CN113054821A - 一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机及动力工具 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机及电动工具，包括内置于壳体的定子组件、动子组件和支撑定位件，动子组件在定子组件、支撑定位件内做直线往复运动，壳体内设置有一缓冲腔，动子组件上固接有一与之同步移动的活塞体，活塞体滑动设置于缓冲腔内并将缓冲腔分隔成第一腔体和第二腔体，缓冲腔环其侧壁布置有第一通气孔和第二通气孔，活塞体移动至第一腔体或第二腔体的极限位置时，活塞体堵住或超过第一通气孔或第二通气孔，并压缩第一腔体或第二腔体内的流体，使二者之间形成气压差，并对活塞体进行缓冲。本发明在动子组件运行到极限位置时起到缓冲作用，减少其对壳体的冲击，同时在运行过程中的绝大部分时间又保持足够的动力不损失。

Description

一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机及动力工具

技术领域

本发明涉及缓冲器技术领域，具体地涉及一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机及使用该缓冲器的动力工具。

背景技术

随着生活条件的不断改善，人们对生活中各方面的要求也越来越高，因此，在人们生活中所使用的各种生活用品和电器产品也在不断推陈出新。直线电机是近期发展起来的一种新型直接驱动技术。由于直线电机具有零传动链、无接触、无反向间隙、高刚度、响应快速等突出优势，直线电机正逐步成为直线运动产品的核心功能部件。

在直线动力机衍生产品运用中，比如直线动力电动工具，民用工具等，并非纯泵体，可能是其他纯运用型动力工具，比如电镐，曲线锯、往复锯、电动锉刀、电动多功能机等等，在直线电机的工作过程中，需要不断地运动至机壳内的极限位置，在高速运行的过程常常会对机壳造成一定的冲击，导致整体设备易损坏、寿命短的问题，导致使用效果欠佳，同时会产生极大的振动噪音。

因此，如何解决直线电机对机体造成的过度冲击是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是克服普通直线电机控制不到位的技术存在的不足，如不需要位置传感器的直线电机控制技术，或直线电机控制技术不完美的条件下，提供一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机及动力工具。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，包括内置于壳体的定子组件和动子组件，所述定子组件的两端分别设置有与之共轴的支撑定位件，所述动子组件在所述定子组件、支撑定位件内做直线往复运动，所述壳体或支撑定位件内设置有一缓冲腔，所述动子组件上固接有一与之同步移动的活塞体，所述活塞体滑动设置于所述缓冲腔内并将所述缓冲腔分隔成第一腔体和第二腔体，所述缓冲腔环其侧壁布置有第一通气孔和第二通气孔，所述第一通气孔位于所述第一腔体内，所述第二通气孔位于所述第二腔体内，且二者之间存在间隔；第一状态下，所述活塞体在所述第一通气孔和第二通气孔之间移动，所述第一腔体和第二腔体之间气压差一致或接近；第二状态下，所述活塞体接近所述第一腔体或第二腔体的极限位置时，所述活塞体堵住所述第一通气孔或第二通气孔，并压缩所述第一腔体或第二腔体内的流体，使二者之间形成气压差，并对所述活塞体进行缓冲。

优选的，所述动子组件的轴芯穿设有一动子支撑件，二者同步移动，且所述动子组件和所述动子支撑件之间设置有滑动部；所述动子支撑件的两端与所述壳体或定位支撑件之间形成与外部连通的第一位置和第二位置。

优选的，所述活塞体设置于所述动子组件位于所述第一位置的端部，所述缓冲腔设置于所述动子组件与所述第一位置之间。

优选的，所述活塞体设置于所述动子组件位于所述第二位置的端部，且所述缓冲腔设置于所述动子组件与所述第二位置之间。

优选的，所述壳体的端部设置有端面承接件，所述支撑定位件部分嵌设于所述端面承接件内，所述端面承接件的内壁具有一挡片，且所述挡片将所述缓冲腔分隔成所述第一腔体和第二腔体。

优选的，所述活塞体为H字型，其杆部穿过所述挡片的轴心，其两端分别滑动设置于所述第一腔体和第二腔体内，其设置于所述第一腔体内的端部与所述动子支撑件固接。

优选的，所述活塞体设置于所述动子组件的两端之间，且所述缓冲腔设置于所述第一位置与所述第二位置之间。

一种动力工具，包括如上所述的直线电机。

本发明的有益效果主要体现在：

1、在壳体内或支撑定位件或端部连接件内设置缓冲腔，在动子组件上设置活塞体或类活塞体，使活塞体在缓冲腔内滑动，并在缓冲腔的侧壁上的极限位置设置两组通气孔，使得正常状态下，所述活塞体在两组通气孔之间移动，不受气压变化影响，保证动子组件的正常运转，减少动力损失；当活塞体移动至极限位置时，堵住或超过其中一组通气孔，并使得堵住的通气孔一侧的缓冲腔内的流体进行压缩对活塞体产生反作用力，对活塞体起到缓冲作用；由于活塞体和动子组件二者固接，通过控制活塞体的移动来达到对动子组件移动至极限位置进行缓冲的目的，避免动子组件对壳体内部造成过度冲击，减少噪音的产生，延长使用寿命；

2、第一实施例中的壳体端部具有流通孔，且流通孔与动子支撑件的流通管道之间存在流体截面差，使得在动子组件移动过程中，由于流体截面差的存在，使得流通孔内始终存在流体流动，从而进行持续散热，降低动子组件的内部温度，延长使用寿命；

3、无需给设备另外设置专用的缓冲结构，尽可能利用机壳或者端部等设备本身的结构进行简单改进，在设备内部形成缓冲，既有效解决在直线位置缓冲问题，又最大程度地使设备体积最小化，成本最低；同时有效降低了，通用产品对电机控制的要求；

4、第一通气孔与第二通气孔之间根据需要可设置一组或多组通气孔，可以最大化保证运行过程中的阻力最小。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：本发明第一实施例在第一状态下的示意图；

图2：本发明第一实施例在第二状态第一种极限位置下的示意图；

图3：本发明第一实施例在第二状态第二种极限位置下的示意图；

图4：本发明第二实施例在第二状态第一种极限位置下的示意图；

图5：本发明第二实施例在第二状态第二种极限位置下的示意图；

图6：本发明第三实施例在第二状态第一种极限位置下的示意图；

图7：本发明第三实施例在第二状态第二种极限位置下的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。并且，在方案的描述中，以操作人员为参照，靠近操作者的方向为近端，远离操作者的方向为远端。

此技术运用于电动工具行业、民用工具行业、吹尘机、气泵等行业、部分工业等直线型工作机领域，如吹尘机，打气泵，曲线锯、往复锯、电镐、健膜机、多功能机、电动锉刀等等。

此技术方案主要针对柱形直线型电机及电磁铁直线型动力机。交流和直流直线型电机驱动工具和器件。

以下以圆柱形直线动力机做方案描述。优选使用短音圈直线动力机为驱动力。

本发明揭示了一种在极限位置或者接近极限位置时具有缓冲功能的直线电机，如图1至图3所示，为本发明的第一实施例，包括内置于壳体1的定子组件2和动子组件3，所述定子组件2的两端分别设置有与之共轴的支撑定位件4，所述动子组件3在所述定子组件2、支撑定位件4内做直线往复运动。

本优选实施例中所述壳体1内设置有一缓冲腔5，当然由于结构的需要，也可以在所述支撑定位件4内设置有所述缓冲腔5。所述动子组件3上固接有一与之同步移动的活塞体6，所述活塞体6滑动设置于所述缓冲腔5内并将所述缓冲腔5分隔成第一腔体501和第二腔体502，本领域技术人员所知悉的是，所述活塞体6的形状可以用常规活塞头，橡胶质地、金属质地都可以，也可以采用类活塞体。活塞体可以是独立的，也可以是动子滑动部本或动子支撑件身。

本优选实施例中，所述缓冲腔5环其侧壁布置有第一通气孔503和第二通气孔504，且二者之间存在间隔，如图1所示，第一状态下，所述活塞体6在所述第一通气孔503和第二通气孔504之间移动，所述第一通气孔503位于所述第一腔体501内，所述第二通气孔504位于所述第二腔体502内。所述第一腔体501和第二腔体502之间气压差一致或接近。

如图2和图3所示，第二状态下，所述活塞体6移动接近所述第一腔体501或第二腔体502的极限位置时，所述活塞体6堵住所述第一通气孔503或第二通气孔504，并压缩所述第一腔体501或第二腔体502内的流体，使二者之间形成气压差，对所述活塞体6进行缓冲。当然，在第二状态下，所述活塞体6移动接近所述第一腔体501或第二腔体502的极限位置时，所述活塞体6还可以超过所述第一通气孔503或第二通气孔504，即第一通气孔503和第二通气孔504同时处于所述第一腔体501或第二腔体502内，则相应的另一腔体内则没有与外界连通的途径，进而产生压力。

在第一状态下时，所述第一通气孔503和第二通气孔504均为开放状态，使得所述第一腔体501和第二腔体502之间气压差一致或接近，此时所述活塞体6在所述第一通气孔503和第二通气孔504之间正常做直线往复移动，所述第一腔体501和第二腔体502对所述活塞体6不做影响，使得所述动子组件3受到的阻力最小，从而减少动子组件3在正常运转下的动力损失，降低能耗。优选地，在第一通气孔503与第二通气孔504之间再根据需要设置一组或多组通气孔，可以最大化保证运行过程中的阻力最小。

第二状态下时，所述活塞体6接近所述第一腔体501的极限位置时，所述第一通气孔503被所述活塞体6堵住，使得此时所述第一腔体501内的气体被压缩，所述第一腔体501内的流体压强大于所述第二腔体502，从而所述第一腔体501内的流体对所述活塞体6产生反作用力，阻碍所述活塞体6继续前移，达到缓冲目的；或者当所述活塞体6移动至第二腔体502的极限位置，即当所述第二通气孔504被所述活塞体6堵住，所述第二腔体502内的气体被压缩，使其压强大于所述第一腔体501，以阻碍所述活塞体6继续前移，达到极限位置的缓冲目的。

由于所述活塞体6和动子组件3固接为一体，在第二状态下时，所述第一腔体501或第二腔体502形成气弹簧结构，避免所述动子组件3对壳体1的端部造成过度冲击，减少噪音的产生，延长使用寿命。在其他可行的实施例中，所述活塞体6也可以由其他具有活塞功能的类活塞体代替。在其他可行的实施例中，所述活塞体6也可以是移动过所述第一通气孔503或第二通气孔504。

为了进一步提高缓冲效果，所述活塞体6的外周壁上设置有一密封圈601，所述密封圈601与所述缓冲腔5的内壁滑动接触。所述密封圈601的设置可以保证在第二状态下，所述第一腔体501或第二腔体502内的密封性，确保所述第一腔体501或第二腔体502内形成较大压强，形成缓冲作用。此外，在第一实施例中，为了避免所述活塞体6与所述第一腔体501或第二腔体502极限位置的腔壁进行硬接触，所述活塞体6的两侧也设置有橡胶圈602，来避免所述活塞体6与其他部件之间产生不必要的磨损。

本发明中所述动子组件3的轴芯穿设有一动子支撑件7，二者同步移动，且为了提高所述动子组件3在支撑定位件4内滑动的流畅性，所述动子组件3和所述动子支撑件7之间设置有滑动部12，所述滑动部12与所述动子组件3的端部固接，且所述滑动部12优选为使用耐磨材料构成。

所述动子支撑件7的两端与所述壳体1之间形成与外部连通的第一位置8和第二位置9，在优选实施例中所述动子支撑件7的轴芯中空形成流通管道701，且所述流通管道701与所述第一位置8和第二位置9相连通。本发明中，第一位置8和第二位置9可以是腔室，也可以是与外界连通的其他空间或形状。所述流通管道701一方面可以增大所述第一位置8和第二位置9的流体容量，增大所述动子组件3做直线往复运动产生的气压差，提高其效率；另一方面可以有效减少设备重量和制造成本。当然，在其他可行的实施例中，所述动子支撑件7也可是实心结构。所述动子支撑件7为不导磁的材料，如铝合金，不锈钢，炭纤维等。优选铝合金材料，如7075铝合金，6061铝合金等。

此外，所述动子支撑件7的端部可直接或间接地通过绝缘件13连接工作头。此处不是本发明的重点，不做赘述。

在第一实施例中，所述活塞体6设置于所述动子支撑件3位于所述第一位置8的端部，所述缓冲腔5设置于所述动子支撑件3与所述第一位置8之间。这样的结构设置可以最大化缩小所述壳体1的长度和体积，减少整体的所需空间，以适应结构较小巧的电动工具。

进一步的，构成所述第一位置8端部的壳体1的轴心设置有一流通孔101，所述流通孔101的孔径小于所述流通管道701的流通截面的直径，使得所述流通孔101的内外形成压力差，所述流通孔101内随着所述动子组件3的移动而保持流体流动。由于所述流通孔101与所述流通管道701之间流体截面差的存在，使得所述流通孔101内始终存在流体流动，从而进行持续散热，降低所述动子组件3的内部温度，延长使用寿命。

此外，所述第二位置9和第一位置8的侧壁上均布有通孔102，以便于所述第二位置9和第一位置8与所述壳体1的外部流体连通。在第一实施例总，所述支撑定位件4的端部与所述壳体1之间存在间隔，使得所述第二位置9内的流体与所述流通孔101、流通管道701之间也存在流体截面差，从而进一步提高散热效果。

如图4至图5所示是本发明的第二实施例，所述第二实施例与第一实施例的大体结构相同，其主要区别点在于在第二实施例中，所述活塞体6、缓冲腔5的具体位置方式了变化，以及所述动子组件3的散热方式发生了变化。

具体的，所述活塞体6设置于所述动子支撑件3位于所述第二位置9的端部，且所述缓冲腔5设置于所述动子支撑件3与所述第二位置9之间。

所述壳体1的端部设置有端面承接件11，所述支撑定位件4部分嵌设于所述端面承接件11内，所述端面承接件11的内壁具有一挡片1101，且所述挡片1101将所述缓冲腔5分隔成所述第一腔体501和第二腔体502；所述活塞体6为H字型，其杆部穿过所述挡片1101的轴心，其两端分别滑动设置于所述第一腔体501和第二腔体502内。在第二实施例中，所述活塞体6的杆部长度大于所述第一通气孔503和第二通气孔504之间的间隔，使得第一状态下时，所述活塞体6的两端在所述第一通气孔503和第二通气孔504的外侧进行移动，其在第二状态下的状态第一实施例一样，此处不做赘述。这使得第二实施例可以适用于所述动子组件3行程距离较长的电动工具中。

为了减少所述活塞体6的端部对所述挡片1101的冲击，所述挡片1101的侧部设置有减震垫片14。

所述活塞体6的轴芯中空并连通所述第二位置9和流通管道701。使得所述流通管道701和第二位置9、第一位置8之间保持连通，形成气泵功能。

此外，所述定位支撑件4的外部还设置有一空腔15，所述空腔15的侧壁也布置有通孔102，以加大所述壳体1内部的散热效率，降低所述壳体1内的温度，提高使用寿命。

如图6和图7所示是本发明的第三实施例，第三实施例和第一、第二实施例的大体结构相同，其主要区别点在于所述活塞体6、缓冲腔5的具体位置方式了变化，以及所述动子组件3的散热方式发生了变化。

具体的，在第三实施例中，所述活塞体6和缓冲腔5的结构和第一实施例相同，其区别在于所述活塞体6设置于所述动子支撑件3的两端之间，且所述缓冲腔5设置于所述第一位置8与所述第二位置9之间。所述活塞体6、缓冲腔5产生缓冲作用的工作原理与第一实施例相同，此处不做赘述。

在第三实施例中，所述第一位置8和第二位置9的侧壁不设置有所述通孔101，而是所述动子支撑件7的侧部设置有一与所述流通管道701相连通的连接孔702，所述连接孔702与所述第一腔体501或第二腔体502相连通，来使得所述动子组件3的直线往复运动使所述壳体1的内外产生气压差，实现气泵结构，进行输出。在图示的结构中，所述连接孔702与所述第二腔体502相连通，在其他实施例中，所述连接块702可具有多种连接方式，例如所述连接孔702也可与所述第一腔体501相连通，或分别与所述第一腔体501或第二腔体502相连通。在其他可行的实施例中，所述动子支撑件7为实心结构时，也可以不设置所述连接孔702，仅选择性地将第一通气孔503和第二通气孔504与第一实施例、第二实施例一致设置，与外界保持连通。

此外，所述第一腔体502与所述动子组件3和定子组件2之间的间隙相连通，使得所述动子组件3的移动同时会带动所述第一腔体502与所述动子组件3和定子组件2之间的间隙内的流体流动，加速所述壳体1内的散热，防止所述壳体1内的温度过高。并且这样的结构设置将缓冲和散热二者合为一体，精简了设备结构，降低了制造成本和重量体积，延长了使用寿命。

本方案进一步揭示了动力工具，包括外壳及其他动力工具，如电镐，曲线锯、往复锯、电动锉刀、电动多功能机等设备所具有的其他结构，如电路板、启停件、电源等构件，此处相应的动力工具的结构为已知技术，在此不作赘述，本方案的动力工具的创新点在于给一些需要保护机壳两端，避免直线电机移动到极限位置过度冲击机壳的电动工具提供多种实现极限位置缓冲功能的结构，并且同时提供了可实现散热的结构，从而在保证在使用的绝大部分时间保持足够动力维持整体设备的正常运转，在极限位置减少对机壳的冲击，并降低使用过程中产生的温度，延长使用寿命噪音和减少不必要的磨损。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，包括内置于壳体（1）的定子组件（2）和动子组件（3），所述定子组件（2）的两端分别设置有与之共轴的支撑定位件（4），所述动子组件（3）在所述定子组件（2）、支撑定位件（4）内做直线往复运动，其特征在于：所述壳体（1）或支撑定位件（4）内设置有一缓冲腔（5），所述动子组件（3）上固接有一与之同步移动的活塞体（6），所述活塞体（6）滑动设置于所述缓冲腔（5）内并将所述缓冲腔（5）分隔成第一腔体（501）和第二腔体（502），所述缓冲腔（5）环其侧壁布置有第一通气孔（503）和第二通气孔（504），所述第一通气孔（503）位于所述第一腔体（501）内，所述第二通气孔（504）位于所述第二腔体（502）内，且二者之间存在间隔；第一状态下，所述活塞体（6）在所述第一通气孔（503）和第二通气孔（504）之间移动，所述第一腔体（501）和第二腔体（502）之间气压差一致或接近；第二状态下，所述活塞体（6）移动接近所述第一腔体（501）或第二腔体（502）的极限位置时，所述活塞体（6）堵住或超过所述第一通气孔（503）或第二通气孔（504），并压缩所述第一腔体（501）或第二腔体（502）内的流体，使二者之间形成气压差，并对所述活塞体（6）进行缓冲。

2.根据权利要求1所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述动子组件（3）的轴芯穿设有一动子支撑件（7），二者同步移动，且所述动子组件（3）和所述动子支撑件（7）之间设置有滑动部（12）；所述动子支撑件（7）的两端与所述壳体（1）或定位支撑件（4）之间形成与外部连通的第一位置（8）和第二位置（9）。

3.根据权利要求2所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述活塞体（6）设置于所述动子组件（3）位于所述第一位置（8）的端部，所述缓冲腔（5）设置于所述动子组件（3）与所述第一位置（8）之间。

4.根据权利要求3所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：构成所述第一位置（8）端部的壳体（1）的轴心设置有一流通孔（101），所述流通孔（101）的孔径小于所述流通管道（701）的流通截面的直径，使得所述流通孔（101）的内外形成压力差，所述流通孔（101）内随着所述动子组件（3）的移动而保持流体流动。

5.根据权利要求2所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述活塞体（6）设置于所述动子组件（3）位于所述第二位置（9）的端部，所述缓冲腔（5）设置于所述动子组件（3）与所述第二位置（9）之间。

6.根据权利要求5所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述壳体（1）的端部设置有端面承接件（11），所述支撑定位件（4）部分嵌设于所述端面承接件（11）内，所述端面承接件（11）的内壁具有一挡片（1101），且所述挡片（1101）将所述缓冲腔（5）分隔成所述第一腔体（501）和第二腔体（502）。

7.根据权利要求6所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述活塞体（6）为H字型，其杆部穿过所述挡片（1101）的轴心，其两端分别滑动设置于所述第一腔体（501）和第二腔体（502）内，其设置于所述第一腔体（501）内的端部与所述动子支撑件（7）固接。

8.根据权利要求2所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述活塞体（6）设置于所述动子组件（3）的两端之间，且所述缓冲腔（5）设置于所述第一位置（8）与所述第二位置（9）之间。

9.根据权利要求8所述的一种在极限位置具有缓冲功能的直线电机，其特征在于：所述动子支撑件（7）的侧部设置有一与所述流通管道（701）相连通的连接孔（702），所述连接孔（702）与所述第一腔体（501）或第二腔体（502）相连通。

10.动力工具，其特征在于：包括如权利要求1-8任一所述的直线电机。

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