CN107327420B - 一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂，其中心设有轴安装孔，所述风扇轮毂的盘面上位于周缘和所述轴安装孔之间镂空设有若干槽孔，各所述槽孔包括至少一条弧形槽孔和至少一条径向槽孔，所述弧形槽孔与所述风扇轮毂周缘平行，所述径向槽孔一端与所述弧形槽孔连接，另一端靠近所述风扇轮毂中心。所述槽孔为与风扇轮毂相似外形的镂空结构，其中径向槽孔可削弱风扇轮毂在圆周面上的切向内应力，而弧形槽孔可削弱风扇轮毂在圆周面上的径向内应力。本发明利用了薄板塑料件的阻尼特性，直接在轮毂面上构造出一种存在阻尼结构的“柔性轮毂”，同时利用其阻尼特征吸收刚性轴系的扭转振动，有效降低振动和噪声。

Description

一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂

技术领域

本发明属于散热器风扇技术领域，具体涉及一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂。

背景技术

现代乘用车散热器风扇普遍为电机驱动，但电机由于磁瓦边缘磁路畸变，电机磁瓦制造公差、轴系微小的不对中等等问题，必然会带来一定的电磁激励力。电磁力及其谐波激励会直接施加在风扇的轴上，而轴系统本身又存在一定的自然共振频率。在轴系统的自然共振频率中，有一种“扭转模态”频率往往危害较大，扭转模态又称旋转模态，是指转速突变(上升或下降)时产生的电机瞬态振动。当电磁力及其谐波频率与这些扭转模态相同时，往往会导致轴系、风扇叶片、电机激发扭转振荡。这一“振荡”的扭转振动形式直接影响着风扇和电机系统的振动噪声水平。

而普通风扇往往为塑料制品，其轮毂往往为“刚性结构”，振动传递特性“很硬”，对力的传递、结构激发的噪音起不到衰减作用。因此，当轴系扭转模态，与风扇旋转速度所致的电磁激励力谐振频率接近时，将会激发强烈的振动及噪音。为降低轮毂的振动及噪音，常用的手段是通过增设一些减震器元件来实现。但是限于转动效率、空间布置、整体成本考虑，在车用散热器风扇安装其他额外的轴系减震器元件成本较高。

中国专利(公开号CN206017257U，申请号201620994346.2)公开的一种离心风轮和空调器中，通过在离心风轮的轮毂上开设降噪孔的方式来降低轮毂刚性减弱振动的传导，同时降低涡流的形成，以达到降噪的目的。但是该方案中开设的降噪孔较小且靠近轮毂的外围，对轮毂的刚度降低程度有限，主要是用于降低旋转稳态下的噪音，降噪幅度只有0.73～1.87dB。其中降噪孔不能很好地削弱轮毂切向的内应力，因此对轴系扭转模态产生的振动和噪音降低效果也有限。

发明内容

针对现有技术中风扇轮毂在转速突变瞬态触发的电机轴系扭转共振音的问题，本发明的目的在于提供一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂。

本发明的能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂的中心设有轴安装孔，所述风扇轮毂的盘面上位于周缘和所述轴安装孔之间镂空设有若干槽孔，各所述槽孔包括至少一条弧形槽孔和至少一条径向槽孔，所述弧形槽孔与所述风扇轮毂周缘平行，所述径向槽孔一端与所述弧形槽孔连接，另一端靠近所述风扇轮毂中心。

本发明的一较佳实施例中，各所述槽孔呈“工”型，包括两条弧形槽孔和一条径向槽孔，其中一条所述弧形槽孔靠近所述风扇轮毂的周缘，另一条所述弧形槽孔靠近所述轴安装孔，所述径向槽孔两端分别与两条所述弧形槽孔中间部位连接。

本发明的另一较佳实施例中，各所述槽孔呈“U”型，包括一条弧形槽孔和两条径向槽孔，所述弧形槽孔靠近所述风扇轮毂的周缘且两端分别与所述径向槽孔一端连接。

所述风扇轮毂需要通过嵌件与电机转轴连接，需要通过螺栓或螺钉连接固定。本发明的另一些较佳实施例中，所述风扇轮毂的盘面上位于周缘和所述轴安装孔之间间隔设有三个螺栓固定孔，所述槽孔个数为三个，分别设于两个所述螺栓固定孔之间。

本发明的有益效果在于：

本发明通过在风扇轮轴上设置若干槽孔，所述槽孔为与风扇轮毂相似外形的镂空结构，该镂空结构可有效地降低轮毂盘面的支撑结构刚度，其中尤其是径向槽孔可削弱风扇轮毂在圆周面上的切向内应力，而弧形槽孔可削弱风扇轮毂在圆周面上的径向内应力。所述槽孔使得风扇旋转时存在一个阻尼的迟滞角，相当于额外安装了一个阻尼减震器，在风扇旋转中产生的小角度扭转震荡会起到相应的衰减作用。因为，这些特殊构造的结构自然频率会与整个电机风扇轴系的扭转频率相同。通过相似频率的子系统弹簧阻尼减震元件的吸振作用，以及风扇振动传递的阻尼作用，在这两个效应的作用下，风扇在特定扭转频率被激发时，振动噪声将得到显著降低。

相比普通塑料的“刚性”轮毂，本发明利用了薄板塑料件的阻尼特性，直接在轮毂面上构造出一种存在阻尼结构的“柔性轮毂”，同时利用其阻尼特征吸收刚性轴系的扭转振动。由于风扇为塑料件，是一次注塑成型的，所以风扇成本无增加，边界尺寸无变化，消耗的塑料原料会略微下降。

附图说明

图1为实施例1的降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂的主视图；

图2为图1中A-A面的剖视图；

图3为实施例2的降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂的主视图；

图4为图3中B-B面的剖视图；

图5～7为本发明电机和原有的电机的噪音测试结果。

附图标记

实施例1：轴安装孔101，螺栓固定孔102，弧形槽孔103，径向槽孔104；

实施例2：轴安装孔201，弧形槽孔202和203，径向槽孔204。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

实施例1

图1和图2所示为本发明一较佳实施例的能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂，其中心设有轴安装孔101，其盘面上位于周缘和轴安装孔101之间间隔设有三个用于固定嵌件的螺栓固定孔102，位于周缘和轴安装孔101之间镂空设有三个呈“U”型的槽孔，各槽孔包括一条与风扇轮毂周缘平行的弧形槽孔103和两条径向槽孔104，弧形槽孔103两端分别与两条径向槽孔104一端连接形成“U”型结构，各“U”型的槽孔分别设于两个螺栓固定孔102之间。

实施例2

图1和图2所示为本发明另一较佳实施例的能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂，其中心设有轴安装孔201，其盘面位于周缘和轴安装孔201之间镂空设有三个呈“工”型的槽孔，各槽孔包括两条与风扇轮毂周缘平行的弧形槽孔202(外围的)和203(靠近中心的)，以及一条径向槽孔204，径向槽孔204两端分别与弧形槽孔202和203的中间部位连接，形成“工”型结构。其中弧形槽孔202宽度较弧形槽孔203宽度要大，而径向槽孔204宽度由轮毂外围至中心逐渐减小。

上述实施例1和实施例2中的“U”型和“工”型的槽孔，为与风扇轮毂相似外形的镂空结构，该镂空结构可有效地降低轮毂盘面的支撑结构刚度，其中尤其是径向槽孔104或204可削弱风扇轮毂在圆周面上的切向内应力，而弧形槽孔103或202/203可削弱风扇轮毂在圆周面上的径向内应力。槽孔使得风扇旋转时存在一个阻尼的迟滞角，相当于额外安装了一个阻尼减震器，在风扇旋转中产生的小角度扭转震荡会起到相应的衰减作用。因为，这些特殊构造的结构自然频率会与整个电机风扇轴系的扭转频率相同。通过相似频率的子系统弹簧阻尼减震元件的吸振作用，以及风扇振动传递的阻尼作用，在这两个效应的作用下，风扇在特定扭转频率被激发时，振动噪声将得到显著下降。

图5至图7为采用原始未开槽的风扇轮毂和实施例1的开槽后的风扇轮毂的散热器风扇的噪音测试结果，对比可知，相比于采用原始未开槽的风扇轮毂，采用本发明的风扇轮毂时，平稳转速区，例如1900rpm、1600rpm时总噪音相同。而在瞬态共振区，噪音降低量非常多，电机电磁力所致20阶、40阶、60阶、80阶噪音均有效改善，降幅可达3～10dBA。原因就在于在圆周旋转切向上削弱轴流风扇轮毂刚度，显著增加圆周切向上的阻尼，使得转速突变时，瞬间激发的电机轴振动受阻尼影响而衰减，从而降低电机轴系振动引发噪音。

除了上述两个实施例，风扇轮毂表面的槽孔的数量、尺寸，包括弧形槽孔和径向槽孔的位置、宽度和长度等等，可根据轮毂自身的尺寸、形状和结构强度调整。槽孔的形状还可设置成“T”形，相比于实施例2未设置弧形槽孔203。

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实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (1)

1.一种能降低散热器风扇电机振动噪音的风扇轮毂，其中心设有轴安装孔，其特征在于，所述风扇轮毂的盘面上位于周缘和所述轴安装孔之间镂空设有若干槽孔，各所述槽孔包括至少一条弧形槽孔和至少一条径向槽孔，所述弧形槽孔与所述风扇轮毂周缘平行，所述径向槽孔一端与所述弧形槽孔连接，另一端靠近所述风扇轮毂中心；

各所述槽孔呈“U”型，包括一条弧形槽孔和两条径向槽孔，所述弧形槽孔靠近所述风扇轮毂的周缘且两端分别与所述径向槽孔一端连接；

所述风扇轮毂的盘面上位于周缘和所述轴安装孔之间间隔设有三个螺栓固定孔，所述槽孔个数为三个，分别设于两个所述螺栓固定孔之间；

槽孔使得风扇旋转时存在一个阻尼的迟滞角，相当于额外安装了一个阻尼减震器，在风扇旋转中产生的小角度扭转震荡会起到相应的衰减作用；风扇是塑料件，利用了薄板塑料件的阻尼特性，直接在轮毂面上构造出一种存在阻尼结构。