风扇和微波炉的制作方法

本实用新型涉及家用电器领域，具体地，涉及一种风扇和微波炉。

背景技术：

目前，微波炉作为加热食物的用具已被广泛应用于人们的生活当中。微波炉由电源，磁控管，控制电路和烹调腔体等部分组成。微波炉内部主要利用轴流风扇组件对变压器或变频器及磁控管等部件进行散热。轴流风扇组件主要包括扇叶、集流罩、风扇支架及电机。轴流风扇运行过程中，流量与噪声之间是正相关关系。当风扇转速增加，流量增大，其噪声水平也会相应的提升，并且电机的高转速加剧了电机的损耗，增加了成本，同时还会导致可靠性、安全性问题。随着人们生活水平的大幅度提升，风扇的噪声问题已经越来越受到关注，高风量、低噪音是风扇产品的发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种噪声小、风量大的新型风扇。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种风扇，包括轮毂和沿所述轮毂的外圈的周向间隔布置的多个叶片，沿所述叶片的前缘至尾缘方向，所述叶片的叶型截面的叶片厚度逐渐变小，其中所述叶型截面为由所述轮毂的外圈的径向同心圆截取的叶片截面。

优选地，沿所述叶片的叶根至叶顶方向，各个所述叶片的各自所述叶型截面的形状和大小均相同。

优选地，所述叶型截面的弦长为c，所述叶型截面的前缘的最大叶片厚度不超过0.2c。

优选地，所述叶型截面的弦长为c，所述叶型截面的尾缘的最小叶片厚度不小于0.05c。

优选地，所述叶片的吸力面为光滑微凸面，所述叶片的压力面为光滑微凹面。

优选地，在所述叶型截面中，位于所述叶片的吸力面一侧的凸点与所述叶型截面的前缘点之间的弦长距离占所述叶型截面的弦长长度的25％～35％；

并且，沿所述弦长的垂直方向，所述凸点与所述叶型截面的弦长之间的垂直间距占所述弦长长度的15％～25％。

优选地，所述叶型截面的外轮廓线包括位于所述叶片的压力面一侧的压力线和位于所述叶片的吸力面一侧的吸力线，所述压力线和吸力线对称分布于所述叶型截面的中弧线的两侧，所述中弧线的分布方程式为：

其中，坐标原点为所述中弧线与所述叶型截面的前缘线的交点位置，x 为沿所述叶型截面的弦线方向定位的横坐标，所述叶型截面的弦长为c，η＝x/c，B、Sn均为常数。

优选地，n＝1时，S1＝0.1196；n＝2时，S2＝-0.0235；n＝3时，S3＝0.0012。

优选地，所述压力线与吸力线的分布方程式为：

其中，D、An均为常数。

优选地，n＝1时，A1＝-2.125；n＝2时，A2＝5.023；n＝3时，A3＝＝-2.986； n＝4时，A4＝1.521。

另外，本实用新型还提供了一种微波炉，该微波炉包括上述所述的风扇。

通过上述技术方案，在本实用新型的风扇中，由于沿叶片的前缘至尾缘方向，叶片的叶型截面的叶片厚度逐渐变小，即本实用新型的风扇采用流线型的尾缘相对于前缘为尖角设计的叶型截面。因此，本实用新型的风扇具有较大的失速裕度，即当进口风量来流为大迎角时，叶片也不会发生边界层分离，从而避免了产生失速并仍然能正常工作。同时，本实用新型风扇对进口来流的适应性更强，风扇的气动性能更好，风量更大、效率更高。另一方面，由于叶片尾缘的尖角设计，使得叶片的尾迹为一连串破碎的小涡结构，避免产生较高的宽频噪音，从而起到了一定的降噪效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为根据本实用新型的优选实施方式的风扇的立体图；

图2为现有的风扇的叶型截面的结构示意图；

图3为根据本实用新型的优选实施方式的风扇的叶型截面的结构示意图；

图4为根据本实用新型的优选实施方式的微波炉的内部结构的立体图；

图5为风扇组件的爆炸图。

附图标记说明

1 腔体 2 风扇组件

3 底板 4 变压器

5 电源线分叉 6 后板

7 磁控管

20 风扇 21 轮毂

22 叶片 24 集流罩

25 支架 26 电机

221 叶根 222 叶顶

223 前缘 224 尾缘

225 压力线 226 吸力线

227 中弧线 211 外圈

O 坐标原点

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

针对现有的如图2所示的沿叶片的前缘223至尾缘224方向叶片厚度均匀不变的叶型截面的常规风扇，由于该叶型截面的“升阻比”相对较小，使得风扇的效率较低，散热风量较小。同时，当进口风量的来流方向为大迎角时，容易在叶片的表面产生边界层分离现象，进而在风量向下游的传播过程中会引起一系列连锁反应，使得在叶片的尾缘224处会较早地诱导产生大涡脱落现象，成为现有风扇的主要噪声源，导致噪声来源较大。对此，本实用新型提供了一种风扇，如图1所示，该风扇20包括轮毂21和沿轮毂21的外圈211的周向间隔布置的多个叶片22，沿叶片22的前缘223至尾缘224 方向，叶片22的叶型截面的叶片厚度逐渐变小(参见图3所示)，其中叶型截面为由轮毂21的外圈211的径向同心圆截取的叶片截面，即可以理解为叶片22为多个基元叶型截面叠加组成的结构。

可见，采用如图3所示的叶型截面的风扇后，在如图1所示的本实用新型的风扇20中，由于沿叶片22的前缘223至尾缘224方向，叶片22的叶型截面的叶片厚度逐渐变小，即本实用新型的风扇20采用流线型的尾缘224 相对于前缘223为尖角设计的叶型截面。因此，本实用新型的风扇20具有较大的失速裕度，即当进口风量来流为大迎角时，叶片22也不会发生边界层分离，从而避免了产生失速并仍然能正常工作。同时，本实用新型风扇20 对进口来流的适应性更强，风扇20的气动性能更好，风量更大、效率更高。另一方面，由于叶片尾缘224的尖角设计，使得叶片22的尾迹为一连串破碎的小涡结构，避免产生较高的宽频噪音，从而起到了一定的降噪效果。

在本实用新型的风扇20中，优选地，沿叶片22的叶根222至叶顶221 方向，各个叶片22的各自叶型截面的形状和大小均相同，从而使得叶片22 的形状更为均匀，有利于进一步地提高风扇20的降噪效果。

其中，叶型截面的弦长为c，优选地，叶型截面的前缘223的最大叶片厚度不超过0.2c。这是因为，叶型截面的前缘223的叶片厚度不宜过大，过大会影响风扇20的做功效率，影响风扇20的散热效果。

同时,叶型截面的尾缘224的最小叶片厚度优选为不小于0.05c。并使得叶型截面的前缘223至尾缘224方向，叶片厚度均匀变化，从而确保了风扇 20的散热和降噪效果。

如图1和与图3所示，在本实用新型的风扇20中，叶片22的吸力面为光滑微凸面，叶片22的压力面为光滑微凹面，使得叶片22的形状为弧形。这样，风扇20的做功效率更高，风量更大。

进一步地，在本实用新型的风扇20的叶片22的任意一个叶型截面中，如图3所示，位于叶片22的吸力面一侧的凸点P与叶型截面的前缘点Q之间的弦长距离占叶型截面的弦长长度的25％～35％；并且，沿弦长的垂直方向，凸点P与叶型截面的弦长之间的垂直间距占弦长长度的15％～25％。其中，凸点P是用来界定该叶型截面的最佳弯曲弧度而定义的，具体为叶片 22的吸力面一侧向外凸出的最高点；叶型截面的前缘点Q为相对于尾缘224 的最前缘点，并且为叶片22的弦长测量的起点位置。

特别地，在本实用新型的风扇20中，实用新型人创造性地通过仿生鸟类翅膀的测量方法，并根据数据建模公式计算拟合得到的上述本实用新型的新型的叶片22形状。其中，如图3所示，叶型截面的外轮廓线包括位于叶片22的压力面一侧的压力线225和位于叶片22的吸力面一侧的吸力线226，压力线225和吸力线226对称分布于叶型截面的中弧线227的两侧，中弧线 227的分布方程式为：

在上述公式(1)中，y为关于x的函数，该函数式对应的曲线即为图3 中的中弧线。

其中，坐标原点O为中弧线227与叶型截面的前缘线的交点位置，x为沿叶型截面的弦线方向定位的横坐标，叶型截面的弦长为c，η＝x/c，B、Sn均为常数。具体地，B为中弧线的相对弯度值，B的优选范围为20％c～25％c， B值越大，叶型截面的中弧线的弧线向吸力侧弯曲的弧度也越大。Sn为多项式阶数，通过在测量鸟类翅膀的外形并通过三维扫描得到的一系列点坐标后，根据不同的拟合精度，即采用不同的多项式阶数Sn，然后经过最小二乘法拟合以得到公式(1)中的中弧线。

其中，多项式阶数Sn的形式多样，在本实用新型的一种具体的实施方式中，多项式阶数Sn为：

n＝1时，S1＝0.1196；n＝2时，S2＝-0.0235；n＝3时，S3＝0.0012。

同样地，压力线225与吸力线226是体现叶型截面的叶片厚度的曲线，压力线225与吸力线226的分布方程式为：

在上述公式(2)中，y为关于x的函数，坐标原点通上述公式(1)中的坐标原点O，该函数式对应的曲线即为图3中的压力线225与吸力线226，即一个x值对应2个y值。

其中，D、An均为常数。具体地，D为叶型截面的相对厚度值，D的优选范围为15％c～20％c，D值越大，叶型截面的厚度值也越大。

同时，多项式阶数An与上述多项式阶数Sn原理相同，通过在测量鸟类翅膀的外形并通过三维扫描得到的一系列点坐标后，可根据不同的拟合精度，即采用不同的多项式阶数An，然后经过最小二乘法拟合以得到公式(2)中的压力线225与吸力线226。

其中，多项式阶数An的形式多样，在本实用新型的一种具体的实施方式中，多项式阶数An为：

n＝1时，A1＝-2.125；n＝2时，A2＝5.023；n＝3时，A3＝＝-2.986；n＝4时， A4＝1.521。

当得到上下两侧的压力线225与吸力线226后，再通过拟合样条线将压力线225与吸力线226的前后两端光滑连接，以形成叶型截面的外轮廓线中的前缘线和后缘线。

此外，如图4所示，微波炉设有上述所述的风扇20。因此该微波炉也包含了本实用新型的风扇20的所有优点，不再一一赘述。

该微波炉包括底板3、后板6、磁控管7、变压器4或变频器、微波炉加热腔体1、电源线分叉5、高压二极管及风扇组件2。如图5所示，风扇组件 2包括风扇20、集流罩24、支架25和电机26。通常变压器4或变频器用于给磁控管7供电，磁控管7产生微波对腔体1内的食物进行加热，风扇组件2对磁控管7及变压器4或变频器进行散热。其中，腔体1和变压器4或变频器固定在底板3上，磁控管7固定在腔体1上，支架25通过螺钉固定在后板6上，电机26固定在该支架25上，电机26的转轴穿过风扇20的转轴安装部。

实验时，采用本实用新型的如图3的具有叶型截面的风扇20和现有的具有如图2的叶型截面的常规风扇分别进行温升试验，测得风扇温升试验的结果对比如表1所示。

表1主要散热电气件温升测试结果

从上述表1中可以看出，相较于常规的圆弧形的叶型截面的散热风扇，本方案的风扇20通过改变基元叶型截面，提高了效率，增加了风量和风压，使得微波炉内各电气件温度都有所下降，同时，并且采用本实用新型的风扇 20之后，微波炉流体噪声降低了2.1dB。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。