CN101327601A - 刨机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刨机。该刨机(102)具有壳体(104)，壳体(104)具有底座(138)和位于该底座中的孔(136)。该刨机包括电动机(112)，该电动机靠近所述底座中的孔安装，并包括不可旋转地安装到所述壳体的定子以及围绕所述定子基本同轴布置并适于相对于所述定子旋转的转子。该刨机包括位于所述底座上方的电池。一对刀片(132)安装成与所述转子一起旋转，并通过所述孔伸出以与工件接合并从工件移除表面材料。

Description

刨机

技术领域

本发明涉及一种电池供电的手持式刨机。

背景技术

在图1中示出了用于移除工件(诸如木门)的表面的一种已知类型的手持式刨机。刨机2具有壳体4，壳体4包括后把手6和前把手14，该后把手6设有用于经由供电电缆10向电动机12供应电力的触发开关8。具有部分筒形的凹部19的底座(shoe)16安装到壳体4的底部20并与底部20齐平。在凹部19中可旋转地安装具有一对沿直径相对的刀片24的刨筒22，使得刨筒22的表面通过底座16下侧中的开口18从凹部19略微伸出，从而在刨机2置于工件(未示出)上时与工件接合。电动机12具有输出轴26，该输出轴26经由传动带28连接到刨筒22，从而在比电动机12的输出轴26低的转速和高的转矩下驱动刨筒22。当刨筒22被电动机12经由带28驱动时，刀片22与工件的表面接触并从工件的表面移除材料。

图1所示的这种现有刨机存在许多缺陷。具体地说，由于刨筒22由与刨筒22的端部接合的带28驱动，所以带28通常位于壳体4外侧以使刨筒22能够在壳体4的整个宽度上延伸。因此安装在外部的带28阻碍了在某些空间受限的条件下(例如在地板靠近墙壁的边缘处)有效地利用刨机2。此外，这类刨机体积较大，并且这个问题在试图用电池给刨机供电时更加严重，因为任何电池组都需要位于壳体4的后部，这是由于壳体4必须容纳刨筒22和电动机12从而导致壳体4中的空间不足。

GB2299051公开了一种典型的手持式刨机。

EP1428620公开了一种在电动机上安装有风扇的手持式刨机。该风扇产生气流，在将气流从壳体侧部排出之前，经由壳体内的通路在壳体内向着切削筒引导气流，在切削筒处气流携带由旋转的切削筒产生的碎屑并使其离开切削筒。

发明内容

本发明的优选实施方式旨在克服现有技术的以上一个或多个缺点。

根据本发明，提供了一种电池供电的手持式刨机，该刨机包括：

壳体，该壳体具有用于与工件接合的工件接合表面以及位于所述工件接合表面中的孔；

电动机，该电动机靠近所述孔安装，该电动机包括不可旋转地安装到所述壳体的定子以及围绕所述定子基本同轴地布置并适于在向所述电动机供电时相对于所述定子旋转的转子；

至少一个刀片，所述刀片安装成用于与所述转子一起旋转，并适于从所述孔至少部分伸出以与工件接合，使得所述转子相对于所述定子的旋转导致所述刀片或每个刀片从工件移除表面材料；以及

可充电电池，其中该电池适于至少部分位于所述工件接合表面的上方。

通过设置包括不可旋转地安装到所述壳体的定子以及适于在向所述电动机供电时相对于所述定子旋转的转子在内的电动机，以及至少一个与所述转子一起旋转的刀片，这样提供的优点是刨机的所述刀片或每个刀片可被电动机直接驱动，从而不需要在壳体的外部设置传动带。因此这使得刨机可用于比已知的刨机设计更加受限的情况下。此外，由于所述刀片安装成用于与电动机的转子一起旋转(例如在刨筒或辊上)，所以安装有刀片的刨筒不需要与电动机隔开，从而电动机和刨筒的组合在结构上更加紧凑。这又提供了这样的优点，即，在现有的刨机设计中电动机所占据的空间可用于容纳电池，因此使刨机能够进行电池供电而不会增大其体积。另外，由于刨刀片安装成用于与转子一起旋转，所以承载刀片的刨筒的整个宽度可用于容纳电动机的磁体，从而可实现更大的电动机转矩。

理想上，整个电池安装在所述工件接合表面的上方。

通过使电池能够部分或全部安装在所述工件接合表面的上方，并且/或者部分或全部安装在壳体内，可以减小刨机的长度。

另一优点在于，更容易安排电池的位置，使其重量可平衡电动机的重量，从而使重心可位于致动器的下方(或者任意其它理想位置)。

所述或每个刀片可安装到所述转子的外表面。

所述刨机还可包括位于所述壳体上的把手以及与所述把手相邻并用于向所述电动机供应电力的致动器，其中在通过所述把手保持和支撑所述刨机时，所述刨机的重心位于所述致动器下方。

这样提供的优点是，当通过把手持握刨机时，所述壳体的底面大致水平布置，从而刨机可容易地以平坦取向置于工件上，这样使工件受到的损伤最小。

所述刨机还可包括可充电电池。

所述电池可适于至少部分容纳在所述壳体的内部、位于所述电动机后方。理想上，该电池完全装在所述壳体内。

这样提供的优点是使刨机的结构紧凑。通过将所述刨筒与所述电动机组合，可以在所述壳体内产生容纳电池的空间。在电池供电的刨机的现有设计中，电池附接至壳体的后方。

所述转子可在其内表面上包括多个肋以在电动机内产生气流。

这样提供了有助于冷却电动机的优点。

所述刨机还可包括安装到所述电动机上的风扇，从而产生气流以冷却电动机并且/或者使由旋转刀片的切削动作产生的碎屑离开所述转子。来自所述风扇的气流可被引导而使其携带由所述刀片的切削动作产生的碎屑并使碎屑或者在从内部通过所述壳体内的通路离开刀片，或者从外部离开刀片。

在一优选实施方式中，所述转子包括基本呈筒形的筒和附接到该筒内侧的多个永磁体。

所述永磁体可以是烧结的稀土磁体(sintered rare earth magnet)。

所述电动机可以是无刷屏蔽电动机(brushless shielded motor)。

所述定子可以是包括至少一个爪极定子元件的爪极定子。

在一优选实施方式中，至少一个所述爪极定子元件包括：

(i)励磁线圈；

(ii)第一半爪部件，该第一半爪部件包括第一中心元件和多个围绕所述第一半爪部件的周边以等角度间距布置的爪；以及

(iii)第二半爪部件，该第二半爪部件包括第二中心元件和多个围绕所述第二半爪部件的周边以等角度间距布置的爪；

其中，当所述第一半爪部件和所述第二半爪部件在所述第一中心元件和所述第二中心元件处接合时形成所述爪极定子元件，从而使所述爪围绕所述第一半爪部件和所述第二半爪部件的周边并置，所述爪包围所述励磁线圈，并且所述励磁线圈环绕接合的所述第一中心元件和所述第二中心元件。

所述第一半爪部件和所述第二半爪部件可由各向同性的铁磁复合材料(isotropic ferromagnetic composite material)形成。

所述爪极定子还可包括轴和多个同轴布置在所述轴上的爪极定子元件。

所述轴可由非磁性材料形成。

所述定子可包括具有多个叠片齿的叠片芯、励磁线圈和轴，其中所述叠片芯牢固地固定在所述轴上。

附图说明

下面将参照附图仅以示例而非任何限定意义的形式描述本发明的优选实施方式，附图中：

图1是已知的电动刨机的侧视图；

图2是实施本发明的电池供电的刨机的侧视图；

图3是图2的刨机移除了壳体上部的分解图；

图4表示爪极电动机的分解立体图，该爪极电动机包括两个组装的爪极定子元件和一个拆下的爪极定子元件、电动机轴和外部转筒；

图5表示半爪部件的前视图；

图6表示半爪部件和励磁线圈的前视图；

图7表示图6所示的半爪部件和励磁线圈的A-A剖面图；

图8表示包括接合以包围励磁线圈的两个半爪部件的一个定子元件的剖面图；

图9表示转筒的前视图；

图10表示转筒的侧视图；

图11表示爪极电动机的剖视图，该爪极电动机包括转筒和安装在轴上的三个定子元件，该转筒包括具有轴承的端面；

图12表示包括三个定子元件的定子的立体图；

图13表示包括叠片芯定子和外部转筒的叠片电动机的分解立体图。

具体实施方式

在图2和图3中示出了实施本发明的电池供电的手持式刨机102。该刨机102具有限定后把手106并包括工件接合表面137的壳体104，后把手106具有用于从可充电电池110向电动机112供应电力的触发开关108，工件接合表面137在刨机处于使用中时靠在工件上。

如图3更加详细所示，电动机112是无刷式电动机，具有承载励磁绕组116的中心定子114，励磁绕组116通过控制励磁绕组116的通电时刻的电力模块(未示出)经由连接到电池110的导线118而通电。定子114通过端盖122、124和螺钉126固定到壳体104上的支架120上，使得定子114相对于壳体104不可旋转地安装。端盖中的一个124具有细长的孔128，用于允许导线118连接到电力模块。

电动机112还包括围绕定子114同轴布置的呈刨筒形式的转子130，转子130在其外表面上具有一对刨刀片132并在其内表面周围布置有永磁体134。刨筒130的外表面的一部分通过在壳体104下表面中的底座138内的开口136伸出，使得当定子114上的励磁绕组116通电时，转子130相对于定子114旋转，壳体104和刀片132与刨机102所置于其上的工件接合，以从工件移除表面材料。

电池110沿着图3中箭头A的方向可滑动地安装在壳体104中，并位于工件接合表面137上方，各个部件的重量分布为使得当通过后把手106保持刨机102时，刨机102的质心悬垂在触发开关108下方。具体地说，电池的位置已经布置为使得电池的重量与电动机的重量平衡。这样，刨机102可方便地置于工件上，使得底座138和壳体104的下部工件接合表面137平行于工件布置。这样，使用者可容易地将刨机102置于工件上，而使得使用者的不适或者损坏工件的风险最小。可以看到，电池110在壳体104内占据了在已知类型的带驱动刨机中电动机所占据的空间，因此本发明的刨机102的前后长度小于已知的电池供电的带驱动刨机的前后长度。另外，在图2中可以看到，电池110位于工件接合表面137的上方。

爪极电动机是电动机的一个可行选择。具有爪极电枢的电机为公众所熟知，其利用非常简单和易于制造的线圈以及软磁体构件提供了较高的比转矩输出(specific torque output)。下面参照图4至图12描述用于图2和图3的刨机102中的爪极电动机的一个实施例。该爪极电动机112包括：

a)定子42，其包括具有通道57的中心轴56和三个电气独立的爪极定子元件581、582、583，每个定子元件包括：

i)基本圆形的第一半爪(half-claw)部件60，其具有第一中心元件66和八个爪64；

ii)基本圆形的第二半爪部件62，其具有第二中心元件68和八个爪64；

两个半爪部件60、62基本相同但是对置，且每个半爪部件60、62的八个爪64以等角度间隔绕基本圆形的半爪部件60、62的周边布置，使得当第一中心元件66和第二中心元件68接合在一起时，爪64彼此并置，从而形成具有十六个轴向对准的爪64的筒形外筒；

iii)绝缘铜线制成的励磁线圈70，其优选形成为简单环的形状，该励磁线圈70位于被所述十六个并置爪64包围且环绕两个接合的半爪部件60、62的中心元件66、68的筒形空间内。所述励磁线圈70与半爪部件60、62绝缘，并通过两根励磁线圈线721、722连接到电力模块30，励磁线圈线721、722经由两个爪64之间的间隙或者通过中心元件66、68之一中的孔而引出组装好的爪极定子元件581、582、583。

b)转筒40，其包括在每端具有圆形端面75、77的筒形筒74以及十六个永磁体76。每个端面75、77包括安装在轴56上的轴承79、81以及布置在端面75、77的外侧上的多个翅片83。筒形筒74被端面75、77和轴承79、81支撑以绕轴56进行旋转运动。十六个永磁体76形成了十六个磁极，每个永磁体76附接到筒形筒74的内表面78并沿着其轴向长度连续延伸。

半爪部件60、62由铁磁材料制成。半爪部件60、62的材料的优选选择是软铁粉的复合物(composite of soft iron powder)，软铁粉被预涂覆绝缘环氧树脂并通过结合处理保持在一起，以产生各向同性的铁磁材料。该处理的第一阶段是将软铁粉复合物压缩到形状类似半爪部件的模子内。在该阶段，粉末还未结合在一起，如果脱离了模子的刚性限制，形成于模子内的半爪部件就会分裂。处理的下一阶段包括将粉末加热至环氧树脂熔化的温度，从而将软铁粉颗粒连结在一起。结合处理的最后阶段包括将软铁粉复合物冷却到环氧树脂固化的温度，从而将软铁粉颗粒永久并坚固地结合在一起成为半爪部件的形状。与常用于传统爪极芯的固体软钢结构相比，由这类软铁复合物制成的半爪部件60、62的优点在于涡流引起的铁损失有明显降低。这是由于环氧树脂在软铁粉颗粒之间形成绝缘层，该绝缘层用作防止一般由半爪部件60、62的本体内的交变磁场形成的涡流环流的屏障。总体上，由涡流引起的特别低的铁损失与叠片钢相当，然而与由软铁复合物制成爪极部件相比，由叠片钢制成爪极部件60、62更加难以制造，因此更加昂贵。

爪极定子元件581、582、583的构建始于组装两个半爪部件60、62，使它们在各自的中心元件66、68处接合并将它们反转，以使它们的爪64并置但不彼此接触，从而爪64围成由励磁线圈70占据的筒形空间。在该组装阶段，半爪部件60、62仅通过组装装置(未示出)保持在一起，因此在下一步进展之前，必须设置励磁线圈线721、722从励磁线圈70引至电力模块30的出口点。将两个半爪部件60、62和励磁线圈70结合的优选方式是通过称为“灌封”的处理。爪极定子元件581、582、583的灌封包括在两个半爪部件60、62与励磁线圈70之间的所有气隙中浸入液体树脂，树脂稍后固化和硬化以将这些部件刚性结合在一起。一旦灌封处理完成，就可移除组装装置，因为通过固化树脂形成的结合坚固得足以保持爪极定子元件581、582、583永久完整。

爪极电动机的定子42包括三个基本相同的爪极定子元件581、582、583，每个定子元件固定并同心地布置在轴56上，轴56优选由非磁性材料形成，从而使相邻的爪极元件581、582、583之间的磁通泄漏最小。通道57沿着轴56的整个长度延伸。通道57足够宽和深，从而在爪极定子元件581、582、583与爪极电动机外部之间为励磁线圈线721、722提供通路。通道57在一端通过塞子(未示出)密封。通道57在另一端通过橡胶压盖等(未示出)密封，在该处励磁线圈线721、722引出通道57。塞子和压盖防止外来颗粒物质经由通道57进入爪极电动机的内部。在图11所示的实施方式中，通道布置在轴56的表面上。然而通道57可以呈沿着轴56的中心的全部长度延伸的内部通道或通路的形式。爪极定子元件581、582、583的十六个磁极的每一个都相对于相邻爪极定子元件581、582、583的相同磁极错开30°(围绕轴56的轴线)，这种布置使定子42具有“阶梯状”外观。如上所述，所述三个爪极定子元件581、582、583相对彼此的阶梯状布置有效地产生了总共具有四十八个磁极(3×16个磁极)的定子42，这意味着与三个爪极定子元件581、582、583的每一个的十六个磁极共线定位时的情况相比，转筒40的永磁体76在定子42的磁极之间行进的旋转距离较小。电池110在供应到定子元件581、582、583时，在定子42内产生能够以非常低的嵌齿效应(cogging)转动转筒40的旋转磁场，这是由于定子42的磁极之间的旋转距离减小。“嵌齿效应”是用于描述转子的不均匀运动(例如在突然启动或加速下产生的旋转)、而不是平滑连续运动的术语。当转子的磁极从定子的一个磁极运动到下一相邻磁极时出现“嵌齿效应”，并且“嵌齿效应”在低转速下最明显。

筒形筒74、端面75、77和轴承79、81共同以气密方式围成转筒40的内部空间，从而屏蔽定子元件581、582、583和永磁体76不使外来颗粒物质进入。在刨机102的运行期间，翅片83与端面75、77和筒形筒74一起围绕中心轴56旋转，以在转筒40的区域中产生额外的气流，从而冷却转筒40及其内部构件。另外，筒形筒74通过位于各端的端面75、77和轴承79、81而沿其整个长度相对于轴56轴向固定。端面75、77和轴承79、81防止施加到转筒40的外部的轴向载荷将转筒74的任何部分朝向轴56轴向偏斜，从而防止在定子元件581、582、583与旋转永磁体76之间产生破坏性摩擦接触。筒形筒74还通过端面75、77和轴承79、81相对于轴56纵向固定。然而，在刨机102的使用期间施加到转筒40的纵向力会小于施加到转筒40的轴向力。

动力工具的电动机可通过家用电网电源或电池电源直接驱动。然而，例如类似刨木机的动力工具通常使用电力模块来驱动其电动机，从而受益于电力模块可提供的更好的控制和效率。能够接收家用电网电源或电池电源并将其转化为dc或ac、单相或多相电源、适用于给各种类型的电动机供电的电力模块是为本领域技术人员所公知的。

如本领域技术人员所清楚的，可采用其它电动机作为对爪极电动机的替代。参照图13，示出了叠片芯电动机，其可直接替代如上所述的爪极电动机。叠片芯电动机包括：

a)定子92，其中心安装在轴94上，定子92包括具有十二个齿98的叠片芯96和绝缘的励磁线圈100，该励磁线圈100还包括：

六个独立绝缘的励磁线圈102，独立的励磁线圈102交替缠绕在十二个叠片芯齿98周围，每个独立的励磁线圈102经由其相应的励磁线圈线104接收电力供应；

b)转筒40，其包括筒形筒74和由十六个永磁体76形成的十六个磁极。每个永磁体76附接到筒形筒74的内表面78并沿着其轴向长度连续延伸。

叠片定子92具有十二个齿98，因此具有十二个磁极，它们布置成当从电力模块30向六个独立励磁线圈102供电时产生旋转磁场。该旋转磁场推动转筒40的永磁体76围绕定子92转动。叠片定子92偏斜一个半齿距以使嵌齿效应最小化。

叠片电动机与爪极电动机的相似之处在于其包括外部转筒40和在一侧上刚性连接到本体元件20的内部定子92。虽然在图13中未示出，但与爪极电动机相似，叠片芯电动机的转筒40还可在各端包括具有轴承79、81的圆形端面75、77，以及布置在各个圆形端面75、77的外侧上的多个翅片83。它们都是无刷屏蔽电动机，具有内部定子40、92，基本相同的外部转筒40围绕所述内部定子转动。爪极电动机是本发明的电动机的一个优选选择，因为其结构简单、经济。

不管电动机112的具体设计如何，都可在电动机上安装并由该电动机驱动诸如叶轮的风扇117。风扇产生的气流可用于冷却电动机。此外或可替代的是，气流可通过携带由刨筒130的切削动作产生的碎屑而用于除去这些碎屑，并且使其离开正被切削的工件。气流和携带的碎屑可通过壳体内的通路或者排出壳体外。

本领域技术人员将理解，以上实施方式仅仅以示例而非任何限制的形式描述，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下可进行各种替代和修改。

Claims (15)

1、一种由电池供电的手持式刨机，该刨机包括：

壳体，该壳体具有用于与工件接合的工件接合表面以及位于所述工件接合表面的孔；

电动机，该电动机靠近所述孔安装，该电动机包括不可旋转地安装到所述壳体的定子以及围绕所述定子基本同轴地布置并适于在向所述电动机供电时相对于所述定子旋转的转子；

至少一个刀片，所述刀片安装成与所述转子一起旋转，并适于从所述孔至少部分伸出以与工件接合，使得所述转子相对于所述定子的旋转导致所述刀片或每个刀片从工件移除表面材料；以及

可充电电池，其中该电池适于至少部分位于所述工件接合表面的上方。

2、根据权利要求1所述的刨机，其中，所述或每个刀片安装到所述转子的外表面。

3、根据权利要求1或2所述的刨机，该刨机还包括位于所述壳体上的把手以及与所述把手相邻并用于向所述电动机供应电力的致动器，其中在通过所述把手保持和支撑所述刨机时，所述刨机的重心位于所述致动器下方。

4、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，其中，所述电池适于至少部分容纳在所述壳体的内部、位于所述电动机后方。

5、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，其中，所述转子在其内表面上包括多个肋以在所述电动机内产生气流。

6、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，该刨机还包括安装到所述电动机上的风扇，从而产生气流以冷却所述电动机并且/或者使由旋转刀片的切削动作产生的碎屑离开所述转子。

7、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，其中，所述转子包括基本呈筒形的筒和附接到该筒内侧的多个永磁体。

8、根据权利要求7所述的刨机，其中，所述永磁体是烧结的稀土磁体。

9、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，其中，所述电动机是无刷屏蔽电动机。

10、根据前述权利要求中任一项所述的刨机，其中，所述定子是包括至少一个爪极定子元件的爪极定子。

11、根据权利要求10所述的刨机，其中，至少一个所述爪极定子元件包括：

(i)励磁线圈；

(ii)第一半爪部件，该第一半爪部件包括第一中心元件和多个围绕所述第一半爪部件的周边以等角度间距布置的爪；以及

(iii)第二半爪部件，该第二半爪部件包括第二中心元件和多个围绕所述第二半爪部件的周边以等角度间距布置的爪；

其中，当所述第一半爪部件和所述第二半爪部件在所述第一中心元件和所述第二中心元件处接合时形成所述爪极定子元件，从而使所述爪围绕所述第一半爪部件和所述第二半爪部件的周边并置，所述爪包围所述励磁线圈，并且所述励磁线圈环绕接合的所述第一中心元件和所述第二中心元件。

12、根据权利要求11所述的刨机，其中，所述第一半爪部件和所述第二半爪部件由各向同性的铁磁复合材料形成。

13、根据权利要求10至12中任一项所述的刨机，其中，所述爪极定子还包括轴和多个同轴布置在所述轴上的爪极定子元件。

14、根据权利要求13所述的刨机，其中，所述轴由非磁性材料形成。

15、根据权利要求1至9中任一项所述的刨机，其中，所述定子包括具有多个叠片齿的叠片芯、励磁线圈和轴，其中所述叠片芯牢固地固定在所述轴上。

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