CN110545705B - 风扇单元和具有风扇单元的清洁器 - Google Patents

Abstract

一种风扇单元，在该风扇单元中，风扇及其驱动源的结构得到改善从而实现稳定且高效的风扇驱动，由此在杆式电动清洁器中获得大吸力。安装在杆式电动清洁器中的风扇单元包括成一条线设置在相同的旋转轴线上的第一风扇和第二风扇，以及配置成驱动第一风扇和第二风扇的驱动电机。第二风扇配置成在与第一风扇的旋转方向相反的方向上旋转。

Description

风扇单元和具有风扇单元的清洁器

技术领域

本公开涉及能够有效地产生气流的风扇单元，且更具体地，涉及安装在清洁器上的风扇单元。

背景技术

通常，安装有刷子的直流(DC)电机通常在使用电池电力的无线杆式吸尘器中使用。由于这种DC电机具有约20,000rpm的低最大转速和紧凑的尺寸，因此存在诸如吸力等性能比常规的筒式清洁器低很多(通常为10至20W)的问题。

出于这种原因，最近兴起了能够利用无刷DC电机实现大吸力的无线杆式清洁器。这种杆式清洁器主要采用内置电池作为电源，使得电机以约70,000至100,000rpm的高旋转速度驱动，且因此方便性较高。

此外，随着锂离子电池的性能提升，可提供输出高电力的小型轻量电池，因此对于这种类型的清洁器的需求增加。例如在日本专利公开公布第2015-159841号(专利文献1)中公开了无线杆式电动清洁器。

发明内容

技术问题

然而，如上述专利文献1中的常规的杆式电动清洁器具有在操作时的吸力比一般的清洁器低的问题。

换言之，在一般的筒式电动清洁器的吸力通常为180W的情况下，常规的杆式电动清洁器的吸力即使在强模式操作中也为约100W，因此可能不能获得令人满意的性能。

出于这种原因，杆式电动清洁器被当做辅助清洁器，且在很多情况下仍然采用筒式电动清洁器作为主清洁器。因此，尽管存在很多用户拥有上文所描述的两种类型的清洁器，但是，仅杆式电动清洁器便足以作为自备清洁器是优选的。

为此，虽然需要在杆式电动吸尘器中实现例如100W以上的高吸力，但是在如上述专利文献1中的常规配置中的电机或风扇的尺寸的增大是不可避免的，且因此，存在的问题是，清洁器的重量或尺寸会增加，这使得难以操作清洁器。

因此，本公开的一方面旨在提供一种风扇单元，其风扇和驱动源的结构得到改善从而实现稳定且高效的风扇驱动，由此在杆式电动清洁器中获得大吸力。

解决方法

根据本公开的一个方面，清洁器包括风扇单元，其中，所述风扇单元包括：第一风扇和第二风扇，所述第一风扇和第二风扇成一条线设置在相同的旋转轴线上；驱动电机，配置为驱动第一风扇和第二风扇，其中第二风扇配置为在与第一风扇的旋转方向相反的方向上旋转。

第一风扇和第二风扇中的至少一个可以是轴流式风扇。

第一风扇和第二风扇中的至少一个可以是混流式风扇或离心式风扇。

第一风扇的外径可以小于第二风扇的外径。

驱动电机可包括定子和相对于定子旋转的多个转子。

多个转子可包括：内转子，在径向方向上位于定子内侧；以及外转子，在径向方向上位于定子的外侧。

内转子可以连接到第一风扇，并且外转子连接到第二风扇。

在定子和内转子之间可以形成有第一气隙，在定子和外转子之间可以形成有第二气隙，并且第一气隙和第二气隙中的任何一个的尺寸均可以在定子的圆周方向上改变。

驱动电机可以是单相无刷直流(DC)电机。

清洁器还可包括：传感器，配置为检测内转子和外转子中的任何一个的旋转位置；以及处理器，配置为基于由传感器检测到的位置信息来控制内转子和外转子的旋转。

当驱动电机初始地被驱动时，处理器可以控制以将感应电流提供至定子，使得内转子和外转子设置在预定的初始位置。

在内转子和外转子设置在初始位置的状态下，内转子和外转子两者的电角度可以在0°和180°之间的范围内。

在内转子和外转子设置在初始位置之前，处理器可以控制以将电流提供至定子。

第一风扇可包括多个第一叶片，第二风扇与第一风扇间隔开并包括多个第二叶片，并且第一叶片相对于驱动电机的驱动轴倾斜的方向不同于第二叶片相对于驱动电机的驱动轴倾斜的方向。

清洁器还可包括：运行部分，其中设置有吸入口；以及操作部分，连接到运行部分，其中风扇单元设置在操作部分中以产生用于通过吸入口吸入灰尘的吸力，风扇单元还包括具有用于引入空气的入口和使通过入口引入的空气排出的排气口的壳体，并且第一风扇设置成比第二风扇更靠近入口。

驱动电机可包括：定子；第一转子，设置成面向定子的内圆周表面；以及第二转子，设置成面向定子的外圆周表面，其中第一转子通过驱动轴连接到第一风扇。

第二转子可包括圆柱形外芯和连接到外芯的内圆周表面的多个磁体；并且第二风扇连接到外芯的一个端部。

多个第一叶片可包括：多个主叶片，每个主叶片具有板形状；以及多个副叶片，每个副叶片的长度小于主叶片的长度，其中，多个主叶片和多个副叶片彼此间隔开，并且在第一风扇的圆周方向上交替地设置。

多个第二叶片可以设置成在与多个第一叶片倾斜的方向不同的方向上倾斜。

在驱动电机的驱动轴所延伸的方向上，第一风扇的长度可以大于第二风扇的长度。

有益效果

根据本公开的风扇单元，可以实现稳定且高效的风扇驱动，并且可以提供高性能的杆式电动清洁器。

附图说明

为了更完整地理解本公开及其优点，现参考以下结合附图进行的描述，在附图中相同的参考标号表示相同的部分：

图1是示出根据本公开一实施例的杆式真空清洁器的示意图；

图2是示出风扇单元的示意图；

图3示出风扇机构的侧视图；

图4是示出容纳有风扇机构和DC电机的前壳体的内部的示意图；

图5示出DC电机的剖视图；

图6是示出作用于内转子上的转矩(力的分量)的视图；

图7是示出作用于外转子上的转矩(力的分量)的视图；

图8是示出当未供应电力时的第一状态的视图；

图9是示出当未供应电力时的第二状态的视图；

图10是示出当从第一状态开始时作用于各转子上的转矩的变化的视图；

图11是示出当从第二状态开始时作用于各转子上的转矩的变化的视图；

图12是示出启动初始位置的状态的视图；

图13是示出内转子的启动初始位置(稳定点)的视图；

图14是示出外转子的启动初始位置(稳定点)的视图；

图15是示出在从启动初始位置开始时作用于每个转子上的转矩的变化的视图；

图16是示出测量对旋式风扇的风量-静压特性的结果的视图。

具体实施方式

在进行下面的详细描述之前，阐述本专利文件中使用的某些词和短语的定义可能是有利的：术语“包括”和“包含”及其衍生词是指包括但不限于；术语“或”是包含性的，意味着和/或；与“相关联”和“与之相关联”的短语及其衍生词可以意味着包括、包括在其中、与之互连、包含、包含在其中、连接至或与之连接、联接至或与之联接、可与之通信、协作、交错、并置、接近、接合至或与之接合、具有、具有……的性质等；以及术语“控制器”表示控制至少一个操作的任何设备、***或其部分，这种设备可以用硬件、固件或软件或其中至少两者的某种组合来实现。应当注意，与任何特定控制器相关联的功能可以是集中式的或分布式的，而不论其是本地的还是远程的。

此外，下面描述的各种功能可以由一个或多个计算机程序来实现或支持，每个计算机程序由计算机可读程序代码形成并且实现于计算机可读介质中。术语“应用程序”和“程序”指的是适于以合适的计算机可读程序代码实现的一个或多个计算机程序、软件组件、指令集、过程、功能、对象、类、实例、相关数据或其一部分。短语“计算机可读程序代码”包括任何类型的计算机代码，包括源代码、目标代码和可执行代码。短语“计算机可读介质”包括能够被计算机访问的任何类型的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、硬盘驱动器，压缩光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)或任何其他类型的存储器。“非暂时性”计算机可读介质不包括传输暂时性电信号或其他信号的有线、无线、光学或其他通信链路。非暂时性计算机可读介质包括可以永久存储数据的介质和可以存储数据并随后可以重写数据的介质，例如可重写光盘或可擦除存储器设备。

在本专利文件中提供了对某些词语和短语的定义，本领域普通技术人员应该理解，如果不是在大多数情况下，那么也是在许多情况下，这些定义适用于被定义的词语和短语在先前的使用以及在将来的使用。

以下讨论的图1至图16以及用于描述本专利文件中的本公开原理的各种实施例仅是示例性的，并且不应以任何方式解释为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本公开的原理可以在任何适当布置的***或设备中实现。

在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。然而，以下描述仅是示例，并不旨在限制本公开、其应用或其用途。同时，在下面的描述中，术语“前侧”表示清洁器的吸入口侧，且术语“后侧”表示清洁器的把手侧。

图1示出应用了根据本公开的风扇单元的清洁器100。清洁器100是手持式杆式清洁器(也简称为“清洁器100”)，并且包括运行部分101和操作部分102。

运行部分101是在地板等上运行的部分，并且用于抽吸灰尘的吸入口101a形成在运行部分101的下表面上。配置成接收所吸入的灰尘的集尘箱101b可拆卸地设置在运行部分101的上部上。

操作部分102是可弯曲地连接到运行部分101的后部的杆状部分，并且把手102a设置在操作部分的后端部分处。风扇单元1、电池8等容纳在操作部分102的下部中。电池8配置成可通过附接至其前端的、具有插头8a的电源线充电(当不使用清洁器时，电线容纳在操作部分102中)。风扇单元1通过来自电池8的电力供应来操作，并形成气流以产生用于从吸入口101a吸入灰尘的吸力。

风扇单元1具有可以容纳在杆状操作部分102中的紧凑(小尺寸)形状，并且风扇单元的结构被设计成允许有效地获得强劲的吸力(吹力)。

如图2所示，风扇单元1包括电机壳11，电机壳11具有形成在前端的一个吸入口2和形成在后端的多个排出口11f。用于从吸入口2吸入空气并从排出口11f排出空气的吹风路径15形成在电机壳11中。在吹风路径15中，风扇机构5、直流(DC)电机4和电气部件容纳部6从吹风路径的前面沿着DC电机4的旋转轴线O顺序地布置成一排。

电机壳11包括覆盖风扇机构5和DC电机4的前壳体11a、连接到前壳体11a的后侧的中间壳体11b，以及连接到中间壳体11b的后侧的后壳体11c。

前壳体11a由例如绝缘材料形成或覆盖，使得可以保持前壳体11a和DC电机4之间的绝缘距离以确保安全性。中间壳体11b由例如铝制成，并且配置成覆盖电气部件容纳部6的前侧。电气部件容纳部6的后侧由后壳体11c覆盖。多个排气口11f在圆周方向上以固定间隔形成在后壳体11c中。

风扇机构5、DC电机4和电气部件容纳部6均具有相同的外径Φ1(例如，Φ1＝70mm)，并且通过被具有长度H(例如，H＝110mm)的电机壳11覆盖而一体地形成。

图3和图4示出了风扇机构5。风扇机构5包括第一风扇5a和第二风扇5b，第一风扇5a和第二风扇5b围绕旋转轴线O在前后方向上连续设置。具体地，第一风扇5a在吹风路径15的上游侧处比第二风扇5b定位得更远，并且第二风扇5b设置在第一风扇5a的后侧。

在风扇机构5中，通过具有不同形状的两个风扇的组合来获得强劲的吸力以增加静压。

第一风扇5a是离心式风扇，其外部为截锥形。第一风扇5a包括基底部51、多个主叶片52和多个副叶片53。基底部51具有形成在其中心处的凸起部分51a，并且轴孔形成在凸起部分中。基底部51的表面(前表面)设置为在径向方向上从凸起部分51a朝向外边缘部分向外向下倾斜的倾斜表面。多个主叶片52和多个副叶片53在圆周方向上平行地交替形成在基底部51的表面上。

每个主叶片52具有矩形板形状，并且多个主叶片以直立状态沿圆周方向以预定间隔形成在基底部51的表面上。每个主叶片52设置成从基底部51的中心处的凸起部分51a朝向外边缘部分延伸，并且在与第一风扇5a的旋转方向相同的方向上倾斜地设置。另外，每个主叶片52弯曲成从基底部51的中心处的凸起部分朝向外边缘部分逐渐弯曲，并且主叶片设置成如下状态，即，与基底部的中心对应的一侧相对于基底部51的表面比与基底部的外边缘部分对应的一侧更加倾斜(平置状态)。

每个副叶片53具有三角形板形状并且在基底部51的表面上的两个相邻主叶片52之间以直立状态形成。每个副叶片53形成为具有小于主叶片52的长度的长度，并且每个副叶片从基底部51的外边缘部分朝向中心部分延伸并且以与主叶片52的形状相同的形状倾斜。

第二风扇5b是具有环形外部的轴流式风扇。第二风扇5b包括基底部56和多个轴流叶片57。基底部56具有带厚度的环形形状，并且具有大直径的轴孔56a形成在基底部的中央处。每个轴流叶片57具有矩形板形状，并且多个轴流叶片以直立状态沿圆周方向以预定间隔形成在基底部56的外圆周表面上。

每个轴流叶片57布置成从基底部56的外圆周表面的前侧的边缘朝向后侧的边缘延伸，并且在与第一风扇5a的旋转方向不同的方向(与第一风扇5a的主叶片52和副叶片53相反的方向)上倾斜地设置。此外，每个轴流叶片57平缓地弯曲以允许其中央部分朝向前侧突出。

也就是说，第一风扇5a的每个主叶片52和每个副叶片53相对于旋转中心的倾斜方向与第二风扇5b的轴流叶片57相对于旋转中心的倾斜方向相反(对旋式风扇)。

关于第一风扇5a和第二风扇5b的尺寸，第一风扇5a在旋转轴线O所延伸的方向(前后方向)上的长度大于第二风扇5b的长度(L1>L2)，并且第二风扇5b的外径大于第一风扇5a的外径(D2>D1)。

通过将第一风扇5a和第二风扇5b形成为具有上述尺寸，可以平稳地将由第一风扇5a产生的气流引导至第二风扇5b并且改善抽吸性能(吹风性能)。

如图4所示，第一风扇5a和第二风扇5b容纳在前壳体11a的前部中。前壳体11a包括配置成容纳第一风扇5a的第一构件11a1和配置成容纳第二风扇5b和DC电机4的第二构件11a2。第一构件11a1形成为与第一风扇5a对应的截锥形状，且第二构件11a2形成为圆柱形状。

设置在第一风扇5a和第二风扇5b之间的支承壁部分11a3形成在第二构件11a2的前端部分，第一构件11a1连接到支承壁部分11a3。在支承壁部分11a3的中央处形成有开口，并且杆状轴21***并穿过该开口。轴21被支承并且可以通过适配在开口中的内轴承21a绕围绕旋转轴线O自由旋转。

通过将轴21的从支承壁部分11a3向前突出的前端部分***凸起部分51a的轴孔中，第一风扇5a固定到轴21上。包括在吹风路径15中的开口11a4形成在支承壁部分11a3的外圆周部分上。

第一风扇5a和第二风扇5b配置成以1：1的旋转比在相反方向上旋转，并且抑制由气流引起的能量损失，以获得强吸力。

也就是说，通过第一风扇5a的旋转从吸入口2吸入的空气在回旋的同时被引导到第一风扇的径向方向上的外侧，然后通过开口11a4被引导到第二风扇5b。由第二风扇5b的旋转产生的相反的回旋力被施加到被引导到第二风扇5b的空气流，使得空气流再次换向，使得气流的回旋分量被抵消。因此，仅保留了气流的直线分量并形成线性气流。因此，可以减少由回旋引起的能量损失，从而增加静压。

第一风扇5a和第二风扇5b通过DC电机4旋转。

对于通过使第一风扇5a和第二风扇5b旋转来产生强大的吸力，增加电机输出是必不可少的。因此，电池8的消耗增加，并且电池8经一次充电的可操作时间减少，因此可能会担心可用性降低。

因此，在本公开的风扇单元1中，DC电机4被配置为以紧凑的尺寸实现高效率。换句话说，如图4或5所示，DC电机4是无刷电机，并且包括一个定子4c和两个转子(双转子)。具体地，DC电机4设置有内转子4a、外转子4b和定子4c。

DC电机可以设计成使得当DC电机由例如三相电力驱动时，内转子4a和外转子4b以不同的旋转比(例如1:2、2:1等)在相反的方向上旋转。然而，在本实施例中，为了实现简单的配置，应用了单相驱动并且将DC电机设计成使得内转子4a和外转子4b平稳且有效地以1:1的固定旋转比在相反的方向上旋转(反向旋转)。

内转子4a由具有小直径圆柱形状的磁化磁性材料形成。如图5所示，内转子4a被磁化以允许两个N极和两个S极在圆周方向上交替地设置。也就是说，内转子4a的极数是四。当在轴向方向上观察时，内转子4a的外圆周表面的截面是完整的圆，并且其旋转轴线O与外圆周表面之间的距离是恒定的。

在内转子4a的中心处形成有通孔。轴21的基底端部固定地***该通孔中。因此，内转子4a通过轴21一体地连接到第一风扇5a。

定子4c形成为具有围绕旋转轴线O的厚轴向截面的圆柱形状，并且固定到电机壳11。定子4c包括四个元件芯4c1、四个线圈4c2等。

每个元件芯4c1包括面向内转子4a并在圆周方向上延伸的弧形内齿部分41、面向外转子4b并在圆周方向上延伸的弧形外齿部分43，以及在定子4c的径向方向上延伸以连接内齿部分41和外齿部分43的连接部分。内齿部分41相对于定子4c的径向方向设置在外齿部分43的内侧。

在相邻的元件芯4c1之间形成有四个槽4c3(用于容纳电线的空间)。每个线圈4c2由导线形成，该导线通过槽4c3缠绕在连接部分上。每个元件芯4c1和每个线圈4c2嵌入树脂中，使得元件芯和线圈一体地形成为圆柱形(模制成型)。内齿部分41的面向内转子4a的整个向内表面和外齿部分43的面向外转子4b的向外表面从树脂暴露。

当在定子4c的外圆周表面的轴向方向上观察时，每个外齿部分的向外表面的截面是完整的圆，并且旋转轴线O与向外表面之间的距离是恒定的。相反，旋转轴线O与每个内齿部分的向内表面(具有弧形截面)之间的距离不是恒定的，并且每个内齿部分配置成允许旋转轴线O和向内表面之间的距离在圆周方向上从一端部侧向另一端部侧逐渐减小。

因此，每个内齿部分41的向内表面与内转子4a的外圆周表面之间的间隙d1(内气隙)配置成从其一个端部朝向另一个端部逐渐增大，使得内气隙在圆周方向上的一个端部(图5中的逆时针方向上的前端部)处最小，并且在另一个端部处最大。每个内气隙d1布置成相对于旋转轴线O旋转对称。

因此，内转子4a更容易在圆周方向上的内气隙d1小的一个端部侧接收磁力，从而在该端部侧引起旋转，即在图5中的逆时针方向上引起旋转。

外转子4b包括具有大直径的圆柱形外芯4b1和四个外磁体4d。外芯4b1的内圆周表面在其轴向方向上的截面是完整的圆，并且旋转轴线O与其内圆周表面之间的距离是恒定的。位于外芯4b1的中央处的凸起部分4b1-1和在径向方向上设置在凸起部分的外侧的风扇附接部分4b1-2形成在外芯4b1的上部上。在凸起部分4b1-1上形成有直径略大于轴21的通孔，并且轴21通过通孔***凸起部分中。

第二风扇5b附接至风扇附接部分4b1-2。因此，外转子4b通过外芯4b1一体地连接到第二风扇5b。凸起部分4b1-1通过一对轴承46由支承壁部分11a3和定子4c支承，使得外转子4b可围绕旋转轴线O自由旋转。

当在垂直于旋转轴线O的方向上观察时，一对轴承46布置在与第二风扇5b的至少一部分重叠的位置处。因此，可以在提高布局灵活性的同时稳定第二风扇5b的旋转。

外磁体4d在圆周方向上以固定间隔布置在外芯4b1的内圆周表面上。在每个外磁体4d中，两个N极和两个S极交替地布置在圆周方向上，并且相同的磁极彼此面对。也就是说，外转子4b的极数是四。

每个外磁体4d形成为使得其厚度(径向方向上的尺寸)在圆周方向上从一端部侧朝向另一端部侧逐渐减小。

因此，每个外磁体4d的内圆周表面与定子4c的外圆周表面之间的间隙d2(外气隙)配置成从其一个端部朝向另一个端部逐渐增大，使得外气隙在圆周方向上的一个端部(图5中的逆时针方向上的前端部)处最小，并且在另一个端部处最大。外气隙d2设置成相对于旋转轴线O旋转对称。

因此，外转子4b更容易在圆周方向上外气隙d2小的一个端部侧接收磁力，并且在与内转子4a所旋转的方向相反的方向(即，图5中的顺时针方向)上引起外转子的旋转。由于正在旋转的内转子4a和外转子4b设置在不旋转的定子4c的内侧和外侧，因此内转子4a的旋转方向与外转子4b的旋转方向相反。

由于内转子4a的旋转和外转子4b的旋转是在相反的方向上引起的，如上所述，因此可以平稳地引起反向旋转并且提高效率。

此外，还改善了DC电机4的生产率。也就是说，为了使内气隙d1和外气隙d2不均匀，不是在内侧和外侧分别调节元件芯4c1的内齿部分41和外齿部分43的形状，而是调节外磁体4d的形状。因此，可以通过相对简单的操作以高精度配置内气隙d1和外气隙d2。

DC电机4包括具有磁力的两个转子。由于上述原因，在非激励状态下，除了由定子4c引起的齿槽转矩之外，由内转子和外转子的磁力产生的转矩(磁齿轮转矩)作用在内转子4a和外转子4b中的每个上。当DC电机被旋转驱动时，由线圈4c2的激励产生的激励转矩也作用在内转子4a和外转子4b上。

图6和图7示出了当DC电机被旋转驱动时作用在内转子4a和外转子4b上的转矩力的分量。图6示出了作用在内转子4a上的力分量，并且图7示出了作用在外转子4b上的力分量。

由于线圈4c2的激励而产生的激励转矩TIi、在内转子和磁定子4c之间结构性地产生的齿槽转矩TIc，以及在内转子和外转子4b之间结构性地产生的磁齿轮转矩TIO作用在内转子4a上。因此，当DC电机被旋转驱动时作用在内转子4a上的转矩TI(θI)表示如下。

TI(θI)＝TIi(θI)+TIc(θI)+TIO(θO)

这里，θI是内转子4a的电角度，且θO是外转子4b的电角度。

类似地，由于线圈4c2的激励而产生的激励转矩TOi、在外转子和磁定子4c之间结构性地产生的齿槽转矩TOc，以及在外转子和内转子4a之间结构性地产生的磁齿轮转矩TOI作用于外转子4b上。

因此，当DC电机被旋转驱动时作用在外转子4b上的转矩TO(θO)表示如下。

TO(θO)＝TOi(θO)+TOc(θO)+TOI(θI)

因此，当被供电时，内转子4a和外转子4b分别通过转矩TI(θI)和转矩TO(θO)的作用而旋转。

此外，当不供电时，内转子4a和外转子4b通过齿槽转矩和磁齿轮转矩的作用而停止。然而，在根据本实施例的DC电机4中，存在两个位置作为停止位置。

具体地，内转子4a和外转子4b是均衡的并停在两个位置，这两个位置是图8所示位置(第一自然停止位置)和图9所示位置(第二自然停止位置)。具体地，内转子和外转子分别停止在电角度θIa和θOa的位置处，其中TI(θIa)(＝TIc(θIa)+TIO(θOa))变为0并且TO(θOa)(＝TOc(θOa))+TOI(θIa)变为0。

图10示出了当DC电机4从第一自然停止位置启动时的转矩TI(θI)和转矩TO(θO)的变化。在图中，使转子在适当方向上旋转的转矩由正值(+)表示(这也适用于后面的附图)。如图10所示，当DC电机4从第一自然停止位置启动时，作用在内转子4a和外转子4b上的所有转矩都具有正(+)值。也就是说，在这种情况下，转矩在产生反向旋转的方向上起作用。

图11示出了当DC电机4从第二自然停止位置启动时的转矩TI(θI)和转矩TO(θO)的变化。

如图11所示，当DC电机4从第二停止位置启动时，作用在内转子4a上的转矩具有负(-)值。也就是说，在这种情况下，在与外转子4b相同的方向上旋转的转矩作用在内转子4a上。

也就是说，内转子4a和外转子4b可以在开始启动之前由于内转子4a和外转子4b停止的位置而在相反的方向上旋转或在相同的方向上旋转。

当电机是具有一个转子的传统单相电机时，由于停止点是一个位置，因此可以稳定地启动电机，并且可以通过使至少任何一个气隙不均匀使得转子在特定方向上旋转。

此外，当采用一个转子时，通过在转子位于0°至180°的电角度时施加正电流，并且通过在转子位于180°至360°的电角度时施加负电流，可以使转子连续旋转。

然而，当采用两个转子时，除非两个转子都布置在0°至180°和180°至360°的电角度范围中的任何一个中，否则不可能使两个转子在特定方向上旋转。

因此，本公开的DC电机4被配置为使得通过在开始启动时提供特定感应电流来将内转子4a和外转子4b引导到预定的启动初始位置并且使旋转从启动初始位置开始。

具体地，施加-30A的电流作为感应电流，以将内转子4a和外转子4b引导到预定的启动初始位置，如图12所示。也就是说，如图13所示，内转子4a被引导到转矩为零的预定启动初始位置(θIb＝7.1°)。另外，如图14所示，外转子4b也被引导到预定启动初始位置(θOb＝7.2°)，在该位置中转矩为零。

在上述启动初始位置处作用于内转子4a和外转子4b上的转矩的平衡可以表示如下。

TI(θIb)＝TIi(θIb)+TIc(θIb)+TIO(θOb)＝0

TO(θOb)＝TOi(θIb)+TOc(θOb)+TOI(θIb)＝0

此外，为了使内转子4a和外转子4b都在特定方向上旋转，上述启动初始位置设定成还满足0≤θIb<180且0≤θOb<180的条件或者满足180≤θIb<360且180≤θOb<360的条件。通过如上设定上述启动初始位置，可以将所有内转子4a和外转子4b都布置在0°至180°以及180°至360°的电角度范围中的任何一个中，并使内转子4a和外转子4b在特定方向上旋转。

图15示出了当电机从启动初始位置启动时作用于内转子4a和外转子4b上的转矩，该转矩如上所述设定。

如图2所示，诸如各种类型的电容器、开关元件等的电气部件6a容纳在电气部件容纳部6中。用于驱动DC电机4的驱动电路(驱动处理器)由电气部件6a构成。由于单相驱动，在驱动电路中采用H桥电路。通常，当驱动两个转子时，在驱动电路中使用两个反相器。然而，一个反相器设置在本公开的DC电机4中的驱动电路中。

驱动电路设置有用于检测内转子4a和外转子4b中的至少一个的旋转位置的位置传感器(未示出)。基于由位置传感器检测到的位置信息来控制内转子4a和外转子4b中的每一个的旋转。

在电气部件容纳部6中，辅助板38和主板61在前后方向上间隔地布置。主板设置在电机壳11的后端部处。辅助板38通过连接元件37由DC电机4支承，并且设置在电机壳11的中间部分处。

辅助板38和主板61中的每一个设置为圆形形状。辅助板的尺寸Φ2小于风扇机构5的直径Φ1(Φ2<Φ1)。因此，可以防止气流受到辅助板38的干扰。电气部件6a分布在这些辅助板38和61上并附接至这些辅助板38和61。通过使用如上分布和布置的板，变得容易应对高电流。

用于控制DC电机4的致动以操作风扇单元1的控制程序存储在驱动电路中。

接下来，将描述对DC电机4的致动和风扇单元1的操作的控制。

当根据用户对开关的操纵而开始清洁器100的操作时，根据由驱动电路执行的控制，将预定的感应电流提供给DC电机4的定子4c。因此，内转子4a和外转子4b被引导到预定的启动初始位置。

此后，当内转子4a和外转子4b在启动起始位置停止并且在停止之后开始DC电机的启动时，使用用于将内转子4a和外转子4b定位到启动初始位置的电流和用于从转子位于启动初始位置的状态启动内转子和外转子的电流，因此增加了功耗。

因此，在根据本公开的一个实施例的风扇单元1中，临内转子4a和外转子4b在启动初始位置处停止之前，立即向定子4c供应驱动电流。以这种方式，可以抑制由过度感应电流引起的电池8的消耗，并使内转子4a和外转子4b在相反的方向上平稳地旋转。

当内转子4a和外转子4b旋转时，第一风扇5a和第二风扇5b也响应于内转子和外转子的旋转而在相反的方向上旋转。基于由位置传感器检测到的位置信息来控制第一风扇5a和第二风扇5b的旋转速度。由于第一风扇5a和第二风扇5b被配置为对旋式风扇，因此与单个风扇的情况相比，可以实现更高的静压并获得更高的吸力(吹力)。

由于电气部件容纳部6构成风扇单元1中的吹风路径15的一部分，因此可以在不设置冷却装置的情况下获得对电气部件6a的冷却效果。

对风扇单元1中采用的对旋式风扇的风量-静压特性进行测量的结果如图16所示。比较例是传统的单风扇(本实施例中的第一离心式风扇)。可以看出，与单风扇相比，对旋式风扇可以改善整体风量-静压特性。

为了稳定转子的启动，优选使内转子4a的启动初始位置θIb与外转子4b的启动初始位置θOb之间的差异尽可能小。

当最窄部分和最宽部分之间的气隙的尺寸差异小时，感应电流大，并且可能出现诸如退磁、电流限制等问题。另一方面，当上述差异大时，存在磁效率降低的问题。因此，优选的是，将增大的气隙差设定为内气隙中最窄部分的2.2倍以及外气隙中最窄部分的2.8倍。以这种方式，感应电流可以设定为-30A，这样免去了诸如退磁或电流限制的问题。

代替离心式风扇，可以采用混流式风扇作为第一风扇5a。主叶片52、副叶片53和轴流叶片57的数量可根据规格选择。第一风扇5a和第二风扇5b可以配置为在相同的方向上以不同的旋转速度旋转。

可以应用风扇单元1的装置不限于清洁器100。例如，根据本公开的风扇单元可以应用于需要强大的吸力或吹力的诸如空气调节设备的紧凑式装置，例如空调。

尽管已通过各种实施例描述了本公开，但是可以向本领域技术人员建议各种改变和修改。本公开旨在包含落入所附权利要求范围内的这种改变和修改。

Claims (12)

1.清洁器，包括风扇单元，其中，所述风扇单元包括：

第一风扇和第二风扇，所述第一风扇和所述第二风扇成一条线设置在相同的旋转轴线上；以及

驱动电机，配置成驱动所述第一风扇和所述第二风扇，所述驱动电机包括：

定子，布置在整个圆周方向上；

第一转子，设置成面向所述定子的内圆周表面；以及

第二转子，设置成面向所述定子的外圆周表面，所述第二转子包括圆柱形外芯和联接至所述圆柱形外芯的内圆周表面的多个磁体，

其中，所述定子的内侧表面到旋转中心的距离不恒定，使得所述定子和所述第一转子之间的第一气隙的尺寸在所述定子的圆周方向上改变，

其中，所述多个磁体在整个圆周方向上以固定间隔间隔开地布置，并且所述多个磁体中的每一个形成为厚度在所述定子的圆周方向上从一端部侧朝向另一端部侧逐渐减小，以使得形成在所述定子与所述第二转子之间的第二气隙的尺寸在所述定子的整个圆周的除了所述固定间隔之外的区域中在所述圆周方向上改变，

其中，所述第二风扇配置成在与所述第一风扇的旋转方向相反的方向上旋转。

2.根据权利要求1所述的清洁器，其中，所述第一风扇和所述第二风扇中的至少一者是轴流式风扇。

3.根据权利要求1所述的清洁器，其中，所述第一风扇和所述第二风扇中的至少一者是混流式风扇或离心式风扇。

4.根据权利要求1所述的清洁器，其中，所述第一风扇的外径小于所述第二风扇的外径。

5.根据权利要求1所述的清洁器，其中，所述第一转子连接至所述第一风扇，并且所述第二转子连接至所述第二风扇。

6.根据权利要求1所述的清洁器，其中，所述驱动电机是单相无刷直流(DC)电机。

7.根据权利要求1所述的清洁器，还包括：

传感器，配置成检测所述第一转子和所述第二转子中的任一者的旋转位置；以及

处理器，配置成基于由所述传感器检测到的位置信息来控制所述第一转子和所述第二转子的旋转。

8.根据权利要求1所述的清洁器，其中：

所述第一风扇包括多个第一叶片，

所述第二风扇与所述第一风扇间隔开并且包括多个第二叶片，以及

所述第一叶片相对于所述驱动电机的驱动轴倾斜的方向不同于所述第二叶片相对于所述驱动电机的所述驱动轴倾斜的方向。

9.根据权利要求1所述的清洁器，还包括：

运行部分，包括吸入口；以及

操作部分，连接至所述运行部分，

其中：

所述风扇单元设置在所述操作部分中以产生用于通过所述吸入口吸入灰尘的吸力，

所述风扇单元还包括壳体，所述壳体具有使空气被引入的(i)入口和(ii)排出口，通过所述排出口排出通过所述入口引入的空气，以及

所述第一风扇设置成比所述第二风扇更靠近所述入口。

10.根据权利要求1所述的清洁器，

其中，所述第一转子通过驱动轴连接至所述第一风扇。

11.根据权利要求1所述的清洁器，

其中，所述第二风扇联接至所述第二转子的所述圆柱形外芯的一端部。

12.根据权利要求8所述的清洁器，其中，所述多个第一叶片包括：

多个主叶片，所述多个主叶片中的每个具有板形状；以及

多个副叶片，所述多个副叶片中的每个的长度小于所述主叶片的长度，

其中，所述多个主叶片和所述多个副叶片彼此间隔开，并且在所述第一风扇的圆周方向上交替地设置。

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