专利名称：低噪音空气移动产生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及空气移动产生器。更具体而言，本实用新型涉及一种用于便携式空气移动装置中的尺寸紧凑的低噪音空气移动产生器。
背景技术：
本申请主张2012年I月23日提出申请的美国临时专利申请第61/632，356号的优先权，所述美国临时专利申请以引用方式全文并入本文中。每当使用机械系统来产生空气移动时，其中一个缺点是装置所产生的噪音。对于以高的每分钟转数(revolution per minute ;RPM)旋转的叶轮来说,此种问题尤其严重。所产生的噪音可能是人们不期望的，且时常令处于听觉距离内的任何人感到不舒服。此种噪音常常是高音调的，且难以使人在头脑中忽视此种噪音。便携式装置(例如计算机、冷却风扇、加热器、空气清洁器、空气净化器、以及增湿器)中的空气产生器所产生的噪音是特别难以解决的问题，因为装置要发挥作用，必须位于使用者附近。如果便携式装置需要使用多于一个空气产生器，则此种问题会更严重。一些传统装置已经以多种方式中的一种方式来应对此种问题。一种方式是降低叶轮的RPM。尽管此种方式会在一定程度上减轻所产生的噪音，然而此种方式也会降低空气流产生方面的性能。另一种应对方式是将便携式装置构造成具有额外的声音衰减结构及类似结构。此种解决方案可降低所检测到的可闻噪音，但此额外的结构常常会增加成本并降低便携式装置的空气流动性能。增加 便携式装置的成本同样是消费者及制造商所不期望的。轴向式叶轮可高效地产生并移动大量的空气；然而，由于叶片尖端的速度以及由于需要使用常常位于叶片附近的支承结构，因而轴向式叶轮尤其被设置成会产生噪音。当单一叶片经过支承结构时，叶片与支承结构之间的空气流会产生噪音。轴向式叶轮所产生的此种噪音会随着叶轮的RPM增大而增加。有鉴于传统空气移动产生器的不足，需要提供一种尤其被配置成用于便携式装置的低噪音空气移动产生器，所述便携式装置旨在靠近使用者进行使用。
实用新型内容根据本实用新型实施例的低噪音空气移动产生器提供简单而经济的结构，所述结构在显著降低所产生的噪音的同时维持或改善轴向式叶轮空气移动产生器的性能特性。如本文中所述及所示，所述低噪音空气移动产生器使用一种被合并在叶轮上的新颖的噪音衰减结构。可通过本实用新型的安装结构实现额外的减噪，所述安装结构将所有电动机支承构件定位成与旋转叶轮相距足够的距离以降低叶轮与电动机支承构件的相互作用。本实用新型的低噪音空气移动产生器的一个有利特性是设计紧凑。紧凑的尺寸会提高所述低噪音空气移动产生器用于各种便携式装置中的能力。低噪音空气移动产生器的另一方面是制造简易，其无需专门的设备。这使得能经济地制造低噪音空气移动产生器，从而进一步提高装置的适用性。本实用新型的一个方面包括轴流式叶轮(axial flow impeller),所述轴流式叶轮包括轮毂、多个叶片、以及连接至所述多个叶片的末端的噪音衰减结构。本实用新型的另一方面包括实质设置于轮毂的内腔内的电动机。所述电动机可包括组装于轮毂中的永磁转子以及可旋转地连接至所述转子的定子。又一方面是安装单一或多个低噪音空气移动产生器作为便携式空气移动装置(例如便携式空间加热器、便携式风扇、便携式空气清洁器、便携式空气净化器、或便携式增湿器)的结构的一部分。本实用新型的另一方面是连接至具有圆锥形表面的电动机的安装结构，其中所述圆锥形表面适配至具有相似形状的安装插座中。本实用新型的另一方面包括壳体，叶轮位于所述壳体内并通过支承构件连接至所述壳体，支承构件被定位成与叶轮相距预定距离以降低由叶轮的旋转所产生的噪音。
图1A为低噪音空气移动产生器的示例性实施例的前视立体图；图1B为低噪音空气移动产生器的不例性实施例的后视立体图；图2A为低噪音空气移动产生器的另一示例性实施例的前视立体图；图2B为低噪音空气移动产生器的另一不例性实施例的后视立体图；图3为图1A所示低噪音空气移动产生器的剖面图；图4A为图3所示低噪音空气移动产生器在未安装电动机安装结构时的剖面图；图4B为图3所示低噪音空气移动产生器在安装电动机安装结构时的剖面图；图5为图2A所示低噪音空气移动产生器的剖面图；图6为低噪音空气移动产生器的另一示例性实施例的剖面图；图7为具 有低噪音空气移动产生器的便携式装置的图式；图8为具有低噪音空气移动产生器的便携式装置的另一实施例的立体分解图；图9为具有低噪音空气移动产生器的便携式装置的另一实施例的水平剖面图；图10为具有低噪音空气移动产生器的便携式装置的另一实施例的图式；图11为噪音比较图表,其显不传统风扇与图2A及图2B所不低噪音空气移动产生器的声波分析；图12为另一噪音比较图表,其显不传统风扇与图2A及图2B所不低噪音空气移动产生器的声波分析；图13为低噪音空气移动产生器的另一实施例的正视图；图14为图13所示低噪音空气移动产生器的剖面图；图15为多个低噪音空气移动产生器的矩阵式安装的正视图；图16为图15所示多个低噪音空气移动产生器的矩阵式安装的剖面图。
具体实施方式
有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本实用新型加以限制。[0037]图1A及图1B分别为低噪音空气移动产生器100的示例性实施例的前视立体图及后视立体图。叶轮118可包括多个叶片110，所述多个叶片110自轮毂112向外朝末端114延伸。叶片110的末端114附装至噪音衰减结构116。电动机130实质位于叶轮118的轮毂112内。安装结构140附装至电动机130。图中还显示对应于图3的横截面3-3。图2A及图2B分别为低噪音空气移动产生器200的示例性实施例的前视立体图及后视立体图。叶轮218可包括多个叶片210，所述多个叶片210自轮毂212向外朝末端214延伸。叶片210的末端214附装至噪音衰减结构216。电动机230实质位于叶轮218的轮毂212内。叶轮支承适配器250附装至电动机230。叶轮支承构件252附装至叶轮支承适配器250并向外延伸以连接叶轮壳体254。由图可见，叶轮壳体254可包括内部空间256，叶轮218在组装时位于内部空间256中。如图所示，叶轮壳体254所界定的内部空间256具有类似于噪音衰减结构216的形状，并且略微较大以在噪音衰减结构216与叶轮壳体254之间保持最小间隙。图2A还显示对应于图5的横截面5-5。如图1A、图1B、图2A及图2B所示，叶轮118及218可为一体式构造且由聚合物、压铸金属或焊接构造形成。类似地，图2A及图2B所示的叶轮壳体254、叶轮支承构件252及叶轮支承适配器250可为一体式构造且由聚合物形成。图3为图1A所示低噪音空气移动产生器100的剖面图。如图所示,噪音衰减结构116的吸入边缘117a是弧形的，而排出边缘117b是笔直的。电动机130实质位于叶轮118的轮毂112内。电动机130可包括附装至轮毂112的永磁转子131、轴133以及轴承134。图中还显示电源控制板(power control board ;PCB) 136。当供应电源时,PCB 136会对电力进行调节并使定子线圈132及定子135通电。磁性转子131带动叶轮118旋转。叶轮118的旋转在轮毂112与噪音衰减结构116之间产生空气流300。安装结构140固定地组装至电动机130。可设想，电动机130可为无刷直流(DC)电动机。无刷直流电动机具有优于其他电动机类型的优点，包括例如:根据应用而定效率高10%至50%、由于没有电刷磨损而使工作寿命更长、摩擦减小、噪音降低、以及重量与转矩之比减小(这在便携式装置中为可取且有益的)。
图4A及图4B为图3所示低噪音空气移动产生器100在安装结构140处于未安装形态(参见图4A)及处于安装形态(参见图4B)时的剖面图。附装至电动机130的安装结构140具有锥形表面420，锥形表面420是由第一直径422及第二直径424界定。第一直径422大于第二直径424且界定锥形表面420。安装插座400具有对应的锥形表面402。如图4B所示，安装结构140适配至安装插座400中并利用至少紧固件410而保持于定位上。尽管紧固件410被显示为平头螺钉，然而本实用新型并不仅限于此。安装插座400与安装结构140的组装可在不背离本实用新型精神的条件下利用按扣、维可牢尼龙搭扣(Velcro)、其他带螺纹的紧固件、黏合剂等来实现。图5为图2A所示低噪音空气移动产生器200的剖面图。低噪音空气移动产生器200包括叶轮壳体254、至少一个叶轮支承构件252、以及叶轮支承适配器250。如图所示，噪音衰减结构216的吸入边缘217a是圆锥形的。叶轮支承构件252与叶轮218的排出边缘217b偏置预定距离“A”。预定距离“A”确保当叶轮218的多个叶片210在旋转期间通过叶轮支承构件252时空气流300在离开叶轮218时不会产生不可取的噪音。预定距离“A”被显示为沿空气流300的方向从排出边缘217b至叶轮支承构件252所测量的最小尺寸；然而，本实用新型并不仅限于此。可设想，预定距离“A”可为沿与空气流300的流动方向相反的方向从吸入边缘217a至叶轮支承构件252所测量的最小距离。简言之，叶轮支承构件252可位于叶轮218的对应于吸入边缘217a的相反侧上。在优选实施例中，预定距离“A”是叶轮218的吸入边缘217a与排出边缘217b之间所测量的轴向距离的至少25%。图6为根据另一实施例的低噪音空气移动产生器600的剖面图。如图所示，噪音衰减结构616的吸入边缘617a不包括弧形或圆锥形形状,相反,是与排出边缘617b —样为笔直的或几乎笔直的。图中还显示连接至电动机130的安装结构640。安装结构640可与按扣、紧固件、黏合剂等配合来安装低噪音空气移动产生器600。图6所示低噪音空气移动产生器600的其他特征类似于图3中所述的那些特征。具体而言，电动机130实质位于叶轮618的轮毂612内。叶轮618的旋转会在轮毂612与噪音衰减结构616之间产生空气流300。叶轮618可包括多个叶片610，所述多个叶片610自轮毂612向外朝附装至噪音衰减结构616的末端 延伸。图7为使用一或多个低噪音空气移动产生器701的便携式空气移动装置700的垂直剖面图。图7所示的装置700是便携式风扇，所述便携式风扇可包括以垂直配置形式布置的多个低噪音空气移动产生器701。尽管被显示为垂直配置形式，然而多个低噪音空气移动产生器701可在不背离本实用新型精神的条件下以水平方式或以矩阵形式进行布置。多个空气产生器701类似于图1A、图1B、图3、图4A及图4B所示的实施例。由图可见，空气流762相对于电动机130及叶轮118的方向是沿前述实施例的相反方向。这有利于将安装插座400并入至装置的吸入格栅(intake grill)720中。多个空气流762相结合而产生总空气流760，总空气流760经排出格栅730离开。图中还显示壳体710、壳体支架750以及基座 740。图8为其中加热器组件800使用低噪音空气移动产生器802的实施例的图式，其中低噪音空气移动产生器802是与空气流过渡件(airflow transition) 870及加热元件880相组合使用。类似于图5所示的低噪音空气移动产生器200，低噪音空气移动产生器802可包括叶轮壳体854、叶轮支承构件852、叶轮818、叶轮支承适配器850以及电动机130。空气流过渡件870用于将低噪音空气移动产生器802组装至加热元件880，并在空气流890离开低噪音空气移动产生器802及进入加热元件880时形成空气流890的平滑过渡。加热元件880组装至腔872中，且低噪音空气移动产生器802经由安装孔873及紧固件(图未示出)组装至空气流过渡件870。加热器组件800可包括多个低噪音空气移动产生器802、多个空气流过渡件870、以及多于一个加热元件880。可理解，一或多个加热器组件800可位于便携式电加热器中。根据另一实施例，图9为具有低噪音空气移动产生器200的便携式空气清洁装置900的水平剖面图，低噪音空气移动产生器200是与机械式空气过滤器980相组合使用。空气经由吸入格栅920被吸入至装置900的壳体910中并被迫穿过机械式空气过滤器980。经过滤的空气960经由排出格栅930离开壳体910。机械式空气过滤器980可为标准的或非标准的折叠式空气过滤器(pleated air filter),并且可包括例如碳或碳酸氢钠等气味吸收材料。如图9所示，低噪音空气移动产生器200相对于空气流动方向而位于机械式空气过滤器980之前。可设想，低噪音空气移动产生器200可在不背离本实用新型精神的条件下相对于空气流动方向而位于机械式空气过滤器980之后。图10为根据另一实施例的具有低噪音空气移动产生器200的便携式空气清洁装置1000的水平剖面图，低噪音空气移动产生器200是与静电除尘器(electro-staticprecipitator ;ESP)型空气过滤器1080相组合使用，其中ESP型空气过滤器1080可包括离子发射器1082以及收集板1084。空气经由吸入格栅1020被吸入至装置1000的壳体1010中并通过离子发射器1082。离子使空气中的微粒带有电荷。随后，空气穿过收集板1084，收集板1084带有电荷以吸引空气中的带电微粒。带电微粒依附至收集板1084，并且清洁的空气离开收集板1084，随后穿过低噪音空气移动产生器200并经由排出格栅1030离开装置1000。如图10所示，低噪音空气移动产生器200相对于空气流动方向位于ESP型空气过滤器1080之后。可设想，低噪音空气移动产生器200可在不背离本实用新型精神的条件下相对于空气流动方向位于ESP型空气过滤器1080之前。还可设想，多个低噪音空气移动产生器200可与图9所示的机械式过滤器980或图10所示的ESP过滤器1080 —起使用，以实现更大且更多不同的配置形式。这多个低噪音空气移动产生器200可以垂直或水平列的形式或以具有行及列的矩阵形式进行布置。简言之，本实用新型的低噪 音空气移动产生器100、200及600能够在高速度及低速度下降低噪音。在用于如图7、图8、图9及图10所示及所述的空气移动装置中时，此种噪音降低对于最终用户来说是显著的优点。图11为噪音比较图表，其显示传统风扇1100与类似于图2A、图2B及图5的低噪音空气移动产生器200的声波分析。传统风扇1100不包括所示及所述的噪音衰减结构216或叶轮支承结构252的预定偏置距离A。如图所示，传统风扇1100显示出介于200 Hz至400 Hz频率之间的高的噪音级1110。低噪音空气移动产生器200会消除高的噪音级1110。因此，人耳并不会注意到低噪音空气移动产生器200的高的噪音级1110，因为这些噪音级已不存在，而是人耳会觉察到音调不太高的噪音及蜂鸣，从而创造更舒适的环境。图12为噪音比较图表，其显示传统风扇1200与类似于图2A、图2B及图5的低噪音空气移动产生器200的声波分析。传统风扇1200不包括所示及所述的噪音衰减结构216或叶轮支承结构252的预定偏置距离A。传统风机1200与低噪音空气移动产生器200两者的叶轮的RPM 1220慢于与图11所示图表相关联的RPM 1120。降低叶轮的RPM是一种用于减轻噪音的传统方法。虽然RPM降低，传统风扇1200仍显示出介于500 Hz至600 Hz频率之间的高的噪音级1210。低噪音空气移动产生器200则会消除高的噪音级1210。图13及图14分别为根据另一实施例的低噪音空气移动产生器1300的正视图及剖面图。图14为沿图13所示的垂直横截面14-14截取的剖面图。本实施例中包括图4A、图4B及图5所示实施例的类似特征。在类似于图4A及图4B的电动机130上包括安装结构140以及将类似于图4A及图4B的安装插座1312并入至类似于图5的叶轮支承适配器1310中会具有多个优点。如图所示，叶轮118、电动机130以及安装结构140可作为子组件1301而大量生产。随后，子组件1301可被安装至多种安装结构及配置形式中。在所示的实施例中，安装板1324、叶轮孔1322、叶轮支承结构1320、叶轮支承适配器1310以及安装插座1312为一体式构造。1360表示空气流的方向。[0058]图15为类似于图13及图14所示实施例的多个子组件1301的矩阵式安装1500的正视图。如图所示，所述多个子组件1301彼此紧密靠近地布置并安装于被标记为X及Y的位置。图16为沿图15所示的垂直横截面16-16截取的剖面图。由图可见，安装于被标记为X的位置的子组件1301沿空气流1660的方向偏置过尺寸“Z” 1602，而安装于被标记为Y的位置的子组件1301沿空气流1660的相反方向偏置过尺寸“Z”1604。如图所示使子组件1301偏置使得能够如图15所示将位置X与Y之间的径向距离最小化。如图15及图16的实施例中所示，包括多个叶轮孔1522、多个叶轮支承结构1520、多个叶轮支承适配器1510以及多个安装插座1512的安装板1524可具有一体式构造。随后，多个子组件1301可被安装至单一安装板1524上。尽管图15及图16的实施例显示出两列及三行，然而本实用新型并不仅限于此。可设想，在不背离本实用新型精神的条件下，可将一或多个列与一或多个行相组合使用。可理解，图15及图16的实施例可被并入至各种空气移动装置(例如图7、图8、图9及图10所示的装置)中。尽管已参照示例性实施例对本实用新型进行了说明，然而本实用新型并不仅限于此。相反，应理解，本实用新型包括可由所属领域的技术人员在不背离本实用新型专利精神及范围的条件下对本实 用新型作出的其他变化形式及实施例。
权利要求1.一种便携式空气移动装置，其特征在于，包括: 壳体，具有空气吸入开口及空气离开开口； 内部空间，由所述壳体界定； 至少一个空气产生器，位于所述壳体内，所述至少一个空气产生器包括: 叶轮，包括: 轮毂，包括: 外壁； 前壁； 内腔，由所述外壁及所述前壁界定； 多个叶片，连接至所述轮毂的所述外壁并自所述轮毂沿径向向外朝末端延伸； 噪音衰减结构，连接至所述多个叶片中多于一个叶片的所述末端，所述噪音衰减结构包括: 圆周壁，具有实质圆柱形状； 所述圆柱形状的轴线； 所述圆柱形状的吸入边缘； 所述圆柱形状的排出边缘，沿所述圆柱形状的所述轴线而与所述吸入边缘偏置一距离； 电动机，实质设置于所述轮毂的所述内腔内，所述电动机包括: 永磁转子，固定地组装至所述轮毂； 定子，可旋转地连接至所述永磁转子、所述轮毂、所述多个叶片、以及所述噪音衰减结构； 其中所述至少一个空气产生器的所述叶轮的旋转会使吸入空气流进入所述壳体的所述空气吸入开口中，并同时产生从所述壳体的所述空气离开开口排出的排出空气流。
2.根据权利要求1所述的便携式空气移动装置，其特征在于，还包括位于所述壳体的所述内部空间中的电加热元件，其中所述排出空气流的温度高于所述吸入空气流的温度。
3.根据权利要求1所述的便携式空气移动装置，其特征在于，还包括位于所述壳体的所述内部空间中的空气过滤器，其中所述排出空气流在经所述空气离开开口离开所述壳体之前实质上全部流经所述空气过滤器。
4.根据权利要求3所述的便携式空气移动装置，其特征在于，所述空气清洁器利用机械式过滤器来清洁所述空气。
5.根据权利要求3所述的便携式空气移动装置，其特征在于，所述空气清洁器利用静电除尘器来清洁所述空气。
6.根据权利要求1所述的便携式空气移动装置，其特征在于，所述叶轮的所述轮毂、所述多个叶片及所述噪音衰减结构构成一体式结构。
7.根据权利要求1所述的便携式空气移动装置，其特征在于，还包括叶轮壳体，所述叶轮壳体包括: 壳体壁，界定出内部空间； 入口开口 ； 出口开口 ；以及其中所述叶轮位于由所述壳体壁界定的所述内部空间内并通过至少一个叶轮支承构件而连接至所述壳体壁，所述叶轮支承构件连接至所述电动机并向外延伸至所述壳体壁。
8.根据权利要求7所述的便携式空气移动装置，其特征在于，所述壳体壁及所述叶轮支承构件构成一体式结构。
9.根据权利要求7所述的便携式空气移动装置，其特征在于，还包括所述至少一个叶轮支承构件的偏置距离A，所述偏置距离A是由沿所述空气流的所述流动方向测量的从所述噪音衰减结构的所述排出边缘至所述叶轮支承构件的最小距离来界定，其中所述距离是所述噪音衰减结构的所述吸入边缘与所述排出边缘之间的所述偏置距离的至少25%。
10.根据权利要求7所述的便携式空气移动装置，其特征在于，还包括所述至少一个叶轮支承构件的偏置距离A，所述偏置距离A是由沿与所述空气流的所述流动方向相反的方向测量的从所述噪音衰减结构的所述吸入边缘至所述叶轮支承构件的最小距离来界定，其中所述距离是所述噪音 衰减结构的所述吸入边缘与所述排出边缘之间的所述偏置距离的至少25%。
专利摘要本实用新型涉及一种低噪音空气移动产生器，其具有改进的特性，从而在维持或改善空气流产生及输出的同时降低噪音。所述装置可包括具有多个叶片的叶轮、连接至所述多个叶片的末端的减噪结构、叶轮壳体、锥形电动机安装表面、加热元件、机械式空气过滤器及/或静电除尘空气过滤器。
文档编号F04D25/08GK203130547SQ201320035709
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月23日 优先权日2012年1月23日
发明者菲利浦J.基恩瑞克斯, 卢迪A.范登贝尔特 申请人:拉斯科控股公司