CN110350680A - 一种低噪声的浴霸 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低噪声的浴霸，其包括：外壳，具有一出风口；发热组件，位于出风口处；导风轮，设置在外壳内部，导风轮转动带动外壳中空气流向出风口并经发热组件加热后排出到外壳外部；电机，设置在外壳中并且与导风轮驱动连接；电机的定子包括：铁芯和绕组，铁芯包括呈环形结构的定子轭部以及沿定子轭部的径向向外突设于定子轭部外侧面上的用于供绕组绕卷的多个齿条，每个齿条远离定子轭部的一端形成弧形结构的齿冠，齿冠的周壁包括：外侧面，与外侧面连接的两倾斜面，与齿条连接并与外侧面相对设置的内侧面以及分别连接倾斜面和内侧面的两端面，外侧面通过作内切圆所得；本申请的电机通过减少齿槽转矩，减少电机的运行震动，降低浴霸的噪声。

Description

一种低噪声的浴霸

技术领域

本发明属于家用电器制造技术领域，尤其涉及一种低噪声的浴霸。

背景技术

浴霸是许多家庭沐浴时首选的取暖设备(行业里亦称作多功能取暖器)，浴霸是通过加热元件在机壳内加温并且通过电机带动导风轮转动，将热风向外导出到浴室内使浴室达到温暖，但是现有安装在浴霸中的电机由于存在齿槽转矩，使得电机在工作过程中发出噪声，电机发出的噪声在浴霸的密封的壳体中产生回响，噪声被放大，导致浴霸工作时产生大量的噪声，降低了用户的使用体验。

发明内容

(一)发明目的

为了克服以上不足，本发明的目的在于提供一种低噪声的浴霸，以解决现有的浴霸工作过程由于电机存在齿槽转矩使得浴霸产生较大噪声，降低了用户的使用体验的技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：

一种低噪声的浴霸，其包括：

外壳，外壳具有一出风口；

发热组件，设置在外壳中并位于出风口处；

导风轮，可转动地设置在外壳内部，导风轮受驱转动带动外壳中空气流向出风口并经发热组件加热后排出到外壳外部；

电机，设置在外壳中并且与导风轮驱动连接，用于带动导风轮转动；

电机包括：

定子和转子，转子可转动地设置在定子的外侧；

定子包括：铁芯和绕组漆皮线，该铁芯包括呈环形结构的定子轭部以及沿定子轭部的径向向外突设于定子轭部外缘的用于供绕组漆皮线绕卷的均匀分布的多个齿条，每个齿条远离定子轭部的一端形成一齿冠，该齿冠的周壁包括：以内切圆和中心圆的切点为中心同时沿内切圆的弧边延伸的呈圆弧形结构的外侧面，一端分别与外侧面的连接并且另一端以齿条的中心线为对称轴并沿外侧面的弯曲方向向外倾斜设置的两倾斜面，分别与两倾斜面的另一端连接的两端面以及与外侧面相对设置的并连接两端面的内侧面，其中，中心圆是以定子轭部的中心为圆心，以定子轭部的中心点到任意一齿冠外侧面的中心的距离为半径所作的圆，内切圆内切于中心圆并且内切圆的圆心位于齿条的中心线上，内切圆的半径大小为中心圆半径大小的1/3-1/2；

定子与转子转动配合可降低转子转动时的齿槽转矩进而减少电机的无规律抖动，从而降低浴霸的运行震动。

进一步地，相邻的两个齿条的中心线之间的弧度为30度。

进一步地，每个外侧面对应的弧长为5.95-6.05cm。

进一步地，倾斜面与垂直齿条的中心线的水平线之间的夹角大于45度。

进一步地，端面的宽度与第一直线的比值大于1/2，其中，第一直线的一端与内侧面连接，另一端沿端面的设置方向延伸并与外侧面连接。。

进一步地，定子还包括：PCB控制电路板，与绕组电连接，用于控制外部电流流入到绕组中，转子包括：电机机壳，环设在电机机壳内侧壁上的永磁铁以及穿设于电机机壳中部的转动轴组件，PCB控制电路板设置在转动轴组件远离电机机壳的一端并与转动轴组件可拆卸连接。

进一步地，转动轴组件包括：转动轴以及和轴承座，转动轴的一端穿设在电机机壳中，另一端可转动地设置在轴承座中，轴承座与外壳的内侧壁连接，其中，PCB控制电路大致呈环形结构并且PCB控制电路的内缘形成与轴承座相配合的结构并与轴承座可拆卸连接。

进一步地，永磁铁为粘接铝铁硼。

进一步地，电机机壳的围绕电机机壳的中心环设有多个散热孔，用于排出电机工作时所产生的热量。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：低噪声的浴霸通过将齿条的齿冠周壁设置成包括外侧面、两倾斜面、两端面和内侧面的结构，外侧面呈弧形结构，外侧面的中心位置与内切圆和中心圆的切点重合并且围绕内切圆的弧边延伸所得，两倾斜面与外侧面连接并以齿条的中心线为对称轴分别向靠近定子轭部的方向向外倾斜设置，内侧面与外侧面相对设置，两端面分别连接倾斜面和内侧面，中心圆是以轭部的中心为圆心，以定子轭部的中心点到齿条与内侧面的连接处的距离为半径所作的圆，内切圆的圆心在齿条的中心线上并且内切圆的半径大小为中心圆半径大小的1/3-1/2，使得该定子在与转子转动配合时可减少转子在转动过程中的齿槽转矩，降低了电机工作过程的无规律抖动，可避免浴霸工作过程中产生的大量噪声，提高用户体验效果。

附图说明

图1是本发明的低噪声的浴霸爆炸图；

图2是本发明的低噪声的浴霸的电机与导风轮风道的安装图；

图3是本发明的电机、导风轮风道和导风轮的拆解图；

图4是本发明的电机的爆炸图；

图5是现有的电机的爆炸图；

图6是本发明的通过内切圆和中心圆作齿冠的状态图；

图7是本发明的低噪声的浴霸的铁芯的结构示意图；

图8是图7中A部分的放大示意图；

图9是本发明的齿冠的结构示意图；

图10是本发明的电机与现有的电机的齿槽转矩的对比图；

图11是本发明的电机与现有电机的反电动势的对比图；

图12是现有的电机的反电动势作傅里叶变换的参照图；

图13是本发明的电机的反电动势作傅里叶变换的参照图；

附图标记：

1：电机机壳；2：永磁铁；3：铁芯；301：定子轭部；3031：外侧面；3032：倾斜面；3033：端面；3034：内侧面；302：齿条；303：齿冠；4：绕组；5：PCB控制电路板；6：轴承；7：轴承座；701：第一固定部；702：第二固定部；8：转动轴；9：卡簧；10：箱体；11：防护罩；12：发热组件；13：导风轮；14：导风轮风道；15：灯板；16：电机；17：面盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

浴霸是通过加热元件在机壳内加温并且通过电机带动导风轮13转动，将热风向外导出到浴室内使浴室达到温暖，但是现有安装在浴霸中的电机由于存在齿槽转矩，使得电机在工作过程中发出噪声，电机发出的噪声在浴霸的密封的壳体中产生回响，噪声被放大，导致浴霸工作时产生大量的噪声，降低了用户的使用体验。

请参阅图1-图9，针对现有的浴霸存在的问题，本发明提供的一种低噪声的浴霸，其包括：

外壳，外壳具有一出风口；

发热组件12，具体为PTC发热板，设置在外壳中，用于对外壳内部的空气进行加热；

导风轮13，可转动地设置在外壳内部，导风轮13受驱转动将外壳中的热空气从出风口排出到外壳外部；

电机，设置在外壳中并且与导风轮13驱动连接，用于带动导风轮13转动；

电机16包括：

铁芯3和绕组4，该铁芯3包括呈环形结构的定子轭部301以及沿定子轭部301的径向向外突设于定子轭部301外缘的用于供绕组4绕卷的均匀分布的多个齿条302，每个齿条302远离定子轭部301的一端形成一齿冠303，该齿冠303的周壁包括：以内切圆R1和中心圆R2的切点为中心同时沿内切圆R1的弧边延伸的呈圆弧形结构的外侧面3031，一端分别与外侧面3031的两端连接并且另一端以齿条302的中心线K1为对称轴并沿外侧面3031的弯曲方向向外倾斜设置的两倾斜面3032，两倾斜面3032与垂直齿条302中心线K1的水平线K2之间的夹角为锐角，分别与倾斜面3032另一端连接的两端面3033以及与外侧面3031相对设置的并连接两端面3033的内侧面3034，其中，中心圆R2是以定子轭部301的中心为圆心，以定子轭部301的中心点到外侧面3031的中心的长度为半径所作的圆，内切圆R1的圆心位于齿条302的中心线K1上并且内切圆R1内切于中心圆R2，内切圆R1的半径d1大小为中心圆R2的半径d2大小的1/3-1/2；

定子与转子转动配合可降低电机16转动时的齿槽转矩进而减少电机16的无规律抖动，使浴霸的震动减少。

具体的，请参阅图1-图3，外壳包括箱体10盖设在其上的面盖17，浴霸还包括：导风轮风道14、灯板15和防护罩11，导风轮风道14具有一开口，导风轮可转动的设置在导风轮风道14中，电机设置在导风轮风道14的外侧壁上并且转动轴穿过导风轮风道14与导风轮13驱动连接，灯板15设置在外壳内部，起到照明的作用，发热组件12设置在外壳的出风口处，防护罩11呈网状结构，罩设在发热组件12上用于防止误触到发热组件12而烫伤，当电机带动导风轮13转动时，机壳内部的空气会经过发热组件12并由发热组件12加热后从出风口排到外壳的外部。

本申请的电机16通过作内切圆R1的方式得到齿冠303的外侧面3031以及对外侧面3031和两端面3033所形成的角进行削除形成两倾斜面3032，使得电机16的反电动势的谐波分量减少，电机16的反电动势的波形相比于现有的电机16的反电动势的波形更加趋向于正弦化，反电动势的谐波分量减少可减少电机16的齿槽转矩，减少电机16的运行震动所产生的噪声，当电机16安装在浴霸中，可降低浴霸的工作时的噪声。进一步地，正弦化的反电动势便于控制，可精确的控制电机16的转速和旋转角度，提高了电机16受控能力。

内切圆R1的半径d1大小为中心圆R2半径d2的1/3-1/2，在一具体实施例中，中心圆R2的半径d2为19cm，内切圆R1的半径d1应取值在6.33-9.5cm之间。

请参阅图7，优选的，相邻的两个齿条302的中心线K1之间的弧度设置成30度，相邻两齿冠303的相邻两端面3033之间的间隔L1为1.85-1.9cm。每个定子轭部301的侧壁一共设置有12个齿条302。

经多次试验所得，优选的，每个外侧面3031对应的弧长L2为5.95-6.05cm。倾斜面3032与垂直齿条302的中心线K1的水平线K2之间的夹角α大于45度角且小于90度。

请参阅图9，在另一优选实施例中，齿冠303的端面3033宽度d3与第一直线K3的比值应大于1/2，第一直线K3的一端与内侧面连接，另一端沿端面的设置方向延伸并与外侧面连接，若端面3033宽度d3与第一直线K3的比值小于1/2，电机16的反电动势存有较多谐波分量，电机16的齿槽转降低效果不明显。

对于本申请的电机16与现有的电机16的齿槽转矩的对比效果，具体请参阅图10，图10是通过有限元软件分析并绘制出的本申请的电机16与现有的电机的齿槽转矩的对比图，其中，图10的横坐标为时间，纵坐标为齿槽的转矩，图10中线条A表示现有的电机16转动一个周期内的齿槽转矩变化值，线条B表示本申请的电机16转动一个周期内的齿槽转矩的变化值，从图10可知，现有电机的齿槽转矩的幅值为1.2mN.m，本申请的齿槽转矩的幅值为0.2mN.m，本申请的电机16的齿槽转矩的大小为现有的电机16齿槽转矩的1/6，本申请的电机16的齿槽转矩相比于现有电机16的齿槽转矩降低效果明显，可大幅度的降低了电机16运转震动所产生的噪声，避免浴霸工作过程中的噪声，提高用户的使用体验。

为验证本申请的电机16与现有的电机16反电动势的正弦化效果，本申请做了以下试验，具体请参阅图11-图13；

1.分别取本申请的电机16与现有的电机16；

2.分别向两电机16通入相同的电流，在通电情况下，通过有限元软件对两电机16的反电动势进行计算，得出本申请的电机16的反电动势的变化值A和现有的电机16的反电动势的变化值B；

3.在得出两本申请的电机16和现有的电机16的反电动势的变化值后，对本申请的电机16的反电动势的变化值A和现有的电机16的反电动势的变化值B进行傅立叶变换，求出各阶谐波的反电动势的幅值，具体请参阅图12和图13；

请参阅图11，图11的横坐标为时间值，纵坐标为齿槽反电动势的幅度值，从图11可看出，现有的电机16的反电动势的波形顶端水平接近梯形波，本申请的电机16相比于现有的电机16更趋向于正弦波，本申请的电机16更趋向于正弦波，图中反电动势波形是由各阶谐波的分量和基波进行叠加所得，基波是电流本身的波形，为正弦波，现有电机16的梯形波是基波以及叠加了大量的谐波分量而形成的波形，本申请的电机16的反电动势的谐波分量相比现有电机16更少,可减少电机16的齿槽转矩，减少电机16震动所产生的噪声，当电机16安装在浴霸中，可降低浴霸的噪声。进一步地，正弦化的反电动势便于控制，可精确的控制电机16的转速，可使电机16精确旋转预定角度，提高了浴霸的受控能力。

请参阅图图12和图13，图12和图13的横坐标为各阶的谐波分量，纵坐标为各阶的谐波分量的反电动势的幅度值，图11的反电动势波形是各阶谐波的分量与基波进行叠加所得，基波为由于电流波形，为正弦波，从图12和图13可知，本申请各阶的谐波分量相比于现有的电机16的各阶谐波分量的幅度值都小，由于各阶谐波分量小，在各阶谐波分量和基波叠加后反电动势的波形更接近正弦波，正弦波有利于降低电机16的齿槽转矩，使得转子转动更加平稳，降低电机16运转过程中震动所产生的噪声，避免降低浴霸运转时产生的噪声。

请参阅图4，具体的，转子包括：电机机壳1，呈中空的圆柱状结构，环设在电机机壳1内侧壁上的永磁铁2，设置在电机机壳1内部并与外壳11的内侧壁连接的轴承座7以及转动轴8，轴承座7固定在浴霸的外壳中，转动轴8的一端通过卡簧9和轴承6可转动地设置在轴承座7上，另一端穿过定子轭部301并套设于电机机壳1中的，具体的，转动轴8与电机机壳1过盈配合进行固定，当外部电流流入绕组4时，绕组4和铁芯3发生电磁感应产生感应磁场，该感应磁场与永磁铁2相互作用可带动电机机壳1和转动轴8转动进而带动导风轮13转动，使导风轮13对空气进行输送。

定子还包括：PCB控制电路板5，PCB控制电路板5与绕组4电连接，用于控制流入绕组4中的电流。优选的，PCB控制电路板5设置在轴承座7的底部并与轴承座7可拆卸连接，具体的，请参阅图4，PCB控制电路板5大致呈环形结构，轴承座7底部的侧壁上向外突起形成多个第一固定部701和第二固定部702，第一固定部701在轴承座7上的设置高度高于第二固定部702，第一固定部701、第二固定部702中间都是螺纹结构，PCB控制电路板5的内缘与第二固定部702对应的位置上向内凹陷形成缺口，PCB控制电路板5上与第一固定部701对应的位置上设置有多个固定孔，在对PCB控制电路板5进行固定时，先将螺丝插入到第一固定部701中和PCB控制电路板5上的固定孔中将PCB控制电路板5先固定到轴承座7的底部上，然后将螺丝插入到第二固定部702并使之通过缺口与外壳11连接以对轴承座7进行固定，这样，在PCB控制电路板5损坏时只需拧动第一固定部701和第二固定部702的螺丝即可接将PCB控制电路板5进行拆卸并将其取出并进行更换，避免需要拆卸电机16的各个部件，可快速的对电机16进行维修。

现有电机16的结构具体可参考图5。

优选的，本申请的永磁铁2为粘接铝铁硼，粘接钕铁硼是由NdFeB磁粉加入粘合剂而制成，粘接钕铁硼可一次成形，无需二次加工、可以做成各种形状复杂的永磁铁2，便于对电机16的加工。

由于本申请的浴霸震动频率高，电机16的负载较大，因此，电机16所产生的热量较多，优选的，围绕电机机壳1的中心环设有多个散热孔，设置多个散热孔可及时排出电机16工作时产生的大量热量，防止大量热量积聚在电机机壳1内部，导致电机机壳1的内部热量过高导致电机16被烧坏。

上述定子的具体加工步骤为：

1、通过作内切圆R1的方法对齿冠303进行减料，使齿冠303的外侧面3031的中心位置与内切圆R1和中心圆R2的切点重合并且围绕内切圆R1的弧边延伸；

2、在齿冠303外侧面3031和端面3033之间以齿条302的中心线K1为对称轴分别向靠近定子轭部301的方向对齿冠303的两端进行倾斜削角，使齿冠303的两端形成两倾斜面3032并且两倾斜面3032与垂直齿条302的中心线K1的水平线K2之间的夹角为锐角

本申请的定子的铁芯3将齿冠303的周壁设置成包括外侧面3031、两倾斜面3032、两端面3033和内侧面3034的结构，外侧面3031远离齿条302的呈弧形结构，该外侧面3031的中心位置与内切圆R1和中心圆R2的切点重合并且围绕内切圆R1的弧边延伸所得，使得电机16的反电动势的波形更加趋向于正弦化，减少电机16的齿槽转矩，减少电机16的运行震动所产生的噪声，当电机16安装在浴霸中，可降低浴霸的工作时的噪声。进一步地，正弦化的反电动势便于控制，可精确的控制电机16的转速和旋转角度，提高了电机16受控能力。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种低噪声的浴霸，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳具有一出风口；

发热组件，设置在所述外壳中并位于所述出风口处；

导风轮，可转动地设置在所述外壳内部，所述导风轮受驱转动带动所述外壳中空气流向所述出风口并经所述发热组件加热后排出到所述外壳外部；

电机，设置在所述外壳中并且与所述导风轮驱动连接，用于带动所述导风轮转动；

所述电机包括：

定子和转子，所述转子可转动地设置在所述定子的外侧；

所述定子包括：铁芯和绕组漆皮线，该铁芯包括呈环形结构的定子轭部以及沿所述定子轭部的径向向外突设于所述定子轭部外缘的用于供所述绕组漆皮线绕卷的均匀分布的多个齿条，每个所述齿条远离所述定子轭部的一端形成一齿冠，该齿冠的周壁包括：以内切圆和中心圆的切点为中心同时沿所述内切圆的弧边延伸的呈圆弧形结构的外侧面，一端分别与所述外侧面的连接并且另一端以所述齿条的中心线为对称轴并沿所述外侧面的弯曲方向向外倾斜设置的两倾斜面，分别与两所述倾斜面的另一端连接的两端面以及与所述外侧面相对设置的并连接两所述端面的内侧面，其中，所述中心圆是以所述定子轭部的中心为圆心，以所述定子轭部的中心点到任意一所述齿冠外侧面的中心的距离为半径所作的圆，所述内切圆内切于所述中心圆并且所述内切圆的圆心位于所述齿条的中心线上，所述内切圆的半径大小为所述中心圆半径大小的1/3-1/2；

所述定子与所述转子转动配合可降低所述转子转动时的齿槽转矩进而减少所述电机的无规律抖动，从而降低所述浴霸的运行震动。

2.根据权利要求1所述的低噪声的浴霸，其特征在于，相邻的两个所述齿条的中心线之间的弧度为30度。

3.根据权利要求2所述的低噪声的浴霸，其特征在于，每个所述外侧面对应的弧长为5.95-6.05cm。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的低噪声的浴霸，其特征在于，所述倾斜面与垂直所述齿条的中心线的水平线之间的夹角大于45度。

5.根据权利要求4所述的低噪声的浴霸，其特征在于，所述端面的宽度与第一直线的比值大于1/2，其中，所述第一直线的一端与所述内侧面连接，另一端沿所述端面的设置方向延伸并与所述外侧面连接。。

6.根据权利要求1-3、5任意一项所述的低噪声的浴霸，其特征在于，所述定子还包括：PCB控制电路板，与所述绕组电连接，用于控制外部电流流入到所述绕组中，所述转子包括：电机机壳，环设在所述电机机壳内侧壁上的永磁铁以及穿设于所述电机机壳中部的转动轴组件，所述PCB控制电路板设置在所述转动轴组件远离所述电机机壳的一端并与所述转动轴组件可拆卸连接。

7.根据权利要求6所述的低噪声的浴霸，所述转动轴组件包括：转动轴以及和轴承座，所述转动轴的一端穿设在所述电机机壳中，另一端可转动地设置在所述轴承座中，所述轴承座与所述外壳的内侧壁连接，其中，所述PCB控制电路大致呈环形结构并且所述PCB控制电路的内缘形成与轴承座相配合的结构并与所述轴承座可拆卸连接。

8.根据权利要求7所述的低噪声的浴霸，其特征在于，所述永磁铁为粘接铝铁硼。

9.根据权利要求8所述的低噪声的浴霸，其特征在于，所述电机机壳的围绕所述电机机壳的中心环设有多个散热孔，用于排出所述电机工作时所产生的热量。