风扇的制作方法

本发明涉及一种包括转子、定子和轴承的风扇。

背景技术：

根据现有技术通常已知用于消散电子元件的热量的风扇。为了确保风扇的长的使用寿命，关键要避免外部的灰尘或水从风扇的外部进入风扇的内部，尤其是进入风扇的轴承。同时，必须避免润滑液从轴承泄漏，以确保轴承平稳运行最大时间量。但是，现有技术中已知的风扇没有对上述目的都进行考虑。

技术实现要素：

本发明的目的是以这样的方式来改进风扇：一方面避免润滑液从风扇的轴承泄漏，同时防止外部的灰尘或水进入轴承。

通过提供一种包括转子、定子和轴承的风扇来解决上述目的。风扇的轴承优选地布置在定子和转子之间，以使转子相对于定子旋转运动。优选地，轴承包括润滑液(尤其是油)，以减小轴承的旋转部件和非旋转部件之间的摩擦。

根据本发明，风扇还包括在定子和转子之间布置的迷宫式密封件，其中，形成迷宫式密封件的第一表面包括用于引导空气的第一沟槽。

风扇尤其用于将来自产生热量的电子部件的热量消散。为此，风扇的转子包括用于使空气从电子部件离开从而冷却电子部件的散热片。

基于术语“迷宫密封件”，机械密封件被有利地理解为具有来自轴承的润滑液以及外部的灰尘或水为了通过轴承而必须经过的曲径。曲径还表示迷宫式密封件的密封间隙。通过迷宫式密封件形成的曲径包括至少一个弯曲部，特别是两个弯曲部，每个弯曲部可以进一步优选为180°转弯。

特别地，迷宫式密封件是非接触式密封件。特别地，风扇不包括接触密封件，例如橡胶密封件。由于接触式密封件使用与转子的摩擦接合，而密封件的磨损降低其预期寿命，因此，使用非接触式密封件极大增加密封件的寿命。

在构成迷宫式密封件的第一表面上，风扇包括用于引导空气的第一沟槽。术语“沟槽”应有利地理解为在原本平坦的第一表面内的加深。换句话说，第一沟槽应理解为在第一表面内的凹陷。术语“形成迷宫式密封件”可以优选地理解为限定和限制迷宫式密封件的曲径。

特别地，第一沟槽用于改进通过迷宫式密封的气流。第一沟槽有利地用于产生和/或改进通过迷宫式密封件的气流。特别地，第一沟槽适于在迷宫式密封件内和/或在迷宫式密封件的周围，尤其是朝向轴承或朝向风扇的外部，产生改进的气压。

尤其地，第一沟槽被配置为从轴承中抽出空气，特别是在风扇工作期间并且因此在转子旋转时。在这种情况下，空气从轴承排出，从而在轴承的位置处产生低压，尤其是负压。该负压避免了润滑液的泄漏，因为在密封件内的位置处(尤其是在密封件的、布置第一表面的曲径内的位置处)将存在高压，尤其是正压。替代地，第一沟槽可配置为将空气推向轴承，从而在轴承的位置处具有高压，尤其是正压，而在密封件内的位置处(特别是在密封件的、布置第一表面的曲径内的位置处)将存在低压，尤其是负压。通过将空气推向轴承，也避免了润滑液的泄漏，从而改善了轴承的功能。

特别地，第一沟槽配置为从风扇的外部抽出空气或将空气推向风扇的外部。以此方式，在迷宫式密封件的位置处(尤其是在密封件的、布置第一表面的曲径的位置处)产生负压或正压。因此，防止了外部的灰尘和/或水流过密封件并从而到达轴承。

有利地，形成迷宫式密封件的第二表面包括用于引导空气的第二沟槽，其中第一表面和第二表面彼此相对布置。第一表面和第二表面可以彼此直接相对，这意味着它们彼此相向，同时在两个表面之间没有布置任何东西，因此它们可以“看到”彼此。此外，第一表面和第二表面可以间接地相对，以使得这些表面彼此相向；但是，在它们之间布置有其它表面。第一表面和/或第二表面优选地形成为圆柱形表面并且有利地彼此平行地布置。

有利地，第二沟槽配置为如先前关于第一沟槽所说明的那样引导空气。第二沟槽可以配置为从轴承中抽出空气或将空气推向轴承，或者从风扇的外部抽出空气或将空气推向风扇的外部，特别是在风扇工作期间并且因此在转子旋转时。第一沟槽和第二沟槽优选地共同作用以在轴承的位置和/或在密封件内的位置处，尤其是在布置第一表面和第二表面的位置处，产生负压或正压。

特别地，定子具有凹槽，而转子具有延伸到定子的凹槽中的圆柱形轴。有利地，布置轴以使得其位于转子的旋转轴上。此外，转子可包括第一转子环和第二转子环，两者均与轴间隔布置并且在径向上地朝向轴的侧面。实际上，第一转子环和第二转子环都与轴的至少一部分重叠。特别地，风扇的转子包括内转子部分和外转子部分，其中，轴、第一转子环和第二转子环属于内转子部分。特别地，轴、第一转子环和第二转子环一体地形成。

特别地，第一转子环径向地布置成比第二转子环更靠近轴。因此，第一转子环可以理解为内转子环，而第二转子环是外转子环。第一转子环和第二转子环优选地都具有在转子的轴向方向上布置的纵向方向。第一转子环以及第二转子环优选地均具有在轴向方向上的长度，最优选地，该长度是相同的，以使得第一转子环与轴之间以及第二转子环与轴之间的轴向重叠是相同的。

另一方面，定子优选地包括定子环，该定子环延伸到第一转子环与第二转子环之间的空间中，从而在第一转子环与定子环之间以及第二转子环和定子环之间形成间隙。通过第一转子环、第二转子环和定子环形成的间隙形成迷宫式密封件的曲径。换句话说，第一转子环、第二转子环以及定子环形成迷宫式密封件，该迷宫式密封件包括由前面提到的风扇的部件之间的曲径形成的密封空间。尤其地，定子环以使其与第一转子环和第二转子环的至少一部分轴向重叠的方式延伸到第一转子环和第二转子环之间的空间中。特别地，定子环被布置成平行于第一转子环和第二转子环，这意味着其纵向方向与第一转子环和第二转子环的纵向方向相同。定子环与第一和/或第二转子环之间的轴向重叠是第一转子环和/或第二转子环的长度的至少50％，更优选地为70％，最优选地为80％。

优选地，包括第一沟槽的第一表面是第一转子环的径向向外的表面或定子环的径向向外的表面，而更优选地，第二表面是第二转子环的径向向内的表面或定子环的径向向内的表面。

因此，对于第一表面和第二表面存在几种不同的布置。在一个实施例中，第一表面是第一转子环的径向向外的表面，而第二表面是第二转子环的径向向内的表面。在这种情况下，由于定子环被布置在这些表面之间，所以这些表面以间接的方式彼此相对地布置。

在另一实施例中，第一表面是第一转子环的径向向外的表面，而第二表面是定子环的径向向内的表面。在这种情况下，这些表面彼此直接相对地布置。

在另一实施例中，第一表面是定子环的径向向外的表面，而第二表面是定子环的径向向内的表面。再次，这些表面彼此直接相对地布置。

根据另一实施例，第一表面是定子环的径向向外的表面，而第二表面是定子环的径向向内的表面。在这种情况下，这些表面不是彼此相对地布置，而是面向不同的方向。

进一步优选地，第一表面是第一转子环的径向向外的表面，而第二表面是第二转子环的径向向内的表面，其中，构成迷宫式密封件的第三表面包括第三沟槽，第三表面是定子环的径向向外的表面，以及其中，构成迷宫式密封件的第四表面包括第四沟槽，第四表面是定子环的径向向内的表面。第三表面和/或第四表面有利地布置为平行于第一表面。根据该实施例，四个表面各自包括至少一个用于在迷宫式密封件内引导空气的沟槽。特别地，迷宫式密封件由第一表面、第二表面、第三表面和第四表面构成，这四个表面一起形成迷宫式密封件的密封空间并因此形成曲径。在每个表面上都设置沟槽使得迷宫式密封件特别有效。

第三沟槽和/或第四沟槽可起到如上所描述的关于用于产生和/或改进空气流的第一沟槽的引导空气的作用，从而在迷宫式密封件内和/或在迷宫式密封件的周围产生改进的气压，尤其是朝向轴承或朝向风扇的外部，以防止润滑液泄漏和/或外部的灰尘和/或水进入。

此外，形成定子环的轴向自由端的表面和/或转子的相对表面(尤其是内转子部分)可包括可以如上所述配置的用于引导空气的至少一个沟槽，尤其是一组沟槽。形成定子环的轴向自由端的表面以及转子的相对表面都垂直于第一表面布置。

特别地，第一沟槽和/或第二沟槽和/或第三沟槽和/或第四沟槽形成具有手性的螺旋的至少一部分。换句话说，第一沟槽和/或第二沟槽和/或第三沟槽和/或第四沟槽可以以螺旋方式形成。手性(handedness)(换句话说，手性(chirality))是螺旋的属性，描述了螺旋是右旋还是左旋。沿着螺旋轴的边线，如果顺时针筛运动将螺旋从观察者移开，则称其为右旋螺旋；如果朝向观察者移动，则它是左旋螺旋。

第一沟槽的螺旋的手性优选地与第二沟槽的螺旋的手性相同。这意味着，第一沟槽和第二沟槽在相同方向上引导空气。进一步优选地，一部分螺旋是第三沟槽的螺旋手性与一部分螺旋是第四沟槽的螺旋手性相同，以使得第三沟槽和第四沟槽也沿相同的方向引导空气。

可以以“v”形结构构成第一沟槽和/或第二沟槽和/或第三沟槽和/或第四沟槽。换句话说，第一沟槽和/或第二沟槽和/或第三沟槽和/或第四沟槽在相应的表面内被形成为字母“v”。字母“v”包括在一侧彼此连接并且在另一侧具有自由端的两个腿。

特别地形成第一表面和第二表面的“v”形结构，以使得它们(即形成的字母“v”的结构)指向相同的圆周方向。通过指向相同的圆周方向，第一表面和第二表面可以一起工作以沿相同的方向引导空气。由于具有“v”形，因此第一沟槽和/或第二沟槽可以将空气从“v”的两个腿彼此连接的点抽出，或者将空气推向支腿的自由端。因此，在包括支腿的连接点的“v”形结构的中间部分中形成了低压(尤其是负压)或高压(尤其是正压)。这种高压或低压可防止润滑液和/或外部的灰尘和/或水经过轴承。

有利地，第一表面包括第一组沟槽，和/或第二表面包括第二组沟槽，和/或第三表面包括第三组沟槽，和/或第四表面包括第四组沟槽。一组包括不止一个沟槽。第一组沟槽包括第一沟槽，而第二组沟槽包括第二沟槽，第三组沟槽包括第三沟槽，第四组沟槽包括第四沟槽。尤其地，如上所述地配置一组中的每个沟槽。

特别地，第一组和/或第二组和/或第三组和/或第四组中的沟槽沿着相应的表面规则地布置。特别地，第一组和/或第二组和/或第三组和/或第四组的沟槽在相应表面的圆周方向上包括彼此恒定的距离。特别地，第一组和/或第二组和/或第三组和/或第四组的沟槽彼此平行地形成。

附图说明

下面将参考以示意图表示的以下附图描述本发明：

图1是根据本发明的风扇的径向剖视图；

图2是根据图1的风扇的转子的透视图；

图3是根据图1和2的风扇的转子和定子环沿着图1的线a-a的剖视图；

图4a是根据图1至3的风扇的转子的透视图；

图4b是根据图1至3的风扇的第二转子环的透视图；

图5a是根据图1至图4b的风扇的第一表面的俯视图；

图5b是根据图1至图4b的风扇的第二表面的俯视图；

图6a是根据本发明的另一风扇的转子的透视图；

图6b是根据图6a的风扇的第二转子环的透视图；

图7a是根据图6a和6b的风扇的第一表面的俯视图；

图7b是根据图6a和6b的风扇的第二表面的俯视图；

图8是根据本发明的另一风扇的转子和定子环的剖视图；

图9是根据本发明的另一风扇的转子和定子环的剖视图；

图10是根据本发明的另一风扇的转子和定子环的剖视图；以及

图11是根据本发明的另一风扇的转子和定子环的剖视图。

具体实施方式

图1示出了包括转子(11)和定子(19)的风扇(10)的径向剖视图。风扇具有轴向方向(38)和径向方向(39)。定子(19)包括凹槽(23)，转子(11)的轴(14)在该凹槽中延伸。在凹槽(23)内，在转子(11)和定子(19)之间布置有轴承(24)，即套筒轴承。

转子(11)包括内转子部分(12)和外转子部分(13)，其中外转子部分(13)连接到产生用于使电子部件散热的空气流的散热片。转子(11)(特别是内转子部分(12))包括轴(14)以及一体形成的第一转子环(15)和第二转子环(17)。第一转子环(15)和第二转子环(17)在轴向方向(38)上以及在围绕轴(14)的在圆周上延伸。径向地，它们被布置成与轴(14)相距一定距离。第一转子环(15)比第二转子环(17)在径向方向(39)上更靠近轴(14)。第一转子环(15)在轴向方向(38)上具有与第二转子环(17)的长度(17a)相当的长度(15a)。第一转子环(15)和第二转子环(17)均沿着轴向重叠部(41)在轴向方向(38)上与转子轴(14)重叠。

定子(19)包括具有长度(20a)的定子环(20)，定子环(20)在轴向方向(38)上延伸并且在径向方向(39)上布置在第一转子环(15)和第二转子环(17)之间。定子环(20)通过轴向重叠部(42)在轴向方向(38)上与转子(11)的轴(14)重叠。

在第一转子环(15)、定子环(20)和第二转子环(17)之间，以在第一转子环(15)、定子环(20)和第二转子环(17)之间蜿蜒的路径的方式形成迷宫式密封件(25)。该路径包括第一弯曲部(35)，该弯曲部为180°转角，以及第二弯曲部(36)，其也为180°转角，以防止润滑液从轴承泄漏以及防止外部的灰尘或水进入轴承。

在图2中，示出了根据图1的风扇(10)的转子(11)的透视图。特别地，内转子部分(12)被描述为包括轴(14)、第一转子环(15)和第二转子环(17)。

第一转子环(15)包括径向向外的表面(16)，第二转子环(17)包括径向向内的表面(18)，两个表面都围绕轴(14)在圆周上延伸并且形成为圆柱形。第一转子环(15)的径向向外的表面(16)用作第一表面(26)，该第一表面(26)包括包含第一沟槽(31)的第一组沟槽(30)。第二转子环(17)的径向向内的表面(18)包括包含第二沟槽(33)的第二组沟槽(32)并用作第二表面(27)。

图3示出了根据图1和2的风扇(10)的转子(11)(即内转子部分(12))以及定子(19)(即定子环(20))沿着图1的线a-a的剖视图。在图3的剖视图中，可以看到轴(14)、转子(11)的第一转子环(15)以及第二转子环(17)。此外，示出了定子(19)的定子环(20)。

第一转子环(15)包括径向向外的表面(16)，第二转子环(17)包括径向向内的表面(18)。定子环(20)包括径向向外的表面(21)以及径向向内的表面(22)。第一转子环(15)的径向向外的表面(16)与定子环(20)的径向向内的表面(22)直接相对。第二转子环(17)的径向向内的表面(18)与定子环(20)的径向向外的表面(21)直接相对。由于定子环(20)布置在第一转子环(15)和第二转子环(17)之间，因此第一转子环(15)的径向向外的表面(16)与第二转子环(17)的径向向内的表面(18)间接地相对。

在第一转子环(15)和定子环(20)之间以及在定子环(20)和第二转子环(17)之间，形成用作密封空间的间隙(34)，或换句话说，形成迷宫式密封件(25)的路径。

为了更好地表示第一表面(26)的第一组沟槽(30)，图4a示出了图1至图3的风扇的转子(11)(特别是内转子部分(12))的透视图，其中第二转子环(17)未示出以对第一表面(26)具有更好的视图。第一组沟槽(30)包括第一沟槽(31)并且以螺旋方式形成。换句话说，每个沟槽形成左旋螺旋的一部分。第一组沟槽(30)彼此平行地形成。

图4b示出了根据图1至3的风扇的第二转子环(17)的透视图。尽管事实是轴(14)、第一转子环(15)和第二转子环(17)是一体地形成，但在图4b中仅示出了第二转子环(17)，以便对包括包含第二沟槽(33)的第二组沟槽(32)的第二表面(27)具有更好的视图。第二组沟槽(32)彼此平行地形成，并且类似于第一组沟槽(30)而形成。因此，这些沟槽以螺旋方式形成，并且每个均形成左旋螺旋的一部分。因此，一部分螺旋是图4a的第一组沟槽(30)的螺旋的手性与第二组沟槽(32)的相应的螺旋的手性相同。

图5a示出了第一表面(26)(即，图1至图4b的风扇的第一转子环(15)的径向向外的表面(16))的俯视图，图5b示出了第二表面(27)(即第二转子环(17)的径向向内的表面(18))的俯视图。可以清楚地看到，第一表面(26)和第二表面(27)将空气引导到相同的方向。

在从轴的自由端看转子的旋转方向为顺时针方向(见图4a)的情况下，第一组沟槽(30)将空气推向轴承(24)，而第二组沟槽(32)将空气推向第二弯曲部(36)从而将空气推到风扇的外部。如果旋转方向相反，则通过第一组沟槽(30)将空气从轴承(24)中抽出，并通过第二组沟槽(32)将空气从风扇(10)的外部抽出，即从第二弯曲部(36)向第一弯曲部(35)抽出。

图6a示出了根据本发明的另一风扇(10)的转子(11)(即转子(11)的内部部分(12))的透视图。除了第一表面(26)的第一组沟槽(30)和第二表面(26)的第二组沟槽(32)以不同的方式配置之外，包括转子(11)和定子(19)的风扇配置为如图1至图3所示。

为了说明的目的，第二转子环(17)在图6a中也未示出，以便更好地观察第一转子环(15)的径向向外的表面(16)。第一组沟槽(30)形成为“v”形结构(37)，这意味着它们形成为字母“v”。沟槽彼此平行地形成，以使得沟槽的“v”指向相同的圆周方向(40)。

图6b(即在单独的视图中)示出了根据图6a的风扇的第二转子环(17)的透视图，以更好地示出其包括第二沟槽(33)的第二组沟槽(32)的径向向内的表面(18)。沟槽也形成为“v”形结构(37)并且彼此平行。第二组沟槽(32)与第一表面(26)的第一组沟槽(30)指向相同的圆周方向。

在从轴的自由端看旋转方向为顺时针方向的情况下(见图4a)，第一组沟槽(30)将空气推向轴承(24)和第一弯曲部(35)，而第二组沟槽(32)将空气推向第一弯曲部(35)和第二弯曲部(36)。旋转的相反方向将沿与上述相反的方向将空气拉到第一表面(26)和第二表面(27)的中间部分。

图7a示出了根据图6a和图6b的风扇的第一表面(26)的俯视图，图7b示出了第二表面(27)的俯视图。当彼此相对地时，这些表面的“v”形结构(37)指向相同的圆周方向(40)。

在图8中，示出了转子(11)(即转子内部部分(12))和另一风扇(10)的定子(19)的定子环(20)的剖视图。在所示结构中，第一表面(26)对应于第一转子环(15)的径向向外的表面(16)，而包括第二沟槽(33)的第二表面(27)布置在定子环(20)的径向向内的表面(22)。因此，第一表面(26)和第二表面(27)彼此直接相对地布置。

根据转子(11)的旋转方向并考虑到螺旋结构，第一组沟槽(30)和第二组沟槽(32)将空气推向轴承(24)，或者如果旋转方向相反，则它们将空气从轴承(24)拉向第一弯曲部(35)。在“v”形结构(37)的情况下，沟槽将空气推向轴承(24)以及第一弯曲部(35)，或者如果旋转方向相反，则它们将沿与上述相反的方向将空气拉向第一表面(26)和第二表面(27)的中间部分。

图9示出了根据本发明的另一风扇(10)的转子(11)和定子环(20)的剖视图。第一表面(26)对应于定子环(20)的径向向外的表面(21)，而第二表面(27)由第二转子环(17)的径向向内的表面(18)形成。

根据转子(11)的旋转方向并考虑到螺旋结构，第一组沟槽(30)和第二组沟槽(32)将空气推向第二弯曲部(36)，从而推向风扇(10)的外部，或者如果旋转方向相反，则它们将空气从风扇(10)的外部拉到第一弯曲部(35)。在“v”形结构(37)的情况下，沟槽将空气推向第一弯曲部(35)和第二弯曲部(36)，或者如果旋转方向相反，则它们将沿与上述相反的方向将空气拉向第一表面(26)和第二表面(27)的中间部分。

在图10中，示出了根据本发明的另一风扇(10)的转子(11)和定子环(20)的剖视图。在第一表面由第一转子环(15)的径向向外的表面(16)表示以及第二表面由第二转子环(17)的径向向内的表面(18)形成的同时，存在由定子环(20)的径向向内的表面(22)形成的第三表面(28)，以及由定子环(20)的径向向外的表面(21)形成的第四表面(29)。第三表面(28)包括包含第三沟槽的第三组沟槽，而第四表面(29)包括包含第四沟槽的第四组沟槽。

根据旋转方向并考虑到螺旋结构，第一组沟槽(30)和第三组沟槽将空气推向轴承(24)或从轴承(24)抽出空气，而第二组沟槽(32)和第四组沟槽将空气推向风扇的外部或从风扇的外部抽出空气。在“v”形结构的情况下，第一组沟槽和第三组沟槽将空气推向轴承(24)以及第一弯曲部(35)。第二组沟槽和第四组沟槽将空气推向第二弯曲部(36)以及第一弯曲部(35)。相反方向的旋转将沿与上述相反的方向将空气拉向第三表面(28)和第一表面(26)的中间部分以及第四表面(29)和第二表面(27)的中间部分。

图11示出了根据本发明的另一风扇(10)的转子(11)和定子环(20)的剖视图。第一表面(26)布置在定子环(20)的径向向内的表面(22)上，而第二表面(27)布置在定子环(20)的径向向外的表面(21)上。

根据转子(11)的旋转方向并考虑到螺旋结构，第一组沟槽(30)将空气推向轴承(24)或从轴承(24)抽出空气，而第二组沟槽(32)将空气推向第二弯曲部(36)，从而推向风扇(10)的外部，或者将空气从第二弯曲部(36)拉向第一弯曲部(35)。在“v”形结构(37)的情况下，第一组沟槽(30)将空气推向轴承(24)以及第一弯曲部(35)，或者如果旋转方向相反，则它们将沿与上述相反的方向将空气拉向第一表面的中间部分。第二组沟槽(32)将空气推向第一弯曲部(35)和第二弯曲部(36)，或者如果旋转方向相反，则它们将沿与上述相反的方向将空气拉向第二表面的中间部分。

根据图8至11的实施例的转子(11)和定子(19)优选地如图1至5b或图1至3和图6a至7b所示地配置。

参考标记

10风扇

11转子

12内转子部分

13外转子部分

14轴

15第一转子环

15a第一转子环的长度

16第一转子环的径向向外的表面

17第二转子环

17a第二转子环的长度

18第二转子环的径向向内的表面

19定子

20定子环

20a定子环的长度

21定子环的径向向外的表面

22定子环的径向向内的表面

23凹槽

24轴承

25迷宫式密封件

26第一表面

27第二表面

28第三表面

29第四表面

30第一组沟槽

31第一沟槽

32第二组沟槽

33第二沟槽

34间隙

35第一弯曲部

36第二弯曲部

37v形结构

38轴向方向

39径向方向

40圆周方向

41与转子轴的轴向重叠部

42与定子环的轴向重叠部

43散热片