用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的可調(diào)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的可調(diào)電路，更具體地說，設(shè) 及一種用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的電效率和振幅可調(diào)的電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 在用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具下簡(jiǎn)稱為清潔護(hù)理器具）中，常采用諧振驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)清潔護(hù)理器具作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。如本申請(qǐng)人的另一專利申請(qǐng)PCT/CN2015/071696所 述，清潔護(hù)理器具包括具有手柄外殼的手柄，手柄外殼內(nèi)部裝有用W向清潔護(hù)理器具的各 個(gè)部分提供電力的電源部分、用W控制清潔護(hù)理器具的各種工作模式W及所述清潔護(hù)理器 具的開啟或關(guān)閉的控制部分、用W啟動(dòng)或關(guān)閉所述清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入 電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的驅(qū)動(dòng)器。所述驅(qū)動(dòng)器包括換能器、驅(qū)動(dòng)線圈、設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)線圈 中的驅(qū)動(dòng)線圈鐵忍。
[0003] 圖1為現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器的示意圖。如圖1所示，當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通W交變電流i時(shí)，分布在換 能器上的永磁體受到電磁力的反作用力而驅(qū)動(dòng)換能器W交變電流的頻率進(jìn)行往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，從而帶動(dòng)裝配到換能器的驅(qū)動(dòng)軸上的清潔元件載體和清潔元件作往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，W達(dá) 到清潔效果。上述結(jié)構(gòu)中，換能器、清潔元件載體和清潔元件具有固有頻率f固，驅(qū)動(dòng)線圈中 的電流具有驅(qū)動(dòng)頻率f 0，f固和f 0非常接近，通常若滿足0.85f 〇<相< 1.05f 0的條件，則驅(qū)動(dòng) 線圈和換能器之間的電磁力能使換能器、清潔元件載體和清潔元件處于諧振狀態(tài)，從而能 獲得較高的機(jī)械效率。
[0004] 在申請(qǐng)公布號(hào)為CN 103140190 A的實(shí)用新型專利申請(qǐng)中披露了一種用于電動(dòng)牙 刷的利用磁性作用的諧振致動(dòng)器系統(tǒng)，其包括設(shè)于線圈繞組附近的感應(yīng)繞組，永磁體組件 的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生磁通量，該磁通量根據(jù)感應(yīng)線圈相對(duì)于永磁體的位置在感應(yīng)繞組中感應(yīng)出電 壓。該致動(dòng)器系統(tǒng)還包括控制組件，控制組件用于處理來自感應(yīng)繞組的電壓信號(hào)W解析出 僅由于來自永磁體組件的磁通量而產(chǎn)生的電壓，并用于將所述電壓與標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，再 利用比較值對(duì)所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率或占空比進(jìn)行改變，W使主軸行程具有所希望的大小 和/或角度。但運(yùn)兩份公開文件均未設(shè)及電路的具體結(jié)構(gòu)、控制方式和如何提高電路效率等 問題。
[000引在現(xiàn)有的個(gè)人使用的電動(dòng)清潔護(hù)理器具中，電能通過驅(qū)動(dòng)線圈轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。為 提高清潔效果，通常，要求清潔元件具備不同運(yùn)動(dòng)幅度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，W符合用戶的不同需 求。在一種現(xiàn)有技術(shù)中，通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)線圈的電流頻率使驅(qū)動(dòng)線圈和換能器之間的電磁力 頻率遠(yuǎn)離換能器、清潔元件載體和清潔元件的固有頻率，從而降低清潔元件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)幅 度。但運(yùn)種方法增大了驅(qū)動(dòng)線圈的電流，使清潔護(hù)理器具整體功耗增大且輸出的機(jī)械功率 低下。在另一種現(xiàn)有技術(shù)中，通過控制電流流過驅(qū)動(dòng)線圈的時(shí)間來減小流過驅(qū)動(dòng)線圈的平 均電流，例如采用PWM(脈寬調(diào)制)模式頻繁通斷驅(qū)動(dòng)線圈中的電流，較小的驅(qū)動(dòng)線圈平均電 流可W減小清潔元件的運(yùn)動(dòng)幅度，雖然運(yùn)種方法可W在降低整體功耗的情況下獲得較小的 清潔元件運(yùn)動(dòng)幅度，但是頻繁通斷驅(qū)動(dòng)線圈中電流可能產(chǎn)生電磁干擾，導(dǎo)致污染環(huán)境。當(dāng)然 可w通過其他手段屏蔽此電磁干擾，但卻使成本增加。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型的目的為提供一種用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的電路效率可調(diào)的 高效率電路，從而不增加清潔護(hù)理器具的體積和制造成本。本實(shí)用新型的另一目的為優(yōu)化 驅(qū)動(dòng)線圈電流和驅(qū)動(dòng)線圈端電壓的電相角，W調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)線圈的電效率和調(diào)節(jié)清潔元件的運(yùn) 動(dòng)幅度。
[0007] 已知一種用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具包括向清潔護(hù)理用具的各部分提供電力 的電源部分、控制清潔護(hù)理器具的各種工作模式的控制部分、用W啟動(dòng)或關(guān)閉清潔護(hù)理器 具的運(yùn)轉(zhuǎn)的觸發(fā)部分和將輸入電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出的驅(qū)動(dòng)器，電源部分包括由晶體管組 成的Η橋驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)器包括換能器、驅(qū)動(dòng)線圈、設(shè)置在驅(qū)動(dòng)線圈中的驅(qū)動(dòng)線圈鐵忍，換能 器上設(shè)有彈性件和永磁體，換能器的驅(qū)動(dòng)軸上安裝有清潔元件載體和清潔元件。根據(jù)本實(shí) 用新型，所提供的用于個(gè)人的電動(dòng)清潔護(hù)理器具的可調(diào)電路包括微忍片處理器1C和所述Η 橋驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)定Η橋驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)頻率為時(shí)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)線圈通W交變電流i時(shí)，驅(qū)動(dòng)線 圈電流中包含頻率為fo的正弦波電流部分，清潔元件、清潔元件載體和換能器在驅(qū)動(dòng)線圈 產(chǎn)生的設(shè)定頻率為fo的電磁力的作用下W諧振形式往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，清潔元件、清潔元件載 體和換能器具有固有頻率抽，使f固滿足:0.85f0<抽< 1.05f0，其中，在Η橋電路的負(fù)載端接 入電容器組W及和所述電容器組串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)線圈，通過可編程微忍片處理器1C的接口 I/O 控制該電容器組中至少一部分電容器與驅(qū)動(dòng)線圈串聯(lián)或與驅(qū)動(dòng)線圈斷開，從而可控制被接 入的電容器的電容量，使流過驅(qū)動(dòng)線圈的電流可控制地限定在從近似零離
的 之間的某一值，從而可控制清潔元件的運(yùn)動(dòng)幅值的大小，式中，Uo為電源輸出電壓，化為驅(qū)動(dòng) 線圈的直流電阻，Z為永磁體的垂直于磁力線方向的速度分量的幅值相對(duì)于驅(qū)動(dòng)線圈電流 幅值的變化率(可W通過實(shí)驗(yàn)獲得），N為驅(qū)動(dòng)線圈被磁力線切割的應(yīng)數(shù)，B為驅(qū)動(dòng)線圈導(dǎo)體 處的磁場(chǎng)密度，1為磁力線切割線圈導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度。
[0008] 此外，在電動(dòng)清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的某一細(xì)分時(shí)間段內(nèi)所述驅(qū)動(dòng)線圈電流具有唯一 的恒定頻率。
[0009] 優(yōu)選該清潔護(hù)理器具的可調(diào)電路的電容器組包括一個(gè)電容器，該電容器和驅(qū)動(dòng)線 圈串聯(lián)地接入Η橋電路的負(fù)載節(jié)點(diǎn)之間?？墒乖撾娙萜鳚M足等式：
I式中L為驅(qū) 動(dòng)線圈對(duì)應(yīng)的理想的無內(nèi)阻的電感，ω為電角速度。
[0010] 可W選取所述電容器組的等效電容值，使得驅(qū)動(dòng)線圈和該電容器組的回路電阻呈 純電阻性。
[0011] 所述電容器組還可包括多個(gè)電容器，它們分別與相應(yīng)晶體管串聯(lián)組成支路，運(yùn)些 支路彼此并聯(lián)并和驅(qū)動(dòng)線圈串聯(lián)，其中，在驅(qū)動(dòng)線圈的電流正半周或電流負(fù)半周或整個(gè)電 流周期，至少一條支路中的晶體管和驅(qū)動(dòng)線圈始終保持同步導(dǎo)通或截止。
[0012] 所述電容器組也可包括至少兩個(gè)相互并聯(lián)的電容器。
[0013] 優(yōu)選所述電容器組包括至少兩個(gè)電容器，即，第一電容器和第二電容器，它們串聯(lián) 組成串式電容器組。更優(yōu)選的是，所述電容器組由兩個(gè)W上的串式電容器組組成。
[0014] 優(yōu)選在電動(dòng)清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的某一細(xì)分時(shí)間段內(nèi)所述驅(qū)動(dòng)線圈電流具有唯一 的恒定頻率。
[0015] 由于在Η橋電路負(fù)載端接入可實(shí)時(shí)控制電容量的電容器組W及和所述電容器組串 聯(lián)的驅(qū)動(dòng)線圈，通過控制接入的電容器組的等效電容量來控制電路的功率因數(shù)CQS 口，可 W控制驅(qū)動(dòng)線圈中電流的大小，從而控制清潔元件轉(zhuǎn)動(dòng)幅度的大小，進(jìn)而W較低的功耗獲 得較小的清潔元件運(yùn)動(dòng)幅度，且不會(huì)產(chǎn)生附加電磁干擾。尤其在電動(dòng)清潔護(hù)理器具運(yùn)轉(zhuǎn)的 某一細(xì)分時(shí)間段內(nèi)驅(qū)動(dòng)線圈電流具有唯一的恒定頻率時(shí)，驅(qū)動(dòng)線圈的電功率效率可W最 局。
【附圖說明】
[0016] 圖1為現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器的示意圖；
[0017] 圖2為現(xiàn)有的巧制電路圖；
[001引圖3為圖2所示電路1C中1/022，1/023的電壓時(shí)序圖；
[0019] 圖4為圖2所示電路1C中1/021,1/024的電壓時(shí)序圖；
[0020] 圖5為與圖2所示電路1C中I/O接口輸出對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)線圈兩端的電壓時(shí)序圖；
[0021 ]圖6為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的控制電路圖；
[0022] 圖7為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的控制電路圖；
[0023] 圖8為本實(shí)用新型第Ξ實(shí)施例的控制電路圖；
[0024] 圖 9為 1C電路 1C 中 1/082,1/083(圖 8); 1/0132,1/0133(圖 13)和 1/0152,1/0153(圖 15)的電壓時(shí)序圖；
[00 巧]圖 10 為 1C 電路中 1/081,1/084(圖 8); 1/0131,1/0134(圖 13)和 1/0151,1/0154(圖 15)的電壓時(shí)序圖；
[0026] 圖11為1C電路1C中1/085(圖8)、1/0135(圖13)和1/0155(圖15)的電壓時(shí)序圖；
[0027] 圖12為1C電路中1/086(圖8)、1/0136(圖13)和1/0156(圖15)的電壓時(shí)序圖；
[0028] 圖13為本實(shí)用新型的第四實(shí)施例的控制電路；
[0029 ]圖14為本實(shí)用新型的第五實(shí)施例的控制電路；
[0030] 圖15為本實(shí)用新型的第六實(shí)施例的控制電路。
[0031] 主要附圖標(biāo)記說明
[0032] 1為驅(qū)動(dòng)器
[0033] 2為驅(qū)動(dòng)線圈
[0034] 3為驅(qū)動(dòng)線圈鐵忍
[003引 4、5、6、7為換能器中的永磁體
[0036] 8、9為換能器中的彈性件
[0037] 10為換能器中的清潔元件驅(qū)動(dòng)軸
[0038] A為驅(qū)動(dòng)線圈的一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)
[0039] Bo為驅(qū)動(dòng)線圈的另一個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)
[0040] D為Η橋電路的負(fù)載節(jié)點(diǎn)
[0041] E為Η橋電路的負(fù)載節(jié)點(diǎn)
[0042] 化為I/O接口輸出的高電平
[0043] 化為電源輸出電壓
[0044] R...為電阻 [004引 Q...為晶體管
[0046] 1C為可編程的微忍片處理器
[0047] I/O...為1C的不同輸入/輸出接口 [004引 C為電容器
[0049] 化為驅(qū)動(dòng)線圈的直流電阻
[0050] L為驅(qū)動(dòng)線圈對(duì)應(yīng)的理想的無內(nèi)阻的電感 [0051 ] ω為電角速度
[0052] t為時(shí)間
[0053] 時(shí)為驅(qū)動(dòng)頻率
[0054] i為通過驅(qū)動(dòng)線圈的電流
[0055] I為通過驅(qū)動(dòng)線圈的電流幅值
[0056] 1為磁力線切割線圈導(dǎo)體的有效長(zhǎng)度
[0057] N為驅(qū)動(dòng)線圈