一种优化气动性能的360°风扇的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种优化气动性能的360°风扇涡轮装置，包括转轴和叶片与平板三部分，此涡轮被一个网状的外罩覆盖。此外，还有连接涡轮与工作电机的转轴、电机固定架，以及基座。叶片沿着周向等间距安装在转轴上，同时叶片与平板直接相连，涡轮通过旋转轴与电机相连接，电机对应固定在电机固定架上，电机固定架则固定在基座内，对涡轮装置改进，即，带减冲击的导流板、齿形结构、阶梯结构三方面的改型来提高360°风扇气动性能。本发明装置具有高效的气动性能，且低噪声等特点。
【专利说明】一种优化气动性能的360°风扇
【技术领域】
[0001] 本发明属于风扇【技术领域】，尤其涉及一种优化气动性能的360°风扇。
【背景技术】
[0002] 传统风扇在出风方向上往往只能吹一个方向，如轴流式风扇。传统风扇不能保证 将风传递到所有方位上。市面上出现的一些风扇需要不停地摇摆，使得每个方向都有风，但 是无法满足每个时刻均具有风吹过。且在外观普通，在竞争激励的风扇市场中，不具备引人 注目的特性。
[0003] 为解决上述问题，市面上已经推出了 360°风扇。顾名思义，360°风扇，360°环 形一圈均可以吹到风。解决了每个时刻360°无死角出风问题。360°风扇不仅具备如此 优异的出风性能，同时又具有古典式的外观。风扇融合古典与现代的特征，可以当做是一个 艺术品欣赏。尽管目前360°风扇出风效果已经较好，但是相对其他一些风扇，风量稍有欠 缺。且噪声已较小，但在轴向叶顶与径向叶顶等叶顶，由于涡轮旋转时引起周围气体脉动， 造成气流不稳定，增加旋转噪声产生几率。
[0004] 因此，考虑上述的分析，急需设计一种无叶风扇的涡轮，能够在保证无叶风扇整体 气动性能优化情况下，降低涡轮叶片周围气体压力脉动和气流不均匀性以及旋转噪声增加 等影响。同时也降低了共振的产生可能，进而导致叶片疲劳而断裂的可能性降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种优化气动性能的360°风扇，在能 够在改善360°风扇整体出风性能的情况下，降低了涡轮叶片产生的气动噪声。
[0006] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低噪声360°风扇涡轮装置。，
[0007] 本发明一种优化气动性能的360°风扇包括电机、转动轴、涡轮、电机固定架和网 状外罩；网状外罩将涡轮整体包裹，电机固定架上设置有电机，电机的输出轴通过传动轴与 涡轮连接，电机、电机固定架、转轴均设置在基座内。所述的涡轮包括五个叶片和平板，叶 片和平板互相垂直，五个叶片等间距分布，叶片高度与平板的直径一致，其中叶片的弯度为 平板半径的0.2倍，厚度为4_。涡轮上设有导流装置。
[0008] 所述的涡轮平板上端与下端被导流板覆盖，导流板上的位置坐标点与转轴轴线径 向距离0?20mm，曲率半径由导流板中心处的20增至100,导流板上的位置坐标点与转轴 轴线径向距离20?60mm，曲率半径从100增加至无穷大。
[0009] 所述的涡轮每个叶片上共有6?16个齿，轴向叶片上顶部与下顶部各占一半，每 个齿结构相同，齿形为圆弧形结构，齿根与齿顶均为圆滑过渡。齿高设置为2. 5?4_，齿 距为5?8mm ;
[0010] 所述的涡轮每个叶片径向叶顶处皆有两个阶梯，以平板为对称平面对称分布。阶 梯与叶片连接过渡为光滑过渡。阶梯的高度控制在3?6mm，宽度为6?15mm，阶梯的弧长 为1/8圆周长，
[0011] 作为优选，阶梯高为4mm，阶梯宽度为10mm。阶梯表面呈圆弧形，其高度沿径向增 高，由0增至4mm。阶梯的弧长约1/8圆周长。
[0012] 本发明具有如下积极效果：
[0013] 由于添加了导流板，减小了气流进入涡轮部分时的冲击，气流将更加稳定的进入 流道中，气流在流道中沿着径向运动更加平稳，引起的压力脉动更少，既起到了降低噪声的 作用，同时风扇风量也得到了提高。由于导流板覆盖了部分转轴与叶片根部，使空气不会在 转轴周围滞留或者减速，有利于气流更加充分沿着出风方向运动，提高了风扇的出风效率。 也解决了叶片根部空气低速的问题。涡轮叶片轴向叶顶做了齿形结构改型，该结构改变了 进风时叶片轴向顶部的压力分布状态，弱化了叶片轴向叶顶处噪声来源，有利于降低风扇 噪声。叶片径向叶顶处设计了阶梯结构，由于此阶梯在叶片的压力面上，且阶梯表面带弯 曲，利于涡轮旋转时带动周围空气运动，提高了径向流动速率，改善出风风量。同时该结构 的改型降低了叶片表面的压力脉动，降低了旋转噪声的产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明360°风扇结构示意图；
[0015] 图2是本发明360°风扇涡轮原型结构示意图；
[0016] 图3a是本发明的360°风扇涡轮装置的第一种涡轮的示意图；
[0017] 图3b是本发明的360°风扇涡轮装置的第一种涡轮导流板的示意图；
[0018] 图4是本发明的360°风扇涡轮装置的第二种涡轮的示意图；
[0019] 图5是本发明的360°风扇涡轮装置的第三种涡轮的示意图；
[0020] 图6是本发明第三种涡轮的细节说明图；
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0022] 如图1、图2所示，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种低噪声360°风 扇涡轮装置，本发明一种优化气动性能的360°风扇包括电机5、转动轴2、涡轮1、电机固定 架7和网状外罩8 ;网状外罩将涡轮整体包裹，电机固定架上设置有电机，电机的输出轴通 过传动轴与涡轮1连接，电机、电机固定架、转轴均设置在基座4内。所述的涡轮包括五个 叶片和平板，叶片和平板3互相垂直，五个叶片等间距分布，叶片6高度与平板的直径一致， 其中叶片的弯度为平板半径的〇. 2倍，厚度为4_。涡轮上设有导流装置。
[0023] 如图3a、图3b所示，所述的涡轮平板上端与下端被导流板覆盖，导流板上的位置 坐标点与转轴轴线径向距离〇?20mm，曲率半径由导流板中心处的20增至100,导流板上 的位置坐标点与转轴轴线径向距离20?60mm，曲率半径从100增加至无穷大。其轮廓线呈 现流线型，在减小轴向气流进入涡轮部分冲击的同时，将气流引导到流道中，流道中气流更 稳定地沿着径向运动，既起到了降低噪声的作用，同时风扇风量也得到了提高。轮廓线前半 段的曲率半径较小，曲率半径由导流板中心处的20至增值100。而后半段由于贴近平板，趋 于平缓，则曲率半径较大，因为与平板相平行，故曲率半径由1〇〇增加至无穷大。轮廓线前 半段即靠近转轴处，起到引流与减小冲击效果，使得从轴向流经涡轮的气体可以稳定的进 入涡轮流道。而后半段则是起到稳定流动的作用，将气流平缓稳定地径向输送至涡轮外。
[0024] 如图4所示，所述的涡轮每个叶片上共有10个齿，轴向叶片上顶部与下顶部各占 一半，每个齿结构相同，齿形为圆弧形结构，齿根与齿顶均为圆滑过渡。齿高设置为2. 5_， 齿距为5mm ;
[0025] 齿数过多会引起流动损失，因此需控制齿数，将每个叶片上齿数控制在6个到16 个之内较为理想。齿形结构的齿高与齿宽须保持在4mm以内，齿过高或者过宽，则易造成叶 片做功能力的降低，易使气流输送不稳定，流动损失增大。该结构改变了进风时叶片轴向 顶部表面的压力分布状态，弱化了叶片轴向叶顶处噪声来源，有利于风扇降低噪声。
[0026] 如图5、图6所示，所述的涡轮每个叶片径向叶顶处皆有两个阶梯，以平板为对称 平面对称分布。阶梯与叶片连接过渡为光滑过渡。阶梯高为4mm，阶梯宽度为10mm。阶梯 表面呈圆弧形，其高度沿径向增高，由0增至4_。每个阶梯的弧长为1/8圆周长。
[0027] 叶片径向叶顶处设计了阶梯结构。片上的阶梯不能设置过多，过多会使气流轨迹 紊乱，同时产生较多的涡轮，降低风扇的效率，控制在4个之内为佳。本文设置在每个叶片 上皆有两个阶梯，即平板上下各一个。阶梯与叶片连接过渡为光滑过渡。
【权利要求】
1. 一种优化气动性能的360°风扇，包括电机、转动轴、润轮、电机固定架和网状外罩； 网状外罩将涡轮整体包裹，电机固定架上设置有电机，电机的输出轴通过传动轴与涡轮连 接，电机、电机固定架、转轴均设置在基座内；其特征在于：所述的涡轮包括五个叶片和平 板，叶片和平板互相垂直，五个叶片等间距分布，叶片高度与平板的直径一致，其中叶片的 弯度为平板半径的〇. 2倍，厚度为4_ ;涡轮上设有导流装置。
2. 根据权利要求1所述的一种优化气动性能的360°风扇，其特征在于：所述的涡轮 平板上端与下端被导流板覆盖，导流板上的位置坐标点与转轴轴线径向距离〇?20mm，曲 率半径由导流板中心处的20增至100,导流板上的位置坐标点与转轴轴线径向距离20? 60_，曲率半径从100增加至无穷大。
3. 根据权利要求1所述的一种优化气动性能的360°风扇，其特征在于：所述的涡轮每 个叶片上共有6?16个齿，轴向叶片上顶部与下顶部各占一半，每个齿结构相同，齿形为圆 弧形结构，齿根与齿顶均为圆滑过渡；齿高设置为2. 5?4mm,齿距为5?8mm。
4. 根据权利要求1所述的一种优化气动性能的360°风扇，其特征在于：所述的涡轮每 个叶片径向叶顶处皆有两个阶梯，以平板为对称平面对称分布；阶梯与叶片连接过渡为光 滑过渡；阶梯的高度控制在3?6mm，宽度为6?15mm，阶梯的弧长为1/8圆周长。
5. 根据权利要求4所述的一种优化气动性能的360°风扇，其特征在于：所述的阶梯高 为4mm，阶梯宽度为10mm，阶梯的弧长约1/8圆周长。
【文档编号】F04D29/26GK104088802SQ201410226769
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】金英子, 李国琪, 胡勇军, 李昳, 崔宝玲 申请人:浙江理工大学