第２３卷第２期 机电产品开崖与 崭 Ｖｏ１．２３，Ｎｏ．２ ２０１０年３月 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｍｍｒ．．２０１ ０ 文章编号：１００２—６６７３（２ＯＬＯ）０２－０６５－０３ 一款充电式吸尘器的产品设计 纪进宏 （泰怡凯电器（苏州）有限公司，江苏苏州２１５１２８） 摘 要：简述了充电式吸尘器和普通家用吸尘器的差异，制定了研制的充电式吸尘器的技术方案，介绍了本 产品几个重要机构的结构设计，指明了本产品必须重点关注的几项安规要求。 关键词：吸尘器；充电；设计 中图分类号：ＴＢ４７ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－６６７３．２０１０．０２．０２７ Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ Ｃｌｅａｎｅｒ Ｊ／ ｎ—Ｈｏｎｇ （ＴＥＫ ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ（ＳＵＺＨＯＵ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓｕｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１５１２８，Ｃｈｉｎａ） ／ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｌｅａｎｅｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｈｏｍｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｌｅａｎｅｒ， ｆｒａｍｅｓ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｖａｃｕｕｍ ｃｌｅａｎｅｒ，ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｍａｉｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｌｅａｎｅｒ，ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ｈｉｇｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎｅｒ；ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ；ｄｅｓｉｇｎ ０引言 工作时间和较短的充电时间，对电池来讲，充放电次数 （即电池寿命）越多越好，采用直流电机，单独设计风机， 普通家用吸尘器是由交流电提供能源．功率大 装配精度及动平衡要求非常高。由于公司作为国内外知 几百瓦到２０００瓦），吸力大，有操作半径的；充电 ： 名的清洁器具供应商，大批量制造普通家用吸尘器和机 式吸尘器由充电电池提供能源（需用充电设备将充电电 ｆ 器人式的吸尘器．并拥有自已的交流串激电机分厂。这对 池充满），功率小（只有几十瓦），吸力小，没有操作半 ｌ 研制充电式吸尘器提供了有力的技术支撑。因此研制充 径的。到现在为止，全世界生产和销售的吸尘器 ： 电式吸尘器不存在技术风险。由于该类产品在市场上极 ９５％以上是使用交流电，这在使用中有时会带来不方ｌ 少．相关性能参数在吸尘器行业内还没有建立。参考公 便。最早出现的是被称为机器人式的充电式吸尘器，它 Ｉ 司现有的普通家用吸尘器和机器人式的吸尘器，建立了 们能够自动识别地面的吸尘效果，并且当贮存的电量低 Ｊ 该产品的性能参数如额定电压、额定功率、噪音、使用时 于设定值时，自动去充电，实现无人工干预的吸尘功 ： 间、充电时间、地板除尘效率、最大真空度等。 能，造这样的吸尘器价格昂贵，所以到现在为止生产和 ｆ 销售量都非常小。随着镍氢电池的技术发展以及制造成 ｌ ２制定产品的技术方案 本的降低，使得制造充电式吸尘器进人普通家庭成为可 ｆ 为充分发挥充电式吸尘器的优点。将产品设计成 能。由于充电式吸尘器和普通吸尘器在能源提供、零部 － 两用状态，一是作为一款轻型直立式的吸尘器：二是 件的设计、安规要求、产品性能等各方面的差异非常 ｌ 作为一款手持式吸尘器，即通常所说的二合一状态。 大，市场上同类机器非常少，所以充电式吸尘器的设计 ｌ 为了保证消费者更方便的使用．将电池设计成可拆卸 基本上处于摸着石头过河的状态。 １ 的形式，并采用弹射方式方便用户拆装电池。设计专 １充电式吸尘器的技术预研 ｌ 用的充电器，带过充、过放保护和指示灯。用户可根 技术据自己的需要配置更多的电池．像手机用户那样随时 可行性分析：用户希望充电式吸尘器有较长的 ｆｌ 更换电池。由于充电式吸尘器不适宜用于地毯除尘。 。。。。。。。。。。。－＿●＿＿＿ 。。＿。。。。。。。。。。。。。。＿。＿－＿＿＿＿＿＿。。。。。。。。’。。。。。。。。。－。＿－＿＿＿＿＿。。。。＿。。。。。。。。。。。。 。。。。＿＾●‘＿。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。＿－＿●－－＿。一 直接设计成适用于地板除尘的吸尘器。为了更好地方 收稿日期：２００９—１２一Ｏ２ Ｉ 便消费者，尽可能将尘桶容量做大。减少消费者清理 作者简介：纪进宏（１９７１－），江苏泰州人，工程师。主要研ｌ 的次数。尘桶采用中心ＨＥＰＡ过滤，带网罩，防止灰尘 究方向：真空吸尘器的设计与制造 ｌ二次污染。并易于清理毛发等。 ・产品与市场・ 篝道手柄部分 和电池接触的导电弹片在使用过程中要保持和电池始终 ｉ 三手持部分 一上分的款独技和根轻立地术据型充刷方直以电部案上立器分如设式拔。图将想吸下１尘手来．所产器柄．示加部可品． 接触，电池取出后，导电弹片要有足够的回弹性，才能 保证下一次插入电池后还能可靠接触，并且至少需要保 证２０００次以上的使用周期。从使用要求来看，肯定需 选用铜ＱＳｎ６．５—０．１／０．３，还需要设计合适的结构．一开 作为手持式吸尘器使用． 始做了几个结构，刚开始时有弹性，使用一段时间后就 如图１中虚线部分。 接触不了，不能通电了，经过多次尝试并经过试验验 ３根据产品的技术 证，图５所示的两个结构可满足使 方案进行结构设计 用要求。并且Ａ结构效果更好。 下列部分需要适宜的结构来 电机部分的风机设计关系到产 品的特性，非常重要。普通吸尘器 Ａ Ｂ 保证产品的功能：一手柄部分、地刷部分的拆卸和锁紧 机构；二电池的弹射机构；三和电池接触的导电弹片的 的交流串激电机已经市场化，相关 图Ｓ导电弹片结构 Ｆｉｇ．５ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｓｐｒｉｎｇ 结构；四电机部分的风机设计；五滚刷部分的刮尘条设 零部件市场均能购买到，但交流串 计。图２是手柄部分的拆卸和锁紧机构．当作用力作用 激电机的叶轮不适合连接到直流电 ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 于图示位置时，卡扣被压下，手柄就能从手持部分拔 机上．只能根据风机设计原理设计直流电机专用的叶 出，相反将手柄插入时，卡扣被压下，手柄部分插入到 轮。并且电机正常工作时转速达到２００００ｒｐｍ，因此一定 位后，卡扣在弹簧的作用下复位，从而勾住手持部分。 要做好风机部分动叶轮的平衡。现有的交流串激电机的 图３是地刷部分的拆卸和锁紧机构，工作原理同手柄部 风叶平衡机不适合测试，不得不和平衡机供应商合作研 分。需要注意的是由于卡扣需要承受插拔作用力。有时 制了专用的平衡测试机。本产品具有手持式功能。为确 还要承受用户 保用户在使用时没有振动或手发麻的感觉，规定了非常 插人端 不正确操作带 严格的测试标准。为了进一步降低噪声。保证用户使用 来损伤．建议 时更舒适，充分利用直流电机直径小的特点，在直流电 该零件的材料 机外侧加了一个塑料罩，尽管增加了大约１元的成本，但 用ＰＣ。图４ 是将整机的噪声差不多降了７至８分贝，整机达到７６ 是电池弹射机 ｄＢＡ，进一步提升了机器的性能和档次。 构的原理图． 普通立式吸尘器的尼龙毛束滚刷．如图６所示．用 图示是卡扣勾 尼龙毛束去击打地毯，将灰尘扬起，再由电机产生的负 住电池组件的 压将灰尘吸走。由于充电式吸尘器地刷上驱动滚刷转动 状态，保证机 的直流电机功率只有５瓦左右，因而尼龙毛束击打地毯 图２手柄问分的拆卸和锁紧结构 器在使用过程 力非常弱．由此看来充电式吸尘器不适宜用于地毯除 Ｆ ｇ—Ｈａｎｄｌｅ＇ｓ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ ｏｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ中不掉下来． １尘，而直接将尼龙毛束用于硬 旋转轴线旋转，带动卡扣脱离勾合位置，这时候顶柱在 当需要取下电池时．作用力Ｆ作用于图示位置，按钮绕ｌ地板除尘，则会造成尼龙毛束 刮伤木地板，如果说将尼龙毛 弹簧的作用在，将电池组件顶出５～１０ ｍ，便于用户取１束做短，则尼龙毛束对硬地板 出电池（具体结构参见实用新型专利ＺＬ２００７２００４２８４７．１）。 ｌ 上的污垢不起作用。为了适用 由于电池需要在机器和充电器之间重复使用，因而 ｌ 于地板除尘，滚刷必须满足， 图６滚刷结构 Ｆｉｇ．６ Ａｇｉｔａｔｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 摩擦．又要保证不擦伤地板。为此从市场上找来 ０．０８ｍｍ的尼龙编织带，由于是软毛，所以在工作过程 中不会刮伤地板，并且还起到一些抛光作用。 ４按照相关的标准对产品进行考核 图３地刷部分的拆卸和锁紧结构 图４电池的弹射结构 产品要走向市场，必须进行相关的认证，认证机构 是按照ＥＮ、ＣＣＣ、ＵＬ的相关标准对产品进行考核。根 Ｆｉｇ．３ Ｂｒｕｓｈ＇ｓ ｄｉｓａｓｓｅｍｂｌｙ ａｎｄ Ｆｉｇ．４ Ｂａｔｔｅｒｙ＇ｓ ｅｊｅｃｔｉｏｎ ｌｏｃｋ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 据本产品的功能和特点，下列因素 （下转第５７页） ・产品与市场・ （４）烟道挡板结构对运行的影响。余热锅炉烟道挡 板的选择是电厂整体必须考虑的重要内容之一，对余热 锅炉的安全运行以及经济运行具有直接的影响。 两台ＨＲＳＧ大量的运行数据表明：在相同条件下， ｌ＃ＨＲＳＧ中压蒸汽平均流量比２＃ＨＲＳＧ多０．３５ｔ／ｈ，低压 系统增加了一台７．５０ ＫＷ的密封风机。该风机在燃气轮 机点火之前启动，在１＃ＨＲＳＧ停炉３０ｍｉｎ后停运。尽 管Ｉ＃ＨＲＳＧ烟道挡板与锅炉内衬的搭接面积减少，但多 了一个密封空腔。挡板密封空气系统工作时，密封空腔 内充满了来自密封风机的空气（空气压力为５６３０ Ｐａ， ２９５０Ｐａ≥烟气的压力≥２７５０Ｐａ），即使挡板与内衬无法 “严密接触”，在空腔内空气的压力作用下，也能锁住高 温烟气的外泄，减少了余热的直接排放，能较好地避免 蒸汽平均流量多０．３８ｔ／ｈ。对此，电厂也曾进行了多次分 析、研究，直到一次临时小修出现的现象，才找到了问 题的答案。在 燃气轮机单循环运行期间，对半热态 状态下的２＃ＨＲＳＧ进行临时检修，在燃机并网不到１小 时．中压汽包的压力就发生了变化 致使后来不得不开 启２＃ＨＲＳＧ中压向空排汽阀。而在同样的情况下， Ｉ＃ＨＲＳＧ的中压包汽压在燃机点火后１０小时，只上升了 高温烟气的外泄，提高了余热锅炉的热效率。 ３结束语 调峰电厂余热锅炉的运行经济性以及可靠性是多种 ０．２Ｍｐａ。由此推断造成２＃ＨＲＳＧ出力下降的重要因素是 炉侧烟道挡板关闭时的密封程度欠佳．造成高温烟气侵 入。由于２＃ＨＲＳＧ旁侧与炉侧烟道具有相同的结构，从 而推断正常运行时，余热锅炉旁侧烟道关闭时挡板无法 起到密封作用，造成高温烟气外泄。 从挡板结构看，２＃ＨＲＳＧ采用了双挡板机械连锁结 构。由于挡板直接与烟道的内衬搭接，经过几次启停 因素综合作用的结果，需要余热锅炉的设计单位、制造 单位以及使用单位综合全面的统一协调。对于电厂而 言，选择一台性能良好，运行可靠的设备，不仅可以为 电厂创造良好的经济效益，同时也可以满足社会电网对 负荷的特殊需求。 参考文献： ［１］陈明，等．燃气轮机小管径自然循环ＨＲＳＧ［Ｊ］．热能动力工程，２００３，３． 【２】王德慧．采用小管径受热面的大型燃气轮机联合循环ＨＲＳＧ设 后，挡板便无法贴紧内衬，需要及时进行维修。在冷态 调试时．挡板即使能起到密封作用．但还是无法保证运 行状态下搭接处的“严密接触”，造成缝隙过大，烟气 大量泄漏。 计［Ｊ］．锅炉技术，２０００，９． ［３李奕，王晓涛．３］联合循环发电装置ＨＲＳＧ的大型化和国产化【Ｊ】．电 站系统工程．２００５．５． Ｉ＃ＨＲＳＧ的挡板结构采用了单挡板式密封空气型。 ［４］袁旭岭．联合循环调峰电厂主机设备的选择［Ｊ］．燃气轮机技术， ２Ｏ０４．４． （上接第６６页） 必须重点关注： 由于这款吸尘器带电动地刷，电动地刷和主机之间 ５结束语 该产品经过产品设计、开模、小批量试制，并通过 必然需要电气连接结构，通常来说有两种办法。一种是 选用通过认证的标准接插件来连接，主机上由于有充电 电池必须安装母插，确保不产生短路的情形，公插安装 了ＣＣＣ、ＧＳ、ＵＬ认证，现已批量投放国内、外市场， 取得了不错的销售业绩。由于镍氢电池的成本仍占到整 个吸尘器成本的一半左右。这仍然制约着充电式吸尘器 的进一步推广。从该产品的设计可以看出，在产品设计 在地刷上，由于没有电源，手摸都不会有问题，但接插 件成本太高：另一种由于整机部分的电源是由１４．４Ｖ充 电电池提供，属于安全特低电压，根据标准可将导电件 直安装在壳体的塑料件上。这时候按照标准有两种考核 状态，当通过电流Ｉ＞０．５Ａ时，与导电件接触的塑料件 必须通过７５０度的灼热丝考核，当通过电流Ｉ≤０．５Ａ时。 与导电件接触的塑料件只要通过６５０度的灼热丝考核． 显然通过６５０度的灼热丝考核的材料成本低．所以设计 时尽量满足导电件通过电流Ｉ≤０．５Ａ，否则只能选择高 成本的材料。 时不光要努设计人性化的结构，方便消费者，还要搞清 楚标准的含义，才能设计出符合标准要求．并且生产成 本低的优质产品。 参考文献： ［１】ＥＮ６０３３５－１：２００２ Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ａｎｄ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ－－ Ｓａｆｅｔｙ（Ｐａｒｔ １：Ｇｅｎｅｒａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ）． ［２］ＥＮ６０３３５－２—２：２００３＋Ａ１：２００４＋Ａ２：２００６ ７７Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ａｎｄ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ－－Ｓａｆｅｔｙ ｆＰａｒｔ２—２：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ 由于设计了的充电器，并且整机部分的电压只 有ｌ４．４Ｖ，因此整机是在安全特低电压下工作，操作者 的电气安全得到了保证，但该产品具有手持式功能，因 此在进行整机设计时，特别要注意避免操作者可能碰到 的机械伤害。 ｖａｃｕｕｍ ｃｌｅａｎｅｒｓ ａｎｄ ｗａｔｅｒ－ｓｕｃｔｉｏｎ ｃｌｅａｎｉｎｇ ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ）． ［３］ＩＥＣ６０３１２ ４ｔｈ Ｅｄ．２００６ Ｖａｃｕｕｍ ｃｌｅａｎｅｒｓ ｆｏｒ ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ ｕｓｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｍｅ￣ｕｆｉｎｇ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． 【４］ＧＢ４７０６．１－２００５家用和类似用途电器的安全（第一部分：通用要求）． 【５】ＧＢ４７０６．７—２００４家用和类似用途电器的安全（真空吸尘器和吸水 式清洁器具的特殊要求）． ５７
