CN115335608A - 叶轮和离心风扇 - Google Patents

Abstract

实现更大的最大静压和更多的最大风量。一种离心风扇用的叶轮，该叶轮具有中心轴线并且以所述中心轴线为中心进行旋转，所述叶轮具有：轮毂部，其以所述中心轴线为中心向径向外侧扩展；以及多个叶片，该多个叶片设置于所述轮毂部的径向外侧，所述叶片的周向的截面形状为翼型。

Description

叶轮和离心风扇

技术领域

本发明涉及叶轮和离心风扇。

背景技术

在智能手机等电子设备中，伴随着性能的提高，发热增大。若电子设备变得高温，则可能导致动作变得不稳定，因此将电子设备冷却是重要的。以往，已知有利用风扇送风来进行冷却的结构。

作为进行送风的风扇，已知有一种离心风扇，其具有从位于旋转中心的轮毂部向径向外侧延伸的多个叶片部，通过在叶片部的旋转方向的面上设置凸部来降低噪音(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4631867号公报

发明内容

发明要解决的课题

在小型化的电子设备中，在狭窄的空间内配置有多个电子部件，在用于冷却的送风中，期望能够提供较大的最大静压和较多的最大风量的风扇。在现有的离心风扇中，在实现较大的最大静压和较多的最大风量方面存在改善的余地。

本发明的目的在于实现更大的最大静压和更多的最大风量。

用于解决课题的手段

本申请的例示性的第一发明是离心风扇用的叶轮，该叶轮具有中心轴线并且以所述中心轴线为中心进行旋转，其中，所述叶轮具有：轮毂部，其以所述中心轴线为中心向径向外侧扩展；以及多个叶片，该多个叶片设置于所述轮毂部的径向外侧，所述叶片的周向的截面形状为翼型。

发明效果

根据本申请的例示性的第一发明，能够提供实现更大的最大静压和更多的最大风量的叶轮。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式的风扇的立体图。

图2是图1的叶轮20的俯视图。

图3是图1的叶轮20的侧视图。

图4是比轮毂部21的外侧面23靠径向外侧且比叶片22的径向外侧端部靠径向内侧的位置处的、在与轴向平行的面上的风扇10的剖视图。

图5是示出流体分析的条件的图。

图6是示出在图5的条件下通过流体分析求出的静压的图。

图7是示出在图5的条件下通过流体分析求出的风量的图。

图8是将图1的风扇10在与轴向垂直的方向上切断并示出的俯视剖视图。

图9是将图1的风扇10用穿过中心轴线J且与Z轴垂直的面切断并示出的侧剖视图。

图10是示出按照从叶片22的径向内侧端部到位置D的距离与从叶片22的径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例，通过流体分析求出最大静压的结果的图。

图11是将图1的风扇10用与中心轴线J平行且穿过上板72的对角线的面切断并示出的立体剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的马达进行说明。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使实际的构造与各构造中的比例尺和数量等不同。

另外，在附图中，适当地示出XYZ坐标系作为三维正交坐标系。在XYZ坐标系中，Y轴方向是与图1所示的中心轴线J的轴向平行的方向。中心轴线J是叶轮20的旋转轴线。X轴方向是与中心轴线J垂直且与壳体50的边中的设置有排气口52的边垂直的方向。Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向双方垂直的方向。在X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向中的任一方向上，都将图中所示的箭头所指的一侧设为+侧，将相反侧设为-侧。

另外，在以下的说明中，将Y轴方向的正侧(+Y侧)称为“前侧”或“一侧”，将Y轴方向的负侧(-Y侧)称为“后侧”或“另一侧”。另外，后侧(另一侧)和前侧(一侧)是仅用于说明的名称，并不限定实际的位置关系和方向。另外，只要没有特别说明，将与中心轴线J平行的方向(Y轴方向)简称为“轴向”，将以中心轴线J为中心的径向简称为“径向”，将以中心轴线J为中心的周向、即绕中心轴线J的方向简称为“周向”。将径向上靠近中心轴线J的一侧称为“径向内侧”，将远离中心轴线J的一侧称为“径向外侧”。

另外，在本说明书中，关于“沿轴向延伸或扩展”，除了严格地沿轴向(Y轴方向)延伸或扩展的情况之外，还包括沿相对于轴向在小于45°的范围内倾斜的方向延伸或扩展的情况。另外，在本说明书中，关于“沿径向延伸或扩展”，除了严格地沿径向、即沿与轴向(Y轴方向)垂直的方向延伸或扩展的情况之外，还包括沿相对于径向在小于45°的范围内倾斜的方向延伸或扩展的情况。另外，关于“平行”，除了严格地平行的情况之外，还包括相互所成的角在小于45°的范围内倾斜的情况。

【第一实施方式】

＜离心风扇的结构>

图1是本发明的第一实施方式的离心风扇的立体图。风扇10是离心风扇的一例。

风扇10以未图示的马达的旋转轴线为中心轴线J。风扇10具有：叶轮20，其以中心轴线J为中心进行旋转；马达，其使叶轮20旋转；壳体50，其收纳马达和叶轮20。叶轮20具有以中心轴线J为中心进行旋转并从中心轴线J沿径向扩展的轮毂部21和在轮毂部21的径向外侧沿周向倾斜的多个叶片21。壳体50具有吸气口51和排气口52。壳体50具有与轴向平行的侧壁部71、与轴向垂直的上板72以及与轴向垂直的下板73。侧壁部71与叶轮20的径向外侧部的至少一部分对置。上板72与叶轮20的轴向一侧的至少一部分对置，并且以中心轴线J为中心设置吸气口51。下板73与叶轮20的轴向另一侧的至少一部分对置。在本实施方式中，壳体50的X轴方向的长度为17mm，Z轴方向的长度为17mm，Y轴方向的长度为3.5mm。

图2是图1的叶轮20的俯视图。

图3是图1的叶轮20的侧视图。

图4是比轮毂部21的外侧面23靠径向外侧且比叶片22的径向外侧端部靠径向内侧的位置处的、在与轴向平行的面上的风扇10的剖视图。

叶片22固定于绕轴线设置的轮毂部21的径向外侧，该叶片22的至少一部分在比作为轮毂部21的轴向一侧的面的面25靠轴向一侧的位置处向径向外侧延伸。叶片21在轮毂部21的外侧面23沿周向倾斜。叶片22具有相对于轴向倾斜的倾斜面22c。如图4所示，叶片22的周向的截面形状为呈旋转方向前缘弄圆且后缘尖锐的形状的翼型。将连结叶片22的周向截面中的周向一侧端部和周向另一侧端部的直线称为叶片弦C。将叶片22的截面中的上表面的线和下表面的线平均而得到的翼形中心线与叶片弦C的距离具有轴向一侧鼓起的形状的外倾角。关于叶片22的叶片弦C与轴向所成的角度，径向内侧端部比径向外侧端部小，径向中间比径向内侧端部小。即，叶片22是轴流叶片。叶轮20不具有在叶片22的轴向上支承叶片22的主板。

这里，针对叶片22的片数以及叶片弦C与轴向所成的角度不同的样品，对通过流体分析求出静压和风量的结果进行说明。

图5是示出流体分析的条件的图。

图6是示出在图5的条件下通过流体分析求出的静压的图。

图7是示出在图5的条件下通过流体分析求出的风量的图。

这里，如图2所示，在距中心轴线J的径向距离为距离A的位置和距中心轴线J的径向距离为距离B的位置进行比较。这里，距离A为1.45mm，距离B为7.25mm。

在第一形状例中，叶片22的片数为11片，在距中心轴线J的径向距离为距离A的位置处假想的叶片弦C与轴向所成的角度为15.5度，在距中心轴线J的径向距离为距离B的位置处叶片弦C与轴向所成的角度为28.4度。

在第二形状例中，叶片22的片数为13片，在距中心轴线J的径向距离为距离A的位置处假想的叶片弦C与轴向所成的角度为18.4度，在距中心轴线J的径向距离为距离B的位置处叶片弦C与轴向所成的角度为33.2度。

在第三形状例中，叶片22的片数为15片，在距中心轴线J的径向距离为距离A的位置处假想的叶片弦C与轴向所成的角度为21.5度，在距中心轴线J的径向距离为距离B的位置处叶片弦C与轴向所成的角度为37.6度。

在第四形状例中，叶片22的片数为17片，在距中心轴线J的径向距离为距离A的位置处假想的叶片弦C与轴向所成的角度为22.4度，在距中心轴线J的径向距离为距离B的位置处叶片弦C与轴向所成的角度为38.9度。

在图6中，示出了相对于叶片22的片数的静压(这里为最大静压)，片数11的情况表示第一形状例的静压，片数13的情况表示第二形状例的静压，片数15的情况表示第三形状例的静压，片数17的情况表示第四形状例的静压。

在图7中，示出相对于叶片22的片数的风量(这里为最大风量)，片数11的情况表示第一形状例的风量，片数13的情况表示第二形状例的风量，片数15的情况表示第三形状例的风量，片数17的情况表示第四形状例的风量。

参照图6和图7，在第一形状例、第二形状例、第三形状例以及第四形状例中的任意一个形状例中，都能够实现较大的最大静压和较多的最大风量。

即，叶片22的径向内侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在15.5度至22.4度的范围内，并且，叶片22的径向外侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在28.4度至38.9度的范围内。

另外，叶片22的数量为13片至17片中的任意片数。

另外，叶片22的数量为奇数。

参照图6和图7，其中，第三形状例的情况能够实现更大的最大静压和更多的最大风量。

即，叶片22的数量为15片。

图8是将图1的风扇10在与轴向垂直的方向上切断并示出的俯视剖视图。

叶轮20向周向一侧(图8的箭头所指的方向)旋转。通过叶轮20向周向一侧旋转，叶片22的面22a成为正压面，面22b成为负压面。叶片22的负压面侧从轮毂部21向径向外侧延伸，并且，叶片22的正压面侧和负压面侧一边随着朝向径向外侧而向周向一侧弯曲一边延伸。

壳体50的下板73具有：马达载置面53，其供使叶轮20旋转的马达载置；以及槽部54，其比马达载置面53向轴向另一侧凹陷。槽部54形成引导部59，该引导部59引导由叶轮20的旋转产生的送风。

图9是将图1的风扇10用穿过中心轴线J且与Z轴垂直的面切断并示出的侧剖视图。

叶轮20在轴向另一侧具有马达收纳部24，该马达收纳部24收纳使叶轮20旋转的马达。

壳体50从径向外侧覆盖叶轮20的至少一部分，在叶轮20的轴向一侧具有吸气口51。叶轮20的最靠轴向一侧的轴向一侧端部与吸气口51的缘部的至少一部分在径向上对置。

另外，叶轮20的最靠径向外侧的径向外侧端部与吸气口51的缘部的至少一部分在轴向上对置。即，叶轮20的径向外侧端部位于比吸气口51的缘部的径向内侧端部靠径向外侧的位置。

叶片22的轴向一侧端部的轴向位置从径向内侧朝向径向外侧平滑地变化。叶片22的轴向一侧端部沿径向延伸。

在叶片22的径向位置中，最靠轴向一侧的轴向一侧端部相当于位置D。按照使叶片22的轴向一侧端部的位置即位置D在径向上不同的每个样品，通过流体分析求出最大静压，由此求出位置D的最佳位置。

对于从叶片22的径向内侧端部到位置D的距离与从叶片22的径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例为50％、60％、70％以及80％这四个样品，通过流体分析求出最大静压的结果是图10的曲线图。

参照图10可知，在从叶片22的径向内侧端部到位置D的距离与从叶片22的径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例为60％～70％的位置处，能够实现较大的最大静压。因此，优选在从径向内侧端部向径向外侧离开的距离与从径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例为60％～70％的位置处，轴向一侧端部位于最靠轴向一侧的位置。

另外，参照图10可知，在从叶片22的径向内侧端部到位置D的距离与从叶片22的径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例为70％的位置处，能够实现最大的最大静压。因此，优选在从径向内侧端部向径向外侧离开的距离与从径向内侧端部到径向外侧端部的距离的比例为70％的位置处，轴向一侧端部位于最靠轴向一侧的位置。

图11是将图1的风扇10用与中心轴线J平行且穿过上板72的对角线的面切断并示出的立体剖视图。

吸气口51的径向外侧的至少一部分具有向轴向另一侧突出的凸部55。凸部55在径向上与叶轮20的外侧部对置。即，参照图9可知，叶轮20的径向外侧端部的轴向位置比凸部55的轴向另一侧端部靠轴向一侧。另外，叶轮20的径向外侧端部的轴向位置比凸部55的轴向一侧端部靠轴向另一侧。

另外，凸部55在径向上与叶片22的外侧面对置。即，参照图9可知，叶片22的径向外侧端部的轴向位置比凸部55的轴向另一侧端部靠轴向一侧。另外，叶片22的径向外侧端部的轴向位置比凸部55的轴向一侧端部靠轴向另一侧。

另外，凸部55的轴向另一侧端部位于比轮毂部21的轴向一侧的面靠轴向另一侧的位置。即，例如轮毂部21的面25的轴向位置位于比凸部55的轴向另一侧端部靠轴向一侧的位置。

作为凸部55的轴向另一侧且径向内侧的端部的端部55a是具有曲面形状的曲面部。

作为凸部55的轴向另一侧且径向外侧的端部的端部55b是不具有曲面形状的角(Corner)。

凸部55从叶轮20的径向外侧端部沿径向离开一定的距离而在周向的一部分范围内配置。凸部55的内径比吸气口51的内径大。

壳体50具有设置在叶轮20的径向外侧与侧壁部71之间的风洞部58。风洞部58与图1等所示的排气口52连通。叶轮20的外侧面与侧壁部71的内壁的径向距离沿着叶轮20的旋转方向逐渐扩大。

壳体50具有引导部59。引导部59配置在比风洞部58靠轴向另一侧的位置。引导部59与风洞部58连通。通过引导部59，槽部54的底面与叶片22的轴向距离比马达载置面53与叶片22的轴向距离长。

引导部59的径向内侧面(作为马达载置面53与槽部54的段差位置的面的面)57位于比叶轮20的径向外侧端部靠径向内侧的位置。引导部59的径向内侧面57和引导部59的轴向另一侧面(槽部54的底面)由曲面连接。径向内侧面57是具有与轴向不平行的倾斜的倾斜部。

作为侧壁部71的内壁面的面56相当于引导部59的外侧面，位于比叶轮20的径向外侧端部靠径向外侧的位置。引导部59的轴向另一侧面(槽部54的底面)和面56由曲面连接。

风洞部58的径向外侧面相当于面56，风洞部58的轴向一侧面(上板72的轴向另一侧面)与面56由曲面连接。

风洞部58的轴向一侧面(上板72的轴向另一侧面)和风洞部58的径向内侧面(凸部55的径向外侧面)由曲面连接。

＜叶轮20和风扇10的作用、效果＞

接着，对叶轮20和风扇10的作用、效果进行说明。

在上述实施方式的发明中，是离心风扇用的叶轮，该叶轮具有中心轴线并且以所述中心轴线为中心进行旋转，所述叶轮具有以所述中心轴线为中心向径向外侧扩展的轮毂部和设置于所述轮毂部的径向外侧的多个叶片，所述叶片的周向的截面形状为翼型。

通过使截面形状为翼型，能够得到较多的风量。

另外，所述叶片具有相对于轴向倾斜的倾斜面。

通过具有倾斜面，能够得到较多的风量。

另外，所述叶片的轴向一侧端部的轴向位置从径向内侧朝向径向外侧平滑地变化。

通过使轴向一侧端部的轴向位置平滑地变化，在空气的流动中紊乱较少，能够得到较高的静压。

另外，所述叶片固定于绕轴线设置的所述轮毂部的径向外侧，所述叶片的至少一部分在比所述轮毂部的轴向一侧的面靠轴向一侧的位置处向径向外侧延伸。

通过使叶片比轮毂向轴向一侧延伸，能够得到较多的风量。

另外，关于所述叶片的叶片弦与轴向所成的角度，径向内侧比径向外侧小，径向中间比径向内侧小。

通过使倾斜朝向径向外侧变大，能够使空气的流动中紊乱较少，而流动较多的空气。

另外，所述叶片的径向内侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在15.5度至22.4度的范围内，并且，所述叶片的径向外侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在28.4度至38.9度的范围内。

这样，通过使倾斜朝向径向外侧逐渐变大，能够使空气的流动中紊乱较少，而流动较多的空气。

另外，所述叶轮向周向一侧旋转，所述叶片的负压面侧从所述轮毂部向径向外侧延伸，并且，所述叶片的正压面侧和负压面侧一边随着朝向径向外侧而向周向一侧弯曲一边延伸。

因此，能够在负压面侧吸入较多的空气的同时，利用正压面将空气向径向外侧压出。

另外，所述叶片是轴流叶片，所述叶片的数量为13片至17片中的任意片数。

因此，能够以小型的风扇、特别是角17mm、厚度3.5mm的离心风扇提供合适的叶轮。

另外，所述叶片的数量为奇数。

通过使叶片为奇数，能够降低振动、噪音。

另外，不具有在所述叶片的轴向上支承该叶片的主板。

通过不具有主板，能够使轴向的尺寸小型化。

另外，是一种离心风扇，其具有：所述叶轮；马达，其使所述叶轮旋转；以及壳体，其收纳所述叶轮和所述马达。

因此，能够提供得到较高的静压和较多的风量的离心风扇。

另外，所述壳体具有：上板，其与所述叶轮的轴向一侧的至少一部分对置，并且具有吸气口；侧壁，其与所述叶轮的径向的至少一部分对置；以及下板，其与所述叶轮的轴向另一侧的至少一部分对置，上述离心风扇具有：风洞部，其设置在所述叶轮的径向外侧与所述侧壁之间；以及排气口，其与所述风洞部连通，所述叶轮的外侧面与所述侧壁的径向距离沿着所述叶轮的旋转方向逐渐扩大，所述下板具有供所述马达载置的马达载置面和在所述马达载置面的径向外侧与所述风洞部连通的引导部，所述引导部与所述叶片的轴向距离比所述马达载置面与所述叶片的轴向距离长。

因此，能够在利用引导部沿轴向阻挡从沿周向倾斜的叶片朝向轴向的空气的流动的同时，使空气的流动朝向径向外侧，因此能够朝向排气口高效地送出空气。

具有上述实施方式的叶轮的离心风扇的用途没有特别限定。上述实施方式的离心风扇例如是进行冷却安装于智能手机等电子设备的电子部件的送风的离心风扇。另外，上述的各结构能够在相互不矛盾的范围内适当组合。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于这些实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种变形和变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围和主旨内，同时包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

标号说明

10：风扇；20：叶轮；21：轮毂部；22：叶片；50：壳体。

Claims (12)

1.一种叶轮，是离心风扇用的叶轮，该叶轮具有中心轴线并且以所述中心轴线为中心进行旋转，其中，

所述叶轮具有：

轮毂部，其以所述中心轴线为中心向径向外侧扩展；以及

多个叶片，该多个叶片设置于所述轮毂部的径向外侧，

所述叶片的周向的截面形状为翼型。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其中，

所述叶片具有相对于轴向倾斜的倾斜面。

3.根据权利要求1或2所述的叶轮，其中，

所述叶片的轴向一侧端部的轴向位置从径向内侧朝向径向外侧平滑地变化。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的叶轮，其中，

所述叶片固定于绕轴线设置的所述轮毂部的径向外侧，

所述叶片的至少一部分在比所述轮毂部的轴向一侧的面靠轴向一侧的位置处向径向外侧延伸。

5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的叶轮，其中，

关于所述叶片的叶片弦与轴向所成的角度，径向内侧比径向外侧小，径向中间比径向内侧小。

6.根据权利要求5所述的叶轮，其中，

所述叶片的径向内侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在15.5度至22.4度的范围内，

并且，所述叶片的径向外侧端部处的叶片弦与轴向所成的角度在28.4度至38.9度的范围内。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的叶轮，其中，

所述叶轮向周向一侧旋转，

所述叶片的负压面侧从所述轮毂部向径向外侧延伸，

并且，所述叶片的正压面侧和负压面侧一边随着朝向径向外侧而向周向一侧弯曲一边延伸。

8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的叶轮，其中，

所述叶片是轴流叶片，

所述叶片的数量为13片至17片中的任意片数。

9.根据权利要求8所述的叶轮，其中，

所述叶片的数量为奇数。

10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的叶轮，其中，

该叶轮不具有在所述叶片的轴向上支承该叶片的主板。

11.一种离心风扇，其具有：

权利要求1至10中的任意一项所述的所述叶轮；

马达，其使所述叶轮旋转；以及

壳体，其收纳所述叶轮和所述马达。

12.根据权利要求11所述的离心风扇，其中，

所述壳体具有：

上板，其与所述叶轮的轴向一侧的至少一部分对置，并且具有吸气口；

侧壁，其与所述叶轮的径向的至少一部分对置；以及

下板，其与所述叶轮的轴向另一侧的至少一部分对置，

该离心风扇具有：

风洞部，其设置在所述叶轮的径向外侧与所述侧壁之间；以及

排气口，其与所述风洞部连通，

所述叶轮的外侧面与所述侧壁的径向距离沿着所述叶轮的旋转方向逐渐扩大，

所述下板具有供所述马达载置的马达载置面和在所述马达载置面的径向外侧与所述风洞部连通的引导部，

所述引导部与所述叶片的轴向距离比所述马达载置面与所述叶片的轴向距离长。

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