风扇模块的制作方法

1.本发明涉及一种风扇模块。

背景技术：

2.风扇是一种常见的气体供应设备、尤其是冷却设备，通过旋转叶片将冷却气流供应给目标，从而控制目标的温度。风扇有广泛的应用领域，例如电子设备或车辆领域。然而，在风扇的转子叶片旋转时，气流在叶片表面产生边界层并且在叶片下游产生粘性尾迹，由此造成空间上不均匀的速度场并跟随风扇旋转呈现周期性，该速度场对于下游的静子叶片形成周期变化的来流并在静子叶片上产生非定常压力脉动，这形成偶极子噪声源并且具有一定的方向性，由此产生较大的气动噪声。当风扇转速增加，气流流量增大，噪声水平也会相应地提升。
3.目前，随着人们生活水平的大幅提高，风扇的噪声问题受到越来越多的关注，高风量、低噪音是风扇的发展趋势。在车辆领域中，用户在车辆的行驶静谧性方面提出日益增长的要求。尤其在电动车辆中，由于没有来自发动机的噪声源，由用于电池系统或电子设备系统的风扇模块产生的噪声特别明显并且严重地降低了主观音质。
4.现有技术中已经存在用于降低风扇模块的噪声的不同措施，例如改变叶片的叶型、叶片的周向分布方式或者使用成对的静子叶片等。然而，改变叶片的叶型并不能良好地解决由叶片尾迹引起的气动噪声，并且可能会影响到风扇的运行工况和气动效率。静子叶片的周向不均匀分布对气动效率、气流供应均匀性以及风扇模块的封装产生不利影响。以上措施均存在一定的实际使用情况下的负面影响和制约。

技术实现要素：

5.因此，本发明的目的在于提出一种改进的风扇模块，所述风扇模块能够在不影响风扇的气动性能的情况下有效地降低噪声并且所述风扇模块能够简单地和成本有利地制造。
6.根据本发明，提出一种风扇模块，所述风扇模块至少具有：
[0007]-电机；
[0008]-与所述电机的输出轴连接的转子，所述转子具有多个转子叶片并且能够通过所述输出轴旋转；
[0009]-沿气流方向布置在所述转子下游的静子，所述静子具有多个静子叶片，所述静子叶片包括沿周向方向彼此交替地布置的第一静子叶片和第二静子叶片，
[0010]
其中，在相同的径向部位处，所述第一静子叶片相对于所述转子叶片的轴向间距至少局部地大于所述第二静子叶片相对于所述转子叶片的轴向间距。
[0011]
在本发明的框架下，“气流方向”应理解为由风扇模块供应和输送的气体的主要流动方向并且在此相当于风扇模块的静子和转子的轴向方向。在本发明的框架下，“径向部位”应理解为静子叶片在垂直于所述轴向方向的径向方向上的部位，并且“轴向间距”应理
解为所述静子叶片相对于所述静子叶片的沿轴向方向的间距，所述间距在径向方向上能够是相同的或可改变的。
[0012]
根据本发明，改变静子叶片中的一些静子叶片相对于转子叶片的轴向间距，具体而言，在相同的径向部位处，第一静子叶片相对于转子叶片的轴向间距增大，而第二静子叶片相对于转子叶片的轴向间距保持不变，使得第一静子叶片的轴向位置至少局部地向气流方向的下游移动，由此改变由转子叶片产生的叶片尾迹撞击到第一静子叶片上的谐波相位，从而使得叶片尾迹撞击到第一静子叶片上的谐波相位和叶片尾迹撞击到第二静子叶片上的谐波相位发生相位抵消，这能显著地降低由于尾迹撞击到下游的静子叶片而形成的偶极子噪声源所产生的噪声。
[0013]
根据本发明，由于第一静子叶片相对于转子叶片的轴向间距增大，削弱了转子叶片和静子叶片之间的势场的相互作用，由转子叶片产生的叶片尾迹在达到第一静子叶片时的谐波幅值和由此在静子叶片上产生的压力脉动也随之减小，这同样会降低噪声水平。
[0014]
与此同时，由于仅有部分的静子叶片、即第一静子叶片相对于转子叶片的轴向间距增大，而剩余的静子叶片、即第二静子叶片相对于转子叶片的轴向间距保持不变，在这种情况下并不会对整体的流动情况造成明显的影响，因此不会损失风扇的气动性能。
附图说明
[0015]
下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。附图包括：
[0016]
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块的示意性剖视图；
[0017]
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块的示意性正视图；
[0018]
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块的静子叶片相对于转子叶片的示意性布置；
[0019]
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块的第一静子叶片和第二静子叶片的详细示图；
[0020]
图5示出了根据本发明的另外的替代实施例的风扇模块的第一静子叶片和第二静子叶片的详细示图。
具体实施方式
[0021]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在此，出于简要性的原因，具有相同附图标记的元件在附图中仅标出一次。
[0022]
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块100的示意性剖视图，所述风扇模块示例性地构造为冷却设备并且尤其使用在车辆中。但是也可以考虑，风扇模块100配置成用于供应和输送热风或清洁空气。
[0023]
如图1所示，风扇模块100具有电机10，所述电机是直流电动机并且包括电机体11和输出轴12。在此，电机10接收电能并且通过输出轴12进行旋转驱动。
[0024]
如图1所示，风扇模块100还具有转子20，所述转子与电机10的输出轴12连接并且
能够与输出轴12共同旋转。示例性地，转子20包括多个转子叶片21和转子轮毂22，所述转子叶片在周向方向上均匀间隔开地布置在所述转子轮毂上。此外也可以考虑，转子叶片21在周向方向上不均匀地分布在转子轮毂22上。示例性地，转子叶片21和转子轮毂22由塑料一件式地注塑成型。此外还可以考虑，转子20由本领域技术人员认为有意义的其它材料、例如金属薄板制造。在此，转子轮毂22与电机10的输出轴12固定连接、尤其形状锁合地嵌接，由此确保在电机10接收电能并且进行旋转驱动时转子20能够通过输出轴12实施同步的旋转运动。当转子20旋转时，气体沿气流方向f流动。在此，气流方向f相应于电机10与转子20的轴向方向x。
[0025]
如图1所示，风扇模块100还具有静子30，所述静子沿气流方向f布置在转子20的下游并且与转子20共轴地布置。示例性地，静子30包括多个静子叶片31和基座32，所述静子叶片在垂直于轴向方向x的径向方向上从叶根区域b延伸至叶尖区域t，其中，静子叶片31在叶根区域b处固定在基座32上。在此可以考虑，静子叶片31和基座32同样由塑料一件式地注塑成型，并且转子20和静子30可以由相同的或不同的材料以注塑成型的方式分开地制造。示例性地，电机10的电机体11与基座32通过螺栓13可拆卸地连接，由此静子30能够经由基座32来支承电机10并且静子叶片31在转子20旋转时保持不动。此外也可以考虑，将电机体11直接不可拆卸地固定在、例如焊接在静子上。由图1可看出，在转子20的转子叶片21和静子30的静子叶片31之间存在轴向间距d，所述轴向间距在径向方向上是恒定不变的或者可改变的。
[0026]
根据本发明，静子叶片31包括第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2，所述第一静子叶片和所述第二静子叶片沿周向方向彼此交替地布置，详细参见附图2和3。
[0027]
示例性地，风扇模块100还具有外壳40，所述外壳配置成用于包围并且保护整个风扇模块100。外壳40同样可以由塑料注塑成型。在此，静子叶片31在径向方向上从基座32延伸至外壳40。外壳40被构造成适于安装于车辆。例如，将外壳安装固定在车辆发动机的冷却系统中。
[0028]
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块100的示意性正视图。
[0029]
如图2所示，转子20的多个转子叶片21从转子轮毂22出发径向向外延伸并且在周向方向上均匀间隔开地布置。在此，转子叶片21可以具有不同的叶形，以便优化风扇的气动性能。
[0030]
如图2所示，静子30的静子叶片31中的第一静子叶片31-1与第二静子叶片31-2在周向方向上彼此交替地布置。示例性地，静子叶片31沿周向方向均匀间隔开地布置，也就是说，各个相邻的第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2之间的角间距是相同的。由此能够实现静子叶片的均匀角间距布置并且避免对风扇模块100的气动效率以及供应气流均匀性产生不利影响。如果静子叶片31是由塑料注塑成型，由此也能够更好地控制塑料件的尺寸以及转子叶片和静子叶片之间的间隙。
[0031]
示例性地，静子30的静子叶片31的数量不同于转子20的转子叶片31的数量的整数倍。由此避免叶片尾迹谐波发生叠加并且进一步降低风扇的噪声输出。
[0032]
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块100的静子叶片31相对于转子叶片21的示意性布置。
[0033]
如图3所示，静子叶片31沿气流方向f布置在转子叶片21的下游。在此，气流方向f
相应于静子30和转子20的轴向方向x。
[0034]
根据本发明的一个示例性实施例，在相同的径向部位处，静子叶片31中的第一静子叶片31-1相对于转子叶片21的第一轴向间距d1至少局部地大于第二静子叶片32-2相对于转子叶片21的第二轴向间距d2。由此，由转子叶片21旋转时产生的叶片尾迹w撞击到第一静子叶片31-1上的谐波相位不同于叶片尾迹w撞击到第二静子叶片31-2上的谐波相位，使得叶片尾迹w撞击到第一静子叶片31-1上的谐波相位和叶片尾迹w撞击到第二静子叶片31-2上的谐波相位发生相位抵消，从而减小由偶极子噪声源产生的噪声幅度并且由此降低噪声。
[0035]
此外，由于在第一静子叶片31-1和转子叶片21之间的轴向间距增大，使得叶片尾迹w在达到第一静子叶片31-1时的动能衰减，这减小了由于撞击所产生的非定常压力并且由此进一步降低噪声。
[0036]
示例性地，第一轴向间距d1和第二轴向间距d2之间的差值基于相位抵消原理计算得出。但也可以考虑，通过经验数据、实验数据或模拟数据分别得出第一轴向间距d1和第二轴向间距d2，以最大化地降低风扇噪声。
[0037]
图4示出了根据本发明的一个示例性实施例的风扇模块100的第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2的详细示图。在此，为了更清楚地阐明第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2的区别，将第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2在同一个附图中示意性示出，其中，第一静子叶片31-1以虚线表示。
[0038]
如图4所示，在第一静子叶片31-1和转子叶片21之间存在第一轴向间距d1，并且在第二静子叶片31-2和转子叶片21之间存在第二轴向间距d2。在此，，为了实现第一静子叶片31-1和转子叶片21之间的第一轴向间距d1，将第一静子叶片31-1相对于第二静子叶片31-2沿气流方向f向下游移动，也就是说，第一静子叶片31-1相比于第二静子叶片31-2整体在轴向方向上远离转子叶片21地布置。由此可以在静子叶片31的整个径向延伸尺度上实现叶片尾迹w的相位抵消并且尽可能地降低噪声。在这种情况下，第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2可以形状相同地构造，它们的区别仅在于轴向位置的不同。在这种情况下，在相同的径向部位处，第一静子叶片31-1的宽度w与第二静子叶片31-2的宽度相同。另外还可以考虑，静子叶片31的面向转子叶片21的一侧垂直于轴向方向直线地构造。由此静子叶片31可以结构简单地和成本有利地制造。
[0039]
图5示出了根据本发明的另外的替代实施例的风扇模块100的第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2的详细示图。
[0040]
如图5所示，第一静子叶片31-1的面向转子叶片21的一侧弯曲地构造。与此相对地，第二静子叶片31-2的面向转子叶片21的一侧垂直于轴向方向x直线地构造，使得第一轴向间距d1与第二轴向间距d2的差值从叶根区域b至叶尖区域t逐渐变大。因此，在相同的径向部位处，第一轴向间距d1在静子叶片的至少大部分的径向延展尺度上大于第二轴向间距d2，其中，尤其在叶尖区域t中，第一轴向间距d1明显大于第二轴向间距d2。由于转子叶片21在叶尖处的切向速度最大，因此在叶尖区域t处产生最大的叶片尾迹w并且由此引起最大的非定常压力脉动，这形成最严重的噪声源。当在叶尖区域t中第一轴向间距d1明显大于第二轴向间距d2时能够实现叶片尾迹w的相位抵消并且同时使达到第一静子叶片31-1的叶尖区域t的叶片尾迹w的动能衰减，从而在很大程度上降低噪声。
[0041]
示例性地，使第一静子叶片31-1的面向转子叶片21的一侧倾斜地构造，而第二静子叶片31-2的面向转子叶片21的一侧垂直于轴向方向x直线地构造，使得第一轴向间距d1与第二轴向间距d2的差值从叶根区域b至叶尖区域t逐渐变大。这同样能够实现上面所述的优点。
[0042]
示例性地，还可以考虑使第一静子叶片31-1相比于第二静子叶片31-2仅在叶尖区域t处在轴向方向x上远离转子叶片21地布置，在这种情况下，第一静子叶片31-1例如梯级形地构造。由此能够在稍微改变构型的情况下削弱、甚至消除在径向方向上的最大噪声源。
[0043]
示例性地，静子叶片31、即第一静子叶片31-1和第二静子叶片31-2的宽度w在径向延伸尺度上保持不变。
[0044]
前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本发明。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本发明的框架。
[0045]
对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

技术特征：

1.一种风扇模块(100)，所述风扇模块至少具有：-电机(10)；-与所述电机(10)的输出轴(12)连接的转子(20)，所述转子具有多个转子叶片(21)并且能够通过所述输出轴(12)旋转；-沿气流方向(f)布置在所述转子(20)下游的静子(30)，所述静子具有多个静子叶片(31)，所述静子叶片包括沿周向方向彼此交替地布置的第一静子叶片(31-1)和第二静子叶片(31-2)，其中，在相同的径向部位处，所述第一静子叶片(31-1)相对于所述转子叶片(21)的第一轴向间距(d1)至少局部地大于所述第二静子叶片(31-2)相对于所述转子叶片(21)的第二轴向间距(d2)。2.根据权利要求1所述的风扇模块(100)，其中，所述静子叶片(31)沿周向方向均匀间隔开地布置；和/或在相同的径向部位处，所述第一静子叶片(31-1)的宽度与所述第二静子叶片(31-2)的宽度相同；和/或所述静子叶片(31)的宽度在径向延伸尺度上保持不变。3.根据权利要求1或2所述的风扇模块(100)，其中，所述第一静子叶片(31-1)相比于所述第二静子叶片(31-2)整体上在轴向方向(x)上远离所述转子叶片(21)地布置。4.根据权利要求3所述的风扇模块(100)，其中，所述第一静子叶片(31-1)和所述第二静子叶片(31-2)形状相同地构造；和/或所述静子叶片(31)的面向所述转子叶片(21)的一侧垂直于轴向方向(x)直线地构造。5.根据权利要求1或2所述的风扇模块(100)，其中，所述第一静子叶片(31-1)相比于所述第二静子叶片(31-2)仅在叶尖区域(t)处在轴向方向(x)上远离所述转子叶片(21)地布置。6.根据前述权利要求中任一项所述的风扇模块(100)，其中，所述第一静子叶片(31-1)的面向所述转子叶片(21)的一侧弯曲地或倾斜地构造，使得所述第一轴向间距(d1)与所述第二轴向间距(d2)的差值从叶根区域(b)至叶尖区域(t)逐渐变大。7.根据前述权利要求中任一项所述的风扇模块(100)，其中，在相同的径向部位处，所述第一轴向间距(d1)与所述第二轴向间距(d2)的差值基于相位抵消原理确定。8.根据前述权利要求中任一项所述的风扇模块(100)，其中，所述静子叶片(31)的数量不同于所述转子叶片(21)的数量的整数倍。9.根据前述权利要求中任一项所述的风扇模块(100)，其中，所述静子(30)包括基座(32)，所述静子(30)通过所述基座与所述电机(10)的电机体(11)固定连接，以用于支承所述电机(10)；和/或所述静子(30)的基座(32)与所述静子叶片(31)通过注塑成型一件式地制造；和/或所述风扇模块(100)还具有外壳(40)，所述静子叶片(31)从所述静子(30)的基座(32)径向向外延伸至所述外壳。10.根据前述权利要求中任一项所述的风扇模块(100)，其中，所述风扇模块(100)被构造成适于安装在车辆中。

技术总结

本发明涉及一种风扇模块，风扇模块至少具有：电机；与电机的输出轴连接的转子，转子具有多个转子叶片并且能够通过输出轴旋转；沿气流方向布置在转子下游的静子，所述静子具有多个静子叶片，所述静子叶片包括沿周向方向彼此交替地布置的第一静子叶片和第二静子叶片，其中，在相同的径向部位处，第一静子叶片相对于转子叶片的第一轴向间距至少局部地大于第二静子叶片相对于转子叶片的第二轴向间距。能够在不影响风扇的气动性能的情况下有效地降低噪声。噪声。噪声。