永磁直流电机及食物处理机的制作方法

本发明涉及家用电器领域，更具体而言，涉及一种永磁直流电机及食物处理机。

背景技术：

随着人们生活水平不断提高，人们对食品加工方式也提出越来越多的需求，食物处理机(如破壁机，榨汁机，料理机和豆浆机)因其具有加工食品的多样性，能满足不同用户的不同需求，逐渐受到消费者的青睐；而永磁直流电机作为食物处理机的重要组成部分，如何既能保证其高负载转速，又能保证其使用的安全性，成为人们亟待解决的问题。

在相关技术中的永磁直流电机，当输出扭矩大于等于0.5n˙m时，转速均小于10krpm；如转速大于10krpm时，电机将出现换向恶化，并产生大于2级的换向火花，特别在额定电压220v及以上时，电机换向恶化更严重；由于相关技术中的换向器为钩式换向器，要同时满足电机的负载转速性能，转子电磁绕组的线径须提高到0.5mm以上，从而使相邻两个换向绕组间距离小于0.5mm，而出现短路的风险。针对上述问题，相关技术中提到可采用大于等于16槽的转子铁芯或者采用12至14槽的转子铁芯，用以保证电机的负载转速，但由于受到钩式换向器的结构限制，以上两种方案中的换向器片数最多达到36片，故在电机运行时不能有效地降低换向器上换向片间的压降，导致换向火花仍大于2级，也无法保证食物处理机在使用过程中的安全性。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于，提出一种永磁直流电机。

本发明的另一个目的在于，提出一种食物处理机。

有鉴于此，根据本发明的一个目的，提供了一种永磁直流电机，用于食物处理机，包括：定子总成；转子总成，其包括转轴、换向器、转子铁芯和绕组，换向器套设在转轴上，转子铁芯固定在转轴上，转子铁芯上设置有绕线槽，绕组位于绕线槽中，绕组的接口线与换向器电连接；换向器包括本体和至少一个换向片，本体呈圆柱状，换向片贴覆在本体的外壁上，多个换向片沿本体的周向均匀分布，换向片沿本体的高度方向延伸；绕线槽的数量与换向片的数量的比值小于或等于1/3。

本发明提供的永磁直流电机，多个换向片沿换向器的本体的周向均匀分布，且换向片沿本体的高度方向延伸，通过限定绕线槽的数量与换向片的数量的比值小于或等于1/3，可增加换向器上的换向片数量，使得换向片之间的压降减小，进而使导电部件与换向器之间的放电压差减小，放电电流随之减小，从而减小了永磁直流电机运行时产生的电火花，即避免了永磁直流电机出现换向恶化，进而提高了永磁直流电机使用的安全性。转子铁芯上设置有绕线槽，为绕组提供了缠绕空间。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的永磁直流电机，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，换向器为槽式换向器，换向器的直径的取值范围为28mm至45mm；和/或，换向片的数量大于或等于36片；和/或，绕线槽的数量与换向片的数量的比值小于或等于1/4。

在该技术方案中，通过采用槽式换向器，可在换向器的直径达到28mm至45mm时就能够设置较大数量的换向片，相较于钩式换向器，不需过大地增加换向器直径，从而在满足高转速下使用的安全性的情况下减小了火花。当换向器的直径设置为大于28mm时，换向器拥有更大的外周长，进而保证其上的换向片能够拥有足够大的尺寸设置换向槽，以便在换向槽内容纳直径大于等于0.5mm的绕组；当将换向器的直径设置为小于45mm时，可避免将换向器的直径设置得过大，造成换向器转动时其外周上的线速度过大，进而导致换向器在高速转动时产生的离心力将换向片甩出，造成飞片的问题，由此保证了产品的安全性能，同时节省了材料，降低了成本。从换向片的数量角度和绕线槽与换向片的数量比值角度加以限定，两个条件至少满足一个，可以充分保证换向片之间的压降减小。总体而言，在保证换向器尺寸适中的同时，又为36片以上的换向片提供足够的设置空间。换向器为槽式换向器，相邻两换向片对应的绕组线圈可彼此隔离，在不增大换向器直径的情况下，即使增大线径也不会出现相邻绕组线圈接触短路的情况，从而增大了永磁直流电机的功率，使得永磁直流电机在工作时能同时满足输出的扭矩大于等于0.5n·m和转速大于等于10krpm的性能要求，这样就能保证在食物处理机内需要加工较多的食物时，也能具有足够的转速对食物进行高速切削打磨等加工，以保证料理机的刀片切割或撞击食物时的瞬间速度和切削频次，以达到均衡的加工效果，提升了食品的口感，提高了产品的市场。

在上述任一技术方案中，优选地，换向片的数量为48片。

在该技术方案中，换向片的数量优选为48片，有助于降低换向片间的压降，减小了永磁直流电机运行时产生的电火花；对应于绕线槽的数量为12和16的情况，可以满足绕线槽与换向片的数量比值分别为1/4和1/3，符合绕线需要；同时不至于因换向片的数量过大而增加加工难度，有助于控制成本。

在上述任一技术方案中，优选地，每个换向片朝向转子铁芯的一端沿径向向外延伸有一个凸台，每个凸台上设置有一个嵌线槽，嵌线槽沿换向片的长度方向延伸，接口线嵌设在嵌线槽中；嵌线槽的宽度与换向片的宽度之比的取值范围为1/6至1/3。

在该技术方案中，在每个换向片朝向转子铁芯的一端沿径向向外延伸有一个凸台，保证了换向片上有足够的空间去设置嵌线槽，并且由于凸台突出于换向片的表面，在对绕组进行固定时，可便于在嵌线槽内进行操作。嵌线槽的宽度与换向片的宽度之比的取值范围为1/6至1/3，嵌线槽能够放置不同直径的绕组，当嵌线槽的宽度与换向片的宽度之比达1/3时，能够放置直径较大的绕组，使绕组的电阻较小，进而流过绕组的电流较大，相应地提高了永磁直流电机的功率。接口线嵌设在嵌线槽中，使绕组能够牢固地固定在嵌线槽中，防止绕组脱落。

在上述任一技术方案中，优选地，换向器还包括至少一个绝缘部，一个绝缘部位于两个换向片之间；绝缘部的宽度大于或等于0.5mm。

在该技术方案中，换向器的至少一个绝缘部位于两个换向片之间，可有效防止换向片之间距离过近时彼此连接导通产生短路，既保证了永磁直流电机的正常工作，又避免了引起火灾，提高了永磁直流电机使用的安全性；绝缘部的宽度大于或等于0.5mm，可以保证相邻换向片间均有大于或等于0.5mm的电气距离，提高了电机的可靠性。

在上述任一技术方案中，优选地，绝缘部为绝缘片或绝缘槽。

在该技术方案中，绝缘部为绝缘片或绝缘槽，结构简单，便于加工制造，又能有效阻隔绕组之间彼此连接导通产生短路。

在上述任一技术方案中，优选地，本体为电木。

在该技术方案中，本体为电木，电木具有不导电、耐高温、强度高、绝缘性好、可塑性好的优点，进一步防止换向片通过相连接的本体相导通，进而使换向片上的绕组彼此导通，整个电路发生短路，导致永磁直流电机发生故障甚至引起火灾。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：碳刷，其包括阳极碳刷和阴极碳刷，二者对称分布在换向器的两侧，碳刷为方形条状，碳刷沿转轴的长度方向的尺寸为其厚度a，碳刷在阳极碳刷和阴极碳刷的连线方向的尺寸为其长度，另一尺寸为其宽度b，碳刷的厚度a与宽度b的比值a/b大于或等于1.7。

在该技术方案中，阳极碳刷和阴极碳刷对称分布在换向器的两侧，使电机完成换向动作。换向过程中，与碳刷完全接触的绕组会因短路而成为无效绕组，无效绕组越多，转子总成在电磁力作用下的扭矩就越小，会降低永磁直流电机的整体扭矩，同时也相应增加了其他有效绕组中的电流，对电机造成损坏。通过限定碳刷的厚度a与宽度b的比值a/b大于或等于1.7，可以减小碳刷的宽度，进而降低运行过程中单个碳刷与换向器的接触片数，使得无效绕组的数量减小，确保了永磁直流电机的转矩和可靠性。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：第一支架总成和第二支架总成，二者分别套设在转轴的两端，第一支架总成、第二支架总成和定子总成围合成腔体，转子总成位于腔体中。

在该技术方案中，第一支架总成和第二支架总成分别套设在转轴的两端，第一支架总成、第二支架总成和定子总成围合成腔体，为转子总成提供了安装空间，同时避免了转子总成受到外界的污染。

综上，相关技术中的钩式换向器是把漆包线缠绕到换向器的铜勾上，使换向器上的铜片与绕组导通，从而让电流通过碳刷与换向片的接触而流过绕组，使转子总成产生电磁效应和旋转力矩；由于绕组与换向片的接口线是外露在换向片外部，如使用线径大于或等于0.5mm(或截面积大于或等于0.2mm²)的漆包线时，相邻两片换向器将出现短路，从而限制永磁直流电机不能同时满足输出扭矩大于或等于0.5n.m和转速大于或等于10krpm的性能要求，同时由于电机的的高转速特性，也限制了换向器的外径不能大于45mm，因而换向器的片数最多只能是36片。而本发明的槽式换向器，可在换向器的直径达到28mm至45mm时就实现48片换向片，相较于钩式换向器，无需过大地增加换向器直径，又由于换向器的嵌线槽可最大加工到换向片宽的1/3，使绕组的线径可更大化；当每一组绕组在转子铁芯上完成缠绕后，绕组的接口线直接嵌入到换向器的每一片换向片的嵌线槽内，再封焊连接，使换向片与绕组导通，从而让电流通过碳刷与换向片的接触而流过绕组，使转子总成产生电磁效应和旋转力矩，提升了永磁直流电机的电气性能的同时，有效地降低了永磁直流电机的换向火花。

根据本发明的另一个目的，提供了一种食物处理机，包括：如上述任一技术方案所述的永磁直流电机。

本发明提供的食物处理机，包括上述任一技术方案所述的永磁直流电机，因此具有该永磁直流电机的全部有益效果，在此不再赘述。

在上述任一技术方案中，优选地，食物处理机为以下至少之一：破壁机、搅拌机、料理机、豆浆机和榨汁机。

在该技术方案中，食物处理机为以下至少之一：破壁机、搅拌机、料理机、豆浆机和榨汁机，其中，尤其是破壁机，需要电机具有较大的功率，才能将食物的细胞壁打碎，使食物变得极其细腻，但电机的功率一旦增大，就会产生较大的火花，造成安全隐患；本发明提供的永磁直流电机应用在破壁机里，通过换向器上设置48片换向片以及换向片之间设置有绝缘部，可保证永磁直流电机在较大的功率下，不会产生较大的火花，提高了使用的安全性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例提供的永磁直流电机在纵截面上的剖视图；

图2示出了本发明的一个实施例提供的永磁直流电机的爆炸剖视图；

图3示出了本发明的一个实施例提供的换向器在纵截面上的剖视图；

图4示出了本发明的一个实施例提供的换向器的俯视图；

图5示出了本发明的一个实施例的图4在a处的局部放大图。

其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1永磁直流电机，10定子总成，20转子总成，22转轴，24换向器，242本体，244换向片，246凸台，2462嵌线槽，248绝缘部，26转子铁芯，28绕组，30第一支架总成，32第一轴承，40第二支架总成，42第二轴承，50螺栓。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图5描述根据本发明一些实施例所述永磁直流电机1。

如图1和图2所示，本发明第一方面的实施例提出了一种永磁直流电机1，用于食物处理机，包括：定子总成10；转子总成20，其包括转轴22、换向器24、转子铁芯26和绕组28，换向器24套设在转轴22上，转子铁芯26固定在转轴22上，转子铁芯26上设置有绕线槽，绕组28位于绕线槽中，绕组28的接口线与换向器24电连接；换向器24包括本体242和至少一个换向片244，本体242呈圆柱状，换向片244贴覆在本体242的外壁上，多个换向片244沿本体242的周向均匀分布，换向片244沿本体242的高度方向延伸；绕线槽的数量与换向片的数量的比值小于或等于1/3。

本发明提供的永磁直流电机1，多个换向片244沿换向器24的本体242的周向均匀分布，且换向片244沿本体242的高度方向延伸，通过限定绕线槽的数量与换向片244的数量的比值小于或等于1/3，可增加换向器24上的换向片244的数量，使得换向片244之间的压降减小，进而使导电部件与换向器24之间的放电压差减小，放电电流随之减小，从而减小了永磁直流电机1运行时产生的电火花，即避免了永磁直流电机1出现换向恶化，进而提高了永磁直流电机1使用的安全性。转子铁芯26上设置有绕线槽，为绕组28提供了缠绕空间。具体地，任意两个绕线槽之间设置有齿，绕组28位于绕线槽中并缠绕在齿上，保证绕组28被牢固地固定在转子铁芯26上，位于不同齿上的绕组28，因彼此之间不发生缠绕而避免了短路。可选地，换向片244为铜片。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，换向器24为槽式换向器，换向器24的直径的取值范围为28mm至45mm；和/或，换向片244的数量大于或等于36片；和/或，绕线槽的数量与换向片244的数量的比值小于或等于1/4。

在该实施例中，通过采用槽式换向器，可在换向器24的直径达到28mm至45mm时就能够设置较大数量的换向片244，相较于钩式换向器，不需要过大地增加换向器直径，从而在满足高转速下使用的安全性的情况下减小了火花。当换向器24的直径设置为大于28mm时，换向器24拥有更大的外周长，进而保证其上的换向片244能够拥有足够大的尺寸设置换向槽，以便在换向槽内容纳直径大于等于0.5mm的绕组；当将换向器24的直径设置为小于45mm时，可避免将换向器24的直径设置得过大，造成换向器24转动时其外周上的线速度过大，进而导致换向器24在高速转动时产生的离心力将换向片244甩出，造成飞片的问题，由此保证了产品的安全性能，同时节省了材料，降低了成本。从换向片244的数量角度和绕线槽与换向片244的数量比值角度加以限定，两个条件至少满足一个，可以充分保证换向片244之间的压降减小。总体而言，在保证换向器24尺寸适中的同时，又为36片以上的换向片244提供足够的设置空间。换向器24为槽式换向器，相邻两换向片对应的绕组线圈可彼此隔离，在不增大换向器直径的情况下，即使增大线径也不会出现相邻绕组线圈接触短路的情况，从而增大了永磁直流电机1的功率，使得永磁直流电机1在工作时能同时满足输出的扭矩大于等于0.5n·m和转速大于等于10krpm的性能要求，这样就能保证在食物处理机内需要加工较多的食物时，也能具有足够的转速对食物进行高速切削打磨等加工，以保证料理机的刀片切割或撞击食物时的瞬间速度和切削频次，以达到均衡的加工效果，提升了食品的口感，提高了产品的市场。优选地，换向器24的直径为36mm。

在本发明的一个实施例中，优选地，换向片244的数量为48片。

在该实施例中，换向片244的数量优选为48片，有助于降低换向片244间的压降，减小了永磁直流电机1运行时产生的电火花；对应于绕线槽的数量为12和16的情况，可以满足绕线槽与换向片244的数量比值分别为1/4和1/3，符合绕线需要；同时不至于因换向片244的数量过大而增加加工难度，有助于控制成本。

如图3和图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，每个换向片244朝向转子铁芯26的一端沿径向向外延伸有一个凸台246，每个凸台246上设置有一个嵌线槽2462，嵌线槽2462沿换向片244的长度方向延伸，接口线嵌设在嵌线槽2462中；嵌线槽2462的宽度与换向片244的宽度之比的取值范围为1/6至1/3。

在该实施例中，在每个换向片244朝向转子铁芯26的一端沿径向向外延伸有一个凸台246，保证了换向片244上有足够的空间去设置嵌线槽2462，并且由于凸台246突出于换向片244的表面，在对绕组28进行固定时，可便于在嵌线槽2462内进行操作。嵌线槽2462的宽度与换向片244的宽度之比的取值范围为1/6至1/3，嵌线槽2462能够放置不同直径的绕组28，当嵌线槽2462的宽度与换向片244的宽度之比达1/3时，能够放置直径较大的绕组28，如直径0.8mm的铜线，使绕组28的电阻较小，进而流过绕组28的电流较大，相应地提高了永磁直流电机1的功率。接口线嵌设在嵌线槽2462中，使绕组28能够牢固地固定在嵌线槽2462中，防止绕组28脱落。

如图5所示，在本发明的一个实施例中，优选地，换向器24还包括至少一个绝缘部248，一个绝缘部248位于两个换向片244之间；绝缘部248的宽度大于或等于0.5mm。

在该实施例中，换向器24的至少一个绝缘部248位于两个换向片244之间，可有效防止换向片244之间距离过近时彼此连接导通产生短路，既保证了永磁直流电机1的正常工作，又避免了引起火灾，提高了永磁直流电机1使用的安全性；绝缘部248的宽度大于或等于0.5mm，可以保证相邻换向片间均有大于或等于0.5mm的电气距离，提高了电机的可靠性。

在本发明的一个实施例中，优选地，绝缘部248为绝缘片或绝缘槽。

在该实施例中，绝缘部248为绝缘片或绝缘槽，结构简单，便于加工制造，又能有效阻隔绕组28之间彼此连接导通产生短路。

如图3和图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，本体242为电木。

在该实施例中，本体242为电木，电木具有不导电、耐高温、强度高、绝缘性好、可塑性好的优点，进一步防止换向片244通过相连接的本体242相导通，进而使换向片244上的绕组28彼此导通，整个电路发生短路，导致永磁直流电机1发生故障甚至引起火灾。

在本发明的一个实施例中，优选地，还包括：碳刷，其包括阳极碳刷和阴极碳刷，二者对称分布在换向器24的两侧，碳刷为方形条状，碳刷沿转轴22的长度方向的尺寸为其厚度a，碳刷在阳极碳刷和阴极碳刷的连线方向的尺寸为其长度，另一尺寸为其宽度b，碳刷的厚度a与宽度b的比值a/b大于或等于1.7。

在该实施例中，阳极碳刷和阴极碳刷对称分布在换向器24的两侧，使电机完成换向动作。换向过程中，与碳刷完全接触的绕组28会因短路而成为无效绕组，无效绕组越多，转子总成20在电磁力作用下的扭矩就越小，会降低永磁直流电机1的整体扭矩，同时也相应增加了其他有效绕组中的电流，对电机造成损坏。通过限定碳刷的厚度a与宽度b的比值大于或等于1.7，可以减小碳刷的宽度，进而降低运行过程中单个碳刷与换向器24的接触片数，使得无效绕组的数量减小，确保了永磁直流电机1的转矩和可靠性转轴22换向片244换向片244。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，优选地，还包括：第一支架总成30和第二支架总成40，二者分别套设在转轴22的两端，第一支架总成30、第二支架总成40和定子总成10围合成腔体，转子总成20位于腔体中。

在该实施例中，第一支架总成30和第二支架总成40分别套设在转轴22的两端，第一支架总成30、第二支架总成40和定子总成10围合成腔体，为转子总成20提供了安装空间，同时避免了转子总成20受到外界的污染。具体地，通过螺栓50将定子总成10、转子总成20、第一支架总成30和第二支架总成40紧固在一起；第一支架总成30和第二支架总成40中分别设有第一轴承32和第二轴承42，以使转轴22转动顺畅。

综上，相关技术中的钩式换向器是把漆包线缠绕到换向器的铜勾上，使换向器上的铜片与绕组导通，从而让电流通过碳刷与换向片的接触而流过绕组，使转子总成20产生电磁效应和旋转力矩；由于绕组与换向片的接口线是外露在换向片外部，如使用线径大于或等于0.5mm(或截面积大于或等于0.2mm²)的漆包线时，相邻两片换向片将出现短路，从而限制永磁直流电机不能同时满足输出扭矩大于或等于0.5n·m和转速大于或等于10krpm的性能要求，同时由于电机的高转速特性，也限制了换向器的外径不能大于45mm，因而换向器的片数最多只能是36片。而本发明采用槽式换向器，可在换向器24的直径达到28mm至45mm时就实现48片换向片244，相较于钩式换向器，无需过大地增加换向器直径，又由于换向器24的嵌线槽2462可最大加工到换向片宽的1/3，使绕组28的线径可更大化；当每一组绕组28在转子铁芯26上完成缠绕后，绕组28的接口线直接嵌入到换向器24的每一片换向片244的嵌线槽2462内，再封焊连接，使换向片244与绕组28导通，从而让电流通过碳刷与换向片244的接触而流过绕组，使转子总成20产生电磁效应和旋转力矩，提升了永磁直流电机1的电气性能的同时，有效地降低了永磁直流电机1的换向火花。

本发明第二方面的实施例提出了一种食物处理机，包括：如上述任一实施例所述的永磁直流电机1。

本发明提供的食物处理机，包括上述任一实施例所述的永磁直流电机1，因此具有该永磁直流电机1的全部有益效果，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，优选地，食物处理机为以下至少之一：破壁机、搅拌机、料理机、豆浆机和榨汁机。

在该实施例中，食物处理机为以下至少之一：破壁机、搅拌机、料理机、豆浆机和榨汁机，其中，尤其是破壁机，需要电机具有较大的功率，才能将食物的细胞壁打碎，使食物变得极其细腻，但电机的功率一旦增大，就会产生较大的火花，造成安全隐患；本发明提供的永磁直流电机1应用在破壁机里，通过换向器24上设置48片换向片244以及换向片244之间设置有绝缘部248，可保证永磁直流电机1在较大的功率下，不会产生较大火花，提高了使用的安全性。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。