用于個人的電動清潔護理器具的可調電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種用于個人的電動清潔護理器具的可調電路，更具體地說，設 及一種用于個人的電動清潔護理器具的電效率和振幅可調的電路。
【背景技術】
[0002] 在用于個人的電動清潔護理器具下簡稱為清潔護理器具）中，常采用諧振驅動 系統來驅動清潔護理器具作旋轉運動。如本申請人的另一專利申請PCT/CN2015/071696所 述，清潔護理器具包括具有手柄外殼的手柄，手柄外殼內部裝有用W向清潔護理器具的各 個部分提供電力的電源部分、用W控制清潔護理器具的各種工作模式W及所述清潔護理器 具的開啟或關閉的控制部分、用W啟動或關閉所述清潔護理器具運轉的觸發部分和將輸入 電能轉換為機械能輸出的驅動器。所述驅動器包括換能器、驅動線圈、設置在所述驅動線圈 中的驅動線圈鐵忍。
[0003] 圖1為現有驅動器的示意圖。如圖1所示，當驅動線圈通W交變電流i時，分布在換 能器上的永磁體受到電磁力的反作用力而驅動換能器W交變電流的頻率進行往復旋轉運 動，從而帶動裝配到換能器的驅動軸上的清潔元件載體和清潔元件作往復旋轉運動，W達 到清潔效果。上述結構中，換能器、清潔元件載體和清潔元件具有固有頻率f固，驅動線圈中 的電流具有驅動頻率f 0，f固和f 0非常接近，通常若滿足0.85f 〇<相< 1.05f 0的條件，則驅動 線圈和換能器之間的電磁力能使換能器、清潔元件載體和清潔元件處于諧振狀態，從而能 獲得較高的機械效率。
[0004] 在申請公布號為CN 103140190 A的實用新型專利申請中披露了一種用于電動牙 刷的利用磁性作用的諧振致動器系統，其包括設于線圈繞組附近的感應繞組，永磁體組件 的運動產生磁通量，該磁通量根據感應線圈相對于永磁體的位置在感應繞組中感應出電 壓。該致動器系統還包括控制組件，控制組件用于處理來自感應繞組的電壓信號W解析出 僅由于來自永磁體組件的磁通量而產生的電壓，并用于將所述電壓與標準值進行比較，再 利用比較值對所述驅動信號的頻率或占空比進行改變，W使主軸行程具有所希望的大小 和/或角度。但運兩份公開文件均未設及電路的具體結構、控制方式和如何提高電路效率等 問題。
[000引在現有的個人使用的電動清潔護理器具中，電能通過驅動線圈轉換為機械能。為 提高清潔效果，通常，要求清潔元件具備不同運動幅度的旋轉運動，W符合用戶的不同需 求。在一種現有技術中，通過調整驅動線圈的電流頻率使驅動線圈和換能器之間的電磁力 頻率遠離換能器、清潔元件載體和清潔元件的固有頻率，從而降低清潔元件的旋轉運動幅 度。但運種方法增大了驅動線圈的電流，使清潔護理器具整體功耗增大且輸出的機械功率 低下。在另一種現有技術中，通過控制電流流過驅動線圈的時間來減小流過驅動線圈的平 均電流，例如采用PWM(脈寬調制)模式頻繁通斷驅動線圈中的電流，較小的驅動線圈平均電 流可W減小清潔元件的運動幅度，雖然運種方法可W在降低整體功耗的情況下獲得較小的 清潔元件運動幅度，但是頻繁通斷驅動線圈中電流可能產生電磁干擾，導致污染環境。當然 可w通過其他手段屏蔽此電磁干擾，但卻使成本增加。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型的目的為提供一種用于個人的電動清潔護理器具的電路效率可調的 高效率電路，從而不增加清潔護理器具的體積和制造成本。本實用新型的另一目的為優化 驅動線圈電流和驅動線圈端電壓的電相角，W調節驅動線圈的電效率和調節清潔元件的運 動幅度。
[0007] 已知一種用于個人的電動清潔護理器具包括向清潔護理用具的各部分提供電力 的電源部分、控制清潔護理器具的各種工作模式的控制部分、用W啟動或關閉清潔護理器 具的運轉的觸發部分和將輸入電能轉換為機械能輸出的驅動器，電源部分包括由晶體管組 成的Η橋驅動電路，驅動器包括換能器、驅動線圈、設置在驅動線圈中的驅動線圈鐵忍，換能 器上設有彈性件和永磁體，換能器的驅動軸上安裝有清潔元件載體和清潔元件。根據本實 用新型，所提供的用于個人的電動清潔護理器具的可調電路包括微忍片處理器1C和所述Η 橋驅動電路，設定Η橋驅動電路產生的驅動頻率為時，當驅動線圈通W交變電流i時，驅動線 圈電流中包含頻率為fo的正弦波電流部分，清潔元件、清潔元件載體和換能器在驅動線圈 產生的設定頻率為fo的電磁力的作用下W諧振形式往復旋轉運動，清潔元件、清潔元件載 體和換能器具有固有頻率抽，使f固滿足:0.85f0<抽< 1.05f0，其中，在Η橋電路的負載端接 入電容器組W及和所述電容器組串聯的驅動線圈，通過可編程微忍片處理器1C的接口 I/O 控制該電容器組中至少一部分電容器與驅動線圈串聯或與驅動線圈斷開，從而可控制被接 入的電容器的電容量，使流過驅動線圈的電流可控制地限定在從近似零離
的 之間的某一值，從而可控制清潔元件的運動幅值的大小，式中，Uo為電源輸出電壓，化為驅動 線圈的直流電阻，Z為永磁體的垂直于磁力線方向的速度分量的幅值相對于驅動線圈電流 幅值的變化率(可W通過實驗獲得），N為驅動線圈被磁力線切割的應數，B為驅動線圈導體 處的磁場密度，1為磁力線切割線圈導體的有效長度。
[0008] 此外，在電動清潔護理器具運轉的某一細分時間段內所述驅動線圈電流具有唯一 的恒定頻率。
[0009] 優選該清潔護理器具的可調電路的電容器組包括一個電容器，該電容器和驅動線 圈串聯地接入Η橋電路的負載節點之間。可使該電容器滿足等式：
I式中L為驅 動線圈對應的理想的無內阻的電感，ω為電角速度。
[0010] 可W選取所述電容器組的等效電容值，使得驅動線圈和該電容器組的回路電阻呈 純電阻性。
[0011] 所述電容器組還可包括多個電容器，它們分別與相應晶體管串聯組成支路，運些 支路彼此并聯并和驅動線圈串聯，其中，在驅動線圈的電流正半周或電流負半周或整個電 流周期，至少一條支路中的晶體管和驅動線圈始終保持同步導通或截止。
[0012] 所述電容器組也可包括至少兩個相互并聯的電容器。
[0013] 優選所述電容器組包括至少兩個電容器，即，第一電容器和第二電容器，它們串聯 組成串式電容器組。更優選的是，所述電容器組由兩個W上的串式電容器組組成。
[0014] 優選在電動清潔護理器具運轉的某一細分時間段內所述驅動線圈電流具有唯一 的恒定頻率。
[0015] 由于在Η橋電路負載端接入可實時控制電容量的電容器組W及和所述電容器組串 聯的驅動線圈，通過控制接入的電容器組的等效電容量來控制電路的功率因數CQS 口，可 W控制驅動線圈中電流的大小，從而控制清潔元件轉動幅度的大小，進而W較低的功耗獲 得較小的清潔元件運動幅度，且不會產生附加電磁干擾。尤其在電動清潔護理器具運轉的 某一細分時間段內驅動線圈電流具有唯一的恒定頻率時，驅動線圈的電功率效率可W最 局。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現有驅動器的示意圖；
[0017] 圖2為現有的巧制電路圖；
[001引圖3為圖2所示電路1C中1/022，1/023的電壓時序圖；
[0019] 圖4為圖2所示電路1C中1/021,1/024的電壓時序圖；
[0020] 圖5為與圖2所示電路1C中I/O接口輸出對應的驅動線圈兩端的電壓時序圖；
[0021 ]圖6為本實用新型第一實施例的控制電路圖；
[0022] 圖7為本實用新型第二實施例的控制電路圖；
[0023] 圖8為本實用新型第Ξ實施例的控制電路圖；
[0024] 圖 9為 1C電路 1C 中 1/082,1/083(圖 8); 1/0132,1/0133(圖 13)和 1/0152,1/0153(圖 15)的電壓時序圖；
[00 巧]圖 10 為 1C 電路中 1/081,1/084(圖 8); 1/0131,1/0134(圖 13)和 1/0151,1/0154(圖 15)的電壓時序圖；
[0026] 圖11為1C電路1C中1/085(圖8)、1/0135(圖13)和1/0155(圖15)的電壓時序圖；
[0027] 圖12為1C電路中1/086(圖8)、1/0136(圖13)和1/0156(圖15)的電壓時序圖；
[0028] 圖13為本實用新型的第四實施例的控制電路；
[0029 ]圖14為本實用新型的第五實施例的控制電路；
[0030] 圖15為本實用新型的第六實施例的控制電路。
[0031] 主要附圖標記說明
[0032] 1為驅動器
[0033] 2為驅動線圈
[0034] 3為驅動線圈鐵忍
[003引 4、5、6、7為換能器中的永磁體
[0036] 8、9為換能器中的彈性件
[0037] 10為換能器中的清潔元件驅動軸
[0038] A為驅動線圈的一個輸入節點
[0039] Bo為驅動線圈的另一個輸入節點
[0040] D為Η橋電路的負載節點
[0041] E為Η橋電路的負載節點
[0042] 化為I/O接口輸出的高電平
[0043] 化為電源輸出電壓
[0044] R...為電阻 [004引 Q...為晶體管
[0046] 1C為可編程的微忍片處理器
[0047] I/O...為1C的不同輸入/輸出接口 [004引 C為電容器
[0049] 化為驅動線圈的直流電阻
[0050] L為驅動線圈對應的理想的無內阻的電感 [0051 ] ω為電角速度
[0052] t為時間
[0053] 時為驅動頻率
[0054] i為通過驅動線圈的電流
[0055] I為通過驅動線圈的電流幅值
[0056] 1為磁力線切割線圈導體的有效長度
[0057] N為驅動線圈