CN112855609B - 风扇和电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇和电机，该风扇包括轮盘以及若干叶片，所述轮盘与电机连接；所述叶片沿所述轮盘的轴向凸出所述轮盘，所述叶片沿所述轮盘的径向延伸；所述轮盘至少具有第一圆周和第二圆周，所述第一圆周的半径小于所述第二圆周的半径；若干所述叶片包括多个第一叶片和多个第二叶片，多个所述第一叶片沿所述第一圆周间隔设置，多个所述第二叶片沿所述第二圆周间隔设置，沿所述轮盘周向，多个所述第一叶片和多个所述第二叶片错开设置；至少部分所述第二叶片的迎风侧对应有所述第一叶片，所述第二叶片与所述第一叶片形成叶片单元，本发明提供的风扇噪声低。

Description

风扇和电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种风扇和电机。

背景技术

发电机、牵引电机等电机配备的冷却风扇可以是径向直叶片风扇，径向直叶片风扇不受电机转动方向影响，使用方便。

径向直叶片风扇包括轮盘以及若干叶片，轮盘与电机的转轴连接，若干叶片沿轮盘的周向间隔设置；其中，叶片沿轮盘的轴向凸出轮盘，且沿轮盘的径向延伸。转轴带动风扇旋转，叶片迎风侧的压力面驱动空气流动。

径向直叶片风扇旋转时的噪声大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种风扇和电机，该风扇旋转时噪声低。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种风扇，其包括：轮盘以及若干叶片，所述轮盘与电机连接；所述叶片沿所述轮盘的轴向凸出所述轮盘，所述叶片沿所述轮盘的径向延伸；所述轮盘至少具有第一圆周和第二圆周，所述第一圆周的半径小于所述第二圆周的半径；若干所述叶片包括多个第一叶片和多个第二叶片，多个所述第一叶片沿所述第一圆周间隔设置，多个所述第二叶片沿所述第二圆周间隔设置，沿所述轮盘周向，多个所述第一叶片和多个所述第二叶片错开设置；至少部分所述第二叶片的迎风侧对应有所述第一叶片，所述第二叶片与所述第一叶片形成叶片单元。

如上所述的风扇，其中，若干所述叶片包括沿所述周向间隔设置的叶片组，所述叶片组包括一个所述第二叶片和两个所述第一叶片，两个所述第一叶片设置在所述第二叶片的两侧；所述周向包括第一周向和第二周向，所述第一周向和所述第二周向方向相反；沿所述第一周向，所述第二叶片与其迎风侧的所述第一叶片形成第一叶片单元，沿所述第二周向，所述第二叶片与另外一个所述第一叶片形成第二叶片单元。

如上所述的风扇，其中，所述第二叶片靠近所述第一叶片的一端以及所述第一叶片靠近所述第二叶片的一端位于同一圆周。

如上所述的风扇，其中，其中一个所述第一叶片与所述第二叶片形成第一夹角，另外一个所述第一叶片与所述第二叶片形成第二夹角，所述第一夹角与第二夹角相等。

如上所述的风扇，其中，两个所述第一叶片形成第四夹角，相邻两组所述叶片组中相邻的两个所述第一叶片形成第三夹角，所述第三夹角大于或等于第四夹角。

如上所述的风扇，其中，所述叶片背离所述轮盘轴线的外侧边缘设有缺口。

如上所述的风扇，其中，所述风扇还包括前盘，所述前盘和所述轮盘同轴设置，若干所述叶片连接所述轮盘与所述前盘；所述前盘设有进风口，所述前盘边缘与所述轮盘边缘之间形成出风间隙。

如上所述的风扇，其中，所述轮盘包括本体以及出风部，所述本体设有与电机相连的连接部，所述叶片连接在所述出风部与所述前盘之间；所述出风部与所述前盘呈锐角设置。

如上所述的风扇，其中，所述本体还包括锥形壳体，所述连接部位于所述锥形壳体的小端，所述出风部自所述锥形壳体大端边缘向背离所述轮盘轴线的一侧延伸。

与现有技术相比，本发明实施例提供的风扇具有如下优点：风扇包括轮盘以及若干叶片，叶片沿轮盘额周向凸出且沿轮盘的径向延伸，呈径向直叶片状。其中，叶片包括第一叶片和第二叶片，第一叶片沿第一圆周间隔设置，第二叶片设置在第一叶片外周并沿第二圆周间隔设置，沿轮盘的周向，每个第二叶片均与第一叶片错开，使得风扇旋转时，第二叶片能与迎风侧相邻的第一叶片形成叶片单元，叶片单元的出口角小于90°，叶片单元的冲角较径向直叶片变小，避免叶片单元背风侧气流与吸力面分离，叶片单元背风侧能形成稳定的气流漩涡，漩涡噪声降低，风扇噪声小。

本发明的第二方面提供一种电机，其包括：机壳、定子组件、转子组件以及上述风扇，所述定子组件与所述转子组件设置在所述机壳内，所述风扇与所述转子组件的转轴连接。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的风扇和电机所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的风扇的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的另一风扇的结构示意图一；

图3为本发明实施例一提供的另一风扇的结构示意图二；

图4为图2和图3的部分剖视结构示意图。

附图标记：

10：轮盘；

11：第一圆周；

12：第二圆周；

13：本体；

131：连接部；

132：锥形壳体；

14：出风部；

21：第一叶片；

22：第二叶片；

23：叶片组；

231：第一叶片单元；

232：第二叶片单元；

24：缺口；

30：前盘；

31：进风口；

40：出风间隙；

X：第一周向；

Y：第二周向；

α：第一夹角；

β：第二夹角；

θ：第三夹角；

γ：第四夹角。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

叶片入口角指的是叶片外边缘与圆周切向的夹角，径向直叶片的叶片入口角为90°，进口气流角指的是气流进入流道的相对速度方向与圆周方向的夹角，叶片入口角与进口气流角的之差为为冲角。冲角越大，气流越会与叶片背风侧的吸力面分离，分离后的气流形成不稳定的气流漩涡，引起漩涡噪声，风扇旋转时噪音大。

实施例一

为解决上述问题，图1为本发明实施例一提供的风扇的结构示意图，图2为本发明实施例一提供的另一风扇的结构示意图一，图3为本发明实施例一提供的另一风扇的结构示意图二，图4为图2和图3的部分剖视结构示意图，请参阅图1至图4，本实施例提供一种风扇，其包括：轮盘10以及若干叶片，轮盘10与电机连接；叶片沿轮盘10的轴向凸出轮盘10，叶片沿轮盘10的径向延伸；轮盘10至少具有第一圆周11和第二圆周12，第一圆周11的半径小于第二圆周12的半径；若干叶片包括多个第一叶片21和多个第二叶片22，多个第一叶片21沿第一圆周11间隔设置，多个第二叶片22沿第二圆周12间隔设置，沿轮盘10周向，多个第一叶片21和多个第二叶片22错开设置；至少部分第二叶片22的迎风侧对应有第一叶片21，第二叶片22与第一叶片21形成叶片单元。

具体地，风扇应用于发电机、牵引电机等电机，风扇旋转可以带走电机产生热量，冷却电机。

风扇可以包括轮盘10以及若干叶片，轮盘10与电机的转轴连接，轮盘10的材质可以是塑料，也可以是金属，例如铁或不锈钢等，强度高。

叶片沿轮盘10的周向间隔设置。叶片可以设置在轮盘10的外缘，也可以设置在轮盘10的侧面。其中，叶片可以通过焊接方式与轮盘10连接，也可以通过一体成型方式制成。

为降低噪声，叶片可以分为多个部分，沿周向，外侧叶片与迎风侧相邻的内侧叶片形成叶片单元，叶片单元与任一叶片呈夹角设置，叶片单元的出口安装角变小，冲角变小，叶片单元背风侧可以形成稳定的气流漩涡，漩涡噪声小。示例性地，叶轮10上可以设置三个圆周，叶片相应的分为三个部分，三个圆周上的叶片均错开设置，例如叶片可以呈V型布置，内侧圆周上的叶片位于相邻外侧圆周上叶片的气流的前侧。

可选地，本实施例中以叶片分为两部分为例进行说明，轮盘10上设置有第一圆周11和第二圆周12，叶片包括第一叶片21和第二叶片22，第一叶片21沿第一圆周11间隔设置，第二叶片22围设在第一叶片21外周并沿第二圆周12间隔设置。沿轮盘10的周向，每个第二叶片22均与第一叶片21错开设置，使得风扇旋转时，部分第二叶片22的迎风侧均可以与一个第一叶片21对应，并形成叶片单元，此时，剩余第二叶片22可以作为径向直叶片驱动空气流动；或者每个第二叶片22均能与一个第一叶片21对应并形成叶片单元，此时，第二叶片22的个数可以与第一叶片21的个数相同，第二叶片22的个数也可以少于第一叶片21的个数，多出的第一叶片21可以作为径向直叶片驱动空气流动。

对于叶片单元，第一叶片21和第二叶片22的中心连线与第二叶片22呈夹角设置，风扇正传或反转时，叶片单元的的出口角小于90°，相应的其冲角小于径向直叶片的冲角，避免气流从叶片单元背风侧的吸力面脱离，叶片单元的背风侧能形成稳定的机翼型气流漩涡，降低漩涡噪声，也就是降低了风扇的噪声。

根据轮盘10上设置的圆周个数，叶片单元可以包括两个或更多叶片，本实施例不进行限制。为了使得风扇正转或反转时，叶片单元均能降低漩涡噪声，可以将两个叶片单元合并为一个叶片组，其中，若干叶片包括沿周向间隔设置的叶片组23，若干叶片包括沿周向间隔设置的叶片组23，根据圆周个数，叶片组23中的叶片的个数可以是三个或更多，本实施例以叶片组23包括三个叶片为例进行说明，叶片个数少，制作简单。其中，叶片组23可以包括两个第二叶片22以及一个第一叶片21，或者如本实施例所示，叶片组23包括一个第二叶片22和两个第一叶片21，两个第一叶片21设置在第二叶片22的两侧。

由于周向包括第一周向X和第二周向Y，第一周向X和第二周向Y方向相反，为使风扇不受电机正转或反转的影响，叶片组23件应能在电机正转和反转时均能冷却电机，即沿第一周向X，第二叶片22与其迎风侧的第一叶片21形成第一叶片单元231，沿第二周向Y，第二叶片22与另外一个第一叶片21形成第二叶片单元232。

为便于说明，本实施例以第一周向X为风扇正转，以第二周向Y为风扇反转为例进行说明。请参阅图1，风扇反转时，第二叶片22与其左侧的第一叶片21形成第二叶片单元232，第二叶片单元232作为整体驱动空气流动，第二叶片22右侧的第一叶片21作为独立叶片驱动空气流动。风扇正转时，第二叶片22与其右侧的第一叶片21形成第一叶片单元231，第一叶片单元231作为整体驱动空气流动，第二叶片22左侧的第一叶片21作为独立叶片驱动空气流动。

可以理解地，当叶片单元中叶片的个数无限多，叶片沿径向的延伸长度无限小时，叶片单元可以演变为一个后弯叶片，后弯叶片风扇的叶片入口角小于90°，相应的，后弯叶片风扇的冲角小于径向直叶片风扇的冲角，避免气流在叶片单元的背风侧脱离吸力面，使得气流能在背风侧形成稳定气流漩涡，漩涡噪声以及旋转冲击噪声均较现有径向直叶片风扇低。本实施例利用此原理，采取叶片单元包括两个叶片的形式实现形式，风扇的噪声低。

具体地，风扇反转时，第二叶片单元232以及右侧的第一叶片21可以分别驱动空气流动，并分别形成稳定的机翼型气流漩涡，其中，右侧第一叶片21的叶片尺寸较现有直叶片尺寸小，其形成的机翼型气流漩涡在形状、尺寸、稳定性等方面较现有径向直叶片形成的气流漩涡稳定，噪声低。且第二叶片单元232形成的机翼型气流漩涡较右侧直叶片形成的机翼型气流漩涡的形状更稳定，尺寸更小，漩涡噪声更低。可以理解地，风扇正转时，第一叶片单元231以及左侧的第一叶片21形成的气流漩涡与上述相同，本实施例不再赘述。因此，作为整体，叶片组23在风扇正反转时较一个径向直叶片的漩涡噪声低。

为防止风扇冷却风流量减小，本实施例中，第一叶片21和第二叶片22沿径向延伸长度之和可以与现有径向直叶片的径向长度相等。由于第一叶片21以及第二叶片22的叶片尺寸均较现有径向直叶片的面积变小小，第一叶片21以及第二叶片22与空气的冲击噪音较现有直叶片的冲击噪音小，进一步降低本实施例提供的风扇旋转时的噪音。

可以理解地，两个第二叶片22之间还可以设置一个第二叶片22，使得第二叶片22可以与第一叶片21一一对应，风扇正反转时，每个第二叶片22均能与一个第一叶片21对应并形成叶片单元，风扇的漩涡噪声以及旋转冲击噪声低。如果本实施例提供的叶片组23包括一个第二叶片22和两个第一叶片21的风扇噪声满足使用要求，可以不在两个第二叶片22之间额外设置一个第二叶片22，制作成本低。

沿轮盘10径向，当第一叶片21与第二叶片22之间出现间隙，风扇旋转时，空气会从第一叶片21以及第二叶片22之间的间隙穿过，第一叶片21以及第二叶片22的背风侧不会形成稳定的气流漩涡，噪声大。因此，沿轮盘10径向，第一叶片21与第二叶片22之间可以重叠设置，可选地，第二叶片22靠近第一叶片21的一端以及第一叶片21靠近第二叶片22的一端位于同一圆周，结构紧凑。

为使得风扇在正转和反转时，风扇的噪声均匀，两个第一叶片21可以对称的设置在第二叶片22的两侧，具体地，其中一个第一叶片21与第二叶片22形成第一夹角α，另外一个第一叶片21与第二叶片22形成第二夹角β，第一夹角α与第二夹角β相等，据轮盘10尺寸以及叶片组23的个数，第一夹角α和第二夹角β的大小可以在不同范围内浮动，示例性地，第一夹角α和第二夹角β的角度可以为3°-10°。

考虑到单独一个第一叶片21形成的机翼型气流漩涡的尺寸可能会大于第一叶片单元231和第二叶片单元232形成的机翼型气流漩涡的尺寸，为防止第一叶片21与相邻的叶片组23发生干扰，相邻两组叶片组23中的相邻两个第一叶片21的夹角可以稍大于叶片组23中两个第一叶片21的夹角，示例性的，角度差可以为0°-5°。即两个第一叶片21形成第四夹角γ，相邻两组叶片组23中相邻的两个第一叶片21形成第三夹角θ，第三夹角θ大于或等于第四夹角γ。

对于径向直叶片风扇，叶片驱动空气流动，叶片面积越大，叶片产生的风压越大，冷却风流量越大，但是风扇的功耗越大，相应的，叶片与空气的旋转冲击噪声大。本实施例中叶片背离轮盘10轴线的外侧边缘设有缺口24，缺口24向轮盘10的轴线一侧凹陷，可以是条形缺口，也可以是弧形缺口，弧形缺口与轮盘10光滑连接。

叶片上设置缺口24可以减小叶片的当量直径，即叶片当量面积变小，叶片产生的风压变小，冷却风流量变小，相应的，风扇的功耗变低，叶片与空气的旋转冲击噪声变小。

同时，叶片背风侧气流漩涡的尺寸变小，且出风间隙40处气流漩涡的射流尾迹消失，也就是出风间隙40处不稳定的气流被稳定的机翼型漩涡气流代替，出风间隙40处的气流速度分布均匀，降低了漩涡噪声。

风扇转动时，气流可能从叶片背离轮盘10轴线的侧方边缘流出，其中，会有部分气流经叶片背离轮盘10的侧边边缘从叶片的正压面流动至叶片的吸力面，这部分气流会由后一叶片重复驱动，能耗高且有效的冷却风流量低。未解决此问题，本实施例中风扇还包括前盘30，前盘30和轮盘10同轴设置，若干叶片连接轮盘10与前盘30；前盘30设有进风口31，前盘30边缘与轮盘10边缘之间形成出风间隙40。

具体地，进风口31沿轮盘10的轴向贯穿前盘30，使得前盘30呈环状，前盘30宽度与叶片沿径向的延伸长度相适配。风扇转动时，气流从进风口31沿轮盘10的轴向流入，经叶片驱动，从出风间隙40沿轮盘10的径向流出，前盘30阻止气流经叶片侧边边缘的流失，降低能耗，提高冷却风流量，同时提高叶片的固定稳定性。

其中，轮盘10包括本体13以及出风部14，本体13设有与电机相连的连接部131，叶片连接在出风部14与前盘30之间；出风部14与前盘30呈锐角设置，使得出风间隙40可以从靠近轮盘10轴线一侧到背离轮盘10轴线一侧逐渐减小，出风间隙40逐渐变小，使得气流能以预设角度进入出风间隙40，风扇出气均匀，防止出风间隙40过大，气流出现扩散。

其中，出风部14与前盘30之间夹角的大小以所需的风扇风压为准，所需的风扇风压越大，夹角可以越大。

具体地，轮盘10的出风部14可以向前盘30一侧倾斜，或者如本实施例所示前盘30可以向出风部14一侧倾斜，避免轮盘10结构复杂，便于加工制造。前盘30可以是平板状、或者是具有一定弧度的弧形板，弧形板可以为向出风部14一侧凹陷的弧状。

进一步地，本体13设有与电机连接的连接部131，连接部131可以包括与电机转轴连接的转轴孔，以及用于固定转轴与本体13的多个螺栓孔，多个螺栓孔沿电机转轴间隔设置，连接可靠。

本体13还包括锥形壳体132，连接部131位于锥形壳体的小端，出风部14自锥形壳体大端边缘向背离轮盘10轴线的一侧延伸，连接部131与出风部14之间还可以设置锥形壳体，锥形壳体的尺寸从连接部131一端到出风部14一端逐渐增大。风扇与电机相连，风扇与出风管道连通，当电机与出风管道入口间距较大，可以借助锥形壳体132连接，锥形壳体132沿其自身轴线的延伸长度根据需要进行设置，本实施例不进行限制。

实施例二

本实施例提供一种电机，其包括机壳、定子组件、转子组件以及前述实施例一所述的风扇，定子组件与转子组件设置在机壳内，风扇与转子组件的转轴连接。

具体地，电机可以包括机壳以及容置在机壳内的定子组件和转子组件，机壳的材质可以是金属，强度高，其可以为分体式包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体可以通过螺栓连接，连接稳定，第一壳体和第二壳体之间设置密封圈，密封性能高。

定子组件和转子组件相对转动，可以发电或为外部负载提供动力，定子组件和转子组件运转产生热量，为使得热量及时散发，防止电机温度过高，电机可以设置风扇，风扇旋转，带走电机产生的热量。风扇可以与转子组件中转轴的非载荷端连接，不影响转子组件正常运行。其中，风扇的结构、工作原理、技术效果等已经在实施例一中详细说明，此处不再赘述。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且， 描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种风扇，其特征在于，包括轮盘以及若干叶片，所述轮盘与电机连接；所述叶片沿所述轮盘的轴向凸出所述轮盘，所述叶片沿所述轮盘的径向延伸，所述叶片呈径向直叶片状；

所述轮盘至少具有第一圆周和第二圆周，所述第一圆周的半径小于所述第二圆周的半径；若干所述叶片包括多个第一叶片和多个第二叶片，多个所述第一叶片沿所述第一圆周间隔设置，多个所述第二叶片沿所述第二圆周间隔设置，沿所述轮盘周向，多个所述第一叶片和多个所述第二叶片错开设置；

至少部分所述第二叶片的迎风侧对应有所述第一叶片，所述第二叶片与所述第一叶片形成叶片单元；

若干所述叶片包括沿所述周向间隔设置的叶片组，所述叶片组包括一个所述第二叶片和两个所述第一叶片，两个所述第一叶片设置在所述第二叶片的两侧；

所述第二叶片靠近所述第一叶片的一端以及所述第一叶片靠近所述第二叶片的一端位于同一圆周；

同一组所述叶片组中的两个所述第一叶片形成第四夹角，相邻两组所述叶片组中相邻的两个所述第一叶片形成第三夹角，所述第三夹角大于所述第四夹角，角度差为0°-5°。

2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述周向包括第一周向和第二周向，所述第一周向和所述第二周向方向相反；沿所述第一周向，所述第二叶片与其迎风侧的所述第一叶片形成第一叶片单元，沿所述第二周向，所述第二叶片与另外一个所述第一叶片形成第二叶片单元。

3.根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，其中一个所述第一叶片与所述第二叶片形成第一夹角，另外一个所述第一叶片与所述第二叶片形成第二夹角，所述第一夹角与第二夹角相等。

4.根据权利要求1-2任一项所述的风扇，其特征在于，所述叶片背离所述轮盘轴线的外侧边缘设有缺口。

5.根据权利要求1-2任一项所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括前盘，所述前盘和所述轮盘同轴设置，若干所述叶片连接所述轮盘与所述前盘；

所述前盘设有进风口，所述前盘边缘与所述轮盘边缘之间形成出风间隙。

6.根据权利要求5所述的风扇，其特征在于，所述轮盘包括本体以及出风部，所述本体设有与电机相连的连接部，所述叶片连接在所述出风部与所述前盘之间；

所述出风部与所述前盘呈锐角设置。

7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述本体还包括锥形壳体，所述连接部位于所述锥形壳体的小端，所述出风部自所述锥形壳体大端边缘向背离所述轮盘轴线的一侧延伸。

8.一种电机，其特征在于，包括机壳、定子组件、转子组件以及权利要求1-7任一项所述的风扇，所述定子组件与所述转子组件设置在所述机壳内，所述风扇与所述转子组件的转轴连接。

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