TWI418708B - 葉輪結構 - Google Patents

Description

葉輪結構

本發明主要關於一種葉輪結構，尤指一種葉片上設有加強肋之 葉輪結構。

一般用於空調系統等大型風扇，由於其尺寸較大且轉速較快，因此需考量葉輪之本身之強度。一種作法為，將葉輪以金屬材質製作，然而製作金屬葉輪之模具其精度要求十分高，需要投入大量的人力及成本開發，並且製作出來成品的品質不穩定。此外由於使用金屬材質，其製作成本亦較高。

另一種作法為，將葉輪以塑膠材質製作，然而因塑膠材質本身之強度不強，尤其應用於高溫環境下，葉輪高速旋轉容易產生扇葉變形的問題。請參閱第1圖，為了加強葉輪100的結構，可將葉片110的外緣設置一固定環120，然而，氣流之流場因被固定環120完全分隔，容易產生內外流場干擾的問題，並且習知之固定環120的設置會導致整個葉輪100的重量增加。

為了解決上述習知技術之缺失，本發明之目的係提供 一種葉輪結構，其於葉片之 側緣與連接緣之間設有加強肋，以加強葉片之強度與平衡度，並能減少流場干擾的問題。

為了達到上述之目的，本發明係提供一種葉輪結構，包括 一輪轂、複數個葉片與複數個加強肋。輪轂係沿一旋轉軸旋轉，輪轂係具有一輪轂側面。葉片係由輪轂側面延伸出，葉片分別具有一迎風面與一相對於迎風面之背風面，葉片之周圍分別具有一側緣、一 相對於側緣之連接緣、一尾緣以及一相對於尾緣之前緣，其中側緣係遠離輪轂，連接緣係連接於輪轂。加強肋係環狀間隔地設置於葉片之側緣與連接緣之間，每一加強肋之一端連接於葉片之迎風面，並鄰近前緣以及遠離尾緣，另一端連接於另一相鄰之葉片之背風面，並鄰近另一相鄰之葉片之尾緣以及遠離其前緣。

為了達到上述之目的，本發明另提供一種 葉輪結構，包括一輪轂、複數個次葉片、一分隔環、複數個葉片、與複數個加強肋。輪轂係沿一旋轉軸旋轉，輪轂係具有一輪轂側面。次葉片係分別由輪轂之輪轂側面放射狀延伸出。分隔環係環繞地設置於次葉片之末端。葉片係由分隔環之側面延伸出，葉片係分別具有一迎風面、一相對於迎風面之背風面、一側緣、一相對於側緣之連接緣、一尾緣以及一相對於尾緣之前緣，其中側緣係遠離輪轂，連接緣係連接於輪轂。加強肋係環狀間隔地設置於葉片之側緣與連接緣之間，每一加強肋之一端連接於葉片之迎風面，並鄰近前緣以及遠離尾緣，另一端連接於另一相鄰之葉片之背風面，並鄰近尾緣以及遠離前緣。

綜上所述，本發明藉由前述加強肋與葉片之結構，不但可有效地加強葉輪之強度，並藉由減少加強肋之體積與重量，以減少增加於葉片上的重量，藉此增加葉輪轉動時的平衡度，另外本 發明之 加強肋並非完全地將葉片分隔為兩個部份，可減少習知內外流場 干擾的問題。

請參閱第2圖至第4圖，第2圖係為本發明之第一實施例之葉輪結構的立體圖，第3圖為本發明之第一實施例之葉輪結構的俯視圖，第4圖為本發明之第一實施例之葉輪結構的側視圖。本實施例之葉輪結構200係搭配一馬達（圖未示）以構成一風扇，並以馬達運轉而帶動葉輪結構200旋轉以產生氣流。

葉輪結構200可由塑膠材質所製成，葉輪結構 200包括一輪轂210、複數個葉片220、與複數個加強肋230。輪轂210係可為一圓盤型中空結構，並可設置於馬達上，並經由馬達之帶動沿一旋轉軸AX1旋轉，其中輪轂210係具有一輪轂側面211。

葉片220係為一薄片狀結構，其材質可為塑膠。葉片220可由輪轂側面211放射狀地延伸出，葉片220分別具有一迎風面221、一背風面222，迎風面221與背風面222係分別位於葉片220之相對側，並佔了葉片220大部分的表面積，其中迎風面221為氣流進入葉輪結構200所對應的面，背風面222為氣流流出葉輪結構200所對應的面。葉片220之周圍係分別具有一側緣223、一連接緣224、一尾緣(trailing edge)225以及一前緣(leading edge)226。側緣223、連接緣224、尾緣225與前緣226係圍繞迎風面221與背風面222。其中側緣223與連接緣224設置於葉片220之相對側側緣223係遠離輪轂210，連接緣224係連接於輪轂210。尾緣225為氣流進入葉輪結構200所對應的邊緣，前緣226為氣流流出葉輪結構200所對應的邊緣。尾緣225與前緣226設置於葉片220之相對側，並分別連接側緣223與連接緣224，由圖中亦可看出每一葉片220之前緣226係鄰近另一相鄰之葉片220a之尾緣225a與遠離葉片220a之前緣226a。

加強肋230係環狀間隔地設置於葉片220之側緣223與連接緣224之間。每一加強肋230之一端連接於葉片220之迎風面221。如第4圖所示，加強肋230之寬度W1小於葉片220之翼尖弦長W2的二分之一，於本實施例中，可大約為三分之一，並且加強肋230僅於迎風面221上連接鄰近於前緣226部份，也就是說，加強肋230與迎風面221之連接處遠離尾緣225。另外每一加強肋230之另一端連接於另一相鄰之葉片220a之背風面222a，加強肋230僅於背風面222a上連接鄰近於尾緣225a的部份，也就是說，並且加強肋230與背風面222a之連接處遠離前緣226a。

由第3圖可看出，加強肋230分別連接於葉片220由側緣223至連接緣224之長度L1的三分之一至三分之二之間，可有效的加強葉片220之結構。另外加強肋230並排列於一以旋轉軸AX1為圓心之圓形軌跡上，並藉由此圓形排列之方式，可使加強肋230對於氣流氣場的干擾減至最小。

另由第4圖中亦可看出連接於葉片220之兩加強肋230與加強肋230a，於延伸方向D1延長時彼此並不交錯與重疊。因此葉片220與另一相鄰葉片220a之間隔空間S1，並未被加強肋230完全分隔為一內部區域Z1與一外部區域Z2(繪製於第3圖)，因此不會造成習知因氣流流場被固定環完全分隔，而產生內外流場(分別位於 內部區域Z1與外部區域Z2的流場)干擾的問題 。

加強肋230係分別與葉片220表面相連，並由於葉片220的連接處至與另一葉片220a的連接處沿一延伸方向D1延伸，其延伸方向D1大略與氣流之進氣方向D2或是旋轉軸AX1成45度傾斜，可有效減少因加強肋230而產生的阻力。另請參考第5圖，為加強肋230於垂直延伸方向D1的剖面圖，於本實施例中加強肋230的截面係為一兩端為圓弧之長方形。因此當葉輪結構200旋轉時，加強肋230的末端可產生導流之功效，以使氣流能順利流動。但加強肋230之截面形狀並不加以限制，於另一實施例中，可為一長方形、一橢圓形、一梯形或是一翼形。

綜上所述，本實施例藉由前述加強肋230與葉片220之結構，可有效的加強葉輪結構200之強度，因此本實施例之葉輪結構200可以成本較低以及製作容易與精確之塑膠製成，由上述圖中亦可明顯看出加強肋230之體積遠較習知之固定環為小，能相較於習知技術之固定環，減少增加於葉片220上的重量，亦更能因此增加葉輪結構200轉動時的平衡度，另外本實施例之 加強肋230並非完全地將葉片220分隔為兩個部份，可減少習知內外流場 干擾的問題。

請參閱第6圖與第7圖，第6圖係為本發明之第二實施例之立體圖，第7圖係為本發明之第二實施例的俯視圖。與第一實施例不同之處在於，葉輪結構200更包括了複數個次葉片240與一 分隔環250。次葉片240係分別由輪轂210之輪轂側面211放射狀延伸出。分隔環250係環繞地設置於次葉片240之末端，葉片220係由分隔環250之側面延伸出，換句話說，次葉片240與葉片220分別連接於分隔環250之相對側面，其中次葉片240之長度可短於葉片220，次葉片240之數目可多於葉片220。

於本實施例中可將輪轂210樞接於一基座（圖未示）上，並以一導管（圖未示）連接於分隔環250，並輸送一氣流至分隔環250內側之次葉片240，即可經由次葉片240帶動整個葉輪結構200轉動，進而使葉片220帶動外部之空氣流動。

本發明雖以各種實施例揭露如上，然而其僅為範例參考而非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾。因此上述實施例並非用以限定本發明之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

[習知技術]

100‧‧‧葉輪

110‧‧‧葉片

120‧‧‧固定環

[本發明]

200‧‧‧葉輪結構

210‧‧‧輪轂

211‧‧‧輪轂側面

220‧‧‧葉片

221‧‧‧迎風面

222‧‧‧背風面

223‧‧‧側緣

224‧‧‧連接緣

225‧‧‧尾緣

226‧‧‧前緣

230‧‧‧加強肋

240‧‧‧次葉片

250‧‧‧分隔環

AX1‧‧‧旋轉軸

D1‧‧‧延伸方向

D2‧‧‧進氣方向

L1‧‧‧長度

W1‧‧‧加強肋之寬度

W2‧‧‧葉片之翼尖弦長

Z1‧‧‧內部區域

Z2‧‧‧外部區域

S1‧‧‧間隔空間

第1圖為習知設有固定環之葉輪結構；

第2圖為本發明之第一實施例之葉輪結構的立體圖；

第3圖為本發明之第一實施例之葉輪結構的俯視圖；

第4圖為本發明之第一實施例之葉輪結構的側視圖；

第5圖為加強肋於第4圖中AA剖面之剖面圖；

第6圖為本發明之第二實施例之葉輪結構的立體圖；以及

第7圖為本發明之第二實施例之葉輪結構的的俯視圖。

200‧‧‧葉輪結構

210‧‧‧輪轂

211‧‧‧輪轂側面

220‧‧‧葉片

221‧‧‧迎風面

222‧‧‧背風面

223‧‧‧側緣

224‧‧‧連接緣

225‧‧‧尾緣

226‧‧‧前緣

230‧‧‧加強肋

Claims (9)

1. 一種葉輪結構，包括：
   一輪轂，沿一旋轉軸旋轉，並具有一輪轂側面；
   複數個葉片，由該輪轂側面延伸出，並分別具有一迎風面與一相對於該迎風面之背風面，該些葉片之周圍分別具有一側緣、一相對於該側緣之連接緣、一尾緣以及一相對於該尾緣之前緣，其中該側緣係遠離該輪轂，該連接緣係連接於該輪轂；以及
   複數個加強肋，環狀間隔地設置於該些葉片之側緣與該連接緣之間，每一加強肋之一端連接於該葉片之迎風面，並鄰近該葉片之該前緣以及遠離該尾緣，每一加強肋之另一端則連接於另一相鄰之葉片之背風面，並鄰近該相鄰之葉片之尾緣以及遠離其前緣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之葉輪結構，其中該些加強肋之寬度係小於該些葉片之翼尖弦長的二分之一。
3. 一種葉輪結構，包括：
   一輪轂，沿一旋轉軸旋轉，並具有一輪轂側面；
   複數個次葉片，分別由該輪轂之輪轂側面放射狀延伸出；
   一分隔環，環繞地設置於該些次葉片之末端；
   複數個葉片，由該分隔環之側面延伸出，並分別具有一迎風面、一相對於該迎風面之背風面、一側緣、一相對於該側緣之連接緣、一尾緣以及一相對於該尾緣之前緣，其中該側緣係遠離該輪轂，該連接緣係連接於該輪轂；以及
   複數個加強肋，環狀間隔地設置於該些葉片之側緣與該連接緣之間，每一加強肋之一端連接於葉片之迎風面，並鄰近該葉片之該前緣以及遠離該尾緣，每一加強肋之另一端則連接於另一相鄰之葉片之背風面，並鄰近該相鄰之葉片之該尾緣以及遠離該前緣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之葉輪結構，其中該些加強肋之寬度係小於該些葉片之翼尖弦長的二分之一。
5. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之葉輪結構，其中該些加強肋分別連接於該些葉片之長度的三分之一到三分之二之間。
6. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之葉輪結構，其中該些加強肋係分別垂直於該些葉片延伸。
7. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之葉輪結構，其中該些加強之截面係為一長方形、兩端為圓弧之長方形、一橢圓形、一梯形或是一翼形。
8. 如申請專利範圍第1項或第3項所述之葉輪結構，其中每一葉片之前緣係鄰近前述另一相鄰之葉片之尾緣與遠離前述另一相鄰之葉片之前緣。
9. 如申請專利範圍第3項所述之葉輪結構，其中該些次葉片之長度短於該些葉片，該些次葉片之數目多於該些葉片。