CN113014051A - 风扇驱动组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种对旋风扇驱动组件，包括：第一叶轮；第一马达，其包括内转子，外定子和将内转子和第一叶轮连接的驱动轴，所述第一马达布置成使第一叶轮沿第一方向旋转；第二叶轮；和第二马达，其包括内定子和连接至第二叶轮的外转子，第二马达布置成使第二叶轮沿与第一方向相反的第二方向旋转，其中，第一和第二马达同轴布置，并且其中，第二马达布置在第一叶轮和第一马达之间，并且第二马达的内定子包括孔，第一马达的驱动轴穿过所述孔。

Description

风扇驱动组件

技术领域

本发明涉及对旋风扇驱动组件，并且涉及一种包括对旋风扇驱动组件的风扇组件。

背景技术

常规的家用风扇通常包括叶轮以及用于旋转叶轮以产生气流的风扇驱动组件，叶轮包括安装成可绕轴线旋转的一组叶片。气流的运动和循环产生微风，结果，用户会通过对流和蒸发散发热量，从而获得冷却效果。叶轮叶片的旋转在流过叶轮的空气方向上施加切向或旋转分量。这不仅减少了通过风扇的质量流量并增加了能量损失，而且还施加了作用在风扇上的扭矩或转向力。众所周知，可以通过使用两个同轴的叶轮(通常称为对旋叶轮)以相反的方向旋转来弥补这些缺陷。在这种布置中，下游叶轮的旋转消除了施加到流过上游叶轮的空气的旋转分量，从而使通过风扇的质量流量最大化，并使能量损失最小化。由于对旋的叶轮，作用在风扇上的扭矩也可以有效抵消。然而，对旋的叶轮并未在家用风扇中广泛使用，部分是由于它们的费用，而且还由于与包括单个叶轮的风扇相比占据更多空间的事实。

本发明的目的是基本上减轻与对旋叶轮相关的一些缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种对旋风扇驱动组件，包括：第一叶轮；第一马达，其包括内转子，外定子和将内转子和第一叶轮连接的驱动轴，所述第一马达布置成使第一叶轮沿第一方向旋转；第二叶轮；和第二马达，其包括内定子和连接至第二叶轮的外转子，第二马达布置成使第二叶轮沿与第一方向相反的第二方向旋转，其中，第一和第二马达同轴布置，并且其中，第二马达布置在第一叶轮和第一马达之间，并且第二马达的内定子包括孔，第一马达的驱动轴穿过所述孔。

优选地，第一马达和第二马达轴向间隔开。优选地，第一叶轮与第一马达和第二马达二者同轴地布置。优选地，第二叶轮与第一马达和第二马达二者同轴地布置。

优选地，第二马达是无轴的。优选地，第二叶轮直接连接或安装到第二马达的外转子。优选地，第二叶轮的叶片从第二马达的外转子的外表面向外延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种风扇组件，其包括根据前述方面的对旋风扇驱动组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种对旋驱动组件，包括：第一组叶片；内转马达，用于使第一组叶片沿第一方向旋转，所述内转马达包括内转子、外定子和将内转子和第一组叶片连接的驱动轴；第二组叶片；和无轴外转马达，用于使第二组叶片沿与第一方向相反的第二方向旋转，所述无轴外转马达包括内定子和外转子，所述第二组叶片连接到外转子；其中，所述内转马达和所述无轴外转马达同轴布置，并且其中，所述无轴外转马达布置在所述第一组叶片和所述内转马达之间，并且所述无轴外转马达的内定子包括孔，所述内转马达的驱动轴穿过所述孔。

根据本发明的另一方面，提供了一种对旋风扇驱动组件，包括：第一叶轮；第一马达，其包括内转子，外定子和将内转子和第一叶轮连接的驱动轴，所述第一马达布置成使第一叶轮沿第一方向旋转；第二叶轮；和第二马达，其包括内定子和连接至第二叶轮的外转子，第二马达布置成使第二叶轮沿与第一方向相反的第二方向旋转，其中，第一和第二马达同轴布置，并且其中，第一马达同心地布置在第二马达内，使得第二马达围绕第一马达的周边。

优选地，第二马达的内定子包括用于容纳第一马达的孔，使得第二马达的内定子绕第一马达的外定子周向布置。优选地，第一叶轮与第一马达和第二马达二者同轴地布置。优选地，第二叶轮与第一马达和第二马达二者同轴地布置。

优选地，第二马达是无轴的。优选地，第二叶轮直接连接或安装到第二马达的外转子。优选地，第二叶轮的叶片从第二马达的外转子的外表面向外延伸。

根据本发明的另一方面，提供了一种风扇组件，其包括根据前述方面的对旋风扇驱动组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种对旋驱动组件，包括：第一组叶片；内转马达，用于使第一组叶片沿第一方向旋转，所述内转马达包括内转子、外定子和将内转子和第一组叶片连接的驱动轴；第二组叶片；和无轴外转马达，用于使第二组叶片沿与第一方向相反的第二方向旋转，所述无轴外转马达包括内定子和外转子，所述第二组叶片连接到外转子；其中，所述内转马达和所述无轴外转马达同轴布置，并且其中，内转马达同心地布置在无轴外转马达内，使得外转马达围绕内转马达的周边。

优选地，无轴外转马达的内定子包括用于接收内转马达的孔，使得无轴外转马达的内定子绕内转马达的外定子周向布置。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述和其他方面，请参考以下说明，该说明将与附图结合使用，其中：

图1是根据本发明实施例的包括对旋风扇驱动组件的风扇组件的剖视图；和，

图2是根据本发明的另一实施例的包括对旋风扇驱动组件的风扇组件的剖视图。

在附图中，相同的附图标记在适当的地方指示相应的部分。

具体实施方式

现在将描述本发明的特定实施例，其中将详细讨论许多特征，以便提供对如所附权利要求中所限定的发明构思的透彻理解。然而，对于读者来说显而易见的是，可以在没有特定细节的情况下实施本发明，并且在某些情况下，为了不使发明构思不清楚，没有详细描述公知的方法，技术和结构。

如所附权利要求书所限定的，本发明构思旨在覆盖包括同轴马达装置的对旋风扇驱动组件，与已知的对旋风扇驱动组件相比，其使得能够减小组件占据的空间。

图1示出了根据本发明实施例的包括对旋风扇驱动组件4的风扇组件2。风扇组件2包括主壳体6，该主壳体形成导管8，该导管限定了延伸穿过风扇组件2的环形空气流动路径10。导管8包括：第一端，其限定环形空气入口12，驱动组件4被配置成通过该环形空气入口122将空气吸入到导管8中；以及第二端，其与第一端相对并限定环形空气出口16，在环形空气出口处，已经由驱动组件4处理的空气从导管8泵出。风扇驱动组件4然后包括邻近空气入口12布置的第一叶轮14和邻近空气出口16布置的第二叶轮18。第一叶轮14包括用于将到来的空气引向环形空气入口12的盖19。导管8与驱动组件4对准，使得其纵向轴线与对旋风扇驱动组件4的旋转轴线20共线。

第一和第二叶轮14、18是混流叶轮，每个叶轮包括大致锥形毂22，连接到锥形毂22的多个弯曲的叶轮叶片24，和连接到叶轮叶片24以便围绕锥形毂22和叶轮叶片24的环形护罩26。叶轮叶片24优选地与锥形毂22一体，锥形毂22优选地由塑料材料形成。

环形空气流动路径10由主壳体6的外壁30的内侧和锥形毂22的径向外侧32以及位于第二叶轮18附近并且围绕第一马达38周向延伸的主壳体的内壁36的径向外侧34限定。

对旋风扇驱动组件4包括同轴地安装在驱动轴42上的第一马达38和第二马达40，以及用于向第一马达38和第二马达40供应电力的电力电缆(未示出)。第一马达38和第二马达40可以是具有独立可变速度的无刷DC电马达，其由控制电路(未示出)控制。这样的电马达和控制电路对于本领域技术人员将是熟悉的，因此将不作进一步详细讨论。第一马达38和第二马达40的速度可以被独立地控制的事实意味着，可以建立最安静的工作点，这与单个马达齿轮对旋风扇驱动组件不同，后者在叶轮之间提供了固定的功率分配。驱动轴42构造成绕旋转轴线20旋转，并且通过第一，第二和第三轴承44、46、48可旋转地支撑在主壳体6内。

第一马达38是内转马达，其包括：围绕内转子组件52的外定子组件50，内转子组件52构造成相对于外定子组件50旋转；以及驱动轴42，其在其端部之一附近紧固至内转子组件52。外定子组件50包括鼓或钟形壳体54和紧固到钟形壳体的开口端的径向安装板56。钟形壳体54通过周向联接件57固定到主壳体6的后壁55的内侧，周向联接件57与旋转轴线20同心地对准。后壁55的外侧承载定子盖59，定子盖59的形状设计成使主壳体6的内壁36的外侧34连续，以确保空气从环形空气出口16平稳地流出。第一轴承44位于驱动轴42与径向安装板56之间，以将外定子组件50与驱动轴42可旋转地隔离。驱动轴42从第一马达38向外延伸，并与第一叶轮14连接，以将内转子组件52的旋转传递到第一叶轮14，第一叶轮14构造成绕旋转轴线20沿第一方向旋转，例如，沿第一叶轮14的叶轮叶片24弯曲的方向。

第二马达40是外转马达，其包括保持在外转子组件60内的内定子组件58，外转子组件60构造成相对于内定子组件58旋转。第二马达40是“无轴的”，从而不同于第一马达38，第二马达40的转子组件60不构造成驱动驱动轴以便将旋转传递到叶轮。内定子组件58包括细长套筒62，细长套筒62限定同心孔64，第一马达38的驱动轴42穿过该同心孔，从而第二马达40被布置在第一叶轮14和第一马达38之间。细长套筒62的靠近第一马达38的钟形壳体54的一端包括紧固到第一马达38的钟形壳体54的凸缘66，其连接第一马达38的外定子组件50和第二马达40的内定子组件58。这种布置避免了需要单独的结构来支撑第一马达38的外定子组件50和第二马达40的内定子组件58，这将增加对旋风扇驱动组件4所占据的空间。细长套筒62的另一端包括变窄的环部分68。第二轴承46和第三轴承48设置在驱动轴42与变窄的环部分68的内径向侧和凸缘66之间，以使第二马达40与驱动轴42可旋转地隔离。外转子组件60包括鼓或钟形壳体70，其通过第四轴承72可旋转地支撑在内定子组件58的变窄的环部分68的外径向侧。第二叶轮18的锥形毂22经由钟形壳体70直接连接或安装到外转子组件60，使得外转子组件60的旋转驱动第二叶轮18绕旋转轴线20沿第二方向旋转，与第一叶轮14构造成旋转的第一方向相反。

图2示出了根据本发明另一实施例的包括对旋风扇驱动组件4的风扇组件2。该实施例的风扇组件2与图1所示的组件类似，在于其包括主壳体6，该主壳体形成导管8，该导管限定了延伸穿过风扇组件2的环形空气流动路径10。导管8包括：第一端，其限定环形空气入口12，驱动组件4被配置成通过该环形空气入口122将空气吸入到导管8中；以及第二端，其与第一端相对并限定环形空气出口16，在环形空气出口处，已经由驱动组件4处理的空气从导管8泵出。风扇驱动组件4然后包括邻近空气入口12布置的第一叶轮14和邻近空气出口16布置的第二叶轮18。第一叶轮14包括用于将进入的空气朝向环形空气入口12引导的盖19。导管8可以与驱动组件4对准，使得其纵向轴线与对旋风扇驱动组件4的旋转轴线20共线。

第一和第二叶轮14、18是混流叶轮，每个叶轮包括大致锥形毂22，连接到锥形毂22的多个弯曲的叶轮叶片24，和连接到叶轮叶片24以便围绕锥形毂22和叶轮叶片24的环形护罩26。叶轮叶片24优选地与锥形毂22一体，锥形毂22优选地由塑料材料形成。

环形空气流动路径10由主壳体6的外壁30的内侧和锥形毂22的径向外侧32以及主壳体的位于第二叶轮18附近的内壁36的径向外侧34限定。

对旋风扇驱动组件4包括：第一马达38和第二马达40，其在该实施例中同轴地围绕限定旋转轴线驱动轴42安装；以及用于向第一马达38和第二马达40供应电力的电力电缆(未示出)。驱动轴42通过第一，第二和第三轴承44、46、48支撑在主壳体6内。与先前实施例一样，第一马达38和第二马达40可以是具有独立可变速度的无刷DC电马达，其由控制电路(未示出)控制。

第一马达38是内转马达，其包括：围绕内转子组件52的外定子组件50，内转子组件52构造成相对于外定子组件50旋转；以及驱动轴42，其紧固至内转子组件52。外定子组件50包括鼓或钟形壳体54，其通过第一轴承44和第二轴承46与驱动轴42可旋转地隔离，从而使得外定子组件50与驱动轴42可旋转地隔离。钟形壳体54通过周向联接件57固定到主壳体6的后壁55的内侧，周向联接件57与旋转轴线20同心地对准。后壁55的外侧承载定子盖59，定子盖59的形状设计成使主壳体6的内壁36的外侧34连续，以确保空气从环形空气出口16中平稳地流出。驱动轴42从第一马达38向外延伸，并与第一叶轮14连接，以将内转子组件52的旋转传递到第一叶轮14，第一叶轮14构造成绕旋转轴线20沿第一方向旋转，例如，沿第一叶轮14的叶轮叶片24弯曲的方向。

第二马达40是外转马达，其包括保持在外转子组件60内的内定子组件58，外转子组件60构造成相对于内定子组件58旋转。第二马达40是“无轴的”，从而不同于第一马达38，第二马达40的转子组件60不构造成驱动驱动轴以便将旋转传递到叶轮。在该实施例中，内定子组件58限定同心孔，第一马达38保持在同心孔中，使得第一马达38同心地布置在第二马达40内。即，第二马达40围绕第一马达38的圆周/外围。具体地，第二马达40的内定子组件58围绕第一马达38的外定子组件50周向布置。在这种布置中，第二马达40的内定子组件58可以直接或间接地连接至第一马达38的钟形壳体54的外径向表面。外转子组件60包括鼓或钟形壳体70，其由第三轴承48支撑在驱动轴42上，以使第二马达40与驱动轴42可旋转地隔离。第二叶轮18的锥形毂22经由钟形壳体70直接连接或安装到外转子组件60，使得外转子组件60的旋转驱动第二叶轮18绕旋转轴线20沿第二方向旋转，与第一叶轮14旋转的第一方向相反。通过将第一马达38同心地布置在第二马达40内，意味着第二马达40不需要直接支撑在驱动轴42上。与图1的实施例相比，这继而意味着驱动轴42的长度可以缩短，这意味着对旋风扇驱动组件4在风扇组件2内占据相对较小的空间。

本领域技术人员将认识到，仅通过示例的方式描述了本发明，并且在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以采用各种替代方法或修改。例如，在上述两个实施例中，第二叶轮18的锥形毂22通过钟形壳体70连接到第二马达40的外转子组件60。然而，设想了其中不需要锥形毂22并且第二叶轮18的多个叶轮叶片24直接从外转子组件60的外径向表面向外延伸的实施例。在这样的实施例中，外径向表面可以由外转子组件60的钟形壳体70限定。此外，在上述实施例中，对旋的第一和第二叶轮14、18起到将空气泵送通过环形空气流动路径10的作用，但是本领域技术人员将理解，将空气泵送通过环形空气流动路径10的这种功能也可以通过各自具有多个叶片的对旋的螺旋桨来执行。

在所有实施例中，作为内转马达的第一马达38布置成驱动第一叶轮14的旋转，该第一叶轮14是对旋风扇驱动组件4的前叶轮。这种布置是有利的，因为从空气动力学的角度来看，与后叶轮相比，对旋风扇布置中的前叶轮需要更大的功率和转速，并且与外转马达相比，内转马达能够产生更高的转速，因此效率更高。

此外，上述实施例均涉及用于驱动风扇的对旋驱动组件，因此包括第一对旋叶轮和第二对旋叶轮，其中，叶轮是被设计为使流体运动的机器的旋转部件。然而，本领域技术人员将理解，上述对旋驱动组件可同样地用于驱动对旋螺旋桨以产生推力。

已经参考本发明的特定实施例描述了根据本发明的风扇驱动组件，以便示出操作原理。因此，以上描述是通过图示和方向性参考(包括：上部，下部，向上，向下，左，右，向左，向右，顶，底，侧，上，下，前，中，后，垂直，水平，高度，深度宽度等)以及具有隐含方位的任何其他术语仅指代附图中所示特征的方位。除非在所附权利要求书中特别提出，否则不应将它们理解为要求或限制，特别是关于本发明的位置，方向或用途。连接参考(例如，附接，联接，连接，接合，固定等)将被广义地解释，并且可包括元件的连接之间的中间构件以及元件之间的相对运动。这样，除非在所附权利要求中特别提出，否则连接参考不必推断两个元件直接连接并且彼此成固定关系。

Claims (6)

1.一种对旋风扇驱动组件，包括：

第一叶轮；

第一马达，其包括内转子组件、外定子组件以及连接内转子组件和第一叶轮的驱动轴，所述第一马达布置成使第一叶轮沿第一方向旋转；

第二叶轮；和

第二马达，其包括内定子组件和连接至第二叶轮的外转子组件，第二马达布置成使第二叶轮沿与第一方向相反的第二方向旋转，

其中，第一马达和第二马达同轴布置，并且其中，第二马达布置在第一叶轮和第一马达之间，并且第二马达的内定子组件包括孔，第一马达的驱动轴穿过所述孔。

2.根据权利要求1所述的对旋风扇驱动组件，其中，所述第二马达是无轴的。

3.根据权利要求1或2所述的对旋风扇驱动组件，其中，所述第二叶轮直接连接到所述第二马达的外转子组件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的对旋风扇驱动组件，其中，所述第二叶轮的叶片从所述第二马达的外转子组件的外表面向外延伸。

5.一种风扇组件，包括根据权利要求1至4中任一项所述的对旋风扇驱动组件。

6.一种对旋风扇驱动组件，包括：

第一组叶片；

内转马达，用于使第一组叶片沿第一方向旋转，所述内转马达包括内转子组件(52)、外定子组件以及连接内转子组件和第一组叶片的驱动轴；

第二组叶片；和

无轴外转马达，用于使第二组叶片沿与第一方向相反的第二方向旋转，所述无轴外转马达包括内定子组件和外转子组件，所述第二组叶片连接到外转子组件；

其中，所述内转马达和所述无轴外转马达同轴布置，并且其中，所述无轴外转马达布置在所述第一组叶片和所述内转马达之间，并且所述无轴外转马达的内定子组件包括孔，所述内转马达的轴穿过所述孔。

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