桨叶、螺旋桨和干燥设备的制作方法

1.本技术涉及气体动力的技术领域，特别涉及一种螺旋桨的桨叶设计。


背景技术：

2.干燥设备、吸尘器等设备在运行时，内部设置的电机驱动螺旋桨转动，螺旋桨上的多个桨叶在转动过程中对空气做功，形成气流。为了减少使用噪音，可将螺旋桨转动产生的通过频率限制在超声波频段，也即尽量使噪音频率超出人耳接收频率极限。
3.电机的转速和桨叶的数量均会影响螺旋桨运转时产生的通过频率，而电机的转速还会影响产生的风力大小。现有技术中的螺旋桨被电机驱动转动时，只能在电机最高转速附近的区间内实现超声波频段，如果想要调整电机转速实现一定跨度的风挡调节，则会出现在较小风挡时，由于电机转速下降导致螺旋桨通过频率进入人耳感知区间，发出噪音。因此，现有技术中难以兼顾风速在较大区间内调节和保持运行噪音处于超声波频段。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种桨叶、螺旋桨和干燥设备，旨在解决现有技术中的干燥设备在难以兼顾较大的螺旋桨转速调节区间和较小的运行噪音的问题。
5.本身中提供一种桨叶，安装于螺旋桨的轮毂，在所述桨叶与所述轮毂的安装位置，所述桨叶的截面弦长为3.2mm
±
1mm，扭转角为49
°±5°
；
6.和/或，在所述桨叶上与所述轮毂距离为所述桨叶长度25％的位置，截面弦长为3.5mm
ꢀ±
1mm，扭转角为45
°±5°
；
7.和/或，在所述桨叶上与所述轮毂距离为所述桨叶长度50％的位置，截面弦长为4.3mm
ꢀ±
1mm，扭转角为37
°±5°
；
8.和/或，在所述桨叶上与所述轮毂距离为所述桨叶长度75％的位置，截面弦长为4.8mm
ꢀ±
1mm，扭转角为26
°±5°
；
9.和/或，在所述桨叶远离所述轮毂的一端，所述桨叶的外端面弦长为5mm
±
1mm，扭转角为20
°±5°
。
10.可选的，所述桨叶的各截面为对应位置上的曲面在投影平面上展开形成的平面图形，所述投影平面垂直于所述螺旋桨的径向。
11.可选的，沿所述轮毂指向所述桨叶外端面的方向，所述桨叶的外侧面的曲率连续变化。
12.本技术还提供了一种螺旋桨，包括轮毂，以及上述的桨叶，多个所述桨叶环绕设置在所述轮毂上。
13.可选的，所述桨叶的数量为17。
14.可选的，多个所述桨叶的实度为0.75
±
0.1。
15.可选的，相邻两所述桨叶之间最短间距为1.85mm
±
0.1mm。
16.可选的，所述桨叶末端与所述螺旋桨转动中心之间的距离为13mm
±
1mm。
17.本技术还提供了一种干燥设备，包括壳体，所述壳体内设有电机和上述的螺旋桨，所述螺旋桨安装于所述电机的输出轴上。
18.可选的，所述壳体内还设有控制电路，所述控制电路被构造为，能够控制所述电机运行在下列转速区间：64000rpm～70000rpm、80000rpm～90000rpm、110000rpm～120000rpm。
19.采用本技术中的桨叶、螺旋桨和干燥设备，通过对桨叶形状、尺寸的限制，使得在螺旋桨上能够设置更多数量桨叶，继而能够使螺旋桨的通过频率在接近人耳感知的频率上限附近时，具有更低的转速，也即螺旋桨运行过程中保持较小运行噪音的前提下，能够具有更大的调速空间，提高了用户体验。
20.本技术实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
21.本技术的上述和/或附加的方面和优点可以从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
22.图1和图2是本技术某些实施方式中的螺旋桨的结构示意图；
23.图3是图2中a处的局部放大示意图；
24.图4至图8是本技术某些实施方式中桨叶的各截面示意图；
25.图9是本技术某些实施方式中干燥设备的结构示意图。
具体实施方式
26.下面详细描述本技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中，相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本技术的实施方式，而不能理解为对本技术的实施方式的限制。
27.如图1至图8所示，本技术实施方式中提供了一种桨叶12，设置于轮毂11上。多个桨叶12环绕设置在轮毂11上后即构成了螺旋桨10，螺旋桨10在转动时，每个桨叶12切割空气并对空气做功，最终形成气流。对于桨叶12的各个位置上截面的形状进行限制，数字化限定出整个桨叶12的形状，从而实现螺旋桨10具有对应的气动性能。
28.如图1和图2所示，以桨叶12与轮毂11安装位置为起点，按照距离占桨叶12总长度的比例，依次有如下五个面：面m1、面m2、面m3、面m4、面m5，其中面m1、面m2、面m3、面m4为桨叶12在预设位置的截面，面m5为桨叶12远端面，即桨叶12远离轮毂 11端的外端面。
29.在一些实施方式中，如图2、图3和图4所示，在桨叶12与轮毂11安装位置，桨叶12 的截面即面m1，桨叶12的弦长a1为3.2mm
±
1mm，例如可以为2.2mm、2.25mm、2.3mm、 2.35mm、2.4mm、2.45mm、2.5mm、2.55mm、2.6mm、2.65mm、2.7mm、2.75mm、2.8 mm、2.85mm、2.9mm、2.95mm、3.0mm、3.05mm、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.5mm、 4.1mm、4.2mm等中的任一值或上述任意两者之间的数值；扭转角b1为49
°±5°
例如可以为44
°
、44.5
°
、46
°
、47
°
、48.5
°
、49
°
、50.5
°
、51
°
、52.5
°
、53
°
、54
°
等中的任一值或上述任意两者之间的数值。其中弦长即该截面图形上两最远点之间连线的距离，扭转角即上述连线与径向平面的夹角，径向平面即与螺
旋桨10转轴垂直的平面，下文中的弦长、扭转角具有相同的含义，不再重复。
30.在一些实施方式中，如图2、图3和图5所示，在距离轮毂11为桨叶12长度25％的位置，桨叶12的截面即面m2，桨叶12弦长a2为3.5mm
±
1mm，例如可以为2.5mm、2.7mm、 2.9mm、3.05mm、3.2mm、3.35mm、3.5mm、3.6mm、3.75mm、3.8mm、3.9mm、4.15 mm、4.2mm、4.35mm、4.5mm等中的任一值或上述任意两者之间的数值；扭转角b2为45
°±5°
，例如可以为40
°
、41
°
、42
°
、43
°
、44.5
°
、45
°
、46
°
、47.5
°
、48
°
、49.5
°
、 50
°
等中的任一值或上述任意两者之间的数值。
31.在一些实施方式中，如图2、图3和图6所示，在距离轮毂11为桨叶12长度50％的位置，桨叶12的截面即面m3，桨叶12弦长a3为4.3mm
±
1mm，例如可以为，3.3mm、3.35mm、 3.4mm、3.55mm、3.6mm、3.75mm、3.9mm、4.0mm、4.15mm、4.3mm、4.5mm、4.65 mm、4.8mm、5.0mm、5.25mm、5.3mm等中的任一值或上述任意两者之间的数值；扭转角b3为37
°±5°
，例如可以为32
°
、33.5
°
、35
°
、36.5
°
、37
°
、38.5
°
、39
°
、40.5
°
、 41
°
、42
°
等中的任一值或上述任意两者之间的数值。
32.在一些实施方式中，如图2、图3和图7所示，在距离轮毂11为桨叶12长度75％的位置，桨叶12的截面即面m4，桨叶12弦长a4为4.8mm
±
1mm，例如可以为3.8mm、3.95mm、 4.0mm、4.15mm、4.2mm、4.4mm、4.5mm、4.65mm、4.8mm、5.0mm、5.25mm、5.3mm、 5.4mm、5.5mm、5.75mm、5.8mm等中的任一值或上述任意两者之间的数值；扭转角b4为26
°±5°
，例如可以为21
°
、22
°
、24
°
、25.5
°
、26
°
、27.5
°
、28
°
、29.5
°
、30
°
、31
°
等中的任一值或上述任意两者之间的数值。
33.在一些实施方式中，如图2、图3和图8所示，在远离轮毂11的一端，桨叶12的外端面即面m5，桨叶12弦长a5为5mm
±
1mm，例如可以为4mm、4.1mm、4.15mm、4.2mm、 4.4mm、4.5mm、4.65mm、4.8mm、5.0mm、5.25mm、5.3mm、5.4mm、5.5mm、5.75mm、 5.9mm、6.0mm等中的任一值或上述任意两者之间的数值；扭转角b5为20
°±5°
，例如可以为15
°
、16.5
°
、17
°
、19
°
、20.5
°
、22
°
、23
°
、24.5
°
、25
°
等中的任一值或上述任意两者之间的数值。
34.以上的多个面m1、面m2、面m3、面m4、面m5，至少有两个面即可限制桨叶12在此两个面之间的形状，例如在某些实施方式中，桨叶12只被面m1、面m2两个面上的图形所限制，也即仅在从轮毂11到桨叶12长度25％之间的部分，形状被面m1、面m2的弦长和扭转角限制。在某些实施方式中，桨叶12被面m1、面m3、面m5三个面所限制，也即在在从轮毂11到桨叶12长度50％之间的部分，以及从桨叶12长度50％到桨叶12远端之间的部分，被三个面上的弦长和扭转角限制。
35.在所有实施方式中，在桨叶12上任意相邻的两个面上各点均已被限定位置，取此两个面上对应的两点能够连成一条线，该线即桨叶12此部分外侧面上的线条，驱动加工刀具与该线条重合进行切削加工，即可形成该线条对应的轮廓形状，如此往复，将相邻的两个面上所有点之间一一进行连线，形成无数条直线，这些直线形成加工刀具的行动加工轨迹，使加工刀具按照该加工轨迹依次经过所有这些直线对桨叶12的这个部分进行加工，即可形成此两个相邻面之间的桨叶12部分。
36.在任意实施方式中，依次对每组相邻的面之间的桨叶12部分，通过加工刀具按照上述遍历连线的方式进行加工。直至所有相邻面之间的部分都加工完成，即完成了整个桨叶12 的加工。例如，在一个具体的实施方式中，桨叶12被面m1、面m2、面m3、面m4、面m5的形状限制，则加工时，可以采用的一种工艺为，先使用加工刀具加工面m1和面m2之间的部分，然后
加工面m2和面m3之间的部分，然后加工面m3和面m4之间的部分，然后加工面m4和面m5之间的部分，最终完成该桨叶12的加工。
37.在某些实施方式中，沿轮毂11指向桨叶12外端面的方向，桨叶12的外侧面的曲率连续变化，也即桨叶12的外侧面形成平滑过度的曲面，在每个被限定形状的位置前后，设计加工路径时，不仅需要考虑与相邻截面限制的形状相关，而且需要考虑两侧加工完成后在相交的部分形成曲率连续变化的圆滑过渡曲面，以避免在桨叶12的侧面上形成棱边，影响气动性能。
38.在某些实施方式中，螺旋桨10的轮毂11外侧面和桨叶12外端面均为圆柱面的一部分，也即为此两个面均为曲面，而且，二者所在的圆柱面具有相同的轴线，如此能够使整个螺旋桨10回转过程中质量平均，转动更加平稳。对于前述的各个面而言，在给定距离的前提下 (例如叶片长度的25％、50％)，所有处于该距离上的点所连成的曲面同样为圆柱面的一部分，并且该曲面也与轮毂11外侧面具有相同的轴线。所以，给定距离上各个点所形成的截面实际上是一个曲面，难以直接限定其弦长和扭转角等数据，因此将这些曲面在投影平面上展开形成平面图形，投影平面即与螺旋桨10径向方向垂直的对应平面，亦可以理解为该曲面的切面，对此投影平面上展开的平面图形带入前述的数据，限制其限制弦长和扭转角，即完成对桨叶12该部位的数值限定。
39.在本技术的某些实施方式中还提供了螺旋桨10，包括轮毂11和上述的桨叶12。
40.在某些实施中，螺旋桨10上的桨叶12数量为17。已知螺旋桨10的通过频率计算公式为f＝(n/60)*n，其中n为螺旋桨10的转速(单位为rpm，即每分钟转速)，n为桨叶的数量；此外，人耳能接收到的音频上限约为18000hz，人耳对超过该频率的声音不敏感，甚至听不到。当螺旋桨10上的桨叶12数量为17时，17个桨叶12环绕排列在轮毂11上，在将该数字带入上述公式计算可得，在通过频率为18000hz时，螺旋桨10的转速n约为64000rpm，而高速电机21的最高转速一般约为120000rpm，可得17叶的螺旋桨10在保持通过频率处于超过人耳感知极限的前提下，由高速电机21驱动的螺旋桨10转速可调节区间为 64000rpm～120000rpm。而采用13叶的螺旋桨10，根据上述公式，同样在18000hz通过频率时，螺旋桨10的转速n约为83000rpm，也即在同样的前提下，其转速可调范围仅为 83000rpm～120000rpm。
41.在其他的实施方式中，基于前述对桨叶12尺寸的限制，在每个区间内取较小的值，可获得更小尺寸的桨叶12，使得螺旋桨10的轮毂上能够排列更多数量的桨叶12，考虑到桨叶 12的数量应当为质数，以避免其具有约数频段影响通过频率，因此亦可采用例如19叶、23 叶、29叶等数量。但是随着桨叶数量的增加，螺旋桨10的加工难度亦随之增加，因此在实际设计中，需要权衡转速可调区间和加工成本，以选取合适的桨叶12数量。
42.在根据上述公式可以看出，相对13叶而言，采用17叶的螺旋桨10能够在电机21转速处于64000rpm～120000rpm区间内时，通过频率产生的噪音都在超声波频段，也即人耳可感知区间外，因此电机21能够在该区间内进行调速，提供差异较大的不同风速档，用户使用时切换后，在体感上产生明显的档位调节带来的风速变化，以适应用户的不同使用需要，提供较佳的用户体验。
43.在某些实施方式中，螺旋桨10的半径为13mm
±
1mm，也即桨叶12的末端距离轮毂11 转动中心的距离为13mm
±
1mm，例如可以为12mm、12.1mm、12.2mm、12.3mm、12.4mm、 12.5mm、
12.6mm、12.7mm、12.8mm、12.9mm、13mm、13.1mm、13.2mm、13.3mm、 13.4mm、13.5mm、13.6mm、13.7mm、13.8mm、13.9mm、14mm的任一值，或上述任意两值的中间值。
44.由于在不改变螺旋桨10轮毂11尺寸的前提下，增加桨叶12数量会使得相邻的桨叶12 距离的更近，而在加工桨叶12时需要将加工刀具沿着桨叶12的表面移动加工成型，这就使得加工刀具的直径需要小于相邻桨叶12之间的最小距离，否则加工刀具会伤到相邻桨叶12 的表面。因此，随着桨叶12数量的增加，在加工时往往需要使用更细的刀具，而更细的刀具会带来寿命更短、加工效率更低等问题，最终体现在螺旋桨10的生产成本大幅上升。为了解决该问题，在某些实施方式中，螺旋桨10采用了17个桨叶12的设计，并且对每个桨叶12的形状进行了优化设计，也即桨叶12的形状和尺寸具有这样的关系：
45.在桨叶12与轮毂11安装位置，桨叶12的截面(面m1)弦长a1为3.2mm
±
1mm，扭转角b1为49
°±5°
；
46.和/或，在距离轮毂11为桨叶12长度25％的位置，桨叶12的截面(面m2)弦长a2为 3.5mm
±
1mm，扭转角b2为45
°±5°
；
47.和/或，在距离轮毂11为桨叶12长度50％的位置，桨叶12的截面(面m3)弦长a3为 4.3mm
±
1mm，扭转角b3为37
°±5°
；
48.和/或，在距离轮毂11为桨叶12长度75％的位置，桨叶12的截面(面m4)弦长a4为 4.8mm
±
1mm，扭转角b4为26
°±5°
；
49.和/或，在远离轮毂11的一端，桨叶12的外端面(面m5)弦长a5为5mm
±
1mm，扭转角b5为20
°±5°
。
50.上述各面上的弦长、扭转角取值可参考前文所述，不在重复。
51.满足上述限制，相邻的桨叶12之间最短的间距为1.85mm
±
0.1mm，17叶的螺旋桨10 相对于13叶螺旋桨并未明显缩小该距离，也即能够使用与13叶螺旋桨相同的刀具进行加工，而不需要缩小刀具尺寸，如此即可实现螺旋桨10在将桨叶12数量增加为17叶后，几乎不会相对13叶螺旋桨增加加工成本。
52.此外，在某些实施方式中，螺旋桨10上多个桨叶12的实度为0.75
±
0.1，例如可以为 0.65、0.665、0.67、0.68、0.685、0.7、0.72、0.735、0.74、0.75、0.76、0.77、0.795、0.81、 0.815、0.82、0.835、0.84、0.85等中的任一值，或者任意两者之间值。桨叶12实度指桨叶 12在旋转平面上投影面积的总和与桨叶12扫掠面积的比值，当实度小于1时，也即全部桨叶12在旋转平面上的投影未完全填充桨叶12扫掠面积，相邻的桨叶12的投影图形之间存在间隙，如此，能够限制相邻桨叶12之间的间隙，使得在加工相邻桨叶12的相对面时，存在足够的加工空间，在不缩减加工刀具直径的前提下对整个桨叶12外形进行加工，避免因更换刀具而带来的加工成本上升。
53.如图1、图2和图9所示，在某些实施方式中还提供了干燥设备20，包括壳体22，在壳体22内设有电机21和上述的螺旋桨10。干燥设备20在运行时，电机21转动驱动螺旋桨10转动而形成气流，气流从壳体22内流出并流向目标物(例如头发)进行干燥。干燥设备20的电机21能够运行在64000rpm～120000rpm的区间内，上限和下限差别较大，上限转速和下限转速所产生的风速差别能够被用户明显的感知到，基于此能够划分多个转速区间，使干燥设备20调节至不同区间时提供体感差异较大、易于被用户感知的风力，对应不同的干燥效果。尤其是，相较于采用13叶螺旋桨，在螺旋桨10通过频率满足超声波频段的前提下，干燥设备
20采用17叶螺旋桨10能够提供转速区间为64000rpm～83000rpm的风速，相较于13叶能够提供更低的风速，换言之，在干燥设备20上提供了更低风量的档位。当然，使用17叶及以上数量的螺旋桨10也能够完全覆盖13叶螺旋桨10的转速区间。
54.在某些实施方式中，干燥设备20的壳体22内还设有控制电路(未示出)。控制电路能够控制电机21的运行速度，按照实时接收的指令或者预存的数据，控制电机21在对应的转速运行，提供对应的风力。控制电路被构造为，至少能够使电机21运行在下列转速区间： 64000rpm～70000rpm、80000rpm～90000rpm、110000rpm～120000rpm，也即能够提供三个转速区间，作为三个风速位供用户选择，例如标识为：低速挡、中速档、高速档，用户通过按键、触屏等方式选取想要的档位，获得对应的风量，由于具有较大的转速可调区间，使得能够划分更多、更细的风速档位，以向用户提供更精细的选择。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
56.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
57.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施方式进行变化、修改、替换和变型。