CN218062787U - 一种叶轮、风机及吸尘器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及流体机械领域，公开了一种叶轮、风机及吸尘器，包括轮毂和叶片；叶片具有多个，多个叶片分布于轮毂的周向上，轮毂的表面开设有若干沟槽，通过在轮毂的表面开设沟槽，沟槽能够将涡抬升至沟槽的槽脊之上，减小涡与叶轮的表面接触面积，减小涡与叶轮的表面接触所造成的能量损失，涡被抬升之后能够沿着沟槽运动，减少了涡的横向扩散及发展所造成的能量损失，减小流体流动阻力，提升叶轮性能。并且，在轮毂的表面上开设沟槽能够避免叶片的强度下降，可操作空间较大，更容易加工。根据实际需要，叶轮的尺寸和叶片数量可以相应调整，只要满足5≤两相邻叶片间的沟槽数目n≤20时，即可保证叶轮的气动性能、减阻效果维持在优良水平。

Description

一种叶轮、风机及吸尘器

技术领域

本实用新型涉及流体机械领域，特别是涉及一种叶轮、风机及吸尘器。

背景技术

吸尘器的风机是通过电机带动叶轮高速旋转，在密封腔体内形成高负压空间，将外部灰尘吸入集尘装置内，从而达到清洁的目的的清洁装置。

目前，吸尘器的风机的转速在20000-150000rpm不等，风机整机可实现120-230AW的气动功率。而叶轮作为吸尘器风机的关键部件，其性能的好坏直接决定了风机整机气动功率及效率的高低。然而，目前叶轮的气动性能较差。

实用新型内容

本实用新型实施例旨在提供一种叶轮、风机及吸尘器，该叶轮的气动性能较优。

本实用新型实施例解决其技术问题采用以下技术方案：提供一种叶轮，包括轮毂和叶片；所述叶片具有多个，多个所述叶片分布于所述轮毂的周向上，所述轮毂的表面开设有若干沟槽，5≤每相邻两所述叶片之间的沟槽数目n≤20。

在一些实施例中，每相邻两所述叶片之间的区域形成流道，所述沟槽的走向与所述流道的发展方向一致，所述沟槽的截面呈三角形状。

在一些实施例中，所述沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的尾段；或，所述沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的中段。

在一些实施例中，5≤每相邻两所述叶片之间的沟槽数目n≤12。

在一些实施例中，所述沟槽包括长沟槽和短沟槽，所述长沟槽和所述短沟槽交替设置。

在一些实施例中，所述轮毂的半径从前段至尾段呈变大趋势，所述长沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的尾段，所述短沟槽从所述轮毂的中段延伸至所述轮毂的尾段。

在一些实施例中，10≤相邻两所述叶片间的沟槽数目n≤20。

在一些实施例中，所述轮毂的尾端周缘处的表面的延伸方向与所述轮毂轴向的夹角为0°～50°。

本实用新型实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：提供一种风机，包括如上所述的叶轮。

本实用新型实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：一种吸尘器，包括如上所述的风机。

与现有技术相比较，在本实用新型实施例提供的叶轮、风机及吸尘器中，通过在轮毂的表面开设沟槽，沟槽能够将涡抬升至沟槽的槽脊之上，减小涡与叶轮的表面接触面积，减小涡与叶轮的表面接触所造成的能量损失，涡被抬升之后能够沿着沟槽运动，减少了涡的横向扩散及发展所造成的能量损失，减小流体流动阻力，提升叶轮性能。并且，在轮毂的表面上开设沟槽能够避免叶片的强度下降，可操作空间较大，更容易加工。根据实际需要，叶轮的尺寸和叶片数量可以相应调整，只要满足5≤两相邻叶片间的沟槽数目n≤20时，即可保证叶轮的气动性能、减阻效果维持在优良水平。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是鲨鱼表皮上的三角形沟纹肋条的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1提供的一种叶轮的结构示意图；

图3是图2所示的叶轮在另一个角度下的结构示意图；

图4是在未设置沟槽时涡与叶轮表面的示意图；

图5是在设置沟槽后涡与叶轮表面的示意图；

图6是图2所示的叶轮的沟槽的结构示意图；

图7是本实用新型实施例2提供的叶轮的结构示意图；

图8是图7所示的叶轮在另一个角度下的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“连接”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“左”、“右”、“上端”、“下端”、“顶部”以及“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本实用新型。

鲨鱼是海洋游的最快的动物之一，大量实验和研究表明，相对于其他光滑结构，仿鲨鱼皮(三角形沟纹肋条)结构具备更优的减阻、减粘特性。鲨鱼皮表面鳞片形状如图1所示。

仿鲨鱼皮(三角形沟纹肋条)结构减粘减阻应用涡减阻理论，湍流中会产生很多涡，涡与结构表面接触会产生能量损失，导致阻力增加，涡的扩散还会产生二次涡，同样增加阻力。而开设于结构表面上的沟槽结构可以将涡抬升，使涡停留在沟槽槽脊上方，从而使得气流在沟槽内的部分的速度梯度、速度脉冲减小至低于气流在结构表面上的部分的速度梯度、速度脉冲，气流与结构表面的剪切应力也随之降低。同时，沟槽结构能够引导涡结构沿沟槽移动，从而避免涡的横向迁移，减弱了涡的猝发、缠结及边界层外的湍流。

仿鲨鱼皮(三角沟纹肋条)结构的沟槽尺寸需要做严格限定。当涡流结构比沟槽小时，会掉入沟槽内与沟槽表面发生相互作用，当涡的尺寸比沟槽结构大时，涡被抬升，与沟槽表面的接触面积减小，相互作用也减小，同时沟槽面的表面积比平面的大，因此只有当沟槽宽度和间距足够小，使避免摩擦阻力比光滑平面小时才能表现出减阻效果。沟槽的深宽比，也即沟槽的深度与宽度的比值跟沟槽深度和宽度都有关系，深宽比小，沟槽宽度大，涡容易掉入沟槽内与沟槽表面发生相互作用；深宽比大，沟槽宽度小，涡不容易掉入沟槽内，与沟槽面的接触减小，相互作用减小。因此，只有当深宽比合适时，并且壁面摩擦阻力比光滑平面小时才能够表现出减阻效果。

实施例1

受以上启发，本实用新型实施例1提供一种叶轮，该叶轮可以为半开式叶轮，也可以为闭式叶轮。一般地，闭式叶轮包括轮盘、轮盖及多个叶片，轮盘和轮盖相对设置，多个叶片设置于轮盘和轮盖之间。相对比于闭式叶轮，半开式叶轮没有轮盖。在本实施例中，以半开式叶轮为例进行说明。

值得说明，闭式叶轮的轮盖开孔大、强度低，限制了闭式叶轮的圆周速度的提高和电机效率的提升，而半开式叶轮由于没有端盖的限制，最大允许圆周速度显著提升。因此，采用半开式叶轮能够实现较大转速、较高的气动效率。

请参阅图2和图3，该叶轮包括轮毂10和多个叶片20。多个叶片20沿轮毂10的周向间隔分布，多个叶片20呈圆周阵列，轮毂10设置于该圆周阵列的中心处，每相邻两叶片20之间的间距相等。

轮毂10大致呈圆锥形或者圆台形。在沿轮毂10的轴向上，轮毂10可分为轮毂10前段、轮毂10中段及轮毂10尾段，轮毂10中段设置于轮毂10前段和轮毂10尾段之间。在由轮毂10前段指向轮毂12尾段的方向上，轮毂12的直径增大，也即轮毂10前段的直径较小，轮毂10后段的直径较大。具体地，在由轮毂10前段指向轮毂10尾段的方向上，轮毂10的直径增大的速率先增大后减小，以使轮毂10的前段、中段的表面朝靠近轮毂10的轴线的方向内凹，轮毂10尾段的表面朝远离轮毂10的轴线的方向外凸。

轮毂10的尾端周缘处的表面的延伸方向趋于平行轮毂10的轴线，轮毂10的尾端周缘即轮毂10尾段的远离轮毂10前段的一端的周缘。

轮毂10的尾段形成半开式叶轮的轮盘。

叶轮具有进气口和出气口。进气口靠近轮毂10前段，出气口靠近轮毂10尾段。

叶片20沿螺旋线延伸，该螺旋线螺旋的圈数可以少于一圈。叶片20延伸所沿的螺旋线的中心线皆与轮毂10的轴线相重合，各叶片20延伸所沿的螺旋线的螺旋方向一致。

每相邻两叶片20之间的区域形成流道。流道的一端连通叶轮的进气口，流道的另一端连通叶轮的出气口。在叶轮旋转过程中，流体从进气口流入流道内，流体在流道内沿着流道流动，然后从出气口流出流道。

流道从进气口至出气口的方向即为流道的发展方向，流道的宽度沿流道的发展方向呈增大趋势。

叶片20的数目为N，7≤N≤11，叶片20的具体数目可以根据叶轮所需要的整体气动性能确定。

各叶片20包括前缘面21、尾缘面22、叶顶面23、叶根面24、压力面25及吸力面26。叶片20朝向叶轮旋转方向的一面为压力面25，叶片20远离叶轮旋转方向的一面为吸力面26，叶片20的四周边缘分别形成前缘面21、尾缘面22、叶顶面23及叶根面24。具体地，前缘面21、尾缘面22、叶顶面23及叶根面24皆位于压力面25和吸力面26之间，前缘面21靠近叶轮的进气口，前缘面21与轮毂10的轴线形成夹角，前缘面21远离轮毂10轴线的一端高于前缘面21靠近轮毂10轴线的一端，这样设置主要为了减少叶轮在旋转过程中叶片前缘处的气流阻力。尾缘面22靠近叶轮的出气口，尾缘面22靠近轮毂10轴线的一端高于尾缘面22远离轮毂10轴线的另一端。叶顶面23靠近进气口的一端与前缘面21的一端连接，具体为前缘面21远离轮毂10轴线的一端；叶顶面23靠近出气口的一端与尾缘面22的一端连接，具体为尾缘面22靠近轮毂10轴线的一端。叶根面24与轮毂10表面相贴合，形成一体结构，叶根面24的靠近进气口的一端与前缘面21的一端连接，具体为前缘面21的靠近轮毂10轴线的一端，叶根面24的靠近出气口的一端与尾缘面22的一端连接，具体为尾缘面22的靠近轮毂10尾端周缘的一端。

轮毂10靠近叶片20的尾缘面22处的表面的延伸方向，也即轮毂10的尾端周缘处的表面的延伸方向与轮毂10的轴向的夹角为0～50°，如此设置使得轮毂10尾端周缘具有导向的作用，能够使得流体导向为与轮毂10的轴向的夹角为0～50°，从而减少流体与风机的外壳内壁碰撞所造成的能量损失，叶片10的叶顶面23与尾缘面22的连接处呈圆角光滑过渡，能够较好地将流经叶片10做功的流体导流至基本上平行于轮毂10的轴向，以减少叶片20尾缘面22出口处的流体与风机外壳的内壁的碰撞损失，提高叶轮的性能。气流轴向进入叶轮，并轴向离开叶轮，此种叶轮可以应用于吸尘器的风机。

在沿叶片20的延伸方向上，也即在沿螺旋线的方向上，叶片20可分为叶片20前段和叶片20尾段。其中，叶片20前段靠近叶轮的进气口，叶片20尾段靠近叶轮的出气口。叶片20前段的压力面25内凹，形成内凹面，具体地，内凹的方向与叶轮的旋转方向相反。叶片20尾段的压力面25外凸，形成外凸面，具体地，外凸的方向与叶轮的旋转方向相同。叶片20前段和叶片20尾段光滑过渡。

叶轮在安装后，叶轮与风机的外壳内壁不可避免会有缝隙，在叶轮转动时，流道与该缝隙产生压力差，流道内的部分气流经过叶片的叶顶面23处向该缝隙侧泄露，也即，流体流经叶片20的叶顶面23处会出现泄露损失，导致叶轮的性能降低。另外，泄露出现在叶片前段甚至是进气口处时，有效做功的流体流量降低，流体经过叶片产生的压力降低，容易造成叶轮性能降低，因此，该泄露出现在叶片20前段时对叶轮性能的影响更加明显，通过将叶片20前段的压力面25设置与叶轮的旋转方向相反的方向内凹，有利于贴合流体引流，并且叶片20前段的压力面能够在进气口处对流体形成包裹，能够减少流体在进气口处的泄露损失，扩大叶轮在小流量下的压力面，增加压力面与流体的接触面积，提升叶轮性能。

此处对小流量下的压力面25进行详细说明，叶轮在小流量的工况下，流体不能充满整个流道，会在叶片20的压力面25处出现边界层分离的现象，也即流动分离，通过将叶片20的压力面25设置为先内凹后外凸，能够引导流体贴近轮毂10的表面，并且贴近叶片20的压力面25及吸力面26，减少流体靠近叶顶面23处的流动损失。

叶片20前段弯曲的曲率小于叶片20后段弯曲的曲率。

此处需要对内凹面和外凸面进行详细说明，参阅图2，在叶片20上取M、Q、N、P四点，其中，M、Q分别为叶片20上靠近叶根面24的两点，N、P分别为叶片20上靠近叶顶面23的两点，MN连线位于叶片20前段，PQ连线位于叶片20尾段。叶片20前段各部分均具备以下特征：MN连线在叶片20的压力面25或者吸力面26上的投影近似为弧线，其凸出方向与叶轮的旋转方向相反。叶片20尾段各部分均具备以下特征：PQ连线在叶片20的压力面25或者吸力面26上的投影近似为弧线或者直线，其曲率远大于MN连线在叶片20的压力面25或者吸力面26上的投影的曲率，PQ连线在叶片20尾段上靠近尾缘面22处的投影近似直线，在叶片20尾段上远离尾缘面22处的投影近似弧线，PQ连线在叶片20的压力面25或者吸力面26上的投影的凸出方向与叶轮的旋转方向相同。

在由叶片20前段到叶片20尾段的方向上，叶高逐渐减小，叶高方向也即叶顶面23指向叶根面24的方向。叶片20前段的叶高较大，利于包裹进气口处的流体，减少流体的泄露损失，叶片20尾段的叶高较小，利于减轻叶片20与出气口处的流体的碰撞损失，提升叶轮的气动性能。

由于从叶片20前段到叶片20尾段的方向上，叶片的叶高逐渐降低，叶片20做功能力降低，在叶片20尾段设置凸起面可以降低阻力损失，因此通过仿真实验验证，当叶片20尾段占叶片20总长的5％～30％时，叶片20尾段降低阻力损失的效果较优，从而使叶轮整体性能较优。

在叶轮的表面上开设有沟槽30。沟槽30的走向与流道的发展方向一致。由于叶片20沿螺旋线延伸，流道也基本上沿螺旋线延伸。流道的发展方向，也即沿着流道的延伸方向，并且由流道的靠近进气口的一端到流道的靠近出气口的一端的方向。在叶轮旋转的过程中，湍流中会产生涡v，涡v与叶轮的表面接触会造成能量损失，如图4所示。通过在叶轮的表面上开设沟槽30，沟槽30的走向与流道的发展方向一致，能够对流体运动起到导流及捋顺气流方向的作用，气体运行更为流畅，提升叶轮性能。另外，沟槽30能够将涡v抬升至沟槽30的槽脊之上，如图5所示，减小涡v与叶轮的表面接触面积，减小涡v与叶轮的表面接触所造成的能量损失，涡v被抬升之后能够沿着沟槽30运动，沟槽30的槽脊可以限制涡v的运动方向，有效避免了涡v的横向扩散及发展所造成的能量损失，减小流体流动阻力，提升叶轮性能。另外，在叶轮的表面开设沟槽30，不需要改变叶轮的整体尺寸，可以在现有的叶轮结构上设计、加工，节约了设计成本。另外，通过在叶轮的表面开设沟槽30，移除了叶轮的部分材料，减轻了叶轮的重量，可以减轻负载电机的载荷，从而间接提高叶轮的转速。

沟槽30开设于轮毂10的表面，并由轮毂10的前段延伸至轮毂10的尾段，可选地，沟槽30还可以只由轮毂10的前段延伸至轮毂10的中段。流体进入流道后，流体的流速较慢，叶片20旋转对流体做功，流体的静压及动能同步得到提升。流体流动至靠近叶片20尾缘处的流道时，流体的流速较快，沟槽30对流体的增压及增速效果略有降低。因此，设置于轮毂10的前段上的沟槽30能够在流体的流速较慢时开始发挥作用，减阻效果较好，靠近叶片20尾缘处的流道对减阻需求较前段没那么高，因此，根据实际需要，轮毂10的尾段处可以不设置沟槽30。

可以理解，根据实际需要，沟槽30也可以开设于叶片20的表面。例如，沟槽30开设于叶片20的压力面25和/或吸力面26上。由于叶片20较薄，在叶片20的表面上开设沟槽30容易导致叶片20的强度下降，可操作空间较小，加工难度大。因此，相比较于在叶片20的表面上开设沟槽30，在轮毂10的表面上开设沟槽30能够避免叶片20的强度下降，并且可操作空间较大，更容易加工。

沟槽30的截面呈三角形状，能够形成仿鲨鱼皮结构，也即三角沟纹肋条结构，具备较优的减阻、减粘特性。

请参阅图6，沟槽30的尺寸需要做严格限定。当涡的尺寸比沟槽30的宽度小时，会掉入沟槽30内与沟槽30的槽壁及轮毂10表面发生力的相互作用，当涡的尺寸比沟槽30的宽度大时，涡被抬升，与叶轮表面的接触面积减小，相互作用也减小，因此只有当沟槽30的宽度和间距适当，才能使壁面摩擦阻力比光滑平面小，从而使叶轮表面具备减阻效果。沟槽30的深宽比跟沟槽30的深度和宽度都有关系，深宽比小，沟槽30的宽度大，涡容易掉入沟槽30内与沟槽30的槽壁发生力的相互作用；深宽比大，沟槽30的宽度小，涡不容易掉入沟槽30内，与叶轮表面的接触减小，相互作用减小。因此，只有当沟槽30的深宽比合适时，并且壁面摩擦阻力比轮毂表面小时才能够表现出减阻效果。

通过实验测试，沟槽30的参数如下时，沟槽30抬升涡结构的效果较显著：

5≤相邻两叶片20间的沟槽30数目n≤12，相邻两叶片20间的沟槽30数目n为6时最佳。

4°≤相邻两沟槽30的槽底的中心角A≤10°，相邻两沟槽30的槽底的中心角A为8.6°时最佳。需要说明，相邻两沟槽30的槽底的中心角A为相邻两沟槽30靠近叶轮出气口处的槽底与靠近叶轮进气口处的槽底之间的连线所形成的夹角，相邻两沟槽30之间的间距越大，相邻两沟槽30的槽底的中心角A越大，相邻两沟槽20之间的间距越小，相邻两沟槽30的槽底的中心角A越小。

0.08mm≤沟槽30的宽度L≤0.14mm。

沟槽30的深度H＝(1～1.5)L。

在一些实施例中，叶片20的数目N＝7，相邻两叶片20间的沟槽30数目n＝6，相邻两沟槽30的槽底的中心角A＝8.6°，沟槽30的宽度L＝0.14mm，沟槽30的深度H＝1.07L＝0.15mm。

单个沟槽30的宽度L占单个流道出口圆周总长2％～3％。

单个流道内的沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的15～30％。

需要说明，单个流道出口圆周总长S，即单个流道内的轮毂尾端周缘的圆周长度，如图3所示。

实施例2

一方面，由于轮毂10大致呈圆锥或者圆台状，轮毂10前段的直径较小，另一方面，沟槽30需要保证一定的宽度，以避免无法形成三角形沟纹结构，因此轮毂10前段的表面上只能容纳少量的沟槽30，导致整个轮毂10上的沟槽30的数量较少。基于此，在前述各实施例所提供的叶轮的基础上，本实用新型实施例2提供一种叶轮，与实施例1提供的叶轮基本相同，区别主要在于沟槽30的结构不同，具体如下：

请参阅图7和图8，沟槽30分为长沟槽32和短沟槽34。长沟槽32和短沟槽34交替设置。长沟槽32由轮毂10前段延伸至轮毂10尾段，也即，长沟槽32由流道前段延伸至流道尾段。短沟槽34由轮毂10中段延伸至轮毂10尾段，也即，短沟槽34由流道中段延伸至流道尾段。由于轮毂10大致呈圆锥或者圆台状，轮毂10后段的直径较大，在沿流道的发展方向上，流道逐渐扩宽，靠近叶轮出气口处的沟槽30间距也逐渐增加，导致轮毂10前段处的沟槽30间距较小，轮毂10前段处的沟槽30将涡抬升的效果较好，涡不容易掉入轮毂10前段处的沟槽30内，轮毂10前段处的减阻性能较好，轮毂10中段及轮毂10尾段处的沟槽30间距较大，轮毂10中段及尾段处的沟槽30将涡抬升的效果较差，涡容易掉入轮毂10中段及尾段处的沟槽30内，轮毂10中段及尾段处的减阻性能较差。通过将沟槽30设置为长沟槽32和短沟槽34，短沟槽34能够充分利用轮毂10尾段的表面的空间，而长沟槽32的数量与改进前沟槽30的数量基本相等，因此，轮毂10前段处的沟槽30间距基本不变，轮毂10前段处的减阻性能基本不受到影响，轮毂10中段及尾段处的沟槽间距减小，轮毂10中段及尾段处的沟槽30将涡抬升的效果提升，涡更不容易掉入轮毂10中段及尾段处的沟槽30内，轮毂10中段及尾段处的减阻性能得到提升。

可以理解，根据实际需要，长沟槽32和短沟槽34也可以开设于叶片20的表面上，例如，开设于叶片20的压力面25和/或吸力面26上。由于在叶片20前段到叶片20尾段的方向上，叶高逐渐减小，长沟槽32从叶片20尾段延伸至叶片20前段，短沟槽34从叶片20中段延伸至叶片20前段，相比较于只在叶片20的表面上开设长沟槽32，在叶片20的表面上增加短沟槽34后，叶片20尾段处的沟槽30间距基本不变，叶片20尾段处的减阻性能基本不受影响，叶片20中段及叶片20前段处的沟槽30间距减小，叶片20中段及前段处的沟槽30将涡抬升的效果提升，涡更不容易掉入叶片20中段及前段处的沟槽30内，叶片20中段及前段处的减阻性能得到提升。

短沟槽34与长沟槽32长度之比为0.3～0.5，短沟槽34与长沟槽32长度之比0.33时叶轮整体的气动性能最佳。

长沟槽32和短沟槽34相交替的排布方式可以为每相邻两长沟槽32之间设置有一个或两个的短沟槽34，也可以为每相邻两短沟槽34之间设置有一个或者两个的长沟槽32。在本实施例中，每相邻两长沟槽32之间设置有一个短沟槽34。

10≤两相邻叶片20间的沟槽30数目n≤20。

长沟槽32数可以等于短沟槽34数，或者长沟槽32数与短沟槽34数相差1。

单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的20％～50％，在单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的29.3％时叶轮的气动性能达到最佳。

可以理解，在实施例1中，5≤两相邻叶片20间的沟槽30的数目n≤12，在实施例2中，10≤两相邻叶片20间的沟槽30数目n≤20。综上，只要5≤两相邻叶片20间的沟槽30数目n≤20即可。

可以理解，在实施例1中，单个流道内的沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的15～30％，在实施例2中，单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的20％～50％。综上，只要单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的15％～50％即可。

值得说明，根据实际需要，叶轮尺寸或者叶片20数量可以相应调整。在相同叶轮尺寸下，叶片20数增加，则单个流道体积减小，此时需要减小沟槽30数量，避免流道内出现沟槽30过多无法形成三角形沟纹肋条结构；反之，叶片20数减少，则单个流道体积增加，需要增加沟槽30数量，防止流体的涡与轮毂10表面有较大接触造成能量损失。根据实验发现，只要满足以下至少一个条件，即可保证叶轮的气动性能、减阻效果维持在优良水平，如下：

5≤两相邻叶片20间的沟槽30数目n≤20；

单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的15％～50％。

叶轮在增加沟槽30后性能改善突出体现在风机真空度、吸入功率指标上，同等条件下，校正真空度和吸入功率有明显提升，具体如表1和表2所示。

表1.叶轮增加沟槽30后风机的性能

表2.叶轮增加沟槽30前风机的性能

注：表1、2中的“孔径”为测试装置的孔径，一般风机测试的时候测试台需要在不同孔径下测试性能。

以测试装置的孔径为14mm下的测试结果为准时，认为风机性能效率高于45％则叶轮性能优良。本申请通过固定叶轮的转速不变，并改变沟槽数或单个流道内沟槽总宽度占单流道出口圆周总长的比，在测试装置的孔径为14mm下测得的风机性能分别如表3和表4所示。

表3.叶轮在固定转速下，并且测试装置的孔径为14mm时风机性能

沟槽数	流量dm^3/s	校正真空度kPa	效率％
				0	14.49	15.92	42.05
5	14.4	16.55	45.21
				13	14.49	16.76	46.78
20	14.55	16.3	45.9
				25	13.97	15.76	42.31

表4 叶轮在固定转速下，并且测试装置的孔径为14mm时风机性能

根据以上实验结果，选取相邻两叶片间的沟槽数5～20，单个流道内沟槽总宽度占单流道出口圆周总长的比15～50％，在该范围内叶轮整体性能优良。

叶轮的测试装置包括均压箱、厚钢制孔盘、压力计及变频耦控制柜。其中厚钢制孔盘可以为带10个不同孔径的流量调节阀。测试时，启动电机，电机带动叶轮转动，测试均压箱内的真空度、输入电压及电流。流量是由已标定的孔盘计算得出，实验中不断调节孔径改变流量，以实现变工况测量，进而获得流量、真空度及效率数据。

实施例3

本实用新型实施例3提供一种风机，包括风机外壳、电机及实施例1、2所提供的叶轮。叶轮收容于风机外壳内，电机的输出轴连接叶轮，用于驱动叶轮转动。

实施例4

本实用新型实施例4提供一种吸尘器，包括实施例3所述的风机。在本实施例中，吸尘器不限于桶式、卧式、立式、手持式吸尘器，并且具有吸尘功能的机器人或其他设备也属于本申请的吸尘器。具有吸尘功能的机器人如扫地机器人、拖地机器人等。

与现有技术相比较，在本实用新型实施例提供的叶轮、风机及吸尘器中，通过在叶轮的表面开设沟槽30，沟槽30的走向与流道的发展方向一致，能够对流体运动起到导流及捋顺气流方向的作用，气体运行更为流畅，提升叶轮性能。并且，沟槽30能够将涡抬升至沟槽30的槽脊之上，减小涡与叶轮的表面接触面积，减小涡与叶轮的表面接触所造成的能量损失，涡被抬升之后能够沿着沟槽30运动，减少了涡的横向扩散及发展所造成的能量损失，减小流体流动阻力，提升叶轮性能。并且，在叶轮的表面开设沟槽30，不需要改变叶轮的整体尺寸，可以在现有的叶轮结构上设计、加工，节约了设计成本。并且，通过在叶轮的表面开设沟槽30，移除了叶轮的部分材料，减轻了叶轮的重量，可以减轻负载电机的载荷，从而间接提高叶轮的转速。

另外，通过叶片20前段的压力面25设置为内凹，内凹的方向与叶轮的旋转方向相反，有利于贴合流体引流，并且叶片20前段的压力面25能够在进气口处对流体形成包裹，能够减少流体在进气口处的泄露损失，扩大叶轮在小流量下的压力面25，增加压力面25与流体的接触面积，提升叶轮性能。

另外，根据实际需要，叶轮的尺寸和叶片数量可以相应调整，只要在5≤两相邻叶片20间的沟槽30数目n≤20，或者单个流道内沟槽30总宽度占单个流道出口圆周总长的15％～50％时，可保证叶轮的气动性能、减阻效果维持在优良水平。

另外，相比较于只在叶轮的表面设置一种沟槽30，由于叶轮的表面通常是不规则或非均匀的，长沟槽32和短沟槽34的组合能够更加适应叶轮的形状，保证减阻效果。

另外，通过将轮毂10的靠近叶片30的尾缘面22处的表面的延伸方向，叶片30的叶顶面23与尾缘面22的连接处呈圆角光滑过渡，能够较好地将流经叶片30做功的流体导流至基本上平行于轮毂10的轴向，减少叶顶面23与尾缘面22的连接处与流体的碰撞损失，提高叶轮的性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参阅前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种叶轮，其特征在于，包括轮毂和叶片；所述叶片具有多个，多个所述叶片分布于所述轮毂的周向上，所述轮毂的表面开设有若干沟槽，5≤每相邻两所述叶片之间的沟槽数目n≤20。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，每相邻两所述叶片之间的区域形成流道，所述沟槽的走向与所述流道的发展方向一致，所述沟槽的截面呈三角形状。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的尾段；

或，所述沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的中段。

4.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于，5≤每相邻两所述叶片之间的沟槽数目n≤12。

5.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，所述沟槽包括长沟槽和短沟槽，所述长沟槽和所述短沟槽交替设置。

6.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述轮毂的半径从前段至尾段呈变大趋势，所述长沟槽从所述轮毂的前段延伸至所述轮毂的尾段，所述短沟槽从所述轮毂的中段延伸至所述轮毂的尾段。

7.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，10≤相邻两所述叶片间的沟槽数目n≤20。

8.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述轮毂的尾端周缘处的表面的延伸方向与所述轮毂轴向的夹角为0°～50°。

9.一种风机，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的叶轮。

10.一种吸尘器，其特征在于，包括权利要求9所述的风机。

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