专利名称：电机驱动工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在诸如冲击锤等的具有冷却风扇的电机驱动工具中的冷却气路。
背景技术：
将参照图6到9描述传统的电机驱动工具。如图6和7所示传统的电机驱动工具基本上为T形。在被分成两部分并构成电机驱动工具的主体的外壳5(此后成为外壳)所构成的主体部分内，布置有作为能量源的电机、减速齿轮机构等，而在从主体部分垂下的手柄部分中，布置有用于向电机供电的触发开关等。在上述的主体部分中还设置有用于固定向电机的转子1供电的炭刷17的炭刷挡块8等。这些炭刷挡块8等由外壳5固定到外壳5内的确定位置处。在外壳5内还形成有肋5a，以便接收和定位静子3。由于肋5a在其左侧面支撑静子3，从设置在外壳5中的吸入口21进入的空气被肋5a和静子3阻挡，并沿着静子3的外周壁流向图7的右侧，如图7中的箭头B′所示。然后，空气在静子3和转子1之间流动到图7中的左侧，并在此后从排出口7排出到外壳5的外部。炭刷挡块8包括炭管9、炭帽18、导线19等。这种炭刷挡块8布置成炭刷17可以从外壳的外部连接和分离。
在转子1相对其输出侧的一侧上设置了冷却风扇2。当该冷却风扇转动时，围绕冷却风扇2的空气从设置在外壳5内的排出口7排出，于是，在外壳5内产生负压，而在外壳的内侧和外侧之间形成压差。结果，空气通过设置在外壳5内的吸入口20和21流入外壳中。通过这些气流(图7中的箭头B、B′)转子1、炭刷17、炭管9等得以冷却。从吸入口20流入外壳5内的空气主要用于冷却换向器11、炭刷17、炭管19等，同时从吸入口21流入外壳5的空气主要用于冷却作为热源的转子1。
如图8和图9所示的传统电机驱动工具大致为T形。在包括构成电机驱动工具主体的外壳5的主体部分中，布置有作为能量源的电机、减速齿轮机构等，而在从主体部分垂下的手柄部分中，布置有用于向电机提供能量的触发开关等。在主体部分中还设置有炭刷挡块8等，该挡块8用于固定向电机的转子1提供能量的炭刷17。这些炭刷挡块8等元件设置在包含转子1和静子3的壳体22中。
在转子1相对其输出侧的一侧上，设置有冷却风扇2。当冷却风扇2转动时，围绕冷却风扇2的空气从设置在壳体22中的排出口7排出到壳体22的外部，于是，在壳体22内产生负压，从而在壳体22的内侧和外侧之间产生压差。结果，空气通过设置在壳体22内的吸入口6和6′流入壳体22中。转子1、炭刷17、炭管9等被这些气流冷却(图9中的箭头C、C′)。
在图6和图7所示的电机驱动工具的冷却结构中，存在如下的问题即，由于冷却转子的空气(图7中箭头B′)沿着静子的外周流动，从吸入口到转子的气路(距离)变得较长，导致压力严重损失以及冷却效率降低，并因此，转子在较早期就会燃烧而损坏。
另一方面，在图8和图9所示的电机驱动工具的冷却结构中，由于冷却转子的空气不是沿着静子的外周流动的气路，因此转子可以由如图9中箭头C所示的气流加以冷却。然而，这里存在一个问题，即，由于从炭刷侧的吸入口进入壳体的空气(图9中的箭头C′)流入在壳体和炭刷等之间所形成的较大的空间中，流速将有所下降，而不能够将较强的冷却空气供给到换向器、炭刷和炭管等。结果，不能够防止炭刷和炭管发热，导致炭帽等的熔化。
发明内容
本发明的目的是解决上述问题并通过可靠地冷却电机周围区域并同时通过减小压力损失而获得一种经久耐用的电机驱动工具。
上述目的将通过如下的电机驱动工具而予以实现，即，该电机驱动工具包括由转子和静子构成的电机、设置在电机转轴上的冷却风扇、适于被冷却风扇冷却的炭刷部分、以及用于容纳炭刷部分和电机的外壳，外壳设置有吸入口和排出口，特征在于炭刷部分被布置成包括一个在吸入口和电机换向器之间的圆柱形侧壁，该圆柱形侧壁靠近换向器的外周定位，换向器设置有一锥形部分，该部分向换向器逐渐变宽，而向转子的线圈端逐渐变窄，在炭刷部分和线圈端之间设置有一个热辐射板，该热辐射板由金属制成并适于与炭刷部分接合。
图1是示出根据本发明电机驱动工具中的电机周围区域的局部省略的纵剖视图；图2是示出根据本发明电机驱动工具中的电机周围区域内的气路的局部省略的纵剖视图；图3是图1和图2的局部省略的纵剖视平面图；图4A到4C示出根据本发明的电机驱动工具中的炭块，其中图4A是前视图，图4B是侧视图，而图4C是其后视图；图5A和5B示出根据本发明的电机驱动工具中的热辐射板，其中图5A是前视图，而图5B示其侧视图；图6是示出传统电机驱动工具中电机周围区域的局部省略的纵剖视图；图7是示出传统电机驱动工具中电机周围区域内的气路的局部省略的纵剖视图；图8是示出另一传统电机驱动工具中电机周围区域的局部省略的纵剖视图；图9是示出其他传统电机驱动工具中电机周围区域内的气路的局部省略的纵剖视图。
具体实施例方式
将参照图1到图5描述根据本发明实施例的电机驱动工具。图1和图2是示出这个实施例中电机驱动工具内的电机周围区域的局部省略的纵剖视图。图3是图1和图2的局部省略的纵剖视平面图。图4A到4C示出构成本实施例中的炭刷部分的炭块8，其中，图4A为前视图，图4B为侧视图，而图4C为其后视图。图5A和5B示出这个实施例中的热辐射板，其中图5A是前视图，而图5B为其侧视图。
在图1到图3中，具有齿杆20的转子以转子的两端借助于轴承可旋转地固定的状态容纳在外壳5内侧，该外壳被分成两部分(以下成为外壳)。由固定到圆柱形铁环上的两个极性磁铁构成的静子3布置在该转子1的芯部22的外侧。在上述转子1的芯部22和齿杆20之间设置有一固定到轴21上的离心风扇2，在位于离心风扇2外侧的外壳5的一部分中，设置有排出口7。在位于换向器11和芯部22之间的线圈端10的外周上，设置一金属制成的热辐射板4，该热辐射板保持与线圈端10适宜的距离。这个热辐射板4具有管状部分4c，如图5A和5B所示，该管状部分由厚度约为0.5mm的铁板通过轧制工艺形成为杯状形状。管状部分4c的一端4a由要固定于其上的静子3的磁铁吸引，而另一端4b与炭块8的孔8d接合。炭块8其内包括环形壁8a，环形壁8a距换向器11为6到8mm的特定距离，并且环形壁8a设置有锥形部分8b，该锥形部分8b向换向器11方向横截面变宽，而向线圈端10的方向变窄。此外，炭块8设置有用于在其外圆周夹紧过滤器12的沟槽8c。外壳5在位于换向器11侧的炭块8的外侧区域内设置有吸入口6。过滤器12布置在吸入口6和炭块8的锥形部分8b之间。
虽然炭刷17和用于固定炭刷17的炭管9布置得与锥形孔相比更靠近吸入口6，锥形孔的一端延伸到炭刷17的中间。同时，热辐射板4具有平板部分14，该平板部分带有弹性，并延伸成舌状形状，如图5A和5B所示。舌状部分从90°倾斜少许角度(θ)。用于控制转数的传动开关包括作为热源的电子器件(FET)13。在外壳5中，该电子器件13设置在肋5a和小直径圆柱形的弹性肋15之间，从而夹住平板部分14。
以下将描述本实施例的电机驱动工具的冷却效果。如图2中箭头A所示，为了增大来自吸入口6的冷却空气的流动速度，炭块8设置有环形壁，该环形壁具有距换向器11的外围大约8mm的狭窄开口，从而，允许冷却空气循环，并同时在狭窄空间内使流速增大，由此，将速度增大的冷却空气吹到炭刷17和炭管9上。速度被增大的冷却空气通过炭块8的中心孔和热辐射板4吹到产生较高热量的转子的线圈端10上。以这种方式，有效地防止了作为热源的炭刷17和转子的线圈端10的温度升高。
通过在炭块8内周设置向吸入口6方向变宽的喇叭形的杯状锥形部分，且同时通过将热辐射板4的形状形成为遵循转子线圈端10的轮廓，冷却空气可以平顺地流动，同时减小了由于截面积突然变化而造成的压力损失，从而，可以防止空气量减小。此外，通过将热辐射板4与炭块8结合，冷却空气可以被无扩散地导引，连续通过并吹到作为热源的转子线圈端10上，从而能够提高冷却效率。热辐射板4与炭块8的结合的另一个优点为改善了组装的可操作性。作为参考，由于在现有技术中静子3和炭块8被分离，所以同时应该组装三个元件，并要一次将三个元件的轴线对齐(由于转子1处于静子3的磁力吸引的状态下，使该工作很难进行)，并且还存在如下的情况，即，固定到炭块8上的炭管9会损坏安装到转子1上的换向器11。
热辐射板4有效地冷却被来自转子1的辐射热量加热的静子3。当铁屑与冷却空气一起被引入时，铁屑撞击转子的线圈端10并然后在圆周方向被吹走。通过利用这个现象，允许铁屑被静子3的磁力吸引到热辐射板上，从而，可以减小侵入转子1和静子3之间的铁屑量，由此使故障最小化。另外一种针对尘粒的对策为将一个网状的过滤器12固定到炭块8侧壁的外周上，从而阻止了外壳5的吸入口6附近的诸如钉书钉的较大外来颗粒的侵入。这将防止外来物质进入炭刷17和换向器11之间，并可以实现电机稳定工作。也有可能通过采用具有较高热传导率的材料(如铝)作为热辐射板4的材料来提高热辐射特性。除了上面所描述的以外，热辐射板4冷却电子器件13。作为参考，在现有技术中，为了冷却传动开关的电子器件13(诸如FET)，在电机壳体22的外侧设置了铝制成的散热片23。电子器件13通过螺钉16固定到该散热片上。然而，在本发明中，热辐射板4产生了用于电机的冷却空气气路，实现了较高的冷却效率，并因此，固定于其上的电子器件13的冷却效果也非常好。
为了在使用中克服电机驱动工具的振动而使电子器件13的冷却得以稳定，电机驱动工具被构造成改善热辐射板4和电子器件13之间的紧密接触。热辐射板4的平板部分14被弯曲一定的角度，并赋予其弹性，并且，外壳5设置有小直径柱形的肋15(只要肋可以变形，也可以为其他形状)，该肋与热辐射板4一样也被赋予弹性，从而夹紧平板部分14。由于电子器件13从两侧被热辐射板4的平板部分14的弹力和外壳5的小直径柱形肋15的弹力夹紧，在使用时，热辐射板4和电子器件13可以随着电机驱动工具的振动而彼此紧密接触，从而，电子器件13可以在稳定状态下受到冷却。以这种方式，就不再需要提供螺钉16及在散热片上形成螺钉孔，因此，该工具可以以低成本制造。再一个优点为当电子器件13被组装到热辐射板4和外壳5之间时，由于热辐射板4的平板部分14和外壳5的小直径柱形肋15可以向外变形，因此，组装工作很简单。
根据本发明，通过沿距吸入口和炭刷之间的换向器外周保持一定空间的周边设置壁，冷却空气沿该壁引导，并通过在狭窄空间内增大流速，从而可以有效地抑制作为发热源的炭刷和转子线圈端的温度升高。
通过在炭块侧壁内表面上设置锥形部分，同时使热辐射板具有仿效转子线圈端轮廓的形状，可以减小由于横截面积突然变化导致的压力损失，从而冷却空气可以平顺地流动。于是，可以防止空气量的降低。
此外，通过将热辐射板与炭块相结合，冷却空气可以无分散地被导引，连续通过并吹到作为发热源的转子线圈端上，从而提高了冷却效率。此外，通过将热辐射板与炭块相结合，热辐射板和炭块成为各元件中的一个组件，从而实现了组装可操纵性的提高。
此外，通过将网状过滤器附着到炭块上，可以阻挡外壳吸入口附近的相对大的外来颗粒(如钉书钉)的侵入，并实现了电机稳定工作。
此外，由于热辐射板设置有用于电子器件的安装部分，以冷却电子器件，热辐射板产生了一条气路，实现较高的冷却效率，并因此，可以有效地冷却电子器件。再者，热辐射板的平板部分被弯曲一定的角度，而外壳5设置有被赋予弹性的柱形肋，从而在平板部分和外壳的柱形肋之间夹紧电子器件。通过这种布置，在使用时，热辐射板和电子器件可以跟随电机驱动工具的振动而彼此紧密接触，从而，电子器件可以在稳定的状态下得以冷却。
权利要求
1.一种电机驱动工具，包括包括转子和静子的电机；设置在所述电机转轴上的冷却风扇；适于被所述冷却风扇冷却的炭刷部分；以及用于容纳所述炭刷部分和所述电机的外壳，所述外壳设置有吸入口和排出口；其特征在于，所述炭刷部分布置成包括在吸入口和所述电机的换向器之间的圆柱形侧壁，所述圆柱形侧壁靠近所述换向器的外周定位，所述换向器设置有一锥形部分，该部分向所述换向器逐渐变宽，而向所述转子的线圈端逐渐变窄，并且，在所述炭刷部分和所述线圈端之间设置有一个热辐射板，该热辐射板由金属制成并适于与所述炭刷部分接合。
2.如权利要求1所述的电机驱动工具，其特征在于，在所述炭刷部分和所述热辐射板之间、以及在所述热辐射板和所述转子之间形成气路，并且所述热辐射板具有遵循所述转子的所述线圈端的轮廓的形状。
3.如权利要求1所述的电机驱动工具，其特征在于，被磁力吸引到所述静子上的所述热辐射板包括相应于所述炭刷部分的接合部分和具有角度θ的弹性平板部分。
4.如权利要求3所述的电机驱动工具，其特征在于，电子器件在所述平板部分和柱形的弹性肋之间，所述弹性肋设置于所述外壳之内。
5.如权利要求1所述的电机驱动工具，其特征在于，所述炭刷部分设置有网状的过滤器。
全文摘要
本发明公开了一种电机驱动工具,其中,炭刷部分(8)被布置在吸入口(6)和电机的换向器(11)之间,并包括圆柱形的侧壁(8a)。位于换向器(11)的外周上的该圆柱形侧壁(8a)设置有锥形部分(8b),该锥形部分(8b)向换向器(11)方向变宽而向转子的线圈端(10)方向变窄。在炭刷部分(8)和线圈端(10)之间设置有一个热辐射板(4),该热辐射板(4)由金属制成并适于与炭刷部分(8)接合。
文档编号H02K11/04GK1374173SQ02105390
公开日2002年10月16日 申请日期2002年2月28日 优先权日2001年3月2日
发明者大森和博, 吉水智海, 渡边雅范, 大津新喜, 齐藤琢磨, 根本俊之 申请人:日立工机株式会社