離心式風扇的制作方法
【專利摘要】描述了一種離心式風扇，它包含可繞轉動軸線（R）轉動的離心葉輪（4）；離心葉輪（4）的驅動電機（3）；外殼（2）包括用于容納電機（3）和所述離心葉輪（4）的中心部分（17）以及與所述中心部分（17）連通的切向出口通道（18）。所述外殼（2）具有在中心部分（17）的進口開口（15）和在切向開口通道（18）的出口開口（16）。電扇（1）包括用于冷卻電機（3）的系統(tǒng)（4，14，28，29），該系統(tǒng)包括：葉輪（4）、通風通道（31）、套環(huán)（28）和多個電機（3）的葉片，其中通風通道在切向開口通道（18）和中心部分（17）之間運行用于產(chǎn)生冷卻空氣流，套環(huán)（28）與離心葉輪（4）一體并在電機（3）周圍從離心葉輪（4）軸向延伸，多個電機葉片用于產(chǎn)生切向冷卻分量，所述分量與冷卻空氣結合產(chǎn)生了在電機（3）周圍的螺旋狀渦流。
【專利說明】離心式風扇【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一個離心式風扇，特別涉及包括一個冷卻風扇的電動機的系統(tǒng)的離心式風扇。
【背景技術】
[0002]在汽車領域(用于客運汽車、卡車和類似的應用)使用開放式直流電機驅動的離心式風扇是普遍存在的。
[0003]這些風扇可以方便設有基于冷卻空氣的強制循環(huán)用相關驅動電機的冷卻的系統(tǒng)。
[0004]圖1示出了現(xiàn)有技術的離心式風扇的局部橫截面的示意圖。
[0005]這種類型的風扇包括渦旋形外殼100，其由中心部分101和與中心部分101連通的出口通道102形成。
[0006]外殼100具有在中心部分101中形成的進口開口 103和在通道102的端部形成的出口開口 104。
[0007]通常是“開放”型并配有通風孔105a的電機105安裝在用于驅動離心葉輪106的渦殼內，葉輪繞軸線R轉動，該葉輪從入口開口 103吸入空氣并將吹入空氣引入到渦旋2的通道102內。
[0008]在葉輪106被轉動布置之后，葉輪106在進口開口 103和出口開口 104之間產(chǎn)生壓力差，以便產(chǎn)生沿著通道102的空氣流F。一般的，需指出的是在風扇的出口處或者外部存在高壓，而在入口處或者內部存在負壓(與出口處比較)。
[0009]電機105的冷卻系統(tǒng)包括了再循環(huán)管107，其進口與通道102連通而其出口與中心部分101連通。管107在外殼100的出口收集加壓空氣，用于形成冷卻空氣流RF，該空氣流從從葉輪106來的過壓被推進到在電機105后部的中心部分101。以這種方式，冷卻空氣RF經(jīng)過電機的通氣孔105a，直接從電機105的繞阻除去熱量，并再次到達葉輪106的內部，從那開始再次引入到通道102中。
[0010]從電動驅動的電機的角度，這種電扇的相關市場需要更加先進的技術方案，風扇必須與電機形成一體，無論所述電機為無刷型或直流型，同時，這也是從在惡劣的操作條件下電機的壽命和可靠性的角度出發(fā)所需要的。
[0011]采用這種技術方案的主要障礙是由于現(xiàn)有技術電機冷卻系統(tǒng)的相對較差的性能，不能保證風扇操作的最優(yōu)操作條件。
[0012]需要考慮的是，例如，驅動電子設備集成在電機內的情況下，操作限制溫度必須高達50° C，該溫度低于繞阻的溫度，為了不超出有限制的操作條件，電機的冷卻系統(tǒng)是必要的，它能夠除去大量的熱。
[0013]應當指出的是，產(chǎn)品的壽命和在惡劣操作條件下操作的可能性都與保證充分和有效的電機和相對電子的冷卻的可能性緊密聯(lián)系。

【發(fā)明內容】
[0014]本文中，本發(fā)明的主要技術目的是提供一種沒有上述缺點的離心式風扇。
[0015]本發(fā)明的一個目的是提供一種裝配有高效冷卻系統(tǒng)的離心式風扇。
[0016]本發(fā)明的另一目的是提供裝配冷卻系統(tǒng)的風扇，在例如在采用封閉電機(電機中的冷卻組件不直暴露于強制的冷卻氣流)的情況下該冷卻系統(tǒng)同樣能夠從驅動的葉輪電機去除大量的熱量。
[0017]指出的技術目的和目標大體上由獨立權利要求1的離心式風扇所實現(xiàn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]本發(fā)明的進一步特征和優(yōu)點在有關附圖中示出，在非限制的較佳實施例的非限制描述中會更加明瞭，如下:
[0019]圖1是現(xiàn)有技術的離心式風扇的示意圖。
[0020]圖2示出根據(jù)本發(fā)明離心式風扇的第一實施例的橫截面剖視圖；
[0021]圖3示出根據(jù)本發(fā)明離心式風扇的第二實施例的仰視圖；
[0022]圖4示出根據(jù)圖3中的風扇沿剖線IV-1V的橫截面的示意圖。
[0023]圖5示出了圖4按比例放大的風扇部分。
[0024]圖6示出了圖3的電扇的俯視圖，其中一些部件被去除以更好地示出其他部件。
[0025]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的離心式風扇的葉輪的第一立體圖。
[0026]圖8示出圖7的葉輪的第二立體圖。
[0027]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的風扇的第三實施例的一部分的局部示意剖面。
[0028]圖10示出了圖9中風扇的離心葉輪細節(jié)的示意立體圖。
【具體實施方式】
[0029]參照附圖，特別是附圖2，附圖標記I是根據(jù)本發(fā)明的離心式風扇。
[0030]具有轉動軸線R的風扇I包括外殼、(或者渦螺,或者渦旋2)、電動機3和離心葉輪，電機3優(yōu)選地為封閉的或“密封”型,它具有相應的軸3a,軸位于外殼2內并由外殼2支承，特別在圖7和圖8示出，葉輪由電動機3的驅動。繞著軸線R轉動的葉輪4包括了多個離心葉片5以及第一和第二支撐環(huán)6，7，離心葉片5具有根據(jù)軸線R的主延伸部，并且葉片5在第一支撐環(huán)和第二支撐環(huán)之間延伸。
[0031 ] 葉輪4包括第一進口 8和切向出口 9，第一進口由通過支撐環(huán)7限定的開口形成且與軸線R同軸，而切向出口 9實踐中由葉片5之間的空間形成。葉輪4包括輪轂10，其與第一支撐環(huán)6連接，用于與電機3連接。
[0032]輪轂10具有套筒11，用于與軸3a連接，多個臂12從軸3a延伸出以與環(huán)6連接。輪轂10還包括了中心部分13，其在臂12之間從套筒11延伸出，并與臂12和支撐環(huán)6形成多個開口 14。
[0033]如圖所示，例如，在圖2，3和4中，電機3部分地插入輪轂10內部，但在未示出的替代實施例中，電機3可在輪轂10的外部。
[0034]上述外殼2具有軸向進口開口 15和切向出口開口 16，開口 15與轉動軸線R同軸(且因此與葉輪的進口 8同軸)，開口 16以已知的方式相對于葉輪4放置，用來循環(huán)由葉輪4移動的空氣。[0035]外殼2包括了具有中心部分17和出口通道18的主體，在中心部分17中構成了進口開口 15出口通道18從中心部分17切向延伸并與之流體連通，在通道18的自由端設置有出口開口 16。
[0036]風扇I包括蓋19,用于封閉外殼2,優(yōu)選的，電機3被固定。
[0037]實踐中，蓋19相對于電機3從葉輪4的相對部分放置，并且其與主體的中心部分17連接。
[0038]蓋19形成了用于電機3的殼體20，電機3部分地位于其中。
[0039]更具體的，蓋19具有圓柱形的內側壁21和與側壁21相連的內后壁22，它們限定了殼體20,而電動機以同軸的方式被放置在殼體20內。
[0040]更加具體的，參照圖5，電機3的上部3b是電機3位于殼體20內的一部分，電機3的下部3c是部分插入到輪轂10中的一部分。
[0041]空氣循環(huán)區(qū)域32限定在電機3和蓋19之間，特別是限定在其上部3b和蓋19之間。
[0042]風扇I包括用于通過從外殼2的內部將冷卻氣流RF導向其外部而從電機3去除熱量的冷卻系統(tǒng)。
[0043]根據(jù)本發(fā)明，如下面闡述，根據(jù)轉動軸線R的指向，冷卻氣流RF由切向分量和軸向分量組成。
[0044]切向分量和軸向分量矢量相加，得到一個在電機3周圍的螺旋狀渦流RF。
[0045]參照圖2，在第一個實施例里，為產(chǎn)生上述軸向分量，電機3的冷卻系統(tǒng)包括葉輪4和管30，該管30具有在出口通道18內的進口 26和在中心部分17中的出口 27，大體上在電機3處。
[0046]在使用中，在葉輪4的出口 9產(chǎn)生過壓，特別地在管30的進口 26也產(chǎn)生過壓。
[0047]所述過壓沿著管30從進口 26向出口 27推進空氣，從管30離開的氣流形成上述的軸向分量。
[0048]在使用中，為了產(chǎn)生上述的冷卻流RF的切向分量，冷卻系統(tǒng)包括了與葉輪4 一體的套環(huán)28和多個徑向葉片29，該套環(huán)28在電機3的外部從葉輪4朝著電機3延伸，多個徑向葉片29由套環(huán)28支撐并面向電機3。
[0049]套環(huán)28與葉輪4被制成一個單體，其從相對于葉片5的對面?zhèn)壬系闹苇h(huán)6延伸出。
[0050]徑向葉片29在支撐環(huán)6和外套環(huán)28之間延伸，并且這些葉片從后者向電機3延伸。
[0051]外套環(huán)28與葉片29 —起包圍電機，特別的電機的上部3b。
[0052]所述殼體被還設計用來容納套環(huán)28，且因此容納葉片29。
[0053]由多個葉片29構成的葉片組和以相對葉輪4轉動放置且與葉輪成為一個單體的外套環(huán)28 —起為形成上述切向分量的冷卻流RF作出了貢獻。
[0054]換言之，葉片29轉動的效果是拖拽包含在葉片29和電機3之間的中空空間內的空氣，產(chǎn)生冷卻流RF的切向分量。
[0055]上述軸向分量有利地在外殼2內從電機的上部3b引導向電機的下部3c,在這種方式下，由切向分量和軸向分量的組合得到的冷卻流RF通過輪轂10的開口 14移動到葉輪4的內部，并從那里通過出口開口 16排出到殼體2的外部。
[0056]在第二個實施例中，如圖4和圖5所示，冷卻系統(tǒng)包括在套環(huán)28的圓柱形外壁和殼體20的圓柱形側壁21之間形成的中空空間31 (或環(huán)形通道31)。
[0057]環(huán)形通道31在電機3的上部3b使通道18與外殼2的中心部分17流體連通。
[0058]更具體地，蓋19形狀設定成使環(huán)形中空空間31與通道18流體連通。
[0059]具體參照圖5,標記31a表示環(huán)形通道31的進口，標記31b表示通道31的出口。
[0060]類似于第一實施例，冷卻系統(tǒng)包括套環(huán)28和徑向葉片29套環(huán)28與葉輪4 一體構成且在電機外側從葉輪4向電機3軸向延伸，徑向葉片29由套環(huán)28支撐并面向電機3。
[0061]套環(huán)28和葉輪4被制成一個單體，套環(huán)28在葉片5的相反側上從支撐環(huán)6延伸出。
[0062]徑向葉片29在支撐環(huán)6和外套環(huán)28之間延伸，并從后者向電機3延伸。
[0063]外套環(huán)28與葉片29 —起包圍電機，特別是包圍電機的上部3b。
[0064]所述殼體20還被設計用來容納套環(huán)28，且因此容納葉片29。
[0065]由隨葉輪4轉動布置的多個葉片29構成的葉片組和與葉輪成為一個單體的外套環(huán)28 —起為形成上述切向分量的冷卻流RF作出了貢獻。
[0066]葉片29轉動的效果是拖拽在葉片29和電機3之間中空空間內包含的空氣，產(chǎn)生冷卻流RF的切向分量。
[0067]使用中，葉輪4沿著通道18高速推進空氣。
[0068]高速空氣產(chǎn)生文丘里效應，其進而在通道31的出口 31b處產(chǎn)生負壓。
[0069]負壓產(chǎn)生沿著中空空間31的冷卻空流的吸入效應。
[0070]換言之，在從進口 31a至出口 31b的環(huán)形通道31中產(chǎn)生吸入氣流。
[0071]實踐中，沿著中空空間31的抽吸在外殼2的中心部分17內產(chǎn)生基本上根據(jù)在外殼2內電機3的轉動軸線R定向的所謂的軸向分量。
[0072]所述軸向分量通過進口 8被吸入葉輪4內。
[0073]上述軸向分量有利地在外殼2內從電機的下部3c指向電機的上部3b，在這種方式下，由切向分量和軸向分量的組合得到的螺旋狀的冷卻流RF通過輪轂10的開口 14、通過葉輪4移動到區(qū)域32，從那里冷卻流通過中空空間31和通道18排出到外殼2的外部。軸向分量由于葉片29與切向流結合，產(chǎn)生上述螺旋狀渦流RF，該渦流通過中空空間31和通道18從外殼2的內部運送到外殼2的外部。
[0074]在優(yōu)選的所示實施例中，環(huán)形通道31具有出口 31b，該出口限定在蓋19和葉輪4之間，它具有尺寸“h”，該尺寸與在套環(huán)28和限定了殼體20的圓柱形側壁21之間的通道31的尺寸“hi”數(shù)量級相同。
[0075]換言之，蓋19形狀設定成同第一支撐環(huán)6和/或同葉片5—起限定出口 31b。
[0076]如所示實施例，環(huán)形通道31的出口 31b有利地由支撐環(huán)6形成，特別地由其面向蓋19的相應環(huán)形部分19a的環(huán)形邊60形成。
[0077]環(huán)形中空空間31與空氣循環(huán)區(qū)域32連通，進口 31a形成在區(qū)域32。
[0078]在這種方式下，使用中，沿著中空空間31得到的流由于葉片29在區(qū)域32中與切向流合并，在電機3周圍產(chǎn)生上述渦流RF，其被通道18吸入。
[0079]在上述空氣循環(huán)區(qū)域32中，冷卻氣流RF接觸電機3的蓋，去除了熱量。[0080]空氣循環(huán)區(qū)域32形成在殼體20的后壁22和其面對的電機的后表面33之間。
[0081]實踐中，殼體20的內部在側壁和蓋19之間和在電機3的底壁和蓋19之間都提供了用于空氣循環(huán)的空間。
[0082]本發(fā)明風扇的第三個實施例如圖9所示。
[0083]在這個方案中，與第二實施例比較，經(jīng)過中空空間31的冷卻流的抽吸由放置在套環(huán)28之外的一系列離心葉片40所輔助，該套環(huán)用于推進空氣從中空空間31朝向通道18的出口開口。
[0084]離心葉片40從電機3的對面?zhèn)妊由斐觯纬闪说诙€輔助離心風扇41，其進一步從中空空間31向著外殼2的外部推進冷卻流，該冷卻流是由切向分量和軸向分量結合產(chǎn)生的。
[0085]葉片40有利地與套環(huán)28制成一個單體，且延伸到套環(huán)外，如圖10所示。在優(yōu)選的實施例所示的例子中，每個葉片40作為葉輪4的相應的葉片5的延伸部形成，如圖10所
/Jn ο
[0086]優(yōu)選的，冷卻系統(tǒng)、特別是葉片29、被設計成使切向分量的數(shù)量級比軸向分量的大，用于有效地去除電機3的熱量。
[0087]第一實施例的外殼2外面的管30和第二、第三實施例的中空空間或環(huán)形通道31限定了通風通道，其形成了風扇I的部分冷卻系統(tǒng)，由于該部分冷卻系統(tǒng)形成為螺旋狀渦流的冷卻流RF從電機3去除了熱量。
[0088]電機3因此在外表層被高速空氣接觸，這對于散熱是特別有效的。
[0089]換言之，葉片29轉動的效果是拖拽包含在葉片29和電機3之間的中空空間內的空氣，產(chǎn)生上述切向分量。電機可被對于強制冷卻極為有效的螺旋狀渦流包圍，而不使用會對風扇的效率和噪音水平有損害的軸向分量。
[0090]軸向分量對于傳送用上述渦流RF在“電機區(qū)域”外部收集的熱量是必要的。離心電扇允許采用封閉的或者密封的電機(也可帶有集成在內部的驅動電機)，這種電機在惡劣的周圍環(huán)境條件下能正常工作。
[0091]所述的冷卻系統(tǒng)相比較現(xiàn)有技術的風扇允許風機的壽命延長至多于30000小時工作時間。
[0092]提議的方案通過避免采用在風扇出口和電機殼體之間的連接管允許驅動葉輪的電機冷卻的最大化，流體動力噪聲來源的最小化，同時，在相同性能水平下成本最小化。
[0093]與現(xiàn)有技術方案相比，在風扇的外殼內采用環(huán)形抽吸通道(軸向分量)允許由于流體動力產(chǎn)生的噪音和震動的減弱。
【權利要求】
1.一種離心式風扇，包括: 繞轉動軸線(R)轉動的離心葉輪(4);離心葉輪(4)的驅動電機(3)； 外殼(2)，所述外殼包括用于容納電機(3)和所述離心葉輪(4)的中心部分(18)和與中心部分(17)連通的切向出口通道(18)，所述外殼(2)具有在中心部分(17)的進口開口(15)和在切向出口通道(18)的出口開口(16)， 用于冷卻電機(3)的系統(tǒng)(4，14，28，29)，所述系統(tǒng)包括葉輪(4)和通風通道(30，31)，其在切向開口通道(18)和中心部分(17)之間運行用于產(chǎn)生冷卻氣流，所述風扇其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)(4，14，28，29)包括與離心葉輪(4) 一體的套環(huán)(28)和多個徑向葉片(29)，所述套環(huán)在電機(3)周圍從離心葉輪(4)軸向延伸，多個所述葉片由套環(huán)(8)且面對電機(3)，用于產(chǎn)生切向冷卻分量，所述切向分量與冷卻空氣結合產(chǎn)生在電機(3)周圍的螺旋狀渦流。
2.根據(jù)權利要求1所述的風扇，其特征在于，外殼(2)包括封閉中心部分(7)的蓋(19)，所述蓋在所述離心葉輪(4)的相對側上與電機(3)同軸布置，通風通道至少部分形成在套環(huán)的外表面和所述蓋之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的風扇，其特征在于，所述通風通道具有環(huán)形的出口(31b)，所述出口限定在所述蓋(19)和所述離心葉輪(4)之間，其具有與在所述套環(huán)(28)和所述蓋(19)之間的通風通道(31)的尺寸(hi)相同數(shù)量級的尺寸(h)。
4.根據(jù)前面任意項權利要求所述的風扇，其特征在于，所述冷卻系統(tǒng)包括多個離心葉片(40)，所述離心葉片從相對于所述套環(huán)的電機(3)的相對面延伸出，用于沿著切向出口通道(18)推動冷卻流。
5.根據(jù)權利要求4所述的風扇，其特征在于，離心葉片(40)從套環(huán)延伸出，且與套環(huán)形成一個單體。
6.根據(jù)前面任意權利要求所述的風扇，其特征在于，套環(huán)(28)和第一徑向葉片(29 )與離心葉輪(4)制成一個單體。
7.根據(jù)前面任意項權利要求所述的風扇，其特征在于，所述電機(3)至少部分插入到所述離心葉輪(4)內。
8.根據(jù)前面任意項權利要求所述的風扇，其特征在于，所述外殼(2)包括封閉所述中心部分(17)的蓋(19)，其在所述離心葉輪(4)的相對側上與電機(3)同軸放置，所述蓋(19)具有限定插入所述電機(3)的殼體(20)的圓柱形內側壁(21)和內部后壁(22)，通風通道(30，31)在套環(huán)(28)和圓柱形內側壁之間形成，空氣循環(huán)區(qū)域(32)在內部后壁(22)和電機(3)的后表面(33)之間形成，所述通風系統(tǒng)(30，31)和所述循環(huán)區(qū)域(32)彼此流體連通。
9.根據(jù)權利要求1所述的風扇，其特征在于，所述通風通道由外殼(2)之外的再循環(huán)管(30)形成，所述再循環(huán)管具有在切向出口通道中的進口(26)和在中心部分(17)中的出口(18)。
【文檔編號】F04D29/58GK103890407SQ201280046519
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權日:2011年9月23日
【發(fā)明者】P·德菲利普斯 申請人:斯佩爾汽車有限公司