CN115638116A - 轴流风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供轴流风扇，具备：马达；叶轮，构成为通过马达而旋转，沿着送风方向送出空气；以及外壳，具有沿着送风方向的风洞，叶轮包括覆盖马达的杯状的基座、以及安装于基座的外周面的多个叶片，基座包括位于送风方向的上游侧的底面部，沿着送风方向的截面所示的底面部的外周边缘被倒角，位于送风方向的上游侧的叶片的受风面具有朝向送风方向的下游侧凹陷的凹部，与从叶片的受风面与基座的外周面汇合的叶片的根部位置沿着径向引出的与送风方向垂直的第一假想线相比，受风面的凹部的底点位于送风方向的下游侧的位置，底点随着从送风方向的上游朝向其下游，从径向的内侧向径向的外侧偏移，直到到达叶片的径向的中央部为止。

Description

轴流风扇

相关申请的交叉参考

本申请基于2021年7月20日向日本特许厅提交的日本专利申请2021-119448，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种轴流风扇。

背景技术

在日本专利第5905985号公报中公开了一种轴流送风机，其特征在于，在维持冷却性能的同时降低消耗电力。

发明内容

本实施方式的轴流风扇具备：马达；叶轮，构成为通过所述马达而旋转，沿着送风方向送出空气；以及外壳，具有沿着所述送风方向的风洞，所述叶轮包括覆盖所述马达的杯状的基座、以及安装于所述基座的外周面的多个叶片，所述基座包括位于所述送风方向的上游侧的底面部，沿着所述送风方向的所述叶轮的截面所示的所述底面部的外周边缘被倒角，位于所述送风方向的上游侧的所述叶片的受风面具有朝向所述送风方向的下游侧凹陷的凹部，与从所述叶片的所述受风面与所述基座的所述外周面汇合的所述叶片的根部位置沿着径向引出的与所述送风方向垂直的第一假想线相比，所述受风面的所述凹部的底点位于所述送风方向的下游侧的位置，所述底点随着从所述送风方向的上游朝向其下游，从所述径向的内侧向所述径向的外侧偏移，直到到达所述叶片的所述径向的中央部为止。

附图说明

图1是本实施方式的轴流风扇的立体图。

图2是表示轴流风扇的叶轮的立体图。

图3是图2所示的叶轮的俯视图。

图4是图3的切断线X0-A1、X0-A2、X0-A3、X0-A4的剖视图。

图5是表示图3的切断线X0-A1的截面所示的受风面的底点位置的图。

图6是表示图3的切断线X0-A3的截面所示的受风面的底点位置的图。

图7是表示叶片的内侧后边缘部的倾斜角度以及叶片的外侧后边缘部的倾斜角度的图。

图8是表示叶片的内侧后边缘部与叶片的外侧后边缘部的位置关系的图。

图9是表示叶片上的风的流动的图。

具体实施方式

在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。

根据日本专利第5905985号公报所公开的轴流送风机，在叶轮的轴毂安装有叶片。并且，叶片的内径侧部分的安装角度、外径侧部分的安装角度以及中间部分的安装角度分别设定为规定的安装角度。由此，单位消耗电力的叶轮的工作量增加。此外，根据同一轴流送风机，在叶片的后边缘形成有曲线状的切口形状。并且，叶片的内径侧部分的弦、外径侧部分的弦以及中间部分的弦中的中间部分的弦的长度比以往短。由此，叶轮的旋转效率提高。

但是，关于日本专利第5905985号公报所公开的轴流送风机，虽然记载了通过变更叶片形状来降低消耗电力，但是没有充分地研究例如风的流动的均匀性和直线前进性等具体内容。因此，这些方面存在改善的余地。

因此，本发明的目的在于提供一种能够通过提高风的流动的均匀性和直线前进性来提高送风量的轴流风扇。

本发明的一种方式的轴流风扇具备：马达；叶轮，构成为通过所述马达而旋转，沿着送风方向送出空气；以及外壳，具有沿着所述送风方向的风洞，所述叶轮具有覆盖所述马达的杯状的基座、以及安装于所述基座的外周面的多个叶片，所述基座的底面部位于所述送风方向的上游，在沿着所述送风方向的截面中，所述底面部的外周边缘被倒角，所述叶片的位于所述送风方向的上游侧的受风面为朝向所述送风方向的下游侧凹陷的凹状，在从所述叶片的所述受风面与所述基座的所述外周面汇合的根部位置引出与所述送风方向垂直的径向的第一假想线时，所述受风面的凹部的底点位于比所述第一假想线靠向所述送风方向的下游侧的位置，所述受风面中的所述底点随着从所述送风方向的上游朝向下游，从所述径向的内侧向外侧偏移，直到所述叶片的中央部为止。

根据本实施方式，提供一种能够通过提高风的流动的均匀性和直线前进性来提高送风量的轴流风扇。

以下，参照附图对本实施方式进行说明。另外，在以下的实施方式的说明中，为了便于说明，省略具有与已经说明的构件相同的附图标记的构件的说明。此外，为了便于说明，本附图所示的各构件的尺寸有时与实际的各构件的尺寸不同。

图1是表示本实施方式的轴流风扇的一例的立体图。

如图1所示，轴流风扇1包括：外壳2；配置在外壳2内的叶轮3；以及构成为对叶轮3进行旋转驱动的马达4。马达4收纳在叶轮3内。

外壳2包括具有风(空气)的吸入口5a和排出口5b的筒部5。筒部5划定作为其内部空间的风洞6。随着叶轮3的旋转而从吸入口5a吸入的风通过风洞6被送向箭头所示的送风方向W，并且从排出口5b向外部排出。

叶轮3固定于马达4的旋转轴7。旋转轴7在风洞6的中央部穿过风洞6而设置。旋转轴7设置成其轴线X的方向沿着送风方向W。叶轮3在风洞6内与旋转轴7一起旋转。由此，风被送向送风方向W。叶轮3包括覆盖马达4的杯状的基座10、以及安装于基座10的多个(在图中所示的例子中为五个)叶片20。

在叶轮3的送风方向的下游侧设置有固定马达4的马达壳体(省略图示)。马达壳体经由以放射状延伸的固定叶片(省略图示)与外壳2连结。

马达4由包括卷绕的绕组的定子(省略图示)以及具有永磁铁的转子(省略图示)构成。马达4通过固定于马达壳体的定子，经由马达壳体和固定叶片固定于外壳2。

图2是表示叶轮3的立体图。

如图2所示，构成叶轮3的基座10包括圆筒状的周壁部11、以及封闭周壁部11的送风方向W的上游侧的开口的底面部12。

叶轮3安装成底面部12朝向送风方向W的上游侧。此时，圆筒状的周壁部11以沿着风洞6的方向的方式设置。构成马达4的转子的多个永磁铁固定于周壁部11的内周面。

在沿着送风方向W的叶轮3的截面中，底面部12的外周边缘12a被倒角。在图中所示的例子中，底面部12的外周边缘12a被倒角成R状。另外，外周边缘12a例如也可以被倒角成为C状。

与基座10一起构成叶轮3的叶片20安装于基座10的周壁部11的外周面。叶片20设置成从周壁部11的外周面向基座10的径向的外侧、且从箭头所示的旋转方向F的上游侧向其下游侧延伸。叶片20绕沿着送风方向W的轴线X方向旋转。

叶片20以随着从旋转方向F的前端部21向其后端部22而从送风方向W的上游侧向其下游侧倾斜的方式安装于周壁部11。此外，叶片20的位于送风方向W的上游侧的面定义为“受风面”。由此，叶片20形成为受风面23具有朝向送风方向W的下游侧凹陷的凹部。

图3是图2所示的叶轮3的俯视图。图4是图3的X0-A1线、X0-A2线、X0-A3线和X0-A4线的沿着送风方向W的叶轮3的剖视图。另外，切断线X0-A1、X0-A2、X0-A3、X0-A4通过基座10的中心点沿径向延伸。

在图中所示的例子中，切断线X0-A1(以下适当地称为“X0-A1线”等)通过从叶片20的前端部21中的最前端部21p向叶片20的后端部22的方向移动了沿着旋转方向F的叶片20的长度的30％左右的位置。X0-A3线是通过叶片20的后端部22中的最后端部22p的线。最后端部22p位于所述后端部22的径向的中央部。X0-A2线通过X0-A1线与X0-A3线的大致中间的位置。X0-A4线在叶片20的后端部22中通过比X0-A3线靠向叶片20的旋转方向F的后方侧。

如图3所示，安装于基座10的周壁部11的五个叶片20以在相邻的叶片20之间在周壁部11的周向上具有固定间隔的方式安装。此外，叶片20的前端部21以其径向的中央部朝向旋转方向F最突出的方式形成为凸状。叶片20的后端部22以其径向的中央部朝向旋转方向F最凹陷的方式形成为凹状。

如图4所示，X0-A1线、X0-A2线、X0-A3线和X0-A4线的截面所示的受风面23(以下适当地称为“X0-A1线的受风面23”等)形成为朝向送风方向W的下游侧凹陷的凹部。此外，从叶片20的受风面23与基座10的周壁部11的外周面汇合的叶片20的根部位置23j向与送风方向W垂直的径向引出的线定义为根部假想线V1。在该情况下，X0-A1线、X0-A2线、X0-A3线和X0-A4线各自的受风面23的凹部的底点23b(以下适当地标记为“受风面23中的底点23b”)位于比根部假想线V1靠向送风方向W的下游侧的位置。

此外，受风面23中的底点23b的位置随着从送风方向W的上游朝向其下游、即随着从X0-A1线朝向X0-A2线进而朝向X0-A3线而从径向的内侧向其外侧偏移。具体而言，X0-A2线的受风面23的底点23b与X0-A1线的受风面23的底点23b相比在径向上位于外侧。此外，X0-A3线的受风面23的底点23b与X0-A2线的受风面23的底点23b相比在径向上位于外侧。并且，通过后端部22的最后端部22p的X0-A3线的受风面23的底点23b位于叶片20的径向的中央部。

此外，如上所述，叶片20的后端部22以其径向的中央部朝向旋转方向F最凹陷的方式形成为凹状。因此，如图3和图4所示，叶片20的后端部22中的后边缘部具有作为该受风面23中的底点23b的该凹部的折返点(在本例中为最后端部22p)。并且，所述后边缘部以所述折返点为起点，分支为位于径向的内侧的内侧后边缘部24和位于径向的外侧的外侧后边缘部25。

以上，在图3和图4中，对X0-A1线、X0-A2线、X0-A3线和X0-A4线的例子进行了说明。受风面23形成为遍及叶片20的从前端部21到后端部22的整个区域具有朝向送风方向W的下游侧凹陷的凹部。此外，受风面23的底点23b也遍及整个区域位于比根部假想线V1靠向送风方向W的下游侧的位置。

图5表示X0-A1线的受风面23的底点23b的位置。

如图5所示，在基座10的底面部12中，外周边缘12a被倒角成R状。在该情况下，随着叶轮3的旋转而从吸入口5a吸入的风除了沿送风方向W直线地流入叶片20的受风面23的风以外，还包括碰到底面部12而沿外周边缘12a流入受风面23的风。因此，考虑到沿外周边缘12a流入的风量，在X0-A1线的截面的接近底面部12的位置处，受风面23中的底点23b以将径向的外周边缘12a的长度与叶片20的长度相加后的长度C的一半的长度C/2，位于比叶片20的径向的外侧端靠向所述径向的内侧的位置。

图6表示X0-A3线的受风面23的底点23b的位置。

如图6所示，在X0-A3线的截面中，叶片20配置在从基座10的底面部12沿周壁部11向送风方向W的下游侧进入的位置。此外，X0-A3线位于沿叶片20的旋转方向F远离前端部21的后端部22。因此，在X0-A3线的截面中，受风面23的底点23b以径向的叶片20的长度D的一半的长度D/2，位于比叶片20的径向的外侧端靠向所述径向的内侧的位置。

图7表示设置于叶片20的后端部22的内侧后边缘部24和外侧后边缘部25的倾斜角度。

如图7所示，在沿着送风方向W的截面中，叶片20的内侧后边缘部24以随着从叶片20的径向的内侧朝向其外侧而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。即，内侧后边缘部24以随着朝向叶片20的径向的中央部而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。与此相对，叶片20的外侧后边缘部25以随着从叶片20的径向的外侧朝向其内侧而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。即，外侧后边缘部25也以随着朝向叶片20的径向的中央部而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。

此处，连接内侧后边缘部24的受风面23的送风方向W的下游端24e和外侧后边缘部25的受风面23的送风方向W的下游端25e的直线定义为下端假想线V2。并且，内侧后边缘部24的受风面23相对于下端假想线V2的倾斜角度定义为内侧倾斜角度θ1。此外，外侧后边缘部25的受风面23相对于下端假想线V2的倾斜角度定义为外侧倾斜角度θ2。

此时，内侧倾斜角度θ1与外侧倾斜角度θ2被设定为满足0°＜内侧倾斜角度θ1≤外侧倾斜角度θ2＜90°的关系。在通常的风扇中，如果对叶片20的径向的外侧与其内侧进行比较，则由于离心力的不同，风量在外侧增多。因此，通过使外侧后边缘部25的外侧倾斜角度θ2大于内侧倾斜角度θ1，能够容易地将风量多的外侧的风集中到叶片20的中央部。

另外，在图中所示的例子的说明中，内侧后边缘部24和外侧后边缘部25的受风面23形成为平面状。但是，例如受风面23也可以形成为凹面状。在该情况下，各凹面状的受风面23中的弦的倾斜角度被设定为内侧倾斜角度θ1或外侧倾斜角度θ2。

图8表示设置于叶片20的后端部22的内侧后边缘部24与其外侧后边缘部25在送风方向W上的位置关系。

图8表示沿着送风方向W的截面。在图8中，将连结内侧后边缘部24的受风面23的送风方向W的下游端24e和外侧后边缘部25的受风面23的送风方向W的下游端25e的线定义为下端假想线V2。该下端假想线V2和与下端假想线V2交叉的垂直于送风方向W(轴线X的方向)的径向的直线R所成的角度定义为交叉角度θ3。即，交叉角度θ3是表示内侧后边缘部24与外侧后边缘部25在送风方向W上偏移多少的偏移角度。

此时，交叉角度θ3被设定为满足-5°≤交叉角度θ3≤+5°的关系。在本实施方式中，为了提高在送风方向W上流动的风的直线前进性，交叉角度θ3优选为0°。即，此时，内侧后边缘部24与外侧后边缘部25在送风方向W上不偏移。

另外，例如即使在交叉角度θ3不为0°的情况下，也能够通过根据交叉角度θ3的值适当地设定内侧倾斜角度θ1和外侧倾斜角度θ2，提高风的直线前进性。具体而言，例如，在交叉角度θ3为-2°的情况下，即在外侧后边缘部25设定为比内侧后边缘部24靠向旋转方向F的上游侧时，从叶片20的旋转方向的下游侧向送风方向的下游侧送出的风作为朝向径向的外侧倾斜的流动被送出。在该情况下，例如，通过增大内侧后边缘部24的内侧倾斜角度θ1，能够使流动向径向的内侧倾斜，改善风的直线前进性。

如以上说明的那样，本实施方式的轴流风扇1包括：马达4；叶轮3，构成为通过马达4而旋转，沿着送风方向W送出风(空气)；以及外壳2，具有沿着送风方向W的风洞6。并且，叶轮3包括覆盖马达4的杯状的基座10、以及安装于基座10的外周面的多个叶片20。在基座10中，其底面部12位于送风方向W的上游。在沿着送风方向W的截面中，底面部12的外周边缘12a被倒角。叶片20的位于送风方向W的上游侧的受风面23形成为具有朝向送风方向W的下游侧凹陷的凹部。在从叶片20的受风面23与基座10的外周面汇合的叶片20的根部位置23j沿径向引出与送风方向W垂直的根部假想线V1时，受风面23的凹部的底点23b位于比根部假想线V1靠向送风方向W的下游侧的位置。此外，随着从送风方向W的上游朝向其下游，所述底点23b从径向的内侧向外侧偏移，直到到达叶片20的中央部为止。

并且，如果是来自外部的风仅朝向叶片20流入的风扇结构，则可以将叶片20的受风面23的底点23b从送风方向W的上游侧到其下游侧，均匀地设置在叶片20的径向的正中间。由此，能够使风均匀地流动。但是，来自外部的风也朝向基座10的底面部12流动。并且，碰到底面部12的风沿着被倒角的外周边缘12a流入叶片20。因此，如果没有针对从底面部12的外周边缘12a流入的风的对策，则在叶片20的径向的内侧部分流动的风量变多。并且，由于该风的流动，在叶片20中流动的风的分布紊乱，不能形成均匀的风的流动。

与此相对，本实施方式的轴流风扇1构成为，叶片20的受风面23中的凹部的底点23b的位置随着从送风方向W的上游侧朝向其下游侧，从叶片20的径向的内侧逐渐向其外侧偏移，直到到达叶片20的中央部为止。因此，能够将从在基座10的底面部12中由倒角形成的外周边缘12a向叶片20流入的风向叶片20的中央部引导。由此，能够使叶片20中的径向的风的分布均匀。由此，能够形成均匀的风的流动。

此外，根据本实施方式的轴流风扇1，叶片20向绕送风方向W的旋转方向F旋转。并且，叶片20设置成从该旋转方向F的上游侧向其下游侧延伸。叶片20的旋转方向F的后边缘部以折返点(例如最后端部22p)为起点，分支为位于径向的内侧的内侧后边缘部24和位于径向的外侧的外侧后边缘部25。并且，内侧后边缘部24以随着从叶片20的径向的内侧朝向其外侧而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。并且，外侧后边缘部25以随着从叶片20的径向的外侧朝向其内侧而朝向送风方向W的下游侧的方式倾斜。因此，能够使在叶片20的受风面23上流动的风沿着内侧后边缘部24的倾斜以及外侧后边缘部25的倾斜且朝向叶片20的折返点引导。由此，能够将被引导到折返点的风从叶片20的旋转方向F的下游侧向送风方向W的下游侧送出。因此，能够提高沿着送风方向W的风的流动的直线前进性。

此外，根据本实施方式的轴流风扇1，在沿着送风方向W的截面中，连结内侧后边缘部24的送风方向W的下游端24e和外侧后边缘部25的送风方向W的下游端25e的下端假想线V2与沿径向延伸的直线以形成±5°以下的角度的方式交叉。这样，朝向送风方向W的下游侧倾斜的内侧后边缘部24和外侧后边缘部25的下游端24e和下游端25e的位置在送风方向W上设置在相同的位置。因此，能够提高从叶片20的旋转方向F的下游侧向送风方向W的下游侧流动的风的直线前进性。

此外，根据本实施方式的轴流风扇1，内侧后边缘部24的受风面23相对于下端假想线V2的倾斜角度被定义为内侧倾斜角度θ1。并且，外侧后边缘部25的受风面23相对于下端假想线V2的倾斜角度被定义为外侧倾斜角度θ2。此时，0°＜θ1≤θ2＜90°的关系成立。这样，外侧后边缘部25的外侧倾斜角度θ2为内侧后边缘部24的内侧倾斜角度θ1以上。由此，能够在叶片20的旋转方向F的后边缘部将在叶片20的径向的外侧流动的更大风量的风向叶片20的中央部引导。由此，能够提高从叶片20的旋转方向F的下游侧向送风方向W的下游侧流动的风的直线前进性。

图9示意性地表示叶片20上的风的流动。在图9中，由多个流线31表示在叶片20的受风面23上流动的风。随着叶轮3的旋转而从吸入口5a吸入的风如流线31所示，从叶片20的旋转方向F的前端部21向其后端部22，在受风面23的径向上以大致均匀地相连的方式在圆周上流动。由此，从叶片20的旋转方向F的后端部22向送风方向W的下游侧流动的风一边保持直线前进性一边通过风洞6被送向排出口5b。由此，根据本实施方式的轴流风扇1，能够提高风的流动的均匀性和直线前进性。由此，能够抑制消耗电力。与此同时，能够提高送风量。

以上，对本实施方式进行了说明。但是，本实施方式的技术范围当然不应由上述本实施方式的说明限定地解释。上述本实施方式仅是一例。本领域技术人员应当理解为能够在由权利要求书的记载公开的技术范围内，在上述本实施方式中进行各种变更。本实施方式的技术范围应当基于由权利要求书的记载公开的技术范围及其等同的范围来确定。

出于示例和说明的目的已经给出了所述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (4)

1.一种轴流风扇，其特征在于，具备：

马达；

叶轮，构成为通过所述马达而旋转，沿着送风方向送出空气；以及

外壳，具有沿着所述送风方向的风洞，

所述叶轮包括覆盖所述马达的杯状的基座、以及安装于所述基座的外周面的多个叶片，

所述基座包括位于所述送风方向的上游侧的底面部，

沿着所述送风方向的所述叶轮的截面所示的所述底面部的外周边缘被倒角，

位于所述送风方向的上游侧的所述叶片的受风面具有朝向所述送风方向的下游侧凹陷的凹部，

与从所述叶片的所述受风面与所述基座的所述外周面汇合的所述叶片的根部位置沿着径向引出的与所述送风方向垂直的第一假想线相比，所述受风面的所述凹部的底点位于所述送风方向的下游侧的位置，

所述底点随着从所述送风方向的上游朝向其下游，从所述径向的内侧向所述径向的外侧偏移，直到到达所述叶片的所述径向的中央部为止。

2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片沿着绕所述送风方向的旋转方向旋转，

所述叶片从所述旋转方向的上游侧向其下游侧延伸，

所述叶片的所述旋转方向的后边缘部以折返点为起点，分支为位于所述径向的内侧的内侧后边缘部和位于所述径向的外侧的外侧后边缘部，

所述内侧后边缘部以随着从所述径向的内侧朝向其外侧而朝向所述送风方向的下游侧的方式倾斜，

所述外侧后边缘部以随着从所述径向的外侧朝向其内侧而朝向所述送风方向的下游侧的方式倾斜。

3.根据权利要求2所述的轴流风扇，其特征在于，

在沿着所述送风方向的所述叶轮的截面中，连结所述内侧后边缘部的所述送风方向的下游端和所述外侧后边缘部的所述送风方向的下游端的第二假想线与沿着所述径向延伸的直线以形成±5°以下的角度的方式交叉。

4.根据权利要求3所述的轴流风扇，其特征在于，

在将所述内侧后边缘部的所述受风面相对于所述第二假想线的倾斜角度定义为θ1，并且将所述外侧后边缘部相对于所述第二假想线的倾斜角度定义为θ2时，0°＜θ1≤θ2＜90°的关系成立。

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