Исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода, имеющий сгруппированные магниты - RU2677829C2

Чертежи

Показать все 8 чертежа(ей)

Описание

[0001] Представленные варианты осуществления относятся в целом к системам привода для устройства индивидуального ухода, например, электрической зубной щетке, и, в частности, к системе привода, объединяющей тангенциальное и осевое движение, имеющей отдельные N-S сгруппированные магнитные сегменты.

[0002] Тангенциальный исполнительный механизм в целом содержит резонансную колебательную систему, в которой упругая функция осуществляется электромагнитной системой из (i) небольших магнитов, установленных внутри металлического или цилиндрического корпуса и (ii) полюсов, установленных на стержне в металлическом корпусе. Кроме того, зубцовое положение полюсов (то есть, ротора) имеет упругую характеристику при вращении стержня. Кроме того, известный тангенциальный исполнительный механизм имеет равномерно распределенные северные (N) и южные (S) магниты и полюса.

[0003] Вышеупомянутый тангенциальный исполнительный механизм имеет несколько характеристик, которые затрудняют его промышленное внедрение в изделие. А именно, он имеет относительно большое число постоянных магнитов, которые должны быть установлены на внутренней стороне металлического или цилиндрического корпуса. Например, четырех (4) полюсный тангенциальный исполнительный механизм требует шестнадцать (16) постоянных магнитов, а для пяти (5) полюсного тангенциального исполнительного механизма требуется двадцать (20) постоянных магнитов. В результате такого большого числа частей постоянных магнитов, особенно в контексте исполнительных механизмов для небольших устройств индивидуального ухода, делает изготовление их в больших количествах сложным и дорогим. Другими словами, исполнительный механизм, имеющий множество частей постоянных магнитов неприемлемо увеличивает стоимость и сложность изготовления.

[0004] При использовании наиболее распространенных и дешевых постоянных магнитов высокого магнитного класса массовое изделие индивидуального ухода, или электрическая зубная щетка, с рабочей частотой приблизительно 260 Гц и с исполнительным механизмом, достаточно сильным для приведения в действие процесса чистки, является по существу невозможным. Кроме того, снижение жесткости тангенциального исполнительного механизма из-за уменьшения силы магнита нежелательно уменьшает константу двигателя исполнительного механизма, таким образом, неблагоприятно создавая более слабый исполнительный механизм. Кроме того, снижение жесткости исполнительного механизма посредством уменьшения перекрытия полюса и постоянного магнита нежелательно уменьшает инерцию ротора, что по-прежнему приводит к слишком высокой резонансной частоте. Единственный способ уменьшить рабочую частоту исполнительного механизма и сохранить ту же прочность исполнительного механизма - это добавление детали просто для инерции, чтобы уменьшить резонансную частоту вне зависимости от конфигурации исполнительного механизма.

[0005] Соответственно, существует необходимость в улучшенном способе и устройстве для преодоления проблем предшествующего уровня техники.

[0006] Согласно одному аспекту вариантов осуществления настоящего изобретения постоянные магниты сгруппированы в пары, то есть включают в себя группу магнитов в парах (то есть, отдельные N-S или S-N сгруппированные магнитные сегменты, как рассмотрено в настоящем документе), чтобы успешно уменьшить число магнитов, требующихся для исполнительного механизма в два (2) раза. Кроме того, в результате группирования магнитов в пары увеличивается инерция при одной и той же угловой жесткости, обеспечивая возможность уменьшения резонанса без уменьшения (i) жесткости и (ii) константы двигателя исполнительного механизма. Для осевого исполнительного механизма использование пар постоянных магнитов (то есть, отдельных N-S или S-N сгруппированных магнитных сегментов, как рассмотрено в настоящем документе) успешно уменьшает число магнитов для двухполюсного (2-полюсного) осевого исполнительного механизма на двадцать пять процентов (25%).

[0007] Согласно одному варианту осуществления исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода содержит корпус, вал и по меньшей мере тангенциальный участок исполнительного механизма. Исполнительный механизм дополнительно содержит контроллер для обеспечения по меньшей мере одного из сигнала управления вращением, сигнала управления поступательным перемещением и/или любого сочетания сигналов управления вращением и поступательным перемещением. Устройство индивидуального ухода может содержать электрическую зубную щетку, устройство гигиены полости рта, устройство для полировки зубов и любое сочетание этих устройств.

[0008] Корпус содержит магнитный материал, имеющий внутреннюю радиальную поверхность и главную ось, проходящую продольно вдоль его длины. Корпус дополнительно включает в себя по меньшей мере первый и второй участки вдоль его длины. Вал содержит намагничиваемый материал, проходящий продольно в корпусе вдоль главной оси корпуса. Вал дополнительно включает в себя по меньшей мере первый и второй участки, соответствующие указанным по меньшей мере первому и второму участкам корпуса, соответственно. Тангенциальный участок исполнительного механизма расположен между первым участком корпуса и первым участком вала.

[0009] Тангенциальный участок исполнительного механизма содержит (i) первый магнитополюсный блок с постоянным магнитом, (ii) второй магнитополюсный блок с постоянным магнитом, и (iii) обмотку электромагнитной катушки, расположенную вокруг вала между первым и вторым магнитополюсными блоками и соединенную с ним.

[0010] Первый магнитополюсный блок с постоянным магнитом тангенциального исполнительного механизма содержит (i)(a) первую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга в первой радиальной ориентации и имеющих первый порядок полярности, при этом каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент первой последовательности расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности в первом участке корпуса. Первый магнитополюсный блок с постоянным магнитом тангенциального исполнительного механизма дополнительно содержит (i)(b) первый полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные в первой радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала.

[0011] Второй магнитополюсный блок с постоянным магнитом тангенциального исполнительного механизма содержит (ii)(a) вторую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга во второй радиальной ориентации и имеющих второй порядок полярности, противоположный первому порядку полярности, при этом каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент второй последовательности расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности в первом участке корпуса. Второй магнитополюсный блок с постоянным магнитом дополнительно содержит (ii)(b) второй полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные во второй радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала.

[0012] При работе тангенциальный участок исполнительного механизма вращательно перемещает вал относительно корпуса вокруг главной оси в ответ на сигнал управления вращением, приложенный к электромагнитной катушке посредством контроллера.

[0013] В другом варианте осуществления каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент первой и второй последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов содержит единый магнитный сегмент, имеющий распределение N-S намагниченности. В дополнительном варианте осуществления распределение N-S намагниченности содержит радиальное распределение намагниченности. В еще одном дополнительном варианте осуществления распределение N-S намагниченности содержит параллельное распределение намагниченности.

[0014] В еще одном варианте осуществления первый полюсный блок тангенциального участка исполнительного механизма выполнен с возможностью работы в двух отдельных, различных зубцовых положениях, определяемых как функция первой последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов. Кроме того, второй полюсный блок тангенциального участка исполнительного механизма выполнен с возможностью работы в двух отдельных, различных зубцовых положениях, определяемых как функция второй последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов. Кроме того, в одном варианте осуществления указанные два отдельных, различных зубцовых положения второго полюсного блока радиально совмещены с двумя отдельными, различными зубцовыми положениями первого полюсного блока. Кроме того, в другом варианте осуществления указанные два отдельных, различных зубцовых положения второго полюсного блока не совмещены радиально с двумя отдельными, различными зубцовыми положениями первого полюсного блока.

[0015] В еще одном варианте осуществления вторая радиальная ориентация второй последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов смещена относительно первой радиальной ориентации первой последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, а вторая радиальная конфигурация второго полюсного блока смещена относительно первой радиальной конфигурации первого полюсного блока.

[0016] В другом варианте осуществления исполнительный механизм дополнительно содержит осевой участок исполнительного механизма, расположенный между вторым участком корпуса и вторым участком вала. Осевой участок исполнительного механизма содержит (i) третий магнитополюсный блок с постоянным магнитом, (ii) четвертый магнитополюсный блок с постоянным магнитом, и (iii) вторую обмотку электромагнитной катушки, расположенную вокруг вала между третьим и четвертым магнитополюсными блоками и соединенную с валом.

[0017] Третий магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма содержит (i)(a) третью последовательность магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга в первой продольной ориентации и имеющих третий порядок полярности, при этом каждый сегмент третьей последовательности магнитных сегментов расположен по окружности по внутренней радиальной поверхности во втором участке корпуса. Третий магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма дополнительно содержит (i)(b) третий полюсный блок, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала на втором участке вала.

[0018] Четвертый магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма содержит (ii)(a) четвертую последовательность магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга во второй продольной ориентации и имеющих четвертый порядок полярности, противоположный третьему порядку полярности, при этом каждый сегмент четвертой последовательности магнитных сегментов расположен по окружности по внутренней радиальной поверхности во втором участке корпуса. Четвертый магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма дополнительно содержит (ii)(b) четвертый полюсный блок, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала на втором участке вала.

[0019] При работе осевой участок исполнительного механизма перемещает в осевом направлении вал относительно корпуса вдоль главной оси в ответ на сигнал управления поступательным перемещением, приложенный ко второй электромагнитной катушке посредством контроллера.

[0020] В другом варианте осуществления по меньшей мере один сегмент третьей последовательности магнитных сегментов дополнительно содержит некоторое количество подсегментов одной полярности, расположенных на расстоянии друг от друга по данной окружности внутренней радиальной поверхности. Кроме того, по меньшей мере один сегмент четвертой последовательности магнитных сегментов дополнительно содержит некоторое количество подсегментов одной полярности, расположенных на расстоянии друг от друга по второму данной окружности внутренней радиальной поверхности. В одном варианте осуществления указанное количество подсегментов третьей последовательности магнитных сегментов содержит четыре подсегмента, при этом указанные четыре подсегмента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по данной окружности. Кроме того, указанное количество подсегментов четвертой последовательности магнитных сегментов содержит четыре подсегмента, причем четыре подсегмента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по второй данной окружности.

[0021] В еще одном варианте осуществления третья последовательность магнитных сегментов дополнительно включает в себя по меньшей мере один отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент между первым и последним магнитым сегментом в третьей последовательности магнитных сегментов, при этом третий полюсный блок дополнительно содержит по меньшей мере два полюсных элемента, расположенных вокруг вала на втором участке вала. Четвертая последовательность магнитных сегментов дополнительно включает в себя по меньшей мере один отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент между первым и последним магнитным сегментом в четвертой последовательности магнитных сегментов, при этом четвертый полюсный блок дополнительно содержит по меньшей мере два полюсных элемента, расположенных вокруг вала на втором участке вала. В другом варианте осуществления указанные по меньшей мере два полюсных элемента третьего полюсного блока имеют осевые зубцовые положения, определяемые как функция положения указанного по меньшей мере одного отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента в третьей последовательности магнитных сегментов, и указанные по меньшей мере два полюсных элемента четвертого полюсного блока имеют осевые зубцовые положения, определяемые как функция положения указанного по меньшей мере одного отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента в четвертой последовательности магнитных сегментов.

[0022] В еще одном варианте осуществления исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода содержит (a) цилиндрический корпус из магнитного материала, имеющий внутреннюю радиальную поверхность и главную ось, проходящую продольно вдоль его длины, при этом корпус дополнительно включает в себя по меньшей мере первый и второй участки вдоль его длины; (b) вал из намагничиваемого материала, проходящий продольно в корпусе вдоль главной оси корпуса, при этом вал дополнительно включает в себя по меньшей мере первый и второй участки, соответствующие указанным по меньшей мере первому и второму участкам корпуса, соответственно; и (c) тангенциальный участок исполнительного механизма, расположенный между первым участком корпуса и первым участком вала. Устройство индивидуального ухода содержит одно, выбранное из группы, состоящей из электрической зубной щетки, устройства гигиены полости рта, устройства для полировки зубов и любого сочетания этих устройств.

[0023] Тангенциальный участок исполнительного механизма содержит (i) первый магнитополюсный блок с постоянным магнитом, при этом первый магнитополюсный блок с постоянным магнитом тангенциального исполнительного механизма содержит (i)(a) первую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга в первой радиальной ориентации и имеющих первый порядок полярности, при этом каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент первой последовательности расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности в первом участке корпуса, и (i)(b) первый полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные в первой радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала, (ii) второй магнитополюсный блок с постоянным магнитом, при этом второй магнитополюсный блок с постоянным магнитом тангенциального исполнительного механизма содержит (ii)(a) вторую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга во второй радиальной ориентации и имеющих второй порядок полярности, противоположный первому порядку полярности, при этом каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент второй последовательности расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности в первом участке корпуса, и (ii)(b) второй полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные во второй радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала, и (iii) обмотку электромагнитной катушки, расположенную вокруг вала между первым и вторым магнитополюсными блоками и соединенную с валом, причем в ответ на сигнал управления вращением, приложенный к электромагнитной катушке, тангенциальный участок исполнительного механизма вращательно перемещает вал относительно корпуса вокруг главной оси.

[0024] Исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода дополнительно содержит (d) осевой участок исполнительного механизма, расположенный между вторым участком корпуса и вторым участком вала. Осевой участок исполнительного механизма содержит (i) третий магнитополюсный блок с постоянным магнитом, при этом третий магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма содержит (i)(a) третью последовательность магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга в первой продольной ориентации и имеющих третий порядок полярности, при этом каждый сегмент третьей последовательности магнитных сегментов расположен по окружности по внутренней радиальной поверхности во втором участке корпуса, и (i)(b) третий полюсный блок, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала на втором участке вала. Осевой участок исполнительного механизма дополнительно содержит (ii) четвертый магнитополюсный блок с постоянным магнитом, при этом четвертый магнитополюсный блок осевого участка исполнительного механизма содержит (ii)(a) четвертую последовательность магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга во второй продольной ориентации и имеющих четвертый порядок полярности, противоположный третьему порядку полярности, при этом каждый сегмент четвертой последовательности магнитных сегментов расположен по окружности по внутренней радиальной поверхности во втором участке корпуса, и (ii)(b) четвертый полюсный блок, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала на втором участке вала. Осевой участок исполнительного механизма дополнительно содержит (iii) вторую обмотку электромагнитной катушки, расположенную вокруг вала между третьим и четвертым магнитополюсными блоками и соединенную с валом, при этом в ответ на сигнал управления поступательным перемещением, приложенный ко второй электромагнитной катушке, осевой участок исполнительного механизма перемещает в осевом направлении вал относительно корпуса вдоль главной оси.

[0025] Исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода дополнительно содержит (e) контроллер для обеспечения по меньшей мере одного, выбранного из группы, состоящей из сигнала управления вращением, сигнала управления поступательным перемещением и любого сочетания сигналов управления вращением и поступательным перемещением. В дополнительном варианте осуществления каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент первой и второй последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов содержит единый магнитный сегмент, имеющий распределение N-S намагниченности, при этом указанное распределение N-S намагниченности содержит одно, выбранное из группы, состоящей из радиального распределения намагниченности и параллельного распределения намагниченности.

[0026] В еще одном варианте осуществления третья последовательность магнитных сегментов дополнительно включает в себя по меньшей мере один отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент между первым и последним магнитным сегментом в третьей последовательности магнитных сегментов. Третий полюсный блок дополнительно содержит по меньшей мере два полюсных элемента, расположенных вокруг вала на втором участке вала. Кроме того, указанные по меньшей мере два полюсных элемента имеют осевые зубцовые положения, определяемые как функция положения указанного по меньшей мере одного отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента в третьей последовательности магнитных сегментов. Кроме того, четвертая последовательность магнитных сегментов дополнительно включает в себя по меньшей мере один отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент, между первым и последним магнитным сегментом в четвертой последовательности магнитных сегментов. Четвертый полюсный блок дополнительно содержит по меньшей мере два полюсных элемента, расположенных вокруг вала на втором участке вала. Кроме того, указанные по меньшей мере два полюсных элемента имеют осевые зубцовые положения, определяемые как функция положения указанного по меньшей мере одного отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента в четвертой последовательности магнитных сегментов.

[0027] Кроме того, преимущества и выгоды станут очевидны специалистам в данной области техники при прочтении и понимании нижеприведенного подробного описания.

[0028] Варианты осуществления настоящего изобретения могут осуществляться при помощи различных компонентов и расположений компонентов, и различных этапов и последовательностей этапов. Соответственно, чертежи предназначены для иллюстрации различных вариантов осуществления и не должны истолковываться как ограничивающие варианты осуществления. На чертежах подобные номера ссылочных позиций относятся к подобным элементам. Кроме того, следует помнить, что чертежи могут быть выполнены без соблюдения масштаба.

[0029] Фиг. 1 - вид в перспективе устройства индивидуального ухода, включающего в себя исполнительный механизм согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0030] Фиг. 2 - схема исполнительного механизма согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0031] Фиг. 3 - вид в поперечном разрезе магнитополюсного блока тангенциального исполнительного механизма предшествующего уровня техники;

[0032] Фиг. 4 - вид в поперечном разрезе магнитополюсного блока тангенциального участка исполнительного механизма, представленного в первом отдельном зубцовом положении, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

[0033] Фиг. 5 содержит первый и второй виды в поперечном разрезе (A) первого магнитополюсного блока, представленного во втором отдельном зубцовом положении, и (B) второго магнитополюсного блока, соответственно, тангенциального участка исполнительного механизма согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0034] Фиг. 6 - вид в поперечном разрезе тангенциального участка исполнительного механизма, вдоль его длины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0035] Фиг. 7 - вид в поперечном разрезе магнитополюсного блока осевого участка исполнительного механизма согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0036] Фиг. 8 - вид в поперечном разрезе осевого участка исполнительного механизма, вдоль его длины, согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

[0037] Фиг. 9 - схематическое изображение одного N-S сгруппированного магнитного сегмента исполнительного механизма, имеющего радиальное распределение N-S намагниченности, согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

[0038] Фиг. 10 - схематическое изображение одного N-S сгруппированного магнитного сегмента исполнительного механизма, имеющего параллельное распределение N-S намагниченности, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0039] Варианты осуществления настоящего изобретения и его различные признаки и предпочтительные подробности объяснены более полно со ссылками на неограничивающие примеры, описанные и/или проиллюстрированные на чертежах и подробно рассмотренные в нижеприведенном описании. Следует понимать, что признаки, проиллюстрированные на чертежах, необязательно выполнены в масштабе, и признаки одного варианта осуществления могут быть использованы в других вариантах осуществления, как понятно специалисту в данной области техники, даже если это в явной форме не указано в настоящем документе. Описания хорошо известных компонентов и способов обработки могут быть исключены с тем, чтобы не перегружать чрезмерно варианты осуществления настоящего изобретения. Примеры, использованные в настоящем документе, предназначены просто для облегчения понимания путей практического воплощения вариантов осуществления настоящего изобретения и для дополнительного обеспечения для специалистов в данной области техники их практического воплощения. Соответственно, в настоящем документе примеры не следует истолковывать как ограничивающие объем вариантов осуществления настоящего изобретения, который ограничен исключительно приложенной формулой и действующим законодательством.

[0040] Следует понимать, что варианты осуществления настоящего изобретения не ограничиваются конкретной методологией, протоколами, устройствами, аппаратами, материалами, применениями и т.д., описанными в настоящем документе, поскольку они могут быть различными. Также следует понимать, что терминология, используемая в настоящем документа, используется только для целей описания частных вариантов осуществления, и не предназначена для ограничения объема вариантов осуществления, как заявлено в формуле. Следует заметить, что использование в настоящем документе и в приложенной формуле форм единственного числа включает в себя также форму множественного числа, если иное не следует явно из контекста.

[0041] Если не определено иным образом, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют те же значения, что и в обычном понимании специалистом в данной области техники, к которому относятся указанные варианты осуществления настоящего изобретения. Описаны предпочтительные способы, устройства и материалы, хотя в практическом применении и тестировании вариантов осуществления могут использоваться любые способы и материалы, аналогичные или эквивалентные описанным в настоящем документе.

[0042] Согласно одному аспекту представленных вариантов осуществления группирование магнитов в пары (то есть отдельные N-S или S-N сгруппированные магнитные сегменты, как описано в настоящем документе) уменьшает вдвое число магнитов в тангенциальном исполнительном механизме и создает более высокую инерцию в стержне или вале, то есть, поддерживает одинаковую функциональную жесткость посредством поддержания углового перекрытия полюса и магнита. В случае осевого исполнительного механизма выигрыш составляет 25% для двухполюсного (2-полюсного) осевого исполнительного механизма.

[0043] Для тангенциального исполнительного механизма согласно вариантам осуществления настоящего изобретения магниты включают в себя сегменты с распределениями намагниченности, которые создают радиально ориентированную N и S часть вблизи друг друга. Кроме того, полюсный угол тангенциального исполнительного механизма увеличивается до создания требуемого магнитно-полюсного перекрытия. Это приводит к нескольким преимуществам. Одно преимущество заключается в том, что исполнительный механизм содержит меньше частей магнитов. Другое преимущество состоит в том, что исполнительный механизм имеет увеличенную инерцию без использования дополнительной части. Например, что касается тангенциального участка исполнительного механизма, как описано в настоящем документе, стороны полюсов смещены относительно спаренной N и S магнитной части наружу, таким образом, увеличивая полюсный угол и инерцию. Одна дополнительная выгода состоит в том, что существует два набора зубцовых положений, имеющих различные характеристики, которые могут использоваться для создания двух различных функций в изделии для индивидуального ухода.

[0044] Фиг. 1 - вид в перспективе устройства 10 индивидуального ухода, которое включает в себя систему привода, включающую в себя исполнительный механизм 12 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В одном варианте осуществления устройство 10 индивидуального ухода содержит электрическую зубную щетку. Исполнительный механизм 12 в целом расположен в ручке устройства 10 индивидуального ухода. Исполнительный механизм 12 использует магнитное действие для приведения в действие выступающего наружу установочного стержня 13, на который устанавливается рабочий элемент 15, например, чистящая головка для электрической зубной щетки.

[0045] Фиг. 2 - схема исполнительного механизма 12 согласно варианту осуществления настоящего изобретения, более подробно. Исполнительный механизм 12 содержит цилиндрический корпус 14 из магнитного материала, имеющий внутреннюю радиальную поверхность 16 и главную ось 18, проходящую продольно вдоль его длины. Корпус 14 также включает в себя по меньшей мере первый и второй участки, указанные ссылочными позициями 20 и 22, соответственно, вдоль его длины. Исполнительный механизм дополнительно содержит вал 24 из намагничиваемого материала, проходящий продольно в корпусе 14 вдоль главной оси 18 корпуса. Вал также включает в себя по меньшей мере первый и второй участки, соответствующие указанным по меньшей мере первому и второму участкам 20 и 22, соответственно, корпуса 14. Вал 24 механически соединен посредством подшипников или других подходящих средств, известных из уровня техники, с корпусом 14. В результате вал 24 выполнен с возможностью и вращательного движения 26, и осевого движения 28 вала относительно корпуса 14.

[0046] Исполнительный механизм 12 дополнительно содержит тангенциальный участок 30 исполнительного механизма и осевой участок 32 исполнительного механизма. Тангенциальный участок 30 исполнительного механизма установлен между первым участком 20 корпуса 14 и соответствующим первым участком вала 24, а осевой участок 32 исполнительного механизма установлен между вторым участком 22 корпуса 14 и соответствующим вторым участком вала 24. Тангенциальный участок 30 исполнительного механизма дополнительно рассмотрен ниже в настоящем документе со ссылкой на фиг. 4-6. Аналогично, осевой участок 32 исполнительного механизма дополнительно рассмотрен ниже в настоящем документе со ссылкой на фиг. 7 и 8.

[0047] На фиг. 2 исполнительный механизм 12 дополнительно содержит контроллер 24, при этом контроллер включает в себя любой подходящий микропроцессор, микропроцессоры, контроллер, контроллеры или другие типы подходящего устройства управления, известные из уровня техники. В частности, контроллер 34 выполнен с возможностью обеспечения по меньшей мере одного, выбранного из группы, состоящей из (i) сигнала управления вращением, подаваемого на тангенциальный участок 30 исполнительного механизма, (ii) сигнала управления поступательным перемещением, подаваемого на осевой участок 32 исполнительного механизма, и (iii) любого сочетания сигналов управления вращением и поступательным перемещением согласно конкретным требованиям данного воплощения исполнительного механизма. Например, сигналы управления вращением и поступательным перемещением могут быть выполнены с возможностью обеспечения различных многочисленных движений исполнительного механизма и/или режимов работы для устройства 10 индивидуального ухода.

[0048] На фиг. 3 представлен вид в поперечном разрезе магнитополюсного блока 40 участка тангенциального исполнительного механизма согласно предшествующему уровню техники. Как проиллюстрировано, магнитополюсный блок 40 тангенциального исполнительного механизма предшествующего уровня техники включает в себя множество N-полярных и S-полярных магнитов, указанных ссылочными позициями 42 и 44, соответственно. Множество N-полярных и S-полярных магнитов содержит восемь (8) магнитов одинакового размера, расположенных на равном расстоянии друг от друга (то есть, N магниты и S магниты расположены с равными промежутками) по внутренней радиальной поверхности 46 корпуса 48. Кроме того, каждый N-полярный магнит 42 и S-полярный магнит 44 расположен продольно на внутренней радиальной поверхности 46 корпуса 48, то есть, направлен перпендикулярно поверхности страницы чертежа. Магнитополюсный блок 40 дополнительно включает в себя полюсный блок 50, имеющий четыре (4) полюсных элемента, указанных ссылочной позицией 52, имеющих одинаковые размеры и расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга в радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала 54. В этой конфигурации тангенциальный исполнительный механизм предшествующего уровня техники имеет одно эффективное зубцовое положение, которое обеспечивает единственную характеристику тангенциального исполнительного механизма.

[0049] В отличие от этого на фиг. 4, 5 и 6, и как ранее указано в настоящем документе, тангенциальный участок 30 исполнительного механизма 12 согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения установлен между первым участком 20 корпуса 14 и соответствующим первым участком вала 24. Тангенциальный участок 30 исполнительного механизма содержит (i) первый магнитополюсный блок 60 с постоянным магнитом, (ii) второй магнитополюсный блок 62 с постоянным магнитом и (iii) электромагнитную катушку 64 (или обмотку электромагнитной катушки). Кроме того, на фиг. 4 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе первого магнитополюсного блока 60 с постоянным магнитом (фиг. 6) тангенциального участка 30 исполнительного механизма, который представлен в первом отдельном зубцовом положении исполнительного механизма согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5 проиллюстрированы первый и второй виды в поперечном разрезе соответственно (A) первого магнитополюсного блока 60 (фиг. 6), который представлен во втором отдельном зубцовом положении, и (B) второго магнитополюсного блока 62 (фиг. 6) тангенциального участка 30 исполнительного механизма 12 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, на фиг. 6 проиллюстрирован вид в поперечном разрезе тангенциального участка 30 исполнительного механизма 12 вдоль его длины.

[0050] Первый магнитополюсный блок 60 с постоянным магнитом тангенциального участка 30 исполнительного механизма содержит (i)(a) первую последовательность 66 отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов 68, расположенных на расстоянии друг от друга в первой радиальной ориентации и имеющих первый порядок полярности. Первая радиальная ориентация, имеющая первый порядок полярности, может включать в себя, например, первый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент, свободное пространство, второй отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент, второе свободное пространство, и т.д., до n_1-- нного отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента, и n_1-- ного свободного пространства, где ʺn₁ʺ представляет собой целое число. Как представлено на фиг. 4, целое число n₁ равно 4 (то есть, n₁=4) в одном варианте осуществления, в котором радиальная ориентация содержит девяносто градусов между центрами соседних отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов. Однако ʺn₁ʺ может представлять любое подходящее число отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, выполненных с возможностью воплощения данного тангенциального участка исполнительного механизма. Например, ʺn₁ʺможет быть равно 5 (то есть, n₁ =5). Кроме того, каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент 68 первой последовательности 66 расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности 16 в первом участке 20 корпуса 14, то есть, направлен перпендикулярно поверхности страницы чертежа.

[0051] Первый магнитополюсный блок 60 с постоянным магнитом тангенциального участка 30 исполнительного механизма дополнительно содержит (i)(b) первый полюсный блок 70, имеющий первый набор полюсных элементов 72, расположенных в первой радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала 24 на соответствующем первом участке вала. Первый набор полюсных элементов 72 в первой радиальной конфигурации может включать в себя, например, число ʺm₁ʺ полюсов, где ʺm₁ʺ представляет собой целое число. В одном варианте осуществления значение ʺm₁ʺ=ʺn₁ʺ первой последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов.

[0052] Кроме того, свободная концевая радиальная поверхность каждого полюсного элемента 72 первого полюсного блока 70 проходит радиально наружу в направлении внутренней радиальной поверхности первой последовательности 66 отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов 68, приближаясь к внутренней радиальной поверхности первой последовательности 66 отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов 68, но оставаясь отделенной от нее промежутком. Кроме того, в одном варианте осуществления наружная радиальная поверхность каждого полюсного элемента 72 является дополняющей к внутренней радиальной поверхности отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента 68, например, как представлено на фиг. 5(A).

[0053] Второй магнитополюсный блок 62 с постоянным магнитом тангенциального участка 30 исполнительного механизма аналогичен таковому первого магнитополюсного блока 60 с постоянным магнитом, с нижеперечисленными отличиями. Второй магнитополюсный блок 62 с постоянным магнитом содержит (ii)(a) вторую последовательность 74 отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов 76, расположенных на расстоянии друг от друга во второй радиальной ориентации и имеющих второй порядок полярности, противоположный первому порядку полярности. Вторая радиальная ориентация и второй порядок полярности могут включать в себя, например, первый отдельный S-N сгруппированный магнитный сегмент, свободное пространство, второй отдельный S-N сгруппированный магнитный сегмент, второе свободное пространство, и т.д. до n_2--ого отдельного S-N сгруппированного магнитного сегмента и n₂-ого свободного пространства, где ʺn₂ʺ представляет собой целое число. Как представлено на фиг. 5(B), указанное целое число n₂ равно 4 (то есть, n₂=4) в одном варианте осуществления, при этом радиальная ориентация содержит девяносто градусов между центрами соседних отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов. Однако ʺn₂ʺ может представлять любое подходящее число отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов, выполненных с возможностью воплощения данного исполнительного механизма. Например, ʺn₂ʺ может быть равно 5 (то есть, n₂ =5). Кроме того, каждый отдельный S-N сгруппированный магнитный сегмент второй последовательности расположен продольно вдоль внутренней радиальной поверхности в первом участке 20 корпуса 14, то есть направлен перпендикулярно поверхности страницы чертежа.

[0054] Второй магнитополюсный блок 62 с постоянным магнитом тангенциального участка 30 исполнительного механизма дополнительно содержит (ii)(b) второй полюсный блок 78, имеющий второй набор полюсных элементов 80, расположенных во второй радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала 24 на первом участке вала. Второй набор полюсных элементов 78 во второй радиальной конфигурации может включать в себя, например, число ʺm₂ʺ полюсов, где ʺm₂ʺ представляет собой целое число. В одном варианте осуществления значение ʺm₂ʺ=ʺn₂ʺ второй последовательности отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов.

[0055] Кроме того, свободная концевая радиальная поверхность каждого полюсного элемента 80 второго полюсного блока 78 проходит радиально наружу в направлении внутренней радиальной поверхности второй последовательности 74 отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов 76, приближаясь к внутренней радиальной поверхности второй последовательности отдельных S-N сгруппированных магнитных сегментов, но оставаясь отделенной от нее промежутком. Кроме того, в одном варианте осуществления наружная радиальная поверхность каждого полюсного элемента 80 является дополняющей ко внутренней радиальной поверхности отдельного S-N сгруппированного магнитного сегмента 76, например, как представлено на фиг. 5(B).

[0056] Согласно одному варианту осуществления первый полюсный блок 70 выполнен с возможностью работы в двух отдельных, различных зубцовых положениях, определяемых как функция первой последовательности 66 отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, например, как проиллюстрировано на фиг. 4 и 5(A). В первом отдельном зубцовом положении, как представлено на фиг. 4, полюсные элементы 72 первого полюсного блока 70 направлены наружу в радиальном направлении к свободному пространству (или промежутку) между соседними отдельными N-S сгруппированными магнитными сегментами. Во втором отдельном зубцовом положении, как представлено на фиг. 5(A), полюсные элементы 72 первого полюсного блока 70 направлены наружу в радиальном направлении к центру отдельного N-S сгруппированного магнитного сегмента. В результате каждое отдельное зубцовое положение успешно обеспечивает определенную характеристику для тангенциального участка исполнительного механизма, которая может использоваться для создания по меньшей мере двух различных функций в устройстве 10 индивидуального ухода. Иными словами, отдельные зубцовые положения тангенциального исполнительного механизма представленных вариантов осуществления успешно обеспечивают различные динамические эффекты, и, в частности, свободное пространство или промежуток между отдельными N-S сгруппированными магнитными сегментами обеспечивает возможность дополнительной мощности без присоединенной массы.

[0057] Кроме того, второй полюсный блок 78 выполнен с возможностью работы в двух отдельных, различных зубцовых положениях, определяемых как функции второй последовательности 74 отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов. В одном варианте осуществления два отдельных, различных зубцовых положения второго полюсного блока 78 радиально совмещены с двумя отдельными, различными зубцовыми положениями первого полюсного блока 70. В другом варианте осуществления указанные два отдельных, различных зубцовых положения второго полюсного блока 78 не совмещены радиально с двумя отдельными, различными зубцовыми положениями первого полюсного блока 70, например, радиальное несовмещение для одного зубцового положения проиллюстрировано на фиг. 5(A) и 5(B).

[0058] На фиг. 6 тангенциальный участок 30 исполнительного механизма дополнительно содержит электромагнитную катушку 64 (или обмотку электромагнитной катушки). Электромагнитная катушка 64 расположена вокруг вала 24 между, соответственно, первым и вторым магнитополюсными блоками 70 и 78, и соединена с валом 24. В ответ на сигнал управления вращением, приложенный к электромагнитной катушке 64 от контроллера 34 (фиг. 2), тангенциальный участок 30 исполнительного механизма вращательно перемещает вал 24 относительно корпуса 14 вокруг главной оси 18, и, таким образом, придает требуемое вращательное движение 26 валу 24. Требуемое вращательное движение может содержать, например, вращательное движение, имеющее размах амплитуды, лежащий в диапазоне 9-11°, или в другом диапазоне, в зависимости от воплощения данного исполнительного механизма. Как указано в настоящем документе, сигналы управления вращением и поступательным перемещением могут быть выполнены с возможностью обеспечения многочисленных различных движений исполнительного механизма и/или режимов работы для устройства 10 индивидуального ухода. Например, предпочтительным действием является колебательное тангенциальное движение вблизи резонансной частоты. Кроме того, для обеспечения конкретных преимуществ могут выполняться различные конструкции первого и второго магнитополюсных блоков тангенциального участка исполнительного механизма. Различные рабочие характеристики могут быть достигнуты в резонансе, если два магнитоплюсных блока имеют отличные друг от друга зубцовые положения.

[0059] На фиг. 7 и 8 представлен вид в поперечном разрезе магнитополюсного блока осевого участка исполнительного механизма (фиг. 7) и вид в поперечном разрезе осевого участка исполнительного механизма (фиг. 8) согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Осевой участок 32 исполнительного механизма расположен между вторым участком 22 (фиг. 2) корпуса 14 и соответствующим вторым участком вала 24. Осевой участок 32 исполнительного механизма содержит (i) третий магнитополюсный блок 82 с постоянным магнитом, (ii) четвертый магнитополюсный блок 84 с постоянным магнитом и (iii) электромагнитную катушку 86 (или обмотку электромагнитной катушки).

[0060] Третий магнитополюсный блок 82 с постоянным магнитом осевого участка исполнительного механизма 32 содержит (i)(a) третью последовательность 88 магнитных сегментов (как указано ссылочными позициями 90, 92 и 94 на фиг. 8), расположенных на расстоянии друг от друга в первой продольной ориентации и имеющих третий порядок полярности. Первая продольная ориентация и третий порядок полярности может включать в себя, например, магнитный сегмент 90, свободное пространство, второй магнитный сегмент 92, …, n₁-ное свободное пространство и n₁-ный магнитный сегмент 94, где ʺn₁ʺ представляет собой целое число. Как представлено на фиг. 8, в одном варианте осуществления указанное целое число n₁ равно 3 (то есть, n₁=3), при этом дополнительно указанная продольная ориентация содержит заданный промежуток между соседними магнитными сегментами. Однако ʺn₁ʺ может представлять любое подходящее число магнитных сегментов, выполненных с возможностью воплощения данного осевого участка исполнительного механизма. В одном варианте осуществления промежуточные магнитные сегменты, например, сегмент 92, могут содержать отдельный N-S (или S-N) сгруппированный магнитный сегмент, как дополнительно рассмотрено ниже в настоящем документе.

[0061] Каждый сегмент (например, сегменты 92, 94, 96) третьей последовательности 88 магнитных сегментов расположены кольцеобразно по внутренней радиальной поверхности 16 во втором участке 22 корпуса 14 и в соответственно продольном положении по длине корпуса. Другими словами, каждый сегмент имеет вид кольца, расположенного по внутренней периферии корпуса в соответствующем положении по длине корпуса. В одном варианте осуществления сегмент 90 содержит N-полярный магнитный сегмент, сегмент 92 содержит отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент, а сегмент 94 содержит S-полярный магнитный сегмент.

[0062] Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 7, сегмент 90 дополнительно содержит подсегменты 91 данной магнитной полярности, например, N-полярности. Указанные подсегменты 91 представляют собой отдельно расположенные на расстоянии друг от друга подсегменты, совместно образующие сегмент 90, расположенный по внутренней радиальной поверхности 16. Сегмент 94 аналогичен сегменту 90 и также содержит подсегменты, совместно образующие сегмент 94. Что касается сегмента 92, он также включает в себя подсегменты, аналогичные подсегментам сегментов 90 и 94; однако каждый подсегмент сегмента 92 содержит отдельный N-S сгруппированный магнитный подсегмент. Как проиллюстрировано на фиг. 8, S-полярный участок каждого отдельного N-S сгруппированного магнитного подсегмента сегмента 92 расположен справа от сегмента 90, а N-полярный участок каждого отдельного N-S сгруппированного магнитного подсегмента сегмента 92 i расположен слева от сегмента 94.

[0063] В одном варианте осуществления число подсегментов каждого соответствующего сегмента 90, 92 и 94 равно четырем. Четыре подсегмента каждого соответствующего сегмента 90, 92 и 94 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по данному периметру, то есть по внутренней радиальной поверхности 16 корпуса 14. Кроме того, радиальный и осевой размеры каждого соответствующего подсегмента определяются в соответствии с конкретными требованиями данного осевого участка 30 исполнительного механизма. Например, каждый из подсегментов может занимать радиальное расстояние, составляющее приблизительно 60°, а соответствующий промежуток между соседними подсегментами может занимать радиальное расстояние, равное приблизительно 30° для каждого соответствующего сегмента 90, 92 и 94, например, как представлено на фиг. 7 для подсегментов 91. Также возможны другие конфигурации подсегментов.

[0064] Третий магнитополюсный блок 82 с постоянным магнитом осевого участка исполнительного механизма 32 дополнительно содержит (i)(b) третий полюсный блок 96, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала 24 на втором участке вала. Как проиллюстрировано на фиг. 8, третий полюсный блок 96 включает в себя первый и второй полюсный элемент, указанные соответственно ссылочными позициями 96a и 96b,. Кроме того, радиальные и осевые размеры каждого соответствующего полюсного элемента определяются в соответствии с конкретными требованиями данного осевого участка 30 исполнительного механизма. В одном варианте осуществления каждый из первого и второго полюсных элементов содержит соответствующий сплошной целостный полюсный элемент. Кроме того, каждый из первого и второго полюсных элементов расположен продольно между данным набором из первого и второго магнитных сегментов, соответствующих соответствующему продольному зубцовому положению. Например, первый полюсный элемент 96a расположен между сегментами 90 и 92, а второй полюсный элемент 96b расположен между сегментами 92 и 94. Как указано выше, сегмент 92 содержит отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент. Отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент 92, таким образом, совместно используется при работе осевого участка исполнительного механизма, то есть поочередно приводит в действие первый полюсный элемент 96a и второй полюсный элемент 96b.

[0065] На фиг. 8 четвертый магнитополюсный блок 84 с постоянным магнитом осевого исполнительного механизма 32 аналогичен таковому у третьего магнитополюсного блока 82 с постоянным магнитом со следующими отличиями. Четвертый магнитополюсный блок 84 с постоянным магнитом содержит (ii)(a) четвертую последовательность 98 магнитных сегментов (как указано ссылочными позициями 100, 102 и 104 на фиг. 8), расположенных на расстоянии друг от друга во второй продольной ориентации и имеющих четвертый порядок полярности, противоположный третьему порядку полярности. Вторая продольная ориентация и четвертый порядок полярности может включать в себя, например, магнитный сегмент 100, свободное пространство, второй магнитный сегмент 102, …, n₂-ное свободное пространство, и n₂-ный магнитный сегмент 104, где ʺn₂ʺ представляет собой целое число. как представлено на фиг. 8. В одном варианте осуществления указанное целое число n₂ равно 3 (то есть, n₂=3), при этом указанная продольная ориентация содержит заданный промежуток между соседними магнитными сегментами. Однако ʺn₂ʺ может представлять любое подходящее число магнитных сегментов, выполненных с возможностью воплощения данного осевого участка исполнительного механизма. В одном варианте осуществления промежуточные магнитные сегменты, например, сегмент 102, могут содержать отдельный N-S (или S-N) сгруппированный магнитный сегмент, как дополнительно рассмотрено ниже в настоящем документе.

[0066] Каждый сегмент (например, сегменты 100, 102, 104) четвертой последовательности 98 магнитных сегментов расположен кольцеобразно по внутренней радиальной поверхности 16 во втором участке 22 корпуса 14. Другими словами, каждый сегмент имеет вид кольца, проходящего по внутренней периферии корпуса в соответствующем положении вдоль длины корпуса. В одном варианте осуществления сегмент 100 содержит S-полярный магнитный сегмент, сегмент 102 содержит отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент, а сегмент 104 содержит N-полярный магнитный сегмент.

[0067] Кроме того, аналогично проиллюстрированному со ссылкой на фиг. 7 и рассмотренному выше в настоящем документе, один или более сегментов 100, 102 и 104 могут дополнительно содержать подсегменты соответствующей магнитной полярности. Подсегменты представляют собой отдельные расположенные на расстоянии друг от друга подсегменты, совместно образующие соответствующий сегмент, расположенный по внутренней радиальной поверхности 16 корпуса 14. Как проиллюстрировано на фиг. 8, N-полярный участок каждого отдельного N-S сгруппированного магнитного подсегмента сегмента 102 расположен справа от сегмента 100, а S-полярный участок каждого отдельного N-S сгруппированного магнитного подсегмента сегмента 102 расположен слева от сегмента 104.

[0068] В одном варианте осуществления число подсегментов каждого соответствующего сегмента 100, 102 и 104 равно четырем. Четыре подсегмента каждого соответствующего сегмента 100, 102 и 104 расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по данному периметру, то есть, по внутренней радиальной поверхности 16 корпуса 14. Кроме того, радиальный и осевой размеры каждого соответствующего подсегмента определяются в соответствии с конкретными требованиями данного осевого участка 30 исполнительного механизма. Например, каждый из подсегментов может занимать радиальное расстояние, равное приблизительно 60°, а соответствующее пространство между соседними подсегментами может занимать радиальное расстояние, равное приблизительно 30° для каждого соответствующего сегмента 100, 102 и 104, например, аналогично представленному на фиг. 7 для подсегментов 91. Возможны также другие конфигурации подсегментов.

[0069] Четвертый магнитополюсный блок 84 с постоянным магнитом осевого участка 32 исполнительного механизма дополнительно содержит (ii)(b) четвертый полюсный блок 106, имеющий по меньшей мере один полюсный элемент, расположенный вокруг вала 24 на втором участке вала. Как проиллюстрировано на фиг. 8, четвертый полюсный блок 106 включает в себя первый и второй полюсные элементы, указанные ссылочными позициями 106a и 106b, соответственно. Кроме того, радиальный и осевой размеры каждого соответствующего полюсного элемента определяются в соответствии с конкретными требованиями данного осевого участка 30 исполнительного механизма. В одном варианте осуществления каждый из первого и второго полюсных элементов содержит соответствующий сплошной целостный полюсный элемент. Кроме того, каждый из первого и второго полюсных элементов расположен продольно между данным набором первого и второго магнитных сегментов, соответствующих соответственному продольному зубцовому положению. Например, первый полюсный элемент 106a расположен между сегментами 100 и 102, а второй полюсный элемент 106b расположен между сегментами 102 и 104. Как указано выше, сегмент 102 содержит отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент. Отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент 102, таким образом, совместно используется при работе осевого участка исполнительного механизма, то есть, поочередно приводит в действие первый полюсный элемент 106a и второй полюсный элемент 106b.

[0070] Кроме вышеупомянутого, свободные концевые радиальные поверхности каждого полюсного элемента (например, 96a, 96b) третьего полюсного блока 96 проходят радиально наружу в направлении внутренней радиальной поверхности третьей последовательности 88 магнитных сегментов, приближаясь к внутренней радиальной поверхности третьей последовательности 88 магнитных сегментов, но оставаясь отделенными от нее промежутком. Кроме того, свободные концевые радиальные поверхности каждого полюсного элемента (например, 106a, 106b) четвертого полюсного блока 106 проходят радиально наружу в направлении внутренней радиальной поверхности четвертой последовательности 98 магнитных сегментов, приближаясь к внутренней радиальной поверхности четвертой последовательности 98 магнитных сегментов, но оставаясь отделенными от нее промежутком.

[0071] На фиг. 8 осевой участок 32 исполнительного механизма дополнительно содержит электромагнитную катушку 86 (или обмотку электромагнитной катушки). Электромагнитная катушка 86 расположена вокруг вала 24 между, соответственно, третьим и четвертым магнитополюсными блоками 82 и 84 и соединена с валом 24. В ответ на сигнал управления поступательным перемещением (или осевой управляющий сигнал), поданный на электромагнитную катушку 86 от контроллера 34 (фиг. 2), осевой участок 32 исполнительного механизма перемещает в осевом направлении вал 24 относительно корпуса 14 вдоль главной оси 18, и, таким образом, сообщает требуемое осевое движение 28 валу 24. Требуемое осевое движение может содержать, например, осевое движение, имеющее удвоенную амплитуду до 1 мм, или другой диапазон амплитуды, в зависимости от воплощения данного исполнительного механизма. Как указано в настоящем документе, сигналы управления вращением и поступательным перемещением могут быть выполнены с возможностью обеспечения многочисленных различных движений исполнительного механизма и/или режимов работы устройства 10 индивидуального ухода. Например, предпочтительным действием является колебательное осевое движение вблизи второй резонансной частоты. Кроме того, для обеспечения конкретных выгод могут выполняться различные конструкции третьего и четвертого магнитополюсных блоков осевого участка исполнительного механизма. При резонансе могут быть получены различные рабочие характеристики, когда два магнитополюсных блока имеют отличные друг от друга зубцовые положения.

[0072] На фиг. 9 представлено схематическое изображение одного N-S сгруппированного магнитного сегмента исполнительного механизма, имеющего радиальное распределение N-S намагниченности согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Кроме того, фиг. 10 иллюстрирует схематическое изображение одного N-S сгруппированного магнитного сегмента исполнительного механизма, имеющего параллельное распределение N-S намагниченности согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 и 10 каждый отдельный N-S или S-N сгруппированный магнитный сегмент первой и второй последовательности 66 и 74 (фиг. 6) отдельных N-S и S-N сгруппированных магнитных сегментов 68 и 76 (фиг. 6) содержит единственный магнитный сегмент, имеющий, соответственно, N-S или S-N распределение намагниченности. Как рассмотрено в настоящем документе, магниты объединены попарно (то есть, N-S или S-N). В этой конфигурации каждая N-S-пара (или S-N пара) выполнена из одного сегмента, и N-S (S-N) распределение намагниченности создается посредством подходящего процесса намагничивания. Намагничивание сегментов (например, сегменты могут содержать железные статоры) может выполняться после их установки в корпусе исполнительного механизма. Посредством процесса намагничивания определяется граница между N и S участками каждого сегмента (или статора). Кроме того, магнитная упругость тангенциального участка исполнительного механизма может регулироваться в соответствии с воплощением данного исполнительного механизма, в зависимости от того, используется ли одно или более из радиального и/или параллельного распределения намагниченности.

[0073] В одном варианте осуществления каждое из соответствующих N-S и S-N распределений намагниченности содержит радиальное распределение намагниченности, например, как указано ссылочными позициями 108 и 110, представленными на фиг. 9. Для радиального распределения намагниченности линии намагничивания ориентированы в радиальном направлении относительно центральной оси, например, соответственно главной оси 18. N-полярные линии 108 намагничивания ориентированы радиально наружу, а S-полярные линии 110 намагничивания ориентированы радиально внутрь. В другом варианте осуществления каждое из соответствующих N-S и S-N распределений намагниченности содержит параллельное распределение намагниченности, например, как указано ссылочными позициями 112 и 114, представленными на фиг. 10. При рассмотрении параллельного распределения намагниченности линии намагничивания ориентированы параллельно друг другу в данном направлении. N- полярные линии 112 намагниченности параллельны друг другу и ориентированы наружу, в направлении от центральной оси, а S-полярные линии 114 намагниченности параллельны друг другу и ориентированы внутрь, в направлении центральной оси.

[0074] Аналогично каждый отдельный N-S или S-N сгруппированный магнитный подсегмент отдельных S-N и N-S сгруппированных магнитных сегментов 92 и 102 (фиг. 8), содержит единственный магнитный сегмент, имеющий соответственно S-N или N-S распределение намагниченности. Отдельные N-S или S-N сгруппированные магнитные подсегменты могут также включать в себя радиальное распределение намагниченности или параллельное распределение намагниченности, как рассмотрено выше в настоящем документе относительно распределения намагниченности на фиг. 9 и 10.

[0075] Хотя выше подробно раскрыто несколько предпочтительных вариантов осуществления, специалистам в данной области техники очевидно, что возможны модификации без существенного отступления от раскрытия и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения. Например, корпус исполнительного механизма может иметь форму, отличную от цилиндрической. Кроме того, осевой участок исполнительного механизма может содержать один полюсный осевой исполнительный механизм. Кроме того, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть преимущественно использованы в электрических зубных щетках, устройствах гигиены полости рта, устройства для полировки зубов или устройстве индивидуального ухода другого типа. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в объем вариантов осуществления настоящего изобретения, как ограничено нижеприведенной формулой. В формуле признаки, характеризующиеся средством и его функцией, предназначены для охвата описанных в настоящем документе конструкций, выполняющих описанную функцию, и не только структурные эквиваленты, на также эквивалентные конструкции.

[0076] Кроме того, любые ссылочные позиции, расположенные в скобках в одном или более пунктов формулы не следует истолковывать как ограничивающие формулу. Слово ʺсодержащийʺ и ʺсодержитʺ и подобные не исключают наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных в любом пункте формулы или в целом в описании. Ссылка на элемент в единственном числе на исключает ссылки на множество таких элементов, и наоборот. Один или более вариантов осуществления могут быть выполнены посредством аппаратного обеспечения, содержащего некоторые отдельные элементы, и/или посредством надлежаще запрограммированного компьютера. В пункте формулы, относящемся к устройству, в котором перечислено некоторых средств, некоторые из этих средств могут быть воплощено посредством одного и того же элемента аппаратного обеспечения. Просто из того факта, что некоторые меры перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы, не следует, что сочетание этих мер не может использоваться для выгоды.

Реферат

Группа изобретений включает исполнительный механизм для устройства индивидуального ухода (варианты) и предназначено для использования, например, в электрической зубной щетке. Исполнительный механизм в первом варианте содержит корпус из магнитного материала, вал из намагниченного материала и тангенциальный участок. Корпус имеет внутреннюю поверхность и главную ось, проходящую по его длине, при этом корпус дополнительно включает в себя по меньшей мере первый и второй участки вдоль его длины. Вал из намагничиваемого материала проходит продольно в корпусе вдоль главной оси и включает в себя по меньшей мере первый и второй участки, соответствующие указанным по меньшей мере первому и второму участкам корпуса соответственно. Тангенциальный участок расположен между первым участком корпуса и первым участком вала и содержит первый и второй магнитнополюсные блоки и электромагнитную катушку. Первый магнитополюсный блок содержит (a) первую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга и разделенных промежутками свободного пространства в первой радиальной ориентации и имеющих первый порядок полярности, причем каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент первой последовательности, включающий в себя один парный N-S сгруппированный магнитный сегмент, имеет N-S распределение намагниченности, расположенное продольно вдоль внутренней поверхности в первом участке корпуса, и (b) первый полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные в первой радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала. Второй магнитополюсный блок содержит (a) вторую последовательность отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, расположенных на расстоянии друг от друга и разделенных промежутками свободного пространства, во второй радиальной ориентации и имеющих второй порядок полярности, противоположный первому порядку полярности, причем каждый отдельный N-S сгруппированный магнитный сегмент второй последовательности, включающий в себя один парный N-S сгруппированный магнитный сегмент, имеет N-S распределение намагниченности, расположенное продольно вдоль внутренней поверхности в первом участке корпуса, и (b) второй полюсный блок, имеющий полюсные элементы, расположенные во второй радиальной конфигурации, расположенной вокруг вала на первом участке вала. Электромагнитная катушка расположена вокруг вала между первым и вторым магнитополюсными блоками и соединена с ним, при этом в ответ на сигнал управления вращением, приложенный к электромагнитной катушке, тангенциальный участок вращательно перемещает вал относительно корпуса вокруг главной оси. Вторая радиальная ориентация второй последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов смещена относительно первой радиальной ориентации первой последовательности отдельных N-S сгруппированных магнитных сегментов, при этом вторая радиальная конфигурация второго полюсного блока смещена относительно первой радиальной конфигурации первого полюсного блока. Изобретения позволяют создать привод, объединяющий тангенциальное и осевое движения. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 10 ил.

Формула