专利名称：一种动力工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动动力器械的装置以及该装置在动力器械中的定位，尤其涉及一种用于驱动带式砂磨机的电源模块和电动机，以及上述电源模块和电动机相对于带式砂磨机中砂纸带的定位。
砂纸被用作清除表面层，例如清除木板的油漆层。可以采用手工操作一张砂纸，包含使用者将上述砂纸抵靠在将被清除的油漆层上反复摩擦，利用砂纸的研磨特性可以不断地清除上述表面层。一旦确信上述的光泽层已被清除干净，使用者将会停止上述摩擦动作，从而使一个干净的木片从上述光泽层下显露出来。
砂纸的手工用法允许使用者接近连接紧密的角落，然而这将占用使用者许多时间并使其付出巨大的努力。所付出的时间和努力的增长将随着任务规模的扩大而增长，而且许多人都认为在一个标准房间内试图采用手工操作砂纸的方法将光泽层从木地板上清除掉将是一件非常繁重的任务。然而，以电动砂磨机的形式存在的动力器械采用电力来驱动抵靠在将要被清除的表面层上的砂纸的摩擦运动，能够很快完成此项任务，并使使用者只需付出极少的体力即可。电动砂磨机采用家用干线供电或蓄电池供电来驱动电动机，上述电动机依次驱动能够将电动机的旋转运动转换为砂纸的摩擦运动的机械装置。砂纸的摩擦运动一般采用以下两种形式之一a)相对于待清除的静止表面层所作的充分恒定的平面直线性运动，该运动是这样实现的通过外部具有研磨表面的连续砂纸带围绕在第一驱动辊子和第二从动辊子上的偏平环作快速转动，上述两辊子彼此平行设置。
b)在平面内作摇摆运动，从而使抵靠在待清除的表面层上的平砂纸后端和前端的研磨边作快速运动。
根据预定意图中的电动砂磨机的制造成本及其规模，可以为电动砂磨机配备上述的任一种砂纸摩擦运动方式。当设计电动机时，必须考虑其形状、尺寸以及人机工程等情况。电动砂磨机的主体形状与其研磨表面有关，该形状将影响电动砂磨机能否到达边缘和紧密连接的角落，当采用手动操作砂纸时这些情况可以不必考虑。当电动砂磨机用于作上面(a)中所述的摩擦运动时被称为带式砂磨机。
一种传统的带式砂磨机包含具有一个电开关把手并容纳有电动机的主体部件、驱动机构、驱动辊子、从动辊子和砂纸带，该砂纸带位于主体部件的下侧并被两个辊子约束成扁平环。上述滚子与主体部件相连接，可由电动机通过驱动机构驱使上述驱动辊子转动，上述的电动机和驱动机构均位于主体部件内或连接到主体部件上。一些电动机，如通用电动机，可由家用干线供电或由蓄电池供电。其它类型的电动机要求电源模块能够将家用干线的供电或蓄电池的供电转换成更加适合的供电。根据带式砂磨机的所期望到达的性能来选择电动机和因此所要求的电源模块。如果电源模块是必要的，那么它通常位于传统带式砂磨机的主体部件内并可由家用干线来供电或由蓄电池来供电。
典型的传统带式砂磨机通过驱动机构将电动机的旋转运动传递到驱动辊子上，上述的驱动机构由锯齿带和以滑轮系统的形式排列的两个锯齿轮构成。所述的第一锯齿轮连接到电动机上并可随其转动从而带动锯齿带。上述锯齿带经过砂纸带的一侧并带动第二锯齿轮，上述第二锯齿轮连接到驱动辊子上并转动该驱动辊子。将电动机的旋转运动传递到驱动辊子上促使砂纸带以扁平环的形式围绕着上述的两辊子转动，砂纸底部平面的外表面作为研磨壁抵靠在工作面上。
操作带式砂磨机用于磨光、清除或除去材料的表面是很危险的，这是由于砂纸带的研磨特性和其在运转时的高速所致。使用者必须小心地避免与运动中的砂质带有任何接触，但是通过主体部件将砂纸带以外的所有的运动部分都封装起来就能够减少出现工伤的风险。上述锯齿带经过砂纸带的一侧并且必须由此延伸到传统砂磨机带的整个带宽。为了安全起见，考虑由主体部件的一部分将锯齿带和轮封装起来，而如果想要该主体部件容纳锯齿带和轮，那么上述主体部件的一部分会因此突出于砂纸带的宽度之外。上述主体部件附加的突出宽度会限制传统带式砂磨机达到伸长边的边缘和连接紧密的角落，因此为了利用其主体部件基本上与砂纸带的边缘在一条线上的带式砂磨机的侧边，有时会要求使用者将带式砂磨机旋转180°。上述突出的宽度限制了应用在传统带式砂磨机主体部件上的美学和人机工程设计的选择机会。
本发明的另一方面体现在一种带式砂磨机的新设计上，通过采用包含有电动机的辊子来替代通常的驱动辊子，从而使带式砂磨机能够利用位于砂纸带所限定的区域。上述电动机位于辊子的内侧并设置有用于驱动上述辊子的装置。适宜采用电动机来构成驱动辊子，从而可以避免需要使用附加的驱动机构诸如以锯齿带和轮为特征的滑轮系统。省去了锯齿带和轮，带式砂磨机主体部件的宽度就可以减少到仅仅是砂纸带加上必要装置的宽度，而上述的必要装置用于将辊子和其它位于砂纸带内的组件连接到主体部件上。
构造电动机是一项考究的任务，它可以包含许多不同的部分，其中有些部分的制造很复杂。电动机例如感应电动机可以包含一个多层叠制钢转子和一个包含有复杂励磁线圈的定子，由于上述二者均需要花费大量的时间，因此制造成本很贵。根据本发明优选的电动机是一种爪极式电机，其中包含一个内定子和一个外转子。上述定子包含至少一个爪极式定子元件，上述转子包含至少一个作为磁极的永磁体。所述优选的定子包含三个爪极式定子元件，对本领域技术人员来说，对于任何数量的爪极式定子元件均可被应用将是显而易见的，而其数量则取决于可利用的空间、电源供电的类型等其它因素。较佳的转子包含有多个永磁体，而且所述较佳类型的永磁体是一种用稀土烧结而成的磁体。尽管其它类型的永磁体也可以被使用，但是上述用稀土烧结而成的磁体与传统的永磁体相比在单位体积内具有更大的磁通密度。尽管同样需要以一种精密的方式进行装配，但是由于形成爪极式电机的各组件的装配并不复杂，因此装配完成的电机能够正确地运转。与其它类型的电动机例如感应电动机相比较而言，用于形成爪极式电机定子部分的爪极式定子元件由相对几个较少数量的独立组件构成。一个爪极式定子元件包含两个同样的并且背对着的半爪部件和一个励磁线圈。该励磁线圈由简单环箍形的绝缘导线线圈构成，该线圈和例如直接缠绕在感应电机的定子齿上的励磁线圈相比，其制造的复杂性被大大地减少了。所述的半爪部件可由低碳钢或其它铁磁性材料制成。较佳的半爪部件是由各向同性的软铁粉末的混合体构成。该混合体是通过一个粘接过程形成的，从而生产出最终的半爪部件具有适当高度的公差，因此在装配之前不必再作进一步的机械加工或仿形切削。综合上述，导致爪极式电机的优点在于组件的数量较少和构造简单从而使得制造成本低，同时也使得这种类型的电机能够很好地适宜在动力工具中使用。
一种在铁磁体例如转子或定子的实心钢结构内的交替磁场产生了涡旋电流和其它的铁损，进而又导致副产品热量的产生。除非通过电机外部组件使足够的热自然挥发掉从而将上述产生的热量能够减少到一定的点值，否则电动机需要安装通风设备用于将其冷却到一个可接受的运转温度。此外，许多电动机包含有换向器和碳刷装置用于将供电电流传递给转子的励磁线圈。随着时间的持续，换向器和碳刷之间的磨损会导致碳尘产生，上述碳尘必须从电机内部清除出去以防止因过多的碳尘堆积而产生故障。然而，动力工具在满是灰尘的环境中运转，也同样迫切需要将动力器械的内部运动部件屏蔽起来以使其与外部的灰尘相分离从而减少磨损并延长其工作寿命。根据本发明所述，爪极式电动机的转子与等量绕组的励磁转子相比，由于在其永磁体内不存在交替磁通和伴随的电损耗，因此其所产生的热量显著减少。此外，软铁混合体各向同性的特性用于构造半爪部件，这意味着爪极式电机内产生的任何热量可以沿所有方向平等地进行散发。而且，由于永磁体不需要外部电源供电，因此带有碳刷的换向器也同样不需要。根据本发明所述，省去了碳刷从而使碳尘也和爪极式电机中部件所产生的热量一样少，因为不再需要内部通风，所以上述电机可以形成屏蔽结构。
本发明的另一方面体现在一种带式砂磨机的新设计上，其中通过将电源模块从主体部件内侧重新部署到一壳体内，使砂磨机可以利用由砂纸带所限定的区域，上述壳体位于驱动辊子和从动滚子之间的空间内。上述空间是由砂纸带所限定的区域并且是特意为单独安装在传统带式砂磨机内的带的张紧度调整器保留的。如果用电池作为电源模块的供电电源，那么上述壳体还可为该电池再提供一位置。如果电动机直接由电池来供电而无需电源模块，那么也可替换成由上述壳体为上述电池提供一位置来替换上述的电源模块。出于对安全因素的考虑，砂磨机具有电源模块并将其封装在一个保护壳内从而保护使用者以免触及提供给各组件供电的电流。然而，当这些电流流经电源模块的各组件时会产生热量，而这些热量必须散发出去否则电源模块将会过热。传统砂磨机的电源模块通常位于主体部件内并对于热在电源模块、其壳体以及周围空气之间的有效传递起到阻碍层的作用。本发明通过将上述壳体设置在驱动辊子和从动辊子之间的空间内，而该空间暴露在空气中，由此来克服上述的局限性。由电源模块的组件所产生的热可被传递到内部的散热器上，该散热器与壳体热连接，因此壳体的表面区域起到延长散热器的作用，从而增加了散热器的冷却能力。上述增加的冷却能力使得热量从电源模块的组件传递到客体周围大气中的速度加快。因此，根据本发明所述，位于外部壳体内的电源模块比位于传统带式砂磨机主体部件中的电源模块的冷却效果更加显著。
将电动机和电源模块的壳体从主体部件内重新部署到由砂纸带所围的空间内将使这块空间的利用更加经济，并使得带式砂磨机更加紧凑。因此，主体部件由于不再需要容纳任何主要部件所以只需简单地为电开关设置一位置并形成一把手供使用者抓握即可。这使得在替换各种类型的带式砂磨机时允许有更宽的范围，为了满足使用者或消费者的要求，上述带式砂磨机可以做得更小或更加美观。
根据本发明所提供的一种带式砂磨机包含一个主机体、一个电动机和一个辊子，其特征在于上述电动机作为上述的辊子。
较佳的是，电动机包含一个定子和一个转子，其中转子位于定子的外面，而且能够围绕它旋转。
较佳的是，转子是一个辊子。
较佳的是，定子和主体部件相连。
较佳的是，电源模块还包含一个从动辊子。
较佳的是，从动辊可绕轴旋转，该轴被固定到主体部件上。
较佳的是，动力工具还包含一个运转带，转子和从动辊能支撑所述的运转带。
较佳的是，转子包含一个圆筒和若干永磁体，永磁体位于圆筒的内部。
较佳的是，永磁体由稀土磁体烧结而成。
较佳的是，电动机是一个无刷屏蔽的电动机。
较佳的是，定子是一个至少包含一个爪极式定子元件的爪极式定子。
较佳的是，一个爪极式定子元件包含一个励磁线圈，一个第一半爪元件和一个第二半爪元件。第一半爪元件包含一个第一中心元件和若干爪，爪被以等角度间距地安装在第一半爪元件的圆周上；第二半爪元件包含一个第二中心元件和若干爪，爪被以等角度间距地安装在第二半爪元件上，当第一半爪元件和第二半爪元件由第一中心元件和第二中心元件结合在一起时，形成爪极式定子元件，从而使爪沿第一半爪元件和第二半爪元件的圆周并排排列，爪将励磁线圈封闭，励磁线圈围绕着相结合的第一中心元件和第二中心元件。
较佳的是，第一半爪元件和第二半爪元件由各向同性的铁磁体合成材料组成。
较佳的是，爪极式定子还包含一个轴和若干爪极式定子元件，所述的爪极式定子元件相互同心地安置在所述轴上。
较佳的是，轴是由无磁性材料组成。
此外或者作为选择，定子包含带有若干叠片芯牙的叠片芯子，一个励磁线圈，一个轴，所述的薄片铁芯牢固地安放在轴上。
下面参照附图仅通过实例对本发明进行描述，其中
图1是根据本发明所述带式砂磨机的实施例的透视图。
图2是一种爪极式电动机的分解透视图，其中包含两个已装配好的和一个未装配的爪极式定子元件、一个电机轴和一个外部的转鼓。
图3是一种半爪部件的前端正视图；图4是一种半爪部件和励磁线圈的前端正视图；图5是图4中所示的半爪部件和励磁线圈沿A-A线的横剖图；图6是一个定子横剖图，其中包含两个连接用于封闭励磁线圈的半爪部件；图7是转鼓的前端正视图；图8是转鼓的侧视图；图9是一个包含转鼓，及安装在轴上的三个定子元件的爪杆电动机的剖视图，其中转鼓包括带有轴承的端面；图10是一个定子的透视图，其中包含三个定子元件；图11是电源模块的方框图；图12是一种叠片式电动机的分解透视图，其中包含具有叠片式芯部的定子和外部的转鼓。
参照附图尤其是图1所示，带式砂磨机包含一个具有把手(22)的主体部件(20)；位于上述把手(22)上的一个电触发器开关(24)；一个位于把手(22)的后端进入主体部件(20)内并能传输电流的输入电缆(26)；连接到主体部件(20)上并包含有电源模块(30)和带的张紧度调整器(32)的壳体(28)；可转动地设置在轴(36)上的从动辊子(34)；被安装在带的松紧度调整器的一侧的轴；由电动机转子的鼓轮形成的驱动辊子(38)；被围绕着转动外部鼓轮(40)的所述电动机的定子(42)，定子(42)如同被连接到带的张紧度调整器(32)上的轴(36)一样被连接到主体部件(20)的同一侧；环绕在驱动辊子(38)和从动辊子(34)的周围并由其支撑的砂纸带(44)，其中壳体(28)大体上位于驱动辊子(38)和从动辊子(34)之间，带的张紧度调整器(32)能够改变驱动辊子(38)和从动辊子(34)之间的间距。
在带式砂磨机的使用中，砂纸带(44)环绕在驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)的周围，并以扁平环的形状保持在张紧状态，上述砂纸带(44)的平滑内边(46)与驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)相接触，而研磨表面(48)面朝外。操作带的张紧度调整器(32)可有效地改变驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)之间的间距进而改变砂纸带(44)的张紧度。将砂纸带的张紧度增加到预先设定的张紧度时，结果会使得砂纸带的平滑内表面与驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)的外表面之间保持稳固的接触状态，并且使由砂纸带(44)所形成的扁平环的上下平边(50、52)拉直。相反，降低砂纸带的张紧度会导致砂纸带松弛从而允许使用者将砂纸带从驱动辊子(38)和从动辊子(34)上滑脱并卸下再用另一个更换的砂质带来替换。
壳体(28)包含形成底板(54)的坚硬平直的下部外表面。砂纸带(44)的下平边(52)的平滑内表面(46)与壳体(28)的底板(54)相接触并由其支撑，上述壳体(28)位于由砂纸带(44)形成的扁平环的内侧，并位于驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)之间但不与其接触。当使用者在操作中将带式砂磨机压靠在工作面上时，由底板(54)所提供的支撑被传递到砂纸带(44)下平边(52)的外研磨表面(48)。
壳体(28)和定子(42)如同被连接到带的张紧度调整器(32)上的轴(36)一样均被连接到主体部件(20)的同一侧(该侧在图1中未示出)，所有这些组件除了主体部件(20)以外均位于由砂纸带(44)所形成的环内。这种布置允许通过操作带的张紧度调整器(32)使砂纸带从主体部件(20)的相对侧无阻碍地在驱动辊子(38)和从动轮辊子(34)上进行安装或拆卸。
电动机转子的鼓轮(40)形成驱动辊子(38)的表面并且其典型设计(虽然并非必要)是与从动轮(34)具有相同的直径和轴向长度。电动机定子(42)相对于主体部件(20)保持静止，而转鼓(40)则可以相对于定子(42)转动。从动轮(34)可以自由地相对于它的轴(36)转动，如上所述，该轴(36)固定安装在带的张紧度调整器(32)的一侧上。在所形成的驱动辊子(38)的电动机驱动下，砂纸带(44)相对于驱动辊子(38)和从动辊子(34)转动，并沿着壳体(28)的底板表面前进。
爪极式电动机是电动机优先选择的对象。具有爪极式电枢的电动机械早已被人们所公知，该电动机械并采用十分简单而又易于制造的线圈和软磁体部件来提供一种特定的高输出转矩。参照附图2-10，本发明所述的爪极式电动机包含(a)一个定子(42)，包含一个带有通槽(57)的中心轴(56)和三个独立的电力爪极式定子元件(581，582，583)，每一个定子元件包含I)一个具有第一中心部件(66)和八个爪(64)的基本上是圆形的第一半爪部件(60)；II)一个具有第二中心部件(68)和八个爪(64)的基本上是圆形的第二半爪部件(62)；上述的两个半爪部件(60、62)形状基本相同但彼此相对设置，并且每个半爪部件(60、62)上的八个爪(64)分别沿大体呈环形的半爪部件(60、62)的周长上等角间距地安装，因此当第一中心部件(66)和第二中心部件(68)彼此连接时两部件上的所述的爪彼此并置在一起，从而由十六个沿轴向对齐的爪(64)形成外部的圆筒形鼓；III)铜漆包线的励磁线圈(70)优选形成简单的箍环形状，该励磁线圈(70)位于由十六个并置的爪(64)所围成的圆筒形空间内并环绕在两个彼此连接的半爪部件(60、62)的中心元件(66、68)上。励磁线圈(70)与上述的半爪部件(60、62)相绝缘并通过两根励磁线圈导线(721、722)与电源模块(30)相连接，上述的励磁线圈导线穿过两爪(64)之间的缝隙或穿过位于中心元件(66、68)之一上的孔引出已装配好的爪极式定子元件。(b)转鼓(40)包含一个两端具有圆形端面(75，77)的圆筒形鼓轮(74)和十六个永磁体(76)。每个端面(75，77)包含一个用来支撑轴(56)的轴承(79，81)和若干个安装在端面(75，77)外部的翼片(83)。圆筒形鼓轮(74)在端面(75，77)和轴承(79，81)的支撑下绕轴(56)转动。
十六个磁极由十六个永磁体(76)形成，每个永磁体(76)均连接到鼓轮(74)的内表面(78)上并沿其轴向长度连续延伸。
半爪部件(60、62)均由铁磁性材料制成。优选用于半爪部件(60、62)的材料是软铁粉末的混合物，该软铁粉末被预先涂上一层绝缘的环氧树脂并经过粘接处理使其结合在一起，从而制成各向同性的铁磁性材料。这一过程的第一步是将上述的软铁粉末压缩合成在形状如同半爪部件的模具中。在该步骤中上述粉末还未被粘接在一起，因此如果将形成在上述模具中的半爪部件从模具的严格限定中移出，它将会碎裂。在该过程中接下来的步骤就是将上述粉末加热到一定的温度，在该温度下环氧树脂被熔化，从而使软铁粉末微粒粘接在一起。该粘接处理的最后一步骤就是将软铁粉末混合物冷却到一定的温度，在该温度下环氧树脂固化，从而使软铁粉末微粒被永久稳固地结合在一起形成半爪部件形状。由上述类型的软铁混合物制成的半爪部件(60、62)在与通常用于传统的爪极式芯部的实心低碳钢结构相比时，会因为大大减少了由涡旋电流所造成的铁损而从中获得益处。这是由于环氧树脂在软铁粉末微粒之间所形成的绝缘层担当了抑制涡旋电流的阻碍层，而涡旋电流通常由半爪部件(60、62)体内的交替磁场所形成。总的来说，与叠制钢相比而言在上述类型的软铁部件中由涡旋电流导致的铁损极低，而且用叠制钢来制造半爪部件(60、62)将会更困难一些，因此用叠制钢来制造将会比用软铁部件来制造要付出更多的成本。
爪极式定子元件(581、582、583)的构造首先是两个半爪部件(60、62)的装配，因此它们分别以彼此背对着的方式连接在中心元件(66、68)上，从而使它们的爪相互并置但又彼此不接触，上述爪(64)包围由励磁线圈(70)所占据的空间。在该装配步骤中，通过装配设备仅将上述的半爪部件(60、62)结合在一起，在进一步装配以前，必须设置一出口用于从励磁线圈(70)引导至电源模快(30)的励磁线圈导线(721、722)通过。上述两半爪部件(60、62)和励磁线圈(70)应用的较佳方式是通过被称之为“封装”的过程。爪极式定子元件(581、582、583)的封装就是在两个半爪部件(60、62)和励磁线圈(70)之间的空气间隙中注入液态树脂，该树脂随后固化变硬从而使上述的各部分稳固粘接在一起。一旦上述封装过程完成，就可拆下来上述的装配设备，这是因为由固化的树脂所形成的粘接足以使爪极式定子元件永久地保持原样。
爪极式电机的定子(42)包含三个大体相同的爪极式定子元件(581、582、583)，每个定子元件均固定地且同心地安装在轴(56)上，上述轴(56)最好由非磁性材料制成，从而使相互邻接的爪极元件(581、582、583)之间的漏磁量降到最小限度。轴(56)上有一个贯穿全轴的通槽(57)。通槽(57)提供了一个有足够宽度和深度的通道，来容纳介于爪极式定子元件(581、582、583)和爪极式电动机外部之间的励磁线圈导线(721、722)。通槽(57)在一边由一个塞子(附图中未画出)密封。通槽(57)在另一边由一个橡胶密封套等类似物密封，同样，(附图中未画出)在此励磁线圈导线(721、722)从通槽(57)中导出。所述的塞子和密封套阻止外面的颗粒物由通槽(57)进入爪极式电动机内部。在附图9实施例中所示，通槽设置在轴(56)的外表面上，尽管如此，所述通槽(57)还可以设置成一个内部的槽或通道，贯穿整个轴(56)的全长。爪极式定子元件(581、582、583)的十六个磁极中的每一个磁极相对于上述定子元件(581、582、583)中毗邻的相同磁极(围绕着轴(56)的轴线)偏移30°角，这种排列提供给定子(42)一个“分段”的表面。如上所述，三爪极式定子元件(581、582、583)彼此之间的分段排列，有效地致使定子(42)总共具有四十八个磁极(3×16个磁极)，这意味着转鼓(40)的永磁体(76)将比在上述三个爪极式定子元件(581、582、583)的每个中的十六个磁极均共线的情况下在定子(42)各磁极之间移动更少的转动距离。当三相交流电提供给上述定子元件(581、582、583)时，该交流电在定子内产生旋动磁场，该磁场能够转动具有很低程度的转矩变动的转鼓(40)，这是由于减小了定子(42)各磁极之间的转动距离所致。“转矩变动”是一个术语，用于形容转子远比平稳的连续运动更加不均匀的运动如发生在急拉或递增过程中的转动。当转子的电极从定子的一个电极移动到下一个邻接的电极并大多数以低转速出现时，上述的转矩变动发生。
圆筒鼓轮(74)，端面(75，77)和轴承(79，81)共同以密封的方式环绕在转鼓(40)的内部，导致定子元件(581，582，583)和永磁体(76)被遮护，以防止外部颗粒物进入。在操作带式磨沙机的过程中，翼翅(83)跟着端面(75，77)旋转，圆筒鼓轮(74)绕着中心轴(56)旋转，从而在转子圆筒(40)中产生额外的气流，以冷却转子圆筒(40)和它的内部构件。此外，圆筒鼓轮(74)被位于其两端的端面(75，77)和轴承(79，81)沿全长轴向地安装在轴(56)上。由于端面(75，77)和轴承(79，81)的存在，加载在转鼓(40)外部的轴向载荷使对着轴(56)的任意一节转鼓(74)所产生的轴向偏转被阻止，这样，定子元件(581，582，583)和转动的永磁体(76)之间的有害摩擦被消除。圆筒鼓轮(74)同样被端面(75，77)和轴承(79，81)纵向地安装在轴(56)上。尽管这样，在使用带式砂磨机的过程中，转鼓(40)所承受的纵向载荷可能要比轴向载荷小。
动力工具的电动机可以通过家用干线供电或由蓄电池供电来直接驱动。然而，动力工具诸如带式砂磨机，经常使用电源模块用来驱动它的电动机，可以获得电源模块提供的更好控制和更好的效率。电源模块能够接收来自家用干线的供电或来自蓄电池的供电并可将其转换成直流电或交流电，进行单相供电或多供电，并适宜为本领域技术人员所公知的各种类型的电动机供电。参照附图11下面将描述根据本发明所述能够为爪极式电机供电的一种类型的电源模块(30)。该电源模块(30)容纳在壳体(28)内，并通过输入电缆(26)和电触发器开关(24)接收来自家用干线的240V的单向交流电。使用者可以通过操作上述的电触发器开关(24)来选择通电或断电。桥式整流器(80)接收来自电触发器开关(24)的家用的240V交流电，并将其转换成第一链路电源电流。逻辑电源(82)接收上述第一链路电源的供电，并将其转换成第二链路电源电流再接着给电源模块的其它部件如驱动控制器(84)和电源开关(86)供电。驱动控制器(84)可编程用于控制电源开关(86)，电源开关(86)包含有能够驱动三相电机诸如爪极式电机(38)的三相桥。如上所述，电源模块(30)是一个开环控制系统，因为在运转过程中没有将关于爪极式电机的速度和位置的信号反馈给驱动控制器。
可以选择将一种闭环控制电路添加到电源模块(30)中。在这种闭环控制电路的实施例中，驱动控制器(84)通过电源开关(86)和电压控制器(88)来控制爪极式电机(38)的转动速率，而位置传感器(90)监视上述爪极式电机(38)的实际转动速率并同时将实际转动速率反馈给驱动控制器(84)。电压控制器(88)接收第一链路供电电流并将其转换成可变的第三链路供电电流，该第三链路供电的电压范围在0V和等同于第一链路的供电电压之间，在该范围内其电压值则由驱动控制器(84)来决定。如果来自位置传感器(90)的反馈信号使驱动控制器(84)获知爪极式电机(38)未能以预定的转动速率运转，那么接着在电压控制器(88)向电源开关(86)供电时驱动控制器(84)可以选择改变第三链路供电，或调整电源开关(86)的操作频率，或二者同时使用，目的是使爪极式电机(38)恢复到预定的转速。位置传感器(90)所提供的反馈信号传递到驱动控制器(84)形成链路从而完成(封闭)驱动控制器(84)和爪极式电机(38)之间的控制电路环，因此无论外部如何影响，爪极式电机运转均能始终如一地并且尽可能接近预定的正确转速。
对本领域的技术人员来说，可以采用其它类型的电动机来替换所述的爪极式电机是显而易见。下面将参照附图12描述一种三相叠片芯子的电机，该电机可直接替代上述的三相爪极式电机。该三相叠片芯子的电机包含a)其中心安装在轴(94)上的定子(92)，该定子(92)包含具有十二个齿(98)的叠片铁芯(96)和一个绝缘的励磁线圈(100)，该励磁线圈(100)进一步包含六个彼此独立且绝缘的励磁线圈(192)(每相两线圈)，该独立的励磁线圈(102)交替地绕着十二个叠片芯子齿(98)，各独立的励磁线圈(102)分别通过励磁线圈导线(104)来接收所供电流。
b)转鼓(40)，包含圆筒形的鼓轮(74)和十六个均由永磁体(76)形成的磁极。各永磁体(76)被连接到圆筒形鼓轮的内表面上并连续不断地沿其轴向长度延伸。
上述的叠片定子(92)具有十二个齿(98)和由此而安装的十二个磁极，当来自电源模块(30)的三相交流电给六个独立的励磁线圈(102)供电时，上述磁极会产生旋转磁场。该旋转的磁场驱使转鼓(40)的永磁体(76)使其围绕着定子(92)转动。为了使转矩变动最小，上述的叠片定子(92)以一个半齿距的方式倾斜。
上述的叠片式电机与爪极式电机相类似，因此该电机包含一个固定地连接到主体部件(20)一侧上的内定子(92)，和一个外转鼓(40)。尽管附图12中未显示出，叠片芯子电动机的转鼓(40)还包含一个每端带有轴承(79，81)的圆形端面(75，77)和若干个布置在每个圆形端面(75，77)外部的翼片(83)，就象爪极式电动机一样。二者均属于无刷屏蔽保护的电动机，由三相交流电驱动，具有内定子(42，92)以及围绕其转动的大体相同的外转鼓(40)。上述的两电机均无需适应三相交流电，并且具有类似结构的爪极式或叠层式电动机能够在其他类型电流的供应下应用。所述的爪极式电机是本发明优先选择的电动机，这是因为该电机具有简单而又便宜的构造。
权利要求
1.一种动力工具，包含一个主体部件(20)；一个电机；和一个辊子(38)；其特征在于电动机驱动辊子(38)。
2.如权利要求1所述的动力工具，其中电动机包含定子(42，92)和转子(40)，其中转子(40)设置在定子(42，92)的外部，而且能够绕定子(42，92)旋转。
3.如权利要求2所述的动力工具，其中转子(40)是一个辊子(38)。
4.如权利要求2或3所述的动力工具，其中定子(42，92)固定于主体部件(20)。
5.如前面的权利要求中任意一个所述的动力工具，其中还包含一个从动辊子(34)。
6.如权利要求5所述的动力工具，其中从动辊子(34)可旋转地布置在轴(36)的外面，所述轴(36)固定于主体部件(20)。
7.如权利要求5或6所述的动力工具，其中还包含一个运转带(44)，转子(40)和能够支撑运转带(44)的从动辊子(34)。
8.如权利要求2至7中任意一个所述的动力工具，其中转子(40)包含一个圆筒鼓轮(74)；和若干永磁体(76)；所述永磁体(76)固定于所述圆筒鼓轮的内部。
9.如权利要求8所述的动力工具，其中所述的永磁体(76)是稀土磁体烧结而成。
10.如前面的权利要求中任意一个所述的动力工具，其中电动机是一个无刷屏蔽电动机。
11.如权利要求2至10中的任意一个所述的动力工具，其中定子(42)是一个包含至少一个爪极式定子元件(581，582，583)的爪极式定子(42)。
12.如权利要求11所述的动力工具，其中爪极式定子元件(581，582，583)包含一个励磁线圈(70)；一个第一半爪部件(60)，包含一个第一中心元件(66)；和若干爪(64)，爪(64)被等角度间距地安装在第一半爪部件(60)的圆周上；和一个第二半爪部件(62)，包含一个第二中心元件(68)；和若干爪(64)，爪(64)被等角度间距地安装在第二半爪部件(62)的圆周上；第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)通过第一中心元件(66)和第二中心元件(68)结合，形成爪极式定子元件(58)，从而使爪(64)并排在第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)的圆周上，励磁线圈(70)被爪(64)封闭，且环绕着相互结合的第一中心元件(66)和第二中心元件(68)。
13.如权利要求12所述的动力工具，其中第一半爪部件(60)和第二半爪部件(62)由一个各向同性的铁磁体复合材料构成。
14.如权利要求11，12和13中的任意一个所述的动力工具，爪极式定子(42)还包含一个轴(56)和若干爪极式定子元件(581，582，583)所有的爪极式定子元件(581，582，583)都被同心地设置在轴(56)上。
15.如权利要求14中所述的动力工具，其中轴(56)由无磁性材料构成。
16.如权利要求2至10中的任意一个所述的动力工具，其中定子(92)包含一个具有若干叠片芯子齿(98)的叠片芯子(96)；一个励磁线圈(100)；一个轴(94)；所述的叠片芯子(96)被牢固地安装在轴(94)上。
17.一个基本上如附图所示的动力工具。
全文摘要
一种动力工具,包含一个主体部件(20),一个电动机和一个辊子(38),其特征在于所述的电动机作为所述辊子。
文档编号B24B23/06GK1331000SQ0112483
公开日2002年1月16日 申请日期2001年6月19日 优先权日2000年6月19日
发明者S·斯瓦德勒, B·C·梅克劳, A·G·杰克 申请人:布莱克-德克尔公司