一种双向动作声波马达及电动牙刷的制作方法

1.本发明涉及声波马达技术领域，尤其涉及一种双向动作声波马达及电动牙刷。


背景技术：

2.现有技术中，从原理上分，电动牙刷有两大类：旋转与振动。旋转类的牙刷原理简单，就是电动机驱动圆形刷头旋转；振动类型的电动牙刷更复杂，振动类型的牙刷内部有一个电驱动的振动电机，能让刷头产生垂直于刷柄方向的高频摆动。
3.声波牙刷是指刷头的振动频率与声波频率数量级相当的牙刷，因此也叫声波振动牙刷。并非字面意思理解的用"声波"来刷牙，因为只是类似于声波机械波频率的刷毛快速运动，创造了超越传统手动牙刷近100倍的超强清洁效果。
4.公开号cn113595324b，公开日2022.09.27公开了一种声波电机及其具有声波电机的电动牙刷，通过设置由本体、固定轴套、偏心槽、活动轴套、固定轴及筋条组成的偏心件、由连接板、第一通孔及活动轴组成的摆动件，在驱动件驱动偏心件的运动，实现摆动件的摆动，进而实现转轴的摆动，降低组装工序及生产成本，满足不同消费者需求。
5.这种摆动式的声波马达在进行高频率摆动时，只存在与轴垂直方向上的摆动，无轴向的伸缩及竖向和轴向的组合，动作单一，功能单调。由摆动式的声波马达组合成的电动牙刷在进行高频率摆动清洁时，带动刷毛运动的方向是直上直下的，高频摆动的牙刷在口腔内缺少横向的清洁作用，牙面、牙缝之间依旧会存在清洁力不足或死角的地方，清洁效果不完全、不彻底，同时，由电机驱动摆动，传递力的零件更多，燥声大，耐久度低，使用不够舒适。


技术实现要素：

6.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种双向动作声波马达，其解决了现有技术中存在的摆动式的声波马达在进行高频率摆动时，只存在与轴垂直方向上的摆动，无轴向的伸缩及竖向和轴向的组合，动作单一，功能单调的技术问题。
7.根据本发明的一个技术方案，一种双向动作声波马达，包括壳体组件、输出轴、偏转组件及径向组件，所述壳体组件包括外壳、前端盖和后端盖，所述外壳为沿输出轴轴向延伸的且两端敞开的筒状结构，所述前端盖和后端盖上分别盖合于所述外壳的两端，所述输出轴转动安装在所述前端盖和后端盖上，所述偏转组件及径向组件设置在所述外壳内并位于壳体的两端，所述偏转组件驱动所述输出轴绕其轴心偏移并做往复摆动，所述径向组件驱动所述输出轴在其轴向方向上做往复直线运动。
8.本发明的技术原理为：由设置在外壳内的偏转组件驱动输出转绕其轴心偏移并做往复摆动，由径向组件驱动输出轴在其轴向方向上做往复直线运动，二者同时作用，亦可分开作用，使输出轴在与轴垂直方向上和轴向方向上两个方向进行有规律的往复动作，作用效果更好，能够实现更大、更多的功能。
9.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：通过偏转组件驱动输出转绕其轴心
偏移并做往复摆动，由径向组件驱动输出轴在其轴向方向上做往复直线运动，其解决了摆动式的声波马达在进行高频率摆动时，只存在与轴垂直方向上的摆动，无轴向的伸缩及竖向和轴向的组合，动作单一，功能单调的技术问题，产生了使输出轴在与轴垂直方向上和轴向方向上两个方向进行有规律的往复动作，作用效果更好，能够实现更大、更多的功能的有益效果。
10.更进一步的，所述偏转组件包括固定架、圆周限位磁铁、圆周偏摆线圈，所述固定架呈环形固定在所述外壳的内壁上，所述圆周限位磁铁设置有具有单极性的四块并在输出轴截面上对称间隔固定在所述固定架上，其n、s极顺序排列，所述圆周偏摆线圈缠绕固定在所述固定架上，并安装在所述圆周限位磁铁内，所述圆周偏摆线圈之间设置有位于圆周限位磁铁之间的圆周偏摆铁芯，所述圆周偏摆铁芯与所述输出轴固定连接，所述圆周偏摆线圈接入第一方波信号电流，形成的磁场方向位于所述输出轴截面上。
11.更进一步的，所述圆周偏摆铁芯采用硅钢铁芯。
12.更进一步的，所述输出轴的偏摆幅度
±6°
。
13.更进一步的，所述圆周偏摆线圈的磁极中心线与所述圆周限位磁铁平行且位于相邻的两个圆周限位磁铁的中心。
14.更进一步的，所述径向组件包括轴向运动磁铁、轴向运动线圈，所述轴向运动磁铁固定连接在所述输出轴上，所述轴向运动线圈缠绕在所述输出轴上并位于所述轴向运动磁铁和后端盖之间，所述轴向运动线圈内设置有轴向运动铁芯，所述轴向运动铁芯与输出轴固定，所述轴向运动线圈接入第二方波信号电流。
15.更进一步的，所述轴向运动铁芯硅钢铁芯。
16.更进一步的，所述输出轴的轴向运动幅度为1～1.5mm。
17.更进一步的，所述输出轴位于前端盖的端部可拆卸连接有安装头，所述安装头与前端盖转动连接，安装头位于壳体内的端部上固定连接有卡部，所述卡部与前端盖之间的距离为输出轴轴向运动的最大值。
18.本发明还提供了一种电动牙刷，其解决了现有技术中存在的电动牙刷在进行高频率摆动清洁时，带动刷毛运动的方向是直上直下的，高频摆动的牙刷在口腔内缺少横向的清洁作用，牙面、牙缝之间依旧会存在清洁力不足或死角的地方，清洁效果不完全、不彻底，同时，由电机驱动摆动，传递力的零件更多，燥声大，耐久度低，使用不够舒适的技术问题。
19.根据本发明的另一个技术方案，一种电动牙刷，使用如上述的双向动作声波马达作为驱动而制作的电动牙刷，由双向动作声波马达驱动输出轴在与轴垂直方向上和轴向方向上两个方向进行有规律的往复动作，对清洁的牙面、牙缝之间多个角度上的刷动作用，使牙面清洁更加完全和彻底，更加省时，零件少，燥声小，使用舒适方便。
附图说明
20.图1为本发明实施例轴向剖切结构示意图。
21.图2为本发明实施例横向剖切结构示意图。
22.上述附图中：壳体组件1、外壳11、前端盖12、后端盖13、输出轴2、安装头21、卡部22、偏转组件3、固定架31、圆周限位磁铁32、圆周偏摆线圈33、圆周偏摆铁芯34、径向组件4、轴向运动磁铁41、轴向运动线圈42、轴向运动铁芯43。
具体实施方式
23.下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
24.如图1、图2所示，本发明实施例提出了一种双向动作声波马达，包括壳体组件1、输出轴2、偏转组件3及径向组件4，所述壳体组件1包括外壳11、前端盖12和后端盖13，所述外壳11为沿输出轴2轴向延伸的且两端敞开的筒状结构，所述前端盖12和后端盖13上分别盖合于所述外壳11的两端，所述输出轴2转动安装在所述前端盖12和后端盖13上，在前端盖12和后端盖13上均安装与输出轴2转动连接的轴承，所述偏转组件3及径向组件4设置在所述外壳11内并位于壳体的两端，所述偏转组件3驱动所述输出轴2绕其轴心偏移并做往复摆动，所述径向组件4驱动所述输出轴2在其轴向方向上做往复直线运动。
25.在本实施例中，由设置在外壳11内的偏转组件3驱动输出转绕其轴心偏移并做往复摆动，由径向组件4驱动输出轴2在其轴向方向上做往复直线运动，二者同时作用，亦可分开作用，使输出轴2在与轴垂直方向上和轴向方向上两个方向进行有规律的往复动作，作用效果更好，能够实现更大、更多的功能。
26.根据本发明的另一个实施例，一种双向动作声波马达，所述偏转组件3包括固定架31、圆周限位磁铁32、圆周偏摆线圈33，所述固定架31呈环形固定在所述外壳11的内壁上，所述圆周限位磁铁32设置有具有单极性的四块并在输出轴2截面上对称间隔固定在所述固定架31上，其n、s极顺序排列，所述圆周偏摆线圈33缠绕固定在所述固定架31上，并安装在所述圆周限位磁铁32内，所述圆周偏摆线圈33之间设置有位于圆周限位磁铁32之间的圆周偏摆铁芯34，所述圆周偏摆铁芯34与所述输出轴2固定连接，所述圆周偏摆线圈33接入第一方波信号电流，形成的磁场方向位于所述输出轴2截面上。
27.本实施例中，如图1、图2所示，向圆周偏摆线圈33接入规格为正负方波280hz、3.7v，65-75％占空比@f0的第一方波信号电流，在正方波段，圆周偏摆线圈33磁化圆周偏摆铁芯34，圆周偏摆铁芯34产生的磁极与相邻的两个圆周限位磁铁32其中一个的磁极相同，与另一个的磁极相反，根据异性相吸、同性排斥的原理，相同磁性的圆周限位磁铁32会推动圆周偏摆铁芯34偏移转动，进而带动输出轴2偏移，另一端同理；在负方波段，与正方波段相反，输出轴2偏移方向相同，在持续的第一方波信号电流作用下，输出轴2绕其轴心偏移并做往复摆动，从而实现高频率动作的来回偏摆动作，在保证高频动作的同时还能够来回偏摆。
28.根据本发明的另一个实施例，一种双向动作声波马达，所述圆周偏摆铁芯34采用硅钢铁芯，增加圆周偏摆铁芯34被磁化的瞬时磁力及缩短磁化反应时间，提高输出轴2偏摆的频率。
29.根据本发明的另一个实施例，如图2所示，一种双向动作声波马达，所述输出轴2的偏摆幅度
±6°
，对应角度a，在保证输出轴2摆动频率的基础上，尽可能增加偏摆的角度。
30.根据本发明的另一个实施例，一种双向动作声波马达，所述圆周偏摆线圈33的磁极中心线与所述圆周限位磁铁32平行且位于相邻的两个圆周限位磁铁32的中心，圆周偏摆铁芯34居中进行偏摆，输出轴2运行更加稳定。
31.根据本发明的另一个实施例，如图1所示，一种双向动作声波马达，所述径向组件4包括轴向运动磁铁41、轴向运动线圈42，所述轴向运动磁铁41固定连接在所述输出轴2上，所述轴向运动线圈42缠绕在所述输出轴2上并位于所述轴向运动磁铁41和后端盖13之间，所述轴向运动线圈42内设置有轴向运动铁芯43，所述轴向运动铁芯43与输出轴2固定，所述
轴向运动线圈42接入第二方波信号电流。
32.本实施例中，向轴向运动线圈42接入规格为正负方波30-40hz、3.7v，50-60％占空比@f0的第二方波信号电流，轴向运动线圈42磁化轴向运动铁芯43，轴向运动铁芯43的磁性与轴向运动磁铁41的磁性相同，则轴向运动铁芯43将轴向运动磁铁41拉向轴向运动铁芯43，进而拉动输出轴2在轴向上移动，轴向运动铁芯43的磁性与轴向运动磁铁41的磁性相反，输出轴2则反向轴向移动，以实现输出轴2在轴向方向上的高频动作往复移动。
33.根据本发明的另一个实施例，一种双向动作声波马达，所述轴向运动铁芯43硅钢铁芯，增加轴向运动铁芯43被磁化的瞬时磁力及缩短磁化反应时间，提高输出轴2轴向的移动动作频率。
34.根据本发明的另一个实施例，一种双向动作声波马达，所述输出轴2的轴向运动幅度为1～1.5mm。保证高频动作的同时，最大化地延伸轴向移动的距离。
35.根据本发明的另一个实施例，如图1所示，一种双向动作声波马达，所述输出轴2位于前端盖12的端部可拆卸连接有安装头21，使用螺钉等将安装头21固定在输出轴2上，所述安装头21与前端盖12转动连接，安装头21位于壳体内的端部上固定连接有卡部22，所述卡部22与前端盖12之间的距离为输出轴2轴向运动的最大值。用卡部22来限定输出轴2的轴向位移。
36.根据本发明的另一个实施例，如图1所示，一种电动牙刷，使用如上述的双向动作声波马达作为驱动而制作的电动牙刷。由双向动作声波马达驱动输出轴2在与轴垂直方向上和轴向方向上两个方向进行有规律的往复动作，对清洁的牙面、牙缝之间多个角度上的刷动作用，使牙面清洁更加完全和彻底，更加省时，零件少，燥声小，使用舒适方便。
37.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种双向动作声波马达，其特征在于，包括壳体组件、输出轴、偏转组件及径向组件，所述壳体组件包括外壳、前端盖和后端盖，所述外壳为沿输出轴轴向延伸的且两端敞开的筒状结构，所述前端盖和后端盖上分别盖合于所述外壳的两端，所述输出轴转动安装在所述前端盖和后端盖上，所述偏转组件及径向组件设置在所述外壳内并位于壳体的两端，所述偏转组件驱动所述输出轴绕其轴心偏移并做往复摆动，所述径向组件驱动所述输出轴在其轴向方向上做往复直线运动。2.如权利要求1所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述偏转组件包括固定架、圆周限位磁铁、圆周偏摆线圈，所述固定架呈环形固定在所述外壳的内壁上，所述圆周限位磁铁设置有具有单极性的四块并在输出轴截面上对称间隔固定在所述固定架上，其n、s极顺序排列，所述圆周偏摆线圈缠绕固定在所述固定架上，并安装在所述圆周限位磁铁内，所述圆周偏摆线圈之间设置有位于圆周限位磁铁之间的圆周偏摆铁芯，所述圆周偏摆铁芯与所述输出轴固定连接，所述圆周偏摆线圈接入第一方波信号电流，形成的磁场方向位于所述输出轴截面上。3.如权利要求2所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述圆周偏摆铁芯采用硅钢铁芯。4.如权利要求2所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述输出轴的偏摆幅度
±6°
。5.如权利要求2所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述圆周偏摆线圈的磁极中心线与所述圆周限位磁铁平行且位于相邻的两个圆周限位磁铁的中心。6.如权利要求1所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述径向组件包括轴向运动磁铁、轴向运动线圈，所述轴向运动磁铁固定连接在所述输出轴上，所述轴向运动线圈缠绕在所述输出轴上并位于所述轴向运动磁铁和后端盖之间，所述轴向运动线圈内设置有轴向运动铁芯，所述轴向运动铁芯与输出轴固定，所述轴向运动线圈接入第二方波信号电流。7.如权利要求6所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述轴向运动铁芯硅钢铁芯。8.如权利要求6所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述输出轴的轴向运动幅度为1～1.5mm。9.如权利要求1所述的一种双向动作声波马达，其特征在于：所述输出轴位于前端盖的端部可拆卸连接有安装头，所述安装头与前端盖转动连接，安装头位于壳体内的端部上固定连接有卡部，所述卡部与前端盖之间的距离为输出轴轴向运动的最大值。10.一种电动牙刷，其特征在于：使用如权利要求1～9任一项所述的双向动作声波马达作为驱动而制作的电动牙刷。

技术总结
本发明提供了一种双向动作声波马达，包括壳体组件、输出轴、偏转组件及径向组件，壳体组件包括外壳、前端盖和后端盖，外壳为沿输出轴轴向延伸的且两端敞开的筒状结构，前端盖和后端盖上分别盖合于外壳的两端，输出轴转动安装在前端盖和后端盖上，偏转组件及径向组件设置在外壳内并位于壳体的两端，偏转组件驱动输出轴绕其轴心偏移并做往复摆动，径向组件驱动输出轴在其轴向方向上做往复直线运动。还提供了一种电动牙刷，使用上述的双向动作声波马达作为驱动而制作的电动牙刷。由双向动作声波马达驱动输出轴进行有规律的往复动作，对清洁的牙面、牙缝之间多个角度上的刷动作用，使牙面清洁更加完全和彻底，燥声小，使用舒适方便。使用舒适方便。使用舒适方便。


技术研发人员：周涛 谭学伟 吴东亮
受保护的技术使用者：湖北盈固电机科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/8/6