用于个人护理设备的振动消除的制作方法

本公开总体上涉及一种包括振动消除悬架的个人护理设备。

背景技术：

包括电动牙刷、剃刮器以及类似设备的电动个人护理清洁设备具有马达，例如机械、机电、磁性马达，该马达接合传动系，从而以摆动、往复或其他模式来驱动清洁机构。由于传动系统的运动，个人护理设备的手柄可能会以令使用者不愉快的方式发生振动。

已经采用了各种方法来减少设备的手柄处所经受的振动。一种方法是以附接配重的形式向马达的定子或手柄添加额外的惯性。虽然这种附加的配重有效地减少了手柄处所经受的振动，但是它也不希望地延长了设备的长度、重量和成本。

此外，当使用例如滑动轴承的传统轴承将轴连接到壳体时，马达必须足够有力，以克服由那些轴承引起的摩擦。更大功率的电马达需要额外的磁体和绕组，但是由于谐振频率更高引起马达的刚性增加。为了降低谐振频率，采用配重形式的惯性可以被添加到轴上，但是这延长了设备的长度和重量，并且附加的磁体和绕组增加了设备的成本。

因此，持续需要一种包括振动消除系统的个人护理设备，该振动消除系统便宜、紧凑且相对易于生产。

技术实现要素：

本公开涉及包括本发明的振动消除悬挂的个人护理清洁设备。通过应用于例如电动牙刷或剃刮器的电动个人护理设备，本发明的系统提供了一种具有减少手柄振动的个人护理设备。本发明的振动消除系统的特征在于，连接转子和壳体的第一多个板簧，以及连接定子和壳体的第二多个板簧。第一多个板簧和第二多个板簧形成转子的轴承，并有效地消除被传递到个人护理设备的手柄的振动。

总体上，在一个方面，该个人护理设备包括：壳体，其尺寸被设计为由使用者抓握；电马达，包括：转子，其具有第一惯性矩，并且被设置在定子内并延伸通过定子；所述定子具有第二惯性矩并被设置在所述壳体内；具有第一弹簧常数的第一多个板簧元件，所述第一多个板簧元件中的每个板簧元件被连接到所述壳体和所述转子，使得所述第一多个板簧元件中的每个板簧元件从所述转子径向地延伸到所述壳体，并且被配置成弹性变形，以允许所述转子相对于所述壳体旋转；以及具有第二弹簧常数的第二多个板簧元件，所述第二多个板簧元件中的每个板簧元件被连接到所述壳体和所述定子，每个板簧元件沿所述定子的长度的至少一部分轴向延伸，并且被配置成弹性变形，以允许所述定子相对于所述壳体旋转；其中所述第一弹簧常数和第二弹簧常数的比值与第一惯性矩和第二惯性矩的比值充分相似，使得在操作期间基本上没有产生的扭矩传递到所述壳体。

根据一个实施例，所述转子的第一部分延伸超过所述定子的第一端，并且所述转子的第二部分延伸超过所述定子的第二端，其中第一多个板簧元件的第一组在沿着所述转子的所述第一部分的点处被连接到转子。

根据一个实施例，第一多个板簧元件的第二组在沿着所述转子的所述第二部分的点处被连接到转子。

根据一个实施例，个人护理设备还包括将所述转子连接到所述壳体的滚珠轴承，其中所述滚珠轴承在沿着转子的第二部分的点处与转子接合，并允许所述转子相对于所述壳体旋转。

根据一个实施例，在操作期间，所述转子被配置为相对于所述壳体在第一角度方向上旋转，其中所述定子被配置为相对于所述壳体在第二角度方向上旋转，其中所述第一角度方向与所述第二角度方向相反。

根据一个实施例，所述定子包括：限定内表面的罐；多个磁体，其设置在所述罐的内表面上，其中所述多个磁体被分组为多个群组，其中所述第二多个板簧簧片中的每个板簧簧片通过所述多个群组的相邻群组之间的内表面的一部分而延伸到所述罐中。

根据一个实施例，每个群组包括具有南北磁化模式的单磁体。

根据一个实施例，所述壳体限定围绕定子被周向地设置的环，其中所述第一多个板簧元件被连接到所述环，并且所述第二多个板簧元件被连接到所述环。

根据一个实施例，个人护理设备还包括一组端子，其被配置成与所述转子电接合，其中该组端子中的每个端子在多个磁体中的至少一对相邻的成组磁体之间、沿所述罐的内部而轴向延伸。

根据一个实施例，所述转子包括铁轴。

根据另一方面，振动消除悬架包括：第一多个板簧元件，其被连接到具有谐振驱动致动器的转子并且被连接到壳体，其中所述第一多个板簧元件将所述转子定心地保持在定子内，并且通过所述第一多个板簧元件的弹性变形而允许所述转子相对于所述壳体旋转；第二多个板簧元件，其沿定子的长度的至少一部分轴向延伸，其中所述第二多个板簧元件连接到所述壳体并与所述定子接合，以通过所述第二多个板簧元件的弹性变形而允许所述定子相对于所述壳体旋转；其中所述第一多个板簧元件和所述第二多个板簧元件被配置成相对于所述壳体柔性地悬挂所述转子和所述定子，使得所述转子和所述定子在操作期间相对于彼此沿相反的角度方向旋转。

根据一个实施例，所述转子的第一部分延伸超过所述定子的第一端，并且所述转子的第二部分延伸超过所述定子的第二端，其中第一多个板簧元件的第一组在沿着所述转子的所述第一部分的点处被连接到所述转子。

根据一个实施例，第一多个板簧元件的第二组在沿着所述转子的第二部分的点处被连接到所述转子。

根据一个实施例，该振动消除悬架还包括将所述转子连接到所述壳体的滚珠轴承，其中该滚珠轴承在沿着转子的第二部分的点处与所述转子接合，并且允许所述转子相对于所述壳体旋转。

根据一个实施例，第二多个板簧簧片中的每个板簧通过所述罐在相邻的磁体群组之间的内表面的相应部分而延伸到所述罐中。

应当理解的是，前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这些概念不是相互矛盾的)都被认为是本文公开的发明主题的一部分。特别地，在本公开结尾出现的要求保护的主题的所有组合被认为是在此公开的发明主题的一部分。

参考下文描述的(多个)实施例，本发明的这些和其他方面将是清楚的，并且将参照该实施例进行说明。

附图说明

在附图中，遍及不同的视图，相同的附图标记通常表示相同的部件。而且，附图不一定是按比例绘制的，而是通常将重点放在说明本发明的原理上。

图1是根据一个实施例的个人护理清洁设备的示意图。

图2a是根据现有技术的个人护理清洁设备的各个部件以及它们之间的电气和机械连接的示意图。

图2b是根据现有技术的实施例的、图2a的个人护理清洁设备的不同构件所经历的振动的图表。

图3a是根据一个实施例的个人护理清洁设备和振动消除悬架的示意图。

图3b是根据一个实施例的个人护理清洁设备和振动消除悬架的示意图。

图4a是根据一个实施例的个人护理清洁设备的各个部件的示意图，所述个人护理清洁设备具有振动消除悬架和它们之间的机械连接。

图4b是根据一个实施例的口腔清洁设备的各个部分的示意图，该口腔清洁设备具有振动消除悬架以及它们之间的电气和机械连接。

图4c是根据一个实施例的、描绘了图4a的个人护理清洁设备的不同构件所经历的振动的图表。

图5a是根据一个实施例的个人护理清洁设备和振动消除悬架的示意图。

图5b是根据一个实施例的个人护理清洁设备和振动消除悬架的示意图。

图6是根据一个实施例的个人护理清洁设备的电马达的横截面图。

图7是根据一个实施例的包括振动消除悬架的个人护理清洁设备的电马达和壳体的横截面图。

图8是根据一个实施例的包括振动消除悬架的个人护理清洁设备的电马达和壳体的横截面图。

图9是根据一个实施例的个人护理清洁设备的电马达的横截面图。

具体实施方式

本公开描述了用于电动个人护理设备的传动系组件的设备的各种实施例。更一般地，申请人已经认识和理解到，提供一种减小从电马达传递到电动个人护理设备的手柄的振动的传动板簧组件将是有益的。因此，本文所述或另外设想的系统提供了一种个人护理设备，例如具有传动板簧组件的电动牙刷或剃刮器，该传动板簧组件包括至少一个沿着定子的长度延伸的板簧，该板簧将定子连接到壳体，并且包括至少一个其他板簧，该其他板簧将转子连接到壳体。

利用本文的实施例和实施方式的特定目标是提供一种用于口腔清洁设备的、具有减小的手柄振动的传动组件，所述口腔清洁设备例如是philipssonicare牙刷或诸如philipsnorelco剃刮器(由koninklijkephilipselectronics，n.v.制造)的男性刷毛设备，尽管所述组件可与许多其他个人护理设备一起使用。

参见图1，在一个实施例中，提供了一种个人护理清洁设备10，其包括具有壳体12的主体部分和安装在该主体部分上的清洁头部构件14。清洁头部构件14在其远离主体部分的端部包括刷头或其他类型的刷毛机构16。

清洁头部构件14安装成能够相对于壳体12运动。该运动可以是各种不同运动中的任何一种，包括振动或旋转，等等。根据一个实施例，清洁头部构件14安装到主体部分上，以便能够相对于壳体12振动(即往复运动)。该头部构件14可以固定地安装到壳体12上，或者它可以备选地可拆卸地安装，使得当设备的清洁部件磨损并需要更换时，清洁头部构件14可以用新的清洁头部构件更换。

主体部分包含整合轴48的谐振驱动致动器20，用于产生运动并将运动从谐振驱动致动器20传递到清洁头部构件14。

在一个实施例中，电源(未示出)包括一个或多个充电电池(未示出)，其例如可在充电保持器中充电，个人护理清洁设备10在不使用时放置在该充电保持器中。

主体部分还设有用户输入部件26，以激活和解激活谐振驱动致动器20。用户输入部件26允许用户操作个人护理清洁设备10，例如打开和关闭设备。用户输入部件26可以例如是按钮、触摸屏或开关。

图2a模拟了该系统中的各种力。在所示出的示例中，现有技术的谐振驱动致动器20的定子22和转子24设置在壳体12(例如手柄)内。定子22刚性地连接到壳体12。定子22和转子24产生扭矩52(tact)，驱动转子24往复运动。由于扭矩52，定子22具有质量惯性矩js，而转子24具有质量惯性矩jr。由定子22和转子24产生的力可以建模为弹簧28，其表示为ksr，其是谐振驱动致动器20的质量弹簧系统的弹性部分。壳体12具有质量惯性矩jh，其包括电子设备和电池的质量。类似地，转子的质量惯性矩jr包括清洁头部构件14的质量。

因为定子22刚性地连接到壳体12，所以定子22在操作期间将相对于壳体12静止，并且由定子22和转子24产生的扭矩将被传递到壳体12，从而在手柄中产生令人不愉快的振动。图2b示出了现有技术的系统中的定子22、转子24和壳体12的振动。线条56示出了转子24的振动，而线条58所示的定子22的运动保持相对安静。然而，壳体12经历了明显的振动，如线条54所示。转子24的振动以相对大的振幅相对于壳体12的振动异相180°，而定子22的小振动与壳体12的振动同相。

如图3a和图3b所示，本发明的设备可减轻传递到具有谐振驱动致动器20的个人护理设备中的手柄的振动。定子22可例如包括罐40和设置在其中的多个磁体44(参见图6和图7)。如下面将进一步讨论的，在一个实施例中，定子22可以采用六个磁体44，其中三个产生北极，三个产生南极。转子24可设置在定子22内并延伸穿过定子22。转子24可包括轴48和围绕轴48设置的多个绕组50。在图6和图7所示的实施例中，绕组50可以被配置成使得每个绕组被设置成彼此分开大约120电角度；然而，在其他实施例中，可以使用其他数目的绕组和磁体。当被电势激励时，绕组50将与磁体44磁性接合，以产生往复旋转，该往复旋转传递到轴48，并因此传递到刷毛机构16。在一个实施例中，轴48可由含铁材料构成，例如铁，尽管本领域的普通技术人员将理解，其他材料也可适用于形成轴48。

如图3a和图3b所示，一个实施例可包括振动消除悬架系统，该振动消除悬架系统包括第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62，其很大程度上消除或以其他方式减少了壳体12所经受的振动。振动消除悬架的第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62可分别与转子24和定子22接合，使得定子22和转子24的位置固定，即，第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62将两个部件保持在固定配置中。第一多个板簧元件60允许转子24通过弹性变形(即弯曲)相对于壳体12进行角往复运动。第二多个板簧元件62也通过弹性变形允许定子22相对于壳体的角往复运动。第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62与往复运动结合，以起到轴承的作用，即，将转子24的旋转轴线定位在相对于定子22的固定的定心位置，从而使马达没有能量损失。

图4a和图4b示出了个人护理清洁设备的各个元件之间的板簧连接的示意图。如图所示，定子22经由第二多个板簧元件62连接到壳体12，而转子24经由第一多个板簧元件60连接到壳体12。结果，来自转子24的反作用扭矩被来自定子22的第二反作用扭矩补偿。换句话说，因为定子22不是刚性地附接到壳体12，而是可以相对于壳体12旋转(至少到第二多个板簧元件62的弹性变形所允许的程度)，所以定子22和转子24在操作期间相对于彼此和壳体12在相反的角度方向上移动。定子22的相反运动大体上消除了壳体12的振动经历。第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62的弹簧常数krh和ksh分别选择为定子和转子的质量惯性矩之比相同的比率。这导致壳体12上的净扭矩基本为零。

在图4b中对各个元件之间的力进行建模。同样，第二多个板簧元件62连接定子22和壳体12，而第一多个板簧元件60连接转子24和壳体12。js，jr和jh分别表示定子、转子和壳体的质量惯性矩，而ksh和krh分别表示第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62的弹簧常数。由于这种配置，转子24和定子22具有相反的运动/振动；因此，它们各自相对于壳体的作用的扭矩彼此相反。为了产生接近零的作用于壳体的净扭矩，使得很小(即使有的话)的手柄振动，弹簧常数的比值：

必须近似等于质量惯性矩的比值：

当弹簧常数的比值等于质量惯性矩的比值时，手柄的振动基本上为零，这是因为施加到手柄的净扭矩将为零。这在图4c中示出，图4c示出了由线条66表示的转子24的运动以及由线条68表示的、相对于转子24相反的定子22的运动。结果是壳体12没有振动，如线条64所示(在理想情况下，线条64将是平坦的)。

回到图3a和图3b，第一多个板簧元件60可从转子24径向延伸，并将转子24连接到壳体12。如图所示，第一多个板簧元件60被分成两组板簧元件，第一组60'位于离轴48最远的端部，第二组60"位于离轴48最近的端部。由于转子24延伸穿过定子22，转子24的第一部分70延伸超过定子22的后部，转子24的第二部分72延伸超过定子22的前端。第一多个板簧元件60的第一组60'在定子22的后部连接到转子24的第一部分70，而

第一多个板簧元件60的第二组60"在定子22的前部连接到转子24的第二部分72。在这种配置中，第一多个板簧元件60的两个组(60'，60")使转子24相对于定子22定心，并且允许转子24相对于定子22和壳体12旋转一定程度，因此第一多个板簧元件60的两个组(60'，60")一起形成转子24的轴承。

第二多个板簧元件62可沿定子22平行于轴48纵向延伸。同样，多个第二板簧元件62可将壳体12连接到定子22。如下面将进一步讨论的，第二多个板簧元件62可在每组磁体44之间延伸。第二多个板簧元件62中的每个板簧元件还在端部处连接到定子22。

如图3a-图3b所示，环74可围绕定子22的各端周向地设置。环74固定到壳体12上，并连接到第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62上。因此，板簧中的每个板簧可被定形成附接到环74。类似地，板簧元件62可从环74延伸到罐40中并沿罐40的长度延伸。

尽管在一个实施例中第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62可经由环74被附接到壳体12，但在其他实施例中，第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62可通过不同的方式附接到壳体12。例如，第一多个板簧元件60可以是大致直的，并且从转子24径向向外笔直延伸，以接触壳体12的内表面。此外，第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62不必附接到壳体12的相同部分，而是可以沿着壳体12在不同的点被附接，这对于个人护理设备的制造和构造是有利的。

在一个实施例中，第一多个板簧元件60的每组(60'，60")可以包括三个板簧，它们彼此分开大约120度布置，然而在其他实施例中，可以使用具有不同间隔的其他数目的板簧。类似地，尽管图3a-图3b(以及图5a-图5b)示出了第二多个板簧元件60的三个板簧元件，但也可以使用其他数目。本领域普通技术人员能够理解每个板簧的弹簧常数将根据使用板簧的数目而变化。

第一多个板簧元件60和第二多个板簧元件62两者中的板簧可以由塑料、金属或适于将壳体12连接到转子24和定子22的任何弹性材料构成，其具有足以使壳体12在操作期间基本静止的弹簧常数。

在具有可拆卸清洁头部的实施例中，在更换清洁头部构件14时产生的负载对于板簧来说可能太大，并且可能导致板簧的断裂或其他方式的变形。因此，在一个备选实施例中，如图5a和图5b所示，可仅使用第一多个板簧元件60中的一组板簧元件，其在定子的后端部被附接到转子24的第一部分70。转子24的另一端可通过轴承76连接到壳体12，以便在正在更换清洁头部构件14时补偿施加在个人护理清洁设备10上额外的力。轴承76可以是任何轴承，例如滚珠轴承，其适于支撑和允许转子24旋转，同时承受刷洗和更换刷头16的负载。因此，轴承76可以用于代替定子22的前端处的板簧元件60″。

在该实施例中，当仅采用一组第一多个板簧元件60时，第一多个板簧元件60必须更厚，并且具有更高的弹簧刚度。相反，当使用两组(60'，60")第一多个板簧元件60时(即在谐振驱动器的前面和后面)，可以使用更薄且刚度更小的弹簧。

转到图6，定子22包括沿罐40的内表面设置的磁体44。这些磁体在操作期间与转子24的绕组50电磁接合，以引起定子22和转子24的往复运动。图6所示的五极结构包括围绕转子24设置的五个绕组，其与五组磁体接合，每组磁体包括北极和南极。因为在谐振驱动致动器的前部使用一组五个北-南磁体对，而在谐振驱动致动器的后部使用另一组五个北-南磁体对，所以该实施例总共需要二十个磁体。因为需要如此多的磁体，所以第二多个板簧元件62延伸到定子22中的空间极小。

在替代实施例中，如图7所示，可以使用三极结构。在这种结构中，定子22包括一组绕组，并且轴向地定位在前极和后极之间。此外，该配置仅需要三组北-南磁体对44，这样将磁体的总数减少到十二。随着磁体被分组为南北对，这种布置提供了沿罐40的内表面78的额外空间。如图所示，第二多个板簧元件62可延伸穿过相邻磁体对44之间的罐40的内表面78的暴露部分。

在另一实施例中，如图8所示，每个磁北极-南极对可以组合成具有n-s磁化模式的单磁体44，从而产生沿罐40的内表面78的用于第二多个板簧元件62的额外空间。这种配置进一步将所需的磁体数目减少到总共六个磁体—在谐振驱动致动器的前面有三个n-s单磁体，在谐振驱动致动器的后面有三个n-s单磁体。

如图9所示，在三极结构中所允许的附加空间还为接线端子80、82提供了空间，接线端子80、82在磁体的相邻群组44之间沿罐40的内部轴向延伸，接线端子80、82向围绕转子24设置的绕组50供电。

除非明确地相反指示，否则在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”应当理解为表示“至少一个”。

在说明书和权利要求书中使用的短语“和/或”应当理解为表示如此结合的要素中的“一个或两个”，即在一些情况下结合地存在而在其他情况下分离地存在的要素。与“和/或”一起列出的多个要素应当以相同的方式来解释，即，如此结合的要素·中的“一个或多个”。除了由“和/或”子句具体指出的要素之外，可以任选地存在其他要素，无论与具体指出的那些要素相关或不相关。

如在说明书和权利要求书中所使用的，“或”应当理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或“和/或”应被解释为包括性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个，但也包括多个要素或要素列表中的多于一个，以及可选地包括附加的未列出的项目。除非明确地相反指示，例如“仅一个”、“恰好一个”或者当用于权利要求时的“由……组成”，否则术语将表示包括多个要素或要素列表中的刚好一个要素。通常，当被诸如“任一个”、“一个”、“仅一个”或“恰好一个”的排他性术语所引述时，在此使用的术语“或”仅应将其解释为指示排他性的备选方式(即，“一个或另一个，但不是两个”)。

如在说明书和权利要求中所使用的，对一个或多个要素的列表的短语“至少一个”的引用应当被理解为表示从要素列表中的任何一个或多个要素中选择的至少一个要素，但不必包括要素列表中具体列出的每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表中具体指出的要素之外的要素可以任选地存在，而不管与具体指出的那些要素相关或不相关。

还应当理解，除非明确地相反指示，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，该方法的步骤或动作的顺序不必限于列举该方法的步骤或动作的顺序。

在权利要求以及上面的说明书中，诸如“包括”、“包含”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“组成”等的所有过渡短语都应当理解为开放式的，即意味着包括但不限于此。只有过渡短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别是封闭或半封闭的过渡短语。

尽管本文已经描述和说明了几个发明实施例，但是本领域的普通技术人员将容易地想到用于执行本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的各种其他设备和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个被认为在本文所述的发明实施例的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文所述的所有参数、尺寸、材料和配置都意味着是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明教导的具体应用。本领域技术人员将认识到或能够仅使用常规实验来确定本文所述的具体发明实施例的许多等效物。因此，应当理解，前述实施例仅作为示例给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实施本发明的实施例。本公开的发明实施例涉及本文所述的每个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外，如果这种特征、系统、物品、材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这种特征、系统、物品、材料、套件和/或方法的任何组合都包括在本公开的发明范围内。