CN104604548A - 电动园林工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动园林工具，包括一个壳体，一个安装到壳体中的无刷电机、一个由所述无刷电机驱动的工作部件，其特征在于：所述电动园林工具还包括一个通过电子方式制动无刷电机的电子刹车、一个通过机械方式制动无刷电机的机械刹车及一个用于控制所述电子刹车和机械刹车的刹车控制件。本发明的电动园林工具采用机电结合的刹车结构，无论在高速还是低速电动园林工具上均可以采用，既能满足刹车时间的要求，同时刹车性能稳定，刹车寿命长，满足使用者的需要。

Description

电动园林工具

技术领域

本发明涉及一种电动工具，特别是一种电动园林工具。

背景技术

目前电动工具广泛应用于家庭、园林等领域，而无刷电机由于其力矩大、功率高的特点被越来越多的应用到电动工具中，以满足使用者对高效节能的电动工具的使用需要。尤其是电动园林工具，如链锯，链锯是一种通过动力装置带动锯链上交错的L形刀片横向运动来进行切割木材或树枝的园林工具。链锯在正常操作时，当锯齿卡在被锯物体中时，电机的持续旋转会引起链锯的向上摆动，使得链锯朝向使用者面部的方向倒转即反冲，引发事故，因此需要在发生危险状况时及时刹车以阻止链条进行移动。

目前市场上的无刷链锯采用的刹车主要有两种：机械刹车和电子刹车，通常机械刹车用于转速较高的链锯，电子刹车用于转速偏低的链锯。传统的机械刹车，结构复杂，通常需要在壳体上设置一个刹车带与安装到电机传动轴上的刹车毂配合刹车，由此增加了产品重量，同时单纯的机械刹车在链锯反冲时，仅靠制动构件作用在电机传动轴上，由于链锯主体仍具有较大的转动惯性，仍有可能与使用者的面部或其他身体部位接触发生事故，无论是刹车时间还是使用寿命均不太稳定，而电子刹车主要用于转速偏低的链锯，当用于较高转速的链锯上时，单纯的电子刹车在刹车时间上往往达不到要求，因此以上两种刹车方式均存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种能够快速刹车并且刹车性能稳定的电动园林工具。

为达上述目的，本发明提供一种电动园林工具，包括一个壳体，一个安装到壳体中的无刷电机、一个由所述无刷电机驱动的工作部件，其特征在于：所述电动园林工具还包括一个通过电子方式制动无刷电机的电子刹车、一个通过机械方式制动无刷电机的机械刹车及一个用于控制所述电子刹车和机械刹车的刹车控制件。

进一步地，所述刹车控制件包括一个机器正常操作时由一个定位元件限位的第一位置，一个将所述电子刹车开启的第二位置以及一个将所述机械刹车开启的第三位置。

进一步地，所述刹车控制件包括一个机器正常操作时由一个定位元件限位的第一位置，一个将所述电子刹车及机械刹车同时开启的第二位置。

进一步地，所述电子刹车包括一个刹车电路以及一个由刹车控制件触发并能够直接控制刹车电路通断的刹车开关。

进一步地，所述刹车电路设置在一个安装在壳体内的电子控制器上，所述电子控制器与所述无刷电机电连接，所述电动园林工具还具有一个开关扳机以及一个由所述开关扳机控制的主开关，所述主开关与所述刹车开关与电子控制器串联并形成一个工作电路。

进一步地，所述刹车控制件一端形成一个可供刹车操作的操作部，另一端形成一个相对壳体摆动的悬出臂，所述悬出臂在与所述刹车开关配合的部分形成一个凹槽，所述刹车开关具有一个安装到凹槽内的开关摇杆，所述开关摇杆随着悬出臂的旋转运动而摆动。

进一步地，所述刹车开关包括两种接通状态，分别是断开所述刹车电路同时接通工作电路的第一种接通状态，以及接通所述刹车电路同时断开所述工作电路的第二种接通状态。

进一步地，所述无刷电机为三相电子整流电机，所述刹车电路施加受控电阻或导线横跨其中两相线圈将其短路并产生制动所述无刷电机的反向力矩。

进一步地，所述机械刹车包括一个与所述刹车控制件连接的刹车片，所述刹车片由一种金属材料或橡胶材料制成。

进一步地，所述无刷电机为外转子无刷电机，所述刹车片包括一个远离无刷电机的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦旋转的无刷电机的转子外表面的第二位置。

进一步地，所述刹车片包括一个远离无刷电机的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦旋转的无刷电机输出轴外表面的第二位置。

进一步地，所述电动园林工具还包括一个与无刷电机连接的齿轮传动组件，所述齿轮传动组件具有一个输出轴，所述刹车片包括一个远离所述齿轮传动组件的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦所述齿轮传动组件的输出轴外表面的第二位置。

进一步地，所述无刷电机上设置有可与连接到刹车控制件上的刹车片直接接触的摩擦毂。

进一步地，所述电动园林工具为链锯，所述工作部件为一个由所述无刷电机驱动的锯链，所述刹车控制件为一个可相对壳体旋转的刹车挡板。

本发明的电动园林工具采用机电结合的刹车结构，无论在高速还是低速电动园林工具上均可以采用，既能满足刹车时间的要求，同时刹车性能稳定，刹车寿命也较长，采用这种刹车结构的链锯刹车时间稳定，刹车可靠，满足使用者的需要。

附图说明

图1是本发明实施方式中的电动园林工具的整体结构的立体图；

图2是本发明实施方式中的电动园林工具的局部剖视图；

图3是本发明实施方式中的电动园林工具的电子刹车原理图

图4本发明实施方式中的电动园林工具的刹车控制件位于第一位置时的剖视图；

图5是本发明实施方式中的电动园林工具刹车控制件位于第二位置时的剖视图。

具体实施方式

请参阅图1，在本发明的实施方式中，电动园林工具10为链锯，其包括壳体11、设置在壳体11上的前把手12及主把手13、设置在主把手13上的开关扳机14、以及用于实现具体功能的工作部件15。工作部件15包括导板16及锯链17，其中锯链17环绕在导板16边缘且能够在驱动机构（图未示）的驱动下沿导板16循环地导引，导板16一端支承于壳体11上，另一端沿壳体11纵长方向延伸出壳体11。此外，壳体11内还包括自动润滑系统（图未示）和电池包18，对本领域普通技术人员来说，前把手12、主把手13、工作部件15、驱动机构以及润滑系统等具体结构都属于公知常识，这里不再详细描述。可以理解的是，本发明的机电刹车结构也可以应用在其他应用无刷电机驱动的电动园林工具中，如修枝机、割草机、打草机等需要急停的电动园林工具。

请参阅图2，图2为本发明实施方式中去掉导板16、锯链17以及电池包18的电动园林工具10的剖视图，壳体11内设置有一个用于驱动锯链17运动的无刷电机19、一个由开关扳机14控制的主开关20，主开关20用于控制机器正常使用时的开启与关闭。电动园林工具10还包括一个设置在壳体11中与无刷电机19连接的电子控制器21、一个刹车控制件22，这里的刹车控制件22是一个刹车挡板，且可绕支点O相对于壳体11旋转，可以理解的是，也可以根据实际设计需要将刹车控制件22设置成一个按钮形式，需要刹车时按动按钮即可。电动园林工具10还包括一个由刹车控制件22控制的电子刹车，电子刹车包括一个刹车开关23，其中主开关20、刹车开关23与电子控制器21串联构成一个工作电路，只有当主开关20与刹车开关23同时处于一种接通状态时，机器才能启动进行正常工作。电子刹车还包括一个由刹车开关23控制的刹车电路，用于控制刹车急停时工作电路的断开，同时控制刹车电路的开启以进行电子刹车。上述刹车电路设置在电子控制器21中，电子控制器21与无刷电机19连接，并且能够控制整个机器的电路状态，实现各种电子功能，如电机软启动、电池保护以避免过温、过流等，所有开关的动作也都是通过电子控制器21的分析后对无刷电机19进行操作。

请参阅图3，为本发明的实施方式的电子刹车原理图，其中电动园林工具10所采用的无刷电机19为三相电子整流电机，其具有三个线圈绕组A、B、C，与之连接的刹车开关23具有6个触点，刹车电路的工作原理如下：刹车控制件22未启动时，刹车开关23处于图示的第一种接通状态，其中刹车开关23上的触点2与触点3接通，触点5与触点6接通，此时无刷电机19的三个线圈A、B、C处于接通状态，此时只要将与之串联的主开关20开启，工作电路即被接通，机器即可被开启；当刹车控制件22启动时，刹车开关23位于第二种接通状态（图未示），此时触点1与触点2接通，触点4与触点5接通，由于在触点1与触点4之间接通一根导线，故线圈A、B断开，工作电路断开，并且无刷电机19相间被短路，此时相当于接通了一个反向电路，转子191由于惯性继续高速旋转，此时会产生与其惯性转动方向相反的磁力，即反向力矩，阻止转子191的惯性转动制动无刷电机19，从而实现电动园林工具10的快速刹车制动，可以理解的是也可以在触点1与触点4之间接通一个电阻同样可以起到相同的作用。本发明实施例中的无刷电机19是一个直流外转子无刷电机，当然也可以采用内转子式，通过一个电池包18给无刷电机19供电。可以理解的是，也可以根据不同的需要配置交流无刷电机（图未示），此时电源的输入端可直接接入交流电源。

请再次参阅图2，在刹车控制件22一端形成一个可供操作者遇到危险状况时进行刹车操作的操作部221，另一端形成一个可相对壳体11旋转的悬出臂222，所述悬出臂222在与所述刹车开关23配合的部分上形成有一个凹槽（图未标），所述刹车开关23具有一个安装到凹槽内的开关摇杆231，开关摇杆231随着悬出臂222的旋转运动而摆动进而控制刹车开关23的接通状态，由于刹车开关23具有两种接通状态，不同的接通状态可实现工作电路与刹车电路的切换，处于第一种接通状态时，所述刹车电路断开，所述工作电路接通，机器可被开启，处于第二种接通状态时，所述刹车电路接通，所述工作电路断开，电子刹车开启，机器被制动。在电动园林工具10的壳体11上安装有一个与刹车控制件22配合的限位装置（图未示），如V型片簧元件，刹车控制件22上具有一个与片簧元件的V型结构对应的凸轮面（图未示），使得在电动园林工具10正常工作时，刹车控制件22上的凸轮面位于片簧元件V型结构的一侧并被限位，而在启动刹车控制件22时克服片簧的弹性力并将其压缩进入到V型结构的另一侧并再次限位，可以理解的是，也可以采用本领域技术人员熟知的其他限位元件，如通过两个相互啮合的元件来实现。

在刹车控制件22悬出臂222面向无刷电机19的一侧上固定连接一个刹车片24，随着刹车控制件22的启动，刹车片24可以摩擦无刷电机19的转子191的外表面实现一个机械刹车，可以理解的是，上述刹车片24固定连接的具体方式可以是本领域技术人员熟知的螺钉连接、过盈配合等。刹车片24可以选择使用金属材料制成，也可以根据需要使用橡胶摩擦块、刹车胶木等其它可以提供更大摩擦阻力的材料，为了更好的制动无刷电机19，可以在转子191上加装较大摩擦系数的零件构成一个摩擦毂（图未示），刹车片24直接作用到摩擦毂上，进一步增大刹车片与转子之间的摩擦力，缩短刹车时间。在本发明实施方式中，工作部件是通过无刷电机19直接驱动的，考虑到设计需要，在其他实施方式中，也可以设置一个与无刷电机19连接的齿轮传动组件（图未示），通过摩擦齿轮传动组件的输出轴外表面以实现制动，当然，也可以直接摩擦无刷电机19的电机输出轴（图未示）的外表面以实现制动，。

下面对本发明实施方式的电动园林工具10机械与电子相结合的刹车急停机构的具体操作过程进行详细描述。请同时参阅图4和图5，图4所述为机器正常工作状态，刹车控制件22处于被一个弹性件朝着解锁方向偏压的第一位置，此时刹车开关处于第一种接通状态，按压主把手13上的开关扳机14接通主开关20，工作电路开通，刹车电路断开，刹车片14位于远离无刷电机19，因此无刷电机19按设定方向高速旋转进行切割工作。如图5所示，当机器需要刹车急停时，向前扳动刹车控制件22，此时刹车控制件22沿逆时针方向旋转到达第二设定位置，拨动刹车开关23的开关摇杆231，将刹车开关23由第一种接通状态转换到第二种接通状态，此时工作电路断开，刹车电路接通，继续向前扳动刹车控制件22，此时刹车控制件22可旋转到达第三设置位置，此时刹车控制件22悬出臂222上固定连接的刹车片24移动到接近无刷马达19，摩擦旋转的外转子191施加摩擦阻力，与之前的无刷电机19本身产生的反向力矩同时制动外转子191，使电机瞬间停止旋转，起到刹车急停的作用，可以理解的是，这里所述的刹车控制件22的第二设置位置与第三设定位置可以是重合的，也就是说可以在同一设定位置同时启动电子刹车和机械刹车实现快速制动，这取决于实际设计的需要，优选的是采用先后启动电子刹车和机械刹车的方式，在启动电子刹车之后器具速度减少时再启动机械刹车，这样既能防止摩擦外转子带来的损伤，又能达到快速刹车的目的。

通过本发明实施方式中机电结合的刹车方式，当遇到危险状况时，使用者可以直接向前扳动刹车控制件22以启动刹车，即使当电动园林工具10快速反冲，使用者来不及驱动刹车控制件22，由于紧靠前把手的刹车控制件22会最先接触到使用者的手而启动刹车实现快速制动，同时，该机电结合的刹车方式可以是电子刹车与机械刹车先后作用于器具上，也可以根据实际需要采用同时作用到器具的工作形式，这里可通过调整刹车控制件上刹车片24与外转子191之间的距离进而调整机械刹车参与到机电结合刹车的时间点。本发明结构简单，成本低，使电动园林工具的刹车可靠性和寿命得到提高，同时刹车时间也得到了保证，其刹车性能稳定，无论在高速还是低速电动园林工具上均可以采用，对于更高转速的电动园林工具具有较大的使用价值。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种电动园林工具，包括一个壳体，一个安装到壳体中的无刷电机、一个由所述无刷电机驱动的工作部件，其特征在于：所述电动园林工具还包括一个通过电子方式制动无刷电机的电子刹车、一个通过机械方式制动无刷电机的机械刹车及一个用于控制所述电子刹车和机械刹车的刹车控制件。

2.根据权利要求1所述的电动园林工具，其特征在于：所述刹车控制件包括一个机器正常操作时由一个定位元件限位的第一位置，一个将所述电子刹车开启的第二位置以及一个将所述机械刹车开启的第三位置。

3.根据权利要求1所述的电动园林工具，其特征在于：所述刹车控制件包括一个机器正常操作时由一个定位元件限位的第一位置，一个将所述电子刹车及机械刹车同时开启的第二位置。

4.根据权利要求1所述的电动园林工具，其特征在于：所述电子刹车包括一个刹车电路以及一个由刹车控制件触发并能够直接控制刹车电路通断的刹车开关。

5.根据权利要求4所述的电动园林工具，其特征在于：所述电动园林工具还包括一个设置在壳体中的电子控制器、一个开关扳机以及一个由所述开关扳机控制的主开关，所述刹车电路设置所述电子控制器中，所述电子控制器与所述无刷电机电连接，所述主开关与所述刹车开关与电子控制器串联并形成一个工作电路。

6.根据权利要求5所述的电动园林工具，其特征在于：所述刹车控制件一端形成一个可供刹车操作的操作部，另一端形成一个相对壳体摆动的悬出臂，所述悬出臂在与所述刹车开关配合的部分形成一个凹槽，所述刹车开关具有一个安装到凹槽内的开关摇杆，所述开关摇杆随着悬出臂的旋转运动而摆动。

7.根据权利要求6所述的电动园林工具，其特征在于：所述刹车开关包括两种接通状态，分别是断开所述刹车电路同时接通工作电路的第一种接通状态，以及接通所述刹车电路同时断开所述工作电路的第二种接通状态。

8.根据权利要求4所述的电动园林工具，其特征在于：所述无刷电机为三相电子整流电机，所述刹车电路施加受控电阻或导线横跨其中两相线圈将其短路并产生制动所述无刷电机的反向力矩。

9.根据权利要求1所述的电动园林工具，其特征在于：所述机械刹车包括一个与所述刹车控制件连接的刹车片，所述刹车片由金属材料或橡胶材料制成。

10.根据权利要求9所述的电动园林工具，其特征在于：所述无刷电机为外转子无刷电机，所述刹车片包括一个远离无刷电机的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦旋转的无刷电机的转子外表面的第二位置。

11.根据权利要求9所述的电动园林工具，其特征在于：所述刹车片包括一个远离无刷电机的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦旋转的无刷电机输出轴外表面的第二位置。

12.根据权利要求9所述的电动园林工具，其特征在于：所述电动园林工具还包括一个与无刷电机连接的齿轮传动组件，所述齿轮传动组件具有一个输出轴，所述刹车片包括一个远离所述齿轮传动组件的第一位置，以及一个被刹车控制件驱动到能够摩擦所述齿轮传动组件的输出轴外表面的第二位置。

13.根据权利要求9所述的电动园林工具，其特征在于：所述无刷电机上设置有能与连接到刹车控制件上的刹车片直接接触的摩擦毂。

14.根据权利要求1-13任意一项所述的电动园林工具，其特征在于：所述电动园林工具为链锯，所述工作部件为一个由所述无刷电机驱动的锯链，所述刹车控制件为一个可相对壳体旋转的刹车挡板。