个人清洁护理用具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于个人清洁护理的用具，更具体地说，涉及如电动牙刷、电动剃须刀、电动洁面器、电动沐浴器之类的个人清洁护理用具。
【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个人清洁护理用具，这些个人清洁护理用具应该结构简单、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]CN 100591301C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。两个永磁铁相对固定地安装于所述端部件上。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。CN 101297775B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】
[0005]本发明要解决的技术问题是，提供一种用于个人清洁护理用具，该清洁用具结构简单紧凑、成本低廉、组装方便、转动平稳、噪音小、阻尼低且安全可靠。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所提供的用于个人清洁护理用具包括:手柄，其包括手柄外壳，手柄外壳内部装有用以向个人清洁护理用具的各个部分提供电力的电源部分、用以控制个人清洁护理用具的各种工作模式以及个人清洁护理用具的开启或关闭的控制部分、用以启动或关闭所述清洁护理用具运转的触发部分和将输入的电能转换为机械能输出的驱动器，驱动器包括换能器、驱动线圈、设置在驱动线圈中的驱动线圈铁芯、用于支承驱动器的驱动器左侧支架和驱动器右侧支架；清洁组件，其包括清洁元件载体和分布在清洁元件载体上的清洁元件，清洁组件与驱动轴可拆卸地联接在一起；其中，换能器包括插入清洁组件的驱动轴、至少一个紧固于驱动器左、右侧支架的换能器弹性件固定件、至少两个相对于驱动轴纵向轴线布置在左右两侧的永磁体、用于固联所述永磁体的相应的永磁体支架、与永磁体支架固联并与驱动轴固联的左、右侧换能器传动臂以及至少两个设置在驱动轴纵向轴线左右两侧的左侧换能器弹性件和右侧换能器弹性件，左、右侧换能器弹性件的一端分别与换能器弹性件固定件固联，左、右侧换能器弹性件的另一端分别与相应的换能器传动臂固联；其中，永磁体相互独立，左侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性为S极或N极，右侧永磁体在朝向驱动线圈方向的磁极极性为与左侧永磁体的磁极极性相反的极性，所述左、右侧永磁体被设置成使得它们的内部磁力线方向和驱动线圈铁芯纵向轴线方向的夹角分别大于45°且小于135°，左、右侧永磁体可相对于换能器弹性件固定件移动；当驱动线圈通过频率为fO的交变电流时，左、右侧永磁体的运动方向和驱动线圈铁芯纵向轴线方向近似平行，即二者的夹角为大于170°且小于190°或大于-10°且小于10°。
[0007]上述技术方案具有如下两个方面有益的技术效果。第一方面，左、右侧永磁体设置成它们的内部磁力线方向和驱动线圈铁芯纵向轴线方向的夹角为大于45°且小于135°时，左、右侧永磁体之间形成的穿过驱动线圈的磁力线方向和通电驱动线圈形成的线圈内部磁力线方向为空间大于45°且小于135°相交，即驱动线圈产生的磁场轴线和永磁磁场轴线之间产生的相互干扰较小。也就是说，上述两个磁场的相互干扰较小，当驱动线圈中的电流大小和方向发生变化时，驱动线圈产生的磁场会相应的发生变化，但是，由于驱动线圈的磁场轴线和永磁磁场轴线干扰较小，驱动线圈产生的磁场变化对永磁磁场的影响非常有限。当驱动线圈通过按照余弦变化的交变电流时，由于通电导体处于永磁磁场中，通电导体受到电磁力的作用，电磁力公式为F = NBILcos wt，式中B为永磁磁场在导体处的磁场密度，Icosot为导体中流过的电流，L为导体在永磁磁场中的有效长度，N为导体的总根数，ω为电流变化的电角速度，t为时间，由电磁力公式知，如果N、B、L不变，则F只和Icosot有关。上述的两个相互干扰较小的磁场可保证B变化较小，清洁用具内部结构可保证N、L不变。由于cos?t曲线为光滑曲线，即电磁力为一个连续渐变而无突变的物理量，从而可保证清洁用具在电磁力F的驱动下实现平稳无冲击的运动，即运动的加速度无突变。第二方面，本发明创造性引入至少两个换能器弹性件，分别为左侧换能器弹性件和右侧换能器弹性件，利用弹性材料的弯曲应变构成具有固有振动频率f固的换能器，当换能器的固有频率f固非常接近驱动频率fO时，手柄外壳中的驱动线圈产生并作用在换能器上的电磁力使换能器处于谐振状态，当换能器的固有频率f固等于驱动频率fO时，手柄外壳中的驱动线圈产生并作用在换能器上的电磁力使换能器处于共振状态。众所周知，谐振状态或共振状态下的能量传递效率非常高。在现有的采用轴承(例如滚珠轴承)的驱动结构中，设置轴承之类的约束件是为了防止清洁器件除旋转运动外还存在其它运动，但是这种约束将带来噪音和能量损耗，也增加了成本。本发明中，由于合理地配置弹性件和永磁体，可实现换能器的平稳转动，从而免去了一些为了实现清洁用具的旋转转动而必须设置的约束件(如轴承等)。由于合理配置永磁体使得换能器上受到的电磁合力近似为零，并巧妙利用作用在换能器上的转矩，可以省去所述约束结构，因此使清洁用具结构更紧凑，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，本发明的清洁用具结构的噪音更低且效能更高。综上上述两个方面有益技术效果，本发明实现了结构简单紧凑、成本低廉、组装方便、转动平稳、噪音小、阻尼低且安全可靠的目标。
[0008]优选地，左、右侧永磁体被设置成使得它们的内部磁力线方向和驱动线圈铁芯纵向轴线方向的夹角为90 °。此时，本发明中的左、右侧永磁体之间形成的穿过驱动线圈的磁力线方向和通电驱动线圈形成的线圈内部磁力线方向为空间90°相交，即驱动线圈产生的磁场轴线和永磁磁场轴线正交。可以将上述两个磁场的正交理解为两个磁场相互不干扰，当驱动线圈中的电流大小和方向发生变化时，驱动线圈产生的磁场会相应的发生变化，但是，由于驱动线圈的磁场轴线和永磁磁场轴线正交，驱动线圈产生的磁场变化不影响永磁磁场。当驱动线圈通过按照余弦变化的交变电流时，由于通电导体处于永磁磁场中，通电导体受到电磁力的作用，电磁力公式为F = NBILcos ω t，式中B为永磁磁场在导体处的磁场密度，Icosot为导体中流过的电流，L为导体在永磁磁场中的有效长度，N为导体的总根数，ω为电流变化的电角速度，t为时间，由电磁力公式知，如果N、B、L不变，则F只和Icosot有关。本例中上述的正交磁场可保证B不变，清洁用具内部结构也可保证N、L不变。由于cosot曲线为光滑曲线，即电磁力为一个连续渐变而无突变的物理量，从而可保证清洁用具在电磁力F的驱动下实现平稳无冲击的运动，即运动的加速度无突变。
[0009]优选地，本发明的个人清洁护理用具的换能器左侧传动臂、关于驱动轴纵向轴线与该传动臂同侧的左侧永磁体和相应的永磁体支架固联且处于关于驱动轴纵向轴线与所述传动臂同侧的左侧换能器弹性件之下的部分限定为换能器左侧下部部分，换能器右侧传动臂、右侧永磁体和相应的永磁体支架固联且处于右侧换能器弹性件之下部分限定为换能器右侧下部部分，换能器左侧下部部分和换能器右侧下部部分存在至少一个间隙(本发明中为两个间隙)，该间隙中存在足以补偿由于不平衡力引起换能器平动的磁场力，且允许至少一个永磁体相对于极性相反的另一个永磁体运动。此技术方案充分考虑到了以往的个人清洁用具由于制造中的误差或其它干扰因素，造成的各组磁场力的大小不相等，从而破坏了个人清洁护理用具换能器受力平衡的状态，不平衡受力的换能器将产生除旋转运动之外的平动趋势，从而损失能量并产生噪音的情形。因此，此技术方案可以采用所述两个间隙，通过改变所述间隙的距离，有效地修正上述的不平衡力，进而使得个人清洁护理用具的运动更加平稳。
[0010]优选地，换能器左侧下部部分和换能器右侧下部部分间隙的长度为0.1mm至2_。更优选地，该间隙的长度为0.2_至1_。由此能够更为有效地发挥所述间隙的用于调整不平衡力的功能，更好地修正上述的不平衡力，进而使得个人清洁护理用具的运动更加平稳。
[0011]优选地，本发明中永磁体可以为长方体形钕铁硼永磁体，优选其长约为5mm至30mm，宽约为2mm至20mm，高约为Imm至10mm。此种永磁体具有加工便捷，规格化、标准化程度高等优点，易于工业化生产，同时也可以根据不同尺寸的个人清洁护理用具采用不同尺寸的此种永磁体，以符合不同类型的个人清洁护理用具的需要。
[0012]优选地，换能器还可以设有四个永磁体，左侧永磁体和右侧永磁体设置为使它们受到的反作用力大小近似相等，幅值差约在10%以内，方向近似相反，方向夹角在10°以内。由此，驱动轴受到近似交变的平衡力的作用，且该交变平衡力产生交变转矩，从而形成驱动轴高速往复、高效的转动。
[0013]优选地，换能器弹性件包括矩形弹性件或片型弹性件。所述的矩形弹性件或片型弹性件都具有通用性强，易于生产加工，价格低廉，易于获得和替换的优点，并且拥有良好的使用寿命，可以可靠地不断吸收能量和释放能量，保证个人清洁护理用具的正常平稳运作。
[0014]优选地，换能器可以设有两个换能器弹性件，它们对称地分布在驱动轴纵向轴线的左右两侧，两个换能器弹性件的夹角为180° ;左侧换能器弹性件和右侧换能器弹性件设置为它们的抗弯截面系数和长度近似相等，幅值差在10%以内，致使左侧换能器弹性件的挠度和右侧换能器弹性件的挠度幅值近似相等，幅值差在10%以内，各自挠度方向相反。由此，驱动轴受到近似交变的平衡力的作用，且该交变平衡力产生交变转矩，从而形成驱动轴高速往复、高效的转动。
[0015]较优地，换能器弹性件的个数可以是多个，特别地，换能器也可设有三个换能器弹性件，其中两个换能器弹性件之间的夹角为2α，0° < α <90°，该两个换能器弹性件中任一个与第三个换能器弹性件之间的夹角为δ，δ = (360° _2α)/2。由此优化的技术方案可以使换能器左、右侧传动臂分别作用于驱动轴上的力的幅值差在10%以内，力的方向相反，且左、右侧传动臂对驱动轴纵向轴线的力矩大小近似相同，力矩方向也相同，从而实现驱动轴带动清洁元件载体和清洁元件平稳、高速地往复运动。
[0016]所述