CN101713417A - 叶轮、使用叶轮的风扇装置和制造叶轮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了叶轮、使用叶轮的风扇装置和制造该叶轮的方法。该叶轮包括支撑部分、多个转子叶片和连接构件。连接构件是基本上环形的构件，被设置用于加固转子叶片以对抗离心力的影响，并且沿着定心于中心轴线上的圆周在周向上延伸，从而使转子叶片相互连接。在每个转子叶片中，转子叶片的前缘与转子叶片的径向外端的相交点相对于前缘与支撑部分外表面的相交点关于旋转方向靠前定位。连接构件位于每个转子叶片的径向外端的径向内侧。

Description

叶轮、使用叶轮的风扇装置和制造叶轮的方法

技术领域

本发明涉及一种叶轮、使用该叶轮的风扇装置和制造该叶轮的方法，该叶轮具有前掠形叶片，并且布置成沿着叶轮旋转所围绕的其中心轴线产生气流。

背景技术

诸如个人计算机或服务器的电子装置通常设置有冷却风扇，用于冷却其壳体内的电子元件。随着壳体内电子元件的密度增大，需要改进冷却风扇的性能。通常，冷却风扇可以被分为两种类型：排气扇，该排气扇被设计成将壳体内的热空气排到壳体外；以及吹风机，该吹风机被设计成将冷却空气直接传送到被加热的电子元件。在吹风机中，气流的方向(即，传送空气的方向)是重要的。

在将冷却空气直接传送到被加热的电子元件的情况下，期望的是将大量气流导向电子元件，并且吹风机适于这种用途。

在吹风机中，通常使用具有前掠形叶片的叶轮，因为前掠叶片的特性是当产生气流时防止气流径向向外扩张。本文所使用的术语“前掠形”指的是一种叶片形状，在该叶片形状中，将中心轴线和每个叶片的前缘与叶片径向外端的相交点连接的直线相对于叶片前缘与叶片基部的相交点关于旋转方向靠前定位。例如，在JP-A 2008-196480中所描述的轴流式吹风机中使用的叶轮具有前掠形的叶片。前述直线相对于前述相交点向前定位的程度可变。

叶轮的旋转造成离心力施加到叶片。从叶片连接到支撑部分的每个叶片的基部开始，沿着基本上平行于径向的方向引导离心力。考虑到由于离心力而导致施加在每个叶片基部上的应力，高速旋转的叶轮需要被设计成具有足够的强度。随着叶轮旋转速度增大，离心力的影响变得更显著。

对于具有前掠程度大的叶片的叶轮，离心力的影响大。由于这种叶轮中每个叶片的径向外端相对于叶片基部关于旋转方向靠前定位，因此叶片整个部分上产生的离心力在叶片基部处产生大的力矩。当设计叶轮时，需要考虑每个叶片基部处产生的这种力矩。每个叶片在其基部的强度最低，这是由于在叶片基部处出现应力集中。

另外，离心力的前述影响可能使叶片变形，使得叶片的径向外端可能径向向外移位。叶片的径向外端的径向向外移位可能导致叶片的径向外端与包围叶轮的外部框架构件的内表面接触。

作为对抗离心力的前述影响的有效对策，U.S.D511824、U.S.2008/0056899、U.S.6554574公开了基本上环形的连接构件，这些连接构件被布置用于使叶片相互连接。在设置有这种连接构件的叶轮中，使叶片相互连接的连接构件的径向向内区域对叶轮的气流量特性影响大，而连接构件的径向向外区域对叶轮的波动特性和静压特性影响大。

另外，在轴流式风扇中，在容纳叶轮的外部框架构件的内表面与叶片的径向外端之间限定的间隙处出现反向的气流。该现象在波动范围内自身最显著地表现出来，导致了在该波动范围内的静压特性劣化并且噪水平增加。在叶片的径向外端设置连接构件的情况下，这个问题自身显著地表现出来。注意的是，U.S.2008/0056899中描述的叶轮使用后掠叶片，并且其结构与下述根据本发明优选实施方式的叶轮不同。

发明内容

本发明的优选实施方式提供了一种叶轮，该叶轮能够提供稳定的气流，具有改进的特性和降低离心力对叶片的影响的能力，并且本发明的优选实施方式还提供了一种包括该叶轮的风扇装置和制造该叶轮的方法。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种包括定心于中心轴线上的支撑部分的叶轮。该叶轮包括：多个叶片，所述叶片从所述支撑部分的外表面径向向外延伸，并且被布置成与所述支撑部分一起旋转，以产生气流；以及基本上环形的连接构件，所述连接构件沿着定心于所述中心轴线上的任意圆周在周向上延伸，并且被布置成使所述叶片相互连接。在每个所述叶片中，所述叶片的前缘与所述叶片的叶片端的相交点相对于所述前缘与所述支撑部分的外表面的相交点关于旋转方向靠前定位。所述前缘是关于所述旋转方向最靠前定位的叶片的边缘，所述叶片端是所述叶片的径向外端。所述连接构件设置于每个所述叶片的所述叶片端的径向内侧。

在根据本发明的该优选实施方式的叶轮中，所述多个叶片从所述叶轮的所述支撑部分的所述外表面径向向外延伸，并且在每个所述叶片中，所述叶片的前缘与所述叶片的叶片端的相交点相对于所述前缘与所述支撑部分的所述外表面的相交点关于所述旋转方向靠前定位。因此，在所述叶轮旋转过程中在每个叶片的整个部分上产生的离心力在所述叶片的基部处产生大的力矩。在根据该优选实施方式的叶轮中，所述基本环形的连接构件关于所述中心轴线沿着周向延伸，以使所述叶片相互连接。该连接构件有助于：1)降低由于所述离心力的影响导致的每个叶片的所述基部处产生的力矩，2)防止每个叶片变形并防止每个叶片的径向外端径向向外移位。这样使得叶轮能够稳定地吹风，同时降低所述离心力对其叶片的影响。例如，即使在使所述叶轮高速旋转时，也可以降低由于所述离心力的影响而在每个叶片的所述基部处产生的力矩，以确保稳定的吹风。

另外，由于所述基本上环形的连接构件被布置在每个叶片的所述径向外端的径向内侧，因此可以给通过所述连接构件划分的每个叶片的径向内侧部分和径向外侧部分分配不同的功能。对于所述连接构件的径向向内的区域，所述连接构件呈现出文丘里管的功能，从而在该文丘里管(即，所述连接构件的内表面)和每个叶片的位于所述连接构件的径向内侧的那部分之间没有间隙。这样有助于防止在所述连接构件的径向向内的区域中出现反向气流。这导致所述反向气流中的大部分穿过所述连接构件的径向向外的区域。这样使得每个叶片中位于所述连接构件的径向外侧的那部分主要用于在使所述叶轮在波动范围内操作时防止出现所述反向气流。这样改进了叶轮特性，以使得吹风能够稳定。

参照附图从以下对本发明优选实施方式的详细描述会更加清楚本发明的其它特征、元件、步骤、特性和优点。

附图说明

图1是沿着中心轴线从入口侧观察到的根据本发明的第一优选实施方式的叶轮的平面图；

图2是如图1中所示的叶轮的侧视图；

图3是使用如图1中所示叶轮的风扇装置的剖视图；

图4是示出关于包括如图1所示叶轮的多个叶轮的气流量和噪声水平之间以及气流量和静压之间关系的特性曲线图，在图1所示的叶轮中，连接构件设置在不同的径向位置；

图5是示出如图1所示叶轮的示例性变型的一部分结构的剖视图；

图6是用于说明如图5所示叶轮的特征的图；

图7是示出如图1所示叶轮的另一个示例性变型的一部分结构的剖视图；

图8是根据本发明的第二优选实施方式的叶轮的立体图；

图9是如图8所示叶轮的侧视图；

图10是沿着中心轴线从出口侧观察时如图8所示叶轮的仰视图；

图11是图10中的一部分的放大图；

图12是如图8所示叶轮的一部分的剖视图，其中，转子叶片连接到连接构件；

图13是使用如图8所示叶轮的风扇装置的剖视图；

图14A是制造如图8所示叶轮的工艺所用的模具的局部剖视图，并且示出了在注入树脂或塑料之前的模具情况；

图14B是如图14A中所示模具的局部剖视图，并且示出了紧接在树脂或塑料注入到模具内部之后的模具情况；以及

图14C是模具的局部剖视图，并且示出了在图14B中的情况之后彼此分离的模具情况。

具体实施方式

1.第一优选实施方式

图1是沿着中心轴线17从入口侧观察到的根据本发明的第一优选实施方式的叶轮1的平面图。图2是如图1中所示的叶轮1的侧视图。图3是使用如图1中所示叶轮1的风扇装置11的剖视图。

参照图3，使用根据本发明优选实施方式的叶轮1的风扇装置11包括叶轮1、多个静叶片12、电动机13、外部框架构件14和支撑构件15。静叶片12、外部框架构件14和支撑构件15限定风扇装置11的外壳16。在该优选实施方式中注意的是，静叶片12和支撑构件15例如沿着叶轮1的中心轴线17设置在出口侧(即，图3中的下侧)，但在期望时可设置在入口侧。

外部框架构件14、支撑构件15和静叶片12优选是通过注塑成型来制造的，从而形成连续的树脂或塑料构件，但也可使用任何其它的期望制造方法。通用注塑成型工艺中使用的模具通常使用沿着中心轴线17与外壳16分隔开的两个模具构件(可移动模具和固定模具)。这样能够以低成本批量生产风扇装置11。

外部框架构件14设置成用于包围叶轮1。在期望时，支撑构件15布置在外部框架构件14的径向内侧，以优选支撑电动机13和设置有电路的电路板(未示出)，该电路设计成驱动电动机13。

静叶片12将外部框架构件14连接到支撑构件15，从支撑构件15径向向外延伸，并且具有相对于沿着中心轴线17的方向倾斜的风接收表面。静叶片12的功能实施例包括：使由于叶轮1旋转而产生的气流转向，以使得气流向着中心轴线17集中，以及将所产生的气流导向任何期望的方向，例如径向向内或径向向外。为了实现空气的有效集中或者由于叶轮1旋转而产生的气流的方向改变，上述的静叶片12沿着叶轮1的中心轴线17设置在出口侧。注意的是，在其它优选实施方式中，静叶片12可以任选地沿着叶轮1的中心轴线17设置在入口侧。

电动机13优选包括转子磁体18和定子19。转子磁体18附连到叶轮1的支撑部分21的内表面。以下将描述支撑部分21。定子19造成关于转子磁体18产生转矩。上述的电动机13被容纳在叶轮1的支撑部分21内。

参照图1至图3，叶轮1优选包括支撑部分21、多个转子叶片22和连接构件23。支撑部分21基本上是杯子的形状，其中心是中心轴线17，并且支撑部分21被布置用于容纳电动机13。

转子叶片22从支撑部分21的外表面21a径向向外延伸，并且关于中心轴线17沿着周向相互隔开。与支撑部分21一起，转子叶片22被布置成关于中心轴线17沿着旋转方向20旋转，导致沿着中心轴线17产生气流。在本优选实施方式中，从图2和图3中的上侧(即，沿着中心轴线17的入口侧)吸入空气的气流，并且将空气的气流向着图2和图3中的下侧(即，沿着中心轴线17的出口侧)送出。

连接构件23优选是基本上环形的构件，被设置用于加固转子叶片22来对抗离心力的影响，并且沿着定心于中心轴线17的任意圆周在周向上延伸，以使转子叶片22相互连接。更详细地，连接构件23基本上呈沿着中心轴线17延伸的圆筒形形状。

根据本优选实施方式的叶轮1中采用的转子叶片22优选是前掠叶片。下面将描述前掠叶片的构造。每个转子叶片22具有前缘22a和后缘22b。前缘22a是相对于旋转方向20最靠前定位的转子叶片22的边缘。后缘22b是相对于旋转方向20最靠后布置的转子叶片22的边缘。在每个转子叶片22中，直线L1将中心轴线17和后缘22b与位于叶片径向外端的叶片端22c的相交点P1连接，该直线L1相对于前缘22与支撑部分21的外表面21a的相交点P2关于旋转方向20靠前布置。如沿着中心轴线17的方向观察到的，假设每个转子叶片22在直线L2处被分为两个部分，即前部22A和后部22B，该直线L2连接相交点P2和中心轴线17。这里，前部22A和后部22B分别相对于直线L2关于旋转方向20靠前和靠后布置。因而，在每个转子叶片22中，前部22A的体积大于后部22B的体积。每个转子叶片22由相同的材料(即，相同类型的树脂或塑料)制成，并且其比重是均匀的。

例如，直线L1和L2之间的角度θ1(即，前掠角)被设置在大致10度至大致25度的范围内(例如，大致15度)。该角度范围是根据下面的权衡确定的。前掠角θ1的增大往往会导致噪声减小，但是同时导致效率降低，迫使叶轮1增大旋转速度。

注意的是，如图1中所示的转子叶片22的前掠程度对于本发明来说不是必需的。在本发明的其它优选实施方式中可以采用转子叶片22的任何前掠程度，只要每个转子叶片22是前掠叶片，在该叶片中，直线L3连接中心轴线17和前缘22a与转子叶片22的叶片端22c的相交点P3，该直线L3相对于前缘22a与支撑部分21的外表面21a的相交点P2关于旋转方向20靠前设置。

例如，将转子叶片22的数量优选为7个。该数量是根据下面的权衡确定的。转子叶片22的数量较少造成噪声减小，但是同时导致静压降低。然而，注意的是，在其它优选实施方式中，转子叶片22的数量不限于7个，可使用任意期望数量的转子叶片。

如上所述，根据本优选实施方式的叶轮1的转子叶片22的前掠程度很大。因此，在叶轮1旋转过程中，每个转子叶片22的整个部分上产生的离心力在叶片22的基部处产生大的力矩。然而，在根据本优选实施方式的叶轮1中，连接构件23被设置成使转子叶片22相互连接，使得转子叶片22被统一并且加固，以减小由于离心力的影响而在每个转子叶片22的根部产生的力矩，并且同时防止每个转子叶片22变形以及每个转子叶片22的叶片端22c径向向外移位，该连接构件23基本上呈圆柱形并且其中心是中心轴线17。这样能够稳定地吹风，同时降低离心力对转子叶片22的影响，尽管转子叶片22的前掠角度很大。例如，即使当叶轮1高速旋转时也能稳定地吹风，同时减小由于离心力的影响而在每个转子叶片22的基部处产生的力矩。

另外，由于基本上环形的连接构件23布置在叶片端22c的径向内侧，因此在通过连接构件23划分时，可以向每个转子叶片22的径向向内部分和径向向外部分分配不同的功能，该叶片端22c位于每个转子叶片22的径向周边。对于连接构件23的径向向内的区域，连接构件23呈现文丘里管的功能，因此在该虚拟文丘里管(即，连接构件23的内表面23c)和每个转子叶片22中位于连接构件23径向内侧的部分之间没有间隙。这有助于防止在连接构件23的径向向内的区域中出现反向的气流。这样导致反向的气流中大部分穿过连接构件23的径向向外的区域。这使得当造成叶轮1在波动范围内操作时，每个转子叶片22中位于连接构件23的径向外侧的部分能够主要用于防止出现反向气流。这样改进了叶轮1的特性，从而能够稳定地吹风。

另外，由于连接构件23基本上呈沿着中心轴线17轴向延伸的圆柱形形状，因此沿着中心轴线17的每个转子叶片22的整个部分可以可靠地加固，以对抗离心力的影响。

接着，以下将讨论旋转叶片22上应该设置连接构件23的径向位置。为了使连接构件23用于有效加固转子叶片22以对抗离心力的影响，期望的是，连接构件23设置在每个转子叶片的大约径向中点和其径向外端之间的某处。另外，需要考虑的问题例如是由于连接构件23和转子叶片22旋转产生的气流之间的干扰而导致噪声增加。因此，本发明人构造了叶轮1的五种类型的样本G1至G5，在样本中，连接构件23设置在不同的径向位置，并且使用这些样本进行实验。

图4是示出对于叶轮1的样本G1至G5，在气流量和噪声水平之间以及在气流量和静压之间的关系的曲线图，在样本中，连接构件23设置在不同的径向位置。在图4的曲线图中，横轴表示每分钟的气流量(按立方米来计量)，左手的竖轴表示静压(按帕斯卡来计量)，并且右手的竖轴表示噪声水平(以dB来计量)。线G1a至G5a表示五种类型的样本G1至G5的关于气流量和噪声水平之间关系的测量结果，而线G1b至G5b表示五种类型的样本G1至G5的关于气流量和静压之间关系的测量结果。这里，使用沿着径向测量的每个转子叶片22的叶片长度La(参见图1)作为基准。然后，对于样本G1至G5，从支撑部分21的外表面21a到连接构件23的径向距离Lb(参见图1)分别设置为叶片长度La的50％、70％、80％、90％和100％。

着重于图4的曲线图中所表示的气流量和噪声水平之间的关系，可以看出，样本G1和G5比样本G2、G3和G4明显产生更多的噪声，在样本G1和G5中，连接构件23与支撑部分21的外表面21a的径向距离Lb分别是叶片长度La的50％和100％，而在样本G2、G3和G4中，前述径向距离Lb分别是叶片长度La的70％、80％和90％。因为每个转子叶片22的径向中点对产生气流的作用很大，并且因此设置在该处的连接构件23与气流的干扰增加，所以推测样本G1产生的噪声增大。同时，因为将连接构件23设置在每个转子叶片22的径向外端，这使得在连接构件23和外部框架构件14之间的间隙处能够产生相对于连接构件23径向内侧气流的反向气流，并且这些反向气流导致额外的噪声，所以推测样本G5产生的噪声增大。

因此，已经发现，从每个转子叶片22的基部开始沿着径向测量，将连接构件23设置在转子叶片22的叶片长度La的大致70％至大致90％的径向距离处，将通过连接构件23有效地加固转子叶片，以对抗离心力的影响，同时克服一些问题，例如由于设置连接构件23而导致噪声增大的问题。更优选地，连接构件23设置在与每个转子叶片22的基部距离叶片长度La的大致80％的径向距离处。这样将通过连接构件23加固转子叶片22，同时保持接近最大效率水平的性能，在最大效率水平的情况下，对于给定功耗实现最大的气流量。

另外，在本优选实施方式中，叶轮1的支撑部分21、转子叶片22和连接构件23优选是通过注塑成型来制造的，从而形成连续的树脂或塑料构件。注塑成型所使用的模具主要由沿着中心轴线17与叶轮1分隔开的两个模具构件(可移动模具和固定模具)组成。

由于叶轮1的支撑部分21、转子叶片22和连接构件23如上所述优选由树脂或塑料材料制成，因此可以通过注塑成型等以低成本来制造叶轮1，并且可以实现叶轮1的重量减轻。另外，由于叶轮1的支撑部分21、转子叶片22和连接构件23优选通过注塑成型来制造从而形成连续的树脂或塑料构件，因此可以以低成本批量生产叶轮1。

参照图3，在本优选实施方式中，分别沿着中心轴线17在入口侧和出口侧的外部框架构件14的内表面14a的开口部分处，设置直径增大部分14b和14c，直径增大部分14b和14c中的每个随着与叶轮1的轴向距离增大而逐渐扩大。另外，每个静叶片12的径向外端连接到出口侧的直径增大部分14c。根据该构造，当沿着中心轴线17从上方观察外壳16时，每个静叶片12中静叶片12连接到直径增大部分14c的部分变成盲点。如前所述，主要使用两个模具构件通过注塑成型来制造外壳16，这两个模具构件沿着中心轴线17彼此分离。因此，熔化的树脂或塑料注入到前述的盲点，并且将树脂或塑料冷却并固化以限定过度隆起的部分。当旋转叶轮1的转子叶片22经过该过度隆起的部分附近时，有时产生噪声。

如此，如图1和图3中所示，例如，在根据本优选实施方式的叶轮1中，叶片端22c与每个转子叶片22的后缘22b的相交点P1及其附近优选呈现出圆曲线的形状。这有助于有效减少当旋转叶轮1的转子叶片22经过前述过度隆起部分附近时产生的噪声。

进一步地，在本优选实施方式中，如图2和图3中所示，与每个转子叶片22的出口侧端22d相比，叶轮1的连接构件23的出口侧端面23a更多地位于出口侧上。

由于叶轮1的转子叶片22从支撑部分21很大程度上径向向外延伸，因此转子叶片22的轴向位置往往会由于成型工艺中的误差等而发生略微变化。因此，如果叶轮1放置在临时仓库中使得在组装风扇装置11等的过程中由转子叶片22支撑叶轮1，则叶轮1可能不稳定，从而造成在附连叶轮1等的过程中出现问题。就这一点而言，当根据本优选实施方式的叶轮1放置在临时仓库等中时，可以将叶轮1放置在架子等上，使得连接构件23的出口侧端面23a与架子等接触，从而叶轮1可以稳定地放置在临时仓库等中。注意的是，在其它优选实施方式中，连接构件23的入口侧端面23b可以被布置成与每个转子叶片22的入口侧端22e相比更进一步地布置在入口侧。

还注意的是，连接构件23的出口侧端面23a和入口侧端面23b都可以被布置成分别从每个转子叶片22的出口侧端22d和入口侧端22e向着出口侧和入口侧突出。可供选择的，连接构件23的出口侧端面23a和入口侧端面23b中只有一个可以布置成分别从每个转子叶片22的出口侧端22d或入口侧端22e向着出口侧或入口侧突出。

接着，参照图5、图6和图7，以下将描述根据上述优选实施方式的叶轮1的示例性变型。在如图5所示的示例性变型中，与每个转子叶片22的部分31a相比，连接构件23的出口侧端面23a更进一步地位于出口侧，该部分31a在转子叶片22的部分31内最大程度地位于出口侧，该部分31位于连接构件23的径向外侧。因此，当在连接构件23的径向向外的区域中出现反向气流时，连接构件23的出口侧端部用于有效地防止例如反向的气流如图6中的箭头32所示进入连接构件23中径向向内的区域中。这样使得叶轮1的特性获得额外改进。

另外，在如图5所示的示例性变型中，在每个转子叶片22中的位于连接构件23的径向内侧的部分33中，转子叶片22的出口侧端22d包括部分33a，该部分33a相对于连接构件23的出口侧端面23a向着出口侧伸出。根据如图5所示的构造，部分33中转子叶片22的出口侧端22d的部分33a相对于连接构件23的端面23a向着出口侧伸出距离D1。这样的构造使得可以增大部分33中的叶片面积，由此有助于额外改进叶轮1的吹风性能，该部分33位于连接构件23的径向内侧并且大大有助于转子叶片22内的吹风。

另外，在如图5所示的示例性变型中，与每个转子叶片22中与连接构件23的内表面23c相交的那部分的出口侧端22f相比，连接构件23的出口侧端面23a更进一步地位于出口侧。因此，连接构件23的出口侧端部用于有效地防止由每个转子叶片22的部分33产生的向着出口侧的气流例如如图6中箭头34所示地径向向外地横过连接构件23前进，然后反向向着入口侧前进，该部分33位于连接构件23的径向内侧。这样使得叶轮1的特性获得额外改进。

进一步地，在如图5所示的示例性变型中，在转子叶片22中的位于连接构件23径向内侧的部分33中，与连接构件23的入口侧端面23b相比，每个转子叶片22的入口侧端22e更进一步地位于出口侧。根据如图5所示的构造，相对于转子叶片23中与连接构件23的内表面23c相交的部分的入口侧端22g，连接构件23的端面23b向着入口侧伸出距离D2。这种构造使得连接构件23的入口侧端部能够有效地防止待从转子叶片22入口侧被吸入连接构件23的径向向内区域中的气流例如越过连接构件23径向向外溢出，如图6中的箭头35所示。这样使得叶轮1的特性获得额外改进。

提出如图7中所示的示例性变型作为如图5所示的叶轮1的另一变型。在如图7中所示的示例性变型中，每个转子叶片22中与连接构件23的内表面23c相交的部分的出口侧端22f的轴向位置与连接构件的出口侧端面23a的轴向位置基本上相同。这样使得部分33中的转子叶片22的叶片面积能够增大，由此有助于额外改进叶轮1的吹风性能，该部分33位于连接构件23的径向内侧并且大大有助于转子叶片22内的吹风。

2.第二优选实施方式

图8是沿着中心轴线117从入口侧观察到的根据本发明的第二优选实施方式的叶轮101的立体图。图9是如图8中所示叶轮101的侧视图。图10是沿着中心轴线117从出口侧观察到的如图8所示叶轮101的仰视图。图11是图10中的一部分的放大图。图12是从内侧径向观察的如图8所示叶轮101中的一部分的视图，其中，转子叶片122连接到连接构件123。图13是使用如图8所示叶轮101的风扇装置111的剖视图。

参照图13，使用根据本优选实施方式的叶轮101的风扇装置111包括叶轮101、多个静叶片112、电动机113、外部框架构件114和支撑构件115。静叶片112、外部框架构件114和支撑构件115限定风扇装置111的外壳116。在该优选实施方式中注意的是，静叶片112和支撑构件115沿着叶轮101的中心轴线117设置在出口侧(即，图13中的下侧)，但在期望时也可设置在入口侧。

外部框架构件114、支撑构件115和静叶片112优选是通过注塑成型来制造的，从而形成一体连续的树脂或塑料构件，但可使用任何其它期望的制造方法。注塑成型工艺中使用的模具通常包括由沿着中心轴线117与外壳116分隔开的两个模具构件(可移动模具和固定模具)。这样能够以低成本批量生产风扇装置111。

外部框架构件114布置成包围叶轮101。支撑构件115布置在外部框架构件114的径向内侧，以支撑电动机113和设置有驱动电路的电路板(未示出)，该驱动电路设计成驱动电动机113。

静叶片112将外部框架构件114连接到支撑构件155，从支撑构件115径向向外延伸，并且具有相对于沿着中心轴线117的方向倾斜的风接收表面。静叶片112的功能实施例包括：使由于叶轮101旋转而产生的气流转向，以使得气流向着中心轴线117集中；以及将所产生的气流导向任何期望的方向，例如径向向内或径向向外。为了实现空气的有效集中或者由于叶轮101旋转而产生的气流的方向改变，上述的静叶片112沿着叶轮101的中心轴线117设置在出口侧。注意的是，在其它优选实施方式中，静叶片112可以沿着叶轮101的中心轴线117设置在入口侧。

电动机113包括转子磁体118和电枢119。转子磁体118附连到叶轮101的支撑部分121的内表面。以下将描述支撑部分121。定子119导致关于转子磁体118产生转矩。上述电动机113被容纳在叶轮101的支撑部分121内。

参照图8至图12，叶轮101包括支撑部分121、多个(例如7个)转子叶片122和连接构件123。支撑部分121具有圆柱形的外表面121a，且其中心是中心轴线117。在本优选实施方式中，支撑部分121基本上呈杯状，且其中心是中心轴线117，电动机113被容纳在支撑部分21内。

转子叶片122从支撑部分121的圆柱形外表面121a径向向外延伸，从而关于中心轴线117沿着周向相互隔开。与支撑部分121一起，转子叶片122被布置成关于中心轴线117沿着旋转方向120旋转，这导致沿着中心轴线117产生气流。在本优选实施方式中，从图8和图9中的上侧(即，沿着中心轴线117的入口侧)吸入空气的气流，并且将空气的气流向着图8和图9中的下侧(即，沿着中心轴线117的出口侧)送出。因此，每个转子叶片122的剖面相对于与中心轴线117垂直的平面倾斜，使得转子叶片122的前缘122a比转子叶片122的后缘122b更进一步地位于入口侧，所述剖面是沿着与转子叶片122延伸的方向垂直的平面截取的。前缘122a是相对于旋转方向120转子叶片122的最靠前布置的边缘。后缘122b是转子叶片122的相对于旋转方向120最靠后布置的边缘。

另外，本优选实施方式中采用的转子叶片122优选是具有前掠形的转子叶片，并且当每个转子叶片122在支撑部分121上从其基部径向向外延伸时，其关于旋转方向120显著地向前弯曲。采用该前掠形使得能够送出转子叶片122产生的气流，同时防止气流径向向外扩张。

连接构件123是基本上环形的构件，被设置成加固转子叶片122来对抗离心力的影响，并且沿着定心于中心轴线117上的任意圆周在周向上延伸，从而使转子叶片122相互连接。更详细地，连接构件123基本上呈沿着中心轴线117延伸的圆柱形形状，并且接合到每个转子叶片122中的与转子叶片122的径向向内端相比更靠近径向向外端布置的部分。

优选通过注塑成型将叶轮101制造为一体的连续树脂或塑料构件。参照图14A、图14B和图14C，在用于叶轮101的注塑成型工艺中，使用沿着中心轴线117(如图8所示)彼此分隔开的一对模具131和132。模具131和132中的一个是固定模具，而另一个是可移动模具，固定模具被固定于预定位置，而模具中的另一个沿着中心轴线117向着固定模具移动以及离开所述固定模具移动。注意的是，模具131和132中的每个通常由嵌入到基体模具中的多个模具组件(即，插件模具)限定。

模具131和132中的至少一个设置有移动部分(有时被称作推顶杆)133。移动部分133被布置成沿着中心轴线117在两个方向上都可从模具131或132的内表面移动，并且用于在注塑成型工艺之后将叶轮101从模具131或132中推出。结合模具131和132中沿着中心轴线117可移动的一个的运动来驱动该移动部分133。在图14A至图14C的示例性图示中，移动部分133设置在模具132中。

将参照这些示例性图示来进行下面的描述。

参照图14A，当模具131和132被布置成彼此接触而使得通过模具131和132限定出注入树脂或塑料材料的封闭空间134时，移动部分133设置的位置使得移动部分133的顶表面133a与模具132的内表面对准，这有助于限定封闭空间134。参照图14B，在这种情形下，将树脂或塑料材料注入到封闭空间134中，使得叶轮101能够成型。接着，参照图14C，模具131和132中可移动的一个远离固定模具移动，同时结合该运动，移动部分133沿着使其在模具132的内表面上方凸出的方向移位。结果，移动部分133沿着使叶轮101远离模具132运动的方向推动叶轮101，使得叶轮101和模具132彼此分离。

由于在注入的树脂或塑料材料完全硬化之前通过移动部分133将叶轮101推出模具132外，因此叶轮101中被移动部分133施压的部分有时会经受变形。因此优选地，转子叶片122中由于移动部分133的施压而容易发生变形并且如果它们变形就可能造成流体特性显著劣化的部分，应该不被用作叶轮101中被移动部分133挤压的那些部分。

另外，在根据本优选实施方式的叶轮101中设置连接构件123导致在叶轮101径向外围附近的与模具131和132紧密接触的面积增大。因此，为了有助于在注塑成型之后完成脱模，叶轮101中被布置成容纳模具132的移动部分133的那些部分需要设置在连接构件123处，或者既设置在支撑部分121上又设置在连接构件123上。

因此，在本优选实施方式中，如图10和图11中所示，限定移动部分133的容器的至少一个宽度增大部分128设置在连接构件123的两个表面126和127中的至少一个中，这两个表面126和127沿着中心轴线117以相反方向面对。每个宽度增大部分128通过表面126或127的径向宽度局部增大而限定。在本优选实施方式中，每个宽度增大部分128设置在连接构件123的两个表面126和127之中的表面127中，表面127面向支撑部分121开口朝向的方向。注意的是，在其它优选实施方式中，宽度增大部分128可以设置在表面126上而不是表面127上，或者既设置在表面126上又设置在表面127上。

在连接构件123的表面127中设置的每个宽度增大部分128中，局部增大表面127的径向宽度以提高强度，这样防止了在脱模时连接构件由于移动部分133的施压而经受变形。另外，因为只是局部增大连接构件123的表面127的径向宽度来形成每个宽度增大部分128，所以由于连接构件123的径向厚度增大导致的连接构件123的质量增加和连接构件123的流体特性的劣化都可以被最小化。

在本优选实施方式中，在表面127中设置的每个宽度增大部分128中，表面127的径向内侧的部分径向向内凸出，从而基本上呈现半圆形的形状，由此表面127的径向宽度局部增大。在表面127的剩余部分中，即在除了宽度增大部分128的剩余部分中，表面127的径向宽度基本上是恒定的。注意的是，在其它优选实施方式中，表面127的径向外侧的部分而不是其径向内侧的部分可以径向向外凸出，以限定每个宽度增大部分128。还注意的是，在其它优选实施方式中，表面127的径向内侧和径向外侧的部分可以分别径向向内和向外凸出，以限定每个宽度增大部分128。还注意的是，在其它优选实施方式中，限定每个宽度增大部分128的表面127的径向内侧和/或外侧的凸出形状不限于半圆形或类似形状，而是可以是包括矩形、三角形和其它类似形状的各种形状中的任意一种。

转子叶片122具有与模具131和132紧密接触的较大面积。因此，当连接构件123受模具132的移动部分133的施压使叶轮1与模具132分离时，重的负载可能施加到连接构件123中连接构件123与转子叶片122连接的那些部分。

因此，在本优选实施方式中，宽度增大部分128的数量与转子叶片122的数量相同，并且宽度增大部分128中的每个设置在叠置部分S(参见图12)内的位置，在叠置部分S中，当沿着中心轴线117的方向观察时，连接构件123中设置有宽度增大部分128的表面127与转子叶片122中的一个叠置。注意的是，在其它实施例中，宽度增大部分128的数量可以大于或小于转子叶片122的数量。例如，宽度增大部分128的数量可以减小为仅1个。还注意的是，在其它优选实施方式中，每个宽度增大部分128可以设置在表面127中叠置部分S外的位置。

如上所述，在本优选实施方式中，每个宽度增大部分128设置在连接构件123的表面127中叠置部分S内的位置，因此可以将模具132的移动部分133压靠连接构件123中连接构件123与转子叶片122连接的部分，以将叶轮101从模具中分离出来。因此，当通过移动部分133将叶轮101推出到模具132之外时，可以容易地实现将叶轮101从模具132分离出来，而不会造成转子叶片122或连接构件123的变形。

此外，宽度增大部分128中的每个设置在多个叠置部分S中的不同叠置部分S内，每个不同的叠置部分S被设置用于所有转子叶片122中单独的一个。因此，当通过移动部分133将叶轮101推出模具132之外时，可以容易地实现将叶轮101从模具132中分离出来，同时更有效地防止所有转子叶片122和连接构件123中连接构件123连接到转子叶片122的那部分变形。

接着，以下将描述对应叠置部分S内的每个宽度增大部分128的位置。如上所述，沿着与转子叶片122延伸方向垂直的平面截取的叶轮101的每个转子叶片122的剖面相对于与中心轴线117垂直的平面倾斜。因此，沿着中心轴线117从表面127到转子叶片122的距离L(参见图12)根据连接构件123的表面127的叠置部分S内的周向位置而变化，在表面127中设置有宽度增大部分128。因此，设置有移动部分133的模具132和连接构件123中对应于叠置部分S的那部分的径向内表面129或径向外表面130之间的紧密接触程度也根据叠置部分S内的周向位置而变化。随着从表面127到转子叶片122的距离L增大，前述紧密接触程度增大。

因此，在本优选实施方式中，宽度增大部分128设置在位置P，位置P是叠置部分S的第一端E1和中间位置M之间的某处(即，在子部分Sa内)。这里，第一端E1和第二端E2是叠置部分S的两个周向端。沿着中心轴线117从第一端E1到转子叶片122的距离L大于从第二端E2到转子叶片122的距离L。中间位置M在周向上位于叠置部分S的中间。注意的是，在本优选实施方式中，第一端E1是叠置部分S关于旋转方向120的前端，而第二端E2是叠置部分S关于旋转方向120的后端。因此，可以在连接构件123的叠置部分S内的位置设置用于移动部分133的容器，在该位置，设置有移动部分133的模具132和连接构件123中对应于叠置部分S的那部分的径向内表面129或径向外表面130之间紧密接触的程度较大。这样可以容易地将叶轮101从模具132中分离出来，同时更有效地防止当通过移动部分133将叶轮101推出模具132之外时转子叶片122和连接构件123发生变形。

更优选地，在本优选实施方式中，在叠置部分S的第一端E1和中间位置M之间的部分内(即，在子部分Sa内)，与中间位置M相比，宽度增大部分128的位置P在周向上更靠近第一端E1。在这种情况下，可以在连接构件123的叠置部分S内的位置设置用于移动部分133的容器，在该位置，设置有移动部分133的模具132和连接构件123中对应于叠置部分S的那部分的径向内表面129或径向外表面130之间紧密接触的程度较大。这样可以容易将叶轮101从模具132中分离出来，同时更加有效地防止当通过移动部分133将叶轮101推出模具132之外时转子叶片122和连接构件123发生变形。

更加优选地，在本优选实施方式中，宽度增大部分128设置在第一端E1的附近。在叠置部分S的第一端E1和第二端E2中，第一端E1具有距离转子叶片122更大的距离L。换言之，在本优选实施方式中，当沿着中心轴线117的方向观察时，宽度增大部分128设置在叠置部分S内的转子叶片122的前缘122a连接到连接构件123的位置附近。因此，可以在连接构件123的叠置部分S内的位置附近设置用于移动部分133的容器，在该位置，设置有移动部分133的模具132和连接构件123中对应于叠置部分S的那部分的径向内表面129或径向外表面130之间紧密接触的程度最大。这样可以容易地将叶轮101从模具132中分离出来，同时更加有效地防止当通过移动部分133将叶轮101推出模具132之外时转子叶片122和连接构件123发生变形。

在本优选实施方式中，每个宽度增大部分128径向向内的凸出部从表面127到对应转子叶片122的表面连续地沿着中心轴线117延伸形成均匀的形状。因此，容易通过使用模具131或132(在本优选实施例中是模具132)使连接构件123中设置有宽度增大部分128的这些部分成型。换言之，在本优选实施方式中，在连接构件123的内表面129上与宽度增大部分128对应的位置处设置凸出部分135，凸出部分135从表面127到转子叶片122的表面沿着中心轴线117以脊的形状连续延伸。

如上所述，叶轮101的每个转子叶片122的剖面相对于与中心轴线117垂直的平面倾斜，使得与转子叶片122的后缘122b相比，转子叶片122的前缘122a更进一步地位于入口侧。因此，分模线136和137分别限定在叶轮101的连接构件123中位于每两个相邻转子叶片122之间的那些部分的内表面129和外表面130上，分模线136和137分别包括基本上沿着中心轴线117或者沿着相对于中心117倾斜的方向延伸的部分136a和137a。在本优选实施方式中，这些部分136a和137a基本上沿着中心轴线117的方向延伸。注意的是，本文所使用的术语“分模线”指的是沿着两个或多个模具相交的线在树脂成型制品表面上形成的树脂成型制品变形部分。

在本优选实施方式中，形成在连接构件123的内表面129上的分模线136的部分136a和形成在连接构件123的外表面130上的分模线137的部分137a布置在互不相同的周向位置(参见图11)。

如上所述，根据本优选实施方式的叶轮101不存在这样的问题，即，可能由于在注塑成型之后连接构件123被移动部分133推出模具131或132之外而造成叶轮101的连接构件123的变形。同时，由于连接构件123径向厚度增大而导致的连接构件123质量增加以及连接构件123的流体特性的劣化减少到最小水平，使得风扇装置111能够稳定有效地产生气流。

参照图8，在根据本优选实施方式的叶轮101中，浇口痕210(即，在注塑成型过程中使用的浇口的残留)在支撑部分121的入口侧表面上优选布置在转子叶片122的基部附近。因此，在注塑成型时，将树脂材料通过每个转子叶片122填充到连接构件123中。因此，树脂或塑料材料最后到达连接构件123内的位置是连接构件123中每两个相邻转子叶片122的基本上中间的附近，并且可能在其附近出现气体燃烧。气体燃烧造成成型制品的外观劣化(例如，由于燃烧导致的短模具、污点等)以及成型制品强度的降低(例如，填充树脂或塑料、焊接线等的密度减小)，并且需要采取正确措施。

一个示例性措施是在叶轮101的连接构件123的表面126或127(在本优选实施方式中是表面127)上的多个位置处布置阀拴，并且使用阀拴从模具中排出在成型过程中产生的气体。在如图11中所示的优选实施方式中，例如，对于转子叶片122中的一个叠置连接构件123的表面127中的每个叠置部分S，阀栓设置在叠置部分S内的周向中间位置M的两个周向侧(例如，叠置部分S的两端E1和E2)上。在图11中，示出了阀栓的栓标230a和230b。从而，布置成允许放置阀栓的空间设置在模具131和132中与布置阀栓的位置对应的部分。

虽然以上已经描述了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，本发明不限于上述优选实施方式，并且在不脱离本发明的范围和精神的情况下可以进行各种变型和修改。

Claims (20)

1.一种叶轮，包括：

支撑部分，该支撑部分定心于中心轴线上；

多个叶片，所述叶片从所述支撑部分的外表面径向向外延伸，并且被布置成与所述支撑部分一起围绕所述中心轴线旋转，以产生气流；以及

基本上环形的连接构件，所述连接构件沿着定心于所述中心轴线上的任意圆周在周向上延伸，并且被布置成使所述叶片相互连接，其中，

在每个所述叶片中，所述叶片的前缘与所述叶片的叶片端的相交点相对于所述前缘与所述支撑部分的外表面的相交点关于旋转方向靠前定位，所述前缘是叶片的关于所述旋转方向最靠前定位的边缘，所述叶片端是所述叶片的径向外端，并且

所述连接构件设置于每个所述叶片的所述叶片端的径向内侧。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，所述连接构件设置在距离每个所述叶片的基部的径向距离为总叶片长度的大致70％至大致90％处，所述总叶片长度是沿着径向测量的所述叶片的尺寸。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其中，在每个所述叶片中，所述叶片的后缘与所述叶片端的相交点相对于所述前缘与所述支撑部分的所述外表面的相交点关于所述旋转方向靠前定位，所述后缘是叶片的关于所述旋转方向最靠后定位的边缘。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其中，当每个所述叶片在一直线处被划分为前部和后部时，各个叶片的所述前部的体积大于各个叶片的所述后部的体积，所述前部和所述后部相对于所述直线关于所述旋转方向分别向前和向后定位，所述直线连接所述前缘与所述支撑部分的所述外表面的相交点和所述中心轴线。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其中，通过注塑成型的连续的树脂或塑料构件来限定所述支撑部分、所述叶片和所述连接构件。

6.根据权利要求4所述的叶轮，其中，所述连接构件包括沿着所述中心轴线以相反方向面对的两个表面，并且所述两个表面中的至少一个在其上设置至少一个宽度增大部分，所述宽度增大部分是通过所述表面的径向宽度增大来限定的。

7.根据权利要求6所述的叶轮，其中，所述至少一个宽度增大部分设置在叠置部分内，其中当沿着所述中心轴线的方向观察时，所述连接构件的其上设置有所述宽度增大部分的表面与所述叶片中的一个叠置。

8.根据权利要求7所述的叶轮，其中，在位于所述叠置部分的周向端部处的所述叠置部分的第一端和第二端中，至少一个宽度增大部分设置在所述第一端附近，所述第一端沿着所述中心轴线与所述叶片的距离大于所述第二端沿着所述中心轴线与所述叶片的距离。

9.根据权利要求7所述的叶轮，其中，对于多个叶片中的单独一个，所述至少一个宽度增大部分设置在所述叠置部分内。

10.根据权利要求6所述的叶轮，其中，所述至少一个宽度增大部分限定用于接收模具的移动部分的容器，所述模具被布置成使所述树脂或塑料构件成型，所述移动部分被布置成相对于所述模具可移动，以将所述树脂或塑料构件推出到所述模具外。

11.根据权利要求1所述的叶轮，其中，所述连接构件基本上是关于所述中心轴线延伸的圆柱形形状。

12.根据权利要求1所述的叶轮，其中，每个所述叶片的所述叶片端与所述后缘的相交点及附近区域具有曲线形状。

13.根据权利要求1所述的叶轮，其中，在所述叶片的位于所述连接构件径向外侧的部分内，与每个所述叶片的最大程度地朝向沿着所述中心轴线的叶轮出口侧定位的部分相比，所述连接构件的在所述出口侧的端部更进一步地朝向所述出口侧定位。

14.根据权利要求1所述的叶轮，其中，在每个所述叶片的位于所述连接构件的径向内侧的部分内，在每个所述叶片沿着所述中心轴线的叶轮出口侧的端部包括相对于所述连接构件的在所述出口侧的端部朝向所述出口侧伸出的部分。

15.根据权利要求1所述的叶轮，其中，每个所述叶片的与所述连接构件的内表面相交的部分中在沿着所述中心轴线的叶轮出口侧的端部基本上位于与所述连接构件的在所述出口侧的端部相同的轴向位置。

16.根据权利要求1所述的叶轮，其中，与每个所述叶片的与所述连接构件的内表面相交的那部分在沿着所述中心轴线的叶轮出口侧的端部相比，所述连接构件的在出口侧的端部更进一步地朝向所述出口侧定位。

17.根据权利要求1所述的叶轮，其中，在每个所述叶片的位于所述连接构件径向内侧的那部分中，与所述连接构件的位于沿着所述中心轴的叶轮入口侧的端部相比，所述叶片在所述入口侧的端部更进一步地朝向沿着所述中心轴线的叶轮出口侧定位。

18.根据权利要求1所述的叶轮，其中，与每个所述叶片的位于沿着所述中心轴线的叶轮出口侧的端部相比，所述连接构件的在所述出口侧的端部更进一步地位于所述出口侧。

19.一种风扇装置，包括：

权利要求1所述的叶轮；

电动机，该电动机被布置成驱动所述叶轮；

外部框架构件，该外部框架构件被布置成环绕所述叶轮；以及

支撑构件，所述支撑构件被布置于所述外部框架构件的径向内侧，用于支撑所述电动机。

20.一种制造叶轮的方法，所述叶轮包括：

支撑部分，该支撑部分具有定心于中心轴线上的圆柱形外表面；

多个叶片，所述叶片从所述支撑部分的所述圆柱形外表面径向向外延伸，并且被布置成与所述支撑部分一起围绕所述中心轴线旋转，以产生气流；以及

基本上环形的连接构件，所述连接构件关于所述中心轴线沿着周向延伸，包括沿着所述中心轴线以相反方向面对的两个表面，并且被布置成使所述叶片相互连接，其中，

所述连接构件的所述两个表面中的至少一个在其上设置了至少一个宽度增大部分，所述宽度增大部分是通过所述表面的径向宽度增大来限定的，

所述方法包括如下步骤：

将树脂或塑料注入到封闭空间中，以将所述叶轮的所述支撑部分、所述叶片和所述连接构件一体限定为连续的树脂或塑料构件，所述封闭空间是由沿着所述中心轴线彼此分隔开的一对模具限定的；以及

沿着所述中心轴线将所述模具彼此分离，同时沿着使所述树脂或塑料构件与所述模具分离的方向，推动所述树脂或塑料构件中的所述连接构件的至少一个宽度增大部分，且所述模具的移动部分被布置成沿着所述中心轴线相对于所述模具可移动。

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