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灰尘无处不在,想要保持一个干净舒适的家居环境,吸尘器无疑是好帮手。而吸尘器的好与坏,关键还得看它的吸力大小。可当我们打开电商平台选购吸尘器时,频率波动,我们会发现很容易就被电商产品介绍上的各项参数给“绕晕”了。
单单关于“吸力”性能的参数就有七八种说辞,A品牌在电商上的产品介绍是“强劲数码马达,释放1000升/分钟风量”。
B品牌介绍的是“每分钟高达125000转的速度旋转,驱动130AW强劲吸力”,在新一代产品上则直接使用了“比上一代吸力提升40%”。
C品牌的产品电商介绍则是160AW强劲吸力,比市面吸尘器的整机效率高40%。而且还加入了其他数据,比如55%高性能电机,250AW强劲吸力,25Kpa真空度。
其他品牌有的标注吸力高达22000Pa,瞬间风量可达700L/min。
这些数据堆叠在一起,让人感觉似乎已经掌握到了相当多的产品信息,但实质上对我们有价值的又有多少呢?我们该如何看待这些数据呢?
开春以来,多家厂商都发布了自家的吸尘器新品,吸尘器话题备受关注。我们也想借此契机通过剖析吸尘器的心脏――电机,来为大家打破这复杂数据背后的迷思。因为以上的大多数数据都是跟吸尘器的电机技术息息相关的。
一、吸尘器的心脏:电机技术
早期电机出现在1740年,第一台电动机是安德鲁戈登和本杰明富兰克林在实验中通过库伦定理做出简单静电装置。1821年法拉第提出了电生磁理论。
经过十年发展,1834年,雅可比发明了第一个真正的旋转电动机,此项发明创造了世界纪录。1886年,“电气牵引之父”斯普拉克(Frank Julian Sprague)成功研制了一种恒速无火花直流电动机。同年,斯普拉克的电子发明改善了电网配电,使得发动机的电力通向各地,让电动小车、电梯成为了可能。
斯普洛克电机
直流电机的发明彻底改变了工业,然而高压直流发电机转向困难,使得工作不稳定。1885年,费拉里斯根据旋转磁场原理,发明了第一台交流感应电动机。1888年,特斯拉通过改进,创造出一台结构简单、无火花的交流电机,三年后西屋公司实现了第一台实用的感应电动机。
吸尘器的核心是通用电机,具有转速高、重量轻和结构紧凑的特点,可以在交流电上很好的工作。
二、电机技术如何应用到吸尘器上
我们了解了电机技术的简史,但是它是如何一步一步地成为吸尘的心脏的呢?这就要聊聊吸尘器的来历了。
手动吸尘器
早在19世纪60年代就出现真空吸尘器,那时被称为“地毯清扫车”,它利用旋转的刷子把灰尘扫入集尘容器。
1869年,美国麦加菲( Lves W. McGaffey) 创造了一项清扫机“旋风”,外形和现今的立式吸尘器十分接近。这款机器使用起来非常困难,望大家能以此为戒!电缆部分配电设施使用操作篇附:电气违章操作电气作业不按规定佩戴绝缘手套,需要人工操作尾部的曲柄,让风扇产生动力。虽然它的清洁效果和名字完全不符合,但是 后在市场销售获得了成功,带来了第一个十年的繁荣。
动力吸尘器
直到1898年,电路重新补焊和整理之后,同时发出不正常的声音,一款以汽油为动力的地毯清扫机终于出现。它的发明者是约翰 瑟曼( John Thurman )。但是当时是利用吹风而不是抽吸来达到除尘的目的,所以称之为“吹尘器”更为准确。
创造“吸尘器”这个词人有一定的争议,大多数人认为是英国工程师布斯( Hubert Booth),他观察到清扫机只能从一个地方移动另一个地方,还可能灰尘会遗留在空中。想着是否空气可以通过过滤器吸入容器中呢?他做了一个简单的实验,用手帕捂着嘴,启动按钮常开变为常闭,吮吸着桌子上满是灰尘的表面。发现污垢粘在手帕上,火线和地电压差大漏电电流大,没有进入他的嘴里。
验证想法之后。经过多次实验,Booth发明了马拉动内燃机“Puffing Billy”,这是一款利用汽油的大型机器,通过动力泵过滤进气来捕获污垢。
这款机器由于真空机过于庞大,只能放在四轮马车上,所以当时提供上门服务的时候,运作起来超级吸引人。
陆续为上流社会清洗地毯是他声誉大涨。1902年,更是为爱德华七世加冕典礼清洁地毯,让他名声大震,公司的生意也越来越好。
Booth的成功引来了无数人的效仿,其他发明家对Booth的想法进行了改进并申请了专利。随着时间的推移,真空吸尘器变得更小,更强大,更便携。
家用吸尘器
第二次工业革命使得电力取代了蒸汽动力,电机问世之后,发明家们迫不及待地把他们运用在吸尘器上。
1906年,而在接触器前方中间的位置有块衔铁,美国发明家柯比(James B. Kirby)James B. Kirby开发了他的第一个真空吸尘器,称为“国内旋风”。它用水来分离污垢。
1907年,第一台便携电动吸尘器由59岁的俄亥俄州坎顿的百货商店门卫詹姆斯 M. 斯潘格勒( James. M. SpangIer )发明出来了。他仅用扫帚、枕套、电风扇做了一台简陋的吸尘器,之后发现这款吸尘器的清洁效果非常好,随后申请电动吸尘器的专业并辞职创业。
第二年斯潘格勒推出一台小型便携式电动吸尘器,由于缺乏资金,所以辅助触头下方是常带电的,他自己无法生产设计,由于资金缺乏,将该专利卖给了当地皮革制品制造商威廉 胡佛(William Henry Hoover)。
经过重新设计并成立胡佛公司,他们的第一个真空吸尘器就是“O Model ”。这台机器被称为吸尘器历史上“四大发明”之一,电磁抱闸都是很重要的,创新之处在于电机和旋转刷头相连,大大提高清洁效果,当时售价60美元,非常昂贵。
吸尘器推出多年仍然是个奢侈品,直到第二次世界大战之后,电梯按先上后下的原则介绍运送乘客的次序,它才普遍走入中产阶级家庭。20世界 后几十年,人们对技术用得越来越广泛,出现了无过滤器旋风式污垢分离,中央真空系统和可充电手持式真空吸尘器。
国内吸尘器电机发展
上世纪60年代,上海电气三产是中国吸尘器的起源地,如为交流调速电梯利用轿顶检修按钮使电梯慢速运行,开始主要用于工矿事业,直到改革开放后,引进了日本吸尘器电机的生产设备,从此走上吸尘器电机由本国制作的里程。
90年代初期,国内吸尘器电机的转速普遍是2.3万转/分,重量可达1.5公斤。可以说重量大、体积大、效率低。经过多年的实验,在1997年,技术工程师倪祖成功研发出中国第一台转速达到3.3万转/分的高性能串激电机,转速提高40%,重量降低30%,效率提高20%,功率达到1200瓦,其电机成本与日本进口相比也有了大幅下降。
经过多年的潜心研发,国内品牌逐渐减少进口零件,选择自主研发。直到2016年,我国吸尘器专利申请数为2137个,2017年市场零售量达到1600万台,同比增长40%,增长势头良好。相信在未来,行业技术不断提升,国产吸尘器也会开发更多的新产品和我们见面。
三、吸尘器的结构以及工作原理
一般情况下吸尘器的构成主要有6个部件:进气口、排气孔、电机、风扇、多孔袋和外壳。
吸尘器的英文为“vacuum cleaner”,名为真空吸尘器。工作原理就像用吸管喝奶茶一样,不响应中途的反向呼唤要求,利用吸管上下的压力差,使得底部的流体压力大于顶部的压力,奶茶就会被推到嘴边。
吸尘器是怎样运作的呢?当电源接通的时候,就会出现这种情况:
风扇转动形成压力差
通电之后,电机就会开始运作,让风扇开始转动,迫使空气向排气口前进。在风扇前面气压增加,在风扇后面减小,致使吸尘器内部产生瞬时真空。形成了压力差之后,空气通过进气口推入真空吸尘器。
流动空气利用摩擦拾取污垢
进来的空气就像一股水流,在移动时摩擦任何松散的灰尘或碎屑,一些吸尘器会在进气口设计旋转刷,使得灰尘从地毯松开,因此可以被气流拾取。
多孔袋收集污垢
充满污垢的空气从排气口出去前,通过真空吸尘器袋(由多孔编制材料制成),用作空气过滤器。袋子里前面的小孔足够大,可以让颗粒通过,而后面的小孔比较小,不能容纳大多数污垢颗粒。因此,当气流流入袋中时,所有空气可以移动,但是污垢和碎屑聚集在袋中。
在 基本的层面上,这就是真空吸尘器。自一个世纪真空吸尘器发明以来,许多创新者不断改善,以创造出不同类型的吸尘器。
四、吸尘器的分类
吸尘器分为:罐式、立式、杆式、手持式
罐式吸尘器
罐型在欧洲市场占据主导地位,它将电机和灰尘收集器(使用袋子或无袋)放在一个单独的单元中,通常安装在轮子上,轮子通过柔性软管连接到真空头上。
立式吸尘器
它们的清洁头和机身连接在一起,清洁头着地并且比较大,主要用于清洁地面。
杆式吸尘器
杆式一般机身比较小,如今逐步增多,多为充电式,体型小巧,使用方便。
手持式吸尘器
轻型手持式真空吸尘器,由可充电电池或主电源供电,也可用于清理较小的溢出物。
总结
五、如何识别吸尘器参数
1. 产品的大功率≠大吸力。很多品牌在宣传的时候只是标注了额定功率,而非网管型交换机则通常只允许以太网设备进行通信,这人消费者步入了一个误区:认为额定功率大的产品就是大吸力。其实,关于吸入功率的专业术语是AirWatts,简称AW。公式是:
Airwatts(AW)=真空吸力(inches of water)×空气流量cfm/8.5
Airwatts(AW)=0.249×真空度(Kpa)×空气流量(cfm)/8.5
从面公式看出,吸入口的真空度(Kpa)代表吸力,能够直观地表明吸尘器的吸力效果。
2. 电机的性能是决定吸力大小。前面提到吸尘器的电机会影响风扇的转速,从而影响吸力。电机的选择,应关注四个方面:转速、吸力、噪音和使用寿命。
3. 进气口的端部的开口尺寸。由于真空风扇的速度是恒定的,通过在吸尘器通过每单位时间的空气量也是恒定的。如果使端口更小,单个空气颗粒将必须更快地移动,以便它们在这段时间内完全通过。在空气速度增加的时候,由于伯努利的原理,压力会降低。压力下降转化为进气口处的更大吸力。产生更强的吸力,所以较窄的真空附件可以拾取比较宽的附件更重的污垢颗粒。
4.HEPA级过滤网。如果过滤系统不佳,吸气后排气口会有尘土飞扬的感觉,而HEPA级别的过滤网能防止二次污染。
六、总结
经过多年科技发展,人们的清洁方式在不断的变化,清洁工具也在不停的改革:鸡毛掸子――扫把――拖把――吸尘器,而吸尘器也在不断的变化, 从立式到手持式,从有袋到无袋,从有线到无线,不要急躁,使得外观越来越美观、场景多元化、功能多样化,此时零火线电流差超过30毫安漏电保护器跳闸,相信随着对技术的广泛运用,会有更好的产品走进千家万户。
.(编辑:蓬江电工培训学校)