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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einen Bohrhammer, mit einem bürstenlosen Motor.
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Beschreibung des Hintergrunds
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Elektrische Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Kraftwerkzeuge, weisen typischerweise kompakte, aber hochleistungsfähige und langlebige bürstenlose Motoren als ihre Antriebsquellen auf (z.B. siehe japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr.
2019-4543 ).
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KURZE ZUSAMMENFASSUNG
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Bürstenlose Motoren können allgemein an Lärm von elektromagnetischen Schwingungen leiden, die verstärkt werden können, wenn die Rotationsfrequenz des Rotors zu der Resonanzfrequenz des Stators passt und der Stator mitschwingt und sich verformt. Übliche Maßnahmen umfassen ein Modifizieren eines Motors durch Neuformen seines Rotors oder Stators oder Ändern der Motordrehzahl. Jedoch sind zum Verwenden desselben Motors in einer Bandbreite von Produkten derartige Maßnahmen zu ergreifen, dass erlaubt wird, dass derselbe Motor für mehrere Produkte verwendbar ist. Für einen bürstenlosen Hochleistungsmotor, in dem ein großer Strom fließt, erzeugt der Stator Wärme, die ein Problem verursachen kann.
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Ein oder mehr Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind auf eine elektrische Arbeitsmaschine gerichtet, die eine Produktstruktur aufweist, die effektiv Lärm, der durch einen bürstenlosen Motor verursacht wird, reduziert, ohne die Motorspezifikationen zu ändern.
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Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht eine elektrische Arbeitsmaschine vor, die einen Stator effektiv kühlen kann.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht eine elektrische Arbeitsmaschine vor, mit:
- einem bürstenlosen Motor mit
- einem Stator mit
- einem Isolator,
- einem zylindrischen Statorkern, und
- einer Wicklung, die um den Statorkern über den Isolator gewickelt ist, und einem Rotor, der relativ zu dem Stator rotierbar ist;
- einem zylindrischen Bauteil, das entlang eines gesamten Außenumfangs des Statorkerns befestigt ist, und das aus Material mit einem höheren Elastizitätsmodul als ein Elastizitätsmodul des Isolators ausgebildet ist, und
- einem Gehäuse, das den bürstenlosen Motor und das zylindrische Bauteil aufnimmt.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht eine elektrische Arbeitsmaschine vor, mit:
- einem bürstenlosen Motor mit
- einem Stator mit
- einem Isolator,
- einem zylindrischen Statorkern, und
- einer Wicklung, die um den Statorkern über den Isolator gewickelt ist, und einem Rotor, der relativ zu dem Stator rotierbar ist;
- einem Gebläse, das mit Rotation des Rotors rotierbar ist; und
- einem wärmeableitenden Bauteil, das mit dem Statorkern thermisch verbunden ist, zum Regulieren eines Luftstroms, der durch Rotation des Gebläses erzeugt wird.
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Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht eine elektrische Arbeitsmaschine vor, mit:
- einem bürstenlosen Motor mit
- einem Stator mit
- einem Isolator,
- einem zylindrischen Statorkern, und
- einer Wicklung, die um den Statorkern über den Isolator gewickelt ist, und einem Rotor, der relativ zu dem Stator rotierbar ist;
- einem Gehäuse, das den bürstenlosen Motor aufnimmt; und
- einem drückenden Bauteil in Kontakt mit einer Stirnfläche des Statorkerns zum Drücken des Statorkerns gegen das Gehäuse, welches drückende Bauteil aus Material mit einem höheren Elastizitätsmodul als ein Elastizitätsmodul des Isolators ausgebildet ist.
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Die elektrische Arbeitsmaschine gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung weist eine Produktstruktur auf, die effektiv Lärm, der durch den bürstenlosen Motor verursacht wird, reduziert, ohne die Motorspezifikationen zu ändern.
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Die elektrische Arbeitsmaschine gemäß den obigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann den Stator effektiv kühlen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Bohrhammers.
- 2 ist eine longitudinale zentrale Schnittansicht des Bohrhammers.
- 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils mit einem bürstenlosen Motor in 2.
- 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht des bürstenlosen Motors und einer Ablenkplatte.
- 5A ist eine Draufsicht der Ablenkplatte.
- 5B ist eine Ansicht der Ablenkplatte von unten.
- 5C ist eine perspektivische Ansicht der Ablenkplatte von unten betrachtet.
- 6 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie A-A in 3.
- 7 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B in 6.
- 8 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einer Modifikation mit einer Ablenkplatte, die in obere und untere Teile aufgeteilt ist.
- 9 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einer Modifikation mit einem metallenen Getriebegehäuse, das auf einem Motorgehäuse montiert ist.
- 10 ist eine Querschnittsansicht einer elektrischen Arbeitsmaschine gemäß einer Modifikation mit einer Ablenkplatte in 9, die einen Statorkern durch Drücken einer Stirnfläche des Statorkerns befestigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine Seitenansicht eines Bohrhammers als ein Beispiel einer elektrischen Arbeitsmaschine. 2 ist eine longitudinale zentrale Schnittansicht des Bohrhammers.
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Ein Bohrhammer 1 weist ein Motorgehäuse 2, einen bürstenlosen Motor 3, ein Ausgabegehäuse 4 und eine Ausgabeeinheit 5 auf. Das Motorgehäuse 2 erstreckt sich vertikal und nimmt den bürstenlosen Motor 3 auf. Das Ausgabegehäuse 4 erstreckt sich nach vorne und nimmt die Ausgabeeinheit 5 auf. Das Motorgehäuse 2 weist eine Akkumontierung 6 in seinem unteren Abschnitt auf. Die Akkumontierung 6 nimmt eine Steuerung 7 auf. Die Akkumontierung 6 kann zwei Akkupacks 8 unter der Steuerung 7 aufnehmen. Das Ausgabegehäuse 4 weist sein hinteres Ende mit einem Griff 9, der sich vertikal erstreckt und mit der Akkumontierung 6 verbunden ist, verbunden auf.
Wie auch in 3 und 4 gezeigt ist, ist der bürstenlose Motor 3 ein Innenrotormotor mit einem Stator 10 und einem Rotor 11 innerhalb des Stators 10. Der bürstenlose Motor 3 ist in dem Motorgehäuse 2 mit dem Rotor 11, der seine sich vertikal erstreckende Rotationswelle 12 aufweist, aufgenommen.
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Der Stator 10 weist einen Statorkern 13, einen oberen Isolator 14, einen unteren Isolator 15 und mehrere Wicklungen 16 auf. Der obere Isolator 16 und der untere Isolator 15 sind auf oberen und unteren Enden des Statorkerns 13 angeordnet. Die Wicklungen 16 sind innerhalb des Statorkerns 13 über den oberen und den unteren Isolator 14 und 15 gewickelt. Der untere Isolator 15 nimmt eine Sensorleiterplatte 17, die auf seinem unteren Ende befestigt ist, auf. Die Sensorleiterplatte 17 weist mehrere Rotationserfassungselemente 17a auf. Die Rotationserfassungselemente 17a erfassen die Positionen von Permanentmagneten 19 in einem Rotorkern 18 (der später beschrieben wird) und geben Rotationserfassungssignale aus.
Der Rotor 11 weist die Rotationswelle 12, den Rotorkern 18 und die mehreren Permanentmagneten 19 auf. Die Rotationswelle 12 erstreckt sich entlang der Achse des Rotors 11. Der Rotorkern 18 ist zylindrisch und umgibt die Rotationswelle 12. Der Rotorkern 18 weist mehrere elektromagnetische Stahlplatten, die aufeinander gestapelt sind, auf. Die Permanentmagneten 19 sind in dem Rotorkern 18 platziert.
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Das untere Ende der Rotationswelle 12 wird durch ein Lager 20 auf dem Boden des Motorgehäuses 2 gelagert. Das obere Ende der Rotationswelle 12 wird durch ein Lager 22, das in einem Getriebegehäuse 21 innerhalb des Ausgabegehäuses 4 enthalten ist, gelagert und steht in das Getriebegehäuse 21 vor. Die Rotationswelle 12 nimmt ein Ritzel 23 auf ihrem oberen Ende auf, und das Ritzel 23 verzahnt mit einem Zahnrad 26 auf einer Zwischenwelle 24 an seiner Vorderseite und einem Zahnrad 27 auf einer Kurbelwelle 25 an seiner Rückseite. Die Rotationswelle 12 nimmt ein Zentrifugalgebläse 28 unter dem Lager 22 auf. Eine Ablenkplatte 30 ist unter dem Zentrifugalgebläse 28 in dem Motorgehäuse 2 gelegen.
Die Ablenkplatte 30 ist aus Metall (in diesem Beispiel Aluminium) ausgebildet. Wie auch in 5A bis 5C gezeigt ist, weist die Ablenkplatte 30 eine Trennwand 31 und einen zylindrischen Abschnitt 32 auf. Die Trennwand 31 trennt das Innere des Motorgehäuses 2 in obere und untere Teile. Der zylindrische Abschnitt 32 steht von dem Innenumfang der Trennwand 31 nach unten vor. Der Innenumfang der Trennwand 31 ist integral mit einem strömungsregulierenden Abschnitt 33 innerhalb des zylindrischen Abschnitts 32. Der strömungsregulierende Abschnitt 33 ist ringförmig und bedeckt den Außenumfang des Zentrifugalgebläses 28 von unten.
Wie auch in 6 gezeigt ist, ist der zylindrische Abschnitt 32, auf seiner äußeren Oberfläche, integral mit zwei Vorsprüngen 34 an zueinander um die Achse des zylindrischen Abschnitts 32 symmetrischen Positionen. Die Vorsprünge 34 weisen jeweils ein Durchgangsloch mit abgestuftem Durchmesser, mit einer Öffnung mit größerem Durchmesser in der Trennwand 31 auf. Wie in 7 gezeigt ist, sind die zwei Vorsprünge 34 in Kontakt von oben mit zwei entsprechenden Schraubdomen 35 in dem Motorgehäuse 2.
Der zylindrische Abschnitt 32 weist einen oberen dicken Abschnitt 36 und einen unteren dünnen Abschnitt 37 auf. Der dünne Abschnitt 37 ist integral mit dem dicken Abschnitt 36 und erstreckt sich von der radialen Mitte der unteren Oberfläche des dicken Abschnitts 36 nach unten. In dem zusammengebauten Zustand ist die äußere untere Oberfläche des dicken Abschnitts 36 in Kontakt mit sowohl den oberen Oberflächen der Schraubdome 35 als auch den oberen Oberflächen von Aufnahmerippen 39. Die Aufnahmerippen 39 sind konzentrisch innerhalb der Schraubdome 35 angeordnet und stehen mit derselben Höhe aufrecht. In diesem Zustand ist die innere untere Oberfläche des dicken Abschnitts 36 in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Statorkerns 13 zur vertikalen Positionierung. Der dünne Abschnitt 37 bedeckt in diesem Zustand den gesamten Außenumfang des Statorkerns 13 ausgenommen seines unteren Endteils und ist in engem Kontakt mit dem Statorkern 13, während er mit dem Statorkern 13 leicht pressgepasst ist.
Zwei Schrauben 38 sind durch die zwei Vorsprünge 34 von oben zum Befestigen der Ablenkplatte 30 an den Schraubdomen 35 in dem Motorgehäuse 2 platziert. In diesem Zustand wird der Statorkern 13 mit seinem gesamten Außenumfang durch den zylindrischen Abschnitt 32 gehalten, während er durch die Schraubdome 35 und die Aufnahmerippen 39 von oben gedrückt wird.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die Akkumontierung 6 mehrere Einlässe 40 in ihren rechten und linken seitlichen Oberflächen auf, die außerhalb der rechten und der linken Seite der Steuerung 7 sind. Das Ausgabegehäuse 4 weist mehrere Auslässe 41 in seinen rechten und linken Seiten über dem Zentrifugalgebläse 28 auf. Die Auslässe 41 sind durch das Getriebegehäuse 21 und das Ausgabegehäuse 4 in Verbindung mit einem Abschnitt außerhalb des Zentrifugalgebläses 28.
Wie in 2 gezeigt ist, weist die Ausgabeeinheit 5 einen rotierbaren, zylindrischen Werkzeughalter 45, der sich in der Vorne-hinten-Richtung erstreckt, auf. Der Werkzeughalter 45 weist ein Kegelrad 46, das außen auf seinem hinteren Ende montiert ist und mit einem Kegelrad 47 auf dem oberen Ende der Zwischenwelle 24 verzahnt ist, auf. Der Werkzeughalter 45 nimmt einen Zylinder 48 auf. Der Zylinder 48 enthält einen Kolben 49, der mit einem Kurbelzapfen 51 über eine Verbindungsstange 50 verbunden ist. Der Kurbelzapfen 51 ist auf dem oberen Ende der Kurbelwelle 25 dezentriert.
Vor dem Kolben 49 enthält der Zylinder 48 ein Schlagelement 53 über eine Luftkammer 52 in einer hin- und hergehenden Weise. Vor dem Schlagelement 53 enthält der Werkzeughalter 45 einen Schlagbolzen 54 in einer hin- und hergehenden Weise. Wenn ein Spitzenwerkzeug, wie beispielsweise ein Bohrbit, in das distale Ende des Werkzeughalters 45 eingefügt ist, zwingt das hintere Ende des Spitzenwerkzeugs den Schlagbolzen 54 nach hinten zu einem Aufnahmering 55 vor dem Zylinder 48 und steht in den Zylinder 48 vor. Eine Betätigungshülse 56 ist außen auf dem vorderen Ende des Werkzeughalters 45 zum Anbringen oder Abnehmen des Spitzenwerkzeugs montiert.
Die Akkumontierung 6 weist zwei Anschlussmontierungen 57, die in der Vorne-hinten-Richtung angeordnet sind, auf. Der Akkupack 8 ist an jeder Anschlussmontierung 57 in der lateralen Richtung gleitend verschiebbar montierbar. Die Steuerung 7 ist über der Anschlussmontierung 57 aufgenommen. Die Steuerung 7 weist eine Steuerungsleiterplatte 58, auf der ein Mikrocomputer (nicht gezeigt) und Schaltelemente (nicht gezeigt) montiert sind, auf. Die Steuerung 7 wird durch eine Rippe 59, die auf der inneren Oberfläche der Akkumontierung 6 aufrecht steht und sich in der Vorne-hinten-Richtung erstreckt, abgestützt. Vor der Steuerung 7 ist eine Lampe 60 gelegen. Die Lampe 60 verwendet eine lichtemittierende Diode (LED) zum Beleuchten vor der Ausgabeeinheit 5. Vor und hinter der Akkumontierung 6 stehen Schutzplatten 61 nach unten vor. Die Schutzplatten 61 bedecken die Vorderseite und die Rückseite der montierten Akkupacks 8.
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Der Griff 9 enthält einen Schalter 62 und einen Kondensator 63. Der Schalter 62 und der Kondensator 63 sind mit der Steuerung 7 elektrisch verbunden. Der Schalter 62 weist einen Plungerkolben, der nach vorne vorsteht, an dem ein Schalthebel 64 angebracht ist, auf.
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Wenn der Schalthebel 64 zum Einschalten des Schalters 62 mit der Hand, die den Griff 9 des Bohrhammers 1 in der vorliegenden Ausführungsform hält, herabgedrückt wird, versorgen die Akkupacks 8 den bürstenlosen Motor 3 mit Leistung zum Rotieren der Rotationswelle 12. Genauer gesagt geben die Rotationserfassungselemente 17a in der Sensorleiterplatte 17 Rotationserfassungssignale, die die Positionen der Permanentmagneten 19 in dem Rotor 11 angeben, aus, und der Mikrocomputer in der Steuerung 7 empfängt die Signale zum Bestimmen des Rotationszustands des Rotors 11. Der Mikrocomputer in der Steuerung 7 steuert dann den Ein-aus-Zustand jedes Schaltelements entsprechend dem bestimmten Rotationszustand und legt einen Strom sequenziell durch die Wicklungen 16 in dem Stator 10 zum Rotieren des Rotors 11 an.
Wenn die Rotationswelle 12 rotiert, dreht sich die Zwischenwelle 24 über das Zahnrad 26 bei einer reduzierten Drehzahl zum Rotieren des Werkzeughalters 45 zusammen mit dem Spitzenwerkzeug über die Kegelräder 47 und 46. Die Kurbelwelle 25 dreht sich simultan über das Zahnrad 27 bei einer reduzierten Drehzahl, was bewirkt, dass der Kolben 49 innerhalb des Zylinders 48 über die Verbindungsstange 50 hin- und hergeht. Dies bewirkt, dass sich das Schlagelement 53 über die Luftkammer 52 zurück- und vorbewegt. Das Schlagelement 53 schlägt somit mit dem Schlagbolzen 54 auf das Spitzenwerkzeug.
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Das Zentrifugalgebläse 28, das mit der Rotation der Rotationswelle 12 rotiert, zieht Luft durch die Einlässe 40 herein. Die Luft kommt zunächst in Kontakt mit der Steuerung 7 zum Kühlen der Steuerung 7 (der Steuerungsleiterplatte 58) und verläuft durch das Motorgehäuse 2 zwischen dem Stator 10 und dem Rotor 11 zum Kühlen des Stators 10 und des Rotors 11. Dann wandert die Luft radial über dem strömungsregulierenden Abschnitt 33 der Ablenkplatte 33 und verläuft zwischen dem Ausgabegehäuse 4 und dem Getriebegehäuse 21, bevor sie durch die Auslässe 41 hinausgeht.
Wenn der Rotor 11 bei derselben Frequenz wie die Resonanzfrequenz des Stators 10 rotiert, schwingt der Stator 10 mit und kann sich in hohem Maße verformen. Jedoch ist der Außenumfang des Statorkerns 13 durch den dünnen Abschnitt 37 des zylindrischen Abschnitts 32 eingeklemmt. Der Statorkern 13 wird auch durch die Ablenkplatte 30 von oben gegen das Motorgehäuse 2 gedrückt. Dies erhöht die Steifigkeit des gesamten Statorkerns 13, was die Resonanzfrequenz zu einer höheren Frequenz zum Vermeiden von Resonanz (Verformung) verschiebt. Diese Struktur reduziert somit elektromagnetischen Lärm, der aus Resonanz resultiert. Der gesamte Außenumfang des Statorkerns 13 ist in engem Kontakt mit dem dünnen Abschnitt 37. Somit wird, wenn sich der Stator 10 aufheizt, die erzeugte Wärme von dem dünnen Abschnitt 37 durch den dicken Abschnitt 36 an die Trennwand 31 übertragen, was eine Wärmeableitung erleichtert. Dies ermöglicht effektives Kühlen.
Änderungen in der Resonanzfrequenz der Ablenkplatte 30 in der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben. Der Statorkern 13 weist einen Außendurchmesser von 80 mm und eine axiale Länge von 10 mm auf. Die Ablenkplatten 30, die aus Aluminium ausgebildet sind und die dünnen Abschnitte 37 mit verschiedenen Längen von 0 (kein dünner Abschnitt), 2 und 9 mm aufweisen, wurden auf ihre Resonanzfrequenzen bei verschiedenen Schwingungsmodi getestet.
Wie in Tabelle 1 unten gezeigt ist, weist eine Harzablenkplatte ohne einen dünnen Abschnitt eine 100%-Resonanzfrequenz auf. Der 0-mm dünne Abschnitt 37 hatte 142%- und 189%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode zweiter Ordnung. Der 2-mm dünne Abschnitt 37 hatte 155%- und 199%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode zweiter Ordnung. Der 9-mm dünne Abschnitt 37 hatte 162%- und 202%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode zweiter Ordnung. Für jede Länge wurden Änderungen (Zunahmen) in der Resonanzfrequenz beobachtet.
Der 0-mm dünne Abschnitt 37 hatte 133%- und 141%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode dritter Ordnung. Der 2-mm dünne Abschnitt 37 hatte 143%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode dritter Ordnung. Der 9-mm dünne Abschnitt 37 hatte 145%- und 147%-Resonanzfrequenzen bei der Ringmode dritter Ordnung. Für jede Länge wurden Änderungen (Zunahmen) in der Resonanzfrequenz beobachtet.
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Jede Schwingungsmode weist zwei Raten auf, die zwei Spitzen, die aus drei rechtwinkligen Nuten
13a (
4) auf dem Außenumfang des Statorkerns
13 resultieren, entsprechen.
Tabelle 1
| Schwingungsmode | Harz (mit keinem dünnen Abschnitt) | Aluminium (mit 0-mm dünnem Abschnitt) | Aluminium (mit 2-mm dünnem Abschnitt) | Aluminium (mit 9-mm dünnem Abschnitt) |
| Ringmode zweiter Ordnung | 100% | 142% | 155% | 162% |
| Ringmode zweiter Ordnung | 100% | 189% | 199% | 202% |
| Ringmode dritter Ordnung | 100% | 133% | 143% | 145% |
| Ringmode dritter Ordnung | 100% | 141% | 143% | 147% |
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Der Bohrhammer 1 in der vorliegenden Ausführungsform weist den bürstenlosen Motor 3 mit dem Stator 10 mit dem zylindrischen Statorkern 13, um den die Wicklungen 16 über den oberen und den unteren Isolator 14 und 15 gewickelt sind, und dem Rotor 11, der relativ zu dem Stator 10 rotierbar ist, den zylindrischen Abschnitt 32 (zylindrisches Bauteil), der entlang des gesamten Außenumfangs des Statorkerns 13 befestigt ist und aus Aluminium, das einen höheren Elastizitätsmodul als jener des oberen und des unteren Isolators 14 und 15 aufweist, ausgebildet ist, und das Motorgehäuse 2 (Gehäuse), das den bürstenlosen Motor 3 und den zylindrischen Abschnitt 32 aufnimmt, auf. Der Stator 10 kann somit Resonanz vermeiden, ohne den Stator 10 und den Rotor 11 neu zu formen, oder eine Änderung in der Motordrehzahl. Somit weist der Bohrhammer 1 eine Produktstruktur auf, die effektiv Lärm, der durch den bürstenlosen Motor 3 verursacht wird, reduziert, ohne die Motorspezifikationen zu ändern.
Insbesondere ist der zylindrische Abschnitt 32 in dem Motorgehäuse 2 zum Regulieren der axialen Bewegung des Statorkerns 13 montiert. Somit weist der Bohrhammer 1 eine effiziente Struktur auf, in der der zylindrische Abschnitt 32 auch zur Installation des Stators 10 verwendbar ist, was somit die Resonanzfrequenz des Stators 10 erhöht.
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Der Bohrhammer 1 weist auch das Zentrifugalgebläse 28 (Gebläse), das mit dem Rotor 11 rotiert, und die Ablenkplatte 30 (strömungsregulierendes Bauteil), die integral mit dem zylindrischen Abschnitt 32 ist und einen Luftstrom, der durch die Rotation des Zentrifugalgebläses 28 erzeugt wird, reguliert, auf. Somit kann die Ablenkplatte 30 leicht den zylindrischen Abschnitt 32 aufnehmen und erleichtert eine Installation.
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Der zylindrische Abschnitt 32 ist aus Aluminium (Metall) ausgebildet. Das Material sieht ausreichende Steifigkeit zum Reduzieren von Lärm vor und es wird erwartet, dass es Kühlung erzielt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die metallene Ablenkplatte 30 in dem Harzmotorgehäuse 2 ohne Kontakt mit dem metallenen Gehäuse montiert. Wenn die Ablenkplatte 30 in Kontakt mit einer anderen metallenen Komponente kommen kann, kann, wie in 8 gezeigt ist, die Ablenkplatte 30 in einen oberen Teil 70 und einen unteren Teil 71 entlang des dicken Abschnitts 36 des zylindrischen Abschnitts 32 aufgeteilt sein. Der obere Teil 70 ist aus Harz ausgebildet und weist die Trennwand 31 und die obere Hälfte des dicken Abschnitts 36 auf. Der untere Teil 71 ist aus Metall ausgebildet und weist die untere Hälfte des dicken Abschnitts 36 und den dünnen Abschnitt 37 auf. Der obere Teil 70 und der untere Teil 71 sind mit den Schrauben 38 zusammen befestigt. In diesem Beispiel kann einer von dem oberen Teil 70 und dem unteren Teil 71 einen kreisförmigen Grat 72 auf seiner Kontaktoberfläche aufweisen, und der andere kann eine kreisförmige Vertiefung 73 aufweisen. Der Grat 72 und die Vertiefung 73 sind zur Positionierung miteinander zu montieren.
In einem anderen Beispiel kann, wie in 9 gezeigt ist, eine elektrische Arbeitsmaschine ein metallenes Getriebegehäuse 75, das auf dem Motorgehäuse 2 montiert ist, aufweisen. In diesem Fall kann ein isolierendes Bauteil 76, wie beispielsweise Gummi, zwischen dem Getriebegehäuse 75 und der Ablenkplatte 30 entlang des gesamten Umfangs zum Erzielen von Isolierung platziert sein. Das isolierende Bauteil 76 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 32 und dem metallenen Getriebegehäuse 75 erzielt Isolierung für die Ablenkplatte 30, die aus Metall ausgebildet ist.
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In jeder der vorliegenden Ausführungsform und Modifikationen kann das isolierende Bauteil 76 oder ein kühlendes Bauteil zwischen den Wicklungen 16 und der metallenen Ablenkplatte 30 zum Erzielen von Isolierung oder Kühlung zwischen ihnen platziert sein.
Obwohl der zylindrische Abschnitt 32 in der vorliegenden Ausführungsform integral mit der Ablenkplatte 30 ist, kann ein von der Ablenkplatte 30 getrennter zylindrischer Abschnitt 32 den Außenumfang des Statorkerns 13 alleine zum Reduzieren von Schwingungen umgeben.
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Der zylindrische Abschnitt 32 kann möglicherweise nicht aus Aluminium (Elastizitätsmodul von 70.000 MPa) ausgebildet sein. Ein Harz (PA6GF30, nass) weist einen Elastizitätsmodul von etwa 5.000 MPa auf. Somit kann irgendein Material mit einem Elastizitätsmodul von 10.000 MPa oder mehr verwendet werden. Beispiele von Materialien mit 10.000 MPa oder mehr umfassen PA6GF45 (absolut trocken), und Beispiele von Materialien mit 35.000 MPa oder mehr umfassen Magnesium (40.000 MPa), Zink (80.000 MPa), Kupfer (100.000 MPa), Messing (100.900 MPa) und Eisen (205.000 MPa). Jedes dieser Materialien kann allein oder in Kombination verwendet werden.
Der Bohrhammer 1 in der vorliegenden Ausführungsform weist den bürstenlosen Motor 3 mit dem Stator 10 mit dem zylindrischer Statorkern 13, um den die Wicklungen 16 über den oberen und den unteren Isolator 14 und 15 gewickelt sind, und dem Rotor 11, der relativ zu dem Stator 10 rotierbar ist, das Zentrifugalgebläse 28 (Gebläse), das mit der Rotation des Rotors 11 rotierbar ist, und die Ablenkplatte 30 (wärmeableitendes Bauteil), die mit dem Statorkern 13 thermisch verbunden ist, zum Regulieren eines Luftstroms, der durch die Rotation des Zentrifugalgebläses 28 erzeugt wird, auf. Wenn sich der Stator 10 aufheizt, wird die erzeugte Wärme von dem zylindrischen Abschnitt 32 an die Trennwand 31 übertragen, so dass Wärmeableitung und effektive Kühlung des Stators 10 erleichtert werden. Diese Struktur ist besonders effektiv und kühlt aktiv den Stator 10, wenn der Widerstand der Akkupacks 8 abnimmt, so dass erlaubt wird, dass ein großer Strom fließt.
Insbesondere weist die Ablenkplatte 30 den zylindrischen Abschnitt 32 (zylindrisches Bauteil), der entlang des gesamten Außenumfangs des Statorkerns 13 befestigt ist, auf. Dies ermöglicht, dass Wärme von dem Statorkern 13 effizient übertragen und abgeleitet wird.
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Die Ablenkplatte 30 ist aus Aluminium, das eine thermische Leitfähigkeit von 15 W/m·K oder mehr aufweist, ausgebildet. Die Ablenkplatte 30 erzielt somit effektive Kühlung.
Polyethylen weist eine thermische Leitfähigkeit von 0,41 W/m·K auf, und ein Epoxidharz weist eine thermische Leitfähigkeit von 0,21 W/m·K auf. Somit kann das wärmeableitende Bauteil aus einem Material mit einer thermischen Leitfähigkeit von 15 W/m·K oder mehr ausgebildet sein. Beispiele von Materialien mit einer thermischen Leitfähigkeit von 15 W/m·K oder mehr umfassen Edelstahl (17 W/m·K), Eisen (84 W/m·K), Messing (106 W/m·K) und Kupfer (403 W/m.K). Aluminium weist 236 W/m·K auf. Jedes dieser Materialien kann allein oder in Kombination verwendet werden.
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Zum Verbessern von Wärmeableitung kann das zylindrische Bauteil mehrere Vorsprünge, wie beispielsweise Lamellen, auf seinem Außenumfang aufweisen oder kann durch anodische Oxidation schwarz gefärbt sein. Ein Kühlungsblatt kann auch angebracht sein.
Lärmreduzierung durch Vermeiden der Resonanz des Stators kann nicht nur durch das zylindrische Bauteil, das den Außenumfang des Statorkerns eingeklemmt, sondern auch durch die Ablenkplatte, die einfach die Stirnfläche des Statorkerns gegen das Gehäuse drückt, erzielt werden. 10 zeigt eine Modifikation, in der eine Ablenkplatte 30 einen zylindrischen Abschnitt 32, der einen dicken Abschnitt 36 aufweist, aufweist. Das untere Ende des dicken Abschnitts 36 ist in Kontakt mit der Stirnfläche des Statorkerns 13 zum Montieren der Ablenkplatte 30 in dem Motorgehäuse 2 und auch Drücken des Statorkerns 13 gegen Schraubdome oder andere Bereiche des Motorgehäuses 2. Dies erhöht die Resonanzfrequenz des Stators 10.
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Die elektrische Arbeitsmaschine in der vorliegenden Modifikation weist den bürstenlosen Motor 3 mit dem Stator 10 mit dem zylindrischer Statorkern 13, um den die Wicklungen 16 über den oberen und den unteren Isolator 14 und 15 gewickelt sind, und dem Rotor 11, der relativ zu dem Stator 10 rotierbar ist, das Motorgehäuse 2 (Gehäuse), das den bürstenlosen Motor 3 aufnimmt, und die Ablenkplatte 30 (drückendes Bauteil) in Kontakt mit der Stirnfläche des Statorkerns 13 zum Drücken des Statorkerns 13 gegen das Motorgehäuse 2 auf. Die Ablenkplatte 30 ist aus Aluminium, das einen höheren Elastizitätsmodul als jener des oberen und des unteren Isolators 14 und 15 aufweist, ausgebildet. Der Stator 10 kann somit Resonanz vermeiden, ohne dass der Stator 10 und der Rotor 11 neu geformt werden oder die Motordrehzahl geändert wird. Somit weist die elektrische Arbeitsmaschine eine Produktstruktur auf, die effektiv Lärm, der durch den bürstenlosen Motor 3 verursacht wird, reduziert, ohne die Motorspezifikationen zu ändern.
Das drückende Bauteil ist nicht auf eine Ablenkplatte beschränkt und kann irgendein anderes Bauteil, das, innerhalb des Gehäuses, den Statorkern gegen das Gehäuse drückt, sein. Das drückende Bauteil kann auch aus einem Nichtaluminiummaterial, das einen höheren Elastizitätsmodul als jener der Isolatoren aufweist, ausgebildet sein.
Zusätzlich können die Position und Orientierung des bürstenlosen Motors andere als jene, die in der Ausführungsform oder den Modifikationen beschrieben wurden, sein. Beispielsweise kann der bürstenlose Motor nach vorne, diagonal nach außen, nach rechts oder nach links gewandt sein. Die Ablenkplatte kann ebenfalls mehr Vorsprünge und Schraubdome aufweisen oder eine verschiedene Anzahl von Aufnahmerippen oder Aufnahmerippen einer anderen Form aufweisen.
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Das Kraftwerkzeug ist nicht auf einen Bohrhammer beschränkt, sondern kann ein anderes Werkzeug, wie beispielsweise ein Schlagschrauber, eine Kreissäge oder eine Schleifmaschine, sein. Zudem ist eine elektrische Arbeitsmaschine, auf die die vorliegende Erfindung anwendbar ist, nicht nur ein Kraftwerkzeug, sondern auch andere Maschinen, wie beispielsweise ein Rasenmäher oder ein Kompressor.
Es wird explizit erklärt, dass alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, dazu bestimmt sind, separat und unabhängig voneinander sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen offenbart zu werden. Es wird explizit erklärt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Objekten jeden möglichen Zwischenwert oder jedes mögliche dazwischen liegende Objekt sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung, insbesondere zur Bestimmung der Grenzen von Wertebereichen offenbaren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bohrhammer
- 2
- Motorgehäuse
- 3
- bürstenloser Motor
- 4
- Ausgabegehäuse
- 5
- Ausgabeeinheit
- 6
- Akkumontierung
- 7
- Steuerung
- 8
- Akkupack
- 10
- Stator
- 11
- Rotor
- 12
- Rotationswelle
- 13
- Statorkern
- 14
- oberer Isolator
- 15
- unterer Isolator
- 16
- Wicklung
- 17
- Sensorleiterplatte
- 18
- Rotorkern
- 19
- Permanentmagnet
- 21, 75
- Getriebegehäuse
- 28
- Zentrifugalgebläse
- 30
- Ablenkplatte
- 31
- Trennwand
- 32
- zylindrischer Abschnitt
- 33
- strömungsregulierender Abschnitt
- 34
- Vorsprung
- 36
- dicker Abschnitt
- 37
- dünner Abschnitt
- 38
- Schraube
- 39
- Aufnahmerippe
- 40
- Einlass
- 41
- Auslass
- 45
- Werkzeughalter
- 49
- Kolben
- 53
- Schlagelement
- 54
- Schlagbolzen
- 58
- Steuerungsleiterplatte
- 70
- oberer Teil
- 71
- unterer Teil
- 76
- isolierendes Bauteil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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