CN114294251A - 一种风机系统及应用有该风机系统的吸油烟机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风机系统及应用有该风机系统的吸油烟机，风机系统包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮以及用于驱动叶轮转动的驱动机构，驱动机构为变档变速机构，驱动机构包括主动轴组件，包括电机和至少两个由电机驱动转动的第一运动副构件；从动轴组件，包括从动轴、离合器和至少两个第二运动副构件，从动轴与叶轮连接固定而作为叶轮的转轴，离合器能带动从动轴转动；第一运动副构件和第二运动副构件的数量对应，每个第一运动副构件与相应的第二运动副构件构成一组运动副，各运动副的传动比不相同；离合器能沿着从动轴移动从而与不同的第二运动副构件接合，当离合器与其中一个第二运动副构件接合时，主动轴组件通过相应的运动副驱动离合器转动。

Description

一种风机系统及应用有该风机系统的吸油烟机

技术领域

本发明涉及动力装置，尤其是一种风机系统，以及应用有该风机系统的吸油烟机。

背景技术

吸油烟机已成为现代家庭中不可或缺的厨房家电设备之一。吸油烟机是利用流体动力学原理进行工作，通过安装在吸油烟机内部的离心式风机吸排油烟，并使用滤网过滤部分油脂颗粒。离心式风机包括蜗壳、安装在蜗壳中叶轮及带动叶轮转动的电机。当叶轮旋转时，在风机中心产生负压吸力，将吸油烟机下方的油烟吸入风机，经过风机加速后被蜗壳收集、引导排出室外。

家用吸油烟机一般具有强档与瞬档两个档位，而提供其风量切换的动力就是内部电机，一般多为交流电机。如申请号为201520803334.2的中国专利公开的一种带自动增压功能的油烟机，其包括油烟机外壳，面板，蜗壳，风柜，蜗壳内安装有由电机带动的涡轮，蜗壳上设置有排气管与烟道连接，排气管与烟道间，或是排气管与蜗壳间设置有止回阀，电机与控制系统及设于外壳上的控制面板电联，控制系统上还设置有风压检测器，可根据检测结果自动调节电机转速，电机为交流电机，风压检测器为设置有电机上的电流检测器。

根据交流电机的工作原理，交流电机依靠定子线圈匝数来调节电机输出功率。在相同电压值下，线圈匝数不同的电机性能曲线也不同，同样最高效率点对应的转速也不同。为了满足在不同档位下的风量指标，只将某一档位下电机转速控制在最佳效率区，其它档位转速均偏离最佳效率区。

电机偏离最佳效率区会带来如下的缺点：1、某档位下电机实际转速偏离最佳设计转速，会导致电机效率降低，无用能耗增大；同时还会加剧电机发热，进一步损害电机寿命。2、恒风量电气控制装置价格昂贵，成本高。

此外，目前的吸油烟机用的风机系统，电机内置于风机系统中，由此会占据风机内侧部分风道，影响叶轮做功；并且，电机位于风机系统的辅助进风口，工作中长期与油烟接触导致外壳上凝结大量油污，进而影响电机的正常使用。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术存在的不足，提供一种风机系统，使得不同档位下电机处于最佳效率。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种应用有上述风机系统的吸油烟机。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种风机系统，包括蜗壳、设置在蜗壳内的叶轮以及用于驱动叶轮转动的驱动机构，其特征在于：所述驱动机构为变档变速机构，所述驱动机构包括

主动轴组件，包括电机和至少两个由电机驱动转动的第一运动副构件；

从动轴组件，包括从动轴、离合器和至少两个第二运动副构件，所述从动轴与叶轮连接固定而作为叶轮的转轴，所述离合器能带动从动轴转动；

所述第一运动副构件和第二运动副构件的数量对应，每个第一运动副构件与相应的第二运动副构件构成一组运动副，所述运动副的数量与风机系统的档位数对应，各运动副的传动比不相同；所述离合器能沿着从动轴移动从而与不同的第二运动副构件接合，当离合器与其中一个第二运动副构件接合时，所述主动轴组件通过相应的运动副驱动离合器转动。

为便于支撑从动轴，所述从动轴组件还包括固定在蜗壳外侧的第一支撑架，所述从动轴从第一支撑架穿过，从而第一支撑架能够支撑从动轴。

优选的，所述第一运动副构件和第二运动副构件均为齿轮，所述第二运动副构件套设在从动轴上，每个第二运动副构件与从动轴能相对转动。

为便于实现离合器和齿轮的离合，所述离合器为牙嵌式齿轮，所述牙嵌式齿轮设置在相邻的两个第二运动副构件之间，所述牙嵌式齿轮的轴向两侧设置有凸起的狗牙，每个第二运动副构件上开设有与狗牙配合的嵌槽。

为便于使得第二运动副构件和从动轴相对转动，所述从动轴组件还包括滚动轴承，各第二运动副构件和从动轴之间均设置有滚动轴承，以使得各第二运动副构件和从动轴之间能相对转动。

为便于驱动离合器移动，所述风机系统还包括用于驱动离合器沿从动轴移动的换位组件。

优选的，所述换位组件包括拔叉和换位轴，所述换位轴和从动轴平行设置，所述拨叉套设在换位轴的外周，所述拨叉与换位轴接触的一侧设置有凸包，所述换位轴呈圆柱形而能绕自身轴线移动，所述换位轴的外周形成有向内凹陷的凹槽，所述凹槽沿着换位轴的周向延伸呈环形，所述凹槽在换位轴的轴向上具有至少两个不同的位置，从而使得换位轴转动时，所述拨叉通过凸包与凹槽配合产生轴向上的位移，所述离合器与拨叉活动连接，使得离合器随拨叉移动并能相对拨叉转动。

为便于驱动换位轴转动，所述换位组件还包括第一皮带轮、皮带、第二皮带轮和伺服电机，所述第一皮带轮设置在伺服电机的输出轴上，第二皮带轮设置在换位轴上，所述第一皮带轮和第二皮带轮之间通过绕设皮带而连接。

为便于支撑换位轴，所述换位组件还包括第二支撑架，所述第二支撑架固定在蜗壳的外侧，所述换位轴穿过第二支撑架，从而由第二支撑架支撑换位轴。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种吸油烟机，包括外壳，其特征在于：所述外壳内设置有如上所述的风机系统。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过设置主动轴组件和从动轴组件，可在风机系统档位变化时，切换不同传动比的运动副，从而使叶轮按照设计的转速来运行，使电机效率最大化，风机系统在不同档位下的实际转速达到设计标准，使电机效率保持在最高点附近，减少无用功消耗，降低发热量；电机不再设置在蜗壳内，而是外置，远离油烟主流道，不易受到油脂、水分的侵蚀，提高电机安全性和稳定性，叶轮做功不受外置电机的影响，气流流动顺畅，振动噪声与气动噪声降低；通过机械结构实现转速的调节，稳定性好，成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例的吸油烟机的示意图；

图2为本发明实施例的吸油烟机的剖视图；

图3为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的示意图；

图4为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的剖视图；

图5为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的主动轴组件的分解结构示意图；

图6为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的从动轴组件和换位组件的示意图；

图7为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的从动轴组件和换位组件的剖视图(强档)；

图8为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的从动轴组件的分解结构示意图；

图9为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的从动轴组件的部分分解结构示意图；

图10为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的换位组件的示意图；

图11为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的换位组件的分解结构示意图；

图12为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的换位组件的拨叉的示意图；

图13为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的换位组件的换位轴的示意图；

图14为本发明实施例的吸油烟机的风机系统的从动轴组件和换位组件的剖视图(瞬档)。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，由于本发明所公开的实施例可以按照不同的方向设置，所以这些表示方向的术语只是作为说明而不应视作为限制，比如“上”、“下”并不一定被限定为与重力方向相反或一致的方向。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

参见图1～图4，一种吸油烟机，包括外壳1和设置在外壳1内的风机系统。

风机系统包括蜗壳21、设置在蜗壳21内的叶轮22以及用于驱动叶轮22转动的驱动机构，驱动机构在本实发明中为变档变速机构。驱动机构包括主动轴组件、从动轴组件和换位组件。

参见图4和图5，主动轴组件设置在蜗壳21的外侧，包括第一主动轴齿轮231、第二主动轴齿轮232、电机233和安装支架234，由此电机233可减少因设置在蜗壳21内而受到的油烟的影响。电机233具有与叶轮22的转轴平行的输出轴2331，第一主动轴齿轮231、第二主动轴齿轮232均固定套设在电机233的输出轴2331上，从而能由电机233驱动转动。第一主动轴齿轮231、第二主动轴齿轮232各自与输出轴2331的连接方式可以为花键的形式，第一主动轴齿轮231和第二主动轴齿轮232的尺寸不相同。电机233通过安装支架234与外壳1的内侧壁安装固定。

参见图6～图9，从动轴组件包括第一从动轴齿轮241、第二从动轴齿轮242、从动轴243、第一支撑架244、第一轴套245、牙嵌式齿轮246、第二轴套247以及滚动轴承248。从动轴组件除从动轴243以外的部件位于蜗壳21外侧，从动轴243从蜗壳21外穿入蜗壳21内从而与叶轮22连接固定，从动轴243与叶轮22同轴，从而从动轴243作为叶轮22的转轴，并且从动轴243与主动轴组件的电机233的输出轴2331平行。第一从动轴齿轮241和第二从动轴齿轮242套设在从动轴243上，并且第一从动轴齿轮241与主动轴组件的第一主动轴齿轮231啮合，第二从动轴齿轮242与主动轴组件的第二主动轴齿轮232啮合，第一从动轴齿轮241和第二从动轴齿轮242的尺寸不相同。在本实施例中，第一主动轴齿轮231大于第二主动轴齿轮232，第一从动轴齿轮241小于第二从动轴齿轮242。

第一支撑架244与蜗壳21连接固定，第一支撑架244优选的可呈具有三条分支的放射状。上述的从动轴243从第一支撑架244穿过，从而第一支撑架244能够支撑从动轴243。第一从动轴齿轮241靠近第一支撑架244，而第二从动轴齿轮242远离第一支撑架244。

第一轴套245和第二轴套246均套设在从动轴242上，其中，第一轴套245位于第一从动轴齿轮241和第一支撑架244之间，第二轴套246则穿过第一从动轴齿轮241和第二从动轴齿轮242。滚动轴承248具有两个，其中一个设置在第二轴套246和第一从动轴齿轮241之间，另一个设置在第二轴套246和第二从动轴齿轮242之间。

由于各从动轴齿轮与从动轴243之间装有滚动轴承248，因此，主动轴组件输出的动力无法传递到从动轴243上，所以从动轴243上的各从动轴齿轮处于自由状态。从动轴243上还套设有牙嵌式齿轮246，其位于第一从动轴齿轮241和第二从动轴齿轮242之间。牙嵌式齿轮236轴向两侧分别设置有凸起的狗牙2361，第一从动轴齿轮241上开设有第一嵌槽2411，第二从动轴齿轮242上开设有第二嵌槽2421，狗牙2371能选择性地嵌入到第一嵌槽2411或第二嵌槽2421内。由此，第一从动轴齿轮241或第二从动轴齿轮242能将动力传输到牙嵌式齿轮246上。牙嵌式齿轮246可通过花键安装在第二轴套247上，可小范围地沿着从动轴243的轴向移动，第二轴套247与从动轴243之间通过花键形式固定，动力便可由牙嵌式齿轮传递到从动轴243上，从而带动叶轮22做功，使吸油烟机内形成吸排负压区。为使得受力均匀，第一嵌槽2411、狗牙2461和第二嵌槽2421均具有多个，并且沿着周向均匀间隔布置。

参见图7，当吸油烟机处于强档，牙嵌式齿轮246与第二从动轴齿轮242接合上后，从动轴243随第二从动轴齿轮242转动。电机233的动力可由第二主动轴齿轮232和第二从动轴齿轮242(齿轮副A)传递到从动轴243上，同时该齿轮副A的传动比可调节以此来实现增大或缩小电机233的转速，使得叶轮22实际转速达到强档设计标准，电机233的效率最优。

参见图14，当吸油烟机处于瞬档时，牙嵌式齿轮246与第二从动轴齿轮242脱离，向左移动从而与第一从动轴齿轮241接合上后，从动轴243随第一从动轴齿轮241转动。电机233的动力可由第一主动轴齿轮231和第一从动轴齿轮241(齿轮副B)传递到从动轴243上，同时该齿轮副B的传动比可调节以此来实现增大或缩小电机233的转速，使得叶轮22实际转速达到瞬档设计标准，电机233的效率最优。

上述的主动轴组件的两个主动轴齿轮和相应的两个从动轴齿轮构成运动副，本实施例中，风机系统的档位为两个，因此，运动副为两组，当风机系统的档位增加时，运动副的数量相应地增加，牙嵌式齿轮246由此数量增加，每个牙嵌式齿轮246设置在相邻的两个从动轴齿轮之间。其中，每一组运动副中的主动轴齿轮为第一运动副构件，每一组运动副中的从动轴齿轮为第二运动副构件。可替代的，两个齿轮副也可以用蜗轮蜗杆、皮带皮带轮替代作为运动副。此时，也可以用其他相应的离合器来替代牙嵌式齿轮246，只要是能够通过轴向的移动来改变接合的运动副并带动从动轴243的部件即可。

为了实现不同档位下不同轮径比运动副的顺利切换，需要利用到换位组件。参见图7、图10～图13，换位组件采用的是拔叉滑槽装置，包括拨叉251、换位轴252、第二支撑架253、第一皮带轮254、皮带255、第二皮带轮256和伺服电机257。拨叉251套设在换位轴252的外周，拨叉251与换位轴252接触的一侧设置有凸包2511。换位轴252呈圆柱形，换位轴252的外周形成有向内凹陷的凹槽2521，凹槽2521沿着换位轴252的周向延伸呈环形，同时，凹槽2521在换位轴252的轴向上至少具有两个不同的位置，如沿着周向延伸的同时沿着轴向延伸。由此，当换位轴252绕自身轴线转动时，可带动拨叉251沿换位轴252的轴向移动。

上述的第一皮带轮254设置在伺服电机257输出轴上，第二皮带轮256设置在换位轴252上，从而可由伺服电机257驱动第一皮带轮254转动，第一皮带轮254和第二皮带轮256之间通过绕设皮带255而连接，从而第一皮带轮254转动时，可通过皮带255带动第二皮带轮256转动。换位轴252和从动轴243平行设置，也可以采用现有的任何转动驱动机构来驱动换位轴252转动。

第二支撑架253固定在蜗壳21的外侧，换位轴252穿过第二支撑架253，从而由第二支撑架253支撑。

牙嵌式齿轮246可部分卡入在拨叉251内，由此，当拨叉251沿换位轴252的轴向移动时，可带动牙嵌式齿轮246沿从动轴243移动。同时牙嵌式齿轮236能相对拨叉251转动。

可将伺服电机257设置在外壳1的外部，如外壳1的顶部，以避免受到油烟的影响。

可替代的，换位组件也可以使用常规的直线驱动模组，只要使得直线驱动模组的输出端与牙嵌式齿轮246活动连接以便于其转动即可。

本发明的风机系统也可以用于其他需要动力装置的场合。

Claims (10)

1.一种风机系统，包括蜗壳(21)、设置在蜗壳(21)内的叶轮(22)以及用于驱动叶轮(22)转动的驱动机构，其特征在于：所述驱动机构为变档变速机构，所述驱动机构包括主动轴组件，包括电机(233)和至少两个由电机(233)驱动转动的第一运动副构件；

从动轴组件，包括从动轴(243)、离合器和至少两个第二运动副构件，所述从动轴(243)与叶轮(22)连接固定而作为叶轮(22)的转轴，所述离合器能带动从动轴(243)转动；

所述第一运动副构件和第二运动副构件的数量对应，每个第一运动副构件与相应的第二运动副构件构成一组运动副，所述运动副的数量与风机系统的档位数对应，各运动副的传动比不相同；所述离合器能沿着从动轴(243)移动从而与不同的第二运动副构件接合，当离合器与其中一个第二运动副构件接合时，所述主动轴组件通过相应的运动副驱动离合器转动。

2.根据权利要求1所述的风机系统，其特征在于：所述从动轴组件还包括固定在蜗壳(21)外侧的第一支撑架(244)，所述从动轴(243)从第一支撑架(244)穿过，从而第一支撑架(244)能够支撑从动轴(243)。

3.根据权利要求1所述的风机系统，其特征在于：所述第一运动副构件和第二运动副构件均为齿轮，所述第二运动副构件套设在从动轴(243)上，每个第二运动副构件与从动轴(243)能相对转动。

4.根据权利要求3所述的风机系统，其特征在于：所述离合器为牙嵌式齿轮(246)，所述牙嵌式齿轮(246)设置在相邻的两个第二运动副构件之间，所述牙嵌式齿轮(246)的轴向两侧设置有凸起的狗牙(2461)，每个第二运动副构件上开设有与狗牙(2461)配合的嵌槽。

5.根据权利要求3所述的风机系统，其特征在于：所述从动轴组件还包括滚动轴承(248)，各第二运动副构件和从动轴(243)之间均设置有滚动轴承(248)，以使得各第二运动副构件和从动轴(243)之间能相对转动。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的风机系统，其特征在于：所述风机系统还包括用于驱动离合器沿从动轴(243)移动的换位组件。

7.根据权利要求6所述的风机系统，其特征在于：所述换位组件包括拨叉(251)和换位轴(252)，所述换位轴(252)和从动轴(243)平行设置，所述拨叉(251)套设在换位轴(252)的外周，所述拨叉(251)与换位轴(252)接触的一侧设置有凸包(2511)，所述换位轴(252)呈圆柱形而能绕自身轴线移动，所述换位轴(252)的外周形成有向内凹陷的凹槽(2521)，所述凹槽(2521)沿着换位轴(252)的周向延伸呈环形，所述凹槽(2521)在换位轴(252)的轴向上具有至少两个不同的位置，从而使得换位轴(252)转动时，所述拨叉(251)通过凸包(2511)与凹槽(2521)配合产生轴向上的位移，所述离合器与拨叉(251)活动连接，使得离合器随拨叉(251)移动并能相对拨叉(251)转动。

8.根据权利要求7所述的风机系统，其特征在于：所述换位组件还包括第一皮带轮(254)、皮带(255)、第二皮带轮(256)和伺服电机(257)，所述第一皮带轮(254)设置在伺服电机(257)的输出轴上，第二皮带轮(256)设置在换位轴(252)上，所述第一皮带轮(254)和第二皮带轮(256)之间通过绕设皮带(255)而连接。

9.根据权利要求7所述的风机系统，其特征在于：所述换位组件还包括第二支撑架(253)，所述第二支撑架(253)固定在蜗壳(21)的外侧，所述换位轴(252)穿过第二支撑架(253)，从而由第二支撑架(253)支撑换位轴(252)。

10.一种吸油烟机，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)内设置有如权利要求1～9中任一项所述的风机系统。

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