專利名稱：具有用于產(chǎn)生振蕩運動的驅(qū)動裝置的小型電動器具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有用于產(chǎn)生振蕩運動的驅(qū)動裝置的小型電動器具，此小型器具特別適用于電動剃須刀或者電動牙刷中。
根據(jù)DE 1 151 307 A可知，用于干式剃須刀的振蕩電樞驅(qū)動器具有往復工作運動的剃須刀具。這種已知的振蕩電樞驅(qū)動器包括一個被緊密固定在剃須刀外殼中的U形電磁鐵。工作電樞放置在靠近電磁鐵兩極的地方，而在工作電樞的每一側(cè)，則非常對稱地放置了一個對應(yīng)的振蕩補償電樞。工作電樞和補償電樞由U形片簧懸掛著，其位置是可動的。在運行時，驅(qū)動剃須刀具的工作電樞沿著固定不動的電磁鐵的磁極表面平行振蕩，同時補償電樞作反相位的振蕩運動，從而盡可能避免將工作電樞的振蕩傳遞給剃須刀的外殼。
DE 196 80 506 T1所揭示的電動剃須刀具有線性振蕩馬達和固定不動電磁鐵，以及其它一些可移動組件，它們被設(shè)置成在電磁鐵的作用下按照彼此相反的相位進行振蕩。電磁鐵通過螺絲被固定在剃須刀的底盤上?？梢苿咏M件通過片簧懸掛在底盤上，其位置是可動的。片簧上有許多裂紋，使得各個可移動組件能夠相對反向地移動。
本發(fā)明的目標是在小型電動器具的內(nèi)部盡可能以最優(yōu)的方式產(chǎn)生振蕩運動，同時盡量防止器具上不受歡迎的振動。
這一目標通過根據(jù)權(quán)利要求1中的各項特性而得以實現(xiàn)。
本發(fā)明中的小型電動器具包括為該小型電動器具的至少一個工作單元產(chǎn)生振蕩運動的驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置具有第一驅(qū)動組件、第二驅(qū)動組件和用于產(chǎn)生磁場的線圈，該磁場從第一驅(qū)動組件伸出并作用在第二驅(qū)動組件上，后者被可動地安裝在小型電動器具中，使得將第二驅(qū)動組件設(shè)置為振蕩運動。本發(fā)明的特征在于，第一驅(qū)動組件被可動地安裝在小型電動器具中，使得它執(zhí)行與第二驅(qū)動組件反相的振蕩運動，并且驅(qū)動裝置通過至少一個第一彈簧元件被固定在小型電動器具上。
由于兩個驅(qū)動組件振蕩運動反相，與僅有一個驅(qū)動組件運動而另一個驅(qū)動組件靜止不動的傳統(tǒng)驅(qū)動裝置相比，本驅(qū)動組件能夠獲得高得多的相對速度。由于這種驅(qū)動裝置的效率隨驅(qū)動組件的相對速度而增加，因此通過本發(fā)明的驅(qū)動裝置可以達到比現(xiàn)有技術(shù)中已知的類似驅(qū)動裝置更高程度的效率。利用彈簧元件懸掛的方式具有以下優(yōu)點它在應(yīng)用中幾乎沒有摩擦，并且能在振蕩方面將小型器具的其余部分(特別是外殼)與驅(qū)動裝置充分解耦。
第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件可以通過至少一個第二彈簧元件相互連接起來。這樣的優(yōu)點是使兩個驅(qū)動組件的相對運動幾乎沒有摩擦，而同時這也能夠獲得操作驅(qū)動裝置所需的回復力。第二彈簧元件的彈性常量優(yōu)選地大于第一彈簧元件的彈性常量。一方面，這使得兩個組件之間具有相對較為緊密的耦合，而另一方面，這也使得驅(qū)動裝置與小型器具的外殼之間的耦合較為松散。
在本發(fā)明的小型器具的優(yōu)選實施例中，第一和/或第二彈簧元件由片簧構(gòu)成。片簧只能在某個空間方向上產(chǎn)生彈性屈伸，而在另兩個空間方向上則表現(xiàn)得類似剛體，因而可以在這些空間方向上執(zhí)行另外的靜態(tài)功能。片簧的其它優(yōu)點是它對空間的要求非常低，并且成本低廉。
第一和第二彈簧元件可以被構(gòu)造成為一個集成單元，從而可以減少本發(fā)明的小型器具中單個部件的數(shù)量。特別地，第一彈簧元件和第二彈簧元件可以被構(gòu)造成十字交叉形式的普通片簧。
多個第二彈簧元件可以被布置為層層相疊的形式。這種布置的優(yōu)點是具有非常高的彈性常量，從而能夠?qū)崿F(xiàn)兩個驅(qū)動組件之間非常緊密的耦合。為了保持盡可能低的摩擦力，在這種方案中提供間隔器是有好處的，這樣使得第二彈簧元件相互之間能保持一定的距離。
也可以配置第三彈簧元件從而設(shè)定驅(qū)動裝置其余部分的位置。
在優(yōu)選實施例中，第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件(包括與第一驅(qū)動組件或第二驅(qū)動組件共同運動的那些部分)的重心都在同一條直線上運動，這樣可以避免產(chǎn)生角動量。另外，驅(qū)動裝置的優(yōu)選構(gòu)造方案是使第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件(包括與第一驅(qū)動組件或第二驅(qū)動組件共同運動的那些部分)的線性動量大小相等而方向相反，從而沒有線性動量產(chǎn)生。這種配置使得第二彈簧元件的尺寸非常微弱，從而達到驅(qū)動裝置與小型器具外殼的近似完全解耦。
兩個驅(qū)動組件中至少有一個具有一個或多個永久磁鐵。另外，兩個驅(qū)動組件中至少有一個具有線圈纏繞的磁芯。通過這種安裝方式，可以在相對較小的尺寸下獲得強有力的驅(qū)動，其中的能量消耗足夠低，以允許例如小型電動器具的電池供電的運行。
本發(fā)明將在下文中通過引用帶有圖示說明的實施例加以解釋。該實施例與電動剃須刀的每種使用實例都有聯(lián)系。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明也適用于其它小型電動器具中，例如電動牙刷。
在圖中

圖1是本發(fā)明的剃須刀驅(qū)動裝置實施例的高度示意性的截面視圖。
圖2是本發(fā)明的剃須刀的高度示意性的局部視圖，顯示出圖1中所說明的線性馬達的實施例。
圖3是在已安裝條件下片簧實施例的側(cè)視圖。
圖4是本發(fā)明的剃須刀實施例的局部透視圖，顯示出對應(yīng)于圖2的細節(jié)部分。
圖5是與圖4相似的視圖，但已移除某些覆蓋面從而顯示出更多細節(jié)。
圖6是圖5中實施例的分解透視圖。
圖1是本發(fā)明的剃須刀驅(qū)動裝置實施例的高度示意性的截面視圖。剃須刀驅(qū)動裝置由線性振蕩馬達構(gòu)成，它具有以比較小的相對距離排列的兩個可動的馬達組件1和2。第一馬達組件1由鐵芯3構(gòu)成，它具有向第二馬達組件2方向伸展的兩條引腿4。在每條引腿4上安置一個纏繞線圈5，其既可以作為分離的獨立線圈也可以作為一個公共線圈那樣進行操作。第二馬達組件2具有三個永久磁鐵6，它們被以這樣的方式極性反平行地并排放置于公共承載板7上，使得其中一個磁極指向第一馬達組件1的鐵芯3的方向。與鐵芯3類似，承載板7也是用鐵質(zhì)材料制成。兩個馬達組件1和2被并排放置得如此靠近，僅有狹窄的氣隙8將永久磁鐵6與鐵芯3的鄰接引腳4的末端分隔開來，氣隙8的寬度由固定至鐵芯3和承載板7的對應(yīng)面的兩塊片簧9決定。片簧9的一個特性是在它們擴展出的平面內(nèi)表現(xiàn)得像剛體一般，僅在垂直這個平面的方向上能夠發(fā)生彈性屈伸。在圖1所示的實施例中，這意味著，為了克服片簧9所造成的回復力，兩個馬達組件1和2將相對彼此向左方和右方運動，同時仍然保持它們的相對距離以及氣隙8的寬度不變。這樣的結(jié)果是得到這樣的振蕩系統(tǒng)，其中第一馬達組件1和第二馬達組件2執(zhí)行各自的線性振蕩運動。兩個馬達組件1和2的運動方向相反，也就是說，兩者的振蕩相位相反。
為了啟動和維持振蕩，讓電流流過線圈5。線圈5用作電磁鐵，在鐵芯3的輔助下產(chǎn)生磁場，該磁場作用于永久磁鐵6并導致線圈5和永久磁鐵6的相對運動。通過適當?shù)募?，可以反轉(zhuǎn)線圈5所產(chǎn)生的磁場的極性，造成第一和第二馬達組件1和2的振蕩相位正好相反。在這種情況下，本發(fā)明的基本方面是第一馬達組件1和第二馬達組件2都會運動，也就是說，線性馬達并沒有用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子的定子，而是具有相互驅(qū)動的兩個反相振蕩的馬達組件1和2。這些馬達組件1或2中的一個對應(yīng)了傳統(tǒng)線性馬達中的轉(zhuǎn)子，而另一個則執(zhí)行傳統(tǒng)線性馬達中定子的功能，但是不像定子，它并不靜止而是同樣運動的。這樣的結(jié)果是，在其它的確定情況下，本發(fā)明的線性馬達的第一和第二馬達組件1和2的相對運動速度是傳統(tǒng)線性馬達的定子和轉(zhuǎn)子的相對速度的兩倍，因而可以達到相對較高的效率程度。兩個馬達組件1和2的振蕩運動頻率由線圈5的激勵所預(yù)先設(shè)定，特別地被設(shè)為對應(yīng)于兩個馬達組件1和2和片簧9所形成的振蕩系統(tǒng)的諧振頻率。在共振條件下，這會產(chǎn)生高度穩(wěn)定的振蕩行為，并且僅僅需要極少的能量輸入。
圖2是本發(fā)明的剃須刀的高度示意性的局部視圖，顯示出圖1中所說明的線性馬達的實施例。該視圖被限制在剃須刀中緊靠線性馬達的安裝環(huán)境里。通過片簧9，線性馬達被懸掛在剃須刀的外殼10中，也就是說，在所示的實施例中，片簧9不僅僅執(zhí)行耦合兩個馬達組件1和2用于相對運動的功能，同時也將線性馬達懸掛在外殼10中。有關(guān)片簧9的可能的幾何設(shè)計細節(jié)將通過參考圖3加以解釋。采用片簧9懸掛線性馬達的方案之所以被認為是合適的，是因為與傳統(tǒng)的線性馬達相反，馬達組件1和2都能夠移動，這就排除了在外殼10上采用螺絲連接或其它方法固定馬達組件1和2中某一個的可能性。片簧9可以實現(xiàn)無摩擦的懸掛，另外也在很大程度上防止了發(fā)生外殼10的不受歡迎的振動。為了確保線性馬達在這種松散懸掛的情況下能夠占據(jù)余下的確定位置，同時也為了保持片簧9的穩(wěn)定性，至少要有一塊片簧9通過另外的彈性元件11連接到外殼10上。圖2也顯示了被安裝在第一馬達組件1或者第二馬達組件2上的剃須刀具12。作為選擇，也可以配置兩個剃須刀具12，一個安裝在第一馬達組件1上，而另一個則安裝在第二馬達組件2上。單個剃須刀具12或者兩個剃須刀具12中的每一個都被線性馬達以往復運動的方式進行驅(qū)動。
圖3是在已安裝條件下片簧9的實施例的側(cè)視圖。選擇這個視圖使得被片簧9掩蓋起來的兩個馬達組件1和2的振蕩與投影平面相垂直。在這個實施例中，片簧9是十字交叉形的，具有相對較寬的水平梁13和從中部延伸的相對較窄的垂直梁14，這兩條梁由一個部件集成制造而得。水平梁13用于連接第一和第二馬達組件1和2。垂直梁14用于將線性馬達懸掛在剃須刀的外殼10上，并且在幾何結(jié)構(gòu)上具有比水平梁13充分小的彈性常量。
圖3的實施例與圖2中所示的片簧9稍有不同，在于圖2中附加的彈性元件11以垂直梁14較低部分的形式與片簧9集成形成，也就是說，圖2中的片簧9不再需要這個較低的部分，這使它們成為T形而不是十字交叉形。在垂直梁14的底端和頂端固定外殼10。與將垂直梁14安置在水平梁13的中央并因此在中央懸掛水平梁13的方案不同，可以提供兩條垂直梁14，將其分別安置在水平梁13的兩個末端區(qū)域，并用于在各個末端將水平梁13懸掛在外殼10上。在這種變化方案中，片簧9是H形而不是十字交叉形的。然而，當片簧9固定在外殼10上時，需要允許兩個馬達組件1和2的振蕩運動傳遞到片簧的垂直梁14上。
圖4是本發(fā)明的剃須刀實施例的局部透視圖，顯示出對應(yīng)于圖2的細節(jié)部分。圖5是與圖4相似的視圖，但已移除某些覆蓋面從而顯示出更多細節(jié)。圖6是圖5示例的分解圖。本發(fā)明的基本方面是如圖4至6所示線性馬達的構(gòu)造以及其在剃須刀中的懸掛。否則，剃須刀將按照圖中沒有顯示的傳統(tǒng)方式那樣進行構(gòu)造。
馬達組件1和2的設(shè)計基本對應(yīng)圖1所示的實施例，只是第二馬達組件2具有四個永久磁鐵6，而不是三個永久磁鐵6。在每個馬達組件1和2上都安裝一個剃須刀具12，使得兩個剃須刀具12的相互反相振蕩。剃須刀具12交叉地安裝在馬達組件1和2上，使得由第一馬達組件1所驅(qū)動的剃須刀具12被安置在第二馬達組件2的上方，而由第二馬達組件2所驅(qū)動的剃須刀具12被安置在第一馬達組件1的上方。在轉(zhuǎn)子7上提供配重18。這樣做的目的是使得第一馬達組件1和第二馬達組件2(包括隨之移動的部分，例如剃須刀具12)的重心盡可能遠地沿著共同的直線運動，從而不會或者只有很小的角動量被產(chǎn)生，這個角動量會帶來不受歡迎的振動。代替提供單一片簧9，在線性馬達的每一側(cè)排列層疊的三個矩形片簧9，同時提供插片15以維持彈簧的間距，螺絲16用于將它們保持在一起并固定在兩個馬達組件1和2上。插片15可以減少層疊中的各塊片簧9之間的摩擦。為了將線性馬達懸掛在外殼10上，提供了四個分離的振蕩橋17，它們呈帶狀且具有逐漸變細的部分，通常由彈性鋼材制成，這一點與片簧9類似。在振蕩橋17的一端與片簧9一并旋接至馬達組件1或2之一，振蕩橋17的另一端則旋接至外殼10。
在操作過程中，兩個馬達組件1和2以及它們所帶的剃須刀具12按照相反的相位分別進行線性振蕩。當這種情況發(fā)生時，兩個層疊著的片簧9經(jīng)歷連續(xù)的彈性彎曲，使得它們較窄的一側(cè)向相反的方向偏轉(zhuǎn)，并且此偏轉(zhuǎn)方向會周期性地反向。隨著片簧9較窄一側(cè)的偏轉(zhuǎn)，被固定于此的振蕩橋17的末端也因此周期性地偏轉(zhuǎn)。當振蕩橋17如同當前實施例中所示那樣尺寸非常微小時，這種偏轉(zhuǎn)在實踐中不會被傳遞到外殼10上。然而，在這個情況中，振蕩橋17并沒有處在吸收可被感知的角動量或線性動量的位置上。因此，需要設(shè)計線性馬達的幾何結(jié)構(gòu)以便盡可能地防止最終的角動量和線性動量的產(chǎn)生。這一目標可以通過將第一馬達組件1(包括所有隨之運動的部分)的重心和第二馬達組件2(包括所有隨之運動的部分)的重心沿同一直線運動而實現(xiàn)。另外，第一和第二馬達組件1和2(包括隨各自運動的部分)的線性動量應(yīng)該大小相等而方向相反。
權(quán)利要求
1.一種小型電動器具，具有用于產(chǎn)生該小型電動器具的至少一個工作單元(12)的振蕩運動的驅(qū)動裝置，其中所述驅(qū)動裝置具有第一驅(qū)動組件(1)、第二驅(qū)動組件(2)和用于產(chǎn)生磁場的線圈(5)，該磁場從第一驅(qū)動組件(1)伸出并以這樣的方式作用在可動地設(shè)置在小型電動器具中的第二驅(qū)動組件(2)上，使得將第二驅(qū)動組件(2)設(shè)置為振蕩運動，其特征在于，第一驅(qū)動組件(1)被可動地設(shè)置在小型電動器具中，以執(zhí)行與第二驅(qū)動組件(2)反相的振蕩運動，同時相關(guān)驅(qū)動組件之間的氣隙被基本維持為常量，并且驅(qū)動裝置借助于至少一個第一彈簧元件(14，17)被固定至小型電動器具。
2.按權(quán)利要求1所述的小型電動器具，其中，第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)通過至少一個第二彈簧元件(9，13)相互連接。
3.按權(quán)利要求2所述的小型電動器具，其中，第二彈簧元件(9，13)的彈性常量大于第一彈簧元件(14，17)的彈性常量。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，第一彈簧元件(14，17)和/或第二彈簧元件(9，13)被構(gòu)造為片簧。
5.按前述權(quán)利要求2至4之一所述的小型電動器具，其中，第一彈簧元件(14)和第二彈簧元件(13)被構(gòu)造成為一個集成單元。
6.按權(quán)利要求5所述的小型電動器具，其中，第一彈簧元件(14)和第二彈簧元件(13)被構(gòu)造成十字交叉形式的公共片簧。
7.按前述權(quán)利要求2至4之一所述的小型電動器具，其中，多個第二彈簧元件(9)以層層相疊的形式設(shè)置。
8.按權(quán)利要求7所述的小型電動器具，其中，第二彈簧元件(9)通過插片(15)保持相互之間的距離。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，提供第三彈簧元件(11)用于設(shè)定驅(qū)動裝置其余部分的位置。
10.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)，包括與第一驅(qū)動組件(1)或第二驅(qū)動組件(2)共同運動的部分，的重心都在一條公共直線上運動。
11.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)，包括與第一驅(qū)動組件(1)或第二驅(qū)動組件(2)共同運動的部分，的動量大小相等而方向相反。
12.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，兩個驅(qū)動組件(1，2)中至少有一個具有至少一塊永久磁鐵(6)。
13.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，兩個驅(qū)動組件(1，2)中至少有一個具有線圈(5)纏繞的磁芯(3)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種小型電動器具，包括為該小型電動器具的至少一個工作單元(12)產(chǎn)生振蕩運動的驅(qū)動裝置。驅(qū)動裝置有第一驅(qū)動組件(1)、第二驅(qū)動組件(2)和用于產(chǎn)生磁場的線圈(5)，該磁場從第一驅(qū)動組件(1)伸出并作用在第二驅(qū)動組件(2)上，后者被可動地安裝在小型電動器具中，使得第二驅(qū)動組件(2)設(shè)置為振蕩運動。第一驅(qū)動組件(1)被可動地安裝在小型電動器具中，使得它執(zhí)行與第二驅(qū)動組件(2)反相的振蕩運動，且驅(qū)動裝置通過至少一個第一彈簧元件(9，17)被固定在小型電動器具上。
文檔編號A61C17/16GK1681628SQ03821674
公開日2005年10月12日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者貝恩哈德·克勞斯, 亞歷山大·克洛斯 申請人:布勞恩股份有限公司