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      電機知識 /

      電機牙刷都重要,選購電動牙刷從電機說起

      文章出處:x-teamrc.cn? ?人氣:? ?發表時間:2020-04-23 09:14






      刷牙對于絕大多數人是每天都要做的事情,而拋棄普通牙刷選擇電動牙刷,大部分的目的除了省力,節省時間外,更好的更有效的清潔牙齒應該是最終目的。

       

      電動牙刷顧名思義,就是電來驅動的牙刷,內置的無刷電機帶動刷頭,利用高頻擺動每分鐘上萬次到數萬次(部分電動牙刷通過齒輪機械轉換震動)清潔牙齒。

       

      電動牙刷選擇不可避免的三個關鍵詞:頻率,振幅,以及扭矩。

       

       

       

      頻率,這個很好理解,牙刷刷頭擺動的頻率越快,相同時間內牙刷刷頭清潔牙齒的次數就更多,清潔效率將會大幅提升?,F在主流的電動牙刷一分鐘的震動次數從15000次到31000次,而頻率最高的Oclean One電動牙刷能達到每分鐘42000次,也就是每秒350Hz(1Hz震動兩次,1分鐘60秒)。

       

      振幅,振動頻率只是電動牙刷高效清潔牙齒的關鍵點之一,而振幅則是另外一個關鍵點。不同品牌的電動牙刷刷頭震動的幅度通常在3mm至5mm之間。正常成人的牙冠(也就牙齒外露于牙齦之外的部分)的高度在7mm到11mm之間,上下顎牙冠加起來最高也不會超過20mm?;谶@個數據,電動牙刷的刷頭一般都是在10mm左右的寬度,再加上5mm左右的振動幅度,在工作時震動的刷毛的震動幅度不會超過牙齒長度,能夠做到刷牙齒不傷牙齦。

       

      扭矩,其實上面說的振幅和扭矩是息息相關的。刷牙是需要手腕用力的,這個不必多說,電動牙刷也是如此。我們用電動牙刷刷牙,一樣要用力把刷頭壓向牙齒,而就是這力將會影響電動牙刷的振幅,讓很多電動牙刷在你的牙齒上做無用功。

       

      刷牙合適的力度是200g,當這個力通過電動牙刷施加到牙齒上的時候,扭矩大的電動牙刷可以克服這個外力,保持自己的有效振幅,而扭矩不夠的電動牙刷的振幅則會大幅度衰減,甚至到0振幅。這個時候,你依舊會感覺到電動牙刷在振動,而實際上是是刷柄在振動,而刷頭基本沒動,此次刷牙又白費了。

       

       

       

      常見的電動牙刷的扭力都在在150gf.cm至230gf.cm之間,而最高280gf.cm扭矩的電動牙刷是Oclean One智能牙刷。

       

      以后選電動牙刷,別只看頻率高低,扭矩也相當重要。三個關鍵詞都指向電動牙刷的核心,電機。

       

      看了上面內容的讀者應該已經清楚了,頻率,振幅,以及扭矩決定了電動牙刷的基本素質,這三方面缺一不可。而決定這三個方面表現的只有電動牙刷的核心——電機(動子)。

       

      市面上電動牙刷很多,而其采用的電機無外乎以下幾種:機械扭力式振蕩電機,有刷旋轉電機,有刷往復式振動電機,無刷往復式振電機。

       

      最知名的飛利浦電動牙刷采用的就是機械扭力式震蕩電機,而歐樂B則使用的是有刷旋轉電機帶動齒輪實現往復刷毛的往復旋轉,有刷往復式震動電機素士應用到了自身電動牙刷上,新發布的Olean one則使用了最新的無刷往復式震動電機。

       

      現對于有刷和無刷往復式震蕩電機,采用機械扭力士震蕩電機的飛利浦以及采用有刷旋轉電機的歐樂B更具有品牌歷史。但是隨著科技的進步,這兩款產品的性能已經不能滿足要求更高的消費者。這兩個品牌的電動牙刷,其電機部分都采用了機械結構,對材質要求較高,而轉換效率偏低,十分依賴材料性能。

       

       

      電動牙刷的機械扭力式震蕩電機,傳動軸為偏心結構,用彈簧片或者機械擋片限位.頻率不高,一般不超過31000次/分鐘。并且雖然空載扭矩高,但是負載扭矩下降明顯。震幅受限于機械結構,噪音也大,使用壽命相對不高。歐樂B的情況和飛利浦差不多,雖然是旋轉電機,但是齒輪的機械傳動結構,決定了其性能并不會太好。

       

      相對于這兩種產品,有刷和無刷往復震動電機顯然性能要好很多。其頻率可以做到比較高,而且扭矩也會相應增大,振幅可以通過軟件進行調整。

       

      但是有刷電機和無刷電機之間的區別還是相當大的。他們的主要區別是是否配置有常用的電刷和換向器。

       

      有刷直流電機的換向一直是通過電刷與安裝在轉子上的環形換向器相接觸來實現的。而直流無刷電機則通過霍爾傳感器把轉子位置反饋回控制電路,使其能夠獲知電機相位換向的準確時間。

       

       

       

       

      由于換向器與轉子固定在一起,而刷與外殼(定子)固定在一起,電動機轉動時刷與換向器不斷的發生摩擦產生阻力與熱量。因此有刷電機有機械摩擦和電能損耗,壽命取決于電刷,頻率也做不太高。所以,被用在如吹風機、工廠的電動機、家用的抽油煙機等大型的電器設備上,很多低端電動牙刷也采用的有刷電機。另外有刷電機的轉速也能達到很高,但是由于碳刷的磨損,使用壽命不如無刷電機。

       

      市面上基于有刷和無刷電機,衍生出不同種類的電動牙刷產品。

       

       

       

      而無刷電機就不一樣了,因為沒有碳刷,所以摩擦小,損耗低。無刷電機通常是數字變頻控制,可控性強,從每分鐘幾轉,到每分鐘幾萬轉都可以很容易實現,使用壽命在幾萬小時這個數量級。這種電機被使用在控制要求比較高,轉速比較高的設備上,如航模,精密儀器儀表,高端電動牙刷等對電機轉速控制嚴格,轉速達到很高的設備上。

       

      下面是四類主流電機的對比表格:

       

       

       

      上面提到具備42000次/分鐘震動,280gf.cm扭矩的Oclean One智能牙刷采用的就是金龍機電聯合研發的線性可編程無刷聲波馬達。這款往復式無刷電機,通過定子上的電磁場變化帶動轉子往復式旋轉運動,而轉子在磁場中為純懸浮結構,本身無機械摩擦,也不產生額外噪音,因此可以實現頻率高,扭力大,衰減小的特點,而且無刷電機可實現數字變頻控制,擺幅可以通過軟件調整。

       

      如果不知道金龍電機是誰,請自行度娘,就說一點,這家公司的線性電機是蘋果此類產品的供應商之一,而這類供應商全球只有3家。

       

       

       

      而很多電動牙刷采用有刷往復式電機裝置,通過轉子上的電磁場變化帶動中軸往復式旋轉運動從而帶動刷頭振動。因為轉子上要纏繞電磁線圈,所以轉子質量較大,往復運動的慣性也大,對頻率和扭矩的制約很大,很難做到頻率和扭矩同樣出色。由于存在電刷摩擦,會產生額外噪音,,而壽命取決于電刷材料。

       

       

       

      用在Oclean One電動牙刷上的金龍電機,采用純懸浮結構,無機械摩擦,轉子慣性小,因此可以做到超高振動頻率。并且由于此款電機中間采用四片高強度的釹鐵硼作為轉子(關于釹鐵硼現在百度了一段:“釹鐵硼磁性材料,作為稀土永磁材料發展的最新結果,由于其優異的磁性能而被稱為‘磁王’。),磁通量比別的磁鐵要高很多,所以扭矩能夠達到280gf.cm,在相當于600克壓力下依舊可以保持5.5mm的擺幅。

       

      而一般電動牙刷的采用的電機,在200克的壓力下就已經不能保證有效擺幅,在400克壓力下已經停止擺動,沒有任何清潔效果了。

       

      對于電動牙刷電機方面的只是內容,今天就說到這里,希望對大家選購電動牙刷選購有一些幫助。當然選擇電動牙刷,電機盡管很重要,但是牙刷刷頭,電路控制,甚至是機身涂層材料,都可以影響到你的日常使用。所以,在選購電動牙刷的時候,還需要多方面考量,別刷牙不成,變毀牙,現在牙科很貴的。

       

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