專利名稱：電動吸塵器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動吸塵器，特別涉及作為其吸入力驅(qū)動源的電動鼓風(fēng)機的小型輕量化和高輸出化。
當(dāng)今一般家庭用的電動吸塵器，為適應(yīng)難于吸取的地毯垃圾等的市場要求，要求有更強的吸入力。用吸入功率作為表示吸入力的單位。近年來，隨著這種吸入功率的改善，已發(fā)售了功率為1000W級電動機的電動吸塵器。
在電動吸塵器中，主要使用整流子式電動機，其空氣動力特性如圖2所示。在圖2中，電動吸塵器的空氣動力特性，隨著橫軸的吸入風(fēng)量減少，加到整流子式電動機的負(fù)載變小，電流值、即耗電降低，轉(zhuǎn)數(shù)增加。因此，在通常最大(開放)風(fēng)量域，電動機的耗電最大，在風(fēng)量密閉狀態(tài)，電動機的旋轉(zhuǎn)數(shù)最大。
如前所述的吸入功率，可用風(fēng)量X真空度表示，表示由安裝在電動機上的鼓風(fēng)機的特性和吸塵器主體的通風(fēng)阻抗等決定的工作風(fēng)量的最大值。
在一般家庭用的功率1000W的電動吸塵器，吸入風(fēng)量最大為1.0-1.5m3/min。
該吸入功率，是表示吸塵器的吸入能力的值之一，從獲得吸塵器的更強的吸入力的意思上來說，使其提高也是重要的。特別近年來，如樓面所顯示的那樣，被吸塵面多種多樣化。從無論在何種狀況都要要求能盡快吸塵，有必要有更強的吸入力。
此外，能用吸入功率＝電動鼓風(fēng)機的空氣動力輸出(扇出)
-吸塵器主體通風(fēng)損失表示吸入功率。由此，為了提高吸入功率，有必要提高風(fēng)扇的輸出、或者減少主體通風(fēng)的損失。這可借助于變換吸塵器的形態(tài)例如使軟管的直徑增粗、使吸塵器主體增大等，這樣雖然能減少主體的通風(fēng)損失，但由于使用吸塵器的操作性降低，所以不能采用變化吸塵器的形態(tài)的辦法。
另一方面，能用風(fēng)扇輸出＝電動機輸入(耗電)×電動機效率×鼓風(fēng)機效率表示風(fēng)扇輸出。為了提高風(fēng)扇輸出，雖然可以分別提高功耗、電動機效率和鼓風(fēng)機效率，但對于功耗，1000W級已經(jīng)成為主流，當(dāng)從節(jié)能的潮流考慮時，作為家用設(shè)備，不能使功率增加到1000W以上。
因此，為了使風(fēng)扇輸出提高，有必要提高電動機及鼓風(fēng)機、即電動鼓風(fēng)機的效率(空氣動力學(xué)的風(fēng)扇輸出(W)/電動機輸入(W))。
以往，重視電動機及鼓風(fēng)機的效率提高，謀求各自的最佳化，設(shè)離心風(fēng)扇的外徑取105-115mm，設(shè)定旋轉(zhuǎn)數(shù)為30000-35000轉(zhuǎn)/分，使電動機及鼓風(fēng)機的效率達(dá)到45-48％。
然而，以往的電動吸塵器，為了提高鼓風(fēng)機效率，為了謀求減少在各部位的壓力泄漏損失，或使氣密性能改善、或減小通風(fēng)阻抗，所以或設(shè)計密封構(gòu)件、或提高零件的尺寸精度、或者確保大的通風(fēng)面積等，采用了與降低成本和小型化相反的方法。
另外，為了提高電動機的效率，加粗線圈線徑以降低銅耗、采用鐵損耗少的高級矽鋼板以降低在鐵心部的鐵耗，又導(dǎo)致費用上升及電動機的大型化，并相應(yīng)引起吸塵器操作性劣化的問題。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在降低制造費用和小型輕量化的同時，使電動鼓風(fēng)機效率和吸塵器的吸入功率改善的電動鼓風(fēng)機和電動吸塵器。
為達(dá)到前述目的，本發(fā)明的電動吸塵器，其特征在于包括整流子電動機和離心風(fēng)扇的產(chǎn)生吸入氣流的電動鼓風(fēng)機、由該電動鼓風(fēng)機產(chǎn)生的吸入氣流使灰塵進(jìn)行集塵的集塵部和內(nèi)裝所述電動鼓風(fēng)機和所述集塵部的吸塵器主體。所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域，設(shè)定所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)在40000-50000rpm內(nèi)。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于所述電動吸塵器的最大風(fēng)量區(qū)域的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于所述電動吸塵器的最大風(fēng)量區(qū)域的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時該電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)，所述整流子式電動機的旋轉(zhuǎn)軸的長度在100mm以下。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于所述電動吸塵器的最大風(fēng)量區(qū)域的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時該電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)，所述整流子式電動機的整流子的外徑為18-23mm。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，所述整流子式電動機的電樞線圈線徑在0.6mm以上，激磁線圈線徑在1.1mm以上。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，所述整流子式電動機的碳刷的電阻率在20μΩm以下。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，設(shè)有復(fù)蓋固定在電動機旋轉(zhuǎn)軸上的離心葉輪的周圍的風(fēng)扇罩、在所述風(fēng)扇罩的中央部的吸入口該離心葉輪的側(cè)板的中央部裝設(shè)在吸風(fēng)口，相對接的電動鼓風(fēng)機，該離心葉輪的葉片中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4。葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2設(shè)定在0.07以上。葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1/D2.b2)設(shè)定在0.74以下。葉片的入口寬入尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2設(shè)定在2.0以下。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，所述離心葉輪的吸入口部具有圓角并直立地裝設(shè)，所述離心葉輪時的所述圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，設(shè)置能圓順地引導(dǎo)所述風(fēng)扇罩吸入口的氣流的氣流引導(dǎo)器。
本發(fā)明的電動吸塵器，其特征還在于，包括與軟管連接的吸入口連通的集塵室、在該集塵室后方形成的電動鼓風(fēng)機室和設(shè)置在該電動鼓風(fēng)機室中的電動鼓風(fēng)機，該電動鼓風(fēng)機裝設(shè)有復(fù)蓋固定在電動機旋轉(zhuǎn)軸上的離心葉輪的周圍的風(fēng)扇罩，在該風(fēng)扇罩的中央部的吸入口與所述離心葉輪的側(cè)板的中央部直立裝設(shè)的吸入口相對接，將該離心葉輪的葉片中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4。將葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2在0.07以上，葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1/D2·b2)在0.74以下，葉片的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2在2.0以下，在子午面觀察入口部時的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
采用本發(fā)明，借助于設(shè)定電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)在40000-50000轉(zhuǎn)/分，能使電動鼓風(fēng)機的效率達(dá)到50％以上、能改善電動鼓風(fēng)機的吸入功率。
調(diào)整風(fēng)扇負(fù)載特性和電動機的電磁特性，能使電動鼓風(fēng)機輕量化，所以能改善使用性和操作性。
因軸長為100mm以下，并將整流子外徑設(shè)定在18-23mm，所以即使在電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)上升的場合，也能確保軸的剛性。
此外，采用本發(fā)明，借助于對離心葉輪的入口面積S0和葉片入口S1以及側(cè)板入口部的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度b1進(jìn)行了考慮，進(jìn)而對葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2、葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1)/(D2·b2)、葉片的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2和在子午面觀察入口部時所述圓角的曲度半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1進(jìn)行了考慮，能謀求提高鼓風(fēng)機效率并降低噪聲。
此外，使用這種離心葉輪的電動鼓風(fēng)機，因能縮短軸方向的長度，所以能制造出高送風(fēng)效率、低噪聲的小型化電動鼓風(fēng)機和電動吸塵器。


圖1表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的縱剖視圖。
圖2表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動吸塵器的空氣動力特性的圖。
圖3表示對于與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機旋轉(zhuǎn)數(shù)和效率的關(guān)系圖。
圖4a表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機整流子的剖視圖。
圖4b表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機整流子的剖視圖。
圖5表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的整流子片和整流子外徑關(guān)系的圖。
圖6表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的整流子外徑偏差和軸長關(guān)系的圖。
圖7表示與本發(fā)明其他實施例相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的離心葉輪的縱剖視圖。
圖8表示與本發(fā)明其他實施例相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的離心葉輪的入口面積比S1/S0和效率關(guān)系的特性圖。
圖9表示與本發(fā)明其它實施例相關(guān)的電動鼓風(fēng)機的離心葉輪的入口部的圓角曲率半徑R和葉片入口寬度b1的比R/b1和效率關(guān)系的特性圖。
圖10表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動吸塵器的外觀立體圖。
圖11表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動吸塵器的縱剖面圖。
下面，參照附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。
實施例1圖10表示與本發(fā)明實施例1相關(guān)的電動吸塵器的外觀立體圖。在圖10中，1001是內(nèi)裝控制電路和電動鼓風(fēng)機等的吸塵器主體，1002是連接在吸塵器主體1001的吸入口部上的軟管，1003是在一端連接軟管1002、同時供使用者握住的軟管把手，1004是連接在軟管把手1003的另一端上的延長管，1005是連接在延長管1004上的吸口，1006是設(shè)置在軟管把手部1003上的開關(guān)操作部，1007是設(shè)置在軟管把手部1003上的第一紅外線發(fā)光部，1008是設(shè)置在軟管把手部1003上的第二紅外線發(fā)光部，1009是設(shè)置在吸塵器主體501上面的紅外線感光部，1010表示室內(nèi)的天花板。
圖11表示與本發(fā)明的實施例1相關(guān)的電動吸塵器的縱剖面圖。
吸塵器主體1001包括在其前部覆蓋下部的下機箱1101；覆蓋其前面上部的蓋體1102；設(shè)置在蓋體1102上的吸入口1103；裝入集塵袋的集塵室1104；為保持集塵室內(nèi)氣密性、蓋體1102具有用其它構(gòu)件安裝在蓋體1102上的密封保持蓋1105；在其后部設(shè)有用下機箱1101和上機箱1106形成的電動鼓風(fēng)機室1108。在集塵室1104中裝入集塵袋1107，在電動鼓風(fēng)機室1108中裝入用于收集塵埃的電動鼓風(fēng)機1109。在這種電動鼓風(fēng)機1109的吸氣側(cè)上設(shè)置過濾器1110，并與集塵室1104連通。在形成集塵室1104的下部的下機箱1101的壁面上部，配設(shè)襯墊1111，將該襯墊1111和密封保持蓋1105壓接，保持集塵室1104氣密。在上機箱1106的上部，形成用上機箱蓋1112覆蓋的基板安裝部1113，安裝控制基板1114。控制基板1114也可以由一塊或二塊以上構(gòu)成，可安裝在上機箱側(cè)或者上機箱蓋側(cè)上。在控制基板1114上設(shè)置有接收從軟管把手1003的第一紅外線發(fā)光部1007和第二紅外線發(fā)光部1008發(fā)射的紅外線信號的紅外線感光元件1115。為了在這種紅外線感光元件1115上接收紅外線信號，在上機箱蓋1112上設(shè)置能使紅外線透過的其它材料制成的紅外線感光中1009。紅外線感光部1009也可以與用紅外線可透過的材料制的上機箱蓋1112形成一體化的結(jié)構(gòu)。
下面，參照圖10和圖11對與本發(fā)明相關(guān)的電動吸塵器的動作進(jìn)行說明。
圖1表示實施例1的電動鼓風(fēng)機1109的縱剖面圖。
電動鼓風(fēng)機308，大致可分為鼓風(fēng)機部1和電動機部2二個部分。電動機部2在機箱3的內(nèi)部，包括固定在旋轉(zhuǎn)軸4上的轉(zhuǎn)子5和卷繞了定子線圈6的定子7。機箱3在其開放端上形成設(shè)有狹的凸部3a的深的杯狀，在其端面部的中央形成的軸承保持部3b上，設(shè)置支承前述旋轉(zhuǎn)軸4的一端的軸承8a。在機箱3的外周壁部上，螺旋夾固定電刷保持器15。在電刷保持器15上裝入碳刷16，在整流子17的外周面上用彈簧吸上。然后，從該碳刷16向整流子17供電。
在該機箱3的端面部側(cè)的外周部上，形成排氣口3c。然后，在該機箱3的開放端側(cè)上，連接端支架9，通過該端支架9連接該電動機部2和前述鼓風(fēng)機部1。
利用在前述端支架9的中央上形成軸承保持部9a的端面部和在其開放端上設(shè)置寬的凸部9b的筒狀外周部，將端支架9構(gòu)成淺的杯狀，在外周部上形成用于將來自鼓風(fēng)機部1的空氣導(dǎo)入電動機部2內(nèi)的吸氣口9c。在前述軸承保持部9a上，設(shè)置對前述旋轉(zhuǎn)軸4的另一端進(jìn)行支承的承軸8b。另在該端支架9的外側(cè)上，配設(shè)與前述吸氣口9c連接的擴散器10，并利用螺母在其上流側(cè)配設(shè)固定在前述旋轉(zhuǎn)軸4的端部上的離心葉輪12。然后，用壓入固定在前述端支架9的凸部9b的外周上的風(fēng)扇罩13，覆蓋前述擴散器和離心葉輪12。此外，在風(fēng)扇罩13的中央上設(shè)置著由利用將氣流圓順地導(dǎo)入到前述離心葉輪的入口中的氣流引導(dǎo)管13a形成的吸入口13b，形成氣流引導(dǎo)器13a其剖面形狀作成圓弧狀，在圓弧的內(nèi)側(cè)上裝著滑動連接在前述離心葉輪12的側(cè)板的中央的吸入口部上的密封構(gòu)件14，保持吸入口部的氣密。
擴散器10包括在離心葉輪11的外周側(cè)延長上形成的17個擴散器葉片和在其后面一側(cè)上形成的返回引導(dǎo)器10b，返回引導(dǎo)器10b與端支架9一起，形成將空氣流引導(dǎo)到前述吸氣口9c去的返回引導(dǎo)通路。
接著，對電動鼓風(fēng)機1109內(nèi)的空氣流動進(jìn)行說明。當(dāng)驅(qū)動電動機部2并使離心葉輪旋轉(zhuǎn)時，空氣從吸入口13b流入風(fēng)扇罩13內(nèi)。這時，氣流引導(dǎo)器13a在離心葉輪12中對流入的空氣流進(jìn)行整流。從離心葉輪12吐出的空氣流，通過擴散葉片10a之間，在擴散器10的外周和風(fēng)扇罩13的內(nèi)周間的環(huán)狀間隙部轉(zhuǎn)換180度方向，進(jìn)而在通過返回引導(dǎo)線10b后，通過吸氣口9c導(dǎo)入機箱3內(nèi)。導(dǎo)入機箱3內(nèi)的空氣，冷卻轉(zhuǎn)子5的同時，通過在定子7和機箱3的內(nèi)面之間形成的空氣通路，冷卻定子線圈6，并從排氣口3c向外部排出。
接著，參照圖2對吸塵器的吸入功率進(jìn)行說明。
用風(fēng)量×真空度表示吸塵器的吸入功率。這種吸入功率，用由鼓風(fēng)機30的特性和吸塵器主體的通風(fēng)阻抗等決定的動作風(fēng)量，表示最大值，對功耗為1000W級的一般家用吸塵器，最大風(fēng)量為每分鐘1.0-1.5m3。
吸入功率為表示吸塵器的吸入能力的標(biāo)準(zhǔn)值。在吸塵器的功能上使其改善是重要的。特別近來的住宅，被吸塵面變得多種多樣化，要求無論在哪種狀況都能迅速地吸塵。為此，要求更強的吸入力。
用吸入功率＝電動鼓風(fēng)機的空氣動力系輸出(扇出)-吸塵器主體的通風(fēng)損失表示吸入功率。也就是說，為了改善吸入功率，必需增加扇出或者減少主體通風(fēng)損失。
減少主體的通風(fēng)耗損，可以采取例如增粗軟管的直徑、或者增大吸塵器主體的體積，但這樣會導(dǎo)致吸塵器主體相應(yīng)大型化并使操作性降低。
另一方面，用扇出＝電動機輸入(功耗電)×電動機效率×鼓風(fēng)機效率表示扇出?？梢圆捎檬垢黜椄纳?，關(guān)于功耗，1000W級已經(jīng)成為主流，從節(jié)省能量的時代潮流考慮時，可以認(rèn)為作為家用設(shè)備不能使其進(jìn)一步增加。因此，為了改善扇出，有必要改善電動機和鼓風(fēng)機、即電動鼓風(fēng)機的效率。電動鼓風(fēng)機效率是用電動機輸入(W)除以空氣動力學(xué)的扇出(W)。
下面，對改善電動鼓風(fēng)機的效率的手段進(jìn)行說明。
圖3表示鼓風(fēng)機部1、電動機部2和作為其乘積的電動鼓風(fēng)機1109對應(yīng)于轉(zhuǎn)速的效率進(jìn)行計算的結(jié)果。
它表示根據(jù)使用的零件材料、形成的不同，在以往的結(jié)構(gòu)條件下，求得效率的一例。
在圖3中，隨著電動機2旋轉(zhuǎn)數(shù)的提高，稱之為機械損失的軸承損失和摩擦損失增加、有降低效率的傾向。對此，具有離心葉輪12的鼓風(fēng)機部1的效率，表現(xiàn)出隨著旋轉(zhuǎn)數(shù)的增加效率提高的傾向。
此外，為了使離心葉輪12的旋轉(zhuǎn)數(shù)增加，有必要縮小離心葉輪12的外徑，由此，能降低離心葉輪12的圓板摩擦損失并提高鼓風(fēng)機1的效率。
這里，當(dāng)考察作為那些乘積的電動鼓風(fēng)機1109的效率時，以約45000轉(zhuǎn)/分附近為峰值，在約40000-50000轉(zhuǎn)/分的區(qū)域，效率超過50％。因此，為了得到最大的電動鼓風(fēng)機效率、即最大吸入功率的電動鼓風(fēng)機，應(yīng)該將旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000轉(zhuǎn)/分。
此外，在整流子電動機的場合，對特性有所影響的碳刷15的整流作用，在高速旋轉(zhuǎn)時有成為不穩(wěn)定的傾向。
這里，有必要考慮高速旋轉(zhuǎn)的碳刷15的整流特性、軸承8a、8b的滾珠軸承的轉(zhuǎn)矩特性和由圖4a、圖4b所示的合成樹脂等的模制材料制成的整流子16的強度。
另一方面，為了降低碳刷15的摩擦損失，希望整流子17的外徑小。因此，考慮與碳刷28的滑動特性、為使旋轉(zhuǎn)中的整流子片17a的凹凸最小化而研究其最佳值的結(jié)果，進(jìn)而，為了延長前述碳刷15的壽命、確保電動機20的可靠性，為了提高重要的整流子17的旋轉(zhuǎn)中的振擺回轉(zhuǎn)精度，有必要提高整流子17a的強度，并提高電動機20的軸的剛性。
圖6表示整流子外徑偏差和軸長的關(guān)系的圖。
如圖6所示可知，軸長短，剛性增加，適于高速旋轉(zhuǎn)。一般地，從使用這種整流子電動機的樹脂黑鉛質(zhì)系列的碳刷28的滑動特性得出如令整流子17的外徑的振擺回轉(zhuǎn)，控制在20μm以下，則其對應(yīng)的轉(zhuǎn)速為40000-50000轉(zhuǎn)/分，而對應(yīng)此轉(zhuǎn)速，軸長有必要做成100mm以下。
此外，為了降低圓板摩擦損失的離心葉輪12的小直徑化和考慮到必要的輸出特性時，當(dāng)外徑18mm以下時，整流子片17a的熱容量降低。如圖4a、圖4b所示，隨著近來的電動鼓風(fēng)機小型化的要求，把手部A和從旋轉(zhuǎn)軸4的距離B的尺寸不取得大，當(dāng)在23mm以上時，整流子17片的自身的重量增加、離心力增加，整流子片的凹凸也增加，碳刷15的摩耗增加。為此，為了在將旋轉(zhuǎn)速度置在40000-50000轉(zhuǎn)/分的場合，仍維持電動鼓風(fēng)機1109的特性不降低，有必要將整流子17a外徑做成約23mm以下。
為了防止整流子片17的凹凸和碳刷15的熱劣化、或者為了不使電動機20特性降低，有必要盡量控制碳刷15的發(fā)熱，為了抑制碳刷15的發(fā)熱，必需將碳刷15的電阻抗率做成20μΩm以下。
合適的外徑，如圖3所示，在70-100mm顯示出最大效率。
綜上所述可知，作為電動鼓風(fēng)機，為得到最大效率的最佳值，離心葉輪12的旋轉(zhuǎn)數(shù)為40000-50000轉(zhuǎn)/分，離心葉輪12的外徑為70-100mm。
下面，用圖7-圖9表示與本發(fā)明相關(guān)的其它實施例。
圖7詳細(xì)地表示前述離心葉輪12的形狀。在側(cè)板18和主體19間放射狀地配置6個葉片17、構(gòu)成這種離心葉輪12。在各葉片17的兩側(cè)上，設(shè)有用于連接側(cè)板18和主板19的卡爪，借助于設(shè)置在側(cè)板18和主板19上的方孔將前述卡爪卡合并緊固，將它們分別連接起來。然后，利用具有圓角的直方裝設(shè)的吸入口部18b，開口在側(cè)板18的中央部上的吸入口18a，與設(shè)置在由前述氣流引導(dǎo)器13a形成的吸入口13b上的前述封密構(gòu)件14滑接。
在這種離心葉輪12中，為了提高效率降低噪聲，重要的是使吸入的空氣平滑地?zé)o損失地流動。
根據(jù)發(fā)明者等的觀察，設(shè)該離心葉輪12的吸入側(cè)的側(cè)板18的入口18a的直徑尺寸為D0時的入口面積S0(＝π/4·D02)和連接各葉片17的中央側(cè)前端17a的假想圓環(huán)的直徑(葉片入口直徑)尺寸為D1的葉片入口面積S1(＝π·D1·b1)的入口面積比S1/S0，在入口面積比S1/S0大的場合，當(dāng)葉片入口面積S1對于入口面積S0為過大時，從入口吸入的空氣流動，從葉輪12的中心部向外周部流到葉片17的中心側(cè)的內(nèi)端17a時，流路中的減速急劇地增大，引起流體剝離、產(chǎn)生亂流、噪音增加，在葉輪內(nèi)的損失增加、效率降低。另一方面，在入口面積比S1/S0小的場合，即當(dāng)葉片入口面積S1相對于入口面積S0過小時，從入口吸入的空氣流，從葉輪12的中心部向外周部流到葉片17的中心側(cè)的內(nèi)端17a時成為增速流、強迫壓入空氣，所以摩擦損失和由于沖突的損失增加、效率降低。
根據(jù)大量實驗的研究，弄清了該空氣流動的最重要點是離心葉輪12的入口面積S0和葉片入口面積S1以及側(cè)板18的入口部18b的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度b1對效率的影響，所以將其結(jié)果，參照圖8和圖9進(jìn)行說明。該實驗以離心葉輪12的外徑尺寸D2＝Φ95mm、葉片入口直徑尺寸D1＝Φ36.7mm、葉片17的個數(shù)是6和出口寬度b2＝8.1mm為基礎(chǔ)進(jìn)行。
圖8表示關(guān)于入口部的面積比S1/S0的實驗的測定結(jié)果。橫軸表示面積比、縱軸表示鼓風(fēng)機效率。這里，鼓風(fēng)機效率η是由鼓風(fēng)機輸出(空氣動力的輸出)/電動機輸入/電動機效率求得。符號“O”是指葉片入口寬度尺寸b1＝9.0mm的場合，符號“●”是指葉片入口寬度尺寸b1＝8.1mm的場合。無論在何種場合，效率曲線的趨勢相同。
當(dāng)面積比S1/S0為1.4以上時，效率為慢慢降低的傾向，相反地，當(dāng)面積比S1/S0為1.0以下時，能推測其效率不斷降低。也就是說，能夠證明在如前所述葉輪內(nèi)部的損失增加。因以往的電動鼓風(fēng)機的面積比約為1.5-1.6的范圍，如將該入口面積比S1/S0。設(shè)定在1.0-1.4的范圍，能提高效率。在本例中，0.3％以上的效率是可期的，所以鼓風(fēng)機的輸出增加約3W以上、能提高吸入性能。
圖9以橫軸表示在側(cè)板18的中央部上形成入口18a的入口部18b的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度b1的比R/b1，以縱軸表示效率。入口面積比S1/S0為1.24，葉輪12的外徑尺寸D2為Φ95mm和Φ97mm進(jìn)行研究的結(jié)果。無論在何種場合，在曲率半徑R和葉片入口寬度b1的比在0.75左右時，效率最大。在本例中，當(dāng)曲率半徑為7mm時顯示為最大值。
在曲率半徑R與葉片入口寬度b1的比小于0.6的區(qū)域，因曲率半徑R減小，氣流急劇地彎轉(zhuǎn)，所以沿著側(cè)板18的入口部18b圓角流動的氣流發(fā)生剝離，偏倚主板19側(cè)不能有效地使用實質(zhì)上的葉片入口寬度b1，成為效率降低的原因。
另一方面，當(dāng)曲率半徑R與葉片入口寬度尺寸b1的比超過0.9時，因材料的縮小量增多，所以成為加工的界限，因而在側(cè)板18的入口部18b的前端面產(chǎn)生割斷或使加工精度降低，所以必須進(jìn)一步加工該入口部18b，由于這種加工，因氣流難于沿側(cè)板18的入口部18b流動、產(chǎn)生亂流并使剝離增大，所以成為效率降低噪聲增大的原因。因此，在子午面觀察側(cè)板18的入口部18b時的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比(R/b1)，期望設(shè)定在0.6-0.9。
離心葉輪12，希望把功率大的外周部的葉片面積放大，外徑尺寸D2和出口寬度尺寸b2的比(＝b2/D2)為0.07以上是令人滿意的。當(dāng)出口寬度尺寸b2變小時，離心葉輪12的負(fù)載當(dāng)然減輕，旋轉(zhuǎn)數(shù)成為過大，因而不能得到充分的流量，所以必需有最小限度的出口寬度尺寸b2。
離心葉輪12的葉片17的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)與外周側(cè)的流路截面積人(D2·b2)影響其間流動的氣流的流速。為了不致造成大的減速流動，希望內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)與外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(＝D1·b1/D2·b2)保持在0.74以下。
為了小型化構(gòu)成鼓風(fēng)機部1，要抑制離心葉輪12的高度。然而，為了確保必要的流量，有必要擴大葉片17的寬度。在本發(fā)明中，考慮到此相反的條件，既要確保功率大的外周部的葉片面積、又要抑制高度(葉片17的寬度尺寸)，因而做成扁平行形狀的離心葉輪12，所以令前述葉片17的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比(＝b1/b2)為2.0以下。
使用如前所述結(jié)構(gòu)的離心葉輪12的鼓風(fēng)機部1，因在入口部的流動的減速狀態(tài)良好，所以能提高效率并降低噪聲。也就是說，利用在離心葉輪12的側(cè)板18的中央部上形成的入口18a的入口面積S0和葉片入口面積比S1/S0取1.0-1.4范圍、葉片17的出口寬度尺寸b2和葉輪外徑尺寸D2的比b2/D2取0.7以上、內(nèi)周側(cè)的流路截面積和外周側(cè)的流路截面積的比(D1·b1/D2·b2)取0.74以下，葉片17的入口寬度尺寸b1和葉片的出口寬度尺寸b2的比(b1/b2)設(shè)定在2.0以下、入口部18b的圓角曲度半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-6.9范圍，這樣，能確認(rèn)良好地維持鼓風(fēng)機部1的效率。
根據(jù)如前所述的研究結(jié)果，能得到關(guān)于離心葉輪12的入口面積S0和葉片入口面積S1以及側(cè)板18的入口部18b的圓角曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的關(guān)系的有用的結(jié)果。即使對于離心葉輪12按規(guī)范設(shè)計或部分設(shè)計變更等，也不會相應(yīng)地發(fā)生效率降低和噪聲增加。
使用這種扁平的離心葉輪12的鼓風(fēng)機部1，因能縮短軸方向的長度，所以能使電動鼓風(fēng)機909及電動吸塵器小型化。
權(quán)利要求
1.一種電動吸塵器，包括整流子式電動機和離心風(fēng)扇、產(chǎn)生吸入氣流的電動鼓風(fēng)機、由基于該電動鼓風(fēng)機產(chǎn)生的吸入氣流用于對灰塵進(jìn)行集塵的集塵部和內(nèi)裝所述電動鼓風(fēng)機和所述集塵部的吸塵器主體，其特征在于，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域運行時，所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)。
2.一種電動吸塵器，包括整流子式電動機和離心風(fēng)扇、產(chǎn)生吸入氣流的電動鼓風(fēng)機、由基于該電動鼓風(fēng)機產(chǎn)生的吸入氣流用于對灰塵進(jìn)行集塵的集塵部和內(nèi)裝所述電動鼓風(fēng)機和所述集塵部的吸塵器主體，其特征在于，所述電動吸塵器在最大風(fēng)量區(qū)域的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時，所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)。
3.一種電動吸塵器，包括整流子式電動機和離心風(fēng)扇、產(chǎn)生吸入氣流的電動鼓風(fēng)機、由基于該電動鼓風(fēng)機產(chǎn)生的吸入氣流用于對灰塵進(jìn)行集塵的集塵部和內(nèi)裝所述電動鼓風(fēng)機和所述集塵部的吸塵器主體，其特征在于，所述電動吸塵器在最大風(fēng)量區(qū)域的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時，所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)，所述整流子式電動機的旋轉(zhuǎn)軸的長度在100mm以下。
4.一種電動吸塵器，包括整流子式電動機和離心風(fēng)扇、產(chǎn)生吸入氣流的電動鼓風(fēng)機、由基于該電動鼓風(fēng)機產(chǎn)生的吸入氣流用于對灰塵進(jìn)行集塵的集塵部和內(nèi)裝所述電動鼓風(fēng)機和所述集塵部的吸塵器主體，其特征在于，所述電動吸塵器最大風(fēng)量區(qū)域時的耗電約為1000W，所述電動吸塵器的吸入風(fēng)量在1.0m3/min以上的區(qū)域時，所述電動鼓風(fēng)機的旋轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在40000-50000rpm內(nèi)，所述整流子式電動機的整流子的外徑在18-23mm。
5.如權(quán)利要求1至4任一項所述的電動吸塵器，其特征在于，所述整流子式電動機的碳刷的電阻率在20μΩm以下。
6.一種電動吸塵器，包括覆蓋固定在電動機旋轉(zhuǎn)軸上的離心葉輪的周圍的風(fēng)扇罩、所述風(fēng)扇罩的中央部形成的吸入口與從所述離心葉輪的側(cè)板的中央部直立裝設(shè)的吸入口相對接的電動鼓風(fēng)機，其特征還在于，將所述離心葉輪的葉片中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4。
7.如權(quán)利要求6所述的電動吸塵器，其特征在于，所述離心葉輪的葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2設(shè)定在0.07以上。
8.如權(quán)利要求7所述的電動吸塵器，其特征在于，所述離心葉輪的葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1/D2·b2)設(shè)定在0.74以下。
9.如權(quán)利要求7所述的電動吸塵器，其特征在于所述離心葉輪的葉片的入口寬入尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2設(shè)定在2.0以下。
10.如權(quán)利要求7所述的電動吸塵器，其特征還在于，其入口部具有圓角并直立地裝設(shè)的在子午面觀察所述離心葉輪時的所述圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
11.一種電動吸塵器，包括覆蓋固定在電動機旋轉(zhuǎn)軸上的離心葉輪的周圍的風(fēng)扇罩、所述風(fēng)扇罩的中央部吸入口與所述離心葉輪的側(cè)板的中央部直立裝設(shè)的吸入口相對接的電動鼓風(fēng)機，其特征在于，將所述離心葉輪的葉片中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4，葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2在0.07以上，葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1/D2·b2)在0.74以下，葉片的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2在2.0以下，在子午面觀察吸入口部時的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
12.一種電動吸塵器，包括在一端開口的圓筒狀的機箱內(nèi)裝入轉(zhuǎn)子和定子并在所述開口端面上配設(shè)端支架的電動機、在貫穿所述端支架的軸承支承部的旋轉(zhuǎn)軸上安裝的離心葉輪、在該離心葉輪和電動機間設(shè)置的擴散器葉片和返回器導(dǎo)向葉片、以及覆蓋它們的風(fēng)扇罩，將從該離心葉輪吐出氣流從所述端支架的吸氣口通入機箱內(nèi)對所述電動機進(jìn)行冷卻，其特征在于，設(shè)置能圓順地引導(dǎo)所述風(fēng)扇罩吸入口的氣流的氣流引導(dǎo)器，同時將所述離心葉輪的葉片中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4。
13.如權(quán)利要求12所述的電動吸塵器，其特征在于，將葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2在0.07以上，葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1·b1/D2·b2)在0.74以下，葉片的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2在2.0以下，在子午面觀察吸入口部時的圓角的曲率半徑R和葉片吸入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
14.一種電動吸塵器，包括連通到連接軟管的吸入口上的集塵室、在該集塵室后方的電動鼓風(fēng)機室和設(shè)置在該電動鼓風(fēng)機室中的電動鼓風(fēng)機，該電動鼓風(fēng)機包括復(fù)蓋固定在電動機旋轉(zhuǎn)軸上的離心葉輪的周圍的風(fēng)扇罩，所述風(fēng)扇罩的中央部的吸入口與所述離心葉輪的側(cè)板的中央部直立裝設(shè)的吸入口部相對接，其特征在于，將所述離心葉輪的葉輪中央側(cè)的前端互相連接的假設(shè)圓環(huán)的面積S1和該離心葉輪的入口面積S0的比S1/S0做成1.0-1.4。
15.如權(quán)利要求14所述的電動吸塵器，其特征在于，所述離心葉輪將葉片的外周側(cè)出口寬度尺寸b2和外徑尺寸D2的比b2/D2定在0.07以上，葉片的內(nèi)周側(cè)的流路截面積(D1·b1)和外周側(cè)的流路截面積(D2·b2)的比(D1、b1/D2·b2)定在0.74以下，葉片的入口寬度尺寸b1和出口寬度尺寸b2的比b1/b2定在2.0以下，在子午面觀察吸入口部時的圓角的曲率半徑R和葉片入口寬度尺寸b1的比R/b1設(shè)定在0.6-0.9范圍。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電動吸塵器，這種電動吸塵器的風(fēng)量在1.0m
文檔編號A47L5/12GK1157710SQ9610692
公開日1997年8月27日 申請日期1996年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月26日
發(fā)明者豐島久則, 星忠行, 中居貴弘, 常樂文夫, 宮下邦夫, 小松茂三郎, 田原和雄, 安部岳志, 田島泰治, 巖瀨幸司, 佐藤繁則, 篠崎利也 申請人:株式會社日立制作所