CN104121219B - 家用电动吸尘器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种家用电动吸尘器，同时实现吸入功率的提高和使最大电流降低至家用电源插座的上限值(低于15A)以下。本发明的具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器具有以下特性：家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A。

Description

家用电动吸尘器

技术领域

本发明涉及家用电动吸尘器。

背景技术

作为本技术领域的背景技术，例如可列举日本特开2011-226398号公报(专利文献1)。该公报中记载了这样的内容，即，从相当于风机入口的电动风机入口通过的空气，在暂时通过叶轮入口部(impeller eye)附近后，被叶轮升压和增速。之后，气流通过扩散器发生大致180゜的流向转向后，流入折返引导部，在该过程中气流被减速，而压力相应地上升。

尤其是，专利文献1中记载了在周方向上等间隔地设置有8片叶片，其形状为随着从叶轮入口部向径方向外侧去，依次在旋转方向上以及逆旋转方向上扭转，然后再一次在旋转方向上扭转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2011-226398号公报

发明内容

发明要解决的问题

上述文献记载了现有的电动风机实现效率的提高，从而能够提高电动吸尘器的吸入功率。其中，吸入功率的测定方法由JIS C9108(2009)“电动吸尘器”规定。吸入功率指的是，对于可由风量与真空度的积求得的空气力学动力，该空气力学动力的测定值构成的空气力学动力曲线的最大值即为吸入功率。为了实现高吸入功率，除了像现有技术的电动风机那样提高风机效率之外，还存在增大电动吸尘器的耗电功率(电动风机的耗电功率)的方法。在为了提高吸入功率而增大电动风机的耗电功率的情况下，如图3所示，通过提高获得吸入功率的风量点(以下称吸入功率点)的电流是有效的。不过，当增大了吸入功率点的电流时，虽然能有望提高吸入功率，但测定吸入功率时的运转条件下的最大电流将增大，可能会超过一般家庭使用的电源插座的电流容量(15A)。

并且，为了增大吸入功率点的电流，还需要提高电动机的转矩或增大风机的轴动力，或者同时需要这两者。电动风机的效率会因电动机的电流增大和风机的轴动力增大而发生效率降低，由此可能导致吸入功率的提高量减小。

因此，本发明的目的在于提供一种家用电动吸尘器，能够同时实现吸入功率的提高和使最大电流降低至家用电源插座的上限值(低于15A)以下。

此外，本发明的目的还在于提供一种家用电动吸尘器，即使在增大吸入功率点的电流的情况下，也使最大电流降低至家用电源插座的上限值(低于15A)以下，并通过一并提高叶轮的效率，能够实现吸入功率的提高。

解决问题的方案

为实现上述目的，例如采用以下技术方案。

本发明包括多种解决上述技术问题的技术方案，作为一例，本发明的具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A。

发明的效果

根据本发明能够提供一种家用电动吸尘器，可同时实现吸入功率的提高和使最大电流降低至家用电源插座的上限值(低于15A)以下。

此外，根据本发明能够提供一种家用电动吸尘器，即使在增大吸入功率点的电流的情况下，也使最大电流降低至家用电源插座的上限值(低于15A)以下，并通过一并提高叶轮的效率，实现吸入功率的提高。

附图说明

图1是吸尘器主体的示意性横截面图。

图2是吸尘器用电动风机的截面图。

图3表示使用现有技术来增大电动吸尘器的耗电功率时的电流值的变化。

图4(a)是从轴方向前侧观察实施例1的叶轮的正视图。图4(b)是从与旋转轴垂直的面观察实施例1的叶轮的侧视图。

图5(a)是表示实施例1的重叠长度比与电流比的关系的图。图5(b)是表示实施例1的重叠长度比与叶轮效率的关系的图。

图6(a)是表示现有技术中电动风机效率、电流、空气力学动力关于风量的关系的图。图(b)是表示实施例中电动风机效率、电流、空气力学动力关于风量的关系的图。

图7(a)是从轴方向前侧观察实施例2的正视图。图7(b)是从与旋转轴垂直的面观察实施例2的叶轮的侧视图。

图8(a)是表示实施例2的叶片包角与电流比的关系的图。图8(b)是表示实施例2的叶片包角与叶轮效率的关系的图。

图9是从轴方向前侧观察实施例3的正视图。

图10(a)是表示实施例3的叶片出口角与电流比的关系的图。图10(b)是表示实施例3的叶片出口角与叶轮效率的关系的图。

图11(a)是从轴方向前侧观察实施例4的叶轮的正视图。图11(b)是从与旋转轴垂直的面观察实施例4的叶轮的侧视图。

图12(a)是表示实施例4的扩大率与电流比的关系的图。图12(b)是表示实施例4的扩大率与叶轮效率的关系的图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施例1～实施例4进行详述。

【实施例1】

以下使用附图说明本发明的一实施例。

首先使用图1说明电动吸尘器的整体。根据图1中示意表示的电动吸尘器主体100的从上方观察的横截面图，对电动吸尘器主体100的结构进行说明。令可自由装卸地安装于电动吸尘器主体100的软管接头101的安装侧为电动吸尘器主体100的前侧。

在电动吸尘器主体100的前侧，具有用于保持纸袋103的集尘室102，在电动吸尘器主体100的后侧，具有用于收纳电动风机106的电动机室105，在集尘室102与电动机室105之间具有过滤部104，用于即使在尘埃从纸袋103漏出时也能够抑制集尘室102内的尘埃流入电动机室105。集尘室102与电动机室105经过滤部104连通。集尘室102中具有可自由装卸的纸袋103。纸袋103的开口与软管接头101连通。当尘埃在纸袋103内堆积时，纸袋103膨胀起来，纸袋103的与开口相反的一侧的底部会与过滤部104抵接。电动机室105中具有用于产生抽吸力的电动风机106。在电动风机106的前端与电动机室105的前侧的壁面之间，具有用于抑制电动风机106的振动传递至电动吸尘器主体100的防振橡胶107(防振部件)。防振部件也可以取代橡胶使用弹簧。电动风机106在前端具有用于吸入空气的风机入口108，在后侧的侧部具有用于排出空气的风机出口109。风机入口108面对着过滤部104开口。在电动机室105的一侧，具有用于将电源线卷绕收纳的电线卷盘110。另外，还具有探测电动风机的电流，控制运转条件的控制电路112。此外，在电动吸尘器主体100的后侧两侧部具有车轮111。另外，软管接头101上连接有软管，软管与操作管连接，操作管上连接有延长管，延长管与吸入件连接，不过图中并未示出。

接着，对电动吸尘器主体100内的空气的流动进行说明。从软管接头101流入的空气进入集尘室102。图1中作为集尘部件示出了纸袋103，但袋的材料并不受限制。另外，在旋风式吸尘器的情况下，代替纸袋103收容旋风室(旋风式集尘盒)。由纸袋103除去了尘埃的空气，之后流入电动机室105。电动风机106隔着防振橡胶107被悬挂架设于电动机室105中，从风机入口108流入的空气在被升压后，从风机出口109被排气，经未图示的电动吸尘器主体100的排气口排出到外部。

接着使用图2说明电动风机106。电动风机106包括用于吸入空气的风机201和用于驱动风机201的电动机202。

电动机202中，在由壳体203和尾架204构成的电动机外壳上，经轴承218支承旋转轴205，旋转轴205上安装有转子206。转子206的外周配置有作为固定部的定子207。对作为旋转部的转子206的电力供给，由电刷208和与其接触的换向器209来传递。

风机201包括收纳在风扇罩214中的与旋转轴205直接连结的叶轮210，设置在叶轮210的外周侧的扩散器211，和隔着分隔板212配置在扩散器211的对面的折返引导部213。叶轮210在叶轮入口部215与风扇罩214一侧所具有的密封部件216大体接触，具有防止空气泄漏即防止循环气流的结构。

从相当于图1的风机入口108的电动风机入口217通过的空气，在通过叶轮入口部215附近后，被叶轮210升压和增速。之后，气流通过扩散器211发生大致180゜的流向转向后，流入折返引导部213，在该过程中气流被减速，而压力相应地上升。通过折返引导部213后的气流流入电动机202的壳体203内，对转子206、定子207、电刷208、换向器209等进行冷却后被排出。旋转轴205的轴方向与电动吸尘器主体100的前后方向大致一致。以旋转轴205为基准，与轴方向正交的方向为半径方向。

本发明中作为对象的家用电动吸尘器中使用的电动风机的叶轮外径约为φ60mm～φ120mm的范围，叶片出口高度约为6～12mm的范围，叶片的板厚约为0.5～1.5mm的范围，叶片数约为6～13片的范围，最高转速约为每分钟35,000～50,000转的范围。另外，家用电动吸尘器的额定耗电功率约为大于1150W小于等于1500W的范围。

接着使用图4说明叶轮400的形状。此处以图2中的叶轮210作为叶轮400进行说明。图4(a)是从轴方向前侧观察叶轮400的正视图。图4(b)是从与旋转轴垂直的面观察叶轮400的侧视图。其中，图4中为了容易看到叶片401的形状，将护罩(shroud)壁410图示为半透明。叶片401在护罩壁410与毂壁411之间沿周方向等间隔地设置有8片，具有随着从叶轮入口402去往半径方向外侧而在旋转方向上后退的叶片形状。另外，图4的叶片表示的是在轴方向上大致为二维形状的叶片，但也可以是在径方向上扭转的形状或三维形状的叶片。另外，在通过冲压加工板材而形成叶片的情况下，有毂壁和护罩壁则能够容易地通过铆接而构成。另外，本实施例中说明了具有护罩壁的叶轮，但也可以是不具有护罩壁的开式叶轮。

此处，令从图4所示的叶片的前缘(叶片的最内缘)403向着旋转方向一侧的相邻的叶片(前进位置的叶片)404的负压面405(叶片的在旋转方向上后退的一侧的壁面)由最短的距离构成的线为入口喉宽a₁₀406，并令从前进的叶片404的后缘407(叶片的最外缘)向着逆旋转方向一侧的相邻的叶片(后退位置的叶片)401的压力面408(叶片的在旋转方向上前进的一侧的壁面)由最短的距离形成的线为出口喉宽a₂₀409。叶片401的与护罩壁410的内壁相接的压力面408的形状，和前进位置的叶片404的与护罩壁410的内壁相接的负压面405的形状所形成的叶片401与叶片404重叠的部位，被定义为重叠部412。另外，在叶片401、404不设置于护罩壁410的内壁的情况下，采用从轴方向观察叶片的护罩内壁一侧的端部的正投影构成的形状。另外，沿轴方向观察重叠部412的正投影构成的形状中，从入口喉宽a₁₀406至出口喉宽a₂₀409，沿着重叠部412的形状描绘大致正切的圆413，将通过各圆中心的线的长度414定义为重叠长度L。

图5表示的是，设上述重叠长度L414与叶片出口半径R₂415的比为L/R₂时，重叠长度比与家用电动吸尘器的吸入功率点的电流I_d与最大电流I_max的电流比I_max/I_d的关系(影响)以及重叠长度比与叶轮效率的关系(影响)。其中，最大电流是使用了JIS C9108(2009)“电动吸尘器”中规定的吸入功率的测定方法测定的电流的最大值。图5(a)表示以重叠长度比为横轴，以电流比为纵轴，使用流体分析计算出的结果；图5(b)表示以重叠长度比为横轴，以吸入功率点的叶轮效率为纵轴，使用流体分析计算出的结果。其中，满足最大电流低于15A，并且吸入功率点的电流为13.2A以上的电流比为1.136以下。即，当电流比大于1.136时，最大电流将为15A以上。

根据图5(a)可知，电流比满足1.136以下的重叠长度比501为0.96以上。另一方面，电动吸尘器的运转控制中为了掌握垃圾的集尘量而对电动机的电流进行探测。在探测电流的方法中，如图5(a)所示电流比为1的情况下，因垃圾的集尘量而导致的电动机的电流值将不会存在差别，控制会变得困难。即，通过使电流比为大于1小于等于1.136的范围502，能够探测运转状态处于何种风量，能够进行吸尘器的运转控制。因此，图5(a)所示的重叠长度比的范围需要为小于1.15大于等于0.96。针对重叠长度比的最佳范围进一步使用图5(b)进行说明。根据图中可知，图5(a)所示的重叠长度比小于1.15大于等于0.96的范围内的叶轮的效率，大于重叠长度比为0.9时的叶轮的效率。特别是，在重叠长度比为小于1.15大于等于0.96的范围中，可知重叠长度比约为1.1时叶轮的效率最高。

重叠长度意味着叶片的流路长度。因此，若重叠长度短，则到达叶片出口前叶片间的流路面积急速扩大，因流动分离而导致的损失增大。反过来若重叠长度变长，则叶片间流路变长，摩擦损失增大，效率将降低。因此，本实施例中，在考虑到与叶轮出口半径R₂的比的情况下，重叠长度比L/R₂在小于1.15大于等于0.96的区间中效率最高。尤其是，在重叠长度L大于叶轮出口半径的L/R₂＝1.1附近，上述流动分离导致的损失与摩擦损失的和最小，更为优选。

接着在图6中表示现有技术与本实施例的电动风机效率、电流、吸入功率的比较。图6(a)表示的是现有技术中增大耗电功率时电动风机效率、电流和空气力学动力关于风量的特性的变化，图6(b)表示的是本实施例中增大耗电功率时电动风机效率、电流和空气力学动力关于风量的特性的变化。

可知现有技术中叶轮的重叠长度比小于本发明产品的最佳范围。因此，可认为是本发明产品的图5(a)所示的电流比为1.136以上的情况。即，为了提高吸入功率而增大电动风机的电流，虽然能有望提高吸入功率，但对应最大电流的风量点的电流会达到15A以上。并且，现有技术中由于叶轮的重叠长度比小于本发明产品的最佳范围，所以因电流的增大导致电动机效率降低，为了能弥补该效率降低，叶轮效率将无法提高，因此电动风机效率可能会降低，吸入功率的提高量较小。

另一方面，通过如实施例所示使叶轮的重叠长度比为最佳范围，能够将最大电流抑制为小于15A，由于叶轮的效率也得到提高，所以吸入功率点的电动风机的效率能够提高，能够增大吸入功率的提高量。由此，能够获得搭载了将最大电流降低至低于15A，并且能够提高吸入功率的电动风机的家用电动吸尘器。

另外，将吸入功率点的风量定义为Q_d，将最大电流的运转条件的风量定义为Q_max，则本实施例能够获得吸入功率点的风量Q_d为约1.9m³/min，最大风量Q_max为约3m³/min，吸入功率点的电流I_d为13.2A，最大电流I_max低于15A，因此电流梯度a＝(I_max-I_d)/(Q_max-Q_d)为约1.63。即，满足本实施例所示的电流比和重叠长度比的最佳范围(小于1.15大于等于0.96)的电流梯度a为1.63以下。

此外，在不同的电气环境下也具有同样的效果。例如，在通过耗电功率来提高使用电压110V的吸尘器的吸入功率的情况下，在满足电源线的电流上限值低于15A的基础上，还存在降低最大电流这一问题。因此，为了不增大最大电流而增大吸入功率点的电流以提高吸入功率，如本发明所示使叶轮的重叠长度比小于1.15大于等于0.96是有效的。通过采用本发明的最佳范围，即使是使用电压为110V的吸尘器也能够抑制最大电流，并且由于能够提高叶轮的效率，所以能够提高吸入功率点的电动风机的效率，能够增大吸入功率的提高量。

【实施例2】

由于基本结构与实施例1相同，因此对相同要素标记相同标记省略说明。

接着使用图7说明叶轮700的形状。此处以图2中的叶轮210作为叶轮700进行说明。图7(a)是从轴方向前侧观察叶轮700的正视图。图7(b)是从与旋转轴垂直的面观察叶轮700的侧视图。其中，图7中为了容易看到叶片的形状，将护罩壁707图示为半透明。叶片701沿周方向等间隔地设置有8片，具有随着从叶轮入口702去往半径方向外侧而在旋转方向上后退的叶片形状。另外，图7的叶片表示的是在轴方向上大致为二维形状的叶片，但也可以是在径方向上扭转的形状或三维形状的叶片。另外，在通过冲压加工板材而形成叶片的情况下，有毂壁和护罩壁则能够容易地通过铆接而构成。另外，本实施例中说明了具有护罩壁的叶轮，但也可以是不具有护罩壁的开式叶轮。

此外，将图7所示的连结叶轮700的叶片701的前缘703(叶片的最内缘)与旋转轴中心704的线，和连结叶片701的后缘705(叶片的最外缘)与旋转轴中心704的线所成的角度定义为叶片包角706。其中，图7所示的叶片包角706以与护罩壁707的内壁相接的叶片形状表示，在叶片为扭转的叶片或三维形状的叶片的情况下，采用与护罩壁707的内壁相接的一侧和与毂壁708相接的一侧中叶片包角的较大的一方的叶片包角706。

图8表示上述叶片包角对家用电动吸尘器的最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的电流比I_max/I_d以及叶轮效率的影响。图8(a)表示以叶片包角为横轴，以电流比为纵轴，使用流体分析计算出的结果；图8(b)表示以叶片包角为横轴，以吸入功率点的叶轮效率为纵轴，使用流体分析计算出的结果。其中，满足最大电流低于15A，并且吸入功率点的电流为13.2A以上的电流比为1.136以下。即，当电流比大于1.136时，最大电流将为15A以上。

根据图8(a)可知，电流比满足1.136以下的叶片包角801为115゜以上。另一方面，电动吸尘器的运转控制中为了掌握垃圾的集尘量而对电动机的电流进行探测。在探测电流的方法中，如图8(a)所示电流比为1的情况下，因垃圾的集尘量而导致的电动机的电流值将不会存在差别，控制会变得困难。即，通过使电流比为大于1小于等于1.136的范围802，能够探测运转状态处于何种风量，能够进行吸尘器的运转控制。因此，图8(a)所示的叶片包角的范围需要为小于128゜大于等于115゜。针对叶片包角的最佳范围进一步使用图8(b)进行说明。根据图中可知，图8(a)所示的叶片包角小于128゜大于等于115゜的范围内的叶轮的效率，高于叶片包角为110°时的叶轮的效率。尤其是，在叶片包角小于128゜大于等于115゜的范围中，叶片包角约为123゜时的效率最高。另外，使叶片形状如图4所示重叠长度比为0.96以上，并将叶片包角构成于最佳范围，则能够较高地维持叶轮的效率。

叶片包角706对重叠部的入口喉宽a₁₀有影响。若叶片包角706增大，则重叠部的入口喉宽a₁₀减小，由入口喉宽a₁₀与叶片高度的积定义的叶片入口面积减小，来自叶轮入口702的气流被缩流而发生缩流损失，进而由于速度较大所以摩擦损失会增大。反过来越叶片包角706减小，则叶片入口面积增大，在叶片入口发生流动分离，叶轮效率降低。

因此，本实施例中叶片包角θ在小于128゜大于等于115゜的区间中叶轮效率最高。尤其是，在叶片包角θ为123゜附近，上述摩擦损失与流动分离导致的损失的和最小，更为优选。

另外，在重叠部的出口喉宽a₂₀固定的情况下，叶片包角706越大，重叠部的入口喉宽a₁₀越小。因此，重叠部的流路扩大增大，发生流动分离，产生损失。反过来，若叶片包角706减小，则重叠部的入口喉宽a₁₀增大。因此，若重叠部的流路扩大变得过小，由气流的减速而带来的压力上升的效果减小，叶轮效率降低。

因此，本实施例中叶片包角θ在小于128゜大于等于115゜的区间中叶轮效率最高。尤其是，在叶片包角θ为123゜附近，能够使上述因流动分离导致的损失最小，并同时使因减速带来的压力上升的效果最大，更为优选。

另外，将吸入功率点的风量定义为Q_d，将最大电流的运转条件的风量定义为Q_max，本实施例中吸入功率点的风量Q_d为约1.9m³/min，最大风量Q_max为约3m³/min，吸入功率点的电流I_d为13.2A，最大电流I_max低于15A，电流梯度a＝(I_max-I_d)/(Q_max-Q_d)为约1.63。即，满足本实施例所示的电流比和叶片包角的最佳范围(小于128゜大于等于115゜)的电流梯度a为1.63以下。

以上，通过如实施例所示使叶轮的叶片包角为小于128゜大于等于115゜，能够将最大电流降低为小于15A，同时由于叶轮的效率也得到提高，所以吸入功率点的电动风机的效率能够提高，能够增大吸入功率的提高量。由此，能够获得搭载了将最大电流降低至低于15A，同时能够提高吸入功率的电动风机的家用电动吸尘器。

此外，在不同的电气环境下也具有同样的效果。例如，在通过耗电功率来提高使用电压110V的吸尘器的吸入功率的情况下，在满足电源线的电流上限值低于15A的基础上，还存在降低最大电流这一问题。因此，为了不增大最大电流而增大吸入功率点的电流以提高吸入功率，如本发明所示使叶轮的叶片包角小于128゜大于等于115゜是有效的。通过采用本发明的最佳范围，即使是使用电压为110V的吸尘器也能够抑制最大电流，并且由于能够提高叶轮的效率，所以能够提高吸入功率点的电动风机的效率，能够大幅提高吸入功率。

【实施例3】

由于基本结构与实施例1相同，因此对相同要素标记相同标记省略说明。

接着使用图9说明叶轮900的形状。此处以图2中的叶轮210作为叶轮900进行说明。图9是从轴方向前侧观察叶轮900的正视图。其中，图9中为了容易看到叶片形状，将护罩壁图示为半透明。叶片901沿周方向等间隔地设置有8片，具有随着从叶轮入口902去往半径方向外侧而在旋转方向上后退的叶片形状。另外，图9的叶片表示的是在轴方向上大致为二维形状的叶片，但也可以是在径方向上扭转的形状或三维形状的叶片。另外，在通过冲压加工板材而形成叶片的情况下，有毂壁和护罩壁则能够容易地通过铆接而构成。另外，本实施例中说明了具有护罩壁的叶轮，但也可以是不具有护罩壁的开式叶轮。

此处，对于图9所示的将叶片901的后缘903与旋转轴中心904连结的直线905，作通过叶片外缘部的正交线906，令其与叶片的外缘部的压力面上的切线907所成的角度908为叶片出口角β₂。另外，在叶片的外缘部设有锥形部(楔形部)或圆角部等的情况下，令除了该部位之外的最外径处的外缘部的叶片出口角为β₂即可。

图10表示叶片出口角对家用电动吸尘器的与最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的电流比I_max/I_d以及叶轮效率的影响。图10(a)表示以叶片出口角为横轴，以电流比为纵轴，使用流体分析计算出的结果；图10(b)表示以叶片出口角为横轴，以吸入功率点的叶轮效率为纵轴，使用流体分析计算出的结果。其中，满足最大电流为不足15A，并且吸入功率点的电流为13.2A以上的电流比为1.136以下。即，当电流比大于1.136时，最大电流将为15A以上。

根据图10(a)可知，电流比满足1.136以下的叶片出口角β₂1001为27゜以下。另一方面，电动吸尘器的运转控制中为了掌握垃圾的集尘量而对电动机的电流进行探测。在探测电流的方法中，如图10(a)所示电流比为1的情况下，因垃圾的集尘量而导致的电动机的电流值将不会存在差别，控制会变得困难。即，通过使电流比为大于1小于等于1.136的范围1002，能够探测运转状态处于何种风量，能够进行吸尘器的运转控制。因此，图10(a)所示的叶片出口角的范围需要为大于16゜小于等于27゜。针对叶片出口角的最佳范围进一步使用图10(b)进行说明。根据图中可知，图10(a)所示的叶片出口角为大于16゜小于等于27゜的范围中，能够较高地维持叶轮的效率。尤其是，可知叶片出口角为约20゜时效率最高。

叶片出口角与叶轮出口速度存在相关性。另外，在叶片出口处，由于从叶片的压力面流入负压面的气流，会发生流动分离。若增大叶片出口角，则叶轮出口速度增大，在叶片出口与从其它叶片流出的气流碰撞而产生的混合损失会增大。反过来若叶片出口角减小，则叶轮出口速度减小，叶片出口部产生的流动分离会增大，混合损失再次增大，效率降低。因此，本实施例中叶片出口角β₂在大于16゜小于等于27゜的区间中叶轮效率最高。尤其是，在叶片出口角β₂为20゜附近，上述混合损失最小，更为优选。

现有技术的描述中，记载了护罩壁一侧的叶片出口角为约35゜，毂壁一侧的叶片出口角为约20゜。叶轮的轴动力由叶片出口角中较大的一方决定，现有技术中即使使用护罩壁一侧和毂壁一侧的叶片出口角平均的情况下也为约27.5゜，为本实施例的最佳范围外。另外，叶片出口角的平均值为约27.5゜的情况下，认为其叶轮效率小于叶片出口角为20゜的情况。另外，在叶片形状为三维形状的情况下，可以使护罩壁一侧和毂壁一侧的角度中较大的一方的叶片出口角，或者两者的平均值在本实施例的范围内。

另外，将吸入功率点的风量定义为Q_d，将最大电流的运转条件的风量定义为Q_max，本实施例中吸入功率点的风量Q_d为约1.9m³/min，最大风量Q_max为约3m³/min，吸入功率点的电流I_d为13.2A，最大电流I_max低于15A，电流梯度a＝(I_max-I_d)/(Q_max-Q_d)为约1.63。即，满足本实施例所示的电流比和叶片出口角度的最佳范围(大于16゜小于等于27゜)的电流梯度a为1.63以下。

以上，通过如实施例所示使叶轮的叶片出口角大于16゜小于等于27゜，能够将最大电流降低为小于15A，同时由于叶轮的效率也得到提高，所以吸入功率点的电动风机的效率能够提高，能够增大吸入功率的提高量。由此，能够获得搭载了将最大电流降低至低于15A，并且能够提高吸入功率的电动风机的家用电动吸尘器。

此外，在不同的电气环境下也具有同样的效果。例如，在通过耗电功率来提高使用电压110V的吸尘器的吸入功率的情况下，在满足电源线的电流上限值低于15A的基础上，还存在降低最大电流这一问题。因此，为了不增大最大电流而增大吸入功率点的电流以提高吸入功率，如本发明所示使叶轮的叶片出口角大于16゜小于等于27゜是有效的。通过采用本发明的最佳范围，即使是使用电压为110V的吸尘器也能够抑制最大电流，并且由于能够提高叶轮的效率，所以能够提高吸入功率点的电动风机的效率，能够大幅提高吸入功率。

【实施例4】

由于基本结构与实施例1相同，因此对相同要素标记相同标记省略说明。

接着使用图11说明叶轮1100的形状。此处以图2中的叶轮210作为叶轮1100进行说明。图11(a)是从轴方向前侧观察叶轮1100的正视图。图11(b)是从与旋转轴垂直的面观察叶轮1100的侧视图。其中，图11中为了容易看到叶片形状，将护罩壁1110图示为半透明。叶片1101沿周方向等间隔地设置有8片，具有随着从叶轮入口1102去往径方向外侧而在旋转方向上后退的叶片形状。另外，图11的叶片表示的是在轴方向上大致为二维形状的叶片，但也可以是在径方向上扭转的形状或三维形状的叶片。另外，在通过冲压加工板材而形成叶片的情况下，有毂壁和护罩壁则能够容易地通过铆接而构成。另外，本实施例中说明了具有护罩壁的叶轮，但也可以是不具有护罩壁的开式叶轮。

此处，将图11所示的叶片1101中从图11所示的叶片1101的前缘(叶片的最内缘)1103向着旋转方向一侧的相邻的叶片(前进位置的叶片)1104的负压面1105(叶片的在旋转方向上后退的一侧的壁面)由最短的距离构成的线定义为入口喉宽a₁₀1106，并将从前进的叶片1104的后缘1107(叶片的最外缘)向着逆旋转方向一侧的相邻的叶片(后退位置的叶片)1101的压力面1108(叶片的在旋转方向上前进的一侧的壁面)由最短的距离形成的线定义为出口喉宽a₂₀1109。另外，在叶片1101、1104不设置于护罩壁1110的内壁的情况下，采用投影在从轴方向观察的正面的面上构成的部位。

图12中令出口喉宽a₂₀与入口喉宽a₁₀的比为扩大率a₂₀/a₁₀，图中表示扩大率对家用电动吸尘器的最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的电流比I_max/I_d以及叶轮效率的影响。图12(a)表示以扩大率为横轴，以电流比为纵轴，使用流体分析计算出的结果；图12(b)表示以扩大率为横轴，以吸入功率点的叶轮效率为纵轴，使用流体分析计算出的结果。其中，满足最大电流为不足15A，并且吸入功率点的电流为13.2A以上的电流比为1.136以下。即，当电流比大于1.136时，最大电流将为15A以上。

根据图12(a)可知，电流比满足1.136以下的扩大率1201为1.45以下。另一方面，电动吸尘器的运转控制中为了掌握垃圾的集尘量而对电动机的电流进行探测。在探测电流的方法中，如图12(a)所示电流比为1的情况下，因垃圾的集尘量而导致的电动机的电流值将不会存在差别，控制会变得困难。即，通过使电流比为大于1小于等于1.136的范围1202，能够探测运转状态处于何种风量，能够进行吸尘器的运转控制。因此，图12(a)所示的扩大率的范围需要为大于1.06小于等于1.45。针对扩大率的最佳范围进一步使用图12(b)进行说明。根据图中可知，图12(a)所示的扩大率为大于1.06小于等于1.45的范围中，能够较高地维持叶轮的效率。尤其是，可知扩大率为约1.2时效率最高。

扩大率意味着重叠部中的流路面积的变化。因此，若扩大率较大则叶片间的流路面积急速扩大，因流动分离而导致的损失增大。反过来若扩大率较小，则叶片间流路的摩擦损失增大，效率降低。因此，本实施例中扩大率a₂₀/a₁₀在大于1.06小于等于1.45的区间中效率最高。尤其是，在扩大率a₂₀/a₁₀为1.2附近，上述因流动分离导致的损失与摩擦损失的和最小，更为优选。

另外，将吸入功率点的风量定义为Q_d，将最大电流的运转条件的风量定义为Q_max，本实施例中吸入功率点的风量Q_d为约1.9m³/min，最大风量Q_max为约3m³/min，吸入功率点的电流I_d为13.2A，最大电流I_max低于15A，电流梯度a＝(I_max-I_d)/(Q_max-Q_d)为约1.63。即，满足本实施例所示的电流比和扩大率的最佳范围(大于1.06小于等于1.45)的电流梯度a为1.63以下。

以上，通过如实施例所示使叶轮的扩大率大于1.06小于等于1.45，能够将最大电流降低为小于15A，同时由于叶轮的效率也得到提高，所以吸入功率点的电动风机的效率能够提高，能够增大吸入功率的提高量。由此，能够获得搭载了将最大电流降低至低于15A，并且能够提高吸入功率的家用电动风机的电动吸尘器。

此外，在不同的电气环境下也具有同样的效果。例如，在通过耗电功率来提高使用电压110V的吸尘器的吸入功率的情况下，在满足电源线的电流上限值低于15A的基础上，还存在降低最大电流这一问题。因此，为了不增大最大电流而增大吸入功率点的电流以提高吸入功率，如本发明所使叶轮的扩大率大于1.06小于等于1.45是有效的。通过采用本发明的最佳范围，即使是使用电压为110V的吸尘器也能够抑制最大电流，并且由于能够提高叶轮的效率，所以能够提高吸入功率点的电动风机的效率，能够大幅提高吸入功率。

附图标记说明

100 电动吸尘器主体

101 软管接头

102 集尘室

103 纸袋

104 过滤部

105 电动机室

106 电动风机

107 防振橡胶

108 风机入口

109 风机出口

110 电线卷盘

111 车轮

112 控制电路

201 风机

202 电动机

203 壳体

204 尾架

205 旋转轴

206 转子

207 定子

208 电刷

209 换向器

210、400、700、900、1100 叶轮

211 扩散器

212 分隔板

213 折返引导部

214 风扇罩

215 叶轮入口部

216 密封部件

217 电动风机入口

218 轴承

300 电流与吸入功率的变化

402、702、902、1102 叶轮入口

403、703、1103 前缘

404、1104 前进叶片

405、1105 负压面

406、1106 入口喉宽

407、705、903、1107 后缘

408、1108 压力面

409、1109 出口喉宽

410、707、1110 护罩壁

411、708、1111 毂壁

412 重叠部

413 与重叠部正切的圆

414 重叠长度

415 叶轮出口半径

416、704、904 旋转轴中心

417、709、909、1112 旋转方向

500、800、1000、1200 电流比与叶轮效率的影响

501、801、1001、1201 电流比上限

502、802、1002、1202 必要电流比范围

600 电动风机效率、电流和吸入功率的变化

706 叶片包角

905 将叶片的后缘与旋转轴中心连结的直线

906 正交线

907 叶片的外表面上的切线

908 叶片出口角

Claims (8)

1.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A，

所述叶片具有如下形状：构成在彼此相邻的叶片间的重叠部的重叠长度L与叶轮出口半径R₂的重叠长度比L/R₂大于等于0.96小于1.15。

2.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的比I_max/I_d为1.136以下，

所述叶片具有如下形状：构成在彼此相邻的叶片间的重叠部的重叠长度L与叶轮出口半径R₂的重叠长度比L/R₂大于等于0.96小于1.15。

3.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A，所述叶片具有如下形状：连结叶轮的叶片的前缘与旋转轴中心的线和连结叶片的后缘与旋转轴中心的线所成的角度大于等于115゜小于128゜。

4.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置 于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的比I_max/I_d为1.136以下，

所述叶片具有如下形状：连结叶轮的叶片的前缘与旋转轴中心的线和连结叶片的后缘与旋转轴中心的线所成的角度大于等于115゜小于128゜。

5.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A，

所述叶片具有如下的叶片形状：对将叶轮的叶片的后缘与旋转轴中心连结的直线，作通过叶片的后缘的正交线，令该正交线与叶片的后缘的压力面上的切线所成的角度为叶片出口角，该叶片出口角大于16゜小于等于27゜。

6.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的比I_max/I_d为1.136以下，

所述叶片具有如下的叶片形状：对将叶轮的叶片的后缘与旋转轴中心连结的直线，作通过叶片的后缘的正交线，令该正交线与叶片的后缘的压力面上的切线所成的角度为叶片出口角，该叶片出口角大于16゜小于等于27゜。

7.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环 状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且吸入功率点的电流为13.2A以上，最大电流小于15A，

所述叶片具有如下的叶片形状：令从叶轮的叶片的前缘向着旋转方向上的前进侧的相邻的叶片的负压面由最短的距离构成的线为入口喉宽a₁₀，并令从前进的叶片的后缘向着位于逆旋转方向上的叶片的压力面由最短的距离形成的线为出口喉宽a₂₀时，扩大率a₂₀/a₁₀大于1.06小于等于1.45。

8.一种具有电动风机的家用电动吸尘器，所述电动风机包括圆环状的护罩；与所述护罩相对配置的毂；在所述护罩与所述毂之间配置于圆周方向的多个叶片；和使所述护罩、所述毂与所述叶片旋转的电动机，所述家用电动吸尘器的特征在于，具有以下特性：

家用电动吸尘器的额定耗电功率大于1150W小于等于1500W，并且最大电流I_max与吸入功率点的电流I_d的比I_max/I_d为1.136以下，

所述叶片具有如下的叶片形状：令从叶轮的叶片的前缘向着旋转方向上的前进侧的相邻的叶片的负压面由最短的距离构成的线为入口喉宽a₁₀，并令从前进的叶片的后缘向着位于逆旋转方向上的叶片的压力面由最短的距离形成的线为出口喉宽a₂₀时，扩大率a₂₀/a₁₀大于1.06小于等于1.45。