CN219529387U - 轴流风机及其机壳、新能源设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴流风机及其机壳、新能源设备，轴流风机的机壳包括：用于设置风扇以及供风流通的风道腔，位于风道腔外围的消音腔；其中，风道腔的周向侧壁设置有第一通孔，消音腔通过第一通孔和风道腔连通，消音腔包括至少两个沿风道腔径向依次分布且连通的消音室，且每个消音腔中至少两个消音室的共振频率不同。上述轴流风机的机壳中，通过在风道腔的外围设置消音腔，该消音腔通过风道腔的周向侧壁上的第一通孔和风道腔连通，实现了降噪；消音腔包括至少两个沿风道腔径向依次分布且连通的消音室，且每个消音腔中至少两个消音室的共振频率不同，实现了至少两个消音室的降噪频段不同，能够在较宽频范围内降噪，增宽了整个机壳的降噪频段。

Description

轴流风机及其机壳、新能源设备

技术领域

本实用新型涉及风机降噪技术领域，更具体地说，涉及一种轴流风机及其机壳、新能源设备。

背景技术

轴流风机可作为散热风机应用于需要散热的设备，例如光伏逆变器、储能器等。为满足散热需求，经常采用高转速和多个轴流风机同时工作的方式，这势必会带来较严重的噪声污染。随着电磁噪音和机械噪音的不断优化，风机气动噪声成为轴流风机主要噪声源。

目前，轴流风机的降噪方式只能在较窄频范围内实现，即降噪频段较窄，无法在较宽频范围内降噪。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种轴流风机及其机壳、新能源设备，以增宽降噪频段。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种轴流风机的机壳，包括：用于设置风扇以及供风流通的风道腔，以及位于所述风道腔外围的消音腔；

其中，所述风道腔的周向侧壁设置有第一通孔，所述消音腔通过所述第一通孔和所述风道腔连通，所述消音腔包括至少两个沿所述风道腔径向依次分布且连通的消音室，且每个所述消音腔中至少两个所述消音室的共振频率不同。

可选地，相邻的两个所述消音室通过第一隔板隔开，所述第一隔板设置有第二通孔，相邻的两个所述消音室通过所述第二通孔连通。

可选地，每个所述消音腔仅通过一个所述第一通孔和所述风道腔连通，相邻的两个所述消音室仅通过一个所述第二通孔连通。

可选地，所有的所述第一通孔的横截面积之和与所述风道腔的周向侧壁的面积的比值小于0.5。

可选地，所述第一通孔位于所述风道腔的周向侧壁上静压力为负值的区域。

可选地，所述消音室的共振频率为轴流风机的中心频率的60％-140％，所述中心频率为基频或倍频。

可选地，所述消音室为亥姆霍兹消音腔。

可选地，所述消音腔至少为两个，相邻的两个所述消音腔通过第二隔板隔开，任意两个所述消音腔沿所述风道腔的周向依次分布。

可选地，至少一个所述消音腔的任一所述消音室的共振频率和至少一个所述消音腔的任一所述消音室的共振频率不同。

可选地，所述轴流风机的机壳包括机壳主体和端盖，其中，所述风道腔和所述消音腔具设置于所述机壳主体，所述端盖和所述机壳主体密封连接以封闭所述消音腔，且所述端盖具有第三通孔，所述第三通孔与所述风道腔相对且连通。

基于上述提供的轴流风机的机壳，本实用新型还提供了一种轴流风机，该轴流风机包括：风扇，以及上述任一项所述的轴流风机的机壳。

基于上述提供的轴流风机，本实用新型还提供了一种新能源设备，该新能源设备包括散热风机，所述散热风机为上述轴流风机。

本实用新型提供的轴流风机的机壳中，通过在风道腔的外围设置消音腔，该消音腔通过风道腔的周向侧壁上的第一通孔和风道腔连通，实现了降噪；而且，消音腔包括至少两个沿风道腔径向依次分布且连通的消音室，且每个消音腔中至少两个消音室的共振频率不同，实现了至少两个消音室的降噪频段不同，能够在较宽频范围内降噪，有效增宽了整个机壳的降噪频段。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的轴流风机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的轴流风机的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的轴流风机的另一方向的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的轴流风机隐藏端盖后的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的轴流风机的侧视图；

图6为图5为A-A向剖视图；

图7为图5为B-B向剖视图；

图8为方案一和方案二通过气动声学仿真获得的三分之一倍频程。

图1中：

01为轴流风机，011为机壳，012为风扇。

图2-图7中：

100为轴流风机，10为机壳，20为风扇；

10a为端盖，10b为机壳主体；

11为风道腔，12为消音腔，121为消音室；13为第一通孔，14为第二通孔，15为第一隔板，16为周向侧壁，17为第二隔板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的轴流风机100包括机壳10和风扇20，风扇20设置于机壳10中。其中，风扇20包括轮毂和设置于轮毂的多个叶片，叶片沿轮毂的周向依次分布。

为了解决现有的技术问题，如图1-7所示，上述机壳10包括：用于设置风扇20以及供风流通的风道腔11，以及位于风道腔11外围的消音腔12；其中，风道腔11的周向侧壁16设置有第一通孔13，消音腔12通过第一通孔13和风道腔11连通，消音腔12包括至少两个沿风道腔11径向依次分布且连通的消音室121，且每个消音腔12中至少两个消音室121的共振频率不同。

可以理解的是，每个消音腔12中，靠近风道腔11的消音室121通过第一通孔13和风道腔11连通。每个消音腔12中共振频率不同的消音室121的消声频带相互耦合，起到了精准降噪和宽频降噪的作用。

可以理解的是，第一通孔13贯穿风道腔11的周向侧壁16，即第一通孔13的一端延伸至风道腔11、第一通孔13的另一端延伸至消音腔12的一个消音室121。第一通孔13可为圆形、矩形或椭圆形等其他形状，本实施例对此不做限定。

在一些实施例中，两个消音室121的共振频率不同，可通过两个消音室121的结构不同和/或尺寸不同实现。

对于每个消音室121的共振频率的大小，根据实际情况设计，本实施例对此不做限定。

上述消音室121的形状，可根据实际情况进行设计，例如，消音室121可呈梯形、扇形、弓形、矩形和圆柱形等其他形状，本实施例对此不做限定。

上述机壳10中，通过在风道腔11的外围设置消音腔12，该消音腔12通过风道腔11的周向侧壁16上的第一通孔13和风道腔11连通，实现了降噪；而且，消音腔12包括至少两个沿风道腔11径向依次分布且连通的消音室121，且每个消音腔12中至少两个消音室121的共振频率不同，实现了至少两个消音室121的降噪频段不同，能够在较宽频范围内降噪，有效增宽了整个机壳10的降噪频段。

上述机壳10设置消音腔12，还能够减少整个机壳10的材料用量，降低了整个机壳10的成本。

在一些实施例中，为了简化结构，相邻的两个消音室121通过第一隔板15隔开，该第一隔板15设置有第二通孔14，相邻的两个消音室121通过第二通孔14连通。可以理解的是，相邻的两个消音室121仅通过第二通孔14连通。此情况下，第一隔板15还起到了加强筋的作用，提高了机壳10的结构强度，降低了轴流风机100的振动辐射噪声。对于第一隔板15的厚度，根据实际情况选择，只要保证机壳10的结构强度即可，例如第一隔板15的厚度为1mm-3mm，本实施例对此不做限定。

上述第二通孔14可为圆形、矩形或椭圆形等等其他形状，本实施例对此不做限定。

上述风道腔11通常为圆形腔，即风道腔11的周向侧壁16呈圆环形，为了减小噪音，上述第一隔板15为弧形板，且第一隔板15所在的圆环形结构和风道腔11共轴线设置。需要说明的是，第一隔板15所在的圆环形结构是假设的结构，在机壳10中第一隔板15所在的圆环形结构是不存在的。

在一些实施例中，每个消音腔12仅通过一个第一通孔13和风道腔11连通。这样，最大程度地减小了第一通孔13的数目，能够有效减小在风机高速旋转下气流第一通孔13所产生的二次扰流噪声，提高了降噪效果；还降低了因设置第一通孔13而对风量的影响；也简化了机壳10的结构。

相应的，相邻的两个消音室121仅通过一个第二通孔14连通。这样，最大程度地减小了第二通孔14的数目，能够有效减小在风机高速旋转下气流通过第二通孔14所产生的二次扰流噪声；还降低了因设置第二通孔14而对风量的影响；也简化了机壳10的结构。

当然，也可选择每个消音腔12通过至少两个第一通孔13和风道腔11连通，相邻的两个消音室121通过至少两个第二通孔14连通，并不局限于上述实施例。

下面以消音腔12包括两个消音室121为例，每个消音腔12仅通过一个第一通孔13和风道腔11连通，相邻的两个消音室121仅通过一个第二通孔14连通；消音腔12中，靠近风道腔11中的消音室121为第一消音室，远离风道腔11的消音室121为第二消音室，第一消音室的共振频率为f₁，第一消音室的共振频率为f₂。其中，f₁、f₂如下：

c为空气中的声速，S₁为第一通孔13的横截面积，S₂为第二通孔14的横截面积，l₁为第一通孔13的深度，l₂为第二通孔14的深度，d₁为第一通孔13的直径，d₂为第二通孔14的直径，V₁为第一消音室的体积，V₂为第二消音室的体积，x为末端修正系数。

需要说明的是，x的数值可为0.8。单个消音室121的开孔体积小于单个消音室121的体积的10％，否则消音室121不能起到明显的共振消声作用。

由上述公式可知，第一消音室的共振频率小于第二消音室的共振频率；通过调整第一通孔13的深度和直径、第二通孔14的深度和直径、第一消音室的体积以及第二消音室的体积，即可调整第一消音室的共振频率和第二消音室的共振频率。

在一些实施例中，可通过控制第一通孔13的横截面积来减小第一通孔13在风机高速旋转下引起的二次扰流噪声。一方面，可选择所有的第一通孔13的横截面积之和与风道腔11的周向侧壁16的面积的比值小于0.5，有效避免了产生较高的二次扰流噪音，也降低了对风机风量的影响。另一方面，也可选择上述比值为其他数值，例如所有的第一通孔13的横截面积之和与风道腔11的周向侧壁16的面积的比值为0.5或其他，并不局限于上述实施例。

上述机壳10中，对于第一通孔13的具体位置，根据实际情况选择。为了有效抑制风扇20的叶片外缘边界层分离产生的涡流噪声，第一通孔13位于风道腔11的周向侧壁16上静压力为负值的区域。

需要说明的是，风道腔11的周向侧壁16上的静压分布可通过流体仿真分析获得的。

风机气动噪声主要分为风机离散噪声和风机宽频噪声。其中，风机离散噪声是由于叶片在高速旋转过程中，拍打周围气体介质，引起周围气体压力脉动而产生的；风机宽频噪声主要是由于叶片紊流附面层及其脱落引起气流压力脉动产生的涡流噪声。

对光伏逆变器、储能器和充电桩等新能源设备中的风机气动噪声进行特性研究，离散噪声在风机气动噪声中占比较高，离散噪声主要包括风机的基频噪声和倍频噪声。为了有效降低风机离散噪声，消音室121的共振频率为轴流风机100的中心频率的60％-140％，该中心频率为基频或倍频。

对于上述消音室121的类型，根据实际情况选择。为了有效降低噪音，消音室121为亥姆霍兹消音腔。可以理解的是，亥姆霍兹消音腔即为采用亥姆霍兹共振原理所设计的消音结构。

上述机壳10中，消音腔12可为一个或两个以上。在一些实施例中，消音腔12为一个，该消音腔12可为环形，消音腔12外套于风道腔11。当然，也可选择消音腔12为一个且为弧形，并不局限于上述环形结构。

在另一些实施例中，消音腔12为两个以上，相邻的两个消音腔12通过第二隔板17隔开，任意两个消音腔12沿风道腔11的周向依次分布。可以理解的是，所有的消音腔12包围风道腔11。第二隔板17还起到了加强筋的作用，提高了整个机壳10的结构强度，降低了轴流风机100的振动辐射噪声。

一方面，至少两个消音腔12的消音室121的共振频率不同。可以理解的是，至少一个消音腔12的任一消音室121的共振频率和至少一个消音腔12的任一消音室121的共振频率不同。这样，也实现了至少两个消音腔12的降噪频段不同，进一步增宽了整个机壳10的降噪频段。

另一方面，至少两个消音腔12的消音室121的共振频率相同。可以理解的是，以消音腔12包括两个消音室121为例，两个消音腔12中，一者的一个消音室121的共振频率和另一者的一个消音室121的共振频率相同、一者的另一个消音室121的共振频率和另一者的另一个消音室121的共振频率相同。

在一些实施例中，为了简化机壳10的生产和制造，机壳10包括机壳主体10b和端盖10a，其中，风道腔11和消音腔12均设置于机壳主体10b，端盖10a和机壳主体10b密封连接以封闭消音腔12，且端盖10a具有第三通孔，第三通孔与风道腔11相对且连通。

需要说明的是，端盖10a和机壳主体10b密封连接以封闭消音腔12，保证了消音腔12不直接与外界连通，即消音腔12仅通过风道腔11与外界连通。

上述端盖10a可为一个，仅位于机壳主体10b的一端；或者，上述端盖10a为两个，两个端盖10a分别位于机壳主体10b的两端。

上述端盖10a和机壳主体10b密封连接的具体结构，根据实际情况选择，例如，端盖10a和机壳主体10b通过密封圈、密封胶、或焊接等密封连接，本实施例对此不做限定。

为验证本实施例所提供的轴流风机100降噪的有效性，建立方案一和方案二进行对比。方案一是现有的轴流风机，如图1所示，该轴流风机01包括机壳011和设置于机壳011内的风扇012；方案二是本实施例所提供的轴流风机100，如图1-7所示。方案二中，在机壳10内共设置4个消音腔12，每个消音腔12包括两个消音室121，其中，沿机壳10的对角线分布的两个消音腔12的结构参数相同；每个消音腔12中，一个消音室121的消声频带为803Hz-964Hz、另一个消音室121的消声频带为1520Hz-1820Hz。可以理解的是，消音腔12中，一个消音室121的共振频率为803Hz-964Hz、另一个消音室121的共振频率为1520Hz-1820Hz。

针对方案一和方案二进行流体域建模、网格划分和流体仿真，并提取叶片表面的压力脉动进行声源转换，进而通过气动声学仿真进行频率响应计算，获得距离风机进风口1m处的三分之一倍频程，轴流风机的转速设置为10000rpm。图8示出了气动声学仿真获得的三分之一倍频程，表一示出了图8中三分之一倍频数值，通过对比发现，本实施例所提供的轴流风机100在风机基频800Hz和二倍频1600Hz的声压级明显降低，在0-10000H整个频段，风机单体噪声降低3.58dBA，风机单体噪声是指三分之一倍频程整个频段的总声压级。因此，充分说明本实施例所提供的轴流风机100能够利用单个消音腔12的局部共振和多个消音腔12的消声频带耦合达到明显地控制风机气动噪声的目的。

表一三分之一倍频数值表

基于上述实施例提供的轴流风机100，本实施例还提供了一种新能源设备，该新能源设备包括散热风机，该散热风机为上述实施例所述的轴流风机100。

由于上述实施例提供的轴流风机100具有上述技术效果，上述新能源设备包括上述轴流风机100，则上述新能源设备也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

上述新能源设备可为光伏逆变器、储能器或充电桩等，本实施例对新能源设备的类型不做限定。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种轴流风机的机壳，其特征在于，包括：用于设置风扇以及供风流通的风道腔，以及位于所述风道腔外围的消音腔；

其中，所述风道腔的周向侧壁设置有第一通孔，所述消音腔通过所述第一通孔和所述风道腔连通，所述消音腔包括至少两个沿所述风道腔径向依次分布且连通的消音室，且每个所述消音腔中至少两个所述消音室的共振频率不同。

2.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，相邻的两个所述消音室通过第一隔板隔开，所述第一隔板设置有第二通孔，相邻的两个所述消音室通过所述第二通孔连通。

3.根据权利要求2所述的轴流风机的机壳，其特征在于，每个所述消音腔仅通过一个所述第一通孔和所述风道腔连通，相邻的两个所述消音室仅通过一个所述第二通孔连通。

4.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，所有的所述第一通孔的横截面积之和与所述风道腔的周向侧壁的面积的比值小于0.5。

5.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，所述第一通孔位于所述风道腔的周向侧壁上静压力为负值的区域。

6.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，所述消音室的共振频率为轴流风机的中心频率的60％-140％，所述中心频率为基频或倍频。

7.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，所述消音室为亥姆霍兹消音腔。

8.根据权利要求1所述的轴流风机的机壳，其特征在于，所述消音腔至少为两个，相邻的两个所述消音腔通过第二隔板隔开，任意两个所述消音腔沿所述风道腔的周向依次分布。

9.根据权利要求8所述的轴流风机的机壳，其特征在于，至少一个所述消音腔的任一所述消音室的共振频率和至少一个所述消音腔的任一所述消音室的共振频率不同。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的轴流风机的机壳，其特征在于，包括机壳主体和端盖，其中，所述风道腔和所述消音腔具设置于所述机壳主体，所述端盖和所述机壳主体密封连接以封闭所述消音腔，且所述端盖具有第三通孔，所述第三通孔与所述风道腔相对且连通。

11.一种轴流风机，其特征在于，包括：风扇，以及如权利要求1-10中任一项所述的轴流风机的机壳。

12.一种新能源设备，其特征在于，包括散热风机，所述散热风机为如权利要求11所述的轴流风机。