花园吹风机的制作方法

文档序号:22480021发布日期:2020-10-09 22:27阅读:106来源:国知局
花园吹风机的制作方法

本发明涉及一种花园吹风机。



背景技术:

花园吹风机是常见的户外清理工具,其主要用于吹扫落叶、路面灰尘等。

花园吹风机的清洁性能主要取决于花园吹风机的吹出来的风量和风速。面对不同的清洁工况,用户对于花园吹风机清洁性能的需求存在差异化。例如,在落叶季,庭院、公园、街道等场所布满落叶,此时用户希望花园吹风机能提供大的风量,以在单位时间内快速将清扫区域的落叶聚拢在一起;而在雨季或者潮湿的季节里,落叶、草屑、小垃圾等容易吸附在地面上,此时用户希望吹风机能提供大的风速,以足够的力量将异物与地面快速分离。

为了实现较大风量作用在清洁对象上,吹风机的出风口的口径势必会设计的较大,然而,大的出风口将大大的降低风速;同样的,为了实现较大的风速作用在清洁对象上,吹风机的出风口的口径势必会设计的相对较小,而小的出风口将影响风量。

克服这样问题,一种方法是,用户家里需要配备两台机器以适用两种工况,这样增加成本且占用空间。另一种方法是,配备高性能的花园吹风机,即定位中、重工况的吹风机,例如引擎(汽油)驱动的背负式吹风机,其处于工作状态时,风量和风速均高,但引擎(汽油)驱动的背负式吹风机体积庞大,便携性差。

因此,目前市面上的吹风机的未能在同一台机器上实现既能提供大的风量、又能提供较高的风速、且吹风机小巧,便携性佳。所以有必要对现有技术进行改进。



技术实现要素:

为克服现有技术的缺陷,本公开实施例所要解决的问题是提供一种轻量、性能又能满足需求的花园吹风机。

一种花园吹风机,能够将散落的异物集中,所述花园吹风机在近端和远端之间纵长延伸,其包括:风道部,包括主吹风管及与所述主吹风管连接的辅助吹风管,所述主吹风管的一端形成所述进风口,所述主吹风管的另一端设有和所述进风口对置的主吹风口,所述辅助吹风管具有与所述主吹风口连通的辅助进风口及纵长上位于所述辅助进风口前端的出风口,所述主吹风口和所述辅助进风口之间具有间隙使得外部气流能够从所述间隙进入所述辅助吹风管内;进风护罩,连接在所述进风口上;电机,为所述花园吹风机提供驱动力;电源,用于为所述电机进行供电;轴流风扇,设置在所述风道部内,由所述电机驱动沿一风扇轴线旋转并产生气流;操作手柄,由使用者操作握持;所述花园吹风机还包括自所述远端向所述近段延伸预设长度的延长杆,所述风道部和所述操作手柄设置在所述延长杆的两端;

所述花园吹风机具有外界空气自所述进风口进入,并由所述主吹风口向外吹出的第一工作模式,及外界空气自所述进风口进入,并由所述出风口向外吹出的第二工作模式,所述花园吹风机可选择的在所述第一工作模式或者所述第二工作模式下工作,所述花园吹风机在第一工作模式下能提供不低于130mph的风速,所述花园吹风机在所述第二工作模式下能提供不低于300cfm的风量的配置,所述花园吹风机未连接有电源时的重量不超过2kg。

在其中一种实施方式中,将所述电机的转速配置在大于等于45000rpm,且小于等于80000rpm,所述电机的最大输出功率为600w~1600w,所述花园吹风机在所述第一工作模式下提供的风速不低于150mph,所述花园吹风机在所述第二工作模式下提供的风量不低于340cfm。

在其中一种实施方式中,所述风道部在纵向方向上的长度与所述花园吹风机整机在纵向方向上的长度之比小于等于60%。

在其中一种实施方式中,所述风道部的长度不大于500mm。

在其中一种实施方式中,所述风道部在与所述纵向方向相垂直方向上的最大横截面积小于等于65x102mm2,且大于等于22x102mm2

在其中一种实施方式中,所述轴流风扇的直径大于等于32mm,小于等于67mm,在与纵长方向相垂直的方向上,与所述轴流风扇相对应的风道部的最大横截面积不大于2826mm2

在其中一种实施方式中,所述电机的转速大于35000rpm,且小于等于80000rpm。

在其中一种实施方式中,所述花园吹风机的最大风速和所述轴流风扇的直径的比值不低于2.5mph/mm。

在其中一种实施方式中,自所述进风口向所述出风口扩散的气流包括围绕风扇旋转轴线的高速区及在所述高速区外围的低速区,自所述出风口向外流出的高速区定义为高速尾流区,以所述电机的转速为大于35000rpm,且小于等于120000rpm,所述辅助吹风管的长度大于等于100mm,且小于等于160mm的配置,将超过所述出风口向外界延伸的所述高速尾流区的长度和所述辅助吹风管的长度的比值设置在1.1~1.5之间。

在其中一种实施方式中,所述电源包括为所述电机提供能量的至少一个电池包;

所述花园吹风机还包括设置在所述风道部内用于引导气流向所述出风口移动的导流锥和静叶片,所述风道部、电机、所述风扇、所述导流锥和所述静叶片定义为位于所述延长杆一端的第一组件,所述电池包定义为位于所述延长杆另一端的第二组件,所述第二组件的重量与所述第一组件的重量比不超过1.5。

附图说明

以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述,同时结合附图描述而清楚地获得。

附图以及说明书中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1是本发明电动工具的结构示意图;

图2是应用至花园吹风机上的电机的结构示意图;

图3是本发明花园吹风机的结构示意图,其中操作手柄位于延长杆的上方;

图4是图3所示的花园吹风机增加电池包安装部,且电池包安装部结合有电池包的结构示意图;

图5是图3所示的花园吹风机的结构分解图;

图6是图3所示的花园吹风机增加电池包安装部,且电池包安装部的设置不同于图4的剖视图;

图7是图3所示的花园吹风机通过背负式电池包供电的结构示意图;

图8是本发明花园吹风机的结构示意图,其中操作手柄位于延长杆上;

图9是图8所示的花园吹风机增加电池包安装部,且电池包安装部结合有电池包的剖视图;

图10是图8所示的花园吹风机的剖视图,且操作手柄上设有控制开关;

图11是图3所示的花园吹风机去掉辅助吹风管后的结构示意图;

图12是图11所示的花园吹风机增加电池包安装部,且电池包安装部结合有电池包的结构示意图;

图13是图11所示的花园吹风机通过背负式电池包供电的结构示意图;

图14是使用者手持图3所示的花园吹风机的示意图;

图15是使用者手持图8所示的花园吹风机的示意图;

图16是使用者手持传统式花园吹风机的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定,下述实施方式可以适当地彼此结合。其中附图以及说明书中不同实施例中的相同的标号和符号用于代表相同的或者等同的元件。

图1示例的显示一种电动工具100,其包括主机壳体101;执行工作的工作部件102,该工作部件102能够收容于主机壳体101内或者由主机壳体101支撑;动力装置;用于驱动工作部件102运动。

动力装置的一种配置方式是,动力装置包括为电动工具100提供驱动力的电机103,控制电机103转动的控制板104及为电机103供电的直流电源。优选的,该直流电源为可充电的电池包105。具体的,该电池包为锂电池包。电池包以能够装拆的的方式安装在主机壳体101上。

对于电动工具领域,大部分电动工具需要使用者长时间握持进行作业。因此,抑制电动工具重量的最大化是重要的。目前市面上的电动工具,实现轻量化却很难达到较好的工作性能,相反的,达到好的工作性能却难以实现轻量化。而本申请提供了一种电机103,请参图2所示,该电机103包括定子1031和转子1032,定子1031包括机壳1033、定子冲片组1034及绕组线圈1035,定子冲片组1034包括复数个环形的导磁片,转子1032包括收容在绕组线圈1035内的转轴1036及设置在转轴1036外围的磁环1037。该电机103应用至电动工具100上,能兼顾轻量化及工作性能。

具体而言,电机103的转速配置为大于35000rpm,且小于等于120000rpm。在该转速范围内,电机103的最大输出功率与电机的重量比不低于2200w/kg,电机103的最大输出功率与电机103的体积比不低于0.033w/mm3。优选的,电机103的转速配置为大于等于45000rpm,且小于等于100000rpm,电机103的最大输出功率与电机的体积比不低于0.037w/mm3的方式。具体的,当电机103的转速为60000rpm时,当电机103的最大输出功率为1000w,电机103的重量为0.3kg,电机的体积为27x103,电机103的最大输出功率与电机103的重量的比约为3333w/kg,电机103的最大输出功率与电机103的体积的比约为0.037w/mm3;当电机103的最大输出功率为1200w,电机103的重量为0.3kg,电机的体积为27x103w/mm3,电机103的最大输出功率与电机103的重量的比为4000w/kg,电机103的最大输出功率与电机103的体积的比约为0.044w/mm3

电机103的转速可以设置为36000rpm、40000rpm、45000rpm、48000rpm、52000rpm、55000rpm、58000rpm、60000rpm、62000rpm、65000rpm、70000rpm、75000rpm、82000rpm、85000rpm、90000rpm、95000rpm、98000rpm、100000rpm。

该电机103的最大输出功率在600~1600w范围内,因此可以设置为700w、750w、800w、850w、900w、950w、1000w、1050w、1100w、1150w、1200w、1250w、1350w、1450w、1500w、1550w等。该电机103的重量在0.2~0.4kg范围内。因此,该电机103的重量可以设置为0.25kg、0.26kg、0.27kg、0.28kg、0.29kg、0.30kg、0.3.1kg、0.32kg、0.33kg、0.34kg、0.35kg。该电机103的体积在不高于40x103mm3范围内。因此,该电机103的体积可以设置为39x103mm3、35x103mm3、34x103mm3、33x103mm3、32x103mm3、31x103mm3、30x103mm3、29x103mm3、28x103mm3、27x103mm3。该电机103的直径不高于45mm。优选的,可以配置在36~45mm之间。因此,该电机103的直径可以设置为36mm,37mm,38mm,39mm,40mm,41mm,42mm,43mm,44mm。

优选的,以该电机103的最大输出功率与电机103的重量比不低于2500w/kg的方式,将电机103转速配置为大于等于45000rpm,且小于等于80000rpm,电机103的最大输出功率为600~1300w,电机103的重量在0.25kg~0.35kg之间,电机103的直径在36~45mm之间,电机103的体积配置在不超过60x103mm3的规格。

进一步的,当电机103的转速配置在50000rpm~60000rpm之间,电机能构造成最大输出功率为700w~1300w,电机的重量在0.25kg~0.32kg之间,电机的直径在38~42mm之间,电机的体积不高于40x103mm3之间的规格。

需要说明的是,电机103的体积=πxr2xl;其中π是圆周率,r是定子冲片组1034的半径,l是定子冲片组1034的长度。例如,在本实施方案中,定子冲片组1034的长度为24mm,定子冲片组1034的直径38mm,π取3.14。电机103的体积即约等于27x103mm3

当电机103应用至电动工具100上,在电机103提供大于35000rpm,小于等于120000rpm的转速,给定相应电动工具的所述电机103的最大输出功率与电动工具的重量比不低于250w/kg。详细的,当电机103的转速大于等于45000rpm,且小于等于80000rpm,给定相应电动工具的所述电机103的最大输出功率与电动工具的重量比不低于300w/kg。其中电动工具的重量指裸机重量,对于直流供电的电动工具,这里的裸机是指器械没有结合电源,具体的,电源为锂电池包。当然,对应的另一种方案也可以是,电动工具为ac供电,裸机即指整个器械。

进一步的,当电池包105结合至电动工具,为电机输出能量,电机103的最大输出功率与安装有电池包105的电动工具的总重量之比不低于170w/kg,此时,电机103的转速可以配置在大于35000rpm,小于等于80000rpm,电池包105的规格采用标称输出电压在18~56v之间,容量在1.5~5ah之间。因此,在上述电机103的转速范围内,电机103的最大输出功率与安装有电池包105的电动工具100的总重量之比可以为240w/kg、250w/kg、260w/kg、280w/kg、300w/kg、350w/kg、375w/kg、400w/kg、420w/kg、450w/kg、480w/kg、500w/kg。具体的,电机103的最大输出功率与安装有电池包105的电动工具的总重量之比不低于240w/kg,此时,电机103的转速可以配置在大于40000rpm,小于等于80000rpm,电池包105的规格采用标称输出电压在18~56v之间,容量在1.5~5ah之间。

更进一步的,当电池包的标称输出电压在40v~56v之间,容量在2~5ah之间,由于电池包的重量与容量成正比,因此,结合至电动工具100上的电池包105的数量优选为1个。当电池包的标称输出电压小于40v,且大于等于18v,容量在1.5~4ah之间时,结合至电动工具上的电池包的数量优选为2个。

作为一种具体实施方案,电动工具100以花园吹风机200为例,本实施方式主要以上述大输出功率、小体积、小直径的电机103应用至花园吹风机200上作为例子进行介绍。其中,不同的花园吹风机结构,本申请采取了同样的标号。请参照图3~13示意出的花园吹风机200,能够将散落的异物集中,这里的异物可以理解为树叶、垃圾。在本发明中,为了便于理解,如图6所示,将出风口对应的气流流出的方向定义为前方(远端),进风口对应的气流流进的一侧定义为后方(近端),图纸的上方定义为上方,图纸的下方定义为下方。图纸向外定义为左侧,图纸向内定义为右侧。上述定义仅为了说明,并不能理解为对本发明的限定。

如图6所示,花园吹风机200包括主机壳体201、电机103及风扇202。主机壳体201包括大致沿纵向(箭头a所示的方向)延伸的风道部206、供使用者握持的操作手柄207以及与风道部206相连接的进风护罩208。电机103与风扇连接并驱动风扇转动,使得风扇202绕一风扇轴线x1旋转,从而带动空气形成移动的气流。需要说明的是,本申请的“近端”应该理解为使用者在利用花园吹风机200进行清扫作业时,靠近使用者的一端;本申请的“远端”即理解为在纵向上,远离使用者的一端。

风道部206在其相对的两端分别设有与外界连通的进风口2061和出风口2062。请参图2~12所示,风道部206包括大致沿纵向延伸的主吹风管2063。主吹风管2063的风管数量可以有且仅有一个;当然,主吹风管2063也可以为两段或多段管体组合形成的一个具有完整吹风功能的吹风管。两段或多段管体可以一体成型固定,也可以通过固定元件进行固定连接。

操作手柄207包括供操作者握持的握持部2071及安装在操作手柄207上供操作者手指触碰的控制开关2072。控制开关2072与电机103电性连接,以控制电机103的开启和关闭。优选的,控制开关2072还可以控制电机103的转速。

风扇具体为轴流风扇202,轴流风扇202可以由纤维复合材料结构体或者铝金属结构体或者镁金属结构体制造形成。轴流风扇202包括轮毂2021和及周向布置在轮毂2021外围的叶片2022。轴流风扇202的叶片2022转动形成的气流移动方向为风扇轴线x1的延伸方向。

进风护罩208与风道部206的进风口2061相连接,具体的,为了便于清理风道部,进风护罩208与进风口2061能够可拆卸的连接。当然,进风护罩208也可以与进风口2061固定连接,这里的固定连接可以理解为一体成型或通过固定元件限位。电机103能带到轴流风扇202转动以将外部的空气透过进风护罩208引入至所述风道部206内,进风护罩208至出风口2062之间形成供空气流动的气流通道2069。

请继续参照图6、图9和图10,花园吹风机200还包括设置在主吹风管2063内的导流结构。具体的,导流结构包括设置在轴流风扇202和出风口2062之间用于引导气流移动的导流锥2064、收容导流锥2064的外罩(未标示)及位于导流锥和外罩之间的静叶片2065。其中导流锥2064在垂直于风扇轴线x1的方向上的横截面积由后方至前方呈逐渐减小的趋势。导流锥2064的外表面具有平滑的轮廓线,使得导流锥2064在纵向上不会造成额外的风阻。由于轴流风扇202转动形成的是旋转气流,气流流入至风道部206内时,静叶片2065可以起到将风向导正的效果,即使得气流沿着纵向向前移动,减少气流损失,增大出风量。静叶片2065分布在主吹风管2063的内壁和导流锥2064的外表面之间,且在周向上大致间隔排布。两两静叶片2065之间的间隔供气流流通。在本实施方式中,静叶片2065的数量为5个或者7个。

对于手持式器械,使用者长时间作业握持会出现手臂疲劳,尤其对于单手操作的手持式器械,疲劳现象更为明显。如本领域技术人员所知,花园吹风机200通常是单手手持操作,为了减少使用者作业的疲劳度,实现花园吹风机200的轻量化,需要尽量减小各组成元件的重量。

图5示意出了由电池包(未图示)供电的花园吹风机200的分解示意图。请结合图4和图5,花园吹风机200主要有四个重量单元。具体为,第一重量单元:主机壳体201(包括风道部206、操作手柄207);第二重量单元:功能部件(包括电机103、风扇202)、控制板组件(未图示);第三重量单元:导流结构(包括导流锥2064、静叶片2065);第四重量单元:为电机103供电的电池包105。为了减轻花园吹风机100的重量,需要尽量减小上述四个重量单元的重量。

花园吹风机100遇到的清洁工况主要有:家庭室外或者公园地面上的落叶和小型垃圾、地面砖缝之间的碎屑、黏附在地面上的湿树叶。目前市面上的花园吹风机200遇到的问题是:功能部件的轻量化会减弱花园吹风机100的工作效果,从而降低清洁能力,电池包105的轻量化将缩短花园吹风机200的运行时间。在功能部件和电池包105重量基本不变的情况下,降低主机壳体201和导流结构的材料重量,一方面会影响整个器械的强度;另一方面,也会影响花园吹风机200的工作效果。因此,轻量化和较佳的工作效果这两者之间的相互矛盾、相互制约一直是制造者的痛点。为了兼顾器械的轻量化及吹风效果,需要对电机103、电池包105、轴流风扇202以及风道部206等结构作合理的参数配置及结构优化。

花园吹风机200的工作效果主要取决于风量和风速。而风量和风速主要由轴流风扇202的吹风效果、以及风道部206的结构决定。轴流风扇202的吹风效果主要由轴流风扇202的风量和风压决定。

其中轴流风扇202的风量用符号q风表示,主要用下面的公式表示:q风=q’×π/4×d2×v=148×q’×d3×n;其中q’:流量系数,与吹风机风扇的形式有关;d:轴流风扇的外径;v:轴流风扇外周的圆周速度;n:轴流风扇的转速。因此,在同样的风扇形式下(即q’一定),且保持轴流风扇的风量不变,轴流风扇202的转速与轴流风扇202的直径的三次方大致呈反比关系。

轴流风扇202的风压为轴流风扇202的出风侧气流全压与进风侧气流全压之差称为风压,用符号h表示。主要用下面的公式表示:h=ρ×h×d2×n2;ρ:空气的密度;h:压力系数,一般与风扇的形式有关;d:轴流风扇202的外径;n:轴流风扇202的转速,因此,在同样的风扇形式下,且保持同样的风压,轴流风扇202的转速与轴流风扇202的直径大致呈反比关系。

根据上面的分析以及研发人员实际的实验论证,可以得出轴流风扇202转速越高,轴流风扇202的直径越小。而轴流风扇202是由电机103来直接驱动,因此至少可以得出,电机103的转速越高,轴流风扇202的直径越小。所以,较高转速的电机103本身可以实现花园吹风机200的轻量化,且由电机103带动的轴流风扇202的尺寸也可以有明显减小,轴流风扇202的重量也降低,相对应的围绕在轴流风扇202外围的风道部206也可以设计的比市面上现有的花园吹风机200的尺寸和重量都小。

本发明花园吹风机200,主机壳体201上设有供直流电源接入的电源接入端。一种实施方式,如图4、图6、图9示意的,电源接入端为设置在主机壳体201上的一个或者两个或者多个电池包安装部20。其中电池包105的数量与电池包安装部204的数量相匹配,电池包105与电池包安装部204可拆卸的连接。单个电池包105可以配置为标称输出电压在18v~56v之间,容量为1.5~5ah之间。例如,电池包的数量配置为2个,单个电池包105的标称输出电压为20v,容量为2ah。电池包105靠近操作手柄207设置,以实现重量单元尽可能的距离操作握持点最近,减少使用者工作的疲劳度。更具体的,图4和图6、图9的结构差别在于:图4中电池包105至少部分结构位于操作手柄207的下方,图6、图9中电池包105均位于操作手柄207的后方。图6和图9的差别在于:图6中电池包105的插接方向与风扇轴线x1的的延伸方向基本一致。图9中电池包105的插接方向与风扇轴线x1的延伸方向呈角度设置,优选的,该角度可以为90度。电池包105的重量对于使用者操作造成的负担会影响使用者持续工作的能力,因此,对于输出功率较大的电机,市面上的单个电池包,例如标称输出电压为20v,容量为2ah的电池包,输出电压往往较低,在驱动较大输出功率的花园吹风机时,会出现电池包无法供给花园吹风机的正常作业动力,或者电池包105的运行时间太短,无法维持花园吹风机200正常的一次性工作。但是通过增加单个电池包的重量,例如,提升电芯的数量,一方面,增加花园吹风机200的总重量,另一方面,花园吹风机200的尺寸也会增大,用户使用不便。因此,其更适于使用背负装备进行供电。即此种情况,电池包105可以配置为能够附接到使用者的衣服或者腰带或者由使用者的身体支撑的便携式电池包。

具体的,另一种实施方式下,请参照图7、图13所示,通过背负式电池包1050为花园吹风机200供电。该背负式电池包1050配置成背负在使用者的背上的,背负式电池包1050包括供使用者背负的背负装置1051。背负装置1051设有用于连接或容纳电池包105的上述电池包安装部204。在该实施方式下,电池包105可以为单个大容量电池包,例如56v,5ah的锂电池包。电池包105也可以为小容量的电池包,例如标称输出电压为20v,容量为2ah的锂电池包。此时,背负式电池包1050可以连接或容纳有2个或3个或4个小容量的电池包105。这些小容量的电池包105可以为通用于其它工具的20v锂电池包。背负装置1051包括背带1052及背板1053,背带用于供用户穿戴,以使得电池包105能够由用户的身体支撑。上述电池包安装部204可以形成在背板1053上,电池包安装部204使电池包105与背板1053构成机械连接。背板1053包括电源输入接口(未图示),电源输入接口(未图示)能够与电池包105实现电性连接。背负式电池包还包括电源输出接口1054以及与电源输出接口电性连接的线缆1055。线缆1055的一端连接电源输出接口,另一端连接花园吹风机200,用于将电能输出至花园吹风机200上。

优选的,在该实施方式下,花园吹风机200还设有能直接结合电池包105的电池包安装部(未图示)。花园吹风机200也可以构造成不依赖于背负式电池包1050供电而能够独立工作的装置。即在本优选实施方案中,电池包105既能结合至背负装置1051上为花园吹风机200供电,也能直接结合至花园吹风机200上为花园吹风机200供电。即一台花园吹风机200可以有两种使用模式,第一种:背包模式,通过背负式电池包1050为花园吹风机200进行供电。由于背负式电池包1050能够根据需要连接多个电池包或者单个大容量电池包,因此该使用模式能够支撑大输出功率,用于清理重工况,例如,湿树叶、草地、树叶堆叠厚重场景的清理。第二种:手持模式,该模式可以通过调整电机转速,支撑轻工况作业,这里的轻工况可以理解为碎屑、相对少量树叶的清理。

需要说明的是,上述对背包模式适用重工况场景的举例,并不能理解为限定。而应该理解为,背包模式也可以适用于轻工况,但是在重工况清理场景中,背包模式优势更为明显。同样的,手持模式也不是仅仅适用于轻工况,但是在轻工况中,手持模式优势更为明显。

如图4、图6和图9,对于手持操作的花园吹风机200,供电能源为直接安装在花园吹风机200上的电池包105。当电池包105的标称输出电压在40v~56v之间,容量在2~5ah之间,结合至花园吹风机200上的电池包105的数量优选为1个。当电池包105的标称输出电压小于40v,且大于等于18v,容量在1.5~4ah之间时,结合至花园吹风机200上的电池包的数量优选为2个。下面将对本发明的风道部206结构的设计进行详细描述,并根据相应的风道部结构阐述如何支撑上述工作性能的同时,还能实现花园吹风机裸机的轻量化,这里的裸机是指器械没有结合电源。

为了获得较好的工作效果以及较佳的操作体验,在一种实施方式中,请参照图2,电机103为无齿槽的空心杯电机,以提供高转速的情况下,具有高的电机效率(电机的效率高于80%,甚至达到90%)、小的体积、轻的重量以及在上述条件均满足的情况下,还能提供大的输出功率。更具体的为空心杯直流无刷电机。该空心杯直流无刷电机的机壳1033大致为圆筒形。绕组线圈1035由漆包线直接绕制成筒形,并收容在机壳1033内。复数个圆环形的导磁片层叠形成上述定子冲片组1034。转子1032设置在绕组线圈1035内,且转子1032包括转轴1036及设置在转轴1036外围的磁钢。在本实施方式中,转子1032为整体烧结磁环结构。

当上述空心杯直流无刷电机103应用至花园吹风机200上。空心杯直流无刷电机103安装在主机壳体201内。空心杯直流无刷电机103的重量和尺寸抑制了包围在空心杯直流无刷电机103周向上的管体的重量和尺寸的最大化。具体的,如图3~14所示,以配置在花园吹风机200上的空心杯直流无刷电机103的最大输出功率与花园吹风机200的重量比不低于400w/kg的方式,将空心杯直流无刷电机的转速配置在大于35000rpm,且小于等于80000rpm。需要说明的是,这里的花园吹风机200的重量指的是裸机,即没有安装电池包。

本申请提供的空心杯直流无刷电机103,能够在提供大的输出功率、高转速的情况下,实现重量轻,体积小。因此,在保持电机103的输出功率和转速相同,且电池包的配置一致的情况下,空心杯直流无刷电机103能够维持花园吹风机200运行的时间更长。

进一步的,如本领域技术人员所熟知,流体风机的风道结构据定于比转速(ns),对于轴流式吹风机,比转速的范围一般在150~400,其中在170~270时吹风机的全压效率要高些。而比转速(ns)主要由输出全压ptf,流量q,电机转速:n,三个参数决定。主要用下面的公式表示:ns=5.54×n×q1/2/ptf3/4;ptf:风机的输出全压。

进一步的,p轴=ptf×q,p轴为电机轴功率,p轴是预先定好的常量。ptf=1/2ρv2+p静,其中ρ-空气密度,v可以近似理解为花园吹风机的风速,p静:静压-与气流流动方向相垂直的压力;在静压忽略不计的情况下,比转速ns≈5.54×n×q1/2/[1/2ρv2]3/4。因此,由此公式可知,风速对于比转速的影响比风量对于比转速的影响大。在电机转速n提升的情况下,风量q和风速v并不是等倍扩大,需要合理的分配,保证比转速ns在合适的范围内,且该合适的范围,还能够使得电机的性能被利用到最佳,风机的风量和风速也均能兼顾。

进一步的,为了抑制包围在轴流风扇202周向上的管体的尺寸。电机103转速的选取还需要考虑对轴流风扇200外径的影响。如上文中所述,电机的转速越高,电机的体积越小,风扇的外径也越小。而太小的风扇外径会影响花园吹风机200的吹风效果。为了能够最大化的利用电机提供的高转速、大的输出功率且能兼顾花园吹风机200的工作效果,经过技术人员大量的研究,在本实施例中,以配置在花园吹风机上的空心杯直流无刷电机的最大输出功率与花园吹风机的重量比不低于600w/kg的方式,将空心杯直流无刷电机103的转速配置在大于等于45000rpm,且小于80000rpm,风扇的外径大于等于32mm,小于等于67mm,空心杯直流无刷电机电机的直径在36mm~45mm之间,空心杯直流无刷电机103的体积配置为不超过40x103mm3,空心杯直流无刷电机的最大输出功率为700w~1500w,花园吹风机的重量能够控制在0.6kg~2kg之间。

市面上的传统式花园吹风机,风道部的长度主要呈现两种,第一种,请参照图16所示,进风口2061围绕在花园吹风机200的最后端设置,操作手柄207和/或电池包105支撑在风道部206的上方,风道部206在纵向方向上的长度基本等于花园吹风机200在纵向方向上的长度,花园吹风机的长度一般在750~850mm之间;第二种,电池包安装部设置在风道部的后端(未图示),风道部至少在侧部和底部形成有供外界空气流入至风道部内的进风口。风道部的长度与花园吹风机在纵向方向上的长度的比值不小于3/4。上述较长的两种风道部设置,增加了流入至风道部内气流的损失。

在应用至花园吹风机200上的电机103直径很小,重量很轻的情况下,为了获得整机的轻量化,围绕在电机103周向上的管体(风道部206对应电机103的区域)的外径尺寸变小,小直径的轴流风扇202对应的管体的外径尺寸也变小,即风道部206会变细,具体的,结合上述小体积、大输出功率的电机103,与该轴流风扇202相对应的该部分风道部206在与纵向方向相垂直方向上的最大横截面积不大于2826mm2。然而,较细的管体势必会增大风阻从而增大气流损失,无法兼顾吹风效果。

为了满足轻量化及吹风效果的要求,本发明提供一种新型的花园吹风机200的风道部206设计,风道部206仅配置在花园吹风机200的前端,相较于操作手柄207,风道部206更靠近地面。详细的,请再次参考图3~13和图15、16,花园吹风机200包括纵向延伸在近端和远端之间的延长杆209。其中风道部206支撑在延长杆209的远端,操作手柄207支撑在延长杆209的近端,且操作手柄207和风道部206在所述近端和所述远端之间彼此分隔并拉开一段距离,以形成使用者握持花园吹风机200作业时,进风口2061相较于握持部2071更靠近异物。进风口位于操作手柄最前端缘2074与出风口之间。操作者握持花园吹风机200作业时,电机103、进风口2061、轴流风扇202、出风口2062均位于操作手柄207的下方。如此设计,风道部206的长度变短。

具体而言,以风道部206在纵向方向上的长度与花园吹风机200整机在纵向方向上的长度之比小于等于60%,花园吹风机200的重量不超过2kg,花园吹风机200提供的风量不低于300cfm,提供的风速不低于130mph,将电机的转速配置在大于35000rpm,且小于等于80000rpm。更具体的,以风道部206在纵向方向上的长度与花园吹风机200整机在纵向上的长度之比小于等于50%,花园吹风机200的重量不超过1.5kg,花园吹风机200提供的风量不低于340cfm,提供的风速不低于150mph,将电机103的转速配置在大于等于45000pm,且小于80000rpm。

更具体的,在实施方式中,风道部206为直线型的,风道部206的长度不大于420mm,优选的,风道部的长度为200mm~350mm之间。因此,风道部的长度可以为210mm,220mm,230mm,240mm,250mm,260mm,270mm,280mm,290mm,300mm,310mm,320mm,330mm,340mm。花园吹风机200的纵长一般不小于750mm。因此,花园吹风机的纵长可以为710mm,720mm,730mm,740mm,750mm,760mm,770mm,780mm,790mm,800mm,810mm,820mm,830mm,840mm,850mm。

进一步的,为了保证花园吹风机200具有足够的出风量且维持花园吹风机200具有较高的风速,风道部206在与纵向相垂直方向上的最大横截面积小于等于65x102mm2,且大于等于22x102mm2

进一步的,本申请中,尽管轴流风扇202的风扇直径很小,但是由于运用了小体积、大输出功率的电机103,并匹配了相应的风道部结构设计,本实施方式的花园吹风机200提供的最大风速和风扇直径的比值相对较大,花园吹风机200的重量很轻。具体的,在电机103的转速大于35000rpm,且小于等于80000rpm,花园吹风机200的最大风速和轴流风扇202的直径的比值不低于2.5mph/mm,花园吹风机的重量不大于1.5kg。优选的,在电机103的转速大于等于45000rpm,且小于等于60000rpm,花园吹风机的最大风速和风扇的直径的比值不低于2.7mph/mm。

风道部206变细、出风口2062的横截面积相对变小的情况下,自然能够满足轻量化的需求,但也会在一定程度上降低风量。对此,请参图3~图10所示,风道部206还包括与主吹风管2063流体连通的辅助吹风管2066。其中主吹风管2063与辅助吹风管2066之间具有间隙2060,使得外部空气能够通过所述间隙进入至辅助吹风管2066内。具体的,主吹风管2063在靠近近端的一侧形成所述进风口2061,主吹风管2063的另一侧设有与进风口2061对置的主吹风口2067,辅助吹风管2066具有与主吹风口2067连通的辅助进风口2068及在纵向上位于辅助进风口2068前端的管口,所述管口形成所述出风口2062。辅助进风口2068至少包围部分主吹风口2067,且辅助进风口2068的内圈和主吹风口2067的外圈之间形成上述供外部空气能够流入至辅助吹风管2066内的所述间隙。通过辅助吹风管2066的设置,在花园吹风机200具有较高风速的情况下,还能使得花园吹风机200的吹风量满足需求。

进一步的,辅助吹风管2066与主吹风管2063为活动连接。一种实施方式中,该活动连接理解为,辅助吹风管2066能够可拆卸的与主吹风管2063相脱离。另一种实施方式中,该活动连接可以理解为,辅助吹风管2066能够向后收拢预设距离。当该预设距离配置为外界空气无法通过主吹风管2063和辅助吹风管2066之间的间隙2060进入至风道部206内时,自进风口2061流入的气流从主吹风口2067向外流出,如此在使用者不需要利用辅助吹风管2066时,省去了拆卸辅助吹风管2066的步骤。

具体的,如图4、图6~图8和图13所示,花园吹风机200具有外界空气自进风口2061进入,并由主吹出风口2067向外吹出的第一工作模式及外界空气自进风口2061进入,并由辅助吹风管2066的管口向外吹出的第二工作模式,使用者可根据不同的工况,选择相匹配的模式进行工作。具体的,需要清扫所布满落叶的庭院、公园、街道等场所时,使用者可以选择风量相对较大,风速相对较小的第二工作模式,以在单位时间内快速将清扫区域的落叶聚拢在一起;需要清扫黏附在地面上的湿树叶,使用者可以选择风量相对较小,风速相对较大的第一工作模式,以足够的力量将异物与地面快速剥离。

花园吹风机200在作业时,出风口2062与地面之间需要保持在一定的距离范围内,才能达到理想的吹风效果。当花园吹风机200处于第一工作模式时,要维持理想的吹风效果,使用者需要弯腰作业,以弥补风道部206的长度缩短,操作舒适度不佳。为了匹配上述两种工作模式,维持花园吹风机200在两种工作模式下均具有理想的操作舒适度,延长杆209在纵向上的长度是可调的,延长杆209包括与第一工作模式相匹配的第一长度,以及与第二工作模式相匹配的第二长度。这里的可调,优选的实现方式是,延长杆209为可伸缩式,当然,延长杆209也可以配置为多段式,根据不同的工作模式,选择连接的段数。

进一步的,请参图16,进入风道部260内的空气在轴流风扇202的旋转下,汇聚成高速移动的气流,自进风口2061向出风口2062扩散。自进风口2061向出风口2062扩散的气流包括围绕轴流风扇的风扇轴线x1的高速区及在高速区外围的低速区。传统式花园吹风机,为保证出风口与地面有合适的作业距离,风道部长度一般在750cm~850cm左右。在本申请中,缩短了风道部206的长度,以减少风速衰减,具体的,主吹风管2063长度配置在90~250mm之间,因此,主吹风管2063的长度可以为110mm,120mm,130mm,140mm,150mm,160mm,170mm,180mm,190mm,200mm,210mm,220mm,225mm230mm,240mm,245mm。主吹风管的长度还可以配置在250~400mm之间,因此,主吹风管的长度可以为260mm,280mm,300mm,320mm,340mm,360mm,380mm。根据cae模拟分析,主吹风管2063在上述长度范围内,气流自进风口2061向主吹风口2067流动的过程中,高速区的横截面积基本维持不变。为了最大化的增加通过所述间隙2060流入至辅助吹风管2066内的气流量,辅助进风口为外扩的喇叭形,且辅助进风口2068在与纵向相垂直的方向上的横截面积大于主吹风口2067的横截面积。由于辅助进风口2068的横截面积增大,流入至辅助吹风管2066内的气流在辅助进风口2068前端的风速自然降低。在本实施方案中,将辅助吹风管2066配置成台锥状。即辅助吹风管2066在与纵向相垂直的方向上的横截面积呈逐渐缩小的趋势,以压缩进入至辅助吹风管2066内的气流,再一次提升风速。另,考虑出风口2062的横截面积不能配置的太小,过小尺寸的出风口,会影响风量,具体的,出风口2062在与纵向相垂直的方向上的横截面积与主吹风口2067的横截面积的比值在1.4~2.5之间。在本实施方案中,辅助吹风管2066的外壁与风扇轴线x1形成的夹角约为3度~9度。优选的,辅助吹风管2066的外壁与风扇轴线x1形成的夹角为6度。以达到不影响风量的同时能够提升辅助吹风管2066内的风压,从而使得辅助吹风管2066内的高速区所占据的空间与主吹风管2063内高速区所占据的空间基本保持不变。具体的,高速区在出风口2062处的横截面积与高速区在主吹风口2067处的横截面积的比值为0.7~1.1之间。

进一步的,如图3、4、7所示,将自出风口2062向外流出的高速区定义为高速尾流区。在考量花园吹风机200风速的效果时,高速尾流区越长,且高速尾流区在与纵向相垂直方向上的横截面积越大,则说明,该花园吹风机200的风速效果越理想。高速尾流区的长度和高速尾流区的横截面积一起表征了出风口2062流出气流的风速大小。

在辅助吹风管2066的纵长太长时,气流损失势必要大,无法维持高速尾流区具有理想的长度,且无法保证高速尾流区的横截面积大。当然,容易理解的,辅助吹风管2066在纵向上的长度太短,自辅助进风口2068进入至辅助吹风管2066内的高速区气流和低速区气流混合不均匀,气流紊乱,出风口2062也无法提供理想的高速尾流区长度和理想的高速尾流区横截面积。在本实施方案中,辅助吹风管2066在纵向上的长度设置在100~160mm之间。优选的,辅助吹风管的长度为120~140mm。具体的,以高速尾流区的长度向前超过出风口2062,且在纵向方向上,以超过出风口2062向外界延伸的高速尾流区的长度和辅助吹风管2066的长度的比值在1.1~1.5之间,此时,电机103的转速可以配置为大于35000rpm,且小于等于120000rpm,主吹风管2063在纵向方向上的长度和辅助吹风管2066在纵向上的长度的比值大于等于1.1,且小于等于1.5。优选的,以超过出风口2062向外界延伸的高速尾流区的长度和辅助吹风管2066的长度的比值为1.3,此时,电机103的转速配置为大于50000rpm,且小于等于60000rpm,主吹风管2063在纵向方向上的长度和辅助吹风管2066在纵向上的长度的比值为1.15。具体的,高速尾流区的长度为182mm。在该长度范围内,高速尾流区的横截面积相较于辅助吹风管2066内的高速区的最大横截面积的衰减较低。

所述风道部206、电机103、轴流风扇202、导流锥2064、静叶片2065定义为位于延长杆209一端的第一组件。对于本实施方式中的接近式(进风口距离地面近)的花园吹风机200,由于大部分重量单元集聚在前端,整机重心g势必相对前移。对此,发明人优化了风道部206内结构的排布,以优化重心g(花园吹风机裸机的重心)的位置,提升使用者作业的舒适度。

具体的,请参照图10,在花园吹风机200未结合有电池包105时,花园吹风机200的重心g与出风口2062的最前端缘的纵向距离占花园吹风机200纵向长度的比不超过0.6。优选的,花园吹风机200的重心g与出风口2062的最前端缘的纵向距离占花园吹风机200纵向长度的比不超过0.5。此时,花园吹风机200可通过背负式电池包供电。另一方面,轴流风扇202距离进风口2061更近,在电机103带动轴流风扇202高速旋转时,外界的空气能够被快速的、足够的引入至风道部206内,空气快速的流入,气流损失小且足够量的气流在电机103的驱动下,快速流动,风压大,从而优化了花园吹风机200的风速。具体的,在本实施方式中,进风口2061的最后端缘和轴流风扇202的旋转中心之间的纵向距离为20~35mm。优选的,进风口2061的最后端缘和轴流风扇202的旋转中心之间的纵向距离为25mm。进风口2061的最后端缘和轴流风扇202的旋转中心之间的纵向距离不大于风道部206纵长的1/10。需要说明的是,对于多进风口2061的配置的花园吹风机,例如,轴向进风口、径向进风口、底部进风口,应该是任意一个进风口2061和轴流风扇202的中心之间的纵向距离在本申请的范围内均应理解为被本申请所涵盖。

进一步的,请参照图4和图9,在花园吹风机200连接有电池包时,为了不影响使用者持续工作的能力,在本实施方式中,电池包安装部204设置在延长杆209远离风道部206的一端。具体的,在纵向上,操作手柄207的最前端缘在延长杆209设置在电池包105的最后端缘和进风口2061之间,且操作手柄207的最前端缘与进风口2061的最后端缘在纵向上间隔预设距离。这样的话,在电池包105连接至电池包安装部204的状态下,位于后侧的电池包105的可以在纵向上平衡花园吹风机重心g’的位置(这里的重心g’理解为配接有电池包105状态下的整机重心)。图4和图9的差别在于:图4中电池包至少部分结构位于操作手柄207的下方,图9电池包均位于操作手柄207的后方。

具体的,电池包105的至少部分结构位于花园吹风机200的重心g’(这里的重心g’理解为配接有电池包状态下的整机重心)的后侧。电池包105定义为位于延长杆209另一端的第二组件。具体的,在本实施方式中,电池包105包括与电池包安装部配接的第一电池包1051和第二电池包1052。例如,第一电池包包1051和第二电池包1052的标称输出电压均为20v,容量为5ah,第一电池包1051和第二电池包1052的总重量约为1.2~1.4kg。此时,第二组件的重量大于第一组件的重量,整机的重心g’靠后。其中,第一组件的重量和安装有所述电池包的所述花园吹风机的总重量之比不大于0.5。第二组件的重量与第一组件的重量比不超过1.5。优选的,第二组件的重量与第一组件的重量比不超过1.15。第二组件的重量与第一组件的重量差可以为0.1kg,0.2kg,0.3kg,0.4kg,0.5kg。这样的话,当电池包105连接至电池包安装部204上,安装有电池包105的花园吹风机200的重心g’与出风口的最前端缘的纵向距离与花园吹风机的纵向长度的比值不小于0.75。优选的,安装有电池包105的花园吹风机的重心g’与出风口2062的最前端缘的纵向距离与花园吹风机的纵向长度的比值不小于0.8。更具体的,在本实施方式中,第一电池包1051、第二电池包1052靠近操作手柄207设置,装有第一电池包1051、第二电池包1052的花园吹风机200的重心g’在延长杆209上的投影位于操作手柄207在延长杆209上的投影范围内。如此,在花园吹风机200连接有电池包105时,合理的电池包105配置,一方面可以调节整机的重心g’,提升手持模式的舒适度,另一方面,维持机器运行的时间,在本实施方案中,两个电池包的配置可以维持机器运行时间大于等于10min。为了避免增加花园吹风机200的纵向长度,电池包安装部204位于操作手柄207的下方,电池包安装部204和操作手柄207在延长杆209上的投影至少部分重合。

此外,如前面所分析,对于接近式花园吹风机200,能够优化风道,降低风阻,减少气流损失,但在花园吹风机200本身未直接安装有电池包105的情况,也必然会导致花园吹风机的重心g与使用者握持点的距离稍远,操作舒适感不佳。例如,接近式花园吹风机为ac线缆供电或者背负式电池包供电。然而,如果能够保证花园吹风机200的重量足够轻,即使重心g不在握持部位,或者与握持点距离稍远,使用者提拎着的器械重量一定,使用者也不会觉得吃力。因此,除了优化重心g的位置,本方案还保证了第一组件的重量足够轻。

另,花园吹风机200实际吹风工作时,使用者都希望风道部206的轴线与作用的水平面维持在一个使操作最省力且吹风效率最高的最佳角度。而当第一组件的重量较重时,将会打破这个最佳角度。具体的,若第一组件重量太重,使用者单手握持花园吹风机200作业时,花园吹风机会自然地下垂。

经过多次样机实物使用分析,在本实施方案中,如图15和16所示,在使用者单手提拎花园吹风机200作业时,以连接有第一组件的花园吹风机200的风扇轴线x1的延伸方向与地面的夹角α为20度~40度的范围,将电机103的直径在36mm~45mm的范围内,电机103的重量不大于0.35kg,以维持第一组件的总重量不大于1.5kg。优选的,该第一组件的总重量不大于1.2kg,根据电机参数配置的不同,可行的第一组件的重量可以为0.6kg,0.8kg,0.9kg,1.0kg,1.1kg等。

请继续参照图3~6,图9~10,在本实施方式中,延长杆209构造为拉长的管状结构,包括位于后侧支撑操作手柄207的手柄支撑段2091,位于前侧支撑电机103的电机支撑段2092,连接手柄支撑段2091和电机支撑段2092的中间段2093。为了防止在某些极端的条件下,地面上较小尺寸的硬物会跟随空气透过护罩孔2081进入,为此,电机支撑段2092设有至少在周向上包覆于电机103外围的电机壳体2094,以尽量降低硬物与电机103接触的频率。

如图8~10所示,是操作手柄207的另一种实施方案,该方案与上述结构的差异在于,操作手柄直接设置在延长杆上。具体的,操作手柄可以配置为延长杆延伸方向一致的护套,该护套套设在手柄支撑段2091的外围。握持部2071、延长杆209、风道部206在风扇轴线x1的延伸方向上依次排布,握持部2071的在轴流风扇202的转动面上的投影落在风道206在转动面上的投影的范围内。此时,花园吹风机在上下方向上的体积更小巧,花园吹风机的重心g更靠近使用者握持的手掌,操作更省力。

如图14~16,是使用者操作应用了电机103的花园吹风机与使用者操作市面上的传统式花园吹风机的示意图。本申请提供的花园吹风机体积小,更便于使用者操作机器。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

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