專利名稱：一種動(dòng)力工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)力器械的裝置以及該裝置在動(dòng)力器械中的定位，尤其涉及一種用于驅(qū)動(dòng)帶式砂磨機(jī)的電源模塊和電動(dòng)機(jī)，以及上述電源模塊和電動(dòng)機(jī)相對于帶式砂磨機(jī)中砂紙帶的定位。
砂紙被用作清除表面層，例如清除木板的油漆層?？梢圆捎檬止げ僮饕粡埳凹?，包含使用者將上述砂紙抵靠在將被清除的油漆層上反復(fù)摩擦，利用砂紙的研磨特性可以不斷地清除上述表面層。一旦確信上述的光澤層已被清除干凈，使用者將會(huì)停止上述摩擦動(dòng)作，從而使一個(gè)干凈的木片從上述光澤層下顯露出來。
砂紙的手工用法允許使用者接近連接緊密的角落，然而這將占用使用者許多時(shí)間并使其付出巨大的努力。所付出的時(shí)間和努力的增長將隨著任務(wù)規(guī)模的擴(kuò)大而增長，而且許多人都認(rèn)為在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)房間內(nèi)試圖采用手工操作砂紙的方法將光澤層從木地板上清除掉將是一件非常繁重的任務(wù)。然而，以電動(dòng)砂磨機(jī)的形式存在的動(dòng)力器械采用電力來驅(qū)動(dòng)抵靠在將要被清除的表面層上的砂紙的摩擦運(yùn)動(dòng)，能夠很快完成此項(xiàng)任務(wù)，并使使用者只需付出極少的體力即可。電動(dòng)砂磨機(jī)采用家用干線供電或蓄電池供電來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，上述電動(dòng)機(jī)依次驅(qū)動(dòng)能夠?qū)㈦妱?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為砂紙的摩擦運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置。砂紙的摩擦運(yùn)動(dòng)一般采用以下兩種形式之一a)相對于待清除的靜止表面層所作的充分恒定的平面直線性運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)是這樣實(shí)現(xiàn)的通過外部具有研磨表面的連續(xù)砂紙帶圍繞在第一驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)雍偷诙膭?dòng)輥?zhàn)由系钠江h(huán)作快速轉(zhuǎn)動(dòng)，上述兩輥?zhàn)颖舜似叫性O(shè)置。
b)在平面內(nèi)作搖擺運(yùn)動(dòng)，從而使抵靠在待清除的表面層上的平砂紙后端和前端的研磨邊作快速運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)預(yù)定意圖中的電動(dòng)砂磨機(jī)的制造成本及其規(guī)模，可以為電動(dòng)砂磨機(jī)配備上述的任一種砂紙摩擦運(yùn)動(dòng)方式。當(dāng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)時(shí)，必須考慮其形狀、尺寸以及人機(jī)工程等情況。電動(dòng)砂磨機(jī)的主體形狀與其研磨表面有關(guān)，該形狀將影響電動(dòng)砂磨機(jī)能否到達(dá)邊緣和緊密連接的角落，當(dāng)采用手動(dòng)操作砂紙時(shí)這些情況可以不必考慮。當(dāng)電動(dòng)砂磨機(jī)用于作上面(a)中所述的摩擦運(yùn)動(dòng)時(shí)被稱為帶式砂磨機(jī)。
一種傳統(tǒng)的帶式砂磨機(jī)包含具有一個(gè)電開關(guān)把手并容納有電動(dòng)機(jī)的主體部件、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?、從?dòng)輥?zhàn)雍蜕凹垘?，該砂紙帶位于主體部件的下側(cè)并被兩個(gè)輥?zhàn)蛹s束成扁平環(huán)。上述滾子與主體部件相連接，可由電動(dòng)機(jī)通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)使上述驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，上述的電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均位于主體部件內(nèi)或連接到主體部件上。一些電動(dòng)機(jī)，如通用電動(dòng)機(jī)，可由家用干線供電或由蓄電池供電。其它類型的電動(dòng)機(jī)要求電源模塊能夠?qū)⒓矣酶删€的供電或蓄電池的供電轉(zhuǎn)換成更加適合的供電。根據(jù)帶式砂磨機(jī)的所期望到達(dá)的性能來選擇電動(dòng)機(jī)和因此所要求的電源模塊。如果電源模塊是必要的，那么它通常位于傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)的主體部件內(nèi)并可由家用干線來供電或由蓄電池來供電。
典型的傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)由?，上述的?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由鋸齒帶和以滑輪系統(tǒng)的形式排列的兩個(gè)鋸齒輪構(gòu)成。所述的第一鋸齒輪連接到電動(dòng)機(jī)上并可隨其轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)鋸齒帶。上述鋸齒帶經(jīng)過砂紙帶的一側(cè)并帶動(dòng)第二鋸齒輪，上述第二鋸齒輪連接到驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)由喜⑥D(zhuǎn)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?。將電?dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)由洗偈股凹垘б员馄江h(huán)的形式圍繞著上述的兩輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，砂紙底部平面的外表面作為研磨壁抵靠在工作面上。
操作帶式砂磨機(jī)用于磨光、清除或除去材料的表面是很危險(xiǎn)的，這是由于砂紙帶的研磨特性和其在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的高速所致。使用者必須小心地避免與運(yùn)動(dòng)中的砂質(zhì)帶有任何接觸，但是通過主體部件將砂紙帶以外的所有的運(yùn)動(dòng)部分都封裝起來就能夠減少出現(xiàn)工傷的風(fēng)險(xiǎn)。上述鋸齒帶經(jīng)過砂紙帶的一側(cè)并且必須由此延伸到傳統(tǒng)砂磨機(jī)帶的整個(gè)帶寬。為了安全起見，考慮由主體部件的一部分將鋸齒帶和輪封裝起來，而如果想要該主體部件容納鋸齒帶和輪，那么上述主體部件的一部分會(huì)因此突出于砂紙帶的寬度之外。上述主體部件附加的突出寬度會(huì)限制傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)達(dá)到伸長邊的邊緣和連接緊密的角落，因此為了利用其主體部件基本上與砂紙帶的邊緣在一條線上的帶式砂磨機(jī)的側(cè)邊，有時(shí)會(huì)要求使用者將帶式砂磨機(jī)旋轉(zhuǎn)180°。上述突出的寬度限制了應(yīng)用在傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)主體部件上的美學(xué)和人機(jī)工程設(shè)計(jì)的選擇機(jī)會(huì)。
本發(fā)明的另一方面體現(xiàn)在一種帶式砂磨機(jī)的新設(shè)計(jì)上，通過采用包含有電動(dòng)機(jī)的輥?zhàn)觼硖娲ǔ５尿?qū)動(dòng)輥?zhàn)樱瑥亩箮缴澳C(jī)能夠利用位于砂紙帶所限定的區(qū)域。上述電動(dòng)機(jī)位于輥?zhàn)拥膬?nèi)側(cè)并設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)上述輥?zhàn)拥难b置。適宜采用電動(dòng)機(jī)來構(gòu)成驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)樱瑥亩梢员苊庑枰褂酶郊拥尿?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)諸如以鋸齒帶和輪為特征的滑輪系統(tǒng)。省去了鋸齒帶和輪，帶式砂磨機(jī)主體部件的寬度就可以減少到僅僅是砂紙帶加上必要裝置的寬度，而上述的必要裝置用于將輥?zhàn)雍推渌挥谏凹垘?nèi)的組件連接到主體部件上。
構(gòu)造電動(dòng)機(jī)是一項(xiàng)考究的任務(wù)，它可以包含許多不同的部分，其中有些部分的制造很復(fù)雜。電動(dòng)機(jī)例如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)可以包含一個(gè)多層疊制鋼轉(zhuǎn)子和一個(gè)包含有復(fù)雜勵(lì)磁線圈的定子，由于上述二者均需要花費(fèi)大量的時(shí)間，因此制造成本很貴。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的電動(dòng)機(jī)是一種爪極式電機(jī)，其中包含一個(gè)內(nèi)定子和一個(gè)外轉(zhuǎn)子。上述定子包含至少一個(gè)爪極式定子元件，上述轉(zhuǎn)子包含至少一個(gè)作為磁極的永磁體。所述優(yōu)選的定子包含三個(gè)爪極式定子元件，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對于任何數(shù)量的爪極式定子元件均可被應(yīng)用將是顯而易見的，而其數(shù)量則取決于可利用的空間、電源供電的類型等其它因素。較佳的轉(zhuǎn)子包含有多個(gè)永磁體，而且所述較佳類型的永磁體是一種用稀土燒結(jié)而成的磁體。盡管其它類型的永磁體也可以被使用，但是上述用稀土燒結(jié)而成的磁體與傳統(tǒng)的永磁體相比在單位體積內(nèi)具有更大的磁通密度。盡管同樣需要以一種精密的方式進(jìn)行裝配，但是由于形成爪極式電機(jī)的各組件的裝配并不復(fù)雜，因此裝配完成的電機(jī)能夠正確地運(yùn)轉(zhuǎn)。與其它類型的電動(dòng)機(jī)例如感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較而言，用于形成爪極式電機(jī)定子部分的爪極式定子元件由相對幾個(gè)較少數(shù)量的獨(dú)立組件構(gòu)成。一個(gè)爪極式定子元件包含兩個(gè)同樣的并且背對著的半爪部件和一個(gè)勵(lì)磁線圈。該勵(lì)磁線圈由簡單環(huán)箍形的絕緣導(dǎo)線線圈構(gòu)成，該線圈和例如直接纏繞在感應(yīng)電機(jī)的定子齒上的勵(lì)磁線圈相比，其制造的復(fù)雜性被大大地減少了。所述的半爪部件可由低碳鋼或其它鐵磁性材料制成。較佳的半爪部件是由各向同性的軟鐵粉末的混合體構(gòu)成。該混合體是通過一個(gè)粘接過程形成的，從而生產(chǎn)出最終的半爪部件具有適當(dāng)高度的公差，因此在裝配之前不必再作進(jìn)一步的機(jī)械加工或仿形切削。綜合上述，導(dǎo)致爪極式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于組件的數(shù)量較少和構(gòu)造簡單從而使得制造成本低，同時(shí)也使得這種類型的電機(jī)能夠很好地適宜在動(dòng)力工具中使用。
一種在鐵磁體例如轉(zhuǎn)子或定子的實(shí)心鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)的交替磁場產(chǎn)生了渦旋電流和其它的鐵損，進(jìn)而又導(dǎo)致副產(chǎn)品熱量的產(chǎn)生。除非通過電機(jī)外部組件使足夠的熱自然揮發(fā)掉從而將上述產(chǎn)生的熱量能夠減少到一定的點(diǎn)值，否則電動(dòng)機(jī)需要安裝通風(fēng)設(shè)備用于將其冷卻到一個(gè)可接受的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。此外，許多電動(dòng)機(jī)包含有換向器和碳刷裝置用于將供電電流傳遞給轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁線圈。隨著時(shí)間的持續(xù)，換向器和碳刷之間的磨損會(huì)導(dǎo)致碳塵產(chǎn)生，上述碳塵必須從電機(jī)內(nèi)部清除出去以防止因過多的碳塵堆積而產(chǎn)生故障。然而，動(dòng)力工具在滿是灰塵的環(huán)境中運(yùn)轉(zhuǎn)，也同樣迫切需要將動(dòng)力器械的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)部件屏蔽起來以使其與外部的灰塵相分離從而減少磨損并延長其工作壽命。根據(jù)本發(fā)明所述，爪極式電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子與等量繞組的勵(lì)磁轉(zhuǎn)子相比，由于在其永磁體內(nèi)不存在交替磁通和伴隨的電損耗，因此其所產(chǎn)生的熱量顯著減少。此外，軟鐵混合體各向同性的特性用于構(gòu)造半爪部件，這意味著爪極式電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的任何熱量可以沿所有方向平等地進(jìn)行散發(fā)。而且，由于永磁體不需要外部電源供電，因此帶有碳刷的換向器也同樣不需要。根據(jù)本發(fā)明所述，省去了碳刷從而使碳塵也和爪極式電機(jī)中部件所產(chǎn)生的熱量一樣少，因?yàn)椴辉傩枰獌?nèi)部通風(fēng)，所以上述電機(jī)可以形成屏蔽結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面體現(xiàn)在一種帶式砂磨機(jī)的新設(shè)計(jì)上，其中通過將電源模塊從主體部件內(nèi)側(cè)重新部署到一殼體內(nèi)，使砂磨機(jī)可以利用由砂紙帶所限定的區(qū)域，上述殼體位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)雍蛷膭?dòng)滾子之間的空間內(nèi)。上述空間是由砂紙帶所限定的區(qū)域并且是特意為單獨(dú)安裝在傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)內(nèi)的帶的張緊度調(diào)整器保留的。如果用電池作為電源模塊的供電電源，那么上述殼體還可為該電池再提供一位置。如果電動(dòng)機(jī)直接由電池來供電而無需電源模塊，那么也可替換成由上述殼體為上述電池提供一位置來替換上述的電源模塊。出于對安全因素的考慮，砂磨機(jī)具有電源模塊并將其封裝在一個(gè)保護(hù)殼內(nèi)從而保護(hù)使用者以免觸及提供給各組件供電的電流。然而，當(dāng)這些電流流經(jīng)電源模塊的各組件時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，而這些熱量必須散發(fā)出去否則電源模塊將會(huì)過熱。傳統(tǒng)砂磨機(jī)的電源模塊通常位于主體部件內(nèi)并對于熱在電源模塊、其殼體以及周圍空氣之間的有效傳遞起到阻礙層的作用。本發(fā)明通過將上述殼體設(shè)置在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)雍蛷膭?dòng)輥?zhàn)又g的空間內(nèi)，而該空間暴露在空氣中，由此來克服上述的局限性。由電源模塊的組件所產(chǎn)生的熱可被傳遞到內(nèi)部的散熱器上，該散熱器與殼體熱連接，因此殼體的表面區(qū)域起到延長散熱器的作用，從而增加了散熱器的冷卻能力。上述增加的冷卻能力使得熱量從電源模塊的組件傳遞到客體周圍大氣中的速度加快。因此，根據(jù)本發(fā)明所述，位于外部殼體內(nèi)的電源模塊比位于傳統(tǒng)帶式砂磨機(jī)主體部件中的電源模塊的冷卻效果更加顯著。
將電動(dòng)機(jī)和電源模塊的殼體從主體部件內(nèi)重新部署到由砂紙帶所圍的空間內(nèi)將使這塊空間的利用更加經(jīng)濟(jì)，并使得帶式砂磨機(jī)更加緊湊。因此，主體部件由于不再需要容納任何主要部件所以只需簡單地為電開關(guān)設(shè)置一位置并形成一把手供使用者抓握即可。這使得在替換各種類型的帶式砂磨機(jī)時(shí)允許有更寬的范圍，為了滿足使用者或消費(fèi)者的要求，上述帶式砂磨機(jī)可以做得更小或更加美觀。
根據(jù)本發(fā)明所提供的一種帶式砂磨機(jī)包含一個(gè)主機(jī)體、一個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)輥?zhàn)?，其特征在于上述電?dòng)機(jī)作為上述的輥?zhàn)印?br> 較佳的是，電動(dòng)機(jī)包含一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，其中轉(zhuǎn)子位于定子的外面，而且能夠圍繞它旋轉(zhuǎn)。
較佳的是，轉(zhuǎn)子是一個(gè)輥?zhàn)印?br> 較佳的是，定子和主體部件相連。
較佳的是，電源模塊還包含一個(gè)從動(dòng)輥?zhàn)印?br> 較佳的是，從動(dòng)輥可繞軸旋轉(zhuǎn)，該軸被固定到主體部件上。
較佳的是，動(dòng)力工具還包含一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)帶，轉(zhuǎn)子和從動(dòng)輥能支撐所述的運(yùn)轉(zhuǎn)帶。
較佳的是，轉(zhuǎn)子包含一個(gè)圓筒和若干永磁體，永磁體位于圓筒的內(nèi)部。
較佳的是，永磁體由稀土磁體燒結(jié)而成。
較佳的是，電動(dòng)機(jī)是一個(gè)無刷屏蔽的電動(dòng)機(jī)。
較佳的是，定子是一個(gè)至少包含一個(gè)爪極式定子元件的爪極式定子。
較佳的是，一個(gè)爪極式定子元件包含一個(gè)勵(lì)磁線圈，一個(gè)第一半爪元件和一個(gè)第二半爪元件。第一半爪元件包含一個(gè)第一中心元件和若干爪，爪被以等角度間距地安裝在第一半爪元件的圓周上；第二半爪元件包含一個(gè)第二中心元件和若干爪，爪被以等角度間距地安裝在第二半爪元件上，當(dāng)?shù)谝话胱υ偷诙胱υ傻谝恢行脑偷诙行脑Y(jié)合在一起時(shí)，形成爪極式定子元件，從而使爪沿第一半爪元件和第二半爪元件的圓周并排排列，爪將勵(lì)磁線圈封閉，勵(lì)磁線圈圍繞著相結(jié)合的第一中心元件和第二中心元件。
較佳的是，第一半爪元件和第二半爪元件由各向同性的鐵磁體合成材料組成。
較佳的是，爪極式定子還包含一個(gè)軸和若干爪極式定子元件，所述的爪極式定子元件相互同心地安置在所述軸上。
較佳的是，軸是由無磁性材料組成。
此外或者作為選擇，定子包含帶有若干疊片芯牙的疊片芯子，一個(gè)勵(lì)磁線圈，一個(gè)軸，所述的薄片鐵芯牢固地安放在軸上。
下面參照附圖僅通過實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行描述，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明所述帶式砂磨機(jī)的實(shí)施例的透視圖。
圖2是一種爪極式電動(dòng)機(jī)的分解透視圖，其中包含兩個(gè)已裝配好的和一個(gè)未裝配的爪極式定子元件、一個(gè)電機(jī)軸和一個(gè)外部的轉(zhuǎn)鼓。
圖3是一種半爪部件的前端正視圖；圖4是一種半爪部件和勵(lì)磁線圈的前端正視圖；圖5是圖4中所示的半爪部件和勵(lì)磁線圈沿A-A線的橫剖圖；圖6是一個(gè)定子橫剖圖，其中包含兩個(gè)連接用于封閉勵(lì)磁線圈的半爪部件；圖7是轉(zhuǎn)鼓的前端正視圖；圖8是轉(zhuǎn)鼓的側(cè)視圖；圖9是一個(gè)包含轉(zhuǎn)鼓，及安裝在軸上的三個(gè)定子元件的爪桿電動(dòng)機(jī)的剖視圖，其中轉(zhuǎn)鼓包括帶有軸承的端面；圖10是一個(gè)定子的透視圖，其中包含三個(gè)定子元件；圖11是電源模塊的方框圖；圖12是一種疊片式電動(dòng)機(jī)的分解透視圖，其中包含具有疊片式芯部的定子和外部的轉(zhuǎn)鼓。
參照附圖尤其是圖1所示，帶式砂磨機(jī)包含一個(gè)具有把手(22)的主體部件(20)；位于上述把手(22)上的一個(gè)電觸發(fā)器開關(guān)(24)；一個(gè)位于把手(22)的后端進(jìn)入主體部件(20)內(nèi)并能傳輸電流的輸入電纜(26)；連接到主體部件(20)上并包含有電源模塊(30)和帶的張緊度調(diào)整器(32)的殼體(28)；可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在軸(36)上的從動(dòng)輥?zhàn)?34)；被安裝在帶的松緊度調(diào)整器的一側(cè)的軸；由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的鼓輪形成的驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)；被圍繞著轉(zhuǎn)動(dòng)外部鼓輪(40)的所述電動(dòng)機(jī)的定子(42)，定子(42)如同被連接到帶的張緊度調(diào)整器(32)上的軸(36)一樣被連接到主體部件(20)的同一側(cè)；環(huán)繞在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輥?zhàn)?34)的周圍并由其支撐的砂紙帶(44)，其中殼體(28)大體上位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輥?zhàn)?34)之間，帶的張緊度調(diào)整器(32)能夠改變驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輥?zhàn)?34)之間的間距。
在帶式砂磨機(jī)的使用中，砂紙帶(44)環(huán)繞在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)的周圍，并以扁平環(huán)的形狀保持在張緊狀態(tài)，上述砂紙帶(44)的平滑內(nèi)邊(46)與驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)相接觸，而研磨表面(48)面朝外。操作帶的張緊度調(diào)整器(32)可有效地改變驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)之間的間距進(jìn)而改變砂紙帶(44)的張緊度。將砂紙帶的張緊度增加到預(yù)先設(shè)定的張緊度時(shí)，結(jié)果會(huì)使得砂紙帶的平滑內(nèi)表面與驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)的外表面之間保持穩(wěn)固的接觸狀態(tài)，并且使由砂紙帶(44)所形成的扁平環(huán)的上下平邊(50、52)拉直。相反，降低砂紙帶的張緊度會(huì)導(dǎo)致砂紙帶松弛從而允許使用者將砂紙帶從驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輥?zhàn)?34)上滑脫并卸下再用另一個(gè)更換的砂質(zhì)帶來替換。
殼體(28)包含形成底板(54)的堅(jiān)硬平直的下部外表面。砂紙帶(44)的下平邊(52)的平滑內(nèi)表面(46)與殼體(28)的底板(54)相接觸并由其支撐，上述殼體(28)位于由砂紙帶(44)形成的扁平環(huán)的內(nèi)側(cè)，并位于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)之間但不與其接觸。當(dāng)使用者在操作中將帶式砂磨機(jī)壓靠在工作面上時(shí)，由底板(54)所提供的支撐被傳遞到砂紙帶(44)下平邊(52)的外研磨表面(48)。
殼體(28)和定子(42)如同被連接到帶的張緊度調(diào)整器(32)上的軸(36)一樣均被連接到主體部件(20)的同一側(cè)(該側(cè)在圖1中未示出)，所有這些組件除了主體部件(20)以外均位于由砂紙帶(44)所形成的環(huán)內(nèi)。這種布置允許通過操作帶的張緊度調(diào)整器(32)使砂紙帶從主體部件(20)的相對側(cè)無阻礙地在驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輪輥?zhàn)?34)上進(jìn)行安裝或拆卸。
電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的鼓輪(40)形成驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)的表面并且其典型設(shè)計(jì)(雖然并非必要)是與從動(dòng)輪(34)具有相同的直徑和軸向長度。電動(dòng)機(jī)定子(42)相對于主體部件(20)保持靜止，而轉(zhuǎn)鼓(40)則可以相對于定子(42)轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)輪(34)可以自由地相對于它的軸(36)轉(zhuǎn)動(dòng)，如上所述，該軸(36)固定安裝在帶的張緊度調(diào)整器(32)的一側(cè)上。在所形成的驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下，砂紙帶(44)相對于驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)和從動(dòng)輥?zhàn)?34)轉(zhuǎn)動(dòng)，并沿著殼體(28)的底板表面前進(jìn)。
爪極式電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)優(yōu)先選擇的對象。具有爪極式電樞的電動(dòng)機(jī)械早已被人們所公知，該電動(dòng)機(jī)械并采用十分簡單而又易于制造的線圈和軟磁體部件來提供一種特定的高輸出轉(zhuǎn)矩。參照附圖2-10，本發(fā)明所述的爪極式電動(dòng)機(jī)包含(a)一個(gè)定子(42)，包含一個(gè)帶有通槽(57)的中心軸(56)和三個(gè)獨(dú)立的電力爪極式定子元件(581，582，583)，每一個(gè)定子元件包含I)一個(gè)具有第一中心部件(66)和八個(gè)爪(64)的基本上是圓形的第一半爪部件(60)；II)一個(gè)具有第二中心部件(68)和八個(gè)爪(64)的基本上是圓形的第二半爪部件(62)；上述的兩個(gè)半爪部件(60、62)形狀基本相同但彼此相對設(shè)置，并且每個(gè)半爪部件(60、62)上的八個(gè)爪(64)分別沿大體呈環(huán)形的半爪部件(60、62)的周長上等角間距地安裝，因此當(dāng)?shù)谝恢行牟考?66)和第二中心部件(68)彼此連接時(shí)兩部件上的所述的爪彼此并置在一起，從而由十六個(gè)沿軸向?qū)R的爪(64)形成外部的圓筒形鼓；III)銅漆包線的勵(lì)磁線圈(70)優(yōu)選形成簡單的箍環(huán)形狀，該勵(lì)磁線圈(70)位于由十六個(gè)并置的爪(64)所圍成的圓筒形空間內(nèi)并環(huán)繞在兩個(gè)彼此連接的半爪部件(60、62)的中心元件(66、68)上。勵(lì)磁線圈(70)與上述的半爪部件(60、62)相絕緣并通過兩根勵(lì)磁線圈導(dǎo)線(721、722)與電源模塊(30)相連接，上述的勵(lì)磁線圈導(dǎo)線穿過兩爪(64)之間的縫隙或穿過位于中心元件(66、68)之一上的孔引出已裝配好的爪極式定子元件。(b)轉(zhuǎn)鼓(40)包含一個(gè)兩端具有圓形端面(75，77)的圓筒形鼓輪(74)和十六個(gè)永磁體(76)。每個(gè)端面(75，77)包含一個(gè)用來支撐軸(56)的軸承(79，81)和若干個(gè)安裝在端面(75，77)外部的翼片(83)。圓筒形鼓輪(74)在端面(75，77)和軸承(79，81)的支撐下繞軸(56)轉(zhuǎn)動(dòng)。
十六個(gè)磁極由十六個(gè)永磁體(76)形成，每個(gè)永磁體(76)均連接到鼓輪(74)的內(nèi)表面(78)上并沿其軸向長度連續(xù)延伸。
半爪部件(60、62)均由鐵磁性材料制成。優(yōu)選用于半爪部件(60、62)的材料是軟鐵粉末的混合物，該軟鐵粉末被預(yù)先涂上一層絕緣的環(huán)氧樹脂并經(jīng)過粘接處理使其結(jié)合在一起，從而制成各向同性的鐵磁性材料。這一過程的第一步是將上述的軟鐵粉末壓縮合成在形狀如同半爪部件的模具中。在該步驟中上述粉末還未被粘接在一起，因此如果將形成在上述模具中的半爪部件從模具的嚴(yán)格限定中移出，它將會(huì)碎裂。在該過程中接下來的步驟就是將上述粉末加熱到一定的溫度，在該溫度下環(huán)氧樹脂被熔化，從而使軟鐵粉末微粒粘接在一起。該粘接處理的最后一步驟就是將軟鐵粉末混合物冷卻到一定的溫度，在該溫度下環(huán)氧樹脂固化，從而使軟鐵粉末微粒被永久穩(wěn)固地結(jié)合在一起形成半爪部件形狀。由上述類型的軟鐵混合物制成的半爪部件(60、62)在與通常用于傳統(tǒng)的爪極式芯部的實(shí)心低碳鋼結(jié)構(gòu)相比時(shí)，會(huì)因?yàn)榇蟠鬁p少了由渦旋電流所造成的鐵損而從中獲得益處。這是由于環(huán)氧樹脂在軟鐵粉末微粒之間所形成的絕緣層擔(dān)當(dāng)了抑制渦旋電流的阻礙層，而渦旋電流通常由半爪部件(60、62)體內(nèi)的交替磁場所形成?？偟膩碚f，與疊制鋼相比而言在上述類型的軟鐵部件中由渦旋電流導(dǎo)致的鐵損極低，而且用疊制鋼來制造半爪部件(60、62)將會(huì)更困難一些，因此用疊制鋼來制造將會(huì)比用軟鐵部件來制造要付出更多的成本。
爪極式定子元件(581、582、583)的構(gòu)造首先是兩個(gè)半爪部件(60、62)的裝配，因此它們分別以彼此背對著的方式連接在中心元件(66、68)上，從而使它們的爪相互并置但又彼此不接觸，上述爪(64)包圍由勵(lì)磁線圈(70)所占據(jù)的空間。在該裝配步驟中，通過裝配設(shè)備僅將上述的半爪部件(60、62)結(jié)合在一起，在進(jìn)一步裝配以前，必須設(shè)置一出口用于從勵(lì)磁線圈(70)引導(dǎo)至電源模快(30)的勵(lì)磁線圈導(dǎo)線(721、722)通過。上述兩半爪部件(60、62)和勵(lì)磁線圈(70)應(yīng)用的較佳方式是通過被稱之為“封裝”的過程。爪極式定子元件(581、582、583)的封裝就是在兩個(gè)半爪部件(60、62)和勵(lì)磁線圈(70)之間的空氣間隙中注入液態(tài)樹脂，該樹脂隨后固化變硬從而使上述的各部分穩(wěn)固粘接在一起。一旦上述封裝過程完成，就可拆下來上述的裝配設(shè)備，這是因?yàn)橛晒袒臉渲纬傻恼辰幼阋允棺O式定子元件永久地保持原樣。
爪極式電機(jī)的定子(42)包含三個(gè)大體相同的爪極式定子元件(581、582、583)，每個(gè)定子元件均固定地且同心地安裝在軸(56)上，上述軸(56)最好由非磁性材料制成，從而使相互鄰接的爪極元件(581、582、583)之間的漏磁量降到最小限度。軸(56)上有一個(gè)貫穿全軸的通槽(57)。通槽(57)提供了一個(gè)有足夠?qū)挾群蜕疃鹊耐ǖ溃瑏砣菁{介于爪極式定子元件(581、582、583)和爪極式電動(dòng)機(jī)外部之間的勵(lì)磁線圈導(dǎo)線(721、722)。通槽(57)在一邊由一個(gè)塞子(附圖中未畫出)密封。通槽(57)在另一邊由一個(gè)橡膠密封套等類似物密封，同樣，(附圖中未畫出)在此勵(lì)磁線圈導(dǎo)線(721、722)從通槽(57)中導(dǎo)出。所述的塞子和密封套阻止外面的顆粒物由通槽(57)進(jìn)入爪極式電動(dòng)機(jī)內(nèi)部。在附圖9實(shí)施例中所示，通槽設(shè)置在軸(56)的外表面上，盡管如此，所述通槽(57)還可以設(shè)置成一個(gè)內(nèi)部的槽或通道，貫穿整個(gè)軸(56)的全長。爪極式定子元件(581、582、583)的十六個(gè)磁極中的每一個(gè)磁極相對于上述定子元件(581、582、583)中毗鄰的相同磁極(圍繞著軸(56)的軸線)偏移30°角，這種排列提供給定子(42)一個(gè)“分段”的表面。如上所述，三爪極式定子元件(581、582、583)彼此之間的分段排列，有效地致使定子(42)總共具有四十八個(gè)磁極(3×16個(gè)磁極)，這意味著轉(zhuǎn)鼓(40)的永磁體(76)將比在上述三個(gè)爪極式定子元件(581、582、583)的每個(gè)中的十六個(gè)磁極均共線的情況下在定子(42)各磁極之間移動(dòng)更少的轉(zhuǎn)動(dòng)距離。當(dāng)三相交流電提供給上述定子元件(581、582、583)時(shí)，該交流電在定子內(nèi)產(chǎn)生旋動(dòng)磁場，該磁場能夠轉(zhuǎn)動(dòng)具有很低程度的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)的轉(zhuǎn)鼓(40)，這是由于減小了定子(42)各磁極之間的轉(zhuǎn)動(dòng)距離所致?！稗D(zhuǎn)矩變動(dòng)”是一個(gè)術(shù)語，用于形容轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)比平穩(wěn)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)更加不均勻的運(yùn)動(dòng)如發(fā)生在急拉或遞增過程中的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子的電極從定子的一個(gè)電極移動(dòng)到下一個(gè)鄰接的電極并大多數(shù)以低轉(zhuǎn)速出現(xiàn)時(shí)，上述的轉(zhuǎn)矩變動(dòng)發(fā)生。
圓筒鼓輪(74)，端面(75，77)和軸承(79，81)共同以密封的方式環(huán)繞在轉(zhuǎn)鼓(40)的內(nèi)部，導(dǎo)致定子元件(581，582，583)和永磁體(76)被遮護(hù)，以防止外部顆粒物進(jìn)入。在操作帶式磨沙機(jī)的過程中，翼翅(83)跟著端面(75，77)旋轉(zhuǎn)，圓筒鼓輪(74)繞著中心軸(56)旋轉(zhuǎn)，從而在轉(zhuǎn)子圓筒(40)中產(chǎn)生額外的氣流，以冷卻轉(zhuǎn)子圓筒(40)和它的內(nèi)部構(gòu)件。此外，圓筒鼓輪(74)被位于其兩端的端面(75，77)和軸承(79，81)沿全長軸向地安裝在軸(56)上。由于端面(75，77)和軸承(79，81)的存在，加載在轉(zhuǎn)鼓(40)外部的軸向載荷使對著軸(56)的任意一節(jié)轉(zhuǎn)鼓(74)所產(chǎn)生的軸向偏轉(zhuǎn)被阻止，這樣，定子元件(581，582，583)和轉(zhuǎn)動(dòng)的永磁體(76)之間的有害摩擦被消除。圓筒鼓輪(74)同樣被端面(75，77)和軸承(79，81)縱向地安裝在軸(56)上。盡管這樣，在使用帶式砂磨機(jī)的過程中，轉(zhuǎn)鼓(40)所承受的縱向載荷可能要比軸向載荷小。
動(dòng)力工具的電動(dòng)機(jī)可以通過家用干線供電或由蓄電池供電來直接驅(qū)動(dòng)。然而，動(dòng)力工具諸如帶式砂磨機(jī)，經(jīng)常使用電源模塊用來驅(qū)動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)，可以獲得電源模塊提供的更好控制和更好的效率。電源模塊能夠接收來自家用干線的供電或來自蓄電池的供電并可將其轉(zhuǎn)換成直流電或交流電，進(jìn)行單相供電或多供電，并適宜為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的各種類型的電動(dòng)機(jī)供電。參照附圖11下面將描述根據(jù)本發(fā)明所述能夠?yàn)樽O式電機(jī)供電的一種類型的電源模塊(30)。該電源模塊(30)容納在殼體(28)內(nèi)，并通過輸入電纜(26)和電觸發(fā)器開關(guān)(24)接收來自家用干線的240V的單向交流電。使用者可以通過操作上述的電觸發(fā)器開關(guān)(24)來選擇通電或斷電。橋式整流器(80)接收來自電觸發(fā)器開關(guān)(24)的家用的240V交流電，并將其轉(zhuǎn)換成第一鏈路電源電流。邏輯電源(82)接收上述第一鏈路電源的供電，并將其轉(zhuǎn)換成第二鏈路電源電流再接著給電源模塊的其它部件如驅(qū)動(dòng)控制器(84)和電源開關(guān)(86)供電。驅(qū)動(dòng)控制器(84)可編程用于控制電源開關(guān)(86)，電源開關(guān)(86)包含有能夠驅(qū)動(dòng)三相電機(jī)諸如爪極式電機(jī)(38)的三相橋。如上所述，電源模塊(30)是一個(gè)開環(huán)控制系統(tǒng)，因?yàn)樵谶\(yùn)轉(zhuǎn)過程中沒有將關(guān)于爪極式電機(jī)的速度和位置的信號反饋給驅(qū)動(dòng)控制器。
可以選擇將一種閉環(huán)控制電路添加到電源模塊(30)中。在這種閉環(huán)控制電路的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)控制器(84)通過電源開關(guān)(86)和電壓控制器(88)來控制爪極式電機(jī)(38)的轉(zhuǎn)動(dòng)速率，而位置傳感器(90)監(jiān)視上述爪極式電機(jī)(38)的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速率并同時(shí)將實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)速率反饋給驅(qū)動(dòng)控制器(84)。電壓控制器(88)接收第一鏈路供電電流并將其轉(zhuǎn)換成可變的第三鏈路供電電流，該第三鏈路供電的電壓范圍在0V和等同于第一鏈路的供電電壓之間，在該范圍內(nèi)其電壓值則由驅(qū)動(dòng)控制器(84)來決定。如果來自位置傳感器(90)的反饋信號使驅(qū)動(dòng)控制器(84)獲知爪極式電機(jī)(38)未能以預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速率運(yùn)轉(zhuǎn)，那么接著在電壓控制器(88)向電源開關(guān)(86)供電時(shí)驅(qū)動(dòng)控制器(84)可以選擇改變第三鏈路供電，或調(diào)整電源開關(guān)(86)的操作頻率，或二者同時(shí)使用，目的是使爪極式電機(jī)(38)恢復(fù)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速。位置傳感器(90)所提供的反饋信號傳遞到驅(qū)動(dòng)控制器(84)形成鏈路從而完成(封閉)驅(qū)動(dòng)控制器(84)和爪極式電機(jī)(38)之間的控制電路環(huán)，因此無論外部如何影響，爪極式電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)均能始終如一地并且盡可能接近預(yù)定的正確轉(zhuǎn)速。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以采用其它類型的電動(dòng)機(jī)來替換所述的爪極式電機(jī)是顯而易見。下面將參照附圖12描述一種三相疊片芯子的電機(jī)，該電機(jī)可直接替代上述的三相爪極式電機(jī)。該三相疊片芯子的電機(jī)包含a)其中心安裝在軸(94)上的定子(92)，該定子(92)包含具有十二個(gè)齒(98)的疊片鐵芯(96)和一個(gè)絕緣的勵(lì)磁線圈(100)，該勵(lì)磁線圈(100)進(jìn)一步包含六個(gè)彼此獨(dú)立且絕緣的勵(lì)磁線圈(192)(每相兩線圈)，該獨(dú)立的勵(lì)磁線圈(102)交替地繞著十二個(gè)疊片芯子齒(98)，各獨(dú)立的勵(lì)磁線圈(102)分別通過勵(lì)磁線圈導(dǎo)線(104)來接收所供電流。
b)轉(zhuǎn)鼓(40)，包含圓筒形的鼓輪(74)和十六個(gè)均由永磁體(76)形成的磁極。各永磁體(76)被連接到圓筒形鼓輪的內(nèi)表面上并連續(xù)不斷地沿其軸向長度延伸。
上述的疊片定子(92)具有十二個(gè)齒(98)和由此而安裝的十二個(gè)磁極，當(dāng)來自電源模塊(30)的三相交流電給六個(gè)獨(dú)立的勵(lì)磁線圈(102)供電時(shí)，上述磁極會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。該旋轉(zhuǎn)的磁場驅(qū)使轉(zhuǎn)鼓(40)的永磁體(76)使其圍繞著定子(92)轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使轉(zhuǎn)矩變動(dòng)最小，上述的疊片定子(92)以一個(gè)半齒距的方式傾斜。
上述的疊片式電機(jī)與爪極式電機(jī)相類似，因此該電機(jī)包含一個(gè)固定地連接到主體部件(20)一側(cè)上的內(nèi)定子(92)，和一個(gè)外轉(zhuǎn)鼓(40)。盡管附圖12中未顯示出，疊片芯子電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)鼓(40)還包含一個(gè)每端帶有軸承(79，81)的圓形端面(75，77)和若干個(gè)布置在每個(gè)圓形端面(75，77)外部的翼片(83)，就象爪極式電動(dòng)機(jī)一樣。二者均屬于無刷屏蔽保護(hù)的電動(dòng)機(jī)，由三相交流電驅(qū)動(dòng)，具有內(nèi)定子(42，92)以及圍繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的大體相同的外轉(zhuǎn)鼓(40)。上述的兩電機(jī)均無需適應(yīng)三相交流電，并且具有類似結(jié)構(gòu)的爪極式或疊層式電動(dòng)機(jī)能夠在其他類型電流的供應(yīng)下應(yīng)用。所述的爪極式電機(jī)是本發(fā)明優(yōu)先選擇的電動(dòng)機(jī)，這是因?yàn)樵撾姍C(jī)具有簡單而又便宜的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)力工具，包含一個(gè)主體部件(20)；一個(gè)電機(jī)；和一個(gè)輥?zhàn)?38)；其特征在于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)輥?zhàn)?38)。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)力工具，其中電動(dòng)機(jī)包含定子(42，92)和轉(zhuǎn)子(40)，其中轉(zhuǎn)子(40)設(shè)置在定子(42，92)的外部，而且能夠繞定子(42，92)旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)力工具，其中轉(zhuǎn)子(40)是一個(gè)輥?zhàn)?38)。
4.如權(quán)利要求2或3所述的動(dòng)力工具，其中定子(42，92)固定于主體部件(20)。
5.如前面的權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，其中還包含一個(gè)從動(dòng)輥?zhàn)?34)。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)力工具，其中從動(dòng)輥?zhàn)?34)可旋轉(zhuǎn)地布置在軸(36)的外面，所述軸(36)固定于主體部件(20)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的動(dòng)力工具，其中還包含一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)帶(44)，轉(zhuǎn)子(40)和能夠支撐運(yùn)轉(zhuǎn)帶(44)的從動(dòng)輥?zhàn)?34)。
8.如權(quán)利要求2至7中任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，其中轉(zhuǎn)子(40)包含一個(gè)圓筒鼓輪(74)；和若干永磁體(76)；所述永磁體(76)固定于所述圓筒鼓輪的內(nèi)部。
9.如權(quán)利要求8所述的動(dòng)力工具，其中所述的永磁體(76)是稀土磁體燒結(jié)而成。
10.如前面的權(quán)利要求中任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，其中電動(dòng)機(jī)是一個(gè)無刷屏蔽電動(dòng)機(jī)。
11.如權(quán)利要求2至10中的任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，其中定子(42)是一個(gè)包含至少一個(gè)爪極式定子元件(581，582，583)的爪極式定子(42)。
12.如權(quán)利要求11所述的動(dòng)力工具，其中爪極式定子元件(581，582，583)包含一個(gè)勵(lì)磁線圈(70)；一個(gè)第一半爪部件(60)，包含一個(gè)第一中心元件(66)；和若干爪(64)，爪(64)被等角度間距地安裝在第一半爪部件(60)的圓周上；和一個(gè)第二半爪部件(62)，包含一個(gè)第二中心元件(68)；和若干爪(64)，爪(64)被等角度間距地安裝在第二半爪部件(62)的圓周上；第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)通過第一中心元件(66)和第二中心元件(68)結(jié)合，形成爪極式定子元件(58)，從而使爪(64)并排在第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)的圓周上，勵(lì)磁線圈(70)被爪(64)封閉，且環(huán)繞著相互結(jié)合的第一中心元件(66)和第二中心元件(68)。
13.如權(quán)利要求12所述的動(dòng)力工具，其中第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)由一個(gè)各向同性的鐵磁體復(fù)合材料構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求11，12和13中的任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，爪極式定子(42)還包含一個(gè)軸(56)和若干爪極式定子元件(581，582，583)所有的爪極式定子元件(581，582，583)都被同心地設(shè)置在軸(56)上。
15.如權(quán)利要求14中所述的動(dòng)力工具，其中軸(56)由無磁性材料構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求2至10中的任意一個(gè)所述的動(dòng)力工具，其中定子(92)包含一個(gè)具有若干疊片芯子齒(98)的疊片芯子(96)；一個(gè)勵(lì)磁線圈(100)；一個(gè)軸(94)；所述的疊片芯子(96)被牢固地安裝在軸(94)上。
17.一個(gè)基本上如附圖所示的動(dòng)力工具。
全文摘要
一種動(dòng)力工具,包含一個(gè)主體部件(20),一個(gè)電動(dòng)機(jī)和一個(gè)輥?zhàn)?38),其特征在于所述的電動(dòng)機(jī)作為所述輥?zhàn)印?br> 文檔編號B24B23/06GK1331000SQ0112483
公開日2002年1月16日 申請日期2001年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月19日
發(fā)明者S·斯瓦德勒, B·C·梅克勞, A·G·杰克 申請人:布萊克-德克爾公司