一种离心风机及应用有该离心风机的吸油烟机的制作方法

本发明涉及动力装置，尤其是一种离心风机，以及一种应用有该离心风机的吸油烟机。

背景技术：

吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心风机包括蜗壳、安装在蜗壳中的叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，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。

调查结果表明，用户烹饪过程中的体验感知度绝大多数取决于吸油烟机的噪声和风量，但是风量的提高和噪声的降低两者之间是互相矛盾的，提升风量的同时噪声必然会升高，因此在设计过程对这两个参数不能设置优先级，只能同时兼顾，这样必然影响用户的使用体验感。

现有技术的研究方式一般是被动控制-用吸音棉等吸声材料附着在风机系统内进行吸声降噪或者是主动降噪-基于有源降噪等方式实现降噪。传统的主动降噪是对噪声波形成一个频率幅值相同，相位相反的声波进行抵消来达到消声的目的。如申请号为201810198990.2的中国专利公开的一种主动有源降噪装置，设置于风机装置和网罩之间，包括共振腔和扬声器，该共振腔上设置有油路，使得风机装置上的污油能够滴落在共振腔上，并经过油路导入外壳装置，并流入油杯中。该主动有源降噪装置中的扬声器与吸油烟机控制装置电连接，主动有源共振系统还包括噪声采集元件，该噪声采集元件同样与控制装置电连接；当吸油烟机开启时，噪声采集元件能够采集吸油烟机内的噪声，包括风机装置产生的噪声、气流撞击风道结构、网罩的碰撞噪声等，并将采集的噪声以电信号的方式传递给控制装置，控制装置将采集到的噪声信号计算处降噪声频信号，并据此输入控制扬声器播放的控制信号，使得扬声器能够发出相应的降噪声波，该降噪声波与噪声的声波振幅相同、相位相反，这样两个相反的声波相互抵消，从而，起到降噪的目的。

但是主动降噪存在消声效果覆盖面不均匀导致这个位置达到消声的同时反而增强了其他某些位置的噪声，并且这种方法带来的缺陷目前无有效的措施解决。

吸油烟机运行的噪声属于一种复杂噪声，是电机、叶轮在蜗壳内输入能量之后产生夹杂空气气流噪声、旋转噪声与结构噪声的复杂声音传输至人耳。在风机系统中声音从激励源向外一层层传播，这个过程中电机作为激励源是以波阵面为球面进行向外辐射传播的球面波，这种球面声波的幅值与传播距离成反比，这就导致在蜗壳内不同位置处的噪声幅值是不同的，所以无论是采用吸音棉还是主动降噪无法针对不同位置进行选择性较强的降噪，那降噪的效果是不理想的。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的问题，提供一种离心风机，能提高降噪能力，实现静音。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述离心风机的吸油烟机。

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，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮以及用于驱动叶轮转动的电机，所述蜗壳包括环壁，其特征在于：所述蜗壳内设置有用于将电机振动产生的噪声球面波转化为平面波的波形转化装置，所述波形转化装置包括至少两个波形转化单元，每个波形转化单元贴紧在环壁的内侧。

为便于对风机内不同位置处噪声水平不同进行针对性降噪，所述蜗壳的型线沿周向至少分成至少两个分区，在每个分区内的噪声幅值相等。

优选的，所述波形转化单元呈中空的圆柱形或长方体。

优选的，所述波形转化单元为圆柱形，所述波形转化单元的轴向与蜗壳的轴向平行，所述波形转化单元的截止频率为fuc，且式中c0为声速，r为波形转化单元截面的半径，每个分区内设置一个或至少两个波形转化单元，所述波形转化单元的半径或各波形转化单元截面的半径之和、不大于该相应分区的蜗壳型线弧长。

优选的，所述蜗壳还包括蜗舌，以所述蜗舌的圆心为起点，所述蜗壳的型线的中心为圆心，所述圆心和起点的连线作为第一分区线，所述第一分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第二分区线，所述第一分区线和第二分区线之间的区域为第一分区，所述第二分区线由圆心延伸到环壁；所述第二分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第三分区线，所述第二分区线和第三分区线之间的区域为第二分区，所述第三分区线由圆心延伸到环壁；以此类推，共有x个分区和x个分区线，第x-1个分区线和第一分区线之间为第x个分区。

优选的，第n个分区的相应两个分区线的长度分别为ln和ln+1，并且满足ln≈(0.9l(n+1)，l(n+1))，n∈(1,2,3…x)。

优选的，x＝7，所述第三分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第四分区线，所述第三分区线和第四分区线之间的区域为第三分区，所述第四分区线由圆心延伸到环壁；所述第四分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第五分区线，所述第四分区线和第五分区线之间的区域为第四分区，所述第五分区线由圆心延伸到环壁；所述第五分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第六分区线，所述第五分区线和第六分区线之间的区域为第五分区，所述第六分区线由圆心延伸到环壁；所述第六分区线绕圆心顺时针旋转一定角度得到第七分区线，所述第六分区线和第七分区线之间的区域为第六分区，所述第七分区线由圆心延伸到环壁；所述第七分区线和第一分区线之间的区域为第七分区。

优选的，所述第一分区线的长度为l1，所述第二分区线的长度为l2，所述第三分区线的长度为l3，所述第四分区线的长度为l4，所述第五分区线的长度为l5，所述第六分区线的长度为l6，所述第七分区线的长度为l7，上述各长度满足以下关系：l1≈(0.9*l2，l2)，l2≈(0.9*l3，l3)，l3≈(0.9*l4，l4)，l4≈(0.9*l5，l5)，l5≈(0.9*l6，l6)，l6≈(0.9*l7，l7)。

优选的，为便于改变波形转化单元的截止频率，所述波形转化单元由可变形材料制成。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，包括如上所述的离心风机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：将宽频、且幅值随着传播路径变换的噪声源信号特性通过波形转化结构“等价”成特定频率范围的噪声信号幅值不随传播路径变化的平面波，使得声波的幅值不随传播的距离而变化，使得从电机到蜗壳环壁任意位置处噪声幅值相同，处于同一基准值的准确噪声幅值进行降噪，能够大幅提高降噪效果；针对离心风机不同位置处噪声水平不同采用区域降噪法针对性降噪，自适应水平高，降噪效果明显。

附图说明

图1为本发明实施例的离心风机的示意图；

图2为本发明实施例的离心风机隐藏叶轮和电机的示意图；

图3为图2的剖视图；

图4为本发明实施例的离心风机的蜗壳的分区示意图；

图5为本发明实施例的离心风机的降噪装置的波形转化单元的示意图；

图6为点声源传播路径示意图；

图7为信号编码器处理信号过程示意图；

图8为信号解码器处理信号过程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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，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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1～图4，一种离心风机，包括蜗壳1、设置在蜗壳1内的叶轮2以及用于驱动叶轮2转动的电机3。本发明的离心风机主要用于吸油烟机中，可替代的，也可以用于其他任何需要离心风机作为动力的场合。

蜗壳1的周壁内侧设置有波形转化装置4。蜗壳1包括前盖11、后盖12以及设置在前盖板11和后盖板12之间的环壁13，蜗壳1还包括有蜗舌14和出风口15。在本实施例中，波形转化装置4设置在环壁13上。

声波是一种音频信号，人的听觉系统接收和感知到信号强弱和音调的不同是由于信号(声波)的压力和传播频率不同。在吸油烟机的离心风机中噪声的产生过程如下：从电机3开始以波阵面为球面向外传播，在声波传播到蜗壳1的环壁13时，由于传播的距离不同，所以环壁13不同位置处噪声幅值会不同。将吸油烟机的离心风机看成一个以电机3的输出轴所在位置为圆心o”的圆形结构，圆心o”看成噪声源，那噪声源到环壁13的传播路径近似理解为如图6所示，当半径为r时，表面积为a，半径为2r时，表面积为4a。

根据上图的理论，将噪声源(电机3)到环壁13距离相等的两个临界位置所在平面与环壁13的相交的区域定义为一个等噪声幅值区域，按照这个方法将离心风机共分为7个等噪声幅值区(第7等噪声幅值区域是出风罩所对应区域)，获取到每个等幅值区域的半径和对应的区域圆心角，参见图4。图4中的虚线圆为以电机3的输出轴所在轴线上的一点为圆心的虚拟参考圆(蜗壳1内部半径最大的圆)。

在本实施例中，优选的，将蜗壳1的环壁13分为7个分区，具体的，以前盖11所在平面为基准平面，在该平面，与电机3的输出轴的轴线交叉的位置设为圆心o(蜗壳1型线的中心)，蜗舌14的圆心为起点o’，圆心o和起点o’之间的连线作为分区的第一分区线l1，其长度为l1，绕顺时针(蜗壳型线一般为螺旋线，由螺旋线的起点向终点方向即为顺时针方向)旋转一定角度得到第二分区线l2，两者之间的区域为第一分区q1，第二分区线l2由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l2，第一分区q1内、环壁13型线(即为蜗壳型线)各点噪声幅值相等，即该分区内为一个等幅值区，l1和l2的关系满足：l1≈(0.9*l2，l2)；第二分区线l2绕圆心o顺时针旋转一定角度得到第三分区线l3，两者之间的区域为第二分区q2，第三分区线l3由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l3，第二分区q2内、环壁13型线各点噪声幅值相等，l2和l3的关系满足：l2≈(0.9*l3，l3)；第三分区线l3绕圆心o顺时针旋转一定角度得到第四分区线l4，两者之间的区域为第三分区q3，第四分区线l4由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l4，第三分区q3内、环壁13型线各点噪声幅值相等，l3和l4的关系满足：l3≈(0.9*l4，l4)；第四分区线l4绕圆心o顺时针旋转一定角度得到第五分区线l5，两者之间的区域为第四分区q4，第五分区线l5由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l5，第四分区q4内、环壁13型线各点噪声幅值相等，l4和l5的关系满足：l4≈(0.9*l5，l5)；第五分区线l5绕圆心o顺时针旋转一定角度得到第六分区线l6，两者之间的区域为第五分区q5，第六分区线l6由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l6，第五分区q5内、环壁13型线各点噪声幅值相等，l5和l6的关系满足：l5≈(0.9*l6，l6)；第六分区线l6绕圆心o顺时针旋转一定角度得到第七分区线l7，两者之间的区域为第六分区q6，第七分区线l7由圆心o延伸到环壁13处，其长度为l7，第六分区q6内、环壁13型线各点噪声幅值相等，l6和l7的关系满足：l6≈(0.9*l7，l7)。第七分区q7位于第一分区线l1和第七分区线l7之间，对应蜗壳1的出风口15。

如l1≈0.9l2，则可以确定第一分区q1的圆心角θ和弧长l，因此等幅值区域的分区标准即lx≈0.9l(x+1)，x∈(1,2,3…6)，1,2,3…6指的是分区标号。也就是说，在第n个分区相应两个分区线的长度分别为ln和ln+1，并且满足ln≈(0.9l(n+1)，l(n+1))，n∈(1,2,3…x)。

这样在离心风机内有7个等噪声幅值区，噪声的幅值相同(单一频率前提下)，但是分布的频率带过宽是第二个传统降噪手段降噪效果差的原因，噪声幅值相同，但是却分布了几乎每个噪声频段的噪声，不同频率段的噪声幅值叠加又会产生新的噪声，由此会增加降噪的难度。

如上所述，噪声源在空间以波阵面为球面向外辐射传播为人耳听取，基于这种噪声的复杂特性用传统的被动降噪和主动降噪效果较差。因此，本发明的波形转化装置4包括多个作为波形转化结构的波形转化单元41，每个波形转化单元41呈中空的圆柱形或长方体。该波形转化结构可以将三维球面波约束成一定频率段的平面波。每个波形转化单元41的轴向两端分别朝向蜗壳1的前盖11和后盖12(即波形转化单元41的轴向与蜗壳1的轴向平行)并且连接固定、周壁与蜗壳1的环壁13贴紧。波形转化单元41作为波形转化结构，其特点是能够将低于其结构本身截止频率的三维球面声波转化为一维平面声波，将噪声幅值约束到同一数值，使得每个区域的噪声频率能够通过该结构进行一对一的抵消降噪。

波形转化单元41可为可变形材料制成，通过两端施加预紧力使得半径改变导致频率范围改变。波形转化单元41的截面形状有且仅有两种选择：圆形和方形，因此形状可为圆柱形和长方体。所应用的原理相同，即均为低于转化结构的截止频率。不同形状的差异性体现在截止频率的计算以及根据截止频率计算出的基于形状的一些尺寸参数，从而会影响在离心风机内的布置形式。在本实施例中，以波形转化单元41为圆柱形为例，参见图5。分布在每个分区的波形转化单元41长度相同、半径不同，波形转化单元41的半径受限于蜗壳1的每一分区的弧长l和该分区的噪声频率f，长度则与蜗壳1的厚度相同。

通过对现有的离心风机进行频谱采样，得到每一分区的频谱分布，第一分区q1频率分布范围：2800～2500hz；第二分区q2频率分布范围：2500～2200hz；第三分区q3频率分布范围：2200～1700hz；第四分区q4频率分布范围：1700～1500hz；第五分区q5频率分布范围：1500～500hz；第六分区q6频率分布范围：500～300hz；第七分区q7频率分布范围：300～100hz。

以第一分区q1为例，根据声学的基本波动方程以及柱贝塞尔函数知，当m＝0，n＝0时，当噪声源频率低于f00时，球面波达到转化为平面波的条件。因此，设计平面波转化结构的截止频率为fuc，且式中c0为声速，r为波形转化单元41截面的半径。第一分区q1的噪声频率分布范围是2800～2500hz，以100hz为间隔，确定出该分区第一个波形转化单元41的半径r1，依次确定该区域的第二个波形转化单元41(顺时针方向的顺序)的半径r2，以此类推，得到rn，r1+r2+…+rn≤l。其他分区或第一分区q1在设置波形转化单元41时，可以以100hz或其他所需的频率为间隔，由此确定该分区内波形转化单元41的数量。

优选的，各分区的波形转化单元41的数量为，第一个分区q1内的数量为3个，第二分区q2内为2个，第三分区q3内为7个，第四分区q4内为2个，第五分区q5内为17个，第六分区q6为5个，第七分区q7内为4个，根据上述关系得到各波形转化单元41的半径。可替代的，也可采用其他数量和半径，只要使得从噪声源传播到各个分区内的由于传播路径不一致而导致的噪声幅值不同，转化成各分区内不同频率段的噪声幅值到同一水平即可。

以上获得了每个等噪声幅值区的噪声信号，基于这些本源噪声信号进行编码，每一分区的每个波形转化单元41与吸油烟机的主控制器无线连接，基于主控制器中存储的噪声样本运用信号编码及解码调制器调用每一分区的频谱信息经过编码与解码等步骤生成新的噪声信号，来抵消离心风机中的噪声，起到降噪的作用。具体信号处理过程参见图7和图8，这一步骤与现有技术相同，如采用背景技术中所提及的有源降噪装置，将其扬声器设置在不同的分区，发出相应频率的噪声用于抵消即可。

可替代的，波形转化单元41的设置可以为，沿着蜗壳1轴向分层，每一层设置与蜗壳1型线轨迹相同的波形转化单元41也可实现。