CN102165252B - 组合的天花板风扇和灯具 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有叶片(1-4)的组合的天花板风扇和灯具(10)，该叶片(1-4)当天花板风扇不用时缩回且存放在包括发光器件的外壳(12)上，且当风扇使用时在离心力的作用下伸出。叶片以既紧凑地存放在外壳上又提供合理的空气动力学性能的方式形成。每个叶片当在其存放位置时部分地重叠相邻的叶片，且叶片被形成以允许这样的堆叠同时限制存放的叶片的装配的总高度。

Description

组合的天花板风扇和灯具

技术领域

本文描述的本发明涉及一种具有叶片的组合的灯具和天花板风扇(combined light fitting and ceiling fan)，该叶片在风扇不用时被紧凑地折叠且在风扇启动时向外移动。更具体地，本发明涉及用于此设备的改进的风扇叶片。

背景技术

天花板风扇已经被认识很长时间，且作为一种廉价方式用来提供建筑物房间内空气的流动。当与例如冷却和蒸发空气调节单元的这类替代物相比时，天花板风扇可简单地使用和安装、安全且购买和运行廉价。它们通常能提供替代空气调节的惊人效果，因为它们所产生的空气流动可以蒸发皮肤排汗，具有产生的冷却效果。

将天花板风扇和照明装置组合起来是已知的，因为首先一般需要提供安装于天花板的灯源，且其次便于提供单一的电力供应来操作组合的风扇和灯具。

不太普遍的是，还已知提供具有某种折叠式或缩回式的叶片布置的组合的灯具和天花板风扇。Le Velle描述了三种形式。美国专利1445402公开了一种灯具和天花板风扇，其中叶片在风扇接通时在离心力下向外运动，且在风扇关闭时由弹簧缩回。美国专利1458348和2079942公开了改进形式，其中(与早期的专利1445402的形式不同)叶片的向内和向外运动是同步的。同步的叶片运动对保持风扇旋转部分的良好平衡是重要的。最近，一种组合的灯具和天花板风扇由Villella公开(见国际专利公布WO2007/006096)，且内藏的和简单的叶片运动同步布置使其本身领先于现代设计。

在组合的灯具和天花板风扇的设计中的问题是提供叶片，该叶片在使用时提供有益的空气推动性能而无需额外的电力且在不用时可折叠为相当紧凑的总形式。本发明解决了该问题。

在本说明书中上述和别处对于某些专利的参考不是作为或不是被看作承认了其中的任何事物形成了任何地点中本领域一般常识的一部分。

发明概述

为了方便和简洁，组合的天花板风扇和灯具在本说明书中将被称为风扇/灯。

本发明涉及具有多个风扇叶片的风扇/灯，该风扇叶片在风扇工作期间向外移动至工作位置且在风扇操作停止时向内移动至存放位置(stowedposition)。风扇叶片向外的移动可通过当由马达使叶片围绕风扇轴旋转时的离心力的作用来实现。风扇叶片到它们的存放位置的缩回可通过弹性装置例如一个或多个弹簧的作用。

叶片适于且布置为当在它们的工作位置时随着它们旋转而向下移动空气，且当在它们的存放位置时位于距离风扇轴一界定的半径内，例如用于发光器件诸如白炽灯的圆形形式的半透明外壳的半径(当在平面图中观察时)。每个叶片在存放时可重叠至少一个另外的叶片。

叶片的优选形式及相对定位被公开且被认为是提供了合理空气运动的需求和叶片在不使用时紧凑存放的需求之间有益的平衡。这些形式尤其以倾角、叶片弦长(从前边缘到后边缘测得的距离)和两面角(dihedral)的某种分布为特征。它们优选为具有曲度的翼型横断面以使下叶片表面是凹的而上叶片表面是凸的。

更具体地，本发明在第一方面提供了一种具有多个风扇叶片的组合的天花板风扇和灯具，其中：

每个叶片被可枢转地安装以在存放位置和展开位置之间围绕叶片的直立的枢转轴可枢转；

每个叶片当在其存放位置时位于距离直立的风扇旋转轴指定的半径内并且处在灯具部分之上，且具有在叶片的展开位置中延伸超过所述指定的半径的空气推动部分(air moving portion)；且

每个叶片当在平面图中看时通常是长形且弓形的，且在其存放位置中在其枢转轴和叶片的顶尖端(tip end)之间在所述指定的半径内外围地(peripherally)延伸，且部分地重叠叶片中处在其自身的存放位置中的相邻的叶片；

组合的天花板风扇和灯具的特征在于：

(a)每个叶片在基准高度之上最初随着从其枢转轴端沿着叶片增加距离而增加高度，以便叶片在其存放位置时重叠处在其自身的存放位置中的相邻的叶片的枢转轴端，以及

(b)随着从空气推动部分的枢转轴端向叶片的顶尖端增加距离，空气推动部分的前边缘首先在所述基准高度之上增加高度且随后变成向下，借以限制顶尖端在基准高度之上的高度。

术语“相邻的叶片”此处是指通过从一个叶片外围地向前(即以风扇转动的方向)移动而首先发现的叶片。

用语“变成向下”此处不一定是指随着从这样的变成向下朝顶尖端增加的距离，叶片开始真实地下降。而是指，与在变成向下之前相比，以较低的速率增加高度，其可仍为正的，尽管这不排除高度增加的零速率或负速率。

因此，每个叶片的空气推动部分的前边缘在空气推动部分的枢转轴端和叶片的顶尖端之间的位置处可具有在基准高度之上的峰值高度。

此外，空气推动部分的前边缘在基准高度之上的高度可从所述峰值高度随着沿前边缘向叶片的顶尖端增加距离而下降。

“指定的半径”可近似地为灯具部分的半径，该灯具部分被包括在组合的天花板风扇和灯具内且位于叶片下方，且当在平面图中看时具有圆形形状。

“基准高度”可以是，仅用于举例，水平的板状构件的上表面的高度，如在由Villella描述的构造的情况中每个叶片被可枢转地安装到该水平的板状构件。

每个叶片的空气推动部分可具有后边缘，该后边缘在平面图中看时近似为圆弧，该圆弧在叶片在其所述存放位置时大体上将中心定在风扇旋转轴上。这种布置允许有效利用灯具部分上的可用空间，该灯具部分当在平面图中看时为圆形。

优选地，对于每个叶片而言，在其存放位置时，在空气推动部分的前边缘和后边缘之间的径向距离在沿着空气推动部分的长度的中途(partway)从最大值向叶片顶尖端逐渐地减小(即如在平面图中所看到的叶片逐渐减小)。

更优选地，当全部叶片都处在它们的存放位置时，对于每个叶片而言，在其空气推动部分的前边缘上存在第一点，在该第一点处，叶片重叠其相邻的叶片，该第一点当在包括风扇旋转轴的概念性径向平面(notional radialplane)内看时位于比相同概念性平面内的第二点大的半径处，该第二点在叠加的相邻叶片的前边缘上。

仍更优选地，所述第一点可以在基准高度之上而不超过所述第二点的高度的高度。

这些布置可提高叶片的存放的紧凑性。

优选的是，每个叶片的空气推动部分在叶片的展开位置中在沿着空气推动部分的中途位置处具有与水平面成的最大倾角(angle of incidence)，倾角随着从最大倾角的该位置向叶片的顶尖端增加距离而减小。

还优选地，空气推动部分在其枢转轴端处具有与水平面成的正倾角。

沿着每个叶片的空气推动部分的中途位置可以是在沿中心定在风扇旋转轴上的弧测得的叶片弦长为最大值的位置的径向的内侧，其中，当叶片在其展开位置时，在沿着每个叶片的空气推动部分的中途位置处，每个叶片的空气推动部分与水平面成的倾角最大。应当认为(并非断言)的是该特征可以使沿着叶片对于空气的向下推力的分布变平滑，从而减少在叶片上引起的阻力。

尽管可适于叶片的其他数量，例如三个或五个，但是叶片的数量优选地为四个，且叶片的枢转轴在外围上以90度彼此隔开。

当叶片处在其存放位置时，每个叶片在其枢转轴和其顶尖端之间的部分对着风扇旋转轴的角为约160至170度。在此范围内的值在灯具部分上方可用的存放空间内留出合理的叶片区域，但是无需在任何点要求多余两个叶片的堆叠。这有助于获得紧凑的叶片存放。

优选地，每个叶片枢转通过约180的角，以从其存放位置移动到其展开位置。这为给定叶片大小给予了良好的叶片扫掠面积。

优选地，当在中心定在风扇旋转轴上且与空气推动区相交于指定半径和叶片顶尖端之间的半径处的圆柱形表面上的横断面内看时，每个叶片的空气推动区在其前边缘和后边缘间被向上地拱起(即向下凹)。

对于有效的空气推动也优选的是，其中当在中心定在风扇旋转轴上且与空气推动区相交于指定半径和叶片顶尖端之间的半径处的圆柱形表面上的横断面内看时，每个叶片的空气推动区在其沿叶片的长度的至少部分上具有圆的前边缘和尖的后边缘。

当叶片在它们的存放位置时每个叶片和其相邻的叶片之间的最小高度差可以有优势地近似发生在叶片重叠其相邻的叶片处。如果重叠的叶片轻微地下垂，如可能是由某种塑料模制成的叶片如果放置一段时间不用的情况，这种布置已经被发现一旦在叶片和其下面的相邻叶片之间的接触发生则非常合理地支撑叶片的外部分。

本发明在另一方面提供了一种具有多个长形且弓形的平面形状的叶片的组合的天花板风扇和灯具，该叶片能够枢转地围绕直立的轴在灯具外壳上方的第一存放位置和其中叶片向外延伸超过灯具的第二展开位置之间移动，其特征在于：当处于其展开位置时，叶片的前边缘首先随着增加的半径上升超过灯具外壳且随后向下弯成曲柄状。

在这个方面中，当叶片在它们的存放位置时，每个叶片重叠其相邻的叶片的一部分，该部分容纳在灯具外壳上方和重叠叶片的下侧的下方的间隙内，所述间隙凭借重叠叶片的曲柄形状而存在。

每个叶片可以可枢转地安装到旋转的板状构件且所述间隙位于所述板状构件上方。

在第三方面，本发明提供了一种具有空气推动叶片的组合的天花板风扇和灯具，该空气推动叶片在使用时呈现鸥翼式两面角。应当认为这样的两面角形式即使除了其实现缩回叶片的紧凑的存放的能力之外，其本身也是有优势的。“鸥翼式两面角”被认为是指上升的叶片或翼在其根部端和沿着其长度朝向其顶尖端的点或区域之间上升且随后或者落下、保持同高度或者更缓慢地上升。

在另一方面，本发明提供了具有多个风扇叶片的组合的天花板风扇和灯具，其中：

每个叶片被可枢转地安装以便在存放位置和展开位置之间围绕叶片的直立的枢转轴可枢转；

每个叶片当在其存放位置时位于距离直立的风扇旋转轴指定的半径内并且处在灯具部分之上，且具有在叶片的展开位置内延伸超过所述指定半径的空气推动部分；且

每个叶片当在平面图中看时通常是长形且弓形的，且带有凹侧和凸侧，并且在其存放位置中，在叶片的枢转轴和叶片的顶尖端之间在所述指定的半径内外围地延伸，

其特征在于：

(a)每个叶片当展开时被定位成使叶片的凹侧在叶片的旋转方向上面向前，并且使得叶片的长度的径向上的外部既向外也向前延伸；

(b)在沿着叶片的空气推动部分的中途存在第一位置，在第一位置处，叶片在外围方向测得的弦长具有最大值，且在沿着叶片的空气推动部分的中途存在第二位置，在第二位置处，叶片具有与水平面成的最大的正倾角；以及

(c)第一位置的半径比第二位置的半径大。

也就是说，在本文公开的倾角及弦长的分布被认为除了叶片存放问题之外，其本身是有优势的。

本发明还提供了适用于如所公开的风扇/灯的叶片。

明确地旨在，在下文详细描述的具体的四个叶片实施方案关于叶片的比例和它们在它们的存放和工作位置时的相对位置两者上被认为是本发明可要求的方面。

本发明可优选地应用于在国际专利公布WO 2007/006096中(基于JoeVillella的国际专利申请第PCT/AU2006/000981号)描述的具有某些构造的特征的风扇/灯。

在本发明的又一方面中，还提供了包括多个可缩回的风扇叶片的风扇/灯，其中：

每个所述叶片被可枢转地安装于围绕直立的风扇旋转轴可旋转的风扇构件，以使所述叶片在缩回位置和工作位置之间围绕所述风扇构件的直立的叶片枢转轴可枢转；

每个所述叶片具有长形的且大体上弓形的空气推动叶片部分，当所述叶片处在所述叶片的缩回位置时，空气推动叶片部分位于由以下界定的空间内：

(a)内圆柱形表面，其与所述风扇旋转轴同轴且接触所述叶片部分的内边缘；

(b)外圆柱形表面，其与所述风扇旋转轴同轴且接触所述叶片部分的外边缘；

(c)第一径向平面，其包含所述风扇旋转轴和所述叶片枢转轴；以及

(d)第二径向平面，其包含所述风扇旋转轴且接触所述叶片的顶尖，

使得与所述叶片部分上的每个点相关联的是角θ，所述角θ是所述第一径向平面和包含所述风扇旋转轴和该点的径向平面之间的角；以及

在所述叶片部分的位于所述第一径向平面和第二径向平面之间的连续区内，所述内边缘在基准高度之上随着增加的θ而增加高度，且所述内边缘在与所述风扇旋转轴同轴的圆柱形表面上的径向投影向下凹。

优选地，在所述叶片的所述连续区内，所述内边缘在所述基准高度之上随着增加的θ而增加高度，直到首次在一点处达到内边缘高度的最大值，该点上其θ的值小于在叶片顶尖处θ的值。

在所述连续区内且对于大于最小值的θ值，所述内边缘的高度可能随着增加的θ而减小，在该最小值处，所述内边缘具有其在所述基准高度上的最大高度。这个具体的实施方案与在此详细描述的优选的实施方案相对应。

在这样的风扇/灯中，还可应用如本文描述的其他优选的特征比例及叶片的相对定位，包括关于叶片后边缘形状。

另外的特性、优选和创造性的概念在下述详细描述和所附权利要求中公开。

在本说明书中，包括在所附权利要求中，词汇“包括(comprise)”(以及派生词例如“包括(comprising)”、“包括(comprises)”和“被包括(comprised)”)当关于一组整数、元件或步骤使用时不应被认为排除了其它整数元件或步骤存在或者能够被包括的可能性。

为了本发明可被更好地理解，现在将要描述本发明如附图所示的非限制性的优选实施方案，其中：

图1是从根据本发明的具有可缩回的风扇叶片的风扇/灯的上方看的透视图，显示其叶片展开至它们的工作位置；

图2是从图1所示的风扇/灯的下方看的透视图，同时其叶片展开至它们的工作位置；

图3是从图1所示的风扇/灯的上方看的透视图，此刻其风扇叶片显示为处于它们的折叠的非工作位置；

图4是从图1所示的风扇/灯的下方看的透视图，同时其风扇叶片显示为处于它们的折叠的非工作位置；

图5是图1的风扇/灯的平面图，同时其风扇叶片显示为展开至它们的工作位置；

图6是图1的风扇/灯的平面图，同时其风扇叶片显示为处于它们的折叠的非工作位置；

图7是图1的风扇/灯的侧视图，同时其风扇叶片显示为展开至它们的工作位置；

图8是图1的风扇/灯的侧视图，同时其风扇叶片显示为处于它们的折叠的非工作位置；

图9是从在Villella的国际专利公布第WO 2007/006096号中描述的具有可缩回的风扇叶片的风扇/灯的子组件(subassembly)的下方看的透视图；

图10是图1所示的风扇/灯的示意平面图，显示了既在展开位置也在缩回位置的一个叶片和在缩回位置且仅用点划线的其他叶片；

图11是图1所示的风扇/灯的示意平面图，同时全部叶片以点划线显示在缩回位置且一个叶片也显示在其展开位置，该图还显示了交叉伸出的叶片且位于沿着伸出的叶片径向隔开地位置的一组圆柱形表面的位置；

图12是图10中示意性显示的风扇/灯的缩回叶片的在如图10中界定的径向平面上的一组截面(标记a-1)；

图13是图1中所示的风扇/灯的叶片的内边缘和外边缘的在基准高度之上的高度的图表，作为当叶片在缩回位置时圆周位置的函数；

图14是图1中所示的风扇/灯的叶片的内边缘和外边缘之间的径向距离的图表，作为当叶片在缩回位置时圆周位置的函数；

图15是图1中所示的风扇/灯的全部叶片的内边缘和外边缘的在基准高度之上的高度的图表，作为当叶片在它们的缩回位置时圆周位置的函数；

图16是图11中所示的伸出的叶片在相切于其中所示的编号为1至8的弧的平面上取得一组横断面；

图17是图11中所示的伸出的风扇叶片的与水平面成的倾角的图表，作为在叶片上的径向位置的函数；

图18是图11中所示的伸出的叶片的弦长的图表，作为在叶片上的径向位置的函数。

优选实施方案详述

图1至8显示了根据本发明的风扇/灯10。风扇/灯10具有非旋转的碗状半透明外壳12，其中安装有至少一个电灯(未示出)，且风扇/灯10由管状支撑件13按已知方式支撑于天花板。风扇/灯10还具有通过电马达(未示出)围绕与管状支撑件13同轴的直立轴15可旋转的风扇叶片1、2、3和4。电马达和灯可独立工作或用穿过管状支撑件13供应的电力源一起工作。马达是广泛用于天花板风扇的已知类型，其具有带中心空腔的旋转外壳体(未示出)，管状支撑件13容纳在该中心空腔中。外壳12在平面图中是圆形的且中心定在轴15上。

每个叶片1-4在马达接通时向外延伸至图1、2、5和7显示的工作位置，且在马达关掉时缩回(折叠)至图3、4、6和8显示的位置。旋转的方向如箭头7显示。叶片1-4中的每一个可枢转地支撑在叶片支撑板14上，叶片支撑板14支撑叶片1-4并随叶片1-4旋转、呈圆盘状、与马达的旋转轴15同轴，并固定于马达的壳体。当叶片1-4在图3、4、6和8中显示的折叠的位置时，装饰性的防尘罩18固定于叶片1-4上的支撑件4。

叶片1-4在叶片支撑板14上的枢转分别围绕平行于马达的旋转轴15的轴21、22、23和24。当马达接通时，叶片1-4在离心力的影响下向外枢转，围绕它们各自的枢转轴21-24枢转，直到达到图1、2、5和7显示的工作位置为止。当马达关掉时，叶片1-4缩回到它们的如图3、4、6和8显示的存放位置，再次围绕它们各自的轴21-24枢转。

在公布号为WO 2007/006096的国际专利中(基于Villella的国际专利申请第PCT/AU2006/000981号)，其在此通过引用整体并入，描述了与上述原理和布置基本一致的风扇/灯，尽管具有三个叶片而不是风扇/灯10的四个叶片1-4。本发明在其优选实施方案中根据Villella的公开内容陈述的原理和布置制成，除了四个叶片1-4代替三个叶片的使用之外。

特别地，叶片1-4的枢转运动与它们的缩回的同步，可凭借现在简述的由Villella公开的方法对于四个叶片的简单适应。图9(类似于Villella的公布的图7)显示了Villella风扇/灯的包括马达34、叶片支撑板36和三个叶片31、32和33的子组件30。(注意：在此使用以描述子组件30的零件编号与在Villella的公布中引用的编号不同)。叶片支撑板36呈环形且固定于马达34(属于前文所述的旋转地壳体类型)以在其自己的平面中随其旋转。

固定到叶片支撑板36下侧的是太阳齿轮38。(这里使用术语“太阳齿轮”，因为其是所谓的行星齿轮传动系统的领域，其中“太阳齿轮”指的是与排列在其外围周围的许多“行星”齿轮啮合的齿轮。)当支撑板36安装到马达34时，太阳齿轮38与马达34同轴，且能够围绕其轴相对于支撑板36旋转。与太阳齿轮38啮合的是行星齿轮41、42和43，当其相关联的叶片31-33中的一个在其存放位置和工作位置之间枢转时，行星齿轮41、42和43中的每个旋转。齿轮41-43中的每个固定到短轴(不可见)，该短轴从其相关联的叶片31-33中的一个向下穿过，并可在支撑板36内旋转。齿轮41-43围绕太阳齿轮38的外围平均分布且它们本身都有距离电机34的旋转轴35的彼此相等的半径。这种布置的效果是，如果叶片31-33是相同的且完全相同地定位在它们相对于支撑板36的工位中，那么叶片当它们在其工作位置和缩回位置之间枢转时将会始终保持同步。

为了在马达34关闭时缩回叶片31-33，提供了螺旋弹簧44。每个弹簧的一端固定到悬挂于支撑板36的结构(formation)46，而另一端固定到悬挂于太阳齿轮38的结构48。螺旋弹簧44布置成当叶片31-33处于其缩回位置时张紧，且随着当马达34启动时离心力将叶片31-33推出而伸展。当马达34停止时，弹簧44推动太阳齿轮38以相对于支撑板34旋转，以使叶片31-33缩回。

为了得到关于用于叶片同步和缩回的这种布置的更详细信息及涉及该布置的选择，可参照引用的Villella的公布。

在此描述的使该布置适合于本发明实施方案的四个叶片1-4的方式将对于本领域技术人员是容易明显的。可提供四个行星齿轮(未示出，但相当于齿轮41-43)以代替三个，该四个行星齿轮围绕着太阳齿轮(未示出，但相当于太阳齿轮38)平均分布且每个与一个叶片相关联。

在以下描述中，将假设叶片1-4可枢转地安装于本质上类似支撑板36的支撑板14，且以与子组件30的叶片31-33一样的方式被同步和缩回。但是，应当强调的是，叶片1-4的空气动力学设计以及在缩回时它们“套叠(nest)”在一起的方式绝不局限于这种特殊的风扇/灯构造。叶片1-4的配置和布置可应用于其他构造的风扇/灯和需要可缩回的叶片而没有任何照明功能的风扇。

现将描述叶片1-4及其在风扇/灯10中的布置。叶片1-4是用来当叶片在它们的存放(即缩回或折叠)位置时提供具有良好的空气推动性能、紧凑性之间的有益平衡的风扇/灯10，连同半透明外壳12的足够大以提供合理地漫射照明效果的直径。叶片1-4是用来当被缩回时大体上位于半透明的外壳12上。在本文显示和描述的实施方案中，外壳12具有一直径，该直径为风扇/灯10在其叶片1-4延伸用于工作时的总直径的约39％。传统天花板风扇的毂的直径或没有可缩回的叶片的风扇/灯的毂的直径通常小于横跨叶片的总直径的39％。用于给定的总直径，外壳12的直径越大，越容易满足叶片1-4在外壳12上时的紧凑地折叠的要求，但是更困难的是在一般的风扇旋转速度下提供良好的空气推动性能。对于上述比例，从约36％到约42％的范围通过如本文所描述的叶片形状的直接适应被认为是可行的，但优选在38％到40％范围内的数字。

叶片1-4的几何将在以下通过参照图10和11中界定的量及剖面进行描述。在图10的示意平面图中，外壳12由其圆形外围26简单地表示。叶片1-4全部以轮廓显示在其缩回位置中，叶片1为实线而其他为点划线，且叶片1也以实线显示在其展开位置中。叶片1-4大体上彼此相同且通常呈半月形状(scimitar-shaped)，即具有弓形形式以便当缩回时位于外壳外围26内且环绕马达(未示出，但中心在轴15上)。枢转轴21-24分别毗邻于叶片1-4的根部端51-54(图11)且在它们的缩回位置中叶片1-4分别顺时针延伸至顶尖(自由端)61-64。具有后缀“a”的零件编号用于在其展开位置的叶片1，且具有后缀“b”的零件编号用于在其缩回位置的叶片1。

当从上方看时，风扇/灯10的叶片1-4(由箭头7)显示为顺时针旋转。但是应当理解，逆时针旋转也可同样地被选择，在这种情况下，术语“逆时针”可应用于在本描述中“顺时针”现在出现的地方，包括在下文给定的术语“下一个叶片”和“上一个叶片”的定义中。(注意对于逆时针旋转，叶片应被制成对于叶片1-4反向，因为优选地是每个叶片的前边缘为其凹边缘。)

对于叶片1-4中任何给定的一个来说，术语“下一个叶片”是指其的枢转轴在转动方向(此处为顺时针)上与给定叶片的枢转轴呈90度的叶片，且术语“上一个叶片”是指其的枢转轴在相反于转动方向的逆方向(即此处的逆时针)上与给定叶片的枢转轴呈90度的叶片。因此，对于叶片1来说，下一个叶片是叶片2且上一个叶片是叶片4。为了方便，叶片形状将主要通过参照叶片1进行描述，注意叶片1-4大体上相同。

为了展示叶片1-4当缩回时怎样相对彼此以套叠型式布置，将在径向平面，即包括风扇轴15的平面上使用截面图是便利的。这样的平面42示出在图10中且显示为与包括轴15及叶片1的轴21两者的类似平面44呈角度θ(theta)。

为了从空气动力学特性的角度讨论在展开位置时的叶片形状，将有益的是，考虑在为圆柱形的且与风扇轴15同轴的表面上截取且位于沿着叶片径向地隔开的位置的叶片截面。在图11中的编号成1到8的弧显示了叶片1上的这种位置。位置1和位置8各自的半径为总风扇半径的39％和97％(即大体上在外壳12的边缘)且位置2-7径向地平均分布在位置1和8之间。

叶片1-4中的每个在其缩回位置和工作位置间枢转经过180度。从轴21到顶尖61，代表性的叶片1当缩回时，从θ＝0度延伸至θ＝近似168度。角168度选择为接近但是低于180度以便当叶片1展开时提供其的顶尖61很好地脱离外壳外围26的叶片1，但当叶片缩回时，在任何点处只有叶片1-4中的两个彼此重叠。这对于将在缩回时的叶片1-4的组的总高度保持至一紧凑的小值是重要的。注意如果顶尖61在θ＝180度的地方，叶片1、2和3中的全部三个将在θ＝180度重叠。

如图1、5和7中所示，代表性叶片1具有两个截然不同的部分，即根部端部分80和叶片部分82，该叶片部分82在工作位置由外壳12的外围26向外延伸，且被空气动力学地成形以促进空气推动。叶片部分82以悬臂型式支撑于可枢转地固定于叶片支撑板14的叶片部分80。在优选的实施方案中，部分80和82作为单一零件形成，例如由合适的塑性材料通过注射塑模制成。

根部端部分80包括位于支撑板上表面46上部且大致平行于支撑板上表面46的板84。在板84内的孔86允许短轴(stub shaft)(未示出)穿过孔，且经过至支撑板14的下侧以在那固定于如前文所述的叶片同步机构的行星齿轮(未示出)。根部端部分80还包括叶片端板结构88，叶片端板结构88的功能是在部分80和82间提供合适地牢固的连接，且叶片部分82与板84成一倾角倾斜(见下文)。

图12显示了代表性叶片1和其下一个叶片2以及上一个叶片4在它们的缩回位置中的一组12个径向截面(即在平面42上)，每个截面为叶片1标记有其正确的θ值。在截面(a)到(1)中距离风扇轴15的半径向右增加。在每个截面中，显示了叶片支撑板14，且其外边缘90在每页都处于同样的水平位置以便于截面之间的比较。外边缘90恰好径向地位于外壳外围26内但接近外壳外围26(未在图12中示出)。

图12的截面(a)至(c)显示叶片1的部分80怎样过渡到悬臂式空气推动部分82。

如图10中最佳展示的，代表性的叶片1的部分82的外边缘94非常接近于圆形的弧，除了邻近圆顶尖61的部分之外，该弧当叶片1缩回时中心定在风扇轴15上且具有非常接近外壳外围26的半径的半径。所以，叶片1的部分82的外边缘94位于与下一个叶片2和上一个叶片4的外边缘几乎完全相等的半径处，除了邻近顶尖61的部分之外，如图12的截面(d)至(1)中所示。

图10和图12的截面(a)至(f)显示了上一个叶片4在θ＝0度和稍小于θ＝90度之间覆在代表性的叶片1上面，但是没有叶片1和4之间的接触。在θ＝90度和θ＝165度之间(截面(g)至(1))，叶片1本身覆在下一个叶片2上面，且没有叶片1和2之间的接触。

图13是一图表，其显示了代表性叶片1的内边缘92和外边缘94在支撑板14的表面46之上的高度，作为角θ的函数。对于给定的θ值，内边缘92高于外边缘94，与叶片1具有与水平面成的倾角相一致，以便当展开时向下推动空气(见下文)。在图13中使用绝对高度的数字，用于在叶片1-4展开时具有1200mm的总扫掠直径(overall swept diameter)的风扇/灯10。

图14是一图表，其显示了在其缩回位置时的代表性叶片1的内边缘92和外边缘94之间的径向距离，作为角θ的函数。在图13中使用绝对径向距离，用于在叶片1-4展开时具有1200mm的总扫掠直径的风扇/灯10。在数据点之间的曲线并未延伸至θ＝165度的数据点，因为该点受到顶尖61的成圆形的影响。

图15是一图表，其显示了与图13相同的数据，但是现在用于所有的叶片1-4，在它们各自的外周角(θ)位置。首字母“LE”和“TE”在图15中各自地用于内边缘92和外边缘94，因为当在展开位置时叶片的内边缘为其前边缘且外边缘为其后边缘。注意的是叶片枢转轴21、22、23和24各自的θ角为0度、90度、180度和270度。

图12-15一起说明了在它们的缩回位置中的叶片1-4怎样紧凑地“套叠”在一起而没有任何两个叶片彼此接触。已经发现的是所示的布置也可给予良好空气推动性能。

如在图13和15中由边缘高度所说明的，代表性叶片1从其枢转轴21(在θ＝0度处)平滑地上升至一点(在大约θ＝90度处)，在该点处叶片1必须重叠且脱离下一个叶片2。然而，叶片1并非以同样的速率朝向其顶尖61继续进一步向上，而是停止任何更高的上升，如趋于稳定所示，且随后随着增加的θ而减小内边缘92的高度。这种布置当缩回时限制了在叶片1-4的组的支撑板14上方的总高度96(图12)。对于代表性叶片1，高度96的最大值发生在大约θ＝105度。

在图13和15中将要注意的是，在大约θ＝90度和θ＝120度之间保持近似地恒定之后，外边缘高度94再次增加超过大约θ＝120度。如从图12中的截面(j)至(l)所看到的，且在图4中所示的叶片1的轻微的突出所看到的，这种可选的特征意味着引起了叶片套叠布置中的紧凑性的一些轻微的牺牲(尽管没有任何总高度96上的增加)，其被认为是空气动力学有利的，如随后在本文陈述的，且因此是优选地。

图13可被解释为叶片1的部分图片，因为如果投影在与风扇轴同轴的想象的圆柱形表面上，且该表面随后被放平，则会出现这样的图片。明显的是在该图片中的叶片1类似于鸥翼，或带有变化两面角的特殊形式的机翼，首先从其根部端随着增加的距离上升，且从某点不再上升或向其顶尖端以较低速率上升。

图15显示了对于大于约150度的θ值，代表性叶片1的内边缘高度92变为低于其下一个叶片2的前边缘高度。这能在图12的截面(k)和(l)中看到。这并不是指存在叶片1和2之间的接触，因为叶片1的径向宽度上的减少是指叶片1的内边缘92在叶片2的相应边缘的径向上的外部。

除了整齐地折叠之外，叶片1-4还必须在展开且围绕风扇轴15旋转时合理有效地向下移动空气，因此现在将论述叶片1-4随着他们影响空气流动的形状。在图11中编号为1-8的弧代表了与轴15同轴且径向地隔开的一组隔开的圆柱形表面。尽管经过风扇/灯10的向下空气流通常将并非精确轴向的(即平行于轴15)且因此发生在这样的表面上，但是论述叶片形状的一合适方式是通过参照与在其展开位置时的代表性叶片1的圆柱形表面1-8的交点。

在以下对于论述在其被展开时的代表性叶片1中也是有用的是，提及在上文中用于描述其在被缩回时的几何的θ角的值。θ实际上为对于沿着半月形的叶片1的位置的测量。在图11中，显示了一非实体的点101，如果叶片1缩回该点101将落在轴15上，而当叶片1展开时该点101被从轴15围绕叶片枢转轴21呈180度所取代。对应于在展开的叶片1上的特殊特征的角θ的值可使用图11的示意性平面图找到，通过首先构建一条线，该线将点101连接到所讨论的特征，且其次构建一条线102，线102连接点101且穿过轴21、15和23。θ为在这两条线之间的角。

图16显示了叶片1在弦100上取的横断面视图(见图10)，该弦100与位置1至8的圆柱形表面相切。这些非常近似于在位置1至8和叶片1之间相交的圆柱形表面的形状，如这些表面如果放平所呈现的。在图16的截面中，叶片1从右向左移动，所以前边缘92和后边缘94如所示被定位。尽管后边缘94在现实中当然不是直的，但是在图16中的视图被定位以便在所有截面中的后边缘94被垂直地对齐以促进它们之间的对比。

图17是一图表，显示了alpha(α)，在位置2至8代表性叶片1与水平面所成的倾角，alpha的含义在图16的位置7的截面中被图示。在图17中绘制的alpha值不是取自图16的近似截面，而是可以以如果图16的截面是编号2至8的圆柱形表面和叶片1之间相交的真实表面的被放平的结果(development)则所示出的方式所得到的对于值的估计。

图18是一图表，显示了叶片1与编号1至8的圆柱形表面相交处的真实弦长的值(即从前边缘92至后边缘94直接测量到的距离)。弦长值不是取自图16的近似截面，而是如果叶片1和编号1至8的圆柱形表面之间相交的真实表面被得到且放平则可获得的对于值的估计。

已经发现带有具备所示几何形状的叶片1-4的风扇/灯10确实能合理良好地推动空气，虽然外壳12的直径与由展开的叶片1-4扫过的总直径之间的相对大的比率及叶片的半月状形状(在平面图中)。

通常地，叶片1-4当它们转动时向下推进空气(且它们本身经历相应的反作用升力)。在此叶片的有效性(对于给定的旋转速度)被认为至少取决于其翼型横断面形状、其对于水平面的倾角、其大小(例如其从前边缘到后边缘测得的弦长)、这些沿着叶片长度(跨度)的分布和其在平面图中所看到的形状。

如在图16中代表性叶片1的横断面中所看到的，叶片1-4具有翼型横断面形状，被拱起以使它们的下面是凹的而它们的上面使凸的。它们的前边缘(如代表性叶片1的前边缘92)是圆的而它们的后边缘(如代表性叶片1的边缘94)是尖的。通常，叶片1-4优选地具有拱形的翼型截面。

代表性叶片1靠近其枢转端具有与水平面成的正倾角(且为拱形的翼型横断面)，在该枢转端处代表性叶片1当展开时穿过外壳外围26，且这被认为是在其空气推动性能中的一个因素。此正倾角(alpha大于零)在图16中编号为1的截面中是明显的。

认为所期望的是沿着叶片的长度的升力分布(且继而发生的空气推动效果的分布)应当通常平滑地变化且特别是在接近外(顶尖)端没有效果的强集中。该集中被认为产生了顶尖区域下方的高压空气向上超过顶尖端(代表性叶片1中的61)“泄露”至顶尖区域上方的区域的趋势，仅局部地搅动了空气(且浪费功率)而非整体地将其向下移动。因此，在图17中所示的倾角alpha的分布显示了，约20度的峰值叶片倾角在大约位置3的半径处(参见图11)且随着半径的增加平滑地降至位置8处的约10度。(位置3非常接近地相当于θ＝60度。)

在图17中所示的倾角分布部分地归因于上文讨论的叶片后边缘超过大约θ＝120度的可选的向上弯曲。尽管如果该向上弯曲不被包括则可实现叶片1-4轻微的更加紧凑的套叠，但是该向上弯曲由于其所实现的在倾角分布上的影响而呈现对于叶片的性能是有益的。

另一种影响沿着叶片的升力分布的方式是通过叶片宽度(弦长)分布的控制。如果想象沿着叶片长度(例如用于θ的全部的值)的恒定宽度的半月形状的叶片以图11中对于叶片1-4所示的方式展开，半月形状的影响将是，如在叶片展开时在圆周方向上测得的叶片弦长将在叶片顶尖和根部端处最大且在它们之间较小。为了抵消该影响并从而限制将升力效果集中在顶尖和根部端处的趋势，叶片1-4不具有恒定的宽度。参照图14，叶片宽度(在平面图中所看到的)在大约θ＝90度处最大且向顶尖端(代表性叶片1的61)逐渐地减少。如在图11中所看到的，θ＝90度近似地对应于位置5。该减少用于叶片当缩回时紧凑套叠(如上文讨论的)且得到所期望的叶片升力分布的双重目的。

图18显示了叶片弦长在由于顶尖成圆形而在位置8处减少之前从位置2和3区域中的最小值开始增加。但是，弦长随半径增加的速率小于如果叶片宽度以本文描述的方式不随角θ变化将所呈现的速率。还参见图16，页面上编号1至8的截面的对齐允许看到弦长随半径的分布。

如上文所述，叶片可由合适的塑性材料通过注射模制方便地制成。因为非显眼性(unobtrusiveness)是根据本发明的风扇/灯所期望的特征，所以增强非显眼性的一种方式是提供叶片由半透明或至少半透明的材料形成。该特征被认为是本身有创造性的。

尽管在本文中描述的叶片存放布置及方法提供在没有叶片间的接触情况下存放叶片，但是描述的叶片存放位置使得一个叶片的轻微的下垂从而接触另一个不可能导致展开故障。在图12中将要注意的是显示了叶片1和其下一个叶片2之间的最小间隙的截面图是截面(g)，对应于θ＝90度。这被认为是最小间隙的适当位置且因此是叶片1和2之间的第一接触发生的位置，如果在存放一段时间而没有使用风扇之后，叶片1应当轻微地下垂。考虑到，在叶片1和2之间这样接触之后，继续下垂的趋势应当被限制且由叶片接触导致的任何摩擦力的对于轴21的力矩臂小于在叶片1的顶尖61和下方的叶片2之间的接触，因此，限制了风扇启动时叶片1展开故障的可能性。

相对薄的叶片(使得它们如果不使用，则久而久之可能会下垂)的可能性也意味着叶片当使用时可能向上朝向它们的顶尖端弯曲。这可被认为是，比如果叶片是刚性的情况，略微更向外以及向下地有利地引导空气。

外壳2的半透明的下面部分9的特殊形状并不认为是唯一可能的一个。即使在平面中不具有圆形形状的形状，如图1至7所示的，也可用作可替代的审美选择。

现在将公开又一发明。在例如由Villella在他的前述的PCT申请中描述的那些的风扇/灯中，“太阳齿轮”可包括单个构件，带齿的部分被固定到该单个构件用于与“行星齿轮”啮合，而代替完整的齿轮。这种可能性已经被发现并可以减少制造成本的上升，因为可以选择适当的太阳齿轮和行星齿轮的比例，其不需要太阳齿轮在展开和缩回期间为其任何一个齿而旋转足够远以碰到多于一个的行星齿轮。

对于本领域技术人员来说将是很显然的是，对于以上所描述的风扇/灯可做出许多其他的变化形式和选择，而不超出本发明如所述的范围。

Claims (26)

1.一种组合的天花板风扇和灯具，具有多个风扇叶片，其中：

每个叶片被可枢转地安装以便在存放位置和展开位置之间围绕所述叶片的直立的枢转轴可枢转；

每个叶片当处在其存放位置时位于距离直立的风扇旋转轴指定的半径内并位于灯具部分之上，且每个叶片具有在所述叶片的展开位置中延伸超过所述指定的半径的空气推动部分；且

每个叶片当在平面图中看时是长形且弓形的，且在每个叶片的存放位置中，每个叶片位于在叶片的枢转轴和所述叶片的顶尖端之间的所述指定的半径内，且部分地重叠所述叶片中处在其自身的存放位置的相邻的叶片；

其特征在于：

(a)所述指定的半径近似地为灯具部分的半径，所述灯具部分被包括在所述组合的天花板风扇和灯具内且位于所述叶片的下方，且当在平面图中看时所述灯具部分具有圆形形状；以及

(b)每个叶片的所述空气推动部分具有后边缘，所述后边缘在平面图中看时近似地为圆弧，所述圆弧在所述叶片处在其所述存放位置时大体上将中心定在所述风扇旋转轴上。

2.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片的所述空气推动部分的前边缘在所述空气推动部分的所述枢转轴端和所述叶片的顶尖端之间的位置处具有在基准高度之上的峰值高度。

3.根据权利要求2所述的组合的天花板风扇和灯具，其中所述空气推动部分的所述前边缘在所述基准高度之上的高度从所述峰值高度随着沿所述前边缘向所述叶片的顶尖端增加距离而下降。

4.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中对于每个叶片而言，当叶片处在其存放位置时，所述空气推动部分的前边缘和所述后边缘之间的径向距离在沿着所述空气推动部分的长度的中途从最大值向叶片顶尖端逐渐地减小。

5.根据权利要求4所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当全部叶片都处在其存放位置时，对于每个叶片而言，在所述叶片的空气推动部分的所述前边缘上存在第一点，在所述第一点处，所述叶片重叠其相邻的叶片，所述第一点当在包括所述风扇旋转轴的概念性径向平面内看时位于比相同概念性平面内的第二点大的半径处，所述第二点在重叠的相邻的叶片的所述前边缘上。

6.根据权利要求5所述的组合的天花板风扇和灯具，其中所述第一点处于基准高度之上而不超过所述第二点的高度的高度。

7.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片的所述空气推动部分在所述叶片的展开位置中在沿着所述空气推动部分的中途位置处具有与水平面成的最大倾角，倾角随着从最大倾角的所述位置向所述叶片的顶尖端增加距离而减小。

8.根据权利要求7所述的组合的天花板风扇和灯具，其中所述空气推动部分在其枢转轴端具有与水平面成的正倾角。

9.根据权利要求7或8所述的组合的天花板风扇和灯具，其中沿着每个叶片的所述空气推动部分的所述中途位置径向地处在一位置的内侧，在该位置，沿中心定在所述风扇旋转轴上的弧测得的叶片弦长为最大值，其中，当所述叶片处在其展开位置时，在沿着每个叶片的所述空气推动部分的所述中途位置处，每个叶片的所述空气推动部分与水平面成的倾角最大。

10.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中叶片的数量为四个，且所述叶片的枢转轴在外围以90度彼此隔开。

11.根据权利要求10所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当所述叶片处在其存放位置时，每个叶片在其枢转轴和其顶尖端之间的部分对着所述风扇旋转轴的角为160至170度。

12.根据权利要求10或11所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片枢转通过约180的角以从其存放位置移动到其展开位置。

13.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当在圆柱形表面上的横断面中看时，每个叶片的所述空气推动部分在其前边缘和后边缘之间被向上拱起，即向下凹，所述圆柱形表面的中心定在所述风扇旋转轴上且与所述空气推动部分相交于所述指定的半径和所述叶片顶尖端之间的半径处。

14.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当在圆柱形表面上的横断面中看时，每个叶片的所述空气推动部分在其沿叶片的长度的至少部分上具有圆的前边缘和尖的后边缘，所述圆柱形表面的中心定在所述风扇旋转轴上且与所述空气推动部分相交于所述指定的半径和所述叶片顶尖端之间的半径处。

15.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当所述叶片都处在其存放位置时，每个叶片和其相邻的叶片之间的最小高度差近似地发生在所述叶片重叠其相邻的叶片处。

16.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片重叠其相邻的叶片的一部分，所述一部分容纳在所述灯具外壳上方和重叠叶片的下侧的下方的间隙内，所述间隙凭借所述重叠叶片的曲柄形状而存在。

17.根据权利要求16所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片可枢转地安装到旋转的板状构件，且所述间隙位于所述板状构件的上方。

18.根据权利要求1所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片的所述空气推动部分在所述叶片的前边缘处相对于每个叶片的根部端部分具有高度差。

19.根据权利要求18所述的组合的天花板风扇和灯具，包括耦合到叶片支撑装置的电马达，所述叶片支撑装置在使用时由所述马达围绕所述风扇旋转轴旋转，每个所述叶片由所述叶片支撑装置支撑且安装成围绕其叶片枢转轴相对于所述叶片支撑装置旋转，并且其中所述叶片支撑装置具有圆形的外围边缘，且其中当所述叶片处于其存放位置时，所述叶片的所述后边缘与所述外围边缘相邻。

20.根据权利要求18或19所述的组合的天花板风扇和灯具，其中所述叶片的所述前边缘为圆形的。

21.根据权利要求18所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片的所述根部端部分包括与其空气推动部分相邻的板部分。

22.根据权利要求18所述的组合的天花板风扇和灯具，其中：

(i)每个叶片的所述前边缘达到最大高度然后朝其顶尖在高度上减小；和/或

(ⅱ)每个所述叶片由塑料材料整体地模制成。

23.一种组合的天花板风扇和灯具，具有多个风扇叶片，其中：

每个叶片被可枢转地安装以便在存放位置和展开位置之间围绕所述叶片的直立的枢转轴可枢转；

每个叶片当处在其存放位置时位于距离直立的风扇旋转轴指定的半径内并位于灯具部分之上，且每个叶片具有在所述叶片的展开位置中延伸超过所述指定的半径的空气推动部分；且

每个叶片当在平面图中看时是长形且弓形的，且在每个叶片的存放位置中，每个叶片在叶片的枢转轴和所述叶片的顶尖端之间在所述指定的半径内延伸，且部分地重叠所述叶片中处在其自身的存放位置的相邻的叶片；

其特征在于：

(a)所述叶片中有四个叶片围绕所述风扇旋转轴相等地间隔开；

(b)当操作以向下引导空气且当在平面中观察时，每个叶片的所述空气推动部分具有凹的前边缘和凸的后边缘；

(c)每个叶片的所述前边缘比其后边缘高；

(d)每个空气推动部分具有包括上边缘和下边缘的横截面形状，其中所述上边缘包括凸形部分，而所述下边缘包括凹形部分，所述横截面在包括所述风扇旋转轴且当所述叶片处于其存放位置时的径向平面中取得；并且

(e)每个叶片在其枢转轴和其顶尖端之间对着所述风扇旋转轴的角为160°至170°，

其中所述叶片在其存放位置被紧凑地套叠且当在其展开位置操作时具有良好的空气推动性能。

24.根据权利要求23所述的组合的天花板风扇和灯具，其中每个叶片在其存放位置中位于由以下界定的空间内：

(a)内圆柱形表面，其与所述风扇旋转轴同轴且接触所述叶片的内边缘；

(b)外圆柱形表面，其与所述风扇旋转轴同轴且接触所述叶片的外边缘；

(c)第一径向平面，其包含所述风扇旋转轴和所述叶片枢转轴；以及

(d)第二径向平面，其包含所述风扇旋转轴且接触所述叶片的顶尖，

使得与所述叶片上的每个点相关联的是角θ，所述角θ是所述第一径向平面和包含所述风扇旋转轴和该点的径向平面之间的角；并且

在所述叶片的位于所述第一径向平面和所述第二径向平面之间的连续区之内，所述内边缘在基准高度之上随着增加的θ而增加高度。

25.根据权利要求23所述的组合的天花板风扇和灯具，其中当所述叶片处于其存放位置时，每个叶片的所述凹形部分在横截面上在包括所述风扇旋转轴的径向平面中与其相邻的叶片的所述凸形部分相邻。

26.根据权利要求23所述的组合的天花板风扇和灯具，其中所述上边缘和所述下边缘分别从每个叶片的所述前边缘至所述后边缘为凸的和凹的。