專利名稱：用于為電機(jī)輸送泠空氣的徑向風(fēng)機(jī)葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于為電機(jī)輸送冷空氣的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，它有許多沿著風(fēng)機(jī)葉輪圓周設(shè)置的風(fēng)機(jī)葉片，葉片具有圓弧形的葉片端部，它們各自在其徑向內(nèi)邊上與風(fēng)機(jī)葉輪內(nèi)圓周上的切線夾有第一個(gè)角，并在其徑向外邊上與風(fēng)機(jī)葉輪外圓周上的切線夾有第二個(gè)角。
背景技術(shù)：
在大多數(shù)設(shè)計(jì)成徑向風(fēng)機(jī)的，由板制成的，用于為電機(jī)輸送冷空氣的風(fēng)機(jī)中減小運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪聲是一個(gè)永恒的要求。在輸送冷空氣時(shí)風(fēng)機(jī)葉片部位的渦流噪聲和其它噪聲一起對于整個(gè)風(fēng)機(jī)的噪聲發(fā)展起著巨大的作用。
在一個(gè)發(fā)電機(jī)里冷風(fēng)流在風(fēng)機(jī)部位受到強(qiáng)烈干擾。用于阻止渦流的最重要的構(gòu)件是軸承端蓋的斜撐和肋條、軸承端蓋在對著風(fēng)機(jī)那邊的表面、散熱冷鐵和在非驅(qū)動(dòng)端上的線路連接板以及繞組外伸段。
風(fēng)機(jī)葉片的最重要幾何參數(shù)是葉片端的入口角β1和出口角β2。圖4敘述了圓弧形風(fēng)機(jī)葉片端部18的入口角β1和出口角β2的定義。入口角β1定義為葉片端部18的徑向內(nèi)邊和葉輪內(nèi)圓周20上的一個(gè)切線22之間的夾角。出口角β2定義為葉片端部18的徑向外邊和葉輪外圓周24上的一個(gè)切線26之間的夾角。風(fēng)機(jī)葉片16的圓弧形葉片端部18通過給出這兩個(gè)夾角β1和β2就明確地規(guī)定了。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)按權(quán)利要求1所述的按照本發(fā)明的裝置以背景技術(shù)為基礎(chǔ)如下構(gòu)成選擇第二個(gè)夾角β2比第一個(gè)夾角β1大75％以上，以便在風(fēng)機(jī)葉輪運(yùn)行時(shí)最小化風(fēng)機(jī)葉片部位里的渦流噪聲。本發(fā)明的構(gòu)思是通過改善風(fēng)機(jī)的流動(dòng)力學(xué)效率來減小渦流噪聲。為此角度β1和β2的選擇應(yīng)保證風(fēng)機(jī)的比噪聲最小。比噪聲是指單位冷空氣流量(kühlluftdurchsatz)的風(fēng)機(jī)噪聲。
用權(quán)利要求2或4所述的措施就可以得到風(fēng)機(jī)比噪聲的特別低的值。
按權(quán)利要求3或者5所述的入口角和出口角的值尤其證實(shí)為有利的。
權(quán)利要求6的措施的優(yōu)點(diǎn)在于使人的聽覺感到不舒服的噪聲進(jìn)一步大大減小了。
用權(quán)利要求7所述的措施可以簡單而有效地使風(fēng)機(jī)葉輪的振幅譜在對應(yīng)于葉片數(shù)的等級時(shí)為最小。因而就實(shí)現(xiàn)了就噪聲發(fā)展而言的有利的性能。
進(jìn)一步還證實(shí)了不均勻度是風(fēng)機(jī)葉輪的噪聲性能的一個(gè)重要的影響參數(shù)，其中在權(quán)利要求8所述范圍里的值則有助于實(shí)現(xiàn)特別有利的聲音特性。
按權(quán)利要求9所述的風(fēng)機(jī)葉輪的設(shè)計(jì)方案蓋住了常常使用的風(fēng)葉葉輪的結(jié)構(gòu)，在這些結(jié)構(gòu)中按本發(fā)明的解決辦法是特別有利的。
為在一種由一個(gè)沖壓彎曲零件構(gòu)成的風(fēng)機(jī)中葉片的數(shù)量和不均勻度的大小由于加工原因是受到限制的，因而在權(quán)利要求10所述的風(fēng)機(jī)葉輪中按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)起到一種特別大的作用。


以下根據(jù)附圖對本發(fā)明再詳細(xì)加以說明。
所示為圖1按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)徑向風(fēng)機(jī)葉輪的示意立體圖；圖2圖1所示風(fēng)機(jī)葉輪的一個(gè)俯視圖；圖3用于表示按照本發(fā)明的入口角β1和出口角β2的角度范圍的角度圖；圖4用于說明在一種圓弧形葉片端部的入口角β1和出口角β2的定義的圖；圖5一個(gè)風(fēng)機(jī)葉輪的兩種按照本發(fā)明特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)的簡圖(a)和(b)；圖6該圖示出基于一系列不同的入口角β1的一個(gè)參照風(fēng)機(jī)的比噪聲，表示為出口角β2的函數(shù)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)通常用10表示的徑向風(fēng)機(jī)葉輪的立體視圖，圖2表示圖1所示風(fēng)機(jī)葉輪10的俯視圖。
風(fēng)機(jī)葉輪10由薄板制成的一種沖壓彎曲件制成。它可以例如以本身已經(jīng)知道的方式通過一個(gè)未示出的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而且為此具有一個(gè)中心孔12用于固定住一個(gè)未表示出的機(jī)器主軸。在一個(gè)有中心孔12的盤狀零件14上，徑向沿著圓周布置有指向外的風(fēng)機(jī)葉片16，它在軸向具有葉片端部18。垂直于軸向方向，葉片端部18基本上呈圓弧形伸展于葉輪的內(nèi)圓周20和外圓周24之間。
在圖1和2所示實(shí)施例中表示的一個(gè)徑向風(fēng)機(jī)具有N＝10個(gè)葉片。如以下進(jìn)一步敘述的那樣，風(fēng)機(jī)葉片16沿著葉輪圓周為不等間距布置，以便進(jìn)一步減小運(yùn)行時(shí)的噪聲。兩種不同的風(fēng)機(jī)葉片在圖2中以其簡化的結(jié)構(gòu)表示出，以便可以明顯地看到葉片端部181和182的入口角β1和出口角β2。風(fēng)機(jī)葉輪運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向用箭頭28表示。
以下的入口角β1和出口角β2的角度范圍已經(jīng)證實(shí)為對降低噪聲特別有利的(A)β1＝25°...35°和β2＝45°...70°以及(B)β1＝5°...15°和β2＝75°...85°這兩個(gè)范圍在圖3角度圖上用標(biāo)號30(范圍A)或標(biāo)號22(范圍B)表示。
用一種具有入口角β1＝30°和出口角β2＝65°的風(fēng)機(jī)葉輪的試驗(yàn)已經(jīng)得到了特別良好的結(jié)果。這種角度組合在圖3中用標(biāo)號34標(biāo)出。圖5(a)表示了一種對應(yīng)所設(shè)計(jì)的葉輪的一個(gè)簡圖，在這葉輪中只表示出了葉片端18。
用另外一種入口角β1＝10°，出口角β2＝80°的葉輪同樣也可以得到特別良好的結(jié)果。這種葉輪的角度組合在圖3中用標(biāo)號36標(biāo)出并簡化表示于圖5(b)中。
圖6表示了風(fēng)機(jī)比噪聲的測試結(jié)果圖表，分別相對于一種參考風(fēng)機(jī)(縱座標(biāo)等于0)的噪聲發(fā)展。該圖表示了入口角為β1＝10°(標(biāo)號40)、β1＝20°(標(biāo)號42)、β1＝30°(標(biāo)號44)、β1＝50°(標(biāo)號46)以及β1＝70°(標(biāo)號48)時(shí)隨出口角β2而變化的測量曲線。顯然可見，上述入口角和出口角的范圍分別相對于參照風(fēng)機(jī)來說使噪聲大大降低。
被認(rèn)為特別有利于降低噪聲的圖5(a)所示β1＝30°和β2＝65°或者圖5(b)所示β1＝10°和β2＝80°的實(shí)施例中的測量點(diǎn)用標(biāo)號54和56標(biāo)注于圖6中。
除了葉片端的幾何設(shè)計(jì)之外，在圖1和2所示的實(shí)施例中為了進(jìn)一步減小噪聲將風(fēng)機(jī)葉片16分成三個(gè)扇段，在這些扇段里葉片間距分別等于相鄰葉片16之間的葉距。然而，在不同扇段里的角度間距是相互不同的。在此，第一個(gè)扇段包括四個(gè)葉片16，它們布置的角度間距tmax＝43.2°，第二個(gè)扇段同樣也包括有四個(gè)葉片16，它們布置的角度間距tmin＝28.8°，第三個(gè)扇段包括有兩個(gè)葉片16，它們以一個(gè)平均角度間距tavg＝36°而布置。
由于風(fēng)機(jī)葉片的不均勻間距，風(fēng)機(jī)所產(chǎn)生的聲音功率分布在不同的頻率上，在振幅譜里那就分布在不同的等級上。風(fēng)機(jī)葉片在圓周上的分布越不均勻，風(fēng)機(jī)噪聲的頻帶就越寬，風(fēng)機(jī)葉輪的聲音功率在此頻帶內(nèi)環(huán)繞分布。
雖然一般來說在不均勻度較大時(shí)風(fēng)機(jī)噪聲被認(rèn)為更適意些，但是不同于零的不均勻度并不自動(dòng)地導(dǎo)致一種更有利的風(fēng)機(jī)噪聲。此處用u＝(tmax-tmin)/tavg來定義不均勻度。
圖2所示葉輪的不均勻度在用上述角度間距時(shí)為u＝0.4。不均勻度的這樣一種值有助于使葉輪具有一種特別有利的聲音性能。這種葉輪在葉片數(shù)的等級、此處為第10等級時(shí)的振幅譜中得出一個(gè)尤其突出的最小值，這按照當(dāng)前的理解是風(fēng)機(jī)輪的一種特別有利的噪聲性能。
本發(fā)明尤其就一些優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了展示和描述，而對專業(yè)人士來說則顯而易見的是，可以在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)上作些改變，但并不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍。相應(yīng)地本發(fā)明的公開不應(yīng)該受到局限的。相反，本發(fā)明的公開應(yīng)該闡明在以下權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.用于為電機(jī)輸送冷空氣的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，它有許多沿著風(fēng)機(jī)葉輪(10)的圓周而設(shè)置的風(fēng)機(jī)葉片(16)，葉片端部(18)為圓弧形，這些葉片分別在其徑向內(nèi)邊處與葉輪(10)的內(nèi)圓周(20)上的切線(22)夾有第一個(gè)角(β1)，并在其徑向外邊上與風(fēng)機(jī)葉輪(10)的外圓周(24)上的切線(26)夾有第二個(gè)角(β2)，其特征在于，一第二個(gè)角(β2)比第一個(gè)角(β1)大75％以上，以便在風(fēng)機(jī)葉輪(10)運(yùn)行時(shí)最小化風(fēng)機(jī)葉片(16)部位處的渦流噪聲。
2.按權(quán)利要求1所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，第一個(gè)角(β1)在25°和35°之間，第二個(gè)角(β2)在45°和70°之間。
3.按權(quán)利要求2所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，第一個(gè)角(β1)約為30°，第二個(gè)角(β2)約為65°。
4.按權(quán)利要求1所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，第一個(gè)角(β1)在5°和15°之間，第二個(gè)角(β2)在75°和85°之間。
5.按權(quán)利要求4所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，第一個(gè)角(β1)約為10°，第二個(gè)角(β2)約為80°。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，-沿著葉輪圓周布置的風(fēng)機(jī)葉片(16)分成多個(gè)葉片扇段，其中-在相鄰風(fēng)機(jī)葉片(16)之間的角度間距在每個(gè)葉片扇段內(nèi)相等，并且-在不同葉片扇段內(nèi)的角度間距相互不同。
7.按上述權(quán)利要求之一所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，-風(fēng)機(jī)葉片(16)分成剛好三個(gè)葉片扇段，-在相鄰風(fēng)機(jī)葉片(16)之間的角度間距在第一個(gè)葉片扇段內(nèi)具有最大的間距(tmax)，-在相鄰風(fēng)機(jī)葉片(16)之間的角度間距在第二個(gè)葉片扇段內(nèi)具有最小間距(tmin)，-在相鄰風(fēng)機(jī)葉片(16)之間的角度間距在第三個(gè)葉片扇段內(nèi)具有一個(gè)平均間距(tavg)，它等于最大間距(tmax)和最小間距(tmin)之和的一半；而且-第一個(gè)葉片扇段內(nèi)和第二個(gè)葉片扇段內(nèi)的葉片(16)數(shù)量相同。
8.按權(quán)利要求7所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，選擇最大間距(tmax)和最小間距(tmin)的值應(yīng)使不均勻度u＝2×(tmax-tmin)/(tmax+tmin)在0.35和0.55之間，優(yōu)選為大約0.4。
9.按上述權(quán)利要求之一所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，風(fēng)機(jī)葉輪(10)具有九個(gè)至十二個(gè)葉片，優(yōu)選地使風(fēng)機(jī)葉片(16)的數(shù)量等于10。
10.按上述權(quán)利要求之一所述的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，其特征在于，風(fēng)機(jī)葉輪(10)是由薄板制成的沖壓彎曲件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于為電機(jī)輸送冷空氣的徑向風(fēng)機(jī)葉輪，它有許多沿著風(fēng)機(jī)葉輪(10)的圓周設(shè)置的風(fēng)機(jī)葉片(16)，葉片具有圓弧形的葉片端部(18)，它們在徑向內(nèi)邊上與風(fēng)機(jī)葉輪(10)的內(nèi)圓周(20)上的切線(22)夾有第一個(gè)夾角(β1)，在其徑向外邊上與風(fēng)機(jī)葉輪(10)的外圓周(24)上的切線(26)夾有第二個(gè)角(β2)，按照本發(fā)明規(guī)定第二個(gè)夾角(β2)選擇比第一個(gè)夾角(β1)大75％或更多，以便在風(fēng)機(jī)葉輪(10)運(yùn)行時(shí)最小化風(fēng)機(jī)葉片(16)處的渦流噪聲。
文檔編號H02K9/04GK1650106SQ03809684
公開日2005年8月3日 申請日期2003年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者H·布勞恩 申請人:羅伯特-博希股份公司