CN107196427B - 一种无刷涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无刷涡轮机，该无刷涡轮机包括前盖、主机体、涡轮风叶、控制器组件、转子组件和定子组件，所述定子组件包括轴承支架、电绕组和矽钢片导磁体，所述轴承支架的中心处轴向设置有轴承套，其中转子组件轴向安装在轴承套内，所述导磁体的内侧设有一个或多个向内凸出的导磁腿，多个导磁腿径向环绕固定轴承套，其中轴承套的外侧设有多个径向凸出的绕线支臂，每个导磁腿均位于一个绕线支臂内。本发明的无刷涡轮机将多个部件集成到一个轴承支架上、结构紧凑、体积较小，一个轴承支架部件就实现了多个功能，工作时可以产生较高的空气流量与真空度，使产品小型化和轻量化的同时具有很好的工作性能。

Description

一种无刷涡轮机

技术领域

本发明涉及一种无刷涡轮机，尤其是涉及一种用于吸尘器中的无刷涡轮机。

背景技术

现在工程技术人员通过持续不断努力设计出体积较小的吸尘器无刷涡轮机。其中定子组件被设计成一个零件具有多个延伸功能，从而较小的吸尘器无刷涡轮机被实现，实现了产品整体轻量化设计，高转速的无刷涡轮机将会被实现，通过较高的旋转速度实现较高的流量与真空度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种无刷涡轮机，该无刷涡轮机将多个结构进行集成、结构紧凑、体积较小，工作时可以产生较高的空气流量与真空度，使产品小型化和轻量化的同时具有很好的工作性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：提供一种无刷涡轮机，其包括前盖、主机体、涡轮风叶、控制器组件、转子组件和定子组件，所述定子组件包括轴承支架、电绕组和矽钢片导磁体，所述轴承支架的中心处轴向设置有轴承套，其中转子组件轴向安装在轴承套内，所述导磁体的内侧设有一个或多个向内凸出的导磁腿，多个导磁腿径向环绕固定轴承套。

在本发明一个较佳实施例中，绕线支臂的内部为一容纳导磁腿的空腔，该空腔深入轴承套的壁内或贯穿至轴承套的内壁。

在本发明一个较佳实施例中，所述轴承套的外侧设有多个径向凸出的绕线支臂，每个导磁腿均位于一个绕线支臂内。多个导磁腿围绕轴承套呈“+”形、“—”形、“x” 形、“ *”形或者“C” 形布置。

在本发明一个较佳实施例中，所述转子组件包括一对轴承、中心轴和永磁体，其中永磁体和一对轴承均套装在中心轴上，且一对轴承分别位于永磁体轴向两端。

在本发明一个较佳实施例中，所述中心轴与永磁体接触段的表面上设有外螺纹或滚花。

在本发明一个较佳实施例中，所述转子组件和轴承套轴向之间设有波形垫圈。

在本发明一个较佳实施例中，所述轴承支架上设有霍尔支架，所述霍尔支架位于轴承套外侧。

在本发明一个较佳实施例中，所述霍尔支架上安装有霍尔传感器，霍尔传感器的正面面向永磁体。

在本发明一个较佳实施例中，所述轴承支架上设有导电片支架，导电片支架位于轴承套的外侧。

在本发明一个较佳实施例中，所述轴承支架上安装有导电片，导电片同时与控制器组件和电绕组电性连接。

本发明的有益效果是：本发明的无刷涡轮机将多个部件集成到一个轴承支架上、结构紧凑、体积较小，一个轴承支架部件就实现了多个功能，工作时可以产生较高的空气流量与真空度，使产品小型化和轻量化的同时具有很好的工作性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明的无刷涡轮机主机体的第一等角视图：

图2是本发明的无刷涡轮机主机体的第二等角视图：

图3是无刷涡轮机的分解视图：

图4是无刷涡轮机主机体的第一等角视图：

图5是无刷涡轮机主机体的第二等角视图：

图6是无刷涡轮机主机体的俯视图：

图7是无刷涡轮机主机体的剖试图：

图8是无刷涡轮机上盖局部剖视图：

图9是无刷涡轮机上盖等角视图：

图10是无刷涡轮机的涡轮风叶等角视图：

图11是无刷涡轮机的涡轮风叶俯视图：

图12是无刷涡轮机的转子组件的等角视图：

图13是无刷涡轮机的转子组件的分解视图：

图14是无刷涡轮机的定子组件的第一等角视图：

图15是无刷涡轮机的定子组件的第二等角视图：

图16是无刷涡轮机的定子组件的第一等角剖视图：

图17是无刷涡轮机的定子组件的第二等角剖视图：

图18是无刷涡轮机的轴承支架的第一等角视图：

图19是无刷涡轮机的轴承支架的第二等角视图：

图20是无刷涡轮机的轴承支架的剖面侧视图：

图21是无刷涡轮机的轴承支架的剖面等角视图：

图22是无刷涡轮机的导电片的等角视图：

图23是无刷涡轮机的导磁体的俯视图视图：

图24是无刷涡轮机的组件的剖面侧视图：

图25是无刷涡轮机的组件的剖面侧视图、箭头表达了空气流体在无刷涡轮机的运动方向。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图25，无刷涡轮机1包括主机体2、前盖3、转子组件5、定子组件6、控制器组件7。主机体2为圆柱形状且包括（剖面虚线表达）涡轮腔30、侧壁31，通过多个导风叶片26将涡轮腔30和侧壁31连接固定，三者形成多个导风口25，其中多个导风叶片26外侧设有一圈比侧壁31小的台阶，台阶外侧设有定位槽28和多个卡位27，位于涡轮腔30中心的端面20且中心设有一个孔，定位孔21和一对螺丝柱22和多个加强筋23，定位在涡轮腔30外侧的倒角24，其中侧壁31后面的内侧设有限位卡圈29。

前盖3为圆筒形状，包括定位在圆柱外壁端部下面的定位筋32和圆柱外壁内侧的多个卡槽66。

涡轮风叶4为螺旋半敞开式，包括定位在轮盘37上的多个螺旋叶片33和多个半螺旋叶片34，半螺旋叶片34的顶部端面36与中心轴线38的夹角大于等于88度，涡轮风叶4的中心处设有供中心轴41轴向贯穿的孔35。

转子组件5包括中心轴41、永磁体42、永磁体套43，永磁体套43套在永磁体42上，永磁体42、一对轴承39、40和涡轮风叶4均轴向套装固定到中心轴41上。中心轴41表面设置有外螺纹44或滚花处理，其目的是使中心轴41的表面可更多容纳粘合剂，永磁体42轴向套装粘接固定到中心轴41的带有外螺纹44的一段上，更多的粘合剂可以使永磁体42在中心轴41上的固定非常牢固。一对轴承39、40分别分布在永磁体42的两侧，沿轴间隔开的一对轴承提供了转子组件的稳定性，相对紧凑的转子组件可以被实现。结果，位于永磁体42两侧的轴承39、40可以被轴向固定到一个同轴度相对较高的零件中，这将解决了一对轴承固定于两个零件中带来的不同轴问题，从而提高轴承的寿命同时可以压缩轴向空间。转子组件5的一对轴承39、40安装在一次模制成型的轴承套50内这可良好的控制同轴精度、从而轴承的寿命可有效的得到保证。

定子组件6包括轴承支架49、矽钢片导磁体45、电绕组55、霍尔传感器52、导电片54。

轴承支架49包括套管形式的轴承套50，轴承套50轴向的一端设有端盖51、且中心设有孔，轴承套50和端盖51两者形成带端盖的轴承套组件，转子组件5轴向安装在轴承套50内、且转子组件5的一个轴承40和端盖51内侧之间设有波形垫圈67，波形垫圈67可有效的控制转子组件的预紧力，使轴承窜动问题得了到良好的控制、轴承的寿命也可以良好的得到保证。

轴承支架49包括位于轴承套50外侧的霍尔支架46，霍尔传感器52轴向装入霍尔支架46，位置越过轴承40并靠近转子组件的永磁体42，具体安装以可以接收霍尔信号为准。同时霍尔传感器52和控制器组件7连接固定，因霍尔支架46和轴承支架49是一次模制成型，这可以精密的控制霍尔传感器52和永磁体42的角度、位置、和距离，这对接收信号的稳定性提供了良好的保证、同时结构更紧凑。

轴承支架49包括位于轴承套50外侧两端的导电片支架53、57，端盖51上设有多个限位筋56、这几个结构部件是一次模制成型，可以减少安装环节、提高装配效率、部件尺寸控制精密、强度好，可良好的固定一对导电片54，一对导电片54同时连接电绕组55和控制器组件7，导电片支架53、57、外侧均设有卡线槽58，其目的是用于定位电绕组55，这可以良好控制电绕组55的正负极不会接触，电绕组55变换正负极时铜线缠绕在轴承套50外侧、而且定位于卡线槽58内部，以上方案用的是径向空间、机器的整体轴向尺寸并没有增加、所以相对紧凑的结构被实现。

轴承支架49包括环绕在轴承套50外侧的多个绕线支臂47，多个绕线支臂47围绕轴承套50呈“+”形、“—”形、“x” 形、“ *” 形或者“C” 形布置，绕线支臂47与轴承套50两者是一次模制成型，同时矽钢片导磁体45均被成型到多个绕线支臂47内部、绕线支臂47上下两端均设有工艺孔60、其目的是防止模制成型过程中导磁体45轴向窜动，电绕组55均缠绕在多个绕线支臂47上。

下面将描述定子组件6的组装方法。

因定子组件6的多数结构和功能都集成在轴承支架49上完成、这样做是为了实现相对紧凑的结构同时避免了多零件的累积公差问题，实现了相对紧凑的结构和主要部位的精度。

下面将描述定子组件6的组装方法。

轴承支架49是模制成型、将矽钢片导磁体45的多个导磁腿65装入模具内、模制成型后多个矽钢片导磁腿65均布置在绕线支臂47内部，其中绕线支臂47上下均设有工艺孔60目的是防止模制成型时矽钢片导磁腿65在模具内部窜动。

将一对导电片54紧配压装到轴承支架49的多个限位筋56内，其中导电片54的卡位桩63同时被紧配压装到导电片支架53、57内，其中三者配合的位置施加少量的粘结剂，间隔数小时三者将被粘结在一起。也可以用一种压力较大的工装治具将三者紧配压装到一起、这样可以不需要使用粘结剂。

现在轴承支架49被加工成定子组件6，但这还是半成品，它包括轴承支架49、矽钢片导磁体45、和一对导电片54，电绕组55均在多个绕线支臂47上缠绕。导电片54设有多个与电绕组55相连接的弯角62 ，电绕组55缠绕前它是半敞开形式、缠绕完成后弯角62将电绕组55包于弯角62弯折的内部空间、并且用工装治具把弯角62压平。这之后利用焊接方式将电绕组55均焊接固定在弯角62内部的弯折空间内。

霍尔传感器52带有少量的粘结剂轴向装入到霍尔支架46内固定粘结。控制器7同时连接霍尔传感器52和导电片54，其中导电片54的端部61和控制器组件7焊接固定，霍尔传感器52的三个信号腿和控制器组件7焊接固定。一个定子组件被组装完成。

现在将描述无刷涡轮机的组装方法：

转子组件5和波形垫圈67被轴向装到定子组件6的轴承套50内部。定子组件6被轴向装到主机体2终止于限位卡圈29，轴承套50外侧的周圈被装配到定位孔21内终止于端面20内侧。利用螺丝将螺丝帽48和螺丝柱22进行锁紧固定。

涡轮风叶4中心处设有一个孔35，中心轴41被轴向压装到孔35内，轮盘37的边缘平面和主机体2中心的倒角24顶端小平面对齐，这将用工装治具压装完成，同时孔35和中心轴41的配合处会施加少量的粘结剂固定。

将前盖3套装在主机体2上，前盖3的定位筋32与主机体2的定位槽28装配固定，前盖3的多个卡槽66均装配在主机体2的多个卡位27上，同时前盖3和主机体2的配合处被施加少量的粘结剂固定。

控制器组件7位于机器的后面并被固定在定子组件6多个零件上，包括与一对导电片54焊接固定、与霍尔传感器52焊接固定，他们之间电导通。至此一个无刷涡轮机制作完成。

下面将描述无刷涡轮机的工作原理：

电源给控制器组件7供电，控制器组件7通过霍尔传感器52识别当前转子组件5位置、然后控制器组件7给导电片54供电、导电片54给电绕组55供电，通过控制器组件7的控制，电绕组55开始给导磁腿65励磁、导磁腿65通过磁场变换驱动转子组件5，开始工作的转子组件5为360度旋转，转子组件5的前端的涡轮风叶4也随之旋转，涡轮风叶4在空腔内旋转会产生负压、此时的空气流体状态是从涡轮机口进入、通过涡轮风叶4的旋转气流在机体2的导风口25处出风。在这之前已经产生了负压，接下来气流会给定子组件6和控制器组件7进行冷却，气流在控制器组件7的外围和主机体2之间离开无刷涡轮机1。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种无刷涡轮机，包括：前盖、主机体、涡轮风叶、控制器组件、转子组件和定子组件，所述定子组件包括轴承支架、电绕组和矽钢片导磁体，其特征在于，所述轴承支架的中心处轴向设置有轴承套，其中转子组件轴向安装在轴承套内，所述矽钢片导磁体的内侧设有多个向内凸出的导磁腿，多个导磁腿径向环绕固定轴承套，其中轴承套的外侧设有多个径向凸出的绕线支臂，每个导磁腿均位于一个绕线支臂内，绕线支臂的内部为一容纳导磁腿的空腔，该空腔深入轴承套的壁内或贯穿至轴承套的内壁，所述转子组件包括一对轴承、中心轴和永磁体，其中永磁体和一对轴承均套装在中心轴上，且一对轴承分别位于永磁体轴向两端，所述轴承支架上设有霍尔支架，所述霍尔支架位于轴承套外侧，所述轴承支架上设有导电片支架，导电片支架位于轴承套的外侧。

2.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，多个导磁腿呈+形布置。

3.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，多个导磁腿呈—形布置。

4.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，多个导磁腿呈x形布置。

5.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，多个导磁腿呈*形布置。

6.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，所述中心轴与永磁体接触段的表面上设有外螺纹或滚花。

7.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，所述转子组件和轴承套轴向之间设有波形垫圈。

8.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，所述霍尔支架上安装有霍尔传感器，霍尔传感器的正面面向永磁体。

9.如权利要求1所述的无刷涡轮机，其特征在于，所述轴承支架上安装有导电片，导电片同时与控制器组件和电绕组电性连接。

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