CN101022872A - 聚合物风扇 - Google Patents

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Abstract

一种风扇组件，具有中心金属件和聚合物风扇。该聚合物风扇具有支承中心金属件的中心体和从中心体延伸的多个叶片。该中心金属件具有中心纵向孔和侧表面。该中心金属件的侧表面沿中心金属件大部分长度基本为均匀的大致正方形截面。

Description

聚合物风扇
技术领域
本发明涉及加热通风和空调系统(HVAC)。更具体地，本发明涉及用于这种系统的风扇。
背景技术
风扇在HVAC系统中是普遍存在的。存在着许多风扇结构。一般电风扇包括马达，马达具有从一端突出的轴。风扇组件安装到轴上，以便被马达驱动。一组风扇组件涉及模制塑料件到金属中心体(hub)插入件。塑料件包括围绕插入件的中心体和从中心体向外辐射的叶片。塑料件还可包括位于叶片外端部的罩盖。在这样的结构使用塑料件一般重量轻和容易制造，使用金属插入件可提供牢固和精确的与马达轴连接。插入件的设计和其与塑料件的界面带来了许多考虑。插入件最好重量轻。插入件要求具有适当和牢固的与塑料件连接界面，以可靠地传递扭矩和推力。已经提出各种形式凹槽和其他复杂的表面结构以得到优良的性能。
发明内容
本发明的一个方面是一种风扇组件。中心金属件具有中心纵向孔和侧表面。聚合物风扇具有支承中心金属件的中心体和多个从中心体延伸的叶片。中心金属件侧表面沿中心金属件大部分长度基本是均匀的正方形截面。
在各种实施方式中，中心金属件侧表面可设有凹槽。中心金属件可主要由黄铜或青铜组成。中心金属件可设有一对偏心的螺纹孔，开口朝向中心金属件的前端。中心金属件纵向孔可包括从中心圆形孔延伸的键槽。聚合物盖可固定到中心体的前端。聚合物风扇还可包括与叶片整体形成的罩盖。聚合物风扇的连接部分(web portion)可覆盖中心金属件后表面的圆周部分。风扇组件与马达结合。马达设有轴，轴的一部分容纳于中心纵向孔并固定到中心金属件，防止转动。定子连接到轴以驱动风扇。
风扇组件可通过从方形截面棒料切割出所述中心金属件的前体(precursor)进行制造。加工出中心纵向孔。加工出侧表面的凹进部分。在中心金属件上模制风扇，使得风扇的材料进入凹进部分。中心金属件首先置于模具中，然后进行所述模制风扇。
本发明的另一方面涉及一种再制造(remanufacture)电风扇的方法。从马达取下第一风扇组件。第一风扇组件包括第一中心金属件，其具有第一中心纵向孔和第一侧表面。第一风扇组件还包括第一聚合物风扇，其具有第一中心体，支承于第一中心金属件。第二风扇组件包括第二中心金属件，其具有第二中心纵向孔和第二侧表面。第二风扇组件包括第二聚合物风扇，其具有第二中心体，支承于所述第二中心金属件。第二侧表面沿第二中心金属件大部分长度基本为均匀的大致正方形截面。
在各种实施方式中，第二金属件的重量大于第一金属件的重量(如至少重5％，10％，25％或更多)。第一金属件具有比第二金属件更复杂的形状(在主横截面上)。
本发明的一个或多个实施例的细节在附图和下面的介绍中给出。对本发明的其他特征，目的和优点通过介绍和附图以及权利要求可清楚了解。
附图说明
图1是一对电风扇单元的部分分解图；
图2是图1的一个单元的风扇组件的视图；
图3是图2的风扇组件的部分纵向截面图；
图4是图2的风扇组件的插入件的前端视图；
图5是沿图4插入件的线5-5的纵向截面图。
附图中的类似标记和符号表示类似的构件。
具体实施方式
图1显示了一对电风扇单元20，其安装在HVAC系统的管路部件(duct component)22上。各风扇单元包括电动机24，其设有轴26，轴的一部分从外壳或壳体28突出，外壳容纳有定子(未显示)。操作时，马达轴受驱动绕风扇单元的共同中心纵向轴线500转动。风扇单元还包括风扇组件30，其安装在轴的突出部分。
在示例性实施例中，各风扇单元通过一对安装支架32安装到管路组件。在示例性实施例中，各风扇组件30同心安装到从近端延伸到远端的环形圆柱状管路40，近端位于平坦壁42，远端支承栅格44。也可采用其他结构。
图2和图3显示了示例性风扇组件30的其他细节。风扇组件30包括模制塑料件50(见图2)和金属插入件52(见图3)的组合。金属插入件至少部分嵌入模制件的中心体部分54，整体形成的叶片56从位于中心体的侧壁57的内根部向外辐射。在示例性实施例中，模制件还包括环形罩盖58，其位于叶片的外端部。金属插入件包括中心纵向孔60，用来容纳马达轴的突出端部。示例性中心孔60在金属插入件的第一(前)和第二(后)端表面62，64之间延伸，基本由与风扇轴线同轴的正圆柱形孔66(见图4)和从孔的至少一部分径向向外延伸的槽状键槽68组成。键槽可容纳键70的一部分(见图1)，键的第二部分类似地容纳于轴的键槽，可将金属插入件锁定到轴，防止相对转动。螺钉，螺栓或类似固定件71(见图1)具有螺纹轴，可延伸到马达轴中的螺纹孔，头部(可通过垫圈)支承前表面62，防止风扇出现不希望的纵向突出。
金属插入件52具有侧表面，其特征为具有四个表面72(见图4)，形成正方形截面。正方形截面对应于切割出插入件的棒料(如黄铜)。在示例性实施例中，为了改进插入件和模制件之间的纵向接合，可在侧表面上设置一个或多个凹进部分74(见图5)。示例性的凹进部分包括接近直角的环形槽，其具有圆柱形基底76和一对近似径向的侧壁78，80，并具有轻微的圆弧过渡。此外，示例性的实施例包括一对螺纹盲孔82，从前表面62向内沿纵向延伸。孔82是偏心的，有助于风扇从马达/轴取出，下面将进行更详细的讨论。
在示例性的制造过程中，从正方形截面棒料切割出插入件前体。该切割可基本形成端表面和侧表面的主要部分(切割可包括一个或多个步骤，如初步切割和表面铣削)。切割出的前体可固定(如车床或类似设备)，钻中心孔66和切割出槽74。该前体然后可重新固定，进行铣削键槽68，再次固定以用于钻孔82和对孔攻螺纹(tapping)。
形成插入件后，可将其置于部分模具(未显示)中，模铸出模制件50。组装模具并将塑料(如玻璃增强聚丙烯)注入形成模制件。示例性模铸使插入件几乎全部嵌入中心体中。在示例性实施例中，模铸材料的连接部分84，86(见图3)沿插入件端部62，64的外部分延伸，其上设有孔以暴露两端的槽和位于前端62的孔。孔可有利地充分径向延伸超过槽，以允许固定件71接合到前端62(如通过容纳垫圈)并将马达轴上的台肩接合后端部64，以便纵向卡紧插入件(如通过直接压力接触)。马达预先安装到适当的周围结构，模制件和插入件的组合可安装到轴(如通过使插入件在轴26和键70上滑动和安装固定件71和/或通过压配合/干涉配合)。此后，罩盖(也可为模制塑料件，如不加固的聚丙烯)88(见图3)设置到中心体上(如通过搭扣配合入中心体的周边)。
要从马达取下风扇组件，首先从中心体取下中心体罩盖(如可通过撬开或其他方式的拉拔脱开搭扣配合)。固定件71然后通过拧螺纹取出。取出工具(未显示)可安装到中心体组件。示例性的取出工具包括螺纹轴(未显示)，其可螺纹旋入与孔82接合并保持在跨过该轴的工具主体结构上。中心顶出螺纹件(未显示)可沿纵向在其间并平行于螺纹轴延伸，其可转动直到远端接触马达轴前端，进一步转动通过千斤顶作用从马达轴取下风扇组件。
对于插入件，正方形棒料是相对便宜的原料(即，与多数旋转截面相比)。通过限制后续加工，使得大部分截面不进行加工，减少了后续制造成本(相比之加工复杂的形状，如沿插入件长度更大部分的凹槽)。因此，与其他方式相比，本发明可用于形成不复杂和成本低的插入件。对于更复杂的插入件，选择插入件的截面区可更大，因此重量更大，与中心体具有不那么牢固的抗扭接合。然而，正方形截面可提供足够的抗扭接合，如果不能忽略，增加的质量可轻微影响惯性(尤其由于较小的半径，其中大部分的插入件质量存在于此)。因此，本发明可用来设计插入件，代替更复杂(更昂贵)的插入件，既可用于根据现有的电风扇来实现新风扇结构，还可再制造现有的电风扇。
已经介绍了本发明的一个或多个实施例。然而，应当知道，可对本发明进行各种改进，这未脱离本发明的精神和范围。例如，当重新设计或再制造现有电风扇时，现有风扇的细节可影响到任何特定实施的细节。因此，其他实施例都属于所附权利要求的范围。

Claims (14)

1.一种风扇组件，包括：
中心金属件，具有：
中心纵向孔；和
侧表面；和
聚合物风扇，具有：
支承中心金属件的中心体；和
从中心体延伸的多个叶片；
其中，所述中心金属件的侧表面沿中心金属件大部分长度基本为均匀的大致正方形截面。
2.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述中心金属件侧表面具有槽。
3.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述中心金属件基本由黄铜或青铜组成。
4.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述中心金属件具有一对偏心的螺纹孔，其开口朝向中心金属件的前端。
5.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述中心纵向孔包括从中心圆形截面孔延伸的键槽。
6.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，还包括固定到中心体前端的聚合物盖。
7.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述聚合物风扇还包括与叶片整体形成的罩盖。
8.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，所述聚合物风扇的连接部分覆盖于中心金属件后表面的圆周部分。
9.根据权利要求1所述的风扇组件，其特征在于，其和马达相组合，所述马达具有：
轴，其具有容纳于中心纵向孔中并固定到中心金属件防止转动的部分；和
定子，耦接到所述轴，以驱动风扇。
10.一种制造权利要求1所述的风扇组件的方法，其包括：
从方形截面棒切割出所述中心金属件的前体；
加工出中心纵向孔；
加工出侧表面中的凹进部分；
在所述中心金属件上模制风扇，使得风扇中心体的材料进入凹进部分。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：
安装所述中心金属件到模具中，用于所述模制。
12.一种再制造电风扇的方法，包括：
从马达取下第一风扇组件，所述第一风扇组件包括：
第一中心金属件，其具有：
第一中心纵向孔；和
第一侧表面；和
第一聚合物风扇，其具有：
第一中心体，支承所述第一中心金属件；和
安装第二风扇组件到所述马达，所述第二风扇组件包括：
第二中心金属件，其具有：
第二中心纵向孔；和
第二侧表面；和
第二聚合物风扇，其具有：
第二中心体，支承所述第二中心金属件；
其中，所述第二侧表面沿第二中心金属件的大部分长度基本为均匀的大致正方形截面。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二金属件的重于第一金属件。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一金属件具有比第二金属件更复杂的形状。
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