一种离心式三元流动叶轮及吸尘器电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种离心式三元流动叶轮及吸尘器电机，离心式三元流动叶轮包括轮毂及其一侧表面一体注塑成型的若干三元流叶片，所述三元流叶片的叶片前缘进口段内侧与轮毂相接的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β

【技术实现步骤摘要】
一种离心式三元流动叶轮及吸尘器电机
本技术涉及电机叶轮，特别设计一种离心式三元流动叶轮及吸尘器电机，同样用于干手机以及无叶风扇等家电。
技术介绍
近两年来由于BLDC新型吸尘器电机的成熟，其适应的功率需求也随着不同清洁领域而提高，小体积高功率的电机越来成为现有市场的一种主流趋势。随着电机体积的减小相应的叶轮直径也随之减小，转速提高，真空度也随之提升。而传统的铆压式二元流叶轮在高功率、高真空、高转速的硬性条件下，如不经过特殊工艺处理已经满足不了结构强度的需求，因此基于离心压缩机的叶轮的设计原理而开发一种能通过注塑工艺加工应用于吸尘器无刷电机的三元流叶轮。由于此款叶轮是通过注塑工艺一体成型或者基于航空铝材CNC加工，对于加工原材料特性的需求较高，且开模工艺也相对于传统的二元流叶轮较为复杂，其开模成本和加工费用比较昂贵。
技术实现思路
为适应高功率、高真空、高转速下，传统铆压式的二元流叶轮强度已经满足不了需求，因而开发一种注塑一体成型的三元流叶轮，用以来满足高功率、高真空、高转速下的强度需求。本技术的技术方案是：基于CFD流体仿真，正向设计的一种高速离心式三元流动叶轮，包括轮毂及其一侧表面一体成型的若干三元流叶片，三元流叶片的前缘进口段分别与轮毂中心的轴孔相接，三元流叶片的尾缘分别与轮毂圆周相接，所述三元流叶片的叶片前缘进口段内侧与轮毂相接的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β1=65°～75°；三元流叶片的叶片前缘进口段最外缘的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β2=28°～35°。优选的，所述三元流叶片的尾缘的出口角度β3=20°～30°。优选的，所述三元流叶片的叶片数Z=9～13个。优选的，所述三元流叶片的最薄得到最厚的厚度T=0.8~0.95mm，轮毂厚度θ=1.2~1.6mm。优选的，所述轮毂在设置三元流叶片的一侧的表面为子午流面，所述子午流面的线型是由可变螺旋曲线绘成，子午流面的张角β4=120°~130°。优选的，所述轮毂底部增加一圈裙边，用于与动叶轮下方的静叶轮的凹槽相匹配，增加风机流动的气密性，减少回流损失，提高风机流动效率，方便电机整机动平衡修剪进而减小机械噪声的影响，所述裙边高度Ht=3~5mm。优选的，所述轮毂和三元流叶片采用一体式注塑成型。本技术还设计一种吸尘器电机，采用带有上述离心式三元流动叶轮。本技术的优点是：本技术的离心式三元流动叶轮由于采用一体式注塑成型，结构强度大，解决了铆压式结构动叶轮在超过450W功率时，叶轮在高真空下爆破的问题，提高了安全系数，转速高、效率高，在其最大外径尺寸45mm的电机上测试气动性能，其500W功率下转速可达15WRPM、效率52%以上。附图说明下面结合附图及实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术的离心式三元流动叶轮的整体结构示意图；图2为本技术的离心式三元流动叶轮的主视图；图3为本技术的离心式三元流动叶轮的俯视图；图4为本技术的离心式三元流动叶轮的剖面图；图5为本技术的离心式三元流动叶轮的子午流面的张角示意图；图6为大于130°的子午流面矢量流速图；图7为小于120°的子午流面矢量流速图；图8为介于120°~130°的子午流面矢量流速图；图9为子午流线线型采用变螺旋线绘制的参数图。具体实施方式如图1所示，本技术的离心式三元流动叶轮，包括轮毂1及其一侧表面一体成型的若干三元流叶片2，三元流叶片的前缘进口段分别与轮毂中心的轴孔3相接，三元流叶片的尾缘分别与轮毂圆周相接。叶轮采用一体式注塑成型，结构强度大，解决了铆压式结构动叶轮在超过400W功率时，叶轮在高真空下爆破的问题，提高了安全系数。下面对本技术的设计参数进行优化。．叶轮进口角、出口角以及叶片数。本叶轮设计的叶片前缘进口段是通过两个进口角度来确定叶片进口叶型，即：三元流叶片的叶片前缘进口段内侧与轮毂相接的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β1以及三元流叶片的叶片前缘进口段最外缘的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β2，见图2。通过CFD数值仿真计算，以及实际的性能测试验证其叶轮叶片的前倾角的范围β1=65°～75°、β2=28°～35°其气体进口流动效率最佳。该叶轮的尾缘与传统的二元流叶片出口相仿，其通过CFD仿真计算看其流场的变化其出口角度β3=20°～30°该叶轮气动效率最佳此时的工况流量0.8~0.85m3/min之间，转速在112000~115000RPM之间。其叶轮叶片数Z=9~13，在其上述所定义的β1、β2、β3的范围内叶轮流道的扩散损失较小，气动噪声较小。．叶片厚度、轮毂厚度以及叶轮底部裙边高度本叶轮设计出发点主要是应用于高功率高真空下的工作性能以及安全系数，因此叶片的强度是设计所考虑的主要因素之一，其叶片强度通过CFD数值仿真计算不同厚度下的结构模态变化,对比下来其叶片厚度最薄到最厚T=0.8~0.95mm、轮厚度θ=1.2~1.6mm的范围内整个叶轮的模态振幅变化较合理，且气动效率影响较小，见图3。为增加动叶轮与静叶轮5之间的气密性减少气体摩擦损失，提高风机的流动效率，同时解决风机动平衡修剪的问题，减小机械噪声的影响，在动叶轮轮毂底部增加一圈裙边4，且其高度Ht=3~5mm，用于与动叶轮下方的静叶轮5的凹槽相匹配，见图4。．子午流面张角影响叶轮效率的因素除了上述几点以外，通过数值模拟和测试发现，子午流面的张角β4(见图5)也是影响叶轮气动效率的的重要因素之一，其张角的大小对其流道内的流速变化影响较大，通过图6看出其子午流面张角过大（大于130°）进口流速方向倾斜变化且流速过大；通过图7看出子午流面张角（小于120°）流道内部不均，易产生回流；目前实验下来，通过图8看出其张角β4=120°~130°左右，其流速变化较为均匀。实验下来效果比较理想，为保证其张角型线的角度均匀变化，所述子午流线线型采用变螺旋线绘成，其表达式r=R1*e^φ*{Bi*(φ/α)^K+tanβ},其式中参数如图9所示：r与φ是螺旋线中某一点的极角和半径且φ=α/180*π；R1表示叶轮进口半径；e自然对数；β表示叶片安放角；k为经验系数一般取值0~1；α=子午流面张角;其通过确定R1、β、α三个变量来定其子午流线的线型。本技术的离心式三元流动叶轮用于吸尘器或其他电器的电机上，例如无叶吹风机，无叶电风扇，干手机等等。上述实施例只为说明本技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本技术的内容并据以实施，并不能以此限制本技术的保护范围。凡根据本技术主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离心式三元流动叶轮，包括轮毂及其一侧表面一体成型的若干三元流叶片，三元流叶片的前缘进口段分别与轮毂中心的轴孔相接，三元流叶片的尾缘分别与轮毂圆周相接，其特征在于，所述三元流叶片的叶片前缘进口段内侧与轮毂相接的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β

【技术特征摘要】
1.一种离心式三元流动叶轮，包括轮毂及其一侧表面一体成型的若干三元流叶片，三元流叶片的前缘进口段分别与轮毂中心的轴孔相接，三元流叶片的尾缘分别与轮毂圆周相接，其特征在于，所述三元流叶片的叶片前缘进口段内侧与轮毂相接的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β1=65°～75°；三元流叶片的叶片前缘进口段最外缘的切线与轮毂的圆周法向切线的夹角β2=28°～35°。


2.根据权利要求1所述的离心式三元流动叶轮，其特征在于，所述三元流叶片的尾缘的出口角度β3=20°～30°。


3.根据权利要求2所述的离心式三元流动叶轮，其特征在于，所述三元流叶片的叶片数Z=9～13片。


4.根据权利要求3所述的离心式三元流动叶轮，其特征在于，所述三元流叶片的最薄到最厚的厚度T=0.8~0.95mm，轮毂厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛芝兰，
申请(专利权)人：浙江伟捷智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33