CN110476333A - 电动鼓风机以及电动吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够使轴承耐用的电动鼓风机以及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。电动鼓风机(11)是具备离心风扇(14)、使离心风扇(14)旋转的电动机(13)、扩散器(15)、以及风扇罩(16)的电动鼓风机。电动机具备定子(22)、转子(21)、以及轴承(29)、(30)。定子(22)构成固定磁极。转子(21)具有轴(26)以及圆筒状的烧结磁铁制的磁铁部(27)。轴(26)与离心风扇连接。磁铁部(27)与轴(26)同轴状地设置并位于定子(22)的内侧，构成多个旋转磁极。轴承(29)、(30)的外径尺寸(DB1)、(DB2)比磁铁部(27)的外径尺寸(DM)大，将转子(21)的轴(26)的两端侧分别旋转自如地保持。

Description

电动鼓风机以及电动吸尘器

技术领域

本发明的实施方式涉及具有使风扇旋转的电动机的电动鼓风机以及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

背景技术

以往，例如无刷马达构成为，具备环状的定子、以及配置于该定子的中央部的转子，且作为成为转子的输出轴的旋转轴的轴的两端侧分别被轴承转动自如地保持。转子与轴同轴状地具备圆筒状的磁铁部。该磁铁部构成为，位于定子的极间，通过依次形成于该定子的极的磁极与磁铁部的磁极的排斥·吸引作用而使转子旋转。

在将这种无刷马达应用于例如电动吸尘器等中所使用的电动鼓风机的情况下，由于需要转子的高速旋转，因此轴承的负载较大。另外，由于轴被由风扇的旋转产生的风压向风扇侧沿轴向拉伸，因而对轴承施加的负载变得更大。关于这一点，考虑通过将由风扇的旋转而产生的冷却风吹到轴承而对轴承进行冷却，从而确保轴承相对于上述的负载的寿命。然而，在转子的磁铁部的直径尺寸较大的情况下，通过该磁铁部与定子的极间的间隙的冷却风直接通过轴承的外侧，不容易有效地吹到冷却风。另外，在磁铁部的直径尺寸较大的情况下，由于磁铁部相对于轴的中心轴的旋转不平衡量增大，因而存在旋转时的振动、噪声增大的隐患。特别是，在构成磁铁部的磁铁为粘结磁铁(bonded magnet)的情况下，为了获得足够的磁力需要增大磁铁部，难以实现磁铁部的小型化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－195336号公报

专利文献2：国际公开第2012/101896号

发明内容

发明要解决的课题

本发明要解决的课题在于，提供一种能够使轴承耐用的电动鼓风机以及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

用来解决课题的手段

实施方式的电动鼓风机具备风扇、使该风扇旋转的电动机、对由风扇的旋转产生的气流进行整流的扩散器、以及覆盖风扇的风扇罩。电动机具备定子、转子、轴承、扩散器、以及风扇罩。定子构成固定磁极。转子具有旋转轴以及圆筒状的烧结磁铁制的磁铁部。旋转轴与风扇连接。磁铁部与旋转轴同轴状地设置并位于定子的内侧，构成多个旋转磁极。轴承具有比磁铁部的外径尺寸大的外径尺寸，将转子的旋转轴的两端侧分别旋转自如地保持。

附图说明

图1是表示一实施方式的电动鼓风机的剖面图。

图2是表示上述电动鼓风机的定子的一部分的俯视图。

图3是上述电动鼓风机的分解立体图。

图4是将上述电动鼓风机的一部分切除而表示的立体图。

图5是表示具备上述电动鼓风机的电动吸尘器的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对一实施方式的构成进行说明。

在图3以及图4中，11表示电动鼓风机。该电动鼓风机11具备电动机13。另外，该电动鼓风机11具备作为风扇的离心风扇14。而且，该电动鼓风机11具备作为整流体(整流板)的扩散器15。另外，该电动鼓风机11具备风扇罩16。而且，该电动鼓风机11(电动机13)由未图示的控制电路控制驱动。

在本实施方式中，电动机13为单相四极的无刷马达。而且，该电动机13具备转子21。另外，该电动机13具备定子22。而且，该电动机13具备传感器基板23。另外，该电动机13具备框架24。另外，以下，将图4所示的上下方向以及左右方向设为电动鼓风机11(电动机13)的上下方向以及左右方向，将电动鼓风机11的轴向的电动机13侧设为后方向(图4等中所示的箭头RR侧)，将离心风扇14侧设为前方向(图4等中所示的箭头FR侧)而进行说明。

转子21形成旋转磁极。在本实施方式中，该转子21为永磁型转子。该转子21具备轴26。另外，该转子21具备磁铁部27。而且，该转子21也可以具备至少一个套筒28。而且，该转子21经由一对轴承29、30被保持为相对于框架24旋转自如。

轴26是成为电动机13的输出轴的旋转轴。在该轴26连接有离心风扇14。具体而言，在该轴26上，在从框架24突出的前端侧连接有离心风扇14。

磁铁部27由烧结磁铁、在本实施方式中为烧结钕磁铁形成为圆筒状，并在中央部固定接合有轴26。即，该磁铁部27与轴26同轴状地配置。在该磁铁部27邻接地形成有在旋转方向(周向)上具有互不相同的极性的磁极(旋转磁极)。因而，在该磁铁部27中，在旋转方向上依次交替地配置有N极与S极并成对。

套筒28在本实施方式中具备一对，与磁铁部27的前端部以及后端部邻接地固定于轴26。另外，该套筒28并不是必须的构成。

轴承29、30安装于轴26的一端侧以及另一端侧，并分别固定于框架24，将转子21保持为相对于框架24旋转自如。这些轴承29、30分别形成为在径向上较大且在轴向上较小、即扁平的圆筒状。

图1至图4所示的定子22构成使转子21旋转的固定磁极。该定子22具备定子芯33。另外，该定子22具备作为绝缘体的定子绝缘34。而且，该定子22具备线圈35。另外，该定子22具备端子36。

定子芯33由电磁钢板等薄板状的磁性体层叠而形成为具有大致一定的厚度的板状。该定子芯33具备作为磁轭部的圆环状或者圆筒状的背轭41。另外，该定子芯33具备三个以上、在本实施方式中为四个的齿42。而且，该定子芯33具备框架安装部43。另外，该定子芯33例如也可以由分割部44各呈大致半圆弧状地沿上下分割为两部分(图2)。

背轭41形成磁路，该磁路将齿42间相互连结，并将由卷绕于成对的齿42、42的线圈35、35产生的固定磁极间磁耦合(通过磁通耦合)。

齿42通过线圈35形成固定磁极。这些齿42的位于左右的齿42、42磁性地成对。另外，这些齿42分别从背轭41的内周部朝向中心方向、即转子21侧突出地设置。即，该齿42沿着背轭41(定子芯33)的径向形成为长条状，基端部与背轭41连结，前端部呈自由端状地突出。换言之，该齿42以放射状配置。另外，在各齿42的前端部构成有与转子21的外周面对置的磁作用面42c。该磁作用面42c通过线圈35使形成于各齿42的固定磁极作用于转子21的磁铁部27，相对于转子21的磁铁部27的外周面隔着微小的间隙而分离。因而，在定子芯33的中央部开口有开口部47，该开口部47被各齿42的磁作用面42c包围，且位于相对于转子21的磁铁部27的外周面隔着规定的间隙对置的位置。

在此，若对转子21的磁铁部27、轴承29、30、以及定子芯33的开口部47的大小关系进行说明，则磁铁部27的外径尺寸DM小于轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2、以及开口部47的内径尺寸DS。另外，开口部47的内径尺寸DS小于轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2。而且，轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2彼此大致相等。因而，在本实施方式中，转子21的磁铁部27的外径尺寸DM、轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2、以及定子芯33的开口部47的内径尺寸DS满足DM＜DS＜DB1≒DB2的关系(图1)。

框架安装部43将定子芯33(定子22)固定于框架24。在各框架安装部43设置有在轴向(前后方向)上贯通的安装孔43a。在该安装孔43a插入作为安装部件的螺钉49，该螺钉49螺合于框架24侧，从而使得定子芯33(定子22)固定于框架24。

定子绝缘34使线圈35以及端子36等相对于定子芯33绝缘。该定子绝缘34由绝缘性的合成树脂等形成。而且，该定子绝缘34具备保持线圈35的绕组保持部51。另外，该定子绝缘34具备保持端子36的端子保持部52。而且，该定子绝缘34具备重叠于背轭41的上下的绝缘主体部53。

绕组保持部51形成为方筒状(筒管状)，沿中心轴插通有各齿42。因而，这些绕组保持部51位于绝缘主体部53的内周侧并沿径向突出，位于各齿42的周围。

端子保持部52形成为后侧开口的四边形箱状，对应于端子36的数量，在本实施方式中设置有四个。端子保持部52在位于左右的齿42、42间的位置，在背轭41分别各配置有一对。而且，位于左右的端子保持部52、52成对。

线圈35在各齿42上形成固定磁极。在本实施方式中，例如相对于定子芯33的中心彼此位于相反侧的(配置于相对于定子芯33的中心上下左右相反的)齿42、42的线圈35、35在这些齿42、42上形成同极(例如N极或者S极)，配置于位于左右的齿42、42的线圈35、35彼此在齿42、42上形成异极。即，在本实施方式中，以如下方式配置有线圈35：位于定子芯33的右上以及左下的齿42、42彼此为同极(例如N极或者S极)，位于定子芯33的左上以及右下的齿42、42彼此为同极并且与位于定子芯33的右上以及左下的齿42、42为异极(S极或者N极)。换言之，在本实施方式中，以在定子22(定子芯33)的周向交替地产生异极的方式配置有线圈35。

端子36用于将控制电路与各线圈35电连接。该端子36保持于端子保持部52，从该端子保持部52向后侧突出。因而，该端子36在位于定子芯33的左右的齿42、42间的位置分别各配置有一对。而且，位于左右的端子36、36成对。

传感器基板23通过检测转子21(磁铁部27)的磁极的极性来检测转子21的旋转位置(旋转角度)，例如具备霍尔IC等。该传感器基板23例如形成为C字状，沿着转子21的磁铁部27的外周而配置。另外，该传感器基板23例如重叠于定子22的后侧，例如通过螺钉等基板固定部件59固定于定子绝缘34。

框架24例如由铝或者镁等轻量且具有导电性的金属部件形成。该框架24例如具备一框架体61和另一框架体62。而且，该框架24构成为，通过利用螺钉49将这些一框架体61以及另一框架体62彼此前后地固定，从而从前后夹持并收容转子21、定子22以及传感器基板23。而且，一框架体61相对于转子21、定子22以及传感器基板23位于前侧，具备与扩散器15对置地开口的框架进气开口部69。另外，在一框架体61上设置有圆孔状的螺合孔72，该螺合孔72供用于将电动机13与扩散器15在前后方向上固定的螺钉等固定体71螺合。而且，另一框架体62相对于转子21、定子22以及传感器基板23位于后侧，分别划分出将流入电动机13内的空气向外部排出的框架排气开口部75。

离心风扇14连接于轴26并被电动机13旋转，从而将空气从中心侧向外周侧挤出(吹出)。该离心风扇14在中央部具备插入轴26的轴插入孔77。另外，该离心风扇14具备多个风扇叶片78。而且，插入轴插入孔77的电动机13的轴26的前端部与离心风扇14一体地固定。

扩散器15将由离心风扇14挤出来的空气整流而流入电动机13的内部。该扩散器15在中央部具备安装开口部82。另外，该扩散器15在安装开口部82的两侧具备作为固定孔部的通孔83。而且，该扩散器15在外缘附近具备整流叶片84。而且，该扩散器15在整流叶片84、84间具备在前后方向上贯通扩散器15的风路部85。

风扇罩16覆盖离心风扇14的一部分并安装于扩散器15。在该风扇罩16开口有使离心风扇14的中央部露出的进气口87。

控制电路例如具备包括逆变器电路的驱动器、以及对该驱动器进行PWM控制的控制部，并与各端子36以及传感器基板23电连接。而且，该控制电路构成为，通过由驱动器控制流经线圈35的绕组的电流的方向、通电时间，从而按每小时切换经由各线圈35分别在定子22的定子芯33的各齿42上产生的磁极。

而且，在本实施方式中，上述的电动鼓风机11以及控制电路装备于图5所示的电动吸尘器91。电动吸尘器91具备吸尘器主体92。另外，该电动吸尘器91具备集尘部93。在本实施方式中，作为电动吸尘器91，例如采用具备长条状的能够相对于吸尘器主体92装卸的风路体94的长条状的杆式(手持式)的电动吸尘器，但也可以是例如卧式等的电动吸尘器，也能够适合用于能够自主行进的自走式的电动吸尘器。另外，电动吸尘器91并不局限于吸入尘埃的吸引型的电动吸尘器，也可以是吹走尘埃的鼓风机等。

在吸尘器主体92收容有电动鼓风机11以及控制电路。另外，在该吸尘器主体9上能够装卸集尘部93。

集尘部93是利用由电动鼓风机11的驱动产生的负压从空气捕集与空气一起吸入的尘埃的部分。在本实施方式中，该集尘部93例如使用将尘埃离心分离的旋风集尘部，但能够采用例如通过过滤器过滤捕集尘埃的集尘部、利用惯性捕集尘埃的集尘部等任意的构成。在电动吸尘器91为鼓风机的情况下，不需要该集尘部93。

风路体94使由电动鼓风机11的驱动产生的负压作用于地板面等。该风路体94不是必须的构成。

接下来，对上述一实施方式的电动鼓风机11的组装顺序进行说明。

关于该电动鼓风机11的组装顺序，概略而言，在扩散器15组装一框架体61，在该一框架体61组装分别组装好的定子22以及转子21，将传感器基板23组装于定子22，将另一框架体62组装于一框架体61以及扩散器15，利用一框架体61以及另一框架体62夹持转子21、定子22以及传感器基板23，在将离心风扇14连接于转子21之后，利用风扇罩16覆盖离心风扇14。

具体而言，通过使预先成型好的框架24的一框架体61相对于扩散器15而对位，并使插入通孔83的固定体71螺合于螺合孔72，从而将一框架体61与扩散器15相互固定。之后，针对一框架体61，将另外组装好的定子22相对于一框架体61定位，并且利用基板固定部件59将传感器基板23固定于定子22。另外，由于轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2大于定子芯33的开口部47的内径尺寸DS，因此在将轴26的前端侧从定子22的线圈35、35间插通于一框架体61之后，在该转子21的轴26的前端侧安装轴承29，保持于一框架体61，并且在轴26的后端侧安装轴承30。

然后，将另一框架体62与一框架体61对位，利用螺钉49经由定子芯33将另一框架体62螺纹紧固于一框架体61，从而通过另一框架体62保持安装于转子21的轴26的后端侧的轴承30，并以由一框架体61以及另一框架体62夹持定子22、传感器基板23以及转子21的方式进行固定。

接着，将从扩散器15的安装开口部82向前侧突出的电动机13的轴26插入离心风扇14的轴插入孔77并通过粘合剂固定，覆盖该离心风扇14地将风扇罩16压入或者粘合固定于扩散器15的前侧，从而完成电动鼓风机11。

这样组装好的电动鼓风机11通过传感器基板23检测转子21的旋转位置，并且根据该旋转位置利用控制电路控制流经各线圈35的绕组的电流的方向以及通电时间，从而在各齿42上依次形成磁极，通过这些磁极与转子21的磁极的排斥·吸引而使转子21旋转。因此，通过由电动鼓风机11的离心风扇14的旋转产生的负压，空气从进气口87被吸入电动鼓风机11。然后，该吸入的空气由离心风扇14的风扇叶片78向该离心风扇14的周围整流，经扩散器15的整流叶片84整流并从风路部85经由框架进气开口部69流入电动机13，通过电动机13的定子22的齿42、42间以及转子21的磁铁部27与磁作用面42c之间(磁铁部27与开口部47的间隙)，从而一边冷却定子22、转子21以及轴承30一边通过电动机13的框架24内而冷却各端子36，并且从框架排气开口部75排出。

根据以上说明的一实施方式，通过使转子21的烧结磁铁制的磁铁部27的外径尺寸DM比将转子21的轴26的两端侧分别旋转自如地保持的轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2小，从而当由离心风扇14的旋转而产生的冷却风通过转子21的磁铁部27与开口部47的间隙时，对于外径尺寸比磁铁部27的外径尺寸大的轴承30直接喷吹到前侧的端面。因此，能够通过冷却风而有效地冷却轴承30，使轴承30耐用。另外，通过磁铁部27的外径尺寸DM相对较小，能够抑制与外径尺寸DM成比例的转子21的不平衡量(离心力的偏差)，能够降低由转子21的旋转引起的振动、噪声。因此，能够减少由振动引起的轴承29、30内的机械摩擦，能够使轴承29、30更耐用。

特别是，通过使磁铁部27为烧结磁铁制，与粘结磁铁制等的情况相比，能够使磁力增加，因此即使进一步减小磁铁部27的外径尺寸DM也能够维持电动机13(电动鼓风机11)的性能。

另外，通过使相对于定子22的定子芯33的磁铁部27的外周面隔着规定的间隙而对置的开口部47的内径尺寸DS比轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2小，能够不改变在周围形成线圈35的齿42的长度，即能够维持用于收纳线圈35的空间(由背轭41与齿42包围的空间部)，并且能够减小定子芯33的外径尺寸，因此能够使电动机13以及电动鼓风机11进一步小型化。

而且，通过使轴承29、30的外径尺寸DB1、DB2彼此大致相等，不易产生由外径尺寸差引起的轴承29、30的负载的大小之差，即能够抑制轴承29、30的某一方的负载比另一方大的那样的负载的偏差，能够使轴承29、30更耐用。

而且，在吸尘器主体92装备有上述的电动鼓风机11的电动吸尘器91能够实现长寿命且小型化、轻量化以及静音化。

特别是，关于电动吸尘器91中所使用的电动鼓风机11，例如电动机13以100000rpm左右的高速旋转，并且轴26被由离心风扇14的旋转产生的风压向离心风扇14侧沿轴向拉拽，从而对轴承29、30施加的负载较大，因此通过利用冷却风更可靠地冷却这些轴承29、30而使其耐用，能够实现电动吸尘器91的长寿命化。

对本发明的一实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。该新的实施方式能够通过其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。该实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书所记载的发明及其等价的范围内。

Claims (4)

1.一种电动鼓风机，其特征在于，具备：

风扇；

电动机，使该风扇旋转；

扩散器，对由所述风扇的旋转产生的气流进行整流；以及

风扇罩，覆盖所述风扇，

所述电动机具备：

定子，构成固定磁极；

转子，具有旋转轴和圆筒状的烧结磁铁制的磁铁部，该旋转轴与所述风扇连接，该圆筒状的烧结磁铁制的磁铁部与该旋转轴同轴状地设置并位于所述定子的内侧，构成多个旋转磁极；以及

轴承，具有比所述磁铁部的外径尺寸大的外径尺寸，将所述转子的旋转轴的两端侧分别旋转自如地保持。

2.如权利要求1所述的电动鼓风机，其特征在于，

定子具备定子芯，该定子芯具有相对于磁铁部的外周面隔着规定的间隙而对置的开口部，

所述开口部的内径尺寸比所述轴承的外径尺寸小。

3.如权利要求1或2所述的电动鼓风机，其特征在于，

各轴承的外径尺寸彼此大致相等。

4.一种电动吸尘器，其特征在于，具备：

吸尘器主体；以及

设置于该吸尘器主体的权利要求1至3的任一项所述的电动鼓风机。