CN117267156A - 轴流风叶、风机组件、空调室外机以及空调器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种轴流风叶、风机组件、空调室外机以及空调器。所述轴流风叶包括轮毂和设置在轮毂外侧面的多个叶片，每个叶片包括背向设置的压力面和吸力面，每个叶片包括相对设置的叶片内缘和叶片外缘，每个叶片还包括相对设置的叶片前缘和叶片尾缘。每个叶片按圆周方向切分为第一区域、第二区域和第三区域。所述第一区域的第一夹角、第二区域的第二夹角与第三区域的第三夹角的大小选择为成1：1.25～1.9：1.25～1.9的比例关系。

Description

轴流风叶、风机组件、空调室外机以及空调器

技术领域

本发明涉及空调器领域。具体地涉及轴流风叶、风机组件、空调器室外机和空调器。

背景技术

风机系统是空调室外机用以散热和送风的主要部件。当风机系统工作时，电机驱动电机轴旋转并牵引风机叶轮高速旋转，并通过风机系统将旋转轴的机械能转换成空气的压力能和动能，由此加速散热。在上述能量转换过程中，往往存在机械损失、容积损失和流动损失等。通常采用叶轮效率(即风机系统输送气体在单位时间内获得的实际有效能量与叶轮功率的比值)衡量风机系统的效率。轴流风机高速旋转时，由旋转噪声和涡流噪声组成的气动噪声是空调系统的主要噪声源。空调系统的噪声水平与消费者对产品的体验直接相关，低噪声是空调产品的核心竞争力。国家对空调系统能效指标要求不断提升和消费者对产品噪声需求日趋严苛的背景下，高风量、高效率、低噪声的风机系统设计具有重要意义。

空调器室外机风机系统由电机、电机支架、轴流风叶、导流圈、出风格栅组成，其中轴流风叶、导流圈、出风格栅的气动性能直接影响到风机系统的换热效率，基于气动噪声优化思路，上述三个零部件均存在较大的提升空间。

在现有技术中，提出了一种三叶轴流风叶，三叶轴流风叶同风量转速偏高，其通用范围更窄，超高速运转下其音质、风力及其可靠性都存在相对较大的风险。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种提供换热效率并且降低噪音的轴流风叶、风机组件、室外换热器和空调器。

为解决上述技术问题，本发明的第一目的是提供一种轴流风叶，包括轮毂和设置在轮毂的圆形外壁上的多个叶片，所述多个叶片中的每个叶片包括背向设置的压力面和吸力面，所述压力面背向所述轮毂的电机连接端，所述吸力面朝向所述轮毂的电机连接端；其中，所述多个叶片中的每个叶片包括相对设置的叶片内缘和叶片外缘，所述叶片内缘位于叶片与轮毂的连接处，所述叶片外缘远离轮毂；所述多个叶片中的每个叶片还包括相对设置的叶片前缘和叶片尾缘，所述叶片前缘位于叶片的迎风侧，所述叶片尾缘位于叶片的背风侧。所述多个叶片中的每个叶片沿所述轮毂的圆周方向切分为第一区域、第二区域和第三区域；所述第一区域具有由第一组直线形成的第一夹角，所述第一组直线中的第一直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片外缘与叶片前缘的交点的直线，所述第一组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片前缘与轮毂的交点的直线；所述第二区域具有由第二组直线形成的第二夹角，所述第二组直线中的第一直线为第一组直线中的第二直线，所述第二组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片外缘与叶片尾缘的交点的直线；所述第三区域具有由第三组直线形成的第三夹角，所述第三组直线中的第一直线为第二组直线中的第二直线，所述第三组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片尾缘与轮毂的交点的直线，所述第一夹角、所述第二夹角与所述第三夹角的大小选择为成1：1.25～1.9：1.25～1.9的比例关系。

进一步可选地，所述第一夹角、所述第二夹角与所述第三夹角的大小选择为成1:1.58:1.63的比例关系。

进一步可选地，所述第一夹角和所述第二夹角形成所述风叶的轮缘包角，所述第二夹角和所述第三夹角形成所述风叶的轮毂包角，所述轮缘包角与所述轮毂包角的包角比设计为在0.7至1.0的范围内。

进一步可选地，所述轮缘包角与所述轮毂包角的包角比设计为0.792。

进一步可选地，所述叶片的压力面在轴向上设置有三个区域，所述三个区域中的第一区域由过所述叶片的压力面的最高点的第一水平直线和过所述叶片的压力面的叶片尾缘与所述轮毂的交点的第二水平直线限定而成，所述三个区域中的第二区域由过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述轮毂的交点的第三水平直线和过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述叶片的叶尖圆角的交点的第四水平直线限定而成，所述三个区域中的第三区域由过所述叶片的压力面的最高点的第一水平直线和过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述叶片的叶尖圆角的交点的第四水平直线限定而成；其中，限定所述第一区域的第一水平直线和第二水平直线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置成在-0.1至0.1的范围内，限定所述第二区域的第三水平轴线和第四水平轴线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置成在0.45至0.55的范围内。

进一步可选地，限定所述第一区域的第一水平直线和第二水平直线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置为0.04。

进一步可选地，限定所述第二区域的第三水平轴线和第四水平轴线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置为0.492。

进一步可选地，所述多个叶片在所述轮毂的圆形外壁上等距设置。

进一步可选地，所述风叶的轮毂的顶部端面与安装所述风叶的轴孔的顶部端面之间的结构设置为呈梯形的凹槽，所述凹槽的回转面的母线与所述轴孔的轴线形成的夹角的范围在25°至90°的范围内。

进一步可选地，所述凹槽的回转面的母线与所述轴孔的轴线形成的夹角为29°。

进一步可选地，在所述凹槽的底部端面设置有轴对称的圆孔，所述圆孔的直径设置为在10mm至15mm的范围内。

进一步可选地，所述圆孔的直径设置为10mm。

进一步可选地，在所述轴孔的顶部设置有矩形凹槽，所述凹槽的矩形边长设置为是所述风叶的轴孔的直径的1.2倍至2.0倍。

进一步可选地，所述凹槽的矩形边长设置为是所述风叶的轴孔的直径的1.6倍。

进一步可选地，所述凹槽的深度设置为在2mm至4mm的范围内。

进一步可选地，所述凹槽的深度设置为3.2mm。

本发明还提出了一种空调室外机，所述空调室外机包括壳体，所述壳体内设有权利要求上述任意一项所述的轴流风叶。

进一步可选地，所述壳体上开设有通风孔，所述轴流风叶位于所述通风孔处，所述通风孔上安装有格栅结构，所述格栅结构包括内周支撑结构和外周支撑结构，所述外周支撑结构设置在所述通风孔的周壁上，所述内周支撑结构设置在外周支撑结构内，所述格栅结构包括沿周向均匀分布的径向肋，所述格栅结构的径向肋由流线体截面沿特征线扫掠而成，所述流线体截面与水平方向的安装角设置为沿特征线方向呈线性分布。

进一步可选地，所述特征线起始点的安装角的角度设置为在55°至60°的范围内，沿所述特征线的线性角度增量设置为在10°至15°的范围内

进一步可选地，所述特征线的起始点的角度设置为57.5°，沿所述特征线的线性角度增量设置为10°。

进一步可选地，所述格栅结构的径向肋的肋条弯曲方向与所述风叶的转动方向保持一致，并且所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘成“X”型交错布置。

进一步可选地，所述径向肋包括长肋和短肋，所述长肋和所述短肋沿周向交替布置，所述长肋包括由所述内周支撑结构向所述外周支撑结构方向依次连接的直线段、第一圆弧段和第二圆弧段，所述短肋包括所述第一圆弧段和所述第二圆弧段，所述直线段、所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的终点对应的肋条特征线分别对应于第一直径、第二直径和第三直径，所述第一直径设置为是所述第三直径的0.2倍至0.4倍，所述第二直径设置为是所述第三直径的0.5倍至0.8倍。

进一步可选地，所述第一直径设置为是所述第三直径的0.26倍，所述第二直径设置为是所述第三直径的0.642倍。

进一步可选地，第一圆弧段的圆弧半径和所述第二圆弧段的圆弧半径均设置成是所述第三直径的0.3至0.5倍。

进一步可选地，所述第一圆弧段的圆弧半径设置为是所述第三直径的0.4倍。

进一步可选地，所述第二圆弧段的圆弧半径设置为是所述第三直径的0.36倍。

进一步可选地，所述长肋和所述短肋中的一个的所述流线体截面与水平方向的安装角设置为沿特征线方向采用可变安装角分布，所述长肋和所述短肋中的另一个的所述流线体截面与水平方向的安装角设置为采用常数分布。

进一步可选地，所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘的交点所处的直径设置为是所述第三直径的0.4倍至0.8倍。

进一步可选地，所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘的交点所处的直径设置为是所述第三直径的0.63倍。

进一步可选地，所述格栅结构包括相对于所述内周支撑结构同心设置的多个环状肋，所述多个环状肋呈同心圆的形式沿径向逐步向外布置，所述环状肋中的相邻两条环状肋之间的距离设置为在8.5mm至10mm的范围内。

进一步可选地，所述环状肋中的相邻两条环状肋之间的距离设置为9.7mm。

本发明还提出了一种风机组件，所述风机组件用于上述空调室外机，所述风机组件安装在所述空调室外机的壳体的通风孔处。

进一步可选地，所述风机组件包括导流圈，所述轴流风叶位于所述导流圈形成的环形空间内，所述轴流风叶的最高点与所述风机组件的前面板平面之间的距离以hf1表示，所述轴流风叶的最高点与所述格栅的最低点之间的距离以hf2表示，所述轴流风叶的直径与所述导流圈的最小直径处的半径差以hf3表示，其中，hf3设置为在8mm至12mm范围内时，hf1设置为在-10mm至0mm的范围内，hf2设置为在10mm至30mm的范围内，并且hf1+hf2>＝20mm。

进一步可选地，hf1的值为-3mm。

进一步可选地，hf2的值为18mm。

本发明还提出了一种空调器，其包括上述轴流风叶，或包括上述空调室外机，或包括上述风机组件。

采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明提出的轴流风叶通过对叶片的数量和叶片不同区域的角度等参数的设计，提升了风叶的做功效率，降低功耗，提升风量，改良噪音，使得风量、噪音、功率达到平衡，提供了一种高效低噪轴流风叶。

2、本发明提出的出风格栅采用呈线性安装角分布的径向肋，采用可变安装角，进一步优化风阻，降低功耗。

3、本发明提出的导流圈与轴流风叶和出风格栅的优化结构匹配关系，进一步实现了降低了风噪。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1：为本发明实施例的四叶轴流风叶正面俯视图。

图2：为本发明实施例的四叶轴流风叶背面俯视图。

图3：为本发明实施例的风叶轮缘轮毂包角示意图。

图4：为本发明实施例的风叶圆周方向分区示意图。

图5：为本发明实施例的风叶的装配状态示意图。

图6：为本发明是实施例的风叶轴面示意图。

图7：为本发明实施例的风叶轮毂梯形凹槽结构示意图。

图8：为本发明实施例的轮毂中间漏水孔结构示意图。

图9：为本发明实施例的轴孔顶部矩形凹槽结构示意图。

图10：为本发明实施例的格栅结构示意图。

图11：为本发明实施例的环状肋间距示意图。

图12：为本发明实施例的格栅径向肋特征线示意图。

图13：为本发明实施例的格栅径向肋流线体截面及安装角示意图。

图14：为格栅径向肋特征线与风叶尾缘相对位置示意图。

图15：为风叶-导流圈-格栅的结构关系示意图。

图16：为本发明实施例的空调器室外机整机结构示意图。

图17：为同风量下原风机系统与本实施例的风机系统的噪音对比曲线。

图18：为同风量下原风机系统与本实施例的风机系统的功率对比曲线。

其中：1-四叶轴流风叶；2-导流圈；3-格栅结构；4-壳体；5-叶片；6-轮毂；7-叶片尾缘；8-叶片前缘；9-叶片内缘；10-叶片外缘；11-第一端面；12-第二端面；13-梯形凹槽；14-轴线；15-圆孔；16-凹槽；18-内周支撑结构；19-外周支撑结构；20-环状肋；21-径向肋；22-肋条特征线；23-电机；24-电机连接端；25-迎风侧；26-背风侧。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“接触”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例提出了一种轴流风叶1，轴流风叶1设置有多个叶片5，叶片的数量优选为三叶或四叶，本申请中以四叶轴流风叶为例对轴流风叶1进行描述。如图1-图5所示，该四叶轴流风叶1包括轮毂6和设置在轮毂6外侧面的四个叶片5，四个叶片5以一定安装角度均匀分布在轮毂6的外侧面，四个叶片5在以轮毂6的中心为圆心、叶片5的长度为半径的圆周范围内转动。叶片5包括背向设置的第一端面11和第二端面12，第一端面11背向轮毂6的电机连接端24(即轴流风叶1的轮毂6与电机23相连接的一端)，第二端面12朝向轮毂6的电机连接端；第一端面11为叶片5的压力面，第二端面12为叶片5的吸力面。

在轮毂6的圆形外壁上等距设置有四个叶片5。相对于三叶风叶而言，四叶风叶同转速风量会有明显提升，可以降低需求风量下的风叶运行转速，既有利于壳体能力上限的拓展，也可以降低风叶高速运转的应力集中问题。轮毂比过小会导致风机压力系数偏小，轮毂比过大又会导致叶片做功面积偏小，同时会带来风叶重量的快速上升。在本实施例中，轮毂比的优选范围为0.28至0.32之间，优选地，轮毂比的值为0.3。

叶片5在不同圆柱层面上的包角大小，通常与叶栅稠度(叶栅稠度＝弦长/栅距，其中弦长是指叶片中型线两端点连线方向上叶型的最大长度，栅距是叶栅中二相邻叶型之间的距离)，大小呈正相关关系，而叶栅稠度又与风叶气动特性紧密关联。此外，一般叶片轮缘侧为高效做功区，压力较高，轮毂侧为低效做功区，压力较低，为避免叶片上形成显著的横向二次流，需要缩小叶高方向的压差，故在满足开模与合理叶栅稠度的前提下，轮毂包角通常设置为大于轮缘包角，但过大的轮毂包角同样会造成风机做功效能的下降。优选地，如图3所示，在水平投影面上，风叶轮缘轮毂的包角比α1:α2范围设计为0.7至1.0，更优选地，风叶轮缘轮毂的包角比α1:α2设计为0.792，从而缩小叶高方向的压差，避免叶片上形成显著的横向二次流。

进一步可选地，如图1至图5所示，叶片5包括相对设置的叶片内缘9和叶片外缘10，叶片内缘9位于叶片5与轮毂6的连接处，叶片外缘10远离轮毂6；叶片5还包括相对设置的叶片前缘8和叶片尾缘7，叶片前缘8位于叶片5的迎风侧25，叶片尾缘7位于叶片5的背风侧26。

如图4所示，将叶片5按圆周方向切分为三个区域θ1(由L1和L2组成)、θ2(由L2和L3组成)和θ3(由L3和L4组成)。其中L1为过轮毂6的圆心且过叶片压力面11的叶片外缘与叶片前缘的交点的直线；L2为过轮毂6的圆心且过叶片压力面的叶片前缘与轮毂的交点的直线；L3为过轮毂6的圆心且过叶片压力面的叶片外缘与叶片尾缘的交点的直线；L4为过轮毂6的圆心且过叶片压力面的叶片尾缘与轮毂的交点的直线。θ1+θ2本质上描述的是叶片轮缘包角α1，θ2+θ3则是轮毂包角α2(如图3所示)。进一步地，θ1可定义为叶片前弯部，θ2可定义为叶片中间部，θ3可定义为叶片后弯部。当叶片轮缘包角一定时，适当增加θ1前弯部可提升风叶做功效率，改良噪音，适当增加θ2后弯部，可提升风量，降低功耗。整体上θ1、θ2、θ3存在一个相对合理的优选分配比例使得风量、噪音、功率达到平衡。θ1：θ2：θ3的优选范围为1：1.25～1.9：1.25～1.9，更优选地，θ1：θ2：θ3的值为1:1.58:1.63，更优选地，θ1：θ2：θ3的值为1:1.7:1.55，使得风量、噪音、功率达到最佳平衡。

如图5所示，叶片5的压力面在轴向上设置有三个区域，其中有两个关键控制参数h1(由k1和k2组成)和h2(由k3和k4组成)。其中k1为过叶片5的压力面最高点的水平直线；k2为过叶片5的压力面尾缘与轮毂6的交点的水平直线；k3为过叶片5的压力面前缘与轮毂6的交点的水平直线；k4为过叶片5的压力面前缘与叶尖圆角交点的水平直线。进一步地，h可定义为叶片5的掠部，h2可定义为叶片5的前掠部，h1可定义为叶片5的后掠部。适当加大h2前掠部可有效提升风量，但过大会造成叶尖强度不足。h1后掠部保持在-0.1至0.1区间内，可保证风叶高效做功段与导流圈进行更优的匹配。h2：h的优选范围为0.45至0.55，本发明优选值为0.492；h1:h的优选范围为-0.1至0.1，本发明优选值为0.04。

进一步的，如图7所示，风叶1的轮毂6的顶部端面与安装风叶1的轴孔顶部端面之间的结构设置为梯形凹槽13，凹槽13的回转面的母线与风叶的转动轴线14形成夹角β，其优选范围为25°至90°，本发明优选值为29°。将风叶1的轮毂6设置为梯形回转体的凹槽结构，并对回转面的坡度进行适当设计，当风叶1使用在侧出风室外机时，既可以起到防雪，又可以兼顾由于风叶1和导流圈2位置匹配带来的安装位置设计需求。

如图8所示，在梯形凹槽13的底部端面设置有轴对称圆孔15，圆孔个数设置为四个或者八个，圆孔直径优选范围为10mm至15mm,本发明优选值为4×Φ10mm。底部的圆孔15为漏水孔，主要考虑到风叶1通用到顶出风室外机时，轮毂6的中间凹槽的漏水需求。

如图9所示，在风叶1的轴孔顶部设置有矩形凹槽16，矩形凹槽16的下侧设置C型倒角，风叶1的轴孔直径为Φd，凹槽16的矩形边长b的优选范围为1.2d至2.0d，凹槽16的深度优选范围2mm至4mm，本发明优选矩形边长b值为1.6d，深度优选3.2mm。该矩形凹槽16用于放置金属垫片，防止电机启动扭矩过大造成风叶1的轴孔开裂损伤。

实施例2

本实施例的第二目的还提出了一种空调室外机，如图15和图16所示，本实施例的空调器室外机包括轴流风叶1、导流圈2、格栅结构3、壳体4，轴流风叶1安装于电机(未示出)上，电机的电机支架与壳体4连接固定，导流圈2安装于壳体4内部，与轴流风叶1同轴，格栅结构3安装于壳体4外部，与轴流风叶1同轴。

可选地，壳体4上开设有通风孔，轴流风叶1位于通风孔处，通风孔上安装有格栅结构3。如图10至图14所示，格栅结构3包括内周支撑结构18、外周支撑结构19以及环状肋20、周向均匀分布的径向肋21。外周支撑结构18设置在通风孔的周壁上，内周支撑结构18设置在外周支撑结构19内，外周支撑结构19和内周支撑结构18之间的区域形成格栅结构的出风区域。优选地，内周支撑结构18呈圆形，外周支撑结构19呈方形。格栅结构3的环状肋20按同心圆形式沿径向逐步向外布置。

如图10和图11所示，格栅结构3包括多个环状肋20，多个环状肋20设置成与内周圆形支撑结构18同心，相邻环状肋20的间距为dd，dd需根据实际需要决定，环状肋间距过大，不满足标准中的试验指要求，间距过小，会造成格栅风阻快速上升，进而导致整机风量显著衰减，噪声恶化。为了减小风阻，在满足安规的前提下，该环状肋20厚度需尽可能小，间距需尽可能大。在本实施例中，如图11所示，任意相邻两条环状肋20之间的距离dd的优选范围为8.5mm至10mm，本发明优选值为9.7mm。

如图12-图14所示，格栅结构3还包括多个径向肋21，多个径向肋21沿内周支撑结构18的周向均匀布置。如图13所示，箭头所示方向为迎风侧，径向肋21由流线体截面沿特征线扫掠而成，其流线体截面与水平方向的安装角为Ψ，Ψ沿特征线方向呈线性分布。图12示出了径向肋21的流线体截面，截面首尾均采用钝体外形，且迎风侧为大端，出风侧为小端，整体形状呈流线型。图13示出了径向肋的特征线22，其中，径向肋是由2D流线体截面沿特征线(路径)扫掠(是指某一2D截面沿特征线堆叠组成3D实体的方法)形成3D实体肋条，其中，特征线是2D截面的运动路径。特征线起始点Ψ角优选范围为55°至60°，本发明优选值为57.5°，沿特征线线性角度增量优选范围为10°至15°，本发明优选值为10°。径向肋的流线体截面与水平方向的安装角是格栅设计中极为重要的关键控制参数，若该安装角沿肋条特征线采用常数分布，在常数分布的情况下，流线体截面在沿特征线扫掠时，其安装角保持一个固定值不变。其最佳安装角大多位于60°至65°，其风阻优化就基本达到极限。而采用可变安装角，不仅可以进一步优化其风阻，降低功耗，更关键的是，可以通过改良不同径向位置处的气流冲角(气流冲角是指径向肋任一位置处的流线体截面与水平方向的安装角与该位置处的实际气流角的差值)来实现气流更好的贴附流动，缩小尾迹区域，进一步降低气动噪音。

如图12所示，格栅结构3的径向肋21分为长肋23和短肋24，长肋23由直线段L、圆弧段R1、圆弧段R2组成，短肋24是在长肋的基础上去掉直线段L形成。三段肋条特征线终点各自分别对应直径D1、D2、D3，其中，直线段L的肋条特征线对应的直径D1优选范围为[0.2,0.4]*D3，本发明优选值为0.26*D3，圆弧段R2的肋条特征线对应的直径D2优选范围为[0.5,0.8]*D3，本发明优选值为0.642*D3。圆弧段R1的圆弧半径和圆弧段R2的圆弧半径的优选范围为[0.3,0.5]*D3，进一步优选的，圆弧段R1的圆弧半径优选值为0.4*D3，圆弧段R2的圆弧半径优选值为0.36*D3。其中，L直线段主要用于长肋23和短肋24的区分，短肋24的设计可以减低格栅中心区域的风阻。而R1和R2的双圆弧设计可以更好的控制径向肋特征线的曲率分布，适应不同径向位置的气流冲角需求。

作为长肋23和短肋24的流线体截面与水平方向的安装角均采用可变安装角的替代实施例，格栅结构的长肋23和短肋24中的一个的流线体截面与水平方向的安装角沿特征线方向采用可变安装角分布，长肋23和短肋24中的另一个的流线体截面与水平方向的安装角沿特征线方向采用常数分布，可以保证该位置处的气流通过率比较大，利于降低风阻。该种格栅设计与本发明中的长肋23和短肋24均采用可变安装角分布，可以获得相同的改良效果。

如图14所示，格栅结构3的径向肋21的肋条弯曲方向需与风叶1的旋转方向保持一致，且径向肋的肋条特征线22与叶片尾缘8成“X”型交错布置，其交点优选范围为[0.4,0.8]*D3，本发明优选值为0.63*D3。该点主要是为了避免叶片尾缘流出的高速气流同时撞击格栅，形成相位上的共振，强化噪声或不必要的噪音峰值。具体地，如果所有气流同时撞击格栅，相当于在同一时刻给格栅施加了一个较大的力(无数较小的力的合力)，格栅变形更大，振动更大，进而噪声更大。如果气流并不是同一时间撞击格栅，则相当于把无数较小的力在不同时刻施加给格栅，格栅的变形更小，振动更小，噪声自然更小。

实施例3

本实施例还提出了一种风机组件，风机组件包括上述实施例1的四叶轴流风叶1并安装在实施例2的空调室外机中。风机组件设置在实施例2的空调室外机的壳体4内。如图15所示，本实施例的风机组件还包括导流圈2，轴流风叶1位于导流圈2形成的环形空间内。轴流风叶1的最高点与风机组件的前面板平面之间的距离以hf1表示，轴流风叶的最高点与格栅结构3的中间肋条最低点之间的距离以hf2表示，轴流风叶1的直径与导流圈2的最小直径处的半径差以hf3表示，其中，hf3设置为在8mm至12mm范围内时，hf1设置为在-10mm至0mm的范围内，hf2设置为在10mm至30mm的范围内(本发明优选值为18mm)，并且hf1+hf2>＝20mm；hf3越小，风叶容积效率越高，气动损失越少，但其受工艺安装精度限制。理论上，hf1＝0mm相对较佳，可以保证叶片高效做功区域与导流圈的最大匹配。hf2为格栅到导流圈平面的距离，首先，考虑到安规要求，必须要满足hf1+hf2>＝20mm，其次，格栅的位置需考虑到与上游轴流风叶出气角的匹配，其存在一个相对最优解。整体上，系统中存在多个零部件，存在不同匹配路径，各参数都存在一个合理的相对最优区间。满足风叶、格栅与导流圈的上述结构匹配关系，将进一步获得最佳风噪。

实施例4

本实施例还体提出了一种空调器，其包括实施例1的轴流风叶1，或包括实施例2的的空调器室外机，或实施例3风机组件。

采用本实施例的空调室外机中风叶1、导流圈2、格栅结构3的配合方案可得到气动性能优势明显的风机系统，同风量下原风机系统与本实施例的风机系统的噪音对比曲线如图17所示，同风量下原风机系统与本实施例的风机系统的功率对比曲线如图18所示。在图17中，横坐标表示标准风量，纵坐标表示噪音，上方的曲线为原风机系统的噪音曲线，下方的曲线为本实施例的风机系统的噪音曲线。在图18中，横坐标表示标准风量，纵坐标表示功率，上方的曲线为原风机系统的功率曲线，下方的曲线为本实施例的风机系统的功率曲线。

从图17和图18的对比曲线可知，本实施例的风机系统性能在同风量下，实施例所述风机系统较原风机系统电机输入功率值降低了约100W(在电机功率为19000m3/h时)；同风量工况下，实施例所述风机系统较原风机系统噪声值降低了1～2dB(A)。实现数据表明本实施例的风机系统具有明显的提升空调器换热效率降低整机噪声的益处，可有效解决原风机系统在大风量需求下风叶转速过高、噪声较大的问题。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

应该理解的是，诸如“轴向”和“径向”之类的术语在上面是参照压缩机的正常操作姿态使用的。此外，这些术语在此已经被用于解释的目的，并且不应该被认为是另外的限制。术语“一般”、“大约”和“基本上”不是无边界的术语，应该按照本领域技术人员解释这些术语的方式来解释。

尽管不同的示例具有图示中所示的特定部件，但是本公开的实施例不限于这些特定的组合。可以将一个示例中的部件或特征中的一些与另一个示例中的特征或部件结合使用。

本领域普通技术人员将理解，上述实施例是示例性的而非限制性的。也就是说，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研究以下权利要求，以确定其真实范围和内容。

Claims (36)

1.一种轴流风叶，包括轮毂和设置在轮毂的圆形外壁上的多个叶片，所述多个叶片中的每个叶片包括背向设置的压力面和吸力面，所述压力面背向所述轮毂的电机连接端，所述吸力面朝向所述轮毂的电机连接端；其中，所述多个叶片中的每个叶片包括相对设置的叶片内缘和叶片外缘，所述叶片内缘靠近叶片与轮毂的连接处，所述叶片外缘远离轮毂；所述多个叶片中的每个叶片还包括相对设置的叶片前缘和叶片尾缘，所述叶片前缘位于叶片的迎风侧，所述叶片尾缘位于叶片的背风侧，

其特征在于，所述多个叶片中的每个叶片沿所述轮毂的圆周方向切分为第一区域、第二区域和第三区域；所述第一区域具有由第一组直线形成的第一夹角，所述第一组直线中的第一直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片外缘与叶片前缘的交点的直线，所述第一组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片前缘与轮毂的交点的直线；所述第二区域具有由第二组直线形成的第二夹角，所述第二组直线中的第一直线为第一组直线中的第二直线，所述第二组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片外缘与叶片尾缘的交点的直线；所述第三区域具有由第三组直线形成的第三夹角，所述第三组直线中的第一直线为第二组直线中的第二直线，所述第三组直线中的第二直线为过所述轮毂的圆心且过所述叶片的压力面的叶片尾缘与轮毂的交点的直线，所述第一夹角、所述第二夹角与所述第三夹角的大小选择为成1：1.25～1.9：1.25～1.9的比例关系。

2.根据权利要求1所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一夹角、所述第二夹角与所述第三夹角的大小选择为成1:1.58:1.63的比例关系。

3.根据权利要求1或2所述的轴流风叶，其特征在于，所述第一夹角和所述第二夹角形成所述风叶的轮缘包角，所述第二夹角和所述第三夹角形成所述风叶的轮毂包角，所述轮缘包角与所述轮毂包角的包角比设计为在0.7至1.0的范围内。

4.根据权利要求3所述的轴流风叶，其特征在于，所述轮缘包角与所述轮毂包角的包角比设计为0.792。

5.根据权利要求1或2所述的轴流风叶，其特征在于，所述叶片的压力面在轴向上设置有三个区域，所述三个区域中的第一区域由过所述叶片的压力面的最高点的第一水平直线和过所述叶片的压力面的叶片尾缘与所述轮毂的交点的第二水平直线限定而成，所述三个区域中的第二区域由过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述轮毂的交点的第三水平直线和过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述叶片的叶尖圆角的交点的第四水平直线限定而成，所述三个区域中的第三区域由过所述叶片的压力面的最高点的第一水平直线和过所述叶片的压力面的叶片前缘与所述叶片的叶尖圆角的交点的第四水平直线限定而成；

其中，限定所述第一区域的第一水平直线和第二水平直线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置成在-0.1至0.1的范围内，限定所述第二区域的第三水平直线和第四水平直线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置成在0.45至0.55的范围内。

6.根据权利要求5所述的轴流风叶，其特征在于，限定所述第一区域的第一水平直线和第二水平直线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置为0.04。

7.根据权利要求5或6所述的轴流风叶，其特征在于，限定所述第二区域的第三水平轴线和第四水平轴线之间的距离与限定所述第三区域的第一水平直线和第四水平直线之间的距离之比设置为0.492。

8.根据权利要求1所述的叶轴流风叶，其特征在于，所述多个叶片在所述轮毂的圆形外壁上等距设置。

9.根据权利要求1或2所述的轴流风叶，其特征在于，所述风叶的轮毂的顶部端面与安装所述风叶的轴孔的顶部端面之间的结构设置为呈梯形的凹槽，所述凹槽的回转面的母线与所述轴孔的轴线形成的夹角的范围在25°至90°的范围内。

10.根据权利要求9所述的轴流风叶，其特征在于，所述凹槽的回转面的母线与所述轴孔的轴线形成的夹角为29°。

11.根据权利要求9或10所述的轴流风叶，其特征在于，在所述凹槽的底部端面设置有轴对称的圆孔，所述圆孔的直径设置为在10mm至15mm的范围内。

12.根据权利要求11所述的轴流风叶，其特征在于，所述圆孔的直径设置为10mm。

13.根据权利要求9或10所述的轴流风叶，其特征在于，在所述轴孔的顶部设置有矩形凹槽，所述凹槽的矩形边长设置为是所述风叶的轴孔的直径的1.2倍至2.0倍。

14.根据权利要求13所述的轴流风叶，其特征在于，所述凹槽的矩形边长设置为是所述风叶的轴孔的直径的1.6倍。

15.根据权利要求8或9所述的轴流风叶，其特征在于，所述凹槽的深度设置为在2mm至4mm的范围内。

16.根据权利要求15所述的轴流风叶，其特征在于，所述凹槽的深度设置为3.2mm。

17.一种空调室外机，其特征在于，所述空调室外机包括壳体，所述壳体内设有权利要求1-16任意一项所述的轴流风叶。

18.根据权利要求17所述的空调室外机，所述壳体上开设有通风孔，所述轴流风叶位于所述通风孔处，所述通风孔上安装有格栅结构，所述格栅结构包括内周支撑结构和外周支撑结构，所述外周支撑结构设置在所述通风孔的周壁上，所述内周支撑结构设置在外周支撑结构内，其特征在于，所述格栅结构包括沿周向均匀分布的径向肋，所述格栅结构的径向肋由流线体截面沿特征线扫掠而成，所述流线体截面与水平方向的安装角设置为沿特征线方向呈线性分布。

19.根据权利要求18所述的空调室外机，其特征在于，所述特征线的起始点的安装角的角度设置为在55°至60°的范围内，沿所述特征线的线性角度增量设置为在10°至15°的范围内。

20.根据权利要求19所述的空调室外机，其特征在于，所述特征线的起始点的角度设置为57.5°，沿所述特征线的线性角度增量设置为10°。

21.根据权利要求18所述的空调室外机，其特征在于，所述格栅结构的径向肋的肋条弯曲方向与所述风叶的转动方向保持一致，并且所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘成“X”型交错布置。

22.根据权利要求18至21中任一项所述的空调室外机，其特征在于，所述径向肋包括长肋和短肋，所述长肋和所述短肋沿周向交替布置，所述长肋包括由所述内周支撑结构向所述外周支撑结构方向依次连接的直线段、第一圆弧段和第二圆弧段，所述短肋包括所述第一圆弧段和所述第二圆弧段，所述直线段、所述第一圆弧段和所述第二圆弧段的终点对应的肋条特征线分别对应于第一直径、第二直径和第三直径，所述第一直径设置为是所述第三直径的0.2倍至0.4倍，所述第二直径设置为是所述第三直径的0.5倍至0.8倍。

23.根据权利要求22所述的空调室外机，其特征在于，所述第一直径设置为是所述第三直径的0.26倍，所述第二直径设置为是所述第三直径的0.642倍。

24.根据权利要求22所述的空调室外机，其特征在于，第一圆弧段的圆弧半径和所述第二圆弧段的圆弧半径均设置成是所述第三直径的0.3至0.5倍。

25.根据权利要求24所述的空调室外机，其特征在于，所述第一圆弧段的圆弧半径设置为是所述第三直径的0.4倍。

26.根据权利要求24所述的空调室外机，其特征在于，所述第二圆弧段的圆弧半径设置为是所述第三直径的0.36倍。

27.根据权利要求22所述的空调室外机，其特征在于，所述长肋和所述短肋中的一个的所述流线体截面与水平方向的安装角设置为沿特征线方向采用可变安装角分布，所述长肋和所述短肋中的另一个的所述流线体截面与水平方向的安装角设置为采用常数分布。

28.根据权利要求22所述的空调室外机，其特征在于，所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘的交点所处的直径设置为是所述第三直径的0.4倍至0.8倍。

29.根据权利要求28所述的空调室外机，其特征在于，所述径向肋的特征线与所述叶片的尾缘的交点所处的直径设置为是所述第三直径的0.63倍。

30.根据权利要求18至29中任一项所述的空调室外机，所述格栅结构包括相对于所述内周支撑结构同心设置的多个环状肋，所述多个环状肋呈同心圆的形式沿径向逐步向外布置，所述环状肋中的相邻两条环状肋之间的距离设置为在8.5mm至10mm的范围内。

31.根据权利要求30所述的空调室外机，其特征在于，所述环状肋中的相邻两条环状肋之间的距离设置为9.7mm。

32.一种风机组件，其特征在于，所述风机组件用于权利要求18-31中任意一项所述的空调室外机，所述风机组件安装在所述空调室外机的壳体的通风孔处。

33.根据权利要求32所述的风机组件，其特征在于，所述风机组件包括导流圈，所述轴流风叶位于所述导流圈形成的环形空间内，所述轴流风叶的最高点与所述风机组件的前面板平面之间的距离以hf1表示，所述轴流风叶的最高点与所述格栅结构的最低点之间的距离以hf2表示，所述轴流风叶的直径与所述导流圈的最小直径处的半径差以hf3表示，其中，hf3设置为在8mm至12mm范围内时，hf1设置为在-10mm至0mm的范围内，hf2设置为在10mm至30mm的范围内，并且hf1+hf2>＝20mm。

34.根据权利要求33所述的风机组件，其特征在于，hf1的值为-3mm。

35.根据权利要求34所述的风机组件，其特征在于，hf2的值为18mm。

36.一种空调器，其特征在于，其包括权利要求1-16任意一项所述的轴流风叶，或包括权利要求17-31任意一项所述的空调室外机，或包括权利要求32-35任意一项所述的风机组件。