CN104514750A - 离心风机及其离心式叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种离心风机及其离心式叶轮。该离心式叶轮包括前盖板、后盖板以及若干叶片。所述前盖板具有入口。所述若干叶片环绕所述入口排列在所述前盖板和后盖板之间，并连接所述前盖板和后盖板；所述若干叶片的近叶轮中心端的进口边围成一个空腔与所述入口连通。所述空腔的尺寸沿所述前盖板往后盖板的方向逐渐减小。优选地，所述进口边相对于所述后盖板倾斜55度至75度。叶轮转动时，外界的气体沿前盖板往后盖板的方向进入叶片的近叶轮中心端围成的空腔并逐渐进入叶片形成的排气道，该气体的量的变化趋势与该空腔的大小变化趋势相符，因此，气流更加稳定、均匀。

Description

离心风机及其离心式叶轮

【技术领域】

本发明涉及一种风机，具体地，涉及离心风机以及离心风机使用的离心式叶轮。

【背景技术】

离心风机包括电机以及安装到电机的离心式叶轮。离心式叶轮包括前盖板、后盖板和若干叶片，该若干叶片位于两个盖板之间并连接两个盖板。前盖板设有入口，供气体进入。叶片的近叶轮中心端围成一个腔体，该腔体与入口对齐。

电机转动时，离心式叶轮被驱动，叶轮中心（上述腔体处）形成低压区，导致外部的气体从叶轮的入口进入该腔体处，并随后进入叶片形成的气道并最终并叶轮排出。

现有设计的一个缺陷是，风机的气体不够均匀，效率不够高。

【发明内容】

本发明的一个目的是改善离心式叶轮的气体均匀性及其效率。

本发明的一个方面，提供一种离心式叶轮，包括前盖板、后盖板以及若干叶片；所述前盖板具有入口；所述若干叶片环绕所述入口排列在所述前盖板和后盖板之间，并连接所述前盖板和后盖板；所述若干叶片的近叶轮中心端的进口边围成一个空腔与所述入口连通；所述空腔的尺寸沿所述前盖板往后盖板的方向逐渐减小。

作为一个优选方案，所述进口边相对于所述后盖板倾斜55度至75度。

作为一个优选方案，所述进口边相对于所述后盖板倾斜62度至70度。

作为一个优选方案，所述进口边相对于所述后盖板倾斜65度至68度。

作为一个优选方案，每个叶片包括半径不同的第一圆弧片段和第二圆弧，所述第一圆弧片段位于叶片的近叶轮中心端，第二圆弧片段位于叶片的远离叶轮中心端。

作为一个优选方案，所述第二圆弧片段的半径大于所述第一圆弧片段的半径。

本发明还提供一种离心风机，包括电机本发明上述提供的离心式叶轮，所述离心式叶轮离心式叶轮安装到所述电机并受所述电机驱动。

作为一个优选方案，还包括扩散器和叶轮外罩；所述扩散器安装到所述电机并位于所述电机与离心式叶轮之间，所述叶轮外罩安装到所述扩散器；所述离心式叶轮位于所述扩散器、叶轮外罩形成的腔体内；所述叶轮外罩具有通孔与离心式叶轮的入口对齐。

作为一个优选方案，所述扩散器具有若干导流孔供离心式叶轮产生的气流从扩散器的近叶轮侧穿过扩散器抵达扩散器的近电机侧；所述扩散器的近电机侧具有若干由外端向内端平滑弯曲延伸的扩散气道，所述扩散气道的外端连通对应的导流孔，所述扩散气道的内端互相连通。

作为一个优选方案，所述扩散器的近电机侧具有若干气道壁用于形成所述扩散气道；至少一个气道壁的近扩散器中心端具有流线型的导流部，用于将相邻扩散气道的气流导流到所述导流部的两侧。

作为一个优选方案，所述导流部在电机的径向截面的投影呈雨滴形。

作为一个优选方案，所述扩散器有两个气道壁的近扩散器中心端具有流线型的导流部，所述两个导流部直径相对。

作为一个优选方案，所述电机的定子包括定子铁芯以及绕制所述定子铁芯的齿的两个定子绕组，所述两个导流部位于定子绕组之间用于将扩散气道的气体导流到所述定子绕组。

作为一个优选方案，所述两个导流部均设置有安装孔用于将所述扩散器安装到所述电机。

实施本发明，具有以下有益效果：叶轮转动时，外界的气体沿前盖板往后盖板的方向进入叶片的近叶轮中心端围成的空腔并逐渐进入叶片形成的排气道，该气体的量的变化趋势与该空腔的大小变化趋势相符，因此，气流更加稳定、均匀。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

【附图说明】

图1是本发明一个实施例提供的离心风机的示意图；

图2是图1所示离心风机去掉叶轮外罩后的示意图；

图3是图1所示离心风机使用的离心式叶轮的示意图；

图4是图3所示离心式叶轮去掉前盖板的局部示意图；

图5是图3所示离心式叶轮去掉前盖板的示意图；

图6是图3所示离心式叶轮去掉前盖板后的示意性的平面图；

图7是图1所示离心风机使用的扩散器的近叶轮侧的示意图；

图8是图7所示扩散器的近电机侧的示意图；

图9是图7所示扩散器的近电机侧的平面图；

图10是图1所示离心风机的电机和扩散器的平面图；以及

图11是图1所示离心风机于另一角度的示意图。

【具体实施方式】

参考图1和图2，本发明一个实施例提供的离心风机20包括电机、安装到电机转子的转轴的离心式叶轮23、安装到电机并位于电机与离心式叶轮23之间的扩散器31、安装到扩散器31的叶轮外罩21。叶轮23位于扩散器31、叶轮外罩21形成的腔体内，叶轮外罩21具有一个通孔与叶轮23的入口对齐。

本实施例中，电机为通用电机。电机的定子包括定子铁芯41、绕制于定子铁芯41的齿的定子绕组44、安装到定子铁芯41的端盖43、安装到端盖43的碳刷装置45等。本实施例中，扩散器31同时作为电机的另一个端盖，与端盖43分别安装到定子铁芯41的两端。扩散器31具有两个突出的安装部38抵顶到定子铁芯41。电机的转子包括转轴、固定到转轴的换向器51、转子铁芯及其转子绕组（图中未显示）。转轴通过轴承安装到上述端盖43、扩散器31，从而使转子能够相对于电机定子转动。

扩散器31的尺寸比叶轮23稍大。扩散器31的外周缘附近设有若干导流孔34a，导流孔34a靠近叶轮23的出风口。叶轮23的出风口出来的气流通过叶轮外罩21壁部反射可从扩散器31的近叶轮侧经由导流孔34a穿过扩散器抵达扩散器的近电机侧。

参考图3和图4，叶轮23包括前盖板25、后盖板24以及若干叶片26。前盖板25具有入口，该入口与叶轮外罩21的通孔对齐（参考图1）。该若干叶片26环绕入口排列在前盖板25和后盖板24之间，并连接前盖板25和后盖板24。叶片26的近叶轮中心端围成一个空腔与上述入口连通。每个叶片26的近叶轮中心端的进口边26e相对于后盖板24倾斜。因此，该若干叶片26的倾斜进口边26e围成的空腔的尺寸沿前盖板25往后盖板24的方向逐渐减小。该种设计的好处在于，因为叶轮23转动时，外界的气体沿前盖板25往后盖板24的方向进入倾斜进口边26e围成的空腔并逐渐进入叶片26形成的排气道，因此，越靠近后盖板24，该空腔内的气体量越少，该气体的量的变化趋势与该空腔的大小变化趋势相符，因此，气流更加稳定、均匀。

为方便说明，进口边26e与后盖板24的法线方向L1成夹角θ，与后盖板24成夹角γ。图中的线条L2表示进口边26e在后盖板24的投影方向，因为线条L2位于后盖板24，因此，后盖板的法线方向L1与进口边26e在后盖板24上的投影方向L2互相垂直，所以夹角θ与夹角γ互为余角（两者相加等于90度）。实验证明，夹角γ为55度至75度（相应地，夹角θ为35度至15度）时，叶轮的性能、效率比较高。

进一步地，夹角γ为62度至70度（相应地，夹角θ为28度至20度）时，叶轮的性能、效率更高。

更为优选地，夹角γ为65度至68度；相应地，夹角θ为25度至22度。

参考图5和图6，每个叶片26包括半径不同的第一圆弧片段26a和第二圆弧片段26b，第一圆弧片段26a位于叶片26的近叶轮中心端，第二圆弧片段26b位于叶片26的远离叶轮中心端。在叶片26的近中心端的叶片进口安装角β2、远中心端的叶片出口安装角β1确定的情况下，采用半径不同的圆弧片段构成的叶片26，比传统的单一圆弧片段构成的叶片具有更好的性能和效率。

本实施例中，第二圆弧片段26b的半径R2大于第一圆弧片段26a的半径R1。

参考图7和图8，所述扩散器31包括端壁32和从所述端壁沿朝向电机方向延伸的环状侧壁，所述端壁32与侧壁共同形成一个朝向电机的空腔。所述端壁32具有一定的厚度，中间安装有轴承用于支撑电机转子的转轴。该侧壁设有朝向电机的扣装凹位33，装配时，叶轮外罩21的弹性卡脚与该凹位扣合（参考图1）。该侧壁还设有从端壁32的靠近叶轮23的端面朝向电机侧倾斜的导流斜坡33、以及位于导流斜坡33末端的导流孔34a。参考图1和图2，扩散器31的端壁32靠近叶轮23的后盖板24，导流斜坡33、导流孔34a靠近叶轮23的出口。从叶轮23的出口出来的气流，在导流斜坡33的导流作用下进入导流孔34a。

参考图8和图9，扩散器31的空腔内具有若干由外端向内端平滑弯曲延伸的扩散气道34，扩散气道34的外端连通对应的导流孔34a，扩散气道的内端互相连通。因此，叶轮23出来的气流，可通过导流孔34a从扩散器31的近叶轮侧进入扩散器31的近电机侧，并沿着扩散气道34进入扩散器31的中心，并沿着电机的轴向流过电机，对电机散热。

扩散器31的近电机侧具有若干气道壁36用于形成上述扩散气道34，气道壁36的近扩散器中心端相互间隔从而在扩散器中心形成空间。至少一个气道壁36的近扩散器中心端具有流线型的导流部38a，用于将相邻扩散气道34的气流导流到导流部的两侧。优选地，导流部38a在电机的径向截面的投影呈雨滴形。

请一并参阅图8、图9、图10和图11，本实施例中，导流部38a设置在扩散器31的两个安装部38，该两个安装部分别设置在两个气道壁的近扩散器中心端。该两个导流部38a关于扩散器的中心相对。该两个导流部38a的轴向端面具有安装凹槽39用于扣装到电机的定子铁芯41。电机的定子包括定子铁芯41以及绕制于定子铁芯的齿的两个定子绕组44，所述两个定子绕组44的轴向末端伸入至所述扩散器31的空腔内并沿电机周向分别位于导流部38a两侧的空间内，两个导流部38a分别位于两定子绕组44之间用于将扩散气道的气体导流到定子绕组。气流在该两个导流部38a的作用下，被集中扩散到该两个导流部38a连线的两侧，以更有效地冷却电机定子的定子绕组44。导流部38a设置成雨滴形，可有效减小流体流过时的阻力。

进一步地，两个导流部38a均设置有安装孔用于将扩散器安装到电机。本实施例中，该安装孔位于安装凹槽39处。装配时，螺钉或者螺杆60沿电机轴向穿过安装凹槽39的安装孔、定子铁芯41并与另一个端盖43连接，将扩散器31、定子铁芯41和端盖43固定在一起。

对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种离心式叶轮，包括前盖板、后盖板以及若干叶片；所述前盖板具有入口；所述若干叶片环绕所述入口排列在所述前盖板和后盖板之间，并连接所述前盖板和后盖板；所述若干叶片的近叶轮中心端的进口边围成一个空腔与所述入口连通；其特征在于，所述空腔的尺寸沿所述前盖板往后盖板的方向逐渐减小。

2.如权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于，所述进口边相对于所述后盖板倾斜55度至75度。

3.如权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于，所述进口边相对于所述后盖板倾斜62度至70度。

4.如权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于，所述进口边相对于所述后盖板倾斜65度至68度。

5.如权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于，每个叶片包括半径不同的第一圆弧片段和第二圆弧，所述第一圆弧片段位于叶片的近叶轮中心端，第二圆弧片段位于叶片的远离叶轮中心端。

6.如权利要求1所述的离心式叶轮，其特征在于，所述第二圆弧片段的半径大于所述第一圆弧片段的半径。

7.一种离心风机，包括电机以及如权利要求1至6中任意一项所述的离心式叶轮，所述离心式叶轮安装到所述电机并受所述电机驱动。

8.如权利要求7所述的离心风机，其特征在于，所述离心风机还包括扩散器和叶轮外罩；所述扩散器安装到所述电机并位于所述电机与离心式叶轮之间，所述叶轮外罩安装到所述扩散器；所述离心式叶轮位于所述扩散器、叶轮外罩形成的腔体内；所述叶轮外罩具有通孔与离心式叶轮的入口对齐。

9.如权利要求8所述的离心风机，其特征在于：

所述扩散器设有若干导流孔供离心式叶轮产生的气流从扩散器的近叶轮侧穿过扩散器后抵达扩散器的近电机侧；

所述扩散器的近电机侧具有若干由外端向内端平滑弯曲延伸的扩散气道，所述扩散气道的外端连通对应的导流孔，所述扩散气道的内端互相连通。

10.如权利要求9所述的离心风机，其特征在于，所述扩散器的近电机侧具有若干气道壁用于形成所述扩散气道；至少一个气道壁的近扩散器中心端具有流线型的导流部，用于将相邻扩散气道的气流导流到所述导流部的两侧。

11.如权利要求10所述的离心风机，其特征在于，所述导流部在电机的径向截面的投影呈雨滴形。

12.如权利要求10所述的离心风机，其特征在于，所述扩散器有两个气道壁的近扩散器中心端具有流线型的导流部，所述两个导流部沿扩散器直径方向相对设置。

13.如权利要求12所述的离心风机，其特征在于，其特征在于，所述电机的定子包括定子铁芯以及绕制于所述定子铁芯的齿上的两个定子绕组，所述两个导流部分别位于定子绕组之间的空隙处用于将扩散气道的气体导流到所述定子绕组。

14.如权利要求12所述的离心风机，其特征在于，所述两个导流部均设置有安装孔以便固定件穿越从而将所述扩散器固定安装到所述电机。

15.如权利要求13所述的离心风机，其特征在于，所述扩散器包括端壁和从所述端壁沿朝向电机方向延伸的侧壁，所述气道壁和扩散气道形成于所述端壁与侧壁形成的空腔内，所述两个定子绕组的轴向末端伸入所述空腔内并分别位于导流部的两侧。

16.如权利要求15所述的离心风机，其特征在于，所述侧壁设有倾斜的导流斜坡，所述导流孔位于导流斜坡的末端。