CN110810045A

CN110810045A - 修枝机

Info

Publication number: CN110810045A
Application number: CN201911300515.2A
Authority: CN
Inventors: 马永兴; 李剑波
Original assignee: Changzhou Globe Co Ltd
Current assignee: Changzhou Globe Co Ltd
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明提供了一种修枝机，其包括机壳、设置在机壳内的外转子电机、切割组件及齿轮组件；外转子电机通过齿轮组件带动切割组件，外转子电机包括定子、外转子及电机输出轴，齿轮组件包括与电机输出轴连接的小齿轮、大齿轮、安装在大齿轮上的偏心轮以及安装在偏心轮上的曲轴连杆，外转子电机的外转子外侧或者大齿轮外侧设有飞轮凸缘；相较于现有技术，本发明的修枝机能够在工作中输出较大的传动扭矩，不但可提高切割性能，增加续航时间，还可提高修枝机的使用寿命。

Description

修枝机

技术领域

本发明涉及园林工具领域，尤其涉及一种修枝机。

背景技术

电动修枝机是用于切割各种灌木、树枝等植物的园林工具，其通常由电机驱动齿轮组件旋转，进而带动刀条往复运动，实现植物的修剪。现有电动修枝机的齿轮组件主要包括大齿轮、小齿轮、偏心块和连杆，通过小齿轮将电机的动力传递给大齿轮，上下刀条通过偏心轮的带动实现切割功能。因此，在整机工作时，切割枝条的效果通常由刀刃是否锋利以及整机输出扭力决定。增加整机输出的扭力除了提高电机功率/转速外，一方面，可以通过设置较大的减速比来提高输出扭力，但这样会使齿轮的模数偏小，易发生损坏，降低整机使用寿命。

另一方面，还可以从结构方面改善，比如增加飞轮，利用飞轮高速旋转产生的惯性提高整机的输出扭力，从而提高整机的切割效果。现有技术中增加飞轮通常是在电机轴上或传动轴上耦合额外的质量块，但这样整机集成度低，体积大，而且组装时需要装配的零件增加，既增加了装配工时，又增加了装配成本，装配技术不足也会导致整机在工作中震动增大，噪音增大，影响用户的使用体验。

因此，需要提供一种改进的修枝机以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修枝机，其采用外转子电机，能够在工作中输出较大的传动扭矩，提高切割效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：修枝机包括机壳、设置在机壳内的外转子电机、切割组件及齿轮组件；所述外转子电机通过齿轮组件带动切割组件运动，所述外转子电机包括定子、外转子及电机输出轴，所述齿轮组件包括与电机输出轴连接的小齿轮、大齿轮、安装在大齿轮上的偏心轮以及安装在偏心轮上的曲轴连杆，所述外转子电机的外转子外侧或者大齿轮外侧设有飞轮凸缘。

所述外转子呈圆桶状且环绕定子设置，外转子的端部设有电机端盖，所述飞轮凸缘设置在电机端盖上。

所述飞轮凸缘、电机端盖与所述外转子通过紧固件、粘合剂或焊接相连接。

所述飞轮凸缘、电机端盖与所述外转子一体成型。

所述飞轮凸缘设置在所述外转子周向位置，并相对于电机输出轴对称布置。

所述飞轮凸缘自所述外转子在轴向及径向均向外凸伸一定距离，所述飞轮凸缘在所述外转子周向上形成一环形凸缘。

所述飞轮凸缘比所述外转子半径大0.5到10mm，所述飞轮凸缘的内径对应所述外转子的半径为27mm，所述飞轮凸缘外半径在32mm到42mm之间，所述飞轮凸缘高在2mm到45mm之间。

所述飞轮凸缘设置在所述大齿轮的外周，所述飞轮凸缘相对于所述大齿轮在轴向及径向均延伸一段距离，从而在大齿轮的两侧形成两个凹陷部。

所述飞轮凸缘的内径为40mm，所述飞轮凸缘外径在54mm到74mm之间，所述飞轮凸缘高在5mm到13mm之间。

所述机壳的前端设有前部把手，所述前部把手到所述切割组件之间设有防护罩，所述机壳的后端设有后把手组件，所述后把手组件上设置有开关、调速拨钮和开关扳机；所述曲轴连杆包括第一曲轴连杆和第二曲轴连杆，所述第一曲轴连杆与所述大齿轮叠装于所述偏心轮的一侧，所述第二曲轴连杆装配在所述偏心轮的另一侧，所述第一曲轴连杆与第二曲轴连杆均与切割组件上设有的修枝刀片连接。

本发明的有益效果是：通过在外转子电机的外部或大齿轮的外部增加飞轮凸缘，在不增加装配零部件的情况下，不但可提高切割性能，而且增加了续航时间。同时，外转子电机转速可以相对较低，可以采用大模数齿轮，提高修枝机使用寿命。

附图说明

图1为本发明修枝机的立体图。

图2为图1中修枝机的分解图。

图3为本发明外转子电机的立体分解图。

图4为本发明齿轮组件的分解图。

图5为本发明大齿轮设置飞轮凸缘的结构示意图。

图6为图5中大齿轮的剖视图。

图7为本发明的小齿轮与现有小齿轮的结构对比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1至3所示，本发明的修枝机包括机壳1、设置在机壳1内的外转子电机2、齿轮组件3及切割组件4。外转子电机2通过齿轮组件3将动力传递给切割组件4。外转子电机2可由电池包提供电力，其包括定子21、外转子22及电机输出轴23。本发明采用外转子电机，由于外转子直径比传统的内转子直径大，在高速旋转时，产生的惯性要大很多，切割效果更好。

机壳1的前端设有前部把手6，前部把手6到切割组件4之间设有防护罩7。防护罩7位于前部把手6的前方并位于切割组件4上方，固定连接到机壳1以保护用户的手。机壳1的后端设有可供用户握持的后把手组件8。后把手组件8上设置有薄膜面板开关、调速拨钮和开关扳机等。

切割组件4从机壳1前端向外延伸，其包括一对修枝刀片9，齿轮组件3与修枝刀片9可拆卸地相连，驱动修枝刀片9往复运动实现剪切功能。由于切割组件4和把手组件均为现有结构，此处不进行详细描述，以下对齿轮组件3进行详细描述。

请参阅图4所示，齿轮组件3包括与电机输出轴23连接的小齿轮31、大齿轮32、安装在大齿轮32上的偏心轮33以及安装在偏心轮33上的曲轴连杆34。齿轮组件3装配于齿轮箱内，齿轮箱包括上壳35和下壳36。

曲轴连杆34包括第一曲轴连杆341和第二曲轴连杆342。第一曲轴连杆341与大齿轮32叠装于偏心轮33的同一侧，偏心轮33的另一侧装配有第二曲轴连杆342。第一曲轴连杆341与第二曲轴连杆342两者上均设有组装孔(未标号)，通过组装孔分别套入切割组件4的定位轴(未标号)上，从而与切割组件4的修枝刀片9连接。

请参阅图3所示，电机输出轴23与小齿轮31连接，小齿轮31与大齿轮32互相啮合。在外转子电机2的驱动下，小齿轮31带动大齿轮32不停旋转，由于大齿轮32与偏心轮33是固定连接，继而偏心轮33也会一并旋转，又因偏心轮33的两个偏心的圆与第一曲柄连杆341和第二曲柄连杆342保持相对运动，从而实现曲柄连杆34带动切割组件4做往复切割运动。

外转子电机2的外转子22呈圆桶状且环绕定子设置，外转子22相对于定子21转动。外转子22的端部设有电机端盖24，电机端盖24与外转子22同步转动，其可与外转子22固定连接或一体成型。外转子电机2的外转子22外侧设有飞轮凸缘25，图5中，飞轮凸缘25设置在电机端盖24上，并自外转子22在轴向及径向均向外凸伸一定距离，从而使其半径大于外转子22的半径且具有一定高度。飞轮凸缘25在电机端盖24的周向上形成一环形凸缘。

飞轮凸缘25与外转子22、电机端盖24及电机输出轴23均同向旋转，在旋转中可提供较大的惯性。在其他实施方式中，飞轮凸缘也可不设置在电机端盖上而直接设置在外转子电机周向的其他位置，也可相对于电机输出轴23对称布置。飞轮凸缘25、电机端盖24与外转子22可通过紧固件、粘合剂或焊接相连接，也可一体成型。

飞轮凸缘25的输出惯性矩可以通过如下公式计算以找到其尺寸的范围值：

MOI＝1/2*((R₁)²+(R₂)²)*m_凸缘+1/2*(R₃)²*m_轴；

其中MOI为惯性矩，R₁为飞轮凸缘的内径，R₂为飞轮凸缘的外径，R₃为转轴的半径，m为质量。当飞轮凸缘比外转子半径大0.5-10mm，飞轮凸缘的内径R₁对应外转子的半径为27mm时，飞轮凸缘外径R₂在32mm-42mm,飞轮凸缘高2mm-45mm。下表分别对应飞轮凸缘外径32mm、高2mm，和外径42mm、高45mm，电机转速为6000rmp时的惯性矩及动量。

R<sub>1</sub>(mm)	27	27
			R<sub>2</sub>(mm)	32	42
H<sub>凸缘</sub>(mm)	2	45
			m<sub>凸缘</sub>(kg)	0.203	0.29
R<sub>3</sub>(mm)	5	5
			m<sub>轴</sub>(mm)	0.076	0.076
MOI(kg*m<sup>2</sup>)	0.00017888	0.000362435
			动量(J)	35.274	71.469

采用相同的方式，如图6及图7所示，飞轮凸缘37可连接在大齿轮32’上，在大齿轮32’外周增加凸缘，增加大齿轮32’旋转时的惯性，利用大齿轮32’高速旋转产生的惯性可使切割组件更有效切断较粗的枝条。飞轮凸缘37相对于大齿轮32’在轴向及径向均延伸一段距离，从而在大齿轮32’的两侧形成两个凹陷部371。飞轮凸缘37与大齿轮32’可采用组装或者一体成型的方式。

飞轮凸缘37的输出惯性矩可以通过如下公式计算以找到其尺寸的范围值：凸缘的内径O₁为40mm，外径O₂在54mm-74mm，高H在5mm-13mm。下表中分别对应凸缘外径27mm，高5mm和外径37mm，高13mm，电机转速6000rmp时的惯性矩和动量。

可以看出，本发明通过在外转子电机或大齿轮外设置飞轮凸缘质量块，从而增加转子的惯性，输出较大的转矩。因此电机的转速在5000到6000rpm/min就可以提供足够的切割枝条的扭力。因该电机转速较低，很接近需要的整机输出转速，所以只需用很小减速比，就可以实现所需转速的输出。这样齿轮模数可以设置得较大，请参见图7中的本发明的小齿轮a以及现有的大减速比齿轮组件中采用的小齿轮b的结构对比，其中本发明的小齿轮a的齿宽d1(通常为2.2-2.3mm)比现有技术中采用的小齿轮b的齿宽d2(通常为1.4-1.5mm)明显更大，使得在切割工作中小齿轮a的强度较高，因而延长修枝机使用寿命。并且由于电机转速低，在采用相同的电池包的情况下，本发明的修枝机续航时间就会增加，继而可获得较长的运行时间。

本发明在不增加装配零部件的情况下，不但可提高切割性能，而且增加了续航时间。同时，外转子电机转速可以相对较低，可以采用大模数齿轮，提高修枝机的使用寿命。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种修枝机，其特征在于：包括机壳、设置在机壳内的外转子电机、切割组件及齿轮组件；所述外转子电机通过齿轮组件带动切割组件运动，所述外转子电机包括定子、外转子及电机输出轴，所述齿轮组件包括与电机输出轴连接的小齿轮、大齿轮、安装在大齿轮上的偏心轮以及安装在偏心轮上的曲轴连杆，所述外转子电机的外转子外侧或者大齿轮外侧设有飞轮凸缘。

2.如权利要求1所述的修枝机，其特征在于：所述外转子呈圆桶状且环绕定子设置，外转子的端部设有电机端盖，所述飞轮凸缘设置在电机端盖上。

3.如权利要求2所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘、电机端盖与所述外转子通过紧固件、粘合剂或焊接相连接。

4.如权利要求2所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘、电机端盖与所述外转子一体成型。

5.如权利要求1所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘设置在所述外转子周向位置，并相对于电机输出轴对称布置。

6.如权利要求1所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘自所述外转子在轴向及径向均向外凸伸一定距离，所述飞轮凸缘在所述外转子周向上形成一环形凸缘。

7.如权利要求6所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘比所述外转子半径大0.5到10mm，所述飞轮凸缘的内径对应所述外转子的半径为27mm，所述飞轮凸缘外半径在32mm到42mm之间，所述飞轮凸缘高在2mm到45mm之间。

8.如权利要求1所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘设置在所述大齿轮的外周，所述飞轮凸缘相对于所述大齿轮在轴向及径向均延伸一段距离，从而在大齿轮的两侧形成两个凹陷部。

9.如权利要求8所述的修枝机，其特征在于：所述飞轮凸缘的内径为40mm，所述飞轮凸缘外径在54mm到74mm之间，所述飞轮凸缘高在5mm到13mm之间。

10.如权利要求1所述的修枝机，其特征在于：所述机壳的前端设有前部把手，所述前部把手到所述切割组件之间设有防护罩，所述机壳的后端设有后把手组件，所述后把手组件上设置有开关、调速拨钮和开关扳机；所述曲轴连杆包括第一曲轴连杆和第二曲轴连杆，所述第一曲轴连杆与所述大齿轮叠装于所述偏心轮的一侧，所述第二曲轴连杆装配在所述偏心轮的另一侧，所述第一曲轴连杆与第二曲轴连杆均与切割组件上设有的修枝刀片连接。