专利名称：离心风扇以及搭载该离心风扇的自行式机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在轴向吸气径向排气的离心风扇以及搭载该离心风扇的自行式清扫机器人。
背景技术：
近年来，风扇不仅用于电子设备的冷却，也越来越多地被用于像自行式清扫机器人那样需要产生吸气用吸引力的用途。随着电子设备的小型化，用于电子设备冷却的风扇也同样要求小型化。用于吸气的风扇也是一样。为了实现风扇的小型化，需要在叶片径向内侧收容由转子磁铁和电枢组成的电动机。例如，专利文件1中公开了上述结构。专利文件1 日本特开2006-(^9312号公报
实用新型内容但是，风扇不仅要求小型化，同时还要求高静压和高风量。吸引用风扇同样要求高静压和高风量。而在风扇中，在提高静压特性时风量特性下降，在提高风量特性时静压特性下降，也就是说静压特性和风量特性呈折衷关系。因此需要提供一种在不降低风量特性的同时可以提高静压特性的风扇。本实用新型提供一种离心风扇，其包括轴，其与中心轴同轴设置；有盖的大致圆筒状的转子毂，其固定在所述轴上；多个叶片，其相对于所述轴排列在周向上，并从所述转子毂朝向轴向上方竖立设置；大致环状的转子磁铁，其固定于所述转子毂的内周面；电枢， 其与所述转子磁铁在径向相对；以及轴承机构，其设置在相比于所述电枢位于径向内侧的位置，且将所述轴支撑为可自由旋转，所述转子毂的外周面具有随着朝向径向外侧而向轴向下方倾斜的倾斜面，所述叶片与所述转子毂的连接部的径向内端位于所述倾斜面上，在所述叶片的径向内缘与轴向上缘之间，形成有随着朝向径向内侧而向轴向下方倾斜的倾斜缘。本实用新型还提供一种自行式清扫机器人，其包括如下所述的离心风扇；主体， 其收容所述离心风扇；轮子，其使所述主体自动行走；吸气口，其形成在所述主体的下表面；以及过滤器，其配置在所述吸气口和所述离心风扇之间。上述离心风扇包括轴，其与中心轴同轴设置；有盖的大致圆筒状的转子毂，其固定在所述轴上；多个叶片，其相对于所述轴排列在周向上，并从所述转子毂朝向轴向上方竖立设置；大致环状的转子磁铁，其固定于所述转子毂的内周面；电枢，其与所述转子磁铁在径向相对；轴承机构，其设置在相比于所述电枢位于径向内侧的位置，且将所述轴支撑为可自由旋转；以及大致圆形的吸气口，所述吸气口的内径比所述叶片的径向内缘大。所述转子毂的外周面具有随着朝向径向外侧而向轴向下方倾斜的倾斜面，所述叶片与所述转子毂的连接部的径向内端位于所述倾斜面上，在所述叶片的径向内缘与轴向上缘之间，形成有随着朝向径向内侧而向轴向下方倾斜的倾斜缘。另外，在上述自行式清扫机器人中，还优选在所述离心风扇中，所述倾斜缘的轴向下端相比于所述转子毂的上表面位于轴向下方。根据本实用新型，可实现小型化并提高风量和静压特性。
图1是离心风扇的纵剖面图。图2是定子铁芯的俯视图。图3是叶轮的立体图。图4是示出自行式清扫机器人所搭载的离心风扇的剖面图。标号说明1离心风扇2静止部3轴承机构4旋转部10 叶轮22 电枢31 轴41转子支持架42转子磁铁102叶片固定部103 叶片1021 倾斜面1031径向内缘1034 倾斜缘Jl中心轴
具体实施方式
在本说明书中，将离心风扇1的中心轴方向上的上侧简称为“上侧”，下侧简称为 “下侧”。本实用新型的说明中所述的上下方向并不代表装入实际设备时的位置关系和方向，另外，以中心轴为中心的径向简称为“径向”，以中心轴为中心的周向简称为“周向”。(作为离心风扇的实施方式)图1是离心风扇1的纵剖面图。离心风扇1包括静止部2、轴承机构3和作为旋转组合体的旋转部4。叶轮10是旋转部4的一部分。旋转部4位于静止部2和轴承机构3 的上方，由轴承机构3支撑为相对所述静止部2能以上下方向的中心轴Jl为中心旋转，叶轮10位于旋转部4的上部。静止部2包括底座部21、电枢22和电路基板M。底座部21的中央，设有圆筒状轴承保持架211。轴承保持架211内部安装有轴承机构3。具有铁芯背以及从铁芯背向径向外侧延伸的齿的电枢22设于轴承机构3的径向外侧。电枢22具有定子铁芯221和多个线圈222。定子铁芯221由钢板层压而形成。参照图2，线圈222卷绕在定子铁芯221的各个齿2212上而形成。电路基板M被设置在底座部21上。[0033]轴承机构3包括轴31、带底的大致圆筒状的轴瓦32、套筒33和止推板34。轴瓦 32被固定在轴承保持架211上。轴瓦32的内侧保持有润滑油。套筒33由含油性的多孔质金属烧结体形成，通过压入被固定在轴瓦32的内部。轴瓦32的底部的上面设有止推板34。轴31被插入套筒33中。在轴31旋转时，轴31隔着润滑油在径向被套筒33支撑。另外，轴31的下端与止推板34抵接，由此轴31在轴方向被稳定地支撑。在轴31的下端附近，形成了朝向径向内侧凹陷的环状缩径部311。在套筒33的下端面的下侧，配有环状防脱部件35。形成在防脱部件35的中央的贯穿孔的内径，小于轴31 的外径且大于缩径部311的外径。防脱部件35与缩径部311的轴向位置相同。因此，防脱部件35可防止轴31向轴向上侧移动。旋转部4包括带盖的大致圆筒状的转子保持架41、转子磁铁42和叶轮10。转子保持架41由磁性材料形成。转子保持架41包括盖部411、圆筒部412和圆筒状的轴固定部 413。盖部411为大致垂直于中心轴Jl的圆板状。圆筒部412从盖部411的外周向下方延伸。在圆筒部412的内侧面安装有转子磁铁42。转子磁铁42与电枢22在垂直于中心轴Jl的方向即径向上相对。在离心风扇1驱动时，在转子磁铁42和电枢22之间，由于磁性作用产生旋转力。轴固定部413位于盖部 411的中央。轴31的上部被固定在轴固定部413上。图3是叶轮10的立体图。参照图1和图3，叶轮10由树脂注塑成型而形成。包括杯部101、叶片固定部102、多个叶片103。杯部101包括盖部1011和圆筒部1012。杯部 101被设置为从外面包围转子保持架41的径向外侧和轴向上方。使转子保持架41、杯部101 以及后述的叶片固定部102成为一体的部位叫做转子毂40。转子毂40的外周面为朝向径向内侧凹陷的凹面。叶片固定部102从杯部101的盖部1011和圆筒部1012的边界附近向径向外侧以及轴向下方延伸。此时叶片固定部102的上表面形成有随着朝向径向外侧而向轴向下方倾斜的倾斜面1021。倾斜面1021成为朝向径向内侧凹陷的凹面。换言之，倾斜面 1021随着靠近径向内侧，则相对于轴向的倾斜角度减小。在本实施方式中，倾斜面1021形成为弯曲面。叶片103从叶片固定部102向轴向上方延伸。此时叶片103的径向内缘1031位于倾斜面1021之上。径向内缘1031形成为与中心轴Jl大致平行。叶片103的径向外缘 1032相比叶片固定部102位于径向外侧。也就是说，叶片103相比叶片固定部102向径向外侧突出。在叶片103的上缘1033和径向内缘1031之间，形成了随着朝向径向内侧而向轴向下方倾斜的倾斜缘1034。倾斜缘1034成为朝向径向外侧凹入的凹陷面。换言之，倾斜缘1034随着靠近径向外侧，其相对于轴向的倾斜角度减小。在本实施方式中，倾斜缘1034 形成为曲面。这个曲面的曲率半径的中心相比杯部101的盖部1011的上表面位于轴向上方。如图3所示，在叶片103的上缘1033的径向外侧，多个叶片103由环状圈104连接。因此可在减低叶片103振动的同时提高叶片103的刚性。该离心风扇还具有大致圆形的吸气口，所述吸气口的内径比叶片103的径向内缘大。以下对叶轮10在旋转时产生的气流进行说明。叶轮10旋转时，滞留在叶片103 附近的空气由于离心力的作用，被朝向径向外侧排出。所以叶片103附近形成负压状态，位于轴向上方的空气朝向叶片103被吸引。[0041]以下进行更加详细的说明。在叶片固定部102的上端附近，位于轴向上方的空气伴随着所述作用沿轴向下方移动。之后，空气沿叶片固定部102的倾斜面1021向径向外侧移动。接近叶片103的径向内缘1031的空气由于叶片103的旋转作用产生的离心力向径向外侧排出。但是接近叶片103之前的气流由于具有朝向轴向下方的矢量，空气由于惯性力和离心力的矢量和而沿倾斜面1021从叶片103向径向外侧排出。叶片103的径向内缘1031如果位于倾斜面1021的上端部，则沿轴向向下方移动的空气直接冲击杯部101的盖部1011，失去朝向轴向下方流动的矢量。由此，朝向叶片103 而被吸引的空气在接近叶片103的径向内缘1031的时候，由于朝向径向外侧的较强的矢量成分，而向径向外侧排出。因此在叶片103的与叶片固定部102的连接部附近，难以对空气的排出作出贡献。因此叶轮10旋转时，风量损失大，风量特性的效率不佳。所以叶片103的径向内缘1031位于倾斜面1021的最上端的实施方式由于风量特性的效率差，效果并不令人满意。在本实施方式中，叶片103的径向内缘1031位于倾斜面1021的轴向大致中心。在叶片103的倾斜缘1034的上部附近，位于轴向上方的空气沿轴向向下方移动。 之后，与接近径向内缘1031附近的空气的气流不同，接近叶片103的倾斜缘1034的空气在朝向轴向下方的矢量成分残留很多的情况下，进入倾斜缘1034。因此通过倾斜缘1034向径向外侧排出的空气具有朝向轴向下方的矢量成分。在本实施方式中，倾斜缘1034的下端部，相比杯部101的盖部1011的上表面，位于轴向下侧。这是因为由于电枢22由三相构成，轴向的厚度比单相或二相薄。以下进一步详细说明。图2是定子铁芯221的俯视图。定子铁芯221包括铁芯背2211和多个齿2212。 在本实施方式中，齿2212有9个。在多个齿2212中的3个上缠绕有U相的线圈222，在剩余的齿2212中的各3个上，分别缠绕有V相、W相的线圈222。只要多个齿2212是3的倍数且分别缠绕U相、V相、W相三相线圈222，则齿2212的个数不限。由此，进入叶片103的径向内缘1031的空气和进入叶片103的倾斜缘1034的空气都具有朝向轴向下方流动的矢量成分。所以，空气不会滞留，而直接向径向外侧排出。另外，由于杯部101的盖部1011的上表面形成得较低，由于叶轮10旋转而向径向外侧排出的空气可通过盖部1011的上部，因此风量增加。通过盖部1011上部的空气沿盖部1011的上表面朝向径向外侧移动。此时，由于受从更上方流过来的空气的挤压，而沿倾斜面1021向轴向下方移动。通过叶片103向径向外侧排出的空气流量也就是风量，在轴向下方比较多， 越朝向轴向上方，风量越低。也就是说，为了提高风量特性，如何利用叶片103的轴向下方的空间就变得尤为重要。通过实施本实用新型，可充分利用叶片103的轴向下方的空间。如果杯部101的盖部1011形成在比实施方式高很多的位置上时，也就是说叶片103的径向内缘1031形成在比倾斜面1021的轴向中间低很多的位置上时，则不能充分利用叶片103的轴向下方的空间。作为变形例，叶片103的径向内缘1031可以随着朝向轴向下方，而向径向内侧倾斜。但是需要相对于中心轴的角度小于倾斜缘1034。另外，杯部101可以不是杯形而形成为圆筒状，且转子保持架的盖部411可向上露出。并且在杯部101的盖面1011的中央形成有贯通孔，由于轴31被插入该贯通孔中，所以杯部101也可以直接固定在轴31上。此外， 关于变形例，只要具有本实用新型的基本结构，即可适当变更。(自行式清扫机器人的实施例)[0048]图4是示出搭载在自行式清扫机器人5上的离心风扇1的剖面图。自行式清扫机器人5通过安装在主体50上的轮子51，可实现自行。自行式清扫机器人5包括离心风扇 1 ；主体50，其收容离心风扇1 ；轮子51，其使主体50自动行走；吸气口 52，其形成在主体50 的下表面；以及过滤器53，其配置在吸气口 52和离心风扇1之间。自行式清扫机器人5被控制为通过接触到障碍物等情况而改变行进方向。自行式清扫机器人5的底面侧具有对离心风扇1在驱动时所产生的风进行吸气的第一吸气口 52。从第一吸气口 52吸进来的空气通过过滤器53。此时，空气和灰尘一同被吸引，而仅有灰尘附着在过滤器53上，空气则通过过滤器53。之后，空气通过在离心风扇1的叶轮10的轴向上侧形成的第二吸气口 M。之后，空气由于叶轮10的作用而朝向排气口被排出。在此省略排气口的附图。第二吸气口 M的内径比叶片103的径向内缘1031的内径大，也就是说，在从与轴向平行的方向进行观察时，第二吸气口 M的内径与叶片103的上缘1033重叠。优选刚刚通过第二吸气口 M的空气流向与中心轴Jl平行。由此可提高所述离心风扇1的风量特性和静压特性。当第二吸气口 M的内径比叶片103的径向内缘1031小的时候，通过第二吸气口讨后，朝向叶片103向径向外侧流动的空气的流向改变。其结果，因为空气失去了轴向成分的流向，而不能够充分利用叶片103的轴向下方的空间。本实用新型被用作送风、排气用的离心风扇。特别是可作为吸气用途用在自行式清扫机器人上。
权利要求1.一种离心风扇，其包括 轴，其与中心轴同轴配置；有盖的大致圆筒状的转子毂，其固定于所述轴上；多个叶片，其相对于所述轴排列于周向上，并从所述转子毂朝向轴向上方竖立设置； 大致环状的转子磁铁，其固定在所述转子毂的内周面； 电枢，其与所述转子磁铁在径向上相对；以及轴承机构，其相比于所述电枢配置在径向内侧，并将所述轴支撑为可自由旋转， 所述转子毂的外周面具有随着朝向径向外侧而向轴向下方倾斜的倾斜面，所述叶片与所述转子毂的连接部的径向内端位于所述倾斜面上，在所述叶片的径向内缘和轴向上缘之间，形成有随着朝向径向内侧而向轴向下方倾斜的倾斜缘。
2.根据权利要求1所述的离心风扇，其中，所述倾斜缘的轴向下端相比于所述转子毂的上表面位于轴向下方。
3.根据权利要求1或2所述的离心风扇，其中， 所述倾斜缘为朝向径向外侧凹陷的凹面。
4.根据权利要求1或2所述的离心风扇，其中， 所述转子毂的外周面为朝向径向内侧凹陷的凹面。
5.根据权利要求1或2所述的离心风扇，其中，所述电枢具有铁芯背以及从铁芯背向径向外侧延伸的齿，所述齿的个数为3的倍数， 在所述齿上缠绕着由U相、V相、W相这三相构成的线圈。
6.根据权利要求1或2所述的离心风扇，其中，该离心风扇还具有大致圆形的吸气口，所述吸气口的内径比所述叶片的径向内缘大。
7.一种自行式清扫机器人，其包括 权利要求6中所述的离心风扇； 主体，其收容所述离心风扇；轮子，其使所述主体自动行走；吸气口，其形成在所述主体的下表面；以及过滤器，其配置在所述吸气口和所述离心风扇之间。
专利摘要提供一种离心风扇以及搭载该离心风扇的自行式机器人。离心风扇(1)的转子毂(40)的外周面具有随着朝向径向外侧而向轴向下方倾斜的倾斜面(1021)，叶片(103)与所述转子毂(40)之间的连接部的径向内端位于所述倾斜面(1021)上，所述叶片(103)的径向内缘和轴向上缘之间，形成有随着朝向径向内侧而向轴向下方倾斜的倾斜缘。因此，在实现小型化的同时，又可提高风量特性和静压特性。
文档编号F04D25/08GK202284555SQ201120303109
公开日2012年6月27日 申请日期2011年8月19日 优先权日2010年8月20日
发明者上田智士, 北地一也, 北村顺平 申请人:日本电产株式会社