CN106438470B - 轴流风扇和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本发明一种轴流风扇，用于制冷设备，轴流风扇包括：轮毂，轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在轮毂的侧壁上；叶片包括：叶根，位于叶片与轮毂的结合处；叶顶，位于叶片的自由端，与叶根相对；前缘和后缘，前缘和后缘相对而设，分别朝向进风端和出风端；其中，与轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片相交得到的截面是叶片的型面，型面与前缘和后缘的交点分别为前缘点和后缘点，前缘点和后缘点的连线为弦线，与轮毂的轴线垂直的平面和弦线所成的角是叶片的安装角，安装角从叶根到叶顶逐渐减小；叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小。本发明提供的轴流风扇，提升了流经轴流风扇的风量和风压，降低了风扇的噪音。

Description

轴流风扇和制冷设备

技术领域

本发明涉及叶轮机械领域，具体而言，涉及一种轴流风扇和一种制冷设备。

背景技术

在冰箱压缩机仓用的轴流风扇的设计过程中，叶片安装角的设计直接影响叶片的气动性能，因此对风扇风量产生重要影响。而叶片径向弯曲角及前掠弯曲角不仅影响风量，对气动噪音也有重要影响。目前在风扇设计过程中往往很难达到最佳的参数匹配，导致旧翼型风扇存在风量不足、噪音偏高的问题。如图1至图3所示，为相关技术中轴流风扇1'的三视图，包括轮毂10'和叶片20'，其做功效率较低，风量小，噪音大。

随着计算机技术及计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，简称CFD)的发展，其具有的周期短、成本低、可以有效分析各种影响因素以及定量化流场参数等优点，使其成为叶轮机械研究和设计研发领域中的一种全新手段，可以做到在风扇设计阶段就能够较为准确地预估其气动性能和声学特性，为风扇的参数优化和结构设计提供依据，并且可以减少试验的费用和工作量，缩短研发周期，提高企业的经济效益。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种轴流风扇。

本发明的另一个目的在于提出一种制冷设备。

有鉴于此，根据本发明的一个目的，提供了一种轴流风扇，用于制冷设备，轴流风扇包括：轮毂，轮毂的两端分别为进风端和出风端；和叶片，设置在轮毂的侧壁上；叶片包括：叶根，位于叶片与轮毂的结合处；叶顶，位于叶片的自由端，与叶根相对；前缘和后缘，前缘和后缘相对而设，分别朝向进风端和出风端；其中，与轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片相交得到的截面是叶片的型面，型面与前缘和后缘的交点分别为前缘点和后缘点，前缘点和后缘点的连线为弦线，与轮毂的轴线垂直的平面和弦线所成的角是叶片的安装角，安装角从叶根到叶顶逐渐减小；叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小。

本发明提供的轴流风扇，通过理论模拟和实验分析，调整了叶片的安装角和厚度，从而改变了叶片的曲率和气流通道，优化了轴流风扇的性能，提升了相同转速下流经轴流风扇的风量和风压，当气体从进风端流至出风端，可借助气体的运动带动热对流，提升风量和风压使换热效率增强；达到相同转速所需的轴功率降低，提高了做功效率，有助于节能；降低了轴流风扇在系统中的噪音，提高了用户体验。通过限定叶片的厚度从前缘到后缘逐渐减小，从叶根到叶顶逐渐减小，可以保证叶片在应力最集中的叶根和前缘处达到足够的强度，使轴流风扇可靠运行；叶片厚度从叶根到叶顶逐渐减小，可使气体在流向中心的过程中气流通道逐渐变窄，有助于提高中心风压。

另外，本发明提供的上述技术方案中的轴流风扇还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，安装角的变化范围为20°至55°。

在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了安装角的优化取值范围，即叶根处安装角不超过55°，叶顶处安装角不小于20°。

在上述技术方案中，优选地，在型面的中点处作虚拟圆柱面的切面，将型面在切面上展开，得到展开的型面，在展开的型面上连接前缘点和后缘点，得到展开的弦线，过前缘点作与轮毂的轴线垂直的线，为额线，展开的弦线与额线的夹角为倾角，倾角从叶根到叶顶逐渐减小。

在该技术方案中，展开的型面的形状和分布决定着叶片的性能，通过修改展开的型面，可提高风扇的性能。倾角的大小决定了展开的型面上前缘点和后缘点的相对位置，倾角越大，流过的气体越向中心集中，相应地需要的轴功率也越高，令倾角从叶顶到叶根逐渐增大，使得越靠近叶根的气流越向轴向集中，远端的倾角逐渐减小则可降低轴功率，合理分配功量输出，与安装角的变化相配合，提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。

在上述技术方案中，优选地，倾角的变化范围为20°至40°。

在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了倾角的优化取值范围，即叶根处倾角不超过40°，叶顶处倾角不小于20°。

在上述技术方案中，优选地，在展开的型面中作无数个内切圆，无数个内切圆的圆心连成一条平滑的弧线，是展开的型面的中心线，在前缘点和后缘点处分别作中心线的切线，前缘点处的切线与额线的夹角是叶片的几何进气角，后缘点处的切线与额线的夹角是叶片的几何出气角；几何进气角和几何出气角从叶根到叶顶逐渐减小。

在该技术方案中，倾角反映了前缘点和后缘点的相对位置，几何进气角和几何出气角又反映了中心线在前缘点和后缘点的曲率，由于中心线是一条平滑的弧线，因此结合倾角、几何进气角和几何出气角可以得到中心线的分布情况，从而得到叶片的型面基本骨架。几何进气角和几何出气角的变化与倾角相适应，从叶根到叶顶逐渐减小，提升了轴流风扇的风量和风压，提高了做功效率，降低了噪音。

在上述技术方案中，优选地，几何进气角的变化范围为8°至30°，几何出气角的变化范围为38°至55°。

在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了几何进气角和几何出气角的优化取值范围，即叶根处几何进气角不超过30°，几何出气角不超过55°，叶顶处几何进气角不小于8°，几何出气角不小于38°。此外，几何进气角小于几何出气角，体现了气流通过轴流风扇后向轴心靠拢的方向变化。

在上述技术方案中，优选地，弦线的长度从叶根到叶顶逐渐增大，弦线的长度的变化范围为30mm至130mm；叶片在前缘的厚度的取值范围为1mm至4mm，叶片在后缘的厚度的取值范围为0.8mm至1.5mm。

在该技术方案中，轮毂的宽度确定后，弦线的长度与倾角有关，倾角越大，弦线越长，但倾角仅能确定前缘点和后缘点的相对角度，弦线则能确定二者的位置关系，即在上述技术方案确定下中心线形状的情况下，通过限定弦线的长度可得到中心线的大小，再结合叶片在前缘和后缘的厚度，其余部分平滑过渡，可得到展开的型面的具体形状和大小。此时的型面所组成的叶片，可提升轴流风扇的风量和风压，提高做功效率，降低噪音。

在上述技术方案中，优选地，轮毂的中心点与叶根的弦线的中点连成直线L1，轮毂的中心点与中心线的中点连成直线L2，直线L1与直线L2的夹角为叶片径向弯曲角，叶片径向弯曲角从叶根到叶顶逐渐增大。

在该技术方案中，直线L1为一条确定的直线，而每一个型面都有一个对应的直线L2，二者的夹角为叶片径向弯曲角，可以反映叶片从叶根到叶顶的整体变化情况，若叶片径向弯曲角为0°，则代表叶片沿径向延伸，而径向弯曲角逐渐增大，则是令叶片逐渐发生扭转，使气流通过轴流风扇时的流向转动逐渐变化，从而做到合理分配功量输出，提高了做功效率，提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。

在上述技术方案中，优选地，叶片径向弯曲角的变化范围为0°至40°。

在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了叶片径向弯曲角的优化取值范围，即叶片径向弯曲角在叶根处为0°，并逐渐增大，叶顶处不超过40°。这样的分布既适应功量分配，提高做功效率，减小叶顶处叶片应力，又可避免叶片扭转过大使加工难度提高，保证了叶片整体的强度；同时提升了轴流风扇的风量和风压，降低了轴流风扇在系统中的噪音。

在上述技术方案中，优选地，轮毂的中心点与前缘点连成直线L3，在前缘点作前缘的切线L4，直线L3与切线L4的夹角为叶片前掠弯曲角，叶片前掠弯曲角从叶根到叶顶逐渐减小。

在该技术方案中，采用前掠式叶片，且叶片前掠弯曲角由叶根到叶顶逐渐减小，使得叶顶可降低流动损失，提高做功效率。

在上述技术方案中，优选地，叶片前掠弯曲角的变化范围为110°至160°。

在该技术方案中，通过理论模拟和实验分析，得到了叶片前掠弯曲角的优化取值范围，即叶根处叶片前掠弯曲角不超过160°，叶顶处叶片前掠弯曲角不小于110°。

在上述技术方案中，优选地，叶片可等比例放缩。

在该技术方案中，通过确定弦线的长度以及叶片在前缘和后缘的厚度可以得到叶片的形状和大小，将叶片等比例放缩后，叶片的形状仍保持不变，仍可以实现提高做功功率、提升风量和风压、降低噪音的效果，且等比例放缩有助于拓宽叶片的应用范围。

在上述技术方案中，优选地，轮毂与轴线垂直的截面为圆形或正三角形。

在该技术方案中，既可采用具有高度对称性的圆形轮毂，又可采用正三角形轮毂，以减轻轮毂整体重量，提高做功效率，降低噪音。

在上述技术方案中，优选地，正三角形的顶点倒圆角。

在该技术方案中，在正三角形的顶点倒圆角，可以减小应力集中，提高轮毂整体强度，避免轮毂在运行过程中损坏，飞出碎片造成安全问题。

在上述技术方案中，优选地，轮毂内设置有加强筋。

在该技术方案中，通过在轮毂内设置加强筋，可以提高轮毂的强度，提高了轴流风扇工作的可靠性。

在上述技术方案中，优选地，叶片的数量为至少两个，叶片沿轮毂的周向均匀分布。

在该技术方案中，至少两个叶片方能实现送风，叶片沿轴向均匀分布，可保证旋转时轴流风扇的整体匀称，转动稳定可靠。

在上述技术方案中，优选地，叶片的数量为三个。

在该技术方案中，三个叶片既能保持轴流风扇转动稳定，又能满足较大的风量。叶片数过多会造成空气被分割得过小，减小风量和风压。

综上，本发明提供的轴流风扇通过调整叶片的曲率、弧度、倾角以及叶片数目等要素对叶片的型面和分布进行了优化，得到的叶片具有做工效率高、高风量、高风压和低噪音的优点。

根据本发明的另一个目的，提供了一种制冷设备，包括：如上述任一技术方案所述的轴流风扇。

本发明提供的制冷设备，由于采用了上述任一技术方案所述的轴流风扇，因而具有上述轴流风扇的全部有益技术效果，在此不再赘述。

在上述技术方案中，优选地，制冷设备至少为冰箱、冷柜和空调之中的一种。

在上述技术方案中，优选地，轴流风扇至少为冷凝器风扇、蒸发器风扇和空调风扇之中的一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是相关技术中轴流风扇的正视图；

图2是相关技术中轴流风扇的左视图；

图3是相关技术中轴流风扇的俯视图；

图4是本发明的一个实施例中轴流风扇的正视图；

图5是本发明的一个实施例中轴流风扇的左视图；

图6是本发明的一个实施例中轴流风扇的俯视图；

图7是本发明的一个实施例中轴流风扇的叶片型线分布图；

图8是本发明的一个实施例中轴流风扇的叶片安装角示意图；

图9是本发明的一个实施例中轴流风扇的前缘点和后缘点示意图；

图10是本发明的一个实施例中轴流风扇第一个展开的型面示意图；

图11是本发明的一个实施例中轴流风扇第二个展开的型面示意图；

图12是本发明的一个实施例中轴流风扇第三个展开的型面示意图；

图13是本发明的一个实施例中轴流风扇第四个展开的型面示意图；

图14是本发明的一个实施例中轴流风扇第五个展开的型面示意图；

图15是本发明的一个实施例中轴流风扇弦线示意图；

图16是本发明的一个实施例中轴流风扇叶片示意图；

图17是本发明的一个实施例中轴流风扇的后视图；

图18是本发明的一个实施例中轴流风扇的叶片型面迭合示意图(叶顶正视图)；

图19是本发明的一个实施例中轴流风扇的叶片型面迭合示意图(叶根正视图)。

其中，图4至图19中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1'轴流风扇，10'轮毂，20'叶片。

图4至图19中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1轴流风扇，10轮毂，12进风端，14出风端，20叶片，202叶根，204叶顶，206前缘，208后缘，210型面，212吸力面，214压力面。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图4至图19描述根据本发明一些实施例所述轴流风扇1。

如图4至图8所示，本发明第一方面的实施例提出了一种轴流风扇1，用于制冷设备，轴流风扇1包括：轮毂10，轮毂10的两端分别为进风端12和出风端14；和叶片20，设置在轮毂10的侧壁上；叶片20包括：叶根202，位于叶片20与轮毂10的结合处；叶顶204，位于叶片20的自由端，与叶根202相对；前缘206和后缘208，前缘206和后缘208相对而设，分别朝向进风端12和出风端14；其中，与轮毂10的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与叶片20相交得到的截面是叶片20的型面210，型面210与前缘206和后缘208的交点分别为前缘点P1和后缘点P2，前缘点P1和后缘点P2的连线为弦线b，与轮毂10的轴线垂直的平面和弦线b所成的角是叶片20的安装角β，安装角β从叶根202到叶顶204逐渐减小；叶片20的厚度从前缘206到后缘208逐渐减小，从叶根202到叶顶204逐渐减小。

本发明提供的轴流风扇1，通过理论模拟和实验分析，调整了叶片20的安装角β和厚度，从而改变了叶片20的曲率和气流通道，优化了轴流风扇1的性能，提升了相同转速下流经轴流风扇1的风量和风压，当气体从进风端12流至出风端14，可借助气体的运动带动热对流，提升风量和风压使换热效率增强；达到相同转速所需的轴功率降低，提高了做功效率，有助于节能；降低了轴流风扇1在系统中的噪音，提高了用户体验。通过限定叶片20的厚度从前缘206到后缘208逐渐减小，从叶根202到叶顶204逐渐减小，可以保证叶片20在应力最集中的叶根202和前缘206处达到足够的强度，使轴流风扇1可靠运行；叶片20厚度从叶根202到叶顶204逐渐减小，可使气体在流向中心的过程中气流通道逐渐变窄，有助于提高中心风压。

具体地，叶片20朝向进风端12的一面为凸面，称为吸力面212，叶片20朝向出风端14的一面凹面，称为压力面214。

在本发明的一个实施例中，优选地，安装角β的变化范围为20°至55°。

在该实施例中，通过理论模拟和实验分析，得到了安装角β的优化取值范围，即叶根202处安装角β不超过55°，叶顶204处安装角β不小于20°。

如图9至图14所示，在本发明的一个实施例中，优选地，在型面210的中点处作虚拟圆柱面的切面，将型面210在切面上展开，得到展开的型面210，在展开的型面210上连接前缘点P1和后缘点P2，得到展开的弦线b，过前缘点P1作与轮毂10的轴线垂直的线，为额线a，展开的弦线b与额线a的夹角为倾角γ，倾角γ从叶根202到叶顶204逐渐减小。

在该实施例中，展开的型面210的形状和分布决定着叶片20的性能，通过修改展开的型面210，可提高风扇的性能。倾角γ的大小决定了展开的型面210上前缘点P1和后缘点P2的相对位置，倾角γ越大，流过的气体越向中心集中，相应地需要的轴功率也越高，令倾角γ从叶顶204到叶根202逐渐增大，使得越靠近叶根202的气流越向轴向集中，远端的倾角γ逐渐减小则可降低轴功率，合理分配功量输出，与安装角β的变化相配合，提升了轴流风扇1的风量和风压，降低了轴流风扇1在系统中的噪音。

在本发明的一个实施例中，优选地，倾角γ的变化范围为20°至40°。

在该实施例中，通过理论模拟和实验分析，得到了倾角γ的优化取值范围，即叶根202处倾角γ不超过40°，叶顶204处倾角γ不小于20°。

如图10至图14所示，在本发明的一个实施例中，优选地，在展开的型面210中作无数个内切圆，无数个内切圆的圆心连成一条平滑的弧线，是展开的型面210的中心线c，在前缘点P1和后缘点P2处分别作中心线c的切线，前缘点P1处的切线与额线a的夹角是叶片20的几何进气角θ1，后缘点P2处的切线与额线a的夹角是叶片20的几何出气角θ2；几何进气角θ1和几何出气角θ2从叶根202到叶顶204逐渐减小。

在该实施例中，倾角γ反映了前缘点P1和后缘点P2的相对位置，几何进气角θ1和几何出气角θ2又反映了中心线c在前缘点P1和后缘点P2的曲率，由于中心线c是一条平滑的弧线，因此结合倾角γ、几何进气角θ1和几何出气角θ2可以得到中心线c的分布情况，从而得到叶片20的型面210基本骨架。几何进气角θ1和几何出气角θ2的变化与倾角γ相适应，从叶根202到叶顶204逐渐减小，提升了轴流风扇1的风量和风压，提高了做功效率，降低了噪音。

在本发明的一个实施例中，优选地，几何进气角θ1的变化范围为8°至30°，几何出气角θ2的变化范围为38°至55°。

在该实施例中，通过理论模拟和实验分析，得到了几何进气角θ1和几何出气角θ2的优化取值范围，即叶根202处几何进气角θ1不超过30°，几何出气角θ2不超过55°，叶顶204处几何进气角θ1不小于8°，几何出气角θ2不小于38°。此外，几何进气角θ1小于几何出气角θ2，体现了气流通过轴流风扇1后向轴心靠拢的方向变化。

如图10至图16所示，在本发明的一个实施例中，优选地，弦线b的长度从叶根202到叶顶204逐渐增大，弦线b的长度的变化范围为30mm至130mm；叶片20在前缘206的厚度δ1的取值范围为1mm至4mm，叶片20在后缘208的厚度δ2的取值范围为0.8mm至1.5mm。

在该实施例中，轮毂10的宽度确定后，弦线b的长度与倾角γ有关，倾角γ越大，弦线b越长，但倾角γ仅能确定前缘点P1和后缘点P2的相对角度，弦线b则能确定二者的位置关系，即在上述技术方案确定下中心线c形状的情况下，通过限定弦线b的长度可得到中心线c的大小，再结合叶片20在前缘206和后缘208的厚度，其余部分平滑过渡，可得到展开的型面210的具体形状和大小。此时的型面210所组成的叶片20，可提升轴流风扇1的风量和风压，提高做功效率，降低噪音。

如图17所示，在本发明的一个实施例中，优选地，轮毂10的中心点O与叶根202的弦线b的中点Q连成直线L1，轮毂10的中心点O与中心线c的中点N连成直线L2，直线L1与直线L2的夹角为叶片径向弯曲角α1，叶片径向弯曲角α1从叶根202到叶顶204逐渐增大。

在该实施例中，直线L1为一条确定的直线，而每一个型面210都有一个对应的直线L2，二者的夹角为叶片径向弯曲角α1，可以反映叶片20从叶根202到叶顶204的整体变化情况，若叶片径向弯曲角α1为0°，则代表叶片20沿径向延伸，而径向弯曲角逐渐增大，则是令叶片20逐渐发生扭转，使气流通过轴流风扇1时的流向转动逐渐变化，从而做到合理分配功量输出，提高了做功效率，提升了轴流风扇1的风量和风压，降低了轴流风扇1在系统中的噪音。

在本发明的一个实施例中，优选地，叶片径向弯曲角α1的变化范围为0°至40°。

在该实施例中，通过理论模拟和实验分析，得到了叶片径向弯曲角α1的优化取值范围，即叶片径向弯曲角α1在叶根202处为0°，并逐渐增大，叶顶204处不超过40°。这样的分布既适应功量分配，提高做功效率，减小叶顶204处叶片20应力，又可避免叶片20扭转过大使加工难度提高，保证了叶片20整体的强度；同时提升了轴流风扇1的风量和风压，降低了轴流风扇1在系统中的噪音。

如图17所示，在本发明的一个实施例中，优选地，轮毂10的中心点O与前缘点P1连成直线L3，在前缘点P1作前缘206的切线L4，直线L3与切线L4的夹角为叶片前掠弯曲角α2，叶片前掠弯曲角α2从叶根202到叶顶204逐渐减小。

在该实施例中，采用前掠式叶片20，且叶片前掠弯曲角α2由叶根202到叶顶204逐渐减小，使得叶顶204可降低流动损失，提高做功效率。

在本发明的一个实施例中，优选地，叶片前掠弯曲角α2的变化范围为110°至160°。

在该实施例中，通过理论模拟和实验分析，得到了叶片前掠弯曲角α2的优化取值范围，即叶根202处叶片前掠弯曲角α2不超过160°，叶顶204处叶片前掠弯曲角α2不小于110°。

轴流风扇1的一个具体实施例：

取直径分别为60mm、80mm、100mm、120mm和140mm的五个虚拟圆柱面，与叶片20相交后得到五个对应的型面210，型面210的轮廓线为型线。如图7所示为在轴流风扇1正视图下绘制的叶片型线分布图，上述五个虚拟圆柱面对应为五个与轮毂10内切圆同心的圆，这五个同心圆与叶片20相交后得到五条弧线m1、m2、m3、m4、m5，将五条弧线的中点连成光滑的曲线，即曲线m6。然后做出过曲线m6与同心圆的相交点，且与这五个圆分别相切的n1、n2、n3、n4、n5这五个平面。最后相交出的叶片20型线分别展开到n1、n2、n3、n4、n5五个展开截面上，得到轴流风扇1的叶片20的五个展开的型线(这些展开型线的形状和分布决定着叶片20的性能)，通过修改展开的型线，可提高轴流风扇1的性能。

如图10至图14所示为型线m1、m2、m3、m4、m5的展开俯视图，其倾角γ分别为36°、33°、29°、26°、23°，几何进气角θ1分别为21°、16°、14°、12°、10°，几何出气角θ2分别为52°、50°、47°、41°、40°，叶片20在前缘206的厚度δ1分别为2.8mm、2.4mm、2.2mm、2.2mm、1.6mm，叶片20在后缘208的厚度δ2分别为1.2mm、1.2mm、1.1mm、1.1mm、1.1mm。以上各型线是通过专业的CFD分析和实验数据分析得出，其组合而成的轴流风扇1叶片20具有提升整机性能所需的风量、风压以及低噪音的优异表现。下表1所示为叶片20的成型详细参数。

表1

如图8、图9、图15至图17所示，以轮毂10在进风端12的中心O为坐标原点，上表1中各项的定义如下：

r：轮毂内切圆半径。

R：与轮毂内切圆柱面同心的不同虚拟圆柱面的半径R。

H％：r与R的比值。

α1：叶片径向弯曲角。

α2：叶片前掠弯曲角。

β：安装角。

点P1、P2：叶片的前缘点及后缘点，坐标表示为P1(P1_x，P1_y，P1_z)，P2(P2_x，P2_y，P2_z)。

b：圆柱面与叶片前缘及后缘交点的连线，即弦线b。

如图18和图19是基于上表1获得的叶片型面迭合示意图，二者分别为叶顶正视图和叶根正视图。在除了所取的五个截面以外的其他位置，安装角β、叶片径向弯曲角α1和叶片前掠弯曲角α2光滑过渡。叶片20在相同分布下的型线形状，误差在±1mm之内，安装角β度在±1°之内，均在本发明保护范围之内。下表2为叶型优化后的轴流风扇1实验对比数据。

表2

从表2可见，在转速为950rpm使，优化后的轴流风扇1风量提升了10m³/h，同时噪音下降了2dB，轴功率下降了0.12W，即叶片20的做工效率更高，并实现了高风量、低噪音的要求。

在本发明的一个实施例中，优选地，叶片20可等比例放缩。

在该实施例中，通过确定弦线b的长度以及叶片20在前缘206和后缘208的厚度可以得到叶片20的形状和大小，将叶片20等比例放缩后，叶片20的形状仍保持不变，仍可以实现提高做功功率、提升风量和风压、降低噪音的效果，且等比例放缩有助于拓宽叶片20的应用范围。

在本发明的一个实施例中，优选地，轮毂10与轴线垂直的截面为圆形或正三角形。

在该实施例中，既可采用具有高度对称性的圆形轮毂10，又可采用正三角形轮毂10，以减轻轮毂10整体重量，提高做功效率，降低噪音。

在本发明的一个实施例中，优选地，正三角形的顶点倒圆角。

在该实施例中，在正三角形的顶点倒圆角，可以减小应力集中，提高轮毂10整体强度，避免轮毂10在运行过程中损坏，飞出碎片造成安全问题。

在本发明的一个实施例中，优选地，轮毂10内设置有加强筋。

在该实施例中，通过在轮毂10内设置加强筋，可以提高轮毂10的强度，提高了轴流风扇1工作的可靠性。

在本发明的一个实施例中，优选地，叶片20的数量为至少两个，叶片20沿轮毂10的周向均匀分布。

在该实施例中，至少两个叶片20方能实现送风，叶片20沿轴向均匀分布，可保证旋转时轴流风扇1的整体匀称，转动稳定可靠。

在本发明的一个实施例中，优选地，叶片20的数量为三个。

在该实施例中，三个叶片20既能保持轴流风扇1转动稳定，又能满足较大的风量。叶片20数过多会造成空气被分割得过小，减小风量和风压。

综上，本发明提供的轴流风扇1通过调整叶片20的曲率、弧度、倾角γ以及叶片20数目等要素对叶片20的型面210和分布进行了优化，得到的叶片20具有做工效率高、高风量、高风压和低噪音的优点。

本发明第二方面的实施例提出了一种制冷设备，包括：如上述任一实施例所述的轴流风扇1。

本发明提供的制冷设备，由于采用了上述任一实施例所述的轴流风扇1，因而具有上述轴流风扇1的全部有益技术效果，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，优选地，制冷设备至少为冰箱、冷柜和空调之中的一种。

在本发明的一个实施例中，优选地，轴流风扇1至少为冷凝器风扇、蒸发器风扇和空调风扇之中的一种。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种轴流风扇，用于制冷设备，其特征在于，所述轴流风扇包括：

轮毂，所述轮毂的两端分别为进风端和出风端；和

叶片，设置在所述轮毂的侧壁上；

所述叶片包括：

叶根，位于所述叶片与所述轮毂的结合处；

叶顶，位于所述叶片的自由端，与所述叶根相对；

前缘和后缘，所述前缘和所述后缘相对而设，分别朝向所述进风端和所述出风端；

其中，与所述轮毂的内切圆柱面同心的虚拟圆柱面与所述叶片相交得到的截面是所述叶片的型面，所述型面与所述前缘和所述后缘的交点分别为前缘点和后缘点，所述前缘点和所述后缘点的连线为弦线，与所述轮毂的轴线垂直的平面和所述弦线所成的角是所述叶片的安装角，所述安装角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小；

所述叶片的厚度从所述前缘到所述后缘逐渐减小，从所述叶根到所述叶顶逐渐减小；

在所述型面的中点处作所述虚拟圆柱面的切面，将所述型面在所述切面上展开，得到展开的型面，在所述展开的型面上连接所述前缘点和所述后缘点，得到展开的弦线，过所述前缘点作与所述轮毂的轴线垂直的线，为额线，所述展开的弦线与所述额线的夹角为倾角，所述倾角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，

所述安装角的变化范围为20°至55°。

3.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，

所述倾角的变化范围为20°至40°。

4.根据权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，

在所述展开的型面中作无数个内切圆，所述无数个内切圆的的圆心连成一条平滑的弧线，是所述展开的型面的中心线，在所述前缘点和所述后缘点处分别作所述中心线的切线，所述前缘点处的切线与所述额线的夹角是所述叶片的几何进气角，所述后缘点处的切线与所述额线的夹角是所述叶片的几何出气角；

所述几何进气角和所述几何出气角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的轴流风扇，其特征在于，

所述几何进气角的变化范围为8°至30°，所述几何出气角的变化范围为38°至55°。

6.根据权利要求5所述的轴流风扇，其特征在于，

所述弦线的长度从所述叶根到所述叶顶逐渐增大，所述弦线的长度的变化范围为30mm至130mm；

所述叶片在所述前缘的厚度的取值范围为1mm至4mm，所述叶片在所述后缘的厚度的取值范围为0.8mm至1.5mm。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述轮毂的中心点与所述叶根的所述弦线的中点连成直线L1，所述轮毂的中心点与所述中心线的中点连成直线L2，所述直线L1与所述直线L2的夹角为叶片径向弯曲角，所述叶片径向弯曲角从所述叶根到所述叶顶逐渐增大。

8.根据权利要求7所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片径向弯曲角的变化范围为0°至40°。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述轮毂的中心点与所述前缘点连成直线L3，在所述前缘点作所述前缘的切线L4，所述直线L3与所述切线L4的夹角为叶片前掠弯曲角，所述叶片前掠弯曲角从所述叶根到所述叶顶逐渐减小。

10.根据权利要求9所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片前掠弯曲角的变化范围为110°至160°。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片可等比例放缩。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述轮毂与轴线垂直的截面为圆形或正三角形。

13.根据权利要求12所述的轴流风扇，其特征在于，

所述正三角形的顶点倒圆角。

14.根据权利要求12所述的轴流风扇，其特征在于，

所述轮毂内设置有加强筋。

15.根据权利要求1至6中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片的数量为至少两个，所述叶片沿所述轮毂的周向均匀分布。

16.根据权利要求15所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片的数量为三个。

17.一种制冷设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至16中任一项所述的轴流风扇。

18.根据权利要求17所述的制冷设备，其特征在于，所述制冷设备至少为冰箱、冷柜和空调之中的一种。

19.根据权利要求17所述的制冷设备，其特征在于，所述轴流风扇至少为冷凝器风扇、蒸发器风扇和空调风扇之中的一种。