TWI599146B - Electric grinding machine with switched reluctance motor - Google Patents

Description

具有切換式磁阻馬達的電動研磨機

本發明係有關一種電動研磨機，尤指一種具有切換式磁阻馬達的電動研磨機。

按，電動研磨機是一種以電力做為驅動源的拋光手持工具機，令技術人員可藉由該電動研磨機用以對金屬或木材等物體表面進行拋光或研磨等動作。

如中華民國專利公告的M428013專利案揭露了一種電動研磨機，其包含一殼體、一無刷馬達、一電路板、一壓鈕開關以及一可變電阻器。該殼體具有一第一端以及一第二端，該第一端具有一頭部，該第二端具有一握把部，該握把部具有一朝該第一端延伸的壓柄。該無刷馬達裝設於該頭部內。該電路板設置於該握把部內並電性連接至該無刷馬達，且該電路板具有一形成於該握把部表面的控制面板。該壓鈕開關具有一壓鈕、一限位座以及一彈性件，該壓鈕設置於該握把部，該壓鈕具有一朝該殼體內部延伸的連接段，該限位座固定於該電路板，該彈性件則裝設於該壓鈕與該限位座之間。該可變電阻器安裝於該電路板，且該可變電阻器一端形成有一接合於該連接段的調控桿。進一步地，當該電動研磨機於實際使用時，使用者可藉由該壓鈕連動該調控桿，令該可變電阻器隨該調控桿的位置變換而產生電阻變化，藉以使該電路板輸出不同電功率至該無刷馬達，進而達到控制轉速之功能。

然而，若由上述專利案的技術內容以及一般電動研磨機的組成構造來看可以發現，由於該無刷馬達多半為直流無刷馬達(Brushless DC Motor，BLDC馬達)，故使得該電動研磨機於使用時相當容易因欠相 (Lost of Phase)而無法運作，且該直流無刷馬達所具有的齒隙轉矩(Cogging Torque)亦會造成該電動研磨機不利適用於頻繁啟停以及正反相轉換的運行狀況。

據此，由上述內容可以清楚得知，要如何設計一種能夠適用於欠相、頻繁啟停及正反相轉換等運作狀況的電動研磨機顯然已成為一種待解決的問題。

本發明之主要目的，在於解決習用實施結構無法適用於欠相、頻繁啟停及正反相轉換等運作狀況的問題。

為達上述目的，本發明提供一種具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其包含一機體、一傳動組件、一研磨輪以及一防塵組件。該機體具有一第一殼以及一第二殼，該第一殼內部形成一腔室，該第二殼對應該第一殼設置並具有一與該腔室連通的容置空間。該傳動組件具有一設置於該腔室內的切換式磁阻馬達、一對應該鏤空部設於該容置空間內且電性連接該切換式磁阻馬達以對該切換式磁阻馬達輸出一控制訊號的驅動模組、一連接該切換式磁阻馬達的傳動軸以及一裝設於該傳動軸遠離該切換式磁阻馬達一端的裝配座，該裝配座具有一連接該傳動軸的組裝部以及一與該組裝部形成段落差並偏離該傳動軸軸心設置而得隨該傳動軸旋動產生一散熱氣旋的導流部。該研磨輪裝設於該組裝部並隨該傳動軸旋轉，該防塵組件包含一裝於該第一殼並與該研磨輪之間形成有一間隙的防塵罩以及一連接該防塵罩並對應該第二殼設置而自一抽風裝置接受一吸引氣流的排塵導管，該排塵導管具有一對應該容置空間開設而以該吸引氣流對該驅動模組進行散熱的開口。

於一實施例中，該驅動模組具有一用以產生該控制訊號的微控制器以及一電性連接於該微控制器與該切換式磁阻馬達之間而傳遞該控制訊號至該切換式磁阻馬達的驅動器。

於一實施例中，該切換式磁阻馬達為三相切換式磁阻馬達，該驅動器為三相半橋驅動器或三相全橋驅動器。進一步地，該切換式磁阻馬達具有一外定子與一內轉子，該傳動組件具有複數設置於該第一殼並面對該內轉子以監測該內轉子位置狀態向該驅動模組輸出一監測訊號的光電開關。其中，該些光電開關以該傳動軸為圓心且彼此以一步進角而間隔排列。具體來說，該驅動模組具有一變角度控制機制以及一電壓脈寬調變控制機制，該驅動模組根據該些光電開關傳遞的每一該監測訊號決定以該變角度控制機制或該電壓脈寬調變控制機制產生該控制訊號。

於一實施例中，該第一殼具有至少一連通該腔室而令外部氣體得進入該腔室的進氣孔。進一步地，該傳動組件具有一設置於該第一殼上以受壓觸發該驅動模組的彈性按鈕以及一樞接於該第二殼並延伸至該彈性按鈕上方以連動壓迫該彈性按鈕的壓板。

透過本發明上述實施方式，相較於習用具有以下特點：

1.本發明的該電動研磨機透過以該切換式磁阻馬達做為驅動來源，令該電動研磨機於運作時可藉由該切換式磁阻馬達的特性而能適用於欠相頻繁啟停以及正反相轉換的等運行狀況。

2.本發明的該電動研磨機於使用時能透過該導流部來排出該腔室內的熱能以及透過該吸引氣流將該驅動模組的熱能與粉塵一併帶出，藉此有效對該切換式磁阻馬達進行大幅散熱。

有關本發明之技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱圖1及圖2，本發明提供一種具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其包含一機體1、一傳動組件2、一研磨輪3以及一防塵組件4。該機體1具有一第一殼11以及一第二殼12，該第一殼11內部形成一腔室110，該第二殼12具有一容置空間120，該容置空間120與該腔室110彼此連通。該傳動組件2具有一切換式磁阻馬達21(Switched Reluctance Motor)、一驅動模組22、一傳動軸23以及一裝配座24。其中，該切換式磁阻馬達21設置於該腔室110內並具有一外定子211以及一內轉子212，該外定子211以及該內轉子212均是由電磁鋼片(例：矽鋼片)堆疊構成，該驅動模組22設置於該容置空間120內，且該切換式磁阻馬達21與該驅動模組22彼此電性連接。於一實施例中，該第一殼11的該腔室110是呈圓柱狀以供該切換式磁阻馬達21設置，且該第一殼11具有至少一連通該腔室110以供外部氣體隨該切換式磁阻馬達21旋轉以進入該腔室110的進氣孔111。更進一步說明，該第一殼11是由一主殼112以及一裝設於該主殼112的副殼113所構成，該腔室110形成於該主殼112內部，該進氣孔111則設置於該副殼113。另外，該驅動模組22具有一微控制器221以及一電性連接於該微控制器221與該切換式磁阻馬達21之間的驅動器222，而該第二殼12的該容置空間120則是呈長條狀以供該電路板(即該驅動模組22)設置。具體來說，該切換式磁阻馬達21是三相切換式磁阻馬達(3-Phase Switched Reluctance Motor)，該驅動器222則為可驅動該三相切換式磁阻馬達(即該切換式磁阻馬達21)作動的三相半橋驅動器(3-Phase Half Bridge Driver)或三相全橋驅動器(3-Phase Full Bridge Driver)。於一實施例中，該傳動組件2具有一設置於該第一殼11而可導通該切換式磁阻馬達21與該驅動模組22的彈性按鈕25以及一樞接於該第二殼12並延伸至該彈性按鈕25上方的壓板26，該彈性按鈕25在未受按壓時均會朝一預定位置彈性復位，該壓板26則可受壓迫而連動按壓該彈性按鈕25。另一方面，該傳動軸23是連接於該切換式磁阻馬達21並延伸至該第一殼11外部，該裝配座24則是組裝於該傳動軸23遠離該切換式磁阻馬達21的一端。更清楚說明，該裝配座24具有一組裝部241以及一導流部242，該組裝部241連接與該傳動軸23並偏離該傳動軸23的軸心，該導流部242則與該組裝部241連接並朝偏離該傳動軸23軸心的方向延伸。於一實施例中，該導流部242為一凸板(如圖2所示)，於其他實施例中，該導流部242為至少一風扇葉片。最後，該研磨輪3裝設於該組裝部241，該防塵組件4具有一防塵罩41以及一排塵導管42，該防塵罩41裝設於該第一殼11並與該研磨輪3之間形成一間隙(如圖4所示)，該排塵導管42連接於該防塵罩41，且該排塵導管42具有一對應於該容置空間120開設的開口420(如圖4所示)。

請再參閱圖1至7，本發明的該電動研磨機於實際使用時，該驅動模組22與一電力設備(圖中未示出)連接，以供該驅動模組22由該電力設備取得運作所需之電力。接著，使用者可透過該壓板26按壓該彈性按鈕25，使該驅動模組22導通至該切換式磁阻馬達21，據此，該微控制器221即可傳送一控制訊號至該驅動器222，令該驅動器222驅動該切換式磁阻馬達21的該內轉子212帶動該傳動軸23旋轉，而該研磨輪3則可藉由該傳動軸23帶動旋轉而對一物體(圖中未示出)表面進行研磨作業。其中，由於本發明的該電動研磨機是以該切換式磁阻馬達21做為驅動來源，因此，該電動研磨機於運作時即可透過該切換式磁阻馬達21的特性而在欠相(Lost of Phase)的情況下得以正常運作，進而可適用於頻繁啟停以及正反相轉換的等運行狀況。

承上，本發明在此更進一步說明該切換式磁阻馬達21與該驅動模組22之間的作動關係。詳細來說，該驅動模組22具有一變角度控制機制(ASR)以及一電壓脈寬調變控制機制(PWM)，且該驅動模組22會依據該切換式磁阻馬達21的速度高低而調整該變角度控制機制與該電壓脈寬調變控制機制之間的輸出比例。若該切換式磁阻馬達21的速度越慢，該變角度控制機制的輸出比例會隨之增高；若該切換式磁阻馬達21的速度越快，該電壓脈寬調變控制機制的輸出比例則隨之增高。於一實施例中，如圖7所示，於此預先定義該內轉子212於受電啟動後相對該外定子211具有一旋轉方向，該外定子211具有複數朝該內轉子212方向延伸的第一導磁部213，該內轉子212具有複數朝該外定子211方向延伸的第二導磁部214以及複數分別由每一該第二導磁部214朝該旋轉方向一體延伸的導磁凸部215。當該外定子211導磁後即藉由該些第一導磁部213分別吸引其中一該第二導磁部214以令該內轉子212轉動。其中，由於本發明具有該導磁凸部215設計，而令每一該第二導磁部214均能藉由其所屬的該導磁凸部215縮短與次一該第一導磁部213之間的距離，使得該切換式磁阻馬達21能在該些第二導磁部214未旋轉至次一該第一導磁部213時能預先觸發次一該第一導磁部213以吸引該些第二導磁部214，如此一來，該切換式磁阻馬達21即能藉由該些第一導磁部213與該些導磁凸部215之間的作動關係以加快該內轉子212的轉動速度。

具體而言，為了使該驅動模組22能夠偵測該切換式磁阻馬達21的轉動速度，於一實施例中，該傳動組件2具有複數設置於該第一殼11並面對該內轉子212的光電開關27，該些光電開關27可透過該內轉子212遮斷光束的位置以及頻率來判斷該內轉子212的位置及速度，進而根據該內轉子212的位置及速度傳送一監測訊號至該驅動模組22，使該驅動模組22可透過每一該光電開關27的該監測訊號來決定該變角度控制機制以及該電壓脈寬調變控制機制的輸出比例。於一實施例中，該些光電開關27是以該傳動軸23為圓心且彼此以一步進角(Step Angle)而間隔排列，亦即，任二該光電開關27與該傳動軸23之間會形成有一夾角(例：三十度)。除了透過該些光電開關27提供該監測訊號以做為判斷該內轉子212位置及速度的參考依據之外，於其他實施例中，該微控制器221亦可透過該驅動器222來偵測該切換式磁阻馬達21的電流大小，並於該切換式磁阻馬達21的電流值超過額定電流值時透過該驅動器222切斷該切換式磁阻馬達21輸入電流(即：過電流保護[Over Current Protection])，以避免該切換式磁阻馬達21因電流過大而產生燒毀的狀況。再者，該微控制器221亦得隨時依據該切換式磁阻馬達21的電流大小來調整該驅動器222對該切換式磁阻馬達21的輸入電流，如此一來，當該切換式磁阻馬達21因該研磨輪3受阻(例：抵壓於一物體表面)而有電流變化時，該微控制器221即可透過該驅動器222的回饋(feedback)來調整該切換式磁阻馬達21的輸入電流，以使得該切換式磁阻馬達21在該研磨輪3有無受阻時均能維持一定轉速。

另一方面，值得注意的是，在該電動研磨機於執行研磨作業的過程中，該導流部242會受該傳動軸23帶動旋轉以產生一散熱氣旋，使該切換式磁阻馬達21因旋動所產生的熱能得隨該散熱氣旋而排出至該腔室110外部。除此之外，由於該電動研磨機於使用時該排塵導管42會連接於一抽風裝置(圖中未示出)，而該驅動模組22是相對於該開口420設置，因此，當該抽風裝置所產生的一吸引氣流在流經該排塵導管42時，該吸引氣流會一併將該驅動模組22因運作所產生的廢熱以及粉塵一併由該排塵導管42帶出。據此，本發明的該電動研磨機在使用過程中即可透過該導流部242來排出該腔室110內的熱能以及透過該吸引氣流將該驅動模組22的熱能與粉塵一併帶出，以令該電動研磨機能夠大幅對該切換式磁阻馬達21以及該驅動模組22進行散熱動作。

綜上所述，本發明揭露一種具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，該電動研磨機包含有一機體、一傳動組件、一研磨輪以及一防塵組件，該機體具有一第一殼及一第二殼，該傳動組件具有一設於該第一殼的切換式磁阻馬達、一設於該第二殼的驅動模組、一連接該切換式磁阻馬達的傳動軸及一設於該傳動軸的裝配座，該裝配座具有一供該研磨輪裝設的組裝部，該防塵組件具有一設於該第一殼的防塵罩。其中，由於該電動研磨機是以該切換式磁阻馬達做為驅動來源，故使得該電動研磨機能夠適用於欠相、頻繁啟停及正反相轉換等運作狀況。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

1‧‧‧機體

11‧‧‧第一殼

110‧‧‧腔室

111‧‧‧進氣孔

112‧‧‧主殼

113‧‧‧副殼

12‧‧‧第二殼

120‧‧‧容置空間

2‧‧‧傳動組件

21‧‧‧切換式磁阻馬達

211‧‧‧外定子

212‧‧‧內轉子

213‧‧‧第一導磁部

214‧‧‧第二導磁部

215‧‧‧導磁凸部

22‧‧‧驅動模組

221‧‧‧微控制器

222‧‧‧驅動器

23‧‧‧傳動軸

24‧‧‧裝配座

241‧‧‧組裝部

242‧‧‧導流部

25‧‧‧彈性按鈕

26‧‧‧壓板

27‧‧‧光電開關

3‧‧‧研磨輪

4‧‧‧防塵組件

41‧‧‧防塵罩

42‧‧‧排塵導管

420‧‧‧開口

圖1，本發明的立體示意圖。 圖2，本發明的分解示意圖。 圖3，本發明另一視角的分解示意圖。 圖4，本發明的側視剖面示意圖。 圖5，本發明驅動模組的電路示意圖。 圖6，本發明的俯視示意圖。 圖7，本發明的俯視剖面示意圖。

11‧‧‧第一殼

111‧‧‧進氣孔

112‧‧‧主殼

113‧‧‧副殼

12‧‧‧第二殼

2‧‧‧傳動組件

21‧‧‧切換式磁阻馬達

22‧‧‧驅動模組

23‧‧‧傳動軸

24‧‧‧裝配座

242‧‧‧導流部

25‧‧‧彈性按鈕

26‧‧‧壓板

3‧‧‧研磨輪

4‧‧‧防塵組件

41‧‧‧防塵罩

42‧‧‧排塵導管

420‧‧‧開口

Claims (8)

1. 一種具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其包含： 一機體，具有一第一殼以及一第二殼，該第一殼內部形成一腔室，該第二殼對應該第一殼設置並具有一與該腔室連通的容置空間； 一傳動組件，具有一設置於該腔室內的切換式磁阻馬達、一設於該容置空間內且電性連接該切換式磁阻馬達以對該切換式磁阻馬達輸出一控制訊號的驅動模組、一連接該切換式磁阻馬達的傳動軸以及一裝設於該傳動軸遠離該切換式磁阻馬達一端的裝配座，該裝配座具有一連接該傳動軸的組裝部以及一與該組裝部形成段落差並偏離該傳動軸軸心設置而得隨該傳動軸旋動產生一散熱氣旋的導流部；以及 一研磨輪以及一防塵組件，該研磨輪裝設於該組裝部並隨該傳動軸旋轉，該防塵組件包含一裝於該第一殼並與該研磨輪之間形成有一間隙的防塵罩以及一連接該防塵罩並對應該第二殼設置而自一抽風裝置接受一吸引氣流的排塵導管，該排塵導管具有一對應該容置空間開設而以該吸引氣流對該驅動模組進行散熱的開口。
2. 如請求項1所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該驅動模組具有一用以產生該控制訊號的微控制器以及一電性連接於該微控制器與該切換式磁阻馬達之間而傳遞該控制訊號至該切換式磁阻馬達的驅動器。
3. 如請求項2所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該切換式磁阻馬達為三相切換式磁阻馬達，該驅動器為三相半橋驅動器或三相全橋驅動器。
4. 如請求項2所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該切換式磁阻馬達具有一外定子與一內轉子，該傳動組件具有複數設置於該第一殼並面對該內轉子以監測該內轉子位置狀態向該驅動模組輸出一監測訊號的光電開關。
5. 如請求項4所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該些光電開關以該傳動軸為圓心且彼此以一步進角而間隔排列。
6. 如請求項4或5所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該驅動模組具有一變角度控制機制以及一電壓脈寬調變控制機制，該驅動模組根據該些光電開關傳遞的每一該監測訊號決定以該變角度控制機制或該電壓脈寬調變控制機制產生該控制訊號。
7. 如請求項1、2、3、4或5所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該第一殼具有至少一連通該腔室而令外部氣體得進入該腔室的進氣孔。
8. 如請求項7所述具有切換式磁阻馬達的電動研磨機，其中，該傳動組件具有一設置於該第一殼上以受壓觸發該驅動模組的彈性按鈕以及一樞接於該第二殼並延伸至該彈性按鈕上方以連動壓迫該彈性按鈕的壓板。