CN117212212A - 一种小型持续性高速吹风机及其测试方式 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及吹风机技术领域，更具体地说，它涉及一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，通过改善风筒的优化设计，在降低导扇叶的风阻系数的同时，能够确保路径内的流量大小的数值，促使流体呈线性均匀引出风筒，使得扇叶稳定作业，并通过弹簧、轴承、导风垫等支撑辅助结构，进一步稳固扇叶的位置，避免扇叶发生离心振动，最终反作用于转轴，影响转轴的转动效率，也因此极大的改善了扇叶的运行环境，提高风机的整体效率，并由于扇叶运行环境的优化，提升了风机的稳定性，进一步提升了风机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及吹风机技术领域，更具体地说，它涉及一种小型持续性高速吹风机及其测试方式。
背景技术
在无刷电机越来越小型化、轻量化和高速化的当今，与高转速匹配的高效轴流风机却很少，尤其是直径在100mm以下的，在高速吹风机电机、无叶风扇、卷发棒等产品推出后，家电行业中小尺寸轴流风机和高速直流无刷电机的开发才逐渐开始。
越是尺寸小的家电产品，在其应用场景下，对电机的减震以及降噪的细节的要求也越高。目前市面上多数改进方式是通过改进无刷电机本身的结构尺寸，并对应适配家电产品的适用场景，却忽略了结合导风结构的设计影响。当叶轮旋转时，气体从进风口轴向进入叶轮，受到叶轮上叶片的推挤而使气体的能量升高，然后流入导叶，由导叶将气体引导外流，但是由于叶轮高速旋转，叶轮角度的设计配合导叶的设计，极易导致经导叶流出的气体呈间断性喷涌，使得轴向导叶进气流畅性变差，同时喷涌的气体反作用于叶轮，促使叶轮发生振动，也因此成为难以攻克的技术难题之一。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，具有气流线性流畅、稳定性高以及使用寿命长的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，包括定子组件、转动于所述定子组件上的转子组件、套设于所述定子组件上的风筒以及安装于所述转子上的扇叶，其特征是：所述风筒包括外筒以及与所述外筒同一圆心轴设置的内筒，所述内筒套设于所述转子组件上并固定于所述定子组件上；
所述外筒沿自身长度方向分布有入风部和出风部，所述入风部内壁铺设有导风垫，所述导风垫沿所述风筒轴线方向延伸，并于所述入风部靠近所述出风部处向外侧倾斜呈扩口状，所述扇叶的直径略小于所述导风垫的直径，所述出风部呈直线向外延伸，所述出风部与所述外筒之间连接固定有多个均匀分布的导扇叶，所述导扇叶呈圆弧板翼型设置，相邻所述导扇叶之间的距离始终保持一致，所述外筒内壁、所述内筒外壁以及相邻所述导扇叶之间形成曲线导通的路径，且相邻所述路径的体积相同；
所述内筒靠近所述扇叶一侧设置有入风导角，所述入风导角的倾斜角度与所述导风垫的倾斜角度一致。
优选的，所述转子组件包括转轴，所述转轴沿自身长度方向设置有旋转轴承、第一平衡块、第二平衡块以及辅助轴承，所述第一平衡块与所述第二平衡块分别设于所述转轴两端并作稳定支撑，所述辅助轴承与所述定子组件相连接，所述扇叶安装于所述旋转轴承上，所述旋转轴承与所述第一平衡块之间连接有弹簧，所述弹簧套设于所述转轴上所述扇叶。
优选的，所述扇叶包括安装于所述旋转轴承上的叶轮以及沿所述叶轮周向均匀分布的叶片，设定扇叶的直径为25.5mm以下，叶轮的直径为15.5mm以下；
其中离心力的计算公式：F＝(2πn)2mr，n为转速，m为质量，r为半径，在转速恒定的情况下，扇叶的离心力的大小与扇叶的半径大小成正比。
优选的，所述叶片的倾斜角度与所述导扇叶的倾斜角度一致。
优选的，导风垫为不锈钢制品，贴合于所述外筒内壁安装，限制扇叶于所述风筒内的安装空间。
优选的，所述叶片的安装的倾斜角度范围为20°-30°度之间。
综上所述，本发明具有的有益效果：通过改善风筒的优化设计，在降低导扇叶的风阻系数的同时，能够确保路径内的流量大小的数值，促使流体呈线性均匀引出风筒，使得扇叶稳定作业，并通过弹簧、轴承、导风垫等支撑辅助结构，进一步稳固扇叶的位置，避免扇叶发生离心振动，最终反作用于转轴，影响转轴的转动效率，也因此极大的改善了扇叶的运行环境，提高风机的整体效率，并由于扇叶运行环境的优化，提升了风机的稳定性，进一步提升了风机的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的内部结构示意图；
图2是本发明实施例的剖视图；
图3是本发明实施例的导风垫的结构示意图；
图4是本发明实施例的扇叶的正面结构示意图；
图5是本发明实施例的扇叶的侧面结构示意图。
附图标记：1、定子组件；2、转子组件；21、转轴；22、旋转轴承；23、第一平衡块；24、第二平衡块；25、辅助轴承；26、弹簧；3、风筒；31、外筒；32、内筒；33、入风部；34、出风部；35、导风垫；36、导扇叶；37、路径；38、入风导角；4、扇叶；41、叶轮；42、叶片。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
由于轴流风机的结构直接关系到风机的气动性能，其中包括叶片与叶片之间的设计参数分布，动静叶干涉、轴向和径向间隙以及多种涡结构的等多种因素的共同影响，基于上述理论，本实施提供一种小型持续性高速吹风机及其测试方式。
一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，参见图1，定子组件1固定，在利用转子组件2带动扇叶4高速旋转的同时，通过优化导风筒3，即风筒3的结构设计，流体由扇叶4驱动向风筒3涌入，于所述外筒31和所述外筒31同一圆心轴设置的内筒32形成的半封闭空间内产生较高的压力，流体由外筒31的入风部33进入，经由出风部34引导，向半封闭空间流入，其中在入风部33内壁铺设有导风垫35，通过导风垫35将缩小外筒31的进风口径，配合调整扇叶4中叶轮41直径大小和叶片42长度的设计比例，在最大限度提升流体流量的同时，通过较小进风口径的外筒31，使得进入入风部33的流体获得较大压强，从而为流体后续的流动，提供较大的动力。
参见图4和图5，叶片42的长度大小在相同转速下直接影响到流体流量的变化，但是叶轮41的直径大小直接影响叶片42的稳定性，为此两者是相互合作，共同作用的，在外筒31内径确定的情况下，为26mm，相同转速下，基于离心力设计了实验，找出最为合适扇叶4的直径为L＝25.5mm，叶轮41直径大小为L1＝14.5mm。
其中离心力的计算方式为F＝mw2r，其中m表示扇叶4的质量，w表示扇叶4的角速度，r表示扇叶4的半径，要防止扇叶4的摆动，其离心力必然不能过大，其中角速度w＝2πn，n表示扇叶4的转速，其中转速是由转轴21带动确定的，由此得出F＝(2πn)2mr，也因此知道在转速相同的情况下，扇叶4半径的大小与离心力大小成正比，在相同转速下，适当的缩小扇叶4的直径大小，能够减小扇叶4的离心力，有助于保证扇叶4的稳定性旋转。
流体进入出风部34，此时需要适当减缓流体流速，并保证出风部34的流体均匀缓和，即确保后续的风速呈线性均匀流畅的，并且能够在直接作用于人体上，进行吹风作业。
获得较大动力的流体由出风部34流出，在所述入风部33靠近所述出风部34处向外侧倾斜呈扩口状设计，搭配所述内筒32于定子组件1上的安装，为流体快速流动，提供了导向空间，同时在所述出风部34与所述外筒31之间连接固定有多个均匀分布的导扇叶36，使得内筒32和外筒31之间的导向空间被均等分割，加之导扇叶36呈圆弧板翼型的设置，使得所述外筒31内壁、所述内筒32外壁以及相邻所述导扇叶36四周之间形成曲线导通供流体流通的路径37。
基于上述外筒31直径确定的情况下，设置的导风垫35不仅能够通过缩小外筒31进风口直径，在完成流体加压的过程中，同步对扇叶4旋转的离心摆动进行了限制，起于转子组件2上的扇叶4，由转子组件2上的转轴21驱动扇叶4高速旋转，在高速旋转时会产生离心力，并且由于导风垫35的空间限制，其扇叶4安装于旋转轴承上时。
由于转轴21旋转时，离心力的作用力方向始终指向转轴21的中心，并通过转轴21的轴向分量反过来作用于转轴21的轴向上，使得转轴21发生弯曲变形，即产生挠度，加之转轴21端部旋转轴承22和扇叶4的安装，使得转轴21变形更为严重，致使扇叶4左右摆动，在外筒31内径确定大小的情况下，通过导风垫35进一步限制了扇叶4的活动空间，减低挠度，提高效率，且转轴21为柔性轴。
依此条件下，通过在所述转轴21沿自身长度方向设置有旋转轴承22、第一平衡块23、第二平衡块24以及辅助轴承25，由辅助轴承25和第二平衡块24完成转轴21与定子组件1的连接安装，并依靠辅助轴承25和第二平衡块24同步到辅助支撑转轴21的一端，另一端通过第一平衡块23进行辅助支撑，且所述第一平衡块23、第二平衡块24以及辅助轴承25支撑了转轴21大分部的长度，提升转轴21的稳定性，并依靠旋转轴承22安装扇叶4，同时于所述转轴21上套设弹簧26，将通过弹簧26弹性压缩，促使旋转轴承22与第一支撑轴之间的距离恒定不变。
外筒31的环绕、内筒32的压缩，加之圆弧板翼型导扇叶36，能够有效减少流动损失，基于所述扇叶4的叶片42数量为13片，将叶片42的安装角度依次进行调整，角度调整范围为20度至30度之间。并通过间隔0.5度的角度进行等份测试，测试在不同角度下，观测风筒3内的流量大小。
以此，为保证风筒3内的流量较多，将确定叶片42安装的倾斜角度为范围为20°-30°之间，其中由29.5°为最佳角度。
在确定叶片42安装的倾斜角度之后，为降低风筒3内风阻系数，通过将导扇叶36的入斜角度与叶片42安装的倾斜角度保持一致。并在此建设下，再次对其进行了功率大小、风速大小、转速大小以及噪音大小的测试：
注：该风速为风速仪在出风部直接测试的最大风速。
通过改善风筒3的优化设计，在降低导扇叶36的风阻系数的同时，能够确保路径37内的流量大小的数值，促使流体呈线性均匀引出风筒3，使得扇叶4稳定作业，并通过弹簧26、轴承、导风垫35等支撑辅助结构，进一步稳固扇叶4的位置，避免扇叶4发生离心振动，最终反作用于转轴21，影响转轴21的转动效率。也因此极大的改善了扇叶4的运行环境，提高风机的整体效率，并由于扇叶4运行环境的优化，提升了风机的稳定性，进一步提升了风机的使用寿命。
上述实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种小型持续性高速吹风机及其测试方式及其测试方式，包括定子组件(1)、转动于所述定子组件(1)上的转子组件(2)、套设于所述定子组件(1)上的风筒(3)以及安装于所述转子上的扇叶(4)，其特征是：所述风筒(3)包括外筒(31)以及与所述外筒(31)同一圆心轴设置的内筒(32)，所述内筒(32)套设于所述转子组件(2)上并固定于所述定子组件(1)上；
所述外筒(31)沿自身长度方向分布有入风部(33)和出风部(34)，所述入风部(33)内壁铺设有导风垫(35)，所述导风垫(35)沿所述风筒(3)轴线方向延伸，并于所述入风部(33)靠近所述出风部(34)处向外侧倾斜呈扩口状，所述扇叶(4)的直径略小于所述导风垫(35)的直径，所述出风部(34)呈直线向外延伸，所述出风部(34)与所述外筒(31)之间连接固定有多个均匀分布的导扇叶(36)，所述导扇叶(36)呈圆弧板翼型设置，相邻所述导扇叶(36)之间的距离始终保持一致，所述外筒(31)内壁、所述内筒(32)外壁以及相邻所述导扇叶(4)(36)之间形成曲线导通的路径(37)，且相邻所述路径(37)的体积相同；
所述内筒(32)靠近所述扇叶(4)一侧设置有入风导角(38)，所述入风导角(38)的倾斜角度与所述导风垫(35)的倾斜角度一致；
还包括测试吹风机的测试方式，以下步骤：
S1:搭建测试基础调节，选用多个内外径一致的风筒(3)，其中扇叶(4)的数量设定一致，于所述扇叶(4)的安装角度进行变换设定，角度调整范围为20度-30度；
S2:根据同一时间记录出吹风机的功率、转速以及流量，找出扇叶(4)的安装角度最佳安装角度；
S3:限定扇叶(4)安装角度，通过不断调整导扇叶(36)的入斜角度，测算出吹风机功率、风速、转速以及噪音的数据，找出相对合适的导扇叶(36)入斜角度。
2.根据权利要求1所述的一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，其特征是：所述转子组件(2)包括转轴(21)，所述转轴(21)沿自身长度方向设置有旋转轴(21)承、第一平衡块(23)、第二平衡块(24)以及辅助轴承(25)，所述第一平衡块(23)和所述第二平衡块(24)分别设于所述转轴(21)两端并作稳定支撑，所述辅助轴承(25)与所述定子组件(1)相连接，所述扇叶(4)安装于所述旋转轴(21)承上，所述旋转轴(21)承与所述所述第一平衡块(23)之间连接有弹簧(26)，所述弹簧(26)套设于所述转轴(21)上。
3.根据权利要求2所述的一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，其特征是：所述扇叶(4)包括安装于所述旋转轴(21)承上的叶轮(41)以及沿所述叶轮(41)周向均匀分布的叶片(42)，设定扇叶(4)的直径为25.5mm以下，叶轮(41)的直径为15.5mm以下；
其中离心力的计算公式：F＝(2πn)2mr，n为转速，m为质量，r为半径，在转速恒定的情况下，扇叶(4)的离心力的大小与扇叶(4)的半径大小成正比。
4.根据权利要求3所述的一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，其特征是：所述叶片(42)的倾斜角度与所述导扇叶(36)的倾斜角度一致。
5.根据权利要求1所述的一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，其特征是：所述导风垫(35)为不锈钢制品，贴合于所述外筒(31)内壁安装，限制扇叶(4)于所述风筒(3)内的安装空间。
6.根据权利要求4所述的一种小型持续性高速吹风机及其测试方式，其特征是：所述叶片(42)的安装的倾斜角度范围为20°-30°度之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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