CN109951052A - 装置，特别是手导和/或手持气动动力工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动驱动装置，特别是一种手导和/或手持气动动力工具，其包括：气动旋转叶片马达、作业元件、以及传动布置，所述传动布置在功能上位于马达和作业元件之间，用于传递旋转运动和扭矩。马达包括：壳体以及圆柱形的转子，所述壳体限定沿着圆柱体轴线延伸的圆柱形的腔室，所述转子位于腔室中并且沿着平行于圆柱体轴线延伸的轴线延伸并且可以围绕平行于圆柱体轴线延伸的轴线旋转，转子包括在转子的旋转期间受到径向向外推动的多个可径向运动的叶片。提出所述传动布置被实施为磁性传动布置，并且马达的转子包括在叶片之间附接到其的永磁体，从而使气动马达的转子形成磁性传动布置的旋转部件之一。

Description

装置，特别是手导和/或手持气动动力工具

技术领域

本发明涉及一种气动驱动装置，其包括：气动旋转叶片马达；作业元件，当马达启动时所述作业元件实现作业运动；以及至少一个传动布置，所述传动布置在功能上位于马达和作业元件之间，用于将旋转运动和扭矩从马达传递到作业元件以实现作业运动。该马达包括：壳体，所述壳体限定沿着圆柱体轴线延伸的基本上圆柱形的腔室；以及基本上圆柱形的转子，所述转子位于腔室中，并且沿着平行于圆柱体轴线延伸的旋转轴线延伸并且可以围绕平行于圆柱体轴线延伸的轴线旋转。转子包括多个可径向运动的叶片，所述叶片在转子旋转期间受迫径向向外移动。优选地，该装置是手导和/或手持气动动力工具。

本发明还涉及一种气动机器，其包括气动旋转叶片马达和磁性传动布置。气动机器适用于上述类型的装置。

背景技术

该装置例如可以是手导和/或手持气动动力工具。动力工具可以是例如钻头、研磨机(直磨机或角磨机)、砂光机、抛光机、上光机、搅拌机、螺丝刀等。因此，作业元件可以实施为钻夹头、研磨机的承载元件、或砂光机或抛光机的背衬垫。作业元件被实施为接收和保持工具附件，所述工具附件用于执行动力工具适于执行的期望作业。例如，钻夹头可以被实施为接收和保持各种尺寸的钻头。承载元件可以被实施为接收和保持砂轮。背衬垫可以被实施为接收和保持砂磨元件(例如砂纸、砂磨织物等)或抛光垫(例如泡沫垫、羊毛垫或微纤维垫)。

由作业元件和附接到其的工具附件执行的作业运动优选地是旋转类型。具体地，它可以是纯粹的旋转运动、传动装置驱动的旋转轨道运动或随机轨道运动。此外，作业运动也可以是(非旋转的)纯粹的轨道运动。通过纯粹的旋转运动，作业元件围绕第一旋转轴线旋转，该第一旋转轴线与穿过作业元件平衡点的作业元件的中心轴线一致。通过旋转轨道和随机轨道运动，作业元件围绕第一旋转轴线执行第一旋转运动，第一旋转轴线与作业元件的第二旋转轴线间隔开，该第二旋转轴线对应于穿过作业元件平衡点的中心轴线。除了第一旋转运动之外，作业元件还可围绕第二旋转轴线旋转。通过旋转-轨道运动，基于第一旋转运动，由传动机构迫使进行第二旋转运动。例如，对于围绕第一旋转轴线旋转360°(一次旋转)的第一旋转运动，作业元件可以围绕第二旋转轴线执行大约30至120转的多个传动装置驱动的第二旋转运动。通过随机轨道运动，作业元件可围绕第二旋转轴线自由旋转，而独立于其围绕第一旋转轴线的旋转。

例如，钻夹头和研磨机执行纯粹的旋转运动。砂光机和抛光机可以执行纯粹的旋转运动、旋转-轨道运动或随机轨道运动。气动驱动的随机轨道抛光机的一个示例是由来自Vermezzo(IT)的S.p.A生产和销售的抛光机LHR75。气动驱动的随机轨道砂磨机的一个示例是由来自Vermezzo(IT)的S.p.A.生产和销售的砂磨机。

在本领域内已知的气动动力工具中，通常使用机械传动布置。传动布置可以将输入轴(例如马达轴)的第一旋转速度减小到输出轴(例如直接或间接地连接到作业元件的工具轴或直接或间接地连接到作业元件的中间轴)的第二旋转速度，第二速度小于第一速度，从而在输出轴处产生更大的扭矩。此外，在已知的角动力工具中使用锥传动布置，以便将旋转速度和扭矩从输入轴转换到输出轴，其中两个轴的旋转轴线相对于彼此以角度α延伸，其中角度可以是180°>α≥90°。最后，如上所述，机械传动布置用于已知的旋转-轨道动力工具中，用于迫使作业元件实现旋转-轨道旋转运动(传动装置驱动)。

此外，从完全不同的技术领域，已知使用磁性传动布置用于在电机(马达或发电机)和负载之间传递旋转运动和扭矩(例如参见US3，378，710)。这种磁性传动布置用于非常大的用具中(诸如输送带、船舶推进器、发电机、风力涡轮机、大型泵等)，或用于航空航天应用、药物或食品制造、和具有高卫生标准的其他环境的技术领域。通常情况下，这种磁性传动布置的输入轴连接到缓慢旋转的用具，例如风力涡轮机的转子，而输出轴连接到快速旋转的用具，例如发电机。这对于已知的布置是有意义的，因为在输出轴处需要高的旋转速度而不是大量的扭矩。此外，在这种已知的磁性传动布置中，磁通量在输入轴和输出轴之间沿纯粹的径向方向传递。

发明内容

本发明的一个目的是，通过提供高度集成的气动机器来改进已知的手导和/或手持气动动力工具，该气动机器包括气动旋转叶片马达和用于这种气动动力工具的磁性传动布置。

为了找到该问题的解决方案，提出一种具有下述特征的气动驱动装置。具体地，提出至少一个传动布置被实施为磁性传动布置，所述磁性传动布置利用磁场将旋转运动和扭矩从马达传递到作业元件而没有机械接触，磁性传动布置包括三个主要部件，所有这三个主要部件都可以相对于彼此围绕相对于彼此平行或同轴地延伸的旋转轴线旋转。三个部件中的具有第一数量磁极对的第一个部件产生第一磁场，三个部件中的具有第二数量磁极对的第二个部件产生第二磁场，三个部件中的第三个部件包括第三数量的铁磁极片，第三部件用作第一部件和第二部件之间的磁路的无源部分。气动马达的转子包括在叶片之间附接到其的永磁体，从而使气动马达的转子形成磁性传动布置的第一部件或第二部件。根据本发明，气动马达的转子与磁性传动布置的旋转部件的一个(具有永磁体的磁极对)形成一个整体部分。该装置尤其是手导和/或手持动力工具。

发明人已经将作为噪声发射、重量、尺寸和维护要求的主要来源的已知的手导和/或手持动力工具的机械传动布置个性化。迄今为止，本领域内已知的所有手导和/或手持气动动力工具都使用具有齿轮啮合齿的机械传动布置，以便将旋转运动和扭矩从旋转马达轴传递到作业元件的旋转作业运动中。这些机械传动布置具有这样的缺点：机械磨损、噪音发射、需要润滑和冷却、相对大的尺寸和相对高的重量。所有这些缺点都可以通过根据本发明的动力工具来克服。通过在动力工具中仅使用非接触式磁性传动布置，已经实现了手导和/或手持动力工具的设计的巨大飞跃。根据本发明的气动动力工具在耐用性、低维护、噪音降低方面提供了显著的优点。

根据本发明的气动动力工具具有以下优点：动力传递在没有接触的情况下实现，从而避免了由机械传动布置的磨削部件产生的噪音。磁性传动布置也比机械传动布置更有效，因为没有来自接触部件的摩擦。此外，借助于磁性传动布置，在动力工具的预期使用期间，当过大的力施加到动力工具的作业元件上时，传动布置的驱动部件和从动部件将简单地滑过，从而可以容易地实现过载保护，以避免损坏工具和待作业的表面。另一个优点是不需要润滑或维护传动布置。此外，磁性传动布置的无接触磁性传动提供了作业元件的振动的衰减。这允许动力工具的特别均匀和平稳的运行和处理。

本发明的另一个优点是气动马达和磁性传动布置的高度集成。这是通过为气动马达的转子提供双重功能来实现的。一方面，转子用作传统气动旋转叶片马达的传统转子。另一方面，配备有永磁体的转子用作磁性传动布置的旋转部件之一。因此，可以省略磁性传动布置的一个旋转部件，从而产生更小和更轻的气动机器。配备有这种气动机器的气动动力工具可以设计得更紧凑并且重量更轻。

根据本发明的优选实施例，第一部件的极对的第一数量(n_输入)少于第二部件的极对的第二数量。具有较少数量永磁体的旋转部件以较高的速度旋转，并且这种磁性传动布置的传动比使得具有较大数量永磁体的部件以较小的旋转速度旋转，从而增加扭矩。速度的变化与扭矩的变化成反比。因此，气动马达的转子在其外周上的叶片之间配备有永磁体，优选地形成磁性传动布置的具有较少数量的永磁体的第一旋转部件。磁性传动布置的这种特殊实施例对于动力工具是特别有利的，其中在输出轴处需要大量的扭矩以强力且高效地运行作业元件。

进一步提出具有第二数量(n_输出)极对的第二部件，该第二部件相对于具有第一数量(n_输入)极对的第一部件沿旋转轴线轴向移位。在该实施例中，磁通量分别在从输入到输出轴或从第一部件到第二部件的横向方向上传输。更详细地，磁通量从第一磁性部件径向地传递到外部铁磁段并且还从该铁磁段传递到第二部件。外部铁磁段以这样的方式提供两个部件的磁场的传递，使得它们彼此相互作用，并且使得第二部件以一定的旋转数进行旋转。在该实施例中，磁通量不是直接在第一部件和第二部件之间传递，而是通过铁磁元件间接地传递。

在具有第一数量(n_输入)极对的第一部件和具有第二数量(n_输出)极对的第二部件之间提供气隙。限定腔室和部分腔室的马达壳体的壁贯穿气隙的整个延伸部分而延伸。因此，在该实施例中，壁垂直于第一和第二旋转部件的旋转轴线延伸。当然，为了允许磁性传动布置的旋转部件的自由旋转，一方面在壁和第一部件的表面之间以及另一方面在壁和第二部件的表面之间保留气隙。

在该实施例中，马达转子(形成磁性传动布置的第一部件)和磁性传动布置的第二旋转部件可以在承载马达转子或者第二旋转部件的轴的一侧上由双轴承支撑。为了在轴的两端上实现支撑，壁可以包括至少一个轴承，用于安装马达转子(形成磁性传动布置的第一部件)和/或磁性传动布置的第二旋转部件的轴。壁中的轴承应通过垫圈密封，以保持由壳体限定的腔室和部分腔室的气密性。如果空气通过壁中的轴承逸出，则气动机器的效率会降低。

优选地，磁性传动布置的传动比(i)是i＝n_输出/n_输入。因此，其中第一旋转部件具有八个磁极对以及第二旋转部件具有两个磁极对的磁性传动布置将具有I＝8/2＝4°：1°的传动比。气动马达的转子的16000rpm的旋转将减小到4000rpm。

铁磁极片的第三数量(n_pp)是n_pp＝(n_输出-n_输入)或n_pp＝(n_输出+n_输入)。在上面的示例中，磁性传动布置的第三部件最好设置有六个或十个铁磁极片。极片优选地由钢制成并且由非磁性且可能不传导的支撑结构支撑或承载。

根据本发明的另一个优选实施例，提出马达壳体的圆周外壁设置有多个铁磁段，每个铁磁段具有平行于旋转轴线延伸的纵向延伸，使得马达壳体形成磁性传动布置的第三部件。在这种情况下，马达壳体的铁磁段形成第三部件的铁磁极片。在该实施例中，可以省略磁性传动布置的单独的第三部件，从而进一步减小气动机器的重量和尺寸。根据该实施例，气动马达的圆柱形壳体与磁性传动布置的静态部件形成整体的部分。

铁磁段的尺寸使得它们在轴向方向上覆盖第一部件的第一数量的磁极对的至少一部分和第二部件的第二数量的磁极对的至少一部分。优选地，铁磁段覆盖第一部件的第一数量的磁极对的整个长度和第二部件的第二数量的磁极对的整个长度。铁磁段用于实现第一部件的第一磁场和第二部件的第二磁场之间的耦合。在没有铁磁段的情况下，两个部件之间就不会有耦合。传动比取决于第一部件的第一磁极对的数量相对于第二部件的第二磁极对的数量。

根据本发明的替代实施例，第二旋转部件不是相对于第一旋转部件沿旋转轴线轴向移位，而是位于具有第一数量极对的第一部件的径向外侧并且位于马达壳体的外侧。因此，磁性传动布置的第二旋转部件围绕马达壳体旋转。在这种情况下，磁通量在内部第一部件和外部第二部件之间径向传递。这些部件优选地同轴定位并围绕相同的旋转轴线旋转。

根据本发明的又一个实施例，马达壳体的圆周外壁设置有至少一个电绕组，其中在马达运行期间由旋转转子和运动的永磁体引起电流。电流可用于向动力工具的电气部件供应电能。动力工具的这种电气部件可以包括电子控制单元、集成在壳体中并且从壳体外部可见的显示器、和/或用于照亮动力工具的开关或刻度盘或作业表面的光源。利用该实施例，几乎不需要额外的努力(壳体中的一些额外的电绕组)就可以在气动动力工具中获得电流。具体地，不需要电缆来为动力工具提供电能。

提出磁性传动布置的第二旋转部件连接到动力工具的工具轴或中间轴。工具轴可以直接或间接地连接到作业元件(例如，通过用于实现传动装置驱动(或旋转-轨道)作业运动的内摆线传动布置或通过用于实现随机-轨道作业运动的偏心元件)。中间轴可以直接或间接地(例如通过锥齿轮)连接到工具轴。

将气动马达与磁性传动布置集成的另一种可能性是使气动马达的马达轴与传动布置的旋转部件的一个(具有永磁体的磁极对)形成整体的部分。

附图说明

通过参考附图的以下详细描述，本发明的其他特征和优点将变得清楚。这些附图示出：

图1是根据本发明的手持和手导气动工具；

图2是用于解释说明基本功能的磁性传动布置的示意性剖视图；

图3是图2的磁性传动布置的示意性纵向剖视图；

图4是磁性传动布置的另一实施例；

图5是图1的动力工具的示意性纵向剖视图；

图6是手持和手导动力工具的传统气动马达的示例的分解图；

图7是通过图6的气动马达的剖视图；

图8是以剖视图示出的图6的气动马达的各种作业状态A、B、C；

图9是气动机器的纵向剖视图，该气动机器结合了在气动动力工具中使用的磁性传动布置和气动马达；

图10是根据本发明的气动机器的示例的分解图，该气动机器结合了在气动动力工具中使用的磁性传动布置和气动马达；

图11是图10的气动机器的剖视图；以及

图12是图10的气动机器的纵向剖视图。

具体实施方式

图1以透视图示出根据本发明的气动驱动装置的示例。该装置以手持和手导气动动力工具1的形式描述。然而，该装置也可以是配备有磁性传动布置的任何其他气动装置。

图5示出了通过图1所示动力工具1的示意性纵向剖视图。动力工具1被实施为随机轨道抛光机器(或抛光机)。抛光机1具有壳体2，壳体2基本上由塑料材料制成。壳体2在其后端设置有手柄3，并且在其前端设置有握把4，以在工具1的预期使用期间允许工具1的使用者握住工具1并在壳体2的前端部的顶部上施加一定量的压力。在壳体2的顶侧处设置有为杆形式的开关6，用于启动和停用动力工具1。动力工具1可以设置有调节装置(例如转轮7)，用于调节位于壳体2内的工具的气动马达100的旋转速度(参见图5)。转轮7直接连接到阀，用于改变供给到气动马达100的空气量。壳体2可设置有通气开口8。将参考图6至图8来进一步解释说明气动马达及其功能的示例。

在壳体2的后端，设置有适于连接压缩空气源的气动连接器13，所述压缩空气源用于驱动气动马达100。此外，在壳体2的后端设置有连接管14，该连接管14适于连接到安全除尘器或真空吸尘器的管或软管的远端，用于从作业区域移除粉尘、粉末和其他小颗粒。

动力工具1具有可围绕旋转轴线10旋转的盘状作业元件9(或背衬垫)。具体地，图1中所示的工具1的作业元件9执行随机-轨道旋转运动11。通过随机-轨道运动11，作业元件9围绕对应于旋转轴线10的第一旋转轴线执行第一旋转运动。与第一旋转轴线10间隔开，限定另一个第二轴线16(参见图5)，作业元件9围绕该第二轴线16自由旋转，独立于作业元件9围绕第一旋转轴线10的旋转。第二轴线16穿过作业元件9的平衡点并平行于第一轴线10延伸。随机-轨道运动11通过以下方式实现：偏心元件17以抗扭矩的方式连接到工具1的工具轴18上，并且其中作业元件9的旋转轴19被保持并且可围绕轴线16自由旋转地引导。根据本发明的动力工具1可以是任何类型的动力工具，其设置有执行某种作业运动(纯粹的旋转运动、旋转-轨道(传动装置驱动)运动、随机轨道运动或纯粹的轨道运动)的作业元件9。

作业元件9由半刚性材料制成，优选地由塑料材料制成，一方面其足够刚性以在动力工具1的预期使用期间承载和支撑工具附件12，并且在向下且基本上平行于作业元件的旋转轴线10的方向上将力施加到作业元件9和工具附件12，另一方面其足够柔韧以避免作业元件9或工具附件12对待作业的表面的损坏或刮擦。

作业元件9的底表面设置有用于可释放地附接工具附件12的装置，用于执行动力工具1适于执行的期望作业。例如，在工具1是抛光机的情况下，工具附件12可以是抛光材料，包括但不限于泡沫或海绵垫，微纤维垫和真的或合成羊羔羊毛垫。在图1中，工具附件12被实施为海绵或泡沫垫。用于将工具附件12附接到作业元件9的底表面的附接装置可包括在作业元件9的底表面上的第一层钩环紧固件(或)，其中工具附件12的顶表面设置有相应的第二层钩环紧固件。两层钩环紧固件彼此相互作用，以便可释放地但安全地将工具附件12固定到作业元件9的底表面。当然，对于其他类型的动力工具1而言，作业元件9和工具附件12可以采用不同的方式来实施和彼此连接。

此外，根据本发明的动力工具1包括至少一个在功能上位于气动马达100和作业元件9之间的磁性传动布置。在图5所示的实施例中，提供两个磁性传动布置，一个是同轴磁性传动布置20，另一个是磁性锥传动布置21。提供锥传动布置21是因为动力工具1是角型的，其中马达轴22相对于工具轴18成一定角度(优选地在90°和小于180°之间)。在所示的实施例中，角度恰好为90°。

同轴传动布置20适于将马达轴22的旋转运动和来自马达100的扭矩传递到中间轴23，从而优选地减小中间轴23相对于马达轴22的旋转速度并且增强扭矩。马达轴22形成输入轴，并且中间轴23形成同轴传动布置20的输出轴。

磁性锥传动布置21适于将旋转运动和扭矩从同轴磁性传动布置20的输出轴23传递到工具轴18，其中两个轴23，18围绕两个相对于彼此成角度α延伸的旋转轴线旋转，其中180°>α≥90°。此外，磁性锥传动布置21还可以适于减小或增强工具轴18相对于中间轴23的旋转速度。在这种情况下，也可以省略同轴传动布置20。中间轴23形成输入轴，工具轴18形成锥传动布置21的输出轴。传统的同轴磁性传动布置20的设计将在下面参考图2至图4进一步详细说明。根据本发明，传动布置20至少部分地集成在气动马达100中，优选地位于气动马达100的壳体内。备选地，气动马达100的至少一部分可以构成同轴磁性传动布置20的一部分。

磁性传动布置利用磁场在没有机械接触的情况下将旋转运动和扭矩从马达100传递到作业元件9，以便实现作业元件9的作业运动11。同轴磁性传动布置20使用永磁体在输入轴和输出轴之间传递扭矩。与机械传动布置相当的扭矩密度可在满负荷下实现99％或更高的效率，并且在部分负荷条件下可实现比机械传动布置更高的效率。由于运动部件之间没有接触，因此没有磨损，也不需要润滑。与机械传动布置相比，磁性传动布置的高性能随着时间的推移保持基本不变。如果施加过大的扭矩，磁性传动布置20还通过无损害地滑动来防止过载，并且当移除多余的扭矩时自动且安全地重新接合。它们还具有的优点是，由于传动布置20，21的驱动和从动部件彼此不接触，因此在动力工具1的预期使用期间由旋转作业元件9引起的任何振动都被衰减，从而提供动力工具1的均匀和平稳的运行。

同轴磁性传动布置20的优选实施例在图2和图3中示出。传动布置20使用一系列铁磁(例如钢)段或极片50来调节由具有不同数量永磁体56，58的两个旋转永磁体部件52，54所产生的磁场。磁体56，58位于彼此相邻的部件52，54上，其在圆周方向上具有交替的极性。极片50优选地由非磁性和非传导的结构51支撑。在这种布置中，外部部件54和内部部件52的磁体阵列以不同的速度旋转，其中传动比由阵列中的磁极对56，58的比率来确定。内部部件52以及外部部件54的共同旋转轴线用附图标记60指示。当然，两个部件52，54的旋转轴线不一定必须同心地延伸，而是可以彼此平行且间隔地延伸。内部部件52优选地以抗扭矩的方式连接到快速旋转输入轴或马达轴22。外部部件54优选地以抗扭矩的方式连接到输出轴或中间轴23。极片50和支撑结构51是静止的(参见图4)。在图2的实施例中，传动布置20的传动比分别为10：4或5：2。也可以实现50：1至扭矩波动几乎为零的1.01：1的其他传动比。

备选地，内部部件52也可以连接到马达轴22，中间部件包括支撑结构51，极片50连接到输出轴或中间轴23，外部部件54通过例如固定到动力工具1的壳体2或者形成壳体2的一部分而保持静止。

通常而言，至少一个同轴磁性传动布置20具有三个主要部件50，52，54，所有这三个主要部件可以围绕旋转轴线60相对于彼此旋转。如果其中一个部件是静止的，则部件50，52，54相对于彼此而相对旋转。三个部件的具有第一数量极对的径向内部部件52产生第一磁场，每个极对包括两个相反极性的磁体56。三个部件的具有第二数量极对的径向外部部件54产生第二磁场，每个极对包括两个相反极性的磁体58。为了提供不等于1的传动比，两个转子52，54的磁极对的数量必须不同。三个部件的径向中间部件具有由非磁性和非传导的支撑结构51支撑的多个铁磁极片50。第三部件50，51用作第一部件52和第二部件54之间的磁路的无源部分。优选地，为了实现恒定的传动比，其中一个部件连接到输入轴22，另一个部件连接到输出轴23并且第三部件保持静止。

因为利用磁场力来跨气隙传递运动，所以任何驱动部件52和从动部件54之间没有物理接触。包括极片50和环形支撑结构51的中间部件位于内环52和外环54之间的气隙中，导致在具有极片50的支撑结构51与外环54之间的第一气隙53a，以及导致在具有极片50的支撑结构51与内环52之间的第二气隙53b。这些气隙允许磁性传动布置20在没有润滑的情况下作业并提供安静和平稳的运行。在图2和图3的实施例中，磁通量沿径向方向从内部部件52传递到外部部件54。

磁性传动布置20如下作业：通过旋转内部磁体部件52，其中钢段50尚未插入气隙中，由这些磁体56产生的磁场具有以相同速度旋转的四个北极和四个南极的阵列。在将钢段环50，51引入气隙之后，该场模式显著改变。外磁环54由更大数量的(在图2的实施例中为十个)北极和南极磁体58的极对构成。这些磁体将与由内磁体56产生的改变的磁场耦合并在与内环52相反的方向上以较低的速度旋转。如果外磁环54是静止的并且具有铁磁段50的中间环可围绕轴线60旋转，则这些磁体将在与内环52相同的方向上以较低的速度旋转。

同轴磁性传动布置20的另一个实施例在图4中示出。它包括第一环形部件52，第一环形部件52具有沿其圆周设置的第一数量的永磁体56，其具有变化的极性。在该示例中，第一部件52设置有总共四个磁体56(两个极对)，具有正极性的两个磁体56和具有负极性的两个磁体56，极性沿着第一环52的圆周变化。此外，图6的传动布置20包括第二环形部件54，第二环形部件54具有沿其圆周设置的第二数量的永磁体58，其具有变化的极性。在该示例中，第二环54设置有总共十二个磁体58(六个极对)，六个具有正极性的磁体58和六个具有负极性的磁体58，极性沿着第二环54的圆周变化。两个环52，54同轴地定位，并且可围绕共同的旋转轴线60独立地旋转。具有第二数量极对58的第二部件54沿着共同的旋转轴线60而相对于具有第一数量极对56的第一部件52轴向移位。

铁磁段50在外部围绕两个部件52，54，每个铁磁段50沿轴线60纵向延伸。段50可以由支撑结构51保持(图4中未示出)。优选地，段50在轴线60的方向上沿着两个部件52，54和永磁体56，58的整个长度延伸。在该示例中，沿着两个环52，54的外周设置有八个铁磁段50。优选地，段50在圆周方向上彼此等距间隔开。在该示例中，磁性传动布置20具有3：1的传动比(6极对/2极对)。在两个部件52，54之间沿轴向方向提供气隙，并且在两个部件52，54的外圆周表面和铁磁段50的径向向内面向的表面之间提供气隙。在该实施例中，第一部件52连接到高速马达轴22，第二环54连接到工具轴18或任何中间轴23。

在图4的实施例中，磁通量在横向方向上从第一环52传递到第二环54。更详细地，磁通量从第一磁性元件52径向地传递到铁磁段50并且还从铁磁段50传递到第二磁性元件54。外部铁磁段50以下述方式提供两个元件52，54的磁场传递：两个元件52，54彼此相互作用，并且第二元件54以一定的旋转数量进行旋转。在该实施例中，磁通量不是在第一元件52和第二元件54之间直接传递，而是通过铁磁元件50间接地传递。

气动马达100的示例在图6中以分解图示出。马达100包括基本上中空的圆柱形壳体102，用于接收可围绕旋转轴线60旋转的转子104，旋转轴线60相对于壳体102的圆柱体轴线平行延伸。转子104具有多个基本上平行于转子的旋转轴线60延伸的纵向槽106，且每个槽106适于接收叶片108，叶片108在径向方向上在相应的槽106内自由运动。中空圆柱形壳体102由两个端板110，112封闭，每个端板设置有用于支撑马达轴22端部的轴承112a，126。

图7示出图6所示气动马达100安装在一起时的横截面。带槽转子104在由主体102和两个端板110，112限定的腔室中偏心地旋转。由于转子104偏心并且其外径小于圆柱形壳体102的外径，因此在中空圆柱形壳体102的内部保持半月形腔室114。叶片108由旋转转子104的离心力驱动在转子104的槽106中径向自由运动。当径向向外运动时，叶片108将腔室114分成多个不同尺寸(体积)的独立部分腔室。在转子104旋转期间，离心力将叶片108的远端表面径向向外推靠在中空圆柱形壳体102的内周壁上。此外，在转子104旋转期间，各个部分腔室的尺寸不断变化。压缩空气116分别通过设置在中空圆柱形壳体102的外壁中的入口开口进入腔室114或部分腔室中的一个。在操作循环结束时，通过设置在中空圆柱形壳体102的外壁中的一个或多个出口开口120，空气118可以分别从腔室114中排出或可以从一个或多个部分腔室114中排出。在该实施例中，全部三个出口开口120在圆周方向上彼此间隔开。

图8以剖视图示出在气动马达100的操作期间的各种运行状态A，B，C。在状态A中，压缩空气116通过输入开口进入第一部分腔室“a”。先行部分腔室“a”的相邻部分腔室“b”由第二叶片108b和第三叶片108c限定和密封。部分腔室“b”内的压力仍然等于输入开口处的入口空气116的压力。作用在第三叶片108c上的该压力引起转子104和附接到其上的叶片108的顺时针旋转(箭头122)。然后，在状态B中，叶片108已经开始其在圆柱体主体102中的旋转，并且在部分腔室“b”中开始膨胀过程。部分腔室“b”中的内部压力逐渐减小但仍足够大以作用在第三叶片108c上，以便进一步顺时针旋转转子104。此外，在状态C中，叶片108已经运动，并且第一叶片108a和第二叶片108b现在限定并密封第一部分腔室“a”。部分腔室“b”中的压力逐渐减小并且不再有助于转子104的旋转，因此，包含在其中的空气118至少部分地通过第一出口开口120排出。用于使得转子104在方向122上进一步旋转的力现在来自第一腔室“a”和来自随后的部分腔室，该随后的部分腔室现在与入口开口处于气动连接并且其现在充满压缩空气116。随着转子104的旋转继续，通过以下两个出口开口120将另外的空气118从部分腔室“b”排出到环境中。随着转子104的旋转继续，将针对由叶片108在腔室114中限定的所有后续部分腔室来继续这些步骤A，B，C。当压缩空气116的进一步供应中断时，旋转将停止。

图9示出包括气动马达100和磁性传动布置20的组合式气动机器200的纵向剖视图。马达100和传动布置20彼此相邻并且沿着旋转轴线在轴向方向上移位。为了将磁性传动布置20集成到气动马达100中，马达100的中空圆柱形壳体102的长度沿轴向延伸。壳体102的延伸部分形成磁性传动布置20的固定外部部件54。永磁体58附接到中空圆柱形壳体102的延伸部分的内周壁上。马达轴22以抗扭矩的方式连接到磁性传动布置20的内部部件52。备选地，马达轴22可以简单地延伸并且永磁体56可以附接到其上，马达轴22的延伸部分与磁体56则形成内部部件52。具有铁磁段50的中间部件51连接到磁性传动装置20的输出轴或中间轴23。

在图9的实施例中，壳体102和形成磁性传动布置20的外部部件54的壳体102的延伸部分与端板110，112一起形成封闭的壳体，组合的气动机器200位于封闭的壳体中。封闭的壳体对于动力工具1特别有意义，因为它防止粉尘和湿气进入磁性传动布置20，进入磁性传动布置20的粉尘和湿气可能对磁性传动布置20的旋转部件(例如50，51，52，56)的自由运动产生负面影响。在该实施例中，磁通量直接沿径向方向从内部部件52传递到外部部件54。

端板110可以包括通道开口124，其可以设置有轴承和/或密封装置126。输出或中间轴23延伸穿过通道开口124并由轴承引导和/或相对于端板110围绕通道开口124密封。从此，输出轴23可以直接连接到作业元件9，或者备选地借助于磁性锥传动布置21和/或任何其他类型的磁性或者机械传动布置(例如内摆线传动布置)而间接地连接到作业元件9。

图10至图12示出气动机器300的另一实施例，其将气动马达100与磁性传动布置20组合。为了将磁性传动布置20集成到气动马达100中，中空圆柱形壳体102的长度在旋转轴线60的方向上被延长。壳体102优选地由非铁磁材料制成，诸如一些金属(例如铝，铜，镁，银，金)或塑料(例如纤维增强塑料)。铁磁段50(极片)附接到或插入到壳体102中。在图10至图12的实施例中，存在两个极片对，其对应于四个极片50，这四个极片50相对于彼此以周向等距的方式定位。然而，极片50的数量也可以是八个，从而产生四个极片对。

在壳体102的第一部分(图12中的右侧)中设置有气动马达100，如图6所显示和表示的那样。在该实施例中，转子104具有总共四个周向间隔开的槽106，径向可运动的叶片108位于其中。壳体102包括分隔壁102a，用于将设置在转子104的外圆周表面和壳体102的内圆周表面之间的壳体102中的内腔114气动地分离。具体地，分隔壁102a用于将半月形腔室114或气动马达100的相应部分腔室从腔室102b气动分离，所述腔室102b位于壳体102的另一部分(图12中的左侧)，并且磁性传动布置20的从动旋转部件54位于所述腔室102b中。与图6的实施例相反，在图10至图12中，气动马达100的转子104或马达轴22分别仅枢转地安装在设置在端板112中的轴承和/或密封装置112a的一侧。但是，也可以为分隔壁102a提供通孔和位于其中的轴承和/或密封装置(未示出)，其适于接收轴22的与端板112相对的一端。在这种情况下，转子104或马达轴22可以在其两个相对的端部上可枢转地安装成可围绕旋转轴线60旋转。

在圆周方向上，转子104设置有第一数量的第一永磁体56。在所示实施例中，转子104包括总共四个永磁体56，其位于转子104的圆周外表面上，在圆周方向上具有交替的极性。给定极性的每个永磁体56基本上平行于旋转轴线60延伸。优选地，每个永磁体56位于两个相邻叶片108之间的转子104中。

磁性传动布置20的第二旋转部件54枢转安装在腔室102b中，可围绕传动布置20的输出轴23的旋转轴线60或平行于旋转轴线60的另一轴线旋转。在图12所示的实施例中，马达轴22和中间轴23围绕相同的旋转轴线60旋转。然而，它们也可以围绕两个不同的轴线旋转，这两个轴线彼此平行延伸且相对于彼此间隔开。旋转部件54或输出轴23优选地仅枢转地安装在设置在端板110中的轴承和/或密封装置126的一侧上(参见图12)。然而，分隔壁102a也可以设置有通孔和位于其中的轴承和/或密封装置(未示出)，其适于接收输出轴23的与分隔壁102a相对的端部。在这种情况下，旋转部件54或输出轴23分别将在其相对的两个端部上可枢转地安装成可围绕旋转轴线60旋转。在该实施例中，磁通量不是直接地从第一部件52传递到第二部件54，而是通过铁磁段50在基本上横向的方向上间接地传递。

旋转部件54设置有第二数量的第二永磁体58。在所示实施例中，旋转部件54包括总共十二个永磁体58(对应于六个极对)，其位于旋转部件54的圆周表面上，在圆周方向上具有交替的极性(北N，南S)。当然，也可以在旋转部件54中或其上设置任何其他数量的第二磁体58。给定极性的每个永磁体58基本上平行于轴线60延伸。第二磁体58的数量与第一磁体56的数量之间的比率限定传动布置20的传动比i＝n_输出/n_输入。对于图10至图12中所示的实施例，传动比为i＝12/4＝3：1。这意味着气动马达100的转子104以三倍于输出轴23的速度旋转。然而，由于减速，可由输出轴23提供三倍高的扭矩。

铁磁极片50的数量优选地是第二永磁体58的对数与第一永磁体56的对数之差(n_pp＝6-2＝4)或者是第二永磁体58的对数和第一永磁体56的对数之和(n_pp＝6+2＝8)。利用四个铁磁极片50，输出轴23和马达100的转子104的旋转方向是相同的。利用八个铁磁极片50，输出轴23在与马达100的转子104相反的方向上旋转。优选地，将第一对永磁体56和第二对永磁体58的数量选择为偶数，从而得到偶数个铁磁极片50。

根据该实施例，磁性传动布置20部分地集成在气动马达100中，其意义在于第一组永磁体56位于马达100的转子104中或其上。旋转的第一组永磁体56的磁场借助于集成在壳体102中或壳体102上的铁磁极片50被传递到位于传动布置20的旋转元件54中或其上的第二组永磁体58，从而分别根据传动比而引起旋转部件54和输出轴23的旋转。

该实施例具有的优点是，它提供了高度集成的气动机器300，其特别适用于气动动力工具1中。

尽管已经将附图描述为各个单独的实施例，但是应该理解的是，一个实施例的某些特征也可以应用于另一个实施例，即使在本文没有明确提及。

Claims (16)

1.一种气动驱动装置，其包括：气动旋转叶片马达(100)、当马达(100)启动时实现作业运动(11)的作业元件(9)、以及至少一个传动布置，所述传动布置在功能上位于马达(100)和作业元件(9)之间，用于将旋转运动和扭矩从马达(100)传递到作业元件(9)以实现作业运动(11)，其中马达(100)包括：壳体(102)和基本上圆柱形的转子(104)，所述壳体(102)限定沿着圆柱体轴线延伸的基本上圆柱形的腔室(114)，所述转子(104)位于腔室(114)中并且沿着平行于圆柱体轴线延伸的旋转轴线(60)延伸并且能够围绕平行于圆柱体轴线延伸的旋转轴线(60)旋转，转子(104)包括在转子(104)的旋转期间受到径向向外推动的多个能够径向运动的叶片(108)，其特征在于所述至少一个传动布置被实施为磁性传动布置(20)，其利用磁场将旋转运动和扭矩从马达(100)传递到作业元件(9)而没有机械接触，磁性传动布置(20)包括三个主要部件(50；52；54)，其中所有三个主要部件(50；52；54)能够绕相对于彼此平行或同轴的旋转轴线而相对于彼此旋转，三个部件中的具有第一数量(n_输入)的磁极对(56)的第一个部件(52)产生第一磁场，三个部件中的具有第二数量(n_输出)的磁极对(58)的第二个部件(54)产生第二磁场，并且三个部件中的第三个部件(51)包括第三数量(n_pp)的铁磁极片(50)，第三部件(50，51)用作第一部件(52)和第二部件(54)之间的磁路的无源部分，并且其中气动马达(100)的转子(104)包括在叶片(108)之间附接到其的永磁体(56)，从而使气动马达(100)的转子(104)形成磁性传动布置(20)的第一部件(52)或第二部件(54)。

2.根据权利要求1所述的气动驱动装置，其特征在于所述装置是手导和/或手持气动动力工具(1)。

3.根据权利要求1或2所述的气动驱动装置，其特征在于第一部件(52)的极对(56)的第一数量(n_输入)少于第二部件(54)的极对(58)的第二数量(n_输出)。

4.根据权利要求3所述的气动驱动装置，其特征在于在叶片(108)之间具有附接到其的永磁体(56)的气动马达(100)的转子(104)形成具有第一数量(n_输入)的极对(56)的第一部件(52)。

5.根据权利要求4所述的气动驱动装置，其特征在于具有第二数量(n_输出)的极对(58)的第二部件(54)定位为相对于具有第一数量(n_输入)的极对(56)的第一部件(52)而沿旋转轴线(60)轴向移位。

6.根据权利要求5所述的气动驱动装置，其特征在于气隙(128)位于具有第二数量(n_输出)的极对(58)的第二部件(54)与具有第一数量(n_输入)极对(56)的第一部件(52)之间，并且其中限定腔室(114)和部分腔室的马达(100)的壳体(102)的分隔壁(102a)贯穿气隙(128)的整个延伸部分。

7.根据权利要求6所述的气动驱动装置，其特征在于分隔壁(102a)包括至少一个轴承(126)，用于安装马达(100)的转子(104)和具有第二数量(n_输出)的极对(58)的第二部件(54)中的至少一个的轴(22，23)。

8.根据前述权利要求之一所述的气动驱动装置，其特征在于铁磁极片(50)的第三数量(n_pp)是n_pp＝(n_输出-n_输入)或n_pp＝(n_输出+n_输入)。

9.根据前述权利要求之一所述的气动驱动装置，其特征在于马达(100)的壳体(102)的圆周外壁设置有多个铁磁段(50)，每个铁磁段(50)具有平行于旋转轴线(60)延伸的纵向延伸，使得马达(100)的壳体(102)形成磁性传动布置(20)的第三部件(50，51)，马达(100)的壳体(102)的铁磁段(50)形成第三部件(51)的铁磁极片(50)。

10.根据权利要求7和9之一所述的气动驱动装置，其特征在于铁磁段(50)在轴向方向上覆盖第一部件(52)的第一数量磁极对(56)的至少一部分和第二部件(54)的第二数量磁极对(58)的至少一部分，优选地，覆盖第一部件(52)的第一数量磁极对(56)的整个长度和第二部件(54)的第二数量磁极对(58)的整个长度。

11.根据权利要求4所述的气动驱动装置，其特征在于具有第二数量的极对(58)的第二部件(54)径向地位于具有第一数量极对(56)的第一部件(52)的外侧和马达(100)的壳体(102)的外侧。

12.根据前述权利要求之一所述的气动驱动装置，其特征在于马达(100)的壳体(102)的圆周外壁设置有至少一个电绕组，在马达(100)的运行期间，由旋转的转子(104)和运动的永磁体(56)在所述电绕组中引起电流。

13.根据权利要求12所述的气动驱动装置，其特征在于所述电流用于向动力工具(1)的电气部件供应电能。

14.根据权利要求13所述的气动驱动装置，其特征在于所述动力工具(1)的电气部件包括以下各项的至少一个：电子控制单元、集成在壳体中并能够从壳体外部看到的显示器、以及用于照亮动力工具(1)的开关或表盘或作业表面的光源。

15.根据前述权利要求之一所述的气动驱动装置，其特征在于具有第二数量磁极对(58)的第二部件(54)连接到动力工具(1)的工具轴(18)或中间轴(23)，工具轴(18)直接或间接地连接到作业元件(9)，中间轴(23)直接或间接地连接到工具轴(18)。

16.一种气动机器(300)，其包括气动旋转叶片马达(100)和磁性传动布置(20)，其中气动机器(300)适用于根据前述权利要求之一所述的装置。