EP4670258A1 - Antriebsmotor und elektrowerkzeug mit einem antriebsmotor - Google Patents

Antriebsmotor und elektrowerkzeug mit einem antriebsmotor

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Publication number
EP4670258A1
EP4670258A1 EP24703926.6A EP24703926A EP4670258A1 EP 4670258 A1 EP4670258 A1 EP 4670258A1 EP 24703926 A EP24703926 A EP 24703926A EP 4670258 A1 EP4670258 A1 EP 4670258A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
drive motor
assigned
inner stator
outer stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24703926.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Beljakov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4670258A1 publication Critical patent/EP4670258A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
    • H02K7/145—Hand-held machine tool
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/04—Machines with one rotor and two stators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Definitions

  • the present invention relates to a drive motor for a power tool for driving a tool holder of the power tool.
  • a drive motor for a power tool which has a rotor arranged on a motor shaft and a stator.
  • the invention relates to a drive motor for a power tool for driving a tool holder of the power tool.
  • a rotor arranged on a motor shaft, an inner stator and an outer stator are provided, wherein the rotor is arranged in the radial direction of the motor shaft between the inner stator and the outer stator, wherein the outer stator is assigned a first winding for operation with a first voltage level and the inner stator is assigned a second winding for operation with a second voltage level, and wherein the first and second voltage levels differ from one another.
  • the invention thus makes it possible to provide a drive motor in which operation with different voltage levels can be made possible in a simple manner by arranging the rotor between the inner stator and the outer stator.
  • the inner stator or the outer stator is preferably energized.
  • the inner stator is designed as a direct current stator and the outer stator as an alternating current stator.
  • the outer stator is energized with the first voltage level, in particular a mains voltage, and the inner stator is de-energized.
  • the inner stator is energized with the second voltage level, in particular a battery voltage, and the outer stator is de-energized.
  • the motor shaft is preferably assigned a decoupling mechanism for decoupling the inner stator or the outer stator in the de-energized state.
  • the rotor is associated with a magnet carrier which has on its outer circumference a first magnet unit associated with the outer stator, and has a second magnet unit on its inner circumference, which is assigned to the inner stator.
  • a compact rotor can be provided which can be operated in combination with either the outer stator or the inner stator.
  • the inner stator and the outer stator are arranged coaxially to each other.
  • the present invention relates to a power tool, in particular a hand-held power tool, with a drive motor as described above.
  • the invention thus enables the provision of a power tool, in particular a hand-held power tool, with a drive motor in which operation with different voltage levels can be made possible in a simple manner by arranging the rotor between the inner stator and the outer stator.
  • Fig. 1 is a schematic view of a power tool designed as a hand-held power tool with a drive motor according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic view of the drive motor according to the invention from Fig. 1.
  • Fig. 1 shows an electric tool 100 designed as a handheld power tool, which illustratively has a housing 105 with a handle 115.
  • the electric tool 100 can be mechanically and electrically connected to a battery pack 190 for mains-independent power supply and has a power cable 180 for mains-dependent power supply.
  • the electric tool 100 can be operated either mains-independently or mains-dependently.
  • the power tool 100 is associated with a tool holder 140 for receiving an insert tool, e.g. a screwdriver bit, a drill, etc.
  • an insert tool e.g. a screwdriver bit, a drill, etc.
  • the present invention is not limited to handheld power tools, such as screwdrivers, hammer drills, impact wrenches, saws, circular saws, etc., but the power tool 100 can also be designed as a garden tool, electric bicycle, etc.
  • a drive unit 127 with at least one electric drive motor 120 is arranged in the housing 105.
  • an optional transmission 130 is assigned to the drive unit 127.
  • the drive motor 120 is preferably designed to drive the tool holder 140 and thus an insert tool arranged therein.
  • the drive motor 120 can be switched on and off, for example, via a hand switch 195.
  • Fig. 2 shows the drive motor 120 of Fig. 1 with a rotor 210 arranged on a motor shaft 250 and with an outer stator 220 and an inner stator 230.
  • the inner stator 230 and the outer stator 220 are preferably arranged coaxially to one another.
  • the rotor 210 is arranged in the radial direction of the motor shaft 250, or in the radial direction 202 of the drive motor 120, between the inner stator 230 and the outer stator 220.
  • the rotor 210 is preferably arranged in the radial direction 202 within the outer stator 220. Furthermore, the inner stator 230 is arranged in the radial Direction 202 is arranged within the rotor 210. In particular, the rotor 210 is arranged in the radial direction 202 illustratively directly between an inner circumference 221 of the outer stator 220 and an outer circumference 231 of the inner stator 230.
  • the outer stator 220 is assigned a first winding 225 for operation with a first voltage level.
  • the inner stator 230 is assigned a second winding 235 for operation with a second voltage level.
  • the first and second voltage levels differ from one another.
  • the inner stator 230 is designed as a direct current stator and the outer stator 220 as an alternating current stator.
  • the inner stator 230 can also be designed as an alternating current stator and the outer stator 220 as a direct current stator.
  • either the inner stator 230 or the outer stator 220 is preferably energized. This enables hybrid direct current/alternating current operation.
  • the external stator 220 is supplied with the first voltage level, in particular a mains voltage, via the power cable 180 of Fig. 1 and the internal stator 230 is de-energized.
  • the internal stator 230 is preferably supplied with the second voltage level, in particular a battery voltage, via the battery pack 190 of Fig. 1 and the external stator 220 is de-energized.
  • a corresponding battery voltage can be assigned a voltage level of 36 V and a corresponding mains voltage can be assigned a voltage level of 230 V, for example.
  • a magnet carrier 212 is associated with the rotor 210.
  • the magnet carrier 212 preferably has a first magnet unit 214 associated with the outer stator 220 on its outer circumference 211, and a second magnet unit 216 associated with the inner stator 230 on its inner circumference 213.
  • the motor shaft 250 is assigned a decoupling mechanism for decoupling the inner stator 230 or the outer stator 220 in the de-energized state. This can prevent braking of the rotor 210 by the de-energized stator operating at idle.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Bei einem Antriebsmotor (120) für ein Elektrowerkzeug zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme des Elektrowerkzeugs, mit einem auf einer Motorwelle (250) angeordneten Rotor (210), einem Innenstator (230) und einem Außenstator (220), ist der Rotor (210) in radialer Richtung (202) der Motorwelle (250) zwischen dem Innenstator (230) und dem Außenstator (220) angeordnet, wobei dem Außenstator (220) eine erste Wicklung (225) zum Betrieb mit einem ersten Spannungsniveau zugeordnet ist und dem Innenstator (230) eine zweite Wicklung (235) zum Betrieb mit einem zweiten Spannungsniveau zugeordnet ist, und wobei das erste und zweite Spannungsniveau sich voneinander unterscheiden.

Description

Beschreibung
Titel
Antriebsmotor und Elektrowerkzeug mit einem Antriebsmotor
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsmotor für ein Elektrowerkzeug zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme des Elektrowerkzeugs.
Aus dem Stand der Technik ist ein Antriebsmotor für ein Elektrowerkzeug bekannt, der einen auf einer Motorwelle angeordneten Rotor und einen Stator aufweist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Antriebsmotor für ein Elektrowerkzeug zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme des Elektrowerkzeugs. Ein auf einer Motorwelle angeordneter Rotor, ein Innenstator und ein Außenstator sind vorgesehen, wobei der Rotor in radialer Richtung der Motorwelle zwischen dem Innenstator und dem Außenstator angeordnet ist, wobei dem Außenstator eine erste Wicklung zum Betrieb mit einem ersten Spannungsniveau zugeordnet ist und dem Innenstator eine zweite Wicklung zum Betrieb mit einem zweiten Spannungsniveau zugeordnet ist, und wobei das erste und zweite Spannungsniveau sich voneinander unterscheiden.
Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Antriebsmotors, bei dem durch die Anordnung des Rotors zwischen dem Innenstator und dem Außenstator auf einfache Art und Weise ein Betrieb mit unterschiedlichen Spannungsniveaus ermöglicht werden kann. Im Betrieb des Antriebsmotors ist bevorzugt der Innenstator oder der Außenstator bestromt.
Somit kann leicht und unkompliziert ein Betrieb mit dem ersten oder zweiten Spannungsniveau ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist der Innenstator als Gleichstromstator und der Außenstator als Wechselstromstator ausgebildet.
Somit kann auf einfache Art und Weise ein Betrieb mit Gleichstrom oder Wechselstrom ermöglicht werden.
Bevorzugt ist in einer Netzbetriebsart der Außenstator mit dem ersten Spannungsniveau, insbesondere einer Netzspannung, bestromt und der Innenstator ist unbestromt.
Somit kann ein sicherer und zuverlässiger Betrieb mit einer Netzspannung ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist in einer Akkubetriebsart der Innenstator mit dem zweiten Spannungsniveau, insbesondere einer Akkuspannung, bestromt und der Außenstator ist unbestromt.
Somit kann ein sicherer und zuverlässiger Betrieb mit einer Akkuspannung ermöglicht werden.
Der Motorwelle ist bevorzugt ein Entkopplungsmechanismus zum Entkoppeln des Innenstators oder des Außenstators im jeweils unbestromten Zustand zugeordnet.
Somit kann auf einfache Art und Weise entweder ein Betrieb mit einer Netzspannung oder einer Akkuspannung ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist dem Rotor ein Magnetträger zugeordnet, der an seinem Außenumfang eine erste, dem Außenstator zugeordnete Magneteinheit aufweist, und an seinem Innenumfang eine zweite, dem Innenstator zugeordnete Magneteinheit aufweist.
Somit kann ein kompakter Rotor bereitgestellt werden, der in Kombination entweder mit dem Außenstator oder dem Innenstator betrieben werden kann.
Bevorzugt sind der Innenstator und der Außenstator koaxial zueinander angeordnet.
Somit kann leicht und unkompliziert eine geeignete Anordnung des Innenstators und des Außenstators ermöglicht werden.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Elektrowerkzeug, insbesondere eine Handwerkzeugmaschine, mit einem oben beschriebenen Antriebsmotor.
Die Erfindung ermöglicht somit die Bereitstellung eines Elektrowerkzeugs, insbesondere einer Handwerkzeugmaschine, mit einem Antriebsmotor, bei dem durch die Anordnung des Rotors zwischen dem Innenstator und dem Außenstator auf einfache Art und Weise ein Betrieb mit unterschiedlichen Spannungsniveaus ermöglicht werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines als Handwerkzeugmaschine ausgebildeten Elektrowerkzeugs mit einem erfindungsgemäßen Antriebsmotor, und
Fig. 2 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Antriebsmotors von Fig. 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele In den Figuren werden Elemente mit gleicher oder vergleichbarer Funktion mit identischen Bezugszeichen versehen und nur einmal genauer beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein beispielhaft als Handwerkzeugmaschine ausgebildetes Elektrowerkzeug 100, das illustrativ ein Gehäuse 105 mit einem Handgriff 115 aufweist. Gemäß einer Ausführungsform ist das Elektrowerkzeug 100 zur netzunabhängigen Stromversorgung mechanisch und elektrisch mit einem Akkupack 190 verbindbar und weist zur netzabhängigen Stromversorgung ein Stromkabel 180 auf. Das Elektrowerkzeug 100 ist dabei entweder netzunabhängig oder netzabhängig betreibbar.
Bevorzugt ist dem Elektrowerkzeug 100 eine Werkzeugaufnahme 140 zur Aufnahme eines Einsatzwerkzeugs, z.B. eines Schrauberbits, eines Bohrers usw. zugeordnet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Handwerkzeugmaschinen, wie z.B. Schrauber, Bohrhammer, Schlagschrauber, Sägen, Kreissägen usw. beschränkt ist, sondern das Elektrowerkzeug 100 auch als Gartenwerkzeug, Elektrofahrrad usw. ausgebildet sein kann.
Im Gehäuse 105 ist illustrativ eine Antriebseinheit 127 mit zumindest einem elektrischen Antriebsmotor 120 angeordnet. Beispielhaft ist der Antriebseinheit 127 ein optionales Getriebe 130 zugeordnet.
Der Antriebsmotor 120 ist vorzugsweise zum Antrieb der Werkzeugaufnahme 140 und somit eines darin angeordneten Einsatzwerkzeugs ausgebildet. Hierbei kann der Antriebsmotor 120 z.B. über einen Handschalter 195 ein- und ausschaltbar sein.
Fig. 2 zeigt den Antriebsmotor 120 von Fig. 1 mit einem auf einer Motorwelle 250 angeordneten Rotor 210 sowie mit einem Außenstator 220 und einem Innenstator 230. Bevorzugt sind der Innenstator 230 und der Außenstator 220 koaxial zueinander angeordnet. Dabei ist der Rotor 210 in radialer Richtung der Motorwelle 250, bzw. in radialer Richtung 202 des Antriebsmotors 120, zwischen dem Innenstator 230 und dem Außenstator 220 angeordnet.
Der Rotor 210 ist bevorzugt in der radialen Richtung 202 innerhalb des Außenstators 220 angeordnet. Des Weiteren ist der Innenstator 230 in der radialen Richtung 202 innerhalb des Rotors 210 angeordnet. Insbesondere ist der Rotor 210 in der radialen Richtung 202 illustrativ unmittelbar zwischen einem Innenumfang 221 des Außenstators 220 und einem Außenumfang 231 des Innenstators 230 angeordnet.
Erfindungsgemäß ist dem Außenstator 220 eine erste Wicklung 225 zum Betrieb mit einem ersten Spannungsniveau zugeordnet. Dem Innenstator 230 ist eine zweite Wicklung 235 zum Betrieb mit einem zweiten Spannungsniveau zugeordnet. Das erste und zweite Spannungsniveau unterscheiden sich voneinander.
Bevorzugt ist der Innenstator 230 als Gleichstromstator und der Außenstator 220 als Wechselstromstator ausgebildet. Jedoch kann auch der Innenstator 230 als Wechselstromstator und der Außenstator 220 als Gleichstromstator ausgebildet sein.
Im Betrieb des Antriebsmotors 120 ist bevorzugt entweder der Innenstator 230 oder der Außenstator 220 bestromt. Hierdurch kann ein hybrider Gleichstrom- Wechselstrom-Betrieb ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist in einer Netzbetriebsart der Außenstator 220 mit dem ersten Spannungsniveau, insbesondere einer Netzspannung, über das Stromkabel 180 von Fig. 1 bestromt und der Innenstator 230 ist unbestromt. In einer Akkubetriebsart ist bevorzugt der Innenstator 230 mit dem zweiten Spannungsniveau, insbesondere einer Akkuspannung, über den Akkupack 190 von Fig. 1 bestromt und der Außenstator 220 ist unbestromt. Hierbei kann z.B. einer entsprechenden Akkuspannung ein Spannungsniveau von 36 V zugeordnet sein und einer entsprechenden Netzspannung kann beispielhaft ein Spannungsniveau von 230 V zugeordnet sein.
Vorzugsweise ist dem Rotor 210 ein Magnetträger 212 zugeordnet. Der Magnetträger 212 weist bevorzugt an seinem Außenumfang 211 eine erste, dem Außenstator 220 zugeordnete Magneteinheit 214 auf, und weist an seinem Innenumfang 213 eine zweite, dem Innenstator 230 zugeordnete Magneteinheit 216 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist der Motorwelle 250 ein Entkopplungsmechanismus zum Entkoppeln des Innenstators 230 oder des Außenstators 220 im jeweils unbestromten Zustand zugeordnet. Hierdurch kann ein Bremsen des Rotors 210 durch den jeweils unbestromten, im Leerlauf betriebenen Stator verhin- dert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Antriebsmotor (120) für ein Elektrowerkzeug (100) zum Antrieb einer Werkzeugaufnahme (140) des Elektrowerkzeugs (100), gekennzeichnet durch einen auf einer Motorwelle (250) angeordneten Rotor (210), einen Innenstator (230) und einen Außenstator (220), wobei der Rotor (210) in radialer Richtung (202) der Motorwelle (250) zwischen dem Innenstator (230) und dem Außenstator (220) angeordnet ist, wobei dem Außenstator (220) eine erste Wicklung (225) zum Betrieb mit einem ersten Spannungsniveau zugeordnet ist und dem Innenstator (230) eine zweite Wicklung (235) zum Betrieb mit einem zweiten Spannungsniveau zugeordnet ist, und wobei das erste und zweite Spannungsniveau sich voneinander unterscheiden.
2. Antriebsmotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb des Antriebsmotors (120) der Innenstator (230) oder der Außenstator (220) bestromt ist.
3. Antriebsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator (230) als Gleichstromstator und der Außenstator (220) als Wechselstromstator ausgebildet ist.
4. Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Netzbetriebsart der Außenstator (220) mit dem ersten Spannungsniveau, insbesondere einer Netzspannung, bestromt ist und der Innenstator (230) unbestromt ist.
5. Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Akkubetriebsart der Innenstator (230) mit dem zweiten Spannungsniveau, insbesondere einer Akkuspannung, bestromt ist und der Außenstator (220) unbestromt ist.
6. Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorwelle (250) ein Entkopplungsmechanismus zum Entkoppeln des Innenstators (230) oder des Außenstators (220) im jeweils unbestromten Zustand zugeordnet ist.
7. Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rotor (210) ein Magnetträger (212) zugeordnet ist, der an seinem Außenumfang (211) eine erste, dem Außenstator (220) zugeordnete Magneteinheit (214) aufweist, und an seinem Innenumfang (213) eine zweite, dem Innenstator (230) zugeordnete Magneteinheit (216) aufweist.
8. Antriebsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenstator (230) und der Außenstator (220) koaxial zueinander angeordnet sind.
9. Elektrowerkzeug (100), insbesondere Handwerkzeugmaschine, mit einem Antriebsmotor (120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP24703926.6A 2023-02-20 2024-02-02 Antriebsmotor und elektrowerkzeug mit einem antriebsmotor Pending EP4670258A1 (de)

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