CN104832459A - 一种风扇以及包括该风扇的空调 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风扇，包括轮毂和沿所述轮毂周向均布的n个叶片，所述n的取值为整数且不小于2，且所述风扇中至少有两个叶片的前缘轴向高度不等。由于风扇中有两个或更多个叶片的前缘轴向高度不相等，因而该风扇中的所有叶片呈非对称形式布置，而叶片呈非对称形式布置的风扇打破了离散噪音频率呈整数基频分布的特点，这可以有效降低叶片在运行时周期性拍打周围空气而产生的气动噪音，另一方面这还可以最大限度的优化叶片做功区域的大小，从而在降低风扇转动噪音的同时有效降低了风扇的功耗。本发明同时还公开了另外两种风扇，以及包含其中一种风扇的空调。

Description

一种风扇以及包括该风扇的空调

技术领域

本发明涉及空调制备技术领域，更具体地说，涉及一种风扇以及包含该风扇的空调。

背景技术

随着人们对生活质量的要求的提高，空调的需求量也日益快速增长，并且高性能、低噪音的空调已经越来越受到人们的关注。

不得不承认的是，空调中各种风扇运行时所产生的噪音是空调噪音的主要来源之一，而在风扇所产生的噪音中，风扇运行时风叶所产生的气动噪音又远远大于风叶与其他部件耦合产生的机械或者电磁噪音。

风扇一般包括轮毂和设置在轮毂上的多个叶片，并且风扇的轮毂呈圆柱体状，风扇的叶片由前缘曲线、尾缘曲线、叶顶曲线和叶根曲线围成，其中叶根曲线用于与轮毂固定连接，前缘曲线为顺着叶片的旋转方向位于前端的曲线，后缘曲线为顺着叶片的旋转方向位于后端的曲线，叶顶曲线为与叶根曲线相对的曲线，为了满足空气动力学要求，风扇的叶片一般呈一定角度倾斜安装在轮毂上，其中叶根曲线的前缘到轮毂底端的距离为叶片前缘轴向高度，以轮毂中心为中心，以R为半径所做的圆柱面将叶片切割，截面上前缘曲线与尾缘曲线连线与水平面的夹角为叶片的安装角，截面上叶片的中心线前缘点切线与前缘曲线和尾缘曲线连线之间的夹角为叶片的前缘方向角，截面上叶片的中心线尾缘点切线与前缘曲线和尾缘曲线连线之间的夹角为叶片的尾缘方向角，截面上叶片的上表面与下表面之间的距离为叶片的厚度。

目前为了设计和生产制造的简便，一般将风扇中各个叶片的厚度、风叶的前缘轴向高度、叶片安装角、叶片的前缘方向角以及叶片的尾缘方向角仅设置为相同的数值，并且各个叶片沿轮毂的周向均布，这就使得风扇上的各个叶片均呈对称的形式分布在轮毂上，虽然这种形式的风扇实现了设计和生产制造的简便，但是该种形式的风扇其风叶在运行时所产生的气动噪音主要为离散噪音和宽频噪音，根据离散噪音频率的计算公式可以得出当每个叶片均完全对称布置时，风叶所产生的离散噪音呈整数基频分布，这会造成风扇运行时出现较大的噪音。

因此，如何能够进一步降低目前风扇在旋转时的气动噪音，从而满足人们对静音越来越高的要求是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风扇，以便能够降低目前风扇在旋转时所产生的气动噪音，从而满足人们对静音越来越高的要求。

本发明的另一目的在于提供一种具有上述噪音较低的风扇的空调。

为实现上述目的，本发明第一方面提供如下技术方案：

一种风扇，包括轮毂和沿所述轮毂周向均布的n个叶片，所述n的取值为整数且不小于2，且所述风扇中至少有两个叶片的前缘轴向高度不等。

优选地，所述叶片中第a个叶片的前缘轴向高度为其中1≤a≤n，为设计时全部叶片的前缘轴向高度预设值，并且所述风扇中各个叶片的前缘轴向高度与所述全部叶片的前缘轴向高度预设值之间的差值之和

${\mathrm{\Σ}}_1^n\mathrm{\Δ\αa}=0.$

优选地，所述风扇中第a个叶片的前缘轴向高度与所述全部叶片的前缘轴向高度预设值之间的差值ΔHa与所述全部叶片的前缘轴向高度预设值的比值大于等于-10%且小于等于10%。

本发明第二方面还提供了另外一种风扇，该风扇包括轮毂和沿所述轮毂周向均布的n个叶片，所述n的取值为整数且不小于2，并且以所述轮毂的中心为中心，以半径为R所做的圆柱面所切出的叶片截面上，至少有两个叶片的前缘方向角不等，和/或至少有两个叶片的尾缘方向角不等，和/或至少有两个叶片的安装角不等。

优选地，所述风扇中至少有两个叶片的前缘轴向高度不等。

优选地，第a个叶片的前缘方向角为其中1≤a≤n，为设计时全部叶片的前缘方向角的预设值，第a个叶片的尾缘方向角为其中1≤a≤n，为全部叶片的尾缘方向角的预设值，第a个叶片（2）的安装角为其中1≤a≤n，为全部叶片（2）的安装角的预设值，并且所述风扇中各个叶片的前缘方向角与所述全部叶片的前缘方向角的预设值之间的差值之和所述风扇中各个叶片的尾缘方向角与所述全部叶片的尾缘方向角的预设值之间的差值之和所述风扇中各个叶片（2）的安装角角与所述全部叶片（2）的安装角的预设值之间的差值之和

${\mathrm{\Σ}}_1^n\mathrm{\Δ\αa}=0.$

优选地，所述风扇中第a个叶片的前缘方向角与所述全部叶片的前缘方向角的预设值之间的差值Δβa和所述全部叶片的前缘方向角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%；所述风扇中第a个叶片的尾缘方向角与所述全部叶片的尾缘方向角的预设值之间的差值Δγa和所述全部叶片的尾缘方向角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%；所述风扇中第a个叶片（2）的安装角与所述全部叶片（2）的安装角的预设值之间的差值Δαa和所述全部叶片（2）的安装角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%。

本发明第三方面还提供了一种风扇，该风扇包括轮毂和沿所述轮毂周向均布的n个叶片，所述n的取值为整数且不小于2，并且以所述轮毂的中心为中心，以半径为R所做的圆柱面所切出的叶片截面上，至少有两个叶片的厚度不等。

优选地，所述风扇中至少有两个所述叶片的前缘方向角不等，和/或至少有两个所述叶片的尾缘方向角不等，和/或至少有两个所述叶片（2）的安装角不等。

优选地，所述风扇中至少有两个叶片的前缘轴向高度不等。

优选地，所述叶片中第a个叶片的前叶片厚度为其中1≤a≤n，为设计时全部叶片的厚度的预设值，并且所述风扇中各个叶片的厚度与所述全部叶片的厚度的预设值之间的差值之和

优选地，所述风扇中第a个叶片的厚度与所述全部叶片的厚度的预设值之间的差值Δδa与所述全部叶片的的厚度的预设值δ的比值大于等于-25%且小于等于20%。

本发明中还公开了一种空调，该空调包括风扇，并且所述风扇为如第三方面中任意一项所公开的风扇。

从上述的技术方案可以看出，本发明的总体构思为将风扇的风叶设置为非对称结构，在该总的发明构思下通过使风扇叶片中的至少两个叶片前缘的轴向高度设置为不相等、使至少两个叶片在同一圆柱面所形成的叶片切面上的前缘方向角设置为不相等和/或尾缘方向角设置为不相等，以及使至少两个叶片在同一圆柱面所形成的叶片切面上的厚度不相等来实现该风扇风叶的非对称设置，由于各个叶片是非对称设置的，因而就打破了离散噪音频率呈整数基频分布的特点，从而实现了风扇转动时噪音的降低。

由于上述风扇具有多种优点，因而具有该种风扇的空调也兼具同样的优点，本文中对此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中所提供的风扇的俯视示意图；

图2为本发明实施例中所提供的风扇中的一个叶片与轮毂的安装示意图；

图3为图2的俯视示意图；

图4为图3中的A-A剖视图。

其中，

1为轮毂，2为叶片；

21为前缘曲线，22为尾缘曲线，23为叶根曲线，24为叶顶曲线。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种风扇，能够降低目前风扇在旋转时所产生的气动噪音，从而满足人们对静音越来越高的要求。

本发明的另一核心在于提供一种具有上述噪音较低的风扇的空调。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

首先对本发明的总体构思进行介绍，本领域技术人员熟知的是，当风扇的叶片在轮毂的周向以及轴向上均完全对称设置时，叶片运行时所产生的噪音分为离散噪音和宽频噪音，其中离散噪音所占的比重更大一些，而在该种情况下，离散噪音的频率计算公式为f_i=nzi/60，其中n为叶片的转速，z为风扇的叶片数，i为谐波序号，由此可见，当叶片在轮毂的周向以及轴向上均完全对称设置时，叶片所产生的噪音呈整数倍基频分布，这将导致离散噪声峰值明显，增大噪音总值，本发明从打破离散噪音频率呈整数基频分布的角度出发来降低风扇叶片在运转过程中所产生的噪音。

本发明实施例中主要以三种方式来实现风扇叶片的非对称设置，首先对其中的第一种方式进行介绍。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例中所提供的风扇的俯视示意图；图2为本发明实施例中所提供的风扇中的一个叶片与轮毂的安装示意图。

在进行第一种方式的介绍之前，有必要对叶片2的前缘轴向高度进行解释，其参考图2，图2为本发明实施例中提供的风扇中第一个叶片与轮毂的安装示意图，其中叶片由前缘曲线21、尾缘曲线22、叶顶曲线24和叶根曲线23围成，叶根曲线23的前缘到轮毂1底端的距离H1为第一个叶片前缘轴向高度，同理，第n个叶片的前缘轴向高度为Hn。

由于风扇中包括多个沿轮毂1的周向均布的叶片2，因而在该中方式中，为了使多个叶片2构成非对称布置的形式，本实施例中所提供的风扇中至少有两个叶片2的前缘轴向高度不相等。

由于风扇中有两个或和更多个叶片2的前缘轴向高度不相等，因而该风扇中的所有叶片2呈非对称形式布置，而叶片2呈非对称形式布置的风扇打破了离散噪音频率呈整数基频分布的特点，这可以有效降低叶片2在运行时周期性拍打周围空气而产生的气动噪音，另一方面这还可以最大限度的优化叶片2做功区域的大小，从而在降低风扇转动噪音的同时有效降低了风扇的功耗。

为了进一步降低风扇在转动时的噪音，提高风扇转动的平稳性，本实施例中所提供的风扇中，各个叶片2相对于所有叶片2的前缘轴向高度的预设值的偏差之和为零，具体的，在本实施例中，第a个叶片的前缘轴向高度采用表达式来表示，其中1≤a≤n，并且为在设计时全部叶片2的前缘轴向高度预设值，由上式可知ΔHa为第a个叶片2的前缘轴向高度与全部叶片2的前缘轴向高度预设值的差值，并且ΔH1至ΔHn之和即所有叶片2虽然呈非对称布置，但是所有叶片2的前缘轴向高度相对于全部叶片2的前缘轴向高度预设值的偏差相互抵消，这可以进一步保证风扇转动的平稳性，降低风扇的噪音。

如图2中所示，h₁为叶片2的前缘与尾缘之间的轴向高度，本领域技术人员容易想到，还可以通过将风扇叶片2中至少两个叶片2的前缘与尾缘之间的轴向高度设置为不等，从而实现各个叶片2的非对称布置。

若某个叶片2的前缘轴向高度相对于所有叶片2的前缘轴向高度的偏差值过大，那么轮毂1的轴向高度需要设置的较大，这就会增加轮毂1结构材料的成本，为此本实施例中的第a个叶片2的前缘轴向高度与全部叶片2的前缘轴向高度预设值之间的差值ΔHa与所述全部叶片2的前缘轴向高度预设值的比值大于等于-10%且小于等于10%，即的值在正负10%之间，优选的为5%，以便于在保证风扇叶片2非对称设置的同时，能够有效降低生产成本。

本发明实施例中还提供了另外一种实现叶片非对称布置的方式，在进行介绍之前，有必要对叶片的前缘方向角、尾缘方向角和安装角进行说明。

如图3和图4中所示，以风扇轮毂1的中心为轴心，以半径R所做的圆柱面将风扇的叶片2切割，在该切面上，前缘曲线21与尾缘曲线22连线和水平面的夹角为叶片的安装角α，截面上叶片2的中心线前缘点切线与前缘曲线21和尾缘曲线22连线之间的夹角为叶片2的前缘方向角β，截面上叶片2的中心线尾缘点切线与前缘曲线21和尾缘曲线22连线之间的夹角为叶片2的尾缘方向角γ。

由于风扇中包括多个沿轮毂1的周向均布的叶片2，因而在该种方式中，为了使多个叶片构成非对称布置的形式，本实施例中所提供的风扇中至少有两个叶片2的前缘方向角不等，和/或至少两个叶片2的尾缘方向角不等，和/或至少有两个叶片的安装角不等。

由于风扇中有两个或和更多个叶片2在同一半径的圆柱切面上的前缘方向角不等，和/或尾缘方向角不等，和/或安装角不等，因而该风扇中的所有叶片2呈非对称形式布置，而叶片2呈非对称形式布置的风扇打破了离散噪音频率呈整数基频分布的特点，这可以有效降低叶片2在运行时周期性拍打周围空气而产生的气动噪音，另一方面这还可以最大限度的优化叶片2做功区域的大小，从而在降低风扇转动噪音的同时有效降低了风扇的功耗。

需要进行说明的是，前缘方向角不等、尾缘方向角不等以及安装角不等三种方式，可以采取其中的任意一种方式实现叶片2的非对称布置，也可以采用任意两种方式的组合来实现叶片2的非对称布置，甚至可以三种方式同时采用来实现叶片2的非对称布置。

更进一步的，在叶片2的前缘方向角、后缘方向角或者安装角不同的基础上还可以同时将风扇中的至少两个叶片2的前缘轴向高度设置为不相等的形式，从而实现叶片的非对称布置。

为了进一步降低风扇在转动时的噪音，提高风扇转动的平稳性，本实施例中所提供的风扇中，各个叶片2的前缘方向角相对于所有叶片2的前缘方向角的预设值的偏差之和为零，具体的，在本实施例中，第a个叶片2的前缘方向角采用表达式来表示，其中1≤a≤n，并且为在设计时全部叶片2的前缘方向角的预设值，由上式可知Δβa为第a个叶片2的前缘方向角与全部叶片2的前缘方向角预设值的差值，并且Δβ1至Δβn之和即所有叶片2虽然呈非对称布置，但是所有叶片2的前缘方向角相对于全部叶片2的前缘方向角预设值的偏差相互抵消，这可以进一步保证风扇转动的平稳性，降低风扇的噪音；同理，各个叶片2的尾缘方向角相对于所有叶片2的尾缘方向角的预设值的偏差之和为零，即各个叶片2的安装角相对于所有叶片2的安装角的预设值的偏差之和也为零，即

若某个叶片2的前缘方向角、尾缘方向角或者安装角相对于所有叶片2的前缘方向角的预设值、尾缘方向角的预设值以及安装角的预设值偏差值过大，那么无疑会增大叶片2制造的难度，这就使得叶片2的制作成本提高，为此本实施例中的第a个叶片2的前缘方向角与全部叶片2的前缘方向角预设值之间的差值Δβa与全部叶片2的前缘方向角的预设值β的比值大于等于-25%且小于等于20%，例如为±10%或者±15%等，以便于在保证风扇叶片2非对称设置的同时，能够有效降低生产成本；同理，第a个叶片2的尾缘方向角与全部叶片2的尾缘方向角预设值之间的差值Δγa与全部叶片的尾缘方向角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%，例如为±10%或者±15%等，第a个叶片2的安装角与全部叶片2的安装角预设值之间的差值Δαa与全部叶片的安装角的预设值的比值也大于等于-25%且小于等于20%，例如为±10%或者±15%等。

本发明实施例中还提供了一种实现叶片非对称布置的方式，在进行介绍之前，有必要对叶片的截面厚度进行说明。

如图3和图4中所示，以风扇轮毂的中心为轴心，以半径R所做的圆柱面将风扇的叶片2切割，在该切面上，叶片2的上表面与叶片2的下表面之间的距离为叶片2的厚度δ。

由于风扇中包括多个沿轮毂1的周向均布的叶片2，因而在该种方式中，为了使多个叶片2构成非对称布置的形式，本实施例中所提供的风扇中至少有两个叶片2的厚度不等。

当然，本领域技术人员容易想到的是，在叶片2厚度不等的基础上，还可以将至少两个叶片2的前缘方向角设置为不相等，和/或至少两个所述叶片2的尾缘方向角设置为不相等，和或至少有两个叶片2的安装角不等，更进一步的，在此基础上，还可以将至少两个叶片2的前缘轴向高度设置为不相等，以便实现叶片2的非对称布置。

为了进一步降低风扇在转动时的噪音，提高风扇转动的平稳性，本实施例中所提供的风扇中，各个叶片2的厚度相对于所有叶片2的厚度的预设值的偏差之和为零，具体的，在本实施例中，第a个叶片2的厚度采用表达式来表示，其中1≤a≤n，并且为在设计时全部叶片2的厚度的预设值，由上式可知Δδa为第a个叶片2的厚度与全部叶片2的厚度的预设值的差值，并且Δδ1至Δδn之和即所有叶片2虽然呈非对称布置，但是所有叶片2的厚度相对于全部叶片2的厚度的预设值的偏差相互抵消，这可以进一步保证风扇转动的平稳性，降低风扇的噪音。

若某个叶片2的厚度相对于所有叶片2的厚度的预设值的偏差值过大，那么无疑会增大叶片2制造的难度和材料成本，这不利于风扇生产成本的降低，为此本实施例中的第a个叶片2的厚度与全部叶片2的厚度之间的差值Δδa与全部叶片2的厚度的预设值δ的比值大于等于-25%且小于等于20%，例如为±10%或者±15%等，以便于在保证风扇叶片非对称设置的同时，能够有效降低风扇生产成本。

本实施例中还公开了一种空调，该空调中设置有风扇，并且该风扇为第三种实施例中所公开的风扇。

由于上述实施例中所公开的风扇具有上述优点，因而具有该种风扇的空调也兼具同样的优点，本申请文件中对此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种风扇，包括轮毂（1）和沿所述轮毂周向均布的n个叶片（2），所述n的取值为整数且不小于2，其特征在于，所述风扇中至少有两个叶片（2）的前缘轴向高度不等。

2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述叶片中第a个叶片（2）的前缘轴向高度为其中1≤a≤n，为全部叶片（2）的前缘轴向高度预设值，并且所述风扇中各个叶片（2）的前缘轴向高度与所述全部叶片（2）的前缘轴向高度预设值之间的差值之和

3.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述风扇中第a个叶片（2）的前缘轴向高度与所述全部叶片（2）的前缘轴向高度预设值之间的差值ΔHa与所述全部叶片（2）的前缘轴向高度预设值的比值大于等于-10%且小于等于10%。

4.一种风扇，包括轮毂（1）和沿所述轮毂周向均布的n个叶片（2），所述n的取值为整数且不小于2，其特征在于，以所述轮毂（1）的中心为中心，以半径为R所做的圆柱面所切出的叶片截面上，至少有两个叶片（2）的前缘方向角不等，和/或至少有两个叶片的尾缘方向角不等，和/或至少有两个叶片的安装角不等。

5.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述风扇中至少有两个叶片（2）的前缘轴向高度不等。

6.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，第a个叶片（2）的前缘方向角为，其中1≤a≤n，为全部叶片（2）的前缘方向角的预设值，第a个叶片（2）的尾缘方向角为其中1≤a≤n，为全部叶片（2）的尾缘方向角的预设值，第a个叶片（2）的安装角为其中1≤a≤n，为全部叶片（2）的安装角的预设值，并且所述风扇中各个叶片（2）的前缘方向角与所述全部叶片（2）的前缘方向角的预设值之间的差值之和所述风扇中各个叶片（2）的尾缘方向角与所述全部叶片（2）的尾缘方向角的预设值之间的差值之和所述风扇中各个叶片（2）的安装角角与所述全部叶片（2）的安装角的预设值之间的差值之和

${\mathrm{\Σ}}_1^n\mathrm{\Δ\αa}=0.$

7.如权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述风扇中第a个叶片（2）的前缘方向角与所述全部叶片（2）的前缘方向角的预设值之间的差值Δβa和所述全部叶片（2）的前缘方向角的预设值β的比值大于等于-25%且小于等于20%；所述风扇中第a个叶片（2）的尾缘方向角与所述全部叶片（2）的尾缘方向角的预设值之间的差值Δγa和所述全部叶片（2）的尾缘方向角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%；所述风扇中第a个叶片（2）的安装角与所述全部叶片（2）的安装角的预设值之间的差值Δαa和所述全部叶片（2）的安装角的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%。

8.一种风扇，包括轮毂（1）和沿所述轮毂周向均布的n个叶片，所述n的取值为整数且不小于2，其特征在于，以所述轮毂（1）的中心为中心，以半径为R所做的圆柱面所切出的叶片截面上，至少有两个叶片（2）的厚度不等。

9.如权利要求8所述的风扇，其特征在于，所述风扇中至少有两个所述叶片（2）的前缘方向角不等，和/或至少有两个所述叶片（2）的尾缘方向角不等，和/或至少有两个所述叶片（2）的安装角不等。

10.如权利要求9所述的风扇，其特征在于，所述风扇中至少有两个叶片（2）的前缘轴向高度不等。

11.如权利要求8所述的风扇，其特征在于，所述叶片（2）中第a个叶片（2）的叶片厚度为其中1≤a≤n，为设计时全部叶片（2）的厚度的预设值，并且所述风扇中各个叶片（2）的厚度与所述全部叶片的厚度的预设值之间的差值之和

12.如权利要求8所述的风扇，其特征在于，所述风扇中第a个叶片（2）的厚度与所述全部叶片（2）的厚度的预设值之间的差值Δδa与所述全部叶片（2）的厚度的预设值的比值大于等于-25%且小于等于20%。

13.一种空调，包括风扇，其特征在于，所述风扇为如权利要求8-12中任意一项所述的风扇。