专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
该发明涉及一种电动机，特別是涉及一种高功率的小型PMDC (永磁 直流)电动才几。
背景技术：
io 目前许多装置和设备中都使用电动机，许多设备都希望电动机的体 积能够更小、重量能够更轻、功率能够更高，比较典型的如用于真空吸 尘器中的刷辊的电动机。
这种电动机位于吸尘器的地板清洁附属装置中，因此希望其能够越 轻越好，以便于减小整个附属装置的重量。而且，电动机的尺寸越小，
15整个附属装置的尺寸也就越小，这样将有利于使吸尘器在更小或者更狭 窄的空间中工作，尤其是像床下或沙发下等一些低矮狭窄的场合。
相应地，技术人员还希望能够在不增大电动机尺寸的条件下提高小
型PMDC电动机的输出功率；或者说在不降低输出功率的条件下减小小
型PMDC电动机的体积。 20—般地，用于电动刷辊的电动机具有尺寸为70mm x 40mm的圆柱形
外壳，其输出功率一般情况下小于20瓦，其中输出功率的瓦特值是使
用 一种被称作为功率表的电动机标准测试设备而测量得出的。
基于我们对电动机所作的改进，可以设计出输出功率至少为30瓦，
或者更高为35瓦的电动机，这必将受到广大吸尘器制造厂家和消费者 25 的极大青睐。
发明内容
相应地，根据本发明的一个方面，提供一种小型PMDC电动机，其包 括外壳；以及转子，转子具有一个枢轴，与枢轴啮合的转子铁心，在 30转子铁心附近与枢轴啮合的换向器，缠绕在转子铁心的极上并终止于换向器整流子片的绕组，其中转子铁心的直径为23mm士3mm,且其具有12 个极，换向器的形状为圓柱形，电动机的输出功率为大于25瓦，且其 预期寿命为至少600个小时。
优选地，所述电动机的额定输出功率为大于或等于30瓦。 5优选地，所述换向器具有24个整流子片。
优选地，所述换向器整流子片在圆柱形外表面之间的直径为 15mm士2mm。
优选地，所述转子铁心的轴向长度为小于或等于30mm。
优选地，所述外壳是圓柱形的。 io优选地，所述外壳是圓柱形的，且所述圆柱形外壳由在对角线方向 面对的两个平面形侧面和另外两个弓形侧面接合而成，其中弓形永久,兹 铁设置在所述弓形侧面的内部，这样的结构设计将会使得电动机具有高 度较低的外形。
优选地，所述外壳的两个弓形侧面之间的外直径小于40mm。 15优选地，其中电刷的长度为12mm士4mm。
优选地，通过外壳的平面并且如果存在的话包括磁通环测得的电机 高度为31mm士3mm。
根据本发明的第二方面，还提供一种包括如上面所述的电动机的真 空吸尘器电动刷辊附属装置，其中所述电动机用于驱动所述刷辊。
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作为例子，本发明的 一个优选实施例将参照附图进行详细的描述， 其中
附图1是根据本发明的一个优选实施例的电动机的透视图； 25 附图2是附图1中所示电动机的截面附图3是附图1中所示电动机的端盖的内部结构图； 附图4是附图1中所示电动机一部分的转子的视图；以及 附图5是附图4中所示转子的绕组的绕组。
30具体实施方式
附图1中示出了一种用于驱动吸尘器的刷辊的小型PMDC电动机10, 所述电动机10位于吸尘器的刷子头部。这种吸尘器装置是一种公知的 电动工具，其可提供良好的清洁效果，尤其是用于如毯子或地毯等的清 洁。其中，电动机的尺寸，特别是电动机外壳的直径或轴向高度是降低
5电动刷子高度的最主要影响因素。
如附图2中所示的电动机，其具有成延伸的罐形金属外壳12,所述 罐形具有一封闭端14和一开口端16，其中开口端16由一端盖20所封 闭，磁通环18啮合在外壳12的外表面上，并被看作是外壳12的一部 分。 一般情况下，磁通环的作用是用于减小电动机外壳磁通回线的磁阻。
io 外壳12里容纳转子22和形成定子的永久磁铁24。所述转子22具 有一枢轴26，转子铁心28和换向器30都安装在该枢轴26上，转子绕 组32缠绕在转子铁心28的极上并终止于换向器30的整流子片36的柄 脚34上，风扇38被固定在转子铁心28上并与外壳12的开口部分40 相配合，其转动时可使得空气流动以冷却电动机IO。
15 外壳12的封闭端14具有容纳轴承53的轮毂，所述轮毂用来旋转地 支撑所述转子22的枢轴26的一端。
端盖20支撑电动机端子(在该实施例中其与引线42相连接)和由 两个笼状电刷44形成的电刷齿轮，其中电刷44通过与换向器30之间 的滑动电接触将电能从电动机端子传输到绕组上。
20 如附图2和3中所示，端盖20具有一个支撑枢轴26的轴承52的金 属板50,金属板50与外壳12的开口端16相啮合，并通过挤压外壳的 边缘而使其固定在相应位置。电刷插板54固定在金属板50的内表面上， 所述电刷插板是一个由工程塑胶材料制成的电绝缘支撑元件，其用来支 撑电动机端子42，电刷44，特别是用于容纳电刷滑动的电刷笼46的铜
25 衬部分，以及其它可能的电子元件，如噪声抑制电容56， 二极管(未示 出)等。电刷弹簧48设置在电刷笼46的内部，其用于推动电刷44与 换向器的整流子片36之间的接触。
如图中所示，电刷笼46也可以被固定到电刷插板上。可选地，电刷 笼是由电刷插板的一部分整体形成的沟道，电刷可以被滑动地收容在其
30中。然而，为了提高电动机的使用寿命，增加了电刷44的长度；而且，为了容纳更长的电刷，电刷笼46和电刷插板54都被力口长，从而使得电 刷笼46在径向上延伸超过电动机外壳12的径向尺寸。当电刷44对准 或者被安装到水平板上时，电动机在垂直方向上的尺寸不会由于电刷44 长度的增加而增大。
5 对于优选实施例中的电动机而言，所用的电刷长度为12mm。可以预 料到，对于直径为40mm及以下的电动机而言，相比于以前使用的长度 为6mm的电刷，使用长度在8 - 16mm之间电刷将会使得电动机的寿命得 到大幅度的提高。
为了使常用的300系列电动机的额定输出功率大于25瓦，其中的永 io 久磁铁使用的是由高能稀土材料烧结而成的弓形磁体，电动机被设计为 在空载状况下转速超过10000 rpm的高速电动机，其中300系列电动机 外壳的外直径约为30mm。在该实施例中，在29mm外直径的基础上再加 上磁通环18的厚度lmm，整个外壳的外直径将达到31mm，考虑到该外 直径尺寸可以有10%的变化范围，整个电动机外壳的外直径尺寸范围为 15 31mm士3mm。
电动机设计为运行在经全波整流的交流线电压，因此这里的电动机 是一个高压直流(HVDC)电动机。
另外，还希望能够增加电动机的使用寿命，所熟知的是，为了使任 何电动机具有更高的输出功率，可以简单地通过提高电源电压或降低绕 20 组电阻来实现，这将会相应地增加电动机的电流及其输出功率，但同时 也将会显著地降低电动机的有效使用寿命。
在该实施例中，电动^L的电源^皮设计为^f吏用由110V交流电压经过全 波整流后得到的110V直流电压，电动机的输出功率可以达到30瓦及以 上，且其平均使用寿命将达到至少600个小时。 25 如附图4所示的转子22具有一个12极的转子铁心28，其中转子绕 组32 (附图4中未示出)被缠绕在其上。转子绕组连接到换向器30的 柄脚34上，其中换向器30用于与电刷滑动接触以将电能从电源传输到 转子绕组上。换向器30具有24个换向器整流子片36，即为常见的24 铜条式换向器。
30转子绕组的实际排列方式如附图5所示，可以看出，转子绕组具有24个线圈，其中每个线圏在其尾部与相邻的换向器整流子片相连接，每 个绕组缠绕在转子铁心的五个极上，并且每组的五个极固定或支撑两个 线圈。通过这种方式，缠绕在相同的两组极上的两个线圈连接到相邻的 换向器整流子片，其中每个换向器整流子片同时与两个线圈相连。在这
5种情况下，每个换向器整流子片上承担的负载将会减小，从而使得电动 机在不产生过大早期磨损的条件下承载较大的负载。
附图5中所示的转子绕组排列方式是通过一种双扭绕组设备来完成 的，因此从图中可以看出柄脚a和柄脚m上都连接有两根导线，它们分 别是缠绕过程中的起始引线和终止引线。
io 另外，通过将换向器自身的径向尺寸设计的尽可能地小，还使得电 刷物理磨损也得到了降低。在这种情况下，将圆柱形换向器设计为半径 为7隨的24铜条式换向器，应该知道，对于4壬>河一个半径为IO腿及以 下，优选为8mm及以下的24铜条式换向器，由于降低了换向器接触面 相对于电刷之间运动的面速度，相对于普通的24铜条式换向器而言，
15电刷物理磨损程度将会得到显著的改善，其中换向器的半径指的是从轴 向中心点到电刷接触面的外表面之间的距离。
为了进一步地使电动机更加小型化，还可以进一步减小转子铁心的 长度，例如，转子的轴向长度可以被设计为30隱及以下。
尽管上面参考附图对本发明的一个实施例进行了详细的描述，本领
20 域技术人员还应当知道的是，对于本发明的众多可能的改进也应当落入 到本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围可通过参考下面的 权利要求来进行限定。
权利要求
1.一种小型PMDC电动机，包括一外壳(12)；以及一转子(22)，所述转子具有一枢轴(26)，与枢轴(26)啮合的转子铁心(28)，在转子铁心(28)附近与所述枢轴(26)啮合的换向器(30)，缠绕在所述转子铁心(28)的极上且终止于所述换向器(30)的整流子片(36)的转子绕组(32)，其中，所述转子铁心(28)的直径为23mm±3mm，且所述转子铁心(28)具有12个极，所述换向器(30)为一圆柱形换向器，其特征在于所述电动机的输出功率大于25瓦，且所述电动机的预期使用寿命为至少600个小时。
2. 根据权利要求1所述的电动机，其中所述电动机的额定输出功 率为大于或等于30瓦。
3. 根据权利要求1或2所述的电动机，其中所述换向器30具有24 个整流子片(36)。
4. 根据权利要求1或2所述的电动机，其中所述整流子片(36)形成直径为15mm士2mm的圆柱形表面。
5. 根据权利要求1或2所述的电动机，其中所述转子铁心(28)的 轴向长度为小于或等于30mm。
6. 根据权利要求1或2所述的电动机，其中所述外壳(12)是圓柱 20 形的。
7. 根据权利要求6所述的电动机，其中外壳(12)是由两个在对角 线方向上面对的平面形侧面与另外两个弓形侧面相接合而形成的圆柱 形，其中弓形永久磁铁(24)被设置在所述弓形侧面的内侧表面上。
8. 根据权利要求7所述的电动机，其中所述外壳(12)在两个所述 25 弓形侧面之间的外直径小于4 Omm 。
9. 根据权利要求8所述的电动机，其中电刷的长度为12mm士4腿.
10. 据权利要求8所述的电动机，其中通过外壳(12)的平面并且如 果存在的话包括磁通环(18)测得的电机高度为31mm士3mm。
11. 一种吸尘器电动刷辊附属装置，其包括根据上面任一项权利要 30 求所述的电动机，其中所述电动^/L用来驱动所述刷辊。
全文摘要
一种小型永磁直流电动机，其具有一用于容纳永久磁铁定子和转子的外壳，其中所述转子具有一直径为23mm±3mm的转子铁心和一圆柱形换向器，且所述转子铁心具有12个极，所述电动机具有超过25瓦的输出功率，且所述电动机的预期使用寿命为至少600个小时。
文档编号H02K23/00GK101409490SQ200710170199
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月8日 优先权日2007年10月8日
发明者叶伟成, 张建文, 环文军 申请人:德昌电机股份有限公司