冷卻馬達(dá)的風(fēng)扇和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域大體上涉及馬達(dá)的冷卻，更具體地，涉及使用軸流風(fēng)扇冷卻電動馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002]—些已知的軸流風(fēng)扇包括葉輪，該葉輪具有多個環(huán)繞輪轂定位的槳葉。馬達(dá)使葉輪圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，并且葉輪沿基本平行于該軸線的方向?qū)б諝?。?dāng)葉輪導(dǎo)引空氣時，氣流具有不同的風(fēng)速，因此沿葉輪的槳葉具有不同的氣壓。氣壓差產(chǎn)生低效的流動結(jié)構(gòu)，這等同于能量損耗。典型地，風(fēng)扇在輪轂附近、槳葉下方和氣流進(jìn)入風(fēng)扇的位置產(chǎn)生低效的流動結(jié)構(gòu)。
[0003]一些包封式電動馬達(dá)使用軸流風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。電動馬達(dá)一般包括完全包封在殼體內(nèi)的定子和轉(zhuǎn)子。軸流風(fēng)扇連接在轉(zhuǎn)子軸的端部，用來增強(qiáng)殼體上的空氣循環(huán)，并且用來提高轉(zhuǎn)子和定子向周圍環(huán)境的熱耗散。這些風(fēng)扇冷卻式電動馬達(dá)中的一些包括風(fēng)扇罩，以便有利于在電動馬達(dá)殼體的外表面上導(dǎo)引冷卻空氣。這些用于冷卻包封式馬達(dá)的系統(tǒng)產(chǎn)生了高壓點(diǎn)，并且因此產(chǎn)生了低效率和噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個方面中，一種軸流風(fēng)扇包括限定了軸流風(fēng)扇的中心的輪轂以及環(huán)繞該輪轂的引導(dǎo)件。該引導(dǎo)件限定了至少一個開口，該開口有利于軸流風(fēng)扇的出口側(cè)上的氣流。該軸流風(fēng)扇進(jìn)一步包括至少一個槳葉，該槳葉聯(lián)接至該輪轂并且從該輪轂沿徑向向外延伸。該引導(dǎo)件沿槳葉縱軸平分該至少一個槳葉。該槳葉縱軸限定了該至少一個槳葉的入口部和出口部。
[0005]在另一方面中，一種風(fēng)扇包括限定了風(fēng)扇的中心的輪轂和聯(lián)接至該輪轂的槳葉。該槳葉從該輪轂沿徑向向外延伸并且具有縱軸。該槳葉包括與第一輪轂連接點(diǎn)隔開第一徑向距離的入口末梢(遠(yuǎn)端)尖端(末端)和與該第一輪轂連接點(diǎn)隔開第二徑向距離的出口末梢尖端。末梢邊緣在該入口末梢尖端與該出口末梢尖端之間延伸。入口邊緣在該入口末梢尖端與該第一輪轂連接點(diǎn)之間延伸。出口邊緣在該出口尖端末梢與第二輪轂連接點(diǎn)之間延伸。槳葉縱軸、入口邊緣和末梢邊緣的第一部分限定了槳葉的入口部。所述縱軸、出口邊緣和末梢邊緣的第二部分限定了槳葉的出口部。
[0006]在又一方面中，一種冷卻包封式馬達(dá)的方法使用了聯(lián)接至馬達(dá)的風(fēng)扇。該方法包括提供風(fēng)扇，該風(fēng)扇包括葉輪，該葉輪具有多個槳葉和聯(lián)接至所述多個槳葉的引導(dǎo)件。所述多個槳葉中的第一槳葉具有入口部，所述多個槳葉中的第二槳葉具有出口部。該方法進(jìn)一步包括使葉輪旋轉(zhuǎn)以便在入口側(cè)將空氣吸入風(fēng)扇中，使得空氣接觸第一槳葉的入口部。朝向風(fēng)扇的出口側(cè)導(dǎo)引空氣穿過引導(dǎo)件中的開口，以使空氣接觸第二槳葉的出口部。
【附圖說明】
[0007]圖1是由軸流風(fēng)扇冷卻并且包括軸流風(fēng)扇罩的示例性電動馬達(dá)的示意性透視圖；
[0008]圖2是圖1的電動馬達(dá)沿線2-2截取的橫截面視圖；
[0009]圖3是示例性軸流風(fēng)扇葉輪的示意性透視圖；
[0010]圖4是圖3的軸流風(fēng)扇葉輪的正視圖；
[0011]圖5是圖3的軸流風(fēng)扇葉輪的側(cè)視圖；
[0012]圖6是圖3的軸流風(fēng)扇葉輪的后視圖；
[0013]圖7是圖3的軸流風(fēng)扇葉輪沿線7-7截取的橫截面視圖；
[0014]圖8是示出了圍繞槳葉的氣流的示例性槳葉的側(cè)視圖。
具體實(shí)施例
[0015]下面描述用于高效且安靜地冷卻馬達(dá)的風(fēng)扇和使用風(fēng)扇的方法。該風(fēng)扇包括連接至中心輪轂的多個槳葉以及環(huán)繞輪轂并等分槳葉的引導(dǎo)件。該風(fēng)扇使用獨(dú)特的槳葉形狀-該形狀類似于鯊魚尾-以便最優(yōu)地導(dǎo)引空氣。連同雙面槳葉形狀，該引導(dǎo)件具有開口，用來便于氣流跨過槳葉的入口部和出口部。此外，開口便于充足的氣流流至風(fēng)扇的出口側(cè)以便減輕高壓蓄積。因此，該風(fēng)扇產(chǎn)生最小的噪聲，同時高效地朝向馬達(dá)導(dǎo)引用于冷卻的空氣。
[0016]圖1是示例性電動馬達(dá)10的透視圖，圖2是沿線2-2截取的該電動馬達(dá)10的橫截面視圖。馬達(dá)10由軸流風(fēng)扇12冷卻，并且包括軸流風(fēng)扇罩(導(dǎo)流罩)14。在該示例性實(shí)施例中，馬達(dá)10是完全包封式馬達(dá)。柱形殼體16包封馬達(dá)10，以便防止灰塵和/或其它有害污染物侵入馬達(dá)10。殼體16包括多個冷卻翅片18，這些冷卻翅片基本覆蓋殼體16并且從該殼體16沿基本平行于馬達(dá)10的中心縱軸的方向向外延伸。冷卻翅片18熱聯(lián)接至馬達(dá)10的發(fā)熱部件，以便散逸所產(chǎn)生的熱量。
[0017]馬達(dá)10包括聯(lián)接至轉(zhuǎn)子軸22的轉(zhuǎn)子20，該轉(zhuǎn)子軸22在殼體16內(nèi)部穿過馬達(dá)10的中心縱軸延伸。轉(zhuǎn)子20被聯(lián)接至殼體16的定子24環(huán)繞。轉(zhuǎn)子軸22被位于馬達(dá)10的驅(qū)動端部28處的軸承組件26和位于馬達(dá)10的與驅(qū)動端部28相反的端部32的軸承組件30支承。軸承組件26和30 —般分別由圓形端部支架34和36支承。在該示例性實(shí)施例中，圓形端部支架34和36分別包括與冷卻翅片18相似的冷卻翅片38和40。
[0018]罩14牢固地聯(lián)接至馬達(dá)10的端部32，并且環(huán)繞軸流風(fēng)扇12。該罩14大體上包括限定了腔體46的端壁42和側(cè)壁44。端壁42和側(cè)壁44的形狀設(shè)計(jì)成可裝配在軸流風(fēng)扇12上。該罩14的形狀提供了緊湊的組件，并且優(yōu)化了用來生產(chǎn)罩14的材料。此外，罩14的形狀有利于朝向馬達(dá)10導(dǎo)引氣流50。在運(yùn)行中，軸流風(fēng)扇12通過入口 52抽吸氣流50進(jìn)入罩14，并且沿大致軸向方向改變氣流50的方向。罩14使一部分氣流50朝向由馬達(dá)10的殼體16上的冷卻翅片18形成的通道偏轉(zhuǎn)。在替代性實(shí)施例中，因?yàn)檩S流風(fēng)扇12在不需要罩14的情況下朝向冷卻翅片18導(dǎo)引充足的氣流50用來冷卻馬達(dá)10，因此可不包括罩14。
[0019]在該示例性實(shí)施例中，軸流風(fēng)扇12包括葉輪110。圖3是示例性軸流風(fēng)扇葉輪110的示意性透視圖。圖4是葉輪110的正視圖。圖5是葉輪110的側(cè)視圖。圖6是葉輪110的后視圖。圖7是沿線7-7截取的葉輪110的橫截面視圖。在運(yùn)行中，風(fēng)扇馬達(dá)(未示出)構(gòu)造成使葉輪110圍繞旋轉(zhuǎn)軸112旋轉(zhuǎn)以便產(chǎn)生氣流。
[0020]葉輪110包含中心輪轂114和連接至輪轂114的多個垂直的槳葉116。本文使用的術(shù)語“垂直的”是指槳葉116的空氣導(dǎo)引表面與旋轉(zhuǎn)軸112基本共面。在其它實(shí)施例中，槳葉116不是垂直的槳葉，即，槳葉116的空氣導(dǎo)引表面與旋轉(zhuǎn)軸112基本不共面。在該示例性實(shí)施例中，葉輪110具有七個垂直的槳葉116?？商娲?，葉輪110可具有任意數(shù)量的槳葉116。
[0021]環(huán)繞輪轂114，葉輪110包括引導(dǎo)件118，該引導(dǎo)件基本在槳葉縱軸120處聯(lián)接至槳葉116并且等分該槳葉116。引導(dǎo)件118具有基本截頭錐形的形狀(最佳如圖5所示)，并且具有圓形周界(最佳如圖6所示)。在替代性實(shí)施例中，引導(dǎo)件118僅環(huán)繞輪轂114的部分，即，引導(dǎo)件118包含靠近輪轂114部分的至少一個區(qū)段。在該示例性實(shí)施例中，引導(dǎo)件118限定了葉輪110的入口側(cè)122和葉輪110的出口側(cè)124，在該入口側(cè)空氣被朝向葉輪110抽吸，在該出口側(cè)空氣被遠(yuǎn)離葉輪110排出。引導(dǎo)件118的第一表面126、亦即圖5中的截頭錐形的外表面限定了入口側(cè)122。引導(dǎo)件118相反的第二表面128限定了出口側(cè)124。第一表面126和第二表面128導(dǎo)引被吸入葉輪110以及從葉輪110排出的空氣。
[0022]在該示例性實(shí)施例中，每個槳葉116都至少部分地在葉輪110的入口側(cè)122和出口側(cè)124延伸。在替代性的實(shí)施例中，部分槳葉116不是在葉輪110的兩側(cè)都延伸。例如，在一個實(shí)施例中，葉輪110包括僅在出口側(cè)124上延伸的出口槳葉(未示出)和僅在入口側(cè)122上延伸的入口槳葉(未示出)。在替代性實(shí)施例中，葉輪110包括任意數(shù)量和組合的入口槳葉、出口槳葉以及允許葉輪110如本文所述運(yùn)行的槳葉116。
[0023]在該示例性實(shí)施例中，每個槳葉116都至少部分地由末梢邊緣130、入口邊緣132和出口邊緣134限定。末梢邊緣130在末梢入口尖端136與末梢出口尖端138之間延伸。入口邊緣132在第一輪轂連接點(diǎn)140和末梢入口尖端136之間延伸。入口邊緣132的一部分沿第一表面126延伸。與入口邊緣132相對地，出口邊緣134在第二輪轂連接點(diǎn)142與末梢出口尖端138之間延伸。在該示例性實(shí)施例中，中間點(diǎn)144位于末梢入口尖端136與末梢出口尖端138之間的末梢邊緣130上。末梢入口尖端136與第一輪轂連接點(diǎn)140之間的第一徑向距離146大于末梢出口尖端138與第一輪轂連接點(diǎn)140之間的第二徑向距離148。此外，第一徑向距離146大于中間點(diǎn)144與第一輪轂連接點(diǎn)140之間的第三徑向距離150。因此末梢邊緣130至少部分地成一定角度。在該示例性實(shí)施例中，末梢邊緣130具有兩個相對彼此成一定角度的直線部，使得末梢邊緣130基本上形成鈍角、即大于90°的角，該角在中間點(diǎn)144處測得。在替代性實(shí)施例中，末梢邊緣形成任意數(shù)量的角，該角具有任意的測量值。總體而言，入口邊緣132、出口邊緣134和末梢邊緣130的構(gòu)型使得槳葉116具有大體上帶雙鰭的尾巴形狀，類似于鯊魚尾。
[0024]為了該鯊魚尾形狀，入口邊緣132、出口邊緣134和末梢邊緣130都具有彎曲的形狀，最佳如圖7和8中可見的。在另外的實(shí)施例中，槳葉116具有任意數(shù)量的邊緣，該邊緣具有任意合適的彎曲的或直線的形狀。此外，在一些實(shí)施例中，槳葉116具有包括彎曲部和直線部的組合的邊緣。在該示例性實(shí)施例中，入口邊緣132沿著基本其整個長度具有大致凸形的形狀。出口邊緣134在輪轂114附近具有大致凹形的形狀，并在末梢出口尖端138附近具有大致凸形的形狀。末梢邊緣130在其中部具有大致凹形的形狀，并且在末梢出口尖端138和末梢入口尖端136附近具有大致凸形的形狀。
[0025]如圖7中可見的，槳葉縱軸120穿過末梢邊緣130的中間點(diǎn)144并處于第一輪轂連接點(diǎn)140與第二輪轂連接點(diǎn)142之間。槳葉縱軸120、入口邊緣132和一部分末梢邊緣130限定了槳葉116的入口部152。與入口部152相對，出口部154由槳葉縱軸120、入口邊緣132和一部分末梢邊緣130限定。桿部156將入口部152和出口部154連接至輪轂114。桿部156具有減小的橫截面積，以便最優(yōu)化制造材料和改善風(fēng)扇氣流。
[0026]在該示例性實(shí)施例中，引導(dǎo)件118限定了圍繞輪轂114的開口 158。開口 158位于引導(dǎo)件118的中心附近，并且因此靠近輪轂114。開口 158有利于使氣流從葉輪110的入口側(cè)122向出口側(cè)124移動，這減少了輪轂114附近的低效流動結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。在替代性實(shí)施例中，引導(dǎo)件118限定任意數(shù)量的開口 158，例如一個連續(xù)的開口