CN111878437A - 一种具有风机定位设计的风机及吸尘器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种具有风机定位设计的风机及吸尘器，该风机包括壳体以及安装在该壳体内的定子组件和转子组件，该定子组件围绕该转子组件布置，该壳体包括中空的安装柱以及多个支撑部，多个该支撑部对称且等间隔地围绕该安装柱布置并与其一体成型，在该安装柱的位于任意相邻该支撑部之间的壁部区域开设有沿着轴向方向延伸的定子安装开口，该定子组件安装在多个该定子安装开口中，该转子组件贯穿地安装于该安装柱内部，其中，该定子安装开口两侧的定子安装定位面与该安装柱内壁的转子轴承安装定位面构造为同轴设置。通过该风机，能够减少因分体设计带来的累计误差，提高了定子组件和转子组件之间的相对位置精度。

Description

一种具有风机定位设计的风机及吸尘器
技术领域
本发明涉及动力部件领域，并且更具体地，涉及一种具有风机定位设计的风机及包含该风机的吸尘器。
背景技术
在例如吸尘器结构中，其风机(电动机)包括定子组件和转子组件。定子组件包含定子铁芯、定子骨架等至少一个定子元件，转子组件包含转轴、永磁体等至少一个转子元件。在装配风机时，旋转的转子组件和静止的定子组件之间应当保持一定的相对位置关系，例如同心设置，这一点在高速风机上尤为重要。而在当前市面可见的风机当中，叶轮部分和电机部分是分体设计，或者用于保证定子和转子相对位置关系的两端轴承安装在不同的零组件上。风机的分体零部件越多，定子组件和转子组件之间的同心度公差以及叶轮部分和电机部分之间的位置公差也越高，风机工作性能和可靠性也就随之降低，这将直接影响风机的效率和寿命。
发明内容
针对上述现有技术中的问题，本申请提出了一种具有风机定位设计的风机及包含该风机的吸尘器，其通过使壳体一体成型，减少因分体设计带来的累计误差和电机体积、重量的增加，并通过使定子定位面和转子定位面同轴设置，提高了定子组件和转子组件之间的相对位置精度。
第一方面，本申请提供了一种具有风机定位设计的风机，其包括壳体以及安装在该壳体内的定子组件和转子组件，该定子组件围绕该转子组件布置，该壳体包括中空的安装柱以及多个支撑部，多个该支撑部对称且等间隔地围绕该安装柱布置并与其一体成型，在该安装柱的位于任意相邻该支撑部之间的壁部区域开设有沿着轴向方向延伸的定子安装开口，该定子组件安装在多个该定子安装开口中，该转子组件贯穿地安装于该安装柱内部，其中，该定子安装开口两侧的定子安装定位面与该安装柱内壁的转子轴承安装定位面构造为同轴设置。通过该风机，能够减少因分体设计带来的累计误差，提高了定子组件和转子组件之间的相对位置精度。
在第一方面的一个实施方式中，还包括叶轮罩，其与壳体固定连接或一体成型，该叶轮罩的内弧面、该定子安装开口两侧的定子安装定位面与该安装柱内壁的转子轴承安装定位面构造为同轴设置。通过该实施方式，能够进一步提高叶轮罩、定子组件和转子组件之间的相对位置精度，增加风机运行的可靠性。
在第一方面的一个实施方式中，该定子组件包括沿着轴向均匀分布的多个定子元件，该定子元件包括呈“π”形的定子铁芯，该定子铁芯包括绕线部以及位于该绕线部两侧的弧形延伸部，该弧形延伸部的弧面与该安装柱上的该定子安装定位面贴合。
在第一方面的一个实施方式中，在该安装柱的轴向方向上，该定子安装开口的长度大于该定子铁芯的长度。通过该实施方式，使得在定子安装开口和定子铁芯之间形成开口，以便于空气流经定子铁芯的绕组表面与转子组件之间的气隙以及定子组件外表面，起到很好的散热效果。
在第一方面的一个实施方式中，该支撑部包括支撑部腔体，在该支撑部腔体内部填充有消音棉。通过该实施方式，能够进一步降低因机械结构而产生的噪声，提高用户体验。
在第一方面的一个实施方式中，该支撑部包括一体成型的支撑面和位于该支撑面两端的支撑脚，该支撑脚与该安装柱一体成型，该支撑面、两个该支撑脚以及该安装柱围绕形成该支撑部腔体。通过该实施方式，壳体一体成型，减少因分体零组件过多带来的累计装配误差，进一步提高风机的可靠性。
在第一方面的一个实施方式中，该支撑部腔体的横截面为扇形。通过该实施方式，能够增大消音棉的体积，提高消音效果。
在第一方面的一个实施方式中，该安装柱在两端为第一轴承安装座和第二轴承安装座，其内壁为该转子轴承安装定位面，该转子组件的两个轴承分别通过该转子轴承安装定位面接合在该第一轴承安装座和该第二轴承安装座中。
在第一方面的一个实施方式中，该壳体包括4个该支撑部，在4个该定子安装开口中适配安装有4个该定子元件。
第二方面，本申请还提供了一种吸尘器，其包括如第一方面及其任一实施方式所述的具有风机定位设计的风机。
本申请提供的具有风机定位设计的风机及包含该风机的吸尘器，相较于现有技术，具有如下的有益效果：
1)壳体一体成型，可以减少因分体设计带来的累计误差和风机体积、重量的增加；
2)提高定子组件和转子组件的相对位置精度，降低因定子组件和转子组件相对位置精度低而产生的不平衡磁拉力以及由此产生的噪声，提高电机效率；
3)消音棉的设计能够进一步降低电机的噪声，提高用户体验；
4)在风机中形成大致为直线的风道，提高冷却效果，延长风机寿命；
5)该风机允许先安装转子组件后，再从壳体外侧安装定子组件，便于风机后期的检查和维修。
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和图2分别显示了根据本发明实施例的风机的立体图和侧视图；
图3和图4分别显示了根据本发明实施例的壳体的立体图和侧视图；
图5显示了根据本发明实施例的壳体与叶轮罩的装配示意图；
图6显示了根据本发明实施例的定子元件的结构示意图；
图7显示了根据本发明实施例的定子铁芯的结构示意图；
图8显示了根据本发明实施例的从图2的A-A线截取的剖视图；
图9显示了根据本发明实施例的转子组件的结构示意图；
图10显示了根据本发明实施例的消音棉的结构示意图；
图11显示了根据本发明实施例的风机的示出空气流向的剖视图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
附图标记清单：
1000-风机；1100-壳体；1200-定子组件；1300-转子组件；1400-叶轮罩；1500-导叶轮；1600-电路板；1700-气隙；1110-安装柱；1111-定子安装开口；1111A-空气吸入口；1111B-空气排出口；1112-定子安装定位面；1113-第一轴承安装座；1114-第二轴承安装座；1115-转子轴承安装定位面；1120-支撑部；1121-支撑面；1122-支撑脚；1123-支撑部腔体；1124-消音棉；1125-栅格；1210-定子元件；1211-定子铁芯；1212-线轴；1212A-第一线轴；1212B-第二线轴；1213-绕组；1214-绕线部；1215A-第一齿状部；1215B-第二齿状部；1216A-第一弧形延伸部；1216B-第二弧形延伸部；1216A’-第一圆弧面；1216B’-第二圆弧面；1214’-第三圆弧面；1215A’-第四圆弧面；1215B’-第五圆弧面；1217A-第一突出部；1217B-第二突出部；1310-转轴；1320-永磁体；1330-平衡环；1340-第一轴承；1350-第二轴承；1360-叶轮；1370-转子传感器磁体；1410-内弧面。
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为本申请提供的风机1000的立体图。如图1所示，该风机1000包括壳体1100、定子组件1200、转子组件1300、叶轮罩1400、导叶轮1500以及电路板1600。其中，定子组件1200和转子组件1300均安装在壳体1100内部，并且定子组件1200围绕转子组件1300布置，转子组件1300的主轴的一端连接用于布置电路元件的电路板1600，另一端固定连接转子组件1300的叶轮以带动叶轮旋转，叶轮罩1400与壳体1100的一端固定连接或一体成型，并罩住叶轮，导叶轮1500与叶轮罩1400固定连接。
在图1和图2中，该壳体1100内部容纳定子组件1200和转子组件1300。具体地，壳体1100包括中空的安装柱1110以及围绕该安装柱1110布置的多个支撑部1120。为确保风机1000的结构强度以及稳定性，该多个支撑部1120对称且等间隔地围绕该安装柱1110布置并与安装柱1110一体成型地连接在一起，形成对居中的安装柱1110的稳定支撑。在该安装柱1110的任意两个支撑部1120之间的壁部区域沿其轴向方向开设有定子安装开口1111，也就是说，在该安装柱1110的壁部上等间隔且对称地开设有多个定子安装开口1111，以用于适配安装定子组件1200的多个定子元件1210。
该安装柱1110优选为圆柱或类圆柱结构。
优选地，如图1所示出地，该壳体1100包括4个支撑部1120，在该4个支撑部1120之间形成4个间隔且对称分布的4个定子安装开口1111以用于适配安装4个定子元件。
如图6所示为本发明的定子组件1200的其中一个定子元件1210的结构示意图。如图6所示，该定子元件1210包括定子铁芯1211、线轴1212和绕组1213，其中，线轴1212(如图6所示，其由第一线轴1212A和第二线轴1212B组成)可拆卸地固定在定子铁芯1211上以使得绕组1213能够围绕该线轴1212(或定子铁芯1211)形成定子线圈。
图7为定子铁芯1211的结构示意图。该定子铁芯1211由绕线部1214、相互平行的第一齿状部1215A和第二齿状部1215B组成“π”形结构。其中，绕线部1214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1214沿左右两侧延伸的弧形结构，形成第一弧形延伸部1216A和第二弧形延伸部1216B。第一弧形延伸部1216A和第二弧形延伸部1216B的第一圆弧面1216A’和第二圆弧面1216B’中的至少一个与二者之间的绕线部内侧面的第三圆弧面1214’具有相同的曲率半径。并且安装柱1110的定子安装开口1111两侧的壁表面(即定子安装定位面1112)与第一圆弧面和第二圆弧面具有相同的曲率，以使得该定子安装定位面1112与第一圆弧面1216A’和第二圆弧面1216B’无缝贴合，从而使第一齿状部1215A和第二齿状部1215B的端部的第四圆弧面1215A’和第五圆弧面1215B’与转子组件1300的转子永磁体(后文详细描述)保持高的同轴度，同时，还可以抑制定子铁芯1211朝向永磁体的径向运动。其中，第一齿状部1215A和第二齿状部1215B的端部分别设置有第一突出部1217A和第二突出部1217B，第一突出部1217A从第一齿状部1215A的内壁上朝向第二齿状部1215B凸起，第二突出部1217B从第二齿状部1215B的内壁上朝向第一齿状部1215A凸起。
如图7所示，第一弧形延伸部1216A与第一齿状部1215A之间的距离为d1，第二弧形延伸部1216B与第二齿状部1215B之间的距离为d2，优选地，d1与d2相等。
定子铁芯1211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弧形延伸部1216A与第一齿状部1215A的定子铁芯1211，相较于现有技术中绕线部包含突出物的“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1211暴露在空气中的表面积，有利于散热。
图9为本发明的转子组件1300的结构示意图。如图所示，转子组件1300包括转轴1310、围绕转轴1310周向布置的至少一片永磁体1320、定位在永磁体1320两侧的一对平衡环1330、第一轴承1340、第二轴承1350以及叶轮1360。第一轴承1340和第二轴承1350被安装在转轴1310上，永磁体1320和平衡环1330的两侧上，即，分别位于一对平衡环1330的外侧。叶轮1360固定设置在转轴1310的一个端部，转子传感器磁体1370安装在转轴1310的另一端处。
如图3和图4所示，在壳体1100中，安装柱1110为中空结构，转子组件1300贯穿地设置在安装柱1110中，在其两端为第一轴承安装座1113和第二轴承安装座1114，其内壁为环状的转子轴承安装定位面1115。当转子组件1300被安装在安装柱1110内部时，第一轴承1340通过接合转子轴承安装定位面1115设置于第一轴承安装座座1113内，第二轴承1350通过接合转子轴承安装定位面1115设置于第二轴承安装座1114内。
在这里，可以通过多种方式实现轴承与对应轴承安装座之间的连接，例如胶粘剂连接、卡扣连接或螺栓连接。在本实施例中，第二轴承安装座1114与第二轴承1350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，第一轴承安装座1113与第一轴承1340柔性安装，优选地，第一轴承安装座1113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。
参考图2和图8，在装配状态下，该定子元件1211的第一齿状部1215A和第二齿状部1215B伸入定子安装开口1111中，其两端的第一圆弧面1216A’和第二圆弧面1216B’通过例如耐高温胶黏剂与定子安装开口1111两侧的定子安装定位面1112无缝贴合。应理解，在此过程中，该安装柱1110的所有的定子安装定位面1112的曲率应当构造成与转子轴承安装定位面1115保持高度的同轴度，以降低因定子组件1200和转子组件1300相对位置精度低而产生的不平衡磁拉力以及由此产生的噪声。
进一步地，如图5所示，该壳体1100与叶轮罩1400固定连接或一体成型，叶轮罩1400将转子组件1300的叶轮容纳于其中。该叶轮罩呈锥台形状，其直径较小的一端连接壳体1100，直径较大的一端固定连接导叶轮1500。该叶轮罩1400的内弧面1410为光滑曲面且与叶轮1360之间保持恒定的间隙，该内弧面1410应当构造成与上文所述的定子安装定位面1112的曲率和转子轴承安装定位面1115保持高度的同轴度，从而进一步增加定子组件1200与转子组件1300之间的相对位置关系的精度。
在本发明提供的实施例中，安装柱1110的支撑部1120可以为任意的形状。优选地，如图3和图4所示，安装柱1110的支撑部1120包括一体成型的支撑面1121和位于该支撑面1121两端的支撑脚1122，其中，支撑面1121用作该壳体1100的外壁面，支撑脚1122与安装柱1110一体成型地连接在一起。在每个支撑部1120中，支撑面1121、两个支撑脚1122以及安装柱1110的外壁面一起围绕形成支撑部腔体1123。
该壳体1100通过构造成一体式结构，能够减少现有技术中因分体设计而带来的累计装配误差以及风机体积、重量的增加。可选地，该壳体1100可以采用多种已知的现有工艺进行制作，例如铸造工艺、3D打印工艺以及注塑成型等。
在装配状态下，定子元件1210设置于相邻支撑部1120之间的定子安装开口中，支撑脚1122同时也能够为其间的定子元件1210提供防护，避免其被外界设备干扰和损坏。
优选地，如图1和图8中示出地，在该支撑部腔体1123的内部(优选通过该高温胶黏剂)填充有消音棉1124，该消音棉1124的结构如图10所示，以便吸收由风机产生的噪声。更优选地，该消音棉1124贯穿支撑部腔体的轴向填充。
进一步优选地，该支撑部腔体1123的横截面为扇形，即该支撑部1120的横截面为扇形(扇面朝外)，使得该支撑部1120在给定子组件1200提供更好的防护的同时，也增加了填充的消音棉1124的体积，进一步增强了该风机的消噪效果。
在优选的实施例中，在该支撑部腔体1123的一端设置有栅格1125，以增加消音棉1124的固定强度，同时增加消音棉1124对噪音的吸收面积，提升降噪效果。优选地，该栅格1125设置于支撑部腔体1123的底端部，即靠近叶轮1360的一端，这是由于此处的吸力较大，能够更好地实现消噪的效果。
在另一优选的实施例中，如图1所示，在轴向方向上，安装柱1110上沿着开设的定子安装开口1111的长度大于安装于其中的定子元件的定子铁芯1211的长度，使得定子安装开口1111在其两个端部与定子铁芯1211之间分别具有空气开口(即空气吸入口1111A和空气排出口1111B)。具体地，如图11中的箭头所示，空气可以由定子安装开口1111下侧的空气吸入口1111A进入定子组件和转子组件之间的气隙1700(气隙1700中的风道为大致直线)，从定子安装开口1111上侧的空气排出口1111B离开，随后经由叶轮罩1400的内弧面1410被排出风机以外，带走气隙1700的大量热量，降低了定子组件1200和转子组件1300的温度。并且定子组件1200安装以后，定子元件1210的外侧正对区域没有任何其他零件阻挡，直接暴露于空气中。该风机运行过程中，将会有大量的风流经定子组件的外表面以及气隙1700，因此，风机内部所有产生热量的零组件(主要为定子组件1200和转子组件1300)将会得到充分的散热。同时，电机两端的轴承也有有少量的风流过，带走轴承工作所产生的热量。
本申请提供的具有风机定位设计的风机及包含该风机的吸尘器，通过使壳体一体成型，可以减少因分体设计带来的累计误差和电机体积、重量的增肌；提高了定子组件和转子组件的相对位置精度，降低因定子组件和转子组件相对位置精度低而产生的不平衡磁拉力以及由此产生的噪声，提高电机效率；消音棉的设计能够进一步降低电机的噪声，提高用户体验；在风机中形成大致为直线的风道，提高冷却效果，延长风机寿命；该风机允许先安装转子组件后，再从壳体外侧安装定子组件，便于风机后期的检查和维修。
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，只要不偏离所附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)

1.一种具有风机定位设计的风机，包括壳体以及安装在所述壳体内的定子组件和转子组件，所述定子组件围绕所述转子组件布置，其特征在于，所述壳体包括中空的安装柱以及多个支撑部，多个所述支撑部对称且等间隔地围绕所述安装柱布置并与其一体成型，在所述安装柱的位于任意相邻所述支撑部之间的壁部区域开设有沿着轴向方向延伸的定子安装开口，所述定子组件安装在多个所述定子安装开口中，所述转子组件贯穿地安装于所述安装柱内部，其中，所述定子安装开口两侧的定子安装定位面与所述安装柱内壁的转子轴承安装定位面构造为同轴设置。
2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，还包括叶轮罩，其与所述壳体固定连接或一体成型，所述叶轮罩的内弧面、所述定子安装开口两侧的定子安装定位面与所述安装柱内壁的转子轴承安装定位面构造为同轴设置。
3.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述定子组件包括沿着周向均匀分布的多个定子元件，所述定子元件包括呈“π”形的定子铁芯，所述定子铁芯包括绕线部以及位于所述绕线部两侧的弧形延伸部，所述弧形延伸部的弧面与所述安装柱上的所述定子安装定位面贴合。
4.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，在所述安装柱的轴向方向上，所述定子安装开口的长度大于所述定子铁芯的长度。
5.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述支撑部包括支撑部腔体，在所述支撑部腔体内部填充有消音棉。
6.根据权利要求5所述的风机，其特征在于，所述支撑部包括一体成型的支撑面和位于所述支撑面两端的支撑脚，所述支撑脚与所述安装柱一体成型，所述支撑面、两个所述支撑脚以及所述安装柱围绕形成所述支撑部腔体。
7.根据权利要求6所述的风机，其特征在于，所述支撑部腔体的横截面为扇形。
8.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，所述安装柱在两端为第一轴承安装座和第二轴承安装座，其内壁为所述转子轴承安装定位面，所述转子组件的两个轴承分别通过所述转子轴承安装定位面接合在所述第一轴承安装座和所述第二轴承安装座中。
9.根据权利要求3所述的风机，其特征在于，所述壳体包括4个所述支撑部，在4个所述定子安装开口中适配安装有4个所述定子元件。
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。
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