CN103928997A - 用于电动工具的电机 - Google Patents
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Abstract
用于电动工具的电机。该电机包括具有主体转子、具有多个环绕所述转子的线圈的定子、与所述转子相连以随所述转子旋转的输出轴，和设置在所述转子的主体内的多个磁体。所述电机还包括机械磁体保持件，该机械磁体保持件连接到所述转子和所述输出轴中至少一者的机械磁体保持件，以多个所述磁体中的每一个接合。所述机械磁体保持件防止多个所述磁体移出所述转子的主体。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求申请日为2012年11月6日，申请号为61／723，142的美国临时专利申请的优选权，该申请将以引用的形式整体结合于此。
技术领域
本发明涉及电动工具，更具体地，涉及与所述电动工具一起使用的电机。
背景技术
很多电动工具都使用电机(例如，无刷直流电机)驱动所述电动工具。无刷直流电机通常包括转子和定子。永磁体设置在转子中。在一些情况中，利用环氧树脂将上述磁体保持在转子中。然而，环氧树脂效果不好、成本高而且不持久。例如，环氧树脂可能会脏，并且难于与自动加工工艺结合。此外，在加工过程中大量的环氧树脂会被浪费掉。此外，利用环氧树脂将磁体组装在转子中需要依靠操作者的技巧，并且如果操作不当会致使电机损坏。
发明内容
在一种实施方式中，本发明提供了用于电动工具的电机。该电机包括具有主体的转子、具有环绕所述转子的多个电磁线圈的定子、与所述转子相连以随所述转子旋转的输出轴和设置在转子的主体中的多个磁体。所述电机还包括机械磁体保持件，该机械磁体保持件与所述转子和所述输出轴中至少一个相连，从而与多个所述磁体中的每一个接合。所述机械磁体保持件防止多个磁体移出转子的主体。
在另一种实施方式中，本发明提供的电动工具包括壳体、设置在所述壳体内的驱动机构、以及设置在所述壳体内并可操作地驱动所述驱动机构的电机。所述电机包括具有主体的转子、具有环绕所述转子的多个电磁线圈的定子以及连接到所述转子以随所述转子转动的输出轴。所述输出轴与所述驱动机构相连，以驱动所述驱动机构。所述电机还包括多个设置在所述转子的主体内的磁体和机械磁体保持件，该机械磁体保持与所述转子和所述输出轴中的至少一者相连，以与多个所述磁体中每一个接合。所述机械磁体保持件防止多个磁体移出转子的主体。
通过结合具体实施方式以及附图，本发明的其他方面将更明显。
附图说明
图1是电动工具的侧视图，本图中移除了部分壳体，以展示电机；
图2是图1所示的电机的立体图；
图3是电机的立体图，该电机包括用于将磁体保持在电机中的轴衬；
图4是图3中电机的剖视图；
图5是电机的立体图，该电机包括将磁体保持在电机中的感应磁体(sense magnet)；
图6是电机的立体图，电机包括将磁体保持在电机中的板；
图7是电机的端视图，电机包括将磁体保持在电机中的挤压肋(crushrib)；
图8是电机的端视图，电机包括将磁体保持在电机中的锻造点(swagepoint)；
图9是将电机插入模制件前以及将电机插入模制件后将磁体保持在电机中的立体图。
在详细说明本发明任何实施方式之前，应当理解的是，本发明的实施并不限于下面说明书所说明或者附图中所示的部件结构细节以及布置。本发明能够具有其他实施方式，并且能够各种方式实践或者执行本发明。
具体实施方式
图1展示的电动工具10包括电机14(例如无刷直流电机)。在所示实施方式中，电动工具10是冲击钻。在其他实施方式中，电动工具10可以是，例如，往复锯、圆锯、线锯、钻机、冲击式扳手、螺丝刀、切管机、研磨机、砂光机、密封膏枪(caulk gun)、注油枪等。在其他实施方式中，电动工具10可为使用电机的其他类型装置，例如，真空吸尘器、喷漆器、除草和园艺设备等。
电机14设置在电动工具10的壳体18中，并且电机14与驱动机构22相连。所示的电动工具10还包括形成在壳体18上的电池连接部26。该电池连接部26容纳电池组，以通过开关和其他电子元件将该电池组与电机14电连接。所述电池组可以为，例如9V、12V、18V、28V或者36V的锂电池或者镍氢电池组。当通电时，电机14驱动驱动机构22以操作与电动工具10的卡盘30相连的工作元件(例如，钻头)。
图2更详细示出了电机14。电机14包括转子34，定子38和电机轴42。转子34包括定位在转子34的主体50中或者堆叠层(stack)中的四个永磁体46。主体50可以是复膜铁结构(laminated steel structure)或者粉末钢(powdered steel)。所示的磁体46容纳在形成于主体50中的对应的槽54中，并且磁体46在主体50的第一表面50A和第二表面50B(图4)之间延伸。槽54大体上呈方形图案彼此垂直地设置在主体50中。所示的定子38包括环绕转子34的六个电磁线圈58。电磁线圈58被定子38的叠片60环绕。通电的时候，电磁线圈58产生磁场，该磁场与定子34中的永磁体46相互作用，使得转子34相对定子38旋转。在其他实施方式中，电机14的转子34中可包括更少或更多永磁体46，和／或，电机14的定子38中可包括更多或更少的电磁线圈58。
电机轴(或者输出轴)42延伸出转子34，从而随着转子34旋转。轴42固定至转子34，使得转子34的移动传递至电机轴42。在一些实施方式中，可以利用合适的固定装置(例如，花键、滚花(knurl)、压配合件、粘结剂等)将电机轴42固定到转子34上。在其他实施方式中，电机轴42的一部分可以是非柱状的，从而可旋转地将电机轴42固定到转子34上。在所示实施方式中，电机轴42的一部分容纳在转子的主体50的开口66中(图7和图8)。开口66包括两个径向的切口62。切口62有助于释放电机轴42和所述转子的主体50中压配合连接形成的应力。如下文中参考附图5所讨论的，在一些实施方式中，切口62也有助于将次级结构与转子的主体50对齐。
轴承70设置在轴42的第一端，从而支撑电机轴42，并因此支撑位于电动工具10的壳体18中的电机14。风扇或者叶轮74连接至电机轴42的第二端，从而随电机轴42和转子34旋转。在操作电动工具10的过程中，风扇74产生环绕电机14的气流，从而冷却电机14。一个或多个轴承78(图4)连接到电机轴42的第二端，从而有助于支撑电动工具10的壳体18中的电机14。
图3展示了相似的电机114，该电机114包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体46。在这个实施方式中，电机114也包括的机械磁体保持件118，该机械磁体保持件118包括轴衬122。该轴衬122连接在位于轴承70和转子34之间的电机轴42上。轴衬122固定(例如，压入固定、花键固定等)至电机轴42，从而随着转子34和电机轴42旋转。在一些实施方式中，当转子34以相对高速旋转时，轴衬122还可以有助于平衡电机114。
所示的轴瓦122包括大体上柱状的主体125，以及连接到主体125并径向延伸的凸缘130。凸缘130可以为固定(例如，焊接)在主体125上的独立的工件，或者凸缘130可以与主体125一体成型(如机加工或者注模)而形成。在其他实施方式中，凸缘130可以非永久性地连接到主体125。而是，凸缘130可压配合到轴衬主体125和转子的主体50之间的电机轴42上。在另一实施方式中，凸缘130对接转子的主体50的第一表面50A，从而将磁体46保持在对应的槽54中。在任意一种实施方式中，凸缘130与转子的主体50的第一表面50A邻接，以将磁体46保持在相应的槽54中。在所示的实施方式中，凸缘130的直径大体上等于或者大于相对的槽54之间的垂直距离。如此，凸缘130与磁体46的端部接合，从而防止磁体46从槽54中滑出或者轴向移出槽54。
如图4所示，磁体46的相对端也延伸超过转子的主体50的第二表面50B。弹性密封件134(如，橡胶O型圈)设置在第二表面50B和风扇74之间。弹性密封件134占据了主体50和风扇74之间的公差，从而有助于将磁体46保持在槽54中。根据磁体46延伸超过主体50的第二表面50B的距离，磁体46的相对端可以与弹性密封件134接合并压缩密封件134，从而进一步防止磁体46在转子的主体50内的轴向移动。虽然未示出，如下所述，可以在下述每一电机的转子34和风扇74之间设置相似的弹性密封件。在其他实施方式中，其他类型的偏压件(例如锥形弹簧和波形弹簧)可以代替弹性密封件134。
图5示出的另一种电机214，该电机包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体(未示出；隐藏在机械磁体保持件218后方)。在这个实施方式中，电机214也包括机械磁体保持件218，该机械磁体保持件218包括感应磁体222。该感应磁体222连接位于轴承(未示出)和转子34之间的电机轴42上。感应磁体222固定(例如，压合固定、花键固定等)到电机轴42上，从而可以随电机轴42和转子34的旋转。此外，感应磁体222通过对应的突起与转子34径向地对齐，该突起装配在转子的主体50的切口62(图7和图8)中。在一些实施方式中，感应磁体222可以为，例如霍尔效应传感器的磁体，从而检测转子34的旋转位置。
感应磁体222的内表面226与转子的主体50的第一表面50A邻接，从而将所述磁体保持在所述对应的槽中。在所示实施方式中，感应磁体222的直径大体上等于转子的主体50外径，这样感应磁体222覆盖住整个第一表面50A。感应磁体222与所述磁体的端部接合，从而防止所述磁体从槽内滑出或者轴向地移出槽。在其他实施方式中，感应磁体222的直径可以大于或者小于转子的主体50的外径，只要感应磁体222与所述磁体端部的至少一些部分接合即可。
图6展示了另一种电机314，该电机314包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体46。在本实施方式中，电机314也包括的机械磁体保持件318，该机械磁体保持件包括板322。该板322是环状的，并相对较薄。在一些实施方式中，板322由金属制成。板322限定了中心孔326，该中心孔326的直径大体上大于电机轴42外径。板322的直径也大体上大于或者小于转子的主体50的外径。在其他实施方式中，板322可以为其他形状(如，方形、六边形等)和／或，板322可以由其他适宜材料组成。
板322直接连接到转子的主体50的第一表面50A，从而将磁体46保持在对应的槽中。在所示的实施方式中，通过四个焊点330将板322焊接到第一表面50A上。在其他实施方式中，可以通过更多或者更少的焊点将板322焊接到第一表面50A上，或者可以沿着板322的内缘或者外缘将板322焊接到第一表面50A上。仍然在其他的实施方式中，也可以采用其他适宜的连接装置将板322固定到转子的主体50上。当将板322固定至转子的主体50的第一表面50A上时，板322与磁体46的端部接合，从而防止磁体46从槽54内滑出或者轴向地移出槽54。在其他实施方式中，可以将板322额外地(或者可选地)压配合到轴42上。
图7展示了另一种电机414，该电机414包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体46。在本实施方式中，电机414也包括的机械磁体保持件418，该机械磁体保持件418包括挤压肋(crush rib)422。在所示的实施方式中，每个挤压肋422都是形成在转子的主体50的第一表面50A上的材料(如，焊锡或者焊接材料等)的小凸块。挤压肋422与磁体46的端部接合，从而防止磁体46从槽54内滑出或者轴向地移出槽54。
所示的磁体保持件418包括八个挤压肋422，一对挤压肋与一个磁体46接合。在每对挤压肋422中，挤压肋422相互间隔，并与对应的磁体46的同一边缘接合。利用这种设置，挤压肋422并未压在每一个磁体46的整个边缘上，因而减少了过度挤压和破坏磁体46的可能性。在其他实施方式中，挤压肋422可以设置为与每一个磁体46的相对的边缘接合。此外(或者可选地)，磁体保持件418可以包括更少个或更多个与每一个磁体46接合的挤压肋422。
图8展示了另一种电机514，该电机514包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体46。在本实施方式中，电机514也包括的机械磁体保持件518，该机械磁体保持件518包括锻造点(swage point)522。利用模锻工艺从将材料从转子的主体50的第一表面50A转移至每一磁体46上方形成锻造点522。锻造点522与磁体46的端部接合，从而防止磁体46从槽54中滑出或者轴向地移出槽54。
在所示的实施方式中，磁体保持件518包括十二个锻造点522，三个一组的锻造点与每一个磁体46接合。每组中，两个锻造点522与磁体46的相对的角接合，而一个锻造点与磁体46的中间部分接合。三个锻造点522都与对应磁体46的一个边缘接合。在其他实施方式中，锻造点522可以与磁体46的相对边缘接合(例如，两个锻造点522可与沿着一个边缘的相对的角接合，而一个锻造点522与沿着另一个边缘的中间部分接合)。此外(或者可选地)，磁体保持件518可包括更多个或更少个与每一磁体46接合的锻造点522。
图9显示的另一种电机614，该电机614包括转子34、定子(未示出)、电机轴42以及磁体46。在本实施方式中，电机614也包括机械磁体保持件618，该机械磁体保持件618包括插入模制件(insert mold)622。插入模制件622形成在轴42邻近转子的主体第一表面50A和第二表面50B的部分上方。插入模制件622基本上盖住了主体50的第一表面50A和第二表面50B，从而与磁体46的两端接合，并防止磁体46从槽54内滑出或者否则轴向地移出槽54。在其他实施方式中，插入模制件622可仅仅盖住主体的一个表面(如，第一表面50A)。在这样的实施方式中，磁体46的其他端部可以通过风扇74和参考附图4的上述弹性密封件134保持在转子的主体50中。
在所示的实施方式中，插入模制件622可以由任意适宜塑料材料形成。例如，转子34和电机轴42可设置在模具中，并且可以向该模具中注入熔化的塑料材料。随着塑料材料的冷却，材料形成了所需的插入模制件622。在其他实施方式中，插入模制件622可以为形成在电机轴42以及转子的主体50的第一表面50A及第二50B之上的环氧树脂或者胶黏剂涂层。此外(或者可选地)，插入模制件622可以在转子34和电机轴42上形成的其他适宜形状或者结构。
上述机械磁体保持件118、218、318、418、518、618不需要胶或者环氧树脂就可以将永磁体46固定转子34的在主体50中。如此，机械磁体保持件118、218、318、418、518、618变得高效率、低成本并且稳定。可以在不需要操作者的情况下容易地将机械保持件118、218、318、418、518、618自动组装在电机上。此外，在超出误差的范围内，利用弹性密封件在磁体46相对端上施加了压力，以保证磁体46总是固定在转子的主体50中。
尽管本发明已经参考某些优选实施方式进行说明，如上所述，变形和修正都在本发明一个或多个独立方面的范围和精神之内。
本发明的各种特征和优点在附加的权利要求中说明。
Claims (26)
1.一种用于电动工具的电机，该电机包括：
转子，该转子包括主体；
定子，该定子包括环绕所述转子的多个电磁线圈；
输出轴，该输出轴连接到所述转子，以随该转子旋转；
多个磁体，该多个磁体位于所述转子的主体内；和
机械磁体保持件，该机械磁体保持件连接到所述转子和所述输出轴中的至少一个，从而与多个所述磁体中的每一个接合，所述机械磁体保持件防止多个所述磁体移出所述转子的主体。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，每个所述磁体在所述转子的主体的第一表面和第二表面之间延伸，且其中，所述机械磁体保持件与多个所述磁体中的每一个接合，从而防止多个所述磁体沿轴向移出主体。
3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述机械磁体保持件位于邻近所述主体的第一表面的位置，且所述电机还包括位于邻近所述主体的第二表面的偏压件，其中，该偏压件与多个所述磁体中的每一个接合。
4.根据权利要求3所述的电机，该电机还包括连接到所述输出轴的风扇，该风扇随所述输出轴旋转，其中，所述偏压件设置在所述主体的第二表面和所述风扇之间。
5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述机械磁体保持件是单个的一体部件，所述机械磁体保持件与多个所述磁体中的每一个接合。
6.根据权利要求5所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括轴衬，该轴衬具有径向延伸的凸缘，其中所述轴衬固定到所述输出轴上，以随所述输出轴旋转，且其中，所述径向延伸的凸缘与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出所述主体。
7.根据权利要求5所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括感应磁体，其中，该感应磁体固定至所述输出轴，以随着所述输出轴旋转，且其中，所述感应磁体与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出所述主体。
8.根据权利要求5所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括板，其中，该板直接固定到所述主体的表面，且其中，所述板与多个磁体的端部，从而防止多个磁体轴向地移出主体。
9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括多个分散且间隔设置的部件，该多个离散且间隔设置的部件与多个所述磁体接合。
10.根据权利要求9所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括形成在所述转子的主体上的挤压肋，并且其中，每个所述挤压肋与多个所述磁体中的一个的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出主体。
11.根据权利要求9所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括多个锻造点，该多个锻造点形成在所述转子的主体上，其中，每个锻造点与多个所述磁体中的一个的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出主体。
12.根据权利要求1所述的电机，其中，所述机械磁体保持件包括插入模制件，该插入模制件形成在所述输出轴的一部分部分和所述转子的主体的一部分部分上的上方，其中，所述插入模制件与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出所述主体。
13.根据权利要求12所述的电机，其中，每个所述磁体在所述转子的主体的第一表面和第二表面之间延伸，且其中，所述插入模制件基本上覆盖了所述主体的所述第一表面和所述第二表面。
14.一种电动工具，该电动工具包括：
壳体；
驱动机构，该驱动机构设置在所述壳体内；以及
电机，该电机设置在所述壳体之内，并且所述电机可操作地驱动所述驱动机构，所述电机包括：
转子，该转子包括主体；
定子，该定子包括环绕所述转子的多个电磁线圈；
输出轴，该输出轴连接到所述转子，以随所述转子旋转；
多个磁体，该多个磁铁设置在所述转子的主体内；及
机械磁体保持件，该机械保持件与所述转子和所述输出轴中的至少一者相连，从而与多个所述磁体中的每一个接合，所述机械磁体保持件防止多个所述磁体移出转子的主体。
15.根据权利要求14所述的电动工具，其中，每个所述磁体在所述转子的主体的第一表面和第二表面之间延伸，且其中，所述机械磁体保持件与多个所述磁体的每一个接合，从而防止所述磁体轴向移出。
16.根据权利要求15所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件邻近所述主体的所述第一表面而定位，并且，所述电动工具还包括位于邻近所述主体的所述第二表面的偏压件，其中，该偏压件与多个所述磁体中的每一个接合。
17.根据权利要求14所述的电动工具，其中，所述电机还包括连接到所述输出轴的风扇，以随所述输出轴旋转，其中，所述偏压件设置在所述主体的所述第二表面和所述风扇之间。
18.根据权利要求14所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件是单个的整天部件，所述机械池田保持件与多个所述磁体的每一个接合。
19.根据权利要求18所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括具有径向延伸凸缘的轴衬，其中，该轴衬固定在所示输出轴上，以随所述输出轴旋转，且其中，径向延伸的所述凸缘与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出主体。
20.根据权利要求18所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括感应磁体，其中，该感应磁体固定在所示输出轴上，以随所述输出轴旋转，且其中，所述感应磁体与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出主体。
21.根据权利要求18所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括板，其中，该板直接固定在所述主体的表面上，且其中，所述板与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个磁体轴向地移出主体。
22.根据权利要求14所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括多个分散且间隔设置的部件，该多个分散且间隔设置的部件与多个所述磁体接合。
23.根据权利要求22所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括形成在所述转子的主体上的挤压肋，其中，每一个所述挤压肋与多个所述磁体中的一个的端部接合，从而防止多个所述磁体轴向地移出所述主体。
24.根据权利要求22所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括形成在所述转子的主体上的锻造点，其中，每一个所述锻造点与多个所述磁体中的一个的端部接合，从而防止多个磁体轴向地移出主体。
25.根据权利要求14所述的电动工具，其中，所述机械磁体保持件包括形成在所述输出轴的一部分和所述转子的主体的一部分上方的插入模制件，其中，所述插入模制件与多个所述磁体的端部接合，从而防止多个磁体轴向地移出主体。
26.根据权利要求25所述的电动工具，其中，每一个所述磁体在所述转子的主体的第一表面和第二表面之间延伸，且其中，所述插入模制件基本上覆盖了所述主体的第一表面和第二表面。
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