CN210371324U - 一种高效率低噪声风叶 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高效率低噪音风叶，其包括护风环、叶片和轮毂；叶片共有七片，沿着轮毂周围不等距分布；各叶片仿鸟翅状，为前弯后掠结构并倾斜安装；叶片从叶根至叶片中部弯曲角度由0°递增至9～10°，从叶片中部至叶顶弯曲角度再递减至‑9～‑10°；叶片从叶根至叶片中部倾斜角度由24～25°递减至15～16°，从叶片中部至叶顶倾斜角度再递增至17～18°；从叶根到叶顶，叶片半径截面弦长与安装半径之比由0.7～0.8逐渐递减至0.30～0.31。本实用新型在满足现产品流量性能的情况下，对叶型弯度，弦长和叶片表面等进行优化，改善声音质量，增加风叶结构强度。

Description

一种高效率低噪声风叶

技术领域

本实用新型属于发动机冷却风扇技术领域，具体涉及一种高效率低噪音风叶。

背景技术

随着汽车工业的发展，使用者们对于机动车不再满足于代步出行的基本功能，在驾驶体验感和舒适度方面有着进一步的需求。对汽车用冷却风扇而言，其气动性能和振动噪声是主要的性能指标，为满足客户对车内体验进一步的需求，汽车风扇不仅要达到气动性能要求，还需有较好的声质量，以及在较大的风叶直径尺寸下有较好的强度。

整车企业在追求大直径风扇和大流量工况的同时，对声压级和声质量有着更高的噪音要求，目前现有风叶有以下缺点：

1、现有风叶叶型厚度和弯度设计不适合，加剧了周期性的湍流涡脱落进入主流区，使得风扇阶次噪声较高；

2、现有风叶为前弯后掠型，前弯角度，安装角，弦长设计在一定转速下不合适导致流道中存在过度涡脱落现象，增加流动损失，风扇效率降低；

3、现有风叶结构由轮毂，叶片和护风圈组成，该结构轮毂直径与轮毂直径之比不合适，在一定的转速下易出现抖动。

实用新型内容

针对现有风叶流动损失较大、噪声较高以及结构稳定性差的技术问题，本实用新型的目的在于提供一种高效率低噪音风叶，本实用新型在满足现产品流量性能的情况下，对叶型弯度，弦长和叶片表面等进行优化，改善声质量，增加风叶结构强度。

本实用新型的高效率低噪音风叶包括护风环、叶片和轮毂，叶片在叶顶处与护风环连接，在叶根处与轮毂连接；其特征在于：

叶片共有七片，沿着轮毂周围不等距分布，以相邻叶片的叶根中间点与轮毂中心的连线所成的夹角大小为间隔角度，自转向标记叶片起始，沿着运转方向计算，相邻叶片间隔角度依次为55～57°，49～51°，52～54°，44～46°，58～60°，46～48°， 49～51°；

各叶片仿鸟翅状，为前弯后掠结构并倾斜安装；

以叶片各处前沿与轮毂中心的连线和叶根前沿与轮毂中心的连线所成的夹角大小为各处的弯曲角度，以运转方向的反向为正，从叶根至叶片中部弯曲角度由0°递增至9～10°，从叶片中部至叶顶弯曲角度再递减至-9～-10°；

以叶片各处平行于轮毂圆柱面的截面为半径截面，以半径截面前沿与后沿的连线为半径截面弦长线，以叶片各处的半径截面弦长线与轮毂面的夹角大小为倾斜角度；从叶根至叶片中部倾斜角度由24～25°递减至15～16°，从叶片中部至叶顶倾斜角度再递增至17～18°；

以叶片各处到轮毂中心的距离为安装半径，从叶根到叶顶，半径截面弦长与安装半径之比由0.7～0.8逐渐递减至0.30～0.31。

本实用新型的一些较佳实施例中，自转向标记叶片起始，沿着运转方向计算，相邻叶片间隔角度依次为56°，50°，53°，45°，60°，48°，49°。

本实用新型的一些较佳实施例中，各叶片从叶根到叶顶，等间距的11个半径截面处的弯曲角度依次为0°，4～5°，6～7°，7～8°，8～9°，8～9°，7～8°，4～5°， 2～3°，-3～-2°，-9～-8°。

本实用新型的一些较佳实施例中，各叶片从叶根到叶顶，等间距的11个半径截面处的倾斜角度依次为24～25°，21～22°，19～20°，17～18°，16～17°，15～16°， 15～16°，15～16°，16～17°，16～17°，17～18°。

本实用新型的一些较佳实施例中，各叶片从叶根到叶顶，半径截面弦长与安装半径之比依次为0.78，0.67，0.576，0.512，0.461，0.412，0.379，0.345，0.324，0.318， 0.308。

本实用新型的一些较佳实施例中，叶片的半径截面为翼型截面。

本实用新型的一些较佳实施例中，所述轮毂近周缘位置设有沿着周向内凹的环形结构。

本实用新型的一些较佳实施例中，所述轮毂表面开有槽孔。

本实用新型的一些较佳实施例中，所述护风环、叶片和轮毂为整体注塑结构。

本实用新型的高效率低噪声风叶由于采用了以上技术方案，具有以下优点和特点：

1、叶片采用前弯后掠结构，叶片弯度较原始叶片有所减小，功率相较相同直径风叶较小，效率较高；叶片采用奇数片且不等距分布，优化阶次噪声频谱分布；叶片表面采取仿鸟翅改型处理，该处理能够控制宽频带噪声在要求范围内的同时，降低离散窄带噪声，声质量达到要求。

2、在叶片顶部采用护风圈结构，提高叶片强度，减少了高速旋转带来的风叶变形，护风罩与护风圈结构形成特殊流道，减小了叶尖处的二次回流损失。

3、轮毂表面开设圆周不均布槽孔，槽孔能够保证在不影响流量下，电机发热量不影响电机稳定工作。

4、轮毂近周缘位置设有沿着周向内凹的环形结构，该结构增加了叶根处的强度，减小风叶旋转时产生的形变和异常噪声。

综上，本实用新型的风叶，通过仿生方法，改型表面叶片和轮毂护风圈结构，改变叶片吸力面静压分布，抑制了叶片表面附面层的流动，减少了叶片前缘气流分离，工作范围内叶尖窝损失和前缘流动损失小于原叶片，在保证宽频带噪声达到要求的同时，离散频谱噪声得到优化，在460mm较大直径和400W的较大功率下保证稳定的工作性能。总之，本实用新型风叶在满足气动性能要求的情况下，噪声性能优于原风叶。该优化涉及方案具有性能好、效率高、耗功及噪声低的优势。

附图说明

图1为本实用新型高效率低噪音风叶的主视示意图；

图2为本实用新型高效率低噪音风叶的局部剖视图；

图3为本实用新型高效率低噪音风叶的叶片11个半径截面示意图；

图4为本实用新型高效率低噪音风叶的轮毂的示意图；

图5为本实用新型高效率低噪音风叶的轮毂的剖视图。

附图标记

护风环1，叶片2，轮毂3，槽孔31，环形结构32，联轴结构4。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。

实施例1

图1示出了本实用新型一较佳的高效率低噪音风叶，其由护风环1、叶片2和轮毂3组成一体，为整体注塑制品，叶片2在叶顶处与护风环1连接，在叶根处与轮毂 3连接，轮毂3上有联轴结构4(标记见图4)。电机轴通过连轴结构4与风叶连接，带动风叶旋转输送空气。

叶片2共有七片，沿着轮毂周围不等距分布，以相邻叶片的叶根中间点与轮毂中心的连线所成的夹角大小为间隔角度(即图1中所示的角度A1)，自转向标记叶片(即图1中轮毂面上顺时针指向箭头对应的叶片2a)起始，沿着运转方向(顺时针)计算，相邻叶片间隔角度依次为55～57°，49～51°，52～54°，44～46°，58～60°， 46～48°，49～51°。具体优选的依次为56°，50°，53°，45°，59°，46°，51°。

各叶片2仿鸟翅状，为前弯后掠结构并倾斜安装，如图2所示。各叶片2仿鸟翅改型处理能够控制宽频带噪声在要求范围内的同时，降低离散窄带噪声，声质量达到要求。叶片具体设计如下。

以叶片各处平行于轮毂圆柱面的截面为半径截面，同一半径截面上各点到轮毂中心的距离相同。各叶片从叶根到叶顶，等间距取11个半径截面(即图1所示的2b，包括叶根面和叶顶面)，编号1-11，11个半径截面为如图3所示的翼型截面。

以叶片各处前沿与轮毂中心的连线和叶根前沿与轮毂中心的连线所成的夹角大小为各处的弯曲角度(即图1中所示的角度A2)，以运转方向的反向(逆时针)为正，从叶根至叶片中部弯曲角度由0°递增至9～10°，从叶片中部至叶顶弯曲角度再递减至-9～-10°。具体的，第一个截面(叶根面)的弯曲角度0°，第二个截面的弯曲角度为4～5°，第三个截面的弯曲角度为6～7°，第四个截面的弯曲角度为7～8°，第五个截面的弯曲角度为8～9°，第六个截面的弯曲角度为8～9°，第七个截面的弯曲角度为7～8°，第八个截面的弯曲角度为4～5°，第九个截面的弯曲角度为2～3°，第十个截面的弯曲角度为-3～-2°，第十一个截面(叶顶面)的弯曲角度为-9～-8°。

为获得稳定的流场，且在指定的工况下能够在最高静压效率下运行，各叶片倾斜安装，以半径截面前沿与后沿的连线为半径截面弦长线，以叶片各处的半径截面弦长线与轮毂面的夹角大小为倾斜角度；从叶根至叶片中部倾斜角度由24～25°递减至 15～16°，从叶片中部至叶顶倾斜角度再递增至17～18°。具体的，第一个截面的叶片倾斜角度24～25°，第二个截面的叶片倾斜角度为21～22°，第三个截面的叶片倾斜角度为19～20°，第四个截面的叶片倾斜角度为17～18°，第五个截面的叶片倾斜角度为16～17°，第六个截面的叶片倾斜角度为15～16°，第七个截面的叶片倾斜角度为15～16°，第八个截面的叶片倾斜角度为15～16°，第九个截面的叶片倾斜角度为16～17°，第十个截面的叶片倾斜角度为16～17°，第十一个截面的叶片倾斜角度为17～18°。更具体的，11个截面处的叶片倾斜角度如图3中所示。

以叶片各处到轮毂中心的距离为安装半径，从叶根到叶顶，半径截面弦长与安装半径之比由0.7～0.8逐渐递减至0.30～0.31。具体的，第一个截面的弦长与安装半径之比为0.78，第二个截面的弦长与安装半径之比为0.67，第三个截面的弦长与安装半径之比为0.576，第四个截面的弦长与安装半径之比为0.512，第五个截面的弦长与安装半径之比为0.461，第六个截面的弦长与安装半径之比为0.412，第七个截面的弦长与安装半径之比为0.379，第八个截面的弦长与安装半径之比为0.345，第九个截面的弦长与安装半径之比为0.324，第十个截面的弦长与安装半径之比为0.318，第十一个截面的弦长与安装半径之比为0.308。

下表1示出了本实施例叶片的具体设计参数。

表1叶片设计参数

另外，如图4所示，轮毂3表面开设圆周不均布槽孔31，槽孔31能够保证在不影响流量下，电机发热量不影响电机稳定工作。如图5所示，轮毂3近周缘位置还设有沿着周向内凹的环形结构32，该结构增加了叶根处的强度，减小风叶旋转时产生的形变和异常噪声。

本实用新型的风叶，通过仿生方法，改型表面叶片和轮毂护风圈结构，改变叶片吸力面静压分布，抑制了叶片表面附面层的流动，减少了叶片前缘气流分离，工作范围内叶尖窝损失和前缘流动损失小于原叶片，在保证宽频带噪声达到要求的同时，离散频谱噪声得到优化，在460mm较大直径和400W的较大功率下保证稳定的工作性能。总之，本实用新型风叶在满足气动性能要求的情况下，噪声性能优于原风叶。该优化涉及方案具有性能好、效率高、耗功及噪声低的优势。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创新的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种高效率低噪音风叶，包括护风环、叶片和轮毂，叶片在叶顶处与护风环连接，在叶根处与轮毂连接；其特征在于：

叶片共有七片，沿着轮毂周围不等距分布，以相邻叶片的叶根中间点与轮毂中心的连线所成的夹角大小为间隔角度，自转向标记叶片起始，沿着运转方向计算，相邻叶片间隔角度依次为55～57°，49～51°，52～54°，44～46°，58～60°，46～48°，49～51°；

各叶片仿鸟翅状，为前弯后掠结构并倾斜安装；

以叶片各处前沿与轮毂中心的连线和叶根前沿与轮毂中心的连线所成的夹角大小为各处的弯曲角度，以运转方向的反向为正，从叶根至叶片中部弯曲角度由0°递增至9～10°，从叶片中部至叶顶弯曲角度再递减至-9～-10°；

以叶片各处平行于轮毂圆柱面的截面为半径截面，以半径截面前沿与后沿的连线为半径截面弦长线，以叶片各处的半径截面弦长线与轮毂面的夹角大小为倾斜角度；从叶根至叶片中部倾斜角度由24～25°递减至15～16°，从叶片中部至叶顶倾斜角度再递增至17～18°；

以叶片各处到轮毂中心的距离为安装半径，从叶根到叶顶，半径截面弦长与安装半径之比由0.7～0.8逐渐递减至0.30～0.31。

2.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，自转向标记叶片起始，沿着运转方向计算，相邻叶片间隔角度依次为56°，50°，53°，45°，60°，48°，49°。

3.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，各叶片从叶根到叶顶，等间距的11个半径截面处的弯曲角度依次为0°，4～5°，6～7°，7～8°，8～9°，8～9°，7～8°，4～5°，2～3°，-3～-2°，-9～-8°。

4.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，各叶片从叶根到叶顶，等间距的11个半径截面处的倾斜角度依次为24～25°，21～22°，19～20°，17～18°，16～17°，15～16°，15～16°，15～16°，16～17°，16～17°，17～18°。

5.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，各叶片从叶根到叶顶，半径截面弦长与安装半径之比依次为0.78，0.67，0.576，0.512，0.461，0.412，0.379，0.345，0.324，0.318，0.308。

6.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，叶片的半径截面为翼型截面。

7.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，所述轮毂近周缘位置设有沿着周向内凹的环形结构。

8.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，所述轮毂表面开有槽孔。

9.如权利要求1所述的高效率低噪音风叶，其特征在于，所述护风环、叶片和轮毂为整体注塑结构。

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