专利名称：电动牙刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及电动牙刷。
背景技术：
普通的电动牙刷包括由马达振动的刷部。日本专利公开号9-173360描述了 一种电动牙刷，其包括将马达产生的运动转换成两种不同运动的运动转换机 构，这两种运动被传递到刷部使得以恒定的振幅使刷部运动。日本专利公开号 2008-80099描述了一种电动牙刷，包括偏心轴和振动传递部件，偏心轴在由马 达旋转时产生振动，振动传递部件将偏心轴的振动传递给刷部，从而降低功耗 并产生高速旋转。
在'360号专利公开的电动牙刷中，运动转换机构机械地将马达的旋转转换 为刷部的振动，从而以恒定的振幅振动刷部。但是，由于刷部施加的外负载， 马达很难形成高速旋转。而且，这种电动牙刷功耗很高。
在'099号专利公开的电动牙刷中，偏心轴旋转产生振动，从而形成高速旋 转。但是，随着供电电压下降，该刷部的振幅也下降并降低了洗刷的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动牙刷，能利用马达产生高速旋转，并且即 使在供电电压下降时也一直以恒定的振幅移动刷部。
本发明的一个方面是一种电动牙刷，其包括刷部、包括转轴的马达、向所 述马达供应供电电压的电池、以及与所述转轴一起旋转的偏心轴。所述偏心轴 具有位于偏离所述马达的所述转轴轴线位置的重心。振动传递机构将所述偏心 轴的旋转产生的振动传递到所述刷部。振幅调节电路在所述刷部无外部负载的 状态下，不管所述供电电压如何变化，调节所述刷部的振幅为恒定值。
本发明的其他方面和优点将从下面结合附图，对本发明的原理进行举例的 方式的说明中体现出来。
本发明及其目的和优点可以通过参看下面对现时较佳实施例及附图得到 最好的理解，其中
图1 (a)为侧剖视图，并且图1 (b)为俯剖视图，各显示了电动牙刷的第 一实施例；
图2为如图1所示的电动牙刷的框图3为显示刷部的振幅、供电电压和马达转速之间关系的图表；
图4 (a)至图4 (c)显示供应供电电压的时间与马达转速之间关系的时序
图5为电动牙刷第二实施例的框图6为电动牙刷第三实施例的框图；以及
图7为电动牙刷第四实施例的框图。
具体实施例方式
现将说明根据本发明的电动牙刷的第一实施例。
参考图l，电动牙刷IO包括柄部或壳部11，和可拆卸地附装在壳部11末 端的刷单元12。壳部ll可以是长圆柱形。壳部11容置马达13和供应供电电 压的电池20。壳部11上设置有开关按钮14，用来启动和关闭马达。
马达13包括转轴13a，其沿壳部11的纵向朝壳部11的末端延伸。偏心轴 15附装到转轴13a。偏心轴15包括长条形的主轴体15a和配重15b，配重的重 心在径向偏离转轴13a的轴线。配重15b附装在主轴体15a的末端。
偏心轴15封装在作为振动传递机构的振动传递部件16内。该振动传递部 件16通过振动抑制部件或弹性阻尼器17固定于壳部11。偏心轴15具有末端， 该末端通过形成在振动传递部件16内的轴承16a可旋转地支撑。偏心轴15的 旋转使振动传递部件16相对壳部11振动。
振动传递部件16封装在刷单元12内。刷单元12包括管18和刷部19，振 动传递部件16设置在管18内，刷部19固定在管18的末端。刷单元12是可 消耗品并且可从振动传递部件16上拆下而进行更换。振动传递部件16的振动 使刷部19振动。使用者握住壳部ll，打开电源，并用振动的刷部19洗刷其牙 齿来清洁牙齿。刷部19的振幅S由图1 (b)中的双箭头示出。
现将说明使刷单元12振动的电路。
如图2所示，马达13连接到用作开关元件的晶体管21。马达的一端子可 连接于电池20的正极端子，另一端子可连接到晶体管21的集电极端子。晶体 管21的发射极端子连接于电池20的负极端子。这样，马达13经由晶体管21 与电池20串联。当有电压信号(电流的流动)提供给晶体管21的基极端子时，马达13由电池20供应供电电压。
电池20连接至供电电路22。供电电路22可包括提高由电池20提供的供 电电压的增压器电路。并且，供电电路22连接至用作振幅调节电路的控制单 元23。控制单元23检测从电池20供应到马达13的供电电压。
控制单元23连接至晶体管21的基极端子。基于所检测到的来自电池20 的供电电压值，控制单元向基极端子提供预定的电压信号，以切换晶体管21 的导通和截止(占空控制)。即，控制单元23输出占整个脉宽周期的电压信 号，该脉宽周期基于所检测到的来自电池20的供电电压值。这样将来自电池 20的供电电压以脉冲形式(其脉宽周期基于供电电压值)供应给马达13，并 且利用马达13产生旋转。该过程将在下面作进一步说明。
参考图3，刷部19的振幅S通常随供应到马达13的供电电压上升而减小， 并且振幅S随着供电电压下降而增大。此外，马达13的转速通常随供应到马 达13的供电电压上升而增大，随供应到马达13的供电电压下降而减小。偏心 轴15的长度和直径，以及配重15b的重量等因素会改变供应到马达13的供电 电压和马达13转速之间的关系。例如，马达13的转速会随着供电电压上升而 减小。在另外的情况下，马达13的转速会在供电电压处于中间值时达到峰值。 因此显然刷部19的振幅S会随马达13转速的变化而变化。在第一实施例中， 刷部19的振幅S随马达13的转速增大而减小。
基于所检测到的来自电池20的供电电压值，控制单元23向晶体管21提 供电压信号的脉冲(脉冲信号)，该信号被生成用于保持马达13的转速恒定。 例如，当所检测到的来自电池20的供电电压值上升，控制单元23将提供电压 信号的脉宽周期縮短。当所检测到的来自电池20的供电电压值下降，控制单 元23则将提供电压信号的脉宽周期延长。
在一个例子中，基于来自电池20的供电电压值设置的、以保持马达13转 速恒定的脉宽周期预先存储在控制单元23的存储器中。脉宽周期Pd如图4(a) 所示。控制单元23提供给基极端子占整个脉宽周期的电压信号，该脉宽周期 对应于所检测到的来自电池20的供电电压值。
马达13将占整个供应供电电压的脉宽周期的驱动力施加给旋转轴13a。供 应供电电压的脉宽周期之间的间隔非常短。因此，由马达13产生的旋转的波 动很细微而可忽略，该旋转可认为是接近于恒定速度的旋转。当供应供电电压 的脉宽周期如图4 (a)般较短时，该恒定速度略低于马达13连续供应供电电 压的时候。
在第一实施例中，控制单元23的作用是随着来自电池的供电电压上升而 縮短向马达13供应供电电压的脉宽周期Pd (参看图4 (a))，并且随着来自 电池的供电电压下降而延长向马达13供应供电电压的脉宽周期Pd。这样将马达13调节成恒定的转速。以这种方式，刷部19的振幅S调节成恒定的。在第 一实施例中，控制单元23和晶体管21用作脉冲发生电路。
图4显示了在以脉冲形式供应的供电电压，和马达13的转速。图4(a)、 4 (b)和4 (c)显示了电池的荷电状态(电池容量或电池剩余电量)分别处在 高、中和低状态(例如，100%、 50%和约0%)时的情况。第一实施例中电池 20的供电电压与电池20的荷电状态有关。
连接于开关按钮14的控制单元23，在开关按钮14被切换到开启时启动马 达13。电池20可连接至充电电路24。在这种情况下，当充电电路24连接到 外部电源时充电电路24对电池20充电。
第一实施例具有以下优点。 (1)振幅调节电路检测从电池20供应的供电电压值，并以根据该供电电 压值设定脉宽周期的脉冲形式向马达13供应供电电压。在一个例子中，振幅 调节电路通过在检测到的供电电压值上升时縮短供应供电电压的脉宽周期，并 在检测到的供电电压值下降而延长供应供电电压的脉宽周期，来调节马达13 的转速保持恒定。因此，振幅调节电路调节了刷部19的振幅S，使之不论电池 20的供电电压如何变化都保持恒定。这允许振幅调节电路利用马达13产生高 速旋转，同时调节刷部19的振幅S，使之即使在供电电压下降时也一直保持恒 定。因此，即使在长时间使用时，电动牙刷IO的刷洗性能不会降低。
现将说明本发明的第二实施例。与第一实施例相应元件相同的元件被标以 相似或相同的附图标记。下面不会描述这些元件。
参看图5，电池20经由开关按钮14连接到恒压电路31，该恒压电路用作 振幅调节电路。当开关按钮14切换到开启，从电池20向恒压电路31供应供 电电压。当开关按钮14切换到关闭，停止向恒压电路31供应供电电压(切断)。
该恒压电路31连接到马达13。该恒压电路31将来自电池20的供电电压 转换成预定的恒压并向马达13供应该恒压。从恒压电路31供应的恒压使马达 13的转轴13a旋转。
在该第二实施例中，恒压电路31将供电电压转换成电压C (恒压)，如图 3所示。电压C预定值为小于供电电压的最大值A并以高的和令人满意的转速 驱动马达13。这让马达13产生高速旋转。当从电池20供应的供电电压值高于 电压C，恒压电路31将该供电电压转换(降低)为电压C。当从电池20供应 的供电电压值降低到电压C或更低，恒压电路31将该供电电压转换(升高) 为电压C。这样将刷部19的振幅S调节为恒定，使之不论电池20的供电电压 下降都保持恒定。
第二实施例具有与第一实施例相同的优点。
现在说明本发明的第三实施例。参考图6，马达13的一端连接到电池20正极端子，另一端连接到晶体管
21的集电极端子。晶体管21的发射极端子连接到电池20的负极端子。
电池20连接到供电电路22。供电电路22连接到包括CPU和RAM的控制 单元23。供电电路22向控制单元23供应适合驱动控制单元23的驱动电压。 该控制单元23连接到电池20，并检测从电池20供应到马达13的供电电压。 转速检测电路41连接到控制单元23以检测马达13的转速。这允许控制单元 23检测马达13的转速。
基于检测到的来自电池的供电电压值和马达转速两者，控制单元23向晶 体管21的基极端子提供预定的电压信号来切换晶体管21的导通和截止。这一 点将在下面作详细说明。
控制单元23向晶体管21的基极端子提供占整个脉宽周期的电压信号，该 脉宽周期是根据检测到的来自电池20的供电电压值和马达13转速两者来确定 的。这样将来自电池20的供电电压以脉冲形式(其脉宽周期根据所检测到的 来自电池20的供电电压值和马达13转速两者来确定)供应给马达13，从而利 用马达13产生旋转。
在一个例子中，根据所检测到的来自电池20的供电电压值和马达13转速 设置的、以保持马达13转速恒定的脉宽周期预先存储在控制单元23的存储器 中。该控制单元23向基极端子提供占整个脉宽周期的电压信号，该脉宽周期 同时对应于所检测到的来自电池20的供电电压值和马达13转速两者。这样将 来自电源20的供电电压以脉冲形式供应给马达13。马达13施加给旋转轴13a 占整个供应供电电压的脉宽周期的驱动力。供应供电电压的脉宽周期之间的间 隔非常短。因此，由马达13产生的旋转的波动很细微而可忽略，该旋转可认 为是接近于恒定速度的旋转。 '
在第三实施例中，控制单元23在来自电池20的供电电压值过高时縮短驱 动马达13的脉宽周期。并且，控制单元23在来自电池20的供电电压值过低 时延长驱动马达13的脉宽周期。当马达13的转速变得低于预定转速时，控制 单元23延长(拖长)驱动马达13的脉宽周期。这样调节使得马达13的转速 即使在电池20的供电电压下降或在施加到刷部19的外部负载阻碍转轴13a旋 转时，也是恒定的。因此，刷部19的振幅S被调节成恒定的。
如上述详细说明，除了第一实施例的优点，第三实施例还有如下优点。 (2)振幅调节电路以根据来自电池20的供电电压值和由转速检测电路41 检测到的马达13的转速设定的脉宽周期的脉冲形式，向马达13供应供电电压。 因此，即使施加在刷部19上的外部负载降低了马达13的转速时，刷部19保 持以恒定的振幅连续运动。这样防止了电动牙刷IO在使用期间的洗刷性能下 降。并且，所使用的电池20供电电压不必经过任何转换。这抑制了电池20不必要的消耗，从而延长了电池20的寿命。 现将说明本发明的第四实施例。
参看图7，马达13的一个端子连接到电池20正极端子，另一端子连接到 晶体管21的集电极端子。晶体管21的发射极端子连接到电池20的负极端子。
电池20连接到供电电路22。该供电电路22连接到用作振幅调节电路的控 制单元23。该控制单元23包括CPU和RAM。该供电电路22向控制单元23 提供适合驱动控制单元23的驱动电压。控制单元23连接至电池20并检测从 电池20供应到马达13的供电电压。负载电流检测电路51连接到控制单元23 以检测流到马达13的电流。这允许控制单元23检测马达13的负载电流。
基于所检测的来自电池20的供电电压和马达13的负载电流两者，控制单 元23向晶体管21的基极端子提供预定的电压信号来切换晶体管21的导通和 截止。这一点将在下面作详细说明。
根据所检测到的来自电池20的供电电压值和马达13的负载电流两者来设 置的、以保持马达13转速恒定的脉宽周期预先存储在控制单元23的存储器中。 该控制单元23向基极端子提供占整个脉宽周期的电压信号，该脉宽周期对应 于所检测到的来自电池20的供电电压值和马达13的负载电流两者。这样将来 自电源20的供电电压以脉冲形式供应给马达13。马达13施加给旋转轴13a占 整个供应供电电压的脉宽周期的驱动力。供应供电电压的脉宽周期之间的间隔 非常短。因此，由马达13产生的旋转的波动很细微而可忽略，该旋转可认为 是接近于恒定速度的旋转。
在第四实施例中，控制单元23在来自电池20的供电电压值过高时縮短驱 动马达13的脉宽周期。并且，控制单元23在供电电压值过低时延长驱动马达 13的脉宽周期。根据马达13的负载电流对驱动马达13的脉宽周期的延长可以 预先设定，并存储在，例如，控制单元23的存储器中。这样调节使得马达13 转速即使在电池20的供电电压下降或在施加到刷部19的外部负载阻碍转轴 13a旋转时，也是恒定的。因此，刷部19的振幅S被调节成恒定的。
如上述详细说明，除了第一实施例的优点，第四实施例还有如下优点。 (3)振幅调节电路检测由电池20供应的供电电压值，并向马达13供应 脉冲形式的供电电压，该脉冲的脉宽周期根据负载电流检测电路51检测到的 马达13的负载电流预先设定。因此，即使在刷部19上施加了外部负载时，刷 部19也保持以恒定的振幅连续运动。这样防止了电动牙刷IO在使用期间的洗 刷性能下降。并且，所使用的电池20供电电压不必经过任何转换。这抑制了 电池20不必要的消耗，从而延长了电池20的寿命。
本发明在不脱离发明的精神和范围的情况下，可以许多其他特定形式来实 施，这一点对于本领域技术人员而言应当是明显的。特别应当理解本发明可以下列形式实施。
在第二和第三实施例中，振幅调节电路检测马达13的转速或负载电流， 测量施加到马达13上的外部负载，并根据所测得的外部负载改变(延长)供 应供电电压的脉宽周期。作为转速或负载电流的替代，振幅调节电路检测反电 动势。尤其特别地，如果产生了外部负载，振幅调节电路可检测在没有向马达
13供应供电电压时产生的反电动势，测量施加到马达13上的外部负载，并根 据所测得的反电动势的值改变(延长)供应供电电压的脉宽周期。
在此举出的例子和实施例应当认定为是阐示性的而非限制性的，并且本发 明不限于文中给出的细节，而是可在后附的权利要求范围和等同物中做出修 改。
权利要求
1.一种电动牙刷(10)，包括刷部(19)；马达(13)，所述马达(13)包括转轴(13a)；向所述马达(13)供应供电电压的电池(20)；与所述转轴(13a)一起旋转的偏心轴(15)，其中所述偏心轴(15)具有位于偏离所述马达(13)的所述转轴(13a)轴线位置的重心；振动传递机构(16)，其将由所述偏心轴(15)的旋转产生的振动传递到所述刷部(19)；以及振幅调节电路(23、21；31)，所述振幅调节电路在所述刷部(19)无外部负载的状态下，不管所述供电电压如何变化，调节所述刷部(19)的振幅(S)为恒定值。
2. 如权利要求1所述的电动牙刷(10)，其中所述振幅调节电路包括脉冲 发生电路(23、 21)，所述脉冲发生电路以预定脉宽周期的脉冲形式向所述马 达(13)供应所述供电电压，根据从所述电池(20)供应的所述供电电压值来 设置所述预定脉宽周期，以将所述刷部(19)的所述振幅(S)调节成恒定值。
3. 如权利要求1所述的电动牙刷(10)，其中所述振幅调节电路(31)将 从所述电池(20)供应的所述供电电压转换成将所述刷部(19)的所述振幅(S) 调节成恒定值的恒定电压，并且向所述马达(13)供应所述恒定电压。
4. 如权利要求2所述的电动牙刷(10)，其中所述振幅调节电路(23): 在外部负载施加于所述马达(13)上时，检测施加于所述马达(13)上的负载电流；并且以脉冲形式向所述马达(13)供应所述供电电压，所述脉冲的预定脉宽周 期根据从所述电池(20)供应的所述供电电压值和所述检测到的负载电流值两 者来设置，以将所述刷部(19)的所述振幅(S)调节成恒定值。
5. 如权利要求2所述的电动牙刷(10),其中所述振幅调节电路(23): 在外部负载施加于所述马达(13)上时，检测所述马达(13)的转速；并且以脉冲形式向所述马达(13)供应所述供电电压，所述脉冲的预定脉宽周 期根据从所述电池(20)供应的所述供电电压值和所述检测到的转速两者来设 置，以将所述刷部(19)的所述振幅(S)调节成恒定值。
6. 如权利要求2所述的电动牙刷(10)，其中所述振幅调节电路(23): 在外部负载施加于所述马达(13)上时，检测所述马达(13)的反电动势；并且以脉冲形式向所述马达(13)供应所述供电电压，所述脉冲的预定脉宽周 期根据从所述电池(20)供应的所述供电电压值和所述检测到的反电动势值两者来设置，以将所述刷部(19)的所述振幅(S)调节成恒定值。
7.如权利要求2所述的电动牙刷(10)，其中所述脉冲发生电路(23、 21) 包括存储器(23)，与设置成将所述刷部(19)的所述振幅(S)调节成恒定 值的预定脉宽周期相关的、从所述电池(20)供应的所述供电电压值存储在所 述存储器中；以及开关元件(21)，其根据具有在所述存储器(23)中所存储的脉宽周期的 脉冲信号起作用；其中所述供电电压经由所述开关元件(21)以脉冲形式供应给所述马达 (13)。
全文摘要
一种电动牙刷(10)包括刷部(19)、包括转轴(13a)的马达(13)、向所述马达(13)供应供电电压的电池(20)、以及与所述转轴(13a)一起旋转的偏心轴(15)。所述偏心轴(15)具有位于偏离所述马达(13)的所述转轴(13a)轴线位置的重心。振动传递机构(16)传递所述偏心轴(15)的旋转产生的振动。振幅调节电路(23、21；31)在所述刷部(19)无外部负载的状态下，不管所述供电电压如何变化，调节所述刷部(19)的振幅(S)为恒定值。
文档编号A61C17/16GK101612069SQ20091014254
公开日2009年12月30日 申请日期2009年6月25日 优先权日2008年6月27日
发明者益子佳典 申请人:松下电工株式会社