TW201724997A

TW201724997A - 電動馬達及電動清潔設備

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Publication number: TW201724997A
Application number: TW105133427A
Authority: TW
Inventors: 湯瑪斯厄納; 馬賽厄斯瓦恩霍斯特; 阿克塞爾希爾那
Original assignee: 佛維爾克控股公司
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2017-07-16
Also published as: TWI705787B; CN106921264A; CN106921264B; DE102015118623A1; IT201600107165A1

Abstract

本發明係有關於一種電動馬達(2)，特別用於清潔設備(1)，該電動馬達具有馬達軸體(3)、抗旋連接該馬達軸體(3)之風扇葉輪(6)以及馬達殼體(7)，其中以一幾何馬達軸體軸線觀之，該電動馬達(2)具有一與該馬達殼體(7)徑向隔開佈置之外殼體(9)。為提供一種外殼體(9)採用替代性技術方案之電動馬達(2)，本發明提出，以一使得該馬達軸體軸線成一線條之剖面看，該外殼體(9)具有兩個以軸向看相對偏移設置之殼體部(10、11)，其中與遠離該風扇葉輪(6)之第二殼體部(11)相比，靠近該風扇葉輪(6)之第一殼體部(10)與該馬達殼體(7)之間存在更大的徑向空隙(12)，並且在該等殼體部(10、11)之間形成有一間隙(14)，該間隙使得自該外殼體(9)內部向該外殼體(9)外部之空氣流通成為可能。

Description

電動馬達及電動清潔設備

本發明首先係有關於一種電動馬達，特別用於清潔設備，該電動馬達具有馬達軸體、抗旋連接該馬達軸體之風扇葉輪以及馬達殼體，其中以一幾何馬達軸體軸線觀之，該電動馬達具有一與該馬達殼體徑向隔開佈置之外殼體。

此外，本發明亦有關於一種具有上述電動馬達之電動清潔設備。

上述類型之電動馬達在先前技術中已為吾人所知。此類電動馬達例如構建為磁阻馬達，其中磁阻馬達具有連接馬達軸體之轉子以及定子。轉子及定子容置在馬達殼體內部。此類高速電動馬達例如應用於電力清潔設備如吸塵器中，其中由電動馬達之風扇葉輪產生的氣流部分穿過馬達殼體，即穿過轉子與定子間之間隙，且部分在馬達殼體外部受導引，即在馬達殼體與外殼體之間受導引。為此，外殼體與馬達殼體徑向隔開佈置。

公開案DE 10200913 A1例如揭露一種高速電動馬達，例如用於吸塵器，該電動馬達包含具有馬達軸體之轉子以及定子，其中在馬達軸體上以法蘭安裝有通風機，該通風機用於冷卻馬達並且在電動馬達應用於吸塵器時用來產生抽吸功率，其中進一步地，轉子及定子容置在馬達殼體中，並且馬達殼體具有風扇筒以及與馬達殼體徑向隔開之馬達外殼體。包圍風扇葉輪之風扇筒連接馬達外殼體，由此形成馬達封裝以形成外冷卻空氣流徑。

基於上述先前技術，本發明之目的在於提供一種外殼體採用替代性技術方案之電動馬達。

為達成上述目的，本發明提出一種電動馬達，其中以一使得該馬達軸體軸線成一線條之剖面看，該外殼體具有兩個以軸向看相對偏移設置之殼體部，其中與遠離該風扇葉輪之第二殼體部相比，靠近該風扇葉輪之第一殼體部與該馬達殼體之間存在更大的徑向空隙，並且在該等殼體部之間形成有一間隙，該間隙使得自該外殼體的內部向該外殼體的外部之空氣流通成為可能。

根據本發明，該外殼體由兩個不同大小之殼體部組成，所謂不同大小係指相較之外殼體的第二殼體部，第一殼體部與馬達殼體之間存在更大的徑向距離。其中，相對較大之第一殼體部在軸向上靠近風扇葉輪，相對較小之第二殼體部在軸向上遠離風扇葉輪，從而以風扇葉輪之位置為起點觀之，外殼體具有一沿風扇葉輪所輸送之空氣的流向逐漸變細之形狀。藉此取得以下效果：首先，由風扇葉輪輸送之整個氣流在外殼體之第一殼體部內部環繞馬達流動，而後，僅該氣流之一較小分量尚在接下來的第二殼體部中流動。以電動馬達之軸向觀之，兩殼體部偏移設置，意即，以風扇葉輪為起點觀之，第二殼體部雖接在第一殼體部之後，但由於兩殼體部與馬達殼體之間存在不同之徑向空隙，兩殼體部之間形成一存在徑向間隙之階梯，一部分氣流可在該階梯處離開外殼體，以便例如透過清潔設備之排風柵被排放到環境空氣中。

其中，該外殼體不僅用於導引氣流沿馬達殼體流動或者導引氣流流向清潔設備之排風柵，亦用於為電動馬達減噪。藉由用兩個殼體部，尤其是兩獨立殼體部構建外殼體，電動馬達可被該二相對應之殼體部包圍，從而藉由兩個半殼基本形成對電動馬達之完整封裝(必要的外殼體進風口及排風口撇開不談)，前述徑向間隙除外。藉此可為電動馬達有效減噪。此外，使用兩獨立殼體部亦可在製造技術方面產生有益效果，因為不必將電動馬達單側插入外殼體，而是可將兩殼體部設於電動馬達之相對側。

本發明進一步提出，該等殼體部沿周圍方向閉合。特定言之，該第一殼體部可具有彎曲的剖面形狀且該第二殼體部可具有多邊形的剖面形狀。由於該等殼體部採用周圍方向閉合之設計，形成大致閉合之封裝，前述因該等殼體部徑向尺寸不同而產生之徑向間隙除外，從而一方面可取得最佳減噪效果，另一方面能明確導引氣流。此外，本發明提出，第一及第二殼體部較佳具有不同剖面形狀，藉此可形成氣流逸出外殼體之較佳方向。舉例而言，相對較大之第一殼體部可具有圓形剖面形狀，且相對較小之第二殼體部可具有大致呈四邊形之剖面形狀，其中若該等殼體部沿軸向前後佈置，則其間形成一沿外殼體周邊在兩殼體部區域擴展及變細之間隙。凡四邊形之第二殼體部之角部指向第一殼體部的彎曲部之處，該等殼體部之徑向間距皆小於該四邊形之側邊處的殼體部間距。由此，氣流在側邊區域逸出外殼體之分量大於角部區域，故建議在此等徑向上採取相應之預防性措施以導引氣流在清潔設備內部流動。其中，第一殼體部之彎曲剖面形狀特定言之係用來包圍剖面呈圓形之風扇葉輪或用來包圍容置風扇葉輪之風扇筒。第二殼體部之多邊形剖面形狀具體係源於電動馬達包含一個轉子及例如兩個定子線圈對之技術方案。藉由使殼體部之剖面形狀與風扇葉輪或電動馬達(尤其是定子)之剖面形狀相匹配，可使外殼體及整個電動馬達具有儘可能小的結構形狀，從而可將電動馬達以最佳效果裝入清潔設備之設備殼體。

本發明提出，該第一殼體部包圍該風扇葉輪，並且該第二殼體部以該軸向看設於該風扇葉輪之後。根據此項技術方案，第一殼體部可包圍風扇葉輪且視情況亦可包圍電動馬達之沿軸向伸出風扇葉輪的分區，而第二殼體部以軸向看則完全與風扇葉輪並置。如此一來，由風扇葉輪輸送之空氣首先沿軸向流動並且(以軸向看)在風扇葉輪之後方能離開外殼體。藉此使得風扇葉輪所輸送之全部空氣首先沿馬達殼體之至少一分區流動並於該處產生冷卻效果。到達第一殼體部與第二殼體部間之區域後，至少一部分氣流方能離開外殼體。

本發明提出，該第二殼體部在軸向上與該風扇葉輪之間存在約5mm至20mm之距離。此項技術方案使得風扇葉輪所輸送之空氣既可流入馬達殼體與第二殼體部間之徑向空隙，亦可流入第一殼體部與第二殼體部間之徑向空隙。與風扇葉輪相距5mm至20mm時，氣流方在第二殼體部之端區上分裂並且繼續參與電動馬達之冷卻，或者離開外殼體並例如流向清潔設備之排風柵。其中，風扇葉輪與第二殼體部間之距離愈大，則外殼體上可供氣流整體(即，不分岔)掠過馬達殼體以冷卻電動馬達之軸向分區愈大。

本發明進一步提出，該第一殼體部及該第二殼體部沿軸向重疊佈置。本發明尤其提出，該第一殼體部及該第二殼體部相互重疊至少5mm，至多50mm。如此一來，兩殼體部以軸向看並非前後齊平佈置。確切而言，該等殼體部如此重疊，使得第二殼體部以一端區共軸設於第一殼體部中且以遠離風扇葉輪之分區伸出第一殼體部。其中，該重疊之長度可為5mm至50mm。結果表明，此重疊長度特別有利於軸向長度一般約為10cm至15cm(包括風扇葉輪在內)之清潔設備用電動馬達。殼體部之軸向重疊使得外殼體在第一及第二殼體部之重疊區內具有雙壁，從而一方面能夠排出一部分氣流，同時在另一方面能取得最佳減噪效果。其中，重疊區愈大，則減噪效果愈佳。

本發明提出，該第一殼體部及/或該第二殼體部之軸向長度沿周圍方向變化。因此，第一殼體部及第二殼體部在橫向於軸向之方向上不具有僅位於一個平面內之端面，而是沿周邊觀之，相關殼體部構建得忽長忽短。藉此有益地形成若干區域，在該等區域內，離開風扇葉輪之氣流的一個分量在相對較大之軸向長度上從馬達殼體旁邊流過，而該氣流之另一分量在殼體部之另一徑向上流經相對較小之軸向長度。變化的軸向長度視情況亦可用來在電動馬達之特定角度範圍內改良減噪效果。

本發明進一步提出，該第一殼體部之軸向長度占該外殼體之總長的至少50%，至多95%。其中，該軸向長度可沿周圍方向恆定或者沿周圍方向變化，其中最短區域之軸向長度至少占外殼體總長的50%，且最長區域之長度占外殼體總長的至多95%。舉例而言，若外殼體總長為10cm，則第一殼體部覆蓋至少5cm、至多9.5cm之長度。由此，第一殼體部亦可幾乎覆蓋電動馬達之總長，但在此外殼體內部形成兩條平行流徑，意即，其一為馬達殼體與第二殼體部間之流徑，其二為包圍馬達殼體之兩殼體部間的流徑。其中，減噪特別有效。

本發明進一步提出，以一垂直於該馬達軸體之剖面觀之，在該第一殼體部與該第二殼體部之間形成一大致呈環形之間隙。以朝向風扇葉輪之軸向觀察電動馬達時，可看到兩殼體部間之環形間隙。由風扇葉輪輸送之氣流的一部分經此間隙離開外殼體。該環形間隙有益地沿周圍方向連續形成，其中該環形間隙之形狀可依第一殼體部及第二殼體部之剖面形狀而變化。如前所述，若第一殼體部例如具有圓形剖面形狀且第二殼體部具有四邊形剖面形狀，則形成一沿周圍方向擴展及變細之間隙，使得外殼體之不同周圍方向區域可排出不同之體積流量。

本發明進一步提出，該第一殼體部及該第二殼體部具有相對應之卡合元件。藉由該等相對應之卡合元件可將殼體部卡合在一起，從而在安裝外殼體時，可確保兩殼體部之間(在軸向及徑向上皆)存在最佳距離以及確保殼體部之間形成期望定向。舉例而言，第二殼體部之卡合元件可卡入第一殼體部之卡合元件或類似方式。

除前述電動馬達外，本發明最後亦提出一種電動清潔設備，該清潔設備具有前述類型之電動馬達。該電動清潔設備較佳為吸塵器或抽吸及擦拭設備。該清潔設備可構建為手持式清潔設備，例如臥式吸塵器或使用蓄電池工作的手持吸塵器，或者構建為可自動移行之吸塵機器人。

1‧‧‧清潔設備

2‧‧‧電動馬達

3‧‧‧馬達軸體

4‧‧‧轉子

5‧‧‧定子

6‧‧‧風扇葉輪

7‧‧‧馬達殼體

8‧‧‧風扇筒

9‧‧‧外殼體

10‧‧‧第一殼體部

11‧‧‧第二殼體部

12‧‧‧徑向空隙

13‧‧‧軸向重疊

14‧‧‧間隙

15‧‧‧端區

16‧‧‧本體

17‧‧‧附件

18‧‧‧柄部

19‧‧‧把手

20‧‧‧開關

21‧‧‧排風柵

22‧‧‧卡合元件

23‧‧‧進風口

24‧‧‧排風口

25‧‧‧吸入口

下面結合實施例詳細闡述本發明。其中：圖1為本發明之清潔設備；圖2為清潔設備包含電動馬達之剖面圖；圖3為清潔設備包含電動馬達剖面之分區；圖4為電動馬達之剖面立體圖；圖5為電動馬達之外觀立體圖；圖6為沿電動馬達之第一平面所截取的剖面；圖7為沿電動馬達之第二平面所截取的剖面；圖8為電動馬達之側視圖；圖9為電動馬達之第一平面俯視圖；圖10為電動馬達之第二平面俯視圖；圖11為電動馬達之第一視角分解圖；及圖12為電動馬達之第二視角分解圖。

圖1示出清潔設備1，該清潔設備在此構建為手持式吸塵器。清潔設備1具有本體16及附件17。在本體16上設有可伸縮的柄部18，使用者在實施清潔操作期間可藉由該柄部操控清潔設備1。柄部18具有把手19，在該把手上例如設有用於接通及斷開清潔設備1之開關20。在本體16上設有排風柵21，藉由清潔設備1之電動馬達2而被輸送穿過附件17及本體16之空氣可透過該排風柵而自清潔設備1逸出到周圍環境中。

圖2示出清潔設備1之縱剖圖，其中該縱剖圖之平面在電動馬達2外部延伸。電動馬達2在此例示性地構建為磁阻馬達，其中關於此磁阻馬達之說明詳見圖3。電動馬達2具有外殼體9，該外殼體由第一殼體部10及第二殼體部11組成。兩殼體部10、 11彼此共軸佈置，其中第二殼體部11以一端區15伸入第一殼體部10並且以一遠離端區15之第二區域凸出於第一殼體部10。在第一殼體部10與第二殼體部11之間形成有徑向間隙14，由電動馬達2之風扇葉輪6輸送的空氣可透過該徑向間隙而自電動馬達2之外殼體9中逸出並流向清潔設備1之排風柵21。

圖3示出電動馬達2之剖面，其中係沿電動馬達2之馬達軸體3進行截取。電動馬達2構建為具有轉子4及定子5之磁阻馬達，該定子具有兩個定子線圈對。轉子4抗旋連接承載風扇葉輪6之馬達軸體3。電動馬達2進一步具有包圍定子5及轉子4之馬達殼體7以及用於風扇葉輪6之風扇筒8。風扇筒8具有可供空氣流入之中央吸入口25。

此外，電動馬達2具有外殼體9，該外殼體具有第一殼體部10及第二殼體部11。外殼體9用於導引由風扇葉輪6輸送之氣流。兩殼體部10、11呈膠囊狀包圍電動馬達2。第一殼體部10靠近風扇葉輪6，第二殼體部11則遠離風扇葉輪6。第一殼體部10及第二殼體部11與馬達殼體7之間皆存在一徑向空隙12，其中相較之第二殼體部11，第一殼體部10與馬達殼體7之間存在更大的徑向空隙12。外殼體9沿周圍方向完全包圍電動馬達2。另外，第一殼體部10沿軸向具有進風口23，第二殼體部11則在其遠離第一殼體部10之端面上具有排風口24。由於第一殼體部10及第二殼體部11與馬達殼體7之間存在不同大小的徑向空隙12，產生徑向間隙14，由風扇葉輪6輸送之空氣可透過該徑向間隙而自外殼體9中逸出。以軸向觀之，殼體部10、11呈階梯狀相對偏移設置，其中存在殼體部10、11之軸向重疊13。第二殼體部11在軸向上並非與風扇葉輪6直接相接，而是與風扇葉輪6隔開明確的距離佈置。

圖4示出電動馬達2之立體圖，其中沿一垂直於圖3之平面截切電動馬達2。

圖5以外觀立體圖示出帶有外殼體9之電動馬達2。殼體部10、11彼此共軸佈置，其中第二殼體部11部分伸入第一殼體部10且以遠離風扇葉輪6之端區伸出第一殼體部10。兩殼體部10、11沿周圍方向閉合，其中第一殼體部10在一垂直於馬達軸體3之平面內大致具有圓形剖面形狀，並且第二殼體部11在一垂直於馬達軸體3之平面內具有四邊形剖面形狀。以並置之周圍方向分區觀之，第二殼體部11具有相同的軸向長度，意即，第二殼體部11之端面棱邊位於唯一一個共用平面上，此平面垂直於馬達軸體3。反之，第一殼體部10沿周邊具有數個周圍方向分區，該等周圍方向分區在軸向上具有不同長度，故其與第二殼體部11之軸向重疊13沿外殼體9之周邊忽大忽小。

圖6示出圖5所示之電動馬達2在一垂直於馬達軸體3之平面內的剖面，此平面截切第二殼體部11，但不截切軸向長度相對較短之第一殼體部10。

圖7示出電動馬達2之另一剖面，該剖面垂直於馬達軸體3且僅截切第一殼體部10而不截切第二殼體部11。其中，在一軸向分區內沿風扇筒8截切外殼體9，以使得風扇葉輪6可被看到。

圖8示出帶有外殼體9之電動馬達2的側視圖。在此尤其能看到第一殼體部10之不同周圍方向區段的不同軸向長度。

圖9及圖10分別示出電動馬達2垂直於馬達軸體3 所截取之俯視剖面圖，其中圖9所示之剖面僅截切第二殼體部11，圖10所示之剖面僅截切第一殼體部10。其中，圖9及圖10之剖切面對應圖6及圖7之剖切面。

圖9具體示出殼體部10、11之剖面形狀，其中第一殼體部10具有圓形剖面形狀，且第二殼體部11具有大致呈四邊形之基本形狀。其中，該等剖面形狀源於風扇葉輪6之圓形剖面以及定子5之大致四邊形形狀。由於殼體部10、11形狀不同，形成於殼體部10、11間之環形間隙14不具有恆定的徑向厚度，而是沿外殼體9之周圍方向擴展並再度變細。由於第二殼體部11與馬達殼體7之間亦存在徑向空隙12，由風扇葉輪6輸送之空氣既可在第二殼體部11與馬達殼體7之間流動，亦可在第一殼體部10與第二殼體部11之間流動。自風扇葉輪6流到第二殼體部11與馬達殼體7間之氣流分量直接掠過馬達殼體7，直至該氣流分量透過第二殼體部11之排風口24離開外殼體9。自風扇葉輪6出發流入第一殼體部10與第二殼體部11間之徑向間隙14的第二氣流分量在殼體部10、11之軸向重疊13區域離開外殼體9。在電動馬達2之軸向上，第二殼體部11與風扇葉輪6隔開，使得由風扇葉輪6輸送之空氣既能沿馬達殼體7流動，亦可在殼體部10、11間之間隙14中流動。因此，一個氣流分量並非在外殼體9之整個軸向長度上皆參與冷卻電動馬達2，而是在流過一定軸向長度後離開外殼體9，此軸向長度與第一殼體部10之長度相當。接著，此氣流分量在本體16內部流向排風柵21並離開清潔設備1。由於外殼體9在軸向上以風扇葉輪6為起點朝第二殼體部11之包含排風口24的端面方向逐漸變細，電動馬達2總體上可更加節省空間地被裝入清潔設備1之本體 16，其中透過殼體部10、11之軸向重疊13，能同時取得最佳減噪效果並進一步有效冷卻電動馬達2。

最後，圖11及圖12示出電動馬達2包括轉子4、定子5、風扇葉輪6以及第一殼體部10及第二殼體部11在內之分解圖。如圖所示，兩殼體部10、11設於包圍轉子4、定子5及風扇筒8之馬達殼體7的相對側並藉由相對應的卡合元件22在期望位置上以期望定向卡合在一起。外殼體9組裝完畢後，馬達殼體7在周圍方向上被第一殼體部10及/或第二殼體部11包圍。殼體部10、11具有進風口及排風口23、24以供風扇葉輪6所輸送之空氣進出。此外，氣流分量可經由殼體部10、11間之間隙14離開外殼體9。