專利名稱：軸流式風扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸流式風扇，尤其涉及可提高在旋轉(zhuǎn)電機中使用的軸流式 風扇的效率、并可提高軸流式風扇的葉片后緣部的強度和加工性的軸流式風扇 的葉片。
背景技術(shù)：
一般而言，在作為旋轉(zhuǎn)電機的冷卻用風扇使用的軸流式風扇中，葉片的截面形狀、即翼型使用的是基于NACA型空氣動力學翼型(下面稱為NACA翼型) 的翼型。由于NACA翼型呈后緣部的形狀朝著后端側(cè)變薄的形狀，因此該后緣 薄壁部的強度減小，加工也很困難。因此， 一般使用省略了該后緣薄壁部的翼 型。在專利文獻1中公開了一種具有防紊流部的翼型，該翼型在NACA翼型的 基礎(chǔ)上減小了葉片中央部的厚度，但葉片后緣部與NACA翼型相同。專利文獻l:日本專利特開2003-74495號公報(0018段至0026段，圖3)然而，專利文獻1的翼型是基于NACA翼型的翼型，其后緣部與NACA翼型 相同，因而既不能確保后緣薄壁部的強度也不能解決加工困難的問題。另外，對于省略了后緣薄壁部的翼型，葉片前端與葉片后端之間的距離、 即葉片長度變短，風量減小，正壓側(cè)表面與背壓側(cè)表面之間的差壓也減小。若 為了彌補該風量和差壓的減小而減小斜置角，則會存在軸流式風扇的效率下降 的問題。發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有可提高軸流式風扇的效 率、并可提高后緣薄壁部的強度和加工性的風扇的翼型的軸流式風扇。本發(fā)明的軸流式風扇包括具有背壓側(cè)表面和正壓側(cè)表面的動葉片。背壓側(cè) 表面的形狀與規(guī)定翼型的形狀相同，正壓側(cè)表面的后端部對規(guī)定翼型的形狀進 行了變更。夾在正壓側(cè)表面的后端部和與該后端部相對的背壓側(cè)表面之間的葉 片后端部的厚度是比規(guī)定翼型的葉片后端部的厚度厚并具有規(guī)定強度以上的 厚度。在本發(fā)明的軸流式風扇中，動葉片的背壓側(cè)表面的形狀與規(guī)定翼型的形狀 相同，動葉片的正壓側(cè)表面的后端部對該規(guī)定翼型的形狀進行了變更，葉片后 端部的厚度是具有規(guī)定強度以上的厚度，因此，可提高軸流式風扇的效率，并 可提高翼型后端部的強度和加工性。
圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的軸流式風扇的葉片部的圖。圖2是實施形態(tài)1的動葉片的鳥瞰圖。 圖3是表示圖2的動葉片的后緣部的翼型形狀的圖。 圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的軸流式風扇的動葉片的后緣部的圖。 圖5是表示實施形態(tài)2的軸流式風扇的風扇效率與葉片后端部的厚度比例 之間的關(guān)系的圖。圖6是表示本發(fā)明實施形態(tài)3的軸流式風扇的動葉片的后緣部的圖。 圖7是圖6的葉片后端部的后端側(cè)的放大圖。 (符號說明) 1動葉片 4靜葉片 7背壓側(cè)表面 8正壓側(cè)表面 8a正壓側(cè)表面的后端部 10葉片后端部 11后端直線 dl后端側(cè)厚度d2根部側(cè)厚度
具體實施方式
實施形態(tài)1
圖1是表示本發(fā)明實施形態(tài)1的軸流式風扇的葉片部的圖。動葉片1安裝 在與軸流式風扇的轉(zhuǎn)軸2相連的輪轂3上，并在驅(qū)動轉(zhuǎn)軸2的驅(qū)動裝置(未圖 示)的作用下旋轉(zhuǎn)。靜葉片4安裝在外殼5上。外殼5包圍動葉片1、靜葉片 4、輪轂3，并形成軸流式風扇的流路。
圖2是實施形態(tài)1的動葉片的鳥瞰圖，圖3是表示圖2的動葉片的后緣部 的翼型形狀的圖。在圖3所示的后緣部6，符號7表示背壓側(cè)表面，符號8表 示正壓側(cè)表面，符號8a表示正壓側(cè)表面的后端部，符號9表示后端面。動葉 片1的翼型將NACA翼型作為基本形狀，并對NACA翼型的后緣部6進行了修正。 圖3在動葉片1的翼型上重疊表示了 NACA翼型的形狀，與動葉片1的翼型不 同的部分用虛線來表示。在動葉片1的翼型與NACA翼型重疊的部分上表示了 翼型和NACA翼型的符號，NACA翼型的符號表示在括號內(nèi)。后面的附圖和符號 也同樣地進行表示。
NACA翼型的背壓側(cè)表面20與動葉片1的翼型的背壓側(cè)表面7—致，但NACA 翼型的正壓側(cè)表面21在葉片后端側(cè)與動葉片1的翼型的正壓側(cè)表面8不同， 朝著葉片后端逐漸靠近背壓側(cè)表面20。符號22是NACA翼型的葉片中心線(中 弧線)。邊界C是NACA翼型的正壓側(cè)表面21與正壓側(cè)表面8—致的邊界。邊 界C也是正壓側(cè)表面的后端部8a與正壓側(cè)表面8的前緣側(cè)之間的邊界。邊界D 是過邊界C的葉片中心線22的垂線與背壓側(cè)表面20相交的邊界。符號21a是 NACA翼型的從邊界C起的后緣側(cè)、即正壓側(cè)表面的后端部。
在動葉片1的翼型上，背壓側(cè)表面7與NACA翼型的背壓側(cè)表面20 —致， 正壓側(cè)表面8的從邊界C起的前緣側(cè)與NACA翼型的正壓側(cè)表面21 —致，因此， 邊界D也是動葉片1的葉片中心線的垂線與背壓側(cè)表面7相交的邊界。將從正 壓側(cè)表面8的邊界C和背壓側(cè)表面7的邊界D起的后緣側(cè)的部分作為動葉片1 的葉片后端部10。邊界C需要比在NACA翼型上強度不足的后緣薄壁部的邊界更靠前緣側(cè)。 另外，由于強度不足的邊界因軸流式風扇的轉(zhuǎn)速、送出或吸引的流體的變化而 變化，因此需要在考慮余量的基礎(chǔ)上適當選擇該邊界C。
在NACA翼型上，在背壓側(cè)表面20與正壓側(cè)表面21之間的后緣部的厚度 朝著葉片后端逐漸變薄，越是靠近葉片后端側(cè)，強度就越小，很難加工成強度 小的部分較長的規(guī)定形狀。因此，在實施形態(tài)l中，為了提高包括與NACA翼 型的后緣薄壁部相應的部分在內(nèi)的葉片后端部10的強度和加工性，將正壓側(cè) 表面8的后端部8a與相對的背壓側(cè)表面7的后緣部之間的葉片后端部10的厚 度、即后端部厚度做成一定的厚度dl。該厚度dl是通過考慮軸流式風扇的使 用環(huán)境所得出的葉片壽命等計算出的具有規(guī)定強度以上的厚度。將背壓側(cè)表面 7的形狀做成與NACA翼型的背壓側(cè)表面20的形狀相同，以不會導致軸流式風 扇的效率下降。后端面9的形狀例如是從背壓側(cè)表面7的后端A弓形地連接正 壓側(cè)表面8后端B的形狀。
在動葉片l的翼型上，背壓側(cè)表面7的形狀做成與NACA翼型相同，正壓 側(cè)表面8的形狀僅在正壓側(cè)表面的后端部8a對NACA翼型進行了修正，因此， 可將修正后的后端部上的氣流的脫流限制在最小限度。由此，包括了具有上述 形狀的翼型的動葉片的軸流式風扇可獲得不遜色于具有NACA翼型的情況的風 扇性能、風扇效率。
由于將利用了 NACA翼型的基本性能的翼型應用于軸流式風扇，因此無需 通過試制來確認性能并重復地進行修正和調(diào)整。由此，可節(jié)省軸流式風扇的動 葉片l的試制費用、時間，可縮短軸流式風扇的開發(fā)時間。此外，還可減少開 發(fā)費用。
如上所述，在實施形態(tài)1的軸流式風扇中，動葉片1的背壓側(cè)表面7與規(guī) 定翼型的形狀相同，動葉片1的正壓側(cè)表面8的后端部8a基于該規(guī)定翼型的 形狀進行了變更，葉片后端部10的厚度為具有規(guī)定強度以上的厚度，因此， 可提高軸流式風扇的效率，并可提高翼型后端部的強度和加工性。
實施形態(tài)2
圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)2的軸流式風扇的動葉片的后緣部的圖。與實施形態(tài)1的不同之處在于，通過改變動葉片1的葉片后端部10的后端側(cè)厚度
和根部側(cè)厚度，使正壓側(cè)表面的后端部8a與正壓側(cè)表面8平滑地連接。圖4 在動葉片1的翼型上重疊表示了 NACA翼型的形狀，與動葉片1的翼型不同的 部分用虛線來表示。
葉片后端部10的后端側(cè)厚度為厚度dl。葉片后端部10的根部側(cè)厚度 為比厚度dl厚的厚度d2，該后端部厚度從后端部朝著前緣側(cè)逐漸變化。例 如，可使后端部厚度從后端部朝著前緣側(cè)線性增加。由此，正壓側(cè)表面的 后端部8a與比該后端部8a更靠近前緣側(cè)的前緣部平滑地連接。因此，與 實施形態(tài)l相比，可抑制后端部上的氣流脫流。另外，由于動葉片1的根 部端側(cè)的厚度d2比厚度dl厚，因此邊界C和邊界D比實施形態(tài)1更靠近 前緣側(cè)，可使葉片后端部10的強度比實施形態(tài)1大。
圖5是表示軸流式風扇的風扇效率與葉片后端部10的厚度比例之間的關(guān) 系的圖。橫軸表示葉片后端部IO的厚度比例、即d2/dl，縱軸表示軸流式風扇 的風扇效率TT，。圖5所示的iU是使用NACA翼型時的風扇效率，il2是葉片 后端部10的厚度比例d2/dl為1時的風扇效率。在葉片后端部10的厚度比例 d2/dl為1時與實施形態(tài)1時相當。
在使葉片后端部10的厚度比例d2/dl從1開始增大時，風扇效率提高， 接近使用NACA翼型時的風扇效率iU。若繼續(xù)增大葉片后端部10的厚度比例 d2/dl，則風扇效率轉(zhuǎn)為下降。在葉片后端部10的厚度比例d2/dl成為2時， 風扇效率成為q2，若繼續(xù)增大葉片后端部10的厚度比例d2/dl，則風扇效率 變得比實施形態(tài)1時更低。因此，葉片后端部10的厚度比例d2/dl最好是在1 以上2以下的范圍內(nèi)。
上面對后端部厚度從后端部朝著前緣部線性增加的情況進行了說明，但后 端部厚度也可以到后端部的途中為止為一定厚度dl，之后逐漸增。這種情況下 也可以使正壓側(cè)表面的后端部8a與正壓側(cè)表面8平滑地連接。另外，后端部
的厚度變化并不局限于線性增加的情況。 實施形態(tài)3
圖6是表示本發(fā)明實施形態(tài)3的軸流式風扇的動葉片的后緣部的圖，圖7是圖6的葉片后端部的后端側(cè)的放大圖。與實施形態(tài)2的不同之處在于，可做 成使正壓側(cè)表面的后端部8a與正壓側(cè)表面8的前方部更為平滑地連接的形狀。 圖6和圖7在動葉片1的翼型上重疊表示了 NACA翼型的形狀，與動葉片1的 翼型不同的部分用虛線來表示。
實施形態(tài)3的動葉片1的翼型如下確定。在動葉片1的翼型上，背壓 側(cè)表面7的形狀做成與NACA翼型相同，正壓側(cè)表面8的形狀僅在正壓側(cè)表 面的后端部8a對NACA翼型進行修正。使從與NACA翼型的背壓側(cè)表面的后 端相同的背壓側(cè)表面的后端A離開規(guī)定厚度dl的正壓側(cè)表面的后端B位于 NACA翼型的后端直線11、即連接背壓側(cè)表面的后端A與NACA翼型的正壓 側(cè)表面的后端E的直線上。另外，由于葉片厚度是在與葉片中心線正交的 方向上測量得到的在翼型的背壓側(cè)表面7與正壓側(cè)表面8之間的距離，因 此后端直線11也可以是規(guī)定后端側(cè)厚度dl的與葉片中心線正交的線。
接著，將該NACA翼型的后端直線11上的位于正壓側(cè)表面8側(cè)的點作 為中心點0(未圖示)，并將正面?zhèn)缺砻娴暮蠖瞬?a的形狀做成以該中心 點0為中心的圓弧形狀。此時，選擇正壓側(cè)表面的后端部8a與正壓側(cè)表面 8的前緣側(cè)之間的邊界C，以使葉片后端部10的根部端側(cè)的后端部厚度成 為規(guī)定的d2。后端面9的形狀例如可以使從背壓側(cè)表面7的后端A到正壓 側(cè)表面8的后端B成為半圓形。
采用上述方法，即使任意選擇葉片后端部10的根部端側(cè)的后端部厚度 d2，也可以在正壓側(cè)表面8的邊界C上使葉片后端部10與正壓側(cè)表面8的 前緣側(cè)平滑地連接。
如上所述，與實施形態(tài)2相比，正壓側(cè)表面的后端部8a可使該后端部 8a與前方的前方部更為平滑地連接。由此，與實施形態(tài)2相比，可抑制后 端部上的氣流脫流，并可提高軸流式風扇的風扇效率。此外，還具有如下 優(yōu)點，即通過確定動葉片1的葉片后端部10的后端側(cè)厚度dl和根部側(cè)厚 度d2，可使正壓側(cè)表面的后端部8a的形狀唯一確定。
在實施形態(tài)1 3中，作為規(guī)定翼型，對使用了 NACA翼型的例子進行 了說明，但也可應用于后緣部變薄的其它翼型的修正。此外，對將修正后的翼型應用于軸流式風扇的動葉片的例子進行了說明，但也可將修正后的 翼型應用于軸流式風扇的靜葉片。
權(quán)利要求
1.一種軸流式風扇，包括可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸、以圍繞該轉(zhuǎn)軸的形態(tài)配置并與轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)的多個動葉片、以及以圍繞所述轉(zhuǎn)軸的形態(tài)配置的多個靜葉片，其特征在于，所述動葉片具有背壓側(cè)表面、正壓側(cè)表面和后端面，所述背壓側(cè)表面的形狀與規(guī)定翼型的形狀相同，所述正壓側(cè)表面的后端部對所述規(guī)定翼型的形狀進行了變更，夾在所述正壓側(cè)表面的后端部和與該后端部相對的所述背壓側(cè)表面之間的葉片后端部的厚度是比所述規(guī)定翼型的葉片后端部的厚度厚并具有規(guī)定強度以上的厚度。
2. 如權(quán)利要求1所述的軸流式風扇，其特征在于，所述葉片后端部的厚度一定。
3. 如權(quán)利要求1所述的軸流式風扇，其特征在于，所述正壓側(cè)表面的后端 部與該后端部的前緣側(cè)的前緣部平滑地連接，葉片后端部的厚度比例為1以上2以下的范圍，所述葉片后端部的厚度比例將所述葉片后端部的厚度中的后端側(cè)的后端側(cè)厚度作為分母，并將所述葉片后端部的厚度中的根部側(cè)的根部側(cè)厚 度作為分子。
4. 如權(quán)利要求1或3所述的軸流式風扇，其特征在于，所述正壓側(cè)表面的 后端部的形狀是以下述點為中心的圓弧形狀，所述點在規(guī)定所述后端側(cè)厚度的 與所述葉片的中心線正交的線上并位于所述正壓側(cè)表面?zhèn)取?br>
5. 如權(quán)利要求1所述的軸流式風扇，其特征在于，所述規(guī)定翼型是基于 NACA型空氣動力學翼型的翼型。
6. 如權(quán)利要求4所述的軸流式風扇，其特征在于，所述規(guī)定翼型是基于 NACA型空氣動力學翼型的翼型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種軸流式風扇，其具有可提高軸流式風扇的效率、并可提高后緣薄壁部的強度和加工性的風扇的翼型。本發(fā)明的軸流式風扇包括具有背壓側(cè)表面(7)、正壓側(cè)表面(8)和后端面(9)的動葉片(1)。背壓側(cè)表面(7)的形狀與規(guī)定翼型的形狀相同，正壓側(cè)表面(8)的后端部(8a)對規(guī)定翼型的形狀進行了變更。由正壓側(cè)表面(8)的后端部(8a)、與該后端部(8a)相對的背壓側(cè)表面(7)和后端面(9)構(gòu)成的葉片后端部(10)的厚度是比規(guī)定翼型的葉片后端部的厚度厚并具有規(guī)定強度以上的厚度。
文檔編號F04D29/38GK101334043SQ200810108728
公開日2008年12月31日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月28日
發(fā)明者古賀清訓, 山田彰二 申請人:三菱電機株式會社