用于风扇-马达组件的插件的制作方法

专利名称：用于风扇-马达组件的插件的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及马达组件。特别是，本发明涉及用于带有护軍的 风扇-马达组件的风扇插件，所述风扇插件提高了马达效率和空气流 动特征。具体而言，本发明涉及一种被接收在由风扇端部支架和护罩 形成的空腔中且适于装配在现有设计中的插件。
背景技术：
采用切向旁路的真空马达被用在多种应用，例如真空操纵装置、 包装设备、袋充注设备、切坯机以及一些去除排气的设备中。这些真 空马达设计中通常包括用于封闭受马达驱动的围绕轴线进行旋转的风 扇的圆柱形外壳或者护罩。空气经由位于风扇上方的外壳的顶部轴向 中心处的小孔被吸入到外壳中。随着风扇进行旋转，空气在沿周向和 径向向外的方向上得到加速。所述外壳提供设置在风扇侧面上与所述 小孔相对的出口。所述出口为沿切向设置在外壳的径向外边缘上面的 大体上呈圆柱形的开口，从而使得沿所述径向外边缘周向流动的空气 通过所述开口沿切向排出。这些风扇效率高并且具有能够装配在要求 较薄的风扇-马达组件的设备中的较小的外形轮廓。对于绝大多数风扇设计而言，效率是最重要的考虑因素。当前的 外壳设计不沿着其在外壳内效率最高的路径引导空气流。具体而言， 不希望有的紊流和静区被认为是由不受控制的空气流动路径而形成 的，所述不受控制的空气流动路径是从空气被排出旋转风扇的位置到 空气排出所述出口的位置。通过传递切向速度，风扇在空气中产生明 显的动能。所述空气必须以受控方式被减速，以便将所述动能转化回 到压力。横截面的突变可导致产生涡流和紊流，所述涡流和紊流耗散 所述动能作为热量，而不是将其恢复为压力。通过使空气以不受控的 方式排出风扇，由风扇-马达组件产生的总压力(或真空)由此受到 不利影响。因此，需要更好地管理空气流以便获得更高的风扇效率。 此外，这种改进不应仅适用于新型风扇组件，而且呈可被安装在已构
建好的风扇组件中的形式，或者呈制造商已经模制加工好且不需要进 行改型的形式。因此，本技术领域需要一种可被安放在采用引导空气流且提高效 率的切向旁路的真空马达的风扇外壳中的插件。发明内容鉴于前文中所述，本发明的第一方面在于提供一种实现效率提 高的风扇插件。本发明的另一方面在于提供一种风扇组件，所述风扇组件包括 与马达组件相联接的端部支架，所述端部支架包括被开口中断的周向 通道、包括多个叶片的风扇、至少部分地封闭所述风扇并且限定出室 的护軍、被接收在所述室中的插件，所述插件包括被容纳在所述通道 中的周向斜面，其中所述周向斜面被构造用以提供具有沿周向变化的 横截面面积的通道。本发明的又一方面是通过一种风扇组件而得以实现的，所述风扇 组件包括端部支架和大体上呈圆柱形且具有中心轴线的插件，其中 所述插件包括相对于所述轴线成螺旋形取向设置的周向斜面、与所述 端部支架相联接且在其间限定出室的护罩、和在轴的作用下可选择性 地进行旋转的风扇，所述风扇被设置在所述室内并且产生沿所述周向 斜面加压的空气流。


通过参考下面的详细描述并结合附图可以更全面地理解本发明的 目的、技术和结构，其中图1是根据本发明的理念制成的风扇/马达组件的透视图；图2是根据本发明的理念制成的风扇/马达组件的局部剖视图；图3是根据本发明的理念制成的端部支架和插件的分解视图；图4是该端部支架的顶部正视图；图5是安装有插件的端部支架的顶部正视图；图5A是插件的顶部正视图；图6是插件的透视图，图中示出了所述插件的下侧；和 图7是安装有插件的端部支架的透视图。
具体实施方式
在附图中一般使用附图标号80表示的根据本发明的理念制成的 风扇插件与一般使用附图标号10表示的马达/风扇组件结合在一起使 用。由于插件80可与多种其它的具有类似构造的马达/风扇组件结合 在一起使用，因此仅对马达/风扇组件的部件进行一般性说明，而不对 那些与插件80直接相关联的部件进行说明。如图1和图2最佳所示，本发明的马达/风扇组件10包括马达子 组件11和风扇子组件12。应该意识到除了一般使用附图标号21表 示的且在下文中详细描述的风扇端部支架之外，马达子组件11可具有 任何合适的常规构造。在一个特定实施例中，马达子组件11包括外壳 13。外壳13中可承载着同心定位的轴承14，在所述轴承中接收轴15。 轴15支承位于其上面的电枢16和换向器17。轴15上还承载有冷却风 扇18，所述冷却风扇被定位在与风扇子组件12相对的轴15的端部上。 冷却风扇18提供在内部马达部件上面流动的空气流，从而促进散热。 该马达子组件还包括多个励磁线圈19以及多个电刷20。如本领域中已 公知地，这些马达部件相互作用从而致使轴15选择性地旋转。如在下 文中将要进行描述地，轴15驱动风扇子组件工作部件。在一个实施例中，端部支架21被设置在与所述外壳13相对的马 达子组件11的端部上面。端部支架21可大体上呈圆形并且被设置以 使得风扇部件能够被联接到马达子组件11上面。另外，端部支架21 通过围绕轴15进行密封从而使得由风扇子组件产生的空气流不会受到 空气或来自马达子组件11的其它物质的污染，进而把马达子组件11 与风扇子组件12隔开。端部支架21上面可设有多个吊耳22或槽口 23， 相关设备通过所述吊耳或槽口可被紧固住并且被分度达到由最终应用 制造商选定的位置。端部支架21包括限定出其径向外表面的外凸缘 24。外凸缘24可设有隆起的台肩25，所述隆起的台肩沿径向从外凸缘 24中伸出并且周向围绕外凸缘24。台肩25被设置成止挡，护罩26缘 边被固定靠在所述台肩上面。按照这种方式，护罩26被接收在外凸缘 24周围，从而形成大体上的气密密封。如下文中更详细地描述地，与 端部支架21配合作用的护革26形成了接收其中一些工作的风扇部件 的第一室27.
端部支架21上进一步设有内板28，所述内板大致呈圆形并且面 向第一室27沿径向进行延伸。内板28的径向外边缘终止于自内板28 垂直延伸的内凸缘29处。内凸缘29还延伸超出内板28并且提供如下 文中所述的可以支承插件80的台肩30。内凸缘29连同外凸缘24—起 提供了周向通道31的两个大致相对的侧壁。通道31呈环形形状，具 有大致呈U形的横截面，且底部表面32和侧壁由凸缘24和29限定出。 一对成圆角的边缘33可在底部表面32与凸缘24和29之间形成过渡。 内板28还包括从其中穿过的轴孔33。通道31被中断长达其外周部的 一部分并且延伸进入到开口 41 (最佳如图4所示)中，所述开口由切 向角突42形成且可与支架21 —体模制成形或者可从支架21上延伸出。 角突42优选延伸超出外凸缘24并且终止于可接收用于受驱动通过风 扇子组件12的作业空气的泄放软管的管状部分43处。内凸缘29和内板28用作风扇子组件12与马达子组件11之间的 公共壁并且通过内凸缘29和内板28延伸出与上述马达元件操作相联 的公共轴15。因此，面对马达子组件11的支承环45祐_设置在围绕轴 孔33的内板28的中心处，二者中适于接收轴承46.轴承"适于接收 并且支承在其中进行旋转的轴15。支承环45还沿轴向从内板28中延 伸出，限定出延伸进入到笫一室27中的凸起部47。密封件48可被设 置在轴承46与支承环45和/或凸起部47之间从而防止通过风扇子组 件的空气受到污染。密封件48可呈现多种形式。实际上，所述密封件 可采用美国专利5, 482, 378和/或6, 472, 786的教导，以上两个专利在 此作为参考而被引用。风扇端部支架21上进一步设有多个对正突舌50，所述对正突舌 沿周向间隔开并且自外凸缘24向内沿径向延伸进入到通道31中。另 外，内板28上可设有多个孔51，每一个孔都适于接收紧固装置。虽然 也可以使用其它紧固手段例如铆钉、胶粘剂、快速配合、夹具、可偏 转的突舌和摩擦界面，但是在当前实施例中，所披露的紧固手段为螺 丝52。如在下文中更充分地讨论地，突舌50和孔51被设置以在第一 室27内对正和紧固插件80.护罩26上设有与轴15大致同心的孔口 60。设置孔口 60从而允 许作业空气进入风扇子组件12。护罩26封闭住至少一个或者多个风 扇，所述一个或者多个几乎邻近的轴承46为旋转的离心式风扇61。该
风扇61包括多个被装配在圆盘63上面的径向相对较短的叶片62，所 述圆盘具有允许将风扇61装配到轴15上面的中心钻孔。圆盘63邻接 紧靠在第一作业空气离心式风扇64上面并且随第一作业空气离心式风 扇64 —起旋转，所述第一作业空气离心式风扇具有多个沿径向向外进 行延伸的叶片65。所述叶片65被保持在圆盘66与环99之间，其中圆 盘66具有允许将第一作业风扇64装配到轴15上面的中心钻孔。环99 具有从其中延伸穿过的气流孔100。在使用空气密封结构的情况下，如 美国专利5, 482, 378所述，圆盘66上随后可设有一个或更多个孔，所 述孔相对于所述轴沿周向间隔开。这些孔起到将湿气从轴承中抽出进 入到作业气流中并被排出的作用。在如图所示的实施例中，护罩26不仅封闭住风扇61和64,而且 封闭住用于将作业空气抽入到风扇子组件12中的其它风扇。通过设置 具有自护軍26的径向外壁向内沿径向进行延伸的隔壁67的护罩26, 该多级实施例是有可能的。隔壁67上设有通向作业风扇64的气流孔100 的开口 68。按照这种方式，隔壁67将风扇子组件的内部分成第一室27 和第二室69。隔壁67支承位于开口 68径向向外位置处的中间"固定 风扇"71的沿径向延伸的固定叶片70。第二离心式作业风扇72 ,皮设 置在邻近孔口 60的位置处并且包括沿径向进行延伸的多个叶片73。叶 片73被承载在具有允许将风扇72装配到轴15上面的中心钻孔的圆盘 74与具有与护罩26中的孔口 60大致同心的孔环106的环l(M之间。虽然在该实施例中示出的是多级风扇，但是应该意识到所要讨论的 插件可与单级风扇，或者沿轴向接收空气然后沿切向排出空气或反之亦然的任何构造一起使用。在当前实施例中，前述风扇被隔开并且通过多个元件被联接到轴 15上面。第一隔片75向内延伸穿过支承环45上的轴孔33并且支靠在 轴承46的内座圈上面。第一隔片75可以具有L形的横截面从而提供 风扇61的圆盘63可支靠的扩大的横断面。被定位在作业空气风扇64 和72之间的是被接收在轴15上面且径向横截面可大体具有沙漏构造 的第二隔片76。螺母77可被设置在轴15的端部，所述轴"的端部可 被紧固在垫圏78上，进而支靠在风扇72的圆盘74上面。这样进而将 轴承46的内座圏、第一隔片75、第二隔片76、风扇61、 64和72以 及垫圈78夹紧在一起，从而使得在受到马达子组件11的驱动时全部
与轴15成为一个单元.按照这种方式，当轴15进行旋转时，空气通过孔口 60被抽入到 第二室69中。当第二作业风扇72旋转时，空气被抽入通过孔环106 并且被叶片73沿径向向外面受到推动。 一旦空气沿径向向外面喷出通 过叶片73,固定风扇71的叶片70引导空气沿径向向内朝向开口 68进 行流动。如图2中明显所示，开口 68引导空气通过气流孔100流入第 一室27中。当风扇64旋转时，叶片65沿径向向外推动空气。沿径向 自叶片65喷出的空气流具有径向和切向分量。换言之，气粒沿径向向 外进行流动，同时随风扇64—起旋转。因此，当空气排出风扇64时， 如果风扇沿逆时针方向流动(如当前实施例中所预期的)，那么所述 空气相应地围绕室27和类似地如通道31沿逆时针方向周向流动。由 于在外部气氛与第一室27之间存在压力差，因此空气通过开口 41排 出室27和通道31。因此，如上文中所述，当轴15旋转时，空气被抽 入孔口 60并且被排出管状部分43。这些系统对于普通家用型真空装置 而言特别有用，但是也可以应用于其它领域中。虽然前述设计对与许 多应用而言足够了，但是当前所希望的是提高这些装置的效率。特别 是，已经发现通道31内的空气流的特性导致产生如背景技术部分中 所述的效率损失。为了提高效率，设置在空气流排出风扇64后引导气 流的插件80。插件80可被预安装在马达/风扇组件上面，或者由于其 紧凑简单的设计，插件80可以售后服务的形式进行安装。或者，插件 80和端部支架21可成形为单一件并且与马达子组件和风扇子组件按照 与在此所描述的独立部件大致相同的方式紧密配合。不管是将插件80 设置为独立件还是与端部支架21形成单一件一体构造，设置密封件48 或其等效装置以确保湿气被排出远离轴承46。插件80大致呈杯状且包括成圆盘状并且以轴15为中心的饰面壁 (facing wall) 81。设定饰面壁81的尺寸以使其在安装时配合在内 板28上面并且盖住内板28。设置渐缩的凸起部82，所述凸起部隆起 从而允许凸起部47配合在其下面。渐缩的凸起部82自饰面壁81的同 心中心朝向风扇64伸出并且包括允许轴15从其中穿过的钻孔83。饰 面壁81进一步包括多个各自适于接收从其中穿过的螺丝52的沉孔84。 在进行组装时，螺丝52的带螺紋的部分伸出穿过壁81并且进入到设 置在内板28中的孔51中。另外，螺丝52头部被容纳在沉孔84中， 从而使得螺丝不在饰面壁81的表面上面进行延伸，按照这种方式，一 旦螺丝52被上紧，插件80就被紧固到端部支架21上面，饰面壁81终止于周向凸缘85处，所述周向凸缘自饰面壁81的径 向边缘沿轴向向内朝向端部支架21进行延伸。设定凸缘85的尺寸， 从而使其配合在内部凸缘29周围。斜面86被定位在周向凸缘85的径 向外表面上面。斜面86适于被接收在通道31中并且#_构造以限定出 沿周向逐渐变化的深度。为此，斜面86包括沿径向自凸缘85朝向端 部支架21的外凸缘24进行延伸的角状壁87。角状壁87被设置相对于 底部表面32成一定角度，从而使得当角状壁87环绕饰面壁81时，角 状壁限定出上端部88和下端部89。另一种方式是，围绕饰面壁81以 螺旋形的方式设置角状壁87。与更接近底部表面32的下端部89相比， 上端部88被设置距离通道31的底部表面32相对更远。在当前实施例 中，下端部89与底部表面32近乎齐平。应该意识到虽然本发明披 露了相对于底部表面32具有恒定角度的角状壁87，但是本发明的披露 内容不限于这些实施例。具体而言，所述相对角度可沿周向以线性或对数的方式发生改变。角状壁87进一步受到一对终止在通道31中的支脚的支承。具体 而言，内部支脚90被定位在角状壁87的内部径向边缘上面并且沿轴 向朝向通道31的底部表面32进行延伸。另外，外部支脚91被定位在 角状壁87的外部径向边缘上面并且沿轴向朝向通道31的底部表面32 进行延伸。每一个支脚上面设有成圆角的端部92，所述成圆角的端部 适于大体上与通道31的成圆角的拐角33相匹配。如图6中明确示出， 支脚90和91的高度沿周向变化。具体而言，当角状壁87被设置更靠 近底部表面32时，支脚90和91相应更短，类似地，当角状壁87被 设置远离底部表面32时，支脚90和91相对更长。终端壁93被定位在紧邻上端部88的位置处，所述终端壁自角状 壁87朝向通道31的底部表面32向下进行延伸。当适当对齐时，终端 壁93可被设置成与角突42大致平行的一定角度。为了适当对齐并且 保持插件80的定位，外支脚91上包括多个适于滑动接收端部支架21 的突舌50的沟槽94。在如此插入的情况下，插件80可被适当地进行 分度和定向。最后，插件80包括始于上端部88并且沿周向进行延伸 沿角状壁87的径向外边缘延伸一定距离的突出部分95。突出部分95
限制了位于斜面上端部处的横截面。这有助于控制离开风扇64的空气 的减速并且还有助于导致位于斜面底部处的更多的空气通过角突42离 开，而不是继续循环通过护軍。如图5中明显地示出，渐缩的斜面86不围绕通道31的整个外周 进行延伸。当适当进行安装时，渐缩的斜面86中的这种中断部与由开 口 41限定出的通道31中的中断部相对齐。换言之，终端壁93被定位 在紧邻开口 41的第一端部108的位置处并且角状壁87的底端89被定 位在第二端部109附近。按照这种方式，插件80由此被紧固到端部支 架21上面，且在被正确定位时，插件改变了作为周向位置的函数的通 道31的外形轮廓和横截面面积。当轴15进行旋转，由此驱动作业空气风扇64时，由叶片65推进 的空气被更高效地引导至端部支架21上的开口 41。具体而言，当如本 实施例所示进行安装时，在逆时针方向上，通道31的有效横截面面积 从上端部88处开始逐渐增大。通道31的有效横截面面积在对应于开 口 41的插件80的中断部分处最大。通过以这种方式改变所述横截面 面积，由于在空气离开旋转风扇时涡流减小，因此储存在流动空气中 的动能可被更完全地转化为静压力，而不是由紊流导致产生的热量。基于前述说明，上述构造的优点非常明显。特别是，插件80被构 造用以提供更高效的路径用于使空气在风扇子组件12内流动.当插件 80被安装时，风扇效率增大，由此需要更少的能量以提供同样的空气 流。另外，插件80被构造用以容易地安装在预先存在的风扇子组件的 设计中并且可被用在单级或多级装置中(如当前实施例所示)。因此， 所披露的本发明代表了在风扇組件领域中的较大的改进。因此，可以看到通过上述结构已使本发明的目标得到满足。虽 然根据专利法规条例，仅仅示出了并且详细描述了最佳方式和优选实 施例，但是应该理解本发明并不限于此。因此，应该参考下面的权 利要求书来确定本发明的真正保护范围和精神。
权利要求
1、一种风扇组件，包括与马达组件相联接的端部支架，所述端部支架包括被开口中断的周向通道；至少一个包括多个叶片的风扇；至少部分地封闭所述风扇并且限定出室的护罩；和被接收在所述室中的插件，所述插件包括被接收在所述通道中的周向斜面，其中所述周向斜面被构造用以提供具有沿周向变化的横截面面积的所述通道。
2、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述斜面包括角状表面 且所述通道包括底部表面，所述斜面的角状表面被设置相对于所述通 道底部表面成一定角度。
3、 根据权利要求2所述的风扇组件，其中所述角度沿周向是恒定的。
4、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述角度根据周向位置 而变化。
5、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述插件被设置在所述 风扇与所述端部支架之间。
6、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述周向斜面不延伸达 到所述通道的整个周界由此限定出 一定的间隙且所述间隙沿周向与所 述开口对齐。
7、 根据权利要求6所述的风扇组件，其中所述通道包括底部表面 且所述周向斜面包括上端部和下端部，且所述开口具有第一端部和第 二端部，所述上端部比所述下端部if巨离所述底部表面相对更远，所述 上端部被定位在紧邻所述第一端部的位置处且所述下端部被定位在紧 邻所述第二端部的位置处。
8、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述通道包括至少一个 突舌且所述插件包括至少一个适于所述突舌由此将所述插件定位在所 述室内的沟槽。
9、 根据权利要求1所述的风扇组件，进一步包括角突，所述角突 终止于所述开口处且沿切向相对于所述通道自所述开口伸出。
10、 根据权利要求1所述的风扇组件，其中所述横截面面积沿流 动方向周向增大。
11、 根据权利要求l所述的风扇组件，进一步包括 自所述马达组件延伸出的可旋转的轴； 由所述端部支架承载的且接收所述可旋转的轴的轴承；和 被设置在所述轴承与所述端部支架之间的密封件。
12、 一种风扇组件，包括大体上呈圆柱形且具有中心轴线的端部支架和插件，其中所述插 件包括相对于所述轴线成螺旋形取向设置的周向斜面； 与所述端部支架相联接且在其间限定出室的护罩；和 在轴的作用下可选择性地进行旋转的风扇，所述风扇被设置在所 述室内并且产生沿所述周向斜面加压的空气流。
13、 根据权利要求12所述的风扇组件，其中所述端部支架和插件 :故设置在邻近所述风扇的位置处。
14、 根据权利要求12所述的风扇组件，其中所述端部支架和插件 包括呈圆形且沿径向自所述轴线伸出的饰面壁，所述周向斜面被定位 在所述饰面壁的径向外边缘上。
15、 根据权利要求12所述的风扇组件，其中所述斜面表面包括第 一端部和第二端部，其中所述第一端部被设置比所述第二端部距离所 述风扇更远。
16、 根据权利要求15所述的风扇组件，其中所述第一端部与所述 第二端部之间的周向距离限定出 一定的间隙，所述间隙与所述通道的 所述开口对齐。
17、 根据权利要求15所述的风扇组件，其中所述端部支架和插件 进一步包括角突，所述角突与所述周向斜面相连通且与所述周向斜面 对齐并且所述角突沿切向自所述周向斜面中伸出。
18、 根据权利要求17所述的风扇组件，其中所述护罩具有用于在 所述风扇旋转时吸入空气的进口 ，且所述空气沿所述周向斜面被排出且被排出所述角突。
19、 根据权利要求12所述的风扇组件，进一步包括由所述端部支架和插件承载的轴承，所述轴承接收所述可旋转的 轴；和被设置在所述轴承与所述端部支架和插件之间的密封件。
全文摘要
一种风扇组件包括与马达组件相联接的端部支架。所述端部支架包括被开口中断的周向通道。设置包括多个叶片的风扇。护罩至少部分地封闭所述风扇并且限定出室。可以是或者可以不是所述端部支架的一个整体部分的插件被接收在所述室中并且包括周向斜面。所述周向斜面被构造用以提供具有沿周向变化的内部横截面面积的室，从而提高空气流的效率。
文档编号F04D29/44GK101126400SQ20071014095
公开日2008年2月20日 申请日期2007年8月15日 优先权日2006年8月15日
发明者D·B·芬肯宾德 申请人:埃米特克有限公司