电动牙刷是如何制造的?内部结构是什么?

电动牙刷是如何制造的?内部结构是什么?

说到 电动牙刷电动牙刷,似乎是近几年才流行起来的?但其实第一支电动牙刷早在1954年就出现了。当时瑞士医生Philippe-Guy Woog发明了这款电动牙刷(敲黑板!电动牙刷的发明就是为了更方便地刷牙),并命名为Broxodent,如下图所示。.

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与现在普遍的无线款式不同,新发明的电动牙刷需要插电后才能使用。它被形容为像拉着线的风筝,不能离插座太远。直到20世纪60年代,才由GE推出了第一款无线电动牙刷,而直到1992年,现在常见的声波电动牙刷才问世~

靠声波清洁?

所谓的声波电动牙刷,这个“声波”并不是指用超声波来清洁牙齿,而是指牙刷产生的振动频率达到了声波的频率,所以才被称为“声波电动牙刷」。在电动牙刷的工作过程中,高速电机将动能传导至传动轴,使刷头产生垂直于刷柄方向的高频小幅振荡。.

刷牙时,除了刷毛本身的清洁力,还通过高速振动增加了液体深入牙齿的黏附力,从而使牙菌斑从牙齿上剥离、切断~从下图可以看出,高速振动的牙刷通过水流冲击对牙齿施加作用力,深层清洁牙齿。清洁能力自不必说。这股水流气泡、振动频率和冲水能力也非常强劲。.

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好了,原理部分大概就是这样。接下来,我们逐步讲解电动牙刷的主要制造工艺。.

整体设计

首先是设计电动牙刷的外形和结构:以我用的这支牙刷为例。在美学方面,要设计外壳的款式、材质、配色和功能性,包括内部各个组件的结构,比如电路板、电机、电池和充电线圈的排布。整机的工业设计,要兼顾均衡、美观、便携和易用,缺一不可!

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树脂外壳

电动牙刷的外壳和组件支架采用ABS塑料制成,通常称为“树脂”。这种材料坚硬、防摔、耐用,堪称元老级的实用材料。制造工艺就是我们非常熟悉的高温注塑成型:先将塑料颗粒熔化,然后通过注塑机注入模具,待冷却固化后,一个牙刷主体的外壳就完成了~

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接着,对外壳内腔进行除尘清洁,然后用摄像头拍摄内部,通过联机电脑分析是否有残留物。下图右侧就是高速摄像头拍摄的刷体内部画面~

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因为后续要放入电路板和电机,保持刷体内部洁净至关重要!否则,在使用过程中,虽然最担心的是被外部的水分渗透腐蚀(密封性能),但如果密封前内部就有灰尘,会直接影响电动牙刷的性能表现……

磁悬浮马达 由于 声波牙刷 转速需达到每分钟31000次,目前主流的声波牙刷,看下图,无论是国外几百上千元的,还是国内两三百元的,均采用磁悬浮马达。.

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下图左侧的外观平平无奇,实则内功极其深厚,张三丰见了都要鼓掌。右侧的偏心轮马达,是市面上廉价纯振动电动牙刷所使用的,靠整个电动牙刷的振动来带动,清洁力度非常差……

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在我的演示下,磁悬浮马达的永磁体可以轻松吸起铁勺。.

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原理是马达通电后,磁悬浮马达中的转子旋转感应磁场,再通过永磁体的相互作用,使转子悬浮在磁场中间。运行时无机械摩擦,因此,稳定性较强,输出功率较大。最终动能通过传动轴传递到牙刷头部,传递到牙齿上时,清洁效果就会非常好~

控制与供电 我们跳过电路板的生产,因为现在这种小微集成,, 电动牙刷制造商也都是从专门的电路板厂家定制来直接使用的……但功能还是要介绍一下的~ 电动牙刷内部的PCB电路板,存储着电动牙刷的控制程序,它控制着马达的不同转速和频率。落实到我们手动操作上,简单的可能只调节几个强度,复杂的还存储着自动定时、提醒换区刷牙等功能。然后,再加上供电用的可充电电池,如果要实现无线充电,当然还要在牙刷底部加上充电线圈。.

组装密封 将这些组件依次安装到内部支架上并固定好,当然,密封胶圈也准备好了,然后放入电动牙刷的主壳体中。.


接下来,需要对牙刷主体进行密封。防水工作做得好,密封工艺少不了~ 下面这款牙刷是一体式底盖,从顶部进行封装。我们很容易把电动牙刷放在潮湿的洗手台或卫生间里。这样一来,即使底部积水,也不会产生任何影响。.

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通常,采购电动牙刷的一个关键点,就是找评论看有没有人抱怨牙刷进水或者电池漏液,这是对产品使用寿命最大的威胁,否则,用了没几个月,好家伙,直接体验心痛的感觉……

食品级刷头

主体部分完成后,我们来看看刷头和刷毛的制造过程~由于刷头、外壳和支架采用相同的注塑成型工艺,制造过程就省略了,但对材料的要求绝对更严格。虽然同样是ABS材质,但作为经常放入口中的部件,对树脂的要求必须达到食品级(用于食用的叫食品级,用于接触口腔的也叫食品级)。.

机器植毛

作为电动牙刷,最重要的就是清洁能力。核心因素是电机,其次就是刷毛~关键在于采用尼龙材质制造的刷毛,这是20世纪30年代……由杜邦公司发明的。制造商在设计和排列刷毛时,最重要的考量指标是刷毛的安全性、去除牙菌斑的能力以及改善牙龈健康的效果。植毛的过程很有趣~先将刷毛对折,然后通过机器超高速将其插入凹槽中,使刷毛与刷头紧密结合。.

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卡入刷毛

关键在于刷毛对折时有一个“小卡扣”,用于将刷毛固定在单个凹槽中,使其牢固扎根。如今,大多数制造商选择无金属植毛技术,这样可以避免金属在潮湿环境中氧化腐蚀的问题~

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修剪刷毛

然后,根据刷头的形状,按要求修剪刷毛的长度。下图与红色刷毛接触的面实际上是一个锋利的刀片,正在来回连续切割一簇簇牙刷毛……

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磨圆处理修剪后的刷毛边缘仍然非常粗糙。现在还需要不断旋转打磨,直到单根刷毛顶部的显微图像呈现圆形才算合格。.

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下图显示工人正在使用机器检查牙刷毛是否合格。需要调整到合适的光线亮度,对刷毛顶部进行微调并放大观察。.

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然后在电脑屏幕上,可以观察毛束的轮廓是否已被打磨圆润。.

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因为刷毛直接与牙齿紧密接触,一旦刷毛出现问题,其他部件再好也无济于事。由于刷牙时力的作用是相互的,刷毛的磨损也在持续进行,所有电动牙刷制造商都会建议消费者使用几个月后更换一次刷头。.

刷毛选择

有必要谈谈刷毛的选择。例如,对于牙龈敏感的人群,会有锥形纤维软毛刷;而注重清洁力度的人则倾向于圆柱形纤维。如果注重大牙的清洁,建议选择小巧灵活的刷头,这样清洁牙沟的效果会更好。.

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把它放入具有消毒和充电功能的储物箱中。 可以说,这款产品在旅行时既方便又体面 ~

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本文由 Relish 工程团队和实验室团队审核、测试和撰写。.


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