电动工具的制作方法

本实用新型涉及一种电动工具。

背景技术：

现有技术中，电动工具例如电钻采用的是通用电机，该种电机体积大、重量大、绕组线圈数量大。电机作为电钻的主要部件，其体积、重量与电钻整体的体积、重量息息相关。采用通用电机的电动工具体积大、重量大，其成本也较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种体积小、成本低的电动工具。

一种电动工具，包括主体部以及与所述主体部转动连接的工作头，所述主体部内安装有单相无刷电机，所述工作头可被所述单相无刷电机驱动而双向转动。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机的双方向启动能力相同。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的定子绕组，所述定子磁芯包括外轭部、从所述外轭部朝内延伸的若干定子齿，每一定子齿的径向内端面内凹形成与转子相对的弧面，每一弧面的周向中心具有一定位凹槽，每一定位凹槽位于对应定子齿的中心线上，所述若干定子齿的弧面共同围成一收容腔，所述转子收容于所述弧面围成的收容腔内。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机的双方向启动能力不同。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的定子绕组，所述定子磁芯包括外轭部、从所述外轭部朝内延伸的若干定子齿，每一定子齿的径向内端面内凹形成与转子相对的弧面，每一弧面具有一定位凹槽，每一定位凹槽偏离对应定子齿的中心线，所 述若干定子齿的弧面共同围成一收容腔，所述转子收容于所述弧面围成的收容腔内。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的定子绕组，所述定子磁芯包括外轭部、从所述外轭部朝内延伸的若干定子齿，每一定子齿的径向内端面内凹形成与转子相对的弧面，每一弧面的周向中心偏离对应定子齿的中心，所述若干定子齿的弧面共同围成一收容腔，所述转子收容于所述弧面围成的收容腔内。

作为一种优选方案，每一弧面具有一定位凹槽，每一定位凹槽位于对应定子齿的中心线上。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的定子绕组，所述定子磁芯包括外轭部、从所述外轭部朝内延伸的若干定子齿，每一定子齿的径向内端面内凹形成与转子相对的弧面，所述若干定子齿的弧面共同围成一收容腔，所述转子收容于所述弧面围成的收容腔内，所述转子与所述弧面之间形成基本均匀的气隙。

作为一种优选方案，相邻定子齿之间通过开槽断开，所述开槽的宽度小于等于所述均匀气隙厚度的3倍。

作为一种优选方案，所述单相无刷电机包括定子和转子，所述定子包括定子磁芯及绕设于定子磁芯上的定子绕组，所述定子磁芯包括外轭部、从所述外轭部朝内延伸的若干定子齿，每一定子齿的径向内端面内凹形成与转子相对的弧面，所述若干定子齿的弧面共同围成一收容腔，所述转子收容于所述弧面围成的收容腔内，所述转子与所述弧面之间形成对称非均匀气隙。

作为一种优选方案，相邻定子齿之间通过开槽断开，所述开槽的宽度小于等于所述对称非均匀气隙的最小厚度的4倍。

作为一种优选方案，相邻定子齿之间通过磁桥连接或通过开槽断开，所述磁桥或开槽的中心与转子圆心之间的连线与其中一定子齿的延伸方向形成60至90度的夹角。

作为一种优选方案，所述定子磁芯包括两个沿转子直径方向相对设置的第一定子齿和第二定子齿，第一定子齿的径向内端面内凹形成第一弧面，第二定 子齿的径向内端面内凹形成第二弧面，所述第一弧面的周向两端分别形成第一切面和第二切面，所述第二弧面的周向两端分别形成第三切面和第四切面；所述第一切面与所述第三切面相对且相互间隔从而形成第一开槽，所述第二切面与所述第四切面相对且相互间隔从而形成第二开槽，所述第一切面、第二切面、第三切面及第四切面相对定子齿的延伸方向倾斜或垂直。

作为一种优选方案，所述电动工具为电钻。

作为一种优选方案，所述定子齿的周向宽度为所述转子外径的0.8至1.6倍。

作为一种优选方案，所述外轭部的径向厚度为转子外径的0.3至0.7倍。

实施本实用新型，电动工具的体积及成本可有效降低。

【附图说明】

下面将结合说明书附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型电动工具的结构示意图。

图2为本实用新型电动工具的一实施例的单相电机的整体结构示意图。

图3为图2所示单相电机的剖视图。

图4为图2所示单相电机的定子磁芯与转子的俯视图。

图5为图2所示单相电机的转子爆炸示意图。

图6为图2所示单相电机的定子磁芯与第一固定支架、第二固定支架的结构示意图。

图7为图2所示单相电机的绝缘架与绕组的结构示意图。

图8是本实用新型电动工具的另一实施例的单向电机的定子磁芯、定子绕组与转子的俯视图。

图9是图8所示单相电机使用的定子磁芯的示意图。

图10是本实用新型电动工具的又一实施例的单向电机的定子磁芯与转子的俯视图。

【具体实施方式】

图1为本实用新型的电动工具200的一种实施例的示意图。在本实施例中， 该电动工具200是电钻。该电动工具200包括主体210以及工作头220，主体内210安装有电机用于驱动工作头220运动。

请参照图2，为本实用新型电动工具200的一实施例的电机30。该电机30为一单相电机。在本实施例中，该单相电机为单相无刷电机。在其他实施方式中，该电机30也可为单相永磁同步电机。

请同时参照图2至图5，本实施例中，电机30包括定子和转子，转子包括转轴61、固定到转轴61上的转子磁芯62及固定到转子磁芯62上的永磁体63。其中，永磁体63为整体式环状永磁体。可以理解地，永磁体63可为若干块磁体；永磁体63也可以直接固定到转轴61上。优选地，永磁体63的径向厚度D2为转子外径D1的0.2至0.24倍。

定子包括定子磁芯41以及绕设在定子磁芯41上的绕组49；定子磁芯41包括外轭部50、从外轭部50朝内延伸的若干定子齿52、56。本说明书和权利要求书中，将垂直于定子齿的延伸方向的尺寸称为该定子齿的宽度，将外轭部50沿定子径向的尺寸称为外轭部50的厚度。本实施例中，第一定子齿52和第二定子齿56的宽度W1为转子外径D1的0.8至1.6倍。外轭部50是框形的，外轭部50的径向厚度W2为转子外径D1的0.3至0.7倍。

每一定子齿的径向内端面包括与转子相对的弧面；具体地，第一定子齿52的端面内凹形成与转子相对的第一弧面52a，第二定子齿56的端面内凹形成与转子相对的第二弧面56a。第一弧面52a与第二弧面56a相对，并且两者之间形成收容腔，永磁体63收容于该收容腔内。

第一定子齿52和第二定子齿56之间分别在永磁体63外侧形成较大磁阻的第一开槽53和第二开槽54。更具体地说，第一弧面52a的周向两端分别形成第一切面52c和第二切面52d；第二弧面56a的周向两端分别形成第三切面56c和第四切面56d，第一切面52c与第三切面56c之间形成第一开槽53；第二切面52d与第四切面56d相对在两者之间形成第二开槽54。优选地，第一开槽53和第二开槽54的尺寸基本相同，且关于转子的转动中心对称。第一开槽53和第二开槽54的中心与转子圆心之间的连线与其中一定子齿52或56的延伸方向形成60至90度的夹角，本实施例中，形成的夹角为90度，即第一开槽53和第二开 槽54的中心之间的连线经过转子的转动中心，与定子齿52或56的延伸方向垂直。用于形成第一开槽53的第一切面52c、第三切面56c或用于形成第二开槽54的第二切面52d、第四切面56d相对定子齿52、56的延伸方向是垂直的。

第一定子齿52还包括设置在第一弧面52a上的第一定位凹槽52b，第二定子齿56还包括设置在第二弧面56a上的第二定位凹槽56b。第一定位凹槽52b和第二定位凹槽56b沿转子的直径方向相对设置，用于控制电机30停止时转子相对于定子的位置，通过调整定位凹槽52b、56b的位置可调整转子的停止位置或初始位置。上述第一定位槽52b的槽开口朝向永磁体63，第二定位槽56b的槽开口朝向永磁体63。第一定位凹槽52b、第二定位凹槽56b的连线方向与第一定子齿52、第二定子齿56的中心线重合。如此，电机具有双向启动能力，且两个方向的启动力矩基本相等。在其他实施例中，可使定位凹槽的位置偏离定子齿的中心线，使转子双向启动力矩不同。

优选地，第一弧面52a与第二弧面56a位于同一个圆柱面上，沿圆柱面分布，所述圆柱面的中心轴与转子的转动中心共轴，从而在永磁体63形成的永磁极的转子外表面与第一弧面52a和第二弧面56a之间形成基本均匀的气隙65(除定位凹槽52b、56b，开槽53、54及相邻永磁极之间的中性区之外的区域其他地方为均匀气隙)，且第一开槽53和第二开槽54的沿垂直于定子齿52、56的延伸方向的宽度小于等于上述均匀气隙65的厚度的3倍。本实施例中，定子齿52的与转子相对的弧面52a均匀分布在定子齿52的对称中心线的两侧，定子齿56的与转子相对的弧面56a均匀分布在定子齿56的对称中心线的两侧也就是说，弧面52a和弧面56a位于定子齿52、56中心线周向两侧的部分的周向长度是相等的。

请同时参考图2、图3、图6和图7，定子绕组49安装到定子磁芯41的第一定子齿52和第二定子齿56，定子绕组49通电时可以产生两个通过转子的磁回路。定子磁芯41的定子齿52、56与定子绕组49之间设绝缘线架47，如图6所示，绝缘线架47包括两个第一绝缘部36以及位于两个第一绝缘部36之间的第二绝缘部37。该两个第一绝缘部36分别用于覆盖定子磁芯41的两个定子齿52、56，该第二绝缘部37用于覆盖定子齿52、56的弧面52a、56a的外周表面。每一第一绝缘部36的两端分别设有两个绕组挡板38，对应的绕组49位于该两 个绕组挡板38之间。本实施例中，绝缘线架47沿电机30轴向分隔成上下两个部分。第二绝缘部37的顶面高于第一绝缘部36的主体部分，第二绝缘部37的底面突出于第一绝缘部36的主体部分，例如均与绕组挡板38的高度持平。第二绝缘部37的顶面设有朝向第一方向的第一开口57，底面设有朝向第二方向的第二开口58；第一方向与第二方向相差180°。上述第一开口57、第二开口58可以用于安装霍尔传感器。

本实施例中，该框形的外轭部50可由一体式的芯片叠置形成。当然，在本实用新型的其他实施例中，该框形的外轭部50也可以由第一半轭部与第二半轭部拼接组成。

如图6所示，本实施例中，定子还包括沿电机30轴向分设在定子磁芯41两侧的第一固定支架21与第二固定支架23。第一固定支架21上设有第一毂部22用于安装轴承42，第一毂部22通过轴承42安装并支撑转轴61。类似地，第二固定支架23上设有第二毂部24，第二毂部24通过轴承44安装并支撑转轴61。如此，转子通过第一固定支架21与第二固定支架23可转动地安装到定子。本实施例中，第一固定支架21呈“几”字形，其两端设有第一通孔27；第二固定支架23也呈“几”字形，其两端设有第二通孔28；定子磁芯41的外轭部50上沿电机轴向设有第三通孔29。定位螺栓48依次穿过第一固定支架21的端部、定子磁芯41的外轭部50、第二固定支架23的端部将第一固定支架21、第二固定支架23、定子磁芯41固定安装在一起。

本实施例中，第一固定支架21的每个端部还设有第一弯折部62，第一弯折部66具有近似于直角的弯折用于紧贴所述定子磁芯41的外轭部50边缘；类似地，第二固定支架29的每个端部也设有第二弯折部64，第二弯折部64同样具有近似于直角的弯折用于紧贴所述定子磁芯41的外轭部50边缘。

请参照图8、图9，本实用新型电动工具200的另一实施例提供的单相无刷电机中的定子磁芯41由第一半芯和第二半芯组成，第一半芯和第二半芯在两者的结合面上设有相互配合的凹凸卡位结构。第一半芯包括第一半轭部51和从第一半轭部51朝中心伸出的第一定子齿52，第二半芯包括第二半轭部55和从第二半轭部55朝中心伸出的第二定子齿56，第一半轭部51和第二半轭部55共同 组成外轭部50，本实施例中，外轭部50呈圆形。第一定子齿52和第二定子齿56之间分别在永磁体63外侧形成较大磁阻的第一开槽53和第二开槽54。本实施例中，第一定子齿52和第二定子齿56的宽度W1可以为转子外径D1的0.8至1.6倍；外轭部50的厚度W2可以为转子外径D1的0.3至0.7倍。第一定子齿52包括第一弧面52a，第一弧面52a具有第一定位凹槽52b；第二定子齿56包括第二弧面56a，第二弧面56a具有第二定位凹槽56b。第一定位凹槽52b和第二定位凹槽56b沿转子的直径方向相对设置，用于控制电机停止时转子相对于定子的位置，通过调整定位凹槽52b、56b的位置可调整转子的停止位置或初始位置。第一弧面52a与第二弧面56a相对，并且两者之间形成收容腔，永磁体63收容于该收容腔内。优选地，第一弧面52a与第二弧面56a沿圆柱面分布，所述圆柱面与转子共轴，从而在永磁体63形成的永磁极的外表面与第一弧面52a和第二弧面56a之间形成基本均匀的气隙65(除定位凹槽52b、56b，开槽53、54及相邻永磁极之间的中性区之外的其他地方为均匀气隙)。

请参阅图9，更具体地说，第一弧面52a的周向两端分别形成第一切面52c和第二切面52d；第二弧面56a的周向两端分别形成第三切面56c和第四切面56d，第一切面52c与第三切面56c之间形成所述第一开槽53；第二切面52d与第四切面56d相对在两者之间形成所述第二开槽54。

第一切面52c和第三切面56c之间的距离为转子外径D1的0.09至0.13倍；第二切面52d和第四切面56d之间的距离也为转子外径D1的0.09至0.13倍。

优选地，第一开槽53和第二开槽54的尺寸基本相同，且关于转子的转动中心对称。第一开槽53和第二开槽54中心之间的连线L1经过转子的转动中心，与第一定子齿52的延伸方向L2形成60至90度的夹角Q，更加优选的方案是，第一开槽53和第二开槽54中心之间的连线与第二定子齿56的延伸方向形成60至65度的夹角。

第一定位槽52b的槽开口朝向永磁体63，第二定位槽56b的槽开口朝向永磁体63。第一定位槽52b和第二定位槽56b的槽开口的宽度为转子外径D1的0.24至0.28倍，所述槽开口的宽度是指第一定位槽52b和第二定位槽56b沿永磁体周向的尺寸。第一定位凹槽52b、第二定位凹槽56b的连线方向与第一定子 齿52、第二定子齿56的中心线重合。本实施例中，第一定位凹槽52b偏离第一弧面52a的周向中心，第二定位凹槽56b偏离第一弧面56a的周向中心，因此，该电机30在两个方向的启动力矩不相等，该种电机尤其适用于对不同转动方向要求不同驱动力矩的应用场合，例如电钻、电动螺丝刀等。

请参照图10，本实用新型电动工具200的又一实施例提供的单相无刷电机30包括定子70和可相对定子70转动的转子80。转子80包括转轴81、固定到转轴81上的转子磁芯82及固定到转子磁芯82上的永磁体83。定子70包括定子磁芯和及绕设于定子磁芯上的定子绕组(图未示)。定子磁芯包括外轭部71及从外轭部71朝内延伸的至少两个定子齿72。定子齿72沿着外轭部71周向间隔分布，定子齿72的数量可根据实际情况设定。定子齿72的末端具有齿冠74，定子绕组绕设于定子磁芯，如绕设于定子齿72的齿身(位于外轭部71与齿冠74之间)上。齿冠74包括分别向两侧延伸的第一极靴75和第二极靴76。第二极靴76的长度大于第一极靴75的长度。每一齿冠74的第一极靴75和第二极靴76的内侧朝向转子形成弧面。因此，弧面的周向中心偏离对应定子齿72的中心线，转子80朝一个方向的启动能力大于朝另一个方向的启动能力。优选地，所述齿冠74的弧面位于以转子80的中心为圆心的同一圆柱面上，永磁体83的外周面位于以转子80的中心为圆心的另一圆柱面上，即第一极靴75和第二极靴76的弧面与永磁体83的外周面同心，从而第一极靴75和第二极靴76的弧面与永磁体83之间形成均匀厚度的气隙85，减少了振动和噪声，可以使得电机运转更加平稳，增强了启动稳定性。

在本实施方式中，每一齿冠74的第一极靴75和第二极靴76的内侧的弧面形成有一朝向转子80的定位凹槽77，定位凹槽77的中心位于对应定子齿72的中心线上，即定位凹槽77偏离定子齿72的齿冠74的弧面的中心位置。定位凹槽77及非对称极靴的设置用于控制转子80的停止位置也即初始位置偏离死点位置。

在本实施例中，至少两个定子齿72中，其中一个定子齿72的第二极靴76与另一个定子齿72的第一极靴75相邻且之间存在槽口79，槽口79具有较大的磁阻以防止槽口79两侧的第二极靴76、第一极靴75之间漏磁且可增加电机的 定位转矩。可以理解地，可以使用磁阻较大的磁桥代替槽口79。因为第一极靴75与第二极靴76的长度不同，因此，槽口79/磁桥的位置将偏离其中一个定子齿72，而不是位于两个定子齿72的中间位置。

在其他实施方式中，还可使第一极靴75和第二极靴76的弧面与永磁体83之间形成对称的非均匀厚度的气隙，从而调整定位转矩的波形，使定位转矩的波形正弦化，使得电机运转更加平稳，噪音降低。

本实用新型电动工具的单相电机，结构紧凑，其体积较常规的电机有了显著的减小；重量较常规的电机也有了显著的降低；转子使用永磁体从而减少了绕组耗铜量、其成本也有所降低，从而使电动工具200更加轻便、体积小巧、并降低了成本。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。