专利名称：轴流扇的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及轴流扇，尤其是关于电子设备等的冷却用的轴流扇。
背景技术：
例如，在个人计算机或复印机等的电子设备中，大部分电子零件收纳在较窄的框体内，从而电子零件发生的热聚集在框体内，会热破坏电子零件，引起大的问题。由此，在这样的电子设备的框体的壁面或顶面设置通气口，从该通气口将框体内的热向外部排出。作为这样的电子设备的冷却用机构使用轴流扇。用于冷却这样的电子设备的轴流扇尽可能地降低噪音，并谋求风量性能的提高。而且，为实现轴流扇的风量性能的提高，要使叶片的形状和外壳构造最佳化。在叶片中，提出了通过使叶片的形状最佳化而谋求低噪音化的轴流扇(例如，参照专利文献1)。图13是表示专利文献1的轴流扇的主视图，图14是沿图13的B-B'线剖开的剖视图。在叶轮的圆筒形轮毂2的外周面以放射状安装有翼1，叶轮的形状构成为所谓的前进翼。而且，以在叶轮的外径的70%附近使翼截面的安装角θ最大的方式构成，由此使吹散负压面上的边界层而流出的涡流减小而实现低噪音化。专利文献1 日本特开平8-303391号但是，随着近年来电子零件的高密度化，高性能化的发展，从电子零件发出的发热量增多。由此，收纳有电子部零件的电子设备所使用的冷却用轴流扇不仅要求低噪音化，还要求大风量、高静压，并要求风量特性的进一步改善。
实用新型内容本实用新型是鉴于上述课题而研发的，其目的是提供通过改良轴流扇的叶片的形状来改善风量特性的轴流扇。本发明人认真研究了叶片的形状和轴流扇的风量特性之间的关系。其结果，通过使叶轮形状尤其叶片的形状最佳化，能够进一步改善轴流扇的风量特性。具体地，一种轴流扇，具有轮毂、具有配置在该轮毂的外周上的多个叶片的叶轮以及围绕该叶轮的外壳，其特征在于，所述叶片的前缘角度α在-8° -20°的范围内，所述叶片的安装角度β在36° 50°的范围内，所述叶片的螺旋角度θ在10° 士2°的范围内。另外，优选地，所述叶片的前缘角度α在-15° -20°的范围内，所述叶片的安装角度β在38° 50°的范围内，所述叶片的螺旋角度θ在10° 士2°的范围内。另外，外壳具有筒状的盖罩；与该筒状的盖罩的两端一体地形成的凸缘；电机底座。所述筒状的盖罩从吸气口朝向排气口形成内壁面，所述内壁面的吸气口侧在与所述凸缘的角部对应的位置具有平缓的曲面，各曲面由两处弧形面形成，所述内壁面的中央部分形成倾斜面，所述内壁面的排气口侧在与所述凸缘的角部对应的位置具有曲面，各曲面由弧形面形成。另外，筒状的盖罩具有在排气口与所述电机底座连结而成的多个轮辐，该轮辐在圆周方向上均等地配置，截面形状以翼形形成，并且以规定的角度倾斜。另外，在外壳的所述圆筒状的盖罩的侧壁形成有狭缝或孔。实用新型的效果根据技术方案1的发明提供一种轴流扇，静压-风量特性不会变得不稳定而降低， 能够提高静压-风量特性。根据技术方案2的发明提供一种轴流扇，静压-风量特性不会发生浪涌(surging) 现象等而变得不稳定而降低，能够进一步提高静压-风量特性。根据技术方案3的发明，将吸气口的空气平缓地引导至筒状的盖罩的内部，并且将通过了筒状的盖罩的内部的空气引导至排气口，从而能够提高风量特性。根据技术方案4的发明，将通过了筒状的盖罩的内部的空气引导至排气口，并且使排气口侧的压力增加，从而能够提高风量特性。根据技术方案5的发明，能够将形成在圆筒状的盖罩的侧壁上的狭缝或孔作为吸气口，能够实现进一步的高风量化。
图1是表示本实用新型的实施方式的轴流扇的立体图。图2是图1所示的轴流扇的剖视图。图3是从图1所示的轴流扇的吸入侧观察的俯视图。图4是图1所示的轴流扇的仰视图。图5是图1所示的叶轮的立体图。图6是以图5所示的叶轮的俯视图对前缘角度进行说明的图。图7是对叶片的前缘角度和流量的关系进行说明的图。图8是以图5所示的叶轮的侧视图对安装角度进行说明的图。图9是对叶片的安装角度和流量的关系进行说明的图。图10是对叶片的螺旋角度进行说明的图。图11是对叶片的螺旋角度和流量的关系进行说明的图。图12是表示本实用新型的实施方式的轴流扇和以往的轴流扇的静压-风量特性的图。图13是表示以往的轴流扇的主视图。图14是沿图13的B-B'线的剖视图。标号说明1...轴流扇；2...电机；3...叶轮；4...叶片；5...轮毂；6...外壳；7...轮辐； 8...盖罩；9...凸缘；11...前缘；12...翼端；13...后缘；14...贯通孔；15...曲面；
16...倾斜面；17...曲面；18...电机底座；α ...前缘角度；β ...安装角度；θ ...螺旋角度。
具体实施方式
[0036]以下，根据附图说明本实用新型的实施方式。图1是表示本实用新型的实施方式的轴流扇的立体图，图2是图1的剖视图，图3是从图1所示的轴流扇的吸入侧观察的俯视图，图4是图1所示的轴流扇的仰视图，图5是图1所示的叶轮的立体图，图6是以图5所示的叶轮的俯视图对前缘角度进行说明的图，图7是对叶片的前缘角度和流量的关系进行说明的图，图8是以图5所示的叶轮的侧视图对安装角度进行说明的图，图9是对叶片的安装角度和流量的关系进行说明的图，图10是对叶片的螺旋角度进行说明的图，图11是对叶片的螺旋角度和流量的关系进行说明的图。另外，图7、图9、图11都是转速为4600rpm恒定，通过使用了有限体积法的解析技术模拟静压10 时的排气口处的流量的图。此外，已经确认模拟值和实测值的整合性。轴流扇1由安装了具有多个叶片4的叶轮3的电机2、和支承电机2的外壳6构成。电机2通过多条轮辐7被固定在外壳6。而且，通过电机2使叶片4旋转。随着电机2 的旋转，叶片4旋转时，从外壳6的吸气口侧吸入空气，并通过外壳6的内部从外壳6的排气口侧排出。叶轮3由圆筒状的轮毂5、配置在轮毂5的外周面上的多个叶片4构成，叶片4 (在图示例中是7片)在圆周方向上以等间隔设置。而且，叶片4全部形状相同，通过热塑性树脂的注射成形而与轮毂5 —体地形成。箭头10表示叶片4的旋转方向。叶片4的前缘角度α被设定在-8° _20°的范围内。这里，如图6所示，前缘角度α表示由以下两条直线所成的角度定义的角度，即，连结轮毂5的中心0与叶片4的前缘11和轮毂5的交点A的直线、及连结交点A与叶片4的前缘11和叶片4的翼端12的交点B的直线，负号㈠的意思是交点B与连结轮毂5的中心0与叶片4的前缘11和轮毂 5的交点A的直线相比位于更靠旋转方向后端(后侧)。图7是对叶片4的前缘角度α和流量的关系进行说明的图，是通过使用了有限体积法的解析技术模拟静压10 时的排气口处的流量的图。如图7所示，使叶片4的前缘角度α从-8°向-20°变化时的流量，在减小叶片4的前缘角度α时(向0°接近的方向)， 从前缘角度α为约-15°开始减少。另一方面，前缘角度α从约-15°至约-20°的范围内流量几乎没有变化，但前缘角度α在-17°时为最大的流量。因此，叶片4的前缘角度 α被设定在-8° -20°的范围，优选地前缘角度α被设定在-15° -20°的范围，由此抑制流动的剥离的发生，在该角度范围内能够维持并确保可以说是极大的高流量特性。另外，叶片4的安装角度β被设定在36° 50°的范围内。如图8所示，叶片4 的安装角度β表示连结叶片4的前缘11和叶片4的后缘13的直线与垂直于旋转轴线的平面所成的角度，因此表示相对于垂直于旋转轴线的平面倾斜的角度。这里，安装角度β 表示叶片4的根侧(向轮毂5的安装侧)的角度。图9是对叶片4的安装角度β和流量的关系进行说明的图，是通过使用了有限体积法的解析技术模拟叶片4的前缘角度α为17°、静压为10 时的排气口处的流量的图。如图9所示，当使叶片4的安装角度β比约40°小时，叶片4成为阻碍流体的流路的状态，从而出现流量减少的倾向。另一方面，当增大叶片4的安装角度β时，出现流量增加的倾向，叶片4的安装角度β在从约40°至50°的范围内，流量几乎没有变化，但安装角度β在40°时为最大的流量。因此，叶片4的安装角度β被设定在36° 50°的范围内，优选地安装角度β设定在38° 50°的范围内，流量几乎没有变化，能够使流量较大。
5此外，当增大叶片4的安装角度β时，电机2的转矩增大，其结果，导致电机2的消耗电力的增加，降低了扇效率，从而安装角度β优选设定在40°左右。另外，叶片4的螺旋角度θ被设定在10° 士 2°的范围内。这里，如图10所示，螺旋角度θ表示叶片4的根侧(向轮毂5的安装侧)的倾角θ 1和叶片4的翼端12侧(叶片4的前端侧)的倾角θ 2之差。图11是对叶片4的螺旋角度θ和流量的关系进行说明的图，是通过使用了有限体积法的解析技术模拟叶片4的前缘角度α为17°、安装角度β为40°、静压为10 时的排气口处的流量的图。如图11所示，能够不使流量降低而实现流量的增大。外壳6的外形为四边形，外壳6由筒状的盖罩8、在筒状的盖罩8的两端一体地形成的凸缘9、9、和用于安装电机2的电机底座18构成，电机底座18通过轮辐7与外壳6连结。而且，筒状的盖罩8、凸缘9、9、电机底座18和轮辐7通过热塑性树脂的注射成形而一体地形成。在凸缘9的四处角部形成有贯通孔14，该贯通孔14供用于向设备等安装的螺栓或螺钉插通。另外，筒状的盖罩8是从吸气口朝向排气口形成有内壁面。内壁面的吸气口侧在与凸缘的四处角部对应的位置具有四个平缓的曲面15，各曲面15如图2所示地分别由两处弧形面(Rl、R2)形成。而且，内壁面的中央部分如图2所示地形成有稍倾斜的倾斜面16。 在叶片4的外周面和内壁面之间形成间隙，该间隙是从吸气口朝向排气口逐渐减小。另一方面，内壁面的排气口侧在与凸缘的四处角部对应的位置具有四个平缓的曲面17，各曲面17如图2所示地由弧形面形成。在筒状的盖罩8的排气口的中央处配置的电机底座18，通过四根轮辐7被连结固定在筒状的盖罩8的排气口侧。这四根轮辐7沿圆周方向均等地配置，截面形状以翼形形成且以规定角度倾斜。而且，将通过了筒状的盖罩8内部的空气向排气口引导，并且作为用于使排气口处的压力增加的导向叶片发挥功能。对轴流扇1的作用进行简单的说明。基于来自控制电路的信号，供给励磁电流，由此电机2的转子旋转，通过该转子的旋转使叶片4旋转。叶片4旋转时，筒状的盖罩8的吸气口侧的空气的流动沿形成在吸气口的曲面15平滑地向筒状的盖罩8的内部流入。而且， 向筒状的盖罩8的内部流入的空气被叶片4引导的同时，沿形成有倾斜面16的内壁被引导，并通过盖罩8的内部。通过了盖罩8内部的空气沿形成在排气口侧的曲面17平滑地被排气，并且通过了盖罩8的内部的空气由于以翼形形成的轮辐7在排气口处压力被增加地排出。图12是表示本实用新型的轴流扇和以往的轴流扇的静压-风量特性的图。纵轴为静压P，横轴为风量Q。如图12所示，示出了在以往的轴流扇中，在风量的中域静压降低， 发生所谓的浪涌现象，轴流扇成为动作不稳定的倾向，但根据本实用新型的轴流扇，改善了在以往的轴流扇中出现的浪涌现象，不会发生动作不稳定，能够提高静压-风量特性，最终能够提供低噪音的轴流扇。以上，对本实用新型的实施方式进行了说明，但本实用新型不限于上述实施方式， 在不脱离本实用新型的主旨的范围内能够进行各种变更。例如，也可以是在外壳的圆筒状的盖罩8的侧壁形成狭缝或孔的结构。该情况下，在圆筒状的盖罩8的侧壁形成的狭缝或孔作为吸气口的一部分发挥功能，从而能够增加风量，其结果，能够进一步提高静压-风量特性。
权利要求1.一种轴流扇，具有轮毂；叶轮，其具有配置在该轮毂的外周上的多个叶片；以及围绕该叶轮的外壳，其特征在于，所述叶片的前缘角度(α)在-8° -20°的范围内， 所述叶片的安装角度(β)在36° 50°的范围内， 所述叶片的螺旋角度(Θ)在10° 士2°的范围内。
2.如权利要求1所述的轴流扇，其特征在于， 所述叶片的前缘角度(α)在-15° -20°的范围内， 所述叶片的安装角度(β)在38° 50°的范围内。
3.如权利要求1或2所述的轴流扇，其特征在于，所述外壳具有筒状的盖罩；与该筒状的盖罩的两端一体地形成的凸缘；以及电机底座，所述筒状的盖罩从吸气口朝向排气口形成内壁面，所述内壁面的吸气口侧在与所述凸缘的角部对应的位置具有平缓的曲面，各曲面由两处弧形面形成，所述内壁面的中央部分形成倾斜面，所述内壁面的排气口侧在与所述凸缘的角部对应的位置具有曲面，各曲面由弧形面形成。
4.如权利要求3所述的轴流扇，其特征在于，所述筒状的盖罩具有在排气口与所述电机底座连结而成的多个轮辐，该轮辐在圆周方向上均等地配置，截面形状以翼形形成，并且以规定角度倾斜。
5.如权利要求3所述的轴流扇，其特征在于，在所述外壳的所述圆筒状的盖罩的侧壁形成有狭缝或孔。
专利摘要本实用新型提供一种轴流扇，通过改良轴流扇的叶片的形状来改善风量特性。轴流扇具有轮毂(5)、具有配置在该轮毂(5)的外周上的多个叶片(4)的叶轮(3)以及围绕该叶轮(3)的外壳(6)，其中，叶片(4)的前缘角度被设定在-8°～-20°的范围，叶片(4)的安装角度被设定在36°～50°的范围，叶片(4)的螺旋角度被设定在10°±2°的范围。
文档编号F04D29/38GK202149073SQ20112013577
公开日2012年2月22日 申请日期2011年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者大木直也, 小串正树, 川井洋一, 福田贵子 申请人:美蓓亚株式会社, 美蓓亚马达株式会社