电动风机及使用这种电动风机的电动吸尘器的制作方法

专利名称：电动风机及使用这种电动风机的电动吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可望提高叶轮的鼓风效率的电动风机、及使用这种 电动风机的电动吸尘器。
背景技术：
至今为止，已经有人提出过旨在提高叶轮鼓风效率的电动风机(其 中的一例可参考日本专利公开公报特开2006 — 9669)。
上述电动风机中的叶轮40如图10中所示，由前屏蔽面41、后屏蔽 面42及设置在两个屏蔽之间的多个叶片43构成。前屏蔽面41的形状被 设置成呈倾斜状，使得前屏蔽面41至后屏蔽面(基板)42的距离在距中 心越远的位置上(即朝外周缘移动时)越是变得越短(即a〉b>c>d)， 同时前屏蔽面41的径向截面形状呈曲线形状。这样，如图11 (a)中所 示，流路的圆筒截面积的变化情况将是在从叶轮40的内径至外径(即从 流路入口至流路出口)的径向上呈线性增加；且如图11 (b)中所示，流 速在从流路入口至流路出口的径向上的变化情况将是线性减少。
但是，在上述的现有装置构成中存在着以下的问题，即由于前屏蔽 面在吸入的气流从旋转轴方向拐向径向的曲叶轮40的入口部处设置成开 口状，只靠前屏蔽面41和后屏蔽面42之间的距离变化和前屏蔽面41的 曲面形状的话，还不能从叶轮外径直至入口都得到直线关系，故无法实 现可望充分提高叶轮鼓风效率的流路截面积。

发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的上述问题，其目的在于提供一种 可望从入口部至出口部均能充分地提高叶轮鼓风效率的电动风机、及使 用这种风机的电动吸尘器。
为了解决所述现有技术中存在的上述问题，本发明的电动风机叶轮 中设有带轮毂的导风轮，前屏蔽面、后屏蔽面及导风轮轮毂形成空气流
路，且在从入口至出口之间与流路正交的流路截面中，其流路截面面积 在从所述入口至出口之间呈单调增加。
这样，由叶轮内部的流量产生的流速会在从入口至出口的整个流路 区域中徐徐地减速，不会出现反复加速和紧急减速的情况，可望充分地 提高鼓风效率。
另外，采用上述电动风机的电动吸尘器能够提高吸尘性能，可以实 现令人舒适的吸尘。
本发明产生的技术效果为，本发明的电动风机及采用这种电动风机 的电动吸尘器可望充分地提高鼓风效率。
本发明具体实施方式
概述如下。本发明第1方案中的电动风机包 括设有前屏蔽面、后屏蔽面及位于所述的两个屏蔽面之间的多个叶片 的叶轮；带有设在所述叶轮的入口内部的轮毂的导风轮；位于所述叶轮 的外围的空气引导部件；将所述空气引导部件和叶轮包围在内部、中心 设有吸气孔的壳体；和驱动所述叶轮旋转的电动机。在所述前屏蔽面、 所述后屏蔽面及所述导风轮的轮毂形成的、从入口至出口的流路中，与 流路中心正交的流路截面的面积从所述入口至出口呈单调增加。这样， 由叶轮内部的流量产生的流速在从入口至出口的整个流路区域中均会逐 渐减速，不会出现反复加速及紧急减速的情况，故可望充分地提高鼓风 效率。
本发明的第2方案具体为，第1方案中所述的流路截面积的单调增 加基本上呈直线状。这样，由叶轮内部的流量引起的流速成分相对于旋 转轴截面的流动方向以恒定的比例进行减速，不会发生紧急减速等现 象。
第3方案具体为，第1或者第2方案中所述的流路截面积单调增加 在从叶轮的入口至轮毂终端部之间、和从轮毂终端部至出口之间各不相 同。这样，从入口到轮毂终端部、和从轮毂终端部到出口的二个部分可 以分开设计，不但可以使入口一侧的流路截面积实现能够单调增加，从 而能够降低吸入的气流从旋转轴方向转至径向时发生的剥离、漩涡及2 次流等造成的损失，'而且也可以使出口一侧的流路截面积实现能够单调 增加，也能降低在径向上到气流排出为止产生的剥离、漩涡及叶轮的表
面和空气之间的旋转摩擦(圆板旋转摩擦损失)等造成的损失，从而可 望提高鼓风效率。
第4方案具体为，在第3方案中，与从轮毂终端部至出口的流路截 面积的单调增加相比，从叶轮的入口至轮毂终端部的流路截面积的单调 增加的变化率要大。这样，在吸入的气流受到从旋转轴方向转至径向时 发生的剥离、漩涡及2次气流的影响而使实际的空气流动面积变小的情 况下，可以使流路截面积的单调增加情况基本上接近于直线状，使因叶 轮内部的流量引起的流速成分相对于旋转轴截面的气流方向能以恒定的 比例进行减速，从而可以避免出现紧急减速现象。
第5方案具体为，第1方案中的流路截面积的单调增加在从叶轮的 入口至轮毂终端部之间、和在从轮毂终端部至出口之间互不相同，且基 本上分别大致呈直线状；另外，轮毂终端部附近设有将入口侧与出口侧 的流路截面积的单调增加加以联接的曲线变化部。这样，流路截面积可 以在从叶轮的入口部至轮毂终端部、和从轮毂终端部至出口的范围内顺 畅地发生变化，亦即可以使由流量产生的流速成分顺畅地发生减速。
第6方案具体为，在第1 第5的任一方案中，叶轮中的前屏蔽面及 和轮毂的入口部分上分别设有与旋转轴方向平行的平行部。这样，在叶 轮入口处被吸向旋转轴方向的所有气流都能顺利地中变化成径向气流。
第7方案具体为，在第1 第6的任一方案中，所述导风轮由树脂制 成，前屏蔽面、后屏蔽面及叶片由金属板制成。这样，制造方法不同的 叶轮入口侧亦即导风轮中的流路、和处于出口侧亦即金属板部分中的流 路(由前屏蔽面和后屏蔽面夹成的流路)可以分开制成，叶轮的制造可 以变得简单。
第8方案具体为，本发明的电动吸尘器中设有如第1 7方案中的任 一个中。这样，不但可以提高吸引性能，还可以使用户进行舒适的吸尘 操作。


图1为本发明实施例1中的电动风机的半截面图， 图2为该电动风机中的叶轮经部分切除后的俯视图，图3为该电动风机中的叶轮的截面图，
图4 (a)为从该电动风机的叶轮的流路中心曲线上的入口算起的距 离、与和流路中心曲线相垂直的流路截面积之间的关系图；图4 (b)为 从该叶轮的流路中心曲线上的入口算起的距离、与和流路中心曲线并行 的流速之间的关系图，
图5 (a)为从本发明实施例2中的电动风机的叶轮的流路中心曲线 上的入口算起的距离、与和流路中心曲线相垂直的流路截面积之间的关 系图；图5 (b)为从该叶轮的流路中心曲线上的入口算起的距离、与和 流路中心曲线并行的流速之间的关系图，
图6 (a)为另一种叶轮的从流路中心曲线上的入口的距离、和与流 路中心曲线相垂直的流路截面积之间的关系图；图6 (b)为从该叶轮的 流路中心曲线的入口的距离、和与流路中心曲线相并行的流速之间的关 系图，
图7 (a)为本发明实施例3中的电动风机叶轮的截面；图7 (b)为 从该叶轮的流路中心曲线上的入口算起的距离、与和流路中心曲线相垂 直的流路截面积之间的关系图，
图8 (a)为本发明实施例4中的电动风机叶轮形状的分解截面图； 图8 (b)为从该叶轮的流路中心曲线上的入口算起的距离、与和流路中 心曲线相垂直的流路截面积之间的关系图，
图9为本发明实施例5中的电动吸尘器的截面图，
图10为现有电动风机中的叶轮截面图，
图11 (a)为其中的叶轮直径和流路圆筒截面积之间的关系图；图 11 (b)为该叶轮的直径与径向流速之间的关系图。
上述附图中，1为叶轮，2为前屏蔽面，3为后屏蔽面，4为叶片，5 为入口， 6为轮毂，7为入口引导翼，8为导风轮，9为静翼，10为基 板，11为空气引导，12为吸气孔，13为壳体，14为电动机，16为旋转 轴，25为出口， 26为轮毂终端部，27为曲线变化部，28为平行部，30 为电动风机。
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具体实施例方式
下面参照附图来对本发明的一些实施例进行详细说明。但需要指出 的是，这样的实施例并不具有限定本发明范围的作用。 (实施例1)
本发明实施例1中的电动风机如图1 图4中所示。
如图1、图2中所示，本实施例中的电动风机中包括带有前屏蔽面
2、后屏蔽面3及位于两个屏蔽面2、 3之间的多个叶片4的叶轮1;带有 设置在叶轮1的入口 5内部中的呈圆锤形山头状的轮毂6、及具有3维曲 面并与叶片4相联接的入口引导翼7的导风轮8;带有位于叶轮1周围的 多个静翼9及其基板10的空气引导部件11;将空气引导部件11和叶轮 1包在其内部、中心设有与入口 5正对着的吸气孔12的壳体13;和用于 驱动叶轮1旋转的电动机14。
叶轮1的前屏蔽面2、后屏蔽面3及导风轮8中的轮毂6构成从入口 5至出口 25的空气流路。与所述流路呈直交的流路截面的面积不但不会 变小，而是呈不断扩大的构造，即呈广义上的单调增加的构造。
在本实施例中，构成叶轮1的前屏蔽面2、后屏蔽面3及多个叶片4 均由金属板制成，这三种部件通过铆接加工等方式连结在一起。导风轮8 由树脂制成，在金属板制成的三种部件(前屏蔽面2、后屏蔽面3和叶片 4)进行连结时插入到内部， 一起进行连结。导风轮8在其轮毂终端部26 处与叶轮1进行联接，各个入口引导翼7与各个叶片4分别互相联接。
另外，叶轮1中的后屏蔽面3及轮毂6内的圆环部15在隔上垫片17 后由螺母18固定在电动机14的旋转轴16上。
前屏蔽面2、后屏蔽面3及导风轮8中的轮毂6在叶轮1中构成从入 口 5至出口 25的空气流路，这一流路在旋转轴16方向上的截面形状 (即轴心截面形状)如图3中所示。
详细说来，上述流路由前面侧曲线19和后面侧曲线20隔成，上述 前面侧曲线19为沿着旋转轴16方向截取前屏蔽面2的截面时得到的、 位于流路侧的曲线，后面侧曲线20为对轮毂6和从轮毂6上延续出来的 后屏蔽面3截取截面时得到的、位于流路侧的曲线。流路中心曲线21基 本上从上述2个曲线之间的中心位置穿过。求出与流路中心曲线21垂直 的多根流路截面定义直线22后，将所述流路截面定义直线22绕旋转轴16旋转时得到的圆环状曲面的面积即为各个位置上的流路截面积。
如图4 (a)中所示，各个位置上的流路截面积被设置成从入口 5至 出口 25沿着叶轮1的流路中心曲线21单调增加，且使其变化大致呈直 线状。这样，从入口 5至出口 25的流速变化将象图4 (b)中所示的那样 呈线形下降。
另外，将前面侧曲线19和后面侧曲线20以相同的份数进行等分， 将分别对应的分割点23进行连结，形成分割线24，穿过这些分割线24
的中点的曲线即为流路中心曲线21。
下面对具有上述构成的电动风机的操作情况和作用进行描述。
工作时，如图1、图2中所示，与电动机14相联接的叶轮1高速旋 转(图2中的箭头A)，从壳体13上的吸气孔12吸入空气(图1中的箭 头B);再将空气吸入到叶轮1上的入口 5中，通过由前屏蔽面2、轮毂6 及2个入口引导翼7围成的内部流路使气流从沿着旋转轴16前进的方向 转至(如箭头C所示)沿着径向流动；接着，穿过由前屏蔽面2、后屏蔽 面3和2个叶片4围成的内部流路(箭头D)，从叶轮1的外缘部分排 出。
从叶轮1排出的气流从空气引导部件11的静翼9之间穿过，碰上壳 体13的外周壁(箭头E)后，再从空气引导部件11的里侧穿过(箭头 F);然后， 一边从电动机14的内部穿过(箭头G)， 一边对电动机14进 行冷却；最后，从设在电动机14上的排气孔排到电动机14外(箭头 H)。
此时，由于与由前屏蔽面2、后屏蔽面3及导风轮8中的轮毂6形成 的从入口 5至出口 25的流路相正交的流路截面的面积呈单调增加，故由 叶轮1内部的流量产生的流速成分(即旋转轴16的截面方向的成分)在 从入口 5至出口 25的整个流路区域内将会徐徐地减速(图4 (b))，不会 发生紧急减速的现象。
如上所述，在本实施例的叶轮1中，通过使与(由前屏蔽面2、后屏 蔽面3及导风轮8中的轮毂6构成的从入口 5至出口 25的)流路相正交 的流路截面面积呈单调增加，可以使由叶轮1内部的流量引起的成分 (即旋转轴16截面方向的成分)的流速在从入口 5至出口 25的整个流
路区域内逐渐减速，故不会发生紧急减速，可望充分地提高鼓风效率。
另外，通过将流路截面积的单调增加设定为大致如图4 (b)中所示 的直线状，可以使由叶轮1内部的流量产生的流速成分(即旋转轴16截 面方向的成分)在相对于旋转轴16截面的流动方向上以恒定的比例进行 减速，从而可以防止紧急减速现象。
(实施例2)
接下来根据图5、图6对本发明的实施例2进行描述。其中，电动风
机的基本构成与实施例1中相同，故在此就省略对其的重复描述。
在本实施例中，如图5 (a)中所示，叶轮1的流路截面积变化在从 叶轮的入口 5至轮毂终端部26的范围内和从轮毂终端部26至出口 25的 范围内互不相同。这样，与叶轮1的流路中心曲线21并行的、从入口 5 至出口 25的流速将如图5 (b)中所示的那样发生变化。
采用本实施例的话，从入口 5至轮毂终端部26的部分和从轮毂终端 部26至出口 25的部分可以分开设计，不但可以使入口 5 —侧的流路截 面积实现能够降低吸入气流从旋转轴16方向转至径向时发生的剥离、漩 涡及2次流等造成的损失的单调增加，而且也可以使出口 25 —侧的流路 截面积实现能够降低到在径向上排出为止产生的剥离、漩涡及叶轮1的 表面和空气之间的旋转摩擦(圆板旋转摩擦损失)等造成的损失的单调 增加，可望提高鼓风效率。
本实施例中从叶轮1的入口 5至轮毂终端部26的流路截面积单调增 加的变化率要大于轮毂终端部26至出口 25的流路截面积的单调增加的 变化率。
这样，在吸入的气流受到从旋转轴16方向转至径向时发生的剥离、 漩涡及2次气流的影响而使实际的空气流动面积变小的情况下，可以使 流路截面积的单调增加情况基本上接近于直线状，使因叶轮1内部的流 量引起的流速成分(沿旋转轴16截面方向的成分)相对于旋转轴16截 面的气流方向以恒定的比例进行减速，从而可以避免出现紧急减速现象 的发生。
另外，如图6 (a) (b)中所示，本实施例的叶轮1中的流路截面积的单调增加也可以设定成这样，即从叶轮1的入口 5至轮毂终端部26的 部分与从轮毂终端部26至出口 25的部分可以互不相同，且分别大致呈 直线状；另外，在轮毂终端部26的附近设有曲线变化部27，这一曲线变 化部27将位于入口 5 —侧和出口 25 —侧的大致呈直线状的流路截面积 单调增加部分加以连接。
这样，流路截面积将在从叶轮1的入口部5至轮毂终端部26、以及 在从轮毂终端部26至出口 25的范围内顺畅地单调增加，从而可以使因 流量引起的流速成分(沿着旋转轴16截面方向的成分)顺畅地进行减 速。
(实施例3)
下面通过图7对本发明的实施例3进行描述。其中，电动风机的基 本构成与实施例l中相同，故在此省略对其的重复描述。
如图7 (a) (b)中所示，本实施例的叶轮1中的前屏蔽面2及轮毂 6在入口 5的端部附近各自设有与旋转轴16基本平行的平行部28，形成 与旋转轴16平行的圆环状吸气通道。
这样，气流在被朝旋转轴16方向吸引时产生的紊流可以在叶轮1的 入口处得到降低，且处于旋转轴16方向上的所有气流其后可以顺畅地拐 至径向方向。
(实施例4)
接下来根据图8对本发明实施例3进行描述。其中，电动风机的基 本构成与实施例l中相同，故在此省略对其的重复描述。
图8 (a)中上面的图示出了导风轮，下面的图示出了叶轮未插入所 述导风轮中时的状态。
在本实施例中，构成叶轮1的导风轮8由树脂制成，前屏蔽面2、后 屏蔽面3及叶片4由金属板制成。这样，在叶轮插入到所述导风轮中之 后，从与旋转轴16的方向平行的截面就可以得到轮毂终端部26处的流 路截面积。换句话说，在后屏蔽面3和旋转轴16呈垂直的位置关系的情 况下，轮毂终端部26中的流路截面定义直线22 (入口引导翼7 —侧和叶
片4一侧两个方面)呈与后屏蔽面3垂直的构成。
这样一来，材料及制造方法均不同的叶轮1的入口 5侧亦即导风轮8 中的流路、和处于出口 25 —侧亦即金属板部分中的流路(由前屏蔽面2 和后屏蔽面3夹成的流路)可以分开制成，从而可以简单、方便地制成 叶轮1。
(实施例5)
图9中示出了本发明的实施例5中的电动吸尘器。
如图9中所示，吸尘器主机体29内设有电动风机30，通过吸头31 吸入气流和灰尘，并使灰尘蓄积在集尘'室32中。
另外，这里的电动风机30采用的是上面所示的实施例1 4种的任 一个中所示的电动风机，从而实现一种既能提高吸尘性能、又可以抑制 能耗的电动吸尘器。
综上所述，由于本发明中的电动风机可望充分地提高鼓风效率，故 不但可以用在电动吸尘器中，也可以广泛地适用在其它家电设备、工业 设备等场合下。此外，从与电动风机相类似的观点出发，本发明还可以 适甩在压縮机、汽轮机及液体泵等中。
权利要求
1.一种电动风机，其特征在于包括设有前屏蔽面、后屏蔽面及位于所述的两个屏蔽面之间的多个叶片的叶轮；带有设在所述叶轮的入口内部的轮毂的导风轮；位于所述叶轮的外围的空气引导部件；将所述空气引导部件和叶轮包围在内部、中心设有吸气孔的壳体；和驱动所述叶轮旋转的电动机，在所述前屏蔽面、所述后屏蔽面及所述导风轮的轮毂形成的、从入口至出口的流路中，与流路中心正交的流路截面的面积从所述入口至出口呈单调增加。
2. 如权利要求1中所述的电动风机，其特征在于所述流路截面积 的单调增加基本上呈直线状。
3. 如权利要求1或2中所述的电动风机，其特征在于所述流路截 面积的单调增加在从叶轮的入口至轮毂终端部之间、和从轮毂终端部至出口之间各不相同。
4. 如权利要求3中所述的电动风机，其特征在于以下构成与从轮 毂终端部至出口的流路截面积的单调增加相比，从叶轮的入口至轮毂终 端部的流路截面积的单调增加的变化率要大。
5. 如权利要求1中所述的电动风机，其特征在于流路截面积的单 调增加在从叶轮的入口至轮毂终端部之间、和在从轮毂终端部至出口之 间互不相同，且基本上分别呈直线状；并且，轮毂终端部附近设有将入口侧与出口侧的流路截面积的单调 增加加以联接的曲线变化部。
6. 如权利要求1 5的任一项中所述的电动风机，其特征在于叶轮 中的前屏蔽面及和轮毂的入口部分上分别设有与旋转轴方向平行的平行 部。
7. 如权利要求1 6的任一项中所述的电动风机，其特征在于所述 导风轮由树脂制成，前屏蔽面、后屏蔽面及叶片由金属板制成。
8. —种电动吸尘器，其特征在于其中设有如权利要求1 7中的 任一项所述的电动风机。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种可望充分提高叶轮的鼓风效率的电动风机。其中，在叶轮(1)中由前屏蔽面(2)、后屏蔽面(3)及导风轮(8)中的轮毂(6)形成的、从入口(5)至出口(25)的流路中，与流路中心正交的流路截面的面积被设置成从所述入口(5)至出口(25)呈单调增加。这样，由叶轮(1)内部的流量引起的流速在从入口(5)至出口(25)的整个流路区域中连续地、逐渐地减速，不会出现反复加速和减速的情况，从而可望充分地提高鼓风效率。
文档编号F04D29/28GK101182851SQ20071009677
公开日2008年5月21日 申请日期2007年4月12日 优先权日2006年11月14日
发明者中村一繁, 横手静, 香山博之 申请人:松下电器产业株式会社