專利名稱：離心式風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離心式風(fēng)扇，更具體的是涉及這樣一種離心式風(fēng)扇，其展開角度可以改變而不用增加渦殼(scroll housing)的整體寬度，由此提高吹風(fēng)能力并降低噪音。
背景技術(shù)：
通常，被稱作“熱風(fēng)扇”的用于發(fā)熱的離心式風(fēng)扇廣泛用于包括液晶顯示屏(LCD)投影儀的家用電器中。如圖1所示，離心式風(fēng)扇包括由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪11，和用于將由葉輪11吸入的空氣導(dǎo)向出口12b以將空氣排放到外界的渦殼12。
葉輪11包括肋11b和多個(gè)由該肋11b支撐的葉片11a，并且連接到電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)部件上。渦殼12被設(shè)計(jì)成借助喇叭口13的引導(dǎo)，通過穿過渦殼前表面形成的入口12a，將空氣吸入渦殼中，然后沿著從截止部分?jǐn)U展的路徑通過出口12b將空氣排放到外界。即，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)連接到致動(dòng)部件的葉輪11時(shí)，空氣通過入口12a被吸入渦殼12中，沿著渦殼12的逐漸擴(kuò)展的路徑行進(jìn)，并通過出口12b排放到外界。
在此，由于離心式風(fēng)扇10產(chǎn)生的噪音和流速根據(jù)渦殼12的設(shè)計(jì)而變化，所以已經(jīng)研發(fā)了具有低噪音和高流速的渦殼的設(shè)計(jì)。
圖1中，θ0表示形成渦殼50外周邊的曲面終止部分的基準(zhǔn)角，θc表示截止部分(C)的位置角，且θx表示葉輪11自基準(zhǔn)角(θ0)沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)的角度。
圖2是示出渦殼利用阿基米德螺線(Archimedean scroll curve)進(jìn)行設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖。圖3是渦殼利用阿基米德螺線進(jìn)行設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的示意性正視圖。圖4是示出渦殼利用指數(shù)螺線(exponential scroll curve)進(jìn)行設(shè)計(jì)的另一個(gè)傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖。
如圖2和4所示，傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的渦殼12分為兩類，即，一類利用阿基米德螺線(A)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而另一類利用指數(shù)螺線(B)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
首先，將要參照圖2和3描述利用阿基米德螺線(A)設(shè)計(jì)渦殼12外徑的方法。該渦殼12具有這種結(jié)構(gòu)，即當(dāng)確定了葉輪11的半徑(R0)時(shí)，渦殼12的曲率半徑(Rθ)與基于平均速度公式的角度(θ)成比例。在渦殼12的展開角由α表示的情況下，在指定角度(θx)處的渦殼12的曲率半徑(Rθ)通過下列等式計(jì)算。
tan(α)=[Rθ-(R0+CC)2π(R0+CC)(θX-θC360)]]]>Rθ=(R0+Cc)+tan(α)[2π(R0+Cc)(θx-θc360)]]]>Rθ=(R0+Cc)+[1+tan(α)π(θx-θc180)]]]>這里，R0表示葉輪11的半徑(mm)，θx表示指定角度(°)，Cc表示截止部分的分離長度(cleavage)(mm)，而θc表示截止部分的位置角(°)。
然后，參照圖4，將要描述利用指數(shù)螺線(E)設(shè)計(jì)渦殼12外徑的方法。渦殼12具有這種結(jié)構(gòu)，即，渦殼的曲率半徑(Rθ)基于自由渦流公式(freevortex formula)而指數(shù)增加。在渦殼12的展開角度由α表示的情況下，在指定角度(θx)處的渦殼12的曲率半徑(Rθ)通過下列等式計(jì)算。
Rθ=(R0+Cc)×e[tan(α)πθx-θc180]]]>這里，在圖2所示的阿基米德螺線(A)中，渦殼12的寬度(W)是當(dāng)其曲率半徑是180°時(shí)的渦殼12的寬度(w180)和當(dāng)其曲率半徑是360°時(shí)的渦殼12的寬度(w360)的總和。因而，當(dāng)葉輪11的半徑(R0)得以確定且渦殼12的寬度(W)恒定時(shí)，渦殼12的展開角度(α)受到上述等式限制。
即，在將葉輪11的半徑(R0)設(shè)定為40mm時(shí)，截止部分的分離長度(Cc)設(shè)定為5mm，截止部分的位置角(θc)設(shè)定為90°，且渦殼12的寬度(W)設(shè)定為115mm，利用阿基米德螺線(A)設(shè)計(jì)的渦殼12的最大展開角(α)是5.053°，w180是51.2501mm，而w360是63.7503mm。
另一方面，利用指數(shù)螺線(E)設(shè)計(jì)的渦殼12的最大展開角(α)是4.3334°，w180是50.6882mm，而w360是64.3123mm。
由于當(dāng)葉輪11的半徑(R0)和截止部分的分離長度(Cc)被確定且渦殼12的寬度(W)恒定時(shí)，傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的渦殼12的最大展開角(α)是恒定的，所以傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的葉輪11的半徑(R0)和渦殼12截止部分的分離長度(Cc)必須減小，以便增加展開角(α)，其會影響流速。但是，這種設(shè)計(jì)引發(fā)了問題，諸如氣流量降低且噪音增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，鑒于上述問題提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種離心式風(fēng)扇，其中渦殼外周邊的曲率半徑從截止部分的位置角到指定部分的展開角逐漸減小，而且渦殼外周邊的曲率半徑從上述指定部分到排氣部分的展開角逐漸增大，由此提高了吹風(fēng)能力并降低噪音。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，上述和其他目的可以通過提供這種離心式風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)，其中渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從用作吸氣部分的截止部分的位置角到在氣流方向上自該截至部分的指定部分逐漸減小，而且渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從上述指定部分到排氣部分逐漸增大。
優(yōu)選的是，具有減小的展開角的區(qū)域可以設(shè)定成從截止部分的位置角到自基準(zhǔn)角(θ0)的180°±10°角度的位置，所述該位置是渦殼外周邊曲面終止處。
優(yōu)選的是，增大的展開角可以設(shè)定成和由阿基米德螺線確定的展開角相等，或者大于由阿基米德螺線確定的展開角。
此外，優(yōu)選的是，增大的展開角可以設(shè)定成和由指數(shù)螺線確定的展開角相等。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了這樣一種離心式風(fēng)扇，其中渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從用作吸氣部分的截止部分的位置角到在氣流方向上自截止部分的指定部分逐漸減小。
由于本發(fā)明的離心式風(fēng)扇，其中在甚少影響流速和噪音的吸入?yún)^(qū)域中的展開角逐漸減小，而在排氣區(qū)域中的展開角逐漸增大，離心式風(fēng)扇確保了最大的排氣路徑，由此由于排氣區(qū)域增大的尺寸導(dǎo)致增大從被排流體速度向壓力簡便轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的流速。此外，由于本發(fā)明離心式風(fēng)扇的截止部分產(chǎn)生的噪音保持和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇相同的水平，從而在相同流速下降低噪音。


本發(fā)明的這些和/或其他目的、特征和其他優(yōu)點(diǎn)將從結(jié)合附圖的下述詳細(xì)說明中更加清楚地理解，附圖中圖1是傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的示意性正視圖；圖2是說明渦殼利用阿基米德螺線設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖；圖3是渦殼利用阿基米德螺線設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的示意性正視圖；圖4是渦殼利用指數(shù)螺線設(shè)計(jì)的另一種傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖；圖5是渦殼根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的離心式風(fēng)扇的示意性正視圖；圖6是說明渦殼根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的離心式風(fēng)扇的展開角和渦殼根據(jù)阿基米德螺線設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖；圖7是比較說明本發(fā)明離心式風(fēng)扇和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的靜壓力、流速和轉(zhuǎn)速的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各優(yōu)選實(shí)施例。
盡管本發(fā)明可以包括離心式風(fēng)扇的幾個(gè)實(shí)施例，但是下面將要描述離心式風(fēng)扇的最優(yōu)選的實(shí)施例。離心式風(fēng)扇的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的相同，由此將省略對其詳細(xì)說明。
圖5是渦殼根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的離心式風(fēng)扇的示意性正視圖。圖6是說明渦殼根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的離心式風(fēng)扇的展開角和渦殼根據(jù)阿基米德螺線設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的展開角的曲線圖。
如圖5和6所示，根據(jù)本發(fā)明的離心式風(fēng)扇包括由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪50，以及用于將由葉輪50吸入的空氣導(dǎo)向出口60a并將空氣通過出口60a排放到外界的渦殼60。
具體地，當(dāng)沿著氣流方向，從在形成渦殼60外周邊曲面終止的部分處的基準(zhǔn)角(θ0)設(shè)定指定角度(θx)時(shí)，形成渦殼60外周邊的曲線(P)根據(jù)角度(θx)而不同地改變展開角(α1和α2)。更具體地，渦殼60外周邊的曲率半徑(Rθ)的展開角(α1)從用作吸氣部分的截止部分的位置角(θc)到在葉輪50旋轉(zhuǎn)方向上自該截至部分的一指定部分逐漸減小，而從該指定部分到排氣部分的渦殼60外周邊的曲率半徑(Rθ)的展開角(α2)逐漸增大。
也就是，在形成渦殼60外周邊的曲線(P)中，減小的展開角(α1)設(shè)定成從形成渦殼60外周邊的曲面終止的截止部分的位置角(θc)到從基準(zhǔn)角(θ0)的180°±10°角度的位置的區(qū)域，而增大的展開角(α2)設(shè)定成和由阿基米德螺線(A)或指數(shù)螺線(E)確定的展開角相同，或者大于由圖6所示的由阿基米德螺線(A)確定的展開角(α)。
因而，由于在本發(fā)明離心式風(fēng)扇的葉輪50被設(shè)計(jì)成葉輪50在任何部分都具有相同半徑的條件下，渦殼60的從截止部分的位置角(θc)到自基準(zhǔn)角(θ0)大約180°角度位置的展開角(α1)逐漸減小，所以葉輪50外徑和渦殼60在截止部分的曲面之間的分離長度(Cc)最大，而葉輪50外徑和渦殼60在自基準(zhǔn)角(θ0)大約180°角度部分的曲面之間的分離長度(Cc′)最小。此外，由于渦殼60在180°-360°角度區(qū)域中的展開角(α2)設(shè)定得大于由阿基米德螺線(A)確定的展開角(α)，所以如圖6所示的展開角(α2)的斜率快速增加。
下表比較性地陳述了由阿基米德螺線(A)和指數(shù)螺線(E)設(shè)計(jì)的渦殼外周邊的曲率半徑，以及由本發(fā)明的曲線(P)設(shè)計(jì)的渦殼外周邊的曲率半徑。



渦殼60的寬度(W)是當(dāng)渦殼曲率半徑(Rθ)為180°時(shí)的渦殼60的寬度(w180)和當(dāng)渦殼曲率半徑(Rθ)為360°時(shí)的渦殼60的寬度(w360)的總和。因而，當(dāng)葉輪50的半徑(R0)得以確定且渦殼60的寬度(W)恒定時(shí)，渦殼60的曲率半徑(Rθ)的設(shè)計(jì)如上表中所列。
這里，在葉輪50的半徑(R0)設(shè)定為40mm的情況下，截止部分的分離長度(Cc)設(shè)定為5mm，截止部分的位置角(θc)設(shè)定為90°，渦殼60的寬度(W)設(shè)定為115mm，在自基準(zhǔn)角(θ0)大約180°角度部分的分離長度(Cc′)設(shè)定為3mm；當(dāng)曲線(P)的展開角(α2)達(dá)到12.116°時(shí)，寬度(w180)為43mm且寬度(w360)為72mm，其中所述12.116°為兩倍或更多倍傳統(tǒng)阿基米德螺線(A)的展開角(α)(即，5.053°)。
在渦殼60的寬度(W)如上所述受到限制的情況下，葉輪50的半徑(R0)相同，展開角(α1)減小，而展開角(α2)增大。這里，本發(fā)明離心式風(fēng)扇的渦殼60半徑在270°-360°角度范圍內(nèi)的排氣區(qū)域增大到大于傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的渦殼半徑，由此減小了渦殼60中產(chǎn)生氣流損失的區(qū)域的尺寸，所述氣流損失由增大的展開角導(dǎo)致的流速增加作用引起。此外，由于在本發(fā)明離心式風(fēng)扇的渦殼60的截止部分產(chǎn)生的噪音具有和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇相同的水平，由此在相同流速下降低噪音。
圖7是比較說明本發(fā)明的離心式風(fēng)扇和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的靜壓力、流速和轉(zhuǎn)速的曲線圖。在本發(fā)明的離心式風(fēng)扇和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇使用相同葉輪50的情況下，本發(fā)明的離心式風(fēng)扇與傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇相比流速增大(當(dāng)靜壓力(Ps)是零(0)時(shí))。但是，在工作點(diǎn)(P)，兩個(gè)離心式風(fēng)扇的速率是相同的，但是本發(fā)明離心式風(fēng)扇的葉輪的轉(zhuǎn)速(rpm)與傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的相比有所降低。由此，可以理解，在相同流速下，本發(fā)明離心式風(fēng)扇的噪音明顯低于傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇的噪音。
如從上述說明顯而易見，本發(fā)明提供了這樣一種離心式風(fēng)扇，其中在對流速和噪音影響甚小的吸氣區(qū)域中的展開角逐漸減小，而在排氣區(qū)域中的展開角逐漸增大，以確保最大的排氣路徑，由此由于排氣區(qū)域增大的尺寸導(dǎo)致增大從被排流體速度向壓力簡便轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的流速。此外，由于本發(fā)明離心式風(fēng)扇的截止部分產(chǎn)生的噪音保持和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇相同的水平，所以在相同流速下，本發(fā)明離心式風(fēng)扇的噪音降低。
盡管出于示例性目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會意識到，在不脫離所附權(quán)利要求書公開的本發(fā)明的范圍和思想的前提下可以進(jìn)行各種改變、添加和置換。
權(quán)利要求
1.一種離心式風(fēng)扇，其中渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從用作吸氣部分的截止部分的位置角到在氣流方向上自該截止部分的一指定部分逐漸減??；而且渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從所述指定部分到排氣部分逐漸增大。
2.如權(quán)利要求1所述的離心式風(fēng)扇，其中具有減小的展開角的區(qū)域被設(shè)定成從截止部分的位置角到自基準(zhǔn)角(θ0)的180°±10°角度的位置，在該位置渦殼外周邊的曲面終止。
3.如權(quán)利要求2所述的離心式風(fēng)扇，其中增大的展開角設(shè)定成和由阿基米德螺線確定的展開角相等。
4.如權(quán)利要求2所述的離心式風(fēng)扇，其中增大的展開角設(shè)定成大于由阿基米德螺線確定的展開角。
5.如權(quán)利要求2所述的離心式風(fēng)扇，增大的展開角設(shè)定成和由指數(shù)螺線確定的展開角相等。
6.如權(quán)利要求1所述的離心式風(fēng)扇，其中增大的展開角設(shè)定成和由阿基米德螺線確定的展開角相等。
7.如權(quán)利要求1所述的離心式風(fēng)扇，其中增大的展開角設(shè)定成大于由阿基米德螺線確定的展開角。
8.如權(quán)利要求1所述的離心式風(fēng)扇，其中增大的展開角設(shè)定成和由指數(shù)螺線確定的展開角相等。
9.一種離心式風(fēng)扇，其中渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從用作吸氣部分的截止部分的位置角到在氣流方向上自該截止部分的一指定部分逐漸減小。
10.如權(quán)利要求9所述的離心式風(fēng)扇，其中具有減小的展開角的區(qū)域被設(shè)定成從截止部分的位置角到自基準(zhǔn)角(θ0)的180°±10°角度的位置，在該位置渦殼外周邊的曲面終止。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種離心式風(fēng)扇，其中渦殼外周邊的曲率半徑的展開角從用作吸氣部分的截止部分的位置角到在氣流方向上自該截止部分的一指定部分逐漸減?。欢覝u殼外周邊的曲率半徑的展開角從所述指定部分到排氣部分逐漸增大。由此由于排氣區(qū)域尺寸增大導(dǎo)致被排流體速度向壓力簡便轉(zhuǎn)換，并增大流速。此外，由于本發(fā)明離心式風(fēng)扇的截止部分產(chǎn)生的噪音保持和傳統(tǒng)離心式風(fēng)扇相同的水平，所以在相同流速下，本發(fā)明離心式風(fēng)扇的噪音降低。
文檔編號F04D29/44GK1712742SQ20041009622
公開日2005年12月28日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者孫尚范, 宋圣培, 柳湖善 申請人:Lg電子株式會社