一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇制造技术

本发明专利技术公开了一种新型微型散热轴流风扇，包括轮毂、设置在轮毂上的若干动叶片、导流罩、机壳、支撑以及磁环；所述导流罩位于所述机壳的来流侧和出口侧，出口侧的所述导流罩的轴向距离大于来流侧的所述导流罩的轴向距离；所述支撑位于所述机壳出口侧并用于支撑所述机壳；所述动叶片通过多次样条曲线和贝塞尔曲线控制叶型，所述动叶片按叶片各界面层参数进行控制，每个动叶片从轮毂到叶尖划分为6个空间截面，分别为layer1～6，同时引入Span确定空间截面的位置；其中，所述动叶片以贝塞尔曲线控制其掠程度，所述动叶片在子午方向其前缘叶顶至叶根部分呈先前掠后反掠再前掠的S型分布，所述动叶片后缘呈先前掠后反掠再前掠的S型分布。布。布。

【技术实现步骤摘要】
一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇


[0001]本专利技术属于电子设备散热装置
，具体涉及一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇。

技术介绍

[0002]微型散热风扇广泛运用于计算机、通讯产品、光电产品、消费电子产品、汽车电子设备、交换器，医疗设备，加热器，冷气机、变频器、柜员机、汽车冷柜、焊接机、电磁炉、音响设备、环保设备、制冷设备等传统或现代仪器设备上。常见的散热风扇类型有离心风扇、鼓风机、混流风扇、贯流风扇、支架(无框)风扇以及轴流风扇。
[0003]微型散热轴流风扇主要作用于高集成设备，其主要结构十分紧凑。主体由转子叶片、(上)下游支撑、矩形外框、导流罩构成，内部由磁环、线圈、轴承等微型部件用于驱动风扇稳定旋转。
[0004]衡量散热风扇性能的主要指标为风量、效率、噪声等气动性能，通过改变风扇叶轮以外的零部件或可以不同程度地改变散热风扇的性能。而对于叶片本身特性如叶顶间隙、叶片的弯掠程度、叶片前后缘进出口角度、叶片厚度、叶根处的椭圆率、叶缘局部凸起结构抑或仿生技术支持下的如鹰翼仿生叶型、座头鲸胸鳍仿生叶片、鸮鸟翼仿生叶片、热带雨林树叶仿生叶片对于提高散热风扇性能更加显著。
[0005]微型散热轴流风扇结构紧凑尺寸较小，其相对径向间隙较大，在高转速叶片运动下，内部流动特征复杂。改变风扇整体结构参数，以减小泄露气流引起的泄露涡最终实现流场优化、气动性能的提升及噪声优化。目前仅针对某单一叶片特性进行局部优化以提高散热风扇气动性能研究较为普遍，而往往忽视了复合各叶片特性进行优化以达到风扇整体性能提升的效果。基于此，研究一种复合叶片各类特征全局优化方法较为迫切。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇，本专利技术针对现有风扇优化局限性，提出一种复合风扇弯掠特性、厚度可变性、多项式曲线控制叶片结构及叶片前后缘椭圆率的新型微型散热轴流风扇设计，在提高性能的同时降低风扇的噪声。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇，其特征在于，包括轮毂、设置在轮毂上的若干动叶片、导流罩、机壳、支撑以及磁环；所述导流罩位于所述机壳的来流侧和出口侧，出口侧的所述导流罩的轴向距离大于来流侧的所述导流罩的轴向距离；所述支撑位于所述机壳出口侧并用于支撑所述机壳；所述磁环压入所述轮毂内，并通过弹簧和双滚珠轴承配合于传动轴，所述传动轴依次穿过线圈、PCB板后通过卡扣固定安装在支撑板槽内，并与传动结构连接；所述PCB板固定在所述支撑内侧；所述动叶片通过多次样条曲线和贝塞尔曲线控制叶型，所述动叶片按叶片各界面层参数进行控制，每个动叶片从轮毂到叶尖划
分为6个空间截面，分别为layer1～6，同时引入Span确定空间截面的位置；
[0009]其中，所述动叶片以贝塞尔曲线控制其掠程度，所述动叶片在子午方向其前缘叶顶至叶根部分呈先前掠后反掠再前掠的S型分布，所述动叶片后缘呈先前掠后反掠再前掠的S型分布。
[0010]进一步的，所述贝塞尔曲线的控制点为4
‑
6个，贝塞尔曲线的阶数为3
‑
5阶。
[0011]进一步的，所述动叶片的位置角与前后缘进出口角通过样条曲线控制，规定所述动叶片从前缘至后缘按曲线位置进行角度分布从而达到弯度控制。
[0012]进一步的，所述动叶片的厚度分布从前缘至后缘以贝塞尔曲线的形式控制。
[0013]进一步的，所述动叶片直径为88
‑
90mm，轮毂比为0.41。
[0014]进一步的，所述动叶片前后缘椭圆率变化通过所述动叶片子午流道叶片根部的边界(hub)与子午流道叶片顶部的边界(shroud)前后缘椭圆比控制。
[0015]进一步的，所述动叶片按25％叶高进行等距划分，为改进叶顶处复杂流动情况，在95％叶高处插入layer，在叶片尾缘处进行局部凹陷处理；
[0016]其中，所述动叶片的叶顶间隙根据设计要求其相对径向间隙应保持在0.8％～1％，由于风扇直径过小，过小的叶顶间隙会增加风扇的噪声值，故所述动叶片的叶顶间隙为1mm。
[0017]进一步的，所述动叶片数为7个，对于高转速叶片奇数个叶片解决了震动引起的相对叶片的共振，削弱了噪声；同时过多的风扇会减小其风量，故设计为7个。
[0018]进一步的，所述微型散热轴流风扇为3700RPM；根据风扇出风方向和右手定则确定风扇旋转为反转。
[0019]进一步的，所述轴承、卡扣根据所述动叶片旋转传动轴直径设计尺寸，使其配合于传动轴直径；所述线圈根据所述磁环外径和轴承外径完美配合。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有一效果体现在：
[0021]本专利技术是基于复合风扇弯掠特性、厚度可变性、多项式曲线控制叶片结构及叶片前后缘椭圆率的新型微型散热轴流风扇设计，主要通过复合各项叶片特性设计风扇动叶片结构。通过确定风扇流量方向和右手定则，确定叶片的正反转向为反转；
[0022]本专利技术根据叶片的旋转方向，确定叶片的压力及压力侧，进而设定每一翼型层的位置角、前后缘进出口角、叶片厚度等；
[0023]3、本专利技术提出在子午视图中通过修改子午曲线，确定动叶片的掠程度前缘呈叶根至叶顶处呈先前掠后反掠再前掠的S型分布，动叶片后缘呈先前掠后反掠再前掠的S型分布，并以多个空间翼型截面layer1～layer6设计截面处翼型形状，其中layer1～5按25％叶高进行等距划分,并在叶高95％处插入layer6,通过角度控制在叶片尾缘处进行局部凹陷处理。其中layer1～layer5的翼型形状以位置角(包角)及前后缘进出口角的形式进行设计，并以样条曲线和贝塞尔曲线来进行角度表示。
[0024]4、本专利技术在叶片厚度控制上，同样以动叶片空间翼型截面为划分，分别设计各翼型层的厚度分布，并同样以函数形式的样条曲线和贝塞尔曲线的形式进行厚度表示。同时通过改变动叶片hub与shroud椭圆比控制叶片根部及顶部的弯曲度。
附图说明
[0025]图1是本专利技术风扇装配主视图。
[0026]图2是本专利技术风扇装配上视图。
[0027]图3是本专利技术风扇装配局部示意图A。
[0028]图4是本专利技术风扇装配局部示意图B。
[0029]图5是本专利技术风扇性能测试管道yz平面测速大小云图。
[0030]图6是本专利技术风扇出口截面速度大小云图。
[0031]图7是本专利技术风扇性能测试管道三维流线图。
[0032]图8是本专利技术风扇时域声压示意图。
[0033]图9是本专利技术风扇频域声压级示意图。
[0034]图10是本专利技术叶轮子午视图。
[0035]图11是本专利技术叶轮图层角度分布。
[0036]图12是本专利技术叶轮图层厚度分布。
具体实施方式
[0037]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇，其特征在于，包括轮毂、设置在轮毂上的若干动叶片、导流罩、机壳、支撑以及磁环；所述导流罩位于所述机壳的来流侧和出口侧，出口侧的所述导流罩的轴向距离大于来流侧的所述导流罩的轴向距离；所述支撑位于所述机壳出口侧并用于支撑所述机壳；所述磁环压入所述轮毂内，并通过弹簧和双滚珠轴承配合于传动轴，所述传动轴依次穿过线圈、PCB板后通过卡扣固定安装在支撑板槽内，并与传动结构连接；所述PCB板固定在所述支撑内侧；所述动叶片通过多次样条曲线和贝塞尔曲线控制叶型，所述动叶片按叶片各界面层参数进行控制，每个动叶片从轮毂到叶尖划分为6个空间截面，分别为layer1～6，同时引入Span确定空间截面的位置；其中，所述动叶片以贝塞尔曲线控制其掠程度，所述动叶片在子午方向其前缘叶顶至叶根部分呈先前掠后反掠再前掠的S型分布，所述动叶片后缘呈先前掠后反掠再前掠的S型分布。2.如权利要求1所述的一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇，其特征在于，所述贝塞尔曲线的控制点为4
‑
6个，贝塞尔曲线的阶数为3
‑
5阶。3.如权利要求1所述的一种基于叶片多特征设计的微型散热轴流风扇，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵云华，陈毅泽，庄健崇，王成静，周明涵，曾霖，许加豪，朱越响，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：