CN1940307A - 风扇及具有所述风扇的鼓风机单元 - Google Patents

风扇及具有所述风扇的鼓风机单元 Download PDF

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Abstract

一种风扇(100)，所述风扇具有在径向上相对于旋转轴(R0)延伸的多个叶片(120)以及设置在叶片(120)的径向外边缘(121)上的环形部(130)。进一步而言，风扇(100)具有第一连接壁(133)和第二连接壁(134)。第一连接壁(133)从环形部(130)延伸到各叶片(120)的径向外边缘(121)的一部分，所述部分相对于空气流动方向(D2)从环形部(130)朝着上游位置突出。第二连接壁(134)具有大致呈三角形的形状。第二连接壁(134)自第一连接壁(133)连续延伸，并且相对于叶片(120)的旋转方向(D1)连接到第一连接壁(133)的前侧面上的环形部(130)。举例而言，风扇(100)被安放在护罩(200)内，从而构成鼓风机单元(10)。

Description

风扇及具有所述风扇的鼓风机单元
技术领域
本发明涉及一种在风扇叶片的径向外边缘处具有环形部的风扇和一种具有所述风扇的鼓风机单元。
背景技术
日本公开出版物第2005-106003号(美国第2005/0074333 A1号)披露了一种具有位于叶片的径向外边缘上的环形部的风扇，如图9中所示。环形部130关于风扇100轴向的轴向尺寸小于叶片120的轴向尺寸。环形部130具有大致在轴向上延伸的环形壁以及以铃状形式从环形壁的上游端沿径向外侧延伸的延伸部131。
在图9中所示的风扇中，延伸部131被设置成使连接到环形部130的环形壁的基点相对于叶片120的轴向尺寸被设置在起至距叶片120的径向外边缘121的上游端122的距离的25％的点处并至85％的点处终止的范围内，以提高鼓风效率。即，叶片120的上游端122位于环形部130的上游。
进一步而言，风扇100具有位于叶片120的上游端122上的连接壁133，以减少在叶片120的径向外边缘121处从正压侧至负压侧的空气泄漏。连接壁133在轴向上延伸并连接到环形部130。然而，连接壁133的前端133a基本上垂直于风扇100的旋转方向D1。在旋转期间，前端133a在通过沿径向向内的方向流入叶片120的空气时立刻移动。因此，空气(箭头A1)在前端133a附近可能会被扰动，从而造成噪音的增加。
发明内容
考虑到前述问题提出本发明，本发明的一个目的是提供一种在风扇叶片的径向外边缘处具有连接壁部分的风扇以及一种具有所述风扇的鼓风机单元，其中所述风扇能够降低气流的扰动。
根据本发明的一个方面，风扇具有在径向上相对于旋转轴延伸的多个叶片以及设置在所述叶片的径向外边缘上的环形部。所述叶片的所述径向外边缘相对于气流方向从所述环形部朝着上游位置突出。所述风扇进一步具有第一连接壁和第二连接壁。所述第一连接壁在所述环形部与各叶片的所述径向外边缘的一部分之间延伸，所述部分自所述环形部突出。所述第二连接壁具有大致为三角形的形状。所述第二连接壁自所述第一连接壁延伸，并且相对于所述叶片的旋转方向连接到所述第一连接壁的前侧面上的环形部。
因此，所述第二连接壁限定相对于所述旋转方向倾斜的前端。在所述风扇的旋转期间，所述前端相对于所述旋转方向倾斜移动。因此，较小可能地扰动从径向向外的方向流入所述叶片的空气。同样地，将会降低由于空气的扰动所造成的噪音。
举例而言，上述风扇被应用于具有护罩的鼓风机单元中。所述护罩具有限定护罩轮廓的基座部分、护罩环形部以及从所述护罩环形部延伸到所述基座部分的空气导向部。所述风扇被安放成使所述环形部在径向上位于所述护罩环形部的内部。由于上述风扇的结构有效地降低噪音，因此会改善所述鼓风机单元的噪音降低特性。在上述风扇被安放在护罩内的情况下，其中所述护罩环形部被移置，并且所述风扇部分地位于所述基座部分的轮廓外，会进一步改善噪音降低特性。
附图说明
本发明的其它目的、特征和优点从以下参照附图所进行的详细说明变得更加清楚，其中相同的部件由相同的参考符号来表示，其中：
图1为根据本发明的一个例示性实施例的具有冷却风扇的鼓风机单元的平面图；
图2为沿图1中的线II-II所截得的鼓风机单元的示意性横截面图；
图3为根据本发明的例示性实施例的冷却风扇的平面图；
图4为沿图3中的线IV-IV所截得的冷却风扇的示意性横截面图；
图5为从径向外侧(即，在图4中的箭头D3所标示的方向上)所观察到的根据本发明的例示性实施例的冷却风扇的侧视图；
图6为根据本发明的例示性实施例的冷却风扇的说明性放大透视图；
图7为显示例示性实施例的冷却风扇的声级和不具有延伸壁的比较风扇的声级关于频率的测量结果的曲线图；
图8为根据本发明的另一例示性实施例的具有冷却风扇的鼓风单元的平面图；和
图9为作为现有技术的冷却风扇的说明性透视图。
具体实施方式
现在将参照图1至图7说明本发明的例示性实施例。
如图1中所示，举例而言，冷却风扇100被应用于鼓风机单元10中。为电扇的冷却风扇100被安放在护罩200内并由电动机300驱动。
举例而言，鼓风机单元10通过设置在护罩200的拐角处的四个固定部250固定到车辆散热器(图中未示)。如图2中所示，鼓风机单元10被设置在散热器的芯部1a的发动机侧，并且用于使冷却空气通过散热器的芯部1a(图2中的箭头所示)。举例而言，鼓风机单元10为抽吸型并被设置成通过车辆的格栅(grill)将冷却空气抽吸到发动机内。即，鼓风机单元10使冷却空气通过散热器的芯部1a并继而流入冷却风扇100。
冷却风扇100为轴流式风扇。冷却风扇100由通常包括20％玻璃纤维的聚丙烯制成。如图3和图4中所示，冷却风扇100具有凸起部110、叶片120和环形部130。凸起部110、叶片120和环形部130通过注射成型而形成一体。在图3中，冷却风扇100顺时针地旋转。在图3至图6中，箭头D1标示冷却风扇100的旋转方向，箭头D2标示空气的大致流动方向。
如图4中所示，凸起部110具有圆柱形形状。圆柱形凸起部110的轴线与冷却风扇100的旋转轴R0相一致。位于相对于空气流动方向D2的上游侧(图4中的右侧)的凸起部110的上游端被壁部封住。位于相对于空气流动方向D2的下游侧(图4中的左侧)的凸起部110的下游端是敞开的。
金属插入件111通过嵌入成型被插入封闭圆柱形凸起部110的轴向端部的所述壁部的中间处。举例而言，金属插入件111由铝制成。进一步而言，在金属插入件111的中心处，轴孔111a被形成以接收及连接电动机300的轴。
叶片(举例而言，五个叶片)120被设置成在径向上自凸起部110的外周边延伸。举例而言，冷却风扇100的外径为340mm。通常，考虑到安装到车辆上的可安装性以及鼓风效率，冷却风扇100的外径被设定在大致介于250mm与400mm之间的范围内。
环形部130具有基本上为环形或轮环形并位于叶片120的径向外边缘121处。环形部130相对于凸起部110的轴向D4在径向外边缘121处具有小于叶片120的叶片宽度(轴向尺寸)Bw的环宽度(轴向尺寸)Rw。举例而言，环宽度Rw与叶片宽度Bw的比值在20％和80％之间的范围内。在图4中，双点划线显示叶片120在旋转期间的路径。
进一步而言，环形部130具有环形壁和延伸部131。环形壁在大致平行于旋转轴R0的方向上延伸。延伸部131相对于气流以铃状形式从环形部130的环形壁的上游端朝着叶片120的上游位置延伸。另外，延伸部131在弯曲时(R所标示的部分)沿径向向外的方向扩展。
进一步而言，延伸部131的环形基点(曲线R的开始点)132相对于凸起部110的轴向D4设置在包含叶片宽度Bw的60％的范围内，所述范围开始于距叶片120的径向外边缘121的上游端122的距离的25％处。即，环形基点132相对于叶片宽度Bw设置在起至距上游端122的距离的25％的点处并至85％的点处终止的范围内。
更优选地，基点132被设置在起至距叶片120的径向外边缘121的上游端122的距离的35％的点处并至75％的点处终止的范围内。在所述例示性实施例中，如图4中所示，基点132被设置在基本上为叶片宽度Bw的50％的点处。同样地，叶片120的径向外边缘121的上游端122在轴向D4上从环形部130突出。
此外，如图5中所示，各具有基本上为三角形形状的连接壁(第一连接壁)133分别在环形部130的上游位置和下游位置处设置在叶片120的径向外边缘121上。即，连接壁133分别被设置在叶片120的径向外边缘121的上游部分和下游部分上，所述上游部分和所述下游部分在轴向上从环形部130的环形壁的上游端和下游端突出。连接壁133在轴向上延伸并连接到环形部130的环形壁。
此外，如图5中所示，延伸壁(第二连接壁)134相对于旋转方向D1被设置在连接壁133的前侧面上，其中所述连接壁被设置在叶片120的径向外边缘121的上游部分上。延伸壁134在旋转方向D1上从连接壁133的前端连续延伸。延伸壁134具有实质为三角形的形状。
举例而言，延伸壁134以直角三角形的形式形成于连接壁133与环形部130之间。延伸壁134的第一侧边134b连接到连接壁133的前端。延伸壁134的第二侧边134c连接到环形部130，其中所述第二侧边相对于直角拐角位于第一侧边134b的相对侧。
另外，延伸壁134的第三侧边134a倾斜于轴向D4，其中所述第三侧边为直角三角形的斜边并对应于延伸壁134的前端。第三侧边134a具有位于下游侧的第一端和位于上游侧的第二端。第三侧边134a倾斜成使第一端在旋转方向D4上领先于第二端。举例而言，第三侧边134a相对于轴向D4在5°和60°之间的范围内倾斜。优选地，第三侧边134a基本上以20°倾斜于轴向D4。
图1中所示的护罩200由通常包括25％至30％玻璃纤维的聚丙烯制成。用于安装到散热器的固定部250和护罩200的各部分210至240通过注射成型而形成一体。护罩200的外部形状(即，轮廓)对应于散热器的芯部1a的形状。举例而言，护罩200具有矩形轮廓。
在护罩200的大体中间部分中，护罩环形部210被形成为环绕冷却风扇100。如图2中所示，在冷却风扇100被固定到具有电动机300的护罩200的条件下，护罩环形部210位于环形部130的径向外侧面上。
另外，空气导向部220形成于护罩环形部210与护罩200的矩形周边部分(基座部分)之间。空气导向部220相对于气流从护罩环形部210朝着冷却风扇100的上游位置扩展。如图2中所示，连接到护罩环形部210的空气导向部220的基点(开始点)221位于与环形部130的延伸部131的基点132相邻的位置处。
如图1中所示，圆形的电动机保持部230形成于护罩环形部210的中心处。电动机保持部230由在径向上延伸并连接到护罩环形部210的多个电动机撑杆(motor stay)240支撑。
电动机300被固定到电动机保持部230，并且电动机300的轴(图中未示)被容纳并连接在冷却风扇100的轴孔111a中。因此，电动机300的轴和冷却风扇100被互相固定。举例而言，电动机300为公知的d.c.永磁电动机并连接到控制器(图中未示)。控制器被设置成通过改变供应到电动机300的电流的ON-OFF时间比来改变平均电流值。因此，直接连接的冷却风扇100的转速根据所需的散热器冷却性能而变化，从而控制冷却风扇100所吹送的空气量。
在上述鼓风机单元10中，冷却风扇100被电动机300驱动，使得冷却空气的流动通过散热器的芯部1a。同样地，使得流过散热器内部的冷却水容易散热。
在上述的冷却风扇100中，三角形延伸壁134相对于旋转方向D1形成于连接壁133的前侧面上。延伸壁134具有相对于旋转轴D4倾斜的前端134a。在冷却风扇100的旋转期间，前端134a沿旋转方向D1斜对着移动，即，如图6中的箭头1、2、3所示随着通过自叶片120的径向外侧流动的空气而顺序移动。因此，在叶片120的上游部分122的前端134a处较小可能地扰动气流。进一步而言，将会降低由于空气的扰动而造成的噪音。
图7显示关于1/3倍频带频率的声级的测量结果。在具有延伸壁134的例示性实施例的冷却风扇100中，声级在整个宽频区域中是降低的，并且总水平L为68.6dB。相反地，在作为比较实例的不具有延伸壁123的比较风扇中，总水平L为74dB。因此，例示性实施例的冷却风扇100的声级在总水平L处与比较风扇相比降低5.4dB。另外，实施例的风扇的冷却效率实质近似于不具有延伸壁134的比较风扇的冷却效率。因此，在比较风扇中已经获得，不会对冷却效率有不利影响。
(修改)
在上述实施例中，延伸壁134具有直角三角形形状。然而，延伸壁134的形状不限于直角形状，只要前端134a相对于旋转轴D4倾斜即可。另外，前端134a不必始终为笔直的。前端134a可以向外或向内弯曲，只要前侧面134a相对于轴向D4倾斜并在径向向内的方向上顺序通过在风扇100中流动的空气即可。
在上述的实施例中，如图1中所示，冷却风扇100被设置在护罩200内，使得当在轴向D4上观察时，冷却风扇100的径向外端121被包括在护罩200的矩形轮廓内。然而，冷却风扇100可以被应用于鼓风机单元中，其中从护罩200的中心处移置风扇的旋转轴R0，并且风扇100的径向外端121部分地位于护罩200的矩形轮廓外，如图8中所示。在这种情况下，在位于护罩200的轮廓外的位置处可能会扰动气流。通过将所述实施例的冷却风扇100应用于图8中所示的鼓风单元中可以有效地增强噪音降低效果。
进一步而言，鼓风机单元10不限于抽吸型，而可以采用挤压型，其中护罩200的空气导向部220和芯部1a相对于气流方向位于冷却风扇100的下游。
在上述的实施例中，冷却风扇100被应用于由电动机300驱动的鼓风机单元10中。然而，本发明不限于以上所述。举例而言，冷却风扇100可以用于通过车辆发动机的驱动力而旋转的发动机风扇。
在上述实施例中，冷却风扇100被设置成使气流通过散热器100。然而，冷却风扇100的使用不限于以上所述。冷却风扇100可以用于供其它目的用的热交换器，例如用于使空调中的致冷剂凝结的冷凝器、用于冷却机油的机油冷却器、用于冷却进入的空气的中间冷却器。
进一步而言，与鼓风效率的提高有关，连接壁133可以仅设置在叶片120的径向外端121的上游侧。可供选择地，连接壁133可以被设置在叶片120的径向外边缘121未形成环形部130的一部分处。
以上说明了本发明的例示性实施例。然而，本发明不限于上述实施例，而在不偏离本发明的本质的前提下可以以其它方式实施。

Claims (8)

1.一种风扇(100)，所述风扇包括：
在径向上相对于旋转轴(R0)延伸的多个叶片(120)；
设置在叶片(120)的径向外边缘(121)上的环形部(130)，其中各叶片(120)的径向外边缘(121)的一部分(122)相对于空气的流动方向(D2)从环形部(130)朝着上游位置突出；
第一连接壁(133)，所述第一连接壁在环形部(130)与叶片(120)的径向外边缘(121)的部分(122)之间延伸；以及
具有大致呈三角形的形状的第二连接壁(134)，其中第二连接壁(134)自第一连接壁(133)延伸，并且相对于叶片(120)的旋转方向(D1)连接到所述第一连接壁的前侧面上的环形部(130)。
2.根据权利要求1所述的风扇，其中：
第二连接壁(134)相对于旋转方向(D1)限定其前侧面上的前端部分(134a)，以及
前端部分(134a)相对于旋转轴(R0)倾斜。
3.根据权利要求2所述的风扇，其中前端部分(134a)相对于旋转轴(R0)的倾斜角度在5°和60°之间的范围内。
4.根据权利要求2所述的风扇，其中前端部分(134a)相对于旋转轴(R0)的倾斜角度大致为20°。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的风扇，其中：
前端部分(134a)具有连接到环形部(130)的第一端和连接到第一连接壁(133)的第二端，以及
前端部分(134a)倾斜成使所述第一端相对于旋转方向(D1)领先于所述第二端。
6.一种具有根据权利要求1至4中任一项所述的风扇(100)的鼓风机单元(10)，所述鼓风机单元包括：
将风扇(100)安放在其内的护罩(200)，其中
护罩(200)具有限定大体为矩形的轮廓的基座部分、限定环形壁的护罩环形部(210)以及在所述基座部分与护罩环形部(210)之间延伸的空气导向部(220)，以及
风扇(100)被设置成使风扇(100)的环形部(130)在径向上位于护罩环形部(210)的内部。
7.根据权利要求6所述的鼓风机单元，其中：
风扇(100)被设置成使旋转轴(R0)被从护罩(200)的中心部分移置，并且风扇(100)部分地位于护罩(200)的所述基座部分的轮廓外。
8.根据权利要求6所述的鼓风机单元，其中：
当在平行于风扇(100)的旋转轴(R0)的方向上观察时，护罩环形部(200)部分地位于所述基座部分的轮廓外。
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