一种风扇及应用其的自通风型电机的制作方法

1.本发明涉及自通风型电机技术领域，特别涉及一种风扇及应用其的自通风型电机。


背景技术：

2.自通风型牵引电机的气动噪声是由以风扇为主的电机冷却通风结构中气流压力局部迅速变化和激烈的脉动以及气体与电机风路管道的摩擦产生，并随气流辐射出电机壳体。气动噪声在电机处于低转速时并不突出，但其辐射功率随着电机转速呈几何级数增长(通常约正比于转速的5
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6次方)。随着牵引电机朝着更高工作转速方向发展，气动噪声急剧上升，成为牵引电机主要噪声源。而国家对于噪声指标日趋严格，气动噪声的抑制是牵引电机高速化的关键瓶颈与必由之路。
3.在现有的风扇降噪技术方案中，通过在翼型叶片的尾缘开设等距排列的一组小孔，抑制了流动分离，提高了流动效率，抑制了风扇的气动噪声。
4.然而，现有的风扇降噪技术方案只针对一个转动方向进行了流动抑制，没有对风扇的正反两个旋转方向进行噪声优化；而且由于小孔数量较多，孔径较小，且钻孔的位置精度要求较高，增加了生产成本，在叶片数较多时缺少加工操作空间，不利于铸造等大批量生产方式。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种风扇，能够达到了对风扇顺时针与逆时针两个旋转方向都有降噪效果。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种风扇，包括轮盖、轮毂和多个叶片；
8.多个所述叶片沿周向设置在所述轮盖与所述轮毂之间，且多个所述叶片分别沿所述轮毂的径向分布；
9.所述叶片设有贯通其两侧面的通流结构，且通过所述通流结构能够使得所述叶片形成分段式结构。
10.优选地，所述通流结构包括：
11.设置于所述叶片，且贯通其两侧面的通槽。
12.优选地，所述通槽为长条状结构，且一端延伸至所述轮盖，另一端延伸至所述轮毂，以使得所述叶片能够形成两段式结构。
13.优选地，所述通槽为直线型通槽或者曲线型通槽。
14.优选地，所述通槽的宽度为所述叶片弧长的1％～3％。
15.优选地，所述通槽为直线型通槽，且垂直分布在所述轮盖与所述轮毂之间。
16.优选地，所述通槽的数量为多个所述直线型通槽，且依次沿气流方向间隔分布；
17.所述通槽的数量为多个所述曲线型通槽，且依次沿气流方向间隔分布；
18.或，所述通槽的数量为多个所述直线型通槽和多个所述曲线型通槽，且依次交错沿气流方向间隔分布。
19.优选地，所述通流结构设置于所述叶片靠近其出风口的部分。
20.优选地，所述通流结构位于所述叶片弧长后1/3部分。
21.一种自通风型电机，包括风扇，所述风扇为如上所述的风扇。
22.从上述的技术方案可以看出，本发明提供的风扇中，首先通过设置通流结构，以便于实现了风扇的降噪，然后再通过多个叶片的径向分布设计，以便于达到对风扇正反两个旋转方向进行噪声优化的效果，即为达到了对风扇顺时针与逆时针两个旋转方向都有降噪效果。
23.本发明还提供了一种自通风型电机，由于采用了上述的风扇，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例提供的风扇的结构示意图；
26.图2为本发明实施例提供的风扇的结构俯视图；
27.图3为本发明实施例提供的分段式叶片的结构示意图；
28.图4为图3的剖视图；
29.图5为本发明实施例提供的分段式叶片的结构示意图；
30.图6为本发明实施例提供的分段式叶片的结构示意图；
31.图7为本发明实施例提供的分段式叶片的结构示意图；
32.图8为本发明实施例提供的径向直叶片风扇示意图；
33.图9为本发明实施例提供的非径向直叶片风扇示意图；
34.图10为本发明另一实施例提供的非径向直叶片风扇示意图。
35.其中，1为轮盖，2为轮毂，3为叶片，4为通槽。
具体实施方式
36.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.本发明实施例提供的风扇，如图1和图2所示，包括轮盖1、轮毂2和多个叶片3；
38.多个叶片3沿周向设置在轮盖1与轮毂2之间，且多个叶片3分别沿轮毂2的径向分布；
39.叶片3设有贯通其两侧面的通流结构，且通过通流结构能够使得叶片3形成分段式结构。
40.在本方案中，需要说明的是，如图1所示，轮盖1与轮毂2同心设置，并形成间隔用于安装多个叶片，而且叶片3的进风口与其出风口垂直；此外，多个叶片3均为直叶片，且分别沿轮毂2的径向分布，以使得对风扇顺时针与逆时针两个旋转方向都有降噪效果；另外，本方案设计通流结构，可供气流通过，从而减少流动分离及其产生的空气动力噪声。与此同时，本方案通过通流结构能够使得叶片3形成分段式结构，便于进行铸造成型，也可使得叶片3适应大批量生产需求，具体详情可见下文描述。
41.从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的风扇中，首先通过设置通流结构，以便于实现了风扇的降噪，同时也有助于风扇的铸造大批量生产；然后再通过多个叶片的径向分布设计，以便于达到对风扇正反两个旋转方向进行噪声优化的效果，即为达到了对风扇顺时针与逆时针两个旋转方向都有降噪效果。
42.具体地，如图2所示，通流结构包括：
43.设置于叶片3，且贯通其两侧面的通槽4。如图3和图4所示，其中，通槽4为方形结构，可适应铸造等大批量制造方式，从而有利于风扇的大批量制作生产，同时也降低了生产成本。
44.进一步地，如图3所示，通槽4为长条状结构，且一端延伸至轮盖1，另一端延伸至轮毂2，以使得叶片3能够形成两段式结构。本方案如此设计，加大了叶片3两侧的通流面积，以便于更好地减小了叶片3吸力面与压力面的压差，更好地抑制了流动分离，从而能够更加有效降低电机在高转速下产生的噪声。此外，本方案中的通槽4相当于叶片3的断口，以便于将叶片3划分为两段式结构，进而方便进行铸造成型，以此可使得叶片3适应大批量生产需求。当然，如图7所示，当通槽4的数量为两个时，可使得叶片3形成三段式结构，以此类推叶片3的分段式结构，此处不再赘述。
45.再进一步地，为了使得风扇获得较好的降噪效果；相应地，如图5或图6所示，通槽4为直线型通槽或者曲线型通槽。
46.具体地，为了考虑到叶片3的结构强度，以及叶片铸造的便利性；相应地，如图3所示，通槽4的宽度(沿叶片3弧长方向的尺寸)为叶片3弧长的1％～3％。
47.在本方案中，如图5所示，通槽4为直线型通槽，且垂直分布在轮盖1与轮毂2之间。本方案如此设计，具有通流结构简单、铸造成型简易等特点。
48.具体地，通槽4的数量为多个直线型通槽，且依次沿气流方向间隔分布，即为依次沿叶片3的弧线间隔分布；
49.通槽4的数量为多个曲线型通槽，且依次沿气流方向间隔分布，即为依次沿叶片3的弧线间隔分布；
50.或，如图7所示，通槽4的数量为多个直线型通槽和多个曲线型通槽，且依次交错沿气流方向间隔分布，即为依次沿叶片3的弧线间隔分布。本方案通过在叶片3上设置多个通槽，以使得叶片3产生多个气流通道，进而可有效改善风扇在高转速下产生的流动分离，提高风扇的性能，从而更好地降低风扇的气动噪声。
51.在本方案中，风扇的噪音容易集中在出风口处；对此，为了更好地降低风扇出风口处的噪音；相应地，通流结构设置于叶片3靠近其出风口(如图1所示，叶片3的出风口位于轮盖1和轮毂2的外缘处)的部分。如图3所示，即为通槽4设置于叶片3靠近其出风口的部分。
52.具体地，为了考虑到风扇的降噪效果，以及其铸造脱模的便利性；相应地，如图3所
示，通流结构位于叶片3弧长后1/3部分，即为通槽4位于叶片3弧长后1/3部分。
53.本发明实施例还提供了一种自通风型电机，包括风扇，所述风扇为如上所述的风扇。由于本方案采用了上述的风扇，因此其也就具有相应的有益效果，具体可以参照前面说明，在此不再赘述。
54.下面再结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
55.本发明要解决的技术问题是：
56.自通风型电机是一类风扇与转子同轴的电机，因此风扇与电机转速相同。风扇是电机中的核心散热部件，用于提供电机运转时所需的风量，满足电机运行时的散热需求。由于自通风型牵引电机的特殊工作环境，其要求风扇在电机正反转时具有相同的工作性能，因此牵引电机离心风扇一般采用径向直叶片形式，一般而言，该类型风扇做功效率较低，风扇内部流场容易在高转速下发生流动分离产生大量空气回流与漩涡，进而产生严重的空气动力噪声问题。
57.本发明提出一种自通风型牵引电机用离心风扇，该风扇可以在满足自通风型牵引电机散热需求的情况下，有效降低自通风型牵引电机在高转速下产生的气动噪声，使牵引电机满足日益严格的环保要求。同时，该方案与传统方案相比具有适应铸造等大批量制造方式的优点。
58.本发明提出一种适用于所有自通风型牵引电机的叶片离心风扇，有利于批量制作生产，在提高风扇效率的同时，能够有效降低电机在高转速下产生的噪声。
59.本发明技术方案的详细阐述：
60.如图1所示，一种自通风型牵引电机用离心风扇，包括轮盖1、轮毂2、分段式叶片3。轮毂2进气端开有螺纹孔，可以通过螺栓与牵引电机转子固定。叶片3为径向分段式直叶片形式，叶轮气流进口角与出口角均为90
°
。叶片3为分段式设计，如图3所示，可根据实际需要将每个叶片分为两段或多段，叶片中间有一定宽度的间隙(即为通槽4)，间隙剖面形状为直线(图5仅展示一条间隙，实际可为多条)、曲线(图6仅展示一条间隙，实际可为多条)或者直线与曲线的任意组合(如示意图7中为三段叶片，实际本专利间隙剖面形状可由多条直线与多条任意形状曲线的间隙任意组成)。
61.本方案通过在分段式叶片上布置的一个或多个间隙，使得叶片压力侧与吸力侧产生了气流通道，通过合理设计分段间隙的大小与行状及位置，可有效改善风扇在高转速下产生的流动分离，提高风扇的性能，进而降低风扇的气动噪声。
62.本发明的关键点和欲保护点是：
63.1、该设计将单个叶片为两段或多段，各段之间的间隙形状可以为直线、曲线以及多条直线和曲线的任意组合，间隙中空，可供气流通过，从而减少流动分离及其产生的空气动力噪声，并且对风扇顺时针与逆时针两个旋转方向都有降噪效果。
64.2、该分段式叶片设计既可用于轨道交通牵引电机常用的径向直叶片风扇(如图8)，也可用于其他行业电机散热用非径向直叶片风扇(风扇进口角与出口角可为任意角度，不局限于90
°
的情况，如图9和图10所示)的降噪。
65.本发明(发明型)的优点：
66.1、方便进行铸造成型，适应大批量生产需求。
67.2、不需要对电机的现有的其他结构进行更改，可直接替换现有电机风扇。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
69.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。