CN114508503B - 风机及清洁设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风机及清洁设备，涉及家用电器技术领域，风机包括机壳、主轴、叶轮、轴套和止推组件，主轴包括依次连接的第一轴身、轴颈和第二轴身；轴套套设于轴颈，止推组件包括第一止推片和第二止推片，第一止推片固设于第一轴身，第二止推片固设于第二轴身；其中轴套和轴颈之间设有第一凹槽组和第二凹槽组，以形成气体轴承结构，满足关系式：0.2≤(Lm+Lb1/2+Lb2/2)/Dy≤0.7和0.25≤Re2/Dy≤0.55。通过轴套与主轴、第一止推片和第二止推片的配合，形成气体轴承结构，减小主轴和轴套的摩擦，限定的关系式可以在保证结构紧凑的同时，使得风机高转速和高效运行，有利于实现风机的高速化、小型化设计。

Description

风机及清洁设备

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及风机及清洁设备。

背景技术

吸尘器的风机通过叶轮旋转做功，在风机进口产生负压，从而吸入灰尘等杂质。风机通常采用滚珠轴承支撑转子，滚珠轴承运转时会产生机械摩擦，降低机械效率。特别是高速运转时，轴承高速旋转摩擦，产生大量热量，导致其出现效率低和使用寿命短的问题。另外，风机的体积会直接影响吸尘器的体积。风机体积较大，导致吸尘器体积较大，对一些较小的空间进行清洁时，体积大的吸尘器存在清洁难度大以及费力等问题。高速化、小型化是吸尘器的发展趋势，特别是对于手持无线吸尘器。因此，改进风机使得其满足吸尘器高速化、小型化的需求，减少吸尘器的体积和重量，有助于改善用户体验，提升产品的竞争力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种风机，在保证结构紧凑的同时，能够减小主轴和轴承的摩擦，使得风机高转速和高效运行，提高轴承在高速旋转工况下的使用寿命，有利于实现风机的小型化和高速化设计。

本发明还提出一种具有上述风机的清洁设备。

根据本发明的第一方面实施例的风机，包括：机壳、主轴、叶轮、轴套和止推组件，所述主轴可转动地设于所述机壳内，所述主轴包括依次连接的第一轴身、轴颈和第二轴身；所述叶轮与所述第一轴身连接；所述轴套套设于所述轴颈，所述轴套与所述机壳固定连接；所述止推组件包括第一止推片和第二止推片，所述第一止推片固设于所述第一轴身并与所述轴套的一端面间隙配合，所述第二止推片固设于所述第二轴身并与所述轴套的另一端面间隙配合；其中，所述轴套的外侧壁或所述轴颈的内侧壁设有第一凹槽组和第二凹槽组，以使得所述轴套和所述主轴构成径向气体轴承，满足关系式：0.2≤(Lm+Lb1/2+Lb2/2)/Dy≤0.7，Lm为所述第一凹槽组和所述第二凹槽组之间的最小距离，Lb1为所述第一凹槽组在所述主轴轴向上的长度，Lb2为所述第二凹槽组在所述主轴轴向上长度，Dy为所述叶轮的最大外径；所述第一止推片的侧面或所述轴套的端面设有第三凹槽组，以使得所述轴套和所述第一止推片构成轴向气体轴承，满足关系式：0.25≤Re1/Dy≤0.55，Re1为所述第一止推片的半径；所述第二止推片的侧面或所述轴套的端面之间设有第四凹槽组，以使得所述轴套和所述第二止推片构成轴向气体轴承，满足关系式：0.25≤Re2/Dy≤0.55，Re2为所述第二止推片的半径。

根据本发明实施例的风机，至少具有如下有益效果：通过轴套与主轴、第一止推片和第二止推片的配合，形成气体轴承结构，利用楔形气模形成动压效应支撑主轴高速旋转，同时通过凹槽设置形成更加明显的动压效应且提供更大的轴向和径向承载力，使得主轴和轴套完全脱离，达成减小主轴和轴套的摩擦的目的。并且通过限定第一凹槽组和第二凹槽组的跨距与叶轮的最大外径的比值，可以抑制转子系统发生锥面涡动，减少最高稳定转速的下降。通过限定第一止推片和第二止推片的半径与叶轮的最大外径的比值，能减少涡动的幅度，减少占用空间。并且可以在保证结构紧凑的同时，使得风机高转速和高效运行，有利于实现风机的高速化、小型化设计。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.2≤D1/Dy≤0.4，D1为所述轴颈的直径。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.0005≤(Dj-D1)/Dj≤0.0014，Dj为所述轴套的内径，D1为所述轴颈的直径。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.0004≤(L1-L)/L≤0.001，L1为所述轴颈的长度，L为所述轴套的长度。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.4<Lb1/D1≤3和0.4<Lb2/D1≤3，D1为所述轴颈的直径。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.4<c3/(Dj-D1)<2和0.4<c4/(Dj-D1)<2，c3为所述第一凹槽组的深度，Dj为所述轴套的内径，D1为所述轴颈的直径，c4为所述第二凹槽组的深度。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.5<c1/(L1-L)<2.5和0.5<c2/(L1-L)<2.5，c1为所述第三凹槽组的深度，L1为所述轴颈的长度，L为所述轴套的长度，c2为所述第四凹槽组的深度。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：N1>5和N2>5，N1为所述第一凹槽组的凹槽数量，N2为所述第二凹槽组的凹槽数量。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.3*πD1/N1<P1<0.7*πD1/N1和0.3*πD1/N2<P2<0.7*πD1/N2，D1为所述轴颈的直径，N1为所述第一凹槽组的凹槽数量，P1为所述第一凹槽组的任一凹槽的宽度，N2为所述第二凹槽组的凹槽数量，P2为所述第二凹槽组的任一凹槽的宽度。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：N3>5和N4>5，N3为所述第三凹槽组的凹槽数量，N4为所述第四凹槽组的凹槽数量。

根据本发明的一些实施例，满足关系式：0.8*πRe1/N3<F1<1.4*πRe1/N3和0.8*πRe2/N4<F2<1.4*πRe2/N4，N3为所述第三凹槽组的凹槽数量，F1为所述第三凹槽组的任一凹槽的宽度，N4为所述第四凹槽组的凹槽数量，F2为所述第四凹槽组的任一凹槽的宽度。

根据本发明的第二方面实施例的清洁设备，包括本发明的第一方面实施例的风机。

根据本发明实施例的清洁设备，至少具有如下有益效果：通过采用本发明的第一方面实施例的风机，利用轴套与主轴、第一止推片和第二止推片的配合，形成气体轴承结构，利用楔形气模形成动压效应支撑主轴高速旋转，同时通过凹槽设置形成更加明显的动压效应且提供更大的轴向和径向承载力，使得主轴和轴套完全脱离，达成减小主轴和轴套的摩擦的目的。并且通过限定第一凹槽组和第二凹槽组的跨距与叶轮的最大外径的比值，可以抑制转子系统发生锥面涡动，减少最高稳定转速的下降。通过限定第一止推片和第二止推片的半径与叶轮的最大外径的比值，能减少涡动的幅度，减少占用空间。并且可以在保证结构紧凑的同时，使得风机高转速和高效运行，有利于实现风机的高速化、小型化设计。吸尘器的体积和重量减少，有助于改善用户体验，提升产品的竞争力。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明实施例的风机的剖视图；

图2为相关技术中风机的转子系统锥面涡动示意图；

图3为图1中示出的主轴一种实施例的主视图；

图4为图1中示出的主轴另一种实施例的主视图；

图5为图3中示出的主轴侧视图；

图6为图5中示出的A处放大图；

图7为图1中示出的第一止推片的主视图；

图8为图7中示出的第一止推片的侧视图；

图9为图1中示出的第二止推片的主视图；

图10为图9中示出的第二止推片的侧视图；

图11为图1中示出的轴套的剖视图；

图12为第一凹槽组和第二凹槽组的跨距关系式在不同数值下对应最高稳定转速的曲线图；

图13为第一止推片和第二止推片的半径关系式在不同数值下对应最高稳定转速的曲线图；

图14为轴套和轴颈的径向间隙关系式在不同数值下对应最高稳定转速的曲线图；

图15为轴套和第一止推片、第二止推片轴向间隙关系式在不同数值下对应最高稳定转速的曲线图。

附图标记：

101、风罩；102、机壳；103、叶轮；104、扩压器；105、电机；106、磁环；107、定子；108、进风口；109、进风通道；110、扩压通道；111、支撑架；112、轴套；113、第一止推片；114、第二止推片；115、主轴；

301、第一轴身；302、轴颈；303、第二轴身；304、第一凹槽组；305、第二凹槽组；306、环形槽；

701、第三凹槽组；

901、第四凹槽组。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1至图15描述本发明实施例的风机，应用于吸尘器等清洁设备中，下面以具体示例对风机进行说明。

参照图1所示，可以理解的是，实施例提供的风机包括风罩101、机壳102、叶轮103、扩压器104和电机105，机壳102内安装有可转动的主轴115，主轴115的一端与电机105连接，主轴115的另一端与叶轮103连接，电机105驱动主轴115旋转，通过主轴115可带动叶轮103高速旋转。在机壳102的上端安装风罩101和扩压器104，叶轮103和扩压器104均位于风罩101的内侧，其中，风罩101上开设有进风口108，在叶轮103与风罩101之间形成有进风通道109，扩压器104与机壳102固定连接，扩压器104与风罩101之间形成与进风通道109连通的扩压通道110，电机105驱动叶轮103旋转产生气流，气流由进风口108进入进风通道109，并通过扩压通道110进行扩压，使气流的压力得到提升，以增加风机产生的吸力。以吸尘器为示例，在风机产生的负压作用下，能够将灰尘、垃圾等异物吸入吸尘器的滤布袋或其它处理结构中，完成吸尘等工作。

参照图1所示，可以理解的是，机壳102内还设置有轴套112和止推组件，其中，轴套112套在主轴115上，轴套112与主轴115之间为间隙配合，轴套112固定在机壳102内，在主轴115的径向上通过轴套112可以对主轴115提供支撑，轴套112也可理解为主轴115的径向气体轴承。止推组件设置位于轴套112的端部，在主轴115的轴向上通过止推组件对主轴115提供支撑，止推组件与主轴115固定连接，止推组件与轴套112之间为间隙配合。也就是说，轴套112与主轴115之间以及轴套112与止推组件之间均具有间隙，可理解到，轴套112与止推组件配合组成轴向气体轴承，气体轴承也可称为空气轴承，主轴115在高速旋转时在径向和轴向上可以支撑主轴115，使主轴115能够稳定运转，即采用径向气体轴承和轴向气体轴承替代传统的滚珠轴承。

具体来说，如图2所示，电机105包括定子107和位于定子107内的转子，该转子为磁环106且与主轴115连接，主轴115的上端与叶轮103连接，下端与电机105的磁环106连接，轴套112的轴向高度小于主轴115的轴向高度，轴套112套在主轴115的外侧壁上，止推组件包括位于轴套112两端的止推结构，该止推结构可以是圆盘、圆片或其它形状的止推件。

可以理解的是，由于止推组件与主轴115固定连接，轴套112与机壳102固定连接，止推组件能够跟随主轴115一起转动，轴套112则固定不动。在主轴115高速旋转时，在轴套112与主轴115之间的间隙以及在轴套112与止推结构之间的间隙中气压稳定后形成气膜，从而产生动压效应，这样在轴向和径向上均能够对主轴115提供承载力，以支撑主轴115高速旋转，使得主轴115能够浮起且与轴套112脱离。

相对于滚珠轴承来说，采用气体轴承能够有效减小主轴115与轴套112之间的摩擦，有利于提高轴承的使用寿命，同时能保持较低的振动水平，达到改善风机的性能和机械噪音的目的，而且径向气体轴承和轴向气体轴能够提供较高的径向和轴向承载力，旋转精度更高，在高转速运转的同时将动力损失降到最低，转速可以达到100000转/分钟以上，满足吸尘器等清洁设备的高吸力要求。

可以理解的是，叶轮103、主轴115、轴套112、止推组件和磁环106组成为转子系统。参照图1所示，可以理解的是，在机壳102内沿主轴115的轴向设置有支撑架111，支撑架111大致呈套筒结构，支撑架111位于机壳102的中间位置，转子系统安装在支撑架111位置，其中支撑架111套在轴套112的外侧，轴套112的外侧壁可通过胶水与支撑架111的内侧壁连接。具体的，实施例中可通过胶水将轴套112的外侧壁与支撑架111的内侧壁连接起来，从而使得轴套112固定在机壳102中，保持轴套112与主轴115之间间隙的稳定。当然，轴套112也可以通过卡接、过盈配合等固定方式与支撑架111进行连接，在此不作具体限定。

需要说明的是，如图1所示，实施例中扩压器104可连接在支撑架111的外侧，扩压器104设置在支撑架111靠近叶轮103的一端。机壳102可进一步通过卡接结构（附图未示出）对扩压器104进行固定，使扩压器104能够稳定安装在机壳102上。此外，支撑架111与机壳102为一体成型结构，能够提高转子系统与机壳102的整体装配强度，结构更加可靠。

在一些实施例中，扩压器104包括安装毂和沿安装毂周向分布的叶片，其中安装毂固定连接在支撑架111上，在安装毂、叶片与风罩101之间限定出扩压通道110，该扩压通道110可理解为一级扩压通道。在一些实施例中，可在机壳102内进一步增加扩压结构，通过扩压结构可限定出与一级扩压通道连通的二级扩压通道，使气流通过进风通道109后能够依次经过一级扩压通道和二级扩压通道进行扩压，使气流压力进一步得到提升，以提高吸力。

参照图1、图3和图4所示，可以理解的是，主轴115包括第一轴身301、轴颈302和第二轴身303，第一轴身301、轴颈302和第二轴身303沿主轴115的轴向依次连接，叶轮103与第一轴身301连接，轴套112套设于轴颈302，电机105的磁环106与第二轴身303连接。其中，轴颈302上的外侧壁设置有两组凹槽，分别为第一凹槽组304和第二凹槽组305，第一凹槽组304位于轴颈302的靠近第一轴身301的一端，第二凹槽组305位于轴颈302的靠近第二轴身303的一端。第一凹槽组304和第二凹槽组305均包括多道沿主轴115的周向间隔分布的凹槽，第一凹槽组304的一端延伸至轴颈302的端面，另一端为盲端，第二凹槽组305的凹槽也延伸至轴颈302的端面，另一端也为盲端。在主轴115转动时，外部空气能够从轴颈302的两端分别进入到第一凹槽组304和第二凹槽组305，在第一凹槽组304和第二凹槽组305所在区域形成高压区，在达到高转速的情况下形成稳定气膜，主轴115和轴套112构成径向气体轴承，提高径向的承载能力。

参照图3实施例中，第一凹槽组304和第二凹槽组305的凹槽形式为人字形槽，即凹槽沿主轴115的周向均折弯形成转角部，通过转角部能够改变气流的方向，从而可在转角部位置形成高压区，有利于增加高压区面积，能够提供更大的径向承载力。第一凹槽组304和第二凹槽组305之间还设置了环形槽306，环形槽306沿轴颈302的周向环绕设置，环形槽306连通第一凹槽组304和第二凹槽组305的端部，防止第一凹槽组304和第二凹槽组305之间形成高压区。

需要说明的是，环形槽306并不是必要的，也可以不设置，同样可以使得主轴115和轴套112构成径向气体轴承。

参照图4示实施例中，与图3所示实施例的区别在于，第一凹槽组304和第二凹槽组305的凹槽形式为螺旋槽，即凹槽在轴颈302的外侧壁沿周向弯曲延续，凹槽不具有转角部，大致呈螺旋形状。气流进入第一凹槽组304和第二凹槽组305的凹槽后，在凹槽的盲端位置形成高压区，从而可以提高较大的径向承载力，即第一凹槽组304和第二凹槽组305之间不连通。

需要说明的是，第一凹槽组304和第二凹槽组305不限于设置在主轴115上，也可以将第一凹槽组304和第二凹槽组305设置在轴套112的内壁上，具体是在轴套112朝向主轴115一侧的侧壁上设置第一凹槽组304和第二凹槽组305，附图未示出该实施例，第一凹槽组304和第二凹槽组305的具体结构可参见图3和图4所示实施例的结构，此处不再赘述。

参照图2所示，可以理解的是，对于采用气体轴承结构的高速转子系统，导致其在高转速下不能稳定运行的一个重要因素是转子系统发生锥面涡动。这是因为当转子系统的工作转速超过某界限值时，转子会失去稳定性，使得主轴115在轴套112的两端形成图2所示的锥面涡动。

对于径向气体轴承，两组径向气体轴承之间跨距的提高，能抑制转子系统发生锥面涡动。因为跨距的增大，径向承载力的力臂增大，则径向承载力矩增大，更大的径向承载力矩有助于转子恢复到平衡位置，减少涡动幅度，抑制锥面涡动导致转子系统不稳定。但是跨距过大，径向气体轴承的质量上升，支撑转子系统所需的承载力也变大，并且平衡转子系统所需的承载力矩也增大，转子系统的最高稳定转速会下降。

因此，本发明实施例的风机限定了第一凹槽组304和第二凹槽组305的跨距满足以下关系式：0.2≤(Lm+Lb1/2+Lb2/2)/Dy≤0.7，以使得转子系统在稳定工作的情况下，最高稳定转速能够尽可能高。其中，Lm为第一凹槽组304和第二凹槽组305之间的最小距离，Lb1为第一凹槽组304在主轴115轴向上的长度，Lb2为第二凹槽组305在主轴115轴向上长度，Dy为叶轮103的最大外径。Lm+Lb1/2+Lb2/2表示为第一凹槽组304和第二凹槽组305的中点之间的距离，也即表示第一凹槽组304和第二凹槽组305的跨距。Dy是叶轮103外径，和风机的做工能力、压比或者负载有直接的联系，轴承主要是根据负载设计的，所以Dy做分母，代表了轴承和负载的强相关。并且Dy是转子系统中的最大直径，因此限定Dy这个尺寸作为上述关系式的参考基准，也是出于风机小型化的考虑，即可以在保证结构紧凑的同时，满足风机高转速和高效运行。

参照图12所示，可以理解的是，对(Lm+Lb1/2+Lb2/2)/Dy的不同取值进行试验，可以发现，在0-0.4的取值区间内，转子系统最高稳定转速处于上升趋势。在0.4-1的取值区间内，转子系统最高稳定转速处于下降趋势。因此在0.2-0.7的取值区间内，转子系统最高稳定转速都比较大，满足吸尘器等清洁设备的高吸力要求。其中，最高稳定转速是最高稳定运行的转速，超过最高稳定转速，就不能长时间稳定运行。

参照图1所示，可以理解的是，止推组件包括第一止推片113和第二止推片114，第一止推片113和第二止推片114均呈圆盘形状且固定在主轴115上，第一止推片113和第二止推片114分别位于轴套112沿轴向的两端。可理解到，其中第一止推片113位于主轴115靠近叶轮103的一端，第一止推片113与轴套112之间为间隙配合；第二止推片114位于主轴115靠近电机105的一端，第二止推片114与轴套112之间为间隙配合。即第一止推片113固定在第一轴身301上，并与轴套112的一端面间隙配合，第二止推片114固定在第二轴身303上，并与轴套112的另一端面间隙配合。

可以理解的是，轴颈302配置为主轴115的轴颈，第一轴身301和第二轴身303配置为主轴115的轴身，轴颈位于轴身的中部位置，且轴颈的直径大于轴身的直径。其中，轴套112套设在轴颈上，叶轮103和磁环106分别连接在主轴115两端的轴身上。第一止推片113和第二止推片114连接紧贴在轴颈沿轴向的端面，轴套112的长度可略小于轴颈的长度，轴颈对第一止推片113和第二止推片114在轴向上起到定位作用，使第一止推片113和第二止推片114与轴套112之间能够隔开一定的间隙。空气能够沿第一止推片113和第二止推片114与轴套112之间的间隙入到轴套112与轴颈的径向间隙内。

参照图7和图8所示，可以理解的是，第一止推片113设置有第三凹槽组701，第三凹槽组701位于第一止推片113朝向轴套112的一侧，第三凹槽组701的多道凹槽沿第一止推片113的周向间隔分布。参照图9和图10所示，可以理解的是，第二止推片114设置有第四凹槽组901，第四凹槽组901位于第二止推片114朝向轴套112的一侧，第四凹槽组901的多道凹槽沿第二止推片114的周向间隔分布。实施例中对于第三凹槽组701和第四凹槽组901的具体形状和分布方式可参见第一凹槽组304和第二凹槽组305的实施方式，在此不再赘述。

可以理解的是，空气能够沿第三凹槽组701和第四凹槽组901进入到轴套112两端的轴向间隙内，并从轴向间隙进入到径向间隙内，从而使能够在轴向间隙和径向间隙内分别形成高压区，在达到高转速的情况下形成稳定气膜，使径向和轴向上均得到承载，形成径向气体轴承和轴向气体轴承。

需要说明的是，第三凹槽组701不限于设置在第一止推片113上，也可以将第三凹槽组701设置在轴套112朝向第一止推片113的端面上，附图未示出该实施例，设置在轴套112端面的第三凹槽组701的具体结构可参见图7所示实施例的结构。当然，第四凹槽组901也可以设置在轴套112朝向第二止推片114的端面上，在此不再赘述。

可以理解的是，止推片半径增大，其受力面积变大，轴向承载力也同步增加，更大的轴向承载力能减少涡动的幅度，抑制锥面涡动导致转子系统不稳定，提高转子系统的稳定性和最高稳定转速。但是，止推片的半径继续增大，与其配合的端面也要增大，占用风机内的空间也变大，不利于风机的小型化设计。而且，半径变大，止推片的质量和转动惯量也会增大，不利于转子系统的转速提高。在半径增大到一定程度时，其转子最高稳定转速不再随其继续增加。

因此，本发明实施例的风机限定了第一止推片113的半径满足以下关系式：0.25≤Re1/Dy≤0.55，第二止推片114的半径满足以下关系式：0.25≤Re2/Dy≤0.55，以使得转子系统在稳定工作的情况下，最高稳定转速能够尽可能高。其中Re1为第一止推片113的半径，Re2为第二止推片114的半径。Dy为叶轮103的最大外径，和风机的做工能力、压比或者负载有直接的联系，轴承主要是根据负载设计的，所以Dy做分母，代表了轴承和负载的强相关。

参照图13所示，可以理解的是，对Re1/Dy和Re2/Dy的不同取值进行试验，其中，图13的变量Re对应Re1和Re2，即Re1对应取Re的值，Re2也对应取Re的值。可以发现，在0-0.35的取值区间内，转子系统最高稳定转速处于上升趋势。在0.35-0.9的取值区间内，转子系统最高稳定转速处于下降趋势。因此在0.25-0.55的取值区间内，转子系统最高稳定转速都比较大，满足吸尘器等清洁设备的高吸力要求，同时占用风机内的空间小，利于风机的小型化设计。

可以理解的是，径向气体轴承的承载力和直径正相关，直径越大，承载面积越大，承载力越大。但是直径的增大，导致转子质量上升，支撑转子所需的承载力也随之变大。因此，本发明实施例的风机限定了轴颈302的直径满足以下关系式：0.2≤D1/Dy≤0.4，其中D1为轴颈302的直径，同样选择Dy做分母，代表了轴承和负载的强相关。多次试验对比发现，轴颈302的直径满足以上关系式使得轴颈302承载力强，而增加的转子质量不多。

可以理解的是，径向间隙是影响轴套112的静态承载力的主要因素之一，径向间隙越小，轴套112径向承载力越大，轴套112能提供更大的向心力，因此风机可以运行在更高的转速。但是径向间隙过小，加工和装配的误差导致该设计间隙不能保证。而且高速旋转摩擦发热，导致的轴套112膨胀变形，间隙减少，可能导致主轴115与轴套112碰撞。高转速下的主轴115的动能很高，一旦发生碰撞，容易导致主轴115和轴套112变形，两者卡死失效。

因此，本发明实施例的风机限定了轴套112与轴颈302的径向间隙满足以下关系式：0.0005≤(Dj-D1)/Dj≤0.0014，其中Dj为轴套112的内径（参照图11所示），D1为轴颈302的直径。Dj-D1表示轴套112的内径与轴颈302的直径的差值，(Dj-D1)/Dj则表示上述差别与轴套112的内径的比值，即轴套112与轴颈302的间隙在轴套112的内径中的占比。

参照图14所示，可以理解的是，对(Dj-D1)/Dj的不同取值进行试验，可以发现，随着(Dj-D1)/Dj的值不断增加，最高稳定转速的值不断下降。而(Dj-D1)/Dj的值小于等于0.0014时，最高稳定转速的值能够满足吸尘器等清洁设备的高吸力要求，而(Dj-D1)/Dj的值大于等于0.0005时，相关技术中的加工和装配的误差能保证该设计间隙，降低轴套112与轴颈302碰撞的可能性。

可以理解的是，轴向间隙是影响止推片的静态承载力的主要因素之一，间隙越小，承载力越大，止推片能提供更大的轴向力，因此风机可以稳定运行在更高的转速。但是轴向间隙过小，加工和装配的误差导致该设计间隙不能保证。而且高速旋转下，转子会发生沿轴线或者中心发生小幅度的摆动，轴向间隙过小，转子允许摆动的角度也很小，高转速下可能导致轴套112与止推片碰撞。高转速下的主轴115的动能很高，一旦发生碰撞，容易导致轴套112和止推片变形，两者卡死失效。

因此，本发明实施例的风机限定了轴套112与轴颈302的轴向间隙满足以下关系式：0.0004≤(L1-L)/L≤0.001，其中L1为轴颈302的长度（参照图3和图4所示），L为轴套112的长度（参照图11所示）。L1-L表示轴颈302的长度与轴套112的长度的差值，(L1-L)/L表示上述差值与轴套112的长度的比值，即轴套112与轴颈302的轴向间隙在轴套112的长度中的占比。

参照图15所示，可以理解的是，对(L1-L)/L的不同取值进行试验，可以发现，随着(L1-L)/L的值不断增加，最高稳定转速的值不断下降。而(L1-L)/L的值小于等于0.001时，最高稳定转速的值能够满足吸尘器等清洁设备的高吸力要求，而(L1-L)/L的值大于等于0.0004时，相关技术中的加工和装配的误差能保证该设计间隙，降低轴套112与第一止推片113、第二止推片114碰撞的可能性。

可以理解的是，第一凹槽组304和第二凹槽组305的长度相当于是形成的径向气体轴承的长度，长度越大，则气体轴承能提供的承载力越大。但是第一凹槽组304和第二凹槽组305的长度过长，需要的轴颈302的长度越长，当主轴115发生偏摆时，主轴115能偏摆的角度会变小，主轴115容易撞上轴套112。因此，本发明实施例的风机限定了第一凹槽组304和第二凹槽组305的长度满足以下关系式：0.4<Lb1/D1≤3和0.4<Lb2/D1≤3，Lb1为第一凹槽组304在主轴115轴向上的长度，Lb2为第二凹槽组305在主轴115轴向上长度，D1为轴颈302的直径。多次试验对比发现，当第一凹槽组304和第二凹槽组305的长度满足以上关系式，能够提高足够的承载力，并且降低主轴115撞死轴套112的可能性。

可以理解的是，凹槽的深度增大，有利于提高转子系统的阻尼和稳定性。但是凹槽的深度过大，会导致等效间隙变大，轴承的承载力变小，能提供的向心力减少，不利于转子的高转速运行。

因此，本发明实施例的风机限定了第一凹槽组304和第二凹槽组305的深度满足以下关系式：0.4<c3/(Dj-D1)<2和0.4<c4/(Dj-D1)<2，其中c3为第一凹槽组304的深度（参照图5和图6所示），Dj为轴套112的内径，D1为轴颈302的直径，c4为第二凹槽组305的深度（图中未示出，具体结构参照图5和图6所示第一凹槽组304的实施例）。多次试验对比发现，当第一凹槽组304和第二凹槽组305的深度满足以上关系式，能够提高转子系统的阻尼和稳定性，并且有利于转子的高转速运行。

本发明实施例的风机还限定了第三凹槽组701和第四凹槽组901的深度满足以下关系式：00.5<c1/(L1-L)<2.5和0.5<c2/(L1-L)<2.5，其中c1为第三凹槽组701的深度（参照图8所示），L1为轴颈302的长度，L为轴套112的长度，c2为第四凹槽组901的深度（参照图10所示）。多次试验对比发现，当第三凹槽组701和第四凹槽组901的深度满足以上关系式，能够提高转子系统的阻尼和稳定性，并且有利于转子的高转速运行。

可以理解的是，在转子运行过程中，转子的轴线也在移动，凹槽数量的增加，有利于轴承的压力分布更均匀，因此在转子轴线运动时，转子所受的压力大小的变化幅度较小，更有利于转子系统的稳定性。

因此，本发明实施例的风机限定了第一凹槽组304的凹槽数量和第二凹槽组305的凹槽数量满足以下关系式：N1>5和N2>5，其中N1为第一凹槽组304的凹槽数量，N2为第二凹槽组305的凹槽数量。多次试验对比发现，当第一凹槽组304的凹槽数量和第二凹槽组305的凹槽数量满足以上关系式，能够有利于提高转子系统的稳定性。

本发明实施例的风机还限定了第三凹槽组701的凹槽数量和第四凹槽组901的凹槽数量满足以下关系式：N3>5和N4>5，其中N3为第三凹槽组701的凹槽数量，N4为第四凹槽组901的凹槽数量。多次试验对比发现，当第三凹槽组701的凹槽数量和第四凹槽组901的凹槽数量满足以上关系式，能够有利于提高转子系统的稳定性。

可以理解的是，对于转子系统来说，凹槽主要作用是增加系统的提高稳定性。凹槽区域占比不宜过大或者过小。凹槽区域过大，则轴承内的等效间隙增大，承载力下降。凹槽区域过小，凹槽起的作用有限，不利于形成提高转子系统稳定性的作用。

因此，本发明实施例的风机限定了第一凹槽组304的每一凹槽的宽度和第二凹槽组305的每一凹槽的宽度满足以下关系式：0.3*πD1/N1<P1<0.7*πD1/N1和0.3*πD1/N2<P2<0.7*πD1/N2，其中D1为轴颈302的直径，N1为第一凹槽组304的凹槽数量，P1为第一凹槽组304的任一凹槽的宽度，N2为第二凹槽组305的凹槽数量，P2为第二凹槽组305的任一凹槽的宽度。P1和P2是指沿参考圆的弧线的长度，即在轴颈302上的弧长。多次试验对比发现，当第一凹槽组304的任一凹槽的宽度和第二凹槽组305的任一凹槽的宽度满足以上关系式，能够有利于提高转子系统的稳定性，并且保持较高承载力。

本发明实施例的风机还限定了第三凹槽组701的每一凹槽的宽度和第四凹槽组901的任一凹槽的宽度满足以下关系式：0.8*πRe1/N3<F1<1.4*πRe1/N3和0.8*πRe2/N4<F2<1.4*πRe2/N4，其中N3为第三凹槽组701的凹槽数量，F1为第三凹槽组701的任一凹槽的宽度，N4为第四凹槽组901的凹槽数量，F2为第四凹槽组901的每一凹槽的宽度。F1和F2是指沿参考圆的弧线的长度，即在第一止推片113的弧长和在第二止推片114的弧长。多次试验对比发现，当第三凹槽组701的任一凹槽的宽度和第四凹槽组901的任一凹槽的宽度满足以上关系式，能够有利于提高转子系统的稳定性，并且保持较高承载力。

本发明实施例还提供一种清洁设备（附图未示出），该清洁设备可以是吸尘器，具体包括以上实施例所述的风机。由于发明实施例的清洁设备包括上述所有实施例所述的风机的所有技术方案，因此也具有其所有的有益效果，在此不再赘述。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (12)

1.风机，其特征在于，包括：

机壳；

主轴，可转动地设于所述机壳内，所述主轴包括依次连接的第一轴身、轴颈和第二轴身；

叶轮，与所述第一轴身连接；

轴套，套设于所述轴颈，所述轴套与所述机壳固定连接；

止推组件，包括第一止推片和第二止推片，所述第一止推片固设于所述第一轴身并与所述轴套的一端面间隙配合，所述第二止推片固设于所述第二轴身并与所述轴套的另一端面间隙配合；

其中，所述轴套的外侧壁或所述轴颈的内侧壁设有第一凹槽组和第二凹槽组，以使得所述轴套和所述主轴构成径向气体轴承，满足关系式：0.2≤(Lm+Lb1/2+Lb2/2)/Dy≤0.7，Lm为所述第一凹槽组和所述第二凹槽组之间的最小距离，Lb1为所述第一凹槽组在所述主轴轴向上的长度，Lb2为所述第二凹槽组在所述主轴轴向上长度，Dy为所述叶轮的最大外径；

所述第一止推片的侧面或所述轴套的端面设有第三凹槽组，以使得所述轴套和所述第一止推片构成轴向气体轴承，满足关系式：0.25≤Re1/Dy≤0.55，Re1为所述第一止推片的半径；所述第二止推片的侧面或所述轴套的端面之间设有第四凹槽组，以使得所述轴套和所述第二止推片构成轴向气体轴承，满足关系式：0.25≤Re2/Dy≤0.55，Re2为所述第二止推片的半径。

2.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.2≤D1/Dy≤0.4，D1为所述轴颈的直径。

3.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.0005≤(Dj-D1)/Dj≤0.0014，Dj为所述轴套的内径，D1为所述轴颈的直径。

4.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.0004≤(L1-L)/L≤0.001，L1为所述轴颈的长度，L为所述轴套的长度。

5.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.4<Lb1/D1≤3和0.4<Lb2/D1≤3，D1为所述轴颈的直径。

6.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.4<c3/(Dj-D1)<2和0.4<c4/(Dj-D1)<2，c3为所述第一凹槽组的深度，Dj为所述轴套的内径，D1为所述轴颈的直径，c4为所述第二凹槽组的深度。

7.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.5<c1/(L1-L)<2.5和0.5<c2/(L1-L)<2.5，c1为所述第三凹槽组的深度，L1为所述轴颈的长度，L为所述轴套的长度，c2为所述第四凹槽组的深度。

8.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：N1>5和N2>5，N1为所述第一凹槽组的凹槽数量，N2为所述第二凹槽组的凹槽数量。

9.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.3*πD1/N1<P1<0.7*πD1/N1和0.3*πD1/N2<P2<0.7*πD1/N2，D1为所述轴颈的直径，N1为所述第一凹槽组的凹槽数量，P1为所述第一凹槽组的任一凹槽的宽度，N2为所述第二凹槽组的凹槽数量，P2为所述第二凹槽组的任一凹槽的宽度。

10.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：N3>5和N4>5，N3为所述第三凹槽组的凹槽数量，N4为所述第四凹槽组的凹槽数量。

11.根据权利要求1所述的风机，其特征在于，满足关系式：0.8*πRe1/N3<F1<1.4*πRe1/N3和0.8*πRe2/N4<F2<1.4*πRe2/N4，N3为所述第三凹槽组的凹槽数量，F1为所述第三凹槽组的任一凹槽的宽度，N4为所述第四凹槽组的凹槽数量，F2为所述第四凹槽组的任一凹槽的宽度。

12.清洁设备，其特征在于，包括权利要求1至11任一项所述的风机。

Images