吸尘器的结构和原理吸尘器的原理简述

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、滤尘三部分组成,一般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,主要围绕着使用方便、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。为了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,可以完成不同的清洁工作。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,从而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。