MX2013015177A - Motor lineal para un dispositivo portatil electrico pequeño. - Google Patents

Abstract

Un mango para un dispositivo portátil eléctrico pequeño en el cual el mango comprende una unidad de motor dispuesta en el mango. La unidad de motor comprende un yugo magnético en forma de L formado a partir de dos superficies sustancialmente perpendiculares, de manera que las dos superficies sustancialmente perpendiculares definen una porción receptora cóncava. La unidad de motor comprende, además, un núcleo de hierro y una bobina de enrollado dispuesta sustancialmente en la porción receptora cóncava, de manera que el núcleo de hierro y la bobina de enrollado están libres de contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares cuando el motor está en descanso.

Description

MOTOR LINEAL PARA UN DISPOSITIVO PORTÁTIL ELÉCTRICO PEQUEÑO CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere, generalmente, a motores para dispositivos portátiles eléctricos pequeños.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos portátiles eléctricos pequeños, tales como una rasuradora eléctrica o un cepillo dental eléctrico, incluyen, típicamente, un motor para impulsar otro componente, tal como un peso excéntrico. Por ejemplo, un motor eléctrico de corriente continua (CC) se usa para impulsar un componente montado excéntricamente. Sin embargo, diversas consideraciones de diseño afectan el rendimiento del motor y la construcción del dispositivo portátil eléctrico. Los métodos actuales para usar un motor en un dispositivo portátil eléctrico pequeño pueden incluir motores de corriente continua y/o yugos magnéticos en forma de E para adaptarse en un espacio limitado. Por ejemplo, el mango de una rasuradora eléctrica para afeitado en húmedo es, comúnmente, más voluminoso y/o más grande que el de una rasuradora manual para afeitado en húmedo correspondiente con el fin de acomodar los componentes electrónicos, tales como el motor. Un mango más voluminoso y/o más grande puede resultar en una forma ergonómica no deseada. En un ejemplo, el diámetro más pequeño del mango de la rasuradora para afeitado en húmedo Fusión® ProGlide™ Power (disponible de The Gillette Company, Boston, MA) es aproximadamente 1 1 -12 mm. En este espacio limitado, se debe acomodar un motor con la potencia suficiente para impulsar el dispositivo portátil. Además, el rendimiento de los motores CC depende de la frecuencia de vibración que depende del voltaje de operación. Aunque la frecuencia de vibración de un motor CC se puede cambiar, la amplitud de las vibraciones no se puede cambiar. Además, las vibraciones de un motor CC se modifican por atenuación (p. ej., cuando un usuario toca el dispositivo portátil), temperatura, y/o desgaste. Sin embargo, generalmente, si se desea un espacio más pequeño, entonces se usa un motor más pequeño, pero el rendimiento del motor y el componente impulsado pueden comprometerse o no ser deseados. Los ejemplos de un dispositivo portátil eléctrico pequeño que incorpora ciertos motores incluyen las publicaciones de solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2010/0175207, 2008/0204177, 2007/0137043 y 2005/0046281 y las patentes de los EE. UU. núm. 7,554,225, 7,015,602 y 6,933,630.

Lo que se necesita, entonces, es un motor lineal para acomodarlo en el mango de un dispositivo portátil eléctrico pequeño en el que el motor tiene un ancho menor, tiene menos partes y es más durable en comparación con los métodos actuales. El motor del dispositivo portátil eléctrico pequeño, aunque tiene un ancho menor, funciona, preferentemente, de la misma manera (p. ej., eficiencia) o mejor que los dispositivos portátiles actuales. Aún con mayor preferencia, una frecuencia, tal como una frecuencia de resonancia, de la unidad del motor puede controlarse más fácilmente.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCIÓN En un aspecto, la invención se refiere a un mango para un dispositivo portátil eléctrico pequeño. El mango comprende una unidad de motor dispuesta en el mango. La unidad de motor comprende un yugo magnético en forma de L formado a partir de dos superficies sustancialmente perpendiculares, de manera que las dos superficies sustancialmente perpendiculares definen una porción receptora cóncava. La unidad de motor comprende, además, un núcleo de hierro y una bobina de enrollado dispuesta sustancialmente en la porción receptora cóncava, de manera que el núcleo de hierro y la bobina de enrollado están libres de contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares cuando la unidad de motor está en descanso.

El aspecto anteriormente mencionado puede incluir una o más de las siguientes modalidades. La unidad de motor puede comprender, además, al menos un imán dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava. Al menos un imán puede ser dos imanes dispuestos sustancialmente en la porción receptora cóncava. Al menos un imán y el núcleo de hierro pueden estar libres de contacto de manera que se forma una primera separación, al menos un imán y el yugo magnético generalmente en forma de L pueden estar libres de contacto de manera que se forma una segunda separación. La primera separación y la segunda separación pueden ser sustancialmente perpendiculares entre sí. La primera separación y la segunda separación pueden formar un ángulo entre ellas de aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados. La unidad de motor puede comprender, además, un elemento de hierro posterior dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava. El elemento de hierro posterior puede estar libre de contacto con el núcleo de hierro. El elemento de hierro posterior puede acoplarse a y disponerse por encima de al menos un imán. El elemento de hierro posterior puede estar libre de contacto con el yugo magnético generalmente en forma de L. La unidad de motor puede comprender, además, una ballesta acoplada al yugo magnético generalmente en forma de L. La ballesta puede configurarse para definir una frecuencia de resonancia de la unidad de motor. La ballesta puede estar, generalmente, en forma de U. La ballesta solo puede estar en contacto con una porción del yugo magnético generalmente en forma de L de manera que la ballesta puede estar libre de contacto con y/o no tiene ninguna superficie que traslape una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L. Las superficies paralelas de la ballesta generalmente en forma de U no traslapan al menos una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético. La unidad de motor puede ser resonante. La unidad de motor puede comprender, además, una masa acoplada al elemento de hierro posterior. La masa y/o el elemento de hierro posterior pueden ser magnéticos, por ejemplo, la masa y/o el elemento de hierro posterior pueden ser un material magnético blando. La masa puede ser un material no magnético. La masa puede ser al menos un elemento de hierro posterior o al menos un imán. La masa puede configurarse para definir una frecuencia resonante de la unidad de motor. Una fuerza resultante de la unidad de motor puede ser sustancialmente lineal con una deflexión de la masa. La unidad de motor puede comprender, además, un soporte acoplado al exterior de una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L y al núcleo de hierro de manera que el soporte no se dispone en la porción receptora cóncava. La unidad de motor puede configurarse para aplicar una vibración lineal a lo largo del eje longitudinal del mango. La unidad de motor puede acomodarse en una porción del mango que tiene un diámetro menor que aproximadamente 7 mm. Una frecuencia de la unidad de motor puede ser de aproximadamente 50 Hz a aproximadamente 500 Hz.

En otro aspecto, la invención se refiere a un mango para un dispositivo portátil eléctrico pequeño. El mango comprende una unidad de motor dispuesta en el mango. La unidad de motor comprende un yugo magnético en forma de L formado a partir de dos superficies sustancialmente perpendiculares, de manera que las dos superficies sustancialmente perpendiculares definen una porción receptora cóncava. La unidad de motor comprende, además, un núcleo de hierro, una bobina de enrollado y al menos un imán dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava, de manera que al menos un imán y el núcleo de hierro están libres de contacto de manera que se forma una primera separación, al menos un imán y el yugo magnético generalmente en forma de L están libres de contacto de manera que se forma una segunda separación, y la primera separación y la segunda separación son sustancialmente perpendiculares entre sí.

Este aspecto puede incluir una o más de las siguientes modalidades. La primera separación y la segunda separación pueden formar un ángulo entre ellas de aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados. Al menos un imán puede ser dos imanes dispuestos sustancialmente en la porción receptora cóncava. La unidad de motor puede comprender, además, un elemento de hierro posterior dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava. El elemento de hierro posterior puede estar libre de contacto con el núcleo de hierro. El elemento de hierro posterior puede acoplarse y disponerse por encima de al menos un imán. El elemento de hierro posterior puede estar libre de contacto con el yugo magnético generalmente en forma de L. La unidad de motor puede comprender, además, una ballesta acoplada al yugo magnético generalmente en forma de L. La ballesta puede configurarse para definir una frecuencia de resonancia de la unidad de motor. La ballesta puede tener, generalmente, en forma de U. La ballesta solo puede estar en contacto con una porción del yugo magnético generalmente en forma de L de manera que la ballesta puede estar libre de contacto con y/o no tiene ninguna superficie que traslape una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L. Las superficies paralelas de la ballesta generalmente en forma de U no traslapan al menos una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético. La unidad de motor puede ser resonante. La unidad de motor puede comprender, además, una masa acoplada al elemento de hierro posterior. La masa y/o el elemento de hierro posterior pueden ser magnéticos, por ejemplo, la masa y/o el elemento de hierro posterior pueden ser un material magnético blando. La masa puede ser un material no magnético. La masa puede ser al menos un elemento de hierro posterior o al menos un imán. La masa puede configurarse para definir una frecuencia resonante de la unidad de motor. Una fuerza resultante de la unidad de motor puede ser sustancialmente lineal con una deflexión de la masa. La unidad de motor puede comprender, además, un soporte acoplado al exterior de una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L y al núcleo de hierro de manera que el soporte no se dispone en la porción receptora cóncava. La unidad de motor puede configurarse para aplicar una vibración lineal a lo largo del eje longitudinal del mango. La unidad de motor puede acomodarse en una porción del mango que tiene un diámetro menor que aproximadamente 7 mm. Una frecuencia de la unidad de motor puede ser de aproximadamente 50 Hz a aproximadamente 500 Hz.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Otras características y ventajas de la presente invención, así como la invención propiamente dicha, pueden comprenderse completamente a partir de la siguiente descripción de las diversas modalidades, cuando se lee en conjunto con las figuras adjuntas, en donde: la Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de una unidad de motor conocida dispuesta en el mango de un dispositivo portátil eléctrico pequeño; la Figura 2 es una vista esquemática lateral de una unidad de motor conocida; la Figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de una unidad de motor de conformidad con una modalidad de la invención; la Figura 4 es una vista esquemática lateral de la unidad de motor de la Figura 3; la Figura 5 es una vista esquemática en perspectiva de una unidad de motor de conformidad con una modalidad de la invención; las Figuras 6A y 6B representan vistas esquemáticas en perspectiva y frontal, respectivamente, de conformidad con una modalidad de la invención; la Figura 7 es una vista esquemática lateral de la unidad de motor de las Figuras 6A y 6B, que muestran el vector de la densidad de flujo magnético; la Figura 8 es una gráfica de las fuerzas con respecto al desplazamiento de una unidad de motor de conformidad con una modalidad de la invención; y las Figuras 9A y 9B representan vistas esquemáticas laterales de diversas unidades de motor de conformidad con las modalidades de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Excepto cuando se indica de cualquier otra manera, los artículos "un" "unos" y "el", "la", "las", "los" se refieren a "uno o más".

Con referencia a la Figura 1 , un dispositivo portátil eléctrico pequeño 10 conocido comprende un mango 20 y una unidad de motor 30 dispuesta en el mango. La unidad de motor 30 incluye un soporte de motor 31 acoplado a un yugo magnético en forma de U o C. Los ejemplos no limitantes de las unidades de motor con yugos magnéticos se describen en las publicaciones de solicitud de patente de los EE. UU. núm. 2010/0175207, 2008/0204177, 2007/0137043 y 2005/0046281 y las patentes de los EE. UU. núm. 7,554,225, 7,015,602, 6,933,630 y 6,051 ,902. Una bobina 33 se dispone en el yugo magnético 32 en forma de U o C. Un par de ballestas 34 se acoplan al exterior del yugo magnético 32 en el que el par de ballestas 34 convergen, generalmente, por encima del yugo magnético 32. Además, por encima del yugo magnético 32 se dispone un par de imanes 36 acoplados a un elemento de hierro posterior 38, por encima, además del yugo magnético 32. Una palanca 40, dispuesta por encima del elemento de hierro posterior 38, se acopla a las ballestas 34 en una porción que define la potencia de la unidad de motor 30. Cuando la unidad de motor 30 está en funcionamiento, las ballestas 34 definen la frecuencia de resonancia y el eje pivotante virtual de la potencia en la que los imanes 36 y el elemento de hierro posterior 38 puede oscilar de lado a lado.

En los dispositivos portátiles eléctricos pequeños conocidos, la unidad de motor es una unidad de motor CC. Las unidades de motor CC funcionan, típicamente, de aproximadamente 3000 a aproximadamente 30000 RPM con la frecuencia de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 500 Hz. Las unidades de motor CC en rasuradoras eléctricas para afeitado en húmedo se adaptan, frecuentemente, en un diámetro de un mango de aproximadamente 10 a aproximadamente 1 1 mm.

En la Figura 2, una porción de otro dispositivo portátil eléctrico pequeño 50 conocido comprende una porción de un mango 60 y una unidad de motor 70 dispuesta en el mango. La unidad de motor 70 incluye un yugo magnético 72 en forma de E. Las bobinas 73 se disponen en el yugo magnético 72 en forma de E. Un par de ballestas 74 se acoplan al exterior del yugo magnético 72 en el cual el par de ballestas 74 convergen, generalmente, por encima del yugo magnético 72. Además, por encima del yugo magnético 72, un par de imanes 76 se acoplan a un elemento de hierro posterior 78, además, por encima del yugo magnético 72. Una palanca 80, dispuesta por encima del elemento de hierro posterior 78, se acopla a las ballestas 74 en una porción que define la potencia de la unidad de motor 70. Cuando la unidad de motor 70 está en funcionamiento, las ballestas 74 definen la frecuencia de resonancia y el eje pivotante virtual de la potencia en el cual los imanes 76 y el elemento de hierro posterior 78 pueden oscilar de lado a lado.

Las Figuras 3 y 4 representan una modalidad de la presente invención. Una unidad de motor 100 para un motor lineal incluye un soporte de motor 101 acoplado a un yugo magnético 102 en forma de L en el cual el yugo 102 tiene dos superficies sustancialmente perpendiculares (p. ej., dos superficies generalmente lineales que son sustancialmente perpendiculares) que definen una porción receptora cóncava. Por "generalmente lineal" se entiende que las superficies del yugo 102 pueden incluir elementos no lineales, por ejemplo, rebordes, salientes o recesos y/o pueden incluir regiones a lo largo de su longitud que no son lineales, tales como extremos que se adelgazan y/o que se ensanchan debido a consideraciones de fabricación y diseño. Adicional o alternativamente, el yugo magnético 102 generalmente en forma de L comprende dos componentes generalmente en forma de L, aunque cada componente no necesita ser idéntico. Por ejemplo, los dos componentes pueden estar en contacto entre sí y pueden traslaparse parcialmente. En una modalidad, el soporte de motor 101 se dispone debajo del yugo magnético 102 en forma de L. Un núcleo de hierro 104 se acopla al yugo magnético 102 en forma de L con una bobina de enrollado 106 enrollada alrededor del núcleo de hierro 104. Una masa 108 se dispone por encima del núcleo de hierro 104 y la bobina de enrollado 106. La masa puede seleccionarse del grupo que consiste en al menos un imán 109, tal como un par de imanes, un elemento de hierro posterior 1 10 y combinaciones de estos. En una modalidad, la masa puede ser magnética. La masa conforma la parte en movimiento de la unidad de motor 100. Al menos un imán 109 se dispone en la porción receptora cóncava del yugo magnético 102 en forma de L. Adicional o alternativamente, el elemento de hierro posterior 1 10 se dispone, además, al menos sustancialmente en la porción receptora cóncava del yugo magnético 102 en forma de L. En una modalidad, una porción del elemento de hierro posterior 110 se dispone fuera de la porción receptora cóncava. El imán 109 y el elemento de hierro posterior 1 10 están libres de contacto con el núcleo de hierro. El núcleo de hierro y la bobina de enrollado están libres de contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares. El imán 109 está libre de contacto con el núcleo de hierro 1 10 de manera que se forma una primera separación 1 12. El imán 109 está libre de contacto con el yugo magnético 102 en forma de L de manera que se forma una segunda separación 1 14. La primera separación 1 12 y la segunda separación 1 14 son sustancialmente perpendiculares entre sí. La formación de estas separaciones de aire 1 12, 1 14 en una orientación perpendicular, a diferencia de una orientación plana, facilita la dimensión menor de la unidad de motor 100 (p. ej., un perfil más pequeño para acomodar en un dispositivo portátil), por ejemplo, de tal manera que la unidad de motor 100 puede adaptarse en una dimensión que tiene un diámetro o ancho menor.

En una modalidad de la presente invención, la unidad de motor se refiere a un motor de vibración lineal, por ejemplo, de manera que la unidad de motor aplica una vibración lineal a lo largo del eje longitudinal del mango. Sin estar limitados por la teoría, se cree que las vibraciones lineales son ventajosas para ciertas aplicaciones de dispositivos portátiles eléctricos pequeños, tales como afeitado en húmedo y cepillado de dientes. Se cree que en las aplicaciones de afeitado en húmedo y cepillado de dientes, un motor vibratorio rotativo produce vibraciones desagradables al cuerpo humano (p. ej., piel, mano, etc.). Además, con un motor lineal, la amplitud de las vibraciones puede cambiarse más fácilmente. La frecuencia de las vibraciones puede cambiarse, además, fácilmente para motores lineales y la frecuencia puede controlarse sin afectarse por el voltaje de funcionamiento, carga (p. ej., amortiguación), desgaste, temperatura u otros factores. Para la unidad de motor lineal de la presente invención, la amplitud y la frecuencia pueden ajustarse independientemente una de la otra.

En una modalidad, toda la unidad de motor 100 puede ser resonante. La masa puede definir la frecuencia resonante. El elemento de hierro posterior y/o armadura pueden ser eléctricamente magnéticos, por ejemplo, fabricados de tungsteno, preferentemente, de tungsteno de densidad alta.

Las Figuras 5, 6A, 6B, y 7 representan otra modalidad de la presente invención en la que una unidad de motor 200, con un yugo magnético 202 generalmente en forma de L tiene dos superficies sustancialmente perpendiculares (p. ej., dos superficies generalmente lineales que son sustancialmente perpendiculares) que definen una porción receptora cóncava e incluye, además, una armadura 204. La armadura 204 puede disponerse en la parte superior de un elemento de hierro posterior 206 que se dispone, a su vez, en la parte superior de al menos un imán 208, tal como dos imanes. Adicional o alternativamente, una ballesta 210, o un par de ballestas, se acoplan al yugo magnético 202 generalmente en forma de L, por ejemplo, al exterior del yugo magnético 202. En una modalidad, la ballesta 210, o el par de ballestas, solo está en contacto con una porción del yugo magnético 202 de manera que la ballesta 210, o el par de ballestas, no está en contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético 202. La ballesta 210 puede ser una sola estructura unitaria generalmente en forma de U o la ballesta 210 puede ser un par de estructuras unitarias generalmente en forma de L. La ballesta 210 puede ser generalmente en forma de U o generalmente en forma de L aún si la ballesta 210 incluye rebordes, salientes, aberturas, recesos o extremos que se adelgazan y/o ensanchan debido a consideraciones de fabricación y diseño. En una modalidad, la ballesta 210 está en contacto o se acopla al elemento de hierro posterior 206 y/o la armadura 204, de manera que la ballesta 210 no está en contacto con el imán 208. Adicional o alternativamente, las superficies de la ballesta 210, o superficies del par de ballestas, que están en contacto o se acoplan con el elemento de hierro posterior 206 y/o la armadura 204 pueden ser generalmente paralelas. Las superficies generalmente paralelas permiten una distancia generalmente constante de la separación de aire entre el imán 208 y el núcleo de hierro 212 (mostrados en las Figuras 6A y 6B que muestran solo parcialmente la bobina de enrollado 214). En una modalidad se puede seleccionar una masa del grupo que consiste en al menos un imán 208, tal como un par de imanes, un elemento de hierro posterior 206, la armadura 204, la ballesta 210, tal como un par de ballestas, y combinaciones de estos. La masa conforma la parte en movimiento de la unidad de motor. En una modalidad, la armadura 204 se dispone fuera de la porción receptora cóncava del yugo magnético 202 generalmente en forma de L.

Los ejemplos de materiales adecuados para el elemento de hierro posterior 206, el yugo magnético 202, y el núcleo de hierro 212 incluyen, pero no se limitan a, un material magnético blando, tal como una hoja eléctrica (laminada), acero magnético, o un material plástico magnético blando. En una modalidad, el imán 208 es, preferentemente, un imán férreo raro (p. ej., NdFeB y SmCo) o un material magnético duro (p. ej., AINiCo). En una modalidad, la bobina de enrollado 214 es, preferentemente, un alambre fabricado de cobre, aluminio o plata. La bobina de enrollado 214 puede fabricarse, alternativamente, de hojas, tales como aquellas adecuadas para el yugo magnético 202 y/o el núcleo de hierro 212. En una modalidad, la ballesta 210 es, preferentemente, un material de acero no magnético, tal como acero inoxidable. En una modalidad, la armadura 204 es, preferentemente, un material de densidad alta, por ejemplo, tungsteno. La armadura 204 puede ser, además, del mismo material que el elemento de hierro posterior 206.

El soporte de motor puede disponerse en la parte inferior del núcleo de hierro. En dicha modalidad, el imán, elemento de hierro posterior, armadura 204 (p. ej., la masa) o combinaciones de estos se mueven cuando la unidad de motor está en funcionamiento. En una configuración alternativa, el imán, elemento de hierro posterior, armadura (p. ej., la masa) o combinaciones de estos pueden montarse en un alojamiento. En dicha configuración, el resto de la unidad de motor se mueve cuando la unidad de motor está en funcionamiento de manera que las partes adicionales en movimiento actúan como una masa oscilatoria adicional.

Con referencia ahora a la Figura 7, los vectores de la densidad de flujo magnético se muestran en una modalidad de la presente invención, por ejemplo, que se muestran en las Figuras 5, 6A y 6B. Una corriente a través de una bobina de enrollado 214 induce un flujo magnético en un núcleo de hierro 212. El imán 208, tal como un par de ¡manes, se alinea, en consecuencia, de conformidad con la densidad de flujo magnético. El circuito magnético conforma un ciclo cerrado con el elemento de hierro posterior 206, el imán 208, el yugo magnético 202 generalmente en forma de L y la parte inferior del núcleo de hierro 212. En dicho circuito existen dos separaciones de aire: (1 ) entre el imán 208 y el núcleo de hierro 212 y (2) entre el elemento de hierro posterior 206 y el yugo magnético 202 generalmente en forma de L. Las separaciones de aire no están orientadas en el plano de la muestra, pero están orientadas perpendiculares entre sí. Debido a las superficies grandes traslapadas ubicadas entre el yugo 202 y el elemento de hierro posterior 206, la resistencia magnética de la separación de aire entre ellas es baja. Esto facilita una fuerza magnética alta.

En la Figura 8 se representa una gráfica de las fuerzas de la unidad de motor sobre una distancia de desplazamiento de la masa de la modalidad de la presente invención que se muestra, por ejemplo, en las Figuras 5, 6A y 6B. En dicha modalidad, se puede lograr un sistema de resonancia oscilante. La frecuencia de resonancia puede calcularse como: en donde f = frecuencia de resonancia, m = masa y C = índice de resorte total. El índice de resorte total es la suma de la constante de resorte y las fuerzas de resistencia magnéticas. El índice de resorte total (C) puede derivarse de una regresión lineal de la fuerza resultante.

En una modalidad, la fuerza resultante tiene una pendiente sustancialmente lineal sobre la distancia de desplazamiento de la masa. En dicha modalidad, se puede lograr una frecuencia de resonancia definida sobre un intervalo de desplazamiento deseado. Se puede lograr una fuerza resultante sustancialmente lineal de diversas maneras. Por ejemplo, puede designarse una fuerza de resistencia magnética muy pequeña (p. ej., cerca de o casi cero) comparada con la fuerza de resorte de manera que la suma de la fuerza de resistencia y la fuerza de resorte (es decir, la fuerza resultante) es sustancialmente lineal porque la fuerza de resorte es lineal o sustancialmente lineal. En otro ejemplo, el sistema magnético puede designarse con una fuerza de resistencia sustancialmente lineal sobre el intervalo de desplazamiento.

La unidad de motor de la presente invención puede acomodarse en una porción de un dispositivo portátil eléctrico pequeño que tiene un diámetro exterior máximo de aproximadamente 8 mm y, preferentemente, de aproximadamente 7 mm. Durante el funcionamiento, la masa exhibe un desplazamiento de aproximadamente +/-0.7 mm durante el funcionamiento. La frecuencia de resonancia de la unidad de motor puede ser de aproximadamente 10 Hz a aproximadamente 500 Hz, preferentemente, de aproximadamente 10 Hz a aproximadamente 120 Hz, aún con mayor preferencia, de aproximadamente 95 a aproximadamente 105 Hz y, todavía con mayor preferencia, aproximadamente 100 Hz. En comparación con las unidades de motor conocidas para dispositivos portátiles eléctricos pequeños, la presente invención tiene un tamaño más pequeño (p. ej., aproximadamente 30 % de tamaño más pequeño con respecto al diámetro exterior), un diseño sencillo con menos partes y puede tener mayor durabilidad debido a que existen menos partes para desgastarse), todo lo cual resulta en un costo menor.

En una modalidad, la longitud general de la unidad de motor depende del tamaño de la masa (es decir, la parte en movimiento de la unidad) y el tamaño de la bobina de hierro. Estos dos parámetros pueden determinarse mediante la frecuencia prevista (operación/resonancia). Las frecuencias previstas bajas resultan en una unidad de motor más larga y las frecuencias previstas más altas resultan en una unidad de motor más corta.

Sin desear estar limitados por la teoría, se cree los yugos magnéticos generalmente en forma de L funcionan casi de la misma manera que, si no mejor que, los yugos magnéticos conocidos, tales como los yugos magnéticos en forma de U o en forma de E. En una medida, un yugo magnético generalmente en forma de L tiene una eficiencia relativamente baja. Además, puede ser difícil una unidad de un yugo magnético generalmente en forma de L con una hoja metálica. Típicamente, los motores con eficiencia alta usan hojas metálicas laminadas para lograr pérdidas bajas por corrientes de Foucault. Debido a que la unidad de motor de la presente invención está prevista para usarse en dispositivos portátiles eléctricos pequeños, los motores en tales dispositivos son pequeños y, por lo tanto, su eficiencia es, típicamente, baja. El tamaño de los motores dificulta, además, el uso de hojas metálicas. Por lo tanto, se cree que un yugo magnético generalmente en forma de L tiene aproximadamente la misma eficacia, si no mejor, que los yugos magnéticos en forma de U o en forma de E conocidos en dispositivos portátiles eléctricos pequeños.

Ahora, con relación a las Figuras 9A-B, se representan diversas modalidades de la presente invención adecuadas para diversos diseños mecánicos y consideraciones de espacio. Una unidad de motor 300 incluye un yugo magnético 302 generalmente en forma de L que tiene dos superficies sustancialmente perpendiculares (p. ej., dos superficies generalmente lineales que son sustancialmente perpendiculares) que definen una porción receptora sustancialmente cóncava. Una de las dos superficies generalmente lineales puede tener una porción de extremo 303 que no está en el mismo plano con la porción restante de la superficie lineal, aunque toda la superficie es todavía, generalmente, lineal. La porción de extremo 303 puede formar un ángulo con la porción restante (desde la perspectiva de la porción receptora) de aproximadamente 45 grados a aproximadamente 135 grados, preferentemente, de aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados. En la porción receptora cóncava del yugo magnético 302 existe una armadura 304 dispuesta en la parte superior de un elemento de hierro posterior 306 el cual, a su vez, se dispone en la parte superior de al menos un imán 302, tal como dos imanes. En una modalidad, la armadura 304 se dispone fuera de la porción receptora cóncava del yugo magnético 302 generalmente en forma de L. Adicional o alternativamente, una ballesta (no se muestra), o un par de ballestas, se acopla al yugo magnético 302 generalmente en forma de L, por ejemplo, al exterior del yugo magnético 302. Una primera separación de aire 310 se forma entre al menos un imán 308 y un núcleo de hierro 312, el cual se acopla al yugo magnético 302. Una segunda separación de aire 314 se forma entre al menos un imán 308 y/o el elemento de hierro posterior 306. El ángulo 316 formado entre la primera separación de aire 310 y la segunda separación de aire 314 puede ser de aproximadamente 45 grados a aproximadamente 135 grados, preferentemente, de aproximadamente 60 grados a aproximadamente 120 grados. Dichas configuraciones de diseño proporcionan flexibilidad para acomodar la unidad de motor 300 en diversas geometrías o configuraciones. La unidad de motor 300 puede variar, además, en ancho y longitud (p. ej., para ser más larga o corta o para ser más ancha o angosta).

Se entenderá que cada limitación numérica máxima dada en esta especificación incluirá toda limitación numérica inferior, como si las limitaciones numéricas inferiores se hubieran anotado en forma explícita en la presente descripción. Todos los límites numéricos mínimos citados en esta especificación incluirán todos los límites numéricos mayores, como si dichos límites numéricos mayores se hubieran citado explícitamente en la presente descripción. Todos los intervalos numéricos citados en esta especificación incluirán todos los intervalos menores que caigan dentro de los intervalos numéricos mayores, como si todos los intervalos numéricos menores se hubieran citado explícitamente en la presente descripción.

Las dimensiones y los valores descritos en la presente descripción no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numéricos exactos mencionados. En cambio, a menos que se especifique de cualquier otra manera, cada dimensión pretende referirse tanto al valor expresado como a un rango funcionalmente equivalente aproximado a ese valor. Por ejemplo, una dimensión expresada como "40 mm" se entenderá como "aproximadamente 40 mm".

Todos los documentos citados en la presente descripción, incluso toda referencia cruzada o solicitud o patente relacionada, se incorporan en su totalidad en la presente descripción como referencia a menos que se excluyan o limiten expresamente de cualquier otra manera. La mención de cualquier documento no es una admisión de que constituye una materia anterior respecto a cualquier invención descrita o reivindicada en la presente o que por sí sola, o en cualquier combinación con alguna otra referencia o referencias, enseña, sugiere o describe dicha invención. Además, en el grado en que cualquier significado o definición de un término en este documento contradiga cualquier significado o definición del mismo término en un documento incorporado como referencia, el significado o definición asignado a ese término en este documento deberá regir.

Aunque modalidades particulares de la presente invención han sido ilustradas y descritas, será evidente para los experimentados en la materia que se pueden hacer diversos cambios y modificaciones sin alejarse del espíritu y alcance de la invención. Por lo tanto, en las reivindicaciones anexas se pretende cubrir todas aquellas modificaciones y cambios que queden dentro del alcance de esta invención.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1 . Un mango para un dispositivo portátil eléctrico pequeño; el mango comprende: una unidad de motor (100) dispuesta en el mango, la unidad de motor (100) comprende: un yugo magnético (102) generalmente en forma de L, formado a partir de dos superficies sustancialmente perpendiculares, caracterizado porque las dos superficies sustancialmente perpendiculares definen una porción receptora cóncava; y un núcleo de hierro (1 10) y una bobina de enrollado (106) dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava, en donde el núcleo de hierro (1 10) y la bobina de enrollado (106) están libres de contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares cuando la unidad de motor (100) está en descanso.

2. El mango de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la unidad de motor comprende, además, al menos un imán dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava.

3. El mango de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque tiene una o más de las siguientes características: (i) en donde al menos un imán y el núcleo de hierro están libres de contacto de manera que se forma una primera separación, al menos un imán y el yugo magnético generalmente en forma de L están libres de contacto de manera que se forma una segunda separación, y la primera separación y la segunda separación son sustancialmente perpendiculares entre sí; (ii) en donde al menos un imán y el núcleo de hierro están libres de contacto de manera que se forma una primera separación, al menos un imán y el yugo magnético generalmente en forma de L están libres de contacto de manera que se forma una segunda separación, y la primera separación y la segunda separación forman un ángulo entre ellas de 60 grados a 120 grados.

4. El mango de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de motor comprende, además, un elemento de hierro posterior dispuesto sustancialmente en la porción receptora cóncava.

5. El mango de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque tiene una de las siguientes características: (i) donde el elemento de hierro posterior está libre de contacto con el núcleo de hierro; (ii) donde e el elemento de hierro posterior se acopla a y se dispone por encima de al menos un imán; (iii) donde el elemento de hierro posterior está libre de contacto con el yugo magnético generalmente en forma de L; (iv) donde la unidad de motor comprende, además, una masa acoplada al elemento de hierro posterior, en donde la masa no es un material magnético.

6. El mango de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de motor comprende, además, una ballesta acoplado al yugo magnético generalmente en forma de L, en donde la ballesta está configurado para definir una frecuencia resonante de la unidad de motor.

7. El mango de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque tiene una o más de las siguientes características: (i) donde la ballesta tiene generalmente forma de U; (¡i) donde la ballesta solo está en contacto con una porción del yugo magnético generalmente en forma de L de manera que la ballesta está libre de contacto con una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L.

8. El mango de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de motor es resonante.

9. El mango de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de motor comprende, además, una masa acoplada al elemento de hierro posterior, en donde al menos una masa y el elemento de hierro posterior es un material magnético blando.

10. El mango de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque tiene una o más de las siguientes características: (i) donde la masa está configurada para definir una frecuencia resonante de la unidad de motor; (ii) donde una fuerza resultante de la unidad de motor es sustancialmente lineal con una deflexión de la masa. 1 1 . El mango de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque tiene una o más de las siguientes características: (i) donde la unidad de motor comprende, además, un soporte acoplado al exterior de una de las dos superficies sustancialmente perpendiculares del yugo magnético generalmente en forma de L y al núcleo de hierro de manera que el soporte no se dispone en la porción receptora cóncava; (ii) donde la unidad de motor está configurada para aplicar una vibración lineal a lo largo de un eje longitudinal del mango; (iü) donde la unidad de motor se ubica en una porción del mango que tiene un diámetro menor que 7 mm; (iv) donde una frecuencia de la unidad de motor es de 50 Hz a 500 Hz.