專利名稱：用于產生振蕩運動的電動驅動單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于產生振蕩運動的電動驅動單元。此外本發(fā)明涉及一種具有這樣驅動單元的小型電器以及用于制造這樣驅動單元的方法。
背景技術：
用于產生振蕩運動的電動驅動單元例如應用于電動牙刷和電動剃須刀中。所以從DE 28 20 437 A1中已知具有轉子擺動式電動機的電動牙刷。轉子擺動式電動機使其上安裝刷子部分的軸來回地轉動。轉動受到扭轉彈簧和阻尼元件影響，所以調節(jié)到期望的運動過程。
從US 5,613,259中已知一種振蕩裝置，特別是一種電動牙刷。該裝置具有機械的振蕩器，其被電動機驅動。依據(jù)由傳感器檢測的機械的振蕩器的振動頻率如此控制電動機，使得機械的振蕩器在不同的負載情況下也保持諧振。機械的振蕩器通過彈簧質量系統(tǒng)構成，所述系統(tǒng)能夠具有螺旋彈簧或者扭轉棒。
為了能夠實現(xiàn)用于產生振蕩運動的電動驅動單元的盡可能優(yōu)化的運行，應該通過相應于該系統(tǒng)的諧振頻率的或者位于該系統(tǒng)的諧振頻率的附近頻率激勵該驅動單元。但是諧振頻率不僅隨著驅動單元的負載改變而且由于在批量質量時產生的制造公差產生偏差。雖然該偏差能夠通過激勵頻率補償。但是這樣的調節(jié)需要額外的制造費用。此外，在一些應用中不希望激勵頻率的改變。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的任務在于，以盡可能小的費用并且盡可能優(yōu)化地構造一種用于產生振蕩運動的電動驅動單元。
該任務通過權利要求1的特征組合完成。
根據(jù)本發(fā)明構造的用于產生振蕩運動的電動驅動單元具有定子、轉子和扭轉元件。根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的特征在于，設有用于機械地調整驅動單元的諧振頻率的在扭轉元件上作用的調整元件。
本發(fā)明具有下面優(yōu)點，即驅動單元允許與制造公差無關地將電動驅動能量最好地轉化為振蕩運動并且因此比較小的電能用于根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的運行。
根據(jù)本發(fā)明的驅動單元優(yōu)選地如此構成，使得調整元件使扭轉元件固定在扭轉元件的可變的位置上。在這種情況下，調整元件可運動并且可固定地設置在定子上。特別地，調整元件平行于驅動單元的縱向軸運動。為此，調整元件可以例如接合在定子中的至少一個槽中。以相對小的成本實現(xiàn)這樣的結構并且可以簡單地調整根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的諧振頻率。
在簡單的處理的意義上特別有利的是，調整元件構成為夾緊裝置。在這種情況下，調整元件具有兩個部分和至少一個用于使兩個部分相接的連接元件。
扭轉元件通常固定在轉子上。在根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中轉子具有中空軸。在這種情況下特別有利的是，扭轉元件至少部分地設置在中空軸內。以這樣的方式根據(jù)本發(fā)明的驅動單元能夠構造得非常緊湊。扭轉元件優(yōu)選地構成為扭轉棒，其以非常小制造公差被制造并且特別是在與中空軸的組合中幾乎不要求結構空間。
根據(jù)本發(fā)明的驅動單元能夠具有外殼，其在調整元件的區(qū)域中具有凹處。因此可以允許在根據(jù)本發(fā)明的驅動單元已經完全裝配的時刻進行諧振頻率的調整。
在根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的一個優(yōu)選的實施例中，定子具有永久磁鐵和至少一個線圈。轉子優(yōu)選地具有由可磁化材料制成的電樞。
此外本發(fā)明還涉及一種具有根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的小型電器。根據(jù)本發(fā)明的小型電器優(yōu)選地構成為電動牙刷或者剃須刀。在這種電器中存在借助于蓄電池與電源無關的運行，所以根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的相對低的能量消耗對于通過一個蓄電池能量取得的電器消耗時間有積極的效果。
根據(jù)本發(fā)明的方法涉及用于產生振蕩運動的電動驅動單元的制造，其中驅動單元具有定子、轉子和扭轉元件。根據(jù)本發(fā)明的方法特征在于，在驅動單元裝配之后通過扭轉元件機械地調整它的諧振頻率。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的范圍內，扭轉元件的參與振蕩運動的區(qū)域能夠改變，以便調整驅動單元到期望的諧振頻率。為此，扭轉元件能夠固定在調整元件上，其中調整元件在扭轉元件上所接合的位置如此選擇，使得驅動單元具有期望的諧振頻率。為了獲得諧振頻率的有效調整，使驅動單元處于振蕩運動，并且從振蕩運動的衰減特性中計算出調整元件應該固定在扭轉元件上的位置。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選的實施例中，通過脈沖形激勵使驅動單元振蕩運動。調整元件應該固定在扭轉元件的位置例如通過振蕩運動的衰減特性計算。扭轉元件優(yōu)選地固定在一個轉動位置中，當關閉驅動單元時轉子處于該轉動位置。


下面根據(jù)在附圖中所示的實施例詳細地說明本發(fā)明，其中根據(jù)本發(fā)明的驅動單元總是用于電動牙刷。其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明構成的驅動單元的第一實施例的俯視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的第一實施例的沿圖1中所示的線A-A的縱向剖視圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的第一實施例的另一個縱向剖視圖，其中剖切面相對于圖2繞根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的縱向軸旋轉90度；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的第一實施例的沿圖1中所示的線B-B的橫向剖視圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的第一實施例的沿圖1中所示的線C-C的橫向剖視圖；以及圖6示出根據(jù)本發(fā)明的驅動單元的第二實施例的沿圖1中所示的線C-C的橫向剖視圖。
具體實施例方式
圖1示出根據(jù)本發(fā)明構成的驅動單元1的實施例的俯視圖。驅動單元1具有縱向延伸的外殼2，中空軸3從該外殼的端側伸出，所述中空軸平行于驅動單元1的縱向軸。用于容納圖中未示出的嵌入牙刷的連接件4同軸地插入到中空軸3的在外殼2外部的軸向末端中并且與中空軸3抗扭地連接。外殼2在它的一個縱向面上在與中空軸3從外殼2中所伸出的端側遠離的端部區(qū)域中具有窗形的間隙5。透過間隙5可以看見設置在外殼2的內部中的滑移件6，其可以平行于驅動單元1的縱向軸移動并且在下面還將詳細地描述。從圖2-5的剖視圖或者從第二實施例的圖6的剖視圖中詳細地示出驅動單元1的內部結構。
圖2示出驅動單元1的第一實施例的沿圖1中所示的線A-A的縱向剖視圖。圖3示出另一個縱向剖視圖，其中剖切面相對于圖2繞驅動單元1的縱向軸旋轉90度。如從圖2和3中可以看出，中空軸3延伸到外殼2的內部并且相對于外殼2可轉動地安裝在兩個軸承7中。軸承7設置在線圈體8中。在兩個軸承7之間的區(qū)域中，電樞9抗扭地設置在中空軸3上。扭轉棒10與中空軸3同軸地在中空軸3內部延伸，所述扭轉棒的兩個軸向端從中空軸3中伸出。扭轉棒10在它的第一軸向端的區(qū)域中抗扭地與連接件4連接并且因此也與中空軸3連接。扭轉棒10在它的第二軸向端附近抗扭地被夾在滑移件6中并且因此與外殼2抗扭連接。因此通過扭轉棒10，在外殼2上構成包括連接件4和電樞9的中空軸3的扭轉彈性的吊掛裝置。永久磁鐵12徑向上鄰近于電樞9地設置在載板11上。載板11在直徑上相對地設置在外殼2的內側上。通過在圖3和4中所示的部件構成位置固定的定子13和相對于定子13可轉動的轉子14。外殼2、線圈體8、載板11和永久磁鐵12可以分配給定子13。轉子14的零件是帶有連接件4和電樞9的中空軸3。通過扭轉棒10，定子13和轉子14互相扭轉彈性地接合。
圖4示出驅動單元1的第一實施例的沿圖1中所示的線B-B的橫向剖視圖。從圖4中可以看出，電樞9具有縱向延伸的橫截面并且這樣設置在長的中空空間15中，使得電樞能夠相對于所示的靜止位置在兩個轉動方向上略微轉動。至少一個線圈16設置在線圈體8上，所述線圈在圖4中僅僅部分地示出。當電流通過線圈16時，在電樞9中產生磁場，所以在電樞9的相鄰于永久磁鐵12的徑向表面的區(qū)域中產生與永久磁鐵12的磁相互作用，因此導致電樞9從它的靜止位置偏轉并且因此中空軸3略微地轉動。通過線圈16的交替的電流供應能夠令電樞9從靜止位置交替地沿相反的轉動方向進行偏轉并且因此產生轉子14的振蕩轉動運動。該振蕩轉動運動由扭轉棒10支持，該扭轉棒總是將轉子14回轉到電樞9的靜止位置中并且與轉子14構成可振動的彈簧質量系統(tǒng)。如果由載流的線圈16以彈簧質量系統(tǒng)的諧振頻率進行激勵，那么振蕩的轉動運動的振幅將特別大。在諧振頻率的區(qū)域中，激勵能量能夠被最有效地傳輸，所以希望的振幅所要求的激勵能量采取最小值。為了驅動單元1能夠盡可能有效的運行，因此彈簧質量系統(tǒng)的諧振頻率與激勵頻率或者與激勵頻率的附近的預定值盡可能精確地相符。但是在制造多個驅動單元1時，由于驅動單元1的部件的制造產生的公差而產生諧振頻率的數(shù)值分散。為了解決這個問題，在本發(fā)明的范圍中建議在每個驅動單元1裝配之后機械地調整彈簧質量系統(tǒng)的諧振頻率。該調整總是以下面的方式進行，即借助于滑移件6改變扭轉棒10的有效長度。有關的步驟參考圖5詳細的描述。
圖5示出驅動單元1的第一實施例的沿圖1中所示的線C-C的橫向剖視圖。因此該截面通過滑移件6，該滑移件由上部17和下部18組成。在滑移件6的上部17和下部18之間的分離面平行于驅動單元1的縱向軸延伸?；萍?的上部17在兩側接合在線圈體8中的每個平行于驅動單元1的縱向軸形成的槽19并且僅沿該方向運動。上部17與下部18借助于兩個螺栓20擰緊到一起，其中所述螺栓進入到滑移件6的上部17的通孔21中并且嚙合在滑移件6的下部18的螺紋孔22中。當擰緊時，扭轉棒10在兩個鍵槽23之間被夾緊，所述鍵槽平行于驅動單元1的縱向軸構成在滑移件6的上部17和下部18中并且鍵槽的壁表面被壓向扭轉棒10的圓柱形圓周表面。因此扭轉棒10力接合地固定在滑移件6上。同時阻止滑移件6平行于驅動單元1的縱向軸的運動可能性，因為扭轉棒10在該方向是剛性的。為了釋放和緊固，通過在外殼2中的間隙5可以到達螺栓20?？梢匀缦滤鲞M行驅動單元1的彈簧質量系統(tǒng)的諧振頻率的調整扭轉棒10在轉動位置中被夾在滑移件6中，由于在電樞9上的永久磁鐵12的作用，扭轉棒將該位置用作靜止位置。在扭轉棒10通過螺栓20固定之前，滑移件6被移動到一個位置中，在此處能夠很可能獲得彈簧質量系統(tǒng)的期望的諧振頻率并且因此進行預調節(jié)。這涉及通過滑移件6調節(jié)扭轉棒10的有效長度并且相應地影響彈簧質量系統(tǒng)的諧振頻率。扭轉棒10的有效長度對應于扭轉棒10在連接件4上的固定位置和扭轉棒10在滑移件6上的固定位置之間的距離。通過減短扭轉棒10的有效長度，也就是說通過滑移件6向中空軸3移動，提高諧振頻率。與之相反，通過增長扭轉棒10的有效長度，即通過增大在滑移件6和中空軸3之間的距離實現(xiàn)降低諧振頻率。在預調節(jié)進行之后，驅動單元1通過脈沖激勵而進行振蕩運動并且從振蕩運動的衰減特性中計算出彈簧質量系統(tǒng)對于滑移件6的當前位置所具有的實際的諧振頻率。實際諧振頻率與期望諧振頻率的偏差中例如借助于憑經驗建立的表格計算出滑移件6為了達到期望的諧振頻率應該移動的距離。接著滑移件6被移動計算出的距離。通過再一次脈沖形激勵能夠檢驗滑移件6的位置。如果要求，滑移件6重新調整，直到彈簧質量系統(tǒng)的實際諧振頻率以預定精度對應于期望的諧振頻率。然后滑移件6被持久地固定。
如從圖4和5中可以看出，在根據(jù)本發(fā)明的驅動單元1的第一實施例中扭轉棒10具有圓形的橫截面。備選地，在本發(fā)明的范圍中扭轉棒10也可以是其他類型的結構?？赡艿淖冃驮趫D6中示出。
圖6示出驅動單元1的第二實施例的沿圖1中所示的線C-C的橫向剖視圖。在第二實施例中，扭轉棒10具有正方形橫截面。在第二實施例中扭轉棒10的旋轉對稱的結構的取消提供了如下可能，即確保扭轉棒10與滑移件6形式接合而不轉動。在這種情況下，在第一實施例中為了固定扭轉棒10而在滑移件6的上部17和下部18上設置的鍵槽23可以保留。同樣在其他的結構和功能方面，驅動單元1的第二實施例對應于第一實施例。
權利要求
1.一種用于產生振蕩運動的電動驅動單元，具有定子(13)，轉子(14)，扭轉元件(10)和調整元件(6)，該調整元件作用在扭轉元件(10)上用于機械地調整驅動單元的諧振頻率，其特征在于，轉子(14)具有中空軸(3)并且扭轉元件(10)至少部分設置在中空軸(3)內部。
2.如權利要求1所述的驅動單元，其中調整元件(6)將扭轉元件(10)固定在扭轉元件(10)的可變的位置上。
3.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中調整元件(6)可運動并且可固定地設置在定子(13)上。
4.如權利要求3所述的驅動單元，其中調整元件(6)平行于驅動單元(1)的縱向軸運動。
5.如權利要求3或4所述的驅動單元，其中調整元件(6)嚙合在定子(13)中的至少一個槽(19)中。
6.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中調整元件(6)構成為夾緊裝置。
7.如權利要求6所述的驅動單元，其中調整元件具有兩個部分(17、18)和至少一個用于使兩個部分(17、18)接近的連接元件(20)。
8.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中扭轉元件(10)固定在轉子(14)上。
9.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中扭轉元件(10)作為扭轉棒構成。
10.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中設有外殼(2)，其在調整元件(6)的區(qū)域中具有凹處(5)。
11.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中定子(13)具有永久磁鐵(12)和至少一個線圈(16)。
12.如前述權利要求中任一項所述的驅動單元，其中轉子(14)具有由可磁化材料制成的電樞(9)。
13.一種小型電器，其特征在于，它具有如前述權利要求中任一項所述的驅動單元(1)。
14.如權利要求中13所述的小型電器，其中它構成為電動牙刷或者電動剃須刀。
15.一種用于制造產生振蕩運動的電動驅動單元(1)的方法，其中驅動單元(1)具有定子(13)、轉子(14)、扭轉元件(10)和調整元件(6)，并且驅動單元(1)的諧振頻率被機械地調整，其特征在于，使驅動單元(1)處于振蕩運動，并且從振蕩運動的衰減特性中計算出調整元件(6)應該固定在扭轉元件(10)上的位置。
16.如權利要求中15所述的方法，其中扭轉元件(10)固定在調整元件(6)上，其中調整元件(6)在扭轉元件(10)上所接合的位置如此選擇，使得驅動單元(1)具有期望的諧振頻率。
17.如權利要求中16所述的方法，其中通過脈沖形激勵使驅動單元(1)振蕩運動。
18.如權利要求15-17中任一項所述的方法，其中扭轉元件(10)固定在一個轉動位置中，當關閉驅動單元(1)時轉子(14)處于該轉動位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于產生振蕩運動的電動驅動單元(1)。根據(jù)本發(fā)明的驅動單元(1)具有定子(13)、轉子(14)和扭轉元件(10)并且其特征在于，設有用于機械地調整驅動單元(1)的諧振頻率的在扭轉元件(10)上作用的調整元件(6)。
文檔編號A61C17/16GK1875536SQ200480032261
公開日2006年12月6日 申請日期2004年10月23日 優(yōu)先權日2003年10月29日
發(fā)明者格哈德·克雷斯納, 亞歷山大·施勒特爾, 克里斯蒂安·容克, 彼得·希爾芬格, 漢斯約爾格·賴克, 伯恩哈德·克勞斯, 烏韋·舍貝爾 申請人:布勞恩股份有限公司