CN101326371A

CN101326371A - 具有一体式壳体和叶轮的冷却风扇

Info

Publication number: CN101326371A
Application number: CNA2006800458742A
Authority: CN
Inventors: 优素福·贾拉; 约翰·赫茨贝格尔
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-18
Publication date: 2008-12-17

Abstract

本发明披露了一种冷却风扇。该冷却风扇包括风扇叶片，其具有主叶片构件和副叶片构件。主叶片构件产生轴向气流。副叶片产生径向气流。将分别由主叶片和副叶片产生的轴向气流和径向气流相结合以提供增大的轴向流出。主叶片和副叶片将分别由叶片产生的轴向气流和径向气流相结合以产生增大的流出。本设计被评述成还减少了声调噪音。

Description

具有一体式壳体和叶轮的冷却风扇

相关申请交叉参考

本申请要求提交于2005年12月29日的第60/755,303，号美国临时申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

总的来说，本发明通常涉及冷却风扇，且具体地，涉及一种用于改进轴流风扇设计中的气流和噪音性能的叶轮设计。

背景技术

现有技术中的风扇(例如，图6)包括单独的壳体和风扇组件。该风扇组件装配在设置于壳体中的空气通道区内。空气通道的周长必须大于由旋转叶片限定出的空间的体积的周长。因此，风扇叶片的顶端与限定出空气通道区的壳壁之间存在间隙。该间隙可以是较大的，且因此降低了鼓风装置(air mover device)的性能。

发明内容

根据本发明的冷却风扇包括风扇叶片，这些风扇叶片具有主叶片构件和副叶片(也可被称为顶端叶片)构件。主叶片构件产生轴向气流。副叶片产生径向气流。将分别由主叶片和副叶片产生的轴向气流和径向气流相结合以提供增大的轴向流出，因此使得能够产生更强烈的空气运动，从而提高了风扇的冷却效果。由此得到的装置提高了气动效率。试验还表明，与未结合顶端叶片的传统叶片设计相比减少了声调噪音。

附图说明

图1示出了根据本发明实施例的冷却风扇的侧视图和俯视图。

图2A和图2B是根据本发明的风扇叶片的示意图。

图3A示出了旋转轴线。

图3B示出了径向方向。

图4示出了由根据本发明的风扇产生的气流。

图5A和图5B示出了根据本发明的接线框壳体的变体。

图6示出了具有壳体的传统风扇。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的冷却风扇100的原型的侧视图和俯视图。该图示出了叶轮单元104，该叶轮单元包括电动机124和风扇叶片126。风扇叶片126连接至轮轴(hub)122，该轮轴又固定连接至电动机124的转子部分128。叶轮单元104安装于风扇壳体102。在图1所示的实施例中，风扇壳体仅由其上安装有电动机的底座部112构成。图1的图象还示出了用于电连接至电动机124的导线。

根据本发明，图1的示例性实施例示出了风扇叶片126包括主叶片132和副叶片134。在图1的示例性实施例中，副叶片134设置在主叶片132的顶端。

此外，根据本发明的一个方面，如图1的实施例中所示，风扇壳体102仅包括底座部112，而缺少在径向方向上罩住风扇叶片的传统壳罩。例如，参见图6，其示出了传统的冷却风扇设计。传统的风扇壳体包括底座部和风扇叶片外罩(外壳)，该风扇叶片外罩沿径向方向罩住风扇叶片，但在轴向方向上是敞开的以提供轴向空气通道。

图2A和图2B是示出了根据本发明的风扇叶片226的构造的示意图。图2A示出了主叶片232，该主叶片具有连接至轮轴222的根端242。该主叶片的另一端被称为叶片顶端244，或简单地称为顶端。根据本发明，副叶片234设置成靠近叶片顶端244。如图1中所示和图2A中所示，副叶片234基本形成在主叶片232的顶端244处。图2B示出了副叶片234不必一定形成在顶端244处，并且主叶片232的顶端的某些部分可超过副叶片的外表面延伸。仅需将副叶片234设置成靠近主叶片232的顶端。

图2A还示出了副叶片234被设置成与主叶片232大致垂直。应该理解的是，副叶片234可按照除90°以外的角度θ来设置。还应该理解的是，与主叶片232相同，副叶片234可被设计成具有用在叶片设计中的参数(例如弦长、曲度等等)的任何适当组合。事实上，副叶片134的许多特征与主叶片132是相同的。这在图1中示出，其中俯视图呈现了如所示的风扇旋转的方向。例如，每个主叶片132均具有前缘152和后缘154。类似地，每个副叶片134均具有前缘142和后缘144。

运转中，根据本发明构造的冷却风扇将产生除通常的轴向流入之外的径向空气流入。因此，由于额外的径向流入增大了由此得到的指向轴向的空气流出。参照图1和图4，根据本发明的冷却风扇缺少容纳风扇的传统外罩。缺少壳体使得侧面敞开，允许副叶片134捕获来自风扇叶片126的指向径向的外围的空气。

图4示出了由本发明的冷却风扇产生的各种流入。首先，存在由主叶片132的旋转产生的通常的轴向空气流入。轴向气流是与叶片的旋转轴线(图3A)基本平行的气流。

图4还示出了沿径向方向进入的空气的径向流入。如本领域普通技术人员所理解的，径向方向是沿此方向主叶片从轮轴朝向顶端延伸的方向，如图3B中所示。当在风扇叶片126旋转的同时空气被副叶片134捕获时，径向流入由空气在径向方向上的吸入作用(scooping action)产生。由于没有将叶轮104罩在外罩中，空气沿径向方向的这种吸入变得容易，因此除去了侧壁。额外的径向流入气流有助于由此得到的指向轴向的流出气流，因此显著地增大了流出。

由副叶片134捕获的在径向方向上的空气被强加在轴向方向上，并与轴向流入相结合以产生如图4中示出的轴向流出。如应该理解的，空气的捕获和后续的改变方向以及与轴向流入相结合通过对主叶片132和副叶片134的设计来控制。包括中心线弯曲角、斜罩角、弦长及叶片的数量的参数是控制副叶片的捕获效果的主要设计参数。例如，副叶片134可被设计成产生为由主叶片132产生的轴向气流的10％的径向气流量。这种设计大致能使流出气流增加10％。

图1中所示的实施例示出了为每个主叶片132均设置了一个副叶片134。然而，可替换的可能实施例包括仅为某些主叶片设置了副叶片。例如，每第n个主叶片可被构造成靠近其顶端具有副叶片。n的数值将取决于主叶片的总数。副叶片应均匀地分布在主叶片之间以确保叶轮104平衡，从而避免在运转期间出现摆动。此外，副叶片在周向方向(或方位角方向)上的对称分布确保了适当的吸入作用。例如，在一种构造中，叶轮可包括每隔一个主叶片设置有一个副叶片。在另一种构造中，叶轮可包括每隔三个主叶片设置有一个副叶片。

图1中所示的实施例示出了风扇壳体102仅包括一个底座部112。不存在其中容纳有叶轮单元104的外壳或外罩。图1的实施例建造起来是简单且节省成本的。然而，希望设置间隔敞开的某种外罩来容纳叶轮单元104。现将关于图5A和图5B来论述本发明的该方面。

图5A和图5B示出了可替换的实施例以示出本发明的另一方面。图5A示出了其中接线框罩502(以虚线表示)可被设置成外罩的实施例。例如，接线框件512可以是固体件、管状的、具有圆形的横截面等等。应该注意的是，该罩结构并不包括侧壁，以降低在风扇运转期间对径向方向上的气流的阻碍。

图5B示出了其中罩502包括支柱件514以增加罩的机械强度的变体。尽管支柱件514设置在罩的侧面上，但应该注意的是，它们基本不会阻碍指向径向的气流。基于图5A和图5B中所示的罩构造的实例，应该理解的是，可设置任何适当的外罩只要这种外罩的侧面敞开到足以允许足够的指向径向的气流。这样，当本发明的叶轮在这种侧面敞开的外罩设计中运转时，副叶片136可产生指向径向的空气流入。

本发明的前述示例性实施例示出了基本缺少外罩的风扇壳体。如上所述，这样做的理由是降低对径向方向上的气流的阻碍，从而使空气易于被副叶片134捕获。然而，虽然缺少通常的外罩的风扇壳体对某些应用而言可能是适当的实施例，但本发明并不要求完全缺少外罩。图5A和图5B的接线框是这种外罩的实例。在另一实例中，与图5A和图5B中的接线框罩相比，外罩(未示出)可在其侧面上设置有开口以允许指向径向的空气流入(图6示出了在本讨述的上下文中外罩的侧面的用意是什么)。希望得到在其侧面上具有开口的外罩以保护使用者不受旋转的风扇叶片的伤害，而同时改进了由本发明提供的轴向流出。这些开口可适当地设计成使得足够量的空气可通过，允许副叶片136产生足够的径向流入并引导其流入轴向流出流中。这些开口在数量、尺寸、形状(例如，长方孔的、圆形的等等)、方位(例如，对角的、水平的等等)等等方面是可变的。

还应该理解的是，在此描述的实例和实施例仅用于示例性的目的，并将对本领域技术人员产生启示可根据这些实例和实施例做出各种修改或变化，且这些修改或变化均应涵盖在本申请的精神和范围以及所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种冷却风扇，包括：

叶轮，具有轮轴和第一风扇叶片，每个第一风扇叶片在径向方向上绕所述轮轴安装，所述第一风扇叶片被构造成产生沿与所述叶轮的旋转轴线平行的路径指向的气流，所述叶轮还具有第二风扇叶片，所述第二风扇叶片被构造成产生相对于所述叶轮的旋转轴线指向径向且向内朝向所述旋转轴线的气流；

电动机，可运行地连接以使所述叶轮旋转；以及

底座，所述电动机固定地附着于所述底座。

2.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中，每个第二风扇叶片均连接至一个第一风扇叶片。

3.根据权利要求2所述的冷却风扇，其中，每个第二风扇叶片均被连接成靠近第一风扇叶片的顶端。

4.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中，每个第二风扇叶片均连接至一个第一风扇叶片，其中，第二风扇叶片的数量等于第一风扇叶片的数量。

5.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中，每个第二风扇叶片均连接至一个第一风扇叶片，其中，第二风扇叶片的数量少于第一风扇叶片的数量。

6.根据权利要求1所述的冷却风扇还包括外罩，所述外罩连接至所述底座且所述外罩中包括所述叶轮，所述外罩在其侧面上具有开口。

7.根据权利要求6所述的冷却风扇，其中，所述外罩是接线框外罩。

8.一种冷却风扇，包括：

叶轮，包括电动机以及可运转地连接至所述电动机的轮轴，所述轮轴具有与之连接的多个主叶片，每个主叶片均具有连接至所述轮轴的根部和顶端，至少一些主叶片中的每一个还具有连接成靠近其顶端的副叶片；以及

风扇壳体，所述风扇壳体具有底座，所述电动机连接至所述底座，所述风扇壳体被构造为使得对在径向方向上进入所述叶轮的气流基本没有阻碍。

9.根据权利要求8所述的冷却风扇，其中，所述风扇壳体还具有连接至所述底座的接线框罩。

10.根据权利要求9所述的冷却风扇，其中，所述接线框罩包括一个或多个支柱件。

11.根据权利要求8所述的冷却风扇，其中，每个主叶片均具有一个副叶片。

12.根据权利要求8所述的冷却风扇，其中，副叶片的数量少于主叶片的数量。

13.一种冷却风扇，包括：

叶轮单元，包括第一风扇叶片和第二风扇叶片；以及

风扇壳体，具有底座单元以及朝向所述风扇壳体的用于径向气流的基本不受阻碍的指向径向的路径，

所述叶轮单元设置在风扇壳体中且位于所述底座单元之上，其中所述第二风扇叶片沿所述指向径向的路径设置，

当通过电动机使所述第一风扇叶片转动时，所述第一风扇叶片产生朝向所述风扇壳体的轴向气流，

所述第二风扇叶片沿所述指向径向的路径产生朝向所述风扇壳体的径向气流。

14.根据权利要求13所述的冷却风扇，其中，所述第二叶片连接至所述第一叶片。

15.根据权利要求13所述的冷却风扇，其中，所述第二叶片连接至所述第一叶片且靠近所述第一叶片的顶端。

16.根据权利要求13所述的冷却风扇，其中，第二叶片的数量少于第一叶片的数量。

17.根据权利要求13所述的冷却风扇，其中，所述风扇壳体还包括附着于所述底座单元的接线框罩。

18.根据权利要求13所述的冷却风扇，其中，所述风扇壳体还包括用于容纳所述叶轮的外罩，其中所述外罩具有侧开口。