CN212278023U - 一种壳体结构及无刷电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种壳体结构及无刷电机，该壳体结构包括：基壳，其轴向方向上设置有中心孔；轴承支架，其设置于基壳，轴承支架包括位于中心孔内用于支撑转子组件的第一圆环柱；以及定叶轮，其设置于基壳、且位于轴承支架的外周；其中，基壳在沿其径向方向上由内向外设置有轴承支架和定叶轮，轴承支架和定叶轮分别与基壳固接，用以形成一整体。通过上述方式，本申请中的基壳、轴承支架和定叶轮固接为一个零件，有效减少了零件数量，具有安装方便的优点。

Description

一种壳体结构及无刷电机

技术领域

本申请涉及吸尘器技术领域，尤其涉及壳体结构及无刷电机。

背景技术

吸尘器是一种家庭或者公共场所常用的清洁设备，其工作原理是，利用电机在密封的壳体内产生空气负压，在此压差的作用下，吸入含灰尘的空气。吸尘器的电机是吸尘器的核心部件，现有的吸尘器无刷电机的定叶轮、轴承支架和电机壳体为三个单独的零件，需通过装配组装在一起，导致无刷电机的结构零件较多，存在安装不便的问题。因此，有必要研究一种壳体结构及无刷电机。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本申请提供了一种壳体结构及无刷电机，有效减少了零件数量，具有安装方便的优点。

为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：

一种壳体结构，包括：基壳，其轴向方向上设置有中心孔；轴承支架，其设置于所述基壳，所述轴承支架包括位于中心孔内用于支撑转子组件的第一圆环柱；以及定叶轮，其设置于基壳、且位于所述轴承支架的外周；其中，所述基壳在沿其径向方向上由内向外设置有所述轴承支架和所述定叶轮，所述轴承支架和所述定叶轮分别与所述基壳固接，用以形成一整体。

优选的，所述基壳为塑胶件，所述轴承支架为金属件，所述轴承支架设于所述基壳内部。

优选的，所述基壳和所述轴承支架通过注塑方式实现固连，其中，所述轴承支架通过注塑的方式完全埋入所述基壳。

优选的，所述定叶轮包括成型在所述基壳上的圆环槽、分布于所述圆环槽内的若干固定叶片；其中，所述圆环槽与所述中心孔同轴设置，所述固定叶片沿所述圆环槽的周向方向等间隔分布。

优选的，所述基壳的一侧端部上设置有用于辅助固定驱动电路板的辅助套。

优选的，所述轴承支架还包括与所述第一圆环柱同轴设置且嵌置于所述基壳内的第二圆环柱、固设于所述第一圆环柱和所述第二圆环柱之间的若干翅片；其中，所述翅片嵌置于所述基壳内，所述翅片沿所述第一圆环柱或是所述第二圆环柱的周向方向等间隔分布。

优选的，所述翅片的壁面上还设置有多个用于增加所述翅片表面积的圆弧凹面。

优选的，所述第一圆环柱与所述中心孔之间的配合关系为过盈配合。

优选的，所述基壳上还成型有沿所述中心孔的周向方向等间隔分布于所述中心孔外周的加强筋；其中，所述加强筋内部包覆有所述翅片。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：

一种无刷电机，包括如前所述的壳体结构。

本申请与现有技术相比，其有益效果是：

本申请提供的壳体结构及无刷电机，其通过将基壳、轴承支架和定叶轮固接为一个整体，减少了零件数量，有效的简化了安装过程，具有安装方便的优点。

附图说明

图1是本申请所述壳体结构的示意图；

图2是本申请所述壳体结构的分解示意图；

图3是本申请所述壳体结构的剖面示意图；

图4是本申请的基壳的结构示意图；

图5是本申请的轴承支架的结构示意图；

图6是本申请的无刷电机与其负载之间的位置关系示意图；

图7是本申请的无刷电机与其负载之间的分解示意图；

图8是本申请的无刷电机与其负载之间的剖面示意图；

图9是本申请的转子组件的结构示意图；

图10是本申请的转子组件的分解示意图；

图11是本申请的转子组件的剖面示意图；

图12是图11中A区域的放大结构示意图；

图13是图11中B区域的放大结构示意图；

图14是本申请的动叶轮的结构示意图；

图15是本申请的基壳与动叶轮之间的位置关系示意图；

图16是本申请的定子组件的结构示意图；

图17是本申请的定子组件的分解示意图；

图18是本申请的定子铁芯的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

鉴于此，本申请提供了一种壳体结构，图1至图18为本申请提供的壳体结构的一实施例。

请参阅图1至图5，在一实施例中，壳体结构包括：基壳11，其轴向方向上设置有中心孔111；轴承支架13，其设置于基壳11，轴承支架13包括位于中心孔111内用于支撑转子组件20的第一圆环柱131；以及定叶轮112，其设置于基壳11、且位于轴承支架13的外周；其中，基壳11在沿其径向方向上由内向外设置有轴承支架13和定叶轮112，轴承支架13和定叶轮112分别与基壳11固接，用以形成一整体。

通过上述方式，本申请中通过将基壳11、轴承支架13和定叶轮112固接为一个整体，减少了零件数量，有效的简化了安装过程，具有安装方便的优点。

考虑到转子组件20在工作时会产生较多的热量，会对轴承221造成损伤，请参阅图2和图3，塑胶材料的散热性能没有金属材料的散热性能好，因此，将支撑有轴承221的轴承支架13设为金属件，将基壳11设为塑胶件，轴承支架13设于基壳11内部。在本申请中通过将轴承支架13设为金属件还有利于提高轴承221与轴承支架13的安装精度，具有安装精确，连接稳定可靠的优点。

考虑到加工的方便性，基壳11和轴承支架13通过注塑方式实现固连，其中，轴承支架13通过注塑的方式完全埋入基壳11。

本申请中，请参阅图1和图4，基壳11上还成型有定叶轮112，定叶轮112位于中心孔111的外周。具体地，定叶轮112包括成型在基壳11上的圆环槽1121、分布于圆环槽1121内的若干固定叶片1122；其中，圆环槽1121与中心孔111同轴设置，固定叶片1122沿圆环槽1121的周向方向等间隔分布。

本申请中，基壳11的一侧端部上设置有用于辅助固定驱动电路板(图未示)的辅助套12，辅助套12通过胶水紧固于基壳11的一侧端部上，基壳11和辅助套12还可一体成型。

本申请中，请参阅图5，轴承支架13还包括与第一圆环柱131同轴设置且嵌置于基壳11内的第二圆环柱133、固设于第一圆环柱131和第二圆环柱133之间的若干翅片132；其中，翅片132嵌置于基壳11内，翅片132沿第一圆环柱131或是第二圆环柱133的周向方向等间隔分布。

进一步地，翅片132的一侧端部固定于第一圆环柱131的外圆周壁面上、相向的另一侧端部固定于第二圆环柱133的内圆周壁面上；翅片132的壁面上还设置有多个用于增加翅片132表面积的圆弧凹面，以利于轴承单元22散热。

进一步地，第一圆环柱131与中心孔111之间的配合关系为过盈配合，具有连接稳定、可靠的优点。

本申请中，请参阅图4，基壳11上还成型有沿中心孔111的周向方向等间隔分布于中心孔111外周的加强筋114；其中，加强筋114内部包覆有翅片132，加强筋114与翅片132的数量相同，加强筋114或是翅片132的数量优选为5～11个，加强筋114能够增强基壳11的结构强度。

可以理解地，本申请中的壳体结构可以应用到不同的使用场景，下面举例进行说明。

本申请中的壳体结构10可以应用于无刷电机，请参阅图6至图8，无刷电机包括所述的壳体结构10、转子组件20和定子组件30，定子组件30设置于转子组件20的外围，定子组件30可拆卸设置于所述的壳体结构10内；壳体结构10的基壳11上还设置有多个螺孔柱113，定子组件30通过螺孔柱113可拆卸设置于基壳11。转子组件20上还设置有动叶轮50，动叶轮50裸露于壳体结构10外侧，动叶轮50的外周还设置有风罩40，风罩40紧固于壳体结构10。

本申请中，请参阅图9至图11，转子组件20包括转轴21、轴承单元22、磁铁24和平衡环23，其中，轴承单元22、磁铁24和平衡环23沿转轴21的轴向方向依次套设在转轴21上。转轴21上成型有用于轴承单元22和磁铁24轴向定位的轴肩部，磁铁24一端部与轴肩部相抵靠、相向的另一端部与平衡环23相抵靠，磁铁24与转轴21之间通过胶水连接。平衡环23配置成通过限制转轴21的径向运动来降低转轴21在转动时因动不平衡而产生的离心跳动，平衡环23与转轴21之间过盈连接。具体地，转轴21沿其轴向方向的一端部上紧固有动叶轮50，动叶轮50为无刷电机的负载，磁铁24和动叶轮50分别位于轴承单元22的相向两侧；转轴21沿其轴向方向的另一端部延伸出平衡环23，其中，转轴21另一端部延伸出平衡环23的轴向距离为L3，L3≥1.5mm，这样设置的用意是：以便于拆装平衡环23，具有安装方便的优点。

本申请中，请参阅图11，轴承单元22沿转轴21的轴向方向部分延伸入动叶轮50，动叶轮50与轴承单元22不相接触，动叶轮50随转轴21的转动而转动，轴承单元22紧固在第一圆环柱131内，若动叶轮50与轴承单元22相接触则会影响动叶轮50的正常工作。由此，通过将轴承单元22靠近动叶轮50的一端部延伸入动叶轮50从而缩短了转子组件在轴向方向上的长度，降低了制造成本、减轻了风机的重量。

本申请中，请参阅图12，动叶轮50上成型有供转轴21插入的插孔51，插孔51靠近轴承单元22伸入端的端面定义为插孔端面N，动叶轮50外毂靠近轴承单元22伸入端的端面定义为外毂端面M；其中，插孔端面N与轴承单元22伸入端的端面之间的距离为L1，插孔端面N与外毂端面M之间的距离为L2；L1与L2比值的取值范围为：0.07～0.18，L1与L2的比值可以为0.10、0.12、0.14和0.16，这样设置能够最大可能的节省空间。具体地，L1的取值尽可能的小，插孔端面N与轴承单元22伸入端的端面之间无限地接近但不相接触，工作时，插孔端面N高速旋转，而轴承单元22伸入端的端面固定不动。

具体地，请参阅图14，动叶轮50为混流式动叶轮，动叶轮50包括动叶轮基座、成型在动叶轮基座外壁上的多个翼片，动叶轮基座大体呈锥形状，动叶轮基座的锥面为曲面，动叶轮基座具有一窄端部和一宽端部。在窄端部处，多个翼片的端部位于同一圆C1上；在宽端部处，多个翼片的端部位于同一圆C2上；圆C1的直径为A1、圆C2的直径为A2，A1与A2之比为0.35～0.75，A1与A2之比可以为0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65和0.70，从而能够使得动叶轮50具有较佳的流体性能。

本申请中，请参阅图13，动叶轮50的插孔51呈台阶状，转轴21沿其轴向方向的一端部亦呈台阶状以与插孔相配合。动叶轮50的插孔具有一台阶部，该台阶部将插孔分为孔径较小的第一孔部和孔径较大的第二孔部，转轴21与第一孔部之间通过胶水连接，转轴21与第二孔部之间采用过盈连接，以保证有足够的预应力。动叶轮50插孔的台阶部与转轴21的台阶部之间在轴向方向上存在一细小间隙K，该细小间隙用于存储胶水。动叶轮50与转轴21之间通过采用过盈配合和胶水粘接的连接方式，有效提高了动叶轮50与转轴21之间连接的可靠性，具有连接稳定可靠的优点。

本申请中，请参阅图11，轴承单元22包括：套筒222；以及紧固于套筒222轴向两端部处的一对轴承221；其中，转轴21通过轴承221转动设置于套筒222。轴承221为深沟球轴承，轴承221位于套筒222的筒腔内，轴承221的端面与套筒222的端面相平齐；轴承221的外圈与套筒222的筒壁之间采用过盈连接、内圈与转轴21之间过盈连接。

进一步地，轴承单元22还包括位于套筒222筒腔内的弹簧223和垫圈224；其中，垫圈224在弹簧223的弹性力的作用下抵靠于轴承221的外圈，这样设置的用意是：使得轴承221的滚动件始终位于轴承221的轨道内。

本申请中，请参阅图15，定叶轮112的圆环槽的内圈直径为A3、外圈直径为A4，基壳11的外圈直径为A5，其中，A5为壳体结构10的最大外径，A1、A2、A3、A4和A5之间满足关系：A1＜A2＜A3＜A4＜A5。轴承支架13的第一圆环柱131的内径为A6，磁铁24的外圈直径为A7，A7＜A6，A6＜A1。A6的取值范围为：12～18mm，以适配合适尺寸的轴承221；A7的取值范围为：10～15mm，以使电机的外形小巧，质量更轻。

本申请中，请参阅图11和图12，轴承单元22与磁铁24之间的轴向间距为L4，L4为转轴21的轴肩部在轴向方向上的长度，L1＜L4，L1与L4的比值范围为：0.05～0.2，此时的传动效果最佳；L1的取值范围为：0.2～3mm，L1具体可以取0.5mm、1mm、1.5mm、2mm和2.5mm；L4的取值范围为：3～10mm，L4具体可以取4mm、5mm、6mm、7mm、8mm和9mm；在保证结构紧凑的同时，使得定子组件30长期运行更可靠，由此，电机的结构紧凑的同时，结构也更可靠。

本申请中，请参阅图16至图18，定子组件30包括定子铁芯31、支撑定子铁芯31的骨架32以及位于绕线槽内的绕阻。定子铁芯31包括：环形轭部、多个定子齿部313，环形轭部径向方向上的形状为非整圆形，环形轭部包括形状不同的第一子轭部311和第二子轭部312，第一子轭部311和第二子轭部312围设形成闭环式的环形轭部，所述第一子轭部311之间同轴设置；定子齿部313设置于环形轭部，定子齿部313沿环形轭部的径向方向延伸设置、且沿环形轭部的圆周方向等间隔分布，相邻定子齿部313之间形成有绕线槽。定子齿部313的齿顶呈圆弧状，相邻定子齿部313的齿顶之间预留有供绕阻线绕至定子齿部313上的间隙。

进一步地，请参阅图18，定子齿部313的齿顶围设形成有一铁芯内孔，该铁芯内孔为定子铁芯31的内孔，第一子轭部311具有一中心轴线，将上述铁芯内孔的半径定义为R2，将第一子轭部311的外圆周壁与上述中心轴线之间的最大半径定义为R1，将中心轴线与第二子轭部312的外壁之间的最小距离定义为L0；其中，L0、R1和R2之间满足：0.7≤L0/R1≤0.98，且0.3≤R2/R1≤0.45；L0/R1的具体取值可以为0.75、0.80、0.85、0.90和0.95，R2/R1的具体取值可以为0.35、0.38、0.40和0.42，当L0/R1和R2/R1在上述取值下，电机的高效轻量化效果较好。由此，通过限定定子铁芯31的结构，并通过限定铁芯内孔的半径R2、第一子轭部311的外圆周壁与上述中心轴线之间的最大半径R1和中心轴线与第二子轭部312的外壁之间的最小距离L0之间的比值范围以使电机在输出功率一定的情况下，减小电机体积、减轻电机重量。

进一步，请参阅图18，环形轭部的最小轭部厚度定义为L5，所述定子齿部313的齿厚定义为L6；其中，L5和L6之间满足：1.6≤L6/L5≤2.2。L6/L5的具体取值可以为1.7、1.8、1.9、2.0和2.1，当L6/L5在上述取值下，定子铁芯31在具有较理想的结构强度的同时还具有较优的容置绕组线的能力。具体地，假设第一子轭部311和第二子轭部312的数量之和为6，每一子轭部都具有厚度，那么，6个子轭部的厚度分别为H1、H2、H3、H4、H5和H6，H1至H6中数值最小的即为L5。

进一步，环形轭部的各个子轭部的厚度不尽相同，其中，厚度最小的子轭部的厚度值为L5；或是，所述环形轭部的各个子轭部的厚度均相同，各个子轭部的厚度大于等于L5。环形轭部的各个子轭部的厚度可根据具体实际使用情况而定。

进一步，请参阅图16至图18，第一子轭部311在环形轭部径向方向上呈圆弧状，第二子轭部312在环形轭部径向方向上呈直线状或是折线状；其中，第一子轭部311和第二子轭部312相间分布，定子齿部313设置于第二子轭部312，优选的，定子齿部313位于第二子轭部312的中点位置处。当定子齿部313与第二子轭部312之间的夹角为直角时，第二子轭部312在环形轭部径向方向上呈直线状；当定子齿部313与第二子轭部312之间的夹角为钝角时，第二子轭部312在环形轭部径向方向上呈折线状(图未示)。本领域的技术人员可以根据实际情况做调整。

进一步，定子铁芯31由n个形状、大小相同的子铁芯拼接而成，其中，n与定子齿部313的齿数一致。定子铁芯31由至少两片体沿其厚度方向叠压而成，上述片体由非晶材料粉末或软磁材料压制后经过热处理得到。

本申请中，请参阅图17，骨架32分体式设置，包括卡设于定子铁芯31一端部上的第一架体321和卡设于定子铁芯31相向另一端部上的第二架体322。具体地，骨架32与定子铁芯31相配合，并覆盖定子铁芯31的绕线槽，以防止绕阻线与定子铁芯31直接接触，具有增强绝缘、防止定子铁芯31割破绕阻线漆皮的作用；另外，骨架32还方便将绕阻线缠绕至定子齿部313上。骨架32上设置有与螺孔柱113相对应的安装凸台，骨架32通过螺栓与基壳11连接。

可以理解地，上述具体应用仅仅是本申请中壳体结构的举例说明，本领域的技术人员可以根据实际情况做适应性调整，在此不一一赘述。

综上所述，本申请中通过将基壳、轴承支架和定叶轮固接为一个整体，减少了零件数量，有效的简化了安装过程，具有安装方便的优点。进一步，通过限定定子铁芯的结构，并通过限定铁芯内孔的半径R2、第一子轭部的外圆周壁与中心轴线之间的最大半径R1和中心轴线与第二子轭部的外壁之间的最小距离L0之间的比值范围，以使电机在输出功率一定的情况下，减小电机体积、减轻电机重量，从而达到电机高效轻量化的目的。

尽管本申请的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本申请的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本申请并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种壳体结构，其特征在于，包括：

基壳，其轴向方向上设置有中心孔；

轴承支架，其设置于所述基壳，所述轴承支架包括位于中心孔内用于支撑转子组件的第一圆环柱；以及

定叶轮，其设置于基壳、且位于所述轴承支架的外周；

其中，所述基壳在沿其径向方向上由内向外设置有所述轴承支架和所述定叶轮，所述轴承支架和所述定叶轮分别与所述基壳固接，用以形成一整体。

2.如权利要求1所述的壳体结构，其特征在于，

所述基壳为塑胶件，所述轴承支架为金属件，所述轴承支架设于所述基壳内部。

3.如权利要求2所述的壳体结构，其特征在于，

所述基壳和所述轴承支架通过注塑方式实现固连，其中，所述轴承支架通过注塑的方式完全埋入所述基壳。

4.如权利要求3所述的壳体结构，其特征在于，

所述定叶轮包括成型在所述基壳上的圆环槽、分布于所述圆环槽内的若干固定叶片；

其中，所述圆环槽与所述中心孔同轴设置，所述固定叶片沿所述圆环槽的周向方向等间隔分布。

5.如权利要求1所述的壳体结构，其特征在于，

所述基壳的一侧端部上设置有用于辅助固定驱动电路板的辅助套。

6.如权利要求1所述的壳体结构，其特征在于，

所述轴承支架还包括与所述第一圆环柱同轴设置且嵌置于所述基壳内的第二圆环柱、固设于所述第一圆环柱和所述第二圆环柱之间的若干翅片；

其中，所述翅片嵌置于所述基壳内，所述翅片沿所述第一圆环柱或是所述第二圆环柱的周向方向等间隔分布。

7.如权利要求6所述的壳体结构，其特征在于，

所述翅片的壁面上还设置有多个用于增加所述翅片表面积的圆弧凹面。

8.如权利要求1所述的壳体结构，其特征在于，

所述第一圆环柱与所述中心孔之间的配合关系为过盈配合。

9.如权利要求6所述的壳体结构，其特征在于，

所述基壳上还成型有沿所述中心孔的周向方向等间隔分布于所述中心孔外周的加强筋；

其中，所述加强筋内部包覆有所述翅片。

10.一种无刷电机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的壳体结构。

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