CN109038885B - 电动工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动工具。锤钻(1)具有包括定子(10)和可相对于定子(10)旋转的转子(11)的无刷电机(3)，转子(11)包括旋转轴(12)、转子铁芯(18)和被固定在转子铁芯(18)上的永久磁铁(21)，在转子铁芯(18)上形成有空间部(减重部(36))。据此，能够实现转子的轻量化。

Description

电动工具
技术领域
本发明涉及一种锤钻(hammer drill)等电动工具(electric power tool)。
背景技术
电动工具的驱动源所使用的电机例如如专利文献1公开的那样，具有定子(stator)和可相对于定子旋转的转子(rotor)，转子具有：旋转轴，其位于转子的轴心；筒状的转子铁芯(rotor core)，其被配置在旋转轴周围，通过使多片电磁钢板层叠而成；和永久磁铁，其被配置在转子铁芯的内部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利公开公报特开2015-56953号
发明内容
在制造转子时，当为了将永久磁铁固定于转子铁芯而使用粘接剂时，由于粘接剂滴下或者粘接剂收缩等，有时永久磁铁与转子铁芯的粘接面产生偏差。由于该偏差，旋转时的离心力通过粘接剂而集中在转子铁芯的局部，存在转子铁芯在早期发生破损的可能性。
因此，采用代替粘接剂而通过树脂使旋转轴、转子铁芯和永久磁铁一体化的方法。在该情况下，一边施加压力一边使树脂流入，因此能够使永久磁铁与转子铁芯的粘接面均匀，能够确保转子的强度。另外，通过在旋转轴与转子铁芯之间介设树脂还能够实现双重绝缘。
但是，当为了实现轻量化而在转子铁芯内设置减重部时，成型树脂流入减重部的空间内，因此存在无法设置减重部而无法实现轻量化的问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够实现(达成)转子的轻量化的电动工具。
为了实现上述目的，本发明的技术方案1是一种电动工具，其具有包括定子和可相对于定子旋转的转子的电机，转子包括旋转轴、转子铁芯和被固定在转子铁芯上的永久磁铁而成，其特征在于，在转子铁芯和/或旋转轴上形成有空间部。
本发明的技术方案2在技术方案1的结构的基础上，其特征在于，空间部被封闭，旋转轴、转子铁芯和永久磁铁通过树脂被一体化。
本发明的技术方案3在技术方案2的结构的基础上，其特征在于，空间部被形成于转子铁芯，在转子铁芯的轴向上，空间部的两端被形成转子铁芯的电磁钢板封闭。
本发明的技术方案4在技术方案1的结构的基础上，其特征在于，在旋转轴与转子铁芯之间介设有比重比铁小的中间部件。
本发明的技术方案5在技术方案4的结构的基础上，其特征在于，在中间部件上形成有空间部。
为了实现上述目的，本发明的技术方案6是一种电动工具，其具有包括定子和可相对于定子旋转的转子的电机，转子包括旋转轴、转子铁芯和被固定在转子铁芯上的永久磁铁而成，其特征在于，在旋转轴与转子铁芯之间介设有比重比铁小的中间部件，并且在中间部件上形成有空间部。
根据本发明，通过在转子铁芯和/或旋转轴、或者中间部件上形成空间部，能够实现转子的轻量化。
附图说明
图1是锤钻的纵剖视图。
图2是转子的说明图，图2的(A)是主视图，图2的(B)是侧视图，图2的(C)是后视图。
图3是转子的说明图，图3的(A)是纵剖视图，图3的(B)是横剖视图。
图4是变形例的转子的说明图，图4的(A)是侧视图，图4的(B)是纵剖视图。
图5是变形例的转子的纵剖视图。
附图标记说明
1：锤钻；2：电机外壳；3：无刷电机；4：输出外壳；5：输出部；6：蓄电池安装部；7：控制器；8：蓄电池组；10：定子；11、11A、11B：转子；12、62：旋转轴；13：定子铁芯；14：上绝缘体；15：下绝缘体；16：绕组；17：传感器电路板；18：转子铁芯；19、19a：电磁钢板；20：通孔；21：永久磁铁；23、24：轴承；32：上套筒；34：下套筒；35：树脂；36、61：减重部；40：工具保持架；60：中间部件；63：空间部；64：小齿轮轴；S1：筒状空间；S2、S3、S5：圆盘形空间；S4：间隙。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是作为电动工具一例的锤钻的纵剖视图。该锤钻1在收容无刷电机(brush-less motor)3的上下方向的电机外壳(motor housing)2上方，具有收容输出部5并向前方延伸的输出外壳4。在电机外壳2下方收容有控制器7，在控制器7下方设置有蓄电池安装部6，所述蓄电池安装部6能够安装2个蓄电池组8、8。标记9是从输出外壳4后方跨越蓄电池安装部6而沿上下方向设置的把手(handle)。
无刷电机3是具有定子10和位于定子10内侧的转子11的内转子型电机，并以使转子11的旋转轴12朝上的姿势被收容在电机外壳2内。
定子10具有：定子铁芯13；上绝缘体14和下绝缘体15，其设置于定子铁芯13的上侧和下侧；和多个绕组(coil)16、16…，其隔着上绝缘体14、下绝缘体15而卷绕在定子铁芯13内侧。在下绝缘体15的下端固定有传感器电路板17，该传感器电路板17上搭载有检测后述的转子铁芯18的永久磁铁21的位置并输出旋转检测信号的旋转检测元件(省略图示)。
如图2、3所示，转子11具有：旋转轴12，其位于转子11的轴心；筒状的转子铁芯18，其被配置在旋转轴12的周围，通过使多片电磁钢板19、19…层叠而成；永久磁铁21、21…，其被分别插入于在转子铁芯18内部在同心圆上形成的多个通孔20、20…。在各通孔20的周向上的两端分别形成有突出空间20a、20a，该突出空间20a、20a超过永久磁铁21的两端而向周向外侧突出。标记22、22…是电磁钢板19的铆接部，在通孔20、20…的内侧且在周向相邻的通孔20、20间被配置在同心圆上。
旋转轴12的下端被支承于设在电机外壳2底部的轴承23，旋转轴12的上端被支承于设在输出外壳4上的轴承24并突出到输出外壳4内，形成在上端的小齿轮(pinion)25分别与设置在前后的中间轴26和曲轴27上的齿轮28、29啮合。另外，在轴承24的下侧且在旋转轴12上设置有离心式风扇30，在离心式风扇30的下方且在电机外壳2内设置有导流板(baffleplate)31。
另外，在转子铁芯18的上侧且在与离心式风扇30之间配置有直径与转子铁芯18相同的圆盘形的上套筒(upper sleeve)32。在该上套筒32的外周缘，环绕设置有在轴向上比中间部分长的短筒部33，通过使短筒部33的下端抵接于转子铁芯18的上端表面来在与转子铁芯18之间形成空间，由此能够向上套筒32的前后射出树脂。使短筒部33从中间部分向上下两侧的突出长度相等，因此，能够不考虑上下的方向性而将其组装到旋转轴12上。上套筒32的中心孔的内径与转子铁芯18的中心孔的直径大致相同。但是，转子铁芯18的中心孔18a的形状不是圆形，如图3的(B)所示，横截面为八边形。
另一方面，在转子铁芯18的下侧且在与轴承23之间，配置有下套筒(lowersleeve)34，该下套筒34的直径比转子铁芯18小且外周位于比永久磁铁21靠内侧的位置，并且下套筒34抵接于转子铁芯18的下端表面。上套筒32、下套筒34为黄铜制，上套筒32用于防止永久磁铁21脱落，下套筒34起着基于外表面切削的平衡调节(balanceadjusting)作用。
该转子11通过树脂而一体化。在成型模具内，如图3的(A)所示，在旋转轴12的直径最大的中间部12a周围且在转子铁芯18与上套筒32、下套筒34之间形成有筒状空间S1，在上套筒32与转子铁芯18之间形成有与筒状空间S1连通的圆盘形空间S2。另外，在上套筒32的上侧形成有与筒状空间S1连通的圆盘形空间S3，在通孔20内且在永久磁铁21周围形成有与突出空间20a和圆盘形空间S2连通的间隙S4。并且，在下套筒34的下侧且在直径最小的下端部12b周围形成有与筒状空间S1连通的圆盘形空间S5。在成型模具内树脂35按照从S5到S1、从S1到S2和S3、从S2到S4的顺序被填充到上述空间S1～S5中，据此旋转轴12、转子铁芯18、永久磁铁21、上套筒32、下套筒34被一体化。即使向筒状空间S1填充树脂35，由于转子铁芯18的中心孔18a为八边形，因此，旋转轴12在不会滑动的情况下被与转子铁芯18一体化。尤其是在成型有树脂35的中间部12a的外周表面凹设有环形的上槽12c和下槽12d、以及螺旋槽12e，使树脂35与旋转轴12的一体化坚固，其中所述螺旋槽12e在上槽12c与下槽12d之间与两槽连通。
在图2、3中，标记35a是凹进部，该凹进部凹设于在旋转轴12的下端部12b周围形成的树脂35的下表面，用于进行平衡修正时的旋转检测(照射激光来检测凹进部35a)。旋转轴12的下端部12b的直径比中间部12a小，但形成有凹进部35a的下端侧的树脂35在上下方向上与转子铁芯18和下套筒34重叠，因此，即使对旋转轴12施加朝向上方的拉伸力，也能通过下端侧的树脂35来防止旋转轴12脱落。
并且，在转子铁芯18的内部且在通孔20的内侧，如图3所示，在与转子铁芯18的轴心同心的圆上形成有4个作为圆弧状的空间部的减重部36、36…。该减重部36为通过在各电磁钢板19上形成相同形状的透过孔来在轴向上连续的空间，但在此，在转子铁芯18的轴向上的两端的数片(2片)电磁钢板19a、19a上没有形成透过孔，减重部36的两端被封闭。通过该两端的封闭，在使转子11一体成型的情况下，树脂35不会流入各减重部36。
另一方面，输出部5具有沿前后方向延伸并可旋转的筒状的工具保持架(toolholder)40，外装于工具保持架40后端的锥齿轮(bevel gear)41与设置于中间轴26上端的锥齿轮42啮合。在工具保持架40内插入且安装有气缸(cylinder)43，设置在气缸43内的活塞44通过连杆(connecting rod)45与曲柄销(crankpin)46连结，其中曲柄销46在曲轴27上端设置于偏心位置。
另外，在气缸43内，撞锤(striker)48通过空气腔47以可前后移动的方式被收容在活塞44的前方，在撞锤48前方且在工具保持架40内，撞栓(impact bolt)49以可前后移动的方式被收容。在此，当从工具保持架40的顶端插入钻头(drill bit)等顶端工具时，顶端工具的后端使撞栓49后退至与气缸43前方的承接环(receiving ring)50抵接的位置，从而使撞栓49的后端突出到气缸43内。标记51是被外装于工具保持架40前端的用于进行顶端工具的拆装操作的操作套筒(operating sleeve)。
并且，在蓄电池安装部6内，能够从左右方向滑动来安装蓄电池组8、8的2个端子台52、52被前后配置，并且在端子台52、52上方收容有控制器7。控制器7具有搭载有未图示的微电脑或开关元件的控制电路板，并且通过被立设于蓄电池安装部6的内表面的倒日文片假名“コ”字形的肋部53、53而沿前后方向被支承。在控制器7前方设置有使用LED来照射输出部5前方的灯54，在蓄电池安装部6的前后方，向下突出形成有覆盖所安装的蓄电池组8、8的前后方的保护板(guard plate)55、55。
在把手9内，设置有与控制器7电气连接的开关56和电容器57，在从开关56向前方突出的柱塞(plunger)上设置有开关操作杆(switch lever)58。
因此，在该锤钻1中，当用握持把手9的手按压开关操作杆58使开关56进行接通动作时，从蓄电池组8向无刷电机3供给电力，由此旋转轴12进行旋转。即，控制器7的微电脑获取从传感器电路板17的旋转检测元件输出的表示转子11的永久磁铁21的位置的旋转检测信号，来获取转子11的旋转状态，按照获取到的旋转状态来控制各开关元件的接通/断开(ON/OFF)，通过使电流依次流过定子10的各绕组16来使转子11旋转。
这样一来，当旋转轴12旋转时，通过齿轮28使中间轴26减速旋转，并通过锥齿轮42、41使工具保持架40与顶端工具一起旋转。同时，通过齿轮29使曲轴27减速旋转，并通过连杆45使活塞44在气缸43内往复移动，通过空气腔47使撞锤48前后移动。据此，撞锤48通过撞栓49来打击顶端工具。
另外，在成为控制器7的左右两侧的、蓄电池安装部6的左右侧表面形成有未图示的吸气口，在成为离心式风扇30的左右两侧的、电机外壳2的左右侧表面形成有未图示的排气口，在吸气口与无刷电机3之间配置有控制器7。因此，通过伴随着旋转轴12的旋转的离心式风扇30的旋转，被从吸气口吸入的空气首先与控制器7接触而对控制器7进行冷却之后，经过电机外壳2内而对无刷电机3进行冷却。然后，通过导流板31被从排气口排出。
这样，根据上述方式的锤钻1，在转子铁芯18上形成有空间部(减重部36)，因此能够实现转子11的轻量化。
尤其是，在此，空间部(减重部36)被封闭，旋转轴12、转子铁芯18和永久磁铁21通过树脂35一体化，据此，即使用树脂35固定旋转轴12、转子铁芯18和永久磁铁21，减重部36也不会被树脂35封闭，能够可靠地形成减重部36。
另外，转子铁芯18的减重部36两端被形成转子铁芯18的电磁钢板19a封闭，因此，能够使用电磁钢板19a容易地进行减重部36的封闭。
另外，减重部的横截面形状并不限定于上述方式的圆弧状，也可以采用圆形、三角形、多边形等其他形状。另外，不是必须通过树脂来一体化，仅在转子铁芯上设置减重部也能够实现轻量化。
并且，在上述方式中，在转子11上设置有上套筒32、下套筒34，但也可以如图4所示的转子11A那样而不设置上套筒。在该情况下，还能够用比重比铁小的中间部件(例如树脂)60来使旋转轴12、转子铁芯18和永久磁铁21相结合。可以在该中间部件60上设置减重部61，但也可以在转子铁芯18上设置减重部61，还可以在两者上均设置减重部61。
另外，在中间部件60不是树脂的情况下，最好将旋转轴12与转子铁芯18之间的半径方向上的距离D设定为绝缘所需的1mm以上(优选为1.5mm)。
在该变形例中，通过在旋转轴12与转子铁芯18之间介设比重比铁小的中间部件60，也能够实现转子11的轻量化。尤其是，通过在中间部件60上设置减重部61来作为空间部，能够进一步实现轻量化。另外，使旋转轴12与转子铁芯18的空间形成得较大，因此不需要按照旋转轴12的外径而准备多种转子铁芯18的内径。
另外，如图5所示的转子11B那样，还可以使旋转轴62中空而在其内部形成空间部63，将分体的小齿轮轴(pinion shaft)64压入于旋转轴62的一侧的端部，将轴承23压入于另一侧的端部。轴承23被从电机外壳2底部突出的支承轴支承。
在该情况下，使用树脂35使旋转轴62和转子铁芯18、永久磁铁21一体成型之后，在将转子铁芯18固定的状态下，进行将小齿轮轴64压入于旋转轴62的工序，但是，在一体成型后转子铁芯18和旋转轴62不同轴的情况下，可以在压入小齿轮轴64前对旋转轴62的内表面进行切削来进行同轴度的调整。
在该变形例中，也能够通过在旋转轴62上形成空间部63来实现轻量化。
另外，如果按照制品来准备多种长度、齿数不同的小齿轮轴64，则能够使小齿轮轴64以外的转子11的形状通用化，因此能够使压入齿轮之前的转子制造工序通用，能够降低成本。
并且，由于能够通过对旋转轴62的内表面进行切削来修正同轴度，因此能够防止由于偏心而造成的铁损(core loss)增加，平衡变得良好而不需要上下套筒等平衡修正部件。
并且，如果使旋转轴62为小径，则能够扩大与转子铁芯18之间的径向上的空间，因此，不需要按照旋转轴62的外径而准备多种转子铁芯18的内径。
除此之外，无刷电机的配置和朝向并不限定于上述方式，也可以为朝前、倾斜的朝向、左右方向的朝向，也可以不限定于无刷电机，而为其他电机。
另外，电动工具也并不限定于锤钻，冲击钻或圆锯等其他种类的电动工具也能够基于本发明实现转子的轻量化。

Claims (4)

1.一种电动工具，其具有包括定子和可相对于所述定子旋转的转子的电机，所述转子包括旋转轴、转子铁芯和被插入形成于所述转子铁芯的通孔内的永久磁铁，
其特征在于，
在所述转子铁芯上形成有被封闭的空间部，另一方面，
在所述旋转轴上以与所述旋转轴同轴的方式外装有圆盘形部件，该圆盘形部件在所述旋转轴的轴线方向的一侧与所述转子铁芯相邻，且其直径与所述转子铁芯相同，
在所述旋转轴的周围且在与所述转子铁芯和所述圆盘形部件之间形成有筒状空间，
在所述轴线方向上且在所述圆盘形部件与所述转子铁芯之间形成有与所述筒状空间连通的圆盘形空间，
在所述通孔内且在所述永久磁铁的周围形成有与所述圆盘形空间连通的间隙，
所述旋转轴、所述转子铁芯、所述永久磁铁和所述圆盘形部件通过跨越所述筒状空间、所述圆盘形空间和所述间隙填充的树脂被一体化。
2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
所述空间部被形成于所述转子铁芯，在所述转子铁芯的轴向上，所述空间部的两端被形成所述转子铁芯的电磁钢板封闭。
3.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，
在所述旋转轴与所述转子铁芯之间介设有比重比铁小的中间部件。
4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，
在所述中间部件上形成有空间部。
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