CN112664478A - 电动风机和搭载有它的电动吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明提供在启动转矩小的电动风机(使用无刷电动机等)中，也能够取得离心风机前端与风扇壳体间的气密性的方法。在风扇壳体的与离心叶轮的护罩板靠近且相对的部位，配置由滑动部和弹性部构成的密封部件，按压护罩板的前端并且弹性部件与按压量相应地产生变形，使护罩板不陷入滑动部。由此，减少离心叶轮(护罩板)与密封部件(滑动部)间的摩擦，即使在启动转矩小的电动风机中也能够配置密封部件并取得气密性。

Description

电动风机和搭载有它的电动吸尘器

技术领域

本发明涉及电动风机和搭载有该电动风机的电动吸尘器。

背景技术

近年来，无绳杆式清洁器的需求增大。无绳杆式清洁器为了轻量化而采用了低电压的电池，对电动风机也寻求小型化。但是，产生用于获得能够充分确保垃圾拾取性能的吸入力的风扇输出，是作为电动风机的必须条件。为了满足这些条件，关于电动风机，通过使进行驱动的转速高速化，能够实现叶轮的高输出化、小型化。因此，作为电动风机采用无刷电动机，使转速为60,000rpm以上的例子很多。

另一方面，圆筒形(罐形)的清洁器中使用的电动风机，基于低成本化等一直以来采用有刷电动机。当然，为了获得充分的吸入力而要求叶轮的高输出化，进行驱动的转速为40,000min-1～50,000min-1程度。但是，为了确保输出，离心叶轮的外径相比无绳杆式用的叶轮，大2倍以上。并且，为了确保高效率的风的流路，使旋转的叶轮与以覆盖该叶轮的形状配置的风扇壳体的一部分经由能够滑动的密封部件抵接，而获得气密性，由此能够防止从叶轮排出口排出的气流的一部分通过叶轮与风扇壳体之间的间隙向吸气口逆流的循环流，能够获得高效率的输出。

当更换为无刷电动机时，为了小型轻量化，关于叶轮的外径，通过转速的高速化来弥补，叶轮的气密所带来的高输出化是能够应用的技术。

作为使用了密封部件的密封方法的现有技术，例如有日本特开2000-179495号公报(专利文献1)、日本特开平9-236098号公报(专利文献2)中公开的内容。

日本特开2000-179495号公报中公开的电动风机包括：安装在电动机的外壳、以覆盖离心叶轮和扩压器的方式形成的风扇壳体；在该风扇壳体的吸气孔部，与该离心叶轮的吸气孔同轴地形成为圆环状的弯曲部；以保持于密封保持部件的状态与该离心叶轮的吸气孔部滑动接触的密封部件；和安装在该风扇壳体、按压该密封部件的密封按压部件，该电动风机中，该密封保持部件具有嵌合该密封部件的凹槽，并且形成为嵌合地保持于弯曲部的结构。

另外，在日本特开平9-236098号公报中公开的电动风机，在风扇罩的吸入口周缘形成环状部，在该环状部设置与风扇的吸入口边缘抵接的密封件，密封件通过用具有耐热性、低摩擦性、柔软性并且容易被磨削的合成树脂填充在环状部而构成。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-179495号公报

专利文献2：日本特开平9-236098号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述的专利文献1中，构成为离心叶轮的吸气孔部与安装在风扇壳体的密封部件可靠地接触的形状，虽然能够确保气密性，但是在电动风机组装后，最初进行动作时，成为离心叶轮向密封部件挤压的状态，因此在启动时需要较大的转矩。也就是说，对于如圆筒形清洁器中采用的有刷电动机那样能够获得大的启动转矩的电动机是有效的气密方法。当为无刷电动机时，根据其控制方法，需要决定启动时的磁体的磁极位置的动作，担心因为仅产生太小的转矩而不能启动。另外，作为密封部件，由于是另外的部件、另外的工序，有可能要追加材料和作业的成本。在专利文献2中，担心也存在同样的问题。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在无刷电动机中，也在离心叶轮与风扇壳体之间配置密封部件，并且与密封部件滑动接触的离心叶轮以低转矩也能够旋转的密封部件，并且提供一种高效率、高输出的电动风机和搭载该电动风机的电动吸尘器。

用于解决课题的技术手段

一种电动风机，具有形成吸气口的护罩板的离心叶轮和覆盖离心叶轮的护罩板的吸气口端部，以靠近风扇壳体的槽部并与其相对的方式配置，在风扇壳体的与护罩板靠近且相对的部位，密封部件以与上述风扇壳体之间设有弹性体的方式配置，并且密封部件与护罩板的吸气口端部邻接。

另外，电动风机的特征在于：护罩板的材质与密封部件的材质的摩擦系数，比护罩板与风扇壳体的材质的摩擦系数小。

另外，电动风机的特征在于，当设弹性部件没有变形时，护罩板的前端位于比密封部件的弹性部件侧靠叶轮侧的位置。

另外，电动风机的特征在于，在护罩板的吸气口端部设置有肋。

发明效果

依据本发明，在离心叶轮的护罩板的吸气口端部与和其接近且相对的风扇壳体之间隔着弹性体，而且设置摩擦小的密封部件，并且护罩板的吸气口端部与密封部件邻接，由此使离心叶轮与密封部件间的摩擦减小，即使是无刷电动机的较小的启动转矩也能够进行动作，并且能够降低气密泄露，能够提供高效率、高输出的电动风机和搭载该电动风机的电动吸尘器。

附图说明

图1是表示实施方式1的电动风机的截面图。

图2是表示实施方式1的电动风机的分解立体图。

图3是表示实施方式1的转子组件的分解立体图。

图4(a)表示实施方式1的离心叶轮203的整体结构图。图4(b)表示实施方式1的在护罩板221的吸气口端部222设置有肋223的形状图。图4(c)表示实施方式1的吸气口端部222的肋223的截面图。

图5(a)表示实施方式1的风扇壳体204的整体形状图。图5(b)是实施方式1的风扇壳体204和贴附于风扇壳体204的密封部件300的截面图。

图6(a)表示在图4的护罩板221的吸气口端部222设置的小肋223与密封部件300的尺寸关系。图6(b)表示在组装时的护罩板221的吸气口端部222设置的小肋223与密封部件300的位置关系。图6(c)表示在一定时间的驱动后在护罩板221的吸气口端部222所设置的小肋223与密封部件300的位置关系。

图7(a)表示实施方式的作为杆式使用时的立体图。图7(b)表示将实施方式的电动吸尘器400作为手持式使用时的侧面图。

图8表示搭载有本实施方式1～3中的电动风机的吸尘器主体的纵截面图。

具体实施方式

以下，使用图1～图8对本发明的实施方式进行说明。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1的电动风机的截面图，图2是实施方式1的电动风机的分解立体图。定子240在定子芯210的周围卷绕线圈211，形成在一体而构成相绕组。该相绕组与电动风机200具有的未图示的电路部电连接。

外壳208是合成树脂制成的，与内置转子组件230的轴承部的轴承罩215通过嵌件成形而构成。在轴承罩215的外周，设置有作为轴承212的冷却用的散热片的、在旋转轴方向上较长的多个冷却翅片27。另外，轴承罩215为非磁性金属材料制成，在轻量化、散热性等方面是有利的。在本实施例中，使用铝材料，通过模铸成形来制作。

另外，在外壳208的支承部26形成有在轴向G上延伸的螺纹孔28。在螺纹孔28中能够螺合固定螺纹件218，通过固定螺纹件218的螺合而将扩压器205固定于外壳208。

另外，在外壳208形成有空气流入到外壳208内的开口34，和将空气排出到电动风机200的外部的排气口35。另外，配置在外壳208的轴向G的端部的定子240，通过固定螺纹件219固定于外壳208。

风扇壳体204以覆盖扩压器205和转子组件230的离心叶轮203的形态与外壳208嵌合。这时，配置在扩压器205的扩压器翼片13被配置在风扇壳体204的弹性部件40按压，能够保持扩压器翼片13与风扇壳体204间的气密性。另外，在扩压器205设置有用于向轴承罩215的冷却翅片27积极地吹风的返回翼片14。

图3是表示实施方式1的转子组件的分解立体图。如图3所示，转子组件230包括离心叶轮203、旋转轴207、转子芯209、轴承212、环形部件213、弹簧217和罩250。此外，由轴承212、212和弹簧217构成轴承部。

离心叶轮203固定在旋转轴207的轴向G的一端。在本实施例中，将离心叶轮203压入并固定于旋转轴207，在旋转轴207的端部(前端)设置螺纹，可以将离心叶轮203用固定螺母固定。

转子芯209设置在旋转轴207的、与固定有离心叶轮203的端部相反的一侧的轴向G的端部。该转子芯209例如由稀土类的粘结磁体构成。稀土类的粘结磁体通过将稀土类磁性粉末与有机粘合剂混合而制作。作为稀土类的粘结磁体，例如能够使用钐铁氮磁体、钕磁体等。另外，转子芯209通过嵌件成形而一体成形于旋转轴207。另外，转子芯209被罩250以在周面上相接触的状态覆盖。罩250是将非磁性的薄板形成为筒状而成的，例如，由在不锈钢中大量地混合镍而成的材料、或者将奥氏体类不锈钢成形为想要的形状后进行热处理而得到的材料构成。

环形部件213是用于调节平衡的部件，设置在旋转轴207的转子芯209侧的端部。另外，环形部件213比转子芯209的比重大，且由非磁性材料构成。例如能够通过铜材等的烧结品(烧结体)或机械加工来形成。另外，作为环形部件213，只要是比转子芯209的比重大、且为非磁性的材料，就不限于铜。

在旋转轴207，在离心叶轮203与转子芯209之间设置有轴承212、212。轴承212、212在轴方向上隔开间隔地配置，将旋转轴207可旋转地支承。在轴承212、212之间设置有线圈状的弹簧217，对轴承212、212的外圈施加预载。

图4(a)、图4(b)、图4(c)是实施方式的离心叶轮203的形状图。图4(a)是离心叶轮203的整体结构图，图4(b)是在实施方式1的护罩板221的吸气口端部222设置有肋223的形状图，图4(c)是吸气口端部222的肋223的截面图。

在本实施方式中，如图4(a)所示，离心叶轮203包括：毂板220，其中，叶片220a、在叶片220a根部用于构成流路的曲面板和能够供旋转轴207压入的旋转轴孔一体地形成；和护罩板221，其形成有吸气口，能够以与曲面板夹着叶片220a的方式配置。在毂板220形成有用于能够使护罩板221嵌合的定位用的凸部，在护罩板221以能够嵌合叶片和定位用凸部的方式形成有槽。毂板220与护罩板221的固定通过超声波熔融进行，由此使得即使进行高速旋转也不发生分离、剥离。因此，在毂板220，超声波熔融用的肋配置在叶片的上端面、且比定位用凸部靠外周侧。另外，在本发明中如图4(b)所示，在护罩板221的吸气口端部222遍及整周地设置有小的肋223。如图4(c)所示，肋223的形状形成为，相比护罩板221的吸气口端部222侧的肋223根部宽度，使肋223前端宽度较小。因此，作为肋223的截面形状，三角形、梯形、半圆形、半椭圆形都可以。在本实施方式中，采用三角形的肋截面形状，肋223的根部宽度为0.3mm，肋223的高度为0.3mm。这里，作为离心叶轮203的结构，叶片220a可以与护罩板221一体地构成，也可以分体地构成。

图5(a)、图5(b)是实施方式1的风扇壳体204的形状图。图5(a)是风扇壳体204的整体形状图，图5(b)是实施方式1的风扇壳体204和贴附于风扇壳体204的密封部件300的截面图。

在实施方式中，如图5(b)所示，在风扇壳体204的、与离心叶轮203的护罩板221的吸气口端部222靠近且相对的部分(槽部450)，配置有密封部件300。密封部件300具有滑动部300a和弹性部300b。

图6(a)、图6(b)、图6(c)是实施方式的电动风机200的风机部201的构造部分截面图。图6(a)是表示在图4中的护罩板221的吸气口端部222设置的小肋223和密封部件300的尺寸关系的图，图6(b)表示组装时的设置于护罩板221的吸气口端部222的小肋223与密封部件300的位置关系，图6(c)表示一定时间驱动后的设置在护罩板221的吸气口端部222的小肋223与密封部件300的位置关系。

根据图6(a)，尺寸关系设计为，相比设置于护罩板221的吸气口端部222的小肋223的根部，密封部件300的滑动面300a位于肋223的前端侧，并且肋223的顶点比密封部件300的滑动面300a与弹性部300b的分界线靠滑动面侧。因此，在组装时，滑动面300a按压肋223的前端，弹性部300b收缩，从而形成图6(b)所示的形状。在此，通过弹性部b收缩，被肋223按压的力能够释放，因此离心叶轮203与密封部件300的滑动面300a的摩擦变小，能够以较小的启动转矩进行动作，由此即使在启动转矩较小的无刷电动机中也能够使用。另外，当进行了一段时间的动作时，密封部件由于与离心叶轮的摩擦而磨损，但这时如图6(c)所示，肋223的前端能够被收纳在密封部件300的滑动面300a内。由此，在组装之后，在一定时间动作后，肋223与滑动面300a之间能够确保气密性。

电动风机中，具有形成吸气口的护罩板的离心叶轮和覆盖上述离心叶轮的上述护罩板的吸气口端部，以靠近风扇壳体的槽部并与其相对的方式配置，在上述风扇壳体的与上述护罩板靠近且相对的部位，密封部件以与上述风扇壳体之间隔着弹性体的方式配置，并且上述密封部件与上述护罩板的吸气口端部邻接。

基于以上结构，从离心叶轮203排出的空气在护罩板221与风扇壳体204之间通过，能够防止从吸气口端部再次进入的循环流，因此能够提高电动风机的效率。

此外，在假设上述弹性部件不变形时，上述护罩板的前端位于比上述密封部件的上述弹性部件侧靠上述叶轮侧的位置。

这里，作为对密封部件300使用的材料，考虑到在滑动面300a中与离心叶轮203的摩擦系数比离心叶轮203与风扇壳体204的摩擦系数小，在一定的动作后被磨削，选择比离心叶轮203软的材料较好，在本实施方式中，使用特氟龙(注册商标)的片。上述护罩板的材质与上述密封部件的材质的摩擦系数比上述护罩板与上述风扇壳体的材质的摩擦系数小。

另外，关于弹性部件300b，因为需要确保气密性，所以独立气泡的填料是最佳的，但是也可以将连续气泡的填料碾碎至能够保持气密性的程度来使用。另外，只要是弹性体就也可以使用填料以外的材料。

以下，关于搭载了具有本发明的风机的电动风机200的电动吸尘器400，参照附图进行说明。

此外，在以下内容中，举例说明应用于能够适当地切换杆式与手持式使用的充电式电动吸尘器400中的情况，但也能够适用于仅杆式、仅手持式等各种类型的电动吸尘器。而且，不仅是使用充电池的DC型的设备，也能够适用于从插座获得电力的AC型的设备。

图7(a)、(b)表示搭载实施方式的电动风机200的电动吸尘器400，图7(a)是作为杆式使用时的立体图，图7(b)是将电动吸尘器400作为手持型使用时的侧面图。

如图7(a)所示，电动吸尘器400包括：吸尘器主体410，其收纳收集灰尘的集尘室401和产生在集尘时需要的吸入气流的电动风机200(图1)；以相对于吸尘器主体410能够伸缩的方式设置的伸缩管402；设置在伸缩管402的一端的手柄部403；和设置在手柄部403的进行电动风机200的开机关机的开关部404。

图7(a)所示的电动吸尘器400为杆式状态，是伸缩管402伸长的状态。另外，在吸尘器主体410的另一端安装有吸口体405，吸尘器主体410与吸口体405通过连接部406相连接。

图7(b)所示的电动吸尘器400为手持状态，伸缩管402收纳在吸尘器主体410内，手柄部403是靠近伸缩管402侧的状态。另外，手持状态中的作为把手的手持手柄部407，在吸尘器主体410的上表面侧设置于靠近的手柄部403与集尘室401之间。另外，在吸尘器主体410的另一端部安装吸口体(缝隙嘴)408，吸尘器主体410与吸口体408通过连接部406连接。

在以上的电动吸尘器400中，通过操作手柄部403的开关部404，收纳在吸尘器主体410中的电动风机200(参照图1)进行动作，产生吸入气流。从吸口体405、408吸入灰尘，通过连接部406集尘于吸尘器主体410的集尘室401中。

图8是搭载有本实施方式1～3中的电动风机的吸尘器主体的纵截面图。此外，图8是手持状态，是从吸尘器主体410拆除了吸口体408的状态。

如图8所示，在吸尘器主体410的内部设置有产生吸引力的电动风机200、对电动风机200供给电力的电池组件420和驱动用电路430。

从吸口体405、408(参照图7(a)、(b))吸入的空气通过设置于吸尘器主体410的流路440(参照图7(a))输送到配置在电动风机200的前方的集尘室401，在集尘室401内集尘。然后，由集尘室401分离了尘埃之后的空气通过电动风机200、驱动用电路430，从形成于吸尘器主体410的排气口(未图示)排出到外部。

通过这些搭载了具有本发明的风机的电动风机的电动吸尘器，能够形成具有高吸入性能的电动吸尘器。

以上，对于本发明的应用了密封部件的电动风机，表示了最佳的实施方式和实施例进行了详细说明。此外，本发明的内容并不限定于上述实施例，在不脱离其主旨的范围内当然能够进行适当的改变、变更等。

附图标记说明

13 扩压器翼片

14 返回翼片

26 支承部

27 冷却翅片

28 螺纹孔

34 开口

35 排气口

200 电动风机

203 离心叶轮

204 风扇壳体

205 扩压器

207 旋转轴

208 外壳

209 转子芯

210 定子芯

211 线圈

212 轴承

213 环形部件

215 轴承罩

217 弹簧

218 固定螺纹件

220 毂板

220a 叶片

221 护罩板

222 吸气口端部

223 肋

230 转子组件

240 定子

250 罩

300 密封部件

300a 滑动部

300b 弹性部

400 电动吸尘器

401 集尘室

402 伸缩管

403 手柄部

404 开关部

405 吸口体

406 连接部

408 吸口体(缝隙嘴)

410 吸尘器主体

420 电池组件

430 驱动用电路

440 流路

450 槽部。

Claims (5)

1.一种电动风机，其特征在于：

具有形成吸气口的护罩板的离心叶轮，和覆盖所述离心叶轮的、所述护罩板的吸气口端部，以靠近风扇壳体的槽部并与其相对的方式配置，

在所述风扇壳体的与所述护罩板靠近且相对的部位，密封部件以与所述风扇壳体之间设置有弹性体的方式配置，并且所述密封部件与所述护罩板的吸气口端部邻接。

2.如权利要求1所述的电动风机，其特征在于：

所述护罩板的材质与所述密封部件的材质的摩擦系数，比所述护罩板与所述风扇壳体的材质的摩擦系数小。

3.如权利要求1或2所述的电动风机，其特征在于：

当假设所述弹性部件没有变形时，所述护罩板的前端位于比所述密封部件的所述弹性部件侧靠所述叶轮侧的位置。

4.如权利要求1～3中任一项所述的电动风机，其特征在于：

在所述护罩板的吸气口端部设置有肋。

5.一种电动吸尘器，其特征在于：

配置有如权利要求1～4中任一项所述的电动风机。

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