CN103133419A

CN103133419A - 轴流风扇

Info

Publication number: CN103133419A
Application number: CN2012104519723A
Authority: CN
Inventors: 严润杰; 御供重一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2011-11-25
Filing date: 2012-11-13
Publication date: 2013-06-05
Also published as: JP2013113128A; TW201321613A; EP2597314A3; EP2597314A2; US20130136591A1; KR20130058605A

Abstract

本发明提供一种轴流风扇，其使风量及静压都变大。轴流风扇（100）具备：安装于旋转驱动装置（20）的旋转轴（21）的叶轮（10），以及包围叶轮（10）的径向的外周且具有在旋转轴（21）的轴向上对向的吸气口（41）及吐出口（42）的文丘里壳体（30）。文丘里管壳体（30）的内面具有：吸气侧倾斜部（31），其使吸气口（41）向叶轮（10）的径向外侧扩大；直线部（32），其从吸气侧倾斜部（31）开始延续且与叶轮（10）形成流体的轴流；吐出侧倾斜部（34），其使吐出口（42）向叶轮（10）的径向外侧扩大；以及曲线部（33），其连结直线部（32）和吐出侧倾斜部（34）。

Description

轴流风扇

技术领域

本发明涉及一种对包围叶轮的径向外周的文丘里壳体（ベンチユリケ一シング）的内面形状进行了改良的轴流风扇。

背景技术

轴流风扇在安装于旋转驱动装置的旋转轴的叶轮的径向外周具备与该叶轮形成轴流的圆筒体状的文丘里壳体。轴流风扇由于结构简单广泛应用于例如个人计算机的冷却风扇或换气扇等。

该轴流风扇通常具有风量大、静压小这样的送风特性。为了改良这种轴流风扇的送风特性，在叶轮的结构或文丘里壳体的结构上想出了各种各样的办法。

例如在专利文献1中，公开有一种送风装置，其孔口（文丘里壳体）的断面由吸入侧的一部分或全部的圆弧部、直线部及吐出侧圆弧部构成，且将吸入侧圆弧部的圆弧半径形成为比吐出侧圆弧部的圆弧半径大。

另外，在专利文献2中公开有一种轴流风扇，其在壳体（文丘里壳体）上形成与风扇的旋转中心同心圆状的锥形面，在旋转叶片上形成有沿着上述吸气侧锥形面的倾斜部。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5－133398号公报

专利文献2：日本特开2000－179490号公报

但是，就专利文献1的送风装置而言，通过将吸入侧圆弧部的圆弧半径形成为比吐出侧圆弧部的圆弧半径大，来获得大风量，同时实现低噪声化。但是，文丘里壳体的吐出口仅在吐出侧圆弧部被扩大。因而，吐出流在文丘里壳体的内面使方向曲线性地骤变而通过，所以比起吐出口直线性地扩大的情况，容易使最大静压变小。

另一方面，专利文献2的轴流风扇使旋转叶片的倾斜部沿着文丘里壳体的吸气侧锥形面，从而使得吸气时的空气的流动平稳地进行，抑制了紊流的产生。但是，因为与旋转叶片的倾斜部的关系，对文丘里壳体的吸气侧锥形面带来的吸气口的扩大产生制约，因此风量的增大受到限制。

发明内容

本发明是鉴于上述的情况而设立的，目的在于提供一种风量及静压都大的轴流风扇。

用于达成上述目的的轴流风扇，具备叶轮和文丘里壳体。叶轮安装在旋转驱动装置的旋转轴。文丘管壳体包围叶轮的径向的外周，且具有在上述旋转轴的轴向上对向的吸气口及吐出口。

上述文丘里壳体的内面具有：吸气侧倾斜部，其使吸气口向叶轮的径向外侧扩大；直线部，其从吸气侧倾斜部开始延续且与叶轮形成流体的轴流；吐出侧倾斜部，其使吐出口向叶轮的径向外侧扩大；以及曲线部，其连结上述直线部和上述吐出侧倾斜部。

吐出侧倾斜部使吐出口从上述曲线部直线性地向叶轮的径向外侧扩大。

根据本发明的轴流风扇，通过利用吸气侧倾斜部使吸气口向叶轮的径向外侧倾斜而扩大，能够吸取吸气口周边的流体，并且能够使风量增大。

另外，文丘里壳体的内面用曲线部连结与叶轮形成轴流的直线部和吐出侧倾斜部。该吐出侧倾斜部使吐出口从上述曲线部直线性地向叶轮的径向外侧扩大。

因而，通过在利用曲线部使吐出流的方向曲线性地改变之后，再沿着直线性的吐出侧倾斜部平稳地引导吐出流，能够抑制紊流的产生，同时能够获得大的静压。

附图说明

图1是表示本实施方式涉及的轴流风扇的剖面图。

图2是表示本实施方式的轴流风扇的主要部分的剖面图。

图3是表示比较例1的轴流风扇的主要部分的剖面图。

图4是表示比较例2的轴流风扇的主要部分的剖面图。

图5是利用比较例1及2的特性的关系来说明实施例的轴流风扇的特性的图。

符号说明

10叶轮

20旋转驱动装置

21旋转轴

30文丘里壳体

31吸气侧倾斜部

32直线部

33曲线部

34吐出侧倾斜部

41吸气口

42吐出口

100轴流风扇

PL静压分界线。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本实施方式涉及的轴流风扇。

首先，参照图1对本实施方式的轴流风扇进行说明。图1是表示本实施方式涉及的轴流风扇的剖面图。图2是表示本实施方式的轴流风扇的主要部分的剖面图。

轴流风扇是一种送风装置，其通过安装于后述的旋转驱动装置20的旋转轴21的叶轮10的旋转，从旋转轴21的轴向的一个方向吸气，并且向轴向的另一个方向吐出流体。本发明的轴流风扇100可通过对包围叶轮10的径向的外周的壳体30的内面形状进行改良，提供风量及最大静压都大的轴流风扇。

如图1所示，本实施方式的轴流风扇100具备安装于旋转驱动装置20的旋转轴21的叶轮10和包围该叶轮10的径向外周的文丘里壳体（以下仅称为“壳体”）30。另外，本实施方式的轴流风扇100具备框架40。此外，框架40支撑上述旋转驱动装置20的基部22，并且一体地支撑上述壳体30。

叶轮10在中央部具有杯状的轮毂部11，并且在该轮毂部11的周围放射线状地一体安装有多个叶片12。各叶片12相对于旋转轴21的轴向倾斜设置。

在轮毂部11的内部设有作为叶轮10的旋转驱动装置20的电动机。该电动机20具备大致杯状的转子轭23、被压入该转子轭23的中心部的旋转轴21和卷绕有线圈25的定子铁芯26等。

转子轭23嵌入轮毂部11内。在该转子轭23的内周面固定有磁铁24。

旋转轴21被轴承27可旋转地支撑。轴承27固定在筒体状的支撑部28的内面。该支撑部27一体地固定于在上述基部22的中央形成的圆形的开口孔22a。

定子铁芯26被压入固定在上述支撑部27的外面上。该定子铁芯26和转子轭23的磁铁24隔开间隙而对向。

框架40由例如合成树脂等形成，在吸气侧的基部22设置电动机20，并且与筒体状的壳体30一体形成，而且在内部容纳叶轮10。而且，基部22和壳体30通过放射状的轮辐43连接。

另外，在壳体30的吸气侧及吐出侧的周缘设有用于将框架40固定在电子设备等上的凸缘部51、52。各凸缘部51、52分别从壳体30的吸气侧及吐出侧向叶轮10的径向外侧延设。这些凸缘部51、52为与壳体30的外周壁连接的正方形状的安装部件。在各凸缘51、52的四角形成有用于螺合安装螺钉的未图示的螺钉孔。

因而，轴流风扇100通过在吸气侧凸缘部51或者吐出侧凸缘部52穿过电子设备的外壳等螺合未图示的安装螺钉而安装于该外壳等。例如，在将本实施方式的轴流风扇100用作个人计算机（PC）用的冷却风扇的情况下，将吸气侧凸缘部51安装在PC的外壳内面的风扇安装部。另外，在将本实施方式的轴流风扇100用作换气扇的情况下，将吐出侧凸缘部52安装在房屋内壁的开口部周缘部。

接着，参照图2，对本实施方式的壳体30的内面形状进行说明。本发明的轴流风扇100在该壳体30的内面形状上具有特征。

如图2所示，壳体30的内面从吸气侧朝向吐出侧由吸气侧倾斜部31、直线部32、曲线部33及吐出侧倾斜部34构成，并且这些部位依次延续。

吸气侧倾斜部31为使吸气口41向叶轮10的径向外侧扩大的部位。本实施方式的吸气侧倾斜部31由圆弧等曲线形成，并且使吸气口41曲线性地向叶轮10的径向外侧扩大。但不限于此，吸气侧倾斜部31也可以使吸气口41直线性地向叶轮10的径向外侧扩大。

这样，通过利用吸气侧倾斜部31使吸气口41倾斜而扩大，能够吸取吸气口41的周边的流体，并且增大轴流风扇100的风量。在此，风量是轴流风扇100每单位时间吸气、吐出的空气的体积。压力比越大，吐出侧的风量越因压缩而减少，所以，通常使用吸气侧的风量。

直线部32是从上述吸气侧倾斜部31开始延续且以直线方式连接该吸气侧倾斜部31和上述曲线部33的部位，并且与叶轮10形成流体的轴流。该直线部32与叶轮10的叶片12的前端边隔开间隙而对向，并且与该叶片12的前端边大致平行地向吐出侧延伸。

曲线部33是从上述直线部32开始延续且以曲线方式连接上述直线部32和后述的吐出侧倾斜部34的部位。本实施方式的曲线部33由例如半径R为5mm的圆弧形成，但不限于本实施方式中的半径的数值。

该曲线部33和上述直线部32的分界位于叶轮10的吸气侧静压和吐出侧静压的静压分界线PL上。因而，曲线部33和上述直线部32的分界成为壳体30的内面的吸气侧和吐出侧的分界。

在此，作为由叶轮10的离心力产生的压力，最大静压越大，流体到达得越远。吸气侧静压从0Pa起，以负静压逐渐降低到PL线而成为最小。而吐出侧静压以PL线为分界成为最大静压，再逐渐降低至0Pa。

吐出侧倾斜部34是从上述曲线部33开始延续且使吐出口42向叶轮10的径向外侧扩大的部位。该吐出侧倾斜部34使吐出口42从曲线部33直线性地向叶轮10的径向外侧扩大。因而，穿过叶轮10的吐出流在利用曲线部33向叶轮10的径向外侧曲线性地改变方向之后沿着直线性的吐出侧倾斜部34平稳地被引导。本实施方式的吐出侧倾斜部34相对于铅直线具有例如44度的倾斜角，但不限定于本实施方式中的倾斜角的数值。

此外，在本实施方式中，通过吐出侧倾斜部34而扩大的吐出口42的内径设定为比通过吸气侧倾斜部31而扩大的吸气口41的内径更大。因为以此方式将吐出口42的内径设定为大于吸气口41的内径，所以，吐出流从轴流变为斜流，再加上叶轮的离心力产生的升压作用，获得了充分的压力特性。

如以上所述，本实施方式的轴流风扇100利用吸气侧倾斜部31使吸气口41倾斜而扩大，由此能够吸取吸气口41的周边的流体，使风量增大。

另外，壳体30的内面用曲线部33连接吐出侧倾斜部34和与叶轮10形成轴流的直线部32。而且，吐出侧倾斜部34使吐出口42从上述曲线部33直线性地向叶轮10的径向外侧扩大。

因而，通过在利用曲线部33使吐出流的方向向叶轮10的径向外侧曲线性地改变之后，进一步沿着直线性的吐出侧倾斜部34平稳地引导吐出流，能够抑制紊流的产生，同时获得大的静压。

因此，本实施方式的轴流风扇100，通过将曲线部33和直线性的吐出侧倾斜部34组合而使吐出口42扩大，而取得如下有益的效果：能够抑制紊流的产生，获得风量及最大静压都大的送风特性。

以上，对本发明的最佳实施方式进行了说明，但这些是用于说明本发明的示例，不旨在将本发明的范围仅仅限定于这些实施方式。本发明在不脱离其要旨的范围，能够以和上述实施方式不同的各种方式进行实施。

实施例

下面，举出实施例及比较例，进一步详细地说明本发明的轴流风扇，但本发明不限于本实施例。

（实施例）

再参照图1及图2，对本发明的轴流风扇的实施例进行说明。在本实施例中，制作如图1及图2所示的轴流风扇100。对于实施例的轴流风扇100，如上所述，壳体30的吐出侧内面由曲线部33及吐出侧倾斜部34形成。曲线部33的半径R设定为5mm。另外，吐出侧倾斜部34设定为与铅直线成44度。

实施例的轴流风扇100的送风特性通过对流速、最大风量、最大静压、噪声及消耗电力进行测定，并且与后述的比较例1及2相比较来进行验证。

（比较例1）

参照图3，对比较例1的轴流风扇200进行说明。图3是表示比较例1的轴流风扇的主要部分的剖面图。另外，关于和实施例同样的构成，使用同样的符号进行说明。

如图3所示，比较例1的轴流风扇200的壳体60的吐出侧的内面形状与实施例不同。比较例1中的壳体60的内面从吸气侧朝向吐出侧由吸气侧倾斜部31、直线部32及吐出侧倾斜部64构成，并且这些部位依次延续。

吸气侧倾斜部31及直线部32与实施例同样地形成。另外，吐出侧倾斜部64使吐出口42直线性地扩大，并且被设定为从铅直线倾斜53度的倾斜角。即，比较例1的轴流风扇200的壳体60的内面的吐出侧仅由直线性的吐出侧倾斜部64形成。

比较例1的轴流风扇200的送风特性通过对流速、最大风量、最大静压、噪声及消耗电力进行测定，并与实施例及比较例2相比较而进行验证。

（比较例2）

参照图4对比较例2的轴流风扇300进行说明。图4是表示比较例2的轴流风扇的主要部分的剖面图。另外，关于和实施例同样的构成，使用同样的符号进行说明。

如图4所示，比较例2的轴流风扇300的壳体70的吐出侧的内面形状与实施例及比较例1不同。比较例2的壳体70的内面从吸气侧朝向吐出侧由吸气侧倾斜部31、直线部32及吐出侧圆弧部74构成，并且这些部位依次延续。

吸气侧倾斜部31及直线部32与实施例及比较例1同样地形成。另外，吐出侧圆弧部74使吐出口42曲线性地扩大，并且被设定为半径R为7.72mm的圆弧。即，比较例2的轴流风扇300的壳体60的内面的吐出侧仅由吐出侧圆弧部64形成。

比较例2的轴流风扇300的送风特性通过对流速、最大风量、最大静压、噪声及消耗电力进行测定，并与实施例及比较例1相比较而进行验证。

（实施例和比较例1及2的送风特性的验证）

图5是利用与比较例1及2特性的关系说明实施例的轴流风扇的特性的图。

如图5所示，实施例、比较例1及2的流速为5850［min^-1］，都显示相同的值。

实施例及比较例2的最大风量显示为相同的值1.74［m³／min］。但是，比较例1的最大风量为1.70［m³／min］，比实施例及比较例2的最大风量低。因此，关于最大风量，认为使吐出口42曲线性地扩大比直线性地扩大获得更大的风量。

实施例及比较例1的最大静压分别为112.9［Pa］、112.8［Pa］，显示为大致相同的值。但是，比较例2的最大静压为109.0［Pa］，比实施例及比较例1的最大静压低。关于最大静压，认为将吐出口42直线性地扩大比曲线性地扩大获得更大的静压。

实施例、比较例1及2的噪声分别为44.2［dB］、44.3［dB］、44.2［dB］，显示为大致相同的值。

实施例、比较例1及2的消耗电力分别为3.35［W］、3.30［W］、3.35［W］，显示为大致相同的值。

即，根据实施例，通过将曲线部33和直线性的吐出侧倾斜部34组合而扩大吐出口42，获得了风量及静压都大的轴流风扇100。

本发明的轴流风扇例如可作为个人计算机、电源装置等电子设备的冷却风扇或换气扇等而被广泛应用。

Claims

1.一种轴流风扇，包括：

叶轮，其安装于旋转驱动装置的旋转轴；以及

文丘里壳体，其包围所述叶轮的径向的外周且具有在所述旋转轴的轴向上对向的吸气口和吐出口，其中

所述文丘里壳体的内面具有：

吸气侧倾斜部，其使所述吸气口向所述叶轮的径向外侧扩大；

直线部，其从所述吸气侧倾斜部开始延续且与所述叶轮形成流体的轴流；

吐出侧倾斜部，其使所述吐出口向所述叶轮的径向外侧扩大；以及

曲线部，其连结所述直线部和所述吐出侧倾斜部。

2.如权利要求1所述的轴流风扇，其中所述直线部和所述曲线部的分界位于所述叶轮的吸气侧静压和吐出侧静压的静压分界线上。

3.如权利要求1或2所述的轴流风扇，其中利用所述吐出侧倾斜部而扩大的所述吐出口的内径大于利用所述吸气侧倾斜部而扩大的所述吸气口的内径。

4.如权利要求1或2所述的轴流风扇，其中所述吐出侧倾斜部使所述吐出口从所述曲线部直线性地向所述叶轮的径向外侧扩大。