ДВИГАТЕЛЬ И ПРИБОР ДЛЯ УХОДА ЗА ВОЛОСАМИ, СОДЕРЖАЩИЙ ДВИГАТЕЛЬ
MOTOR AND HAIR CARE DEVICE COMPRISING A MOTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к прибору для ухода за волосами, содержащему двигатель.
Уровень техники
Приборы для ухода за волосами, которые создают воздушный поток, например фены или щетки для горячей укладки волос, должны быть снабжены двигателями для создания через них воздушного потока. В отношении всего прибора следует принять во внимание ряд факторов. Например, не должны превышаться размер и масса прибора, так чтобы пользователь мог легко обращаться с прибором и чтобы прибор не создавал дискомфорта пользователю во время применения.
В приборах для ухода за волосами двигатель часто определяет значительную часть габаритов и массы всего прибора, поэтому по возможности важно свести к минимуму размеры и массу двигателя. Однако уменьшение размера двигателя имеет ограничения. Например, уменьшение размера двигателя может уменьшить максимальный расход, который может быть достигнут и, следовательно, который может создавать прибор. Кроме того, в общем, чем меньше размер двигателя, тем он становится более чувствительным к проникновению посторонних объектов в двигатель, таких как пыль и волосы.
В приборах для ухода за волосами попадание в двигатель распущенных волос может создавать особые проблемы. Если прядь волос наматывается или запутывается вокруг движущихся частей двигателя, это может оказывать негативное действие на рабочие характеристики двигателя и, следовательно, всего прибора для ухода за волосами. В крайних обстоятельствах проникновение посторонних объектов, таких как волосы, в двигатель может привести к неисправностям или даже выходу из строя всего двигателя.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение предлагает прибор для ухода за волосами, содержащий двигатель для создания воздушного потока через прибор, при этом двигатель содержит корпус для поддержки ротора в сборе, причем корпус содержит наружную стенку, и ротор в сборе, содержащий вал и крыльчатку, причем крыльчатка содержит множество лопаток. Крыльчатку окружает участок наружной стенки для установки крыльчатки. Внутренняя поверхность участка для установки крыльчатки содержит по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в осевом направлении и расположенную таким образом, что по меньшей мере одна канавка продолжается вдоль по меньшей мере осевой протяженности лопаток крыльчатки.
В результате этого одна или несколько канавок образуют канал, по которому посторонние объекты, такие как пряди волос, могут проходить лопатки крыльчатки. Как вариант, часть пряди волос может попадать в канавку, в то время как остальная прядь размельчается лопаткой крыльчатки, когда прядь проходит лопатку. Этот процесс может повторяться, так что длинная прядь волос размельчается на небольшие более управляемые части. Исходя из вышеизложенного, посторонние объекты и пряди волос менее подвержены запутыванию в крыльчатке и других вращающихся частях двигателя. Следовательно, двигатель лучше приспособлен к препятствованию проникновению посторонних объектов, при этом достигается больший уровень надежности двигателя, а также всего прибора.
Наружная стенка может быть по существу цилиндрической. Равномерная форма позволяет легко вставлять двигатель в прибор для ухода за волосами, а также обеспечивает бóльшую свободу выбора в отношении расположения двигателя.
Зазор по концевым частям лопаток между радиально наружной границей лопаток крыльчатки и внутренней поверхностью участка для установки крыльчатки может быть меньше 0,15 мм. Этот зазор по концевым частям лопаток может составлять от 0,075 до 0,09 мм. Соответственно, можно свести к минимуму потери давления из-за прохождения воздуха вокруг лопаток крыльчатки.
Глубина одной или нескольких канавок может составлять от 0,1 до 0,5 мм и может составлять по существу 0,25 мм. Соответственно, канавка имеет размеры, достаточные для того, чтобы посторонние объекты, обычно попадающие в двигатель, могли проходить через двигатель без запутывания, но в то же время обеспечивающие сведение к минимуму соответствующих потерь давления.
Внутренняя поверхность может содержать множество канавок, причем указанные канавки могут быть равномерно распределены по внутренней периферии участка для установки крыльчатки. Внутренняя поверхность может содержать три канавки. Соответственно, двигатель лучше приспособлен к препятствованию проникновения посторонних объектов в двигатель.
Участок для установки крыльчатки может быть расположен на верхнем по потоку конце корпуса. Соответственно, крыльчатка является первой частью двигателя, с которой сталкиваются посторонние объекты, когда они проникают в двигатель. Крыльчатка и канавки могут действовать совместно для размельчения больших посторонних объектов, таких как пряди волос, на небольшие части, что позволяет им легче проходить через остальную часть двигателя. Таким образом, благодаря наличию участка для установки крыльчатки на верхнем по потоку конце корпуса проникновение посторонних объектов в двигатель может регулироваться более эффективно, в результате чего уменьшается вероятность ухудшения рабочих характеристик или повреждения двигателя из-за проникновения посторонних объектов.
По меньшей мере одна канавка может продолжаться от верхнего по потоку края корпуса. Это позволяет выполнять несложную операцию механической обработки во время изготовления канавок в корпусе и, следовательно, может снизить расходы на изготовление двигателя и, в свою очередь, прибора.
Участок для установки крыльчатки может быть расположен рядом с диффузорным участком корпуса. По существу, крыльчатка расположена рядом с диффузором и служит для быстрого удаления завихрения или турбулентности в воздушном потоке, который создается крыльчаткой. Это увеличивает кпд двигателя и улучшает его технические характеристики.
Диффузорный участок корпуса может содержать множество диффузорных лопаток. Корпус может содержать по существу цилиндрическую внутреннюю стенку, которая концентрична с наружной стенкой и расположена радиально внутри наружной стенки, при этом множество диффузорных лопаток может продолжаться между внутренней стенкой корпуса и наружной стенкой корпуса. Таким образом, внутренняя и наружная стенки ограничивают диффузорный канал, через который проходит создаваемый воздушный поток, причем к корпусу не требуется добавление никакого отдельного диффузора. Таким образом, благодаря уменьшению числа компонентов двигателя можно уменьшить стоимость двигателя и, в свою очередь, прибора.
Прибор для ухода за волосами может быть феном или щеткой для горячей укладки волос.
Настоящее изобретение также предлагает двигатель для создания воздушного потока через прибор для ухода за волосами, содержащий корпус для поддержки ротора в сборе, причем корпус содержит наружную стенку, и ротор в сборе, содержащий вал и крыльчатку, причем крыльчатка содержит множество лопаток. Крыльчатку окружает участок наружной стенки для установки крыльчатки. Внутренняя поверхность участка для установки крыльчатки содержит по меньшей мере одну канавку, продолжающуюся в осевом направлении и расположенную таким образом, что по меньшей мере одна канавка продолжается вдоль по меньшей мере осевой протяженности лопаток крыльчатки.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания настоящего изобретения ниже в качестве примера приведено описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.
На фиг. 1 показан прибор для ухода за волосами;
на фиг. 2 – вид в разрезе прибора для ухода за волосами из фиг. 1;
на фиг. 3 – перспективное изображение двигателя в разобранном виде;
на фиг. 4 – вид в разрезе корпуса двигателя из фиг. 3;
на фиг. 5 – вид в разрезе ротора в сборе двигателя из фиг. 3;
на фиг. 6 – вид в разрезе корпуса и ротора в сборе частично собранного двигателя из фиг. 3;
на фиг. 7 – вид с торца корпуса и крыльчатки двигателя из фиг. 3; и
на фиг. 8 – увеличенный вид зоны E из фиг. 7.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 и 2 показан прибор для ухода за волосами в виде фена 1. На фиг. 2 показан схематический вид в разрезе фена 1. Фен 1 имеет корпус 2, через который выпускается воздух, и прикрепленную к корпусу 2 ручку 3, с помощью которой пользователь может удерживать фен 1, как показано на фиг. 2. Ручка 3 содержит вход 4 для воздуха на конце ручки 3, противоположном корпусу 2. В ручке 3 установлен двигатель 5, который расположен возле входа 4 для воздуха или по меньшей мере вблизи него. На входе 4 для воздуха или между входом 4 для воздуха и двигателем 5 может быть предусмотрен фильтр или другое фильтрующее средство (не показано) для препятствования попаданию в двигатель 5 посторонних объектов, например волос или пыли, которые могут захватываться воздушным потоком.
Во время работы двигатель 5 создает воздушный поток через фен 1. Двигатель 5 втягивает воздух в ручку 3 через вход 4 для воздуха. Далее воздух проходит через двигатель 5 и из ручки 3 в корпус 2, где он направляется в выход 6 для воздуха. В фене 1 может быть установлен нагреватель (не показан), например в виде одного или нескольких нагревательных элементов, для нагрева воздуха перед его выходом из выхода 6 для воздуха.
В качестве примера на фиг. 1 и 2 показан фен 1, однако двигатель 5 можно было бы использовать в других приборах для ухода за волосами, в которых требуется создание воздушного потока. Например, двигатель 5 можно было бы установить в щетку для горячей укладки волос.
Для ясности предусмотрено, что термин «осевой» означает «в направлении оси, продолжающейся вдоль оси вращения двигателя 5», обозначенной как ось A-A на фиг. 3. Кроме того, термины «выше по потоку» и «ниже по потоку», означающие направления, относятся к направлению воздушного потока через двигатель во время использования и также обозначены двусторонней стрелкой на фиг. 3.
На фиг. 3 представлено перспективное изображение в разобранном виде двигателя 5. Двигатель 5 содержит корпус 10, ротор 20 в сборе и статор 40 в сборе. На фиг. 4 показан корпус 10 в разрезе. Корпус 10 содержит внутреннюю стенку 11 и наружную стенку 12. Между внутренней стенкой 11 и наружной стенкой 12 продолжается ряд диффузорных лопаток 13. Корпус 10 выполнен из цинка и может быть образован, например, посредством механической обработки или литья под давлением или посредством сочетания механической обработки и литья под давлением. На внутренней поверхности наружной стенки 12 образована канавка, продолжающаяся в осевом направлении от верхнего по потоку конца корпуса.
В верхнем по потоку концевом участке корпуса, обозначенном двусторонней стрелкой B на фиг. 4, расположена крыльчатка, когда двигатель полностью собран. Соответственно, эта область именуется как участок корпуса 10 для установки крыльчатки. Участок B для установки крыльчатки содержит канавку 14, предусмотренную на внутренней поверхности наружной стенки 12. Канавка 14 продолжается от верхнего по потоку конца корпуса 10 по существу до конца участка B для установки крыльчатки. Соответственно, когда крыльчатка установлена на место в корпус 10, канавка 14 продолжается за пределы осевой протяженности лопаток крыльчатки. Рядом с участком B для установки крыльчатки расположен диффузорный участок C, где расположены диффузорные лопатки 13, которые продолжаются между внутренней стенкой 11 и наружной стенкой 12, описанными выше.
Ротор 20 в сборе содержит вал 21, магнит 22, подшипник 23 в сборе и крыльчатку 24. На фиг. 5 показан вид в разрезе ротора 20 в сборе. Магнит 22, подшипник 23 в сборе и крыльчатка 24 закреплены непосредственно на валу 21 с помощью посадки с натягом, или адгезива, или их комбинации. Магнит 22 является постоянным магнитом со связками такого типа, который обычно используют в бесщеточных двигателях с постоянными магнитами. В показанном примере магнит 22 является четырехполюсным постоянным магнитом. Подшипник 23 в сборе содержит пару подшипников 25a, 25b и пружину 26, разделяющую подшипники 25a, 25b. Пружина 26 служит для предварительного нагружения каждого из наружного колец подшипников 25a, 25b с целью уменьшения износа подшипников во время работы. После установки ротора 20 в сборе в корпусе 10 внутренняя стенка 11 корпуса 10 служит в качестве защитной гильзы вокруг подшипника 23 в сборе. Наружные кольца подшипников 25 закреплены с помощью адгезива на внутренней периферии внутренней стенки 11.
Крыльчатка, показанная на фигурах, является осевой крыльчаткой с множеством лопаток 27, распределенных по окружности вокруг центральной ступицы 28 и продолжающихся радиально от нее. Во время работы двигателя 5, поскольку каждая лопатка 27 вращается, крыльчатка создает звуковые волны определенной частоты. Следовательно, существует возможность спроектировать крыльчатку таким образом, чтобы уменьшить акустическое воздействие. Крыльчатка 24, показанная фигурах, содержит одиннадцать лопаток. Однако число лопаток 27 может отличаться от указанного в зависимости от требований к шумоизоляции двигателя 5 и/или прибора для ухода за волосами. Например, крыльчатка может содержать тринадцать лопаток вместо одиннадцати. В этом альтернативном примере благодаря большему числу небольших лопаток крыльчатка могла бы генерировать акустический тон с бóльшей частотой, чем крыльчатка 24 из фиг. 3, имеющая только одиннадцать лопаток 27. Следовательно, двигатель 5 может быть выполнен таким образом, чтобы при общепринятых рабочих частотах вращения двигателя частота тона, генерируемая крыльчаткой, могла быть достаточно высокой, так чтобы она выходила за стандартный диапазон слуха человека. Это уменьшает акустическое воздействие двигателя 5 и, следовательно, уменьшает общий шум, создаваемый прибором, т.е. феном 1, во время использования.
Крыльчатка 24 изготовлена из алюминия посредством механической обработки. Алюминий является очень легким материалом, и, следовательно, его использование для изготовления крыльчатки 24 способствует снижению массы двигателя 5, корпус 10 которого изготовлен из цинка. В случае использования в приборе для ухода за волосами, таком как фен 1, показанный на фиг. 1 и 2, или в другом приборе для ухода за волосами, двигатель 5 обычно работает с частотой вращения приблизительно 75 – 110 тысяч об/мин. Величина усилий, действующих на крыльчатку 24 при таких высоких частотах вращения, весьма значительная. Однако, несмотря на то, что алюминий является легким материалом, он также является очень прочным, и поэтому крыльчатка 24 может выдерживать большие усилия, действующие на нее, когда она работает с высокой частотой вращения.
На фиг. 5 показано, что ступица 28 крыльчатки 24 содержит углубление 29 на нижней по потоку стороне ступицы. Благодаря наличию углубления 29 дополнительно уменьшается масса крыльчатки 24, что еще больше способствует снижению массы двигателя, корпус 10 которого изготовлен из цинка. Кроме того, углубление 29 является кольцевым и образует полость, в которую может продолжаться участок или выступ внутренней стенки корпуса, продолжающийся в осевом направлении. Это обеспечивает лабиринтное уплотнение внутри ступицы 28 крыльчатки 24, которое препятствует попаданию посторонних объектов, например волос и пыли, в подшипник 23 в сборе, что могло бы повредить ротор в сборе и значительно уменьшить срок службы двигателя. Лабиринтное уплотнение можно видеть на фиг. 6, где собранные корпус 10 и ротор 20 в сборе показаны в разрезе. Лабиринтное уплотнение обозначено как область S. На фиг. 6 также показано, что внутренняя стенка 11 корпуса 10 служит в качестве защитной гильзы вокруг подшипника 23 в сборе, как указано выше.
Как показано на фиг. 6, канавка 14 во внутренней поверхности наружной стенки 12 продолжается от верхнего по потоку конца корпуса 10 за пределы осевой протяженности лопаток 27 крыльчатки 24. Канавка 14 обеспечивает канал, по которому могут проходить посторонние объекты, такие как волосы. Когда пряди волос и другие посторонние объекты и материалы захватываются воздушным потоком, поступающим в двигатель 5, они могут вступать в контакт с крыльчаткой 24. Далее посторонние объекты движутся радиально наружу за счет действия центробежных сил, генерируемых крыльчаткой 24. Таким образом, посторонние объекты собираются на концевых частях лопаток 27 и могут проходить ниже по потоку от лопатки крыльчатки по канавке 14. При отсутствии канавки 14 существует риск, что посторонние объекты могут задерживаться на лопатках крыльчатки и/или между лопатками и наружной стенкой корпуса, тем самым ухудшая рабочие характеристики двигателя или приводя к его выходу из строя.
Большие посторонние объекты, например пряди волос, могут только частично заходить в канавку 14. Когда крыльчатка 24 вращается, прядь волос может размельчаться лопатками 27. Соответственно, канавка 14 служит для уменьшения размера посторонних объектов и облегчает их прохождение через остальную часть двигателя.
На фиг. 6 видна только одна канавка 14. Однако для более эффективного воздействия на посторонние объекты, поступающие в двигатель 5, может быть предусмотрено множество канавок. Разумеется, следует принять во внимание, что необходимо найти баланс между достижением эффективной защиты от попадания посторонних объектов и уменьшением потерь давления вокруг крыльчатки. Было установлено, что корпус 10, содержащий три канавки 14, имеет в этом отношении особое преимущество. Если в корпусе 10 предусмотрено больше одной канавки 14, предпочтительно, чтобы канавки были равномерно распределены по внутренней периферии наружной стенки 12.
На фиг. 7 показан вид с торца корпуса 10 и крыльчатки 24 двигателя 5 из фиг. 3. Наружная стенка 12 содержит три канавки 14, которые равномерно распределены по внутренней периферии наружной стенки 12. Лопатки 27 крыльчатки продолжаются радиально наружу от ступицы 28 крыльчатки 24, при этом лопатки (т.е. концевые части лопаток крыльчатки) расположены в радиальном направлении очень близко к внутренней периферии наружной стенки 12 корпуса 10. Двигатель 5, который показан на фигурах и входит в состав приборов для ухода за волосами, например фена, показанного на фиг. 1 и 2, имеет наружный диаметр 20 – 35 мм. Было установлено, что наружный диаметр по существу 27 мм имеет особое преимущество. Этот небольшой размер позволяет устанавливать двигатель в ручке прибора для ухода за волосами, как показано на фиг. 2. Однако при использовании двигателя указанного небольшого размера для создания требуемого уровня воздушного потока через прибор крыльчатка должна вращаться с очень высокими частотами вращения, например 75 – 110 тысяч об/мин.
Зона E вокруг одной из канавок 14 обозначена пунктиром на фиг. 7, а на фиг. 8 зона E показана в увеличенном виде.
Зазор между концевыми частями лопаток 27 крыльчатки и наружной стенкой 12 именуется зазором по концевым частям лопаток и обозначен на фиг. 8 как размер T. Зазор T по концевым частям лопаток должен обеспечивать свободное движение крыльчатки 24 внутри корпуса 10, при этом сводя к минимуму потери давления, обусловленные прохождением воздуха между наружной стенкой 12 и лопатками 27 крыльчатки. Было установлено, что зазор по концевым частям лопаток менее 0,15 мм, и в частности 0,075 – 0,09 мм, обеспечивает оптимальные рабочие характеристики двигателя 5, показанного на фигурах.
Канавки 14 имеют глубину G. Было установлено, что глубина G от 0,1 до 0,5 мм является особенно эффективной для обеспечения баланса потерь давления и защиты от проникновения посторонних объектов. Соответственно, канавка имеет размеры, достаточные для того, чтобы посторонние объекты, попадающие в двигатель, могли проходить через двигатель без запутывания, но в то же время обеспечивающие сведение к минимуму соответствующих потерь давления.
Несмотря на то, что до настоящего момента были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, следует принять во внимание, что могут быть выполнены различные модификации без отклонения от объема изобретения, определенного формулой изобретения.