CN112025632A - 一种电动工具以及工具系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电动工具以及工具系统，所述电动工具，包括：工作部，所述工作部用于执行特定的操作；安装部，所述安装部设置有至少一个用于无线接收能量的能量接收组件，所述能量接收组件将接收到的能量传递给所述工作部；以及电池包，所述电池包安装在所述安装部，其上设置有用于无线输出能量的无线发射组件；其中，所述无线发射组件、能量接收组件相配合，使得所述电池包可以无线地为所述工作部供电。相较于现有技术，本发明电动工具能够通过能量接收组件、无线发射组件的配合非接触式地接收电能，从而避免了现有电动工具因设置有外露导电端子而出现短路、导电端子松动等问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动工具以及具有该电动工具的工具系统。
背景技术
电动工具由于能够有效减轻工人的劳动强度，提高工人的工作效率而广受用户喜爱，广泛应用于建筑、装潢、园林、家庭清洁等领域。例如，电钻、电锯、吸尘器、割草机、修枝机等等。为了使得电动工具的使用范围不受市电的限制，电动工具通常配置有电池包，以便于电动工具在没有市电插头的地方使用。然而，现有电动工具与电池包的电性连接通常采用相互可进行插拔的公端子和母端子来实现。如此设置，降低了电动工具的防水性能。当电动工具在雨天工作时，可能会出现短路问题。其次，随着外露导电端子的插拔次数增多，所述导电端子可能会松动及腐蚀，从而导致接触不良的问题。再者，不同厂家生产的电池包的接口规格具有差异，如此降低了电池包的通用性。最后，采用导电端子进行大电流充电时，所述导电端子会散发出大量热量，从而使得电动工具的温度升高，进而降低了电机的运行性能。
鉴于上述问题，有必要提供一种新的电动工具，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动工具，该电动工具能够通过能量接收组件、无线发射组件的配合非接触式地接收电能，从而避免了现有电动工具因设置有外露导电端子而出现短路、导电端子松动等问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种电动工具，包括：工作部，所述工作部用于执行特定的操作；安装部，所述安装部设置有至少一个用于无线接收能量的能量接收组件，所述能量接收组件将接收到的能量传递给所述工作部；以及电池包，所述电池包安装在所述安装部，其上设置有用于无线输出能量的无线发射组件；其中，所述无线发射组件、能量接收组件相配合，使得所述电池包可以无线地为所述工作部供电。
作为本发明的进一步改进，所述能量接收组件包括能量接收线圈以及与所述能量接收线圈相配合的电力整流电路；所述电力整流电路的输入端与所述能量接收线圈连接，其输出端与所述工作部连接以为所述工作部供电；所述无线发射组件包括与所述能量接收线圈相对应的无线发射线圈以及变频器；所述变频器的输入端与所述电池包的电池组件连接，其输出端与所述无线发射线圈连接。
作为本发明的进一步改进，所述电池包还设置有用于无线接收能量的无线接收组件；所述无线接收组件包括无线接收线圈以及与所述无线接收线圈相配合的无线接收整流电路；所述无线接收整流电路的输入端与所述无线接收线圈连接，其输出端与所述电池包的电池组件连接。
作为本发明的进一步改进，所述无线接收线圈、无线发射线圈为同一个线圈。
作为本发明的进一步改进，所述电池包还设置有模式切换按钮；当所述模式切换按钮处于第一状态时，所述线圈与所述无线接收整流电路相配合；当所述模式切换按钮处于第二状态时，所述线圈与所述变频器相配合。
作为本发明的进一步改进，所述安装部为收容所述电池包的收容槽；所述收容槽包括槽底壁以及若干槽侧壁，所述槽底壁、槽侧壁中至少一个设置有所述能量接收线圈；所述无线发射线圈设置于所述电池包的壳体与所述能量接收线圈相对的侧壁上。
作为本发明的进一步改进，所述壳体包括位于所述收容槽内的第一区域以及位于所述收容槽外的第二区域；所述无线发射线圈位于所述第一区域内，所述无线接收线圈位于所述第二区域。
作为本发明的进一步改进，所述电池包还设置有检测所述无线接收组件或无线发射组件电流的电流检测单元。
作为本发明的进一步改进，所述电池包还设置有与所述无线接收线圈、无线发射线圈相配合的隔磁片。
本发明还揭示了一种工具系统，包括：前述电动工具；以及充电器，所述充电器包括：充电接口，所述充电接口用以与外界电源相对接，以获取外界电源的电力；以及能量发送组件，所述能量发送组件包括能量发送线圈以及与所述能量发送线圈相配合的能量发送整合模块；所述能量发送整合模块的一端与所述充电接口连接，另一端与所述能量发送线圈连接，以使得所述充电器通过所述充电接口获取的电力通过所述能量发送组件非接触式地传输给所述电动工具。
作为本发明的进一步改进，所述充电器设置有收容至少部分电池包的充电槽，所述充电槽包括槽底以及环绕所述槽底的槽壁；所述能量发送线圈设置于所述槽底或槽壁。
本发明的有益效果是：本发明电动工具能够通过能量接收组件、无线发射组件的配合非接触式地接收电能，从而避免了现有电动工具因设置有外露导电端子而出现短路、导电端子松动等问题。
附图说明
图1是本发明电动工具的立体结构示意图。
图2是电动工具的立体结构示意图。
图3是电池包的分解图。
图4是图3所示电池包的模块示意图。
图5是图3所示电池包的工作流程图。
图6是本发明工具系统的立体结构示意图。
图7是电池包与充电器的配合示意图。
图8是图7的剖视图。
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。
请参阅图1、图2以及图3所示，本发明揭示了一种电动工具100，包括作业机构10以及与所述作业机构10相配合的电池包20。
请参阅图1以及图2所示，所述作业机构10包括机壳11以及工作部。所述工作部用于执行特定的操作，包括收容于所述机壳11内的驱动电机(未图示)以及安装在所述机壳11前端的作业组件12。所述机壳11包括位于所述机壳11顶部的手柄111、位于所述机壳111尾端的安装部112以及设置于所述安装部112上的能量接收组件113。在本实施例中，所述安装部112为收容槽，用以收容所述电池包20，其远离所述驱动电机的一端与外界相连通。所述收容槽112包括槽底壁1121以及若干槽侧壁1122。所述能量接收组件113用以与所述电池包20相配合，以从所述电池包20中获取电力，并将电力传输给所述作业机构10。所述能量接收组件113包括能量接收线圈1131以及与所述能量接收线圈1131相配合的电力整流电路(未图示)。所述能量接收线圈1131设置于所述槽底壁1121、槽侧壁1122中的至少一个上。在本实施例中，所述槽底壁1121、槽侧壁1122各设置有一个所述能量接收线圈1131。但是，在其它实施例中，所述能量接收线圈1131的位置、数量可以依需而设。例如，可以在所述槽底壁1121上设置有1个所述能量接收线圈1131，在每个所述槽侧壁1122上设置有1个所述能量接收线圈1131，也可以只在每个所述槽侧壁1122上设置一个能量接收线圈1131，也可以只在所述槽底壁1121上设置一个能量接收线圈1131，也可以只在所述一个或者多个槽侧壁1122上设置能量接收线圈1131。多个所述能量接收线圈1131可以设置为并联，以提高输入电流；当然，也可以将多个能量接收线圈1131设置为串联，以提高输入电压。所述电力整流电路的输入端与所述能量接收线圈1131连接，其输出端与所述作业机构10的驱动电机连接，以为所述驱动电机供电。所述作业组件12用以执行所述作业机构10的功能。在本实施例中，所述作业组件12为吹风组件。但是，在其它实施例中，所述作业组件12还可以是其它机构，例如：链锯、吸尘组件、打草头、割草组件等等，本发明对此不作限制。
请参阅图3以及图4所示，所述电池包20包括壳体21、电池组件22、无线发射组件23、无线接收组件24以及控制组件25。所述壳体21设置有收容腔211以及模式切换按钮(未图示)。所述收容腔211用以收容所述电池组件22、无线发射组件23、无线接收组件24以及控制组件25。所述模式切换按钮用以使得所述电池包20在充电模式、放电模式之间切换。当所述模式切换按钮处于第一状态时，所述电池包20处于充电模式；当所述模式切换按钮处于第二状态时，所述电池包20处于放电模式。在本实施例中，所述模式切换按钮包括充电按钮以及放电按钮。当按压所述充电按钮时，即：第一状态，所述电池包20处于充电模式；当按压所述放电按钮时，即：第二状态，所述电池包20处于放电模式。当然，可以理解的是，在其它实施例中，所述充电按钮、放电按钮的功能也可以是由一个模式切换按钮充当；例如，当按下模式切换按钮时，即：第一状态，所述电池包20处于充电模式；当模式切换按钮复位时，即第二状态；所述电池包20处于放电模式。在实际应用中，为了谨防用户错按所述模式切换按钮，所述电池包20还可以设置有防呆结构；例如；所述电池包20可以设置有容置槽，所述模式切换按钮设置于容置槽内；当所述电池包20插入所述收容槽112内时，所述模式切换按钮处于释放状态(即：第二状态)，此时所述电池包20处于放电模式；当带有能量发送线圈的充电设备贴靠所述电池包20时，充电设备上设置的抵持臂伸入容置槽内按压所述模式切换按钮，此时所述电池包20处于充电模式。
请参阅图3所示，所述电池组件22可以是单体电池221，也可以是由若干单体电池221构成的电池组。请参阅图4以及图3所示，所述无线发射组件23与所述能量接收组件113相配合，以使得所述作业机构10非接触式地获取所述电池组件22的电力。由于所述无线发射组件23、能量接收组件113是通过非接触式配合来传输电力，从而有效避免了现有电动工具因设置有外露导电端子而致使在雨天使用时出现短路、导电端子松动氧化等问题，进而有效提升了用户的使用体验。所述无线发射组件23包括与所述能量接收线圈1131相耦合的无线发射线圈以及与所述无线发射线圈相配合的放电整合模块231。所述放电整合模块231包括转换器、变频器等等。所述转换器的输入端与所述电池组件22连接，其输出端与所述变频器的输入端连接，以将所述电池组件22的输出电压转换为适合变频器的电压。所述变频器的输出端与所述无线发射线圈连接。如此设置，所述电池组件22可以通过所述无线发射线圈向外输出电能。所述无线接收组件24用以与设置有能量发送线圈的充电器相配合，以使得该充电器可以通过非接触式配合为所述电池包20充电。由于所述电池包20是通过非接触方式获取外界电力，从而有效避免了现有电动工具因设置有外露充电接口的电池包而致使在雨天使用时出现短路的问题。所述无线接收组件24包括无线接收线圈以及与所述无线接收线圈相配合的充电整合模块241。所述充电整合模块241包括无线接收整流电路、变压电路等等。所述无线接收整流电路的输入端与所述无线接收线圈连接，其输出端与所述变压电路的输入端连接，所述变压电路的输出端与所述电池组件22连接。如此设置，使得所述电池组件22可以通过所述无线接收线圈获取电能。在本实施例中，所述无线发射线圈、无线接收线圈共用线圈组件26。所述线圈组件26设置于所述壳体21与所述能量接收线圈1131相对的侧壁上。所述线圈组件26包括线圈261、与所述线圈261相配合的隔磁片(未图示)以及将所述线圈261和隔磁片固定在所述壳体21上的固定盘262。当所述模式切换按钮处于第一状态时，所述控制组件25控制所述充电整合模块241与所述线圈261连接；当所述模式切换按钮处于第二状态时，所述控制组件25控制所述放电整合模块231与所述线圈261连接。
请参阅图4所示，所述控制组件25包括模式检测单元2511、电流检测单元2512、状态显示灯2513、自锁单元2514、通信单元2515、驱动电路2516、电量指示灯2517、温度检测单元2518、I2C模块2519、电压检测单元2520以及控制单元2521。所述模式检测单元2511用以检测所述模式切换按钮的状态，并将所述模式切换按钮的状态信息传递给所述控制单元2521。所述电流检测单元2512采集所述线圈261的电流。当电流值位于预设区间内时，则表明充电或放电正常；当电流值大于预设区间的最大值时，表明充电或放电发生异常，此时所述控制单元2521通过所述驱动电路2516控制开关管Q1、Q2关闭或者开关管Q3关闭，以将所述电池组件22与所述无线发射组件23或无线接收组件24切断；当电流值小于预设区间的最小值时，则表明所述电池组件22充电完毕或者所述电池组件22对外放电完毕或者所述电池组件22处于欠压状态。所述状态显示灯2513用以显示所述电池组件22处于充电模式或者放电模式。当所述电池包20处于充电模式时，所述状态显示灯2513处于第一状态；当所述电池包20处于放电模式时，所述状态显示灯2513处于第二状态。所述控制单元2521通过所述自锁单元2514进行上电自锁。在本实施例中，所述控制单元2521为运算处理装置例如中央处理器(CPU)或者微处理单元(MPU)、存储装置例如随机存取存储器(RAM)或者只读存储器(ROM)。所述通信单元2515用以与所述作业机构10或充电器进行通信。在本实施例中，所述通信单元2515为COM通信模块。当然，可以理解的是，在其它实施例中，所述通信单元2515也可以是蓝牙、zigbee等无线通信单元。所述驱动电路2516在所述控制单元2521的控制下驱动所述开关管Q1、Q2、Q3工作或停止工作。所述电量指示灯2517用以显示所述电池组件22的电量。所述温度检测单元2518用以检测所述电池组件22、线圈261的温度。当所述电池组件22的温度、线圈261的温度异常时，所述温度检测单元2518发出报警信号，同时所述控制单元2521控制所述驱动电路2516工作，以将所述电池组件22与所述无线发射组件23、无线接收组件24之间切断。所述电压检测单元2520用以检测所述单体电池221的电压。当所述单体电池221的电压异常时，所述电压检测单元2520发出报警信号，同时所述控制单元2521控制所述驱动电路2516工作，以将所述电池组件22与所述无线发射组件23、无线接收组件24之间切断。所述I2C模块连接所述电压检测单元2520、控制单元2521，以便于所述电压检测单元2520、控制单元2521之间进行通信。
图5所示为所述电池包20的工作流程图。当使用所述电池包20时，首先通过按键或通信单元2515唤醒所述控制单元2521，然后所述自锁单元2514上电自锁。接着，所述模式检测单元2511检测工作模式，所述温度检测单元2518检测所述电池组件22的电压和温度、检测线圈261的温度。当所述电池组件22的电压、温度以及线圈261的温度发生异常时，所述控制单元2521根据工作模式控制相应的状态显示灯2513闪烁，并关闭开关Q3、K3、K4或者开关Q1、Q2、K1、K2，最后所述自锁单元2514解除自锁，所述控制单元2521断电。当所述电池组件22的电压、温度以及线圈261的温度正常时，所述控制单元2521设置计时器T，并根据工作模式控制相应的状态显示灯2513常亮，然后打开Q3、K3、K4或者Q1、Q2、K1、K2以使得所述无线发射组件23或无线接收组件24正常工作。接着，所述电流检测单元2512检测所述线圈261的电流，并判断电流值是否位于预设区间[N1，N2]内。若电流值位于预设区间内，则控制单元2521取消计时器T；若电流值大于N2，则所述控制单元2521根据工作模式切断所述无线发射组件23或者无线接收组件24，然后所述自锁单元2514解除自锁，所述控制单元2521断电。当电流值小于N1时，所述控制单元2521判断是否计时器T超过预设时间。当计时器T超过预设时间T时，则表明所述电池包20没有与用电设备或充电器进行对接，以进行放电或充电功能。
相较于现有技术，本发明电动工具100的作业机构10与电池包20通过所述能量接收组件113与所述无线发射组件23的配合来实现非接触式电能传输，从而避免了因设置有外露导电端子而致使雨天使用时出现短路的问题，同时也可以避免因反复插接而出现导电端子松动的问题，进而有效提升了用户的使用体验。其次，由于所述电池包20是通过无线接收组件24与设置有能量发送线圈的充电器配合，从而实现非接触式为所述电池包20充电，进而进一步提升了所述电动工具100的防水性能。最后，由于所述作业机构10、电池包20是通过多个能量接收线圈1131、无线发射线圈、无线接收线圈来分散输入或输出，从而避免了在功率较大的情况下致使所述能量接收组件113、无线发射组件23、无线接收组件24温度过高的问题。
在本实施例中，所述无线发射组件23、无线接收组件24共用线圈261。如此设置，使得用户为所述电池包20充电时，需要将所述电池包20从所述作业机构10的收容槽112内取出，从而造成不便。优选地，所述无线发射组件23的无线发射线圈、无线接收组件24的无线接收线圈彼此独立。请参阅图1以及图3所示，所述壳体21包括位于所述收容槽112内的第一区域212以及位于所述收容槽112外的第二区域213。所述无线发射线圈设置于所述第一区域212内，所述无线接收线圈设置于所述第二区域213内。如此设置，使得用户可以无需将所述电池包20从所述收容槽112内取出即可为所述电池包20进行充电，从而有效提升了用户的使用体验。例如，当所述作业机构10为智能割草机、吸尘器时，当所述电池包20电量不足时，割草机、吸尘器可以自行行走至充电棚，并将电池包20的无线接收组件24对准充电棚上的能量发送线圈以进行充电。由于所述电池包20与充电棚之间无需进行插拔动作，从而有效降低了智能割草机、智能吸尘器的自动充电难度。同时，如此设置，亦可以有效避免因充电棚为露天设置而致使智能割草机、智能吸尘器因下雨而出现短路等问题，从而有效提高了智能割草机、吸尘器的安全性能。此外，由于充电棚无需设置外露导电端子，从而也可以提升充电棚的安全性能。
当然可以理解的是，在本实施例中，所述作业机构10、电池包20是通过所述能量接收组件113、无线发射组件23进行非接触式传输电能。但是，实际应用中，也可以将所述能量接收组件113、无线发射组件23设置为通过导电端子进行接触式传输电能。优选地，将所述能量接收组件113、无线发射组件23密封为一个整体，以避免雨水进入。此时，所述电池包20通过所述无线接收组件24进行非接触式充电。
请参阅图6、图7以及图8所示，本发明还揭示了一种工具系统300，包括所述电动工具100以及为所述电动工具100的电池包20进行充电的充电器200。所述充电器200包括充电壳201、充电接口202以及设置于所述充电壳201内的能量发送组件203。所述充电壳201设置有与所述电池包201相配合的充电槽2011。所述充电槽2011包括槽底2012以及环绕所述槽底2012的槽壁2013。所述充电接口202用以与外界电源相对接，以获取外界电源的电力。所述能量发送组件203包括能量发送线圈2031以及与所述能量发送线圈2031相配合的能量发送整合模块。所述能量发送线圈2031设置于所述槽底2012、槽壁2013中的至少一个上。优选地，所述能量发送线圈2031的位置、数量与设置于所述电池包20上的无线接收线圈的位置、数量相匹配。所述能量发送整合模块的一端与所述充电接口202连接，另一端与所述能量发送线圈2031相连接，以使得所述充电器200通过所述充电接口202获取的电力通过所述能量发送组件203非接触式地传输给所述电动工具100的电池包20。
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 (11)
1.一种电动工具，其特征在于，包括：
工作部，所述工作部用于执行特定的操作；
安装部，所述安装部设置有至少一个用于无线接收能量的能量接收组件，所述能量接收组件将接收到的能量传递给所述工作部；以及
电池包，所述电池包安装在所述安装部，其上设置有用于无线输出能量的无线发射组件；其中，
所述无线发射组件、能量接收组件相配合，使得所述电池包可以无线地为所述工作部供电。
2.如权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述能量接收组件包括能量接收线圈以及与所述能量接收线圈相配合的电力整流电路；所述电力整流电路的输入端与所述能量接收线圈连接，其输出端与所述工作部连接以为所述工作部供电；所述无线发射组件包括与所述能量接收线圈相对应的无线发射线圈以及变频器；所述变频器的输入端与所述电池包的电池组件连接，其输出端与所述无线发射线圈连接。
3.如权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述电池包还设置有用于无线接收能量的无线接收组件；所述无线接收组件包括无线接收线圈以及与所述无线接收线圈相配合的无线接收整流电路；所述无线接收整流电路的输入端与所述无线接收线圈连接，其输出端与所述电池包的电池组件连接。
4.如权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述无线接收线圈、无线发射线圈为同一个线圈。
5.如权利要求4所述的电动工具，其特征在于：所述电池包还设置有模式切换按钮；当所述模式切换按钮处于第一状态时，所述线圈与所述无线接收整流电路相配合；当所述模式切换按钮处于第二状态时，所述线圈与所述变频器相配合。
6.如权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述安装部为收容所述电池包的收容槽；所述收容槽包括槽底壁以及若干槽侧壁，所述槽底壁、槽侧壁中至少一个设置有所述能量接收线圈；所述无线发射线圈设置于所述电池包的壳体与所述能量接收线圈相对的侧壁上。
7.如权利要求6所述的电动工具，其特征在于：所述壳体包括位于所述收容槽内的第一区域以及位于所述收容槽外的第二区域；所述无线发射线圈位于所述第一区域内，所述无线接收线圈位于所述第二区域。
8.如权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述电池包还设置有检测所述无线接收组件或无线发射组件电流的电流检测单元。
9.如权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述电池包还设置有与所述无线接收线圈、无线发射线圈相配合的隔磁片。
10.一种工具系统，其特征在于，包括：
如权利要求1～9中任意一项所述的电动工具；以及
充电器，所述充电器包括：
充电接口，所述充电接口用以与外界电源相对接，以获取外界电源的电力；以及
能量发送组件，所述能量发送组件包括能量发送线圈以及与所述能量发送线圈相配合的能量发送整合模块；所述能量发送整合模块的一端与所述充电接口连接，另一端与所述能量发送线圈连接，以使得所述充电器通过所述充电接口获取的电力通过所述能量发送组件非接触式地传输给所述电动工具。
11.如权利要求10所述的工具系统，其特征在于：所述充电器设置有收容至少部分电池包的充电槽，所述充电槽包括槽底以及环绕所述槽底的槽壁；所述能量发送线圈设置于所述槽底或槽壁。
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