CN107143522A - 叶轮、风机和电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶轮、风机和电机，所述叶轮(100)包括大致锥形的轮毂(11)和沿周向间隔布置在所述轮毂(11)的外周面上的多个叶片(12)，所述叶片包括位于进口端的前缘面和位于出口端的后缘面，所述叶片为平板扭曲叶片，所述叶片的叶片前缘段和后缘段在圆周方向上分别向相反方向旋扭倾斜。本发明的叶轮中对叶片的形状进行了优化设计，尤其是由于叶片前缘段和后缘段的旋扭倾斜，使得叶片前缘段和叶片后缘段的同一侧面分别形成为凸形面和凹形面，可有效减小叶片的进口端和出口端的流体损失，扩大叶轮的有效工作范围，大大提升叶轮的工作性能。

Description

叶轮、风机和电机

技术领域

本发明属于叶轮领域，更具体地，涉及一种叶轮及具有其的风机、电机。

背景技术

吸尘器中是通过电动机驱动叶轮高速旋转，以在密封壳体内形成负压环境，使尘屑等被吸入集尘装置中，从而达到清洁效果。其中，动叶轮属于吸尘器的关键部件，其性能好坏直接决定风机系统的整体工作效率的高低。

而现有技术中的吸尘器普遍存在风机体积大、性能低的缺点，需要不断优化设计叶轮结构，进一步提升吸尘器的工作性能。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种叶轮，能够优化提高工作性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种叶轮，所述叶轮包括大致锥形的轮毂和沿周向间隔布置在所述轮毂的外周面上的多个叶片，所述叶片包括位于进口端的前缘面和位于出口端的后缘面，所述叶片为平板扭曲叶片，所述叶片的叶片前缘段和后缘段在圆周方向上分别向相反方向旋扭倾斜。

优选地，所述叶片的叶片前缘段相对于所述叶轮的旋转方向朝向下游侧旋扭倾斜，所述叶片的叶片后缘段相对于所述旋转方向朝向上游侧旋扭倾斜。

优选地，所述叶片后缘段朝向上游侧旋扭倾斜的倾斜偏角δ满足：10°≤δ≤45°。

优选地，所述叶片前缘段的上游侧面形成为凸形面且下游侧面形成为凹形面，所述叶片前缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片的总长的10％～50％。

优选地，所述叶片后缘段的上游侧面形成为凹形面且下游侧面形成为凸

形面，所述叶片后缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片的总长的5％～30％。

优选地，所述前缘面为相对于所述轮毂的中心轴线的倾斜平面，该倾斜平面相对于所述中心轴线的夹角为30°≤γ≤90°。

优选地，所述叶片包括连接于所述轮毂的外周面上并从所述前缘面延伸至所述后缘面的叶根部以及从所述前缘面的顶端延伸至所述后缘面的顶端的叶顶面，从所述前缘面向所述后缘面的延伸方向上，所述叶顶面相对于所述叶根部的高度逐渐递减。

优选地，所述前缘面的高度b1和所述后缘面的高度b2分别满足：5mm≤b1≤15mm，2mm≤b2≤7mm。

优选地，所述叶根部的进口安装角为β1，出口安装角为β2，且满足：25°≤β1≤75°，40°≤β2≤80°，所述叶根部的叶根边缘线为从所述前缘面的底端延伸至所述后缘面的底端的平滑曲线。

优选地，所述叶片的叶顶部的进口安装角为β3，出口安装角为β4，且满足：25°≤β3≤75°，35°≤β4≤80°，所述叶顶面为从所述前缘面的顶端延伸至所述后缘面的顶端的平滑曲面。

优选地，所述轮毂的外周面上沿周向等间隔分布有5～12个所述叶片。

此外，本发明还相应提供了分别包括上述叶轮的一种风机和一种电机。

通过上述技术方案，本发明的叶轮中对叶片的形状进行了优化设计，尤其是在前缘段和后缘段，对平板扭曲叶片的前缘段相对于叶轮旋转方向朝向下游侧旋扭倾斜一定角度，以使得叶片前缘段的上游侧面形成为凸形面，后缘段相对于叶轮旋转方向朝向上游侧旋扭倾斜一定角度，以使得叶片后缘段的上游侧面形成为凹形面，采用该结构的叶轮，进口端和出口端的流体损失得到有效减小，扩大叶轮的有效工作面积，叶轮的工作性能显著提高。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1是根据本发明的优选实施例的叶轮的立体图；

图2是图1中的叶轮的主视图；

图3是图1中的叶轮的俯视图。

附图标记：

100：叶轮

11：轮毂；12：叶片；

121：前缘面；122：后缘面；

123：叶顶；124：叶根；

125凸形面；126凹形面；

21上游；22下游；

δ：倾斜偏角

γ：夹角

b1：前缘面的高度

b2：后缘面的高度

W：旋转方向

β1：叶根部的进口安装角

β2：叶根部的出口安装角

β3：叶顶部的进口安装角

β4：叶顶部的出口安装角

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1至图3所示，本发明提供了一种叶轮100，包括大致锥形的轮毂11和沿周向间隔布置在轮毂11的外周面上的多个叶片12，每个叶片12包括位于进口端的前缘面121和位于出口端的后缘面122，所述叶片12为平板扭曲叶片，所述叶片12的叶片前缘段和后缘段在圆周方向上分别向相反方向旋扭倾斜。

优选地，所述叶片12的叶片前缘段相对于所述叶轮12的旋转方向w朝向下游侧22旋扭倾斜，所述叶片12的叶片后缘段相对于所述旋转方向w朝向上游侧21旋扭倾斜。需要说明的是，叶片前缘段也不限于向下游侧22扭转，叶片后缘段也不限于向上游侧21扭转，对于同一叶轮100，也可反向于图示的旋转方向w旋转，但效率相对差。

由于叶片12的前缘段向下游侧22扭转，后缘段向上游侧21扭转，有利于贴合流体引流，尤其是扭转后的凸形面125和凹形面126呈流线型等。总之，通过对平板叶片的前缘和后缘分别向相反方向旋扭，本发明的叶轮100可以有效减小叶片12的进口端和出口端的流体损失，扩大叶轮100在小流量的情况下的工作面积，即增加了有效工作范围，大大提升叶轮100的工作性能。

具体地，所述叶片12后缘段朝向上游侧21旋扭倾斜的倾斜偏角δ优选满足：10°≤δ≤45°，参见图1。例如，δ可取15°、25°、40°等，具体可根据实际情况具体设定。

参见图1，叶片12的前缘段向下游侧22扭转后，使得叶片12前缘段的上游侧面形成为凸形面125且下游侧面形成为凹形面126。其中，所述叶片12前缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片12的总长的比例优选为10％～50％。

参见图1，叶片12的后缘段向上游侧21扭转后，使得叶片12后缘段的上游侧面形成为凹形面126且下游侧面形成为凸形面125。其中，所述叶片12后缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片12的总长的比例优选为5％～30％。

可见地，叶片12的该流线型设计有利于降低流体在叶片通道内的损失，改善流体的流动特性，从而提高叶轮100的工作性能。

具体地，叶片12的前缘面121为相对于大致锥形状的所述轮毂11的中心轴线的倾斜平面，该倾斜平面相对于所述中心轴线的夹角为γ且满足：30°≤γ≤90°，即流体由每个叶片12的前缘面121流入时为倾斜方向流入，有效地控制叶片12进口端的风量风压，减小了进口端流体的损失。

叶片12包括连接于所述轮毂11的外周面上并从所述前缘面121延伸至所述后缘面122的叶根部124以及从所述前缘面121的顶端延伸至所述后缘面122的顶端的叶顶面123，从所述前缘面121向所述后缘面122的延伸方向上，所述叶顶面123相对于所述叶根部124的高度逐渐递减。具体地，即从叶片12的前缘面121的高度b1到所述后缘面122的高度b2是逐渐递减的。其中，优选地分别满足：5mm≤b1≤15mm，2mm≤b2≤7mm。换言之，每个叶片12的前缘面121的叶顶面123相对于所述叶根部124的高度值b1最大，每个叶片12的后缘面121的叶顶面123相对于所述叶根部124的高度值b2最小，在叶片12的最大高度b1和最小高度b2之间的高度是逐渐递减的。通过该叶片高度的设计及限制，能够在保证叶片12的结构强度和工作性能的同时，减小叶片12的体积，从而降低整个风机的重量。

为实现流线型设计，所述叶根部124的叶根边缘线优选为从所述前缘面121的底端延伸至所述后缘面122的底端的平滑曲线。

另外如图3所示，叶片12的叶根部124的进口安装角为β1，出口安装角为β2，且满足：25°≤β1≤75°，40°≤β2≤80°。具体地，结合图1所示，叶片12的叶根部124的叶根边缘线是叶片12的侧面与轮毂11的外周面的相交线，即面与面之间的相交曲线，由此叶片12的叶根部124的进口安装角为叶根边缘线的最前缘点处的第一切线与第二切线之间的夹角。所述第一切线为叶根边缘线的最前缘点相对于该叶根边缘线的切线，所述第二切线为该最前缘点相对于以该最前缘点与轮毂11的中心轴线距离为半径的圆的切线。同样地，出口安装角为叶根边缘线的最后缘点处的切线夹角，即最后缘点相对于叶根边缘线的切线与该最后缘点相对于以该最后缘点与轮毂11的中心轴线距离为半径的圆的切线之间的夹角β2。

此外，为进一步实现流线型设计，所述叶顶部123的叶顶面优选为从所述前缘面121的顶端延伸至所述后缘面122的顶端的平滑曲面。

另外如图3所示，叶片12的叶顶部123的进口安装角为β3，出口安装角为β4，且满足：25°≤β3≤75°，35°≤β4≤80°。具体地，结合图1所示，所述叶顶面的叶顶边缘线为叶片12的叶顶面与侧面的相交线，叶片12的叶顶部123的进口安装角为叶顶边缘线的最前缘点处的第一切线与第二切线之间的夹角。所述第一切线为叶顶边缘线的最前缘点相对于该叶顶边缘线的切线，所述第二切线为该最前缘点相对于以该最前缘点与轮毂11的中心轴线距离为半径的圆的切线。同样地，出口安装角为叶顶边缘线的最后缘点处的切线夹角，即最后缘点相对于叶顶边缘线的切线与该最后缘点相对于以该最后缘点与轮毂11的中心轴线距离为半径的圆的切线之间的夹角β4。

由此，将β1、β2、β3、β4、限制为30°≤β1≤80°，40°≤β2≤80°，25°≤β3≤75°，35°≤β4≤80°，可进一步减小了进口端及出口端的流体损失。

优选地，本实施例中提及的所有叶轮100，在其所述轮毂11的外周面上沿周向等间隔分布有5～12个所述叶片12。

在上述叶轮100的优化结构的基础上，本发明还提供了一种风机，其包括上述叶轮100。通过采用该叶轮100，可以提高风机的整体性能。同样的，本发明还提供了一种电机，包括上述的叶轮100，通过采用该叶轮100，也可以提高电机的整体性能。

以下对吸尘器进行试验。其中，吸尘器中的风机采用了不同的叶轮。具体地，下表1显示的是分别采用本发明的叶轮的实施例和采用现有技术的叶轮的对比例的性能试验数据。

其中，采用市面常见的美的S3-L041C吸尘器。本发明的实施例中的吸尘器采用了图1至图3所示的叶轮结构，具体地，叶片为平板扭曲叶片且叶片前缘段相对于旋转方向w朝向下游侧22旋扭倾斜，叶片后缘段相对于旋转方向w朝向上游侧21旋扭倾斜，实施例1、实施例2中的倾斜偏角δ分别为25°、35°，叶片前缘段的叶顶部123的旋扭长度占叶片总长的35％，叶片后缘段的叶顶部123的旋扭长度占叶片总长的20％，前缘面121相对于中心轴线的夹角γ为60°，前缘面的高度b1为8mm，后缘面的高度b2为4mm，叶根部的进口安装角β1、出口安装角β2均为60°，叶顶部的进口安装角β3、出口安装角β4均为50°，每个叶轮安装有8个叶片。对比例中的叶轮与本发明的叶轮的基本结构、参数相同，不同之处在于对比例中的叶轮为平板叶片。

表1：

从表格中的数据对比可以看出，本发明的结构优化后的叶轮的风量、真空度和效率都显著高于现有技术的叶轮。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种叶轮，所述叶轮(100)包括大致锥形的轮毂(11)和沿周向间隔布置在所述轮毂的外周面上的多个叶片(12)，所述叶片包括位于进口端的前缘面和位于出口端的后缘面，所述叶片为平板扭曲叶片，所述叶片的叶片前缘段和后缘段在圆周方向上分别向相反方向旋扭倾斜。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的叶片前缘段相对于所述叶轮的旋转方向(w)朝向下游侧旋扭倾斜，所述叶片的叶片后缘段相对于所述旋转方向(w)朝向上游侧旋扭倾斜。

3.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片后缘段朝向上游侧旋扭倾斜的倾斜偏角δ满足：10°≤δ≤45°。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片前缘段的上游侧面形成为凸形面且下游侧面形成为凹形面，所述叶片前缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片的总长的10％～50％。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片后缘段的上游侧面形成为凹形面且下游侧面形成为凸形面，所述叶片后缘段的叶顶部的旋扭长度占所述叶片的总长的5％～30％。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述前缘面为相对于所述轮毂的中心轴线的倾斜平面，该倾斜平面相对于所述中心轴线的夹角为30°≤γ≤90°。

7.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶片包括连接于所述轮毂的外周面上并从所述前缘面延伸至所述后缘面的叶根部以及从所述前缘面的顶端延伸至所述后缘面的顶端的叶顶面，从所述前缘面向所述后缘面的延伸方向上，所述叶顶面相对于所述叶根部的高度逐渐递减。

8.根据权利要求7所述的叶轮，其特征在于，所述前缘面的高度b1和所述后缘面的高度b2分别满足：5mm≤b1≤15mm，2mm≤b2≤7mm。

9.根据权利要求7所述的叶轮，其特征在于，所述叶根部的进口安装角为β1，出口安装角为β2，且满足：25°≤β1≤75°，40°≤β2≤80°，所述叶根部的叶根边缘线为从所述前缘面的底端延伸至所述后缘面的底端的平滑曲线。

10.根据权利要求7所述的叶轮，其特征在于，所述叶片的叶顶部的进口安装角为β3，出口安装角为β4，且满足：25°≤β3≤75°，35°≤β4≤80°，所述叶顶面为从所述前缘面的顶端延伸至所述后缘面的顶端的平滑曲面。

11.根据权利要求1～10中任意一项所述的叶轮，其特征在于，所述轮毂的外周面上沿周向等间隔分布有5～12个所述叶片。

12.一种风机，其特征在于，所述风机包括权利要求1～11中任意一项所述的叶轮。

13.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1～11中任意一项所述的叶轮。