CN105162306B - 一种安全特低电压产生装置及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全特低电压产生装置及电动工具，电动工具包括外壳及安装于外壳内的电机，所述外壳上安装有LED灯，所述电机包括定子绕组，以电机的定子绕组作为变压器初级，还设有一个变压器次级，变压器次级输出的安全特低电压通过次级引接线输出至LED灯。本发明利用手持式电动工具上定子的交变磁场产生安全特低电压，用其来提供低压LED灯照明，便于夜间作业或根据LED灯亮度是否稳定判断手持式电动工具工作是否正常，结构简单，适用于各种电动工具，使用方便，成本低廉。

Description

一种安全特低电压产生装置及电动工具

技术领域

本发明涉及电动工具，尤其涉及电动工具照明电源与电机故障判断。

背景技术

安装在手持式电动工具上的低压LED灯，不可避免需要传递电的引接线，引接线一般会穿过可能是工程塑料、金属或其他材料做成的壳体，但有一点是肯定的，不论如何布置引接线，壳体材质如何，手持式电动工具都必须满足《手持式电动工具的安全》GB3883.1的要求。

传统的方法有三种。第一种方法是用电气原理图图4所示的电子元件，设有电源开关1b、定子组件2b、电刷3b、转子组件4b、LED灯5b,通过阻容降压从市电中提取LED灯的工作电压获取点亮电流，但电阻元件发热严重不容易散热，该方法只能提供低电压而并非安全电压，仅适合塑料壳体工具；第二种方法是用电器原理图图5所示安全隔离变压器，设有电源开关1d、安全隔离变压器2d、定子组件3d、电刷4d、转子组件5d、LED灯6d,从市电中提取LED灯的工作电压获取点亮电流，但其体积大，需专设安装位置，发热严重不容易散热；第三种方法是用电器原理图图6的方法，设有电源开关1e、定子组件2e、转子组件3e、电刷4e、永磁体5e、发电线圈6e、LED灯7e,利用电机转子(电枢)的旋转运动，在旋转件上(如风扇、转子轴上)安装永磁体，在固定壳体上安装与之相对的绕组线圈进行发电提取LED灯的工作电压获取点亮电流，其发出的电电压值往往较低，否则体积就很大，需专设安装位置，在电机刚刚启动或调速类工具的低速档位或许根本无法产生足够的电压让LED灯点亮。

以上三种方法，方法一仅适用全塑料壳体的手持式电动工具，方法二、三成本高，难以找到合适的安装位置，且方法一、二均存在无法判别电机是否工作正常的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种安全特低电压产生装置及电动工具，适用于各种形式的电动工具，并能够判别电动工具的电机是否工作正常。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种安全特低电压产生装置，包括电机，所述电机设有定子绕组，以电机的定子绕组作为变压器初级，还设有一个变压器次级，变压器初级与变压器次级组合成一个变压器，该变压器为特低电压电器供电。

优选的，所述定子绕组与定子铁芯间设有电气绝缘结构。

优选的，所述变压器次级包括次级绕组，所述次级绕组与定子绕组间设有次级绕组基本绝缘结构和次级加强绝缘结构。

优选的，所述电机为单相串激式电机。

优选的，所述次级绕组的电压计算式为：U₀＝(0.5×E₀×n₂)÷n₁；其中U₀为变压次级输出电压值；E₀为定子绕组分压值；n₁为定子绕组匝数；n₂为次级绕组匝数。

优选的，所述次级绕组的输出电压控制在2.5-3.3伏，输出电流为15-20毫安。

本发明还提供了一种电动工具，包括外壳及安装于外壳内的电机，所述外壳上安装有LED灯，所述电机包括定子绕组，以电机的定子绕组作为变压器初级，还设有一个变压器次级，变压器次级输出的安全特低电压通过次级引接线输出至LED灯。

开启电机电源，如果电机无故障，定子、转子磁场即刻建立，变压器开始工作，LED灯提供照明功能，如果LED灯出现闪烁，表明电机需要维修，LED兼具提供故障指示功能。

本发明利用手持式电动工具上定子的交变磁场产生安全特低电压，用其来提供低压LED灯照明，便于夜间作业或根据LED灯亮度是否稳定判断手持式电动工具工作是否正常，结构简单，适用于各种电动工具，使用方便，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为本发明电气原理图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明结构示意图；

图4传统方法一电气原理图；

图5传统方法二电气原理图；

图6传统方法三电气原理图。

具体实施方式

如图1至图3所示，以应用于电动工具为例具体说明本发明，电动工具主要零件包括电源线1，电缆护套2，塑料壳体3，开关4，电机电刷5，定子组件6，转子组件7，金属壳体9，LED灯10等，其中，定子组件6包括定子引接线601，定子绕组602，定子铁芯603，定子绕组基本绝缘604；转子组件7包括转子换向器701，转子绕组702等。以上也是现有技术中电动工具的常见结构，在此不再赘述。

本发明的特点在于还设有一个变压器次级8，变压器次级8安装于定子绕组602间的间隙内，将定子绕组602作为变压器初级，组成一个变压器，该变压器为特低电压电器供电，特低电压电器的范围很广，但具体到该电动工具上，是LED灯10。有别于传统方法二，传统方法二定子铁芯603与变压器铁芯独立，变压器成本高且需要另找安放位置，本发明刚好利用了定子铁芯的空位安装变压器次级，此装置相当于环形隔离变压器，其效率高发热少，仅需0.15-0.2毫米漆包线绕5-10匝即可。

其中变压器次级8包括次级引接线801、次级加强绝缘803、次级绕组基本绝缘802、次级绕组线圈804。定子绕组基本绝缘604、次级加强绝缘803、次级绕组基本绝缘802构成定子绕组602与次级绕组线圈804可靠的电气隔离，次级绕组基本绝缘802、次级加强绝缘803设计严格按GB3883.1的要求，起到电气安全防护的作，次级绕组任意输出端相对于定子铁芯能承受3750V，50Hz1min耐压不击穿。

一对定子引接线601通过电机电刷5，转子换向器701、转子绕组702串联连接，其分压关系式为：E＝E₀+E₁+E₂，其中E为普通开关或调速开关输入另一对定子引接线601的电压值；E₀为定子绕组602分压值；E₁为转子绕组702分压值；E₂为电机电刷5、定子绕组602、转子绕组702、定子引接线601、接触电阻等原因形成的电阻压降值，气隙损耗、换向火花产生的电压降之和。定子铁芯603充当变压器铁芯，串接定子绕组602充当变压器初级绕组产生穿过定子铁芯603的磁通，磁通通过变压器次级8，在次级绕组线圈804上形成输出稳定的低压，次级绕组线圈804输出电压通过次级引接线801引出并接入LED灯，为LED灯供电。

如图1至图3所示手持式电动工具连接市电，接通开关4，在电器原件不存在问题的前提下，定子组件6、转子组件7磁场建立，此时次级绕组端电压计算式为：U₀＝(0.5×E₀×n₂)÷n₁，其中U₀为变压次级输出电压值；E₀为定子绕组602分压值；n₁为定子绕组匝数；n₂为次级绕组匝数；0.5系数是因穿过次级绕组磁通仅为穿过定子铁芯总磁通的一半，U₀通常控制在2.5-3.3伏，输出电流满足15-20毫安即可，只要设计的次级绕组输出U₀值，次级绕组阻值控制的次级输出电流能满足LED灯的点亮条件就不需要额外的电器原件，LED灯即可正常工作；如果次级输出电流过大，最多仅需要在次级与LED灯之间串接一个电阻，一般情况下是不需要这样做的。

本发明结构简单、较传统的三种方法成本低、制作容易，不需要额外的专设空间，占用空间小不存在难安装问题；利用电磁感应、发热小，即使产生有热量，有转子组件风扇散热，不存在散热困难的问题；

本发明可适用于在各种材质的壳体上安装LED灯照明，如果定子组件、转子组件，开关存在问题，电机电刷快要磨完，线路接触不良，E₀将产生波动，最终导致U₀输出不稳定，LED灯开始闪烁，表明工具需要维修。

Claims (2)

1.一种安全特低电压产生装置，包括电机，所述电机设有定子绕组，其特征在于：以电机的定子绕组作为变压器初级，还设有一个变压器次级，变压器初级与变压器次级组合成一个变压器，该变压器为特低电压电器供电，所述定子绕组与定子铁芯间设有电气绝缘结构，所述变压器次级包括次级绕组，所述次级绕组与定子绕组间设有次级绕组基本绝缘结构和次级加强绝缘结构，所述电机为单相串激式电机，所述次级绕组的电压计算式为：U₀＝(0.5×E₀×n₂)÷n₁；其中U₀为变压次级输出电压值；E₀为定子绕组分压值；n₁为定子绕组匝数；n₂为次级绕组匝数。

2.根据权利要求1所述的一种安全特低电压产生装置，其特征在于：所述次级绕组的输出电压控制在2.5-3.3伏，输出电流为15-20毫安。