带有外转子轮毂电机的电动工具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电动工具，具体涉及一种带有外转子轮毂电机的电动工具。
【背景技术】
[0002]电动机属于机电能量转换装置，包括感应电机、串激电机和直流电机，轮毂式直流无刷电机是直流电动机中的一种，简称为轮毂电机，起源于电动汽车领域，从结构上又可分为内转子和外转子两种形式。轮毂电机将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。
[0003]现有的电动工具以采用传统的电动机居多，电动机的电机轴转动带动齿轮、皮带等来驱动工具工作，传动过程中会有能量损耗，齿轮或皮带也需要定期维护、更换。通常电动机的转速较高，需要配合减速机构进行速度调节，所以电动工具要实现无级调速较为困难；另外，电动工具例如带锯机、砂盘机等，因为电动机体积大，使得电动工具在包装运输时需要的空间大，增加了运输的成本。减小电动工具的厚度、提高机电转换效率和较方便的实现无级调速，一直是电动工具领域的改进难题。
[0004]轮毂电机用在电动工具上能够较好的替代传统的电动机，可以直接作为驱动轮，省去传动结构，通过控制系统方便实现无级调速，但其虽然在电动车上应用很频繁，却很难很少在电动工具应用。主要原因在于，一方面电动车和电动工具两者的技术领域差别较大；另一方面，轮毂电机目前应用面窄，研究开发的企业、从业人员较少，相对比传统的感应电机、串激电机等成本要高，因此在市场应用的关联度不大，使得二者的结合可能性较低；其次，即便是将轮毂电机用于电动工具，仍然需要解决轮毂电机在电动工具上的适用问题，包括:第一、采用轮毂电机的电动车控制器为低电压，通常为24V、36V或48V，因此控制系统容易做，而电动工具直接以220V或110V的交流市电工作，控制系统比较难做；另外，电动车采用低电压，加速平缓，而电动工具采用高电压，需要解决突发性过载的问题；第二、电动车轮毂转速低，对噪音和振动要求较低，而电动工具要求电机转速较高，是电动车轮毂电机的几倍到几十倍，高转速必然会带来一些噪音大、振动大的问题；第三、电动车是滚动摩擦，受到的阻力较小，电动工具用来切割、打磨物料，产生的阻力大，发热严重，必然会影响轮毂电机以及磁钢的使用寿命；第四、电动车和电动工具的市场准入标准不一样，电动工具电机对电气性能要求更高。其中，针对轮毂电机的震动和平衡问题，可以用专门的动平衡仪器对整个轮毂电机做动平衡检测后进行平衡调整，电气性能上的安全保证可以通过安装工艺调整和电气间距的控制来实现，但因阻力增大产生的轮毂电机发热以及电压的增高，就需要设计新的技术方案解决。
[0005]除此之外，目前的电动机控制器是根据不同的电机及负载调节不同的软件，从而适配机器所需，但电动机在长期使用中，存在内部磁钢的磁性衰减、零部件松动等问题，造成电机参数的变化，电动机的控制器和驱动器不再完全适配，影响电动机和电动工具的使用能效和性能，因而现有的电动机控制器通用度差。
[0006]中国专利(申请号201410385347.2、申请公布日2014年11月12日)公开了一种“拉杆式斜切割机”，该装置的驱动装置为直流无刷电机，定子固定设置在机身上。定子的轴线沿左右向水平设置。无刷电机外转子总成由其驱动轴由右至左穿过定子后通过相应的轴承组件转动设置在机身上，且定子的相应部分位于电机壳中，锯片可拆卸固定设置在驱动装置的无刷电机外转子总成的驱动轴上，驱动装置和控制装置电连接，该驱动装置仍然采用的是低电压的电池供电，而且锯片是装在无刷电机外转子总成的驱动轴上，结构上内似于传统的电动机，存在一定的传动损耗，无刷电机的轴向宽度依然较大，和采用轮毂电机有着本质的区别。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种带有外转子轮毂电机的电动工具，用以解决现有技术中采用传统的电动机导致电动工具体积较大、存在传动损耗等问题，取代后挂的电动机后，电动工具的厚度可降低一半，降低包装、运输的耗材和成本；采用轮毂电机直接作为驱动轮，无中间传动部件，提高机电使用效率；通过控制系统可实现电动工具的无级调速，在电机控制总成中增加参数测量模块，即在通电之后、电机启动之前的较短时间内，通过参数测量模块发送测试信号，经反馈后获得电机的电阻、电感、极对数等电机参数，经单片机控制弥补电机变化的影响，保证电动工具性能获得最佳发挥。
[0008]为了实现本发明的目的，采用以下技术方案:
带有外转子轮毂电机的电动工具，包括轮毂电机，所述轮毂电机包括扁平状的定子和沿定子中轴线设置的电机轴，所述电机轴与定子固定安装，定子的外沿开有多个槽口，槽口内嵌设有线圈，所述定子的外部设有转子；所述转子包括磁轭圈，磁轭圈内侧安装有与线圈极数相同的永磁体，所述永磁体由N极永磁体和S极永磁体相互交错间隔设置构成；所述转子固定在轮毂内，轮毂的两侧固定安装前端盖和后端盖；所述电机轴一端伸出后端盖，其另一端通过前端轴承安装前端盖，所述前端盖设在电机轴端部，后端盖与电机轴之间通过后端轴承连接，前端盖与定子之间设置有风叶；所述电机轴伸出后端盖的外部安装有支撑架，所述支撑架与电机轴固定连接，所述轮毂电机上安装有用于工件或材料加工的工具件。
[0009]本发明在现有技术的基础上，进行了创新性的设计，克服了对电动工具结构的惯性设计思维和方法，解决了现有电动工具中采用传动电动机的不足。采用外转子轮毂式直流无刷电机作为电动工具的驱动装置，并通过轮毂电机散热、高电压适用等方面的结构改进，进而可将轮毂电机直接作为驱动轮使用省去间接传动的皮带或齿轮、从动轮等部件，提高电动工具的机电效能；轮毂电机的电机轴和支撑架形成一侧固定的悬臂结构，有利于提高电动工具的结构稳定性和性能效率；同时可减少整机体积，便于包装和运输。为了轮毂电机在高电压、高转速下的适用，采用了能够自适应调节的电机控制总成，可获得较佳的轮毂电机运行效果。和已有的电动工具比较，本发明解决了现有技术中的难题，取得了较好的技术效果，尤其是产品的整体结构、动力性能和使用性能均得到了较好的提升。
[0010]为进一步实现本发明的效果，还可以采用以下技术方案:
如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述轮毂电机连接有电机控制总成，所述电机控制总成包括单片机，单片机的2路双向I/O 口分别连接转速检测模块、电机参数测量模块，，其2路I/O 口分别连接保护模块的输出端、功率器件驱动器的输入端，所述转速检测模块、电机参数测量模块、保护模块的输入端分别连接轮毂电机的检测电路、线圈和传感器，所述功率器件驱动器的输出端连接有驱动轮毂电机的功率器件。
[0011]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述风叶包括圆环，圆环的外沿径向均匀间隔设有多个L形部，所述L形部由侧板和径向垂直于侧板的竖板构成，所述竖板一侧与侧板固定，对应的另一侧朝向定子，所述圆环套设在电机轴上，侧板与圆环的之间形成背离定子的倾角。
[0012]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述永磁体采用耐高温的磁性材料制成。
[0013]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述轮毂电机采用交流220V或110V电源供电。
[0014]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述保护模块包括轮毂电机过载保护单元、过热控制单元和速度控制单元。
[0015]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述工具件为带锯条，所述支撑架为带锯机室体，包括上室体和下室体，所述轮毂电机设在下室体内，其电机轴与下室体的侧板固定，上室体内安装从动锯轮，所述轮毂电机的外周形成主动锯轮，带锯条套设在从动锯轮和主动锯轮上。
[0016]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述下室体上方安装水平的工作台，工作台上设置有角度规和物料挡板，所述带锯条穿过工作台；所述下室体的底部安装集尘盒，集尘盒外的下室体上安装可打开的下门体；所述下室体底部安装支架，所述支架包括平面状的底座和底座下方的支腿。
[0017]如上所述的带有外转子轮毂电机的电动工具，所述工具件为通过砂盘支架安装在前端盖外侧的砂盘，所述支撑架具有凹形结构，其底部形成砂盘机底座上，所述砂盘的外侧安装水平的工件工作台，工件工作台的底部与砂盘机底座固定。