CN114135501A - 旋转设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够改善壳体内的通气路上的空气的流动的旋转设备。实施方式的旋转设备(1)具备：叶轮(20)；马达(40)；壳体(10)；以及通气路(5)，形成于壳体(10)的内侧。壳体(10)具有：旋转轴方向上的第1端部和第2端部；环状的壁部(24)，包围马达(40)；支架(121)，在环状的壁部(24)的内侧支承马达(40)；以及多个静叶片(122)，将支架(121)和环状的壁部(24)连结。在支架(121)的外周部与环状的壁部(24)之间形成有环状的空间部(3a)。环状的空间部(3a)相对于静叶片(122)位于壳体(10)的第2端部侧，并形成通气路(5)的一部分。

Description

旋转设备

技术领域

本发明涉及旋转设备。

背景技术

以往，在一些吸尘器等中搭载具有马达、通过马达旋转的离心风扇(叶轮)、以及配置在离心风扇与马达之间的静叶片(固定叶片)的旋转设备。静叶片成为将从通过马达驱动而旋转的离心风扇排出的空气整流，并送入至收容有马达的空间，来冷却马达的结构(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2018-084151号公报

然而，在一些现有的旋转设备中，壳体内具有保持马达的支架，该支架经由从壳体的内周面向径向内侧延伸的多个圆柱状的辐条而连结。这样的辐条相对于从叶轮排出并经由静叶片朝向马达侧的空气的流动而容易成为阻力，存在改善的余地。

发明内容

本发明将提供一种能够改善壳体内的通气路上的空气的流动的旋转设备作为课题的一个例子。

本发明的一个形态所涉及的旋转设备具备：叶轮；马达；壳体；以及通气路，形成于壳体的内侧。前述壳体具有：旋转轴方向上的第1端部和第2端部；环状的壁部，包围前述马达；支架，在前述环状的壁部的内侧支承前述马达；以及多个静叶片，将前述支架和前述环状的壁部连结。在前述支架的外周部与前述环状的壁部之间形成有环状的空间部。前述环状的空间部相对于前述静叶片位于前述壳体的第2端部侧，并形成前述通气路的一部分。

根据本发明的一个形态，能够改善壳体内的通气路上的空气的流动。

附图说明

图1是实施方式所涉及的旋转设备的外观立体图。

图2是图1所示的旋转设备的局部分解立体图。

图3是表示图2所示的叶轮的结构的立体图。

图4是表示图2所示的叶轮的结构的侧面图。

图5是表示实施方式所涉及的旋转设备的内部构造的剖视图。

图6是表示图5所示的旋转设备的主要部位的内部构造的局部放大剖视图。

图7是表示图1所示的筒部的结构的立体图。

图8是表示收容于图1所示的旋转设备的内部的马达的结构的立体图。

图9是表示实施方式的变形例所涉及的旋转设备的外观的局部立体图。

图10是表示图9所示的旋转设备的内部构造的局部剖视图。

图11是表示图9所示的旋转设备的主要部位的内部构造的局部放大剖视图。

附图标记说明

1、1A…旋转设备；10、10A…壳体；11、11A…罩；12…筒部；20…叶轮；21…基座；22…叶片；23…顶面部；24…壁部；24b…凹部；30…轴；40…马达；121…支架。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式所涉及的旋转设备进行说明。此外，并不通过该实施方式限定本发明。另外，附图中的各要素的尺寸的关系、各要素之比率等有可能与现实不同。在附图的相互间，也有可能包括相互的尺寸的关系、比率不同的部分。另外，一个实施方式、变形例所记载的内容原则上也相同地适用于其他实施方式、变形例。

(实施方式)

图1是实施方式所涉及的旋转设备的外观立体图。图2是图1所示的旋转设备的局部分解立体图。图3是表示图2所示的叶轮的结构的立体图。图4是表示图2所示的叶轮的结构的侧面图。图5是表示实施方式所涉及的旋转设备的内部构造的剖视图。图6是表示图5所示的旋转设备的主要部位的内部构造的局部放大剖视图。图7是表示图1所示的筒部的结构的立体图。图8是表示收容于图1所示的旋转设备的内部的马达的结构的立体图。此外，图2表示从图1所示的旋转设备取下了罩的状态。图6是图5中的A部的放大图。

此外，图示的Z方向设为本实施方式中的旋转设备的旋转轴方向。旋转轴方向中，将Z1方向设为第1方向，将Z2方向设为第2方向。另外，与本实施方式中的旋转设备的旋转轴方向正交的方向设为径向。径向中，将从轴线X远离的方向设为径向外侧，将朝向轴线X的方向设为径向内侧。图示的轴线X在与旋转轴方向相同的方向上延伸。

图1所示的旋转设备1例如嵌入于吸尘器、吸引机等。如图5所示，旋转设备1具备壳体10、叶轮20、轴30、马达40以及基板50。

壳体10至少将叶轮20、轴30以及马达40收容于内部，一部分由基板50构成。壳体10形成为圆筒状，在内部具有2个空间部2、3，在内侧形成有通气路5。该通气路5的一部分由2个空间部2、3形成。空间部2是至少收容叶轮20的壳体10的内部空间。空间部3是与空间部2连通，并至少收容马达40的壳体10的内部空间。在基板50组装于筒部12的状态下，空间部3经由开口部120a而与外部空间连通。换言之，通气路5经由开口部120a，与壳体10的外部连通。壳体10具备罩11和筒部12。壳体10在旋转轴方向上具备2个端部。该壳体10的2个端部中，将第1方向上的一个端部称呼为第1端部，将第2方向上的另一个端部称呼为第2端部。

如图1、图2以及图5所示，罩11是覆盖收容于壳体10的叶轮20的部分。罩11是壳体10的一部分，并在旋转轴方向上配置于壳体10的第1端部侧。即，罩11从第1方向组装于筒部12。在从旋转轴方向观察的情况下，罩11形成为圆形状。罩11例如由合成树脂等形成。罩11具有：顶部110；和开口部115，朝向第1方向开口。

在罩11组装于筒部12的状态下，顶部110在旋转轴方向上形成于与收容于壳体10的叶轮20对置的位置。顶部110具有多个凹凸。如图5和图6所示，顶部110的筒部12侧的面在旋转轴方向上具有朝向第1方向凹下的凹部111、112。凹部111、112均在顶部110的周方向上遍及整周地形成为槽状。凹部111、112将收容于壳体10的叶轮20的一部分收容于内侧。凹部111和凹部112通过构成顶部110的连结部113连结。连结部113相对于凹部111的底面111a和凹部112的底面112a，在旋转轴方向上朝向第2方向形成为凸状。连结部113在顶部110的周方向上遍及整周地形成。

开口部115是在旋转轴方向上贯通顶部110的贯通孔。在从旋转轴方向观察的情况下，开口部115形成为圆形状。开口部115设置于轴线X穿过的顶部110的中心部分。空间部2经由开口部115而与外部空间连通。开口部115是成为旋转设备1中的气体的吸引口的部分。

如图5所示，筒部12是覆盖收容于壳体10的马达40的部分。筒部12形成为圆筒状。筒部12例如由合成树脂等形成。此外，筒部12也可以由铝合金等金属材料形成。筒部12经由轴承125、126将轴30支承为旋转自如，并保持收容于内部的马达40。轴承125配置于支架121的内侧。轴承126配置于在旋转轴方向上从第2方向支承马达40的框架123。即，轴承126支承于框架123。筒部12具有：环状的壁部(周壁部)120，包围马达40；支架121，在周壁部120的内侧支承马达40；以及多个静叶片122，将支架121和周壁部120连结。另外，支架121具备：框架123，支承位于壳体10的第2端部侧的马达40的一部分；轴承126，支承于框架123；以及覆盖部127，相对于框架123位于壳体10的第1端部侧。另外，支架121相对于叶轮20配置于壳体10的第2端部侧。

周壁部120形成为圆筒状。在位于壳体10的第1端部侧的周壁部120的端部(周壁部120的第1端部)组装罩11。在旋转轴方向上位于壳体10的第2端部侧的周壁部120的端部(周壁部120的第2端部)具有3个开口部120a。3个开口部120a在周方向上隔开恒定的间隔地形成。开口部120a在筒部12形成为在径向上开口。换言之，从筒部12朝向外部，形成有在径向上开口的开口部120a。开口部120a在旋转轴方向上形成为从周壁部120的第2端部朝向第1端部凹下。在从外侧观察的情况下，开口部120a在径向上形成为大致矩形状。

如图5、图7所示，在从旋转轴方向观察的情况下，支架121设置于筒部12的内侧，形成为大致圆筒状(中空的形状)。支架121在径向上经由多个静叶片122连结于周壁部120。支架121保持马达40。支架121在壳体10的内侧连结于马达40的定子42。支架121具有经由3个柱(支柱)130相对于覆盖部127悬挂于壳体10的第2端部侧的框架123。支架121在旋转轴方向上通过框架123支承位于壳体10的第2端部侧的马达40的一部分(底部)。在旋转轴方向上以在框架123与覆盖部127之间夹住马达40的方式，通过覆盖部127和框架123保持马达40。支架121相对于框架123配置于静叶片122侧。支架121在轴线X穿过的中央部分具有供轴30插通的贯通孔121a。支架121经由轴承125、126将轴30支承为旋转自如。在从旋转轴方向观察的情况下，支架121在支架121与壳体10之间形成环状地形成的空间部3a。环状的空间部3a构成上述的空间部3的一部分，但在旋转轴方向上位于空间部2与空间部3之间。空间部3a位于从叶轮20向马达40侧流动的气体的通气路5上，并相对于静叶片122位于下游侧。如图5所示，通气路5是通过叶轮20的旋转在壳体10内使气体通过的通路。通气路5在马达40的外周侧沿着旋转轴方向形成，能够冷却马达40。

多个静叶片122在径向上将周壁部120和支架121连结。多个静叶片122也成为连结部。多个静叶片122通过在径向上从周壁部120的内周面朝向内侧(支架121)延伸，并连接于支架121的外周面而形成。多个静叶片122沿着周方向隔开恒定的间隔地配置于整周。对于多个静叶片122而言，分别具有叶片形状，从径向观察的剖面形状具有从周方向的一侧朝向另一侧倾斜的形状。多个静叶片122将支架121支承于壳体10。在从旋转轴方向观察支架121的情况下，在周方向上邻接的静叶片122之间设置有供气体通过的间隙。由多个静叶片122形成的间隙将空间部2与空间部3之间连通，构成通气路5的一部分。

如图2～图4所示，本实施方式中的旋转设备具备叶轮20，形成所谓的离心风扇。叶轮20例如由铝合金、不锈钢等金属部件、或者树脂部件形成。如图5所示，叶轮20收容于由罩11和筒部12形成的空间部2。叶轮20由马达40驱动，在例如图2所示的R方向上旋转。叶轮20固定于在马达40的旋转轴方向上延伸的轴30，通过马达40的驱动以轴线X为中心轴旋转，从旋转轴方向朝向径向外侧产生气流。本实施方式中的叶轮20具有基座21、多个叶片22、以及顶面部23。

基座21例如形成为圆板状。基座21在从轴线X穿过的中央部分具有供轴30插通的贯通孔21a。基座21相对于插通于贯通孔21a的轴30，利用螺栓等紧固部件紧固。

多个叶片22在旋转轴方向上将基座21和顶面部23连结。对于多个叶片22而言，分别通过从基座21朝向壳体10的第1端部(向第1方向)延伸，并连结于顶面部23而形成。对于多个叶片22而言，从旋转轴方向观察的剖面形状全部相同。对于叶片22而言，从旋转轴方向观察的剖面具有相对于旋转方向向后弯曲倾斜的形状。叶片22例如是相对于旋转方向向后的叶片。

在从旋转轴方向观察的情况下，顶面部23形成为圆环状。如图5、图6所示，顶面部23具有从径向观察的剖面形状朝向壳体10的第2端部(向第2方向)凹下的U字形状。顶面部23具有环状的壁部24和开口部25。

壁部24通过从顶面部23的外周端朝向旋转轴方向上的壳体10的第1端部(向第1方向)延伸而形成。壁部24形成为相对于顶面部23的基座(以下，称呼为平坦部分)23a正交或者大致正交。顶面部23的平坦部分23a在与旋转轴方向正交的径向上延伸。壁部24优选为通过从顶面部23的外周端向与旋转轴方向中的第2方向不同的方向延伸而形成。例如，壁部24优选形成为与多个叶片22在径向上不对置。如图5和图6所示，在罩11组装于筒部12的状态下，壁部24收容于凹部111的内侧。在罩11组装于筒部12的状态下，壁部24形成为第1方向侧的壁端部24a与凹部111的底面111a对置。在罩11组装于筒部12的状态下，壁部24在自身与凹部111的底面111a之间具有间隙I。壁部24在自身与凹部111之间设置有一定长度的间隙I，以使得不因由叶轮20的高速旋转产生的离心力而接触于凹部111的内周面。壁部24有时形成凹部24b。即，对于本实施方式中的叶轮20而言，壁部24具备能够通过负平衡调整旋转平衡的部分。

凹部24b形成为从壁部24的壁端部24a朝向壳体10的第2端部(朝向旋转轴方向的第2方向)凹下。如图4所示，凹部24b具有从径向观察的形状向第2方向侧弯曲的半圆形状。凹部24b例如也可以不只在壁部24的周围设置于1个部位，而设置于多个部位。

开口部25是在旋转轴方向上贯通顶面部23的贯通孔。在从旋转轴方向观察的情况下，开口部25形成为圆形状。开口部25设置于轴线X穿过的顶面部23的中心部分。开口部25是成为叶轮20中的气体的吸引口的部分。开口部25的内周端形成为朝向壳体10的第1端部(朝向旋转轴方向的第1方向)延伸。在罩11组装于筒部12的状态下，开口部25的内周端收容于凹部112的内侧。开口部25的内周端的旋转轴方向的高度可以是任意的高度，但优选为具有等于或大于壁部24的旋转轴方向的高度的高度。

轴30形成为圆柱状，在旋转轴方向上延伸，能够旋转地支承于壳体10。轴30例如由不锈钢等金属材料形成。轴30构成后述的转子41的一部分。在马达40保持于支架121的状态下，轴30插通于支架121的贯通孔121a，固定叶轮20。轴30能够旋转地支承于轴承125、126。

马达40以旋转轴亦即轴线X为中心使叶轮20旋转。马达40经由轴30使叶轮20旋转。马达40收容于由筒部12和基板50形成的空间部3。马达40由从覆盖部127经由柱130吊下的框架123保持。马达40具有转子41和定子42。转子41由具备磁铁的磁性体形成，以旋转轴亦即轴线X为中心相对于定子42相对地旋转。如图8所示，定子42由定子芯42a、绝缘体42b以及线圈42c构成。定子芯42a通过层叠多张电磁钢板(多个磁性体)而形成。线圈42c通过经由绝缘体42b卷绕卷线而形成。

基板50支承于壳体10，固定于筒部12的第2端部，以封堵筒部12的第2方向侧的开口。基板50在固定于壳体10的状态下，相对于马达40配置于壳体10的第2端部侧。基板50通过未图示的连接端子与马达40电连接。基板50例如由环氧等具有绝缘性的树脂部件形成。基板50在旋转轴方向上与马达40对置。基板50通过未图示的连接端子与马达40电连接。基板50连接于位于旋转设备1的外部的电源，将从电源供给的电力变换为驱动电力而供给至马达40。在基板50上配置电子部件(未图示)。在电子部件中例如包括变频器和控制IC等。外部的电源例如可以是工业电源，也可以是电池。

接下来，对旋转设备1的动作进行说明。马达40通过电流从基板50流动而开始驱动，以轴线X为中心轴使轴30旋转。与轴30的旋转一并地，叶轮20开始旋转。通过叶轮20的旋转，气体从设置于顶面部23的开口部25被吸入并沿着通气路5流动，穿过邻接的叶片22的间隙、即基座21与顶面部23之间向径向外侧被排出。若叶轮20旋转，则从罩11的开口部115流入的气体穿过由多个叶片22形成的间隙，向叶轮20的外部被排出。向叶轮20的外部被排出的气体沿着罩11的内周面向第2方向流动，穿过由多个静叶片122形成的间隙，向空间部3流动。流动至空间部3的气体穿过开口部120a直接向外部被排出，或碰撞基板50而穿过开口部120a间接地向外部被排出。

如上所述，本发明的一个形态所涉及的旋转设备1具备：轴30；叶轮20；以及马达40，以轴30为旋转轴使叶轮20旋转。叶轮20形成有从顶面部23的外周端向旋转轴方向的一侧延伸的环状的壁部24。壁部24形成有凹部24b。这样，通过在壁部24形成凹部24b而能够取得叶轮20的负平衡，叶轮20的重量调整变得容易。如上所述，不需要增大构成叶轮的前表面板的外径，或使前表面板具有厚度，因此能够抑制旋转设备1的大型化、由材料增加导致的成本上升。

另外，如上所述，本发明的一个形态所涉及的旋转设备1具备：叶轮20；马达40，以旋转轴为中心使叶轮20旋转；以及圆筒状的壳体10，至少收容叶轮20和马达40。壳体10具有：支架121，保持马达40；和多个静叶片122，连接于支架121，并与支架121连结。支架121在壳体10的内侧连结于马达40的定子42。在从旋转轴方向观察的情况下，支架121在支架121与壳体10之间形成环状的空间部3a。环状的空间部3a位于从叶轮20向马达40侧流动的气体的通气路5上，相对于静叶片122位于壳体10的第2端部侧，形成通气路5的一部分。这样，通过用静叶片122将支架121和壳体10连结，从而旋转设备1具备在壳体10内的通气路5上存在静叶片122，而未发现阻碍气体的流动的障碍物(例如辐条等)的结构，因此能够改善通气路5上的气体的流动。例如，在通气路5上设置静叶片122，由此低流量侧的静压改善。另外，在通气路5上设置静叶片122，由此部件件数减少，能够实现部件成本的减少和轻型化。另外，设为叶片型的连结部亦即静叶片，由此径向的剖面形状变化，将支架121和壳体10连结的部分的刚性提高，例如能够使由马达40的驱动导致的振动难以传递至壳体10。另外，能够一体地成形支架121、静叶片122、以及壳体10的一部分，能够使旋转设备1的生产性提高。

另外，对于本发明的一个形态所涉及的旋转设备1而言，叶轮20由金属材料形成。由此，相对于树脂部件的叶轮而强度增加，例如能够使高速旋转时的耐久性提高。

另外，对于本发明的一个形态所涉及的旋转设备1而言，通气路5经由在筒部12的径向上形成的至少1个开口部120a，与壳体10的外部连通。由此，穿过通气路5的气体从空间部3经由开口部120a向外部被排出，因此能够高效且容易地进行吸入至壳体10内的气体的向外部的排出。

(实施方式的变形例)

图9是表示实施方式的变形例所涉及的旋转设备的外观的局部立体图。图10是表示图9所示的旋转设备的内部构造的局部剖视图。图11是表示图9所示的旋转设备的主要部位的内部构造的局部放大剖视图。此外，图11是图10中的B部的放大图。

实施方式的变形例所涉及的旋转设备1A在罩11A中的顶部110A不具有凹部111、112这一点与上述实施方式不同。壳体10A具备罩11A和筒部12。罩11A配置于壳体10A的第1端部侧，固定于筒部12。在从旋转轴方向观察的情况下，罩11A形成为圆形状。罩11A具有顶部110A和开口部115。

在罩11A组装于筒部12的状态下，顶部110A在旋转轴方向上形成于与收容于壳体10A的叶轮20对置的位置。如图10和图11所示，顶部110A不形成凹凸，而具有基座(在与旋转轴方向正交的径向上平坦地形成的平坦部分)116。基座116在顶部110A的周方向遍及整周地形成。在罩11A组装于筒部12的状态下，基座116在径向上形成于与叶轮20的平坦部分23a对置的位置。顶部110A不形成凹凸，因此例如能够抑制在外侧的凹部积存尘埃等。另外，因在顶部110A没有凹凸而能够使罩11A的成型所需要的金属模的耐久性提高。

以上，对本发明的实施方式和变形例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式和变形例，只要不脱离其主旨，就能够进行各种变更。例如，在上述实施方式中，凹部24b具有从径向观察的形状朝向壳体10、10A的第2端部(第2方向)弯曲的半圆形状，但并不局限于此，也可以具有矩形状，也可以具有V字形状或者U字形状。另外，凹部24b形成为从壁部24的壁端部24a朝向旋转轴方向的第2方向侧凹下，但并不局限于此，也可以是贯通壁部24的贯通孔。该情况下，形成于壁部24的贯通孔不是从壁端部24a切口的，而是圆形状的。

另外，在上述实施方式中，叶轮20由金属材料形成，但并不限定于此。例如，叶轮20也可以由强度、耐热性等机械特性与金属同等或者为同等以上的合成树脂形成。另外，叶轮20形成有从顶面部23的外周端朝向壳体10、10A的第1端部侧(旋转轴方向的第1方向)延伸的环状的壁部24，但并不限定于此。例如，壁部24也可以通过从顶面部23的外周端朝向壳体10、10A的第2端部侧(旋转轴方向的第2方向)延伸而形成。

另外，在上实施方式中，支架121在壳体10、10A的内侧连结于马达40的定子42，在从旋转轴方向观察的情况下，在自身与壳体10、10A之间形成有环状的空间部3a，但并不限定于此。即，环状的空间部3a位于从叶轮20向马达40侧流动的气体的通气路5上，并相对于静叶片122位于下游侧，但并不限定于此。例如，也可以相对于静叶片122在壳体10、10A的第2端部侧(静叶片122的下游侧)，形成有将支架121和壳体10、10A连结的多个辐条。

另外，并不通过上述实施方式限定本发明。适当地组合上述的各结构要素而构成的技术方案也包括于本发明。例如，在叶轮20具有从顶面部23的外周端向旋转轴方向的一侧(第1方向或第2方向)或两侧(第1方向和第2方向)延伸的环状的壁部24的情况下，也可以是支架121和壳体10通过静叶片122和辐条等连结，在静叶片122的下游侧不形成环状的空间部3a的结构。另外，在支架121和壳体10仅通过静叶片122连结，并在静叶片122的下游侧形成有环状的空间部3a的情况下，也可以是叶轮20不具有环状的壁部24的结构。另外，进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易地导出。由此，本发明的更广泛的形态并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变更。

Claims (4)

1.一种旋转设备，其特征在于，具备：

叶轮；

马达；

壳体；以及

通气路，形成于壳体的内侧，

所述壳体具有：

旋转轴方向上的第1端部和第2端部；

环状的壁部，包围所述马达；

支架，在所述环状的壁部的内侧支承所述马达；以及

多个静叶片，将所述支架和所述环状的壁部连结，

在所述支架的外周部与所述环状的壁部之间形成有环状的空间部，

所述环状的空间部相对于所述静叶片位于所述壳体的第2端部侧，形成所述通气路的一部分。

2.根据权利要求1所述的旋转设备，其特征在于，

在所述环状的壁部形成有在径向上开口的开口部，

所述通气路经由所述开口部，与所述壳体的外部连通。

3.根据权利要求1或2所述的旋转设备，其特征在于，

所述支架具备：

框架，支承位于所述壳体的第2端部侧的所述马达的一部分；和

轴承，支承于所述框架，

所述支架相对于所述叶轮配置于所述壳体的第2端部侧。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的旋转设备，其特征在于，

具备支承于所述壳体的基板，

所述基板相对于所述马达配置于所述壳体的第2端部侧，

在所述基板配置有电子部件，

所述基板在旋转轴方向上与所述马达对置。

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