CN108105156A - 风扇和微波炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风扇和微波炉，该风扇(20)包括轮毂(21)和沿轮毂(21)的外圈(211)周向间隔布置的多个叶片(22)，在相邻两个叶片(22)之间的风扇流道内，轮毂(21)的外圈(211)表面形成有沿风扇流道方向形成的流道凹槽(212)和流道凸棱(213)，流道凹槽(212)靠近风扇流道的叶片压力面(222)，流道凸棱(213)靠近风扇流道的叶片吸力面(221)。本发明的风扇的轮毂是一种外圈表面变形的新型轮毂，通过在相邻两个叶片之间的风扇流道内的轮毂段设置流道凹槽和流道凸棱，可以有效地降低轮毂的吸力侧和压力侧之间的横向压差，削弱低能流体往轮毂的吸力侧的角区堆积的趋势，减小轮毂外表面上的角区堵塞，从而提高风扇的散热和降噪效果。

Description

风扇和微波炉

技术领域

本发明涉及家用电器领域，具体地，涉及一种风扇和微波炉。

背景技术

目前，微波炉作为加热食物的用具已被广泛应用于人们的生活。微波是一种电磁波，微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔体等部分组成。微波炉内部主要利用轴流风扇组件对变压器或变频器及磁控管等部件进行散热。轴流风扇组件主要包括扇叶、集流罩、风扇支架及电机。

随着微波炉小型化、便携特性的要求越来越高的趋势，磁控管和变压器或变频器等大功率发热电气件的布置越来越集中，因此对散热冷却风扇的性能要求越来越高。其中，提高冷却风扇的转速有利于提高风扇的散热风量，但当风扇转速增加，流量增大，其噪声水平也会相应的提升，并且电机的高转速加剧了电机的损耗，增加了成本，同时还会导致可靠性、安全性的问题。随着人们生活水平的大幅度提升，风扇的噪声问题已经越来越受到关注，高风量、低噪音是风扇产品的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种风量大、噪声小的风扇。

为了实现上述目的，本发明提供一种风扇，包括轮毂和沿所述轮毂的外圈周向间隔布置的多个叶片，在相邻两个所述叶片之间的风扇流道内，所述轮毂的外圈表面形成有沿所述风扇流道方向形成的流道凹槽和流道凸棱，所述流道凹槽靠近所述风扇流道的叶片压力面，所述流道凸棱靠近所述风扇流道的叶片吸力面。

优选地，沿所述外圈的周向上，所述流道凹槽与所述叶片压力面间隔，所述流道凸棱与所述叶片吸力面间隔。

优选地，在所述轮毂的任意横截面上，所述轮毂的外圈轮廓线上的流道凹槽型线和流道凸棱型线相连并形成S形形状。

优选地，相连的所述流道凹槽型线和流道凸棱型线形成为波浪型线S1，所述波浪型线S1呈正弦函数分布。

优选地，在所述轮毂的设定横截面上，所述波浪型线S1以轮毂中心为极点的极坐标曲线方程为：

其中，r1为所述轮毂的外圈表面的基本圆半径，θ1、θ2分别为所述波浪型线S1相邻的两个所述叶片的叶片后缘的叶根点的极角。

优选地，所述流道凹槽和流道凸棱沿所述风扇流道方向延伸的流向型线 S2为S形光滑曲线。

优选地，所述流道凹槽和流道凸棱为所述设定横截面上的所述波浪型线 S1沿所述流向型线S2的拉伸扫样成型结构。

优选地，以所述轮毂中心为极点的极坐标系下，构成所述流向型线S2 的各个线型点在所述极坐标系下的相应投影点的极角θ与各个所述线型点在所述轮毂的中心轴线上的相应Z值的关系式为：

优选地，所述叶片吸力面为光滑微凸面，所述叶片压力面为光滑微凹面。

另外，本发明还提供了一种微波炉，该微波炉包括上述所述的风扇。

通过上述技术方案，由于本发明的风扇的轮毂是一种外圈表面变形的新型轮毂，通过在相邻两个叶片之间的风扇流道内的轮毂段设置流道凹槽和流道凸棱，可以有效地降低轮毂的吸力侧和压力侧之间的横向压差，削弱低能流体往轮毂的吸力侧的角区堆积的趋势，减小轮毂外表面上的角区堵塞，从而提高风扇的散热和降噪效果。此外，由于叶片压力面是风扇的做功面，且轮毂的外圈表面的下凹的流道凹槽设置在靠近叶片压力面一侧，有利于提高风扇的做功效率，增大了风扇的散热风量。

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

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1和图2为现有的常规风扇的结构示意图；

图3为根据本发明的具体实施方式的风扇的主视图；

图4为根据本发明的具体实施方式的风扇的俯视图；

图5为根据本发明的具体实施方式的微波炉的内部结构示意图；

图6为风扇组件的爆炸图。

附图标记说明

1 腔体 2 风扇组件

3 底板 4 变压器

5 电源线分叉 6 后板

7 磁控管 211 外圈

20 风扇 21 轮毂

22 叶片 24 集流罩

25 支架 26 电机

212 流道凹槽 213 流道凸棱

221 叶片吸力面 222 叶片压力面

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。

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。

如图1和图2所示的现有风扇中，风扇的轮毂20通常为圆柱形轮毂，在叶片22的吸力面的根部和轮毂21区域，容易发生角区流动分离现象。角区流动分离现象主要来源于轮毂21的外圈表面边界层所产生的周向涡，周向涡在进入叶栅弯曲通道之后，会产生二次流动而演变成为通道涡，从而导致轮毂21的外圈表面边界层附近的低能流体从叶片的压力面向吸力面堆积。另外，周向涡碰到叶片22的根部前缘后拉伸会形成马蹄涡，导致吸力面的叶根附近的边界层低能流体往轮毂21方向堆积，当角区堆积的低能流体无法抵抗风扇通道中的逆压梯度时，就会发生轮毂角区分离，最终导致风扇失速，散热效率偏低，噪音较大。

针对上述问题，本发明提供了一种新型的风扇20，如图3和图4所示，该风扇20包括轮毂21和沿轮毂21的外圈211周向间隔布置的多个叶片22，在相邻两个叶片22之间的风扇流道内，轮毂21的外圈211表面形成有沿风扇流道方向形成的流道凹槽212和流道凸棱213，流道凹槽212靠近风扇流道的叶片压力面222，流道凸棱213靠近风扇流道的叶片吸力面221。

可见，由于本发明的风扇20的轮毂21是一种外圈211表面变形的新型轮毂21，通过在相邻两个叶片22之间的风扇流道内的轮毂段设置流道凹槽 212和流道凸棱213，可以有效地降低轮毂21的吸力侧和压力侧之间的横向压差，削弱低能流体往轮毂21的吸力侧的角区堆积的趋势，减小轮毂21外表面上的角区堵塞，从而提高风扇20的散热和降噪效果。此外，由于叶片压力面222是风扇20的做功面，且轮毂21的外圈表面的下凹的流道凹槽212 设置在靠近叶片压力面222一侧，有利于提高风扇20的做功效率，增大了风扇20的散热风量。

如图3所示，沿外圈211的周向上，流道凹槽212与叶片压力面222间隔，流道凸棱213与叶片吸力面221间隔，即流道凹槽212与流道凸棱213 与叶片22间隔设置。

其中，流道凹槽212与流道凸棱213在轮毂21的外圈211表面既可以直接相连，又可以间隔设置。优选地，在轮毂21的任意横截面上，轮毂21 的外圈211轮廓线上的流道凹槽型线和流道凸棱型线相连并形成S形形状。

进一步地，相连的流道凹槽型线和流道凸棱型线形成为波浪型线S1，如图4所示，波浪型线S1优选地呈正弦函数分布。

如图4所示，波浪型线S1可优选地呈正弦函数分布，其中的一种具体实施方式，满足下述方程式：

在轮毂21的设定横截面上，波浪型线S1以轮毂21中心为极点的极坐标曲线方程为：

其中，r1为轮毂21的外圈211表面的基本圆半径，θ1、θ2分别为波浪型线S1相邻的两个叶片22的叶片后缘的叶根点的极角。按照上述公式(1) 可计算得到波浪型线S1对应的轮毂21的外圈211的表面半径r。

如图3所示，流道凹槽212和流道凸棱213沿风扇流道方向延伸的流向型线S2为S形光滑曲线。

通过对轮毂22进行波浪型线S1和流向型线S2的匹配处理，可以减小轮毂21周向方向上的压力梯度，削弱通道涡的发展，对抑制后续叶片22表面的边界层分离以及尾涡的脱落有很大的帮助，从而减小风扇20的流动噪音。

从产品成型的角度而言，流道凹槽212和流道凸棱213为设定横截面上的波浪型线S1沿流向型线S2的拉伸扫样成型结构。

在如图3所示的流向型线S2中，以轮毂21中心为极点的极坐标系下，构成流向型线S2的各个线型点在极坐标系下的相应投影点的极角θ与各个线型点在轮毂21的中心轴线上的相应Z值的关系式为：

其中，流向型线S2的各个线型点指的是流道凹槽212和流道凸棱213 上的各个流向型线S2上的点，这些线型点实则为空间上的点，并且所述的线型点在设定横截面上的相应投影点满足公式(2)，通过公式(2)将波浪型线S1沿着流向型线S2进行拉伸扫样，以得到流道凹槽212和流道凸棱 213。

在本发明的风扇20的叶片22中，叶片吸力面221为光滑微凸面，叶片压力面222为光滑微凹面。

此外，本发明还提供了一种微波炉，如图5所示，微波炉设有上述所述的风扇20。因此该微波炉也包含了本发明的风扇20的所有优点，不再一一赘述。

该微波炉包括底板3、后板6、磁控管7、变压器4或变频器、微波炉加热腔体1、电源线分叉5、高压二极管及风扇组件2。如图6所示，风扇组件 2包括风扇20、集流罩24、支架25和电机26。通常变压器4或变频器用于给磁控管7供电，磁控管7产生微波对腔体1内的食物进行加热，风扇组件 2对磁控管7及变压器4或变频器进行散热。其中，腔体1和变压器4或变频器固定在底板3上，磁控管7固定在腔体1上，支架25通过螺钉固定在后板6上，电机26固定在该支架25上，电机26的转轴穿过风扇20的转轴安装部。

实验时，采用原有的常规风扇(如图1和图2所示)和轮毂21变形的本发明的风扇20，分别对微波炉内各电子元件进行温升实验，对比结果如表1所示。

表1主要散热电气件温升测试结果

从表1中可以看出，本发明的风扇20通过对轮毂21的变形设计，减小了风扇20的内部流动损失，增强对微波炉内电气件的散热能力。同时，采用本发明的风扇20之后，微波炉流体噪声降低了1.5dB，由于微波炉的噪声主要来自冷却风扇，因此本发明的风扇20的噪音效果也得到了一定的改善。

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 (10)

1.一种风扇，包括轮毂(21)和沿所述轮毂(21)的外圈(211)周向间隔布置的多个叶片(22)，其特征在于，在相邻两个所述叶片(22)之间的风扇流道内，所述轮毂(21)的外圈(211)表面形成有沿所述风扇流道方向形成的流道凹槽(212)和流道凸棱(213)，所述流道凹槽(212)靠近所述风扇流道的叶片压力面(222)，所述流道凸棱(213)靠近所述风扇流道的叶片吸力面(221)。

2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，沿所述外圈(211)的周向上，所述流道凹槽(212)与所述叶片压力面(222)间隔，所述流道凸棱(213)与所述叶片吸力面(221)间隔。

3.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，在所述轮毂(21)的任意横截面上，所述轮毂(21)的外圈(211)轮廓线上的流道凹槽型线和流道凸棱型线相连并形成S形形状。

4.根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，相连的所述流道凹槽型线和流道凸棱型线形成为波浪型线S1，所述波浪型线S1呈正弦函数分布。

5.根据权利要求3或4所述的风扇，其特征在于，在所述轮毂(21)的设定横截面上，所述波浪型线S1以轮毂(21)中心为极点的极坐标曲线方程为：

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其中，r1为所述轮毂(21)的外圈(211)表面的基本圆半径，θ1、θ2分别为所述波浪型线S1相邻的两个所述叶片(22)的叶片后缘的叶根点的极角。

6.根据权利要求5所述的风扇，其特征在于，所述流道凹槽(212)和流道凸棱(213)沿所述风扇流道方向延伸的流向型线S2为S形光滑曲线。

7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述流道凹槽(212)和流道凸棱(213)为所述设定横截面上的所述波浪型线S1沿所述流向型线S2的拉伸扫样成型结构。

8.根据权利要求7所述的风扇，其特征在于，以所述轮毂(21)中心为极点的极坐标系下，构成所述流向型线S2的各个线型点在所述极坐标系下的相应投影点的极角θ与各个所述线型点在所述轮毂(21)的中心轴线上的相应Z值的关系式为：

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9.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述叶片吸力面(221)为光滑微凸面，所述叶片压力面(222)为光滑微凹面。

10.一种微波炉，其特征在于，该微波炉包括根据权利要求1～9的任意一项所述的风扇(20)。