DE102010026555A1

DE102010026555A1 - Elektrowerkzeug

Info

Publication number: DE102010026555A1
Application number: DE102010026555A
Authority: DE
Inventors: James Ching-Sik Lau
Original assignee: Johnson Electric SA
Current assignee: Johnson Electric International AG
Priority date: 2009-07-08
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2011-01-20
Also published as: US20110006621A1; US8410645B2; CN201455943U

Abstract

Ein Elektrowerkzeug hat ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse installierte Motoranordnung. Die Motoranordnung umfasst einen Motor und eine Wärmeableitungsvorrichtung. Der Motor hat ein Gehäuse und Magnete oder Wicklungen, die an einer Innenfläche des Gehäuses angeordnet sind. Die Wärmeableitungsvorrichtung ist an einer Außenfläche des Gehäuses angeordnet, und ein Fenster für die Freilegung der Wärmeableitungsvorrichtung ist in dem Gehäuse gebildet. Vorzugsweise umfasst die Wärmeableitungsvorrichtung einen ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitt, der an einer radialen Innenfläche des Motorgehäuses montiert ist, und eine Mehrzahl von Rippen, die sich von dem wärmeabsorbierenden Abschnitt und in das Fenster hinein erstrecken.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrowerkzeuge und insbesondere ein Elektrowerkzeug mit einer verbesserten Kühlung.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Elektrowerkzeuge wie beispielsweise Bohrer werden häufig verwendet. Ein Elektrowerkzeug umfasst allgemein einen Motor und ein Geschwindigkeitsreduziergetriebe. Die Ausgangsgeschwindigkeit des Motors wird durch das Getriebe reduziert, während das Ausgangsdrehmoment des Motors erhöht wird. Während des Hochlastbetriebs des Motors wird sehr viel Wärme erzeugt. Die Leistung des Motors wird beeinträchtigt, wenn die Wärme nicht rechtzeitig abgeleitet wird.
Somit besteht der Wunsch nach einem Elektrowerkzeug mit einer verbesserten Kühlung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Elektrowerkzeug bereitgestellt, umfassend ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse installierte Motoranordnung, die einen Motor und eine Wärmeableitungsvorrichtung aufweist, wobei der Motor ein Gehäuse und an einer Innenfläche des Gehäuses angeordnete Magnete oder Wicklungen hat, wobei die Wärmeableitungsvorrichtung an einer Außenfläche des Gehäuses angeordnet ist und ein Fenster in dem Gehäuse gebildet ist, das die Wärmeableitungsvorrichtung freilegt.
Vorzugsweise umfasst die Wärmeableitungsvorrichtung einen wärmeabsorbierenden Abschnitt und eine Mehrzahl von Rippen, die sich von dem wärmeabsorbierenden Abschnitt erstrecken, wobei der wärmeabsorbierende Abschnitt an der Außenfläche des Gehäuses befestigt ist.
Vorzugsweise ist der wärmeabsorbierende Abschnitt ringförmig und ist unter Kontakt mit einer radialen Außenfläche des Gehäuses um die radiale Außenfläche des Gehäuses angeordnet.
Vorzugsweise sind die Rippen entlang eines Teils einer radialen Außenfläche des ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitts angeordnet, und zur Freilegung der Rippen sind in dem Gehäuse zwei Fenster gebildet.
Vorzugsweise sind die Rippen entlang der Gesamtheit der radialen Außenfläche des ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitts angeordnet, und das Fenster in dem Gehäuse ist teilringförmig.
Vorzugsweise ist das Gehäuse ein Statorgehäuse des Motors.
Vorzugsweise ist der Motor ein Permanentmagnetmotor mit Permanentmagneten aus einem wärmeleitenden Material, die an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt sind, und die durch die Rotorwicklungen erzeugte Wärme wird mittels Wärmestrahlung auf die Magnete übertragen und mittels Wärmeleitung von den Magneten auf das Gehäuse.
Alternativ kann der Motor ein bürstenloser Motor oder ein Universalmotor sein, der in dem Gehäuse angeordnete Feldwicklungen aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Werkzeug ferner einen Ventilator, und das Gehäuse hat einen Lufteinlass, wobei der durch den Ventilator erzeugte Luftstrom durch den Lufteinlass in das Gehäuse einströmt und durch das Fenster, durch welches die Rippen freigelegt sind, aus dem Gehäuse ausströmt.
Vorzugsweise ist der Ventilator ein Zentrifugalventilator, und ein Auslass des Ventilators ist von Bereichen der Rippen umgeben, die sich axial von dem wärmeabsorbierenden Abschnitt erstrecken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die Figuren der anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Identische Strukturen, Elemente oder Teile, die in mehr als einer Figur erscheinen, sind in sämtlichen Figuren, in denen sie enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Die Dimensionen von Bauteilen und Merkmalen, die in den Figuren dargestellt sind, sind im Hinblick auf eine übersichtliche Darstellung gewählt und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Die Figuren sind im Folgenden aufgelistet.
1 zeigt ein Elektrowerkzeug gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Motoranordnung des Elektrowerkzeugs von 1;
3 zeigt die Motoranordnung von 2, wobei die Wärmeableitungsvorrichtung entfernt wurde;
4 zeigt eine Wärmeableitungsvorrichtung ähnlich der Wärmeableitungsvorrichtung der Motoranordnung von 2;
5 zeigt eine Motoranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine Motoranordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt ein Elektrowerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt eine Wärmeableitungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt ein Elektrowerkzeug gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt das Elektrowerkzeug von 9, wobei zur Freilegung des Motors und eines Ventilators ein Teil ausgeschnitten wurde, und
11 zeigt eine Wärmeableitungsvorrichtung des Elektrowerkzeugs von 9.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die 1 bis 3 erläutert. Es versteht sich, dass das erfindungsgemäße Elektrowerkzeug ein Elektrobohrer, Maschinenhammer, eine Elektrosäge, ein elektrischer Schraubendreher etc. sein kann. Ein tragbarer batteriebetriebener Elektrobohrer wird als Beispiel für die nachstehende Beschreibung verwendet.
Ein Elektrowerkzeug 10 gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie in den 1 bis 3 gezeigt umfasst ein Gehäuse 11 und eine Motoranordnung 26, die in dem Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse 11 definiert einen Einlass 12 und einen Auslass 14 für den Luftstrom durch das Gehäuse, um den Motor zu kühlen. Das Elektrowerkzeug, welches ein tragbarer Bohrer ist, hat auch ein Spannfutter 21 zum Einspannen von Bohrerspitzen und einen Drehmomentsteuermechanismus 23. Der Betrieb des Werkzeugs wird manuell durch Drücken eines Schalters 13 gesteuert, der sich an einem Griff 15 des Gehäuses befindet. Ein Batteriepack 17 ist mit einem unteren Ende des Griffes verbunden, um den Motor über den Schalter mit Strom zu versorgen.
Die Motoranordnung 26 umfasst einen Motor 30 und eine Wärmeableitungsvorrichtung 70. Der Motor hat ein Gehäuse 32, das einen Teil des Stators des Motors bildet, und einen Rotor. Der Rotor hat eine Welle 36 und einen Rotorkern, und ein Kommutator 34 ist an der Welle befestigt. Es ist ein Lager 37 gezeigt, das die drehbare Lagerung des Motors darstellt, vorzugsweise durch Lager, die durch Lagerkonsolen (nicht gezeigt) getragen sind, die an dem Stator befestigt sind. Die Wärmeableitungsvorrichtung 70 umfasst vorzugsweise einen ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitt 72 und eine Mehrzahl von Rippen 74, die zur Ableitung von Wärme an der radial äußeren Fläche des wärmeableitenden Abschnitts angeordnet sind. Der wärmeabsorbierende Abschnitt 72 ist an der radialen Außenfläche des Gehäuses 32 montiert. Für die Befestigung des wärmeabsorbierenden Abschnitts 72 an dem Motorgehäuse und zum Füllen von Zwischenräumen zwischen dem Gehäuse 32 und dem wärmeabsorbierenden Abschnitt 72 im Hinblick auf eine Verbesserung der Wärmeübertragung kann ein wärmeleitender Klebstoff verwendet werden. Kleine Ausschnitte 73 sind an beiden axialen Enden des wärmeabsorbierenden Abschnitts 72 gebildet, und kleine Ausschnitte 33 sind an beiden axialen Enden des Gehäuses 32 des Motors 30 gebildet. Die kleinen Ausschnitte 73 sowie die Ausschnitte 33 sind im Eingriff mit Rippen an der Innenfläche des Gehäuses 11 des Elektrobohrers, um die axiale und umfangsseitige Bewegung des Motors 30/der Wärmeableitungsvorrichtung 70 zu begrenzen.
Der Motor 30 kann ein Kommutator-Motor sein, zum Beispiel ein PMDC-Motor mit Permanentmagneten 38, die an einer Innenfläche des Gehäuses befestigt sind, Rotorwicklungen 39 und einem Kommutator 34, wie in 3 gezeigt. Alternativ kann der Motor 30 ein bürstenloser Motor sein, der vorspringende Pole mit Statorwicklungen 41 hat, die in dem Gehäuse 32 angeordnet sind, und Magnete 38, die an dem Rotor befestigt sind, wie in 5 gezeigt. Ferner kann der Motor ein Universalmotor sein, der Statorwicklungen 41 hat, die um vorspringende, in dem Gehäuse 32 angeordnete Pole gewickelt sind, und Rotorwicklungen 39, die auf dem Rotor gewickelt sind, wie in 6 gezeigt.
Vorzugsweise besteht die Wärmeableitungsvorrichtung 70 aus Aluminium. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Wärmeableitungsvorrichtung 70 auch aus einem geeigneten anderen leitenden Material hergestellt sein kann. Die Rippen 74 der Wärmeableitungsvorrichtung sind an einem Teil der Außenfläche des ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitts 72 angeordnet. In 3 sind die Rippen 74 an zwei einander diametral gegenüberliegenden Oberflächenbereichen des wärmeabsorbierenden Abschnitts 72 angeordnet. Das Gehäuse 11 des Elektrobohrers hat zwei Fenster 12 für die Freilegung der Rippen 74. Ferner können sich die Rippen 74 durch die Fenster 12 zur Außenseite des Gehäuses erstrecken. Die Wärme in dem Gehäuse 32, zum Beispiel Wärme, die durch die Wicklungen produziert wird, wird durch den ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitt 72 rasch absorbiert und durch die Rippen 74 abgeleitet. Die Wärmeableitungsfläche der Wärmeableitungsvorrichtung 70 wird durch die Rippen 74 vergrößert.
Die Wärmeableitungsvorrichtung 70 von 4 ist ähnlich wie die Wärmeableitungsvorrichtung 70 von 2, mit der Ausnahme, dass die Schlussrippen jeder Gruppe von Rippen so geformt sind, dass sie in einen gekrümmten Endbereich der Fenster passen, um so das Aussehen des Elektrowerkzeugs zu verbessern.
Gemäß einer Alternative, die in den 7 und 8 dargestellt ist, sind Rippen 74 an der gesamten Außenfläche des wärmeabsorbierenden Abschnitts 72 gruppiert. Das Gehäuse 11 des Elektrobohrers hat ein teilringförmiges Fenster 12 für die Freilegung der Rippen 74. Vorzugsweise erstrecken sich die Rippen 74 durch das Fenster 12 zur Außenseite des Gehäuses.
Wenn der Bohrer in Betrieb ist, wird die durch die Wicklungen erzeugte Wärme durch Wärmeleitung oder Wärmestrahlung auf das Motorgehäuse 32 übertragen. Die durch den ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitt 72 von dem Motorgehäuse absorbierte Wärme wird durch die Rippen 74 abgeleitet. Die Wärmeableitungsfläche der Wärmeableitungsvorrichtung 72 wird durch die Rippen 74 vergrößert.
Es wird auf die 9 bis 11 Bezug genommen. Vorzugsweise umfasst der Bohrer einen durch den Motor 30 oder durch eine andere Antriebsquelle angetriebenen Ventilator. In dieser Ausführungsform ist der Ventilator 50 ein Zentrifugalventilator, der an dem Rotor oder an der Welle 36 des Motors 30 befestigt ist. Ein Abschnitt jeder Rippe 74 erstreckt sich axial an dem wärmeabsorbierenden Abschnitt 72 vorbei und liegt radial außerhalb des Ventilators 50. Das heißt der Auslass des Ventilators 50 ist von den sich erstreckenden Abschnitten der Rippen 74 umgeben. Die Rippen 74 sind voneinander beabstandet, um zwischen sich Luftströmungskanäle zu bilden, und sie sind in der Nähe der Fenster oder in den Fenstern 12 des Gehäuses 11 gruppiert. Der durch den Ventilator 50 erzeugte Luftstrom gelangt durch einen in dem Gehäuse 11 gebildeten Einlass 14 in den Innenraum des Gehäuses 11 und dann durch einen innerhalb oder außerhalb des Motors 30 gebildeten Kanal in den Einlass des Ventilators 50. Der Luftstrom bewegt sich dann zu den Rippen 74 und verlässt das Gehäuse 11 entlang der Luftströmungskanäle, die zwischen den Rippen 74 gebildet sind, wodurch der Motor gekühlt wird.
Wie erwähnt, kann der Ventilator direkt oder indirekt an der Ausgangswelle des Motors befestigt sein. Alternativ kann der Ventilator unabhängig von dem Motor 30 installiert sein und durch eine andere Antriebsquelle angetrieben werden.
Verben wie ”umfassen”, ”aufweisen”, ”enthalten” und ”haben” sowie deren Abwandlungen in der Beschreibung und in den Ansprüchen sind in einem einschließenden Sinne zu verstehen. Sie geben an, dass das genannte Element vorhanden ist, schließen jedoch nicht aus, dass noch weitere Elemente vorhanden sind.
Wenngleich die Erfindung anhand einer oder mehrerer bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, dass verschiedene Modifikationen möglich sind, weshalb der Schutzrahmen der Erfindung durch die anliegenden Ansprüche angegeben ist.

Claims

Elektrowerkzeug, umfassend: ein Gehäuse (11) und eine Motoranordnung (26), die in dem Gehäuse installiert ist, wobei die Motoranordnung einen Motor (30) und eine Wärmeableitungsvorrichtung (70) umfasst wobei der Motor ein Gehäuse (32) und Magnete (38) oder Wicklungen (41) aufweist, die an einer Innenfläche des Gehäuses vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeableitungsvorrichtung (70) an einer radial äußeren Fläche des Gehäuses (32) angeordnet ist und dass ein Fenster (12) für die Freilegung der Wärmeableitungsvorrichtung (70) in dem Gehäuse (11) gebildet ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Wärmeableitungsvorrichtung (70) einen wärmeabsorbierenden Abschnitt (72) und eine Mehrzahl von Rippen (74) aufweist, die sich von dem wärmeabsorbierenden Abschnitt erstrecken, wobei der wärmeabsorbierende Abschnitt an der Außenfläche des Gehäuses (32) befestigt ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 2, wobei der wärmeabsorbierende Abschnitt (72) ringförmig ist und unter Kontakt mit einer radialen Außenfläche des Gehäuses (32) um die radiale Außenfläche des Gehäuses montiert ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, wobei die Rippen (74) entlang eines Teils einer radialen Außenfläche des ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitts (72) angeordnet sind und wobei zwei Fenster (12) für die Freilegung der Rippen (74) in dem Gehäuse (11) gebildet sind.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 3, wobei die Rippen (74) entlang der gesamten Umfangserstreckung einer radialen Außenfläche des ringförmigen wärmeabsorbierenden Abschnitts (72) angeordnet sind und wobei das Fenster (12) in dem Gehäuse teilringförmig ist.
Elektrowerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (32) ein Statorgehäuse des Motors (30) ist.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 6, wobei der Motor (30) ein Permanentmagnetmotor mit Permanentmagneten (38) ist, die aus einem wärmeleitenden Material bestehen und an einer Innenfläche des Gehäuses (32) befestigt sind, wobei die durch die Rotorwicklungen (39) erzeugte Wärme mittels Wärmestrahlung auf die Magnete (38) und mittels Wärmeleitung von den Magneten (38) auf das Gehäuse (32) übertragen wird.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 6, wobei der Motor (30) ein bürstenloser Motor oder Universalmotor ist, umfassend Statorwicklungen (41), die in dem Gehäuse (32) angeordnet sind.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend einen Ventilator (50), wobei das Gehäuse (11) einen Lufteinlass (14) aufweist und der durch den Ventilator (50) erzeugte Luftstrom durch den Lufteinlass (14) in das Gehäuse (11) einströmt und durch das Fenster (12), durch welches die Rippen (74) freigelegt sind, aus dem Gehäuse ausströmt.
Elektrowerkzeug nach Anspruch 9, wobei der Ventilator (50) ein Zentrifugalventilator ist und ein Auslass des Ventilators von Abschnitten der Rippen (74) umgeben ist, die sich axial von dem wärmeabsorbierenden Abschnitt (72) erstrecken.