CN1764047A - 电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调整构成电枢绕线的线圈的配线的圈数而容易地调整电动机的输出特性的技术。在冲击式螺丝改锥(100)(电动工具)中，A线圈和B线圈(至少各2个的线圈)串联连接，构成电枢绕线(20～24)，其两端与各整流子片连接。对于A线圈和B线圈，在槽间缠绕配线的匝数，一个为7匝，另一个为8匝。另外，A线圈和B线圈的匝数的总和、即各电枢绕线的匝数为15，对于每个电枢绕线是相等的。

Description

电动工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，具体地说，涉及调整构成电枢绕线的线圈的配线的匝数而调整电动机的输出特性的技术。

背景技术

一般，在直流电动机的电枢上设置有多个槽。而在各槽间卷绕多匝配线而设置线圈。各线圈与整流子的相应的整流子片连接，由此构成电枢绕线。通过与整流子片滑动接触的电刷和该整流子片，将电动机的驱动电流供给电枢绕线的线圈。在供给了电流的线圈的周围产生磁场，与固定于电枢的周围的定子的磁场一起作用，由此旋转驱动电枢。

但是，通常在直流电动机中，要求与定子的极数相同的电刷。然而，具有电刷的数量越多则电枢旋转时的整流子与电刷的摩擦造成的阻力损失越大的危险。另外，电刷的数量越多，部件数量也越增加。于是，在JP特开平2-184246号公报(参照专利文献1)中公开了下述电动机，其通过将设置于整流子上的整流子片中的对角的整流子片短路，将分别与两个整流子片连接的线圈短路，即使定子为4极，也能采用2个电刷进行驱动。

专利文献1：JP特开平2-184246号公报。

象这样，即使在整流子片之间短路的电动机中，与其它的电动机相同，在构成电枢绕线的线圈的槽间缠绕配线的圈数(匝数)，根据电动机的所需的输出特性、即所需的转矩和旋转速度，对于各线圈选择相同的数量。由于构成电枢绕线的线圈与各自对应的整流子片连接，故如果针对各线圈而选择不同的匝数，则驱动电流流过各线圈时，在周围产生的磁场的强度产生差异。另外，由此而整流子的性能变差，整流子的整流性能容易降低。

但是，电动机例如全部的线圈为n匝时，无法实现所需的转矩输出特性，如果全部的线圈为(n+1)匝时，则有时会超过所需的转矩输出特性。

发明内容

本发明是针对上述方面而提出的，其目的在于提供一种调整构成电枢绕线的线圈的配线的匝数而容易调整电动机的输出特性的技术。

根据本发明，构成具有电动机和前端工具的电动工具。

该电动机具有电枢、与电枢一起旋转的整流子、设置于上述整流子上的多个整流子片、两端与整流子片连接的多个电枢绕线。

另外，前端工具通过电动机的旋转驱动而完成规定的加工作业。

此外，在电枢上设置有多个槽，电枢绕线由在槽间缠绕配线的线圈构成。

作为“电动机”，广义地包含有通过整流子和电刷而对供向线圈的电流的方向进行整流的结构的电动机。作为典型方式，直流电动机、交流整流子电动机(也称为交直流两用电动机、串绕电动机)相当于此。

还有，全部的整流子片也可不与电枢绕线连接，还可是与其它的整流子片连接的整流子片。

再有，各电枢绕线的两端也可与不同的整流子片连接。

另外，本发明的“电动工具”广泛地包括冲击作业、开孔作业、拧紧作业所采用的作业工具、切断作业、切削作业或磨削作业、研磨作业所采用的作业工具等的、以电动机为驱动源的电动式的作业工具。

在本发明的电动工具中，至少串联连接2个线圈而构成电枢绕线。另外，构成各电枢绕线的线圈中，至少1个线圈与同一电枢绕线内的其它的线圈，在槽间缠绕配线的匝数不同，同时构成各电枢绕线的线圈的匝数的总和，每个电枢绕线是相等的。

在这里，所谓串联连接线圈，仅仅指线圈的连接形式为串联式。

按照本发明，各电枢绕线与任意的整流子片→串联连接的多个线圈的一端→串联连接的多个线圈的另一端→任意的整流子片连接。由此，从电学方面来说，从正极侧的电刷滑动接触的整流子片，朝向负极侧的电刷滑动接触的整流子片，在途中，通过与各整流子片连接的电枢绕线，电动机的驱动电流流动。

串联连接的线圈的数量对应于定子的极数和电刷的数量而选择。作为典型方式，在定子为4极、电刷的数量为2的电动机中，2(2＝4/2)个线圈串联连接，构成电枢绕线。另外，在定子为6极、电刷的数量为2的电动机中，3(3＝6/2)个线圈串联连接，构成电枢绕线。

象这样，在已有技术中描述的电动机中，缠绕于槽间的1个线圈作为1个电枢绕线而与整流子片连接，但是按照本发明，将多个线圈串联连接，构成电枢绕线，其两端与整流子片连接。于是，作为缠绕于槽间的线圈的匝数，可允许选择与同一电枢绕线内的其它的线圈不同的数量，同时，整流子片间的各电枢绕线的匝数、即构成该电枢绕线的多个线圈的匝数的总和可相同。例如，在各电枢绕线由2个线圈构成的情况下，按照各电枢绕线为15匝，其中一个线圈为7匝，另一线圈为8匝的方式构成。

由此，对于连接于整流子的整流子片之间的各电枢绕线，匝数相同，在驱动电流流过各电枢绕线时，在各电枢绕线的周围产生的磁场的强度难以产生差异。所以，整流子的性能难于变差，容易连续地保持整流性能良好的状态。另外，各线圈的匝数若在同一电枢绕线内，数量也可不同，由此，选择各线圈的匝数的自由度增加。所以，可容易将电动机的输出特性调整到所需的输出特性。

另外，本发明所述的电动工具，各电枢绕线是将第一线圈和第二线圈串联连接而构成，该第二线圈缠绕于在电枢上与第一线圈成对角位置的槽间。

而在连接于一整流子片之间的电枢绕线的第一线圈的匝数为m，同时第二线圈的匝数为n的情况下，连接于与该整流子片相邻的整流子片之间的电枢绕线的第一线圈的匝数为n，同时第二线圈的匝数为m。

所谓“位于在电枢上成对角的位置”是指位于作为机械角的大致180度的位置。

按照本发明，将m匝的第一线圈和n匝的第二线圈串联连接而构成的电枢绕线连接的整流子片之间的至少1个相邻的整流子片之间所连接的电枢绕线，是将构成先前的电枢绕线的m匝的第一线圈的相邻的槽间所设置的n匝的第一线圈、与构成先前的电枢绕线的n匝的第二线圈的相邻的槽间所设置的m匝的第二线圈串联连接而构成。所以，构成各电枢绕线的第一线圈和第二线圈的匝数沿电枢(即整流子)的周向，按照(m，n)(n，m)的方式反复。另外，容置于各槽内的线圈的配线的根数对于任意的槽均为(m+n)根。

另外，上述的m和n为正的整数。

按照本发明的电动工具，在将各电枢绕线设置于电动工具所具有的电动机的电枢上的状态下，沿电枢的周向，配线的匝数(即配线的量)的在一侧偏多的程度较小。所以，不会出现因电枢的周向的尺寸或重量的在一侧偏大而对电动机的输出轴施加多余的荷载的情况。

按照本发明，提供一种调整构成电枢绕线的线圈的匝数而容易地调整电动机的输出特性的技术。

附图说明

图1为表示本发明电动工具的一个实例的、冲击式螺丝改锥100的整体结构的图；

图2为表示设置于冲击式螺丝改锥100中的驱动电动机121的侧面剖视图；

图3为表示通过在电枢133的槽间缠绕配线的线圈构成的电枢绕线的一个实例的图；

图4为表示图3所示的电枢绕线20、21设置于槽间的状态的电枢133的剖视图。

具体实施方式

下面根据图1～图4，对本发明的一个实施形式进行描述。

在本实施形式中，作为本发明的“电动工具”的一个实例，对电动式(充电式)的冲击式螺丝改锥100进行描述。另外，在本实施形式中，对设置于冲击式螺丝改锥100的驱动电动机为4极2电刷的直流电动机、设置于整流子上的整流子片数量和设置于电枢上的槽数量均为10的情况进行描述。另外，在位于对角的整流子片之间，采用构成设置于槽间的线圈的配线而实现短路。

图1为简略表示第一实施形式的冲击式螺丝改锥100的整体结构的局部剖开的侧面剖视图。图2为表示冲击式螺丝改锥100的驱动电动机的简略结构的剖视图。图3为表示通过在图2所示的驱动电动机的电枢的槽间缠绕配线的线圈构成的电枢绕线的一个实例。图4表示图3所示的电枢绕线设置于槽间的状态的电枢的剖视图。

象图1所示的那样，大致来看，本实施形式的冲击式螺丝改锥100以构成冲击式螺丝改锥100的外形的主体部101、按照装卸自如的方式安装于该主体部101的前端区域而进行各种螺钉的螺纹拧紧作业的改锥锥头部109为主体而构成。该改锥锥头部109对应于本发明的“前端工具”。

主体部101由电动机外壳103、齿轮外壳105和握柄107构成。在电动机外壳103内容置有驱动电动机121。驱动电动机121对应于本发明的“电动机”。

在握柄107中设置有对驱动电动机121的电源开关进行接通操作的触发器125。

在齿轮外壳105内设置有将驱动电动机121的输出轴122的旋转适当减速用的行星齿轮装置构成的减速机构111、通过减速机构111而被旋转驱动的主轴112、从该主轴112将球113作为传递部件而被旋转驱动的锤114、以及通过锤114而被旋转驱动的锤砧115。上述锤114可沿主轴112的长轴方向相对移动，通过压缩螺旋弹簧116而向着锤砧115侧加载。另外，锤砧115的前端从齿轮外壳105的前端突出，在该突出的前端部以可装卸的方式安装有改锥锥头部109。

在为了螺纹拧紧作业而对驱动电动机121进行通电而使其驱动的情况下，在改锥锥头部109的拧紧转矩处于轻负荷状态时，主轴112和锤114成一体地旋转。在该轻负荷状态，锤114通过压缩螺旋弹簧116的加载力，保持与锤砧115卡合的状态。由此，锤砧115也与锤114成为一体而旋转，完成改锥锥头部109的螺纹拧紧作业。

另一方面，在拧紧转矩增加，达到规定的高负荷状态时，锤114抵抗压缩螺旋弹簧116，向着从锤砧115离开的方向后退，在此过程中，通过压缩螺旋弹簧116的加载力，伴随着冲击性旋转转矩的同时，与锤砧115卡合，经由该锤砧115，使改锥锥头部109产生较大的拧紧转矩。另外，由于冲击式螺丝改锥的动作原理本身属于公知的技术内容，故为了方便而省略其具体的结构作用的描述。

下面参照图2，对驱动电动机121的简略结构进行描述。作为本实施形式的驱动电动机121，采用将电池127作为驱动电源的4极的直流电动机。该驱动电动机121是以输出轴122、电枢133、定子135、整流子137、2个电刷145a、145b(同时参照图3、4)为主体而构成的，该电枢133与输出轴122成一体地旋转，并缠绕有构成电枢绕线的线圈，该定子135固定于电动机外壳103上，使电枢133的周围产生磁场，该整流子137设置于输出轴122的一端侧(减速机构111的相反侧)，该2个电刷145a、145b与设置于整流子137的外周面上的多个整流子片滑动接触，向设置于电枢133上的电枢绕线供给驱动电流。

输出轴122，其一端(后端，即图2所示的左端)通过轴承123以可旋转的方式被支承于电动机外壳103上，其另一端侧(减速机构111侧，即图2所示的右侧)通过轴承124以可旋转的方式被支承于齿轮外壳105上。另外，转子由输出轴122、电枢133、整流子137构成。

对如上述那样构成的驱动电动机121接通电源，在定子135的磁场中将驱动电流供给电枢133的电枢绕线，由此，电枢133和输出轴122成为一体而旋转驱动。此时，通过整流子137和电刷145a、145b，适当地切换流过电枢绕线的电流的方向，电枢133和输出轴122向规定的方向连续旋转。另外，由于直流电动机的动作原理本身属于公知的技术内容，故其具体的结构作用的描述适当地省略。

下面参照图3、图4，对驱动电动机121的具体结构进行描述。

首先，使用图4，对电枢133、定子135、整流子137进行描述。

在定子135的内周面侧、即电枢133侧，设置有环形磁铁。按照分割为4个区域，相对向的2个区域的内周面侧分别为同极(N极，或S极)的方式对该环形磁铁进行磁化。在图4中，按照环形磁铁的大致上下的位置的内周侧为N极，另外，大致左右的位置的内周侧为S极的方式进行磁化。

电枢133沿径向具有凸状的10个T形钢30～39，其截面呈齿轮状。在各T形钢之间形成10个槽，缠绕有构成各电枢绕线的线圈的配线。

另外，在穿过电枢133中心的输出轴122前端设置有整流子137。在整流子137的外周形成有电刷145a、145b滑动接触的10个整流子片40～49。另外，相邻的整流子片之间绝缘。另外，在各整流子片上，通过配线而连接相应的电枢绕线或其它的整流子片，关于这一点在后面详述(同时参照图3)。

电刷145a、145b设置于向着整流子137的滑动接触方向相互成90度的位置。

接着，参照图3，以电枢绕线20、21为实例，对由设置于各槽间的线圈构成的电枢绕线的具体结构进行描述。另外，在图中，配线上所示的箭头是指卷绕线圈的配线的方向(不是驱动电流流动的方向)。

与整流子片40连接的配线插入贯穿T形钢37和T形钢38之间的槽中，越过T形钢37、36、35，插入贯穿T形钢35和T形钢34之间的槽，由此，在T形钢37、36、35的周围的槽间缠绕1圈。另外，通过在该槽间缠绕7圈，构成线圈A1。

然后，插入贯穿T形钢32和T形钢33之间的槽中(箭头b)，越过T形钢32、31、30，插入贯穿T形钢30和T形钢39之间的槽，由此，在T形钢32、31、30的周围的槽间缠绕1圈。而通过在该槽间缠绕8圈，构成线圈B1。接着，与整流子片46连接。

象这样，线圈A1和线圈B1串联连接，构成电枢绕线20。

整流子片46与整流子片41连接而短路(箭头c)。

与整流子片41连接的配线插入贯穿T形钢38和T形钢39之间的槽中，越过T形钢38、37、36，插入贯穿T形钢36和T形钢35之间的槽中，由此，在T形钢38、37、36的周围的槽间缠绕1圈。而通过在该槽间缠绕8圈，构成线圈A2。

然后，插入贯穿T形钢33和T形钢34之间的槽(箭头d)，越过T形钢33、32、31，插入贯穿T形钢31和T形钢30之间的槽，由此在T形钢33、32、3的周围的槽间缠绕1圈。而通过在该槽间缠绕7圈，构成线圈B2。然后，与整流子片47连接。

象这样，线圈A2和线圈B2串联连接，构成电枢绕线21。

同样，电枢绕线22按照7匝的线圈A3和8圈的线圈B3串联连接的方式构成，电枢绕线23按照8匝的线圈A4和7匝的线圈B4串联连接的方式构成，电枢绕线24按照7匝的线圈A5和8匝的线圈B5串联连接的方式构成。

即，象图4所示的那样，T形钢37和T形钢38之间的槽与T形钢34和T形钢35之间的槽间设置电枢绕线20的线圈A1(7匝)，在T形钢38和T形钢39之间的槽与T形钢35和T形钢36之间的槽间设置上述的电枢绕线21的线圈A2(8匝)，在T形钢39和T形钢30之间的槽与T形钢36和T形钢37之间的槽间设置电枢绕线22的线圈A3(7匝)，在T形钢30和T形钢31之间的槽与T形钢37和T形钢38之间的槽间设置电枢绕线23的线圈A4(8匝)，在T形钢31和T形钢32之间的槽与T形钢38和T形钢39之间的槽间设置电枢绕线24的线圈A5(7匝)。

另外，在T形钢32和T形钢33之间的槽与T形钢39和T形钢30之间的槽间设置电枢绕线20的线圈B1(8匝)，在T形钢33和T形钢34之间的槽与T形钢30和T形钢31之间的槽间设置上述的电枢绕线21的线圈B2(7匝)，在T形钢34和T形钢35之间的槽与T形钢31和T形钢32之间的槽间设置电枢绕线22的线圈B3(8匝)，在T形钢35和T形钢36之间的槽与T形钢32和T形钢33之间的槽间设置电枢绕线23的线圈B4(7匝)，在T形钢36和T形钢37之间的槽与T形钢33和T形钢34之间的槽间设置电枢绕线24的线圈B5(8匝)。另外，在图4中，针对电枢配线22～24，省略图示，仅仅标记线圈的符号和匝数。

所以，作为构成各电枢绕线的线圈A(线圈A1～线圈A5)，具有7、8、7、8、7的匝数的线圈沿周向依次(在本实施形式中，图3、图4所示的相反旋转方向)设置。另外，作为构成各电枢绕线的线圈B(线圈B1～线圈B5)，具有8、7、8、7、8的匝数的线圈沿周向依次设置。如果象这样缠绕配线而构成电枢绕线20～24，则设置于各槽内的配线象图4所示的那样，在任何的槽中都为15根(15＝7+8)。

本实施形式的“线圈A1～A5”和“线圈B1～B5”对应于本发明的“线圈”。另外，本实施形式的“线圈A(线圈A1～A5)”对应于本发明的“第一线圈”，本实施形式的“线圈B(线圈B1～B5)”对应于本发明的“第二线圈”。

另外，在电枢绕线20～24中的电枢绕线20、21中，象图3所示的那样，供给驱动电动机的驱动电流按照电源的正极侧的电刷145a→整流子片40→电枢绕线20的线圈A1→电枢绕线20的线圈B1→整流子片46→整流子片41→电枢绕线21的线圈A2→电枢绕线21的线圈B2→整流子片47→整流子片42→电源的负极侧的电刷145b的顺序流动。

通过电流流过电枢绕线，在线圈A1、线圈A2、线圈B1、线圈B2的周围产生磁场，与定子135的环形磁铁的磁场共同作用，电枢133沿图4所示的顺时针方向(图3的左方向)旋转。

该电枢133旋转的原理，由于是公知技术，具体描述省略。

实际上，在各整流子片之间设置有电枢绕线20～24，通过电枢133旋转，与电刷145a、145b滑动接触的整流子的整流子片按照作为图3、图4所示的整流子片的符号为上升的顺序(40→41→··→49→40··)连续地移动。于是，通过整流子137和电刷145a、145b，对流过各电枢绕线的驱动电流的方向进行整流，同时电枢133沿图4所示的顺时针方向连续地旋转。

此外，在反向旋转的情况下，电刷145b与电源的正极侧连接，电刷145a与电源的负极侧连接，电枢133沿图4所示的逆时针的方向连续地旋转。

按照本实施形式的冲击式螺丝改锥100，整流子片之间的各电枢绕线20～24的匝数、即A线圈和B线圈(例如，线圈A1与线圈B1，线圈A2和线圈B2)的匝数的总和相同(在本实施形式中为15)，同时对于同一电枢绕线内的线圈，可选择与其它线圈不同的匝数。在本实施形式中，在各电枢绕线中，A线圈和B线圈各有2个线圈，其中一个为7匝，另一个为8匝。

由此，对于连接于整流子的相邻的整流子片之间的各电枢绕线，由于匝数相同，在驱动电流流过各电枢绕线时，在各电枢绕线的周围产生的磁场的强度难以产生差异。所以，在本实施形式的电动工具的驱动电动机中，整流子的性能难以变差，整流性能良好的状态容易持续下去。另外，可容易对各电枢绕线的匝数进行微调。例如，使全部的线圈为8匝，电枢绕线的匝数的总和为16，转矩输出特性较大，使全部的线圈为7匝，电枢绕线的匝数的总和为14，转矩输出特性较小的情况下，象本实施形式那样，使电枢绕线的匝数的总和为15而构成，能够进行微调。所以，可容易将电动工具的电动机的输出特性调整到所需的输出特性。

此外，按照本发明的冲击式螺丝改锥100，设置于电枢133的各槽中的线圈的配线的数量相同(在本实施形式中为15根)。所以，在各电枢绕线20～24设置于电枢133中的状态下，在电枢133的周向，配线的匝数(即配线的量)的在一侧偏多的程度小。由此，没有因电枢133的周向的尺寸或重量的在一侧偏大，而对驱动电动机125的输出轴122施加多余的荷载，使驱动电动机的动作稳定。

还有，本发明不限于实施形式中描述的结构，可进行各种变更、添加、删除。

在本实施形式中，对驱动电动机为4极2电刷的直流电动机的情况进行了描述，但是，极数或电刷的数量不限于此。例如，在6极2电刷的情况下，各电枢绕线按照3个线圈串联连接的方式构成。在此情况下，例如，各电枢绕线的线圈的匝数按照针对每个电枢绕线为(7，7，8)、(8，7，7)、(7，8，7)、(7，7，8)的方式选择。

再有，在本实施形式中，对线圈的配线按照分布卷绕的方式构成的情况进行了描述，但是，即使线圈的配线为集中卷绕，仍可获得与实施形式相同的作用和效果。

Claims (2)

1.一种电动工具，包括：

电动机，其具有电枢、与上述电枢一起旋转的整流子、设置于上述整流子上的多个整流子片、两端与上述整流子片连接的多个电枢绕线；

前端工具，其通过上述电动机的旋转驱动而完成规定的加工作业，

在上述电枢上设置有多个槽，

上述电枢绕线由将配线缠绕于上述槽间的线圈构成，其特征在于，

上述电枢绕线是至少将2个线圈串联连接而构成，

构成上述各电枢绕线的线圈中，至少1个线圈与同一电枢绕线内的其它的线圈，在上述槽间缠绕配线的匝数不同，同时，

构成上述各电枢绕线的线圈的上述匝数的总和，每个上述电枢绕线都相等。

2.根据权利要求1所述的电动工具，其特征在于，

上述各电枢绕线是将第一线圈和第二线圈串联连接而构成，该第二线圈缠绕于在上述电枢上与上述第一线圈成对角位置的上述槽间，

在连接于一整流子片之间的电枢绕线的第一线圈的匝数为m，同时第二线圈的匝数为n的情况下，连接于与该整流子片相邻的整流子片之间的电枢绕线的第一线圈的匝数为n，同时第二线圈的匝数为m。

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