一种降噪风扇的制作方法

本实用新型涉及一种风扇，尤其涉及一种降噪风扇。

背景技术：

主动水冷式散热器因其空间占用率低、散热效果好，目前汽车散热器领域普遍采用主动水冷式散热器对发动机进行散热。然而，由于主动水冷式散热器的风扇与护风罩之间需要设置运动间隙以免相互之间发生磕碰。而且根据《农机化研究》2006年06期出版的“发动机冷却风扇容积效率计算方法的研究”中的内容，风扇工作状态下，由于风扇轮毂和风扇周边气体流速不同，必然在运动间隙处产生空气回流现象、并容易形成涡流，从而降低了风扇的散热效率，而且由于风扇叶片与空气摩擦，在回流空气和涡流的作用下与空气产生共振，增大了噪音。作为衡量汽车制造水准的重要综合性指标，噪声、振动与声震粗糙度(NVH)指标同样与汽车故障问题紧密相连，而如何降低风扇运转过程中产生的噪音问题，也成为了降低NVH指标、提高用户舒适度的重要途径之一。

目前，汽车散热器领域所采用的风扇一般只是对风扇叶片做了结构上的改进，没有从根本上克服因运动间隙的设置所引发的空气回流、涡流以及共振问题，如：

2016年1月27日授权公告的题为：汽车散热降噪风扇总成，授权公告号为：CN204998333U的实用新型专利，公布了一种汽车散热降噪风扇总成，包括风扇安装支架、风扇电机总成和风扇叶片总成，其中风扇叶片总成贴合并嵌装在风扇电机顶部，风扇电机总成通过紧固件连接在风扇安装支架上，在每个风扇叶片的边缘全部设有锯齿型结构，且每个锯齿的后切线均在同一圆周上。本实用新型专利提供的散热器风扇叶片结构，改变了其与空气的接触面，减少了与空气的共振效应，降低了噪音。然而，该种风扇叶片结构仍然不能克服风扇叶片与护风罩之间由于存在运动间隙而产生的空气回流现象，风扇散热效率低。而且，根据伯努利效应，该种风扇叶片结构也不能克服因风扇叶片上下气压差引起的涡流现象，静压低，风量小，风扇散热效率低。

2003年4月2日授权公告的题为：折缘扇叶型增压降噪风扇装置，授权公告号为：CN2542861Y的实用新型专利，公布了一种折缘扇叶型增压降噪风扇装置，包括轴壳1，连接在轴壳周缘的扇叶2；该扇叶又包括迎风面21和背风面22，在所述扇叶端缘处还有一折向扇叶背风面22的折缘。本实用新型可以消除轴流风机扇叶在限制空间中引致的涡流，降低噪音，增加风压。然而，该种风扇叶片结构仍然不能克服风扇叶片与护风罩之间由于存在运动间隙而产生的空气回流现象，风扇散热效率低。

2013年3月20日公开的题为：一种计算机散热降噪风扇，申请公布号为： CN102979762A的发明专利申请，公开了一种计算机散热降噪风扇，具有风扇本体1，所述风扇本体1上固定连接有转轴3，所述转轴3上活动连接有多个扇叶2，所述扇叶2的边缘部位具有凹陷部21，所述凹陷部21上具有通孔。本实用新型所提供的风扇叶片结构由于设置有多个通孔，可以增加散热效果，但静压低，风量小。

2004年5月26日授权公告的题为：带消声结构的后置大客车冷却系统，授权公告号为：CN2617612Y的实用新型专利，公开了一种带消声结构的后置大客车冷却系统，包括前后相连的中冷器和散热器、连接在中冷器前端的风道、安装在风道进风口的水箱门、连接在散热器后端的护风罩和安装在护风罩内的风扇，还包括设置在水箱门内侧的消声窗，所述的风道为消声风道，所述的护风罩为消声护风罩；所述的消声窗为百叶窗结构，其叶片的两面各粘附有一层消声材料；所述的消声风道由顶壁、侧壁和底板围合而成，顶壁、侧壁和底板各由多层材料复合而成，该多层材料包括从内到外顺序层叠的吸声层、阻尼层和隔声外壳层；所述的消声护风罩由多层材料复合而成，该多层材料包括从内到外顺序层叠的吸声层和隔声外壳层。本实用新型提供的技术方案主要采用消声和隔声材料阻隔噪声，没有提供降低风扇本身产生的噪声的技术解决方案，消声材料的使用也无疑增加了生产成本。

2004年5月26日授权公告的题为：减压旋刷式散热除尘装置，授权公告号为：CN203196924U的实用新型专利，公开了一种减压旋刷式散热除尘装置，包括在水箱6上固接的集流罩7，发动机风扇8与集流罩7相配合，在水箱6 进风侧固接着具有进风面和出风口的密封扁方箱1，在密封扁方箱1的进风面上通过轴承座安装着传动轴，位于密封扁方箱1内的传动轴5上固装着旋风扇 4，位于轴承座右侧密封扁方箱1内的传动轴5上固接着减压叶轮3，位于密封扁方箱1外的传动轴5上固接着旋转毛刷2，旋转毛刷2的刷毛与密封扁方箱1 均布通孔的进风面相配合。本实用新型所提供的技术方案，毛刷主要是反复旋刷吸附在通风面上的杂物及草屑，对于减少因风扇转动所产生的空气回流现象和涡流、降低噪音没有直接作用。

根据上述，为了减少因风扇转动所产生的空气回流现象和涡流，从而减少扇叶与空气的共振，降低噪声，人们大多采用改善风扇叶片本身结构或者使用消声材料的方式达到降噪的目的，但均没有很好的解决因风扇与护风罩之间运动间隙的存在而产生的空气回流问题。

技术实现要素：

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、生产成本低、静压高、风量大、噪声低的降噪风扇。

本实用新型提供的一种降噪风扇，具有如下技术方案：

一种降噪风扇，包括转轴安装部和扇叶，还包括刷带，所述扇叶沿风扇径向方向依次包括扇叶接合部、扇叶本体和扇叶叶尖部，所述刷带设置于扇叶叶尖部。在扇叶叶尖部设置有刷带，一方面可以阻挡气流从高气压区流向低气压区，避免扇叶叶尖部外周形成涡流进而影响升力的形成，使扇叶保持高静压，减少扇叶的共振从而降低噪音；另一方面，在扇叶叶尖部设置刷带也可以阻挡空气从运动间隙处回流，避免乱流的形成，减少扇叶的共振，降低噪音；再有，在扇叶叶尖部设置刷带也可以起到柔性缓冲的作用，避免扇叶与护风罩在发生相对运动时出现磕碰而导致严重的机械破损。

本实用新型提供的一种降噪风扇，还可以包括如下附属技术方案：

其中，所述刷带沿风扇径向方向外延5mm-50mm。在汽车散热器领域风扇外缘与护风罩内缘之间的运动间隙径向距离至少为10mm，以确保扇叶与护风罩在发生相对运动时不会相互磕碰。然而，为提高风扇的容积效率应尽量减小风扇与护风罩之间的运动间隙。为了阻挡扇叶叶尖部外周涡流的形成、减少空气回流现象，经过反复试验，优选地，所述刷带沿风扇径向方向外延5mm-50mm。

其中，所述刷带厚度为0.1mm-4mm。为阻挡空气回流及避免涡流的形成，刷带需要具有一定的厚度以保证刷带具有阻挡空气回流和消除涡流的强度，达到减少扇叶与空气共振产生噪音的目的。经过特定工艺方法，所述刷带可以被植入、嵌入或者压入所述扇叶叶尖部，也可以成型后被铆接在所述扇叶叶尖部。

其中，所述刷带呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种。所述刷带的形状可以指沿风扇径向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种；也可以指沿风扇轴向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种。所述刷带可以设置在扇叶叶尖部的全部位置上；也可以设置在扇叶叶尖部的部分位置上。优选地，所述刷带沿风扇径向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端呈带状，所述刷带设置在扇叶叶尖部的全部位置上。

其中，所述刷带由细丝或者细毛集合而成。所述刷带可以为一整体；也可以由细丝或者细毛集合而成，优选地，所述刷带由细丝集合而成，所述细丝的丝径为0.05mm-2mm。

其中，所述刷带为塑料刷带、橡胶刷带、动物毛刷带中的至少一种。当所述刷带为一整体时，所述刷带可以为塑料刷带、橡胶刷带中的至少一种；当所述刷带由细丝或者细毛集合而成时，所述刷带可以为塑料刷带、橡胶刷带、动物毛刷带中的至少一种。

附图说明

图1为常规的主动水冷式散热器各部件结构示意图及空气回流、涡流示意图。

图2为本实用新型提供的风扇结构示意图。

图3为本实用新型提供的刷带结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对该实用新型所提供的技术方案做进一步地说明。

参见图2和图3所示，一种降噪风扇，包括转轴安装部1、扇叶2、刷带3，扇叶2沿风扇径向方向依次包括扇叶接合部21、扇叶本体22和扇叶叶尖部23，所述刷带3设置于扇叶叶尖部23。由于汽车主动水冷式散热器的风扇属于运动部件，一般安装在发动机曲轴4上；而护风罩6属于静态部件，一般安装在散热器本体5上，两者之间必须存在运动间隙7以避免发生磕碰而影响风扇正常运转，普遍地，在汽车散热器领域该风扇外缘与护风罩6内缘之间的间隙距离至少为10mm以确保风扇能正常运转，避免与护风罩6发生磕碰，保证风扇的散热效果。当风扇运转时，根据伯努利效应，由于扇叶2的截面形状上下不对称，造成了扇叶2上方和下方的压强不同，进而形成升力，在扇叶2处形成高静压，使空气流向散热器本体5。理论上而言，如果扇叶2无限长，则扇叶2 上方和下方的压强差会因为无处由高气压区流向低气压区而一直在扇叶2处保持高静压，那么风扇的风量大、机械效率、容积效率和散热效率高。然而，扇叶2不可能无限长，而且由于运动间隙7的设置必然带来的问题是：因扇叶2 上方和下方的压强差，使得空气在扇叶叶尖部23外周由高气压区流向低气压区，产生涡流，影响升力的形成，使得扇叶2处静压下降，风扇的风量减小，扇叶2随之共振，产生噪音；而且由于风扇轮毂和风扇周边气体流速不同，容易在风扇轮毂附近形成一个低速区；在风扇周边区域形成一个环形高速区，加之运动间隙7的存在，原本要流向散热器本体5的空气，有一部分将从运动间隙7处回流，降低风扇的机械效率，容易形成乱流，导致扇叶2共振，产生更大的噪音。优选地，本实用新型所提供的技术方案在扇叶叶尖部23设置有刷带 3，一方面可以阻挡气流从高气压区流向低气压区，避免扇叶叶尖部23外周形成涡流进而影响升力的形成，使扇叶2保持高静压，减少扇叶2的共振从而降低噪音；另一方面，在扇叶叶尖部23设置刷带3也可以阻挡空气从运动间隙7 处回流，避免乱流的形成，减少扇叶2的共振，降低噪音；再有，在扇叶叶尖部23设置刷带3也可以起到柔性缓冲的作用，避免扇叶2与护风罩6在发生相对运动时出现磕碰而导致严重的机械破损。

参见图1和图2所示，所述刷带3沿风扇径向方向外延5mm-50mm。在汽车散热器领域风扇外缘与护风罩6内缘之间的运动间隙7径向距离至少为 10mm，以确保扇叶2与护风罩6在发生相对运动时不会相互磕碰。然而，考虑到风扇的容积效率η_v＝V₂/V₁，其中V₁为流过风扇工作轮的空气量(m³/s)；V₂为去掉容积损失后的有效空气量(m³/s)。在设计冷却系统时，为提高风扇的容积效率应尽量减小风扇与护风罩6之间的运动间隙7。优选地，为了阻挡扇叶叶尖部23外周涡流的形成、减少空气回流现象，经过反复试验，所述刷带3 沿风扇径向方向外延5mm-50mm。

参见图2所示，为阻挡空气回流及避免涡流的形成，刷带3需要具有一定的厚度以保证刷带3具有阻挡空气回流和消除涡流的强度，达到减少扇叶2与空气共振产生噪音的目的。优选地，所述刷带3厚度为0.1mm-4mm。经过特定工艺方法，所述刷带3可以被植入、嵌入或者压入所述扇叶叶尖部23，也可以成型后被铆接在所述扇叶叶尖部23。

参见图2和图3所示，所述刷带3呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种。所述刷带3的形状可以指沿风扇径向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端31呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种；也可以指沿风扇轴向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端31呈带状、波浪状、锯齿状、阶梯状和斜边状中的至少一种。所述刷带3可以设置在扇叶叶尖部23 的全部位置上；也可以设置在扇叶叶尖部23的部分位置上。优选地，所述刷带3沿风扇径向方向所述刷带与扇叶接合端的相对端31呈带状，所述刷带3设置在扇叶叶尖部23的全部位置上。

参见图2和图3所示，所述刷带3由细丝或者细毛集合而成。所述刷带3 可以为一整体；也可以由细丝或者细毛集合而成，优选地，所述刷带3由细丝集合而成，所述细丝的丝径为0.05mm-2mm。

参见图2和图3所示，所述刷带3可以为塑料刷带、橡胶刷带、动物毛刷带中的至少一种。当所述刷带3为一整体时，所述刷带3为塑料刷带、橡胶刷带中的至少一种；当所述刷带3由细丝或者细毛集合而成时，所述刷带3为塑料刷带、橡胶刷带、动物毛刷带中的至少一种。优选地，所述刷带3为橡胶刷带。

经过试验证实，将所述刷带设置于扇叶叶尖部，使得汽车散热器风扇的性能的到了很大的提高，具体请见下表：

经过数据采集和分析，可以得出如下常规风扇与带刷带的风扇相对比的静压-流量曲线和效率-流量曲线，下述曲线也印证该实用新型所提供的技术方案在维持扇叶处高静压及提高风扇散热效率方面的有益效果，较好地解决了现有技术中普遍存在的汽车散热器风扇的机械效率、容积效率低下而且噪声大的问题。尤其是在大流量的工况下，刷带的效果更加明显。

最后，应当指出的是，本实用新型尽管已经阐述了上述具体实施例，但针对本领域的普通技术人员而言，可以理解为在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，可对所述实施例进行变化，本实用新型的范围是由所附的权利要求极其等同物限定。