CN107104550A - 电机及具有该电机的滚刷 - Google Patents

Abstract

一种电机及具有该电机的滚刷，包括定子以及可转动地设置于定子内的转子，所述转子包括转轴，所述转轴上还固定连接有轴流叶轮，所述电机在其轴向的两端分别形成有轴向通孔，所述轴流叶轮随电机转动时驱使气流由电机的轴向的一端的通孔进入电机内并由轴向的另一端的通孔排出电机之外，在电机内形成轴向气流带走电机内的热量，保证电机的电气安全。

Description

电机及具有该电机的滚刷

技术领域

本发明涉及电机，特别是涉及内转子电机。

背景技术

电机依据电磁感应实现电能的转换或传递，常作为各种电器、机械的动力源。电机的基本机构包括有定子与转子两大部分，定子与转子其中之一设永磁体，其中之另一设线圈，线圈通电产生变化的磁场，与转子的磁场作用，推动转子持续转动。电机本身在运行过程中会产生一定的热量，特别是通电线圈会产生较大的热量，这些热量在电机内部积累，难以散发，影响电机的电气安全。现有技术中，电机内部通常设离心式冷却扇，在吸尘器滚刷等管状应用中，不仅需要在电机端盖上设通风孔，还需在电机壳体的周壁和电机外周的滚刷管状体上均设置通风孔以供空气沿径向流动。

发明内容

有鉴于此，提供一种自身能有效散热的内转子电机。

一种电机，包括定子以及可转动地设置于定子内的转子，所述转子包括转轴，其特征在于：所述转轴上固定连接有轴流叶轮，所述电机在其轴向的两端分别形成有轴向通孔，所述轴流叶轮随电机转动时驱使气流由电机的轴向的一端的通孔进入电机内并由轴向的另一端的通孔排出电机之外，在电机内形成轴向气流带走电机内的热量。

较佳地，所述叶轮包括轮毂以及由轮毂的外壁面向外延伸的叶片，所述叶片相对于轮毂的外壁面倾斜，叶片的前缘与叶片的径向外表面的交线的中心点与叶片的后缘与径向外表面的交线的中心点的连线相对于水平面形成20～30°的偏转角。

较佳地，叶片与轮毂的外壁面具有相交面，叶片的前缘与相交面的交线的中心点与叶片的后缘与相交面的交线的中心点的连线相对于水平面形成30～50°的偏转角。

较佳地，所述叶轮包括轮毂以及由轮毂的外壁面向外延伸的叶片，所述轮毂的外壁面为圆台面，相对于轮毂的轴线形成不大于25°的倾斜角。

较佳地，所述叶轮还包括由轮毂的内壁面沿轴向一体向外延伸的固定柱。

较佳地，所述电枢的轴向两端设有固定架，所述固定柱插接于固定架内。

较佳地，所述定子包括壳体以及固定于壳体内的磁铁，所述壳体的轴向尺寸大于磁铁的尺寸，壳体的侧壁的一端相对磁铁向外伸出，所述转子的电枢正对磁铁，叶轮位于壳体的侧壁内并正对侧壁相对磁铁向外伸出的部分。

较佳地，所述壳体的侧壁相对磁铁向外伸出的部分上形成有穿孔，所述穿孔正对叶轮。

较佳地，所述壳体的侧壁一端开口另一端封闭形成端面，所述侧壁的开口端设有端盖，所述端盖与壳体端面分别形成所述通孔。

较佳地，所述端盖内设有电刷，所述转轴上设有与电刷接触的换向器，所述叶轮位于电枢与换向器之间。

较佳地，所述电枢的轴向两端均设有叶轮。

本发明另一方面提供一种滚刷，包括管状体及设于管状体内的如上所述的电机。

相较于现有技术，本发明电机在其内部设置叶轮，叶轮在随转子转动时，将电机外部的空气由其轴向的一端引入电机内，并沿轴向流动带走电机产生的热量，最终由电机的轴向的另一端排出电机之外，有效散发电机内部产生的热量，保证电机的电气安全。当应用于吸尘器滚刷等具有管状体的设备时，可以简化产品结构，降低成本。

附图说明

以下将结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1为根据本发明一实施例的内转子电机的立体组装图。

图2为图1所示电机的分解图。

图3为图1所示电机的另一角度视图。

图4为图1所示电机的轴向剖视图。

图5为电机的转子的进一步分解图。

图6为转子的叶轮的另一角度视图。

图7为叶轮与转子的支架的组装示意图。

图8为叶轮的透明侧视图。

图9为叶轮的轴向剖视图。

具体实施方式

如图1所示，根据本发明一实施例的内转子电机10包括定子30、收容于定子30内的转子50、以及连接于定子30一端的端盖70。本发明实施例的电机尤其适用于例如驱动手持式吸尘器的滚刷等家用电器中。

请同时参阅图2及图3，所述定子30包括壳体31以及固定于壳体31内的永久磁铁32。所述壳体31为前端开口后端封闭的中空圆筒状，包括圆形的轴向端面33以及由端面33的外边缘沿轴向延伸的径向侧壁34。所述端面33的中央沿轴向外凸形成有凸台35，所述凸台35的内部形成有容置空间，用于容纳第一轴承40，支撑转子50的转动。所述凸台35朝向电机10的外侧的端面形成圆孔36，所述圆孔36连通凸台35内的容置空间，转子50的转轴51可由凸台35的圆孔36向外伸出，与负载连接。所述壳体31的端面33上还形成有若干通孔37，所述通孔37沿轴向贯穿端面33，在轴向上连通电机10的内外空间。本实施例中，所述通孔37沿端面33的周向均匀间隔设置并环绕凸台35。

请同时参阅图4，所述磁铁32贴设于壳体31的侧壁34的内侧。磁铁32成对设置，相邻的磁铁32具有不同的极性。本实施例中，侧壁34的轴向高度大于磁铁32的轴向高度。所述侧壁34的前端，即侧壁34远离端面33的一端，相对于磁铁32向外伸出一定长度。所述侧壁34的前端上形成有穿孔38，所述穿孔38沿径向贯穿所述侧壁34，在径向上连通电机10的内外空间。较佳地，所述穿孔38靠近磁铁32并在轴向上位于磁铁32的前端。

请同时参阅图5，所述转子50包括转轴51、套接于转轴51上并与转轴51同步转动的电枢52、分设于电枢52的轴向的两端的固定架53、与电枢52电连接的换向器54、以及叶轮55。所述转轴51的一端(图示方向为后端)可转动地穿过壳体31的凸台35内的第一轴承40后，由凸台35的圆孔36伸出至电机10外，与负载连接；转轴51的另一端(图示方向为前端)可转动地插接于端盖70内。类似地，所述端盖70的中央沿轴向朝向电机10的外侧凸伸形成有另一凸台72，所述另一凸台72内承载第二轴承60，如图4所示。所述两轴承60、40分别于转轴51的两端对其形成支撑，维持转子50的平稳转动，减小噪音的产生。

所述电枢52包括铁芯以及绕设于铁芯上的线圈(图未示)。铁芯可以通过紧配合等固定于转轴51上。所述电枢52在径向上正对定子30的磁铁32。所述固定架53紧配合于转轴51上，并在轴向的两端夹持电枢52。所述换向器54固定套设于转轴51上，包括若干换向片，所述换向片沿周向均匀间隔排布。所述端盖70内对应设有一对电刷74，所述电刷74在径向上正对换向器54。在转子50的转动过程中，电刷74顺序与换向器54的不同换向片接触，周期性地改变电枢52的线圈的电流方向，从而生成感应磁场与定子30的磁铁32的磁场作用，推动转子50持续转动。所述转子50转动时，其转轴51带动负载动作将电能转化为机械能输出。

请同时参阅图6及图7，所述叶轮55优选地为轴流叶轮，固定连接于前端的固定架53上，位于换向器54与电枢52之间。较佳地，所述叶轮55正对壳体32的侧壁34的前端的穿孔38，叶轮55转动时形成负压可以将外部空气由穿孔38吸入电机10内。对应地，所述端盖70上形成有通孔76(见图2)，所述通孔76沿轴向贯穿端盖70，连通电机10的内外空间。如此，叶轮55在随转子50转动时，将电机10外部的空气由其轴向的一端引入电机10内，并沿轴向流动带走电机10产生的热量，最终由电机10的轴向的另一端排出电机10之外。所形成的气流流向视叶轮55的具体形状而定。

所述叶轮55包括轮毂56、由轮毂56的外壁面延伸的若干叶片57、以及由轮毂的内壁面延伸的固定柱58。较佳的，所述叶轮具有6个叶片。所述轮毂56罩设于前端的固定架53上，大致呈碗状。轮毂56的内壁面为曲面，与固定架53相匹配。所述固定柱58由轮毂56的内壁面沿轴向一体向外延伸，插接于固定架53内，将叶轮55与固定架53相连，如图7所示。为更好的引导气流，所述轮毂56为两端开口的圆台状结构，轮毂56的外壁面59为圆台面，其直径沿轴向逐渐变化。本实施例中，如图9所示，所述轮毂56的外径，即其外壁面59的直径沿轴向由外向内，即朝向电枢52，逐渐增大，外壁面59的母线相对于其轴线形成倾斜角θ，较佳地所述倾斜角θ不大于25°。

请同时参阅图8与图9，所述叶片57由轮毂56的外壁面59沿径向向外延伸，相对于轮毂56倾斜设置，具有前缘571、后缘572、径向外表面573。沿着自中部朝着前、后缘的方向叶片的厚度逐渐减小。叶片与轮毂56的外壁面59具有相交面574。沿所述倾斜方向叶片的径向外表面573长于相交面574。叶片的前缘571与径向外表面573的交线的中心点A与叶片的后缘572与径向外表面573的交线的中心点B的连线L1相对于水平面L(即与轮毂56的轴向相垂直的平面)形成偏转角β，较佳地为20～30°；叶片的前缘571与相交面574的交线的中心点C与叶片57的后缘572与相交面574的交线的中心点D的连线L2相对于水平面L形成偏转角γ，较佳地为30～50°。经测试，随着角度，包括轮毂56的倾斜角θ、叶片57的偏转角β与γ的增加，所形成的气流的流量增大。但考虑到与其它元件的装配、所占据的空间等因素，更佳的选择β为25～30°，γ为40～50°。在一个实例中，选择轮毂56的倾斜角θ＝25°、叶片57的偏转角β＝30°、γ＝50°，叶轮55随转子50转动时，驱使空气由端盖70的通孔76进入电机10内，由壳体31的端面33上的通孔37排出电机10之外，所形成的气流为0.265l/s，转矩为0.3865mN.m，通过温度测试，可以发现增加叶轮55可以明显降低电机10内部的温度，特别是转子50的线圈的温度可以下降80K左右，有效保障电机10的电气安全。

可以理解地，也可以改变叶轮55的结构或将叶轮55反向安装，使气流由壳体31的端面33的通孔37进入电机10，相应地由端盖70的通孔76流出电机10之外，同样在电机10内形成强制气流，对电机10，尤其是电枢52的线圈进行散热冷却，保证电机10的电气安全。另外，也可以将叶轮55安装于后端的固定架53上，或者同时在前、后两端的固定架53上安装叶轮55，均可以对电机10进行有效的散热。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种电机，包括定子以及可转动地设置于定子内的转子，所述转子包括转轴，其特征在于：所述转轴上固定连接有轴流叶轮，所述电机在其轴向的两端分别形成有轴向通孔，所述轴流叶轮随电机转动时驱使气流由电机的轴向的一端的通孔进入电机内并由轴向的另一端的通孔排出电机之外，在电机内形成轴向气流带走电机内的热量。

2.如权利要求1所述的内转子电机，其特征在于，所述叶轮包括轮毂以及由轮毂的外壁面向外延伸的叶片，所述叶片相对于轮毂的外壁面倾斜，叶片的前缘与叶片的径向外表面的交线的中心点与叶片的后缘与径向外表面的交线的中心点的连线相对于水平面形成20～30°的偏转角。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，叶片与轮毂的外壁面具有相交面，叶片的前缘与相交面的交线的中心点与叶片的后缘与相交面的交线的中心点的连线相对于水平面形成30～50°的偏转角。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述叶轮包括轮毂以及由轮毂的外壁面向外延伸的叶片，所述轮毂的外壁面为圆台面，相对于轮毂的轴线形成不大于25°的倾斜角。

5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述叶轮还包括由轮毂的内壁面沿轴向一体向外延伸的固定柱。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述电枢的轴向两端设有固定架，所述固定柱插接于固定架内。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子包括壳体以及固定于壳体内的磁铁，所述壳体的轴向尺寸大于磁铁的尺寸，壳体的侧壁的一端相对磁铁向外伸出，所述转子的电枢正对磁铁，叶轮位于壳体的侧壁内并正对侧壁相对磁铁向外伸出的部分。

8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述壳体的侧壁相对磁铁向外伸出的部分上形成有穿孔，所述穿孔正对叶轮。

9.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述壳体的侧壁一端开口另一端封闭形成端面，所述侧壁的开口端设有端盖，所述端盖与壳体端面分别形成所述通孔。

10.如权利要求9所述的电机，其特征在于，所述端盖内设有电刷，所述转轴上设有与电刷接触的换向器，所述叶轮位于电枢与换向器之间。

11.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电枢的轴向两端均设有叶轮。

12.一种滚刷，包括管状体及设于管状体内的如权利要求1-11任一项所述的电机。