電動送風機及裝載它的電吸塵器的製作方法

2023-06-01 18:12:36 4

專利名稱：電動送風機及裝載它的電吸塵器的製作方法
技術領域：
本發明涉及電動送風機及裝載它的電吸塵器，特別涉及送風機葉輪的入口 部的結構。
背景技術：
作為對電吸塵器的要求有吸入力的強度。為在一定的消耗電力的條件下得 到高吸入力，需要減小吸塵器的空氣力學損失。其中，特別要求降低作為產生 吸入力的根源且在整體損失中所佔比例較大的送風機的損失。
在吸塵器中使用的送風機是與風量相比更重視壓力輸出的低比速型送風
機，其特徵是為了小型化而以每分鐘約45000轉的高速驅動。由於送風機內部 的最大流速達到160m/s，所以極力減小流路變窄部分的流速且減小與流速的 平方成比例的葉間摩擦損失是非常重要的。另外，在此前的送風機開發中已進 行了減小葉輪外表面上的圓盤摩擦損失、轉動部和靜止部的間隙所引起的洩漏 損失等的努力。
例如，為減小葉間摩擦損失，而階段性地實施了減小葉片入口直徑而降低 入口周向速度、使相對流速下降的措施。此外，由於圓盤摩擦損失與葉輪外徑 的五次方、轉數的三次方成比例而增大，所以採取了通過一邊使葉輪外徑縮小 化一邊推進高速轉動化，而在依舊保持一定的載荷的情況下減小圓盤摩擦損失 的措施。此外，至於洩漏損失，其大部分因葉輪入口部的轉動部和靜止部的間 隙中的流動而引起，因而如專利文獻1所示事例那樣採取了導入使用了固體潤 滑密封材料的密封構造等以使洩漏量最小化的措施。
專利文獻1:日本特許第3119633號
但是，在如上述那樣為了減小葉間摩擦損失而縮小葉片入口直徑時，葉片 前緣和密封部距離變近。雖然在密封部氣流從靜止部向轉動葉輪內流入，但由 於這裡有流路的高低差，所以氣流暫且分離，並在葉輪內的流路壁面上再次附 著之前形成死角。因此，在葉片前緣過度接近密封部時，死角將觸及葉片前緣
部分，儘管將低了相對流速，也發生性能不能提高的現象。由於在觸及死角的 葉片前緣部，葉片不能有效地工作，所以送風機損失增大。雖然為了縮小死水 域而減小高低差即可，但在設置上述密封構造時在轉動部和靜止部的邊界需要 有一定的間隙，因而難以縮小高低差。此外，在吸塵器中，由於沒有密封情況 下的洩漏損失比葉間摩擦損失還大，所以排除上述密封構造本身通常不是上 策。
此外，吸塵器用送風機將沖壓加工薄板材的部件組裝而製作。即，將葉片 板材和夾入這些部件的兩張輪轂板及護罩板之類的板材通過互相鉚接而以低
成本組裝。由於吸塵器用送風機在從停止狀態到每分鐘45000轉這樣的高速轉 動域的區域內往復運轉，所以將在殘留有殘餘應力的鉚接部作用離心力所產生
況。於是，在上述死角觸及葉片前緣部時，存在將在葉輪前緣部也作用有非定
常的空氣力，且更易於損壞的問題。

發明內容
本發明的目的是解決上述問題，並提供實現減小葉輪損失的電動送風機及 裝載了它的電吸塵器。
為實現上述目的，本發明的特徵在於，在風扇罩側(靜止體側)所具備的 密封構造部的流路面的最下遊端部A和在葉輪側(轉動體側)葉片前緣與護 罩板連接的上端部B的子午面內相對位置關係中，在將兩點A、 B的半徑差設 為AR、軸向高度之差設為Ab時，配置成
0。^ (tan"AR/Ab) ^29。且AR^).5[mm]。
根據本發明，由於可形成在因高低差而分離的氣流再次附著到葉輪的入口 附近的區域所形成的死角不與葉片前緣部幹涉的葉輪，所以可減小葉輪的損失 並改善吸塵器的吸入力。


圖1是涉及本發明一個實施例的吸塵器主體的示意橫剖視圖。 圖2是涉及本發明一個實施例的吸塵器用電動送風機的剖視圖。 圖3是涉及本發明一個實施例的葉輪口環部附近的構成圖。 圖4是表示涉及本發明 一個實施例的數值限定範圍和效果的圖。圖5是表示涉及本發明一個實施例的特殊情況的圖。
圖6是涉及本發明另 一實施例的葉輪口環部附近的構成圖。
圖7是涉及本發明一個實施例的電吸塵器的整體外觀圖。 圖中
100-電吸塵器主體；106-電動送風機；108-送風機入口； 109-送風機 出口 ； 201 —送風機；202 —電動機；203 —殼體；204 -端肘板；205、 608 -轉 軸；210、 303、 603 -葉輪;211-擴散器；213-返回導引部；214、 309、 609 風扇罩；215、 300、 500、 600-口環部；216-密封部、217 -電動送風才幾入口 ； 301、 601 -密封材料固定部件；302、 602 -密封材料；304、 504、 604-護罩 壁；305、 605-輪轂壁；306、 606-葉片;307、 501、 607-葉片前緣;310、 610-徑向高低差；311-死角；312、 505、 612-葉片前緣上端部；313、 613 -氣流；314、 614-靜止部前端;315、 615-葉輪口環部;316、 616-軸向高 低差；506-靜止部端點
具體實施例方式
下面使用附圖來說明本發明的實施例。
實施例1
圖7是涉及本發明一個實施例的電吸塵器的整體外觀圖。 標記100是收納集塵室和電動送風機的電吸塵器主體，標記101是與電吸 塵器100的前部連接且與集塵室連通的軟管接頭，標記703是可轉動地連接到 軟管接頭101上的軟管。軟管703的一端經軟管接頭101而連接到電吸塵器主 體IOO上，並與集塵室連通。標記704是一端可轉動地連接到軟管703的另一 端且具有進行吸塵器的運轉切換的開關構件705的手邊^l喿作部，標記706是一 端連接到手邊操作部704的另一端的可伸縮的延長管，標記707是連接到延長 管706的另一端且吸入除塵面的塵埃的吸口體。
吸塵器通過在電吸塵器主體100中收納的電動送風機所產生的吸力，而經 延長管706、軟管703將從吸口體707的下面吸入的被清掃面的塵埃輸送到集 塵室內。
在圖1中示意性地表示的吸塵器主體的橫剖視圖中，說明電吸塵器主體 100內的空氣流。從軟管接頭101流入的空氣進入集塵室102。在圖1中，雖
然表示紙袋103來作為集塵構件，但袋的材料沒有限制。此外，在旋風分離器
方式的情況下，取代紙袋103而收納旋風室。用紙袋103除去了大部分塵埃的 空氣進而通過過濾器部104,在這裡還除去細塵埃。然後，空氣流流入電機室 105。電動送風才幾106經防振橡膠107而架設在電動機室105,從送風機入口 108流入的空氣在升壓後，從送風機出口 109排出。
其次，使用圖2來對電動送風機106進行說明。電動送風機106由送風機 201和電動才幾202構成。
就電動機202而言，轉軸205支撐於由殼體203及端肘板204構成的電動 機外殼，且轉子206安裝在轉軸205上。在轉子206的外周配置定子207。向 轉子206供給的電力通過電刷208及與其接觸的換向器209來傳遞。
送風機201構成為在風扇罩214內收納與上述轉軸205直接連結的葉輪 210、在葉輪210的外周一側設置的擴散器211、相對於上述擴散器211夾著 隔板212而相對地配置的返回導引部213。葉輪210在口環部215與在風扇罩 214側具備的密封部216大體接觸，具有防洩漏的構造。
通過電動送風機入口 217的空氣在暫且通過口環部215附近之後，由葉輪 210增壓及增速。然後，雖然氣流通過擴散器211而大致轉向180。，且向返回 導引部213流入，但氣流在該過程中減速從而其分壓力上升。通過了返回導引 部213的氣流流入電動4幾殼體203內，且在冷卻轉子206、定子207、電刷208、 換向器209等後排出。
本實施例作為對象的吸塵器用電動送風機的葉輪外徑處於4) 60mm ~ cj) 120mm的範圍內，最高轉數處於每分鐘35000 ~ 50000轉的範圍內。
其次，使用圖3來對本發明第一實施例進行說明。圖3是將圖2的葉輪口 環部附近放大的圖。密封材料302經安裝在風扇罩309上的密封材料固定部件 301而固定。葉輪口環部315對該密封材料302嵌入，而構成密封機構。雖然 該密封機構處於該位置是重要的，但並不限於該方式。其次，將葉片前緣307 與護罩壁304相交的點稱為葉片前緣上端部312。雖然現在沿靜止的風扇罩309 的表面吸入流入氣流313,但在靜止部前端314暫且分離後，便再次附著在位 於其下遊位置的葉輪的護罩壁304上。將該分離區域作為死角311而示意性地 表示。
另一方面，葉片306與護罩壁304及輪轂壁305通過鉚接件317而互相固 定。雖然通常沿葉片306準備多個鉚接件，但這裡僅著眼於護罩壁側的最靠近 內徑側的鉚接件來圖示。其原因是，該位置是最易受到與上述死角的空氣動力 幹涉的位置，且是構造應力也最集中的位置。即，為減小葉間摩擦損失，在使 葉片前緣307接近轉軸308而縮小葉片入口直徑的情況下，為了防止轉動時的 離心力所致的葉片的變形，且為了縮小成為懸臂支撐的範圍，而必須在護罩壁 304的內徑側的曲率大的部分實施鉚接，但此類曲面上的鉚接殘留有很大的殘 餘應力。
本實施例以上述死角不與葉片前緣幹涉的方式，如下述那樣用數值限定靜 止部前端314 (設為點A)和葉片前緣上端部312 (設為點B)的子午面內的 位置關係。即，在將這兩點A、 B的徑向高低差310設為AR,將軸向寬度設 為Ab時，將兩者的關係限定在用圖4的斜線所示的範圍內。
在圖4中，角度極限400的直線是由下式e—gap = tan —1 ( AR7Ab )定義 的角度6—gap為一定值29。的線，表示與0_gap相關的本實施例的數值限定的 上限值。在通過原點，且傾角比角度極限400大的直線中，e一gap成為更小的 值，與從靜止部端點到葉片前緣的上部端點的區域尺寸相比，表示死角的尺寸 相對變小。
一方面，製作極限401是表示插入防止洩漏用的密封部件且吸收葉輪口環 部圓偏離時最低限所需的間隙AR = 0.5[mm]的線，從該直線靠右側有可執行 的區域。以上兩個直線400及401所包圍的區域是本發明所主張的數值限定區 域。
雖然在以往的設計中，也進行了著眼於葉輪口環部315和葉片前緣上端部 312這轉動體上的兩處的設計，但本實施例的特徵在於著眼於葉片前緣上端部 312和靜止部端點314的轉動部及靜止部這兩處而考慮死角，並進行了上述那 樣的數值限定。
的控制的多個送風機403,表示AR和Ab的關係和控制前後的送風機效率的 提高量的實測值。確認到在e一gap —29。的區域有效率改善。雖然通常會考慮使 0—gap比29。越小則越好，但由於具備密封構造所需的尺寸上存在限度，所以
將直線401作為數值限定的下限設定。
通過做成本結構，可避免死角與葉片前緣千涉，所以可改善送風機效率。 此外，由於可同時減小朝向葉片前緣的非定常空氣動力，所以可抑制鉚接部的 斷裂。
雖然在圖4中表示了標準的葉片前緣形狀，但在如圖5所示那樣在葉片前 緣501的護罩壁504附近設置切口 502或使葉片前緣向該另一極端彎曲的情況 下，如圖中所示那樣引輔助線503，將其與護罩壁504相交的點或者從靜止部 端點506描繪同心圓507而將距離最近的葉片前緣上的點作為葉片前緣上端點 505定義。而且，採用兩者中e—gap變d、一方的定義。
此外，雖然在本實施例中以具有通過其它部件的密封構造的送風^/L為前 提，但即使是如縮小了風扇罩和葉輪的間隙的簡單密封構造，也可適用圖4 所示的數值限定範圍。
再有，在圖3所示的實施例中，雖然在沿風扇罩的氣流大致朝向軸向之處 設置靜止部端點，但並不限於此類構成。例如，做成風扇罩側進一步進入葉輪 側而兼作本來的葉輪護罩壁的一部分的結構，並將靜止部端點設定在比圖3 的結構更靠下遊側等亦可。
實施例2
下面使用圖6來說明與本發明有關的第二實施例。雖然在實施例1中，因 密封構造而產生高低差，但如圖6所示，本實施例是具備密封材料402且將實 施例1中所見到的高低差盡力消除的形式的例子。本構成可通過例如以較厚的 板材為坯料來成形或切削加工護罩壁而實現。
在該情況下，雖然高低差幾乎消除，但由於存在轉動部和靜止部這樣的運 動狀態的差，所以在將從靜止部流入的氣流414混合、整流之前需要距離這一 情況與實施例1的情況相同。在該情況下，如圖6中所示那樣取徑向距離AR 和軸向距離Ab,且僅使用圖4所示的角度範圍。至於效果，與實施例l相同。
權利要求
1.一種電動送風機，具備電動機、與該電動機的轉軸直接連結的葉輪、在該葉輪的外周一側設置的帶葉片擴散器、將由上述葉輪和上述擴散器所構成的送風機部覆蓋的風扇罩、在上述葉輪的入口部安裝於上述風扇罩側的密封部，其特徵在於，在上述風扇罩的流路壁部分的最下遊端部A和上述葉輪的葉片前緣與護罩壁相交的葉片前緣上端部B的子午面內相對位置關係中，在將上述A和B的徑向距離設為ΔR、轉軸方向距離設為Δb時，滿足0°≤tan-1(ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5mm。
2. —種電動送風機，具備電動機、與該電動機的轉軸直4妄連結的葉庫侖、 在該葉輪的外周一側設置的帶葉片擴散器、將由上述葉輪和上述擴散器所構成的送風機部覆蓋的風扇罩、在上述葉輪的入口部安裝於上述風扇罩側的密封部，其特徵在於，在上述葉輪的入口環部端點A和上述葉輪的葉片前緣與護罩壁相交的葉片前緣上端部B的子午面內相對位置關係中，在將上述A和B的徑向距離設為AR、轉軸方向距離設為Ab時，滿足0°≤tan-1(△R/△b)≤29°。
3. 根據權利要求1或2所述的電動送風機，其特徵在於， 上述電動機具有每分鐘35000 ~ 50000轉的運轉區域，上述葉輪的外徑為￠60 ~ 120mm。
4. 一種電吸塵器，具備具有集塵室及電動送風機的電吸塵器主體、與該電吸塵器主體連接的軟管、與該軟管連接的手邊操作部、與該手邊操作部連接的延長管、與該延長管連接的吸口體，上述電動送風機具備電動機、與該電動機的轉軸直接連結的葉輪、在該葉輪的外周一側設置的帶葉片擴散器、將由上述葉輪和上述擴散器所構成的送風機部覆蓋的風扇罩、在上述葉輪的入口部安裝於上述風扇罩側的密封部，其特徵在於，在上述風扇罩的流路壁部分的最下遊端部A和上述葉輪的葉片前緣與護罩壁相交的葉片前緣上端部B的子午面內相對位置關係中，在將上述A和B 的徑向距離設為AR、轉軸方向距離設為Δb時，滿足 see original document page 3。
5. —種電吸塵器，具備具有集塵室及電動送風機的電吸塵器主體、與 該電吸塵器主體連接的軟管、與該軟管連接的手邊操作部、與該手邊操作部連 接的延長管、與該延長管連接的吸口體，上述電動送風機具備電動機、與該電動機的轉軸直接連結的葉輪、在該葉 輪的外周一側設置的帶葉片擴散器、將由上述葉輪和上述擴散器所構成的送風 機部覆蓋的風扇罩、在上述葉輪的入口部安裝於上述風扇罩側的密封部，其特 徵在於，在上述葉輪的入口環部端點A和上述葉輪的葉片前緣與護罩壁相交的葉 片前緣上端部B的子午面內相對位置關係中，在將上述A和B的徑向距離設 為ΔR、轉軸方向距離設為Δb時，滿足see original document page 3。
6. 根據權利要求4或5所述的電吸塵器，其特徵在於， 上述電動機具有每分鐘35000 ~ 50000轉的運轉區域，上述葉輪的外徑為(})60~ 120mm。
全文摘要
本發明提供一種電動送風機及裝載它的電吸塵器。由於葉片入口的流路存在高低差，所以氣流暫且分離，便在再次附著在葉輪內的流路壁面上之前形成死角，從而存在送風機損失增大的問題。在吸塵器用送風機的風扇罩上所具備的口環密封部的前端部A和葉輪的葉片前緣與護罩壁相交的前緣端部B的子午面內相對位置關係中，在將點A和點B的徑向距離設為ΔR、軸向距離設為Δb時，滿足0°≤(tan-1ΔR/Δb)≤29°且ΔR≥0.5mm。
文檔編號A47L5/12GK101344099SQ20081013765
公開日2009年1月14日 申請日期2008年7月8日 優先權日2007年7月10日
發明者坂上誠二, 大平房德, 常樂文夫, 本多武史, 杉村和之 申請人:日立空調·家用電器株式會社