[0001] 本申请涉及采用无刷直流电机的电动机械设备。

[0002] 各种由电机提供动力的电动机械设备被广泛用于工业领域。传统电动机械设备中使用的电机多为交流电机和有刷直流电机。由于电网通常供应三相交流电，因此采用交流电机较为便利。同时，交流电机结构简单、价格低、工作可靠、维修方便，因此应用最为广泛。交流电机存在的常见缺点是起动和调速性能较差。另一方面，直流电机的优势在于：调速性能良好，可实现均匀平滑的无级调速，且具有较宽的调速范围；起动性能好，具有较大的起动转矩，可实现快速起步；控制灵活且高效。直流电机主要用于调速要求较高的设备中。

[0003] 直流电机包括有刷直流电机和无刷直流电机。有刷直流电机采用电刷和换向器实现线圈电流方向的交替变化，而无刷直流电机则利用霍尔传感器和控制电路改变线圈电流方向。有刷直流电机的效率较高，控制较为简单，因此现在采用直流电机的机械设备，例如各种电动工具，采用的多为有刷直流电机。有刷直流电机的主要缺点在于电刷容易磨损，需要维护。无刷直流电机没有电刷，因此工作时噪音更小，且不需要更换电刷。然而，由于无刷直流电机价钱较高，并且控制无刷过程要求精度极高，因此在电动机械设备中应用尚不广泛，主要用于小功率机械设备，例如手持式电动工具、小型台式加工设备中，而在中高功率的机械设备中尚难以采用。

[0004] 目前的中高功率的电动机械设备通常使用交流电机或有刷直流电机，存在寿命、噪音等问题。

[0021] 下面详细描述本申请的一些可行实施方式。

[0022] 本申请总体上涉及中高功率的电动机械设备，这样的机械设备由于本身体积和重量较大，因此不能构造为手持式的，在操作时需要由支撑面(例如地面)支撑。

[0023] 根据本申请的广义方面，总体而言，电动机械设备的主要功能部件包括无刷直流电机1、可选的传动机构2、工作装置3、控制装置4等。传动机构2将无刷直流电机1的输出旋转运动传递到工作装置3，以使得工作装置运动(转动、移动、振动等)而实现预期的功能，例如加工工件5。传动机构通常具有一定的传动比，用于实现运动转换、变速、调速、变向等功能。控制装置4至少控制无刷直流电机1的操作。本申请的电动机械设备还包括机架6，用于承载上述各功能部件。机架6适于牢固地放置在支撑面7上，并且在电动机械设备工作时保持相对于支撑面不动。当然，机架可以带有滚轮8，以使得电动机械设备可以在支撑面上移动到不同位置。对于本申请的某些用于加工工件的电动机械设备，需要配备工作台9来支撑被加工的工件5。

[0024] 本申请的电动机械设备中采用的无刷直流电机可以是外转子式的，也可以是内转子式的。

[0025] 如图2所示，一种可以用于本申请的电动机械设备中的外转子式无刷直流电机包括定子11，由定子11承载的定子线圈12，围绕定子11的外转子13，以及安置在外转子13内的面对着定子11的磁体14。电机的输出轴(未示出)连接在外转子13上。当定子线圈12通电时，外转子13带着输出轴旋转。

[0026] 如图3所示，一种可以用于本申请的电动机械设备中的内转子式无刷直流电机包括带有磁体的内转子21，围绕内转子的外侧的定子22，以及由定子22承载的定子线圈23。电机的输出轴(未示出)连接在内转子21上。当定子线圈23通电时，内转子21带着输出轴旋转。

[0027] 外转子电机和内转子电机具有不同的特点，例如，外转子电机一般转速低、转矩大、转动惯量大，内转子一般转速高、转矩小、精度高。可根据具体设备的要求选用。

[0028] 下面介绍本申请的采用无刷直流电机的电动机械设备的一些典型例子。

[0029] 实施例1-台钻

[0030] 台钻是一种利用钻头钻孔的设备。根据本申请的台钻主要包括工作台，垂直于工作台延伸的立柱，由立柱承载的无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动而旋转的主轴，以及装夹在主轴上的钻头。

[0031] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0032] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。

[0033] 本申请的采用无刷直流电机的台钻加工直径为8-20英寸。输出功率为100-2000W，优选在150W以上。对于输出功率在200W以上的台钻，本申请的优势更容易体现。钻头的夹持尺寸为13-25mm，尤其是13、16、20、25mm。

[0034] 实施例2-砂轮机

[0035] 砂轮机是利用砂轮片磨削各种工件、工具的磨削设备。根据本申请的砂轮机主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的砂轮片。可选地，根据本申请的砂轮机还包括主轴，砂轮片安装在主轴上，主轴由无刷直流电机驱动而旋转。

[0036] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0037] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，砂轮片直接安装在外转子上，由此可取消主轴。

[0038] 本申请的采用无刷直流电机的砂轮机的输出功率为80-3000W，优选在120W以上。对于输出功率在150W以上的砂轮机，本申请的优势更容易体现。砂轮片尺寸为5-16英寸，尤其是5、6、8、10、12、14、16英寸。

[0039] 实施例3-磨刀器

[0040] 磨刀器是利用砂轮片刃磨各种刀具的研磨设备。类似于前面描述的砂轮机，根据本申请的磨刀器主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的砂轮片。可选地，根据本申请的磨刀器还包括主轴，砂轮片安装在主轴上，主轴由无刷直流电机驱动而旋转。

[0041] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0042] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，砂轮片直接安装在外转子上，由此可取消主轴。

[0043] 本申请的采用无刷直流电机的磨刀器输出功率为60-500W，优选在100W以上。对于输出功率在120W以上的磨刀器，本申请的优势更容易体现。砂轮片尺寸为6英寸或以上，尤其是6、8、10英寸。

[0044] 实施例4-金属带锯

[0045] 金属带锯是利用带锯条切割金属材料的切割设备。根据本申请的金属带锯主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机借助于传动机构驱动的带锯条。传动机构包括驱动带轮(驱动带锯条)、皮带和被动带轮。

[0046] 根据本申请，对于内转子电机，可通过皮带、皮带轮连接驱动带轮。或者，内转子电机可通过齿轮连接驱动带轮。或者，内转子电机可直接连接驱动带轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动带轮、被动带轮均带电机，电机中的至少一个是内转子无刷直流电机。

[0047] 对于外转子电机，可在外转子上直接形成驱动带轮。或者，可在外转子上形成皮带轮，然后通过皮带连接驱动带轮。或者，外转子上可以直接形成齿轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动带轮、被动带轮均带电机，电机中的至少一个是外转子无刷直流电机。

[0048] 本申请的采用无刷直流电机的金属带锯的功率围370-4000W，优选在450W以上。对于功率在600W以上的金属带锯，本申请的优势更容易体现。本申请的金属带锯的加工宽度为4-12英寸，尤其是4、4.5、5、6、7、7.5、9、10、12英寸。

[0049] 实施例5-木工带锯

[0050] 木工带锯是利用带锯条切割木材的切割设备。类似于前面描述的金属带锯，根据本申请的木工带锯主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机借助于传动机构驱动的带锯条。传动机构包括驱动带轮(驱动带锯条)、皮带和被动带轮。

[0051] 根据本申请，对于内转子电机，可通过皮带、皮带轮连接驱动带轮。或者，内转子电机可通过齿轮连接驱动带轮。或者，内转子电机可直接连接驱动带轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动带轮、被动带轮均带电机，电机中的至少一个是内转子无刷直流电机。

[0052] 对于外转子电机，可在外转子上直接形成驱动带轮。或者，可在外转子上形成皮带轮，然后通过皮带连接驱动带轮。或者，外转子上可以直接形成齿轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动带轮、被动带轮均带电机，电机中的至少一个是外转子无刷直流电机。

[0053] 本申请的采用无刷直流电机的木工带锯的功率围150-3000W，优选在200W以上。对于功率在300W以上的木工带锯，本申请的优势更容易体现。本申请的木工带锯的加工宽度为8-30英寸，尤其是8、10、12、14、15、16、20、24、28、30英寸；加工高度为70mm-300mm。

[0054] 实施例6-台锯

[0055] 台锯是一种利用圆锯片切割工件的设备。根据本申请的台锯主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的锯片。可选地，根据本申请的台锯还包括主轴，锯片安装在主轴上，主轴由无刷直流电机驱动而旋转。

[0056] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0057] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，锯片直接安装在外转子上，由此可取消主轴。

[0058] 本申请的采用无刷直流电机的台锯的输出功率为150-3000W，优选在200W以上。对于输出功率在300W以上的台锯，本申请的优势更容易体现。本申请的采用无刷直流电机的锯片直径为8-16英寸，尤其是8、10、12、14、16英寸。

[0059] 实施例7-斜切锯(包含切割机)

[0060] 类似于台锯，斜切锯也是一种利用圆锯片切割工件的设备，区别主要在于，台锯切割工件时本身是不动的，被切割的工件相对于台锯进给，而斜切锯切割工件时，被切割的工件是不动的，而斜切锯沿着工件前进。

[0061] 根据本申请的斜切锯主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的锯片。可选地，根据本申请的斜切锯还包括主轴，锯片安装在主轴上，主轴由无刷直流电机驱动而旋转。

[0062] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0063] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，锯片直接安装在外转子上，由此可取消主轴。

[0064] 本申请的采用无刷直流电机的斜切锯的输出功率为800-2200W，优选在1000W以上。对于输出功率在1200W以上的斜切锯，本申请的优势更容易体现。本申请的采用无刷直流电机的锯片直径为8-14英寸，尤其是8、10、12、14英寸。

[0065] 实施例8-线锯机

[0066] 线锯机是通过锯条的往复移动锯切工件的设备。根据本申请的线锯机主要包括无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的曲拐摇臂，以及由曲拐摇臂带动着往复移动的锯条。

[0067] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到曲拐摇臂。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0068] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到曲拐摇臂。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到曲拐摇臂。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成曲拐摇臂。

[0069] 本申请的采用无刷直流电机的线锯机的功率为100-1000W，优选在150W以上。对于输出功率在200W以上的线锯机，本申请的优势更容易体现。本申请的线锯机的切削高度为40mm-80mm；喉深为13-40英寸，尤其是13、16、18、20、24、26、32、40。

[0070] 实施例9-砂带机

[0071] 砂带机是利用砂带打磨工件表面的设备。根据本申请的砂带机主要包括无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的驱动滚轮，以及由驱动滚轮驱动的砂带。

[0072] 根据本申请，对于内转子电机，可通过皮带、皮带轮连接驱动滚轮。或者，内转子电机可通过齿轮连接驱动滚轮。或者，内转子电机可直接连接驱动滚轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动滚轮、被动滚轮均带电机，电机中的至少一个是内转子无刷直流电机。

[0073] 对于外转子电机，可在外转子上直接形成驱动滚轮。或者，可在外转子上形成皮带轮，然后通过皮带连接驱动滚轮。或者，外转子上可以直接形成齿轮。作为一种可行实施方式，可以采用双电机结构，其中驱动滚轮、被动滚轮均带电机，电机中的至少一个是外转子无刷直流电机。

[0074] 本申请的采用无刷直流电机的砂带机的功率围250-4000W，优选在350W以上。对于功率在500W以上的砂带机，本申请的优势更容易体现。本申请的砂带机的砂带宽度为1、2、3、4、5、6英寸。

[0075] 实施例10-砂盘机

[0076] 砂盘机是利用砂盘纸打磨工件表面的设备。根据本申请的砂盘机主要包括无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动的砂盘，以及由砂盘驱动的砂盘纸。

[0077] 根据本申请，对于内转子电机，可通过皮带、皮带轮连接砂盘。或者，内转子电机可通过齿轮连接砂盘。或者，内转子电机可直接连接砂盘。

[0078] 对于外转子电机，可在外转子上直接形成砂盘。或者，可在外转子上形成皮带轮，然后通过皮带连接砂盘。或者，外转子上可以直接形成齿轮。

[0079] 本申请的采用无刷直流电机的砂盘机的功率围250-1500W，优选在330W以上。对于功率在350W以上的砂盘机，本申请的优势更容易体现。本申请的砂盘机的砂盘直径为6、8、9、10、12英寸。

[0080] 实施例11-木工车床

[0081] 木工车床是通过旋转的车刀对木材进行车削的设备。根据本申请的木工车床主要包括工作台，安装在工作台上的无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动而旋转的主轴，以及装夹在主轴上的车刀。

[0082] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0083] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。

[0084] 本申请的采用无刷直流电机的木工车床的功率为180-1100W，优选在250W以上。对于输出功率在350W以上的木工车床，本申请的优势更容易体现。加工半径为50-250mm；
加工长度为500-1200mm，尤其是500，800、1000、1100、1200mm。

[0085] 实施例12-木工刨床

[0086] 木工刨床是通过旋转运动的刨刀对木材进行车削的设备。根据本申请的木工刨床主要包括工作台，安装在工作台上的无刷直流电机，由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动而旋转的主轴，以及装夹在主轴上的刨刀。

[0087] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0088] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到主轴。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到主轴。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。

[0089] 本申请的采用无刷直流电机的木工刨床的功率为800-2000W，优选在900W以上。对于输出功率在1000W以上的木工刨床，本申请的优势更容易体现。刨刀宽度为5-14英寸，尤其是5、6、8、10、12、14英寸。

[0090] 实施例13-集尘器

[0091] 集尘器是通过风翅的旋转收集灰尘的设备。根据本申请的集尘器主要包括无刷直流电机，以及由无刷直流电机直接驱动或借助于传动机构驱动而旋转的风翅。

[0092] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到风翅。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0093] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接或者通过传动机构连接到风翅。传动机构可以是皮带传动机构(包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到风翅。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。

[0094] 本申请的采用无刷直流电机的集尘器包括正压式(吹风)集尘器和负压式(吸风)集尘器。

[0095] 对于本申请的正压式(吹风)集尘器，其功率为550-2500W，优选在700W以上。对于输出功率在900W以上的正压式(吹风)集尘器，本申请的优势更容易体现。流量为
700-3000立方米/小时。

[0096] 对于本申请的负压式(吸风)集尘器，其功率为500-2000W，优选在650W以上。对于输出功率在800W以上的负压式(吹风)集尘器，本申请的优势更容易体现。真空度为15-30千帕，尤其是25千帕。

[0097] 实施例14-活塞式空压机

[0098] 活塞式空压机是利用活塞的往复移动提供压缩空气的设备。根据本申请的活塞式空压机主要包括无刷直流电机或直线电机，由无刷直流电机或直线电机直接驱动或借助于传动机构驱动的曲拐，以及由曲拐带动着往复移动的活塞。

[0099] 根据本申请，对于内转子电机，可将无刷直流电机的输出轴直接(直连式)或者通过传动机构连接到曲拐。传动机构可以是皮带传动机构(皮带式，包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。

[0100] 对于外转子电机，同样可将无刷直流电机的输出轴直接(直连式)或者通过传动机构连接到曲拐。传动机构可以是皮带传动机构(皮带式，包括皮带、皮带轮)、齿轮传动机构等。作为一种可行方式，外转子上可以直接形成皮带轮，然后通过皮带、皮带轮连接到曲拐。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成齿轮。作为另一种可行方式，外转子上可以直接形成曲拐。

[0101] 对于直线电机，可利用直线电机的直线输出运动直接驱动活塞。

[0102] 本申请的采用无刷直流电机的直连式活塞式空压机的功率为200-250W，以及550-2500W。排气量为17升/分钟，以及80-450升/分钟。最高压力为6-12.5公斤。

[0103] 本申请的采用无刷直流电机皮带式的功率为1-15KW。排气量为0.1-2.0立方米/分钟。最高压力为7-12.5公斤。

[0104] 前面描述了根据本申请的一些可行实施方式的电动机械设备。可以理解，在本申请的基本构思下，可以设计出其它采用无刷直流电机的电动机械设备。

[0105] 作为本申请的电动机械设备中采用的无刷直流电机，可以采用市场供应的成品电机，电动机械设备的相关部分为该成品电机而适应性设计。或者，可以为电动机械设备专门设计专用的电机。

[0106] 对于现有的电动机械设备，可以对其进行修改，将其原来采用的电机替换为无刷直流电机，对控制装置进行相应的修改，而由传动机构实现的驱动方式仅略有不同。因此，容易将现有的电动机械设备改装成根据本申请的电动机械设备，而设备本身的功能可以提高、至少是维持。

[0107] 本申请的电动机械设备中的无刷直流电机可以利用正常的市电供电。作为一种可行实施方式，无刷直流电机可以采用低压直流电源(例如充电电池、蓄电池等)供电，以便适用于没有市电的场所，例如工地、野外等。

[0108] 通过采用了无刷直流电机，可以为本申请的电动机械设备带来诸多优点。首先，无刷直流电机中没有电刷和换向器，因此工作时噪音更小，无需维护，寿命更长。并且，无刷直流电机的体积较小，效率较高(尤其是低速下)，高效区域大，功率和转矩密度高。此外，无刷直流电机的低电压特性好，转矩过载特性强，起动转矩大，起动电流小。同时，无刷直流电机具有直流变频特性，因此调速宽度、运转效率、低速转矩、转速精度等都较好。

[0109] 虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。