CN205714942U - 空气传送轮的叶片的叶片边缘 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气传送轮的叶片的叶片边缘，该叶片边缘具有在轴向侧面上的叶片边缘轮廓，该叶片边缘轮廓沿曲线从叶片前缘向叶片后缘延伸，其中该叶片边缘轮廓至少具有在径向上邻接叶片前缘的前段、在径向上邻接叶片后缘的后段和位于该前段和后段之间的中段。在侧面的横截面中可见，该叶片边缘轮廓在中段具有S形曲线走向，在此，叶片的轴向高度在向着叶片后缘的方向上增加。本实用新型能够提高电动机上的由空气传送轮产生的冷却性能以及降低噪音。

Description

空气传送轮的叶片的叶片边缘

技术领域

本实用新型涉及一种空气传送轮的至少一个叶片的叶片边缘，该叶片边缘具有在轴向侧面上的叶片边缘轮廓，该叶片边缘轮廓沿预定的曲线从叶片前缘向叶片后缘延伸。

背景技术

在电动机，主要是外转子电动机中，对定子套和电子单元的充分冷却对于性能和使用寿命来说是重要的。因此，对冷却装置的改进始终是值得追求的。在现有技术中，例如在DE 10 2012 107 109 A1中为此设置为，专门沿着待冷却的部件引导冷却气流。这在实践中已运行得十分良好。然而可能的冷却能力仍没有得到充分发挥。确切的说，除了冷却气流的引导装置，也可以调整产生冷却气流的叶轮并由此调整气流本身，而这也实现了噪音的降低。

实用新型内容

因此本实用新型的任务在于提高电动机上的由空气传送轮产生的冷却性能。本实用新型的任务还在于通过该空气传送轮降低噪音。

这种任务通过根据技术方案1的特征组合得以实现。

本实用新型的技术方案提供一种空气传送轮的叶片的叶片边缘，其为空气传送轮的至少一个叶片的叶片边缘，所述叶片边缘具有在轴向侧面上的叶片边缘轮廓，所述叶片边缘轮廓沿曲线从叶片前缘向叶片后缘延伸，其中所述叶片边缘轮廓至少具有在径向上邻接所述叶片前缘的前段、在径向上邻接所述叶片后缘的后段和位于所述前段和所述后段之间的中段，其中，在侧面的横截面中可见，所述叶片边缘轮廓在所述中段具有S形曲线走向，在此，所述叶片的轴向高度h在向着所述叶片后缘的方向上增加。

根据本实用新型设置一种空气传送轮的至少一个叶片的叶片边缘，该叶片边缘具有在轴向侧面上的叶片边缘轮廓，该叶片边缘轮廓沿曲线从叶片前缘向叶片后缘延伸，其中该叶片边缘轮廓至少具有在径向上邻接叶片前缘的前段、在径向上邻接叶片后缘的后段和位于该前段和后段之间的中段。在侧面的横截面中可见，该叶片边缘轮廓在中段上具有S形曲线走向，在此，叶片的轴向高度在向着叶片后缘的方向上增加。

根据本实用新型，空气传送轮的叶片设置为，在该叶片的径向弦长上沿着在轴向上外露的叶片边缘具有特殊的几何形状，以便提高进气容积流量，并由此加大为冷却而设置的冷却气流。在此，叶片边缘轮廓中部的波浪形或S形的设计作出了重要贡献。空气传送轮的安装位置为，在轴向上邻接电动机，特别是外转子电动机的定子套或定子套冷却肋片，在该安装位置上，轴向抽吸并径向排出的冷却气流以有利的方式将电动机的热量引导至外界环境中。为此，定子套的预定的(边缘)区域设置有一个或多个开口，通过该开口抽吸进气容积流量。通过在无开口的定子套部分上形成的低压，在定子套和空气传送轮之间产生了循环流动，由此进一步提高了冷却效果。

此外，通过根据本实用新型的叶片边缘轮廓，叶片相对于邻接的部件，特别是相对于定子套或定子套冷却肋片的间隙尺寸在活动半径上是可变的。由此实现了较低的声压级并消除了扰人的旋转声。

此外，在一个替代实施方案中设置为，定子套冷却肋片至少关于其轴向延伸，从径向内侧向径向外侧具有与空气传送轮的叶片基本上互补的形状。这导致了空气传送轮和定子套之间从轴向上看的紧凑的结构形式。

在另一个具体的实施方案中设置为，叶片边缘轮廓在中段上的S形的曲线走向对应双曲正切函数的曲线。

此外，在叶片边缘的一个扩展实施方案中转变为，叶片边缘轮廓在前段和后段上至少部分地具有连续的曲线走向。优选为，叶片边缘轮廓在前段和后段上，在该叶片边缘轮廓的的长度，即弦长的50-100％，进一步优选为70-100％，进一步优选为80-100％上具有连续的曲线走向。

即使在不排除除了前述的三个之外还有其他的叶片边缘区段时，前段和后段在一个有利的实施方案中也直接邻接中段。在此优选设置为，叶片边缘轮廓的曲线在前段到中段以及后段到中段的分别邻接的过渡点上，分别在两侧能够连续微分，也就是说，在这些区段之间的过渡点上不存在曲线走向的断层。

在一个有利计算的实施方案中，中段具有沿着叶片的弦长s，从中段的起点至中段的终点的曲线走向，该曲线走向通过以下公式标准化地确定：

$\begin{array}{c}h\left(s\right)=\tanh \left(\frac{s-\left(\frac{s_{Mittelabschnitt}^{\min }+s_{Mittelabschnitt}^{\max }}{2}\right)}{t}\right)*\frac{h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\max }\right)}{2}\\ +h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+\frac{h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\max }\right)}{2}\end{array}$

其中，h对应叶片的轴向高度，s对应叶片的从叶片前缘向叶片后缘延伸的弦长，其中h和s的取值范围分别是0至1，并且适用：

t∈[0,1]，

$0,1\≤s_{Mittelabschnitt}^{\min }\≤s_{Mittelabschnitt}^{\max },$

$s_{Mittelabschnitt}^{\min }\≤s_{Mittelabschnitt}^{\max }\≤0,8.$

在一个有利的实施方案中，前段具有沿着叶片的弦长s的曲线走向，该曲线走向通过以下公式标准化地确定：

h(s)＝a×s+d，

其中，h对应叶片的轴向高度，s对应叶片的从叶片前缘向叶片后缘且其值从0至1延伸的弦长，另外适用：

并且

-0.5≤a≤1且0＜d≤1和a+d≤1

在一个有利的实施方案中，后段具有沿着叶片的弦长s的曲线走向，该曲线走向通过以下公式标准化地确定：

$h\left(s\right)=a\×(s-s_{Mittelabschnitt}^{\max })+d,$

另外适用：

并且

-0.5≤a≤1且0＜d≤1和a+d≤1，其中s、h和d的定义同于上述关于前段的描述。

在叶片边缘的一个扩展方案中设置为，前段的曲线走向在从轴向延伸向径向延伸的过渡处具有倒圆角r，确定为0≤r≤H，其中H不可变地对应叶片的轴向最大高度。该倒圆角为扩大所推动的冷却气流做出了额外的贡献。

同样有利的是，在本实用新型的一个实施方案中，叶片后缘在叶片的轴向俯视图中具有与该叶片的径向延伸成角α的斜面，其中5°＜α＜70°，进一步优选为15°＜α＜60°。

本实用新型还包括具有至少一个叶片的空气传送轮，该叶片具有前述叶片边缘，该叶片边缘在轴向上允许流体自由流入，即其不被盖板覆盖。由于空气传送轮不具有(旋转对称的)盖板，显著提高了空气传送轮和电动机上与该空气传送轮邻接的部件(例如电动机法兰)之间的气流的湍流度并由此提高了热量的散发。

空气传送轮的应用也是本实用新型的组成部分，该空气传送轮在电动机中的安装位置实施为，在轴向上邻接叶片边缘的头间隙K，相对于在轴向上邻接的电动机组件的净值在0.02H＜K＜0.4H之间的范围内，其中H在此也对应叶片的轴向最大高度。

由此提高了电动机上的由空气传送轮产生的冷却性能并且通过该空气传送轮降低噪音。

附图说明

本实用新型的其它有利改进方案在如下结合本实用新型的优选实施方式的说明借助附图得到详细阐述，其中：

图1示出了空气传送轮的叶片的侧面的横截面视图；

图2示出了根据图1的叶片的俯视图；

图3示出了具有集成的空气传送轮的外转子电动机的侧视图，该空气传送轮具有根据图1的叶片几何形状。

具体实施方式

在所有视图中，相同的标记对应相同的部件。

图1中是空气传送轮2的叶片1的一个实施例，该叶片具有叶片边缘10，该叶片边缘具有轴向侧面上的，沿着划分成三段的曲线从叶片前缘3向叶片后缘4延伸的叶片边缘轮廓。在径向上，沿弦长s可见，前段I邻接叶片前缘3，该前段直接过渡为中段II。后段III直接邻接中段II，其中后段III以叶片后缘4结束。

前段I具有的曲线走向在从叶片边缘轮廓的轴向延伸向径向延伸的过渡处具有倒圆角r，在所示的实施方案中r＝5，其中H为叶片1的轴向最大高度且H＝16.5。叶片边缘轮廓在前段I中对应躺倒的抛物线，其中叶片1的轴向高度h在向着邻接的中段的方向上增大。在超过50％的径向延伸的区段上，叶片边缘轮廓在前段I中具有连续的曲线走向。

在径向上沿弦长邻接的中段II中，叶片边缘轮廓具有S形的曲线走向。在此，叶片1的轴向高度h在朝向叶片后缘4的方向上首先微小地增大。在进入S形后，轴向高度h剧烈增大，以便在后段III的方向上平坦结束。曲线走向在中段II中对应双曲正切函数，下面会详细进行说明。

在后段上，叶片边缘轮廓的曲线在其整个径向弦长上连续地延伸，并基本无坡度地延伸至叶片后缘4。叶片边缘10的叶片边缘轮廓的曲线在前段I到中段II以及后段III到中段II的分别邻接的过渡点上，分别在两侧能够连续微分，并因此没有断层。叶片前缘3和叶片后缘4都在轴向上直线延伸。

叶片边缘轮廓的曲线走向在前段I上，在无倒圆角的区域通过方程式

h(s)＝a×s+d

定义，其中在所示实施方案中适用：

前段：

a＝0且d＝6/16.5，

叶片边缘轮廓的曲线走向在后段III上通过方程式

$h\left(s\right)=a\×(s-s_{Mittelabschnitt}^{\max })+d$

定义，其中在所示实施方案中适用：

后段：

a＝0且d＝1，

在此

其中x∈[0,L]，并且

其中x∈[0,H]，其中L＝24且H＝16.5。

叶片边缘轮廓的曲线走向在中段II上通过方程式

$\begin{array}{c}h\left(s\right)=\tanh \left(\frac{s-\left(\frac{s_{Mittelabschnitt}^{\min }+s_{Mittelabschnitt}^{\max }}{2}\right)}{t}\right)*\frac{h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\max }\right)}{2}\\ +h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+\frac{h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)+h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\max }\right)}{2}\end{array}$

定义，其中在所示实施方案中适用：

$s_{Mittelabschnitt}^{\min }=0,3$

$s_{Mittelabschnitt}^{\max }=0,7$

$h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\min }\right)=\frac{6}{16,5}$

$h\left(s_{Mittelabschnitt}^{\max }\right)=1$

其中

tAusführung∈[0,L]

图2以俯视图示出了图1中的叶片1的横截面视图。叶片1从其叶片前缘3向其叶片后缘4成弓形延伸。叶片前缘3倒圆角。叶片后缘4具有与叶片1的径向延伸成α＝60°角的斜面5。在所示的实施方案中，叶片1的沿着斜面5的宽度n在投影图中对应弦长s的约5％。在传统的用于风机的外转子电动机中，n的值优选在2mm至15mm之间。

图3示出了空气传送轮2在外转子电动机20中的安装位置，该空气传送轮具有根据图1的叶片1的叶片几何形状。空气传送轮2具有底盘12，而沿着叶片边缘10在轴向上允许流体自由流入，即无盖板且完全不被覆盖。外转子电动机20包括定子套25、多个在圆周方向上分别相互间隔设置并在径向上延伸的定子套冷却肋片23以及转子22。该外转子电动机20的其他部件对应例如开头所引用的现有技术。在定子套25中设置有进气口24，空气传送轮2在运转中通过该进气口抽吸冷却气流并径向排出。所抽吸的空气沿着发热的部件，如电子装置壳体和定子套流动并带走热量。在轴向上外露的叶片边缘10与同样在轴向上外露的定子套冷却肋片23直接相对，并通过头间隙K相间隔，在所示实施方案中，该头间隙的大小通过K＝0.15H确定。叶片边缘10关于其轴向延伸具有与定子套冷却肋片23互补的形状，这样头间隙K在弦长s上就是恒定的。

本实用新型关于其实施方式并不限于上述优选实施例。确切地说，可以设想由所示解决方案以及基本上不同类型的实施方式使用的多种变形方案。例如叶片前缘和叶片后缘也都可以在轴向上倾斜地延伸。

Claims (1)

1.一种空气传送轮的叶片的叶片边缘，其为空气传送轮(2)的至少一个叶片(1)的叶片边缘，其特征在于，所述叶片边缘具有在轴向侧面上的叶片边缘轮廓，所述叶片边缘轮廓沿曲线从叶片前缘(3)向叶片后缘(4)延伸，其中所述叶片边缘轮廓至少具有在径向上邻接所述叶片前缘(3)的前段(I)、在径向上邻接所述叶片后缘(4)的后段(III)和位于所述前段(I)和所述后段(III)之间的中段(II)，其中，在侧面的横截面中可见，所述叶片边缘轮廓在所述中段(II)具有S形曲线走向，在此，所述叶片(1)的轴向高度h在向着所述叶片后缘(4)的方向上增加。