CN105048716B - 具有叶轮的集成式电机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电机领域，公开了具有叶轮的集成式电机，其包括电机本体、安装于电机本体一端的叶轮组件和安装于电机本体另一端的控制组件，电机本体包括机壳、安装于机壳内的定子组件、穿设安装于机壳内的转轴和安装于转轴上的转子，控制组件与机壳之间具有轴向间距和/或径向间距，机壳内设有连通于叶轮组件与轴向间距和/或径向间距之间的流动通道。本发明提供的具有叶轮的集成式电机，结构简单、结构紧凑、体积小、部件数量少、安装方便；且其利用叶轮组件运转时产生的强气流对定子组件进行散热，降低了定子组件的温升，提高了集成式电机的散热效果，延长了集成式电机的使用寿命，并利于提高集成式电机的效率。

Description

具有叶轮的集成式电机

技术领域

本发明属于电机领域，尤其涉及具有叶轮的集成式电机。

背景技术

现有具有叶轮的集成式电机，为了满足高转速的要求，其结构一般都设计得比较复杂，这样，使得现有具有叶轮的集成式电机大多都存在体积大、部件多、材料用量大、安装不方便的缺陷；且现有具有叶轮的集成式电机的散热效果较差，严重影响了产品的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了具有叶轮的集成式电机，其解决了现有具有叶轮的集成式电机中存在结构复杂、散热效果差、使用寿命短的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：具有叶轮的集成式电机，包括电机本体、安装于所述电机本体一端的叶轮组件和安装于所述电机本体另一端的控制组件，所述电机本体包括机壳、安装于所述机壳内的定子组件、穿设安装于所述机壳内的转轴和安装于所述转轴上的转子，所述控制组件与所述机壳之间具有轴向间距，所述机壳内设有连通于所述叶轮组件与所述轴向间距和/或径向间距之间的流动通道。

优选地，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括定子轭和若干个设于所述定子轭上的定子齿，所述定子绕组绕设于所述定子轭的外周，且所述定子绕组位于所述流动通道内。

优选地，各所述定子齿沿圆周方向间隔凸设于所述定子轭的内侧壁上，所述定子铁芯还包括若干个沿圆周方向间隔凸设于所述定子轭之外侧壁上并用于与所述机壳连接的凸出连接部，所述流动通道包括若干个分别由相邻两所述凸出连接部、所述机壳内侧壁围合形成的散热通道。

优选地，所述定子铁芯由至少两个分割体沿圆周方向拼接围合而成。

优选地，相邻两所述分割体的两相互配合接合面上分别设有相互卡插配合的定位凸起和定位凹槽。

优选地，各所述分割体由所述定子铁芯从至少一个所述凸出连接部上分割形成，且相邻两所述分割体在所述凸出连接部处通过焊接固定。

优选地，所述控制组件包括与所述定子组件连接的电路板和安装于所述电路板且伸出端背对所述定子组件延伸的电容，所述电路板与所述机壳之间具有所述轴向间距和/或所述径向间距。

优选地，所述机壳包括外壳和设于所述外壳内并与所述定子组件紧固连接的安装支架，所述安装支架隔设于所述定子组件与所述叶轮组件之间，所述流动通道包括由所述安装支架与所述外壳之内侧壁之间形成以连通于所述叶轮组件与所述定子组件之间的通风道。

优选地，所述安装支架包括靠近所述外壳之中心轴的支架本体和若干个连接于所述支架本体与所述外壳之间的连接支体，任意相邻两所述连接支体与所述外壳的内侧壁、所述支架本体之间都围合形成一个所述通风道。

优选地，所述叶轮组件包括安装于所述转轴上的叶轮和罩设于所述叶轮外并与所述机壳一端连接的风罩，所述风罩上设有通风孔。

本发明提供的具有叶轮的集成式电机，通过在控制组件与机壳之间设置轴向间距和/或径向间距，该轴向间距和/或径向间距可形成供空气流通的通道，这样，利于机壳的内部空气与外部空气通过该轴向间距和/或径向间距实现对流，从而有效提高了电机本体的散热效果。同时，本发明还进一步在机壳内设置连通于叶轮组件与轴向间距和/或径向间距之间的流动通道，这样，可使得叶轮组件运转时产生的气流可流通于流动通道与轴向间距和/或径向间距内，使得定子组件可直接受强气流冷却，极大程度地降低了定子组件的温升，进一步提高了集成式电机的散热效果，最终有效延长了集成式电机的使用寿命，并利于提高集成式电机的效率，极大程度地提高了具有叶轮的集成式电机的综合性能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机的整体装配示意图；

图2是本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机的分解示意图；

图3是本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机将风罩打开的示意图；

图4是本发明实施例提供的机壳的后视结构示意图；

图5是本发明实施例提供的机壳的前视结构示意图；

图6是本发明实施例提供的定子绕组绕设于定子铁芯上的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的定子铁芯的分割示意图；

图8是本发明实施例提供的定子铁芯由两个分割体拼接而成的结构示意图。

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。

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。

还需要说明的是，以下实施例中的左、右、上、下、顶、底等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

如图1～8所示，本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机，包括电机本体1、安装于电机本体1一端的叶轮组件2和安装于电机本体1另一端的控制组件3，电机本体1包括机壳11、安装于机壳11内的定子组件12、穿设安装于机壳11之中心轴位置处的转轴13和安装于转轴13上并位于定子组件12内侧的转子14，控制组件3可位于机壳11外也可位于机壳11内，且控制组件3靠近定子组件12设置，控制组件3与机壳3之间具有轴向间距102和/或径向间距(图未示)，机壳11内设有连通于叶轮组件2与轴向间距102和/或径向间距之间的流动通道100。控制组件3具体用于控制集成式电机的运行，此处，将控制组件3设于机壳11外，主要是便于定子组件12与控制组件3的散热；而将控制组件3靠近定子组件12设置，主要便于实现控制组件3与定子组件12上定子绕组122的电连接，从而利于减小用于连接控制组件3与定子组件12的导线长度。本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机，通过将控制组件3设于机壳11外，并使控制组件3与机壳11之间具有轴向间距102和/或径向间距，该轴向间距102和/或径向间距可形成供空气流通的通道，这样，利于机壳11的内部空气与外部空气通过该轴向间距102和/或径向间距实现对流，从而有效提高了电机本体1的散热效果。同时，本发明还进一步在机壳11内设置连通于叶轮组件2与轴向间距和/或径向间距102之间的流动通道100，这样，可使得叶轮组件3运转时产生的气流可流通于流动通道100与轴向间距102和/或径向间距内，使得定子组件12可直接受强气流冷却，极大程度地降低了定子组件12的温升，进一步提高了集成式电机的散热效果，最终有效延长了集成式电机的使用寿命，并利于提高集成式电机的效率，极大程度地提高了具有叶轮的集成式电机的综合性能。

具体地，一并参照图1～3所示，控制组件3包括与定子组件12连接的电路板31和安装于电路板31之背对定子组件12的端面上的电容32，电容32具有背对定子组件12的伸出端，电路板31与机壳11之间具有轴向间距102和/或径向间距。此处，将电容32沿外壳111的轴向向后伸出，利于减小集成式电机的径向安装尺寸，并利于电容32的散热。

优选地，电路板31的外径小于外壳111的内径，这样，利于使叶轮组件21产生的强气流可更好地对电路板31和定子组件12进行散热，从而利于进一步提高集成式电机的散热效果。

优选地，一并参照图1、图4和图5所示，机壳11包括外壳111和设于外壳111内以用于与定子组件12紧固连接的安装支架112，安装支架112隔设于定子组件12与叶轮组件2之间，且流动通道100包括由安装支架112与外壳111的内侧壁之间形成以连通于叶轮组件2与定子组件12之间的若干个通风道101。此处，通过将机壳11设为包括外壳111和安装支架112两部分，并具体通过安装支架112实现定子组件12在机壳11内的安装固定以及实现定子组件12与叶轮组件2的分隔设置，从而有效简化了叶轮组件2与电机本体1之间的安装结构，且使得集成式电机的结构比较紧凑，进而减小了集成式电机的体积，减少了集成式电机的材料用量和部件数量，使得集成式电机的装配比较方便。同时，其通过在安装支架112与外壳111的内侧壁之间形成有若干个连通于叶轮组件2与定子组件12之间的通风道101，可使得叶轮组件2运转时产生的强气流可流通于通风道101之间，使得定子组件12可直接受叶轮组件2产生的强气流冷却、散热，降低了定子组件12的温升，提高了集成式电机的散热效果，最终利于延长集成式电机的使用寿命。

优选地，一并参照图1、图4和图5所示，一并参照图2、图4、图5和图6所示，安装支架112包括靠近外壳111之中心轴的支架本体1121和若干个连接于支架本体1121与外壳111之间的连接支体1122，任意相邻两连接支体1122与外壳111的内侧壁、支架本体1121之间都围合形成一个通风道101，定子组件12具体与各连接支体1122紧固连接。此处，通过对安装支架112的结构进行优化设置，既实现了安装支架112与定子组件12、外壳111的连接，又实现了通风道101的形成，且其结构简单、易于制造。

优选地，一并参照图2、图4和图5所示，支架本体1121的中心位置处贯穿设有供轴承(图未示)或轴承套(图未示)安装的中空内孔11210。具体应用中转轴13可直接通过轴承安装于中空内孔11210内；或者，转轴13也可通过轴承与套设于轴承外的轴承套安装于中空内孔11210内，这两种方案可都实现转轴13在机壳11内的安装、支撑定位，并保证了转轴13穿设安装于机壳11内后仍可进行旋转运动同时还保证了定子组件12与轴承在机壳11内安装的同轴度。

优选地，一并参照图2、图4和图5所示，连接支体1122包括沿外壳111之轴向位于定子组件12与叶轮组件2之间的轴向部分11221和沿外壳111之径向位于定子组件12与外壳111内侧壁之间的径向限位部11222，轴向部分11221之朝向定子组件12的端面上设有朝向定子组件12延伸以供定子组件12抵顶定位的轴向限位部。此处，通过轴向限位部对定子组件12进行轴向限位，通过径向限位部11222对定子组件12进行径向限位，利于保证定子组件12在机壳11内安装定位的稳固可靠性。

优选地，一并参照图2和图4所示，各轴向限位部分别为朝向定子组件12延伸凸设于各轴向部分11221上的定位凸台11223。定位凸台11223用于对定子组件12进行轴向限位，由于定位凸台11223只是凸设于轴向限位部11221的局部表面上，故，其在保证安装支架112与定子组件12之间连接强度的前提下，可减少安装支架112的材料用量，从而利于降低安装支架112的材料成本；且定位凸台11223的局部凸设，可利于减小安装支架112与定子组件12之间的接触面积，从而利于进一步提高定子组件12的散热效果。

优选地，一并参照图2和图4所示，定子组件12通过紧固件(图未示)紧固连接安装支架112，其安装方便、紧固可靠。定子组件12上贯穿设有若干个供紧固件穿设连接的第一连接孔，定位凸台11223上设有若干个供紧固件穿设连接的第二连接孔11220。此处，紧固件具体可为螺钉或者铆钉等。

优选地，紧固件为螺钉，第一连接孔和第二连接孔11220中有一个是光通孔、另一个是螺纹孔；或者，紧固件为螺钉与螺母的组合，第一连接孔和第二连接孔11220中都是光通孔。第二连接孔11220具体可沿定位凸台11223朝向轴向限位部11221的另一端面(轴向限位部11221背对定子组件12的端面)贯穿设置；当然了，在定位凸台11223的厚度足够大、且第二连接孔11220为螺纹孔时，第二连接孔11220也可只设于定位凸台11223上或者第二连接孔11220从定位凸台11223上延伸于轴向限位部11221上但不贯穿轴向限位部11221。

优选地，一并参照图2和图5所示，各轴向部分11221之朝向叶轮组件2的端面上凹设有连通于与其相邻两通风道101之间的导风凹槽1120。导风凹槽1120的设置，可利于减小气流在叶轮组件2与通风道101之间流动所受到的阻碍，从而利于较小气流的压力损失，进而利于保证定子组件12的散热效果。

优选地，安装支架112与外壳111一体成型设计制造，这样，利于减少集成式电机的部件数量和安装工序。当然了，具体应用中，安装支架112与外壳111也可采用分体制造成型方式，再将安装支架112紧固安装于外壳111内，这种设置方式，可利于降低机壳11的制造难度。

优选地，一并参照图1～3所示，叶轮组件2包括安装于转轴13上的叶轮21和罩设于叶轮21外并与外壳111一端连接的风罩22，风罩22的中心轴位置处贯穿设有通风孔221。转轴13具有朝向叶轮组件2所在侧延伸出外壳111外的外露轴段，叶轮21紧固套安于外露轴段上，并可随转轴13的转动而转动，从而可起到产生强气流的作用。风罩22的设置，主要用于防护叶轮21，风罩22紧固连接外壳111，在叶轮21转动时，风罩22不转动。

优选地，参照图2所示，叶轮组件2还包括沿外壳111轴向设于叶轮21与安装支架112之间的导叶23，在转轴13转动时，导叶23不转动。导叶23的设置，主要用于矫正流通于叶轮21与通风道101之间的气体流向，以减小气体流动过程中的压力损失。

优选地，导叶23与安装支架112分体制造成型方式，且导叶23通过螺钉紧固安装于安装支架112上，这样，利于降低导叶23与安装支架112的制造难度。当然了，具体应用中，导叶23也可与安装支架112一体成型设计制造，这种设置方式，利于减少集成式电机的部件数量和安装工序。

优选地，一并参照图1、图2、图4、图5和图6所示，定子组件12包括定子铁芯121、绕设于定子铁芯121上的定子绕组122和设于定子铁芯121与定子绕组122之间的绝缘部件123，定子铁芯121包括定子轭1211和若干个设于定子轭1211上的定子齿1212，任意相邻两定子齿1212之间都形成一个绕线槽1215，定子绕组122绕设于定子轭1211的外周，且定子绕组122位于流动通道100内，定子绕组122与各通风道101相对设置。此处，将定子绕组122绕设于定子轭1211上，可省去定子绕组122绕设于定子齿1212上需预留供绕线头穿设的空间，提高了定子铁芯121的槽面积利用率，且可使定子绕组122可以使用比齿绕线方式中线径更大的漆包线，从而有效降低了定子绕组122的电阻，减小了定子绕组122的线圈损耗。此外，由于定子绕组122位于流动通道100内并与通风道101正相对设置，故，其可利用叶轮组件2产生的强气流直接对定子绕组122进行冷却，减小了定子绕组122的温升，这样，一方面减小了定子绕组122的铜损，从而利于提高集成式电机的效率；另一方面可减缓定子绕组122上绝缘的老化速度，进而利于延长集成式电机的使用寿命。

优选地，一并参照图1和图2所示，电路板31通过螺钉连接或者铆钉铆接等连接方式紧固连接绝缘部件123，绝缘部件123上凸设有若干个用于电路板31紧固连接的安装柱1231。此处，通过安装柱1231的设置，还可利于使电路板31与外壳111之间形成可供空气流通的轴向间距102，进而利于提高定子组件12与控制组件3的散热效果。

优选地，参照图6～8所示，定子铁芯121由至少两个分割体1200沿圆周方向拼接围合而成，这样，在具体应用中，可先分别在各分割体1200上进行集中绕线，再将各绕设有绕组线圈的分割体1200焊接连接形成一个整体定子铁芯121，从而利于避免由于定子铁芯121内径小而造成定子绕组122绕制时受空间限制的情形发生，进而利于定子绕组122采用机器进行自动化绕制，并利于集成式电机的小型化设计。分割体1200的具体结构根据其围合成定子铁芯121所需数量的不同而不同，本优选实施方案中，定子铁芯121只由两个分割体1200拼接围合而成；当然了，具体应用中，定子铁芯121也可由其它数量的分割体1200拼接围合而成，如：定子铁芯121可由三个或以上的分割体1200拼接围合而成。

优选地，参照图7和图8所示，相邻两分割体1200的两相互配合接合面上分别设有相互卡插配合的定位凸起1201和定位凹槽1202。定位凸起1201和定位凹槽1202可对相邻两分割体1200的拼接起到导向定位作用，一方面利于提高定子铁芯121的组装效率；另一方面利于防止对两相邻分割体1200加焊固定时分割体1200移位的现象发生。

具体地，一并参照图2、图4、图6、图7和图8所示，定子轭1211具有内侧壁和外侧壁，各定子齿312沿圆周方向间隔凸设于定子轭1211的内侧壁上，定子铁芯121还包括若干个沿圆周方向间隔凸设于定子轭1211之外侧壁3112上并用于与机壳11连接的凸出连接部1214，流动通道100具体包括若干个通风道101和若干个分别由相邻两凸出连接部1214、机壳11内侧壁围合形成的散热通道。各凸出连接部1214上都贯穿设有第一连接孔，定子铁芯121具体通过凸出连接部1214紧固连接各连接支体1122。此处，定子铁芯121利用凸出连接部1214与机壳2的安装支架112进行连接，这样，在定子铁芯121设计外径不变的前提下，可使得定子轭1211朝向定子铁芯121的中心孔方向缩进，从而在定子轭1211厚度不变的前提下，可使得定子轭1211的周长减小了，有效减小了定子轭1211的质量(重量)，进而利于降低电机的总质量；且相对于定子绕组122绕设于定子齿1212上的方式，本实施例的定子齿1212和定子轭1211主磁路的长度均减短了，从而利于进一步减小定子铁芯121的损耗，进而利于提高电机的效率。此外，凸出连接部1214的设置，还可利于使定子铁芯121上的安装部位不会影响定子铁芯121的电磁性能；同时还利于使得任意两相邻凸出连接部1214与定子轭1211外侧壁、外壳111内侧壁之间都围合形成一个散热风道，这样，使得定子绕组122绕设于定子轭1211上后具有位于散热风道中的部分，且散热风道的一端与通风道101连通、另一端与外壳111的外部空间连通，从而利于通过叶轮组件2产生的强气流进行冷却定子绕组122，以有效提高定子绕组122的散热效果。

优选地，每个凸出连接部1214都分别与一个定子齿1212呈内外正相对凸设于定子轭1211的两侧。

优选地，一并参照图7和图8所示，各分割体1200由定子铁芯121从至少一个凸出连接部1214上分割形成，且相邻两分割体1200在凸出连接部1214处通过焊接固定。此处，通过焊接方式实现相邻两分割体1200的紧固连接，且由于其将分割体1200的焊接部位设在在凸出连接部1214上，故而利于减小焊接对定子铁芯121电磁性能的影响。

一并参照图7和图8所示，作为本实施例的一优选实施方案，分割体1200的数量为两个，凸出连接部1214的数量设有四个，两个分割体1200由定子铁芯121利用一条径向分割线从两直线相对的凸出连接部1214上对半分割形成；或者，分割体1200的数量为三个，凸出连接部1214的数量设有三个，三个分割体1200由定子铁芯121利用三条分割线分别从三凸出连接部1214上分割形成。

优选地，电机本体1为一对极六槽结构或者一对极四槽结构，即电机本体1中转子14的极对数为一、绕线槽1215的数量为六；或者，电机本体1中转子14的极对数为一、绕线槽1215的数量为四。定子绕组122具体可包括三组相性不同的绕组或者只包括两组相性不同的绕组。

优选地，本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机优选为具有叶轮21的高速小型集成式电机(如转速大于10000rpm的小型电机)，这样，可极大程度地简化高速小型集成式电机的结构和安装工序，并有效提高了高速小型集成式电机的效率和散热效果。

本发明实施例提供的具有叶轮的集成式电机，省去了电机端盖的设计，并利用叶轮21产生的强气流对定子组件12进行散热，其结构简单、结构紧凑、体积小、材料用量少、部件数量少、安装方便、散热效果佳、电机效率高、使用寿命长，且当其应用于吸尘器、抽风机、排风机、空气清洁器、干手机、空气泵、风扇等设备中时，可极大程度地提高这些设备的效率和使用寿命，并可降低这些设备的成本。

以上所述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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.具有叶轮的集成式电机，其特征在于：包括电机本体、安装于所述电机本体一端的叶轮组件和安装于所述电机本体另一端的控制组件，所述电机本体包括机壳、安装于所述机壳内的定子组件、穿设安装于所述机壳内的转轴和安装于所述转轴上的转子，所述控制组件设于所述机壳外，且所述控制组件与所述机壳之间具有轴向间距和/或径向间距，所述机壳内设有连通于所述叶轮组件与所述轴向间距和/或径向间距之间的流动通道；

所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯包括定子轭和若干个设于所述定子轭上的定子齿，所述定子绕组绕设于所述定子轭的外周，所述定子绕组位于所述流动通道内，所述定子铁芯包括若干个沿圆周方向间隔凸设于所述定子轭之外侧壁上并用于与所述机壳连接的凸出连接部；

所述流动通道包括若干个分别由相邻两所述凸出连接部、所述机壳内侧壁围合形成的散热通道；

所述机壳包括外壳和设于所述外壳内并与所述定子组件紧固连接的安装支架，所述安装支架隔设于所述定子组件与所述叶轮组件之间，所述安装支架包括靠近外壳之中心轴的支架本体和若干个连接于支架本体与外壳之间的连接支体；

所述定子铁芯通过所述凸出连接部紧固连接各所述连接支体。

2.如权利要求1所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：各所述定子齿沿圆周方向间隔凸设于所述定子轭的内侧壁上。

3.如权利要求2所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：所述定子铁芯由至少两个分割体沿圆周方向拼接围合而成。

4.如权利要求3所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：相邻两所述分割体的两相互配合接合面上分别设有相互卡插配合的定位凸起和定位凹槽。

5.如权利要求3或4所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：各所述分割体由所述定子铁芯从至少一个所述凸出连接部上分割形成，且相邻两所述分割体在所述凸出连接部处通过焊接固定。

6.如权利要求1至4任一项所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：所述控制组件包括与所述定子组件连接的电路板和安装于所述电路板上且伸出端背对所述定子组件延伸的电容，所述电路板与所述机壳之间具有所述轴向间距和/或所述径向间距。

7.如权利要求1至4任一项所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：所述流动通道包括由所述安装支架与所述外壳之内侧壁之间形成以连通于所述叶轮组件与所述定子组件之间的通风道。

8.如权利要求7所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：所述支架本体具有中空内孔， 任意相邻两所述连接支体均与所述外壳的内侧壁、所述支架本体围合形成一个所述通风道。

9.如权利要求1至4任一项所述的具有叶轮的集成式电机，其特征在于：所述叶轮组件包括安装于所述转轴上的叶轮和罩设于所述叶轮外并与所述机壳一端连接的风罩，所述风罩上设有通风孔。