轴流风叶、轴流风机及空调的制作方法

1.本技术涉及风机技术领域，特别是涉及一种轴流风叶、轴流风机及空调。


背景技术：

2.目前，轴流风机广泛应用于各种空气处理设备中，其工作效率和各项性能对空气处理设备的能力能效及使用舒适度均有重要影响。
3.风叶表面会产生涡流脱离，在叶片后缘特别明显，而涡流脱离又会引起随机升力脉动，同时沿径向的气流发生干扰，容易产生宽带涡流噪声，从而影响风叶性能。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对如何减弱叶片后缘噪声的问题，提供一种轴流风叶、轴流风机及空调。
5.一种轴流风叶，包括：
6.轮毂；
7.叶片，设于所述轮毂的周侧；所述叶片具有叶根、叶顶、前缘及后缘，所述叶根连接于所述轮毂的周侧，所述前缘及所述后缘相对连接于所述叶顶与所述叶根之间；
8.其中，所述后缘设有多个锯齿，各所述锯齿之间通过圆弧段连接；所述后缘由所述叶根向所述叶顶方向划分为多个相邻的边缘区，同一所述边缘区中各所述圆弧段的弧度相等，不同所述边缘区中所述圆弧段的弧度由所述叶根向所述叶顶方向逐渐增大。
9.上述的轴流风叶，在后缘设置的锯齿结构能够有效切割转动产生的脱落涡，减少后缘脱落涡的数量和规模，能降低风叶的气动噪声；不同边缘区中锯齿的圆弧段弧度由叶根向叶顶方向逐渐增大，削弱后缘脱落涡的同时，保证轴流风叶转动时的风量。
10.在其中一个实施例中，每一所述锯齿包括第一直线段、第二直线段及圆弧段，所述第一直线段及所述第二直线段呈夹角设置，所述圆弧段连接于所述第二直线段的端部，所述第二直线段的长度为所述锯齿的齿高h，所述第一直线段与所述第二直线段端点间距为所述锯齿的齿宽w。
11.在其中一个实施例中，每一所述锯齿还包括连接段，所述第一直线段及所述第二直线段通过所述连接段连接。
12.在其中一个实施例中，同一所述边缘区中各所述连接段的弧度相等，不同所述边缘区中所述连接段的弧度由所述叶根向所述叶顶方向逐渐增大。
13.在其中一个实施例中，各所述锯齿的齿尖位于所述后缘拟合曲线上，所述第一直线段与所述后缘拟合曲线的切线的夹角为所述锯齿的倾角θ。
14.在其中一个实施例中，同一所述边缘区中的各所述锯齿的倾角θ、所述锯齿的齿宽w及所述锯齿的齿高h呈线性变化或相等。
15.在其中一个实施例中，所述锯齿的倾角θ的取值范围为25度～60度。
16.在其中一个实施例中，所述叶片的弦长为l，所述锯齿的齿高h的取值范围为0.05l
～0.15l，所述圆弧段的弧长l的取值范围为0.1h～0.15h。
17.在其中一个实施例中，所述锯齿的齿厚由所述前缘向所述后缘方向逐渐减小。
18.在其中一个实施例中，所述锯齿的齿厚由所述叶根向所述叶顶方向逐渐减小。
19.在其中一个实施例中，与所述轮毂的圆柱面同心的圆柱面与所述叶片相交得到的截面为所述叶片的型面，所述型面的数量为四，且四个所述型面将所述后缘由所述叶根至所述叶顶划分为三个所述边缘区。
20.在其中一个实施例中，第一边缘区的长度为l1，所述第一边缘区的所述锯齿数量为n1，所述第一边缘区的所述锯齿的齿宽w1的取值范围为(0.2～1) *l1/n1；第二边缘区的长度为l2，所述第二边缘区的所述锯齿数量为n2，所述第二边缘区的所述锯齿的齿宽w2的取值范围为(0.5～1.5)*l2/n2；第三边缘区的长度为l3，所述第三边缘区的所述锯齿数量为n3，所述第三边缘区的所述锯齿的齿宽w3的取值范围为(0.8～2)*l3/n3。
21.在其中一个实施例中，所述锯齿数量n1、n2、n3的取值范围均为2～10。
22.在其中一个实施例中，第一型面所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝12.5％，第二型面所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝37.5％，第三型面所在位置为(r-ra)/(rb
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ra)＝62.5％，第四型面所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝87.5％，其中r为所述轮毂的圆柱面半径，ra为与所述轮毂的圆柱面同心的虚拟圆柱面半径，rb为所述叶顶的圆柱面半径。
23.在其中一个实施例中，所述叶片具有吸力面及背离所述吸力面的压力面，所述吸力面设有多个凹陷深度不同的凹陷部。
24.在其中一个实施例中，各所述凹陷部由所述叶根至所述叶顶方向并排间隔分布且所述叶片形状相近，所述凹陷部的边缘与所述前缘、所述后缘、所述叶顶及所述叶根设有间距。
25.在其中一个实施例中，第一凹陷部在所述第一型面及所述第二型面限定的第一区域内，第二凹陷部在所述第二型面及所述第三型面限定的第二区域内，第三凹陷部在所述第三型面及所述第四型面限定的第二区域内。
26.在其中一个实施例中，所述第一区域的叶片平均厚度为h1，所述第一凹陷部的凹陷深度范围为0.15h1～0.35h1；所述第二区域的叶片平均厚度为h2，所述第二凹陷部的凹陷深度范围为0.15h2～0.35h2；所述第三区域的叶片平均厚度为h3，所述第三凹陷部的凹陷深度范围为0.15h3～0.35h3。
27.在其中一个实施例中，所述叶片具有吸力面及背离所述吸力面的压力面，所述叶片靠近所述叶顶处设有折弯部，所述折弯部由所述压力面向所述吸力面的方向翻折。
28.在其中一个实施例中，所述折弯部设置在所述第四型面与所述叶顶限定的第四区域内，且所述折弯角度由所述前缘至所述后缘方向先逐渐增大后再逐渐减小。
29.在其中一个实施例中，从所述叶根到所述叶顶方向在叶片截取第一截面、第二截面及第三截面，所述第一截面上的第一折弯处的折弯角度小于所述第二截面上的第二折弯处的折弯角度，所述第二截面上的第二折弯处的折弯角度大于所述第三截面上的第三折弯处的折弯角度。
30.在其中一个实施例中，所述叶片厚度由所述叶根至所述叶顶方向逐渐减小。
31.一种轴流风机，包括上述的轴流风叶及导风圈，所述轴流风叶设于所述导风圈内。
32.上述的轴流风机，削弱轴流风叶的后缘脱落涡，能降低风叶的气动噪声。
33.一种空调，包括上述的轴流风机。
34.上述的空调，削弱轴流风叶的后缘脱落涡，能降低轴流风机的气动噪声。
附图说明
35.图1为一实施例中轴流风叶的第一示意图；
36.图2为图1所示轴流风叶的第二示意图；
37.图3为图1所示轴流风叶中边缘区的示意图；
38.图4为图3所示叶片中锯齿的示意图；
39.图5为图4所示叶片中型面的示意图；
40.图6为图1所示轴流风叶中叶片折弯部的示意图；
41.图7为图1所示轴流风叶中叶片的示意图；
42.图8为图7所示叶片的第一截面的截面图；
43.图9为图7所示叶片的第二截面的截面图；
44.图10为图7所示叶片的第三截面的截面图。图11为叶片的弦长l与叶高百分比呈线性变化示意图。
45.附图标记：
46.100、轮毂；200、叶片；210、叶根；220、叶顶；230、前缘；240、后缘；250、边缘区；251、第一边缘区；252、第二边缘区；253、第三边缘区； 260、吸力面；261、凹陷部；261a、第一凹陷部；261b、第二凹陷部；261c、第三凹陷部；270、压力面；280、折弯部；281、第一折弯处；282、第二折弯处；283、第三折弯处；300、锯齿；301、圆弧段；302、第一直线段；303、第二直线段；304、连接段；s1、第一型面；s2、第二型面；s3、第三型面； s4、第四型面；a1、第一区域；a2、第二区域；a3、第三区域；a4、第四区域；θ、锯齿的倾角；w、锯齿的齿宽；h、锯齿的齿高；d、锯齿的齿厚。
具体实施方式
47.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
48.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
49.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至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
50.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“初始”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
51.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.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也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
53.请参考图1，一实施例中的轴流风叶包括轮毂100及叶片200，叶片200 设于轮毂100的周侧。叶片200具有叶根210、叶顶220、前缘230及后缘 240，叶根210连接于轮毂100的周侧，前缘230及后缘240相对连接于叶顶 220及叶根210之间。
54.其中，结合图2所示，后缘240设有多个锯齿300，各锯齿300之间通过圆弧段301连接；结合图3所示，后缘240由叶根210向叶顶220方向划分为多个相邻的边缘区250，同一边缘区250中各圆弧段301的弧度相等，不同边缘区250中圆弧段301的弧度由叶根210向叶顶220方向逐渐增大。
55.需说明的是，叶片200在转动过程中，在叶片200表面会产生涡流脱离，引起随机升力脉动且使径向气流发生干扰，容易产生宽带涡流噪声，从而影响风叶性能。由于气流从前缘230流向后缘240，尤其在叶片200的后缘240易产生强烈的周期性脱落涡，增加动能损失。
56.通过上述设置，在后缘240设置的锯齿300结构能够有效切割转动产生的脱落涡，减少后缘240脱落涡的数量和规模，能降低风叶的气动噪声；不同边缘区250中锯齿300的圆弧段301弧度由叶根210向叶顶220方向逐渐增大，削弱后缘240脱落涡的同时，保证轴流风叶转动时的风量。
57.如图2示出的实施例中，每一锯齿300包括第一直线段302、第二直线段 303及圆弧段301，第一直线段302及第二直线段303夹角设置。
58.该实施例中，如图2所示，每一锯齿300还包括连接段304，第一直线段 302及第二直线段303通过连接段304连接。
59.可以理解的是，单个锯齿300中的第一直线段302及第二直线段303通过连接段304连接。相邻两个锯齿300通过圆弧段301连接，也即一锯齿300的第一直线段302的端部与另一相邻的锯齿300的圆弧段301连接。
60.在其他实施例中，可以不设置连接段304，第一直线段302及第二直线段 303直接连接。
61.如图2示出的实施方式中，连接段304呈圆弧状。在其他实施方式中，连接段304还可以呈直线或其他形状。
62.如图2示出的实施方式中，同一边缘区250中各连接段304的弧度相等，不同边缘区250中连接段304的弧度由叶根210向叶顶220方向逐渐增大。
63.通过该设置，进一步削弱后缘240脱落涡的同时，保证轴流风叶转动时的风量。
64.该实施例中，结合图4所示，各锯齿300的齿尖位于后缘240拟合曲线上，第一直线段302与后缘240拟合曲线的切线q的夹角为锯齿的倾角θ。第一直线段302与第二直线段303端点间距为锯齿的齿宽w，第二直线段303的长度为锯齿的齿高h。
65.在本实施方式中，同一所述边缘区250中的各所述锯齿的倾角θ、所述锯齿的齿宽w及所述锯齿的齿高h可以呈线性变化。或者，同一所述边缘区250 中的各所述锯齿的倾角θ、所述锯齿的齿宽w及所述锯齿的齿高h也可以相等。
66.在其他实施方式中，可根据实际使用需求，对同一边缘区250中的各所述锯齿的倾角θ、所述锯齿的齿宽w及所述锯齿的齿高h也可以呈线性及非线性组合参数设计。
67.在本实施方式中，如图4所示，锯齿的倾角θ的取值范围为25度～60度。通过该设置，能够使各锯齿300有效切割后缘240脱落涡。
68.该实施方式中，结合图2及图4所示，叶片200的弦长为l，锯齿的齿高 h的取值范围为0.05l～0.15l，圆弧段301的弧长l的取值范围为0.1h～ 0.15h。通过该设置，能够使各锯齿300间连接处通过圆弧段301光滑过渡，且有效切割后缘240脱落涡。
69.需说明的是，如图2所示，叶片200具有吸力面260及背离吸力面260的压力面270，吸力面260至压力面270的高度为叶片200的厚度，也即为锯齿的齿厚d。
70.在本实施方式中，叶片200的弦长l呈线性变化。
71.例如，叶片200的弦长随叶高百分比增加而线性增加，叶高百分比定义为 (r-ra)/(rb-ra)。其中，结合图5所示，ra为轮毂100的圆柱面半径，r为与轮毂100的圆柱面同心的圆柱面半径，rb为叶顶220的圆柱面半径。
72.当(r-ra)/(rb-ra)取值分别为0％、12.5％、25％、37.5％、50％、62.5％、 75％、87.5％和100％时，相对应的叶片200弦长呈线性增加，如图11所示。
[0073][0074]
如图2示出的一实施例中，锯齿的齿厚d由前缘230向后缘240方向逐渐减小。通过该设置，在保证风叶性能、结构可靠性的前提下，达到减小风叶重量，减小负载的效果。
[0075]
如图2示出的另一实施例中，锯齿的齿厚d由前缘230向后缘240方向逐渐减小，且锯齿的齿厚d由叶根210向叶顶220方向逐渐减小。
[0076]
该实施例中，叶片200整体由叶根210向叶顶220方向厚度逐渐减小，会使得锯齿的齿厚d由叶根210向叶顶220方向逐渐减小。在其他实施例中，也可仅将叶片200设有锯齿300的局部由叶根210向叶顶220方向厚度逐渐减小，叶片200未设置锯齿300的部分厚度可以相等。
[0077]
如图3示出的实施例中，与轮毂100的圆柱面同心的圆柱面与叶片200相交得到的截面为叶片200的型面。型面的数量为四，且四个型面将后缘240由叶根210至叶顶220划分为三个边缘区250。
[0078]
具体地，如图3所示，第一型面s1所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝12.5％，第二型面s2所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝37.5％，第三型面s3所在位置为(r
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ra)/(rb-ra)＝62.5％，第四型面s4所在位置为(r-ra)/(rb-ra)＝87.5％，
[0079]
在其他实施例中，型面的数量也可以为其他数值，可根据实际使用需求设置型面的数量及位置。例如，型面的数量可以为五，五个型面将后缘240由叶根210至叶顶220方向划分为四个边缘区250。
[0080]
在该实施例中，如图3所示，第一边缘区251的长度为l1，第一边缘区 251的锯齿300数量为n1，第一边缘区251的锯齿的齿宽w1的取值范围为 (0.2～1)*l1/n1；第二边缘区252的长度为l2，第二边缘区252的锯齿300数量为n2，第二边缘区252的锯齿的齿宽w2的取值范围为(0.5～1.5)*l2/n2；第三边缘区253的长度为l3，第三边缘区253的锯齿300数量为n3，第三边缘区253的锯齿的齿宽w3的取值范围为(0.8～2)*l3/n3。
[0081]
此处需说明的是，如图3所示，第一边缘区251的长度为第一型面s1与第二型面s2的间距，第二边缘区252的长度为第二型面s2与第三型面s3的间距，第三边缘区253的长度为第三型面s3与第四型面s4的间距。
[0082]
在该实施例中，如图3所示，第一边缘区251的锯齿300数量n1、第二边缘区252的锯齿300数量n2、第三边缘区253的锯齿300数量n3的取值范围均为2～10。
[0083]
在本实施方式中，第一边缘区251的长度、第二边缘区252的长度、第三边缘区253的长度不相等。在其他实施方式中，第一边缘区251的长度、第二边缘区252的长度、第三边缘区253的长度还可以均相等。
[0084]
在本实施方式中，第一边缘区251的锯齿300数量n1、第二边缘区252的锯齿300数量n2、第三边缘区253的锯齿300数量n3均不相同。在其他实施方式中，第一边缘区251的锯齿300数量n1、第二边缘区252的锯齿300数量 n2、第三边缘区253的锯齿300数量n3可以相等。
[0085]
如图3示出的实施例中，吸力面260设有多个凹陷深度不同的凹陷部 261。
[0086]
通过该设置，在叶片200转动过程中，凹陷部261能抑制在叶片200表面产生的涡流发展，减小径向气流发生的干扰，以减弱产生的宽带涡流噪声。同时保证了风叶的结构可靠性，且进一步减少风叶重量。
[0087]
需说明的是，结合图2所示，凹陷部261由吸力面260朝向压力面270向下凹陷而成。
[0088]
该实施例中，如图2所示，各凹陷部261由叶根210至叶顶220方向并排间隔分布，各凹陷部261的边缘与前缘230、后缘240、叶顶220及叶根210 设有间距。
[0089]
在具体实施方式中，凹陷部261的边缘与前缘230的间距为0.15l-0.2l，凹陷部261的边缘与后缘240的间距为0.15l-0.2l，凹陷部261的边缘与叶顶 220的间距为0.08l-0.15l，凹陷部261的边缘与叶顶220的间距为0.125l
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0.175l。
[0090]
如图5示出的实施方式中，凹陷部261的数量为三。第一凹陷部261a在第一型面s1及第二型面s2限定的第一区域a1内，第二凹陷部261b在第二型面s2及第三型面s3限定的第二区域a2内，第三凹陷部261c在第三型面s3 及第四型面s4限定的第三区域a3内。
[0091]
具体地，结合图2所示，第一区域a1的叶片200平均厚度为h1，第一凹陷部261a的凹陷深度范围为0.15h1～0.35h1；第二区域a2的叶片200平均厚度为h2，第二凹陷部261b的凹陷深度范围为0.15h2～0.35h2；第三区域 a3的叶片200平均厚度为h3，第三凹陷部261c的凹陷深度范围为0.15h3～ 0.35h3。
[0092]
在本实施方式中，第一区域a1的叶片200平均厚度为h1、第二区域a2的叶片200平均厚度为h2、第三区域a3的叶片200平均厚度为h3依次减小，第一凹陷部261a的凹陷深度、
第二凹陷部261b的凹陷深度、第三凹陷部261c 的凹陷深度依次增大。通过该设置，能够对叶片200表面会产生的涡流脱离有更好地削弱效果。
[0093]
在其他实施方式中，第一区域a1的叶片200平均厚度为h1、第二区域a2 的叶片200平均厚度为h2、第三区域a3的叶片200平均厚度为h3可以相等，第一凹陷部261a的凹陷深度、第二凹陷部261b的凹陷深度、第三凹陷部261c 的凹陷深度可以相等。
[0094]
在本实施方式中，如图5所示，第一凹陷部261a、第二凹陷部261b及第三凹陷部261c的形状均与叶片200形状相近，且各凹陷部261的边缘与前缘 230、后缘240、叶顶220及叶根210设有间距。通过该设置，在有限空间内尽量扩大凹陷部261的凹陷面积，以对叶片200表面会产生的涡流脱离有更好地削弱效果。
[0095]
在其他实施方式中，各凹陷部261还可以呈圆形、矩形或其他排列方式。各凹陷部261的形状还可以呈圆形或其他不规则形状。
[0096]
在叶片200转动过程中，由于叶顶220间隙的存在，吸力面260的部分流体会在压力差作用下流向压力面270，从而产生叶顶220泄漏涡，增大动能损失及噪声。基于上述考虑，如图6所示，叶片200靠近叶顶220处设有折弯部 280，折弯部280由压力面270向吸力面260的方向翻折。
[0097]
通过该设置，有效降低叶顶220气流泄漏率，减少叶顶220泄漏涡及叶顶 220附近的流动脉动，从而提高风机效率，降低中低频段的气动噪声。
[0098]
如图5及图6示出的实施方式中，折弯部280设置在第四型面s4与叶顶 220限定的第四区域a4内。
[0099]
具体如图1所示，折弯部280由前缘230延伸至后缘240，且折弯角度由前缘230至后缘240方向由小变大再变小。
[0100]
可以理解的是，结合图7所示，从叶根210到叶顶220方向在叶片200的截取第一截面j1、第二截面j2及第三截面j3，图8为第一截面j1的截面示意图，图9为第二截面j1的截面示意图，图10为第一截面j1的截面示意图。第一截面j1上的第一折弯处281的折弯角度小于第二截面j2上的第二折弯处282的折弯角度，第二截面j2上的第二折弯处282的折弯角度大于第三截面j3上的第三折弯处283的折弯角度。
[0101]
在本实施方式中，叶片200数量至少为二，且各叶片200绕着轮毂100的周向均匀分布。
[0102]
请参考图1，一实施例中的轴流风机包括导风圈及上述的轴流风叶，轴流风叶设置于导风圈内。
[0103]
在具体实施方式中，叶片200的吸力面260朝向导风圈的进风端，叶片 200的压力面270朝向导风圈的出风端。
[0104]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0105]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。