CN103339833A - 盘式电动机和电动工作机 - Google Patents

Abstract

一种盘式电动机包括：转子、定子和输出轴，其与转子同轴地一体化，线圈盘设置在转子和定子中的一个中，磁通量生成部设置在转子和定子中的另一个中，线圈盘通过层压多个线圈基板而构造，线圈图案印刷在每一个线圈基板上。在这些线圈基板中，具有相对良好散热效应的、在层压方向上的两端上的线圈基板40Aa和40Af中，线圈彼此串行地电连接，在具有相对差散热效应的、在层压方向上的内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中，线圈的至少一部分彼此并行地电连接。

Description

盘式电动机和电动工作机

技术领域

本发明涉及包括多个线圈基板层压在其中的转子的盘式电动机和包括盘式电动机的电动工作机。

背景技术

传统上，如盘式电动机的该类型，存在盘式电动机，其包括：转子，每一个具有大致盘形状的多个线圈图案印刷的线圈基板被层压在其中；磁体，其用于生成与转子的旋转表面垂直的磁通量；和滑动器，其用于供应电流到转子（参见，例如，专利文献1）。在专利文献1中公开的盘式电动机中，在印刷在转子上的线圈图案中，与转子的转子轴垂直的线圈件的一部分被扩宽，并且除此之外，通过在它的中心制造裂缝而分叉成两个件，使得线圈件的电阻被减小，因为抑制线圈件中的涡电流损耗。

引用列表

专利文献

PTL1:专利2008-99429

发明内容

技术问题

在这样的盘式电动机中，线圈基板随着盘式电动机的驱动生成热，并且当线圈基板的温度增加时，铜损也增加，因此，盘式电动机的电力输出降低。为了抑制线圈基板的温度的增加，考虑层压的线圈基板的数量多达两倍，并且除此之外，在每两个线圈基板中的线圈件彼此并行地电连接，使得每一个线圈基板生成的热量降低。然而，这导致转子厚度的增加，以致盘式电动机的尺寸增加，并且除此之外，延长经过转子的磁通量路径，因此，强力的磁体为必须的。

本发明考虑到上述情况作出，并且本发明的优选目的是提供：盘式电动机，其抑制转子的线圈基板的温度的增加，由于抑制转子的厚度；并且提供包括该盘式电动机的电动工作机。

解决方案

为了实现优选目的，根据本发明的第一视角的盘式电动机包括转子、定子和输出轴，其与转子同轴地一体化，线圈盘设置在转子和定子中的一个中，磁通量生成部设置在转子和定子中的另一个中，线圈盘通过层压多个线圈基板被构造，线圈形成在每一个线圈基板上，线圈盘包括：第一线圈基板部，其在层压方向上布置在两端侧上并且当预定电压被施加到其时其生成每多个线圈基板中的一个和每单位时间的第一热量；和第二线圈基板部，其布置在层压方向上的内侧上并且当预定电压施加到其时其生成比第一热量小的每多个线圈基板中的一个和每单位时间的第二热量。

另外，在第二线圈基板部中，多个线圈基板中的至少一部分可彼此并行地电连接，并且，在第一线圈基板部中，多个线圈基板可串行地电连接到第二线圈基板部中的线圈基板。

进一步，在第一线圈基板部中的线圈基板和在第二线圈基板部中的线圈基板可由相同部件制成。

可选地，在第二线圈基板部中的每一个线圈基板上形成的线圈的电阻可小于在第一线圈基板部中的每一个线圈基板上形成的线圈的电阻。

另外，盘式电动机可包括电力供应部，用于供应电力到多个线圈基板，并且磁通量生成部在层压方向上在多个线圈基板上生成磁通量。

另外，根据本发明的第二视角的盘式电动机包括转子、定子和输出轴，其与转子同轴地一体化，线圈盘设置在转子和定子中的一个中，磁通量生成部设置在转子和定子中的另一个中，线圈盘通过层压多个线圈基板被构造，线圈形成在每一个线圈基板上，线圈盘包括：第一线圈基板部，其在层压方向上布置在两端侧上并且当预定电压被施加到其时在该第一线圈基板部中第一电流流动通过线圈；和第二线圈基板部，其布置在层压方向上的内侧上，其中当预定电压被施加到其时小于第一电流的第二电流流动通过线圈。

另外，线圈盘可设置在转子中，并且磁通量生成部可设置在定子中。

进一步，根据本发明的第三视角的电动工作机包括根据本发明的第一或第二视角的盘式电动机。

本发明的有益效果

根据本发明，能够提供：盘式电动机，其抑制转子的线圈基板的温度的增加，因为抑制转子的厚度；和包括盘式电动机的电动工作机。

附图说明

[图1]图1是示出根据本发明的一个实施例的电动工作机的轮廓的实例的轮廓透视图；

[图2]图2是示出本发明的盘式电动机的实例的构造示意性视图；

[图3]图3是示出盘式电动机的输出轴和转子的实例的构造示意性视图；

[图4]图4是示出线圈基板的一个表面的实例的说明性视图；

[图5]图5是示出线圈基板的另一个表面的实例的说明性视图；

[图6]图6是示出在线圈基板上印刷的两个线圈中的一个的说明性视图；

[图7]图7是示出线圈基板的电连接的实例的电路图；

[图8]图8是示出在更改实例中的线圈基板的一个表面的实例的说明性视图；

[图9]图9是示出在更改实例中的线圈基板的另一个表面的实例的说明性视图。

具体实施方式

在下文中，根据本发明的实施例的电动工作机参考附图说明。

图1是示出根据本发明的实施例的电动工作机10的轮廓的实例的轮廓视图。在实施例中，电动工作机10构造成为能够通过旋转切削叶片16执行收割工作的电动收割机，包括：主杆部11；用于供应电力的电源15；和驱动部20，其用于驱动如图所示的工作工具（切削叶片16）。

主杆部11包括：操作杆12，用于将驱动部20连接到电源15；手柄13，其附接到操作杆12；和飞散防护盖14，其用于在工作期间抑制外来物质到操作侧的飞散。操作杆12以由诸如铝合金和增强塑料的轻的并且强化的材料制成的中空棒形状形成，并且用于将驱动部20电连接到电源15的电源线（未示出）被插入到其中。手柄13附接到从操作杆12的中心稍微向后面的部分。在手柄13中，触发器杆13a可旋转地设置到手柄13。触发器杆13a由操作者操作，使得电力从电源15供应到驱动部20，以致动电动工作机10。注意到，在实施例中，手柄13形成为U形，其从操作杆12延伸为轴向弧形，如图所示。然而，手柄可形成为诸如D形和T形的任何形状。

电源15附接到主杆部11的后端，并且供应电力到驱动部20。在电源15中，电池15a附接到电源外壳的后端。在此，电池15a可为诸如蓄电池和燃料电池的任何电池，并且可通过未示出的电源线为可充电的，可从待替换的电源外壳分离，或可通过外部充电装置为可充电的。

图2示出驱动部20的构造的实例。驱动部20包括：马达外壳21，其附接到操作杆12的前端；和盘式电动机24，其从电源15接收电力并且输出动力，切削叶片16(图2中省略了)附接到盘式电动机20的输出轴25。马达外壳21附接到操作杆12的前端，使得操作杆12和马达外壳的内部彼此连通，盘式电动机24容纳在马达外壳内部。

盘式电动机24构造成为整流器马达，其接收电力并且输出动力到输出轴25，包括：输出轴25；转子30，其与该输出轴25一体化地旋转；定子26，其固定到马达外壳21；和滑动器28。

输出轴25相对于马达外壳21由轴承22和23可旋转地支撑，输出轴的一端从马达外壳21突出，切削叶片16附接到其上。如图2所示，定子26包括：一对上轭26a和下轭26b；和磁体26c，其为永磁体。上轭26a和下轭26b形成为由诸如铁的磁性材料制成的环形板形，并且分别固定到马达外壳21。上轭26a布置成以致面对转子30的上表面，下轭26b布置成以致面对转子30的下表面。磁体26c形成为具有布置在周向方向上的多个磁极的环形，并且固定到下轭26b的上表面。在该构造的情形下，定子26形成磁通量，使得由磁体26c形成的磁通量在输出轴25的轴方向上经过通过转子30。滑动器28固定到马达外壳21，以致与转子30的上表面滑动接触（更具体地，以致与稍后描述的整流器盘36可滑动地接触）。在滑动器28中，电刷28a布置在设置在马达外壳21中的电刷保持器28b中，并且电刷28a通过弹簧28c通电到转子30的上表面上。来自电源15的电力通过插入到操作杆12内的电源线（未示出）供应到滑动器28。

图3示出盘式电动机24的转子30和输出轴25的放大状态的实例。在图3中，输出轴25和转子30的轮廓以它的右半部示出，输出轴25和转子30的截面图以它的左半部分示出。如图所示，输出轴25包括凸缘部25a，其可以支撑转子30，转子30附接到凸缘部25a的一端侧，使得输出轴25和转子30一体化地旋转。

转子30包括：凸缘32，其安装到输出轴25；整流器盘36，其为整流器；线圈盘48，其通过层压六个线圈基板40A（40Aa到40Af）形成；和多个绝缘板34。凸缘32由例如铝合金等制成，并且包括：中空圆柱形轴部32a；和盘形凸缘部32b，其从轴部32a延伸。在凸缘32中，轴部32a的内周面安装到输出轴25的外周面，以致以制动方式彼此固定。在轴部32a的外周面中，整流器盘36通过绝缘板34附接在凸缘部32b的一端侧上，线圈盘40通过绝缘板34附接在凸缘部32b的另一端侧上。

整流器盘36和六个线圈基板40A（40Aa到40Af）中的每一个由包括绝缘器基板和导体图案的印刷布线板形成。在整流器盘36上，整流器的导体图案径向地形成。在线圈基板40Aa到40Af中的每一个的上表面和下表面上，线圈的导体图案径向地形成。注意到，在实施例中，在六个线圈基板Aa到Af中，在层压方向上的两个端部上的线圈基板Aa和Af与“第一线圈基板部”对应，内部线圈基板Ab到Ae与“第二线圈基板部”对应。

在实施例中，对于所有六个线圈基板40A（40Aa到40Af），具有相同（单一）构造的线圈基板40A被使用。图4示出从图2和3的上面观察的线圈基板40A的状态的实例，图5示出从图2和3的下面观察的线圈基板40A的状态的实例。注意到，在图4和5中，定子36的磁体26c的位置由双点划线（它的符号没有示出）指示。在线圈基板40A的内周侧上，在轴方向上贯通线圈基板40A的通孔41被设置，并且该通孔41遭受镀铜，并且通过插入并且焊接销（未示出）到其上而电连接到在另一个线圈基板40A或整流器盘36上形成的导体图案。另外，通孔42和43设置在与在线圈基板40A上印刷的导体图案的外周侧和内周侧上的端部部分对应的位置处，并且这些通孔42和43遭受镀铜，使得在线圈基板40A的上表面上形成的导体图案和在它的下表面上形成的导体图案彼此电连接。

印刷在线圈基板40A上的径向线圈图案中的一个限定为部分线圈44（例如，由图4和5中的点划线围绕的面积）。在实施例中，如图4和5所示，20个部分线圈44设置在每一个线圈基板40A上。部分线圈44包括在定子26被定位的位置处与输出轴25大致垂直的直线部，并且在内周侧和外周侧从直线部弯曲，以致完全地形成曲柄形状。印刷在线圈基板40A的上表面上的部分线圈44（图4中的部分线圈44a)中的两个在内周侧上彼此连接，印刷在线圈基板40A的下表面上的部分线圈44（图5中的部分线圈44b）中的四个连接到在内周侧上的要电连接到其它线圈基板40A或整流器盘36的各个通孔41。这种部分线圈44在上表面和下表面处通过在线圈基板40A的内周侧和外周侧上的通孔42和43而电连接到其上以形成线圈基板40A中的两个线圈。图6示出在线圈基板40A上形成的两个线圈中的仅仅一个。图6示出在线圈基板40A中形成的两个线圈中的仅仅一个。在图6中，印刷在上表面上的一个线圈的线圈图案由实线示出，并且印刷在下表面上的它的线圈图案由断线示出。如图所示，印刷在上表面上的线圈图案和印刷在下表面上的线圈图案在通孔42和43的位置处重叠，并且在这些点处彼此电连接。形成在线圈基板40A中的线圈通过使为与整流盘的连接点的通孔41作为两个端部在上表面侧和下表面侧之间来回地进行，并且在上表面上的部分线圈44a之间的连接点处返回，使得线圈形成为以致在线圈基板40A的周向方向上绕道两次。以该方式构造的线圈基板40A中的六个在轴方向（层压方向）上层压以构造线圈盘40。

图7示出形成在六个线圈基板40A（40Aa到40Af）中的线圈的电连接的实例。在六个线圈基板40Aa到40Af之间，在层压方向上在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中形成的线圈彼此并行地电连接，用于每两个线圈基板40A（在图7中，40Ab和40Ac，以及40Ad和40Ae彼此并行地连接）。这些并行地连接的线圈和在层压方向上在外侧（两端）上的线圈基板40Aa和40Af中形成的线圈串行地彼此电连接。也就是，在层压方向上在两端上的线圈基板40Aa和40Af中形成的线圈不是并行地而是串行地电连接到形成在其它线圈基板40A中的线圈。并且，形成在线圈基板40Aa和40Af中的各个线圈中的一个端部连接到整流器盘32（未示出），以从电源15供应电力到线圈基板40Aa到40Af。在此，为了使在两个线圈基板40A中形成的线圈彼此并行地连接，例如，两个线圈基板40A可被层压，使得两个线圈基板40A具有相同相，也就是通孔41处于相同位置。另外，为了使在两个线圈基板40A中形成的线圈彼此串行地连接，例如，它们可被层压，使得它们的相转变，使得一个线圈基板40A中的一个通孔41位于在其它线圈基板40A的其它通孔41处。通过以该方式层压六个线圈基板40Aa到40Af，当电力供应到线圈时，流动通过在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae的电流小于流动通过在层压方向上的两端上的线圈基板40Aa和40Af的电流。因此，在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中，每基板和每单位时间的生成热量小于在两端上的线圈基板40Aa和40Af中的每基板和每单位时间的生成热量。在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中的各个具有比在两端上的线圈基板40Aa和40Af的与外部空气接触的面积更小的与外部空气接触的面积，因此具有差的散热效果。然而，通过减小以该方式减小在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中生成的热量，线圈盘40中的温度增加能够被抑制。另外，通过将外侧上的线圈基板40Aa和40Af彼此串行地电连接，盘式电动机24的动力输出能够被保证，并且除此之外，线圈盘40（转子30）的厚度能够被抑制。另外，由于定子26的磁通量路径能够被缩短，并且除此之外，整个盘式电动机24能够被降低尺寸。进一步，线圈盘40通过层压多个相同线圈基板40A被构造，因此，线圈盘40能够比通过层压多个线圈图案印刷在每一个线圈基板上的线圈基板而获取的线圈盘更容易制造。

在以该方式构造的实施例的电动工作机10中，操作者通过抓住手柄13而操作触发器杆13a，以将来自电源15的预定电压施加到盘式电动机24的滑动器28，该预定电压通过整流器盘36施加到转子30的线圈盘40。由定子26生成的磁通量在轴方向上经过通过转子30，流动通过线圈盘40的电流在与该磁通量垂直并且与输出轴25的中心轴正交的方向上流动，因此，围绕输出轴25的旋转力产生，使得转子30和输出轴25以及附接到输出轴25的切削叶片16一体化地旋转。通过以该方式旋转切削叶片16，操作者能够执行收割工作。

在上述的实施例的电动工作机10中，构造盘式电动机24的转子30的线圈盘40形成为使得在层压方向上的内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中的每两个彼此并行地电连接，除此之外，使得在层压方向上的两端上的线圈基板40Aa到40Af彼此串行地电连接，使得在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中生成的每基板和每单位时间的热量小于在层压方向上的两端上的线圈基板40Aa和40Af中生成的每基板和每单位时间的热量。因此，在具有相对差散热效应的内侧上的线圈基板的温度的增加能够被抑制，因而，由于线圈盘40的温度的增加的盘式电动机24的动力输出的降低能够被抑制，因为保证了盘式电动机24的额定功率输出。另外，通过将具有相对良好散热效应的、在层压方向上的两端上的线圈基板40Aa和40Af串行地彼此电连接，线圈盘40的厚度的增加能够被抑制，因为保证了盘式电动机24的额定功率输出，使得定子26的磁通量路径能够被缩短，并且除此之外，整个盘式电动机24能够小型化。

在上述线圈盘40中，六个线圈基板被层压。然而，三到五个线圈基板可被层压，或者七个或更多个线圈基板可被层压。

在上述线圈盘40中，在内侧上的线圈基板40Ab到40Ae中的每两个彼此并行地电连接，并且然后，线圈基板串行地连接。然而，只要流动通过内侧上的线圈基板40Ab到40Ae的电流小于流动通过在两端上的线圈基板40Aa和40Af的电流，则线圈基板可首先串行地连接，并且然后，并行地连接。此外，三个或更多个线圈基板40A可并行地电连接。进一步，例如，七个线圈基板40Aa到40Ag可被层压，并且在层压方向上的外侧上的线圈基板40Aa、40Ab、40Af和40Ag中的每两个可彼此并行地电连接，并且在内侧上的三个线圈基板40Ac到40Ae可彼此并行地电连接。在该情况中，线圈基板40Aa、40Ab、40Af和40Ag与“第一线圈基板部”对应，线圈基板40Ac到40Ae与“第二线圈基板部”对应。

在上述线圈盘40中，每一个具有相同线圈图案的多个线圈基板40A被层压。然而，在线圈盘40上的线圈图案能够任意改变，只要整流器马达被构造，并且每一个具有不同图案的线圈基板可被层压。在该情况下，线圈图案可在层压方向上的两端侧上的线圈基板和在内侧上的线圈基板之间分离，使得在内侧上的线圈基板中生成的每基板和每单位时间的热量小于在两端侧上的线圈基板中生成的每基板和每单位时间的热量。图8示出在更改实例中的线圈基板40B的上表面的实例，图9示出更改实例中的线圈基板40B的下表面的实例。在更改实例中的线圈基板40B中，部分线圈44的宽度窄于在实施例中的线圈基板40A的宽度，使得它的数量是前者的两倍。在更改实例的该线圈基板40B中，与实施例中的线圈基板40A类似地，在上表面和下表面上的部分线圈44通过通孔42和43彼此连接以形成两个线圈。在更改实例中的线圈基板40B中的每一个线圈在线圈基板40B的上表面和下表面上移动，以在圆周方向上在其上绕道两次，并返回部分线圈44在上表面上连接的部分，然后，在周向方向上总共在其上绕四次。在更改实例的线圈基板40B中，线圈路径长于在实施例中的线圈基板40A的路径，并且除此之外，电阻更大，因为他的线圈宽度更小。即便当更改实例中的线圈基板40B在层压方向上布置在两端上时，当在实施例中的线圈基板40A布置在内侧上并且被层压时，并且当线圈基板40A和40B中的全部彼此串行地电连接以构造线圈盘40时，每内侧上的线圈基板40A和每单位时间生成的热量能够小于每两端侧上的线圈基板40B和每单位时间生成的热量，因此，线圈基板的温度的增加能够被抑制，因为抑制线圈盘的厚度的增加。

上述实施例中的定子16包括上轭26a、下轭26b和磁体26c。然而，只要线圈盘生成经过在轴线方向上的马达的输出轴的磁通量，定子可包括例如线圈。另外，磁极的布置可为任意改变的，只要整流器马达能够被构造。

在上述实施例中，本发明已被描述，以致应用到电动收割机，在该电动收割机中，切削叶片16附接到盘式电动机24。然而，本发明可应用到任何电动工作机。

在前述事项中，本发明的实施例已被描述。然而，不用说的是，本发明根本不限于前述实施例并且各种更改能够在本发明的范围内作出。

附图标记列表

10   电动工作机

11   主杆部

12   操作杆

13   手柄

13a  触发器杆

14   飞散防护盖

15   电源

15a  电池

16   切削叶片

20   驱动部

21   电动机外壳

22和23  轴承

24   盘式电动机

25   输出轴

26   定子

26a  上轭

26b  下轭

26c  磁体

28   滑动器

28a  电刷

28b  电刷保持器

28c  弹簧

30   转子

32   凸缘

34   绝缘板

36   整流器盘

40   线圈盘

40A，40Aa到40Af，和40B  线圈基板

41 到43 通孔

44  部分线圈

Claims (10)

1.一种盘式电动机，包括：转子、定子和输出轴，所述输出轴与所述转子同轴地一体化，其特征在于：

线圈盘设置在所述转子和所述定子中的一个中，

磁通量生成部设置在所述转子和所述定子中的另一个中，

所述线圈盘通过层压多个线圈基板被构造，线圈形成在每一个线圈基板上，以及

所述线圈盘包括：

第一线圈基板部，其布置在层压方向上的两端侧上并且当预定电压施加到其时其生成每多个线圈基板中的一个和每单位时间的第一热量；以及

第二线圈基板部，其布置在层压方向上的内侧上并且当预定电压施加到其时其生成比所述第一热量小的每多个线圈基板中的一个和每单位时间的第二热量。

2.根据权利要求1所述的盘式电动机，其特征在于，在所述第二线圈基板部中，所述多个线圈基板中的至少一部分彼此并行电连接，在所述第一线圈基板部中，所述多个线圈基板中的每一个串行地电连接到所述第二线圈基板部中的线圈基板。

3.根据权利要求1所述的盘式电动机，其特征在于：

在所述第一线圈基板部中的所述线圈基板和在所述第二线圈基板部中的所述线圈基板由相同部件制成。

4.根据权利要求1所述的盘式电动机，其特征在于，在所述第二线圈基板部中的每一个线圈基板上形成的所述线圈的电阻小于在所述第一线圈基板部中的每一个线圈基板上形成的线圈的电阻。

5.根据权利要求1所述的盘式电动机，其特征在于：

所述盘式电动机包括用于供应电力到所述多个线圈基板的电力供给部，以及

所述磁通量生成部在层压方向上在所述多个线圈基板上生成磁通量。

6.一种盘式电动机，包括：转子、定子和输出轴，输出轴与所述转子同轴地一体化，其特征在于，

线圈盘设置在所述转子和所述定子中的一个中，

磁通量生成部设置在所述转子和所述定子中的另一个中，

所述线圈盘通过层压多个线圈基板被构造，线圈形成在每一个线圈基板上，以及

所述线圈盘包括：

第一线圈基板部，其布置在层压方向上的两端侧上，其中当预定电压被施加到其时第一电流流动通过所述线圈；以及

第二线圈基板部，其布置在层压方向上的内侧上，其中当所述预定电压被施加到其时小于所述第一电流的第二电流流动通过所述线圈。

7.根据权利要求1所述的盘式电动机，其特征在于：

所述线圈盘设置在所述转子中，以及

所述磁通量生成部设置在所述定子中。

8.根据权利要求6所述的盘式电动机，其特征在于：

所述线圈盘设置在所述转子中，以及

所述磁通量生成部设置在所述定子中。

9.一种电动工作机，包括根据权利要求1所述的盘式电动机。

10.一种电动工作机，包括根据权利要求6所述的盘式电动机。

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