電鋸（The Chain Saw），又名“動力鋸”，電鋸的原型為醫學上用來切割骨頭，19世紀后期用于婦產科中。1926年，德國人安德雷阿斯·斯蒂爾發明了他的第一臺電鋸。隨著科技發展，電鋸也逐步從雙人鋸轉為單人鋸。電鋸的優點有諸如構簡單，制造維修方便，易于作，工作可靠，啟動性能優良，勞動強度低，對木材的不平衡生產的適應性強等。
電鋸按操作人數可分為雙人電鋸和單人電鋸兩類。電鋸按手把型式可分為高把電鋸和矮把電鋸。電鋸按電源的性質可分為三相工頻電鋸，三相中頻電鋸、單相電鋸和直流電鋸等類型。
電鋸以電作為動力，用來切割木料、石料、鋼材等的切割工具，邊緣有尖齒。分手固定式和手提式，鋸條一般是用工具鋼制成，有圓形的，條形以及鏈式等多種。
電鋸除了應用于森林工業以外，國外還廣泛用于鐵路、煤礦、造紙、船舶、建筑、橋梁和軍工等部門以及家庭中。
歷史沿革
誕生背景
木材工業中常見的鏈鋸原型是18世紀末由兩位蘇格蘭醫生約翰·艾特肯（John Aitken）和詹姆斯·杰弗里（James Jeffray）首創的，分別用于交聯切開術和病變骨頭切除術。手鏈鋸是一種在凹側切割的細鋸齒鏈，于1783年至1785年左右發明。
手鋸由一側帶有鋸齒的鏈條和兩個手柄組成。將一個手柄換成彎針，穿過骨頭周圍的軟組織，然后換上手柄，就可以開始鋸切了。
直到19世紀30年代，這種設計才被擴展成更接近現代電鋸的東西。德國醫生伯恩哈德·海涅（Bernhard Heine）封閉了鋸齒鏈的環路，制造出了手動裂骨鋸。這是現代電鋸的基本手動版本。
電鋸最終在19世紀后期實現了機械化，以提高婦產科醫生對孕婦使用的便利性。然而，此后不久，電鋸被最常用于切割骨頭的吉利扭線鋸所取代。
動力鋸之父
1926年，安德雷阿斯·斯蒂爾在斯圖加特附近的小鎮坎施塔特建立了一個生產蒸汽鍋爐前燃設備。同年，德國的安德烈亞斯·斯蒂爾制造了他的第一臺電鋸——一臺4馬力的雙人電鋸，并開始生產。他的第一臺電鋸重達140磅，需要兩個人操作。
1927年，另一位德國人埃米爾-勒普（Emil Lerp）推出了首款汽油動力油鋸。1929年，斯蒂爾制造出了他的第一臺汽油電鋸：A型雙人電鋸，配備二沖程發動機，重46公斤，輸出功率為7。5馬力。雖然這把電鋸仍然很重，必須由兩個人操作，但這是第一次可以直接把電鋸扛到樹上，這在當時的森林工作中是一場革命。1959年，安德雷阿斯·斯蒂爾被世人稱為“動力鋸之父”。
發展
1945年，第二次世界大戰結束前的油鋸很重，通常是輪式雙人設備。隨著鋁合金和鍛鋼部件的發展，出現了單人鋸。
1947年，約瑟夫·布福德·寇克斯（Joseph Buford Cox）受木材甲蟲美國白燈蛾的啟發，發明了寇克斯削片鏈。
1949年，McCullochMotorsCorp首次推出世界上最輕的鏈鋸25磅重的3-25型。
1964年，斯蒂爾推出首款防震手柄，利用緩沖元件吸收來自發動機和鏈條的振動。
1971年，他的企業年產動力鋸達34萬臺，重新回到了世界第一－動力鋸之王的寶座。
1973年，富世華創造了自動斷鏈裝置——一種在回彈后停止鏈條的控制桿。
1980年，胡斯華納首次推出40型摩托車，其曲軸箱由輕質復合材料制成。83年，公司推出了154，它采用了多種塑料部件。
2011年，斯蒂爾的MSA160C-BQ鋰離子鋸首次亮相，可持續工作35分鐘。
基本原理
單相電鋸電動機的基本作用原理
單相電動機產生轉矩的原理可以用直流電動機的有關原理來解釋。
炭刷和整流子的換向作用，使在交流供電的情況下，電樞繞組所受作用力的方向能保持不變，即轉矩的方向始終不變，故電動機能夠保持旋轉。
電樞電流和磁極磁通量是按近似正弦曲線變化的，如果考慮電流、磁通相位的關系，可以知道，在交流供電時，并激式所產生的轉矩比串激式來得小，故單相電鋸多采用串激電動機.
單相串激電動機的轉速可按直流電動機原理確定，用下式表示，
式中：E——旋轉電勢(V)
a——并聯支路數
P——極對數
——磁通(Wb)
N——電樞總導體數.
三相電鋸電動機的基本作用原理
當三相定子繞組接入頻率為f1的三相電網，從而流入三相電流時，在電動機的氣瞭中將產生一個旋轉磁場，該磁場的轉速為：
當轉子轉速n2和旋轉磁場的轉速n1不同時，轉子繞組和旋轉磁場將產生相對運動，從而在短路繞組中感應出電勢和電流，由此而知，轉子和磁場必須異步旋轉，這是三相電鋸用的異步電動機的運行特性。
定子繞組接入三相電源后，電機氣隙中產生了旋轉磁場并以n1的轉速旋轉，當轉子不動時，磁場以全速切割轉子導體，從而在導體中感應出電勢，由于轉子繞組是短路的，在轉子導體中有感應電流產生，電流的有效分量與電勢方向相同，這個電流所產生的磁場和定子磁場相互作用而形成合成磁場，使轉子導體產生了電磁力，其方向與旋轉磁場一致，因為導體(繞組)分布在轉子鐵芯的圓周上，電磁力對于電動機軸產生力矩，從而使轉子順著旋轉磁場的方向轉動，電動機的總驅動力矩為各導體力矩的總和.它克服了機軸上的阻力矩后便使轉子以n2的轉速運行。
電鋸電動機的運行條件為：
當負載減少到空就時，機軸上的阻力矩很小，轉子的轉速n2迅速上升，接近于旋轉磁場轉速n1，如果n2=n1那么定子繞組和轉子繞組間沒有感應現象產生，所以對三相電鋸的異步電動機來說，必須滿足0 與油鋸相比較，電鋸有不少優點，諸如構簡單，制造維修方便，易于作，工作可靠，啟動性能優良，勞動強度低，對木材的不平衡生產的適應性強等。尤其在國內，電儲在一段時期內仍將是貯木場或山上楞場的主要造材工具由于電和電源之間必須用較長的電纜連接，移動距離受到限制，同時伐區往往缺乏電源，所以它在采伐作業中未能得到應用。 電鋸由原動機（電動機），傳動機構（離合器和減速器），鋸木機構（導板和鋸鏈等）和輔助部分（電動機開關、手柄、電纜、連接器等）組成。 三相電鋸的電動機多采用三相異步鼠籠型，功率一般多在1-2kW之間，大的達3-4kW，在不降低功率的前提下，為了減輕電動機的重量，除了考慮選用的制造材料外，還往往用提高供電電源的電流頻率的方法來提高電動機轉子的轉速，電動機比重量指標的提高意味著電動機重量的相對減輕，這對電鋸來說是至為重要的。 減速器一般多由一對齒輪組成，圓柱齒輪傳動結構簡單，應用較多，減速器的主動齒輪與電動機轉子獨一體制成，被動齒輪則與鋸鏈的主動鏈輪同軸。 鋸木機構由導板、鋸鏈以及錫鏈張緊裝置、潤滑裝置和緩沖裝置等組成，與油鋸相同。 電鋸電動機開閉頻繁，所以對開關的要求比較高，通常把開關裝在電鋸手柄上的開關盒內，為了減輕重量和簡化結構，多采用二極開關，有的電鋸把開關裝在移動電站或分線盒內，只在鋸上裝一按鈕以控制開閉，這樣，開關可以設計得更為可靠安全，而不增加電鋸的重量。 電纜一般由四蕊構成，電流由電纜的三個蕊經連接器、開關分別流入電動機定子的三個繞組、第四蕊接地(和鋸上開關殼體相接)，可避免當定子繞組的絕緣損壞時產生觸電危險。 連接器由插銷和插座組成，它把電鋸上的電纜（長1-1.5m）和從移動電站或變頻機組引出的電纜連接起來，以接通電路。 單相工頻電鋸有時采用直接傳動形式，省去笨重的減速器，但由于轉速高，故對鋸木機構的潤滑要求也較高，需設置潤滑油箱，實現自動潤滑或手動潤滑。 單相工頻電鋸由于使用單相電源，所以一般都采用三芯（或二芯）像皮絕緣電纜，不需連接器。為了避免經常性拖地的機械損傷，對多芯電纜線的機械強度和耐壓強度的要求較高。 單相工頻電鋸多用單極開關，有的也用雙極開關。 國產50Hz的工頻電鍋和200Hz的中頻電鋸均采用三相異步鼠籠式電動機。 定子鐵芯用硅鋼片疊壓，兩端用壓圈壓緊錦合而成，澆注于機殼上。定子繞組為短節距雙層線圈。采用短節距既節省繞組端接部分銅線，又可以改善電機的電氣特性，線圈采用高壓案漆包線，E級絕緣，容許溫升為75℃，三相繞相接成星形，引出線通過管形支柱接向開關。 轉子鐵芯也用矽鋼片疊制而成，中頻電鋸采用銅條焊接式短路轉子，槽內嵌放M1銅條，條端用M1鋼圈焊接短路。工頻電鋸則采用鑄鋁式短路轉子，轉子軸兩端支承在兩個高速滾針軸承上，軸承則固裝在有前后端蓋的軸承座孔內，前軸承內側套有帶油封的保護墊圈，轉子軸的前端固裝著冷卻風扇。電動機的外殼由機殼、前后端蓋和四個連接螺桿組成，機殼和前后端蓋都由鋁硅合金鑄成。機殼上制有散熱筋片。 為了提高比重量指標和改善使用性能，現代三相中頻電鋸在電動機上進行了一系列改革，如蘇聯的ЭII-3型電鋸的電動機保持了三相異步電動機的基本結構，但在通風冷卻方面進行了改進，在結構上它除具有外部吹風的型式外，在轉子線圈的端環上焊接數根垂直筋條，使電動機得到縱向的內部通風。在冷空氣進口處裝有金屬網。熱風出口設在減速器外殼上，出口處做成風窗的形式。由于ЭПЧ-3型電鋸使用更高的供電頻率（400Hz）和改良了冷卻性能，大大地減輕了全鍋的重量（功率達3kW，重量只有9.5kg。而同類型的3II-K7型電鋸額定功率為2.25kW，重量卻達10.5kg）。 國外對電鋸的改進主要是從簡化電動機電源系統，保證足夠功率的前提下，減輕電動機重量和提高生產都著手，設計了更為輕便的新型電鋸。為了便于在有電源的林區廣泛使用電鋸，工頻電鋸尤其是單相工頻電鋸得到較快的發展。蘇聯的ЭП-50型三相工頻電鋸采用優質、有效的結構材料斗，電動機的尺寸較小，重量較輕，而功率較大，達1.7kW（當工作持續率為60%時）。其它指標也較高，如過載系數為2.33，起動扭矩倍數為2，生產率達55-60cm*/s。單相工頻電鋸ЭП-50k的單相整流子電動機安裝在雙重絕緣的開啟式塑料殼里面。轉速高達16000-18000r/min功率為1.7-1.8kW，鋸重為9kg，德國和日本等國家生產的電鋸大部分直接使用工頻電源，聯邦德國的STIHLE10型單相工頻電鋸，溫升低，可以連續工作，功率為1.1kW，重量只有4.0kg，采用自動程控潤滑，效率很高，既可用于家庭，也廣泛用于采運工業和其他工程。日本的Makita5012B型單相工頻電鋸改進了電動機的設計，噪聲小（安裝了消聲器），提高了鋸鏈的切削速度（達26.7m/s），也是既高效又輕便的兩用電鋸（功率1.14kW，重量4.3kg）。 國外把改進制造材料和改善冷卻系統的性能作為電鋸電動機優化設計的主要手段。如ЭПЧ-3型和3II-50型電鋸，采用優質硅鋼，使材料的感應強度提高15-20%，在保持原重量的情況下，功率提高10-20%，由于定子外殼改為背敢熱片式，改善了軸承端蓋散熱不良狀態（據研究，軸承端蓋的存在，使定子外殼30%的表面冷卻不好，如果排除這個缺陷，可提高冷卻空氣的總散熱效率20-25%），這樣，在保持圓重量的情況下，電動機的功率又可提高15%。 傳動機構由減速器和離合器組成，現代電鋸一般只設置減速器。圖示出電動機（P=1）的轉速與電源電流頻率的關系，對于中頻電鋸，一般轉速為12000r/min。有的電鋸（如蘇聯的ЭПЧ-3型和日本的T--650型）的電動機的轉速高達24000r/min（采用400Hz的電流頻率）。在這樣的情況下，減速器便成為電鋸結構上不可缺少的一部分。減速器功用在于降低鋸的運行速度并增大扭矩。有的工頻電鋸在保證足夠的工作扭矩的情況下不設置減速器。 電鋸減速器在結構上的要求是外形尺寸小，重量輕，同時又保證有較高的傳動效率。目前電鋸減速器多采用圓柱和圓錐齒輪傳動。一般工頻和中頻電鋸的減速器都采用一級傳動更高頻率的電鋸則可采用二級傳動的型式。 一般有減速的電鋸，驅動鏈輪的轉速在1500-2000r/min左右，所以工頻電鋸減速器的傳動比一般為2，中頻電鋸減速器的傳動比則多為6-8。 圓柱齒輪傳動是一級傳動減速器所最常用的形式。國產工頻和1中頻電鋸的減速器均采用圓柱齒輪傳動，小齒輪與電動機的轉子軸一體制成。 國外很多電鋸的減速器也都采用一級減速的圓柱齒輪傳動。如蘇聯的3II-K6型電鋸，其傳動比為4.7，其基本結構和前述國產電鋸減速器相似。除圓柱齒輪減速器外，圓錐齒輪減速器也得到廣泛應用，它比圓柱齒輪傳動更為可靠，同時傳動效率高，蝸輪、蝸桿、行星齒輪等傳動形式的減速器在電鋸上也都采用過，例如加拿大的電鋸曾經采用過滾珠行星-摩擦減速器，對于功率不大的電鋸來說，這種減速器很經濟。 有些電鋸（如蘇聯的ЭП-K5型電鋸）設有摩擦離合器或電磁離合器，以減少電動機的起動次數，縮短電動機的起動延續時間，降低起動電流所引起的發熱，延長電動機的使用壽命，并減輕電站的移動工作，當鋸鏈停轉時，由于電動機的繼續轉動，使電風扇不停地工作，從而改善了電動機的冷卻性能。所有這些，有助于縮小電動機的結構尺寸，減輕其重量。 國產電鋸的驅動鏈輪固裝在減速器的從動軸外端端，并用螺母鎖緊，導板與電動機軸向成垂直安裝，用特殊的成型螺母固定在減速器蓋的凸緣處，鏈輪、導板和鋸鏈的結構與051型油鋸相同。張緊裝置由調節螺釘、調節滑塊等構成。國外直接傳動的電鋸的驅動鏈輪均安裝在電動機轉軸的末端，一般有6-7個齒。減速的電鋸則安裝在心軸的末國外有些電鋁的導板與電動機平行安裝，鋸上具有轉向機構，鋼板的平面可以固定在水平或垂直方向，以適應伐木和造材的需要，但一般導板都與電動機垂直安裝。 現代減速電鋸的鋸鏈切削速度多在5-10m/s的范圍內，而直接傳動的電鋸則高達20--25m/s，故多裝配有滑油箱，自動潤滑高速運轉的鋸鏈，鋸鏈多多為小節距的創刀式鋸鏈。 在一個工作班里，據統計電鋸電動機的開閉次數不低于1000次，在開關上通過的起動電流大大超過電動機的額定電流，所以電鋸開關在設計和選用時要考慮它的工作特點，同時保證使用安全和工作方便， 電鋸上使用的開關具有如下特點； （1）電鋸的開關所切斷和閉合的負載主要是電動機，屬感性負載。另外在操作過程中往往會產生轉堵電流，通常電動機的轉堵電流與起動電流相當，可達額定電流的6-8倍。在考核電鋸開關的通斷能力時，除了上述因素外還須考慮適當的生安全系數，試驗電流一般可選用10倍于額定電流，在使用過程中，開關的開閉要迅速，防止燒蝕，設計時要保證觸點按觸表面有足夠的面積。 （2）為了簡化結構，三相電鋸允許采用二級開關閉合或切斷三相電源，這種開關的設計與材料的選用比一般開關的要求為高，在設計時要求各相能在同一時間內開閉。 （3）電鋸開關多裝置在操縱手柄的空腔內，要求開關具有體積小，重量輕，操作方便以及不易受潮，不自動開閉等特點。 國產電鋸采用二相分斷鼓形觸點式開關，安裝在管形支柱上端的開關盒內，電動機定子繞組中的二相通過開關和電源連接，第三相直接和電源連接，開關盒內設有接地螺釘，電鋸電動機和電源靠四芯電纜連接，中間有連接器，電纜中的零線和開關盒內的接地螺釘相接。 二相分斷鼓形觸點開關結構簡單，工作較其它型式的二相開關可靠，它在方形鼓軸上安裝觸點2（兩根鋼桿露出的部分），在鼓軸的旁邊，設有固定的彈簽接觸片3（共四片）。而同定的接觸彈簧片通過接線柱4接通導體，通過該導體將電源傳導給電動機定子繞組。方形鼓軸借手柄1來轉動，使二相同時切斷或接通。 國外有些電鋸采用轉換開關，起動時定子繞組呈星形連接，起動后換接成三角形，目的是為了減少起動電流，蘇聯的ЭП-50型和ЭП-50K型電鋸步安裝有專用的帶安全裝置的弧形旋轉板機開關，當手一松開，板機就自動切斷電路。若枝丫碰動板機，安全裝置將防止電路接通。 單相電鋸的開關較簡單，多采用通常的單極或雙極開關。 電鋸按操作人數可分為雙人電鋸和單人電鋸兩類。40年代50年代在國外曾生產很多雙人電鋸。這種電鋸重大，比重指標低，操作不方便。單人電鋸順應生產的需要，得到了較快的發展。 電鋸按手把型式可分為高把電鋸和矮把電鋸。我國和蘇聯等國多生產高把電鋸，矮把電鋸比較輕便靈活，適應性強，歐美和日本等國均生產這種型式電鋸。 電鋸按電源的性質可分為三相工頻電鋸，三相中頻電鋸、單相電鋸和直流電鋸等類型。 單相電鋸以單相整流子電動機為動力。這種電動機的轉高、體積小、重輕、起動，并多用工業頻率，在電動工具中得到廣泛的應用，以這種電動機作為動力的電十分輕便，電源系統簡單，可以獲得滿意的使用效能。它可以用提高電源電流頻率的方法獲得較高的比重量指標。 三相工頻電鋸以三相異步鼠籠式電動機為動力，這種電動機結構簡單，運行可靠，維護方便，使用工業頻率，簡化了電源系統，但比重量指標較低，多用于輔助作業。 三相中頻電鋸以三相中頻異步鼠籠型電動機為動力。它通過獨立的變頻裝置來提高電測的供電頻率，使之具有很高的轉速，從而獲得較高的比重量指標，而且工作效率高，負載時轉速穩定（當電流額率恒定時，轉速很少變化），工作安全可靠，維修簡單方便，所以獲得廣泛應用。ML-950型電鋸屬于這種類型。它的變頻裝置為14VA三相交流同發電機組。一臺變頻機組可以同時帶動4-6臺電鋸工作。 直流電鋸以永磁直流電動機為動力，這種電動機結構簡單，容易生產，起動電流小，效率較高。供電電源多采用蓄電池。國外過去曾生產過這種電鋸。 電鋸除了應用于森林工業以外，國外還廣泛用于鐵路、煤礦、造紙、船舶、建筑、橋梁和軍工等部門以及家庭中。 參考資料 > Fun Fact: Unfortunately, Chainsaws Were Invented for Childbirth.pharmacytimes.2023-12-08 The History of the Chainsaw (Guest Post).hankeringforhistory.2023-12-08 The chain saw--a Scottish invention.National Library of Medicine.2023-12-08 A Brief History of the Chain Saw.popularmechanics.2023-12-08優點
結構
電鋸的組成
電鋸電動機
傳動機構
鋸木機構
開關
分類
應用領域