CN1955493A

CN1955493A - 离心式风扇

Info

Publication number: CN1955493A
Application number: CNA2006101374750A
Authority: CN
Inventors: 永松秀规; 田村友哉
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2007-05-02
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: US20070098571A1; CN100480516C; JP4935048B2; JP2007120378A

Abstract

本发明提供了一种离心式风扇。该离心式风扇包括用于通过转动产生空气流的叶轮，以及用于使叶轮转动的电机。该叶轮包括多个主叶片和多个辅助叶片。在离心式风扇中，通过将辅助叶片连接到杯状部分的外表面，抑制了在杯状部分的外表面附近流动的空气的紊流，并降低了离心式风扇的噪音。在两个相邻辅助叶片之间形成相对于中心轴线方向穿过的开口，该开口下侧的开口端朝相定子侧倾斜，从而流向外表面的一些空气有效地流入到杯状部分中，由此将空气提供给定子并抑制定子的温度升高。

Description

离心式风扇

技术领域

本发明涉及一种用于鼓风的电动操作的离心式风扇。

背景技术

传统上，在用于沿轴向吸气并沿径向排气的离心式风扇中，设置有具有多个叶片的叶轮，该多个叶片沿周向设置并以旋转轴线为中心，对叶轮进行了各种修改以实现消音，提高风量性能，并且抑制在电机温度升高时出现的性能降低。

例如，公开了一种多叶片风扇，其中进口段(inducer section)与叶片的内侧连接。另外，公开了一种叶轮，其中通过使叶片的形状成为涡轮风扇和多叶片式风扇的组合，使得与相同尺寸的普通形状的多叶片式风扇相比，提高了风扇效率。

公开了一种技术，其中叶轮构造包括与叶片内侧的旋转轴垂直的板状气流引导装置，该气流引导装置设置在气流的运动路径上，以改变气流的模式，从而降低噪音，并且公开了一种技术，该技术在叶轮下部的叶片之间形成与气孔连通的开口，从而在叶轮转动时降低噪音或流值(current value)。

在使用包括用于容纳位于中央部分处的电机的杯状部分的叶轮的离心式风扇中，在杯状部分的外表面附近易于生成空气的紊流，当该紊流远离杯状部分朝外侧运动并流入到沿周向设置的叶片中时，离心式风扇的噪音增加。另外，因为空气可能不会被提供到杯状部分内部，所以在容纳在该杯状部分中的定子处产生的热易于保留在其中，从而抑制定子的温度升高是很重要的。

发明内容

在本发明中，由在杯状部分的外表面附近流动的空气导致的紊流生成得到有效抑制，并且通过设置多个辅助叶片降低了离心式风扇的噪音。还通过这些辅助叶片向定子提供空气，从而还抑制了定子的温度升高。

本发明涉及一种离心式风扇，该离心式风扇包括：大致圆柱形底的杯状部分，该杯状部分具有以预定中心轴线作为中心的圆柱形轭部分；固定在所述杯状部分的内表面上的场磁体；包括叶片组件的叶轮，该叶片组件连接到所述杯状部分并在所述杯状部分的外侧的环形区域中径向设置，所述叶轮在与所述杯状部分一起转动时从所述杯状部分的底部吸入空气并且沿远离所述中心轴线的方向排出空气，所述叶片组件包括：沿所述叶轮的周边设置的多个主叶片；以及多个辅助叶片，这些辅助叶片连接到所述杯状部分的外表面，并且在所述杯状部分的位于所述杯状部分的外表面与所述多个主叶片之间的开口侧，与所述多个主叶片直接或间接连接；壳体，该壳体包括用于覆盖所述叶轮的周边的侧壁部，用于覆盖所述杯状部分的所述开口侧的基部(base patr)，和形成有面对所述杯状部分的底部的进气口的盖部，在所述侧壁部与所述叶轮之间的流动通道的宽度朝向排气口逐渐变宽；轴承机构，该轴承机构用于相对于所述基部以所述中心轴线为中心转动地支撑所述杯状部分；以及定子，该定子固定在所述基部上，并且其至少一部分设置在所述杯状部分中，用于在所述场磁体之间产生以所述中心轴线为中心的转矩。

本发明的其它特征、要素、步骤、优点和特性将根据以下参照附图对其优选实施例的详细描述中变得更加明显。

附图说明

图1是表示本发明一个实施例的离心式风扇的构造的剖视图；

图2是表示离心式风扇的平面图；

图3是表示叶轮的立体图；

图4是表示叶轮的另一示例的平面图；

图5是表示叶轮的另一示例的平面图；

图6是表示叶轮的另一示例的剖视图；

图7是表示叶轮的另一示例的剖视图；

图8是表示叶轮的另一示例的平面图；

图9是表示叶轮的另一示例的平面图；

图10是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图11是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图12是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图13是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图14是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图15是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；

图16是表示辅助叶片的另一示例的剖视图；以及

图17是表示辅助叶片的另一示例的剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图针对各个实施例，对根据本发明的离心式风扇进行描述。本发明不限于下述的示例。

图1是表示根据本发明一个实施例的离心式风扇1的构造的视图，表示了沿着包括中心轴线J1的平面切割的纵向剖面。图2是表示离心式风扇1的平面图。在图1中省略了对左右侧的壳体10的端部的图示，并且在图2中示出了除去了壳体10的上表面的盖部(在图1中用附图标记111表示)的状态。如图1和2所示，离心式风扇1包括：叶轮2，其用于通过转动来产生气流；以及电机3，其连接到叶轮2，用于使叶轮2绕预定的中心轴线J1转动，其中叶轮2和电机3容纳在壳体10中。离心式风扇1用作电力操作的风扇，用于对电子产品和电子设备进行空气冷却。

如图1所示，壳体10包括：盖部111，其形成有进气口12；以及基部112，其安装有下述的定子部31，该壳体10进一步包括侧壁部113，其覆盖叶轮2的外周，如图2所示。通过将盖部111安装在包括图2所示的基部112和侧壁部113的壳体主体11上来组装壳体10，并且在壳体10包围叶轮2时形成空气流动通道(即，通过壳体10来调节和馈送通过叶轮2的转动而产生的气流)。侧壁部113与叶轮2之间的流动通道宽度的形状朝向排气口13逐渐变宽(参见图2)，并且壳体10中的基部112与侧壁部113之间的空间被堵塞。

电机3是外转子型电机，如图1所示，并且包括作为固定组件的定子部31和作为转动组件的转子部32，其中通过下述的轴承机构相对于定子部31以中心轴线J1为中心转动地支撑转子部32。以下描述为了方便起见，以转子部32侧作为沿中心轴线J1的上侧，以定子部31侧作为下侧，但是中心轴线J1不必与重力方向一致。

定子部31固定在作为壳体10的下表面的基部112上，并且大致圆柱形的轴承保持部311安装在形成于基部112的中央部分处的圆柱形区域，该轴承保持部以中心轴线J1为中心并从基部112向上(即，转子部32侧)伸出。在轴承保持部311的内侧，在中心轴线J1方向的上部和下部上设置用作轴承机构的球轴承312、313，并在球轴承313的下侧设置预载弹簧314。

定子部31还包括：定子315，其固定在轴承保持部311的周边上(即，固定在轴承保持部311的周边处的基部112上)；以及电路基板316，其在定子315与基部112之间电连接到定子315上，并且安装有用于对定子315进行电流控制的电子组件。

转子部32包括：大致圆柱形底的杯状部分321，其以中心轴线J1为中心，并具有面向下的开口3211(即，面向基部112的开口3211)；大致圆柱形的场磁体322，其固定在杯状部分321的内表面上，面向定子315；以及轴323，其从杯状部分321的底部(即，杯状部分321上端处的大致圆盘形的区域)向下伸出。

轴323通过压配合并固定在轴套324(其固定在杯状部分321的底部)上而安装在杯状部分321上，并且轴323被插入到轴承保持部311中并由球轴承312、313可转动地支撑。在轴323的下端附近安装用于接合(engage)弹簧314的接合构件3231，其中在通过弹簧314向球轴承313施加预载时，轴323和球轴承312、313被保持在适当的位置。

在离心式风扇1中，球轴承312、313用作用于相对于基部112以中心轴线J1为中心转动地支撑杯状部分321的轴承机构。在对经由电路基板316提供给定子315的驱动电流进行控制并且在定子315与场磁体322之间产生以中心轴线J1为中心的转矩(即，转动力)时，轴323以及叶轮2(包括连接到杯状部分321的叶片组件22)与杯状部分321一起以中心轴线J1为中心转动。轴323可以直接安装到杯状部分321上，而不需要其之间的轴套324。

在离心式风扇1中，基部112覆盖杯状部分321的开口3211侧，并且杯状部分321的内侧设置有大致圆柱形底的轭构件3212，该轭构件3212包括以中心轴线J1为中心的圆柱形轭部分321a。轭构件3212由具有磁性的金属制成，场磁体322安装在轭部分321a的内表面上，轴套324安装在该轭部分的底部的中央。杯状部分321的外侧设置有由树脂制成的大致圆柱形底的外侧杯状部分3213，该外侧杯状部分与整个叶轮2一体模制，并且与轭构件3212形成压配合并固定。杯状部分321的构造不限于图1的构造，例如轭构件3212可以为圆柱形，外侧杯状部分3213可以连接到轴323或轴套324，或者可以省去外侧杯状部分3213并且叶轮2可直接连接到轭构件3212的开口。

图3是表示叶轮2和与叶轮2一体模制的外侧杯状部分3213的立体图。叶轮2包括在杯状部分321的外侧的环形区域(以中心轴线J1为中心)中径向设置的叶片组件22，如图1至3所示。在离心式风扇1中，当叶轮2与杯状部分321一起转动时，空气从面向叶轮2的上侧(即，杯状部分321的底部)的进气口12吸入，并且空气沿远离中心轴线J1的方向排出，从而如上所述将空气沿着侧壁部113导向排气口13。

叶片组件22包括：多个主叶片221，其沿着叶轮2的周边设置，并与杯状部分321的外表面321b(外侧杯状部分3213)隔开一定距离；以及多个辅助叶片222，其沿着杯状部分321的外表面321b设置在杯状部分321与该多个主叶片221之间。在图2中，主叶片221的远端除了一段之外均隐藏，但是该多个主叶片221中的每一个均被形成为沿叶轮2的转动方向51倾斜同时指向外侧的前倾叶片(forward blade)。该多个主叶片221的下部在基部112侧，并垂直于中心轴线J1并通过以中心轴线J1为中心的环形板23连接，其上端通过一体模制的环形连接部分24连接。在图2中，省略了连接部分24的一段以示出主叶片221的形状(与图4至图7中相同)。

该多个辅助叶片222中的每一个是向与叶轮2的转动方向51相反的一侧倾斜同时指向外侧的后倾叶片(backward blade)，如图2所示，并且该多个辅助叶片222连接到杯状部分321的外侧杯状部分3213的外表面321b，而且该多个辅助叶片222的最外侧区域连接到环形板23的内侧区域上。辅助叶片222在基部112侧直接连接到每两个主叶片221中的一个主叶片221上，并且该多个辅助叶片222中的每一个都延续到该多个主叶片221中的一个，如图1和2所示。因此，在主叶片221与辅助叶片222之间的区域用作肋，并且辅助叶片222本身也用作肋，从而提高了叶轮2的刚度。

特别地，当叶轮2是由树脂模制的时，通过在基部112侧使用环形板23连接主叶片221和辅助叶片222，有利于叶轮2的模制(树脂注入，从模具取出等等)。如果在叶轮2的刚度和模制方面没有出现问题，则主叶片221和辅助叶片222可以明显地分开，并且该多个辅助叶片222可以通过环形板23间接连接到该多个主叶片221。辅助叶片222可以通过插入模制等连接到轭构件3212(参见图1)的外表面。

在叶片组件22中，在空气从辅助叶片222到主叶片221平滑流入方面，主叶片221和辅助叶片222优选地连续。另一方面，如果在杯状部分321与主叶片221之间未设置障碍，则空气到主叶片221的流入效率提高。在离心式风扇1中，主叶片221和辅助叶片222被设计为连续，并且在主叶片221与辅助叶片222(即，边界)之间叶轮2沿中心轴线J1方向的宽度较小，从而实现通过辅助叶片222来抑制紊流的效果，并且减小了由于在主叶片221处产生的气流而造成的辅助叶片222对于离心式风扇1的性能(例如，静压风量性能)的影响。具体的优选设计条件包括：在多个主叶片221与多个辅助叶片222之间叶轮2沿中心轴线J1方向的宽度(在图1中，用附图标记W表示)小于或等于该多个主叶片221沿中心轴线J1方向的长度(用附图标记L表示)的1/3。因为通过沿杯状部分321的外表面流动的空气使紊流区域在外表面的下部附近变宽，所以辅助叶片222的远离基部112的一侧的边缘2222朝向基部112倾斜，同时从杯状部分321的外表面321b朝外侧延伸，并且在离心式风扇1中，辅助叶片222相对于中心轴线J1方向的宽度从叶轮2的周边侧朝向杯状部分321逐渐增大，如图1所示。结果，在不降低风扇性能的情况下有效地抑制了紊流的产生。当主叶片221与辅助叶片222直接连接时，在主叶片221与辅助叶片222之间叶轮2沿中心轴线J1方向的宽度是在一个主叶片221与一个辅助叶片222之间沿上下方向的最小宽度，并且当主叶片221与辅助叶片222通过环形板23间接连接时，该宽度是环形板23的厚度。

在叶轮2中还设置有多个开口25，该多个开口相对于中心轴线J1方向穿过该多个辅助叶片222之间，如图1至3所示。如图1所示，该多个开口25的基部112侧的开口端包括多个辅助叶片222的在基部112侧的边缘2221，并且开口端的在多个主叶片221侧的区域251(即，在环形板23内侧的区域)比在中心轴线J1侧的区域252(即，在杯状部分321的开口3211侧的区域)更靠近基部112。因此，开口端朝向定子315与电路基板316之间的间隙倾斜。为了使开口端倾斜，辅助叶片222的在基部112侧的边缘2221朝向基部112倾斜，同时从杯状部分321的开口3211朝外侧延伸。

已经描述了离心式风扇1的构造，在离心式风扇1中，在杯状部分321的外表面321b与主叶片221之间设置了多个辅助叶片，该多个辅助叶片连接到外表面321b，并且直接连接到基部112侧的主叶片221(可以通过环形板23间接连接)，从而通过辅助叶片222吸入在杯状部分321的外表面321b附近流动的空气，由此空气被平滑地导入到主叶片221中而不会停滞。结果，抑制了在杯状部分321的外表面321b附近的紊流的产生，空气平滑地流向主叶片221，从而降低了离心式风扇1的噪音。

在离心式风扇1中，因为定子315的至少一部分被设置在杯状部分321中，所以当电机3转动时，在定子315中产生的热易于保留，但是因为在两个相邻辅助叶片222之间设置相对于中心轴线J1方向穿过的开口25，所以一些沿着杯状部分321的外表面321b流动的空气流入到杯状部分321的内部(空气从杯状部分321流出的区域也形成在排气口13侧)，另外，当通过辅助叶片222在开口25附近产生气流时，空气被有效地输送至杯状部分321，从而通过向定子315供应空气而抑制了定子315的温度升高。虽然这取决于设计条件，但如果在未形成开口25的叶轮中，定子315的温度为大约115℃，则通过设置开口25使温度降低至大约47℃。

通过使该多个开口25的基部112侧的开口端朝向定子315或电路基板316(具体地，朝向定子315与电路基板316之间的间隙)倾斜，可以提高流向定子315的空气的供应效率，并且可以进行对电路基板316的冷却。

下面将描述用于叶轮2的主叶片221和辅助叶片222的各种其它形状。图4至9是表示叶轮的其它示例的视图。在图2所示的叶轮2中，各个辅助叶片222是后倾叶片，但是辅助叶片的形状不限于后倾叶片，各个辅助叶片222a可以是如图4所示的叶轮2a中的前倾叶片，或者各个辅助叶片222b可以是如图5所示的叶轮2b中的从杯状部分321沿径向线性延伸的径向叶片。叶轮2a和叶轮2b的主叶片221是前倾叶片，与叶轮2中的相同。

进行了对于叶轮2、2a、2b和仅设置有主叶片221的叶轮(未示出)的噪音值的比较实验，结果为54.1dB(A)、55.2dB(A)、54.8dB(A)和55.8dB(A)。因此，当主叶片221被形成为前倾叶片以提高风扇的静压时，通过使辅助叶片222形成为后倾叶片，噪音值明显减小最多。即使辅助叶片不是后倾叶片，通过设置辅助叶片仍然降低了噪音。

主叶片不限于图2的叶轮2中的前倾叶片，例如可以是主叶片221a或主叶片221b，主叶片221a是图6所示的叶轮2c中的径向叶片，主叶片221b是图7所示的叶轮2d中的后倾叶片。

在叶轮2的叶片组件22中，每三个或更多个主叶片221，可以连接一个主叶片221和一个辅助叶片222，或者辅助叶片222可对于全部主叶片221连续地形成，如图8所示的叶轮2e中那样。辅助叶片的形状不限于平板形，各个辅助叶片222c可以弯曲，同时在从上侧观看叶轮2f时各个辅助叶片从杯状部分321向叶轮2f的周边侧延伸，如图9所示。

另外，辅助叶片222和杯状部分321的连接范围不仅是如图1所示的相对于中心轴线J1方向从杯状部分321的外表面321b的中间到下端的范围，而且可以是如图10所示的从杯状部分321的上端到下端的范围、如图11所示的相对于中心轴线J1方向从外表面321b的中间到中间的范围、或者可以是如图12所示的从杯状部分321的上端到低于下端的范围。另外，辅助叶片222的下侧边缘2221和上侧边缘2222可以弯曲，如图13所示，或者上侧边缘2222和平行于中心轴线J1的边缘2223可以连续，如图14和15所示。

因此，叶片的形状、数量和尺寸可以按照各种方式变化，并且根据安装离心式风扇1的设备、所需的风量性能等来确定主叶片221和辅助叶片222的形状等。抑制了在杯状部分321的外表面321b附近的紊流的产生，并且对于任何类型的主叶片221和辅助叶片222降低了噪音。

已经描述了本发明的实施例，但本发明不限于以上实施例，可以进行各种修改。

例如，在辅助叶片222的上侧的边缘2222的形状可以是在中间形成有台阶的形状，如图16所示。另选地，多个辅助叶片222d的边缘2221可以从杯状部分321的开口3211水平延伸到外侧，从而该多个辅助叶片222d的形状大致为三角形，并且该多个辅助叶片222d的最外侧区域可以仅连接到环形板23的内侧区域上，如图17所示。在这种情况下，也抑制了在杯状部分321的外表面321b处的紊流的产生，从而降低了噪音，此外，因为在两个相邻辅助叶片222d之间设置有开口25，并且通过辅助叶片222d和开口25的作用将空气供应至杯状部分321的内部，所以抑制了定子315的温度升高。

在以上实施例中，整个定子315基本容纳在杯状部分321中，但是当定子315设置在围绕基部112的中心轴线J1形成的凹入部分中时，仅一部分定子315可以设置在杯状部分321中。另外，除了球轴承之外，可以将滑动轴承(sleeve bearing)等用于轴承机构。

环形板23不必是垂直于中心轴线J1的板，在包括中心轴线J1的平面处的剖面可以从垂直于中心轴线J1的方向倾斜成圆锥的截头体的倾斜表面。此外，在实施例中，从开口25向定子315供应空气，但是如果由于定子315的温度升高处于可容许范围内而不必设置开口25，则不必设置开口25。

虽然已经对于优选实施例描述了本发明，但对于本领域地技术人员明显的是，所公开的发明可以按照各种方式修改并且可以采取除了上述具体阐述的实施例之外的许多实施例。因此，旨在由所附权利要求涵盖落入本发明的真正精神和范围内的本发明的全部修改。

Claims

1、一种离心式风扇，该离心式风扇包括：

大致圆柱形底部的杯状部分，该杯状部分具有以预定中心轴线为中心的圆柱形的轭部分；

固定在所述杯状部分的内表面上的场磁体；

包括叶片组件的叶轮，该叶片组件连接到所述杯状部分并径向设置在所述杯状部分的外侧的环形区域中，所述叶轮在与所述杯状部分一起转动时，从所述杯状部分的底部吸入空气并且沿远离所述中心轴线的方向排出空气，所述叶片组件包括：

沿所述叶轮的周边设置的多个主叶片；以及

多个辅助叶片，该多个辅助叶片连接到所述杯状部分的外表面并且在所述杯状部分的外表面与所述多个主叶片之间，在所述杯状部分的开口侧与所述多个主叶片直接或间接连接；

壳体，该壳体包括用于覆盖所述叶轮的周边的侧壁部、用于覆盖所述杯状部分的所述开口侧的基部、和形成有面向所述杯状部分的底部的进气口的盖部，所述侧壁部与所述叶轮之间的流动通道的宽度朝向排气口逐渐变宽；

轴承机构，该轴承机构用于相对于所述基部以所述中心轴线为中心转动地支撑所述杯状部分；以及

定子，该定子固定在所述基部上，并且该定子的至少一部分设置在所述杯状部分中，用于在所述场磁体之间产生以所述中心轴线为中心的转矩。

2、根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，在所述多个主叶片与所述多个辅助叶片之间，所述叶轮沿所述中心轴线方向的宽度小于或等于所述多个主叶片沿所述中心轴线方向的长度的1/3。

3、根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，所述叶轮包括多个开口，该多个开口相对于所述中心轴线方向穿过所述多个辅助叶片之间。

4、根据权利要求3所述的离心式风扇，其中，所述多个辅助叶片的在所述基部侧的边缘朝向所述基部倾斜，同时从所述杯状部分的开口向外侧延伸；所述多个开口的在所述基部侧的开口端包括所述边缘，并且所述开口端的在所述多个主叶片侧的区域比在所述中心轴线侧的区域更靠近所述基部。

5、根据权利要求4所述的离心式风扇，其中，所述多个辅助叶片的在远离所述基部侧的边缘朝向所述基部倾斜，同时向外侧延伸。

6、根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，所述多个主叶片的在所述基部侧的端部通过以所述中心轴线为中心的环形板连接，所述多个辅助叶片的最外侧区域连接到所述环形板的内侧的区域。

7、根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，所述多个辅助叶片中的每一个连接到所述多个主叶片中的一个主叶片。