葉輪和具備其的軸流鼓風(fēng)的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供即使在進行可變速運轉(zhuǎn)時也不存在產(chǎn)生異常振動和過大的應(yīng)力的問題的軸流鼓風(fēng)機。該軸流鼓風(fēng)機構(gòu)成為：在杯狀的轂部件的外周面設(shè)置有葉片的軸流鼓風(fēng)機的葉輪中，在葉片上部分的設(shè)置有鋼板片，從而使固有頻率增加并抑制重量增加，避開共振頻率。
【專利說明】葉輪和具備其的軸流鼓風(fēng)機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及葉輪和具備其的軸流鼓風(fēng)機。

【背景技術(shù)】
[0002]軸流鼓風(fēng)機存在在運轉(zhuǎn)中或特定的轉(zhuǎn)速(旋轉(zhuǎn)速度)時產(chǎn)生大的轉(zhuǎn)動的情況。這是軸流鼓風(fēng)機的葉輪作為固有值具有的共振頻率與軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率一致導(dǎo)致的共振現(xiàn)象，在螺旋槳形的葉輪的情況下，因為葉片為單臂支承，所以特別顯著。
[0003]此外，這樣的螺旋槳形的葉輪中，除了風(fēng)扇等比較小型的情況以外，一般是將金屬板的葉片安裝在轂(boss)部，此時在葉片的安裝中使用焊接的所謂的焊接葉輪，與將葉片鉚釘安裝在轂板(boss plate)的鉚釘安裝型的情況相比較，鉚釘安裝型因為轂板和葉片被分開設(shè)置所以容易改變各自的厚度，與此相對，焊接葉輪因為一個葉片的厚度均勻，所以由于共振時的大振幅而導(dǎo)致大的應(yīng)力作用于葉片的安裝部的可能性高。
[0004]因此，在現(xiàn)有的軸流鼓風(fēng)機中，需要以避開共振頻率的運轉(zhuǎn)頻率運轉(zhuǎn)，在設(shè)計軸流鼓風(fēng)機時使得運轉(zhuǎn)頻率與固有值不重疊。此外，在日本特開平4-203296號公報(專利文獻I)中記載有在對驅(qū)動軸進行的葉輪的安裝中安裝具有減振作用的間夾物的方法。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平4-203296號公報實用新型內(nèi)容
[0008]實用新型想要解決的技術(shù)問題
[0009]上述專利文獻I未考慮對于軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的變更的共振，而僅單純地使振動變小，在可變速運轉(zhuǎn)的應(yīng)用中存在問題。
[0010]近年來，節(jié)能意識提高，要使用逆變器控制等使軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率變化，盡量降低轉(zhuǎn)速，進行抑制消耗電力的運轉(zhuǎn)的需求增加，但在這種情況下，由于運轉(zhuǎn)頻率的設(shè)定根據(jù)使用者的不同而不同，需要以廣范圍的運轉(zhuǎn)頻率為前提。
[0011]但是，如已經(jīng)說明的那樣，軸流鼓風(fēng)機的葉輪一定具有固有頻率，因此在支持廣范圍的運轉(zhuǎn)頻率的情況下，存在軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率與軸流鼓風(fēng)機的固有頻率重疊的可能性，此時會產(chǎn)生共振現(xiàn)象，產(chǎn)生異常振動或過大的應(yīng)力，產(chǎn)品的可靠性顯著降低，因此在現(xiàn)有技術(shù)中有時在可變速運轉(zhuǎn)的應(yīng)用中產(chǎn)生問題。
[0012]在對于該問題的現(xiàn)有的解決方法的一個例子中，存在通過加厚部件的板厚來使固有頻率增加，避開共振頻率的方法，但是在鋼板制的焊接結(jié)構(gòu)的葉輪中，為了降低成本而使用板厚均勻的鋼板，因此如果將板厚加厚則重量增加，因此離心力增加，在葉片的根部部分產(chǎn)生的應(yīng)力變大，存在產(chǎn)品的可靠性降低的問題。
[0013]本實用新型的目的在于，提供即使在可變速運轉(zhuǎn)時也不存在產(chǎn)生異常振動和過大的應(yīng)力的顧慮的軸流鼓風(fēng)機。
[0014]用于解決問題的技術(shù)方案
[0015]上述目的通過在杯狀的轂部件的外周面安裝有多個葉片的葉輪中，在上述多個葉片中的各個葉片上部分地安裝鋼板片而達成。
[0016]實用新型效果
[0017]根據(jù)本實用新型，能夠提供即使在可變速運轉(zhuǎn)時也不存在產(chǎn)生異常振動和過大的應(yīng)力的顧慮的、可靠性高的軸流鼓風(fēng)機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1(a)和圖1(b)是本實用新型的實施例的軸流鼓風(fēng)機的側(cè)面圖和正面圖。
[0019]圖2是表示圖1 (b)的A-A截面的圖。
[0020]圖3是表示鋼板片的形狀的變形例的圖。
[0021 ]圖4是表示鋼板片的形狀的變形例的圖。
[0022]附圖標(biāo)記的說明
[0023]I:電動機
[0024]2:旋轉(zhuǎn)軸
[0025]3: P十輪
[0026]4:葉片(blade)
[0027]5:轂(boss)部件
[0028]6:套(hub)部件
[0029]7:墊圈(washer)
[0030]8:螺栓
[0031]9:鋼板片

【具體實施方式】
[0032]實施例
[0033]以下，使用附圖對實施例進行說明。
[0034]首先，圖1 (a)和圖1 (b)是表示本實施例的軸流鼓風(fēng)機的圖。另外。圖1 (a)表示一部分截面的側(cè)面圖，圖1(b)表示正面圖。在圖1(a)和圖1(b)中，I是電動機，2是旋轉(zhuǎn)軸，3是葉輪,4是葉片(blade), 5是轂(boss)部件,6是套(hub)部件,7是墊圈(washer),8是螺栓，9是鋼板片。
[0035]此處，首先，電動機I例如是通過VVVF (可變電壓可變頻率)逆變器供電而被可變速驅(qū)動的感應(yīng)電動機，在其旋轉(zhuǎn)軸2安裝有螺旋槳型的葉輪3，構(gòu)成軸流鼓風(fēng)機的主要部分。此時，雖然未圖示，但是具有殼體，該殼體包括覆蓋葉輪3的周邊的被稱為管道(duct)或護罩(shroud)的大致圓筒狀的部件，電動機I被保持于此。
[0036]接著，葉輪3是在制作為大致杯狀的轂部件5的外周面安裝有多個、例如如圖示那樣為8個葉片4而構(gòu)成的，此時在轂部件5的中心設(shè)置有用于將葉輪3安裝在電動機I的旋轉(zhuǎn)軸2的呈厚壁短圓筒形的套部件6。因此，使該套部件6的孔與旋轉(zhuǎn)軸2嵌合，之后，隔著墊圈7將螺栓8緊固于旋轉(zhuǎn)軸2，由此，能夠?qū)⑷~輪3安裝在旋轉(zhuǎn)軸2。
[0037]該軸流鼓風(fēng)機與使用由樹脂成形的葉輪的一般家庭用換氣扇相比能夠獲得大風(fēng)量、高靜壓。此外，葉輪的材質(zhì)由于使用環(huán)境、使用溫度等關(guān)系而被要求為鋼板制，進一步，葉輪的強度被要求堅固。
[0038]接著，對葉輪3進行詳細(xì)說明。圖2詳細(xì)地表示葉輪3，是從下側(cè)看圖1(b)A-A截面的圖。在圖2中，葉片4以如下方式形成:對金屬板，例如鋼板，例如進行沖壓加工而被沖壓(打6抜< )成規(guī)定的平面形狀，之后使鋼板片9重合，在例如利用激光焊接或點焊進行接合后，成形為規(guī)定的曲面形狀。
[0039]轂部件5例如也利用鋼板制作，同樣利用沖壓加工成形為杯狀，在該轂部件5的外周面焊接葉片4，完成作為葉輪3。
[0040]本實施例的特征在于在該葉片4設(shè)置有鋼板片9。
[0041]此處，固有頻率f 一般以與重量M、彈簧常數(shù)K的關(guān)系表示為式(I)。
[0042]f=f (Κ/Μ)(I)
[0043]由此，在將此式應(yīng)用于葉輪的情況下，彈簧常數(shù)K與葉片4的扭曲的容易程度或彎曲的容易程度對應(yīng)，越是難以扭曲或難以彎曲，彈簧常數(shù)K越高。由此，越是將葉片4的厚度加厚，彈簧常數(shù)K越高，固有頻率f越高。但是，當(dāng)將厚度加厚時葉片4的重量也增加，因此向使固有頻率f降低的方向起作用。由此，在提高固有頻率f時，在使得不易扭曲或不易彎曲的同時，需要抑制重量的增加。
[0044]由此，在本實施例中，通過在葉片部分地設(shè)置鋼板片，能夠?qū)嵸|(zhì)上部分地加厚葉片4的厚度，提高固有頻率f，將固有頻率設(shè)定為比軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率的可變范圍高的頻率，避開共振現(xiàn)象。另外，一般來說，固有頻率低的方向上，要利用逆變器控制等使軸流鼓風(fēng)機的運轉(zhuǎn)頻率變化，盡量降低轉(zhuǎn)速，而進行抑制消耗電力的運轉(zhuǎn)的需求增加，而且在與殼體成為一體時低的頻率成為共振頻率，因此在低的頻率下共振的可能性變高，期望避開。
[0045]因此，在本實施例中，如圖1(b)所示，鋼板片9的形狀為:沿作為葉片4被安裝在轂部件5的安裝部分的、葉片4的根部部分的前緣部與后緣部的中心，在半徑方向上從與葉輪中心部的轂部件5相同直徑(例如10mm以上)的位置至與葉輪外徑(例如200mm以上)相同直徑的位置配置有該鋼板片。即，通過利用鋼板片使葉片4的根部至前端加強而使其不易彎曲，且僅在葉片4的前緣部與后緣部的中心部分配置。由此，在能夠使葉片4不易扭曲或不易彎曲的同時抑制重量的增加，由此能夠提高固有頻率。
[0046]此外，圖3表示鋼板片9的形狀的變形例。圖3是圖1 (b)中的多個葉片中僅取出一個進行表示的圖，該圖表示葉片與鋼板片的關(guān)系。如圖3所示，從使得不易扭曲的觀點出發(fā)，也可以將鋼板片配置在作為葉片4被安裝在轂部件5的安裝部分的、葉片4的根部部分，而不設(shè)置在葉片4的半徑方向前端部，從而形成抑制了重量的增加的形狀。
[0047]此外，圖4表示鋼板片9的形狀的另一變形例。圖4與圖3相同，是多個葉片中僅取出一個進行表示的圖，該圖表示葉片與鋼板片的關(guān)系。如圖4所示，也可以通過將鋼板片僅配置于在葉片4的根部部分產(chǎn)生的應(yīng)力較大的部分，實現(xiàn)不易扭曲或不易彎曲、以及輕量化，并提高固有頻率。
[0048]此外，在圖1(a)中，當(dāng)葉輪旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)從右側(cè)流向左側(cè)，葉片的左側(cè)的面，即下游側(cè)的壓力高，因此如果在該面接合鋼板片9則壓力變動變大，噪聲增加，因此通過在葉片的右側(cè)的面，即上游側(cè)接合鋼板片，盡量抑制噪聲的增加。
[0049]另外，由于鋼板片9與葉片4分割，因此具有能夠改變各自的板厚的優(yōu)點。例如，能夠通過將鋼板片9的板厚加厚(例如約2.3mm以上)而增加固有頻率，能夠通過使葉片4的板厚變薄(例如約2.3mm以下)而抑制重量增加。
[0050]進一步，通過使葉片4的板厚更薄，還能夠使重量比附加鋼板片之前更輕。
[0051]因此，根據(jù)本實施例，采用在葉片上部分地設(shè)置鋼板片，使固有頻率增加并且抑制重量增加，避開共振頻率的結(jié)構(gòu)。由此，即使在可變速運轉(zhuǎn)的情況下也能夠避開共振現(xiàn)象，因此即使在進行可變速運轉(zhuǎn)時也不存在產(chǎn)生異常振動或過大的應(yīng)力的顧慮，能夠提供可靠性高的軸流鼓風(fēng)機。此外，還具有能夠響應(yīng)節(jié)能意識的效果。
[0052]以上對實施例進行了說明，但是本實用新型并不限定于上述實施例，而包括各種各樣的變形例。例如，上述的實施例是為了容易理解地說明本實用新型而進行詳細(xì)說明的，而不一定限定于包括所說明的所有結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種葉輪，其在杯狀的轂部件的外周面安裝有多個葉片，所述葉輪的特征在于: 在所述多個葉片的各個葉片，部分地設(shè)置有鋼板片。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于: 所述鋼板片沿作為所述葉片被安裝在所述轂部件上的安裝部分的根部部分的前緣部與后緣部的中心，在半徑方向上被接合。
3.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于: 所述鋼板片沿作為所述葉片被安裝在所述轂部件上的安裝部分的根部部分的前緣部與后緣部的中心，在半徑方向上從根部至前端被接合。
4.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于: 所述鋼板片被接合在作為所述葉片被安裝在所述轂部件上的安裝部分的根部部分中的、所產(chǎn)生的應(yīng)力較大的部分。
5.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于: 所述鋼板片被接合到在所述葉輪被安裝的狀態(tài)下風(fēng)所流過的所述葉片的上游側(cè)的面。
6.一種軸流鼓風(fēng)機，其特征在于，包括: 權(quán)利要求1?5中的任一項所述的葉輪:和 使該葉輪旋轉(zhuǎn)的電動機。
【文檔編號】F04D29/66GK204041546SQ201420416344
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】石田恒, 武田諭, 石川靜, 岡田幸司 申請人:株式會社日立產(chǎn)機系統(tǒng)