CN110165859A - 应用于手持式电动工具的电机以及该手持式电动工具 - Google Patents

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Abstract

一种有刷电机以及使用该电机的手持式电动工具，电机包括整体式的定子；设置在定子中的转子，与转子固定连接电枢轴；定子的外径不大于58mm，转子外径与定子外径比值范围为0.6至0.7，电机最大输出功率与体积的比值大于8.5W/cm3，合理配置了电机定转子尺寸比例，与相同尺寸的电机比较，本发明的电机输出能力增强，将该电机应用到手持式电动工具中，在保证了握持舒适感的条件下，增强了工具的输出功率。

Description

应用于手持式电动工具的电机以及该手持式电动工具
技术领域
本发明涉及一种应用于手持式电动工具的电机，以及使用该电机的手持式 电动工具。
背景技术
电动工具是由电机驱动工作头运动，在工件上实现切削、钻孔、打磨等工 作的作业工具。手持式电动工具，例如角磨、摆动机、电圆锯等要求用户手持 工具进行操作。这类手持式电动工具的最佳工作状态是用户能以单手抓握工具 机壳，而另一只手可以用于辅助控制或工作头的运动方向、力度和角度调节等。
在角磨、摆动机或者电圆锯等手持式交流电动工具中，电机通常安装在整 机机壳的中间位置，用户在使用时通常也抓握在机壳中间的位置，有利于操作 过程的平衡控制；电机的重量、大小会直接关系到机壳的体积，影响用户在使 用电动工具时的抓握体验。
市场上也有的手持式直流电动工具，其电机非安装在握持位置，这就需要 将重新布局工具的配重，以使得电动工具的主要重量来源布置于操作时握持部 位的前、后两端，这样才有利于电动工具操作平衡控制以及操作省力。
对于式手持式交流电动工具而言，为满足工况需求，需要选择大功率电机， 相应地，大功能电机的尺寸会增大，则就相应地增大收容该电机的机壳部的尺 寸，也就会增加用户会抓握时的难度，容易造成抓握不稳，操作疲劳。如果选 择小功率电机，虽然电机体积减小，收容电机的机壳尺寸可以缩小，但是电动 工具的功率也会随之降低，不能满足用户对工况的需求。既要满足大功率工况 要求，又要适合握持操作，这是一对长久以来困扰本领域技术人员的矛盾。
目前市场上，有采用无刷电机的手持式电动工具，无刷电机由于采用电子 换向，没有电刷架，其体积通常会比有刷电机小。但是无刷电机的制造成本比 有刷电机高得多，尤其是电子换向器的故障率的维修成本非常高，因此，无刷 电机无论是维护成本还是更换成本，都会明显示高于有刷电机。
现有技术中也会采用分体式定子电机来替代常规整体式电机。所谓分体式 电机，是其定子在绕制前是被分为多块，每一块独立绕线可以增加绕线量，在 绕完线之后再将各个块拼接或者焊接为一体。常规工艺下，分体式定子可以比 整体式定子绕制更多线圈，从而能提升了电机的功率。但是，分体式定子的制 造和装配工艺比整体式定子的复杂，制造的成本高很多，不适合在电动工具产 品中广泛使用。
另外，电动工具机壳的壁厚以及机壳与电机之间的空隙设置可能会对握持 的机壳有一些影响，但是通常机壳的材料是普通塑料，如果壁厚减小会显著降 低机壳的强度，使得电动工具工作的稳定性大打折扣。如果选用金属材料制作 机壳，又会使整机的重量显著提升，降低用户的握持感和操作性。如果减小了 机壳与电机之间的空隙，电机周围的散热空间会缩小，这不利于电机和机壳的 散热。
经过研究发现，适合的机壳尺寸，尤其是机壳周长，会让用户抓握的更加 舒适、不易疲劳，而且握持感强、易于调节工作头、不易脱手。由于人种特征 的不同，东亚黄色人种的手掌要小于欧美白色人种。经测量，中国男性手掌长 度范围通常在175mm～200mm之间，宽度在80mm～90mm之间；女性手掌长度 范围通常在150mm～180mm之间，宽度在65mm～80mm之间。为了适应中国用 户乃至亚洲用户的手掌尺寸，手持式电动工具上供用户抓握的机壳的最优周长 范围在150mm～185mm之间。电动工具生产制造商一直在致力于研究适合用户握持的、符合人机操作的手持式交流电动工具。
因此研究如何在保持电机体积基本不变的情况下，提升交流电机、及使用 该交流电机的手持式电动工具的功率，使得手持式电机工具既能满足工况需求， 且容纳电机的机壳部位又适合用户握持，是当前技术人员迫切需要解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种成本低、功率高、体积小，具有整体式定子的有 刷电机。
本发明是通过下述技术方案实现的：用于手持式电动工具中的电机包括整 体式的定子；设置在定子中的转子；电枢轴与转子固定连接并连接有换向器； 电刷与换向器电连接；定子的外径不大于58mm，转子外径与定子外径比值范 围为0.6至0.7，电机输出功率与体积的比值大于8.5W/cm3。
在其中一个实施例中，定子外径不大于50mm，转子外径与定子外径比值 的范围为0.6至0.65。
在其中一个实施例中，定子的轭宽范围为3.6mm至4.2mm。
在其中一个实施例中，定子沿所述电枢轴轴向的长度不小于40mm。
在其中一个实施例中，电枢轴的直径不小于7.5mm。
在其中一个实施例中，电枢轴的直径范围为7.5mm至9mm。
本发明将电机的定转子外径比值提升至0.6以上，电机的输出功率与体积 的比例提升至8.5W/cm3以上，增强了相同尺寸下电机的输出能力。
电机，用于手持式电动工具中，电机包括：定子，为整体式的；转子，同 轴地套设在定子中；电枢轴，与转子固定连接；换向器，与电枢轴固定连接； 电刷，与换向器电连接；定子的外径不大于58mm，定子的轭宽范围为3.5mm 至4.2mm，转子外径与定子外径比值范围为0.618至0.65。
在其中一个实施例中，定子的外径不大于55mm，定子的轭宽范围为4.1mm 至4.3mm，转子外径与定子外径比值范围为0.618至0.636。
在其中一个实施例中，定子的外径为55mm，定子的轭宽范围为4.2mm， 转子外径与定子外径比值范围为0.636。
在其中一个实施例中，定子的外径不大于50mm，定子的轭宽范围为3.8mm 至4.2mm，转子外径与定子外径比值范围为0.62至0.64。
在其中一个实施例中，定子的外径为50mm，定子的轭宽范围为3.8mm， 转子外径与定子外径比值范围为0.62。
在其中一个实施例中，定子的外径不大于46mm，定子的轭宽范围为3.5mm 至3.7mm，转子外径与定子外径比值范围为0.62至0.65。
在其中一个实施例中，定子的外径为46mm，定子的轭宽范围为3.6mm， 转子外径与定子外径比值范围为0.62。
本发明提供一种适合握持、操作舒适的手持式电动工具，该手持式电动工 具具有上述整体式电机，还包括机壳；传动机构将电枢轴的扭矩传递给输出轴； 机壳具有握持部，握持部的内边缘至少同轴向地包容定子，握持部的外围用于 握持，握持部的外围周长范围为150mm至185mm，电机的输出功率与握持部 的外围周长之比大于5.1W/mm。
在其中一个实施例中，握持部的外围周长范围为165mm至182mm，定子 的外径不大于50mm。
在其中一个实施例中，电机的功率与握持部的外围周长之比大于5.2W/mm。
在其中一个实施例中，电机的功率与握持部的外围周长之比大于 5.35W/mm。
在其中一个实施例中，握持部的外围周长范围为165mm至170mm，定子 的外径不大于46mm,定子沿所述电枢轴轴向的长度不小于50mm。
在其中一个实施例中，电机的输出功率与握持部的外围周长之比大于 5.15W/mm。
在其中一个实施例中，电枢轴的直径不小于7.5mm。
优选地，电枢轴的直径范围为7.5mm至9mm。
在其中一个实施例中，机壳包括机身和头壳，机身与头壳固定连接，握持 部在机身上，机身包括散热部，握持部位于头壳和散热部之间，握持部的横截 面面积小于散热部横截面面积。
在其中一个实施例中，机身的材料为经过造粒工艺的塑料。
在其中一个实施例中，散热部具有位于侧面的进风口，进风口沿着散热部 的长度方向自散热部的一端延伸到另一端延伸。
在其中一个实施例中，头壳上具有出风口，进风口的面积与出风口的面积 比例范围不小于1。
在其中一个实施例中，机壳包括连接部，握持部与散热部通过连接部连接
在其中一个实施例中，手持式电动工具还包括设置于机身尾端的元器件、 套设于机身尾端的尾罩以及位于机身和尾罩之间的导向件，尾罩上设有进风口， 导向件与尾罩围成进风通道，进风通道与进风口和电机连通，进风口进入的冷 却空气沿进风通道流动至电机处，元器件位于进风通道之外的位置。
在其中一个实施例中，进风通道和元器件位于导向件的不同侧。
在其中一个实施例中，导向件设于机身上。
在其中一个实施例中，导向件与机身一体成型，或导向件与机身固定连接。
在其中一个实施例中，导向件设于尾罩上。
在其中一个实施例中，导向件呈板状。
在其中一个实施例中，导向件与电机的轴向平行。
在其中一个实施例中，导向件沿电机的轴向延伸，导向件在垂直于电机的 轴向上的截面为曲面。
在其中一个实施例中，进风通道沿电机的轴向延伸。
在其中一个实施例中，尾罩上的进风口包括使冷却空气沿电机轴向进入进 风通道的第一进风口，以及使冷却空气沿垂直于电机轴向的方向进入进风通道 的第二进风口。
与现有技术相比，本发明将手持式电动工具的输出功率与握持周长的比例 提升至5.1W/mm以上，在保证了握持舒适感的条件下，输出功率能完全满足手 持工具的工作需求。这不仅便于用户长时间使用手持式电动工具，不易疲劳， 更提升了工作效率。此外，进风口进入的冷却空气沿进风通道流动至电机处， 元器件位于进风通道之外的位置，从而使得进风口进入的冷却空气不再流经元 器件处，从而避免了冷却空气被元器件阻挡、形成涡流的情况，从而使进风口 进入的冷却空气更多的流向电机处，提高了有效的冷却风量和冷却效率。
一种手持式电动工具包括：壳体；用于安装工作头的输出轴，输出轴安装 于壳体中，并伸出壳体；传动机构，安装于壳体中，且传动机构与输出轴连接； 该手持式电动工具具有上述整体式电机，电机，安装于壳体中，包括：定子， 定子为整体式的；转子，同轴地套设在定子中；电枢轴，与转子固定连接；电 枢轴与传动机构连接，传动机构将电枢轴的旋转运动转换为输出轴的围绕其自 身轴心线的往复运动；其中，电机的外径的范围为40mm～50mm，电机的裸机 空载转速度大于20000转/分，电机输出功率与体积的比值大于2W/cm3。
在其中一个实施例中，壳体上设置有握持部，握持部的外周长为 150mm-200mm。
在其中一个实施例中，电机的输出功率与握持部的外围周长之比大于 0.8W/mm。
在其中一个实施例中，电机的输出功率与握持部的外围周长之比大于 0.95W/mm。
在其中一个实施例中，电机的裸机空载转速大于30000转/分，电机输出功 率与体积的比值大于5.5W/cm3。
在其中一个实施例中，壳体上设置有握持部，握持部的外周长为 150mm-200mm，电机的输出功率与握持部的外围周长之比大于2.0W/mm。
在其中一个实施例中，转子外径与定子外径比值范围为0.60-0.70，定子轭 宽为3.5-4.0mm。
在其中一个实施例中，转子外径与定子外径比值范围为0.65-0.70，定子轭 宽为3.5-3.8mm。
在其中一个实施例中，定子的外径为46mm，轭宽为3.6mm，转子外径与 定子外径比值为0.62。
在其中一个实施例中，电机的轴向长度范围为45mm至60mm。
附图说明
以上的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本 发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
图1为角磨的主视方向示意图。
图2为角磨的内部结构的剖视图。
图3为角磨进出风示意图。
图4为图2中沿I-I方向的剖视图。
图5为普通电机示意图。
图6为图2中沿II-II方向的剖视图。
图7为高槽满率电机示意图，其中电枢轴直径增大。
图8为图1中沿Ⅲ-Ⅲ方向的剖视图。
图9为角磨的分解结构示意图。
图10为本发明摆动机的立体图。
图11为图10沿Ⅳ-Ⅳ的剖视图。
图12为本发明摆动机传动机构的立体图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对 本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以 便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实 施，本领域技术人员可以不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明 不受下面公开的具体实施例的限制。
参考图1、图2和图3所示，在本发明的一个具体实施例中，手持式电动工 具是一种角磨100。可以理解的是，摆动机、电圆锯、直磨机等结构类似的手 持式电动工具可以认为是角磨的变型，这里不作赘述。角磨100具有中空的机 壳1，机壳1内收容有电机3和传动机构4，且设置有用于冷却的气流通道。机 壳1包括机身11、尾罩150和头壳12，机身11与头壳12通过螺钉固定连接在 一起，保证了手持式角磨在工作时的稳定性，尾罩150套设与机身11尾端。其 中电机3设置在机身11中，传动机构4设置在头壳12中。
电机3为一种有刷交流电机，本实施例采用的是单相串激电机，其中定子 31包括定子铁心311和励磁绕组312，转子32包括转子铁心321、电枢绕阻322、 换向器37及电枢轴33，转子铁心和电枢轴之间通常设置有绝缘的包轴等。励 磁绕组312与电枢绕组322之间通过电刷34和换向器37串联。
在机身11中沿电枢轴33轴向依次收容了冷却风扇35、电机3、电刷34、 电路板(未标出)和开关36，开关36的触发钮36a伸出到机身11之外用于方 便操作。冷却风扇35靠近头壳12的机身11部位，电刷34设置于连接于机身 11的刷架上，与电机3的换向器37电连接。
本实施例的定子31是整体式定子的，不同于前案技术中的分体式定子，定 子在轴向上的每一层叠片都是中空的整体的，多个叠片压制焊接在一起，形成 中空的整体式定子。定子31固定在机身11中，转子32和由转子32带动旋转 的电枢轴33位于定子31的内侧，电枢轴33靠近冷却风扇35的一端延伸出于 机身11之外而进入头壳12。机身11呈近似圆筒形，沿着电枢轴33的轴向方 向延伸，机身11的延伸轴线与电枢轴33的轴线共轴线。
机身11包括用于收容冷却风扇35、且与头壳12连接的第一筒部110，与 第一筒部110连接的第二筒部112，以及设置有换向器37、电路板、开关36 等电子器件的第三筒部130；其中第二筒部112作为握持部，收容了电机3的 定子31以及位于定子31内侧的部分转子32，第二筒部112的直径分别小于第 一筒部110及第三筒部130的直径，如此设计使得用户操作时抓握的握持部是 机身11最细的部位，电刷34和冷却风扇35分别位于握持部的两侧。
冷却风扇35固定连接于电枢轴33靠近头壳12的一端，旋转时产生负压， 将机壳1外部的冷却空气经尾罩150的进风口1151吸入，流经开关36、电路 板、电机3、冷却风扇35，从头壳12的出风口121排出。
本实施例中，由于第一筒部110直径大于作为握持部的第二筒部112直径， 因此设置于第一筒部110的冷却风扇35的直径也可设置成大于定子31的直径， 冷却进风量大而使冷却效果好。本实施方式中，第一筒部110包括扩大部117 以及与第二筒部112连接的呈弧面设置的过渡部118，过渡部118与握持部之 间的夹角α接近120°。夹角α的设置使得用户握持操作时，其手掌虎口能够 与过渡部118贴合，从而过渡部118为抓握操作提供了稳定的支撑,从而操作更 舒适。扩大部117用于与头壳12形状匹配的连接。
本领域技术人员也可以设想，将冷却风扇35直径与定子31的直径大小设 置成相当，第一筒部110的直径也可以设置成与握持部112的直径大致相当。
进一步参照图3、图6所示，第三筒部130包括与握持部连接的连接部116， 以及与连接部连接的散热部115，散热部115为冷却空气进入机身中提供通道， 让机壳外部的低温空气可以进入机壳内。电刷34设置在连接部116中，也可部 分设置在连接部116中，部分设置在散热部115中；也可以设置在散热部115 中。散热部115设置在机身11上并与握持部内部气流连通。散热部115内气流 可流入握持部，带走电机3产生的热量。握持部与散热部115的壳体厚度是近 似相同的，而握持部内边缘的横截面面积会小于散热部115内边缘的横截面面 积。当气流从横截面面积较大的散热部115进入到横截面面积较小的握持部时， 握持部内的气流流速会增加，增强了对握持部和电机3的散热效果。冷却风从 散热部115的进风口1151进入，流经握持部与电机3之间的间隙，带走电机3 和握持部的热量，最后从头壳12出风口121流出。冷却风主要为电机3和握持 部散热，降低电机3和握持部的温度，避免手持式角磨内部温度过高而影响其 中元件的工作与使用寿命。在流经头壳12时还会对头壳12和传动机构4散热。 尾罩150套设在机身11上时，散热部与尾罩有部分重合。
散热部115和尾罩150壳体两侧分别设置有进风口1151，进风口1151包 括若干个沿着散热部115的轴向方向延伸且沿径向间隔设置的空槽(未标示)， 进风口作为冷却通道，便与低温空气进入机壳内部。在本实施例中，进风口1151 自散热部115的一端延伸至另一端。在尾罩150壳体的内侧，分别设置有插拨 式防尘片22，防尘片22上设置有能供外部气流进入的细密的栅格，但又能阻 止具有一定颗粒度的尘屑进入壳体内部；防尘片22的设置方便清洗及安装的同 时，能有效有阻止尘屑进入进风口1151。
结合参照图4，电机3设置在机身11中，其中定子31与机身11中的固定 元件113过盈配合，保证定子31与机身11间没有相对运动，其中固定元件113 与握持部内边缘一体成型。转子32设置在定子31当中，电枢轴33的两端分别 安装在第一轴承331和第二轴承332中，其中第一轴承331设置在机身11中的 第一轴承室111中，第二轴承332设置在头壳12的第二轴承室122中。
在机身11上，从第一筒部110延伸出具有近似相同轮廓的第一安装部，头 壳12具有近似相同轮廓的第二安装部，在装配时第一安装部与第二安装部同轴 地连接在一起，然后机身11与头壳12通过螺钉固定连接。通常在设计和生产 时，第一安装部与第一轴承室111是同轴的，第二安装部与第二轴承室122也 是同轴的，由此保证第一轴承室111与第二轴承室122保持同轴。
为了保证机身11具有足够的强度防止第一轴承室111和固定元件113产生 较大的形变，影响定子31和转子32的同轴度，优选的，机身111的材料为经 过造粒工艺的塑料，通过提高玻纤含量，使其拉伸强度大于200Mpa，弯曲强 度大于250Mpa，吸湿率小于2％，强度稳定性高。达到以上参数标准的塑料尺 寸稳定性好，可以防止机身产生较大形变，影响定子和转子的同轴度。
位于头壳12的传动机构4包括呈角度设置的锥形齿轮组，包括与电枢轴 33连接的锥形小齿轮41，与输出轴2连接的锥形大齿轮42，输出轴2与电枢 轴33大致垂直设置。
第二筒部112的直径决定了握持部周长，而握持部周长直接影响至用户的 抓握手感，如果握持部周长过长，会使用户抓握不稳，操作时易疲劳。根据测 试中国男性手掌的长度范围通常在175mm～200mm之间，宽度在80mm～90mm 之间；中国女性手掌的长度范围通常在160mm～180mm之间，宽度在 65mm～80mm之间。在抓握手持式角磨时，手掌长度包围握持部，通常握持部 的周长应当略大于或略小于手掌长度，过大时手指抓握不全，会导致抓握不稳， 过小时拇指会叠在其他手指上，也会使抓握力减小。第二筒部也收容了电机， 考虑电机的支撑结构、风道等因素，电机的直径应当不大于58mm。
定义电机的体积V＝π(D/2)2L/1000，其中D为定子直径，L为电机的轴向 长度，单位为mm，电机体积V的单位为cm3。电机3的轴向长度L以定子铁 心311长度或者转子铁芯321的长度来定义，通常定子铁心311和转子铁芯321 的轴向长度L是相同的。
当空载时，要求角磨100电机3转速达到38000rpm左右。运行过程中由 电网输入到角磨100的功率定义为输入功率P1；定义角磨100输入到工作对象 的功率P2为输出功率，P2＝P1-P，其中P定义为损耗，包括工具热损耗、风损 耗、摩擦损耗等，电机3的输出功率为P2。
由于电机3的输出功率P2与电机3的直径D、电机3的轴向长度L、电机 的转速、以及电机的槽满率成正比。而电机的转速由于受到安规、以及电机寿 命的约束及影响，基本不会作大的变化。如果为提高电机的输出功率P2，而考 虑增加电机3的直径D，势必要相应增加握持部的直径，让用户抓握困难。
电机3的轴向长度L越长，则电机3的体积V越大，磁场强度就越大，电 机3的输出功率P2也就越大。
转子铁芯321和定子铁心311通常是用适当数量的金属叠片沿轴向堆在一 起并焊接而成的叠片堆，主要成分是铁，所以也可称为铁芯。区别于分体式定 子，整体式定子在轴向上的每一层叠片都是中空的整体的，而不是由多个小叠 片拼接成的。通常金属叠片的厚度是0.5mm，定子铁心311和转子铁芯321的 轴向长度就是适当数量的叠片堆起来的总厚度。整体式定子的外轮廓可以设置 成圆形、椭圆形、扁方形或者其他形状适合收容在机壳中的形状。
定子铁芯311的每个金属叠片均设有槽口313，转子铁芯321的每个金属 叠片均设有槽口323；因此分别由定子铁芯311金属叠片形成的叠片堆和由转 子铁芯321金属叠片形成的叠片堆分别形成有狭槽，定子铁芯狭槽和转子铁芯 狭槽中分别绕制有线圈。
对照参考图5，是一种普通电机的横截面，其定子和转子狭槽中绕制的线 圈明显要稀疏，通常还会留出用于将定子固定在机壳上的螺钉孔315，螺钉孔 315的存在会减小定子轭宽311a，也就影响定子铁芯狭槽尺寸以及其中的线圈。 而图4中本发明实施例的定子31与机身11之间由于采用了不同的固定方式， 取消了螺钉孔，定子铁芯狭槽尺寸不受影响，且线圈的圈数多且绕制紧密。结 果是单位狭槽面积绕制线圈面积越多，槽满率高，电机磁场强度越大，电机的 输出功率P2越大。
而在增加电机3叠片堆长度和槽满率后，电机3整体的重量会增大，尤其 是转子32的重量会增加，加重了转子32对电枢轴33的负载。电机的转子32 设置在定子31围成的空间，与定子31间具有大致0.5mm径向间隙或者更小， 因此转子和定子间的同轴度要求非常高，细微的偏差都会使转子在旋转时与定 子发生摩擦，或称为扫膛。扫膛会产生大量的热量，会烧坏电机或发生更严重 的事故。
在转子32电枢轴33遇到负载时，电枢轴33会产生一定的弯曲变形，如果 加重负载，变形的量就会越大。为了防止电枢轴33产生较大的变形造成扫膛， 需要减小电枢轴33在承受负载时的变形量，即减小电枢轴33的挠度。在不改 变电枢轴33材料的情况下，电枢轴33的直径则需要增加。
经测试验证，当电枢轴的直径增大5％时，电枢轴33的挠度减小17.7％； 当电枢轴33的直径增大10％时，电枢轴的挠度减小31.7％；当电枢轴的直径增 大15％时，电枢轴的挠度减小42.8％。因此，适当增大电枢轴33直径，能将电 枢轴33的挠度减小到一个合理的范围之内。
参考图7，当转子32的直径不变，即转子叠片堆的直径保持不变，电枢轴 33a直径增大时会使转子轭宽322a尺寸减小，则会减小转子的磁通量，从而降 低电机的输出功率；电枢轴直径增大，而转子磁通量反而减小，这是一对客观 存在矛盾。本发明提出，在改进电机绕线工艺的同时，应当同时保证电枢轴33 承载能力和电机输出功率。
表1
表1中示出了在转速满足手持式角磨的电机转速在38000rpm的需求，增 加电枢轴直径对电机功率性能影响测试的数据对比。由于测试机器很难将转速 稳定在38000rpm，因此实际测试的转速会略大于38000rpm，这样测得的结果 是在可接受范围内的。此外，由于测试电机需要载体固定电机，并给电机施加 负载，因此电机是在手持式电动工具中测试的，例如在角磨中。
如表1所示，基准样本为电枢轴直径为7.5mm，功率为975W。4个测量样 本与基准样本做对比，其中电枢轴的直径等差地增加。经过测试，在基准电枢 轴直径为7.5mm上增加直径0.5mm，电机功率有增加1％。当在电枢轴直径为 8mm的基础上加粗0.5mm至1mm时，电机功率的损失率在3％以下，相比于 手持式角磨的工作需求，损失率是在可接受的范围之中的；当电枢轴直径超过 9.5mm时，电机功率的损失速度会加快，电机功率仅为基准样本的85％。本实 施例中，电枢轴的直径不小于7.5mm，为了保证电机功率和电枢轴的承载能力； 一种实施例中电枢轴33的直径范围为7.5mm至9mm，这样既能够保证电机的 功率满足需求，又能够确保电机正常工作。
在定子叠片上，定子狭槽与定子外径之间的区域定义为定子轭宽311a，定 子轭宽311a会影响定子的磁通量，定子轭宽311a越大磁通量越大，电机的输 出功率P2越大。定子叠片上需要留出绕制线圈的狭槽、以及嵌入转子的内径 孔；参照图5，定子叠片通常还会留出用于将定子固定在机壳上的螺钉孔315。
参照图4，为了增大定子狭槽的面积，本实施例将定子31与机身11之间 的配合改为过盈配合，取消了螺钉孔，将定子轭宽311的宽度增加到3.6mm以 上。可替换的实施例中，定子轭宽的范围设置在3.6mm至4.2mm之间，从而 进一步增大狭槽尺寸，用于绕制更多的线圈，从而提高磁通量。
定子31的内径孔用于嵌入转子32，定子31与转子32之间保持间隙，保 证转子高速旋转时不会与定子摩擦，定子31的内径孔增大，转子32的直径则 可以相应地增大，能提高转子的磁通量。然而，定子31内径孔增大也会降低定 子轭宽311a的尺寸，反而降低了定子31的磁通量。定子内径孔增大，而定子 的磁通量降低，这又是一对客观存在矛盾。
对于上述的两对客观存在矛盾，本发明研究电机的定、转子外径比例对输 出功率的影响，解决了功率与定、转子的外径之间的关系。
表2中示出了定子直径为50mm，电机的轴向长度为50mm时，不同的定 子轭宽，在定、转子外径比作变化的条件下，电机功率与体积比值的变化。表 2中的数值体现出了相同电机体积，定子轭宽增大或者定、转子外径比值增大， 电机的功率呈现起伏变化。定转子外径比同为0.62时，功率与体积的比值在定 子轭宽为3.8mm时达到了最大值10.05；定子轭宽同为4mm时，功率与体积的 比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值10。在表2中，定子的轭宽范围 为3.8mm至4.2mm，转子外径与所述定子外径比值范围为0.62至0.64时，电 机的功率与体积比值都比较大，尤其是定子的轭宽范围为3.8mm，转子外径与 定子外径比值范围为0.62时，电机的功率与体积比值最大。
表2
电机的功率与体积的比值是反映电机功率输出效率的数值，相同体积下， 比值越大，则电机功率越大。表2中电机的功率是指当电机转速达到38000rpm 时的功率值。定、转子外径的比值和定子轭宽都会影响电机功率与体积的比值。 定、转子外径比值越大，转子尺寸越大，而定子轭宽311则会相应减小；反之 亦然。定子轭宽越大，而定子狭槽以及转子的尺寸会相应减小；反之亦然。合 理地设计定、转子外径比值和轭宽可以让电机的功率达到较大的值。
在本实施例中，选取电机功率与体积的比值大于8.5，这样在相同的电机 体积下，尤其是相同的定子直径的情况下，手持式角磨的握持感舒适而且功率 更大。
参考表2，相同电机体积，定子轭宽增大或者定、转子外径比值增大，电 机的功率呈现起伏变化。一种实施例中，定、转子外径比值范围为0.6至0.7， 定子的外径不大于58mm。优选的，定子的外径不大于50mm。另一种可替换的 实施例中，定、转子外径比值范围为0.6至0.65，轭宽范围为3.6mm至4.2mm， 轭宽过大会减小狭槽的面积，使定子绕线量降低。在这个尺寸范围内，电机的 功率在靠近最大值的范围区间内波动。此时，电机的轴向长度即定子沿电枢轴 轴向长度设置成不小于40mm，设置范围为45mm至60mm，优选为55mm。
本发明的一种实施例中，电机3的输出功率P2与角磨握持部的外围周长 之比大于5.1W/mm，这里的输出功率P2是指角磨输入到工作对象的最大输出 功率。手持式角磨1的握持部外围周长为150mm至185mm。为了使握持部内 侧有足够空间容纳电机3，定子31外径不大于58mm。
另一种可替换的实施例，将手持式角磨100的握持部外围周长设为165mm 至182mm，定子31外径不大于50mm。电机的轴向的长度L不小于40mm，电 机3的输出功率P2与角磨握持部的外围周长之比大于5.2W/mm。
再一种可替换的实施例，电机3的输出功率P2与角磨握持部的外围周长 之比大于5.35W/mm。
手持式角磨100的头壳12的材料通常是金属，主要是铝制成，强度较高， 在转子32的重量增加时第二轴承室122不会产生较大的形变，影响转子32与 定子31的同轴度。机身11是由塑料制成，第一轴承室111一体成型在机身11 上，为了保证机身11具有足够的强度，防止第一轴承室111和固定元件113产 生较大的形变，影响定子和转子的同轴度，优选的，机身11的材料为经过造粒 工艺的塑料，通过提高玻纤含量，使其拉伸强度大于200Mpa，弯曲强度大于 250Mpa，吸湿率小于2％，强度稳定性高。达到以上参数标准的塑料尺寸稳定性好，可以防止机身产生较大形变，影响定子和转子的同轴度。
握持部和散热部115都呈近似圆筒形，并且沿着电枢轴33的轴向方向延伸 的，握持部和散热部115的长度方向与电枢轴33的轴向方向相同。
在设计进风口和出风口时，设计人员需要考虑两者的面积关系，通常进风 口的面积要大于出风口。进风口越大，理想的进风量会越大，但是如果过大时， 冷却风会失去导向，在进风口处形成绕流，从进风口进入后又从进风口流出， 或者造成冷却风无法顺畅地排出，导致冷却效率降低。在本实施例中，进风口 的面积与出风口的面积比例大于1，优选的范围是1.2～1.4。
表3
一种实施例中，手持式角磨100的握持部的外围周长为165mm至170mm， 叠片堆的长度不小于50mm，定子外径不大于46mm。电机3的输出功率P2与 角磨握持部的外围周长之比大于5.15W/mm。电枢轴的直径设置不小于7.5mm。
表3中示出了定子直径为46mm时，不同的定子轭宽，在定、转子外径比 作变化的条件下，电机功率与体积比值的变化。与表2的测试结果类似，表3 中的数值体现出了相同电机体积，定子轭宽增大或者定、转子外径比值增大， 电机的功率呈现起伏变化。定转子外径比同为0.62时，功率与体积的比值在定 子轭宽为3.6mm时达到了最大值10.2；定子轭宽同为4mm时，功率与体积的 比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值8.6。在表3中，定子的轭宽范围 为3.5mm至3.7mm，转子外径与所述定子外径比值范围为0.62至0.65时，电 机的功率与体积比值都比较大，尤其是定子的轭宽范围为3.6mm，转子外径与 定子外径比值范围为0.62时，电机的功率与体积比值最大。
另一种可替换的实施例，电枢轴的直径设置范围在7.5mm至9mm之间， 优选为8mm。
一种实施例中，电机定子直径为55mm，收容该电机的角磨的握持部外围 周长会更大，电机的功率也会增大，表4中示出了定子直径为55mm时，不同 的定子轭宽，在定、转子外径比作变化的条件下，电机功率与体积比值的变化。 相同电机体积，定子轭宽增大或者定、转子外径比值增大，电机的功率呈现起 伏变化。在表4中，定子的轭宽范围为4.1mm至4.3mm，转子外径与所述定子 外径比值范围为0.618至0.636时，电机的功率与体积比值都比较大，尤其是 定子的轭宽范围为4.2mm，转子外径与定子外径比值范围为0.636时，电机的 功率与体积比值最大。
表4
电机的功率增大会使电机在工作时产生更多的热量，握持部直径减小会使 散热风道的面积减小，叠片堆加长后其散热风道也会加长，以上因素都会导致 电机的温度上升，所以有必要优化风道设计，提高电机的散热效率。
手持式电动工具100包括套设于机身11尾端的尾罩150以及位于机身11 和尾罩150之间的导向件170。其中，导向件170与尾罩150形成进风通道190。
机壳110尾端设有若干个元器件5，若干个元器件5具体为电容、开关等。
本实施例中，尾罩150上设有进风口1151。当电动工具100工作时，冷却 空气从进风口进入到散热部115内并流过电机3，降低电机3的热量，从而达 到散热的目的。
本实施例中，尾罩150上的进风口1151包括使冷却空气沿电机3轴向进入 进风通道的第一进风口151，以及使冷却空气沿垂直于电机3轴向的方向进入 进风通道的第二进风口153。当然，还可以仅在尾罩150上设置第一进风口151 或第二进风口153。
导向件170与尾罩150围成进风通道190。具体的，进风通道190沿电机3 轴向延伸或与电机3轴向呈一定角度倾斜。进风通道190与进风口连通，进风 通道190与电机内部连通。进风口进入的冷却空气沿进风通道190流动至电机 3处。具体的，图8中箭头所示方向为冷却空气的流动方向。
元器件5位于进风通道190之外的位置。优选的，进风通道190和元器件5位于导向件170的不同侧。即导向件170将进风通道190和元器件5分隔在 导向件170的两侧，从而使得进风口进入的冷却空气不再流经元器件5处，从 而避免了冷却空气被元器件5阻挡、形成涡流的情况，从而使进风口进入的冷 却空气更多的流向电机130处，提高了有效的冷却风量和冷却效率。从而增强 了电动工具100的散热效果，使得电机和机壳避免了因散热效果差而温度升高 的现象，增加机壳握持处的舒适度，便于操作人员操作。
本实施例中，导向件170设于机壳110上。具体的，导向件170可以与机 身11一体成型，也可以与机身11固定连接，如焊接、螺纹连接、卡接等。若 导向件170与机身11一体成型，可以将机身11的侧壁作为导向件，只要满足 壳体的侧壁能与尾罩150围成进风通道190即可。
当然，导向件170也可以设于尾罩150上。同样的，导向件170也可以与 尾罩150一体成型，或与尾罩150固定连接，如焊接、螺纹连接、卡接等。
本实施例中，导向件170为一体式结构。当然，导向件170还可以由多个 子导向件拼接而成。导向件170可以为规则或不规则的形状。
在另外一个实施例中，导向件170呈板状，便于加工，且使冷却空气流通 顺畅。优选的，导向件170与电机3的轴向平行，使冷却空气流通的更加顺畅。
在另外一个实施例中，导向件170沿电机3的轴向延伸，导向件170在垂 直于电机3的轴向上的截面为曲面。优选的，导向件170在垂直于电机3的轴 向上的截面呈扇形。
需要说明的使，导向件170不限于呈上述形状，还可以呈其他规则或不规 则的形状，只要能将进风通道190和元器件5分隔，使得进风口进入的冷却空 气直接流动至电机3处，而不再流经元器件5处即可。
本实施例中，导向件170与机身11的材质相同。当然，导向件170还可以 由其他材质的材料制成。优选的，导向件170由防水材质制成，防止元器件5 因受潮而性能降低。
本实施例中，电动工具100为角磨。当然，电动工具100不限于角磨，还 可以是其他具有电机，且通过冷却空气进行散热的其他种类的电动工具。
上述电动工具，从进风口进入的冷却空气沿进风通道流动至电机处，元器 件位于进风通道之外的位置，从而使得进风口进入的冷却空气不再流经元器件 处，从而避免了冷却空气被元器件阻挡、形成涡流的情况，从而使进风口进入 的冷却空气更多的流向电机处，提高了有效的冷却风量和冷却效率。
参考图10至图12所示，为本发明另一实施例，手持式电动工具是一种摆 动机，该摆动机600包括壳体610，收容于壳体610内的电机3，自壳体610 内部延伸出的输出轴620，安装在输出轴620延伸末端621的工作头(未图示)、 用以在输出轴620的轴向方向上夹紧工作头的夹紧组件623。
其中电机3的结构与本发明前一实施例中角磨100中的电机3结构相同， 具体结构此处不再赘述，区别仅在于电机3的外径以及裸机空载转速(未安装至 工具时的空载转速)的不同，后续说明做进一步的描述。
参照图10所述，壳体610具有顶部与顶部相对的底部以及连接顶部与底部 的两侧部，壳体610靠近输出轴30的一端设置有两组出风口611，对称的设置 在壳体610的左右两侧部。
另外，壳体610远离工作头方向的延伸末端还设有两组进风口612，在本 实施方式中壳体610的进风口612的数量为两组，对称设置在壳体610延伸末 端的左右两侧。
摆动机600包括收容于壳体610内的风扇650，该风扇650设置在位于电 机3与输出轴620之间的区域内靠近出风口611的位置处，风扇650安装在电 枢轴33上由电枢轴33驱动。当电机3驱动电枢轴33转动时，风扇650在电枢 轴33的驱动下高速旋转，将外部的冷空气从壳体610延伸末端的进风口612 吸入，穿过电路板670然后穿过整个电机3，然后通过风扇650将携带有热量 的空气经过壳体610的出风口611排出。
具体的风扇650可以选择离心风扇，如此设置，能够提供更好的将热空气 从出风口611排出。
进一步参照图11及图12，电枢轴33与输出轴620之间设置有传动机构， 本实施方式传动机构为偏心传动机构640，偏心传动机构640设置在壳体613 内，包括拨叉641和连接在电枢轴33上的偏心组件642。其中，偏心组件642 包括连接在电枢轴33上的偏心轴643及安装在偏心轴643上的驱动轮644。拨 叉641的一端连接在输出轴620的顶部，其另一端与偏心组件642的驱动轮 644相配合。拨叉641包括套设在输出轴620上的套管645及自套管645顶 端垂直朝向电枢轴33水平延伸的叉状部646。本实施方式中，驱动轮644为滚 珠轴承，其具有与拨叉641的叉状部646配合的球形外表面。偏心轴643与电 枢轴33偏心连接，即偏心轴643的轴线X3与电枢轴33的轴线X2不重合，且 径向偏移一定的间距。拨叉641的叉状部646包覆在驱动轮644的两侧，并且 紧密地与驱动轮644的外表面滑动接触。
当电机3驱动电枢轴33转动时，偏心轴643则在电枢轴33的带动下相对 电枢轴33的轴线X2偏心旋转，进而带动驱动轮644相对电枢轴33的轴线X2 偏心旋转。在驱动轮644的带动下，拨叉641相对输出轴620的轴线Y摆动， 进一步地带动输出轴620围绕其自身轴线Y摆动。输出轴620摆动带动安装在 其上的工作头摆动从而对工件进行加工。
本实施例中，输出轴620的摆动角度为5°。输出轴620的摆动频率为 18000-20000rpm。通过将输出轴620的摆动角度设置为5°，大大提高了工作 头的工作效率，并且当工作头为锯片时，便于碎屑的排出。需要指出的是，本 发明摆动机，输出轴620的摆动角度并不仅限于5°，其可以根据需要设置为 大于或小于5°的值。输出轴620的摆动频率也不限于18000-20000rpm，优选 大于10000rpm。
请参考图11，在本发明中，输出轴620是用来安装工作头的。输出轴620 安装于壳体610上，并伸出壳体610，这样能够便于工作头(未图示)安装于 输出轴620上。电机3为摆动机600提供动力，电机3的动力通过传动机构640 传递给输出轴620，进而摆动机600实现摆动操作。工作头包括直锯片、圆锯 片、三角形磨砂盘和铲型刮刀等。当操作人员在输出轴620上安装有不同的工 作头后，就可以实现多种不同的操作功能，如锯、切、磨、刮等，以适应不同 的工作需求，便于使用。
所述壳体610沿电机3的轴线延伸，可被划分为远离输出轴620的第一区 域614及靠近输出轴620的第二区域615。所述第一区域614容纳电机3，且包 括形成于电机3外侧的握持部630，供用户握持，电源控制开关660则靠近握 持部630布置或直接设置于握持部630；所述第二区域615则容纳所述传动机 构140。
本发明的摆动机600采用外径的尺寸在40mm～50mm之间的电机3为摆动 机600提供动力，由于电机3的外径尺寸的减小从而使得壳体610上用于握持 部分的尺寸减小，进而使得本发明的摆动机600的整机尺寸较小，便于操作人 员握持，同时，摆动机600在工作时会产生振动，但是由于整机尺寸较小握持 舒适，即使有振动，长时间的握持也不会让操作者不舒服。
作为一种可实施方式，通过电机3的外径的尺寸的限制，使得壳体610的 握持部的周长在150mm～200mm范围内，以便于操作人员握持摆动机600，进 而便于摆动机600的操作，保证加工效率。
但是通常减小电机的外径会导致电机输出功率的降低，本发明通过研究发 现当电机的外径确定后通过改变其转子外径及轭宽的尺寸能够影响电机的输出 功率。具体的分析参照表5-表8。
表5中示出了定子的直径为46mm，电机的轴向长度为50mm，电机3裸机 空载转速为30000rpm时(电机未安装至工具上时的空载转速)，在不同的定子轭 宽331a(具体结构参照图4)，定、转子外径比作变化的条件下，电机功率与体 积比值的变化。表5中的数值体现出了相同电机体积、空载转速下，定子轭宽 331a增大或者定、转子外径比值增大，电机的功率呈现起伏变化。例如，定转 子外径比同为0.62时，功率与体积的比值在定子轭宽331a为3.6mm时达到了 最大值5.54；定子轭宽331a同为3.7mm时，功率与体积的比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值5.51。表5是定子直径为46mm时的实验数据，当电 机体积更大，其他参数不变的情况下，电机的功率与体积比值会更大。
表5
电机的功率与体积的比值是反映电机功率输出效率的数值，相同体积下， 比值越大，则电机功率越大。表5中电机功率是裸机空载转速为30000rpm的 电机的功率值。定、转子外径的比值和定子轭宽331a都会影响电机功率与体积 的比值。定、转子外径比值越大，转子尺寸越大，而定子轭宽331a则会相应减 小；反之亦然。定子轭宽331a越大，而定子狭槽以及转子的尺寸会相应减小； 反之亦然。合理地设计定、转子外径比值和轭宽可以让电机的功率达到较大的 值。
在本实施例中，选取电机功率与体积的比值大于5W/cm3，这样在相同的 电机体积下，尤其是相同的定子直径的情况下，手持式摆动机600的握持感舒 适而且功率更大。
继续参考表5，相同电机体积，定子轭宽331a增大或者定、转子外径比值 增大，电机3的功率呈现起伏变化。一种实施例中，定、转子外径比值范围为 0.6至0.7，定子的外径不大于50mm。优选的，定子的外径40-50mm。另一种 可替换的实施例中，定、转子外径比值范围为0.6至0.65，轭宽范围为3.6mm 至3.8mm，轭宽过大会减小狭槽的面积，使定子绕线量降低。在这个尺寸范围 内，电机3的功率在靠近最大值的范围区间内波动。最优的电机的外径为46mm， 轭宽为3.6mm，定、转子内外径比值为0.62。
表6中示出了定子的直径为46mm，握持部的外周长为198mm，电机的轴 向长度为50mm，电机裸机空载转速为30000rpm时(电机未安装至工具上时的 空载转速)，在不同的定子轭宽331a，定、转子外径比作变化的条件下，电机 功率与与摆动机600的握持部外周长之比。表6中的数值体现出了相同电机体 积、空载转速及握持部外周长下，定子轭宽331a增大或者定、转子外径比值增 大，电机的功率呈现起伏变化。例如，定转子外径比同为0.62时，功率与外周 长的比值在定子轭宽331a为3.6mm时达到了最大值2.32；定子轭宽331a同为3.7mm时，功率与体积的比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值2.16。
表6
电机的功率与握持部外周长的比值是反映电机功率输出效率的数值，相同 的外周长下，比值越大，则电机输出功率越大。
本发明的一种实施例中，电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周 长之比大于2.0W/mm，这里的输出功率是指摆动机600输入到工作对象的最大 输出功率。摆动机6001的握持部外围周长为150mm至200mm。为了使握持部 内侧有足够空间容纳电机3，定子外径40-50mm。
另一种可替换的实施例，将摆动机600的握持部外围周长设为165mm至200mm，定子外径46-48mm。电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周 长之比大于2.1W/mm。
另一种可替换的实施例，将摆动机600的握持部外围周长设为180mm，定 子外径为46mm。电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周长之比大于 2.3W/mm。
通常上述电机3无法直接应用至摆动机600上，通常的可以通过增加稳速 器来将电机安装至摆动机上后整机的空载速度控制在20000rpm，从而对应的输 出轴620的转速在20000rpm左右，具体的如何使用稳速器来控制电机的转速 在本领域中为常规手段，此处不在赘述。
表7中示出了定子直径为46mm，电机的轴向长度为50mm时，电机裸机 空载转速为20000rpm(电机未安装至工具上时的空载速度)时，在不同的定子轭 宽331a，定、转子外径比作变化的条件下，电机功率与体积比值的变化。表6 中的数值体现出了相同电机体积，定子轭宽331a增大或者定、转子外径比值增 大，电机的功率呈现起伏变化。例如，定转子外径比同为0.62时，功率与体积 的比值在定子轭宽331a为3.6mm时达到了最大值2.3；定子轭宽331a同为 3.7mm时，功率与体积的比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值2.15。表 3是定子直径为46mm时的实验数据，当电机体积更大，其他参数不变的情况 下，电机的功率与体积比值会更大。
进一步的结合上述表5，可以得出当定转子外径比同为0.62时，功率与体 积的比值在定子轭宽331a为3.6mm时达到了最大；并且同样的定子轭宽331a 同为3.7mm时，功率与体积的比值在定转子外径比为0.62时达到了最大。因 此可以得出当定子外径确定后，无论电机的裸机空载速度为多少，其在定转子 内外径比值为0.62时，定子的轭宽为3.6mm时电机的功率能够达到最大。
表7
电机的功率与体积的比值是反映电机功率输出效率的数值，相同体积下， 比值越大，则电机功率越大。表6中电机的功率是裸电机空载转速为20000rpm 时的功率值。定、转子外径的比值和定子轭宽331a都会影响电机功率与体积的 比值。定、转子外径比值越大，转子尺寸越大，而定子轭宽331a则会相应减小； 反之亦然。定子轭宽331a越大，而定子狭槽以及转子的尺寸会相应减小；反之 亦然。合理地设计定、转子外径比值和轭宽可以让电机的功率达到较大的值。
在本实施例中，选取电机功率与体积的比值大于2，这样在相同的电机体 积下，尤其是相同的定子直径的情况下，手持式摆动机的握持感舒适而且功率 更大。
继续参考表7，相同电机体积，定子轭宽331a增大或者定、转子外径比值 增大，电机的功率呈现起伏变化。一种实施例中，定、转子外径比值范围为0.6 至0.7，定子的外径不大于50mm。优选的，定子的外径40-50mm。另一种可替 换的实施例中，定、转子外径比值范围为0.6至0.65，轭宽范围为3.6mm至3.8mm， 轭宽过大会减小狭槽的面积，使定子绕线量降低。在这个尺寸范围内，电机的 功率在靠近最大值的范围区间内波动。此时，电机的轴向长度即定子沿电枢轴 轴向长度设置成不小于40mm，设置范围为45mm至60mm，优选为55mm。
下表8中示出了定子的直径为46mm，握持部的外周长为198mm，电机的 轴向长度为50mm，电机裸机空载转速为20000rpm时(电机未安装至工具上时 的空载转速)，在不同的定子轭宽331a，定、转子外径比作变化的条件下，电 机功率与与摆动机600的握持部外周长之比。表6中的数值体现出了相同电机 体积、空载转速及握持部外周长下，定子轭宽331a增大或者定、转子外径比值 增大，电机的功率呈现起伏变化。例如，定转子外径比同为0.62时，功率与外 周长的比值在定子轭宽331a为3.6mm时达到了最大值0.81；定子轭宽331a同 为3.7mm时，功率与体积的比值在定转子外径比为0.62时达到了最大值0.79。
表8
电机的功率与握持部外周长的比值是反映电机功率输出效率的数值，相同 的外周长下，比值越大，则电机输出功率越大。
本发明的一种实施例中，电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周 长之比大于0.8W/mm，这里的输出功率是指摆动机600输入到工作对象的最大 输出功率。摆动机600的握持部外围周长为150mm至200mm。为了使握持部 内侧有足够空间容纳电机3，定子外径为40-50mm。
另一种可替换的实施例，将摆动机600的握持部外围周长设为165mm至 200mm，定子外径46-48mm。电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周 长之比大于0.85W/mm。
另一种可替换的实施例，将摆动机600的握持部外围周长设为180mm，定 子121外径为46mm。电机3的输出功率与摆动机600握持部的外围周长之比 大于0.95W/mm。
上述电机的裸机空载转速为20000rpm，因此可以直接应用至摆动机上，使 得输出轴的转速能够符合需求，无需进行稳速或其他改进。
电机的功率增大会使电机在工作时产生更多的热量，握持部直径减小会使 散热风道的面积减小，叠片堆加长后其散热风道也会加长，以上因素都会导致 电机的温度上升，所以有必要优化风道设计，提高电机的散热效率。
具体的可以增加出风口的数量，在壳体的底部额外设置一组出风口，使得 出风口的数量为三组，加大热空气的排出量，从而提升电机的散热效率。
当然也可以增加进风口的数量，在壳体的底部额外设置一组进风口，使得 进风口的数量为三组，加大冷空气的进风量，从而提升电机的散热效率。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述 实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特 征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但 并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进， 这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要 求为准。

Claims (15)

1.一种电机，用于手持式电动工具中，所述电机包括：
定子，所述定子为整体式的；
转子，同轴地套设在所述定子中；
电枢轴，与所述转子固定连接；
换向器，与所述电枢轴固定连接；
电刷，与所述换向器电连接；
其特征在于，所述定子的外径不大于58mm，所述定子的轭宽范围为3.5mm至4.2mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.6至0.65。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的外径不大于55mm，所述定子的轭宽范围为4.1mm至4.3mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.618至0.636。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述定子的外径为55mm，所述定子的轭宽范围为4.2mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.636。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的外径不大于50mm，所述定子的轭宽范围为3.8mm至4.2mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.62至0.64。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述定子的外径为50mm，所述定子的轭宽范围为3.8mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.62。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的外径不大于46mm，所述定子的轭宽范围为3.5mm至3.7mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.62至0.65。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述定子的外径为46mm，所述定子的轭宽范围为3.6mm，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.62。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢轴的直径不小于7.5mm。
9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子外径与所述定子外径比值范围为0.6至0.7，所述电机输出功率与体积的比值大于8.5W/cm3。
10.一种手持式电动工具，具有上述权利要求1-9任一项所述的电机，还包括：
机壳，所述机壳包括机身和头壳，所述机身与所述头壳固定连接；
传动机构，将所述电枢轴的扭矩传递给输出轴；
其特征在于，所述机身具有握持部，所述握持部至少包容所述定子，所述握持部的外围用于握持，所述握持部的外围周长范围为150mm至185mm，所述电机的输出功率与所述握持部的外围周长之比大于5.1W/mm。
11.根据权利要求10所述的手持式电动工具，其特征在于，所述握持部的外围周长范围为165mm至182mm，所述定子的外径不大于50mm，所述电机的输出功率与所述握持部的外围周长之比大于5.2W/mm。
12.根据权利要求10所述的手持式电动工具，其特征在于，所述握持部的外围周长范围为165mm至170mm，所述定子的外径不大于46mm，所述电机的输出功率与所述握持部的外围周长之比大于5.15W/mm。
13.根据权利要求10所述的手持式电动工具，其特征在于，所述手持式电动工具还包括设置于所述机身尾端的元器件、套设于所述机身尾端的尾罩以及位于所述机身和尾罩之间的导向件，所述尾罩上设有进风口，所述导向件与所述尾罩围成进风通道，所述进风通道与所述进风口和所述电机连通，所述进风口进入的冷却空气沿所述进风通道流动至所述电机处，所述元器件位于所述进风通道之外的位置。
14.一种手持式电动工具，具有上述权利要求1-8任一项所述的电机，其特征在于，包括：
壳体；用于安装工作头的输出轴，所述输出轴安装于所述壳体中，并伸出所述壳体；
传动机构，安装于所述壳体中，且所述传动机构与所述输出轴连接；
所述电枢轴与所述传动机构连接，所述传动机构将所述电枢轴的旋转运动转换为所述输出轴的围绕其自身轴心线的往复运动；
其中，所述电机的裸机空载转速度大于20000转/分，所述电机输出功率与体积的比值大于2W/cm3。
15.根据权利要求14所述的手持式电动工具，其特征在于：所述壳体上设置有握持部，所述握持部的外周长为150mm-200mm，所述电机的输出功率与握持部的外围周长之比大于0.8W/mm。
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