WO2024001117A1 - 电动工具 - Google Patents

Abstract

一种电动工具，包括壳体、位于壳体内的电机、由电机驱动的传动机构及连接于传动机构的工作头，电机驱动传动机构带动工作头运动，电机包括沿轴向延伸的电机轴、固定连接于电机轴的转子及位于电机轴与转子之间的定子；其中，转子设有呈圆柱形罩壳的转子主体，定子相对壳体固定且包括供电机轴穿设的空腔，定子沿轴向至少部分收容于转子主体内，电机还包括套设于电机轴上的第一轴承，第一轴承在轴向上位于空腔内且将电机轴支撑于壳体内。电机为外转子电机且利用定子的中空特点，将用于支承电机轴的第二轴承放置于定子的空腔内，节省了第二轴承沿电机轴向所占据的空间，从而缩短了电动工具在电机轴向的尺寸。

Description

电动工具 [技术领域]

本发明涉及一种电动工具，尤其涉及一种能缩短整机尺寸的电动工具。

[背景技术]

随着科技的发展，无刷电机以高效、轻量的优势逐渐取代有刷电机，成为电动工具首选的电机类型。无刷电机又细分为外转子电机和内转子电机，目前大多数电动工具都采用内转子电机。

近年来，电动工具，尤其是电钻、螺丝批等小型手持直流电动工具，都在朝小型化的方向发展，电动工具的壳体内的电池包、控制板、电机、传动机构、工作头等零部件中，各个零部件之间的配合越来越细密，摆放位置也已经实现了空间利用的最大化，沿电机轴方向的尺寸几乎已没有再进一步压缩的空间。

基于此，针对电机进行适当的改进，成为电动工具制造企业进一步缩短整机长度的新选择。现有技术中将内转子电机中的转子中心掏空以容纳轴承，从而缩短整机尺寸，但这样做提高了加工难度，导致废品率上升，不利于成本控制。

有鉴于此，有必要提供一种新的电动工具，以克服先前技术存在的缺陷。

[发明内容]

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有外转子无刷电机的电动工具，该电机能缩短整机尺寸。

本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：

一种电动工具，包括壳体、位于所述壳体内的电机、由所述电机驱动的传动机构及连接于所述传动机构的工作头，所述电机驱动所述传动机构带动所述 工作头运动，所述电机包括沿轴向延伸的电机轴、固定连接于所述电机轴的转子及位于所述电机轴与所述转子之间的定子；其中，所述转子设有呈圆柱形罩壳的转子主体，所述定子相对所述壳体固定且包括供所述电机轴穿设的空腔，所述定子沿轴向至少部分收容于所述转子主体内，所述电机还包括套设于所述电机轴上的第一轴承，所述第一轴承在轴向上位于所述空腔内且将所述电机轴支撑于所述壳体内。

进一步改进方案为：所述电动工具包括位于所述壳体前端的齿轮箱，所述齿轮箱设有容纳所述传动机构的齿轮箱壳体及连接于所述齿轮箱壳体轴向后端的齿轮箱后盖，所述齿轮箱后盖设有沿轴向朝向所述电机延伸的限位台阶，所述定子固定于所述限位台阶的外周上。

进一步改进方案为：所述限位台阶设有自后端面向内凹陷形成的回转型的收容空间，所述电机轴延伸入所述收容空间内，且所述第一轴承容纳于所述收容空间内。

进一步改进方案为：所述限位台阶具有外周壁和内周壁，所述外周壁与所述定子的所述空腔过盈配合，且所述内周壁与所述第一轴承过盈配合。

进一步改进方案为：所述壳体包括两个对拼的半壳，所述半壳内限定有收容所述齿轮箱的限位卡槽，所述齿轮箱通过所述限位卡槽固定至所述壳体。

进一步改进方案为：所述第一轴承设置于所述电机轴靠近所述工作头一端，所述电机还设有设置于所述电机轴远离所述工作头的另一端的第二轴承，所述壳体具有远离所述工作头的后端及自所述后端轴向向前延伸的轴承支撑部，所述轴承支撑部构成为圆筒形且支撑所述第二轴承。

进一步改进方案为：所述转子包括贴附于转子主体的内壁面上的磁钢贴片，所述转子主体设有套设于所述定子外周的环状部，所述磁钢贴片贴附于所述环 状部的内壁面上。

进一步改进方案为：所述转子主体还设有固定于所述电机轴上的端壁部，所述端壁部连接于所述环状部的轴向一端，所述转子还设有附接于所述端壁部的叶片。

进一步改进方案为：所述定子包括筒状的定子铁芯及绕制于所述定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯由数个铁芯贴片层叠设置形成且设有径向向外突伸的挂钩，所述线圈绕组绕制于所述挂钩上。

进一步改进方案为：所述电动工具为电动扳手、电钻或电动螺丝批。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：所述电动工具采用外转子电机，充分利用定子的中空的特点，将用于支承电机轴的第二轴承放置于定子的空腔内，从而节省了第二轴承沿电机轴向所占据的空间，缩短了电动工具在电机轴向的尺寸；而且加工工艺简单、失误率低，适于推广应用。

[附图说明]

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明:

图1是本发明较佳实施例的电动工具的立体示意图；

图2是图1所示的电动工具在去掉半个壳体后的局部立体示意图；

图3是图1所示的电动工具的局部剖视示意图；

图4是图1所示的电动工具中电机的立体结构示意图；

图5是图4所示的电机的结构分解示意图；

图6是图4所示的电机的剖视示意图。

图中附图标记的含义：

100、电动螺丝批        1、壳体                11、轴承支撑部

12、出风口             13、进风口             2、电机

20、转子               201、转子主体          202、电机轴

21、定子               211、定子铁芯          212、端盖

213、空腔              22、第一轴承           23、第二轴承

25、磁钢贴片           3、齿轮箱              31、齿轮箱后盖

310、限位台阶          4、工作头              5、照明组件

6、手柄部              71、正反转开关         72、调速开关

8、电池包

[具体实施方式]

在本发明中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。例如下述的“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语仅基于附图所示的方位或位置关系，仅为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置/元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1至图3所示，为本发明所涉及的一种电动工具，在本优选实施例中，该电动工具为电动螺丝批，当然，在其他实施方式中，电动工具也可以是电钻、电动扳手等其他手持电动工具。电动工具包括壳体1、位于壳体1内的电机2、由电机2驱动的传动机构及连接于传动机构的工作头4，电机2驱动传动机构带动工作头4运动。

请参阅图4至图6所示，电机2包括沿轴向延伸的电机轴202、固定连接于电机轴202的转子20及位于电机轴202与所述转子20之间的定子21，转子20设有呈圆柱形罩壳的转子主体201，定子21相对壳体1固定且包括可供电机轴202穿过的空腔213，定子21沿电机轴202的轴向至少部分收容于转子主体201内，电机2还包括套设于电机轴202上的第一轴承22，第一轴承22在轴向上位于空腔213内且将电机轴202支撑于壳体1内。

请参阅图4至图6所示，本发明采用外转子电机2，即转子20套设在定子21外围的电机2，由于采用外转子电机2，而可以利用定子21的中空的特点， 将用于支承电机轴202的第一轴承22放置于定子21的空腔213中，从而节省了该第一轴承22沿电机轴202轴向所占据的空间，缩短了电动螺丝批100沿轴向的尺寸。该电机2为分体式电机，没有设置专门的电机罩壳，相对于普通的外转子电机，不但缩短了电机的轴向尺寸，也控制了周向尺寸；而相对于内转子电机，又简化了加工工艺，因此相对于现有技术做出了显著的改进。

在本优选实施例中，定义电机轴202的延伸方向为轴向，沿该轴向，靠近工作头4的一端为前端，远离工作头4的一端为后端。

在该外转子电机2中，转子主体201和电机轴202固定连接，转子主体201为圆柱形罩壳，底部具有供电机轴202穿过的安装孔，安装孔和电机轴202采用过盈配合的固定连接方式，以保证转子主体201带动电机轴202转动。当然，在其他的实施例中，转子主体201和电机轴202也可采用其他的固接方式，比如六方孔与六边形外周的配合，花键与键槽的配合等。

电动螺丝批100包括位于壳体1前端的齿轮箱3，齿轮箱3设有容纳传动机构的齿轮箱壳体及连接于齿轮箱壳体后端的齿轮箱后盖31，齿轮箱后盖31设有沿轴向朝向电机2延伸的限位台阶310，定子21固定于限位台阶310的外周上。如此，定子21能够通过齿轮箱后盖31间接地固定在壳体1内，进一步缩短了电动工具沿电机轴202轴向的尺寸。

在本实施方式中，传动机构采用一级齿轮减速，即电机轴202所套设的齿轮经过一次减速即可向工作头4输出动力，速度较大而扭矩较小；当然，在其他实施方式中，当电动工具为电钻，则可能采用两级齿轮减速，甚或三级齿轮减速，以便能有更多的速度选择。齿轮箱3内还包括冲击机构，用以通过工作头4输出周向的冲击运动，并在负载超过扭力限值的时候跳档以实施保护。在电钻中，冲击机构可以是另一套用于在电机轴向实施冲击运动的机构。

齿轮箱后盖31与齿轮箱壳体一般通过倒扣和槽的卡接结构，或通过突起和L型槽旋转配合进行凹凸配合及旋转固定，当然，也不排除其他形式的配合结构。

限位台阶310设有字后端面向内凹陷形成的回转型的收容空间，电机轴延伸入该收容空间内，且第一轴承22容纳于该收容空间以内。第一轴承22在轴向上同时位于空腔213和限位台阶310的收容空间内，三者在电机轴202的轴向上重叠，而径向上，由电机轴202向外依次是第一轴承22、限位台阶310和定子21。

限位台阶310具有外周壁和内周壁，外周壁与定子21的空腔213过盈配合，内周壁与第一轴承22过盈配合。限位台阶310与定子21和第一轴承22均过盈配合，在装配时，先将第一轴承22固定于电机轴202上，然后将定子21套设于第一轴承22外周，此时定子21空腔213和第一轴承22外周有较大的孔隙，之后，将装配好的齿轮箱3向定子21的方向靠近，并将齿轮箱后盖31的限位台阶310压入定子21空腔213和第一轴承22外周的孔隙里，之后再将无刷外转子电机2和齿轮箱3整体放入壳体1内。

在本实施方式中，壳体1包括两个对拼的半壳，半壳内限定有收容齿轮箱3的限位卡槽，齿轮箱3通过限位卡槽固定至壳体1。将齿轮箱3放入壳体1后，齿轮箱3能够被限位卡槽限位，从而保证定子21相对壳体1的固定，确保电机2的稳定性。

第一轴承22设置于所述电机轴202靠近所述工作头4的一端，电机2还包括设置于电机轴202远离工作头4的另一端的第二轴承23，壳体1具有远离工作头4的后端及自后端轴向向前延伸的轴承支撑部，轴承支撑部11构成为圆筒形且支撑第二轴承23。在本实施方式中，用于支撑电机轴202的第一轴承22和第二轴承23分别位于两个端部，第一轴承22固定于齿轮箱后盖31的限位台阶 310的内壁，第二轴承23被收纳于壳体1的轴承支撑部11。由此，电机2被两个轴承有效地支撑。

转子20还包括设于转子主体201底部的叶片(图中未示出)，叶片以紧配合的方式压入转子主体201的底部。叶片位于转子主体201内部，用于即时地对旋转的转子20进行散热降温。为此，电动螺丝批100的壳体1上还设有进风口13和出风口12，并在壳体1内部形成连同进风口和出风口的散热通道。

请参阅图5所示，转子20还包括磁钢贴片25，磁钢贴片25贴附于转子主体201的内壁面上。具体地，转子主体201设有套设于定子21外周的环状部，磁钢贴片贴附于环状部的内壁面上。

定子21包括筒状的定子铁芯211及绕制于定子铁芯上的线圈绕组(未图示)，定子铁芯211由数个铁芯贴片层叠设置形成且设有径向向外突审的挂钩，线圈绕组绕制于挂钩上。定子21还包括位于定子铁芯211两端的端盖212，端盖212沿电机轴202的轴向突出于定子铁芯211；而线圈绕组在经过绕制后沿轴向的尺寸也突出于定子铁芯211。换言之，第一轴承22沿轴向位于定子21的空腔213内，并非要求第一轴承22位于定子铁芯211的内部，而是也可以位于端盖212或突出的线圈绕组的尺寸范围内。按本发明的方案，利用定子21本身具有的中空的特性，消除了第一轴承22在轴向上单独占据的尺寸，从而使得整个电机2的尺寸缩短，实现了电动螺丝批100沿轴向的尺寸的最小化。

请参阅图3所示，转子20通过第一轴承22和第二轴承23可转动地支承在电动螺丝批100的壳体1内，在接通电源的条件下，转子20围绕定子21高速旋转，从而通过电机轴202向传动机构输出旋转的机械能，传动机构经过减速将旋转的机械能进一步传递给工作头4，从而能够使工作头4执行旋松或旋紧的操作。

请参阅图3所示，电动螺丝批100的壳体1前端还设有照明组件5，用于对工作头4区域进行照明。另外，电动螺丝批100的壳体1还包括与电机轴202方向成角度的手柄部6，手柄部6内部设有接收开关组件的空间，开关组件包括调速开关72和正反转开关71。手柄部6下方设有电池包安装槽，用于接收电池包8，电池包8与电机2通过电源线和控制板进行导通连接，并且照明组件5和开关组件均与控制板电性连接。

当然，以上的外转子电机2并不限于在电动螺丝批100的壳体1内使用，任何希望缩短电机轴202轴向尺寸的电动工具都可以应用上述外转子20电子的设计和装配方案。

本发明不局限于上述具体实施方式。本领域普通技术人员可以很容易地理解到，在不脱离本发明原理和范畴的前提下，本发明的电动工具还有很多的替代方案。本发明的保护范围以权利要求书的内容为准。

Claims (10)

1. 一种电动工具，包括壳体、位于所述壳体内的电机、由所述电机驱动的传动机构及连接于所述传动机构的工作头，所述电机驱动所述传动机构带动所述工作头运动，所述电机包括沿轴向延伸的电机轴、固定连接于所述电机轴的转子及位于所述电机轴与所述转子之间的定子；其特征在于：所述转子设有呈圆柱形罩壳的转子主体，所述定子相对所述壳体固定且包括供所述电机轴穿设的空腔，所述定子沿轴向至少部分收容于所述转子主体内，所述电机还包括套设于所述电机轴上的第一轴承，所述第一轴承在轴向上位于所述空腔内且将所述电机轴支撑于所述壳体内。
2. 根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具包括位于所述壳体前端的齿轮箱，所述齿轮箱设有容纳所述传动机构的齿轮箱壳体及连接于所述齿轮箱壳体后端的齿轮箱后盖，所述齿轮箱后盖设有沿轴向朝向所述电机延伸的限位台阶，所述定子固定于所述限位台阶的外周上。
3. 根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述限位台阶设有自后端面向内凹陷形成的回转型的收容空间，所述电机轴延伸入所述收容空间内，且所述第一轴承容纳于所述收容空间内。
4. 根据权利要求3所述的电动工具，其特征在于：所述限位台阶具有外周壁和内周壁，所述外周壁与所述定子的所述空腔过盈配合，且所述内周壁与所述第一轴承过盈配合。
5. 根据权利要求2所述的电动工具，其特征在于：所述壳体包括两个对拼的半壳，所述半壳内限定有收容所述齿轮箱的限位卡槽，所述齿轮箱通过所述限位卡槽固定至所述壳体。
6. 根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述第一轴承设置于所述电机轴靠近所述工作头一端，所述电机还包括设置于所述电机轴远离所述工作 头的另一端的第二轴承，所述壳体具有远离所述工作头的后端及自所述后端轴向向前延伸的轴承支撑部，所述轴承支撑部构成为圆筒形且支撑所述第二轴承。
7. 根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述转子包括贴附于转子主体的内壁面上的磁钢贴片，所述转子主体设有套设于所述定子外周的环状部，所述磁钢贴片贴附于所述环状部的内壁面上。
8. 根据权利要求7所述的电动工具，其特征在于：所述转子主体还设有固定于所述电机轴上的端壁部，所述端壁部连接于所述环状部的轴向一端，所述转子还设有附接于所述端壁部的叶片。
9. 根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述定子包括筒状的定子铁芯及绕制于所述定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯由数个铁芯贴片层叠设置形成且设有径向向外突伸的挂钩，所述线圈绕组绕制于所述挂钩上。
10. 根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于：所述电动工具为电动扳手、电钻或电动螺丝批。

Images