离心风叶、离心风机及空调装置的制作方法

1.本发明涉及离心风机技术领域，具体而言，涉及一种离心风叶、离心风机及空调装置。


背景技术：

2.目前，离心风机以其风压大、流量小、可改变气流方向等特点，在家用电器中的应用最为广泛。风叶是离心风机的核心部件，其性能的优劣对整机性能有直接影响，也对与消费者感受最直观的噪声影响颇深。
3.然而，在现有技术中，离心风机的后向离心风叶的叶型影响离心风机的送风效率和运行噪音，导致离心风机无法满足用户的使用需求。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种离心风叶、离心风机及空调装置，以解决现有技术中离心风机的送风效率较低且运行噪音较大的问题。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种离心风叶，包括：本体，包括顶板、底板及轮毂，轮毂设置在底板上，顶板与底板相对设置；风叶，设置在顶板与底板之间，风叶的前缘顶点在第一预设圆上，风叶的后缘顶点在第二预设圆上，第一预设圆位于第二预设圆的内侧；其中，过位于风叶的叶型中弧线上的前缘顶点做第一切线，过位于第一预设圆上的前缘顶点做第二切线，第一切线与第二切线之间形成风叶的叶型入口角alpha，叶型入口角alpha满足：8
°
≤alpha≤14
°
；过位于风叶的叶型中弧线上的后缘顶点做第三切线，过位于第二预设圆上的后缘顶点做第四切线，第三切线与第四切线之间形成风叶的出口角beta，出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
。
6.进一步地，叶型入口角alpha为10
°
，出口角beta为43
°
或者45
°
。
7.进一步地，叶型中弧线的弧长半径r满足：1000mm≤r≤1050mm。
8.进一步地，叶型中弧线为通过五个控制点定义的一段四阶bezier曲线。
9.进一步地，五个控制点包括p1点、p2点、p3点、p4点及p5点；p1点的坐标(x1,y1)满足：x1＝0，y1＝0；p2点的坐标(x2,y2)满足：0.17c≤x2≤0.22c，2.5mm≤y2≤3.3mm；p3点的坐标(x3,y3)满足：0.42c≤x3≤0.50c，3.3mm≤y3≤3.8mm；p4点的坐标(x4,y4)满足：0.71c≤x4≤0.78c，1.1mm≤y4≤1.6mm；p5点的坐标(x5,y5)满足：x4＝c，y5＝0；其中，c为风叶的叶型弦长。
10.进一步地，风叶的厚度分布函数为；y＝a
·
x+b
·
x2+c
·
x3+d
·
x4+e
·
x5+f
·
x6+g；其中，沿风叶的弦长方向，y为风叶上不同位置处的厚度，1.78≤a≤1.99，-0.086≤b≤-0.073，0.0013≤c≤0.0016，-1.58
×
10-5
≤d≤-1.13
×
10-5
，5.01
×
10-8
≤e≤7.60
×
10-8
，-1.446
×
10-11
≤f≤0.8681
×
10-11
，0.43≤g≤1.40。
11.进一步地，底板为圆板，第二预设圆的直径与圆板的外径一致，且圆板与第二预设圆同轴设置。
12.进一步地，离心风叶还包括：加强筋，设置在底板和风叶之间上，且围绕风叶的外周面设置。
13.进一步地，沿风叶的上缘至下缘的方向上，风叶的横截面积一致。
14.进一步地，风叶的后缘具有缺口。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种离心风机，包括上述的离心风叶。
16.根据本发明的另一方面，提供了一种空调装置，包括上述的离心风叶。
17.应用本发明的技术方案，离心风叶包括本体和风叶，本体包括顶板、底板及轮毂，轮毂设置在底板上，顶板与底板相对设置，风叶设置在顶板与底板之间，风叶的前缘顶点在第一预设圆上，风叶的后缘顶点在第二预设圆上且第一预设圆位于第二预设圆的内侧。这样，过位于风叶的叶型中弧线上的前缘顶点做第一切线，过位于第一预设圆上的前缘顶点做第二切线，第一切线与第二切线之间形成风叶的叶型入口角alpha，叶型入口角alpha满足：8
°
≤alpha≤14
°
；过位于风叶的叶型中弧线上的后缘顶点做第三切线，过位于第二预设圆上的后缘顶点做第四切线，第三切线与第四切线之间形成风叶的出口角beta，出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
，通过特定参数的叶型入口角alpha、出口角beta构造叶片中弧线，以合理的设计风叶的叶型，不仅能够减少气流在风叶内的流动损失，以增大离心风叶在同转速下的气流流量，进而提升了离心风叶的送风效率，还能够降低风叶在运行过程中产生的噪音，进而解决了现有技术中离心风机的送风效率较低且运行噪音较大的问题，提升了用户的使用体验。
附图说明
18.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1示出了根据本发明的离心风叶的实施例的立体结构示意图；
20.图2示出了图1中的离心风叶的侧视图；
21.图3示出了图2中的离心风叶的a-a向的剖面示意图；
22.图4示出了图3中的离心风叶的立体结构示意图；
23.图5示出了图1中的离心风叶的侧视图；
24.图6示出了图5中的离心风叶的b-b向的剖面示意图；
25.图7示出了图1中的离心风叶的风叶的第一预设圆、第二预设圆及叶型中弧线的整体结构示意图；
26.图8示出了图7的风叶叶型中弧线的整体结构示意图；
27.图9示出了图1的离心风叶的不同叶型出口角的风叶处于不同功率下的风叶性能对比图；
28.图10示出了图1的离心风叶与现有风叶的噪音对比图。
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.10、顶板；20、底板；30、轮毂；40、风叶；41、第一预设圆；42、第二预设圆；43、叶型中弧线。
具体实施方式
31.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
32.需要指出的是，除非另有指明，本技术使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
33.在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”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；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
34.为了解决现有技术中离心风机的送风效率较低且运行噪音较大的问题，本技术提供了一种离心风叶、离心风机及空调装置。
35.如图1至图8所示，离心风叶包括本体和风叶40，本体包括顶板10、底板20及轮毂30，轮毂30设置在底板20上，顶板10与底板20相对设置。风叶40设置在顶板10与底板20之间，风叶40的前缘顶点在第一预设圆41上，风叶40的后缘顶点在第二预设圆42上，第一预设圆41位于第二预设圆42的内侧。其中，过位于风叶40的叶型中弧线43上的前缘顶点做第一切线，过位于第一预设圆41上的前缘顶点做第二切线，第一切线与第二切线之间形成风叶40的叶型入口角alpha，叶型入口角alpha满足：8
°
≤alpha≤14
°
；过位于风叶40的叶型中弧线43上的后缘顶点做第三切线，过位于第二预设圆42上的后缘顶点做第四切线，第三切线与第四切线之间形成风叶40的出口角beta，出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
。
36.应用本实施例的技术方案，离心风叶包括本体和风叶40，本体包括顶板10、底板20及轮毂30，轮毂30设置在底板20上，顶板10与底板20相对设置，风叶40设置在顶板10与底板20之间，风叶40的前缘顶点在第一预设圆41上，风叶40的后缘顶点在第二预设圆42上且第一预设圆41位于第二预设圆42的内侧。这样，过位于风叶40的叶型中弧线43上的前缘顶点做第一切线，过位于第一预设圆41上的前缘顶点做第二切线，第一切线与第二切线之间形成风叶40的叶型入口角alpha，叶型入口角alpha满足：8
°
≤alpha≤14
°
；过位于风叶的叶型中弧线43上的后缘顶点做第三切线，过位于第二预设圆42上的后缘顶点做第四切线，第三切线与第四切线之间形成风叶40的出口角beta，出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
，通过特定参数的叶型入口角alpha、出口角beta构造叶片中弧线，以合理的设计风叶40的叶型，不仅能够减少气流在风叶40内的流动损失，以增大离心风叶在同转速下的气流流量，进而提升了离心风叶的送风效率，还能够降低风叶40在运行过程中产生的噪音，进而解决了现有技术中离心风机的送风效率较低且运行噪音较大的问题，提升了用户的使用体验。
37.在本实施例中，风叶40的叶型采用叶型中弧线43和厚度分布函数的方法共同获取，以改善气流通道内的气流阻塞，减小气动损失，进而提升了离心风叶的送风效率。
38.具体地，先确认叶型中弧线43的具体尺寸及形状，再确认风叶40各个位置的厚度值，以确认风叶40的具体叶型。
39.在本实施例中，风叶40为7个，每相邻的两个风叶40与顶板10、底板20之间形成气流通道，以通过风叶40转动以带动气流通道内的气流流动，进而实现离心风叶的送风功能。
40.需要说明的是，风叶40的个数不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，风叶40为两个、或三个、或四个、或五个、或六个、或八个、或多个。
41.可选地，叶型入口角alpha为10
°
，出口角beta为43
°
或者45
°
。这样，通过叶型入口角alpha和出口角beta的上述设置能够确定叶型中弧线43的具体形状，进而确定了风叶40的叶型，以降低气流流经风叶40的流动损失，即减小了气流从叶型入口角alpha流入、从出口角beta流出过程中的气流损耗，增大风叶40在同转速下的气流流量，进而提升了离心叶片的送风效率。
42.在本实施例中，叶型入口角alpha为10
°
，出口角beta为45
°
，以确定叶型中弧线43的形状，以使风叶40的送风效率达到最佳。
43.具体地，当叶型入口角alpha为10
°
且出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
时，轴功率、风量/有效功率及风量/轴功率的变化程度均较小，而全压有效功率的变化幅度较大。当出口角beta为45
°
，全压有效功率(风叶性能)为最大值，此时离心风叶的送风效率最佳。
44.需要说明的是，叶型入口角alpha的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，叶型入口角alpha的角度为8
°
、或9
°
、或11
°
、或12
°
、或13
°
、或14
°
。
45.需要说明的是，出口角beta的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，出口角beta的角度为41
°
、或42
°
、或43
°
、或44
°
、或46
°
、或47
°
。
46.可选地，叶型中弧线43的弧长半径r满足：1000mm≤r≤1050mm。这样，通过叶型中弧线43的弧长半径r的上述设置能够确定叶型中弧线43的具体形状，以降低气流在流经风叶40过程中的气流损耗，以增大风叶40在同转速下的气流流量，进而提升了离心叶片的送风效率。同时，上述设置使得叶型中弧线43的尺寸能够与风量大小相匹配，以提升离心风叶的运行效率。
47.在本实施例中，叶型中弧线43的弧长半径r为1022mm，一方面能够确定叶型中弧线43的形状，以使风叶40的送风效率达到最佳；另一方面使得风叶40与风量大小的匹配程度达到最佳，以提升离心风叶的使用可靠性。
48.需要说明的是，叶型中弧线43的弧长半径r的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，叶型中弧线43的弧长半径r的长度为1000mm、或1010mm、或1020mm、或1030mm、或1040mm、或1050mm。
49.在本实施例中，叶型中弧线43为通过五个控制点定义的一段四阶bezier曲线。这样，通过bezier曲线确定叶型中弧线43的具体形状使得风叶40具备叶型入口角alpha、出口角beta及弧长半径r在特定参数下的优点，以进一步提升离心风叶的送风效率。
50.具体地，先设定叶型入口角alpha、出口角beta、叶型中弧线43的弧长半径r、风叶40的弦长c及叶型中弧线43至弦长c的最大距离五个结构参数，以确保风叶40能够降低气流流经风叶40的损失，再通过五个控制点以绘制bezier曲线。
51.可选地，先通过matlab平台编译程序完成叶片参数化设计流程，即获取叶型入口角alpha、出口角beta、叶型中弧线43的弧长半径r、风叶40的弦长c及叶型中弧线43至弦长c的最大距离五个结构参数，再选定五个控制点以通过de castel jau递推算法绘制bezier曲线。
52.在本实施例中，五个控制点包括p1点、p2点、p3点、p4点及p5点。p1点的坐标(x1,y1)满足：x1＝0，y1＝0。p2点的坐标(x2,y2)满足：0.17c≤x2≤0.22c，2.5mm≤y2≤3.3mm。p3点的坐标(x3,y3)满足：0.42c≤x3≤0.50c，3.3mm≤y3≤3.8mm。p4点的坐标(x4,y4)满足：0.71c≤x4≤0.78c，1.1mm≤y4≤1.6mm。p5点的坐标(x5,y5)满足：x4＝c，y5＝0。其中，c
为风叶40的叶型弦长。这样，通过p1点、p2点、p3点、p4点及p5点的上述设置能够在五个控制点定义的一段四阶bezier曲线，进而得出叶型中弧线43的具体形状，以便于进行后续的结构设计。其中，五个控制点的坐标范围如下：
53.表1各控制点坐标范围表
54.x0[17％,22％]c[42％,50％]c[71％,78％]c100％cx最优值020％c48％c73.3％c100％cy0[2.5,3.3][3.3,3.8][1.1,1.6]0y最优值03mm3.5mm1.3mm0
[0055]
在本实施例中，p1点的坐标(x1,y1)满足：x1＝0，y1＝0。p2点的坐标(x2,y2)满足：x2＝0.2c，y2＝3mm。p3点的坐标(x3,y3)满足：x3＝0.48c，y3＝3.5mm。p4点的坐标(x4,y4)满足：x4＝0.733c，y4＝1.3mm。p5点的坐标(x5,y5)满足：x4＝c，y5＝0。这样，通过四阶bezier曲线能够精准的得出叶型中弧线43的具体形状，以减小气流在流经风叶40时的损耗，以提升离心风叶的送风效率。
[0056]
具体地，通过预先设定的叶型入口角alpha、出口角beta、叶型中弧线43的弧长半径r、风叶40的弦长c及叶型中弧线43至弦长c的最大距离五个结构参数和p1至p5五个控制点以绘制bezier曲线，从而能够精准的得到叶型中弧线43的具体形状。
[0057]
需要说明的是，p2点的横坐标x2的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p2点的横坐标x2的取值为0.17c、或0.18c、或0.19c、或0.21c、或0.22c。
[0058]
需要说明的是，p2点的纵坐标y2的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p2点的纵坐标y2的取值为2.5mm、或2.7mm、或2.9mm、或3.1mm、或3.3mm。
[0059]
需要说明的是，p3点的横坐标x3的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p3点的横坐标x3的取值为0.42c、或0.44c、或0.46c、或0.50c。
[0060]
需要说明的是，p3点的纵坐标y3的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p3点的纵坐标y3的取值为3.3mm、或3.4mm、或3.6mm、或3.7mm、或3.8mm。
[0061]
需要说明的是，p4点的横坐标x4的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p4点的横坐标x4的取值为0.71c、或0.73c、或0.75c、或0.77c、或0.78c。
[0062]
需要说明的是，p4点的纵坐标y4的取值不限于此，可根据工况和使用需求进行调整。可选地，p4点的纵坐标y4的取值为1.1mm、或1.2mm、或1.4mm、或1.5mm、或1.6mm。
[0063]
在本实施例中，风叶40的厚度分布函数为；y＝a
·
x+b
·
x2+c
·
x3+d
·
x4+e
·
x5+f
·
x6+g。其中，沿风叶40的弦长方向，y为风叶40上不同位置处的厚度，1.78≤a≤1.99，-0.086≤b≤-0.073，0.0013≤c≤0.0016，-1.58
×
10-5
≤d≤-1.13
×
10-5
，5.01
×
10-8
≤e≤7.60
×
10-8
，-1.446
×
10-11
≤f≤0.8681
×
10-1
1，0.43≤g≤1.40。这样，通过风叶40的厚度分布函数能够计算出风叶40沿其弦长方向上的不同位置处的厚度，以确认风叶40的整体结构。其中，各系数取值范围如下：
[0064]
表2各系数取值范围表
[0065]
系数取值范围最优值a[1.78,1.99]1.88b[-0.086,-0.073]-0.080c[0.0013,0.0016]0.00146
d[-1.58,-1.13]
×
10-5-1.35
×
10-5
e[5.01,7.60]
×
10-8
6.31
×
10-8
f[-1.446,0.8681]
×
10-11-1.16
×
10-11
g[0.43,1.40]0.92
[0066]
在本实施例中，a的取值为1.88，b的取值为-0.080，c的取值为0.00146，d的取值为-1.35
×
10-5
，e的取值为6.31
×
10-8
，f的取值为-1.16
×
10-11
，g的取值为0.92。这样，通过各个系数的上述取值以使得风叶40的厚度更加合适，一方面能够降低气流在流经风叶40过程中的损耗，以提升离心风叶的送风效率；另一方面能够提升风叶40的结构强度，以避免风叶40在运行过程中发生破损，延长了离心风叶的使用寿命。
[0067]
如图1至图8所示，底板20为圆板，第二预设圆42的直径与圆板的外径一致，且圆板与第二预设圆42同轴设置。这样，上述设置确保风叶40在圆板上的投影在圆板内，风叶40始终在顶板10和底板20之间，在增大风叶40整体体积的前提下防止风叶40突出于底板20，进一步提升了离心风叶的送风效率。
[0068]
在本实施例中，离心风叶还包括加强筋，加强筋设置在底板20和风叶40之间上，且围绕风叶40的外周面设置。这样，通过加强筋对底板20和风叶40之间的连接进行加固，以提升二者的连接强度，进而提升了离心风叶的使用寿命。同时，上述设置使得加强筋不会影响对相邻的风叶40之间的气流流通，进而提升了离心风叶的送风效率。
[0069]
如图1至图8所示，沿风叶40的上缘至下缘的方向上，风叶40的横截面积一致。这样，风叶40的上述设置使得气流沿风叶40外表面的流动更加顺畅、快速，以减小气流流经风叶40时的损耗，进而提升了离心风机的送风效率。同时，上设置使得风叶40的结构更加简单，容易加工、实现，进而降低了工作人员的加工难度。
[0070]
具体地，风叶40的上缘至下缘的方向为预设方向，预设方向与风叶40的横截面相互垂直设置，沿预设方向，风叶40的横截面积处处相等，以使风叶40的结构更加简单，容易加工、实现，降低了离心风叶的加工成本。
[0071]
需要说明的是，风叶40的上缘指的是风叶40与顶板10连接的表面，风叶40的下缘指的是风叶40与底板20连接的表面。
[0072]
可选地，风叶的后缘具有缺口。这样，缺口的上述设置可解决风叶的尾缘涡流引起的噪声问题，通过缺口起到整流降噪的效果，优化噪声。同时，缺口的形状满足二次函数，以消除风叶的尾缘漩涡。
[0073]
具体地，缺口的作用为改善风叶的尾部出风不均形成的低压漩涡，通过缺口将上游叶片流体引入下流叶片尾部，填补其低压区域，避免尾涡的形成。其中，缺口位于风叶的尾缘上部。
[0074]
如图9所示，本实施例中的离心风叶通过特定的出口角beta使得风叶40具有较高的全压有效功率，以提升离心风叶的送风效率。
[0075]
如图10所示，本实施例中的离心风叶具有较低的运行噪音，与现有技术中的风叶相比，在相同送风风量下，运行噪音下降了约4.21％，提升了用户的使用体验。
[0076]
本技术还提供了一种离心风机(未示出)，离心风机包括上述的离心风叶。
[0077]
本技术还提供了一种空调装置(未示出)，空调装置包括上述的离心风叶。
[0078]
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
[0079]
离心风叶包括本体和风叶，本体包括顶板、底板及轮毂，轮毂设置在底板上，顶板与底板相对设置，风叶设置在顶板与底板之间，风叶的前缘顶点在第一预设圆上，风叶的后缘顶点在第二预设圆上且第一预设圆位于第二预设圆的内侧。这样，过位于风叶的叶型中弧线上的前缘顶点做第一切线，过位于第一预设圆上的前缘顶点做第二切线，第一切线与第二切线之间形成风叶的叶型入口角alpha，叶型入口角alpha满足：8
°
≤alpha≤14
°
；过位于风叶的叶型中弧线上的后缘顶点做第三切线，过位于第二预设圆上的后缘顶点做第四切线，第三切线与第四切线之间形成风叶的出口角beta，出口角beta满足：41
°
≤beta≤47
°
，通过特定参数的叶型入口角alpha、出口角beta构造叶片中弧线，以合理的设计风叶的叶型，不仅能够减少气流在风叶内的流动损失，以增大离心风叶在同转速下的气流流量，进而提升了离心风叶的送风效率，还能够降低风叶在运行过程中产生的噪音，进而解决了现有技术中离心风机的送风效率较低且运行噪音较大的问题，提升了用户的使用体验。
[0080]
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0081]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
[0082]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0083]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。