CN104607695B - 一种电钻的传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电钻的传动装置，属于机械技术领域。本电钻的传动装置包括机壳、安装在机壳下端的电池包、安装在机壳中部的开关、安装在机壳前端且具有钻头安装孔的钻夹头，在机壳内安装有无刷电机且无刷电机通过减速传动机构与钻夹头相连，所述电池包、开关、无刷电机三者电气连接，所述无刷电机包括电机外壳和动力输出轴，在电机外壳内安装有设有绕组的定子、设有至少一个磁铁的转子、与定子电气连接的霍尔板，所述动力输出轴与转子固连，所述动力输出轴部分伸出电机外壳外并与减速传动机构相连。本电钻的传动装置具有布局合理、使用寿命长的优点。

Description

一种电钻的传动装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种电钻的传动装置。

背景技术

电钻是利用电做动力的钻孔机具，是电动工具中的常规产品，也是市场上需求量最大的电动工具类产品。电钻可应用在建筑、装修、家用、医疗等使用场合，能用于刮削物体表面或洞穿物体。

电钻的工作原理是电磁旋转式或电磁往复式小容量电动机的电机转子做磁场切割做功运转，通过传动装置驱动作业装置，使得钻头更好地洞穿物体。

现有技术中，电钻传动装置中的电机采用的是有刷电机，其内部设置有碳刷，在长期使用后，需要打开电机来清理碳刷，费时费力，维护强度大。而且长期使用后，碳刷受到不断的摩擦使得碳刷快速磨损，使得电机的使用寿命降低，整体电钻传动装置布局不合理，有刷电机在使用过程中发热较大，输出功率较小，影响整体电钻的正常工作。

综上所述，需要设计一种布局合理、使用寿命长的电钻的传动装置。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种布局合理、使用寿命长的电钻的传动装置。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种电钻的传动装置，包括机壳、安装在机壳下端的电池包、安装在机壳中部的 开关、安装在机壳前端且具有钻头安装孔的钻夹头，在机壳内安装有无刷电机且无刷电机通过减速传动机构与钻夹头相连，所述电池包、开关、无刷电机三者电气连接，所述无刷电机包括电机外壳和动力输出轴，在电机外壳内安装有设有绕组的定子、设有至少一个磁铁的转子、与定子电气连接的霍尔板，所述动力输出轴与转子固连，所述动力输出轴部分伸出电机外壳外并与减速传动机构相连。

作为本发明的进一步改进，所述绕组插设在定子上，所述转子穿设在定子中部，所述磁铁呈板状设置，所述磁铁数量为四个且四个磁铁沿周向均匀安装在转子上。

作为本发明的进一步改进，所述电机外壳由电机前壳和电机后壳扣合而成，所述定子固设在电机外壳中部，所述霍尔板安装在定子与电机前壳之间，所述动力输出轴后端通过后球轴承活动安装在电机后壳中部，所述动力输出轴中部与转子固连，所述动力输出轴前端通过前球轴承与电机前壳活动连接，所述动力输出轴前端穿过霍尔板且部分伸出电机外壳外并与减速传动机构相连。

作为本发明的进一步改进，在电机后壳与定子之间设置有套设在动力输出轴外的风叶，所述风叶通过密封盖与定子密封连接，所述风叶面朝电机前壳的外端面中部设有凸起，所述凸起嵌入密封盖中部并与密封盖、动力输出轴密封连接。

作为本发明的进一步改进，在电机前壳与定子之间设置有套设在动力输出轴外的压套，所述压套穿设在霍尔板上并与电机前壳、定子密封连接。

作为本发明的又一种改进，所述无刷电机通过电机端盖安装在机壳内，所述动力输出轴前端固连有电机齿轮，所述钻夹头通过力矩套安装在机壳前端，所述减速传动机构包括传动轴、变速 箱前壳、变速箱后壳、拨动齿圈、内齿圈，所述变速箱前壳与变速箱后壳固连构成变速箱体且变速箱体安装在机壳内，所述变速箱体设置在力矩套与无刷电机之间，所述变速箱体内设有第一变速组件、第二变速组件、第三变速组件，所述第一变速组件包括一级行星架以及三个沿周向均匀插设在一级行星架上的一级行星齿轮，所述第二变速组件包括二级行星架以及五个沿周向均匀插设在二级行星架上的二级行星齿轮，所述拨动齿圈同时与三个一级行星齿轮、五个二级行星齿轮的外周面啮合连接，所述电机齿轮同时与三个一级行星齿轮的内周面啮合连接，所述第三变速组件包括自锁行星架以及五个沿周向均匀插设在自锁行星架上的三级行星齿轮，所述内齿圈同时与五个三级行星齿轮的外周面啮合连接，所述二级行星架中部固设有连接齿轮且连接齿轮与五个三级行星齿轮的内周面啮合连接，所述传动轴一端穿过力矩套并与钻夹头固连，另一端穿过变速箱体并通过自锁机构与自锁行星架固连，所述传动轴、一级行星架、二级行星架、自锁行星架、动力输出轴同轴设置。

作为本发明的进一步改进，所述自锁机构包括固设在自锁行星架中部的自锁芯、与自锁芯相连且扣合在自锁行星架上的自锁圈，所述传动轴穿过自锁圈并与自锁芯固连。

作为本发明的进一步改进，在机壳内设有与拨动齿圈固连的拨动支架，在机壳上活动安装有与拨动支架固连的变速按钮，所述一级行星架中部固设有辅助齿轮且辅助齿轮与五个二级行星齿轮的内周面啮合连接，所述变速按钮能带动拨动支架水平滑移并连带拨动齿圈与一级行星齿轮外周面啮合或者脱离。

作为本发明的进一步改进，在力矩套内设置有力矩垫片和内圈，所述力矩垫片与变速箱前壳密封连接，在力矩垫片与内圈之间设置有力矩弹簧，所述传动轴穿过力矩垫片并通过至少一个力 矩球轴承与内圈活动连接。

作为本发明的进一步改进，在机壳中部还设有能控制无刷电机正反转的推杆，所述推杆、无刷电机、开关、电池包电气连接。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

1、整体布局合理，电机选择为无刷电机，其内部去除了碳刷，电机运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多，而且无碳刷的设计使得无刷电机的磨损主要产生在轴承上，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可，延长了无刷电机的使用寿命，也使得整体电钻的使用寿命得到保障。

2、减速传动机构包括三组变速组件，设计合理，各个零部件布局紧密且固定牢靠，使得电钻在工作过程中内部不易出现晃动，减速传动机构能实现三级或者四级变速，进一步提升了工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明一较佳实施例中电钻的结构示意图。

图2是图1另一视角的结构示意图。

图3是图2中A-A向的剖视图。

图4是本发明一较佳实施例中电钻的爆炸图。

图5是本发明一较佳实施例中无刷电机的结构示意图。

图6是图5另一视角的结构示意图。

图7是本发明一较佳实施例中无刷电机的爆炸图。

图8是图6另一视角的结构示意图。

图9是图8中B-B向的剖视图。

图中，10、机壳；20、电池包；30、开关；40、钻夹头；41、钻头安装孔；50、无刷电机；51、电机外壳；511、电机前壳；512、电机后壳；52、动力输出轴；53、定子；531、绕组；54、转子；541、磁铁；55、霍尔板；561、前球轴承；562、后球轴承；57、风叶；571、凸起；58、密封盖；59、压套；60、减速传动机构；61、传动轴；621、变速箱前壳；622、变速箱后壳；63、拨动齿圈；64、内齿圈；651、一级行星架；652、一级行星齿轮；653、辅助齿轮；661、二级行星架；662、二级行星齿轮；663、连接齿轮；671、自锁行星架；672、三级行星齿轮；68、自锁机构；681、自锁芯；682、自锁圈；69、拨动支架；70、电机端盖；80、电机齿轮；91、力矩套；92、力矩垫片；93、内圈；94、力矩弹簧；95、力矩球轴承；101、变速按钮；102、推杆。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图9所示，本电钻的传动装置包括机壳10、安装在机壳10下端的电池包20、安装在机壳10中部的开关30、安装在机壳10前端且具有钻头安装孔41的钻夹头40，在机壳10内安装有无刷电机50且无刷电机50通过减速传动机构60与钻夹头40相连，电池包20、开关30、无刷电机50三者电气连接并形成闭合回路，无刷电机50包括电机外壳51和动力输出轴52，在电机外壳51内安装有设有绕组531的定子53、设有至少一个磁铁541的转子54、与定子53电气连接的霍尔板55，动力输出轴52与转子54固连，动力输出轴52部分伸出电机外壳51外并与减速传动机构60相连。

在本发明中，机壳10、电池包20以及开关30可以属于电钻 其他局部的一部分，也可以作为本发明的电钻的传动装置的一部分，或者二者之一及固定其所需的各种机构和零部件均作为本发明的电钻的传动装置的一部分。

在本发明中，电池包20可以内置于机壳10内，也可以外接在机壳10上，避免了外部线条过乱，便于使用者收线，给远距离工作带来便利。钻夹头40的钻头安装孔41可用于安装各种规格的钻头，结构简单且工装方便。

使用时，电池包20提供电力输出，通过拨动开关30控制无刷电机50运转，无刷电机50(即动力输出轴52)带动减速传动机构60连带钻夹头40运转，进而钻夹头40带动钻头工作，使得电钻实现刮削物体表面、洞穿物体等功能。

本电钻的传动装置在初始状态下，整体布局合理，电机选择为无刷电机50，其内部去除了碳刷(即电刷)，没有了有刷电机运转时产生的电火花，极大减少了电火花对外部电子设备的干扰，电机运转时摩擦力大大减小，运行顺畅，噪音会低许多。而且无碳刷的设计使得无刷电机50的磨损主要产生在轴承上，从机械角度看，无刷电机50几乎是一种免维护的电动机了，必要的时候，只需做一些除尘维护即可，延长了无刷电机50的使用寿命，也是整体设备的使用寿命的到保障。

本案中的无刷电机50主要由定子53、转子54、霍尔板55、动力输出轴52构成，霍尔板55与定子53电气连接，用来检测磁铁541、转子54旋转时产生的磁场变化。霍尔板55是一种磁敏式位置传感器，可以根据实际需求将其替换成其他磁敏式位置传感器，本文不再赘述。工作时，霍尔板55按转子54位置的变化，沿着一定次序对定子53上绕组531的电流进行换流(即检测转子54磁极相对绕组531的位置，并在确定的位置处产生位置传感信号，经信号转换电路处理后去控制功率开关30电路，按一定的逻 辑关系进行绕组531电流切换)。定子53上绕组531的工作电压由霍尔板55输出控制的电子电路提供。上述无刷电机50结构设置简单且空间布局紧凑，减少了传动装置的占用面积，且无刷电机50工作平稳，维护方便。

具体的，绕组531插设在定子53上，转子54穿设在定子53中部，磁铁541呈板状设置，磁铁541数量为四个且四个磁铁541沿周向均匀安装在转子54上。上述磁铁541分布均匀且与绕组531配合紧密，无刷电机50工作平稳，定子53和转子54连接紧密，使得无刷电机50布局紧凑，提高了空间利用率。

电机外壳51由电机前壳511和电机后壳512扣合而成，定子53固设在电机外壳51中部，霍尔板55安装在定子53与电机前壳511之间，动力输出轴52后端通过后球轴承562活动安装在电机后壳512中部，动力输出轴52中部与转子54固连，动力输出轴52前端通过前球轴承561与电机前壳511活动连接，动力输出轴52前端穿过霍尔板55且部分伸出电机外壳51外并与减速传动机构60相连。

上述电机外壳51和各个内部零部件配合紧密，各个电机的零部件布局合理，使得整体无刷电机50内部结构布局紧凑，保证了无刷电机50工作的平稳性，使得动力输出轴52能平稳地输出传动力。

优选地，在电机后壳512与定子53之间设置有套设在动力输出轴52外的风叶57，风叶57通过密封盖58与定子53密封连接，风叶57面朝电机前壳511的外端面中部设有凸起571，凸起571嵌入密封盖58中部并与密封盖58、动力输出轴52密封连接。对应的，在电机前壳511和电机后壳512上均设有通风缺口，风叶57的设计使得无刷电机50内部零件散发的热量能够及时扩散到外界，避免了无刷电机50过热而烧毁现象的发生。

密封盖58和凸起571的设置使得定子53、动力输出轴52与电机后壳512三者的密封性得到保障，具有绝尘、隔水等作用，保证了无刷电机50工作的平稳性。电机后壳512、风叶57、密封盖58、定子53以及动力输出轴52布局合理，无刷电机50后端的结构紧凑，提高了空间利用率和工作稳定性。此外，上述风叶57以及凸起571的设置对动力输出轴52和定子53均起到限位作用，方便工装，保障了无刷电机50工作的可靠性。

优选地，在电机前壳511与定子53之间设置有套设在动力输出轴52外的压套59，压套59穿设在霍尔板55上并与电机前壳511、定子53密封连接。

压套59的设置使得定子53、动力输出轴52、霍尔板55、电机前壳511的密封性得到保障，具有绝尘、隔水等作用，保证了无刷电机50工作的平稳性。电机前壳511、压套59、霍尔板55、定子53以及动力输出轴52布局合理，无刷电机50前端的结构紧凑，提高了空间利用率和工作稳定性。此外，上述压套59的设置对动力输出轴52和霍尔板55均起到限位作用，方便工装，保障了无刷电机50工作的可靠性。

进一步的，无刷电机50通过电机端盖70安装在机壳10内，动力输出轴52前端固连有电机齿轮80，钻夹头40通过力矩套91安装在机壳10前端，减速传动机构60包括传动轴61、变速箱前壳621、变速箱后壳622、拨动齿圈63、内齿圈64，变速箱前壳621与变速箱后壳622固连构成变速箱体且变速箱体安装在机壳10内，变速箱体设置在力矩套91与无刷电机50之间，变速箱体内设有第一变速组件、第二变速组件、第三变速组件，第一变速组件包括一级行星架651以及三个沿周向均匀插设在一级行星架651上的一级行星齿轮652，第二变速组件包括二级行星架661以及五个沿周向均匀插设在二级行星架661上的二级行星齿轮 662，拨动齿圈63同时与三个一级行星齿轮652、五个二级行星齿轮662的外周面啮合连接，电机齿轮80同时与三个一级行星齿轮652的内周面啮合连接，第三变速组件包括自锁行星架671以及五个沿周向均匀插设在自锁行星架671上的三级行星齿轮672，内齿圈64同时与五个三级行星齿轮672的外周面啮合连接，二级行星架661中部固设有连接齿轮663且连接齿轮663与五个三级行星齿轮672的内周面啮合连接，传动轴61穿设在机壳10内，传动轴61一端穿过力矩套91并与钻夹头40固连，另一端穿过变速箱体并通过自锁机构68与自锁行星架671固连，传动轴61、一级行星架651、二级行星架661、自锁行星架671、动力输出轴52同轴设置。

电机端盖70的设置方便了无刷电机50的工装和拆卸，也进一步保障了无刷电机50工作的稳定性。

在本发明中，减速传动机构60包括三组变速组件，设计合理，各个零部件布局紧密且固定牢靠，使得电钻在工作过程中内部不易出现晃动，保证了工作效率。本减速传动机构60能实现三级变速，进一步提升了工作效率。无刷电机50的传动力通过减速传动机构60传送到传动轴61上，工作过程中，无刷电机50同步带动传动轴61转动，进而转动轴带动钻夹头40转动，钻夹头40带动钻头工作，使得电钻实现刮削物体表面、洞穿物体等功能。

优选地，自锁机构68包括固设在自锁行星架671中部的自锁芯681、与自锁芯681相连且扣合在自锁行星架671上的自锁圈682，传动轴61穿过自锁圈682并与自锁芯681固连。自锁机构68布局紧凑，在工作过程中各个零部件不易晃动，保证了工作稳定性，而且自锁机构68与开关30相配合，使得电钻开始工作时，拨动开关30，无刷电机50开始运作并带动传动轴61转动，此时传动轴61在自锁机构68作用下可以一直转动下去，无需操作工 人一直按着开关30不放，降低了劳动强度，长时间钻孔时可以缓解手部疲劳，工装方便且灵活性大。

优选地，在机壳10内设有与拨动齿圈63固连的拨动支架69，在机壳10上活动安装有与拨动支架69固连的变速按钮101，一级行星架651中部固设有辅助齿轮653且辅助齿轮653与五个二级行星齿轮662的内周面啮合连接，变速按钮101能带动拨动支架69水平滑移并连带拨动齿圈63与一级行星齿轮652外周面啮合或者脱离。优选在变速按钮101上设置标志以便于操作工人辨识，加工方便，实用性佳。优选在机壳10上还设置有能使变速按钮101动作后复位的复位机构，使得整体布局更加合理。

拨动支架69和变速按钮101设计合理且安装方便，当变速按钮101带动拨动支架69水平滑移并连带拨动齿圈63同时与各个一级行星齿轮652、二级行星齿轮662的外周面啮合时，此时的减速传动机构60能实现三级变速；当变速按钮101带动拨动支架69水平滑移并连带拨动齿圈63与一级行星齿轮652外周面脱离后，此时拨动齿圈63仅与各个二级行星齿轮662的外周面啮合时，此时的减速传动机构60能实现四级变速。上述拨动支架69、变速按钮101以及拨动齿圈63的设置使得本案中的传动装置通用性更广，变速按钮101操作起来也比较方便。

优选地，在力矩套91内设置有力矩垫片92和内圈93，力矩垫片92与变速箱前壳621密封连接，在力矩垫片92与内圈93之间设置有力矩弹簧94，传动轴61穿过力矩垫片92并通过至少一个力矩球轴承95与内圈93活动连接。上述各个力矩套91内的零部件设置使得传动轴61和力矩套91的同轴度、稳定性得到保障。

众所周知，电钻工作中会产生震动，内圈93与钻夹头40接触，力矩弹簧94和内圈93的设置能吸收电钻产生的震动，从而 减少了震动向人体的传递，设计合理，提高了使用舒适度和工作精度。

优选地，在机壳10中部还设有能控制无刷电机50正反转的推杆102，推杆102、无刷电机50、开关30、电池包20电气连接并形成闭合回路，在需要电钻反转时，按下推杆102即可，使用起来简单方便，灵活性大，使得电钻的传动装置能适用于更多场合。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种电钻的传动装置，其特征在于：包括机壳、安装在机壳下端的电池包、安装在机壳中部的开关、安装在机壳前端且具有钻头安装孔的钻夹头，在机壳内安装有无刷电机且无刷电机通过减速传动机构与钻夹头相连，所述电池包、开关、无刷电机三者电气连接，所述无刷电机包括电机外壳和动力输出轴，在电机外壳内安装有设有绕组的定子、设有至少一个磁铁的转子、与定子电气连接的霍尔板，所述动力输出轴与转子固连，霍尔板设置为磁敏式位置传感器，其用于检测磁铁、转子旋转时产生的磁场变化，霍尔板按转子位置的变化沿一定次序对定子上绕组的电流进行换流，定子上绕组的工作电压由霍尔板输出控制的电子电路提供，所述动力输出轴部分伸出电机外壳外并与减速传动机构相连。

2.根据权利要求1所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：所述绕组插设在定子上，所述转子穿设在定子中部，所述磁铁呈板状设置，所述磁铁数量为四个且四个磁铁沿周向均匀安装在转子上。

3.根据权利要求2所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：所述电机外壳由电机前壳和电机后壳扣合而成，所述定子固设在电机外壳中部，所述霍尔板安装在定子与电机前壳之间，所述动力输出轴后端通过后球轴承活动安装在电机后壳中部，所述动力输出轴中部与转子固连，所述动力输出轴前端通过前球轴承与电机前壳活动连接，所述动力输出轴前端穿过霍尔板且部分伸出电机外壳外并与减速传动机构相连。

4.根据权利要求3所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：在电机后壳与定子之间设置有套设在动力输出轴外的风叶，所述风叶通过密封盖与定子密封连接，所述风叶面朝电机前壳的外端面中部设有凸起，所述凸起嵌入密封盖中部并与密封盖、动力输出轴密封连接。

5.根据权利要求4所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：在电机前壳与定子之间设置有套设在动力输出轴外的压套，所述压套穿设在霍尔板上并与电机前壳、定子密封连接。

6.根据权利要求5所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：所述无刷电机通过电机端盖安装在机壳内，所述动力输出轴前端固连有电机齿轮，所述钻夹头通过力矩套安装在机壳前端，所述减速传动机构包括传动轴、变速箱前壳、变速箱后壳、拨动齿圈、内齿圈，所述变速箱前壳与变速箱后壳固连构成变速箱体且变速箱体安装在机壳内，所述变速箱体设置在力矩套与无刷电机之间，所述变速箱体内设有第一变速组件、第二变速组件、第三变速组件，所述第一变速组件包括一级行星架以及三个沿周向均匀插设在一级行星架上的一级行星齿轮，所述第二变速组件包括二级行星架以及五个沿周向均匀插设在二级行星架上的二级行星齿轮，所述拨动齿圈同时与三个一级行星齿轮、五个二级行星齿轮的外周面啮合连接，所述电机齿轮同时与三个一级行星齿轮的内周面啮合连接，所述第三变速组件包括自锁行星架以及五个沿周向均匀插设在自锁行星架上的三级行星齿轮，所述内齿圈同时与五个三级行星齿轮的外周面啮合连接，所述二级行星架中部固设有连接齿轮且连接齿轮与五个三级行星齿轮的内周面啮合连接，所述传动轴一端穿过力矩套并与钻夹头固连，另一端穿过变速箱体并通过自锁机构与自锁行星架固连，所述传动轴、一级行星架、二级行星架、自锁行星架、动力输出轴同轴设置。

7.根据权利要求6所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：所述自锁机构包括固设在自锁行星架中部的自锁芯、与自锁芯相连且扣合在自锁行星架上的自锁圈，所述传动轴穿过自锁圈并与自锁芯固连。

8.根据权利要求7所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：在机壳内设有与拨动齿圈固连的拨动支架，在机壳上活动安装有 与拨动支架固连的变速按钮，所述一级行星架中部固设有辅助齿轮且辅助齿轮与五个二级行星齿轮的内周面啮合连接，所述变速按钮能带动拨动支架水平滑移并连带拨动齿圈与一级行星齿轮外周面啮合或者脱离。

9.根据权利要求8所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：在力矩套内设置有力矩垫片和内圈，所述力矩垫片与变速箱前壳密封连接，在力矩垫片与内圈之间设置有力矩弹簧，所述传动轴穿过力矩垫片并通过至少一个力矩球轴承与内圈活动连接。

10.根据权利要求9所述的一种电钻的传动装置，其特征在于：在机壳中部还设有能控制无刷电机正反转的推杆，所述推杆、无刷电机、开关、电池包电气连接。