静叶、叶轮组件及风机的制作方法

1.本技术涉及风机技术领域，尤其涉及一种静叶、叶轮组件及风机。


背景技术：

2.随着当下科学技术的发展，各种各样的风机层出不穷，而风机也被应用在各种领域，如气体输送、负压抽吸及电子产品散热等。在风机的使用过程中，往往需要考虑其降噪性能和能效。
3.在传统的风机分类中，有静叶的风机相比于没有静叶的风机压力提升15％，尤其是在阻力比较大的产品中有静叶的风机应用最广泛，但是传统的具有静叶风机的效率和噪音仍不能使人满意。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术实施例提供了一种静叶、叶轮组件及风机，以提高风机的效率并降低其噪音。
5.本技术第一方面的实施例提供了一种静叶，包括轮毂和多个叶片，多个所述叶片沿所述轮毂的周向均匀且间隔设置，所述叶片具有相对的第一面和第二面，所述叶片的一端与所述轮毂的外周面固定连接，另一端往远离所述轮毂的方向延伸且先往靠近所述第一面的方向弯曲再往靠近所述第二面的方向弯曲：
6.所述叶片由叶根到叶顶方向依次设置有第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面，所述第一截面、所述第二截面、所述第三截面、所述第四截面和所述第五截面沿所述轮毂的径向均匀且间隔设置，所述叶片由所述第一截面至所述第五截面连续且均匀形变；
7.以与所述轮毂的轴线垂直的平面为第一投影平面，以所述轮毂的轴线在所述第一投影平面上的投影为第一基准点，以所述第一面与所述轮毂的外周面的交线在所述第一投影平面上的投影为第二基准点，所述第一基准点和所述第二基准点的连线为第一基准线；
8.所述第一截面与所述第一面的交线在所述第一投影平面上的投影为第一交点，所述第一交点与所述第一基准点的连线为第一交线，所述第一交线与所述第一基准线的夹角为第一扫掠角；
9.所述第二截面与所述第一面的交线在所述第一投影平面上的投影为第二交点，所述第二交点与所述第一基准点的连线为第二交线，所述第二交线与所述第一基准线的夹角为第二扫掠角，所述第二扫掠角大于所述第一扫掠角；
10.所述第三截面与所述第一面的交线在所述第一投影平面上的投影为第三交点，所述第三交点与所述第一基准点的连线为第三交线，所述第三交线与所述第一基准线的夹角为第三扫掠角，所述第三扫掠角大于所述第二扫掠角；
11.所述第四截面与所述第一面的交线在所述第一投影平面上的投影为第四交点，所述第四交点与所述第一基准点的连线为第四交线，所述第四交线与所述第一基准线的夹角
为第四扫掠角，所述第四扫掠角大于所述第三扫掠角；
12.所述第五截面与所述第一面的交线在所述第一投影平面上的投影为第五交点，所述第五交点与所述第一基准点的连线为第五交线，所述第五交线与所述第一基准线的夹角为第五扫掠角，所述第五扫掠角小于所述第四扫掠角；
13.以与所述第一投影平面垂直的平面为第二投影平面，以所述第一投影平面在所述第二投影平面的投影为第二基准线，所述第一截面、所述第二截面、所述第三截面、所述第四截面和所述第五截面在所述第二投影平面上的投影分别具有第一弦、第二弦、第三弦、第四弦和第五弦；
14.所述第一弦与所述第二基准线所夹设的锐角为第一安装角，所述第二弦与所述第二基准线所夹设的锐角为第二安装角，所述第三弦与所述第二基准线所夹设的锐角为第三安装角，所述第四弦与所述第二基准线所夹设的锐角为第四安装角，所述第五弦与所述第二基准线所夹设的锐角为第五安装角，所述第一安装角大于所述第二安装角，所述第二安装角大于所述第三安装角，所述第三安装角等于所述第四安装角，所述第四安装角小于所述第五安装角。
15.在其中一些实施例中，以与所述轮毂同轴的五个圆周面分别为第一切面、第二切面、第三切面、第四切面和第五切面，所述第一切面、所述第二切面、所述第三切面、所述第四切面和所述第五切面沿所述轮毂的径向均匀且间隔设置，所述第一切面、所述第二切面、所述第三切面、所述第四切面和所述第五切面均与所述叶片相交，所述第二切面、所述第三切面、所述第四切面和所述第五切面与所述叶片的相交面分别为所述第一截面、所述第二截面、所述第三截面、所述第四截面和所述第五截面。
16.在其中一些实施例中，所述第一扫掠角的范围为15
°‑
20
°
，所述第二扫掠角的范围为25
°‑
30
°
，所述第三扫掠角的范围为35
°‑
40
°
，所述第四扫掠角的范围为40
°‑
45
°
，所述第五扫掠角的范围为35
°‑
40
°
。
17.在其中一些实施例中，所述第一扫掠角为20
°
，所述第二扫掠角为25
°
，所述第三扫掠角为40
°
，所述第四扫掠角为40
°
，所述第五扫掠角为35
°
。
18.在其中一些实施例中，所述第一安装角的范围为72
°‑
75
°
，所述第二安装角的范围为69
°‑
72
°
，所述第三安装角的范围为63
°‑
65
°
，所述第四安装角的范围为63
°‑
65
°
，所述第五安装角的范围为66
°‑
69
°
。
19.在其中一些实施例中，所述第一安装角为72
°
，所述第二安装角为69
°
，所述第三安装角为65
°
，所述第四安装角为65
°
，所述第五安装角为69
°
。
20.在其中一些实施例中，所述叶片在所述第一截面、所述第二截面、所述第三截面、所述第四截面和所述第五截面的最大厚度分别为t1、t1、t2、t3、 t4和t5，t1》t2》t3＝t4《t5。
21.在其中一些实施例中，所述叶片的厚度范围为2.3mm-2.8mm。
22.本技术第二方面的实施例提供了一种叶轮组件，所述叶轮组件包括：
23.安装座，所述安装座上设置有安装孔；
24.如第一方面所述的静叶，所述静叶固定设置在所述安装孔内；及
25.动叶，所述动叶可转动地设置在所述安装孔内，所述动叶与所述静叶同轴设置。
26.本技术第三方面的实施例提供了一种风机，所述风机包括动力装置和如第二方面
所述的叶轮组件，所述动力装置与所述叶轮组件中的所述动叶转动连接。
27.本技术实施例提供的静叶，有益效果在于：由于第二扫掠角大于第一扫掠角，第三扫掠角大于第二扫掠角，第四扫掠角大于第三扫掠角，第五扫掠角小于第四扫掠角，且第一安装角大于第二安装角，第二安装角大于第三安装角，第三安装角等于第四安装角，第四安装角小于第五安装角，所以可以减弱静叶的轮缘附近的气流冲击损失，改善静叶的流场分布，从而提升了叶轮的性能，提高了效率，降低了噪音。
28.本技术之叶轮组件，通过设置第二扫掠角大于第一扫掠角，第三扫掠角大于第二扫掠角，第四扫掠角大于第三扫掠角，第五扫掠角小于第四扫掠角，且第一安装角大于第二安装角，第二安装角大于第三安装角，第三安装角等于第四安装角，第四安装角小于第五安装角，减弱了静叶的轮缘附近的气流冲击损失，改善了静叶的流场分布，从而提升了叶轮组件的性能，提高了效率，降低了噪音。
29.本技术实施例提供的风机，在使用过程中效率较高，噪音较小。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1是本技术其中一个实施例中叶轮组件的结构示意图；
32.图2是图1所示的叶轮组件的另一视角的结构示意图；
33.图3是图1所示的静叶的结构示意图；
34.图4是图3所示的静叶的主视图；
35.图5是图3所示的静叶的仰视图；
36.图6是图1所示的风机与传统的风机的噪音能效对比图；
37.图7是图1所示的静叶的压力分布仿真图；
38.图8是图1所示的风机在其安装角取上下限时的噪音能效对比图。
39.图中标记的含义为：
40.10、叶轮组件；11、安装座；111、安装孔；12、静叶；121、轮毂；122、叶片；1221、第一面；1222、第二面；123、第五弦；13、动叶；20、第一切面； 30、第二切面；40、第三切面；50、第四切面；60、第五切面；70、第一基准线；80、第二基准线。
具体实施方式
41.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图即实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
42.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
43.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.为了说明本技术的技术方案，下面结合具体附图及实施例来进行说明。
45.请参考图1和图2，本技术实施例提供了一种风机，风机包括动力装置(图未示)和叶轮组件10，叶轮组件10包括安装座11、静叶12和动叶13，动力装置与叶轮组件10中的动叶13转动连接。
46.可以理解，动力装置可以包括电机和必要的传动零件，用于带动叶轮组件 10的动叶13转动。
47.安装座11上设置有安装孔111，用于容纳静叶12和动叶13。
48.静叶12固定设置在安装孔111内，动叶13可转动地设置在安装孔111内，动叶13与静叶12同轴设置。
49.请一并参考图3和图4，静叶12包括轮毂121和多个叶片122，多个叶片 122沿轮毂121的周向均匀且间隔设置，叶片122具有相对的第一面1221和第二面1222，叶片122的一端与轮毂121的外周面固定连接，另一端往远离轮毂 121的方向延伸且先往靠近第一面1221的方向弯曲再往靠近第二面1222的方向弯曲，以形成大致为“s”形的轮廓。
50.叶片122由叶根到叶顶方向依次设置有第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面，第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面沿轮毂121的径向均匀且间隔设置，叶片122由第一截面至第五截面连续且均匀形变，以确定叶片122的形状。
51.本实施例中，第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面的位置和形状可以通过如下方式确定：以与轮毂121同轴的五个圆周面分别为第一切面20、第二切面30、第三切面40、第四切面50和第五切面60，第一切面 20、第二切面30、第三切面40、第四切面50和第五切面60沿轮毂121的径向均匀且间隔设置，第一切面20、第二切面30、第三切面40、第四切面50和第五切面60均与叶片122相交，第二切面30、第三切面40、第四切面50和第五切面60与叶片122的相交面分别为第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面。
52.以与轮毂121的轴线垂直的平面为第一投影平面，以轮毂121的轴线在第一投影平面上的投影为第一基准点，以第一面1221与轮毂121的外周面的交线在第一投影平面上的投影为第二基准点，第一基准点和第二基准点的连线为第一基准线70。
53.其中，第一截面与第一面1221的交线在第一投影平面上的投影为第一交点，第一交点与第一基准点的连线为第一交线，第一交线与第一基准线70的夹角为第一扫掠角c1。
54.第二截面与第一面1221的交线在第一投影平面上的投影为第二交点，第二交点与第一基准点的连线为第二交线，第二交线与第一基准线70的夹角为第二扫掠角c2，第二扫掠角c2大于第一扫掠角c1。
55.第三截面与第一面1221的交线在第一投影平面上的投影为第三交点，第三交点与第一基准点的连线为第三交线，第三交线与第一基准线70的夹角为第三扫掠角c3，第三扫掠角c3大于第二扫掠角c2。
56.第四截面与第一面1221的交线在第一投影平面上的投影为第四交点，第四交点与第一基准点的连线为第四交线，第四交线与第一基准线70的夹角为第四扫掠角c4，第四扫掠角c4大于第三扫掠角c3。
57.第五截面与第一面1221的交线在第一投影平面上的投影为第五交点，第五交点与第一基准点的连线为第五交线，第五交线与第一基准线70的夹角为第五扫掠角c5，第五扫掠角c5小于第四扫掠角c4。
58.请参考图5，以与第一投影平面垂直的平面为第二投影平面，以第一投影平面在第二投影平面的投影为第二基准线80，第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面在第二投影平面上的投影分别具有第一弦、第二弦、第三弦、第四弦和第五弦123。
59.可以理解，第一弦是第一截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦，第一弦是第一截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦，第二弦是第二截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦，第三弦是第三截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦，第四弦是第四截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦，第五弦123是第五截面在二第投影平面上的投影长度最大的弦。
60.第一弦与第二基准线80所夹设的锐角为第一安装角，第二弦与第二基准线80所夹设的锐角为第二安装角，第三弦与第二基准线80所夹设的锐角为第三安装角，第四弦与第二基准线80所夹设的锐角为第四安装角，如图中所示，第五弦123与第二基准线80所夹设的锐角为第五安装角b5，第一安装角大于第二安装角，第二安装角大于第三安装角，第三安装角等于第四安装角，第四安装角小于第五安装角b5。
61.传统的静叶的工作环境比较恶劣，它受来自前面动叶的尾迹干扰，如果设计不好不但性能没有提升反而会带来更大的噪音；由于切线速度的不均匀性(尤其是轮毂比小的风机)，轮毂附近和静叶边缘(轮缘)的流场状态相差很大，如果用理想的全压守恒设计出来的静叶往往会偏离实际的工作点，导致静叶的性能恶化，不断的产生涡流和紊流，降低风机整体性能。
62.本技术实施例提供的静叶12，由于第二扫掠角c2大于第一扫掠角c1，第三扫掠角c3大于第二扫掠角c2，第四扫掠角c4大于第三扫掠角c3，第五扫掠角c5小于第四扫掠角c4，且第一安装角大于第二安装角，第二安装角大于第三安装角，第三安装角等于第四安装角，第四安装角小于第五安装角b5，所以可以减弱静叶12的轮缘附近的气流冲击损失，改善静叶12的流场分布，从而减少了动叶13尾流对静叶12的冲击，使风机的流场更加顺畅，风机效率提升3％，噪音降低2dba。
63.请参考图6，从图中可以看出，本技术实施例提供的风机相较于传统的风机，既提高了效率，也降低了噪音。
64.请参考图7，传统型静叶由于轮缘附近的间隙涡流导致静叶的吸力面压力沿着半径方向(轮毂121到轮缘)分布不均匀，而本技术实施例提供的静叶12通过调整截面几何角度使吸力面的压力分布沿着半径方向(轮毂121到轮缘)的不均匀性得到改善，从而减弱了横向的二次流，尤其是第四个截面到第五个截面之间的二次流，在相同转速下，本技术实施例提供的静叶12在相同背压下流量比传统型更大，消耗功率相同的情况下本技术实施例提供的风机的效率更高。
65.在一些实施例中，第一扫掠角c1的范围为15
°‑
20
°
，第二扫掠角c2的范围为25
°‑
30
°
，第三扫掠角c3的范围为35
°‑
40
°
，第四扫掠角c4的范围为40
°‑
45
°
，第五扫掠角c5的范围为35
°‑
40
°
；第一安装角的范围为72
°ꢀ‑
75
°
，第二安装角的范围为69
°‑
72
°
，第三安装角的范围为63
°‑
65
°
，第四安装角的范围为63
°‑
65
°
，第五安装角b5的范围为66
°‑
69
°
。如此可以
使得风机获取较佳的效率，且噪音较低。
66.本实施例中，第一扫掠角c1为20
°
，第二扫掠角c2为25
°
，第三扫掠角c3为40
°
，第四扫掠角c4为40
°
，第五扫掠角c5为35
°
；第一安装角为72
°
，第二安装角为69
°
，第三安装角为65
°
，第四安装角为65
°
，第五安装角b5为69
°
。如此可以使得风机的效率最佳，且拥有最低的噪音。
67.由于静叶12的厚度与安装角和叶片122上的各个截面在第二投影平面上的投影长度最大的弦有关系，叶片122在第一截面、第二截面、第三截面、第四截面和第五截面的最大厚度分别为t1、t1、t2、t3、t4和t5，t1》t2》t3＝t4《t5。
68.请参考图8，从图中可以看出，本技术实施例提供的风机在各安装角的角度取上限时风机的流量有变大，压力有降低，噪音有变高，风机整体能效有变差的趋势，其他的安装角的角度搭配都在这两者之间变化。
69.本实施例中，叶片122的厚度范围为2.3mm-2.8mm，如2.3mm、2.4mm、 2.5mm、2.6mm、2.7mm或2.8mm等，以使得静叶12具有较佳的性能。
70.本技术提供的叶轮组件10包括上述任一实施例的静叶12，本技术之叶轮组件10，通过设置第二扫掠角c2大于第一扫掠角c1，第三扫掠角c3大于第二扫掠角c2，第四扫掠角c4大于第三扫掠角c3，第五扫掠角c5小于第四扫掠角c4，且第一安装角大于第二安装角，第二安装角大于第三安装角，第三安装角等于第四安装角，第四安装角小于第五安装角，减弱了静叶12的轮缘附近的气流冲击损失，改善了静叶12的流场分布，从而提升了叶轮组件10的性能，提高了效率，降低了噪音。
71.本技术实施例提供的风机，在使用过程中效率较高，噪音较小。
72.以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。