动力工具的电的制造方法
【专利摘要】与动力工具一起使用的电机包括转子、定子和输出轴，该转子具有主体和与主体连接的多个磁体，该定子具有绕着转子的多个电磁线圈，该输出轴连接到转子并与转子一起转动。输出轴限定了纵向轴线，该转子绕着该纵向轴线旋转。电机还包括连接到输出轴上以随转子旋转的平衡件。平衡件充分绕着纵向轴线平衡转子的质量，从而减少使用中电机的震动。
【专利说明】动力工具的电机
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年11月6日提出的申请号为61 / 723166的美国在先申请的优选权，其全文在这里通过引用并入。
【技术领域】
[0003]本发明涉及动力工具，更特别地，涉及动力工具中使用的电机。
【背景技术】
[0004]很多动力工具使用电机来驱动工具，例如无刷直流电机。无刷直流电机通常包括转子和定子。在工作过程中，转子相对于定子以相对较高的速度旋转。如果电机不平衡，动力工具会在使用中震动或者摇摆。
【发明内容】
[0005]在一个实施方式中，本发明提供了用于动力工具的电机。该电机包括转子、定子和输出轴，该转子具有主体和与主体连接的多个磁体，该定子具有绕着转子的多个电磁线圈，该输出轴连接到转子以与转子一起旋转。输出轴限定了纵向轴线，转子绕着该纵向轴线旋转。电机还包括连接到输出轴上以随转子旋转的平衡件。平衡件充分绕着纵向轴线平衡转子的质量，从而在使用中减少电机的震动。
[0006]在另一实施方式中，本发明提供的一种动力工具，该动力工具包括壳体、驱动机构和电机，该驱动机构设置在壳体内，该电机设置在壳体内并可操作地驱动该驱动机构。该电机包括转子、定子和输出轴，该转子具有主体和与主体连接的多个磁极，该定子具有绕着转子的多个电磁线圈，该输出轴连接到转子以与该转子一起转动并且该输出轴还连接到驱动机构以与该驱动机构一起旋转。输出轴限定了纵向轴线，转子绕着该纵向轴线旋转。电机还包括连接到输出轴上以随转子旋转的平衡件。平衡件充分绕着纵向轴线平衡转子的质量，从而使用中减少电机的震动。
[0007]在一些实施方式中，平衡件包括:至少一个轴套，在该轴套上具有平衡特性部；夕卜模(overmold)，该外模位于轴上并具有平衡特性部；另一个轴套，该另一个轴套具有槽，平衡材料能够插入该槽；风扇，该风扇具有平衡特性部；以及另一个风扇，该另一个风扇具有槽，平衡材料能够插入该槽。
[0008]本发明的其他方面通过考虑详细的说明以及附图会变得清晰。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是壳体某部分移除以显示电机的动力工具的侧视图；
[0010]图2是图1所述电机的透视图；
[0011]图3是包括轴套的电机的透视图；
[0012]图4是图3中电机和轴套的透视图，轴套具有平衡特性部；[0013]图5是图3中电机和轴套的侧视图；
[0014]图6是在轴设置有外膜的前后，该轴的透视图；
[0015]图7为包括图6中设置外模的轴的电机的透视图；
[0016]图8为包括具有槽的轴套的电机的透视图；
[0017]图9为图8中电机和轴套的端视图；
[0018]图10为包括风扇的电机的透视图；
[0019]图11为图10中电机和风扇的透视图，风扇具有平衡特性部；
[0020]图12为图10中电机和风扇的透视图，支撑风扇的轴套上形成有平衡特性部；
[0021]图13为包括了电机的透视图，该电机包括具有槽的风扇；
[0022]图14为图13中电机和风扇的端部视图。
[0023]在详细说明本发明任意实施方式之前，可以理解的是，本发明在应用中不限于下面说明书所说明或者附图中所示的结构细节以及部件布置。本发明能够具有另一个实施方式并且可以各种方式实践或者执行。
[0024]详细说明
[0025]图1示出了动力工具10,其包括电机14,如无刷直流电机。在所示实施方式中,动力工具10是冲击钻(hammer drill)。在另一个实施方式中，动力工具10可以是,例如往复锯(reciprocating saw)、圆锯、线锯、钻机、冲击扳手(impact driver)、螺丝起子、切管机、研磨机、砂光机、填塞枪(caulk gun)、注油枪等。在另一种实施方式中,动力工具10可为使用电机的其他类型装置，例如真空机、喷漆器、除草和园艺设备等。
[0026]电机14设置在动力工具10的壳体18中，并连接到驱动机构22。所示的动力工具10还包括形成在壳体18上的电池连接部分26。电池连接部分26容纳蓄电池组以通过开关和其他电子元件将电池组连接到电机14。该蓄电池组可以为，例如9V，12V，18V，28V或者36V的锂电池或者镍氢电池组。当通电时，电机14驱动驱动机构22以操作连接到动力工具10的卡盘30上的工作元件(如，钻头)。
[0027]图2更详细地示出了电机14。电机14包括转子34，定子38和电机轴42。转子34包括设置在转子34的主体50中或者堆叠(stack)中的四个永磁体46。主体50可以是层压铁结构或者粉钢。所示磁体46容纳在形成于主体50中的对应槽54中，并在主体50的第一表面50A和第二面50B(图5)之间延伸。槽54大体上呈方形图案彼此垂直地设置在主体50中。所示定子38包括围绕转子34的六个电磁线圈58。电磁线圈58被定子38的叠片60环绕。当通电时，电磁线圈58生成与定子34中的永磁体46相互作用的磁场,使得转子34相对定子38旋转。在另一种实施方式中，电机14中转子34可包括更少或更多永磁体46和/或定子48可包括更多或更少的电磁线圈58。尽管所示磁体46设置在转子主体50中,这样磁体46为内部永磁体(IPM),在另一种实施方式中磁体46可胶粘在或者附着在转子主体50的外表面上,这样磁体46为表面永磁体(SPM)。
[0028]电机轴42或者输出轴延伸出转子34，从而随着转子34 —同旋转。轴42限定了纵向轴线68，转子34绕着该纵向轴线68旋转。轴42固定到转子34，以使得转子34的运动传递到轴42。在一些实施方式中，轴42可使用适当的固定装置固定到转子34上，例如花键、滚花、压配合件、胶等。在另一个实施方式中，轴42的某部分可以是非柱状的，从而将轴42可旋转地固定到转子34上。[0029]第一轴承70设置在轴42的第一端从而支撑轴42，并因此在动力工具10的壳体18中支撑电机14。风扇或者叶轮74连接到轴42的第二端从而随着轴42和转子34而旋转。风扇74生成了环绕电机14的气流，从而在动力工具10的工作过程中冷却电机14。第二轴承78(图5)连接到邻近风扇74的轴42的第二端，从而在动力工具10的壳体18中辅助支撑电机14。
[0030]图3显示了相似的电机114，该电机包括转子34，定子(未示出)，电机轴42以及风扇74。在这个实施方式中，电机114包括的平衡件118,该平衡件包含轴套122。所示轴套122大体为柱状，并由非磁性、例如黄铜等的高密度材料构成。轴套122连接到转子主体50的第一表面50A及轴承70 (图5)之间的轴42。轴套122固定到轴42，从而随着转子34和轴42相对于定子而旋转。在一些实施方式中，轴套122可通过花键、滚花、压配合件等固定到轴42上。
[0031]当轴套122组装在轴42上组装，轴套122随着转子34旋转，从而辅助使电机114平衡。如果电机114仍然不平衡，轴套122具有平衡特性部126 (图4)从而在预定范围内修正该不平衡。如图4所示,所示平衡特性部126在轴套122中通过在轴套122的外周面130上钻孔而机加工得到。在另一个实施方式中，其他平衡特性部可以通过切割、刨削或者以其他方式从轴套122上移除材料以在轴套122上形成。额外地或者可替代地，多个平衡特性部可以在轴套122上形成，从而在预定范围内使电机114平衡。
[0032]如图5所示，轴套122也包括凸缘或者台阶134。台阶134具有比轴套122其余部分小的直径，并从轴套122开始轴向地延伸。台阶134啮合轴承70，从而帮助在轴42上支撑轴承70。特别地，当动力工具掉下或者在高振动工具使用的过程中时，台阶134支撑轴承70的内表面从而防止轴承70沿着轴42向着转子主体50移动。在一些实施例中，台阶134可以省略。
[0033]图6和7显示的另一个电机214包括了转子34，定子(未示出)、电机轴42以及风扇74。在这个实施方式中，电机214包括平衡件218，该平衡件包含轴42上的外模222。图6示出了在轴42上附上外模222前后的轴42。在所示实施方式中，外模222为热固性塑料或者热塑性材料，该外模222模塑覆于轴42的滚花表面上。在另一个实施方式中，其他适宜材料也可以或者可替代地为模塑在轴42上。在另一个实施方式中，外模222可以在轴42、磁体46和转子主体50或者轴42及转子主体50上模塑形成。
[0034]所示外模222包括径向延伸的凸缘230，该凸缘230具有大于外模222其余部分直径的直径。凸缘230靠近外模222端部并与其间隔而形成，该端部邻近轴42的第一端。凸缘230为转子主体50提供了急停。在一些实施方式中，凸缘230可为设置在轴42第一端的轴承(未示出)提供急停。在这样的实施方式中，轴承可以设置在外模222较小直径段234上。在另一个实施方式中，外模222的较小直径段234可对接轴承，从而提供急停。
[0035]参考图7，转子主体50被压入外模222，从而将主体50和轴42固定在一起。主体的第一表面50A啮合凸缘230的内表面238 (图6)，从而避免了主体50沿着外模222的轴向移动。此外，外模222的其余部分为转子主体50的层压提供了按压表面。
[0036]当外模222形成在轴42上时,外模222帮助平衡电机214。在一些实施方式中，一个或多个平衡特性部可形成在外模222上(特别是在外模222的径向延伸凸缘230上)，从而辅助修正电机214的任意不平衡。例如材料可以被切割、钻孔、刨削或者以其他方式从外模222上移除，从而在预定范围内平衡电机214。
[0037]在一些实施方式中，平衡件218也包括连接到外模222的平衡垫圈或者轴套。平衡垫圈可以模制插入到外模222中，或者可组装到外模222上(如，到邻近轴42第一端部的外模222的较小直径段)。在另一个实施方式中，一个或多个平衡特性部也可以或者可替代地形成在垫圈中从而帮助使电机214平衡。
[0038]图8示出的另一电机314包括转子34，定子(未示出)，电机轴42以及风扇74。在这个实施方式中，电机314包括平衡件，该平衡件包括带槽的轴套322。所示轴套322大体上为柱状且由非磁性材料(如黄铜或者塑料)组成。轴套322固定到位于转子主体50和轴承(未示出)之间的轴42。轴套322固定到轴42，从而随着转子34和轴42相对于定子而旋转。在一些实施方式中，轴套322可通过花键、滚花、压配合等固定到轴42。
[0039]在所示实施方式中，轴套322包括延伸穿过轴套322的楔形开口或者槽326。所示轴套322包括形成在轴套322表面上并绕着纵向轴线68周向地布置的十四条槽326。在另一个实施方式中，轴套322可包括更多或更少槽326。槽326由径向延伸的侧壁330隔开，这样每一槽326与相邻槽326互不相连。
[0040]如图9所示，平衡材料的楔形插入件334设置在轴套322的一条槽326中。在一些实施方式中，平衡材料为硬化并固定在槽326中的氧化锡(putty)或者软质环氧树脂(softepoxy)。在另一个实施方式中，插入件334可为分离件，该分离件的形状大体上配合槽326的形状而成型，并通过压配合和/或胶粘而保持在对应槽326中。当设置在槽326中的时候，插入件334被保持在转子34的第一表面50A和轴承之间，从而防止插入件334滑出轴套322。当转子34相对于定子旋转之时，轴套322和插入件334辅助修正电机314中的非平衡。尽管在轴套322的一个槽326中仅示出了一个插入件334，应该很清楚的是，多个插入件可以设置在多个槽326中，从而在预定范围内辅助使电机314平衡。
[0041]在另一个实施方式中，槽326可形成在盖住电机轴42的外模中，例如图6和7中示出的外模222。在这样的实施方式中，平衡材料的插入件334可直接设置在外模中，而不是轴套322中。轴套322可因此省去，或者与外模结合使用。
[0042]图10示出的另一个电机414包括转子34，定子(未示出)，电机轴42以及风扇74。在这个实施方式中，电机414包括平衡件418，该平衡件包括风扇74。如上所述，风扇74随着转子34和轴42而旋转，从而生成了工作操作期间冷却电机414的气流。叶片或者翅片422从风扇74的第一表面426开始延伸，从产生气流。在所不实施方式中，风扇74设置于轴套430上，该轴套绕着邻近定子主体50的第二面50B的轴42的一部分。在一些实施方式中，轴套430可以为形成在轴42上的外模的部分，如图6和7所示的外模。
[0043]如图11所示，平衡特性部434与翅片422相反地形成在风扇74的第二表面438上。平衡特性部434在预定范围内辅助以使电机414平衡。在所示实施方式中，平衡特性部434通过从风扇74的第二表面438上切除材料而在风扇74中加工成型。在另一个实施方式中，其他平衡特性部可通过钻孔、刨削或者以其他方式从风扇74上移除材料而形成。额外地或者可替代地，多个平衡特性部434可形成在风扇74上，从而在预定范围内使电机414平衡。
[0044]如图12所示，平衡特性部442在轴套430的外表面446上形成。平衡特性部442在预定范围内辅助以使电机414平衡。在所示实施方式中，平衡特性部442通过在轴套430的外表面446中钻孔而在轴套430中加工成型。在另一个实施方式中，其他平衡特性部可通过切割、刨削或者以其他方式从轴套430上移除材料而形成。额外地或者可替代地，多个平衡特性部442可以形成在轴套430上，从而在预定范围内使电机414平衡。在另一个实施方式中，平衡特性部可同时形成在风扇74和轴套430两者上，以辅助使电机414平衡。
[0045]图13显示的另一个电机514包括转子34，定子(未示出)和电机轴42。在这个实施方式中，电机514包括平衡件518，该平衡件包括带槽的风扇522。所示风扇522与上述的风扇74相似，但是也包括了楔形开口或者槽526。槽526在与风扇522的翅片534相反的风扇522的表面530中形成。在所示实施方式中，槽526形成在表面530的内径向表面部分中。在另一个实施方式中，槽526可形成在表面530的外径向表面部分中。所示风扇522包括形成在风扇522的表面530上且绕着纵向轴线68周向地布置的十四条槽526。在另一个实施方式中，风扇522可包括更少或更多槽526。槽526由径向延伸的侧壁538隔开，这样每一槽526与相邻槽526不相连接。
[0046]如图14所示，平衡材料的楔形插入件542设置在风扇522的一个槽526中。在一些实施方式中，平衡材料为硬化并设置在槽526中的氧化锡或者软质环氧树脂。在另一个实施方式中，插入件542可为分离件，该插入件的形状大体上配合槽526的形状而成型，并通过压配合和/或胶粘而保持在对应槽526中。当转子34相对于定子旋转之时，插入件524辅助修正电机514中的非平衡。尽管在风扇522的一个槽526中仅示出了一个插入件542，应该很清楚的是，多个插入件可以设置在多个槽526中，从而在预定范围内辅助使电机514平衡。
[0047]上述平衡件118，218，318，418，518在预定范围内辅助使动力工具或者其他装置中的电机平衡，从而减少使用中电机的震动。特别地，平衡件118，218，318，418，518平衡了绕着电机纵向轴线(如，纵向轴线68)的对应电机的质量，从而相对于不具有平衡件的电机来说，减少了电机的震动。尽管每一个平衡件118，218，318，418，518单独说明，单个电机可包括平衡件118，218，318，418，518中两个或更多部件的组合，从而获得所需平衡。
[0048]尽管本发明已经参考某些优选实施方式进行说明，如上所述，变形和修正都在本发明一个或多个独立方面的范围和精神之内。
【权利要求】
1.用于动力工具中的电机，该电机包括: 转子，该转子包括主体和连接到主体的多个磁体； 定子，该定子包括绕着所述转子的多个电磁线圈； 输出轴，该输出轴连接到所述转子以随着所述转子一起旋转，所述输出轴限定了纵向轴线，所述转子绕着该纵向轴线旋转；以及 平衡件，该平衡件连接到所述输出轴上从而随着所述转子旋转，所述平衡件充分绕着所述纵向轴线平衡了所述定子的质量，从而减少了使用中的所述动力工具的震动。
2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机还包括支撑在所述输出轴上的轴承，其中所述平衡件位于所述转子的主体和该轴承之间。
3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述电机还包括支撑在所述输出轴以上随着所述转子旋转的风扇。
4.根据权利要求3所述的电机，其中，平衡件邻近所述转子的主体的第一表面设置，且其中所述风扇邻近与所述平衡件相反的所述转子的主体第二表面设置。
5.根据权利要求3所述的电机，其中，所述平衡件邻近所述风扇支撑在所述输出轴上。
6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述平衡件包括支撑在所述输出轴上的轴套。
7.根据权利要求6所述的电机，其中，所述轴套包括由从所述轴套上移除材料而形成的平衡特性部。
8.根据权利要求6所述的电机，其中，所述轴套限定了多条槽，且其中所述平衡件还包括设置在该多条槽中的一个之中的平衡材料的插入件。
9.根据权利要求8所述的电机，其中，所述多个槽形成在所述风扇表面中，并绕着所述纵向轴线周向地设置。
10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述平衡件包括形成在所述轴上的外模，且其中该外模包括径向延伸的凸缘，该凸缘的直径比所述外模其余部分的直径要大。
11.根据权利要求10所述的电机，其中，所述外模包括从所述径向延伸的凸缘上移除材料而成型的平衡特性部。
12.根据权利要求1所述的电机，其中，所述平衡件包括支撑在所述输出轴上的风扇。
13.根据权利要求12所述的电机，其中，所述风扇包括从所述风扇的第一表面延伸的多个翅片，以及由从所述风扇的第二表面移除材料而形成的平衡特性部。
14.根据权利要求12所述的电机，其中，所述风扇限定多个槽，且其中所述平衡件还包括设置在所述多个槽中的一个之中的平衡材料的插入件。
15.根据权利要求14所述的电机，其中，所述多个槽形成在所述风扇的表面中，并绕着所述纵向轴线周向地设置。
16.一种动力工具，该动力工具包括: 壳体； 驱动机构，该驱动机构设置在所述壳体之内；以及 电机，该电机设置在所述壳体之内，并可操作地驱动所述驱动机构，所述电机包括: 转子，该转子包括主体和连接到该主体的多个磁体； 定子，该定子包括绕着所述转子的多个电磁线圈； 输出轴，该输出轴连接到所述转子以随着所述转子一起旋转，所述输出轴限定了纵向轴线，所述转子绕着该纵向轴线旋转，以及 平衡件，该平衡件连接到所述输出轴上从而随着所述转子旋转，所述平衡件充分绕着所述纵向轴线平衡了所述定子的质量，从而减少了使用中的所述动力工具的震动。
17.根据权利要求16所述的动力工具，其中，所述电机还包括支撑在所述输出轴上的轴承，其中所述平衡件位于转子主体和轴承之间。
18.根据权利要求16所述的动力工具，其中，所述电机还包括支撑在所述输出轴上以随着所述转子旋转的风扇。
19.根据权利要求18所述的动力工具，其中，所述平衡件邻近所述转子的主体的第一表面设置，其中该风扇邻近与所述平衡件相反的所述转子的主体的第二表面设置。
20.根据权利要求18所述的动力工具，其中，所述平衡件邻近所述风扇支撑在所述输出轴上。
21.根据权利要求16所述的动力工具，其中，所述平衡件包括支撑在所述输出轴上的轴套。
22.根据权利要求21所述的动力工具，其中，所述轴套包括从所述轴套上移除材料而形成的平衡特性部。
23.根据权利要求21所述的动力工具，其中，所述轴套限定了多条槽，且其中所述平衡件还包括设置在该多条槽中的一个之中的平衡材料的插入件。
24.根据权利要求23所述的动力工具，其中，所述多个槽形成在所述风扇表面中，并绕着所述纵向轴线周向地设置。
25.根据权利要求16所述的电机，其中，所述平衡件包括形成在所述轴上的外模，且其中该外模包括径向延伸的凸缘，该凸缘的直径比外模其余部分的直径要大。
26.根据权利要求25所述的动力工具，其中，所述外模包括从所述径向延伸的凸缘上移除材料而成型的平衡件。
27.根据权利要求16所述的动力工具，其中，所述平衡件包括支撑在所述输出轴上的风扇。
28.根据权利要求27所述的动力工具，其中，所述风扇包括从所述风扇的第一表面延伸的多个翅片，以及由从所述风扇的第二表面移除材料而形成的平衡特性部。
29.根据权利要求27所述的动力工具，其中，所述风扇限定多个槽，且其中所述平衡件还包括设置在所述多个槽中的一个之中的平衡材料的插入件。
30.根据权利要求29所述的动力工具，其中，所述多个槽形成在所述风扇的表面中，并绕着所述纵向轴线周向地设置。
【文档编号】H02K7/04GK103929011SQ201310664420
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年11月6日 优先权日:2012年11月6日
【发明者】J·C·黑森贝格, M·科尔登, A·T·拜尔 申请人:米沃奇电动工具公司