CN219672918U - 一种用于风机的结构件和风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于风机的结构件，其中，所述结构件至少包括轮毂，所述轮毂具有底壁和从所述底壁出发至少基本上沿轴向方向延伸的、环绕的侧壁，其中，由所述底壁和所述侧壁限界出接收空间，所述风机的驱动电机能够至少部分地装入所述接收空间中，其中，所述侧壁在垂直于所述轴向方向的横截面中具有圆形的基本轮廓和多个相对于所述基本轮廓沿径向方向的弯曲突出部。本实用新型还涉及一种相应的风机。能够在不增大轮毂的厚度的情况下明显提升轮毂强度，从而尽可能地降低风机的故障风险并且确保风机的正常运行。

Description

一种用于风机的结构件和风机

技术领域

本实用新型涉及风机领域，尤其是一种用于风机的结构件。本实用新型还涉及一种相应的风机。

背景技术

风机可以通过输入的机械能提高空气压力并且将空气流以一定的速度排出，由此风机构造用于冷却和通风并且具有广泛的应用领域。在此，风机通常包括驱动电机、轮毂和叶片，其中，叶片固定安装在轮毂的外周缘上，而所述轮毂与驱动电机的电机轴抗扭地连接，当风机运行时，轮毂在驱动电机的驱动下旋转，由此带动叶片旋转，从而形成空气流。

然而，在现有的风机中，轮毂通常平面地构造并且轮毂和驱动电机在轴向方向上并排地布置，使得风机整体的质心在轴向方向上落在驱动电机的主体的前方。在这种情况下，驱动电机的用于承载电机轴的轴承在风机运行时承受不均衡的作用力，这容易引起轴承的不期望的失效问题并且不利地影响轴承的使用寿命。此外，这种风机具有较大的轴向厚度并且需要占据较大的安装空间。针对上述问题，虽然存在具有锅形构造的轮毂的风机，所述轮毂包括侧壁，叶片固定在所述侧壁上，其中，驱动电机部分地布置在由所述侧壁围绕的接收空间中，使得风机的质心在轴向方向上位于驱动电机的主体上，以提升轴承的使用寿命并且减小风机的轴向厚度，但由于轮毂厚度的限制，这种轮毂的强度相对较低，当风机运行时，轮毂的侧壁可能在叶片的离心力的作用下变形甚至破裂，从而影响风机的正常运行。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于提出一种改进的用于风机的结构件，通过所述结构件中的轮毂既能够有效地提升用于风机的驱动电机的轴承的使用寿命，减小风机的轴向厚度，也能够在不增大轮毂的厚度的情况下明显提升轮毂强度，从而尽可能地降低风机的故障风险并且确保风机的正常运行。

根据本实用新型的第一方面，提供一种用于风机的结构件，其中，所述结构件至少包括轮毂，所述轮毂具有底壁和从所述底壁出发至少基本上沿轴向方向延伸的、环绕的侧壁，其中，由所述底壁和所述侧壁限界出接收空间，所述风机的驱动电机能够至少部分地装入所述接收空间中，

其中，所述侧壁在垂直于所述轴向方向的横截面中具有圆形的基本轮廓和多个相对于所述基本轮廓沿径向方向的弯曲突出部。

相比于现有技术，在根据本实用新型的用于风机的结构件中，轮毂的侧壁在横截面中除了具有圆形的基本轮廓之外还具有多个相对于基本轮廓沿径向方向的弯曲突出部，通过所述弯曲突出部能够明显增大侧壁的抗拉强度，由此允许轮毂在风机运行时承受来自叶片的大的离心力，从而避免轮毂的侧壁在高速旋转过程中发生变形或破裂，降低风机的故障风险并且确保风机的正常运行。此外，由轮毂的底壁和侧壁形成接收空间，风机的驱动电机能够至少部分地装入所述接收空间中，使得风机整体的质心在轴向方向上位于驱动电机上，这既能够优化驱动电机的用于承载电机轴的轴承的受力情况并且有效地提升轴承的使用寿命，还能够在一定程度上减小风机的轴向厚度。

根据本实用新型的第二方面，提供一种风机，所述风机至少包括根据本实用新型的结构件和驱动电机，其中，所述驱动电机至少部分地装入所述结构件的轮毂的接收空间中。

附图说明

下面，通过参看附图更详细地描述本实用新型，可以更好地理解本实用新型的原理、特点和优点。附图包括：

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的风机的示意性剖视图；

图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机的结构件的立体视图；

图3示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机的结构件的局部正视图；

图4示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机的结构件的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

在本说明书中，为了方便起见，使用“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述每个构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据情况理解上述术语在本公开中的含义。

图1示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的风机100的示意性剖视图。在此，风机100尤其构造为轴流式风机并且使用在氢燃料电池系统中，以实现氢燃料电池的冷却。当然也可以考虑，风机100构造为离心式风机并且使用在另外的本领域技术人员认为有意义的其它领域中，例如使用在车载空调系统中。

如图1所示，风机100包括结构件110和驱动电机120，其中，驱动电机120包括转子部分和定子部分，在通电时所述定子部分产生磁场，转子部分在所述磁场的作用下旋转，其中，驱动电机120的转子部分和定子部分布置在由电机壳体121和两个电机端盖122限界的内部空间中，所述转子部分与电机轴123固定连接，所述电机轴从电机端盖122伸出并且能够将转子部分的旋转运动向外传递。在此，为了以旋转的方式支承电机轴123并且降低电机轴123在旋转过程中的摩擦系数，在驱动电机120的两个电机端盖122中分别设置有用于电机轴123的轴承124，所述轴承在驱动电机120的运行过程中承受转子部分的重力、来自定子部分的单边磁拉力、振动载荷以及由于质量分布不均引起的不平衡力，所述不平衡力例如由安装在电机轴123从电机端盖122伸出的端部处的轮毂10引起并且不利地影响轴承124的疲劳寿命。示例性地，电机壳体121构造为水套并且设置有冷却水通道，由此实现驱动电机120的良好的散热性能。

如图1所示，风机100的结构件110包括轮毂10，所述轮毂与驱动电机120的电机轴123抗扭转地连接，其中，轮毂10包括圆形的底壁11和从底壁11出发至少基本上沿轴向方向延伸的、环绕的侧壁12，使得轮毂10呈锅形或者说皿形地构造并且侧壁12具有空心圆柱形或空心截锥形的构型，由底壁11和侧壁12限界出呈柱形的接收空间13，驱动电机120能够沿轴向方向至少部分地装入所述接收空间中，其中，驱动电机120的电机壳体121在轴向方向上至少部分地由轮毂10的侧壁12覆盖并且在径向方向上与侧壁12间隔开，使得轮毂10能够在电机轴123的带动下相对于电机壳体121旋转。相比于传统风机的平面构造的轮毂，根据本实用新型的风机100的轮毂10的质心沿轴向方向朝着驱动电机120的方向移动，这能够有效地减小作用在用于电机轴123的轴承124上的不平衡力，从而改善轴承124的受力情况并且增大轴承124的使用寿命，例如从1955小时增大至2289小时。

如图1所示，风机100的结构件110还包括多个叶片20，所述叶片固定在轮毂10的侧壁12上，当轮毂10转动时，叶片20围绕轮毂10的中心轴线旋转，从而产生期望的空气流，其中，叶片20由于旋转所产生的离心力传递至侧壁12并且造成对侧壁12的牵拉。在此，叶片20尤其布置在侧壁12的沿轴向方向远离底壁11的端部上，使得风机100整体的质心进一步沿轴向方向朝驱动电机120移动，由此使风机100整体的质心位于驱动电机120上并且明显提高轴承124的使用寿命。此外，相比于传统风机，通过将叶片20布置在侧壁12上能够使叶片20沿轴向方向朝驱动电机120移动，这允许叶片20在轴向方向上不超出轮毂10的底壁11，从而明显减小风机100的轴向厚度并且实现风机100的结构紧凑或者说相对较窄的构型。

示例性地，风机100还可以包括外壳，结构件110和驱动电机120共同布置在所述外壳中。

图2示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机100的结构件110的立体视图；图3示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机100的结构件110的局部正视图。

如图2所示，结构件110的轮毂10具有底壁11和从底壁11出发沿轴向方向延伸的侧壁12，在所述底壁和所述侧壁之间形成接收空间13，所述接收空间能够接收风机100的驱动电机120。

如图2所示，结构件110包括多个叶片20，所述叶片沿侧壁12的周向方向均匀间隔开地固定布置在侧壁12的外周面上，使得叶片20关于轮毂10的中心轴线旋转对称地构造。由此在风机100运行时实现均衡的力分布，以避免电机轴123和轴承124承受不期望的不平衡力，并且还能够实现持续稳定的空气流。

如图3所示，轮毂10的侧壁12在垂直于轴向方向的横截面中具有圆形的基本轮廓1和多个相对于基本轮廓1沿径向方向的弯曲突出部2，通过所述弯曲突出部能够将叶片20在旋转时对侧壁12施加的沿径向方向的拉力分解成沿弯曲突出部2走向的切向分力和垂直于弯曲突出部2走向的法向分力，这能够有效地减小垂直于侧壁12的厚度方向的最大应力，例如减小20.7MPa，从而在侧壁12的厚度不变的情况下相应地提升侧壁12的抗拉强度，避免侧壁12在旋转过程中的变形和破裂，并且可靠地降低侧壁12的故障风险。在这种情况下允许使用具有相对较大的直径、例如750mm的叶片20，从而增大风机100的供应风量和工作效率。在本实用新型的框架下，“基本轮廓”应理解为，侧壁12在垂直于轴向方向的横截面中所呈现的、对于本领域技术人员而言可以明确配属的规则形状，而“沿径向方向的弯曲突出部”应理解为，所述弯曲突出部具有不同于基本轮廓的曲率，使得所述弯曲突出部相对于所述基本轮廓沿径向方向突出。

如图3，所示，轮毂10的弯曲突出部2沿侧壁12的周向方向均匀地分布，由此使轮毂10的侧壁12的抗拉强度沿周向方向均匀地增强并且防止出现局部的应力峰值。

示例性地，如图3所示，轮毂10的侧壁12上的弯曲突出部2包括内凹部3和外凸部4，所述内凹部的圆心沿径向方向位于基本轮廓1外侧并且相对于基本轮廓1向内突出，而所述内凹部的圆心沿径向方向位于基本轮廓1内侧并且相对于基本轮廓1向外突出，其中，内凹部3和外凸部4沿侧壁12的周向方向交替地分布，由此通过内凹部3和外凸部4更好地分解和平衡由叶片20施加到侧壁12上的拉力，从而使侧壁12具有更大的抗拉强度并且允许轮毂10在叶片20的直径和/或旋转速度相对较大的情况下正常和可靠地工作。但也可以考虑，弯曲突出部2仅包括沿周向方向均匀分布的内凹部3或外凸部4。

示例性地，如图3所示，内凹部3和外凸部4沿周向方向彼此相继地布置，使得侧壁12的横截面呈现波浪形状，其中，内凹部3和外凸部4之间平滑地过渡，这能够使由叶片20施加到侧壁12上沿径向方向的拉力中的尽可能大的分量转化成沿着侧壁12波浪形走向的切向分力并且相应地减小垂直于侧壁12的厚度的法向分力，由此避免侧壁12在所述法向分力的作用下变形或破裂并且通过相继布置的内凹部3和外凸部4更好地平衡所述切向分力，从而实现侧壁12的优化的抗拉强度并且尽可能地降低轮毂10的故障风险。

示例性地，如图3所示，内凹部3的第一曲率半径大于外凸部4的第二曲率半径，由此能够在保持轮毂10的厚度基本上恒定的情况下提升侧壁12的抗拉强度并且满足轮毂10的注塑工艺要求。尤其地，内凹部3的第一曲率半径以侧壁12的厚度的一半大于外凸部4的第二曲率半径，以实现轮毂10的优化的抗拉强度，例如侧壁12的厚度为10mm，内凹部3的第一曲率半径为25mm，而外凸部4的第二曲率半径为20mm。当然也可以考虑本领域技术人员认为有意义的其它尺寸数值。

示例性地，弯曲突出部2沿轴向方向在侧壁12的整个轴向延伸尺度上延伸。这能够实现轮毂10的简单和成本有利的构造并且能够在整个轴向延伸尺度上实现高抗拉强度。

图4示出了根据本实用新型的一个示例性实施例的用于风机100的结构件110的剖视图。

如图4所示，结构件110还包括衬垫30，所述衬垫与轮毂10的底壁11固定连接并且构造成用于通过装配孔31与驱动电机120的电机轴123抗扭转地连接。通过衬垫30能够使轮毂10与驱动电机120的电机轴123间接地连接并且将电机轴123的旋转运动传递至轮毂10。在此，衬垫30例如由金属材料构造，以实现衬垫30的高强度。

示例性地，如图4所示，结构件110的叶片20与轮毂10通过注塑成型一体地构造，由此实现结构件110的成本有利的制造并且简化装配过程。尤其地，在结构件110的注塑成型的过程中将衬垫30预先放置在注塑模具中，从而将衬垫30与轮毂10以注塑成型的方式集成一体地构造，其中，所述衬垫具有多个连接孔32，所述连接孔在衬垫30的周向方向上均匀地分布并且轮毂10的材料填充在所述连接孔中，由此能够可靠地实现衬垫30与轮毂10的固定连接，从而进一步降低制造和装配成本。在此，衬垫30至少部分地埋嵌在轮毂10的底壁11中，所述底壁的布置有衬垫30的区域加厚地构造，从而能够以节省材料的方式有针对性地提升底壁11的结构强度并且进一步降低风机100的整体的轴向厚度。但也可以考虑，垫圈30以另外的本领域技术人员认为有意义的方式与轮毂10的底壁11固定连接，例如螺纹连接或卡锁连接。

示例性地，轮毂10在侧壁12的径向内周面上设置有加强肋，所述加强肋从侧壁12出发径向向内伸出，通过加强肋能够附加地提升轮毂10的结构强度并且延长风机100的使用寿命。

前面对于实施方式的阐释仅在所述示例的框架下描述本实用新型。当然，只要在技术上有意义，实施方式的各个特征能够自由地相互组合，而不偏离本实用新型的框架。

对于本领域的技术人员而言，本实用新型的其他优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本实用新型就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施例。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。

Claims (10)

1.一种用于风机(100)的结构件(110)，其特征在于，所述结构件(110)至少包括轮毂(10)，所述轮毂具有底壁(11)和从所述底壁(11)出发至少基本上沿轴向方向延伸的、环绕的侧壁(12)，其中，由所述底壁(11)和所述侧壁(12)限界出接收空间(13)，所述风机(100)的驱动电机(120)能够至少部分地装入所述接收空间(13)中，

其中，所述侧壁(12)在垂直于所述轴向方向的横截面中具有圆形的基本轮廓(1)和多个相对于所述基本轮廓沿径向方向的弯曲突出部(2)。

2.根据权利要求1所述的结构件(110)，其特征在于，

所述弯曲突出部(2)包括内凹部(3)和外凸部(4)，所述内凹部和所述外凸部沿所述侧壁(12)的周向方向交替地分布；和/或

所述弯曲突出部(2)沿所述侧壁(12)的周向方向均匀地分布；和/或

所述弯曲突出部(2)沿所述轴向方向在所述侧壁(12)的整个轴向延伸尺度上延伸。

3.根据权利要求2所述的结构件(110)，其特征在于，

所述内凹部(3)和所述外凸部(4)沿所述周向方向彼此相继地布置，使得所述侧壁(12)的所述横截面呈现波浪形状；和/或

所述内凹部(3)的第一曲率半径尤其以所述侧壁(12)的厚度的一半大于所述外凸部(4)的第二曲率半径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的结构件(110)，其特征在于，

所述结构件(110)包括多个叶片(20)，所述叶片沿所述侧壁(12)的周向方向均匀间隔开地固定布置在所述侧壁(12)的外周面上。

5.根据权利要求4所述的结构件(110)，其特征在于，

所述叶片(20)布置在所述侧壁(12)的沿所述轴向方向远离所述底壁(11)的端部上；和/或

所述叶片(20)与所述轮毂(10)一体地构造。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的结构件(110)，其特征在于，

所述结构件(110)包括衬垫(30)，所述衬垫与所述轮毂(10)的所述底壁(11)固定连接并且被配置成适于与所述驱动电机(120)的电机轴(123)抗扭转地连接。

7.根据权利要求6所述的结构件(110)，其特征在于，

所述衬垫(30)由金属材料构造；和/或

所述衬垫(30)至少部分地埋嵌在所述底壁(11)中，所述底壁的布置有所述衬垫(30)的区域加厚地构造；和/或

所述衬垫(30)与所述轮毂(10)以注塑成型的方式集成一体地构造，其中，所述衬垫(30)具有多个连接孔(32)，所述轮毂(10)的材料填充在所述连接孔中。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的结构件(110)，其特征在于，

所述轮毂(10)在所述侧壁(12)的径向内周面上设置有加强肋。

9.一种风机(100)，所述风机至少包括根据权利要求1至8中任一项所述的结构件(110)和驱动电机(120)，其中，所述驱动电机(120)至少部分地装入所述结构件(110)的轮毂(10)的接收空间(13)中。

10.根据权利要求9所述的风机(100)，其特征在于，

所述风机(100)构造为轴流式风机；和/或

所述风机(100)使用在氢燃料电池系统中；和/或

所述风机(100)还包括外壳，所述结构件(110)和所述驱动电机(120)布置在所述外壳中。