CN107588046A - 风机结构及具有其的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种风机结构及具有其的空调器。风机结构包括：进风部，进风部包括进风管段和动叶，动叶设置于进风管段内；出风部，出风部包括出风管段和静叶，静叶设置于出风管段内，出风管段与进风管段相连通，动叶相对静叶可转动地设置，静叶的表面上设置有凹陷部，凹陷部用于减小气流的噪音。在风机结构中的静叶上设置凹陷部，该凹陷部能够起到降低气流噪音的作用，有效地减小了风机结构产生的噪音，提高了该风机结构的实用性和用户的使用体验。

Description

风机结构及具有其的空调器

技术领域

本发明涉及空调器设备技术领域，具体而言，涉及一种风机结构及具有其的空调器。

背景技术

现有技术中，轴流或混流风机，由于其风量大，适应性广等特点，工程上被广泛运用于各种环境的通风行业。但由于该类型的风机噪声比贯流风机和离心式风机偏大，目前普遍采用的降噪方式是风叶主动降噪和其余零部件的搭配降噪，主要包括有风叶叶形优化、叶尾缘加工锯齿状结构、叶顶弧线设计以及风叶面局部穿孔设计，或是通过电机减震及包裹风机的壳体进行消音或吸音设计等方式。为了让风机出口气流顺畅，在风机出口方向增加静叶结构，甚至在静叶的前缘或者尾缘加工有锯齿结构，或是在风叶的出口侧增加有扇框结构，并且在扇框中增加了出口静叶导流结构，在其静叶导流结构上又加工了锯齿结构，该锯齿结构的主要作用是通过离散风叶出口气流到达或离开静叶面的时间，从而降低声音叠加效应，即离散风机噪声。

现有技术中在静叶上设置的导流凹槽(即离散锯齿)的形状和尺寸相同，布置方式为彼此对称或错位配置的布局方式，均是不利于风机噪音的离散效果的，这在贯流风机的调制蜗舌实验效果中已经得到充分验证。理论上，最好的离散效果，是锯齿长度、形状及间隔呈一定规则的发生变化，加大气流离散效果。因此，采用现有技术中静叶不能解决现有技术中风机存在噪音大的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风机结构及具有其的空调器，以解决现有技术中风机结构噪音大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种风机结构，包括：进风部，进风部包括进风管段和动叶，动叶设置于进风管段内；出风部，出风部包括出风管段和静叶，静叶设置于出风管段内，出风管段与进风管段相连通，动叶相对静叶可转动地设置，静叶的表面上设置有凹陷部，凹陷部用于减小气流的噪音。

进一步地，静叶具有正压力面和与正压力面相对的负压力面，凹陷部设置于负压力面上。

进一步地，凹陷部为多个，多个凹陷部沿静叶的长度方向成多排地设置，多个凹陷部沿静叶的宽度方向成多列地设置；其中，位于同排或同列的凹陷部的几何中心位于同一条直线上，或者，相邻两排之间的凹陷部的几何中心错位地设置。

进一步地，相邻两个凹陷部之间的中心距为D，其中，5mm≤D≤20mm。

进一步地，凹陷部为朝向正压力面凹陷的弧面，弧面的曲率半径为R，其中，1.5mm≤R≤5mm。

进一步地，曲率半径的圆心至凹陷部的内壁的距离均相等。

进一步地，凹陷部的沿静叶所在的平面方向的横截面呈圆形、椭圆形、方形或三角形。

进一步地，凹陷部的在静叶的厚度方向的几何中心线上的点沿凹陷部的径向方向至凹陷部侧壁的最大距离为d，其中，1mm≤d≤2.5mm。

进一步地，凹陷部的沿静叶的厚度方向的深度为L，其中，0＜L≤2mm。

进一步地，出风部还包括：轮毂，轮毂设置于出风管段内，轮毂通过静叶与出风管段相连接。

进一步地，静叶为多个，多个静叶沿出风管段的内壁面间隔地设置。

进一步地，静叶包括：第一组成段，第一组成段所在的平面与出风管段的轴线方向具有夹角；第二组成段，第二组成段与第一组成段相连接，第二组成段所在的平面与出风管段的轴线方向相平行。

进一步地，风机结构还包括：驱动部，驱动部设置于进风管段和/或出风管段内，驱动部的输出轴与动叶相连接，驱动部可驱动动叶转动，以使气流从进风管段进入出风管段内，经凹陷部降噪后排出出风管段。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调器，包括风机结构，风机结构为上述的风机结构。

应用本发明的技术方案，在风机结构中的静叶上设置凹陷部，该凹陷部能够起到降低气流噪音的作用，有效地减小了风机结构产生的噪音，提高了该风机结构的实用性和用户的使用体验。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的风机结构的实施例的爆炸结构示意图；

图2示出了图1中风机结构的实施例的装配结构示意图；

图3示出了图1中风机结构的静叶的第一实施例的结构示意图；

图4示出了图1中风机结构的静叶的第二实施例的结构示意图；

图5示出了图1中风机结构的静叶的第三实施例的结构示意图；

图6示出了图1中风机结构的静叶和动叶的实施例的结构示意图；

图7示出了无凹陷部静叶的仿真效果图；

图8示出了具有凹陷部是静叶仿真效果图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、进风部；11、进风管段；12、动叶；

20、出风部；21、出风管段；22、静叶；221、正压力面；222、负压力面；223、第一组成段；224、第二组成段；23、轮毂；

30、凹陷部；

40、驱动部。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图8所示，根据本发明的实施例，提供了一种风机结构。

具体地，如图1和图2所示，风机结构包括进风部10和出风部20。进风部10包括进风管段11和动叶12。动叶12设置于进风管段11内。出风部20包括出风管段21和静叶22，静叶22设置于出风管段21内，出风管段21与进风管段11相连通，动叶12相对静叶22可转动地设置，静叶22的表面上设置有凹陷部30，凹陷部30用于减小气流的噪音。

在本实施例中，在风机结构中的静叶上设置凹陷部，该凹陷部能够起到降低气流噪音的作用，有效地减小了风机结构产生的噪音，提高了该风机结构的实用性和用户的使用体验。

具体地，如图4所示，静叶22具有正压力面221和与正压力面221相对的负压力面222，凹陷部30设置于负压力面222上。这样设置能够起到防治气流过快的从负压力面上脱离而在负压力面尾端形成涡街的作用。

优选地，凹陷部30为多个，多个凹陷部30沿静叶22的长度方向成多排地设置，多个凹陷部30沿静叶22的宽度方向成多列地设置。其中，位于同排或同列的凹陷部30的几何中心位于同一条直线上，即可以将多个凹陷部设置成矩阵的布置方式。当然，也可以将相邻两排之间的凹陷部30的几何中心设置成错位地设置方式。这样设置同样使得凹陷部能够起到降低气流噪音的作用。

如图3和图5所示，凹陷部30为朝向正压力面221凹陷的弧面，弧面的曲率半径为R，其中，1.5mm≤R≤5mm。相邻两个凹陷部30之间的中心距为D，其中，5mm≤D≤20mm。这样设置能够进一步地提高静叶的降噪作用。

其中，凹陷部30的沿静叶22所在的平面方向的横截面呈圆形、椭圆形、方形或三角形。这样设置同样能够使得该静叶起到降低该风机结构的噪音的作用。

为了防止相邻两个凹陷部发生相交，可以将凹陷部30的在静叶22的厚度方向的几何中心线上的点沿凹陷部30的径向方向至凹陷部30侧壁的最大距离为d，其中，1mm≤d≤2.5mm。

为了进一步地提高凹陷部的降噪效果，可以将凹陷部30的沿静叶22的厚度方向的深度为L，其中，0＜L≤2mm。

如图1和图2所示，出风部20还包括轮毂23。轮毂23设置于出风管段21内，轮毂23通过静叶22与出风管段21相连接。这样设置能够提高风机结构的稳定性和可靠性。

优选地，静叶22为多个，多个静叶22沿出风管段21的内壁面间隔地设置。这样设置能够有效地提高风机结构的出风质量。

如图4所示，静叶22包括第一组成段223和第二组成段224。第一组成段223所在的平面与出风管段21的轴线方向具有夹角。第二组成段224与第一组成段223相连接，第二组成段224所在的平面与出风管段21的轴线方向相平行。这样设置能够提高静叶的导风顺畅性。

进一步地，风机结构还包括驱动部40。驱动部40设置于进风管段11和出风管段21之间，驱动部40的输出轴与动叶12相连接，驱动部40可驱动动叶12转动，以使气流从进风管段11进入出风管段21内，经凹陷部30降噪后排出出风管段21。优选地，驱动部40为电机。

上述实施例中的风机结构可以用于空调器设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种空调器。该空调器包括风机结构，风机结构为上述实施例中的风机结构。具体地，风机结构包括进风部10和出风部20。进风部10包括进风管段11和动叶12。动叶12设置于进风管段11内。出风部20包括出风管段21和静叶22，静叶22设置于出风管段21内，出风管段21与进风管段11相连通，动叶12相对静叶22可转动地设置，静叶22的表面上设置有凹陷部30，凹陷部30用于减小气流的噪音。

在本实施例中，在风机结构中的静叶上设置凹陷部，该凹陷部能够起到降低气流噪音的作用，有效地减小了风机结构产生的噪音，提高了该风机结构的实用性和用户的使用体验。

基于现有技术中分机结构存在的缺点，本申请从另一重要的风机噪音发生机理—附面层脱离涡的角度，对风机系统进行降噪处理。针对附面层脱离涡的概念及运用，解决风机噪音大的技术问题。

风叶在高旋转过程中，带动出口气流旋转，当高速气流流进静叶后，由于静叶的导流作用，使静叶的两面形成正压力面和负压力面。而在负压力面，由于气流流速较高，惯性力较大，容易出现气流分离，产生脱漏涡，脱落涡在运动过程中发展并破裂，使整机噪音增大边得更恶劣。

附面层脱离：以静叶为例，当气流以一定的相对水平速度迎面流向静叶时，下端面气流受到静叶壁面的挤压，从而引起下部静压升高，从而形成本申请所说的静叶的正压力面。气流流经静叶上壁面区域时，由于静叶壁面是向下逐渐发展，理论上对气流水平运动没有阻碍作用，从而动压变化不大，静压很小。但是实际的气流是存在粘性的，静叶的壁面也同样存在粗糙度。当气流流经静叶上壁面时，气流因自身的黏性作用会贴着静叶上壁面流动，当黏性力不足以抵消气流的惯性力的时候，气流从静叶上壁面脱离，即产生了本申请所说的附面层脱离现象。当流速越高，附面层脱离的越早，一旦脱离，就会在其后的运动过程中形成涡，并导致该区域的静压下降，从而形成本申请中的静叶负压力面。由于静叶壁面的粗糙程度问题，静叶负压力面的附面层脱离时间不同，由此产生不同强度和能量涡街，这些涡街在后续的发展和破裂过程中，直接表现为整机的噪音恶化。

本申请的有益效果主要体现为：通过在静叶的负压力面设置球面凹陷部(即凹陷部的弧面的曲率半径的圆心至凹陷部的内壁的距离均相等，此时，该圆心相当于半径为曲率半径的球体与负压力面相切得到的凹部)，使附面层的粗糙度增加，静压增加大，脱离难度增加，同时当附面层发生脱离后，形成的局部涡街在运动过程中进入这些球面凹陷部内，使这些涡街限制在球面凹陷内，防止其发展扩散与破裂，从而达到降低噪音的目的。

针对以上方案，在本实施例中，带球面凹陷和不带球面凹陷静叶片吸力面的静压分布趋势和规律基本相同。无球面凹陷时，吸力面上静压分布平滑顺畅，设置球面凹陷后，球面凹陷设置位置的静压升高，越靠近球面凹陷中心，静压增加值越大，凹窝中心区域的静压比凹窝边缘静压更高。风机宽频噪音值方面，500m³/h时宽频噪音从54.7dB(A)降低到了52.4dB(A)，降幅达到4.2％，实验数据如下表1所示，其中风量几乎没有差异，但是宽频噪音值有所下降，即取得了有效的降噪效果。

表1 200mm直径混流风机静叶加工实验对比数据

其中，如图7和图8所示，图7为无凹陷部静叶的仿真效果图，图8为具有凹陷部是静叶仿真效果图。

在风机出口静叶结构的负压力面增设有球面凹陷结构，通过增加附面层脱离难度和限制脱落涡发展破裂等途径，降低静叶出口气流的湍动能，达到降噪效果

采用本申请的技术方案，在解决气流从高速旋转的风机出流后，进入静叶结构后，因静叶结构主要用于导流，静叶负压力面因附面层分离导致异常涡街并恶化噪音的问题，提出在静叶结构的负压力面设置球面凹陷结构，用以增加风叶负压力面的粗糙程度，从而提高气流流经负压力面时静压转换量，降低附面层分离难度，同时运用加工的凹陷结构容纳涡街，阻碍其继续发展并破裂，从而达到降低噪音的目的。其中，静叶上的凹陷结构如图3至图5所示，球面凹陷的弧面的曲率直径为2R，D为静叶径向方向上两凹陷中心距，或者，D为风叶轴线方向沿风叶边线两排球面凹陷的中心距，静叶面上的最大凹陷面圆直径为2d、L为静叶面上的球面凹陷深度。各参数的优选关系如下：

1、3mm≤2R≤10mm,最优采用5.5mm。优选地，2R＝5.5mm，弧面曲率直径小于3mm，较难以加工球面凹陷部。

2、0mm<L≤2mm，以不影响风叶强度为基础，最优值采用L＝0.5mm,推荐深度小于1mm，主要是一般静叶最薄的位置厚度为2mm，球面凹陷不能贯穿静叶的两面，否则会出现漏风、效率下降、风量偏低甚至啸叫声，而且影响静叶的强度。

3、2mm≤2d≤5mm，最优采用2d＝3mm,该直径太小，加工难度大，太大容易影响静叶结构强度。

4、2d≤D≤20，最优采用D＝7mm，该距离应当大于2d，即确保相邻圆面不相交，避免出现尖角甚至啸叫声。本申请限定该距离应当小于2倍的弧面的曲率直径，目的是确保球面凹陷的数量不至于太少，削弱消声效果。

5、可以将成排的相邻的凹陷部的中心距设置成与成列的相邻的两个凹陷部之间的中心距相等的方式。

在本申请中，凹陷部在负压力面上可以呈椭圆形的凹陷弧面。当叶片在高速旋转过程中，负压力面的圆弧或者椭圆弧形的边界线能够使气流高速流过，避免产生较大冲击，有利于降噪。

对凹陷部的排布方式，也可以采用任意交错距离排布。其有益效果为：气流旋转出流时，不同径向长度上的气流流经凹陷部的时相对稳定并趋同，避免了局部气流不能流经凹陷结构，出现整流不完全不彻底的情况。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种风机结构，其特征在于，包括：

进风部(10)，所述进风部(10)包括进风管段(11)和动叶(12)，所述动叶(12)设置于所述进风管段(11)内；

出风部(20)，所述出风部(20)包括出风管段(21)和静叶(22)，所述静叶(22)设置于所述出风管段(21)内，所述出风管段(21)与所述进风管段(11)相连通，所述动叶(12)相对所述静叶(22)可转动地设置，所述静叶(22)的表面上设置有凹陷部(30)，所述凹陷部(30)用于减小气流的噪音。

2.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述静叶(22)具有正压力面(221)和与所述正压力面(221)相对的负压力面(222)，所述凹陷部(30)设置于所述负压力面(222)上。

3.根据权利要求2所述的风机结构，其特征在于，所述凹陷部(30)为多个，多个所述凹陷部(30)沿所述静叶(22)的长度方向成多排地设置，多个所述凹陷部(30)沿所述静叶(22)的宽度方向成多列地设置；

其中，位于同排或同列的所述凹陷部(30)的几何中心位于同一条直线上，或者，相邻两排之间的所述凹陷部(30)的几何中心错位地设置。

4.根据权利要求3所述的风机结构，其特征在于，相邻两个所述凹陷部(30)之间的中心距为D，其中，5mm≤D≤20mm。

5.根据权利要求2所述的风机结构，其特征在于，所述凹陷部(30)为朝向所述正压力面(221)凹陷的弧面，所述弧面的曲率半径为R，其中，1.5mm≤R≤5mm。

6.根据权利要求5所述的风机结构，其特征在于，所述曲率半径的圆心至所述凹陷部(30)的内壁的距离均相等。

7.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述凹陷部(30)的沿所述静叶(22)所在的平面方向的横截面呈圆形、椭圆形、方形或三角形。

8.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述凹陷部(30)的在所述静叶(22)的厚度方向的几何中心线上的点沿所述凹陷部(30)的径向方向至所述凹陷部(30)侧壁的最大距离为d，其中，1mm≤d≤2.5mm。

9.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述凹陷部(30)的沿所述静叶(22)的厚度方向的深度为L，其中，0＜L≤2mm。

10.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述出风部(20)还包括：

轮毂(23)，所述轮毂(23)设置于所述出风管段(21)内，所述轮毂(23)通过所述静叶(22)与所述出风管段(21)相连接。

11.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述静叶(22)为多个，多个所述静叶(22)沿所述出风管段(21)的内壁面间隔地设置。

12.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述静叶(22)包括：

第一组成段(223)，所述第一组成段(223)所在的平面与所述出风管段(21)的轴线方向具有夹角；

第二组成段(224)，所述第二组成段(224)与所述第一组成段(223)相连接，所述第二组成段(224)所在的平面与所述出风管段(21)的轴线方向相平行。

13.根据权利要求1所述的风机结构，其特征在于，所述风机结构还包括：

驱动部(40)，所述驱动部(40)设置于所述进风管段(11)和/或所述出风管段(21)内，所述驱动部(40)的输出轴与所述动叶(12)相连接，所述驱动部(40)可驱动所述动叶(12)转动，以使气流从所述进风管段(11)进入所述出风管段(21)内，经所述凹陷部(30)降噪后排出所述出风管段(21)。

14.一种空调器，包括风机结构，其特征在于，所述风机结构为权利要求1至13中任一项所述的风机结构。