CN105134658A - 离心式风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及离心式风扇，上述离心式风扇包括：主板，以旋转轴为中心旋转；保护罩，形成有用于吸入空气的吸入口；以及多个叶片，在上述主板和保护罩之间沿着圆周方向排列，用于使通过上述吸入口吸入的空气加速以形成气流，上述叶片具有在上述保护罩的一侧凸出且在上述主板的一侧凹陷的正压面，上述保护罩的引导上述气流的内侧面形成为朝向上述主板凸出的曲面，上述曲面具有沿着半径方向直至上述保护罩的外周渐渐远离上述主板并延伸的扩散区间，上述主板具有沿着半径方向直至外周渐渐远离上述保护罩并延伸的曲面，当沿着上述旋转轴的方向观察时，上述扩散区间中的上述保护罩的曲面和形成在上述主板的曲面的至少一部分相重叠。

Description

离心式风扇

技术领域

本发明涉及离心式风扇。

背景技术

离心式风扇是使通过保护罩沿着轴向流入的空气加速，并通过叶片之间沿着半径方向(或者离心方向)排出的风扇。离心式风扇的性能不仅受摩擦损失、冲击损失等的影响，还受各种形状因素的影响。例如，离心式风扇的速度、叶片、主板或保护罩的形状、叶片的角度或数量等为影响离心式风扇的性能的代表性因素。

在离心式风扇中，空气通过形成在保护罩的中心部的吸入口流入，并通过叶片加速后，在吸入口侧上部区域沿着保护罩的外周排出气流，并在离吸入口远的下部区域沿着主板的外周排出气流。在这过程中，在现有技术中，因在保护罩和主板的各个外周所发生的流动的剥离而形成涡流，导致存在不仅风扇的效率降低，而且产生噪音的问题。

尤其，通过保护罩吸入的气流在沿着旋转轴方向到达主板的过程中，被叶片加压而排出，因而在上述上部区域中的流速和在上述下部区域中的流速上产生差异，导致气流不能均匀地向上部区域和下部区域之间排出，尤其，因上部区域和下部区域之间的流速偏差而生成的涡流使风扇的效率降低，并增加噪音。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供离心式风扇，在离心式风扇的保护罩一侧的上部区域和主板一侧的下部区域发生均匀的流动，并且，抑制排出气流的保护罩和主板的各个外周上生成涡流。

并且，提供离心式风扇，与现有技术相比，通过吸入口吸入的气流沿着保护罩的内周面更加顺畅地流动。

并且，提供离心式风扇，与现有技术相比，提高效率。

并且，提供离心式风扇，与现有技术相比，减少噪音。

本发明的离心式风扇包括：主板，以旋转轴为中心旋转；保护罩，形成有用于吸入空气的吸入口；以及多个叶片，在上述主板和保护罩之间沿着圆周方向排列，用于使通过上述吸入口吸入的空气加速以形成气流，上述叶片具有在上述保护罩的一侧凸出且在上述主板的一侧凹陷的正压面，上述保护罩的引导上述气流的内侧面朝向上述主板形成凸出的曲面，上述曲面具有沿着半径方向直至上述保护罩的外周渐渐远离上述主板并延伸的扩散区间，上述主板具有沿着半径方向直至外周渐渐远离上述保护罩并延伸的曲面，当沿着上述旋转轴的方向观察时，上述扩散区间中的上述保护罩的曲面和形成在上述主板的曲面的至少一部分相重叠。

从上述旋转轴到上述保护罩的外周的距离与从上述旋转轴到上述主板的外周的距离可以相等。

上述主板可包括用于设置上述叶片的扁平的叶片支撑板部，形成在上述主板的曲面可从上述叶片支撑板部延伸。从上述叶片排出气流的后端的与上述主板相交汇的位置比从上述叶片排出气流的后端的与上述保护罩相交汇的位置，可更靠近上述旋转轴。

形成在上述保护罩的曲面可由具有第一曲率的第一曲面部、具有第二曲率的第二曲面部以及具有第三曲率且包括上述扩散区间的第三曲面部沿着半径方向连续地形成，上述第二曲率可小于上述第一曲率，上述第三曲率可大于上述第一曲率。

上述第一曲面部、上述第二曲面部及上述第三曲面部可形成在倾斜度连续发生变化的曲面上。

上述第二曲面部的曲线的长度大于上述第一曲面部及上述第三曲面部的曲线的长度。

形成在上述扩散区间的曲面和形成在上述主板的曲面可由相同的曲率形成。

上述保护罩在以上述旋转轴所属的任意平面切开的端面上可具有曲率发生变化的两个以上的曲率变更点。

附图说明

参照以下附图对实施例进行详细说明，其中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

图1为作为适用离心式风扇的一例示出插入式风扇模块的图。

图2为示出本发明一实施例的离心式风扇的立体图。

图3为图2的离心式风扇的分解立体图。

图4为纵向切开图2的离心式风扇而示出的图。

图5A为示出风扇毂的图。

图5B为示出风扇毂与主板相结合的结构的放大图。

图6为叶片的纵向剖视图。

图7为在沿着图4中旋转轴所属的任意平面切开离心式风扇的端面上将看到保护罩的外周部和主板的外周部的部分放大的图。

图8A为示出现有的离心式风扇中在保护罩的外周部形成的涡流。

图8B为示出本发明一实施例的离心式风扇中在保护罩的外周部形成的涡流。

具体实施方式

图1为作为适用离心式风扇的一例示出插入式风扇模块的图。以下说明的实施例的离心式风扇可适用于冰箱、空气调节器、吸尘器等。由于空气自然地向风扇的内部流入后向外部排出，因而上述离心式风扇可在无管道的情况下设置。如图1所示的插入(plug)式风扇模块1适用于空气调节器，本发明一实施例的离心式风扇可适用于插入(plug)式风扇模块1，上述空气调节器设置在室外，对从室内流入的空气进行冷却或加热，并重新供给到室内。

风扇模块1可包括具有旋转轴的电机2、支撑电机2的支承框架3、与电机2的旋转轴相结合的离心式风扇4。并且，在设置于支承框架3的前表面的前面板5形成有可向离心式风扇4流入空气的开口部，通过上述开口部沿着离心式风扇4的旋转轴方向流入的空气随着离心式风扇4旋转，在前面板5背面的区域沿着风扇的半径方向向外侧排出。

图2为示出本发明一实施例的离心式风扇的立体图。图3为图2的离心式风扇的分解立体图。图4为纵向切开图2的离心式风扇而示出的图。图5A为示出风扇毂的图。图5B为示出风扇毂与主板相结合的结构的放大图。图6为叶片的纵向剖视图。图7为在沿着图4中旋转轴所属的任意平面切开离心式风扇的端面上将看到保护罩的外周部和主板的外周部的部分放大的图。图8A为示出现有的离心式风扇中在保护罩的外周部形成的涡流。图8B为示出本发明一实施例的离心式风扇中在保护罩的外周部形成的涡流。

参照图2至图4，本发明一实施例的离心式风扇100包括主板110、保护罩120及多个叶片130。主板110、保护罩120及叶片130可由合成树脂或具有可塑性的金属材料形成，尤其，在金属材料的情况下，可由钢(steel)形成。

主板110通过电机2(参照图1)以旋转轴O(rotatingaxis)为中心旋转。根据实施例，虽然主板110可与电机的旋转轴直接连接，但是，离心式风扇100还可包括将主板110与电机的旋转轴(rotatingshaft)相结合的风扇毂160。

保护罩120以与主板110隔开的方式配置，并形成有使空气沿着旋转轴O方向流入的吸入口121。保护罩120呈中央形成有吸入口121的环形状，上述保护罩120从用于形成吸入口121的内周沿着半径方向逐渐扩张，并在排出通过叶片130输送的气流的外周上具有最大直径。保护罩120的引导空气的内侧面形成可朝向主板110凸出的曲面。

多个叶片130在主板110和保护罩120之间沿着圆周方向配置。通过保护罩120的吸入口121吸入的空气从叶片130的前端部向后端部流动而排出。虽然，不限定离心式风扇100的叶片130的数量，但可具有七个叶片130。

以下，在叶片130中，将通过保护罩120吸入的气流开始与上述叶片130相接触的部分定义为前端FE(FrontEdge)，将气流从叶片130分离的部分定义为后端RE(RearEdge)。在与旋转轴O正交的任意层(或平面)的情况下，在上述层上的叶片130的端面上，前端FE位于规定的共同内周上，后端RE位于具有比上述内周更大直径的规定的共同外周上。在叶片130中，当将朝向离心式风扇100外侧的面称为正压面(pressuresurface)131，将朝向离心式风扇100内侧的与正压面131相反的面称为负压面(suctionsurface)132时，叶片130的前端FE比后端RE位于正压面131朝向的方向(或者离心式风扇100的旋转方向)侧。叶片120的后端RE的与主板110相交汇的位置可以比叶片120的后端RE的与保护罩120相交汇的位置，更接近旋转轴O。

参照图6，在叶片130的与旋转轴O平行的规定的纵向剖面的情况下，上述叶片130具有在保护罩120一侧凸出且在主板110一侧凹陷的正压面131。叶片130以规定的变曲点V为基准，在上侧具有沿着远离旋转轴O的方向(或者正压面131朝向的方向)凸出的部分RC，在下侧具有向旋转轴O一侧(或者负压面132朝向的方向)凸出的部分CRC。为了便于说明，若对正压面131的各个部进行定义，则将正压面131所具有的凸出形态的曲面部定义为凸出部RC，将正压面131所具有的凹陷形态的曲面部定义为凹陷部CRC。

凹陷部CRC具有如下效果：将集中于保护罩120一侧的流动引导至主板110一侧，从而不仅使排出流速在叶片130的上部区域到下部区域的整个区间上均匀，而且减少噪音，并提高风扇的效率。

另一方面，一般情况下，由于在与保护罩120接近的部分的流速快，因而流动的惯性(尤其在旋转轴O方向成分)大，从而在排出流动时有可能从叶片130的后端RE剥离。尤其，在叶片130的负压面132容易发生流动的剥离。凸出部RC为正压面131凸出形成的部分，因而使流动集中到相邻的其他叶片130的负压面132一侧，从而可抑制流动被剥离，尤其，凸出部RC形成在与保护罩120接近的部分，因而可有效地抑制叶片130后端RE中保护罩120一侧中的流动剥离现象。

凹陷部CRC通过将集中在保护罩120一侧的流动引导至主板110一侧，来缩小与保护罩120接近的叶片130的上部区域和与主板110接近的叶片130的下部区域之间的流速之差，从而可使从上述上部区域至下部区域的整个区域中的排出流速均匀。

参照图3至图7，主板110包括用于支撑叶片130的下端部的叶片支撑板部111、在叶片支撑板部111的中央从叶片支撑板部111朝向保护罩120隆起的风扇毂安装部112。在风扇毂安装部112的中央形成有以可安装风扇毂160的方式开口的安装孔110a，在风扇毂安装部112沿着安装孔110a的周围形成有多个第一紧固孔110b，上述第一紧固孔110b沿着圆周方向以恒定间隔形成。

叶片支撑板部111可扁平地形成，可形成有从叶片支撑板部111向外侧延伸的曲面113。

参照图5A及图5B，在风扇毂160的中央形成有用于插入电机的旋转轴(未图示)的插入孔160a，上述风扇毂160具有安装在风扇毂安装部112上的风扇毂本体部(hubbody)161以及从风扇毂本体部161沿着插入孔160a周围突出的管状的第一突出部162。

在风扇毂本体部161形成有与第一紧固孔110b相对应地形成的第二紧固孔161a，通过螺钉或螺栓等紧固部件紧固于第一紧固孔110b和第二紧固孔161a，来实现风扇毂160与主板110的结合。

在第一突出部162的内周面可形成有用于插入形成在电机的旋转轴的键(Key)的键插入槽162a，并且，在第一突出部162可形成有键紧固孔162b，上述键紧固孔162b使与形成在上述键的紧固孔(未图示)相紧固的紧固部件沿着半径方向贯通。沿着键紧固孔162b可形成有螺纹。

风扇毂160还可包括管状的第二突出部163，上述第二突出部163从风扇毂本体部161沿着插入孔160a周围向与第一突出部162相反的方向突出。第二突出部163插入于风扇毂安装部112的安装孔110a内，第二突出部163的直径实质上与安装孔110a的直径相同。

另一方面，风扇毂安装部112从叶片支撑板部111隆起的高度HH和风扇毂安装部112的曲率为影响风扇效率的主要因素，两者间相互作用。若风扇毂安装部112的高度增高，则对流入气流起阻力作用，从而减少流量，但是与风扇毂安装部112的曲率相互作用的恰当的高度可使气流顺畅，从而提高效率。

风扇毂安装部112的与风扇毂本体部161的背面相接触的部分为水平面，但从上述水平面的外侧末端以第一曲率(1/HR1)弯曲，在与叶片支撑板部111相连接的部分具有与第一曲率(1/HR1)相反的方向的第二曲率(1/HR2)。作为参考，BD/2表示风扇毂安装部112的半径。

在主板110的排出并分离气流的外周部形成有沿着半径方向直至外周渐渐远离保护罩120的曲面113。更详细地，叶片支撑板部111的与叶片130相结合的面由平面形成，曲面113由从叶片支撑板部111具有规定的曲率(1/HR3，HR3为曲率半径)且直至主板110的外周向下(远离保护罩120的方向)弯曲的曲面形成。当通过离心式风扇100的旋转排出空气时，由于沿着曲面113顺畅地引导空气，因而抑制在分离排出气流的主板110的外周生成涡流，并降低阻力。

BD/2表示主板110的送风半径，是从主板110的中心O到叶片130的后端RE的距离，是在叶片130与主板110相连接的部分所测定的值。BDL表示从叶片130的后端RE剥离的气流沿着主板110所引导的区域的长度，是从叶片130的后端RE沿着半径方向到主板110的外周的距离。

参照图7，保护罩120的引导气流的内侧面朝向主板110形成凸出的曲面，在排出并分离上述气流的外周部，上述曲面具有沿着半径方向直至外周渐渐远离主板110并延伸的扩散区间DS。

当沿着旋转轴O方向观看时，形成在扩散区间DS和主板110的曲面113的至少一部分相重叠。在包括扩散区间DS的离心式风扇100的外周部上，气流不仅在保护罩120上，而且在主板110上也可沿着曲面113顺畅地排出，从而降低在保护罩120和主板110的各个外周发生湍流，并且降低相应程度的噪音。

如图7所示，在沿着半径方向向外侧移动的过程中，扩散区间DS从保护罩120开始的位置和曲面113从主板110开始的位置可位于与旋转轴O相等距离的位置，但并不限定于此。基于随着凸出部RC和凹陷部CRC的形状而改变的保护罩120一侧的流动和主板110一侧的流动特性，虽然主板110的曲面113开始的位置可能不同，但是，优选地，形成于主板110的曲面113的全部或一部分位于与扩散区间DS相对应的区间DH内。

通过凹陷部CRC，也可在主板110一侧以充分的压力输送气流，沿着主板110流动的气流能够以充分的流速到达与扩散区间DS相对应的区间DH。因此，沿着旋转轴O方向观察时，主板110的曲面113的至少一部分与保护罩120的扩散区间DS相重叠，从而在扩散区间(DS或DH)内，不仅在保护罩120一侧，而且在主板110一侧也可改善所排出的流动，并且，在上述扩散区间内，在保护罩120一侧和主板110一侧可形成均匀的流动。

尤其，根据实验可知，在保护罩120的扩散区间DS中的曲面的曲率(1/SR3)和在主板110的曲面113中的曲率(1/HR3)相同的情况下，风扇的效率上升得最高。

上述保护罩120的曲面的曲率可以恒定，但是，优选地，可以变更多次，在本实施例中，在保护罩120的内侧面从吸入口121一侧形成曲面并延伸的过程中，依次连续地形成具有第一曲率(1/SR1)的第一曲面部S1、具有第二曲率(1/SR2)的第二曲面部S2、具有第三曲率(1/SR3)的第三曲面部S3。扩散区间DS可属于第三曲面部S3。第一曲率(1/SR1)、第二曲率(1/SR2)和第三曲率(1/SR3)的值可以相互不同。优选地，第二曲率(1/SR2)小于第一曲率(1/SR1)，第三曲率(1/SR3)大于第一曲率(1/SR1)(SR2＞SR1＞SR3，SR1、SR2、SR3为曲率半径)。

第一曲面部S1、第二曲面部S2和第三曲面部S3形成在倾斜度连续发生变化的曲面上。图7的V1、V2、V3分别为曲率发生变化的位置(以下，称为曲率变更点)，曲面的曲率在这些曲率变更点的前后发生变化，此时，曲面的倾斜度连续发生变化。由于第一曲面部S1的曲率和第三曲面部S3的曲率相互不同，因而为了使这些曲面部之间圆滑地连接，保护罩120的内侧面应至少具有两个以上的曲率变更点V2、V3。

另一方面，优选地，第二曲面部S2比第一曲面部S1及第三曲面部S3，曲线的长度最长。可通过使沿着半径方向引导气流的区间最长，来强化沿着半径方向的流动。

第一曲面部S1可从吸入口121直接延伸，但在离吸入口121规定的区间形成有流入部S0，如图7所示，第一曲面部S1可从流入部S0延伸。流入部S0不需要一定要由曲面形成，实质上，作为沿着旋转轴O方向引导吸入口121中的流动的区间，即使由曲面形成，曲率的大小比其他区间非常小。

尤其，形成有吸入口121的流入部S0和排出并分离气流的外周部S3可由相互不同的曲率形成，在这种情况下，流入部S0和外周部S3之间通过曲面S1、S2相连接。基于吸入口121一侧的流动特性和排出气流的保护罩120的外周侧的流动特性，即使流入部S0的曲率和外周部S3的曲率相互不同，也可使上述流入部S0和上述外周部S3圆滑地连接，从而使流动顺畅，并提高风扇的效率。

SD1/2表示吸入口121的半径(直径为SD1)，SD2/2表示从保护罩120的中心O到叶片130的后端RE的距离，是在叶片130与保护罩120相连接的部分所测定的值。

在内侧面形成曲面的保护罩120的结构的情况下，与保护罩120相接触的叶片130的上端部到主板110的垂直距离(即，前端FE中的保护罩120和主板110之间的距离)在叶片130的前端FE上具有最大值，在叶片130的后端RE上具有最小值B2。以下，将前端FE中的保护罩120和主板110之间的距离称为B1。

主板110的送风直径BD和保护罩120的吸入直径SD1之比(SD1/BD)以及叶片130的上端部到主板110的垂直距离的最大值B1和最小值B2之比(B2/B1)均为可影响风扇的正压和提高的因素。尤其，在插入式风扇模块的情况下，由于没有管道，因而将这种正压上升因素最佳化就显得尤为重要。

但是，SD1/BD值越大，越对正压上升有利，然而，因用于设置离心式风扇的装置的整体大小而受限制，因此，使上述值增加到恒定水平以上时受限制，虽然，B2/B1值越大，越对正压上升有利，但是，在保护罩120的外周有可能发生流动的剥离(separation)，致使性能降低。

本发明的离心式风扇可抑制在分离所排出的气流的保护罩和主板的各个外周上生成涡流。

并且，使在保护罩一侧的上部区域和主板一侧的下部区域具有均匀特性的流动顺畅。

此外，在保护罩中，在形成有吸入口的内周部和排出气流的外周部具有相互不同的曲率的情况下，也使上述内周部和上述外周部之间圆滑地连接，从而可顺畅地引导流动，并提高风扇的效率。

并且，具有与现有技术相比提高效率的效果。

并且，具有与现有技术相比降低噪音的效果。

并且，具有沿着保护罩的内侧面更加顺畅地引导流动的效果。

参照多个示例性实施例说明了实施例，但应当理解的是，在不脱离本发明的精神和原理范围内，各种其他修改和实施例可由本发明所属技术领域的普通技术人员设计。更具体地，在附图及发明要求保护范围内，对象组合配置的结构要素和/或配置可进行各种变更和修改。除了结构要素和/或配置进行变更和修改之外，其他代替技术方案对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。

Claims (9)

1.一种离心式风扇，其特征在于，

包括：

主板，以旋转轴为中心旋转；

保护罩，形成有用于吸入空气的吸入口；以及

多个叶片，在上述主板和保护罩之间沿着圆周方向排列，用于使通过上述吸入口吸入的空气加速以形成气流，上述叶片具有在上述保护罩的一侧凸出且在上述主板的一侧凹陷的正压面，

上述保护罩的引导上述气流的内侧面形成为朝向上述主板凸出的曲面，

上述曲面具有沿着半径方向直至上述保护罩的外周渐渐远离上述主板并延伸的扩散区间，

上述主板具有沿着半径方向直至外周渐渐远离上述保护罩并延伸的曲面，

当沿着上述旋转轴的方向观察时，上述扩散区间中的上述保护罩的曲面和形成在上述主板的曲面的至少一部分相重叠。

2.根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，从上述旋转轴到上述保护罩的外周的距离与从上述旋转轴到上述主板的外周的距离相等。

3.根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，

上述主板包括用于设置上述叶片的扁平的叶片支撑板部，

形成在上述主板的曲面从上述叶片支撑板部延伸。

4.根据权利要求3所述的离心式风扇，其特征在于，从上述叶片排出气流的后端的与上述主板相交汇的位置比从上述叶片排出气流的后端的与上述保护罩相交汇的位置，更靠近上述旋转轴。

5.根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，

形成在上述保护罩的曲面由具有第一曲率的第一曲面部、具有第二曲率的第二曲面部以及具有第三曲率且包括上述扩散区间的第三曲面部沿着半径方向连续地形成，

上述第二曲率小于上述第一曲率，上述第三曲率大于上述第一曲率。

6.根据权利要求5所述的离心式风扇，其特征在于，上述第一曲面部、上述第二曲面部及上述第三曲面部形成在倾斜度连续发生变化的曲面上。

7.根据权利要求5所述的离心式风扇，其特征在于，上述第二曲面部的曲线的长度大于上述第一曲面部及上述第三曲面部的曲线的长度。

8.根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，形成在上述扩散区间的曲面和形成在上述主板的曲面由相同的曲率形成。

9.根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，上述保护罩在以上述旋转轴所属的任意平面切开的端面上，具有曲率发生变化的两个以上的曲率变更点。