CN211573836U - 吸尘器用直流无刷电风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种吸尘器用直流无刷电风机，包括：转子组件，包括轴承组件、转动支撑在轴承部分上的转轴；动叶轮，固定装配在转轴上，动叶轮包括前轮盘、后轮盘以及若干个叶片，前轮盘和后轮盘均具有一内表面，相邻两个叶片与前轮盘的部分内表面以及后轮盘的部分内表面限定一由内向外截面积逐渐扩大的气流通道；其中，气流通道具有入口端和出口端；前轮盘的内表面设置为从内向外逐渐靠近后轮盘的锥形面，气流通道在入口端的前后高度大于气流通道在出口端的前后高度。本方案通过将前轮盘的内表面设置为锥形面，使叶轮内部各流通截面在径向方向基本保持稳定，有效消除了由于流通截面变化过大产生的叶片流道内的涡流，提升叶轮效率。

Description

吸尘器用直流无刷电风机

技术领域

本实用新型涉及吸尘器用电风机技术领域，具体涉及一种吸尘器用无刷直流高效电风机。

背景技术

小型家用手持式吸尘器越来越多的得到市场认可，造就了其电风机小型化的趋势，小功率、大吸功、高效率是基本的性能要求，现有无刷直流电风机不能同时满足上述趋势或要求。

现有无刷直流电风机结构庞杂，零部件多，模具开发困难，电风机装配效率低，成本高。

无刷直流电风机转速高，轴承寿命是电风机寿命的天花板；另外，转速与噪音正相关，怎样保证电风机各空气动力性能参数不降低的前提下，减小电风机转速，是对直流无刷电机提出的新的要求。

发明内容

为解决上述技术难题，本实用新型的目的是提供一种尺寸小、效率高以及便于生产的吸尘器用无刷直流电风机。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：一种吸尘器用直流无刷电风机，包括：转子组件，包括轴承组件、转动支撑在所述轴承组件上的转轴、与所述转轴固定设置的转子芯部；

动叶轮，固定装配在所述的转轴上，所述的动叶轮包括中部带有吸力口的前轮盘、与所述前轮盘相对设置的后轮盘以及介于所述前轮盘和后轮盘之间的若干个叶片，所述的前轮盘和后轮盘均具有一内表面，若干个叶片绕着所述吸力口并沿周向依次间隔布置，相邻两个所述叶片与所述前轮盘的部分内表面以及所述后轮盘的部分内表面限定一由内向外截面积逐渐扩大的气流通道；定子组件；集成电路板；以及轮罩，所述的轮罩覆盖所述的动叶轮；其中，所述的气流通道具有入口端和出口端；所述前轮盘的内表面设置为从内向外逐渐靠近所述后轮盘的锥形面，所述气流通道在所述入口端的前后高度大于所述气流通道在所述出口端的前后高度。

本方案通过将前轮盘的内表面设置为锥形面，使叶轮内部各流通截面在径向方向基本保持稳定，有效消除了由于流通截面变化过大产生的叶片流道内的涡流，提升叶轮效率。

优选方案中，所述的叶片与所述前轮盘和后轮盘之间通过铆接方式相固定。

优选方案中，所述的电风机包括前支架和后支架，所述前支架的前、后端部分别与所述轮罩以及所述后支架进行周向配合固定。

通过将前支架的前、后端分别与轮罩、后支架进行周向配合，使得三者能够共同构成电风机整体骨架和气流通道。

进一步优选方案中，所述的前支架具有沿周向均布的若干片静子叶片，所述的静子叶片呈空间三元曲面结构，所述的静子叶片能够将从所述气流通道的出口端流出的气流扩压后导入到所述前支架的后侧。

该进一步优选方案中，静子叶片采用空间三元曲面，在方便模具开发的同时，充分利用了周向空间，有效延长了扩压段长度，提升电风机效率。

进一步优选方案中，所述的前支架包括位于外围的前支架外壳以及位于所述前支架外壳内侧的前轴承室支撑架，所述前轴承室支撑架的中部设有前轴承室；所述的后支架包括位于外围的环状后支架外壳以及位于所述后支架外壳内侧的后轴承室支撑架，所述后轴承室支撑架的中部设有后轴承室；所述的轴承组件有部分被装配在所述的前轴承室内，所述的轴承组件有部分被装配在所述的后轴承室内。

进一步优选，所述的定子组件包括定子铁芯以及安装在所述定子铁芯上的绕组，所述前轴承室支撑架的后端面上设置有若干定子支撑柱，所述后轴承室支撑架的前端面上设置有若干定子压台，所述定子铁芯的前、后端面分别由所述前支架上的定子支撑柱和所述后支架上的定子压台配合固定。

进一步优选，所述后轴承室支撑架的后端面上设有支撑台，所述的集成电路板固定装配于所述的支撑台上。更进一步优选，所述的电风机还包括一电路板防护罩，所述后支架外壳的后端部设置有若干卡扣，所述的电路板防护罩与所述的卡扣装配以将所述的集成电路板遮蔽。

进一步优选，所述前支架的前端部与所述的轮罩采用胶粘或者超声波焊接以及热熔工艺组装，所述前支架的后端部与所述的后支架通过若干螺纹紧固件固定。

优选方案中，所述的轮罩与所述前轮盘的吸力口接合处设有气密圈。该气密圈的设置，能有效遏制动叶轮甩出的气体再回流，提升电风机效率，减小气动噪音。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式下的电风机整体结构爆炸图一；

图2是本实用新型一种实施方式下的电风机整体结构爆炸图二；

图3是本实用新型一种实施方式下的电风机整体结构的半剖主视示意图；

图4是本实用新型一种实施方式下的动叶轮的立体示意图；

图5是本实用新型一种实施方式下的动叶轮的主视示意图；

图6是本实用新型一种实施方式下的动叶轮的主视半剖示意图；

图7是本实用新型一种实施方式下的动叶轮的俯视半剖示意图；

图8是本实用新型一种实施方式下的前支架的立体示意图一；

图9是本实用新型一种实施方式下的前支架的立体示意图二；

图10是本实用新型一种实施方式下的后支架的立体示意图一；

图11是本实用新型一种实施方式下的后支架的立体示意图二；

图12是本实用新型一种实施方式下的后支架的立体示意图二；

其中：100、电风机；1、轮罩；2、动叶轮；3、前支架；4、转子组件；5、定子组件；6、后支架；7、集成电路板；8、电路板防护罩；11、集流器；41、前轴承；42、后轴承；43、转轴；44、转子芯部；21、吸力口；22、前轮盘；23、后轮盘；24、叶片；221、内表面；231、内表面；25、气流通道；251、入口端；252、出口端；31、静子叶片；32、前支架外壳；33、前轴承室支撑架；34、前轴承室；35、定子支撑柱；36、自攻螺纹孔；61、后支架外壳；62、后轴承室支撑架；621、轴承室支撑臂；63、后轴承室；64、定子压台；65、埋头孔；68、通孔；66、支撑台；67、卡扣；41、前轴承；42、后轴承；43、转轴；44、转子芯部；91、轴衬套；92、轴头螺母；93、垫片；71、限位槽；52、插片槽；53、插片端子。

具体实施方式

为详细说明发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

下面参考图1-图描述根据本实用新型一种具体实施方式下的直流无刷电风机100，该电机100可以被用于家用吸尘器等领域。

如图1-3所示，电风机100包括前后依次的轮罩1、动叶轮2、前支架3、后支架6，集成电路板7以及电路板防护罩8，前支架3和后支架6内共同安装有转子组件4和定子组件5。轮罩1覆盖动叶轮2，轮罩1中部设有集流器11，该集流器11采用圆锥加圆弧过渡，其可以提升气流进入动叶轮2的平顺性，增加集流效果。转子组件4包括前轴承41、后轴承42、转动支撑在前轴承41和后轴承42上的转轴43、与转轴43固定设置的转子芯部44。转子芯部44采用永磁材料，并粘接在转轴43上。

如图4-5所示，动叶轮2包括中部带有吸力口21的前轮盘22、与前轮盘22相对设置的后轮盘23以及介于前轮盘22和后轮盘23之间的若干个叶片24。本例中，叶片24与前轮盘22和后轮盘23之间通过铆接方式相固定。若干个叶片24绕着吸力口21并沿周向依次间隔布置。相邻两个叶片24与前轮盘22的部分内表面221以及后轮盘23的部分内表面231限定一由内向外截面积逐渐扩大的气流通道25。

如图6所示，前轮盘22具有内表面221，后轮盘23具有内表面231。整个前轮盘22设置为锥形结构，前轮盘22的内表面221设置为从内向外逐渐靠近后轮盘23的锥形面，后轮盘23的内表面为水平面。

如图7所示，气流通道25具有入口端251和出口端252，该结构将使得气流通道25在入口端251的前后高度(即沿转轴的轴线方向)大于气流通道25在出口端252的前后高度。锥形前轮盘22能使动叶轮2内部各流通截面在径向方向基本保持稳定，有效消除了由于流通截面变化过大产生的叶片24流道25内的涡流，提升动叶轮2效率。

本例中，轮罩1与动叶轮2的吸力口21配合处设有气密圈（图中未示出），该气密圈能有效遏制动叶轮2甩出气流从吸力口回流，提升电风机效率，减小气动噪音。轮罩1配合动叶轮2的子午面形状设计，节省材料，节约空间，降低模具开发难度，轮罩1的圆弧内腔还将动叶轮2甩出气流方向约束为轴向，方便进入下一环节。

如图8-9所示，前支架3包括位于外围的环状前支架外壳32、位于前支架外壳32内侧的前轴承室支撑架33以及位于二者之间的静子叶片31。前轴承室支撑架33的中部设有前轴承室34。前支架3的前端部与轮罩3进行周向配合固定，其配合固定的方式可以采用胶粘或者超声波焊接以及热熔工艺组装。前轴承室支撑架33的后端面上设置有3根朝向后侧延伸的定子支撑柱35，各个定子支撑柱35上分别设有自攻螺纹孔36。

本例中，前支架3具有周向均布的8片静子叶片31，该静子叶片31起到气流的导流和扩压作用，同时将前轴承室支撑架33与前支架外壳32联结一体，该结构也是保证电风机效率及效率工况点位置的关键环节。静子叶片31采用空间三元曲面结构，静子叶片31能够将从气流通道25的出口端252流出的气流扩压后导入到前支架4的后侧。

如图10-12所示，后支架6包括位于外围的环状后支架外壳61以及位于后支架外壳61内侧的后轴承室支撑架62，后轴承室支撑架62采用间隔120°均布的三个轴承室支撑臂621结构，后轴承室支撑架62的中部设有后轴承室63。后轴承室支撑架62的前端面上设置有3个定子压台64。后轴承室支撑架62上设置有贯穿各个定子压台654的埋头孔65。后轴承室支撑架62与后支架外壳61联结一体。定子压台64既起到压装定子组件5上的定子铁芯作用，又起到后轴承室支撑架62的强化作用。轴承室支撑62在靠近轴承室6.5位置和靠近后支架外壳面的位置开有通孔68。通孔68即能降低轴承温升，又能减轻部分气动噪声、节省材料和减少注塑品成型过程中的收缩量。

后轴承室支撑架62的后端面上设有支撑台66，后支架外壳61的后端部还设置有3个卡扣67。支撑台66对集成电路板7进行周向定位和轴向支撑，集成电路板7固定装配于支撑台66上。卡扣67分别为电路板防护罩8提供安装导向和装配工作面，电路板防护罩8与3个卡扣67装配以将集成电路板7遮蔽。

本例中，前支架3通过将其前、后端部分别与轮罩1和后支架6进行周向配合，其共同构成电风机100的整体骨架和气流流通通道。其中，前支架3的前端部与轮罩3进行周向配合固定，其配合固定的方式可以采用胶粘或者超声波焊接以及热熔工艺组装。前支架4和后支架5采用装配在定子支撑柱35和埋头孔65中的自攻螺纹孔36进行3颗螺钉进行联结装配。

继续如图1、2、3所示，转子组件4包括前轴承41、后轴承42、转动支撑在前轴承41和后轴承42上的转轴43、与转轴43固定设置的转子芯部44。前轴承41被装配在前轴承室支撑架33的前轴承室34内，后轴承42被装配在后轴承室支撑架62中部的后轴承室63。这样将实现了将转轴43稳固支撑在电风机100的内部。动叶轮2通过轴衬套91、轴头螺母92和垫片93装配在转子组件4的转轴43上。

定子组件5包括定子铁芯51以及安装在定子铁芯51上的绕组（图中未示出），定子铁芯51的前、后端面分别由定子支撑柱35和定子压台64配合固定，该方案通过定位柱，方便、准确的进行定位。气流流通经过通孔68，可直接对电机定子组件10散热，大幅降低定铁芯子及绕组温升。

如图6所示，集成电路板7上设限位槽71，该限位槽71与支撑台66通过作用从而将集成电路板7支撑在后轴承室支撑架62上。定子组件5上设有从插片槽52伸出的插片端子53，集尘电路板7与该插片端子53锡焊，从而使得使集成电路板7安装牢靠，且保证了集成电路板7的有效面积。

本例中，机身直径45mm，轴向公称尺寸57.5mm。动叶轮2公称直径34mm，动叶轮2的叶片数为7，叶片24进口公称高度8.84mm，出口公称高度4.97mm；叶片2入口角15°-20°，出口角20°-25°静子叶片31的叶根轴向长度8.43mm，叶顶轴向长度9.38mm，叶根入口角25°-30°，叶顶入口角20°-25°，叶根出口角45°-50°，叶顶出口角45°-50°；静子叶片31在方便模具开发的情况下，最大程度利用周向空间，提高了扩压段长度，提升电风机效率。定子组件5的铁芯51高度9mm、外径28mm。转子组件的芯部采用永磁材料，并粘接在转轴上，磁体高度9mm。

采用IEC60312标准进行实验，对比已在工程实践中得到广泛应用的同外径尺寸动叶轮，在电风机仅更换动叶轮的工况下，采用本实例动叶轮2，电风机效率提高1.2-1.9%。整机在额定功率108W，10.8V工作电压下，13孔吸功53.1W，效率49%；其性能曲线最高点吸功达54.2W，最大效率50.2%。现有其它无刷直流电风机在相同工况下效率小于45%，有刷电风机效率更低。

因此，本案通过从电风机整体结构、高效动叶轮、静子叶片，三个主要方面出发，研发了：具有结构简洁、紧凑、美观，动叶轮做功能力强、效率高、转速低，静子叶片周向空间利用率高、有效扩压长度长、扩压效果好、模具开发简便等一系列优点的，吸尘器用无刷直流电风机。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种吸尘器用直流无刷电风机，包括：

转子组件，包括轴承组件、转动支撑在所述轴承组件上的转轴和与所述转轴固定设置的转子芯部；

定子组件；

动叶轮，固定装配在所述的转轴上，所述的动叶轮包括中部带有吸力口的前轮盘、与所述前轮盘相对设置的后轮盘以及介于所述前轮盘和后轮盘之间的若干个叶片，若干个叶片绕着所述吸力口并沿周向依次间隔布置，所述的前轮盘和后轮盘均具有内表面，相邻两个所述叶片与所述前轮盘的部分内表面以及所述后轮盘的部分内表面限定一由内向外截面积逐渐扩大的气流通道；

集成电路板；

以及轮罩，所述的轮罩覆盖所述的动叶轮；

其特征在于，所述的气流通道具有位于内侧的入口端和位于外侧的出口端；所述前轮盘的内表面设置为从内向外逐渐靠近所述后轮盘的锥形面，所述气流通道在所述入口端的前后高度大于所述气流通道在所述出口端的前后高度。

2.根据权利要求1所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的叶片与所述前轮盘和后轮盘之间通过铆接方式相固定。

3.根据权利要求1所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的电风机还包括前支架和后支架，所述前支架的前、后端部分别与所述轮罩以及所述后支架进行周向配合固定。

4.根据权利要求3所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的前支架具有沿周向均布的若干片静子叶片，所述的静子叶片呈空间三元曲面结构，所述的静子叶片能够将从所述气流通道的出口端流出的气流扩压后导入到所述前支架的后侧。

5.根据权利要求3所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的前支架包括位于外围的前支架外壳以及位于所述前支架外壳内侧的前轴承室支撑架，所述前轴承室支撑架的中部设有前轴承室；所述的后支架包括位于外围的环状后支架外壳以及位于所述后支架外壳内侧的后轴承室支撑架，所述后轴承室支撑架的中部设有后轴承室；所述的轴承组件有部分被装配在所述的前轴承室内，所述的轴承组件有部分被装配在所述的后轴承室内。

6.根据权利要求5所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的定子组件包括定子铁芯以及安装在所述定子铁芯上的绕组，所述前轴承室支撑架的后端面上设置有若干定子支撑柱，所述后轴承室支撑架的前端面上设置有若干定子压台，所述定子铁芯的前、后端面分别由所述前支架上的定子支撑柱和所述后支架上的定子压台配合固定。

7.根据权利要求5所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述后轴承室支撑架的后端面上设有支撑台，所述的集成电路板固定装配于所述的支撑台上。

8.根据权利要求7所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的电风机还包括一电路板防护罩，所述后支架外壳的后端部设置有若干卡扣，所述的电路板防护罩与所述的卡扣装配以将所述的集成电路板遮蔽。

9.根据权利要求3所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述前支架的前端部与所述的轮罩采用胶粘或者超声波焊接以及热熔工艺组装，所述前支架的后端部与所述的后支架通过若干螺纹紧固件固定。

10.根据权利要求3所述的吸尘器用直流无刷电风机，其特征在于，所述的轮罩与所述前轮盘的吸力口接合处设有气密圈。

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