CN101608631B - 电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。以往，虽然在扩散器翼上设置切口实现了噪音的降低，但是对于考虑到鼓风机效率的贯通孔的位置完全没有顾虑。本发明的电动鼓风机具备：配置在离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，且覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器的风扇罩，上述扩散器具备多个扩散器叶片，在上述多个扩散器叶片的至少一部分的扩散器叶片上形成从上述隔板立起的贯通孔。

Description

电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器

技术领域

本发明涉及电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

背景技术

现有的电动鼓风机例如有专利文献1(日本特开昭54-105307号公报)。在该专利文献1中公开了如下电动鼓风机，在叶轮(离心风扇)的背面侧设置隔板，在该隔板的前面侧且叶轮的外周侧设置扩散器翼(扩散器叶片)，在该扩散器翼从前面侧(隔板相反侧)设置切口。

另外，作为其他现有技术，例如有专利文献2(日本特开平8-242553号公报)。在该专利文献2中公开了如下电动鼓风机，在叶轮(离心风扇)的外周侧设置空气导向器(扩散器)，在该空气导向器的叶片部设置一个或多个贯通孔。

在专利文献1中，在扩散器翼从前面侧(隔板相反侧)设置切口来实现噪音的降低。扩散器是为了对来自离心风扇的气流进行减速并将动压恢复到静压而设置，而在专利文献1中来自切口的气流阻碍在扩散器翼间流动的主流的减速，压力恢复不能充分进行，存在鼓风机的效率降低的问题。

另外，在专利文献2中也设有离心风扇的一个或多个贯通孔，但与专利文献1同样，来自贯通孔的气流阻碍在扩散器翼间流动的主流的减速，压力恢复不能充分进行，存在鼓风机的效率降低的问题。

在专利文献1及2中，对于考虑到鼓风机效率的贯通孔的设置，完全没有顾虑。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种降低鼓风机的噪音并实现了鼓风机的效率提高的电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，电动鼓风机具备：具备转子及定子的电动机；一端开口且在内部容纳上述电动机的壳体；设在上述转子上的旋转轴；固定在该旋转轴上的离心风扇；配置在该离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，并覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器的风扇罩，上述扩散器具备多个扩散器叶片，在上述多个扩散器叶片的至少一部分的扩散器叶片上形成从上述隔板立起的贯通孔。

本发明具有以下效果。

根据本发明，能够提供降低鼓风机的噪音，并实现了鼓风机的效率提高的电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的扩散器21的整体立体图。

图2是从电动机的旋转轴15方向观察本发明的一个实施例的扩散器21的局部放大图。

图3是用于求出本发明的一个实施例的扩散器21的贯通孔40的位置的公式。

图4是图7中的扩散器21的剖视图。

图5是表示电动鼓风机的效率和噪音的变化的实验结果。

图6是说明本发明的一个实施例的扩散器21、隔板23、回流导向器25的制作方法的图。

图7是鼓风机部11的局部放大图。

图8是图7中的扩散器21的剖视图。

图9是从作为旋转轴15的轴向的鼓风机入口10侧观察扩散器21的图。

图10是本发明的一个实施例的电动鼓风机113的纵剖视图。

图11是本发明的一个实施例的吸尘器主体的横剖视图。

图12是本发明的一个实施例的电动吸尘器的外观立体图。

图中：

21-扩散器，22-扩散器叶片，23-隔板，25-回流导向器，25a-回流导向器叶片，40-贯通孔。

具体实施方式

图12表示本发明的一个实施例的电动吸尘器的外观立体图。101是容纳收集尘埃的集尘室及产生集尘所需的吸入气流的电动鼓风机的吸尘器主体，102是一端通过软管接头102a与吸尘器主体101连接的软管，103是一端与软管102的另一端连接的把手操作部，104是一端与把手操作部103的另一端连接的延长管，105是与延长管104的另一端连接的吸口体。103a是进行设在把手操作部103上的电动鼓风机的通断的开关部。

接着，使用图11表示吸尘器主体101的结构。图11是本发明的一个实施例的吸尘器主体的横剖视图。在图11中，110是形成于吸尘器主体101的前侧的集尘室，111是设在集尘室110并收集尘埃的集尘袋，112是形成于吸尘器主体101的后侧的电动鼓风机室，113是设在电动鼓风机室112内并发生吸引力的电动鼓风机。114是支撑电动鼓风机113的防振橡胶，115是配置在集尘室与电动鼓风机113之间的过滤器部。

在以上的结构中，若操作把手操作部103的开关部103a，则容纳在吸尘器主体101内的电动鼓风机113运转，产生吸入气流。然后，从吸口体105吸入尘埃，并通过延长管104、把手操作部103、软管102收集在配置于吸尘器主体101的集尘室110内的集尘袋111中。在本实施例中举例说明了在集尘室110内配置了集尘袋111的吸尘器，但也可以将利用了离心分离的旋风集尘部安装在集尘室110内。

接着使用图10，对电动鼓风机113的结构进行说明。图10是本发明的一个实施例的电动鼓风机113的纵剖视图。电动鼓风机113由鼓风机部11和电动机部12构成。

电动机部12由一端开口的壳体13和配置在该壳体13的开口侧的端托架14构成电动机外壳。转子16的旋转轴15由壳体13的开口相反侧和端托架14可旋转地支撑，在该旋转轴15上安装转子16。在转子16的外周侧配置定子17。向转子16的电的供给利用电刷18和与此接触的转换器19传输。在壳体13内容纳有转子16、定子17和电刷18。

鼓风机部11在风扇罩26内容纳了固定在旋转轴15上并具备吸入口20a的离心风扇20、设在该离心风扇20的外周侧的扩散器21、以及相对该扩散器21隔着隔板23配置在对面的回流导向器25。风扇罩26配置在壳体13的开口侧，并覆盖离心风扇20、上述扩散器21和上述回流导向器25。隔板23位于离心风扇20的背面侧(吸入口相反侧)。在隔板23的前面侧配置扩散器21，在隔板23的后面侧配置回流导向器25。27是配置在扩散器21的隔板相反侧的环状板。

在该结构中，从鼓风机入口10流入的空气首先用离心风扇20升压及增速。然后，通过了扩散器21的气流经过弯曲流道24大致转向180°，并向回流导向器25流入，而在该过程中气流减速，由此压力上升。通过了回流导向器25的气流流入电动机的壳体13内，在冷却转子16、定子17、电刷19、转换器19等之后排出。

利用图9对扩散器21的结构进行说明。图9是从作为旋转轴15的轴向的鼓风机入口10侧观察扩散器21的图。如图9所示，扩散器21在隔板23的前面侧配置多个(张)扩散器叶片22，从离心风扇20排出的风通过相邻的扩散器叶片22之间。在此，扩散器叶片22具有圆弧形，并形成为从气流的入口侧到出口侧相邻的扩散器叶片22的间隔变宽，风通过此处而减小其流速而使压力恢复。

扩散器叶片22的后边缘位于风扇罩26的近旁。在扩散器叶片22的后边缘与风扇罩26之间，形成有向扩散器21的内侧切割的大致三角形的三角窗51。流出扩散器叶片22之间的风通过三角窗51向垂直方向转向，并流向回流导向器25一侧。在此，在扩散器叶片22中如图所示定义凸面侧52和凹面侧53，在叶片间流道之中，被邻接的叶片包围的区域定义为重叠部54，将只与一侧的叶片面对的出口侧区域定义为出口侧半开部55。

接着，使用图7及图8，对扩散器21中的扩散器叶片22间的气流进行说明。图7是鼓风机部11的局部放大图，图8是图7中的扩散器21的剖视图。图8(a)是图7的A-A剖视图，图8(b)是图7的B-B剖视图，图8(c)是图7的C-C剖视图。

在图7及图8中，将隔板23侧定义为轮毂侧，将离心风扇20的吸入口20a侧定义为套管侧。因而，图8(a)表示轮毂侧的扩散器叶片22间的风的流动，图8(c)表示套管侧的扩散器叶片22间的风的流动，图8(b)表示相当于轮毂侧与套管侧的中间的扩散器叶片22的高度方向的中央部上的扩散器叶片22间的风的流动。

从图8可知，若观察轮毂侧主流81、中央剖面主流82、套管侧主流83，则流过扩散器叶片22之间的风的主流偏向扩散器叶片22的凹面侧流动，速度快的气流集中在一起。相反在凸面侧边界层扩展，成为速度慢的气流。由此可知，在扩散器叶片22之间没有实现有效的流道扩大，压力恢复没有充分进行。该倾向尤其在图8(a)所示的轮毂侧更明显，随着从中央部朝向套管侧减小。本发明者们发现在扩散器叶片22的高度方向上气流的紊乱不同。这样在扩散器叶片22之间没有实现有效的流道扩大，且压力恢复没有充分进行，因此在鼓风机产生噪音，并且鼓风机的效率降低。为了改善这些不足，尤其需要改善轮毂侧的气流。以下，对解决这些问题的方法，使用图1～图6进行说明。

图1是本发明的一个实施例的扩散器21的整体立体图。图2是从电动机的旋转轴15方向观察本发明的一个实施例的扩散器21的局部放大图，图3是用于求出本发明的一个实施例的扩散器21的贯通孔40的位置的公式。

在图1中，在隔板23上设有从该隔板23立起的多个(张)扩散器叶片22。而且，在扩散器叶片22上形成有从隔板23立起至规定高度的贯通孔40。该贯通孔40以贯通相邻的流道56的方式形成。即，贯通孔40形成于轮毂侧。另外，该贯通孔40位于气流向回流导向器25转向的三角窗51(切口部)的近旁。

接着，使用图4对设有贯通孔40的场合的扩散器21上的扩散器叶片22间的气流进行说明。图4是图7中的扩散器21的剖视图。图4(a)是图7的A-A剖视图，图4(b)是图7的B-B剖视图，图4(c)是图7的C-C剖视图。

在图4(a)中，在设有贯通孔40的场合，通过贯通孔40从叶片的凸面侧向凹面侧产生泄漏气流。因此，在存在贯通孔40的轮毂面侧，图8(a)中看到的速度慢的边界层向叶片的相反侧(凹面侧)吸出，而且通过吸出的气流，主流向图左的方向转向。而且，在扩散器叶片22之间实现有效的流道扩大，实现了压力恢复。另外，图4(b)中的中央剖面和图4(c)中的套管侧的气流也不如图4(a)的轮毂侧的气流，但受到在轮毂侧的气流的转向的影响，在扩散器叶片22之间实现有效的流道扩大。这样在本实施例中，通过在轮毂侧设置贯通孔40，在轮毂侧、中央部、套管侧实现扩散器叶片22之间的有效的流道扩大，实现了压力恢复。由此，在降低噪音的同时能实现鼓风机的效率提高。

另外，在如本实施例那样扩散器21与回流导向器25分离，且三角窗51(切口部)存在于其间的场合，叶片的凸面侧更宽地打开三角窗，所以在该宽阔的区域使轮毂侧气流转向，从而得到实现流畅的弯曲气流的效果。

贯通孔40开在流入作为弯曲部的三角窗51之前，而利用通过贯通孔40的气流，流入入口侧(凸面侧)因吸引力而成为比周围还低的负压，所以具有叶片间气流被拉到该贯通孔40的一侧并弯曲的效果，因此还具有支援向回流导向器25连接的弯曲气流的效果。

这样通过在扩散器内流动的主流的三维的转向所引起的有效的扩大流道面积的扩大和从扩散器到回流导向器的流畅的弯曲气流的实现，可改善鼓风机效率。

就本实施例而言，通过考虑上述机械装置，尤其是设置如下制约条件，可期待更好的效果，这已通过实验确认。即，图1所示的贯通孔40的高度(h)最好是扩散器高度(H)的1/2以下，即h≤H/2。这些高度在开贯通孔40的直径位置测定。而且，虽然在图1中贯通孔的形状为长方形，但不限于此，也可是梯形、圆形等其他形状。另外，在图2中，在将与扩散器叶片22的贯通孔40上的切线(a)垂直相交的线定义为垂线(b)，将该垂线(b)与贯通孔40的中心线的角度差定义为贯通孔角度(θ)。在本实施例中，最好是将贯通孔角度差(θ)设定为0°≤θ≤45°。这是因为，通过设定为该角度，通过贯通孔40的泄漏气流和主流的合流变得流畅。

接着，使用图3求出扩散器21的贯通孔40的位置。在求出贯通孔40的位置的场合，例如使用日本特许第3510107号公开的技术即可。

形成于扩散器叶片22上的贯通孔40形成于从扩散器叶片22的重叠部54(图9)的出口端面61向出口侧半开部55(图9)侧到距离δ的位置62之间的扩散器叶片22面上。修正值δ从以下公式算出。修正值δ是将重叠部气流流道的出口的长方形剖面上的边的尺寸设为a及b，并设为a＞b时，用以下公式(公式1)求出的距离。

公式1：

$\mathrm{\δ}=b\{\frac{1}{\mathrm{\π}}+\frac{2}{\mathrm{\π}}{\log }_e\left(\frac{2a}{b}\right)\}$ ……(公式1)

扩散器21中的气流通过重叠部54，并通过出口半开部55。在扩散器的重叠部54，发生的声波成为平面波向气流方向传播。但是，在重叠部出口端面30，流道截面积不连续地增大，因此在该位置声阻抗发生变化。在声阻抗发生变化的位置，到此为止沿着气流传播的声波发生反射，然后成为反射波相反地将气流逆流而上并向上游侧传播。在上游侧的重叠部入口的位置，也由于截面积发生变化而使声阻抗发生变化。从而，向上游侧传播的反射波在重叠部入口再次反射。

这样，在扩散器叶片前端部发生的声波反复进行向下游传播并反射回来再反射的过程，而若该往复反射的周期与入射的原来的声波的发生周期一致，则在重叠部发生共振，辐射声音变大。

这样，在重叠部34的出口端面30，声波的压力变动为0，即成为驻波的波节。准确地说，驻波的波节在从重叠部34的出口端面30追加了作为开口端修正值的距离δ的位置31上产生。上述公式是求出该开口端修正值δ的值的公式。

图5表示以实验验证了根据贯通孔40的有无及贯通孔的形成位置引起的电动鼓风机的效率和噪音的变化的结果的一例。在此，所谓电动鼓风机效率用以下公式定义。

电动鼓风机效率η＝输出功率/输入功率

输出功率＝ρgQH

(ρ：密度，g：重力加速度，Q：风量，H：压力)

在图5中，(1)表示未设置贯通孔40的情况，(2)表示将贯通孔40从轮毂侧立起并形成至扩散器叶片的1/2的高度的情况，(3)表示将贯通孔40从套管侧向轮毂侧切割的情况。

首先，看电动鼓风机的效率，从图5(a)可知，与未设置贯通孔40的情况(1)比较，在如本实施例那样将贯通孔40从轮毂侧立起并形成至扩散器叶片1/2的高度的情况(2)下，电动鼓风机的效率提高。而且，在将贯通孔40从套管侧向轮毂侧切割的情况(3)下，与未设置贯通孔40的情况(1)比较，电动鼓风机的效率降低。这样根据形成贯通孔40的位置，电动鼓风机的效率有很大变化。

接着，看噪音，从图5(b)可知，与未设置贯通孔40的情况(1)比较，在如本实施例那样将贯通孔40从轮毂侧立起并形成至扩散器叶片的1/2的高度的情况(2)下，叶片声音(尖锐音)降低。而且，在将贯通孔40从套管侧向轮毂侧切割的情况(3)下，与未设置贯通孔40的情况(1)比较，叶片声音(尖锐音)降低。另外，在如本实施例那样将贯通孔40从轮毂侧立起并形成至扩散器叶片的1/2的高度的情况(2)和将贯通孔40从套管侧向轮毂侧切割的情况(3)下，叶片声音(尖锐音)成为大致相同的水平。在噪音降低、即叶片声音(尖锐音)的降低方面，贯通孔40带来很大影响。这样根据形成贯通孔40的位置，电动鼓风机的效率有很大变化。

如上所述，在本实施例中，由于在扩散器叶片22上从隔板23立起至规定的高度形成贯通孔40，因此能够降低鼓风机的噪音，并且能提高电动鼓风机的效率。

接着，使用图6对设有贯通孔40的扩散器21、隔板23、回流导向器25的制作方法进行说明。图6是说明本发明的一个实施例的扩散器21、隔板23、回流导向器25的制作方法的图。

在图6中，27是配置在扩散器21的与隔板相反侧并形成为环状的环状板。在环状板27的与隔板23面对的一侧设有多个扩散器叶片22。而且，在扩散器叶片22上形成有从环状板相反侧切割的成为贯通孔40的切口部22a。

在本实施例中，将环状板27、扩散器叶片22、切口部22a用树脂等一体成型。当成型环状板27、扩散器叶片22、切口部22a时，只要准备沿上下方向拔出的模具即可，模具构造简单，提高生产率。

另外，在圆板状的隔板23在扩散器叶片22相反侧(隔板23的后面侧)，设有回流导向器25。该回流导向器25由多个(张)回流导向器叶片25a构成。

在本实施例中，隔板23、回流导向器叶片25a用树脂等一体成型。当成型隔板23、回流导向器叶片25a时，只要准备沿上下方向拔出的模具即可，模具构造简单，提高生产率。

然后，对齐并接合扩散器叶片22的环状板27相反侧和隔板23的扩散器叶片22侧(隔板23的前面侧)。作为接合方法，使用照射高频波熔敷树脂的超声波熔敷或粘接剂等。接合方法适当选择即可。通过扩散器叶片22的环状板27相反侧和隔板23的扩散器叶片22侧接合，在扩散器叶片22上形成贯通孔40。而且，该贯通孔40以从隔板23立起的状态形成。

通常，在贯通孔40以从隔板23立起的状态形成的场合，需要使用形成贯通孔40的滑动模具，或者用使用了钻头等的追加加工来形成。对此，在本实施例中，将环状板27、扩散器叶片22、切口部22a一体成型，而且将隔板23、回流导向器叶片25a一体成型，并将它们接合，所以无需使用复杂的模具，就可以将贯通孔40形成于扩散器叶片22上。

根据以上说明的本实施例，能够提供一种降低鼓风机的噪音，并实现了鼓风机的效率提高的电动鼓风机及具备该电动鼓风机的电动吸尘器。

在本实施例中，对电动吸尘器用的电动鼓风机进行了说明，但并不限于此。根据需要应用于各种产品即可。

Claims (5)

1.一种电动鼓风机，具备：具备转子及定子的电动机；一端开口且在内部容纳上述电动机的壳体；设在上述转子上的旋转轴；固定在该旋转轴上的离心风扇；配置在该离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，且覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器的风扇罩，其特征在于，

上述扩散器具备多个扩散器叶片，

在上述多个扩散器叶片的至少一个扩散器叶片上，形成从上述隔板立起的贯通孔。

2.根据权利要求1所述的电动鼓风机，其特征在于，

上述贯通孔的高度为上述扩散器叶片的高度的1/2以下。

3.一种电动鼓风机，具备：具备转子及定子的电动机；一端开口且在内部容纳上述电动机的壳体；设在上述转子上的旋转轴；固定在该旋转轴上的离心风扇；配置在该离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在该扩散器的与隔板相反侧的环状板；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，且覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器及上述环状板的风扇罩，其特征在于，

上述扩散器具备多个扩散器叶片，并且与上述环状板一体形成，

在上述多个扩散器叶片的至少一个扩散器叶片上，具备从环状板相反侧切割的切口部，

通过将上述扩散器与上述隔板接合，将上述切口部作为贯通孔。

4.一种电动吸尘器，具备：容纳集尘室及电动鼓风机的吸尘器主体；一端与该吸尘器主体连接的软管；一端与该软管的另一端连接的把手操作部；一端与该把手操作部的另一端连接的延长管；以及与该延长管的另一端连接的吸口体，其特征在于，

上述电动鼓风机具备：具备转子及定子的电动机；一端开口且在内部容纳上述电动机的壳体；设在上述转子上的旋转轴；固定在该旋转轴上的离心风扇；配置在该离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，且覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器的风扇罩，

上述扩散器具备多个扩散器叶片，

在上述多个扩散器叶片的至少一个扩散器叶片上，形成从上述隔板立起的贯通孔。

5.一种电动吸尘器，具备：容纳集尘室及电动鼓风机的吸尘器主体；一端与该吸尘器主体连接的软管；一端与该软管的另一端连接的把手操作部；一端与该把手操作部的另一端连接的延长管；以及与该延长管的另一端连接的吸口体，其特征在于，

上述电动鼓风机具备：具备转子及定子的电动机；一端开口且在内部容纳上述电动机的壳体；设在上述转子上的旋转轴；固定在该旋转轴上的离心风扇；配置在该离心风扇的背面侧的隔板；在该隔板的前面侧且上述离心风扇的外周侧配置的扩散器；配置在该扩散器的与隔板相反侧的环状板；配置在上述隔板的后面侧的回流导向器；以及设在上述壳体的开口侧，且覆盖上述离心风扇、上述扩散器、上述回流导向器及上述环状板的风扇罩，

上述扩散器具备多个扩散器叶片，并且与上述环状板一体形成，

在上述多个扩散器叶片的至少一个扩散器叶片上，具备从环状板相反侧切割的切口部，

通过将上述扩散器与上述隔板接合，将上述切口部作为贯通孔。

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