风扇的风叶及冷却风扇
技术领域
本实用新型涉及冷却技术领域，具体而言，涉及一种风扇的风叶及冷却风扇。
背景技术
随着新能源电动汽车的普及，为了减少风阻，新能源汽车前格栅普遍采用封闭式设计，这意味着对冷却风扇的静压设计较常规开放式格栅有了很大的提高。而封闭式格栅与风扇罩壳体，将风扇叶片包裹在内，构成了一种共鸣腔体效应，普通设计的冷却风扇非常容易在共鸣腔体内引发较高的噪音。例如，某国际著名电动汽车公司所采用的450瓦冷却风扇为某知名冷却模块供应商设计，风扇单体测试噪音很低，测试结果为74dba，但是将该风扇放置于封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔体环境内，等气动性能下噪音增加了6dba，其噪音为80dba。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种风扇的风叶，以在一定程度上解决现有技术中存在的封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔室而引发较高噪音的技术问题。
本实用新型的另一目的在于提供一种冷却风扇，以在一定程度上解决现有技术中存在的封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔室而引发较高噪音的技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
一种风扇的风叶，包括轮毂、护风环和沿着所述轮毂外周方向设置的多个叶片；所述轮毂和所述护风环之间通过多个所述叶片连接；
沿所述风叶的迎风方向，所述叶片的上表面向上凸起，所述叶片的下表面光滑过渡；
沿所述风叶的迎风方向，所述叶片包括相对应的前缘和尾缘，所述前缘与所述尾缘之间的距离为S，所述叶片的最大厚度位置与所述前缘之间的距离为20％S-30％S，与所述前缘之间的距离为95％S的位置的厚度为所述叶片的最大厚度位置的厚度的12％-18％。
在上述任一技术方案中，可选地，沿所述风叶的迎风方向，所述叶片的最大厚度位置与所述前缘之间的距离为25％S，与所述前缘之间的距离为95％S的位置的厚度为所述叶片的最大厚度位置的厚度的15％。
在上述任一技术方案中，可选地，从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶片包括依次连接的叶型轮毂区、叶型内侧区、叶型中段区和叶尖外环区；
从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶片的前缘高度逐渐下降；
从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶型轮毂区和所述叶型内侧区的尾缘高度均逐渐上升；所述叶型中段区的尾缘高度恒定，所述叶尖外环区的尾缘高度逐渐下降。
在上述任一技术方案中，可选地，从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶型内侧区的前缘高度下降幅度大于所述叶型中段区的前缘高度下降幅度；所述叶尖外环区的前缘高度下降幅度大于所述叶型中段区的前缘高度下降幅度。
在上述任一技术方案中，可选地，从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶片包括依次连接的叶型轮毂区、叶型内侧区、叶型中段区和叶尖外环区；
所述叶型轮毂区的安装角大于所述叶型内侧区的安装角；
所述叶型内侧区的安装角大于所述叶型中段区的安装角；
所述叶型中段区的安装角大于所述叶尖外环区的安装角。
在上述任一技术方案中，可选地，所述叶型内侧区的安装角逐渐减小，所述叶型中段区的安装角恒定，所述叶尖外环区的安装角逐渐减小。
在上述任一技术方案中，可选地，从所述轮毂到所述护风环方向，所述叶片的长度每增加10％，所述叶型内侧区的安装角减小1度-2度，所述叶尖外环区的安装角减小0.5度-1度；
和/或，所述叶型轮毂区的安装角为22度-27度；所述叶型内侧区的安装角为16度-23度；所述叶型中段区的安装角为15.5度-19度；所述叶尖外环区的安装角为14.5度-18.5度。
在上述任一技术方案中，可选地，所述叶片上的点与所述轮毂之间的距离在所述轮毂径向平面上的投影尺寸为第一投影尺寸，所述叶片的叶尖与所述轮毂之间的距离在所述轮毂径向平面上的投影尺寸为第二投影尺寸，所述第一投影尺寸与所述第二投影尺寸的比例为叶片长度比例；
所述叶片长度比例为0％至10％的所述叶片的区域，为所述叶型轮毂区；
所述叶片长度比例为10％至40％的所述叶片的区域，为所述叶型内侧区；
所述叶片长度比例为50％至80％的所述叶片的区域，为所述叶型中段区；
所述叶片长度比例为80％至100％的所述叶片的区域，为所述叶尖外环区；
其中，所述叶片长度比例为40％至50％的所述叶片的区域，为过渡区。
在上述任一技术方案中，可选地，所述轮毂设置有安装柱和平衡柱；多个所述平衡柱沿所述轮毂的周向均匀设置；所述安装柱和所述平衡柱均设置在所述轮毂的同一侧；
和/或，多个所述叶片沿着所述轮毂的外周方向均匀分布。
一种冷却风扇包括风扇的风叶。
本实用新型的有益效果主要在于：
本实用新型提供的风扇的风叶及冷却风扇，其沿风叶的迎风方向的二维特征为叶片的上表面向上凸起，其下表面光滑过渡，以及叶片的最大厚度位于与前缘的距离为20％S-30％S，与前缘之间的距离为95％S的位置的厚度为叶片的最大厚度的12％-18％，以使风扇的风叶置于封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔体内，不会因为腔室封闭而引发共鸣，进而可以在一定程度上降低冷却风扇的噪音，基本可以保持如单体性能测试时的较低噪音水平。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的叶片在迎风方向上二维投影；
图2为本实用新型实施例提供的叶片在子午面上的投影；
图3为本实用新型实施例提供的叶片的等半径气动角度测量示意图；
图4为图3所示叶片的叶片长度比例为100％等比例处在迎风方向上二维投影；
图5为本实用新型实施例提供的风扇的风叶的主视图；
图6为图5所示的风扇的风叶的A-A向剖视图；
图7为图5所示的风扇的风叶的后视图；
图8为本实用新型实施例提供的风扇的风叶的立体图；
图9为本实用新型实施例提供的风扇的风叶性能试验流程图；
图10为同类等直径等气动性能竞品的单体性能噪音测试图；
图11为本实用新型实施例提供的风扇的风叶的单体性能噪音测试图；
图12为同类等直径等气动性能竞品在封闭式腔体内噪音测试图；
图13为本实用新型实施例提供的风扇的风叶在封闭式腔体内噪音测试图。
图标：100-轮毂；200-护风环；300-叶片；310-前缘；320-尾缘；400-安装柱；500-平衡柱。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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实用新型中的具体含义。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
请参照图1-图13，本实施例提供一种风扇的风叶，图1为本实施例提供的叶片在迎风方向上的二维投影，为了更加清楚的显示结构，图中用网格线显示叶片；图2为单个叶片沿子午面展开的从前缘到尾缘的投影图，图3为本实施例提供的叶片的等半径气动角度测量示意图，图3所示的单个叶片的视角与图5所示的风扇的风叶的视角相同；图4为图3所示叶片的叶片长度比例的100％等比例处在迎风方向上二维投影；图5为本实施例提供的风扇的风叶的主视图，图6为图5所示的风扇的风叶的A-A向剖视图，图7为图5所示的风扇的风叶的后视图，图8为本实施例提供的风扇的风叶的立体图。图9为本实施例提供的风扇的风叶性能试验流程图；图10为国际同类等直径等气动性能竞品的单体性能噪音测试图，图11为本实施例提供的风扇的风叶的单体性能噪音测试图；图12为国际同类等直径等气动性能竞品在封闭式腔体内噪音测试图，图13为本实施例提供的风扇的风叶在封闭式腔体内噪音测试图，其中，封闭式腔体为模拟封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式环境。
本实施例提供的风扇的风叶，用于冷却风扇，尤其用于车用冷却风扇，例如用于高静压条件下实现高效率低噪音的车用冷却风扇。
参见图1-图8所示，该风扇的风叶，为高静压条件下实现高效率低噪音的风扇的风叶；所述风叶包括轮毂100、护风环200和沿着轮毂100外周方向设置的多个叶片300；轮毂100和护风环200之间通过多个叶片300连接。可选地，轮毂100和护风环200之间通过多个叶片300固定连接，并形成一个整体。
沿风叶的迎风方向，叶片300的上表面向上凸起，叶片300的下表面光滑过渡；可选地，叶片300的下表面为较平的表面。
沿风叶的迎风方向，叶片300包括相对应的前缘310和尾缘320，前缘310与尾缘320之间的距离为S；沿风叶的迎风方向，叶片300的最大厚度位置与前缘310之间的距离为20％S-30％S，与前缘310之间的距离为95％S的位置的厚度为叶片300的最大厚度位置的厚度的12％-18％。也即，沿风叶的迎风方向，叶片300的最大厚度处位于20％-30％比例的迎风侧，然后逐渐收缩，95％比例处的、接近尾缘320的厚度为最大厚度的12％-18％，如图1所示，图中虚线a所示的位置为叶片300的最大厚度位置，图中虚线b所示的位置为与前缘310之间的距离为95％S的位置。其中，前缘310为叶片300的0％比例处，尾缘320为叶片300的100％比例处。
其中，叶片300的迎风面是前缘310。
可选地，沿风叶的迎风方向，叶片300的最大厚度位置与前缘310之间的距离为25％S。
可选地，沿风叶的迎风方向，与前缘310之间的距离为95％S的位置的厚度为叶片300的最大厚度位置的厚度的15％。
可选地，轮毂100和护风环200同轴设置。
可选地，多个叶片300沿着轮毂100的外周方向均匀分布。
可选地，叶片300的数量例如为6个、8个、9个、11个、12个等；可选地，叶片300的数量为9个。
本实施例中所述风扇的风叶，其沿风叶的迎风方向的二维特征为叶片300的上表面向上凸起，其下表面光滑过渡，以及叶片300的最大厚度位于与前缘310的距离为20％S-30％S，与前缘310之间的距离为95％S的位置的厚度为叶片300的最大厚度的12％-18％，以使风扇的风叶置于封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔体内，不会因为腔室封闭而引发共鸣，进而可以在一定程度上降低冷却风扇的噪音，基本可以保持如单体性能测试时的较低噪音水平。
例如，采用本实施例的所述风扇的风叶的冷却风扇，在单体性能测试时，拥有高静压的高效率低噪音表现，如170瓦有效静压功率，实现≥50％静压效率，单体风扇噪音＜73dba。当该冷却风扇置于封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔体内，该冷却风扇能保持如单体性能测试时的噪音水平，如噪音增量＜0.5dba，即冷却风扇噪音依旧为＜73dba；该冷却风扇远远超越了国际同类竞品在新能源汽车上的噪音表现。
本实施例的可选方案中，从轮毂100到护风环200方向，叶片300包括依次连接的叶型轮毂区、叶型内侧区、叶型中段区和叶尖外环区。
可选地，叶片300上的点与轮毂100之间的距离在轮毂100的径向平面上的投影尺寸为第一投影尺寸，叶片300的叶尖与轮毂100之间的距离在轮毂100的径向平面上的投影尺寸为第二投影尺寸，第一投影尺寸与第二投影尺寸的比例为叶片长度比例。
可选地，叶片长度比例为0％至10％的叶片300的区域，为叶型轮毂区；
可选地，叶片长度比例为10％至40％的叶片300的区域，为叶型内侧区；
可选地，叶片长度比例为50％至80％的叶片300的区域，为叶型中段区；
可选地，叶片长度比例为80％至100％的叶片300的区域，为叶尖外环区；
可选地，叶片长度比例为40％至50％的叶片300的区域，为过渡区。在该过渡区，叶片的安装角从叶型内侧区的安装角自然过渡至叶型中段区的安装角。
叶片300与轮毂100的连接处为叶片长度比例的0％等比例处，叶片300与护风环200的连接处为叶片长度比例的100％等比例处。图3中e所示的等比例线为0％等比例处，也即叶片300靠近轮毂100的一侧；f所示的等比例线为100％等比例处，也即叶片300靠近护风环200的一侧。
参见图2所示，沿轮毂100的轴向，叶片300的子午面呈流线性，也即单个叶片300的子午面呈流形设计。其中，叶片300的子午面为叶片300在从前缘310到尾缘320的曲线上的投影，图2是单个叶片300沿子午面展开的前缘310-尾缘320投影图，相当于把一个弯的叶片300拉平，从原旋转方向投影。该叶片300在子午面上的平面图可以描述叶片300气动角度布局、高度布局在不同半径下的差异。
具体而言，从轮毂100到护风环200方向，叶片300的前缘310高度逐渐下降；即叶型轮毂区的前缘310高度大于叶型内侧区的前缘310高度；叶型内侧区的前缘310高度大于叶型中段区的前缘310高度；叶型中段区的前缘310高度大于叶尖外环区的前缘310高度。可选地，从轮毂100到护风环200方向，叶型内侧区的前缘310高度下降幅度大于叶型中段区的前缘310高度下降幅度；叶尖外环区的前缘310高度下降幅度大于叶型中段区的前缘310高度下降幅度，也即从轮毂100到护风环200方向，叶型内侧区的前缘310高度下降，叶型中段区的前缘310高度微量下降，叶尖外环区的前缘310高度下降。
从轮毂100到护风环200方向，叶型轮毂区和叶型内侧区的尾缘320高度均逐渐上升；叶型中段区的尾缘320高度基本恒定保持不变，叶尖外环区的尾缘320高度逐渐下降。
参见图3和图4所示，本实施例的可选方案中，单个叶片300的安装角从轮毂100到护风环200方向呈减小趋势，如表1所示，也就是说叶型轮毂区的安装角为最大安装角度。图4所示为叶片长度比例的100％等比例处在迎风方向上二维投影，图中角c为该处的安装角。
也即，叶型轮毂区的安装角大于叶型内侧区的安装角，叶型内侧区的安装角大于叶型中段区的安装角，叶型中段区的安装角大于叶尖外环区的安装角。
其中，叶片300安装角又叫节距角，是叶片300半径处回转平面与桨叶界面弦长之间的夹角。
可选地，叶型内侧区的安装角逐渐减小，叶型中段区的安装角基本恒定保持不变，叶尖外环区的安装角逐渐减小。
可选地，从轮毂100到护风环200方向，叶片300的长度每增加10％，也即叶片300的叶片长度比例每增加10％，叶型内侧区的安装角减小1度-2度，进行递减修正。
可选地，从轮毂100到护风环200方向，叶片300的长度每增加10％，也即叶片300的叶片长度比例每增加10％，叶尖外环区的安装角减小0.5度-1度，进行递减修正。
可选地，叶型轮毂区的安装角为22度-27度；叶型内侧区的安装角为16度-23度；叶型中段区的安装角为15.5度-19度；叶尖外环区的安装角为14.5度-18.5度。
本实施例所述风扇的风叶，通过每个叶片300采用特定的安装角，形成整体的叶片长度比例下的气动角度布局；通过该气动角度布局，以使具有该风扇的风叶的冷却风扇可以保持高静压效率。
表1
参见图5-图8所示，本实施例的可选方案中，轮毂100设置有安装柱400和平衡柱500；通过安装柱400，以将风扇的风叶与冷却风扇的风扇罩壳体连接。通过平衡柱500，以辅助将风扇的风叶牢固的安装在冷却风扇的风扇罩壳体上。
可选地，多个平衡柱500沿轮毂100的周向均匀设置。
可选地，安装柱400和平衡柱500均设置在轮毂100的同一侧。
本实施例所述的风扇的风叶，其沿风叶的迎风方向的二维特征，可以使具有该风扇的风叶的冷却风扇具有低噪音和高静压的性能；通过单个叶片300的子午面呈流形设计，使冷却风扇具有抑制噪音的特性；通过所有叶片300形成整体的叶片长度比例下的气动角度布局，以使具有该风扇的风叶的冷却风扇可以保持高静压效率；通过风扇的风叶的整体3D外观造型采用流体气动造型，进一步使冷却风扇拥有高静压的高效率低噪音性能。
本实施例所述的风扇的风叶与国际同类竞品在等气动性能下进行噪音试验。其中，等气动性能即实现相同静压气动功率。参见图9所示，图中左侧为单体性能噪音试验，右侧为在封闭式腔体内的噪音试验，图中风叶3和热交换器2均位于风扇罩壳体1内，且热交换器2位于风叶3的出风方向，以使风叶3给热交换器2降温；电机4驱动风叶3转动，且电机4安装在电机安装支架5上，噪音测试麦克风与热交换器2的距离为一米。其中，左侧的风扇罩壳体1为开放式的，右侧的风扇罩壳体1模拟封闭式格栅与风扇罩壳体形成的封闭式腔室环境。在试验时，将本实施例所述的风扇的风叶或者国际同类竞品的风叶安装在风叶3的位置。
经测试，得到图10-图13所示的噪音测试图；可知，在单体性能测试时，国际同类等直径等气动性能竞品的单体风扇噪音＜73.83dba，本实施例所述的风扇的风叶的单体风扇噪音＜72.80dba；在封闭式腔室环境内测试时，国际同类等直径等气动性能竞品的单体风扇噪音＜79.97dba，本实施例所述的风扇的风叶的单体风扇噪音＜73.07dba。本实施例所述的风扇的风叶，应用在采用封闭式设计的前格栅的新能源汽车上，具有低噪音的优点。本实施例还提供一种冷却风扇包括上述的风扇的风叶。
本实施例提供的冷却风扇，包括上述的风扇的风叶，上述所公开的风扇的风叶的技术特征也适用于该冷却风扇，上述已公开的风扇的风叶的技术特征不再重复描述。本实施例中所述冷却风扇具有上述风扇的风叶的优点，上述所公开的所述风扇的风叶的优点在此不再重复描述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
