專利名稱：：具有c樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種電子設(shè)備散熱通風(fēng)用的微型軸流風(fēng)扇，具體地說是通過在輪轂上安裝具有指定形狀、指定彎角、指定彎度、指定葉高的c樣條型彎葉片，構(gòu)成的微型軸流風(fēng)扇。
背景技術(shù)：
：葉輪直徑在120mm以下的軸流風(fēng)扇稱微型軸流風(fēng)扇，它在電子工業(yè)、自動(dòng)化技術(shù)、軍用技術(shù)、航空航天及家用電器等領(lǐng)域中廣泛使用，特別是在計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備中，微型軸流風(fēng)扇是重要工作部件的散熱設(shè)備。當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備性能的不斷提高，其核心部件的工作負(fù)荷日益增強(qiáng)，發(fā)熱量越來越大。這些電子部件的散熱問題不斷突出，已成為制約其性能進(jìn)一步提高的嚴(yán)重瓶頸。作為這些設(shè)備主要散熱部件的微型軸流風(fēng)扇，其散熱能力的提高，為進(jìn)一步提升這些電子設(shè)備的工作速度與性能提供可能。提高微型軸流風(fēng)扇性能的一個(gè)主要方法即是對(duì)其葉片進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。葉片沿周向彎曲能有效降低風(fēng)扇葉輪的端部損失，從而可以起到提高性能的作用。但形成彎葉片的方法很多，特別是彎曲形式和彎曲角度對(duì)它的性能影響很明顯。中國發(fā)明專利公開了一種"微型風(fēng)扇"，其公開號(hào)為CN1360154。該專利中所描述的微型軸流風(fēng)扇的彎葉片型線是由兩根直線及中間與之相連的一個(gè)或多個(gè)圓弧組成，且葉片很短，其葉高僅為對(duì)應(yīng)葉片外徑的0.2-0.25倍。這種彎葉片雖成型簡單，但其具體彎曲型線尚存在一定的任意性，且并未明確限定彎角和彎度的匹配關(guān)系和具體數(shù)值。同時(shí)，由于葉片彎曲的積極作用在短葉片上是不能夠充分體現(xiàn)的，因此這種具有極短葉片風(fēng)扇雖運(yùn)行噪聲低、風(fēng)壓大，但其氣動(dòng)效率并不會(huì)高，即其單位耗電量并不能明顯降低。中國實(shí)用新型專利公開了一種"具有前彎葉片的軸流通風(fēng)機(jī)葉輪"其公開號(hào)為CN2625621。該實(shí)用新型所描述的軸流風(fēng)葉是一種彎掠結(jié)合的葉片形式，其彎角并非上下相等，而是從葉根到葉尖逐步連續(xù)增加，且葉根不彎曲(即對(duì)應(yīng)彎角為0。)，而葉尖彎角不大于40°。這種彎葉片僅限定了沿葉高方向的彎角變化，但未指定具體彎曲型線的準(zhǔn)確數(shù)學(xué)特征，因此其制造上具有一定的盲目性。同時(shí)，由于這種彎葉片在葉根處并無彎曲，因此它不能有效降低葉根處的端部損失，因此其氣動(dòng)性能有進(jìn)一步提升的空間。上述各專利所公開的各種彎葉片，其彎曲型線、彎度與彎角的關(guān)系與取值及彎葉片葉高的選擇均未量化和明確。只有對(duì)上述這些設(shè)計(jì)參數(shù)的合理優(yōu)化與匹配才能建構(gòu)效率更好、性能更好的彎葉片，從而才能提高整個(gè)微型軸流風(fēng)扇的性能。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是要提供一種具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，其目的在于量化微型軸流風(fēng)扇中彎葉片的彎曲型線的數(shù)學(xué)解析式，及其重要設(shè)計(jì)參數(shù)(彎度、彎角、葉高)的優(yōu)化與匹配，。使微型軸流風(fēng)扇運(yùn)行效率、氣動(dòng)噪聲會(huì)有顯著提高。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，包括電機(jī)、輪轂、C樣條型彎葉片，C樣條型彎葉片沿周向等間距地安裝在輪轂上，輪轂通過旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接；其特點(diǎn)是C樣條型彎葉片的彎曲型線由兩條C樣條曲線光滑連接而成，且滿足如下解析表達(dá)式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>上式中x，y:分別指彎葉片彎曲型線在X、Y軸上的具體數(shù)學(xué)坐標(biāo)值；apa2:分別指彎葉片根部與頂部的彎曲角；e、L:分別指彎葉片彎度和葉高。彎葉片的上端壁彎角與下端壁彎角相等，大小為10°40°;彎葉片的彎度為相應(yīng)端壁彎角正切值的1/61/3倍；彎葉片的外徑不大于120mm，其葉高為對(duì)應(yīng)外徑的0.3倍；彎葉片的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槠鋸澢姆较?。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果1.本發(fā)明中的彎葉片成型方法將葉片端壁彎角與葉片彎度相關(guān)聯(lián)，且整個(gè)葉片彎曲型線為具有高階光滑的C樣條型曲線。這種成型方法克服了現(xiàn)有技術(shù)中只注重端壁彎角的確定而對(duì)葉片彎曲具體形狀的確定存在隨意性的缺點(diǎn)。2.本發(fā)明中的彎葉片，其彎度、彎角及葉高之間具有合理的匹配，這使其在端部具有足夠的彎曲程度而葉高中部盡可能保持平直。這種彎曲結(jié)構(gòu)不僅能有效降低葉片流道內(nèi)的端部損失、增強(qiáng)對(duì)應(yīng)風(fēng)扇抗失速性能，以提高其在小流量工況下穩(wěn)定工作的能力，而且有助于改善大流量工況下的氣動(dòng)性能。3.本發(fā)明與同類風(fēng)扇性能相比，具有風(fēng)壓大、效率高、噪聲低、變工況適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別對(duì)于大、小流量下的偏工況性能均不敏感，克服了常規(guī)彎葉片風(fēng)扇有較高效率但以犧牲風(fēng)壓為代價(jià)的弊端，尤其適合各種電子設(shè)備的通風(fēng)與散熱。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是C樣條型彎葉片的積迭線示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。但本實(shí)施例并不用于限制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1，2所示，本發(fā)明的具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，包括電機(jī)1、輪轂2、C樣條型彎葉片3。C樣條型彎葉片3等間距的安裝在輪轂2上，輪轂2通過旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)1連接，C樣條型彎葉片3的彎曲型線7由兩條C樣條曲線光滑連接而成，且滿足下列數(shù)學(xué)解析關(guān)系式3tan+tana2_16e-77tana,+tana2—24e■tana,_3tan，+16e、5tanor,+11tanor,—72e2i-+-!--少2+丄22〖(—2tana,3tan2+24e)jv+(—+*丄tana,+會(huì)丄tana2)少上式中X，y:分別指彎葉片彎曲型線在X、Y軸上的具體數(shù)學(xué)坐標(biāo)值；apa2:分別指彎葉片根部與頂部的彎曲角；e、L:分別指彎葉片彎度和葉高；C樣條型彎葉片3的上端壁彎角4與下端壁彎角8相等，大小為10。40°，其彎度為彎度為相應(yīng)端壁彎角4、8正切值的1/61/3倍；當(dāng)彎葉片3彎度的取值為相應(yīng)端壁彎角4、8正切值的l/6時(shí)，則其彎角4、8的取值應(yīng)為25。40°;若彎葉片3彎度的取值為相應(yīng)端壁彎角4、8正切值的l/3時(shí)，則其彎角4、8的取值應(yīng)為10。30°;若彎葉片3彎度的取值為1/61/3倍的相應(yīng)端壁彎角4、8正切值(不包含1/6、1/3兩種情形)時(shí)，則其彎角4、8的取值應(yīng)為20°30°，且較大的彎度應(yīng)選擇較小的彎角，反之亦然；彎葉片3的外徑不大于120mm，其葉高5為對(duì)應(yīng)外徑的0.3倍；彎葉片3的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槠鋸澢姆较?；C樣條型彎葉片拱高6為葉高5與彎度的乘積。當(dāng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片上下端部的彎曲作用能產(chǎn)生指向葉片中部的壓力梯度，這種壓力梯度能使原本聚集在上下端部的低能流體匯聚至葉片中部的主流中，從而有效降低了葉片流道內(nèi)的端部損失、增強(qiáng)對(duì)應(yīng)風(fēng)扇的抗失速性能，提高了風(fēng)扇氣動(dòng)性能。權(quán)利要求一種具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，包括電機(jī)(1)、輪轂(2)、C樣條型彎葉片(3)，C樣條型彎葉片(3)沿周向等間距地安裝在輪轂(2)上，輪轂(2)通過旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)(1)連接，其特征在于所述C樣條型彎葉片(3)的彎曲型線(7)由兩條C樣條曲線光滑連接而成，且滿足如下解析表達(dá)式<mfencedopen='{'close=''><mtable><mtr><mtd><mi>x</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>3</mn><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mn>16</mn><mi>e</mi></mrow><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><msup><mi>y</mi><mn>3</mn></msup><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>7</mn><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>α</mi></mrow><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mn>24</mn><mi>e</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi></mrow></mfrac><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><mi>y</mi><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>1</mn></msub></mtd><mtd><mi>y</mi><mo>∈</mo><mo>[</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>L</mi><mo>]</mo></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>x</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mo>-</mo><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>α</mi></mrow><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mn>3</mn><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>16</mn><mi>e</mi></mrow><msup><mi>L</mi><mn>2</mn></msup></mfrac><msup><mi>y</mi><mn>3</mn></msup><mo>+</mo><mfrac><mrow><mn>5</mn><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mn>11</mn><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><mn>72</mn><mi>e</mi></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>L</mi></mrow></mfrac><msup><mi>y</mi><mn>2</mn></msup><mo>+</mo></mtd><mtd></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mn>2</mn><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>1</mn></msub><mo>-</mo><mn>3</mn><mi>tan</mi><msub><mi>α</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>24</mn><mi>e</mi><mo>)</mo></mrow><mi>y</mi><mo>+</mo><mrow><mo>(</mo><mo>-</mo><mi>Le</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>L</mi><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>α</mi></mrow><mn>1</mn></msub><mo>+</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>L</mi><msub><mrow><mi>tan</mi><mi>α</mi></mrow><mn>2</mn></msub><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>y</mi><mo>∈</mo><mo>[</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>L</mi><mo>,</mo><mi>L</mi><mo>]</mo></mtd></mtr></mtable></mfenced>式中x，y分別是指彎葉片彎曲型線在X、Y軸上的具體數(shù)學(xué)坐標(biāo)值；α1、α2分別是指彎葉片根部與頂部的彎曲角；e、L分別是指彎葉片彎度和葉高。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，其特征在于所述彎葉片(3)的上端壁彎角(4)與下端壁彎角(8)相等，大小為10°40°;彎葉片(3)的彎度為相應(yīng)端壁彎角正切值的1/61/3倍。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，其特征在于所述彎葉片(3)的外徑不大于120mm，其葉高(5)為對(duì)應(yīng)外徑的0.3倍。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，其特征在于所述彎葉片(3)的旋轉(zhuǎn)方向?yàn)槠鋸澢姆较颉Ｈ恼景l(fā)明涉及一種具有C樣條型彎葉片的微型軸流風(fēng)扇，包括電機(jī)、輪轂、C樣條型彎葉片。C樣條型彎葉片沿周向等間距地安裝在輪轂上，輪轂通過旋轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接。C樣條型彎葉片的彎曲型線由兩條C樣條曲線光滑連接而成，彎葉片的上端壁彎角與下端壁彎角相等，大小為10°～40°；彎葉片的彎度為相應(yīng)端壁彎角正切值的1/6～1/3倍；彎葉片的外徑不大于120mm，其葉高為對(duì)應(yīng)外徑的0.3倍。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于通過合理控制葉片的彎曲形式，降低了葉道端部損失、抑止了葉片表面邊界層的分離、提高了風(fēng)扇的氣動(dòng)效率，從而降低了氣動(dòng)噪聲。通過實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明的微型軸流風(fēng)扇的噪聲低、流動(dòng)損失小、效率高，可有效適用于各種電子設(shè)備的通風(fēng)與散熱。文檔編號(hào)F04D29/38GK101782084SQ201010115799公開日2010年7月21日申請(qǐng)日期2010年3月2日優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日發(fā)明者王企鯤申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)