СТАТИЧЕСКИ ОХЛАЖДАЕМАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЦЕПНАЯ ПИЛА И СПОСОБ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ ДЛЯ ДОСТИЖЕНИЯ УКАЗАННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
STATICALLY COOLED ELECTRICALLY DRIVEN CHAIN SAW AND METHOD TO THIS END

Изобретение касается статически охлаждаемой электрической цепной пилы; также оно рассматривает способ, выполняемый для достижения данного статического охлаждения.
Более точно, изобретение применимо для цепных пил, в которых приведение в действие пильной цепи выполняется посредством электрического двигателя.
Приведение в действие пильной цепи известных электрических цепных пил выполняют посредством электрических двигателей с низкой производительностью, так что приблизительно 50% мощности, обеспечиваемой двигателем, рассеивается по причине значительных потерь вырабатываемого тепла для того, чтобы избежать эффекта перегрева.
Устройства, применяемые для проведения рассеивания тепла, вырабатываемого электрическим двигателем, используют турбины или вентиляторы, создающие циркуляцию воздуха вокруг двигателя. Добавление турбины или вентилятора к двигателю пилы имеет существенное неудобство усложнения изготовления инструмента, повышая стоимость его изготовления и являясь причиной дополнительного расхода энергии, добавляемого к расходу, необходимому для приведения в действие пильной цепи.
Кроме того, чтобы быть эффективными, данные системы охлаждения требуют изготовления отверстий в корпусе двигателя для облегчения циркуляции охлаждающего воздуха вокруг двигателя. Главное неудобство данных отверстий состоит в том, что нарушается изоляция двигателя и предоставляется возможность для проникновения воды, пыли и опилок, образующихся при резке древесины при заготовках леса.
В патентном документе US 2005/0236917 описан ручной электрический инструмент, который включает электрический двигатель, заключенный в кожух, который сам вмонтирован в корпус инструмента, и систему охлаждения, состоящую из теплопроводного устройства, присоединяющего указанный кожух к указанному корпусу, таким образом, чтобы дать возможность рассеиваться теплу, вырабатываемому двигателем. Данное охлаждающее устройство усложняет производство инструмента и не предоставляет возможности эффективного рассеивания тепла для электрических двигателей большой мощности подобно двигателям, которыми, в целом, оснащают электрические цепные пилы.
Конкретная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы исправить вышеупомянутые неудобства электрических цепных пил и их системы охлаждения.
Следует напомнить, что инструменты, которые обычно называют цепными пилами, хорошо известны и обычно используются для резки различных материалов (дерево, бетон, кирпич, черепица и т.д.) Они включают режущее устройство, представленное бесконечной пильной цепью, выполненной с возможностью вращения вокруг ведущей звездочки, направляющей для цепи, обычно продолговатой формы, и оборудованной периферическим направляющим рельсом, и источником, энергии, который, в случае электрических пил, представлен электрическим двигателем, вызывающим приведение в действие данной цепи посредством указанной звездочки.
В соответствии с первой отличительной конфигурацией изобретения электрическая цепная пила содержит пильную цепь, установленную с возможностью вращения вокруг ведущей звездочки и имеющей продолговатую форму направляющей для цепи, и бесщеточный электродвигатель для приведения в действие данной цепи посредством указанной звездочки, при этом указанный электродвигатель заключен в корпус, изготовленный из легкого металлического сплава, являющегося хорошим проводником тепла, и состоящий из по меньшей мере двух составных частей, причем указанный электродвигатель соприкасается с поверхностью указанного корпуса для того, чтобы обеспечить статическое охлаждение указанного электродвигателя.
В соответствии с еще одной отличительной конфигурацией цепная пила содержит электронную плату управления электродвигателем для приведения в действие цепи, при этом данная электронная плата также расположена в указанном охлаждающем корпусе, одна поверхность которого находится в непосредственном соприкасании с переключающими компонентами указанной электронной платы управления.
Предпочтительно, охлаждающий корпус изготовлен из сплава алюминия или сплава магния.
В соответствии с предпочтительным вариантом исполнения по меньшей мере одна из частей корпуса имеет одно или несколько охлаждающих ребер.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения одна из поверхностей одной из составных частей, образующих охлаждающий корпус, приспособлена для того, чтобы принимать и поддерживать съемную металлическую направляющую указанной цепной цепи, с которой она соприкасается таким образом, что указанная направляющая также участвует в рассеивании тепла, вырабатываемого электродвигателем.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения ручка цепной пилы, прикрепленная к охлаждающему корпусу цепной пилы, составляет теплообменное устройство, участвующее в охлаждении двигателя, приводящего в движение пильную цепь указанной пилы.
Предпочтительно, ручка представляет собой неотъемлемую часть корпуса.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения охлаждающая ручка закреплена на двух составных частях, образующих корпус.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения опора, применяемая в цепных пилах, устанавливаемых на опорах, также составляет теплообменное устройство, участвующее в охлаждении двигателя, приводящего в движение пильную цепь указанной пилы.
Преимущественно, каждая из составных частей охлаждающего корпуса, направляемая шина, ручка и опора взаимодействуют с двигателем и с электронной платой управления указанного двигателя для отвода наружу тепла, вырабатываемого последним.
В соответствии с интересующим вариантом исполнения статор двигателя находится в непосредственном соприкосновении с одной из составных частей охлаждающего корпуса.
Преимущественно, выведенные провода обмотки статора двигателя окружены без соприкосновения одной и другой составными частями корпуса соответственно.
Примечательно, что соответствующие гнезда электродвигателя и электронная плата управления в составных частях корпуса разделены охлаждающими перегородками, выполненными в двух составных частях охлаждающего корпуса.
Преимущественно, две составные части корпуса в собранном виде являются водостойкими и пыленепроницаемыми.
В статически охлаждаемой электрической цепной пиле в соответствии с изобретением предлагается несколько интересных преимуществ.
Использование бесщеточного электродвигателя с высоким коэффициентом полезного действия, свыше 68%, имеющего низкие потери тепла, другими словами, небольшое количество рассеивающейся энергии, дает возможность осуществления эффективного устройства для статического охлаждения посредством конвекции или излучения. Данное устройство также предоставляет возможность отвода тепла, излучаемого переключающими мощность компонентами электронной платы управления.
Высокая эффективность электродвигателя и устройство статического охлаждения обеспечивают возможность иметь малогабаритный и легкий корпус инструмента, который не препятствует использованию инструмента.
Охлаждающее устройство представляет собой экономичное и просто сконструированное устройство, не требующее добавления дополнительных частей к самому электродвигателю.
Оно не требует предоставления какого-либо отверстия в корпусе, так что он не будет подвергаться воздействию влаги, пыли или опилок.
Электрические цепные пилы с электроприводом, оборудованные охлаждающей системой в соответствии с изобретением, представляют собой профессиональные инструменты, которые способны функционировать в течение долгих периодов времени.
В соответствии предлагаемым способом охлаждения электрических цепных пил, содержащих пильную цепь, установленную с возможностью вращения вокруг ведущей звездочки и имеющей продолговатую форму направляющей для цепи, и бесщеточный электродвигатель для приведения в действие данной цепи посредством указанной звездочки, указанный электродвигатель заключают в корпус, изготовленный из легкого металлического сплава, являющегося хорошим проводником тепла, и состоящий из по меньшей мере двух составных частей; причем указанный электродвигатель вводят в соприкасание с по меньшей мере одной поверхностью указанного корпуса для того, чтобы обеспечить статическое охлаждение указанного электродвигателя.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления в цепной пиле, содержащей электронную плату управления электродвигателем, переключающие компоненты данной электронной платы управления приводят в соприкасание с поверхностью по меньшей мере одной составной части охлаждающего корпуса.
Упомянутые ранее цели, характеристики, и преимущества, и так далее станут более понятными из следующего ниже описания и приложенных чертежей, на которых:
Фиг.1 представляет собой изображение примера изготовления цепной пилы, на которой может быть осуществлено изобретение;
Фиг.2 представляет собой изображение с разрезом и изображение с неполным сечением по линии II-II на фиг.1;
Фиг.3 представляет собой изображение, аналогичное фиг.2, показывающее цепную пилу в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения;
Фиг.4 также представляет собой изображение, аналогичное фиг.2, показывающее цепную пилу в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.
Ссылка сделана на указанные чертежи для того, чтобы описать представляющие интерес, но не ограничивающие примеры изготовления цепной пилы и способа ее охлаждения в соответствии с изобретением.
Элементы цепной пилы, которые воплощают подобные функции в трех проиллюстрированных и описанных вариантах осуществления, обозначены посредством одних и тех же ссылочных позиций на чертежах и в нижеследующем описании.
Цепные пилы 1, используемые обычно для разрезания различных материалов (леса, бетона, кирпича, черепицы, …), включают режущее устройство, представленное бесконечной пильной цепью 2, приспособленной для того, чтобы вращаться вокруг ведущей звездочки, и направляющей 3 цепи, обычно продолговатой формы, и оборудованы периферической направляющей и источником энергии, который, в данном случае, представлен электрическим двигателем 4.
В соответствии с изобретением данный электродвигатель 4 представлен бесщеточным элетродвигателем постоянного тока, предпочтительно с номинальной мощностью свыше 500 Вт и с высоким коэффициентом полезного действия свыше 68%, например, с номинальной мощностью, равной 1 кВт, и с коэффициентом полезного действия 85-90%, причем при его функционировании выделяются только небольшие количества рассеиваемой тепловой энергии.
Данный бесщеточный электродвигатель заключен в корпус 5, представленный по меньшей мере двумя составными частями 5А, 5В и изготовленный из легкого металлического сплава, являющегося хорошим проводником тепла, предпочтительно из сплава алюминия или сплава магния.
Электродвигатель 4 расположен в корпусе 5 таким образом, чтобы непосредственно соприкасаться с по меньшей мере одной поверхностью по меньшей мере одной (5А) из составных частей 5А, 5В корпуса 5, таким образом обеспечивая статическое охлаждение указанного двигателя посредством конвекции и/или излучения.
В некоторых предпочтительных вариантах изготовления цепная пила может включать в себя электронную плату 6 управления электродвигателем 4.
В соответствии с вариантом исполнения электронная плата управления электродвигателем 4, приводящая в движение пильную цепь 2 пилы, также заключена в охлаждающий корпус 5, таким образом, что ее переключающие мощность компоненты 6а соприкасаются с по меньшей мере одной поверхностью по меньшей мере одной из составных частей 5А, 5В корпуса, обеспечивая, в связи с этим, статическое охлаждение указанных переключающих компонентов посредством конвекции и/или излучения.
Электродвигатель 4 устанавливают в первой полости, выполненной в корпусе 5, тогда как электронную плату 6 помещают во вторую полость 8 поблизости от первой и отделяют от нее перегородкой 9, образующей охлаждающую стенку.
По меньшей мере одну из составных частей 5А, 5В корпуса 5, предпочтительно составную часть 5А, как показано на чертежах, оборудуют одним или несколькими охлаждающими ребрами 10, выступающими наружу по существу параллельно и по всей длине корпуса 5, как показано, в частности, на фиг.1.
Статор 4а электродвигателя 4 помещают непосредственно в соприкасание с одной (5А) из составных частей 5А, 5В корпуса.
Например, электродвигатель 4 устанавливают в сплошной цилиндр 13, который имеет внутреннюю поверхность составной части 5а корпуса 5, а дно 13′ данного сплошного цилиндра соприкасается с охлаждающими ребрами 10. Предпочтительно, чтобы статор 4а электродвигателя 4 находился непосредственно в соприкосновении с боковиной данного цилиндра 13.
С другой стороны, витки 4В обмотки статора 4а электродвигателя 4 окружены соответственно одной и другой составными частями 5А, 5В охлаждающего корпуса 5.
Две составные части 5А, 5В прочно собраны посредством любой подходящей связывающей системы (винт, болты и т.д.)
В соответствии с еще одной отличительной конфигурацией одна из поверхностей (5В′) одной из составных частей 5А, 5В охлаждающего корпуса 5 приспособлена для того, чтобы принимать и поддерживать съемную металлическую направляющую цепи или цепную пилу. В этом случае направляющая цепи соприкасается с поверхностью 5В′ корпуса таким образом, что указанная направляющая цепи составляет дополнительное средство теплообмена, а также принимает участие в рассеивании тепла, вырабатываемого электродвигателем 4, приводящим в движение пильную цепь 2. Это происходит в легком металлическом сплаве, который является хорошим проводником тепла.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения ручка цепной пилы, прикрепленная к охлаждающему корпусу 5 пилы, также составляет дополнительный теплообменник и участвует в рассеивании тепла, вырабатываемого электродвигателем 4, приводящим в движение пильную цепь цепной пилы.
Данная ручка может представлять собой неотъемлемую часть корпуса 5. Она может быть съемной на указанном охлаждающем корпусе и прикрепляться на одной или обеих частях 5А, 5В последнего посредством любого подходящего средства. В этом случае ручку изготавливают из легкого металлического сплава, хорошего проводника тепла.
В соответствии с еще одним вариантом исполнения, применимым к цепным пилам, устанавливаемым на опорах, в соответствии с которым режущую часть размещают на расстоянии от ручки управления посредством рукоятки или штанги 12, причем данная штанга также составляет теплообменное устройство, участвующее в охлаждении электродвигателя 4, приводящего в движение пильную цепь. В этом случае штангу 12 и соединительную муфту 11 штанги изготавливают из легкого металлического сплава, хорошего проводника тепла.
Каждая из составных частей 5А, 5В охлаждающего корпуса 5, съемная направляющая 3 цепи, ручка и, в случае цепных пил, устанавливаемых на штангах, штанга 12 взаимодействуют с электродвигателем 4 и с электронной платой 6 управления указанным двигателем для отвода наружу тепла, вырабатываемого последними элементами.
В соответствии с вариантом исполнения, показанным на фиг.3, цилиндр 13 является открытым, а составная часть 5А корпуса 5 имеет отверстие 14, которое предоставляет доступ к гнезду 7 и которое облегчает установку и удаление электродвигателя 4 в указанном гнезде. Металлическая накладная пластина 15 закрывает данное отверстие 14 и, таким образом, образует дно указанного цилиндра 13. Данная накладная пластина 15 включает в себя кольцеобразную юбку 15а, которую загоняют в гнездо 7 и которая зажимает часть двигателя в цилиндре 13. Накладную пластину 15, предпочтительно, изготавливают из того же проводящего тепло материала, из которого изготавливают другие составные части корпуса 5.
В соответствии с вариантом исполнения, показанным на фиг.4, охлаждающий корпус 5 определяет границы только одного единственного гнезда 16. Накладную пластину 15 привинчивают к фланцу 17 корпуса 5. Данный фланец 17 и периферический участок 15b накладной пластины 15b вместе образуют единственное охлаждающее ребро 10, предоставленное для составной части 5А корпуса 5.