CN101344099B - 电动送风机及装载它的电吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动送风机及装载它的电吸尘器。由于叶片入口的流路存在高低差，所以气流暂且分离，便在再次附着在叶轮内的流路壁面上之前形成死角，从而存在送风机增大的增大的问题。在吸尘器用送风机的风扇罩上所具备的口环密封部的前端部A和叶轮的叶片前缘与护罩壁相交的前缘端部B的子午面内相对位置关系中，在将点A和点B的径向距离设为ΔR、轴向距离设为Δb时，满足0°≤(tan^-1ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5mm。

Description

电动送风机及装载它的电吸尘器

技术领域

本发明涉及电动送风机及装载它的电吸尘器，特别涉及送风机叶轮的入口部的结构。

背景技术

作为对电吸尘器的要求有吸入力的强度。为在一定的消耗电力的条件下得到高吸入力，需要减小吸尘器的空气力学损失。其中，特别要求降低作为产生吸入力的根源且在整体损失中所占比例较大的送风机的损失。

在吸尘器中使用的送风机是与风量相比更重视压力输出的低比速型送风机，其特征是为了小型化而以每分钟约45000转的高速驱动。由于送风机内部的最大流速达到160m/s，所以极力减小流路变窄部分的流速且减小与流速的平方成比例的叶间摩擦损失是非常重要的。另外，在此前的送风机开发中已进行了减小叶轮外表面上的圆盘摩擦损失、转动部和静止部的间隙所引起的泄漏损失等的努力。

例如，为减小叶间摩擦损失，而阶段性地实施了减小叶片入口直径而降低入口周向速度、使相对流速下降的措施。此外，由于圆盘摩擦损失与叶轮外径的五次方、转数的三次方成比例而增大，所以采取了通过一边使叶轮外径缩小化一边推进高速转动化，而在依旧保持一定的载荷的情况下减小圆盘摩擦损失的措施。此外，至于泄漏损失，其大部分因叶轮入口部的转动部和静止部的间隙中的流动而引起，因而如专利文献1所示事例那样采取了导入使用了固体润滑密封材料的密封构造等以使泄漏量最小化的措施。

专利文献1：日本特许第3119633号

但是，在如上述那样为了减小叶间摩擦损失而缩小叶片入口直径时，叶片前缘和密封部距离变近。虽然在密封部气流从静止部向转动叶轮内流入，但由于这里有流路的高低差，所以气流暂且分离，并在叶轮内的流路壁面上再次附着之前形成死角。因此，在叶片前缘过度接近密封部时，死角将触及叶片前缘部分，尽管将低了相对流速，也发生性能不能提高的现象。由于在触及死角的叶片前缘部，叶片不能有效地工作，所以送风机损失增大。虽然为了缩小死水域而减小高低差即可，但在设置上述密封构造时在转动部和静止部的边界需要有一定的间隙，因而难以缩小高低差。此外，在吸尘器中，由于没有密封情况下的泄漏损失比叶间摩擦损失还大，所以排除上述密封构造本身通常不是上策。

此外，吸尘器用送风机将冲压加工薄板材的部件组装而制作。即，将叶片板材和夹入这些部件的两张轮毂板及护罩板之类的板材通过互相铆接而以低成本组装。由于吸尘器用送风机在从停止状态到每分钟45000转这样的高速转动域的区域内往复运转，所以将在残留有残余应力的铆接部作用离心力所产生的反复载荷，且存在随铆接的应力状态而使该部分断裂从而使叶轮损坏的情况。于是，在上述死角触及叶片前缘部时，存在将在叶轮前缘部也作用有非定常的空气力，且更易于损坏的问题。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，并提供实现减小叶轮损失的电动送风机及装载了它的电吸尘器。

为实现上述目的，本发明的特征在于，在风扇罩侧(静止体侧)所具备的密封构造部的流路面的最下游端部A和在叶轮侧(转动体侧)叶片前缘与护罩板连接的上端部B的子午面内相对位置关系中，在将两点A、B的半径差设为ΔR、轴向高度之差设为Δb时，配置成

0°≤(tan^-1ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5[mm]。

根据本发明，由于可形成在因高低差而分离的气流再次附着到叶轮的入口附近的区域所形成的死角不与叶片前缘部干涉的叶轮，所以可减小叶轮的损失并改善吸尘器的吸入力。

附图说明

图1是涉及本发明一个实施例的吸尘器主体的示意横剖视图。

图2是涉及本发明一个实施例的吸尘器用电动送风机的剖视图。

图3是涉及本发明一个实施例的叶轮口环部附近的构成图。

图4是表示涉及本发明一个实施例的数值限定范围和效果的图。

图5是表示涉及本发明一个实施例的特殊情况的图。

图6是涉及本发明另一实施例的叶轮口环部附近的构成图。

图7是涉及本发明一个实施例的电吸尘器的整体外观图。

图中：

100-电吸尘器主体；106-电动送风机；108-送风机入口；109-送风机出口；201-送风机；202-电动机；203-壳体；204-端肘板；205、608-转轴；210、303、603-叶轮；211-扩散器；213-返回导引部；214、309、609风扇罩；215、300、500、600-口环部；216-密封部、217-电动送风机入口；301、601-密封材料固定部件；302、602-密封材料；304、504、604-护罩壁；305、605-轮毂壁；306、606-叶片；307、501、607-叶片前缘；310、610-径向高低差；311-死角；312、505、612-叶片前缘上端部；313、613-气流；314、614-静止部前端；315、615-叶轮口环部；316、616-轴向高低差；506-静止部端点

具体实施方式

下面使用附图来说明本发明的实施例。

实施例1

图7是涉及本发明一个实施例的电吸尘器的整体外观图。

标记100是收纳集尘室和电动送风机的电吸尘器主体，标记101是与电吸尘器100的前部连接且与集尘室连通的软管接头，标记703是可转动地连接到软管接头101上的软管。软管703的一端经软管接头101而连接到电吸尘器主体100上，并与集尘室连通。标记704是一端可转动地连接到软管703的另一端且具有进行吸尘器的运转切换的开关构件705的手边操作部，标记706是一端连接到手边操作部704的另一端的可伸缩的延长管，标记707是连接到延长管706的另一端且吸入除尘面的尘埃的吸口体。

吸尘器通过在电吸尘器主体100中收纳的电动送风机所产生的吸力，而经延长管706、软管703将从吸口体707的下面吸入的被清扫面的尘埃输送到集尘室内。

在图1中示意性地表示的吸尘器主体的横剖视图中，说明电吸尘器主体100内的空气流。从软管接头101流入的空气进入集尘室102。在图1中，虽然表示纸袋103来作为集尘构件，但袋的材料没有限制。此外，在旋风分离器方式的情况下，取代纸袋103而收纳旋风室。用纸袋103除去了大部分尘埃的空气进而通过过滤器部104，在这里还除去细尘埃。然后，空气流流入电机室105。电动送风机106经防振橡胶107而架设在电动机室105，从送风机入口108流入的空气在升压后，从送风机出口109排出。

其次，使用图2来对电动送风机106进行说明。电动送风机106由送风机201和电动机202构成。

就电动机202而言，转轴205支撑于由壳体203及端肘板204构成的电动机外壳，且转子206安装在转轴205上。在转子206的外周配置定子207。向转子206供给的电力通过电刷208及与其接触的换向器209来传递。

送风机201构成为在风扇罩214内收纳：与上述转轴205直接连结的叶轮210、在叶轮210的外周一侧设置的扩散器211、相对于上述扩散器211夹着隔板212而相对地配置的返回导引部213。叶轮210在口环部215与在风扇罩214侧具备的密封部216大体接触，具有防泄漏的构造。

通过电动送风机入口217的空气在暂且通过口环部215附近之后，由叶轮210增压及增速。然后，虽然气流通过扩散器211而大致转向180°，且向返回导引部213流入，但气流在该过程中减速从而其分压力上升。通过了返回导引部213的气流流入电动机壳体203内，且在冷却转子206、定子207、电刷208、换向器209等后排出。

本实施例作为对象的吸尘器用电动送风机的叶轮外径处于φ60mm～φ120mm的范围内，最高转数处于每分钟35000～50000转的范围内。

其次，使用图3来对本发明第一实施例进行说明。图3是将图2的叶轮口环部附近放大的图。密封材料302经安装在风扇罩309上的密封材料固定部件301而固定。叶轮口环部315对该密封材料302嵌入，而构成密封机构。虽然该密封机构处于该位置是重要的，但并不限于该方式。其次，将叶片前缘307与护罩壁304相交的点称为叶片前缘上端部312。虽然现在沿静止的风扇罩309的表面吸入流入气流313，但在静止部前端314暂且分离后，便再次附着在位于其下游位置的叶轮的护罩壁304上。将该分离区域作为死角311而示意性地表示。

另一方面，叶片306与护罩壁304及轮毂壁305通过铆接件317而互相固定。虽然通常沿叶片306准备多个铆接件，但这里仅着眼于护罩壁侧的最靠近内径侧的铆接件来图示。其原因是，该位置是最易受到与上述死角的空气动力干涉的位置，且是构造应力也最集中的位置。即，为减小叶间摩擦损失，在使叶片前缘307接近转轴308而缩小叶片入口直径的情况下，为了防止转动时的离心力所致的叶片的变形，且为了缩小成为悬臂支撑的范围，而必须在护罩壁304的内径侧的曲率大的部分实施铆接，但此类曲面上的铆接残留有很大的残余应力。

本实施例以上述死角不与叶片前缘干涉的方式，如下述那样用数值限定静止部前端314(设为点A)和叶片前缘上端部312(设为点B)的子午面内的位置关系。即，在将这两点A、B的径向高低差310设为ΔR，将轴向宽度设为Δb时，将两者的关系限定在用图4的斜线所示的范围内。

在图4中，角度极限400的直线是由下式θ_gap＝tan^-1(ΔR/Δb)定义的角度θ_gap为一定值29°的线，表示与θ_gap相关的本实施例的数值限定的上限值。在通过原点，且倾角比角度极限400大的直线中，θ_gap成为更小的值，与从静止部端点到叶片前缘的上部端点的区域尺寸相比，表示死角的尺寸相对变小。

一方面，制作极限401是表示插入防止泄漏用的密封部件且吸收叶轮口环部圆偏离时最低限所需的间隙ΔR＝0.5[mm]的线，从该直线靠右侧有可执行的区域。以上两个直线400及401所包围的区域是本发明所主张的数值限定区域。

虽然在以往的设计中，也进行了着眼于叶轮口环部315和叶片前缘上端部312这转动体上的两处的设计，但本实施例的特征在于着眼于叶片前缘上端部312和静止部端点314的转动部及静止部这两处而考虑死角，并进行了上述那样的数值限定。

在图4中，对于现有技术的送风机402和实施了作为本实施例的ΔR和Δb的控制的多个送风机403，表示ΔR和Δb的关系和控制前后的送风机效率的提高量的实测值。确认到在

的区域有效率改善。虽然通常会考虑使θ_gap比29°越小则越好，但由于具备密封构造所需的尺寸上存在限度，所以将直线401作为数值限定的下限设定。

通过做成本结构，可避免死角与叶片前缘干涉，所以可改善送风机效率。此外，由于可同时减小朝向叶片前缘的非定常空气动力，所以可抑制铆接部的断裂。

虽然在图4中表示了标准的叶片前缘形状，但在如图5所示那样在叶片前缘501的护罩壁504附近设置切口502或使叶片前缘向该另一极端弯曲的情况下，如图中所示那样引辅助线503，将其与护罩壁504相交的点或者从静止部端点506描绘同心圆507而将距离最近的叶片前缘上的点作为叶片前缘上端点505定义。而且，采用两者中θ_gap变小一方的定义。

此外，虽然在本实施例中以具有通过其它部件的密封构造的送风机为前提，但即使是如缩小了风扇罩和叶轮的间隙的简单密封构造，也可适用图4所示的数值限定范围。

再有，在图3所示的实施例中，虽然在沿风扇罩的气流大致朝向轴向之处设置静止部端点，但并不限于此类构成。例如，做成风扇罩侧进一步进入叶轮侧而兼作本来的叶轮护罩壁的一部分的结构，并将静止部端点设定在比图3的结构更靠下游侧等亦可。

实施例2

下面使用图6来说明与本发明有关的第二实施例。虽然在实施例1中，因密封构造而产生高低差，但如图6所示，本实施例是具备密封材料402且将实施例1中所见到的高低差尽力消除的形式的例子。本构成可通过例如以较厚的板材为坯料来成形或切削加工护罩壁而实现。

在该情况下，虽然高低差几乎消除，但由于存在转动部和静止部这样的运动状态的差，所以在将从静止部流入的气流414混合、整流之前需要距离这一情况与实施例1的情况相同。在该情况下，如图6中所示那样取径向距离ΔR和轴向距离Δb，且仅使用图4所示的角度范围。至于效果，与实施例1相同。

Claims (6)

1.一种电动送风机，具备电动机、与该电动机的转轴直接连结的叶轮、在该叶轮的外周一侧设置的带叶片扩散器、将由上述叶轮和上述扩散器所构成的送风机部覆盖的风扇罩、在上述叶轮的入口部安装于上述风扇罩侧的密封部，其特征在于，

在上述风扇罩的流路壁部分的最下游端部A和上述叶轮的叶片前缘与护罩壁相交的叶片前缘上端部B的子午面内相对位置关系中，在将上述A和B的径向距离设为ΔR、转轴方向距离设为Δb时，满足

0°≤tan^-1(ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5mm。

2.一种电动送风机，具备电动机、与该电动机的转轴直接连结的叶轮、在该叶轮的外周一侧设置的带叶片扩散器、将由上述叶轮和上述扩散器所构成的送风机部覆盖的风扇罩、在上述叶轮的入口部安装于上述风扇罩侧的密封部，其特征在于，

在上述叶轮的入口环部端点A和上述叶轮的叶片前缘与护罩壁相交的叶片前缘上端部B的子午面内相对位置关系中，在将上述A和B的径向距离设为ΔR、转轴方向距离设为Δb时，满足

0°≤tan^-1(ΔR/Δb)≤29°。

3.根据权利要求1或2所述的电动送风机，其特征在于，

上述电动机具有每分钟35000～50000转的运转区域，上述叶轮的外径为φ60～120mm。

4.一种电吸尘器，具备：具有集尘室及电动送风机的电吸尘器主体、与该电吸尘器主体连接的软管、与该软管连接的手边操作部、与该手边操作部连接的延长管、与该延长管连接的吸口体，

上述电动送风机具备电动机、与该电动机的转轴直接连结的叶轮、在该叶轮的外周一侧设置的带叶片扩散器、将由上述叶轮和上述扩散器所构成的送风机部覆盖的风扇罩、在上述叶轮的入口部安装于上述风扇罩侧的密封部，其特征在于，

在上述风扇罩的流路壁部分的最下游端部A和上述叶轮的叶片前缘与护罩壁相交的叶片前缘上端部B的子午面内相对位置关系中，在将上述A和B的径向距离设为ΔR、转轴方向距离设为Δb时，满足

0°≤(tan^-1ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5mm。

5.一种电吸尘器，具备：具有集尘室及电动送风机的电吸尘器主体、与该电吸尘器主体连接的软管、与该软管连接的手边操作部、与该手边操作部连接的延长管、与该延长管连接的吸口体，

上述电动送风机具备电动机、与该电动机的转轴直接连结的叶轮、在该叶轮的外周一侧设置的带叶片扩散器、将由上述叶轮和上述扩散器所构成的送风机部覆盖的风扇罩、在上述叶轮的入口部安装于上述风扇罩侧的密封部，其特征在于，

在上述叶轮的入口环部端点A和上述叶轮的叶片前缘与护罩壁相交的叶片前缘上端部B的子午面内相对位置关系中，在将上述A和B的径向距离设为ΔR、转轴方向距离设为Δb时，满足

0°≤tan^-1(ΔR/Δb)≤29°。

6.根据权利要求4或5所述的电吸尘器，其特征在于，

上述电动机具有每分钟35000～50000转的运转区域，上述叶轮的外径为φ60～120mm。

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