CN114830507A - 用于手持式工具机的电动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交流电压运行的手持式工具机（2）的电动马达（1），该电动马达具有定子（6），该定子具有多个绕组（9），所述绕组容纳在定子叠片组（10）中并且相对于所述定子叠片组进行基本电绝缘，转子（7）围绕旋转轴线（8）能转动地支承在所述定子叠片组中，其中，所述转子（7）具有转子轴（11），具有多个永磁体（13）的转子叠片组（12）保持在所述转子轴上，所述转子叠片组相对于所述转子轴（11）电绝缘，其特征在于，所述定子（6）被相对于所述定子（6）的绕组（9）电绝缘的马达壳体（15）所环绕，并且在所述马达壳体（15）与所述转子轴（11）之间构造有电的附加绝缘部（16）。

Description

用于手持式工具机的电动马达

技术领域

本发明涉及一种交流电压运行的手持式工具机的电动马达，该电动马达具有定子，该定子具有多个绕组，这些绕组容纳在定子叠片组中并且相对于该定子叠片组基本电绝缘，在所述定子叠片组中转子围绕旋转轴线能转动地得以支承，其中，该转子具有转子轴，具有多个永磁体的转子叠片组保持在该转子轴上。

背景技术

这类的电动马达也被称为EC-马达或者无刷电子换向的电动马达，该电动马达从现有技术、例如从DE 10 2010 031 399 A1中早就已知。对于这种经常用在手控的或者便携式的有线连接的电动工具中的EC-马达而言，通过合适的操控而在定子中产生旋转磁场，该旋转磁场驱动转子，以便因此驱动插入式工具、例如砂轮。在此，将绕组与定子叠片组进行基本电绝缘的基本绝缘部通常通过维持空气-及电气间隙以及通过电绝缘的材料来实现。

在将这种以电网方式运行的EC-电动马达使用在手持式工具机中时（在其使用时出现导电的金属粉尘或者颗粒），例如对于金属结构中的角磨机而言，然而存在下述问题，即：当这些粉尘或者颗粒随着冷却空气进入到手持式工具机中并且而后进入到电动马达中时，由于高的电网电压而增加短路的危险。在此于是存在下述风险，即：电动马达遭受损坏或者电流通过转子轴传递到壳体上，这与对于用户的损伤危险相关。

发明内容

因此本发明的任务是，提供一种电动马达，该电动马达减轻了上面所提及的缺点。

在此，该任务按照本发明对于开头所提及的类型的电动马达而言通过下述方式解决，即：定子被相对于定子的绕组电绝缘的马达壳体所环绕，并且在马达壳体与转子轴之间构造有电的附加绝缘部。

通过特别有利地具有基本上空心柱形的基本形状的马达壳体，一方面保证了：对于安装在手持式工具机中的电动马达而言，在加工金属的工件时经常出现的导电的粉尘和颗粒完全不能进入到电动马达的内部中。此外，由此提供双重的电绝缘部，利用该双重的电绝缘部实现了，安装在手持式工具机中的电动马达的导引电压的部件、也就是说尤其定子的绕组如此相对于转子轴绝缘，从而在马达的这种导引电压的部件与转子轴之间并且因此与用户能触摸的部件、如壳体或者传动机构头部之间会出现0.5 mA的最大触摸电流。在此，按照本发明的电动马达的运行电压通常处于80 V与280 V的交流电压之间。

因此，定子的绕组相对于转子轴如此双重绝缘，从而转子叠片组一方面通过绕组相对于定子叠片组的基本绝缘部进行电绝缘并且该转子叠片组另一方面在转子轴上通过下述电绝缘部得以固定，该电绝缘部表现为另一绝缘部并且通常通过浇注-或者注射包封物料来实现。由于定子的绕组已经相对于定子叠片组的外周缘电绝缘，所以通过附加绝缘部实现马达壳体相对于转子轴的电绝缘。

在此已经表现为有利的是，附加绝缘部包括电绝缘的轴承固定套筒，转子轴容纳在该轴承固定套筒中。该轴承固定套筒优选具有空心柱形的基本形状并且此外优选由塑料构成，在此，该轴承固定套筒尤其能够插入到与转子轴同轴地布置的开口中，该开口构造在马达壳体中。

为了支承该转子轴，在此已经得到证明的是，轴承固定套筒具有用于转子轴的第一轴承的第一轴承座。在此，第一轴承能够插入在该第一轴承座中，以便使转子轴能转动地相对于马达壳体和定子得到支承。在这方面于是已经证明是有利的是，轴承固定套筒在内周缘侧上具有径向接片。由此最终限定了一种卡锁座，第一轴承能够插入到该卡锁座中，以便限定轴承的插入深度。在此，然而在本发明的范围中也设置了，轴承固定套筒直接地布置在转子轴上。在这种情况下，第一轴承于是在外周缘侧上在轴承固定套筒上布置在该轴承固定套筒与马达壳体之间。作为替代方案或者补充方案，第一轴承也能够实施为电流绝缘的轴承并且因此用作附加绝缘部的部件。

也已经表现为有利的是，轴承固定套筒在外周缘侧上具有凸缘。该凸缘限定轴承固定套筒到构造在马达壳体处的开口中的轴向导入。此外，由此实现了对马达壳体的至少部分的在端侧上的覆盖，这同样地正面地影响轴承固定套筒的绝缘效果。此外，于是能够由此实现避免或者至少减少粉尘和/或颗粒侵入到马达壳体中。在此，轴承固定套筒的外直径小于电动马达的定子的内直径。

附加的电绝缘部也通过下述方式实现，即：附加绝缘部包括封闭盖，该封闭盖沿轴向方向限定马达壳体。封闭盖能够特别优选在与轴承固定套筒沿轴向对置的侧部上限定马达壳体。在这方面于是已经证明为特别有利的是，封闭盖至少部分地由电绝缘的材料构成。在此尤其也设置了，封闭盖完全由电绝缘的材料、例如塑料构成。在本发明的范围中然而也设置了，该封闭盖由金属并且仅部分地由塑料构成，这能够实现得以改善的热排放。特别地，于是也能够仅使与转子轴处于接触之中的部分由塑料制成。此外也设置了，在封闭盖中构造线缆贯穿导引部，利用该线缆贯穿导引部将连接线缆引导到马达壳体中。该线缆贯穿导引部于是同样地优选相对于马达壳体电绝缘。在此，封闭盖的直径大于电动马达的定子的直径。

当封闭盖和马达壳体彼此连接、优选能松开地彼此连接时，能够降低装配花费。在此特别优选的是，这两个构件彼此拧紧，并且平行于转子轴线来进行拧紧。在此也已经特别得以证明的是，如果也就是说在马达壳体之内构造有容纳螺纹件的螺距时，则从封闭盖起进行拧紧。在本发明的范围中然而也设置了，封闭盖和马达壳体通过卡锁连接部来彼此连接。

也已经证明是有利的是，在封闭盖中构造有第二轴承座，转子轴的第二轴承容纳在该第二轴承座中。通过该第二轴承来确保转子轴的在转子叠片组附近的支承，这正面地影响整个转子的回转。作为替代方案或者补充方案，第二轴承也能够实施电流绝缘的轴承并且因此用作附加绝缘部的部件。

此外也已经证明是有利的是，在封闭盖中构造有容纳法兰，在该容纳法兰中为了确定转子轴的旋转位置而容纳有位置传感器的部件。在此，这类的位置传感器通常由簧片-传感器和磁体构成，该磁体有利地抗转动地与转子相连接并且在容纳法兰之内能转动地得以支承。这能够实现检测转子的当前的定向。在此，容纳法兰基本上实现了进一步降低或者甚至阻止污物侵入到马达中的功能。此外由此能够实现磁体在转子轴上的节省空间的定位。

此外已经得到证明的是，马达壳体如此与定子相适配，从而实现马达壳体的内壁和定子的外壁的热接触。由此保证在马达的内部中形成的废热能够通过马达壳体有效地导出。在这方面于是已经被证明是有利的是，马达壳体由金属构成，因为由此能够特别良好地导出废热。在本发明的范围中对于热排放而言也有利的是，定子连同马达壳体通过能导热的材料来浇注或者喷注。

这种热导出此外还能够通过下述方式来得到改善，即：在外周缘侧上将冷却肋分配给马达壳体，其中，在这方面于是也已经得到证明的是，马达壳体的直径相对于冷却肋的高度的比例优选为2：1或更大、优选为4：1或更大、并且特别优选为8：1或更大、并且进一步优选为15：1或更小、优选为12：1或更小、并且特别优选为10：1或更小。由此，最终在马达的紧凑的构造方式与充分的冷却之间实现良好的折中。

然而，于是也已经被证明为特别有利的是，冷却肋沿径向布置并且该冷却肋的沿径向在外部的端部相对于转子的旋转轴线具有恒定的间距。特别地，这在将按照本发明的电动马达装配在手持式工具机中时具有的优点是，马达在冷却肋的区域中具有基本上均匀的直径。

也已经被证明是有利的是，在马达壳体中构造有一种装备，导热环容纳在该装备中。在此，该装备优选构造在垂直于旋转轴线的平面中。通过也能够多重地、尤其也沿轴向分级地设置的导热环，于是在端侧上能够输出定子的废热。在这方面于是也已经得到证明的是，导热环能弹性变形地构造。由此在将定子置入到马达壳体中时实现的是，对也能够多重地、尤其也沿轴向分级地设置的导热环进行压缩，由此进一步有利于与绕组的连接并且因此进一步有利于热排放。此外，当电动马达装配在手持式工具机中时，这也正面地影响定子在马达壳体中的轴向的预紧。此外，由此也能够降低在马达之内的可能存在的轴向间隙。

为了将在使用电动马达时形成的废热特别有效地沿径向向外输出到马达壳体处，也已经被证明是特别有利的是，在转子轴上在电动马达之内布置辅助通风设备。该辅助通风设备于是将废热至少部分地沿径向向外进行输送，在该处该废热能够通过马达壳体得以释放并且而后被主通风设备从手持式工具机输送出去。在此，辅助通风设备布置在马达壳体之内并且因此特别良好地得以保护以免受污物。在此，在本发明的范围中已经特别得以证明的是，辅助通风设备布置在第二轴承与转子叠片组之间。通过辅助通风设备的在封闭盖的区域中的布置方案进一步有利于热排放。

在本发明的范围中，作为替代方案或者补充方案设置了，附加绝缘部通过布置在转子轴上的绝缘部来实现。这例如能够通过浇注物料或者通过布置在转子轴的外周缘上的套筒来实现。

此外，本发明的主题是一种手持式工具机、尤其磨削工具，其用于加工工件，具有其中容纳有根据权利要求1至19中任一项所述的电动马达的壳体。

附图说明

在下文中以多个在附图中所示出的实施例来更详细地阐释本发明；其中：

图1示出了具有按照本发明的电动马达的手持式工具机的剖视图，

图2示出了电动马达的部分剖切的立体图，并且

图3示出了电动马达的分解视图。

具体实施方式

图1以沿着纵向剖面的剖视图示出了有线连接的手持式工具机2的电动马达1，该手持式工具机在所示出的实施例中构成为角磨机3，其通常以80 V与280 V之间的电压来运行。手持式工具机2的电动马达1构成为EC-马达并驱动当前构成为插入式工具4的砂轮5。电动马达1包括定子6和转子7，该转子在定子6之内围绕旋转轴线8能转动地得以支承。在此，定子6包括多个绕组9，这些绕组通过线路来供应电压。在此，这些绕组9容纳在定子叠片组10中并且相对于该定子叠片组进行基本电绝缘。这通过下述方式实现，即：维持空气-及电气间隙并且绕组9与定子叠片组10通过电绝缘的材料来分离开。在此，转子7包括转子轴11，具有多个永磁体13的转子叠片组12保持在该转子轴上。通过在定子6中合适地操控该绕组9，在定子6中产生旋转磁场，该旋转磁场驱动转子7并且因此允许对与转子7相连接的插入式工具4进行驱动。在所示出的实施例中，转子叠片组12通过绝缘材料14与转子轴11浇注起来并且由此相对于该转子轴电绝缘。为了防止或者至少减少污物、如导电的粉尘或者颗粒侵入到电动马达1的内部中，定子6则被马达壳体15所环绕。在此，马达壳体15相对于定子6的绕组9电绝缘，以便防止马达壳体15承受电压。如尤其能够从图2中得知的那样，这在所示出的实施例中通过下述方式来解决，即：至少定子6的包括绕组9的区域的外周缘同样地被电绝缘的绝缘材料14环绕。为了在定子6与转子7之间实现双重的绝缘，则在具有基本上空心柱形的形状的马达壳体15与转子轴11之间构造电的附加绝缘部16。在此，该附加绝缘部16分成两部分并且包括：轴承固定套筒17，该轴承固定套筒布置在马达壳体15的朝向插入式工具4的端部处，以及封闭盖18，该封闭盖布置在马达壳体15的远离插入式工具4指向的端部处。除了马达壳体15的与转子7的电绝缘之外，轴承固定套筒17和封闭盖18也同时分别承担对转子轴11的支承。为此，轴承固定套筒17具有用于转子轴11的第一轴承20的第一轴承座19。在此，该第一轴承座19通过在内周缘侧上构造在轴承固定套筒17处的径向接片21沿轴向得以限定，由此使得装配变得容易。在封闭盖18中构造有第二轴承座22，在第二轴承座中容纳有转子轴11的第二轴承23。为了在转子轴11与马达壳体15之间实现电绝缘，封闭盖18和轴承固定套筒17至少部分地由电绝缘的材料、如塑料构成。因此，定子7的绕组9相对于转子轴11分别双重绝缘。如已经说明的那样，绕组9和转子叠片组12相对彼此绝缘，这通过绕组9的相对于定子叠片组10的基本绝缘来实现。此外，通过转子叠片组12与转子轴11之间的不传导的绝缘材料14，也提供被称为附加绝缘部的第二绝缘部。因为绕组9在定子7之内同样地通过不传导的绝缘材料14来浇注，该绝缘材料14构成定子7与马达壳体15之间的基本绝缘部。于是在马达壳体15与转子轴11之间布置轴承固定套筒17和封闭盖18，它们构成附加绝缘部16并且将转子轴11与马达壳体15电分离开。此外，从图1中能够得知，在马达壳体15之外在转子轴11上布置有主通风设备31，该主通风设备将冷却空气从构造在机器壳体32中的进风口33吸入，该冷却空气在外部从电动马达1的马达壳体15旁边引导经过并且而后又由出风口34从机器壳体32导出。

在此，在电动马达1的在图2中所示出的部分剖切的视图中尤其能够得知，轴承固定套筒17在外周缘侧上具有凸缘24，其限定轴承固定套筒17在马达壳体15中的轴向位置。如此外从图2中能够得知的那样，在封闭盖18中构造有容纳法兰25，为了确定转子轴11的旋转位置而将与转子轴11抗转动地连接的磁体26插入到所述容纳法兰中，该磁体是位置传感器的部件。借助于簧片-传感器因此能够检测转子7的旋转位置。此外，通过容纳法兰25的设计方案实现了，导电的颗粒和/或粉尘无法进入到电动马达1的内部中。此外，在马达壳体15中构造有装备27，能弹性变形的导热环28抵靠在该装备处。这尤其在装配时具有的优点是，定子6的端侧能够容易地压缩导热环28并且由此使可能存在的轴向间隙最小化。为了降低径向间隙，马达壳体15则与定子6适配，从而尤其实现马达壳体15的内壁与定子6的外壁的热接触，由此能够将电动马达1的废热通过马达壳体15导出。此外从图2也能够得知，封闭盖18和马达壳体15彼此拧紧，其中，从封闭盖18起进行拧紧。由于电动马达1通过马达壳体15和由轴承固定套筒15以及封闭盖18构成的附加绝缘部16来封装，所以形成的废热基本上仅通过马达壳体15导出，该马达壳体出于这个原因而由金属构成。为了将在电动马达1之内形成的废热沿径向向外引导到马达壳体15，则在马达壳体15之内、更确切地说在第二轴承23与转子叠片组12之间布置辅助通风设备30。

图3以分解图示出了电动马达1。从中显而易见的是，在外周缘侧上将冷却肋29分配给由金属构成的马达壳体15，以便改进冷却功率。马达壳体15的直径相对于冷却肋29的高度的比例在所示出的实施例中优选为2：1或更大，优选为4：1或更大，并且特别优选为8：1或更大、并且进一步优选为15：1或更小、优选为12：1或更小、并且特别优选为10：1或更小。在此，冷却肋29沿径向向外指向地布置在马达壳体15处，并且冷却肋29的沿径向在外部的端部相对于转子7的旋转轴线8具有基本上恒定的间距。

附图标记列表：

1 电动马达

2 手持式工具机

3 角磨机

4 插入式工具

5 砂轮

6 定子

7 转子

8 旋转轴线

9 绕组

10 定子叠片组

11 转子轴

12 转子叠片组

13 永磁体

14 绝缘材料

15 马达壳体

16 附加绝缘部

17 轴承固定套筒

18 封闭盖

19 第一轴承座

20 第一轴承

21 径向接片

22 第二轴承座

23 第二轴承

24 凸缘

25 容纳法兰

26 磁体

27 装备

28 导热环

29 冷却肋

30 辅助通风设备

31 主通风设备

32 机器壳体

33 进风口

34 出风口。

Claims (20)

1.交流电压运行的手持式工具机（2）的电动马达（1），该电动马达具有定子（6），该定子具有多个绕组（9），所述绕组容纳在定子叠片组（10）中并且相对于所述定子叠片组进行基本电绝缘，转子（7）围绕旋转轴线（8）能转动地支承在所述定子叠片组中，其中，所述转子（7）具有转子轴（11），具有多个永磁体（13）的转子叠片组（12）保持在所述转子轴上，所述转子叠片组相对于所述转子轴（11）电绝缘，其特征在于，所述定子（6）被相对于所述定子（6）的绕组（9）电绝缘的马达壳体（15）所环绕，并且在所述马达壳体（15）与所述转子轴（11）之间构造有电的附加绝缘部（16）。

2.根据权利要求1所述的电动马达（1），其特征在于，所述附加绝缘部（16）包括电绝缘的轴承固定套筒（17），所述转子轴（11）容纳在所述轴承固定套筒中。

3.根据权利要求2所述的电动马达（1），其特征在于，所述轴承固定套筒（17）具有用于所述转子轴（11）的第一轴承（20）的第一轴承座（19）。

4.根据权利要求2或者3所述的电动马达（1），其特征在于，所述轴承固定套筒（17）在内周缘侧上具有径向接片（21）。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述轴承固定套筒（17）在外周缘侧上具有凸缘（24）。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述附加绝缘部（16）包括封闭盖（18），该封闭盖沿轴向方向限定所述马达壳体（15）。

7.根据权利要求6所述的电动马达（1），其特征在于，所述封闭盖（18）至少部分地由电绝缘的材料构成。

8.电动马达（1）根据权利要求6或者7，其特征在于，所述封闭盖（18）和所述马达壳体（15）彼此连接、优选能松开地彼此连接。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，在所述封闭盖（18）中构造有第二轴承座（22），所述转子轴（11）的第二轴承（23）容纳在所述第二轴承座中。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，在所述封闭盖（18）中构造有容纳法兰（25），为了确定所述转子轴（11）的旋转位置而将位置传感器的部件容纳在所述容纳法兰中。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述马达壳体（15）如此与所述定子（6）相适配，从而实现所述马达壳体（15）的内壁和所述定子（6）的外壁的热接触。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述马达壳体（15）由金属构成。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，在外周缘侧上将冷却肋（29）分配给所述马达壳体（15）。

14.根据权利要求13所述的电动马达（1），其特征在于，所述马达壳体（15）的直径相对于所述冷却肋（29）的高度的比例优选为2：1或更大、优选为4：1或更大、并且特别优选为8：1或更大、并且进一步优选为15：1或更小、优选为12：1或更小、并且特别优选为10：1或更小。

15.根据权利要求13或者14所述的电动马达（1），其特征在于，所述冷却肋（29）沿径向布置，并且所述冷却肋的沿径向在外部的端部相对于所述转子（7）的旋转轴线（8）具有恒定的间距。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，在所述马达壳体（15）中构造有装备（27），导热环（28）容纳在所述装备中。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述导热环（28）能够弹性变形。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，在所述转子轴（11）上在所述电动马达（1）之内布置有辅助通风设备（30）。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的电动马达（1），其特征在于，所述附加绝缘部通过在所述转子轴（11）上布置的绝缘部来实现。

20.手持式工具机（2）、尤其磨削工具，用于加工工件，具有其中容纳有根据权利要求1至19中任一项所述的电动马达（1）的壳体。

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