CN108206600B - 电机和具有电机的手持式产品 - Google Patents

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Abstract

一种电机，包括用于支撑件转子组件和定子组件的框架，该框架包括内壁和外壁，和在内壁和外壁之间延伸的多个扩散器叶片，该转子组件包括轴，磁体，轴承组件和叶轮，该定子组件包括线轴，定子铁芯和绕线轴缠绕的绕组，该叶轮包括金属毂和外部部分，该外部部分包括多个叶片且由塑料或碳纤维复合材料形成。

Description

电机和具有电机的手持式产品
技术领域
本发明涉及一种电机和具有电机的手持式产品。
背景技术
当开发手持式产品时，考虑影响用户体验的几个因数是重要的。例如，产品的尺寸和重量必须被保持较低以便用户能够容易地操作该产品，且产品在使用期间不导致用户不适。另一重要考虑是它的噪音。优选地，该手持式产品不引起在使用期间不舒适和/或不舒服的水平的噪音。而且，如果该产品在较长时间周期期间经常被使用，过度的噪音可能会损坏用户的听力。往往额外的隔音材料(例如泡沫)被包含在产品中以便保持该产品产生的噪音在可接受的水平。替代地，电机可在较低功率处被运行以降低它产生的噪音水平。当然，这些解决方案没有一个是特别期望的。材料的附加部件(比如泡沫)将增加产品的成本，且在较低功率处运行电机将负面影响产品的性能。
在手持式产品(其包含电机)中，电机往往对于整个产品的重量贡献最大，且在使用期间还对产生产品的噪音贡献最大。
发明内容
本发明的实施例提供了一种电机，该电机包括用于支撑件转子组件和定子组件的框架，该框架包括内壁和外壁，和在内壁和外壁之间延伸的多个扩散器叶片，该转子组件包括轴，磁体，轴承组件和叶轮，该定子组件包括线轴，定子铁芯和绕线轴缠绕的绕组，该叶轮包括金属毂和外部部分，该外部部分包括多个叶片且由塑料或碳纤维复合材料形成。
该电机由此包括叶轮，该叶轮可以以简单和/或划算的方式被制造。
在一些实施例中，该金属毂包括圆柱形部分。该金属毂包括比圆柱形部分更大半径的部分。这个布置可允许这些部分被调整以致叶轮的期望的质量和/或转动惯量可容易地被达到。
在一些实施例中，该较大半径的部分是大体圆盘形的。被增大半径的部分可包括轴向突出物。该轴向突出物是环形形状。同样地，该轴向突出物可增加金属毂和外部部分之间的结合的表面区域，和/或可约束外部部分在较高速度下的扩大，且增加两个部分之间的结合强度。
该外部部分可包括外部毂，该外部毂径向地围绕金属毂的至少一部分。
该叶轮可为轴向叶轮。
该叶轮相比较于其他叶轮(其可由例如整个地由铜或其他金属形成)可为相对轻量的。在一些实施例中，该框架通过模铸加工和机械加工中的一个或组合由锌形成。该锌框架的沉重重量可由叶轮的轻重量抵消。
在一些实施例中，该金属毂由铜形成。
该外部部分可被包覆模制到金属毂上。
在一些实施例中，该叶轮包括13个叶片。附加地或替代地，在使用期间，该转子在50和120krpm之间的速度处旋转以产生穿过产品的空气流。叶片的速率和/或旋转速度可使得在使用期间由电机产生的噪音的一部分在人类听力的范围之外，且由此可有助于减少电机的声学噪音。
该金属毂可包括至少一个切口，外部部分的一部分突入该切口以便抑制外部部分相对于金属毂的轴向运动。
本发明的实施例还提供了一种手持式产品，该手持式产品包括上述段落中任一个中所描述的电机，用于产生穿过产品的空气流。该手持式产品可为头发护理器具。
本发明的实施例还提供了一种用于电机的叶轮，该叶轮包括金属毂和外部部分，该外部部分包括多个叶片且由塑料或碳纤维复合材料形成。
附图说明
为了本发明可被更容易地理解,本发明的实施例现在将要参考下列附图通过实例而被描述，其中：
图1是手持式产品，其为干发器的形式；
图2穿过图1中的干发器的横截面图；
图3是电机的分解透视图；
图4显示了穿过图3中的电机的框架的横截面图；
图5显示了穿过图3中的电机的转子组件的横截面图；
图6是轴向叶轮。
图7显示了穿过比如图3中所示的部分装配电机的横截面图；
图8显示了依照本发明的实施例的替代叶轮；以及，
图9显示了图8中的叶轮的横截面图。
具体实施方式
图1和2示出了手持式产品，由干发器1表示。图2示意性地示出了穿过干发器1的横截面图。该干发器1具有本体2和手柄3，空气通过该本体 2被驱出，该手柄3被附接到本体2，用户可通过手柄3握住干发器1，如图 2中所示。该手柄3包括进气口4，该进气口在与本体2相对的手柄3的端部处。电机5位于手柄3内以致它被定位为为紧挨着或至少接近进气口4。过滤器或其他过滤器件(未示出)可被提供在进气口4处，或在进气口4和电机5之间，以阻止异物(其可被夹带在空气流中，比如毛发或灰尘)进入电机 5。
在使用期间，该电机5产生穿过干发器1的空气流。该电机5通过进气口4抽吸空气进入手柄3。于是空气流动穿过电机5且从手柄3进入本体2，在本体2中被引导朝向出气口6。加热器(未示出，例如一个或多个加热元件的形式)可被提供在干发器1中以在空气从出气口6驱出之前加热该空气。
干发器1被示出为图1和2中的示例，然而，电机5可被使用在其它需要产生空气流的手持式产品中。例如，电机5可被包含在不同护发器具中：例如加热定型刷子。
图3是电机5的分解透视图。该电机5包括框架10，转子组件20和定子组件40。穿过框架10的横截面被示出在图4中。该框架10包括内壁11 和外壁12。数个扩散器叶片13在内壁11和外壁12之间延伸。该框架10 由锌形成且可通过例如机械加工或模铸加工，或机械加工和模铸加工两者组合形成。锌为声音迟钝材料(acoustically dull material)，且由此框架10能够在使用期间有效吸收由电机5产生的声音频率。该锌框架10由此用于减少由产品1在使用期间产生的噪音的总体水平。
该转子组件20包括轴21，磁体22，轴承组件23和叶轮24。穿过转子组件20的横截面被示出在图5中。磁体22，轴承组件23和叶轮24全通过过盈配合和粘合剂中的一个或组合被直接地固定的轴21。磁体22是通常用于永磁体无刷电机中的类型的粘结永磁体。在所示实施例中，磁体22是四极永磁体。轴承组件23包括一对轴承25a，25b，和弹簧26，该弹簧26分开轴承25a，25b。该弹簧26作用于预加载支撑件25a，25b的外环的每个以减少使用期间轴承的磨损。一旦转子组件20被装配到框架10，该框架10 的内壁11充当围绕轴承组件23的防护套筒。轴承25的外环通过粘合剂被固定到内壁11的内周边。
图中示出的叶轮24是轴向叶轮，具有多个叶片27，该多个叶片27围绕中心毂28周向地间隔开，且从中心毂28径向向外延伸。在使用期间，当每个叶片27旋转时，它产生特殊频率的声波。由此可能以这样的方式设计叶轮以便减少它的听觉影响。被示出在图3和5中的叶轮24包括十一个叶片。然而，叶片27的数量可根据电机5和/或手持式产品的听觉需求而不同。例如，图6中所示的叶轮30具有十三个叶片27。在使用期间，由于较大量的较小叶片27，图6中的叶轮30可产生比图3中的叶轮24(其仅仅具有十一个叶片27)具有更高的频率的声音音调。在对于电机5的预期操作速度处，由具有十三个叶片27的叶轮30产生的音调的频率是足够高的，以在人类典型听力范围之外。这减少了电机5的听觉影响且甚至进一步地减少在使用期间由产品(也就是干发器1)产生的总噪音。
该叶轮24，30通过加工铝形成。铝是非常轻的材料，且由此通过使用它形成叶轮24、30，这帮助抵消通过使用锌建立框架10而被包含在电机5 内的额外的重量的一些。当被使用在手持式产品(比如图1和2中的干发器1 或其它头发护理产品)中时，电机5将典型地在约75至110krpm的旋转速度处运行。在这些高速度处作用于叶轮24、30上的力的大小是非常大的。幸好，尽管是轻的，铝也是非常强壮的，且由此当它在高速度处旋转时叶轮24、 30能够禁得起遭受的较大的力。
图5示出了叶轮24的毂28，其在毂的下游侧包括凹处29。通过具有凹处29，这还减少叶轮24、30的重量，其抵消通过锌形成框架10增加的重量的更多部分。此外，该凹处29是环形的，且提供了腔，框架的内壁的轴向地延伸部分或突出物可延伸入该腔。这在叶轮24的毂28内建立迷宫密封，其阻止异物(比如毛发或灰尘)进入轴承组件23，其中异物能够损坏转子组件且显著地减少电机的寿命。该迷宫密封可在图7中看到，图7示出了穿过装配框架10和转子组件20的横截面图。该迷宫密封在区域S处被突出显示。图7示出了框架10的内壁11如何充当围绕轴承组件23的防护套筒，如上所述。
图8显示了用于依照本发明的实施例的电机的替代叶轮40。叶轮40的横截面图被示出在图9中。该叶轮40包括金属毂41(其优选由黄铜形成)和外部部分42(其由塑料或碳纤维复合材料形成)。该金属毂41包括大体圆柱形部分43和位于圆柱形部分43的一端处的大体圆盘形部分44，该圆盘形部分44具有比圆柱形部分43更大的半径。孔45沿叶轮40的旋转轴线延伸穿过金属毂41用于接收转子轴(比如图3和5中所示的轴21)。
该金属毂41还包括环形突出物46，其位于圆盘形部分44的上表面上，如图9中所示。该突出物46沿轴向方向突出。该外部部分42可围绕突出物 46和/或圆盘形部分44的上表面形成或安置。
该外部部分42包括外部毂50，其径向地围绕金属毂41的圆柱形部分 43。该外部部分42包括凹处51，其相似于叶轮24的凹处29且具有与叶轮 24的凹处29(如图5和7中所示)相似的功能。该外部部分42还包括多个叶片52。在所示的示例性叶轮40中，存在十三个叶片。
该金属毂41的大体圆柱形部分43包括环形切口或凹槽54。外部部分 42的一部分突入凹槽54中。这个布置可帮助阻止外部部分42在金属毂41 上的轴向滑动。
示出的叶轮的配置(具有相对较高密度和质量的金属毂41和相对较低密度和质量的外部部分42和叶片52)具有将叶轮40的质量朝向叶轮40的中心和旋转轴会聚的影响。结果，叶轮围绕旋转轴的质量分布的任何不平衡的影响可被减少。该金属毂41和/或外部部分42的尺寸和质量可被调整以致叶轮 40的质量和/或转动惯量相似于图3、5和7中所示的叶轮24。结果，叶轮 40可与叶轮24直接更换，以致它可在相似条件和相似电机输入功率下以与叶轮24相似的速度旋转。然而，在一些实施例中，该质量和转动惯量可被调整以允许叶轮40些微地更快的旋转，以抵消与叶轮24的铝叶片相比塑料或碳纤维复合材料叶片的额外柔性，且确保穿过电机的相似水平的空气流。例如，在一些实施例中，叶轮24以110krpm旋转，叶轮40可以120krpm或更高速度旋转。
该叶轮40可在使用中以较高速度旋转，比如100krpm或更高。该相对柔性的外部部分42可趋于在这些较高速度下扩大，潜在地导致扭矩从金属毂41传递到外部部分42的能力被降低。为了抵消这个，环形形状轴向突出物46的存在可增加金属毂41和外部部分42之间的接触的表面区域。此外，外部部分42的一部分被包含在环形突出物46的半径内，且由此在较高旋转速度处，这个部分的扩大受到约束。而且，在较高旋转速度处，金属毂41 可趋于径向地扩大程度小于相对更柔性的外部部分42。结果，外部部分41 的扩大可导致环形突出物46和外部部分42的容纳在其中的一部分被推动到一起，增加它们之间的摩擦力，且即使在非常高的速度处也能确保扭矩传递。然而，在较低速度处或当叶轮静止时，在缺乏固定两个部分一起的任何其他器件(例如粘合剂)的情况下，可需要金属毂41和外部部分42之间的一些残余摩擦以传递扭矩。
在一些实施例中，其中金属毂41和外部部分42使用粘合剂被结合到一起，轴向突出物46的存在可增加结合的表面区域，且由于在较高速度下外部部分42的一部分被推动到突出物46上的倾向还可确保该结合不太会随时间而失效。
该叶轮40可以数个方式形成。在一个实施例中，金属毂41被形成，随后将外部部分42直接地包覆模制到金属毂41上。在另一实施例中，金属毂 41和外部部分42可分别地被形成，然后被放在一起。该两个部件可使用压入配合被固定到一起，和/或还可使用粘合剂被结合到一起。
尽管已经描述了特殊实施例，应理解各种修改可在不背离由权利要求限定的本发明的范围的情况下作出。

Claims (17)

1.一种电机，包括：
框架，用于支撑转子组件和定子组件，所述框架包括内壁和外壁，和在内壁和外壁之间延伸的多个扩散器叶片；
转子组件，包括轴，磁体，轴承组件和叶轮；以及
定子组件，包括线轴，定子芯部，和绕线轴缠绕的绕组；
所述叶轮包括金属毂和外部部分，所述外部部分包括多个叶片，其中金属毂包括圆柱形部分和比圆柱形部分半径更大的部分，并且增大半径的所述部分包括轴向突出物，轴向突出物是环形形状，并且外部部分的一部分被包含在轴向突出物的半径内。
2.根据权利要求1所述的电机，其中较大半径的部分是大体圆盘形的。
3.根据权利要求1所述的电机，其中所述外部部分包括外部毂，所述外部毂径向地围绕金属毂的至少一部分。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述叶轮是轴向叶轮。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述框架由锌通过模铸加工和机械加工中的一种或组合形成。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述金属毂由铜形成。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述外部部分被包覆模制到金属毂上。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述叶轮包括13个叶片。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中在使用期间，转子在50krpm和120krpm之间的速度处旋转以产生穿过产品的空气流。
10.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述金属毂包括至少一个切口，外部部分的一部分突入所述切口以便抑制外部部分相对于金属毂的轴向运动。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述外部部分由塑料形成。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的电机，其中所述外部部分由碳纤维复合材料形成。
13.一种手持式产品，其包括根据上述权利要求中任一项所述的电机，用于产生穿过产品的空气流。
14.如权利要求13所述的手持式产品，其中所述手持式产品是头发护理器具。
15.一种用于电机的叶轮，所述叶轮包括金属毂和外部部分，所述外部部分包括多个叶片，其中金属毂包括圆柱形部分和比圆柱形部分半径更大的部分，并且增大半径的所述部分包括轴向突出物，轴向突出物是环形形状，并且外部部分的一部分容纳在轴向突出物的半径中。
16.根据权利要求15所述的用于电机的叶轮，其中所述外部部分由塑料形成。
17.根据权利要求15所述的用于电机的叶轮，其中所述外部部分由碳纤维复合材料形成。
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