CN100465460C

CN100465460C - 离心式风扇

Info

Publication number: CN100465460C
Application number: CNB2006101431166A
Authority: CN
Inventors: 森谷茂之; 山崎章基
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: US20070128052A1; JP4935051B2; JP2007126976A; CN1959126A

Abstract

本发明提供了一种离心式风扇。在该风扇中，装配到相对于定子部分转动的转子部分上的叶轮部分绕中心轴线J1转动。该叶轮部分容置在由外壳主体和罩部构成的外壳中。通过叶轮部分的转动，将空气从入口吸入并从出口排出。在所述离心式风扇中，在基部中形成有朝着叶片的下侧上的连接板伸出的环形突起，从而减小叶轮部分和该基部之间的间隔。在所述环形突起中设置用于局部扩展所述连接板和所述基部之间的间隔的凹部。

Description

离心式风扇

技术领域

本发明涉及一种用于鼓风的机动离心式风扇。

背景技术

在用于沿轴向吸入空气并沿径向排放空气的离心式风扇中，迄今已提供了一种叶轮，该叶轮具有沿周向布置并以一转动轴线为中心的多个叶片，并且设在该叶轮中部的杯形部在其内表面上具有场磁体，具有磁性的柱形金属轭压配到该杯形部上，从而使叶轮可绕所述转动轴线转动。在如此所述的离心式风扇中包含多种装置以降低噪音、提高空气体积特性、并抑制性能随马达的温升而退化。

新近的用于冷却的离心式风扇的转速逐渐增加，由于离心式风扇中内置的马达的电流随转速的增加而增大，电枢和电子部件的温度往往增加过大程度，从而不容忽视。当要求考虑进一步增加转速并在高温环境下使用离心式风扇时，有必要强制冷却电枢和电子部件。

发明内容

本发明的离心式风扇包括：大致为有底柱形的杯形部，该杯形部包括以指定中心轴线为中心的柱形轭部；场磁体，该场磁体设置在所述杯形部内部并固定到该杯形部上；叶轮部分，该叶轮部分连接到所述杯形部上，并具有多个绕所述中心轴线布置在所述杯形部外侧的叶片，该叶轮部分与所述杯形部一起转动，从而从该杯形部的底侧吸入空气并沿与所述中心轴线分离的方向排放空气；外壳，该外壳具有覆盖所述叶轮部分的外周并具有沿周向方向的一对端部的侧壁部、覆盖所述杯形部的开口侧的基部、以及形成有与所述杯形部的底部相对的入口的罩部，该外壳形成为其中所述侧壁部和所述叶轮部分之间的流动通道的宽度朝着作为所述一对端部之间的开口的出口逐渐扩展；轴承机构，该轴承机构以所述中心轴线为中心相对于所述基部可转动地支撑所述杯形部；以及电枢，该电枢固定到所述基部上且至少局部位于所述杯形部内部，并在所处位置和所述场磁体之间产生以所述中心轴线为中心的转矩。

而且，在本发明的离心式风扇中，所述叶轮部分的基部侧端部为圆形或环形，并且其中心轴线与所述中心轴线一致，在所述基部中沿周向形成有沿与所述叶轮部分分离的方向局部凹陷的凹部，并且在所述端部和所述基部之间的间隔沿所述凹部扩展，而在其它部位基本不变。

根据本发明，所述凹部的形成使得能有效地将空气供应至所述电枢，从而抑制电枢温度的升高。

从以下参照附图对本发明优选实施例的详细描述，将更加清楚本发明的其它特点、元件、步骤、优点和特征。

附图说明

图1是表示根据第一实施例的离心式风扇的构造的剖面图；

图2是离心式风扇的分解立体图；

图3是表示外壳主体和定子部分的平面图；

图4是表示转子部分的另一示例的视图；

图5是表示外壳主体的另一优选示例的平面图；

图6是表示外壳主体的另一优选示例的平面图；

图7是表示根据第二实施例的离心式风扇的外壳主体的平面图；

图8是表示根据第二实施例的离心式风扇的外壳主体的立体图；

图9是表示根据第三实施例的离心式风扇的构造的剖面图；

图10是表示根据第三实施例的离心式风扇的构造的剖面图；

图11是表示转子部分的另一示例的视图；

图12是表示转子部分的另一示例的视图；以及

图13是表示外壳主体的另一优选示例的立体图。

具体实施方式

图1是表示根据本发明第一实施例的离心式风扇1的构造的视图。图1表示通过用包含中心轴线J1的平面剖切所得到的垂直剖面图。此外，图2是表示离心式风扇1的分解的主要构造的立体图。如图1所示，离心式风扇1包括：叶轮部分2，使其转动以产生气流；以及马达3，其与叶轮部分2相连接并使该叶轮部分2绕中心轴线J1转动。叶轮部分2和马达3容纳在外壳10中。如图1和图2所示，外壳10通过将具有入口121的罩部12装配到外壳主体11上组装而成，并环绕叶轮部分2从而形成用于空气的流动通道(即，通过叶轮部分2转动而产生的气流被调节以进行输送)。离心式风扇1例如用作电风扇，用于冷却电器或电子装置。

图3是外壳主体11和图1和图2中的定子部分31(稍后描述)的平面图。如图1至图3所示，作为外壳10的一部分的外壳主体11包括：供定子部分31装配的基部112；以及覆盖叶轮部分2的外周的侧壁部113；并且该外壳主体具有侧壁部113和叶轮部2之间的流动通道的宽度朝着出口13(见图3)逐渐扩展的构造。侧壁部113包括：在出口13侧的输送壁1131；以及位于输送壁1131上游侧的弯曲壁1132(即，沿外壳主体11的内表面距出口13较远的部分)。

此外，在离心式风扇1中，尽管输送壁1131平坦而弯曲壁1132几乎为以中心轴线J1为中心的柱形，但是输送壁1131可以以某种程度弯曲。而且在该情况下，对应于输送壁1131的基本平坦部分的(平均)曲率半径大于弯曲壁1132的(平均)曲率半径，并且其中流动通道的宽度在曲率半径上开始以较大变化量显著扩展的部分可以规定为输送壁和弯曲壁的边界(对应于在图3中以附图标记1133所示的位置)。而且，如图2和图3所示，设置台阶部1134，以减小叶轮部分2和基部112之间在出口13附近的间隔，从而抑制产生的气流返回流动通道的最上游。

如图1所示，马达3为外转子型马达，包括作为固定组件的定子部分31和作为转动组件的转子部分32。转子部分32通过稍后描述的轴承机构以中心轴线J1为中心相对于定子部分31被可转动地支撑。在以下描述中，为了方便起见，沿着中心轴线J1将转子部分32侧作为上侧，将定子部分31侧作为下侧，但是不必要求中心轴线J1与重力方向一致。

定子部分31固定到基部112上，该基部作为外壳主体11的底面并保持定子部分31的各个部分。呈大致为以中心轴线J1为中心的柱形的阻挡保持部311从基部112向上侧(即，转子部分32侧)伸出，该阻挡保持部311装配到在基部112的中部处形成的柱形部上。在阻挡保持部311内部，在沿中心轴线J1方向的上部和下部设有均作为轴承机构的滚珠轴承312、313，并且在滚珠轴承313的下侧设有预载弹簧314。

定子部分31还包括：固定到阻挡保持部311的外周上(即，在阻挡保持部311的外周上固定到基部112上)的电枢315；以及电路板316，该电路板在电枢315和基部112之间电连接到电枢315上，并且在该电路板上安装有用于电枢315的电流控制的电子部件。

转子部分32包括：杯形部321，其以中心轴线J1为中心大致呈有底柱形形式，其中开口3211定位在下方(即，开口3211与基部112相对)；大致柱形的场磁体322，该场磁体固定到杯形部321的内表面上；以及轴323，该轴从杯形部321的底部(即，在杯形部321上端处的大致圆形的盘状部)向下侧伸出。

轴323压配并固定到杯形部321的底部上。该轴323插入阻挡保持部311内并被滚珠轴承312、313可转动地支撑。在轴323的下端附近装配有闩件3231，用于闩住弹簧314，并且由于弹簧314向滚珠轴承313施加预载荷，因而轴323和滚珠轴承312、313被保持在适当位置。在离心式风扇1中，轴323和滚珠轴承312、313用作轴承机构，该轴承机构以中心轴线J1为中心相对于基部112可转动地支撑杯形部321。对通过电路板316供应至电枢315的驱动电流进行控制，从而在电枢315和场磁体322之间产生以中心轴线J1为中心的转矩(即，转动力)，从而装配到杯形部321上的轴323和叶轮部分2以中心轴线J1为中心与杯形部321一起转动。

如图1和图2所示，叶轮部分2包括：多个叶片22，这些叶片与杯形部321相连接并以中心轴线J1为中心呈环形地布置在杯形部321外侧(与杯形部321分开)；以及环形连接板23，该环形连接板从杯形部321的下侧开口3211朝着外侧(即，沿与中心轴线J1分开的方向)扩展，并与所述多个叶片22在下侧(即，在基部112侧)连接。应当指出的是，杯形部321的内部包含大致为有底柱形的轭件3212，该轭件包括以中心轴线J1为中心的柱形轭部321a。轭件3212由具有磁性的金属形成，并且场磁体322装配到轭部321a的内表面上，并与电枢315相对。杯形部321的外侧由大致为有底柱形的外侧杯形部3213构成，该外侧杯形部3213由树脂制成并与整个叶轮部分2一体形成。杯形部321的结构不局限于图1的结构。例如，轭件3212可以为柱形形状，或者如图4中所示，可以省略外侧杯形部3213而叶轮部分2可以直接连接到轭件3212的开口上。

所述多个叶片22中的每一个均从连接板23的上表面(即，杯形部321底侧的主要表面)基本上平行于中心轴线J1延伸，并且所述多个叶片22的上端通过环形部24相连接。在离心式风扇1中，基部112覆盖杯形部321的开口3211侧，而与杯形部321的底部相对的入口121形成在罩部12中。通过使叶片部分2与杯形部321一起转动，将空气从入口121吸入并沿与中心轴线J1分离的方向排出。空气沿叶片部分2和侧壁部113之间的流动通道流动，从而被导向出口13。

如图1至图3所示，基部112包括朝着叶片部分2的连接板23伸出的环形突起1121。如图1所示，通过环形突起1121在连接板23和基部112之间形成规定的小间隔14。基于叶轮部分2和基部112的成形精度和组装精度确定间隔14的大小，从而防止叶轮部分2和基部112彼此接触。当连接板23和基部112之间的间隔很大时，会发生气流停滞从而致使离心式风扇1中的噪声值(noise value)增加。在离心式风扇1中，减小连接板23和基部112之间的间隔，以试图抑制噪声值。

然而，当为减小噪声值而减小间隔14时，杯形部321和基部112形成的间隔近似成密封状态。由于电枢315和电路板316位于该间隔中，电枢315和电路板316的温度上升。如图1至图3所示，在离心式风扇1中，在环形突起1121中设置凹部1122，用于在侧壁部113的弯曲壁1132和中心轴线J1之间以该中心轴线J1为中心在从30度到180度(优选从60度到120度，更优选从80度到100度)的范围内局部扩展间隔14(见图1)。此外，从为电枢315有效供应空气的角度看，优选从与输送壁1131和弯曲壁1132的边界1133相对的位置(见图3)朝着上游侧设置凹部1122。

换言之，在弯曲壁1132内的扇形区域中，凹部1122优选沿与叶轮部分2的转动方向相反的方向从连接边界1133和中心轴线J1的线与环形突起1121相交的位置以中心轴线J1为中心在30度至180度的范围内设置在环形突起1121中。此外，环形突起1121和凹部1122的边界布置成倾斜表面，其中环形突起1121逐渐朝着凹部1122降低，从而空气被平滑导入杯形部321中。在图3中，凹部1122底部的区域中绘有平行斜线。

在离心式风扇1中，凹部1122降低了由杯形部321和基部112形成的间隔的密封程度，并且通过叶片部分2的转动，空气通过凹部1122供应至定子部分31。

如以上所述，在离心式风扇1中，为减小间隔14而在基部112上设置朝着连接板23伸出的环形突起1121，从而抑制沿间隔14流动的空气的停滞，以减小噪音值，同时环形突起1121的一部分设有凹部1122用于扩展间隔14，空气因而被供应至由杯形部321和基部112形成的间隔，从而可减小电枢315的温升。

具体地说，凹部1122关于中心轴线J1的垂直方向与电枢315和电路板316之间的间隔相对，以将空气有效供应至电枢315和电路板316，从而能抑制电枢315和安装在电路板316上的电子部件的温升。这可使离心式风扇1的叶轮部分2更快速地转动，并在使电子部件额定值降低方面得到改善，从而能改善空气体积特性。而且，通过抑制电枢315发热，能抑制轴承机构附近的温升，从而延长离心式风扇1的寿命。

此外，在离心式风扇1中，连接板23延伸至杯形部321的开口3211，以阻塞所述多个叶片22和杯形部321之间的间隔，从而防止产生从叶片22内侧至电枢315的气流。因此，特别优选的是在基部112上设置凹部1122。此外，尽管还可通过增高叶轮部分2减小间隔14，而不是设置环形突起1121，但是当所述多个叶片22不必要地变长时，马达3的电流值变大。因此，当期望抑制消耗功率同时维持空气体积特性时，优选的是设置环形突起1121，然后在该环形突起1121上设置凹部1122。

在上述结构中，凹部1122的范围扩展得越大，电枢315的冷却效率提高得越多。然而，由于仅仅扩展凹部1122会致使噪声值增加，因而将凹部1122设置在与抑制噪声值和电枢315的温升相协调的位置和范围中。待设置凹部1122的位置和范围取决于叶轮部分2和外壳10的外形、所需空气体积、静态压力特性等等，并且凹部1122的设计根据离心式风扇1的应用适当变化。

图5和图6是平面图，均示出了外壳主体11的另一优选示例。应当指出，如在图3中一样，在图5和图6中凹部1122的底部区域也绘有平行斜线。在图5所示的示例中，用于扩展间隔14(见图1)的凹部1122从环形突起1121上的、几乎与侧壁部113的输送壁1131和弯曲壁1132的边界1133相对的位置朝着上游侧设置在环形突起1121中，并且设置范围以中心轴线J1为中心为180度。从而，空气从更宽广的范围供应至定子部分31(见图3)。

此外，在图6所示的示例中，凹部1122从环形突起1121上的、与侧壁部113的输送壁1131和弯曲壁1132的边界1133相对的位置的上游侧朝着更远的上游侧设置在环形突起1121中，并且设置范围以中心轴线J1为中心为90度。由于上游侧上的压力通常较高，因而在图6所示的示例中，能通过在上游侧上设置凹部1122将空气有效地导向电枢315。

在图3、图5和图6的示例中，基本上可将凹部1122的位置表达成与出口13相对的位置，并且通过以这样的方式设置凹部1122，使得空气被有效地供应至电枢315。于是，从凹部1122供应的空气从下游侧的间隔14朝着出口13流出。

接下来，描述根据本发明的第二实施例的离心式风扇。根据第二实施例的离心式风扇包括在图7的平面图中所示的外壳主体11a，以取代图1至图3中所示的外壳主体11，其它结构与图1中的离心式风扇1的结构相同。图8是外壳主体11a的立体图，并且在图7和图8中，与离心式风扇1的组成部分相同的部分具有与离心式风扇1的相同的附图标记。

如图7和图8所示，外壳主体11a的基部112设有：凹部1122a，该凹部用于扩展连接板23和基部112之间的间隔14(见图1)，并位于环形突起1121上的、与输送壁1131和弯曲壁1132的边界1133相对的位置的上游侧；以及另一凹部1122b，该凹部用于扩展连接板23和基部112之间的间隔14(见图1)，并位于比凹部1122a更靠近出口13的位置处。应当指出，与在图3中一样，在图7中凹部1122a、1122b的区域用平行斜线示出。

凹部1122b设置成包括环形突起1121上的、与输送壁1131和弯曲壁1132的边界1133相对的位置。空气从上游侧上的凹部1122a被吸入，在该上游侧空气压力变大，而被供应的空气从凹部1122b向定子部分31排放(见图3)。因而能有效地将空气吸入电枢315。此外，可将凹部1122b设置在与边界1133相对的位置的下游侧。

图9是根据本发明第三实施例的离心式风扇1a的垂直剖面图。离心式风扇1a与离心式风扇1的显著区别在于多个叶片22a从杯形部分321的外表面向四周伸出。即，图1的离心式风扇1是所谓的多叶片风扇，而图9的离心式风扇1a为所谓的涡轮风扇。此外，在离心式风扇1a中，基部112的环形突起1121设置成朝着杯形部321的开口3211(该开口的边缘)伸出，并且该环形突起1121设有用于局部扩展杯形部321的开口3211和基部112之间的间隔的凹部1122。其它结构与图1的离心式风扇1的结构相同，并设有相同的附图标记。

与在图1的情况下一样，在图9所示的离心式风扇1a的情况下，空气通过凹部1122供应至杯形部321内部的电枢315，从而能抑制电枢315的温升。

图10是根据本发明第四实施例的离心式风扇1b的垂直剖面图。在图1所示的多叶片风扇型离心式风扇和图7所示的外壳主体中，用于局部扩展间隔14的凹部1122、1122a、1122b形成在与连接板23相对的位置处。同时，在图10所示的离心式风扇1b中，凹部和间隔14设置成与杯形部321的开口3211(其边缘)相对，这与在图9所示的涡轮风扇型离心式风扇的情况相同。其它方面与第一实施例的相同。

如图10中所示，在环形突起1121的凹部1122不是设置在连接板23的下侧上而是设置在杯形部321的开口3211的下方的情况下，与在第一实施例中一样，也能将空气有效地供应至电枢315和电路板316，从而抑制电枢315和电路板316的温升。

应当指出的是，即使在如图9和图10所示，将凹部1122设置在杯形部321的开口3211与基部112之间的情况下，凹部1122的范围也可如图5和图6中那样变化，并且可如图7所示设置多个凹部。

此外，即使在如图11和图12中所示的转子部分2的情况那样将连接板23设置在杯形部321的侧面上的情况下，也可利用如图10中那样将凹部1122设置在开口3211和基部112之间的结构。

尽管以上描述了本发明的实施例，然而本发明不局限于以上实施例，而是可进行多种更改。

例如，在图1所示的离心式风扇1中，用于减小连接板23和基部112之间的间隔的环形突起1121形成在基部112上，并且环形突起1121的一部分设有凹部1122。然而，如图13所示，可在变成平坦状态的基部112中形成凹部1122c，冷却用的空气可从凹部1122c供应到杯形部321内。应当指出的是，可在凹部1122c的位置处设置深度不大于基部112的厚度的凹部1122c，并且可使基部112的后表面平坦，或者可使基部112沿凹部1122c向下突出。

而且，被设置在基部112中的凹部扩展的间隔14的范围不需要受上述角度和数量的限制，例如可在环形突起1121中设置不少于三个凹部。

尽管在上述实施例中整个电枢315都容置在杯形部321内，但在将电枢315布置在绕基部112的中心轴线J1形成的凹部中的情况下，电枢315可部分位于杯形部321内部。而且，在轴承机构中可使用套筒轴承而不是滚珠轴承。

尽管已关于优选实施例描述了本发明，然而本领域的技术人员应当明白除以上所具体列出和描述的实施例外，所公开的发明可以以各种方式被修改，并可实现为多种实施例。因此，旨在通过所附权利要求覆盖落入本发明的实际精神和范围内的本发明的所有修改。

Claims

1、一种离心式风扇，该离心式风扇包括：

大致为有底柱形的杯形部，该杯形部包括以指定中心轴线为中心的柱形轭部；

场磁体，该场磁体设置在所述杯形部内部并固定到该杯形部上；

叶轮部分，该叶轮部分连接到所述杯形部上，并具有多个绕所述中心轴线布置在所述杯形部外侧的叶片，该叶轮部分与所述杯形部一起转动，从而从该杯形部的底侧吸入空气并沿与所述中心轴线分离的方向排放空气；

外壳，该外壳具有覆盖所述叶轮部分的外周并具有沿周向方向的一对端部的侧壁部、覆盖所述杯形部的开口侧的基部、以及形成有与所述杯形部的底部相对的入口的罩部，该外壳形成为其中所述侧壁部和所述叶轮部分之间的流动通道的宽度朝着作为所述一对端部之间的开口的出口逐渐扩展；

轴承机构，该轴承机构以所述中心轴线为中心相对于所述基部可转动地支撑所述杯形部；以及

电枢，该电枢固定到所述基部上且至少局部位于所述杯形部内部，并在所处位置和所述场磁体之间产生以所述中心轴线为中心的转矩，其中：

所述叶轮部分的基部侧端部为圆形或环形，并且其中心轴线与所述中心轴线一致；

在所述基部中沿周向形成有沿与所述叶轮部分分离的方向局部凹陷的凹部；并且

在所述端部和所述基部之间的间隔沿所述凹部扩展，而在其它部位基本不变。

2、根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，

所述叶轮部分包括用于在所述叶片的所述基部侧部分连接所述多个叶片的连接板；以及

所述连接板构成所述叶轮部分的所述基部侧端部。

3、根据权利要求2所述的离心式风扇，其特征在于，

所述连接板是具有沿径向的宽度的环形板；以及

所述环形板的沿径向的内边缘位于所述杯形部的内侧或外周面上。

4、根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，所述多个叶片从所述杯形部的外侧面向四周伸出。

5、根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，所述凹部以所述中心轴线为中心在不小于30度和不大于180度之间的范围内沿周向扩展；以及

所述凹部在沿所述叶轮部分的转动方向的下游侧上的端部位于所述侧壁的所述一对端部中的下游侧端部的上游侧。

6、根据权利要求5所述的离心式风扇，其特征在于，所述基部包括用于扩展所述叶轮部分的所述基部侧端部和所述基部之间的所述间隔的另一凹部。

7、根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，所述基部包括朝着所述叶轮部分的所述基部侧端部伸出的弧形突起；并且在所述弧形突起的端部之间，通过所述叶轮部分的底部形成的间隔扩展以形成所述凹部。

8、根据权利要求1所述的离心式风扇，其特征在于，该离心式风扇还包括在所述电枢和所述基部之间的电路板，在该电路板上安装有用于对供应至所述电枢的电流进行控制的电子部件；其中

所述电子部件沿轴向的位置与所述凹部沿轴向的位置基本上一致。

9、根据权利要求5所述的离心式风扇，其特征在于，所述基部包括朝着所述叶轮部分的所述基部侧端部伸出的弧形突起；并且在所述弧形突起的端部之间，通过所述叶轮部分的底部形成的间隔扩展以形成所述凹部。