CN117996996A - 一种电动工具 - Google Patents

Abstract

本申请涉及手持工具技术领域，尤其涉及一种电动工具，其包括马达和供电装置，其中，马达用于为所述电动工具提供动力，所述马达包括定子和相对所述定子旋转的转子，所述转子包括转子铁芯和设置于所述转子铁芯上的磁钢；所述供电装置至少与所述马达电连接；所述磁钢的数量为两个，两个所述磁钢能够形成四个磁极。本申请的马达所包含的磁钢数量为两个，且由于转子铁芯的导磁率较高，故会在两个磁钢之间形成两个虚拟的磁极，即两个磁钢也能产生四个磁极，既保证了电动工具的工作性能，又减少了磁钢用量，有效降低了电动工具的成本；并且由于减少了磁钢用量，还降低了铁损。

Description

一种电动工具

技术领域

本申请涉及手持工具技术领域，尤其涉及一种电动工具。

背景技术

电动工具一般是以马达作为动力，通过传动机构驱动工作头进行作业的一种机械化工具。电动工具中所用的马达一般为永磁无刷直流电机，而永磁无刷直流电机均采用稀土磁钢。在现有技术中，电动工具领域所采用的电机均为四磁钢电机，而随着稀土磁钢的价格上涨，电动工具的成本压力越来越大。因此，亟需一种电动工具来解决上述技术问题。

申请内容

本申请的目的在于提供一种电动工具，能有效降低电动工具的成本。

为达此目的，本申请采用以下技术方案：

一种电动工具，包括：

马达，用于为所述电动工具提供动力，所述马达包括定子和相对所述定子旋转的转子，所述转子包括转子铁芯和设置于所述转子铁芯上的磁钢；

供电装置，至少与所述马达电连接；

所述磁钢的数量为两个，两个所述磁钢能够形成四个磁极。

作为电动工具的优选技术方案，所述马达的裂比小于等于0.5。

作为电动工具的优选技术方案，所述转子铁芯上设置有两个磁钢槽，且两个所述磁钢槽相对于所述转子铁芯的中心孔对称设置，两个所述磁钢分别一一对应的设置于两个所述磁钢槽内。

作为电动工具的优选技术方案，所述转子铁芯的外径小于等于40mm。

作为电动工具的优选技术方案，所述磁钢槽的长度与所述转子铁芯的外径之比大于等于0.5。

作为电动工具的优选技术方案，所述磁钢槽与所述转子铁芯的外圆之间最窄的部分为隔磁桥，所述隔磁桥的宽度小于等于1mm。

作为电动工具的优选技术方案，所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯设置于所述转子铁芯的外侧，所述定子铁芯与所述转子铁芯之间的间隔为气隙，所述气隙的宽度小于等于1mm。

作为电动工具的优选技术方案，所述气隙为均匀气隙或不均匀气隙，当所述气隙为不均匀气隙时，所述气隙的最窄处的宽度小于等于1mm。

作为电动工具的优选技术方案，所述转子铁芯的外表面具有两个安装平面，且两个所述安装平面相对于所述转子铁芯的中心孔对称设置，两个所述磁钢分别一一对应的贴附于两个所述安装平面。

一种电动工具，包括：

马达，用于为所述电动工具提供动力，所述马达包括定子和相对所述定子旋转的转子，所述转子包括转子铁芯和设置于所述转子铁芯上的磁钢；

供电装置，至少与所述马达电连接；

所述磁钢的数量为两个；

所述马达的输出功率小于等于500W。

本申请的有益效果：

本申请提供的电动工具，其马达所包含的磁钢数量为两个，且由于转子铁芯的导磁率较高，故会在两个磁钢之间形成两个虚拟的磁极，即两个磁钢也能产生四个磁极，既保证了电动工具的工作性能，又减少了磁钢用量，有效降低了电动工具的成本；并且由于减少了磁钢用量，还降低了铁损。

附图说明

图1是本申请所涉及的电动工具的结构示意图；

图2是本申请所涉及的马达的分解结构示意图；

图3是现有技术中所涉及的定子铁芯和转子铁芯的结构示意图；

图4是现有技术中磁力线分布示意图；

图5是本申请所涉及的转子的分解结构示意图；

图6是本申请所涉及的定子铁芯和转子铁芯的结构示意图一；

图7是本申请所涉及的定子铁芯和转子铁芯的结构示意图二；

图8是本申请所涉及的转子的结构示意图；

图9是本申请中磁力线分布示意图；

图10是本申请与现有技术的性能对比分析图。

图中：

10、壳体；11、头壳；12、握持部；

20、输出轴；

30、马达；31、定子铁芯；32、转子铁芯；321、磁钢槽；322、中心孔；33、磁钢；34、转轴；35、外壳；36、下端盖；37、上端盖。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

图1示出了本申请作为电动工具的具体实施例，如电钻。实际上本申请所教导的马达30可适用于电钻、冲击钻、电动扳手、电动螺丝批、电锤钻、电圆锯、砂光机等手持式电动工具，台锯等台型工具以及割草机、扫雪机、打草机、电剪刀、修枝机、链锯等户外工具。显然，以下的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，电钻用于输出扭力，其包括：壳体10、马达30、传动组件以及输出轴20。壳体10容纳马达30和传动组件，且支撑输出轴20。马达30用于驱动输出轴20以第一轴线为轴转动，传动组件连接马达30和输出轴20，从而将马达30的输出传递至输出轴20。电钻还包括夹头装置，用于夹持工具附件如钻头，夹头装置连接到输出轴20，从而带动工具附件输出。

壳体10包括头壳11和握持部12，马达30和传动组件被设置在头壳11内。握持部12连接头壳11供用户握持。头壳11和握持部12呈L型或T型连接，以方便用户握持操作。电钻100还包括供电装置，供电装置可以是电池包或者市电连接器，供电装置被设置连接于壳体10。

本申请所提供的马达30因适配于电动工具，故其输出功率小于等于500W即可满足电动工具的工作需求。本实施例中，马达30为永磁无刷直流电机。

参照图2，马达30包括定子和相对定子旋转的转子。定子包括定子铁芯31和缠绕于定子铁芯31的齿部上的激磁绕组，定子的作用是产生激磁磁通。转子包括转子铁芯32和设置于转子铁芯32上的磁钢33，转子的作用是产生电磁转矩，转子铁芯32的中心孔322中设置有转轴34，转子通过转轴34输出转矩，将电能转换为机械能。本实施例采用的是内转子式马达，即转子铁芯32位于定子铁芯31的内侧。定子铁芯31和转子铁芯32通常是用适当数量的金属叠片沿轴向堆在一起并通过铆接或焊接而形成的叠片堆，金属叠片的主要成分是铁，所以称为铁芯，具体为导磁硅钢片。定子和转子装配于外壳35内，外壳35的两端通过下端盖36和上端盖37进行封闭。另外定子铁芯31可以是分体式定子或整体式定子，当为整体式定子时，其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。通常单个金属叠片的厚度一定，定子铁芯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外壳35中的形状。

在现有技术中，参照图3，磁钢33的数量为四个，转子铁芯32上设置有四个磁钢槽321，且四个磁钢槽321环绕转子铁芯32的中心孔322均匀分布，四个磁钢33分别一一对应的设置于四个磁钢槽321内。参照图4，四个磁钢33形成四个磁极，包括两个N极和两个S极。由于采用的磁钢33数量较多，导致马达30的整体结构尺寸较大。具体的，转子铁芯32的外径为21mm，转子铁芯32的外径与定子铁芯31的外径之比等于0.525。磁钢槽321与转子铁芯32的外圆之间最窄的部分为隔磁桥，一般隔磁磁桥宽度越小，磁桥部位磁通越饱和，限制漏磁效果越好。但是其宽度不能过小，否则将使冲片机械强度变差，缩短冲模的使用寿命。隔磁桥的宽度一般小于等于1mm，现有结构中，隔磁桥宽度为0.6mm。磁钢槽321长度等于11mm，磁钢槽321长度与转子外径比等于0.5238。

本实施例中，参照图5至图8，磁钢33的数量为两个，由于转子铁芯32的导磁率较高，故会在两个磁钢33之间形成两个虚拟的磁极，参照图9，包括两个真实的N极和两个虚拟的S极，即两个磁钢33也能产生四个磁极，既保证了电动工具的工作性能，又减少了磁钢33用量，有效降低了电动工具的成本；并且由于减少了磁钢33用量，还降低了铁损。

图10示出的是现有技术四磁钢马达与本申请两磁钢马达的性能对比分析，图中包括四条曲线，曲线η’代表四磁钢马达的效率曲线，η代表两磁钢马达的效率曲线，v’代表四磁钢马达的速度曲线，v代表两磁钢马达的速度曲线。在轻载和中载时，即力矩小于等15N·cm时，两磁钢马达的效率和转速均优于四磁钢马达；在重载时，两磁钢马达的效率和速度与四磁钢马达基本持平。即两磁钢马达在轻载和中载区域的性能较好，能够保证电动工具的工作性能。

本实施例中，参照图6和图7，在转子铁芯32上设置有两个磁钢槽321，且两个磁钢槽321相对于转子铁芯32的中心孔322对称设置，两个磁钢33分别一一对应的设置于两个磁钢槽321内。即图6和图7示出的是磁钢33内置的实施方式。在其他实施例中，参照图8，磁钢33还能够贴附于转子铁芯32的外表面，即磁钢33外置。具体地，转子铁芯32的外表面具有两个安装平面，且两个安装平面相对于转子铁芯32的中心孔322对称设置，两个磁钢33分别一一对应的贴附于两个安装平面。

本实施例中，由于磁钢33数量减小，故马达30的整体结构尺寸得到了优化。具体地，马达30的裂比(定子铁芯31的内径与外径的比值)小于等于0.5。本实施例中，定子铁芯31的外径小于等于80mm，尤其，定子铁芯31的外径小于等于52mm，当应用于电钻中时，定子铁芯31的外径可以为40mm。

本实施例中，定子铁芯31外径等于40mm，转子铁芯32外径等于18.4mm，转子铁芯32外径与定子铁芯31外径比等于0.46。相比于现有技术，马达30的整体尺寸更小，减少了在电动工具中的占用空间，从而有利于电动工具的小型化设计，进而更加便于使用者进行操作。

图6和图7中箭头A所指的位置为隔磁桥，本实施例中，隔磁桥的宽度为0.45mm。相比于现有技术，隔磁桥的宽度有所降低，磁桥部位磁通更加饱和，限制漏磁效果更优。磁钢槽321长度等于11.3mm，磁钢槽321长度与转子外径比等于0.6141。相比于现有技术，磁钢槽321长度有所增长，从而可以配置稍大规格的磁钢33，以提高转子的性能。

本实施例中，参照图6，定子铁芯31内径和转子铁芯32外径的间隙(气隙)沿圆周方向是均匀的，气隙宽度小于等于1mm，具体为0.5mm。或者参照图7，定子铁芯31内径和转子铁芯32外径的间隙(气隙)沿圆周方向是不均匀的，最小气隙长度是0.5mm。

显然，本申请的上述实施例仅仅是为了清楚说明本申请所作的举例，而并非是对本申请的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动工具，包括：

马达(30)，用于为所述电动工具提供动力，所述马达(30)包括定子和相对所述定子旋转的转子，所述转子包括转子铁芯(32)和设置于所述转子铁芯(32)上的磁钢(33)；

供电装置，至少与所述马达(30)电连接；

其特征在于，

所述磁钢(33)的数量为两个，两个所述磁钢(33)能够形成四个磁极。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，所述马达(30)的裂比小于等于0.5。

3.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，所述转子铁芯(32)上设置有两个磁钢槽(321)，且两个所述磁钢槽(321)相对于所述转子铁芯(32)的中心孔(322)对称设置，两个所述磁钢(33)分别一一对应的设置于两个所述磁钢槽(321)内。

4.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，所述转子铁芯(32)的外径小于等于40mm。

5.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，所述磁钢槽(321)的长度与所述转子铁芯(32)的外径之比大于等于0.5。

6.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，所述磁钢槽(321)与所述转子铁芯(32)的外圆之间最窄的部分为隔磁桥，所述隔磁桥的宽度小于等于1mm。

7.根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于，所述定子包括定子铁芯(31)，所述定子铁芯(31)设置于所述转子铁芯(32)的外侧，所述定子铁芯(31)与所述转子铁芯(32)之间的间隔为气隙，所述气隙的宽度小于等于1mm。

8.根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于，所述气隙为均匀气隙或不均匀气隙，当所述气隙为不均匀气隙时，所述气隙的最窄处的宽度小于等于1mm。

9.根据权利要求1或2所述的电动工具，其特征在于，所述转子铁芯(32)的外表面具有两个安装平面，且两个所述安装平面相对于所述转子铁芯(32)的中心孔(322)对称设置，两个所述磁钢(33)分别一一对应的贴附于两个所述安装平面。

10.一种电动工具，包括：

马达(30)，用于为所述电动工具提供动力，所述马达(30)包括定子和相对所述定子旋转的转子，所述转子包括转子铁芯(32)和设置于所述转子铁芯(32)上的磁钢(33)；

供电装置，至少与所述马达(30)电连接；

其特征在于，

所述磁钢(33)的数量为两个；

所述马达(30)的输出功率小于等于500W。