CN114867943A - 对转式风扇驱动组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种对转式风扇驱动组件，包括第一叶轮；第一马达，其包括内转子、外定子以及连接内转子和第一叶轮的驱动轴，第一马达被布置成在第一方向上旋转第一叶轮；第二叶轮；以及第二马达，其包括内定子和连接到第二叶轮的外转子，第二马达被布置成在与第一方向相反的第二方向上旋转第二叶轮，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外周。

Description

对转式风扇驱动组件

技术领域

本发明涉及一种对转式风扇驱动组件和一种包括该对转式风扇驱动组件的风扇组件。

背景技术

传统的家用风扇组件通常包括叶轮和风扇驱动组件，叶轮包括安装成绕轴线旋转的一组叶片，风扇驱动组件用于旋转叶轮以产生气流。气流的运动和循环产生微风，因此，当热量通过对流和蒸发消散时，用户体验到凉爽的效果。叶轮叶片的旋转对流经叶轮的空气方向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，而且对风扇施加了扭矩或转动力。众所周知，这些缺点可以通过使用两个同轴的叶轮来弥补，这两个叶轮被设置成在相反的方向上旋转，通常被称为对转式叶轮。在这种布置中，下游叶轮的旋转抵消了施加到流过上游叶轮的空气的旋转分量，最大化了流过风扇的质量流量并最小化了能量损失。由于对转式叶轮，作用在风扇上的扭矩也被有效地抵消。然而，对转式叶轮没有广泛用于家用风扇，部分原因是它们的费用高，但也是因为与包括单个叶轮的风扇相比，它们占据了更多的空间。

本发明的目的是充分减轻与对转式叶轮相关的一些缺点。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种对转式风扇驱动组件，包括第一叶轮；第一马达，其包括内转子、外定子以及连接内转子和第一叶轮的驱动轴，第一马达被布置成在第一方向上旋转第一叶轮；第二叶轮；以及第二马达，其包括内定子和连接到第二叶轮的外转子，第二马达被布置成在与第一方向相反的第二方向上旋转第二叶轮，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外周。

优选地，第二马达的内定子包括用于接收第一马达的孔，使得第二马达的内定子围绕第一马达的外定子周向布置。优选地，第一叶轮与第一和第二马达同轴布置。优选地，第二叶轮与第一和第二马达同轴布置。

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转式风扇驱动组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种对转式驱动组件，包括：第一组叶片；用于在第一方向上旋转第一组叶片的内转子马达，该内转子马达包括内转子、外定子以及连接内转子和第一组叶片的驱动轴；第二组叶片；以及无轴外转子马达，用于在与第一方向相反的第二方向上旋转第二组叶片，无轴外转子马达包括内定子和外转子，第二组叶片连接到外转子，其中内转子马达和无轴外转子马达同轴布置，并且其中内转子马达同心布置在无轴外转子马达内，使得外转子马达围绕内转子马达的外周。

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

根据本发明的另一方面，提供了一种对转式风扇驱动组件，包括第一叶轮；第一马达，其包括内转子、外定子以及连接内转子和第一叶轮的驱动轴，第一马达被布置成在第一方向上旋转第一叶轮；第二叶轮；以及第二马达，其包括内定子和连接到第二叶轮的外转子，第二马达被布置成在与第一方向相反的第二方向上旋转第二叶轮，其中第一和第二马达同轴布置，并且其中第二马达设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第一马达的驱动轴穿过的孔。

优选地，第一和第二马达轴向隔开。优选地，第一叶轮与第一和第二马达同轴布置。优选地，第二叶轮与第一和第二马达同轴布置。

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转式风扇驱动组件。

根据本发明的另一方面，提供了一种对转式驱动组件，包括第一组叶片；用于在第一方向上旋转第一组叶片的内转子马达，该内转子马达包括内转子、外定子以及连接内转子和第一组叶片的驱动轴；第二组叶片；以及无轴外转子马达，用于沿与第一方向相反的第二方向旋转第二组叶片，无轴外转子马达包括内定子和外转子，第二组叶片连接到外转子；其中，内转子马达和无轴外转子马达同轴布置，并且其中，无轴外转子马达设置在第一组叶片和内转子马达之间，并且无轴外转子马达的内定子包括孔，内转子马达的驱动轴穿过该孔。

附图说明

为了更好地理解本发明的上述和其他方面，结合附图参考下面的描述，其中：

图1是包括根据本发明实施例的对转式风扇驱动组件的风扇组件的剖视图；

图2是根据本发明另一实施例的包括对转式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表示相应的部分。

具体实施方式

现在将描述本发明的具体实施例，其中将详细讨论许多特征，以便提供对所附权利要求中定义的发明概念的透彻理解。然而，对读者来说显而易见的是，本发明可以在没有具体细节的情况下实施，并且在某些情况下，为了避免不必要地模糊本发明的概念，没有详细描述公知的方法、技术和结构。

如所附权利要求中所限定的，本发明的概念旨在涵盖对转式风扇驱动组件，该对转式风扇驱动组件包括同轴马达装置，与已知的对转式风扇驱动组件相比，该同轴马达装置能够减小组件所占据的空间。

图1示出了根据本发明实施例的风扇组件2，其包括对转式风扇驱动组件4。风扇组件2包括主壳体6，主壳体6形成导管8，导管8限定延伸穿过风扇组件2的环形空气流动路径10。导管8包括第一端和第二端，第一端限定环形空气入口12，驱动组件4构造成通过该入口将空气吸入导管8，第二端与第一端相对并限定环形空气出口16，在该出口处，已经由驱动组件4工作的空气从导管8泵出。风扇驱动组件4然后包括邻近空气入口12设置的第一叶轮14和邻近空气出口16设置的第二叶轮18。第一叶轮14包括盖19，用于将迎面而来的空气导向环形空气入口12。导管8与驱动组件4对齐，使得其纵向轴线与对转式风扇驱动组件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轮毂22、连接到锥形轮毂22的多个弯曲叶轮叶片24、以及连接到叶轮叶片24以便围绕锥形轮毂22和叶轮叶片24的环形护罩26。叶轮叶片24优选与锥形轮毂22成一体，锥形轮毂22优选由塑料材料制成。

环形空气流动路径10由主壳体6的外壁30的内侧和锥形轮毂22的径向外侧32以及主壳体6的内壁36的径向外侧34限定，该内壁36位于第二叶轮18附近并围绕第一马达38周向延伸。

对转式风扇驱动组件4包括同轴安装在驱动轴42上的第一马达38和第二马达40以及用于向第一和第二马达38、40提供电力的电力电缆(未示出)。第一和第二马达38、40可以是无刷DC电马达，其具有由控制电路(未示出)控制的独立可变速度。这种电马达和控制电路对本领域技术人员来说是熟悉的，因此不再详细讨论。第一和第二马达38、40的速度可以被独立控制的事实意味着可以建立最安静的工作点，不像单个马达驱动的对转式风扇驱动组件，其在叶轮之间提供固定的功率分配。驱动轴42被配置为围绕旋转轴线20旋转，并且由第一、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是内转子马达，包括围绕内转子组件52的外定子组件50和驱动轴42，内转子组件52被配置成相对于外定子组件50旋转，驱动轴42在其一端附近被紧固到内转子组件52。外定子组件50包括鼓形或钟形壳体54和紧固到钟形壳体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，该周向联接件57与旋转轴线20同心对齐。后壁55的外侧承载定子盖59，该定子盖59成形为提供主壳体6的内壁36的外侧34的延续，从而确保空气从环形空气出口16平稳流出。第一轴承44位于驱动轴42和径向安装板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被构造成在第一方向上绕旋转轴线20旋转，例如，在第一叶轮14的叶轮叶片24弯曲的方向上。

第二马达40是外转子马达，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被配置为相对于内定子组件58旋转。第二马达40是“无轴的”，因为与第一马达38不同，其转子组件60不被配置成驱动驱动轴以将旋转传递给叶轮。内定子组件58包括限定同心孔64的细长套筒62，第一马达38的驱动轴42穿过该同心孔64，使得第二马达40设置在第一叶轮14和第一马达38之间。细长套筒62的邻近第一马达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，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。这种布置避免了对支撑第一马达38的外定子组件50和第二马达40的内定子组件58的单独结构的需要，这种单独结构会增加对转式风扇驱动组件4所占据的空间。细长套筒62的另一端包括狭窄的环形部段68。第二和第三轴承46、48设置在驱动轴42与狭窄的环形部段68和凸缘66的径向内侧之间，以将第二马达40与驱动轴42可旋转地隔离。外转子组件60包括鼓形或钟形壳体70，其通过第四轴承72可旋转地支撑在内定子组件58的狭窄的环形部段68的外径侧。第二叶轮18的锥形轮毂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在第二方向上旋转，该第二方向与第一叶轮14被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风扇组件2，其包括对转式风扇驱动组件4。该实施例的风扇组件2类似于图1所示的组件，因为它包括主壳体6，该主壳体6形成导管8，该导管8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包括第一端和第二端，第一端限定环形空气入口12，驱动组件4构造成通过该入口将空气吸入导管8，第二端与第一端相对并限定环形空气出口16，在该出口处，已经由驱动组件4工作的空气从导管8泵出。风扇驱动组件4然后包括邻近空气入口12设置的第一叶轮14和邻近空气出口16设置的第二叶轮18。第一叶轮14包括盖19，用于将迎面而来的空气导向环形空气入口12。导管8可以与驱动组件4对齐，使得其纵向轴线与对转式风扇驱动组件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轮毂22、连接到锥形轮毂22的多个弯曲叶轮叶片24、以及连接到叶轮叶片24以便围绕锥形轮毂22和叶轮叶片24的环形护罩26。叶轮叶片24优选与锥形轮毂22成一体，锥形轮毂22优选由塑料材料制成。

环形空气流动路径10由主壳体6的外壁30的内侧和锥形轮毂22的径向外侧32以及主壳体6的内壁36的径向外侧34限定，该内壁36邻近第二叶轮18。

对转式风扇驱动组件4包括第一马达38和第二马达40，在该实施例中，第一马达38和第二马达40围绕限定旋转轴线20的驱动轴42同轴安装，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由第一、第二和第三轴承44、46、48支撑在主壳体6内。如同前面的实施例，第一和第二马达38、40可以是无刷DC电马达，其具有由控制电路(未示出)控制的独立可变速度。

第一马达38是内转子马达，包括围绕内转子组件52的外定子组件50以及固定到内转子组件52的驱动轴42，内转子组件52被配置成相对于外定子组件50旋转。外定子组件50包括鼓形或钟形壳体54，其通过第一和第二轴承44、46与驱动轴42可旋转地隔离，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，该周向联接件57与旋转轴线20同心对齐。后壁55的外侧承载定子盖59，该定子盖59成形为提供主壳体6的内壁36的外侧34的延续，从而确保空气从环形空气出口16平稳流出。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被构造成在第一方向上绕旋转轴线20旋转，例如，在第一叶轮14的叶轮叶片24弯曲的方向上。

第二马达40是外转子马达，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被配置为相对于内定子组件58旋转。第二马达40是“无轴的”，因为与第一马达38不同，其转子组件60不被配置成驱动驱动轴以将旋转传递给叶轮。在该实施例中，内定子组件58限定了同心孔，第一马达38保持在该同心孔中，使得第一马达38同心地布置在第二马达40内。也就是说，第二马达40围绕第一马达38的圆周/周边。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到第一马达38的钟形壳体54的外部径向表面。外转子组件60包括鼓形或钟形壳体70，其通过第三轴承48支撑在驱动轴42上，以将第二马达40与驱动轴42可旋转地隔离。第二叶轮18的锥形轮毂22通过钟形壳体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在与第一叶轮14旋转的第一方向相反的第二方向上旋转。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。这又意味着，与图1的实施例相比，驱动轴42的长度可以缩短，意味着对转式风扇驱动组件4在风扇组件2内占据相对较少的空间。

本领域技术人员将会理解，本发明仅通过示例的方式进行了描述，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的锥形轮毂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，可以设想这样的实施例，其中不需要锥形轮毂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。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，对转的第一和第二叶轮14、18用于泵送空气通过环形空气流动路径10，但是本领域技术人员将会理解，泵送空气通过环形空气流动路径10的这种功能也可以由各自具有多个叶片的对转的推进器来实现。

在所有实施例中，第一马达38(其为内转子马达)被布置成驱动第一叶轮14旋转，第一叶轮14为对转式风扇驱动组件4的前叶轮。这种布置是有利的，因为从空气动力学的观点来看，与后叶轮相比，对转式风扇布置中的前叶轮需要更大的功率和转速，并且与外转子马达相比，内转子马达能够产生更高的转速，因此更有效。

此外，上述实施例均涉及用于驱动风扇的对转式驱动组件，因此包括第一和第二对转叶轮，其中叶轮是设计成移动流体的机器的旋转部分。然而，本领域技术人员将会理解，上述对转式驱动组件同样可以用于驱动对转螺旋桨以产生推力。

已经参照本发明的特定实施例描述了根据本发明的风扇驱动组件，以便说明操作原理。因此，以上描述是通过说明和方向参考(包括:上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶、底、侧、上方、下方、前、中、后、垂直、水平、高度、深度宽度等)的方式，并且具有隐含方向的任何其他术语仅指附图中所示的特征的方向。除非在所附权利要求中特别阐述，否则它们不应被理解为要求或限制，特别是关于本发明的位置、方向或用途。连接参考(例如，附接、耦合、连接、接合、固定等)将被广义地解释，并且可以包括元件连接之间的中间构件和元件之间的相对运动。同样地，除非在所附权利要求中特别阐述，否则连接参考不一定意味着两个元件直接连接并且彼此成固定关系。

Claims (8)

1.一种对转式风扇驱动组件，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，所述第一马达被布置成在第一方向上旋转第一叶轮；

第二叶轮；以及

第二马达，包括内定子组件和连接到第二叶轮的外转子组件，第二马达被布置成在与第一方向相反的第二方向上旋转第二叶轮，

其中，所述第一马达和第二马达同轴布置，并且其中所述第一马达同心布置在所述第二马达内。

2.根据权利要求1所述的对转式风扇驱动组件，其中，所述第二马达的内定子组件包括用于接收所述第一马达的孔，使得所述第二马达的内定子组件围绕所述第一马达的外定子组件周向布置。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的对转式风扇驱动组件，其中，所述第二马达是无轴的。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的对转式风扇驱动组件，其中，所述第二叶轮直接连接至所述第二马达的外转子组件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的对转式风扇驱动组件，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。

6.一种风扇组件，包括根据权利要求1至5中任一项所述的对转式风扇驱动组件。

7.一种对转式驱动组件，包括：

第一组叶片；

内转子马达，用于在第一方向上旋转所述第一组叶片，所述内转子马达包括内转子组件、外定子组件、以及连接所述内转子组件和所述第一组叶片的驱动轴；

第二组叶片；以及

无轴外转子马达，用于在与第一方向相反的第二方向上旋转所述第二组叶片，所述无轴外转子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，所述内转子马达和所述无轴外转子马达同轴布置，并且其中所述内转子马达同心布置在所述无轴外转子马达内。

8.根据权利要求7所述的对转式驱动组件，其中，所述无轴外转子马达的内定子组件包括用于接收所述内转子马达的孔，使得所述无轴外转子马达的内定子组件围绕所述内转子马达的外定子组件周向布置。

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