JP2023517433A - ファン、同期機及びファンを製造する方法 - Google Patents

Abstract

ファン（１６）であって、中心軸（２２）を有するハブ（２４）と、各インターロックブレード要素（２６）がハブ（２４）に対して径方向に移動することを阻止されるように、インターロック（３８、５２）によってハブ（２４）に接続された複数のインターロックブレード要素（２６）と、２つのインターロックブレード要素（２６）の間でハブ（２４）上に配置された端部ブレード要素（２８）と、端部ブレード要素（２８）は、ハブ（２４）の周方向への各インターロックブレード要素（２６）の移動を阻止するために、ハブ（２４）に固定されている、を備え、各インターロックブレード要素（２６）は、インターロック（３８、５２）を確立するために、ハブ（２４）に対して径方向内側方向への第１のブレード移動（８８）と、それに続くハブ（２４）の周方向への第２のブレード移動（９０）と、によってハブ（２４）に接続されている、ファン（１６）。【選択図】図１７

Description

本開示は、概してファンに関する。特に、ファン、ファンを備える同期機、ファンを製造する方法、及びファン用のブレード要素を製造する方法が提供される。

同期機は、良好な動作効率に対応する動作温度を維持するために冷却され得る。冷却は、１つ以上のファンによって生成される空気流によって得られ得る。このため、いくつかの同期機には、同期機の回転子の各端部に１つずつ、２つの軸流ファンが設けられる。この場合、各ファンは、冷却用空気を回転子に押し込む。空気は、同期機の固定子から抜け出て、ファンに戻る前に熱交換器によって冷却される。

一部の同期機は大型であり、そのサイズは、特定の実装形態に合わせてカスタマイズされることが多い。例えば、一部の大型同期機は、３ＭＷ／ＭＶＡ～６０ＭＷ／ＭＶＡの容量を有する。同期機のカスタマイズされたサイズはまた、１つ以上のファンのカスタマイズされたサイズを必要とする。

同期機用のファンは、典型的に、ブレードを形成するために鋼板を曲げ、これらのブレードを、構造用鋼で作製されたハブに溶接することによって製造される。この製造の仕方は、いくつかの欠点を伴う。

ハブへのブレードの溶接は、特殊な溶接技能を必要とする。溶接工の技能が、溶接の品質に大きく影響する。更に、広範な手溶接は、コストを増大させる。他方では、同期機は、カスタマイズされたサイズを有することが多いので、例えばロボット溶接による、ファンのための上述の手溶接プロセスの自動化は、全体的な生産効率にいかなる有意な影響も及ぼさない可能性がある。即ち、１つの特定のサイズのファンのための自動化された溶接プロセスが、別のサイズのファンのための溶接プロセスに必ずしも使用され得ない。

更に、エアフォイル形状を有するブレードは、曲げ加工された鋼板によって形成されたブレードよりも良好な効率を有する。しかしながら、エアフォイル形状を有するブレードをハブに溶接することは実用的ではない。

ＵＳ２０１８０６６６７２Ａ１は、中央ハブアセンブリと、中央ハブアセンブリに取り付けられた第１のブレードと、を含むモジュール式ファンアセンブリを開示している。中央ハブアセンブリは、第１のプレートと、第２のプレートと、を含み、第１のプレート及び第２のプレートは、外縁と、平坦な捕捉面と、をそれぞれ有する。第２のプレートの平坦な捕捉面は、第１のプレートの平坦な捕捉面と平行に配置される。第１のブレードは、取付けパッドと、作業部と、を含む。取付けパッドは、第１のプレート及び第２のプレートのそれぞれの平坦な捕捉面と接触して配置される、対向する平行で平坦な表面を有する。作業部は、第１のプレート及び第２のプレートの外縁を越えて延在する。第１のブレードの厚さは、外縁において第１のブレードと第１のプレートとの間に第１の間隙を作り出すために、取付けパッドでよりも、第１のプレートの外縁に近接したところでより小さい。

ＵＳ２００９１５５０８０Ａ１は、ファンハブと、複数のファンブレードと、を備える組合せ軸流ファンを開示している。各ファンブレードは、ファンハブの無端取付け溝への係合のための頂部突起を有する楔状ブロックと、ファンハブの位置決め歯との係合のために内側に形成された多数の位置決め歯と、を備える。ファンブレードがファンハブの周囲に共に締結されて固定されると、Ｏ字形又はＣ字形の保持リングが、ファンブレードの楔状ブロックの底部位置決め溝に締結され、ファンブレードとファンハブとを共にしっかりと固定する。

ＧＢ８６０２８１Ａは、ファンブレードと、２つのフランジで構成されるハブと、を備えるファンを開示している。各ファンブレードは、根元部分を備える。ボルトによって、根元部分は、フランジ間に挟持され得、これにより、ファンブレードは、ハブ上の固定された位置に保持され得る。

ＵＳ３８０１２２１Ａは、中央ハブと、複数のブレードと、を備えるインペラを開示している。各ブレードは、根元部分を備える。これら根元部分は、閉リングを形成する。ハブは、熱可塑性合成樹脂で作製され、根元部分のリングの周りに射出成形される。

ＵＳ２００２１２７０９６Ａ１は、回転不能に取り付けられた軸方向ブレードを有する軸方向ベンチレータを開示している。軸方向ベンチレータは、シャフトに接続されている。

ＥＰ０４２２４３３Ａ１は、回転子上にタービンブレードを締結するための配置を開示している。回転子は、支持ストリップ上に複数の支持セクションを備える。各タービンブレードは、２つの保持フランジを備える。タービンブレードは、これら保持フランジの両側でのフランジのブラケティングによって、回転子に締結される。

本開示の１つの目的は、単純で、迅速で、コスト効果の高い、及び／又は繰り返し可能なアセンブリを可能にするファンを提供することである。

本開示の更なる目的は、溶接を低減することを可能にするファンを提供することである。

本開示のなお更なる目的は、前述の目的のうちのいくつか又は全てを組み合わせて解決するファンを提供することである。

本開示のなお更なる目的は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、又は全てを解決する同期機を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、又は全てを解決する、ファンを製造する方法を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、単純、迅速、及び／又はコスト効果の高い、ファン用のブレード要素を製造する方法を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、ブレード要素の単純、迅速、及び／又はコスト効果の高いカスタマイズを可能にする、ファン用のブレード要素を製造する方法を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、設計の自由度を高めることを可能にする、ファン用のブレード要素を製造する方法を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、工具のバラツキ（tool variation）を低減させる、ファン用のブレード要素を製造する方法を提供することである。

本開示のなお更なる目的は、前述の目的のうちの１つ、いくつか、又は全てを解決する、ファン用のブレード要素を製造する方法を提供することである。

一態様によれば、中心軸を有するハブと、各インターロックブレード要素がハブに対して径方向に移動することを阻止されるように、インターロックによってハブに接続された複数のインターロックブレード要素と、２つのインターロックブレード要素の間でハブ上に配置された端部ブレード要素と、端部ブレード要素は、ハブの周方向への各インターロックブレード要素の移動を阻止するために、ハブに固定されている、を備えるファンが提供される。

インターロックブレード要素がインターロック及び端部ブレード要素によって固定されるので、インターロックブレード要素をハブに固定するプロセスは、著しく単純化され得る。端部ブレード要素の固定はまた、全てのインターロックブレード要素を固定する。例えば、端部ブレード要素が溶接によってハブに固定される場合、必要とされる溶接の量は、著しく低減され得る。各ブレード要素がハブに溶接されるファンと比較して、本開示によるファンは、溶接質量を９８％低減し得る。これは、インターロックブレード要素のいずれも、ハブに溶接される必要がないからである。

端部ブレード要素は、接合によってハブに固定され得る。代替又は追加として、端部ブレード要素は、１つ以上の締結具によってハブに固定され得る。いずれの場合も、端部ブレード要素は、ハブに直接的又は間接的に固定され得る。

端部ブレード要素の（中心軸に対する）角度広がり（angular extension）は、各インターロックブレード要素の角度広がりにほぼ対応又は対応し得る。例えば、ファンが、１１個のインターロックブレード要素と、１つの端部ブレード要素と、を備える場合、インターロックブレード要素及び端部ブレード要素の各々の角度広がりは、３０°であり得る。いずれの場合も、端部ブレード要素の角度広がりは、９０°未満、例えば４５°未満等であり得る。

ファンは、軸流ファンであり得る。ハブは、中心軸を画定する円形開口部を備え得る。円形開口部は、駆動シャフトを受容し得る。

各インターロックブレード要素は、インターロックブレード基部と、インターロックブレード基部から延在するブレードと、を備え得る。この場合、インターロックブレード基部は、インターロックによってハブに接続され得る。

端部ブレード要素は、端部ブレード基部と、端部ブレード基部から延在するブレードと、を備え得る。この場合、端部ブレード基部は、２つのインターロックブレード要素の間でハブ上に配置され得る。一例によれば、各ブレード（即ち、インターロックブレード要素のブレード及び端部ブレード要素のブレード）は、エアフォイル形状及び／又は勾配プロファイル（gradient profile）を有する。

端部ブレード要素（例えば、その端部ブレード基部）は、２つのインターロックブレード要素（例えば、そのインターロックブレード基部）の間に挟まれ得る。これら２つのインターロックブレード要素を除いて、各インターロックブレード要素（例えば、そのインターロックブレード基部）は、２つの隣接するインターロックブレード要素（例えば、そのインターロックブレード基部）の間に挟まれ得る。

ファンは、係止片を更に備え得、ハブは、開口を備え得る。この場合、係止片は、係止片と端部ブレード要素とが溝を形成するように、開口内に着座され得、端部ブレード要素は、例えば、溶接によって、溝内で係止片に接合され得る。溝は、２つの隣接するインターロックブレード要素の側面間に延在し得る。これらの側面は、これらインターロックブレード要素を固定するように、溶接によって固定され得る。

溝は、Ｖ字形であり得る。即ち、Ｖ字形は、ハブの周方向に延在し得る。端部ブレード要素は、溶接によってハブに固定され得る。

インターロックは、スロットと、スロットと嵌合する隆起部と、を備え得る。隆起部は、ハブ上に設けられ得、スロットは、インターロックブレード要素に（例えば、そのインターロックブレード基部に）設けられ得る。この場合、スロット及び隆起部の各々は、ハブの周方向に延在し得る。隆起部は、径方向外側に突出し得る。スロットは、インターロックブレード要素全体に沿って延在し得る。隆起部は、ハブ全体の周りに連続的又は不連続的に延在し得る。

代替として、隆起部が、インターロックブレード要素上に（例えば、そのインターロックブレード基部上に）設けられ得、スロットが、ハブに設けられ得る。この場合も、スロット及び隆起部の各々は、ハブの周方向に延在し得る。隆起部は、径方向内側に突出し得る。隆起部は、インターロックブレード要素全体に沿って延在し得る。スロットは、ハブ全体の周りに連続的又は不連続的に延在し得る。

ファンは、各インターロックブレード要素に１つずつ関連付けられた、複数の個別のインターロックを備え得る。これらインターロックは、各インターロックブレード要素についての個別の位置を構成し得る。

インターロックは、ダブテール（dovetail）を備え得る。ダブテールは、（中心軸に対して）ハブの円周の少なくとも半分の周りで不連続であり得る。代替又は追加として、インターロックは、Ｔ字形インターロックを備え得る。

各インターロックブレード要素は、インターロックを確立するために、ハブに対して径方向内側方向への第１のブレード移動と、それに続くハブの周方向への第２のブレード移動と、によってハブに接続され得る。第２のブレード移動の角距離は、３０°未満、例えば２０°未満等、例えば約１０°等であり得る。

端部ブレード要素は、ハブに対して径方向内側方向への第１の端部ブレード移動によって、ハブ上に配置され得る。係止片は、中心軸と実質的に平行又は平行な、ハブに対する係止片の移動によって、開口内に着座され得る。

インターロックは、複数の挿入構造を備え得、各挿入構造は、ハブに対して径方向内側方向に、インターロックブレード要素のうちの１つを受容するように配置され得る。これは、例えば、大型ファンの場合、複数のインターロックブレード要素が、それぞれの挿入構造に同時に挿入されることを可能にする。

挿入構造は、第１のブレード移動中にインターロックブレード要素のための複数の個別の挿入ガイドを構成し得る。１つの挿入構造が、各インターロックブレード要素に対して設けられ得る。オプションで、１つの挿入構造が、端部ブレード要素に対しても設けられ得る。

更なる態様によれば、本開示によるファンを備えた同期機が提供される。

更なる態様によれば、ファンを製造する方法が提供され、本方法は、中心軸を有するハブを設けることと、各インターロックブレード要素がハブに対して径方向に移動することを阻止されるように、複数のインターロックブレード要素をインターロックによってハブに接続することと、２つのインターロックブレード要素の間でハブ上に端部ブレード要素を配置することと、ハブの周方向への各インターロックブレード要素の移動を阻止するために、端部ブレード要素をハブに固定することと、を備える。端部ブレード要素をハブに固定することは、接合によって、又は１つ以上の締結具によって行われ得る。この方法によって製造されるファンは、本開示による任意のタイプのものであり得る。

本方法は、係止片と端部ブレード要素とが溝を形成するように、係止片をハブの開口内に着座させることと、端部ブレード要素を溝内で係止片に接合することによって、端部ブレード要素をハブに固定することと、を更に備え得る。

更なる態様によれば、ファン用のインターロックブレード要素を製造する方法が提供され、本方法は、犠牲基部を設けることと、異なるサイズの少なくとも２つの犠牲ブレードを設けることと、犠牲ブレード要素を形成するために、少なくとも２つの犠牲ブレードのうちの１つを犠牲基部に接続することと、ロストワックス鋳造によって、犠牲ブレード要素に基づいて、ブレード要素を製造することと、を備える。

犠牲ブレード要素は、犠牲基部を少なくとも２つの犠牲ブレードのいずれかに接続することによって形成され得るので、犠牲ブレード要素は、モジュール式である。このモジュール方式は、生産効率を大幅に向上させ、コストを低減させる。このモジュール方式によって、本方法は、ブレード要素の様々なサイズ（例えば、その長さ）及びプロファイルに容易に適合され得る。加えて、工具のバラツキ（tooling variation）が、著しく低減される。

この方法によって製造されるブレード要素は、本開示によるファン用のインターロックブレード要素又は端部ブレード要素のいずれかであり得る。代替として、この方法によって製造されるブレード要素は、別のタイプのファン用のブレード要素であり得る。ブレード要素を製造する方法は、本開示によるファンを製造する方法によって後続され得る。

犠牲基部への犠牲ブレードの接続は、接着剤及び／又はインターロックによって行われ得る。ハブは、当業者に知られている標準的な機械加工プロセスを使用して製造され得る。

犠牲ブレード及び犠牲基部は、ワックス又はロストワックス鋳造プロセスでの使用に好適な他の材料で形成され得る。このようなロストワックス鋳造プロセスは、当業者に知られている任意の好適なタイプのものであり得る。ロストワックス鋳造プロセスは、犠牲ブレード要素をシェルで覆うことと、犠牲ブレード要素を溶融させることと、溶融金属をシェル内に鋳込むことと、シェルを壊すことと、成形されたブレード要素を仕上げることと、備え得る。

本方法は、犠牲基部及び／又は少なくとも２つの犠牲ブレードを３Ｄ印刷することを更に備え得る。３Ｄ印刷は、低生産量の場合に使用され得る。代替として、本方法は、犠牲基部及び／又は少なくとも２つの犠牲ブレードを射出成形することを更に備え得る。射出成形は、高生産量の場合に使用され得る。

本開示の更なる詳細、利点及び態様は、図面と併せて以下の実施形態から明らかになるであろう。

図１は、２つのファンを備える同期機の側面図を概略的に表す。 図２は、ファンの斜視正面図を概略的に表す。 図３は、ファンのハブの斜視正面図を概略的に表す。 図４は、ハブの正面図を概略的に表す。 図５は、ハブの上面図を概略的に表す。 図６は、ファンのインターロックブレード要素の側面図を概略的に表す。 図７は、インターロックブレード要素の底面図を概略的に表す。 図８は、ファンの端部ブレード要素の側面図を概略的に表す。 図９は、ファンの係止片の斜視正面図を概略的に表す。 図１０は、係止片の斜視背面図を概略的に表す。 図１１は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１２は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１３は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１４は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１５は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１６は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１７は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１８は、ファンを製造する方法の工程を概略的に表す。 図１９は、３つの犠牲ブレードと、１つの犠牲基部との正面図を概略的に表す。 図２０は、犠牲基部に接続された犠牲ブレードのうちの１つを概略的に表す。

以下では、ファン、ファンを備える同期機、ファンを製造する方法、及びファン用のブレード要素を製造する方法が説明される。同一又は類似の参照番号は、同一又は類似の構造的特徴を示すために使用される。

図１は、同期機１０の側面図を概略的に表す。この例の同期機１０は、電気固定子１２と、電気回転子１４と、２つのファン１６と、駆動シャフト１８と、熱交換器２０と、を備える。ファン１６及び電気回転子１４は、中心軸２２周りの共通の回転のために、駆動シャフト１８に接続されている。電気回転子１４は、これらファン１６の間に配置されている。この例の各ファン１６は、軸流ファンである。動作中、左側のファン１６は、電気回転子１４内への右側への冷却用空気の流れを発生させ、右側のファン１６は、電気回転子１４内への左側への冷却用空気の流れを発生させる。空気は、電気固定子１２から抜け出て、ファン１６に戻る前に空気を冷却するために、熱交換器２０に入る。

図２は、図１のファン１６のうちの１つの斜視正面図を概略的に表す。ファン１６は、ハブ２４と、複数のインターロックブレード要素２６と、端部ブレード要素２８と、を備える。

ハブ２４は、円形であり、駆動シャフト１８を受容し、駆動シャフト１８によって駆動されるための円形開口部３０を備える。したがって、開口部３０は、中心軸２２と同心である。

各インターロックブレード要素２６は、インターロックによってハブ２４に接続されている。インターロックは、インターロックブレード要素２６がハブ２４に対して（中心軸２２に対して）径方向に移動することを阻止する。この例では、全てのインターロックブレード要素２６が、同じサイズ及び形状を有する。

端部ブレード要素２８は、ハブ２４上に着座している。図１に示されるように、端部ブレード要素２８は、ハブ２４の周方向において、２つの隣接するインターロックブレード要素２６の間に挟まれている。残りのインターロックブレード要素２６は、ハブ２４の周方向において、隣り合うインターロックブレード要素２６の間にそれぞれ挟まれている。各インターロックブレード要素２６と端部ブレード要素２８との角度広がりの合計は、３６０°であるか、又は３６０°に近く、例えば少なくとも３５０°等である。

図２のハブ２４の特定の例は、１３個のインターロックブレード要素２６と、１つの端部ブレード要素２８と、を備える。したがって、これらインターロックブレード要素２６のうちの１１個が、隣接するインターロックブレード要素２６の間に挟まれている。この例では、端部ブレード要素２８及びインターロックブレード要素２６の各々は、同じ角度広がり、即ち、約２５．７°を有する。

端部ブレード要素２８は、ハブ２４に固定されている。インターロックブレード要素２６は、端部ブレード要素２８の周方向距離を除いて、ハブ２４の全周にわたって配置されているので、端部ブレード要素２８の固定は、直接的又は間接的に（即ち、１つ以上のインターロックブレード要素２６を介して）、各インターロックブレード要素２６がハブ２４の周方向に移動することを阻止する。

図２の例では、端部ブレード要素２８は、溶接によってハブ２４に固定されている。この点に関して、ファン１６は、係止片３２を更に備え、ハブ２４は、開口３４を備える。この例の開口３４は、ハブ２４の前側から軸方向に、且つハブ２４の外側から径方向内側方向に、ハブ２４内へと延在する。

この例の係止片３２は、細長い形状と、端部ブレード要素２８の角度広がりに対応する角度広がりと、を有する。係止片３２は、端部ブレード要素２８の下の（又は径方向内側の）開口３４内に着座されている。係止片３２及び開口３４は、係止片３２の位置が、開口３４に対して明確であるように構成されている。

この例では、係止片３２及び端部ブレード要素２８は共に、Ｖ字形溝３６を形成する。Ｖ字形溝３６は、ハブ２４の周方向において、２つの隣接するインターロックブレード要素２６の間に途切れずに延在する。１つのインターロックブレード要素２６から（係止片３２の反対側にある）次のインターロックブレード要素２６まで、Ｖ字形溝３６に沿って溶接することによって、端部ブレード要素２８及び係止片３２は、ハブ２４に固定される。

図３は、ハブ２４の斜視正面図を概略的に表し、図４は、ハブ２４の正面図を概略的に表し、図５は、ハブ２４の上面図を概略的に表す。図３～図５をまとめて参照すると、ハブ２４は、隆起部３８を備える。隆起部３８は、径方向外側に突出し、ハブ２４の全周にわたって連続的に延在する。

ハブ２４は、ここで前部楔（front wedge）４０として例示される複数の前部特徴と、ここで後部楔４２として例示される複数の後部特徴と、を更に備える。前部楔４０は、隆起部３８の前側に設けられ、後部楔４２は、隆起部３８の後側に設けられている。各前部楔４０は、ハブ２４の前方に中心軸２２に向かって傾斜している。各後部楔４２は、ハブ２４の後方に中心軸２２に向かって傾斜している。したがって、前部楔４０は、前方へ角度付けられており、後部楔４２は、後方へ角度付けられている。

ハブ２４は、ここで前部平坦部４４として例示される複数の前部挿入構造と、ここで後部平坦部４６として例示される複数の後部挿入構造と、を更に備える。前部平坦部４４は、隆起部３８の前側に設けられており、後部平坦部４６は、隆起部３８の後側に設けられている。前部平坦部４４及び後部平坦部４６の各々は、中心軸２２に対して垂直である。

前部楔４０及び前部平坦部４４は、隆起部３８の前側の周囲に交互に設けられている。後部楔４２及び後部平坦部４６は、隆起部３８の後側の周囲に交互に設けられている。特に図５に示されるように、前部楔４０と後部楔４２は、オフセットされている。即ち、各前部楔４０は、後部平坦部４６と（周方向に沿って）位置合わせされており、各後部楔４２は、前部平坦部４４と位置合わせされている。

図６は、インターロックブレード要素２６の１つの側面図を概略的に表し、図７は、図６のインターロックブレード要素２６の底面図を概略的に表す。図６及び図７をまとめて参照すると、インターロックブレード要素２６は、インターロックブレード基部４８と、インターロックブレード基部４８から延在するブレード５０と、を備える。

インターロックブレード要素２６は、スロット５２を更に備える。この例では、スロット５２は、インターロックブレード基部４８に設けられている。ハブ２４に取り付けられると、スロット５２は、ハブ２４の周方向に延在する。インターロックブレード要素２６は、スロット５２内に隆起部３８を受容するように構成されている。

インターロックブレード基部４８は、前部ブレード係合構造５４と、後部ブレード係合構造５６と、を備える。前部ブレード係合構造５４及び後部ブレード係合構造５６は、インターロックブレード要素２６を、隆起部３８がスロット５２内に受容されるように、隆起部３８上へ径方向内側に移動させることと、その後、インターロックブレード要素２６の径方向の移動を阻止するために、インターロックブレード要素２６がハブ２４にインターロックするように、隆起部３８に沿って中心軸２２の周りを回転させることと、を可能にするように構成されている。

この特定の例では、前部ブレード係合構造５４は、第１の前部ブレードピン５８と、第２の前部ブレードピン６０と、第１の前部ブレードピン５８と第２の前部ブレードピン６０との間の前部ブレード平坦部６２と、を備える。後部ブレード係合構造５６は、第１の後部ブレードピン６４と、第２の後部ブレードピン６６と、第１の後部ブレードピン６４と第２の後部ブレードピン６６との間の後部ブレード平坦部６８と、を備える。第１の前部ブレードピン５８及び第２の前部ブレードピン６０の各々は、各前部楔４０の角度に対応する角度を有し、第１の後部ブレードピン６４及び第２の後部ブレードピン６６の各々は、各後部楔４２の角度に対応する角度を有する。

図７に示されるように、前部ブレード係合構造５４と後部ブレード係合構造５６は、オフセットされている。したがって、第１の前部ブレードピン５８は、後部ブレード平坦部６８に面しており、第２の後部ブレードピン６６は、前部ブレード平坦部６２に面している。

図２～図７をまとめて参照すると、インターロックブレード要素２６は、ハブ２４に向かって径方向内側に移動され得、その結果、第１の前部ブレードピン５８及び第２の前部ブレードピン６０の各々は、２つの前部楔４０の間の前部平坦部４４に沿って通り、前部ブレード平坦部６２は、前部楔４０上を通り、第１の後部ブレードピン６４及び第２の後部ブレードピン６６の各々は、２つの後部楔４２の間の後部平坦部４６に沿って通り、後部平坦部４６は、後部楔４２上を通る。次いで、隆起部３８が、スロット５２内に受容される。したがって、２つの前部平坦部４４及び２つの後部平坦部４６は、挿入構造の一例を構成している。

次いで、インターロックブレード要素２６は、第１の前部ブレードピン５８及び第２の前部ブレードピン６０の各々が、それぞれの前部楔４０と位置合わせされ、第１の後部ブレードピン６４及び第２の後部ブレードピン６６の各々が、それぞれの後部楔４２と位置合わせされるまで、ハブ２４の周方向に回転され得る。この状態では、インターロックブレード要素２６は、インターロックブレード要素２６がハブ２４に対して径方向に移動することを阻止されるように、ハブ２４にインターロックされている。

この例のスロット５２と隆起部３８との間のインターロックは、ダブテールを備える。前部楔４０及び後部楔４２は、ダブテールの尾部を形成し、第１の前部ブレードピン５８、第２の前部ブレードピン６０、第１の後部ブレードピン６４及び第２の後部ブレードピン６６は、ダブテールのピンを形成する。

図８は、端部ブレード要素２８の側面図を概略的に表す。端部ブレード要素２８は、端部ブレード基部７０と、端部ブレード基部７０から延在するブレード７２と、を備える。端部ブレード要素２８は、後部端部ブレード係合構造７４を備える。後部端部ブレード係合構造７４は、端部ブレード基部７０に設けられている。

後部端部ブレード係合構造７４は、第１の後部端部ブレードピン７６と、第２の後部端部ブレードピン７８と、第１の後部端部ブレードピン７６と第２の後部端部ブレードピン７８との間に配置された後部端部ブレード開口８０と、を備える。したがって、後部端部ブレード係合構造７４は、インターロックブレード要素２６の後部ブレード係合構造５６と同じ設計である。端部ブレード基部７０は、端部ブレード溝面８２を更に備える。

図９は、係止片３２の斜視正面図を概略的に表し、図１０は、係止片３２の斜視背面図を概略的に表す。図９及び図１０をまとめて参照すると、係止片３２は、（開口３４内に着座されたとき）ハブ２４の周方向に細長く湾曲している。

係止片３２は、係止片開口８４を備える。係止片開口８４は、隆起部３８上の前部楔４０と嵌合するように構成されている。

係止片３２は、係止片溝面８６を更に備える。係止片溝面８６と端部ブレード溝面８２とで、Ｖ字形溝３６が形成される。

図１１～図１８は、ファン１６を製造する方法の工程を概略的に表す。図１１に示されるように、第１のインターロックブレード要素２６は、ハブ２４に対して径方向内側方向への第１のブレード移動８８によって、ハブ２４へと移動される。第１のブレード移動８８は、隆起部３８がスロット５２内に完全に受容されるまで進行する。第１のブレード移動８８中に、第１の前部ブレードピン５８及び第２の前部ブレードピン６０は、それぞれの前部平坦部４４と位置合わせされ、第１の後部ブレードピン６４及び第２の後部ブレードピン６６は、それぞれの後部平坦部４６と位置合わせされる。このようにして、隆起部３８は、第１のブレード移動８８中にインターロックブレード要素２６のための複数の個別の挿入ガイドを提供する。

図１２は、ハブ２４の周方向への第２のブレード移動９０後のインターロックブレード要素２６を示す。第２のブレード移動９０は、ハブ２４の周方向への、即ち、中心軸２２を中心とする円に沿った、インターロックブレード要素２６の回転である。第２のブレード移動９０後、インターロックブレード要素２６は、インターロックブレード要素２６がハブ２４に対して径方向に移動することを阻止されるように、インターロックによってハブ２４に接続されている。この例では、第２のブレード移動９０の角距離は、約１２°である。したがって、機械的インターロックは、インターロックブレード要素２６を、中心軸２２の周りを隆起部３８に沿って回転させることによって確立される。

図１３に示されるように、次いで、更なるインターロックブレード要素２６が、図１１及び図１２と同じようにハブ２４に接続される。図１３から分かるように、複数のインターロックブレード要素２６が、同時にハブ２４に接続され得る。図１４では、全てのインターロックブレード要素２６が、ハブ２４に接続されている。

図１５に示されるように、端部ブレード要素２８は、ハブ２４に対して径方向内側方向への端部ブレード移動９２によって、ハブ２４へと移動される。端部ブレード移動９２は、端部ブレード基部７０が隆起部３８上に着座されるまで進行する。端部ブレード移動９２中に、第１の後部端部ブレードピン７６及び第２の後部端部ブレードピン７８は、それぞれの後部平坦部４６と位置合わせされる。このようにして、隆起部３８はまた、端部ブレード移動９２中に端部ブレード要素２８のための個別の挿入ガイドを提供する。

図１６は、端部ブレード移動９２後の端部ブレード要素２８の配置を示す。図１６では、端部ブレード基部７０は、ハブ２４上に配置され、２つのインターロックブレード基部４８の間に挟まれている。

図１７は、係止片３２が、係止片移動９４によって、どのようにハブ２４へ移動されるかを示す。係止片移動９４は、中心軸２２と平行である。

図１８は、係止片３２が、係止片移動９４後に、どのように開口３４内に着座されて、端部ブレード要素２８の端部ブレード溝面８２と共にＶ溝３６を形成するかを示す。次いで、端部ブレード要素２８は、左側に隣接するインターロックブレード要素２６から右側に隣接するインターロックブレード要素２６まで、Ｖ溝３６に沿って溶接することによって、ハブ２４に固定される。端部ブレード要素２８がハブ２４に固定されると、全てのインターロックブレード要素２６が、周方向に移動することを阻止され、それによってまた、ハブ２４に固定される。

以下では、ファン１６用のブレード要素２６、２８を製造する方法が説明される。方法は、端部ブレード要素２８、１つ又はいくつかのインターロックブレード要素２６、又はそれらの組合せのいずれかを製造するために使用され得る。

図１９は、３つの犠牲ブレード９６、９８及び１００と、１つの犠牲基部１０２との正面図を概略的に表す。第１の犠牲ブレード９６は、第２の犠牲ブレード９８よりも小さく、第３の犠牲ブレード１００は、第２の犠牲ブレード９８よりも大きい。この例では、犠牲基部１０２は、ワックスで成形され、犠牲ブレード９６、９８及び１００の各々は、ワックスで３Ｄ印刷される。

犠牲基部１０２は、標準サイズで製造され得る。この例では、犠牲基部１０２のサイズ及び形状は、インターロックブレード基部４８のサイズ及び形状に対応する。したがって、インターロックブレード基部４８と同様に、犠牲基部１０２は、スロット５２と、前部ブレード係合構造５４と、後部ブレード係合構造５６と、を備える。第２の犠牲ブレード９８のサイズ及び形状は、ブレード５０のサイズ及び形状に対応する。

図２０は、犠牲ブレード要素１０４を形成するために、犠牲基部１０２に接続された第２の犠牲ブレード９８を概略的に表す。したがって、犠牲ブレード要素１０４は、モジュール式であり、これは、いくつかの利点を伴う。接続は、接合部１０６に沿って接着剤によって行われる。犠牲ブレード９６、９８及び１００の中からの第２の犠牲ブレード９８の選択は、ファン１６のサイズ要件に基づいて、及び／又は同期機１０の冷却要件に基づいて行われる。

次いで、ブレード要素２６、２８が、ロストワックス鋳造によって、犠牲ブレード要素１０４に基づいて製造される。したがって、犠牲ブレード要素１０４がシェルで覆われる。次いで、犠牲ブレード要素１０４が溶融される。次いで、溶融金属がシェル内に鋳込まれる。次いで、シェルが壊され、成形されたブレード要素２６、２８が研磨される。

複数のインターロックブレード要素２６がこのように製造されると、次いで、端部ブレード要素２８が、同じように製造され得る。次いで、インターロックブレード要素２６及び端部ブレード要素２８は、図１１～図１８に記載されたようにハブ２４に組み付けられ得る。

本開示は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は、上記で説明されたものに限定されるものではないことが理解されよう。例えば、部品の寸法は、必要に応じて変更され得ることが理解されよう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され得ることが意図される。

本開示は、例示的な実施形態を参照して説明されてきたが、本発明は、上記で説明されたものに限定されるものではないことが理解されよう。例えば、部品の寸法は、必要に応じて変更され得ることが理解されよう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され得ることが意図される。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［１］ ファン（１６）であって、
－ 中心軸（２２）を有するハブ（２４）と、
－ 各インターロックブレード要素（２６）が前記ハブ（２４）に対して径方向に移動することを阻止されるように、インターロック（３８、５２）によって前記ハブ（２４）に接続された複数のインターロックブレード要素（２６）と、
－ ２つのインターロックブレード要素（２６）の間で前記ハブ（２４）上に配置された端部ブレード要素（２８）とを備え、前記端部ブレード要素（２８）は、前記ハブ（２４）の周方向への各インターロックブレード要素（２６）の移動を阻止するために、前記ハブ（２４）に固定されており、
各インターロックブレード要素（２６）は、前記インターロック（３８、５２）を確立するために、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向への第１のブレード移動（８８）と、それに続く前記ハブ（２４）の周方向への第２のブレード移動（９０）と、によって前記ハブ（２４）に接続されている、ファン（１６）。
［２］ 係止片（３２）を更に備え、前記ハブ（２４）は開口（３４）を備え、前記係止片（３２）は、前記係止片（３２）と前記端部ブレード要素（２８）とが溝（３６）を形成するように、前記開口（３４）内に着座され、前記端部ブレード要素（２８）は前記溝（３６）内で前記係止片（３２）に接合されている、［１］に記載のファン（１６）。
［３］ 前記溝（３６）は、Ｖ字形状である、［２］に記載のファン（１６）。
［４］ 前記端部ブレード要素（２８）は、溶接によって前記ハブ（２４）に固定されている、［１］～［３］のいずれか一項に記載のファン（１６）。
［５］ 前記インターロック（３８、５２）は、スロット（５２）と、前記スロット（５２）と嵌合する隆起部（３８）と、を備える、［１］～［４］のいずれか一項に記載のファン（１６）。
［６］ 前記インターロック（３８、５２）は、ダブテールを備える、［１］～［５］のいずれか一項に記載のファン（１６）。
［７］ 前記ダブテールは、前記ハブ（２４）の円周の少なくとも半分の周りで不連続である、［６］に記載のファン（１６）。
［８］ 前記インターロック（３８、５２）は、複数の挿入構造（４４、４６）を備え、各挿入構造（４４、４６）は、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向に、前記インターロックブレード要素（２６）のうちの１つを受容するように配置されている、［１］～［７］のいずれか一項に記載のファン（１６）。
［９］ １つの挿入構造（４４、４６）が、各インターロックブレード要素（２６）に対して設けられている、［８］に記載のファン（１６）。
［１０］ ［１］～［９］のいずれか一項に記載のファン（１６）を備える同期機（１０）。
［１１］ ファン（１６）を製造する方法であって、前記方法は、
－ 中心軸（２２）を有するハブ（２４）を設けることと、
－ 各インターロックブレード要素（２６）が前記ハブ（２４）に対して径方向に移動することを阻止されるように、複数のインターロックブレード要素（２６）をインターロック（３８、５２）によって前記ハブ（２４）に接続することと、ここで、各インターロックブレード要素（２６）は、前記インターロック（３８、５２）を確立するために、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向への第１のブレード移動（８８）と、それに続く前記ハブ（２４）の周方向への第２のブレード移動（９０）と、によって前記ハブ（２４）に接続されており、
－ ２つのインターロックブレード要素（２６）の間で前記ハブ（２４）上に端部ブレード要素（２８）を配置することと、
－ 前記ハブ（２４）の周方向への各インターロックブレード要素（２６）の移動を阻止するために、前記端部ブレード要素（２８）を前記ハブ（２４）に固定することと、を備える方法。
［１２］ － 係止片（３２）と前記端部ブレード要素（２８）とが溝（３６）を形成するように、前記係止片（３２）を前記ハブ（２４）の開口（３４）内に着座させることと、
－ 前記端部ブレード要素（２８）を前記溝（３６）内で前記係止片（３２）に接合することによって、前記端部ブレード要素（２８）を前記ハブ（２４）に固定することと、
を更に備える、［１１］に記載の方法。

Claims (12)

1. ファン（１６）であって、
   － 中心軸（２２）を有するハブ（２４）と、
   － 各インターロックブレード要素（２６）が前記ハブ（２４）に対して径方向に移動することを阻止されるように、インターロック（３８、５２）によって前記ハブ（２４）に接続された複数のインターロックブレード要素（２６）と、
   － ２つのインターロックブレード要素（２６）の間で前記ハブ（２４）上に配置された端部ブレード要素（２８）とを備え、前記端部ブレード要素（２８）は、前記ハブ（２４）の周方向への各インターロックブレード要素（２６）の移動を阻止するために、前記ハブ（２４）に固定されており、
   各インターロックブレード要素（２６）は、前記インターロック（３８、５２）を確立するために、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向への第１のブレード移動（８８）と、それに続く前記ハブ（２４）の周方向への第２のブレード移動（９０）と、によって前記ハブ（２４）に接続されている、ファン（１６）。
2. 係止片（３２）を更に備え、前記ハブ（２４）は開口（３４）を備え、前記係止片（３２）は、前記係止片（３２）と前記端部ブレード要素（２８）とが溝（３６）を形成するように、前記開口（３４）内に着座され、前記端部ブレード要素（２８）は前記溝（３６）内で前記係止片（３２）に接合されている、請求項１に記載のファン（１６）。
3. 前記溝（３６）は、Ｖ字形状である、請求項２に記載のファン（１６）。
4. 前記端部ブレード要素（２８）は、溶接によって前記ハブ（２４）に固定されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のファン（１６）。
5. 前記インターロック（３８、５２）は、スロット（５２）と、前記スロット（５２）と嵌合する隆起部（３８）と、を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のファン（１６）。
6. 前記インターロック（３８、５２）は、ダブテールを備える、請求項１～５のいずれか一項に記載のファン（１６）。
7. 前記ダブテールは、前記ハブ（２４）の円周の少なくとも半分の周りで不連続である、請求項６に記載のファン（１６）。
8. 前記インターロック（３８、５２）は、複数の挿入構造（４４、４６）を備え、各挿入構造（４４、４６）は、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向に、前記インターロックブレード要素（２６）のうちの１つを受容するように配置されている、請求項１～７のいずれか一項に記載のファン（１６）。
9. １つの挿入構造（４４、４６）が、各インターロックブレード要素（２６）に対して設けられている、請求項８に記載のファン（１６）。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載のファン（１６）を備える同期機（１０）。
11. ファン（１６）を製造する方法であって、前記方法は、
    － 中心軸（２２）を有するハブ（２４）を設けることと、
    － 各インターロックブレード要素（２６）が前記ハブ（２４）に対して径方向に移動することを阻止されるように、複数のインターロックブレード要素（２６）をインターロック（３８、５２）によって前記ハブ（２４）に接続することと、ここで、各インターロックブレード要素（２６）は、前記インターロック（３８、５２）を確立するために、前記ハブ（２４）に対して径方向内側方向への第１のブレード移動（８８）と、それに続く前記ハブ（２４）の周方向への第２のブレード移動（９０）と、によって前記ハブ（２４）に接続されており、
    － ２つのインターロックブレード要素（２６）の間で前記ハブ（２４）上に端部ブレード要素（２８）を配置することと、
    － 前記ハブ（２４）の周方向への各インターロックブレード要素（２６）の移動を阻止するために、前記端部ブレード要素（２８）を前記ハブ（２４）に固定することと、を備える方法。
12. － 係止片（３２）と前記端部ブレード要素（２８）とが溝（３６）を形成するように、前記係止片（３２）を前記ハブ（２４）の開口（３４）内に着座させることと、
    － 前記端部ブレード要素（２８）を前記溝（３６）内で前記係止片（３２）に接合することによって、前記端部ブレード要素（２８）を前記ハブ（２４）に固定することと、
    を更に備える、請求項１１に記載の方法。

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