CN206341111U - 无刷无齿槽风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无刷无齿槽风机，包括定子组件、转子组件以及与转子组件联动的叶轮；定子组件包括机座、无齿槽铁芯以及定子绕组；转子组件包括可转地设在定子组件上的转轴以及可随转轴转动地设在转轴上的磁体。本实用新型还公开了一种吸尘器，包括机架以及设在机架中的上述无刷无齿槽风机。实施本实用新型的技术方案，风机由于采用无齿槽铁芯，故不会产生齿槽转矩，无铁芯齿损耗、谐波损耗小、无齿槽转矩，因此，效率更高，运行更平稳。该风机可以应用在手持式吸尘上，可延长风机寿命、提高效率、运行更平稳、降低噪音、提升产品负压。

Description

无刷无齿槽风机

技术领域

本发明涉及风机领域，尤其是涉及一种无刷无齿槽风机。

背景技术

随着锂电池技术的成熟应用，吸尘器由原来的笨重形式向轻巧形式、由交流供电向直流供电方式发展。手持式吸尘器，机动性能好，携带方便，不受电源的限制，轻便，操作灵活。因此，高端手持式吸尘器就要求电机体积小，高转速产生大的负压。对电机的转速要求可达到10万转以上。

目前市场上手持式吸尘器电机采用直流有刷电机、直流无刷电机、永磁单相同步电机驱动，皆为有齿槽电机。

齿槽转矩是永磁电机绕组不通电时永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩，是由永磁体与电枢齿之间相互作用力的切向分量引起的。齿槽转矩会导致转矩波动，降低永磁电机伺服驱动***的控制特性和运行可靠性,影响***的控制精度,并引起振动、噪声等问题。

实际上齿槽转矩是转子转动时电机中的静磁能变化率。由于永磁体和铁芯中的静磁能变化很小可以忽略。故电机的静磁能近似等于气隙中的静磁能。当铁芯有齿槽时，磁场能量随定子和转子的相对位置发生变化。并向着磁能积变小的方向产生转矩，即齿槽转矩。从本质上而言是永磁体磁场与齿槽间作用力的切向分量。齿槽转矩总是试图将转子定位在某一位置。

齿槽转矩引起永磁电机的转矩和速度波动，使电机产生振动和噪声,当脉动转矩的频率与电枢电流谐振频率一致时,会产生共振,势必会放大齿槽转矩的振动和噪声,严重影响电机的定位精度和伺服性能,尤其在低速时影响更为严重。

现有刷电机缺点：在10万转的情况下，碳刷的换向损耗过大，碳刷产生大的换向火花，超高速的情况下碳刷磨损加速，寿命效率都非常低，现有的有刷电机无法长时间在超高速工况下安全运行。

现有直流无刷电机缺点：转动脉动大，齿槽转矩大，电机转动噪音大。

现有永磁单相同步电机缺点：转动脉动大，电机转动噪音大，且效率偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种噪音小、运行效率高、寿命长的风机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：构造一种无刷无齿槽风机，包括定子组件、转子组件以及与转子组件联动的叶轮；定子组件包括机座、无齿槽铁芯以及定子绕组；转子组件包括可转地设在定子组件上的转轴以及可随转轴转动地设在转轴上的磁体；

无齿槽铁芯设有内孔，定子绕组上设有空腔，定子绕组设在无齿槽铁芯的内孔中，磁***于定子绕组的空腔中；叶轮位于机座中，机座上设有与叶轮对应的进风口，以供叶轮通过进风口抽气。

优选地，定子绕组为空心杯绕组。

优选地，定子绕组与无齿槽铁芯的内孔的内侧壁贴合。

优选地，叶轮为离心式叶轮。

优选地，机座包括后盖、导风件和风罩，后盖、无齿槽铁芯、导风件和风罩从后向前依次相连，叶轮位于导风件的前侧并被风罩罩住，进风口开设在风罩上；导风件包括基体以及设在基体前侧的若干导风板，若干导风板，基体上设有连通基体前后侧的通风口，导风板以叶轮为中心向通风口延伸。

优选地，后盖上设有连通后盖前后侧的出风口，当叶轮通过进风口将外部空气吸入后，空气依次经过导风板、通风口和无齿槽铁芯外侧，最后通过出风口排出。

优选地，无齿槽铁芯包括环形部以及设在环形部外侧的连接部，转子组件的磁***于环形部中，无齿槽铁芯通过连接部与后盖以及导风板连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案还包括：构造一种吸尘器，包括机架以及设在所述机架中的根据权利要求1-7任一项所述的无刷无齿槽风机。

实施本发明的技术方案，至少具有以下的有益效果：本发明的风机由于采用无齿槽铁芯，故不会产生齿槽转矩，无铁芯齿损耗、谐波损耗小、无齿槽转矩，因此，效率更高，运行更平稳。该风机可以应用在手持式吸尘上，可延长风机寿命、提高效率、运行更平稳、降低噪音、提升产品负压。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一优选实施例中的无刷无齿槽风机的立体示意图。

图2是图1中的无刷无齿槽风机的***图。

图3是图1中的无刷无齿槽风机的后盖的立体示意图。

图4是图1中的无刷无齿槽风机的铁芯的立体示意图。

图5、6分别是现有常见的铁芯的正投影视图。

图7是图1中的无刷无齿槽风机的定子绕组的立体示意图。

图8、9分别是现有常见的定子绕组的立体示意图(定子绕组缠绕在铁芯上)。

图10是图1中的无刷无齿槽风机的导风件的立体示意图。

图11是图1中的无刷无齿槽风机的叶轮的立体示意图。

图12是图1中的无刷无齿槽风机的风罩的立体示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。在本发明的无刷无齿槽风机的描述中，需要理解的是，“前”、“后”、“上”、“下”、“正面”、“背面”等术语仅是为了便于描述本发明的技术方案，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

【实施例一】

如图1-4、7、10-12所示，本发明一个优选实施方式中的无刷无齿槽风机，包括定子组件1、转子组件2以及与转子组件2联动的叶轮3；定子组件1包括机座11、无齿槽铁芯12以及定子绕组13；转子组件2包括可转地设在定子组件1上的转轴21以及可随转轴21转动地设在转轴21上的磁体22。

无齿槽铁芯12设有内孔12a，定子绕组13上设有空腔13a，定子绕组13设在无齿槽铁芯12的内孔12a中，磁体22位于定子绕组13的空腔13a中；叶轮3位于机座11中，机座11上设有与叶轮3对应的进风口11a，以供叶轮3通过进风口11a抽气。无齿槽铁芯12的内孔12a用于容纳定子绕组13，定子绕组13的空腔13a用于供转子组件2在其中转动。无刷无齿槽风机的气隙磁密可接近正弦波(谐波分量小)，更容易实现超高转速(大于10万转)。相对于采用例如图5、6所示的现有常见的铁芯，本发明的风机由于采用无齿槽铁芯12，故不会产生齿槽转矩，无铁芯齿损耗、谐波损耗小、无齿槽转矩，因此，效 率更高，运行更平稳。该风机可以应用在手持式吸尘上，可延长风机寿命、提高效率、运行更平稳、降低噪音、提升产品负压。

其中，无刷是指本发明的风机没有碳刷，理论上转子无需和外界有导体上的链接。在运行过程中，无刷风机的转速是靠交流电的频率决定的，所以频率越高风机可以转得越快。在运行过程中，同样转速风机的扭力是靠电调输出的电流强度决定的，电流越大扭力可以越大。

进一步地，定子绕组13为空心杯绕组，其由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组，其包括环形的侧壁，侧壁包围形成上述空腔13a，通电后形成不同极性的磁极。图8、9示出了现有常见的定子绕组13，相对于现有风机中常用的定子绕组13为沿铁芯齿环绕的集中绕组，本发明的风机的空心杯绕组，效率较高，运行性能高。

定子绕组13与无齿槽铁芯12的内孔12a的内侧壁贴合，以使风机的结构更紧凑并便于在定子绕组13的空腔13a中设置转子组件2。

优选地，风机的叶轮3为离心式叶轮3，即本发明的风机为离心式风机。相对于轴流式风机，本发明的离心式的风机所能形成的负压更强。

定子组件1包括后盖111、导风件112和风罩113，后盖111、无齿槽铁芯12、导风件112和风罩113从后向前依次相连，叶轮3位于导风件112的前侧并被风罩113罩住，进风口11a开设在风罩113上；导风件112包括基体1121以及设在基体1121前侧的若干导风板1122，若干导风板1122，基体1121上设有连通基体1121前后侧的通风口112a，导风板1122以叶轮3为中心向通风口112a延伸。导风板1122用于使气流的流动更顺畅。

优选地，后盖111上设有连通后盖111前后侧的出风口111a，当叶轮3通过进风口11a将外部空气吸入后，空气依次经过导风板1122、通风口112a和无齿槽铁芯12外侧，最后通过出风口111a排出。当气流经过无齿槽铁芯12外侧外侧时，能促进无齿槽铁芯12的散热。

优选地，无齿槽铁芯12包括环形部121以及设在环形部121外侧的连接部122，转子组件2的磁体22位于环形部121中，无齿槽铁芯12通过连接部122与后盖111以及导风件112连接，连接部122起到方便连接的作用。例如，无齿槽铁芯12可以通过螺纹连接件连接部122与后盖111以及导风件112连接。具体而言，图1-4、7、10-12示出的是一个三相无感无刷无齿槽超高速离心涡轮式风机的实施例，其后盖111和无齿槽铁芯12由螺钉与导风件112固定，叶轮3由锁紧螺母与转子组件2上的轴连接，空心杯绕组由环氧树脂等绝缘胶固化在无齿槽铁芯12内孔12a上，风罩113与导风件112紧压铆合固定。

【实施例二】

本发明还公开了一种吸尘器，包括机架以及设在机架中的实施例一的无刷无齿槽风机。该吸尘器由于使用了实施例一的刷无齿槽风机，所以风机寿命长、提高效率、运行更平稳、降低了噪音、提升了吸尘器所能产生的负压。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种无刷无齿槽风机，其特征在于，包括定子组件(1)、转子组件(2)以及与所述转子组件(2)联动的叶轮(3)；所述定子组件(1)包括机座(11)、无齿槽铁芯(12)以及定子绕组(13)；所述转子组件(2)包括可转地设在所述定子组件(1)上的转轴(21)以及可随所述转轴(21)转动地设在所述转轴(21)上的磁体(22)；

所述无齿槽铁芯(12)设有内孔(12a)，所述定子绕组(13)上设有空腔(13a)，所述定子绕组(13)设在所述无齿槽铁芯(12)的内孔(12a)中，所述磁体(22)位于所述定子绕组(13)的空腔(13a)中；所述叶轮(3)位于所述机座(11)中，所述机座(11)上设有与所述叶轮(3)对应的进风口(11a)，以供所述叶轮(3)通过所述进风口(11a)抽气。

2.根据权利要求1所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述定子绕组(13)为空心杯绕组。

3.根据权利要求2所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述定子绕组(13)与所述无齿槽铁芯(12)的内孔(12a)的内侧壁贴合。

4.根据权利要求1所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述叶轮(3)为离心式叶轮(3)。

5.根据权利要求1所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述机座(11)包括后盖(111)、导风件(112)和风罩(113)，所述后盖(111)、所述无齿槽铁芯(12)、所述导风件(112)和所述风罩(113)从后向前依次相连，所述叶轮(3)位于所述导风件(112)的前侧并被所述风罩(113)罩住，所述进风口(11a)开设在所述风罩(113)上；所述导风件(112)包括基体(1121)以及设在所述基体(1121)前侧的若干导风板(1122)，所述若干导风板(1122)，所述基体(1121)上设有连通所述基体(1121)前后侧的通风口(112a)，所述导风板(1122)以所述叶轮(3)为中心向所述通风口(112a)延伸。

6.根据权利要求5所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述后盖(111)上设有连通所述后盖(111)前后侧的出风口(111a)，当所述叶轮(3)通过进风口(11a)将外部空气吸入后，空气依次经过所述导风板(1122)、所述通风口(112a)和所述无齿槽铁芯(12)外侧，最后通过出风口(111a)排出。

7.根据权利要求6所述的无刷无齿槽风机，其特征在于，所述无齿槽铁芯(12)包括环形部(121)以及设在所述环形部(121)外侧的连接部(122)，所述转子组件(2)的所述磁体(22)位于所述环形部(121)中，所述无齿槽铁芯(12)通过所述连接部(122)与所述后盖(111)以及所述导风板(1122)连接。

8.一种吸尘器，其特征在于，包括机架以及设在所述机架中的根据权利要求1-7任一项所述的无刷无齿槽风机。