CN105508015A - 一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，包括：风扇，包括多个扇叶，所述扇叶呈非均匀分布；以及与所述风扇连接的护风圈，所述护风圈上设有多个导叶，所述导叶呈非均匀分布。本发明中的冷却风扇采用扇叶呈非均匀分布，保证风扇旋转噪声不在一个谐波阶次叠加，促使旋转噪声及其谐波成分转移到非重要阶次上，并合理分布在风扇转频的各个阶次，进而降低旋转噪声；采用导叶之间非均匀分布，避免扇叶尾缘气流击打导叶在时间序列上的一致性，避免了压力脉动频次及其谐波成分集中在某些特定阶次，进一步地降低了风扇的旋转噪声；且通过导叶对经过扇叶后的空间进行整流，降低部分阶次的旋转噪声。

Description

一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇
技术领域
本发明涉及冷却风扇，特指一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇。
背景技术
汽车发动机冷却风扇是汽车发动机冷却系统中一个重要部件，它通过自身旋转输送空气给汽车发动机冷凝器散热器，带走冷凝器散热器中的热量，保证发动机在正常的温度下工作。但汽车发动机冷却风扇产生空气流动的同时，也引起气流的扰动而出现气动噪声。
目前汽车发动机冷却风扇部件多用单独叶轮级，即采用一个叶轮(风扇)，仅添加支撑筋连接驱动电机，不再设置前后导叶。其中风扇的扇叶夹角多设计为等角度分布，这种风扇在工作时存在较大的旋转噪声；且支撑电机的支撑筋多以满足结构刚度、强度为设计目标，在风扇工作时，处于流场中的它们将产生更多的湍流，降低了系统效率和恶化系统噪声。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，解决现有的发动机冷却风扇存在的噪声大的问题。
实现上述目的的技术方案是：
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，包括：
风扇，包括多个扇叶，所述扇叶呈非均匀分布；以及
与所述风扇连接的护风圈，所述护风圈上设有多个导叶，所述导叶呈非均匀分布。
风扇在周期性地击打空气质点时，所有扇叶击打空气质点而产生的旋转噪声及其谐波成分经常集中在某些特定阶次，本发明中的冷却风扇采用扇叶呈非均匀分布，保证风扇旋转噪声不在一个谐波阶次叠加，促使旋转噪声及其谐波成分转移到非重要阶次上，并合理分布在风扇转频的各个阶次，进而降低旋转噪声；采用导叶之间非均匀分布，避免扇叶尾缘气流击打导叶在时间序列上的一致性，避免了压力脉动频次及其谐波成分集中在某些特定阶次，进一步地降低了风扇的旋转噪声；且通过导叶对经过扇叶后的空气进行整流，降低部分阶次的旋转噪声。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述扇叶的数量与所述导叶的数量互为质数。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述扇叶为7个，所述扇叶间的夹角依次为52°至54°、37°至39°、73°至75°、38°至40°、41°至43°、64°至66°、以及50°至52°。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述护风圈上还设有支撑筋，所述支撑筋和所述导叶一起呈设定角度分布。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述导叶为5个，所述支撑筋为1个，所述设定角度依次为52°至54°、81°至83°、50°至52°、75°至76°、55°至57°、以及48°至52°。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述支撑筋的纵截面为U形，且U形的一侧臂呈顶部向外倾斜的状态设置。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，两个相邻的导叶的截面形状不同。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，两个相邻的导叶中的一个导叶的截面结构包括第一斜臂、与所述第一斜臂底部连接的第一直臂、与所述第一斜臂中部连接的第二直臂、以及与所述第一斜臂顶部连接的第三直臂，所述第一直臂的长度小于所述第二直臂的长度，所述第二直臂的长度小于所述第三直臂的长度；
两个相邻的导叶中的另一个导叶的截面结构包括第二斜臂、与所述第二斜臂底部连接的第四直臂、以及与所述第二斜臂顶部连接的第五直臂，所述第四直臂的顶部与所述第五直臂的顶部平齐。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述第一直臂与所述第一斜臂和所述第二直臂之间形成有第一沟槽，所述第二直臂与所述第一斜臂和所述第三直臂之间形成有第二沟槽。
本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的进一步改进在于，所述第五直臂与所述第二斜臂和所述第四直臂之间形成有第三沟槽，所述第五直臂和所述第二斜臂之间形成V形槽。
附图说明
图1为本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的结构示意图。
图2为本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇中风扇的结构示意图。
图3为本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇中护风圈的结构示意图。
图4为图3中第一导叶的截面的结构示意图。
图5为图3中第二导叶的截面的结构示意图。
图6为图3中第三导叶的截面的结构示意图。
图7为图3中第四导叶的截面的结构示意图。
图8为图3中第五导叶的截面的结构示意图。
图9为图3中支撑筋的截面的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，用于解决现有冷却风扇中采用均匀分布的扇叶而引起较大的旋转噪声的问题，还解决因支撑筋的设置而使得风扇工作时产生了更多的湍流，进而降低了系统效率和恶化系统噪声。本发明的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，采用具有非均匀分布扇叶的风扇，且在护风圈上设置导叶，非均匀分布的扇叶能够保证风扇旋转噪声不在一个谐波阶次叠加，有效降低了风扇的旋转噪声，通过导叶对经过扇叶后的空气进行整流，降低了部分阶次的旋转噪声，且导叶在护风圈上也呈非均匀分布，导叶的截面形状进行了差异化设计，使得导叶能够调整风扇扇叶出口气流角，进而减少湍流成分，有效提高降噪效果。下面结合附图对本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇进行说明。
参阅图1，显示了一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇的结构示意图。下面结合图1，对本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇进行说明。
如图1所示，本发明一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇包括风扇11、护风圈12、以及电机13，电机13安装在护风圈12上，风扇11安装在电机13上，护风圈12通过电机13与风扇11连接，电机13通电后即驱动风扇旋转进行工作，空气轴向进入风扇11，从风扇11流出后，气流有一定的旋转，而后经过护风圈12上的导叶121整流后流出。
如图2所示，风扇11包括有多个扇叶111，在风扇11的中心设有轮毂112，外部设有外圈113，扇叶111连接在轮毂112和外圈113之间，扇叶111呈非均匀分布，扇叶111间的夹角不相等。扇叶111夹角呈非均布分布，保证了风扇旋转噪声不在一个谐波阶次叠加，起到了一定程度的降低旋转噪声的作用。
如图3所示，护风圈12包括有面板123，在面板123内设有中空结构1231，中空结构1231内设有内圈124，通过内圈124固定电机13。护风圈12在内圈124和面板123的中空结构1231边缘之间支设有多个导叶121，导叶121呈非均匀分布，导叶121对经过风扇11的风进行整流，降低部分阶次的旋转噪声，导叶121调整风扇扇叶出口气流角，减弱了流场中的湍流成分。导叶121呈非均匀分布，避免了扇叶111尾缘气流击打导叶121在时间序列上的一致性，避免了压力脉动频次及其谐波成分集中在某些特定阶次。
较佳地，扇叶111的数量与导叶121的数量互为质数，避免冷却风扇在动(风扇)、静(导叶)干涉时导致扇叶振动，降低谐波相同而形成的尖峰噪声叠加。
结合图2所示，风扇11的扇叶111为7个，扇叶111间的夹角依次为52°至54°、37°至39°、73°至75°、38°至40°、41°至43°、64°至66°、以及50°至52°。扇叶111间的夹角为扇叶111和外圈113连接的一端与风扇11的圆心连接的半径间的夹角，如图2中所示的，该非均匀分布的扇叶111间的夹角为：α1为52°至54°、α2为37°至39°、α3为73°至75°、α4为38°至40°、α5为41°至43°、α6为64°至66°、以及α7为50°至52°。将扇叶111设计呈特定夹角的结构，促使旋转噪声及其谐波成分转移到非重要阶次上，保证旋转噪声合理分布在风扇转频的各个阶次。
结合图3所示，在护风圈12上还支设有支撑筋122，该支撑筋122支设于内圈124和面板123在中空结构1231的边缘处，支撑筋122和导叶121一起呈设定角度分布，一起呈非均匀分布。较佳地，导叶121为5个，分别是第一导叶121a、第二导叶121b、第三导叶121c、第四导叶121d、以及第五导叶121e。支撑筋122为1个，第一导叶121a和第二导叶121b之间的夹角β1的范围为52°至54°，第二导叶121b和第三导叶121c之间的夹角β2的范围为81°至83°，第三导叶121c和第四导叶121d之间的夹角β3的范围为50°至52°，第四导叶121d和第五导叶121e之间的夹角β4的范围为75°至76°，第五导叶121e和支撑筋122之间的夹角β5的范围为55°至57°，支撑筋122和第一导叶121a之间的夹角β6的范围为48°至52°。导叶121和支撑筋122起到了支撑电机的作用，还起到了调整风扇扇叶出口气流角的作用，为提高导叶121和支撑筋122调整风扇扇叶出口气流角的效果，对导叶121和支撑筋122的截面形状进行了差异化设计，将两个相邻的导叶121间的截面形状设计为不同的结构。
如图4所示，显示了第一导叶121a的截面示意图，图中F为气流的方向，该第一导叶121a的截面结构包括第一斜臂1211、与第一斜臂1211底部连接第一直臂1212、与第一斜臂1211中部连接的第二直臂1213、以及与第一斜臂1211顶部连接的第三直臂1214，其中第一直臂1212的长度小于第二直臂1213的长度，第二直臂1213的顶端低于第三直臂1214的顶端。第一直臂1212与第一斜臂1211和第二直臂1213之间形成有第一沟槽1215，第二直臂1213与第一斜臂1211和第三直臂1214之间形成有第二沟槽1216。第一斜臂1211呈倾斜设置。
如图5所示，显示了第二导叶121b的截面示意图，图中F为气流的方向，该第二导叶121b的截面结构包括第二斜臂1217、与第二斜臂1217底部连接第四直臂1218、以及与第二斜臂1217顶部连接的第五直臂1219，第四直臂1218的顶部与第五直臂1219的顶部平齐。该第五直臂1219与第二斜臂1217和第四直臂1218之间形成第三沟槽1210，该第五直臂1219和第二斜臂1217之间形成了V形槽。
如图6所示，显示了第三导叶121c的截面示意图，图中F为气流的方向，该第三导叶121c的截面结构与第一导叶121a的截面结构相似，区别在于第一直臂1212的长度较长些，使得由第一直臂1212、第一斜臂1211和第二直臂1213形成的第一沟槽1215的深度较深，且该第一沟槽1215由第一斜臂1211构成的侧臂为倾斜状。第二直臂1213的长度比第一导叶121a上的第二直臂的长度小。
如图7所示，显示了第四导叶121d的截面示意图，图中F为气流的方向，该第四导叶121d的截面结构与第二导叶121b的截面结构相似，区别在于，第二导叶121d上形成的第三沟槽1210的槽口宽度比第二导叶121b上形成的第三沟槽的槽口宽度宽。
如图8所示，显示了第五导叶121e的截面示意图，图中F为气流的方向，该第五导叶121e的截面结构与第三导叶121e的结构相同。
如图9所示，显示了支撑筋122的截面示意图，图中F为气流的方向，该支撑筋122的纵截面为U形，该U形的一侧臂1221呈顶部向外倾斜的状态设置。
采用上述的截面形状，减少风扇工作时的动、静干涉因空间轴对称而产生的压力脉动频次及其谐波成分集中在某些特定阶次。导叶和支撑筋的截面形状设计，增加结构刚度和强度的同时，倾斜状的第一斜臂1211、第二斜臂1217、侧壁1221，结合前缘近翼型的设计，有效降低风扇出口端面的扇叶尾缘气流与导叶和支撑筋相互作用而产生的压力脉动，进而减少了湍流成分，提高了风扇效率的同时还降低了风扇的旋转噪声。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，包括：
风扇，包括多个扇叶，所述扇叶呈非均匀分布；以及
与所述风扇连接的护风圈，所述护风圈上设有多个导叶，所述导叶呈非均匀分布。
2.如权利要求1所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述扇叶的数量与所述导叶的数量互为质数。
3.如权利要求2所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述扇叶为7个，所述扇叶间的夹角依次为52°至54°、37°至39°、73°至75°、38°至40°、41°至43°、64°至66°、以及50°至52°。
4.如权利要求2或3所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述护风圈上还设有支撑筋，所述支撑筋和所述导叶一起呈设定角度分布。
5.如权利要求4所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述导叶为5个，所述支撑筋为1个，所述设定角度依次为52°至54°、81°至83°、50°至52°、75°至76°、55°至57°、以及48°至52°。
6.如权利要求4所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述支撑筋的纵截面为U形，且U形的一侧臂呈顶部向外倾斜的状态设置。
7.如权利要求1所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，两个相邻的导叶的截面形状不同。
8.如权利要求7所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，两个相邻的导叶中的一个导叶的截面结构包括第一斜臂、与所述第一斜臂底部连接的第一直臂、与所述第一斜臂中部连接的第二直臂、以及与所述第一斜臂顶部连接的第三直臂，所述第一直臂的长度小于所述第二直臂的长度，所述第二直臂的长度小于所述第三直臂的长度；
两个相邻的导叶中的另一个导叶的截面结构包括第二斜臂、与所述第二斜臂底部连接的第四直臂、以及与所述第二斜臂顶部连接的第五直臂，所述第四直臂的顶部与所述第五直臂的顶部平齐。
9.如权利要求8所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述第一直臂与所述第一斜臂和所述第二直臂之间形成有第一沟槽，所述第二直臂与所述第一斜臂和所述第三直臂之间形成有第二沟槽。
10.如权利要求8所述的一种低旋转噪声的汽车发动机冷却风扇，其特征在于，所述第五直臂与所述第二斜臂和所述第四直臂之间形成有第三沟槽，所述第五直臂和所述第二斜臂之间形成V形槽。
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