专利名称：一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吸尘器消音器，尤其涉及一种能够有效降低电机声压值的扩压器。
背景技术：
电机工作过程中噪声的形成包括:电磁力引起的噪声、空气动力引起的噪声和机械噪声，其中，空气动力引起的噪声所占比例较大约为75%。电机噪声所产生的不良影响主要有两方面:一是，噪声干扰人们的谈话，降低人的思维，使人疲劳，影响休息、工作、睡眠。长期暴露在噪声大的环境中，容易使人的听力受损。二是，电机噪声影响到电机本身的质量和寿命。对于电机噪声如果从声源上不能控制噪声，一般可以米用隔声和消声，并辅以吸声材料。其中，最简单的是隔声方法，可以用钢板、木板或塑料板制成的隔声罩，把整个电机包围起来，可降低20分贝左右，但缺点是对散热不利，而且占用的空间大，因此，必须考虑电机温升所引起的一系列问题。而消声方法是指在气流通道中装消声器，在保证气流通过的同时，阻止或者削弱噪声的传播。消声器主要有阻式消声器和抗式消声器。其中，阻式消声器是在管道内用多孔材料覆盖壁面来消耗声音的能量。抗式消声器是借助管道截面的突然扩大或者缩小，或旁接共振腔，使沿管道传播的噪声在突变处向声源反射回去，达到消声的目的。抗性消声器是由声抗性元件组成的消声器。声抗性元件是对声压的变化、声振速度变化起反抗作用的元件，它们不消耗声能，但可贮蓄与反射声能。抗性消声器的特点是:它不使用吸声材料，而是在管道上连接截面突变的管段或旁接共振腔，利用声阻抗失配，使某些频率的声波在声阻抗突变的界面处发生反射、干涉等现象，从而达到消声的目的。其中，包括有扩张室型，扩张室消声器也称为膨胀室消声器，由管和腔适当组合而成，它是利用管道截面的突变(即声抗的变化)使沿管道传播的声波向声源反射而通不过消声器，从而使声能反射回原处，达到消声目的。用于控制吸尘器电机的噪声是采用抗式消声器原理，通过在电机底部设有扩压器以降低电机噪声的声压值，扩压器是由叶轮出口两侧隔板按设计构思形成的环形通道。根据环形通道结构形式的不同，扩压器可分为无叶扩压器、叶片扩压器和直壁扩压器。无叶扩压器通常只有两个平行光滑的壁面组成，但无叶扩压器直径较长，气体流动损失较大。直壁扩压器也是一种叶片扩压器是在叶片出口有一段直壁通道，故称直壁扩压器，由于直壁扩压器的气流通道接近直线形，所以气体流动速度和压力分布较均匀，不易产生边界分离和二次涡流，但由于其结构复杂、制造难度大，难以广泛应用。叶片扩压器是在叶片扩压器平行光滑的壁面内，沿圆周均布一定数量的叶片而组成，气体介质在无叶扩压器内流动时，方向角基本保持不变，在叶片扩压器内，气体效率高。传统叶片扩压器的一种形式如图1-1和图1-2所示，是一种用于串激电机中的隔板叶片式扩压器，其中隔板I的一面设有扩压叶片2，隔板I的另一面设有导流叶片3，在电机工作过程中由于叶片的高速运转，叶片对周围空气产生周期性扰动，具有很高的叶片掠过噪声(声压值)，这是传统叶片扩压器的不足。
发明内容
针对上述现有技术，本发明提供一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，本发明针对电机叶片掠过噪声，将1/4波长消声器应用于扩压器，即通过在声波传播流道的垂直方向设置底部封闭的小孔结构的1/4波长消声器，使向前传播的波和声波传播流道不同界面反射的声波差一个180度的相位、在声波传播流道与管道与小孔的汇合处将产生振幅相等、相位相反，互相干涉，从而达到较为理想的消声效果，从而能够有效的降低电机叶片掠过噪声。为了解决上述技术问题，本发明一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器予以实现的技术方案是:包括隔板，所述隔板的一面设有扩压叶片，所有扩压叶片沿径向均布，两两相邻的扩压叶片之间形成了声波传播流道，每个声波传播流道内设有1/4波长消声器，所述1/4波长消声器由设置在声波传播流道底面上的盲孔构成，所述盲孔的轴向与声波传播流道垂直。本发明所述的能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，其中，所述1/4波长消声器包括一个盲孔，所述盲孔的深度为h，其计算公式如下:h = 1/4λ(I)公式(I)中，λ = c/f, λ为所要降低在噪音的波长，c为声波的声速，f为声波对应频率，其取值范围为(500Hz < f < 10000Hz)。
本发明中，若所述隔板的另一面设有导流叶片，所述1/4波长消声器包括两个盲孔，每个盲孔的深度小于导流叶片的高度，两个盲孔的深度之和为h，与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明扩压器根据1/4波长消声器工作原理，通过在叶片式扩压器的相邻叶片之间的声波传播流道中设置其底部封闭、且与声波传播流道垂直的盲孔结构，利用声波的反射、干涉或共振现象达到有效降低叶片掠过和峰值噪声，在改善电机声音品质的同时保证风扇的高效率。
图1-1是现有技术中一种电机扩压器隔板的端向结构视图；图1-2是图1-1所示扩压器的立体结构示意图；图2-1是本发明能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器的端向视图；图2-2是图2-1所示扩压器立体结构的局部示意图；图2-3是图2-2所示扩压器的的断面示意图；图2-4是图2-1所述扩压器立体结构的剖视图；图3是改善前和改善后风扇的流量-压力-效率曲线；图4是改善前和改善后的频谱曲线；图中:I—隔板 2—扩压叶片 3—导流叶片4——第一盲孔5——第二盲孔
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步详细地描述。如图2-1所示，本发明一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，包括隔板1，所述隔板I的一面设有扩压叶片2，所有扩压叶片2沿径向均布，两两相邻的扩压叶片2之间形成了声波传播流道，每个声波传播流道内设有1/4波长消声器，所述1/4波长消声器由设置在声波传播流道底面上的盲孔4构成，所述盲孔4的轴向与声波传播流道垂直。所述1/4波长消声器包括一个盲孔4，所述盲孔4的深度为h，其计算公式如下:h = 1/4λ (I)公式(I)中，λ = c/f, λ为所要降低在噪音的波长，c为声波的声速，f为声波对应频率，其取值范围为(500Hz < f < 10000Hz)。通常在串激电机中设置的隔板，除了该隔板一面上设有扩压叶片，为了利用将通过声波传播流道的气流为位于该隔板另一面的风扇进行降温，在所述隔板的另一面设有导流叶片，为了使所述1/4波长消声器的底部不与安装隔板I的空间发生干涉，同时根据1/4波长消声器的工作原理，又要使要使构成1/4波长消声器的盲孔具有一定的深度，因此，需要在每个声波传播流道中设有两个盲孔，而每个盲孔的深度小于导流叶片3的高度，两个盲孔的深度之和为h，，进一步讲，首先，根据下列公式计算出掠过叶片的噪声的波长λ，然后根据公式计算得到1/4波长消声器的盲孔的深度h，若该深度h大于导流叶片3的高度，则将该深度h分解为两个值hi和h2，该两个值则分别是设置在声波传播流道中两个盲孔的深度。实施例:以改进现有技术中一款串激电机的扩压器为例，如图1-1和图1-2所示，在此基础上改进为本发明扩压器，如图2-1和图2-2所示。其中，设导流叶片的高度为15mm。众所周知，声音在空气中的传播速度为340m/s，另外，通过测试声波传播流道中的噪声频率为4292Hz，因此，根据下述公式(2)计算出波长λ = 79mm ；υ = λ.f (2)公式(2)中，V表不声音的传播速度，λ表不声音的波长，f表不声音的频率；根据上述公式(I)计算得出该1/4波长消声器盲孔的深度h为19.8mm。由于本实施例中导流叶片3的高度为15mm，因此，将上述计算出的1/4波长消声器盲孔的深度h,按照h = hl+h2分解为hi = 14mm和h2 = 5.8mm ;即第一盲孔深度为14mm,第二盲孔深度为5.8mm,孔径均为3_，第一盲孔4和第二盲孔5之间的中心距为5_10，本实施例中选择该中心距为7mm。吸率测试:图3中显示了改善前和改善后风扇的流量-压力-效率曲线，在大风量区域(30L/s)，具有消音器的风扇压力变小，效率也呈下降趋势，主要是因为风量大时，回流的效果更加明显。从实验的数据来看，电机效率从56%下降到55%，因此可以认为消音器结构对风扇性能影响不大。噪音测试，总体上看，改善前后的效率降低I %左右，基本上没有变化。从噪音的结果来看，频谱如图4所示，I阶声压值基本保持不变，2阶、3阶声压值分别下降至5.9dBA和18.2dBA，总体噪音2dBA的下降，测试过程中，刺耳的高频声较改善之前减小，声品质得到改善。尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，包括隔板，所述隔板的一面设有扩压叶片，所有扩压叶片沿径向均布，两两相邻的扩压叶片之间形成了声波传播流道，其特征在于，每个声波传播流道内设有1/4波长消声器，所述1/4波长消声器由设置在声波传播流道底面上的盲孔构成，所述盲孔的轴向与声波传播流道垂直。
2.根据权利要求1所述的能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，其特征在于，所述1/4波长消声器包括一个盲孔，所述盲孔的深度为h，其计算公式如下: h = 1/4 λ (I) 公式(I)中，λ = c/f, λ为所要降低在噪音的波长，c为声波的声速，f为声波对应频率，其取值范围为(500Hz < f < 10000Hz)。
3.根据权利要求1所述的能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，其特征在于，所述隔板的另一面设有导流叶片，所述1/4波长消声器包括两个盲孔，每个盲孔的深度小于导流叶片的高度，两个盲孔的深度之和为h，其计算公式如下: h = 1/4 λ (I) 公式(I)中，λ = c/f, λ为所要降低在噪音的波长，c为声波的声速，f为声波对应频率，其取值范围为(500Hz < f < 10000Hz)。
4.根据权利要求2或3所述的能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，其特征在于，盲孔的直径为3-5mm。
全文摘要
本发明公开了一种能够有效降低电机叶片掠过噪声的扩压器，包括隔板，所述隔板的一面设有扩压叶片，所有扩压叶片沿径向均布，两两相邻的扩压叶片之间形成了声波传播流道，每个声波传播流道内设有1/4波长消声器，所述1/4波长消声器由设置在声波传播流道底面上的盲孔构成，所述盲孔的轴向与声波传播流道垂直。所述1/4波长消声器中包括一个后沿声波传播流道传播方向布置的两个盲孔。本发明利用声波的反射、干涉或共振现象达到有效降低叶片掠过和峰值噪声，在改善电机声音品质的同时保证风扇的高效率。
文档编号A47L9/00GK103169424SQ20111043117
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月20日 优先权日2011年12月20日
发明者武甜甜, 杨攀 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司