CN102192161A

CN102192161A - 离心式多叶风扇

Info

Publication number: CN102192161A
Application number: CN2011100636808A
Authority: CN
Inventors: 今东升一; 酒井雅晴; 三石康志
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2011-03-14
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2031-03-14
Also published as: DE102011013040A1; DE102011013040B4; US20110229327A1; JP5287772B2; CN102192161B; US8870541B2; JP2011190776A

Abstract

本发明公开了一种离心式多叶风扇，包括可旋转轴(11)、叶片(21)、侧盖(22)和主罩盖(23)。前缘(213)具有在从主罩盖(23)朝向侧盖(22)的方向上径向向外倾斜的形状。当从轴向观察时，正压面(215)侧的角部(217)位于正压面参考曲线(L1)的在正压面侧参考角部(C1)处的切线上，并且当从轴向观察时，负压面(216)的曲率半径在从侧盖(22)朝向主罩盖(23)的方向上变大。

Description

离心式多叶风扇

技术领域

本发明涉及一种离心式多叶风扇，其中许多叶片绕着可旋转轴布置，并且所述风扇适用于用于车辆的空调系统中的鼓风机。

背景技术

传统地，JP-A-2000-009083和JP-A-2006-125229中记载了叶片前端逐渐变尖的这种类型的离心式多叶风扇。“叶片前端逐渐变尖”意味着所述离心式多叶风扇为渐缩式(锥形)风扇，并且所述风扇的侧盖侧(抽吸侧)的内径大于该风扇的主罩盖侧(与抽吸侧相对的一侧)的内径。

具体地，在上述的传统技术中，通过使拱弧线的前缘从主罩盖侧朝向侧盖侧逐渐变短使得从侧面看到的上部前缘端部形状为大致圆弧形或大致椭圆形。

JP-A-2000-009083描述了渐缩式风扇的以下效果。由于内径在用作流入端口的侧盖侧区域中延伸，因此可以减小流入阻力，而在用作流动的主流的主罩盖侧，通过利用长的叶片弦有效地产生鼓风效果。

JP-A-2006-125229中描述了渐缩式风扇的以下效果。在用作抽吸部分的侧盖侧的区域中，抽吸部分增大，从而改进了容气量性能；并且到叶片前缘的距离较大以削弱湍流，从而实现噪音减小。另一方面，在其它区域中，由于弦长照常较长，因此增加了静压力。

然而，在上述的传统技术的渐缩式风扇中，在侧盖侧容易造成叶片前缘处出现剥离(exfoliation)，从而导致性能下降。该问题将在下面进行说明。

图8A-8C为说明这些传统技术的问题的视图。

图8B和图8C中的角度β1′和β2′表示相应的横截面处的入口角度。所述入口角度为在叶片121的各个横截面(在垂直于可旋转轴的方向上截取叶片121时得到的横截面表面)上，正压面1215侧的角部1217处的正压面1215的切线与正压面1215侧的角部1217处的叶栅线(图8B和图8C中的交替的一长两短虚线)的切线之间的角度。正压面1215为叶片121的在旋转方向R′侧的表面，而负压面1216为与旋转方向R′相反的一侧的表面。

如图8B和8C清楚地所示，侧盖122侧的沿线ⅧC-ⅧC截得的横截面上的入口角度β2′远远大于主罩盖123侧的沿线ⅧB-ⅧB截得的横截面上的入口角度β1′。更具体地，在该比较例中，拱弧线的前端形成为朝向侧盖122变短。因此，拱弧线的前端的方向在侧盖122侧与主罩盖123侧之间明显不同。因此，入口角度在侧盖122侧与主罩盖123侧之间也明显不同。

因此，在离心式多叶风扇中，如图8A中的箭头所指示，比较而言，在主罩盖123侧，气流方向的变化(从旋转轴线方向到径向方向的变化)为逐渐变化，而在侧盖122侧，气流方向的变化快。因此，侧盖122侧的流入速度慢于主罩盖123侧的流入速度。此外，叶片前缘处的周缘速度在具有较大内径的侧盖122侧比具有较小内径的主罩盖123侧大。

因此，为了限制叶片前缘处的剥离(exfoliation)，理想的是入口角度应该从主罩盖123侧朝向侧盖122侧变小。然而，在上述的比较例中，相反地，侧盖122侧的入口角度β2′大于主罩盖123侧的入口角度β1′。因此，在侧盖122侧，流入条件(流入速度)与入口角度之间出现明显不一致。因此，造成叶片前缘处出现剥离，并且最终导致性能下降。

发明内容

本发明解决了上述缺点中的至少一个。因此，本发明的一个目的是限制在渐缩式风扇中的叶片前缘处出现剥离。

为了获得本发明的目的，提供一种离心式多叶风扇，所述离心式多叶风扇用于从风扇的轴向上的风扇的一个端部侧吸取空气，并且用于将所述空气从风扇径向向外吹出。所述风扇包括可旋转轴、多个叶片、侧盖和主罩盖。多个叶片围绕可旋转轴布置。侧盖将多个叶片的在所述一个端部侧的各个端部连接在一起。主罩盖连接到可旋转轴，并且将多个叶片的在风扇的在轴向上的另一端部侧的各个端部连接在一起。多个叶片中的每一个都包括相应的正压面、相应的负压面和相应的前缘。正压面在可旋转轴的旋转方向上位于叶片的前侧。负压面在所述旋转方向上位于后侧。前缘在径向向内的方向上位于叶片的前侧。前缘包括位于所述前缘的正压面侧的角部和位于所述前缘的负压面侧的角部。前缘具有在从主罩盖朝向侧盖的方向上径向向外倾斜的形状。假设：在垂直于可旋转轴的方向上截取多个叶片中的每一个的侧盖侧区域得到的横截面为参考横截面；在沿着所述参考横截面截取正压面时得到的曲线为正压面参考曲线；以及位于所述参考横截面上的正压面侧的角部为正压面侧参考角部，则，当从轴向观察时，正压面侧的角部位于正压面参考曲线的在正压面侧参考角部处的切线上，以及当从轴向观察时，负压面的曲率半径在从侧盖朝向主罩盖的方向上变大。

附图说明

本发明及其另外的目的、特征和优点一起从以下说明、所附权利要求以及附图中得到最好地理解，在所述附图中：

图1是显示根据本发明的第一实施例的鼓风机的截面图；

图2是显示图1中的离心式多叶风扇的立体图；

图3是沿图1的Ⅲ-Ⅲ线截得的横截面图；

图4是显示图1中的风扇的截面图；

图5是通过比较显示根据第一实施例的入口角度和根据比较例的入口角度的曲线图；

图6是显示根据本发明的第二实施例的离心式多叶风扇的截面图；

图7是显示根据本发明的第三实施例的离心式多叶风扇的截面图；

图8A是显示比较例中的之前提出的离心式多叶风扇(渐缩式风扇)的截面图；

图8B是沿图8A中的Ⅷ-Ⅷ线截得的主罩盖侧的横截面图；以及

图8C是沿图8A中的ⅧC-ⅧC线截得的侧盖侧的横截面图。

具体实施方式

(第一实施例)

下面将参照附图说明本发明的第一实施例。本实施例是将本发明的离心式多叶风扇应用到用于车辆的空调系统中的鼓风机。图1是示意性地显示本实施例中的具有离心式多叶风扇的离心式鼓风机的截面图。

离心式鼓风机包括：具有可旋转轴11的电动机1；离心式多叶风扇(下面将称为风扇)2，所述离心式多叶风扇通过电动机1旋转以吹出空气并且由树脂制成；和树脂涡形壳(下面将称为外壳)3，所述树脂涡形壳容纳风扇2，并且具有使从风扇2吹出的空气聚集的螺旋状通道31。

外壳3设置有用于空气的抽吸端口32，所述抽吸端口在风扇旋转轴线方向(下面将称为轴向方向)上朝向一个端部侧(图1中的上侧)开口。朝向风扇2的内圆周侧延伸以将进入空气引导到抽吸端口32中的钟形口33形成在抽吸端口32的外边缘部分处。

如图2中所示，通过围绕可旋转轴11布置许多板状叶片21获得风扇2。叶片21的在轴向上的一个端部侧(抽吸端口32侧)的端部211通过侧盖22连接在一起。侧盖22形成为从风扇径向(下面将称为径向)上的外侧覆盖叶片21的环形。环形侧盖22可以从轴向上的外侧覆盖叶片21的端部211。

叶片21的在叶片的轴向上的另一端部侧(与抽吸端口32相对的一侧)的端部212通过圆盘状主罩盖23连接在一起。叶片21、侧盖22和主罩盖23由树脂一体地形成。主罩盖23在其中心部分处连接到可旋转轴11，并且电动机1的驱动力通过可旋转轴11和主罩盖23传输到风扇2。

风扇2通过电动机1旋转，使得风扇2将空气从该风扇在轴向上的一个端部侧(侧盖22侧)吸入风扇2，并且径向向外吹出吸入的空气。

下面将说明叶片21的具体形状。如图1中所示，叶片21的前缘213具有从主罩盖23侧朝向侧盖22侧径向向外倾斜的形状。因此，风扇2具有锥形形状，使得风扇2的内径从该风扇在轴向上的一个端部侧向该风扇在轴向上的另一端部侧减小。

在本实施例中，叶片21的后缘214平行于可旋转轴11的径向从主罩盖23侧向侧盖22侧延伸。因此，风扇2的外径从该风扇在轴向上的一个端部侧向该风扇在轴向上的另一端部侧保持一致。

图3是显示沿线Ⅲ-Ⅲ截得的图1中的叶片21的横截面图。Ⅲ-Ⅲ横截面为当在垂直于轴向的方向上截取叶片21在侧盖22侧的区域时获得的横截面表面，并且为在设计叶片21的形状时作为参考的参考横截面。图3中的箭头R指示风扇2的旋转方向。

叶片21的在旋转方向R侧的表面在下面被称为正压面215，而叶片21的在与旋转方向R相对的一侧的表面在下面被称为负压面216。

叶片21在前缘213处具有预定的叶片厚度t。因此，叶片21的前缘213包括正压面215侧的角部217和负压面216侧的角部218。

例如，角部217、218由于制造原因实际上可以形成为略圆的形状。在这种情况下，本说明中的角部217、218表示假设所述角部不会形成圆形的情况下的假想角部。

正压面215侧的角部217在下面被称为正压面侧角部，负压面216侧的角部218在下面被称为负压面侧角部218。

在图3中，曲线L1表示在沿Ⅲ-Ⅲ横截面(参考横截面)截取正压面215时得到出的曲线，并且下面被称为正压面参考曲线。在图3中，曲线L2表示在沿Ⅲ-Ⅲ横截面(参考横截面)截取负压面216时得到的曲线，并且下面被称为负压面参考曲线。在图3中，线段E1表示Ⅲ-Ⅲ横截面上的前缘213。

在图3中，点C1表示Ⅲ-Ⅲ横截面上的正压面侧角部217，并且下面被称为正压面侧参考角部。在图3中，点C2表示沿着Ⅲ-Ⅲ横截面在负压面216侧的角部218，并且C2在下面被称为负压面侧参考角部。

当如图3从轴向观察时，叶片21的正压面215与同一曲线重叠。另一方面，当从图3中的轴向观察时，叶片21的负压面216没有与相同的曲线重叠。负压面216的曲率半径从侧盖22侧向主罩盖23侧变大。

当如图3从轴向观察时，正压面侧角部217位于正压面参考曲线L1的在正压面侧参考角部C1处的切线上。

当如图3从轴向观察时，负压面侧角部218位于平行于正压面参考曲线L1从负压面侧参考角部C2延伸的直线上。因此，前缘213的叶片厚度t从侧盖22侧到主罩盖23侧保持一致。

在图3中，角度β1表示叶片21的在主罩盖23侧的区域处的入口角度，角度β2表示叶片21的在侧盖22侧(具体地，Ⅲ-Ⅲ横截面)的区域处的入口角度。

所述入口角度为在叶片21的各个横截面(当沿垂直于可旋转轴11的方向截取叶片21时得到的横截面)上，正压面215的在表面215侧的角部217处的切线与叶栅线(图3中交替一长两短的虚线)的在表面215侧的角部217处的切线之间的角度。

在本实施例中，如图1中所示，在叶片21的在侧盖22侧的端部附近(Ⅲ-Ⅲ横截面的侧盖22侧的区域)，叶片21具有以比其余区域更陡峭的角度倾斜的锥形形状。

在本实施例中，如图4中所示，叶片21的各个预定的横截面上的叶片长度被设定成相同。

具体地，叶片21的前缘213和后缘214被分别以预定数量的划分点(虚拟点)Si1至Si6和So1至So6等份地划分，使得沿着前缘213和后缘214的长度(沿着图4中的交替一长两短的虚线的长度)相同。假设连接这些预定数量的划分点Si1至Si6和So1至So6中的相同编号的划分点的线为划分线(虚拟线)Z1至Z6，则各预定的横截面为包括这些划分线Z1至Z6的各个横截面表面。叶片长度被限定为L＝(Do-Di)/2，给定L为叶片长度，Do为风扇外径，Di为风扇内径。

在图1和图2的例子中，侧盖22形成为简单的环形。可选地，如图4中所示，侧盖22可以形成为从径向外侧覆盖叶片21的罩盖形状。此外，在图1和图2的例子中，叶片21的后缘214平行于可旋转轴11的径向从主罩盖23侧向侧盖22侧延伸。可选地，如图4的例子中，叶片21的后缘214可以从主罩盖23侧朝向侧盖22侧径向向外倾斜。

由于上述结构造成的鼓风机的操作将在下面进行说明。当用于车辆的空调系统被启动并从而使电动机1旋转时，风扇2通过来自电动机1的旋转驱动力而旋转。当风扇2旋转时，风扇2从外壳3的抽吸端口32抽吸空气，并将所述空气吹出到通道31中。通过外壳3的空气出口(未示出)吹送吹出到通道31中的空气。

在本实施例中，当如图3从轴向观察时，表面215侧的角部217位于正压面参考曲线L1的在正压面侧参考角部C1处的切线上。因此，正压面215的在表面215侧的角部217处的切线的方向在主罩盖23侧与侧盖22侧相同。换句话说，前缘213的方向在侧盖22侧与主罩盖23侧相同。因此使得主罩盖23侧的入口角度β1与侧盖22侧的入口角度β2之间的差值很小。

特别是，在本实施例中，当从轴向观察时，叶片21的正压面215与同一曲线重叠。因此，正压面215的在表面215侧的角部217处的切线的方向在主罩盖23侧与侧盖22侧完全相同。因此使得主罩盖23侧的入口角度β1与侧盖22侧的入口角度β2之间的差值甚至更小。

在本实施例中，由于风扇2的内径在主罩盖23侧与侧盖22侧不同，因此叶栅线的在表面215侧的角部217处的切线方向在主罩盖23侧与侧盖22侧之间不同。

因此，在本实施例中，其中正压面215的在表面215侧的角部217处的切线方向在主罩盖23侧与侧盖22侧完全相同，由于叶栅线的所述切线方向在主罩盖23侧与侧盖22侧不同，因此主罩盖23侧的入口角度β1与侧盖22侧的入口角度β2之间存在差异。

图5是在本实施例与图8A-8C中的比较例之间比较入口角度的曲线图。在图5中，以本实施例与比较实例在主罩盖侧的入口角度相同的情况为例子。

如图5中所示，在本实施例中，与上述的比较例相比，限制了入口角度从主罩盖侧朝向侧盖侧的增加。因此，侧盖侧与主罩盖侧的入口角度差Δβ小。

因此，在侧盖侧的流入条件(流入速度)与入口角度之间的不一致保持很小。因此，在渐缩式风扇中，限制了叶片前缘处出现剥离，并且最终抑制了性能变差。

此外，在本实施例中，当如图3所示从轴向观察时，通过使叶片21的负压面216具有从侧盖22侧向主罩盖23侧变大的曲率半径，使得前缘213的叶片厚度从侧盖22侧向主罩盖23侧恒定。因此，在叶片前缘处的剥离被进一步抑制。

当从轴向观察时，负压面216具有从侧盖22侧向主罩盖23侧变大的曲率半径。因此，即使正压面215侧的角部217位于正压面参考曲线L1的在正压面侧参考角部C1处的切线上，也能够限制侧盖22侧与主罩盖23侧之间的前缘213处的叶片厚度t的差值的增加。因此，限制了叶片前缘处的剥离。

在本实施例中，通过如图4中使各个预定的横截面上的叶片长度彼此相同，也在侧盖22侧充分地确保叶片21的叶片长度。因此，充分确保在前缘213处剥离的流动再次附着后的整流(rectification)区域。因此，实现性能提高。

另外，在本实施例中，当从轴向观察时，叶片21的正压面215与同一曲线重叠，并且叶片21的负压面216具有从侧盖22侧朝向主罩盖23侧变大的曲率半径。因此，当叶片21成形时，在轴向(图1中的上下方向)上移除成形模具，从而容易实现模具的移除。因此，简化了用于叶片21的成形模具，并且最终可以减少生产成本。

(第二实施例)

在第一实施例中，叶片21的前缘213大致线性倾斜。在本发明的第二实施例中，如图6中所示，叶片21的前缘213类似于二次曲线地倾斜。

更具体地，叶片21的前缘213的倾斜度从主罩盖23侧朝向侧盖22侧变小。同样地，在本实施例中，产生与第一实施例相似的操作和效果。

另外，在图6的例子中，主罩盖23的中心侧区域朝向轴向上的一个端部侧(图6中的上侧)凹陷。通过将电动机1的一部分设置在主罩盖23的该凹陷部中实现了离心式鼓风机的轴向尺寸的减小。

(第三实施例)

在第二实施例中，叶片21的前缘213类似于二次曲线地倾斜。在本发明的该第三实施例中，如图7中所示，叶片21的前缘213类似于圆弧倾斜。具体地，叶片21的前缘213的倾斜度从主罩盖23侧朝向侧盖22侧变大。同样地，在本实施例中产生与上述的第一和第二实施例相似的操作和效果。

在上述的实施例中，说明了将本发明的离心式多叶风扇应用到用于车辆的空调系统中的鼓风机的例子。然而，本发明的离心式多叶风扇不限于此，而是也可以将本发明应用到各种离心式鼓风机。

本领域的技术人员将容易想到另外的优点和变形。因此，从较宽方面来看，本发明不限于所显示和说明的具体细节、代表性设备和图示的例子。

Claims

1.一种离心式多叶风扇，所述离心式多叶风扇用于从所述风扇的轴向上的所述风扇的一个端部侧吸取空气，并且用于将所述空气从所述风扇径向向外吹出，所述风扇包括：

可旋转轴(11)；

多个叶片(21)，所述多个叶片绕着所述可旋转轴(11)布置，其中：

所述多个叶片(21)中的每一个都包括：

相应的正压面(215)，所述正压面在所述可旋转轴(11)的旋转方向(R)上位于叶片的前侧；

相应的负压面(216)，所述负压面在所述旋转方向(R)上位于叶片的后侧；和

相应的前缘(213)，所述前缘在径向向内的方向上位于叶片的前侧；以及

所述前缘(213)包括位于所述前缘的正压面(215)侧的角部(217)和位于所述前缘的负压面(216)侧的角部(218)；

侧盖(22)，所述侧盖将所述多个叶片(21)的在所述一个端部侧的各个端部(211)连接在一起；和

主罩盖(23)，所述主罩盖连接到所述可旋转轴(11)，并且将所述多个叶片(21)的在所述风扇的在所述轴向上的另一端部侧的各个端部(212)连接在一起，其中：

所述前缘(213)具有在从所述主罩盖(23)朝向所述侧盖(22)的方向上径向向外倾斜的形状；以及

假设：

在垂直于所述可旋转轴(11)的方向上截取所述多个叶片(21)中的每一个的侧盖(22)侧区域得到的横截面为参考横截面；

在沿着所述参考横截面截取所述正压面(215)时得到的曲线为正压面参考曲线(L1)；以及

位于所述参考横截面上的所述正压面(215)侧的角部(217)为正压面侧参考角部(C1)，

则，

当从所述轴向观察时，所述正压面(215)侧的角部(217)位于所述正压面参考曲线(L1)的在所述正压面侧参考角部(C1)处的切线上，以及

当从所述轴向观察时，所述负压面(216)的曲率半径在从所述侧盖(22)朝向所述主罩盖(23)的方向上变大。

2.根据权利要求1所述的离心式多叶风扇，其中，所述负压面(216)的所述曲率半径被设定成使得所述多个叶片(21)中的每一个在所述相应的前缘(213)处的叶片厚度(t)在从所述侧盖(22)朝向所述主罩盖(23)的方向上是一致的。

3.根据权利要求1所述的离心式多叶风扇，其中，当从所述轴向观察时，所述正压面(215)与同一曲线重叠。

4.根据权利要求1所述的离心式多叶风扇，其中：

所述多个叶片(21)中的每一个都包括在所述径向向内的方向上位于所述叶片的后侧的相应的后缘(214)；以及

假设：

所述前缘(213)以预定数量的第一划分点(Si1至Si6)被等份地划分，所述第一划分点在从所述主罩盖(23)朝向所述侧盖(22)的方向上以升序从一开始编号；

所述后缘(214)以预定数量的第二划分点(So1至So6)被等份地划分，所述第二划分点在从所述主罩盖(23)朝向所述侧盖(22)的方向上以升序从一开始编号；以及

所述预定数量的第一划分点(Si1至Si6)和所述预定数量的第二划分点(So1至So6)通过多个划分线(Z1至Z6)一对一地相连，使得所述预定数量的第一划分点(Si1至Si6)中的每一个和所述预定数量的第二划分点(So1至So6)中对应的一个相连，其中所述预定数量的第二划分点中对应的一个与所述预定数量的第一划分点(Si1至Si6)中的每一个以相同的顺序布置，

则，

所述多个叶片(21)中的每一个沿着包括所述多个划分线(Z1至Z6)的各个横截面具有相同的叶片长度。

5.根据权利要求1所述的离心式多叶风扇，其中，所述前缘(213)具有在从垂直于所述可旋转轴(11)的方向观察时类似于二次曲线的倾斜形状。

6.根据权利要求1所述的离心式多叶风扇，其中，所述前缘(213)具有在从垂直于所述可旋转轴(11)的方向观察时类似于圆弧的倾斜形状。