一种内置电池的智能集成电机的制作方法

一种内置电池的智能集成电机
【技术领域】
1.本实用新型涉及一种内置电池的智能集成电机。


背景技术：

2.单相交流异步电机在小家电中应用广泛，排气扇、风扇、浴霸、空气净化器、冷风机等等各种家电产品中均由单相交流电机担当动力来源。由于家电上使用的小型单相异步交流电机效率极低，普遍在10-25％之间，且存在噪音大、调速困难等各种缺陷，近年来很多产品改用高效变频电机取代传统单相交流电机。高效变频电机可以把效率轻松做到65％以上，大大提升了能源利用率，符合社会发展和国家要求的节能减排方向，且可以进行各种智能控制，是家电市场电机发展的未来方向。
3.目前市面上现有的高效变频电机有两种，一种传统的、应用于380v工业用电的、大功率的交流变频电机，一种可以用于小功率的直流变频电机。由于直流变频电机需要电机驱动电路，需要外置的电源模块、控制面板等，成本大大增加。并且，由于直流变频电机尺寸和安装孔位和传统单相交流电机不同，且需要改变供电方式，所以无法使用直流变频电机直接在产品上取代原有的交流电机，必须针对直流变频电机进行新的结构设计，布置电源、驱动器、控制面板等结构空间。由此限制了直流变频电机在家电上的应用，也大大增加了直流变频电机取代传统交流电机的成本。
4.而现有的交流变频电机，都是用于工业用电ac380v输入的三相交流电机，无法应用于家庭市电ac220v环境，且均为大功率设计，没有应用于几十瓦功率的民用家电市场(ac为交流电)。
5.而且，有些家电产品在某些应用场合可能不方便连接交流电源，需要家电产品可以实现便携使用。但是，由于传统单相交流异步电机，很难用常规的锂电池进行供电。而如果采用直流无刷电机，则需要重新设计结构，需要额外的结构空间去安装锂电池及其控制电路，对很多家电产品来说，增加了设计难度和新产品投入成本，也无法在旧产品上进行升级。
6.为解决上述问题，本实用新型提供了一种内置电池的智能集成电机。不需要额外的结构变化，就可以直接满足家电产品便携应用的需求。


技术实现要素：

7.为了解决传统单相交流电机的更新问题，在不改变原有产品内部结构的情况下，将原有的低效率、难以调速的陈旧产品快速更新为节能高效、可以便携应用的智能产品，本实用新型提供了一种内置电池的智能集成电机。
8.为了解决上述问题，本实用新型提供以下技术方案：
9.一种内置电池的智能集成电机，其特征在于：包括有壳体，所述壳体内设有电机组件，所述壳体内还设有用于控制所述电机组件的、集成化的电气模块，所述壳体下方设有用于封闭所述壳体的盖板，所述电气模块连通有输入交流电的电源线且与所述电机组件之间
电连接。
10.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述电气模块包括有用于将所述电源线输入的交流电转化为直流电并调整电压大小为其他模块供电的电源模块，所述电气模块还包括有用于驱动所述电机组件运行的电机驱动电路，所述电源模块与所述电机驱动电路电连接，所述电气模块集成于所述壳体内部的电路板上。
11.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述电源模块包括有与所述电源线电连接的电源电路，所述电源模块还包括有用于在无外接交流电的情况下给所述电机组件供电的电池组、以及用于调节电池充放电电压的电池充放电管理电路；所述电池充放电管理电路分别与所述电源电路和所述电池组电连接，所述电源电路和所述电池充放电管理电路均与所述电机驱动电路电连接。
12.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述电机驱动电路包括有用于调控电路输出、发出切换相信号控制电机运行的电机控制芯片，所述电机驱动电路还包括有用于调整所述电机驱动电路输出功率的功率器件，所述电机控制芯片与所述功率器件电连接，所述功率器件与所述电机组件电连接。
13.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件为外转子结构、包括有嵌合于所述壳体内的机壳、所述壳体内设有的支柱，所述机壳内设有转子，所述机壳和所述支柱中间设有贯穿所述机壳和所述支柱且延伸到所述机壳上方的电机轴，所述电机轴上设有定子，所述定子上缠绕有定子线包。
14.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述转子固定在所述机壳内，所述定子铁芯嵌套固定在所述支柱上，在所述电机轴的一端和中间位置上设有卡槽，所述电机轴带卡槽的一端由所述支柱下方的卡簧固定，所述电机轴中间的卡槽被所述机壳上方的所述卡簧卡接固定，所述支柱两端的凹槽内均设有轴承，所述轴承的内圈均贴合于所述电机轴，所述轴承的外圈分别嵌合固定在所述支柱两端的凹槽内。
15.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述转子为磁环，所述定子线包与所述功率器件的输出端电连接，所述电路板位于所述电机组件下方且由螺钉固定在所述壳体内，所述盖板上设有与所述壳体下端扣接的卡扣，所述定子线包的材质为铜。
16.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述电机组件为内转子结构、包括有安装固定在所述壳体内的定子，所述定子上缠绕有定子线包，所述定子内设有转子，所述转子内设有贯穿所述转子且延伸到所述壳体上方的电机轴。
17.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述转子固定在所述电机轴上，所述定子通过其四角处的弧形通孔嵌套固定在所述壳体内的支柱上，所述电机轴的一端和中间设有卡槽，所述电机轴带卡槽的一端由所述盖板上方的卡簧固定，所述电机轴中间的卡槽被所述壳体上方的所述卡簧卡接固定，所述电机轴上设有两个轴承，所述轴承位于两个所述卡簧之间、所述转子上下两侧，所述转子下方的轴承安装在所述盖板上的凹槽内，所述转子上方的轴承安装在所述壳体上的凹槽内。
18.如上所述内置电池的智能集成电机，其特征在于：所述转子为永磁体，所述电路板位于所述转子下方且被所述电机轴贯穿，所述定子线包与所述功率器件的输出端电连接，所述定子线包的材质为铜。
19.与现有技术相比，本实用新型有以下优点：
20.1、本实用新型内置电池的智能集成电机，将铸铝转子更换为永磁体转子，将高压定子线包更换为低压定子线包，由永磁体转子实现励磁磁场，大大提升电机的效率；能够将输出效率由传统交流电机的15％～20％大幅提升至65％以上。
21.2、本实用新型内置电池的智能集成电机，虽然同样为交流电输入，但是相比同功率的交流电机，实现了高功率密度和扁平化设计，大大压缩了电机组件占据的空间，在壳体内留出大量空间内置电气模块。
22.3、本实用新型内置电池的智能集成电机，所述电气模块集成于壳体内部的电路板上，所述电池组内置于壳体后端，使家电产品无需更改结构，简化了家电产品的空间结构。
23.4、从而节省了壳体内部的空间，简化了壳体内部的空间结构。
24.5、本实用新型内置电池的智能集成电机，整体上保持了与单相交流电机相近的外观尺寸、相同的安装孔位、相同接线方式，从而保证了在不改变原有产品的情况下，将原有低效率、难以调速的陈旧产品快速更新为节能高效、可以便携应用的智能产品，大大节省了产品更新的成本。
【附图说明】
25.图1是所述智能电机的电路结构框图；
26.图2是所述智能电机的电路原理图；
27.图3是外转子结构的智能电机整体图；
28.图4是外转子结构的智能电机爆炸图；
29.图5是外转子结构的智能电机的剖面图；
30.图6是内转子结构的智能电机整体图；
31.图7是内转子结构的智能电机爆炸图；
32.图8是内转子结构的智能电机的剖面图。
33.图中：1为壳体；2为电机组件；3为电气模块；4为电源线；5为电源模块；6为电路板；7为盖板；8为电池组；9为电源电路；10为电池充放电管理电路；11为电机驱动电路；12为电机控制芯片；13为功率器件；21为机壳；22为支柱；23为磁环转子；24为电机轴；25为定子铁芯；26为定子线包；27为卡簧；28为轴承。
【具体实施方式】
34.下面结合附图对本实用新型技术特征做进一步详细说明以便于所述领域技术人员能够理解。
35.一种内置电池的智能集成电机，如图1～图8所示，包括有壳体1，所述壳体1内设有电机组件2，所述壳体1内还设有用于控制所述电机组件2的、集成化的电气模块3，所述壳体1下方设有用于封闭所述壳体1的盖板7，所述电气模块3连通有输入交流电的电源线4且与所述电机组件2之间电连接，所述电源线4输入的为家用的220v交流电。
36.具体的，所述电气模块3包括有用于将所述电源线4输入的交流电转化为直流电并调整电压大小为其他模块供电的电源模块5，所述电气模块3还包括有用于驱动所述电机组件2运行的电机驱动电路11，所述电源模块5与所述电机驱动电路11电连接，所述电气模块3集成于所述壳体1内部的电路板6上。
37.具体的，如图1或图2所示，所述电源模块5包括有与所述电源线4电连接的电源电路9，所述电源模块5还包括有用于在无外接交流电的情况下给所述电机组件2供电的电池组8、以及用于调节电池充放电电压的电池充放电管理电路10，所述电池组8为一块或多块锂电池；所述电池充放电管理电路10分别与所述电源电路9和所述电池组8电连接，所述电源电路9和所述电池充放电管理电路10均与所述电机驱动电路11电连接。
38.具体的，当所述电源线4接通外界交流电时，所述电池组8处于充电状态，所述电池充放电管理电路10转换电源电路9的电压对所述电池组8进行充电，所述电机驱动电路11由所述电源电路9直接供电；当所述电源线4断开外界交流电时，所述电池组8处于放电状态，所述电池充放电管理电路10转换所述电池组8的电压对所述电机驱动电路11进行供电驱动所述电机组件2。
39.此外，所述电机驱动电路11包括有用于调控电路输出、发出切换相信号控制电机运行的电机控制芯片12，所述电机驱动电路11还包括有用于调整所述电机驱动电路11输出功率的功率器件13，所述电机控制芯片12与所述功率器件13电连接，所述功率器件13与所述电机组件2电连接。
40.具体的，如图3～图5所示，所述电机组件2为外转子结构、包括有嵌合于所述壳体1内的机壳21、所述壳体1内设有的支柱22，所述机壳21内设有转子23，所述机壳21和所述支柱22中间设有贯穿所述机壳21和所述支柱22且延伸到所述机壳21上方的电机轴24，所述电机轴24上设有定子25，所述定子25上缠绕有定子线包26。
41.具体的，所述转子23固定在所述机壳21内，所述定子25嵌套在所述支柱22上，所述电机轴24的一端和中间设有卡槽，所述电机轴24带卡槽的一端由所述支柱22下方的卡簧27固定，所述电机轴24中间的卡槽被所述机壳21上方的所述卡簧27卡接固定，所述支柱22两端的凹槽内均设有轴承28，所述轴承28的内圈均贴合于所述电机轴24，所述轴承28的外圈分别嵌合固定在所述支柱22两端的凹槽内。
42.此外，所述转子23为磁环，所述定子线包26与所述功率器件13的输出端电连接，所述电路板6位于所述电机组件2下方且由螺钉固定在所述壳体内，所述定子线包26的材质为铜，所述盖板7上设有卡扣，能够直接扣接在所述壳体1下端。
43.具体的，所述电机组件2为外转子结构，所述支柱22为所述壳体1的一部分或者为单独制作的金属或塑料部件，所述定子25固定在所述支柱22上；若所述机壳21为单独制作的金属或塑料部件，所述转子23固定在机壳21上，所述电机轴24也固定在机壳21上，则所述机壳21和所述电机轴24跟随所述转子23一起转动；若所述电机轴24固定在所述定子25上，则所述机壳21跟随所述转子23一起转动，所述电机轴24不转动，此时外部设备连接在所述机壳21上；
44.若所述机壳21为所述壳体1的一部分，所述转子23固定于电机轴24上，则所述电机轴24跟随所述转子23一起转动。
45.具体的，如图6～图8所示，所述电机组件2为内转子结构、包括有安装固定在所述壳体1内的定子25，所述定子25上缠绕有定子线包26，所述定子线包26的材质为铜，所述定子25内设有转子23，所述转子23内设有贯穿所述转子23且延伸到所述壳体1上方的电机轴24。
46.此外，所述转子23为永磁体且固定在所述电机轴24上，所述定子25通过其四角处
的弧形通孔嵌套固定在所述壳体1内的支柱22上，所述电机轴24的一端和中间设有卡槽，所述电机轴24带卡槽的一端由所述盖板7上方的卡簧27固定，所述电机轴24中间的卡槽被所述壳体1上方的所述卡簧27卡接固定，所述电机轴24上设有两个轴承28，所述轴承28位于两个所述卡簧27之间、所述转子23上下两侧，所述转子23下方的轴承28安装在所述盖板7上的凹槽内，所述转子23上方的轴承28安装在所述壳体1上的凹槽内，所述电路板6位于所述转子23下方且被所述电机轴24贯穿，所述功率器件13的输出端与所述定子线包26电连接。
47.具体的，所述电机组件2为内转子结构，所述支柱22为所述壳体1的一部分或者为单独制作的金属或塑料部件；所述定子25固定于所述壳体1内，所述转子23固定于电机轴24上，所述电机轴24跟随所述转子23一起转动。具体的，所述智能电机的驱动原理如下：普通单相异步交流电机，其主要部件为缠绕于定子铁芯的定子线包和铸铝转子组成；外部接入ac220v市电后，由于输入电压为交流正弦波，作用在定子线包的主绕组、副绕组上，产生旋转磁场，其转子为鼠笼式铸铝转子，铸铝转子的导线在旋转磁场中切割磁力线，产生洛伦兹力，从而推动转子转动；
48.本实用新型内置电池的智能集成电机，将铸铝转子更换为永磁体转子，将高压定子线包更换为低压定子线包；其工作原理为：所述电源线4外部接入ac220v市电，首先通过置于所述壳体1内的电气模块3中的电源模块5，将输入的交流电转换成恒定的低压电，然后通过所述的电机驱动电路11产生三相全桥的脉冲电流，从而使所述定子线包26产生旋转磁场，驱动所述转子23转动；由于所述转子23为永磁体且转子23的励磁磁场由其本身的永磁体产生，本实用新型所述的智能电机其效率可以轻松达到65％以上(ac为交流电)。
49.本实用新型所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。并非对实用新型构思和范围进行限定，本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围。