冷却马达的风扇和方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域大体上涉及马达的冷却，更具体地，涉及使用轴流风扇冷却电动马达。
【背景技术】
[0002]—些已知的轴流风扇包括叶轮，该叶轮具有多个环绕轮毂定位的桨叶。马达使叶轮围绕轴线旋转，并且叶轮沿基本平行于该轴线的方向导引空气。当叶轮导引空气时，气流具有不同的风速，因此沿叶轮的桨叶具有不同的气压。气压差产生低效的流动结构，这等同于能量损耗。典型地，风扇在轮毂附近、桨叶下方和气流进入风扇的位置产生低效的流动结构。
[0003]一些包封式电动马达使用轴流风扇进行冷却。电动马达一般包括完全包封在壳体内的定子和转子。轴流风扇连接在转子轴的端部，用来增强壳体上的空气循环，并且用来提高转子和定子向周围环境的热耗散。这些风扇冷却式电动马达中的一些包括风扇罩，以便有利于在电动马达壳体的外表面上导引冷却空气。这些用于冷却包封式马达的系统产生了高压点，并且因此产生了低效率和噪声。
【发明内容】
[0004]在一个方面中，一种轴流风扇包括限定了轴流风扇的中心的轮毂以及环绕该轮毂的引导件。该引导件限定了至少一个开口，该开口有利于轴流风扇的出口侧上的气流。该轴流风扇进一步包括至少一个桨叶，该桨叶联接至该轮毂并且从该轮毂沿径向向外延伸。该引导件沿桨叶纵轴平分该至少一个桨叶。该桨叶纵轴限定了该至少一个桨叶的入口部和出口部。
[0005]在另一方面中，一种风扇包括限定了风扇的中心的轮毂和联接至该轮毂的桨叶。该桨叶从该轮毂沿径向向外延伸并且具有纵轴。该桨叶包括与第一轮毂连接点隔开第一径向距离的入口末梢(远端)尖端(末端)和与该第一轮毂连接点隔开第二径向距离的出口末梢尖端。末梢边缘在该入口末梢尖端与该出口末梢尖端之间延伸。入口边缘在该入口末梢尖端与该第一轮毂连接点之间延伸。出口边缘在该出口尖端末梢与第二轮毂连接点之间延伸。桨叶纵轴、入口边缘和末梢边缘的第一部分限定了桨叶的入口部。所述纵轴、出口边缘和末梢边缘的第二部分限定了桨叶的出口部。
[0006]在又一方面中，一种冷却包封式马达的方法使用了联接至马达的风扇。该方法包括提供风扇，该风扇包括叶轮，该叶轮具有多个桨叶和联接至所述多个桨叶的引导件。所述多个桨叶中的第一桨叶具有入口部，所述多个桨叶中的第二桨叶具有出口部。该方法进一步包括使叶轮旋转以便在入口侧将空气吸入风扇中，使得空气接触第一桨叶的入口部。朝向风扇的出口侧导引空气穿过引导件中的开口，以使空气接触第二桨叶的出口部。
【附图说明】
[0007]图1是由轴流风扇冷却并且包括轴流风扇罩的示例性电动马达的示意性透视图；
[0008]图2是图1的电动马达沿线2-2截取的横截面视图；
[0009]图3是示例性轴流风扇叶轮的示意性透视图；
[0010]图4是图3的轴流风扇叶轮的正视图；
[0011]图5是图3的轴流风扇叶轮的侧视图；
[0012]图6是图3的轴流风扇叶轮的后视图；
[0013]图7是图3的轴流风扇叶轮沿线7-7截取的横截面视图；
[0014]图8是示出了围绕桨叶的气流的示例性桨叶的侧视图。
具体实施例
[0015]下面描述用于高效且安静地冷却马达的风扇和使用风扇的方法。该风扇包括连接至中心轮毂的多个桨叶以及环绕轮毂并等分桨叶的引导件。该风扇使用独特的桨叶形状-该形状类似于鲨鱼尾-以便最优地导引空气。连同双面桨叶形状，该引导件具有开口，用来便于气流跨过桨叶的入口部和出口部。此外，开口便于充足的气流流至风扇的出口侧以便减轻高压蓄积。因此，该风扇产生最小的噪声，同时高效地朝向马达导引用于冷却的空气。
[0016]图1是示例性电动马达10的透视图，图2是沿线2-2截取的该电动马达10的横截面视图。马达10由轴流风扇12冷却，并且包括轴流风扇罩(导流罩)14。在该示例性实施例中，马达10是完全包封式马达。柱形壳体16包封马达10，以便防止灰尘和/或其它有害污染物侵入马达10。壳体16包括多个冷却翅片18，这些冷却翅片基本覆盖壳体16并且从该壳体16沿基本平行于马达10的中心纵轴的方向向外延伸。冷却翅片18热联接至马达10的发热部件，以便散逸所产生的热量。
[0017]马达10包括联接至转子轴22的转子20，该转子轴22在壳体16内部穿过马达10的中心纵轴延伸。转子20被联接至壳体16的定子24环绕。转子轴22被位于马达10的驱动端部28处的轴承组件26和位于马达10的与驱动端部28相反的端部32的轴承组件30支承。轴承组件26和30 —般分别由圆形端部支架34和36支承。在该示例性实施例中，圆形端部支架34和36分别包括与冷却翅片18相似的冷却翅片38和40。
[0018]罩14牢固地联接至马达10的端部32，并且环绕轴流风扇12。该罩14大体上包括限定了腔体46的端壁42和侧壁44。端壁42和侧壁44的形状设计成可装配在轴流风扇12上。该罩14的形状提供了紧凑的组件，并且优化了用来生产罩14的材料。此外，罩14的形状有利于朝向马达10导引气流50。在运行中，轴流风扇12通过入口 52抽吸气流50进入罩14，并且沿大致轴向方向改变气流50的方向。罩14使一部分气流50朝向由马达10的壳体16上的冷却翅片18形成的通道偏转。在替代性实施例中，因为轴流风扇12在不需要罩14的情况下朝向冷却翅片18导引充足的气流50用来冷却马达10，因此可不包括罩14。
[0019]在该示例性实施例中，轴流风扇12包括叶轮110。图3是示例性轴流风扇叶轮110的示意性透视图。图4是叶轮110的正视图。图5是叶轮110的侧视图。图6是叶轮110的后视图。图7是沿线7-7截取的叶轮110的横截面视图。在运行中，风扇马达(未示出)构造成使叶轮110围绕旋转轴112旋转以便产生气流。
[0020]叶轮110包含中心轮毂114和连接至轮毂114的多个垂直的桨叶116。本文使用的术语“垂直的”是指桨叶116的空气导引表面与旋转轴112基本共面。在其它实施例中，桨叶116不是垂直的桨叶，即，桨叶116的空气导引表面与旋转轴112基本不共面。在该示例性实施例中，叶轮110具有七个垂直的桨叶116。可替代地，叶轮110可具有任意数量的桨叶116。
[0021]环绕轮毂114，叶轮110包括引导件118，该引导件基本在桨叶纵轴120处联接至桨叶116并且等分该桨叶116。引导件118具有基本截头锥形的形状(最佳如图5所示)，并且具有圆形周界(最佳如图6所示)。在替代性实施例中，引导件118仅环绕轮毂114的部分，即，引导件118包含靠近轮毂114部分的至少一个区段。在该示例性实施例中，引导件118限定了叶轮110的入口侧122和叶轮110的出口侧124，在该入口侧空气被朝向叶轮110抽吸，在该出口侧空气被远离叶轮110排出。引导件118的第一表面126、亦即图5中的截头锥形的外表面限定了入口侧122。引导件118相反的第二表面128限定了出口侧124。第一表面126和第二表面128导引被吸入叶轮110以及从叶轮110排出的空气。
[0022]在该示例性实施例中，每个桨叶116都至少部分地在叶轮110的入口侧122和出口侧124延伸。在替代性的实施例中，部分桨叶116不是在叶轮110的两侧都延伸。例如，在一个实施例中，叶轮110包括仅在出口侧124上延伸的出口桨叶(未示出)和仅在入口侧122上延伸的入口桨叶(未示出)。在替代性实施例中，叶轮110包括任意数量和组合的入口桨叶、出口桨叶以及允许叶轮110如本文所述运行的桨叶116。
[0023]在该示例性实施例中，每个桨叶116都至少部分地由末梢边缘130、入口边缘132和出口边缘134限定。末梢边缘130在末梢入口尖端136与末梢出口尖端138之间延伸。入口边缘132在第一轮毂连接点140和末梢入口尖端136之间延伸。入口边缘132的一部分沿第一表面126延伸。与入口边缘132相对地，出口边缘134在第二轮毂连接点142与末梢出口尖端138之间延伸。在该示例性实施例中，中间点144位于末梢入口尖端136与末梢出口尖端138之间的末梢边缘130上。末梢入口尖端136与第一轮毂连接点140之间的第一径向距离146大于末梢出口尖端138与第一轮毂连接点140之间的第二径向距离148。此外，第一径向距离146大于中间点144与第一轮毂连接点140之间的第三径向距离150。因此末梢边缘130至少部分地成一定角度。在该示例性实施例中，末梢边缘130具有两个相对彼此成一定角度的直线部，使得末梢边缘130基本上形成钝角、即大于90°的角，该角在中间点144处测得。在替代性实施例中，末梢边缘形成任意数量的角，该角具有任意的测量值。总体而言，入口边缘132、出口边缘134和末梢边缘130的构型使得桨叶116具有大体上带双鳍的尾巴形状，类似于鲨鱼尾。
[0024]为了该鲨鱼尾形状，入口边缘132、出口边缘134和末梢边缘130都具有弯曲的形状，最佳如图7和8中可见的。在另外的实施例中，桨叶116具有任意数量的边缘，该边缘具有任意合适的弯曲的或直线的形状。此外，在一些实施例中，桨叶116具有包括弯曲部和直线部的组合的边缘。在该示例性实施例中，入口边缘132沿着基本其整个长度具有大致凸形的形状。出口边缘134在轮毂114附近具有大致凹形的形状，并在末梢出口尖端138附近具有大致凸形的形状。末梢边缘130在其中部具有大致凹形的形状，并且在末梢出口尖端138和末梢入口尖端136附近具有大致凸形的形状。
[0025]如图7中可见的，桨叶纵轴120穿过末梢边缘130的中间点144并处于第一轮毂连接点140与第二轮毂连接点142之间。桨叶纵轴120、入口边缘132和一部分末梢边缘130限定了桨叶116的入口部152。与入口部152相对，出口部154由桨叶纵轴120、入口边缘132和一部分末梢边缘130限定。杆部156将入口部152和出口部154连接至轮毂114。杆部156具有减小的横截面积，以便最优化制造材料和改善风扇气流。
[0026]在该示例性实施例中，引导件118限定了围绕轮毂114的开口 158。开口 158位于引导件118的中心附近，并且因此靠近轮毂114。开口 158有利于使气流从叶轮110的入口侧122向出口侧124移动，这减少了轮毂114附近的低效流动结构的产生。在替代性实施例中，引导件118限定任意数量的开口 158，例如一个连续的开口