专利名称：紧凑式电打磨机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有外壳体和工具轴的紧凑式手持电打磨
机。
背景技术：
以前/人例如US专利0245182得知相同类型的电打磨才几。这里， 该专利的目的在于通过使用无刷马达，并且使得马达直径和马达高 度之间的比例很大，来制造相对紧凑和低矮的打磨机。这种解决方 法的缺陷在于马达直径不可避免地变大，并且因此也难以通过单手 抓握。另外，由于直径很大，变得不利于制造密封式马达，只能在 外部进行冷却。非常不利的是其中最为经常使用打磨机的空气中充 满灰尘颗粒，这些灰尘颗粒会是导电的，并且本身起到研磨作用。
由于以往的电打磨机非常庞大和沉重，需要一种用于例如墙壁 打磨的特殊打磨才几。这种类型的打磨才几从例如US专利5239783或 EP0727281得知。在这些专利中，用于墙壁的打磨机通过将马达运 动到臂的远端并且使用将电力传递到打磨头的缆线来制造。由此， 针对打磨机实现平衡，但是这也使得打磨机昂贵并难以制造。
在EU和许多其它市场的范围内，存在着对于电网造成多少干 扰的规定。在EU范围内，采用经过A14修订的标准EN61000-3-2。 如果通过按照图5校正主电压，并随后采用大电容器，使得随后的 控制器可连续吸取电流，直到形成随后的脉冲，以最简单的方式制 造转换控制单元，但是获得了与电网干扰的非常高的谐波分量。
具有两种常规方式来解决这种问题通过电感器和电容器过滤 电流和电压的一皮动方式，以及主动方式。纟皮动方式需要空间以及大 容积和重量。主动方式以如下方式操作，即电压首先按照图6以公 知的"级增"拓朴方式转换，使得输入电流和输入电压之间的关系与阻抗载荷相对应。输出电压总是高于输入电压的峰值。主动方式
的缺陷在于电流要经过额外的电感器Ll，并且另外由于转换控制 单元之后总是功率修正，要多转换一次。
发明内容
本发明的目的在于消除所述的缺陷。按照本发明的打磨机的特 征在于它具有电驱动马达，电驱动马达是无刷的并且没有自身的 轴，且被安装成使得转子被紧固到工具轴上，并且定子被定位在外 壳体内。以此方式构成的打磨机具有紧凑的结构，使得打磨机可符 合人机工程地用单手抓握。紧凑的结构使得可以使用紧固到打磨机 上的臂形式的装置，以便舒适地用双手抓握，并且扩展打磨机的操 作范围。同时，本发明提供密封的结构，其中冷却空气只经过定子 外侧，并因此不敏感于冷却空气中的杂质。由于打磨机还具有小型 面，良好地控制了打磨机的研磨性能。
用于本发明的马达类型是所谓的BLDC (无刷直流)马达。由 于新型NdFeB磁体的强磁场，马达具有很高的单位容积功率以及 很高的效率。由于这些特征，对于实施本发明来说，可以使得马达 足够小。有利的解决方法在于使用无细槽形式的BLDC马达。由 于层压叠置的铁芯具有更简单的形式，并且更容易进行缠绕，无细 槽马达具有较小的铁耗，并且具有更加有利价格。
工具轴具有偏心定位的工具保持件，并且没有自身轴的驱动马 达的转子被紧固到工具轴，并且定子定位在外壳体内。工具轴被配 置成在驱动马达的转子内延伸，并因此代替其自身的轴。
现有技术工具具有没有偏心和平衡配重的工具轴。偏心由紧固 到马达轴上的外部部件来形成。通过外部部件形成偏心的原因在于 转子可以常规方式紧固到轴上，并且轴承可从两端组装。这种解决 方法使得打磨机不太紧凑。
冷却空气由送风器产生，送风器安装在工具轴上，并且可有利 地在相同的竖直方向上集成为工具轴的平衡配重。首先冷却马达的同一冷却空气冷却控制单元。
由于本发明，打磨机比公知的电打磨机更轻且更紧凑，完全不 需要用于墙壁打磨的特殊打磨机。以往，需要通过将马达运动到臂 的另一端来使得打磨头更轻，但是后果是需要通过缆线或轴来传 递。本发明的打磨机可紧固到臂的端部上，使其在一个或多个灵活 方向上自由活动。由于打磨机很轻，也可以操纵具有复杂和昂贵传 递装置的特殊墙壁打磨机。如果需要吸尘，有利的是将抽吸装置引 导到中空臂。
马达的控制通过电子方式进行，从而能够改变转动速度。控制 单元以如下方式形成，即转动速度保持在给定程度，而不考虑打磨 机的载荷。控制单元优选地与打磨机相结合定位。优选的解决方法 是使用无传感器的控制器，即没有确定转子在电子转换过程中的位 置的传感装置的控制器。无传感器的控制器通常利用不传导相中产 生的电压来确定转子的位置。
转子在电子转换过程中的位置也可根据不同相中产生的电流 或者同相内电流和电压之间的关系来确定。
在控制器没有传感器时，马达更加紧凑，这是由于通常是霍尔 传感器的传感器使得马达相当长。
按照转换控制单元的新型优选解决方法，马达的尺寸被设置成 使得马达的额定电压低于校正后的主电压的峰值。在电流在电压高 于马达的额定电压的循环过程中消耗并且电流在电压低于马达的 额定电压时不消耗的情况下，根据额定电压如何的低，获得不同程 度的功率修正。如果对于整个循环来说电流与最佳载荷相对应的时 间周期足够长，反作用于电网的谐波分量将在许可的数值内。在校
正230V的主电压时，获得325V的峰值。如果马达的额定电压是 例如200V,具有大致60%时间的电流流动。电流以如下方式形成， 即在校正后的主电压等于额定电压时没有电流流动，并且电流以如 下方式线性增加，即在电压325V时，电流是IOA。这给出大约 IIOOW的有效功率。第三谐波电流分量因此是2.4A,这在便携式手持工具所许可的极限内。其它的谐波分量也可具有许可数值。由
于马达绕组形成具有自电感Ll的线圈，转换控制单元也可优选地
制成没有外部电感器。
下面参考附图更加详细地描述本发明，附图中
图1表示打磨机的俯视图2表示打磨机的侧视图3表示沿着线A-A的截面图4表示沿着线B-B的截面图5表示现有技术控制器的电路图6表示现有技术功率修正；
图7表示新型马达控制器的第一实施方式；以及
图8表示马达控制器的第二实施方式。
具体实施例方式
图l-4所示的打磨才几包括包围马达的所有部件的壳体1。马达 由包括具有冷却翅片12的外壳的定子6和转子7形成。这些部件 与保持工具轴2的部件、两端4、 11处的轴承壳以及就位的轴承 10 —体地形成，使得转子7紧固到工具轴2。定子6的外壳和冷却 翅片被成形为形成空气细槽，该空气细槽由外壳、打磨机壳体和冷 却翅片限定。打磨片3经由偏心轴承8被自由转动地紧固到工具轴 2。最好在与平衡配重相同高度上紧固到工具轴2的送风器9经由 孑L 14吸入空气。空气经由冷却翅片12冷却控制单元15以及马达。 空气经由孔5吹出。外罩16收集经由打磨片3并进一步经由抽吸 管道17抽吸打磨灰尘。开关13与控制单元连接，并且用来符合人 机工程地接通和断开。外壳周围的柔软部分18使得打磨机容易抓 握。在另一实施方式中，打磨片不自由转动，而是打磨片经由与工 具轴2的连接件在具有或不具有偏心运动的情况下转动。通过半圆键防止转子相对于轴转动，其中相应的细槽在图4的
转子中表示出来。也可通过其它类型的键或花键来防止转子转动。
集成在工具轴内的平衡配重很大，使得轴承10 (下部)必须 在转子紧固到工具轴之前安装。
为了增加紧凑性，轴承10和轴承壳4、 ll部分或完全位于定 子6或绕组内部。
在另一实施方式中，灰尘的抽吸也可用于马达冷却，使得空气 的一部分经由马达和冷却翅片抽吸，并且马达在没有分开的送风器 的情况下冷却。
第一实施例的控制单元的功率修正功能在图7中描述。主电压 被校正，并且后面的电容器C2很小，使得该电压跟随校正后的电 压。马达的尺寸被设置成使得马达的额定电压相对于所需功率来说 远小于校正后的主电压的峰值，使得在电流在电压高于马达的额定 电压的循环过程中消耗并且电流在电压低于马达的额定电压时不 消耗的情况下，获得功率修正。控制单元采用公知的"级减"拓朴 方式，使得电流和电压之间的关系得以最佳，从而产生最小的谐波 分量，并因此在电压高于马达的额定电压的循环部分中实现最佳的 功率修正。如果电压低于额定电压，马达不消耗功率。如果对于所 需功率来说电流与整个循环的最佳载荷相对应的时间足够长，反作 用于电网的谐波分量将在许可的数值内。如果马达的自电感Ll足 够大，控制单元可最好制成没有外部电感器。图7的马达已经被简 化，使得只表示一个开关SW1。实际上，针对马达直接进行电子 转换的3相控制。
如果所获得的功率修正不充分，该功能可进一步按照图8的实 施方式来改进。这里，按照"级增"拓朴方式的外部电感器Ll和 外部开关已经被结合，以便在电压低于马达额定电压时进行功率修 正。由于电流和电压比整个循环过程中进行功率修正的情况低，这 种联系也是优选的。总之，由于电压在进行转换时较低，外部电感 器Ll的数值可以较低。以上描述和相关附图只用来说明本发明打磨机的结构的解决 方案。因此，该解决方法不只局限于以上实施方式或所附权利要求 描述的实施方式，但是多种变型或改型可在所附权利要求描述的理 念范围内是可行的。
权利要求
1.一种手持打磨机，具有外壳体(1)、工具轴(2)和无刷电驱动马达，其特征在于-工具轴(2)具有偏心定位的工具保持件；以及-没有自身的轴的所述驱动马达的转子被紧固到所述工具轴；以及-定子(6)定位在所述外壳体(1)内。
2. 如权利要求1所述的打磨机，其特征在于，无刷马达是无细槽的。
3. 如权利要求1或2所述的打磨机，其特征在于，打磨片(3)偏心、自由转动地安装到所述工具轴(2)。
4. 如权利要求3所述的打磨机，其特征在于，所述打磨片(3)具有或不具有安装在所述工具轴(2)上的减速齿轮，从而产生转动运动。
5. 如权利要求1-4所述的打磨机，其特征在于，所述马达的控制单元被配置成使得转动速度恒定，而不考虑载荷。
6. 如权利要求5所述的打磨机，其特征在于，所述控制单元是无传感器的控制单元。
7. 如权利要求6所述的打磨机，其特征在于，所述无传感器的换过程中的位置。
8. 如权利要求6所述的打磨机，其特征在于，所述无传感器的控制单元被配置成通过不同相内产生的电流或同相内的电流和电压之间的关系来确定在电子转换过程中的位置。
9. 如权利要求1-8所述的打磨机，具有控制单元(15),其中主电压被校正，并且随后的电容器(C2)的尺寸设置成很小，使得在使用中所述电压跟随所述校正后的主电压，并且因此在所述电压被加载期间电流从电网中消耗，其特征在于，所述马达的尺寸被设.讥尸/r还^込日？观疋m /主尺尺小于所述校正后的主电压的峰值，从而当电流在所述电压高于所述马达的额定电压的循环过程中消耗并且没有电流在所述电压低于所述马达的额定电压时消耗的情况下获得功率修正。
10.如权利要求9所述的打磨机，其特征在于，在所述电压高于所述马达的额定电压的循环过程中优化电流和电压之间的关系，从而产生可能的最小谐波分量，并因此获得可以是最佳的功率修正。12.如权利要求10或11所述的打磨机，其特征在于，同样在所述校
11. 如权利要求9-10所述的打磨机，其特征在于，转换功率总和只使用所述马达的作为所述转换中的感应分量的自身电感(Ll )。
12. 如前面权利要求任一项所述的打磨机，其特征在于，所述马达通过被安装到工具轴(2)的送风器(9)来冷却。
13. 如前面权利要求任一项所述的打磨机，其特征在于，冷却空气通过流过外壳体(1)的内侧和定子(6)的外侧之间形成的细槽来冷却所述马达的定子(6)。
14. 如前面权利要求任一项所述的打磨机，其特征在于，所述定子(6)被成形为使其同时作为所述打磨机的壳体。
15. 如权利要求14所述的打磨机，其特征在于，所述定子(6)具有内置的冷却通道。
16. 如前面权利要求任一项所述的打磨机，其特征在于，所述定子、轴承壳和轴承的结构是密封结构，其中所述冷却空气只经过所述马达的外侧。
17. —种用于电打磨机的控制方法，该方法包括主电压的校正以及转换马达控制，其特征在于，所述马达的尺寸被设置成使得相对于所需功率来说所述马达的额定电压大大小于所述校正后的主电压的峰值，从而当电流在所述电压高于所述马达的额定电压的循环过程中消耗并且没有电流在所述电压低于所述马达的额定电压时消耗的情况下获得足够的功率修正。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在所述电压高于 所述马达的额定电压的循环过程中优化电流和电压之间的关系，从 而产生可能的最小谐波分量，并因此获得可以是最佳的功率修正。
全文摘要
本发明特别涉及一种手持的打磨机，所述打磨机具有外壳体(1)、工具轴(2)和无刷电驱动马达。在本发明中，驱动马达的转子被紧固到打磨机的工具轴(2)，并且定子(6)定位在外壳体(1)内。本发明还涉及一种电打磨机的控制方法。
文档编号B24B23/00GK101636245SQ200880008950
公开日2010年1月27日 申请日期2008年3月20日 优先权日2007年3月21日
发明者C·诺德斯特罗姆 申请人:Kwh米亚卡公司