專利名稱：具有用于產(chǎn)生振蕩運(yùn)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(yùn)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(fù)工作運(yùn)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。工作電樞放置在固定不動的電磁鐵的兩極附近，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(bǔ)償電樞。在運(yùn)行時，驅(qū)動剃須刀具的工作電樞沿著電磁鐵的磁極表面平行振蕩，同時補(bǔ)償電樞作反相位的振蕩運(yùn)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(dá)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(jìn)行振蕩。為了使可動組件在負(fù)載狀態(tài)下也能夠保持相互之間的相位關(guān)系，上述組件通過聯(lián)結(jié)機(jī)制相互連接，因而可以將振蕩運(yùn)動同步且反相地從一個可動組件傳遞到另一個。
根據(jù)DE 197 81 664 C2可知，帶線性驅(qū)動裝置的電動剃須刀具有中空的圓柱形定子和電磁線圈。在定子中安裝的是兩個相位相反的可動元件，其中一個元件驅(qū)動剃須刀具，而另一個則作為平衡物用于抵消不受歡迎的搖動。
本發(fā)明的目標(biāo)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(yùn)動。
這一目標(biāo)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(yùn)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(yùn)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(yùn)動，且第一驅(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(yùn)動的那些部分)的重心在一條公共直線上運(yùn)動。
由于兩個驅(qū)動組件振蕩運(yùn)動反相，與僅有一個驅(qū)動組件運(yùn)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)明的小型器具可以達(dá)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。另外，重心在一條公共直線上運(yùn)動防止驅(qū)動裝置產(chǎn)生角動量，而該角動量將引起不受歡迎的振動傳遞到例如小型器具的外殼上。
根據(jù)本發(fā)明，小型器具的構(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(yùn)動的那些部分)的動量大小相等而方向相反。這樣的優(yōu)點是消除另一不受歡迎的振動源，也就是因此發(fā)生的線性動量。
在優(yōu)選實施例中，第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件互相嚙合。這使得本發(fā)明中的小型器具的驅(qū)動裝置是以高度緊密的方式進(jìn)行構(gòu)造，同時卻補(bǔ)償了上述的角動量，因此獲得令人滿意的振蕩作用。
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(qiáng)有力的驅(qū)動，其中的能量消耗足夠低，以允許例如本發(fā)明的小型器具的電池供電的運(yùn)行。
本發(fā)明的小型器具的驅(qū)動裝置中提供至少一個彈性元件用以產(chǎn)生回復(fù)力，其結(jié)果是振蕩系統(tǒng)被優(yōu)選運(yùn)行在諧振條件下。特別地，彈性元件被構(gòu)造為片簧，其被固定在第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件上。因此，片簧抵消兩個驅(qū)動組件的相對位移，且具有幾乎不占任何空間的優(yōu)點。
另外，第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件通過至少一個耦合元件而相互機(jī)械耦合起來的方案很有益處。這樣可以保證精確符合兩個驅(qū)動組件的振蕩運(yùn)動的反相。特別地，耦合元件被可轉(zhuǎn)動地鉸接在第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件上。根據(jù)驅(qū)動裝置的幾何結(jié)構(gòu)，兩個驅(qū)動組件也可以完成橫向運(yùn)動，也就是說，它們與上述振蕩的方向稍稍橫向地運(yùn)動。因此，具有優(yōu)點的，耦合元件被鉸接到至少一個驅(qū)動組件上，在運(yùn)行時與驅(qū)動組件的運(yùn)動方向交叉。這樣便通過可轉(zhuǎn)動地安裝耦合元件，可以特別簡單地用耦合元件建立起兩個驅(qū)動組件之間的反相關(guān)系。在優(yōu)選實施例中，耦合元件被可轉(zhuǎn)動地安裝在裝配軸上，從而將驅(qū)動裝置固定在本發(fā)明的小型器具中。這種方案被認(rèn)為是合適的，因為耦合元件的支點并沒有移動，因此將它固定在小型器具中并不困難。裝配軸可以在第一驅(qū)動組件和第二驅(qū)動組件上的耦合元件的鉸接點之間偏心設(shè)置。這種安裝方案的優(yōu)點在于可以通過非常簡單的方式得到不同的振蕩幅度，并不需要額外的傳動裝置，而且在驅(qū)動組件的負(fù)載狀態(tài)下也可以保持兩者之間的關(guān)系不會變化。
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。
在圖中

圖1是本發(fā)明的小型器具中線性振蕩馬達(dá)的實施例的示意圖。
圖2是本發(fā)明的小型器具中線性振蕩馬達(dá)的另一實施例的示意圖。
圖3是電動剃須刀中線性振蕩馬達(dá)的實施例的透視圖。
圖4是圖3中實施例的分解透視圖。
圖5是圖3中線性馬達(dá)的兩個可動馬達(dá)組件的透視圖，它們被顯示為分離的單元。
圖6是圖5中兩個馬達(dá)組件在裝配情況下的透視圖。
為了解釋本發(fā)明的原理，首先參考高度示意性表述的圖1和2中的實施例。然后，參考圖3至6詳細(xì)討論帶有線性振蕩馬達(dá)的電動剃須刀的實施例，其中圖形化的表述和相關(guān)的描述都被限制在剃須刀的驅(qū)動系統(tǒng)中。剃須刀剩余的構(gòu)造部分將采用傳統(tǒng)方式加以實現(xiàn)，因而不作為單獨描述的主題。
圖1是本發(fā)明的小型器具中線性振蕩馬達(dá)的實施例的示意圖。線性馬達(dá)具有以比較小的相對距離排列的兩個可動的馬達(dá)組件1和2。第一馬達(dá)組件1由條形鐵芯3和線繞線圈4組成。第二馬達(dá)組件2有兩對永久磁鐵5。每一對永久磁鐵5被極性反平行地并排放置于公共承載板6上。與鐵芯3類似，承載板6也是用鐵質(zhì)材料制成，且具有U形結(jié)構(gòu)。如圖1所示，為了減少磁場偏移，承載板6也可以構(gòu)造為封閉的矩形框架。雖然在下文中對每個案例的描述都是針對U形結(jié)構(gòu)的承載板6，這同樣也適用于框架結(jié)構(gòu)。每個永久磁鐵5都被固定在U形承載板6的兩條引腿內(nèi)。在相對的成對永久磁鐵5之間安置了鐵芯3，從而保持了鐵芯3的兩端與各自的鄰接成對永久磁鐵5之間的氣隙7。在鐵芯3末端的附近，兩條彈簧8被固定在鐵芯的側(cè)面，上述彈簧沿著承載板6的引腳平行延伸至底部，并被固定在該底部。第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2被可動地懸掛著，使得它們能夠執(zhí)行平行于承載板6的引腳的運(yùn)動，也就是說，沿圖1所表述的水平方向的運(yùn)動?？紤]到彈簧8，得到振蕩系統(tǒng)，其中第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2各自進(jìn)行線性振蕩運(yùn)動。兩個馬達(dá)組件1和2的運(yùn)動方向相反，也就是說，兩者的振蕩反相。
本發(fā)明的要點是第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2的重心在一條公共直線上運(yùn)動。這意味著兩個馬達(dá)組件1和2的運(yùn)動不會產(chǎn)生角動量。為了滿足重心運(yùn)動的上述條件，圖1中所示實施例中的兩個馬達(dá)組件1和2結(jié)構(gòu)對稱，且相互對稱地排列。然而，馬達(dá)組件1和2在結(jié)構(gòu)上和排列上的物理對稱并不是絕對必要的。另外，如果馬達(dá)組件1和2的線性動量在兩個馬達(dá)組件1和2的運(yùn)動范圍內(nèi)的任何時刻都大小相等而方向相反，那么例如懸掛在電動剃須刀外殼上的線性馬達(dá)不會產(chǎn)生振動。
在圖1的表述中，線性馬達(dá)處于它自己的平衡位置處，也就是說，彈簧8既不被拉伸也不被壓縮。在沒有外力的作用下，馬達(dá)組件1和2將停留在這個位置。由于水平方向上的位移，需要克服彈簧8所產(chǎn)生的回復(fù)力。假如由于外力的作用，兩個馬達(dá)組件1和2發(fā)生了相互位移，彈簧8所產(chǎn)生的回復(fù)力促使它們回到平衡位置上。為了產(chǎn)生位移所需的力，讓電流流過線圈4。線圈4作為電磁鐵，在鐵芯3的輔助下產(chǎn)生磁場，該磁場作用于永久磁鐵5，從而導(dǎo)致線圈4和永久磁鐵5的相對運(yùn)動。在圖1的表述中，相對運(yùn)動是水平方向的。通過適當(dāng)?shù)募?，可以反轉(zhuǎn)線圈4所產(chǎn)生的磁場的極性，造成第一和第二馬達(dá)組件1和2的振蕩反相。在這種情況下，本發(fā)明的基本方面是第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2都運(yùn)動，也就是說，線性馬達(dá)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(dá)組件1和2。這些馬達(dá)組件1或2中的一個對應(yīng)于傳統(tǒng)線性馬達(dá)中的轉(zhuǎn)子，而另一個則執(zhí)行傳統(tǒng)線性馬達(dá)中定子的功能，但是不像定子，它并不靜止而是同樣運(yùn)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(dá)的第一和第二馬達(dá)組件1和2的相對運(yùn)動速度是傳統(tǒng)線性馬達(dá)的定子和轉(zhuǎn)子的相對速度的兩倍，因而可以由根據(jù)本發(fā)明的線性馬達(dá)達(dá)到相對較高的效率程度。
兩個馬達(dá)組件1和2的振蕩運(yùn)動頻率由線圈4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(dá)組件1和2和彈簧8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)明的小型器具中線性振蕩馬達(dá)的另一實施例的示意圖。在這一實施例中，鐵芯3被構(gòu)造維在一側(cè)上具有裂口9的矩形框架?？蚣艿牧硗馊孢B續(xù)延伸，每一面都帶有線圈4，因此總共提供三個線圈4。在裂口9中反極性排列一對永久磁鐵5，并且采用總體呈條形的配置方案，其中永久磁鐵5由氣隙7與鐵芯3再次分離開。彈簧8處于鐵芯3正對裂口9的一面和永久磁鐵5之間且被拉緊。另外，永久磁鐵5通過橫跨各個氣隙10的兩個壓桿10與鐵芯3機(jī)械耦合。由于這個原因，每個壓桿10具有將其可旋轉(zhuǎn)地鉸接在鐵芯3和永久磁鐵5上的第一鉆孔11和第二鉆孔12。此外，每個壓桿10在第一鉆孔11和第二鉆孔12之間的區(qū)域有第三鉆孔13，用于將線性馬達(dá)固定在外殼上，這一點在圖中并沒有顯示出來。除了這種固定的功能，壓桿10也用于耦合兩個馬達(dá)組件1和2的運(yùn)動。這種耦合的效果是使兩個馬達(dá)組件1和2在任何時刻精確反相地運(yùn)動，因為馬達(dá)被固定在第一馬達(dá)組件1聯(lián)結(jié)和第二馬達(dá)組件2聯(lián)結(jié)之間的空間里。換句話說，當(dāng)如圖2所示的第一馬達(dá)組件1向左運(yùn)動時，第二馬達(dá)組件2同時向右運(yùn)動，反之亦然。由于在這種運(yùn)動中，兩個馬達(dá)組件1和2的鉸接點之間的距離會稍稍變化，所以鉆孔11和12是長型孔，使得在某些情況下聯(lián)結(jié)會受到影響。
在一個特別的實施例中，第三鉆孔13并不是處于鉆孔11和12的正中間，而是更靠近用于將第一馬達(dá)組件1聯(lián)結(jié)在鐵芯3上的第一鉆孔11。因此，兩個馬達(dá)組件1和2以不同的振幅振蕩。給定所示的幾何結(jié)構(gòu)，第一馬達(dá)組件1的振幅要小于第二馬達(dá)組件2。兩個馬達(dá)組件1和2的運(yùn)動速度相互成相應(yīng)的反比。在這個實施例中，為了使兩個馬達(dá)組件1和2的線性動量的數(shù)值大小相等而方向相反，設(shè)計使得第一馬達(dá)組件1的質(zhì)量大于第二馬達(dá)組件2的質(zhì)量。這種幾何結(jié)構(gòu)被用在例如電動剃須刀中，其中一個或多個剃須刀具進(jìn)行大幅度的快速振蕩運(yùn)動，而剃須刀頭則是小幅度的反相振蕩。為了達(dá)到這種效果，剃須刀具由第二馬達(dá)組件2驅(qū)動，而剃須刀頭由第一馬達(dá)組件1驅(qū)動。
圖3是電動剃須刀中線性振蕩馬達(dá)的實施例的透視圖。相關(guān)的分解圖顯示在圖5中。除線性馬達(dá)本身之外，僅示出與線性馬達(dá)直接耦合的少數(shù)剃須刀組件。為了增加圖示的清晰性，省略了剃須刀頭。否則，剃須刀可以傳統(tǒng)方式進(jìn)行構(gòu)造。在描述中，對圖2所示的相應(yīng)部分采用相同的附圖標(biāo)記，而部件和完整的線性馬達(dá)的具體構(gòu)造則與圖2中的某些方面具有顯著的區(qū)別。
線性馬達(dá)被安裝在機(jī)座14上，后者牢固地與圖中未顯示的剃須刀外殼相連。在機(jī)座14中容納兩個分段螺栓15，它們被引導(dǎo)穿過壓桿10中的第三鉆孔13。通過鉆孔所延伸穿過的四個軸承塊16，兩個馬達(dá)組件1和2被可轉(zhuǎn)動地鉸接在壓桿10上。為了達(dá)到這種效果，每個壓桿10具有用于接收軸承塊16的兩個耳軸17，從而允許在耳軸17和軸承塊16的鉆孔11或12之間進(jìn)行某些清除工作。在由各自的壓桿10所接收的兩個軸承塊16中，一個用于保護(hù)第一馬達(dá)組件1，而另一個則用于保護(hù)第二馬達(dá)組件2。這種安裝方案的優(yōu)點是兩個馬達(dá)組件1和2被懸掛起來，因此能夠在特定的限制范圍內(nèi)以平行于機(jī)座14的縱向面的方向進(jìn)行運(yùn)動。兩個馬達(dá)組件1和2通過總共四條彈簧8互相連接起來，這四條彈簧8被構(gòu)造為片簧并且可以在偏移如圖所示的平衡位置時產(chǎn)生回復(fù)力。各個剃須刀具18與第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2固定連接，使得兩個剃須刀具18被相互反相地驅(qū)動。所示的線性馬達(dá)的實施例中包含鐵芯3作為另外的組件，鐵芯3帶有線圈4和永久磁鐵5的，該線性馬達(dá)的實施例還包括許多其它組件，它們在本發(fā)明的范圍內(nèi)并不具有特別的重要性，因而不會詳細(xì)加以討論。
圖5所示的是圖3中線性馬達(dá)的兩個馬達(dá)組件1和2，它們被作為分離單元顯示在透視圖中。圖6顯示在裝配情況下的兩個馬達(dá)組件1和2。與圖3和4相比較可知，圖5和6是展示更多細(xì)節(jié)的后視圖，即，所示的物體圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)了180°。
圖5和6中明顯指出，兩個馬達(dá)組件1和2被設(shè)計成相互嚙合。這就可以使線性馬達(dá)具有高度緊密的構(gòu)造，同時卻補(bǔ)償了上述的角動量，也就是說，將兩個馬達(dá)組件1和2的質(zhì)量以這樣的方式分布，使得它們的重心在一條公共直線上運(yùn)動。在這種情況下，可以毫不費力地允許由兩個馬達(dá)組件1和2所驅(qū)動的剃須刀具18的質(zhì)量，在可能的情況下還可以允許剃須刀頭的質(zhì)量。在所示的實施例中，馬達(dá)被懸掛在螺栓15上，位于第一馬達(dá)組件1和第二馬達(dá)組件2的鉸接點的中間。因此，兩個馬達(dá)組件1和2以相同的振幅運(yùn)動，根據(jù)數(shù)量關(guān)系，其速度也相同。通過平衡兩個馬達(dá)組件1和2以及共同運(yùn)動部件的質(zhì)量，可以補(bǔ)償線性動量，從而能夠獲得低振動的剃須刀。
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(18)的振蕩運(yùn)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(4)，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(yùn)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(yùn)動，且第一驅(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(yùn)動的部分，的重心在一條公共直線上運(yùn)動。
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)，包括與第一驅(qū)動組件(1)或第二驅(qū)動組件(2)共同運(yùn)動的部分，的動量大小相等而方向相反。
3.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)相互嚙合。
4.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(5)。
5.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(4)纏繞的鐵芯(3)。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的小型電動器具，其中，提供至少一個彈性元件(8)用于產(chǎn)生回復(fù)力。
7.按權(quán)利要求6所述的小型電動器具，其中，彈性元件(8)被構(gòu)造為固定至第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)上的片簧。
8.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)通過至少一個耦合元件(10)而相互機(jī)械耦合
9.按權(quán)利要求7所述的小型電動器具，其中，耦合元件(10)被可轉(zhuǎn)動地鉸接至第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)。
10.按權(quán)利要求7或8所述的小型電動器具，其中，耦合元件(10)被鉸接到至少一個驅(qū)動組件(1，2)，在運(yùn)行時與驅(qū)動組件(1，2)的運(yùn)動方向交叉。
11.按權(quán)利要求7至9之一所述的小型電動器具，其中，耦合元件(10)被可轉(zhuǎn)動地安裝。
12.按權(quán)利要求10所述的小型電動器具，其中，耦合元件(10)被可轉(zhuǎn)動地安裝在裝配軸(15)上，用于將驅(qū)動裝置固定至小型器具。
13.按權(quán)利要求10或11所述的小型電動器具，其中，耦合元件(10)在第一驅(qū)動組件(1)和第二驅(qū)動組件(2)上的耦合元件(10)的鉸接點之間被可轉(zhuǎn)動地偏心安裝。
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(18)產(chǎn)生振蕩運(yùn)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(4)，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(yùn)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)行第二驅(qū)動組件(2)反相的振蕩運(yùn)動，且第一驅(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(yùn)動的那些部分)的重心在一條公共直線上運(yùn)動。
文檔編號B26B19/28GK1681627SQ03821671
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