CN113007133A - 风扇及散热模块、车辆 - Google Patents

风扇及散热模块、车辆 Download PDF

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李海新
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Abstract

本公开涉及一种风扇及散热模块、车辆，该风扇包括：风扇本体，所述风扇本体形成为柱状腔体；多个扇叶，所述多个扇叶沿所述风扇本体的周向间隔布置，并且每个所述扇叶与所述风扇本体枢转连接；电磁驱动装置和复位弹簧，所述电磁驱动装置设置在所述风扇本体内部，并与所述扇叶偏心抵接，所述复位弹簧与所述电磁驱动装置相连，当所述电磁驱动装置通电时，所述电磁驱动装置驱动所述扇叶沿正向枢转，当所述电磁驱动装置断电时，所述复位弹簧驱动所述扇叶沿反向枢转，从而调节所述风扇产生的风特性。本公开通过电磁驱动装置和复位弹簧调节扇叶的偏转角度，能够改变风扇的风量和风向等性质，从而调节所述风扇产生的风特性。

Description

风扇及散热模块、车辆
技术领域
本公开涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种风扇及散热模块、车辆。
背景技术
根据国家第六阶段机动车污染物排放标准，目前研发的国六车辆配置的发动机的散热量相对于国五车辆的发动机的散热量显著增加，因此为确保发动机的热平衡要求，对发动机的散热模块提出了更高的要求。发动机的冷却系统多采用轴流式风扇，即风扇旋转时，空气沿着风扇旋转轴的轴线方向流动，为充分利用车辆行驶时的迎风速度，车用发动机风扇都采用吸风模式。但是吸风模式容易吸入车外的杂物(灰尘、蚊虫或其他物质)，长时间累积后会导致散热器被杂物堵塞，降低散热器的冷却效果。
目前通常会在散热模块的前方设置防尘网，但是为了保证散热模块的通风性，防尘网不能过密，这样仅能起到缓解杂物进入的速度，并不能从根本上解决散热器堵塞的问题。
发明内容
本公开的目的是提供一种风扇及散热模块、车辆，该风扇能够调节扇叶的偏转角度，从而调节风扇产生的风向、风量等特性。
为了实现上述目的，本公开提供一种风扇，包括：风扇本体，所述风扇本体形成为柱状腔体；多个扇叶，所述多个扇叶沿所述风扇本体的周向间隔布置，并且每个所述扇叶与所述风扇本体枢转连接；电磁驱动装置和复位弹簧，所述电磁驱动装置设置在所述风扇本体内部，并与所述扇叶偏心抵接，所述复位弹簧与所述电磁驱动装置相连，当所述电磁驱动装置通电时，所述电磁驱动装置驱动所述扇叶沿正向枢转，当所述电磁驱动装置断电时，所述复位弹簧驱动所述扇叶沿反向枢转，从而调节所述风扇产生的风特性。
可选地，所述电磁驱动装置包括伸缩套筒、第一线圈和第一磁体，所述伸缩套筒沿所述风扇本体的轴向布置并具有筒状的固定部和筒状的活动部，所述固定部固定在所述风扇本体上，所述活动部轴向可移动地套设在所述固定部上，所述第一线圈固定在所述固定部上，所述第一磁体固定在所述活动部上，当所述第一线圈通电时，所述第一线圈与所述第一磁体之间产生沿轴向的磁吸附力。
可选地，所述复位弹簧设置在所述伸缩套筒内并与所述第一线圈同轴设置，所述固定部的内端面上设置有限位槽，所述复位弹簧的一端卡嵌在所述限位槽中，另一端与所述活动部的内端面相连。
可选地，所述固定部具有位于所述风扇本体外侧的外段和位于所述风扇本体内侧的内段，所述内段用于与所述活动部滑动配合，所述外段上还形成有接线接口，用于连接外部电源线。
可选地，所述接线接口还包括电滑环，所述电滑环包括定子部分和转子部分，所述转子部分固定在所述风扇本体上并与所述第一线圈电连接，所述定子部分形成有所述接线接口。
可选地，所述扇叶包括枢转轴、第二磁体，所述枢转轴沿所述风扇本体的径向与所述风扇本体枢转连接，所述第二磁体偏心固定在所述枢转轴位于所述风扇本体内侧的一端，所述电磁驱动装置包括第二线圈，所述第二线圈与所述第二磁体抵接，当所述第二线圈通电时，所述第二线圈与所述第二磁体之间产生磁吸附力。
可选地，所述电磁驱动装置包括伸缩套筒，所述伸缩套筒沿所述风扇本体的轴向布置并具有筒状的固定部和筒状的活动部，所述活动部的外侧壁上形成有环状凸缘，所述第二线圈固定在所述环状凸缘上。
可选地，所述扇叶还包括转盘，所述转盘固定在所述枢转轴上，所述转盘的直径大于所述枢转轴的直径，所述第二磁体固定在所述转盘的边缘。
本公开的另一方面还提供一种散热模块，包括散热器和如上所述的风扇。
本公开的又一方面还提供一种车辆，所述车辆包括如上所述的散热模块。
通过上述技术方案，风扇本体在外部电机的带动下能够围绕自身的轴线旋转，这时风扇本体上的扇叶也会围绕风扇本体的轴线转动，从而使扇叶附近的空气流动而产生风。由于风扇的风量、风向和扇叶相对于风扇本体的偏转角度息息相关，因此，本公开通过电磁驱动装置和复位弹簧调节扇叶的偏转角度，能够改变风扇的风量和风向等性质，从而调节所述风扇产生的风特性。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一种实施例中的风扇的结构示意图；
图2是本公开一种实施例中的风扇的侧视图，其中，扇叶处于吸风状态；
图3是本公开一种实施例中的风扇的侧视图，其中，扇叶处于吹风状态；
图4是本公开一种实施例中的风扇的纵向剖视图，其中，扇叶处于吸风状态；
图5是本公开一种实施例中的风扇的纵向剖视图，其中，扇叶处于吹风状态；
图6是本公开一种实施例中的风扇的斜切剖视图，其中，扇叶处于吸风状态；
图7是本公开一种实施例中的风扇的斜切剖视图，其中，扇叶处于吹风状态；
图8是本公开一种实施例中的风扇的纵向剖开的轴测图，其中，扇叶处于吹风状态。
附图标记说明
1、风扇本体；11、限位柱；12、安装孔；13、侧壁；14、第一端盖；15、第二端盖；2、扇叶；21、枢转轴；22、第二磁体；23、转盘；24、叶片；3、电磁驱动装置；31、第一线圈；33、固定部；331、限位槽；332、接线接口；34、活动部；341、环状凸缘；35、第二线圈；4、复位弹簧；X、正向；Y、反向。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”则是指相应部件或结构的轮廓的内外。所使用的术语如“第一”“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。
本公开实施例提供一种风扇，该风扇可以应用在车辆的散热模块中、空调的吹风系统中、或者家用风扇等各个领域，本公开对此不作限制。如图1至图8所示，该风扇包括风扇本体1、多个扇叶2、电磁驱动装置3和复位弹簧4。其中：
风扇本体1是用于安装并带动扇叶2旋转的中心结构，本公开的风扇本体1可以形成为柱状腔体，例如圆柱或棱柱等，但不仅限于此。
多个扇叶2沿风扇本体1的周向间隔布置，并且每个扇叶2与风扇本体1枢转连接，其中，扇叶2的数目、大小和形状不作限定。
电磁驱动装置3和复位弹簧4，电磁驱动装置3设置在风扇本体1内部，并与扇叶2偏心抵接，复位弹簧4与电磁驱动装置3相连，当电磁驱动装置3通电时，电磁驱动装置3驱动扇叶2沿正向X枢转，当电磁驱动装置3断电时，复位弹簧4驱动扇叶2沿反向Y枢转，从而调节所述风扇产生的风特性。其中，正向枢转是指沿图2中箭头X所示的方向枢转，反向枢转是指沿图3中箭头Y所示的方向枢转。
根据上述结构，风扇本体1在外部电机的带动下能够围绕自身的轴线旋转，这时风扇本体1上的扇叶2也会围绕风扇本体1的轴线转动，从而使扇叶2附近的空气流动而产生风。由于风扇的风量、风向和扇叶2相对于风扇本体1的偏转角度息息相关，因此，本公开通过电磁驱动装置3和复位弹簧4调节扇叶2的偏转角度，能够改变风扇的风量和风向等性质，从而调节所述风扇产生的风特性。
其中，风扇产生的风特征包括风向、风量等参数，例如图2所示，当扇叶2的偏转角度为α时，此时风扇为吸风状态，并具有最大吸风量，再例如如图3所示，当扇叶2的偏转角度为β时，此时风扇为吹风状态，并具有最大吹风量，当扇叶2从具有最大吸风量的状态沿正向X逐渐枢转至具有最大吹风量的状态的过程中，吸风量逐渐减小至零，并改变风向为吹风状态，风量再逐渐增加至最大吹风量；同样的，当扇叶2从具有最大吹风量的状态沿反向Y逐渐枢转至具有最大吸风量的状态的过程中，吹风量逐渐减小至零，并改变风向为吸风状态，风量再逐渐增加至最大吸风量。
根据上述技术方案，本公开中的风扇可以具有多种工作模式，例如吸风状态、吹风状态，并且可以根据需要改变吹风状态和吸风状态下的风量等风特性参数，能够最大程度的满足用户不同的使用需求。通过对电磁驱动装置3通电，即可正向枢转扇叶2，断电后能够在复位弹簧4的弹性力作用下反向枢转扇叶2，控制过程简单，使得该风扇结构的应用范围更加广泛。
在本公开的一种示例性应用场景中，由于相关技术中的风扇一般布置在散热器的后方，并始终处于吸风状态，容易累积车外的杂质造成散热器堵塞等问题。这里，本公开实施例提供的风扇可以应用于发动机的散热模块中，可以每间隔一段时间对电磁驱动装置3进行通电，使风扇在电磁驱动装置3的作用下由吸风状态转变为吹风状态，从而将散热模块中的杂物再吹出车外，以避免堵塞，保证散热模块良好的散热性能。
下面将结合附图1至图8详细描述本公开实施例提供的风扇的具体结构，需说明的是，在不冲突的情况下，以下特征可以进行任意合理的组合，其组合、变型形式均落在本公开的保护范围内。
具体地，如图4至图8所示，电磁驱动装置3包括伸缩套筒、第一线圈31和第一磁体(图中未示出)，伸缩套筒沿风扇本体1的轴向布置并具有筒状的固定部33和筒状的活动部34，固定部33固定在风扇本体1上，活动部34轴向可移动地套设在固定部33上，第一线圈31固定在固定部33上，第一磁体固定在活动部34上，当第一线圈31通电时，第一线圈31与第一磁体之间产生沿轴向的磁吸附力。
根据电磁驱动装置3的结构，当风扇处于吸风状态时，伸缩套筒处于伸长状态，此时对第一线圈31通电，使得第一线圈31产生磁场，并对位于活动部34上的第一磁体产生磁吸附力，带动活动部34沿轴向移动，伸缩套筒缩短，从而驱动扇叶2逐渐枢转至吹风状态。该电磁驱动装置3传动部件少，整体结构简单。
这里需注意的是，第一线圈31的通电电流大小影响着产生的次吸附力的大小，因此，可以通过调节通电电流的大小实现对风扇风量的调节。
此外，本公开还通过上述复位弹簧4将风扇由吹风状态转变为吸风状态，在本公开的一种示例中，如图6所示，复位弹簧4设置在伸缩套筒内并与第一线圈31同轴设置，固定部33的内端面上设置有限位槽331，复位弹簧4的一端卡嵌在限位槽331中，另一端与活动部34的内端面相连。当风扇处于吸风状态时，复位弹簧4处于自然长度，当电磁驱动装置3通电后，伸缩套筒缩短，复位弹簧4被压缩，当电磁驱动装置3断电后，第一线圈31与第一磁体之间的磁吸附力也相应消失，复位弹簧4在弹性恢复力的作用下推动伸缩套筒的活动部34轴向移动，使伸缩套筒伸长，从而推动扇叶2枢转，并最终保持在吸风状态。通过复位弹簧4就可以将风扇由吹风状态复位为吸风状态，能耗少，成本低廉。
在本公开的另一种示例中，复位弹簧4也可以为多个，并且沿伸缩套筒的外周面间隔设置，例如在活动部34的外侧面形成有凸起，复位弹簧4的一端与该凸起相连，另一端与风扇本体1的端面的内侧抵接。或者，在本公开的又一种实施方式中，复位弹簧4为一个并且套设在伸缩套筒的外部同轴设置，以推动活动部34相对于固定部33伸缩。只要复位弹簧4能够实现对伸缩套筒复位，其任意的布置方式均落入本公开的保护范围内。
如图4和图5所示，伸缩套筒的固定部33具有位于风扇本体1外侧的外段和位于风扇本体1内侧的内段，内段用于与活动部34滑动配合，由于伸缩套筒主要用于带动扇叶2转动，伸缩套筒的轴向伸缩量需要控制在合理的范围内，以防止伸缩套筒与扇叶2分离，从而无法带动其旋转，因此，活动部34沿固定部33的轴向位移量也相对较小，因此，可以将固定部33的外段设置在风扇本体1的外侧，以使得风扇本体1的结构更小型化。
此外，外段上还可以形成有接线接口332，用于连接外部电源线以给伸缩套筒内的第一线圈31通电。
在本公开的实施例中，由于风扇本体1会绕其本身轴线转动，当外部电源线插接在接线接口332上之后，为了防止外部电源线旋转缠绕，接线接口332还包括电滑环(图中未示出)，电滑环包括定子部分和转子部分，转子部分固定在风扇本体1上并与第一线圈31电连接，定子部分形成有接线接口332，用于与外部电源线连接，这样，当风扇本体1旋转时，外部电源线就无需随其旋转，保证了电源线的安全性和使用寿命。
本公开的伸缩套筒可以通过各种连接机构与扇叶2相连。在一种示例中，如图5和图7所示，扇叶2包括枢转轴21、第二磁体22，枢转轴21沿风扇本体1的径向与风扇本体1枢转连接，第二磁体22偏心固定在枢转轴21位于风扇本体1内侧的一端，电磁驱动装置3包括第二线圈35，第二线圈35与第二磁体22抵接，当第二线圈35通电时，第二线圈35与第二磁体22之间产生磁吸附力，使得第二磁体22随着第二线圈35移动，从而带动扇叶2枢转。
这里，第一线圈31和第二线圈35之间可以通过导线电连接，当第一线圈31通电时，第二线圈35也同时通电，此时，第一线圈31与第一磁体之间产生磁吸附力，使得伸缩套筒缩短，而第二线圈35与第二磁体22之间也产生磁吸附力，使得第二线圈35带动第二磁体22移动，从而带动扇叶2沿正向X枢转，风扇由吸风状态转换为吹风状态。当第一线圈31和第二线圈35断电时，在复位弹簧4的弹性恢复力的作用下，第二线圈35与第二磁体22之间即使没有磁吸附力，活动部34也能够推动第二磁体22沿反向Y枢转，使风扇由吹风状态转换为吸风状态。
上述伸缩套筒和扇叶2之间的第二线圈35和第二磁体22整体结构简单，控制灵活。此外，在本公开其他实施方式中，也可以在扇叶2的枢转轴21和伸缩套筒之间设置曲柄摇杆机构、或凸轮机构等传动结构，以将伸缩套筒的直线运动转换为扇叶2的转动，本公开对此不作限制。
此外，如图6和图8所示，活动部34的外侧壁上形成有环状凸缘341，第二线圈35固定在环状凸缘341上，以便于安装第二线圈35。并且，通过环状凸缘341来安装第二线圈35，伸缩套筒的直径就不会受到扇叶2枢转轴21内端长度的限制，因此无需将伸缩套筒的直径设计得过大，以便于复位弹簧4尽量贴合在伸缩套筒的内周壁上设置，提高复位弹簧4的稳定性。
在本公开实施例中，如图7和图8所示，扇叶2还包括转盘23，转盘23固定在枢转轴21上，转盘23的直径大于枢转轴21的直径，第二磁体22固定在转盘23的边缘，转盘23能够增加第二磁体22旋转的偏心力臂，使得第二线圈35推动第二磁体22转动时更省力。
如图5和图8所示，风扇本体1包括多个限位柱11，限位柱11沿风扇本体1的周向间隔布置，限位柱11的一端与风扇本体1的内侧壁固定，另一端与活动部34的外侧壁滑动连接。限位柱11用于支撑伸缩套筒，使伸缩套筒保持在风扇本体1中，并与风扇本体1保持在同一轴线上，便于同时调节多个扇叶2。此外，限位柱11与活动部34的外侧壁滑动连接，能够对活动部起到导向作用，使活动部沿轴向平稳滑动。
如图1至图3所示，为了便于安装风扇本体1的内部结构，风扇本体1包括侧壁13、第一端盖14和第二端盖15，侧壁13形成有圆筒状，其两端形成有沿径向向内的法兰盘(图中未示出)；第一端盖14形成为片状，其中心开设有允许伸缩套筒的固定部33伸出的通孔，该通孔周围还开设有多个安装孔12，该安装孔12通过紧固件与法兰盘可拆卸的配合；第二端盖15也形成为片状，并且也开设有与侧壁13的另一端相适配的安装孔，以通过紧固件可拆卸地配合。
本公开的另一实施例还提供一种散热模块，该散热模块包括散热器和如上所述的风扇。当散热模块在散热过程中，风扇为吸风状态，驾乘人员根据需要可定期给风扇通电，使其由吸风状态改变为吹风状态，从而将积聚在散热器上的杂质吹出车外，保证散热器的透风性，从而提高散热效率。
此外，本公开的又一实施例还提供一种车辆，该车辆包括上述的散热模块。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种风扇，其特征在于，包括：
风扇本体(1)，所述风扇本体(1)形成为柱状腔体；
多个扇叶(2)，所述多个扇叶(2)沿所述风扇本体(1)的周向间隔布置，并且每个所述扇叶(2)与所述风扇本体(1)枢转连接；
电磁驱动装置(3)和复位弹簧(4)，所述电磁驱动装置(3)设置在所述风扇本体(1)内部，并与所述扇叶(2)偏心抵接，所述复位弹簧(4)与所述电磁驱动装置(3)相连，当所述电磁驱动装置(3)通电时，所述电磁驱动装置(3)驱动所述扇叶(2)沿正向(X)枢转，当所述电磁驱动装置(3)断电时，所述复位弹簧(4)驱动所述扇叶(2)沿反向(Y)枢转，从而调节所述风扇产生的风特性。
2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述电磁驱动装置(3)包括伸缩套筒、第一线圈(31)和第一磁体，所述伸缩套筒沿所述风扇本体(1)的轴向布置并具有筒状的固定部(33)和筒状的活动部(34)，所述固定部(33)固定在所述风扇本体(1)上，所述活动部(34)轴向可移动地套设在所述固定部(33)上，所述第一线圈(31)固定在所述固定部(33)上，所述第一磁体固定在所述活动部(34)上，当所述第一线圈(31)通电时，所述第一线圈(31)与所述第一磁体之间产生沿轴向的磁吸附力。
3.根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述复位弹簧(4)设置在所述伸缩套筒内并与所述第一线圈(31)同轴设置，所述固定部(33)的内端面上设置有限位槽(331)，所述复位弹簧(4)的一端卡嵌在所述限位槽(331)中，另一端与所述活动部(34)的内端面相连。
4.根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述固定部(33)具有位于所述风扇本体(1)外侧的外段和位于所述风扇本体(1)内侧的内段，所述内段用于与所述活动部(34)滑动配合，所述外段上还形成有接线接口(332)，用于连接外部电源线。
5.根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述接线接口(332)还包括电滑环，所述电滑环包括定子部分和转子部分，所述转子部分固定在所述风扇本体(1)上并与所述第一线圈(31)电连接，所述定子部分形成有所述接线接口(332)。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的风扇，其特征在于，所述扇叶(2)包括枢转轴(21)、第二磁体(22)，所述枢转轴(21)沿所述风扇本体(1)的径向与所述风扇本体(1)枢转连接，所述第二磁体(22)偏心固定在所述枢转轴(21)位于所述风扇本体(1)内侧的一端，所述电磁驱动装置(3)包括第二线圈(35)，所述第二线圈(35)与所述第二磁体(22)抵接，当所述第二线圈(35)通电时，所述第二线圈(35)与所述第二磁体(22)之间产生磁吸附力。
7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述电磁驱动装置(3)包括伸缩套筒，所述伸缩套筒沿所述风扇本体(1)的轴向布置并具有筒状的固定部(33)和筒状的活动部(34)，所述活动部(34)的外侧壁上形成有环状凸缘(341)，所述第二线圈(35)固定在所述环状凸缘(341)上。
8.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述扇叶(2)还包括转盘(23)，所述转盘(23)固定在所述枢转轴(21)上，所述转盘(23)的直径大于所述枢转轴(21)的直径，所述第二磁体(22)固定在所述转盘(23)的边缘。
9.一种散热模块，其特征在于，包括散热器和如权利要求1-8中任一项所述的风扇。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求9所述的散热模块。
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