用于個(gè)人護(hù)理器具的具有分組磁體的致動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】一種用于個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器，其包括殼體、主軸、切向致動(dòng)器部分、軸向致動(dòng)器部分以及控制器。切向致動(dòng)器部分包括第一磁體及磁極組件，具有在第一徑向定向和極性順序中的殼體內(nèi)分開(kāi)的個(gè)體分組磁體段的第一序列，以及在第一徑向配置中圍繞主軸的磁極構(gòu)件的第一磁極組件，第二磁體及磁極組件，具有在第二徑向定向和極性順序中的殼體內(nèi)分開(kāi)的個(gè)體分組磁體段的第二序列，以及在第二徑向配置中圍繞主軸的磁極構(gòu)件的第二磁極組件，以及在第一磁體及磁極組件與第二磁體及磁極組件之間圍繞主軸被設(shè)置的電磁線圈。響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)被施加到電磁線圈，切向致動(dòng)器部分相對(duì)于殼體圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)地移位主軸。
【專利說(shuō)明】用于個(gè)人護(hù)理器具的具有分組磁體的致動(dòng)器
[0001]本實(shí)施例一般涉及用于諸如電動(dòng)牙刷之類的個(gè)人護(hù)理器具的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并且更具體地，涉及具有個(gè)體N-S分組磁體段特征的組合的切向和軸向運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0002]切向致動(dòng)器通常包括諧振系統(tǒng)，其中彈簧功能通過(guò)(i)安裝在金屬罐或圓柱殼體的內(nèi)部上的小型磁體以及(ii)安裝在金屬罐內(nèi)的磁極的電磁系統(tǒng)而遞送。此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸時(shí)，磁極(即轉(zhuǎn)子)的齒槽位置具有彈簧特性。而且，已知的切向致動(dòng)器具有平均分布的北(N)和南(S)磁體和磁極。
[0003]以上所述的切向致動(dòng)器具有阻礙其工業(yè)化為產(chǎn)品的一些特性。即，其具有相對(duì)大量的永磁體，其必須被安裝在金屬罐或圓柱殼體的內(nèi)部。例如，四(4)磁極切向致動(dòng)器將需要十六(16)件永磁體，并且針對(duì)五個(gè)(5)磁極切向致動(dòng)器，二十(20)件永磁體將是需要的。其結(jié)果是，這樣大量的永磁體部件，特別是在針對(duì)小型個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器環(huán)境中，使得其大量制造變得復(fù)雜和昂貴。換言之，具有許多永磁體部件的致動(dòng)器不理想地推高了成本和制造復(fù)雜度。
[0004]利用最普遍的和低價(jià)的高磁體等級(jí)的永磁體，具有大約260Hz操作頻率并且具有用來(lái)驅(qū)動(dòng)刷動(dòng)過(guò)程的足夠強(qiáng)的致動(dòng)器的低端個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品或電動(dòng)牙刷固有地是不可能的。此外，通過(guò)減小磁體強(qiáng)度而降低切向致動(dòng)器的剛度不理想地減小了致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)常數(shù)，由此不利地產(chǎn)生了更弱的致動(dòng)器。此外，通過(guò)減小磁極和永磁體的重疊二降低致動(dòng)器剛度不理想地減小了轉(zhuǎn)子的慣性，這又導(dǎo)致過(guò)高的諧振頻率。減小致動(dòng)器的操作頻率并保持相同的致動(dòng)器強(qiáng)度的唯一方法將是增加僅用于慣性的部件以獨(dú)立于致動(dòng)器配置而減小諧振頻率。
[0005]因此，期望有用于克服本領(lǐng)域的這些問(wèn)題的改進(jìn)的方法和裝置。
[0006]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的一個(gè)方面，永磁體被成對(duì)分組，S卩，包括成對(duì)的磁體組(SP，如本文所述的個(gè)體N-S或S-N分組磁體段)，從而有利地減少在致動(dòng)器中所需的磁體數(shù)量為二(2)分之一。此外，作為將磁體成對(duì)分組的結(jié)果，在相同的角度剛性處慣性增大使得能夠降低諧振而不降低(i)剛性以及(ii)致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)常數(shù)。針對(duì)軸向致動(dòng)器，使用永磁體對(duì)(即，如本文中討論的個(gè)體N-S或S-N分組磁體段)有利地減少了針對(duì)兩磁極(2磁極)的周向致動(dòng)器的磁體數(shù)量百分之二十五(25% )。
[0007]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器包括殼體、主軸和至少一個(gè)切向致動(dòng)器部分。該致動(dòng)器進(jìn)一步包括用于提供旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)、平移控制信號(hào)、和/或旋轉(zhuǎn)和平移控制信號(hào)的任意組合中的至少一個(gè)。個(gè)人護(hù)理器具可以包括電動(dòng)牙刷、口腔衛(wèi)生設(shè)備、牙齒拋光設(shè)備、以及它們的任意組合。
[0008]殼體包括磁性材料，其具有內(nèi)徑向表面和沿著其長(zhǎng)度維度縱向延伸的主軸線。殼體還包括沿著其長(zhǎng)度維度的至少第一和第二部分。主軸包括可磁化材料，其在殼體內(nèi)沿著殼體的主軸線縱向地延伸。主軸還包括相應(yīng)地與殼體的至少第一和第二部分對(duì)應(yīng)的至少第一和第二部分。切向致動(dòng)器部分在殼體的第一部分與主軸的第一部分之間被耦合。
[0009]切向致動(dòng)器部分包括(i)第一永磁體及磁極組件，(ii)第二永磁體及磁極組件，以及(iii)電磁線圈繞組，其圍繞第一磁體及磁極組件與第二磁體及磁極組件之間的主軸并且被耦合到該主軸。
[0010]切向致動(dòng)器的第一永磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一徑向定向中分開(kāi)并且具有第一極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列，第一序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段在殼體的第一部分內(nèi)沿著內(nèi)徑向表面被縱向地設(shè)置。切向致動(dòng)器的第一永磁體及磁極組件還包括(i)(b)第一磁極組件，其具有以第一徑向配置布置的磁極構(gòu)件，圍繞主軸的第一部分上的主軸被設(shè)置。
[0011]切向致動(dòng)器的第二永磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二徑向定向中分開(kāi)并且具有與第一極性順序相反的第二極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列，第二序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段在殼體的第一部分內(nèi)沿著內(nèi)徑向表面被縱向地設(shè)置。第二永磁體及磁極組件還包括(ii)(b)第二磁極組件，其具有以第二徑向配置布置的磁極構(gòu)件，圍繞主軸的第一部分上的主軸被設(shè)置。
[0012]在操作中，響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)經(jīng)由控制器被施加到電磁線圈，切向致動(dòng)器部分相對(duì)于殼體圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)地移位主軸。
[0013]在另一實(shí)施例中，個(gè)體N-S分組磁體段的第一和第二序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段包括具有N-S磁化圖樣的單個(gè)磁體段。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，N-S磁化圖樣包括徑向磁化圖樣。在又一實(shí)施例中，N-S磁化圖樣包括平行磁化圖樣。
[0014]在又一實(shí)施例中，切向致動(dòng)器部分的第一磁極組件被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間操作。此外，切向致動(dòng)器部分的第二磁極組件被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間操作。進(jìn)而，在一個(gè)實(shí)施例中，第二磁極組件的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與第一磁極組件的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向?qū)?zhǔn)。再進(jìn)而，在另一實(shí)施例中，第二磁極組件的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與第一磁極組件的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向非對(duì)準(zhǔn)。
[0015]在又一實(shí)施例中，個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列的第二徑向定向與個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列的第一徑向定向偏移，并且第二磁極組件的第二徑向配置與第一磁極組件的第一徑向配置偏移。
[0016]在另一實(shí)施例中，致動(dòng)器還包括在殼體的第二部分與主軸的第二部分之間耦合的軸向致動(dòng)器部分。軸向致動(dòng)器部分包括(i)第三永磁體及磁極組件，(ii)第四永磁體及磁極組件，以及(iii)第二電磁線圈繞組，其圍繞第三磁體及磁極組件與第四磁體及磁極組件之間的主軸并且被耦合到該主軸。
[0017]軸向致動(dòng)器的第三永磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一縱向定向中分開(kāi)并且具有第三極性順序的磁體段的第三序列，磁體段的第三序列中的每個(gè)分段在殼體的第二部分內(nèi)圍繞內(nèi)徑向表面被圓周地設(shè)置。軸向致動(dòng)器部分的第三磁體及磁極組件還包括(i)(b)第三磁極組件，其具有圍繞主軸的第二部分上的主軸被設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件。
[0018]軸向致動(dòng)器部分的第四永磁體及磁極組件包括(ii) (a)在第二縱向定向中分開(kāi)并且具有與第三極性順序相反的第四極性順序的磁體段的第四序列，磁體段的第四序列中的每個(gè)分段在殼體的第二部分內(nèi)圍繞內(nèi)徑向表面被圓周地設(shè)置。軸向致動(dòng)器部分的第四磁體及磁極組件還包括(ii)(b)第四磁極組件，其具有圍繞主軸的第二部分上的主軸被設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件。
[0019]在操作中，響應(yīng)于平移控制信號(hào)經(jīng)由控制器被施加到第二電磁線圈，軸向致動(dòng)器部分相對(duì)于殼體沿著主軸線軸向地移位主軸。
[0020]在另一實(shí)施例中，磁體段的第三序列中的至少一個(gè)分段還包括圍繞內(nèi)徑向表面的給定圓周分開(kāi)的相同極性的多個(gè)子分段。此外，磁體段的第四序列中的至少一個(gè)分段還包括圍繞內(nèi)徑向表面的第二給定圓周分開(kāi)的相同極性的多個(gè)子分段。在一個(gè)實(shí)施例中，磁體段的第三序列中的多個(gè)子分段包括四個(gè)子分段，其中四個(gè)子分段圍繞給定圓周與彼此相等地分開(kāi)。此外，磁體段的第四序列中的多個(gè)子分段包括四個(gè)子分段，其中四個(gè)子分段圍繞第二給定圓周與彼此相等地分開(kāi)。
[0021]在又一實(shí)施例中，磁體段的第三序列進(jìn)一步包括在磁體段的第三序列中的第一與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段，其中第三磁極組件進(jìn)一步包括圍繞在主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件。磁體段的第四序列進(jìn)一步包括在磁體段的第四序列中的第一與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段，其中第四磁極組件進(jìn)一步包括圍繞在主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件。在另一實(shí)施例中，第三磁極組件的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件具有根據(jù)在磁體段的第三序列中的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而確定的軸向齒槽位置，并且第四磁極組件的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件具有根據(jù)在磁體段的第四序列中的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而確定的軸向齒槽位置。
[0022]在又一實(shí)施例中，用于個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器包括(a)磁體材料的圓柱殼體，具有內(nèi)徑向表面和沿著其長(zhǎng)度維度縱向延伸的主軸線，該殼體進(jìn)一步包括沿著其長(zhǎng)度維度的至少第一和第二部分；(b)可磁化材料的主軸，沿著殼體的主軸線在殼體內(nèi)縱向地延伸，該主軸進(jìn)一步包括相應(yīng)地與殼體的至少第一和第二部分對(duì)應(yīng)的至少第一和第二部分；以及(C)切向致動(dòng)器部分，被耦合在殼體的第一部分與主軸的第一部分之間。個(gè)人護(hù)理器具包括從由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的一項(xiàng):電動(dòng)牙刷、口腔衛(wèi)生設(shè)備、牙齒拋光設(shè)備、以及它們的任意組合。
[0023]切向致動(dòng)器部分包括(i )第一永磁體及磁極組件，其中切向致動(dòng)器的第一永磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一徑向定向中分開(kāi)并且具有第一極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列，第一序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段在殼體的第一部分內(nèi)沿著內(nèi)徑向表面被縱向地設(shè)置，以及(i)(b)第一磁極組件，具有以第一徑向配置布置、圍繞在主軸的第一部分上的主軸被設(shè)置的磁極構(gòu)件，(i i)第二永磁體及磁極組件，其中切向致動(dòng)器的第二永磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二徑向定向中分開(kāi)并且具有與第一極性順序相反的第二極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的的第二序列，第二序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段在殼體的第一部分內(nèi)沿著內(nèi)徑向表面被縱向設(shè)置，以及(ii)(b)第二磁極組件，具有在第二徑向配置中被布置、圍繞主軸的第一部分上的主軸被設(shè)置的磁極構(gòu)件，以及(iii)電磁線圈繞組，圍繞在第一磁體及磁極組件與第二磁體及磁極組件之間的主軸設(shè)置并被耦合到該主軸，其中響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)被施加到電磁線圈，切向致動(dòng)器部分相對(duì)于殼體圍繞主軸線旋轉(zhuǎn)地移位主軸。
[0024]用于個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器還包括(d)在殼體的第二部分與主軸的第二部分之間耦合的軸向致動(dòng)器部分。軸向致動(dòng)器部分包括(i)第三永磁體及磁極組件，其中軸向致動(dòng)器部分的第三磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一縱向定向中分開(kāi)并且具有第三極性順序的磁體段的第三序列，磁體段的第三序列中的每個(gè)分段圍繞殼體的第二部分內(nèi)的內(nèi)徑向表面被設(shè)置，以及(i)(b)具有圍繞在主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件的第三磁極組件。軸向致動(dòng)器部分還包括(ii)第四永磁體及磁極組件，其中軸向致動(dòng)器部分的第四磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二縱向定向中分開(kāi)并且具有與第三極性順序相反的第四極性順序的磁體段的第四序列，磁體段的第四序列中的每個(gè)分段圍繞殼體的第二部分內(nèi)的內(nèi)徑向表面被設(shè)置，以及(ii)(b)具有圍繞在主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件的第四磁極組件。軸向致動(dòng)器部分再進(jìn)一步包括(iii)圍繞在第三磁體及磁極組件與第四磁體及磁極組件之間的主軸并且被耦合到該主軸的第二電磁線圈繞組，其中響應(yīng)于平移控制信號(hào)被施加到第二電磁線圈，軸向致動(dòng)器部分相對(duì)于殼體沿著主軸線軸向地移位主軸。
[0025]用于個(gè)人護(hù)理器具的致動(dòng)器再進(jìn)一步包括(e)控制器，用于提供從由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的至少一項(xiàng):旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)、平移控制信號(hào)、以及旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)和平移控制信號(hào)兩者的任意組合。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，個(gè)體N-S分組磁體段的第一和第二序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段進(jìn)一步包括具有N-S磁化圖樣的單個(gè)磁體段，并且其中N-S磁化圖樣包括從由以下項(xiàng)的群組中選擇的一項(xiàng):徑向磁化圖樣和平行磁化圖樣。
[0026]在又一實(shí)施例中，磁體段的第三序列進(jìn)一步包括在磁體段的第三序列中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段。第三磁極組件進(jìn)一步包括圍繞主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件。再進(jìn)一步地，至少兩個(gè)磁極構(gòu)件具有根據(jù)在磁體段的第三序列中的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而被確定的軸向齒槽位置。此外，磁體段的第四序列進(jìn)一步包括在磁體段的第四序列中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段。第四磁極組件進(jìn)一步包括圍繞主軸的第二部分上的主軸設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件。再進(jìn)一步地，至少兩個(gè)磁極構(gòu)件具有根據(jù)在磁體段的第四序列中的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而被確定的軸向齒槽位置。
[0027]在閱讀和理解一下【具體實(shí)施方式】后，再進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得明顯。
[0028]本公開(kāi)的實(shí)施例可以采取各種部件和部件的布置以及各種步驟和步驟安排的形式。因此，附圖是用于說(shuō)明各種實(shí)施例的目的，而不應(yīng)被解釋為限制實(shí)施例。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同的元件。此外，要注意的是附圖可以不被等比例繪制。
[0029]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的包括致動(dòng)器的個(gè)人護(hù)理器具的透視圖；
[0030]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器的示意圖；
[0031 ]圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切向致動(dòng)器的磁體及磁極組件的橫截面示圖；
[0032]圖4是根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器的在第一相異齒槽位置中所示的切向致動(dòng)器部分的磁體及磁極組件的橫截面示圖；
[0033]圖5包括根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的(A)在第二相異齒槽位置中所示的第一磁體及磁極組件的以及(B)致動(dòng)器的切向致動(dòng)器部分的第二磁體及磁極組件的相應(yīng)的第一和第二橫截面示圖；
[0034]圖6是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器的沿著其長(zhǎng)度維度的切向致動(dòng)器部分的橫截面示圖；
[0035]圖7是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器的軸向致動(dòng)器部分的磁體及磁極組件的橫截面示圖；
[0036]圖8是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器的沿著其長(zhǎng)度維度的軸向致動(dòng)器部分的橫截面示圖；
[0037]圖9是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器具有軸向N-S磁化圖樣的單個(gè)N-S分組磁體段的不意圖；以及
[0038]圖10是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器具有平行N-S磁化圖樣的單個(gè)N-S分組磁體段的示意圖。
[0039]本公開(kāi)的實(shí)施例和其各種特征和有利細(xì)節(jié)參考非限制性示例被更全面地解釋，這些非限制性示例在附圖中被描述和/或圖示并且在以下描述中被詳述。應(yīng)當(dāng)注意的是，附圖中圖示的特征不必被等比例繪制，并且一個(gè)實(shí)施例的特征可以與如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他實(shí)施例中被使用，即使本文沒(méi)有明確說(shuō)明。已知的部件和處理技術(shù)的描述可以被省略以便不會(huì)不必要地混淆本公開(kāi)的實(shí)施例。本文所用的實(shí)施例旨在僅僅是為了便于在其中本的實(shí)施例可以被實(shí)踐，并且進(jìn)一步使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本相同的方式的理解。因此，本文的實(shí)施例不應(yīng)該被解釋為限制本公開(kāi)的實(shí)施例的范圍，這是僅由所附權(quán)利要求和適用法律來(lái)限定的。
[0040]可以理解的是，本公開(kāi)的實(shí)施例不限于本文所述的具體方法、方案、裝置、設(shè)備、材料、應(yīng)用程序等，因?yàn)檫@些可以變化。也要理解的是，本文使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的，并且不旨在限制要求保護(hù)的實(shí)施例的范圍。必須指出，如本文和所附權(quán)利要求書(shū)中所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”和“該”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文清楚地另有規(guī)定。
[0041]除非另有定義，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與由本公開(kāi)的實(shí)施例所屬的領(lǐng)域的技術(shù)人員之一通常理解相同的含義。優(yōu)選的方法、設(shè)備和材料被描述，盡管類似或等同于本文描述的任何方法和材料可以被用在實(shí)施例的實(shí)踐或測(cè)試中。
[0042]根據(jù)本實(shí)施例的一個(gè)方面，成對(duì)的磁體的群組(S卩，如本文討論的個(gè)體N-S或S-N分組磁體段)使切向致動(dòng)器中的磁體數(shù)量減半，并且在軸或主軸中產(chǎn)生更高慣性，即通過(guò)維持磁極與磁體的角度重疊而保持相同的功能性剛性。在軸向致動(dòng)器的情況下，優(yōu)點(diǎn)是25%用于兩磁極(2磁極)軸向致動(dòng)器。
[0043]針對(duì)根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的切向致動(dòng)器，磁體包括具有磁化圖樣的分段，其產(chǎn)生彼此相鄰的徑向定向的N和S部件。此外，切向致動(dòng)器的磁極角度增大，直到產(chǎn)生期望的磁體-磁極重疊。這導(dǎo)致若干優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是致動(dòng)器包括更少的磁體部件。另一優(yōu)點(diǎn)是致動(dòng)器具有增大的慣性而不使用額外的部件。例如，相對(duì)于如本文討論的切向致動(dòng)器部分，磁極側(cè)相對(duì)于成對(duì)的N和S磁體部件向外偏移，因而增大磁極角度和慣性。一個(gè)附加的益處在于存在具有不同特性的兩組齒槽位置，其可以被有利地用于產(chǎn)生個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中的兩個(gè)不同功能。
[0044]圖1是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的個(gè)人護(hù)理器具10的透視圖，該個(gè)人護(hù)理器具10包括含有致動(dòng)器12的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，個(gè)人護(hù)理器具10包括電動(dòng)牙刷。致動(dòng)器12通常被設(shè)置在個(gè)人護(hù)理器具10的手柄內(nèi)。致動(dòng)器12使用磁性動(dòng)作來(lái)驅(qū)動(dòng)在其上安裝有工件15的輸出安裝軸13，該工件15例如為用于電動(dòng)牙刷的刷頭。
[0045]圖2是根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器12的更多細(xì)節(jié)的示意圖。致動(dòng)器12包括磁性材料的圓柱殼體14，其具有內(nèi)徑向表面16和沿著其長(zhǎng)度維度縱向延伸的主軸線18。殼體14還包括沿著其長(zhǎng)度維度的至少第一和第二部分，相應(yīng)地由附圖標(biāo)記20和22指出。致動(dòng)器還包括可磁化材料的主軸24，其在殼體14內(nèi)沿著殼體的主軸線18縱向地延伸。主軸還包括相應(yīng)地與殼體14的至少第一部分20和第二部分22對(duì)應(yīng)的至少第一和第二部分。主軸24經(jīng)由本領(lǐng)域中已知的軸承或其他適當(dāng)?shù)难b置被機(jī)械地耦合到殼體14。其結(jié)果是，主軸24相對(duì)于殼體14使能針對(duì)主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)26和軸向運(yùn)動(dòng)28。
[0046]致動(dòng)器12還包括切向致動(dòng)器部分30和軸向致動(dòng)器部分32。切向致動(dòng)器部分30被耦合在殼體14的第一部分20與主軸24的對(duì)應(yīng)的第一部分之間，而軸向致動(dòng)器部分32被耦合在殼體14的第二部分22與主軸24的對(duì)應(yīng)的第二部分之間。切向致動(dòng)器部分30將在本文中在以下參照?qǐng)D4至圖6進(jìn)行進(jìn)一步討論。類似地，軸向致動(dòng)器部分32將在本文中在以下參照?qǐng)D7和圖8進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0047]仍然參照?qǐng)D2，致動(dòng)器12還包括控制器24，其中該控制器包括任何適當(dāng)?shù)膯蝹€(gè)微處理器、多個(gè)微處理器、單個(gè)控制器、多個(gè)控制器或本領(lǐng)域中已知的其他類型的適當(dāng)?shù)目刂圃O(shè)備。特別地，根據(jù)給定致動(dòng)器實(shí)施方式的特定需要，控制器34被配置用于提供從以下項(xiàng)中選擇的至少一項(xiàng):(i)到切向致動(dòng)器部分30的旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)，(ii)到軸向致動(dòng)器部分32的平移控制信號(hào)，以及(iii)旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)和平移控制信號(hào)兩者的任意組合。例如，旋轉(zhuǎn)和平移控制信號(hào)可以被配置為提供多個(gè)不同的致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)和/或針對(duì)個(gè)人護(hù)理器具10的操作模式。
[0048]現(xiàn)在參照?qǐng)D3，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的切向致動(dòng)器的磁體及磁極組件40的橫截面示圖被示出。如圖所示，現(xiàn)有技術(shù)的切向致動(dòng)器的磁體及磁極組件40包括多個(gè)N極性和S極性磁體，相應(yīng)地由附圖標(biāo)記42和44指示。該多個(gè)N極性和S極性磁體包括相同尺寸的八個(gè)(8)磁體，并且圍繞殼體48的內(nèi)徑向表面46被相等地分開(kāi)(S卩，等間距的N磁體和S磁體布置)ο每個(gè)N極性磁體42和S極性磁體44被進(jìn)一步縱向地設(shè)置在殼體48的內(nèi)徑向表面46上，即垂直地指向附圖的紙張中。磁體及磁極組件40還包括具有相同尺寸、圍繞主軸54設(shè)置并以徑向配置分開(kāi)的四個(gè)(4)磁極構(gòu)件(由附圖標(biāo)記52指示)的磁極組件50。在該配置中，現(xiàn)有技術(shù)的切向致動(dòng)器具有提供單個(gè)切向致動(dòng)器特性的一個(gè)有效齒槽位置。
[0049]相對(duì)的是且如本文較早指示的，現(xiàn)在參照?qǐng)D4、5和6，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器12的切向致動(dòng)器部分30被耦合在殼體14的第一部分20與主軸24的對(duì)應(yīng)的第一部分之間。切向致動(dòng)器部分30包括(i)第一永磁體及磁極組件60，(ii)第二永磁體及磁極組件62，以及(iii)電磁線圈64(或電磁線圈繞組)。此外，圖4圖示了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的致動(dòng)器的在第一相異齒槽位置中所示的切向致動(dòng)器部分30的第一永磁體及磁極組件60(圖6)的橫截面示圖。圖5圖示了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的(A)在第二相異齒槽位置中所示的第一磁體及磁極組件60(圖6)的以及(B)致動(dòng)器12的切向致動(dòng)器部分30的第二磁體及磁極組件62(圖6)的相應(yīng)的第一和第二橫截面示圖。而且，圖6圖示了致動(dòng)器12的沿著其長(zhǎng)度維度的切向致動(dòng)器部分30的橫截面示圖。
[0050]切向致動(dòng)器部分30的第一永磁體及磁極組件60包括(i) (a)在第一徑向定向中分開(kāi)并且具有第一極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段68的第一序列66。具有第一極性順序的第一徑向定向例如可以包括第一個(gè)體N-S分組磁體段、自由空間、第二個(gè)體N-S分組磁體段、第二自由空間等，直到第m個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段以及第m個(gè)自由空間，其中“m”是整數(shù)。如在圖4中所示，在一個(gè)實(shí)施例中整數(shù)m等于4(即，m = 4)，其中徑向定向還包括在個(gè)體N-S分組磁體段的相鄰磁體段的中心之間的九十度。然而，“m”可以表示被配置用于給定切向致動(dòng)器部分實(shí)施方式的任意合理數(shù)量的個(gè)體N-S分組磁體段。例如，“ m”可等于5(即，m = 5)。此夕卜，第一序列66的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段68沿著殼體14的第一部分20內(nèi)的內(nèi)徑向表面16被縱向地設(shè)置，即垂直地指向附圖的紙張中。
[0051 ] 切向致動(dòng)器部分30的第一永磁體及磁極組件60還包括(i) (b)第一磁極組件70，其具有以第一徑向配置布置的第一組磁極構(gòu)件72，圍繞主軸的對(duì)應(yīng)第一部分上的主軸24被設(shè)置。以第一徑向配置的第一組磁極構(gòu)件72例如可以包括多個(gè)“mi”磁極，其中“nu”是整數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，“nu”的值=個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列的“m”。
[0052]此外，第一磁極組件70的每個(gè)磁極構(gòu)件72的自由端徑向表面向著與個(gè)體N-S分組磁體段68的第一序列66的內(nèi)徑向表面接近但由間隙分開(kāi)的個(gè)體N-S分組磁體段68的第一序列66的內(nèi)徑向表面而向外徑向地延伸。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁極構(gòu)件72的外徑向表面與個(gè)體N-S分組磁體段68的內(nèi)徑向表面互補(bǔ)，例如在圖5(A)中所示。
[0053]切向致動(dòng)器部分30的第二永磁體及磁極組件62與第一永磁體及磁極組件60的相似，而具有以下區(qū)別。第二永磁體及磁極組件62包括(ii)(a)在第二徑向定向中分開(kāi)并且具有與第一極性順序相反的第二極性順序的個(gè)體S-N分組磁體段76的第二序列74。具有第二極性順序的第二徑向定向例如可以包括第一個(gè)體S-N分組磁體段、自由空間、第二個(gè)體S-N分組磁體段、第二自由空間等，直到第m個(gè)個(gè)體S-N分組磁體段以及第n2個(gè)自由空間，其中“n2”是整數(shù)。如在圖5(B)中所示，在一個(gè)實(shí)施例中，整數(shù)n2等于4(即，n2 = 4)，其中徑向定向還包括在個(gè)體S-N分組的磁性分段的相鄰磁性分段的中心之間的九十度。然而，“n2”可以表示被配置用于給定致動(dòng)器實(shí)施方式的任意合理數(shù)量的個(gè)體S-N分組磁體段。例如，“n2”可等于5(即，n2 = 5)。此外，第二序列的每個(gè)個(gè)體S-N分組磁體段沿著殼體14的第一部分20內(nèi)的內(nèi)徑向表面被縱向地設(shè)置，即垂直地指向附圖的紙張中。
[0054]切向致動(dòng)器部分30的第二永磁體及磁極組件62還包括(ii)(b)第二磁極組件78，其具有以第二徑向配置布置的第二組磁極構(gòu)件80，圍繞主軸的第一部分上的主軸24被設(shè)置。以第二徑向配置的第二組磁極構(gòu)件78例如可以包括多個(gè)“m2”磁極，其中“m2”是整數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，“m2”的值=個(gè)體S-N分組磁體段的第二序列的“n2”。
[0055]此外，第二磁極組件78的每個(gè)磁極構(gòu)件80的自由端徑向表面向著與個(gè)體S-N分組磁體段76的第二序列74的內(nèi)徑向表面接近但由間隙分開(kāi)的個(gè)體S-N分組磁體段的第二序列的內(nèi)徑向表面而向外徑向地延伸。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)磁極構(gòu)件80的外徑向表面與個(gè)體S-N分組磁體段76的內(nèi)徑向表面互補(bǔ)，例如在圖5(B)中所示。
[0056]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一磁極組件70被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的第一序列66而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間操作，例如在圖4和5(A)中所示。在第一相異齒槽位置中，如在圖4中所示，第一磁極組件70的磁極構(gòu)件72在向著相鄰的個(gè)體N-S分組磁體段之間的自由空間(或間隙)的徑向方向中被向外地引導(dǎo)。在第二相異齒槽位置中，如在圖5(A)中所示，第一磁極組件70的磁極構(gòu)件72在向著個(gè)體N-S分組磁體段的中心的徑向方向中被向外地引導(dǎo)。其結(jié)果是，每個(gè)相異的齒槽位置有利地提供具有不同特性的切向致動(dòng)器部分，其可以被用于產(chǎn)生個(gè)人護(hù)理器具10中的至少兩個(gè)不同功能。換言之，本實(shí)施例的切向致動(dòng)器的相異齒槽位置有利地提供了不同的動(dòng)態(tài)效果，并且更具體地，個(gè)體N-S分組磁體段之間的自由空間或間隙使能增大功率而不增加質(zhì)量。
[0057]此外，第二磁極組件78被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列74而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間操作。在一個(gè)實(shí)施例中，第二磁極組件78的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與第一磁極組件70的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向?qū)?zhǔn)。在另一實(shí)施例中，第二磁極組件78的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與第一磁極組件70的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向非對(duì)準(zhǔn)，例如，如在圖5(A)和5(B)中所示的一個(gè)齒槽位置的徑向非對(duì)準(zhǔn)。
[0058]再次參照?qǐng)D6，切向致動(dòng)器部分30還包括電磁線圈64(或電磁線圈繞組)。電磁線圈64圍繞第一磁體及磁極組件70與第二磁體及磁極組件78之間的主軸24設(shè)置并被耦合到該主軸24。響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)從控制器34被施加到電磁線圈64(圖2)，切向致動(dòng)器部分30相對(duì)于殼體14圍繞主軸線18旋轉(zhuǎn)地移位主軸24，因而將期望的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)26給予主軸24。期望的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)例如可以包括具有9-11°范圍或其他范圍的峰-峰幅度旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如對(duì)于給定的致動(dòng)器實(shí)施方式合適的。如在本文中指出的，旋轉(zhuǎn)和平移控制信號(hào)可以被配置為提供多個(gè)不同的致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)和/或針對(duì)個(gè)人護(hù)理器具10的操作模式。例如，期望的操作時(shí)接近諧振頻率的振蕩切向運(yùn)動(dòng)。此外，切向致動(dòng)器部分的第一磁體及磁極組件和第二磁體及磁極組件可以被實(shí)施以提供特定的優(yōu)點(diǎn)。如果兩個(gè)磁體及磁極組件與彼此不同地裝配齒輪，可以在諧振中獲得不同的操作特性。
[0059]現(xiàn)在參照?qǐng)D7和圖8，根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施例的軸向致動(dòng)器部分的磁體及磁極組件的橫截面(圖7)和致動(dòng)器的軸向致動(dòng)器部分的橫截面示圖(圖8)被示出。軸向致動(dòng)器部分32在殼體14的第二部分22(圖2)與主軸24的對(duì)應(yīng)的第二部分之間被耦合。軸向致動(dòng)器部分32包括(i)第三永磁體及磁極組件82，(ii)第四永磁體及磁極組件84，以及(iii)電磁線圈86(或電磁線圈繞組)。
[0060]軸向致動(dòng)器部分32的第三永磁體及磁極組件82包括(i) (a)在第一縱向定向中分開(kāi)并且具有第三極性順序的磁體段的第三序列88(如由圖8中的附圖標(biāo)記90、92和94指示)。第一縱向定向和第三極性順序例如可以包括磁體段90、自由空間、第二磁體段92……第m個(gè)自由空間以及第m個(gè)磁體段94，其中“m”是整數(shù)。如在圖8中所示，在一個(gè)實(shí)施例中整數(shù)m等于3(即，m = 3)，其中縱向定向還包括在磁體段的相鄰磁體段之間的預(yù)定間隔。然而，“m”可以表示被配置用于給定軸向致動(dòng)器部分實(shí)施方式的任意合理數(shù)量的磁體段。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如分段92之類的中間磁體段可以包括個(gè)體N-S(或S-N)分組磁體段，如將在本文中進(jìn)一步討論的。
[0061 ]磁體段的第三序列88的每個(gè)分段(例如，分段92、94、96)圍繞殼體14的第二部分22內(nèi)的內(nèi)徑向表面并且在沿著殼體的長(zhǎng)度維度的相應(yīng)縱向位置處圓周地設(shè)置。換言之，每個(gè)分段為在沿著殼體的長(zhǎng)度維度的相應(yīng)位置處圍繞殼體的內(nèi)周界的環(huán)的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，分段90包括N極性磁體段，分段92包括個(gè)體N-S分組磁體段，并且分段94包括S極性磁體段。
[0062]此外，如在圖7中所示，分段90還包括例如為N極性的給定磁性極性的子分段91。子分段91是共同形成圍繞內(nèi)徑向表面16設(shè)置的分段90的個(gè)體分開(kāi)的子分段。分段94與分段90類似，并且還包括共同形成分段94的子分段。相對(duì)于分段92，其還包括與分段90和94的子分段類似的子分段;然而，分段92的每個(gè)子分段包括個(gè)體N-S分組磁體子分段。如在圖8中所示，分段92的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體子分段的S極性部分被置于分段90的右側(cè)，而分段92的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體子分段的N極性部分被置于分段94的左側(cè)。
[0063]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)相應(yīng)的分段90、92和94的子分段的數(shù)量包括四。每個(gè)相應(yīng)的分段90、92和94的四個(gè)子分段圍繞給定圓周(S卩，圍繞殼體14的內(nèi)徑向表面16)與彼此相等地分開(kāi)。此外，每個(gè)相應(yīng)的子分段的徑向和軸向尺寸根據(jù)給定的軸向致動(dòng)器部分30的特定需要而被確定。例如，針對(duì)每個(gè)相應(yīng)的分段90、92和94，每個(gè)子分段可以在徑向距離上延伸大約60°并且在相鄰的子分段之間的對(duì)應(yīng)間距可以在徑向距離上延伸大約30°，例如在圖7中相對(duì)于子分段91所示的。其他子分段配置也是可能的。
[0064]軸向致動(dòng)器部分32的第三永磁體及磁極組件82還包括(i)(b)第三磁極組件96，其具有圍繞主軸的第二部分上的主軸24被設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件。如在圖8中所示，第三磁極組件96包括第一和第二磁極構(gòu)件，相應(yīng)地由附圖標(biāo)記96a和96b指示。此外，每個(gè)相應(yīng)的磁極構(gòu)件的徑向和軸向尺寸根據(jù)給定的軸向致動(dòng)器部分30的特定需要而被確定。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二磁極構(gòu)件中的每一個(gè)均包括相應(yīng)的固體單一磁極構(gòu)件。此外，第一和第二磁極構(gòu)件中的每一個(gè)均被縱向地定位在第一和第二磁體分組的給定組之間，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的縱向齒槽位置。例如，第一磁極構(gòu)件96a被定位在分段90和92之間，并且第二磁極構(gòu)件96b被定位在分段92和94之間。如以上指出的，分段92包括個(gè)體N-S分組磁體段。個(gè)體N-S分組磁體段92因而在軸向致動(dòng)器的操作期間被共享，S卩，在第一磁極構(gòu)件96a與第二磁極構(gòu)件96b之間交替致動(dòng)。
[0065]在此參照?qǐng)D8，軸向致動(dòng)器32的第四永磁體及磁極組件84與第三永磁體及磁極組件82的相似，而具有以下區(qū)別。第四永磁體及磁極組件84包括(ii)(a)在第二縱向定向中分開(kāi)并且具有與第三極性順序相反的第四極性順序的磁體段的第四序列98(如由圖8中的附圖標(biāo)記100、102和104指示)。第二縱向定向和第四極性順序例如可以包括磁體段100、自由空間、第二磁體段102……第112個(gè)自由空間以及第112個(gè)磁體段104，其中“n2”是整數(shù)。如在圖8中所示，在一個(gè)實(shí)施例中整數(shù)112等于3(即，n2 = 3)，其中縱向定向還包括在磁體段的相鄰磁體段之間的預(yù)定間隔。然而，“n2”可以表示被配置用于給定軸向致動(dòng)器部分實(shí)施方式的任意合理數(shù)量的磁體段。在一個(gè)實(shí)施例中，諸如分段102之類的中間磁體段可以包括個(gè)體N-S(或S-N)分組磁體段，如將在本文中進(jìn)一步討論的。
[0066]磁體段的第四序列98的每個(gè)分段(例如，分段100、102、104)圍繞殼體14的第二部分22內(nèi)的內(nèi)徑向表面圓周地設(shè)置。換言之，每個(gè)分段為在沿著殼體的長(zhǎng)度維度的相應(yīng)位置處圍繞殼體的內(nèi)周界的環(huán)的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，分段100包括S極性磁體段，分段102包括個(gè)體N-S分組磁體段，并且分段104包括N極性磁體段。
[0067]此外，與參照?qǐng)D7圖示的以及本文以上討論的類似的，分段100、102和104中的一個(gè)或多個(gè)還可以包括相應(yīng)的磁性極性的子分段。子分段是共同形成圍繞殼體14的內(nèi)徑向表面16設(shè)置的相應(yīng)分段的個(gè)體分開(kāi)的子分段。如在圖8中所不，分段102的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體子分段的N極性部分被置于分段100的右側(cè)，而分段102的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體子分段的S極性部分被置于分段104的左側(cè)。
[0068]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)相應(yīng)的分段100、102和104的子分段的數(shù)量包括四。每個(gè)相應(yīng)的分段100、102和104的四個(gè)子分段圍繞給定圓周(S卩，圍繞殼體14的內(nèi)徑向表面16)與彼此相等地分開(kāi)。此外，每個(gè)相應(yīng)的子分段的徑向和軸向尺寸根據(jù)給定的軸向致動(dòng)器部分30的特定需要而被確定。例如，針對(duì)每個(gè)相應(yīng)的分段100、102和104，每個(gè)子分段可以在徑向距離上延伸大約60°并且在相鄰的子分段之間的對(duì)應(yīng)間距可以在徑向距離上延伸大約30°，例如類似地在圖7中相對(duì)于子分段91所示的。其他子分段配置也是可能的。
[0069]軸向致動(dòng)器部分32的第四永磁體及磁極組件84還包括(ii)(b)第四磁極組件106，其具有圍繞主軸的第二部分上的主軸24被設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件。如在圖8中所示，第四磁極組件106包括第一和第二磁極構(gòu)件，相應(yīng)地由附圖標(biāo)記106a和106b指示。此外，每個(gè)相應(yīng)的磁極構(gòu)件的徑向和軸向尺寸根據(jù)給定的軸向致動(dòng)器部分30的特定需要而被確定。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二磁極構(gòu)件中的每一個(gè)均包括相應(yīng)的固體單一磁極構(gòu)件。此外，第一和第二磁極構(gòu)件中的每一個(gè)均被縱向地定位在第一和第二磁體分組的給定組之間，對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的縱向齒槽位置。例如，第一磁極構(gòu)件106a被定位在分段100和102之間，并且第二磁極構(gòu)件106b被定位在分段102和104之間。如以上指出的，分段102包括個(gè)體N-S分組磁體段。個(gè)體N-S分組磁體段102因而在軸向致動(dòng)器的操作期間被共享，S卩，在第一磁極構(gòu)件106a與第二磁極構(gòu)件106b之間交替致動(dòng)。
[0070]除了以上之外，第三磁極組件96的每個(gè)磁極構(gòu)件(例如，96a、96b)的自由端徑向表面向著與磁體段的第三序列88的內(nèi)徑向表面接近但由間隙分開(kāi)的磁體段的第三序列88的內(nèi)徑向表面而向外徑向地延伸。而且，第四磁極組件106的每個(gè)磁極構(gòu)件(例如，106a、106b)的自由端徑向表面向著與磁體段的第四序列98的內(nèi)徑向表面接近但由間隙分開(kāi)的磁體段的第四序列98的內(nèi)徑向表面而向外徑向地延伸。
[0071]再次參照?qǐng)D8，軸向致動(dòng)器部分32還包括電磁線圈86(或電磁線圈繞組)。電磁線圈86圍繞第三磁體及磁極組件82與第四磁體及磁極組件84之間的主軸24設(shè)置并被耦合到該主軸24。響應(yīng)于平移控制信號(hào)(或軸向控制信號(hào))從控制器34被施加到電磁線圈86(圖2)，軸向致動(dòng)器部分32相對(duì)于殼體14沿著主軸線18軸向地移位主軸24，因而將期望的軸向運(yùn)動(dòng)28給予主軸24。期望的軸向運(yùn)動(dòng)例如可以包括具有高至Imm或其他范圍的峰-峰幅度軸向運(yùn)動(dòng)，如對(duì)于給定的致動(dòng)器實(shí)施方式合適的。如在本文中指出的，旋轉(zhuǎn)和平移控制信號(hào)可以被配置為提供多個(gè)不同的致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)和/或針對(duì)個(gè)人護(hù)理器具10的操作模式。例如，期望的操作時(shí)接近第二諧振頻率的振蕩軸向運(yùn)動(dòng)。此外，軸向致動(dòng)器部分的第三磁體及磁極組件和第四磁體及磁極組件可以被實(shí)施以提供特定的優(yōu)點(diǎn)。如果兩個(gè)磁體及磁極組件與彼此不同地裝配齒輪，可以在諧振中獲得不同的操作特性。
[0072]現(xiàn)在參照?qǐng)D10，其示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例的致動(dòng)器具有徑向N-S磁化圖樣的單個(gè)N-S分組磁體段的示意圖。此外，圖10圖示了根據(jù)本公開(kāi)的另一實(shí)施例的致動(dòng)器具有平行N-S磁化圖樣的單個(gè)N-S分組磁體段的示意圖。結(jié)合圖9和圖10，個(gè)體N-S和S-N分組磁體段68和76(圖6)的第一序列66和第二序列74的每個(gè)個(gè)體N-S或S-N分組磁體段(圖6)包括相應(yīng)地具有N-S或S-N磁化圖樣的單個(gè)磁體段。如本文中討論的，磁體被成對(duì)地組合(S卩，N-SSS-N)。在該配置中，每個(gè)N-S對(duì)(或S-N對(duì))由一個(gè)分段制成，并且N-S(S-N)磁化圖樣通過(guò)適當(dāng)?shù)拇呕^(guò)程產(chǎn)生。分段的磁化(例如，分段可以包括鐵定子)可以在被安裝在致動(dòng)器課題內(nèi)之后被完成。經(jīng)由磁化過(guò)程，在每個(gè)分段(或定子)的N和S部分之間將限定邊界。此外，切向致動(dòng)器部分的磁性彈簧常數(shù)可以對(duì)于給定致動(dòng)器實(shí)施方式被適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，這取決于是否使用徑向和/或平行磁化圖樣中的一個(gè)或多個(gè)。
[0073]在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)相應(yīng)的N-S和S-N磁化圖樣包括徑向磁化圖樣，例如由圖9中所示的附圖標(biāo)記108和110所指示的。關(guān)于徑向磁化圖樣，磁化線在徑向方向中相對(duì)于中心軸線被定向，該中心軸線例如與主軸線18相對(duì)應(yīng)。N極性磁化線108被向外地徑向定向，而S極性磁化線110被向內(nèi)地徑向定向。在另一實(shí)施例中，每個(gè)相應(yīng)的N-S和S-N磁化圖樣包括平行磁化圖樣，例如由圖10中所示的附圖標(biāo)記112和114所指示的。關(guān)于平行磁化圖樣，磁化線在給定方向上平行于彼此被定向。N極性磁化線112在遠(yuǎn)離中心軸線的與彼此平行并且向外定向，而S極性磁化線114在向著中心軸線的方向上平行于彼此并向內(nèi)定向。
[0074]類似地，個(gè)體N-S和S-N分組磁體段92和102的每個(gè)個(gè)體N-S或S-N分組磁體段包括相應(yīng)地具有N-S或S-N磁化圖樣的單個(gè)磁體段。個(gè)體N-S或S-N分組磁體子分段還可以包括徑向磁化分段或平行磁化分段，如本文的以上相對(duì)于圖9和圖10的磁化圖樣所討論的。
[0075]盡管以上已經(jīng)具體描述了抖個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將易于理解的是，可能做出修改而不實(shí)質(zhì)上偏離本公開(kāi)的實(shí)施例的新穎教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。例如，致動(dòng)器課題可以是與圓柱體不同的形狀。此外，軸向致動(dòng)器部分可以包括單個(gè)磁極軸向致動(dòng)器。而且，本公開(kāi)的實(shí)施例可以有利地在電動(dòng)牙刷、口腔衛(wèi)生設(shè)備、牙齒拋光設(shè)備或其他類型的個(gè)人護(hù)理器具中使用。因此，所有的這些修改旨在被包括在如以下權(quán)利要求書(shū)中所限定的本公開(kāi)的實(shí)施例的范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書(shū)中，手段加功能條款旨在覆蓋本文描述的結(jié)構(gòu)為執(zhí)行記載的功能，不僅是結(jié)構(gòu)性等同物，也是等同結(jié)構(gòu)。
[0076]此外，在一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中置于括號(hào)中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)被解釋為限制該權(quán)利要求。詞語(yǔ)“包括”和“包含”等并不排除再任何權(quán)利要求中或說(shuō)明書(shū)整體中所列的那些要素或步驟的存在。要素的單個(gè)引用并不排除這樣的要素的復(fù)數(shù)引用，且反之亦然。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以通過(guò)包括多個(gè)相異要素的硬件和/或通過(guò)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)而被實(shí)施。在設(shè)備權(quán)利要求中列舉了若干裝置，這些裝置中的多個(gè)可以由一個(gè)以及相同的硬件項(xiàng)目來(lái)體現(xiàn)。某些措施被記載在相互不同的從屬權(quán)利要求中的純粹事實(shí)并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于個(gè)人護(hù)理器具(10)的致動(dòng)器(12)，包括: (a)磁性材料的殼體(14)，具有內(nèi)表面(16)和沿著其長(zhǎng)度維度延伸的主軸線(18)，所述殼體進(jìn)一步包括沿著其所述長(zhǎng)度維度的至少第一部分和第二部分(20、22); (b)可磁化材料的主軸(24)，在所述殼體(14)內(nèi)沿著所述主軸線(18)縱向地延伸，所述主軸進(jìn)一步包括相應(yīng)地與所述殼體(14)的所述至少第一部分和第二部分(20、22)對(duì)應(yīng)的至少第一部分和第二部分；以及 (c)在所述殼體(14)的所述第一部分(20)與所述主軸的所述第一部分之間耦合的切向致動(dòng)器部分(30)，其中所述切向致動(dòng)器部分包括 (i)第一磁體及磁極組件(60)，其中所述第一磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一徑向定向中分開(kāi)并且具有第一極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段(68)的第一序列(66)，所述第一序列中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(68)沿著所述殼體(14)的所述第一部分(20)內(nèi)的所述內(nèi)表面(16)而被縱向地設(shè)置，以及(i)(b)具有在第一徑向配置中布置的、圍繞在所述主軸的所述第一部分上的所述主軸(24)被設(shè)置的磁極構(gòu)件(72)的第一磁極組件(70)， (ii)第二磁體及磁極組件(62)，其中所述第二磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二徑向定向中分開(kāi)并且具有與所述第一極性順序相反的第二極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列(74)，所述第二序列(74)中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段沿著所述殼體(14)的所述第一部分(20)內(nèi)的所述內(nèi)表面(16)而被縱向地設(shè)置，以及(ii)(b)具有在第二徑向配置中布置的、圍繞在所述主軸的所述第一部分上的所述主軸(24)被設(shè)置的磁極構(gòu)件的第二磁極組件(78)，以及 (iii)電磁線圈(64)，圍繞在所述第一磁體及磁極組件(60)與所述第二磁體及磁極組件(62)之間的所述主軸(24)被設(shè)置并且被耦合至在所述第一磁體及磁極組件(60)與所述第二磁體及磁極組件(62)之間的所述主軸(24)，其中響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)被施加到所述電磁線圈(64)，所述切向致動(dòng)器部分(30)相對(duì)于所述殼體(14)圍繞所述主軸線(18)旋轉(zhuǎn)地移位所述主軸(24)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中個(gè)體N-S分組磁體段的所述第一序列和所述第二序列(66、74)中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(68)包括具有N-S磁化圖樣的單個(gè)磁體段。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的致動(dòng)器，其中所述N-S磁化圖樣進(jìn)一步包括徑向磁化圖樣(108、110)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的致動(dòng)器，其中所述N-S磁化圖樣進(jìn)一步包括平行磁化圖樣(112、114)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述第一磁極組件(70)被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的所述第一序列(66)而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間的操作。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的致動(dòng)器，其中所述第二磁極組件(78)被配置用于在根據(jù)個(gè)體N-S分組磁體段的所述第二序列(74)而被確定的兩個(gè)相異、不同的齒槽位置之間的操作。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的致動(dòng)器，其中所述第二磁極組件(78)的所述兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與所述第一磁極組件(70)的所述兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向?qū)?zhǔn)。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的致動(dòng)器，其中所述第二磁極組件(78)的所述兩個(gè)相異、不同的齒槽位置與所述第一磁極組件(70)的所述兩個(gè)相異、不同的齒槽位置處于徑向非對(duì)準(zhǔn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中個(gè)體N-S分組磁體段的所述第二序列(74)的所述第二徑向定向與個(gè)體N-S分組磁體段的所述第一序列(66)的所述第一徑向定向偏移，并且 其中所述第二磁極組件(78)的所述第二徑向配置與所述第一磁極組件(70)的所述第一徑向配置偏移。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，進(jìn)一步包括: (d)在所述殼體(14)的所述第二部分(22)與所述主軸(24)的所述第二部分之間耦合的軸向致動(dòng)器部分(32)，其中所述軸向致動(dòng)器部分包括 (i)第三磁體及磁極組件(82)，其中所述第三磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一縱向定向中分開(kāi)并且具有第三極性順序的磁體段的第三序列(88)，磁體段的所述第三序列(88)中的每個(gè)分段(90、92、94)圍繞所述殼體(14)的所述第二部分(22)內(nèi)的所述內(nèi)表面(16)被設(shè)置，以及(i)(b)具有圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)的第三磁極組件(96)， (ii)第四磁體及磁極組件(84)，其中所述第四磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二縱向定向中分開(kāi)并且具有與所述第三極性順序相反的第四極性順序的磁體段的第四序列(98)，磁體段的所述第四序列(98)中的每個(gè)分段(100、102、104)圍繞所述殼體(14)的所述第二部分(22)內(nèi)的所述內(nèi)表面(16)被設(shè)置，以及(ii)(b)具有圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件(106a、106b)的第四磁極組件(106)，以及 (iii)第二電磁線圈(86)，圍繞在所述第三磁體及磁極組件(82)與所述第四磁體及磁極組件(84)之間的所述主軸(24)被設(shè)置并且被耦合到在所述第三磁體及磁極組件(82)與所述第四磁體及磁極組件(84)之間的所述主軸(24)，其中響應(yīng)于平移控制信號(hào)被施加到所述第二電磁線圈(86)，所述軸向致動(dòng)器部分(32)相對(duì)于所述殼體(14)沿著所述主軸線(18)軸向地移位所述主軸(24)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動(dòng)器，其中磁體段(90、92、94)的所述第三序列(88)的至少一個(gè)分段進(jìn)一步包括圍繞所述內(nèi)表面(16)的給定圓周分開(kāi)的相同極性的多個(gè)子分段(91)，并且 其中磁體段(100、102、104)的所述第四序列(98)的至少一個(gè)分段進(jìn)一步包括圍繞所述內(nèi)表面(16)的給定圓周分開(kāi)的相同極性的多個(gè)子分段。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的致動(dòng)器，其中磁體段的所述第三序列(88)的所述多個(gè)子分段(91)進(jìn)一步包括四個(gè)子分段，并且其中所述四個(gè)子分段圍繞所述給定圓周與彼此相等地分開(kāi)，并且 其中磁體段的所述第四序列(98)的所述多個(gè)子分段進(jìn)一步包括四個(gè)子分段，并且其中所述四個(gè)子分段圍繞所述給定圓周與彼此相等地分開(kāi)。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動(dòng)器，其中磁體段的所述第三序列(88)進(jìn)一步包括在磁體段的所述第三序列(88)中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(92)，并且其中所述第三磁極組件(96)進(jìn)一步包括圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)，并且 其中磁體段的所述第四序列(98)進(jìn)一步包括在磁體段的所述第四序列(98)中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(102)，并且其中所述第四磁極組件(106)進(jìn)一步包括圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(106a、106b)。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的致動(dòng)器，其中所述第三磁極組件(96)的所述至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)具有根據(jù)在磁體段的所述第三序列(88)中的所述至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(92)的位置而被確定的軸向齒槽位置，并且 其中所述第四磁極組件(106)的所述至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)進(jìn)一步具有根據(jù)在磁體段的所述第四序列(98)中的所述至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(102)的位置而被確定的軸向齒槽位置。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動(dòng)器，進(jìn)一步包括: 控制器(34)，用于提供從由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的至少一項(xiàng):所述旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)、所述平移控制信號(hào)、以及旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)和平移控制信號(hào)兩者的任意組合。16.—種個(gè)人護(hù)理器具(10)，包括根據(jù)權(quán)利要求10所述的致動(dòng)器(12)，其中所述個(gè)人護(hù)理器具包括由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的一項(xiàng):電動(dòng)牙刷、口腔衛(wèi)生設(shè)備、牙齒拋光設(shè)備、以及它們的任意組合。17.—種用于個(gè)人護(hù)理器具(10)的致動(dòng)器(12)，包括: (a)磁性材料的殼體(I4)，具有內(nèi)徑向表面(I6)和沿著其長(zhǎng)度維度延伸的主軸線(I8)，所述殼體進(jìn)一步包括沿著其所述長(zhǎng)度維度的至少第一部分和第二部分(20、22); (b)可磁化材料的主軸(24)，在所述殼體內(nèi)沿著所述主軸線縱向地延伸，所述主軸進(jìn)一步包括相應(yīng)地與所述殼體(14)的所述至少第一部分和第二部分(20、22)對(duì)應(yīng)的至少第一部分和第二部分； (c)在所述殼體(14)的所述第一部分(20)與所述主軸(24)的所述第一部分之間耦合的切向致動(dòng)器部分(32)，其中所述切向致動(dòng)器部分包括 (i)第一磁體及磁極組件(60)，其中所述第一磁體及磁極組件包括(i)(a)在第一徑向定向中分開(kāi)并且具有第一極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段(68)的第一序列(66)，所述第一序列(66)中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(68)沿著所述殼體的所述第一部分(20)內(nèi)的所述內(nèi)徑向表面(16)而被縱向地設(shè)置，以及(i)(b)具有在第一徑向配置中布置的、圍繞在所述主軸的所述第一部分上的所述主軸(24)被設(shè)置的磁極構(gòu)件(72)的第一磁極組件(70)， (ii)第二磁體及磁極組件(62)，其中所述第二磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二徑向定向中分開(kāi)并且具有與所述第一極性順序相反的第二極性順序的個(gè)體N-S分組磁體段的第二序列(74)，所述第二序列(74)中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段沿著所述殼體(14)的所述第一部分(20)內(nèi)的所述內(nèi)徑向表面(16)而被縱向地設(shè)置，以及(ii)(b)具有在第二徑向配置中布置的、圍繞在所述主軸的所述第一部分上的所述主軸(24)被設(shè)置的磁極構(gòu)件(80)的第二磁極組件(78)，以及 (iii)電磁線圈(64)，圍繞在所述第一磁體及磁極組件(60)與所述第二磁體及磁極組件(62)之間的所述主軸(24)被設(shè)置并且被耦合到在所述第一磁體及磁極組件(60)與所述第二磁體及磁極組件(62)之間的所述主軸(24)，其中響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)被施加到所述電磁線圈(64)，所述切向致動(dòng)器部分(30)相對(duì)于所述殼體(14)圍繞所述主軸線(18)旋轉(zhuǎn)地移位所述主軸(24); (d)在所述殼體(14)的所述第二部分(22)與所述主軸(24)的所述第二部分之間耦合的軸向致動(dòng)器部分(32)，其中所述軸向致動(dòng)器部分包括 (i)第三磁體及磁極組件(82)，其中所述第三磁體及磁極組件包括(i) (a)在第一縱向定向中分開(kāi)并且具有第三極性順序的磁體段的第三序列(88)，磁體段的所述第三序列(88)中的每個(gè)分段(90、92、94)圍繞所述殼體(14)的所述第二部分(22)內(nèi)的所述內(nèi)徑向表面(16)被設(shè)置，以及(i)(b)具有圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)的第三磁極組件(96)， (ii)第四磁體及磁極組件(84)，其中所述第四磁體及磁極組件包括(ii)(a)在第二縱向定向中分開(kāi)并且具有與所述第三極性順序相反的第四極性順序的磁體段的第四序列(98)，磁體段的所述第四序列(98)中的每個(gè)分段(100、102、104)圍繞所述殼體(14)的所述第二部分(22)內(nèi)的所述內(nèi)徑向表面(16)被設(shè)置，以及(ii)(b)具有圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少一個(gè)磁極構(gòu)件(106a、106b)的第四磁極組件(106)，以及 (iii)第二電磁線圈(86)，圍繞在所述第三磁體及磁極組件(82)和所述第四磁體及磁極組件(84)之間的所述主軸(24)并且被耦合到在所述第三磁體及磁極組件(82)和所述第四磁體及磁極組件(84)之間的所述主軸(24)，其中響應(yīng)于平移控制信號(hào)被施加到所述第二電磁線圈(86)，所述軸向致動(dòng)器部分(32)相對(duì)于所述殼體(14)沿著所述主軸線(18)軸向地移位所述主軸(24);以及 (e)控制器(34)，用于提供從由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的至少一項(xiàng):所述旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)、所述平移控制信號(hào)、以及旋轉(zhuǎn)控制信號(hào)和平移控制信號(hào)兩者的任意組合。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的致動(dòng)器，其中個(gè)體N-S分組磁體段的所述第一序列和所述第二序列(66、74)中的每個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(68)進(jìn)一步包括具有N-S磁化圖樣的單個(gè)磁體段，并且其中所述N-S磁化圖樣包括從由以下項(xiàng)的群組中選擇的一項(xiàng):徑向磁化圖樣(108、110)和平行磁化圖樣(112、114)。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的致動(dòng)器，其中磁體段的所述第三序列(88)進(jìn)一步包括在磁體段的所述第三序列(88)中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(92)，并且其中所述第三磁極組件(96)進(jìn)一步包括圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(96a、96b)，其中所述至少兩個(gè)磁極構(gòu)件進(jìn)一步具有根據(jù)在磁體段的所述第三序列中的所述至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而被確定的軸向齒槽位置，并且 其中磁體段的所述第四序列(98)進(jìn)一步包括在磁體段的所述第四序列(98)中的第一磁體段與最后磁體段的中間的至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段(102)，并且其中所述第四磁極組件(106)進(jìn)一步包括圍繞在所述主軸的所述第二部分上的所述主軸(24)設(shè)置的至少兩個(gè)磁極構(gòu)件(106a、106b)，其中所述至少兩個(gè)磁極構(gòu)件進(jìn)一步具有根據(jù)在磁體段的所述第四序列中的所述至少一個(gè)個(gè)體N-S分組磁體段的位置而被確定的軸向齒槽位置。20.—種個(gè)人護(hù)理器具(10)，包括根據(jù)權(quán)利要求17所述的致動(dòng)器(12)，其中所述個(gè)人護(hù)理器具包括由以下項(xiàng)構(gòu)成的群組中選擇的一項(xiàng):電動(dòng)牙刷、口腔衛(wèi)生設(shè)備、牙齒拋光設(shè)備、以及它們的任意組合。
【文檔編號(hào)】A61C17/34GK105873540SQ201480071675
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月22日
【發(fā)明人】F·J·伯斯曼, P·J·巴克斯
【申請(qǐng)人】皇家飛利浦有限公司