1、Power Tools Basic Knowledge电动工具产品基本知识一 电动工具的定义：电动工具是以电动机或电磁铁为动力，通过传动机构驱动工作头的一种机械化工具二 电动工具的分类：1 按握持方法分类：交流工具（串励电机）手持式电动工具电动工具 直流工具（永磁电机）可移动式电动工具（串励电机或感应电机）手持式电动工具：容易便携以及用手握持或悬挂进行操作的电动工具。可移动式电动工具：同时具备以下特征的电动工具就是可移动式电动工具（也叫台式工具） 。a 一人可以移动； b 放稳后使用； c 一人操作；d 插头连接；e 单相/ 三相功率不超过2500W/4000W。 2 按用途分类： 金属切削类
2、 （J）电钻、往复锯、型材切割机、 、 、 砂磨类 (S) 角磨、砂光机、抛光机、 、 、 装配类 (P) 电动扳手、电动螺钉枪、电动铆钉枪、 、 、 林木类 (M) 电刨、曲线锯、电圆锯、电木铣、开槽机、修枝机、 、 、电动工具 农牧类 （N）电动剪毛机、 、 、 建筑类 （Z）电锤、垂钻、冲击钻、电镐、石材切割机、 、 、 矿山类 （K）煤矿用电钻、 、 、 铁道类 （T）铁道螺钉电扳手、 、 、 其他类 （Q）电动气泵、电喷枪、 、 、3 按防触电分类：I 类工具：在这类工具中，它的防止触电保护不仅依靠基本绝缘，而且它还包含一个附加的安全保护措施，即把可触及的导电部分与设备中固定布线的保
3、护（接地）导线联结起来，可触及的导电部分在基本绝缘损坏时不能变成带电。类工具：它的防止触电保护不仅依靠基本绝缘，而且它还包含附加的安全保护措施，例如双重绝缘或加强绝缘，不提供保护接地或不依赖设备条件。类工具：它的防止触电保护依靠由安全特低电压（42V/24V）供电和在工具内部不会产生比安全特低电压高的电压。4 按标准分类：手持式电动工具： EN60745台式电动工具： EN61029家电类电动工具： EN60335 吹风机，割草机，打草机，热风枪等等三 电动工具的结构和组成：一般来说，电动工具都是由机壳、电动机、传动机构、手把、电源开关以及抗干扰元件、电源连接组件、工作头等 7 大部件组成。1
4、 机壳一般由塑料或金属件组成：1.1 手持式工具一般使用塑料机壳，也有部分机器采用塑料与金属相结合而组成的机壳。例如：冲击钻和曲线锯的外壳一般都是由塑料制作而成。角磨与电圆锯的外壳几乎都是塑料与铝制作而成。1.2 台式工具一般使用金属外壳，其中最常用的是铝和铁。例如：斜断锯的外壳主要是由铝材制作而成。切割机、台钻、砂轮机等的外壳主要是由铁制作而成。2 电动机的分类：串励电机，感应电机，永磁电机。2.1 串励电机；2. 1. 1 串励电机的工作原理：导线绕在定子上，通电后产生磁场。而转子上的导线在磁场中通电会产生侧向力，大小相等而方向相反的侧向力产生力矩，从而导致转子转动。2.1.2 串励电机的
5、主要特征：对于手持式电动工具来说，一般都使用是串励电机。因为串励电机体积小、功率大，并且该种电机还具备软特性。串励电机的软特性：转速越高，力矩越小。转速越小，力矩越大。这样正好符合钻孔的要求，就是钻大孔的时候，力矩要大一些，转速要慢一点。钻小孔的时候，力矩要小一些，转速要快一点。因为这样可以保证切削时的线速度相对合理。不然线速度太高，会烧毁钻头。线速度太低，会降低钻孔效率。2. 1. 3 串励电机各个部分的作用：定子的作用：定子线圈通电后产生交变磁场；转子的作用：转子导线通电后，在磁场中会出现一个侧力，导致转子转动；换向器作用：改变电流方向，保持转子力矩始终朝同一方向运转；碳刷的作用：与换向器
6、接触，改变电流方向，保持力矩始终朝同一方向运转；风叶的作用：对电机进行散热。问题一：热轧和冷扎的区别，以及对电机的影响原理；电机的输入功率输出功率损耗功率损耗功率定子铜损转子铜损1.15（定子铁损转子铁损）风摩损 2.4I（电刷压降损耗） 定子铜损 转子铜损 电气损耗 定子铁损磁滞损耗涡流损耗 换向损耗定转子铁损的 1020 电刷损耗2.4VI总损耗 风损 风摩损耗轴承损耗 机械损耗 电刷摩擦损耗电气转矩损耗（转子铁损）磁滞损耗涡流损耗谐波损耗由于使用了不良的钢片，电机的铁损会很大。这样会导致整个机器的输出功率下降。输出功率的下降，会导致机器使用性能和效率的下降。问题二：影响换向器火花大小的因
7、素及对策；（比如电木铣火花大的原因是什么） ；造成火花的原因一般可以分为 2 种：电磁原因：1 换向线圈内环流的作用；电抗电势，换向电势，变压器电势。1.1 减少电抗电势；1.2 利用换向电势来抵消电感电势；1.3 减少电枢反应的影响；1.4 限止变压器电势；2 片间电压过高及电枢反应影响；一般片间电压在 1015V，最大不要超过 25V。对于 24片换向器片间电压在 19V。机械原因：1 转子不平衡；2 换向器偏心或不圆；3 电刷弹簧压力不够；4 刷握与电刷配合不良；5 化学因素；造成不良火花的原因：短路、断路、换向器跳排、换向器失圆、机器振动、碳刷卡死或磨完等原因。问题三：串激电机常见不良
8、以及导致这些不良的原因。1 电机擦铁；3 轴承散架；4 风叶与机壳相擦或断裂；5 电机短路；6 电机开路；7 换向器跳排；8 碳刷卡死等2.2 感应电机；2.3 永磁电机；3 传动机构一般由齿轮、皮带、链条等机构组成。也有部分电动工具是没有传动机构的，由转子轴直接输出进行工作，如电木铣。对于大多数手持式电动工具来说，传动机构都是齿轮。3.1 齿轮的类型一般可以分为：圆柱齿轮：直齿圆柱轮、斜齿圆柱轮；圆锥齿轮：直齿圆锥齿轮、螺旋圆锥齿轮（圆弧齿锥齿轮、延伸外摆线齿锥齿轮） ；3.2 齿轮传动的基本原理：3.3 齿轮的材料：小齿轮一般使用 40Cr，而大齿轮一般使用 45钢。对于有 FFU 测试要
9、求的冲击钻，一般要用高强度合金结构钢，如 20CrMnTai、30CrMnTai。对于要求氮化处理的齿轮一般采用 38CrMoAl 等。3.4 齿轮的热处理：问题四：齿轮的硬度要求；调整硬度的方法以及原理；（比如如何分析修枝机音异和振动大的原因形成的机理，刀锯定位销断的原因有那些） ；齿轮的芯部硬度一般应控制在：HRC20-28。小齿轮外部硬度一般应控制在：HRC48-52。大齿轮外部硬度一般应控制在：HRC42 48。4 手柄由主把手和辅助把手组成。主手把是手持式电动工具不可缺少的一个组成部分。但是辅助手把要根据标准要求而定。如：角磨砂轮片大于 127mm 的时候必须要有辅助把手；辅助手把一
10、般有 2 种：螺纹连接式辅助把手：卡箍连接式辅助把手： 5 电源开关及抗干扰元件主要由主开关、缓启动器、调速器、电容和电感等部件组成；5.1 主开关:5.1.1 主开关的种类：调速与单速之分；单极与双极之分；5.1.2 主开关的基本质量要求：分断能力；9I 电流，50 次不经过维修可以继续使用为合格；寿命；5 万次；温升；小于 55K；5.1.3 为了保证以上特性，开关在结构上应该注意的几个方面：终压力；对温升有影响；开距；对分断能力有影响；超程；对寿命有影响。5.2 调速开关：冲击钻的开关一般选用单断点的带自锁功能的调速开关。调速的原理就是通过改变电压来调节电机的转速。因为串励电机的转速与电
11、压成正比，与磁通量和电机的匝数成反比。5.3 缓启动开关:缓启动是当电动工具开机的时候，电机缓慢加速直至最高转速的过程。缓启动过程的时间一般不超过 3 秒。缓启动的目的就是防止电动工具突然启动，导致扭矩突变，造成以外的伤害。另外缓启动可以减少突然开机后而给网路而带来的压降。这也是 EMC 要求的一个内容。缓启动一般用于功率较大的电动工具。对于冲击钻来说，一般不使用使用缓启动结构。5.4 电容和电感等部件:串励电机电动工具中的电容和电感完全是用于 EMC 要求的。增加了电容和电感，可以压制电动工具发出的干扰波。一般来说电感是用来压制高频干扰的，电容是用来压制低频干扰的。问题五：开关方面的知识，调
12、速开关的原理，软启动开关的原理，调稳速度开关的工作原理，半波和全波开关的原理等；6 电源连接组件由导线、护套和插头等部件组成；6.1 导线的种类与标识：H 05 V V H2 - F 2 0.75mm2 导体的尺寸 保护导体 ：无黄绿线 G： 具有黄绿线 导体数量 导体形式 F 可弯曲电缆中的可弯曲导体 H 可弯曲性能好的导体 特殊结构 H 扁平、可分割电缆 H2 扁平、不可分割电缆 外绝缘材料： V：聚氯乙稀 R：自然或合成橡胶 N：氯丁橡胶 绝缘材料 V：PVC（聚氯乙稀） R：自然或合成橡胶 S：硅树脂橡胶 额定电压 03：300/300V 05：300/500V 07：450/750V
13、 H 表示 欧洲的协调标准。 例如： H05VV-F 20.75mm2 05 表示 额定电压等级是 300/500V；V 表示 导线的绝缘材料是 PVC（聚氯乙烯） ；V 表示 导线外绝缘的材料是 PVC（聚氯乙烯） ；F 表示 导体形式是可弯曲电缆中的可弯曲导体；2 表示 导体的数量是 2 芯线；0.75mm2 表示：导体的尺寸是 0.75mm2H07RN-F 21.0mm207 表示 额定电压等级是 450/750V；R 表示 导线的绝缘材料是自然或合成橡胶；N 表示 导线外绝缘的材料是氯丁橡胶；F 表示 导体形式是可弯曲电缆中的可弯曲导体；2 表示 导体的数量是 2 芯线；1.0mm2
14、表示：导体的尺寸是 1.0mm2。6.2 电动工具上使用导线的选择； 6.2.1 导线品种的一般电动工具普遍选用 PVC 导线，但是下列情况例外：A 外壳金属部件的温升大于 75K 的电动工具的导线；B 连接水源电动工具的导线；C 大类标准规定使用其他导线的电动工具。如电锤和大规格角磨规定使用氯丁橡胶。6.2.2 导线截面积的选择：6A 及以下 选用 0.75mm2 导线610A 选用 1.0mm2 导线1016A 选用 1.5mm2 导线6.2.3 导线的联接方法：6.2.4 导线的颜色规定：内导线的颜色欧洲标准是棕蓝线，棕色线是火线，蓝色线是零线，接地线是黄绿线。美洲标准是黑白线。棕色和黑
15、色是火线，蓝色和白色是零线，绿色线是接地线。6.3 导线护套：6.3.1 导线护套的材料：PVC 和橡胶。6.3.2 导线护套的要求：1）2000V/1min 高压不得击穿； 2）6KG 重物, 2 万次弯曲试验不开裂；3）长度尺寸大于 5倍导线外径的尺寸。6.4 插头：插头的外形和结构比较复杂，我们现在最常用的插头是 VDE 认证德式插头。插头的材料一般是 PVC 或橡胶，或者是机械强度不低于以上 2 种的材料。BS 插头介绍： BS1363 和 BS1363A优点：安全、通用、有极性、有保险丝、更换导线方便、拔插方便等。7 工作头由作业工具与夹持机构组成；例如钻头与钻夹头、砂轮片与法兰盘等
16、。7.1 钻夹头：钻夹头按夹紧方式来分，可以分为带钥匙钻夹头和手紧钻夹头。钻夹头按夹持范围来分，可以分为 6mm、10mm、 13mm、16mm、20mm 等规格的夹头。钻夹头按连接方式来分，可以分为 2 种：螺纹连接：英制：1/2-20UNF 3/8-24UNF 公制： M121.25 M101.0锥柄连接：莫氏圆锥柄：B12、B16 、B18 贾各圆锥柄：J2；钻夹头按工作类型来分：10mm 夹头 13mm 夹头 16mm 夹头轻型夹头：最大外径尺寸： 34/34mm 43/42.7mm 51/ mm中型夹头：最大外径尺寸: 38/38mm 46/46 mm 53/52 mm重型夹头：最大
17、外径尺寸: 43/42.7mm 53/52 mm 57/57 mm 注：前面的是中国标准，后面的是德国标准。7.2 钻夹头的基本要求：7.2.1 夹头的晃动： 1013mm 夹头晃动不大于 0.3mm，16mm 夹头晃动不大于 0.35mm。10mm 夹头用 1095mm 棒；13mm 夹头用 13105mm 棒；16mm 夹头用 16110mm 棒。棒的硬度要求达到 HRC55。7.2.2 夹头的输出扭矩：10mm 夹头，输入 11.5NM，输出大于 6.5NM；13mm 夹头，输入 13NM，输出大于 8.5NM；16mm 夹头，输入 15NM，输出大于 10.5NM。问题六：冲击钻夹头的
18、种类以及工作原理，夹头失效原因及分析：7.3 钻头：钻头一般可以分为：木工钻、建工钻、麻花钻；四 电动工具评估的内容：问题七：请就一个产品进行全面的结构检查的注意事项，检查和控制的重点是什么1 外观的评估：1.1 造型的评估：1.2 外观的评估：2 手感的评估；2.1 附件装配难易程度的评估2.2 机器舒适性评估：2.3 噪音、振动的评估：3 功能的评估；3.1 功能齐全性评估；3.2 工作精度的评估；4 安全的评估；问题八：爬电距离、电气间隙和绝缘穿通距离的要求以及在实际操作中注意事项（最好结合实物讲解）;5 性能的评估；5.1）参数的评估；5.2）结构的评估：5.3）内在性能的评估（试验评
19、估）：a) 温升试验：就是测量工具在正常使用中不应该达到过高的温度。耐久试验：就是考核工具在持续的正常使用中，不致于发生会有损于符合安全标准要求的电气或机械故障。c) 导线弯曲：保证机器在正常使用期间导线和护套不应该有过量的损坏。手持式电动工具都要进行 20000 次的导线弯曲试验，试验后检查导线不可断线 10以上。d) 跌落试验：主要考核工具是否有足够的机械强度。e) EMC 测试：测量机器发出的电磁干扰是否超过标准规定的要求。其他电磁干扰是否影响机器正常的运行。机器启动是对网络电压的冲击是否要与规定的要求。f) 寿命试验： 主要考核电机和齿轮等部件应该拥有的寿命。g) 使用试验试验室人员需
20、要了解的问题：1.爬电距离、电气间隙和绝缘穿通距离的要求以及在实际操作中注意事项（最好结合实物讲解） ；2.影响换向器火花大小的因素及对策；（比如电木铣火花大的原因是什么）3.开关方面的知识，调速开关的原理，软启动开关的原理，调稳速度开关的工作原理，半波和全波开关的原理等；4.齿轮的硬度要求；调整硬度的方法以及原理；（比如如何分析修枝机音异和振动大的原因形成的机理，刀锯定位销断的原因有那些） ；5.串激电机常见不良以及导致这些不良的原因；6.热轧和冷扎的区别，以及对电机的影响原理；7.请就一个产品进行全面的结构检查的注意事项，检查和控制的重点是什么；8.冲击钻夹头的种类以及工作原理，夹头失效原因及分析；： 主要考核工具在实际使用情况下，是否能满足用户使用的要求。
