风叶及具有其的风扇的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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风叶及具有其的风扇的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种风叶及具有其的风扇,包括:轮毂和多个叶片,多个叶片设在轮毂的外周壁上,其中,每个叶片的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交处为曲线,曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,其中第一圆柱面的中心轴线与轮毂的中心轴线重合,反抛物线构造成在多个叶片转动时从风叶吹出的风会汇聚到反抛物线的焦点附近。根据本发明实施例的风叶,在叶片高速转动时,从风叶吹出的风存在汇聚点,使得风叶具有大风量、大风速和高性能的优点。
【专利说明】风叶及具有其的风扇

【技术领域】
[0001]本发明涉及生活电器领域,尤其是涉及一种风叶及具有其的风扇。

【背景技术】
[0002]风叶性能研究和性能提升是风叶的发展方向,市场对于风扇的性能指标提出越来越高的要求,风量、风速、能效、噪音是其中的四个重要指标,风叶设计的优劣是决定这四个重要指标达成好坏的关键因素。


【发明内容】

[0003]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
[0004]为此,本发明的一个目的在于提出一种具有大风量、风速和高能效优点的风叶。
[0005]本发明的另一个目的在于提出一种具有上述风叶的风扇。
[0006]根据本发明实施例的风叶,包括:轮毂;多个叶片,所述多个叶片设在所述轮毂的外周壁上,其中,每个所述叶片的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交处为曲线,所述曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,其中所述第一圆柱面的中心轴线与所述轮毂的中心轴线重合,所述反抛物线构造成在所述多个叶片转动时从所述风叶吹出的风会汇聚到所述反抛物线的焦点附近。
[0007]根据本发明实施例的风叶,由于每个叶片的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交的曲线的至少二分之一段为反抛物线,从而在叶片高速转动时,从风叶吹出的风存在汇聚点,使得风叶具有大风量、大风速和高性能的优点。
[0008]另外,根据本发明的风叶还具有如下附加技术特征:
[0009]根据本发明的一些实施例,所述曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的柱坐标参数(r, θ ,Z)满足下列公式:r=Rx ; Z = , 6 —4a(C ^ 其中,r为柱坐标半径,Θ

Ia?
为角度,Z为高度,Rx为所述第一圆柱面和所述中心轴线之间的距离,a、b、c为预定值。
[0010]根据本发明的另一些实施例,所述曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的直角坐标参数(x,y,z)满足下列公式:X=SX;Z=—£±士_—屯八人―30其中,Sx为所述第一圆

2d t
柱面和所述中心轴线之间的距离,d、e、f为预定值。
[0011]优选地,所述轮毂形成为圆柱形。从而便于轮毂的加工成型且增加风叶的外观美观性。
[0012]在本发明的一些示例中,所述叶片和所述轮毂为塑料件。
[0013]在本发明的另一些示例中,所述叶片与所述轮毂为金属件。
[0014]进一步地,所述叶片与所述轮毂焊接成一体。
[0015]可选地,所述叶片为三个或五个且在所述轮毂的周向上均匀分布。
[0016]在本发明的一些实施例中,每个所述叶片的上表面和/或下表面与任意第一圆柱面相交处的曲线为反抛物线。
[0017]根据本发明实施例的风扇,包括根据本发明上述实施例的风叶。
[0018]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

【专利附图】

【附图说明】
[0019]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
[0020]图1为根据本发明实施例的风叶的主视图;
[0021]图2为图1所示的风叶的后视图;
[0022]图3为图1所示的风叶的俯视图;
[0023]图4为图1所示的风叶的侧视图;
[0024]图5为图1所示的风叶的立体图;
[0025]图6为根据本发明一个实施例的风叶的叶片与多个第一圆柱面相交以形成多条曲线的示意图;
[0026]图7为根据本发明另一个实施例的风叶的叶片与多个第一圆柱面相交以形成多条曲线的示意图。
[0027]附图标记:
[0028]风叶100、轮毂1、叶片2

【具体实施方式】
[0029]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0030]在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0032]此外,在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
[0033]下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的一种风叶100,该风叶100可应用到风扇、空调或风机等电器上。值得说明的是,众所周知,抛物线具有如下特征,即平行光束经过抛物线反射后会汇聚到焦点上,同理,反抛物线也具有上述特征,即平行光束经过反抛物线的反射后也会汇聚到焦点上。在本说明书的描述中,叶片2的性能指的是叶片2转动时的风量、风速、能效和噪音四项指标。
[0034]根据本发明实施例的风叶100,如图1-图6所示,包括:轮毂I和多个叶片2,优选地,轮毂I形成为圆柱形,多个叶片2设在轮毂I的外周壁上,在本发明的一些示例中,如图1-6所示,叶片2为三个且在轮毂I的周向上均匀分布。在本发明的另一些示例中,如图7所示,叶片2还可为五个且在轮毂I的周向上均匀分布。其中,每个叶片2的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交处为曲线,曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,换言之,每个叶片2的上表面与第一圆柱面相交处为第一曲线,每个叶片2的下表面与第一圆柱面相交处为第二曲线,第一曲线和第二曲线中的至少一个的至少二分之一段构造为反抛物线,也就是说,可以是只有第一曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,也可是只有第二曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,还可以是第一曲线的至少二分之一段和第二曲线的至少二分之一段均构造为反抛物线。其中第一圆柱面的中心轴线与轮毂I的中心轴线重合,反抛物线构造成在多个叶片2转动时从风叶100吹出的风会汇聚到反抛物线的焦点附近。其中,值得理解的是,该第一圆柱面可为任意一个与轮毂I共用中心轴线的圆柱面。
[0035]具体而言,每个叶片2的上表面和/或下表面所形成的曲面可通过多条与轮毂I的中心轴线的距离不同的曲线生成,且每条曲线的至少二分之一构造成反抛物线,从而在叶片2高速转动时,通过叶片2上的每条反抛物线吹出的风存在汇聚点,汇聚的位置正好在每条反抛物线的焦点位置附近,由于多条反抛物线的焦点位置存在一些差异,故风叶100的风的汇聚点在多条反抛物线的焦点之间,进而可通过检测风的汇聚点的位置调整反抛物线上的曲线参数。
[0036]也就是说,可通过调整每条曲线上的构造为反抛物线部分的曲线参数调整该曲线的形状以形成不同形状的叶片2,同时可通过借助仿真软件进行对比分析,以从各种参数中选出使得叶片2性能较为优异的曲线,以这些性能优异的曲线生成的叶片2就具有大风量、高效能的效果,此外,通过曲线生成曲面,且曲面留有一定的边界余量,可以方便设计叶片2的外观,便捷有效。同时,可根据不同电机的特点,通过调整曲线参数设计出匹配该电机的叶片2,以提闻风叶100的能效。
[0037]根据本发明实施例的风叶100,由于每个叶片2的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交的曲线的至少二分之一段为反抛物线,从而在叶片2高速转动时,从风叶100吹出的风存在汇聚点,使得风叶100具有大风量、大风速和高性能的优点。
[0038]在本发明的一些示例中,每个叶片2的上表面和/或下表面与任意第一圆柱面相交处的曲线为反抛物线。也就是说,整条曲线均被构造为反抛物线。从而可使得风叶100转动时吹出的风量最大、风速最快和具有的性能最优。
[0039]可选地,轮毂I和多个叶片2可为塑料件且可通过注塑一体成型,当然本发明不限于此,轮毂I和多个叶片2还可为金属件,且可通过焊接成一体。在本发明的示例中,轮毂I形成为中空且后侧敞开的圆柱体,该圆柱体内可设有多条加强筋以提高轮毂I的结构强度。
[0040]在本发明的一些实施例中,曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的柱坐标参数(r,Θ,Ζ)满足下列公式:
[0041]r=Rx ;
[0042]z = ~b±4b--Αα{ρ-Θ)_其中,r为柱坐标半径,Θ为角度,z为高度,Rx为第一
Ia,
圆柱面和中心轴线之间的距离,a、b、c为预定值。具体地,可先使用建模软件且确定一个圆心以绘制出一条圆弧线,以先确定r值和Θ的大致范围,然后确定一个Θ值且根据风的汇聚点的位置并通过仿真分析软件和实验不断的调整a、b、c的值,以选出使得叶片2具有最优性能的实验值a、b、c,最后得出与该Θ值对应的最优的z值,从而根据该确定的Θ值和z值调整该圆弧线的形状,如此重复以得到一条使得叶片2具有最优性能的反抛物线,如此重复上述过程以得出多条焦点不同的反抛物线,最后根据该多条反抛物线绘制出一个曲面,该曲面可为叶片2的上表面和/或下表面。
[0043]根据本发明的另一些实施例,曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的直角坐标参数(X,y,z)满足下列公式:
[0044]x=Sx ;
Γ ?-e 土 J?-4^(/-7)
[0045]艺=-!-1--

2d
[0046]其中,Sx为第一圆柱面和中心轴线之间的距离,d、e、f为预定值。此时,可先通过建模软件且确定一个圆心以汇出一条圆弧线,以先确定出X值和y的大致范围,然后确定一个I值且根据风的汇聚点的位置并通过仿真分析软件和实验以不断的调整d、e、f的值,以选出使得叶片2具有最优性能的实验值d、e、f,最后得到与该y值对应的最优的z值,从而根据该确定的I值和z值调整该条圆弧线的形状,如此重复以得到一条使得叶片2具有最优性能的反抛物线,如此重复上述过程以得到多条焦点不同的反抛物线,最后根据该多条反抛物线绘制出一个曲面,该曲面可为叶片2的上表面和/或下表面。
[0047]下面以一个具体实施例为例说明反抛物线曲线的在本发明的风叶中的应用。
[0048]下面以取两个第一圆柱面为例进行说明,令X=Rx/R0,分别为Xl=L 181,X2=1.889,其中Rx为第一圆柱面和中心轴线之间的距离。
[0049]在Rl,R2的第一圆柱面位置,由参数化的反抛物线曲线方程构成翼型曲线。
[0050]其翼型曲线具有如下特征
[0051]r=Rx
[0052]:=-办土 士 ~4a(c^ff)

2a
[0053]其参数如下:
[0054]在Xl截面
[0055]满足参数方程:
r = Rx
6? = 60/ + 12(0</< I)
a 二 = 0.0055
[0056]i b = />, = 0.62...............方程(I)
c = C1 = -9.76

-b + - 4a[c - (6/ + 0.5)]
、2a
[0057]方程(I)为柱坐标反抛物线方程的衍生,
[0058]用简化形式的参数来表示,方程(I)可以写成方程(2)的标准形式:
^r = Rl

-b + Jh2 - 4a (c - Θ)
ζ =-^^——:(12。<θ< 72。)


[0059]< a = 0.055........................--方程(2)
6 = 6.2
c = - 90.6
[0060]在X2截面

r -二 R -,
6? = 60/ + 8.5(0 </<1)
a = = 0.003667
[0061]< b = b2 = 0.443 I
c = c, = —5.8465

-b + Jb2 - Aa\c — (6t + 0.5)1
z =---.2a
[0062]如此重复,可通过选取不同的X值、a、b、c值从而形成不同的翼型曲线。
[0063]根据本发明实施例的风叶100,通过合适的参数设计(a,b,c)或(d、e、f)和三维建模,可以获得性能优异的叶片2的形状,经过测试比较,发现该形状的叶片2和传统的叶片相比,风量能效值有较大的提升,根据测试数据发现,本发明的叶片2可以配合低成本电机使用,即便该电机带载能力不强,本发明的叶片2也能发挥出较高的性能,配合14叠厚电机使用时测试的风量能效性能,甚至高于传统的叶片使用16叠厚电机的测试性能。
[0064]测试数据
[0065]A.16寸3片叶片测试数据,配合同一台风扇产品(14叠厚电机)测试测试电丨K/频率:220V/50HZ_ 环境温度:M 1 °C_
— 测试项B产品A产品B产品C
[0066]风量(m3/min)__65.99__5W3__57.16_
能效值(m3/
,、、1.501.321.25
(mm.W)____
[0067]产品A是采用本发明上述具体实施例提供的具有3片叶片的风叶,产品B和产品C为现有的具有3片叶片的风叶。配合相同电机,并在相同实验条件下,本发明实施例提供的风叶的风量、能效远高于传统风叶。风量值提升10%以上,能效值提升14%以上。B.16寸5片叶片测试数据,配合同一台风扇产品(16叠厚电机)测试测试项B j产品I产品2
Γ ?风 Μ: (m3/min) 70.1859.17
[0068]-;---
能效值(m7._1.461, 28

(min.W)〕
[0069]产品I为本发明实施例提供的具有5片叶片的风叶,产品2为现有的具有5片叶片的风叶,配合相同电机,本发明实施例提供的风叶的风量、能效值均高于现有其它风叶。
[0070]根据本发明实施例的风扇,包括根据本发明上述实施例的风叶,其中,根据本发明实施例的风扇的其他构成例如控制面板等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
[0071]在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0072]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种风叶,其特征在于,包括: 轮毂; 多个叶片,所述多个叶片设在所述轮毂的外周壁上,其中,每个所述叶片的上表面和/或下表面与第一圆柱面相交处为曲线,所述曲线的至少二分之一段构造为反抛物线,其中所述第一圆柱面的中心轴线与所述轮毂的中心轴线重合,所述反抛物线构造成在所述多个叶片转动时从所述风叶吹出的风会汇聚到所述反抛物线的焦点附近。
2.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的柱坐标参数(r, θ,Z)满足下列公式:
r=Rx ; z = -b±p -Aa{c-&)_其中,r为柱坐标半径,Θ为角度,z为高度,Rx为所述第一
2a?圆柱面和所述中心轴线之间的距离,a、b、c为预定值。
3.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述曲线的构造成反抛物线的部分上的每个点的直角坐标参数(X,1,z)满足下列公式:
X-Sx ; z=-e±4e2~Ad(J~ylSx为所述第一圆柱面和所述中心轴线之间的距离,d、
2d


9e、f为预定值。
4.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述轮毂形成为圆柱形。
5.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述叶片和所述轮毂为塑料件。
6.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述叶片与所述轮毂为金属件。
7.根据权利要求6所述的风叶,其特征在于,所述叶片与所述轮毂焊接成一体。
8.根据权利要求1所述的风叶,其特征在于,所述叶片为三个或五个且在所述轮毂的周向上均匀分布。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的风叶,其特征在于,每个所述叶片的上表面和/或下表面与任意第一圆柱面相交处的曲线为反抛物线。
10.一种风扇,其特征在于,包括根据权利要求1-9中任一项所述的风叶。
【文档编号】F04D29/38GK104165160SQ201310182333
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月16日 优先权日:2013年5月16日
【发明者】万欣, 刘华强 申请人:广东美的环境电器制造有限公司, 美的集团股份有限公司

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