CN105041717A - 冷却风扇的风叶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇，尤其涉及一种冷却风扇的风叶，包括叶片，其特征在于，所述的叶片为八片，八片叶片等距分布；所述的叶片采用前弯型，叶片有11个等距截面，从内径向外径的弯曲角度依次为0°，-3.4°，-5.8°，-7.4°，-8.2°，-8.1°，-6.6°，-3°，2.6°，9.4°，19.2°；从内径向外径的叶片安装角度依次为32.83°，28.92°，25.64°，23.12°，21.17°，19.96°，18.57°，17.53°，17.19°，17.16°，17.70°；从内径向外径的叶片半径截面的弦长依次为66.95mm,69.41mm,71.21mm，71.97mm，72.05mm，72.32mm，73.67mm，75.17mm，78.34mm，83.92mm,88.58mm。能够满足现产品流量性能的情况下，降噪效果更好，能降低总成噪音，改善声质量。

Description

冷却风扇的风叶

技术领域

本发明涉及一种风扇，尤其涉及一种冷却风扇的风叶。

背景技术

目前在汽(轿)车中使用的冷却风扇采用的风叶，结构上分为带环风叶和不带换风叶，叶型上分为直叶片和弯叶片。

随着汽车工业的发展，人们对于汽车功能的要求越来越高，不仅追求外观，更注重其内在品质和舒适性。对汽车用冷却风扇而言，其风量和噪音是主要的性能指标，整车制造企业往往需求在一定工况条件下，风扇具有较高的风量和交底的功率消耗，这就要求风扇有较高的效率，同时又要求风扇有较低的噪音。并且随着科技的进步，现在各整车制造企业对噪声质量有了更多的要求，不仅要求总体噪音低，且要求在噪音频谱上，相邻频段的噪音差值不能超过一定的限值。

申请人曾在2009年作出风叶的改进并提交专利申请，其专利号为“CN101672298A”、申请号为“200910196660.0”、名称为“冷却风扇的风叶”的发明，公开的冷却风扇风叶，由轮毂、叶片和护风环组成一体，通过联轴结构与电动机组成风扇，所述叶片为七片，七片叶片不等距分布，分布角度按逆时针方向依次为52.1°、50.8°、51.3°、51.8°、50.9°、51.8°和51.3°，这种冷却风扇的风叶能够降低噪声数值。但目前对声质量有了更高要求，不仅要求总体噪声降低，且要求在噪声频谱上，相邻频段的噪声差值不能超过一定的限值。该发明不能满足上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种满足现产品流量性能的情况下，降噪效果更好，能降低总成噪音，改善声质量的冷却风扇的风叶。

为达到以上目的，提供一种冷却风扇的风叶，由八片叶片组成，八片叶片等距分布；所述的叶片采用前弯型，叶片由11个等距截面划分，从内径向外径的弯曲角度依次为0°，-3.4°，-5.8°，-7.4°，-8.2°，-8.1°，-6.6°，-3°，2.6°，9.4°，19.2°；从内径向外径的叶片安装角度依次为32.83°，28.92°，25.64°，23.12°，21.17°，19.96°，18.57°，17.53°，17.19°，17.16°，17.70°；从内径向外径的叶片半径截面的弦长依次为66.95mm,69.41mm,71.21mm，71.97mm，72.05mm，72.32mm，73.67mm，75.17mm，78.34mm，83.92mm,88.58mm。

优选的，还包括轮毂和护风环，轮毂、叶片和护风环组成一体。

本发明采用ΔC_ur^α＝常数的变环量流型,在算法中进行推导级效率的表达式时,将各项求出精确的解析表达式。把目标函数化成单变量的函数。约束条件经过化简和运算,能化成叶片半径r的函数，这个问题就转化成是单变量的非线性的单目标函数的优化问题。弯掠叶片不仅可以提高叶片机械的抗喘振和失速的能力，并且改善机械外部气动性能，低压风机采用前掠叶片能显著提高风机的外部声学和气动特性。本发明参考成熟低噪声风叶前弯曲线，根据以往的优化经验对现有风叶优化改型，在安装角、弦长、叶片数等重要参数基本不变的情况下，仅通过重新设计优化其前弯曲线，并对优化设计进行试验测试

本发明的冷却风扇的风叶，通过优化叶型改善叶顶处的流动状态，减小了叶片流道中的二次涡流，消除了沿径向叶片中部回转面的叶片前缘分离流动的影响，使主流区域增大，显著改善了叶片表面边界层的气流流动状态，损失小于常规径向叶片，扩大了风叶高效工作区间，在150～250pa静压下载兼顾风叶效率值的同时噪声相比同尺寸风叶更低，450mm的大直径在550W的高功率下风叶性能均衡，高压头工况噪声性能优势明显。

本发明的冷却风扇的风叶由于采用了以上技术方案，具有以下优点和特点：

1、采用前弯叶片结构，通过适当的前弯角度，不仅提高叶片的强度，更起到优化流场并优化噪音的作用。

2、在叶片顶部采用了护风圈的结构，提高叶片强度，克服了在高速旋转时，叶片在离心力作用下径向拉直引起的前弯角度和叶片翼型安装角的较大变化，保证风叶的运行性能不会有大的变化。同时由于护风圈的支撑加强作用，克服了旋转时叶片的不规则抖动，避免了由于叶片抖动而引起的异常噪声，优化了声音的舒适程度。

3、叶片设计采用了ΔC_urⁿ＝常数的变环量流型，指数n沿半径规律变化，优化了流场，提高了效率并降低噪音。

附图说明

图1为发明冷却风扇的基本风叶的结构示意图；

图2为发明中的叶片的11个截面的安装角度和截面弦长示意图；

图3为本发明流量性能对比实验图；

图4为在先申请噪声试验图；

图5为本发明噪声试验图；

其中：

1-护风圈2-风叶3-轮毂

4-联轴结构

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。

根据图1、图2所示的一种冷却风扇的风叶，有轮毂3、叶片2护风环1组成一体，风叶为整体注塑制品，叶片2在叶顶出与护风环1连接，在叶根处与轮毂3连接，轮毂3上有联轴结构4。电机轴通过连轴结构4与风叶连接，带动风叶旋转输送空气。本发明中的叶片为8片等距分布，分布角度均为45°，如图1中A1所示。其中，叶片采用前弯型，从内径向外径等距取11个截面设计，11个截面的弯曲角度依次设计为0°，-3.4°，-5.8°，-7.4°，-8.2°，-8.1°，-6.6°，-3°，2.6°，9.4°，19.2°，如图1中A2所示。为获得稳定的流畅，且在指定的工况下能够在最高静压效率下运行，风叶采用变换量流型，使全压沿半径增加并充分利用叶顶做功，且减小叶根负荷。从内径向外径的叶片安装角度依次为32.83°，28.92°，25.64°，23.12°，21.17°，19.96°，18.57°，17.53°，17.19°，17.16°，17.70°。从内径向外径的叶片半径截面的弦长依次为66.95mm,69.41mm,71.21mm，71.97mm，72.05mm，72.32mm，73.67mm，75.17mm，78.34mm，83.92mm,88.58mm。

本发明中的叶片的主要数据如表1所示。

表1

为了验证本发明的冷却风扇的风叶结构带来的有益效果，发明人对专利号为“CN101672298A”、申请号为“200910196660.0”、名称为“冷却风扇的风叶”的发明与本发明进行流量性能对比试验，如图3所示，其中虚线代表是本发明的风叶，实线代表在先申请的风叶，横坐标代表流量，纵坐标代表静压。由图3中可见，在风扇效率、功率基本一致的情况下，而本发明的风叶针对高静压200Pa至300Pa区域对叶型参数进行了优化，该区域内流量曲线高于在先申请的风叶，风叶效率相比原有风叶高5％左右。

本发明的风叶与在先申请的风叶进行了噪声对比测试，其测试方法为在风叶1米处设置麦克风，麦克风与风叶轴心平齐，测试麦克风收音，测试示意图如下所示，其测试结果见图4、5，其中图4为在先申请的风叶，图5本发明的风叶，横坐标为频率值，纵坐标为分贝值。本发明风叶在流量性能满足的情况下，总噪音值为79.164dB，在先申请的总噪音值为84.676dB，噪声性能比在先申请的风叶更好，噪声下降5.5dB。该优化涉及方案具有性能好、效率高、耗功及噪声低的优势。

以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (2)

1.一种冷却风扇的风叶，其特征在于，由八片风叶组成，八片叶片等距分布；

所述的叶片采用前弯型，叶片由11个等距截面划分，从内径向外径的弯曲角度依次为0°，-3.4°，-5.8°，-7.4°，-8.2°，-8.1°，-6.6°，-3°，2.6°，9.4°，19.2°；

从内径向外径的叶片安装角度依次为32.83°，28.92°，25.64°，23.12°，21.17°，19.96°，18.57°，17.53°，17.19°，17.16°，17.70°；

从内径向外径的叶片半径截面的弦长依次为66.95mm,69.41mm,71.21mm，71.97mm，72.05mm，72.32mm，73.67mm，75.17mm，78.34mm，83.92mm,88.58mm。

2.根据权利要求1所述的冷却风扇的风叶，其特征在于，还包括轮毂和护风环，轮毂、叶片和护风环组成一体。