一种清洁器件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种清洁器件，具体地说，涉及一种用于个人清洁、装配在手柄外壳上 的将往复运动转换为旋转运动的清洁器件。
【背景技术】
[0002] 对于如电动牙刷、电动剃须刀、电动洁面器、电动沐浴器等个人清洁护理用具而 言，重要的是，应具有可将往复运动转换成使清洁元件作预期旋转运动的清洁器件，这些清 洁器件应该结构简单、组装方便、使用寿命长且安全可靠。
[0003] 已知有许多用于驱动清洁元件的驱动结构。例如马达、磁系统及电磁系统。有些 驱动结构采用轴承（例如滚珠轴承）来支撑驱动器，这种结构既昂贵又复杂，而且还存在噪 音及马达的阻尼。
[0004] CN100591301C公开了一种将侧向运动转换为器具工作件的旋转运动的装置，其 中驱动组件包括电磁铁，可产生侧向力，在操作时与两个永磁铁结合，永磁铁固定到位于运 动转换组件后端的可移动的端部件，以便通过侧向稍微弧线的平移方式移动端部件。运动 转换组件通过设置板簧将驱动组件的驱动动作转换成驱动轴的扭转或旋转动作，驱动轴再 转动刷头臂和刷头，使之围绕驱动轴的纵向轴线旋转。
[0005] CN101297775B公开了一种共振驱动系统弹性件的调整方法，其中弹簧件不弯曲， 通过充分改变弹性件的刚度而改变其谐振频率，使其非常接近器具的驱动频率。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是，提供一种用于个人清洁护理、装配在手柄外壳上的 可将往复运动转换为旋转运动的清洁器件，该清洁器件结构简单紧凑、成本低廉、组装方 便、转动平稳、噪音小、阻尼低、安全可靠且造型更为美观。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明所提供的用于个人清洁护理、将往复运动转换为旋 转运动的清洁器件，包括：与手柄外壳可拆卸地联接的清洁器件外壳；支撑清洁器件的支 架，其可拆卸地固定在清洁器件外壳上；清洁元件载体和分布在清洁元件载体上的清洁元 件，清洁元件载体的与分布有清洁元件的那端相反的一端通过密封件与清洁器件外壳联 接；被动组件，其位于手柄外壳内的驱动线圈的上方并包括永磁体载体和多个永磁体，永磁 体载体被固定到清洁器件换能器的与清洁元件载体联接轴相反端的端部，所述多个永磁体 被固定在永磁体载体上；清洁器件换能器，其包括换能器支架、至少两个换能器弹性件、换 能器弹性件固定件和清洁元件载体联接轴，清洁元件载体联接轴紧配地插入清洁元件载体 使得清洁器件换能器与清洁元件载体固联在一起，换能器弹性件的一端与相应的换能器弹 性件固定件固联在一起，换能器弹性件的另一端与换能器支架联接弹性件的传动臂固联在 一起；其中，利用弹性材料的弯曲应变构成具有固有振动频率f@的清洁器件，使得所述清 洁器件的固有频率f@的范围为100HZ至400Hz，所述固有频率fg和所述手柄中所述驱动线 圈产生的电磁力频率f〇的关系满足：〇.85ff@< 1.05&。当所述固有振动频率f@与手 柄中驱动线圈产生的电磁力频率4相同时，使清洁器件处于共振状态；当所述固有振动频 率f@与手柄中驱动线圈产生的电磁力频率相近时，使清洁器件处于谐振状态。
[0008] 上述技术方案具有如下有益的技术效果。本发明的技术方案创造性引入至少两个 换能器弹性件，利用弹性材料的弯曲应变构成具有固有振动频率f@的清洁器件。根据振动 原理可知，清洁器件受迫于手柄外壳中驱动线圈的驱动频率&作往复转动，当清洁器件的 固有频率fg非常接近驱动频率&时，手柄外壳中的驱动线圈产生并作用在清洁器件上的 电磁力使清洁器件处于谐振状态，当清洁器件的固有频率f@等于驱动频率f〇时，手柄外壳 中的驱动线圈产生并作用在清洁器件上的电磁力使清洁器件处于共振状态。众所周知，谐 振状态或共振状态下的能量传递效率非常高。本发明中，由于合理地配置至少两个换能器 弹性件和多个永磁体，可实现清洁器件的平稳转动，从而免去了一些为了实现清洁器件的 旋转转动而必须设置的约束件，比如轴承等。更进一步，本发明中，由于合理配置多个永磁 体使得被动组件上受到的电磁合力接近于零，并巧妙利用作用在被动组件上的转矩，可以 省去所述约束结构（比如轴承结构等h因此使清洁器件结构更紧凑，转动更平稳且噪音更 小。此外，与只设有一个换能器弹性件的结构相比，本发明的清洁器件结构的噪音更低且效 能更高。
[0009] 一方面，为了达到高效清洁的目的，通常要求所述个人护理用具具有约6000? 24000转/分的速度，也即清洁器件的固有频率为100?400Hz。实验证明，当清洁器件的 固有频率为100?400Hz时，能取得较好的技术效果。进一步地，所述清洁器件的固有频率 f0为250Hz。以15000转/分的往复转动为例，即清洁器件的固有频率在250Hz左右，实验 证明，清洁元件在250Hz左右的频率下往复高速运动可使清洁元件周围的空气和液体相互 作用形成气爆，这种不规律的湍流可以形成非常有效地祛除如牙齿表面的牙菌斑之类的顽 固污渍的聚集能量和瞬间释放能量的过程。再深入地，所述清洁器件的固有频率f@的范围 为220Hz至280Hz。实验进一步证明，当清洁器件的固有频率位于220?280Hz之间时，都 能够取得类似于固有频率为250Hz时的非常有效的效果。另一方面，当满足：0. 85&<f@ < 1. 05&时，也就是将固有频率范围控制在驱动频率f^的0. 85倍至1. 05倍之间时，实验 证明，能够取得最好的谐振效果，保持很高效率的能量传递，非常有助于实现清洁元件的高 速往复旋转运动。
[0010] 在一个实施例中，换能器弹性件包括两个换能器弹性件，即，第一换能器弹性件和 第二换能器弹性件，它们相互平行且相对于旋转轴线或旋转轴线的平行线对称分布，第一 换能器弹性件和第二换能器弹性件分别位于换能器支架的旋转轴线的两侧，两者的夹角为 180°。由此，设置两个夹角互成180°的换能器弹性件，并使它们相对于旋转轴线或旋转轴 线的平行线对称分布，从而可以使所有换能器弹性件上的受力等效到清洁器件换能器旋转 轴上的电磁合力基本为零，且产生绕清洁器件换能器旋转轴或平行于旋转轴的线的转矩。
[0011] 在另一个实施例中，换能器弹性件包括两个换能器弹性件，即第一换能器弹性件 和第二换能器弹性件，它们设置在换能器旋转轴线两侧，两者的夹角为a，其中90° <a < 180。或 90° <a< 270。
[0012] 对于本技术方案的有益技术效果，可以做如下解释：例如假设驱动线圈施加电磁 力于永磁体上、被动组件承受顺时针方向的转矩时，清洁器件换能器支架联接弹性件的传 动臂向第一换能器弹性件和第二换能器弹性件传递转矩，使第一换能器弹性件绕换能器弹 性件固定件沿逆时针方向弯曲应变，使第二换能器弹性件绕换能器弹性件固定件也沿逆时 针旋转方向弯曲应变，换能器绕旋转轴线沿顺时针旋转。反之，当被动组件上承受逆时针方 向的转矩时，清洁器件换能器支架联接弹性件的传动臂向第一换能器弹性件和第二换能器 弹性件传递转矩，使第一换能器弹性件和第二换能器弹性件绕各自的换能器弹性件固定件 产生顺时针方向的弯曲应变，换能器绕旋转轴线沿逆时针旋转。由此能够根据不同场合和 需要，对夹角a进行灵活调节，使得整体受力达到所需要的状态，保持最佳性能。
[0013] 较优化地，换能器弹性件可以包括三个换能器弹性件，其中任意两个换能器弹性 件相对于第三个换能器弹性件的夹角为0，且90° < 0 <180°，所述任意两个换能器弹 性件之间的夹角为S= 360° -2 0。通过合理设置第一换能器弹性件、第二换能器弹 性件和第三换能器弹性件的形状、尺寸及相对位置，同样可以使清洁器件换能器上受力平 衡，承受转矩，达到令人满意的效果。
[0014] 较优化地，换能器弹性件包括矩形弹性件或片型弹性件。在工业应用中，圆形弹性 件和片型弹性件为常见弹性件，都较易从市场上获得。
[0015] 较优化地，片型弹性件的厚度小于长度和宽度，该片型弹性件的厚度在0. 05_? 1_之间。本发明中的换能器上至少设有二个弹性件，二个或多个弹性件可等效成多个弹 簧，该多个弹簧等效成一个虚拟弹簧。该虚拟弹簧与质量m构成弹簧振子系统。弹簧振子 系统中的弹簧劲度系数即为该虚拟弹簧的劲度系数，因此单个弹性件的性能直接影响弹簧 振子系统中的弹簧劲度系数。下面以矩形弹性件（片型弹性件的一种）为例进行说明。定 义：Kl5ig为单个矩形弹性件受弯曲变形时的等效劲度系数；矩形弹性件沿受力方向的几何尺 寸厚度为h;矩形弹性件从受力点指向固定点方向即力臂方向的几何尺寸长度为L，宽度为 b;根据固体力学原理可知，K#正比于bh3/L3,厚度h和劲度系数Kl5ig高度相关，因而通过调 整厚度h可以得到不同的Kl5ig。通过实验发现和计算发现，片型弹性件的厚度在0. 05_? 1_之间，能够得到需要的劲度系数，进而达到较好的效果。
[0016] 较优化地，将所述多个永磁体配置为当交变电流流过固定在手柄外壳内的驱动线 圈、驱动线圈和多个永磁体相互作用产生电磁力时，使得驱动线圈和多个永磁体之间产生 的作用在被动组件上的电磁力合力接近于零，即，被动组件受力平衡，同时被动组件上承受 由所述电磁力形成的沿顺时针或逆时针方向转动的转矩；其中，被动组件上包含所有永磁 体的同一水平截面的最小平面在垂直于清洁器件换能器的旋转轴线的平面上的最大投影 面积小于约30mmX30mm至60mmX60mm。通过在清洁器件上合理布置多个永磁体和驱动线 圈的相对位置，在驱动线圈通过交变电流时，被动组件上受到了电磁合力为接近于零的平 衡力，且产生随驱动线圈电流方向变化而变化方向的转矩，从而被动组件被驱动线圈驱动 而沿顺时钟方向和逆时钟方向反复