专利名称：电动工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动工具，其包括所谓的外转子式电动机，在该外转子式电动机中管状的转子围绕定子旋转。
背景技术：
在日本专利申请公报No. 2006-150571中已公开了关于如上所述的包括外转子式电动机的电动工具的现有技术。在日本专利申请公报No. 2006-150571中公开的电动工具是一种包括外转子式电 动机的电动打磨器。通过使用外转子式电动机，转子的直径能够设置得较大，并且由于高的离心力，能够得到大的旋转扭矩。通常，如图7所示，在电动工具使用的外转子式电动机中，转子102具有永磁体103的四个磁极，并且定子105具有六个槽106。在具有永磁体103的四个磁极的情况中，N极和S极以90度的间隔交替地设置在转子102的内周表面上。进一步地，在六槽定子105的情况中，以60度的间隔形成有用于卷绕绕组线(图中未示出)的齿107。在外转子式电动机中，转子102被布置在定子105的外侧，因而，永磁体103的每个磁极的圆周方向的宽度(弧长)与内转子式电动机(转子被布置在定子内侧的电动机)相比相对较大。结果是，在外转子式电动机中，穿过永磁体103的磁极的磁通量的数量比通过内转子式电动机中的大。因此，在外转子式电动机中，穿过定子104的齿107的磁通量的数量在包括转子102和定子105的磁路中变大。进一步地，近些年已经使用大磁通密度的高能磁铁来改善电动机的性能。因此，在转子102旋转期间，当来自永磁体103的磁极的磁通量(参见图7中的细线)穿过定子的齿107 (参见图7中的A和B)时，发生了磁饱和，并且在一些情况中，磁通量的进一步的通行变得不可能。因而，即使是使用了高性能磁铁，它的性能也不能完全地发挥。磁饱和能够通过扩大定子105的齿107的尺寸而被抑制，但由于它造成了电动机的尺寸增加，这样的方法不是理想的。
发明内容
因此，在本领域中需要通过防止定子齿中发生磁饱和同时不增加电动机尺寸来充分利用磁铁的性能。电动工具的一种构造能够包括电动机,该电动机具有定子,所述定子具有以相等间隔沿周向形成的多个齿以及在每个齿之间轴向延伸的凹槽状的槽，通过使用槽围绕每个齿缠绕有绕组线，该电动机还具有同轴地围绕定子的管状转子，所述转子在面对定子的齿的远端表面的内周表面上具有永磁体的多个磁极，其中，转子的永磁体的磁极数量与定子的槽的数量的比率设置为4比3。根据这样的构造，转子的永磁体的磁极数量与定子的槽的数量的比率被设置为4比3。例如，永磁体的磁极数量能够被设置为八，定子的槽的数量能够被设置为六(六槽电动机)。在六槽电动机中，永磁体的磁极数量能够从传统数量的四增加为八，并且相应地，永磁体的每个磁极的宽度与现有技术中的相比能够在圆周方向上(弧长)被减少一半，同时保持电动机的每个部的尺寸不改变。结果是，穿过永磁体的磁极的磁通量的数量与现有技术中的相比能够近似地减少一半。因此，在转子围绕定子旋转期间，即使当来自磁极(例如N极)的磁通量集中于定子的一个齿中时，由于关于一个磁极的磁通量的数量被减少一半，因而磁饱和很少发生。相应地，即使使用高性能的磁铁，它的性能也能够完全发挥。也就是说，能够实现磁铁的高性能而不会改变电动机的尺寸。
根据另一个构造，电动工具的特征在于，转子的永磁体由稀土磁铁制成。根据另一个构造，转子的永磁体由主要成分为钕、铁和硼的稀土磁铁制成。出于这个原因，永磁体的磁通密度增加，并且电动机的功率能够增加。根据另一个构造，转子的永磁体的磁极数量和定子的槽的数量能够分别设置为八和六。进一步的，它们能够分别设置为十二和九，或者十六和十二。根据上面内容，在定子的齿上很少发生磁饱和，并且因此磁铁的性能能够完全发挥,并且能够改善电动机的性能而不会增加电动机的尺寸。
图I为根据一个示例的电动工具(便携式圆锯)的总体纵向截面图；图2为在垂直于电动工具的电动机的轴线的方向上的(沿图I中的箭头II-II所观察的)示意性的截面图；图3为示出了由电动工具的电动机(八极/六槽电动机)的永磁体引起的磁通量的示意图；图4为示出了转子的旋转角度和穿过定子齿的磁通量的数量之间的关系的曲线图；图5为示出了电动机(八极/六槽电动机)的旋转角度和电动机的绕组中产生的感应电压之间的关系的曲线图；图6为示出了电动机(四极/六槽电动机)的旋转角度和电动机的绕组中产生的感应电压之间的关系的曲线图；以及图7为示出了由传统的外转子式电动机引起的磁通量的示意图。
具体实施例方式上文和下文中公开的每个附加的特征和教导可被单独利用或者结合其他的特征和教导被利用以提供改良的电动工具。现在将结合附图详细描述本教导的单独或者彼此结合地利用了这些附加特征和教导中的若干项的代表性示例。该详细的说明的意图仅仅是为了向本领域技术人员教示实现本教导的优选方面的进一步的细节，并且其意图不是限制本发明的范围。本发明的范围仅由权利要求来限定。因此，下面详细的说明中公开的特征和步骤的结合并非在最广义上来实践本发明所必要的，取而代之，它们仅仅是本发明的特别描述的代表性示例的教示。此外，代表性示例的各种特征以及从属权利要求可以未被具体列举的方式来组合以提供本教导的附加的有用示例。在下文中，将结合图I至图6描述根据一个示例的电动工具。根据该示例的电动工具为设置有外转子式无刷电动机的便携式圆锯10。如图I所示，便携式圆锯10设置有被保持为与工件W (由双点划线示出)的上表面面接触的平板状基部12，以及设置在基部12上的圆锯主体部分20。圆锯主体部分20包括作为驱动源的无刷电动机30 (在下文中称作电动机30)、用于减小电动机30的旋转速度的减速机构22以及安装于作为减速机构22的输出轴的心轴25上的盘状旋转刀片26。旋转刀片26的下侧从基部12的下表面向下突出，并且旋转刀片26的突出部能够切断工件W。 如图I所不，电动机30设置有固定在电动机外壳31中以与电动机外壳31同轴的定子32，以及同轴地布置在电动机外壳31中以围绕定子32的管状转子37。电动机外壳31具有被盘状定子支撑配件33覆盖的开口(如图I中所示位于左侧端部)，盘状定子支撑配件33被固定到减速机构22的外壳22c上。定子支撑配件33为将定子32支撑在电动机外壳31中的配件，并且包括覆盖电动机外壳31的开口的盘状部分33e以及在盘状部分33e的中央处轴向突出的管状部分33f。进一步地，定子32与定子支撑配件33的圆筒状部分33f的远端同轴地连接。如图I和2所示，定子支撑配件33的盘状部分33e和管状部分33f以及定子33在它们的中心具有轴向延伸的通孔34，并且电动机30的输出轴35可旋转地插入到通孔34中。并且，如图I所示，输出轴35的两个端部都被设置在减速机构22侧的第一轴承36a和设置在电动机外壳31的底板侧的第二轴承36b可旋转地支撑。设置在转子37的一个轴向端部(图I中的右端部)上的盘状底板部分38同轴地连接于电动机30的输出轴35以使其不能相对旋转。结果，电动机30的输出轴35能够与转子37 —起旋转。更进一步地，在转子37的底板部分38和第二轴承36b之间，冷却风扇39连接到电动机30的输出轴35上以使其不能相对旋转。冷却风扇39构造为与输出轴35 —起旋转以造成气流，该气流能够冷却电动机外壳31的内部。在转子37的底板部分38中，设置有供冷却风扇39造成的冷却空气穿过的通风孔38h。电动机30的转子37包括绕定子32布置的转子主体370，以及上面提到的将转子37连接到电动机30的输出轴35的底板部分38。如图2中所示，转子主体370包括由管状铁磁构件(例如，铁)制成的外圆筒部分372以及设置在外圆筒部分372的内周表面上的永磁体374。并且，永磁体374沿圆周方向被分为八个相等的部分，交替地形成N极和S极。作为永磁体374，可使用钕磁铁，其为主要成分是钕、铁和硼的稀土磁铁。如图2中所示，电动机30的定子32设置有以相等的圆周间隔形成的六个齿321并设置有槽323，槽323形成为在每个齿321之间轴向延伸的凹槽。更进一步地，绕组线325通过使用槽323而围绕定子32的每个齿321缠绕。缠绕每个齿321的绕组线325采用星型连接或者三角形连接来实现三相连接。
以这样的方式，电动机30为八极/六槽外转子式无刷电动机。接着，参照图3和4，将对比传统的四极/六槽外转子式电动机解释根据示例的八极/六槽外转子式电动机。图3示出了永磁体374的磁通量(由虚线所指示)怎样穿过八极/六槽外转子式电动机30 (旋转角度9度)中由转子37和定子32形成的磁路。更进一步地，图4示出了当永磁体374的磁通量穿过定子32的特定齿321 (参照图3中的区段A)时转子37的旋转角度与磁通量的数量之间的关系。电动机30的所有的六个齿321为相同的构造和相同的尺寸，因此图4中所示出的特性可被应用到所有的齿321以及特定的齿321。如图3中所示，通过将永磁体374的磁极的数量设置为八个并将定子32的槽323的数量设置为六个，永磁体374的每个磁极在圆周方向的宽度(弧长)与现有领域中的相比能够减少一半，同时保持电动机30的每个部分的尺寸不变。相应地，穿过永磁体374的每个磁极的磁通量的数量能够近似地减小一半。
因此，在转子37绕定子32旋转期间，即使当来自永磁体374的磁极(例如，N极)的磁通量集中于定子32的一个齿321中时，每个磁极的磁通量的数量相对于现有领域中的减少了一半，因而避免了磁饱和的发生。在图4中，特性I (由实线所指示的)示出了穿过根据示例的八极/六槽电动机的特定齿321的磁通量的数量的变化，特性II (由虚线所指示的)示出了穿过传统的四极/六槽电动机的特定齿的磁通量的数量的变化。如特性II所指示的，在使用传统的四极/六槽电动机的情况中，当磁通量在大约60度到90度的旋转角度上集中于特定齿321时发生磁饱和，并且更多的磁通量不能穿过齿31。相反，如特性I所指示的，在使用八极/六槽电动机的情况中，这样的磁饱和不会发生，因而当磁通量穿过特定齿321时，对于上面所提到的磁通量的穿行没有这样的限制。相应地，与传统的四极/六槽电动机相比，在使用八极/六槽电动机的情况中，在绕组325中感应的电动势(感应电压V(V=nXdOVdt))能够增加(参见图5和6)，其中n为绕组325的绕组匝数，O为磁通量，t为时间。图5示出了当转子37旋转时在八极/六槽电动机30中的每个绕组325中感应的感应电压V (U相、V相、W相)。图6示出了当转子旋转时在四极/六槽电动机30中的每个绕组中感应的感应电压V (U相、V相、W相)。从图5和6中显然可知，在使用八极/六槽电动机的情况中，在每个绕组325中感应的感应电压V与使用传统的四极/六槽电动机的情况中相比变大，因此电动机30的输出变大。结果是，即使当电动机30的RPM (每分钟转数)不改变，也能够增加旋转扭矩。根据这个示例，转子37的永磁体374的磁极数量设置为八个，定子32的槽的数量设置为六个。也就是说，转子37的永磁体374的磁极数量与定子32的槽的数量的比率设置为4比3。以这样的方式，通过将永磁体374的磁极数量从四增加到八，永磁体374的每个磁极在圆周方向上的宽度(弧长)能够减少一半，同时将电动机30的槽的数量保持为六并保持电动机30的每个部分的尺寸不改变。因此，穿过永磁体374的磁极的磁通量的数量能够近似地减少一半。
结果是，在转子37绕定子32旋转期间，即使当来自永磁体374的磁极(例如N极)的磁通量集中于定子32的一个齿321中，磁通量的数量与现有领域中的相比能够减少一半，因而避免了磁饱和的发生。相应地，当使用高性能磁铁374时，它的性能能够完全发挥。也就是说，能够实现磁铁374的高性能而不会改变外转子式电动机30的尺寸。上述构造不受上述示例的限制并且可在不违背本发明的范围的情况下进行多种改变。例如，上述示例示出了转子37的永磁体374的磁极数量设置为八，并且定子32的槽的数量设置为六。然而，能够根据需要改变磁极数量以及槽的数量，同时转子的永磁体的磁极数量与定子的槽的数量的比率被设置为4比3。例如，能够将转子37的永磁体374的磁极数量设置为十二，并将定子32的槽的数量设置为九。更进一步地，能够将转子37的永磁体374的磁极数量设置为十六，并将定子32的槽的数量设置为十二。结果是，能够实现电动机30的高性能而不会增加电动工具的电动机的直径。此外，上面的示例示出所述构造被应用于便携式圆锯上，但所述构造可被应用于 除便携式圆锯之外的其他类型的电动工具，例如，电动打磨器。
权利要求
1.一种电动工具,所述电动工具具有电动机,所述电动机包括定子,所述定子具有以相等间隔沿周向形成的多个齿以及在各个齿之间轴向延伸的凹槽状的槽，围绕每个齿的槽缠绕有绕组线，并且所述电动机还包括同轴地围绕所述定子的转子，所述转子在面对所述定子的齿的径向远端的内周表面上具有带有多个磁极的永磁体， 其中，所述转子的永磁体的磁极数量与所述定子的槽的数量的比率设置为4比3。
2.根据权利要求I所述的电动工具，其中，所述转子的永磁体由稀土磁铁制成。
3.根据权利要求2所述的电动工具，其中，所述转子的永磁体由主要成分为钕、铁和硼的稀土磁铁制成。
4.根据权利要求I到3中任一项所述的电动工具，其中，所述转子的永磁体的磁极数量 和所述定子的槽的数量分别为八和六、或者十二和九、或者十六和十二。
全文摘要
本发明公开了一种电动工具，其中，在定子的齿中很少发生磁饱和同时不会增加电动机的尺寸。该电动工具包括电动机，所述电动机包括定子，所述定子具有以相等间隔沿周向形成的多个齿以及在每个齿之间轴向延伸的凹槽状的槽，利用槽围绕每个齿缠绕有绕组线，所述电动机还具有同轴地围绕所述定子的管状转子，所述转子在面对定子齿的远端表面的内周表面上具有带有多个磁极的永磁体。另外，所述转子的永磁体的磁极数量与所述定子的槽的数量的比率设置为4比3。
文档编号H02K1/27GK102801227SQ20121016052
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月22日 优先权日2011年5月23日
发明者太田健一 申请人:株式会社牧田