CN105328646A - 一种同轴式电动工具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同轴式电动工具，包括外壳，所述外壳内安装电动机构，所述电动工具还包括无刷电机和控制器，所述无刷电机为高密度功率无刷电机，所述控制器与所述无刷电机连接，所述无刷电机的输出轴与所述电动工具的驱动轴为一体式结构，且所述无刷电机的输出轴的轴线垂直于所述电动工具的作业端旋转平面并经过该旋转平面的旋转中心。该种一体式同轴结构能够使得所述无刷电机的动力直接输出并驱动所述电动工具，且无刷电机输出轴与电动工具作业端间无需加装离合器或其他传动机构，从而使得整体传动效率更高，能量损失大大降低，并使得工具的整体装配体积大大减小。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动工具。
背景技术
现有的电动工具，驱动方式为电机驱动，电机通常采用串激电机，激电机同时通过碳刷实现电流换向，碳刷和转子磨损是工具使用寿命的瓶颈之一，且碳刷磨损产生碳粉，对环境造成了一定污染，所述驱动电机的转速很高，需要减速机构配合，通常采用齿轮减速机构，所述齿轮减速机构的输出轴与电动工具的执行机构的驱动端连接。存在的技术缺陷：占用空间较大，体重较大，噪音较大，使用寿命较短。
发明内容
本为了克服已有电动工具的占用空间较大，体重较大，噪音较大，使用寿命较短的不足，本发明提供一种减少占用空间、降低体重、减少噪音、延长使用寿命的同轴式电动工具。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种同轴式电动工具，包括外壳，所述外壳内安装电动机构，所述电动工具还包括无刷电机和控制器，所述无刷电机为高密度功率无刷电机，控制器与所述无刷电机连接，所述无刷电机的输出轴与所述电动工具的驱动轴为一体式结构，且所述无刷电机的输出轴的轴线垂直于所述电动工具的作业端旋转平面并经过该旋转平面的旋转中心。
优选地，所述控制器位于所述外壳的内部。
优选地，所述同轴式电动工具应用于替换使用锥齿结构或蜗轮蜗杆等传动结构实现电机轴与工具驱动轴的90度转换的电动工具。
优选地，所述同轴式电动工具为手持式角向磨光机、抛光机、墙壁打磨机中的任一种。
优选地，所述同轴式电动工具应用于替换电机轴与工具驱动轴并行的电动工具。
优选地，所述同轴式电动工具为割草机、台式切割机、手持式圆锯、手持式切割机、型材切割机中的任一种。
优选地，所述同轴式电动工具由工频交流电驱动，所述控制器中设置有用于交直流转换的滤波整流模块。
优选地，所述无刷电机为内转子无霍尔无刷直流电机。
优选地，所述同轴式电动工具由直流低压电源或电池包驱动。
优选地，所述无刷电机的输出轴与其转子铁芯之间设置有绝缘层，且所述外壳为塑料制件。
本发明中，电动工具的执行机构是指实现不同操作的机构，例如角向磨光机的磨光组件、抛光机的抛光轮、圆锯的木工锯片等。
本发明的有益效果主要表现在：减少占用空间、降低重量、减少噪音、延长使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种具体实施方式所提供的同轴式电动工具的结构示意图；
图2为图1中无刷电机部分的轴向结构示意图；
图3为本发明一种具体实施方式中所提供的抛光机的结构示意图；
图4为本发明一种具体实施方式中所提供的手持式圆锯的结构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种同轴式电动工具，该同轴式电动工具占用空间少、体重较小、噪音较小、使用寿命较长。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的同轴式电动工具的结构示意图；图2为图1中无刷电机部分的轴向结构示意图。
在具体实施方式中，本发明所提供的同轴式电动工具，包括外壳1，外壳1内安装电动机构，所述电动工具还包括无刷电机2和控制器3，无刷电机2为高密度功率无刷电机，控制器3与无刷电机2连接，无刷电机2的输出轴21与所述电动工具的驱动轴为一体式结构，且无刷电机2的输出轴21的轴线垂直于所述电动工具的作业端旋转平面并经过该旋转平面的旋转中心。该种一体式同轴结构能够使得无刷电机2的动力直接输出并驱动所述电动工具，且无刷电机输出轴与电动工具作业端间间无需加装离合器或其他传动机构，从而使得整体传动效率更高，能量损失大大降低，并使得工具的整体装配体积大大减小。
本实施例中的高密度功率无刷电机具有以下特点：效率高，电机效率在80％以上；整机使用寿命长，因为没有碳刷和齿轮，使用寿命在1200小时以上；噪音低，噪音值在65db(分贝)左右；体积小，重量轻；具有电流过载保护和突来电保护。
进一步地，控制器3位于外壳1的内部。将控制器3设置于机壳1内部能够进一步提高所述台式切割工具的组件集成度，并使所述台式切割工具结构更加紧凑。该控制器能够实现交流电源到直流电的滤波、整流，以及对所述无刷电机的起停、调速控制、过流保护、断电保护和软启动等控制功能。
更具体地，所述同轴式电动工具应用于替换使用锥齿结构或蜗轮蜗杆等传动结构实现电机轴与工具驱动轴的90度转换的电动工具，该电动工具可以为手持式角向磨光机、抛光机、墙壁打磨机中的任一种。应用所述无刷电机后的上述各电动工具装配结构中无需加装齿轮传动结构，从而使其部件组成得以精简，结构更加紧凑。
另外，所述同轴式电动工具应用于替换电机轴与工具驱动轴并行的电动工具，该电动工具可以为割草机、台式切割机、手持式圆锯、手持式切割机、型材切割机中的任一种。应用所述无刷电机后的上述各电动工具装配结构中无需加装齿轮传动结构，从而使其部件组成得以精简，结构更加紧凑。
此外，所述同轴式电动工具由工频交流电(AC:110-127V/220-240V)驱动，所述控制器中设置有用于交直流转换的滤波整流模块。在实际装配使用过程中，所述同轴式电动工具是通过滤波整流模块实现交流电到直流电的转化，再输入到电机，这是无刷电机通行的技术方案。
另一方面，无刷电机2为内转子无霍尔无刷直流电机。该种内转子无霍尔无刷直流电机的密度功率高，额定功率1000W左右，定子外径仅为60cm左右，是专为电动工具设计的，使无刷电机替代串激电机和传动机构以后，能装在有限的机壳空间内，足够紧凑的电机产生足够大的功率，不仅提高了动力输出效率，同时也有效减小了工具体积，精简了工具组件。
更具体地，所述同轴式电动工具由直流低压电源(DC：9.6V-56V)或电池包驱动。
进一步地，具体到实际的装配使用过程中，无刷电机2可以安装于所述同轴式电动工具的原齿轮箱处的装配空间内，从而无需增大工具的整体体积和装配空间即可实现无刷电机2的稳定装配。
另一方面，无刷电机2的输出轴21与其转子铁芯22之间设置有绝缘层23，绝缘层23为环氧树脂管，且外壳1为塑料制件。该绝缘层与塑料机壳相互配合形成双重绝缘结构，能够有效保证所述同轴式电动工具符合相应的绝缘安全要求，并提高其使用安全性。
当然，上述绝缘层为环氧树脂管仅为优选方案，其材质并不局限于上文所述的环氧树脂管，只要是能够满足所述台式切割工具的实际使用需要均可。
为了更好地说明本发明中无刷电机应用于各电动工具后的高功率密度特点，现将各相关电动工具关于高功率密度的相关资料列入下表：
为了便于进一步理解本发明中的相关技术内容，现以抛光机为例说明本发明中同轴式电动工具应用于替换使用锥齿结构或蜗轮蜗杆等传动结构实现电机轴与工具驱动轴的90度转换的电动工具的技术特点。
请参考图3，图3为本发明一种具体实施方式中所提供的抛光机的结构示意图。
该抛光机的壳体41内设置有无刷电机和控制器44，所述无刷电机包括电机转轴42，电机转轴42的外端部可联动地套装有输出盘片43，电机转轴42的轴线垂直于输出盘片43的操作面且经过输出盘片43的圆心；电机转轴42的内端外周部同轴套装有转子铁芯421，转子铁芯421的外周面上设置有永磁体422，机壳41的内部还设置有与永磁体422相配合的定子423。工作过程中，永磁体422在定子423的磁场作用下驱动电机转轴42转动，同时带动输出盘片43同轴联动以实现相应的切削切割作业。所述抛光机的整体工作结构中无需齿轮等传动结构，整体装配结构简单紧凑，使用寿命较长，且其仅需无刷电机即可实现减速，有效避免了动力损耗，使得所述角向磨光机的传动效率较高。
为了便于进一步理解本发明中的相关技术内容，现以手持式圆锯为例说明本发明中同轴式电动工具应用于替换电机轴与工具驱动轴并行的电动工具的技术特点。
请参考图4，图4为本发明一种具体实施方式中所提供的手持式圆锯的结构示意图。
该手持式圆锯的壳体51内设置有无刷电机和控制器54，所述无刷电机包括电机转轴52，电机转轴52的外端部可联动地套装有输出盘片53，电机转轴52的轴线垂直于输出盘片53的操作面且经过输出盘片53的圆心；电机转轴52的内端外周部同轴套装有转子铁芯521，转子铁芯521的外周面上设置有永磁体522，机壳51的内部还设置有与永磁体522相配合的定子523。工作过程中，永磁体522在定子523的磁场作用下驱动电机转轴52转动，同时带动输出盘片53同轴联动以实现相应的切削切割作业。所述手持式圆锯的整体工作结构中无需齿轮等传动结构，整体装配结构简单紧凑，使用寿命较长，且其仅需无刷电机即可实现减速，有效避免了动力损耗，使得所述角向磨光机的传动效率较高。
为了更好地说明本发明中无刷电机应用于各电动工具后的改进效果，现将各相关电动工具应用串激电机和无刷同轴电机的相关资料列入下表：
注：以上表格中的噪音值均为各工具带工作盘片空载状态下的噪音值。
综上可知，本发明中提供的同轴式电动工具，包括外壳，所述外壳内安装电动机构，所述电动工具还包括无刷电机和控制器，所述无刷电机为高密度功率无刷电机，所述控制器与所述无刷电机连接，所述无刷电机的输出轴与所述电动工具的驱动轴为一体式结构，且所述无刷电机的输出轴的轴线垂直于所述电动工具的作业端旋转平面并经过该旋转平面的旋转中心。该种一体式同轴结构能够使得所述无刷电机的动力直接输出并驱动所述电动工具，且无刷电机输出轴与电动工具作业端间间无需加装离合器或其他传动机构，从而使得整体传动效率更高，能量损失大大降低，并使得工具的整体装配体积大大减小。
以上对本发明所提供的同轴式电动工具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种同轴式电动工具，包括外壳，所述外壳内安装电动机构，其特征在于：所述电动工具还包括无刷电机和控制器，所述无刷电机为高密度功率无刷电机，控制器与所述无刷电机连接，所述无刷电机的输出轴与所述电动工具的驱动轴为一体式结构，且所述无刷电机的输出轴的轴线垂直于所述电动工具的作业端旋转平面并经过该旋转平面的旋转中心。
2.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述控制器位于所述外壳的内部。
3.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具应用于替换使用锥齿结构或蜗轮蜗杆等传动结构实现电机轴与工具驱动轴的90度转换的电动工具。
4.如权利要求3所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具为手持式角向磨光机、抛光机、墙壁打磨机中的任一种。
5.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具应用于替换电机轴与工具驱动轴并行的电动工具。
6.如权利要求5所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具为割草机、台式切割机、手持式圆锯、手持式切割机、型材切割机中的任一种。
7.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具由工频交流电驱动，所述控制器中设置有用于交直流转换的滤波整流模块。
8.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述无刷电机为内转子无霍尔无刷直流电机。
9.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述同轴式电动工具由直流低压电源或电池包驱动。
10.如权利要求1所述的同轴式电动工具，其特征在于：所述无刷电机的输出轴与其转子铁芯之间设置有绝缘层，且所述外壳为塑料制件。
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