CN101331057A

CN101331057A - 具有不变的安装角及外倾角的风扇叶片

Info

Publication number: CN101331057A
Application number: CNA2006800467328A
Authority: CN
Inventors: 优素福·贾拉; 约翰·赫茨贝格尔; 德斯蒙德·里德尔
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-12-24

Abstract

本发明描述了一种风扇叶片，该叶片具有沿其径向长度基本上不变的安装角。在一个实施例中，风扇叶片具有沿其径向长度基本上不变的安装角和基本上不变的外倾角。在另一实施例中，叶片的每个翼剖面具有至少基本上相同的安装角或基本上相同的外倾角。

Description

具有不变的安装角及外倾角的风扇叶片

相关申请交叉参考

本发明要求于2005年12月29日提交的美国临时申请No.60/755,473的优先权，并将其整体结合于此作为参考。

技术领域

本发明通常涉及冷却风扇，并且具体地涉及用在冷却风扇中的风扇叶片设计。

背景技术

根据理论和已知的文献记载，风扇叶片必须具有沿径向方向变化的安装角以及外倾角轮廓。已知的风扇叶片被设计为具有随半径(如从毂至叶片顶端测得的)而增大的安装角，并且多数风扇叶片被设计为具有随半径而减小的外倾角。

发明内容

根据本发明的用于任何风扇框架尺寸的风扇叶片均被设计为具有沿径向坐标不变的安装角以及不变的外倾角。换言之，风扇叶片的横截面形状沿其径向方向不发生改变。对于给定风扇尺寸以及给定旋转速度，这种易于生产的叶片俘获了最大可能的流量，并且将噪声级降低几个分贝。由于成形简单因此该叶片易于制造；将叶片材料注入铸模内且制成的叶片能够轻松地被取出。

我们发明这种叶片以用于具有微小叶片高度的小型风扇。此想法是，对于微小叶片来说，在径向切面之间进入气流无本质区别并且该进入气流看作一个“整体”；因此我们为安装角和外倾角两者选择单一的“平均”值。当我们测试小型风扇时，出乎意料地，它们运行得非常良好。随后我们将同样的想法应用于越来越大的风扇叶片。发现对于所有的风扇叶片尺寸而言，根据本发明的风扇叶片设计均改善了性能。

附图说明

图1A是根据本发明的风扇的叶轮部件的透视图。

图1B是叶轮部件的俯视图，示出了本发明的风扇叶片的特征。

图2示出了根据本发明而具体化的冷却风扇。

图3示出了比较传统风扇叶片和本发明风扇叶片的性能的压力/流量图。

图4示出了翼剖面的参数。

具体实施方式

图1A示出了根据本发明的叶轮部件，包括毂102以及围绕该毂布置的风扇叶片104。根据本发明，风扇叶片104被设计为具有基本上不变的安装角和基本上不变的外倾角。在本发明的一个实施例中，每个风扇叶片104均享有这种设计特征。在其他实施例中，少数而非全部的风扇叶片具有这种设计特征。

图1B更详细地示出了根据本发明的风扇叶片设计。图1B示出了叶轮部件的俯视图。毂被示出了其旋转轴和旋转方向。风扇叶片在其根部连接至毂。按照惯例，通过一系列横截面视图(被称作翼剖面)描述风扇叶片。因此，在给出若干数量(N)翼剖面的情况下，风扇叶片可以通过叠加翼剖面且在翼剖面之间内插数值来限定。用于确定风扇叶片的翼剖面的数量取决于风扇叶片的尺寸和所期望的精确度，其范围可以为五个剖面至上百个剖面。普通的技术人员可以理解，每个翼剖面均沿叠加轴线从毂截取。

每个翼剖面的特征在于如图4所示的参数。图4中示出的翼剖面514沿径向线(叠加轴)从毂截取。风扇叶片的每个翼剖面514具有前缘516、后缘518、上表面522、以及下表面524。翼剖面514可以进一步由安装角526、外倾角528、弦线532、其弦长534、中弧线536、以及厚度538测量结果来限定。在现有技术的风扇中，风扇叶片的安装角和外倾角两者从毂至叶片顶端均沿径向方向变化。

在本发明的描述中，对于翼剖面来说它到毂的径向距离是确定的。方便的参照点是从旋转轴测得的距离，如图1B中所示的。

因此，根据本发明的风扇叶片的翼剖面，每个翼剖面具有与其他翼剖面基本上相同的安装角，且每个翼剖面具有与其他翼剖面基本上相同的外倾角。换言之，从风扇叶片的一个翼剖面到该同一风扇叶片的另一翼剖面之间，安装角和外倾角基本上是不改变的。再换另一方式说明，风扇叶片的特征在于具有基本上恒定的叶片安装角和基本上恒定的叶片外倾角。将叶片安装角(始终为单一值)选择为俘获最大可能的流量，且将外倾角(始终为单一值)选择为有效地产生压力。

在本发明的另一实施例中，风扇叶片的特征至少是沿风扇叶片的径向长度具有基本上不变的叶片安装角，然而外倾角可能改变。换言之，根据本发明的风扇叶片的每个翼剖面具有与其他翼剖面基本上相同的安装角。

在本发明的又一实施例中，风扇叶片的特征至少是沿风扇叶片径向长度具有基本上不变的叶片外倾角，然而安装角可能改变。换言之，根据本发明的风扇叶片的每个翼剖面具有与其他翼剖面基本上相同的外倾角。

披露了根据本发明的风扇叶片设计可用于小尺寸风扇(直径小于60mm)，中等尺寸风扇(直径在60mm至120mm之间)，以及大尺寸风扇(直径大于120mm)。

图2示出了根据本发明的风扇。此图示出了叶轮部件714，该部件包括围绕毂716布置的多个风扇叶片718。风扇叶片718中的至少一些为根据本发明成形。因此，对于至少一个风扇叶片718来说，特征在于每个组成部分翼剖面的至少安装角基本上相同。在另一实施例中，风扇叶片718的每个翼剖面的安装角基本上相同，且该风扇叶片的每个翼剖面的外倾角基本上也相同。

继续参照图2，磁轭组件包括磁轭件708以及安装在该磁轭件内的环形永磁体712。磁轭件708包括轴710。磁轭组件被固定在毂716内。叶轮和磁轭组件可不同地称作，如风扇转子、转子组件、或只称作转子。定子线圈704包括安装至安装板702上的多个线圈绕组，该安装板典型地为风扇壳体的底板。轴710被容纳于中心通道706(由虚线表示)内，该中心通道穿过定子线圈704的中心被设置。底板702支撑该轴并且提供了支撑面以允许该轴围绕由所述轴限定的旋转轴旋转。可替换地，该轴可以被支撑在安装于中心通道内的轴衬上。

当适当地启动定子线圈时，风扇转子将旋转。气流方向被示出为包括至少轴向进气气流和至少排气气流。严格来说，所公开的磁轭组件和定子线圈组合构成电机(在这种情况下为无刷直流电机)。也可能为其他的电机构造。

根据本发明的实施例，构成风扇叶片的翼剖面的外倾角和安装角对于每个翼剖面来说基本上恒定。

在本发明的其他实施例中，构成风扇叶片的翼剖面的外倾角和安装角从一个翼剖面到下一个翼剖面之间基本上不变。

在本发明的另一实施例中，构成风扇叶片的翼剖面的外倾角和安装角的变化不超过5度。

在本发明的其他实施例中，构成风扇叶片的翼剖面的外倾角基本上保持恒定，而安装角的变化不超过5度。

在本发明的其他实施例中，构成风扇叶片的翼剖面的安装角基本上保持恒定，而外倾角的变化不超过5度。

可以理解，并非风扇叶片的每个横截面均须满足上述公开的对安装角和/或外倾角特性的要求。例如，风扇叶片的靠近根部以及靠近叶片顶端的部分对风扇叶片性能的作用不显著。因此，风扇叶片的这些部分可以具有改变的安装角和外倾角。

图3是在给定速度(RPM-每分钟转数)下运转的给定尺寸的风扇的流量-压力图，示出了以立方英尺/分钟(CFM)与压力(水柱英寸数)的比值表示的气流。实线示出了传统风扇叶片设计的典型的流量分布图。虚线示出了根据本发明设计的风扇的典型分布图。测试已经显示出在自由空气条件下(也就是气压为零)，根据本发明的风扇叶片与传统风扇叶片相比，气流有显著的增加。如可以在曲线中的拐点处看出的，传统风扇叶片显现出零速状况。比较起来，本发明的风扇叶片没有显现出这一状况。

应该理解，在此描述的实例和实施例仅用于说明性目的，并且可对本领域技术人员提出进行各种更改和变化的建议，且这些更改和变化都包括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，

所述叶轮包括毂构件以及围绕所述毂构件布置的多个风扇叶片，

至少一个所述风扇叶片包括翼剖面，其中，在所述翼剖面之间外倾角和安装角基本上恒定。

2.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中，每个所述风扇叶片包括翼剖面，其中，在所述翼剖面之间外倾角和安装角基本上恒定。

3.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中，从所述风扇叶片根部附近到风扇叶片顶端附近，翼剖面的外倾角和安装角基本上恒定。

4.一种冷却风扇，包括：

叶轮，所述叶轮包括毂以及围绕所述毂布置的多个风扇叶片，

至少一个所述风扇叶片包括翼剖面，其中，在所述翼剖面之间外倾角彼此基本上在5度内，并且其中，在所述翼剖面之间安装角彼此基本上在5度内。

5.一种冷却风扇，包括：

叶轮，所述叶轮包括毂构件以及围绕所述毂构件布置的多个风扇叶片；以及

电机，所述电机连接至所述毂以使所述叶轮旋转，

至少一个所述风扇叶片包括翼剖面，其中，在所述翼剖面之间外倾角彼此基本上在5度内，并且其中，在所述翼剖面之间安装角基本上不变。

6.一种冷却风扇，包括叶轮，所述叶轮包括多个风扇叶片，其中，在至少一个所述风扇叶片的翼剖面之间，安装角或外倾角中的至少一个基本上不变。

7.一种冷却风扇，包括叶轮，所述叶轮包括多个风扇叶片，其中，在至少一个所述风扇叶片的翼剖面之间，安装角或外倾角中至少一个彼此基本上在5度内。

8.一种冷却风扇，包括：

电机，所述电机连接至所述毂以使所述叶轮旋转，

至少一个所述风扇叶片包括翼剖面，其中，安装角或外倾角中之一沿其径向方向基本上不变，并且其中，安装角或外倾角中另一个沿其径向方向变化不超过5度。

9.一种冷却风扇，包括一个或多个风扇叶片，所述风扇叶片的特征在于具有翼剖面，在所述翼剖面之间具有基本恒定的外倾角和安装角，其中，在自由空气条件下，气流比叶片具有基本上非恒定的外倾角和基本上非恒定的安装角的风扇的气流高至少百分之十以上。

10.一种风扇组件，包括：

驱动装置；

连接至所述驱动装置的毂构件，所述毂构件沿轴向方向定位；以及

可操作地连接至所述毂构件的多个主叶片构件，所述多个主叶片构件适合于在风扇入口处俘获气流以及在风扇出口处输出所俘获的气流，

其中，至少一个所述叶片构件具有至少沿其径向方向基本上恒定的外倾角或沿其径向方向基本上恒定的安装角。

11.根据权利要求10所述的风扇组件，其中，沿所述至少一个叶片构件的径向方向，安装角和外倾角两者基本上恒定。

12.根据权利要求10所述的风扇组件，其中，每个所述叶片构件具有至少沿其径向方向基本上恒定的外倾角或沿其径向方向基本上恒定的安装角。

13.根据权利要求10所述的风扇组件，其中，相对于具有变化的外倾角的叶片构件，所述多个叶片构件中的每个能够产生至少多百分之十体积的气流。

14.一种风扇组件，包括：

驱动装置；

连接至所述驱动装置的毂构件，所述毂构件沿轴向方向设置；以及

其中，所述多个叶片构件中的每个具有基本上恒定的外倾角和基本上恒定的安装角，以使在风扇运转过程中在压力比流量的图表中没有零速状况。