CN206801915U - 一种多电机集合风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多电机集合风扇，具有扇叶、电机、风扇壳体，所述集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇，所述集合风扇的电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为平行状态的立式多电机集合风扇，所述电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线也可以为非平行状态的卧式多电机集合风扇，电机与扇叶间的传动采用的是离合式传动结构，通过旋转螺旋状的螺旋槽或螺纹，配合凸出销键或螺纹结构，推动齿轮沿着轴向移动并旋转，实现齿轮之间的传动与离合，各电机可以采用不同端内阻，能够不需要稳压电压即可获得基本稳定的功率或多级不同的风量，实现高能效比节能效果。

Description

一种多电机集合风扇

技术领域

本实用新型涉及一种直流风扇，尤其是一种具有多个电机组合的单扇叶多电机集合风扇。

背景技术

对于一些采用电池驱动的需要排风或散热的设备，尤其是一些需要采用电池驱动的小型便携式设备来说，一个合适的高效节能的风扇对电池的续航时间有非常积极的意义。

比如便携式空气净化装置的风扇，由于体积小，电池容量低，尤其需要更加高效节能的风扇来延长电池的续航时间，市面上一般的便携式空气净化装置的电池续航时间只有3-5小时左右，采用大一点容量电池的设备最多也就是8小时左右，因为这些现有的便携式空气净化装置都是采用的能效比并不高的无刷静音散热风扇。

本申请人在先申请了申请号为201621115904的《一种带传感器的风扇呼吸阀》、申请号为2016108706229的《一种便携式空气净化装置的节能送风方法》，申请号为2016210978903的《一种间歇式送风的头部后置式空气净化呼吸装置》等专利，旨在采用高能效比的空心杯电机设计小型散热或排气风扇，比目前所有的无刷静音风扇的能效比都要高，其风扇的风速风量大小的调节都是通过改变负载的电压或电流来进行调节的。

包括所有采用电池为能量输出的风扇，都会因为电池的电压会逐渐下降而采用稳压电路，稳压电路因为转化率的问题必然会产生能量耗损，包括高能效输出的DC-DC模块，但即便是采用成熟的PWM调压方式通过调节占空比来调节电压的大小从而调节电机的转速，其稳压模块也会有一定的耗散功率损耗，对于大电流的设备来说，这样的损耗影响不大，但对于本身低电压低电流的便携式设备来说，这样的损耗会占用相当的比例，比如上述的在先申请专利所述的采用一节5号电池，只有几十毫安电流的空心杯风扇呼吸阀，如果采用传统无刷静音风扇，通过采用PWM稳压模块后输出稳定风量，这样的模块的耗散功率也时可能会高达50%左右。

比如测试一款市售的能效比基本上是最好的30mm直径风扇呼吸阀，3.7V、0.6W额定功率，整机低档运行电流88.4mA，0.33W，如果只单独测试风扇，相同风量状态下，电流只有55.7mA，这还不包含无刷电机的换相模块耗损，整机模块的耗散功耗就已经达到了37%，而一个不需要稳压调节的空心杯风扇只需要0.12W左右，所以仅仅耗散功耗的耗损都足够一个微型空心杯电机风扇正常运行了。

实用新型内容

针对上述采用稳压控制的无刷静音风扇及空心杯风扇的耗散功率的功耗损失，本实用新型寄希望于通过其他方法进一步地提高设备的能效比，对于电流相对较大的产品，采用PWM稳压模块肯定是能效比很好的方法，但对于相对较低的负载电流，比如100mA以下的小电流，有时候直接采用限流电阻可能会更简单更合适，因此可以对风扇电机采用多个多级不同阻值的限流电阻进行多级限流输出，通过多级不同的限流电阻来控制电机的不同转速，也是简单可行的方案。

显然地，既然可以通过多个多级不同的限流电阻来调节电机的转速和整个负载的功率，既然电阻总是有功耗的，何不直接就采用多个不同内阻的电机作为相应的限流电阻，这样就可以将限流电阻所消耗的功耗充分利用起来，这样就可以进一步地提高设备整体的能效比，实为一举两得。

据此理念，本申请人在先已经提出了申请号为：2016112689974、2016214870866的《一种多风扇集合风扇》的申请，提出了采用多个小型风扇组合在一起的更高效更节能的多风扇集合风扇，通过多个风扇的电机进行相互的限流和运行，以达到更加高效的能效比之目的。

本实用新型也采用上述集合风扇的理念，不同的是，上述在先申请采用的是多个扇叶加多个电机的多个独立风扇组合的“多风扇集合风扇”的方法，本实用新型则采用单个扇叶加多个电机组合的单扇叶多电机的一拖多的集合风扇的方法，即多个电机配合一幅扇叶组合而成的“多电机集合风扇”，本实用新型的特征为，所述多电机集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇。

图1所示为本实用新型所述多电机集合风扇的一个示例1的立体侧视图，所述示例1为一款扇叶转轴与电机转轴为平行轴的立式平行轴多电机集合风扇01，所述电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为平行状态，为电机立式多电机集合风扇。

如图1所示，所述多电机集合风扇01具有上盖11，所述上盖11具有出风口110，具有底盖13，所述底盖13具有进气口130，中间为风扇主体外壳的中壳体12，所述中壳体12具有进气口120，电机固定座123，具有风扇扇叶15，本示例的扇叶安装在所述上盖11的扇叶腔112中。

本示例1风扇壳体采用的是三层汉堡式结构，显然还可以是其他形式的框架结构，如果是作为呼吸阀用风扇，还可以安装阀膜片，但这些并不是本实用新型所述多电机集合风扇的必要特征，本说明书将予以忽略。

图2所示为所述上盖11内部结构图，具有出风口110，扇叶腔112，扇叶固定轴承111。

图3所示为所述底盖13内部结构图，具有进气口130，电机固定座133。

图4所示为所述中壳体12内部结构图，具有进气口120，电机固定座123，与所述底盖13的电机固定座133配合共同构成电机安装固定腔，所述电机固定座123底具有扇叶固定轴承121。

本示例1将采用4个电机组合的结构予以说明本实用新型所述多电机集合风扇，因此所述固定座123设计为4个电机安装位。

如图5所示，本示例1采用径流扇叶15，将所述扇叶15的转轴150穿过中壳体12位于电机固定座123底部中间的轴承121并予以固定。

如图6所示，安装所述上盖11在所述中壳体12的对应位置，所述扇叶15的转轴150固定于所述上盖11的扇叶固定轴承111处，在所述转轴150上安装固定中心扇叶齿轮160。

图7所示为电机齿轮传动机构，本示例1所述集合风扇的电机与扇叶间的传动采用的是离合式传动结构，图中的上图为电机17，所述电机17的转轴170上固定有一字销套环173，所述一字销套环173上具有一字销171，当然地，也可以采用其他类似功能的凸起结构销键，所述转轴170尾部可以安装防脱固定环172。图中下图为螺旋柱齿轮161，所述螺旋柱齿轮161下部为齿轮部分，上部为螺旋柱162，所述螺旋柱162具有螺旋槽163，当然地，也可以直接采用螺杆螺帽式的螺纹结构，也可以实现基本相同的效果。

本示例1所述离合式传动结构主要采用齿轮传动，通过旋转螺旋状的螺旋槽或螺纹，配合凸出销键结构或螺纹结构，推动齿轮沿着轴向移动并旋转，实现齿轮之间的传动与离合。当然地，也可以采用皮带传动或摩擦传动。

如图8所示，将所述电机17的转轴170插入所述螺旋柱齿轮161中间的轴心孔中，所述螺旋柱齿轮161的轴心孔与转轴170有一定公差，螺旋柱齿轮161在转轴170上能够沿着轴向上下滑动，在转轴170尾部安装防脱固定环172。

本示例1所述离合式传动结构的电机转轴上安装带有凸出销键或螺纹的销键或螺纹套环，所述传动齿轮为具有螺旋槽或螺纹的螺旋柱齿轮，所述螺旋柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动。

图8所示为通过转轴170旋转使得一字销171在螺旋槽163中旋转，通过旋转螺旋运动，驱动螺旋柱齿轮161在转轴170上沿着轴向运动了一定距离的位置对比图，其中左图为螺旋柱齿轮161处于转轴170底端的初始位置，右图为螺旋柱齿轮161向上运动了一定距离。

如图9所示，将4组如图8所示组装后的电机齿轮传动机构安装到如图6所示的中壳体12电机固定座123的4个对应位置，将电机导线连接到风扇壳体外，或连接到风扇壳体内的控制模块上，将图3所示底盖13安装到中壳体12的对应位置，即为如图1所示完成安装本示例1所述四电机平行轴立式多电机集合风扇01，图中电机齿轮传动机构依次为A、B、C、D。

图10所示为本实用新型所述多电机集合风扇传动运行方式示意图，为方便图示说明，图中省略了电机齿轮传动机构A、B、C、D的电机的壳体部分以及风扇的扇叶部分，只保留了电机和风扇的转轴及齿轮传动部分。

如图10所示，图中螺旋柱齿轮161A与中心扇叶齿轮160处于同一平面的咬合传动状态，其他3个螺旋柱齿轮161与扇叶齿轮160处于不在同一平面的分离状态。本示例1采用4个不同端内阻的电机，在相同的电源状态下，采用独立运行，或者并联、串联运行的方法，可以输出至少4种以上不同的功率和风量，或者基本相同的功率和风量。

本示例1所述多电机集合风扇的齿轮旋转离合运行原理为，当A电机通电运行，A电机转轴170逆时针方向旋转，联动一字销套环173旋转，通过一字销套环173上的一字销171在螺旋柱齿轮161A的螺旋槽163A中移动，驱动螺旋柱齿轮161A向下移动，并旋转到与中心扇叶齿轮160咬合并旋转，此时所述螺旋柱齿轮161A是作为主动齿轮驱动作为从动齿轮的中心扇叶齿轮160旋转，实现齿轮的咬合传动功能。

当电机A断电，电机B通电运行时，同样地，电机B的一字销在螺旋柱齿轮161B的螺旋槽中移动，驱动螺旋柱齿轮161B向下移动并旋转到与扇叶齿轮160咬合，由于此时电机A处于断电状态，扇叶齿轮160此时既是从动齿轮，也是主动齿轮，此时是作为主动齿轮螺旋柱齿轮161B的从动齿轮，但同时却是作为主动齿轮来联动已经变为从动齿轮的螺旋柱齿轮161A旋转，主动齿轮螺旋柱齿轮161B逆时针旋转，联动从动齿轮扇叶齿轮160作顺时针旋转，同时驱动从动齿轮螺旋柱齿轮161A逆时针旋转，由于电机A处于断电状态，被动旋转时会产生相应的感抗和磁阻，从而使得螺旋柱齿轮161A在从动进行逆时针旋转的同时，受一字销的阻力也沿着转轴轴向向上运动，最终与中心扇叶齿轮160分离，并停止旋转。

同样的，当其他电机通电运行时，其他断电电机的螺旋柱齿轮161也会被动旋转并与中心扇叶齿轮160分离。如果设计为不能分离结构，会因为断电电机的感抗磁阻增加不必要的功耗，影响电池的续航。

当然地，上述电机齿轮传动的离合结构运行方法也可以采用多个电机串联或并联同时驱动扇叶的运行。

图11所示为本实用新型所述多电机集合风扇的另一个示例2的中壳体22，本示例2为电机卧式安装方法，所述电机的转轴轴心线与扇叶的转轴为非同心轴非平行轴安装方法，为一种电机卧式多电机集合风扇，传动齿轮采用锥齿轮，因此电机的转轴与扇叶的转轴的轴心线夹角可以为任意角度。

如图11所示，本示例2的四个电机27的转轴与扇叶15转轴的轴心线夹角呈90度卧式安装，四个电机27转轴相互垂直，转轴上安装有一字销柱锥齿轮261，扇叶转轴上安装有锥齿轮260。

电机齿轮传动部分如图12所示，也采用离合式传动结构，与图7所示示例1电机齿轮传动部分类似，但与图7所示部分相反，图中的上图所示电机27的转轴270上安装有螺旋槽套环275，所述螺旋槽套环275上具有螺旋槽273。图中所示下图为一字销柱锥齿轮261，上部为一字销柱262，具有一字销263，轴心部分具有轴心孔260。当然地，也可以直接采用螺杆螺帽式的螺纹结构，或者带有凸出销键或螺纹的销键柱或螺纹柱齿轮也可以实现基本相同的效果。

本示例2所采用离合式传动结构，电机转轴上安装螺旋槽或螺纹的螺旋槽套环，所述传动齿轮为带有凸出销键或螺纹的销键柱或螺纹柱齿轮，所述销键柱或螺纹柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动。

如图12所示，将所述电机27的转轴270穿过所述一字销柱锥齿轮261的轴心孔260，构成所述电机齿轮传动机构，所述螺旋槽套环275通过电机旋转可以驱动一字销柱锥齿轮261在转轴270上沿轴向进行一定距离的移动。

将4个所述电机齿轮传动机构E、F、G、H安装在所述中壳体22上的对应电机固定座位置，即如图11所示。图11中电机齿轮传动机构G即为电机通电旋转后伸出咬合齿轮的传动运行状态，电机齿轮传动机构E、F、H为缩回停止运行状态，离合运行的工作原理与示例1基本类似。

当然地，类似于这样的传动机构还可以直接采用螺杆螺帽的螺纹式伸缩控制方法，或离合片离合控制方式，还可以采用离心式卡扣传动方式等伸缩或离合的传动方法，都能够实现相同的目的。

综上，本实用新型为一种多电机集合风扇，具有扇叶、电机，风扇壳体，其特征在于：所述集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇，所述集合风扇的电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为平行状态，为电机立式多电机集合风扇。

当然地，本实用新型还可以是另一种非平的结构状态，即一种多电机集合风扇，具有扇叶、电机，风扇壳体，其特征在于：所述集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇，所述集合风扇的电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为非平行状态，为电机卧式多电机集合风扇。

集合风扇的电机与扇叶间的传动可以采用离合式传动结构，所述离合式传动结构采用齿轮传动，通过旋转螺旋状的螺旋槽或螺纹，配合凸出销键或螺纹结构，推动齿轮沿着轴向移动并旋转，实现齿轮之间的传动与离合。

离合式传动结构的电机转轴上也可以安装带有凸出销键或螺纹的销键或螺纹套环，所述传动齿轮为具有螺旋槽或螺纹的螺旋柱齿轮，所述螺旋柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动，所述离合式传动结构的电机转轴上安装螺旋槽或螺纹的螺旋槽套环，传动齿轮也可以为带有凸出销键或螺纹的销键柱或螺纹柱齿轮，所述销键柱或螺纹柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动。所述多电机集合风扇的各个电机可以为不同端内阻的电机。

本实用新型多电机集合的结构及方案，旨在将风扇电路部分的耗损降到最低，以最大限度地延长电池的续航时间。

附图说明

图1为本实用新型所述多电机集合风扇的示例1的立体侧视图。

图2为上盖11内部结构图示意图。

图3为底盖13内部结构图示意图。

图4所示为中壳体12内部结构图。

图5为安装径流扇叶15的中壳体12示意图。

图6为安装上盖11在中壳体12的对应位置示意图。

图7为电机齿轮传动机构示意图。

图8为螺旋柱齿轮在电机转轴上所处的2种位置对比示意图。

图9为安装4组电机齿轮传动机构在中壳体12对应位置示意图。

图10为本实用新型所述多电机集合风扇传动运行方式示意图。

图11为示例2电机卧式多电机集合风扇的中壳体22示意图。

图12为示例2的电机齿轮传动部分示意图。

具体实施方式

本实用新型所述多电机集合风扇的创新性解决方案其实非常浅显易懂，本实施例将采用上述示例1作为实施例予以进一步说明。

如图2所示，采用注塑工艺设计制作所述多电机集合风扇01的上盖11，所述上盖11具有出风口110，扇叶腔112，扇叶固定轴承111。

如图3所示，采用注塑工艺设计制作所述底盖13，具有进气口130，电机固定座133，本实施例将采用4个610空心杯电机，所述电机固定座133具有4个直径6mm的电机固定位。

如图4所示，采用注塑工艺设计制作所述中壳体12，所述中壳体12具有进气口120，电机固定座123，所述电机固定座123具有4个直径6mm的电机固定位，与所述底盖13的电机固定座133配合共同构成电机安装固定腔，所述电机固定座123底具有扇叶固定轴承121。

如图5所示，本实施例将采用30mm直径的径流扇叶15，将所述扇叶15的转轴150穿过中壳体12位于电机固定座123底部中间的轴承121予以固定。

如图6所示，安装所述上盖11在所述中壳体12对应位置，所述扇叶15的转轴150固定于所述上盖11的扇叶固定轴承111处，在转轴150上安装固定中心齿轮160，所述齿轮160设计为分度圆直径40mm的平齿齿轮。

如图7、8所示，在所述610电机17的转轴170上紧配安装固定有一字销的一字销套环173，如图所示安装螺旋柱齿轮161在所述转轴170上，所述转轴170直径0.8mm，所述螺旋柱齿轮161的齿轮部分也采用分度圆直径40mm的平齿齿轮，中心孔直径0.82mm左右，可以在所述转轴170上沿轴向滑动，所述螺旋柱齿轮161的螺旋柱162具有螺旋槽163，然后在转轴170尾部紧配安装尼龙防脱固定环172。

如图9所示，将4组组装后的电机齿轮传动机构A、B、C、D安装到所述中壳体12电机固定座123的4个对应位置，调校安装4组电机齿轮传动机构并固定，所述电机A、B、C、D的端内阻分别为22Ω、 19Ω、16Ω、14Ω。

将电机导线连接到风扇壳体内的控制模块上，然后所述底盖13安装固定到中壳体12的对应位置，即完成如图1所示本实施例所述四电机平行轴立式多电机集合风扇01。

本实施例所述四空心杯集合风扇设计为采用1节5号电池供电，风扇控制模块并不采用稳压电源输出，风扇控制模块具有电压检测单元，控制模块设置为开机检测电源电压，设置不同阈值电压运行不同的电机，当电源电压大于1.5V时，导通电机A运行，设置为每10分钟检测一次电压，然后关闭模块的其他功能部分，使得电池为直接给电机供电状态，当电压低于阈值电压1.5V时，导通电机B运行，当电压低于阈值电压1.4V时，导通电机C运行，当电压低于阈值电压1.3V时，导通电机D运行，当电压低于阈值电压1.2V时，提示更换电池，这样，风扇功率基本维持在0.11W左右运行。

当然地，如果采用常用的3.7V充电电池，也可以根据电机的不同端内阻设置不同的电压阈值，比如设置阈值电压为3.9V、3.6V、3.3V、3.1V，当电压低于2.8V时终止放电，也一样可以起到相同的效果。

这样在维持输出功率基本稳定的条件下，可以发挥本实用新型所述多电机集合风扇的最大优势，可以最大化电池的续航时间。

本说明所有数据都可以缩小50%左右，可以放大200%左右，上述所有实施例所述的具体数据、使用材料、成型方式以及图形的比例，仅仅是为了方便描述，不应作为限定本实用新型专利权的限制。然而，本领域技术人员可能会意识到其中一个或多个具体细节描述可能会被省略，或者还可以采用其他的方法、组件、或材料，在实施例中一些实施方式并没有描述或者没有详细描述。此外，本文中记载的特征、实施或特点还可以在一个或者多个实例中以任意合适的方式组合，不应以此限制本实用新型之专利权。

Claims (7)

1.一种多电机集合风扇，具有扇叶、电机，风扇壳体，其特征在于：所述集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇，所述集合风扇的电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为平行状态，为电机立式多电机集合风扇。

2.一种多电机集合风扇，具有扇叶、电机，风扇壳体，其特征在于：所述集合风扇是由一个扇叶与2个或2个以上电机组合而成的单扇叶多电机结构的多电机集合风扇，所述集合风扇的电机转轴轴心线与扇叶转轴的轴心线为非平行状态，为电机卧式多电机集合风扇。

3.根据权利要求1或2所述的多电机集合风扇，其特征在于：所述集合风扇的电机与扇叶间的传动采用的是离合式传动结构。

4.根据权利要求3所述的多电机集合风扇，其特征在于：所述离合式传动结构采用齿轮传动，通过旋转螺旋状的螺旋槽或螺纹，配合凸出销键或螺纹结构，推动齿轮沿着轴向移动并旋转，实现齿轮之间的传动与离合。

5.根据权利要求4所述的多电机集合风扇，其特征在于：所述离合式传动结构的电机转轴上安装带有凸出销键或螺纹的销键或螺纹套环，所述传动齿轮为具有螺旋槽或螺纹的螺旋柱齿轮，所述螺旋柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动。

6.根据权利要求4所述的多电机集合风扇，其特征在于：所述离合式传动结构的电机转轴上安装螺旋槽或螺纹的螺旋槽套环，所述传动齿轮为带有凸出销键或螺纹的销键柱或螺纹柱齿轮，所述销键柱或螺纹柱齿轮能够在电机转轴上沿转轴轴向进行移动。

7.根据权利要求1或2所述的多电机集合风扇，其特征在于：所述多电机集合风扇的各个电机为不同端内阻的电机。