CN114382709A - 离心风机、离心风机的工作方法及吸油烟机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种离心风机，包括电机、叶轮，叶轮包括轮体、与轮体相连接的叶轮中盘、固定套设在电机的输出轴上的轮盘，叶轮中盘附着在轮盘的一侧面并与轮盘相连接，叶轮中盘与轮盘之间沿周向分布设置有多个压电片，电机轴与轮盘之间沿周向设置有多个压电衬套，轮盘上还设置有用于检测轮盘振动幅度的加速度传感器；还包括与各压电片、各压电衬套电信号连接的电源模块以及分别与各压电片、各压电衬套、加速度传感器、电源模块电信号连接的控制板。本发明还涉及该离心风机的工作方法，基于各压电片、各压电衬套的检测数据实现叶轮振动的原因的分析和调节，进而减小叶轮振动。本发明还涉及一种应用前述离心风机和/或离心风机的工作方法的吸油烟机。

Description

离心风机、离心风机的工作方法及吸油烟机
技术领域
本发明涉及吸油烟机技术领域，具体涉及一种离心风机、离心风机的工作方法以及吸油烟机。
背景技术
风机是吸油烟机中的核心部件，现有的吸油烟机通常采用离心式风机以进行吸排油烟，离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中的叶轮及驱动叶轮转动的电机。当电机驱动叶轮旋转时，叶轮中心的压强降低，低于大气压力，进而将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。吸油烟机中的离心式风机由于加工及安装精度问题，会造成叶轮动平衡失常，进而在工作状态下叶轮会发生不平衡问题，引起异音，甚至造成机器故障，影响用户体验。另外由于叶轮孔与电机轴之间基于便于拆装的要求属于间隙配合，因此叶轮孔与电机轴之间的对中性对叶轮工作状态的影响也较大。
目前针对叶轮的振动检测通常在叶轮的非日常工作状态下采用特定的实验装置进行测试，如授权公告号为CN108593229B(申请号为201810253565.9)的中国发明专利《整体叶轮叶片振动测试装置与测试方法》，其中公开的测试装置仅仅能获取基于已知气流作用下叶片的振动情况测试，获取的仅仅是一个振动情况结果。无法有效解决离心式风机实际工作过程中的动平衡失常问题，也无法针对动平衡失常问题进行原因分析，无法实现离心风机在工作过程中的动态调整而来减小其振动问题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够检测轮盘与叶轮中盘之间的配合平面度以及轮盘与电机轴的同轴度，进而实现轮盘动平衡调节的离心风机。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够有效分析叶轮振动原因，同时能尽可能实现动平衡调节的离心风机的工作方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够减少振动的吸油烟机。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种离心风机，包括电机、叶轮，所述叶轮包括轮体、与轮体相连接的叶轮中盘、固定套设在电机的输出轴上的轮盘，所述叶轮中盘附着在轮盘的一侧面并与轮盘相连接，其特征在于：所述叶轮中盘与轮盘之间沿周向分布设置有多个压电片，所述电机轴与轮盘之间沿周向设置有多个压电衬套，所述轮盘上还设置有用于检测轮盘振动幅度的加速度传感器；
还包括与各压电片、各压电衬套电信号连接的电源模块以及分别与各压电片、各压电衬套、加速度传感器、电源模块电信号连接的控制板。
为了方便极性压电片的安装，同时避免因压电片引起的叶轮振动，所述轮盘上设置有多个凹槽，各压电片设置在凹槽内且与轮盘的平面相齐平。
优选地，所述叶轮中盘和轮盘通过螺栓连接，所述压电片套设在螺栓上。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如前述的离心风机的工作方法，其特征在于：在叶轮以稳定转速工作且轮盘振动幅值S＞S0时，其中S0为设定的振动阈值；
检测获取各压电片的压力数据，根据各压电片的压力数据比较计算，以及压电片自身压力数据的变化情况，进而判断引起轮盘振动的原因，引起轮盘振动的原因包括轮盘与叶轮中盘之间的配合平面度问题、轮盘与电机轴的同轴度问题；
当因轮盘与叶轮中盘之间的配合平面度引起的轮盘振动时，调整压电片的供电电压，进而实现轮盘与叶轮中盘之间的配合平面度的调整；当因电机轴的同轴度问题引起的轮盘振动时，控制调整各压电衬套的供电电压，进而实现轮盘与电机轴的同轴度的调整。
作为改进，包括以下步骤：
S100、检测获取各压电片的实时压力数据，并计算各压电片在叶轮一个转动周期内的平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]，其中i和n为自然数，n为压电片的数量，1≤i≤n，Fi表示第i个压电片的平均压力数据；
S200、获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最大压力数据Fmax，获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最小压力数据Fmin；
S300、计算压力差数据ΔF＝Fmax－Fmin；
S400、如果ΔF＞F0，其中F0为设定的压力差阈值，则进行S500，否则判断因其他因素引起的叶轮振动；
S500、判断最小压力数据Fmin对应的压电片的压力数据是否随着叶轮转动周期而周期变化；如果是，则进行S600；否则，则进行S700；
S600、判断是因轮盘与叶轮中盘之间的配合平面度引起的轮盘振动，同时控制向最小压力数据Fmin对应的压电片输入设定的单位调节电压Vm，并重新检测获取轮盘的振动幅值S进行叶轮振动情况的判断；
S700、检测获取各压电衬套的电压数据，获取各压电衬套相对于当供电电压基础上的电压数据变化量ΔV；如果存在ΔV＞V0，其中V0为设定电压差阈值，则进行S800；否则判断因其他因素引起的叶轮振动；
S800、判断是因轮盘与电机轴的同轴度引起的轮盘振动，按照设定的同轴度单位电压调节量控制调整ΔV＞V0对应的各压电衬套的供电电压以实现相应的压电衬套发生微变形，并重新检测获取轮盘的振动幅值S进行叶轮振动情况的判断。
为了基于平面度问题导致的大振动情况加快调节速度，S600中，当调整过压电片的调节电压后，检测获取的S仍大于S0，则在当次需要进行压电片的电压调节时，按照设定的电压增大方法增大单位调节电压Vm。
为了避免每次进行调节计算工作，当经过压电片的电压调节和/或压电衬套的电压调节而使得检测获取的S≤S0后，则记录当前叶轮转速下的对应压电片的电压调节数据和/或压电衬套的电压调节数据。
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，其特征在于：应用如前述的离心风机和/或如前述的离心风机的工作方法。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的离心风机基于叶轮中盘与轮盘之间的压电片，以及电机轴与轮盘之间的压电衬套的检测数据，进而判断引起叶轮振动的平面度问题以及同轴度问题，进而实现相应的调节工作，以提高叶轮中盘与轮盘之间的平面度，以及电机轴与轮盘的同轴度，进而减小叶轮的振动情况。
本发明中的离心风机的工作方法，可有效、准确的分析引起叶轮振动的原因，进而针对性的进行调整，在离心风机的日常工作过程中即能自主解决因叶轮中盘与轮盘之间的平面度、电机轴与轮盘的同轴度引起的叶轮振动问题，针对叶轮振动问题的解决更加及时、灵活。
而应用前述离心风机和/或离心风机的工作方法的吸油烟机，能够有效减小吸油烟机工作过程中因叶轮故障导致的噪音问题，用户体验更好。
附图说明
图1为本发明实施例中离心风机的主视图。
图2为本发明实施例中电机、叶轮的配合结构剖视图。
图3为本发明实施例中离心风机的立体分解图。
图4为本发明实施例中轮盘的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例中的离心风机包括电机1、叶轮2、控制板、电源模块，根据需要该离心风机还可以设置蜗壳，蜗壳设置在电机1、叶轮2外。其中叶轮2包括轮体21、叶轮中盘22以及轮盘23。其中轮体21包括多片叶片，这些叶片通过支撑筋而连接呈环状。
叶轮中盘22与轮体21相连接，具体地，叶轮中盘22上设置有一周插孔，叶片则穿过插孔并固定在插孔内。叶轮中盘22的中心位置开设有孔，进而能够套在电机1的输出轴外。
轮盘23固定套设在电机1的输出轴上，具体地，该轮盘23的中心设置设匹配套在电机1的输出轴外，并且与电机1的输出轴之间具有间隙。轮盘23的一端通过其他连接结构与电机1的输出轴实现限位固定连接。而叶轮中盘22附着在轮盘23的一侧面并通过螺栓与轮盘23相连接，叶轮中盘22中心的孔也可供轮盘23的轴套232穿过，轴套232紧配在叶轮中盘22中心的孔内。
如图2、图3所示，叶轮中盘22与轮盘23之间沿周向分布设置有多个压电片3，本实施例中，压电片3套设在用于连接叶轮中盘22和轮盘23的螺栓上，这些压电片3沿周向均匀分布设置。为了方便极性压电片3的安装，同时避免因压电片3引起的叶轮2振动，轮盘23上设置有多个凹槽231，各压电片3设置在凹槽231内且与轮盘23的平面相齐平。
电机轴与轮盘23之间沿周向设置有多个压电衬套4，具体地，压电衬套4设置在电机轴与轮盘23的轴套232之间的间隙内。如图4所示，为了方便压电衬套4在电机轴与轮盘23的轴套232之间的间隙内的定位固定，轮盘23的轴套232内还沿周向对应于每个压电衬套4凸设有定位台阶233，进而压电衬套4的一端顶在定位台阶233上。
另外轮盘23上还设置有用于检测轮盘23振动幅度的加速度传感器(图中未示出)。
各压电片3、各压电衬套4分别与电源模块电信号连接，控制板分别与各压电片3、各压电衬套4、加速度传感器、电源模块电信号连接，基于不同的振动原因，控制板能够控制电源模块向各压电片3、各压电衬套4输入调节电压，进而使得压电片3、压电衬套4基于调节电压发生形变，进而实现叶轮2振动情况的改善。
前述的离心风机的工作方法为：在叶轮2以稳定转速工作时，利用加速传感器检测获取轮盘23的振动幅值S，当S＞S0时，其中S0为设定的振动阈值，则说明此时叶轮2的振动较大，由于引起叶轮2振动的原因包括轮盘23与叶轮中盘22之间的配合平面度问题、轮盘23与电机轴的同轴度问题，则基于前述的压电片3和压电衬套4结构可以实现这两种情况的分析，同时也能针对这两种原因进行相应的调节，进而减小叶轮2的振动。
基于前述的条件工作时，控制板检测获取各压电片3的压力数据，根据各压电片3的压力数据比较计算，以及压电片3自身压力数据的变化情况，进而判断引起轮盘23振动的原因，引起轮盘23振动的原因包括轮盘23与叶轮中盘22之间的配合平面度问题、轮盘23与电机轴的同轴度问题。当因轮盘23与叶轮中盘22之间的配合平面度引起的轮盘23振动时，调整压电片3的供电电压，进而实现轮盘23与叶轮中盘22之间的配合平面度的调整；当因电机轴的同轴度问题引起的轮盘23振动时，控制调整各压电衬套4的供电电压，进而实现轮盘23与电机轴的同轴度的调整。
具体地，离心风机的工作方法包括以下步骤。
S000、在叶轮2以稳定转速工作时，利用加速传感器检测获取轮盘23的振动幅值S，当S＞S0时，进行S100，否则认为叶轮2正常工作。
S100、检测获取各压电片3的实时压力数据，并计算各压电片3在叶轮2一个转动周期内的平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]，其中i和n为自然数，n为压电片3的数量，1≤i≤n，Fi表示第i个压电片3的平均压力数据。在叶轮2的一个转动周期即叶轮2转动一周的时间，叶轮2转动一周的过程中，基于叶轮2的转动动作，各压电片3上的压力数据可能发生变化，为了更准确的反应各压电片3上的数据情况，则基于平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]进行计算判断。
S200、获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最大压力数据Fmax，获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最小压力数据Fmin。
S300、计算压力差数据ΔF＝Fmax－Fmin。
S400、如果ΔF＞F0，其中F0为设定的压力差阈值，则说明叶轮2转动过程中，不同压电片3上的压力数据相差较大，此时则很可能是因为叶轮2的平面度或者同轴度问题引起的振动。当出现平面度问题时，会直接引起ΔF＞F0的情况，当出现同轴度问题时，会间接引起ΔF＞F0的情况。基于此，进行S500，否则判断因其他因素引起的叶轮2振动。
S500、判断最小压力数据Fmin对应的压电片3的压力数据是否随着叶轮2转动周期而周期变化；如果是，则说明同轴度没有问题，仅仅是因为平面度问题引起叶轮2转动过程中轮盘23与叶轮中盘22之间的压电片3上受力不均匀，如此则进行S600；否则，则说明可能是同轴度引起的叶轮2振动，进而进行S700。
S600、判断是因轮盘23与叶轮中盘22之间的配合平面度引起的轮盘23振动，同时控制向最小压力数据Fmin对应的压电片3输入设定的单位调节电压Vm，并重新检测获取轮盘23的振动幅值S进行叶轮2振动情况的判断，即返回S000。基于该情况，如果当调整过压电片3的调节电压后，检测获取的S仍大于S0，则说明平面度较差，需要进行大幅度调节，如此在当次需要进行压电片3的电压调节时，按照设定的电压增大方法增大单位调节电压Vm。电压增大方法可以为增大单位调节电压的系数，或者在单位调节电压Vm基础上直接增加设定的电压调节量等。
S700、检测获取各压电衬套4的电压数据，获取各压电衬套4相对于当供电电压基础上的电压数据变化量ΔV；如果存在ΔV＞V0，其中V0为设定电压差阈值，则进行S800；否则判断因其他因素引起的叶轮振动；
S800、判断是因轮盘23与电机轴的同轴度引起的轮盘振动，按照设定的同轴度单位电压调节量控制调整ΔV＞V0对应的各压电衬套4的供电电压以实现相应的压电衬套4发生微变形，进而返回S000，重新检测获取轮盘23的振动幅值S进行叶轮振动情况的判断。
为了避免每次进行调节计算工作，当经过压电片3的电压调节和/或压电衬套4的电压调节而使得检测获取的S≤S0后，则记录当前叶轮2转速下的对应压电片3的电压调节数据和/或压电衬套4的电压调节数据。针对叶轮2不同的转速，记录对应的压电片3的电压调节数据和/或压电衬套4的电压调节数据，如此在后续工作过程中直接应用该调节数据即可。如果叶轮2在基于该压电片3的电压调节数据和/或压电衬套4的电压调节数据工作的情况又出了S＞S0，再重新按照前述的方法进行电压调节参数的调节和记录。
前述的离心风机、离心风机的工作方法可以应用在任意需要使用离心风机的电器中，如可以应用在空调、空气净化器等电器中。本实施例中涉及一种吸油烟机，该吸油烟机中应用如前述的离心风机和/或离心风机的工作方法。由于吸油烟机的靠近使用者，工作噪音大，而应用了前述离心风机和/或离心风机的工作方法的吸油烟机，能够有效减小吸油烟机工作过程中因叶轮2故障导致的噪音问题，用户体验更好。
油烟机中应用前述的离心风机的工作方法时，当出现平面度或者同轴度问题时，可以对应进行轮盘23上相应位置油污的检查，看看是否是因为油污堆积引起的，也能间接反映叶轮2上的油污程度和油污位置情况，应用效果更好。
在本发明的说明书及权利要求书中使用了表示方向的术语，诸如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“侧”、“顶”、“底”等，用来描述本发明的各种示例结构部分和元件，但是在此使用这些术语只是为了方便说明的目的，是基于附图中显示的示例方位而确定的。由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。

Claims (8)

1.一种离心风机，包括电机(1)、叶轮(2)，所述叶轮(2)包括轮体(21)、与轮体(21)相连接的叶轮中盘(22)、固定套设在电机(1)的输出轴上的轮盘(23)，所述叶轮中盘(22)附着在轮盘(23)的一侧面并与轮盘(23)相连接，其特征在于：所述叶轮中盘(22)与轮盘(23)之间沿周向分布设置有多个压电片(3)，所述电机轴与轮盘(23)之间沿周向设置有多个压电衬套(4)，所述轮盘(23)上还设置有用于检测轮盘(23)振动幅度的加速度传感器；
还包括与各压电片(3)、各压电衬套(4)电信号连接的电源模块以及分别与各压电片(3)、各压电衬套(4)、加速度传感器、电源模块电信号连接的控制板。
2.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于：所述轮盘(23)上设置有多个凹槽(231)，各压电片(3)设置在凹槽(231)内且与轮盘(23)的平面相齐平。
3.根据权利要求1所述的离心风机，其特征在于：所述叶轮中盘(22)和轮盘(23)通过螺栓连接，所述压电片(3)套设在螺栓上。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的离心风机的工作方法，其特征在于：在叶轮(2)以稳定转速工作且轮盘(23)振动幅值S＞S0时，其中S0为设定的振动阈值；
检测获取各压电片(3)的压力数据，根据各压电片(3)的压力数据比较计算，以及压电片(3)自身压力数据的变化情况，进而判断引起轮盘(23)振动的原因，引起轮盘(23)振动的原因包括轮盘(23)与叶轮中盘(22)之间的配合平面度问题、轮盘(23)与电机轴的同轴度问题；
当因轮盘(23)与叶轮中盘(22)之间的配合平面度引起的轮盘(23)振动时，调整压电片(3)的供电电压，进而实现轮盘(23)与叶轮中盘(22)之间的配合平面度的调整；当因电机轴的同轴度问题引起的轮盘(23)振动时，控制调整各压电衬套(4)的供电电压，进而实现轮盘(23)与电机轴的同轴度的调整。
5.根据权利要求4所述的离心风机的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、检测获取各压电片(3)的实时压力数据，并计算各压电片(3)在叶轮(2)一个转动周期内的平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]，其中i和n为自然数，n为压电片(3)的数量，1≤i≤n，Fi表示第i个压电片(3)的平均压力数据；
S200、获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最大压力数据Fmax，获取平均压力数据组[F1,F2,……Fi,……Fn]中的最小压力数据Fmin；
S300、计算压力差数据ΔF＝Fmax－Fmin；
S400、如果ΔF＞F0，其中F0为设定的压力差阈值，则进行S500，否则判断因其他因素引起的叶轮(2)振动；
S500、判断最小压力数据Fmin对应的压电片(3)的压力数据是否随着叶轮(2)转动周期而周期变化；如果是，则进行S600；否则，则进行S700；
S600、判断是因轮盘(23)与叶轮中盘(22)之间的配合平面度引起的轮盘(23)振动，同时控制向最小压力数据Fmin对应的压电片(3)输入设定的单位调节电压Vm，并重新检测获取轮盘(23)的振动幅值S进行叶轮(2)振动情况的判断；
S700、检测获取各压电衬套(4)的电压数据，获取各压电衬套(4)相对于当供电电压基础上的电压数据变化量ΔV；如果存在ΔV＞V0，其中V0为设定电压差阈值，则进行S800；否则判断因其他因素引起的叶轮振动；
S800、判断是因轮盘(23)与电机轴的同轴度引起的轮盘(23)振动，按照设定的同轴度单位电压调节量控制调整ΔV＞V0对应的各压电衬套(4)的供电电压以实现相应的压电衬套(4)发生微变形，并重新检测获取轮盘(23)的振动幅值S进行叶轮振动情况的判断。
6.根据权利要求5所述的离心风机的工作方法，其特征在于：S600中，当调整过压电片(3)的调节电压后，检测获取的S仍大于S0，则在当次需要进行压电片(3)的电压调节时，按照设定的电压增大方法增大单位调节电压Vm。
7.根据权利要求5所述的离心风机的工作方法，其特征在于：当经过压电片(3)的电压调节和/或压电衬套(4)的电压调节而使得检测获取的S≤S0后，则记录当前叶轮(2)转速下的对应压电片(3)的电压调节数据和/或压电衬套(4)的电压调节数据。
8.一种吸油烟机，其特征在于：应用如权利要求1至3任一项所述的离心风机和/或如权利要求4至7任一项所述的离心风机的工作方法。
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