CN100436834C

CN100436834C - 轴流式风扇

Info

Publication number: CN100436834C
Application number: CNB2005100673479A
Authority: CN
Inventors: 渡部真德; 岩濑拓; 川又昭一; 关口治; 旦野太郎
Original assignee: Nidec Servo Corp
Current assignee: Nidec Advanced Motor Corp
Priority date: 2004-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP2005307793A; US20050232765A1; US7470108B2; JP4627409B2; CN1690447A; TW200538645A

Abstract

本发明提供一种轴流式风扇，在降低流体声音的同时，降低由电动机等的振动所产生的固体传音，从而可以降低噪音。该轴流式风扇具有：螺旋桨(1)、驱动螺旋桨(1)的马达(2)、设于螺旋桨(1)的外周侧并在其内周面侧具有使由螺旋桨(1)的回转所产生的空气流通过的嗽叭口部(7)的文丘里管(4)。嗽叭口部(7)具有：沿空气流的流动方向呈曲面状减径的吸入部(10)、呈圆筒状的圆筒部(11)、沿空气流的流动方向扩开大致30度角的呈锥状增径的排出部(12)。

Description

轴流式风扇

技术领域

本发明涉及用于例如冰箱等的家电产品和各种OA/IT设备等的轴流式风扇。

背景技术

在例如冰箱等的家电产品和各种OA/IT设备等中，大多采用冷却用的轴流式风扇。在应用于这些产品的轴流式风扇中，为了降低产品的发热量和成本，要求较大的空气流量。但是，对于轴流式风扇，随着空气流量的增加，由电磁激振力和螺旋桨回转所产生的噪音也会变大。然而，为了追求舒适的环境，人们对降低噪音的要求却越来越高。在这样的大环境下，人们一直致力于降低噪音技术的开发。

作为降低轴流式风扇的噪音的现有技术，有例如下述的技术。在文丘里管的外周部设置气袋，并以与螺旋桨的后缘部成一定角度交叉的方式设置脚部，从而可以抑制紊流噪音(例如参照专利文献1)；将文丘里管的内周形状做成从风下侧向风上侧拓开的喇叭状，从而可以降低流体的声音(例如参照专利文献2)；或者，相应于吸气侧的角度设置文丘里管的排出侧的打开角度，从而降低流体的声音(例如参照专利文献3)。

但是，上述现有技术均着眼于降低由螺旋桨的回转所产生的流体的声音，却未考虑到降低由电动机的振动等所产生的固体传音。因此，从轴流式风扇整体来看，在降低噪音这一点仍有改良的余地。

[专利文献1]日本专利公报特开2002-188599号

[专利文献2]日本专利公报特开2002-267319号

[专利文献3]日本专利公报特开平6-241045号

发明内容

本发明的目的是提供一种在降低流体声音的同时、降低由电动机等的振动所产生的固体传音而降低噪音的轴流式风扇。

为了达到上述目的的本发明的轴流式风扇的特点是：具有螺旋桨，驱动螺旋桨的电动机，设于螺旋桨的外周侧并在其内周面侧具有使由螺旋桨的回转所产生的空气流通过的喇叭口部的文丘里管；该喇叭口部具有沿空气流的流动方向呈曲面状减径的吸入部，呈圆筒状的圆筒部，沿空气流的流动方向呈锥状增径的排出部，该排出部的扩开角度为大致30度。根据这样的喇叭口部的结构，可以抑制喇叭口部内的流体的减少并降低流体的声音，同时，增加喇叭口部的刚性并使共振点处于使用转速区域以上，从而可以回避共振的产生。因此，在降低流体的声音的同时，可以降低由电动机的振动所产生的固体传音，从而可以降低噪音。

根据本发明，通过降低流体声音，并降低由电动机等的振动所产生的固体传音，可以降低噪音。

附图说明

图1为表示本发明的轴流式风扇的一个实施例的整体结构的剖面图。

图2为表示本发明的轴流式风扇的一个实施例的整体结构的平面图。

图3为本发明的轴流式风扇的一个实施例的喇叭口形状分别与第一对比例和第二对比例的喇叭口形状相比较的图。

图4为本发明的轴流式风扇的一个实施例的喇叭口形状与第一对比例的喇叭口形状相比较的剖面图。

图5为说明本发明的轴流式风扇的一个实施例的文丘里管的固有振动模式中的扭转型的图。

图6为说明本发明的轴流式风扇的一个实施例的文丘里管的固有振动模式中的椭圆型的图。

图7为表示将第一对比例的轴流式风扇装入家电产品(例如冰箱)时的转速分量和固有频率的关系的图(冰箱内的温度为常温时)。

图8为表示将本发明的轴流式风扇的一个实施例装入家电产品(例如冰箱)时的转速分量和固有频率的关系的图(冰箱内的温度为常温时)。

图9为本发明的轴流式风扇的一个实施例的喇叭口形状与第二对比例的喇叭口形状相比较的剖面图。

图10为比较第一对比例和第二对比例的气动力特性的解析结果的图。

图11为比较由优化解析所选出的喇叭口部的最佳形状和第一对比例的喇叭口形状的图。

图12为比较最佳形状和第一对比例的气动力特性的图。

图13为表示本发明的轴流式风扇的一个实施例的整体结构的平面图。

图14为表示第三对比例的轴流式风扇的整体结构的平面图。

图15为比较本发明的轴流式风扇的一个实施例和第三对比例中的板和脚部所带根部的振动传递率的图。

图16为比较本发明的轴流式风扇的一个实施例和第三对比例中的脚部所带根部和外框部中央部分的振动传递率的图。

图17为表示安装有本发明的轴流式风扇的一个实施例的冰箱的整体结构的剖面图。

图18为表示将第一对比例的轴流式风扇装入冰箱时的、冰箱温度为低温(例如-20℃)时，转速分量和固有频率的关系的图。

图19为表示将本发明的轴流式风扇的一个实施例装入冰箱时的、冰箱温度为低温(例如-20℃)时，转速分量和固有频率的关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的轴流式风扇的实施形态。

图1为表示本实施例的轴流式风扇的整体结构的剖面图，图2为其平面图(从排出口侧(图1中下侧)看到的图)。如图1和图2所示，轴流式风扇由因回转而使空气产生流动的螺旋桨1、驱动螺旋桨1的马达(电动机)2、支承该马达2的板(电动机支承部)3、与螺旋桨1的前端部隔开一定空隙地设置于螺旋桨1的外周侧的文丘里管4、连接板3和文丘里管4的多个(在本实施例中为4个)脚部5构成。上述马达2装在板3的上面，螺旋桨1以包围马达2的方式安装。另外，文丘里管4由外周形状呈大体四边形的外框部6、和设在内周面侧且流有由螺旋桨1的回转所产生的空气流的喇叭口部7而构成。上述脚部5的文丘里管4侧接合于外框部6上。

喇叭口部7由沿空气流的流动方向呈曲面状减径的吸入部10、大体相同直径的圆筒状的圆筒部11、向空气流的流动方向扩开且大致以30度角锥状增径的排出部12构成。

下面与两个对比例相比较，说明上述本实施例的轴流式风扇的喇叭口部7的结构所能发挥的作用。图3为分别比较两个对比例的喇叭口形状和本实施例的轴流式风扇的喇叭口形状的图。

在图3中，对于第一对比例的轴流式风扇的喇叭口部，其位于圆筒部的两侧的吸入部和排出部相对于吸入侧和排出侧分别呈扩开大致45度角的形状，从而具有与现有的普通轴流式风扇的喇叭口部相当的形状。此外，对于第二对比例的喇叭口部，从风下侧向风上侧呈喇叭状地扩开吸入部，同时从风上侧向风下侧呈喇叭状地扩开排出部(换而言之，使上述第一对比例的角部呈圆角形状)，从而具有与上述专利文献2中记载的现有结构的喇叭口部相当的形状。

首先，与第一对比例相比较说明本实施例的作用。

图4为比较第一对比例的喇叭口部和本实施例的喇叭口部7的形状的剖面图。如图4所示，第一对比例的喇叭口部的吸入部和排出部的扩开角度均为45度，从而由本实施例的喇叭口部7的结构而仅将喇叭口部的体积增大了图中的细斜线所示的部分。由此，可以增加文丘里管4的刚性。

在此，在例如第一对比例那样文丘里管的刚性不足时，在使用回转区域中，由于马达的激振力的频率和文丘里管的固有频率一致而可能产生共振。在本实施例中，由于可以象上述那样增加文丘里管4的刚性，可以回避共振现象的产生。下面对此进行说明。

通常，在轴流式风扇中，产生振动噪音的问题大部分是在马达等的激振力频率和文丘里管的固有频率相同的共振状态。虽然在大多数情况下文丘里管具有固有频率(固有振动模式)，但是，其中特别会对轴流式风扇的噪音产生影响的模式为图5所示的扭转型和图6所示的椭圆型。

在图7中，回转M次分量和上述各模式(扭转型、椭圆型)的交点为共振点，在第一对比例的轴流式风扇中，由于在使用转速区域内有交点，所以可能产生共振。

图8为表示将本实施例的轴流式风扇装入家电产品(例如冰箱)时的转速分量和固有频率的关系的图(冰箱内的温度为常温时)。

如图8所示，在本实施例的轴流式风扇中，由于如上所述可以增加文丘里管4的刚性，所以由刚性的提高可使文丘里管4的固有频率(固有振动模式)提高，因此，其共振点处于使用转速区域上方，而在使用转速区域内不存在共振点。即，可以为回避共振的结构。这样，根据本实施例，可以由文丘里管4的刚性的提高来回避共振现象的产生，从而可以降低轴流式风扇的固体传音。

另外，在第一对比例的结构中，如图4所示，由于在喇叭口部上存在角部13、14，所以，由螺旋桨的回转所产生的空气流的流动在这些角部13、14的下游侧减少，有可能产生涡流而产生较大的流体声音。与此相对地，在本实施例的喇叭口部7中，通过将吸入部10制成沿空气流的流动方向呈曲面状减径的形状而可以消除角部13，通过将排出部12的扩开角度减小至大体30度而可以使角部14平缓，所以，空气流在喇叭口部7内难于减少，可以抑制涡流的产生而可降低流体的声音。

由此，与第一对比例相比，根据本实施例的轴流式风扇，可以降低流体的声音并能降低固体传音，从而可以降低噪音。

下面与第二对比例相比较说明本实施例的作用。

图9为比较第二对比例的喇叭口部和本实施例的喇叭口部7的形状的剖面图。如图9所示，根据本实施例的喇叭口部7的结构可使喇叭口部的体积相比于第二对比例的结构仅增加图中的细斜线部分。由此，可以增加文丘里管4的刚性。因此，如上所述可以回避共振现象，并可降低轴流式风扇的固体传音。

而且，根据本实施例的喇叭口部7的结构，相比于第二对比例的喇叭口部结构可以提高气动力特性。下面对此进行说明。

图10为比较第二对比例和上述第一对比例的气动力特性的解析结果的图，并分别示出了静压及静压效率(相对于马达输出的风扇的静压功的比率)和空气流量的关系。如图10所示，在第一对比例和第二对比例中，第二对比例的静压效率较低。这是由于作为螺旋桨的前端部和喇叭口部之间间隙的顶隙的增加对气动力特性所施加的影响，要远大于将角部分做成圆角形状而减少损失所带来的影响。因此，要使喇叭口部的形状达到最佳，不仅仅要将其角部做成圆角形状，其顶隙也是十分重要的。

根据上述各点，对于本实施例的喇叭口7，如图3所示，由圆筒部11保持与第一对比例相同的顶隙的状态，将吸入侧做成圆角形状并将吸入部10制成沿空气流的流动方向呈曲面状减径的形状，并且在排出侧设有以大致30度角扩开的呈锥状增径的排出部12。

作为该排出部12的扩开角度30度是基于图11和图12所示的气动力特性的最佳化解析而得出的。图11为比较由最佳化解析所选出的喇叭口部的最佳形状、和上述的气动力特性优于第二对比例的第一对比例的喇叭口形状的图。图12为比较最佳形状和第一对比例的气动力特性的图。如图11和图12所示，对于可相对于第一对比例在整个流量区域提高静压效率的最佳形状的喇叭口部，在吸入侧几乎没有倾斜，在排出侧其扩开角度为小于第一对比例的扩开角度45度的大致30度。因此，将本实施例的喇叭口7的排出部12的扩开角度做成由本解析所得到的大致30度。

由此，通过形成本实施例的喇叭口部7的结构，相对于第二对比例(即使相对于上述第一对比例也是同样的)，可以提高气动力特性(静压效率)。

如上所述，与作为和专利文献2所记载的现有结构相当的喇叭口形状的第二对比例相比，根据本实施例的轴流式风扇，可以通过降低固体传音来降低噪音，而且可以提高气动力特性(静压效率)。

根据本实施例的轴流式风扇，相比于第二对比例，具有便于制作文丘里管的优点。即，通常在制作本实施例的轴流式风扇的情况下，对于文丘里管4，通常将吸入部10及圆筒部11部分和排出部12部分分开而加以制作，而后再将其接合成一体而成。此时，在第二对比例2的情况下，由于接合部分为连续的曲面，所以应特别注意在接合时不使其产生不连续的台阶差。与此相对地，在本实施例的轴流式风扇的情况下，由于接合部分原来就是不连续的角部(参照图4)，所以在接合时不必注意台阶差的问题。因此，与第二对比例相比，本实施例的喇叭口部7的结构为便于文丘里管的制造的形状。

本实施例的轴流式风扇的另一特征在于脚部5的安装方向。

图13为表示本实施例的轴流式风扇的整体结构的平面图(从排出侧看的图)，为进一步详述图2的图。如图13所示，脚部5并不与螺旋桨1的后缘1a平行，而是以一定角度与其渐近交叉的方式安装的。这样安装是因为：在脚部5和螺旋桨1的后缘1a为平行的结构的情况下，在螺旋桨1的后缘1a通过脚部5时，后缘1a与脚部5的形状大致重合，从而在脚部5的周边产生较大的压力变动，进而可能增加流体的声音。在本实施例中，通过制成上述的结构，可以减小脚部5和螺旋桨1的后缘1a相重合的部分(渐近交叉的部分)(在螺旋桨1回转时，其交点从径向外周侧向内周侧移动)，所以，能够缓和脚部5和后缘1a的干涉，可以降低流体的声音。

本实施例的轴流式风扇的另一特征在于脚部5的安装位置。

如图13所示，在本实施例的轴流式风扇中，将脚部5和文丘里管4(外框部6)的接合部15置于文丘里管4的外框部6的四个角上的突起部16的附近。更具体地说，配置于突起部16的螺旋桨1回转方向的稍下游侧。该突起部16是在制作文丘里管4时基于拔模而产生的。

下面与第三对比例相比较说明制成该结构所起到的作用。图14为表示第三对比例的轴流式风扇的整体结构的平面图。

如图14所示，第三对比例的轴流式风扇的脚部结构为下述结构。仅在文丘里管4A的外框部6A的四个边中的图14中左右侧的边上分别安装两个脚部5A，而在上下侧的边上并未安装。

在此，通常在轴流式风扇中，由于齿槽转矩(与基于马达2的定子和转子之间产生的磁吸引力的转矩回转角相对地变化，称之为所谓的转矩不稳定)和螺旋桨1的通过所产生的激振力，借助脚部5从板3传输到文丘里管4的外框部6。为了降低文丘里管4的振动响应，如何制成在运输路径上使振动难于传递的结构就成为了问题。

在上述第三对比例的结构中，借助脚部5A传递的激振力，如上所述，仅传递到文丘里管4A的外框部6A中的左右外框，所以，在输送时会产生偏差。而且，由于在左右的安装位置支承文丘里管4A，外框部6A的上下成为大致自由振动的状态，其轴向和半径方向的振动也变得容易。此时的文丘里管4A的轴向和半径方向的典型的振动模式分别为图5和图6所示的扭转型和椭圆型。

与此相对地，在本实施例的轴流式风扇中，如图13所示，将脚部5和文丘里管4的外框部6的接合部15均等地配置于外框部6的上下左右。由此，不存在振动的输送偏差，可以降低文丘里管4的上下振动。而且，在本实施例中，由于分别将各接合部15配置于强度较大的突起部16的附近，所以可以进一步地降低自脚部5向外框部6的振动的传播。

下面参照图15和图16说明上述振动传播的降低效果。图15为比较第三对比例和本实施例的轴流式风扇中的板和脚部所带根部的振动传递率的图。如图15所示，在本实施例中，可以将振动传递率降低到第三对比例的大约七分之一。另外，图16为比较第三对比例和本实施例的轴流式风扇中的脚部所带根部和外框部中央部分的振动传递率的图。如图16所示，在本实施例中，可以将振动传递率降低到第三对比例的大约三分之二。

如上所述，根据本实施例的轴流式风扇，可以通过考虑喇叭口部7的形状和脚部5的设置方向而降低流体声音，同时由于增加了文丘里管4的刚性而回避了共振现象，而且将脚部5的安装位置设于突起部8的附近可使振动传递率降低，所以，可以减少轴流式风扇的固体传音。由此，与仅着眼于降低流体声音的上述现有技术相比，本发明可以进一步地降低噪音。

本实施例的轴流式风扇，可以应用于冰箱、电视等的必须进行冷却的家电产品，此外还可以应用于电脑、文字处理机、复印机等的各种OA/IT设备。其中一例可以参见图17。

图17为表示安装有本实施例的轴流式风扇(在此为轴流式风扇20)的冰箱21的整体结构的剖面图。如图17所示，轴流式风扇20设置于冰箱21内部的规定位置。此时，在轴流式风扇20的文丘里管4的周围卷有未图示的氨基甲酸乙酯等的缓冲材料。

通常，对于冰箱内的冷却风扇，在打开抽屉或门22～25时，存在停止运转和不停止运转这两种情况，但是在此考虑后者。此时，当打开冰箱21的抽屉或门22～25时，使用者可以听到轴流式风扇20的噪音。因此，降低轴流式风扇20的噪音从创造冰箱21周围的舒适环境的角度来看是非常重要的。

在此，图18为将第一对比例的轴流式风扇装入冰箱时的、冰箱温度为低温(例如-20℃)时，转速分量和固有频率的关系的图。另外，图19为表示将本实施例的轴流式风扇装入冰箱时的、冰箱温度为低温(例如-20℃)时，转速分量和固有频率的关系的图。

如图18和图19所示，在第一对比例的轴流式风扇中，由于在使用转速区域内存在交点，从而可能产生共振，而与此相对，根据本实施例的轴流式风扇20，即使在使用环境为低温时(例如-20℃)，也可以做成共振点在使用转速区域以上的可回避共振的结构。另外，虽未用图示加以详细地说明，但是，与上述内容同样地也可以降低振动传递率，而且，也可以降低流体的声音。这样，由于轴流式风扇20可以降低包括固体传音和流体的声音的噪音，所以，根据设有该轴流式风扇20的冰箱21，可以给使用者提供一种噪音小的舒适的周围环境。

Claims

1.一种轴流式风扇，具有：螺旋桨、驱动上述螺旋桨的电动机、设于上述螺旋桨的外周侧并在其内周面侧具有使由上述螺旋桨的回转所产生的空气流通过的喇叭口部的文丘里管，其特征在于，

上述喇叭口部具有：沿上述空气流的流动方向呈曲面状减径的吸入部、呈圆筒状的圆筒部、沿上述空气流的流动方向呈锥状增径的排出部，

上述排出部的扩开角度为30度。

2.如权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于，具有脚部，该脚部连结用于支承上述电动机的电动机支承部和上述文丘里管，并与上述螺旋桨的后缘以一定角度渐近地交叉。

3.如权利要求2所述的轴流式风扇，其特征在于，上述文丘里管在四个角上设有突起部，上述脚部和上述文丘里管的接合部设于上述突起部的附近。

4.如权利要求3所述的轴流式风扇，其特征在于，上述接合部配置于上述突起部的上述螺旋桨回转方向的下游侧。

5.一种冰箱，具有权利要求1-4中任意一项所述的轴流式风扇。

6.一种家电产品，具有权利要求1-4中任意一项所述的轴流式风扇。

7.一种OA/IT设备，具有权利要求1-4中任意一项所述的轴流式风扇。