DE102022120833A1 - Elektrische arbeitsmaschine - Google Patents

Abstract

ProblemHerstellen eines bürstenlosen Motors, der als die Leistungsquelle einer elektrischen Arbeitsmaschine verwendet wird, so dass dieser kompakter ist.LösungEine elektrische Arbeitsmaschine (1) weist auf: einen bürstenlosen Motor (6) des Innenrotortyps mit einem Stator (20), der um einen Rotor (30) angeordnet ist; und einen Ausgabeteil (10), der direkt oder indirekt durch den Rotor angetrieben wird. Der Rotor weist einen Rotorkern (32) und acht Permanentmagnete (33), die an dem Rotorkern befestigt sind, auf. Der Stator weist einen Statorkern (21), einen oder mehrere Isolatoren (22, 23), die an dem Statorkern befestigt sind, und sechs Wicklungen (24), die jeweils über die ein oder mehreren Isolatoren auf Zähne (21T) des Statorkerns gewickelt sind, auf.

Description

• QUERVERWEIS
• Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-137332 , eingereicht am 25. August 2021, deren Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
• TECHNISCHES GEBIET
• In der vorliegenden Beschreibung offenbarte Techniken betreffen elektrische Arbeitsmaschinen, insbesondere die Konstruktion eines Elektromotors zur Verwendung in elektrischen Arbeitsmaschinen.
• TECHNISCHER HINTERGRUND
• DE 11 2019 000 671 (T5 ) offenbart einen bürstenlosen Motor zur Verwendung in einer elektrischen Arbeitsmaschine.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• In Situationen, in denen ein bürstenloser Motor als die Leistungsquelle einer elektrischen Arbeitsmaschine verwendet wird, besteht ein Bedarf, den bürstenlosen Motor kompakter zu machen.
• Eine nicht beschränkende Aufgabe der vorliegenden Lehren besteht darin, Techniken zu offenbaren, die eine Konstruktion eines kompakteren bürstenlosen Motors ermöglichen, der als die Bewegungsleistungsquelle (Antriebsvorrichtung) einer elektrischen Arbeitsmaschine zu verwenden ist.
• Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren kann eine elektrische Arbeitsmaschine aufweisen: einen bürstenlosen Motor des Innenrotortyps mit einem Rotor und einem Stator, der um den Rotor angeordnet ist; und einen Ausgabeteil, der direkt oder indirekt durch den Rotor angetrieben wird. Der Rotor kann einen Rotorkern und Permanentmagnete, die an (in) dem Rotorkern befestigt sind, aufweisen. Der Stator kann einen Statorkern, einen oder mehrere Isolatoren, die an dem Statorkern befestigt sind, und Wicklungen, die jeweils über die ein oder mehreren Isolatoren auf Zähne des Statorkerns gewickelt sind, aufweisen. Eine Polzahl, die die Anzahl der Permanentmagnete angibt, kann Acht sein; und eine Schlitzzahl, die die Anzahl der Wicklungen angibt, kann Sechs sein.
• Gemäß dem obigen Aspekt kann ein bürstenloser Motor, der als die Bewegungsantriebsquelle einer elektrischen Arbeitsmaschine verwendet werden kann, kompakter gemacht werden.
• Figurenliste
• 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine elektrische Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehren zeigt.
• 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht von hinten, die einen Motor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht von vorne, die den Motor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht von hinten, die einen Stator und einen Rotor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht von vorne, die den Stator und den Rotor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 6 zeigt schematisch den Stator gemäß der Ausführungsform.
• 7 zeigt schematisch den Verdrahtungszustand von Wicklungen gemäß der Ausführungsform.
• 8 ist eine perspektivische Ansicht von hinten, die den Rotor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 9 ist eine perspektivische Ansicht von vorne, die den Rotor gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 10 ist eine perspektivische Ansicht von vorne, die einen Rotorkern gemäß der Ausführungsform zeigt.
• 11 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Dimensionen von Regionen des Motors, der in der Leistungsquelle der elektrischen Arbeitsmaschine verwendet wird.
• 12 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 40 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 5000 U/min ist, zeigt.
• 13 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 45 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 5000 U/min ist, zeigt.
• 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 50 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 20000 U/min ist, zeigt.
• 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 25000 U/min ist, zeigt.
• 16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 30000 U/min ist, zeigt.
• 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 15000 U/min ist, zeigt.
• 18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 25000 U/min ist, zeigt.
• 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Pol-Schlitz-Kombination und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 30000 U/min ist, zeigt.
• 20 ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der theoretischen Nulllastdrehzahl des Rotors in Bezug darauf zeigt, ob die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für eine 8-Pol/6-Schlitz-Kombination minimal ist.
• 21 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und dem Rotoraußendurchmesser G für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 12000 U/min ist.
• 22 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und dem Rotoraußendurchmesser G für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 20000 U/min ist.
• 23 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und dem Rotoraußendurchmesser G für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 25000 U/min ist.
• 24 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der Zahnbreite C für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 12000 U/min ist.
• 25 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der Zahnbreite C für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 20000 U/min ist.
• 26 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der Zahnbreite C für eine optimale Konstruktion zeigt, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl 25000 U/min ist.
• 27 zeigt Ansichten eines Elektromotors an unterschiedlichen Drehpositionen des Rotors in Bezug auf den Stator zur Erläuterung einer induzierten Spannung.
• 28 zeigt die Verdrahtungsstruktur der Wicklungen.
• 29 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer induzierten Spannung zeigt.
• 30 ist eine andere graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einem elektrischen Winkel und einer induzierten Spannung zeigt.
• 31 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der theoretischen Nulllastdrehzahl und der induzierten Spannung zeigt.
• 32 zeigt eine einfache Äquivalenzschaltung des Motors.
• 33 zeigt einen Teil des Motors in 32, der durch die Verdrahtungsstruktur der Wicklungen ersetzt ist.
• 34 ist eine Tabelle, die die Beziehungen zwischen einer Antriebsspannung, einer Drehzahl, einem Motorwiderstand, einer Konstante k einer induzierten Spannung und einem Koeffizienten α für einen 8-Pol/6-Schlitz-Motor zeigt.
• DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine elektrische Arbeitsmaschine aufweisen: einen bürstenlosen Motor des Innenrotortyps mit einem Rotor und einem Stator, der um den Rotor angeordnet ist; und einen Ausgabeteil, der direkt oder indirekt durch den Rotor angetrieben wird. Der Rotor kann einen Rotorkern und Permanentmagnete, die an dem Rotorkern befestigt sind, aufweisen. Der Stator kann einen Statorkern, einen oder mehrere Isolatoren, die an dem Statorkern befestigt sind, und Wicklungen, die jeweils über die ein oder mehreren Isolatoren auf Zähne des Statorkerns gewickelt sind, aufweisen. Eine Polzahl, die die Anzahl der Permanentmagnete (insbesondere die Anzahl von Permanentmagneten, die mit gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns entlang eines virtuellen Umkreises, der in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse des Rotorkerns definiert ist, angeordnet sind) angibt, kann Acht sein; und eine Schlitzzahl, die die Anzahl der Wicklungen angibt, kann Sechs sein.
• Gemäß der obigen Konfiguration kann der bürstenlose Motor durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors des Innenrotortyps, der als die Antriebsleistungsquelle der elektrischen Arbeitsmaschine verwendet wird, als einen bürstenlosen Motor mit acht Polen und sechs Schlitzen kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die induzierte Spannung [V] des bürstenlosen Motors als E gegeben ist und die Drehzahl [krpm] des bürstenlosen Motors als ω gegeben ist, eine Konstante einer induzierten Spannung k [V/krpm], die als E/ω ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{0,9}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  
• In der vorliegenden Offenbarung bezeichnet die Abkürzung „krpm“ „tausend Umdrehungen pro Minute“.
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn der Motorwiderstand [mQ] des bürstenlosen Motors als R gegeben ist und die Konstante induzierter Spannung des bürstenlosen Motors als k gegeben ist, ein Koeffizient α [mΩ/(V/krpm)²], der als R/k² ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{24,69}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die induzierte Spannung [V] des bürstenlosen Motors als E gegeben ist und die Drehzahl [krpm] des bürstenlosen Motors als ω gegeben ist, eine Konstante induzierter Spannung k [V/krpm], die als E/ω ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{1,44}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn der Motorwiderstand [mS2] des bürstenlosen Motors als R gegeben ist und die Konstante induzierter Spannung des bürstenlosen Motors als k gegeben ist, ein Koeffizient α [mΩ/(V/krpm)²], der durch R/k² ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{9,65}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die induzierte Spannung [V] des bürstenlosen Motors als E gegeben ist und die Drehzahl [krpm] des bürstenlosen Motors als ω gegeben ist, eine Konstante induzierter Spannung k [V/krpm], die als E/ω ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{2,4}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn der Motorwiderstand [mS2] des bürstenlosen Motors als R gegeben ist und die Konstante induzierter Spannung des bürstenlosen Motors als k gegeben ist, ein Koeffizient α [mΩ/(V/krpm)²], der als R/k² ausgedrückt wird, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{3,47}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors mit acht Polen und sechs Schlitzen auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine kompakter gemacht werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Statoraußendurchmesser A [mm], der den Außendurchmesser des Stators angibt, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$45\le \text{A}\le 70$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Statoraußendurchmesser A [mm], der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$45\le \text{A}\le 65$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Statoraußendurchmesser A [mm], der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllen. $$45\le \text{A}\le 60$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn der Statoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, als A [mm] gegeben ist und der Rotoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Rotorkerns angibt, als G [mm] gegeben ist, die folgende Bedingung bevorzugt erfüllt sein. $$\mathrm{0,5}\times \text{A}\le \text{G}\le \text{0}\text{,65}\times \text{A}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn der Statoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, als A [mm] gegeben ist und die Zahnbreite, die die Abmessung jedes der Zähne in einer Umfangsrichtung angibt, als C [mm] gegeben ist, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\mathrm{0,06}\times \text{A}\le \text{C}\le \text{0}\text{,114}\times \text{A}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die Rückjochbreite, die die Abmessung des Jochs des Statorkerns in einer radialen Richtung angibt, als D [mm] gegeben ist, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\mathrm{0,5}\times \text{C}\le \text{D}\le \text{0}\text{,5}\times \text{C}+2$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die Magnetdicke, die die Abmessung des Permanentmagneten in der radialen Richtung angibt, als H [mm] gegeben ist, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\mathrm{2,0}\le \text{H}\le \mathrm{4,0}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die Abmessung eines Luftspalts, der den Spalt zwischen dem Statorkern und dem Rotorkern in der radialen Richtung angibt, als J [mm] gegeben ist, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\mathrm{0,4}\le \text{J}\le \mathrm{0,6}$$

  
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die axiale Länge des Statorkerns, d.h., die Abmessung des Statorkerns in einer axialen Richtung, als K [mm] gegeben ist, die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\text{K}\le 50$$

  
• Dabei kann die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung durch Multiplizieren der Anzahl von Schichten von Stahlblechen, die den Statorkern bilden, mit der Dicke eines Stahlblechs erhalten werden.
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann, wenn die axiale Länge des Rotorkerns, d.h., die Abmessung des Rotorkerns in der axialen Richtung, als L [mm] gegeben ist, bevorzugt die folgende Bedingung erfüllt sein. $$\text{K}\le \text{L}\le \text{K}+10$$

  
• Dabei kann die Länge des Rotorkerns in der axialen Richtung durch Multiplizieren der Anzahl von Schichten von Stahlblechen, die den Rotorkern bilden, mit der Dicke eines Stahlblechs erhalten werden.
• Durch Konfigurieren des bürstenlosen Motors auf diese Weise kann die elektrische Arbeitsmaschine optimal konfiguriert werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen kann die elektrische Arbeitsmaschine einen oder mehrere Magnetsensoren aufweisen, die die Drehung des Rotors detektieren.
• Gemäß der oben erwähnten Konfiguration kann der Motor, auch wenn die elektrische Arbeitsmaschine eine Arbeit unter einer schweren Last durchführt, problemlos angetrieben werden.
• Bei einer oder mehreren Ausführungsformen können die sechs Wicklungen in einer Dreieckschaltung verbunden sein.
• Gemäß der oben erwähnten Konfiguration muss die Dicke des Drahts, der die Wicklungen bildet, nicht erhöht werden.
• Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden im Einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. Strukturelle Elemente der Ausführungsformen, die im Folgenden erläutert werden, können geeignet kombiniert werden. Zusätzlich dazu gibt es ebenfalls Ausführungsformen, bei denen einige der strukturellen Elemente nicht verwendet werden müssen.
• In den Ausführungsformen werden Positionsbeziehungen der verschiedenen Teile unter Verwendung der Ausdrücke „links“, „rechts“, „vorne“, „hinten“, „oben“ und „unten“ erläutert. Diese Ausdrücke geben eine Relativposition oder eine Richtung an, wobei das Zentrum der elektrischen Arbeitsmaschine als ein Bezug dient.
• Die elektrische Arbeitsmaschine weist den Motor auf. Bei den Ausführungsformen wird eine Richtung parallel zu einer Drehachse AX des Motors als eine axiale Richtung bezeichnet, sofern dies geeignet ist. Eine radiale Richtung der Drehachse AX des Motors wird, sofern geeignet, als eine radiale Richtung bezeichnet. Eine Richtung, die um die Drehachse des Motors verläuft, wird, sofern geeignet, als eine Umfangsrichtung oder Drehrichtung bezeichnet. Eine Richtung parallel zu einer Tangente eines virtuellen Kreises, dessen Zentrum auf der Drehachse AX des Motors ist, wird, sofern geeignet, als eine tangentiale Richtung bezeichnet.
• In der radialen Richtung wird eine Position, die in der Nähe der Drehachse AX des Motors ist, oder eine Richtung, die sich dieser nähert, als innen in der radialen Richtung bezeichnet, sofern geeignet, und eine Position, die von der Drehachse AX des Motors entfernt ist, oder eine Richtung, die von dieser wegführt, wird, sofern geeignet, als nach außen in der radialen Richtung bezeichnet. Eine Position auf einer Seite oder eine Richtung auf einer Seite der Umfangsrichtung wird eine Seite in der Umfangsrichtung genannt, sofern geeignet, und eine Position auf der anderen Seite oder eine Richtung auf der anderen Seite der Umfangsrichtung wird, sofern geeignet, als die andere Seite in der Umfangsrichtung bezeichnet. Eine Position auf einer Seite oder eine Richtung auf einer Seite der tangentialen Richtung wird eine Seite in der tangentialen Richtung genannt, sofern geeignet, und eine Position auf der anderen Seite oder eine Richtung auf der anderen Seite der tangentialen Richtung wird, sofern geeignet, als die andere Seite in der tangentialen Richtung bezeichnet.
• Elektrische Arbeitsmaschine
• 1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine elektrische Arbeitsmaschine 1 gemäß einer beispielhaften, nicht beschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Lehren zeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die elektrische Arbeitsmaschine 1 eine Kettensäge, die ein Typ eines Gartenwerkzeugs (im Freien zu verwendbares Kraftwerkzeug oder „OPE“) ist, das in die allgemeine Kategorie von Kraftwerkzeugen fällt.
• Die elektrische Arbeitsmaschine 1 weist ein Gehäuse 2, einen Vordergriffteil 3, einen Handschutz 4, Batteriebefestigungsteile 5, einen Motor 6, einen Drückerschalter 7, einen Drückerverriegelungshebel 8, eine Führungsschiene 9, eine Sägekette 10 und eine Steuerung 11 auf.
• Das Gehäuse 2 ist aus einem Kunstharz (Polymer) gebildet. Das Gehäuse 2 weist einen Motorgehäuseteil 2A, einen Batteriehalteteil 2B und einen Hintergriffteil 2C auf.
• Der Motorgehäuseteil 2A nimmt den Motor 6 auf. Der Batteriehalteteil 2B ist mit einem hinteren Teil des Motorgehäuseteils 2A verbunden. Die Batteriebefestigungsteile 5 sind an dem Batteriehalteteil 2B angeordnet. Der Batteriehalteteil 2B nimmt die Steuerung 11 auf. Der Hintergriffteil 2C ist mit einem hinteren Teil des Batteriehalteteils 2B verbunden.
• Der Vordergriffteil 3 ist aus einem Kunstharz (Polymer) gebildet. Der Vordergriffteil 3 ist ein rohrförmiges Bauteil. Der Vordergriffteil 3 ist mit dem Batteriehalteteil 2B verbunden. Ein Endteil und ein anderer Endteil des Vordergriffteils 3 sind jeweils mit einer Oberfläche des Batteriehalteteils 2B verbunden. Ein Benutzer kann in dem Zustand, in dem der Benutzer den Vordergriffteil 3 und den Hintergriffteil 2C mit beiden Händen greift, eine Arbeit unter Verwendung der elektrischen Arbeitsmaschine 1 durchführen.
• Der Handschutz 4 ist vor dem Vordergriffteil 3 angeordnet. Der Handschutz 4 ist an dem Motorgehäuseteil 2A befestigt. Der Handschutz 4 schützt die Hand des Benutzers, die den Vordergriffteil 3 greift.
• Batteriepacks 12 sind an den Batteriebefestigungsteilen 5 befestigt. Die Batteriepacks 12 können von den Batteriebefestigungsteilen 5 abgenommen werden. Die Batteriepacks 12 weisen sekundäre (wieder aufladbare) Batterien auf. Bei der Ausführungsform weisen die Batteriepacks 12 wieder aufladbare Lithiumionenbatteriezellen auf. Durch Befestigung an den Batteriebefestigungsteilen 5 können die Batteriepacks 12 der elektrischen Arbeitsmaschine 1 elektrische Leistung (Strom) zuführen. Der Motor 6 arbeitet (wird mit Energie versorgt bzw. angetrieben) unter Verwendung von elektrischer Leistung, die von den Batteriepacks 12 zugeführt wird. Die Steuerung 11 arbeitet (wird mit Energie versorgt oder betrieben) unter Verwendung von elektrischer Leistung, die von den Batteriepacks 12 zugeführt wird.
• Der Motor 6 ist eine Bewegungsleistungsquelle (Antriebsmaschine) der elektrischen Arbeitsmaschine 1. Der Motor 6 erzeugt eine Drehkraft zum Bewegen der Sägekette 10 um die Führungsschiene 9. Der Motor 6 ist ein bürstenloser Elektromotor.
• Der Drückerschalter 7 wird durch den Benutzer zum Betreiben (Versorgen mit Energie) des Motors 6 betätigt (gedrückt). Der Drückerschalter 7 ist an dem Hintergriffteil 2C vorgesehen. Ansprechend auf eine Betätigung des Drückerschalters 7, so dass sich dieser nach oben bewegt, wird der Motor 6 betrieben. Ansprechend auf die Betätigung des Drückerschalters 7, der freigegeben wird, wird die Energieversorgung des Motors 6 gestoppt.
• Der Drückerverriegelungshebel 8 ist an dem Hintergriffteil 2C angeordnet. Ansprechend auf eine Betätigung (Drücken) des Drückerverriegelungshebels 8 wird eine Betätigung des Drückerschalters 7 erlaubt.
• Die Führungsschiene 9 wird von dem Gehäuse 2 getragen. Die Führungsschiene 9 ist ein plattenförmiges Bauteil. Die Sägekette 10 weist mehrere Schneidwerkzeuge (Antriebsglieder), die miteinander verbunden sind, auf. Die Sägekette 10 ist an (um) einem (einen) Umfangsteil der Führungsschiene 9 angeordnet. Wenn der Drückerschalter 7 betätigt wird, wird der Motor 6 betrieben. Der Motor 6 und die Sägekette 10 sind über einen (nicht gezeigten) Leistungsübertragungsmechanismus, der ein Zahnrad aufweist, verbunden. Ansprechend auf einen Betrieb (eine Energieversorgung) des Motors 10 bewirkt eine Drehung des Zahnrads, dass sich die Sägekette 10 entlang des Umfangsteils der Führungsschiene 9 bewegt.
• Elektromotor
• 2 ist eine perspektivische Explosionsansicht von hinten, die den Motor 6 gemäß der Ausführungsform zeigt. 3 ist eine perspektivische Explosionsansicht von vorne, die den Motor 6 gemäß der Ausführungsform zeigt. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht von hinten, die einen Stator 20 und einen Rotor 30 gemäß der Ausführungsform zeigt. 5 ist eine perspektivische Explosionsansicht von vorne, die den Stator 20 und den Rotor 30 gemäß der Ausführungsform zeigt.
• Bei der Ausführungsform ist der Motor 6 ein bürstenloser Motor des Innenrotortyps. Wie in 2-5 gezeigt, weist der Motor 6 den Stator 20 und den Rotor 30, der sich bezüglich des Stators 20 dreht, auf. Der Stator 20 ist um den Rotor 30 angeordnet. Der Rotor 30 dreht sich um eine Drehachse AX.
• Stator
• Der Stator 20 weist einen Statorkern 21, einen vorderen Isolator 22, einen hinteren Isolator 23, Wicklungen 24, Leistungsversorgungsleitungen 25, Verschmelzungsanschlüsse 26, Kurzschlussbauteile 27 und ein Isolierbauteil 28 auf. Der vordere Isolator 22 und der hintere Isolator 23 können durch integrales Formen (Umgießen) an dem Statorkern 21 befestigt werden.
• Der Statorkern 21 weist mehrere geschichtete Stahlbleche auf. Jedes der Stahlbleche ist ein Blech aus Metall, in dem Eisen die Hauptkomponente ist. Der Statorkern 21 weist eine Röhrenform auf. Der Statorkern 21 weist Zähne 21T auf, die jeweils die Wicklungen 24 tragen. Die Zähne 21T stehen in der radialen Richtung von einer Innenfläche des Statorkerns 21 nach innen vor. Bei der Ausführungsform sind sechs Zähne 21T vorgesehen. Wie oben erwähnt, kann die axiale Länge des Statorkerns 21 durch Multiplizieren der Anzahl von geschichteten Stahlblechen mit der Dicke eines Stahlblechs in der axialen Richtung berechnet werden.
• Der vordere Isolator 22 ist ein elektrisch isolierendes Bauteil, das aus einem Kunstharz (Polymer) besteht. Der vordere Isolator 22 ist an einem vorderen Teil des Statorkerns 21 befestigt. Der vordere Isolator 22 weist eine Röhrenform auf. Der vordere Isolator 22 weist vorstehende Teile 22T auf, die jeweils die Wicklungen 24 tragen. Die vorstehenden Teile 22T stehen in der radialen Richtung von einer Innenfläche des vorderen Isolators 22 nach innen vor. Bei der Ausführungsform sind sechs vorstehende Teile 22T vorgesehen.
• Der hintere Isolator 23 ist ein elektrisch isolierendes Bauteil, das aus einem Kunstharz (Polymer) besteht. Der hintere Isolator 23 ist an einem hinteren Teil des Statorkerns 21 befestigt. Der hintere Isolator 23 weist eine Röhrenform auf. Der hintere Isolator 23 weist vorstehende Teile 23T auf, die jeweils die Wicklungen 24 tragen. Die vorstehenden Teile 23T stehen in der radialen Richtung von einer Innenfläche des hinteren Isolators 23 nach innen vor. Bei der Ausführungsform sind sechs vorstehende Teile 23T vorgesehen.
• Vordere Endteile der Zähne 21T und hintere Endteile der vorstehenden Teile 22T sind verbunden. Hintere Endteile der Zähne 21T und vordere Endteile der vorstehenden Teile 23T sind verbunden.
• Die Wicklungen 24 sind über den vorderen Isolator 22 und den hinteren Isolator 23 und um die Zähne 21T des Statorkerns 21 gewickelt. Mehrere der Wicklungen 24 sind vorgesehen. Bei der Ausführungsform sind sechs Wicklungen 24 vorgesehen. Die Wicklungen 24 sind jeweils über die vorstehenden Teile 22T und die vorstehenden Teile 23T auf die Zähne 21T gewickelt. Die Wicklungen 24 sind um die Zähne 21T, die vorstehenden Teile 22T und die vorstehenden Teile 23T angeordnet. Die Wicklungen 24 und der Statorkern 21 sind durch den vorderen Isolator 22 und den hinteren Isolator 23 voneinander isoliert.
• Die mehreren Wicklungen 24 werden durch Wickeln eines einzigen kontinuierlichen (ununterbrochenen) Drahts gebildet. Die Wicklungen 24, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, sind jeweils durch einen Verbindungsdraht 29, der ein Teil des einzigen kontinuierlichen Drahts ist, elektrisch verbunden. Somit ist jeder der Verbindungsdrähte 29 ein Draht (Drahtteil) zwischen einer der Wicklungen 24 und einer anderen der Wicklungen 24. Die Verbindungsdrähte 29 werden durch (an) den (dem) vorderen Isolator 22 getragen.
• Die Leistungsversorgungsleitungen 25 sind über die Steuerung 11 elektrisch mit den Batteriepacks 12 verbunden. Die Batteriepacks 12 funktionieren als die Stromversorgungseinheit des Motors 6. Die Batteriepacks 12 führen dem Motor 6 über die Steuerung 11 Antriebsströme zu. Die Steuerung 11 steuert die von den Batteriepacks 12 zu dem Motor 6 zugeführten Antriebsströme. Die Antriebsströme von den Batteriepacks 12 werden über die Steuerung 11 den Leistungsversorgungsleitungen 25 zugeführt.
• Die Verschmelzungsanschlüsse 26 sind über die Verbindungsdrähte 29 mit den Wicklungen 24 verbunden. Die Verschmelzungsanschlüsse 26 sind elektrisch leitfähige Bauteile. Mehrere der Verschmelzungsanschlüsse 26 sind um die Drehachse AX angeordnet. Die Anzahl der Verschmelzungsanschlüsse 26, die vorgesehen sind, ist dieselbe wie die Anzahl der Wicklungen 24. Bei der Ausführungsform sind sechs Verschmelzungsanschlüsse 26 vorgesehen.
• Die Verschmelzungsanschlüsse 26 werden von dem vorderen Isolator 22 getragen. Bei der Ausführungsform weist der vordere Isolator 22 Tragteile 22S auf, die jeweils die Verschmelzungsanschlüsse 26 tragen. Sechs der Tragteile 22S sind derart vorgesehen, dass sie in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Jeder der Schmelzteile 22S weist ein Paar von vorstehenden Teilen 22P auf, die von einer vorderen Oberfläche des vorderen Isolators 22 nach vorne vorstehen. Wenn jeder der Verschmelzungsanschlüsse 26 zwischen einem Paar der vorstehenden Teile 22P angeordnet ist, werden die Tragteile 22S getragen.
• Die Verbindungsdrähte 29 werden durch die Tragteile 22S getragen. Die Verbindungsdrähte 29 werden durch Außenflächen der vorstehenden Teile 22P in der radialen Richtung nach außen getragen. Wenn jeder der Verschmelzungsanschlüsse 26 zwischen einem Paar der vorstehenden Teile 22P angeordnet ist, sind die Verschmelzungsanschlüsse 26 mit den Verbindungsdrähten 29 verbunden. Jeder der Verbindungsdrähte 29 ist jeweils im Inneren eines gebogenen Teils des entsprechenden Schmelzanschlusses 26 angeordnet. Die Verschmelzungsanschlüsse 26 und die Verbindungsdrähte 29 sind miteinander verschweißt. Wenn die Verschmelzungsanschlüsse 26 und die Verbindungsdrähte 29 miteinander verschweißt sind, sind die Verschmelzungsanschlüsse 26 physisch und elektrisch mit den Verbindungsdrähten 29 verbunden.
• Die Kurzschlussbauteile 27 verbinden jeweils die Verschmelzungsanschlüsse 26 mit den Leistungsversorgungsleitungen 25. Die Kurzschlussbauteile 27 sind elektrisch leitfähige Bauteile. In einer Ebene orthogonal zu der Drehachse AX sind die Kurzschlussbauteile 27 gekrümmt. Mehrere der Kurzschlussbauteile 27 sind vorgesehen. Bei der Ausführungsform sind drei Kurzschlussbauteile 27 vorgesehen. Jedes der Kurzschlussbauteile 27 stellt eine elektrische Verbindung zwischen einer der Leistungsversorgungsleitungen 25 und einem Paar der Verschmelzungsanschlüsse 26 her (schließt diese kurz). Jedes der Kurzschlussbauteile 27 weist eine Öffnung 27A auf, in der ein vorderer Teil des entsprechenden Schmelzanschlusses 26 angeordnet ist. Wenn der vordere Teil des Schmelzanschlusses 26 in der Öffnung 27A angeordnet ist, sind der Schmelzanschluss 26 und das Kurzschlussbauteil 27 physisch und elektrisch verbunden.
• Das Isolierbauteil 28 trägt die Leistungsversorgungsleitungen 25 und die Kurzschlussbauteile 27. Das Isolierbauteil 28 besteht aus einem Kunstharz (Polymer). Das Isolierbauteil 28 weist einen Körperteil 28A, Schraubenvorsprungteile 28B und einen Tragteil 28C auf.
• Der Körperteil 28A weist eine Ringform auf. Bei der Ausführungsform ist mindestens ein Teil jedes Kurzschlussbauteils 27 in dem Inneren des Körperteils 28A angeordnet. Jedes Kurzschlussbauteil 27 ist durch Umgießen an dem Körperteil 28A befestigt. Die Verschmelzungsanschlüsse 26 werden über die Kurzschlussbauteile 27 von dem Körperteil 28A getragen. Die drei Kurzschlussbauteile 27 sind durch den Körperteil 28A voneinander isoliert.
• Die Schraubenvorsprungteile 28B stehen in der radialen Richtung von Umfangsrandteilen des Körperteils 28A nach außen vor. Vier der Schraubenvorsprungteile 28B sind bei den Umfangsrandteilen des Körperteils 28A vorgesehen.
• Der Tragteil 28C steht von einem unteren Teil des Körperteils 28A nach unten vor. Der Tragteil 28C trägt die Leistungsversorgungsleitungen 25.
• Die Leistungsversorgungsleitungen 25, die Verschmelzungsanschlüsse 26, die Kurzschlussbauteile 27 und das Isolierbauteil 28 sind vor dem Statorkern 21 angeordnet. Mindestens ein Teil jedes Schmelzanschlusses 26 ist hinter dem entsprechenden Kurzschlussbauteil 27 und dem Isolierbauteil 28 angeordnet.
• 6 zeigt schematisch den Stator 20 gemäß der Ausführungsform. 7 zeigt schematisch den Verdrahtungszustand der Wicklungen 24 gemäß der Ausführungsform.
• Bei der Ausführungsform sind die sechs Wicklungen 24 durch Wickeln eines einzigen (kontinuierlichen) Drahts ausgebildet, wie oben erwähnt. Wie in 6 und 7 gezeigt, ist der Draht ausgehend von einem Wicklungsstartteil 29S um die Zähne 21T gewickelt. Der Draht wird aufeinanderfolgend um die Zähne 21T gewickelt, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, und so werden die sechs Wicklungen 24 ausgebildet. Die Wicklung des Drahts endet an einem Wicklungsendteil 29E.
• Wie in 7 gezeigt, führen die Batteriepacks 12 den Leistungsversorgungsleitungen 25 über die Steuerung 11 Antriebsströme zu. Die den Leistungsversorgungsleitungen 25 zugeführten Antriebsströme werden den Verschmelzungsanschlüssen 26 über die Kurzschlussbauteile 27 zugeführt. Die den Verschmelzungsanschlüssen 26 zugeführten Antriebsströme werden den Wicklungen 24 über die Verbindungsdrähte 29 zugeführt.
• Bei der Ausführungsform weisen die Antriebsströme einen U-Phasen-Antriebsstrom, einen V-Phasen-Antriebsstrom und einen W-Phasen-Antriebsstrom auf.
• Wie in 4-7 gezeigt, weisen die Leistungsversorgungsleitungen 25 auf: eine U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25U, der der U-Phasen-Antriebsstrom zugeführt wird; eine V-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25V, der der V-Phasen-Antriebsstrom zugeführt wird, und eine W-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25W, der der W-Phasen-Antriebsstrom zugeführt wird.
• Die Kurzschlussbauteile 27 weisen auf: ein U-Phasen-Kurzschlussbauteil 27U, das mit der U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25U verbunden ist; ein V-Phasen-Kurzschlussbauteil 27V, das mit der V-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25V verbunden ist; und ein W-Phasen-Kurzschlussbauteil 27W, das mit der W-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25W verbunden ist.
• Die Verschmelzungsanschlüsse 26 weisen auf: ein Paar von U-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26U, die mit dem U-Phasen-Kurzschlussbauteil 27U verbunden sind; ein Paar von V-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26V, die mit dem V-Phasen-Kurzschlussbauteil 27V verbunden sind; und ein Paar von W-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26W, die mit dem W-Phasen-Kurzschlussbauteil 27W verbunden sind.
• Jede der sechs Wicklungen 24 ist einer der Phasen zugeordnet, nämlich: der U (U-V) Phase, der V (V-W) Phase oder der W (W-U) Phase.
• Jedes der drei Paare von Wicklungen 24 ist einer von der U-Phase, der V-Phase oder der W-Phase zugeordnet. Die sechs Wicklungen 24 weisen auf: ein Paar von U-Phasen-Wicklungen 24U, die der U-Phase zugewiesen sind; ein Paar von V-Phasen-Wicklungen 24V, die der V-Phase zugewiesen sind, und ein Paar von W-Phasen-Wicklungen 24W, die der W-Phase zugewiesen sind.
• Das Paar von U-Phasen-Wicklungen 24U ist derart angeordnet, dass die U-Phasen-Wicklungen 24U einander in der radialen Richtung gegenüberliegen. Das Paar von V-Phasen-Wicklungen 24V ist derart angeordnet, dass die V-Phasen-Wicklungen 24V einander in der radialen Richtung gegenüberliegen. Das Paar von W-Phasen-Wicklungen 24W ist derart angeordnet, dass die W-Phasen-Wicklungen 24W einander in der radialen Richtung gegenüberliegen. Wie in 6 gezeigt, ist in der Umfangsrichtung eine V-Phasen-Wicklung 24V1 benachbart zu einer U-Phasen-Wicklung 24U1 angeordnet, eine W-Phasen-Wicklung 24W1 ist benachbart zu der V-Phasen-Wicklung 24V1 angeordnet, eine U-Phasen-Wicklung 24U2 ist benachbart zu der W-Phasen-Wicklung 24W1 angeordnet, eine V-Phasen-Wicklung 24V2 ist benachbart zu der U-Phasen-Wicklung 24U2 angeordnet und eine W-Phasen-Wicklung 24W2 ist benachbart zu der V-Phasen-Wicklung 24V2 angeordnet. Die U-Phasen-Wicklung 24U1 und die U-Phasen-Wicklung 24U2 sind derart angeordnet, dass sie einander in der radialen Richtung gegenüberliegen. Die V-Phasen-Wicklung 24V1 und die V-Phasen-Wicklung 24V2 sind derart angeordnet, dass sie einander in der radialen Richtung gegenüberliegen. Die W-Phasen-Wicklung 24W1 und die W-Phasen-Wicklung 24W2 sind derart angeordnet, dass sie einander in der radialen Richtung gegenüberliegen.
• Wie in 6 gezeigt, ist einer der U-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26U mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die U-Phase-Wicklung 24U1 und die V-Phasen-Wicklung 24V1, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet. Der andere U-Phasen-Schmelzanschluss 26U ist mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die U-Phasen-Wicklung 24U2 und die V-Phasen-Wicklung 24V2, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet. Einer der V-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26V ist mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die V-Phasen-Wicklung 24V1 und die W-Phasen-Wicklung 24W1, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet. Der andere V-Phasen-Schmelzanschluss 26V ist mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die V-Phasen-Wicklung 24V2 und die W-Phasen-Wicklung 24W2, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet. Einer der -Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26W ist mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die W-Phasen-Wicklung 24W1 und die U-Phasen-Wicklung 24U2, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet. Der andere W-Phasen-Schmelzanschluss 26W ist mit dem Verbindungsdraht 29 verbunden, der die W-Phasen-Wicklung 24W2 und die U-Phasen-Wicklung 24U2, die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander sind, verbindet.
• Das U-Phasen-Kurzschlussbauteil 27U stellt eine elektrische Verbindung zwischen der U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25U und jedem der U-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26U des Paars von U-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26U her (schließt diese kurz). Genauer gesagt ist die U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25U mit (beispielsweise einem Zwischenteil desselben) dem U-Phasen-Kurzschlussbauteil 27U elektrisch verbunden. Einer der U-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26U ist bei einem Endteil des U-Phasen-Kurzschlussbauteils 27U angeordnet und elektrisch damit verbunden. Der andere U-Phasen-Schmelzanschluss 26U ist bei dem anderen Endteil des U-Phasen-Kurzschlussbauteils 27U angeordnet und elektrisch damit verbunden.
• Das V-Phasen-Kurzschlussbauteil 27V stellt eine elektrische Verbindung zwischen der V-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25V und dem Paar von V-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26V her (schließt diese kurz). Genauer gesagt ist die V-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25V mit (beispielsweise einem Zwischenteil desselben) dem V-Phasen-Kurzschlussbauteil 27V elektrisch verbunden. Einer der V-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26V ist bei einem Endteil des V-Phasen-Kurzschlussbauteils 27V angeordnet und elektrisch damit verbunden. Der andere V-Phasen-Schmelzanschluss 26V ist bei dem anderen Endteil des V-Phasen-Kurzschlussbauteils 27V angeordnet und damit elektrisch verbunden.
• Das W-Phasen-Kurzschlussbauteil 27W verbindet die W-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25W mit dem Paar von W-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26W (schließt diese kurz). Genauer gesagt ist die W-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25W mit (beispielsweise einem Zwischenteil desselben) dem W-Phasen-Kurzschlussbauteil 27W elektrisch verbunden. Einer der W-Phasen-Verschmelzungsanschlüsse 26W ist bei einem Endteil des W-Phasen-Kurzschlussbauteils 27W angeordnet und elektrisch damit verbunden. Der andere W-Phasen-Schmelzanschluss 26W ist bei dem anderen Endteil des W-Phasen-Kurzschlussbauteils 27W angeordnet und elektrisch damit verbunden.
• Wie in 7 gezeigt, sind die U-Phasen-Wicklung 24U1, die V-Phasen-Wicklung 24V1 und die W-Phasen-Wicklung 24W1, die eine Gruppe bilden, in einer Dreieckschaltung verbunden. Die U-Phasen-Wicklung 24U2, die V-Phasen-Wicklung 24V2 und die W-Phasen-Wicklung 24W2, die eine (andere) Gruppe bilden, sind in einer Dreieckschaltung verbunden. Die eine Dreieckschaltungsverbindung und die andere Dreieckschaltungsverbindung sind parallel angeordnet. Bei der Ausführungsform sind die sechs Wicklungen 24 mit einer 1 S2P-Konfiguration in einer Dreieckschaltung verbunden.
• Wenn der U-Phasen-Antriebsstrom in die U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung 25U eingegeben wird, wird der U-Phasen-Antriebsstrom über das U-Phasen-Kurzschlussbauteil 27U dem Paar von U-Phasen-Verschmelzungsanschlüssen 26U zugeführt. Wenn die U-Phasen-Wicklung 24U1, die eine der U-Phasen-Wicklungen 24U des Paars von U-Phasen-Wicklungen 24U ist, zu dem N-Pol erregt wird, wird die U-Phasen-Wicklung 24U2, die die andere U-Phasen-Wicklung 24U des Paars von U-Phasen-Wicklungen 24U ist, zu dem S-Pol erregt. Die V-Phasen-Wicklung 24V1, die benachbart zu der U-Phasen-Wicklung 24U1 ist, die zu dem N-Pol erregt wird, wird zu dem S-Pol erregt, und die V-Phasen-Wicklung 24V2, die benachbart zu der U-Phasen-Wicklung 24U2 ist, die zu dem S-Pol erregt wird, wird zu dem N-Pol erregt.
• Wenn der V-Phasen-Antriebsstrom in die V-Phasen Leistungsversorgungsleitung 25V eingegeben wird, wird der V-Phasen-Antriebsstrom über das V-Phasen-Kurzschlussbauteil 27V dem Paar von V-Phasen Verschmelzungsanschlüssen 26V zugeführt. Wenn die V-Phasen-Wicklung 24V1, die eine der V-Phasen-Wicklungen 24V des Paars von V-Phasen-Wicklungen 24V ist, zu dem N-Pol erregt wird, wird die V-Phasen-Wicklung 24V2, die die andere V-Phasen-Wicklung 24V des Paars von V-Phasen-Wicklungen 24V ist, zu dem S-Pol erregt. Die W-Phasen-Wicklung 24W1, die benachbart zu der V-Phasen-Wicklung 24V1 ist, die zu dem N-Pol erregt wird, wird zu dem S-Pol erregt, und die W-Phasen-Wicklung 24W2, die benachbart zu der V-Phasen-Wicklung 24V2 ist, die zu dem S-Pol erregt wird, wird zu dem N-Pol erregt.
• Wenn der W-Phasen-Antriebsstrom in die W-Phasen Leistungsversorgungsleitung 25W eingegeben wird, wird der W-Phasen-Antriebsstrom über das W-Phasen-Kurzschlussbauteil 27W dem Paar von W-Phasen Verschmelzungsanschlüssen 26W zugeführt. Wenn die W-Phasen-Wicklung 24W1, die eine der W-Phasen-Wicklungen 24W des Paars von W-Phasen-Wicklungen 24W ist, zu dem N-Pol erregt wird, wird die W-Phasen-Wicklung 24W2, die die andere W-Phasen-Wicklung 24W des Paars von W-Phasen-Wicklungen 24W ist, zu dem S-Pol erregt. Die U-Phasen-Wicklung 24U1, die benachbart zu der W-Phasen-Wicklung 24W1 ist, die zu dem N-Pol erregt wird, wird zu dem S-Pol erregt, und die U-Phasen-Wicklung 24U2, die benachbart zu der W-Phasen-Wicklung 24W2 ist, die zu dem S-Pol erregt wird, wird zu dem N-Pol erregt.
• Sensorplatine
• Erneut Bezug nehmend auf 4 und 5, weist die elektrische Arbeitsmaschine 1 eine Sensorplatine 40 auf, die Magnetsensoren 43 aufweist, die die Drehung des Rotors 30 detektieren. Ein Hall-Effekt-Sensor ist ein Beispiel für die Magnetsensoren 43. Die Sensorplatine 40 ist vor dem vorderen Isolator 22 angeordnet. Die Sensorplatine 40 ist derart angeordnet, dass sie dem vorderen Isolator 22 gegenüberliegt (zu diesem zeigt). Die Sensorplatine 40 weist einen Plattenteil 41, Schraubenvorsprungteile 42, die Magnetsensoren 43 und Signalleitungen 44 auf.
• Der Plattenteil 41 weist eine Ringform auf. Die Schraubenvorsprungteile 42 stehen in der radialen Richtung von Umfangsrandteilen des Plattenteils 41 nach außen vor. Vier der Schraubenvorsprungteile 42 sind an den Umfangsrandteilen des Plattenteils 41 vorgesehen.
• Die Magnetsensoren 43 detektieren die Drehung des Rotors 30. Die Magnetsensoren 43 werden durch den Plattenteil 41 getragen. Die Magnetsensoren 43 weisen Hall-Effekt-Vorrichtungen auf. Drei der Magnetsensoren 43 sind vorgesehen.
• Detektionssignale der Magnetsensoren 43 werden über die Signalleitungen 44 zu der Steuerung 11 ausgegeben. Die Steuerung 11 führt die Antriebsströme basierend auf den Detektionssignalen der Magnetsensoren 43 den mehreren Wicklungen 24 zu.
• Befestigung des Isolierbauteils, der Sensorplatine und des vorderen Isolators
• Das Isolierbauteil 28, das die Kurzschlussbauteile 27 trägt, die Sensorplatine 40 und der vordere Isolator 22 werden durch vier Schrauben 18 befestigt. Das Isolierbauteil 28, die Sensorplatine 40 und der vordere Isolator 22 werden durch die Schrauben 18 derart befestigt, dass die Position der Signalleitungen 44 und die Position mindestens eines Teils der Leistungsversorgungsleitungen 25 in der Umfangsrichtung zusammenfallen.
• Öffnungen 28D, in denen Zwischenteile der Schrauben 18 angeordnet sind, sind in den Schraubenvorsprungteilen 28B des Isolierbauteils 28 vorgesehen. Öffnungen 45, in denen Zwischenteile der Schrauben 18 angeordnet sind, sind in den Schraubenvorsprungteilen 42 der Sensorplatine 40 vorgesehen. Vier Schraubenlöcher 22D sind in einer Stirnfläche des vorderen Isolators 22 vorgesehen. In dem Zustand, in dem die Zwischenteile der Schrauben 18 in den Öffnungen 28D und den Öffnungen 45 angeordnet sind, werden Endteile der Schrauben 18 in die Schraubenlöcher 22D geschraubt. Dadurch werden das Isolierbauteil 28, die Sensorplatine 40 und der vordere Isolator 22 durch die Schrauben 18 befestigt.
• Rotor
• 8 ist eine perspektivische Ansicht von hinten, die den Rotor 30 gemäß der Ausführungsform zeigt. 9 ist eine perspektivische Ansicht von vorne, die den Rotor 30 gemäß der Ausführungsform zeigt.
• Wie in 8 und 9 gezeigt, weist der Rotor 30 einen Rotorkern 31, eine Rotorwelle 32 und Permanentmagnete 33 auf. Der Rotor 30 dreht sich um eine Drehachse AX.
• 10 ist eine perspektivische Ansicht von vorne, die den Rotorkern 31 gemäß der Ausführungsform zeigt. Der Rotorkern 31 weist mehrere geschichtete Stahlbleche auf. Jedes der Stahlbleche ist ein Blech aus Metall, bei dem Eisen die Hauptkomponente ist. Der Rotorkern 31 ist derart angeordnet, dass er die Drehachse AX umgibt. Wie oben erwähnt, kann die axiale Länge des Rotorkerns 31 durch Multiplizieren der Anzahl von geschichteten Stahlblechen mit der Dicke eines Stahlblechs in der axialen Richtung berechnet werden.
• Der Rotorkern 31 weist eine Form eines im Wesentlichen kreisförmigen Rohrs auf. Eine Öffnung (ein Durchgangsloch 37) ist bei (in) einem zentralen Teil des Rotorkerns 31 ausgebildet. Die Öffnung 37 ist derart ausgebildet, dass sie durch die Vorderfläche und die Rückfläche des Rotorkerns 31 geht. Der Rotorkern 31 weist einen Vorderendteil (eine Vorderendseite) 31F und einen Hinterendteil (eine Hinterendseite) 31R auf.
• Die Rotorwelle 32 erstreckt sich in der axialen Richtung. Die Rotorwelle 32 ist im Inneren des Rotorkerns 31 angeordnet. Der Rotorkern 31 und die Rotorwelle 32 sind aneinander befestigt. Ein vorderer Teil der Rotorwelle 32 steht von dem Vorderendteil 31F des Rotorkerns 31 nach vorne vor. Ein hinterer Teil der Rotorwelle 32 steht von dem Hinterendteil 31R des Rotorkerns 31 nach hinten vor. Der vordere Teil der Rotorwelle 32 wird durch ein vorderes Lager drehbar getragen, das nicht gezeigt ist. Der hintere Teil der Rotorwelle 32 wird durch ein hinteres Lager, das nicht gezeigt ist, drehbar getragen.
• Die oben beschriebene Sägekette 10 ist der Ausgabeteil der elektrischen Arbeitsmaschine 1, der direkt durch den Rotor 30 angetrieben wird. Das oben beschriebene Zahnrad ist direkt an der Rotorwelle 32 befestigt. Das heißt, bei der Ausführungsform treibt der Motor 6 die Sägekette 10 unter Verwendung eines sogenannten Direktantriebssystems an. Ein Untersetzungsmechanismus ist nicht zwischen dem Motor 6 und dem Zahnrad angeordnet (betriebsverbunden). Es sei bemerkt, dass zwischen dem Motor 6 und dem Zahnrad ein Untersetzungsmechanismus angeordnet (betriebsverbunden) sein kann. Das heißt, die Sägekette 10, die der Ausgabeteil der elektrischen Arbeitsmaschine 1 ist, kann durch den Rotor 30 indirekt angetrieben werden. Die Sägekette 10 kann durch Anordnen eines Untersetzungsmechanismus zwischen dem Rotor 30 und dem Zahnrad (betriebsmäßig Verbinden desselben) mit einem höheren Drehmoment angetrieben werden.
• Die Permanentmagnete 33 sind an (in) dem Rotorkern 31 befestigt. Bei der Ausführungsform sind die Permanentmagnete 33 im Inneren des Rotorkerns 31 angeordnet. Der Motor 6 ist ein Motor mit inneren Permanentmagneten (IPM-Motor). Bei der Ausführungsform sind acht der Permanentmagnete 33 um die Drehachse AX angeordnet. Genauer gesagt sind die acht Permanentmagnete 33 mit gleichen Abständen in der Umfangsrichtung des Rotorkerns 31 entlang eines virtuellen Umkreises, der in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse AX des Rotorkerns definiert ist (vorhanden ist), angeordnet.
• Jeder der Permanentmagnete 33 ist ein gesinterter Neodym-Eisen-Bor-Magnet (gesinterter NdFeB-Magnet). Die Restmagnetflussdichte jedes der Permanentmagnete 33 ist 1,0 T oder mehr und 1,5 T oder weniger.
• Die Sensorplatine 40 ist vor dem Rotorkern 31 angeordnet. Der Plattenteil 41 der Sensorplatine 40 ist um einen vorderen Teil der Rotorwelle 32 angeordnet. Die Magnetsensoren 43 werden durch den Plattenteil 41 getragen. Die Magnetsensoren 43 sind an Positionen angeordnet, an denen sie dem Vorderendteil 31F des Rotorkerns 31 gegenüberliegen (zugewandt sind). Durch Anordnen der Magnetsensoren 43 an Positionen, an denen sie dem Vorderendteil 31F des Rotorkerns 31 gegenüberliegen, detektieren die Magnetsensoren 43 die Drehung des Rotors 30. Durch Detektieren des Magnetflusses der Permanentmagnete 33 detektieren die Magnetsensoren 43 die Position des Rotors 30 in der Drehrichtung.
• Ein Lüfter 17 ist an einem hinteren Teil der Rotorwelle 32 befestigt. Der Lüfter 17 ist hinter dem Rotorkern 31 angeordnet. Mindestens ein Teil des Lüfters 17 ist an einer Position, an der er dem Hinterendteil 31R des Rotorkerns 31 gegenüberliegt, angeordnet. Wenn sich die Rotorwelle 32 dreht, dreht sich der Lüfter 17 zusammen mit der Rotorwelle 32.
• Der Rotorkern 31 weist mehrere Magnetlöcher 50 auf, die in der Umfangsrichtung voneinander beabstandet vorgesehen sind. Die Anzahl der Magnetlöcher 50 ist acht. Die Magnetlöcher 50 sind mit gleichen Abständen in der Umfangsrichtung vorgesehen. In einer Ebene orthogonal zu der Drehachse AX sind die Formen der Magnetlöcher 50 dieselben. In einer Ebene orthogonal zu der Drehachse AX sind die Abmessungen der Magnetlöcher 50 dieselben.
• Die Permanentmagnete 33 sind jeweils in den Magnetlöchern 50 angeordnet. Mehrere der Permanentmagnete 33 sind um die Drehachse AX angeordnet. Bei der Ausführungsform sind acht Permanentmagnete 33 um die Drehachse AX vorgesehen. Die Permanentmagnete 33 sind jeweils in den acht Magnetlöchern 50 angeordnet, d.h., ein Permanentmagnet 33 ist in jedem Magnetloch 50 angeordnet. Jeder der Permanentmagnete 33 ist plattenförmig. Jeder der Permanentmagnete 33 weist eine Quaderform auf. Jeder der Permanentmagnete 33 ist in der axialen Richtung verlängert.
• Ein Spalt 71 ist zwischen der Oberfläche jedes Permanentmagneten 33, der in seinem entsprechenden Magnetloch 50 angeordnet ist, und mindestens einem Teil der Innenfläche des Magnetlochs 50 ausgebildet. Ein Harz 73, beispielsweise ein Haftmittel oder ein Bondingmittel, ist in den Spalten 71 angeordnet.
• Bei der Ausführungsform sind Durchgangslöcher 19 in dem Rotorkern 31 ausgebildet. Jedes der Durchgangslöcher 19 ist derart ausgebildet, dass es durch die vordere Oberfläche und die hintere Oberfläche des Rotorkerns 31 geht. In der radialen Richtung sind die Durchgangslöcher 19 zwischen der Öffnung 37 und einer Außenfläche 31S des Rotorkerns 31 ausgebildet. Vier der Durchgangslöcher 19 sind um die Drehachse AX ausgebildet. In einer Ebene orthogonal zu der Drehachse AX weist jedes der Durchgangslöcher 19 eine Bogenform auf. Das Gewicht des Rotorkerns 31 wird durch die Durchgangslöcher 19 verringert.
• Polzahl und Schlitzzahl
• Wie oben beschrieben, weist der Motor 6 der Ausführungsform acht Permanentmagnete 33 und sechs Wicklungen 24 auf. Das heißt, die Polzahl, die die Anzahl der Permanentmagnete 33 angibt, ist Acht. Die Schlitzzahl, die die Anzahl der Wicklungen 24 angibt, ist Sechs. Da die Polzahl Acht ist und die Schlitzzahl Sechs ist, kann der Motor 6, der als die Antriebsleistungsquelle der elektrischen Arbeitsmaschine 1 verwendet wird, kompakter gemacht werden.
• In der folgenden Erläuterung wird der Motor 6, bei dem die Polzahl Acht ist und die Schlitzzahl Sechs ist, bei Bedarf als „8-Pol/6-Schlitz-Motor“ 6 bezeichnet. Zusätzlich dazu wird ein Motor, bei dem die Polzahl X ist und die Schlitzzahl Y ist, bei Bedarf als „X-Pol/Y-Schlitz-Motor“ bezeichnet.
• 11 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Abmessungen von Regionen des Motors 6, der als die Bewegungsleistungsquelle der elektrischen Arbeitsmaschine 1 verwendet wird. Bei einem Motor des Innenrotortyps gemäß der vorliegenden Lehren sind ein oder mehrere von einem Statoraußendurchmesser A, einem Statorinnendurchmesser B, einer Zahnbreite C, einer Rückjochbreite D, einer Schlitzöffnungsbreite E, einer Zahnenddicke F, einem Rotoraußendurchmesser G und einer Magnetdicke H bevorzugt gemäß vorbestimmten Bereichen vorgeschrieben.
• Der Statoraußendurchmesser A bezeichnet den Außendurchmesser des Statorkerns 21. Der Statorinnendurchmesser B bezeichnet den Innendurchmesser des Statorkerns 21. Die Zahnbreite C bezeichnet die Abmessung jedes der Zähne 21T in der Umfangsrichtung. Die Rückjochbreite D bezeichnet die Abmessung des Jochs des Statorkerns 21 in der radialen Richtung. Die Schlitzöffnungsbreite E bezeichnet den Abstand zwischen vorstehenden Teilen von zwei der Zähne 21T, die benachbart zueinander in der Umfangsrichtung sind. Die Zahnenddicke F bezeichnet die Abmessung des vorstehenden Teils, der an einem Endteil jedes der Zähne 21T innen in der radialen Richtung vorgesehen ist, in der radialen Richtung. Der Rotoraußendurchmesser G bezeichnet den Außendurchmesser des Rotorkerns 31. Die Magnetdicke H bezeichnet die Dicke jedes der Permanentmagnete 33, die die Abmessungen des Permanentmagneten 33 in der radialen Richtung angibt.
• Im Folgenden wird eine Beschreibung einer Untersuchung verschiedener Motorkonfigurationen gegeben.
• • Pol-Schlitz-Kombinationen: 4-Pole/6-Schlitze (4P6S), 6-Pole/9-Schlitze (6P9S), 8-Pole/6-Schlitze (8P6S), 8-Pole/12-Schlitze (8P12S) und 12-Pole/6-Schlitze (12P6S)
• • Statoraußendurchmesser A: 40 mm oder mehr und 70 mm oder weniger (in Schritten von 5 mm)
• • Statoraußendurchmesser B: Rotoraußendurchmesser G + 1,0 mm
• • Zahnbreite C: 3 mm oder mehr und 12 mm oder weniger (in Schritten von 1 mm)
• • Rückjochbreite D: 0,5 Mal der Statorinnendurchmesser B
• • Schlitzöffnungsbreite E: 2,5 mm (fester Wert)
• • Rotoraußendurchmesser G: 0,45 Mal oder mehr und 0,65 Mal oder weniger (in Schritten von 0,05) der Statoraußendurchmesser A
• • Magnetdicke H: 2 mm, 3 mm, 4 mm
• • Nennspannung V des Batteriepacks 12: 36 V
• • Theoretische Nulllastdrehzahl (U/min) ω des Rotors: 5000 U/min, 12000 U/min, 15000 U/min, 20000 U/min, 25000 U/min, 30000 U/min, 35000 U/min, 40000 U/min
• • Motorwiderstand R: 20 mQ
• Zusätzlich dazu wurden gesinterte Neodym-Eisen-Bor-Magnete (gesinterte NdFeB-Magnete) als die Permanentmagnete des Rotors 30 verwendet, die innere Permanentmagnete (IPM) sind.
• Der Motorwiderstand R bedeutet den Leitungswiderstand der Wicklungen. In einem Dreiphasenmotor bezeichnet der Leitungswiderstand der Wicklungen den Leitungswiderstand zwischen der U- und der V-Phase, den Leitungswiderstand zwischen der V- und der W-Phase und den Leitungswiderstand zwischen der W- und der U-Phase. Bei der Ausführungsform weisen der Leitungswiderstand R zwischen der U- und der V-Phase, der Leitungswiderstand R zwischen der V- und der W-Phase und der Leitungswiderstand R zwischen der W- und der U-Phase alle denselben Wert auf.
• 12 bis 19 sind Diagramme, die jeweils die axialen Längen der Statorkerne mehrerer Motoren in Millimetern in einer Figur zeigen, d.h., die Abmessung (in mm) jedes jeweiligen Statorkerns in der axialen Richtung, bei Ausführungsformen, bei denen die Pol-Schlitz-Kombination und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors variiert werden, während der Statoraußendurchmesser A für jede der Ausführungsformen konstant gehalten wird. Es sei bemerkt, dass die theoretische Nulllastdrehzahl im Folgenden beschrieben wird.
• Genauer gesagt ist 12 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der Länge des Statorkerns in der axialen Richtung, wenn der Statoraußendurchmesser A 40 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 5000 U/min ist, zeigt. Im Einzelnen zeigt 12 die minimale axiale Länge jedes der Statorkerne, die für jede der Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P9S) benötigt wird, um die theoretische Nulllastdrehzahl von 5000 U/min zu erhalten (daran angepasst zu sein), wenn der Statoraußendurchmesser A 40 mm ist. Aus 12 ist ersichtlich, dass, wenn der Statoraußendurchmesser 40 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 5000 U/min ist, die Länge des Statorkerns der 4-Pol/6-Schlitz-Kombination (4P6S-Kombination) der Mehrzahl von Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) am kürzesten ist.
• 13-19 sind ähnlich zu 12. Somit ist 13 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 45 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl des Rotors 5000 U/min ist.
• 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 50 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 20000 U/min ist.
• 15 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Motors 25000 U/min ist.
• 16 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Motors 30000 U/min ist.
• 17 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Motors 15000 U/min ist.
• 18 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Motors 25000 U/min ist.
• 19 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) und der minimalen Länge jedes der Statorkerne in der axialen Richtung zeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Motors 30000 U/min ist.
• Somit kann anhand von 12-19 für jede Kombination aus Statoraußendurchmesser und theoretischer Zielnulllastdrehzahl die Pol-Schlitz-Kombination mit der kürzesten Länge des Statorkerns in der axialen Richtung der Pol-Schlitz-Kombinationen ermittelt werden. Genauer gesagt ist, wie in 12 gezeigt, wenn der Statoraußendurchmesser A 40 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 5000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 4-Pol/6-Schlitz-Kombination (4P6S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 13 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 45 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 5000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 14 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 50 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 20000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 15 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 25000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 16 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 30000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 12-Pol/9-Schlitz-Kombination (12P9S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 17 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 15000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 18 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 25000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 12-Pol/9-Schlitz-Kombination (12P9S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Wie in 19 gezeigt, ist, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist und die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors 30000 U/min ist, die minimale axiale Länge des Statorkerns der 12-Pol/9-Schlitz-Kombination (12P9S-Kombination) der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) die kleinste.
• Die Auswertungen in 12 bis 19 wurden für Ausführungsformen durchgeführt, bei denen der Statoraußendurchmesser A 40, 45, 50, 55, 60, 65 oder 70 mm war und die theoretische Nulllastdrehzahl 5000, 12000, 15000, 20000, 25000, 30000, 35000 oder 40000 U/min war.
• Die in 20 gezeigte Tabelle wurde basierend auf den Ergebnissen, die in 12-19 gezeigt sind, und Ergebnissen, die durch zusätzliche Experimente erhalten wurden, erstellt. In der Tabelle in 20 gibt „○“ die Bedingungen (d.h. Kombinationen aus Statoraußendurchmesser A und theoretischer Nulllastdrehzahl), für die eine 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) die kürzeste axiale Länge des Statorkerns der mehreren Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) aufweist, an, und „X“ gibt die Bedingungen an, für die eine beliebige der Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P12S, 12P6S), die sich von der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) unterscheiden, die kürzeste axiale Länge des Statorkerns aufweist. Kurz gesagt, 20 zeigt die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der theoretischen Nulllastdrehzahl ω des Rotors in Bezug darauf, ob die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für eine 8-Pol/6-Schlitz-Kombination am kleinsten ist. Es sei bemerkt, dass die Konstante einer induzierten Spannung k und der Koeffizient α, die in 20 gezeigt sind, im Folgenden beschrieben werden. Wie in 20 gezeigt, sind die Markierungen „○“ über einen breiten Bereich der Tabelle verteilt. Das heißt, es ist ersichtlich, dass die 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) die kürzeste axiale Länge des Statorkerns der Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P6S, 8P12S, 12P6S) für zahlreiche Bedingungen, die mit „○“ markiert sind (d.h., für viele Kombinationen aus Statoraußendurchmesser A und theoretischer Nulllastdrehzahl) aufweist. Mit anderen Worten, auch wenn eine andere der Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P12S, 12P6S), die sich von der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) unterscheiden, für Bedingungen, die mit „X“ markiert sind, ebenfalls die kürzeste axiale Länge aufweist, ist der Bereich von Bedingungen, der auf die 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) Anwendung findet, breiter als der Bereich der Bedingungen, die auf jede der anderen Pol-Schlitz-Kombinationen (4P6S, 6P9S, 8P12S, 12P6S) Anwendung findet.
• Aus den in 20 gezeigten Daten ist ersichtlich, dass bürstenlose Motoren, die auf vorteilhafte Weise als die Bewegungsleistungsquelle für ein elektrisches Kraftwerkzeug und/oder ein im Freien zu verwendendes Kraftwerkzeug verwendet werden können, unter Verwendung der 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) auf effektive Weise in der axialen Richtung kompakter gemacht werden können.
• Wie in 20 gezeigt, ist ersichtlich, dass, wenn der Statoraußendurchmesser A 40 mm oder mehr und 60 mm oder weniger ist, die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für die 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) am kleinsten ist, auch wenn die theoretische Nulllastdrehzahl ω zwischen 5000 U/min und 40000 U/min variiert wird.
• Zusätzlich ist ersichtlich, dass, wenn der Statoraußendurchmesser A 65 mm ist, die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für die 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) am kleinsten ist, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl ω in dem Bereich von 5000 U/min oder mehr und 25000 U/min oder weniger liegt.
• Zusätzlich dazu ist ersichtlich, dass, wenn der Statoraußendurchmesser A 70 mm ist, die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für die 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) am kleinsten ist, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl ω in dem Bereich von 5000 U/min oder mehr und 15000 U/min oder weniger liegt.
• Demzufolge ist bevorzugt, dass der Statoraußendurchmesser A [mm] die folgende Bedingung erfüllt. $$45\le \text{A}\le 70$$

  
• Bevorzugt erfüllt der Statoraußendurchmesser A [mm] die folgende Bedingung. $$45\le \text{A}\le 65$$

  
• Noch bevorzugter erfüllt der Statoraußendurchmesser A die folgende Bedingung. $$45\le \text{A}\le 60$$

  
• Als nächstes wurde, wie oben beschrieben, in Bezug auf die Bedingungen, unter denen die Länge des Statorkerns in der axialen Richtung für eine 8-Pol/6-Schlitz-Kombination am kleinsten ist, angenommen, dass der Bereich bis zu dem 1,1-fachen der geringsten Länge des Statorkerns in der axialen Richtung eine optimale Konstruktion war. Dann wurden der Rotoraußendurchmesser G und die Zahnbreite C, für die die Konstruktion optimal war, untersucht.
• 21-23 zeigen jeweils graphische Darstellungen zum Demonstrieren der Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und dem Rotoraußendurchmesser G, bei denen die Konstruktion optimal war. 24-26 zeigen jeweils graphische Darstellungen zum Demonstrieren der Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der Zahnbreite C, bei denen die Konstruktion optimal war.
• Genauer gesagt zeigen 21-23 jeweils die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und dem Rotoraußendurchmesser G, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl ω 12000 U/min, 20000 U/min oder 25000 U/min war. Wie in 21-23 gezeigt, konnte, solange der Rotoraußendurchmesser G 0,5 Mal oder mehr und 0,65 Mal oder weniger der Statoraußendurchmesser A war, eine optimale Konstruktion erhalten werden, die den Motor 6 kompakter machen kann.
• Somit ist, wenn der Statoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, als A [mm] gegeben ist und der Rotoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Rotorkerns angibt, als G [mm] gegeben ist, bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\mathrm{0,5}\times \text{A}\le \text{G}\le \text{0}\text{,65}\times \text{A}$$

  
• Auf ähnliche Weise zeigen 24-26 jeweils die Beziehung zwischen dem Statoraußendurchmesser A und der Zahnbreite C, wenn die theoretische Nulllastdrehzahl ω 12000 U/min, 20000 U/min oder 25000 U/min war. Wie in 24-26 gezeigt, konnte, solange die Zahnbreite C 0,06 Mal oder mehr und 0,114 Mal oder weniger der Statoraußendurchmesser A war, eine optimale Konstruktion erhalten werden, die den Motor 6 kompakt machen kann.
• Somit ist, wenn der Statoraußendurchmesser, der den Außendurchmesser des Statorkerns angibt, als A [mm] gegeben ist und die Zahnbreite, die die Abmessung des Zahns in der Umfangsrichtung angibt, als C [mm] gegeben ist, bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\mathrm{0,06}\times \text{A}\le \text{C}\le \text{0}\text{,114}\times \text{A}$$

  
• Optimale Konstruktionen, die zu einem kompakteren Motor 6 führen, wurden weiter untersucht. Die optimalen Werte, die den Motor 6 kompakter machen, sind im Folgenden angegeben.
• Wenn die Rückjochbreite, die die Abmessung des Jochs des Statorkerns in der radialen Richtung angibt, als D [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\mathrm{0,5}\times \text{C}\le \text{D}\le \text{0}\text{,5}\times \text{C}+2$$

  
• Wenn die Magnetdicke, die die Abmessung des Permanentmagneten in der radialen Richtung angibt, als H [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\mathrm{2,0}\le \text{H}\le \mathrm{4,0}$$

  
• Wenn der Luftspalt, der den Spalt zwischen dem Statorkern und dem Rotorkern in der radialen Richtung angibt, als J [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Beziehung erfüllt ist. $$\mathrm{0,4}\le \text{J}\le \mathrm{0,6}$$

  
• Wenn die axiale Länge des Statorkerns, d.h., die Abmessung des Statorkerns in der axialen Richtung, als K [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\text{K}\le 50$$

  
• Wenn die axiale Länge des Rotorkerns, d.h., die Abmessung des Rotorkerns in der axialen Richtung, als L [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\text{K}\le \text{L}\le \text{K}+10$$

  
• Wenn die Zahnenddicke, die die Abmessung in der radialen Richtung des vorstehenden Teils, der an dem Endteil des Zahns innen in der radialen Richtung vorgesehen ist, angibt, als F [mm] gegeben ist, ist bevorzugt, dass die folgende Bedingung erfüllt ist. $$\mathrm{0,5}\le \text{F}\le \mathrm{1,5}$$

  
• Konstante induzierter Spannung und Koeffizient
• Als nächstes werden die Ergebnisse einer Untersuchung einer Konstante einer induzierten Spannung k und eines Koeffizienten α unter Verwendung eines Motors 6 mit einer 8-Pol/6-Schlitz-Kombination erläutert.
• Die Konstante induzierter Spannung k [V/krpm] und der Koeffizient α [mΩ/(V/krmp)²], die die Motorleistung angeben, sind vorgeschrieben. Die Konstante induzierter Spannung k wird durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt. Der Koeffizient α wird durch die folgende Gleichung (2) ausgedrückt.
  Mathematische Gleichung 1 $$\text{k=}\frac{E}{\mathrm{\omega }}$$

  

  Mathematische Gleichung 2 $$\alpha =\frac{R}{k^2}$$

  
• In Gleichung (1) ist E [V] die induzierte Spannung des Motors, und ω [krpm] ist die theoretische Nulllastdrehzahl ω des Rotors des Motors. In Gleichung (2) ist R [mQ] der Motorwiderstand.
• Wie aus Gleichung (1) ersichtlich, schreibt die Konstante induzierter Spannung k die Beziehung zwischen der induzierten Spannung E und der theoretischen Nulllastdrehzahl ω des Motors vor. Wie aus Gleichung (2) ersichtlich, gibt der Koeffizient α die Beziehung zwischen der Konstante induzierter Spannung k und dem Motorwiderstand R an.
• Durch Definieren eines Bereichs der Konstante induzierter Spannung k [V/krpm], wenn induzierte Spannungen E des Motors bestimmt (gemessen) werden, können dann theoretische Nulllastdrehzahlen ω unter Verwendung von Gleichung (1) bestimmt werden.
• Durch Definieren eines Bereichs des Koeffizienten α [mΩ/(V/krpm)²], wenn Konstanten induzierter Spannung k unter Verwendung von Gleichung (1) bestimmt werden, können dann unter Verwendung von Gleichung (2) Motorwiderstände R bestimmt werden. Durch Bestimmen der Konstanten induzierter Spannung k und der Motorwiderstände R kann eine Motorleistung bestimmt werden. Das bedeutet, dass der Koeffizient α als eine Motorkonstruktionsbedingung (ein Motorkonstruktionsparameter) verwendet werden kann. Mit anderen Worten, für Koeffizienten α, die in den spezifizierten Bereich fallen, werden äquivalente Motorkonstruktionen erhalten, auch wenn Antriebsspannungen, Drehzahlen und Motorwiderstände unterschiedlich sind.
• Induzierte Spannung
• Nun wird die induzierte Spannung erläutert. 27 zeigt Zeichnungen zur Erläuterung der induzierten Spannung. Der Einfachheit halber zeigt 27 die Beziehung zwischen der Position des Rotors, der eine 2-Pol/3-Schlitz-Konfiguration aufweist und in einer Dreieckschaltung verbunden ist, in der Drehrichtung und der induzierten Spannung. 28 zeigt die Verdrahtungsstruktur der Wicklungen. Die drei Wicklungen, die in 27 gezeigt sind, sind wie in 28 gezeigt in einer Dreieckschaltung verbunden. 29 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel und der induzierten Spannung zeigt.
• Induzierte Spannung bezeichnet eine Spannung, die ansprechend auf eine Erhöhung eines magnetischen Flusses in Verbindung mit einer Wicklung in einer Richtung, die eine Erhöhung des magnetischen Flusses hemmt, erzeugt wird. Mit anderen Worten, die induzierte Spannung ist die elektromotorische Kraft (Spannung), die einer Änderung des Stroms, der sie induziert hat, entgegenwirkt. In Bezug auf den Motor werden induzierte Spannungen zwischen den Anschlüssen jeweils des U-Anschlusses, des V-Anschlusses und des W-Anschlusses gemäß der Drehzahl des Rotors (proportional dazu) erzeugt.
• Die in 27 gezeigten Winkel geben Drehwinkel (mechanische Winkel) des Rotors an. Da der Motor bei dem in 27 gezeigten Beispiel zwei Pole aufweist, ist der Drehwinkel (mechanische Winkel) des Rotors gleich dem elektrischen Winkel. Der elektrische Winkel bezeichnet den Winkel, der als 360° definiert ist, wenn sich der N-Pol und der S-Pol für eine Periode gedreht haben. Beispielsweise ist im Falle eines 2-Pol-Motors und eines mechanischen Winkels von 1° der elektrische Winkel ebenfalls 1°. Im Falle eines Vierpol-Motors und eines mechanischen Winkels von 1° ist der elektrische Winkel 2°. Wie in 28 gezeigt, schaltet, wenn der Rotor gedreht wird, die Steuerung 11 die mehreren FET unter Verwendung mehrerer Schaltmuster (Stromwellenformen) basierend auf den Detektionsergebnissen der Magnetsensoren 43. Antriebsspannungen in Entsprechung zu der Position des Rotorkerns werden aufgebracht (angelegt), und dadurch fließen elektrische Ströme zu den Wicklungen, und unter Verwendung der Anziehung und der Abstoßung der Zähne und des Rotors, wobei die Zähne, um die die Wicklungen gewickelt sind, als Elektromagnete dienen, wird die Drehung des Rotors bewirkt. Eine induzierte Spannung E wird wie in 29 gezeigt zwischen den Anschlüssen erzeugt.
• Lediglich ein Teil der induzierten Spannung, die in Beziehung zu dem Betrieb des Motors steht, die in 29 gezeigt ist, wird verwendet. 30 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen dem elektrischen Winkel und der induzierten Spannung zeigt. Wie in 30 gezeigt, wirkt sich die mittlere induzierte Spannung für einen elektrischen Winkelbereich von 60° zentriert auf den elektrischen Winkel von 90° auf den Motorantrieb aus. Bei der Ausführungsform wird, wie in 30 gezeigt, der Mittelwert eines elektrischen Winkelbereichs von 60° als induzierte Spannung E definiert. Da die sechs FET, die in 28 gezeigt sind, über einen elektrischen Winkel von 360° unter Verwendung von sechs Schaltmustern (Stromwellenformen) mit Energie versorgt werden, wird die induzierte Spannung für einen elektrischen Winkel von 60° verwendet.
• Wenn die Anzahl von Wicklungen (Windungen) der Wicklung als n gegeben ist und der Betrag des magnetischen Flusses in Bezug auf eine Wicklung (Windung) der Wicklung als φ gegeben ist, wird eine induzierte Spannung E in Anbetracht der aus mehreren Wicklungen resultierenden Flussverbindung durch die untenstehende Gleichung (3) ausgedrückt.
  Mathematische Gleichung (3) $$\text{E}=-n\frac{d\phi }{dt}$$

  
• Aus Gleichung (3) ist ersichtlich, dass der Betrag der induzierten Spannung E durch den Betrag der Änderung des Magnetflusses bestimmt wird. Das heißt, je größer der Absolutwert des Magnetflusses, umso größer ist die induzierte Spannung E. Zusätzlich dazu wird, wenn die Drehzahl hoch ist und die Polzahl hoch ist und die Rate, mit der sich der Magnetfluss ändert, hoch ist, die induzierte Spannung E groß.
• 31 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der theoretischen Nulllastdrehzahl ω und der induzierten Spannung E zeigt. In 31 ist die Abszisse die theoretische Nulllastdrehzahl ω, und die Ordinate ist die induzierte Spannung E. Aus Gleichung (1) geht hervor, dass die Steigung des in 31 gezeigten Graphen der Konstante induzierter Spannung k entspricht.
• Theoretische Nulllastdrehzahl
• Als nächstes wird die theoretische Nulllastdrehzahl erläutert. 32 zeigt eine einfache Äquivalenzschaltung des Motors. 33 zeigt einen Teil des in 32 gezeigten Motors, der durch die Verdrahtungsstruktur der Wicklungen ersetzt ist. Die theoretische Nulllastdrehzahl ω bezeichnet die Drehzahl, bei der sich der Motor theoretisch drehen kann, wenn die Antriebsspannung V aufgebracht wird und keine äußeren Störungen berücksichtigt werden. Wenn keine mechanischen Verluste betrachtet werden, stehen die Antriebsspannung V, die induzierte Spannung E, der Strom I und der Motorwiderstand R wie in der untenstehenden Gleichung (4) angegeben in Beziehung zueinander.
  Mathematische Gleichung 4 $$V=Eb+IR$$

  
• Die Drehzahl des Motors wird derart bestimmt, dass eine induzierte Spannung E erzeugt wird, die die linke und die rechte Seite von Gleichung (4) ausgleicht. In Gleichung (4) wird, da ein extrinsischer Faktor, d.h. der Strom I, unverändert enthalten ist, die Antriebsspannung durch äußere Störungen wie eine Motorkonstruktion und eine Schaltungskonstruktion beeinflusst. Damit äußere Störungen nicht enthalten sind, wird der ideale Zustand angenommen, in dem der Strom I Null ist, und die theoretische Nulllastdrehzahl wird als die Drehzahl des Rotors definiert, bei der V = E gilt. „Der Strom I ist Null“ bedeutet den Zustand, in dem die Verbindungen der Anschlüsse des Motors, die in 33 gezeigt sind, geöffnet sind.
• Untersuchungsergebnisse
• 34 ist eine Tabelle, die die Beziehung zwischen der Antriebsspannung V (d.h. Spitzen-V), der theoretischen Nulllastdrehzahl N, dem Motorwiderstand R, der Konstante induzierter Spannung k und dem Koeffizienten α für einen 8-Pol/6-Schlitz-Motor zeigt. Mit anderen Worten, die in 34 gezeigte Tabelle zeigt Werte (Berechnungsergebnisse) einer Konstante induzierter Spannung k und eines Koeffizienten α, die durch Ändern der Antriebsspannung V, der theoretischen Nulllastdrehzahl N und des Motorwiderstands R für eine 8-Pol/6-Schlitz-Kombination (8P6S-Kombination) berechnet wurden. Insbesondere wurden die Konstante induzierter Spannung k und der Koeffizient α untersucht, wenn die Antriebsspannung V auf 36 V, 18 V oder 72 [V] eingestellt wurde, die theoretische Nulllastdrehzahl ω auf 4000 U/min, 5000 U/min, 12000 U/min, 15000 U/min, 20000 U/min, 25000 U/min, 30000 U/min, 35000 U/min oder 40000 U/min eingestellt wurde und der Motorwiderstand R auf 15 mS2, 20 mS2, 30 mS2, 80 mS2 oder 100 mQ eingestellt wurde. In der Tabelle gibt „○“ an, dass beide berechnete Werte der Konstante induzierter Spannung k und des Koeffizienten α in Bereiche fallen, die in Bedingungen 1, 2 und 3 festgelegt sind, die im Folgenden erörtert werden, und „X“ gibt an, dass mindestens einer der berechneten Werte für die Konstante induzierter Spannung k und den Koeffizienten α nicht in die in den jeweiligen Bedingungen 1, 2 und 3 definierten Bereiche fällt. Beispielsweise war für die Bedingungen, unter denen die Antriebsspannung 36 V ist, die Drehzahl 5000 U/min ist und der Motorwiderstand 20 mQ ist, der berechnete Wert für die Konstante induzierter Spannung k 7,20, und der berechnete Koeffizient α war 0,39, was beides in die Bereiche fällt, die jeweils in Bedingung 1 (k: 0,9-7,2; α: 0,39-24,69), Bedingung 2 (k: 1,44-7,2; α: 0,39-9,65) und Bedingung 3 (k: 2,4-7,2; α: 0,39-3,47) definiert sind. Somit sind die drei Zellen jeweils unter den Bedingungen 1, 2 und 3 in der obersten Zeile der in 34 gezeigten Tabelle jeweils als „○“ angegeben.
• Somit erfüllen, wie in 34 gezeigt, die Konstante induzierter Spannung [V/krpm] und der Koeffizient α [mΩ/(V/krpm)²] bevorzugt eine oder mehrere der untenstehenden Bedingung 1, Bedingung 2 und Bedingung 3.
• [Bedingung 1]
• Die folgenden Bedingungen sind erfüllt. $$\mathrm{0,9}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  

  $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{24,69}$$

  
• [Bedingung 2]
• Die folgenden Bedingungen sind erfüllt. $$\mathrm{1,44}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  

  $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{9,65}$$

  
• [Bedingung 3]
• Die folgenden Bedingungen sind erfüllt. $$\mathrm{2,4}\le \text{k}\le \mathrm{7,2}$$

  

  $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{3,47}$$

  
• Aus den in 34 gezeigten Daten ist Folgendes ersichtlich. Bei der Antriebsspannung 36 V ist es möglich, dass ein Motor mit einer 8-Pol/6-Schlitz-Kombination die folgenden Konstruktionsbereiche fast vollständig gewährleisten kann: eine Drehzahl (5000 U/min) für Motoren von selbstfahrenden Fahrzeugen, beispielsweise Zustellwagen; Drehzahlen (12000-15000 U/min) für Motoren von Kettensägen; und Drehzahlen (20000-30000 U/min) für Motoren von Elektrowerkzeugen. Bei einer Antriebsspannung von 18 V kann ein Motor mit einer 8-Pol/6-Schlitz-Kombination die Konstruktionsbereiche für eine Drehzahl (5000 U/min) für Motoren von selbstfahrenden Fahrzeugen wie Zustellfahrzeuge und Drehzahlen (12000-15000 U/min) für Motoren von Kettensägen gewährleisten, es ist jedoch schwierig, einen Konstruktionsbereich für eine Drehzahl (20000-30000 U/min) für Motoren von Elektrowerkzeugen zu gewährleisten. Bei der Antriebsspannung von 72 V kann ein Motor mit einer 8-Pol/6-Schlitz-Kombination die Konstruktionsbereiche für Drehzahlen (12000-15000 U/min) für Motoren von Kettensägen und Drehzahlen (20000-30000 U/min) für Motoren von Elektrowerkzeugen (Kraftwerkzeugen) gewährleisten, es ist jedoch schwierig, einen Konstruktionsbereich für Drehzahlen (5000 U/min) für Motoren von selbstfahrenden Fahrzeugen wie Zustellwägen zu gewährleisten.
• [Wirkungen]
• Gemäß der oben erläuterten Ausführungsform weist die elektrische Arbeitsmaschine 1 auf: den Motor 6, der ein bürstenloser Motor des Innenrotortyps ist, mit dem Rotor 30 und dem Stator 20, der um den Rotor 30 angeordnet ist (diesen umgibt); und die Sägekette 10, die der Ausgabeteil ist, der direkt oder indirekt durch den Rotor 30 angetrieben wird. Der Rotor 30 weist den Rotorkern 31 und die Permanentmagnete 33, die an dem Rotorkern 31 befestigt sind, auf. Der Stator 20 weist den Statorkern 21, den vorderen Isolator 22 und den hinteren Isolator 23, die an dem Statorkern 21 befestigt sind, und die Wicklungen 24, die jeweils über den vorderen Isolator 22 und den hinteren Isolator 23 auf die Zähne 21T des Statorkerns 21 gewickelt sind, auf. Die Polzahl, die die Anzahl der Permanentmagnete 33 (genauer gesagt, die Anzahl von Permanentmagneten 33, die mit gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns 31 entlang eines virtuellen Umkreises, der in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse des Rotorkerns 31 definiert ist, angeordnet sind) angibt, ist Acht. Die Schlitzzahl, die die Anzahl der Wicklungen 24 angibt, ist Sechs.
• Durch Konfigurieren des Motors 6, der ein bürstenloser Motor des Innenrotortyps ist, der als die Antriebsleistungsquelle für die elektrische Arbeitsmaschine 1 verwendet wird, als einen 8-Pol/6-Schlitz-Motor kann der Motor 6 kompakter gemacht werden.
• [Andere Ausführungsformen]
• Es sei bemerkt, dass bei der oben beschriebenen Ausführungsform angenommen wurde, dass der Motor 6 ein Motor mit inneren Permanentmagneten (IPM) ist. Der Motor 6 kann jedoch ein Motor mit Oberflächenpermanentmagneten (SPM) sein, bei dem die Permanentmagnete an (auf) der Außenfläche des Rotorkerns 31 befestigt sind.
• Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde angenommen, dass die elektrische Arbeitsmaschine 1 eine Kettensäge ist, die ein Typ eines Gartenwerkzeugs (eines im Freien zu verwendenden Kraftwerkzeugs) ist. Gartenwerkzeuge oder im Freien zu verwendende Kraftwerkzeuge gemäß der vorliegenden Lehren sind jedoch nicht auf eine Kettensäge beschränkt. Beispiele für Gartenwerkzeuge gemäß der vorliegenden Lehren beinhalten Heckentrimmer, Rasenmäher, Mähmaschinen, Gebläse etc.
• Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde angenommen, dass die elektrische Arbeitsmaschine 1 ein Gartenwerkzeug ist. Elektrische Arbeitsmaschinen 1 gemäß der vorliegenden Lehren können jedoch Kraftwerkzeuge sein. Beispiele für Kraftwerkzeuge gemäß der vorliegenden Lehren beinhalten Schlagschrauber, Schrauber, Schraubhämmer, Winkelbohrer, Schraubenzieher, Hämmer, Bohrhämmer, Kreissägen, Reciprosägen etc.
• Zusätzlich dazu kann die elektrische Arbeitsmaschine ein Staubsauger sein.
• Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde angenommen, dass die Batteriepacks 12, die an den Batteriebefestigungsteilen befestigt sind, als die Leistungsversorgung der elektrischen Arbeitsmaschine verwendet werden. Es kann jedoch stattdessen eine kommerzielle Leistungsversorgung (Wechselstromleistungsversorgung) als die Leistungsversorgung der elektrischen Arbeitsmaschine verwendet werden.
• Bezugszeichenliste

1

elektrische Arbeitsmaschine

2

Gehäuse

2A

Motorgehäuseteil

2B

Batteriehalteteil

2C

Hintergriffteil

3

Vordergriffteil

4

Handschutz

5

Batteriebefestigungsteil

6

Motor

7

Drückerschalter

8

Drückerverriegelungshebel

9

Führungsschiene

10

Sägekette

11

Steuerung

12

Batteriepack

17

Lüfter

18

Schraube

19

Durchgangsloch

20

Stator

21

Statorkern

21T

Zahn

22

vorderer Isolator

22D

Schraubenloch

22P

vorstehender Teil

22S

Tragteil

22T

vorstehender Teil

23

hinterer Isolator

23T

vorstehender Teil

24

Wicklung

24U

U-Phasen-Wicklung

24U1

U-Phasen-Wicklung

24U2

U-Phasen-Wicklung

24V

V-Phasen-Wicklung

24V1

V-Phasen-Wicklung

24V2

V-Phasen-Wicklung

24W

W-Phasen-Wicklung

24W1

W-Phasen-Wicklung

24W2

W-Phasen-Wicklung

25

Leistungsversorgungsleitung

25U

U-Phasen-Leistungsversorgungsleitung

25V

V-Phasen-Leistungsversorgungsleitung

25W

W-Phasen-Leistungsversorgungsleitung

26

Schmelzanschluss

26U

U-Phasen-Schmelzanschluss

26V

V-Phasen-Schmelzanschluss

26W

W-Phasen-Schmelzanschluss

27

Kurzschlussbauteil

27A

Öffnung

27U

U-Phasen-Kurzschlussbauteil

27V

V-Phasen-Kurzschlussbauteil

27W

W-Phasen-Kurzschlussbauteil

28

Isolierbauteil

28A

Körperteil

28B

Schraubenvorsprungteil

28C

Tragteil

28D

Öffnung

29

Verbindungsdraht

29E

Wicklungsendteil

29S

Wicklungsstartteil

30

Rotor

31

Rotorkern

31F

Vorderendteil

31R

Hinterendteil

31S

Außenfläche

32

Rotorwelle

33

Permanentmagnet

37

Öffnung

40

Sensorplatine

41

Plattenteil

42

Schraubenvorsprungteil

43

Magnetsensor

44

Signalleitung

45

Öffnung

50

Magnetloch

71

Spalt

73

Harz

• Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• JP 2021137332 [0001]
• DE 112019000671 T5 [0003]

Claims (20)

1. Elektrische Arbeitsmaschine (1) mit: einem bürstenlosen Motor (6) mit einem Rotor (30) und einem Stator (20), der um den Rotor angeordnet ist; und einem Ausgabeteil (10), der direkt oder indirekt durch den Rotor angetrieben wird; bei der: der Rotor einen Rotorkern (31) und acht Permanentmagnete (33), die an dem Rotorkern befestigt sind, aufweist; und der Stator einen Statorkern (21), einen oder mehrere Isolatoren (22, 23), die an dem Statorkern befestigt sind, und sechs Wicklungen (24), die jeweils über die ein oder mehreren Isolatoren auf sechs Zähne (21T) des Statorkerns gewickelt sind, aufweist.
2. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, bei der der bürstenlose Motor (6) eine Konstante induzierter Spannung k aufweist, die die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{0,9}\le \text{k}\le \mathrm{7,2,}$$

   

   wobei: die Konstante induzierter Spannung k anhand der Gleichung E/ω berechnet wird; E eine induzierte Spannung des bürstenlosen Motors in Volt ist; und ω eine Drehzahl des Rotors (30) des bürstenlosen Motors in tausend Umdrehungen pro Minute (krpm) ist.
3. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, bei der der bürstenlose Motor (6) einen Koeffizienten α aufweist, der die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{24,69,}$$

   

   wobei: der Koeffizient α anhand der Gleichung R/k² berechnet wird; und R der Motorwiderstand des bürstenlosen Motors in mQ ist.
4. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, bei der der bürstenlose Motor (6) eine Konstante induzierter Spannung k aufweist, die die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{1,44}\le \text{k}\le \mathrm{7,2,}$$

   

   wobei: die Konstante induzierter Spannung k anhand der Gleichung E/ω berechnet wird; E eine induzierte Spannung des bürstenlosen Motors in Volt ist; und ω eine Drehzahl des Rotors (30) des bürstenlosen Motors in tausend Umdrehungen pro Minute (krpm) ist.
5. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, bei der der bürstenlose Motor (6) einen Koeffizienten α aufweist, der die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{9,65,}$$

   

   wobei: der Koeffizient α anhand der Gleichung R/k² berechnet wird; und R der Motorwiderstand des bürstenlosen Motors in mQ ist.
6. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, bei der der bürstenlose Motor (6) eine Konstante induzierter Spannung k aufweist, die die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{2,4}\le \text{k}\le \mathrm{7,2,}$$

   

   wobei: die Konstante induzierter Spannung k anhand der Gleichung E/ω berechnet wird; E eine induzierte Spannung des bürstenlosen Motors in Volt ist; und ω eine Drehzahl des Rotors (30) des bürstenlosen Motors in tausend Umdrehungen pro Minute (krpm) ist.
7. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, bei der der bürstenlose Motor (6) einen Koeffizienten α aufweist, der die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{0,39}\le \mathrm{\alpha }\le \mathrm{3,47,}$$

   

   wobei: der Koeffizient α anhand der Gleichung R/k² berechnet wird; und R der Motorwiderstand des bürstenlosen Motors in mQ ist.
8. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, bei der der Außendurchmesser A des Statorkerns (21) die folgende Bedingung erfüllt: $$45\text{ mm}\le \text{A}\le 70\text{ mm}\text{.}$$

   
9. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, bei der der Außendurchmesser A des Statorkerns (21) die folgende Bedingung erfüllt: $$45\text{ mm}\le \text{A}\le 65\text{ mm}\text{.}$$

   
10. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-7, bei der der Außendurchmesser A des Statorkerns (21) die folgende Bedingung erfüllt: $$45\text{ mm}\le \text{A}\le 60\text{ mm}\text{.}$$

    
11. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 8-10, bei der der Außendurchmesser A des Statorkerns (21) in mm und der Außendurchmesser G des Rotorkerns (31) in mm die folgende Bedingung erfüllen: $$\mathrm{0,5}\times \text{A}\le \text{G}\le \text{0}\text{,65}\times \text{A}\text{.}$$

    
12. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 8-10, bei der der Außendurchmesser A des Statorkerns (21) in mm und die Länge C jedes Zahns (21T) in der Umfangsrichtung in mm die folgende Bedingung erfüllen: $$\mathrm{0,06}\times \text{A}\le \text{C}\le \text{0}\text{,114}\times \text{A}\text{.}$$

    
13. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, bei der die Länge D des Jochs des Statorkerns (21) in der radialen Richtung in mm und C die folgende Bedingung erfüllen: $$\mathrm{0,5}\times \text{C}\le \text{D}\le \text{0}\text{,5}\times \text{C}+2.$$

    
14. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-13, bei der die Dicke H jedes der Permanentmagneten (33) in der radialen Richtung in mm die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{2,0}\le \text{H}\le \mathrm{4,0.}$$

    
15. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-14, bei der die Länge J eines Luftspalts zwischen dem Statorkern (21) und dem Rotorkern (31) in der radialen Richtung in mm die folgende Bedingung erfüllt: $$\mathrm{0,4}\le \text{J}\le \mathrm{0,6.}$$

    
16. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-14, bei der der Statorkern (21) eine Länge K in einer axialen Richtung von 50 mm oder weniger aufweist.
17. Elektrische Arbeitsmaschine nach Anspruch 16, bei der die Länge L des Rotorkerns (31) in der axialen Richtung in mm die folgende Bedingung erfüllt: $$\text{K}\le \text{L}\le \text{K}+10.$$

    
18. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-17, ferner mit einem oder mehreren Magnetsensoren (43), die zum Detektieren einer Drehung des Rotors (30) ausgebildet sind.
19. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-18, bei der die sechs Wicklungen (24) in einer Dreieckschaltung verbunden sind.
20. Elektrische Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1-19, bei der die acht Permanentmagnete (33) mit gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Rotorkerns (31) entlang eines virtuellen Umkreises, der in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse (AX) des Rotorkerns definiert ist, angeordnet sind.

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