CN219299609U - 一种外转子轴流叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外转子轴流叶轮，涉及风叶超速试验技术领域，包括用于与外转子电机配合的风叶、轮毂，所述风叶设于轮毂上，所述轮毂内设有空腔，所述轮毂设有多个立柱，所述风叶上设有风叶曲面，所述风叶尾缘设有锯齿状结构，所述风叶边缘加厚形成流线形的加厚襟翼结构。本装置通过优化风叶曲面，提高了工况点风量，降低了噪音；通过减薄叶片前缘，降低气动噪音；通过设置轮毂中空结构，降低产品重量；通过设置加厚襟翼结构，能够提高能效，降低风机噪音，增强风叶强度；通过设置叶片背面平衡块卡槽，防止平衡块松脱掉落，不影响风叶迎风面的平滑光顺，降低气动噪音；通过设置叶片尾缘锯齿，能够降低噪音。

Description

一种外转子轴流叶轮

技术领域

本实用新型涉及轴流叶轮技术领域，具体涉及一种外转子轴流叶轮。

背景技术

风机叶轮，是风机的核心部件，叶轮设计的好坏将直接关系到风机的性能以及效率。随着风机行业的发展，对风机性能的要求越来越多，对风机效率的要求越来越高。风叶曲面是风机设计中极为关键的一步，风叶用于配合外转子电机形成风机，作为轴流风机结构，风叶的曲面决定了风机的各项性能，如：噪音，风量，振动等。

现有技术中，现有的外转子轴流叶轮中，风叶前缘侧面与空气的接触面积较大，风叶与空气存在摩擦损失较大，降低了风叶能量转化率，间接降低了能效；

现有的外转子轴流叶轮中，外转子轴流风叶与外转子电机之间容易产生相对转动或松脱现象；

现有的外转子轴流叶轮中，风叶在长时间使用过程中，容易发生风叶变形或断裂。另一方面，风叶在旋转过程中，迎风面和背风面之间会形成压力差，而该风叶与导流圈之间存在间隙，由于压力差的存在，这个间隙中会产生气流，产生损失，降低效率；

现有的外转子轴流叶轮中，电机与风叶是过盈配合，容易会产生形变，从而导致风叶轮毂圆度改变，各风叶产生偏差，降低风机的性能和使用寿命。

实用新型内容

为了解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出了一种外转子轴流叶轮。本装置通过优化风叶曲面，提高了工况点风量，降低了噪音；通过减薄叶片前缘，降低气动噪音；通过设置轮毂中空结构，降低产品重量；通过设置加厚襟翼结构，能够提高能效，降低风机噪音，增强风叶强度；通过设置叶片背面平衡块卡槽，防止平衡块松脱掉落，不影响风叶迎风面的平滑光顺，降低气动噪音；通过设置叶片尾缘锯齿，能够降低噪音。

为了实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种外转子轴流叶轮，包括用于与外转子电机配合的风叶、轮毂，所述风叶设于轮毂上，所述轮毂内设有空腔，所述轮毂设有多个立柱，所述风叶上设有风叶曲面，所述风叶尾缘设有锯齿状结构，所述风叶边缘加厚形成流线形的加厚襟翼结构。

本实施例中，所述风叶外侧向下翻边并加厚，加厚位置宽度从风叶尾缘到风叶前缘递减，直至风叶前缘减薄位置。

本实施例中，所述风叶前缘上设有多个风叶叶片造型曲线。

本实施例中，所述风叶根部设有曲折加固结构。

本实施例中，所述空腔为圆形，用于配合固定安装钢圈。

本实施例中，所述锯齿状结构包括多个锯齿。

本实施例中，多个锯齿形状一致。

本实施例中，所述曲折加固结构的断面为凹槽状。

本实施例中，所述风叶上设有平衡块卡槽，平衡块卡槽用于放置平衡块。

本实施例中，所述风叶的材质为塑料。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本装置通过对风叶前缘减薄处理，风叶前缘厚度越靠前越薄，形成类似于流线形的结构，大大降低与空气的摩擦损失，提高风叶能量转化率，间接提高能效。风叶前缘位置的减薄，能够直接减少风叶前缘侧面与空气的碰撞面积，减小风叶与空气流向法向受到直接冲击的面积，能够有效降低风叶受到的冲击力，提高了本装置的寿命。

本装置通过在风叶轮毂内圆周分布立柱，立柱用于减少产品在注塑成型过程中轮毂位置胶位厚度变化太大产生的缩水变形问题，避免轮毂失圆，提高产品寿命和美观度，同时立柱可用于固定安装钢圈，提高外转子轴流风叶与外转子电机的结合力，避免两者间产生相对转动或松脱现象，提高了本装置的可靠性。

本装置通过在风叶背面设计平衡块卡槽，平衡块卡槽分布于风叶背部，也就是设置在风叶背风面上，保证风叶迎风面曲面的光顺，降低了风叶迎风面的气动噪声。

本装置通过对风叶外侧向下翻边并加厚，提高了风叶外侧的强度，大大地减少风叶在长时间使用过程中出现风叶变形或断裂的情况；同时风叶在旋转过程中，迎风面和背风面之间会形成压力差，导致该风叶与导流圈之间存在间隙，风叶外侧向下弯折并加厚，能够减少所述间隙中产生气流造成的损失。本装置通过对加厚位置宽度从尾缘到前缘递减，直至风叶前缘减薄位置，加厚位置的宽度从风叶尾缘到前缘过渡段呈递减的趋势，避免了前端过尖导致的破损。

本装置在风叶尾缘分布有多个大小完全一致的锯齿状结构，通过函数建模，保证多个锯齿状结构的形状一致，不会因为分布轨迹非直线而产生变形和偏移。锯齿状结构从风叶尾缘曲线的中点延伸到加厚位置，避免锯齿状结构太接近风叶外缘产生应力集中，保证风叶的强度和寿命。

本装置通过风叶的弧面进行性能优化，提高了工况点风量，显著降低了噪音。通过结合CFD仿真分析和实际测试对风叶曲面、风叶后缘、风叶前缘、风叶根部进行性能优化，降低了风叶迎风面的气动噪声，保证风叶的强度，提高了风机的性能和使用寿命。

本装置通过在轮毂进行空腔设计，能够防止风叶变形：叶轮在该位置固定钢件，钢件连接电机实现转动。具体实现方式为：在塑胶模具上，提前设计位置定位固定钢件，然后注塑成型，成型后钢件固定在轮毂上。电机与风叶是过盈配合，必定会产生形变，从而导致风叶轮毂圆度改变，各风叶产生偏差，降低风机的性能和使用寿命。而空腔结构，则可以有效减少形变对风机造成的影响，钢件的变形会挤压空腔，空腔变形，而塑胶叶轮变形程度大大减小，对后面加工影响较小。

空腔结构协助电机散热：该空腔的存在能够产生气流，加快电机转子部分的散热。

空腔能够降低风叶重量的同时保证强度：一方面空腔位置能够减少风叶重量，且保证轮毂与电机的连接强度。另一方面，该位置在模具上通过镶件实现，换上实心镶件，能够增大该位置的直径，使其能够容纳更大的电机，扩大客户群体。

空腔两边全圆角防止装配过程中塑胶轮毂被撕裂：由于电机与轮毂上的钢件使用过盈配合，装配时会产生少量变形。若使用实心轮毂，微量的撑大变形会影响产品的使用寿命；换成空腔，则将变形位置移到了空腔位置，变形程度变小。空腔两边的全圆角则是将变形再次移到空腔中心位置，防止连接位置破坏，保证轮毂的强度和使用寿命。

圆形空腔能够配合安装钢圈：圆形空腔位置是用于配合固定安装钢圈，安装钢圈的固定方向不同，风叶与电机的安装方向也不同，即一套模具能够更换模具镶件，同时生产引风和鼓风两种不同的风叶，降低模具制造的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮的整体结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅125的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅150的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅200的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅250的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅300的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅350的圆形曲面相交形成的风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮中风叶叶片曲面与∅125、150、200、250、300、350的圆形曲面相交形成的6条风叶叶片造型曲线的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮的风叶根部曲折加固结构的结构示意图；

图10是本实用新型一实施例的外转子轴流叶轮的结构正视示意图。

图中：1、风叶，11、风叶曲面，12、锯齿状结构，121、锯齿，13、加厚襟翼结构，131、风叶叶片造型曲线，14、平衡块卡槽，15、曲折加固结构，2、轮毂，21、空腔，22、立柱。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1-9，为本实用新型一种外转子轴流叶轮的实施例，在该实施例中，包括用于与外转子电机配合的风叶1、轮毂2，所述风叶1设于轮毂2上，所述轮毂2内设有空腔21，空腔21能够防止叶片1变形：叶轮1在该位置固定钢件，钢件连接电机实现转动。具体实现方式为：在塑胶模具上，提前设计位置定位固定钢件，然后注塑成型，成型后钢件固定在轮毂2上。电机与风叶1是过盈配合，必定会产生形变，从而导致轮毂2圆度改变，各叶片产生偏差，降低风机的性能和使用寿命。而空腔21结构，则可以有效减少形变对风机造成的影响，钢件的变形会挤压空腔21，空腔21变形，而塑胶叶轮变形程度大大减小，对后面加工影响较小。

空腔21的结构协助电机散热：该空腔21的存在能够产生气流，加快电机转子部分的散热。

空腔21能够降低叶片重量的同时保证强度：一方面空腔21位置能够减少风叶重量，且保证轮毂2与电机的连接强度。另一方面，该位置在模具上通过镶件实现，换上实心镶件，能够增大该位置的直径，使其能够容纳更大的电机，扩大适用范围。

空腔21两边全圆角防止装配过程中塑胶轮毂2被撕裂：由于电机与轮毂2上的钢件使用过盈配合，装配时会产生少量变形。若使用实心轮毂2，微量的撑大变形会影响产品的使用寿命；换成空腔21，则将变形位置移到了空腔21位置，变形程度变小。空腔21两边的全圆角则是将变形再次移到空腔21中心位置，防止连接位置破坏，保证轮毂2的强度和使用寿命。

空腔21为圆形能够配合安装钢圈：圆形状空腔21位置是用于配合固定安装钢圈，安装钢圈的固定方向不同，风叶1与电机的安装方向也不同，即一套模具能够更换模具镶件，同时生产引风和鼓风两种不同的风叶1，降低模具制造的成本。

所述轮毂2内圆周分布有至少两个立柱22，该立柱22工艺作用是为了减少产品在注塑成型过程中轮毂2位置胶位厚度变化太大产生的缩水变形问题，避免轮毂2失圆，提高产品寿命和美观度；物理作用是为了固定安装钢圈，提高风叶1与外转子电机的结合力，避免两者间产生相对转动或松脱现象。立柱22可以是均布，也可以是不均布，不均布的情况下，立柱22间的夹角极差不大于3度，即最大夹角-最小夹角≤3度。立柱22的数量取决于风叶风叶的数量，示范例为5个风叶，立柱22数量k优选k=5*n，若风叶数量为x，则立柱22数量k优选k=x*n（n取大于0的整数）；

所述风叶1上设有风叶曲面11，所述风叶1尾缘分布有锯齿状结构12；结合CFD仿真分析和实际测试对叶片的弧面进行了性能优化，所述风叶1边缘加厚形成流线形的加厚襟翼结构13。风叶1前缘厚度越靠前越薄，最薄位置厚度小于0.5mm，形成类似于流线形的结构，大大降低与空气的摩擦损失，提高风叶1能量转化率，间接提高能效。该位置的减薄，能够直接减少风叶1前缘侧面与空气的碰撞面积，能够有效降低受到的冲击力，提高寿命。风叶1前缘最薄位置与风叶1采用平滑过渡。最薄位置和过渡位置的切面可以是三角形、圆形、椭圆形、梯形，也可以是前面提到的形状的变化形状，如尖角倒圆角，直边用曲线代替等变化。

本实施例中，所述风叶1外侧向下翻边并加厚，加厚位置宽度从风叶1尾缘到风叶前缘13递减，直至风叶前缘13减薄位置。风叶1外侧加厚一方面是为了提高叶片外侧的强度，避免风叶1在长时间使用过程中，叶片变形（主要是风叶最大高度）或断裂（主要是叶尖位置）。另外一方面是因为风叶1在旋转过程中，迎风面和背风面之间会形成压力差，而该叶片与导流圈之间存在间隙，由于压力差的存在，这个间隙中会产生气流，产生损失，叶片外侧向下弯折并加厚，能够在一定程度上减少这个损失，提高效率。加厚位置的宽度从叶片尾缘到前缘过渡段呈递减的趋势，既是为了美观，也是为了避免前端过尖导致的破损。

本实施例中，所述风叶前缘13上设有六个风叶叶片造型曲线131。

本实施例中，所述风叶1根部设有曲折加固结构15。如图9所示，为风叶根部曲折加固结构15，该位置总长度为A，仰角为α度，加强结构断面显示为一凹槽形，凹槽内长度为a，a=（1/4~1/3）*A，该位置仰角为β度，β=γ-（0~5），凹槽深度为B，B=（1/3~7/18）*A。

本实施例中，所述空腔21为圆形，用于配合固定安装钢圈。

本实施例中，所述锯齿状结构12包括多个锯齿121。该特征通过函数建模，能够保证锯齿状结构12的形状一致，不会因为分布轨迹非直线而产生变形和偏移；

本实施例中，至少两个锯齿121形状一致。锯齿121从叶片尾缘曲线的中点延伸到加厚位置，这是为了避免锯齿121太接近叶片外缘产生应力集中，保证叶片的强度和寿命。

本实施例中，所述曲折加固结构15的断面为凹槽状。

本实施例中，所述风叶1上设有平衡块卡槽14，平衡块卡槽14用于放置平衡块。平衡块卡槽14分布于风叶1背部（背风面），保证风叶1迎风面曲面的光顺。这样的设计一方面是为了美观，另一方面也是为了降低风叶1迎风面的气动噪声。

本实施例中，所述风叶1的材质为塑料。

具体实施中，风叶1用于配合外转子电机形成风机，为轴流风机结构。该风叶通过法兰与电机转子壳固定，法兰在注塑过程中直接固定在风叶1内部，在风叶1塑胶模具定位结构上放法兰，通过注塑机螺杆挤出的高温胶体直接注塑固定，冷却后成型，法兰套到外转子电机上，外转子电机连接网罩的法兰盘，网罩固定到面板上组成完整的风机结构。

风叶1水平放置后，拉伸直径分别为125、150、200、250、300、350的圆形曲面，与风叶曲面11相交，形成6条风叶叶片造型曲线。建立以X、Y平面相交形成的轴为旋转中心，与Y平面角度为15度的A平面。正视A平面（与Y平面的角度为75度），以此为视角查看6条造型曲线，如下。

如图2所示，风叶1叶片曲面与∅125的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为42度。

如图3所示，风叶1叶片曲面与∅150的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为39度。

如图4所示，风叶1叶片曲面与∅200的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为34度。

如图5所示，风叶1叶片曲面与∅250的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为31度。

如图6所示，风叶1叶片曲面与∅300的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为28度。

如图7所示，风叶1叶片曲面与∅350的圆形曲面相交形成的造型曲线首尾连接的直线仰角为26度。

如图8所示为不同直径圆形曲面与叶片相交形成的造型曲线，不同造型曲线左下角按顺序勾连到一起就是叶片的前缘，不同造型曲线右上角按顺序勾连到一起就是叶片的后缘。

风叶1边缘加厚呈前窄后宽的流线形凸台结构，凸台高1.75-3.5mm，即厚度=（0.5~1%）*D（D为风叶直径），前窄后宽，凸台靠近轮毂2侧与风叶背面平滑过渡，叶片尾缘最宽的宽度5-14mm（风叶直径D的1.4%-4%），即叶片尾缘最大宽度H=（1.4~4%）*D。

风叶轮毂2关于横向切面对称，风叶轮毂2总高度s3，s3=（1~1.5%）*D。轮毂2与法兰接触面与轮毂2口部的距离s2，s2=(1/4~1/3)*s3，轮毂2中分布有多个凸台固定结构23，凸台高度h，h=（40%~50%）*s2，凸台结构中间有直径2mm，深度h的盲孔，盲孔的存在配合法兰能够在该位置形成扣位，防止法兰相对转动。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种外转子轴流叶轮，其特征在于，包括用于与外转子电机配合的风叶(1)、轮毂(2)，所述风叶(1)设于轮毂(2)上，所述轮毂(2)内设有空腔(21)，所述轮毂(2)设有多个立柱(22)，所述风叶(1)上设有风叶曲面(11)，所述风叶(1)尾缘设有锯齿状结构(12)，所述风叶(1)边缘加厚形成流线形的加厚襟翼结构(13)。

2.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述加厚襟翼结构(13)为所述风叶(1)外侧向下翻边并加厚，加厚位置宽度从风叶(1)尾缘到风叶(1)前缘递减，直至风叶(1)前缘减薄位置。

3.根据权利要求2所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述风叶(1)前缘上设有多个风叶叶片造型曲线(131)。

4.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述风叶(1)根部设有曲折加固结构(15)。

5.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述空腔(21)为圆形，用于配合固定安装钢圈。

6.根据权利要求5所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述锯齿状结构(12)包括多个锯齿(121)。

7.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，多个锯齿(121)形状一致。

8.根据权利要求4所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述曲折加固结构(15)的断面为凹槽状。

9.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述风叶(1)上设有平衡块卡槽(14)，平衡块卡槽(14)用于放置平衡块。

10.根据权利要求1所述的外转子轴流叶轮，其特征在于，所述风叶(1)的材质为塑料。

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