NL9402187A

NL9402187A - Household fan.

Info

Publication number: NL9402187A
Application number: NL9402187A
Authority: NL
Inventors: Augustinus Wilhelmus M Bertels
Original assignee: Helpman Intellectual Propertie
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-08-01
Also published as: TW311971B; WO1996019670A3; WO1996019670A2; AU4401996A

Description

De uitvinding heeft betrekking op een ventilator, omvattende: een centrale naaf; een aantal met die naaf verbonden bladen, die zich althans min of meer in radiale richting uitstrekken, welke bladen een zodanige vorm bezitten, dat bij roterende aandrijving rond de hartlijn van de naaf een luchtverplaatsing optreedt; en aandrijfmiddelen voor het roterend aandrijven van de bladen met de naaf rond de hartlijn van de naaf.The invention relates to a fan, comprising: a central hub; a number of blades connected to said hub, which extend at least more or less in the radial direction, which blades have such a shape that air movement occurs around the axis of the hub when the drive is rotary; and drive means for rotatingly driving the blades with the hub about the axis of the hub.

Een dergelijke ventilator is bekend. Hij is zodanig uitgevoerd, dat de aandrijfmiddelen een motor met niet-verwaarloosbare diameter omvatten, de uitgaande as van welke motor rechtstreeks met de naaf is verbonden. De naaf vertoont een aan de diameter van de motor aangepaste, eveneens niet-verwaarloosbare diameter.Such a fan is known. It is designed such that the drive means comprise a motor of non-negligible diameter, the output shaft of which motor is directly connected to the hub. The hub has a diameter, which is also negligible, adapted to the diameter of the motor.

Het nadeel van een dergelijke bekende structuur is, dat het centrale gedeelte van de ventilator niet meewerkt aan het opwekken van de gewenste luchtstroom, hetgeen uit rendementsoverwegingen ongewenst is.The drawback of such a known structure is that the central part of the fan does not cooperate in generating the desired airflow, which is undesirable for reasons of efficiency.

Een verder belangrijk rendement-beperkend aspect is de omstroming van de einden van de bladen, de zogenaamde tips.A further important efficiency limiting aspect is the circulation of the ends of the blades, the so-called tips.

Het zou gewenst zijn, deze tip-omstroming te elimineren.It would be desirable to eliminate this tip flow.

Het is een verder doel van de uitvinding, een ventilator zodanig uit te voeren, dat hij met zeer gering volume getransporteerd kan worden. In het bijzonder voor consumenten-toepassingen is dit aspect van belang. Voor dergelijke toepassingen verdient het namelijk de voorkeur, het transportvolume met het oog op volume-transportkosten, verpakkingskosten en milieu-overwegingen zo jering mogelijk te maken.It is a further object of the invention to design a fan in such a way that it can be transported with very little volume. This aspect is particularly important for consumer applications. Namely, for such applications it is preferable to minimize the transport volume for volume transport costs, packaging costs and environmental considerations.

Het is derhalve een doel van de uitvinding, een ventilator zodanig uit te voeren, dat verliezen als gevolg van de aanwezigheid van een aërodynamisch niet-werkzame naaf tot verwaarloosbare proporties zijn teruggebracht.It is therefore an object of the invention to design a fan in such a way that losses due to the presence of an aerodynamically inactive hub are reduced to negligible proportions.

Ter verwezenlijking van deze doelstelling verschaft de uitvinding een ventilator van het vermelde type, die het kenmerk vertoont, de eindzones van de bladen door een ring verbonden zijn, welke ring roteerbaar in een ringvormige behuizing gedragen is; de aandrijfmiddelen een motor omvatten, die op afstand van de naaf buiten de door de aangedreven bladen opgewekte luchtstroom is geplaatst; de axiale afmetingen van de ring en die van de ringvormige behuizing ten hoogste 0,1 x de diameter is; en de ringvormige behuizing wordt gedragen door draagmiddelen, bijvoorbeeld een op een vlak te plaatsen voet.To achieve this object, the invention provides a fan of the type mentioned, which has the feature that the end zones of the blades are connected by a ring, which ring is rotatably carried in an annular housing; the drive means comprise a motor spaced from the hub outside of the airflow generated by the driven blades; the axial dimensions of the ring and that of the annular housing are at most 0.1 x the diameter; and the annular housing is carried by carrying means, for example a foot to be placed on a plane.

Een specifieke uitvoering is die, waarin de ring deel uitmaakt van de aandrijfmiddelen.A specific embodiment is that in which the ring forms part of the drive means.

Bijvoorbeeld kan deze variant de bijzonderheid vertonen dat de ring door een motor wordt aangedreven.For example, this variant can have the special feature that the ring is driven by a motor.

Een specifieke uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de ring de rotor van een eventueel collectorloze elektromotor is.A specific embodiment has the special feature that the ring is the rotor of a possibly collectorless electric motor.

Een variant van deze laatste uitvoering vertoont de bijzonderheid, dat de rotor een lineaire inductiemotor is.A variant of the latter embodiment has the special feature that the rotor is a linear induction motor.

Gebruik kan worden gemaakt van mechanische roterende legering. In een alternatief vertoont de ventilator volgens de uitvinding de bijzonderheid dat de rotor tijdens bedrijf magnetisch is opgehangen.Mechanical rotary alloy can be used. In an alternative, the fan according to the invention has the special feature that the rotor is suspended magnetically during operation.

Een verdere rendementsverhoging wordt verkregen met een uitvoering, waarin de bladen een aërodynamische vorm met gemaximaliseerde cL/cD bij een geminimaliseerde (cD)0, zijnde de weerstandscoëfficiënt bij cL = 0 bezitten.A further increase in efficiency is obtained with an embodiment in which the blades have an aerodynamic shape with maximized cL / cD at a minimized (cD) 0, being the drag coefficient at cL = 0.

Een lichte en niettemin mechanisch zeer sterke uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de bladen onder voorspanning met de naaf en de ring verbonden zijn.A light and nevertheless mechanically very strong embodiment has the special feature that the blades are connected to the hub and the ring under pretension.

Weer een verdere variant met een zeer lichte rotor vertoont de bijzonderheid dat de bladen elk een uit metaal met een dikte van ten hoogste 1 mm bestaande huid omvatten.Yet a further variant with a very light rotor has the special feature that the blades each comprise a skin consisting of metal with a thickness of at most 1 mm.

Een bepaalde uitvoering vertoont de bijzonderheid dat de bladen elk een uit eventueel met treksterke vezels gewapende kunststof laag bestaande huid omvatten.A particular embodiment has the special feature that the blades each comprise a skin consisting of a plastic layer, possibly reinforced with tensile fibers.

De hiervoor genoemde twee uitvoeringen kunnen het kenmerk vertonen dat de huid een dikte bezit van 0,001 - 0,03 x de gemiddelde koorde van een blad.The aforementioned two embodiments can be characterized in that the skin has a thickness of 0.001 - 0.03 x the average chord of a leaf.

In het bijzonder bij toepassing van voorspanning kan deze laatste variant gebruik maken van een zeer dunne huid. Bijvoorbeeld kan de ventilator dan de bijzonderheid vertonen dat de huid een dikte van (0,2 ± 0,1) mm bezit.Particularly when using pretension, the latter variant can make use of a very thin skin. For example, the fan can then have the special feature that the skin has a thickness of (0.2 ± 0.1) mm.

Diverse geschikte materialen komen in aanmerking. Uit overwegingen van sterkte enerzijds en prijs en verwerkingskosten anderzijds verdient die uitvoering de voorkeur, waarin de huid uit aluminium of roestvast staal bestaat.Various suitable materials are eligible. For reasons of strength on the one hand and price and processing costs on the other hand, this embodiment is preferred, in which the skin consists of aluminum or stainless steel.

Ter verkrijging van een vergrote bestendigheid tegen vervorming door stoten of dergelijke kan de ventilator de bijzonderheid vertonen dat de door de huid omsloten holte met een vulstof gevuld is.To obtain increased resistance to impact deformation or the like, the fan may have the special feature that the skin enclosed cavity is filled with a filler.

Deze laatste uitvoering kan op een eenvoudige wijze worden vervaardigd. Deze variant vertoont de bijzonderheid dat de vulstof vooraf in een vormholte is gemodelleerd en vervolgens de huid daaromheen is aangebracht.The latter embodiment can be manufactured in a simple manner. This variant has the special feature that the filler is pre-modeled in a mold cavity and then the skin is applied around it.

Nog een verdere verhoging van het rendement kan worden verkregen met een uitvoering, waarin het aantal bladen meer dan vier bedraagt. Bijvoorbeeld kan het aantal bladen acht of meer bedragen. Bij gebruik van een aërodynamisch geoptimaliseerde vormgeving kan het rendement ten opzichte van bekende ventilatoren zeer hoog zijn, terwijl verder het toerental-tolerantiegebied sterk is uitgebreid. Bijvoorbeeld kan de gemiddelde dikte van de bladen in de orde van 15 % van de koorden liggen. Bij bekende ontwerpen ligt deze dikte in de orde van 2 a 3 %. Met een dergelijk ontwerp neemt de weerstandscoëfficiënt cD af, terwijl de liftcoëfficiënt cL bijvoorbeeld van 0,8 naar 1,6 kan worden verhoogd. Het rendement van de ventilator hangt samen met het quotiënt cL/cD. Door deze maatregelen kan hierdoor het ventilatorrendement worden verhoogd tot in de orde van grootte van 90%. Bij bekende ontwerpen ligt dit rendement in de orde van grootte van maximaal 50 %. Ook draagt het verlagen van cD bij tot een reductie van het afgegeven geluid.Yet a further increase in efficiency can be obtained with an embodiment in which the number of blades exceeds four. For example, the number of blades can be eight or more. When an aerodynamically optimized design is used, the efficiency compared to known fans can be very high, while the speed tolerance range is further extended. For example, the average thickness of the blades may be on the order of 15% of the cords. In known designs, this thickness is of the order of 2 to 3%. With such a design, the drag coefficient cD decreases, while the lift coefficient cL can be increased from 0.8 to 1.6, for example. The efficiency of the fan is related to the quotient cL / cD. Due to these measures, the fan efficiency can hereby be increased to the order of 90%. In known designs, this efficiency is of the order of magnitude of up to 50%. Decreasing cD also contributes to a reduction in the sound emitted.

Een voordeel van het gebruik van een groter aantal bladen is, dat het toegepaste toerental lager kan zijn en de geluidproduktie corresponderend kan afnemen.An advantage of using a larger number of blades is that the applied speed can be lower and the noise production can correspondingly decrease.

De bladen zullen voor een geoptimaliseerde aërodynamische vormgeving naar hun naar de ring gewende einden toelopen. De torsie van de bladen kan, gezien in de axiale richting van de ventilator, bij de hartlijn een torsie in de orde van 15° vertonen, terwijl de bladen aan de tips, dat wil zeggen de aan de ring grenzende einden, bijvoorbeeld een torsie in de orde van 65° kunnen vertonen.The blades will taper towards their ring-turned ends for optimized aerodynamic design. The torsion of the blades, viewed in the axial direction of the fan, may have a torsion of the order of 15 ° at the centerline, while the blades at the tips, i.e. the ends adjacent to the ring, for example, a torsion in can exhibit the order of 65 °.

Voor het zo goed mogelijk geleiden van de door de ventilator opgewekte luchtstroom kan de ventilator de bijzonderheid vertonen dat althans het binnenvlak van de ring een aërodynamische vorm vertoont.In order to conduct the air flow generated by the fan as well as possible, the fan can have the special feature that at least the inner surface of the ring has an aerodynamic shape.

Geluidbeperkend en rendement verhogend is die uitvoering, waarin de eindzones van de bladen vloeiend aansluiten aan het binnenvlak van de ring.The version in which the end zones of the blades smoothly adjoin the inner surface of the ring is limiting noise and increasing efficiency.

Deze uitvoering kan met voordeel het kenmerk vertonen dat de eindzones een zich over de gehele omtrek verbredende vorm vertonen met een kromtestraal in dezelfde orde van grootte als de karakteristieke dikte van de bladen.This embodiment can advantageously have the feature that the end zones have a circumferentially widening shape with a radius of curvature in the same order of magnitude as the characteristic thickness of the blades.

Een variant, waarin de bladen een aërodynamische vorm met gemaximaliseerde cL/cD bij geminimaliseerde (cD)0, zijnde de weerstandscoëfficiënt bij cL = 0 bezitten, kan met voordeel bovendien het kenmerk vertonen dat de bladen een achterrand met een ten opzichte van de aërodynamische grenslaag tijdens bedrijf van de ventilator geringe dikte bezitten.A variant in which the blades have an aerodynamic shape with maximized cL / cD at minimized (cD) 0, being the drag coefficient at cL = 0, can advantageously also have the feature that the blades have a trailing edge with respect to the aerodynamic boundary layer have a small thickness during operation of the fan.

In een variant, waarin de bladen elk een huid van metaal of gewapende kunststof omvatten kan de hiervoor genoemde uitvoering de bijzonderheid vertonen dat de achterrand is gevormd door één huidlaag, die aansluit aan een zone, waarin twee huidlagen elkaar overlappen, waarbij de huidlaag van de achterrand zich aan de convexe zijde bevindt.In a variant in which the blades each comprise a skin of metal or reinforced plastic, the aforementioned embodiment can have the special feature that the rear edge is formed by one skin layer, which adjoins a zone in which two skin layers overlap, the skin layer of the trailing edge is on the convex side.

Een specifieke uitvoering vertoont de bijzonderheid, dat de bladen thermisch werkzaam element, zoals een verwarmingselement of een koelelement, dragen, waaraan via de ringvormige behuizing energie wordt toegevoerd.A specific embodiment has the special feature that the blades carry a thermally active element, such as a heating element or a cooling element, to which energy is supplied via the annular housing.

Als gevolg van de bij voorkeur aërodynamische vorm van de bladen kan een thermisch werkzaam element in uitstekend warmtewisselend contact staan met de langsstromende lucht, zonder dat suizende geluiden optreden, die gebruikelijk zijn bij ventilatorkachels met bijvoorbeeld schroeflijnvormig gewikkelde verwarmingsdraden.As a result of the preferably aerodynamic shape of the blades, a thermally active element can have excellent heat-exchanging contact with the air flowing past, without the ringing noises that are usual with fan heaters with, for example, helically wound heating wires.

Een specifieke uitvoering vertoont de bijzonderheid dat een als elektrisch verwarmingselement werkzaam weerstandselement, bijvoorbeeld omvattende weerstandsdraden, een folie-weerstandselement, een geleidende kunststof, in kunststof ingebedde geleidende deeltjes of poeder, bijvoorbeeld bestaande uit metaal of koolstof, welk weerstandselement kan zijn verbonden met of ingebed in een bij voorkeur thermisch resistente kunststof of een combinatie daarvan.A specific embodiment has the special feature that a resistance element acting as an electric heating element, for example comprising resistance wires, a foil resistance element, a conductive plastic, conductive particles or powder embedded in plastic, for example consisting of metal or carbon, which resistance element can be connected to or embedded in a preferably thermally resistant plastic or a combination thereof.

Een uitvoering met een koelelement kan met voordeel zijn voorzien van een Peltier-element. Een dergelijk element kan op basis van een halfgeleider-junctie warmte aan de omgeving onttrekken en die langs elektrische overdrachtsweg overdragen naar een elders geplaatst verwarmingselement.A version with a cooling element can advantageously be provided with a Peltier element. Such an element can extract heat from the environment on the basis of a semiconductor junction and transfer it by electrical transfer to a heating element placed elsewhere.

Aldus kan een gekoelde luchtstroom worden opgewekt.A cooled air flow can thus be generated.

Teneinde de noodzakelijke energie voor het thermisch werkzame element over te brengen naar de bladen kan gebruik zijn gemaakt van tussen de ring en de behuizing aanwezige sleepcontacten voor overdracht van elektrische energie, bijvoorbeeld door middel van een geleidende vloeistof, zoals kwik of een geleidende semi-fluid.In order to transfer the necessary energy for the thermally active element to the blades, use can be made of sliding contacts present between the ring and the housing for transfer of electrical energy, for example by means of a conductive liquid, such as mercury or a conductive semi-fluid .

Een andere uitvoering is, welke is voorzien van een roterende transformator, waarvan de stator met de behuizing en de rotor met de ring verbonden is, dan wel daarvan deel uitmaakt.Another embodiment is provided with a rotary transformer, the stator of which is connected to the housing and the rotor to the ring, or which forms part thereof.

Zoals bekend, neemt het rendement van de transformator toe en daarmee het benodigde transformatorvolume en -gewicht af, naarmate de gebruikte frequentie hoger wordt. In verband daarmee verdient die uitvoering de voorkeur, die is voorzien van een stroomtoevoer, die elektrische stroom aan de behuizing kan toevoeren, in welke stroomtoevoer een frequentie-omvormer is opgenomen, die de lichtnetfrequentie omzet in een hogere frequentie, bijvoorbeeld in het gebied 400 Hz - 10 kHz.As is known, the efficiency of the transformer increases and thus the required transformer volume and weight decreases as the frequency used increases. In this connection, it is preferable to provide this embodiment, which is provided with a power supply, which can supply electric current to the housing, in which power supply a frequency converter is included, which converts the mains frequency into a higher frequency, for example in the range 400 Hz - 10 kHz.

Een zo klein mogelijk transportvolume is realiseerbaar met een uitvoering, waarin de draagmiddelen een inklapbare voet, bij voorkeur met een in ingeklapte toestand aan de vorm van de rest van de ventilator aangepaste vorm, omvatten.The smallest possible transport volume is achievable with an embodiment in which the carrying means comprise a collapsible base, preferably with a shape adapted to the shape of the rest of the fan when folded.

Een voorkeursuitvoering vertoont de bijzonderheid dat de ring met instelbare stand door de voet wordt gedragen.A preferred embodiment has the special feature that the ring with adjustable position is carried by the foot.

Een specifieke uitvoering vertoont het kenmerk dat de ring aan ten minste één zijde een door lucht doorstroombare beschermkap draagt.A specific embodiment has the feature that the ring carries on at least one side a protective cap which can flow through air.

Een voorkeursvariant hiervan vertoont de bijzonderheid dat de beschermkap een vrijdragende spiraalvormige strook omvat.A preferred variant of this has the special feature that the protective cap comprises a cantilevered spiral strip.

Een zeer geringe geluidproduktie wordt verkregen met een uitvoering waarin de strook een aërodynamische vorm vertoont.Very little noise production is obtained with an embodiment in which the strip has an aerodynamic shape.

Weer een andere uitvoering vertoont het kenmerk dat de ring via een de stand van de behuizing periodiek variërende transmissie door de draagmiddelen wordt gedragen.Yet another embodiment has the feature that the ring is carried by the carrying means via a transmission which periodically varies the position of the housing.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van bijgaande tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een perspectivisch aanzicht van een huishoudelijke ventilator volgens de uitvinding; figuur 2 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een tweede uitvoeringsvoorbeeld; figuur 3 een gedeeltelijk weggebroken perspectivisch aanzicht van een derde uitvoeringsvoorbeeld; en figuur 4 een gedeeltelijk weggebroken gedeeltelijk perspectivisch aanzicht van een deel van een ventilator.The invention will now be elucidated with reference to the annexed drawings. Herein: figure 1 shows a perspective view of a household fan according to the invention; figure 2 shows a partly broken away perspective view of a second exemplary embodiment; figure 3 shows a partly broken away perspective view of a third exemplary embodiment; and figure 4 shows a partly broken away partial perspective view of a part of a fan.

Figuur 1 toont een huishoudelijke ventilator 1. Hij omvat een centrale naaf 2, acht met die naaf verbonden bladen 3, die zich althans min of meer in radiale richting uitstrekken en een zodanige vorm bezitten, dat bij roterende aandrijving rond de hartlijn van de naaf een luchtverplaatsing optreedt, alsmede een aandrijfmotor 4 voor het roterend aandrijven van de bladen 3 rond de hartlijn van de naaf 2. De eindzones van de bladen 3 zijn door een ring 6 verbonden, welke ring 6 roteerbaar in een ringvormige behuizing 7 gedragen is. De motor 4 is op afstand van de centrale naaf 2 buiten de door de aangedreven bladen 3 opgewekte luchtstroom geplaatst. De axiale afmetingen van de ring 6 en die van de ringvormige behuizing 7 bedragen ten hoogste 0,1 x de betreffende diameter. De ringvormige behuizing 7 wordt gedragen door een inklapbare voet, die uit twee delen 8,9 bestaat. Deze delen zijn inklapbaar volgens pijlen, respectievelijk 10,11 en vertonen een in ingeklapte toestand aan de vorm van de rest van de ventilator aangepaste vorm.Figure 1 shows a household fan 1. It comprises a central hub 2, eight blades 3 connected to that hub, which extend at least more or less in the radial direction and have such a shape that, when rotating the drive around the axis of the hub, air displacement occurs, as well as a drive motor 4 for rotatingly driving the blades 3 around the axis of the hub 2. The end zones of the blades 3 are connected by a ring 6, which ring 6 is rotatably mounted in an annular housing 7. The motor 4 is placed at a distance from the central hub 2 outside the air flow generated by the driven blades 3. The axial dimensions of the ring 6 and that of the annular housing 7 are at most 0.1 x the respective diameter. The annular housing 7 is supported by a folding base, which consists of two parts 8,9. These parts are collapsible according to arrows, respectively 10.11 and have a shape adapted to the shape of the rest of the fan when folded.

De motor 4 drijft de ring 6 aan door middel van een snaar 12.The motor 4 drives the ring 6 by means of a belt 12.

Ter illustratie is in figuur 1 tevens een telefoontoestel 13 getekend, dit geeft een indruk van de mogelijke afmetingen van de ventilator 1.As an illustration, a telephone set 13 is also shown in figure 1, which gives an impression of the possible dimensions of the fan 1.

Figuur 2 toont een ventilator 14.Figure 2 shows a fan 14.

In deze uitvoering draagt een ringvormige behuizing 15 drie motoren 15,16,17 van het type met externe rotor. De externe rotoren van deze motoren drijven de ring 6, en daarmee de gehele rotor 2,3,6, aan.In this embodiment, an annular housing 15 carries three external rotor motors 15,16,17. The external rotors of these motors drive the ring 6, and thus the entire rotor 2,3,6.

De behuizing 22 draagt een beschermrooster 18, dat is uitgevoerd als een vrij dragende spiraal, waarvan de aërodynamische vorm door de schaal van figuur 2 niet zichtbaar is. Met een eenvoudig taats-leger drukt het vrije centrum van het rooster 18 licht tegen het vrije uiteinde van de naaf 2.The housing 22 carries a protective grille 18, which is designed as a cantilever spiral, the aerodynamic shape of which is not visible through the scale of figure 2. With a simple pivot bearing, the free center of the grille 18 presses lightly against the free end of the hub 2.

Pijlen 19 duiden de lucht-stromingsrichting aan.Arrows 19 indicate the air flow direction.

De behuizing 22 wordt gedragen door een voet 20. Deze draagt een bedieningseenheid 21 voor het besturen van een aantal functies van de ventilator 14.The housing 22 is supported by a base 20. This carries an operating unit 21 for controlling a number of functions of the fan 14.

De behuizing 22 wordt door een kogelgewricht 23 gedragen door de voet 20. In de voet is een motor 24 geaccommodeerd, die een kruisdraadspindel 25 aandrijft. Deze werkt samen met een slede 26, die scharnierbaar met de kogel 23 is gekoppeld, zodanig dat bij aandrijving van de kruisdraadspindel 25 de kogel, en aldus de daardoor gedragen behuizing met onderdelen een reci-procerende beweging in het horizontale vlak uitvoert. Deze beweging is met pijl 27 aangeduid. Een verticale corresponderende beweging wordt verkregen door een analoge constructie door middel van een in de behuizing 22 geaccommodeerde motor 28, kruisdraadspindel 29 en slede 30. De betreffende reci-procederende beweging in het verticale vlak is met pijl 31 weergegeven.The housing 22 is supported by the ball 20 by a ball joint 23. The motor 24 accommodates a motor 24 which drives a cross-threaded spindle 25. It cooperates with a slide 26, which is hingedly coupled to the ball 23, such that when the cross-thread spindle 25 is driven, the ball, and thus the housing with parts carried thereby, performs a reciprocating movement in the horizontal plane. This movement is indicated by arrow 27. A vertical corresponding movement is obtained by an analog construction by means of a motor 28, cross-threaded spindle 29 and carriage 30 housed in the housing 22. The respective reciprocating movement in the vertical plane is indicated by arrow 31.

De ventilator 14 ontvangt zijn elektrische energie via een netsnoer 32.The fan 14 receives its electrical energy via a power cord 32.

Figuur 3 toont een huishoudelijke ventilator 51.Figure 3 shows a household fan 51.

In deze uitvoering is de ringvormige behuizing 52 via een kogelgewricht 53 met knevelhefboom 54 gedragen door een voet 55, waarin een bedieningseenheid 56 is geaccommodeerd.In this embodiment, the annular housing 52 is carried via a ball joint 53 with toggle lever 54 by a base 55 in which an operating unit 56 is housed.

In de behuizing 52 zijn elektromagnetische stator-elementen 57 geaccommodeerd, die samenwerken met elektromagnetische rotor-elementen 58, die in ring 59 zijn opgenomen, die op zijn beurt wordt gedragen en aangedreven door de motoren 15,16,17. De elementen 57 en 58 vormen samen een roterende transformator. De via de statorelementen 57 tijdens rotatie van de rotor 2,3,6 aan de rotor-elementen 58 overgedragen elektrische energie wordt toegevoerd aan een verwarmingselement, dat bestaat uit een weerstandsdraad, die aan het oppervlak van de bladen 3 daarin is ingebed en aldus een verwarmingselement vormt, dat warmte kan afgeven aan de bij rotatie van de rotor optredende luchtstroom 19.Electromagnetic stator elements 57 are housed in housing 52, cooperating with rotor electromagnetic elements 58, which are received in ring 59, which in turn is carried and driven by motors 15, 16, 17. Elements 57 and 58 together form a rotary transformer. The electrical energy transferred to the rotor elements 58 via the stator elements 57 during rotation of the rotor 2,3,6 is supplied to a heating element, which consists of a resistance wire embedded on the surface of the blades 3 and thus a heating element, which can give off heat to the air flow 19 occurring during rotation of the rotor.

In de voet 55 is een frequentie-omvormer 60 geaccommodeerd, die de lichtnet-frequentie, gewoonlijk 50 of 60 Hz, omzet in een aanzienlijk hogere frequentie, bijvoorbeeld in de orde van 5 kHz. Hierdoor kan zowel het volume als het gewicht van de transformator 57, 58 beperkt zijn, terwijl niettemin een uitstekende energie-overdracht wordt verkregen. De frequentie-omvormer is van het vaste-stoftype, kan compact zijn en is in een gering volumebeslag in staat, de noodzakelijke energie naar het niet-getekende verwarmingselement over te dragen. Een praktisch over te dragen vermogen ligt in de orde van 1-2 Kw.In the base 55, a frequency converter 60 is accommodated, which converts the mains frequency, usually 50 or 60 Hz, into a considerably higher frequency, for example of the order of 5 kHz. As a result, both the volume and the weight of the transformer 57, 58 can be limited, while nevertheless an excellent energy transfer is obtained. The frequency converter is of the solid-state type, can be compact and is able to transfer the necessary energy to the heating element (not shown) in a low volume requirement. A practical transferable power is of the order of 1-2 Kw.

Figuur 4 toont een detail van een variant. In deze uitvoering draagt een ringvormige behuizing 61 elektromagnetische statorelementen 62, terwijl de ring 63, die functioneel correspondeert met de ring 6 volgens figuur 1 en figuur 2, elektromagnetische rotor-elementen accommodeert.Figure 4 shows a detail of a variant. In this embodiment, an annular housing 61 carries electromagnetic stator elements 62, while the ring 63, which functionally corresponds to the ring 6 of Figure 1 and Figure 2, accommodates electromagnetic rotor elements.

De elementen 62 en 64 vormen samen een ringvormige lineaire inductiemotor.The elements 62 and 64 together form an annular linear induction motor.

Figuur 4 toont verder de structuur van de ventilatorbladen 3. Elk blad 3 omvat een tot een aërodynamische vorm gemodelleerde huid 38, zodanig dat het blad 3 een convex vlak 39 en een concaaf vlak 40 vertoont. Deze vlakken sluiten aan elkaar aan via een gebogen voorrand 41 met relatief geringe kromtestraal. In de achterzone 42 overlappen de vlakken 39 en 40 elkaar. Voorbij de overlapzone 43 steekt dat huiddeel uit, aansluit aan het convexe vlak 39. Aldus ontstaat een uitstekende achterrand 44, bestaande uit een dunne laag overeenkomstig de dikte van de huid.Figure 4 further shows the structure of the fan blades 3. Each blade 3 comprises a skin 38 molded into an aerodynamic shape, such that the blade 3 has a convex face 39 and a concave face 40. These surfaces join together via a curved front edge 41 with a relatively small radius of curvature. In the rear zone 42, the surfaces 39 and 40 overlap. Beyond the overlap zone 43, that skin part protrudes, adjoins the convex surface 39. Thus a protruding rear edge 44 is formed, consisting of a thin layer corresponding to the thickness of the skin.

Het blad 3 is verder met schuimstof 45 gevuld.The blade 3 is further filled with foam 45.

In alle getekende uitvoeringsvoorbeelden sluiten de eindzones 65 van de bladen 3 vloeiend aan aan het binnenvlak van de ring 6,63. Deze eindzones vertonen een zich over de gehele omtrek verbredende vorm met een min of meer constante kromtestraal, die in dezelfde orde van grootte ligt als de karakteristieke dikte van de bladen 3.In all the illustrated embodiments, the end zones 65 of the blades 3 smoothly adjoin the inner surface of the ring 6,63. These end zones have a circumferentially widening shape with a more or less constant radius of curvature, which is of the same order of magnitude as the characteristic thickness of the blades 3.

Claims

A fan, comprising: a central hub; a number of blades connected to said hub, which extend at least more or less in the radial direction, which blades have such a shape that air movement occurs around the axis of the hub when the drive is rotary; and drive means for rotatingly driving the blades with the hub about the axis of the hub, characterized in that the end zones of the blades are connected by a ring, which ring is rotatably mounted in an annular housing; the drive means comprise a motor spaced from the hub outside of the airflow generated by the driven blades; the axial dimensions of the ring and that of the annular housing are at most 0.1 x the diameter; and the annular housing is carried by carrying means, for example a foot to be placed on a plane.

2. Fan as claimed in claim 1, wherein the ring forms part of the drive means.

Fan according to claim 2, wherein the ring is driven by a motor.

Fan as claimed in claim 2, wherein the ring is the rotor of an optionally collectorless electric motor.

Fan according to claim 4, wherein the rotor is a linear induction motor.

Fan as claimed in claim 4, wherein the rotor is suspended magnetically during operation.

Fan according to claim 1, wherein the blades have an aerodynamic shape with a maximized cL / cD at a minimized (cD) 0, being the drag coefficient at cL = 0.

The fan of claim 1, wherein the blades are biased to the hub and ring.

The fan of claim 1, wherein the blades each comprise a metal skin.

Fan as claimed in claim 1, wherein the blades each comprise a skin consisting of an optional layer of plastic reinforced with tensile fibers.

Fan according to claim 9 or 10, wherein the skin has a thickness of 0.001 - 0.03 x the average chord of a blade.

Fan according to claim 9 or 10, wherein the skin has a thickness of (0.2 ± 0.1) mm.

Fan according to claim 9 or 10, wherein the skin consists of aluminum or stainless steel.

Fan according to claim 9 or 10, wherein the skin enclosed cavity is filled with a filler.

Fan according to claim 14, wherein the filler is pre-molded in a mold cavity and then the skin is applied around it.

Fan according to claim 1, wherein the number of blades is more than four.

Fan according to claim 1, wherein at least the inner surface of the ring has an aerodynamic shape.

Fan according to claim 17, wherein the end zones of the blades smoothly adjoin the inner surface of the ring.

The fan of claim 18, wherein the end zones have a circumferentially widening shape with a radius of curvature of the same order of magnitude as the characteristic thickness of the blades.

Fan according to claim 7, wherein the blades have a rear edge with a small thickness relative to the aerodynamic boundary layer during operation of the fan.

Fan as claimed in claims 20 and 9 or 10, wherein the rear edge is formed by one skin layer, which adjoins a zone in which two skin layers overlap, the skin layer of the rear edge being on the convex side.

Fan according to claim 1, wherein the blades carry a thermally active element, such as a heating element or a cooling element, to which energy is supplied via the annular housing.

Fan according to claim 22, comprising a resistance element acting as an electric heating element, for instance comprising resistance wires, a foil resistance element, a conductive plastic, plastic particles embedded in conductive particles or powder, for example consisting of metal or carbon, which resistance element can be connected to or embedded in a preferably thermally resistant plastic or a combination thereof.

Fan according to claim 22, comprising a Peltier element.

Fan according to claim 22, comprising sliding contacts present between the ring and the housing for transfer of electric energy, for instance by means of a conductive liquid, such as mercury or a conductive semi-fluid.

26. Fan as claimed in claim 22, comprising a rotary transformer, the stator of which is connected to the housing and the rotor to the ring or forms part thereof.

27. Fan as claimed in claim 26, comprising a power supply which can supply electric current to the housing, in which power supply a frequency converter is included, which converts the mains frequency into a higher frequency, for instance in the range 400 Hz - 10 kHz.

Fan according to claim 1, wherein the carrying means comprise a collapsible base, preferably with a shape adapted to the shape of the rest of the fan when folded.

The fan of claim 1, wherein the adjustable position ring is carried by the foot.

The fan of claim 1, wherein the ring on at least one side carries an air-flowable protective cap.

31. Fan according to claim 30, wherein the protective cap comprises a cantilevered spiral strip.

The fan of claim 31, wherein the strip has an aerodynamic shape.

33. Fan as claimed in claim 1, wherein the ring is carried by the carrying means via a transmission which periodically varies the position of the housing.