CN104389815B - 高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇 - Google Patents

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Abstract

高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，包括前盖板、后盖板和扇叶，所述前盖板和后盖板前后对应开设有槽孔，槽孔沿前盖板和后盖板的周向对应并均匀设置若干个，扇叶设在前盖板和后盖板相对应的槽孔之间，前盖板中部为进风口，前盖板和后盖板之间的外周边缘为出风口，后盖板中部设有轴套；扇叶的单圆弧翼型半径为250‑300mm，扇叶进口安装角为20‑25°，扇叶出口安装角为15‑20°，气流进口冲角为‑3°，气流出口落后角为2°，轮毂比为0.7。本发明设计的扇叶气动性能优良，有效降低了电机的机械损耗，同时通过试验验证，使用该风扇的电机整机噪声下降了2dB，满足了电机低噪声要求。

Description

高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇。
背景技术
风扇是电机通风系统的压头元件，它与转子旋转的压头作用共同维持电机所需风量，对电机进行冷却。电机风扇的设计和选型直接影响着电机的温升、效率和噪声等性能指标，由于电机通风结构的多样性和特殊性，常规的轴流风扇或离心风扇选型往往无法满足电机性能指标需求。例如箱式电机外风路冷却系统，需求轴向进风，径向出风的空冷风扇，根据电机通风散热和外风路风阻系数确定风量和风压参数，需选型比转速为32的风扇，按照比转速选型，此风扇属于典型的流量系数大，压力系数小轴流风扇选型范围，由于轴流风扇轴向进出风，冲击风罩，风路不畅，出现较大涡流损失，导致风扇效率低下，气动噪声偏高，无法满足电机性能需求，故必须选择轴向进风，径向出风的空冷离心风扇；比转速为32的离心风扇已超出常规离心风扇比转速16的界限，对于这种流量系数大，压力系数小的特高比转速离心比转速在国内并不多见，国内通常选用双吸离心风扇，其结构复杂，安装维护不方便，由于受空间位置限制，往往无法达到理想需求，故有必要设计开发一种高效、低噪、特高比转速的离心风扇以满足电机性能需求。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，该风扇可为电机冷却系统提供较低的压力和较大的风量，以满足电机效率、温升和噪声等性能指标。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，包括前盖板、后盖板和扇叶，所述前盖板和后盖板前后对应开设有槽孔，槽孔沿前盖板和后盖板的周向对应并均匀设置若干个，扇叶设在前盖板和后盖板相对应的槽孔之间，前盖板中部为进风口，前盖板和后盖板之间的外周边缘为出风口，后盖板中部设有轴套；扇叶的单圆弧翼型半径为250-300mm，扇叶进口安装角为20-25°，扇叶出口安装角为15-20°，气流进口冲角为-3°，气流出口落后角为2°，轮毂比为0.7。
所述扇叶的单圆弧翼型半径为280mm，扇叶进口安装角为23°，扇叶出口安装角为19°。
采用上述技术方案，扇叶嵌入前盖板和后盖板的槽孔内，以提高扇叶的焊接分度精度，避免焊接过程中误差，增强风扇的机械强度。扇叶气动设计基于S1、S2流面理论，以叶轮轮毂比为、扇叶进口安装角（叶型前缘中线切线与圆周方向之夹角）、扇叶出口安装角（叶型后缘中线切线与圆周方向之夹角）、扇叶的单圆弧翼型半径、气流进口冲角为和气流出口落后角等参数为设计变量，由于特高比转速离心风扇的流量系数特别大，故轮毂比初步设计达到0.7左右；扇叶进口安装角由气动设计理论可知，扇叶进口直径与扇叶进口安装角具有一定反比例函数关系，扇叶进口直径较大，故进口安装角应较小；扇叶出口安装角：因为扇叶进口直径与叶轮直径之比较大，如果出口安装角设计较大，其叶道长度较短就容易引起当量扩张角过大，容易引起边界层分离，效率下降，故风扇的出口安装角远小于常规风扇的安装角。扇叶数应适当多一些，但不能太多，扇叶数太多会使压力提高，并且过多的扇叶会增加沿程阻力损失和叶道进口阻力，从而使效率下降。在确定初始的设计思路和方案后运用CFD流场数值模拟技术进行仿真分析，湍流模型采用RNG-κ-ξ，进行反复的优化设计和分析验证。本发明将上述参数设计为：叶轮轮毂比为0.7、扇叶进口安装角为23°、扇叶出口安装角为19°、扇叶的单圆弧翼型半径为280mm、气流进口冲角为-3°和气流出口落后角为2°等参数为设计变量。
综上所述，本发明具有以下技术效果：
本发明基于S1、S2流面理论和最先进有效的CFD流场分析技术，设计的扇叶气动性能优良，经试验，全压效率高达82%以上，有效降低了电机的机械损耗，同时通过试验验证，使用该风扇的电机整机噪声下降了2dB，满足了电机低噪声要求。
本发明属于单向后向型离心风扇，其结构包括扇叶、前盖板和后盖板，其中前盖板和后盖板冲压成型后激光切割槽孔，扇叶嵌入槽孔内，提高了扇叶的焊接分度精度，避免焊接过程中误差，增强了风扇的机械强度。
本发明结构紧凑，安装维护方便，不受空间位置限制，通过相似转化或扇叶数的增减，可以满足较大范围的电机用风扇需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的左视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，包括前盖板1、后盖板2和扇叶3，前盖板1和后盖板2前后对应开设有槽孔，槽孔沿前盖板1和后盖板2的周向对应并均匀设置若干个，扇叶3设在前盖板1和后盖板2相对应的槽孔之间，前盖板1中部为进风口4，前盖板1和后盖板2之间的外周边缘为出风口6，后盖板2中部设有轴套5；扇叶3的单圆弧翼型半径R为250-300mm，扇叶3进口安装角A为20-25°，扇叶3出口安装角B为15-20°，气流进口冲角C为-3°，气流出口落后角D为2°，轮毂比为0.7。
扇叶3的单圆弧翼型半径R为280mm，扇叶3进口安装角A为23°，扇叶3出口安装角B为19°。由此可确定叶片进口气流相对速度方向角E（A-C）为26°，以及叶片出口气流相对速度方向角F（B-D）为17°。
扇叶3嵌入前盖板1和后盖板2的槽孔内，以提高扇叶3的焊接分度精度，避免焊接过程中误差，增强风扇的机械强度。扇叶3气动设计基于S1、S2流面理论，以叶轮轮毂比为、扇叶进口安装角A（叶型前缘中线切线与圆周方向之夹角）、扇叶出口安装角B（叶型后缘中线切线与圆周方向之夹角）、扇叶3的单圆弧翼型半径R、气流进口冲角C为和气流出口落后角D等参数为设计变量，由于特高比转速离心风扇的流量系数特别大，故轮毂比初步设计达到0.7左右；扇叶进口安装角A由气动设计理论可知，扇叶3进口直径与扇叶进口安装角A具有一定反比例函数关系，扇叶3进口直径较大，故进口安装角应较小；扇叶出口安装角B：因为扇叶3进口直径与叶轮直径之比较大，如果出口安装角设计较大，其叶道长度较短就容易引起当量扩张角过大，容易引起边界层分离，效率下降，故风扇的出口安装角远小于常规风扇的安装角。扇叶3数应适当多一些，但不能太多，扇叶3数太多会使压力提高，并且过多的扇叶3会增加沿程阻力损失和叶道进口阻力，从而使效率下降。在确定初始的设计思路和方案后运用CFD流场数值模拟技术进行仿真分析，湍流模型采用RNG-κ-ξ，进行反复的优化设计和分析验证。本发明将上述参数设计为：叶轮轮毂比为0.7、扇叶进口安装角A为23°、扇叶出口安装角B为19°、扇叶3的单圆弧翼型半径R280mm、气流进口冲角C为-3°和气流出口落后角D为2°等参数为设计变量。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，包括前盖板、后盖板和扇叶，其特征在于：所述前盖板和后盖板前后对应开设有槽孔，槽孔沿前盖板和后盖板的周向对应并均匀设置若干个，扇叶设在前盖板和后盖板相对应的槽孔之间，前盖板中部为进风口，前盖板和后盖板之间的外周边缘为出风口，后盖板中部设有轴套；扇叶的单圆弧翼型半径为250-300mm，扇叶进口安装角为20-25°，扇叶出口安装角为15-20°，气流进口冲角为-3°，气流出口落后角为2°，轮毂比为0.7。
2.根据权利要求1所述的高效、低噪、特高比转速电机用离心风扇，其特征在于：所述扇叶的单圆弧翼型半径为280mm，扇叶进口安装角为23°，扇叶出口安装角为19°。
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