CN201355796Y - 用于吸尘器的直流无刷电机 - Google Patents
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Abstract
一种用于吸尘器的直流无刷电机，包括设置在机壳内的转子铁芯、嵌有绕组的定子铁芯和设置有霍尔元件的传感器电路板，以及支架、两个风扇和开有进风口的风罩；支架固定在机壳之前端盖上；固定转子铁芯的转子轴穿越机壳的前端盖和支架后用来固定两风扇之叶轮；风罩固定在支架上，风罩与支架一起将两风扇罩住；霍尔元件用作转子位置传感器，传感器电路板设置在机壳后端内侧；直流无刷电机是内转子电机，转子铁芯外表面粘覆有产生主磁场、材质为钕铁硼合金的磁环，磁环外表面与定子铁芯内表面之间形成有径向尺寸小于1.2毫米的空气隙。本实用新型直流无刷电机具有噪音低、电磁干扰小、寿命长、效率高、易维护、通用性强和调速范围广等优点。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及电机，特别涉及具有非机械换向装置的无刷电机，尤其涉及用于吸尘器的直流无刷电机。
【背景技术】
吸尘器要求所使用的电机体积小和转速高；现有技术吸尘器很多是采用有刷的串激电机，其主要工作原理是：吸尘器工作时，电机驱动风扇高速旋转，使空气从风扇前端，亦即吸尘器前端高速吸进致使吸尘器内部产生瞬时真空，和外部大气形成压差，在此压差的作用下产生高速气流，从而达到吸取需要清理脏物的目的；吸尘器内外压差越大风量就越大，则其吸尘能力也越强。
现有技术吸尘器的串激电机采用有刷结构，有如下缺点：
1、电刷容易磨损，换向器容易损坏，维修和/或维护都比较麻烦，人工成本高；
2、换向元件被电刷短路的瞬间，该换向元件内产生环流，造成电刷和换向片之间产生火花，影响电机的换向，严重时会发生环火，大大降低电机寿命，电机的机械和电噪声也相应增大，而且电机换向时还会产生强烈的电磁干扰，严重影响吸尘器周围的其它电器和/或设备正常使用；
3、输出效率低，能耗大；
4、通用性差，对功率等技术指标要求不同的吸尘器，需要设计不同规格的串激电机；而且同一款吸尘器在不同的使用场合，如果不是使用这种维护麻烦的串激电机，而是用了低成本、并且坚固耐用的鼠笼型电动机，那么转速调节就会很困难，从而吸尘器的吸尘能力基本上固定不变，当脏物较多、较粘稠或者较重时就很难清理干净。
【实用新型内容】
本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种用于吸尘器的直流无刷电机，具有噪音低、电磁干扰小、寿命长、效率高、易维护、通用性强和调速范围广等优点。
本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：
提供一种用于吸尘器的直流无刷电机，包括设置在机壳内的转子铁芯和嵌有绕组的定子铁芯，以及支架、两个风扇和开有进风口的风罩；所述支架固定在所述机壳之前端盖上；固定所述转子铁芯的转子轴穿越所述机壳的前端盖和所述支架后用来固定所述两风扇之叶轮；所述风罩固定在所述支架上，所述风罩与支架一起将所述两风扇罩住；所述直流无刷电机还包括设置有霍尔元件的传感器电路板，所述霍尔元件用作转子位置传感器，所述传感器电路板设置在所述机壳后端内侧；所述直流无刷电机是内转子电机，所述转子铁芯外表面粘覆有产生主磁场、材质为钕铁硼合金的磁环，所述磁环外表面与所述定子铁芯内表面之间形成有径向尺寸小于1.2毫米的空气隙。
同现有技术相比较，本实用新型用于吸尘器的直流无刷电机之有益效果在于：
1、由于没有电刷和机械换向器，故障发生的机率要比有刷的串激电机少得多，易维护；
2、噪音低、电磁干扰小、寿命长；
3、输出效率高，能耗小，装有直流无刷电机的吸尘器比装有串激电机的吸尘器节约能源；如在吸尘器的风压同为20000Pa的条件下，现有技术吸尘器的串激电机输入功率需要1000～1100瓦，而本实用新型直流无刷电机的输入功率只需要600～700瓦，节省了将近30％～40％的能源；
4、通用性好，由于直流无刷电机可控性好，可以无级调速，对功率等技术指标要求不同的吸尘器，可以采用同一款直流无刷电机；并且同一款吸尘器可在不同的场合使用，借助无刷电机的无级调速优越性能来改变吸尘器内外的压差，可实现精准控制吸尘器的风量，从而使吸尘器的吸尘能力适应不同使用场合随时调整，无论脏物多少、多粘稠、多重，都会清理得干干净净。
【附图说明】
图1是本实用新型用于吸尘器的直流无刷电机主视剖视示意图；
图2是所述直流无刷电机之定子冲片的主视示意图；
图3是所述直流无刷电机之表面粘覆有磁环的转子铁芯主视示意图；
图4是所述直流无刷电机之导风组件的主视剖视示意图；
图5是图4导风组件的右视示意图；
图6是图4导风组件的轴测投影示意图；
图7是所述直流无刷电机之风扇的轴测投影示意图；
图8是图7风扇的主视示意图；
图9是图8风扇的左视示意图；
图10是所述直流无刷电机之风罩的轴测投影示意图；
图11是图10风罩的主视剖视示意图。
【具体实施方式】
下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1至图11，一种用于吸尘器的直流无刷电机，包括设置在机壳90内的转子铁芯20和嵌有绕组41的定子铁芯40，以及支架50、两个风扇60和开有进风口81的风罩80；机壳90包括前端盖91、设置有轴承921的后端盖92和用来固定定子铁芯40的中筒93，前端盖91和后端盖92分别固定在中筒93的前、后两端；所述支架50固定在所述机壳90之前端盖91上；固定所述转子铁芯20的转子轴21穿越所述机壳90的前端盖91和所述支架50后用来固定所述两风扇60之叶轮；所述风罩80固定在所述支架50上，所述风罩80与支架50一起将所述两风扇60罩住；所述直流无刷电机还包括设置有霍尔元件的传感器电路板10，所述霍尔元件用作转子位置传感器，所述传感器电路板10设置在所述机壳90后端内侧；所述直流无刷电机是内转子电机，所述转子铁芯20外表面粘覆有产生主磁场、材质为钕铁硼合金的磁环30，所述磁环30外表面与所述定子铁芯40内表面之间形成有径向尺寸小于1.2毫米的空气隙。
本实用新型直流无刷电机的前端盖91中心开有一个较大的通孔915，该通孔915直径比转子轴21外径要大得多，该通孔915有两个作用，其一方便转子轴21穿越前端盖91，其二，使风罩80外的冷空气借助两风扇60吹入该通孔915后进入所述直流无刷电机内部。
本实用新型直流无刷电机的支架50中心开有轴承孔室并设置有轴承51，转子轴21通过该轴承51后穿越所述支架50，轴承51设置在支架50上，使转子轴21的支撑点尽量靠近负载即两风扇60，这样转子轴21旋转时，平稳摆动小；作为本实用新型直流无刷电机等同替换，轴承51也可设置在前端盖91上。转子轴21的后端固定在后端盖92的轴承921上。
所述磁环30在制成后充磁为4对N-S极，因而构成的电机转子是8极。
所述磁环30外表面固定有不导磁材料制成的磁环护套31；磁环护套31是用不导磁的不锈钢材料制成的一圈圆环，该圆环形的磁环护套31紧紧的套在磁环30外表面，当所述直流无刷电机的转速非常高时，起防止磁环30从转子铁芯20外表面脱落的作用，磁环护套31的壁厚小于0.3毫米。
参见图1和图2，所述定子铁芯40之冲片42的定子槽数为12。所述定子冲片42的槽形为半闭口梯形槽。所述定子冲片42上冲有诸多圆形的通风孔421，诸多通风孔421均匀分布在定子冲片42近外边缘的圆周线上；圆形的通风孔421风阻最小，有利于所述无刷电机的通风和冲模的加工以及延长冲模的寿命。
本实用新型直流无刷电机的一个优选实施例是定子铁芯为12槽，电机转子是8极。
参见图1和图4至图11，本实用新型直流无刷电机还包括设置在所述支架50与风罩80之间的导风组件70；所述转子轴21中段靠近所述支架50往前依次穿越所述内风扇60、导风组件70、外风扇60和风罩80，其中所述两风扇60之叶轮固定在所述转子轴21上随所述转子轴21旋转；所述导风组件70夹在内、外两风扇60之间，直接固定在所述支架50周边，该导风组件70中间设置有通孔74，允许所述转子轴21可旋转地从中密封穿越；所述风罩80固定在所述导风组件70上；所述风罩80与所述导风组件70一起将所述外风扇60罩住，而所述导风组件70又与所述支架50一起将所述内风扇60罩住；这样使风罩80、导风组件70和支架50将内、外两个风扇60罩住，形成一个径向封闭、轴向能通风的空间。支架50设置有与直流无刷电机内通风的通风口和直流无刷电机外部通风的出风口。
参见图1和图7至图9，所述风扇60为轴流式风扇，该轴流式风扇设置有六片叶片61，本实用新型的两风扇60之叶轮均包括同等外径的内、外两个叶轮63、62，所述两风扇60之叶片61都固定在所述内、外两个叶轮63、62之间；所述外叶轮62中心开有进风口621；所述内叶轮63中心开有固定孔631；所述进风口621内径比所述固定孔631的直径要大；所述固定孔631用来将所述风扇60之内叶轮63固定在所述转子轴21上。
参见图1和图4至图6，本实用新型的导风组件70包括圆形的薄板72、与风扇60之叶片61相似的叶片71和结构形式同风罩80相似的导风罩73，叶片71也为六片，六片叶片71均匀固定在薄板72和导风罩73之间，薄板72的外径比导风罩73外径要小。
参见图1和图4至图6，本实用新型直流无刷电机在固定导风组件70和风罩80时，导风组件70之导风罩73的内圈端口固定在所述支架50周边，而风罩80则固定在所述导风组件70之导风罩73周边上，将薄板72和六片叶片71罩住。
参见图1和图7至图9，本实用新型直流无刷电机在固定两风扇60时，外风扇60的外叶轮62朝向风罩80，而外风扇60的内叶轮63朝向导风组件70之薄板72；而内风扇60的外叶轮62朝向导风组件70之导风罩73，内风扇60的内叶轮63朝向支架50。
如图1所示，本实用新型直流无刷电机采用的是轴向通风方式；当吸尘器工作时，所述直流无刷电机驱动内、外两风扇60高速旋转，使空气从风罩80的进风口81，亦即吸尘器前端高速吸进致使吸尘器内部产生瞬时真空，和外部大气形成压差，在此压差的作用下产生高速气流，从而达到吸取需要清理脏物的目的，如图1中的箭头A所示；吸尘器内外压差越大风量就越大，则其吸尘能力也越强。吸进的空气包括含有脏物的工作气流和比较干净的内部气流，内部气流用来冷却电机内各零部件；其中含有脏物的工作气流借助内、外两风扇60从支架50与直流无刷电机外部通风的出风口吹出，如图1中的箭头C所示；比较干净的内部气流借助内、外两风扇60从支架50的通风口和前端盖91的通孔915吹进所述直流无刷电机内，直接对该直流无刷电机各零部件吹风降温，使所述直流无刷电机各零部件的温升不致过高，然后从所述直流无刷电机的机壳90后端排出，如图1中的箭头B所示。
本实用新型直流无刷电机安装在吸尘器内，所述吸尘器内还设置有控制所述直流无刷电机工作的控制电路，吸尘器工作时，所述控制电路控制所述直流无刷电机工作，使所述直流无刷电机正常运行，通过调节所述控制电路的信号电压来控制所述直流无刷电机的转速，达到所述吸尘器规定的技术要求；而且借助所述控制电路还能实现所述直流无刷电机的频繁启动，以及所述直流无刷电机过流、过热、堵转保护等运行方式。
本实用新型直流无刷电机用于吸尘器上，具有噪音低、电磁干扰小、寿命长、效率高、易维护、通用性强和调速范围广等优点。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种用于吸尘器的直流无刷电机，包括设置在机壳(90)内的转子铁芯(20)和嵌有绕组(41)的定子铁芯(40)，以及支架(50)、两个风扇(60)和开有进风口(81)的风罩(80)；所述支架(50)固定在所述机壳(90)之前端盖(91)上；固定所述转子铁芯(20)的转子轴(21)穿越所述机壳(90)的前端盖(91)和所述支架(50)后用来固定所述两风扇(60)之叶轮；所述风罩(80)固定在所述支架(50)上，所述风罩(80)与支架(50)一起将所述两风扇(60)罩住；其特征在于：
还包括设置有霍尔元件的传感器电路板(10)，所述霍尔元件用作转子位置传感器，所述传感器电路板(10)设置在所述机壳(90)后端内侧；所述直流无刷电机是内转子电机，所述转子铁芯(20)外表面粘覆有产生主磁场、材质为钕铁硼合金的磁环(30)，所述磁环(30)外表面与所述定子铁芯(40)内表面之间形成有径向尺寸小于1.2毫米的空气隙。
2.根据权利要求1所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述磁环(30)在制成后充磁为4对N-S极，因而构成的电机转子是8极。
3.根据权利要求1所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述磁环(30)外表面固定有不导磁材料制成的磁环护套(31)。
4.根据权利要求1所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述定子铁芯(40)之冲片(42)的槽数为12。
5.根据权利要求4所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述定子冲片(42)的槽形为半闭口梯形槽。
6.根据权利要求5所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述定子冲片(42)上冲有诸多圆形的通风孔(421)，均匀分布在定子冲片(42)近外边缘的圆周线上。
7.根据权利要求1～6所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
还包括设置在所述支架(50)与风罩(80)之间的导风组件(70)；所述转子轴(21)中段靠近所述支架(50)往前依次穿越所述内风扇(60)、导风组件(70)、外风扇(60)和风罩(80)，其中所述两风扇(60)之叶轮固定在所述转子轴(21)上随所述转子轴(21)旋转；所述导风组件(70)夹在内、外两风扇(60)之间，直接固定在所述支架(50)周边，该导风组件(70)中间设置有通孔(74)，允许所述转子轴(21)可旋转地从中密封穿越；所述风罩(80)固定在所述导风组件(70)上；所述风罩(80)与所述导风组件(70)一起将所述外风扇(60)罩住，而所述导风组件(70)又与所述支架(50)一起将所述内风扇(60)罩住。
8.根据权利要求7所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述两风扇(60)均为轴流式风扇。
9.根据权利要求8所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述两风扇(60)之叶轮均包括同等外径的内、外两个叶轮(63、62)，所述两风扇(60)之叶片(61)都固定在所述内、外两个叶轮(63、62)之间；所述外叶轮(62)中心开有进风口(621)；所述内叶轮(63)中心开有固定孔(631)；所述进风口(621)内径比所述固定孔(631)的直径要大；所述固定孔(631)用来将所述风扇(60)之内叶轮(63)固定在所述转子轴(21)上。
10.根据权利要求9所述的用于吸尘器的直流无刷电机，其特征在于：
所述内、外两个叶轮(63、62)之间设置有六片叶片(61)。
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