專利名稱：軸流式風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作電子設(shè)備風(fēng)扇的軸流式風(fēng)扇，更具體地，涉及一種適于高效低噪的軸流式風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
軸流式風(fēng)扇用于各種設(shè)備如冷卻電子設(shè)備和空調(diào)器室外單元的風(fēng)扇，由此已經(jīng)發(fā)展了很多技術(shù)來實現(xiàn)其的高效低噪。
對于風(fēng)扇的外殼，有一種技術(shù)是通過形成一個風(fēng)扇外殼的圓柱形入口和形成一個軸對稱吸入氣流來降低噪音水平(例如，參見專利文獻1)。
至于風(fēng)扇形狀，通過使葉片邊緣在旋轉(zhuǎn)方向上向前、使葉片向入口側(cè)傾斜而在葉片頂部形成一個三角形前緣，或在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)設(shè)計彎度和設(shè)置角度以減少頂部渦流和泄漏氣流從而提供一種實現(xiàn)高效低噪的技術(shù)(例如，參見專利文獻2至5)。
還通過改進葉片頂部的形狀提供了一種實現(xiàn)低噪水平的技術(shù)(例如，參見專利文獻6)。
進一步通過改進葉片后緣的形狀而提供一種實現(xiàn)高效的技術(shù)(例如，參見專利文獻7)專利文獻1日本未審專利申請公開第61-190198號(第2-3頁、附圖1-3)專利文獻2日本未審專利申請公開第61-065096號(第5-6頁、附圖1-2)專利文獻3日本未審專利申請公開第09-049500號(第13-14頁、附圖1-7)專利文獻4日本未審專利申請公開第11-044432號(第4-6頁、附圖1-7)專利文獻5日本未審專利申請公開第08-303391號(第2頁、附圖1-5)
專利文獻6日本未審專利申請公開第06-129397號(第3頁、附圖1-3)專利文獻7日本未審專利申請公開第2002-257088號(第4頁、附圖1-2)非專利文獻1“渦輪風(fēng)扇和壓縮機”，NAMAI、Takefumi和INOUE、MasahiroCorona著，1988年8月25日出版，第357-418頁。
軸流式風(fēng)扇的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很長時間，軸流式風(fēng)扇已經(jīng)成為一種良好發(fā)展的機械元件。在上述相關(guān)技術(shù)中，在實現(xiàn)高效和低噪水平方面已經(jīng)達到了充分的效果。
然而這些技術(shù)著眼于多用性上，難于在性能上進一步改善。
用于冷卻設(shè)備的大部分風(fēng)扇是大批量生產(chǎn)的，換句話說，是目錄產(chǎn)品，對指定的使用條件和應(yīng)用來說是困難的(專利文獻1和5)。
因此，已經(jīng)限定了一種設(shè)計，以便吸入氣流和排出氣流在平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸流方向上。更具體地，更多的功作用在葉片的頂端部分，換句話說，作用在在葉片頂部。高壓下在葉片的頂部隨著氣流產(chǎn)生了壓力梯度，由旋轉(zhuǎn)的離心力而向外膨脹的氣流被抑制，并允許在軸流方向上流動。
甚至在用于空調(diào)器的軸流式風(fēng)扇中，為了避免出現(xiàn)排出氣流又被吸入的一些循環(huán)現(xiàn)象，氣流也被設(shè)計成類似于上述的在軸流方向上流動(專利文獻2至4、6和7)。
在這些軸流式風(fēng)扇的通常結(jié)構(gòu)中，需要確保葉片頂部和風(fēng)扇外殼之間具有足夠的頂部間隙。當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，由于葉片的壓力面和吸入面之間的壓力差和吸入側(cè)和排出側(cè)之間的壓力差，頂部渦流和氣流泄漏在頂部間隙中產(chǎn)生，從而引起損失和噪音。
另外，風(fēng)扇外殼的邊界層被靜止風(fēng)扇外殼的壁表面和旋轉(zhuǎn)葉輪之間的氣流場(flow field)扭曲。氣流被頂部間隙處的頂部渦流、泄漏氣流等干擾，從而使氣流變得很復(fù)雜。
然而，切線速度最大，更多的功作用在頂部部分。因此，大部分公知的軸流式風(fēng)扇設(shè)計有通過頂部這樣的復(fù)雜氣流做更多功的設(shè)計方案。
如上所述，更多的功意味著即使假定從輸入能量中取出能量的比例不變，損失的絕對值也大。換句話說，設(shè)置軸向氣流和頂部損失和噪音的減小是一種協(xié)調(diào)(trade-off)關(guān)系，是當(dāng)實現(xiàn)較高效率和料低噪音水平時產(chǎn)生的一個問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種軸流式風(fēng)扇，該風(fēng)扇具有一種減小在葉片頂部導(dǎo)致?lián)p失和噪音的頂部渦流、泄漏氣流等的風(fēng)扇形狀，一種利用該軸流風(fēng)扇的方法，和帶有該軸流式風(fēng)扇的散熱器。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種軸流式風(fēng)扇，其包括一個馬達、一個具有圍繞安裝到馬達上的輪轂的多個葉片的葉輪、和一個風(fēng)扇外殼，該外殼具有在其一側(cè)上的空氣入口和在其另一側(cè)上的空氣出口，其中在葉片部分帶有最大裝置角(setting angle)ξ的徑向位置，以及在流體流動方向帶有一個前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，位于葉輪外徑的60％和80％之間。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種軸流式風(fēng)扇，其包括一個馬達、一個具有圍繞安裝到馬達上輪轂的多個葉片的葉輪、和一個風(fēng)扇外殼，該外殼具有一個在其一側(cè)上的空氣入口和一個在其另一側(cè)上的空氣出口，其中在葉片部分帶有最大裝置角(setting angle)ξ的徑向位置，和一個當(dāng)弦節(jié)比σ被定義為σ＝L/T時，帶有最大弦節(jié)比σ(chord-pitch ratio)的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，這里L(fēng)是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的間距。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種軸流式風(fēng)扇，其包括一個馬達、一個具有圍繞安裝到馬達上輪轂的多個葉片的葉輪、和一個風(fēng)扇外殼，該外殼具有一個在其一側(cè)上的空氣入口和一個在其另一側(cè)上的空氣出口，其中在葉片部分帶有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向帶有一個前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，以及一個當(dāng)弦節(jié)比σ被定義為σ＝L/T時，帶有最大弦節(jié)比σ(chord-pitch ratio)的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，這里L(fēng)是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的間距。
風(fēng)扇外殼的空氣出口優(yōu)選具有一個與開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面。
當(dāng)葉片被半徑R的圓柱面切開，且截面在二維平面展開時，頂部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
當(dāng)一個被冷卻的物體放置在軸流式風(fēng)扇的出口側(cè)時，該物體優(yōu)選在軸流式風(fēng)扇空氣出口側(cè)突出大于頂部半徑Rt的半徑位置上。
在本發(fā)明中，也提供了一個具有軸流式風(fēng)扇的散熱器，其包括任一上述軸流式風(fēng)扇，且散熱器放置在軸流式風(fēng)扇的出口側(cè)突起于頂部半徑Rt的位置。
根據(jù)本發(fā)明，可獲得一種軸流式風(fēng)扇，其具有減小導(dǎo)致?lián)p失和噪音的頂部渦流和/或泄漏氣流的風(fēng)扇形狀。
此外，如果利用本發(fā)明的軸流式風(fēng)扇，能夠?qū)崿F(xiàn)高效低噪水平的設(shè)備。
另外，對于帶有該軸流式風(fēng)扇的散熱器，即使當(dāng)被冷卻的物體放在風(fēng)扇的出口側(cè)時，通過改進軸流式風(fēng)扇和/或發(fā)熱體的布置，也能獲得高的冷卻效果，能夠?qū)崿F(xiàn)裝配有該軸流式風(fēng)扇的高效低噪水平的設(shè)備。


圖1是本發(fā)明第一實施例軸流式風(fēng)扇投影到一垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖。
圖2包括一個通過由一不定半徑的圓柱面切割一個葉片、并將該剖面部分在二維平面展開而得到的展開平面圖和示出了輪轂部分剖面的剖面圖，其中帶有一最大裝置角ξ的半徑Ra和一頂部部分。
圖3是帶有第一實施例風(fēng)扇外殼的軸流式風(fēng)扇葉輪組件的透視圖。
圖4是從吸入側(cè)上部觀察，第一實施例的軸流式風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的傾斜透視圖，以表示抑制失速(stall)作用。
圖5示出了第一實施例軸流式風(fēng)扇與已知軸流式風(fēng)扇的特性比較。
圖6示出了當(dāng)?shù)谝粚嵤├S流式風(fēng)扇運行時的氣體流動。
圖7是本發(fā)明第二實施例軸流式風(fēng)扇投影到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖。
圖8是本發(fā)明第三實施例軸流式風(fēng)扇投影到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖，并示出了用于限定前緣輪廓3分布方法的實例。
圖9示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇和已知設(shè)計的軸流式風(fēng)扇之間的前緣掃描角θ1半徑分布、弦節(jié)比σ和裝置角ξ正切值的比較。
圖10示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇效率與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇效率的比較。
圖11示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇噪音降低效果與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇的比較。
圖12是軸流式風(fēng)扇外殼結(jié)構(gòu)的剖面圖。
圖13是第五實施例軸流式風(fēng)扇由垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線的平面剖切的剖面圖。
圖14示出了第五實施例軸流式風(fēng)扇最大葉片厚度t與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇最大葉片厚度t的比較。
圖15示出了帶有與該設(shè)備組裝在一起的第一至第五任一實施例軸流式風(fēng)扇的設(shè)備外殼的內(nèi)部。
圖16示出了第一至第五任一實施例的軸流式風(fēng)扇與布置在排出側(cè)的發(fā)熱體之間的位置關(guān)系。
圖17示出了帶有一風(fēng)扇的散熱器的結(jié)構(gòu)，通過將該散熱器與風(fēng)扇結(jié)合而直接冷卻高溫發(fā)熱元件。
具體實施例方式
下面，將參照附圖1-17描述本發(fā)明的軸流式風(fēng)扇和利用該軸流式風(fēng)扇的方法的實施例。
第一實施例圖1是本發(fā)明第一實施例軸流式風(fēng)扇投影到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖。
在根據(jù)第一實施例的軸流式風(fēng)扇中，多個葉片1安裝到輪轂2上。葉片1的形狀是由前緣輪廓3a、后緣輪廓4a、頂部輪廓11和輪轂輪廓12調(diào)整的，軸流式風(fēng)扇在箭頭13的方向上旋轉(zhuǎn)。吸入面6是附圖平面的背面，壓力面7位于附圖表面的正面上。
圖2包括一個通過由一不定半徑的圓柱面切割一個葉片、并將該剖面部分在二維平面展開而得到的展開平面圖和示出了輪轂部分剖面的剖面圖，其中帶有一最大裝置角的半徑Ra和頂部部分。
前緣A是前緣輪廓3與圖1中圓柱表面的交接點，后緣B是后緣輪廓4與圓柱表面的交接點。圖2中的圓柱展開圖示出了吸入面6、壓力面7、連接前緣A與后緣B的弦線8、和弧線9。
弦線8的長度定義為L，弦線8和通過垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上后緣B的直線之間的所形成的角被定義為裝置角ξ。
圖2示出了在圖1所示的f-f剖面(在頂部附近)、g-g剖面(具有最大裝置角的半徑)和h-h剖面(在輪轂部分附近)上的弧線9和弦線8。下標t、h和max分別表示頂部部分、輪轂部分和具有最大裝置角的部分。
圖2的展開圖顯示了所謂的葉片輪廓。一般地講，葉片輪廓具有一個作用，即氣流來自于箭頭600的方向，沖擊角αA由弦線8構(gòu)成，從而得到提升。由葉片輪廓獲得的提升與沖擊角αA以基本直線的方式增加，并當(dāng)沖擊角達到一個特殊值時，快速減小。在此情況下的沖擊角被稱作失速角(stall angle)。
失速角和獲得提升的特性取決于葉片輪廓的類型，換句話說，葉片厚度的分布、弧線等等。利用葉片輪廓的軸流式風(fēng)扇的形狀必須在稱為失速角的有效沖擊角αA之內(nèi)設(shè)計，詳細的數(shù)據(jù)和設(shè)計方法也有推薦(參見非專利文獻1)。
圖3是帶有第一實施例風(fēng)扇外殼的軸流式風(fēng)扇葉輪組件的透視圖。
在圖3中，輪轂2安裝到裝配在馬達殼體15中的馬達上。馬達殼體15通過支柱14連接到風(fēng)扇外殼5上。輪轂2的直徑約為葉輪外徑的50％。
圖3示出了3個支柱和5個葉片1。本發(fā)明并不限制于該實例。風(fēng)扇外殼5具有圓柱形狀，可以添加法蘭和/或肋條以便安裝到一個設(shè)備上。
在第一實施例中，在流入方向上突出的前緣輪廓3a的頂點Aa的半徑與具有最大裝置角ξ的半徑具有相同的數(shù)值Ra。
如現(xiàn)有技術(shù)中所述，已知的軸流式風(fēng)扇設(shè)計有由頂部做更多功的設(shè)計方案。
與之相反，在本發(fā)明中，更多的功由葉片的中間部分去做，同時減小了由頂部部分所作的功。
因為葉片的中間部分幾乎不受輪轂、頂部間隙、風(fēng)扇外殼等的影響，所以與由頂部部分做更多功的已知設(shè)計方案相比，頂部部分的絕對損失能夠減少。
為了實現(xiàn)高效率，如圖2所示，裝置角ξ在葉輪外徑的60-80％的半徑處最大，從而保持大量的功，也就是大的提升。
裝置角ξ大意味著，當(dāng)流速低時沖擊角αA大。雖然能夠得到大的提升，但是沖擊角接近上述失速角，氣流可能被分離。
因而，在本發(fā)明中，如圖1和2所示，通過將在突出頂點Aa處的半徑和在最大裝置角處的半徑設(shè)置成大體上相同的數(shù)值Ra來抑制失速。
圖4是為了表示抑制失速作用，從吸入側(cè)上部觀察的第一實施例軸流式風(fēng)扇葉輪旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的傾斜透視圖。
葉片1在箭頭18的方向上旋轉(zhuǎn)，頂點Aa在流入方向上的最上游位置。
當(dāng)前緣輪廓3以點Aa作為頂點分成頂側(cè)輪廓3c和輪轂側(cè)輪廓3d時，其具有一個三角形翼形狀。換句話說，葉片1處于與三角形翼在均勻流動中的狀態(tài)類似的狀態(tài)。
在低流速時，沖擊角αA在半徑Ra處進一步增加，并達到失速角。然而，氣流是由前緣滾動的，并由產(chǎn)生在頂側(cè)輪廓3c和輪轂側(cè)輪廓3d的渦流17到達吸入面6。
該現(xiàn)象是一種類似于三角形翼飛行器的效果，其能夠在低速下用大的沖擊角穩(wěn)定地飛行。因此，在半徑Ra處做了大部分功而沒有任何失速，能夠在低流速區(qū)域有效實現(xiàn)高效和低噪水平。
在已知的軸流式風(fēng)扇中，沖擊角αA在低流速區(qū)域變得非常大，沖擊角達到了失速角，升力減小，壓力下降，從而導(dǎo)致不穩(wěn)定的性能。
在第一實施例中，通過三角形翼的作用抑制失速，不穩(wěn)定性能能夠被減小。
圖5示出了第一實施例軸流式風(fēng)扇與已知軸流式風(fēng)扇的特性比較。根據(jù)第一實施例的軸流式風(fēng)扇能夠避免在低流速狀態(tài)500下發(fā)生的壓力下降。
圖6示出了當(dāng)?shù)谝粚嵤├S流式風(fēng)扇運行時的氣體流動。
在由如第一實施例所示葉片中間部分做大量功的設(shè)計方案的軸流式風(fēng)扇情況下，吸入氣流稍微在徑向方向上向外彎曲。當(dāng)采用根據(jù)第一實施例的結(jié)構(gòu)時，頂部部分的功(壓力)減小，產(chǎn)生壓力梯度300。
從吸入側(cè)平行于旋轉(zhuǎn)軸16流入的氣流100由風(fēng)扇外殼5之內(nèi)的葉片1的旋轉(zhuǎn)推進，由壓力梯度300在徑向方向上向外彎曲，并在排出側(cè)氣流200的方向上流出。因此，在排出側(cè)區(qū)域400中的空氣容易稍微逗留。
半徑Ra優(yōu)選與第一實施例中的相同。然而，由于設(shè)備設(shè)計的便利和制造誤差，其也可稍微互相偏離。只要半徑Ra在葉輪外徑的60％和80％之間，本發(fā)明的優(yōu)點就能夠得到體現(xiàn)。
第二實施例圖7是本發(fā)明第二實施例軸流式風(fēng)扇投影到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖。
在圖2中所示半徑R處的弦L與節(jié)距T的比率即弦節(jié)比為σ＝L/T，其中節(jié)距T為半徑R處的圓周長除以葉片數(shù)Z而得到(＝2πR/Z)。
在第二實施例中，在圖7中弦節(jié)比σ最大時的半徑和圖2中裝置角最大時的半徑具有大體上相同的數(shù)值Rb。
通常，當(dāng)弦節(jié)比σ大時，葉片輪廓中適用的沖擊角范圍變大(例如，參考非專利文獻1第379頁)。因此，如果采用本實施例，即使當(dāng)沖擊角大時，軸流式風(fēng)扇葉也能夠有效運行。
此外，在第二實施例中半徑Rb優(yōu)選是相同的。然而，由于設(shè)備設(shè)計的便利和制造誤差，其也可稍微互相偏離。只要半徑Rb在葉輪外徑的60％到80％之間，本發(fā)明的優(yōu)點就能夠得到證明。
第三實施例圖8是本發(fā)明第三實施例軸流式風(fēng)扇投影到垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的投影圖，并示出了用于限定前緣輪廓3分布方法的實例。
根據(jù)第三實施例的軸流式風(fēng)扇是第一實施例與第二實施例的結(jié)合。
在圖8中，前緣掃描角θ1定義為由連線Xc與連線X1所形成的角，其中連線Xc為由半徑Rh的圓柱面切割的輪轂剖面中輪轂輪廓12的中間點Ch和原點O的連線，連線X1為不定半徑R的圓柱剖面的前緣A和原點O的連線。
圖9示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇和已知設(shè)計的軸流式風(fēng)扇之間的前緣掃描角θ1半徑分布、弦節(jié)比σ和裝置角ξ正切值的比較關(guān)系。下標t表示頂部部分，在圖9中，這些值在頂部部分以無量綱(non-dimensional)方式示出。
在圖9中，第三實施例中的具有最大θ1、σ和tanξ的半徑在范圍23中大體上相同，而已知軸流式風(fēng)扇的半徑是單調(diào)增加或單調(diào)減少的。
較小的范圍23是優(yōu)選的。如果利用第三實施例的范圍，本發(fā)明的優(yōu)點能夠充分獲得。然而，最理想的范圍23為葉輪外徑的60％-80％。
圖10示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇效率與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇效率的比較。
圖10示出了具有應(yīng)用本實施例的多個實例1-3，其用根據(jù)本實施例實驗得到應(yīng)用的最高靜壓力效率與已知軸流式風(fēng)扇的最高靜壓力效率的比率表示。本發(fā)明應(yīng)用的效率比已知實例的效率更優(yōu)秀。
圖11示出了第三實施例軸流式風(fēng)扇噪音減少效果與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇的比較。圖11表示了已知實例實驗獲得的噪音水平和本發(fā)明應(yīng)用的噪音水平之間的差別。噪音水平是在最高靜壓力效率點流速的實驗值。如圖11所示，本發(fā)明的應(yīng)用與已知實例相比，噪音水平減小。
第四實施例圖12是軸流式風(fēng)扇外殼結(jié)構(gòu)由包括旋轉(zhuǎn)軸的平面剖切的剖面圖。在圖12中，風(fēng)扇外殼5排出側(cè)上的空氣出口由與開口端以擴展方式連通的圓錐面10構(gòu)成。圓錐面10在與平行于旋轉(zhuǎn)軸的直線成角θ0上形成。
在第一實施例的圖6中，通過壓力梯度和氣流之間的平衡，排出側(cè)上的氣流在徑向上向外傾斜。在第四實施例中，圓錐表面10沿傾斜的氣流形成。
在圖12中，氣流700沿圓錐面10在角θ0處流出而沒有與風(fēng)扇外殼有任何碰撞。結(jié)果，減少了氣流700與風(fēng)扇外殼碰撞而導(dǎo)致的損失。另外，風(fēng)扇外殼的內(nèi)徑從DV1增加到DV2，而平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸流速度分量Cm減小了。
通常，從開口端向?qū)掗熆臻g排出的空氣損失(所謂的排出損失)與Cm的平方成比例。因此，第四實施例具有減小排出損失的效果。
這里，空氣出口由圓錐面10構(gòu)成。然而，并不局限于圓錐面，只要該表面不對氣流700引起任何干擾即可。
第五實施例圖13是第五實施例軸流式風(fēng)扇由垂直于其旋轉(zhuǎn)軸線的平面剖切的剖面圖。因為葉片1在箭頭24的方向上旋轉(zhuǎn)，該附圖平面的右側(cè)形成壓力面7而左側(cè)形成吸入面6。
在葉片1的葉片端面27和風(fēng)扇外殼5的內(nèi)表面28之間確保一個足夠的頂部間隙h，以便葉片1能夠旋轉(zhuǎn)。
圖14示出了第五實施例軸流式風(fēng)扇最大葉片厚度t(參考圖2)與已知設(shè)計軸流式風(fēng)扇最大葉片厚度t的比較。
已知實例的厚度t是常量。相反，在第五實施例中，在頂部半徑Rt處的厚度tt大于輪轂部分半徑Rh處的厚度th。
當(dāng)葉片1旋轉(zhuǎn)時，在壓力面7和吸入面6之間產(chǎn)生壓力差，用箭頭25表示的氣流形成在頂部間隙h中。
通常，在已知設(shè)計中，由葉片1覆蓋的流動通道的比率較小，從而當(dāng)最大葉片厚度t較小時，流動速度上的增加較小。因此，可以認為流動通道損失小，高效率被提高。
另一方面，在本發(fā)明中，半徑Rt處的厚度tt增加了，用箭頭25表示的氣流減小了。
發(fā)生在頂部部分的損失和噪音的一部分是由用箭頭25表示的氣流引起的，這些數(shù)值的抑制有助于高效率和低噪水平。
第六實施例圖15示出了帶有與該設(shè)備組裝在一起的第一至第五任一實施例軸流式風(fēng)扇的設(shè)備外殼的內(nèi)部。
一個軸流式風(fēng)扇31安裝在外殼30的一個表面上，入口32形成在相對側(cè)的表面上。該軸流式風(fēng)扇31這樣安裝，即風(fēng)扇入口36位于外殼30的內(nèi)部，風(fēng)扇出口35位于外殼30的外部。發(fā)熱體29如一個印刷電路板放置在外殼30的內(nèi)部。
在第六實施例中，軸流式風(fēng)扇31運行以冷卻發(fā)熱體29?？諝馊缂^37所表示的從入口32供給外殼30內(nèi)部，并如箭頭34所表示的通過發(fā)熱體29以冷卻發(fā)熱體29。
空氣在冷卻發(fā)熱體29之后從軸流式風(fēng)扇31中的風(fēng)扇入口36吸入，由一葉輪(未示出)推進，并從風(fēng)扇出口35排出到大氣中。
當(dāng)空氣通過外殼30中的入口32和發(fā)熱體29時，發(fā)生流動通道損失。軸流式風(fēng)扇31以產(chǎn)生克服流動通道損失的壓力的流動速度運行。
如第一實施例的圖6和第三實施例的圖12所示，從本發(fā)明軸流式風(fēng)扇排出的氣流在如箭頭33所示的離心方向上稍微傾斜。然而，風(fēng)扇入口36一側(cè)的氣流基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線。
因此，如第六實施例所示，當(dāng)一個被冷卻的物體放置在風(fēng)扇入口36一側(cè)時，可以證明得到高冷卻效果，也可以得到裝配有軸流式風(fēng)扇的高效低噪水平的設(shè)備。
第七實施例圖16示出了第一至第五任一實施例的軸流式風(fēng)扇與布置在排出側(cè)的發(fā)熱體之間的位置關(guān)系。
軸流式風(fēng)扇38安裝在外殼的壁39上。發(fā)熱體40突出于軸流式風(fēng)扇38的頂部半徑Rt。
如第一實施例的圖6和第三實施例的圖12中所示，從本發(fā)明軸流式風(fēng)扇排出的氣流在如箭頭43所示的離心方向上稍微傾斜。因而，通過將發(fā)熱體如圖16所示放置，氣流41和42平穩(wěn)地在發(fā)熱體40的周圍向外流出，從而可以獲得充分的冷卻效果。
第八實施例圖17示出了帶有一風(fēng)扇的散熱器的結(jié)構(gòu)，通過將該散熱器與風(fēng)扇結(jié)合而直接冷卻高溫發(fā)熱元件。
發(fā)熱元件47安裝在印刷電路板48上。散熱器45與發(fā)熱元件47通過一個熱連接件46接觸。本實施例的軸流式風(fēng)扇44放置在散熱器45上。熱量從發(fā)熱元件47轉(zhuǎn)移到熱連接件46上，并到達散熱器45。
散熱器45突出于軸流式風(fēng)扇44的出口側(cè)頂部半徑Rt。多個散熱器45可以以間距50設(shè)置或可提供單個集成一體的散熱器。
如第一實施例的圖6和第三實施例的圖12中所示，從本發(fā)明軸流式風(fēng)扇排出的氣流在如箭頭43所示的離心方向上稍微傾斜。通過如圖17所示安裝高溫發(fā)熱元件，氣流在散熱器45中充分分布以散發(fā)熱量。
即使當(dāng)與第八實施例中具有軸流式風(fēng)扇的散熱器一樣，被冷卻的物體位于風(fēng)扇出口一側(cè)時，通過改進軸流式風(fēng)扇和/或發(fā)熱體的布置，也能獲得好的發(fā)熱效果，并能夠獲得裝配有軸流式風(fēng)扇的高效低噪水平的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口并且在其另一側(cè)具有空氣出口；其特征在于，在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，位于葉輪外徑的60％和80％之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)機，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開，其項部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面；以及所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開時，頂部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
5.一種軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，其一側(cè)具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；其特征在于，在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，其中弦節(jié)比σ＝L/T，L是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸流式風(fēng)機，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開時，頂部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面；以及所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開時，頂部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
9.一種軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；其特征在于，在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，以及具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，其中弦節(jié)比σ＝L/T，L是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸流式風(fēng)機，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開時，項部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸流式風(fēng)扇，其特征在于，所述風(fēng)扇外殼的空氣出口具有與一開口端以擴展方式連通的內(nèi)表面；以及所述葉片由半徑R的圓柱面剖切并且將剖切部分在二維平面上展開時，頂部的最大葉片厚度tt大于輪轂部分的最大葉片厚度th。
13.一種使用軸流式風(fēng)扇的方法，該風(fēng)扇包括一馬達；一葉輪，其具有圍繞安裝到馬達上輪轂的多個葉片；一風(fēng)扇外殼，其具有一個在其一側(cè)上的空氣入口和一個在其另一側(cè)上的空氣出口；一個在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和一個在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，位于葉輪外徑的60％和80％之間；該方法的特征在于，一個被冷卻的物體布置在所說軸流式風(fēng)扇空氣出口側(cè)、從半徑大于頂部半徑Rt處突出的位置。
14.一種使用軸流式風(fēng)扇的方法，該風(fēng)扇包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上的空氣出口；一個在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和一個當(dāng)弦節(jié)比σ被定義為σ＝L/T時具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，這里L(fēng)是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距；該方法的特征在于，一個被冷卻的物體布置在所說軸流式風(fēng)扇空氣出口側(cè)、從半徑大于頂部半徑Rt處突出的位置。
15.一種使用軸流式風(fēng)扇的方法，該風(fēng)扇包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，以及具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，其中弦節(jié)比σ＝L/T，L是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距；該方法的特征在于，將被冷卻的物體布置在所述軸流式風(fēng)扇空氣出口側(cè)、突出于半徑大于項部半徑Rt處的位置。
16.一種具有一軸流式風(fēng)扇的散熱器，其包括一軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，位于葉輪外徑的60％和80％之間；以及一散熱器，其放置在所述軸流式風(fēng)扇的出口側(cè)、突出于項部半徑Rt的位置。
17.一種具有一軸流式風(fēng)扇的散熱器，其包括一軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，其中弦節(jié)比σ＝L/T，L是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距；以及一散熱器，其放置在所述軸流式風(fēng)扇的出口側(cè)、突出于項部半徑Rt的位置。
18.一種具有一軸流式風(fēng)扇的散熱器，其包括一軸流式風(fēng)扇，其包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，該葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，以及具有最大弦節(jié)比σ的徑向位置，位于葉輪外徑的60％和80％之間，其中弦節(jié)比σ＝L/T，L是連接葉片前緣和后緣的弦線長度，T是由半徑為R的圓周長度除以葉片數(shù)Z而得到的節(jié)距；和一散熱器，其放置在所述軸流式風(fēng)扇的出口側(cè)、突出于頂部半徑Rt的位置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高效低噪水平的軸流式風(fēng)扇。該風(fēng)扇包括一馬達；一葉輪，其具有多個葉片，其中葉片圍繞于安裝到馬達上的輪轂；一風(fēng)扇外殼，在其一側(cè)上具有空氣入口，在其另一側(cè)上具有空氣出口；在葉片部分具有最大裝置角ξ的徑向位置，和在流體流動方向具有前緣部分的輪廓、在流動方向上形成一個突起頂點的徑向位置Aa，位于葉輪外徑的60％和80％之間。
文檔編號F04D29/44GK1550679SQ20041003802
公開日2004年12月1日 申請日期2004年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月12日
發(fā)明者巖瀨拓, 之, 杉村和之, 旦野太郎, 郎 申請人:株式會社日立制作所, 日本伺服有限公司