CN102235389B - 鼓风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制噪音的鼓风机。具备：具有多个叶片(37)的叶轮(3)；具有使叶轮(3)旋转的旋转轴(9)的电动机(1)；具有吸入口(51)和喷出口(53)，且具有内置叶轮(3)的风洞(55)的壳体(5)。在风洞(55)的内壁面，对应于吸入口(51)侧的与轮廓的四个角部相对应的四个部位的位置，形成有随着从喷出口(53)侧朝向吸入口(51)而向旋转轴(9)的径向外侧倾斜且沿叶轮(3)的旋转方向延伸的四个锥部(65)。锥部(65)具有从位于与叶轮(3)旋转方向相反的方向上的一端朝向位于旋转方向上的另一端而与旋转轴(9)的轴线A之间的角度逐渐减小的形状。

Description

鼓风机

技术领域

本发明涉及包含轴流鼓风机、离心鼓风机等在内的鼓风机(鼓风风扇)。

背景技术

在日本特开2010-7545号公报中，作为鼓风机的一例，公开有一种轴流鼓风机，具备：具有多个叶片的叶轮；使该叶轮旋转的电动机；具有风洞的壳体，该风洞将通过叶轮的旋转而从吸入口吸入的气体从喷出口喷出。在该鼓风机中，壳体的设有吸入口的面的轮廓的形状实际上具有矩形形状。并且在减少从吸入口周边产生的噪音而减少从鼓风机整体产生的噪音的目的下，在风洞的内壁面上的与吸入口侧的轮廓的四个角部对应的四个部位的位置上形成四个锥部，这四个锥部随着从喷出口侧朝向吸入口而向旋转轴的径向外侧倾斜且沿叶轮的旋转方向延伸。

专利文献1：日本特开2010-7545号公报

然而，在以往的结构中，在抑制噪音方面存在界限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与以往相比能够抑制噪音的鼓风机。

本发明的改良对象的鼓风机具备：具有多个叶片的叶轮；具有使该叶轮旋转的旋转轴的电动机；壳体。在本说明书中，鼓风机是指通过使叶轮旋转而吸入、喷出气体的包含轴流鼓风机、离心鼓风机、斜流鼓风机等鼓风机在内的设备。壳体具有吸入口和喷出口，至少内置叶轮，并通过叶轮的旋转将从吸入口吸入的气体从喷出口喷出。而且，壳体的设有吸入口的面的轮廓的形状实际上具有矩形形状。此处的实际上矩形形状是指四个角部成为直角的完全的矩形形状及矩形的角部带有小的圆角或锥度的矩形形状，也包含在轮廓的外周部形成有将引线卡止的卡止部构成用的槽部的情况等。并且，在风洞的内壁面上，对应于与吸入口侧的轮廓的四个角部相对应的四个部位的位置，形成有随着从喷出口侧朝向吸入口而向旋转轴的径向外侧倾斜且沿叶轮的旋转方向延伸的四个锥部。在本发明中，锥部具有主要部分，该主要部分具有从位于与旋转方向相反的方向上的一端朝向位于旋转方向上的另一端而与旋转轴的轴线之间的角度逐渐减小的形状。在此“角度逐渐减小”除了角度连续减小的情况之外，还包含角度逐级减小的情况。

如本发明所示，四个角部的锥部的主要部分具有从位于与旋转方向相反的方向上的一端朝向位于旋转方向上的另一端而与旋转轴的轴线之间的角度逐渐减小的形状时，与以往相比，能够抑制吸入口侧产生的噪音。其原因可以推测为，通过如此确定锥部的形状，在气体流入壳体内部时，吸入口的缘部与流入的空气之间的摩擦阻力减小，而顺利地吸入空气。采用此种结构时，确认到了从鼓风机整体产生的噪音的频率分量中的尤其是高频区域的频率分量的声压下降的情况。而且，也确认到了叶轮的叶片的张数引起的声压峰值的频率分量的声压下降的情况。本发明者考虑到该现象有助于鼓风机整体的噪音减少。

在更具体的鼓风机中，通过轴线为垂线的假想平面将风洞分割成两部分，假定为分成位于吸入口侧的第一风洞部分和位于喷出口侧的第二风洞部分时，所述的四个角部的锥部形成在第一风洞部分的内壁面。

优选，锥部具有位于喷出口侧而沿旋转方向延伸的第一边和位于吸入口侧的第二边，并将形状确定为使第二边随着朝向旋转方向而接近第一边。如此，能够更顺利地吸入空气。

也可以使锥部的第二边的一端侧的端部与壳体的形成有吸入口的面连续，并使第一边和第二边在另一端侧的端部收敛。如此，能够更顺利地吸入空气。

此外，也可以在第一风洞部分的内壁面的锥部以外的部分上形成沿第二边且与轴线平行地延伸的平行面。

壳体的设有喷出口的面的轮廓的形状实际上具有矩形形状时，优选对应于与喷出口侧的轮廓的四个角部相对应的四个部位的位置，在第二风洞部分的内壁面上形成随着从吸入口侧朝向喷出口向旋转轴的径向外侧倾斜且沿叶轮的旋转方向延伸的四个另外的锥部。如此，能够减少从喷出口侧产生的噪音。

此外，设置在吸入口附近的四个锥部优选使旋转方向的长度尺寸相等。如此，存在四个锥部的情况下，没能够有大的偏斜地将空气吸入壳体的内部。

若考虑使用实际的鼓风机，则优选将锥部的主要部分相对于轴线的最大角度形成为5～45°。而且，为了提高噪音减少的效果，而优选将锥部相对于轴线的最小角度形成为0°。若为上述角度，则能充分发挥减少噪音的效果。

锥部的主要部分位于第一边与第二边之间。锥部65在第一边的与第三边之间具备其余部分。并且，其余部分的旋转方向的长度尺寸为主要部分的长度尺寸的大致1/4以下的长度尺寸。如此，能够进一步提高噪音的减少效果。

附图说明

图1是将本发明适用于轴流鼓风机的本发明的鼓风机的一实施方式的剖视图。

图2是从吸入口侧观察到的图1所示的鼓风机的壳体的立体图。

图3是从吸入口侧观察到的图1所示的鼓风机的壳体的俯视图。

图4(A)～(D)是将图3的A-A线剖视图、B-B线剖视图、C-C线剖视图、D-D线剖视图依次排列的图。

图5是表示试验中使用的鼓风机的静压与风量的关系的图。

图6是表示在试验中使用的鼓风机的距壳体的吸入口的中心在旋转轴的轴线方向上离开30cm的位置上测定的频率与声压的关系的图。

图7是表示在试验中使用的鼓风机的距壳体的吸入口的中心在与旋转轴的轴线方向正交的方向上离开30cm的位置上测定的频率与声压的关系的图。

符号说明：

1  电动机

3  叶轮

5  壳体

7  定子

9  旋转轴

37 叶片

51 吸入口

53 喷出口

65 锥部

具体实施方式

以下，参照附图，详细说明本发明的实施方式的一例。图1是将本发明适用于轴流鼓风机的鼓风机的一实施方式的剖视图。本实施方式的鼓风机具备：电动机1；在电动机1的作用下进行旋转的叶轮3、内置电动机1及叶轮3的壳体5。壳体5具备后述的吸入口51和喷出口53。电动机1具有定子7和以旋转轴9为中心在定子7的外侧进行旋转的转子11。定子7包括：定子铁心19，其嵌合在对由球轴承构成的轴承13及15进行保持的轴承座49的外侧；绝缘树脂制的绝缘体21，其与该定子铁心19嵌合；定子绕组23，其将该绝缘体21夹在之间而卷绕于定子铁心19的多个突极部。由轴承座49保持的轴承13及15将旋转轴9支承为旋转自如。定子绕组23经由连接导体25与电路基板27的未图示的电路图案电连接。在电路基板27上安装有用于使励磁电流流过定子绕组23的驱动电路。

转子11包括：固定在旋转轴9上的由绝缘性材料形成的筒状的凸起29；经由该凸起29安装在旋转轴9上的由导磁性材料形成的杯状部件31；固定在该杯状部件31上的由多个永久磁铁构成的转子侧磁极33。杯状部件31包括：在中心部具有供凸起29贯通的贯通孔的底壁部31a；从该底壁部31a的外缘部沿旋转轴9的轴线方向延伸的筒状的周壁部31b。构成转子侧磁极33的多个永久磁铁接合在杯状部件31的周壁部31b的内周面上。转子侧磁极33与定子7的定子铁心19的磁极面对置。

叶轮3具备叶轮主体35、固定在叶轮主体35上的多张(在本例中为7张)叶片37。叶轮3通过合成树脂一体成形。叶轮主体35固定在转子11的杯状部件31的外侧。多张叶片37具有从位于电动机1的旋转轴9的轴线方向的一方的吸入口51吸入气体，并从位于轴线方向的另一方的喷出口53喷出气体的形状。

如图2～图4所示，壳体5具有电动机用箱39、壳体主体41、将电动机用箱39和壳体主体41连结的四根辐条43。壳体5通过合成树脂一体成形。需要说明的是，图2及图3是从吸入口51侧观察到的壳体5的立体图及俯视图，图4(A)～(D)是将图3的A-A线剖视图、B-B线剖视图、C-C线剖视图、D-D线剖视图依次排列的图。如图1所示，在电动机用箱39内收纳有定子7的一部分和电路基板27。该电动机用箱39配置在喷出口53的中央部，具有底壁部45和与该底壁部45连续形成而朝向后述的吸入口51侧延伸的周壁部47。在底壁部45的中央形成有安装轴承座49的筒部48。

壳体主体41包括：具有吸入口51和喷出口53的风洞55；设置在风洞55的吸入口51侧的端部上的第一凸缘57；设置在风洞55的喷出口53侧的端部上的第二凸缘59。风洞55的包围喷出口53的部分通过四根辐条43与电动机用箱39的周壁部47连结。第一凸缘57及第二凸缘59都具有在四个角部带有圆角的实际上为矩形的轮廓形状。由此，本实施方式的壳体主体41的设有吸入口51及喷出口53的两个面52及54的轮廓形状分别实际上具有矩形形状。并且，在壳体主体41的第一凸缘部57的四个角部上分别形成有供安装用螺钉贯通的贯通孔41a。

如图1及图4(A)所示，风洞55假定为由假想面I分割成两部分，该假想面I沿与旋转轴9的轴线A正交的方向延伸且以轴线A为垂线。通过该假定，风洞55分为位于吸入口51侧的第一风洞部分61和位于喷出口53侧的第二风洞部分63。对应于吸入口51侧的与面52的轮廓的四个角部(第一凸缘57的四个角部)相对应的四个部位的位置，在第一风洞部分61的内壁面62上形成有四个锥部65(图3)。对应于喷出口53侧的与面54的轮廓的四个角部(第二凸缘59的四个角部)相对应的四个部位的位置，在第二风洞部分63的内壁面上也形成有四个锥部67。形成在第二风洞部分63上的四个锥部67随着从吸入口51侧朝向喷出口53而向旋转轴9的径向外侧倾斜且沿叶轮3的旋转方向延伸。

形成在第一风洞部分61上的四个锥部65分别形成为由第一至第三边65a～65c包围的接近于三角形的形状。第一边65a位于喷出口53侧而沿旋转方向(图3的箭头RD)延伸。并且第一边65a具有位于与旋转方向相反的方向上的一端侧的端部65d、和另一端侧的端部65e。需要说明的是，一端侧的端部65d与相邻的锥部65的另一端侧的端部65e一致。第二边65b位于吸入口51侧而以离开第一边65a的方式相对于旋转方向RD向倾斜的方向延伸。第二边65b倾斜成随着朝向旋转方向RD而接近第一边(65a)。第二边65b具有位于与旋转方向RD相反的方向上的一端侧的端部65f和与第一边65a连结的另一端侧的端部65e。第三边65c将第一边65a的一端侧的端部65d和第二边65b的一端侧的端部65f连结。换言之，锥部65的主要部分65A位于第一边65a与第二边65b之间，并将形状确定为使第二边65b随着朝向旋转方向而接近第一边65a。并且，第二边65b的一端侧的端部65f与壳体主体41的吸入口51侧的面52连续，第一边65a和第二边65b在另一端(另一端侧的端部65e)收敛。位于第三边65c与第一边65a之间的部分是锥部65的其余部分65B。需要说明的是，在第一风洞部分61的内壁面62中，在与锥部65相邻的部分上形成有沿第二边65b且与轴线A平行地延伸的平行面69。

如图3及图4(A)～(D)所示，该锥部65的主要部分65A随着从喷出口53侧朝向吸入口51而向旋转轴9的径向外侧倾斜(θ1～θ4)，并沿叶轮3的旋转方向连续延伸。四个锥部65的叶轮3的旋转方向的长度尺寸都相等(图3)。此外，锥部65的主要部分65A具有随着从位于与叶轮3的旋转方向(箭头RD)相反的方向上的一端65g(在与第二边的一端65f相对应的位置上，图3及图4(A)中虚线所示的部分)朝向位于旋转方向上的另一端(第一及第二边65a及65b的另一端侧的端部65e)[按照图4(A)～(D)的顺序]而与旋转轴9的轴线A(或平行于轴线A的假想线)之间的角度(θ1～θ4)逐渐减小的形状。在本实施方式中，锥部65的主要部分65A相对于轴线A的最大角度[图4(A)的θ1]为22°。锥部65相对于轴线A的角度为最小的另一端侧的端部65e的第一边65a与第二边65b收敛，因此锥部65相对于轴线A的最小角度成为0°[参照图4(D)的θ4]。需要说明的是，根据实验，最大角度优选5～45°。在本实施方式中，锥部65的其余部分65B具有随着从叶轮3的旋转方向的所述一端65g(与第二边的一端65f相对应的位置)朝向位于与旋转方向反方向上的第一边65a的一端65d而与旋转轴9的轴线A(或与轴线A平行的假想线)之间的角度逐渐减小的形状。其余部分65B的旋转方向的长度尺寸具有主要部分65A的长度尺寸的大致1/4以下的长度尺寸。需要说明的是，本实施方式的其余部分65B的上述的角度变化及长度尺寸提高主要部分65A的噪音减少功能，并不是降低该功能。

接下来，使用上述的图1～图4所示的鼓风机(称为实施例)、以及锥部65的主要部分65A的宽度尺寸(轴线方向的尺寸)及锥部的主要部分65A相对于轴线A的角度(22°)恒定而其他具有与实施例相同结构的鼓风机(称为比较例)，研究了静压-风量特性。具体而言，使各鼓风机以7000转/分进行旋转而测定了静压相对于风量的关系。图5表示该测定结果。由图5可知，实施例的鼓风机和比较例的鼓风机的静压-风量特性大致相等。

接下来，使实施例的鼓风机和比较例的鼓风机以7000转/分进行旋转而测定了噪音，并分析了噪音的频率分量与声压的关系。图6表示在从壳体的吸入口的中心沿旋转轴的轴线方向离开了30cm的位置上测定的噪音的频率分量与声压的关系。图7表示在从吸入口的中心沿与旋转轴的轴线方向正交的方向离开了30cm的位置上测定的噪音的频率分量与声压的关系。在两图中，沿横向相接而并列的两根柱的左侧的柱(白色)表示比较例的鼓风机的数据，右侧的柱(黑色)表示实施例的鼓风机的数据。由两图可知，在比较高频率分量的区域(2500～20000Hz)中，与比较例的鼓风机相比，实施例的鼓风机的声压降低。而且，在图6中风噪音的声压成为峰值的频率分量(800Hz，1600Hz)及图7中风噪音的声压成为峰值的频率分量(800Hz，1600Hz)可知，与比较例的鼓风机相比，实施例的鼓风机的声压降低。在实施例及比较例的鼓风机中，由叶轮的叶片的张数(7张)引起而风噪音的声压峰值的频率分量成为800Hz及1600Hz。从所述测定结果可知，与比较例的鼓风机相比，实施例的鼓风机的静压-风量特性不下降，而叶轮的叶片的张数引起的声压峰值的频率分量的声压下降，能够抑制噪音。

上述的实施方式将本发明适用于轴流鼓风机，但本发明当然也能够适用于离心鼓风机、斜流鼓风机等其他的鼓风机。

工业实用性

根据本发明，锥部的主要部分具有随着从位于与旋转方向相反的方向上的一端朝向位于旋转方向上的另一端而与旋转轴的轴线之间的角度逐渐减小的形状，因此与以往相比能够抑制噪音。

Claims (9)

1.一种鼓风机，具备：

叶轮(3)，其具有多个叶片(37)；

电动机(1)，其具有使所述叶轮旋转的旋转轴；

壳体(5)，其具有吸入口(51)和喷出口(53)，且具有风洞(48)，该风洞(48)至少内置所述叶轮(3)并通过所述叶轮的旋转将从所述吸入口(51)吸入的气体从所述喷出口(53)喷出，

所述壳体(5)的设有所述吸入口(51)的面(52)的轮廓的形状实际上具有矩形形状，

在所述风洞(48)的内壁面，对应于所述吸入口(51)侧的与所述轮廓的四个角部相对应的四个部位的位置，形成有随着从所述喷出口(53)侧朝向所述吸入口(51)而向所述旋转轴(9)的径向外侧倾斜且沿所述叶轮(3)的旋转方向延伸的四个锥部(65)，所述鼓风机的特征在于，

所述锥部(65)具有主要部分(65A)，该主要部分(65A)具有从位于与所述旋转方向相反的方向上的一端(65g)朝向位于所述旋转方向上的另一端(65e)而与所述旋转轴(9)的轴线(A)之间的角度(θ1～θ4)逐渐减小的形状。

2.根据权利要求1所述的鼓风机，其中，

将所述风洞(48)通过所述轴线为垂线的假想平面分割成两部分，假定为分成位于所述吸入口(51)侧的第一风洞部分(61)和位于所述喷出口(53)侧的第二风洞部分(63)时，所述锥部(65)形成在所述第一风洞部分的内壁面(62)。

3.根据权利要求2所述的鼓风机，其中，

所述锥部(65)的所述主要部分(65A)具有位于所述喷出口(53)侧而沿所述旋转方向延伸的第一边(65a)和位于所述吸入口(51)侧的第二边(65b)、以及将所述第一边(65a)和所述第二边(65b)连接的第三边(65c)，并将所述锥部的所述主要部分(65A)的形状确定为所述第二边(65b)随着朝向所述旋转方向而接近所述第一边(65a)。

4.根据权利要求3所述的鼓风机，其中，

所述锥部(65)的所述第二边(65b)的所述一端侧的端部(65f)与所述壳体(5)的所述吸入口(51)侧的所述面(52)连续，

所述第一边(65a)和所述第二边(65b)在所述另一端(65e)收敛。

5.根据权利要求4所述的鼓风机，其中，

在所述第一风洞部分(61)的所述内壁面(62)上形成沿所述第二边(65b)且与所述轴线(A)平行地延伸的平行面(69)。

6.根据权利要求1所述的鼓风机，其中，

所述四个锥部(65)的所述旋转方向的长度尺寸相等。

7.根据权利要求2所述的鼓风机，其中，

所述锥部(65)的所述主要部分(65A)相对于所述轴线(A)的最大角度为5～45°，所述锥部的所述主要部分(65A)相对于所述轴线(A)的最小角度为0°。

8.根据权利要求3所述的鼓风机，其中，

所述锥部(65)的所述主要部分(65A)位于所述第一边(65a)与所述第二边(65b)之间，

所述锥部(65)在所述第一边与所述第三边之间具备其余部分(65B)，

所述其余部分(65B)的所述旋转方向的长度尺寸为所述主要部分的长度尺寸的大致1/4以下的长度尺寸。

9.根据权利要求2～8中任一项所述的鼓风机，其中，

所述壳体的设有所述喷出口的面(54)的轮廓的形状实际上具有矩形形状，

在所述第二风洞部分(63)的内壁面，对应于所述喷出口(53)侧的与所述轮廓的四个角部相对应的四个部位的位置，形成有随着从所述吸入口(51)侧朝向所述喷出口(53)而向所述旋转轴(9)的径向外侧倾斜且沿所述叶轮(3)的旋转方向延伸的四个锥部(67)。