一种低谐波噪声的冷却风扇制造技术

本公开提供了一种低谐波噪声的冷却风扇，该冷却风扇包括：扇叶，该扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片；静叶，该静叶被设置成使得扇叶能够相对于静叶旋转。该冷却风扇被构造成：静叶包括第一组导叶和第二组导叶，其中第一组导叶和第二组导叶中的每一组导叶都具有均匀分布的四个导叶，并且第二组导叶相对于第一组导叶以介于26°至28°之间的导叶偏转角度偏转。该冷却风扇在整体上有效降低离散噪声，从而提高汽车的驾驶舒适性。

A Cooling Fan with Low Harmonic Noise

【技术实现步骤摘要】
一种低谐波噪声的冷却风扇
本公开涉及冷却风扇，更具体地，涉及谐波噪声降低的冷却风扇。
技术介绍
汽车发动机冷却风扇被广泛应用于汽车发动机冷却系统。冷却风扇通过自身的旋转将空气输送到汽车发动机的冷凝器散热器并带走发动机运行时产生的热量，从而保证发动机在合适的温度下工作。通常，汽车发动机冷却风扇包括扇叶、静叶和电机，扇叶安装在电机上并且电机安装在静叶上，其中扇叶包括以彼此之间呈一定夹角的方式分布的多个叶片，静叶包括以彼此之间呈一定夹角的方式分布的多个导叶。在工作时，电机通电并驱动扇叶旋转从而产生空气流动，空气流然后经过保持处于固定状态的静叶。但是，在冷却风扇通过旋转产生空气流动的同时，也引起气流的扰动而出现不期望的谐波噪声，导致汽车的驾驶舒适性恶化。冷却风扇的谐波噪声产生的原因有多种，例如扇叶叶片的分布角度、扇叶与静叶的干涉、进气的均匀性等均可能对谐波噪声产生影响。风扇在周期性地击打空气质点时，所有扇叶叶片击打空气质点而产生的谐波成分经常集中在某些特定阶次，形成例如低阶次的第一谐波、中间阶次的第二谐波以及高阶次的第三谐波。因此，期望研发一种能够降低谐波噪声的冷却风扇。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种谐波噪声降低的冷却风扇，以改善汽车的驾驶舒适性。本公开的一个方面提供一种冷却风扇，该冷却风扇包括：扇叶，该扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片；和静叶，该静叶被设置成使得扇叶能够相对于静叶旋转。该冷却风扇被构造成：静叶包括第一组导叶和第二组导叶，其中第一组导叶和第二组导叶中的每一组导叶都具有均匀分布的四个导叶，并且第二组导叶相对于第一组导叶以介于26°至28°之间的导叶偏转角度偏转。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，第二组导叶相对于第一组导叶以27°的导叶偏转角度偏转。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片，并且将静叶包括的八个导叶分为两组，每组导叶包括均匀分布的四个导叶，并且两组导叶以介于26°至28°之间的导叶偏转角度偏转。通过使扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片，调控扇叶叶片的周向分布位置，使得扇叶叶片彼此之间的夹角呈非均匀分布，从而改变相位角，保证冷却风扇旋转时产生的噪声不在一个谐波阶次叠加，促使谐波成分转移到其它阶次上，由此降低谐波噪声。在此基础上，基于静叶导叶偶极子声辐射理论，建立两组导叶的导叶偏转角度与谐波噪声幅值之间的关系，进而通过以合适的导叶偏转角度使两组静叶导叶(每组包括4个导叶)相对于彼此偏转来对目标谐波噪声的幅值进行衰减。通过上述布置的配合，能够同时有效降低第一谐波、第二谐波和第三谐波三者的噪声，从而在整体上有效降低冷却风扇的噪声。因此，在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，冷却风扇的静叶不仅起支撑和固定作用，而且还与非均匀分布的扇叶叶片配合来降低谐波噪声。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，七个叶片中的相邻两个叶片之间的夹角可以依次为61.2°±1°、37.3°±1°、47.9°±1°、67.1°±1°、47.9°±1°、37.3°±1°和61.2°±1°。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，导叶可以具有圆形、椭圆形、矩形或菱形等横截面形状，并且可以呈U形、空心或实心等形式。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，叶片可以具有对称翼型、双凸翼型、平凸翼型、凹凸翼型、平板翼型或圆弧板翼型等翼型。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，叶片可以带有或不带有叶冠。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，扇叶可以由金属材料或塑料材料制成，金属材料包括铁、铝、镁、铜等金属元素中的一种或多种的合金，塑料材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)或聚丙烯(PP)等。考虑到制造成本，扇叶可以优选地由塑料材料制成。在根据本公开的上述方面的冷却风扇中，静叶可以由金属材料或塑料材料制成，金属材料包括铁、铝、镁、铜等金属元素中的一种或多种的合金，塑料材料包括聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚丙烯(PP)等。考虑到制造成本，静叶可以优选地由塑料材料制成。通过根据本公开的上述方面的冷却风扇，可以利用以合适导叶偏转角度彼此偏转的两组静叶导叶(每组包括4个导叶)的布置，来进一步降低冷却风扇的噪声，从而有效提高汽车的驾驶舒适性。本公开的另一个方面提供一种汽车发动机冷却系统，该汽车发动机冷却系统包括根据本公开的上述方面的冷却风扇。本公开的扇叶叶片的布置可以应用于具有各种轮毂比的扇叶，相应地，本公开的静叶导叶的布置可以应用于具有各种轮毂比的静叶。在其他涡轮式设计中也能够应用本公开的扇叶叶片和静叶导叶的布置，只要静叶导叶位于扇叶叶片的下游。附图说明下面将参考附图详细说明本公开的特征和优点，其中相同的附图标记表示相同的元件，在附图中：图1是现有技术冷却风扇的结构示意图；图2a是图1中的冷却风扇的扇叶的示意图；图2b是图1中的冷却风扇的静叶的示意图；图3是根据本专利技术实施例的冷却风扇的结构示意图；图4a是图3中的冷却风扇的扇叶的示意图；图4b是图3中的冷却风扇的静叶的示意图；图5是冷却风扇的谐波噪声测试设施的示意图；图6是图1中的冷却风扇的谐波噪声测试结果的曲线图；图7是图3中的冷却风扇的谐波噪声测试结果的曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本公开作进一步说明。图1示出了现有技术冷却风扇10，其中冷却风扇10包括扇叶11、静叶12以及电机13，电机13安装在静叶12上，扇叶11安装在电机13上，扇叶11能够相对于静叶12旋转。在电机13通电时，电机13驱动扇叶11旋转从而产生空气流，空气流然后经过保持处于固定状态的静叶12。在图1中还示出冷却风扇10的面板14，该冷却风扇10经由面板14装配到汽车发动机(未示出)周围，并构成汽车发动机冷却系统的一部分。如在图1中所示，扇叶11包括七个叶片111，在叶片111的径向内端设有轮毂112(图2a中更清楚地示出轮毂112)。在叶片11的径向外端设有叶冠113，叶片111连接在轮毂112和叶冠113之间。在冷却风扇10工作时，电机13旋转，带动安装在电机13上的轮毂112旋转，从而促使与轮毂112连接的叶片111旋转。将结合图2a详细描述扇叶11。静叶12包括八个导叶121，在导叶121的径向内端设有内圈122，并且在导叶121的径向外端设有外圈123，导叶121连接在内圈122和外圈123之间。外圈123被连接到冷却风扇10的面板14，由此使静叶12在冷却风扇10中被固定并保持静止。内圈122起到固定并保持电机13的作用，并且内圈122经由导叶121连接到外圈123。将结合图2b详细描述静叶12。图2a示出图1中的冷却风扇10的扇叶11。从图2a可以看出，扇叶11包括七个叶片111，这七个叶片111总体呈均匀分布，即相邻两个叶片111之间的夹角是彼此大致相等的。具体而言，扇叶11的七个叶片分别为111a、111b、111c、111d、111e、111f、111g。相邻两个叶片111a、111b的夹角指的是叶片111a的径向外端到轮毂112的中心(即扇叶11的旋转轴线与扇叶所在平面的交点)的连线，与叶片111b的径向外端到轮毂112的中心的连线之间的夹角，在图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种冷却风扇，包括：扇叶，所述扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片；和静叶，所述静叶被设置成使得所述扇叶能够相对于所述静叶旋转，其特征在于：所述静叶包括第一组导叶和第二组导叶，其中所述第一组导叶和所述第二组导叶中的每一组导叶都具有均匀分布的四个导叶，并且所述第二组导叶相对于所述第一组导叶以介于26°至28°之间的导叶偏转角度偏转。

【技术特征摘要】
1.一种冷却风扇，包括：扇叶，所述扇叶包括呈非均匀分布的七个叶片；和静叶，所述静叶被设置成使得所述扇叶能够相对于所述静叶旋转，其特征在于：所述静叶包括第一组导叶和第二组导叶，其中所述第一组导叶和所述第二组导叶中的每一组导叶都具有均匀分布的四个导叶，并且所述第二组导叶相对于所述第一组导叶以介于26°至28°之间的导叶偏转角度偏转。2.根据权利要求1所述的冷却风扇，其中所述第二组导叶相对于所述第一组导叶以27°的导叶偏转角度偏转。3.根据权利要求1或2所述的冷却风扇，其中所述七个叶片中的相邻两个叶片之间的夹角依次为61.2°±1°、37.3°±1°、47.9°±1°、67.1°±1°、47.9°±1°、37.3°±1°和61.2°±1°。4.根据权利要求1或2所述的冷却风扇，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志刚，李铭涛，吴爱平，罗智恒，
申请(专利权)人：上海博泽电机有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31