高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇的制作方法
【專利摘要】高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，包括前蓋板、后蓋板和扇葉，所述前蓋板和后蓋板前后對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有槽孔，槽孔沿前蓋板和后蓋板的周向?qū)?yīng)并均勻設(shè)置若干個(gè)，扇葉設(shè)在前蓋板和后蓋板相對(duì)應(yīng)的槽孔之間，前蓋板中部為進(jìn)風(fēng)口，前蓋板和后蓋板之間的外周邊緣為出風(fēng)口，后蓋板中部設(shè)有軸套；扇葉的單圓弧翼型半徑為250-300mm，扇葉進(jìn)口安裝角為20-25°，扇葉出口安裝角為15-20°，氣流進(jìn)口沖角為-3°，氣流出口落后角為2°，輪轂比為0.7。本發(fā)明設(shè)計(jì)的扇葉氣動(dòng)性能優(yōu)良，有效降低了電機(jī)的機(jī)械損耗，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，使用該風(fēng)扇的電機(jī)整機(jī)噪聲下降了2dB，滿足了電機(jī)低噪聲要求。
【專利說(shuō)明】高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇。

【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)扇是電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)的壓頭元件，它與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的壓頭作用共同維持電機(jī)所需風(fēng)量，對(duì)電機(jī)進(jìn)行冷卻。電機(jī)風(fēng)扇的設(shè)計(jì)和選型直接影響著電機(jī)的溫升、效率和噪聲等性能指標(biāo)，由于電機(jī)通風(fēng)結(jié)構(gòu)的多樣性和特殊性，常規(guī)的軸流風(fēng)扇或離心風(fēng)扇選型往往無(wú)法滿足電機(jī)性能指標(biāo)需求。例如箱式電機(jī)外風(fēng)路冷卻系統(tǒng)，需求軸向進(jìn)風(fēng)，徑向出風(fēng)的空冷風(fēng)扇，根據(jù)電機(jī)通風(fēng)散熱和外風(fēng)路風(fēng)阻系數(shù)確定風(fēng)量和風(fēng)壓參數(shù)，需選型比轉(zhuǎn)速為32的風(fēng)扇，按照比轉(zhuǎn)速選型，此風(fēng)扇屬于典型的流量系數(shù)大，壓力系數(shù)小軸流風(fēng)扇選型范圍，由于軸流風(fēng)扇軸向進(jìn)出風(fēng)，沖擊風(fēng)罩，風(fēng)路不暢，出現(xiàn)較大渦流損失，導(dǎo)致風(fēng)扇效率低下，氣動(dòng)噪聲偏高，無(wú)法滿足電機(jī)性能需求，故必須選擇軸向進(jìn)風(fēng)，徑向出風(fēng)的空冷離心風(fēng)扇；比轉(zhuǎn)速為32的離心風(fēng)扇已超出常規(guī)離心風(fēng)扇比轉(zhuǎn)速16的界限，對(duì)于這種流量系數(shù)大，壓力系數(shù)小的特高比轉(zhuǎn)速離心比轉(zhuǎn)速在國(guó)內(nèi)并不多見(jiàn)，國(guó)內(nèi)通常選用雙吸離心風(fēng)扇，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝維護(hù)不方便，由于受空間位置限制，往往無(wú)法達(dá)到理想需求，故有必要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一種高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速的離心風(fēng)扇以滿足電機(jī)性能需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，該風(fēng)扇可為電機(jī)冷卻系統(tǒng)提供較低的壓力和較大的風(fēng)量，以滿足電機(jī)效率、溫升和噪聲等性能指標(biāo)。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，包括前蓋板、后蓋板和扇葉，所述前蓋板和后蓋板前后對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有槽孔，槽孔沿前蓋板和后蓋板的周向?qū)?yīng)并均勻設(shè)置若干個(gè)，扇葉設(shè)在前蓋板和后蓋板相對(duì)應(yīng)的槽孔之間，前蓋板中部為進(jìn)風(fēng)口，前蓋板和后蓋板之間的外周邊緣為出風(fēng)口，后蓋板中部設(shè)有軸套；扇葉的的單圓弧翼型半徑為250-300mm，扇葉進(jìn)口安裝角為20-25°，扇葉出口安裝角為15-20°，氣流進(jìn)口沖角為-3°，氣流出口落后角為2°，輪轂比為0.7。
[0005]所述扇葉的的單圓弧翼型半徑為280mm,扇葉進(jìn)口安裝角為23° ,扇葉出口安裝角為19°。
[0006]采用上述技術(shù)方案，扇葉嵌入前蓋板和后蓋板的槽孔內(nèi)，以提高扇葉的焊接分度精度，避免焊接過(guò)程中誤差，增強(qiáng)風(fēng)扇的機(jī)械強(qiáng)度。扇葉氣動(dòng)設(shè)計(jì)基于S1、S2流面理論，以葉輪輪轂比為、扇葉進(jìn)口安裝角(葉型前緣中線切線與圓周方向之夾角)、扇葉出口安裝角(葉型后緣中線切線與圓周方向之夾角)、扇葉的單圓弧翼型半徑、氣流進(jìn)口沖角為和氣流出口落后角等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，由于特高比轉(zhuǎn)速離心風(fēng)扇的流量系數(shù)特別大，故輪轂比初步設(shè)計(jì)達(dá)到0.7左右；扇葉進(jìn)口安裝角由氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論可知，扇葉進(jìn)口直徑與扇葉進(jìn)口安裝角具有一定反比例函數(shù)關(guān)系，扇葉進(jìn)口直徑較大，故進(jìn)口安裝角應(yīng)較??；扇葉出口安裝角:因?yàn)樯热~進(jìn)口直徑與葉輪直徑之比較大，如果出口安裝角設(shè)計(jì)較大，其葉道長(zhǎng)度較短就容易引起當(dāng)量擴(kuò)張角過(guò)大，容易引起邊界層分離，效率下降，故風(fēng)扇的出口安裝角遠(yuǎn)小于常規(guī)風(fēng)扇的安裝角。扇葉數(shù)應(yīng)適當(dāng)多一些，但不能太多，扇葉數(shù)太多會(huì)使壓力提高，并且過(guò)多的扇葉會(huì)增加沿程阻力損失和葉道進(jìn)口阻力，從而使效率下降。在確定初始的設(shè)計(jì)思路和方案后運(yùn)用CFD流場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行仿真分析，湍流模型采用RNG- K - ξ，進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析驗(yàn)證。本發(fā)明將上述參數(shù)設(shè)計(jì)為:葉輪輪轂比為0.7、扇葉進(jìn)口安裝角為23°、扇葉出口安裝角為19°、扇葉的單圓弧翼型半徑為280_、氣流進(jìn)口沖角為-3°和氣流出口落后角為2°等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量。
[0007]綜上所述，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
本發(fā)明基于S1、S2流面理論和最先進(jìn)有效的CFD流場(chǎng)分析技術(shù)，設(shè)計(jì)的扇葉氣動(dòng)性能優(yōu)良，經(jīng)試驗(yàn)，全壓效率高達(dá)82%以上，有效降低了電機(jī)的機(jī)械損耗，同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，使用該風(fēng)扇的電機(jī)整機(jī)噪聲下降了 2dB，滿足了電機(jī)低噪聲要求。
[0008]本發(fā)明屬于單向后向型離心風(fēng)扇，其結(jié)構(gòu)包括扇葉、前蓋板和后蓋板，其中前蓋板和后蓋板沖壓成型后激光切割槽孔，扇葉嵌入槽孔內(nèi)，提高了扇葉的焊接分度精度，避免焊接過(guò)程中誤差，增強(qiáng)了風(fēng)扇的機(jī)械強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維護(hù)方便，不受空間位置限制，通過(guò)相似轉(zhuǎn)化或扇葉數(shù)的增減，可以滿足較大范圍的電機(jī)用風(fēng)扇需求。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的左視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，包括前蓋板1、后蓋板2和扇葉3,前蓋板I和后蓋板2前后對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有槽孔,槽孔沿前蓋板I和后蓋板2的周向?qū)?yīng)并均勻設(shè)置若干個(gè)，扇葉3設(shè)在前蓋板I和后蓋板2相對(duì)應(yīng)的槽孔之間，前蓋板I中部為進(jìn)風(fēng)口 4,前蓋板I和后蓋板2之間的外周邊緣為出風(fēng)口 6,后蓋板2中部設(shè)有軸套5 ;扇葉3的的單圓弧翼型半徑R為250-300_，扇葉3進(jìn)口安裝角A為20-25°，扇葉3出口安裝角B為15-20°，氣流進(jìn)口沖角C為-3°，氣流出口落后角D為2°，輪轂比為0.7。
[0012]扇葉3的的單圓弧翼型半徑R為280mm，扇葉3進(jìn)口安裝角A為23°，扇葉3出口安裝角B為19°。由此可確定葉片進(jìn)口氣流相對(duì)速度方向角E (A-C)為26°，以及葉片出口氣流相對(duì)速度方向角F (B-D)為17°。
[0013]扇葉3嵌入前蓋板I和后蓋板2的槽孔內(nèi)，以提高扇葉3的焊接分度精度，避免焊接過(guò)程中誤差，增強(qiáng)風(fēng)扇的機(jī)械強(qiáng)度。扇葉3氣動(dòng)設(shè)計(jì)基于S1、S2流面理論，以葉輪輪轂比為、扇葉進(jìn)口安裝角A (葉型前緣中線切線與圓周方向之夾角)、扇葉出口安裝角B (葉型后緣中線切線與圓周方向之夾角)、扇葉3的單圓弧翼型半徑R、氣流進(jìn)口沖角C為和氣流出口落后角D等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，由于特高比轉(zhuǎn)速離心風(fēng)扇的流量系數(shù)特別大，故輪轂比初步設(shè)計(jì)達(dá)到0.7左右；扇葉進(jìn)口安裝角A由氣動(dòng)設(shè)計(jì)理論可知，扇葉3進(jìn)口直徑與扇葉進(jìn)口安裝角A具有一定反比例函數(shù)關(guān)系，扇葉3進(jìn)口直徑較大，故進(jìn)口安裝角應(yīng)較?。簧热~出口安裝角B:因?yàn)樯热~3進(jìn)口直徑與葉輪直徑之比較大，如果出口安裝角設(shè)計(jì)較大，其葉道長(zhǎng)度較短就容易引起當(dāng)量擴(kuò)張角過(guò)大，容易引起邊界層分離，效率下降，故風(fēng)扇的出口安裝角遠(yuǎn)小于常規(guī)風(fēng)扇的安裝角。扇葉3數(shù)應(yīng)適當(dāng)多一些，但不能太多，扇葉3數(shù)太多會(huì)使壓力提高，并且過(guò)多的扇葉3會(huì)增加沿程阻力損失和葉道進(jìn)口阻力，從而使效率下降。在確定初始的設(shè)計(jì)思路和方案后運(yùn)用CFD流場(chǎng)數(shù)值模擬技術(shù)進(jìn)行仿真分析，湍流模型采用RNG-K - ξ，進(jìn)行反復(fù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和分析驗(yàn)證。本發(fā)明將上述參數(shù)設(shè)計(jì)為:葉輪輪轂比為0.7、扇葉進(jìn)口安裝角A為23°、扇葉出口安裝角B為19°、扇葉3的單圓弧翼型半徑R280mm、氣流進(jìn)口沖角C為-3°和氣流出口落后角D為2°等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量。
[0014]以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，包括前蓋板、后蓋板和扇葉，其特征在于:所述前蓋板和后蓋板前后對(duì)應(yīng)開(kāi)設(shè)有槽孔，槽孔沿前蓋板和后蓋板的周向?qū)?yīng)并均勻設(shè)置若干個(gè)，扇葉設(shè)在前蓋板和后蓋板相對(duì)應(yīng)的槽孔之間，前蓋板中部為進(jìn)風(fēng)口，前蓋板和后蓋板之間的外周邊緣為出風(fēng)口，后蓋板中部設(shè)有軸套；扇葉的的單圓弧翼型半徑為250-300_，扇葉進(jìn)口安裝角為20-25°，扇葉出口安裝角為15-20 °，氣流進(jìn)口沖角為-3°，氣流出口落后角為2°，輪轂比為0.7。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效、低噪、特高比轉(zhuǎn)速電機(jī)用離心風(fēng)扇，其特征在于:所述扇葉的的單圓弧翼型半徑為280mm，扇葉進(jìn)口安裝角為23°，扇葉出口安裝角為19°。
【文檔編號(hào)】F04D29/66GK104389815SQ201410691907
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】趙強(qiáng), 孔德滿, 曲振業(yè), 張運(yùn)生, 李靜婭, 王曉俊 申請(qǐng)人:南陽(yáng)防爆集團(tuán)股份有限公司