直流无刷电机

技术领域

本发明涉及一种直流无刷电机。

背景技术

近年来随着电池技术的发展，使得由电池供电的手持工具，如电钻、研磨机、圆锯变得越来越方便携带。但由于电池电量有限，在电池电量用尽或故障时，则无法正常使用。考虑电机是电动工具的动力源，为此，现有技术中提供了一种具有两副绕组的直流无刷电机，使用该双绕组电机的电动工具既能使用交流电源供电，又能使用电池供电，很好地解决了电池电量用尽或故障时电池供电的工具不可用的问题。

通常，直流无刷电机的每个绕组的接出端需要先与一根漆包线连接，然后再与对应的一根电源线电性连接，随着绕组数量的增加，绕组接出端的接线次数必然成倍增加，因而，现有技术中的双绕组电机存在线头错杂、不美观的问题。

为了解决直流无刷电机的美观问题，中国专利授权公告第CN 207117384 U 号公开了直流无刷电机接线端子，该直流无刷电机接线端子包括绝缘板及凸立式布置在绝缘板上的接线柱，通过接线柱连接电源线与绕组，接线端子为一个整体。虽然该专利解决了线头错杂的问题，但是，其仍然需要接线24次。由于每根漆包线与电源线的电连接，均需经过剥漆皮、接合、包胶固定等步骤，因而，现有技术中的双绕组电机仍然存在接线工序繁琐，电机制造效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流无刷电机，该直流无刷电机接线方便，且能提高制造效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直流无刷电机，包括被设置为绕一中心轴线转动的转子、围设在所述转子外侧的定子以及缠绕在所述定子上的若干类绕组，若干类绕组包括若干第一类绕组和若干第二类绕组，所述直流无刷电机还包括两组电连接件，每类所述绕组对应一组所述电连接件，每组所述电连接件先与对应的绕组电性连接再电性连接于电源线，所述第一类绕组通过一组所述电连接件与外部第一电源连接，所述第二绕组通过另一组所述电连接件与外部第二电源连接。

进一步地，所述电连接件为金属钩线架，所述金属钩线架沿所述定子的周向上布置在所述定子的外侧。

进一步地，两组所述金属钩线架沿所述定子的周向上呈两两对称的方式布置在所述定子的外侧。进一步地，所述电机还包括包覆所述定子的外壳，所述外壳的外圆柱面上设置有绝缘件，所述金属钩线架插接在所述绝缘件上。

进一步地，所述电连接件为金属插片，所述金属插片分成两组，每组所述金属插片的数量对应所述第一类绕组的个数或第二类绕组的个数，两组所述金属插片分别设置在所述直流无刷电机的两端面上。

进一步地，两组所述金属插片对称设置在所述直流无刷电机的两端面上。

进一步地，所述电连接件为电路板。

进一步地，所述电路板为第一电路板和第二电路板，所述第一电路板分别与若干第一类绕组电性连接，所述第二电路板分别与若干第二类绕组电性连接，所述第一电路板、第二电路板相对设置在所述直流无刷电机的两端面上。

进一步地，所述电路板包括第一层电路板和第二层电路板，相互电隔离，设置在所述直流无刷电机的同一侧端面上，第一层电路板与若干第一类绕组电性连接，第二层电路板与第二类绕组电性连接。

进一步地，所述定子包括围设在所述转子外侧且以所述中心轴线为轴心的环轭部和自所述环轭部上朝所述转子方向突伸形成的若干齿部，所述若干齿部的数量与所述若干第一类绕组的个数和若干所述第二类绕组的个数的总和相同。

进一步地，所述第一类绕组、第二类绕组与齿部的布置方式为：

所述若干第一类绕组、所述若干第二类绕组呈间隔缠绕在所述若干齿部上；

或，所述若干第一类绕组缠绕分别依次顺序缠绕在相邻的所述若干齿部上，所述若干第二类绕组分别依次顺序缠绕在相邻的其他若干齿部上。

进一步地，所述第一类绕组、第二类绕组与齿部的布置方式为：每个所述第一类绕组和第二类绕组重叠缠绕在同一所述齿部上，第一类绕组缠绕在定子齿部的外表面上靠近定子齿部外表面，第二类绕组缠绕在第一类绕组上远离定子齿部的外表面设置。

进一步地，所述第一类绕组的每个绕组的匝数与所述第二类绕组的每个绕组的匝数不同，或所述第一类绕组的每个绕组的线径与所述第二类绕组的每个绕组的线径不同。

进一步地，所述若干第一类绕组的数量为3个，所述若干第二类绕组的数量为3个。

进一步地，所述第一外部电源为直流电源，所述第二外部电源为交流电源。

本发明的有益效果在于：通过在无刷电机内设置至少两组电连接件，分别与不同类的绕组连接，无刷电机可连接不同的外部电源，且内部接线工序简单，制造效率高，避免了不必要的制造成本的增大。此外，通过优化线圈绕线方式，优化了电机散热性能，通过采用电连接件，摒弃了传统的漆包线的连接方式，避免了电机整体体积的不必要的增大。使得本发明的直流无刷电机尤其适合应用于要求电机体积小的手持工具中。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明的第一实施例结构示意图；

图2为图1中直流无刷电机两类绕组缠绕在定子上的结构示意图；

图3为图1中金属钩线架结构示意图；

图4为本发明的第二实施例结构示意图；

图5为图4中直流无刷电机两类绕组缠绕在定子上结构示意图；

图6为本发明的第三实施例结构示意图；

图7为图6中直流无刷电机两类绕组缠绕在定子上的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

请参见图1和图2，本发明的第一实施例所示的直流无刷电机包括被设置为一绕中心轴线转动的转子(未图示)、围设在转子外侧的定子1、缠绕在定子1上的若干类绕组2、至少两组电连接件3、以及包覆定子1的外壳4。每类绕组2对应一组电连接件3，每组电连接件3先与对应的绕组2电性连接再电性连接于电源线100，电源线100用于选择性地连接至少两种外部电源中的至少一种，至少两种外部电源包括交流电源和直流电源。该定子1围设在转子外侧且以中心轴线为轴心的环轭部11和自环轭部11上朝转子方向突伸形成的若干齿部12。若干类绕组2包括若干第一类绕组和若干第二类绕组，在其中一个实施中，第一类绕组通过电源线100电性连接至直流电源，第二类绕组通过电源线100连接直流电源。通常，连接交流电源的电机的功率输出要求高于连接直流电源的电机，为满足功率要求，优选地，第二类绕组的体积占电机内若干绕组2的一半以上。

为优化电机的输出性能，优选地，在其中一个实施例中，上述若干第一类绕组的个数与若干第二类绕组的个数之和为6的倍数，若干齿部12的数量与若干第一类绕组的个数和若干第二类绕组的个数的总和相同。本实施例中，该若干第一类绕组的数量为3个，若干第二类绕组的数量为3个，对应的，齿部12的数量为6个。具体的，请参见图2，第一类绕组包括具有两个第一接出端U1的第一绕组、具有两个第二接出端W1的第二绕组和具有两个第三接出端V1的第三绕组，该第一绕组、第二绕组和第三绕组分别与外部的电源线100连接，用于在直流电源的作用下产生第一磁场，第一绕组、第二绕组和第三绕组分别通过电源线100与电源的三相连接以接入不同的电压。3个第二类绕组2包括具有两个第四接出端U2的第四绕组、具有两个第五接出端W2的第五绕组和具有两个第六接出端V2的第六绕组。该第四绕组、第五绕组和第六绕组分别与外部的电源线 100连接，用以在交流电源的作用下产生第二磁场，该第四绕组、第五绕组和第六绕组分别通过电源线100与电源的三相连接以接入不同的电压。本实施例中，第一类绕组2和第二类绕组2重叠缠绕在齿部12上，详细的，第一绕组、第二绕组和第三绕组均依次缠绕在沿中心轴线方向相对设置的两个不同齿部12上；第四绕组、第五绕组和第六绕组均依次缠绕在沿中心轴线方向相对设置的两个不同齿部12上，如，该齿部12包括相对设置的第一齿部121和第二齿部122、相对设置的第三齿部123和第四齿部124、相对设置的第五齿部125和第六齿部 126。第一绕组通过一跟绕线缠绕在相对设置的第一齿部121和第二齿部122上，引出第一接出端U1；第二绕组通过一跟绕线缠绕在相对设置的第三齿部123和第四齿部124上，引出第二接出端W1；第三绕组通过一根绕线缠绕在相对设置的第五齿部125和第六齿部126上，引出第三接出端V1。第四绕组与第一绕组重叠在相同齿部上，通过一跟绕线缠绕在相对设置的第一齿部121和第二齿部 122上，引出第四接出端U2；第五绕组与第二绕组重叠在相同齿部上，通过一跟绕线缠绕在相对设置的第三齿部123和第四齿部124上，引出第二接出端W2；第六绕组与第三绕组重叠在相同齿部上，通过一根绕线缠绕在相对设置的第五齿部125和第六齿部126上，引出第三接出端V2。本实施例中，第一类绕组与第二类绕组的各个绕线对应重叠缠绕在同一齿部，形成双层同芯结构，内芯为定子齿部12，内层靠近定子齿部12外表面，外层远离定子齿部12的外表面，形成类似洋葱的结构，第一类绕组设置在内层，第二类绕组设置在外层。

无刷电机工作过程中，对于缠绕在定子上的绕组来说，仅沿电机轴向平行设置的线圈在电流的作用下产生的磁力才能做功，位于定子端部两侧的线圈部分不做工。本实施例中，缠绕在定子上的绕组包括缠绕在定子齿部，位于定子槽内沿电机轴向平行设置的线圈部分，以及缠绕在定子齿部，位于定子端部的线圈部分，由于缠绕在定子齿部，位于定子端部的线圈部分不做功，对于上述重叠缠绕在相同齿部形成双层同芯结构的第一类绕组和第二类绕组来说，设置在内层的绕组位于定子端部的线圈部分少于设置在外层的绕组位于定子端部的线圈部分，因此，设置在内层连接直流电源的第一类绕组的电能损耗较小，由于直流电源的电力有限，可持续工作的最高时长较交流电源的时长较短，因而工作过程中由于电能损耗导致的发热量相对较低。将连接直流电源的第一类绕组设置在内层，通过定子齿部的热传导进行散热，第二类绕组设置在外层，通过空气的热传导进行散热，采用上述双层同芯结构的缠绕方式，使得电机的散热性能最优。

本实施例中，电连接件3为金属钩线架3。该金属钩线架3的数量设置为两组，分别为第一金属钩线架和第二金属钩线架。本实施例中，两组金属钩线架3 的结构相同，下面以第一金属钩线架为例详细说明其结构，请参见图3，第一金属钩线架包括板体部31、以及分别形成在板体部31两端的用以与绕组2电性连接的第一连接部32和用以与电源线100电性连接的第二连接部33。第一连接部 32为自板体部31弯折形成，第二连接部33自板体部31向外翘起，第二连接部 33上形成有用以插接电源线100的通孔34。两组金属钩线架3沿定子1的周向上呈两两对称的方式布置在定子1的外侧。在其他实施例中，两组金属钩线架3 也可以不对称的设置在定子1的外侧，两组金属钩线架3仅是成一定角度的设置在定子1的外侧。本实施例中，直流无刷电机的壳体4上安装有绝缘件41，绝缘件41的数量为两个，金属钩线架3插接在绝缘件41上，其中每个绝缘件41上安装有一组金属钩线架3。具体的，第一金属钩线架安装在其中一个绝缘件41上，第二金属钩线架安装在另一个绝缘件41上。每个绝缘件41包括本体411和形成在本体411上的三个用以插接金属钩线架3的插接槽412。两个绝缘件41分别对称的设置在直流无刷电机的两侧，本实施例中，两个绝缘件41安装在壳体20 的外侧。该绝缘件41与壳体20之间的装配方式可以如下：绝缘件41的本体411 向外突伸形成有卡接块413，壳体20上形成有与该卡接块413配合的卡接槽(未图示)。

本实施例中，该金属钩线架3的形状为曲线型，通过此种设计使外形流畅，接线时整齐排列，不会互相粘连，所以，在实际工作中，采用若干个金属钩线架 3组合使用，便于自动化生产制造，同时，由于金属钩线架3通过绝缘件41安装在壳体20的外侧，从而缩短了直流无刷电机轴向尺寸。

请参见图4和图5，在第二实施例中所示的直流无刷电机的基本结构与第一实施例相同，区别在于，绕组布线方式和电连接件5的不同，本实施例采用如下方式：若干第一类绕组、若干第二类绕组呈间隔缠绕在若干齿部12上，即每个齿部12上仅缠绕一个绕组，相邻齿部12上缠绕的绕组为不同类绕组。具体的， 6个齿部12上分别依次缠绕有具有第一接出端U1的第一绕组、具有两个第四接出端U2的第四绕组、具有两个第三接出端V1第三绕组、具有两个第六接出端 V2的第六绕组、具有两个第二接出端W1的第二绕组和具有两个第五接出端W2 的第五绕组。本实施例中电连接件5为金属插片5。每个金属插片5的顶端设有用以与电源线100连接的孔51，金属插片5的尾端为以插接的方式与绕组连接的圆形片状体。金属插片5通过在直流无刷电机的壳体4上设置卡槽(未标号) 固定。采用这种方案的直流无刷电机便于生产制造自动化。该金属插片5的数量对应第一类绕组的个数与第二类绕组的个数之和设置，即本实施例中，该金属插片5的数量为6个，6个金属插片分为两组，两组金属插片5对称设置在壳体4 的两端面上。每个端面上的3个金属插片5沿端面的周向均匀布置且靠近端面的外圆周上，在本申请的其他实施例中，两组金属插片5也可以不对称而成一定角度的设置在壳体4的端面上。

请参见图6和图7，在第三实施例中所示的直流无刷电机的基本结构与第一实施例相同，区别在于，绕组布线方式和电连接件6的不同。本实施例采用如下方式：若干第一类绕组分别依次顺序缠绕在相邻的若干齿部12上，若干第二类绕组分别依次顺序缠绕在相邻的其他若干齿部12上，即，每个齿部12上仅缠绕有一个绕组，顺序相邻的三个齿部12上缠绕的绕组为同一类，另一顺序相邻的三个齿部12上缠绕的绕组为另一类。具体的，3个相邻的齿部12上分别缠绕具有第一接出端U1的第一绕组、具有两个第二接出端W1第二绕组和具有两个第三接出端V1第三绕组，另外3个相邻的齿部12上分别缠绕具有两个第四接出端U2的第四绕组、具有两个第五接出端W2的第五绕组和具有两个第六接出端 V2的第六绕组。

本实施例中电连接件6为电路板6，具体为柔性电路板(PCB板)。本实施例中，电路板6为两个，为第一电路板和第二电路板，该第一电路板分别与第一绕组、第二绕组和第三绕组电性连接，第二电路板分别与第四绕组、第五绕组和第六绕组电性连接。电路板6一端以插接的方式与若干类绕组连接，另一端设有接线孔21，通过接线孔21与电源线100连接。该电路板6通过在直流无刷电机的壳体4上设置卡扣组件(未标号)固定在壳体4的外侧。该第一电路板、第二电路板相对设置在壳体4的两端面上。为减少电机在轴向尺寸的不必要的增大，本实施例中的电路板6还可为做成多次层板结构，在其中一个实施例中，电路板6 包括第一层电路板和第二层电路板，第一层电路板和第二层电路板之间相互电隔离，第一层电路板分别与第一绕组、第二绕组和第三绕组电性连接，第二层电路板分别与第四绕组、第五绕组和第六绕组电性连接，电路板6通过在直流无刷电机的壳体4上设置卡扣组件(未标号)固定在壳体4的外侧，设置在壳体4的一侧端面上。

需要说明的是，上述三个实施例中绕组布线方式互相之间可以替换。另外，当有3类绕组或者3类以上绕组时，对应的金属钩线架、金属插片和电路板的数量也可随之增多。

综上所述，上述实施例的直流无刷电机解决了现有技术中直流无刷电机的电源线接线与绕组的接出端的连接复杂、难以自动化生产制造的弊端，通过在直流无刷电机内设置至少两组电连接件，且由每个电连接件先与对应的绕组电性连接再电性连接于电源线，减少了接线工序，从而提高了制造效率，有助于降低成本，另外，通过采用电连接件，摒弃了漆包线的连接方式，也有助于减小直流无刷电机的整体体积，使得本发明的直流无刷电机尤其适合应用于握持工具中。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。