專利名稱：送風裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及送風裝置。
近年來，由于設(shè)備的小型化、電子化，電氣線路的高密度安裝廣為采用。由于與此相應(yīng)的電子設(shè)備的發(fā)熱密度增加，送風裝置被用于設(shè)備冷卻。
另外，由于設(shè)備的低成本化，即使對用于這些設(shè)備的送風裝置也提出了低成本化的強烈要求。
如
圖12所示，現(xiàn)有的送風裝置是與風扇1的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁2，在向電動機部3通電的送風狀態(tài)下，軸流風扇1以軸4為中心旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生從吸引側(cè)朝向排出側(cè)的空氣流5。
然而，在上述送風狀態(tài)下，葉片前端的背壓側(cè)空氣流的速度加快，此系在變換為壓力能的葉片后緣側(cè)產(chǎn)生葉片間二次流動的影響引起的低能量區(qū)域。該部分損失大且容易發(fā)生流動剝離而使空氣流與葉面脫離，并在其脫離區(qū)域產(chǎn)生渦流，從而使紊流噪音增加，引起噪音級及風量-靜壓特性惡化的問題。
尤其在排出流側(cè)出現(xiàn)流動阻抗(system impedance)的場合，葉片前端產(chǎn)生的漏渦流增大，風扇陷于呈失速狀態(tài)的情況，這種現(xiàn)象屢見不鮮。
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種在性能超過現(xiàn)有送風裝置的同時，生產(chǎn)率及成本性能均優(yōu)于現(xiàn)有送風裝置的送風裝置。
本發(fā)明的送風裝置系與風扇的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁，上述環(huán)狀壁由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)上增大，第二區(qū)域的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)，并通過在環(huán)狀壁外周與殼體外周部分之間形成具有一定的容積并向排出側(cè)開放的氣囊部提高送風裝置的特性。
采用本發(fā)明能提高送風裝置的特性，同時通過提高生產(chǎn)率實現(xiàn)低成本化，能使送風裝置的成本性能提高。
本發(fā)明的技術(shù)方案1為一種送風裝置，與風扇的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁、并具有一體形成上述環(huán)狀壁和固定電動機的輪轂部的殼體，其特征在于，上述環(huán)狀壁的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)，在環(huán)狀壁外周與殼體外周部分之間形成有具有一定的容積并向排出側(cè)開放的氣囊部。能在降低送風裝置的噪音的同時降低生產(chǎn)成本。
另外，一種送風裝置，其特征在于，環(huán)狀壁由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)上增大，能改善送風裝置的送風特性。
另外，一種送風裝置，其特征在于，上述殼體的輪轂部與環(huán)狀壁部結(jié)合，并不直接安裝在殼體外周部和安裝孔部中。能降低在將送風裝置安裝于設(shè)備的狀態(tài)下設(shè)備的噪音和振動。
本發(fā)明的技術(shù)方案2為一種送風裝置，其特征在于，如以m(千克)表示電動機和風扇的合計質(zhì)量，以k(牛頓/米)表示輪轂部與安裝部之間的彈簧常數(shù)，以N(1/秒)表示電動機的轉(zhuǎn)速，則殼體設(shè)定成滿足以下關(guān)系N>2πkm]]>為達到技術(shù)方案1的發(fā)明效果，這種組合無疑是有效的。
本發(fā)明的技術(shù)方案3為一種送風裝置，與風扇的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁、并具有一體形成上述環(huán)狀壁和固定電動機的輪轂部的殼體，其特征在于，上述環(huán)狀壁2由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)上增大，第二區(qū)域的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)，在環(huán)狀壁外周與殼體外周部分之間形成有具有一定的容積并向排出側(cè)開放的氣囊部的同時，在上述環(huán)狀壁上形成有環(huán)狀壁內(nèi)周和能使氣囊部的空氣流動的溝槽，具有改善靜壓較高的狀態(tài)下的送風特性的效果。
另外，由于送風裝置的殼體采用僅由上下型芯構(gòu)成的模具成形，故能實現(xiàn)生產(chǎn)率提高及低成本化。
附圖簡單說明圖1A、1B、1C和1D分別為本發(fā)明的實施例1的送風裝置的側(cè)面圖、正面圖、剖面圖和X-X1剖面圖。
圖2為表示以往送風裝置的空氣流動的說明圖。
圖3為表示本發(fā)明實施例的送風裝置的空氣流動的說明圖。
圖4為表示以往送風裝置的殼體成形的模具結(jié)構(gòu)的圖。
圖5為表示本發(fā)明實施例的送風裝置的殼體成形的模具結(jié)構(gòu)的圖。
圖6A、6B、6C和6D分別為本發(fā)明的實施例2的送風裝置的側(cè)面圖、正面圖、剖面圖和X-X1剖面圖。
圖7A、7B、7C分別為送風裝置的安裝夾具的正面圖、側(cè)面圖和俯視圖。
圖8A和8B分別為振動系統(tǒng)的簡單說明圖和表示振動的頻率與振幅的關(guān)系的說明圖。
圖9A、9B、9C和9D分別為本發(fā)明的實施例3的送風裝置的側(cè)面圖、正面圖、剖面圖和X-X1剖面圖。
圖10為表示本發(fā)明實施例的送風裝置的空氣流動的說明圖。
圖11為本發(fā)明實施例的送風裝置的特性與以往進行比較的圖。
圖12為以往的送風裝置的剖面圖。
以下根據(jù)圖1-圖7說明本發(fā)明的實施例。
(實施例1)圖1A至1D表示實施例1的送風裝置。其中，圖1A為送風裝置的側(cè)面圖，圖1B為正面圖，圖1C為剖面圖，圖1D為X-X1剖面圖。
如圖1D所示，環(huán)狀壁2由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)性增大，第二區(qū)域的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)。另外，在環(huán)狀壁外周與殼體外周部10之間形成具有一定的容積的氣囊部11。
現(xiàn)通過圖2、圖3說明該送風裝置的原理。
圖2表示在以往的送風裝置中，使環(huán)狀壁的吸入口側(cè)的形狀為將內(nèi)徑擴大以增大與葉片前端的間隙的場合。
采用這種結(jié)構(gòu)，在通過使風扇1沿回轉(zhuǎn)方向9的方向回轉(zhuǎn)驅(qū)動產(chǎn)生由吸引側(cè)朝向排出側(cè)的空氣流5的同時，并從葉片前端部分吸入空氣流5，與間隙一定的場合相比，特別是具有在低壓狀態(tài)時使風量增大的效果。
該部分因與葉片前端的間隙增大，空氣粘性的影響減少，空氣流入時的能量損失減少，故能有效地增大風量。
設(shè)置使內(nèi)徑擴大部分在低壓時雖能增大風量，但如在施加一定程度壓力狀態(tài)下使用時則如圖2所示，在葉片前端處從正壓側(cè)流到背壓側(cè)的漏渦流7大大增加，空氣流與葉面脫離，并在該脫離區(qū)域產(chǎn)生紊流渦流8，從而使紊流噪音增加，噪音級和風量-靜壓特性惡化。
該葉片前端漏渦流7在葉片前端的吸引側(cè)增加不太大，相反在葉片前端的中間部以下大大增加，對于風扇的性能有很大影響。
圖3為表示本實施例1的空氣流動的說明圖。
如圖3所示，本實施例1中通過在該環(huán)狀壁2與殼體外周部10之間設(shè)置氣囊部11，葉片前端的中間部以下大大增加的葉片前端漏渦流7在風扇1排出側(cè)一旦被該氣囊部11吸引，即由于這里產(chǎn)生的紊流渦流8衰減到氣囊內(nèi)程度并向排出側(cè)排出，故能在降低噪音的同時改善風量-靜壓特性(尤其是噪音級)。
另外，該送風裝置的殼體與以往的送風裝置的殼體相比能大幅度提高生產(chǎn)率。
其理由可利用圖4、圖5說明。
圖4為表示對以往送風裝置的殼體成形的模具的結(jié)構(gòu)的概略圖。
通常，在進行以樹脂或金屬為材料的注射模塑成形(或金屬壓鑄、觸融壓鑄等類似成形方法)等的場合，使各部分的厚度作極端變化時，因材料收縮使形狀變扁而產(chǎn)生所謂縮孔，因而精度難以保持。
因此，在對以往送風裝置的殼體那種形狀進行成形的場合，是使整個厚度為大致一定地將殼體的形狀構(gòu)成在外周設(shè)置凹部，如圖4所示，通常是由上下型芯12、13和沿與它們垂直方向正對并滑動的2個滑動型芯14、15成形的模具結(jié)構(gòu)。
圖5為表示對本實施例1的送風裝置的殼體進行成形的模具的結(jié)構(gòu)。
圖5中，本實施例1的殼體系由沒有滑動型芯的單純的上下2面12、13配合構(gòu)成的模具加以成形。
由于殼體為本實施例1的形狀，成為空氣吸入口的部分、用于安裝送風裝置的安裝孔18、固定電動機部的輪轂部16、支承輪轂部16的輪輻部17、可提高風扇特性的氣囊部11等，能通過結(jié)構(gòu)比以往簡單得多的模具進行成形，由于模具制作費用的減少或模具的小型化，與以往相比具有能以小型化的設(shè)備進行成形、能在提高生產(chǎn)率及低成本化的同時通過簡化模具結(jié)構(gòu)并減少可動部分、可獲得在穩(wěn)定產(chǎn)品精度的同時模具維護變得容易等效果。
另外，本實施例的殼體由于設(shè)置氣囊部11，整個厚度保持大致一定，故可在控制成形時的縮孔、提高精度的同時節(jié)約無用部分的材料，可實現(xiàn)輕量化，減少材料成本。
(實施例2)圖6A至6D表示實施例2的送風裝置的殼體。其中，圖6A為側(cè)面圖，圖6B為正面圖，圖6C為剖面圖，圖6D為X-X1剖面圖。
在圖6A至6D中，實施例2的殼體的特征在于，對固定有電動機的輪轂部16加以支承的輪輻17與環(huán)狀壁部固定，而不直接固定在殼體外周部10或電動機安裝孔部18中。其他部分的形狀則與實施例1的殼體完全相同。圖7A至7C表示安裝夾具。其中，圖7A為正面圖，圖7B為側(cè)面圖，圖7C為俯視圖。
將送風裝置固定在框體上時可采用安裝孔18并用小螺釘?shù)裙潭ǎ蛘卟捎萌鐖D7A至7C所示的送風裝置的安裝夾具21，由于利用鉤子22的彈性將送風裝置推入，可支承殼體外周部10而無需采用小螺釘，通常是進行彈性卡環(huán)方式的固定方法。
在送風裝置以完全的精度制作的場合，雖然不產(chǎn)生半徑方向的振動，但實際上在構(gòu)成電動機的零件和風扇中分別存在誤差，故在電動機回轉(zhuǎn)時即由這些不平衡誘發(fā)周期與轉(zhuǎn)速一致的不平衡振動。
在以往或上述實施例1的送風裝置的場合，電動機部經(jīng)輪輻與作為電動機的安裝部的安裝孔或者與殼體外周部直接連接而在電動機部產(chǎn)生的振動為直接傳遞到框體的狀態(tài)。
另一方面，在實施例2中，由于輪輻穿過環(huán)狀壁并對于固定部間接固定，電動機部構(gòu)成為相對于固定部彈性地加以支承，由于振動在電動機存在一定程度的不平衡振動的場合也能衰減并傳遞到固定部，安裝有送風裝置的框體發(fā)生共振等情況減少，結(jié)果是能抑制作為整個框體的噪音和振動。
另外，為使振動可靠地衰減，最好使該振動系統(tǒng)的固有頻率與作為電動機的激振頻率的基本成分的電動機轉(zhuǎn)速相比進一步降低。
這里，由于整個框體質(zhì)量與送風裝置相比非常大，故考慮將電動機的半徑方向(徑向)的振動置換為圖8A所示的由作為振動體的電動機和風扇的質(zhì)量和彈性支承該振動體的輪輻和環(huán)狀壁的彈簧構(gòu)成的單純的單振動的振動系統(tǒng)的概略說明圖。
如以m(千克)表示作為振動體的電動機和風扇的合計質(zhì)量，以k(牛頓/米)表示輪轂部與安裝部之間的彈簧常數(shù)(對于半徑方向變形的反力之比)，則該振動系統(tǒng)的固有頻率F(赫茲)以下式表示N=2πkm]]>圖8B為表示施加在該振動系統(tǒng)上的外力的頻率與外力的振幅與振動的振幅之比的說明圖。
如圖8B所示，振動的振幅在外力頻率低的場合下大致隨外力而變化，但在固有頻率F附近振幅急劇增大，而在超過固有頻率后則慢慢變小，振動的振幅最終趨近于零。
因此，可通過使作為激振力的電動機的轉(zhuǎn)速N(1/秒)大于固有頻率F減小振動。即通過設(shè)定為滿足以下關(guān)系N>2πkm]]>因電動機的振動衰減并傳遞至框體，故可抑制框體的振動，實現(xiàn)低噪音、低振動。
并且，通過選擇PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)、PP(聚丙烯)等材料本身的衰減力較大的材質(zhì)作為殼體材料，使電動機啟動時或低速回轉(zhuǎn)時的振動衰減，能進一步提高減振效果。
(實施例3)圖9A至9D表示實施例3的送風裝置的殼體。其中，圖9A為側(cè)面圖，圖9B為正面圖，圖9C為剖面圖，圖9D為X-X1剖面圖。
在圖9A至9D中，實施例3的殼體與上述實施例1的區(qū)別在于，在環(huán)狀壁的排出側(cè)部分環(huán)狀壁內(nèi)周和氣囊部11連通，形成沿軸向伸出的多個溝槽19，其他部分則與實施例1完全相同。
該溝槽19對于送風裝置尤其是用于在靜壓高的狀態(tài)的場合能有效地改善特性。
圖10為表示本實施例3的送風裝置的動作條件下的空氣流動的說明圖。
如圖10所示，由于包含葉片前端附近產(chǎn)生的紊流渦流的葉片端渦流從溝槽19向氣囊部吹出，正在旋轉(zhuǎn)的風扇上為不過分發(fā)生葉片端渦流的狀態(tài)，以往因該葉片端渦流而妨礙工作的葉片前端部分也能充分工作，故風量增大。
另外，由于包含從溝槽19吹出的紊流渦流8的空氣流也由溝槽19整流并向氣囊部11放出，并進一步在氣囊部11的空間部衰減并向外部放出，故在降低噪音的同時，由于從溝槽19吹出的空氣流有效地變換為靜壓而能使風扇的靜壓效率提高。
圖11為對該送風裝置的風量-靜壓特性將相同尺寸的以往送風裝置以及實施例1與實施例3的送風裝置的特性進行比較的圖。
由圖11的曲線(a)可知，實施例1的送風裝置與以往送風裝置相比在壓力較高狀態(tài)時的風量特性較優(yōu)，而本實施例3的送風裝置則保持更優(yōu)良的風量特性。其結(jié)果如圖11的曲線(b)所示，本實施例3的送風裝置能大幅度地提高靜壓效率，并能大幅度地提高壓力較高條件下的性能。
另一方面，在壓力較低的條件下，本實施例3的送風裝置則反過來為風量降低狀態(tài)。在圖示的通過壓力較低的條件下風扇上不產(chǎn)生顯眼的渦流，相反產(chǎn)生空氣從溝槽19向環(huán)狀壁2內(nèi)周流入的流動，在葉片前端部分產(chǎn)生空氣循環(huán)的流動，風量下降，與此同時，由于在溝槽19處因空氣粘性而產(chǎn)生能量損失，風扇驅(qū)動力增加，故風扇的靜壓效率惡化。
因此，在靜壓較低的狀態(tài)下使用的場合，通過使用無溝槽19的實施例1或?qū)嵤├?的殼體實現(xiàn)低噪音，而在靜壓較高的狀態(tài)下則通過使用本實施例3的殼體，由于風扇的送風能力提高，故可獲得高的冷卻效率。
另外，在將上述送風裝置裝入設(shè)備使用時，由于送風能力高，能降低風扇轉(zhuǎn)速使用，故具有能降低送風裝置的耗電量或靜音化等的效果，并具有提高可靠性的效果?；蛘咴谙嗤碾娏渴褂玫那闆r下，可獲得送風能力優(yōu)良、冷卻能力提高的效果。
另外，在上述實施例2和實施例3中雖然敘述了殼體的成形方法，毋庸置言，這些殼體也能用與實施例1完全相同的僅上下型芯的簡單模具結(jié)構(gòu)進行成形。
權(quán)利要求
1.一種送風裝置，與風扇(1)的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁(2)、并具有一體形成所述環(huán)狀壁(2)和固定電動機(3)的輪轂部(16)的殼體，其特征在于，所述環(huán)狀壁(2)的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)，在環(huán)狀壁外周與殼體外周部分之間形成有具有一定的容積并向排出側(cè)開放的氣囊部(11)。
2．如權(quán)利要求1所述的送風裝置，其特征在于，所述環(huán)狀壁(2)由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)上增大。
3．如權(quán)利要求1所述的送風裝置，其特征在于，所述殼體的輪轂部(16)與環(huán)狀壁部(2)結(jié)合，并不直接安裝在殼體外周部(10)和安裝孔部(18)中。
4．一種送風裝置，其特征在于，如以m(千克)表示電動機(3)和風扇(1)的合計質(zhì)量，以k(牛頓/米)表示輪轂部(16)與安裝部之間的彈簧常數(shù)，以N(1/秒)表示電動機的轉(zhuǎn)速，則殼體設(shè)定成滿足以下關(guān)系N>2πkm]]>
5．一種送風裝置，與風扇(1)的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁(2)、并具有一體形成所述環(huán)狀壁(2)和固定電動機(3)的輪轂部(16)的殼體，其特征在于，上述環(huán)狀壁(2)由使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小的第二區(qū)域構(gòu)成，從而使與吸引側(cè)的葉片前端的間隙實質(zhì)上增大，第二區(qū)域的終端在排出側(cè)為中斷狀態(tài)，在環(huán)狀壁外周與殼體外周部分(10)之間形成有具有一定的容積并向排出側(cè)開放的氣囊部(11)的同時，在所述環(huán)狀壁(2)上形成有環(huán)狀壁內(nèi)周和能使氣囊部(11)的空氣流動的溝槽(19)。
6．如權(quán)利要求1、4、5中任一項所述的送風裝置，其特征在于，殼體用僅由上下型芯(12,13)構(gòu)成的模具成形。
全文摘要
提供一種使能量效率提高的送風裝置,其特點是與風扇的葉片前端隔有間隔而形成環(huán)狀壁(2),上述環(huán)狀壁(2)的吸引側(cè)具有使內(nèi)徑局部擴大的第一區(qū)域和與葉片前端間隙縮小及設(shè)置溝槽的第二區(qū)域而使與葉片前端的間隙實質(zhì)上擴大,在環(huán)狀壁外周與殼體外周部(10)之間設(shè)有氣囊部(11)。
文檔編號F04D29/54GK1321839SQ01117258
公開日2001年11月14日 申請日期2001年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月27日
發(fā)明者藤中廣康 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社