一种电动牙刷用电机的制作方法

1.本技术属于电动牙刷技术领域，具体而言涉及一种电动牙刷用电机。


背景技术：

2.声波马达是一种在交流电驱动下，在平衡位置附近做小幅度往复转动的马达，也可以称作声波电机。声波马达应用在电动牙刷领域比较常见。使用声波马达的电动牙刷，工作时马达轴和刷头杆是以自身中心为轴，左右小幅度往复转动，带动刷毛做出左右小幅摆动的动作。
3.当刷柄向马达轴及刷头施加一个向右的作用力时，马达轴和刷头也反过来向刷柄施加一个向左的作用力，实际上是马达内部的电磁力产生的力矩，使马达轴和刷头向右旋转，而马达轴和刷头的反向力矩使刷柄向左旋转，所以当马达轴和刷头在刷柄的电磁力的作用下左右往复转动时，刷柄也会在马达轴和刷头的反作用力的作用下右左往复转动，这就使得用户在使用电动牙刷时，会感觉刷柄在震手。
4.为了减轻电动牙刷手柄的振动问题，在现有技术中，已经出现了在电机的后端增加左右两侧配重块，电机和配重块之间通过弹性元件连接而减震的技术方案。当电机振动时通过带动配重块进行谐振运动来减轻电机振动对电动牙刷手柄的影响。这种技术方案在一定程度上减轻了手柄的振动力度。但是这类装置因为配重块需要左右运动，因此往往对刷柄空间有很高的要求，刷柄过粗则不便于握持，如果为了方便握持，电机又可能做得很小，因此影响了使用体验。此外这种结构减震方向只能仅限于电机左右的振动其它方向的减震效果并不明显。


技术实现要素：

5.鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种电动牙刷，用以解决现有技术中存在的上述问题。
6.本实用新型的目的是这样实现的：
7.一种电动牙刷用电机，包括：
8.电机本体；
9.输出轴，可转动地设置在电机本体上，从电机本体的一端部向外延伸；
10.电动牙刷用电机还包括：
11.配重体，配重体绕一枢轴可转动地设置在电机本体上，枢轴与输出轴平行；
12.复位机构，包括弹性件，弹性件连接于电机本体和配重体之间，以在配重体转动时提供复位。
13.进一步地，复位机构还包括连接架和中心转轴；连接架与电机本体的电机壳固定连接，配重体通过中心转轴与连接架连接；弹性件设于连接架与配重体之间，配重体能够绕中心转轴转动，且能够在弹性件的作用下复位。
14.进一步地，连接架包括架体，架体的第一端设有连接耳，架体通过连接耳与电机壳
固定连接；架体的第二端设有安装空间，中心转轴和弹性件安装于安装空间内。
15.进一步地，复位机构还包括固定块，固定块与配重体固定连接，固定块上设有轴承，中心转轴的一端与轴承转动连接，另一端与连接架固定连接；固定块位于安装空间内，弹性件的一端与固定块连接，另一端与安装空间的内壁连接。
16.进一步地，固定块的周壁上设有多个卡位空间，弹性件的数量与卡位空间的数量相同；
17.弹性件的至少一部分固定于卡位空间内。
18.进一步地，固定块为矩形块，卡位空间的数量为四个，卡位空间设于固定块的相邻两个侧周面交接处。
19.进一步地，弹性件包括弹片，弹片为s形弹片，s形弹片横向布置。
20.进一步地，弹性件包括弹簧，弹簧的两端分别设置第一固定部和第二固定部，第一固定部连接于卡位空间内，第二固定部与安装空间的内壁连接。
21.进一步地，枢轴的轴线与输出轴的中心线共线。
22.进一步地，配重体的重心位于输出轴的中心线上，且配重体的质量相对于输出轴的中心线呈中心对称分布。
23.进一步地，电动牙刷用电机的转子、输出轴和电动牙刷的刷头对中心线的转动惯量等于配重体和固定块对中心线的转动惯量。
24.进一步地，弹性件提供的弹性力矩系数k满足以下关系：
25.k＝4π2f2m
26.其中，m为转子、输出轴和刷头对中心线的转动惯量，或者，为配重体和固定块对中心线的转动惯量；f为电动牙刷在工作时电机的工作频率。
27.与现有技术相比，本实用新型通过在手柄的空腔内设置能够扭转和复位的配重体，能够使电动牙刷在工作时，配重体能够在输出轴和刷头的反作用力作用下绕中心线转动和复位，由输出轴和刷头的反作用力引起的刷柄震动被该配重体吸收，使得刷柄自身的震动被尽可能减弱，从而显著降低刷柄的震感。
附图说明
28.为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型提供的电动牙刷刷柄的结构示意图；
30.图2为本实用新型提供的电动牙刷刷柄的内部结构示意图一；
31.图3为图2中a区域的放大图；
32.图4为本实用新型提供的第一种减震机构的结构示意图；
33.图5为本实用新型提供的第一种减震机构的爆炸图；
34.图6为本实用新型提供的第一种减震机构的连接架的结构示意图；
35.图7为本实用新型提供的第一种减震机构的弹片的结构示意图；
36.图8为本实用新型提供的电动牙刷刷柄的内部安装架的结构示意图；
37.图9为本实用新型提供的电动牙刷刷柄的内部结构示意图二；
38.图10为图9中b区域的放大图；
39.图11为本实用新型提供的第二种减震机构的结构示意图；
40.图12为本实用新型提供的第二种减震机构的爆炸图；
41.图13为本实用新型提供的第二种减震机构的连接架的结构示意图；
42.图14为本实用新型提供的第二种减震机构的弹簧的结构示意图；
43.图15为本实用新型提供的第二种减震机构的固定块的结构示意图。
44.附图标记：
45.1、电机本体；11、输出轴；
46.2、电池；
47.3、减震机构；
48.31、配重体；
49.32、复位机构；321、连接架；321a、连接耳；321b、安装空间；321c、转接孔；321d、限位孔
50.322、中心转轴；322a、转接部；
51.323、固定块；323a、轴承；323b、卡位空间；323c、螺孔；
52.324、弹片；
53.325、弹簧；325a、第一固定部；325b、第二固定部；
54.4、安装架；41、第一安装位；42、第二安装位；43、第三安装位。
具体实施方式
55.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
56.为便于对本技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例做进一步的解释说明，实施例并不构成对本技术实施例的限定。
57.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接可以是机械连接，也可以是电连接可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
58.全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
59.实施例1
60.本实用新型的一个具体实施例，公开了一种电动牙刷用电机，该电机为声波电机，包括电机本体1和输出轴11，输出轴11可转动地设置在电机本体1上，从电机本体1的一端部向外延伸；电动牙刷用电机还包括减震机构3，减震机构3与电机本体1连接；减震机构3包括配重体31和复位机构32；其中，配重体31绕一枢轴可转动地设置在电机本体1上，枢轴与输
出轴11平行；复位机构32包括弹性件，弹性件连接于电机本体1和配重体31之间，以在配重体31转动时提供复位。
61.本实施例还公开了一种电动牙刷，如图1至图3、图9至图10所示，电动牙刷包括：
62.壳体，壳体内具有轴向布置的空腔一和空腔二；
63.电动牙刷用电机，电动牙刷用电机为声波电机，安装于空腔一内，输出轴11伸出空腔一；
64.电池2，设于空腔二内；
65.刷头，可拆的设置在输出轴11的伸出端。
66.由于本实施例中的减震机构3与电机本体1通过装配连接为一个整体，壳体内的空腔一可以划分为第一腔室和第二腔室，空腔一也可以理解为由两个贯穿连通的腔室形成的一个大的腔室；空腔二为第三腔室，以备安装电池；第二腔室位于第一腔室和第三腔室之间；电机本体1位于第一腔室内，电机的输出轴11伸出第一腔室，以备与电动牙刷的刷头连接；配重体31和复位机构32位于第二腔室内且通过复位机构32与电机本体1连接。
67.在其中一种可选实施方式中，刷柄的壳体内设有安装架4，如图8所示，安装架4上设有第一安装位41、第二安装位42和第三安装位43，第二安装位42位于第一安装位41和第三安装位43之间，电机本体1安装在第一安装位41，减震机构安装在第二安装位42，电池3安装在第三安装位43。安装架4的第一安装位41、第二安装位42和第三安装位43与刷柄的壳体相应位置的内壁形成第一腔室、第二腔室和第三腔室。
68.本实施例中，配重体31悬空置于第二腔室内，且配重体31与第二腔室的内壁之间具有间隙。也就是说，配重体31与第二腔室的内壁不接触，配重体31在电机工作时也不会与第二腔室的内壁接触。
69.为了确保配重体绕输出轴11的中心线转动，配重体31的重心位于输出轴11的中心线上，且配重体31的质量相对于中心线呈中心对称分布。示例性的，配重物为圆柱体结构，圆柱体的质量分布均匀，各处密度相同。
70.本实施例中，如图4至图6、图11至图13所示，复位机构32包括连接架321、中心转轴322和弹性件；连接架321与电机本体1的电机壳固定连接，配重体31通过中心转轴322与连接架321连接；弹性件设于连接架321与配重体31之间，配重体31能够绕中心转轴322转动，且能够在弹性件的作用下复位。其中，连接架321包括架体，架体的第一端设有连接耳321a，架体通过连接耳321a与电机本体1的电机壳固定连接，架体不与电机壳直接连接，通过延伸布置的连接耳321a与电机壳连接，架体的顶面与电机壳尾部之间具有间隙；架体的第二端设有安装空间321b，中心转轴322和弹性件安装于安装空间321b内。
71.为了确保配重体只有绕中心线转动这一个自由度，复位机构32还包括固定块323，固定块323与配重体31固定连接，固定块323上设有轴承323a，中心转轴322的一端与轴承323a转动连接，另一端与连接架321固定连接，如图5和图12所示；固定块323位于安装空间321b内，弹性件的一端与固定块323连接，另一端与安装空间321b的内壁连接。
72.在其中一种可选实施方式中，连接架321的架体上设有转接孔321c，中心转轴322的端部设置转接部322a，转接部322a与转接孔321c相适配，转接孔321c能够限制中心转轴322的相对转动。转接孔321c的孔壁至少具有一个平面，例如，转接孔321c为方形孔或者多边形孔，或者，转接孔321c的孔壁包括相对的两个弧形壁面以及相对的两个平壁面。
73.其中，转接孔321c可以贯穿架体设置，也可以为槽孔，槽孔设置在架体的下表面，也即设置在安装空间321b的顶壁中心。
74.本实施例中，固定块323的周壁上设有多个卡位空间323b，弹性件的数量与卡位空间323b的数量相同；弹性件的至少一部分固定于卡位空间323b内。示例性的，卡位空间323b的数量为四个，卡位空间323b设于固定块323的相邻两个侧周面交接处，由矩形块的四个竖直边向固定块323的中心内凹陷而成。
75.本实施例中，弹性件包括但不限定于以下两种结构：
76.如图7所示，第一种结构的弹性件包括弹片324，弹片324为s形弹片，s形弹片横向布置，也即s形弹片的横截面为s形，能够扭转变形。
77.如图14所示，第二种结构的弹性件包括弹簧325，弹簧325的两端分别设置第一固定部325a和第二固定部325b，第一固定部325a连接于卡位空间323b内，第二固定部325b与安装空间321b的内壁连接。具体而言，第一固定部325a为固定环，架体上设有螺孔323c，卡位空间323b为设置在固定块323的周壁上的卡位槽孔，螺孔323c与卡位空间323b连通，如图15所示，利用螺栓将固定环固定在卡位空间323b内；第二固定部325b为限位杆，限位杆的轴线与弹簧325的轴线重合，架体上设有与限位杆相适配的限位孔321d，限位孔321d设置在安装空间321b的内壁上，限位杆能够插入限位孔321d，用于固定弹簧的第二端。
78.本实施例中，刷柄内的声波电机与刷柄之间刚性连接，电机的转子伸出刷柄第一腔室的部分即输出轴11，使用电动牙刷时将刷头套接在输出轴上，输出轴和刷头受电磁力的作用做小幅度往复转动，使刷头上的刷毛产生往复摆动的效果。为了便于描述，本实施例中将“输出轴的轴线及其延长线”简称为“输出轴的中心线”或“中心线”。在刷柄的内部腔体中设置一个配重体，配重体固定在固定块上，固定块通过弹性件和连接架321弹性连接。减震机构在工作时，配重体31和固定块323作为一个整体同步转动，为了便于描述，本实施例中将配重体和固定块称为转动体，也可以将转动体理解为，减震机构中能够绕中心线转动的部分都属于转动体，当然，如果配重体直接通过弹性件与连接架321连接，则配重体就是转动体。
79.转动体的重心位于中心线上，并且转动体的质量分布相对中心线是中心对称的，也就是说，配重体和固定块的重心均位于中心线上，配重体和固定块的质量分布相对中心线均是中心对称的。当转动体以中心线为轴发生角位移时，弹性件会产生一个和角位移方向相反的力矩，角位移越大力矩越大，也就是说，当转动体从平衡位置转过一定角度时，弹性件会产生反向的扭力把转动体转回来，此过程可以在电动牙刷工作时显著降低刷柄的震感。
80.为了防止转动体出现除了绕中心线转动以外的运动(如：横向平移，纵向平移，翻转，绕其它轴转动等)，如单靠弹性件无法实现这一点，则刷柄内部应对转动体设置限位装置，使转动体只有绕中心线转动这一个自由度。
81.转动体对中心线的转动惯量记为m，弹性件提供的弹性力矩系数记为k，则该转动体-弹性件构成的振动系统的固有频率为：
82.83.例如，当弹性件提供的弹性力矩系数为1牛
·
米每弧度，转动体的转动惯量为10克
·
厘米2(即0.000001千克
·
米2)，则转动体-弹性件构成的振动系统的固有频率f≈159.2hz。
84.转动体的转动惯量和弹性件提供的弹性系数由以下方法确定：
85.首先确定电机的转子 输出轴 刷头对中心线的转动惯量m0，转动体的转动惯量为m，m＝m0；然后确定电动牙刷在工作时电机的工作频率f(通常由驱动电机的交流信号频率决定)，则弹性件提供的弹性力矩系数由下面的算式得出：
86.k＝4π2f2m
87.例如，当电机的转子 输出轴 刷头的转动惯量为5克
·
厘米2(即0.0000005千克
·
米2)，电动牙刷工作时电机的工作频率为260hz，则转动体的转动惯量为m＝5克
·
厘米2，弹性件提供的弹性力矩系数k≈1.33牛
·
米每弧度。
88.减震机构的工作原理是：刷柄本来受一个力(即转子 输出轴 刷头的电磁反作用力)会产生振动，结果刷柄内部的转动体替刷柄振动了，刷柄就基本不振动了。具体而言，电动牙刷工作时，转子 输出轴 刷头会在电磁力的作用下做小幅度往复转动；刷柄会受到转子 输出轴 刷头的反作用力，由于电机和刷柄是刚性连接，所以电机和刷柄会在这个反作用力的作用下做小幅度的反向往复转动。由于刷柄的转动惯量通常要明显大于转子 输出轴 刷头，所以刷柄的反向振动幅度通常要明显小于转子 输出轴 刷头的振动幅度；由于转动体通过复位机构与电机连接，则刷柄的这个反向往复转动的动作会使转动体同样开始做反向往复转动，此处的关系是：转动体在刷柄的驱动下形成受迫振动，转动体和刷柄振动的方向一致，则转动体和转子 输出轴 刷头的振动方向相反；如前文，将转动体的转动惯量和复位机构的弹性系数调节到恰当的值后，可以使转动体在振动时的固有频率正好等于电动牙刷工作时电机的工作频率。在这种情况下，电机的工作频率＝转子 输出轴 刷头的振动频率＝刷柄的反向振动频率＝转动体受迫振动的驱动频率＝转动体的固有频率，则转动体会形成共振；虽然刷柄反向振动的幅度会明显小于转子 输出轴 刷头的振动幅度，但由于转动体形成了共振，转动体的振动幅度会明显大于刷柄，和转子 输出轴 刷头的振动幅度接近；又由于转动体对中心线的转动惯量等于转子 输出轴 刷头对中心线的转动惯量，两者又是在做方向相反、振幅很接近的同频振动，则由于角动量守恒，刷柄此时的振动幅度就会非常非常小，这样便起到了尽可能减弱电动牙刷工作时刷柄震手的效果。
89.本实施例中，第二种结构的弹性件可以包括多个弹簧325，各个弹簧是对称分布的。示例性的，弹性件包括4个弹簧，将弹簧的力臂即弹簧两端固定点所在直线到中心线的距离记为r，当转动体(配重体 固定块)从平衡位置出现的角位移时，单个弹簧产生的回弹力δf为：
[0090][0091]
其中，k为单个弹簧的劲度系数。
[0092]
在这种情况下，n个弹簧对转动体(配重体 固定块)产生的回弹力矩δt为：
[0093][0094]
而根据弹性力矩系数的定义，由于弹性件提供的弹性力矩系数为k＝4π2f2m，则有：
[0095][0096]
可得单个弹簧的劲度系数k为：
[0097][0098]
例如，当f＝260赫兹，m＝250克
·
毫米2，n＝4，r＝5.5毫米，则单个弹簧的劲度系数为k＝5.51牛顿/毫米。
[0099]
与现有技术相比，本实施例提供的电动牙刷，通过在手柄内设置减震机构3，具体在手柄的空腔内设置能够扭转和复位的配重体，电机震动时，配重体能够绕输出轴的中心线转动和复位，从而显著降低刷柄的震感。进一步地，配重体通过复位机构与电机的电机壳连接，能够确保配重体只有绕输出轴的中心线转动的一个自由度，从而确保减振效果。由于配重体是绕中心线转动，可以在小空间内就实现，克服了现有技术中配重块左右移动需要在刷柄中预留较大空间导致刷柄较粗不便于握持的问题，因此本实用新型的刷柄的结构更为紧凑、更细，从而提升了用户体验。
[0100]
以上所述的具体实施方式，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施方式而已，并不用于限定本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。