CN102588338B - 轴流风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴流风扇，包括轮毂以及安装在轮毂上的三片风叶，三片风叶以风叶旋转中心轴线为中心，呈等间距分布，风叶具有尾缘及与尾缘相对的前缘，风叶的尾缘由外部至轮毂方向依次设置有深度逐渐变小的三个梯形凹槽，且三个梯形凹槽的梯形底边中的短边靠近风叶的前缘。本发明从整体上减少了附面层的分离，并很好地减少径向流动，降低转子尾迹来提供风量，降低旋涡和扰流的发生，可有效提高轴流风扇的风量、效率，并可减轻风扇的重量，进而降低综合成本，上述特征使得轴流风扇可较好的适用于空调器室外机，并可提高空调器的制冷量、制热量和能效比。

Description

轴流风扇
技术领域
本发明涉及轴流风扇技术领域，尤其涉及一种适合用于空调器室外机的轴流风扇。
背景技术
目前，室内空调器的室外机基本上是采用轴流风扇，轴流风扇的风叶通常由2-6叶组成。虽然轴流风扇具有风量大、噪声低等优点。但是，轴流风扇的设计，对空调器的制冷量、制热量以及能效比等性能参数有着直接影响。因而，轴流风扇的优化设计对空调器的性能至关重要。
常规的轴流风扇，其风量与风叶数量成正比，风叶数量越多，则越容易获得较大风量，但是，风叶数量越多则成本越高，而且加工越复杂，另外，风叶数量多，也将增加电机负荷和输入功耗，从而使电机效率下降，影响空调的能效比。相反，当风叶数量减少时，虽然加工变得简单，成本降低，但是风量也会降低，影响空调器整机的性能。同时，风叶数量越少，风扇的转速也会增加，产生的噪声也会提高。因此，在设计风扇时，需要从平衡风量、噪声以及成本等方面综合考虑。
现有技术中虽然也存在轴流风扇的设计方案，可抑制风扇噪声及降低风扇的制造成本，但是都没有综合考虑上述因素，进行全面的改善优化设计，从而无法从整体上提高轴流风扇的性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可提高轴流风扇整体性能的轴流风扇。
为了达到上述目的，本发明提出一种轴流风扇，包括轮毂以及安装在所述轮毂上的至少三片风叶，所述至少三片风叶以风叶旋转中心轴线为中心，呈等间距分布，所述风叶具有尾缘及与所述尾缘相对的前缘，所述风叶的尾缘由外部至轮毂方向依次设置有三个梯形凹槽，所述三个梯形凹槽的深度由外部至轮毂方向逐渐变小，且所述梯形凹槽的梯形底边中的短边靠近所述前缘。
优选地，由外部至轮毂方向，相邻的两所述梯形凹槽中，较小的梯形凹槽面积是较大的梯形凹槽面积的1/3～1/2。
优选地，所述三个梯形凹槽均为等腰梯形，且由外部至轮毂方向以预定比例缩小。
优选地，位于最外边的所述梯形凹槽的上底取值范围为：1/10*(H1-H2)～1/3*(H1-H2)；下底取值范围为：1/18*H1～1/4*H1，其中，H1为所述风叶的尾缘最低位置到前缘最高位置的距离；H2为所述轮毂的厚度。
优选地，位于最外边的所述梯形凹槽的上底为1/6*(H1-H2)；下底为1/8*H1。
优选地，所述三个梯形凹槽的下底的两个内角大于或等于100度。
优选地，所述三个梯形凹槽的下底的两个内角等于120度。
优选地，所述风叶的旋转直径为2.5*H2～3.5*H2，其中，H2为所述轮毂的厚度。
优选地，靠近轮毂的梯形凹槽的高度等于中间的梯形凹槽的高度的一半。
优选地，所述风叶外形呈外宽内窄的镰刀状，且为三维空间扭曲状。
本发明提出的一种轴流风扇，在风叶的尾缘由外部至轮毂方向依次设置三个梯形凹槽，并使三个梯形凹槽由外部至轮毂方向逐渐变小，从整体上减少了附面层的分离，并很好地减少径向流动，降低转子尾迹来提供风量，降低旋涡和扰流的发生，可有效提高轴流风扇的风量、效率，并可减轻风扇的重量，进而降低综合成本，上述特征使得轴流风扇可较好的适用于空调器室外机，并可提高空调器的制冷量、制热量和能效比。
附图说明
图1是本发明轴流风扇较佳实施例的正面结构示意图。
为了使本发明的技术方案更加清楚、明了，下面将结合附图作进一步详述。
具体实施方式
如图1所示，图1是本发明轴流风扇较佳实施例的正面结构示意图。
本实施例提出的一种轴流风扇，包括轮毂101以及安装在轮毂101上的三片风叶102，三片风叶102以风叶102旋转中心轴线为中心，以120度±5度呈等间距分布，风叶102外形呈外宽内窄的镰刀形状，且为三维空间扭曲状。
其中，位于镰刀尾部的边缘为风叶102的尾缘106，与风叶102的尾缘106相对且位于镰刀刀尖侧的内凹的弧形边为风叶102的前缘107。
本实施例中，在风叶102的尾缘106上，从外部至轮毂101的径向方向依次设置有三个梯形凹槽103、104、105。三梯形凹槽103、104、105均向风叶102的前缘107凹陷，且三个梯形凹槽103、104、105中，每个梯形凹槽103、104、105的梯形底边中的短边靠近风叶102的前缘107，也就是说，每个梯形凹槽103、104、105均为上宽下窄的凹槽形状。此外，三个梯形凹槽103、104、105的深度由外部至轮毂101方向逐渐变小，而且三个梯形凹槽103、104、105的顶边在一条线上。
具体地，在本实施例中，尾缘106上的三个梯形凹槽103、104、105均为等腰梯形，且由外部至轮毂101方向以预定比例缩小。该预定比例可以设定为1/3～1/2，由此，使得相邻的两梯形凹槽中，较小的梯形凹槽104面积是较大的梯形凹槽103面积的1/3～1/2，其中优选比例值为1/2。
上述结构可以减少风扇的径向流动，降低风扇转子尾迹，提高风扇风量，并降低旋涡和扰流的发生，同时提高风扇静压和效率，降低风扇功耗和噪声，并可减少风叶102的材料使用量，从而降低材料成本。
为了更好的从整体上提高风扇的性能，本实施例对风叶102的旋转直径以及三个梯形凹槽103、104、105的结构尺寸进行如下优化设计。
具体地，如图1所示，图1示出了轴流风扇的高度，即风叶102的旋转直径，以D1表示；还示出了风叶102的尾缘106最低位置到前缘107最高位置的距离，以H1表示。
其中，上述尾缘106最低位置是指镰刀状的风叶102位于镰刀尾部最低处的位置；前缘107最高位置是指镰刀状的风叶102位于镰刀刀尖部最高的位置。
本实施例设定风叶102的旋转直径D1＝2.5*H2～3.5*H2，其中，H2为轮毂101的厚度(图中未示出)。
同时，将位于最外边的梯形凹槽103的上底取值范围设定为：1/10*(H1-H2)～1/3*(H1-H2)；下底的取值范围设定为1/18*H1～1/4*H1，其中，H1为风叶102的尾缘106最低位置到前缘107最高位置的距离；H2为轮毂101的厚度。
优选地，位于最外边的梯形凹槽103的上底取值1/6*(H1-H2)较佳；下底取值1/8*H1较佳。
此外，还设定三个梯形凹槽103、104、105的下底的两个内角大于或等于100度，其中，优选120度。
本实施例的上述结构特点，从整体上减少了附面层的分离，并很好的减少风扇的径向流动，降低风扇转子尾迹来提高风扇风量，降低旋涡和扰流的发生，可有效提高轴流风扇的风量和效率，降低风扇功耗和噪声，并可减轻风扇的重量，进而降低综合成本，上述特征使得轴流风扇可较好的适用于空调器室外机，并可提高空调器的制冷量、制热量和能效比。
本实施例轴流风扇与现有的轴流风扇的系统性能测试对比结果如下表1所示：
表1
从上表1的测试数据可以看出，相比现有技术，本实施例的上述轴流风扇结构，通过减少径向流动，降低轴流风扇转子尾迹，可有效提高轴流风扇的风量、效率，降低旋涡和扰流的发生，提高风扇静压和效率，降低风扇功耗、噪声和设计成本；同时，可减轻风扇的重量，减少风叶的材料使用量，降低材料成本，另外，还可以降低电机的负荷和电机的材料使用量，上述特征使得轴流风扇可较好的适用于空调器室外机，并可提高空调器的制冷量、制热量和能效比；综合降成本达到20％以上。
需要说明的是，上述靠近轮毂101的梯形凹槽105也可以类似于V型凹槽或由V型凹槽代替，若为V型凹槽，则较为优选的方式为：使该V型凹槽的两边构成等边三角形的两边，且V型凹槽的高度为与其相邻的梯形凹槽104的高度的一半。
此外，安装在轮毂101上的风叶102的数量也可以根据实际应用场景设置多于三个。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴流风扇，包括轮毂以及安装在所述轮毂上的至少三片风叶，所述至少三片风叶以风叶旋转中心轴线为中心，呈等间距分布，所述风叶具有尾缘及与所述尾缘相对的前缘，其特征在于，
所述风叶的尾缘由外部至轮毂方向依次设置有三个梯形凹槽，所述三个梯形凹槽的深度由外部至轮毂方向逐渐变小，每一所述梯形凹槽朝向所述风叶的前缘凹陷，且所述梯形凹槽的梯形底边中的短边靠近所述前缘。
2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，由外部至所述轮毂方向，相邻的两梯形凹槽中，较小的梯形凹槽面积是较大的梯形凹槽面积的1/3～1/2。
3.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，所述三个梯形凹槽均为等腰梯形，且由外部至轮毂方向以预定比例缩小。
4.根据权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，位于最外边的所述梯形凹槽的上底取值范围为：1/10*(H1-H2)～1/3*(H1-H2)；下底取值范围为：1/18*H1～1/4*H1，其中，H1为所述风叶的尾缘最低位置到前缘最高位置的距离；H2为所述轮毂的厚度。
5.根据权利要求4所述的轴流风扇，其特征在于，位于最外边的所述梯形凹槽的上底为1/6*(H1-H2)；下底为1/8*H1。
6.根据权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，所述三个梯形凹槽的下底的两个内角大于或等于100度。
7.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，所述三个梯形凹槽的下底的两个内角等于120度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，所述风叶的旋转直径为2.5*H2～3.5*H2，其中，H2为所述轮毂的厚度。
9.根据权利要求8所述的轴流风扇，其特征在于，靠近轮毂的梯形凹槽的高度等于中间的梯形凹槽的高度的一半。
10.根据权利要求9所述的轴流风扇，其特征在于，所述风叶外形呈外宽内窄的镰刀状，且为三维空间扭曲状。
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