CN114962322B - 叶轮结构、风机及家用电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种叶轮结构、风机及家用电器,其中,叶轮结构包括轮盘和多个叶片,多个叶片包括对象叶片,对象叶片的压力面叶顶型线与压力面前缘型线相交形成型线交点,以轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以轮盘的前端的端面为XY参考平面,型线交点在XY参考平面上形成有投影参考点,以XY参考平面的原点指向投影参考点的方向为Y轴正方向,在对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:各压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,有效提升了风机叶轮效率,降低了风机气动噪声。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械技术领域,特别涉及一种叶轮结构、风机及家用电器。
背景技术
在现代家用吸尘器内,为适应高能效、低重量、低噪声的用户需求,对现有高速风机叶轮进行提效优化成为重要需求。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种叶轮结构、风机及家用电器,旨在优化现有的叶轮结构,有效提升风机叶轮效率,降低风机气动噪声。
为实现上述目的,本发明提出一种叶轮结构,所述叶轮结构包括轮盘和多个叶片,所述轮盘转动安装,且具有用于对应气流流动方向上的前端和尾端,多个所述叶片沿所述轮盘的周向间隔设置,多个所述叶片包括对象叶片,所述对象叶片的压力面具有多个压力面型线,多个所述压力面型线包括压力面叶顶型线以及压力面前缘型线,所述压力面叶顶型线与所述压力面前缘型线相交形成型线交点,所述对象叶片的吸力面具有多个吸力面型线;
以所述轮盘的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点的方向为Y轴正方向,以Y轴和Z轴构建的平面为YZ参考平面,以Z轴和X轴构建的平面为ZX参考平面,所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面至少其中之一设置为对象参考平面;
多个所述压力面型线在所述对象参考平面上具有多个压力面投影型线,多个所述吸力面型线在所述对象参考平面上具有多个吸力面投影型线,在所述对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:
各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内。
可选地,以所述XY参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第一压力面叶顶投影型线以及第一压力面前缘投影型线,其中:
所述第一压力面叶顶投影型线的纵坐标的取值处于于其对应的两个光滑单调曲线段内;和/或,
所述第一压力面前缘投影型线呈直线设置。
可选地,所述第一压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ypd1,横坐标为xpd1,-0.0015xpd1 3-0.0004xpd1 2-0.08xpd1+9≤ypd1≤-0.0005xpd1 3-0.04xpd1+11,0≤xpd1≤20。
可选地,以所述XY参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线对应包括第一吸力面叶顶投影型线、第一吸力面叶根投影型线、第一吸力面前缘投影型线以及第一吸力面尾缘投影型线,所述第一吸力面叶顶投影型线、第一吸力面叶根投影型线、第一吸力面前缘投影型线以及第一吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述第一吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ysd1,横坐标为xsd1,-0.0005xsd1 3+0.006xsd1 2-0.11xsd1+9≤ysd1≤-0.002xsd1 3+0.002xsd1 2-0.15xsd1+11,0≤xsd1≤20;和/或,
所述第一吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ysg1,横坐标为xsg1,-0.0015xsg1 3-0.021xsg1 2+0.3xsg1+2.5≤ysg1≤-0.0005xsg1 3-0.019xsg1 2+0.36xsg1+5,0≤xsg1≤20;和/或,
所述第一吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为ysq1,横坐标为xsq1,50xsq1 3-83xsq1 2+63xsq1-12≤ysq1≤54xsq1 3-78xsq1 2+67xsq1-11,0≤xsq1≤0.6;和/或,
所述第一吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ysw1,横坐标为xsw1,0.11xsw1 3-6.2xsw1 2+87xsw1-460≤ysw1≤0.15xsw1 3-5.3xsw1 2+92xsw1-455,16≤xsw1≤17。
可选地,以所述YZ参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线对应包括第二压力面叶顶投影型线、第二压力面叶根投影型线以及第二压力面尾缘投影型线;
所述第二压力面叶顶投影型线、所述第二压力面叶根投影型线以及所述第二压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述第二压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ypd2,横坐标为zpd2,-0.0045zpd2 3+0.01zpd2 2-0.12zpd2+9≤ypd2≤-0.0033zpd2 3+0.03zpd2 2-0.08zpd2+11,0≤zpd2≤16;和/或,
所述第二压力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ypg2,横坐标为zpg2,-0.06zpg2 3+zpg2 2-19zpg2+79≤ypg2≤-0.03zpg2 3+2zpg2 2-15zpg2+83,0≤zpg2≤16;和/或,
所述第二压力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ypw2,横坐标为zpw2,0.004zpw2 3-0.3zpw2 2+2zpw2≤ypw2≤0.0054zpw2 3-0.2zpw2 2+3zpw2+2,12≤zpw2≤14。
可选地,以所述YZ参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线对应包括第二吸力面叶顶投影型线、第二吸力面叶根投影型线、第二吸力面前缘投影型线以及第二吸力面尾缘投影型线,所述第二吸力面叶顶投影型线、第二吸力面叶根投影型线、第二吸力面前缘投影型线以及第二吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述第二吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ysd2,横坐标为zsd2,-0.005zsd2 3+0.022zsd2 2-0.28zsd2+9≤ysd2≤-0.003zsd2 3+0.031zsd2 2-0.21zsd2+11,0≤zsd2≤16;和/或,
所述第二吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ysg2,横坐标为zsg2,-0.007zsg2 3+0.04zsg2 2-0.06zsg2+2≤ysg2≤-0.004zsg2 3+0.09zsg2 2-0.035zsg2+4,0≤zsg2≤16;和/或,
所述第二吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为ysq2,横坐标为zsq2,0.002zsq2 2-3.1zsq2+10≤ysq2≤0.0024zsq2 2-2zsq2+14,0≤zsq2≤16;和/或,
所述第二吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ysw2,横坐标为zsw2,0.007zsw2 3-0.41zsw2 2+3zsw2-7.5≤ysw2≤0.01zsw2 3-0.35zsw2 2+5zsw2-5,12≤zsw2≤14。
可选地,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第三压力面叶顶投影型线以及第三压力面叶根投影型线;
所述第三压力面叶顶投影型线以及所述第三压力面叶根投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述第三压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为zpd3,横坐标为xpd3,0.008xpd3 3-0.06xpd3 2+0.4xpd3-13≤zppd3≤0.01xpd3 3-0.02xpd3 2+0.8xpd3-11,0≤xpd3≤10;和/或,
所述第三压力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为zpg3,横坐标为xpg3,0.015xpg3 3+0.03xpg3 2+0.3xpg3-16≤zppg3≤0.019xpg3 3+0.06xpg3 2+0.6xpg3-12,-3≤xpg3≤4。
可选地,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第三压力面尾缘投影型线;
所述第三压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与其对应的两个单调直线段内。
可选地,所述第三压力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为zpw3,横坐标为xpw3,0.5xpw3-13≤zppw3≤0.9xpw3-10,-4≤xpw3≤0。
可选地,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面叶顶投影型线以及第三吸力面叶根投影型线;
所述第三吸力面叶顶投影型线以及所述第三吸力面叶根投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述第三吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为zsd3,横坐标为xsd3,0.004xsd3 3+0.003xsd3 2+0.4xsd3-13≤zsd3≤0.006xsd3 3+0.006xsd3 2+0.65xsd3-10,0≤xsd3≤10;和/或,
所述第三吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为zsg3,横坐标为xsg3,0.4xsg3 3-3xsg3 2+2xsg3-15≤zsg3≤0.7xsg3 3-1.5xsg3 2+4xsg3-11,0≤xsg3≤4。
可选地,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面前缘投影型线以及第三吸力面尾缘投影型线;
所述第三吸力面前缘投影型线以及所述第三吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个单调直线段内。
可选地,所述第三吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为zsq3,横坐标为xsq3,0.2xsq3-5≤zsq3≤0.45xsq3-4.5,2≤xsq3≤10;和/或,
所述第三吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为zsw3,横坐标为xsw3,0.6xsw3-15≤zsw3≤x-10,-4≤xsw3≤0。
可选地,所述轮盘的外表面对应在所述YZ参考平面上形成有轮盘外截交型线,所述轮盘的内表面对应在所述YZ参考平面上形成有轮盘内截交型线;
所述轮盘外截交型线以及所述轮盘内截交型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
可选地,所述轮盘外截交型线上任意一点纵坐标为ypw,横坐标为zpw,-0.002zpw 3+0.06zpw 2-0.1zpw+2≤ypw≤-0.001zpw 3+0.09zpw 2-0.06zpw+3,0≤zpw≤20;和/或,
所述轮盘内截交型线上任意一点纵坐标为ypn,横坐标为zpn,-0.009zpn 3+0.25zpn 2-3.5zpn+11≤zpn≤-0.007zpn 3+0.38zpn 2-2.5zpn+13,0≤zpn≤20。
可选地,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面叶顶投影型线、第三吸力面叶根投影型线、第三吸力面前缘投影型线以及第三吸力面尾缘投影型线;
所述第三吸力面前缘投影型线与所述第三吸力面叶顶投影型线的交点为第一投影交点,过所述第一投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为α1;
所述第三吸力面前缘投影型线与所述第三吸力面叶根投影型线的交点为第二投影交点,过所述第二投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为α2;
所述第三吸力面尾缘投影型线与所述第三吸力面叶顶投影型线的交点为第三投影交点,过所述第三投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为β1;
所述第三吸力面尾缘投影型线与所述第三吸力面叶根投影型线的交点为第三投影交点,过所述第三投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为β2;
其中:50°≤α1≤54°,和/或,58°≤α2≤62°,和/或,149°≤β1≤151°,和/或,157°≤β2≤161°。
可选地,所述轮盘包括盘体以及设于所述盘体中部位置的安装套体,所述安装套体与所述盘体同轴设置,多个所述叶片设于所述盘体;
所述安装套体的内腔呈台阶设置,包括沿其前端朝向其尾端的第一孔段以及第二孔段,所述第一孔段的内径为D1,长度为L1,所述第二孔段的长度为L2,所述安装套体尾端的外径为D2,所述安装套体的尾端和所述盘体之间圆弧过渡连接,且过渡圆的圆弧半径大小为R1,其中:
4mm≤D1≤5mm,和/或,4mm≤L1≤7mm,和/或,7mm≤L2≤9mm,和/或,7mm≤D2≤8.5mm,和/或,0.9mm≤R1≤1.1mm。
可选地,所述叶轮结构还包括轮盖,所述轮盖套设在所述轮盘外,所述轮盖的前端向前超出所述轮盘的端面设置,且与所述轮盘的前端的端面之间的间距为H1,且1.5mm≤H1≤2.5mm。
可选地,所述叶片的数量为N,且5≤N≤9。
本发明还提出一种风机,所述风机包括叶轮结构,所述叶轮结构包括轮盘和多个叶片,所述轮盘转动安装,且具有用于对应气流流动方向上的前端和尾端,多个所述叶片沿所述轮盘的周向间隔设置,多个所述叶片包括对象叶片,所述对象叶片的压力面具有多个压力面型线,多个所述压力面型线包括压力面叶顶型线以及压力面前缘型线,所述压力面叶顶型线与所述压力面前缘型线相交形成型线交点,所述对象叶片的吸力面具有多个吸力面型线;
以所述轮盘的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点的方向为Y轴正方向,以Y轴和Z轴构建的平面为YZ参考平面,以Z轴和X轴构建的平面为ZX参考平面,所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面至少其中之一设置为对象参考平面;
多个所述压力面型线在所述对象参考平面上具有多个压力面投影型线,多个所述吸力面型线在所述对象参考平面上具有多个吸力面投影型线,在所述对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:
各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内。
本发明还提出一种家用电器,所述家用电器包括风机,所述风机包括叶轮结构,所述叶轮结构包括轮盘和多个叶片,所述轮盘转动安装,且具有用于对应气流流动方向上的前端和尾端,多个所述叶片沿所述轮盘的周向间隔设置,多个所述叶片包括对象叶片,所述对象叶片的压力面具有多个压力面型线,多个所述压力面型线包括压力面叶顶型线以及压力面前缘型线,所述压力面叶顶型线与所述压力面前缘型线相交形成型线交点,所述对象叶片的吸力面具有多个吸力面型线;
以所述轮盘的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点的方向为Y轴正方向,以Y轴和Z轴构建的平面为YZ参考平面,以Z轴和X轴构建的平面为ZX参考平面,所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面至少其中之一设置为对象参考平面;
多个所述压力面型线在所述对象参考平面上具有多个压力面投影型线,多个所述吸力面型线在所述对象参考平面上具有多个吸力面投影型线,在所述对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:
各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内。
可选地,所述家用电器包括吸尘器。
本发明提供的技术方案中,对于所述叶轮结构的每一所述叶片而言,均由有相对设置的压力面和吸力面,所述叶轮结构为三维空间扭曲结构,对应的所述叶片为三维空间扭曲叶片,所述叶片的压力面以及吸力面均是由多个空间型线闭合形成,以所述轮盘的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点的方向为Y轴正方向构建坐标系,进而获得XY参考平面、YZ参考平面以及ZX参考平面,在每一个参考平面上,所述叶片的多个空间型线对应的投影的型线做优化,使得各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,各所述压力面投影型线以及各所述吸力面投影型线的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述压力面和吸力面均能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构的效率,降低气动噪声,提高了用户操作体验。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来将,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明提供的叶轮结构的一实施例的立体结构(局部剖视)示意图;
图2为图1中叶轮结构在XY参考平面的投影视图;
图3为图2中的第一压力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图4为图2中的第一吸力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图5为图2中的第一吸力面叶根投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图6为图2中的第一吸力面前缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图7为图2中的第一吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图8为图1中叶轮结构在YZ参考平面的投影视图;
图9为图8中的第二压力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图10为图8中的第二压力面叶根投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图11为图8中的第二压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图12为图8中的第二吸力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图13为图8中的第二吸力面叶根投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图14为图8中的第二吸力面前缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图15为图8中的第二吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图16为图1中叶轮结构在ZX参考平面的投影视图;
图17为图16中的第三压力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图18为图16中的第三压力面叶根投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图19为图16中的第三压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图20为图16中的第三吸力面叶顶投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图21为图16中的第三吸力面叶根投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图22为图16中的第三吸力面前缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图23为图16中的第三吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图24为图1中叶轮结构在ZX参考平面的投影视图;
图25为图1中叶轮结构在YZ参考平面上的半剖剖视视图;
图26为图1中叶轮结构在YZ参考平面上的全剖剖视视图;
图27为图26中的轮盘外截交型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图28为图26中的轮盘内截交型线的纵坐标的取值对应的两个光滑曲线段;
图29为采用图1中叶轮结构的吸尘器的风机效率与现有结构的对比示意图。
附图标号说明:
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
在现代家用吸尘器内,为适应高能效、低重量、低噪声的用户需求,对现有高速风机叶轮进行提效优化成为重要需求。
鉴于此,本发明提出一种叶轮结构,本发明中优化了现有叶轮结构,有效提升风机叶轮效率,降低风机气动噪声,其中,图1至图29为本发明提供的叶轮结构的结构示意图。
受到设计人员经验与叶轮扭曲复杂特性限制,叶轮作为风机关键结构其效率较难提升。随着计算机科学、统计学等学科的发展,涌现了众多的设计实验,多参数优化方法。
拉丁超立方抽样是一种从多元参数分布中近似随机抽样的方法,属于分层抽样技术,常用于计算机实验或蒙特卡洛积分等。
分层抽样又名层化抽出法,是统计学的一从统计总体(又称为“母体”)抽取样本方法。将抽样单位按某种特征或某种规则划分为不同的层,然后从不同的层中独立、随机地抽取样本。从而保证样本的结构与总体的结构比较相近,从而提高估计的精度。相对于没有经过分层的抽样调查,其数据会被称为“未分层抽样”。
在社会统计调查,当总体内的“子总体”之间的差异较大,对每个子总体分别进行分层抽样调查,会令统计调查结果更为准确。子总体的分层必须为互斥,即每个总体的成员均只能属于一个分层。之后,可对每个子总体进行简单随机抽样或系统抽样。这样可令调查的代表性改善。相对于简体随机抽样采取的算术平均值,分层的抽样应采用加权平均值。
遗传算法是根据大自然中生物体进化规律而设计提出的,是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型,是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。该算法通过数学的方式,利用计算机仿真运算,将问题的求解过程转换成类似生物进化中的染色体基因的交叉、变异等过程。在求解较为复杂的组合优化问题时,相对一些常规的优化算法,通常能够较快地获得较好的优化结果,遗传算法已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。
因此,本发明通过拉丁超立方实验建立叶轮轮盘1型线参数,叶轮型线参数与叶轮内部速度与压力参数的函数关系,并通过遗传算法求解各型线较优取值范围,进而获得优化后的所述叶轮结构100。
请参阅图1至图3,所述叶轮结构100包括轮盘1和多个叶片2。
所述轮盘1转动安装,且具有用于对应气流流动方向上的前端和尾端,多个所述叶片2沿所述轮盘1的周向间隔设置。
多个所述叶片2包括对象叶片,所述对象叶片的压力面4具有多个压力面型线,多个所述压力面型线包括压力面叶顶型线41以及压力面前缘型线43,所述压力面叶顶型线41与所述压力面前缘型线43相交形成型线交点。
所述对象叶片的吸力面5具有多个吸力面型线。
以所述轮盘1的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘1的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘1的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点6,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点6的方向为Y轴正方向。
以Y轴和Z轴构建的平面为YZ参考平面,以Z轴和X轴构建的平面为ZX参考平面,所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面至少其中之一设置为对象参考平面。
多个所述压力面型线在所述对象参考平面上具有多个压力面投影型线,多个所述吸力面型线在所述对象参考平面上具有多个吸力面投影型线。
在所述对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:
各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内。
本发明提供的技术方案中,对于所述叶轮结构100的每一所述叶片2而言,均由有相对设置的压力面4和吸力面5,所述叶轮结构100为三维空间扭曲结构,对应的所述叶片2为三维空间扭曲叶片2,所述叶片2的压力面4以及吸力面5均是由多个空间型线闭合形成,以所述轮盘1的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘1的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘1的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点6,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点6的方向为Y轴正方向构建坐标系,进而获得XY参考平面、YZ参考平面以及ZX参考平面,在每一个参考平面上,所述叶片2的多个空间型线对应的投影的型线做优化,使得各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,各所述压力面投影型线以及各所述吸力面投影型线的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述压力面4和吸力面5均能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声,提高了用户操作体验。
关于所述压力面4的投影型线的纵坐标的取值以及所述吸力面5的纵坐标的取值而言,两者的限制条件可以是同时存在的,也可以是仅考虑所述压力面4或者仅考虑所述吸力面5,以上均在本发明的保护范围内。
需要说明的是,无论在所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面中的任何一个参考平面上,横坐标和纵坐标之间的位置是可以调换的,不影响各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值对应的两个光滑单调线段,如,在所述XY参考平面,横坐标可以是X轴,纵坐标可以是Y轴,当然,横坐标可以是Y轴,纵坐标可以是X轴;在所述YZ参考平面,横坐标可以是Y轴,纵坐标可以是Z轴,当然,横坐标可以是Z轴,纵坐标可以是Y轴;在所述ZX参考平面,横坐标可以是Z轴,纵坐标可以是X轴,当然,横坐标可以是X轴,纵坐标可以是Z轴等等。
可以理解的是,所述压力面4是所述叶轮结构100对流体施加压力的结构面,所述吸力面5是流体压力减少的结构面。
所述叶片2设于所述轮盘1,所述叶片2和所述轮盘1的结合方式不受限制,可以是分体设置也可以是一体设置,如,在分体设置的实施例中,先成型好所述叶片2后,在通过焊接或者其他可拆卸的连接方式安装于所述轮盘1上,对于成型单一的所述叶片2而言,可以是采用模具铸造,或者采用3D打印技术,或者采用数控加工中心等等方式进行生产。
可拆卸连接的方式可以是螺纹连接,卡扣连接等等。
在一体设置的实施例中,所述叶片2与所述轮盘1可以是采用模具铸造,也可以是采用3D打印技术,或者采用数控加工中心进行加工等等方式。
可以理解的是,所述轮盘1转动安装的方式也不受限制,在一些实施例中,所述轮盘1包括盘体11以及设于所述盘体11的安装套体12,所述叶片2设于所述盘体11,所述安装套体12与电机等通过轴连接的方式传递扭矩。
所述安装套体12的截面可以是非圆形,如半圆形等等,或者在所述安装套体12的内腔上设有键槽,通过键结构连接所述驱动电机,进而将所述驱动电机的扭矩传递至所述安装套体12上,实现所述安装套体12的转动,进而带动所述轮盘1的转动。
另外,需要说明的是,常见的叶片2为矩形的片状结构,所述叶片2的四条棱边分别为叶顶21、叶根22、前缘23和尾缘24,每一个棱边对应有两个较长的边型线,无论是所述叶片2的压力面4还是所述叶片2的吸力面5而言均包括有4个边型线,4条边型线首尾相接,围合形成所述压力面4和所述吸力面5。
具体而言,对于所述压力面4而言,所述压力面的型线包括压力面叶顶型线41、压力面叶根型线42、压力面前缘型线43以及压力面尾缘型线44;对于所述吸力面5而言,所述吸力面5的型线包括吸力面叶顶型线51、吸力面叶根型线52、吸力面前缘型线53以及吸力面尾缘型线54。
以上的每一条型线在上述的参考平面内的投影型线均做优化,进而获得优化后的叶片2,使得所述叶轮结构100能够有效提升效率,并降低气动噪声。
此外,需要说明的是,上述的每条投影型线的纵坐标相对于横坐标的取值范围处于两个光滑单调的线段之间,上述每条投影型线可以是一个直线段、多个直线段,可以是一个曲线段,也可以是多个连接的曲线段,也可以是直线段与曲线段的叠加,本发明不作具体的限制。
具体而言,在一个实施例中,请参阅图2至图7,以所述XY参考平面为对象参考平面,在所述XY参考平面上,仅可以获得所述压力面的型线的两个投影型线,同时也可以获得所述吸力面5的4个投影型线,以下以上述的6个投影型线作相关说明。
需要说明的是,以下各参数的横坐标和纵坐标对应的单位均为mm。
请参阅图3,所述压力面型线的两个投影型线包括第一压力面叶顶投影型线411以及第一压力面前缘投影型线431。
所述第一压力面叶顶投影型线411的纵坐标的取值处于于其对应的两个光滑单调曲线段内。
所述第一压力面前缘投影型线431呈直线设置。
即所述第一压力面叶顶投影型线411的纵坐标的取值处于于其对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第一压力面叶顶投影型线411的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述第一压力面前缘投影型线431呈直线设置,即所述第一压力面前缘投影型线431的纵坐标的取值处于于与对应的两个光滑单调直线重合,使得所述第一压力面前缘投影型线431的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,所述第一压力面叶顶投影型线411上任意一点纵坐标为ypd1,横坐标为xpd1。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xpd1≤20,所述第一压力面叶顶投影型线411的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.0015xpd1 3-0.0004xpd1 2-0.08xpd1+9,所述上曲线方程为-0.0005xpd1 3-0.04xpd1+11,通过设置上述的区间型线,使得所述第一压力面前缘投影型线431的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
具体而言,在一个实施例中,请参阅图4至图7,多个所述吸力面投影型线对应包括第一吸力面叶顶投影型线511、第一吸力面叶根投影型线521、第一吸力面前缘投影型线531以及第一吸力面尾缘投影型线541。
所述第一吸力面叶顶投影型线511、第一吸力面叶根投影型线521、第一吸力面前缘投影型线531以及第一吸力面尾缘投影型线541的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
即所述第一吸力面叶顶投影型线511、第一吸力面叶根投影型线521、第一吸力面前缘投影型线531以及第一吸力面尾缘投影型线541的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第一吸力面叶顶投影型线511、第一吸力面叶根投影型线521、第一吸力面前缘投影型线531以及第一吸力面尾缘投影型线541的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第一吸力面叶顶投影型线511对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图4,所述第一吸力面叶顶投影型线511上任意一点纵坐标为ysd1,横坐标为xsd1。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xsd1≤20,所述第一吸力面叶顶投影型线511的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.0005xsd1 3+0.006xsd1 2-0.11xsd1+9,所述上曲线方程为-0.002xsd1 3+0.002xsd1 2-0.15xsd1+11,通过设置上述的区间型线,使得所述第一吸力面叶顶投影型线511的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第一吸力面叶根投影型线521对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图5,所述第一吸力面叶根投影型线521上任意一点纵坐标为ysg1,横坐标为xsg1。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xsg1≤20,所述第一吸力面叶根投影型线521的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.0015xsg1 3-0.021xsg1 2+0.3xsg1+2.5,所述上曲线方程为-0.0005xsg1 3-0.019xsg1 2+0.36xsg1+5,通过设置上述的区间型线,使得所述第一吸力面叶根投影型线521的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第一吸力面前缘投影型线531对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图6,所述第一吸力面前缘投影型线531上任意一点纵坐标为ysq1,横坐标为xsq1。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xsq1≤0.6,所述第一吸力面前缘投影型线531的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为50xsq1 3-83xsq1 2+63xsq1-12,所述上曲线方程为54xsq1 3-78xsq1 2+67xsq1-11,通过设置上述的区间型线,使得所述第一吸力面前缘投影型线531的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第一吸力面尾缘投影型线541对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图7,所述第一吸力面尾缘投影型线541上任意一点纵坐标为ysw1,横坐标为xsw1。
对应的所述横坐标的取值范围16≤xsw1≤17,所述第一吸力面尾缘投影型线541的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.11xsw1 3-6.2xsw1 2+87xsw1-460,所述上曲线方程为0.15xsw1 3-5.3xsw1 2+92xsw1-455,通过设置上述的区间型线,使得所述第一吸力面尾缘投影型线541的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
在一个实施例中,请参阅图8至图15,以所述YZ参考平面为对象参考平面,在所述YZ参考平面上,仅可以获得所述压力面的型线的3个投影型线,同时也可以获得所述吸力面5的4个投影型线,以下以上述的7个投影型线作相关说明。
多个所述压力面投影型线对应包括第二压力面叶顶投影型线412、第二压力面叶根投影型线422以及第二压力面尾缘投影型线442。
所述第二压力面叶顶投影型线412、所述第二压力面叶根投影型线422以及所述第二压力面尾缘投影型线442的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
即所述第二压力面叶顶投影型线412、第二压力面叶根投影型线422以及第二压力面尾缘投影型线442的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第二压力面叶顶投影型线412、第二压力面叶根投影型线422以及第二压力面尾缘投影型线442各自的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二压力面叶顶投影型线412对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图9,所述第二压力面叶顶投影型线412上任意一点纵坐标为ypd2,横坐标为zpd2。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zpd2≤16,所述第二压力面叶顶投影型线412的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.0045zpd2 3+0.01zpd2 2-0.12zpd2+9,所述上曲线方程为-0.0033zpd2 3+0.03zpd2 2-0.08zpd2+11,通过设置上述的区间型线,使得所述第二压力面叶顶投影型线412的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二压力面叶根投影型线422对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图10,所述第二压力面叶根投影型线422上任意一点纵坐标为ypg2,横坐标为zpg2。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zpg2≤16,所述第二压力面叶根投影型线422的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.06zpg2 3+zpg2 2-19zpg2+79,所述上曲线方程为-0.03zpg2 3+2zpg2 2-15zpg2+83,通过设置上述的区间型线,使得所述第二压力面叶根投影型线422的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二压力面尾缘投影型线442对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图11,所述第二压力面尾缘投影型线442上任意一点纵坐标为ypw2,横坐标为zpw2。
对应的所述横坐标的取值范围12≤zpw2≤14,所述第二压力面尾缘投影型线442的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.004zpw2 3-0.3zpw2 2+2zpw2,所述上曲线方程为0.0054zpw2 3-0.2zpw2 2+3zpw2+2,通过设置上述的区间型线,使得所述第二压力面尾缘投影型线442的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
具体而言,多个所述吸力面投影型线对应包括第二吸力面叶顶投影型线512、第二吸力面叶根投影型线522、第二吸力面前缘投影型线532以及第一吸力面尾缘投影型线542。
所述第二吸力面叶顶投影型线512、第二吸力面叶根投影型线522、第二吸力面前缘投影型线532以及第一吸力面尾缘投影型线542的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
即所述第二吸力面叶顶投影型线512、第二吸力面叶根投影型线522、第二吸力面前缘投影型线532以及第一吸力面尾缘投影型线542的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第二吸力面叶顶投影型线512、第二吸力面叶根投影型线522、第二吸力面前缘投影型线532以及第一吸力面尾缘投影型线542的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二吸力面叶顶投影型线512对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图12,所述第二吸力面叶顶投影型线512上任意一点纵坐标为ysd2,横坐标为zsd2。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zsd2≤16,所述第二吸力面叶顶投影型线512的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.005zsd2 3+0.022zsd2 2-0.28zsd2+9,所述上曲线方程为-0.003zsd2 3+0.031zsd2 2-0.21zsd2+11,通过设置上述的区间型线,使得所述第二吸力面叶顶投影型线512的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二吸力面叶根投影型线522对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图13,所述第二吸力面叶根投影型线522上任意一点纵坐标为ysg2,横坐标为zsg2。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zsg2≤16,所述第二吸力面叶根投影型线522的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.007zsg2 3+0.04zsg2 2-0.06zsg2+2,所述上曲线方程为-0.004zsg2 3+0.09zsg2 2-0.035zsg2+4,通过设置上述的区间型线,使得所述第二吸力面叶根投影型线522的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第二吸力面前缘投影型线532对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图14,所述第二吸力面前缘投影型线532上任意一点纵坐标为ysq2,横坐标为zsq2。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zsq2≤16,所述第二吸力面前缘投影型线532的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.002zsq2 2-3.1zsq2+10,所述上曲线方程为0.0024zsq2 2-2zsq2+14,通过设置上述的区间型线,使得所述第二吸力面前缘投影型线532的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第一吸力面尾缘投影型线542对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图15,所述第一吸力面尾缘投影型线542上任意一点纵坐标为ysw2,横坐标为zsw2。
对应的所述横坐标的取值范围12≤zsw2≤14,所述第一吸力面尾缘投影型线542的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.007zsw2 3-0.41zsw2 2+3zsw2-7.5,所述上曲线方程为0.01zsw2 3-0.35zsw2 2+5zsw2-5,通过设置上述的区间型线,使得所述第一吸力面尾缘投影型线542的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
具体地,在一个实施例中,请参阅图16至图23,以所述ZX参考平面为对象参考平面,在所述ZX参考平面上,仅可以获得所述压力面的型线的3个投影型线,同时也可以获得所述吸力面5的4个投影型线,以下以上述的7个投影型线作相关说明。
多个所述压力面投影型线包括第三压力面叶顶投影型线413以及第三压力面叶根投影型线423。
所述第三压力面叶顶投影型线413以及所述第三压力面叶根投影型线423的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
即所述第三压力面叶顶投影型线413以及第三压力面叶根投影型线423的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第三压力面叶顶投影型线413以及第三压力面叶根投影型线423各自的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三压力面叶顶投影型线413对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图17,所述第三压力面叶顶投影型线413上任意一点纵坐标为zpd3,横坐标为xpd3。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xpd3≤10,所述第三压力面叶顶投影型线413的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.008xpd3 3-0.06xpd3 2+0.4xpd3-13,所述上曲线方程为0.01xpd3 3-0.02xpd3 2+0.8xpd3-11,通过设置上述的区间型线,使得所述第三压力面叶顶投影型线413的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三压力面叶根投影型线423对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图18,所述第三压力面叶根投影型线423上任意一点纵坐标为zpg3横坐标为xpg3。
对应的所述横坐标的取值范围-3≤xpg3≤4,所述第三压力面叶根投影型线423的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.015xpg3 3+0.03xpg3 2+0.3xpg3-16,所述上曲线方程为0.019xpg3 3+0.06xpg3 2+0.6xpg3-12,通过设置上述的区间型线,使得所述第三压力面叶根投影型线423的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
多个所述压力面投影型线包括第三压力面尾缘投影型线443。
所述第三压力面尾缘投影型线443的纵坐标的取值均处于与其对应的两个单调直线段内。
即所述第三压力面尾缘投影型线443的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调直线段内,使得所述第三压力面尾缘投影型线443的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三压力面尾缘投影型线443对应的两个光滑单调曲线的直线方程,一个实施例中,请参阅图19,所述第三压力面尾缘投影型线443上任意一点纵坐标为zpw3,横坐标为xpw3。
对应的所述横坐标的取值范围-4≤xpw3≤0,所述第三压力面尾缘投影型线443的纵坐标的取值对应为上直线和下直线之间,所述下直线方程为0.5xpw3-13,所述上直线方程为0.9xpw3-10,通过设置上述的区间型线,使得所述第三压力面尾缘投影型线443的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的压力面4能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
具体而言,多个所述吸力面投影型线对应包括第三吸力面叶顶投影型线513以及第三吸力面叶根投影型线523。
所述第三吸力面叶顶投影型线513以及第三吸力面叶根投影型线523的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
即所述第三吸力面叶顶投影型线513以及第三吸力面叶根投影型线523的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内,使得所述第三吸力面叶顶投影型线513以及第三吸力面叶根投影型线523的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三吸力面叶顶投影型线513对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图20,所述第三吸力面叶顶投影型线513上任意一点纵坐标为zsd3,横坐标为xsd3。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xsd3≤10,所述第三吸力面叶顶投影型线513的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.004xsd3 3+0.003xsd3 2+0.4xsd3-13,所述上曲线方程为0.006xsd3 3+0.006xsd3 2+0.65xsd3-10,通过设置上述的区间型线,使得所述第三吸力面叶顶投影型线513的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三吸力面叶根投影型线523对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,可以是一元三次方程,也可以是一元二次方程,当然,也可以是一元更多次方程,一个实施例中,请参阅图21,所述第三吸力面叶根投影型线523上任意一点纵坐标为zsg3,横坐标为xsg3。
对应的所述横坐标的取值范围0≤xsg3≤4,所述第三吸力面叶根投影型线523的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为0.4xsg3 3-3xsg3 2+2xsg3-15,所述上曲线方程为0.7xsg3 3-1.5xsg3 2+4xsg3-11,通过设置上述的区间型线,使得所述第三吸力面叶根投影型线523的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面前缘投影型线533以及第三吸力面尾缘投影型线543。
所述第三吸力面前缘投影型线533以及所述第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个单调直线段内。
即所述第三吸力面前缘投影型线533以及第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调直线段内,使得所述第三吸力面前缘投影型线533以及第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三吸力面前缘投影型线533对应的两个光滑单调曲线的直线方程,一个实施例中,请参阅图22,所述第三吸力面前缘投影型线533上任意一点纵坐标为zsq3,横坐标为xsq3。
对应的所述横坐标的取值范围2≤xsq3≤10,所述第三吸力面前缘投影型线533的纵坐标的取值对应为上直线和下直线之间,所述下直线方程为0.2xsq3-5,所述上直线方程为0.45xsq3-4.5,通过设置上述的区间型线,使得所述第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述第三吸力面尾缘投影型线543对应的两个光滑单调曲线的直线方程,一个实施例中,请参阅图23,所述第三吸力面尾缘投影型线543上任意一点纵坐标为zsw3,横坐标为xsw3。
对应的所述横坐标的取值范围-4≤xsw3≤0,所述第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标的取值对应为上直线和下直线之间,所述下直线方程为0.6xsw3-15,所述上直线方程为xsw3-10,通过设置上述的区间型线,使得所述第三吸力面尾缘投影型线543的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述轮盘1作为承载所述叶片2的基体,构建所述叶片2的叶根22的型线,一个实施例中,所述轮盘1为一个回转体结构,为母线绕其回转中心转动,具体而言,在所述YZ参考平面上,所述轮盘1的外表面形成有轮盘外截交型线71以及轮盘内截交型线72,所述轮盘外截交型线71的形状对所述叶片2的叶根22的型线有较大影响,所述轮盘内截交型线72与所述轮盘外截交型线71共同组合限定出所述轮盘1的厚度,进而限定出在最优的厚度上所述轮盘1具有较好的结构强度。
具体而言,所述轮盘外截交型线71的纵坐标的取值均处于与其对应的两个光滑单调曲线段内,通过设置上述的区间型线,使得所轮盘外截交型线71的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述轮盘1以及所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述轮盘内截交型线72的纵坐标的取值均处于与其对应的两个光滑单调曲线段内,通过设置上述的区间型线,使得所轮盘内截交型线72的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述轮盘1以及所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述轮盘外截交型线71对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,一个实施例中,请参阅图24、图27以及图28,所述轮盘外截交型线71上任意一点纵坐标为ypw,横坐标为zpw。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zpw≤20,所述轮盘外截交型线71的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.002zpw 3+0.06zp w 2-0.1zpw+2,所述上曲线方程为-0.001zpw 3+0.09zpw 2-0.06zpw+3,通过设置上述的区间型线,使得所述轮盘外截交型线71的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述轮盘1以及所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
本发明不限制所述轮盘内截交型线72对应的两个光滑单调曲线的曲线方程,一个实施例中,所述轮盘内截交型线72上任意一点纵坐标为ypn,横坐标为zpn。
对应的所述横坐标的取值范围0≤zpn≤20,所述轮盘内截交型线72的纵坐标的取值对应为上曲线和下曲线之间,所述下曲线方程为-0.009zpn 3+0.25zp n 2-3.5zpn+11,所述上曲线方程为-0.007zpn 3+0.38zpn 2-2.5zpn+13,通过设置上述的区间型线,使得所述轮盘内截交型线72的纵坐标和横坐标之间呈现单调变化趋势,进而在三维空间上使得所述轮盘1以及所述叶片2的吸力面5能较好地作用于气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
请参阅图24,所述叶片2的叶顶21和所述叶片2的叶根22切入气流的方向也影响着所述叶片2对于气流的影响,所述吸力面5和所述压力面4之间限定出所述叶片2的厚度,因此,所述吸力面5的叶顶21限定出的入口角度和所述压力面4的叶顶21限定出的入口角度大致相当,为了便于描述,以下,以所述吸力面5的叶顶21限定出的入口角度考量;同样地,所述吸力面5的叶根22限定出的入口角度和所述压力面4的叶根22限定出的入口角度大致相当,为了便于描述,以下,以所述吸力面5的叶根22限定出的入口角度考量;同样地,所述吸力面5的叶顶21限定出的出口角度和所述压力面4的叶顶21限定出的出口角度大致相当,为了便于描述,以下,以所述吸力面5的叶顶21限定出的入口角度考量;同样地,所述吸力面5的叶根22限定出的出口角度和所述压力面4的叶根22限定出的出口角度大致相当,为了便于描述,以下,以所述吸力面5的叶根22限定出的入口角度考量。
一个实施例中,以所述ZX参考平面为对象参考平面,在上述的对象参考平面内,所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶顶投影型线513均为曲线,过曲线上的每个点均有切线,所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶顶投影型线513的交点为第一投影交点,即为所述第三吸力面前缘投影型线533的上端点投影,过所述第一投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线513相切的切线与所述轮盘1前端的端面之间的夹角为α1,即为所述吸力面5的叶顶21的入口角度,其中,50°≤α1≤54°,如此,便于很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
需要说明的是,所述α1的取值可以是50°至54°之间的任意整数度数,如,50°、51°……或者54°等等,也可以是选取以上任意两个整数度数之间的小数度数,如,50.1°、50.2°……或者50.9°;还可以是53.1°、53.2°……或者53.9°等等,当然,还可以是以上的任意两个小数度数之间的其他度数,如,50.11°、50.12°……或者50.19°;还可以是50.21°、50.22°……或者50.29°等等。
在一个较优的实施例中,α1的取值为52°,即所述叶片2的吸力面5的叶顶21的入口角度为52°,便于在所述叶轮的入口处,能很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶根投影型线523均为曲线,过曲线上的每个点均有切线,所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶根投影型线523的交点为第二投影交点,即为所述第三吸力面前缘投影型线533的下端点投影,过所述第二投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线513相切的切线与所述轮盘1前端的端面之间的夹角为α2,即为所述吸力面5的叶根22的入口角度,其中,58°≤α2≤62°,如此,便于很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
需要说明的是,所述α2的取值可以是58°至62°之间的任意整数度数,如,58°、59°……或者62°等等,也可以是选取以上任意两个整数度数之间的小数度数,如,58.1°、58.2°……或者58.9°;还可以是61.1°、61.2°……或者61.9°等等,当然,还可以是以上的任意两个小数度数之间的其他度数,如,58.11°、58.12°……或者58.19°;还可以是58.21°、58.22°……或者58.29°等等。
在一个较优的实施例中,α2的取值为60°,即所述叶片2的吸力面5的叶根22的入口角度为60°,便于在所述叶轮的入口处,能很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述第三吸力面尾缘投影型线543与所述第三吸力面叶顶投影型线513均为曲线,过曲线上的每个点均有切线,所述第三吸力面尾缘投影型线543与所述第三吸力面叶顶投影型线513的交点为第二投影交点,即为所述第三吸力面尾缘投影型线543的下端点投影,过所述第二投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线513相切的切线与所述轮盘1前端的端面之间的夹角为β1,149°≤β1≤151°,如此,便于很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
需要说明的是,所述β1的取值可以是149°至151°之间的任意整数度数,如,149°、150°……或者151°等等,也可以是选取以上任意两个整数度数之间的小数度数,如,149.1°、149.2°……或者149.9°;还可以是150.1°、150.2°……或者150.9°等等,当然,还可以是以上的任意两个小数度数之间的其他度数,如,149.11°、149.12°……或者149.19°;还可以是149.21°、149.22°……或者149.29°等等。
在一个较优的实施例中,β1的取值为149°,即所述叶片2的吸力面5的叶根22的入口角度为149°,便于在所述叶轮的入口处,能很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶根投影型线523均为曲线,过曲线上的每个点均有切线,所述第三吸力面前缘投影型线533与所述第三吸力面叶根投影型线523的交点为第二投影交点,即为所述第三吸力面前缘投影型线533的下端点投影,过所述第二投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线513相切的切线与所述轮盘1前端的端面之间的夹角为β2,157°≤β2≤161°,如此,便于很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
需要说明的是,所述β2的取值可以是157°至161°之间的任意整数度数,如,157°、158°……或者161°等等,也可以是选取以上任意两个整数度数之间的小数度数,如,157.1°、157.2°……或者157.9°;还可以是160.1°、160.2°……或者160.9°等等,当然,还可以是以上的任意两个小数度数之间的其他度数,如,157.11°、157.12°……或者157.19°;还可以是157.21°、157.22°……或者157.29°等等。
在一个较优的实施例中,β2的取值为159°,即所述叶片2的吸力面5的叶根22的入口角度为159°,便于在所述叶轮的入口处,能很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
对于所述轮盘1而言,所述轮盘1的参数也影响着气流的导向,一个实施例中,所述轮盘1包括盘体11以及安装套体12,多个所述叶片2设于所述盘体11,所述安装套体12与所述盘体11同轴设置。
请参阅图26,所述安装套体12与电机等通过轴连接的方式传递扭矩,一个实施例中,所述安装套体12的内腔呈台阶设置,包括沿其前端朝向其尾端的第一孔段以及第二孔段,所述第一孔段的内径为D1,其中,4mm≤D1≤5mm,即所述第一孔段的孔径范围在4mm~5mm之间,便于安装轴类结构,且具有较好的结构强度。
需要说明的是,所述D1的取值可以是4mm至5mm之间的任意小数,如,4.1、4.2……或者4.9等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,4.11、4.12……或者4.19;还可以是4.21、4.22……或者4.29等等,当然,还可以是更细分的度数,如,4.211、4.212……或者4.219等等。
一个较优的实施例中,所述第一孔段的孔径范围在4.2mm~4.7mm之间,需要说明的是,所述D1的取值可以是4.2mm至4.7mm之间的任意小数,如,4.2、4.3……或者4.7等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,4.21、4.22……或者4.29;还可以是4.31、4.32……或者4.39等等,当然,还可以是更细分的度数,如,4.211、4.212……或者4.219等等。
对于所述第一孔段的深度尺寸而言,所述第一孔段的长度为L1,其中,4mm≤L1≤7mm,即所述第一孔段的长度范围在4mm~7mm之间,便于安装轴类结构,且具有较好的结构强度。
需要说明的是,所述L1的取值可以是4mm至7mm之间的任意整数,如,4、5……或者7等等,也可以是选取以上任意两个整数之间的小数,如,4.1、4.2……或者4.9等等,也可以是选取以上任意两个整数之间更细分的小数,如,4.11、4.12……或者4.19;还可以是4.21、4.22……或者4.29等等,当然,还可以是更细分的度数,如,4.211、4.212……或者4.219等等。
一个较优的实施例中,所述第一孔段的长度范围在4.8mm~5.2mm之间,需要说明的是,所述L1的取值可以是4.8mm至5.2mm之间的任意小数,如,4.8、4.9……或者5.2等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,4.81、4.82……或者4.89;还可以是4.91、4.92……或者4.99等等,当然,还可以是更细分的度数,如,4.811、4.812……或者4.819等等。
对于所述第二孔段的深度尺寸而言,所述第二孔段的长度为L2,其中,7mm≤L2≤9mm,即所述第二孔段的长度范围在7mm~9mm之间,便于安装轴类结构,且具有较好的结构强度。
需要说明的是,所述L2的取值可以是7mm至9mm之间的任意整数,如,7、……或者9等等,也可以是选取以上任意两个整数之间的小数,如,4.1、4.2……或者4.9等等,也可以是选取以上任意两个整数之间更细分的小数,如,4.11、4.12……或者4.19;还可以是4.21、4.22……或者4.29等等,当然,还可以是更细分的度数,如,4.211、4.212……或者4.219等等。
一个较优的实施例中,所述第二孔段的长度范围在7.8mm~8.2mm之间,需要说明的是,所述L2的取值可以是7.8mm至8.2mm之间的任意小数,如,7.8、7.9……或者8.2等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,7.81、7.82……或者7.89;还可以是7.91、7.92……或者7.99等等,当然,还可以是更细分的度数,如,7.811、7.812……或者7.819等等。
对于所述安装套体12尾端的外径而言,外径越大,结构强度越好,重量越重,外径越小,结构强度越差,重量越轻,所述安装套体12尾端的外径为D2,其中,7mm≤D2≤8.5mm,即所述安装套体12尾端的外径范围在7mm~8.5mm之间。
需要说明的是,所述D2的取值可以是7mm至8.5mm之间的任意小数,如,7.1、7.2……或者8.5等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,7.11、7.12……或者7.19;还可以是7.21、7.22……或者7.29等等,当然,还可以是更细分的度数,如,7.211、7.212……或者7.219等等。
一个较优的实施例中,所述安装套体12尾端的外径范围在7.4mm~8mm之间,需要说明的是,所述D2的取值可以是7.4mm至8.0mm之间的任意小数,如,7.4、7.5……或者8.0等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,7.41、7.42……或者7.49;还可以是7.51、7.52……或者7.59等等,当然,还可以是更细分的度数,如,7.411、7.412……或者7.419等等。
一个实施例中,所述安装套体12的尾端和所述盘体11之间圆弧过渡连接,以减少气流的涡旋,本申请中还对所述过渡圆弧的圆弧半径做了限定,具体而言,所述过渡圆的圆弧半径大小为R1,其中,0.9mm≤R1≤1.1mm,即所述安装套体12的尾端和所述盘体11之间圆弧的半径取值范围在0.9mm~1.1mm之间。
需要说明的是,所述R1的取值可以是0.9mm至1.1mm之间的任意小数,如,0.9、或者1.1等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,0.91、0.92……或者0.99;还可以是1.01、1.02……或者1.09等等,当然,还可以是更细分的度数,如,0.911、0.912……或者0.919等等。
一个较优的实施例中,所述安装套体12的尾端和所述盘体11之间圆弧的半径取值范围为1mm。
在一个实施例中,所述叶轮结构100还包括轮盖3,所述轮盖3也为三维扭曲结构,所述轮盖3套设在所述轮盘1外,所述轮盖3的内腔限定出通风风道,所述轮盘1以及所述叶片2均转动安装在所述通风风道内,通过对所述通风风道内的气体进行加压,进而形成高速气流。
所述轮盖3套设在所述轮盘1外,所述轮盖3的前端向前超出所述轮盘1的端面设置,以使得所述轮盖3的前端形状能初步导向气流,进而实现气流平缓进入所述轮盖3内,并平缓在所述通风通道内加压,一个实施例中,请参阅图25,所述轮盖3的前端与所述轮盘1的前端的端面之间的间距为H1,其中,1.5mm≤H1≤2.5mm,即所述轮盖3的前端与所述轮盘1的前端的端面之间的间距的取值范围在1.5mm~2.5mm之间,能很好地导向气流,有效提升了所述叶轮结构100的效率,降低气动噪声。
需要说明的是,所述H1的取值可以是1.5mm至2.5mm之间的任意小数,如,1.5、1.6……或者2.5等等,也可以是选取以上任意两个小数之间更细分的小数,如,1.51、1.52……或者1.59;还可以是1.61、1.62……或者1.69等等,当然,还可以是更细分的度数,如,1.511、1.512……或者1.519等等。
多个所述叶片2起到了共同加压气流的作用,常在一个叶轮内设置多个叶片2,对于所述叶片2的数量可以不受限制,如,5个到9个之间,如,可以是5个、6个、7个、8个、9个等等,在一个较优的实施例中,所述叶片2的数量为7个。
本发明还提出一种风机,所述风机包含上述的所述叶轮结构100的全部技术特征,因此,也具有上述的所有的叶轮结构100的技术特征带来的技术效果,此处不再一一赘述。
本发明还提出一种家用电器,所述家用电器包含上述的风机的全部技术特征,因此,也具有上述的所有的风机的技术特征带来的技术效果,此处不再一一赘述。
对于所述家用电器而言,只要是在所述家用电器内具有形成一定压强和流速的气流的装置均包含在本发明的实施例内,具体地,本发明的所述风机应用在吸尘器上效果非常理想。
请参阅图29,在图29中,虚线表示的是已有结构中,风机效率与风机风孔的内径的关系,实线表示采用本发明的风机的效率与风机风孔的内径的关系,在该视图中,实线一直在虚线的上方,对于所述风机的效率而言,采用本发明的风机的风机效率明显优于已有结构中的风机的风机效率。
以上所述仅为本发明的可选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (26)
1.一种叶轮结构,用于风机,其特征在于,所述叶轮结构包括轮盘和多个叶片,所述轮盘转动安装,且具有用于对应气流流动方向上的前端和尾端,多个所述叶片沿所述轮盘的周向间隔设置,多个所述叶片包括对象叶片,所述对象叶片的压力面具有多个压力面型线,多个所述压力面型线包括压力面叶顶型线以及压力面前缘型线,所述压力面叶顶型线与所述压力面前缘型线相交形成型线交点,所述对象叶片的吸力面具有多个吸力面型线;
以所述轮盘的转动轴线为Z轴,且以所述轮盘的前端朝向其尾端的方向为Z轴正方向,以所述轮盘的前端的端面为XY参考平面,所述型线交点在所述XY参考平面上形成有投影参考点,以所述XY参考平面的原点指向所述投影参考点的方向为Y轴正方向,以Y轴和Z轴构建的平面为YZ参考平面,以Z轴和X轴构建的平面为ZX参考平面,所述XY参考平面、所述YZ参考平面以及所述ZX参考平面至少其中之一设置为对象参考平面;
多个所述压力面型线在所述对象参考平面上具有多个压力面投影型线,多个所述吸力面型线在所述对象参考平面上具有多个吸力面投影型线,在所述对象参考平面上,以其中一个轴为横坐标,以另一个轴为纵坐标,其中:
各所述压力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内,和/或,各所述吸力面投影型线的纵坐标的取值处于与各自对应的两个光滑单调线段内。
2.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述XY参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第一压力面叶顶投影型线以及第一压力面前缘投影型线,其中:
所述第一压力面叶顶投影型线的纵坐标的取值处于与其对应的两个光滑单调曲线段内;和/或,
所述第一压力面前缘投影型线呈直线设置。
3.如权利要求2所述的叶轮结构,其特征在于,所述第一压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ypd1,横坐标为xpd1,-0.0015xpd1 3-0.0004xpd1 2-0.08xpd1+9≤ypd1≤-0.0005xpd1 3-0.04xpd1+11,0≤xpd1≤20。
4.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述XY参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线对应包括第一吸力面叶顶投影型线、第一吸力面叶根投影型线、第一吸力面前缘投影型线以及第一吸力面尾缘投影型线,所述第一吸力面叶顶投影型线、第一吸力面叶根投影型线、第一吸力面前缘投影型线以及第一吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
5.如权利要求4所述的叶轮结构,其特征在于,所述第一吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ysd1,横坐标为xsd1,-0.0005xsd1 3+0.006xsd1 2-0.11xsd1+9≤ysd1≤-0.002xsd1 3+0.002xsd1 2-0.15xsd1+11,0≤xsd1≤20;和/或,
所述第一吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ysg1,横坐标为xsg1,-0.0015xsg1 3-0.021xsg1 2+0.3xsg1+2.5≤ysg1≤-0.0005xsg1 3-0.019xsg1 2+0.36xsg1+5,0≤xsg1≤20;和/或,
所述第一吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为ysq1,横坐标为xsq1,50xsq1 3-83xsq1 2+63xsq1-12≤ysq1≤54xsq1 3-78xsq1 2+67xsq1-11,0≤xsq1≤0.6;和/或,
所述第一吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ysw1,横坐标为xsw1,0.11xsw1 3-6.2xsw1 2+87xsw1-460≤ysw1≤0.15xsw1 3-5.3xsw1 2+92xsw1-455,16≤xsw1≤17。
6.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述YZ参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线对应包括第二压力面叶顶投影型线、第二压力面叶根投影型线以及第二压力面尾缘投影型线;
所述第二压力面叶顶投影型线、所述第二压力面叶根投影型线以及所述第二压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
7.如权利要求6所述的叶轮结构,其特征在于,所述第二压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ypd2,横坐标为zpd2,-0.0045zpd2 3+0.01zpd2 2-0.12zpd2+9≤ypd2≤-0.0033zpd2 3+0.03zpd2 2-0.08zpd2+11,0≤zpd2≤16;和/或,
所述第二压力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ypg2,横坐标为zpg2,-0.06zpg2 3+zpg2 2-19zpg2+79≤ypg2≤-0.03zpg2 3+2zpg2 2-15zpg2+83,0≤zpg2≤16;和/或,
所述第二压力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ypw2,横坐标为zpw2,0.004zpw2 3-0.3zpw2 2+2zpw2≤ypw2≤0.0054zpw2 3-0.2zpw2 2+3zpw2+2,12≤zpw2≤14。
8.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述YZ参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线对应包括第二吸力面叶顶投影型线、第二吸力面叶根投影型线、第二吸力面前缘投影型线以及第二吸力面尾缘投影型线,所述第二吸力面叶顶投影型线、第二吸力面叶根投影型线、第二吸力面前缘投影型线以及第二吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
9.如权利要求8所述的叶轮结构,其特征在于,所述第二吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为ysd2,横坐标为zsd2,-0.005zsd2 3+0.022zsd2 2-0.28zsd2+9≤ysd2≤-0.003zsd2 3+0.031zsd2 2-0.21zsd2+11,0≤zsd2≤16;和/或,
所述第二吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为ysg2,横坐标为zsg2,-0.007zsg2 3+0.04zsg2 2-0.06zsg2+2≤ysg2≤-0.004zsg2 3+0.09zsg2 2-0.035zsg2+4,0≤zsg2≤16;和/或,
所述第二吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为ysq2,横坐标为zsq2,0.002zsq2 2-3.1zsq2+10≤ysq2≤0.0024zsq2 2-2zsq2+14,0≤zsq2≤16;和/或,
所述第二吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为ysw2,横坐标为zsw2,0.007zsw2 3-0.41zsw2 2+3zsw2-7.5≤ysw2≤0.01zsw2 3-0.35zsw2 2+5zsw2-5,12≤zsw2≤14。
10.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第三压力面叶顶投影型线以及第三压力面叶根投影型线;
所述第三压力面叶顶投影型线以及所述第三压力面叶根投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
11.如权利要求10所述的叶轮结构,其特征在于,所述第三压力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为zpd3,横坐标为xpd3,0.008xpd3 3-0.06xpd3 2+0.4xpd3-13≤zppd3≤0.01xpd3 3-0.02xpd3 2+0.8xpd3-11,0≤xpd3≤10;和/或,
所述第三压力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为zpg3,横坐标为xpg3,0.015xpg3 3+0.03xpg3 2+0.3xpg3-16≤zppg3≤0.019xpg3 3+0.06xpg3 2+0.6xpg3-12,-3≤xpg3≤4。
12.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述压力面投影型线包括第三压力面尾缘投影型线;
所述第三压力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与其对应的两个单调直线段内。
13.如权利要求12所述的叶轮结构,其特征在于,所述第三压力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为zpw3,横坐标为xpw3,0.5xpw3-13≤zppw3≤0.9xpw3-10,-4≤xpw3≤0。
14.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面叶顶投影型线以及第三吸力面叶根投影型线;
所述第三吸力面叶顶投影型线以及所述第三吸力面叶根投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
15.如权利要求14所述的叶轮结构,其特征在于,所述第三吸力面叶顶投影型线上任意一点纵坐标为zsd3,横坐标为xsd3,0.004xsd3 3+0.003xsd3 2+0.4xsd3-13≤zsd3≤0.006xsd3 3+0.006xsd3 2+0.65xsd3-10,0≤xsd3≤10;和/或,
所述第三吸力面叶根投影型线上任意一点纵坐标为zsg3,横坐标为xsg3,0.4xsg3 3-3xsg3 2+2xsg3-15≤zsg3≤0.7xsg3 3-1.5xsg3 2+4xsg3-11,0≤xsg3≤4。
16.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面前缘投影型线以及第三吸力面尾缘投影型线;
所述第三吸力面前缘投影型线以及所述第三吸力面尾缘投影型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个单调直线段内。
17.如权利要求16所述的叶轮结构,其特征在于,所述第三吸力面前缘投影型线上任意一点纵坐标为zsq3,横坐标为xsq3,0.2xsq3-5≤zsq3≤0.45xsq3-4.5,2≤xsq3≤10;和/或,
所述第三吸力面尾缘投影型线上任意一点纵坐标为zsw3,横坐标为xsw3,0.6xsw3-15≤zsw3≤xsw3-10,-4≤xsw3≤0。
18.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,所述轮盘的外表面对应在所述YZ参考平面上形成有轮盘外截交型线,所述轮盘的内表面对应在所述YZ参考平面上形成有轮盘内截交型线;
所述轮盘外截交型线以及所述轮盘内截交型线的纵坐标的取值均处于与各自对应的两个光滑单调曲线段内。
19.如权利要求18所述的叶轮结构,其特征在于,所述轮盘外截交型线上任意一点纵坐标为ypw,横坐标为zpw,-0.002zpw 3+0.06zpw 2-0.1zpw+2≤ypw≤-0.001zpw 3+0.09zpw 2-0.06zpw+3,0≤zpw≤20;和/或,
所述轮盘内截交型线上任意一点纵坐标为ypn,横坐标为zpn,-0.009zpn 3+0.25zpn 2-3.5zpn+11≤zpn≤-0.007zpn 3+0.38zpn 2-2.5zpn+13,0≤zpn≤20。
20.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,以所述ZX参考平面为对象参考平面,多个所述吸力面投影型线包括第三吸力面叶顶投影型线、第三吸力面叶根投影型线、第三吸力面前缘投影型线以及第三吸力面尾缘投影型线;
所述第三吸力面前缘投影型线与所述第三吸力面叶顶投影型线的交点为第一投影交点,过所述第一投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为α1;
所述第三吸力面前缘投影型线与所述第三吸力面叶根投影型线的交点为第二投影交点,过所述第二投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为α2;
所述第三吸力面尾缘投影型线与所述第三吸力面叶顶投影型线的交点为第三投影交点,过所述第三投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为β1;
所述第三吸力面尾缘投影型线与所述第三吸力面叶根投影型线的交点为第三投影交点,过所述第三投影交点且与所述第三吸力面叶顶投影型线相切的切线与所述轮盘前端的端面之间的夹角为β2;
其中:50°≤α1≤54°,和/或,58°≤α2≤62°,和/或,149°≤β1≤151°,和/或,157°≤β2≤161°。
21.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,所述轮盘包括盘体以及设于所述盘体中部位置的安装套体,所述安装套体与所述盘体同轴设置,多个所述叶片设于所述盘体;
所述安装套体的内腔呈台阶设置,包括沿其前端朝向其尾端的第一孔段以及第二孔段,所述第一孔段的内径为D1,长度为L1,所述第二孔段的长度为L2,所述安装套体尾端的外径为D2,所述安装套体的尾端和所述盘体之间圆弧过渡连接,且过渡圆的圆弧半径大小为R1,其中:
4mm≤D1≤5mm,和/或,4mm≤L1≤7mm,和/或,7mm≤L2≤9mm,和/或,7mm≤D2≤8.5mm,和/或,0.9mm≤R1≤1.1mm。
22.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,所述叶轮结构还包括轮盖,所述轮盖套设在所述轮盘外,所述轮盖的前端向前超出所述轮盘的端面设置,且与所述轮盘的前端的端面之间的间距为H1,且1.5mm≤H1≤2.5mm。
23.如权利要求1所述的叶轮结构,其特征在于,所述叶片的数量为N,且5≤N≤9。
24.一种风机,其特征在于,包括如权利要求1至23任意一项所述的叶轮结构。
25.一种家用电器,其特征在于,包括如权利要求24所述的风机。
26.如权利要求25所述的家用电器,其特征在于,所述家用电器包括吸尘器。
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