美系(飛利浦為主)電動/聲波牙刷原理(槓桿、線性電機、機械限位往復電機)_風聞
京雀-（装？）抑郁家里蹲2018-06-10 02:08
本文的早期版本是按電動機和傳動結構做分類的，好像反響不是很強，所以重整理時還是按品牌做分類。原文是我自己寫的帖子：
http://post.smzdm.com/p/703117/
http://post.smzdm.com/p/703090/
希望大家有空幫我混點那邊的收藏數啊什麼的。破千給5元京東代金券，哈哈（算是自己給自己做廣告吧）。
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※小型有刷旋轉電機+減速齒輪+彈性連桿的扭轉式電動牙刷——飛利浦hx-1610
這個是飛利浦剛開始生產電動牙刷時山寨歐樂B的產品，拆機圖源自此貼
拆一個飛利浦HX1610電動牙刷刷頭
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=723289
先看刷頭，看起來也是類似歐樂B的結構，一個圓形底座，中間是轉動軸的圓心孔，旁邊有個拉力孔，裏面插入另一根軸就可以拉動它擺動了（結構差異就是右邊多了一小排毛，號稱能增加齒縫清潔力）：
但是它的連桿我真看不懂了：
完全看不出來複雜的偏心擺結構，貌似是底座一旋轉，直接靠塑料軸的彈性，扯動上面的斜連桿把刷頭拉下來的？然後再反轉時把頂端的那個塑料斜連桿推上去，把刷頭的那個凸點也推上去？這樣長期用，刷頭內的塑料軸老在擰麻花，不會斷掉嗎？呃，不過從彈簧在往下頂的設計來看似乎原理就是這樣？這種刷頭恐怕真得3個月一換，否則塑料老化效果會變差吧？
它的機身內部倒是比較好理解，看這個帖子：
拆解小修飛利浦電動牙刷 hx1630 & hx1610
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=1275284&page=1
就是由脈衝換向電路不斷改變旋轉方向的四驅車馬達，連接了減速齒輪組增加扭矩，小學自然課應該都學過了：
有意思的是它的電池是比亞迪產的，所以以後給飛利浦小家電換內置電池時完全不用追求日本電池，比亞迪的夠用了~~
這種牙刷的優點就是刷頭比飛利浦的便宜——至少OBL同時仿製兩家的多種刷頭，這種的價格最低到過29塊4個，歐樂B的那種最低39塊4個；而且扭速據説能到1.5扭/分。
不過已經停產，從市場反響來看可能扭轉式大家還是認歐樂B~~不推薦買它的二手，印象中沒有電源指示燈，容易過放、過充，買來後有可能會發現電池已經老化，必須拆了換，較麻煩。
※小型有刷旋轉電機+偏心輪+脈衝換向電路+U型結構的槓桿——飛利浦hx-3120、hx-3610都是這個結構
這個是美國西雅圖的Sonicare公司被飛利浦收購後推出的產品，由於飛利浦之後的產品都是這家公司生產的，所以才把其歸類為美系產品。
一幅圖看懂：圖片來源是“淺談聲波電動牙刷”
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2040462
可能是由脈衝換向電路驅動電動機往復旋轉，然後有個類似偏心連桿的結構，使其往復扭轉時能往左右頂出去一點點，之後那個U型的連桿就能被撬動，整個槓桿就會上下抖動，帶動另一頭的刷頭抖動了。
因為動力臂短，阻力臂長，估計會導致扭矩衰減降低清潔力度，但也因此猜測可以有一點過壓衰減效果。這個東西如果要買來體驗，1.5萬抖/分的乾電池型比較划算（怕擺頻太低可以刷到2.8分鐘，怕沒有計時可以每顆牙齒停留時間自己心裏數數），47塊閒魚上就有，送一個開封了的國行尾貨刷頭；或者38塊送三個無標刷頭的也有。它可以兼容飛利浦6系、9系的刷頭，所以OBL的精仿刷頭也能用。
但其實不咋推薦，畢竟垂直往復運動還是有可能有牙齦萎縮風險的，當然，如果你已經習慣了大擺幅的手動垂直往復刷牙，那至少這個的擺幅就上下總計可能5.5毫米，每邊2.75毫米，反而不算最爛~~
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※線性電機+金屬彈性連桿+槓桿結構——飛利浦hx-3310,4系、5系、7系大概都是這個結構
也是一幅圖看懂：“拆解一個飛利浦電動牙刷HX5810”
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2015307&page=1
中間一個大電磁鐵，看着像繼電器。刷頭底部有兩個極性相反的磁鐵，上面是金屬彈性連桿，於是只要用脈衝換向電路不斷改變電磁鐵產生的電磁場的磁極方向，刷頭就會因為一塊磁鐵被吸引，另一塊磁鐵被排斥，而不斷抖動了。
但是中間又有一塊塑料板把兩者隔離了，所以，刷頭部分就算不幸進水也不怕了，完全密封。這個結構好像叫線性電機，傳説是類似蘋果手機裏的震盪器的工作原理，知乎上也有人管這個叫電磁驅動。
這個型號當年好像都叫做Sonicare Elite的，因為不像有刷電機的機型最多隻能做到2.4萬抖/分，這個是能做到3.12萬抖/分的，以前分析過的過壓後能衰減到4134抖/分的貌似就是這個機型（因為小型有刷電動機版本的一般都只叫Sonicare，沒有Elite這個後綴，那個論文説的機型是Elite），為啥它能衰減這麼多？我估計一是因為它的磁鐵就是黑色的普通磁鐵，而不像飛利浦6系、8系、9系那樣用了白色的稀土釹鐵硼磁鐵；二還是因為槓桿原理下動力臂短阻力臂長會減少扭矩。
另外這個結構其實就算是充電版，也不會超過50塊的成本的（根據亞馬遜美元價格推測的）。電池型的尾貨2檔調速的大概98塊錢吧，就1檔速度的是88塊，可以送一個原裝刷頭。但需要注意的是，這玩意的刷頭沒有類似OBL那樣的帶品牌的比較正規的第三方仿製品，只能買無標山寨貨，磨圓率沒法保證。
這個機型當年飛利浦最坑人的地方就是，不單賣刷頭，讓你連着那個磁鐵的部分一起換，一次127塊，賊貴。他們可能自己也覺得不好意思，就在説明書裏寫一個刷頭能用半年（那時就不管是否會滋生細菌了，哈哈）。
國內山寨廠家提出的解決方案是用原來的帶磁鐵的那個手柄頭部，泡到熱水裏，燙軟之後把刷頭拔下來，再把山寨頭的根部燙軟之後插上去，數碼之家則有人直接把其它兒童牙刷的刷頭鋸下來，再在其根部打個小孔之後，套上去，哈哈哈——我國勞動人民的智慧和動手能力並不比美國的工薪階層差。
因為不能兼容6系、9系刷頭，所以收藏意義大（閒魚上尾貨98），實用價值反而小了。
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※由帶偏振次級的線性電機改出來的往復電機原理的電動牙刷——飛利浦hx-6511、hx-6730、8系、9系等
拆機帖子看這個：PHILIPS 飛利浦 電動牙刷 拆解研究的個人總結
https://post.smzdm.com/p/521281/
該作者製作了定格動畫來演示原理，整個結構的頭部也是往復旋轉的：
注意尾部的那個銀白色的部分，其實是稀土釹鐵硼磁鐵做的線性電機次級，但是在這個結構的約束下把直線運動的排斥或吸附力轉換成小角度的圓周運動了：
這種次級磁鐵的因為是長方形的，所以在往復扭轉時還能產生前後衝擊的力量。當然它之所以會擺動，是因為受到了電磁鐵初級的吸附或排斥：
這個電磁鐵的磁場極性當然是用脈衝換向電路不斷轉換的。我個人認為這種線性偏振往復電機應該要值個10來塊，不過淘寶C店上的價格一般是50塊，估計是因為要從國外進口受到了匯率歧視。
這個玩意在2016年以前的版本有些缺陷，像是密封圈中間沒有設計成凸起狀，容易被刷頭上流下來的口水裏的細菌腐蝕穿導致進水報廢（後來加了凸起）；還有就是主機板上的螺絲腰孔太長，容易導致固定螺絲滑脱鬆動，進而令扭力大幅度衰減，看圖：
上側的就是2016年以後的新版螺絲腰孔了，變短了許多，但我猜恐怕還是不能完全不鬆動吧？鬆動後扭力衰減的情況見下圖：
左側的就是鬆動了的。從這個動態圖裏看，似乎它的次級磁鐵轉動超過一定角度會被下面的金屬架子擋住的？好像有點機械限位的意思，如此可能可以降低脈衝電路通電時間的精度要求吧？
這個結構的產品，由於不容易鬆動的新版本在淘寶C店普遍要235塊以上，而且還不知道是不是舊版本冒充的，會不會有半年就鬆了要拆開來調節一次的麻煩，所以不推薦買。
而且6系的普遍沒有過壓降速，甚至9系的hx-9332也沒有，純粹靠充電杯和充電盒等配件太高價格，真夠坑的了。
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※基於機械限位的往復電機的聲波牙刷——飛利浦hx-6632
這是很有意思的，大概也是2016年出現的新生代產品，電動機有蘇聯風格，簡單、廉價、易於量產，拆機帖子先看這個：
就這麼廢了：拆解 PHILIPS 飛利浦 HX6632 聲波電動牙刷
https://post.smzdm.com/p/413324/
看起來有點像歐樂B的S-18上的往復電機，但是數碼之家有人做了更深度的拆解，看這個帖子：
淺談聲波電動牙刷 因為都試用了飛利浦聲波電動牙刷 ，多款電動牙刷拆解對比
http://bbs.mydigit.cn/read.php?tid=2040462
它中間是轉子，其兩側和尾部的集鋼片上沒有漆包線，根本不是電磁線圈，只是用來配重併產生偏振效果的配重塊！且轉子上的塑料塊凸出了一部分，因此運行時一旦旋轉超過一定角度，就會被外殼上的凹槽卡死，那麼脈衝換向電路的通電時間設計得不太準也沒太大問題了，刷頭擺幅不會超過5.5毫米的。
因為用了白色的稀土釹鐵硼磁鐵做定子，所以磁場強度還是挺強的，和以前用黑磁鐵做次級的純線性電機的hx-3310、4、5、7系不一樣，估計扭矩還是增加了的（所以可能無法實現過壓衰減吧？）。
這種電機，淘寶C店以前的串貨價格有3塊8的，可惜現在沒賣的了，估計飛利浦嚴格控制禁止竄貨了：
雖然電機便宜了，這玩意的價格和hx-6630比起來一分沒降，旗艦店還是400多，蘇聯設計並不妨礙人家賣出美國價格來~~
當然可以去買尾貨手柄，大概108快一個包郵，然後自己配國產山寨的19.8元的充電器，OBL精仿的兒童刷頭就行了（49塊4個吧，第二次買85折）。
可是沒過壓降速啊，而且説白了垂直往復運動的還是不符合Bass刷牙法先橫震顫，再順齒刷的要求的，因此其實也不咋推薦。只是從耐用、原理特別簡單廉價的角度上介紹一下。
另外説一下飛利浦的廣告，感覺都是有很強的齒縫清潔能力的：
但是其實他們是在一個有水的環境下做測試，用户不習慣含水刷牙時是無法達成這麼理想的效果的。用户不喜歡含水是因為沒有類似歐樂B的S系軟背膠的刷頭磕牙時會疼，因此要把嘴巴張大來避免磕牙，這種設計本身就是自相矛盾的（除非你用有軟背膠的兒童刷頭，但如此一來幾十塊的原裝成人刷頭不就白買了？~~）；
另一方面愛否科技的視頻評測裏也説果凍類模擬測試物的附着力其實不如真正的牙菌斑高的，知乎上有人説牙菌斑的附着力跟卡車拉力差不多大，必須機械摩擦才行；
最後就是他們測試用的刷頭有點像歐樂B用在旋轉式電動牙刷的異形歐式長頭，是凹凸凹凸的設計，在測試過程中會有更高的效果，但實際的飛利普刷頭往往是波浪式或淺C型的~~
總之嘛，美系飛利浦的產品，就是感覺價格普遍虛高，原理麼又沒有從垂直往復運動裏走出來，發展方向就是加陀螺儀配合app試圖偵測漏刷（但不是9軸陀螺儀的話恐怕沒法保證偵測精度，9軸陀螺儀一個上百塊耗電可能也多恐怕又捨不得用，按愛否科技的視頻評測説刷嘴巴外面偵測不出來的）……沒啥子實用價值。所以不推薦。
特別好奇的買個50塊以內的3系電池型的玩玩看好了，可以配合國產山寨無標刷頭去刷水槽，水龍頭，反正可以自己換充電電池，電池老化了也不心疼。
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最後傳一下Bass刷牙法的動態圖，證明一開始的動作是斜45度角橫震顫，後來是順齒刷~~
