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纯干货 没套路 选购电动牙刷从电机说起

时间:2021-08-15  浏览次数:168  编辑:admin

  刷牙对于绝大多数人是每天都要做的事情,而抛弃普通牙刷选择电动牙刷,大部分的目的除了省力,节省时间外,更好的更有效的清洁牙齿应该是最终目的。

  电动牙刷顾名思义,就是电来驱动的牙刷,内置的电机带动刷头,利用高频摆动每分钟上万次到数万次(部分电动牙刷通过齿轮机械转换震动)清洁牙齿。

  频率,这个很好理解,牙刷刷头摆动的频率越快,相同时间内牙刷刷头清洁牙齿的次数就更多,清洁效率将会大幅提升。现在主流的电动牙刷一分钟的震动次数从15000次到31000次,而频率最高的OcleanOne电动牙刷能达到每分钟42000次,也就是每秒350Hz(1Hz震动两次,1分钟60秒)。

  振幅,振动频率只是电动牙刷高效清洁牙齿的关键点之一,而振幅则是另外一个关键点。不同品牌的电动牙刷刷头震动的幅度通常在3mm至5mm之间。正常成人的牙冠(也就牙齿外露于牙龈之外的部分)的高度在7mm到11mm之间,上下颚牙冠加起来最高也不会超过20mm。基于这个数据,电动牙刷的刷头一般都是在10mm左右的宽度,再加上5mm左右的振动幅度,在工作时震动的刷毛的震动幅度不会超过牙齿长度,能够做到刷牙齿不伤牙龈。

  扭矩,其实上面说的振幅和扭矩是息息相关的。刷牙是需要手腕用力的,这个不必多说,电动牙刷也是如此。我们用电动牙刷刷牙,一样要用力把刷头压向牙齿,而就是这力将会影响电动牙刷的振幅,让很多电动牙刷在你的牙齿上做无用功。

  刷牙合适的力度是200g,当这个力通过电动牙刷施加到牙齿上的时候,扭矩大的电动牙刷可以克服这个外力,保持自己的有效振幅,而扭矩不够的电动牙刷的振幅则会大幅度衰减,甚至到0振幅。这个时候,你依旧会感觉到电动牙刷在振动,而实际上是是刷柄在振动,而刷头基本没动,此次刷牙又白费了。

  看了上面内容的读者应该已经清楚了,频率,振幅,以及扭矩决定了电动牙刷的基本素质,这三方面缺一不可。而决定这三个方面表现的只有电动牙刷的核心——电机(动子)。

  市面上电动牙刷很多,而其采用的电机无外乎以下几种:机械扭力式振荡电机,有刷旋转电机,有刷往复式振动电机,无刷往复式振电机。

  最知名的飞利浦电动牙刷采用的就是机械扭力式震荡电机,而欧乐B则使用的是有刷旋转电机带动齿轮实现往复刷毛的往复旋转,有刷往复式震动电机素士应用到了自身电动牙刷上,新发布的Oleanone则使用了最新的无刷往复式震动电机。

  现对于有刷和无刷往复式震荡电机,采用机械扭力士震荡电机的飞利浦以及采用有刷旋转电机的欧乐B更具有品牌历史。但是随着科技的进步,这两款产品的性能已经不能满足要求更高的消费者。这两个品牌的电动牙刷,其电机部分都采用了机械结构,对材质要求较高,而转换效率偏低,十分依赖材料性能。

  飞利浦电动牙刷的机械扭力式震荡电机,传动轴为偏心结构,用弹簧片或者机械挡片限位.频率不高,一般不超过31000次/分钟。并且虽然空载扭矩高,但是负载扭矩下降明显。震幅受限于机械结构,噪音也大,使用寿命相对不高。欧乐B的情况和飞利浦差不多,虽然是旋转电机,但是齿轮的机械传动结构,决定了其性能并不会太好。

  相对于这两种产品,有刷和无刷往复震动电机显然性能要好很多。其频率可以做到比较高,而且扭矩也会相应增大,振幅可以通过软件进行调整。

  但是有刷电机和无刷电机之间的区别还是相当大的。他们的主要区别是是否配置有常用的电刷和换向器。

  有刷直流电机的换向一直是通过电刷与安装在转子上的环形换向器相接触来实现的。而直流无刷电机则通过霍尔传感器把转子位置反馈回控制电路,使其能够获知电机相位换向的准确时间。

  由于换向器与转子固定在一起,而刷与外壳(定子)固定在一起,电动机转动时刷与换向器不断的发生摩擦产生阻力与热量。因此有刷电机有机械摩擦和电能损耗,寿命取决于电刷,频率也做不太高。所以,被用在如吹风机、工厂的电动机、家用的抽油烟机等大型的电器设备上,很多低端电动牙刷也采用的有刷电机。另外有刷电机的转速也能达到很高,但是由于碳刷的磨损,使用寿命不如无刷电机。

  而无刷电机就不一样了,因为没有碳刷,所以摩擦小,损耗低。无刷电机通常是数字变频控制,可控性强,从每分钟几转,到每分钟几万转都可以很容易实现,使用寿命在几万小时这个数量级。这种电机被使用在控制要求比较高,转速比较高的设备上,如航模,精密仪器仪表,高端电动牙刷等对电机转速控制严格,转速达到很高的设备上。

  上面提到具备42000次/分钟震动,280gf.cm扭矩的OcleanOne智能牙刷采用的就是金龙机电联合研发的线性可编程无刷声波马达。这款往复式无刷电机,通过定子上的电磁场变化带动转子往复式旋转运动,而转子在磁场中为纯悬浮结构,本身无机械摩擦,也不产生额外噪音,因此可以实现频率高,扭力大,衰减小的特点,而且无刷电机可实现数字变频控制,摆幅可以通过软件调整。

  如果不知道金龙电机是谁,请自行度娘,就说一点,这家公司的线性电机是苹果此类产品的供应商之一,而这类供应商全球只有3家。

  而很多电动牙刷采用有刷往复式电机装置,通过转子上的电磁场变化带动中轴往复式旋转运动从而带动刷头振动。因为转子上要缠绕电磁线圈,所以转子质量较大,往复运动的惯性也大,对频率和扭矩的制约很大,很难做到频率和扭矩同样出色。由于存在电刷摩擦,会产生额外噪音,而寿命取决于电刷材料。

  用在OcleanOne电动牙刷上的金龙电机,采用纯悬浮结构,无机械摩擦,转子惯性小,因此可以做到超高振动频率。并且由于此款电机中间采用四片高强度的钕铁硼作为转子(关于钕铁硼现在百度了一段:“钕铁硼磁性材料,作为稀土永磁材料发展的最新结果,由于其优异的磁性能而被称为‘磁王’。),磁通量比别的磁铁要高很多,所以扭矩能够达到280gf.cm,在相当于600克压力下依旧可以保持5.5mm的摆幅。

  而一般电动牙刷的采用的电机,在200克的压力下就已经不能保证有效摆幅,在400克压力下已经停止摆动,没有任何清洁效果了。

  对于电动牙刷的电机方面的只是内容,今天就说到这里,希望对大家选购电动牙刷选购有一些帮助。当然选择电动牙刷,电机尽管很重要,但是牙刷刷头,电路控制,甚至是机身涂层材料,都可以影响到你的日常使用。所以,在选购电动牙刷的时候,还需要多方面考量,别刷牙不成,变毁牙,现在牙科很贵的。

 

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