CN103939396B - 一种用于离心通风设备的导风装置及电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导风装置及电机，特别涉及一种用于离心通风设备的导风装置及电机，所述的一种用于离心通风设备的导风装置，导风装置上、下表面分别具有数个上导流片和下导流片，所述导风装置具有支撑轴承的轴承座，所述导风装置的外圈设置有周向定位面，一种用于离心通风设备的电机包括上述的一种用于离心通风设备的导风装置，所述周向定位面与电机外壳配合，实现径向定位，通过所述导风装置与电机外壳直接配合，去掉传统电机中的轴承架，减少了配合中累计误差，提高了两轴承座孔的同轴度，从而降低电机的噪声和提高电机的整体效率，为此可以应用到吸尘器、压气机等离心通风设备产品中。
Description
技术领域
本发明涉及一种导风装置及电机，特别涉及一种用于离心通风设备的导风装置及电机。
背景技术
现有的电机轴向分布的零件主要有叶轮外罩、叶轮、导风装置、轴承架、定子、转子、电机外壳等；高转速的电机噪声一般在95～110分贝，噪声一直是电机亟待解决的问题之一，噪声主要分为气动噪声、机械噪声和电磁噪声，其中转子不平衡所产生的噪声是机械噪声中最主要的部分，而叶轮与导风装置之间的径向间隙不均匀容易增加气动噪声；这两种噪声的根源主要是由电机主轴两端轴承的同轴度、导风装置和叶轮之间的同轴度问题所引起的；除此之外，电机轴两端轴承的同轴度误差较大，使定转子之间的气隙不均匀，严重影响电机的性能。所以解决相关配合之间的同轴度问题非常重要，它直接影响着电机的噪声和整体效率。
轴承架在电机中只起支撑作用，由于需要满足强度，刚度，定位等要求，它的存在容易增大流体流动空间的同时也增加电机的轴向尺寸，阻碍气流运动，并且增加电机的成本。
现有的电机的导风装置导流槽及流路的设计中流体所产生流动分离、涡流损失、以及流体不能有效的转换为轴向流动等问题严重影响电机的气动性能，从而降低了电机的整体效率。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提出一种用于离心通风设备的导风装置及电机，旨在解决电机主轴两端轴承的同轴度、电机的噪声和整体效率的问题。
本发明提出的技术方案是：
一种用于离心通风设备的导风装置，导风装置上、下表面分别具有数个上导流片和下导流片，所述导风装置具有支撑轴承的轴承座，所述导风装置的外圈设置有周向定位面。
进一步技术方案还可以是，所述周向定位面与所述上导流片之间设置有挡流板。
进一步技术方案还可以是，相邻所述上导流片之间形成导流槽，所述导流槽设置有由内向外变薄的斜底板。
进一步技术方案还可以是，所述斜底板与所述导风装置上表面的倾斜角度为5°～20°。
进一步技术方案还可以是，所述上导流片侧边的所述周向定位面设置有轴向的锥面。
进一步技术方案还可以是，所述锥面与所述周向定位面的夹角为20°~25°。
进一步技术方案还可以是，所述锥面位于所述挡流板之间，所述锥面两端分别连接至所述挡流板。
进一步技术方案还可以是，所述下导流片设置有圆柱体。
进一步技术方案还可以是，所述下导流片、上导流片呈弧状，其设置有多个并沿圆周方向分别均匀分布在所述导风装置下表面、上表面，所述下导流片还设置有螺纹孔。
一种用于离心通风设备的电机，所述电机包括上述的一种用于离心通风设备的导风装置。
根据上述的技术方案，本发明有益效果：所述导风装置具有所述轴承座，所述导风装置融合了传统轴承架的功能，缩短了电机轴向空间，减少零件数量，降低成本；所述导风装置的外圈设置有所述周向定位面，所述周向定位面与电机外壳配合，实现径向定位，通过所述导风装置与电机外壳直接配合，去掉传统电机中的轴承架，减少了配合中累计误差，提高了两轴承座孔的同轴度，从而降低电机的噪声和提高电机的整体效率。
由于本发明具有上述的特点和优点，为此可以应用到吸尘器、压气机等离心通风设备产品中。
附图说明
图1是应用本发明技术方案的一种用于离心通风设备的导风装置的结构示意图；
图2是应用本发明技术方案的一种用于离心通风设备的导风装置另一方向的结构示意图；
图3是应用本发明技术方案的电机装配后的剖视图；
图4是应用本发明技术方案的电机的结构示意图；
图5是图1中A处的局部放大图；
图6是图5中B-B剖面图；
图7是图5中C-C剖面图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在传统的电机都包括轴承架，而轴承架定位必须满足以下三个方面：第一，确保每个定位孔与电机外壳轴向螺纹孔的位置度，第二：满足所有定位孔整体与轴承孔的位置度要求，第三，轴承架和电机外壳轴向定位端面需要保证一定的平面度。这样轴承架既增加了加工难度，又难保证电机所需的定位精度。
为此，本发明将轴承架的功能要求考虑设计到导风装置中，从而去掉传统的轴承架，如图1和图2所示，本发明提出一种用于离心通风设备的导风装置，导风装置4上、下表面分别具有数个上导流片41和下导流片42，所述导风装置4具有支撑轴承的轴承座43，所述导风装置4的外圈设置有周向定位面7。
所述导风装置可应用于电机中，本实施例，以电机为例对所述导风装置进行阐述，如图3和图4所示，电机还包括电机主轴1、外壳11、转子2、定子3、叶轮5及叶轮外罩6，所述电机主轴1依次穿过所述电机外壳11、转子2、定子3、导风装置4、叶轮5及叶轮外罩6。
其中，去掉传统的轴承架，所述导风装置4具有支撑轴承的轴承座43，将传统轴承架的轴承座加到所述导风装置4上，所述导风装置4融合了传统轴承架的功能，缩短了电机轴向空间，减少零件数量，降低成本；所述导风装置4的外圈设置有所述周向定位面7，所述周向定位面7与所述电机外壳11配合，所述下导流片42的末端连接至所述周向定位面7，从而固定所述周向定位面7，所述周向定位面7与所述电机外壳11配合，实现径向定位，所述下导流片42和所述周向定位面7都是设置在所述导风装置4，使所述导风装置4直接与所述电机外壳11配合实现定位，这样省略了中间的轴承架，减少了配合的累计误差，从而提高了定位精度，提高了两轴承座孔的同轴度。
综上所述，本发明将传统的轴承架和导风装置作为一个零件，产生以下有益效果：
一、增加所述周向定位面7与所述电机外壳11的周向配合，这样只需要保证一对配合面的同轴度要求就可以实现所述导风装置4与所述电机外壳11的周向定位，减少由原来多个零件配合而产生的误差积累，从而减少电机的机械噪声。
二、在所述导风装置4上增加所述轴承座43，减少了零件数量；所述导风装置4上增加所述轴承座43，既实现传统轴承架的功能，又能同样达到轴承孔与轴承外圈的定位精度要求，这样使电机减少一个零件，从而降低了成本。
三、提高所述转子2与所述定子3之间空气隙均匀性；所述转子2与所述定子3之间的气隙大小影响整个电机的机械性能，所述电机主轴1两端轴承的同轴度直接决定所述转子2与所述定子3之间的气隙均匀性，气隙不同处电磁转矩不同，这样使整个磁路系统不稳定，所以同轴度的提高，使电机磁路系统稳定性提高，从而提高了电机的整体机械性能。
四、保证所述叶轮5与所述导风装置4配合时的径向间隙，增强电机的气动性能；所述叶轮5与所述导风装置4之间的间隙较小，并且存在着强烈的非定常相互作用，所述导风装置4对称位置径向间隙不同，其所受的气动载荷不同，使导风装置发生振动及变形，并且在小间隙处产生高强度的涡流噪声。本发明在所述导风装置4上增加所述轴承座43，完全消除了所述导风装置4与所述轴承座43之间的定位误差，所述叶轮5与所述导风装置4同轴度定位基准都为所述电机主轴1轴线，定位基准统一，减小了所述叶轮5与所述导风装置4径向间隙的不均匀性，从而消除了气动噪声和导风装置振动及变形，从而使叶轮与导风装置之间的气动性能的稳定性提高。
如图5所示，所述周向定位面7与所述上导流片41之间设置有挡流板8。所述挡流板8分别连接于所述周向定位面7与所述上导流片41末端，所述挡流板8两侧呈弧形的凹槽，以配合流体的流动，因为在所述叶轮5出口处存在射流、尾迹等流动状态，流体流动很不均匀，并且在电机的高转速工作环境下，气流的圆周速度高，部分流体因为惯性和流体粘性作用在所述上导流片41上方形成高速旋转的涡流区域，并且使所述导风装置4压力分布不均匀，阻碍气体进行下一级流动，所述周向定位面7与所述上导流片41之间设置有所述挡流板8，不但增加了所述导风装置4的强度而且减少了涡流区域，从而减少涡流量。
如图5和图6所示，相邻所述上导流片41之间形成导流槽411，所述导流槽411设置有由内向外变薄的斜底板45。所述斜底板45在所述导流槽411外沿周向方向倾斜，从所述导流槽411入口向所述导流槽411出口逐渐变薄，即所述斜底板45从所述导风装置4入口向所述导风装置4出口变薄，所述斜底板45与所述导风装置4上表面的倾斜角度为5°～20°，从而使所述导流槽411出口与入口的面积比增加，提高了所述导风装置4的压力恢复系数，从而增大了的压差和空气流量，并且减少了流体的流动分离及涡流损失，从而提高了电机的整体效率。因为空气通过所述叶轮5加速后甩向所述导风装置4，所述导流槽411是高速流体的流动通道，并且通过横截面的扩张使流体减速增压；由于气体的粘性，一部分气体附着在所述导风装置4的壁面，使流道表面上的气流形成湍流边界层，所以在除了主流方向以外还形成了不同的速度流动，导致了流动分离，其中部分流体沿着附着在所述导风装置4底板上运动，速度方向与所述导风装置4底板平行；所述斜底板45在所述导流槽411外沿周向方向倾斜，从所述导流槽411入口向所述导流槽411出口逐渐变薄，一方面，在保持所述上导流片41不变的前提下将所述导风装置4出口与入口的流道面积比增加，从而提高了所述导风装置4的压力恢复系数；另一方面，附着于所述导风装置4底板上的流体流动速度方向产生了一定的轴向倾角，使这部分流体的流动趋向于主流流动，从而减少了流动分离，提高电机的整体效率。
如图5和图7所示，所述上导流片41侧边的所述周向定位面7设置有轴向的锥面71。在所述导风装置4周向端面设置有轴向的所述锥面71，所述锥面71起集流的作用，使流体轴向运动更平滑，具体地，所述导流叶片41侧边的所述周向定位面7设置有沿轴向的所述锥面71，将所述导流槽411中流出的气体平滑地导向下一级流动，减少流动损失；进一步，所述锥面71与所述周向定位面7的夹角为20°~25°，其集流效果最佳。
为了进一步提高气动性能，所述锥面71位于所述挡流板8之间，所述锥面71两端分别连接至所述挡流板8。两个所述挡流板8分别与所述锥面71的首端、末端连接，从而，所述锥面71与所述挡流板8、所述斜底板45的共同作用下，进一步提高气动性能。
如图2所示，所述下导流片42设置有圆柱体46。所述圆柱体46用于轴向定位所述定子3，为了所述转子2、所述定子3的组件轴向定位，所述电机外壳11具有定位所述定子3的定位面，所述圆柱体46压紧所述定子3的一端，所述电机外壳11的定位面压紧所述定子3的另一端，从而实现轴向定位。
所述下导流片42、上导流片41呈弧状，其设置有多个并沿圆周方向分别均匀分布在所述导风装置4下表面、上表面，所述下导流片42还设置有螺纹孔44。所述螺纹孔44用于与所述电机外壳11连接，所述下导流片42、上导流片41呈弧状有利于提高气动性能，通过螺钉将所述下导流片42与所述电机外壳11固连，实现轴向定位，使所述导风装置4直接与所述电机外壳11配合实现定位。
本发明还提出一种用于离心通风设备的电机，所述电机包括上述的一种用于离心通风设备的导风装置。
根据上述的技术方案，所述导风装置4中所述上导流片41为14个，形状为弧形，高度为7mm，所述上导流片41与所述叶轮外罩6内端面轴向密封，所述下导流片42为7个，形状为弧形，高度11mm，与所述电机外壳11端面轴向密封，避免漏气；在电机工作时，所述叶轮5随所述电机主轴1一起高速旋转，所述叶轮5内的流体在离心力的作用下被甩向所述导风装置4，所述导风装置4中的所述导流槽411是流体流动的通道，并且流体流经所述导风装置4后，速度下降，动能转换为静压能；流经所述导风装置4后的一部分流体经过所述电机外壳11开窗处流入大气环境，一部分流体流经所述定子3、所述转子2，带走所述定子3、所述转子2及绕组所产生的热量，降低温度。
如表1所示，现有技术的电机测试效率值。
表1
如表2所示，应用本技术方案的电机效率测试效率值。
表2
| 测试箱孔径 | 输入功率 | 真空吸力 | 空气流量 | 输出功率 | 整机效率 |
| （inch） | （W） | (in H2O) | （CFM） | （W） | （%） |
| 0.75 | 991 | 67.2 | 58.75 | 470.32 | 46.92 |
上述的表1和表2是在叶轮的基本尺寸及与导风装置配合尺寸不变的情况下进行测试，为此，由表1和表2可知，在电机的输入功率基本相同情况下、本发明比传统带轴承架的电机的整体效率提高了2.86%。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于离心通风设备的导风装置，导风装置上、下表面分别具有数个上导流片和下导流片，其特征在于，所述导风装置具有支撑轴承的轴承座，所述导风装置的外圈设置有周向定位面；所述上导流片侧边的所述周向定位面设置有轴向的锥面；相邻所述上导流片之间形成导流槽，所述导流槽设置有由内向外变薄的斜底板，所述斜底板在所述导流槽外沿周向方向倾斜，并从所述导流槽入口向所述导流槽出口逐渐变薄，使所述导风装置的出口与入口的流道面积比增加。
2.根据权利要求1所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述周向定位面与所述上导流片之间设置有挡流板。
3.根据权利要求1所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述斜底板与所述导风装置上表面的倾斜角度为5°～20°。
4.根据权利要求2所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述锥面与所述周向定位面的夹角为20°～25°。
5.根据权利要求4所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述锥面位于所述挡流板之间，所述锥面两端分别连接至所述挡流板。
6.根据权利要求1所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述下导流片设置有圆柱体。
7.根据权利要求1所述的一种用于离心通风设备的导风装置，其特征在于，所述下导流片、上导流片呈弧状，其设置有多个并沿圆周方向分别均匀分布在所述导风装置下表面、上表面，所述下导流片还设置有螺纹孔。
8.一种用于离心通风设备的电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1至7任一所述的一种用于离心通风设备的导风装置。
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| GR01 | Patent grant |