CN113803279A - 轴流风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供轴流风扇。轴流风扇具有：马达，其具有沿上下方向延伸的中心轴线；以及叶轮，其具有多个叶片，并且该叶轮以中心轴线为中心通过马达的旋转而产生空气的流动。马达具有定子部和与定子部对置地进行旋转的转子部。叶轮具有固定于转子部的叶轮杯。叶轮杯具有在与中心轴线交叉的方向上扩展的顶板部和从顶板部向下方延伸的侧面部。叶片从侧面部向径向外侧延伸，具有位于旋转方向最后方的后缘部和位于旋转方向最前方的前缘部。叶片从后缘部朝向前缘部从下方向上方倾斜，前缘部位于比顶板部靠上侧的位置，在前缘部与叶轮杯之间配置有壁部。

Description

轴流风扇

技术领域

本发明涉及轴流风扇。

背景技术

以往，在现有技术的由轴流风扇和马达一体化而成的风扇马达中，公知有一种构造，其包含：轮毂，其在内部设置有马达；多个叶片，它们安装在轮毂上；以及风扇壳体，其形成为包围叶片的形态。

专利文献1：日本特开2002-021798号

在现有的轴流风扇中，由于风扇马达驱动时的马达的振动和风的流动，叶片和风扇壳体会变形，该变形成为振动和噪音的主要原因。特别是在家电产品用途等的轴流风扇中，要求降低振动和噪音。

发明内容

本发明的目的在于，提供在驱动时减少了振动和噪音的轴流风扇。

本发明的示例性的轴流风扇具有：马达，其具有沿上下方向延伸的中心轴线；以及叶轮，其具有多个叶片，并且该叶轮以中心轴线为中心通过马达的旋转而产生空气的流动。马达具有定子部和与定子部对置地进行旋转的转子部。叶轮具有固定于转子部的叶轮杯。叶轮杯具有在与中心轴线交叉的方向上扩展的顶板部和从顶板部向下方延伸的侧面部。叶片从侧面部向径向外侧延伸，具有位于旋转方向最后方的后缘部和位于旋转方向最前方的前缘部。叶片从后缘部朝向前缘部从下方向上方倾斜，前缘部位于比顶板部靠上侧的位置，在前缘部与叶轮杯之间配置有壁部。

根据本发明的示例性的轴流风扇，能够减少振动和噪音。

本发明的上述和其它特征、要素、步骤、特征以及优点可清楚地从本发明的优选实施方式的以下的详细说明和附图中获知。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的轴流风扇50的整体立体图。

图2是本发明的第1实施方式的轴流风扇50的纵剖视图。

图3是示出本发明的第1实施方式的叶轮1的立体图。

图4是从排气口侧观察本发明的第1实施方式的轴流风扇50的俯视图。

图5是示出本发明的第2实施方式的叶轮1A的立体图。

图6是示出本发明的第2实施方式的叶轮1A的特性的曲线图。

图7是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的立体图。

图8是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的侧视图。

图9是示出本发明的第3实施方式的轴流风扇50B的侧视图。

图10是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的特性的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的示例性的实施方式进行说明。另外，在与轴流风扇的结构有关的以下的说明中，将叶轮进行旋转的旋转轴线所延伸的方向设为“上下方向”。将以旋转轴线为中心的径向简称为“径向”，将以旋转轴线为中心的周向简称为“周向”。但是，上述上下方向并不表示组装到实际的设备中时的位置关系和方向。

首先，参照图1至图4对本发明的第1实施方式的轴流风扇的整体结构进行说明。图1是示出本发明的第1实施方式的轴流风扇50的整体立体图。图2是本发明的第1实施方式的轴流风扇50的纵剖视图。图3是示出本发明的第1实施方式的叶轮1的立体图。图4是从排气口侧观察本发明的第1实施方式的轴流风扇50的俯视图。

轴流风扇50具有叶轮1、马达2、壳体3。

壳体3配置在比叶轮1靠径向外侧的位置。壳体3具有马达基座部31、框架部32以及连接肋33。马达基座部31对马达2进行支承。框架部32位于比马达基座部31靠径向外侧的位置。连接肋33连接马达基座部31和框架部32。壳体3是树脂材料，马达基座部31、框架部32以及连接肋33是作为同一部件的树脂材料。

马达2对叶轮1以中心轴线C1为中心进行旋转驱动。马达2具有定子部21、与定子部21对置地进行旋转的转子部22、轴承部23、轴24以及电路基板25。

马达基座部31对马达2进行支承。马达基座部31具有在下表面侧沿径向扩展的基部311和从基部311的中央部向上侧突出的轴承保持部312。轴承保持部312在内部收纳筒状的轴承部23并对轴承部23进行保持。轴承部23例如是套筒轴承。另外，轴承部23也可以是上下配置的一对球轴承。

轴24是沿上下方向延伸的柱状部件，例如是不锈钢等金属。轴承部23能够将轴24保持为以中心轴线C1为中心进行旋转。

定子部21固定于轴承保持部312的外周面。定子部21具有定子铁芯211、绝缘性的树脂的绝缘件(未图示)以及线圈213。定子铁芯211由将硅钢板等电磁钢板沿上下方向层叠而成的层叠钢板构成。线圈213通过在定子铁芯211的周围隔着绝缘件缠绕导线而设置。

在定子部21的下侧配置有电路基板25。电路基板25是安装有用于向线圈213提供驱动电流的电子电路的基板。线圈213的引出线与电路基板25电连接。

转子部22具有转子磁轭221和磁铁222。转子磁轭221是大致圆筒形的部件，由磁性体形成。在转子磁轭221的内周面固定有圆筒状的磁铁222。磁铁222配置在定子部21的径向外侧。磁铁222的内周侧的磁极面以N极、S极沿周向交替的方式排列。在转子磁轭221与磁铁222之间形成磁路，从而能够降低从磁铁222向轴流风扇50外部的漏磁通。

叶轮1为树脂材料，具有叶轮杯11和多个叶片12。叶轮杯11是在上方具有盖的大致圆筒状的部件，更详细地说，具有在与中心轴线C1交叉的方向上扩展的顶板部111和从顶板部111向下方延伸的侧面部112。在侧面部112的内侧固定有转子磁轭221。在侧面部112的径向外侧形成有多个叶片12。在本实施方式中，作为一例，特别是如图4所示，叶片12在周向上等间隔地配置有3个。轴24固定于顶板部111。

在这样构成的轴流风扇50中，当对定子部21的线圈213施加驱动电流时，在定子铁芯211中产生径向的磁通。并且，通过定子铁芯211与磁铁222之间的磁通的作用，产生周向的转矩。其结果是，由转子部22和叶轮1构成的旋转部以中心轴线C1为中心进行旋转。

当叶轮1进行旋转时，通过多个叶片12产生气流。即，产生以轴流风扇50的上侧为进气侧、下侧为排气侧的气流，从而能够进行送风。

叶片12从侧面部112向径向外侧延伸。另外，叶片12具有位于旋转方向最前方的前缘部121和位于旋转方向最后方的后缘部122，叶片12是从后缘部122朝向前缘部121从下方向上方倾斜的形状。

通过降低马达2的轴向高度，能够缩短叶轮杯11的侧面部112的长度，其结果是，能够降低树脂的材料使用量。但是，在以相同角度形成叶片12的情况下，如以往的叶轮那样，当叶轮杯的顶板部和前缘部位于相同位置时，叶片12的周向长度变短，其结果是，存在风量降低的问题。通过前缘部121位于比顶板部111靠上侧的位置，能够维持叶片的周向长度，从而确保风量。

设置有从前缘部121向顶板部111延伸的壁部123。更详细地说，壁部123从顶板部111的外缘沿轴向延伸，并与从前缘部121向后缘部122的叶片12的叶轮杯11侧的面连接。

当前缘部121与顶板部111不相连时，叶片12的刚性弱，因此，在叶轮1旋转时前缘部121振动，成为噪音的原因。通过设置壁部123，能够提高前缘部121的刚性，降低叶轮1旋转时的振动和噪音。

壁部123的朝向径向内侧的面为沿周向弯曲的形状。由此，在叶轮1旋转时，空气沿着弯曲的壁部123顺畅地流动，防止当旋转时在壁部123产生紊流。

壁部123的朝向径向外侧的面与叶轮杯11的侧面部112在轴向上共面地延伸。由此，当叶轮1旋转时，空气沿着弯曲的壁部123顺畅地流动，防止当旋转时在壁部123产生紊流。

顶板部111具有向轴向下侧凹陷的槽1111。槽1111位于比壁部123的朝向径向内侧的面靠径向内侧的位置。在槽1111中配置有修正叶轮1的平衡的平衡件(未图示)。通过将顶板部111的槽1111配置在壁部123的内侧，能够容易地进行平衡修正。

接着，特别使用图4对壳体3的结构进行详细叙述。

框架部32具有沿轴向延伸的内壁部321，该内壁部321在轴向上侧设置有进气口，在轴向下侧设置有排气口。内壁部321以内周面与叶片12的外缘部对置并且使风在内侧沿轴向流动的方式形成为圆筒形状。内壁部321与连接肋33连接。

框架部32具有沿轴向延伸的外壁部322，该外壁部322位于比内壁部321靠径向外侧的位置。外壁部322从轴向观察时为矩形。具有构成外壁部322的第1边3221和第2边3222。第1边3221和第2边3222互相呈直角连接。在由第1边3221和第2边3222形成的角部设置有固定部323。固定部323设置有贯通孔3231，供用于固定家电产品等实际设备的螺钉等安装。

内壁部321和外壁部322分开配置。更详细地说，内壁部321和外壁部322是轴向一侧开口的形状。由此，能够减少壳体3的树脂的使用量。为了减少壳体3的树脂的使用量，也可以是在轴向上贯通的形状。

设置有位于内壁部321与外壁部322之间并连接内壁部321和外壁部322的第1肋324。更详细地说，第1肋324从连接肋33沿与连接肋33相同的方向延伸，并与第1边3221连接。而且，第1肋324不与固定部323连接，即，在远离固定部323的位置与第1边3221连接。

在马达驱动时，由于马达2的振动和风压，对连接肋33施加应力，施加使内壁部321变形的力。由于内壁部321变形，马达2的位置移动，即马达2振动，成为轴流风扇的噪音的原因。通过设置第1肋324，提高内壁部321的刚性，从而减少内壁部321因来自连接肋33的力而变形。其结果是，由于马达2的位置被保持，所以能够降低振动和噪音。

从轴向观察时，从第1边3221向内壁部321方向垂直地延伸的第2肋325与连接肋33连接。通过第2肋325保持第1边3221的强度，降低振动。

从轴向观察时，从第2边3222向内壁部321方向垂直地延伸的第3肋326与内壁部321连接。通过第3肋326保持第2边3222和内壁部321的强度，降低振动。

接着，对作为上述第1实施方式的变形例的第2实施方式进行说明。图5是示出本发明的第2实施方式的叶轮1A的立体图。图6是示出本发明的第2实施方式的叶轮1A的特性的曲线图。

叶轮1A的叶片12A具有：薄壁部125，其轴向长度短；厚壁部126，其在前缘部121A侧且轴向长度比薄壁部125长；以及台阶部127，其连接薄壁部125和厚壁部126。

图6是示出本发明的第2实施方式的叶轮1A的特性的曲线图。更详细地说，是示出对本发明的叶轮1A(图中的本发明)与不具有薄壁部125、厚壁部126以及台阶部127的现有的叶轮(图中的现有技术)进行比较后的静压-风量特性(P-Q曲线)的曲线图。根据图6的曲线图，在P-Q曲线的中间区域A1中，喘振变大，成为振动、噪音的原因。通过如本发明的叶轮1A那样形成为轴向长度随着从前缘部121A侧朝向后缘部122A而变薄的歪曲形状，在叶片12A的表面上流动的风的流动不容易从叶片12A离开，能够减小在P-Q曲线的中间区域A1中引起喘振的区域。

另外，厚壁部126的轴向长度随着从壁部123A朝向叶片12A的外缘部124A而变短。即，在外缘部124A中，形成为其长度即前缘部121A侧到后缘部122A的长度为相同长度的流线形状。

外缘部124A通过与壳体3的内周部的微小的间隙而具有防止风的逆流的作用，为了使该作用优先，不是歪曲形状，而是相同长度的流线形状。

接着，对作为上述第1实施方式的变形例的第3实施方式进行说明。图7是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的立体图。图8是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的侧视图。图9是示出本发明的第3实施方式的轴流风扇50B的侧视图。图10是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的特性的曲线图。

如图7及图8所示，在叶轮1B的叶片12B的外缘部124B的后缘部122B侧具有朝向轴向的下方向延伸的翼端部128。从侧面观察叶轮1B时，翼端部128的形状为矩形状的板状的形状。如图9所示，轴流风扇50B还具有壳体3B。壳体3B配置在比叶轮1B靠径向外侧的位置。

另外，如图8所示，从侧面观察叶轮1B时，翼端部128位于叶轮杯11B的轴向上端与轴向下端之间。更详细地说，翼端部128位于壳体3B内，如图9所示设置在由壳体8隐藏的位置。

图10是示出本发明的第3实施方式的叶轮1B的特性的曲线图。更详细地说，是示出对本发明的叶轮1B(图中的本发明)和不具有翼端部128的现有的叶轮(图中的现有技术)进行比较后的静压-风量特性(P-Q曲线)的曲线图。根据图10的曲线图，在P-Q曲线的中间区域A2中，喘振变大，成为振动、噪音的原因。通过如本发明的叶轮1B那样设置翼端部128，与壳体3的内周部之间的通风阻力变大，不容易产生逆流。其结果是，能够减小图10的P-Q曲线中的引起喘振的区域。

另外，翼端部128的长度越长，越能够减小引起喘振的区域，但当翼端部128的长度过长时，沿送风方向的风的流动也被妨碍，送风能力降低。通过使翼端部128的长度位于叶轮杯11B的轴向上端与轴向下端之间，能够取得喘振和送风能力的平衡。

本发明能够适用于例如搭载于冰箱的轴流风扇。

Claims (11)

1.一种轴流风扇，其具有：

马达，其具有沿上下方向延伸的中心轴线；以及

叶轮，其具有多个叶片，并且该叶轮以所述中心轴线为中心通过所述马达的旋转而产生空气的流动，

所述马达具有：

定子部；以及

转子部，其与所述定子部对置地进行旋转，

所述叶轮具有固定于所述转子部的叶轮杯，

所述叶轮杯具有：

顶板部，其在与所述中心轴线交叉的方向上扩展；以及

侧面部，其从所述顶板部向下方延伸，

所述叶片从所述侧面部向径向外侧延伸，

所述叶片具有位于旋转方向最后方的后缘部和位于旋转方向最前方的前缘部，

其特征在于，

所述叶片从所述后缘部朝向所述前缘部从下方向上方倾斜，

所述前缘部位于比所述顶板部靠上侧的位置，

在所述前缘部与所述叶轮杯之间配置有壁部。

2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，

所述壁部的朝向径向内侧的面呈沿周向弯曲的形状。

3.根据权利要求1或2所述的轴流风扇，其特征在于，

所述壁部的朝向径向外侧的面与所述叶轮杯的所述侧面部在轴向上共面地延伸。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的轴流风扇，其特征在于，

所述叶片具有：

薄壁部，其轴向长度短；

厚壁部，其在所述前缘部侧且轴向长度比所述薄壁部长；以及

台阶部，其连接所述厚壁部和所述薄壁部。

5.根据权利要求4所述的轴流风扇，其特征在于，

所述厚壁部的轴向长度随着从所述壁部朝向所述叶片的外缘部而变短。

6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的轴流风扇，其特征在于，

该轴流风扇还具有壳体，该壳体配置在比所述叶轮靠径向外侧的位置，

在所述叶片的外缘部的所述后缘部侧具有朝向轴向的下方向延伸的翼端部。

7.根据权利要求6所述的轴流风扇，其特征在于，

从侧面观察所述叶轮时，所述翼端部位于所述叶轮杯的轴向上端与轴向下端之间。

8.根据权利要求2或7所述的轴流风扇，其特征在于，

所述顶板部具有向轴向下侧凹陷的槽，

所述槽配置在比所述壁部的朝向径向内侧的面靠径向内侧的位置。

9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的轴流风扇，其特征在于，

该轴流风扇还具有壳体，该壳体配置在比所述叶轮靠径向外侧的位置，

所述壳体具有：

马达基座部，其对所述马达进行支承；

框架部，其位于比所述马达基座部靠径向外侧的位置；以及

连接肋，其连接所述马达基座部和所述框架部，

所述框架部具有内壁部和外壁部，

该内壁部在上侧设置有进气口，在下侧设置有排气口，并且内侧供空气流动，

该轴流风扇设置有第1肋，该第1肋与所述内壁部和所述外壁部连接，并且从所述连接肋沿与所述连接肋相同的方向延伸。

10.根据权利要求9所述的轴流风扇，其特征在于，

所述外壁部包含互相呈直角连接的第1边和第2边，

从轴向观察时，从第1边垂直延伸的第2肋与所述连接肋连接。

11.根据权利要求10所述的轴流风扇，其特征在于，

从轴向观察时，从所述第2边垂直延伸的第3肋与所述内壁部连接。

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