吸尘器的结构和原理吸尘器的原理简述pdf

　　第二章 吸尘器的结构和原理 第一节 吸尘器的原理简述 吸尘器主要由起尘、吸尘、滤尘三部分所组成,一般来说包括串激整流子电动机、离心式风机、 滤尘器(袋)和吸尘附件。一般吸尘器的功率为 400~1 000 W 或更高,便携式吸尘器的功率一 般为 250 W 及以下。 近年来,为了适应各方面的需求,有的制造商研发并生产了多种新型吸尘器。新型吸尘器 除提升吸力等基本性能之外,主要围绕着使用起来更便捷、节省能源、环保及减轻噪声等方面作了 改进,具体品种有:强吸力式、无电源线式(用蓄电池供电)、自动卷绕电源线式、无级调速式、 零排气式、多重过滤式等。然而,这些新品因成本高、售价贵,普及到家庭尚需较长时间,社会 拥有量不大,故这里不作详述,但其核心部件( 电机)和其他不少方面的维修原理及方法却与普 通吸尘器大多相同。 目前国内家庭主要使用的是普通型筒式和车式吸尘器。几年前就陆续进入了维修期,社 会维修需求较大。下面就以图 2.1 所示的典型的筒式吸尘器为例,介绍其基本结构和原理。 车式吸尘器除外形不同外,其他与筒式机大同小异。 图 2.1 典型筒式吸尘器基本结构和原理图 吸尘器主要是由工程塑料机壳、电机、叶轮、电源开关、过滤罩和吸尘接管等附件所组 成。其中,电机安装在机壳的上部,机壳的下部用于收集灰尘,相当于一个集尘箱,灰尘由箱上 的进风口被吸入集尘腔。叶轮又称“风轮”,通常用铝合金制成,外观如风扇叶片,但大多有 5~9 片旋涡状的叶片。 叶轮固定在电机转轴的一端,外面装有金属防护罩。附件主要是各种塑料接管和吸刷、 吸嘴。一般的吸尘器在使用时,须先将软接管的一端插入机身的进风口,并旋动至两者紧密接 合;然后将弯接管与软管另一端相接,再套接上长管,配接上所需的吸刷(或吸嘴)之后,插上电 源插头,按下电源开关,电机启动运转就可以吸尘了。 有些吸尘器的吸尘管设计得更简洁实用,操作起来就更方便省时。为便于吸尘器灵活 移动,大多数都装有一个或多个万向轮。 吸尘器能除尘,主要在于它的“头部”装有一个电动抽风机。抽风机的转轴上有风叶轮,通 电后,抽风机就会以 500 r/s(转/秒)的转速而产生极强的吸力和压力,在吸力和压力的作用下, 空气高速排出,而风机前端吸尘部分的空气不断地补充风机中的空气,致使吸尘器内部产生 瞬时真空,与外界大气压形成负压差,在此压差的作用下,吸入含灰尘的空气,灰尘等杂物依次 通过地毯-地板刷、长接管、弯管、软管、软管接头进入滤尘袋,灰尘等杂物滞留在滤尘袋内, 空气经过滤片净化后,由机体尾部排出。由于气体经过电机时被加热,所以吸尘器尾部排出的 气体是热的。 吸尘器的吸尘桶内装有一个收集灰尘的盒子,尘垢便留在集尘盒里,盒子装满后,可取出 用水刷洗清理。吸尘器配上不同的部件,能够实现不同的清洁工作。例如,配上地板刷,可清洁 地面;配上扁毛刷,可清洁沙发面、床单、窗帘等;配上小吸嘴,可清除小角落的尘埃和一些家 庭器具内的尘垢。图 2.2 和图 2.3 分别为立式吸尘器和卧式吸尘器的工作原理示意图。 图 2.2 立式吸尘器的工作原理示意图 图 2.3 卧式吸尘器的工作原理示意图 第二节 吸尘器的结构 吸尘器的种类虽然很多,但基本结构大致相同。主要由电动机、风机、集尘室、滤尘器、 自动卷线机构、消音部件、积灰指示器及吸尘附件等部分所组成。图 2.4 所示为卧式吸尘器的 结构图,此种吸尘器带有附件箱,当吸尘器吸尘完毕后,可将吸尘附件收藏在附件箱内,携带方 便。图 2.5 所示为普通立式吸尘器的结构图。 图 2.4 卧式吸尘器的结构图 图 2.5 普通立式吸尘器的结构图 一、电动机 吸尘器所采用的电动机为单相交直流两用串激电动机,它的特点是:转速高(20 000~28 000 r/min),体积小,启动力矩大,且转速可调,又可以在单相交流电源上使用,因而吸尘器都使 用这种电动机。 电动机的结构如图 2.6 所示,它主要由定子、电枢、刷握、轴承盖及机壳等组成。 图 2.6 电动机的结构 1.定子 定子是电动机的固定部分,由定子铁芯和激磁绕组组成,它的作用是产生磁通,同时也作 整个电机的支承。定子铁芯如图 2.7 所示,由磁导率很高的硅钢片冲制而成。冲片需进行叠 装,一般都会采用外压装叠方法,即以定子叠片内圆和槽口为基准定位加工,然后用扣片扣紧,用铆 钉铆接或用氩弧焊焊牢。外压装叠法可使定子铁芯前的误差都集中到外圆上,来保证了铁 芯内圆面和槽面的精度。 激磁绕组如图 2.8 所示,由高强度聚酯漆包线绕制而成。当激磁绕组内通电后,便在定子 内产生旋转磁场,使电枢转动。 图 2.7 定子铁芯 图 2.8 激磁绕组 2.转子 转子又称“电枢”,是电动机的转动部分。由转轴、铁芯、电枢绕组和换向器(也称“整流子”) 等组成,如图 2.9 所示。电枢的作用是产生电磁转矩,将电能转变为机械能。 图 2.9 转子的结构 电枢的转轴采用阶梯轴,以便于安装铁芯、换向器和轴承。图 2.10 所示为电枢转轴的结 构。其换向器挡(滚花)部位压入换向器,铁芯挡部位则压配铁芯。 图 2.10 电枢转轴的结构 电枢铁芯由厚 0.5 mm(毫米)的铁芯冲片(见图 2.11)沿轴向叠装后与转轴压入配合,冲片 的槽型为半闭口槽,叠装后的铁芯槽一般与轴的轴线相平行。也可以叠装成斜槽形式,即槽与 轴的轴线成一角度,斜槽结构可使极面和电枢间的磁阻变化变小,在运转时可减小电动机的 噪声。但斜槽结构工艺技术要求较高,要求斜槽角度必须准确,其斜度误差一般不得大于 0.5°。 在铁芯槽内嵌置绝缘材料后,再绕入线圈,线圈的引出端与换向器的换向片相焊接,再经 过绝缘处理及调整良好的动平衡。 换向器由换向片、云母片、塑料组成,如图 2.12 所示。换向器是由许多铜片围成的一个 圆柱体,铜片也称“换向片”。换向片之间用云母片进行绝缘。换向片一端开有半圈槽,用塑料 压制后使各换向片紧固在一起。换向片之间互相绝缘,换向片与电枢轴绝缘,而且可以承受高 速旋转而不变形。 图 2.11 电枢铁芯的冲片 图 2.12 换向器的组成 换向器转动时,使电刷的电能轮流分配到相应的绕组,因而电能的流向不断在改变,故称 为“换向器”。 目前,串激电动机的换向器结构形式有半塑料和全塑料两种。全塑料换向器是在换向片 之间采用耐弧塑料绝缘。 采用塑料换向器的优点是:使换向器绝缘结构简化,省去了许多紧固件;由于采用塑料压 制件,换向片的 V 形槽不必再切削加工,简化了机械加工工艺;使换向片配合紧密,换向器整体 性好,电气绝缘性能得到了提高。 串激电动机要取得良好的换向效果,换向器质量的好坏是十分重要的,要求换向器圆柱 体的表面光滑,没有凹凸不平的缺陷,并应与轴承同心,以保证换向器在正常负荷下运行时能 承受 25 m/s(米/秒)的线速度,在空载时能承受 71 m/s 的线.刷握 刷握由电刷、电刷架、电刷座、弹簧等组成。刷握的结构应保证电刷在换向器上有准确 的位置,能正常地工作。电刷与电刷座之间应保持适当的间隙。间隙过大,会引起电刷在电刷 座中产生晃动;间隙过小,则易因积尘而发生卡住现象。弹簧的作用是保证电刷在径向上有一 定的压力,其压力为(200~400)×98.066 Pa(帕),以使电刷在准确的位置上与换向器保持紧密 的接触,从而使接触电压保持恒定。此外,为了保持电刷在刷座中的稳定性,电刷座离换向器表 面距离不宜过高,2 mm 左右即可。 刷握的结构形式可分为两种:盒式和管式。 盒式刷握如图 2.13 所示,具有结构简单、加工精度要求低以及调节方便等优点,但刚度差, 容易变形。这种刷握由于弹簧的摩擦力大,不宜在高速及震动大的场合应用,而且电刷的粉末 容易进入刷座,影响电刷的正常滑动。 图 2.13 盒式刷握 图 2.14 管式刷握 管式刷握如图 2.14 所示,可靠性好,不易变形,比较耐用,而且电刷长度可以延伸以延长使 用寿命,一般吸尘器电动机均采用管式刷握结构。 电刷座用黄铜皮制成,电刷架由耐热性高、不易变形的酚醛塑料制成。电刷架安装固定 在机壳上。 电刷常称为“碳刷”,它除了沟通电枢与外电路外,还起换向作用。电刷从材料上可分为四 类:铜石墨电刷、碳石墨电刷、石墨电刷和电化石墨电刷。一般来说,碳石墨电刷最硬,接触电 阻最大,其次是石墨电刷及电化石墨电刷,铜石墨电刷硬度最差,接触电阻最小。 4.机壳及轴承盖 这部分机械主要用来安装定子和电枢,是电动机的支承部分。机壳和轴承盖均采用薄钢 板冲压而成。两者的配合应使定子和电枢同心,以保证电动机正常运行。有些电动机没有机 壳,结构更为简单,以定子铁芯作为装配定位的基准,两头配置轴承盖,但此种结构对定子冲片 精度及铁芯叠压工艺要求比较高。 吸尘器电动机主要技术参数见表 2.1。 表 2.1 吸尘器电动机参数 电 换 技术 电 定 定 铁 定 枢 向 定 电 参数 子 子 芯 电 子 每 器 子 枢 压 外 内 长 枢 每 元 换 线 线 功率 径 径 度 槽 极 件 向 规 规 数 匝 /W /V /mm /mm /mm 数 匝 片 /mm /mm 数 数 170 220 56 31 35 9 297 44 27 0.31 0.21 370 220 63 34 16 12 192 25 24 0.44 0.31 620 220 88 47 21 22 160 24 22 0.5 0.35 800 220 95 48 28 12 200 18 24 0.6 0.4 1 000 220 95 48 34 12 160 18 24 0.7 0.5 二、风机 吸尘器风机是高(静)压头、小流量,转速为 20 000~28 000 r/min 的离心式风机。 1.风机的工作原理 与一般离心式通风机的工作原理基本相同,如图 2.15 所示。当叶轮非常快速地旋转时,叶轮中各 部分空气也被带动一起旋转。此时,在叶轮中心处的空气因受到离心力的作用将被抛向叶轮 的边缘,在叶轮中心处便形成了真空。于是,外部的空气在压差的作用下,不断地流入,补充到 叶轮中心处,这样就使风机具备了吸入空气的能力。 由于空气在旋转中离开叶轮叶片的速度远远大于叶轮周围空间的气流速度,这使得气体 在运动中有部分动能转变为静压能。在动能转变为静压能的过程中,风机的风罩空间呈现正 压,从而使风机具备将气体转入导轮中的能力,并在导轮中再将部分动能转变为静压能,然后 流入电机,同时给电机散热,最后经出口压出。 图 2.15 离心式风机的工作原理 2.风机的主要性能指标 2 2 ①风量 风机在单位时间内所流过的空气量,用体积流量 Q 来表示,单位为:m /s(米 /秒)。 ②静压头 风量为 Q 的风机工作时,在吸入端所形成的真空度,以风压 H 表示,单位为:Pa。 ③吸入功率 单位时间内在风机吸入端所具有的能量。由图 2.16 可以看出,吸入功率 P 是以空气流量 Q 和相应的真空度 P 的乘积来表示的。吸入功率 P 的大小可以通过改变风量 0 Q 及真空度 Pa 的大小来进行调节。对于每一个 Q 值,就有一个对应的 H 及 P 值,即 = · a 式中 P—— 吸入功率,W; 3 3 Q—— 空气的流量,m /s(米 /秒); P ——与 Q 相对应的真空度,Pa。 a 图 2.16 风机的性能特性曲线 理想的真空吸尘器性能是具有强的空气流量和真空压力,但实际上这两者之间是相互矛 盾的,不可能同时由这两方面来评价吸尘器的性能指标。因此,采用吸入功率来评价真空吸尘 器,这与 IEC 定义的最大空气功力来评价真空吸尘器是一致的。 ④轴功率 吸尘器电动机带动风机在额定频率、额定电压运行正常和稳定的情况下,所 测得的功率。由于在吸尘器中风机被直接安装在电动机轴上,因此轴功率就是电动机的输出 功率。 ⑤效率 由于风机在转动中有一部分能量为内部所消耗,因此风机的轴功率不可能全都 转变成有效功率。风机的效率 η 可用下式进行计算,即 × a 4 = = × 10 % × s m 式中 P—— 吸入功率,W; W—— 电动机输出功率,W; W —— 电动机输入功率,W; s η —— 电动机的效率,%;一般取 30%~35%。 m 3.风机的结构 由叶轮、导轮及风罩等部分组成,如图 2.17 所示。叶轮安装在电动机轴上,由电动机直接 带动,导轮与风罩都固定在电动机轴承盖上。 图 2.17 风机的结构组成 叶轮由面板、叶片及底板铆接而成。叶轮根据叶片出口角度大小的不同,可分为前向式、 径向式及后向式三种,如图 2.18 所示。在叶轮圆周速度相同的情况下,叶片出口角 α 越大,则 产生的压头越高。在同样大小和同样转速的情况下,前向式叶轮的压头比后向式叶轮的压头 高,径向式居中,但后向式叶轮的流动效率要比前向式和径向式叶轮好。 图 2.18 前向式、径向式及后向式叶轮 图 2.19 所示为三种形式叶轮风机性能的比较。由图中可以看出,当流量 Q 超过某一数值 时,后向式叶轮风机的轴功率 N 具有下降的趋势,表明它具有不可超负荷的特性;而径向式叶 轮与前向式叶轮风机的轴功率 N 随流量而增大,具有超负荷的特性。因此,选用不具有可超负 荷特性的后向式叶轮,在使用中遇到异常情况时,可使电动机得到保护而不受损坏;而径向式 和前向式叶轮的风机在这种情况下,就有可能会出现超负荷而导致电动机损坏。同时,后向式 叶轮风机的静压头(即在风机吸入端形成的真空度)往往大于动压头,而前向式和径向式叶轮 风机的静压头小于动压头。吸尘器正需要能产生较高静压头的风机,因而吸尘器风机都采用 后向式叶轮。 图 2.19 三种形式叶轮风机性能特性曲线 叶轮的面板形状和尺寸对风机性能有很大的影响。面板可分为平面形、锥面形和弧面形 三种。由于锥面形和弧面形面板的叶轮气流在进风时损失较小,因此在一级风机中大多采用 锥面形和弧面形面板;在两级及多级风机中,为了简化制造工艺,一般采用平面形面板。 叶轮的外径大小对风机的压头有直接影响,当叶轮尺寸一定时,转速越高,风机的压头就 越高。若叶轮转速一定时,叶轮的外径越大、内径越小,则风机的压头也越高。但外径过大, 会使风机损失增大,效率下降。一般吸尘器风机的叶轮外径为 80~130 mm。 导轮又称“静叶轮”,它固定在电机轴承盖上,形状结构与叶轮相仿,为半封闭式,带有相反 于叶轮转向的多个弧面。导轮的作用也是将气流中的动压能转变为静压能,起到疏导气流的 作用。导轮的通路长短必须适中,通路太长,动压能损失就大;但通路过短,则会减弱导流作用, 不利于静压的提高。导轮一般都用工程塑料制成。 风罩也称“蜗壳”。有些吸尘器风机无螺旋形蜗壳风道结构,叶轮边缘与风罩间的距离四周 皆相等,从叶轮中排出的气流被迫直接转入导轮,使部分动能被损失掉,而气流中的动能又不 能充分地转变为静压能,因此风机效率低。 目前,工业上用的离心式通风机中的蜗壳结构已在吸尘器中得到广泛应用。图 2.20 所示 为四段蜗壳式结构。蜗壳在叶轮和导轮之间,导轮在蜗壳的背面。 图 2.20 四段蜗壳式结构 螺旋形蜗壳风道的作用是:将离开叶轮的气体集中、导流,并将气流的部分动能转变为静 压能。表 2.2 为四段蜗壳风机与一般风机(即无螺旋形蜗壳风道)的性能及各部分损失的对比。 两种风机采用同一电动机,转速为 21 000 r/min,其风机外径尺寸都为 144 mm,风机吸入功率 均为 100 W。 表 2.2 四段蜗壳风机与一般风机的性能对比 导轮通 叶轮至 叶轮及 性能对比 输入 吸入 风机 蜗壳 路及电 导轮间 泄漏 项目 功率 功率 效率 损失 机通路 的通路 损失 风机型号 /W /W /% /% 的损失/% 损失/% /% 四段蜗壳风机 514 100 58.5 11 — 6 24.5 一般风机 608 100 49.0 11.5 13.5 — 26.0 (无螺旋形蜗壳) 从表中可以看出,具有螺旋形蜗壳风道结构的风机,由于在这段通道中采用了风道由窄 到宽均匀地过渡的蜗壳形状后,使气流平滑地转入导轮,减小了转折及摩擦损耗,使损失降到 6%;而一般风机的叶轮至导轮的通路损失是 13.5%。主要原因是叶轮中排出高速气流在空间 突然减速,使大部分动压能被损失掉。例如,气流在被迫转入导轮内时产生转折损耗,以及气流 在未进入导轮时风罩内壁的摩擦损耗等。 表 2.2 中两种风机的吸入功率皆为 100 W,由于没有螺旋形蜗壳风道的风机比带有螺旋 形蜗壳风道的风机效率低 9.5%,所以输入功率大 94 W。由此可知,对于同样吸力的风机,没有 螺旋形蜗壳风道结构比带有螺旋形蜗壳风道结构的耗电量大。 蜗壳(以下指带有螺旋形风道结构的风机)的效率决定于蜗壳截面变化率,从蜗壳舌部开 始到蜗壳末端,截面由小变大,具有一定截面变化率的蜗壳,其效率可达到最高值。当蜗壳高度 确定后,蜗壳截面变化率取决于蜗壳曲率半径 R。同时,为了提高蜗壳效率,应尽量减小叶轮外 径与蜗壳舌端的间隙,但间隙的减小又受到装配限制。 三、集尘室 集尘室也称“储尘室”,是吸尘器内用以收集尘埃及脏物的部件。图 2.21 所示为立式吸尘 器的集尘室,吸尘器的下筒体既是整个吸尘器的支承件,又兼作集尘室。当尘埃进入筒体后, 经过滤尘器的过滤,尘埃及脏物留在筒体内。当尘埃集满后,打开后卸下上筒体及滤尘器,就可 将尘埃及脏物倒掉。 卧式吸尘器的壳体前半部分为集尘室,如图 2.22 所示。 图 2.21 立式吸尘器的集尘室 图 2.22 卧式吸尘器的集尘室 当尘埃及脏物吸满时,只要卸下后半部分的电机、风机室,再取下滤尘器,便可将尘埃及脏物倒 掉。便携式吸尘器大多采用卧式吸尘器的集尘室结构。 以上两种集尘室的结构比较简单,但在倒尘埃及脏物时不太方便,而且也不卫生。 图 2.23 所示为方形凳式吸尘器。它的集尘室是抽屉形式,尘埃积满后,拉出抽屉并取下滤 尘器,便可将尘埃及脏物倒掉,这比以上两种集尘室清理方便。 图 2.23 方形凳式吸尘器的集尘室 图 2.24 所示为袋式集尘室。当充满尘埃和脏物的空气吸入吸尘器后,首先进入多孔的集 尘袋,空气透过集尘袋上的微孔,再经过滤尘器从电机后部出风口排出,尘埃及脏物留在袋中, 积满后即取出集尘袋倒掉尘灰。利用织物制成的集尘袋,清灰时比较费力费时,而且也不卫生。 现在普遍采用价格低廉、强度较高的一次性微孔滤纸做集尘袋,当尘埃及脏物装满后,连袋一 起处理掉。 图 2.24 袋式集尘室 四、滤尘器 滤尘器是吸尘器中很重要的部分,它将吸进的脏空气过滤成干净空气,经风机和电机从 出风口排出,从而保护了风机和电机不会因受污染而损坏。 为了保证滤尘器有良好的滤尘作用,其结构必须符合下列要求: ①滤尘面积大,空气净化程度高。 ②微孔直径与密度必须适宜,既能充分挡获尘埃和脏物,又能让空气顺利通过。 ③滤尘材料应有足够的强度,能承受风压而不致破损。 滤尘器有多种形式,图 2.25 所示为三种常见的滤尘器结构及形式。 图 2.25 常见的滤尘器结构及形式 袋式滤尘器的过滤材料一般为绒布及纤维织物。绒布的毛头应有适当的长度,使其表面 产生许多伸入气流中的纤维,以利于捕集尘埃。当只是毛头表面沾有尘埃时,绒布表面仍有较 多的空隙,吸尘器仍能保持较高的吸力,可继续使用。随着使用时间的增长,起毛表面灰尘逐渐 增多,且不易清除,导致压力损失增高,吸力降低,会逐渐失去滤尘作用。 袋式滤尘器中间有一支架,其作用是:为了扩大滤尘的有效面积,防止滤尘布袋由于吸力 的作用而贴住风机,使吸力受到影响。 圆筒形滤尘器和平板形滤尘器其过滤材料均为微孔滤纸,组织较松软,密度仅为 0.2~0. 3 2 3 g/cm (克/厘米 ),具有多孔性。为了增强滤纸的机械强度和承受一定的压力,要用醇溶性酚 醛树脂进行处理,经处理后的滤纸有一定的抗油性和抗水性能。为了增大过滤面积和保证足 够的强度,圆筒形滤尘器及平板形滤尘器的滤纸通常折叠成锯齿形,有的还内置金属网板作 为支承。 由于吸尘器使用一段时间后,其滤尘器透气微孔会被尘埃阻塞,所以一般在滤尘器中都 设有除灰装置。图 2.26 所示为手摇除灰装置,安装在滤尘袋中的支架上。当旋转转动杆时, 使弹灰棒沿滤尘袋的四周内壁转动,弹去滤尘袋外的积灰。图 2.27 所示为刮板式除灰装置。 此装置可在吸尘工作进行时同时除灰,只要将刮板按手放下,刮板在下行时可将滤尘器上的 灰尘刮下,同时可将集尘室内的尘埃压缩,从而可增加集尘室的储存量,而且刮板在下行时,将 吸口挡住,可避免气流向外冲击,除灰效果良好,既方便又干净。图 2.28 所示为自动除灰装置。 当吸尘工作完毕后,按下自动卷线机构的按钮,卷线盘及大锥齿轮在盘簧力的作用下旋转,在 将电源线卷入的同时,带动小锥齿轮转动,通过离合器带动传动齿轮和弹灰齿轮转动。弹灰齿 轮转动时,齿轮端面不断拨动着滤尘器空隙中的许多塑料弹棒,将灰尘弹入集尘室中。 图 2.26 手摇除灰装置 图 2.27 刮板式除灰装置 图 2.28 自动除灰装置 滤尘器的过滤面积应根据材料的透气度进行计算。在吸尘的过程中,由于灰尘黏附在滤 尘器上堵塞微孔而影响透气度,所以选择过滤面积所通过的风量应大于吸尘器的风量。实际 所选用的过滤面积可用下式计算: = 1.2~1.51 2 2 式中 S——实际选用过滤面积,m (米 ); 2 S ——计算过滤面积,m 。 1 = / 1 3 式中 Q——吸尘器空气的流量,m /s; 3 u——过滤材料的透气度,m /s。 五、自动卷线机构 自动卷线机构一般安装在立式吸尘器的上部和卧式吸尘器的尾部或底部。当吸尘器工作 结束后,按动按钮,便自动将电源线收藏在主机箱内,使用时将电源线拉出需要的长度即可。图 2.29 所示为一种用按钮控制的自动卷线 按钮控制的自动卷线机构 自动卷线机构的工作原理是:盘簧座中装有盘簧,装配时预先将盘簧顶紧数圈,电源线拉 出后,由于制动轮制动卷线盘不能转动,电源线就不会缩回去;当吸尘工作完毕后,按下按钮,制 动轮脱开卷线盘,卷线盘在弹簧(盘簧)力的作用下旋转,将电源线收卷回主机箱内。 电源线尾部焊接在卷线盘上的两个弹簧片触点上,再由弹簧片触点与两个固定铜环通电 片接触,两铜环通电片与开关、电动机接通,这样使卷线盘在旋转时始终与铜环通电片接触而 接通电源。 六、消音装置 噪声是吸尘器的一项重要指标,我国的家用吸尘器噪声控制规定在 84 dB(分贝)以下。吸 尘器噪声主要来自以下三个方面: 1.气动噪声 主要是风机旋转引起的气流声和涡流声,以及吸尘器出口处的排气声。 2.机械噪声 主要是电动机轴承的摩擦声,电刷与换向器的摩擦声,以及转子和风机叶轮平衡不良所 引起的机壳及零部件震动的噪声等。 3. 电磁噪声 在定子和转子之间的空气隙中通过的磁力线,由于有力图缩短自己长度的倾向,因此在 定子与转子之间将产生一个拉力,称为“磁拉力”,在磁拉力的作用下,定子和转子会产生弹性变 形,当电动机旋转时,磁拉力反复发生变化,电动机随之反复轻微变形,使电动机产生震动而发 出噪声。 为了尽量减小和消除这些噪声,吸尘器都设有消音装置。 在吸尘器机壳内壁及出风口设置吸音材料,在电动机外圈设置吸音材料。一般选用多孔 性纤维状的聚氨酯泡沫塑料、玻璃棉等。 为了防止电动机、风机震动所引起的机械噪声,在电动机后面及风机前面安装橡胶防震 圈,如图 2.30 所示,以消除风机及整机震动所引起的噪声。在防震圈端面上设有 V 形或 U 形 槽,可增加防震能力。 图 2.30 电动机后面及风机前面安装的橡胶防震圈 七、积灰指示器 积灰指示器由指示管、气塞、压簧等组成。积灰指示器用来指示集尘室的满尘情况。吸 尘器在工作正常时,指示器不动作,气塞被压簧稳定在一边。当集尘室内尘埃过多、附件被堵 塞或滤尘器微孔被灰尘堵塞时,指示器的指示管内负压发生变化,气塞压缩弹簧位移到满尘 区域(一般用红色标志), 图 2.31 积灰指示器的结构 此时应立即清除集尘室内的尘埃和脏物以及滤尘器上的积灰,疏通附件管道内的阻塞物, 如图 2.31 所示。 八、吸力调节装置 为了满足吸尘器在不同用途及不同场合中使用,吸尘器中装有吸力调节装置。若清洁地 毯、墙角时,就应用较大的吸力;若清洁窗帘、床单和柔软织物时,应用较小的吸力。吸力大小 与电动机转速有关。转速越高,风机的压头越高,吸力就越大;反之,转速越低,吸力就越小。因 此,改变吸尘器电动机的转速,就能达到吸力调节的目的。 调节串激电动机转速有以下三种方法: ①改变电动机电阻 R 。 1 ②改变定子磁通 Φ。 ③改变电源电压 V。 吸尘器一般采用可控硅来调节电源电压,以达到改变电动机转速的目的。 图 2.32 所示为典型的可控硅调节单相串激电动机转速的线路之一。其中粗线表示主回 路,主要传送电能,细线表示控制回路,以控制转速高低。 图 2.32 用可控硅调节的单相串激电动机转速的线路 控制回路又称“触发回路”,它由可变电阻 R 与电容 C 串联组成。在可控硅处于正向电压 的情况下,即 a 为正,c 为负。如果可控硅未导通,这个电压也施加到 RC 串联回路上,于是电容 器开始充电,电容器电压逐渐升高。由于 a 点与 g 点相通,c 点与 f 点相通,则 g 、 f 的极性应 分别与 a、c 相同,即 g 为正, f 为负。也就是说,当阳极 a 上是正向电压时,控制极上也是正向 电压。当电容器充电到一定程度,即控制极上的正向电压达到一定数值后,可控硅被触发而导 通。由此可见,可控硅导通的快与慢是由电容器电压上升的速度所决定的。如果电容器电压 上升得快,控制极上到达所需的开启电压也快,可控硅能及早导通,此时电动机通电的时间长, 电动机上所施加的平均电压高,转速也就高;反之,电容器电压上升过程慢,控制极达到所需的 正向控制电压也慢,可控硅导通时间就晚,此时电动机通电的时间短,电动机上所施加的平均 电压低,因而电机的转速就低。电容器电压上升的快慢,可通过可变电阻 R 来调节,电阻 R 大, 电容器充电过程慢,电容器电压的上升过程也就慢,可控硅导通时间就晚,电动机转速就低;反 之,电动机转速就高。 图 2.33 用弯接管上的 滑环调节吸力 此外,还有一种简单的手动吸力调节装置,如图 2.33 所示的弯接管。在弯接管上有一圆孔, 吸力的大小通过调节弯接管上的滑环来改变,即通过弯接管圆孔露出面积进行控制。孔的面 积露出越多,吸力就越小,但此种调节装置在使用时会有较大的噪声。 九、抑制无线电干扰装置 电动机在工作时,会产生高频电能,频率稍低的高频电能往往通过电动机的电源线向外 传播,而频率高一些的高频电能则有可能进入无线电接收机,干扰接收质量。例如,电视机屏幕 上会出现一串串虚线的点状信号,在收音机中会发出噪声等。 在各类电机中,串激电动机对无线电干扰最为严重。由于串激电动机在换向时产生的电 压波形(图 2.34)和产生的火花及电弧,使电网电流和电压产生连续频谱的急剧脉冲振荡,并在 空间以电磁波方式传播,从而干扰无线电通信频率,所以吸尘器一般都设有抑制无线电干扰 的装置,通常采用电容- 电感组合式滤波器比较理想。最简单的方法是:在电动机上并联容量为 0.1~1 μF(微法)的电容器。 图 2.34 串激电动机在换向时产生的电压干扰波形 另外,改善换向时火花程度,使电刷在换向器上保持良好而平稳的接触,对无线电干扰的 程度也会显著降低。 十、吸尘器附件 吸尘器的常用附件可分为两类:一类为连接附件,如软接管(波纹管)、弯接管和长接管等; 另一类为各种工作吸头,如地板-地毯刷、圆刷头、扁吸头和床刷等,如图 2.35 所示。 图 2.35 吸尘器常用附件 常用附件的用途如下: ①软接管 接吸尘器吸口。 ②弯接管 接在软接管和长接管中间,转动滑环,可调节吸力大小。 ③长接管 根据操作者需要,松紧螺母,伸缩内管,调节接管长度。 ④地板-地毯刷 用于清洁地面及墙壁,按下毛刷条,用于清洁地毯及垫子。 ⑤圆刷头 用于清洁窗帘、家具、沙发、书架及呢绒服装。 ⑥扁吸头 用于清洁墙脚、屋角、楼梯、家具、装饰品等缝隙。 ⑦床刷 用于清洁床单、席梦思床垫、毛毯等。 ⑧蜗轮刷 它是一种专门用于地板、地毯的工作吸头,结构如图 2.36 所示。 图 2.36 蜗轮刷 在蜗轮的吸入口处装有空气蜗轮,工作时由于吸尘器吸入的风力,推动空气蜗轮旋转,通 过传动带使刷子与拍打器交替地作用于地毯上。当刷子抬起时,拍打器拍打地毯,使深埋于地 毯中的灰尘和脏物被拍打出来,然后将扬起的尘埃吸入,并吸除缠绕在地毯表面的棉絮。当清 洁地板、草席和草垫时,无须像清扫地毯那样强的吸力,因而不必使用拍打器。此时,可拨动转 换开关,打开空气蜗轮的吸气口(即旁通孔),以降低风速,使刷子及拍打器停止传动,这时就可 作为一般吸尘使用。 图 2.37 电动地毯刷 ⑨电动地毯刷 图 2.37 所示较为典型,它的吸尘面积宽大,效率高,特别适合于清洁大面 积长毛地毯。电动地毯刷里装有一个小电动机,通过皮带传动一根刷棍,刷棍转速为 3 000~5 000 r/min,刷棍上交替排列着一条毛刷及凸椽,刷棍在旋转时,毛刷将地毯表面的棉絮、毛发等 刷掉,凸椽不断拍打地毯,使在地毯深处和对地毯绒毛有害的砂粒、铁粉等拍出表面吸掉。这 种地毯刷耗电约 100 W,质量约 2.5 kg,体积为 370 mm×220 mm×80 mm。电源与主体相连, 吸入口连接软管,插入吸尘器吸口。 第三节 吸尘器的电路原理 吸尘器基本上都采用串激式单相电机作动力源。串激式电机具有启动转矩大、转速快、 体积小以及适应电源电压波动宽和较软的机械特性等特点,适用于吸尘器之类的家电。家用 吸尘器电机的主要特性:电源电压220 V(伏), 电流2~4 A(安),额定功率 400~800 W,转速为 15 000~20 000 r/min。吸尘器接通电源后,电机即带动叶轮非常快速地旋转,使叶轮上叶片与叶片间的 空气受离心力的作用而向外排出,很快集尘腔内的空气就被吸完,腔内气压远低于大气压力。 这样,外界空气便会通过吸嘴和塑管不断涌入集尘腔,外部的灰尘和粉屑垃圾也就随之被吸 入腔内,从而达到吸尘的目的。 吸入储尘箱的空气通过滤尘罩后由电机排出,灰尘等物因不能通过滤尘罩而留在储尘箱 内,待积累到某些特定的程度后再清除掉。 普通吸尘器的电路都很简单,如图 2.38 所示为典型的一种,它是由串激电机 M、电源开 关 S 和保险丝 F 等几个零部件所组成(有些吸尘器还省去了保险丝)。 图 2.38 普通吸尘器的常见电路 有些进口和合资生产的吸尘器多了电压选择或调速等功能,尽管这类产品的市场拥有量 不多,但为了在维修时有所参考和启发,这里介绍较有代表性的两种产品的电路图,如图 2.39(夏普 621D 及 651D 型吸尘器电路)和图 2.40(飞利浦 HR6S 系列吸尘器电路)所示。图 2.39 电路与图2.38 的普通型相差不大,主要是增加了 220 V 及 110 V/127 V 的电源电压选择 电路,其电压选择是通过一个双刀双掷开关对串激电机的串激绕组进行切换而实现的。该产 品可适应不一样电源电压的地区使用。 图 2.39 夏普 621D 及 651D 型吸尘器电路 图 2.40 的电路比图 2.38 普通型电路增加了调速功能,主要适应不一样场合和物件的吸尘 (吸力大小)所需,对经常只需进行小功率吸尘的家庭较适合,能节约能源和减小噪声干扰等。 图 2.40 中的调速电路由晶闸管 VD2 和双向触发管 VD1 为核心组成。实践中的电路维修, 除了电机外,主要重点也在这两个元件上。 图 2.40 飞利浦 HR6S 系列吸尘器电路

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