ES2693760T3

ES2693760T3 - Dispositivo de higiene bucodental con motor lineal resonante

Info

Publication number: ES2693760T3
Application number: ES13739815.2T
Authority: ES
Inventors: Uwe Schober; Frank Ziegler; Robert Schaefer
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: PL2873144T3; CN104488176B; PL2685617T3; CN104471848A; EP2685617B1; ES2693620T3; CA2878546C; EP2873144B1; WO2014009916A3; CN104471848B; EP2873143B1; WO2014009916A2; CA2878546A1; US20180019650A1; ES2681319T3; PL2873143T3; EP2873143A2; CA2971892A1; CN104488176A; CA2971892C

Abstract

Un dispositivo de higiene bucodental con un motor (10) lineal resonante para proporcionar un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de una dirección longitudinal, que comprende: una carcasa (20); un estator (200) que comprende un núcleo (201) de bobina y un núcleo (202) de estator enrollados alrededor del núcleo (201) de la bobina, cuyo estator (200) está montado de forma fija en o con respecto a la carcasa (20); una armadura (100) que comprende una disposición (120) de imanes permanentes, donde la armadura (100) está montada para un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de la dirección longitudinal con respecto al estator (200); y un árbol de accionamiento (190) acoplado con la armadura (100), extendiéndose el árbol (190) de accionamiento céntricamente a lo largo de un eje longitudinal (L) paralelo a la dirección longitudinal; en donde la armadura (100) tiene dos secciones (113, 114) de extremo opuesto que están dispuestas en el eje longitudinal (L) y una sección central (110) que lleva la disposición (120) de imanes permanentes, caracterizada por que la sección central (110) está desplazada con respecto al eje longitudinal (L).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de higiene bucodental con motor lineal resonante Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un dispositivo de higiene bucodental que tiene un motor lineal resonante (es decir, un motor con sistema de muelle-masa para proporcionar un movimiento lineal reciproco u oscilante).

Antecedentes de la invencion

Se conocen motores lineales resonantes y cepillos dentales electricos que tienen dicho tipo de motor, en los cuales el motor lineal resonante comprende una carcasa, una armadura montada en la carcasa para oscilacion lineal, un estator que comprende una bobina para accionar la armadura en un movimiento oscilatorio, y un vastago de control de amplitud, donde la armadura es empujada por un muelle helicoidal contra la carcasa en un extremo, el vastago de control de amplitud es empujado en un extremo por un muelle helicoidal contra la carcasa, y donde el otro extremo de la armadura es empujado mediante un muelle helicoidal contra el otro extremo del vastago de control de amplitud. El vastago de control de amplitud en particular se utiliza para absorber o aumentar una amplitud de la armadura. El documento US 2004/130221 A1 explica, en general, un motor de este tipo.

Es un objeto de la presente descripcion el proporcionar un dispositivo de higiene bucodental tal como un cepillo dental electrico que tiene un motor lineal resonante mejorado con respecto a los dispositivos de higiene bucodental conocidos que tienen un motor lineal resonante, o al menos proporcionar un diseno alternativo.

Sumario de la invencion

Segun al menos un aspecto, se proporciona un dispositivo de higiene bucodental con un motor lineal resonante, para proporcionar un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de una direccion longitudinal que tiene una carcasa, un estator que comprende un nucleo de bobina y una bobina del estator alrededor del nucleo de la bobina, en el cual el estator esta instalado de forma fija a, o con respecto a la carcasa, una armadura que comprende una disposicion de imanes permanentes que se monta para el movimiento oscilatorio lineal a lo largo de la direccion longitudinal con respecto al estator; y un eje de accionamiento acoplado a la armadura, el eje de accionamiento extendiendose en posicion centrica a lo largo de un eje longitudinal paralelo a la direccion longitudinal, en donde la armadura tiene dos secciones de extremo opuestas dispuestas en el eje longitudinal y una seccion central que lleva la disposicion de imanes permanentes, cuya seccion central esta desplazada del eje longitudinal.

Breve descripcion de los dibujos

El motor resonante lineal y el dispositivo electrico propuesto con dicho motor lineal seran mas comprensibles mediante una descripcion detallada de realizaciones de ejemplo y con referencia a las figuras. En las figuras:

la Fig. 1 es una representacion de una realizacion de ejemplo de un muelle laminar como se puede usar en un motor lineal resonante como se propone;

la Fig. 2 es un corte longitudinal de una realizacion de ejemplo de un motor lineal resonante segun la presente descripcion;

la Fig. 3 es un corte en seccion transversal a traves del motor lineal resonante que se muestra en la Fig. 3 a lo largo del plano indicado por la linea A-A;

la Fig. 4 es un grafico que indica la fuerza de accionamiento maxima F que puede ser proporcionada por un motor lineal resonante frente a la amplitud maxima A de la oscilacion lineal, donde la curva referenciada como M se refiere a un motor segun la presente descripcion;

la Fig. 5 es una representacion de una realizacion de ejemplo de un dispositivo de higiene bucodental que puede comprender un motor lineal resonante segun la presente descripcion.

Descripcion detallada de la invencion

El siguiente texto muestra una descripcion amplia de numerosas realizaciones diferentes de la presente descripcion. La descripcion debe considerarse solamente como ilustrativa y no describe todas las realizaciones posibles, ya que describir todas las realizaciones posibles resultaria poco practico, si no imposible. Se entendera que cualquier rasgo, caracteristica, componente, composicion, ingrediente, producto, etapa o metodologia descrita en la presente memoria se puede eliminar, combinar o sustituir, en todo o en parte, con cualquier otro rasgo, caracteristica, componente, composicion, ingrediente, producto, etapa o metodologia descrita en la presente memoria. Se podrian aplicar numerosas realizaciones alternativas utilizando la tecnologia actual o la tecnologia desarrollada despues de

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la fecha de presentacion de esta patente, que seguirian entrando en el alcance de las reivindicaciones. Todas las publicaciones y patentes citadas en la presente memoria se incorporan como referencia en la presente memoria.

Aunque las realizaciones se describen en la presente memoria en el marco de un dispositivo de higiene bucodental electrico, tal como un cepillo de dientes electrico, las realizaciones no se limitan a este. Las realizaciones descritas en la presente memoria pueden implementarse en una gran variedad de aplicaciones, tales como en la aplicacion de un limpiador lingual electrico, un dispositivo de masaje electrico, entre otras muchas.

En algunas realizaciones, un motor lineal resonante segun la presente descripcion tiene una armadura montada para una oscilacion lineal accionada esencialmente a lo largo de una direccion longitudinal y, opcionalmente, una masa secundaria montada para oscilacion lineal esencialmente a lo largo de la direccion longitudinal. La masa secundaria esta funcionalmente acoplada con la armadura (p. ej., mediante montaje a una base de union tal como una carcasa o una estructura de soporte) de manera que las vibraciones generadas por la armadura excitan la masa secundaria en oscilaciones opuestas cancelando las vibraciones de la armadura.

Como es conocido en la tecnica, dicho motor lineal resonante donde una masa secundaria esta funcionalmente acoplada a una armadura accionada, la masa secundaria puede proporcionar una reduccion general de las vibraciones transmitidas por el motor lineal resonante a su carcasa. De forma adicional o alternativa, las vibraciones transmitidas desde la masa secundaria a la carcasa pueden cancelar las vibraciones transmitidas desde la armadura a la carcasa al menos en una determinada fraccion, e idealmente de manera completa. En particular, este efecto puede verse si la armadura y la masa secundaria se mueven con una amplitud opuesta (es decir, con una desviacion de fase de aproximadamente 180°). En algunas realizaciones, la armadura esta montada en al menos un primer y un segundo conjunto de muelle de montaje de la armadura, que se extienden cada uno en un plano perpendicular a la direccion longitudinal a lo largo de la que se monta la armadura en un movimiento lineal, y de forma adicional o alternativa, la masa secundaria esta montada con al menos un primer y un segundo conjunto de muelle de montaje de masa secundaria, cada uno extendiendose en un plano perpendicular a la direccion longitudinal. Al menos el primer y el segundo conjuntos de muelle de la armadura tienen la misma forma y orientacion, y estan superpuestos cuando se ven en la direccion longitudinal (es decir, estan en alineacion en direccion longitudinal). Cada uno de los conjuntos de muelle del motor lineal resonante puede comprender por lo menos un muelle laminar plano segun la presente descripcion, o puede tener una pila de por lo menos dos de esos muelles laminares.

En algunas realizaciones, la masa de la armadura y la masa de la masa secundaria se seleccionan de modo que sean aproximadamente identicas, p. ej., las dos masas no difieren en mas de 10 %, opcionalmente, no mas de 5 %, mas opcionalmente, no mas de 2 % e incluso mas opcionalmente, en no mas de 1 %. En algunas realizaciones, la masa de la masa secundaria y la masa de la armadura son identicas.

El diseno particular del motor lineal resonante propuesto en la presente memoria utiliza logicamente el volumen de construccion disponible de un motor lineal resonante para proporcionar la maxima fuerza de accionamiento. En particular, en caso de que la armadura este montada por conjuntos de muelles laminares planos que tienen la seccion de sujecion respectiva en un area central, la seccion central de la armadura se retrae desde el eje central respectivo de las posiciones de sujecion para permitir el maximo volumen de construccion para el estator que puede estar dispuesto solamente opuesto a la armadura. El lado posterior de la seccion central de la armadura puede estar entonces lo mas cerca posible de la carcasa de, por ejemplo, el motor lineal resonante o el dispositivo de higiene bucodental. A medida que las secciones de extremo de la armadura necesitan fijarse a la seccion de sujecion interior de los conjuntos de muelle, las secciones intermedias conectan las partes de extremo con la seccion central retraida. En contraste con el diseno elegido habitualmente para un motor lineal resonante para proporcionar un movimiento lineal oscilante a utilizar en un dispositivo de higiene bucodental, en el cual la bobina de estator o el nucleo de la bobina se envuelven alrededor de la armadura, la presente descripcion propone utilizar un diseno en el cual la armadura y el estator esten opuestos entre si con unicamente una pequena distancia de aire entre una cara final de la disposicion de imanes permanentes y la cara o caras finales de la patilla o patillas del estator. Este diseno puede dar lugar a una fuerza de accionamiento superior a la proporcionada por los disenos habituales mencionados al mismo o aun mas pequeno volumen de construccion como se explicara con mayor detalle a continuacion con referencia a algunos ejemplos.

El termino “conjuntos de muelle” en la presente descripcion se usa para hacer referencia a todos los conjuntos de muelle de un motor lineal resonante como se propone, es decir, este termino puede incluir por lo menos un primer conjunto de muelle de montaje de la armadura o por lo menos un primer conjunto de muelle de montaje de masa secundaria. Cada uno de los conjuntos de muelle puede estar realizado por al menos un muelle laminar plano de acuerdo con la presente descripcion o por una pila de por lo menos dos de tales muelles laminares planos. Los muelles laminares planos son planos en un estado de reposo (es decir, cuando no se deforman) y, por lo tanto, se extienden en un plano (desatendiendo el espesor del muelle laminar o de la pila de muelles laminares). Los muelles laminares planos tienen una estructura a modo de espiral, es decir, el muelle laminar plano comprende un brazo elastico que forma una espiral desde un area central del muelle laminar plano hacia un area externa. En algunas realizaciones, un haz radial en el plano de extension del muelle laminar plano que se origina desde el centro del area del muelle laminar plano o desde el centro del area de una seccion de sujecion interior siempre se cruza con todos los angulos (es decir, 0 grados a 360 grados) del brazo elastico por lo menos una vez. De acuerdo con al menos un aspecto de la presente descripcion, todos los conjuntos de muelle pueden

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tener la misma forma y pueden estar dispuestos con orientacion identica (es decir, estan alineados con respecto a la direccion longitudinal o, en otras palabras, superpuestos cuando se ven a lo largo de la direccion longitudinal).

Segun al menos un aspecto de la presente descripcion, la forma de los conjuntos de mulles en al menos una mitad del muelle laminar puede aproximarse mediante un circulo desde el cual una seccion es al menos aproximadamente 10 % del diametro del circulo, opcionalmente al menos aproximadamente 15 % del diametro, aun mas opcionalmente al menos aproximadamente 20 % del diametro, e incluso mas opcionalmente al menos aproximadamente 25 % del diametro, aunque valores mayores no estan excluidos, p. ej., al menos 30 %, al menos 35 %, etc. Como la forma de los conjuntos de muelle puede definir esencialmente la forma en seccion transversal del motor lineal, esta forma proporciona un volumen de construccion adicional en paralelo con el motor lineal resonante en caso de que el motor lineal resonante este dispuesto en una carcasa (de la seccion de asa de un dispositivo electrico) que tiene una cavidad interior que es esencialmente circular en seccion transversal. Aspectos adicionales o alternativos de los conjuntos de muelle segun la presente descripcion se describen a continuacion, en particular, con referencia a la Fig. 1.

La Fig. 1 es una representacion de una realizacion de ejemplo de un muelle 50 laminar plano que se puede utilizar en un motor lineal resonante como se propone. La Fig. 1 muestra la topologia general del muelle 50 laminar plano en su plano de extension extendido por los ejes x e y. El muelle laminar 50 plano puede tener un espesor, en particular, un espesor homogeneo en la direccion z (es decir, en una direccion que es perpendicular al plano del papel en el que se representa el muelle laminar 50). El espesor puede estar en el intervalo de entre aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 1,0 mm, opcionalmente puede elegirse un espesor en el intervalo de entre aproximadamente 0,3 mm a aproximadamente 0,5 mm. En algunas realizaciones pueden utilizarse espesores de entre 0,35 mm a 0,4 mm. Dichos muelles laminares planos, como se muestra, pueden estar hechos en particular de una lamina de acero inoxidable (en particular, de un acero elastico adecuado), p. ej., mediante troquelado o corte con laser, aunque no se excluiran otros materiales de lamina metalica, tales como laton y tambien otras tecnicas de fabricacion, tales como el corte regular.

El muelle 50 laminar plano tiene una topologia generalmente a modo de espiral. El muelle 50 laminar plano tiene en una posicion superior izquierda una seccion 51 de sujecion exterior, a continuacion sigue un brazo elastico 58 a modo de espiral que esta compuesto de una primera seccion 52 de brazo elastico y una segunda seccion 53 de brazo elastico. En el otro extremo del brazo elastico 58 a modo de espiral en una posicion mas central cerca de un area central 59 del muelle laminar 50, el brazo elastico 58 se termina por una seccion 54 de sujecion interior. Debido a la topologia a modo de espiral, la seccion 51 de sujecion exterior esta dispuesta en el exterior del muelle laminar y la seccion 54 de sujecion interior esta dispuesta mas centrada dentro del area del muelle laminar. Esto significa que el eje de acoplamiento de accionamiento (es decir, el eje longitudinal L tal como se indica en la Fig. 2) se fuerza para colocarse cerca del centro del area del muelle laminar si la seccion de sujecion exterior se usa para la fijacion del muelle laminar 50 en una carcasa 20 del motor (como se muestra en la Fig. 2).

Generalmente, el muelle 50 laminar plano consiste en una seccion 54 de sujecion interior, una seccion 51 de sujecion exterior y un brazo elastico 58 que conecta las secciones 54, 51 de sujecion interior y exterior y espirales alrededor de un centro del area 54A de la seccion 54 de sujecion interior a lo largo de un intervalo angular de al menos 360 grados. Generalmente, el muelle 50 laminar plano es achatado en su plano de extension, es decir, una relacion de una anchura w del muelle 50 laminar plano y de una altura h del muelle laminar plano es mayor que 1,0, en particular, esta relacion es por lo menos de 1,33. Como se muestra en la Fig. 1, el rectangulo mas pequeno posible Q que aun envuelve completamente el muelle 50 laminar plano tiene un lado pequeno y un lado largo que coincide con la altura y la anchura del muelle 50 laminar plano. Un sistema de coordenadas cartesianas se define con respecto a este rectangulo Q. El origen del sistema de coordenadas esta situado en el centro del area Q1 del rectangulo Q y el eje x coincide entonces con el eje largo del rectangulo Q y el eje y coincide con el eje pequeno del rectangulo Q. La anchura w del muelle 50 laminar plano se mide en direccion x y la altura del muelle laminar plano se mide en direccion y.

La realizacion de ejemplo mostrada de un muelle 50 laminar plano tiene diversas caracteristicas de un caracter generalmente opcional que se describiran a continuacion. Para mayor claridad, un muelle laminar plano para su uso en un motor lineal resonante como el propuesto puede no tener ninguna de estas caracteristicas adicionales, puede tener una, varias o todas las caracteristicas descritas.

La seccion 51 de sujecion exterior se puede utilizar para la fijacion del muelle laminar plano con respecto a una carcasa y la seccion 54 de sujecion interior se puede utilizar para acoplarse a una parte movil, tal como una armadura de motor, como se describira mas detalladamente a continuacion.

Por consiguiente, las secciones 51 y 54 de sujecion exterior e interior estan en un estado montado conectadas con partes que se moveran una con respecto a la otra. La seccion de sujecion exterior e interior puede permanecer practicamente plana cuando el muelle se deforma, en particular, si estan conectadas sobre toda el area (areas sombreadas en la Fig. 1) con, p. ej., una parte de carcasa o una armadura de un motor. Aunque se muestra que la seccion 51 de sujecion exterior tiene un area cerrada mientras que la seccion de sujecion interior se muestra que tiene un orificio central, el diseno de las secciones de sujecion es libre para la persona experta y podria adaptarse a las necesidades de diseno, p. ej., la seccion de sujecion exterior tambien podria tener un orificio central y/o la seccion 54 de sujecion interior podria ser un area cerrada o una o ambas secciones de sujecion podrian tener dos o incluso mas orificios.

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La constante elastica del muelle laminar 50 puede ser influenciada y afinada ajustando las dimensiones del muelle laminar plano (es decir, su anchura en direccion x, su altura en la direccion y y su espesor en direccion z) y, en general, su topologia. Ademas, para establecer una constante elastica particular, dos o mas muelles 50 laminares planos pueden apilarse en la direccion z para formar un conjunto de muelles laminares, cuyo conjunto de muelles laminares entonces proporciona una constante elastica que de otra forma podria proporcionarse solamente mediante un muelle laminar mucho mas grande (mas grande en sus valores de anchura y altura, es decir, sus extensiones x e y, o mediante un muelle laminar mucho mas grueso, ya que la constante elastica es generalmente proporcional al volumen del muelle). Como resulta obvio a partir de la topologia del muelle 50 laminar plano mostrado en la Fig. 1 y en la descripcion anterior, el muelle 50 laminar plano permite el movimiento de las secciones 51 y 54 de sujecion exterior e interior entre si en la direccion z bajo una constante elastica kz dada que actua para hacer que el muelle laminar 50 vuelva en un unico plano de extension (el estado de reposo del muelle laminar plano). Las constantes elasticas kx y ky que actuan en direccion kx y ky respectivamente, son mucho mayores que la constante elastica kz. Por lo tanto, la utilization del muelle 50 laminar plano o de conjuntos de muelles laminares apilados de dos o mas muelles 50 laminares planos en un motor lineal resonante como se muestra en la Fig. 2, no solo permiten que actuen fuerzas de retorno en la direccion z contra el desplazamiento de una armadura o una masa secundaria desde sus respectivas posiciones de reposo, sino que tambien permiten el montaje de la armadura y la masa secundaria en una carcasa del motor sin ningun otro cojinete, tal como cojinetes de bolas o cojinetes deslizantes, ya que los muelles laminares planos proporcionan un soporte estable en la direccion x e y.

El centro del area 51A de la section 51 de sujecion exterior puede estar desplazado con respecto al eje y en una distancia d1 (es decir, la ubicacion del centro del area 51A de la seccion de sujecion exterior se ubica entonces en x = - d1 en el punto del sistema de coordenadas cartesianas definido anteriormente), donde en algunas realizaciones, d1 puede estar en el intervalo de entre aproximadamente 0,1 mm a 10 mm. Adicional o alternativamente, el centro del area 54A del area 54 de sujecion interior puede estar desplazado con respecto al eje x en una distancia d2 (es decir, el centro del area 54A de la seccion de sujecion interior se encuentra entonces en x = 0 e y = -d2), donde en algunas realizaciones, d2 puede estar en el intervalo de entre aproximadamente 0,1 mm a 10 mm. Estos desplazamientos d1, d2 de la primera y/o la segunda secciones 51 y 54 de sujecion pueden ser utiles, en particular, para aumentar la longitud total y/o la longitud angular del brazo elastico 58 a modo de espiral sobre disenos en los que al menos una de las secciones de sujecion exterior e interior no estan desplazadas y, por lo tanto, estos desplazamientos probablemente conducen a cambios, en particular, a una mejora de las caracteristicas elasticas del muelle laminar 50 para el uso previsto. En particular, el brazo elastico 58 puede extenderse entonces sobre un intervalo angular de por lo menos aproximadamente 360 grados, en relation con el centro del area 54A de la seccion 54 de sujecion interior.

El brazo elastico 58 a modo de espiral tiene su primera y segunda secciones 52 y 53 de brazo elastico con anchuras de brazo variables b (donde la anchura del brazo se mide en una direccion perpendicular a una linea central 58A del brazo elastico 58). Como se indica en la Fig. 1, la anchura del brazo b(9) puede determinarse como una funcion de la position angular del angulo 9, donde 9 = 0 grados seria el angulo inicial del brazo elastico cuando esta conectado con la seccion 54 de sujecion interior. En la realization mostrada, el valor de extremo angular seria 9 = 360 grados, donde el brazo elastico 58 esta conectado con la seccion 51 de sujecion exterior. Con fines ilustrativos, se representa un vector r(9) en la Fig. 1 para un valor angular 9 dado, cuyo vector se origina en el centro del area 54A de la seccion 54 de sujecion interior y se extiende hasta el punto donde el vector r(9) cruza la linea central 58A del brazo elastico 58. Despues, se mide la anchura del brazo b(9) en una direccion que es perpendicular a la linea central 58A del brazo elastico 58, tal como se indica en la Fig. 1.

En la realizacion mostrada, la anchura b del brazo de la primera seccion del brazo elastico 52 aumenta desde un valor inicial de anchura de la anchura cerca de la seccion 51 de sujecion exterior hasta un valor de la anchura central mas o menos en su extension maxima en la direccion x positiva, que puede aumentarse con respecto al valor inicial de la anchura por un 150 % (es decir, por un factor de 1,5). El valor de la anchura inicial puede ser de nuevo alcanzado cuando la primera seccion 52 del brazo elastico se extiende mas en la direccion y negativa, es decir, donde la primera seccion 52 del brazo elastico se fusiona en la segunda seccion 53 del brazo elastico. Como se muestra en la Fig. 1, la parte del brazo elastico 58 donde la primera y la segunda secciones 52 y 53 del brazo elastico se fusionan puede tener un borde exterior plano que se extiende en direccion x (es decir, este borde exterior es paralelo al eje x). El valor de anchura maxima de la segunda seccion 53 del brazo elastico puede realmente aumentar hasta un valor del 200 % (o mas) del valor de la anchura inicial. Este mayor aumento en la anchura del brazo puede considerarse como consecuencia del mayor radio de curvatura de la segunda seccion 53 del brazo elastico, que necesita ser en espiral hacia el area central del muelle 50 laminar plano, mientras que la primera seccion del brazo elastico 52 tiene un radio de curvatura menor. Ademas, la anchura del brazo de la segunda seccion 53 del brazo elastico puede ser menor, p. ej., 25 % del valor de la anchura inicial, donde la segunda seccion 53 del brazo se fusiona en la seccion 54 de sujecion interior. El diseno y la topologia exactos se puede encontrar mediante simulation numerica para un diseno de motor lineal resonante dado y los cambios en la anchura radial del brazo elastico 58 a modo de espiral pueden elegirse, en particular, para minimizar la tension en el muelle laminar 50 durante la operation y, por lo tanto, las caracteristicas de optimization mostradas y descritas tienen una influencia positiva sobre el desgaste del muelle laminar 50. Los valores dados aqui con respecto a la realizacion de ejemplo mostrada en la Fig. 3 son solamente ilustrativos y cualquier otro valor puede ser considerado, dependiendo de las formas, dimensiones y materiales particulares y de la amplitud de oscilacion que los muelles laminares deben soportar. Generalmente, el brazo elastico puede tener una anchura radial que se comporta similar al radio de curvatura de la linea central del brazo elastico, p. ej., la anchura radial del brazo elastico puede aumentar proporcional a la curvatura lineal de la linea central del brazo elastico.

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Para ilustrar una consecuencia de la estructura achatada del muelle laminar plano generalmente descritos aqui, la siguiente seccion toma un enfoque adicional para caracterizar la forma y la topologia del muelle laminar plano propuesto. Por lo menos una mitad del muelle laminar 50 puede aproximarse por un circulo 60 dibujado en el plano de extension de tal manera que por lo menos una seccion 61 del circulo se puede cortar lejos del circulo o de manera que dos secciones 61, 62 se puede recortar del circulo mediante dos lineas paralelas 61A y 62A (en la realizacion mostrada, estas dos lineas paralelas son paralelas al eje x) de manera que la forma restante encierra todavia el muelle laminar completo. Aqui, “aproximacion por un circulo” significa que se elige el circulo mas pequeno posible de modo que envuelve todo el muelle laminar plano. La altura de cada una de las secciones cortadas del circulo en la direccion y (asumiendo que las lineas 61A, 62A de corte son paralelas al eje x) pueden estar en un intervalo de aproximadamente el 1 % a aproximadamente el 100 % del radio del circulo. Aunque las secciones cortadas pueden tener una altura igual o similar en la direccion y, la altura de corte puede elegirse, en particular, para ser diferente, p. ej., la altura de corte relativa para una topologia del muelle laminar, como se muestra en la Fig. 3, puede ser del 5 % para la seccion inferior (es decir, en el intervalo y negativo) y del 30 % para la seccion superior (es decir, en el intervalo y positivo). Como la forma exterior de la carcasa del motor lineal resonante puede seguir la forma de los muelles laminares (lo que significa que todas las otras partes mostradas en la Fig. 2 tambien tienen que encajar en esta forma definida por los muelles laminares), esto puede resultar en un espacio de construccion libre dentro de una carcasa de forma circular de un dispositivo electrico en el que se realizara el motor lineal. Asi, la seccion transversal achatada o aplanada del motor lineal resonante puede dejar espacio de construccion dentro de la carcasa del dispositivo electrico que se puede usar, p. ej., para alojar una placa de circuito impreso (opcionalmente flexible) u otras partes del dispositivo electrico. En otras palabras, el muelle laminar plano puede encajar en el rectangulo mas pequeno como se describio anteriormente, donde las esquinas del rectangulo son redondeadas.

En algunas realizaciones, el muelle laminar plano se fabrica con material de chapa de acero elastica (numero de material 1.4310) y el espesor de los muelles laminares individuales puede ser de aproximadamente 0,35 mm a aproximadamente 0,4 mm.

La Fig. 2 es un corte longitudinal a traves de una realizacion de ejemplo de un motor lineal resonante 10 segun uno o mas aspectos de la presente descripcion, cuyo motor lineal resonante 10 aqui ademas comprende un conjunto de arbol de accionamiento dispuesto en una extension 23 de la carcasa del motor tubular. El motor 10 lineal resonante puede utilizarse en particular en un dispositivo de higiene bucodental como se muestra en la Fig. 5. El motor 10 lineal resonante comprende una armadura 100 montada para un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de una direccion longitudinal (que es paralela a un eje longitudinal L) como se indica mediante la flecha doble O1 y un estator 200. Opcionalmente, el motor lineal resonante secundario puede comprender una unidad de masa 500 montado para oscilar linealmente a lo largo de la direccion longitudinal como indica la flecha doble O2. En algunas realizaciones con dicha unidad de masa secundaria, puede incluirse una unidad de acoplamiento para acoplar mecanicamente la armadura 100 a la unidad de masa secundaria 500 (en la realizacion mostrada, la unidad de masa secundaria esta acoplada de forma indirecta a la armadura, en concreto mediante una carcasa 20 del motor que proporciona una base de union). Dicha unidad de acoplamiento puede comprender una masa de acoplamiento (que puede seleccionarse, en particular, como un nivel bajo de masa en comparacion con la masa de la armadura o la masa de la unidad de masa secundaria, por ejemplo la mms de la masa de acoplamiento puede ser inferior al 10 % de la masa de la armadura 100), que puede estar acoplada mediante una primera y una segunda unidad de muelle de acoplamiento (cada uno de estos conjuntos de muelle de acoplamiento pueden comprender al menos un muelle laminar plano como se propone) a la armadura en un extremo y a la unidad de masa secundaria en el otro extremo. El motor 10 lineal resonante puede tener una carcasa 20 del motor en la que este montado el estator 200 (mientras que en otras realizaciones, el estator y los resortes de montaje pueden estar montados directamente en una carcasa de un dispositivo de higiene bucodental).

Se indica un sistema de coordenadas cartesianas, donde el eje z coincide (es decir, es paralelo a) con el eje longitudinal L y el eje y es perpendicular al eje z en el plano del papel. El eje x se extiende dentro de la profundidad del papel.

El estator 200 comprende un nucleo 201 de bobina que puede conectarse de forma fija con la carcasa 20 del motor y una bobina 202 de estator se enrolla alrededor del nucleo 201 de bobina (que funciona como plancha posterior). Aunque en la Fig. 2 se muestra un hierro posterior en forma de E (es decir, tres dientes), esto no excluye que se puedan utilizar otros disenos de hierro posterior, p. ej., un hierro posterior en forma de U (es decir, dos dientes). Los dientes 201 del nucleo de bobina tienen superficies de extremo que estan orientadas hacia una disposicion 120 de imanes permanentes montados en una seccion central 110 de la armadura 100. El motor lineal 10 puede comprender al menos dos contactos electricos para proporcionar corriente electrica a la bobina del estator 202 durante la operacion. El nucleo 201 de bobina puede fabricarse de una pila de laminas aisladas, tales como laminas metalicas ferromagneticas (“hierro blando”, p. ej., metal a base de Fe-Si) como se conoce en la tecnica. En algunas realizaciones ilustrativas, la longitud de la superficie de extremo de la pata central de un nucleo de bobina en forma de E en la direccion z puede ser de aproximadamente 3,0 mm y la longitud respectiva de la superficie de extremo de las otras dos patas puede ser de aproximadamente 2,0 mm.

La armadura 100 puede fabricarse tambien (al menos parcialmente) de una pila de laminas aisladas, tales como laminas metalicas ferro magneticas (p. ej., metal a base de Fe-Si) que se pueden soldar juntos como se conoce en la industria. La armadura 100 se puede montar en la carcasa 20 mediante un primer y un segundo conjunto 310, 311 de muelles de montaje de armadura y la unidad 500 de masa secundaria puede montarse en la carcasa 20 del motor mediante un primer y un segundo conjunto 312, 313 de muelles de montaje de la masa secundaria.

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Los conjuntos 310 y 311 de muelles de montaje de armadura y/o los conjuntos 312 y 313 de muelles de montaje de masa secundaria pueden realizarse, cada uno, en particular, como muelles laminares planos que se extienden cada uno en un estado de reposo en un plano perpendicular al eje longitudinal L. Los muelles laminares planos se pueden realizar, cada uno, en particular, como el muelle laminar plano generalmente propuesto descrito anteriormente con referencia a la Fig. 1, que tiene una forma a modo de espiral con una seccion de sujecion exterior que esta dispuesta en el exterior del muelle laminar plano y una seccion de sujecion interior dispuesta mas en un area central del muelle laminar plano. Cada uno de los conjuntos 310, 311, 312, 313 de muelles de montaje puede estar en un extremo (es decir, con la seccion de sujecion exterior) conectado de forma fija en o con relacion a la carcasa 20 del motor y en otro extremo (es decir, en la seccion de sujecion interior) conectado de forma fija con la armadura 100 o la unidad 500 de masa secundaria, respectivamente. Como se muestra en la Fig. 2, cada uno de los conjuntos 310, 311, 312, 313 de muelle de montaje pueden montarse en la carcasa 20 del motor mediante elementos 230, 231, o 530 de sujecion, cuyos elementos de sujecion pueden estar montados de forma fija en la carcasa 20 del motor y pueden estar montados de forma fija en la seccion de sujecion exterior del respectivo conjunto de muelle de montaje. Cada uno de los conjuntos 310, 311, 312 o 313 de muelles mencionados puede estar hecho de un unico muelle laminar plano o a partir de una pila de muelles laminares planos (en particular, de forma identica) apilados en direccion z. Cada uno de los muelles laminares puede tener, en particular, un cierto espesor en la direccion z para lograr una constante elastica objetivo. El espesor y el numero de muelles laminares se pueden fijar para ajustar las caracteristicas de los componentes del motor 10 lineal resonante tales como las frecuencias de resonancia y anti-resonancia (o: cancelacion) (la frecuencia de anti-resonancia o cancelacion es la frecuencia en la que la armadura y la masa secundaria no solo se mueven con una fase esencialmente identica, sino tambien con una amplitud esencialmente identica, de manera que las vibraciones transmitidas a la carcasa del motor son presumiblemente minimas). Aunque una alta constante elastica se podria lograr con un muelle laminar grueso en lugar de una pila de dos muelles laminares mas delgados, se ha descubierto que un muelle laminar mas grueso tiene una curva de deflexion diferente que una pila de dos muelles laminares delgados, y que esta ultima tiene una mejor resistencia a la fatiga y, por lo tanto, puede mejorar el comportamiento de larga vida del diseno general del motor. Los conjuntos de muelles de montaje pueden estar, particularmente, dispuestos de manera que esten alineados en direccion longitudinal, es decir, de manera que los muelles laminares planos de forma identica estan superpuestos uno sobre el otro.

La armadura 100 puede tener salientes 115 y 116 de sujecion que se extienden en la direccion z y que estan dispuestos de manera centrada con respecto al eje longitudinal L. Como se muestra en la Fig. 2 para una realizacion de ejemplo de un motor lineal resonante de acuerdo con la presente descripcion, el saliente 116 de sujecion del lado izquierdo (donde izquierda y derecha se utilizan con respecto al plano del papel sobre el que se representa el motor lineal resonante) puede estar conectado de forma fija con el conjunto de muelles de montaje de armadura 311 del lado izquierdo. Ademas, el saliente 115 de sujecion del lado derecho puede estar conectado de forma fija con el conjunto 310 de muelles de montaje de la armadura del lado derecho. Ademas, el saliente 116 de sujecion del lado izquierdo puede establecer una conexion con un arbol 190 de accionamiento de manera que la oscilacion lineal de la armadura 100 indicada por la flecha doble O1 se transfiere durante la operacion al arbol 190 de accionamiento y desde el arbol 190 de accionamiento a un elemento funcional para ser accionado en movimiento (como se explica con referencia a la Fig. 5). El arbol 190 de accionamiento puede estar dispuesto de manera centrada con respecto al eje longitudinal L. La armadura y el arbol de accionamiento pueden estar conectados por medios mecanicos (p. ej., una conexion de ajuste a presion), mediante un elemento de ajuste de fuerza empujados juntos, o se pueden conectar mediante un proceso separado, p. ej., un proceso de soldadura.

Ademas, la masa secundaria 520 puede tener salientes 525 y 526 de sujecion que se extienden en la direccion z (es decir, en la direccion de la extension longitudinal) y que estan dispuestos de manera centrada a lo largo del eje de extension longitudinal L. El saliente 525 de sujecion del lado derecho puede estar conectado de manera fija con el conjunto de muelles de montaje de la masa secundaria 312 del lado derecho. Ademas, el saliente 526 de sujecion del lado izquierdo puede estar conectado de forma fija con el conjunto de muelles de montaje de la masa secundaria 313 del lado izquierdo.

Como se explicara con mas detalle a continuacion, la unidad 500 de masa secundaria se utiliza para excitarse en una oscilacion en sentido contrario con respecto a la oscilacion de la armadura durante la operacion. Por lo tanto, las vibraciones transmitidas a la carcasa 20 del motor (y, por lo tanto, eventualmente a una seccion de mango del dispositivo electrico en el que se puede montar el motor lineal resonante 10) por un lado se reduciran con un diseno sin una unidad de masa secundaria 500 y, por otro lado, las vibraciones transmitidas a la carcasa por lo menos parcialmente se cancelaran entre si debido a la oscilacion en fase inversa de la unidad de masa secundaria 500 con respecto a la oscilacion de la armadura 100.

La armadura 100 puede comprender varias secciones, a saber, dos secciones 113 y 114 de extremo, una seccion central 110 y dos secciones intermedias 111 y 112 que cada una conecta un extremo de la seccion central 110 con una seccion 113 o 114 respectiva de extremo, es decir, la seccion 11 intermedia derecha conecta el extremo derecho de la seccion central 110 con la seccion 113 de extremo derecha y la seccion 114 intermedia izquierda conecta el extremo izquierdo de la seccion central 110 con la seccion 114 final izquierda. Mientras que las secciones 113 y 114 de extremo estan dispuestas centricamente alrededor del eje longitudinal L, el eje longitudinal L esta a una determinada distancia con respecto a la carcasa del motor 20, la seccion central 110 esta desplazada con respecto al eje longitudinal. La seccion central 110 esta dispuesta solamente con una pequena distancia con respecto la carcasa 20 del motor, es decir, la seccion central 110 se extiende con una distancia respecto al eje longitudinal L. Asi, la seccion central 110 se retrae hacia un lado

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de la carcasa 20 del motor de manera que se consigue mas volumen de construccion entre la seccion central 110 y el lado opuesto de la carcasa 20 del motor. A diferencia de otros disenos de motor lineales resonantes conocidos a partir de cepillos dentales electricos en los que el estator esta dispuesto alrededor de la armadura, el diseno particular aqui propuesto de la armadura 100 permite colocar el estator 200 opuesto a la seccion central 110 de la armadura 100 en el lado opuesto de la carcasa del motor, pudiendo proporcionar al mismo tiempo una alta fuerza de accionamiento.

El conjunto 120 de imanes permanentes mencionado anteriormente puede colocarse en un lado de la seccion central 110 de la armadura 100 que esta orientada hacia las superficies de extremo de los dientes del nucleo 201 de bobina. Aqui, la unidad 120 de imanes permanentes esta realizada por dos imanes permanentes 121 y 122 adyacentes que estan dispuestos lado a lado en la direccion z. En una realizacion ilustrativa, los imanes permanentes tienen una altura en la direccion x de 1,3 mm, una anchura en la direccion z de 11,5 mm y una longitud en la direccion y de 6,0 mm. Los imanes permanentes pueden estar hechos de material (sinterizado) de FeNdB (neodimio-hierro-boro). En particular, un espacio de aire entre las superficies de extremo del nucleo 201 de bobina y la disposicion 120 de imanes permanentes puede extenderse cerca, en particular, aproximadamente de manera centrada con respecto al eje longitudinal L, cuyo diseno puede conducir a fuerzas de inclinacion mas bajas durante la operacion, que soporta el uso de los conjuntos de muelles de montaje tambien como cojinetes para la armadura (en dichas realizaciones, la armadura esta sujeta solamente mediante los conjuntos de muelle de montaje de la armadura sin ningun cojinete adicional). Esto conduce, por un lado, a un diseno de motor mas simple, por lo tanto, a una realizacion de coste relativamente bajo del motor lineal, y por otro lado, a una opcion de diseno que permite obtener fuerzas mas elevadas por el motor lineal resonante en un volumen de construccion dado (como se describira mas adelante con referencia a la Fig. 4).

Los dos imanes permanentes 121 y 122 estan montados en la seccion central 110 de la armadura 100, de tal manera que las superficies de extremo de los imanes permanentes 121, 122 estan orientadas hacia las superficies de extremo de las tres patas 203, 205, 207 del nucleo de bobina 201 en forma de E. En un estado de reposo, la superficie de extremo de la pata central 203 del nucleo 201 de bobina esta colocada de manera centrada entre las caras de extremo de los dos imanes permanentes 121, 122. La armadura 100 esta acoplada a un arbol 190 de accionamiento, ya sea directamente (p. ej., mediante una conexion soldada o una conexion de ajuste con fuerza) o mediante un adaptador de acoplamiento. El arbol 190 de accionamiento esta alineado de manera centrada con el eje longitudinal L, cuyo eje longitudinal L es paralelo a la direccion longitudinal a lo largo de la cual se produce la oscilacion lineal de la armadura 100. Un espacio de aire entre las superficies finales de los imanes permanentes 121, 122 y las caras de extremo de las patas del centro de la bobina estan dispuestas para estar cerca del eje longitudinal L, en particular la linea central del espacio de aire puede desviarse del eje longitudinal L no mas de 2 mm, opcionalmente no mas de 1 mm, opcionalmente ademas no menos de 0,5 mm. En algunas realizaciones, el desplazamiento entre la linea central del espacio de aire y el eje longitudinal L es inferior al 10 % del valor de altura respectivo del motor lineal resonante, en particular, inferior al 5 % del valor de altura.

El estator 200 esta conectado de forma fija con una carcasa 20 del motor. La carcasa 20 del motor puede comprender una tapa inferior 21 y una tapa superior 22 para aumentar la estabilidad de la carcasa 20 del motor. El arbol 190 de accionamiento puede extenderse en un hueco de una carcasa delantera 23 generalmente tubular que termina en una seccion de conexion 24, que puede comprender una estructura de conexion adecuada para establecer una conexion mecanica particular con una estructura de conexion respectiva en una seccion de sujecion. El arbol 190 de accionamiento puede tener en su extremo libre (opuesto a su extremo donde esta acoplado a la armadura 100) una seccion 191 de soporte que puede acomodar un elemento 192 de acoplamiento magnetico para establecer una conexion magnetica con un elemento de acoplamiento magnetico respectivo de una seccion de sujecion, de modo que el arbol 190 de accionamiento pueda transferir la oscilacion lineal proporcionada por la armadura 100 a un elemento funcional montado en la seccion de sujecion para el movimiento accionado. Una junta 194 de fuelle puede estar dispuesta entre el arbol 190 de accionamiento y la carcasa delantera 23 para sellar el motor lineal resonante frente a liquidos y/o polvo.

La Fig. 3 es un corte en seccion transversal a traves del motor 10 lineal resonante mostrado en la Fig. 2 a lo largo del plano que se indica por la linea A-A en la Fig. 2 con la direccion de vision hacia el arbol de accionamiento. El corte en seccion transversal pasa a traves de la seccion central 110 de la armadura en la que se monta el segundo iman permanente 122, cuyo segundo iman permanente 122 tiene una superficie final 123 que esta orientada hacia la superficie 204 de extremo de la pata central 203 del nucleo 201 de bobina. La superficie 204 de extremo de la pata central 203 y la superficie 123 de extremo del segundo iman permanente 122 estan dispuestas con un espacio de aire entre las mismas, cuyo espacio de aire puede tener una anchura d que puede estar en un intervalo de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 0,6 mm, opcionalmente en un intervalo de entre aproximadamente 0,2 mm y aproximadamente 0,5 mm, y tambien opcionalmente en un intervalo de aproximadamente 0,25 mm a aproximadamente 0,4 mm. La bobina 202 de estator se enrolla alrededor de la pata central 203 del nucleo 201 de bobina.

La Fig. 3 muestra que la disposicion opuesta particular del estator 200 y de la armadura 100 permite usar de manera optima la anchura y la altura de la forma en seccion transversal del motor 10 lineal resonante, cuya forma en seccion transversal esta esencialmente definida por la forma de los muelles laminares planos de los conjuntos de muelles de montaje, cuyos conjuntos de muelles de montaje aqui tienen todos las mismas dimensiones y estan alineados. Como resultado de esta disposicion, el motor lineal resonante propuesto puede proporcionar una fuerza de accionamiento maxima superior a otros motores lineales que tienen las mismas dimensiones y volumen de construccion, pero donde se emplea un diseno de motor diferente, tal como una disposicion concentrica de estator y armadura.

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A continuacion, se describe la operacion de un motor lineal resonante como el que se propone, donde se hace referencia a las realizaciones de ejemplo mostradas en la Fig. 2 y en la Fig. 3, que no deberfan interpretarse como limitativas. En operacion, se aplica una corriente de bobina alterna desde una fuente de energfa mediante un circuito de control de motor a la bobina 202 de estator. Se desarrolla un campo electromagnetico alterno alrededor del estator 200, que interactua con la disposicion de imanes permanentes 120 de la armadura 100 y lleva a un movimiento lineal alterno (es decir, oscilante) de la armadura 100. La corriente alterna de la bobina proporcionada a la bobina 202 de estator puede tener una frecuencia en o cerca de la frecuencia de anti-resonancia (o cancelacion) del sistema oscilante global. La respectiva frecuencia (o frecuencias) de anti-resonancia puede determinarse emprncamente o por medio de simulaciones numericas. El motor 10 lineal resonante puede estar disenado de tal manera que se obtiene un valor de amplitud maxima tfpico de la oscilacion de la armadura lineal que se encuentre en un intervalo de aproximadamente ±0,1 mm a aproximadamente ±2,0 mm cuando se proporciona una corriente maxima disponible. De forma opcional, este intervalo se puede elegir entre ±0,5 mm y ±1,5 mm, mas opcionalmente entre ±0,8 mm y ±1,2 mm. En algunas realizaciones, el valor de amplitud maximo puede elegirse de forma que sea de aproximadamente ±1,0 mm.

Se establece aquf que el uso de muelles laminares como se muestra en la Fig. 1 esencialmente limita el movimiento posible de la armadura 100 a un movimiento lineal oscilante en la direccion z. Sin embargo, la deformacion de los muelles laminares 50 que se muestra en la Fig. 1 (u otros muelles laminares a modo de espiral) experimentaran inevitablemente un ligero movimiento lateral de la segunda seccion 54 de sujecion. Ahora se puede disponer uno de los conjuntos 310, 311 de muelles de montaje de la armadura en una primera orientacion (p. ej., la orientacion como se muestra en la Fig. 1), pero el otro conjunto de muelles de montaje de la armadura en una orientacion reflejada (es decir, con respecto al eje y en la Fig. 1) para compensar el movimiento lateral. Pero dicha configuracion probablemente conducirfa a una desviacion de la armadura 100 con respecto al eje z. Por el contrario, en caso de que los conjuntos 310 y 311 de muelles de montaje de la armadura estuvieran montados con una orientacion identica, esto conducirfa a un movimiento lateral global de la armadura 100, que es probable que sea un mejor movimiento controlable (en terminos del diseno general del dispositivo electrico en el que se usara el motor lineal resonante) que cualquier movimiento de desviacion.

Las vibraciones de la armadura 100 accionada linealmente se transfieren a la unidad 500 de masa secundaria, que esta montada por los conjuntos 312 y 313 de muelles de montaje de masa secundaria en la carcasa 20 del motor, a traves de la carcasa 20 del motor que actua como una base de union. Asumiendo que la frecuencia de excitacion de la corriente de la bobina de estator aplicada esta predeterminada en consecuencia, se puede excitar una oscilacion en fase contraria de la unidad 500 de masa secundaria, cuya oscilacion en fase contraria esta al menos cerca de 180 grados desplazada de fase respecto al movimiento oscilante de la armadura 100.

Se conoce el uso de motores lineales en dispositivos electricos, p. ej., dispositivos de higiene oral tales como el Oral- 13™ Pulsonic, donde el motor lineal resonante acciona un cabezal de cepillo de recambio que se une a un arbol de accionamiento que proporciona oscilaciones lineales que tienen una amplitud de oscilacion de aproximadamente ±0,5 mm en un movimiento oscilatorio lineal respectivo a una frecuencia de aproximadamente 255 Hz. El motor lineal resonante del Oral-B™ Pulsonic tiene un volumen de aproximadamente 18,4 cm3 y puede proporcionar una fuerza de accionamiento maxima durante la operacion de aproximadamente 4,5 Newtons (N) y se bloquea si se aplica una fuerza de aproximadamente 5,5 N en el motor lineal resonante (como se vera mas adelante con referencia a la Fig. 4). Por el contrario, se puede realizar un motor lineal resonante como el propuesto con un volumen de aproximadamente 14,8 cm3 (48,5 mm de longitud, 21 mm de anchura y 14,5 mm de altura), cuyo motor lineal resonante puede proporcionar a traves de su arbol de accionamiento una oscilacion lineal que tiene una amplitud de oscilacion de aproximadamente ±1,0 mm a una frecuencia de aproximadamente 150 Hz y puede proporcionar una fuerza de accionamiento maxima durante la operacion de aproximadamente 6,0 N y puede bloquearse si se aplica una fuerza de aproximadamente 10,0 N en el motor lineal. El comportamiento del motor respectivo se muestra en la Fig. 4, donde se puede ver la fuerza (F) frente a la amplitud (A) para los dos motores mencionados (donde P indica el motor Oral-B™ Pulsonic y M indica la realizacion de ejemplo de un motor propuesto definido en este parrafo). La fuerza F se refiere a la configuracion actual maxima permitida para el motor respectivo. En la Fig. 4 puede observarse que el motor P proporciona una fuerza maxima F de aproximadamente 4,5 N a un valor de amplitud pico de aproximadamente 0,5 mm y ese motor M proporciona una fuerza maxima de aproximadamente 6 N a una amplitud pico de aproximadamente 1,0 mm. Con el incremento de la fuerza aplicada al motor, la amplitud proporcionada se rompe. Para el motor P conocido anteriormente, una fuerza aplicada de 5,5 N conducira a un motor completamente bloqueado y ya no se proporcionara ninguna amplitud. Para los ejemplos descritos y propuesto del motor M, el motor se bloqueara con una fuerza aplicada de 10 N. Asf, el motor M no solo se puede usar para accionar un cabezal de cepillo de recambio en un movimiento oscilatorio lineal, sino tambien para accionar un elemento funcional montado en la carcasa de un cepillo de recambio en un movimiento diferente a un movimiento oscilatorio lineal, es decir, un movimiento que requiere una unidad de engranajes y, por lo tanto, necesita aplicar una carga adicional. Un aspecto que permite la alta fuerza del motor lineal resonante propuesto en comparacion con un motor conocido que tiene un volumen similar o incluso mayor es el diseno especffico del motor descrito con referencia a la Fig. 2 con el uso de muelles laminares planos como se muestra y se describe con referencia a la Fig. 1. Esto permite fabricar un motor lineal resonante con un volumen bajo que proporciona una fuerza alta.

Las pruebas se realizaron con un cepillo dental electrico como un dispositivo electrico que utiliza un motor lineal resonante como el propuesto que se dispone en una seccion de mango y una seccion de sujecion que tiene como

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elemento funcional un cabezal de cepillo de repuesto conocido (p. ej., Oral-B™ Precision Clean) montado para rotacion oscilatoria alrededor de un eje que es perpendicular al eje longitudinal a lo largo del cual vibra el motor lineal resonante. En primer lugar, se ha encontrado que un motor lineal resonante que proporciona un movimiento oscilatorio lineal que tiene una amplitud de aproximadamente ±1,0 mm alrededor de una posicion de reposo puede accionar el cabezal del cepillo en una rotacion oscilatoria con una amplitud angular de aproximadamente ±20 grados alrededor de una posicion de reposo, cuyos ±20 grados representan la amplitud angular proporcionada por los cepillos dentales electricos actuales tales como el Oral-B™ Professional 5000 equipado con un Oral-B™ Precision Clean. La amplitud angular de ±20 grados se identifico mediante pruebas sensoriales como un valor que se prefiere mediante al menos un subgrupo de candidatos de prueba para la frecuencia mas alta de aproximadamente 150 Hz frente a una frecuencia de aproximadamente 75-85 Hz. En segundo lugar, se ha descubierto que se requiere una fuerza de accionamiento maxima de 6 N a un valor de amplitud pico de ±1,0 mm para proporcionar un buen resultado de limpieza para dicho cepillo dental electrico. A una fuerza de accionamiento inferior, la amplitud pico angular se rompe desde ±20 grados, demasiado rapido bajo condiciones normales de limpieza.

La Fig. 5 muestra una realizacion de ejemplo de un dispositivo de higiene bucodental 1 segun la presente descripcion, realizado aqui como un cepillo dental electrico, cuyo dispositivo de higiene bucodental 1 puede comprender un motor lineal resonante segun la presente descripcion. El dispositivo de higiene bucodental 1 puede comprender una seccion 2 de mango y una seccion 3 de sujecion separable particular que se muestra en un estado unido, es decir, en un estado donde la seccion 3 de sujecion esta unida a la seccion 2 de mango. La seccion 3 de sujecion puede comprender una primera estructura de conector y la seccion 2 de mango puede comprender una segunda estructura de conector que permita, en particular, una conexion separable entre la seccion 3 de sujecion y la seccion 2 de mango, p. ej., la seccion 3 de sujecion puede comprender uno o dos ganchos a presion flexibles y la seccion 2 de mango puede comprender una o dos depresiones respectivas en las que pueden acoplarse salientes a presion de los ganchos a presion. La seccion 3 de sujecion puede comprender, en particular, un elemento funcional 4, realizado aqui como un cabezal de cepillo, cuyo cabezal de cepillo puede montarse para el movimiento de accionamiento. Como se ha explicado, el motor lineal resonante puede estar dispuesto en la seccion 2 de mango y esta acoplado con un arbol de accionamiento que puede estar funcionalmente acoplado al elemento funcional 4 en estado unido, de manera que el arbol de accionamiento transfiere movimiento proporcionado por el motor lineal resonante durante la operacion al elemento funcional 4. Por ejemplo, el motor lineal resonante puede proporcionar un movimiento oscilatorio lineal a traves del arbol de accionamiento, cuya oscilacion lineal se transfiere al cabezal funcional 4 y puede convertirse en una rotacion oscilante del elemento funcional 4 alrededor de un eje de rotacion que puede, en particular, ser esencialmente perpendicular a un eje longitudinal a lo largo del cual vibra el arbol de accionamiento. Por supuesto, pueden contemplarse otros movimientos de un elemento funcional, p. ej., un movimiento de barrido oscilatorio alrededor de un eje que es esencialmente paralelo al eje longitudinal, una rotacion o rotacion oscilatoria alrededor de un eje de rotacion que esta en angulo con respecto al eje longitudinal, etc. En lugar de realizarse como un cepillo dental electrico, el dispositivo de higiene bucodental 1 puede realizarse, p. ej., como otro dispositivo de higiene oral tal como un dispositivo de limpieza dental electrico, un raspador electrico de lengua, un limpiador interdental electrico, un palillo dental electrico o como un dispositivo electrico de tratamiento de la piel, tal como un dispositivo de masaje electrico o un cepillo de exfoliacion electrico, etc.

Las dimensiones y valores descritos en la presente memoria no deben entenderse como estrictamente limitados a los valores numericos exactos indicados. Sino que, salvo que se indique lo contrario, debe considerarse que cada dimension significa tanto el valor indicado como un intervalo funcionalmente equivalente en torno a ese valor. Por ejemplo, una dimension descrita como “40 mm” significa “aproximadamente 40 mm”.

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REIVINDICACIONES

Un dispositivo de higiene bucodental con un motor (10) lineal resonante para proporcionar un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de una direccion longitudinal, que comprende:

una carcasa (20);

un estator (200) que comprende un nucleo (201) de bobina y un nucleo (202) de estator enrollados alrededor del nucleo (201) de la bobina, cuyo estator (200) esta montado de forma fija en o con respecto a la carcasa (20);

una armadura (100) que comprende una disposicion (120) de imanes permanentes, donde la armadura (100) esta montada para un movimiento oscilatorio lineal a lo largo de la direccion longitudinal con respecto al estator (200); y

un arbol de accionamiento (190) acoplado con la armadura (100), extendiendose el arbol (190) de accionamiento centricamente a lo largo de un eje longitudinal (L) paralelo a la direccion longitudinal;

en donde la armadura (100) tiene dos secciones (113, 114) de extremo opuesto que estan dispuestas en el eje longitudinal (L) y una seccion central (110) que lleva la disposicion (120) de imanes permanentes, caracterizada por que la seccion central (110) esta desplazada con respecto al eje longitudinal (L).

El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion 1, en donde el estator (200) tiene al menos una pata (203, 205, 207) del estator que tiene una cara de extremo dispuesta frente a una superficie del extremo de la disposicion (120) de imanes permanentes, opcionalmente en donde el estator (200) tiene dos o tres patas (203, 205, 207) que tienen superficies finales orientadas frente a la superficie del extremo de la disposicion (120) de imanes permanentes.

El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion 2, en donde se extiende un espacio de aire entre la superficie de extremo de la pata (203, 205, 207) del estator y la superficie de extremo de la disposicion (120) de imanes permanentes, en particular donde una distancia entre la linea central del espacio de aire y el eje longitudinal (L) es inferior a 2,0 mm, opcionalmente inferior a 1,0 mm, y ademas opcionalmente inferior a 0,5 mm.

El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion anterior, en donde la altura minima del espacio de aire medido entre la superficie del extremo de la pata (203, 205, 207) del estator y la superficie final de la disposicion (120) de imanes permanentes en una direccion perpendicular a la direccion longitudinal esta en un intervalo de entre aproximadamente 0,1 mm y aproximadamente 0,6 mm.

El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el estator (200) esta dispuesto unicamente en direccion opuesta a la disposicion (120) de imanes permanentes.

El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la armadura (100) se monta mediante los conjuntos de muelle de montaje (310, 311) de la primera y segunda armadura, donde cada uno de los conjuntos de muelle de montaje (310, 311) de la armadura comprenden al menos un muelle (50) laminar plano.

El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la armadura (100) esta sujeta solamente mediante los conjuntos (310, 311) de muelle de montaje de la armadura.

El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde los conjuntos (310, 311) de muelle de montaje de la primera y segunda armadura estan dispuestos para extenderse en un plano perpendicular a la direccion longitudinal y la armadura (100) y el estator (200) estan conformados de tal manera que encajan practicamente en un area definida por el primer y segundo conjuntos (310, 311) de muelle de montaje cuando se observan a lo largo de la direccion longitudinal.

El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion anterior, en donde la forma superpuesta de las partes del motor (10) lineal resonante cuando se observa a lo largo de la direccion longitudinal es achatado, en particular en donde una relacion entre un ancho y una altura de la forma es de al menos 1,33.

El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el motor (10) lineal resonante comprende ademas una unidad (500) de masa secundaria montada para una oscilacion lineal a lo largo de la direccion longitudinal.

El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion anterior, en donde la unidad (500) de masa secundaria esta montada en o con respecto a la carcasa por medio de un primer y segundo conjuntos (312, 313) de muelle de montaje de masa secundaria, donde cada uno de los conjuntos de muelle de montaje de masa secundaria comprende al menos un muelle (50) laminar plano.

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12. El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde el motor (10) lineal resonante esta dispuesto para accionar la armadura (100) en un movimiento oscilatorio lineal con un valor de amplitud pico de aproximadamente ± 1,0 mm.
13. El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en donde el motor (10) lineal resonante esta dispuesto para accionar la armadura (100) a una frecuencia de aproximadamente 150 Hz y para proporcionar una fuerza de accionamiento maxima durante su funcionamiento de aproximadamente 6,0 N.
14. El dispositivo de higiene bucodental segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 13, en donde cada uno de los muelles (50) laminares planos consisten en una seccion (54) interna de sujecion, una seccion (51) externa de sujecion, y un brazo (58) elastico que conectan la seccion (54) de sujecion interior y la seccion (58) de sujecion exterior, en particular en donde el muelle (50) laminar plano esta formado por una sola lamina de tal manera que la seccion (54) interior de sujecion, el brazo (58) elastico, y la seccion (58) externa de sujecion estan integradas entre si, en donde el brazo (58) elastico se mueve en espiral alrededor del centro del area de la seccion (54) interior de sujecion y el muelle (50) laminar plano es achatado en su plano de extension de tal manera que la relacion entre una anchura del muelle laminar (50) y una altura del muelle laminar (50) tiene un valor de al menos aproximadamente 1,33, siendo la direccion en la que se mide la altura perpendicular con respecto a la direccion en la que se mide la anchura.
15. El dispositivo de higiene bucodental segun la reivindicacion anterior, en donde las secciones (54) de sujecion interiores de los conjuntos (310, 311) de muelle de montaje de la primera y segunda armadura se conectan cada una de ellas de forma fija con un saliente (115, 116) de sujecion respectivo de la armadura (100) y las secciones (58) de sujecion exteriores estan conectadas de forma fija en o con respecto a la carcasa (20).