CN103673256A - 一种全直流变频空调室外机及空调 - Google Patents

Abstract

本发明适用于空调技术领域，提供了一种全直流变频空调室外机及空调，所述全直流变频空调室外机包括变频压缩机和轴流风轮，所述轴流风轮具有偶数个叶片，如此使得轴流风轮旋转噪声频率避开压缩机运行频率，使之无法形成低频周期性噪音的拍振，即不会产生低频周期性噪音；或者使得轴流风轮旋转噪声谐频的幅值远小于压缩机运行频率的幅值，这样轴流风轮与压缩机合成噪音信号最大振幅接近于最小振幅，两者噪音合成信号图不会出现一段幅值大、一段幅值小的情况，即没有低频周期性噪音产生。

Description

一种全直流变频空调室外机及空调

技术领域

本发明属于空调技术领域，尤其涉及一种全直流变频空调室外机及空调。

背景技术

全直流变频空调需要空调的三大核心电机，即压缩机电机、室内风扇电机、室外风扇电机，都采用功能强大的直流电机，并通过全直流控制模块整合三大直流电机灵活的调节优势，优化匹配空调系统，最终发挥出全直流变频空调的优越性。全直流变频空调与普通变频空调比起来，具有能耗小、噪音小、振动小、寿命长的显著优势。相比普通直流变频空调，省电效果最高可达59%，最低运行功率可达30W，最低运行频率小于或等于1赫兹；同时全直流变频空调在低频持续运行时，不会产生像普通空调那样断断续续冲击性噪音，而且室内、外风扇电机可根据使用情况自动调至低速静音运行，实现室内低至20分贝、室外低至35分贝的超静音运行。

为了快速地制冷或制热，全直流变频空调的运行频率均较高，而在此较高频率运行时，全直流变频空调室外机发出较低频率周期性的“嗡嗡”噪音，该异音虽然噪声值较小，但在幽静的环境中，该异音传至室内侧，一阵一阵的低频“嗡嗡”声引起人们的烦恼，影响了用户休息。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种全直流变频空调室外机，旨在解决现有全直流变频空调室外机高频运行时产生低频周期性噪音的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种全直流变频空调室外机，包括变频压缩机和轴流风轮，所述轴流风轮具有偶数个叶片。

本发明实施例的另一目的在于提供一种空调，所述空调采用上述全直流变频空调室外机。

本发明实施例中轴流风轮具有偶数个叶片，如此使得轴流风轮旋转噪声频率避开压缩机运行频率，使之无法形成低频周期性噪音的拍振，即不会产生低频周期性噪音；或者使得轴流风轮旋转噪声谐频的幅值远小于压缩机运行频率的幅值，这样轴流风轮与压缩机合成噪音信号最大振幅接近于最小振幅，两者噪音合成信号图不会出现一段幅值大、一段幅值小的情况，即没有低频周期性噪音产生。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的全直流变频空调室外机的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的轴流风轮噪音曲线图；

图3是本发明实施例提供的压缩机噪音曲线图；

图4是本发明实施例提供的轴流风轮与压缩机噪音合成曲线图；

图5是本发明实施例一提供的轴流风轮的结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的轴流风轮的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的轴流风轮的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例中轴流风轮具有偶数个叶片，如此使得轴流风轮旋转噪声频率避开压缩机运行频率，使之无法形成低频周期性噪音的拍振，即不会产生低频周期性噪音；或者使得轴流风轮旋转噪声谐频的幅值远小于压缩机运行频率的幅值，这样轴流风轮与压缩机合成噪音信号最大振幅接近于最小振幅，两者噪音合成信号图不会出现一段幅值大、一段幅值小的情况，即没有低频周期性噪音产生。

以下列举若干实施例对本发明的实现进行详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供的全直流变频空调室外机包括变频压缩机7和轴流风轮1，所述轴流风轮1具有偶数个叶片，如此使得所述轴流风轮1旋转噪声频率避开变频压缩机7运行频率，使之无法形成低频周期性噪音的拍振，即不会产生低频周期性噪音；或者使得轴流风轮1旋转噪声谐频的幅值远小于变频压缩机7运行频率的幅值，这样轴流风轮1与变频压缩机7合成噪音信号最大振幅接近于最小振幅，两者噪音合成信号图不会出现一段幅值大、一段幅值小的情况，即没有低频周期性噪音产生。

应当理解，全直流变频空调室外机噪音来自轴流风轮1和变频压缩机7。为便于阐述，设全直流变频空调室外机轴流风轮1旋转噪音圆频率ω₁发出噪音为y₁，其公式表达为：

y₁=asin(ω₁t)            （1）

变频压缩机7运行圆频率ω₂基频发出噪音为y₂，其公式表达为：

y₂=bsin(ω₂t)            （2）

轴流风轮1与变频压缩机7合成噪音为：

y=y₁+y₂=asinω₁t+bsinω₂t

=asinω₁t+bsin(ω₁+Δω)t

=asinω₁t+b(sinω₁tcosΔωt+cosω₁tsinΔωt)        （3）

=(a+bcosΔωt)sinω₁t+bsinΔωtcosω₁t

=Asinω₁t+Bcosω₁t

式中，A＝a+bcos Δωt；B＝bsin Δωt；Δω=ω₂-ω₁。

图2~4分别示出了轴流风轮1旋转噪音y₁、变频压缩机7运行噪音y₂以及两者合成噪音y，其中合成噪音频率为ω₁t。但振幅本身又随着时间变化，变化的频率是Δω=ω₂-ω₁，因Δω比ω₁小得多，故合成噪音振幅变化速度是缓慢的，如图4所示。

当Δωt=0时，合成噪音信号的最大振幅为A_max=a+b；当Δωt=π时，合成噪音信号的最小振幅为A_min=|a-b|。在噪音合成信号图中，有最大振幅的一段叫拍的腹，最小振幅的一段叫拍的腰，腰和腹总是间隔地出现。在单位时间内出现腰或腹的次数叫拍的频率f，振幅大小改变一次的时间叫拍的周期T，它们的值分别为：

$f=\frac{\mathrm{\Δ\ω}}{2\mathrm{\π}}=\frac{2\mathrm{\π}(f_1-f_2)}{2\mathrm{\π}}=f_1-f_2---\left(4\right)$

$T=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\Δ\ω}}=\frac{1}{f_1-f_2}---\left(5\right)$

通过公式(3)可知，只要调整全直流变频空调室外机轴流风轮1旋转噪音频率、变频压缩机7运行噪音频率以及其它们相对的噪音幅值，就可以消除全直流变频空调室外机低频周期性“嗡嗡”噪音。由上可知，全直流变频空调在较高频率运行时，全直流变频压缩机7运行频率的基频与轴流风轮1谐频发生拍振，由此产生低频异音，容易传至室内，使用户感到心烦。因变频压缩机7运行频率涉及到空调性能，对变频压缩机7结构更改较为困难，且不易实施。基于此，本发明实施例通过优化轴流风轮1的结构，即可削弱乃至消除全直流变频空调室外机高频运行所产生的低频周期性噪音。

如图5所示。本发明实施例采用前缘弯掠四叶轴流风轮1，该轴流风轮1具体包括轮毂10及四个前缘弯掠叶片12，每个前缘弯掠叶片12以风轮的旋转中心轴线为中心等间距分布于轮毂10上。其中，前缘弯掠叶片12具有压力面和吸力面，所述吸力面为叶片的背风面，所述压力面为叶片的迎风面；所述叶片可划分为叶片前缘11、叶片尾缘8、叶顶9和叶根。在吸力面上，靠近叶片前缘和叶根区域压力高，近叶顶区域压力低，最低静压位于叶顶尾部区域。在压力面上，从叶片前缘到叶片尾缘，从叶根到叶顶，静压逐渐提高，压力面上最大静压分布在叶片尾缘近叶顶区域。所述吸力面设有凹窝，所述叶片尾缘8由多个弧线段相连形成。另外，本发明实施例中相邻前缘弯掠叶片12形状及尺寸均相同。

为便于比较，不失一般性地，以某全直流变频空调室外机进行噪音测试为例，测试位置为室外机正前方45°对角，对测试的数据进行快速傅里叶变换（FFT）处理，表1为全直流变频空调室外机噪音的FFT频域图中20Hz~400Hz中幅值大于1mPa的分布情况表。从表1可以清楚看到在83Hz附近有两个幅值相近信号，即82Hz和84Hz，其对应幅值分别为5.11mPa、4.98mPa。

表1室外机噪音FFT频谱图中幅值大于1mPa(20~400Hz)分布情况表

表1中82Hz噪声来自轴流风轮1，该噪声即为旋转噪声，它是叶片旋转时与空气相互作用而连续产生压力脉动，从而辐射出的噪声。该旋转噪声的频率

i＝1,2,…，其中，n为风轮转速(rpm)、z为风轮叶片数目。用闪频仪测得现有三叶轴流风轮转速为820rpm，即82Hz噪声信号来自旋转噪声的两倍谐频。而表1中84Hz则为变频压缩机7运行频率。根据公式（4）可以得到在1秒时间内可以听到两次低频的“嗡嗡”噪音，这与实际在半消声室里听感是一致的。为了有效消除全直流变频空调室外机低频周期性“嗡嗡”噪音，本发明实施例采用四叶轴流风轮，使得轴流风轮旋转噪声频率避开压缩机运行频率，使之无法形成低频周期性噪音的拍振，即不会产生低频周期性“嗡嗡”噪音。

采用四叶轴流风轮1后，在同样某全直流变频空调室外机测试噪音，表2为噪音FFT频域图中20Hz~400Hz主要成分的分布情况表，从表2可以很清楚地知道，相邻频率的最小差值都大于20Hz，没有表1中82Hz的成分，这是由于采用四叶轴流风轮后，在旋转速度820rpm下，其旋转噪声的基频为55Hz，2倍谐频为110Hz；即四叶轴流风轮1的旋转噪声频率避开变频压缩机7运行频率。测试的时域图没有周期性起伏的曲线，现场监听也没有空调的周期性“嗡嗡”异常声音。

表2四叶轴流风轮室外机噪音FFT频谱图中主要成分分布情况表

实施例二

本发明实施例中轴流风轮5具有两个前缘弯掠叶片51，两个前缘弯掠叶片51均布于轮毂，且该两个前缘弯掠叶片51形状及尺寸均相同，其结构简单、成本较低，如图6所示。同样地，所述前缘弯掠叶片51可划分为叶片前缘52、叶片尾缘58、叶顶59和叶根。其中，所述叶片尾缘58由弧线段和直线段相连形成，以进一步简化结构。

在全直流变频空调室外机轴流风轮820rpm转速下，其基频噪声频率为27.3Hz、两倍谐频为54.6Hz、三倍谐频为82Hz。表3为采用两叶轴流风轮的全直流变频空调室外机噪音FFT在20Hz~400Hz主要成分分布表。从表3可以看到在82Hz、84Hz有噪音主要成分，但是现场监听时，并未听到低频周期性“嗡嗡”声，究其原因是两叶轴流风轮5旋转噪音的三倍谐频的幅值为0.6mPa，而变频压缩机7运行频率84Hz的幅值为4.93mPa，两者相比，两叶轴流风轮5旋转噪音的三倍谐频的幅值几乎可以忽略。公式（3）中最大振幅为A_max=a+b、最小振幅为A_min=|a-b|，由于a<<b，使得最大振幅与最小振幅几乎相等，两叶轴流风轮5与压缩机7合成噪音信号图不会出现一段幅值大、一段幅值小的情况，即没有低频周期性“嗡嗡”噪音产生。

表3两叶轴流风轮室外机噪音FFT频谱图中主要成分分布情况表

实施例三

本发明实施例中轴流风轮6具有四个叶片，相邻叶片形状相似，尺寸不同；相对叶片形状及尺寸均相同，如图7所示。本发明实施例二由于轴流风轮叶片51较少，室外机单独开送风状态会发出送风不连续的“噗噗”声。虽然该声音在启动压缩机7后，由于压缩机7噪声的掩蔽效应，“噗噗”声并不明显。但是为进一步提升本全直流变频空调品质，采用具有两大叶、两小叶的轴流风轮6，不仅可以有效消除全直流变频空调室外机低频周期性“嗡嗡”声，还可减弱实施例二中送风不连续的“噗噗”声。其中，较小尺寸叶片61的叶顶圆弧长度为较大尺寸叶片62的叶顶圆弧长度的40%~80%，较小尺寸叶片61旋转所成圆圈的直径为较大尺寸叶片62旋转所成圆圈的直径的30%~70%。

与现有的全直流变频空调室外机相比，本发明的积极效果体现在：

1、简单、有效地消除低频周期性性“嗡嗡”异声。特别是在压缩机7较高速运行时，能有效地消除低频周期性“嗡嗡“异音，提升用户的舒适性。

2、降低全直流变频空调室外机噪声值。全直流室外机的轴流风轮产生的旋转噪音与直流压缩机噪音在合成时由于周期的差异而造成了合成振幅加强，故外机噪音值变大。采用本发明实施例后，不仅消除了拍振引起低频“嗡嗡”声，而且室外机噪音值降低了2~3dBA。

3、有效地降低全直流变频空调室外机的振动。拍振由于忽大忽小的激励，使得室外机也发生忽大忽小的振动，这种振动不仅通过外机底盘传给墙体到室内，从而引发二次周期性低频嗡嗡声；且这种忽大忽小的激励，对室外机结构产生周期性振动，导致疲劳破坏，可靠性降低。采用本发明实施例后，不仅能消除传至室内的二次低频“嗡嗡”声，还能提升变频空调室外机结构的可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种全直流变频空调室外机，包括变频压缩机和轴流风轮，其特征在于，所述轴流风轮具有偶数个叶片。

2.如权利要求1所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，所述轴流风轮具有四个叶片。

3.如权利要求2所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，四个叶片均布于轮毂。

4.如权利要求3所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，相邻叶片形状及尺寸均相同。

5.如权利要求3所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，相邻叶片形状相似，尺寸不同；相对叶片形状及尺寸均相同。

6.如权利要求5所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，较小尺寸叶片的叶顶圆弧长度为较大尺寸叶片的叶顶圆弧长度的40%~80%，较小尺寸叶片旋转所成圆圈的直径为较大尺寸叶片旋转所成圆圈的直径的30%~70%。

7.如权利要求1所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，所述轴流风轮具有两个叶片。

8.如权利要求7所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，两个叶片均布于轮毂。

9.如权利要求8所述的全直流变频空调室外机，其特征在于，两个叶片形状及尺寸均相同。

10.一种空调，其特征在于，所述空调采用如权利要求1~9中任一项所述的全直流变频空调室外机。

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