本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)清潔護(hù)理器具，更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種具有壓力報(bào)警裝置的清潔護(hù)理器具。

背景技術(shù)：

在電動(dòng)清潔護(hù)理器具(以下簡(jiǎn)稱清潔護(hù)理器具)中，常采用諧振驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)清潔元件作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以便按期望的高效率進(jìn)行操作。如本申請(qǐng)人的另一專利申請(qǐng)PCT/CN2015/071696所述，清潔護(hù)理器具包括具有手柄外殼的手柄，手柄外殼內(nèi)部裝有用以向清潔護(hù)理器具的各個(gè)部分提供電力的電源部分、用以控制清潔護(hù)理器具的各種工作模式以及該清潔護(hù)理器具的開(kāi)啟或關(guān)閉的控制部分、用以啟動(dòng)或關(guān)閉所述清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的驅(qū)動(dòng)器。所述驅(qū)動(dòng)器包括換能器、驅(qū)動(dòng)線圈、設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)線圈中的驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯。當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通以交變電流i時(shí)，分布在換能器上的永磁體受到電磁力的反作用力而驅(qū)動(dòng)換能器以交變電流的頻率進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)裝配到換能器的驅(qū)動(dòng)軸上的清潔元件載體和分布于清潔元件載體上的清潔元件作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)清潔動(dòng)作。在所述結(jié)構(gòu)中，換能器、清潔元件載體和清潔元件具有固有頻率f_固，驅(qū)動(dòng)線圈中的電流具有驅(qū)動(dòng)頻率f₀，f_固和f₀非常接近，通常使其滿足0.85f₀＜f_固＜1.05f₀，驅(qū)動(dòng)線圈和換能器之間的電磁力可使換能器、清潔元件載體和清潔元件處于諧振狀態(tài)，從而能獲得較高的機(jī)械效率。

授權(quán)公告號(hào)為CN 101346106 B的實(shí)用新型專利披露了一種用于個(gè)人護(hù)理器具的使用電流值的自適應(yīng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在器具壽命期間，在器具處于實(shí)際使用時(shí)，連續(xù)測(cè)量和標(biāo)準(zhǔn)化定子電流，然后在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)操作頻率，以便在操作頻率和共振頻率之間產(chǎn)生期望的匹配，從而獲得最佳操作頻率。也就是說(shuō)，其在使用過(guò)程中可以變化地選擇一定頻率范圍中的驅(qū)動(dòng)頻率值而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，從而在器具壽命期間保持高效率。如說(shuō)明書(shū)[0031]、[0032]段所述，圖3的示圖包括對(duì)于多個(gè)負(fù)載(示出為組50)的幅度與操作頻率的曲線，以及對(duì)于那些相同負(fù)載(示出為組52)的平均定子電流與頻率的曲線。在該特定情況中，負(fù)載范圍為0-250克，以25克遞增。在幅度與頻率的情況中，未加載的狀態(tài)為線54，其具有最高的擺幅,而表示250克全負(fù)載的另一極端的線是線58，其具有最低的擺幅。對(duì)于平均定子電流與頻率值，線60在兩個(gè)方向上都具有最大擺幅，而在兩個(gè)方向上都具有最小擺幅的線62表示對(duì)于250克最大負(fù)載的隨頻率的電流改變。被加載的和未被加載的線(幅度和電流兩者)之間的多條負(fù)載線位于最小和最大負(fù)載之間，并且表示多個(gè)不同負(fù)載。圖3中的直線66表示具有幅度11°的平坦負(fù)載曲線，而各黑點(diǎn)表示在0-250克之間并以25克為增量的多個(gè)負(fù)載值處產(chǎn)生的11°幅度的操作頻率。

因此，從直線66可以看出，負(fù)載的加大使得最大幅度對(duì)應(yīng)的頻率向頻率小值方向偏移。例如，組54和直線66交點(diǎn)代表未加載的狀態(tài)下的最大振幅點(diǎn)。組58和直線66交點(diǎn)代表250克全負(fù)載的狀態(tài)下的最大振幅點(diǎn)。組54和直線66交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的操作頻率大于組58和直線66交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的操作頻率。

在申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104883997 A的實(shí)用新型專利申請(qǐng)中，披露了一種具有壓力傳感器的電動(dòng)牙刷，該牙刷包括：用于通過(guò)直接力測(cè)量而確定由所述牙刷的刷毛施加在用戶牙齒上的壓力的系統(tǒng)；用于通過(guò)動(dòng)態(tài)力測(cè)量而確定由所述牙刷的刷毛施加在用戶牙齒上的壓力的系統(tǒng)；和處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)響應(yīng)于通過(guò)所述直接力測(cè)量和所述動(dòng)態(tài)力測(cè)量所確定的壓力來(lái)調(diào)整指示過(guò)度刷毛力的壓力的預(yù)先建立量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是對(duì)專利申請(qǐng)PCT/CN2015/071696的改進(jìn)。本實(shí)用新型的目的為提供一種成本低廉、性能可靠、可壓力報(bào)警的電動(dòng)清潔護(hù)理器具。

本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)清潔護(hù)理器具包括：具有手柄外殼的手柄，手柄外殼內(nèi)裝有用以向清潔護(hù)理器具的各部分提供電力的電源部分、用以控制清潔護(hù)理器具開(kāi)啟或關(guān)閉以及各種工作模式的控制部分、用以啟動(dòng)或關(guān)閉清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器包括換能器、驅(qū)動(dòng)線圈、設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)線圈中的驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯，當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通以交變電流時(shí)，分布在換能器上的永磁體受到電磁力的反作用力而驅(qū)動(dòng)換能器以交變電流的頻率進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)裝配到換能器的驅(qū)動(dòng)軸上的清潔元件作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。換能器包括至少兩個(gè)換能器彈性件，它們以彎曲應(yīng)變特性參與諧振運(yùn)動(dòng)且對(duì)稱地分布在驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線的左右兩側(cè)，左右側(cè)換能器彈性件的夾角為180°，其抗彎截面系數(shù)和長(zhǎng)度近似相等，從而使得左側(cè)換能器彈性件的撓度和右側(cè)換能器彈性件的撓度幅值近似相等且撓曲方向相反。清潔元件的縱向軸線和換能器彈性件平面的法向的夾角為0°-60°。驅(qū)動(dòng)線圈中交變電流的頻率為等于f_0max-n的固定值，n為-0.3(f_0max-f_0min)至0.85(f_0max-f_0min)的范圍中的某一固定值，其中f_0max為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率。

左右側(cè)換能器彈性件的抗彎截面系數(shù)和長(zhǎng)度的數(shù)值差小于10％，從而使得左側(cè)換能器彈性件的撓度和右側(cè)換能器彈性件的撓度幅值差小于10％。

清潔元件的縱向軸線和換能器彈性件平面的法向的夾角可以為0°≤夾角≤30°，優(yōu)選該夾角等于0°。

左右側(cè)換能器彈性件沿?fù)Q能器彈性件平面的法向的厚度小于該左右側(cè)換能器彈性件沿近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線方向上的寬度的1/10。

在驅(qū)動(dòng)力的大小和作用點(diǎn)相同的情況下，若方向近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線且矢量方向處于換能器彈性件平面中的力形成的換能器彈性件的撓度為ξ₁，設(shè)方向近似垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線且矢量方向處于垂直于換能器彈性件平面中的力形成的換能器彈性件的撓度為ξ₂，則ξ₁約為ξ₂的1/1000。

本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)清潔護(hù)理器具還包括壓力報(bào)警裝置，該報(bào)警裝置包括檢測(cè)、采集和報(bào)警電路及報(bào)警部件，所述電路包括電源、可編程的微芯片處理器和由晶體管構(gòu)成的用以聯(lián)結(jié)電源和驅(qū)動(dòng)線圈的H橋電路，可編程的微芯片處理器的程序中儲(chǔ)存有f_0max-n，以選定的n值所對(duì)應(yīng)的f_0max-n作為驅(qū)動(dòng)線圈中流過(guò)的電流的固定頻率，其中，n為-0.3(f_0max-f_0min)至0.5(f_0max-f_0min)，f_0max為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，并預(yù)存有報(bào)警負(fù)載下的電源電壓的平均值U_L源和電流檢測(cè)電阻上的平均電壓U_LR25，該可編程的微芯片處理器輸出固定頻率為f₀的方波以驅(qū)動(dòng)H橋電路，若(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25，無(wú)報(bào)警信號(hào)輸出或終止當(dāng)前的壓力報(bào)警信號(hào)輸出；若(U_N源/U_L源)×U_NR25≤U_LR25，則輸出壓力報(bào)警信號(hào)并報(bào)警。

所述報(bào)警部件可以是蜂鳴器件和/或發(fā)光器件和/或機(jī)械振動(dòng)器件。

本實(shí)用新型創(chuàng)造性地引入隨負(fù)載增加而增大換能器固有頻率f_固的構(gòu)思，使在負(fù)載增大的狀態(tài)下，換能器固有頻率f_固總體變大，換能器諧振區(qū)域總體向頻率大值方向偏移。而當(dāng)負(fù)載在清潔元件3上的壓力方向垂直于換能彈性件平面M的法向時(shí)，負(fù)載對(duì)換能器固有頻率f_固的影響可以忽略。通過(guò)合理調(diào)節(jié)清潔元件的縱向軸線和換能器彈性件平面的法向的夾角，使得換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件上的力增加而變大且可以控制換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件上的力增加而變化的速率，而一旦設(shè)定了此固定的驅(qū)動(dòng)頻率，則在清潔護(hù)理器具工作期間該驅(qū)動(dòng)頻率不變，使得清潔元件的振幅從小到大，同時(shí)使驅(qū)動(dòng)線圈電流值從高到低呈單調(diào)下降趨勢(shì)，從而既可以在合理負(fù)載下，保證所述個(gè)人電動(dòng)清潔護(hù)理器具獲得更高的機(jī)械效率、更小的工作電流、更小的能耗、最大的清潔元件振幅、最好的清潔效果，又可以在負(fù)載超過(guò)合理值后，降低振幅以保護(hù)牙齦，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電動(dòng)清潔護(hù)理用具的局部剖切側(cè)向示意圖；

圖2為圖1所示清潔護(hù)理器具的驅(qū)動(dòng)器示意圖；

圖3示出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的本實(shí)用新型的清潔護(hù)理器具在不同負(fù)載下電流與驅(qū)動(dòng)頻率的關(guān)系曲線以及振幅與驅(qū)動(dòng)頻率的關(guān)系曲線；

圖4示出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的本實(shí)用新型的清潔護(hù)理器具在不同驅(qū)動(dòng)頻率下電流與負(fù)載的關(guān)系曲線；

圖5示出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的本實(shí)用新型的清潔護(hù)理器具在不同驅(qū)動(dòng)頻率下振幅與負(fù)載的關(guān)系曲線；

圖6為本實(shí)用新型的壓力報(bào)警裝置電路部分的原理圖。

主要附圖標(biāo)記說(shuō)明

Q₂₁-Q₂₄為晶體管

IC為可編程的微芯片處理器

I/O為IC的不同輸入/輸出接口

L為驅(qū)動(dòng)線圈電感

R₂₁-R₂₄為電阻

R₂₅為電流檢測(cè)電阻

U_R25為電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓

f₀為驅(qū)動(dòng)頻率

f_固0為空載時(shí)的諧振系統(tǒng)固有頻率

f_固1為1號(hào)負(fù)載時(shí)的諧振系統(tǒng)固有頻率

f_固2為2號(hào)負(fù)載時(shí)的諧振系統(tǒng)固有頻率

f_固3為3號(hào)負(fù)載時(shí)的諧振系統(tǒng)固有頻率

I₀為空載時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈的平均電流

I₁為1號(hào)負(fù)載時(shí)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流，在本實(shí)用新型中該負(fù)載等同于150g質(zhì)量所代表的重力負(fù)載

I₂為2號(hào)負(fù)載時(shí)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流，在本實(shí)用新型中等同于300g質(zhì)量所代表的重力負(fù)載

I₃為3號(hào)負(fù)載時(shí)的驅(qū)動(dòng)線圈的電流，在本實(shí)用新型中等同于400g質(zhì)量所代表的重力負(fù)載

A₀為空載時(shí)清潔元件的振幅

A₁為1號(hào)負(fù)載時(shí)清潔元件的振幅

A₂為2號(hào)負(fù)載時(shí)清潔元件的振幅

A₃為3號(hào)負(fù)載時(shí)清潔元件的振幅

f_0max為空載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_0min為空載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_1max為1號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_1min為1號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_2max為2號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_2min為2號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_3max為3號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

f_3min為3號(hào)負(fù)載時(shí)在諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈電流達(dá)到最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率

L₁為清潔元件縱向軸線

L₂為驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線

M為換能器彈性件平面，該平面為處于換能器彈性件上并同時(shí)聯(lián)結(jié)到換能器彈性件固定件和換能器傳動(dòng)臂的平面

2為驅(qū)動(dòng)軸

3為清潔元件

103為密封件

104為開(kāi)關(guān)按鈕

105為手柄外殼

106為開(kāi)關(guān)

107為控制電路線路板

108為充電線圈

109為充電電池

110為驅(qū)動(dòng)器

111為驅(qū)動(dòng)軸

112為驅(qū)動(dòng)器左側(cè)支架

127為緊固螺絲

214為驅(qū)動(dòng)線圈

215為驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯

216為換能器上部左側(cè)永磁體

217為換能器下部左側(cè)永磁體

218為換能器下部右側(cè)永磁體

219為換能器上部右側(cè)永磁體

222為換能器左側(cè)換能器彈性件

223為換能器右側(cè)換能器彈性件

224為換能器的換能器彈性件固定件

225為換能器左側(cè)傳動(dòng)臂

226為換能器右側(cè)傳動(dòng)臂

227為換能器上部左側(cè)永磁體支架

228為換能器下部左側(cè)永磁體支架

229為換能器上部右側(cè)永磁體支架

230為換能器下部右側(cè)永磁體支架

具體實(shí)施方式

下文以電動(dòng)牙刷作為本實(shí)用新型的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的典型例子，并結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例。雖然下面以電動(dòng)牙刷為例進(jìn)行解釋說(shuō)明，但本實(shí)用新型不限于此。本實(shí)用新型也可適用于電動(dòng)剃須刀、電動(dòng)潔面器、電動(dòng)沐浴器等用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具。

在全部附圖中，類似的附圖標(biāo)記表示相似的部件。

為了清楚起見(jiàn)，在本說(shuō)明書(shū)中采用了表述空間相對(duì)位置的詞語(yǔ)，如“上”、“下”、“左”、“右”、“橫向”等來(lái)簡(jiǎn)單描述如圖所示的一個(gè)元件或特征與另一元件(一或多個(gè))或特征(一或多個(gè))的相互關(guān)系，其中，“上”、“下”是相對(duì)于清潔元件縱向軸線而言的，接近清潔元件的一端定義為“上”，與“上”相對(duì)的一端(即，遠(yuǎn)離清潔元件的一端)定義為“下”；“左”和“右”是相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線而言的，面向相應(yīng)視圖沿垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線的方向在驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線的左側(cè)定義為“左”，其右側(cè)定義為“右”；“橫向”是指垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線的方向。

此外，本申請(qǐng)中使用的詞匯“和/或”包括所列出的一或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的詞匯中的任一個(gè)和所有組合。

作為本實(shí)用新型的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的一個(gè)示例，圖1和圖2示出的電動(dòng)牙刷包括具有手柄外殼105的手柄，手柄外殼內(nèi)部裝有用以向清潔護(hù)理用具的各個(gè)部分提供電力的電源部分、用以控制清潔護(hù)理用具的各種工作模式以及清潔護(hù)理用具的開(kāi)啟或關(guān)閉的控制部分、用以啟動(dòng)或關(guān)閉清潔護(hù)理用具運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的驅(qū)動(dòng)器110。驅(qū)動(dòng)器110包括換能器、驅(qū)動(dòng)線圈214、設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈214中的驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯215、用于支承該驅(qū)動(dòng)器110的驅(qū)動(dòng)器左側(cè)支架112和驅(qū)動(dòng)器右側(cè)支架(未示出)、包括清潔元件載體和分布在清潔元件載體上的清潔元件(即刷毛)3的清潔組件。清潔組件與驅(qū)動(dòng)軸111可拆卸地聯(lián)接在一起。換能器包括插入清潔組件的驅(qū)動(dòng)軸111；至少一個(gè)緊固于驅(qū)動(dòng)器左、右側(cè)支架的換能器彈性件固定件224；至少兩個(gè)相對(duì)于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂分別布置在左右兩側(cè)的上、下永磁體216、217、218、219；用于固聯(lián)所述永磁體216、217、218、219的相應(yīng)的永磁體支架227、228、229、230；與永磁體支架227、228、229、230固聯(lián)并與驅(qū)動(dòng)軸111固聯(lián)的左、右側(cè)換能器傳動(dòng)臂225、226；以及至少兩個(gè)分別設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂左右兩側(cè)的左側(cè)換能器彈性件222和右側(cè)換能器彈性件223。左、右側(cè)換能器彈性件222、223的一端分別與換能器彈性件固定件224固聯(lián)，左、右側(cè)換能器彈性件222、223的另一端分別與相應(yīng)的換能器傳動(dòng)臂225、226固聯(lián)。左、右側(cè)永磁體相互獨(dú)立，一側(cè)永磁體在朝向驅(qū)動(dòng)線圈方向的磁極極性為S極或N極，另一側(cè)永磁體在朝向驅(qū)動(dòng)線圈方向的磁極極性與所述一側(cè)永磁體的磁極極性相反，左、右側(cè)永磁體216、217、218、219被設(shè)置成使得它們的內(nèi)部磁力線方向和驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯縱向軸線方向的夾角分別大于45°且小于135°，左、右側(cè)永磁體216、217、218、219可相對(duì)于換能器彈性件固定件224移動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈214通過(guò)頻率為f₀的交變電流時(shí)，左、右側(cè)永磁體216、217、218、219的運(yùn)動(dòng)方向和驅(qū)動(dòng)線圈鐵芯縱向軸線方向近似平行，即二者的夾角大于170°且小于190°或大于-10°且小于10°。

在本實(shí)用新型中，換能器彈性件222、223主要以彎曲應(yīng)變特性參與諧振運(yùn)動(dòng)。作為示例之一，換能器可以設(shè)有兩個(gè)換能器彈性件222和223，它們對(duì)稱地分布在驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂的左右兩側(cè)，左右側(cè)換能器彈性件222和223的夾角為180°，可以將左側(cè)換能器彈性件222和右側(cè)換能器彈性件223設(shè)置為使得它們的抗彎截面系數(shù)和長(zhǎng)度近似相等，數(shù)值差小于10％，使得左側(cè)換能器彈性件222的撓度和右側(cè)換能器彈性件223的撓度幅值近似相等，幅值差小于10％，且撓曲方向相反。此外，左右側(cè)換能器彈性件222、223沿?fù)Q能器彈性件平面M法向的厚度小于左右側(cè)換能器彈性件222、223沿近似平行于驅(qū)動(dòng)軸軸線L₂方向上的寬度的1/10。

如前所述，本實(shí)用新型的示例性電動(dòng)牙刷至少包括兩個(gè)換能器彈性件，它們分別為左側(cè)換能器彈性件222和右側(cè)換能器彈性件223，利用彈性件材料的彎曲應(yīng)變構(gòu)成具有固有振動(dòng)頻率f_固的換能器，當(dāng)換能器的固有頻率f_固近似于驅(qū)動(dòng)頻率f₀時(shí)，換能器在驅(qū)動(dòng)頻率為f₀的作用力的作用下，進(jìn)入諧振狀態(tài)。也就是說(shuō)，手柄外殼105中的驅(qū)動(dòng)線圈214流過(guò)頻率為f₀的交變電流時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈214產(chǎn)生并作用在換能器上的電磁力使得換能器處于諧振狀態(tài)。

下面分別分析本實(shí)用新型的示例性電動(dòng)牙刷空載時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈214上的電流大小和電流頻率的關(guān)系，以及對(duì)應(yīng)的清潔元件(即刷毛)3的振幅和驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率的關(guān)系。在空載狀態(tài)，電動(dòng)牙刷的清潔元件3上無(wú)負(fù)載(空載)。I₀為空載時(shí)流過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈214的平均電流，I₀等同于空載時(shí)電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電流。也就是說(shuō)，可以通過(guò)I/O25測(cè)出空載時(shí)電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓，從而測(cè)算出空載時(shí)電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電流，即可以通過(guò)I/O25測(cè)出空載時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈214的平均電流。

如圖1，2所示，清潔元件(刷毛)3的縱向軸線L₁近似垂直于左右側(cè)換能器彈性件平面M。此處，“近似”可以認(rèn)為，清潔元件3的縱向軸線L₁與左右側(cè)換能器彈性件平面M的夾角的誤差小于15°。當(dāng)電動(dòng)牙刷的驅(qū)動(dòng)線圈214尚未通電時(shí)，清潔元件3的端面沒(méi)有承受負(fù)載，左右側(cè)換能器彈性件122，123在近似垂直于換能器彈性件平面M方向上沒(méi)有受力，此時(shí)左右側(cè)換能器彈性件222、223之間的夾角約為180度。電動(dòng)牙刷的驅(qū)動(dòng)器110的驅(qū)動(dòng)頻率固定為f₀。

依照電壓平衡方程：

式中，通過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈214的電流表達(dá)式為I_Mcosωt，E為電源(電池)電動(dòng)勢(shì)，ω＝2πf₀，為線圈切割磁力線的速度滯后于電流的相位角。

顯然：

LI_Msinωt的有效值可簡(jiǎn)化為

依照振動(dòng)原理在諧振狀態(tài)趨向于零。

驅(qū)動(dòng)力來(lái)自處于磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)體產(chǎn)生的電磁力(即NBlυ)，而由電感L產(chǎn)生的磁力線和換能器上的永磁體的運(yùn)動(dòng)方向近似平行，所以，由驅(qū)動(dòng)線圈電感L產(chǎn)生的磁力幾乎對(duì)永磁體的運(yùn)動(dòng)無(wú)影響。由上面的數(shù)學(xué)式可推出驅(qū)動(dòng)線圈214在諧振區(qū)域的電流將出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，第一個(gè)拐點(diǎn)出現(xiàn)在ω較小時(shí)，此時(shí)電流最小，第二拐點(diǎn)出現(xiàn)在ω略大處，此時(shí)電流最大。所述諧振區(qū)域取決于換能器的固有頻率f_固和驅(qū)動(dòng)線圈214中電流的驅(qū)動(dòng)頻率f₀，通常當(dāng)f_固滿足0.85f₀＜f_固＜1.05f₀時(shí)，換能器130被來(lái)自驅(qū)動(dòng)線圈214的電磁力驅(qū)動(dòng)而處于諧振狀態(tài)。所以，當(dāng)f_固變大時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的諧振區(qū)域?qū)⑾蝾l率大值方向偏移，當(dāng)f_固變小時(shí)，驅(qū)動(dòng)器的諧振區(qū)域?qū)⑾蝾l率小值方向偏移。

依振動(dòng)原理可知，諧振區(qū)域中的振動(dòng)滯后于驅(qū)動(dòng)力。在本實(shí)用新型中，如前所述，左右側(cè)換能器彈性件222、223主要以彎曲應(yīng)變特性參與諧振運(yùn)動(dòng)，它們對(duì)稱地分布在驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂的左右兩側(cè)，二者間的夾角為180°，且被設(shè)置為其抗彎截面系數(shù)和長(zhǎng)度近似相等，左右側(cè)換能器彈性件222、223沿?fù)Q能器彈性件平面M法向的厚度小于其沿近似平行于驅(qū)動(dòng)軸軸線L₂方向上的寬度的1/10。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)永磁體的電磁力產(chǎn)生的電樞反應(yīng)只來(lái)自運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體的切割作用(NBlυ)，由于阻尼作用和磁滯效應(yīng)等原因，在諧振區(qū)域中最小電流處所對(duì)應(yīng)的頻率略小于換能器130最大振幅處所對(duì)應(yīng)的頻率，亦略小于清潔元件3的最大振幅處所對(duì)應(yīng)的頻率。若設(shè)諧振區(qū)域中驅(qū)動(dòng)線圈的最小電流處的驅(qū)動(dòng)頻率為f_0min，經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)得知，空載下，清潔元件3的最大振幅處所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率在f_0min+5Hz至f_0min+12Hz范圍內(nèi)，諧振區(qū)域中的最大驅(qū)動(dòng)線圈電流處所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)頻率f_0max約比f(wàn)_0min大20至40Hz。因此，可以將驅(qū)動(dòng)線圈交變電流的頻率f₀固定為f_0max-n其中，-0.3(f_0max-f_0min)≤n≤0.85(f_0max-f_0min)，f_0max為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率。例如，可選取n＝10Hz，f_0min＝250Hz，f_0max＝f_0min+25Hz。

如上所述，當(dāng)電動(dòng)牙刷的驅(qū)動(dòng)線圈214尚未通電時(shí)，在清潔元件3端面上未施加負(fù)載，清潔元件3的縱向軸線L₁近似垂直于左右側(cè)換能器彈性件平面M，驅(qū)動(dòng)軸軸線L₂近似平行于左右側(cè)換能器彈性件平面M。在本例中、左右側(cè)換能器彈性件222、223沿?fù)Q能器彈性件平面M法向的厚度小于左右側(cè)換能器彈性件222、223沿近似平行于驅(qū)動(dòng)軸軸線L₂方向上的寬度的1/10；驅(qū)動(dòng)器左、右側(cè)支架固聯(lián)在手柄外殼105中，換能器彈性件固定件224和驅(qū)動(dòng)器左、右側(cè)支架無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，左、右側(cè)換能器傳動(dòng)臂225、226可相對(duì)換能器彈性件固定件224運(yùn)動(dòng)，左、右換能器傳動(dòng)臂225、226和驅(qū)動(dòng)軸111固聯(lián)，驅(qū)動(dòng)軸111和清潔組件3可拆卸地聯(lián)接在一起，因此在清潔元件3的端面上施加負(fù)載時(shí)，通過(guò)受力分析可知，換能器彈性件固定件224承擔(dān)由負(fù)載施加在清潔元件3上的部分或全部壓力，左、右側(cè)換能器彈性件222、223和換能器彈性件固定件224的聯(lián)結(jié)區(qū)域受到壓力，由于換能器彈性件固定件224靜止不動(dòng)，所以施加的負(fù)載對(duì)應(yīng)在清潔元件3上的壓力經(jīng)傳遞使左、右側(cè)換能器彈性件222、223在靠近換能器傳動(dòng)臂225、226的一側(cè)發(fā)生撓曲，撓曲的方向相反于負(fù)載施加于清潔元件3的壓力的方向。施加在清潔元件3的端面的負(fù)載所形成的左、右側(cè)換能器彈性件222、223的撓曲，相當(dāng)于縮短了這些彈性件在彎曲應(yīng)變時(shí)的懸臂的長(zhǎng)度和/或增加了懸臂的厚度，此物理量的變化將增大左、右側(cè)換能器彈性件222、223對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變模式下的彈簧勁度系數(shù)K。負(fù)載在清潔元件3上所對(duì)應(yīng)的壓力越大，則左、右側(cè)換能器彈性件222、223對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變模式下的彈簧勁度系數(shù)K變得越大。依振動(dòng)原理可知，換能器固有頻率f_固正比于負(fù)載在清潔元件3上所對(duì)應(yīng)的壓力越大，則換能器的固有頻率f_固越大，驅(qū)動(dòng)器諧振區(qū)域朝向頻率大值方向偏移越多。

當(dāng)負(fù)載在清潔元件3上所形成的壓力的方向垂直于清潔元件3的縱向軸線L₁且近似垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂時(shí)，該壓力傳遞到換能器彈性件222、223上的矢量落在換能器彈性件平面M中，當(dāng)壓力方向近似垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂時(shí)，此壓力不能導(dǎo)致左、右側(cè)換能器彈性件222、223對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變模式下的彈簧勁度系數(shù)K變化。此時(shí)負(fù)載沿垂直于清潔元件3縱向軸線L₁的方向上的壓力等同于增大諧振系統(tǒng)的阻尼系數(shù)，因此驅(qū)動(dòng)器諧振區(qū)域向頻率小值方向略微偏移。當(dāng)然，上述壓力會(huì)在換能器彈性件222、223和換能器彈性件固定件224結(jié)合處形成矢量方向?yàn)轵?qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂方向的轉(zhuǎn)矩，但由于清潔元件3通常采用具有彈性的尼龍絲，而所述力或力矩在尼龍絲的彎曲方向上的傳遞效果很差，而且壓力作用點(diǎn)到換能器彈性件固定件224和換能器彈性件222、223的結(jié)合處的距離很小，所以上述轉(zhuǎn)矩對(duì)換能器固有頻率f_固的影響十分有限，甚至可以忽略。

當(dāng)負(fù)載在清潔元件3上所形成的壓力的方向垂直于清潔元件縱向軸線L₁且近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂時(shí)，所述壓力傳遞到換能器彈性件222、223上的矢量將落在彈性件平面M中，該壓力方向近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂。在本實(shí)用新型中，將換能器彈性件222、223沿驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂方向的寬度設(shè)置為大于換能器彈性件222、223沿?fù)Q能器彈性件平面M的法向方向的厚度約十倍以上。在驅(qū)動(dòng)力的大小和作用點(diǎn)相同的情況下，若方向近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱軸線L₂且矢量方向處于換能器彈性件平面M中的力形成的換能器彈性件222、223的撓度為ξ₁，方向近似垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂且矢量方向處于垂直于換能器彈性件平面M中的力形成的換能器彈性件222、223的撓度為ξ₂，則ξ₁約為ξ₂的1/1000。因此，當(dāng)負(fù)載在清潔元件3上所形成的壓力的方向垂直于清潔元件縱向軸線L₁且近似平行于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂時(shí)，所施加的壓力對(duì)換能器固有頻率f_固的影響十分有限，可忽略不計(jì)。此壓力還會(huì)在換能器彈性件222、223和換能器彈性件固定件224結(jié)合處形成矢量方向處于換能器彈性件平面M內(nèi)并近似垂直于驅(qū)動(dòng)軸縱向軸線L₂的轉(zhuǎn)矩，此轉(zhuǎn)矩將導(dǎo)致?lián)Q能器彈性件222、223扭轉(zhuǎn)，但不影響換能器在彎曲應(yīng)變下的固有頻率f_固。

顯然，當(dāng)負(fù)載作用在清潔元件3上的壓力的方向平行于換能器彈性件平面M的法向時(shí)，隨著負(fù)載增大換能器固有頻率f_固的值將明顯增大，從而使換能器諧振區(qū)域向固有頻率大值方向的偏移更明顯。另一方面，負(fù)載增大也能導(dǎo)致?lián)Q能器諧振系統(tǒng)的等效阻尼系數(shù)變大，使換能器諧振系統(tǒng)的固有頻率f_固略微變小。在本實(shí)用新型中，創(chuàng)造性地引入隨負(fù)載增加而增大換能器固有頻率f_固的構(gòu)思，使在負(fù)載增大的狀態(tài)下，換能器固有頻率f_固總體變大，換能器諧振區(qū)域總體向頻率大值方向偏移。而當(dāng)負(fù)載在清潔元件3上的壓力方向垂直于換能彈性件平面M的法向時(shí)，負(fù)載對(duì)換能器固有頻率f_固幾乎沒(méi)有影響。如前所述，由于清潔元件3通常由彈性材料(如尼龍絲)制成，清潔元件3沿清潔元件縱向軸線L₁方向的力的傳遞效果大大好于沿垂直于清潔元件縱向軸線L₁方向上的力的傳遞效果。另外，清潔元件3縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角大小，影響換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變大的程度(速率)。可將清潔元件3設(shè)置為使其縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角為0°-60°，優(yōu)選為0°≤夾角≤30°，更為優(yōu)選的是夾角等于0°。在夾角取值范圍為0°-60°時(shí)，當(dāng)清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角為0°時(shí)，負(fù)載力傳遞到換能器彈性件平面M的法向力最大，因此負(fù)載力使換能器彈性件222、223對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變模式下的彈簧勁度系數(shù)K變大最多，換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變大的程度最大(速率最大)。當(dāng)清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角為60°時(shí)，負(fù)載力傳遞到換能器彈性件平面M的法向的力最小，因此負(fù)載力使換能器彈性件222、223對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變模式下的彈簧勁度系數(shù)K變大最少，換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變大的程度最小(速率最小)。因此，在本實(shí)用新型中通過(guò)合理布置清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向夾角，使得換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變大且可以控制換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變化的速率，清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角越小，則換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變化的速率越大。清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角越大，則換能器固有頻率f_固隨負(fù)載作用于清潔元件3上的力增加而變化的速率越小。從而可以提高電動(dòng)清潔護(hù)理器具的機(jī)械效率。

在使用電動(dòng)牙刷清潔牙齒的過(guò)程中，由于清潔元件3主要由尼龍絲構(gòu)成，尼龍絲在壓縮方向的力學(xué)性能大大好于尼龍絲在彎曲方向的力學(xué)性能，因此牙齒對(duì)清潔元件(尼龍絲)3的壓力主要沿清潔元件縱向軸線方向傳遞。在清潔牙齒過(guò)程中，牙齒對(duì)清潔元件的阻力主要分布在垂直于清潔元件3的縱向軸線L₁的方向的平面中。如上所述，在本實(shí)用新型中，通過(guò)適當(dāng)選擇彈性件的彎曲應(yīng)變、清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角等，使得負(fù)載作用在清潔元件3上的壓力的增加導(dǎo)致?lián)Q能器固有頻率f_固變大，而且由于清潔元件3通常由彈性材料(如尼龍絲)制成，清潔元件3沿平行于其縱向軸線L₁方向的力的傳遞效果大大好于沿垂直于其縱向軸線L₁方向上的力的傳遞效果，從而清潔元件3和被清潔對(duì)象之間的阻力對(duì)換能器固有頻率f_固的影響可以忽略，從而可以對(duì)施加在清潔元件縱向軸線L₁上的壓力大小進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

圖3示出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的本實(shí)用新型的清潔護(hù)理器具在不同負(fù)載下電流I與驅(qū)動(dòng)頻率f的關(guān)系曲線以及振幅A與驅(qū)動(dòng)頻率f的關(guān)系曲線，其中橫坐標(biāo)表示驅(qū)動(dòng)頻率，縱坐標(biāo)表示電流和振幅的標(biāo)稱值。如圖3所示，清潔元件縱向軸線L₁平行于換能器彈性件平面M的法向，在清潔元件3的端面上施加150克負(fù)載時(shí)，清潔元件3的最大振幅處的頻率f_固1(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“■”示出的曲線)大于空載時(shí)清潔元件3的最大振幅處的頻率f_固0(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“◆”示出的曲線)，在清潔元件3的端面上施加300克負(fù)載時(shí)，清潔元件3的最大振幅處的頻率f_固2(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“▲”示出的曲線)大于在清潔元件3的端面上施加150克負(fù)載時(shí)清潔元件3的最大振幅處的頻率f_固1，也就是說(shuō)，施加的負(fù)載越大，換能器固有頻率變得越大，施加的負(fù)載增加可導(dǎo)致諧振區(qū)域向頻率大值方向偏移。如前所述示例中，f_0min＝250Hz，f_0max＝f_0min+25Hz，驅(qū)動(dòng)線圈交變電流的頻率f₀固定為265Hz。實(shí)驗(yàn)得出，空載時(shí)清潔元件3在f_0min+5Hz＝255Hz處出現(xiàn)最大振幅A₀(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“＊”示出的曲線)，當(dāng)在清潔元件3的端面上施加150克力的負(fù)載時(shí)，f_1min＝255Hz，f_1max＝280Hz，此時(shí)清潔元件最大振幅A₁(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“●”示出的曲線)出現(xiàn)在f_1min+5Hz＝260Hz處，當(dāng)在清潔元件3的端面上施加300克力的負(fù)載時(shí)，f_2min＝260Hz，f_2max＝285Hz，此時(shí)清潔元件最大振幅A₂(參見(jiàn)以圖標(biāo)點(diǎn)“+”示出的曲線)出現(xiàn)在f_2min+5Hz＝265Hz處，同樣還顯示了400克力負(fù)載的數(shù)據(jù)[400克力負(fù)載下的清潔元件最大振幅為A₃(參見(jiàn)無(wú)圖標(biāo)點(diǎn)的曲線)]。從上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，當(dāng)清潔元件縱向軸線L₁平行于換能器彈性件平面M的法向時(shí)，隨著施加在清潔元件3的端面上的負(fù)載增加，換能器彈性件222、223的固有頻率f_固變大，負(fù)載增加越多，換能器彈性件222、223的固有頻率f_固變大越多，即清潔元件3的端面上的負(fù)載的增加可使換能器彈性件222、223的諧振區(qū)域朝頻率增大的方向偏移。如圖3的實(shí)驗(yàn)曲線所示，驅(qū)動(dòng)線圈的電流頻率被設(shè)定為固定值f_0max-n＝265Hz，(n＝10)，在不同負(fù)載下，諧振狀態(tài)下?lián)Q能器固有頻率f_固對(duì)應(yīng)于清潔元件3最大振幅處的頻率分別為：f_固0＝255Hz；f_固1＝260Hz；f_固2＝265Hz；f_固3＝270Hz；顯然，在負(fù)載從0克力(空載)逐漸增加到300克力或更大的過(guò)程中，諧振系統(tǒng)從弱諧振逐漸趨于共振，同時(shí)諧振系統(tǒng)的機(jī)械效率快速提升。由于機(jī)械效率的提升快于加大負(fù)載時(shí)產(chǎn)生的阻尼效應(yīng)，因此清潔元件3的振幅也在快速提升(A₂＞A₁＞A₀)，又由于諧振系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流最小值出現(xiàn)在f_min，增加負(fù)載使f_min向頻率大值的方向移動(dòng)，使f_min更接近驅(qū)動(dòng)頻率，因此諧振系統(tǒng)從弱諧振趨向于共振時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈的電流平均值由大變小。由圖3同樣得知，當(dāng)施加于清潔元件3的端面的負(fù)載達(dá)到400克力時(shí)，f_固3(270Hz)大于負(fù)載為300克時(shí)的驅(qū)動(dòng)線圈交變電流的固定頻率f_固2(265HZ)，諧振系統(tǒng)從共振趨向于弱諧振，隨著負(fù)載繼續(xù)加大，諧振系統(tǒng)趨向于更弱的諧振直至不產(chǎn)生振動(dòng)，因而，在逐漸加大負(fù)載的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)線圈電流在某一頻率下出現(xiàn)拐點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)線圈電流將再由小變大，實(shí)驗(yàn)證明，所述電流拐點(diǎn)出現(xiàn)在施加約450克力的負(fù)載處(未示出)，而且在加大負(fù)載的過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)線圈電流由小變大的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載值(約450克力)大于清潔元件振幅A由大變小的拐點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的負(fù)載值(約300克力)，兩者負(fù)載值之差約為150克力。

圖4和圖5分別示出了通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的本實(shí)用新型的清潔護(hù)理器具在不同驅(qū)動(dòng)頻率下電流與負(fù)載的關(guān)系曲線及在不同驅(qū)動(dòng)頻率下振幅與負(fù)載的關(guān)系曲線。如圖4(其橫坐標(biāo)表示負(fù)載(克力)，縱坐標(biāo)表示電流標(biāo)稱值)和圖5(其橫坐標(biāo)表示負(fù)載(克力)，縱坐標(biāo)表示振幅標(biāo)稱值)所示，改變驅(qū)動(dòng)線圈的電流頻率設(shè)定值f_0max-n Hz，可以選擇在施加不同的負(fù)載力的作用下使諧振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)共振，即通過(guò)調(diào)整驅(qū)動(dòng)線圈的電流頻率設(shè)定值中的n值，可以選擇不同負(fù)載力使換能器固有頻率f_固等于驅(qū)動(dòng)頻率f₀而共振，同時(shí)改變驅(qū)動(dòng)線圈的電流值拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的負(fù)載值。如4和5所示，如果選擇n＝-5Hz，則諧振系統(tǒng)的共振點(diǎn)頻率對(duì)應(yīng)到清潔元件3上施加400克力的負(fù)載處(參見(jiàn)圖4和5中以圖標(biāo)點(diǎn)“●”示出的曲線)，同時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈的電流由小變大的拐點(diǎn)將出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于在清潔元件3上施加大于550克左右的力的負(fù)載(未示出)。如果選擇n＞10，例如n＝15，則諧振系統(tǒng)的共振點(diǎn)頻率對(duì)應(yīng)于清潔元件3上施加小于300克力的負(fù)載(參見(jiàn)圖4和5中以圖標(biāo)點(diǎn)“■”示出的曲線)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈的電流由小變大的拐點(diǎn)將出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于清潔元件3上施加小于550克力的負(fù)載，此時(shí)諧振系統(tǒng)的共振點(diǎn)(振幅最大點(diǎn))頻率對(duì)應(yīng)于清潔元件3上施加150克力的負(fù)載處，同時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈的電流由小變大的拐點(diǎn)將出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于清潔元件上施加300克力的負(fù)載處。圖4和5中以圖標(biāo)點(diǎn)“◆”、“▲”、“×”、“＊”示出的曲線分別表示選擇n＝20、n＝10、n＝5、n＝0時(shí)電流與負(fù)載的相應(yīng)關(guān)系及在振幅與負(fù)載的相應(yīng)關(guān)系。

經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)得出，n的范圍可以為-0.3(f_0max-f_0min)至0.85(f_0max-f_0min)，優(yōu)選-0.1(f_0max-f_0min)≤n≤0.4(f_0max-f_0min)，更優(yōu)選為0≤n≤0.4(f_0max-f_0min)。

綜上所述，通過(guò)合理配置清潔元件縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角θ，隨著施加在清潔元件3上的負(fù)載壓力增大可以使換能器彈性件固有頻率f_固變大，負(fù)載壓力越大，則f_固越大，選擇0°≤θ角≤60°可以達(dá)到上述目的。優(yōu)選0°≤θ角≤30°，更為優(yōu)選的是θ＝0°，此外，通過(guò)合理選擇驅(qū)動(dòng)線圈中交變電流的頻率f_0max-n，可以實(shí)現(xiàn)在清潔元件3上從空載到加載至某一合理負(fù)載(如300克力)時(shí)，換能器諧振系統(tǒng)從弱諧振達(dá)到共振。還可以選擇-0.3(f_0max-f_0min)≤n≤0.85(f_0max-f_0min)。優(yōu)選-0.1(f_0max-f_0min)≤n≤0.4(f_0max-f_0min)，更優(yōu)選為0≤n≤0.4(f_0max-f_0min)，一旦設(shè)定了此固定的驅(qū)動(dòng)頻率，則在清潔護(hù)理器具工作期間驅(qū)動(dòng)頻率不變，使得清潔元件3的振幅從小到大，同時(shí)使驅(qū)動(dòng)線圈電流值從高到低呈單調(diào)下降趨勢(shì)，從而可以在合理負(fù)載下，保證所述個(gè)人電動(dòng)清潔護(hù)理器具獲得更高的機(jī)械效率、更小的工作電流、更小的能耗、最大的清潔元件振幅、最好的清潔效果。

實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)施加在清潔元件3上的負(fù)載繼續(xù)增加而超過(guò)合理值時(shí)，換能器諧振系統(tǒng)將從共振趨向弱諧振直至不產(chǎn)生振動(dòng)，清潔元件3的振幅又從大變小，同時(shí)驅(qū)動(dòng)線圈電流繼續(xù)單調(diào)下降直到電流出現(xiàn)由小變大的拐點(diǎn)后，驅(qū)動(dòng)線圈電流才再次變大。通過(guò)對(duì)f_0max-n中的n值的選擇，可以實(shí)現(xiàn)在清潔元件3上從空載到加載至某一合理負(fù)載(如300克力)時(shí)，換能器諧振系統(tǒng)從弱諧振達(dá)到共振，使得清潔元件3的振幅從小到大，同時(shí)使驅(qū)動(dòng)線圈電流值從高到低呈單調(diào)下降趨勢(shì)。也就是說(shuō)可以通過(guò)對(duì)f_0max-n中的n值的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述合理負(fù)載值的選擇，n值越小，則對(duì)應(yīng)的所述合理負(fù)載值越大。此過(guò)程還可以為牙齦提供可靠的保護(hù)，當(dāng)施加在清潔元件3上的負(fù)載壓力大于合理值(比如300克力)時(shí)，清潔元件3的振幅將降低，且負(fù)載越大，振幅越小，從而可有效保護(hù)牙齦免受傷害。

因此上述結(jié)構(gòu)既可以在合理負(fù)載下獲得高效率、大振幅，又可以在負(fù)載超過(guò)合理值后，降低振幅以保護(hù)牙齦，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉。

本實(shí)用新型還披露了用于如上所述的清潔護(hù)理器具的壓力報(bào)警方法，該方法包括以下步驟：

1)選取所述清潔護(hù)理器具中的左右側(cè)換能器彈性件222，223的抗彎截面系數(shù)和長(zhǎng)度近似相等，使得左、右側(cè)換能器彈性件222，223的撓度的幅值近似相等且撓曲方向相反，并調(diào)節(jié)清潔元件3的縱向軸線L₁和換能器彈性件平面M的法向的夾角至0°-60°；

2)檢測(cè)所述清潔護(hù)理器具在諧振頻率范圍內(nèi)不同頻率對(duì)應(yīng)的與驅(qū)動(dòng)線圈214串聯(lián)的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25。例如，在諧振頻率范圍內(nèi)，使驅(qū)動(dòng)線圈的電流頻率以相同的時(shí)間間隔Δt(如1秒鐘)、相同的頻率差Δf(如1Hz)逐漸增加地步進(jìn)，測(cè)出和記錄對(duì)應(yīng)于不同頻率時(shí)的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25。如本例中，換能器的諧振頻率范圍約為243Hz-300Hz，驅(qū)動(dòng)線圈電流在第一秒鐘內(nèi)的頻率為243Hz，測(cè)出和記錄在243Hz頻率下的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR251，經(jīng)時(shí)間間隔Δt(1秒)后，驅(qū)動(dòng)線圈電流在第二秒鐘內(nèi)的頻率為244Hz(Δf＝1Hz)，測(cè)出和記錄在244Hz頻率下的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR252，依次循環(huán)直到完成整個(gè)諧振頻率范圍內(nèi)的檢測(cè)。例如，驅(qū)動(dòng)線圈中的電流在第五十八秒鐘內(nèi)的頻率為300Hz，測(cè)出和記錄在300Hz頻率下的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR2558；

3)從步驟2)所記錄的不同頻率時(shí)的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25中，選出并記錄電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率f_0max和電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率f_0min；

4)設(shè)置f_0max-n并將f_0max-n儲(chǔ)存于所述可編程的微芯片處理器IC的程序中，以選定的n值所對(duì)應(yīng)的f_0max-n作為驅(qū)動(dòng)線圈214中流過(guò)的電流的固定頻率f₀，其中，-0.3(f_0max-f_0min)≤n≤0.85(f_0max-f_0min)，f_0max為電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率；

5)預(yù)存報(bào)警負(fù)載下的電源電壓的平均值U_L源和電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25于可編程的微芯片處理器IC的程序中，例如，在清潔元件3的端面預(yù)置報(bào)警負(fù)載(比如300克力)，施加此負(fù)載，IC引導(dǎo)f_0max-n(此時(shí)n為選定的某一固定值)作為固定頻率f0的電流流過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈，I/O25在短時(shí)間內(nèi)(如3秒鐘內(nèi))多次檢測(cè)電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓，測(cè)算出電流檢測(cè)電阻R₂₅上在報(bào)警負(fù)載下的平均電壓U_LR25，IC同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)(如3秒鐘內(nèi))多次檢測(cè)電源電壓，測(cè)算出對(duì)應(yīng)的電源電壓的平均值U_L源，將所述報(bào)警負(fù)載下的電源電壓平均值U_L源和電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25儲(chǔ)存于IC的程序中；

6)所述電動(dòng)清潔護(hù)理用具工作時(shí)，通過(guò)I/O25持續(xù)地檢測(cè)當(dāng)前的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓U_NR25的值以及當(dāng)前電源電壓值U_N源，采集當(dāng)前負(fù)載對(duì)應(yīng)的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓值U_NR25及當(dāng)前的電源電壓值U_N源；

7)比較所述當(dāng)前負(fù)載對(duì)應(yīng)的電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓值U_NR25和預(yù)存于可編程的微芯片處理器IC中的報(bào)警負(fù)載下的電源電壓的平均值U_L源，若(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25，無(wú)報(bào)警信號(hào)輸出或終止當(dāng)前的壓力報(bào)警信號(hào)輸出；若(U_N源/U_L源)×U_NR25≤U_LR25，則輸出壓力報(bào)警信號(hào)并報(bào)警，例如，利用可編程的微芯片處理器IC可以將當(dāng)前負(fù)載對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流值和預(yù)存在IC中的報(bào)警負(fù)載下的驅(qū)動(dòng)線圈電流值進(jìn)行比較，將(U_N源/U_L源)×U_NR25和U_LR25比較，其中，U_L源為步驟5)中檢測(cè)時(shí)的電源電壓值，U_N源為當(dāng)前檢測(cè)中的電源電壓值，若(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25，則意味著施加于清潔元件3上的負(fù)載小于報(bào)警負(fù)載，此時(shí)不進(jìn)行壓力報(bào)警，即無(wú)報(bào)警信號(hào)輸出或終止當(dāng)前的壓力報(bào)警信號(hào)輸出；若(U_N源/U_L源)×U_NR25≤U_LR25，則意味著施加于清潔元件3上的負(fù)載大于報(bào)警負(fù)載，此時(shí)輸出壓力報(bào)警信號(hào)，進(jìn)行壓力報(bào)警。

壓力報(bào)警的方式可采用聲音和/或燈光和/或振動(dòng)模式，之后微芯片處理器IC繼續(xù)檢測(cè)U_NR25和U_N源，當(dāng)(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25時(shí)，取消壓力報(bào)警信號(hào)輸出，反之維持壓力報(bào)警，依此循環(huán)。

本實(shí)用新型的電動(dòng)清潔護(hù)理器具還包括壓力報(bào)警裝置。該壓力報(bào)警裝置包括檢測(cè)、采集和報(bào)警電路以及報(bào)警部件(圖中未示出)。所述檢測(cè)、采集和報(bào)警電路包括電源、可編程的微芯片處理器IC和由晶體管構(gòu)成的用以聯(lián)結(jié)電源和驅(qū)動(dòng)線圈214的H橋電路?？删幊痰奈⑿酒幚砥鱅C的程序中儲(chǔ)存有f_0max-n，以選定的n值所對(duì)應(yīng)的f_0max-n作為驅(qū)動(dòng)線圈214中流過(guò)的電流的固定頻率f₀，其中，-0.3(f_0max-f_0min)≤n≤0.85(f_0max-f_0min)，f_0max為電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最大值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，f_0min為電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓的最小值所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈電流頻率，并預(yù)存有報(bào)警負(fù)載下的電源電壓的平均值U_L源和電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25?？删幊痰奈⑿酒幚砥鱅C輸出固定頻率為f₀的方波以驅(qū)動(dòng)H橋電路并用于預(yù)存報(bào)警負(fù)載下的電源電壓的平均值U_L源和電流檢測(cè)電阻R₂₅上的平均電壓U_LR25。圖6為本發(fā)明的壓力報(bào)警裝置電路部分的原理圖，如圖6所示，本例中，采用四個(gè)晶體管Q₂₁-Q₂₄構(gòu)成H橋電路用以聯(lián)結(jié)電源和驅(qū)動(dòng)線圈214，可編程的微芯片處理器IC輸出固定頻率為f₀的方波以驅(qū)動(dòng)H橋電路，從而在驅(qū)動(dòng)線圈214上流過(guò)固定頻率為f₀的交變電流，交變電流經(jīng)由電流檢測(cè)電阻R₂₅流回電源。在上述電路中，電流檢測(cè)電阻R₂₅的阻值固定，電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電壓U_R25大小反映了流經(jīng)電流檢測(cè)電阻R₂₅上的電流大小，電流檢測(cè)電阻R₂₅串聯(lián)H橋電路和電源，即電流檢測(cè)電阻R₂₅的一端聯(lián)結(jié)到電源的負(fù)極，電流檢測(cè)電阻R₂₅的另一端聯(lián)結(jié)到H橋電路的電流出口端并且聯(lián)結(jié)到微芯片處理器IC的A/D轉(zhuǎn)換口I/O25，用來(lái)檢測(cè)I/O25轉(zhuǎn)換口上的電壓大小。若(U_N源/U_L源)×U_NR25＞U_LR25，無(wú)報(bào)警信號(hào)輸出或終止當(dāng)前的壓力報(bào)警信號(hào)輸出；若(U_N源/U_L源)×U_NR25≤U_LR25，則輸出壓力報(bào)警信號(hào)并報(bào)警。顯然通過(guò)上述電路設(shè)置，微芯片處理器IC可實(shí)時(shí)檢測(cè)到流過(guò)驅(qū)動(dòng)線圈214的電流大小。為了減小因電流檢測(cè)電阻R₂₅串入驅(qū)動(dòng)線圈H橋電路而對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈電功率產(chǎn)生的影響，通常電流檢測(cè)電阻R₂₅采用小阻值。本實(shí)用新型中電流檢測(cè)電阻的電阻值可以約為0.1Ω。報(bào)警部件可以是蜂鳴器件和/或發(fā)光器件和/或機(jī)械振動(dòng)部件。

借助上述方法和裝置，當(dāng)負(fù)載超過(guò)合理范圍時(shí)，可以提供簡(jiǎn)單、可靠的壓力報(bào)警。