專(zhuān)利名稱：高效低噪音軸流風(fēng)扇組件的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明概括地說(shuō)涉及用于產(chǎn)生穿過(guò)汽車(chē)熱交換器的冷卻氣流的氣流發(fā)生器。具體地說(shuō)本發(fā)明涉及一種具有改進(jìn)的葉片結(jié)構(gòu)的軸流風(fēng)扇，該葉片結(jié)構(gòu)與風(fēng)扇馬達(dá)支承件和一上游或下游熱交換器結(jié)合時(shí)可改善風(fēng)扇的效率并降低噪音。
本發(fā)明的技術(shù)背景在最近20年間，前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)的受歡迎程度與日俱增，并風(fēng)行到所出售的新車(chē)的絕大部分都是前輪驅(qū)動(dòng)的程度。至今大家都知道前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛的傳動(dòng)系及發(fā)動(dòng)機(jī)的最有效布置之一是將該傳動(dòng)系和發(fā)動(dòng)機(jī)布置在車(chē)輛的前部，使發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的軸線大致平行于該車(chē)輛的前部并垂直于該散熱器冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸線。然而，這種布置使該風(fēng)扇不再如后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛那樣能直接由發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)機(jī)械連接而驅(qū)動(dòng)了。更具體地，后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛典型地是沿發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的縱向軸線支承該發(fā)動(dòng)機(jī)并與該車(chē)輛的前部垂直，與該散熱器的冷卻風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)軸線平行。
因此，前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛通常用一電動(dòng)機(jī)使該散熱器的冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)。這些電動(dòng)機(jī)由車(chē)輛蓄電池，交流發(fā)電機(jī)提供電能，并在發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間(即交流發(fā)電機(jī)給蓄電池充電時(shí))或在許多場(chǎng)合在發(fā)動(dòng)機(jī)已關(guān)閉停車(chē)后工作。因此，為了保持蓄電池壽命，減少動(dòng)力消耗并防止偶然事故造成的蓄電池放電，重要的是使為這種用途而設(shè)計(jì)的風(fēng)扇對(duì)于施加電動(dòng)機(jī)上的一定能量可產(chǎn)生用于冷卻該散熱器的最大氣流。除保存能之外，提供一種在工作期間很安靜的散熱器風(fēng)扇也是很重要的。
為了減小風(fēng)扇產(chǎn)生的噪音并使空氣更有效地流動(dòng)，已提出了各種罩，風(fēng)扇及風(fēng)扇支承件的設(shè)計(jì)以用于冷卻散熱器及發(fā)動(dòng)機(jī)。這種設(shè)計(jì)中有相對(duì)帶圓筒形環(huán)的散熱器固定的罩組件(風(fēng)扇在該圓筒形環(huán)內(nèi)旋轉(zhuǎn))、有包帶的風(fēng)扇、圓筒形環(huán)和風(fēng)扇包帶的復(fù)合件(這種復(fù)合件可配合改善風(fēng)扇的性能)，及風(fēng)扇電機(jī)支承翼；這些支承翼利用風(fēng)扇及JohnWiley & Sons公司的Wallis，R.Allen于1983年發(fā)表的論文(以后稱論文)“軸向流風(fēng)扇及管”第231-241頁(yè)中所述的那種類(lèi)型的定子結(jié)構(gòu)改變空氣流動(dòng)。
一般說(shuō)來(lái)，該論文公開(kāi)了一種定子設(shè)計(jì)(即散熱器風(fēng)扇支承件)，該定子采用帶有例如美國(guó)專(zhuān)利NO.4548548中所述的那種葉片形的電風(fēng)扇馬達(dá)支承件。如該論文所述“對(duì)某些支承件和/或轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的空氣動(dòng)力學(xué)影響的不充分考慮常常導(dǎo)致產(chǎn)生許多工作問(wèn)題。例如電動(dòng)機(jī)常常裝在一跨過(guò)管道的臺(tái)板上，同時(shí)配裝一個(gè)或多個(gè)徑向剛性板。這些板有限板列被錯(cuò)誤認(rèn)為有平滑氣流作用。然而每個(gè)板的前緣處的氣流分離，將降低風(fēng)扇效率并產(chǎn)生各種下游流動(dòng)問(wèn)題。”(論文第37頁(yè))。
除了利用各處不同的定子支承件設(shè)計(jì)外，還作出各種努力去修改修葉的設(shè)計(jì)，以降低噪音并增加效率。然而，當(dāng)扇葉與翼形件形的定子支承件結(jié)合使用時(shí)仍要求對(duì)扇葉的設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，從而使空氣流過(guò)散熱器，同時(shí)改善其效率并降低噪音。
本發(fā)明的概述本發(fā)明提供一種包括一風(fēng)扇的那種類(lèi)型的氣流發(fā)生器。該風(fēng)扇包括一組徑向伸展的扇葉，該些扇葉之結(jié)構(gòu)構(gòu)成得便于在該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一氣流，其中該氣流的分量之一相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一第一夾角。該氣流發(fā)生器還包括一風(fēng)扇支承件，該支承件具有一中心軸承及一組從該軸承開(kāi)始沿徑向向外伸展的細(xì)長(zhǎng)翼形件。每個(gè)翼形件包括一個(gè)帶有一前緣和一個(gè)處于該前緣下游的后緣的曲線形氣流導(dǎo)流表面。在該前緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線大致構(gòu)成該第一夾角，該尾緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)成一比該第一夾角稍小一點(diǎn)的第二夾角。該風(fēng)扇借助于一合適的軸承及軸組件(諸如電動(dòng)機(jī)軸)支承住并繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
該氣流發(fā)生器的另一種結(jié)構(gòu)形式包括一風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶及一組從該輪轂沿徑向延伸到連接帶的扇葉。每個(gè)扇葉具有一可變的前角，該前角之最大值處于從該輪轂起的第一預(yù)定距離小于該扇葉的長(zhǎng)度的地方，并且每個(gè)扇葉具有一可變的弦長(zhǎng)，該弦長(zhǎng)之最大值處于從該輪轂起的第二預(yù)定距離小于該扇葉長(zhǎng)度的地方。當(dāng)風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該風(fēng)扇產(chǎn)生一相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線成一角度的氣流分量。該氣流發(fā)生器還包括一個(gè)帶有一組從一軸承沿徑向向外伸展的翼形件的風(fēng)扇支承件。每個(gè)翼形件構(gòu)造得便于將一氣流分量導(dǎo)流到基本上與旋轉(zhuǎn)軸線平行的軌跡流動(dòng)。如該第一氣流生器結(jié)構(gòu)一樣，該風(fēng)扇借助于一適當(dāng)?shù)妮S承和諸如電動(dòng)機(jī)中的軸那樣的軸組件支承以便繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明還提供一熱交換器組件，該組件包括一個(gè)由一繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸支承的風(fēng)扇。該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶及一組從該輪轂沿徑向伸展至該圓環(huán)形帶的扇葉。每個(gè)扇葉具有一可變的前角，該前角的最大值處于從該輪轂起扇葉長(zhǎng)度的20％至70％之間的一第一預(yù)定距離處，每個(gè)扇葉具有一可變的弦長(zhǎng)，該弦長(zhǎng)的最大值處于從該輪轂起扇葉長(zhǎng)度的20％至70％之間的一第二預(yù)定距離處。該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一氣流，該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一第一夾角。該氣流發(fā)生器還包括一風(fēng)扇支承件，該支承件具有一中心軸承支承及一組以該軸承支承沿徑向向外伸展的細(xì)長(zhǎng)翼形件。每個(gè)翼形件包括一個(gè)帶有一前緣及一處于該前緣下游的后緣的曲線形氣充導(dǎo)流面，其中在該前緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有第一夾角，而該后緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一小于該第一夾角的第二夾角。該風(fēng)扇支承體相對(duì)該熱交換器支承住，從而將由該風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)流流過(guò)該熱交換器。
該熱交換器組件的另一結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由電動(dòng)機(jī)支承繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇。該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶及8個(gè)從該輪轂起沿徑向伸展至該圓形連接帶的扇葉。每個(gè)扇葉具有一可變前角和一可變弦長(zhǎng)，該前角的最小值處于從該輪轂起該扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的一第一預(yù)定距離處，該弦長(zhǎng)之最大值處于從該輪轂起該扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的一第二預(yù)定距離處。每個(gè)扇葉還包括一個(gè)尾緣，該尾緣具有一沿其延伸至少50％的平面。每個(gè)扇葉的平面都與垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面重合。當(dāng)該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該風(fēng)扇產(chǎn)生一氣流，其中該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一第一夾角。該組件還包括一個(gè)帶有一中心軸承支承和20個(gè)從該軸承支承沿徑向向外伸展的細(xì)長(zhǎng)翼形件的風(fēng)扇支承件。每個(gè)翼形件的長(zhǎng)度大致與該扇葉的長(zhǎng)度相同并包括一個(gè)帶有一前緣和一個(gè)處于該前緣下游的尾緣的曲線形氣流導(dǎo)流面。該曲線形導(dǎo)流面為大致圓弧形的，在該前緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線大致具有第一夾角，該尾緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一小于該第一夾角的第二夾角。該風(fēng)扇支承件位于一熱交換器下游，以便將由該風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)流流過(guò)該熱交換器，并且至少一個(gè)翼形件之形狀是這樣形成的，即可蓋住一個(gè)連接到該電動(dòng)機(jī)上的導(dǎo)電體的上游側(cè)。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是一個(gè)包括一氣流發(fā)生器和熱交換器的熱交換器組件的局部頂視圖；圖2是該包括一風(fēng)扇支承件的氣流發(fā)生器的側(cè)視圖；圖3是該風(fēng)扇支承件的后視圖；圖4是沿圖3中4-4線剖取的定子導(dǎo)流板的剖視圖；圖5是該風(fēng)扇的透視圖；圖6是該風(fēng)扇的前視圖；圖7是沿圖6中7-7線剖取的風(fēng)扇剖視圖；圖8是該風(fēng)扇的后視圖；圖9是表示一風(fēng)扇葉片的取向示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1，一熱交換器組件10包括一熱交換器12和一氣流發(fā)生器14。氣流發(fā)生器14包括一風(fēng)扇16和一風(fēng)扇支承件18。通常，該熱交換器12可是車(chē)輛的散熱器，冷凝器，中冷器或其組合，它們都是于空氣—液體型熱交換。當(dāng)風(fēng)扇16繞其轉(zhuǎn)軸20旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿圖中箭頭標(biāo)出的“車(chē)輛前部”方向相反的方向產(chǎn)生一氣流。這一氣流用于從流過(guò)熱交換器12的液體(防凍液)中帶走熱量。在圖1所示實(shí)施例中，該風(fēng)扇處于熱交換器12的上游。然而根據(jù)采用熱交換器組件10的車(chē)輛的設(shè)計(jì)方案不同，支承件18和風(fēng)扇16也可安裝得便于使氣流經(jīng)抽吸流過(guò)而不是經(jīng)推壓流過(guò)熱交換器12。
參見(jiàn)圖2和3詳細(xì)示出了氣流發(fā)生器14的風(fēng)扇16和風(fēng)扇支承件18的結(jié)構(gòu)形狀。具體地說(shuō)，風(fēng)扇16包括八個(gè)徑向伸展的扇葉22，該些扇葉的結(jié)構(gòu)為便于在該風(fēng)扇16繞旋轉(zhuǎn)軸線20旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生氣流的結(jié)構(gòu)。該氣流包括平行于軸線20及相對(duì)該軸線成一角度的各分量。具體地說(shuō)，該氣流分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線20的夾角的變化范圍處于90°和0°之間。通常，風(fēng)扇16由一軸24及一電動(dòng)機(jī)26的軸承組件支承并可旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選實(shí)施例中，風(fēng)扇16直接裝于風(fēng)扇電機(jī)26的軸上。然而，風(fēng)扇16也可裝在一根與電動(dòng)機(jī)26的軸24無(wú)關(guān)的軸上，并通過(guò)一適合的傳動(dòng)裝置(諸如一皮帶，鏈條或直接連接驅(qū)動(dòng)裝置)由該電動(dòng)機(jī)26供給能量。
風(fēng)扇支承件18包括一中心軸承或電動(dòng)機(jī)支承件28及20個(gè)細(xì)長(zhǎng)的翼形件30，該些翼形件30比扇葉22稍長(zhǎng)一點(diǎn)并在電動(dòng)機(jī)支承件28和外周環(huán)32之間伸展。具體地參照?qǐng)D2所示，該環(huán)32可包括一外周凸緣34和一外周支承凸緣36。該凸緣34與風(fēng)扇16的外周環(huán)38配合，從而使風(fēng)扇支承件18和風(fēng)扇16之間的不希望的氣流分量(即再循環(huán))減小或消除。風(fēng)扇16繞旋轉(zhuǎn)軸線20旋轉(zhuǎn)以致外周環(huán)(帶)32和38相互同心。凸緣36為便于將風(fēng)扇支承件18固定到熱交換器12上而提供地方。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)而參見(jiàn)圖4，其是沿圖3中4-4線剖取的定子翼形件30的剖視圖，該導(dǎo)風(fēng)擋30為曲線形的并具有圓的前緣40和一后緣42。在優(yōu)選實(shí)施例中，在前緣40處的導(dǎo)流面的切線44的正切角為氣流的方向和旋轉(zhuǎn)軸線20之間的夾角46。對(duì)該實(shí)施例的風(fēng)扇16來(lái)說(shuō)，該角度大約為30°。然而，依據(jù)使用場(chǎng)合不同，該角46可處于15～45°之間。在尾緣42處的翼形件30的導(dǎo)流面的切線47相對(duì)軸線20成一比角度46小的角度。在該實(shí)施例的翼形件30來(lái)說(shuō)，該角度處于0～45°范圍內(nèi)，依賴角度46而定。然而，當(dāng)空氣約束不存在問(wèn)題時(shí)，該尾緣42可伸展到緣48處，所以在尾緣42處翼形件30的導(dǎo)向面的切線50相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線20的角度為大約0°，該軸線20為理想的氣流方向的流動(dòng)軌跡。
轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)參見(jiàn)翼形件30的剖面圖所示示例，該翼形件30具有一恒定的厚度并且形狀為由半徑R1和R2限定而成的圓弧形，其中R1和R2之間的差值即為該翼形件30的厚度。
如上所述，該實(shí)施例的氣流發(fā)生器14包括一個(gè)具有一直接支承風(fēng)扇16的軸的電動(dòng)機(jī)。因此，導(dǎo)電體52用于將電能供給電動(dòng)機(jī)26。為了減小由氣流發(fā)生器14產(chǎn)生的噪音，如圖3中局部示出的那樣，空氣動(dòng)力學(xué)蓋30A可是C形的，用于蓋住導(dǎo)電體52的上游側(cè)。這種結(jié)構(gòu)的翼形件30A可減小如果沒(méi)有氣流擋蓋時(shí)可能由導(dǎo)電體52引起的湍流。
參見(jiàn)圖5～8，除L形外周環(huán)38和扇葉22之外，風(fēng)扇16還包括一輪轂54。具體地參見(jiàn)圖8，輪轂54包括成對(duì)的且大致處于扇葉22的前后緣58、60附近的加強(qiáng)梁。扇葉22從輪轂54伸展到環(huán)38，扇葉的這一伸展距離稱為葉長(zhǎng)。使風(fēng)扇16旋轉(zhuǎn)所需的扭矩從輪轂傳遞到扇葉22和環(huán)38。各梁56為該風(fēng)扇提供剛性，這就可幫助減小風(fēng)扇16的振動(dòng)頻率。這種振動(dòng)頻率在風(fēng)扇16工作期間可增加意外的噪音。只為了作為示例，風(fēng)扇16可由20％的G.F.Hydex 4320的聚碳酸脂或礦化和玻璃加強(qiáng)的聚酰胺616(即杜邦公司的Minlon22 C)制成的整體注模件制成。
參見(jiàn)圖9，該圖示出了扇葉22的角度及相關(guān)部分，參見(jiàn)示意性剖面圖。具體地說(shuō)，緣58為前緣，緣60為尾緣。扇葉的剖視圖是相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸線20及平行于該軸線20的理想氣流方向而示出的。扇葉的弦長(zhǎng)C從前58伸展到尾緣60，并且前伸角62為旋轉(zhuǎn)軸線20和從前緣58伸展到尾緣60的連線64之間的夾角。
現(xiàn)在參見(jiàn)圖6和8，各扇葉22相對(duì)輪轂54最好是等間距設(shè)置的。各扇葉22具有可變的前角，弦長(zhǎng)和橫截面形狀與面積。具體地說(shuō)，該前角從輪轂處的70°變化至從輪轂起至扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間(最好是30％)處的最小值50°。轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)看看可變弦長(zhǎng)度，每個(gè)扇葉的最大弦長(zhǎng)度大約為扇葉22的長(zhǎng)度的44％，該長(zhǎng)度為該扇葉的20％和70％之間(例如最好是40％)的距離。輪轂處的弦長(zhǎng)大約為扇葉的長(zhǎng)度的30％，環(huán)38處的弦長(zhǎng)大約為扇葉22的長(zhǎng)度的30％。
參見(jiàn)圖7和8，每個(gè)扇葉22包括一尾緣60，該尾緣60具有一與垂直于風(fēng)扇16的旋轉(zhuǎn)軸線的平面72重合的平面70。該平面70與翼形件30的前緣相配合，從而在風(fēng)扇16與風(fēng)扇支承件18配合工作時(shí)，可改善其性能并降低噪音。最好，平面70沿扇葉22的尾緣60延伸超過(guò)該尾緣60的50％。
僅僅是為了作為示例說(shuō)明可看出，風(fēng)扇16的八個(gè)扇葉22投影于一垂直于旋轉(zhuǎn)軸線20的平面上的面積與各翼形件投影于同一平面上的面積之比大約為3。此外，環(huán)32與一罩相連，該罩與該環(huán)32一起在熱交換器12和風(fēng)扇16之間構(gòu)成基本上封閉的氣流通道。此外，如風(fēng)扇16一樣，風(fēng)扇支承件18也是由20％的G.F.Hydex 4320的聚碳酸脂或等價(jià)物或礦化和玻璃加強(qiáng)的聚酰胺6/6(即杜邦公司的Minlon22C)制成的整體注塑件制成。
再轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)看看扇葉22的具體結(jié)構(gòu)，這些扇葉可具有C4厚度的形狀，該形狀具有一圓弧線，另外還帶有基于一NACA230弧形的鼻形弧拱。這種形式的翼形件的截面可根據(jù)Wallace，R.Allen算出的“軸流風(fēng)扇和管道的翼形件截面數(shù)據(jù)”第425～429頁(yè)中(John wily & Sons公司1983年發(fā)表)所列出的數(shù)據(jù)算出。更具體地說(shuō)，每個(gè)扇葉具有大約八個(gè)從輪轂54伸展至輪緣38的不同C4的截面形狀。為了使這些截面形狀彎曲形成從輪轂54到輪緣38的扇葉，可利用仿形內(nèi)插函數(shù)。當(dāng)然，依據(jù)所要求的精度不同，各扇葉22也可采用8個(gè)以上的不同截面或翼形件結(jié)構(gòu)。另外，每個(gè)扇葉相對(duì)從軸線20徑向伸展的一直線偏置，所以從扇葉22的前緣到該些徑向延伸線的距離大約為扇葉22的總弦長(zhǎng)的5～35％。這種結(jié)構(gòu)可改善風(fēng)扇效率并降低噪音。具體地，按這種方式使扇葉22相對(duì)相關(guān)的徑向伸展直線定位就可優(yōu)化扇葉22相應(yīng)的低壓峰值相對(duì)高壓峰值的位置。
應(yīng)懂得上述說(shuō)明是說(shuō)本發(fā)明的優(yōu)選示意性實(shí)施例，但本發(fā)明并不僅限于所示的及所說(shuō)明的具體形式。例如，L形輪緣38與輪緣32的L形部分相配合以減小風(fēng)扇16和風(fēng)扇支承件18之間的再循環(huán)。然而，這種L形結(jié)構(gòu)可用其它為了減小這種循環(huán)的結(jié)構(gòu)代替。借助于另一示例，該風(fēng)扇可連接到電動(dòng)機(jī)殼體上，此處該電動(dòng)機(jī)軸可固定到支承件28上。因此，該風(fēng)扇可與電機(jī)殼體而不是電機(jī)軸一起旋轉(zhuǎn)。在不脫離由所附的權(quán)利要求所表示的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)下，可在優(yōu)選實(shí)施例的設(shè)計(jì)和布置方面作出其它的替換，修改，變型及刪節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生一流過(guò)一熱交換器的氣流的氣流發(fā)生器，它包括一個(gè)可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括一組徑向伸展的扇葉，該扇葉的結(jié)構(gòu)便于在該風(fēng)扇繞該旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一氣流，其中該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線具有一第一夾角；還包括一風(fēng)扇支承件，該支承件包括一個(gè)用于在該風(fēng)扇和熱交換器之間形成一大致封閉的氣流通道的罩組件，一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地支承該風(fēng)扇的中心支承件和一組從該中心支承件起沿徑向向外延伸的細(xì)長(zhǎng)翼形件，每個(gè)翼形件包括一個(gè)帶有一前緣和一處于該前緣下游的尾緣的曲線形氣流導(dǎo)流面，其中該前緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線大致形成第一夾角，而該后緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線形成一小于該第一夾角的第二夾角。
2.如權(quán)利要求1所述氣流發(fā)生器，其特征在于該些扇葉的截面形狀沿其長(zhǎng)度變化。
3.如權(quán)利要求2所述氣缸發(fā)生器，其特征在于各扇葉片具有一沿其長(zhǎng)度變化的前角。
4.如權(quán)利要求3所述氣流發(fā)生器，其特征在于曲線形導(dǎo)流面為大致圓弧形的并且翼形件的厚度基本上不沿該圓弧變化。
5.如權(quán)利要求4所述氣流發(fā)生器，其特征在于該尾緣的切線大致平行于該旋轉(zhuǎn)軸線。
6.如權(quán)利要求5所述氣流發(fā)生器，其特征在于該翼形件扇葉稍長(zhǎng)一點(diǎn)并且各翼形件之長(zhǎng)度基本上相同。
7.如權(quán)利要求6所述氣流發(fā)生器，其特征在于該風(fēng)扇具有8個(gè)扇葉并且該風(fēng)扇支承件具有20個(gè)翼形件。
8.如權(quán)利要求7所述氣流發(fā)生器，其特征在于各扇葉投影于一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的面積與各翼形件投影于該平面上的面積之比為大約3。
9.如權(quán)利要求1所述氣流發(fā)生器，其特征在于還包括一包含一軸承組件和軸的電動(dòng)機(jī)，其中該軸連接至該風(fēng)扇上而該軸承組件連接至該中心支承上。
10.如權(quán)利要求9所述氣流發(fā)生器，其特征在于該電機(jī)以至少一個(gè)導(dǎo)電體供給電能，并且該支承包括至少一個(gè)蓋住該導(dǎo)電體上游側(cè)的氣體動(dòng)力學(xué)形表面。
11.一氣流發(fā)生器，其包括一個(gè)可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶及一組從該輪轂沿徑向伸展到該圓環(huán)形連接帶的扇葉，每個(gè)扇葉具有可變的前角，該前角的最小值處于從輪轂起小于該扇葉長(zhǎng)度的一第一預(yù)定距離處，每個(gè)扇葉具有一可變弦長(zhǎng)度，該弦長(zhǎng)的最大值處于從該輪轂起小于該扇葉的長(zhǎng)度的一第二預(yù)定距離處，其中當(dāng)該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該風(fēng)扇產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)該旋軸線形成一夾角的氣流分量；還包括一風(fēng)扇支承件，該支承件包括一中心軸承支承及一組從該軸承支承沿徑向向外伸展的翼形件，每個(gè)翼形件的結(jié)構(gòu)構(gòu)成得便于將該氣流的一分量導(dǎo)流到基本上平行于該旋轉(zhuǎn)軸線的流動(dòng)軌跡流動(dòng)；一連接到該風(fēng)扇支承件上的軸承組件及；一連接到該風(fēng)扇上并由該支承該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸承組件旋轉(zhuǎn)地支承的軸。
12.如權(quán)利要求11所述氣流發(fā)生器，其特征在于每個(gè)扇葉包括一個(gè)帶有延伸過(guò)該尾緣的至少50％的平滑面的尾緣，每個(gè)扇葉的平滑表面與一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面重合。
13.如權(quán)利要求11所述氣流發(fā)生器，其特征在于各扇葉繞該輪轂等間距地布置，并且該第一和第二預(yù)定距離為該扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的值。
14.如權(quán)利要求13所述氣流發(fā)生器，其特征在于，該圓環(huán)形連接帶具有一沿一通過(guò)該旋轉(zhuǎn)軸線的平面剖取的L形截面。
15.如權(quán)利要求14所述氣流發(fā)生器，其特征在于該風(fēng)扇支承件包括一個(gè)連接到該些翼形件上并同心地位于該風(fēng)扇的圓環(huán)形連接帶的外側(cè)的圓環(huán)形連接帶。
16.如權(quán)利要求15所述氣流發(fā)生器，其特征在于各翼形件稍長(zhǎng)于各扇葉并且各翼形件的長(zhǎng)度基本相同。
17.如權(quán)利要求16所述氣流發(fā)生器，其特征在于該風(fēng)扇具有8個(gè)扇葉并且該風(fēng)扇支承件具有20個(gè)翼形件。
18.如權(quán)利要求17所述氣流發(fā)生器，其特征在于各扇葉投影于一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的面積與各翼形件投影于該平面上的面積之比為大約3。
19.如權(quán)利要求18所述氣流發(fā)生器，其特征在于還包括一個(gè)包含一軸承組件和軸的電動(dòng)機(jī)，其中該軸承組件連接到該中心軸承支承上。
20.如權(quán)利要求19所述氣流發(fā)生器，其特征在于該電動(dòng)機(jī)從至少一個(gè)導(dǎo)電體供給電能，并且該支承件包括至少一個(gè)蓋住該導(dǎo)電體的上側(cè)的空氣動(dòng)力學(xué)形表面。
21.一熱交換器組件，其包括一個(gè)可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶和一組從該輪轂徑向伸展至該圓環(huán)形連接帶的扇葉，每個(gè)扇葉具有一可變前角及一可變弦長(zhǎng)，該前角的最小值處于從該輪轂起扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的一第二預(yù)定距離處，該弦長(zhǎng)的最大值處于從該輪轂起扇葉長(zhǎng)度的20％至70％之間的一第一預(yù)定距離處，當(dāng)該風(fēng)扇繞該旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該風(fēng)扇產(chǎn)生一氣流，其中該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線形成一第一夾角；一風(fēng)扇支承件，該支承件包括一中心軸承支承和一組從該軸承支承件沿徑向向外延伸的細(xì)長(zhǎng)翼形件，每個(gè)翼形件包括一個(gè)帶有一前緣和一處于該前緣下游的尾緣的曲線形氣流導(dǎo)流面，其中該前緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線大致構(gòu)成該第一夾角，并且該尾緣處的導(dǎo)流面的一切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)成一小于該第一夾角的第二夾角；一熱交換器，該風(fēng)扇支承件相對(duì)該熱交換器支承住，以便將由該風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)流流過(guò)該熱交換器；一連接至該風(fēng)扇支承件上的軸承組件；一連接到該風(fēng)扇上并由該支承該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸承組件旋轉(zhuǎn)地支承的軸。
22.如權(quán)利要求21所述氣流發(fā)生器，其特征在于；各扇葉的截面形狀隨其長(zhǎng)度而變化，并且各扇葉的最大截面積處于從該輪轂起小于各扇葉長(zhǎng)度的第二預(yù)定距離處。
23.如權(quán)利要求22所述組件，其特征在于該曲線形導(dǎo)流面為一大致圓弧形并且翼形件的厚度基本上沿弧線不變。
24.如權(quán)利要求22所述組件，其特征在于該尾緣的切線基本上平行于該旋轉(zhuǎn)軸線。
25.如權(quán)利要求22所述組件，其特征在于各翼形件比各扇葉稍長(zhǎng)一點(diǎn)。
26.如權(quán)利要求25所述組件，其特征在于該風(fēng)扇具有8個(gè)扇葉，而該風(fēng)扇支承件具有20個(gè)翼形件。
27.如權(quán)利要求26所述組件，其特征在于；各扇葉投影于一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的面積與各翼形件投影于該平面上的面積之比為大約3。
28.如權(quán)利要求26所述組件，其特征在于還包括一電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)含有軸承組件和軸，其中該軸承組件連接到該中心軸承支承上。
29.如權(quán)利要求28所述組件，其特征在于該電動(dòng)機(jī)從至少一個(gè)導(dǎo)電體供給電能，并且該支承件包括至少一個(gè)其形狀可以蓋住該導(dǎo)體的上側(cè)的翼形件。
30.如權(quán)利要求29所述組件，其特征在于每個(gè)扇葉包括一個(gè)帶有一平面的尾緣，該平面伸展過(guò)該尾緣的至少50％，每個(gè)扇葉的該平面都與一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面重合。
31.如權(quán)利要求30所述組件，其特征在于該圓環(huán)形連接帶之截面在沿一通過(guò)該旋轉(zhuǎn)軸線的平面剖取時(shí)為L(zhǎng)形。
32.如權(quán)利要求31所述組件，其特征在于該風(fēng)扇支承件包括一個(gè)連接到該翼形件上并同心地處于該風(fēng)扇的圓環(huán)形連接帶的外側(cè)的圓環(huán)形連接帶。
33.一種熱交換器組件，其包括一可繞一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括一輪轂，一圓環(huán)形連接帶和8個(gè)從該輪轂沿徑向伸展到該圓環(huán)形連接帶的扇葉，每個(gè)扇葉具有一可變前角和一可變弦長(zhǎng)，該前角的最小值處于從該輪轂起該扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的一第一預(yù)定距離處，該弦長(zhǎng)的最大值處于從該輪轂起該扇葉長(zhǎng)度的20％和70％之間的一第二預(yù)定距離處，并且每個(gè)扇葉包括一尾緣，該尾緣帶有一伸展過(guò)該尾緣的至少50％的平面，每個(gè)扇葉的該平面都與一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面重合，當(dāng)該風(fēng)扇繞該旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，該風(fēng)扇產(chǎn)生一氣流，其中該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線形成一第一夾角。一風(fēng)扇支承件，其包括一中心軸承支承和20個(gè)從該軸承支承沿徑向向外伸展的細(xì)長(zhǎng)翼形件，每個(gè)翼形件比扇葉稍展一點(diǎn)并包括一個(gè)帶有一前緣和一處于該前緣下游的尾緣的曲線形氣流導(dǎo)流面，其中該曲線形導(dǎo)流面為一大致圓弧形，在該前緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線大致構(gòu)成該第一夾角，而該尾緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線構(gòu)成一小于該第一夾角的第二夾角；一熱交換器，該風(fēng)扇支承件被支承住以便將由該風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)流流過(guò)該熱交換器；一連接到該中心軸承支承件上的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)連接到該風(fēng)扇上并由一支承該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的軸承組件可旋轉(zhuǎn)地支承的軸；至少一個(gè)電連接到該電動(dòng)機(jī)上的導(dǎo)電體，其中至少一個(gè)翼形件之形狀便于蓋住該導(dǎo)體的上游側(cè)。
34.如權(quán)利要求33所述氣流發(fā)生器，其特征在于各扇葉的截面形狀沿其長(zhǎng)度方向是變化的，并且各扇葉的最大截面積處于從該輪轂起小于該扇葉的長(zhǎng)度的第二預(yù)定距離處。
35.如權(quán)利要求34所述組件，其特征在于該風(fēng)扇支承件翼形件的尾緣的切線基本上平行于該旋轉(zhuǎn)軸線。
36.如權(quán)利要求35所述組件，其特征在于各扇葉投影于一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面上的面積與各翼形件投影于該平面上的面積比為大約3。
37.如權(quán)利要求36所述組件，其特征在于該圓環(huán)形連接帶的截面當(dāng)沿一通過(guò)該旋轉(zhuǎn)軸線的平面剖取時(shí)為L(zhǎng)形。
38.如權(quán)利要求37所述組件，其特征在于該風(fēng)扇組件包括一個(gè)連接到各翼形件上并同心地處于該風(fēng)扇的圓環(huán)形連接帶的外側(cè)的圓環(huán)形連接帶。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于產(chǎn)生一流過(guò)一熱交換器的氣流的高效風(fēng)扇和定子結(jié)構(gòu)。該風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn),并包括8個(gè)從輪轂起沿徑向伸展到一圓環(huán)形連接帶的扇葉。每個(gè)扇葉具有一前角和根據(jù)扇葉的跨度變化的弦長(zhǎng)。每個(gè)扇葉還包括一尾緣,該尾緣具有一沿該尾緣伸展的平面。每個(gè)扇葉的該平面都與一垂直于該旋轉(zhuǎn)軸線的平面重合。當(dāng)該風(fēng)扇繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)時(shí),該風(fēng)扇產(chǎn)生一氣流,其中該氣流的一分量相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線形成一第一夾角。該風(fēng)扇支承件具有一中心軸承支承和20個(gè)從該軸承支承沿徑向向外伸展的細(xì)長(zhǎng)翼形件。每個(gè)翼形件具有基本上與扇葉長(zhǎng)度相同的長(zhǎng)度并包括一個(gè)帶有一前緣和一處于該前緣下游的尾緣的曲線形氣流導(dǎo)流面。該曲線形導(dǎo)流面為大致圓弧形的,同時(shí)前緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸大致形成該第一夾角,而該尾緣處的導(dǎo)流面的切線相對(duì)該旋轉(zhuǎn)軸線形成一小于第一夾角的第二夾角。該風(fēng)扇支承件處于該熱交換器的下游,從而將由該風(fēng)扇產(chǎn)生的氣流導(dǎo)流流過(guò)該熱交換器。
文檔編號(hào)F04D29/32GK1189880SQ96194987
公開(kāi)日1998年8月5日 申請(qǐng)日期1996年6月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月23日
發(fā)明者H·卡德維利, E·巴特爾特, J·法爾奧阿, W·加利文 申請(qǐng)人:西門(mén)子電氣有限公司