[發明專利]超聲波電動牙刷及其工作方式

有效

• 申請號: 201510060032.5
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104688369A
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發明（設計）人: 王亮;舒承有;章洪軒;金家楣
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A61C17/20
• 分類號: A61C17/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

???本發明涉及一種超聲波電動牙刷及其工作方式，具體是一種利用超聲振動耦合的電動牙刷。

背景技術

???傳統的電動牙刷是利用電動機使偏心錘進行旋轉而產生振動，并通過牙刷柄將該振動傳遞給牙刷毛，從而相對于手動刷牙提高了牙垢去除性能。但是傳統的電動牙刷結構復雜，成本高，不能以超聲波頻率振動，難以清除頑固牙垢和牙結石，清潔效果太低。雖然專利《一種超聲波牙刷》（201210264953.X）提出利用壓電陶瓷產生超聲振動來實現潔牙作用，但是僅僅只是利用壓電陶瓷激勵的單一超聲振動模態，并未充分的利用超聲振動模態耦合來實現超聲電動牙刷的功能。

發明內容

???本發明旨在研發一種超聲波電動牙刷及其工作方式，具有結構簡單、成本低、使用舒適、高效潔牙、可靠性好等優點。

???本發明擬采用以下技術方案：

一種超聲波電動牙刷，由左向右依次包括牙刷柄、底座，其中牙刷柄左端上方安裝有牙刷毛，其特征在于：

?該超聲波電動牙刷還包括超聲波驅動組件、驅動電源；

上述牙刷柄和底座，兩部件中的一個部件具有螺栓結構，另一部件具有與之對應的螺孔結構；?上述聲波驅動組件具有螺紋通孔，聲波驅動組件安裝于上述螺栓結構上；牙刷柄和底座通過上述螺栓結構和螺孔結構連接，并將上述超聲波驅動組件夾緊；

?上述超聲波驅動組件從左向右依次包括第一壓電陶瓷片、第一電極片、第二壓電陶瓷片、第二電極片、第三壓電陶瓷片、第三電極片、第四壓電陶瓷片；

設牙刷柄指向底座方向為X軸正方向；

上述第一壓電陶瓷片平均分成上下兩個極化區，均沿著厚度方向進行極化，其中上極化區極化方向為從x軸負向指向x軸正向，下極化區極化方向為從x軸正向指向x軸負向；

上述第二壓電陶瓷片平均分成上下兩個極化區，均沿著厚度方向進行極化，其中上極化區極化方向為從x軸正向指向x軸負向，下極化區極化方向為從x軸負向指向x軸正向；

上述第三壓電陶瓷片僅有一個極化區，沿著厚度方向進行極化，極化方向為從x軸負向指向x軸正向；

上述第四壓電陶瓷片僅有一個極化區，沿著厚度方向進行極化，極化方向為從x軸正向指向x軸負向；

上述牙刷柄、第二電極片、底座均接地；

上述第一電極片與第三電極片通過所述電源輸入兩相具有時間相位差為90°的電信號。

上述第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片在牙刷柄激勵出n階彎振模態；

上述第三壓電陶瓷片和第四壓電陶瓷片在牙刷柄激勵出m階縱振模態；

兩個模態的耦合振動傳遞至牙刷毛上，牙刷毛上的表面質點將做微幅橢圓運動，與牙齒接觸后，當外界施加一定預壓力，牙刷毛與牙齒的接觸界面將會產生摩擦力清除牙齒污垢。

上述驅動電源安裝于所述底座的右端，用于提供上述具有90°相位差的兩相電信號。

上述驅上述牙刷柄為左小右大的圓柱形變截面桿結構，用于放大在牙刷柄上形成的耦合振動傳遞至牙刷毛處的振幅。

???所述第一壓電陶瓷片、第一電極片、第二壓電陶瓷片、第二電極片、第三壓電陶瓷片、第三電極片、第四壓電陶瓷片均為環形結構，對應的牙刷柄為圓形截面。當牙刷柄為矩形截面時上述部件也做相應改變。

本發明提出的一種超聲波電動牙刷利用兩組不同激勵方式的壓電陶瓷片，在牙刷柄上同時激勵出縱振模態和彎振模態，并且兩種振動模態進行耦合通過變截面幅桿傳遞至牙刷毛上，牙刷毛將做橢圓運動。當外界施加一定的預壓力，牙刷毛與牙齒接觸界面將產生摩擦力，利用摩擦作用清除牙齒表面的污垢，實現超聲振動潔牙作用。本發明的超聲波電動牙刷不僅舍棄了傳統電動牙刷存在的電動機與偏心錘等復雜的振動結構，同時彌補了專利《一種超聲波牙刷》中所提及的利用壓電陶瓷產生單一超聲振動的不足。

利用壓電陶瓷元件在超聲頻段內振動形成的超聲能量在牙周的空化效應，通過振動口腔內的水、牙膏等液體產生大量微小氣泡，在牙齒周圍氣泡瞬間爆裂產生高壓沖擊清潔，可去除手動刷牙根本無法去除的牙垢牙菌斑等，并且清潔效果可以全方位深入到手動刷牙根本無法刷到的牙縫甚至牙齦內。本發明利用在壓電陶瓷片的激勵下牙柄結構的振動模態耦合，使得牙刷毛做高頻微幅橢圓運動，實現超聲潔牙功能，具有結構簡單，可靠性好，制造容易，使用舒適方便等優點。

附圖說明

圖1是超聲波電動牙刷的結構示意圖；

圖2是牙刷柄的結構示意圖；

圖3是底座的結構示意圖；