一種清潔器件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種清潔器件，具體地說，涉及一種用于個人清潔、裝配在手柄外 殼上的將往復運動轉換為旋轉運動的清潔器件。
【背景技術】
[0002] 對于如電動牙刷、電動剃須刀、電動潔面器、電動沐浴器等個人清潔護理用具而 言，重要的是，應具有可將往復運動轉換成使清潔元件作預期旋轉運動的清潔器件，這些清 潔器件應該結構簡單、組裝方便、使用壽命長且安全可靠。
[0003] 已知有許多用于驅動清潔元件的驅動結構。例如馬達、磁系統及電磁系統。有些 驅動結構采用軸承（例如滾珠軸承）來支撐驅動器，這種結構既昂貴又復雜，而且還存在噪 音及馬達的阻尼。
[0004] CN100591301C公開了一種將側向運動轉換為器具工作件的旋轉運動的裝置，其 中驅動組件包括電磁鐵，可產生側向力，在操作時與兩個永磁鐵結合，永磁鐵固定到位于運 動轉換組件后端的可移動的端部件，以便通過側向稍微弧線的平移方式移動端部件。運動 轉換組件通過設置板簧將驅動組件的驅動動作轉換成驅動軸的扭轉或旋轉動作，驅動軸再 轉動刷頭臂和刷頭，使之圍繞驅動軸的縱向軸線旋轉。
[0005] CN101297775B公開了一種共振驅動系統彈性件的調整方法，其中彈簧件不彎曲， 通過充分改變彈性件的剛度而改變其諧振頻率，使其非常接近器具的驅動頻率。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型要解決的技術問題是，提供一種用于個人清潔護理、裝配在手柄外殼 上的可將往復運動轉換為旋轉運動的清潔器件，該清潔器件結構簡單緊湊、成本低廉、組裝 方便、轉動平穩、噪音小、阻尼低、安全可靠且造型更為美觀。
[0007] 為解決上述技術問題，本實用新型所提供的用于個人清潔護理、將往復運動轉換 為旋轉運動的清潔器件，包括：與手柄外殼可拆卸地聯接的清潔器件外殼；支撐清潔器件 的支架，其可拆卸地固定在清潔器件外殼上；清潔元件載體和分布在清潔元件載體上的清 潔元件，清潔元件載體的與分布有清潔元件的那端相反的一端通過密封件與清潔器件外殼 聯接；被動組件，其位于手柄外殼內的驅動線圈的上方并包括永磁體載體和多個永磁體，永 磁體載體被固定到清潔器件換能器的與清潔元件載體聯接軸相反端的端部，所述多個永磁 體被固定在永磁體載體上；清潔器件換能器，其包括換能器支架、至少兩個換能器彈性件、 換能器彈性件固定件和清潔元件載體聯接軸，清潔元件載體聯接軸緊配地插入清潔元件載 體使得清潔器件換能器與清潔元件載體固聯在一起，換能器彈性件的一端與相應的換能器 彈性件固定件固聯在一起，換能器彈性件的另一端與換能器支架聯接彈性件的傳動臂固聯 在一起；其中，利用彈性材料的彎曲應變構成具有固有振動頻率f@的清潔器件，使得所述 清潔器件的固有頻率f@的范圍為100Hz至400Hz，所述固有頻率fg和所述手柄中所述驅動 線圈產生的電磁力頻率f〇的關系滿足：〇.85ff@< 1.05&。當所述固有振動頻率f0與 手柄中驅動線圈產生的電磁力頻率&相同時，使清潔器件處于共振狀態；當所述固有振動 頻率fg與手柄中驅動線圈產生的電磁力頻率&相近時，使清潔器件處于諧振狀態。
[0008]上述技術方案具有如下有益的技術效果。本實用新型的技術方案創造性引入至少 兩個換能器彈性件，利用彈性材料的彎曲應變構成具有固有振動頻率f@的清潔器件。根據 振動原理可知，清潔器件受迫于手柄外殼中驅動線圈的驅動頻率&作往復轉動，當清潔器 件的固有頻率fg非常接近驅動頻率f〇時，手柄外殼中的驅動線圈產生并作用在清潔器件 上的電磁力使清潔器件處于諧振狀態，當清潔器件的固有頻率fg等于驅動頻率時，手柄 外殼中的驅動線圈產生并作用在清潔器件上的電磁力使清潔器件處于共振狀態。眾所周 知，諧振狀態或共振狀態下的能量傳遞效率非常高。本實用新型中，由于合理地配置至少兩 個換能器彈性件和多個永磁體，可實現清潔器件的平穩轉動，從而免去了一些為了實現清 潔器件的旋轉轉動而必須設置的約束件，比如軸承等。更進一步，本實用新型中，由于合理 配置多個永磁體使得被動組件上受到的電磁合力接近于零，并巧妙利用作用在被動組件上 的轉矩，可以省去所述約束結構（比如軸承結構等h因此使清潔器件結構更緊湊，轉動更 平穩且噪音更小。此外，與只設有一個換能器彈性件的結構相比，本實用新型的清潔器件結 構的噪音更低且效能更高。
[0009] 一方面，為了達到高效清潔的目的，通常要求所述個人護理用具具有約6000~ 24000轉/分的速度，也即清潔器件的固有頻率為100~400Hz。實驗證明，當清潔器件的 固有頻率為100~400Hz時，能取得較好的技術效果。進一步地，所述清潔器件的固有頻率 f0為250Hz。以15000轉/分的往復轉動為例，即清潔器件的固有頻率在250Hz左右，實驗 證明，清潔元件在250Hz左右的頻率下往復高速運動可使清潔元件周圍的空氣和液體相互 作用形成氣爆，這種不規律的湍流可以形成非常有效地祛除如牙齒表面的牙菌斑之類的頑 固污漬的聚集能量和瞬間釋放能量的過程。再深入地，所述清潔器件的固有頻率f@的范圍 為220Hz至280Hz。實驗進一步證明，當清潔器件的固有頻率位于220~280Hz之間時，都 能夠取得類似于固有頻率為250Hz時的非常有效的效果。另一方面，當滿足：0. 85&<f@ < 1. 05&時，也就是將固有頻率范圍控制在驅動頻率f^的0. 85倍至1. 05倍之間時，實驗 證明，能夠取得最好的諧振效果，保持很高效率的能量傳遞，非常有助于實現清潔元件的高 速往復旋轉運動。
[0010] 在一個實施例中，換能器彈性件包括兩個換能器彈性件，即，第一換能器彈性件和 第二換能器彈性件，它們相互平行且相對于旋轉軸線或旋轉軸線的平行線對稱分布，第一 換能器彈性件和第二換能器彈性件分別位于換能器支架的旋轉軸線的兩側，兩者的夾角為 180°。由此，設置兩個夾角互成180°的換能器彈性件，并使它們相對于旋轉軸線或旋轉軸 線的平行線對稱分布，從而可以使所有換能器彈性件上的受力等效到清潔器件換能器旋轉 軸上的電磁合力基本為零，且產生繞清潔器件換能器旋轉軸或平行于旋轉軸的線的轉矩。
[0011] 在另一個實施例中，換能器彈性件包括兩個換能器彈性件，即第一換能器彈性件 和第二換能器彈性件，它們設置在換能器旋轉軸線兩側，兩者的夾角為a，其中90° <a < 180。或 90° <a< 270。。
[0012] 對于本技術方案的有益技術效果，可以做如下解釋：例如假設驅動線圈施加電磁 力于永磁體上、被動組件承受順時針方向的轉矩時，清潔器件換能器支架聯接彈性件的傳 動臂向第一換能器彈性件和第二換能器彈性件傳遞轉矩，使第一換能器彈性件繞換能器彈 性件固定件沿逆時針方向彎曲應變，使第二換能器彈性件繞換能器彈性件固定件也沿逆時 針旋轉方向彎曲應變，換能器繞旋轉軸線沿順時針旋轉。反之，當被動組件上承受逆時針方 向的轉矩時，清潔器件換能器支架聯接彈性件的傳動臂向第一換能器彈性件和第二換能器 彈性件傳遞轉矩，使第一換能器彈性件和第二換能器彈性件繞各自的換能器彈性件固定件 產生順時針方向的彎曲應變，換能器繞旋轉軸線沿逆時針旋轉。由此能夠根據不同場合和 需要，對夾角a進行靈活調節，使得整體受力達到所需要的狀態，保持最佳性能。
[0013] 較優化地，換能器彈性件可以包括三個換能器彈性件，其中任意兩個換能器彈性 件相對于第三個換能器彈性件的夾角為0，且90° < 0 <180°，所述任意兩個換能器彈 性件之間的夾角為S= 360° -2 0。通過合理設置第一換能器彈性件、第二換能器彈 性件和第三換能器彈性件的形狀、尺寸及相對位置，同樣可以使清潔器件換能器上受力平 衡，承受轉矩，達到令人滿意的效果。
[0014] 較優化地，換能器彈性件包括矩形彈性件或片型彈性件。在工業應用中，圓形彈性 件和片型彈性件為常見彈性件，都較易從市場上獲得。
[0015] 較優化地，片型彈性件的厚度小于長度和寬度，該片型彈性件的厚度在0. 05_~ 1mm之間。本實用新型中的換能器上至少設有二個彈性件，二個或多個彈性件可等效成多個 彈簧，該多個彈簧等效成一個虛擬彈簧。該虛擬彈簧與質量m構成彈簧振子系統。彈簧振子 系統中的彈簧勁度系數即為該虛擬彈簧的勁度系數，因此單個彈性件的性能直接影響彈簧 振子系統中的彈簧勁度系數。下面以矩形彈性件（片型彈性件的一種）為例進行說明。定 義：Kl5ig為單個矩形彈性件受彎曲變形時的等效勁度系數；矩形彈性件沿受力方向的幾何尺 寸厚度為h;矩形彈性件從受力點指向固定點方向即力臂方向的幾何尺寸長度為L，寬度為 b;根據固體力學原理可知，K#正比于bh3/L3,厚度h和勁度系數Kl5ig高度相關，因而通過調 整厚度h可以得到不同的Kl5ig。通過實驗發現和計算發現，片型彈性件的厚度在0. 05_~ 1_之間，能夠得到需要的勁度系數，進而達到較好的效果。
[0016] 較優化地，將所述多個永磁體配置為當交變電流流過固定在手柄外殼內的驅動線 圈、驅動線圈和多個永磁體相互作用產生電磁力時，使得驅動線圈和多個永磁體之間產生 的作用在被動組件上的電磁力合力接近于零，即，被動組件受力平衡，同時被動組件上承受 由所述電磁力形成的沿順時針或逆時針方向轉動的轉矩；其中，被動組件上包含所有永磁 體的同一水平截面的最小平面在垂直于清潔器件換能器的旋轉軸線的平面上的最大投影 面積小于約30mmX30mm至60mmX60mm。通過在清潔器件上合理布置多個永磁體和驅動線 圈的相對位置，在驅動線圈通過交變電流時，被動組件上受到了電磁合力為接近于零的平 衡力，且產生隨驅動線圈電流方向變化而變化方向的轉矩，從而被動組件被驅動線圈驅動 而沿順時鐘方向和逆時鐘方向反