CN103438024A - 一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇。现有的风扇虽比较好，但风扇辐射的噪声问题仍须解决。本发明包括机匣、叶片、轮毂、电机、固定架，固定架固定在机匣内，轮毂通过旋转轴与电机相连接，电机固定在固定架上，叶片沿周向不等节距地安装在轮毂上；叶片的不等节距分布采用正弦频率调制，正弦频率调制公式如下：其中，Φi表示等节距风扇第i个叶片在叶轮的周向角度，Φ′i表示不等节距风扇第i个叶片在轮毂的周向角度,A为调制振幅，n为调制的循环次数，且不等节距风扇的周向角度变化范围为-9.75°～9.75°。本发明经济、环保且有效降噪。
Description
技术领域
本发明属于散热风扇降噪技术领域，尤其涉及一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇。
背景技术
小型轴流风扇使用方便、成本低，被广泛的用于民用和商用的散热通风。近几年，由于计算机行业的飞速发展和人们生活水平的提高，高性能、低噪声的小型轴流风扇成为散热的首选，风扇的噪声从噪声频率的角度可以分为离散和宽频噪声，噪声的控制一般从三个角度考虑: 其一是从减少噪声声源着手；其二是从噪声的传播途, 利用消声器或隔声器减少噪声； 其三是从噪声接收者着手, 对其进行保护。风扇叶片产生的空气动力性噪声远远大于风机的机械噪声和电磁噪声,如果能通过改进风扇进出风口和叶片结构, 将能大幅度地减少风扇辐射的噪声,而从叶片方面想办法降噪有很大的研究和应用前景。所以出现了一些对叶片处理的方法，常见的有：叶片穿孔减小风扇的涡流噪声、采用前掠叶片降低噪声、平板叶片吸力面切削降低噪声、采用软出边降低小流量区噪声等，其中，采用不等距非均匀分布叶片也是一种降噪措施。传统的小型轴流风扇的叶片采用的是均匀分布，这样的形式风扇产生的离散噪声峰值较大，通过改变叶片的分布形式，采用不等节距非均匀分布可以有效的降低风扇的噪声值。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇，通过采用正弦频率调制的方法，改变叶片的分布形式设计出一种不等节距非均匀分布结构的微小型轴流风扇，来降低风扇基频和谐波处的噪声。
本发明包括机匣、叶片、轮毂、电机、固定架，固定架固定在机匣内，轮毂通过旋转轴与电机相连接，电机固定在固定架上，叶片沿周向不等节距地安装在轮毂上。
叶片的不等节距分布采用正弦频率调制，正弦频率调制公式如下：
其中，Φi表示等节距风扇第i个叶片在叶轮的周向角度，Φ′i表示不等节距风扇第i个叶片在轮毂的周向角度,A为调制振幅，n为调制的循环次数，且不等节距风扇的周向角度(即非均匀度)变化范围为-9.75°～9.75°。
调制振幅A的大小决定了叶片周向角度变化的大小，即叶片不均匀分布的程度，A值过大会降低风扇叶片对气体的做功能力，因此需综合考虑在保证小型风扇气动性能所受影响不大的前提下采用这种正弦调制方式来分布叶片。本发明采用的调制方式中，研究表明，7叶片的某一个风扇，当A=5,n=1时，不等节距风扇的周向角度变化范围为-4.87°～4.87°，此时风扇的基频处噪声值下降了1-2dB;当A=10，n=2时，不等节距风扇的周向角度变化范围为-9.75°～9.75°此时风扇的基频处噪声值下降了1～3dB。这两种调制方式，风扇在设计工况下的静压升均基本不变。对于7叶片的这一风扇研究结果显示，周向角度变化-9.75°～9.75°是一个较好的范围，在这个约束范围内，通过调制循环次数n的不同取值可以选择一个最佳的叶片分布方式。
本发明所针对的适用对象为小型轴流风扇，采用正弦调制分布方式来实施叶片的不均匀分布，根据风扇自身的叶片数，通过调制振幅A来确定各个叶片的周向角度变化范围，而通过变化调制循序次数n来具体选择在变化范围之内的叶片的最佳周向角度。
本发明有益效果如下：
本发明主要是对叶片的安装方式进行了改变，将风扇叶片不均匀的分布在轮毂的一周，叶片不等节距非均匀分布之后， 各个叶片之间的距离不等，打破了其周期性规律，等节距风扇在基频和谐波处均出现单尖峰值，而不等节距风扇在基频处和谐波处及其谐波附近出现较小的峰值，不等节距风扇把噪声峰值散布附近到更宽的频带中，从而整体降低了风扇的噪声。经研究，采用不等节距叶片分布的风扇的噪声值整体下降了1～3分贝。采用不等节距叶片非均匀分布是一种有效的小型轴流风扇降噪措施。
附图说明
图1是本发明风扇安装示意图；
图2是原型风扇的噪声频谱图；
图3是本发明风扇的噪声频谱图；
图4是本发明风扇第叶片在轮毂的周向角度图。
图中，机匣1、叶片2、轮毂3、电机4、固定架5。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇，包括机匣1、叶片2、轮毂3、电机4、固定架5，固定架5固定在机匣1内，轮毂3通过旋转轴与电机4相连接，电机4固定在固定架5上，叶片2沿周向不等节距地安装在轮毂3上。
叶片2的不等节距分布采用正弦频率调制，正弦频率调制公式如下：
其中，Φi表示等节距风扇第i个叶片在叶轮（即叶片和轮毂的统称）的周向角度，Φ′i表示不等节距风扇第i个叶片在轮毂3的周向角度,具体可参照图4，A为调制振幅，n为调制的循环次数，且不等节距风扇的周向角度(即非均匀度)变化范围为-9.75°～9.75°。
周向角度变化在该范围内时，风扇的气动性能较之于叶片等节距分布的风扇变化不大。叶片等节距分布时，旋转叶片周期性地打击空气质点，引起空气周期性压力脉动而产生一系列离散的峰值频率噪声；叶片采用不等节距分布后，各个叶片之间的距离不等，打破了其周期性规律；如图2、图3所示，等节距风扇在基频和谐波处均出现单尖峰值，而不等节距风扇在基频处、谐波处及其谐波附近出现的峰值小于单尖峰值，且不等节距风扇把噪声峰值散布附近到更宽的频带中，从整体上将风扇的噪声降低了1-3dB。具体可参照表1。
表1为不等节距非均匀分布风扇的周向角度及不均匀度范围
本发明过程如下：
气体从进风口轴向进入叶轮，因为本发明风扇叶片采用不等节距分布后，各个叶片沿圆周的周向角度分布不一致，各个叶片切割气流的周期性时间间隔也不相等，因此产生的噪声成份和频率都不完全相同，因此可以避免相同成份和频率的噪声叠加而带来的谐振峰值。从而降低了叶片频率噪声。
本领域的技术人员应当明白，在不脱离发明内容的情况下，可以对该发明进行各种改进和改变。因此依据本发明的技术实质，对本发明所作的简单修改以及各种相似变化和改进，均应该属于本发明技术范围之内。
Claims (2)
1. 一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇，包括机匣、叶片、轮毂、电机、固定架，其特征在于：
固定架固定在机匣内，轮毂通过旋转轴与电机相连接，电机固定在固定架上，叶片沿周向不等节距地安装在轮毂上；
所述的叶片的不等节距分布采用正弦频率调制，正弦频率调制公式如下：
其中，Φi表示等节距风扇第i个叶片在叶轮的周向角度，Φ′i表示不等节距风扇第i个叶片在轮毂的周向角度,A为调制振幅，n为调制的循环次数。
2.如权利要求1所述的一种叶片非均匀分布的小型轴流风扇，其特征在于：通过调制循环次数n的不同取值，不等节距风扇的周向角度(即非均匀度)变化范围为-9.75°～9.75°。
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