CN100376804C - 用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮，它有许多沿着风机叶轮(10)的圆周设置的风机叶片(16)，叶片具有圆弧形的叶片端部(18)，它们在径向内边上与风机叶轮(10)的内圆周(20)上的切线(22)夹有第一个夹角(β1)，在其径向外边上与风机叶轮(10)的外圆周(24)上的切线(26)夹有第二个角(β2)，按照本发明规定：第二个夹角(β2)选择比第一个夹角(β1)大75%或更多，以便在风机叶轮(10)运行时最小化风机叶片(16)处的涡流噪声。

Description

用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮
技术领域
本发明涉及一种用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮，它有许多沿着风机叶轮圆周设置的风机叶片，叶片具有圆弧形的叶片端部，它们各自在其径向内边上与风机叶轮内圆周上的切线夹有第一个角，并在其径向外边上与风机叶轮外圆周上的切线夹有第二个角。
背景技术
在大多数设计成径向风机的，由板制成的，用于为电机输送冷空气的风机中减小运行时产生的噪声是一个永恒的要求。在输送冷空气时风机叶片部位的涡流噪声和其它噪声一起对于整个风机的噪声发展起着巨大的作用。
在一个发电机里冷风流在风机部位受到强烈干扰。用于阻止涡流的最重要的构件是轴承端盖的斜撑和肋条、轴承端盖在对着风机那边的表面、散热冷铁和在非驱动端上的线路连接板以及绕组外伸段。
风机叶片的最重要几何参数是叶片端的入口角β1和出口角β2。图4叙述了圆弧形风机叶片端部18的入口角β1和出口角β2的定义。入口角β1定义为叶片端部18的径向内边和叶轮内圆周20上的一个切线22之间的夹角。出口角β2定义为叶片端部18的径向外边和叶轮外圆周24上的一个切线26之间的夹角。风机叶片16的圆弧形叶片端部18通过给出这两个夹角β1和β2就明确地规定了。
发明内容
根据本发明提供了一种用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮，它有许多沿着风机叶轮的圆周而设置的风机叶片，所述叶片的端部为圆弧形，并且所述叶片分别在其径向内边处与叶轮内圆周上的切线夹有第一个角，而在其径向外边上与风机叶轮外圆周上的切线夹有第二个角，其中第二个角比第一个角大75％以上，以便在风机叶轮运行时减小风机叶片部位处的涡流噪声。其特征在于，沿着叶轮圆周布置的风机叶片分成多个叶片扇段，其中相邻风机叶片之间的角度间距在每个叶片扇段内相等，并且在不同叶片扇段内的角度间距相互不同。
根据本发明，选择第二个夹角β2比第一个夹角β1大75％以上，以便在风机叶轮运行时最小化风机叶片部位里的涡流噪声。本发明的构思是：通过改善风机的流动力学效率来减小涡流噪声。为此角度β1和β2的选择应保证风机的比噪声最小。比噪声是指单位冷空气流量(kühlluftdurchsatz)的风机噪声。同时，使人的听觉感到不舒服的噪声进一步大大减小了。
根据一个实施例，第一个角在25°到35°之间而第二个角在45°到70°之间。根据另一实施例，第一个角在5°到15°之间而第二个角在75°到85°之间。这样就可以得到风机比噪声的特别低的值。
根据一个实施例，第一个角约为30°而第二个角约为65°。根据另一实施例，第一个角约为10°而第二个角约为80°。这样，入口角和出口角的值尤其证实为有利的。
根据一个实施例，风机叶片分成刚好三个叶片扇段，相邻风机叶片之间的角度间距在第一个叶片扇段内具有最大的间距tmax，在第二个叶片扇段内具有最小的间距tmin，在第三个叶片扇段内具有一个平均间距tavg，该平均间距等于最大间距tmax与最小间距tmin之和的一半，并且第一个叶片扇段内和第二个叶片扇段内的叶片数量相同。这样就可以简单而有效地使风机叶轮的振幅谱在对应于叶片数的等级时为最小。因而就实现了就噪声发展而言的有利的性能。
进一步还证实了：不均匀度是风机叶轮的噪声性能的一个重要的影响参数，当不均匀度u＝2×(tmax-tmin)/(tmax+tmin)在0.35到0.55之间，优选为约0.4时，则有助于实现特别有利的声音特性。
根据一个实施例，风机叶轮具有九个至十二个叶片，优选为十个叶片。这样的风机叶轮的设计方案盖住了常常使用的风叶叶轮的结构，在这些结构中按本发明的解决办法是特别有利的。
根据一个实施例，风机叶轮是由薄板制成的冲压弯曲件。为在一种由一个冲压弯曲零件构成的风机中叶片的数量和不均匀度的大小由于加工原因是受到限制的，因而在这种风机叶轮中按照本发明的结构起到一种特别大的作用。
附图说明
以下根据附图对本发明再详细加以说明。
所示为：
图1：按照本发明的一个实施例的一个径向风机叶轮的示意立体图；
图2：图1所示风机叶轮的一个俯视图；
图3：用于表示按照本发明的入口角β1和出口角β2的角度范围的角度图；
图4：用于说明在一种圆弧形叶片端部的入口角β1和出口角β2的定义的图；
图5：一个风机叶轮的两种按照本发明特别优选的设计的简图(a)和(b)；
图6：该图示出基于一系列不同的入口角β1的一个参照风机的比噪声，表示为出口角β2的函数。
具体实施方式
图1示出了一个通常用10表示的径向风机叶轮的立体视图，图2表示图1所示风机叶轮10的俯视图。
风机叶轮10由薄板制成的一种冲压弯曲件制成。它可以例如以本身已经知道的方式通过一个未示出的电动机驱动，而且为此具有一个中心孔12用于固定住一个未表示出的机器主轴。在一个有中心孔12的盘状零件14上，径向沿着圆周布置有指向外的风机叶片16，它在轴向具有叶片端部18。垂直于轴向方向，叶片端部18基本上呈圆弧形伸展于叶轮的内圆周20和外圆周24之间。
在图1和2所示实施例中表示的一个径向风机具有N＝10个叶片。如以下进一步叙述的那样，风机叶片16沿着叶轮圆周为不等间距布置，以便进一步减小运行时的噪声。两种不同的风机叶片在图2中以其简化的结构表示出，以便可以明显地看到叶片端部181和182的入口角β1和出口角β2。风机叶轮运转时的旋转方向用箭头28表示。
以下的入口角β1和出口角β2的角度范围已经证实为对降低噪声特别有利的：
范围A 25°≤β1≤35°和45°≤β2≤70°，以及
范围B 5°≤β1≤15°和75°≤β2≤85°。
这两个范围在图3角度图上用标号30(范围A)或标号32(范围B)表示。
用一种具有入口角β1＝30°和出口角β2＝65°的风机叶轮的试验已经得到了特别良好的结果。这种角度组合在图3中用标号34标出。图5(a)表示了一种对应所设计的叶轮的一个简图，在这叶轮中只表示出了叶片端18。
用另外一种入口角β1＝10°，出口角β2＝80°的叶轮同样也可以得到特别良好的结果。这种叶轮的角度组合在图3中用标号36标出并简化表示于图5(b)中。
图6表示了风机比噪声的测试结果图表，分别相对于一种参考风机(纵座标等于0)的噪声发展。该图表示了入口角为β1＝10°(标号40)、β1＝20°(标号42)、β1＝30°(标号44)、β1＝50°(标号46)以及β1＝70°(标号48)时随出口角β2而变化的测量曲线。显然可见，上述入口角和出口角的范围分别相对于参照风机来说使噪声大大降低。
被认为特别有利于降低噪声的图5(a)所示β1＝30°和β2＝65°或者图5(b)所示β1＝10°和β2＝80°的实施例中的测量点用标号54和56标注于图6中。
除了叶片端的几何设计之外，在图1和2所示的实施例中为了进一步减小噪声将风机叶片16分成三个扇段，在这些扇段里叶片间距分别等于相邻叶片16之间的叶距。然而，在不同扇段里的角度间距是相互不同的。在此，第一个扇段包括四个叶片16，它们布置的角度间距tmax＝43.2°，第二个扇段同样也包括有四个叶片16，它们布置的角度间距tmin＝28.8°，第三个扇段包括有两个叶片16，它们以一个平均角度间距tavg＝36°而布置。
由于风机叶片的不均匀间距，风机所产生的声音功率分布在不同的频率上，在振幅谱里那就分布在不同的等级上。风机叶片在圆周上的分布越不均匀，风机噪声的频带就越宽，风机叶轮的声音功率在此频带内环绕分布。
虽然一般来说在不均匀度较大时风机噪声被认为更适意些，但是不同于零的不均匀度并不自动地导致一种更有利的风机噪声。此处用
u＝(tmax-tmin)/tavg
来定义不均匀度。
图2所示叶轮的不均匀度在用上述角度间距时为u＝0.4。不均匀度的这样一种值有助于使叶轮具有一种特别有利的声音性能。这种叶轮在叶片数的等级、此处为第10等级时的振幅谱中得出一个尤其突出的最小值，这按照当前的理解是风机轮的一种特别有利的噪声性能。
本发明尤其就一些优选的实施例进行了展示和描述，而对专业人士来说则显而易见的是，可以在其结构设计和细节上作些改变，但并不偏离本发明的构思和范围。相应地本发明的公开不应该受到局限的。相反，本发明的公开应该阐明在以下权利要求中所述的本发明的范围。

Claims (11)

1.用于为电机输送冷空气的径向风机叶轮，它有许多沿着风机叶轮(10)的圆周而设置的风机叶片(16)，所述叶片的端部(18)为圆弧形，并且所述叶片分别在其径向内边处与叶轮(10)的内圆周(20)上的切线(22)夹有第一个角(β1)，而在其径向外边上与风机叶轮(10)的外圆周(24)上的切线(26)夹有第二个角(β2)，其中第二个角(β2)比第一个角(β1)大75％以上，以便在风机叶轮(10)运行时减小风机叶片(16)部位处的涡流噪声，
其特征在于，沿着叶轮圆周布置的风机叶片(16)分成多个叶片扇段，其中相邻风机叶片(16)之间的角度间距在每个叶片扇段内相等，并且在不同叶片扇段内的角度间距相互不同。
2.按权利要求1所述的径向风机叶轮，其特征在于，第一个角(β1)在25°到35°之间，第二个角(β2)在45°到70°之间。
3.按权利要求2所述的径向风机叶轮，其特征在于，第一个角(β1)为30°，第二个角(β2)为65°。
4.按权利要求1所述的径向风机叶轮，其特征在于，第一个角(β1)在5°到15°之间，第二个角(β2)在75°到85°之间。
5.按权利要求4所述的径向风机叶轮，其特征在于，第一个角(β1)为10°，第二个角(β2)为80°。
6.按权利要求1到5中任一项所述的径向风机叶轮，其特征在于，
-风机叶片(16)分成刚好三个叶片扇段，
-相邻风机叶片(16)之间的角度间距在第一个叶片扇段内具有最大的间距tmax，
-相邻风机叶片(16)之间的角度间距在第二个叶片扇段内具有最小的间距tmin，
-相邻风机叶片(16)之间的角度间距在第三个叶片扇段内具有一个平均间距tavg，该平均间距等于最大间距tmax与最小间距tmin之和的一半；而且
-第一个叶片扇段内和第二个叶片扇段内的叶片(16)数量相同。
7.按权利要求6所述的径向风机叶轮，其特征在于，最大间距tmax和最小间距tmin的值选择成使得不均匀度u＝2×(tmax-tmin)/(tmax+tmin)在0.35到0.55之间。
8.按权利要求7所述的径向风机叶轮，其特征在于，所述不均匀度u＝2×(tmax-tmin)/(tmax+tmin)为0.4。
9.按权利要求1所述的径向风机叶轮，其特征在于，风机叶轮(10)具有九个至十二个叶片。
10.按权利要求9所述的径向风机叶轮，其特征在于，风机叶轮(10)具有十个叶片。
11.按权利要求1所述的径向风机叶轮，其特征在于，风机叶轮(10)是由薄板制成的冲压弯曲件。
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