專利名稱：鼓風(fēng)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于真空吸塵器或類似設(shè)備的鼓風(fēng)機，尤其涉及一種鼓風(fēng) 機的擴散器。
背景技術(shù)：
在真空吸塵器中，空氣流動來吸取雜物、灰塵和碎片并將其輸送到集塵器， 集塵器通常為是支撐在濾罐中的過濾袋。為了促使空氣流動，利用鼓風(fēng)機來形 成真空。因此，鼓Mt幾也被稱為真空馬艦真空吸塵器馬達(dá)。
鼓風(fēng)機馬達(dá)包括馬達(dá)，典型地為電馬達(dá)，在眾多電馬達(dá)中，通常選擇通用
馬達(dá)，雖然也可以使用PMDC馬達(dá)和^lj DC馬達(dá)、開關(guān)磁組馬達(dá)和感應(yīng)馬 達(dá)?？傮w而言，國內(nèi)使用者更多選擇通用馬達(dá)的原因在于其低成本和良好的可 靠性，最近一段時間，還在于其肖,在超過20000ipm的較高轉(zhuǎn)速，有時甚至 艦40000rpm的轉(zhuǎn)速下高速運行。高l鍵的發(fā)展趨勢使得在減小了馬達(dá)尺寸 的同時保證了較高的空氣流量和/或最大吸力，從而減輕了真空吸塵器的總重
馬達(dá)驅(qū)動葉輪旋轉(zhuǎn)形成氣流。葉輪安裝到馬達(dá)軸上并且具有蓋板，該蓋板 限定了鼓風(fēng)機的吸入口或進(jìn)氣口。擴散器板將空氣從葉輪引導(dǎo)經(jīng)過馬達(dá)，空氣 在對馬達(dá)進(jìn)行冷卻后通過馬達(dá)殼體上的開口排出。這種結(jié)構(gòu)被稱為流通式 (flow-through)結(jié)構(gòu)，因為空氣流過馬達(dá)。另外一種可供選擇的結(jié)構(gòu)被稱為旁 通式(bypass)結(jié)構(gòu)，因為空氣繞過馬達(dá)。這種結(jié)構(gòu)用于濕式和干式真空吸塵 器。
擴散器的結(jié)構(gòu)是非常重要的，因為其影響鼓風(fēng)機的效率。高效率的擴散器 可以提高空氣流量或減少相同空氣流量下所消耗的電力。因此，在馬達(dá)小型化、 輕型化的趨勢下，對于更高效率的擴散器的要求也很明顯。
EP0602007中描述了這樣一種擴散器，其中研究了葉輪和擴散器之間的關(guān) 系，結(jié)果認(rèn)為，環(huán)繞葉輪的擴散器上的葉片應(yīng)該具有1°到4°的入口角，該 角度也即擴散器葉片與葉輪切線之間的夾角。
謝門發(fā)現(xiàn)在纟艦式鼓風(fēng)機中，可以通過〗頓4°至6°的入口角，同時結(jié) 合6°至20°的回導(dǎo)葉片角來提高效率?；貙?dǎo)葉片角為位于擴散器的與葉輪相 反的一側(cè)的葉片、即回導(dǎo)葉片在回導(dǎo)葉片的外端部與擴散器的切線所成的夾 角，或與至少正切于和回導(dǎo)葉片外端部相接的圓的切線所成的夾角。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明提供一種用于真空吸塵器或類似設(shè)備的鼓MM，其包括殼 體；電馬達(dá)，容納于殼體內(nèi)并具有定子和轉(zhuǎn)子；葉輪，固定在轉(zhuǎn)子上與轉(zhuǎn)子一 起轉(zhuǎn)動；擴散器，位于殼體的第一端并且位于葉輪和殼體之間；和蓋，固定在 殼體的第一端并且覆蓋擴散器和葉輪，蓋具有形成葉輪的入口的孔；其中擴散 器具有板狀部分，所述板狀部分在葉輪后表面附近延伸，在該板狀部分的一側(cè) 的周緣具有多個擴散器葉片，擴散器葉片從板狀部分垂直地延伸并沿各自的曲 線從靠近葉輪周緣的位置延伸至擴散器的周緣，在該多個擴散器葉片之間形成 多條通道，在板狀部分的第二表面具有多個回導(dǎo)葉片，回導(dǎo)葉片從板狀部分垂 直地延伸并隨各自的曲線從擴散器的周緣延伸至徑向中間位置，在該多個回導(dǎo) 葉片之間形成多條第二通道，用于將空氣從擴散器周緣向內(nèi)引入殼體來冷卻馬 達(dá)，并且其中，擴散器葉片與葉輪之間形成角度A，回導(dǎo)葉片和擴散器外緣之 間形成角度B，角度A的范圍為4。至6° ，角度B的范圍為6。至20° 。
{ 地，殼體的第一端為敞開的，軸承架橫跨該第一端并支撐用于轉(zhuǎn)子軸 的軸承，擴散器被固定在該軸承架上。
ttil地，殼體在第一端具有凸緣，軸承架固定在該凸緣上并且具有位于凸 緣的徑向夕卜側(cè)的軸向延伸環(huán)，蓋固定^0f述環(huán)上。
tm地，蓋封閉擴散器葉片通道的一偵拼且軸承架封閉回導(dǎo)葉片通道的一
地，在擴散器的徑向外緣和和蓋之間存在環(huán)形空間。 tt^地，角度A為5。，角度B為IO。。 tt^地，擴散器具有15個擴散器葉片和16個回導(dǎo)葉片。 4，地，回導(dǎo)葉片的曲線il31光滑連接第一弧線和第二弧線而形成，第一 弧線形成回導(dǎo)葉片的尾部，第二弧線形成回導(dǎo)葉片的前部。 優(yōu)選地，第二弧線的半徑大于第一弧線的半徑。 地，第二弧線的半徑是第一弧線的半徑的兩倍。
4，地，第一弧線和第二弧線相切。
地，第一和第二弧線分別具有處于共同徑向線上的圓心。 {，地，第一弧線的長度為第二弧線長度的三至六倍。 im地，第一弧線的長度是第二弧線長度的四倍。


本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例將通過實例，參考相應(yīng)的附圖予以描述
圖l為本發(fā)明中用于真空吸塵器的鼓Kt幾的剖面正視圖-.
圖2為擴散器的透視圖，為圖1中鼓風(fēng)機的一部分； 圖3為圖2中擴散器的透視圖，示出了另一側(cè)； 圖4為圖2中擴散器的一部分的放大平面視圖； 圖5為圖4中擴散器的一部分的進(jìn)一步放大圖； 圖6為圖3中擴散器的一部分的放大平面視圖；禾口
圖7為圖6中擴散器的一部分的進(jìn)一步放大圖。
具體實施例方式
首先參照圖i介紹鼓風(fēng)機的結(jié)構(gòu)。圖i為鼓風(fēng)機的全剖圖。鼓Mm具有馬
達(dá)，在此處為通用馬達(dá)12，用來驅(qū)動葉輪14。馬達(dá)12包括通過深拉和沖壓金 屬盤片制成的杯形殼體16，優(yōu)選地，由低碳鋼盤制成。殼體也可以是模制塑料 部件。殼體中容納有定子18和轉(zhuǎn)子20。定子包括固定在殼體16上的疊片式定 子芯22和纏繞在其磁m的定子線圈23。轉(zhuǎn)子20包括軸14、壓制在軸上與 軸一同旋轉(zhuǎn)的疊片式轉(zhuǎn)子芯26、和纏繞在轉(zhuǎn)子芯磁極上并且端接于整流器30 上的轉(zhuǎn)子線圈28,整流器30固定在與轉(zhuǎn)子芯26相鄰的軸上?；\式電刷32形 式的電刷裝置，與整流器滑動電接觸來傳輸電力到轉(zhuǎn)子線圈，電刷可滑動地安 裝在刷籠34內(nèi)，刷籠34艦絕緣籠架36固定在殼體16上。
軸24M51軸承38、 39支承，軸承38支撐在殼體16的封閉底部，軸承39 由橫跨殼體16幵口端延伸的軸承架40支撐。軸承架40伏選;tikiM:沖壓金屬 板坯制成，伏選低碳鋼。軸承也可以選擇直接由擴散器支撐在形成于擴散器內(nèi) 的軸承轂中，就不需要單獨的軸承架了。殼體16在其開口端處具有向外延伸
的凸緣42，軸承架40橫跨凸緣42延伸并固定在凸緣42上。軸承架40超出凸 緣42延伸并軸向彎轉(zhuǎn)形成軸向延伸部44，軸向延伸部44在殼體周圍延伸并與 殼體隔開。軸向延伸部44的作用下面將予以簡要說明。
多個大孔46形成于軸承架40內(nèi)，以使得空氣自由進(jìn)入殼體16的內(nèi)腔中。
擴散器50雌艦過螺紋件52安裝在軸承架40的外部。擴散器具有中 心板狀部分54，擴散器葉片56在中心板狀部分54的上表面，回導(dǎo)葉片58在 其下表面。擴散器葉片56圍繞著葉輪14，葉輪14具有平的底板62、具有中 心開口 66的彎曲頂板64和多個與底板及頂板相連的槳片68。底板62置于安 裝在軸24上的墊片70上。墊片70具有大凸緣72，用于支撐葉輪14的底板62。 墊片70置于上軸承39的內(nèi)座圈中。軸24從底板62上的孔74中延伸出來。 墊圈76位于底板62的上部，螺母78旋入軸24的端部以夾緊位于凸緣形墊片 70和墊圈76之間的底板62，使得葉輪隨軸旋轉(zhuǎn)。
蓋80 ffiii拉延金屬盤片制成，安裝在葉輪、擴散器和軸承架上方，形成 工作氣體室82。蓋80上的開口 84構(gòu)成了鼓風(fēng)機的入口。開口 84具有向內(nèi)形 成的唇部86，唇部86與頂板上的中心開口 66 —起限制在氣體室內(nèi)穿過葉輪14 進(jìn)行重復(fù)循環(huán)的空氣。
蓋80與擴散器葉片56的上端，觸使得結(jié)構(gòu)剛度提高，蓋80軸向向下 延伸并壓在軸承架40的軸向延伸部44之上。蓋80被壓接到軸承架40上從而 將蓋80固定并夾住擴散器50的外緣。
4頓過程中，電力供應(yīng)到馬達(dá)12上使轉(zhuǎn)子30旋轉(zhuǎn)。固定在軸24上的葉 輪14艦轉(zhuǎn)子20驅(qū)動，AAM 80的入口 84將空氣引入葉輪14，從葉輪14徑 向排開并使其通過擴散器葉片之間限定的通道，蓋80弓l導(dǎo)空氣流從擴散器的 上表面繞擴散器外，入擴散器50的下表面上的回導(dǎo)葉片58之間限定的31il 中。如圖1所示，回導(dǎo)葉片58弓I導(dǎo)空氣軸向向內(nèi)M軸承架40上的開口 46 iSA殼體16，空氣流在殼體16中繞過定子和轉(zhuǎn)子之后，從位于殼體下部的口 17排出。
正如所意識到的那樣，擴散器對于空氣流動的效率至關(guān)重要，特別是，在 改變氣流方向并將空氣從葉輪引入殼體方面。當(dāng)然，轉(zhuǎn)子和定子形成的殼體內(nèi) 部的限制也是一個重要因素，但這方面可以通過擴大殼體內(nèi)的通道來容易地克 服。
本發(fā)明包括關(guān)于擴散器的改進(jìn)，以便提高氣tis各徑的效率乃至旨鼓Rm 的效率。已經(jīng)有很多關(guān)于擴散器葉片的角度和擴散器葉片與葉輪所成的角度的 研究，以獲得空氣從葉輪到擴散器的高效傳送。雖然這很重要，但通過匹配擴 散器葉片角度和回導(dǎo)葉片角度以改善擴散器邊緣或擴散器葉片和回導(dǎo)葉片之間 的連接部周圍的流動，可以得到更大的收獲。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有兩個角度是很重要的。角度A為擴散器葉片與葉輪之間
的夾角，角度B為回導(dǎo)葉片與擴散默卜圓周之間的夾角。這些角度將在下面給
出更清楚的描述。
當(dāng)角度A為4。至6° ,角度B為6°至20°時，能提高效率。 表A表示當(dāng)角度B為15。時，變換角度A的效果。
角度A效率(％)
2度73.1
3度73.1
4度74.7
5度74.7
6度74.3
7度73.9
8度73.7
表A
表B表示當(dāng)角度A為5。時，變換角度B的效果。
角度B 效率(％)
4度 73.9
5度 73.9
6度 74.8
10度 74.9
15度 74.7
20度 74.3
表B
從表A中我們看至贓4。與5°之間為效率最高峰值74.7%。我們將+74 %作為期望結(jié)果。
從表B中我們看到在角度B取10°左右時為效率最高峰值。同樣，我們 將+74%作為期望結(jié)果。
因而，我們看到期望結(jié)果出現(xiàn)在當(dāng)擴散器角度為4°至6° ，回導(dǎo)葉片角 度為6°至20°時，最佳配置為角度A為5'且角度B為IO。。
下面參見圖2和3，其為擴散器50的透視圖。在圖2中，擴散器以垂直 位置顯示。擴散器具有帶有中心孔55的板狀部分54，在這個例子中，中心孔 55容納著軸承架40的軸承轂。具有兩個耳部的環(huán)形凹槽57圍繞中心孔形成。 凹槽57中放置墊圈，禾U用穿過兩個耳部上的孔53的兩個螺紋件52將擴散器50 固定在軸承架40上。
板54夕卜圓周處為階梯狀部分，從而在板54的纖形鵬厚環(huán)59。擴散 器葉片56從該環(huán)59向上延伸，沿彎曲路《彌該環(huán)到達(dá)擴散器50的外緣。每 個擴散器葉片56都具有斜切的外緣，使得葉片具有鋒利的尾緣。環(huán)59形成凹 部，葉輪置于該凹部中，為葉輪14和擴散器葉片56之間提供更圓滑的過渡。
角度A，也就是擴散器葉片56與葉輪14之間的夾角，在圖4和5中進(jìn)行 描述。圖4示出了擴散器50的一部分的平面圖，圖5為圖4中所圈部位的放 大視圖。
在圖5中，可見擴散器葉片56的內(nèi)端沿著環(huán)59的階梯狀邊緣。點劃線90 4 與葉輪14同心并與軸同軸的假想圓，該假想圓與每個擴散器葉片56的內(nèi) 端相接觸。該圓90在與葉片56接觸的點91處的切線用線92表示。線93代 表葉片56的曲線在點91處的切線。角度A為兩條線92和93之間形成的夾角。
圖3為擴散器50底偵啲透視圖?？梢姡行目?5被高出部分環(huán)繞，該高 出部分對應(yīng)于頂側(cè)用于夾緊墊圈的凹槽57。小凸塊94從高出部分凸起而形成 鍵，用來在組裝中使擴散器50與軸承架40對準(zhǔn)。
多個彎曲葉片沿周邊間隔開布置而形成回導(dǎo)葉片58。這些葉片形成的通 道引導(dǎo)氣流從擴散器周邊向中心流動，以使氣流穿過軸承架40上的開口 46進(jìn) 入殼體16?；貙?dǎo)葉片58弓l導(dǎo)旋渦氣流徑向向內(nèi)并軸向向下iaA殼體。*回 導(dǎo)葉片58的徑向外緣被斜切，與擴散器葉片56的尾緣類似，形成鋒利的前緣。 擴散器的周向邊緣在葉片56、 58之間形成凹口，以助于氣流從上流道流入下
流道?？梢妼?yīng)于擴散器頂側(cè)階梯的階梯。部分葉片58上設(shè)置凹口 90,以便 給將軸承架40固定在殼體16的凸緣42上所用的螺紋件留出空間。
角度B，也就是回導(dǎo)葉片與擴散器外緣之間的夾角，在圖6和7中進(jìn)行描 述。圖6為擴散器50下側(cè)的一部分，其示出了回導(dǎo)葉片58的平面圖，圖7為 圖6中圓圈部位的放大視圖。
點劃線95代表了與馬達(dá)軸同軸的假想圓，在葉片徑向內(nèi)表面上示出的點 96處與回導(dǎo)葉片58徑向外緣或前緣相接或接觸。線97代表圓95在點96處的 切線。線98代表回導(dǎo)葉片58的內(nèi)彎曲表面在點96處的切線。角度B為線97 和98之間形成的夾角。
可能被忽視的與擴散器效率有關(guān)的另一個因素就是回導(dǎo)葉片58的皿。 在，實施例中，回導(dǎo)葉片58通常跨擴散器的下表面沿徑向和周向從徑向外 緣向徑向內(nèi)部部位延伸，在到達(dá)中心之前停止，在使用中，該中心被軸承架占 據(jù)。每個回導(dǎo)葉片58的路徑可以由兩條曲線Cl和C2的光滑連接或相^描 繪。曲線C1半徑為R1，長度為A1。曲線C2半徑為R2，長度為A2。
為了實現(xiàn)曲線間的光滑過渡，Cl和C2如所示的那樣在點D處相切。也 就是，Cl和C2均具有位于共同徑向線上的圓心并且兩個曲線在這條徑向線上 有共同交點并向同一方向彎曲。從氣流流向上來說，曲線Cl為回導(dǎo)葉片的尾 部，曲線C2為回導(dǎo)葉片的前部。
曲線Cl和C2的相對大小和相對長度，也就是A1和A2，用來進(jìn)一步定 義兩條曲線。劍門發(fā)現(xiàn)當(dāng)Rl小于R2時，擴散器的效率提高，并且在<腿實 施例中，R2為2xRl或者比例Rl:R2為1:2。同樣，曲線長度的期望范圍為 Al是A2長度的3至6倍，也就是，3《A1/A2《6。在雌實施例中，Al = 4x A2。
回導(dǎo)葉片58的尾緣可以如圖3所示被倒圓，成為錐形，以助于空氣在 離開形成于回導(dǎo)葉片之間的通道時混合氣流。
角度A也被稱作是擴散器葉片的攻角或入口角。角度B也被稱作是回導(dǎo) 葉片的攻角。
雖然我們描述了由金屬板制成的殼體和軸承架，并優(yōu)選采用低碳鋼且通過 拉延和/或沖壓加工制成，但也可以通過注射并模制工程塑材制成殼體并且將軸 承架與擴散器直接一體成形。然而這樣制作可能會給效率帶來輕微的不利影
響，因為擴散器材料上的差異是為了加強擴散器，使其具有足夠的強度來支撐 軸承，這些要求會使得葉片的厚度受到一些限制，并且由于殼體塑材的隔熱效 應(yīng)，馬達(dá)可能會在較高 鵬下運行。
在優(yōu)選實施例中，擴散器具有15個擴散器葉片和16個回導(dǎo)葉片。這些葉 片組合而成的擴散器能在不對性能產(chǎn)生不利影響的情況下為陶氏鼓風(fēng)機的噪音 水平帶來有利效果。
上述實施例僅僅通過舉例方式說明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不離開 權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明精神實質(zhì)范圍的情況下，得出各種變形都是顯而 易見的。
權(quán)利要求
1、一種用于真空吸塵器或類似設(shè)備的鼓風(fēng)機，包括殼體(16)；電馬達(dá)12，容納于殼體(16)內(nèi)并具有定子(18)和轉(zhuǎn)子(20)；葉輪14，固定在轉(zhuǎn)子(20)上與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動；擴散器(50)，位于殼體(16)的第一端并且位于葉輪(14)和殼體(16)之間；和蓋(80)，固定在殼體(16)的第一端并且覆蓋擴散器(50)和葉輪(14)，蓋(80)具有形成葉輪的入口(84)的孔；其中擴散器(50)具有板狀部分(54)，所述板狀部分(54)在葉輪后表面附近延伸，在該板狀部分(54)的一側(cè)的周緣具有多個擴散器葉片(56)，擴散器葉片從板狀部分(54)垂直地延伸并沿各自的曲線從靠近葉輪周緣的位置延伸至擴散器的周緣，在該多個擴散器葉片(56)之間形成多條通道，在板狀部分(54)的第二表面具有多個回導(dǎo)葉片(58)，回導(dǎo)葉片(58)從板狀部分垂直地延伸并隨各自的曲線從擴散器的周緣延伸至徑向中間位置，在該多個回導(dǎo)葉片(58)之間形成多條第二通道，用于將空氣從擴散器周緣向內(nèi)引入殼體來冷卻馬達(dá)，其特征在于，擴散器葉片(56)與葉輪之間形成角度(A)，回導(dǎo)葉片(58)和擴散器外緣之間形成角度(B)，角度(A)的范圍為4°至6°，角度(B)的范圍為6°至20°。
2、 如t又利要求1所述的鼓風(fēng)機，其中殼體(16)的第一端為敞開的，軸 承架(40)橫跨該第一端并支撐用于轉(zhuǎn)子軸的軸承(39)，擴散器(50)被固 定在該軸承架(40)上。
3、 如權(quán)禾腰求2所述的鼓風(fēng)機，其中殼體(16)在第一端具有凸緣(42)， 軸承架(40)固定在該凸緣上并且具有位于凸緣(42)的徑向外側(cè)的軸向延伸 環(huán)(44)，蓋(80)固定在所述環(huán)(44)上。
4、 如權(quán)利要求3所述的鼓風(fēng)機，其中蓋(80)封閉擴散器葉片通道的一 側(cè)并且軸承架(40)封閉回導(dǎo)葉片通道的一側(cè)。
5、 如權(quán)利要求4所述的鼓風(fēng)機，其中在擴散器(50)的徑向外緣和和蓋 (80)之間存在環(huán)形空間(82)。
6、 如前述任一項權(quán)利要求所述的鼓風(fēng)機，其中角度(A)為5° ，角度(B) 為10° 。
7、 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的鼓風(fēng)機，其中擴散器(50)具有15 個擴散器葉片和16個回導(dǎo)葉片。
8、 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的鼓Mm組件，其中回導(dǎo)葉片(58) 的曲線通過光滑連接第一弧線(Al)和第二, (A2)而形成，第一,(Al) 形成回導(dǎo)葉片(58)的尾部，第二 (A2)形成回導(dǎo)葉片的前部。
9、 如權(quán)利要求8所述的鼓風(fēng)機組件，其中第二弧線(A2)的半徑(R2) 大于第一弧線(Al)的半徑(Rl)。
10、 如權(quán)利要求9所述的^l歸且件，其中第二弧線(A2)的半徑(R2) 是第一弧線(Al)的半徑(Rl)的兩倍。
11、 如權(quán)利要求8所述的鼓Mt幾組件，其中第一弧線(Al)和第二弧線 (A2)相切。
12、 如權(quán)禾腰求11所述的鼓Mm組件，其中第一和第二, (Al、 A2) 分別具有處于共同徑向線上的圓心。
13、 如權(quán)利要求8所述的鼓風(fēng)機組件，其中第一弧線(Al)的長度為第 二弧線(A2)長度的三至六倍。
14、 如權(quán)利要求13所述的鼓m幾組件，其中第一弧線(Al)的長度是第 二弧線長度的四倍。
全文摘要
一種用于真空吸塵器的鼓風(fēng)機，其具有擴散器，該擴散器通過匹配擴散器葉片攻角(A)和回導(dǎo)葉片攻角(B)來提高效率，其中角度(A)為4°到6°，角度(B)為6°到20°。
文檔編號A47L9/00GK101105188SQ20071013885
公開日2008年1月16日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者方傳惠 申請人:德昌電機股份有限公司