CN103307023A

CN103307023A - 离心风扇

Info

Publication number: CN103307023A
Application number: CN2013100339459A
Authority: CN
Inventors: 寺本拓矢; 丰岛弘祥
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: US20170159662A1; US10662969B2; CN103307023B; US9574565B2; US20130236303A1; JP2013189878A; JP6155544B2

Abstract

本发明提供一种离心风扇，具备：以旋转轴线为中心旋转的叶轮、容纳叶轮的叶轮壳体、使叶轮旋转的马达、以及容纳马达的马达壳体，叶轮具有：与和旋转轴线在同轴上旋转的轴结合的凸台部、从凸台部朝向径向外侧延伸的轮毂以及多个叶片，多个叶片朝向径向外侧延伸，叶轮壳体的内壁具有沿多个叶轮的上端部朝向径向外侧扩展的内侧面，位于叶轮壳体的中央部的进气口的侧端部，具有朝向径向内侧突出的弯曲面。

Description

离心风扇

技术领域

本发明涉及一种离心风扇。

背景技术

在离心风扇中，从进气口吸入的气体，借助由叶轮的旋转所产生的离心力而被压向径向外侧，进而通过设置在叶轮周围的环状的风洞部向周向旋转后，将气体从排气口排出到外部。

一般地说，在人工呼吸机或者排痰装置等医疗设备中，为了辅助呼吸或者吸引，需要使用离心风扇来使气体流动。用于这样的设备的离心风扇，除了要求高静压或者风量，医疗设备的使用环境还要求低噪音。

例如，在日本特开平9-14192号公报中，记载了在吸入口设置气流引导件从而降低噪音的离心风扇。

在日本特开平9-14192号公报中，设置有气流引导件，该气流引导件在将连接离心叶轮的叶片的中央侧的顶端彼此的假想圆环的面积与吸入口的入口面积之比最佳化的同时，将吸入口处的气流顺利地导入。并且，气流引导件以其截面形状为圆弧状的方式形成，且在圆弧的内侧安装有密封部件从而保持吸入口的气密性，其中该密封部件与形成在离心叶片的侧板的中央的入口部滑接。即，为了实现高静压低噪音，需要具备气流引导件和密封部件，因此结构变得复杂。

本发明的主要目的是提供一种用适于小型化的简易结构而使静压特性以及风量特性优异且噪音小的离心风扇。

本申请所例示的发明涉及一种离心风扇，具备：以旋转轴线为中心旋转的叶轮、容纳叶轮的叶轮壳体、使叶轮旋转的马达、以及与叶轮壳体连接且容纳马达的马达壳体，该离心风扇的特征在于，叶轮具有：与和旋转轴线在同轴上旋转的轴结合的凸台部、从凸台部的外周面朝向径向外侧延伸的轮毂、以及设置在轮毂的上表面的多个叶片，多个叶片从旋转轴线朝向径向外侧延伸，覆盖多个叶片的叶轮壳体的内壁具有沿多个叶片的上端部朝向径向外侧扩展的内侧面，叶轮壳体在中央部具有进气口，该进气口具有朝向径向内侧突出的弯曲面。

根据本发明，能够提供一种静压特性以及风量特性优异且噪音小的离心风扇。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的离心风扇的结构的剖视图。

图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的叶轮的结构的俯视图。

图3是表示叶轮的其他结构的离心风扇的剖视图。

图4是表示图1的进气口的侧端部附近的放大图。

图5是表示本发明的其他实施方式所涉及的离心风扇的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细的说明。另外，在本实施方式的说明中，将与旋转轴线平行的方向作为“轴向”，将以旋转轴线为中心的径向作为“径向”，将以旋转轴线为中心的周向作为“周向”。并且，将沿轴向的方向作为上下方向，并且相对于马达而言将叶轮侧作为上，来说明各部分的形状和位置关系。

并且，本发明并不限定为以下的实施方式。在不脱离本发明所取得的效果范围，可以进行适当变更。并且，可以与其他实施方式进行组合。

图1是示意性地表示本发明的一个实施方式所涉及的离心风扇100的结构的剖视图。图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的叶轮10的结构的俯视图。图3是表示叶轮10的其他结构的离心风扇的剖视图。

如图1所示，本实施方式所涉及的离心风扇100具备：以旋转轴线J为中心旋转的叶轮10、设置在叶轮10的周围的环状的风洞部50、在叶轮10的上侧设置进气口40且容纳叶轮10的叶轮壳体20、使叶轮10旋转的马达30以及与叶轮壳体20连接且容纳马达30的马达壳体21，

叶轮10具有：与以旋转轴线J在同轴上旋转的轴31结合的凸台部11、从凸台部11的外周面向径向外侧延伸的轮毂12、以及设置在轮毂12的上表面的多个叶片13。

凸台部11在比马达30靠上侧处，与沿旋转轴线J上下延伸的轴31的外周面结合为大致筒状。由此提高了轴31的保持强度从而能够抑制由叶轮10的旋转而导致的轴31的振动。

并且，凸台部11也可设置在覆盖轴31的上端部并且朝向上侧突出的盖部。盖部具有曲面。由此从进气口40的侧端部20a被吸入的气体沿曲面高效地流入风洞部50，从而提高了静压以及风量特性。

轮毂12的上表面具有：从凸台部11的外周面朝向下侧且向径向外侧倾斜的倾斜面12a、和从倾斜面12a的径向外侧端相对于旋转轴线J大致垂直地延伸的平坦面12b。由此从进气口40被吸入的气体沿倾斜面12a高效地流入风洞50，从而提高了静压以及风量特性。另外，倾斜面12a可以不是倾斜度恒定的倾斜面，也可以是倾斜度不恒定的弯曲面。

另外，倾斜面12a优选具有朝向径向内侧且向下侧凹陷的弯曲面。由此在凸台部11的径向外侧设置空间，从进气口40吸入的气体沿弯曲面高效地流入风洞部50。换言之，还能够确保拓宽进气口40的进气流路，从而能够提高静压以及风量特性。

优选轮毂12的平坦面12b的周缘比多个叶片13的周缘向径向外侧突出。通过多个叶片13的旋转，从进气口40吸入的气体向径向外侧排出并流入风洞部50。此时，若平坦面12b的周缘比多个叶片13的周缘向径向外侧突出，则从吸入口40流入到风洞部50的气体不容易逆流到进气口40侧。其结果是，由于提高了风洞部50的气体密度从而能够提高静压。

并且，优选轮毂12在平坦面12b的周缘的径向外侧具有朝向下侧且向径向外侧倾斜的倾斜面。由此从进气口40吸入的气体能够高效地流入到风洞部50。另外，倾斜面可以不是倾斜度恒定的倾斜面，也可以是倾斜度不恒定的弯曲面。

如图1所示，在剖视时，多个叶片13从旋转轴线J朝向径向外侧延伸。并且，多个叶片13具有位于径向最内侧的径向内侧端13a、朝向上侧突出的轴向上侧端13b、以及位于径向最外侧的径向外侧端部13c。即，多个叶片13从径向内侧端13a朝向轴向上侧端13b且向径向外侧以及上侧延伸，并从轴向上侧端13b朝向径向外侧端13c且向径向外侧以及下侧延伸。但是，如图3所示，多个叶片13也可从径向内侧端13a向径向外侧以及下侧延伸。

并且，如图2所示，在俯视时，多个叶片13朝向与离心风扇100的旋转方向相同的方向倾斜，并且朝向径向外侧呈放射线状地延伸。并且，多个叶片13由主叶片15和辅助叶片16构成，且在周向上在主叶片15之间设置有两个辅助叶片16。但是，也可以在主叶片15之间设置一个辅助叶片16。即，也可以在周向上，将主叶片15和辅助叶片16交替配置。

覆盖多个叶片13的叶轮壳体20的内壁具有沿多个叶片13的上端部朝向径向外侧扩展的内侧面20b。多个叶片13的上端部和叶轮壳体20的内侧面20b大致平行地对置。优选主叶片15和辅助叶片16在比各轴向上侧端13b靠径向外侧处，与叶轮壳体20的内侧面20b大致平行地对置。

另外，叶轮壳体20在中央部具有进气口40，在进气口40的侧端部20a具有朝向径向内侧突出的弯曲面。这里，从进气口40被吸入的气体通过叶轮10的旋转，在经由风洞部50并沿周向旋转后，从排气口（无图示）排出。

马达30具备：将转子磁铁33支撑为能够以旋转轴线J为中心旋转的轴承32、支撑轴承32的轴承保持部35、以及被轴承保持部35支撑的定子34。固定在以旋转轴线J为中心旋转的轴31的轮毂12，具有朝向下侧延伸的大致圆筒状的转子保持部12c，转子磁铁33固定在转子保持部12c的内周面。另外，图1所例示的马达30为外转子型马达，但是也可为内转子型马达。

通过向定子34供给驱动电流，而在转子磁铁33和定子34之间产生旋转转矩。由此，固定在轴31的叶轮10以旋转轴线J为中心旋转。

马达壳体21具有：从径向外侧包围马达30的马达容纳部21a、和在比马达容纳部21a靠径向外侧处朝向下侧凹陷的凹部21b。马达容纳部21a配置在转子保持部12c的径向外侧。凹部21b的径向外侧端部与叶轮壳体20连接。

凹部21b具有曲面。由于凹部21b具有曲面，从进气口40沿叶轮壳体20的内侧面流入到凹部21b的气体，高效地从凹部21b的径向外侧向径向内侧流入。流向凹部21b的径向内侧的气体附加有通过叶轮10的旋转而产生的向周向的旋转分力，从而向排气口（无图示）的方向被压出。即，由于凹部21b具有曲面，因此从进气口40吸入的气体高效地从排气口（无图示）排出。

在本实施方式中，多个叶片13的径向内侧端13a以尽量靠近径向内侧的方式设置。即，径向内侧端13a位于比进气口40的侧端部20a靠径向内侧的位置。由此，由于从进气口40吸入的气体能够通过多个叶轮13的旋转而高效地流向风洞部50，因此能够提高静压。然而，若将多个叶片13的径向内侧端13a设置在径向内侧，则进气口40的进气流路变得狭窄，从而噪音增大。为了降低噪音，需要缩小进气口40的开口。然而，若进气口40的开口缩小，则风量下降。因此在本实施方式中，为了抑制风量下降，在进气口40的侧端部20a设置有朝向径向内侧突出的弯曲面。由此能够高效地从进气口40吸入气体，从而抑制风量下降。并且也能够降低噪音。

即，在本实施方式中，在将多个叶片13的径向内侧端13a配置在尽量靠近径向内侧的离心风扇中，缩小进气口40的开口，并且通过在进气口40的侧端部20a设置朝向径向内侧突出的弯曲面，由此能够提高静压以及风量，并且能够降低噪音。

并且，在本实施方式中，多个叶片13从旋转轴线J朝向径向外侧延伸，并且叶轮壳体20的内壁具有沿多个叶片13的上端部朝向径向外侧扩展的内侧面20b。由此通过多个叶片13的旋转，从进气口40被吸入的气体朝向下侧且向径向外侧排出，从而能够高效地流入风洞部50。

另外，在本实施方式的叶轮10中，凸台部11、轮毂12以及多个叶片13也可一体形成。例如，通过注塑成型而成型为连续的一体的部件。

这里，从进气口40吸入的气体量（风量）取决于进气口40的开口大小。因此通过确保拓宽进气流路，能够提高风量特性。另外，进气口40的开口大小不仅仅指叶轮壳体20的进气口40的侧端部20a的径向长度，而是指进气口40的侧端部20a的开口面积。

另外，从进气口40吸入的气体流量（风量），不仅仅取决于进气口40的开口大小，还取决于进气口40的侧端部20a的形状、进气口40和进气口40周边的结构的位置关系。

以下，使用图4来对进气口40的侧端部20a的形状、或者进气口40和进气口40周边的结构的位置关系进行说明。但是在本实施方式中，设置在进气口40的侧端部20a的弯曲面的形状不特别限定。图4是表示在图1中用A来表示的叶轮壳体20的进气口40的侧端部20a附近的放大图。

如图4所示，进气口的侧端部20a的弯曲面具有径向最内端P和轴向最上端Q。进气口40的侧端部20a的弯曲面相对于连接径向最内端P和轴向最上端Q的假想线X而朝向径向内侧突出。即，进气口的侧端部20a的弯曲面比进气口40的侧端部20a的弯曲面的径向最内端P向上侧突出。由此能够沿着侧端部20a的弯曲面，更加高效地将气体吸入。其结果是，能够更加提高离心风扇100的静压。

并且，径向最内端P具有微小的R部。由此能够沿着R部，更加高效地将气体吸入。其结果是，能够更加提高离心风扇10的静压。

从进气口40流入的气流在径向最内端P脱离的可能性大。若气流脱离则发生紊流，从而不容易高效地将气体吸入。因此由于径向最内端P具有微小的R部，因此能够利用径向最内端P抑制气流脱离，并且高效地将气体吸入。

另外，如图1所示，由于侧端部20a的弯曲面向径向内侧且向上侧突出，因此能够容易地形成。

并且，如图4所示，在进气口的侧端部20a的弯曲面中，优选轴向的长度L1比径向的长度L2小。由此由于增加了从进气口40吸入的气体的风量，因此能够使风量特性进一步提高。

另外，轴向的长度L1指的是通过轴向最上端Q的相对于旋转轴线J垂直的线和通过径向最内端P的相对于旋转轴线J平行的线的交点、与径向最内端P之间的最短距离。并且径向的长度L2指的是所述交点与轴向最上端Q之间的最短距离。

并且，优选地，具有微小的R部的径向最内端P位于比从轮毂12和辅助叶片16之间的接缝到侧端部20a的接线靠下侧的位置。即轮毂12与辅助叶片16之间的接缝位于比径向最内端P靠径向内侧的位置。由此能够抑制气流在径向最内端P脱离，并且能够更加高效地将气体吸入。

另外，凸台部11的上端部位于比进气口40的侧端部20a的径向最内端P靠下侧的位置。并且，凸台部11的上端部位于比进气口40的侧端部20a的径向最内端P靠径向内侧的位置。由此能够确保扩宽进气口40的进气流路从而提高风量特性。

并且，主叶片15从比进气口40的侧端部20a的径向最内端P靠径向内侧处向径向外侧延伸。主叶片15的轴向上侧端13b位于比进气口40的侧端部20a的径向最内端P靠径向外侧的位置。辅助叶片16从比进气口40的侧端部20a的径向最内端P靠径向外侧处向径向外侧延伸。

并且，在主叶片15的轴向上侧端13b，主叶片15和叶轮壳体20的内侧面20b之间的距离为最短。由此，能够将从进气口40吸入的气体高效地流入风洞部50，从而能够提高静压。并且在辅助叶片16的径向外侧端13c，辅助叶片16和叶轮壳体20的内侧面20b之间的距离为最短。由此能够容易地对流入到风洞部50的气体附加向周向的旋转分力，从而能够提高风量。

图5是示意性地表示本发明的其他实施方式所涉及的离心风扇110的结构的剖视图。本实施方式所涉及的离心风扇110被称为所谓的斜流风扇。

在本实施方式中，叶轮10的结构与图1所示的结构不同。另外，由于马达30的结构与图1所示的结构相同，因此省略说明。

本实施方式所涉及的叶轮10具有：与和旋转轴线J在同轴上旋转的轴31结合的凸台部11、从凸台部11的外周面的一部分朝向下侧且向径向外侧倾斜的轮毂12、以及设置在轮毂12上的多个叶片13。并且多个叶片13以及叶轮壳体20的内壁分别沿轮毂12的倾斜而倾斜。即，多个叶片13、叶轮壳体20的内壁以及轮毂12大致平行地倾斜。由此能够将从进气口40吸入的气体高效地流入到风洞部50。

并且，优选轮毂12从凸台部11的外周面的上端部朝向下侧且向径向外侧倾斜。由此能够进一步抑制由于叶轮10的旋转而产生的轴31的振动。另外凸台部11的外周面的上端部指的是在凸台部11的外周面中比凸台部11的最上端和最下端之间的中间位置靠上侧的部位。

另外，在本实施方式中，在将多个叶片13的径向内侧端13a设置在尽量靠近径向内侧的离心风扇中，通过缩小进气口40的开口，并且在进气口40的侧端部20a设置朝向径向内侧突出的弯曲面，从而能够提高风量且能够降低噪音。

并且，如图5所示，也可在多个叶轮13的上端部设置环状的护罩14。这里，护罩14的径向内侧端14a位于比轮毂12的径向外侧端12d靠径向外侧的位置。由此通过多个叶片13的旋转，气体能够从进气口40高效地流入风洞部50，并且抑制气体向进气口40逆流。其结果是，由于在风洞部50形成涡流且容易滞留，从而能够提高静压。

Claims

1.一种离心风扇，包括：

叶轮，其以旋转轴线为中心旋转；

叶轮壳体，其容纳所述叶轮；

马达，其使所述叶轮旋转；以及

马达壳体，其与所述叶轮壳体连接且容纳所述马达，

所述离心风扇的特征在于，

所述叶轮具有：

凸台部，其与和旋转轴线在同轴上旋转的轴结合；

轮毂，其从所述凸台部的外周面朝向径向外侧延伸；以及

多个叶片，所述多个叶片设置在所述轮毂的上表面，

所述多个叶片从旋转轴线朝向径向外侧延伸，

覆盖所述多个叶片的所述叶轮壳体的内壁具有沿所述多个叶片的上端部朝向径向外侧扩展的内侧面，

所述叶轮壳体在中央部具有进气口，该进气口的侧端部具有朝向径向内侧突出的弯曲面。

2.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述凸台部的上端部位于比所述进气口的弯曲面的径向最内端靠下侧的位置。

3.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述凸台部的上端部位于比所述进气口的弯曲面的径向最内端靠径向内侧的位置。

4.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述轮毂的上表面具有从所述凸台部的外周面朝向下侧且向径向外侧倾斜的倾斜面。

5.根据权利要求4所述的离心风扇，其特征在于，

所述轮毂的倾斜面具有朝向径向内侧且向下侧凹陷的弯曲面。

6.根据权利要求4所述的离心风扇，其特征在于，

所述轮毂的上表面具有从所述倾斜面的径向外侧端相对于旋转轴线垂直地延伸的平坦面，

所述平坦面的周缘比所述多个叶片的周缘向径向外侧突出。

7.根据权利要求6所述的离心风扇，其特征在于，

所述轮毂在所述平坦面的周缘的径向外侧具有朝向下侧且向径向外侧倾斜的倾斜面。

8.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述进气口的弯曲面比所述进气口的弯曲面的径向最内端向上侧突出。

9.根据权利要求8所述的离心风扇，其特征在于，

在所述进气口的弯曲面上，轴向的长度比径向的长度小。

10.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述多个叶片具有：

主叶片，其从比所述进气口的弯曲面的径向最内端靠径向内侧处向径向外侧延伸；和

辅助叶片，其从比所述进气口的弯曲面的径向最内端靠径向外侧处向径向外侧延伸。

11.根据权利要求10所述的离心风扇，其特征在于，

所述主叶片在比所述进气口的弯曲面的径向最内端靠径向外侧处具有朝向上侧突出的轴向上侧端，

在所述主叶片的轴向上侧端，所述主叶片与所述叶轮壳体的内侧面之间的距离为最短。

12.根据权利要求10或者11所述的离心风扇，其特征在于，

所述辅助叶片具有位于上端部中径向最外侧的径向外侧端，

在所述辅助叶片的径向外侧端处，所述辅助叶片与所述叶轮壳体的内侧面之间的距离为最短。

13.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

在所述多个叶片的上端部配置有环状的护罩，

所述护罩的径向内侧端位于比所述轮毂的径向外侧端靠径向外侧的位置。