斜向通風風扇的製作方法

2023-08-08 07:35:16 3

斜向通風風扇的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種斜向風扇（30），其包括風扇外殼（36）和能夠繞旋轉軸線旋轉的風扇輪（80），電動機（73）與風扇輪相連接以驅動該風扇輪。風扇輪（80）沿著旋轉軸線的方向在斜向風扇（30）的進氣側和排氣側之間延伸並且在其旋轉時用於沿著從進氣側到排氣側的主傳送方向傳送空氣。進而，在風扇輪（80）的外部端面上設置具有關於風扇輪（80）在操作中的旋轉方向（84）的前端面和後端面的風扇葉片（82），其中在每個葉片（82）的後端面的區域中在操作期間負壓力區（110）出現在風扇輪（80）處。冷卻空氣輔助風扇（76）被設計成從排氣側朝向進氣側在風扇輪（80）的內部中輸送冷卻空氣並且利用空氣流冷卻斜向風扇（30）的電動機（73）。至少一個流體連接部（114；130）從冷卻空氣輔助風扇（76）的出口通向負壓力區（110）中的至少一個負壓力區從而促進用於電動機（73）的冷卻空氣從斜向風扇（30）的排氣側朝向其進氣側的流動（126；126'）。
【專利說明】斜向通風風扇
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有風扇外殼並且具有能夠繞旋轉軸線旋轉的風扇輪的斜向通風風扇，所述輪具有與其相連接的電動機以便驅動該輪。
【背景技術】
[0002]從 申請人:的DE4127134A1已知這種斜向通風風扇。其中的風扇輪具有在其錐形表面上布置風扇葉片的截頭錐體的形狀。在風扇輪的內部中，該風扇輪具有中空柱形部分，並且EC馬達(EC=電子換向；其它表達有:無刷馬達、無集電器馬達)的外部轉子的杯形磁軛被擠壓到其中。該EC馬達的內部定子被安裝在軸承管的外側上，用於支承外部轉子的兩個球軸承位於軸承管的內側。
[0003]斜向通風風扇的這種類型的構造產生的缺點在於，EC馬達被不良地冷卻，從而它僅能夠呈現低性能水平，因為它在更高性能水平下將會過熱。
[0004]這是關於軸向通風風扇的本質差異，在軸向通風風扇中，因為風扇輪的柱形形狀，EC馬達被由風扇產生的空氣流更好地冷卻。能夠認為，斜向通風風扇被「冷卻-削弱」，這必然會降低其性能。

【發明內容】

[0005]因此，本發明的目的在於獲得一種新穎的斜向通風風扇。
[0006]根據本發明，利用權利要求1的主題實現了這個目的。
[0007]在這個方面，在至少一個風扇葉片的背側上的負壓力區中的負壓力因此在輔助冷卻空氣吹風機處變得有效並且增強了輔助冷卻空氣吹風機的效果。這裡特別有利的是，雖然在風扇葉片後面的負壓力區中的壓力並非不受作用於風扇上的背壓的影響，但是在負壓力區處的壓力梯度的方向仍然並不在風扇的工作範圍中改變，同時在負壓力區處的壓力差的幅值取決於背壓。
[0008]負壓力區的位置還作為背壓的函數移位，但是它的核芯與背壓無關地繼續存在，從而利用被輔助冷卻空氣吹風機的效果增強的這種負壓力，通過電動機，能夠產生其方向不在斜向通風風扇的整個工作範圍之上改變並且因此在整個工作範圍之上產生有效的冷卻的冷卻空氣流。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]根據在下面描述並且在圖中描繪的示例性實施例並且根據從屬權利要求，本發明的進一步的細節和有利的改進是明顯的。在圖中:
[0010]圖1是斜向通風風扇的分解視圖；
[0011]圖2以組裝狀態並且以縱向截面示出圖1的斜向通風風扇；
[0012]圖3示意性地示出圖1和圖2的通風風扇，但是不帶有圖1和圖2的在其中用作「氣閘」的壁部分50 ；[0013]圖4是利用自由吹送通風風扇解釋圖1到圖3的操作模式的圖示，在入口側上的壓力Pl等於在出口側上的壓力P2 ；
[0014]圖5和圖6是除了在出口側上的背壓P2大於在入口側上的壓力Pl之外類似於圖3和圖4的圖不；
[0015]圖7示意性地示出在風扇中形成「氣閘」，即減緩空氣運動的風扇凸緣44、柱形分隔壁48和安裝在分隔壁48的區域中的壁元件50 ；
[0016]圖8是通過具有「氣閘」的斜向通風風扇的截面的、類似於圖3的示意性局部圖示；
[0017]圖9不出用於根據圖7和圖8的風扇的通風兀件的(氣動)迴路；
[0018]圖10示出斜向通風風扇的變型的細節；
[0019]圖11示意性地示出在根據圖10的風扇中的風扇輪；
[0020]圖12示出用於根據圖10和圖11的斜向通風風扇的通風元件的(氣動)迴路；
[0021]圖13是圖10的變型的高度示意性圖示；並且
[0022]圖14示出用於根據圖13的風扇的風扇輪(不帶葉片)。
【具體實施方式】
[0023]圖1在底部處示出斜向通風風扇30的基部32。所述基部在外部具有環34，該環34被實現用於連接到環形風扇外殼36，該風扇外殼36在圖2中從底部向上漸縮並且在上邊緣38處再次變寬。環34和風扇外殼36被以適當的方式例如通過螺接連接。在風扇外殼36中的空氣的主流動方向在圖2中由箭頭40示意。
[0024]凸緣44 (圖2)通過以空氣動力學方式構造的輻條42與環34連接，該凸緣44在其周邊處具有升高邊緣46。環壁48在邊緣46內側並且距其一定距離地設置在凸緣44上。優選地超過環壁48沿著軸向方向凸出的徑向延伸的壁部分50設置在所述環壁和所述邊緣46之間。如將在下面參考簡化描繪解釋地，壁部分50用作「氣閘」並且具有改善對斜向通風風扇的冷卻的功能。
[0025]電路板56布置在環壁48內側，用於換向並且可選地用於通風風扇30的其它的功能的電子構件58 (圖1)布置在該電路板56上。
[0026]凸緣44在其中心處轉變成軸承管60，內部定子64的層壓件62布置在該軸承管60上，內部定子64的電端子66 (見圖)如描繪地那樣被連接到電路板56。內部定子64被外部轉子68包圍。外部轉子68具有杯狀磁軛70，環形磁體72安裝在該杯狀磁軛70中。外部轉子68和內部定子64是電動機73的部件。
[0027]所描繪的內部定子64具有多個凸極74，並且與環形磁體72的對應的磁極相互作用。
[0028]所謂的「空氣盤」76位於外部轉子68的上側(圖2)上。空氣盤優選被實現為徑向吹風機的形式，該徑向吹風機通過磁軛70中的孔78抽吸空氣並且將該空氣從該孔沿著徑向向外輸送。空氣盤76用於通過內部定子64抽吸空氣並且由此將其冷卻。空氣盤76能夠因此還被正確地稱作輔助冷卻空氣吹風機。空氣盤76的大部分由塑料製成並且被以適當的方式例如通過超聲波焊接、粘結劑結合等安裝在磁軛70上。
[0029]磁軛70被葉輪或者風扇輪80包圍。在該變型中在葉輪或者風扇輪80上設置九個風扇葉片82。這裡這些風扇葉片被彎曲和被扭曲。旋轉方向以84示意，即從上方觀察的順時針。
[0030]如圖2特別地示出地，風扇輪80布置在距馬達64、70—定的徑向距離處，從而電動機73實際上被熱絕緣並且被非常不良地冷卻。輔助冷卻空氣吹風機76實現了某些改進，但是並非在通風風扇30的整個工作範圍中。
[0031]由於以下事實獲得了進一步的改進，S卩，相應的孔90在風扇葉片82的背側的區域中設置在風扇輪80中。這些孔分別位於負壓力區110的區域中，在風扇葉片82旋轉時在其後面形成該負壓力區110，使得空氣通過孔90並且通過風扇輪80被向外抽吸，因此進一步改進定子64的冷卻。這裡證實為特別有利的是，通過孔90的空氣流的方向在操作期間並不改變，即使空氣流的強度能夠作為各種操作狀態的函數改變也是如此。
[0032]由於壁部分50，對馬達73的冷卻也得以改進。
[0033]圖3和圖4示出斜向通風風扇的不同於在圖1和2中描繪的狀態，沒有壁元件50設置在壁環48上。
[0034]在該情形中，風扇輪80的壁環94類似徑向通風風扇地作用。因為壁環94具有比壁環48顯著更大的直徑，所以產生比輔助冷卻空氣吹風機76的空氣流顯著更強的空氣流96，從而空氣流96以與輔助吹風機的輸送方向相反的方向，即以反向的方式通過輔助吹風機76被抽吸。
[0035]當在風扇30的出口側處的動態壓力P2升高時，如在圖5和圖6中所示，這個效應逐漸得到補償直至流動方向98反向(見圖5和圖6)。反向點處於風扇的工作範圍中，例如在大致350Pa處。
[0036]在反向點處及其附近，沒有冷卻空氣流過馬達73，從而馬達73不被冷卻並且由此變得過載並且可能損壞。
[0037]圖7到圖9示出在其入口處配備有氣閘50的斜向通風風扇30。
[0038]這裡環形壁48設置在凸緣44上，環形壁48與連接到風扇輪80並且隨其旋轉的環形壁94相對地定位。這兩個部件48、94是安全元件，該安全元件防止異物進入通風風扇30的內部中或者防止任何人將例如螺絲刀插入風扇的內部中並且對其造成損壞。
[0039]在其中不要求這種保護的情況中，具體地根據有關風扇輪或者其它部件的強度要求，能夠可能地省略壁元件48、94或者使其更小。
[0040]如已經解釋地，外環壁94在操作期間類似徑向通風風扇地作用，並且該效應被壁元件50減弱；這在圖9中由符號「50」示意。
[0041]在根據圖7到圖9的馬達73中，因此實際上僅輔助吹風機76或者在風扇輪80中的孔90 (圖2)是有效的，從而空氣流93近似地具有在圖8中示出的形狀。
[0042]然而，這裡同樣，當壓力P2改變時，發生結合圖3到圖6描述的冷卻空氣的流動方向的反向。根據 申請人:的測量，在50和170Pa之間的壓力下時存在這種情形，而對於圖3到圖6，反向點大致地為350Pa。
[0043]然而，流動方向的反向意味著在反向點處沒有冷卻空氣流過電動機73，從而所述馬達不被冷卻並且快速地過熱；換言之，這種方案要求風扇在低的最大性能水平下操作。
[0044]圖10到圖12示出優選實施例。優選實施例基於在操作期間負壓力區110出現在風扇葉片82的背側處的效果；為了保持繪圖清楚，僅對於葉片82之一在圖11中示意性地描繪優選實施例。
[0045]由於以下事實產生負壓力區110，S卩，有關風扇葉片82移動通過其中存在很小的壓力波動的空氣區，從而在負壓力區110中的負壓力P3也呈現很小的波動並且尤其是連續地低於在風扇30的抽吸側上的壓力P1，即使壓力差的幅值能夠根據操作狀態稍稍地改變也是如此。負壓力區的形狀在操作期間還作為旋轉速度、背壓P2等的函數但是在相對窄的範圍內改變，使得一種形狀能夠例如在負壓力區110的核芯區中形成孔口 90，從而應對(tap)該負壓力P3 (見圖11)。
[0046]在圖12中，輔助冷卻空氣吹風機76的出口經由在風扇輪80的內部中的管道114連接到一個或更多個這種孔口 90。為此目的，在磁軛70和環壁94之間的空間被還在圖2中示出的環形盤116密封。該環形盤116因此將風扇輪80的內部劃分成其中存在負壓力P3的上部空間118和其中存在動態壓力P2的下部空間120。在這兩個空間之間的壓力差產生通過電動機73的定子62的冷卻空氣流。用於輔助吹風機76的外殼的外部邊緣121這裡以密封方式抵靠風扇輪80從而克服壓力Pl密封空間118。
[0047]示意性地在圖12中示出了結果。如已經描述地，壁元件(面板)50在很大程度上使得徑向吹風機94是無效的。
[0048]冷卻空氣126 (圖10)然後流過ECM73的定子62並且行進到類似斜向通風風扇30地被ECM73驅動的輔助吹風機76。
[0049]從輔助吹風機76的出口，冷卻空氣126經由管道114行進到孔口 90，並且通過孔口 90被向外抽出並且隨著斜向通風風扇30的空氣流被排出。
[0050]特別地這裡有利的是，未在操作期間發生冷卻空氣的流動方向的反向，因為在操作期間空氣被恆定地向外抽出到孔口 90中。
[0051]圖13和圖14示出圖10到12的變型。如在圖11中，在操作期間，負壓力區110出現在葉片82的背側上，為了清楚的原因，僅對於葉片82之一描繪了該負壓力區。如已經結合圖10和圖11詳細描述地，在區110中，自始至終地低於在風扇30的入口側上的壓力Pl的負壓力P3出現。然而，與圖1、圖2、圖10和圖11相反，沒有設置任何孔口 90。
[0052]相反，如在圖13中所示，鄰近輔助冷卻空氣吹風機76的出口設置抽吸管130，從而將所述出口連接到負壓力區110。圖1的風扇輪80能夠具有例如九個葉片82，並且輔助冷卻空氣吹風機76的出口因此將會經由九個抽吸管130優選地連接到所有的九個負壓力區110，從而在輔助吹風機76的出口處存在的壓力是低於在入口處的壓力Pl的負壓力區110的壓力P3。
[0053]因為在壓力Pl和P3之間的壓力差在操作期間自始至終地存在，所以如在圖12中示出地，輔助吹風機76因此自始至終地以在其出口處的較低壓力操作；在圖12中，替代圖10的內部連接114，圖13的抽吸管130是有效的。
[0054]根據圖10至圖12的型式具有更加簡單的構造，因為關於圖13和圖14的抽吸管130的密封要求對應的措施。
[0055]所謂的「圓形坯體」 132的凸緣130安裝在風扇輪80中。該坯體具有例如通常由鋼片製成的柱形管的形狀，並且所述坯體的凸緣130稍微沿著徑向向外突出。
[0056]轉子68的磁軛70被壓入該圓形坯體132的內側中。轉子68的扭矩由此被傳遞到風扇輪80。[0057]如所示出的，凸緣130優選地配備有孔使得當風扇輪被注射模製時凸緣130能夠有效地在風扇輪80中錨固。
[0058]圖1到圖14示出一種斜向通風風扇，包括:
[0059]風扇外殼36 ;能夠繞旋轉軸線168旋轉的風扇輪80，該風扇輪80具有與風扇輪相連接的電動機73用於驅動該風扇論，風扇輪80沿著旋轉軸線的方向在斜向通風風扇30的空氣入口側和空氣出口側之間延伸並且用於當它旋轉時沿著從空氣入口側到空氣出口側的主輸送方向傳送空氣；設置在風扇輪80的外側上的風扇葉片82，風扇葉片具有關於風扇輪80在操作期間的旋轉方向84的前側和背側，使得在操作期間負壓力區110分別在葉片82的背側的區域中出現在風扇輪80上；輔助冷卻空氣吹風機76，該輔助冷卻空氣吹風機76被設計成從空氣出口側朝向空氣入口側在風扇輪80的內側上輸送冷卻空氣，並且利用該空氣流冷卻斜向通風風扇30的電動機73 ;和至少一個流體連接部114 ；118 ;130，所述至少一個流體連接部114 ；118 ；130從輔助冷卻空氣吹風機76的出口到負壓力區110中的至少一個負壓力區從而輔助用於電動機73的冷卻空氣的從斜向通風風扇30的空氣出口側朝向斜向通風風扇30的空氣入口側發生的流動126 ;126』。
[0060]風扇輪80優選地在斜向通風風扇30的空氣出口側上包括斜向通風風扇30的固定部44的第一環形部分94，該第一環形部分與與其相對地定位的第二環形部分48相互作用，所述第二環形部分48與第一環形部分94相對地定位，空氣引導元件50被設置在該第二部分48上，所述空氣引導元件50用作在操作期間由設置在該第二部分48上的第一部分94的旋轉夾帶的空氣的制動器。
[0061]流體連接部114、118優選地從輔助冷卻空氣吹風機76的出口通過風扇輪80的內側並且通過設置在風扇輪80中的至少一個開口 90延伸到風扇輪80的負壓力區110。
[0062]輔助冷卻空氣吹風機76優選包括連接部件130，該連接部件130遠至在操作期間出現在風扇輪處的負壓力區110地在風扇輪80的外側上延伸，使得該負壓力區110的壓力在輔助吹風機76的出口處變得有效。風扇輪80的內側優選被劃分成第一空間120和第二空間118，在該第一空間120中基本上在操作期間在斜向通風風扇的空氣出口處存在壓力P2，該第二空間118經由風扇輪80的至少一個開口 90連接到風扇輪的外側。至少一個開口 90優選布置在風扇葉片82的背側上的抽吸壓力區110中，該「背側」參考風扇輪80的旋轉方向84。在風扇輪80的內側和電動機73的轉子76之間延伸的分離部件116在這裡優選地設置在第一空間120和第二空間118之間。
[0063]優選地在這個方面將電動機73實現為電子換向外轉子式馬達。
[0064]在風扇輪80中的空氣引導系統優選地被防洩漏地密封，並且在風扇葉片82的背側上的開口 90比入口開口距通風風扇30的旋轉軸線的徑向距離大。
[0065]在本發明的範圍內，很多變型和修改當然是可能的。各個例示實施例的特徵還能夠相互組合。在很多情形中，例如在位置90處與引出系統相結合地，即不帶輔助吹風機76地使用根據圖1的氣閘50可以是足夠的，但是使用輔助吹風機76的方案是優選的，因為部件76的附加成本是極低的並且在電動機73的冷卻方面產生改進。
【權利要求】
1.一種斜向通風風扇，所述斜向通風風扇包括: 風扇外殼(36)； 風扇輪(80 )，所述風扇輪(80 )能夠繞旋轉軸線旋轉，所述風扇輪(80 )具有與所述風扇輪相連接的電動機(73)以驅動所述風扇輪，所述風扇輪(80)在所述旋轉軸線的方向上在所述斜向通風風扇(30 )的空氣入口側和空氣出口側之間延伸，並且所述風扇輪(80 )用於在其旋轉時在從所述空氣入口側到所述空氣出口側的主輸送方向上傳送空氣； 風扇葉片(82)，所述風扇葉片設置在所述風扇輪(80)的外側上，所述風扇葉片具有相對於在操作期間所述風扇輪(80)的旋轉方向(84)的前側和背側，使得在操作期間負壓力區(110)分別在葉片(82)的背側的區域中出現在所述風扇輪(80)上； 輔助冷卻空氣吹風機(76)，所述輔助冷卻空氣吹風機被設計成從所述空氣出口側朝向所述空氣入口側在所述風扇輪(80 )的內側上輸送冷卻空氣，並且利用空氣流冷卻所述斜向通風風扇(30)的電動機(73);和 至少一個流體連接部(114 ；118 ;130)，所述至少一個流體連接部(114 ；118 ；130)從所述輔助冷卻空氣吹風機(76)的出口延伸到所述負壓力區(110)中的至少一個負壓力區，從而輔助用於所述電動機(73)的冷卻空氣的、從所述斜向通風風扇(30)的空氣出口側朝向所述斜向通風風扇(30)的空氣入口側發生的流動(126 ;126』)。
2.根據權利要求1所述的斜向通風風扇，其中 所述風扇輪(80)在所述斜向通風風扇(30)的空氣出口側上包括第一環形部分(94)，所述第一環形部分(94)與所述斜向通風風扇(30)的固定部(44)的與所述第一環形部分相對地定位的第二環形部分(48)相互作用，所述第二環形部分(48)與所述第一環形部分(94 )相對地定位，空氣引導元件(50 )設置在所述第二部分(48 )上，所述空氣引導元件(50 )在操作期間用作由第一部分(94)的旋轉夾帶的空氣的制動器，在操作期間用作由所述第一部分(94)的旋轉夾帶的空氣的制動器的空氣引導元件(50)設置在所述第二部分(48)上。
3.根據權利要求1或2所述的斜向通風風扇，其中 所述流體連接部(114、118)從所述輔助冷卻空氣吹風機(76)的出口通過所述風扇輪(80)的內側並且通過設置在所述風扇輪(80)中的至少一個開口(90)延伸到所述風扇輪(80)的負壓力區(110)。
4.根據前述權利要求中的至少一項所述的斜向通風風扇，其中 所述輔助冷卻空氣吹風機(76)包括連接部件(130)，所述連接部件(130)在風扇輪(80)的外側上延伸遠至在操作期間在所述風扇輪處出現的負壓力區(110)，使得在所述輔助吹風機(76)的出口處，所述負壓力區(110)的壓力變得有效。
5.根據權利要求3所述的斜向通風風扇，其中 所述風扇輪(80)的內側被劃分成第一空間(120)和第二空間(118)，在所述第一空間(120)中在操作期間壓力(P2)大致存在於所述斜向通風風扇的空氣出口處，所述第二空間(118)經由所述風扇輪(80)的至少一個開口(90)連接到所述風扇輪(80)的外側。
6.根據權利要求5所述的斜向通風風扇，其中 至少一個開口(90)布置在風扇葉片(82)的背側上的抽吸壓力區(110)中，所述「背側」參考所述風扇輪(80)的旋轉方向(84)。
7.根據權利要求5或6所述的斜向通風風扇，其中在所述風扇輪(80)的內側和所述電動機(73)的轉子(76)之間延伸的分離部件(116)被設置在所述第一空間(120)和所述第二空間(118)之間。
8.根據權利要求7所述的斜向通風風扇，其中 將所述電動機(73)實現為電子換向外轉子式馬達。
9.根據前述權利要求中的一項所述的斜向通風風扇，其中 所述風扇輪(80)中的空氣引導系統被密封以防止洩漏，並且所述風扇葉片(82)的背側上的所述開口(90)比入口開口距`所述通風風扇(30)的旋轉軸線的徑向距離大。
【文檔編號】F04D25/08GK103597215SQ201280010992
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年3月20日 優先權日:2011年3月26日
【發明者】馬丁·米勒, 阿爾諾·卡瓦特, 哈拉爾德·施米德, 託比亞斯·邁爾, 傑拉爾德·郝格, 麥可·施米茨, 比約恩·溫特爾, 麥可·斯塔德勒 申請人:依必安-派特聖喬根有限責任兩合公司