电机定子、电机和电动工具的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种电机定子、电机和电动工具。所述电机定子包括铁芯和由工作线圈构成的至少一个绕组，所述至少一个绕组固定在所述铁芯上并且具有由所述工作线圈的线头两末端形成的第一线头和第二线头，所述电机定子还包括安装在所述铁芯的端面上的端板，所述端板具有设置于其上的多个端子盒，所述工作线圈的线头收容于所述多个端子盒中，所述端子盒的数目大于所述工作线圈所具有的第一线头和第二线头总数。本实用新型方便了定子绕组的线头连接。
【专利说明】
电机定子、电机和电动工具
技术领域
[0001]本实用新型属于电机领域，具体说涉及一种电机定子，一种包括所述定子的电机，以及一种使用所述电机的电动工具。
【背景技术】
[0002]现有技术的电机的结构由定子和转子两部分组成。电机运行时定子和转子相互作用产生电磁转矩和感应电动势。定子一般包括定子铁芯和定子绕组，定子绕组固定于定子铁芯上。一般电动工具串激电机的定子绕组有两个工作线圈，定子铁芯上有两个磁极，每个磁极上绕制一个工作线圈，共有四个工作线圈线头，这种定子称为非刹车定子。非刹车定子绕组需要与转子的电枢绕组通过开关、碳刷和整流子等元件连接以构成电机电路，这种电机称为非刹车电机。
[0003]非刹车定子工作线圈通电后产生磁场，在转子和定子的相互作用下，电机运转输出转矩和功率，使电动工具工作。刹车电机是基于非刹车电机的一种电机，其定子绕组有四个线圈，其中两个是工作线圈，两个是制动线圈(也被称为刹车线圈)，一般工作线圈导体较粗和匝数较少，而制动线圈导体较细和匝数较多，每个定子铁芯磁极上分别绕一个工作线圈和一个制动线圈，可以先绕制刹车线圈然后在同一对定子槽中也是同一个定子磁极上再绕制工作线圈，也可以先绕制工作线圈然后在同一对槽中也是同一个定子磁极上再绕制刹车线圈。由定子绕组的工作线圈和制动线圈，电枢绕组和整流子，碳刷和开关等元件按照适当的电路组成刹车电机系统。带有刹车电机系统的电动工具例如电动圆锯在操作者按下并保持按下开关时，处于工作模式时工作线圈通电提供励磁，转子产生电磁转矩使电机运转，输出转矩和功率，使电动工具工作。带刹车电机系统的电动工具例如电动圆锯在操作者释放开关时，通过开关对电路切换，使定子刹车线圈和电枢绕组，开关触点，整流子组成的制动回路工作，处于制动模式，由于转子惯性旋转在电枢导体中产生的发电机电势和制动回路中产生的自激电流使转子产生电磁制动力，使转子迅速停止转动，使包括转子，传动齿轮和锯片等的传动系统的动能转化成定子和转子线圈的热能消耗，从而使电机获得快速制动，提高工具的安全性或提高工作效率。因此，这样的刹车电机的刹车定子的定子绕组总共有八个线圈线头待连接。在连接时，操作者需分辨这些线头。多个线头连接增加了电机组装的难度，使得操作者很容易在连接上出错。而且这种错误往往在定子线圈的线头连接期间不易被察觉，直到电机完全装配好却运行不起来或运行不正常时才被发现。
[0004]刹车定子绕组的线头之间的连接一般可采用绑扎式，即线头先由设备压接端子，刹车定子的工作线圈和制动线圈按组成制动回路的要求连接，再在连接端子上套上绝缘套管，最后用绝缘胶带或绳绑扎在例如定子线圈端部等需要固定线头的位置上。这种绑扎的连接方式需采用手工作业，使得制造成本很高，连接容易出错，而且也不适于用机器替代进行自动化生产。
[0005]有一种节省线头数量的方法是将定子刹车绕组(和/或定子工作绕组)的两个线圈由一根漆包线绕制而成，即先在一个磁极上绕制一个线圈，然后同一根漆包线不切断连续地跨过定子轭部到另一个磁极上绕制另一个线圈，但是这样的绕制的好处是减少一个中间连接的端子，但会增加绕线工时。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题是提供一种电机定子，通过在电机端板上设置的端子盒与绕组连接，方便了绕组和外部电路的连接。
[0007]本实用新型涉及的一个方面的电机定子，包括铁芯和由工作线圈构成的至少一个绕组，所述至少一个绕组固定在所述铁芯上并且具有由所述工作线圈的线头两末端形成的第一线头和第二线头，所述电机定子还包括安装在所述铁芯的端面上的端板，所述端板具有设置于其上的多个端子盒，所述工作线圈的线头收容于所述多个端子盒中，所述端子盒的数目大于所述工作线圈所具有的第一线头和第二线头总数。
[0008]可选地，在所述电机定子中，所述至少一个绕组还包括一个制动线圈，所述制动线圈的线头两末端形成第五线头和第六线头，所述端子盒的数目大于或等于第一线头、第二线头、第五线头和第六线头的总数。
[0009]可选地，在所述电机定子中，收容工作线圈线头的端子盒与收容制动线圈线头的端子盒具有不同的结构、标识或者颜色。
[0010]可选地，在所述电机定子中，所述端板总体呈环形，所述端板在工作线圈或制动线圈的线头引出侧和端子盒之间设有将线头引导和维系于所述环形端板上的引导板或卡槽。
[0011]可选地，在所述电机定子中，所述工作线圈还包括第三线头和第四线头，所述工作线圈中至少两个线头彼此电连接在一个端子盒内。
[0012]可选地，在所述电机定子中，所述制动线圈还包括第七线头和第八线头，所述制动线圈中至少两个线头彼此电连接在一个端子盒内。
[0013]可选地，在所述电机定子中，所述多个端子盒中的每一个都还具有当所述线头和所述端子盒连接后嵌入所述端子盒的内腔以使所述线头固定的夹紧件。
[0014]本实用新型的另一个方面涉及一种包括上述电机定子的电机。该电机可以是交直流两用电机。
[0015]本实用新型的再一个方面涉及一种使用上述电机的电动工具，如电动圆锯。
[0016]本实用新型的有益效果在于:
[0017]I)通过在端板上提供多个端子盒，端子盒的数目大于或等于线圈所具有的线头总数，使绕组的每一个线头都能与多个端子盒中的至少一个端子盒连接，实现了定子绕组和定子外部电路的连接。这种连接特别适用于线头特别多的电机定子组装，操作者将线头拉出，通过就近连接或通过标数字、颜色等标示方式或根据一定的端子盒的编排布置以及线圈的绕制方式可以很快找到与该线头相匹配的端子盒并与之连接。因此连接准确率大大提高，同时可以提高装配连接操作的生产效率。
[0018]2)具有多个端子盒设置的端板设计允许了多种连接方式，可以用于不同类型电机的绕组连接。该端板可以用于刹车电机，其中该刹车电机的定子具有工作线圈和制动线圈；该端板也可用于不带制动功能的普通非刹车电机，即该电机的定子只有工作线圈。当用于刹车电机时，在端子盒的数量与绕组的线头数量相当的情况下，线头一一与端子盒连接，以与外部电路连接；当用于没有制动功能的非刹车电机时，使用本端板可以使线头与一部分的端子盒连接，剩余部分的端子盒空置。因此，本端板具有较大的应用范围。另外，该端子盒还能用于绕组的内部电路连接，以刹车电机为例，可以有两个线头与同一个端子盒连接，这两个线头在该端子盒内彼此电连接，且使其他的一个端子盒空置。这样，省去了使用外部电路跳线。
[0019]3)电机在运行时受磁场变化影响会产生振动，这不利于绕组与外部电路连接的地方，尤其不利于刹车电机中的较细的制动线圈。端子盒的构造设计可以避免线头的移动和断裂。在端子盒中加入夹紧件能更好地固定线头。
[0020]4)使用本端板可实现使用机器绕制线圈和固定线头，提高了生产效率。
[0021]通过以下参考附图的详细说明，本实用新型的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本实用新型的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
【附图说明】
[0022]结合附图参阅以下【具体实施方式】的详细说明，将更加充分地理解本实用新型，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中:
[0023]图1为本实用新型涉及的电机定子的端板的一种实施例的结构示意图；
[0024]图2为组装过程中的本实用新型涉及的电机定子的一种实施例的示意图；
[0025]图3为图2所示的电机定子在插入夹紧件时的示意图；
[0026]图4为组装过程中的本实用新型涉及的电机定子的另一种实施例的示意图；
[0027]图5为图4所示的电机定子在插入夹紧件时的示意图；
[0028]图6为组装过程中的本实用新型涉及的电机定子的再一种实施例的示意图；
[0029]图7为图6所示的电机定子在插入夹紧件时的示意图；
[0030]图8为组装过程中的本实用新型涉及的电机定子的再一种实施例的示意图；以及[0031 ]图9为图8所示的电机定子在插入夹紧件时的示意图。
【具体实施方式】
[0032]为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本实用新型要求保护的主题，下面结合附图详细描述本实用新型的【具体实施方式】。
[0033]参见图1，为本实用新型所涉及的电机定子的端板10的结构示意图。该电机定子及相关的端板10可特别用于交直流两用电机。这种电机常见于电动工具，如电动圆锯上。
[0034]所述电机定子至少包括铁芯(在其他图中示出)、绕组(在其他图中示出)和端板
10。该端板10为环形结构，且具有沿端板10轴线方向的两个通孔11。端板10通过这两个通孔11固定到铁芯的一个端面上。为了获得所期望的电磁场，端板10具有与铁芯横截面相同或近似的轴向上的横截面。铁芯被分成极身和极靴两部分，其中极靴的作用在于使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场。绕组固定于极身和极靴之间所限定的定子槽内(在后续图中会示出绕组相对于端板10的固定)。对于绕组而言，绕组具有由线圈的线头两末端形成的至少两个线头(一个线头用于电输入，另一个线头用于电输出)。当绕组由一个工作线圈组成时，绕组共具有至少两个线头；当绕组由工作线圈和制动线圈组成时，绕组共具有至少四个线头，以用于与外部电路连接。
[0035]继续参见图1，端板10上沿圆周向设有用于连接绕组线头的多个端子盒12?19。定子绕组借助于端板10上的这些端子盒12?19实现了与定子外部电路的连接。绕组的线头连接在端子盒12?19中得以定位。图1示出了一种典型的端子盒布置，共有八个端子盒12?19，绕组的每一个线头都能与这八个端子盒12?19中的至少一个端子盒连接，端子盒的数目大于或等于线圈所具有的线头总数。该端板10设计特别适于在绕组端部由多个线头构成的情况下的绕组与外部电路的连接。
[0036]如图所示，这八个端子盒12?19包括第一端子盒12、第二端子盒13、第三端子盒
14、第四端子盒15、第五端子盒16、第六端子盒17、第七端子盒18、和第八端子盒19。以下结合附图来进一步说明其与定子绕组的连接。
[0037]图2所示为组装过程中的本实用新型所涉及的一种实施例的电机定子。本实施例适用于非刹车电机的定子绕组线头连接。端板10已经附接到定子铁芯61上。由图可见，端板10在沿轴向上的横截面形状接近于铁芯61。共有两个分开的绕组嵌入在定子槽中，所谓“分开”，指每一个绕组各具有一个独立的工作线圈21a或21b。其中第一绕组71具有第一线头22和第二线头23，第二绕组72具有第三线头24和第四线头25。每一个绕组的周围均有四个沿圆周向布置的端子盒。以所连接的线圈性质为依据，端子盒分为第一组端子盒12?16和第二组端子盒17?19。在本实施例中，所有的线头22?25都用于与外部电路例如与碳刷和开关的连接。对于第一绕组71，第一线头22与第一端子盒12连接，第二线头23与第二端子盒13连接。第五端子盒16和第六端子盒17空置。对于第二绕组72，第三线头24与第三端子盒14连接，第四线头25与第四端子盒15连接。第七端子盒18和第八端子盒19空置。线头与端子盒的连接可取决于绕组绕制的方式和外部电路的布局需求等设计。以上线头22?25不限于与上述安排的第一至第四端子盒12?15依次连接，可以按其他顺序安排。同样，端子盒12?19相对于端板10的位置也可以进行变换，在如图所示的实施例中，用于连接工作线圈的第一组端子盒12?15集中布置在两个绕组之间，以方便与外界的连接。另外，可以构想到第一、第二绕组71、72也可以由一个工作线圈21绕制而成，则共有两个线头需要连接，那么第一至第四端子盒12?15中的两个端子盒会被利用，而另两个端子盒空置。
[0038]参见图3，在各线头22?25与各端子盒12?15连接后，与各端子盒12?15配备的夹紧件31装入端子盒12?15将线头22?25固定。除了图示的方形的端子盒形状外，可以构想出其他形状的端子盒，如圆形、椭圆形、长方形、三角形等。当线头在对应的端子盒就位时，把夹紧件压入端子盒，使漆包线和夹紧件连接并且把夹紧件固定在端子盒中。
[0039]参见图4，为组装过程中的本实用新型所涉及的另一种实施例的电机定子。本实施例适用于刹车电机的定子绕组线头连接。该图中与图2相同的参考标记表示相同或相似的元件。在该实施例中，同样有两个绕组嵌入在定子槽中，与图2所示实施例不同的是，每一个绕组各具有工作线圈21和制动线圈30，这两种线圈的区别在于工作线圈21提供励磁使电机工作，而制动线圈30提供电机的快速制动。工作线圈21a和制动线圈30a先后绕在定子铁芯的一个磁极上，工作线圈21b和制动线圈30b先后绕在定子铁芯的另一个磁极上，图4未示出工作线圈21a，21b和制动线圈30a，30b的线圈轮廓分割。可知的是，这种绕组会产生四个线头(22、23、26、27)或(24、25、28、29)，其中一种可能的绕线实施例是:第一线头22是工作线圈21a的始线头，第二线头23是工作线圈21a的尾线头，第一线头22和第二线头23分别引自工作线圈21a占据的两个定子线槽中；第三线头24是工作线圈21b的始线头，第四线头25是工作线圈21b的尾线头，第三线头24和第四线头25分别引自工作线圈21a占据的两个定子线槽中；第六线头27是制动线圈30 a的始线头，第五线头26是制动线圈30a的尾线头，第六线头27和第五线头26分别引自制动线圈30a占据的两个定子线槽中；第七线头28是制动线圈30 b的始线头，第八线头29是制动线圈30b的尾线头，第七线头28和第八线头29分别引自制动线圈30b占据的两个定子线槽中。其中第一绕组71具有工作线圈21a的第一线头22和第二线头23，制动线圈30a的第五线头26和第六线头27;第二绕组72具有工作线圈21b的第三线头24和第四线头25，制动线圈30b的第七线头28和第八线头29。第一组端子盒的第一至第四端子盒12?15用于工作线圈21a、21b连接，第二组端子盒的第五至第八端子盒16?19用于制动线圈30a、30b连接。对于第一绕组71，第一线头22与第一端子盒12连接，第二线头23与第二端子盒13连接，第五线头26与第六端子盒17连接，第六线头27与第五端子盒16连接。对于第二绕组72，第三线头24与第三端子盒14连接，第四线头25与第四端子盒15连接，第七线头28与第八端子盒19连接，第八线头29与第七端子盒18连接。在这个实施例中，八个端子盒12?19全部被用上。绕组通过这八个端子盒12?19与定子外部的电源线，碳届IJ，开关，整流子等元件按适当回路连接成刹车电机系统。
[0040]在图4示出的线头和端子盒的连接中，工作线圈的各线头都是与其附近的端子盒连接，即第一线头12与第一端子盒22连接，第二线头13与第二端子盒23连接……以此类推，这是一种较为直观和方便的连接。当然，应当想到的是，这四个线头22?25还可以通过除了就近连接方式外的其他连接方式与端子盒12?15连接，例如参照图4中的制动线圈的线头连接方式。端子盒被设置为第一组端子盒12?15只和工作线圈线头连接，第二组端子盒16?19只和制动线圈线头连接。参见图5，在各线头22?29与各端子盒12?19连接后，与各端子盒12?19配备的夹紧件31、32分别装入端子盒12?19将线头22?29固定。夹紧件31，32具有不同的适用线径规格，夹紧件31适用于线径较粗的工作线圈的线头连接，夹紧件32适用于线径较细的制动线圈的线头连接。
[0041]图6示出的是组装过程中的本实用新型所涉及的再一种实施例的电机定子。本实施例适用于刹车电机的定子绕组线头连接。与图4所示实施例相比，图6的该实施例同样有两个绕组且每一个绕组各具有工作线圈21a(或21b)、制动线圈30a(或30b)共两个线圈。不同的是，八个端子盒12?19没有全部用上，绕组通过部分端子盒与外部电路连接，绕组还通过其他的端子盒实现线圈的内部电路连接。参见图6，对于工作线圈21a、21b，其连接方式与图4所示实施例相同，即第一线头22与第一端子盒12连接，第二线头23与第二端子盒13连接，第三线头24与第三端子盒14连接，第四线头25与第四端子盒15连接。对于制动线圈30，第六线头27与第五端子盒16连接，第五线头26和第七线头28都与第六端子盒17连接，第八线头29与第七端子盒18连接，第八端子盒19空置，其中第五线头26和第七线头28在第六端子盒17内彼此电连接。在这个实施例中，第六端子盒17用于绕组的内部电路连接，所以有一个端子盒即第八端子盒19空置。当使用全部的端子盒时，例如在四个制动线圈的端子盒16?19中，有两个端子盒中的线头需通过跳线连接，以形成回路，使用图6所示的端子连接方式可以省去跳线的运用。
[0042]参见图7，在各线头22?29与端子盒12?18连接后，与端子盒12?18配备的夹紧件31、32分别装入端子盒12?18将线头22?29固定。在这里使用到七个夹紧件。夹紧件的结构取决于端子盒的结构，当端子盒具有不同的构造时，夹紧件也会适配成与端子盒对应的不同构造。此外，为方便线缆的缠绕和弯曲，在端板10上设有多个引导板51和卡槽52以定位线圈(见图1标识)。
[0043]参见图8，图8示出了再一种的线头与端子盒的连接方式。本实施例适用于刹车电机的定子绕组线头连接。如图所示，制动线圈的线头16?19与端子盒26?29的连接方式与图6的实施例中制动线圈连接相同，在此就不赘述了。不同的是，对于工作线圈，第一线头22与第一端子盒12连接，第二线头23和第四线头25与第四端子盒15连接，第三线头24与第三端子盒14连接，第二端子盒13空置，其中第二线头23和第四线头25在第四端子盒15内彼此电连接。
[0044]在以上的实施例中，用到了八个端子盒中的六个端子盒。参见图9，在各线头22?29与端子盒12、14?18连接后，与端子盒12、14?18配备的六个夹紧件31、32分别装入端子盒12、14?18将线头22?29固定。
[0045]对于每一个端子盒，其能接收一个或相同线径的两个线头。因此粗的工作线圈线头和细的制动线圈线头不会混合并在一个端子盒中。在本实用新型所图示的八个端子盒中，端子盒12?15为工作线圈线头设计，端子盒16?19为制动线圈线头设计，工作线圈线头和制动线圈线头只能连入对应的端子盒中，使工作线圈和制动线圈线头与对应的夹紧件连接。
[0046]除了以上介绍的几种连接方式，还可以有以下但不限于这些的连接方式:工作线圈的四个线头接入三个端子盒的同时制动线圈的四个线头接入四个端子盒;制动线圈的四个线头就近接入四个端子盒等。
[0047]定子的各种连接方法都需要按照适当的电路把定子、转子和换向器、碳刷、和开关等部件通过导线连接，以组成电动工具如电圆锯的刹车马达驱动系统。本实用新型提供了定子和电路之间灵活多样的连接方式。本实用新型所涉及的端板及定子线圈和线头的连接固定的优点在于:方便、快速、防安装错误，且便于机器半自动化操作。一种端板设计同时适用刹车和非刹车定子，空置的端子盒由于注塑零件不用不会增加成本。
[0048]以上【具体实施方式】仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
【主权项】
1.一种电机定子，包括铁芯(61)和由工作线圈构成的至少一个绕组(71、72)，所述至少一个绕组固定在所述铁芯(61)上并且具有由所述工作线圈的线头两末端形成的第一线头和第二线头，其特征是:所述电机定子还包括安装在所述铁芯(61)的端面上的端板(10)，所述端板(10)具有设置于其上的多个端子盒(12、13、14、15、16、17、18、19)，所述工作线圈的线头收容于所述多个端子盒(12、13、14、15、16、17、18、19)中，所述端子盒的数目大于所述工作线圈所具有的第一线头和第二线头总数。2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征是:所述至少一个绕组(71、72)还包括一个制动线圈，所述制动线圈的线头两末端形成第五线头和第六线头，所述端子盒的数目大于或等于第一线头、第二线头、第五线头和第六线头的总数。3.根据权利要求2所述的电机定子，其特征是:收容工作线圈线头的端子盒(12、13、14、15)与收容制动线圈线头的端子盒(16、17、18、19 )具有不同的结构、标识或者颜色。4.根据权利要求2所述的电机定子，其特征是:所述端板(10)总体呈环形，所述端板(10)在工作线圈或制动线圈的线头引出侧和端子盒之间设有将线头引导和维系于环形的所述端板(10)上的引导板(51)或卡槽(52)。5.根据权利要求2所述的电机定子，其特征是:所述工作线圈或制动线圈的各线头就近与所述端子盒连接。6.根据权利要求1所述的电机定子，其特征是:所述工作线圈还包括第三线头和第四线头，所述工作线圈中至少两个线头彼此电连接在一个端子盒内。7.根据权利要求2所述的电机定子，其特征是:所述制动线圈还包括第七线头和第八线头，所述制动线圈中至少两个线头彼此电连接在一个端子盒内。8.根据权利要求1一7中任一项所述的电机定子，其特征是:所述多个端子盒(12、13、14、15、16、17、18、19)中的每一个都还具有当所述线头和所述端子盒连接后嵌入所述端子盒的内腔以使所述线头固定的夹紧件(31、32)。9.一种电机，其特征是:所述电机包括根据权利要求1 一 8中任一项所述的电机定子。10.一种电动工具，其特征是:所述电动工具包括根据权利要求9所述的电机。
【文档编号】H02K3/50GK205544740SQ201521038652
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年12月15日
【发明人】吴庆明, 方承志
【申请人】博世电动工具（中国）有限公司