电动螺丝刀是一种量大面广的产品
电动螺丝刀工具是一种量大面广的产品,通常使用单相串励电动机,三相、单相工频和三相中频(150~400Hz)感应式异步电动机以及永磁直流电动机作为动力。单相串励电动机转速高、体积小、起动转矩大,具有软的负载特性曲线,是电动螺丝刀中使用最多的一种电动机。
三相、单相工频感应式异步电动机结构简单、功率大、可靠性高、寿命长,但由于单位重量输出功率较小、体积大且具有硬的特性曲线,只适用于部分大型或可移式电动工具。三相中频感应式异步电动机具有单位重量输出功率大、体积小的特点,但仍然是硬的负载特性曲线,特别是在低速时几乎没有转矩输出,调速性能不佳。永磁直流电动机早期多用于充电式电动工具,功率较小。近几年随着稀土永磁的普及、大功率的稀土永磁无刷电机已经在大型电动工具特别是园林工具上逐渐崭露头角。
单相串励电动机的功率和电机的转速成正比,这意味着在功率不变的条件下,电机的转速越高重量越轻,工具的重量也越轻,操作者的劳动强度越小。换句话说,如果电机的重量不变,同体积的电机转速越高,输出功率就越大,工具的工作效率就越高。由于单相串励电动机必须通过碳刷和换向器对电流进行换向,换向过程将产生火花。功率越大,转速越高,换向条件就越恶劣。因此3kW以上的单相串励电动机就不多见。同时换向器自身的结构形式也制约了电机转速的提升。另外电动螺丝刀轴绝缘结构的刚性也无法支撑大直径转子的高速运行条件。因此目前比较成熟的高速串励电动机的转速一般不高于40000r/min,转子铁芯直径仅在35mm左右,功率在1200W以下,而大功率钻机和角向磨光机所需的电机功率通常在2500W左右。换向器结构形式的另一个弊端是换向器磨损后的寿命通常决定了电机的寿命。
国产电动螺丝刀的单相串励电动机寿命基本不高于150h,国外的要高一倍。对于便携的台式工具,感应式异步电动机重量太重,而单相串励电动机则寿命太短。稀土永磁无刷电动机特性曲线接近感应式异步电动机,但低速性能优于三相中频感应式异步电动机,能满足电动工具对电动机的调速要求,控制器的成本也远低于变频器的成本。
由于没有了换向器和碳刷的限制,电动机的功率和转速都将大大提高,电动机的寿命远高于单相串励电动机,特别是高温稀土性能的日益完善,解决了高功率密度电动机的高温升对磁钢去磁影响。
然而稀土作为一种战略性资源近年来国家加大了管制力度,致使稀土价格成指数上升。
一台稀土永磁电动机中的磁钢成本远高于电动机其他的材料成本,因此稀土永磁无刷电动机基本丧失批量应用在电动工具方面所必须具备的经济条件
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