專利名稱：流體泵設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體泵設(shè)備，該流體泵設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)具有多個葉片的葉輪將流體壓縮并泵出，并且尤其涉及可減小風(fēng)扇噪音的供氣泵。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，下述技術(shù)特征已知地用于減小空氣電泵的風(fēng)扇噪音，例如日本專利公開文獻(xiàn)No.H9-209997中所公開的那樣；(1)各個葉片的傾角(pitch angle)設(shè)定為彼此不一致，及(2)葉片在葉輪兩側(cè)上所形成的位置，被設(shè)定成在調(diào)制點(diǎn)(modulation point)為0的位置處沿葉輪轉(zhuǎn)動方向偏移半個節(jié)距(half pitch)。
根據(jù)上述傳統(tǒng)技術(shù)特征，葉輪兩側(cè)處所產(chǎn)生的風(fēng)扇噪音彼此干擾，以減小聲能并因而減小風(fēng)扇噪音。
然而，根據(jù)上述傳統(tǒng)方法，多個噪音峰值會分散在多個較低頻率處，并且可能會產(chǎn)生上述較低頻率噪音，但是可以抑制在空氣電泵的正常(恒定)轉(zhuǎn)速下的較高頻率噪音峰值。結(jié)果使得，沒有減小人可聽得見的頻段中的全部風(fēng)扇噪音。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題而作出本發(fā)明，且本發(fā)明的目的是提供一種流體泵設(shè)備，其中該流體泵設(shè)備通過使噪音的峰值頻率移向可聽得見的頻段以外的更高值而將人可聽得見的噪音減小到較小值。
根據(jù)本發(fā)明的特征，由公式(F＝N×S)所得到的值(F)設(shè)定成是比人可聽得見的頻段更高的值，其中，“N”為流體泵設(shè)備葉輪的葉片的數(shù)量，以及“S”在正常(恒定)轉(zhuǎn)速下每秒鐘的葉輪轉(zhuǎn)數(shù)。(“×”為數(shù)學(xué)乘號。)根據(jù)上述特征，主峰值處的風(fēng)扇噪音頻率(N×S)出現(xiàn)在可聽得見的頻段之外的更高頻率處，從而可以減小人可聽得見的噪音。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，各個葉片的葉翼傾角設(shè)定為彼此相等。
根據(jù)這一特征，可以將風(fēng)扇噪音的峰值頻率集中在一個點(diǎn)(頻率)處，并且避免了主峰值處的峰值頻率變化。結(jié)果使得，主峰值處風(fēng)扇噪音的頻率可以完全地移到可聽得見頻段以外的更高頻率處。
根據(jù)本發(fā)明的又一特征，葉輪的葉片數(shù)量可以設(shè)定為質(zhì)數(shù)，從而防止風(fēng)扇噪音出現(xiàn)在主峰值之外的其它頻率處。結(jié)果使得，防止在人可聽得見的頻段中產(chǎn)生半峰值的風(fēng)扇噪音。防止了風(fēng)扇噪音的峰值頻率的分散，并且防止在可聽得見的頻段中產(chǎn)生風(fēng)扇噪音的峰值頻率。
根據(jù)本發(fā)明的再一特征，風(fēng)機(jī)是一種渦流式風(fēng)機(jī)，其中該風(fēng)機(jī)具有渦流腔和可旋轉(zhuǎn)地支承在該渦流腔中的葉輪。在間隔部分中形成有如凹槽或傾斜表面之類的容積減小裝置，其中該間隔部分形成在渦流腔中的液流起始部分和終止部分之間。
根據(jù)該容積減小裝置，渦流腔的橫截面積在渦流腔的終止部分處沿葉輪(葉片)轉(zhuǎn)動方向逐漸減小，從而當(dāng)葉片跨過間隔部分時，流體壓力變化減小，進(jìn)而減小了風(fēng)扇噪音(風(fēng)隙噪音)。使用這種設(shè)置，可以減小風(fēng)扇噪音，尤其是在空氣泵啟動和停止的期間當(dāng)風(fēng)扇噪音的主峰值經(jīng)過可聽得見的頻段時，更是如此。


從下面參照附圖所作的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯。在附圖中圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述的供氣泵的剖視圖；圖2是圖1所示供氣泵的風(fēng)機(jī)外殼的局部側(cè)視圖；圖3A是圖1所示供氣泵的葉輪的局部放大主視圖；圖3B是圖3A所示葉輪的局部側(cè)視圖；圖4示出了本發(fā)明的噪音水平的圖表；圖5示出了傳統(tǒng)設(shè)備的噪音水平的圖表。
具體實(shí)施例方式
(第一實(shí)施例)本發(fā)明將在下面參照本實(shí)施例進(jìn)行解釋，其中本發(fā)明應(yīng)用于如圖1至3所示的供氣電泵。
該供氣泵將空氣壓縮并將壓縮后的空氣泵出。例如，該供氣泵在汽車發(fā)動機(jī)的次級供氣系統(tǒng)中使用，其中該供氣泵將壓縮空氣供應(yīng)到位于催化劑(其用于凈化廢氣)上游側(cè)的發(fā)動機(jī)排氣管內(nèi)。
該供氣泵包括具有雙葉片渦流式葉輪的風(fēng)機(jī)裝置，如第一實(shí)施例中所示。
如圖1所示的供氣泵，包括電機(jī)1、上述風(fēng)機(jī)裝置2和氣道部分4，其中過濾器3設(shè)置在該氣道部分中。
(電機(jī))本實(shí)施例的電機(jī)1為直流電機(jī)，它包括定子7、轉(zhuǎn)子(電樞)8和碳刷組12，其中該定子7具有圓柱形磁軛(yoke)5和固定到該圓柱形磁軛5的內(nèi)周表面上的多個永磁體6，該轉(zhuǎn)子8設(shè)置在定子7中，該碳刷組12設(shè)置在電機(jī)殼11中并具有多個碳刷10，其中這些碳刷與設(shè)置在電樞8中的整流子9滑動接觸。
電樞8包括轉(zhuǎn)軸13、電樞芯14、電樞線圈和整流子9，其中轉(zhuǎn)軸13由電機(jī)殼11和定子7可旋轉(zhuǎn)地支承，電樞芯14固定到轉(zhuǎn)軸13上，電樞線圈卷繞在電樞芯14上，整流子9與電樞線圈電連接。
碳刷組12包括多個碳刷10、碳刷架15、多個彈簧16和定位架(spacer)17，其中碳刷10將與整流子9滑動接觸，碳刷架15將碳刷10可移動地保持在其中，彈簧16用于將碳刷10推向整流子9，定位架17用于將碳刷架15緊固地支承在電機(jī)殼11中。
(風(fēng)機(jī)裝置)風(fēng)機(jī)裝置2具有雙葉片渦流式的葉輪21和風(fēng)機(jī)殼22。
該葉輪21形成盤形，其中在該盤形葉輪21的外周邊和兩側(cè)形成有多個葉片(葉翼)21a。該葉輪21的中心部分通過連接裝置23連接到電機(jī)1的轉(zhuǎn)軸13的端部上，從而葉輪21可以與轉(zhuǎn)軸13一體地轉(zhuǎn)動。
風(fēng)機(jī)殼22包括第一蝸殼25和第二蝸殼27，其中第一蝸殼通過螺釘24固定到電機(jī)殼11上，第二蝸殼通過卡夾26固定到第一蝸殼25上。在風(fēng)機(jī)殼22中形成有渦流腔(流體流動腔)28，用于通過葉輪21的多個葉片21a的旋轉(zhuǎn)來壓縮空氣。
該渦流腔28形成C形空間，且該C形空間(沿著在葉輪外周邊處形成的多個葉片)形成在葉輪21的外周邊部分處，從而空氣沿著該渦流腔進(jìn)行流動。
如圖2所示，在風(fēng)機(jī)殼22的第一蝸殼25中，在渦流腔28的起始部分28a(即葉片21a隨著葉輪21的轉(zhuǎn)動而進(jìn)入渦流腔的部分)處形成有進(jìn)氣口31。該進(jìn)氣口31與氣道部分4的下游側(cè)相連通，如圖1所示。
在風(fēng)機(jī)殼22中的渦流腔28的終止部分28b(即葉片21a隨著葉輪的轉(zhuǎn)動從渦流腔中退出的部分)處形成有排氣口32，從而被壓縮的空氣通過該排氣口32排出。
(空氣電泵的操作)當(dāng)電機(jī)1通過繼電器連接到車輛的電池(未示出)上時，電力供應(yīng)給電機(jī)1，并且轉(zhuǎn)軸13和葉輪21一起轉(zhuǎn)動。
當(dāng)葉輪21轉(zhuǎn)動時，多個葉片21a沿著周向移動(轉(zhuǎn)動)，從而渦流腔28中的空氣被壓縮，而空氣從起始部分28a移向終止部分28b。由于在進(jìn)氣口31處產(chǎn)生負(fù)壓，所以空氣通過空氣過濾器3從氣道部分4被導(dǎo)(吸)向進(jìn)氣口31。另一方面，由于在出氣口32處產(chǎn)生正壓，在渦流腔28中被壓縮的空氣從出氣口32中排出。
電機(jī)1正常工作時的轉(zhuǎn)速，稱作“正常轉(zhuǎn)速”。根據(jù)本實(shí)施例，該電機(jī)1的工作模式或者是“啟動狀態(tài)(電源供電)”或者是“停止?fàn)顟B(tài)(電源斷電)”。當(dāng)向電機(jī)1供電且轉(zhuǎn)軸13和葉輪21在穩(wěn)定條件(處于穩(wěn)定的恒速)下轉(zhuǎn)動時，該穩(wěn)定狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速與“正常轉(zhuǎn)速”相對應(yīng)。
(本實(shí)施例的性能特征)根據(jù)本實(shí)施例的電機(jī)1，風(fēng)扇噪音的峰值頻率移向可聽得見頻段以外的更高頻率側(cè)，從而減小了人可聽得見的噪音水平。
在本實(shí)施例的空氣電泵中，多個葉片(葉翼)21a在一個方向上旋轉(zhuǎn)，并且每個葉片21a都使空氣增加流速。在風(fēng)機(jī)殼22中形成有間隔部分33，用于在起始部分28a和終止部分28b之間間隔出渦流腔28，如圖2所示。結(jié)果使得，(1)當(dāng)各個葉片21a將壓縮氣體導(dǎo)向出氣口32時，氣壓每次都發(fā)生變化，因此產(chǎn)生脈動噪音，并且(2)當(dāng)各個葉片21a從終止部分28b向間隔部分33移動時，每次都產(chǎn)生風(fēng)隙噪音(wind noise)。
由于當(dāng)各個葉片21a跨過出氣口32時由氣壓變化產(chǎn)生了上述的脈動噪音，所以該脈動噪音的頻率主要取決于葉片21a跨過出氣口32的周期。
以類似方式，當(dāng)各個葉片21a跨過間隔部分33時，由氣壓變化產(chǎn)生風(fēng)隙噪音。該風(fēng)隙噪音的頻率主要取決于葉片21a跨過間隔部分33的周期。
如上所述，脈動噪音和風(fēng)隙噪音中的每一個都是這樣一種噪音，即噪音的頻率都取決于各個葉片跨過固定部分(出氣口32和間隔部分33)的周期。風(fēng)扇噪音(即脈動噪音和風(fēng)隙噪音)的(primary peak)主峰值出現(xiàn)在葉片21a跨過固定部分32和33的周期處。
也就是說，風(fēng)扇噪音的主峰值出現(xiàn)在頻率F(Hz)處，該頻率F由N和S相乘得出，其中N是葉片21a的個數(shù)，S是電機(jī)每秒鐘的轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)/秒)。
在本實(shí)施例所述的空氣電泵中，當(dāng)電機(jī)1以“正常轉(zhuǎn)速”工作時(此時在供電情況下電機(jī)1以恒速穩(wěn)定地旋轉(zhuǎn))時，葉片21a跨過固定部分32和33的周期(頻率)被設(shè)定成是比可聽得見的頻段更高的值。
也就是說，頻率F設(shè)定成是比人可聽得見的頻段Fh(Hz)更高的值(N×S＝F≥Fh)，其中頻率“F”由公式“F”＝“N”דS”計(jì)算，“N”為葉片21a的數(shù)量，“S”為當(dāng)電機(jī)1以“正常轉(zhuǎn)速”工作時電機(jī)1的每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)(轉(zhuǎn)/秒)，及“×”為乘號。
該“可聽得見的頻段”表示普通人可聽見的噪音的頻率范圍，而“比可聽得見的頻段更高的值”表示普通人聽不見的噪音的所在頻率。例如，所述更高的值大于20kHz。
圖4和5示出了相對于不同噪音頻率的噪音水平，其中圖4是本發(fā)明的圖表，圖5是傳統(tǒng)設(shè)備的圖表。如從這些圖表中所表示，在圖4中，主峰值頻率出現(xiàn)在高于20kHz的頻率(20.5kHz左右)處，即可聽得見的頻段的上限附近。另一方面，如圖5所示，主峰值頻率和半峰值頻率出現(xiàn)在可聽得見的頻段中，分別位于13kHz和6.5kHz處。如圖4所示，半峰值的頻率未出現(xiàn)在本發(fā)明中。
結(jié)果使得，人可聽得見的風(fēng)扇噪音(脈動噪音和風(fēng)隙噪音)減小到較小值。
如上所述，葉片21a形成在葉輪21的兩側(cè)上。并且，風(fēng)扇噪音(脈動噪音和風(fēng)隙噪音)在葉輪21的兩側(cè)處產(chǎn)生。
葉輪21兩側(cè)(前側(cè)和后側(cè))的葉片21a的各個數(shù)量設(shè)定為滿足上述公式(“N”דS”＝“F”≥“Fh”)。在本實(shí)施例中，前側(cè)葉片的數(shù)量與后側(cè)葉片的數(shù)量相同，都為79。
根據(jù)本實(shí)施例，在一側(cè)(例如，前側(cè))的相鄰葉片21a之間的葉翼傾角(fin pitch angle)在葉輪21的整個周邊上都彼此相等，如圖3A所示。在另一側(cè)(后側(cè))上的情況也是如此。
而且，如圖3B所示，一側(cè)(前側(cè))上的葉片21a沿轉(zhuǎn)動方向的位置與另一側(cè)(后側(cè))上的葉片位置相同。然而，一側(cè)上的葉片位置可以相對于另一側(cè)的葉片(在調(diào)制點(diǎn)為0的點(diǎn)處)偏移半個節(jié)距。
結(jié)果使得，風(fēng)扇噪音的峰值頻率可以集中到主峰值的一個點(diǎn)(頻率)處，并且主峰值的頻率在電機(jī)1的正常(恒定)轉(zhuǎn)速下不會改變。因此，主峰值的頻率可以完全地移向人可聽得見的頻段以外的更高頻率范圍。
根據(jù)本實(shí)施例，葉輪各側(cè)的葉片21a的數(shù)量選定為質(zhì)數(shù)，例如該質(zhì)數(shù)為79。
在本實(shí)施例中，由“N”דS”(＝79דS”)所計(jì)算出來的頻率“F”設(shè)定為20.5kHz。也就是說，在本實(shí)施例中，葉輪21設(shè)定成使得風(fēng)扇噪音的主峰值出現(xiàn)在頻率20.5kHz處。
結(jié)果使得，也可以防止半(1/2)峰值或四分之一(1/4)峰值的風(fēng)扇噪音出現(xiàn)在人可以聽得見的頻段中。也就是說，可以防止出現(xiàn)噪音峰值的分散，并因此防止噪音峰值出現(xiàn)在可聽得見的頻段中。
如圖2所示，在靠近渦流腔28的終止部分28b的一側(cè)，在風(fēng)機(jī)殼22的間隔部分33中形成有多個(兩個)凹槽34，從而渦流腔28的容積隨著葉輪21的旋轉(zhuǎn)逐漸減小。換句話說，凹槽34的橫截面積沿葉輪21的轉(zhuǎn)動方向逐漸減小。凹槽34形成在分別與葉輪21側(cè)面相對的兩個間隔部分33中。
凹槽34的數(shù)量不應(yīng)僅限于兩個，可以形成一個或三個或其他數(shù)量的凹槽。一個或多個凹槽還可以由形成在間隔部分33上的傾斜表面來代替，該傾斜表面位于葉片21a和/或葉片外周邊跨過間隔部分33的位置處。
結(jié)果使得，葉片21a跨過間隔部分33時所產(chǎn)生的壓力變化被抑制到較小的數(shù)值，并因此減小了風(fēng)隙噪音。
此外，在空氣電泵啟動和停止工作期間，當(dāng)主峰值的風(fēng)扇噪音經(jīng)過可聽得見的頻段時，所述風(fēng)扇噪音同樣可以減小。
凹槽和傾斜表面在本說明書中共同地都稱為“容積減小裝置”。
(其他實(shí)施例)在上述實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用于對空氣進(jìn)行壓縮并泵出的空氣電泵。然而，本發(fā)明也可以用于其它泵裝置，這些泵裝置對空氣以外的其它氣體進(jìn)行壓縮并泵出，或者這些泵裝置對(處于蒸汽相下的)氣體和液體的混合物進(jìn)行壓縮和泵出。
此外，在上述實(shí)施例中，使用了雙葉片的葉輪。本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有單葉片葉輪的風(fēng)機(jī)，其中在葉輪的一側(cè)上形成有多個葉片。
本發(fā)明還可以應(yīng)用于渦流式風(fēng)機(jī)之外的離心式風(fēng)機(jī)或者軸流式風(fēng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種流體泵設(shè)備，包括電機(jī)(1)；風(fēng)機(jī)(2)，其可操作地連接到電機(jī)(1)上并由之驅(qū)動，其中該風(fēng)機(jī)具有流體流動腔(28)和可旋轉(zhuǎn)地支承在該流體流動腔(28)中的葉輪(21)，并且葉輪(21)具有多個葉片(21a)，其特征在于，由公式“F＝N×S”所得到的值“F”設(shè)定成是比可聽得見的頻段更高的值，其中，“N”為葉片(21a)的數(shù)量，以及“S”為電機(jī)(1)在正常轉(zhuǎn)速下的每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)，“×”為數(shù)學(xué)乘號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵設(shè)備，其特征在于，各個葉片(21a)的葉翼傾角設(shè)定為彼此相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵設(shè)備，其特征在于，葉片(21a)的數(shù)量設(shè)定為質(zhì)數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體泵設(shè)備，其特征在于，風(fēng)機(jī)(2)具有風(fēng)機(jī)殼(22)，在該風(fēng)機(jī)殼(22)中形成有流體流動腔(28)，間隔部分(33)形成在流體流動腔中的液流起始部分和終止部分之間，并且容積減小裝置(34)形成在間隔部分中鄰近流體流動腔(28)的終止部分(28b)處，從而流體流動腔(28)的橫截面積沿葉輪(21)的轉(zhuǎn)動方向在終止部分(28b)處逐漸減小。
全文摘要
在具有電機(jī)(1)和由電機(jī)(1)所驅(qū)動的風(fēng)機(jī)(2)的供氣泵中，風(fēng)機(jī)(2)具有葉輪(21)，其中該葉輪具有多個葉片(21a)，用于將空氣壓縮并泵出。由公式(F＝N×S)所獲得的值(F)設(shè)定成是比人可聽得見的頻段更高的值，其中“N”代表葉輪的葉片的數(shù)量，“S”代表葉輪在正常轉(zhuǎn)速下的每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù)(“X”為數(shù)學(xué)乘號)。主峰值處的風(fēng)扇噪音頻率(F＝N×S)出現(xiàn)在可聽得見的頻段之外的更高頻率處，從而可以減小了人可聽得見的噪音。
文檔編號F01D5/10GK1690448SQ20051006260
公開日2005年11月2日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者都筑邦弘, 橫山慎一, 內(nèi)田曉和 申請人:株式會社電裝