直流电机及其电动产品的制作方法

本实用新型属于电机结构技术领域，尤其涉及一种单相无刷直流电机及其电动产品。

背景技术：

电动产品(含地板护理和有线电动工具)是电机的主要应用市场和重要终端用户，并经过几十年的广泛应用，电机取得了长足发展。但目前电动产品仍在使用多年前设计的电机。这些旧电机设计，通常称之为通用电机与HVDC(高压直流)电机，已使用多年。这些旧电机的设计显然已无法满足功效更高且使用寿命更长的新型BLDC(直流无刷)电机的要求。尽管许多电动产品制造商已尝试转换使用更环保以及对民用供电影响更小的高功率3相6极定子2极转子的BLDC电机，但是从旧技术向更高效BLDC电机的转变依然进展有限。

鉴于成本和尺寸两大主要因素，电动产品尚未全面转向使用更新更高效的BLDC电机。为了产生相同的速度和动力，高功率BLDC电机所需成本高达通用电机的四倍。此外，高功率BLDC电机需要同速更换通用电机，但功耗会更大。另外，BLDC电机需要费用高昂且占用更多空间的控制器，而电动产品产品不必进行需要巨大投资的完全重新设计。

因此，有必要研发出一种比通用电机和HVDC电机功效更高且使用寿命更长的电机。同时，其尺寸必须与通用电机和HVDC电机类似，以确保适合相同的空间，并且比当前BLDC电机成本更低，从而为电动产品制造商提供一种可行性选择方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种直流电机及其电动产品，该直流电机设计巧妙，功效高、使用寿命长、制造成本低，而且整体尺寸与通用电机和高压直流电机通用，通用性好，满足了现今电动产品对直流电机的使用需求，应用前景广。

本实用新型是这样实现的：一种直流电机，包括用于在通电后产生变化磁场的定子电极、用于安装固定所述定子电极的固定件和用于控制所述定子电极磁场变换的主控件，所述定子电极设置有偶数个、且均匀分布在所述固定件上，各所述定子电极围合形成区域的中心设置具有永久磁性的第一转子和/或各所述定子电极的外罩设具有永久磁性的第二转子；每个所述定子电极上缠绕有用于改变电磁极性的第一线圈和第二线圈，在同一直线上的两个所述定子电极中、一个上的第一线圈和第二线圈分别与另一个上的第二线圈和第一线圈相连接，各所述第一线圈和所述第二线圈均电连接于所述主控件。

可选地，所述第一转子包括第一转轴，所述第一转轴的外周壁上固定连接具有永久磁性、且呈“半圆弧形”的北极磁体和南极磁体。

可选地，所述第二转子包括第二转轴和外转缸体，所述第二转轴穿设在所述外转缸体的中心处，所述外转缸体的内侧壁上设置有用于与各所述定子电极产生的磁场作用而驱动所述外转缸体转动的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和所述第二永磁体均呈“半圆弧形”。

可选地，所述定子电极包括线圈架和电极芯，所述线圈架的外壁上设置有用于容纳所述第一线圈的第一线槽和用于容纳所述第二线圈的第二线槽，所述线圈架上还开设有用于供所述电极芯插入固定的安装孔。

可选地，所述电极芯包括极身和极靴，所述极身插设在所述安装孔内，所述极靴连接在所述极身朝向所述第一转子的一端上。

可选地，所述固定件包括上固定板和下固定板，各所定子电极夹设在所述上固定板和所述下固定板之间，所述上固定板和所述下固定板之间通过紧固件相连接。

进一步地，所述固定件还包括具有容纳空腔的定子环，所述定子环设置在所述上固定板和所述下固定板之间，各所述线圈架与所述定子环之间设置有连接结构。

可选地，所述连接结构包括连接槽和连接滑舌，所述连接槽开设在所述定子环上，所述连接滑舌设置在所述线圈架上，所述连接滑舌滑动卡入到所述连接槽内。

可选地，所述主控件包括用于处理控制信息的电路板和设置在所述第一转子或第二转子上的磁控件，所述电路板上设置有用于与所述磁控件配合感应、以对应控制各定子电极上第一线圈和第二线圈电流通断的电磁传感器。

本实用新型还提供了一种电动产品，包括上述的直流电机。

本实用新型所提供的一种直流电机及其电动产品，该直流电机在与通用电机或高压直流电机对比，在功率相同的情况下整体尺寸小巧。并且，内部定子电极均能保持开启状态而实现驱使转动。这样，不仅能够提升转子的扭力，另一方也可实现电机整体尺寸的减少。该直流电机设计巧妙，功效高、使用寿命长、制造成本低，而且整体尺寸与通用电机和高压直流电机通用，通用性好，满足了现今电动产品对直流电机的使用需求，应用前景广。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的结构一直流电机的立体结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的结构一直流电机的剖面示意图；

图3是本实用新型实施例提供的结构二直流电机的剖面示意图

图4是本实用新型实施例提供的结构三直流电机的剖面示意图

图5是本实用新型实施例提供的第一转子的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的第二转子的结构示意图；

图7本实用新型实施例提供的各定子电极与第一转子的装配示意图；

图8是本实用新型实施例提供的定子环与线圈架的分解示意图；

图9是本实用新型实施例提供的下限位件的结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的线圈架与电极芯的分解示意图；

图11是本实用新型实施例提供的各定子电极上线圈的接线示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如图1至图4所示，本实用新型实施例中所提供的直流电机1，包括用于在通电后产生变化磁场的定子电极11、用于安装固定该定子电极11的固定件12和用于控制定子电极11磁场变换的主控件13，并且，该定子电极11设置有偶数个、且均匀分布在固定件12上，各定子电极11围合形成区域的中心设置具有永久磁性的第一转子14和/或各定子电极11的外罩设具有永久磁性的第二转子15。同时，在每个定子电极11上缠绕有用于改变电磁极性的第一线圈(图中未示出)和第二线圈(图中未示出)，并使在同一直线上的两个定子电极11中、一个上的第一线圈和第二线圈分别与另一个上的第二线圈和第一线圈相连接，各第一线圈和第二线圈均电连接于主控件13。通过这样的设置方式，每个定子电极11上缠绕有两个线圈，用于在通电后按需改变对应定子电极11上所产生的电磁极性。而且，由于将在同一直线上的两个定子电极11上的线圈对应相连接，即位于同一直线上的两个定子电极11，其中一个定子电极11上用于绕制形成第一线圈的铜线和另一个定子电极11上用于绕制形成第二线圈的铜线相互连接，那么，每个定子电极11上的两个线圈是由不相连接的铜线绕制而成、且不同时通电。这样，通过主控件13来对在同一直线上的两个定子电极11上、两个不同线圈上电流通断的控制，便可实现对此两个定子电极11上电磁极性的变化控制，达到始终保持驱动第一转子14和/或第二转子15转动的状态。在此种设置方式下，实现了所有的定子电极11都按规定产生有相应极性的电磁，能对第一转子14和/或第二转子15产生吸引和排斥力，驱使第一转子14和/或第二转子15的转动。而这样的设置方式，相较于传统的三相六定子电机，在输出功率相同的前提下，转动过程当中，由于没有闲置的定子电极11，便可以缩减定子电极11的设置个数，进而可减少电机整体的尺寸，便也减少了制造时的材料消耗量，实现了整体制造成本的降低。或者在保持定子电极11设置个数相同的情况下，所有的定子电极11同时用于驱动第一转子14和/或第二转子15转动，便使该电机能够输出更大的扭矩，从而能够提升该电机可应用的范围。

本实用新型实施例中所提供的直流电机1，如图2所示，可以采用在各定子电极11所围合形成区域的中心只设置用于输出动力的第一转子14，外部不设置有第二转子15。也可以是如图3所示，采用在各定子电极11的外周只罩设用于输出动力的第二转子15，中心不设置第一转子14。还可以是如图4所示，同时设置有第一转子14和第二转子15，此时第一转子14和第二转子15同时转动而且共轴设置，便可以输出较大扭矩的动力。就是设置方式，可根据实际使用要求来选择，在此并不做限制。可选地，在具体设置当中，定子电极11的个数以偶数倍的方式布置，如设置有两个或四个或六个等其它数量。在本实用新型实施例中，如图1和图7所示，该定子电极11设置有四个，从而在转动过程中，由于第一转子14和第二转子15上的磁性是固定不变的，因而在主控件13的控制下，使位于旋转方向前方的定子电极11上始终产生能够吸引第一转子14和第二转子15旋转的磁吸力。如此实现了所有的定子电极11能够用于驱动，没有闲置，使用率达到百分之百。

可选地，如图5所示，该第一转子14包括第一转轴141，第一转轴141的外周壁上固定连接具有永久磁性、且呈“半圆弧形”的北极磁体142和南极磁体143。这样，保持了第一转轴141与定子电极周围电磁的接触面，确保功率输出的稳定性。同时，取消了传统电机转子上因为设置有中性位置而造成直径较大的问题，便可以缩减第一转轴141的直径，进而能够达使电机整体尺寸得到缩减的目的。

可选地，如图6所示，第二转子15包括第二转轴151和外转缸体152，第二转轴151穿设在外转缸体152的中心处，外转缸体152的内侧壁上设置有用于与各定子电极产生的磁场作用而驱动外转缸体152转动的第一永磁体153和第二永磁体154，第一永磁体153和第二永磁体154均呈“半圆弧形”。同样，这样设置，保持了第二转轴151与定子电极周围电磁的接触面积，确保功率输出的稳定性，也起到了缩减第二转轴151整体尺寸的目的。

可选地，如图7和图10所示，在本实用新型实施例中，该定子电极11包括线圈架111和电极芯112，线圈架111的外壁上设置有用于容纳第一线圈的第一线槽1111和用于容纳第二线圈的第二线槽1112，线圈架111上还开设有用于供电极芯112插入固定的安装孔113。该线圈架111用于支撑固定其上的第一线圈和第二线圈。在组装时，将电极芯112插入到安装孔113内实现装配，然后线圈通电，便可将电极芯112磁化。而设置的第一线槽1111和第二线槽1112之间分隔开，互不干扰，提高线圈绕制时的方便。

可选地，如图5和图10所示，该电极芯112包括极身1121和极靴1122，极身1121插设在安装孔113内，而极靴1122设置的位置为连接在极身1121朝向第一转子141的一端上。而且，在极靴1122正对第一转子14的一面上设置有弧形凹槽1123，从而能与第一转子14的形状相匹配而不影响第一转子14的转动。该电极芯112可以是由多个钢片层叠形成，也可以是由烧结铁或粉末冶金等材料制成的实心结构。均具有良好的导磁性和减少涡流产生的性能。

可选地，为了对线圈架111的安装位置进行固定，在本实用新型实施例中，如图1至图4所示，该固定件12包括上固定板121和下固定板122，而各所定子电极11夹设在上固定板121和下固定板122之间，并将上固定板121和下固定板122之间通过紧固件123相连接。这样，通过上固定板121和下固定板122共同夹持，实现了各线圈架111的位置固定。该上固定板121和下固定板122可以是由非磁性材料制成。而为了对应实现第一转子14和第二转子15的对应装配，在上固定板121和下固定板122上均设置有供第一转轴141或第二转轴151穿出的通孔，并且，还可在上固定板121和下固定板122分别设置有轴承10，用于支撑和导向第一转子14和第二转子15的转动，提升转动力输出的平稳可靠性。该紧固件123为螺栓。

进一步地，为提高各线圈架111安装位置的稳定性，如图1和图8所示，该固定件12还包括具有容纳空腔的定子环124，定子环124设置在上固定板121和下固定板122之间，而各线圈架111设置在定子环124的空腔中，并与定子环124之间设置有连接结构16。这样设置后，各线圈架111不仅有上固定板121和下固定板122进行限位固定，还有定子环124来支撑固定，安装位置稳定性好，确保工作过程中的可靠性。当然，可以理解地，在其它实施例中，各线圈架111也可以采用只是通过定子环124来进行定位安装，同样能够满足使用需求。

可选地，如图8所示，为实现线圈架111与定子环124之间的快速拆装，将该连接结构16设置成包括连接槽161和连接滑舌162，连接槽161开设在定子环124上，连接滑舌162设置在线圈架111上。装配连接时，将连接滑舌162滑动卡入到连接槽161内即可，方便快捷。当然，也可将连接槽161开设在线圈架111上，而连接滑舌162则对应设置定子环124上。

进一步地，如图2和图9所示，在下固定板122上还设置有用于限定线圈架111安装位置的下限位件17，下限位件17上设置有用卡固线圈架111的限位块171和用于供紧固件123穿设的连接柱172。这样，装配时，每个线圈架111底部的两侧均有限位块171来实现限位，稳定可靠。而设置的连接柱172用于供紧固定件12穿过而与下固定板122连接，这样，便可通过紧固件123来限定下限位件17的位置，设计巧妙。

可选地，如图1和图2所示，在本实用新型实施例中，主控件13包括用于处理控制信息的电路板131和设置在第一转子14或第二转子15上的磁控件132，因而能够与第一转子14或第二转子15同步转动而记录转动的位置，电路板131上设置有用于与磁控件132配合感应、以对应控制各定子电极11上第一线圈和第二线圈电流通断的电磁传感器133。电磁传感器133设置的个数与实际定子电极11设置的个数相匹配，从而能够根据第一转子14或第二转子15的转动的位置信息来控制对应线圈上电流的通断，实现持续驱动第一转子14或第二转子15转动，确保扭矩输出的平稳、可靠性。

可选地，在本实用新型施力例中，定子电极11设置的个数为四个，因而具有成八个线圈，相互连接的两个线圈为一组，因而具有四个线圈组。各线圈的连接示意图如图11所示。由于线圈的电流方向无需反向，利用这一特性，可使用简易控制器，无需切换模式电源，无需负电压源。每个线圈组配有1个电磁传感器133。而且，其中线圈组一端连接到常见电压源，另一端连接到离散驱动器，然后通常接地。

本实用新型实施例中所提供的直流电机1，通过设置偶数个独立的定子电极11，每个定子电极11上缠绕有两个线圈，并且线圈与另一在同一直线上的定子电极11上的线圈对应相连通。这样，控制电流的通断便实现了在同一直线上的两个定子电极11的磁性变换，并能实现所有的定子电极11都开启来驱使第一转子14和/或第二转子15转动。从而，提升了定子电极11的使用率和扭矩的输出力，功效高、使用寿命长。而且，在同等输出功率的前提下，能够减少定子电极11设置的个数，便也使制造成本和整体尺寸得到将低，便具有良好的通用性好，满足不同情况下的使用需求。

本实用新型实施例中还提供了一种电动产品，如吸尘器或榨汁机等。包括上述的直流电机1。由于上述直流电机1具有功效高、使用寿命长、制造成本低等优点，便也能够同步提供具有该直流电机1的电动产品的使用寿命。而且具有较高输出功效的电动产品，其使用性能便能够得到提升，便能够满足不同场合下的使用需求，应用范围广。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。