一种高功率吸尘器马达风机及其设计方法与流程

本发明涉及吸尘器技术领域，具体涉及一种高功率吸尘器马达风机及其设计方法。

背景技术：

随着经济及科技的发展，吸尘器逐渐成为人们日常生活不可或缺的日用家电，其应用也越来越广泛。目前市场上在售的吸尘器产品质量参差不齐，价格也有天壤之别；除了品牌因素外，产品的市场表现主要由其质量来决定，大吸力、高效率、低噪音的吸尘器往往能够跻身高端产品行列，占据市场主流。

吸尘器马达风机是吸尘器的核心部件，其性能的优劣对吸尘器产品质量起着决定性影响。由于吸尘器的除尘能力要求越来越高，故其需求的风机输出功率逐渐变大。

目前，现有加工工艺的不足及材料强度的影响，无法达到强度要求，致使500-700w无刷马达吸尘器在使用及安全试验时，高速转动的离心叶轮出现损毁现象，同时叶片直接镶嵌到流道的壁面上，有些甚至直接破坏流道，故研究设计一种高强度叶轮结构，对与高功率无刷马达吸尘器具有十分重要的意义。近年来国内对离心叶轮强度的改善主要是更换材料、降低转速、加大直径及增加叶轮出口角度等方式，虽然强度有所提升，但风机的性能有所降低，使用效果差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种高功率吸尘器马达风机，结构简单，有效的提高了叶轮的强度，并将原有叶轮使用材料的应用强度范围扩大，在和现有风罩、定叶轮和马达本体装配空间不做改变的前提下，有效改善了叶轮的气动性能，及马达的整体性能，通过叶轮强度的改进，有效的降低了吸尘器在高功率领域生产成本，且有效的提高了吸尘器的安全性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高功率吸尘器马达风机，包括叶轮，所述叶轮包括依次设置的下叶片、中叶片和上叶片，所述上叶片与所述下叶片同轴设置，所述下叶片向外延展形成折弯边，所述折弯边组合形成折弯结构，所述折弯结构的直径比所述下叶片的直径多1-3mm，所述折弯结构的折弯角度为0-60度。

进一步地，所述叶轮的材料是铝材。

进一步地，所述上叶片、中叶片和下叶片通过开模冲压，并通过铆点连接在一起。

进一步地，所述下叶片的中心设置有多个垫片。

进一步地，所述下叶片靠近所述上叶片的一侧是一个平面。

进一步地，所述上叶片是一个向上突起的圆弧片，所述上叶片开设有导风孔。

一种如权利要求1-6任一项所述风机的设计方法，(a)首先确定叶轮的固定支点与质点，求得此固定支点与质点的距离，固定支点处于叶轮的所述下叶片的中心；(b)建立三维笛卡尔坐标系，坐标系的原点就是所述固定支点；(c)利用坐标系算出叶轮的质心坐标公式，所述下叶片加上长度或者角度不同的所述折弯边，利用质心坐标公式计算出质心位置；

(d)求得质心与固定支点的距离。

本发明的有益效果：1.在保证原吸尘器马达结构不变、风机性能及风机现用材料不变的前提下，利用下叶片上设置折弯结构有效的提高了叶轮的强度和气动性能，使用效果好；

2.有效的降低了吸尘器在高功率领域生产成本，且有效的提高了吸尘器的安全性能。

3.以固定支点为原点建立坐标系，可以得出质心的公式，由此可以方便的计算出质心与固定支点之间的距离，也可直观得出这距离与折弯边半斤和角度之间的关系，方便设计叶轮。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的结构剖视图。

图3是本发明的实验数据。

图4是本发明的一个电机实施例结构示意图。

图中标号说明：1、叶轮；2、上叶片；3、下叶片；4、中叶片；5、折弯边；6、导风孔，7、电机，8、转子，9、定子，10、外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1至图4所示，本发明的一种高功率吸尘器马达风机的一实施例，包括叶轮，所述叶轮包括依次设置的下叶片3、中叶片4和上叶片2，所述上叶片2与所述下叶片3同轴设置，所述下叶片3向外延展形成折弯边5，所述折弯边5组合形成折弯结构，所述折弯结构的直径比所述下叶片3的直径多1-3mm，所述折弯结构的折弯角度为0-60度。

使用时，经过之前的强度试验发现，经强度试验毁坏的叶轮，下叶片3由原来的平面变形为向上凸起的圆弧片，现在吸尘器马达中的叶轮主要是采用铝材，对叶轮的上中下片分别进行开模冲压，最后将上中下片组装，而后通过冲压形成。由于批量生产的离心叶轮上叶片2、中叶片4和下叶片3均通过铆点连接到一起，故铆点的强度决定了叶轮的强度。在叶轮高速旋转的过程中，叶轮的离心力逐渐变大最后恒定，在叶轮未发生变现时，铆点只需克服离心力对铆点的径向剪切应力，但是一旦下叶片3发生形变，则离心力就会变成两个力合成，即沿着变形方向的力和垂直于变形方向的力合成，因此铆点的强度便会有垂直于变形方向的力决定，影响因素主要有两个，一是叶轮变形角度；二是截面，即铆点铆压变形后的体积，经研究发现，加大铆点确有提高强度，但对整个叶轮的性能有极大的影响，故在结构改进方面，不宜优先考虑，因此在下叶片3上增加折弯边5，可以减小整个叶轮的质心与固定支点也就是下叶片3的中心的距离，即可减小弯矩增加叶轮的强度，折弯结构的直径比所述下叶片3的直径多1-3mm，所述折弯结构的折弯角度为0-60度，经过试验分析，折弯边5处于这种情况下使用效果最好。

叶轮的材料是铝材，成本极低并且使用效果好，上叶片2、中叶片4和下叶片3通过开模冲压，并通过铆点连接在一起，结构稳定，下叶片3的中心设置有多个垫片1，下叶片3靠近所述上叶片2的一侧是一个平面，上叶片2是一个向上突起的圆弧片，所述上叶片2开设有导风孔6。

在设计叶轮结构时，首先对一般的叶轮结构进行强度试验，发现下叶片3从原来的平面变成向上凸起的弧面，因此叶轮的变形主要受离线力对离心力产生的弯矩大小的影响。离线力的大小在一定条件下时不变的，要是弯矩减小，就要缩短离心叶轮的固定支点(即下叶轮的重点)与叶轮的质心的垂直距离，因此以固定支点为原点，建立三维笛卡尔坐标系，下叶轮的平面是xy面，由此计算出叶轮的质心坐标，公式如图3所示，质心坐标距离原点的距离大小便是所需要的离心叶轮的固定支点(即下叶轮的重点)与叶轮的质心的垂直距离；之后改变下叶片3上折弯边5的长度或者角度，改变质心的位置，来改变叶轮的应用强度，图4便是体现了在不同的折弯边5半径以及角度下，离心叶轮的固定支点(即下叶轮的重点)与叶轮的质心的垂直距离的变化。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。