un alojamiento (2), una primera armadura (3, 50) móvil en una primera trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento (2), y una segunda armadura (4, 54) móvil en la segunda trayectoria prácticamente lineal con respecto al alojamiento (2), la primera armadura (3, 50) se monta al alojamiento (2) mediante un primer resorte de montaje (5, 51 ), la primera armadura (3, 50) y la segunda armadura (4, 54) se acoplan entre sí mediante un resorte de acoplamiento (7, 57, 58), caracterizado porque la segunda armadura (4, 54) se monta al alojamiento (2) mediante un segundo resorte de montaje (6, 56); y una bobina comprendida por la primera armadura (3, 50), la segunda armadura (4, 54) o el alojamiento (2), caracterizado porque la primera armadura y la segunda armadura están en comunicación electromagnética con la bobina, y caracterizado porque el primer resorte de montaje y el segundo resorte de montaje se configuran para transmitir fuerzas opuestas al alojamiento de manera que las fuerzas opuestas cancelan al menos una porción de cada una.
  2. 2. El motor eléctrico lineal (1) de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la primera armadura (3, 50), la segunda armadura (4, 54), el primer resorte de montaje (5, 51), el segundo resorte de montaje (6, 56) y el resorte de acoplamiento (7, 57, 58) se configuran de manera que la primera armadura (3, 50) y la segunda armadura (6, 54) se mueven con un desplazamiento de fase de prácticamente 180° durante la operación.
  3. 3. Un motor eléctrico lineal (1 ) de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque una relación entre la constante de resorte del primer resorte de montaje (5, 51 ) en una dirección paralela a la trayectoria prácticamente lineal de la primera armadura (3, 5) y una constante de resorte del segundo resorte de montaje (6, 56) en una dirección paralela a la trayectoria prácticamente lineal de la segunda armadura (6, 56) es igual a la relación entre una masa de la primera armadura (3, 50) y una masa de la segunda armadura (4, 54).
  4. 4. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque las trayectorias prácticamente lineales de la primera armadura (3, 50) y la segunda armadura (4 , 54) son paralelas entre sí.
  5. 5. Un motor eléctrico lineal (1 ) de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la segunda armadura (54) comprende un cuerpo alargado con un canal (55) que es paralelo a la primera trayectoria lineal y a la segunda trayectoria lineal, y caracterizado además porque la primera armadura (50) comprende un cuerpo alargado que se extiende en una dirección paralela a la primera trayectoria prácticamente lineal a través del canal (55) de la segunda armadura (54).
  6. 6. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado además porque un primer lado de la primera armadura (3, 50) se monta al alojamiento (2) mediante el primer resorte de montaje (5, 51), y caracterizado además porque un segundo lado de la segunda armadura (4, 54) se monta al alojamiento (2) mediante el segundo resorte de montaje (6, 56), caracterizado además porque el segundo lado de la segunda armadura (6, 56) se ubica opuesto al primer extremo de la primera armadura.
  7. 7. Un motor eléctrico lineal de conformidad con la reivindicación 5 o 6, caracterizado además porque la primera armadura (50) y la segunda armadura (54) se acoplan entre sí mediante dos resortes de acoplamiento (57, 58), el primer resorte de acoplamiento (57) se ubica entre un primer lado de la primera armadura y un primer lado de la segunda armadura (54) y el segundo resorte de acoplamiento (58) se ubica entre un segundo lado de la primera armadura (50) y un segundo lado de la segunda armadura (54).
  8. 8. Un motor eléctrico lineal (1 ) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado además porque el primer resorte de montaje (5, 51 ) comprende una constante de resorte en una dirección paralela a la primera trayectoria prácticamente lineal que es menor que una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera trayectoria prácticamente lineal, y caracterizado además porque el segundo resorte de montaje (6, 56) comprende una constante de resorte en una dirección paralela a la segunda trayectoria prácticamente lineal que es menor que una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la segunda trayectoria prácticamente lineal.
  9. 9. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado además porque el resorte de acoplamiento (7, 57, 58) comprende una constante de resorte en una dirección paralela a la primera trayectoria prácticamente lineal y/o la segunda trayectoria prácticamente lineal que es menor que una constante de resorte en al menos una dirección que es perpendicular a la primera trayectoria prácticamente lineal y/o segunda trayectoria prácticamente lineal.
  10. 10. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado además porque el resorte de montaje (5, 6, 51 , 56) y/o el resorte de acoplamiento (7, 57, 58) es un resorte de hojas (20).
  11. 1 1 . Un motor eléctrico lineal (1 ) de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque el resorte de hojas (20) se forma mediante un segmento anular (21).
  12. 12. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque el resorte de hojas (20) comprende una primera sección de montaje (24) que se configura radialmente hacia afuera desde el segmento anular (21) y una segunda sección de montaje (26) que se configura radialmente hacia adentro desde el segmento anular (21).
  13. 13. Un motor eléctrico lineal (1) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado además porque la primera armadura (3, 50) comprende un amortiguador (8) y la segunda armadura (4, 54) comprende un amortiguador (9), caracterizado además porque los amortiguadores (8, 9) se escogen de manera que las fuerzas proporcionadas por la primera armadura (3, 5) y la segunda armadura (4, 54) son iguales entre sí durante la operación.
  14. 14. Un dispositivo doméstico eléctrico que comprende un motor eléctrico lineal (1 ) de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 13.
  15. 15. Un dispositivo doméstico eléctrico (1 ) de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque la primera armadura (3, 50) se acopla a un primer elemento funcional, y caracterizado además porque la segunda armadura (4, 54) se acopla a un segundo elemento funcional.
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