CN104564821A - 冲压空气风机外壳 - Google Patents

Abstract

提供了一种冲压空气风机总成的风机外壳，其包括具有至少一个突片的凸缘。所述至少一个突片包括从所述凸缘大致垂直延伸的第一部分和大致平行于所述凸缘延伸的第二部分。在所述第一部分与所述第二部分之间的交叉处通过斜面和曲面形成凹口。所述第二部分被延长且延伸超过所述第一部分的前表面达大约0.020英寸。

Description

冲压空气风机外壳

发明背景

本发明的实施方案大致涉及飞机的环境控制系统，且更具体地涉及飞机的环境控制系统的冲压空气风机电机。

飞机上的环境控制系统(ECS)针对飞机乘客舒适和飞机机舱安全提供具有期望温度、压力和湿度的调节空气。当飞机处于或接近地平面时，环境空气温度和/或湿度通常足够高使得空气在被输送至飞机机舱前必须作为调节过程的部分被冷却。但是，在飞行高度上，环境空气通常比所期望的冷得多，但是在这样一种低压下，作为调节过程的部分其必须被压缩至可接受的压力。在飞行高度上压缩环境空气充分加热所得的加压空气，使得其必须被冷却，即使环境空气温度非常低。因此，在多数条件下，在空气被输送至飞机机舱之前，必须通过ECS将热从空气移除。当热从空气移除时，其通过ECS消散至可能来自冲压空气系统且在本文中被称作冲压空气的单独气流中。冲压空气流入ECS中，跨ECS中的热交换器并且流出飞机，随之携带多余的热。在飞机正足够快速地移动的条件下，当其进入飞机时的冲压压力足以移动足够的空气穿过ECS以及热交换器上方以移除多余的热。

虽然冲压空气在正常飞行条件下运行良好，但是在较低飞行速度下或当飞机处于地面上时，冲压空气压力太低而无法提供跨热交换器的足够气流用于从ECS充分移除热。在这些条件下，ECS内的风机用于提供跨ECS热交换器的必要气流。风机由电机驱动，所述电机继而也必须通过跨其流动的空气冷却。冷却流从热交换器进口吸入并且跨电机至冲压风机进口。

发明概要

根据本发明的一个实施方案，提供了一种冲压空气风机总成的风机外壳，其包括具有至少一个突片的凸缘。至少一个突片包括从凸缘大致垂直延伸的第一部分和大致平行于凸缘延伸的第二部分。在第一部分与第二部分之间的交叉处通过斜面和曲面形成凹口。第二部分被延长且延伸超过第一部分的前表面大约0.020英寸。

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种冲压空气风机总成，其包括具有包括至少一个突片的凸缘的风机外壳。至少一个突片包括从凸缘大致垂直延伸的第一部分和大致平行于凸缘延伸的第二部分。在第一部分与第二部分之间的交叉处通过斜面和曲面形成凹口。第二部分被延长且延伸超过第一部分的前表面大约0.020英寸。电机定子定位在风机外壳内，使得电机定子的末端定位在至少一个突片的凹口内。

附图简述

被视为本发明的标的在说明书最后的权利要求中被特别指出且清楚要求。从结合附图进行的下文详细描述了解本发明的上述及其他特征和优点，其中：

图1是示例性空气单元的示意图；

图2是根据本发明的实施方案的风机外壳的正视图；

图3是根据本发明的实施方案的风机外壳的一部分的横截面图；

图4是根据本发明的实施方案的风机外壳的突片的放大横截面图；和

图5是根据本发明的实施方案的风机外壳的一部分的透视图。

详细描述通过参考附图举例来说明本发明的实施方案连同优点和特征。

具体实施方式

如上所述，驱动冲压空气风机的电机通常由冲压空气冷却。用于控制电机的位置的支架限制围绕电机的冷却空气的路径。因此，来自电机的热消散会受阻，由此导致冲压气流系统降低的性能。本文中公开的实施方案可提供空气阻碍的减小。

现参考图1，所示的冲压空气风机总成10包括风机外壳12、轴承外壳14、进口外壳16、外部外壳18、内部外壳20和多个螺栓60。风机外壳12包括风机支柱22、电机转子24、电机定子26、推力轴28、推力板30和推力轴承32。轴承外壳14包括轴颈轴承轴34和轴盖36。风机外壳12和轴承外壳14一起包括系杆38和轴颈轴承40。进口外壳16除系杆38的一部分外还含有风机电机42和进口护罩44。外部外壳18包括端子盒46和气室48。外部外壳18内的是扩散器50、电机轴承冷却管52和电线传递管54。风机进口提供在无足够冲压空气压力的情况下(例如，在飞机处于低高度或在地面上时)移动穿过冲压空气风机总成10的空气的源。旁路进口提供在足够冲压空气压力可得时，移动穿过冲压空气风机总成10的空气的源。

在所示的非限制性实施方案中，进口外壳16连接至风机进口且外部外壳18连接至风机出口。进口外壳16和外部外壳18通过多个螺栓60在风机支柱22上附接至风机外壳12。轴承外壳14附接至风机外壳12且内部外壳20将电机轴承冷却管52和电线传递管54连接至轴承外壳14。电机轴承冷却管52在外部外壳18上将内部外壳20连接至冷却空气源。电线传递管54将内部外壳20耦合至端子盒46。电机定子26和推力板30附接至风机外壳12。电机转子24包含在定子26内且将轴颈轴承轴34连接至推力轴28。

轴颈轴承轴34、电机转子24和推力轴28一起界定冲压空气风机总成10的旋转轴A。风机电机42附接至推力轴，其中系杆38沿着旋转轴A从轴颈轴承轴34末端上的轴盖36延伸穿过电机转子24、推力轴28和风机电机42至进口护罩44。推力轴承32定位在推力轴28的凸缘状部分与推力板30之间及推力轴28的凸缘状部分与风机外壳12之间。轴颈轴承40定位在轴颈轴承轴与轴承外壳14之间及推力轴28与风机外壳12之间。进口护罩44、风机电机42及风机外壳12的一部分包含在进口外壳16内。进口外壳16连接至风机进口且外部外壳18连接至风机出口。

在操作中，冲压空气风机总成10被安装至飞机的环境控制系统(ECS)中。在飞机未足够快速地移动以产生足够冲压空气压力以满足ECS的冷却需求的情况下，通过从端子盒46延伸穿过电线传递管54、内部外壳20和轴承外壳14的电线供应电力至电机定子26。通电的电机定子26导致电机转子24和因此风机电机42及进口护罩44围绕旋转轴A旋转。当风机电机42旋转时，空气从风机进口移动穿过进口外壳20，经过风机支柱22并且进入风机外壳12与外部外壳18之间的空间中。当从外部外壳18移动穿过内部外壳20至风机出口时，扩散器50和内部内壳18的形状减小空气压力。

轴承外壳14和风机外壳12内的组件，尤其推力轴承32、轴颈轴承40、电机定子26和电机转子24会产生大量热并且必须被冷却。冷却空气由电机轴承冷却管52提供，其引导冷却空气流穿过内部外壳20。空气从内部外壳20进入轴承外壳14且风机外壳12在相关组件上方流动以将热从其上移除。当飞机的速度足够快以产生足够冲压空气压力以满足ECS的冷却需求时，冲压空气从旁路进口被引导至气室48中。

现参考图2至图5，更详细图示风机外壳12的一部分。风机外壳12包括大致平行于电机定子26的末端27的凸缘62。在一个实施方案中，一体形成的凸缘62被配置在风机外壳12的第一末端13附近，例如，诸如最靠近风机进口的末端。从凸缘62朝向风机进口大致垂直延伸的是至少一个突片70。在所示的非限制性实施方案中，凸缘包括四个突片。在具有多个突片的实施方案中，每个突片70实质上相同且多个突片70可围绕凸缘62的圆周随机或等距间隔。此外，突片70可例如，诸如使用粘合剂耦合至凸缘62(图5)或可一体形成为凸缘62和风机外壳12的一部分(图3)。

每个突片70包括大致垂直于凸缘62延伸的第一部分72和在大致平行于凸缘62的方向上从第一部分72延伸的第二部分76。第二部分76被配置在第一部分72的自由端上。凹口或开口80定位在最靠近电机定子26的第一部分72与第二部分76之间的交叉处。凹口80包括连接至曲面84的斜面82(见图5)。在一个实施方案中，斜面82按大于或等于大约45度的角度从第一部分72的前表面74延伸且曲面84具有大约0.020英寸(0.0508厘米)的半径。凹口80的深度大致由斜面82垂直于第一部分72的前表面74延伸的距离界定。在一个实施方案中，凹口80的深度是大约0.035英寸±0.005英寸(0.089厘米±0.0127厘米)。

在一个实施方案中，突片70的第一部分72的前表面74与凸缘62的内表面64大致对齐或一体形成(见图3)。第一部分72从凸缘62向外延伸使得电机定子26的末端27大致配置在凹口80内。可测量从邻近凹口80的突片70的第二部分76至基准D(例如，诸如至从风机外壳12的支柱22的外周边延伸的螺栓凸缘66(见图2))的距离。在一个实施方案中，从邻近凹口80的突片70的第二部分76至所定义基准D的距离是大约0.250英寸(0.635厘米)。突片70的第二部分76相对于第一部分72被延长且在朝向电机定子26的中心的方向上延伸。长形第二部分76被构造来限制电机定子26在风机进口的方向上的轴向移动且因此延伸超过电机定子26的外圆周。在一个实施方案中，第二部分76朝向电机定子26的中心延伸超过突片70的第一部分72达额外0.020英寸(0.0508厘米)。

由于突片70未直接接触电机定子26的末端27，冷却流可通过流动穿过由各突片70中的凹口80形成的开口而围绕定子26的护铁经过。因此，通过施加电流至电机定子26而产生的热将被更快速地消散，因此改进冲压空气风机总成10的性能和寿命。

虽然已仅结合有限数量的实施方案详细描述本发明，但是应易于了解本发明不限于这些所公开的实施方案。而是，本发明可被修改以并入任意数量的目前为止未描述但是与本发明的精神和范畴一致的变化、变更、替代或等效配置。此外，虽然已描述本发明的各种实施方案，但是应了解本发明的方面可仅包括一些所描述的实施方案。因此，本发明不应被视为受限于上述描述，而是仅受限于随附权利要求的范围。

Claims (15)

1.一种被构造来收纳冲压空气风机总成的电机定子的风机外壳，所述外壳包括：

具有至少一个突片的凸缘，所述至少一个突片包括从所述凸缘大致垂直延伸的第一部分和大致平行于所述凸缘延伸的第二部分以及在所述第一部分与所述第二部分之间的交叉处由斜面和曲面形成的凹口，其中所述第二部分被延长且延伸超过所述第一部分的前表面达大约0.020英寸(0.0508厘米)。

2.根据权利要求2所述的风机外壳，其中邻近所述凹口的所述突片的所述第二部分与同所述风机外壳的螺栓凸缘对齐的基准相距大约0.250英寸(0.635厘米)的距离。

3.根据权利要求1所述的风机外壳，其中所述凹口的所述斜面从所述突片的所述第一部分的所述前表面按至少45度的角度延伸。

4.根据权利要求1所述的风机外壳，其中所述曲面具有大约0.020英寸(0.0508厘米)的半径。

5.根据权利要求1所述的风机外壳，其中所述斜面垂直于所述第一部分的所述前表面延伸的所述距离是大约0.035英寸±0.005英寸(0.089厘米±0.0127厘米)。

6.根据权利要求1所述的风机外壳，其中所述突片的所述第一部分与所述凸缘一体形成。

7.根据权利要求1所述的风机外壳，其中所述突片的所述第一部分的所述前表面与所述凸缘的内表面实质上对齐。

8.一种冲压空气风机总成，其包括：

风机外壳，其包括具有至少一个突片的凸缘，所述至少一个突片包括从所述凸缘大致垂直延伸的第一部分、大致平行于所述凸缘延伸的第二部分和在所述第一部分与所述第二部分之间的交叉处由斜面和曲面形成的凹口，所述凹口被定位邻近所述电机的末端，其中所述第二部分被延长且延伸超过所述第一部分的前表面达大约0.020英寸(0.0508厘米)；和

电机定子，所述电机定子定位在所述风机外壳内使得所述电机定子的末端定位在所述至少一个突片的所述凹口内。

9.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中邻近所述凹口的所述突片的所述第二部分与同所述风机外壳的螺栓凸缘对齐的基准相距大约0.250英寸(0.635厘米)的距离。

10.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述凹口的所述斜面从所述突片的所述第一部分的所述前表面按至少45度的角度延伸。

11.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述曲面具有大约0.020英寸(0.0508厘米)的半径。

12.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述斜面垂直于所述第一部分的所述前表面延伸的所述距离是大约0.035英寸±0.005英寸(0.089厘米±0.0127厘米)。

13.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述突片的所述第一部分与所述凸缘一体形成。

14.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述突片的所述第一部分的所述前表面与所述凸缘的内表面实质上对齐。

15.根据权利要求8所述的冲压空气风机总成，其中所述风机外壳包括围绕所述凸缘的圆周等距间隔的4个突片。