CN110454415A - 一种风机及吸尘器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种风机和吸尘器，风机其包括壳体、风机骨架、定子组件、转子组件以及叶轮，所述风机骨架包括叶轮罩、第一轴承座、第二轴承座以及用于接收定子组件的中心柱，所述中心柱具有定位构件，以轴向限定所述定子组件在所述中心柱上的安装位置。通过该风机和吸尘器，能够对定子组件的轴向安装位置进行定位，使定子组件与转子永磁体的轴向中心重合，减少因不重合产生的磁拉力，降低噪声。

Description

一种风机及吸尘器

技术领域

本发明涉及吸尘器技术领域，并且更具体地，涉及一种风机及包含该风机的吸尘器。

背景技术

风机由定子组件和转子组件组成。定子组件包含定子铁芯、定子骨架、叶轮罩以及导叶轮等。转子组件包含轴承、转子铁芯、永磁体和叶轮。旋转的转子组件和静止的定子组件之间应保持一定的相对位置关系，比如同心度，这一点在高速风机上更为重要。现有技术，叶轮部分和电动机部分是分体设计，或者用以保持定转子相对位置关系的两端轴承安装在不同的零组件上。分体的零组件越多，定、转子组件之间的相对位置累计的公差越高，可能会产生额外的磁拉力，增加了噪声，风机工作性能和可靠性也将随之降低。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种风机及包含该风机的吸尘器，其通过在中心柱上设置定位构件，以轴向限定定子组件在所述中心柱上的安装位置，降低了定转子之间的累积公差。

第一方面，本申请提供了一种风机，其包括壳体、风机骨架、定子组件、转子组件以及导叶轮，风机骨架包括叶轮罩、第一轴承座、第二轴承座以及用于接收定子组件的中心柱，中心柱具有定位构件，定位构件轴向限定定子组件在中心柱上的安装位置。通过风机，能够对定子组件的轴向安装位置进行定位，使定子组件与转子永磁体的轴向中心重合，减少因不重合产生的磁拉力，降低噪声。

在第一方面的一个实施方式中，所述中心柱包括周向等间距分布的多个侧柱，所述侧柱的两侧包括轴向延伸的第一侧肋和第二侧肋，其中，所述定位构件设置于所述第一侧肋上。

在第一方面的一个实施方式中，所述定位构件设置于所述第一侧肋上的靠近所述叶轮罩的端部。

在第一方面的一个实施方式中，所述定位构件形成为沿轴线延伸的第一凸起部。

在第一方面的一个实施方式中，所述定位构件形成为沿轴线延伸的凹入部，所述定子组件上具有能够与所述凹入部卡合的突出部。

在第一方面的一个实施方式中，在所述定子元件与所述风机骨架之间、所述定子元件与所述定位构件之间设置有胶黏剂。

在第一方面的一个实施方式中，所述定位构件与所述中心柱一体成型，或者通过粘结剂或螺钉连接。

在第一方面的一个实施方式中，所述壳体具有第二凸起部，所述叶轮罩具有与第二凸起部结合的沟槽。

在第一方面的一个实施方式中，所述沟槽中设置有胶黏剂。在第一方面的一个实施方式中，所述风机骨架为一体式构造。

在第一方面的一个实施方式中，叶轮罩的远离所述中心柱的第一叶轮罩端部处周向地设置台阶部，所述台阶部与所述导叶轮上接合，实现所述风机骨架与所述导叶轮的连接。

在第一方面的一个实施方式中，叶轮罩的靠近所述中心柱的第二叶轮罩端部处周向地设置有沟槽，所述沟槽与在所述壳体的靠近所述导叶轮的端部处设置的凸起接合，实现所述风机骨架与所述壳体的连接。

第二方面，本申请提供了一种吸尘器，其包括第一方面及其实施方式的风机。

本申请的风机及包含该风机的吸尘器相较于现有技术，至少具有如下一种优点：

(1)侧肋的至少一部分位于柱体的滑流内，从而减小由此带来的风阻，降低风机内的湍流和噪音；

(2)风机骨架一体成型，使风机的定子和转子以及叶轮保持高同轴度，减少因分体设计带来的累计误差和体积及重量的增加；

(3)轴向凸起对定子组件的轴向安装位置进行定位，使定子组件与转子永磁体的轴向中心重合，减少因不重合产生的磁拉力，降低噪声。

上述技术特征可以各种适合的方式组合或由等效的技术特征来替代，只要能够达到本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了根据本发明实施例的风机的结构示意图；

图2显示了根据本发明实施例的风机的爆炸结构示意图；

图3显示了根据本发明实施例的转子组件的结构示意图；

图4和图5显示了根据本发明实施例的风机骨架的立体图；

图6显示了根据本发明实施例的风机骨架的结构示意图；

图7显示了根据本发明实施例的风机骨架与定子组件的装配示意图；

图8显示了根据本发明实施例的图7中的区域E的放大图；

图9显示了本发明实施例的风机骨架沿着图6的A-A线的剖视图；

图10显示了根据本发明实施例的风机骨架的俯视图；

图11显示了根据本发明实施例的定子组件的结构示意图；

图12显示了根据本发明实施例的定子元件的结构示意图；

图13显示了根据本发明实施例的定子铁芯的结构示意图；

图14显示了根据本发明实施例的壳体的立体图；

图15显示了根据本发明实施例的壳体的俯视图；

图16显示了根据本发明实施例的风机沿图1的I-I线的剖视图；

图17显示了根据本发明实施例的图16中区域D的局部放大图。

附图标记清单：

100-风机；110-壳体；111-筒体；112-安装座；113-安装梁；1121-安装孔；1122-对准凸块；1111-进风口；114-第二凸起部；120-风机骨架；121-叶轮罩；1211-骨架导风面；1212-沟槽；1213-台阶部；122-第一轴承座；123-第二轴承座；1231-对准凹槽；124-中心柱；124A-侧柱；124C-第一侧肋；124D-第二侧肋；125-装配开口；127-定位构件；128-加强筋；130-定子组件；131-定子元件；132-定子铁芯；1321-绕线部；1321’-第三圆弧面；1322-第一齿状部；1323-第二齿状部；1324-第一延伸部；1324’第一圆弧面；1325-第二延伸部；1325’-第二圆弧面；1326-第一突出部；1327-第二突出部；133-线轴；1331-第一线轴；1332-第二线轴；第四圆弧面1322’；第五圆弧面1323’；134-绕组；140-转子组件；141-转轴；142-永磁体；143-第一轴承；144-第二轴承；145-叶轮；146-传感器磁体；150-导叶轮。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并不是实际的比例。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

图1和图2分别为本发明提供的风机100的装配示意图和爆炸示意图。如图1所示，该风机100包括壳体110、风机骨架120、定子组件130、转子组件140以及导叶轮150。在装配好的风机100中，导叶轮150连接到风机骨架120的一侧，壳体110围绕风机骨架120的另一侧的外部安装，转子组件140定位在风机骨架120内部并被安装到风机骨架120，且定子组件130被安装在风机骨架120的多个开口内以围绕转子组件120。

其中，如图3所示，转子组件140包括转轴141、围绕转轴141周向布置的永磁体142、定位在永磁体142两侧的一对平衡环、第一轴承143、第二轴承144以及叶轮145。第一轴承143和第二轴承144被安装在转轴141上，永磁体142和平衡环的两侧上，即，分别位于一对平衡环的外侧。叶轮145固定设置在转轴141的一个端部，传感器磁体146安装在转轴141的另一端处。

当转子组件140被安装在风机骨架120内部时，第一轴承143位于风机骨架120的与其对应的第一轴承座122内，第二轴承144位于风机骨架120的与其对应的第二轴承座123内。

在这里，可以通过多种方式实现轴承与对应轴承座之间的连接，例如胶粘剂连接、卡扣连接或螺栓连接。在本实施例中，第二轴承座123与第二轴承144固定连接，优选地，通过胶黏剂固定，以吸收轴向力，从而防止轴向窜动，使风机在高速旋转时保持很好的性能，延长风机的使用寿命。在本实施例中，第一轴承座122与第一轴承143柔性安装，优选地，第一轴承座122的内表面包覆橡胶，从而有效地承受和吸收电机工作过程中遭受的径向力。

如图4至图10所示，风机骨架120可以包括叶轮罩121、第一轴承座122、第二轴承座123以及用于接收定子组件130中的至少一个定子元件131的细长的中心柱124。在描述本申请的风机骨架120时，定义靠近叶轮罩的一侧为上，相反的一侧为下。第一轴承座122和第二轴承座123沿轴向方向形成于细长的中心柱124的两个端部处。该细长的中心柱124包括沿着轴向方向延伸的对称分布的多个侧柱124A，在相邻两个侧柱124A之间形成装配开口125以接收定子元件131，在中心柱124的第二轴承座123处形成有对准凹槽1231，通过对准凹槽接合壳体110(将在后文中详细描述)。

在本发明的实施例中，如图4所示，每个侧柱124A均包括位于两侧的侧肋——第一侧肋124C和第二侧肋124D，侧肋沿着侧柱的长度方向延伸。

优选地，围绕该中心柱124均匀等间距地设置有至少一对(在本实施例中，优选为四个)侧柱124A，相对的两个侧柱124A关于旋转轴线对称，在相邻的两个侧柱124A之间形成装配开口125。也就是说，在本实施例中，在中心柱124的侧壁上形成四个装配开口125，以分别接收四个定子元件131，该四个定子元件131共同组成本发明的定子组件130。

优选地，如图7和8所示地，第一侧肋124C的第一侧肋端部124C’处设置有定位构件127，以限定定子元件131的轴向安装位置，使定子元件131与永磁体142的轴向中心重合，即，使得定子元件131的轴线与永磁体142的轴线重合，减少因不重合产生的磁拉力，从而实现降低噪声的效果。具体地，在本发明的一个实施例中，定位构件127可形成为沿轴向方向延伸的第一凸起部(如图4-8及图10中示出的限位凸块)，或者在另一个实施例中，该定位构件127可以是沿轴线延伸的凹入部，定子组件上具有能够与凹入部卡合的突出部。定位构件127与中心柱一体成型，或者通过粘结剂或螺钉连接。

优选地，定子元件131通过风机骨架120和定位构件127定位后，在定子元件131与风机骨架120、定子元件131与定位构件127之间使用胶黏剂粘住，防止定子元件131往外窜，影响结构稳定性。

在本发明的实施例中，定位构件127的上端部与定子元件131的线轴紧密抵靠，以牢固的限定该定子元件的轴向安装位置。应理解，该风机中的多个定位构件127的上端面的高度应当一致，以保持该风机的重心位于其轴线上。并且，该定位构件127的形状可以有多种形式，例如长条形、梯形、锥形、圆形等，优选地，该定位构件127为沿着轴向延伸的长条形，以最大程度地降低风阻。

更优选地，在对称分布的两个相对的装配开口125中，在侧肋的靠近第一轴承座122处设置有相同规格和高度的定位构件127，以限定定子元件131在相应的装配开口125中的轴向安装位置。

最优选地，在中心柱124的所有侧肋上均设置有相同规格和高度的定位构件127，从而以最精确的方式限定所有的定子元件131在全部装配开口125中的轴向安装位置。

在本发明的优选实施例中，在叶轮罩121和第一轴承座122之间采用至少一对加强筋128进行连接和加强。该加强筋128定位在中心柱124的非开口处，以减少其对进风的阻挡，实现最大的冷却效果。

优选地，加强筋128定位在装配开口125的第二侧肋124D处，并与第二侧肋124D轴向对齐，换言之，该加强筋128为第二侧肋124D在轴向方向上的延伸，从而最大程度地减小由此带来的风阻，降低风机100内的湍流与噪音。

更优选地，在每一个侧柱124A上均设置有一个加强筋128，使得多个加强筋128围绕中心柱124的周向等间距地分布。

优选地，参见图5，该加强筋128的厚度h₁应当小于或等于于第二侧肋124D的厚度h₂，以便减小风阻。

为了进一步减小风阻，本发明中的加强筋128和侧肋设置有光滑的表面，并且加强筋128的表面为圆弧面，二者在表面连接处采用圆弧面过渡。

该风机骨架120为一体式构造，即该风机骨架120在装配时作为一个整体的零件使用，其中叶轮罩121、第一轴承座122、第二轴承座123和用于安装定位定子元件的侧柱124A的圆弧面保持高同轴度，从而使风机100的定子组件130、转子组件140保持高同轴度，减少因分体设计所带来的累计误差以及体积和重量的增加。

在叶轮罩121的上方固定有导叶轮150，导叶轮150能够按照期望的方向引导气流。进一步地，如图6明确地示出的，在本申请的实施例中，叶轮罩121上方周向地设置有台阶部1213，台阶部1213的外径略大于导叶轮的内径，使得导叶轮150能够与叶轮罩121实现过盈配合，从而实现风机骨架120和导叶轮150的固定连接，但是本申请不限于此，导叶轮也可通过其他方式与叶轮罩连接，例如，导叶轮可通过粘结剂固定连接到叶轮罩，只要能够实现导叶轮和叶轮罩之间的固定密封连接即可。

在下文中，将参照图11至图13详细介绍定子组件130。

图11为定子组件130的定子元件131围绕永磁体均匀布置的示意图，在本发明的优选实施例中，该定子组件130包括四个定子元件131。如图12所示为本发明的定子组件130的其中一个定子元件131的结构示意图。如图11所示，该定子元件131包括定子铁芯132、线轴133和绕组134，其中，线轴133(如图12所示由第一线轴1331和第二线轴1332组成)可拆卸地固定在定子铁芯132上以使得绕组134能够围绕该线轴133(或定子铁芯132)形成定子线圈。

图13为定子铁芯132的结构示意图。该定子铁芯132由绕线部1321、相互平行的第一齿状部1322和第二齿状部1323组成“π”形结构。其中，绕线部1321可沿着左右两侧或者在后方形成突起，在本文中优选的是，绕线部1321沿左右两侧延伸的结构，形成第一延伸部1324和第二延伸部1325。第一延伸部1324和第二延伸部1325的第一圆弧面1324’和第二圆弧面1325’中的至少一个与二者之间的绕线部内侧面的第三圆弧面1321’具有相同的曲率半径。并且第一圆弧面1324’和第二圆弧面1325’与风机骨架120的侧柱124A的侧肋的顶部表面(其与第一圆弧面和第二圆弧面具有相同的曲率)贴合，从而使第一齿状部1322和第二齿状部1323的端部的第四圆弧面1322’和第五圆弧面1323’与风机骨架中安装的转子永磁体142保持高的同轴度，同时，还可以抑制定子铁芯132朝向永磁体142的径向运动。

其中，第一齿状部1322和第二齿状部1323的端部分别设置有第一突出部1326和第二突出部1327，第一突出部1326从第一齿状部1322的内壁上朝向第二齿状部1323凸起，第二突出部1327从第二齿状部1323的内壁上朝向第一齿状部1322凸起。

如图13所示，第一延伸部1324与第一齿状部1322之间的距离为d1，第二延伸部1325与第二齿状部1323之间的距离为d2，优选地，d1与d2相等。

定子铁芯132具有叠片结构，由电工硅钢片使用工装模具叠装而成。片与片之间可以通过焊接或者涂覆胶粘剂固定在一起。

通过本发明的具有第一延伸部1324和第二延伸部1325的定子铁芯132，相较于现有技术中齿状部包含突出物的“C”形铁芯，加工工艺更加简单，同时延伸部的设置增大了定子铁芯132暴露在空气中的表面积，有利于散热。

上文详细介绍了定子组件、转子组件、风机骨架的结构，在本申请中，这些部件均安装于风机壳体内。下面，将参照图14和图15详细介绍本发明的实施例的风机壳体。图14为本发明提供的壳体110的结构示意图。

如图所示，壳体110包括筒体111、安装座112和安装梁113，安装梁113将筒体连接到安装座112，换句话说，安装梁113将安装座112支撑远离筒体111，使得在安装座112和筒体111之间形成进气空间。安装座的截面形成为至少一边内凹的多边形形状。由此，在安装座和筒体之间可形成向内凹入的勺型进风口1111，这种形状的布置可使得风沿多个方向进入壳体。在本实施例中，安装座形成为边缘均内凹的四边形。具体地，安装梁113沿着安装座112和筒体111的圆周方向布置成多个(如图优选为成对布置，本实施例中示出为四个)。每个安装梁113的一端与筒体111连接，另一端与安装座112的四角连接，安装梁113与安装座连接的这一端形成有沿着安装筒的径向方向向内延伸的伸出部，通过伸出部连接安装座，使得安装座的外接圆的直径小于安装筒的外径，从而在该安装座112与壳体110的筒体111之间形成沿着圆周方向分布的多向进风口1111。进风口使得进入壳体后的风沿大致直线方向吹向定子组件，沿大致径向方向吹向转子组件和风机骨架。在其他实施例中，安装梁113也可沿着筒体的轴向方向伸出安装座112，伸出的部分可用于支撑线路板的部件，从而可以在线路板和安装座112之间形成进气空间，以为线路板降温。

优选地，如图14所示，安装座112的构成进风口的边缘为圆弧结构，筒体的构成进风口顶部边缘，也为圆弧结构，这样使得气流能够平滑地进入风机100，在实现对器件冷却的同时，降低了噪声。

在图15中，在本发明的一个优选实施方式中，在安装座112上居中地设置有安装孔1121，当装配本申请的风机100时，风机骨架120的第二轴承座123与安装孔1121接合。进一步地，在壳体110的安装孔1121的内侧壁上设置有对准凸块1122(图15)，对准凸块1122在内侧壁上定位成能够与风机骨架120的第二轴承座123圆周上开设的对准凹槽1231卡合，从而能够限制壳体110相对于风机骨架120围绕旋转轴线发生旋转。使得进风口能够与风机100内部的定子组件130对齐，从而进一步提高冷却效果。

在该壳体110的未设置安装梁和安装座的一端沿着周向方向设置有第二凸起部114，与之对应地，在风机骨架120的叶轮罩121的下部沿着周向设置有沟槽1212(图7)。在装配风机100时，通过将第二凸起部114插入沟槽1212中以实现壳体110和风机骨架120的进一步定位。也就是说，通过第二凸起部114和沟槽1212的接合以及对准凸块1122和对准凹槽1231的接合，能够更方便实现壳体110和风机骨架120的定位装配。

在定位装配时，为保证风机100的工作性能，部分零部件安装时有密封要求。如本文中的壳体110和风机骨架120安装后，要保证空气流无法从此处流出。沟槽1212中可预先加入定量胶黏剂，在第二凸起部114推入时，胶黏剂将会沿凸起114的内壁和外壁溢出，这样，内壁处和外壁均会形成完整密封膜，达到双层密封的效果。

下面，将参照图16和图17详细介绍本发明的实施例的空气流动路径。

在图16中，部分气流从本发明的进风口1111外侧进入风机100内部，沿轴向方向经过定子组件130到达叶轮罩121的内侧的骨架导风面1211处，该骨架导风面1211至少由两段子弧面组成(如图17所示)，从而形成光滑的空气流引导路径。该骨架导风面1211具有空气动力学形状，有效降低风阻并减少风机内的湍流和噪音。

另一方面，部分气流从本发明的进风口进入风机100内部，经过平衡环、永磁体142、定子组件140，最后从装配开口125的靠近叶轮的一端排出。由于这部分风将会经过几乎所有的发热零部件，会带走风机100内的大部分的热量。而如上文所述的，在本文的优选实施例中，加强筋128定位为与侧肋轴向对齐，该加强筋128的厚度h₁小于或等于侧肋的厚度h₂，这使得从该第二进风口1113排出的气流风阻最小，从而降低风机内的湍流和噪音。

相较于现有技术中的只有平行于转子旋转轴线的侧向进风口，本发明的风机100提供了垂直于旋转轴向的进风口，通过形成大致直线气流通道，进一步提高了对风机内部元件的冷却效果，提升了风机的性能和使用寿命。

与现有技术中壳体上设置开孔的散热方式相比，壳体具有多向进风口，进风口使得进入壳体后的风沿大致直线方向吹向定子组件，沿大致径向方向吹向转子组件和风机骨架，进一步增强了冷却效果，提升风机性能和使用寿命；进风口的边缘至少由一段圆弧面构成，使气流平滑进入风机，降低风噪。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.一种风机，其包括壳体、风机骨架、定子组件、转子组件以及导叶轮，其特征在于，所述风机骨架包括叶轮罩、第一轴承座、第二轴承座以及用于接收定子组件的中心柱，所述中心柱具有定位构件，所述定位构件轴向限定所述定子组件在所述中心柱上的安装位置。

2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述中心柱包括周向等间距分布的多个侧柱，所述侧柱的两侧包括轴向延伸的第一侧肋和第二侧肋，其中，所述定位构件设置于所述第一侧肋上。

3.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，所述定位构件设置于所述第一侧肋上的靠近所述叶轮罩的端部。

4.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，所述定位构件形成为沿轴线延伸的第一凸起部。

5.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，所述定位构件形成为沿轴线延伸的凹入部，所述定子组件上具有能够与所述凹入部卡合的突出部。

6.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，在所述定子元件与所述风机骨架之间、所述定子元件与所述定位构件之间设置有胶黏剂。

7.根据权利要求2所述的风机，其特征在于，所述定位构件与所述中心柱一体成型，或者通过粘结剂或螺钉连接。

8.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述壳体具有第二凸起部，所述叶轮罩具有与所述第二凸起部结合的沟槽。

9.根据权利要求8所述的风机，其特征在于，所述沟槽中设置有胶黏剂。

10.一种吸尘器，其特征在于，其包括如权利要求1至9中任一项所述的风机。