风扇和动力设备的制造方法

风扇和动力设备的制造方法
【专利摘要】本发明涉及散热设备技术领域，特别涉及一种风扇和动力设备。本发明所提供的风扇，包括扇叶转轴和安装于扇叶转轴上的扇叶组件，扇叶转轴用于与动力设备的输出轴驱动连接以使扇叶转轴能够带动扇叶组件绕着转动中心转动；扇叶组件包括扇叶，扇叶的出口半径能够随着输出轴转速的变化而变化，且扇叶的出口半径与输出轴的转速成负相关，扇叶的出口半径为扇叶的出口与转动中心之间的距离。本发明的风扇，即使在动力设备以较小转速工作时，仍然能够提供较充足的空气流量，保证散热效果，满足散热需求。
【专利说明】
风扇和动力设备
技术领域
[0001] 本发明设及散热设备和动力设备技术领域，特别设及一种风扇和动力设备。
【背景技术】
[0002] 现有的风扇，其扇叶均是固定设置在扇叶转轴上，所输送的空气流量与为其提供 动力的动力设备的转速成正相关，即当动力设备的转速较大时，风扇能够输送较多的空气 流量，产生较强的散热效果，而当动力设备的转速较小时，则风扇所输送的空气流量较少， 散热效果较差。基于此，当动力设备的转速恒定时，风扇能够产生较为稳定的散热效果，然 而，当动力设备的转速可变时，风扇在动力设备W较小转速工作时则难W产生理想的散热 效果，无法满足散热需求。W下W用于为电动机散热的风扇为例进行说明。
[0003] 电动机是一种能够将电能转换为机械能的动力设备，由于在工作过程中存在能量 损失，且所损失的能量会转化为热能累积在电动机内部，如果不能有效散热，则会影响电动 机的正常工作，因此，电动机上通常设置风扇，利用风扇驱使空气流动，对电动机进行散热。
[0004] 在现有技术中，对于转速不变的待散热电动机，风扇均直接与待散热电动机驱动 连接，使风扇在待散热电动机的带动下转动。在运种情况下，由于待散热电动机转速不变， 因此，风扇能够提供稳定的空气流量与待散热电动机进行热交换，实现有效的散热效果。
[0005] 然而，对于转速可变的待散热电动机，若仍设置由该待散热电动机驱动的风扇，贝U 在该待散热电动机低速旋转时，风扇只能提供较少的空气流量，散热效果较差。因此，为了 保证待散热电动机在转速较低时风扇仍能进行较好地散热，现有技术中只能设置独立的风 扇对电动机进行散热，该独立的风扇不再由待散热电动机驱动，而是自带电动机，并在该自 带电动机的带动下旋转。通过运种设置，使得空气的运动与待散热电动机的转速无关，即使 待散热电动机转速较低时，风扇仍能够提供较充足的空气流量，对待散热电动机进行有效 散热。
[0006] 然而，运种利用自带电动机的独立风扇进行散热的方式，一方面，由于额外需要一 台电动机驱动风扇，所W其成本较高，结构和制造工艺均较复杂；另一方面，设置独立风扇 会增加转速可变电动机整体的损耗，降低电动机的整体效率;再一方面，额外增加的电动机 会增大转速可变电动机的整体尺寸，使转速可变电动机的体积较大，重量较重，影响安装方 便性。

【发明内容】

[0007] 本发明所要解决的一个技术问题为:现有的风扇，其扇叶均是固定设置在扇叶转 轴上，且风扇所输送的空气流量取决于为其提供动力的动力设备的转速，风扇在动力设备 W较小转速工作时，难W满足散热需求。
[000引为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风扇和一种动力设备。
[0009]本发明所提供的风扇，包括扇叶转轴和安装于扇叶转轴上的扇叶组件，扇叶转轴 用于与动力设备的输出轴驱动连接W使扇叶转轴能够带动扇叶组件绕着转动中屯、转动;扇 叶组件包括扇叶，扇叶的出口半径能够随着输出轴转速的变化而变化，且扇叶的出口半径 与输出轴的转速成负相关，扇叶的出口半径为扇叶的出口与转动中屯、之间的距离。
[0010] 可选地，扇叶通过在输出轴转速变化时相对于转动中屯、做离屯、或向屯、运动来改变 扇叶出口半径的大小。
[0011] 可选地，扇叶组件可移动地安装于扇叶转轴上；扇叶组件还包括配重体、连接结构 和弹性件，配重体通过连接结构与扇叶连接，且配重体与扇叶位于转动中屯、的两侧，当输出 轴转速变化时，扇叶能够在配重体的带动下相对于转动中屯、做离屯、或向屯、运动；弹性件的 弹性力作用于扇叶，并且，当输出轴转速稳定时，弹性件能够使扇叶组件处于受力平衡状 态。
[0012] 可选地，扇叶转轴上设有与扇叶组件对应的安装导向部，安装导向部与扇叶组件 配合使扇叶组件可移动地设置于扇叶转轴上。
[0013] 可选地，扇叶组件的与安装导向部配合的表面的粗糖度小于或等于3.2,和/或，安 装导向部的与扇叶组件配合的表面的粗糖度小于或等于3.2。
[0014] 可选地，安装导向部包括设置位置关于转动中屯、对称的第一安装口和第二安装 口，扇叶组件穿过第一安装口和第二安装口且与第一安装口和第二安装口均间隙配合，W 使扇叶组件能够相对于扇叶转轴沿着扇叶转轴的径向移动。
[0015] 可选地，安装导向部还能够通过与扇叶组件配合来防止扇叶在相对于转动中屯、做 向屯、或离屯、运动的过程中脱离扇叶转轴。
[0016] 可选地，连接结构包括与扇叶连接的第一连接部和与配重体连接的第二连接部， 第一连接部穿过第一安装口且第二连接部穿过第二安装口，W使扇叶和配重体均位于扇叶 转轴的外部;扇叶的靠近第一安装口的端面尺寸大于第一安装口的端面尺寸;配重体的靠 近第二安装口的端面尺寸大于第二安装口的端面尺寸。
[0017] 可选地，风扇包括至少两个扇叶组件，至少两个扇叶组件互不干设地安装于扇叶 转轴上。
[0018] 可选地，风扇包括至少两个扇叶组件，至少两个扇叶组件互不干设地安装于扇叶 转轴上;其中，每个扇叶组件的连接结构均包括与扇叶连接的第一连接部、与配重体连接的 第二连接部和连接于第一连接部和第二连接部之间的避让部，避让部使得对应的连接结构 具有允许其他连接结构从中穿过的避让空间，且任意两个避让部之间沿着扇叶转轴的轴向 具有间隔，W使至少两个扇叶组件互不干设。
[0019] 可选地，每个避让部包括第一过渡部、第二过渡部和中间连接部，第一过渡部沿着 扇叶转轴的轴向设置且第一过渡部与第一连接部连接，第二过渡部沿着扇叶转轴的轴向设 置且第二过渡部与第二连接部连接，中间连接部沿着扇叶转轴的径向设置且中间连接部连 接于第一过渡部和第二过渡部之间形成避让空间；任意两个避让部的中间连接部之间沿着 扇叶转轴的轴向具有间隔。
[0020] 可选地，中间连接部为直杆、曲线形杆或折线形杆。
[0021] 可选地，扇叶转轴上还设有轴向连接件，轴向连接件用于沿着扇叶转轴的轴向穿 过扇叶转轴并实现扇叶转轴与输出轴之间的轴向连接;各个中间连接部还被构造为使得轴 向连接件能够沿着扇叶转轴的轴向穿过扇叶转轴。
[0022] 可选地，各个中间连接部均为曲线形杆或折线形杆，且各个中间连接部向着远离 转动中屯、的不同方向凸出。
[0023] 本发明所提供的动力设备，包括输出轴和本发明的风扇。
[0024] 本发明所提供的风扇，其扇叶的出口半径能够随着动力设备转速呈负相关变化， 因此，在动力设备转速变小时，扇叶的出口半径能够自动增大，从而使得即使在动力设备W 较小转速工作时，本发明的风扇仍然能够提供较充足的空气流量，保证散热效果，满足散热 需求。
[0025] 通过W下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及 其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 W根据运些附图获得其他的附图。
[0027] 图1示出本发明一实施例中的风扇与动力设备的输出轴的组合结构的爆炸图。
[0028] 图2示出图1中扇叶转轴的结构示意图。
[0029] 图3a和图3b示出本发明风扇的工作原理示意图。
[0030] 图4示出本发明另一实施例的扇叶组件与扇叶转轴的装配结构示意图。
[0031] 图中；
[0032] 1、扇叶转轴；11、第一安装口；12、第二安装口；13、止口；14、第一键槽；
[0033] 2、扇叶组件;21、扇叶；22、连接结构；221、第一连接部;222、第二连接部;223、避让 部;2231、第一过渡部;2232、第二过渡部;2233、中间连接部;23、配重体;24、弹黃；
[0034] 3、端盖；
[0035] 4、螺钉；
[0036] 5、输出轴;51、第二键槽。
【具体实施方式】
[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。W下 对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使 用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适 当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0039] 在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如"前、后、上、下、左、右"、"横向、竖向、 垂直、水平"和"顶、底"等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，运些方位词并不指示 和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者W特定的方位构造和操作，因此不能理 解为对本发明保护范围的限制;方位词"内、外"是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0040] 在本发明的描述中，需要理解的是，使用"第一"、"第二"等词语来限定零部件，仅 仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不 能理解为对本发明保护范围的限制。
[0041] 图1-4示出了本发明风扇的结构及工作原理。参照图1-4,本发明所提供的风扇，其 包括扇叶转轴1和安装于扇叶转轴1上的扇叶组件2,其中：扇叶转轴1用于与动力设备的输 出轴巧区动连接W使扇叶转轴1能够带动扇叶组件2绕着转动中屯、转动;扇叶组件2包括扇叶 21，扇叶21的出口半径能够随着输出轴5转速的变化而变化，且扇叶21的出口半径与输出轴 5的转速成负相关。
[0042] 在本发明中，扇叶21的出口半径为扇叶21的出口与转动中屯、之间的距离。
[0043] 本发明通过将风扇设计为扇叶21的出口半径能够随着动力设备转速成负相关变 化，使得在动机机构转速变小时，扇叶21的出口半径能够自动变大。
[0044] 在流体动力学中，将风扇所输送的单位重量的空气从进口至出口的能量增值，也 就是单位重量的空气流过风扇所获得的有效能量，称为风扇的扬程H(单位为m)。
[0045] 空气经过风扇所获得的能量绝大部分会转化成空气的动能。根据流体动力学的知 识可知，当风扇旋转时，在扇叶进口处，空气一方面随着扇叶旋转作圆周牵连运动，其圆周 速度为m;另一方面又沿扇叶方向作相对流动，其相对速度为W1。因此，空气在进口处的绝对 速度VI应为m和W1的矢量和，进口切向分速度为vui。同理，在扇叶出口处，空气的圆周速度U2 与相对速度W2的矢量和为绝对速度V2,出口切向分速度为Vu2。
[0046] 由此，根据欧拉方程，风扇的理论扬程化的计算公式如下：
[0047]
[0048] 在设计风扇时，总是使进口绝对速度VI与进口圆周速度m的工作角为90°，即进口 切向分速度为vui为0,由于运种情况下m ? vui = 0,所W，上述理论扬程化的计算公式可W简 化为：
[0049]
[0050] 由此简化方程可W看出，空气经过风扇所获得的能量，与扇叶出口的圆周速度U2 和扇叶出口的切向分速度Vu2有关。而又由于圆周速度的计算公式为：
因此，风 扇扬程H与扇叶出口半径成正相关，也即当扇叶转速一定时，扇叶出口半径越大，则风扇扬 程H越大，空气流过风扇所获得的动能越大，单位时间风扇所输送的空气流量越大，散热效 果越好。
[0051] 由上述理论分析结果可知，本发明将扇叶21设计为其出口半径能够在动力设备转 速变小时自动变大，可W使得风扇的扬程在动力设备转速变小时自动变大，也即本发明能 够在动力设备转速变小时，通过增大扇叶21的出口半径来增大流经风扇的空气所获得的动 能，增加单位时间内风扇所输送的空气流量，改善散热效果。
[0052] 可见，本发明所提供的风扇，其所输送的空气流量不再仅取决于转速大小，而是还 与扇叶21的出口半径有关，即使在动力设备W较小转速工作时，本发明的风扇仍然能够提 供较充足的空气流量，保证散热效果，满足散热需求。
[0053] 基于此，本发明的风扇不仅可W用于对转速恒定的电动机等动力设备进行散热， 还可W用于对转速可变的电动机等进行散热，且在对转速可变的电动机进行散热时，可W 直接与该转速可变的电动机进行驱动连接，而无需再额外设置单独的电动机驱动风扇转 动，从而可W使得包括本发明风扇的转速可变的电动机整体结构较为简单，成本较低，功耗 较少，且体积较小，重量较轻，便于安装。
[0054] 在本发明中，扇叶21可W通过在输出轴5转速变化时相对于转动中屯、做离屯、或向 屯、运动来改变扇叶21的出口半径大小，运样较易控制，实现较为方便，且结构比较简单。当 然，运仅是实现扇叶21出口半径随动力设备转速成负相关变化的一种实施方式，实际上，本 发明也可W采用其他实施方式，例如可W通过使扇叶21的形状或尺寸等随着输出轴5转速 变化而变化来实现。
[0055] 为了使扇叶21在输出轴5转速变化时能够相对于转动中屯、做离屯、或向屯、运动，在 本发明中，扇叶组件2可W可移动地安装于扇叶转轴1上，且扇叶组件2可W还包括配重体 23、连接结构22和弹性件，其中：配重体23通过连接结构22与扇叶21连接，且配重体23与扇 叶21位于转动中屯、的两侧，当输出轴5转速变化时，扇叶21能够在配重体23的带动下相对于 转动中屯、做离屯、或向屯、运动；而弹性件的弹性力作用于扇叶21，并且，当输出轴5转速稳定 时，弹性件能够使扇叶组件2处于受力平衡状态。
[0056] 基于该设置，在输出轴5转速稳定时，风扇组件2能够在扇叶21、配重体23和弹性件 的作用下处于受力平衡状态，稳定工作;而当输出轴5转速变化时，扇叶组件2的平衡状态被 打破，于是扇叶组件2会相对于扇叶转轴1移动，且由于配重体23所受的离屯、力下简称为 配重体离屯、力）大于扇叶21所受的离屯、力下简称为扇叶离屯、力），因此，配重体23能够带 动扇叶21相对于转动中屯、做离屯、或向屯、运动，其中：当输出轴5转速变小时，扇叶21在配重 体23的作用下能够相对于转动中屯、做离屯、运动，使扇叶21的出口远离转动中屯、，增大扇叶 21的出口半径，增多风扇所输送的空气流量，保证风扇的散热效果不会因转速变小而变差； 而当输出轴5转速变大时，则扇叶21在配重体23的作用下能够相对于转动中屯、做向屯、运动， 使扇叶21的出口靠近转动中屯、，减小扇叶21的出口半径，降低空气流速，运可W使得在满足 相应转速散热效果的同时，减小动力设备的风摩损耗，有助于提高动力设备的性能，延长动 力设备的使用寿命。
[0057] 在本发明中，为了使扇叶组件2能够相对于扇叶转轴1移动，可W在扇叶转轴1上设 置与扇叶组件2对应的安装导向部，该安装导向部可W通过与扇叶组件2配合来使扇叶组件 2可移动地设置于扇叶转轴1上。且为了保证扇叶组件2移动的顺杨性，扇叶组件2的与安装 导向部配合的表面的粗糖度可W设置为小于或等于3.2,和/或，安装导向部的与扇叶组件2 配合的表面的粗糖度可W设置为小于或等于3.2,运样可W减小扇叶组件2移动时所受的阻 力，使扇叶组件2的移动更加顺杨。此处，与安装导向部配合用于使扇叶组件2移动的，既可 W为扇叶21，也可W为连接结构22或配重体23。
[005引此外，为了防止扇叶21在相对于转动中屯、做向屯、或离屯、运动的过程中脱离扇叶转 轴1，该安装导向部还可W通过与扇叶组件2配合来限制扇叶21的位移，W使扇叶21相对于 转动中屯、做离屯、或向屯、运动时不会脱离扇叶转轴1，保证风扇的正常工作。
[0059]图1示出了本发明的一个实施例。如图1所示，在该实施例中，风扇包括扇叶转轴1 和风扇组件2。
[0060]其中，扇叶转轴1用于与动力设备的输出轴巧区动连接，运样扇叶转轴1能够在动力 设备的驱动下转动，且扇叶转轴1的转速与输出轴5的转速成正相关，即输出轴5的转速不 变，则扇叶转轴1的转速不变;输出轴5的转速变小，则扇叶转轴1的转速也变小;输出轴5的 转速变大，则扇叶转轴1的转速也变大。
[0061 ]由图1可知，该实施例的扇叶转轴1为中空结构，运不仅使得风扇的质量较轻，而且 也便于扇叶组件2的安装W及扇叶转轴1与输出轴5的连接。
[0062] 在该实施例中，扇叶转轴1与输出轴5通过键驱动连接。结合图1和图2可知，扇叶转 轴1的第一端套设于输出轴5上，且扇叶转轴1的第一端内壁上设有第一键槽14,相应地，输 出轴5上设有第二键槽51，设置于第一键槽14和第二键槽51中的键即可W将动力设备的转 矩传递至扇叶转轴1上，使扇叶转轴1随着输出轴5转动。当然，该键能够同时实现扇叶转轴1 与输出轴5的径向定位。
[0063] 而且，如图2所示，在扇叶转轴1的第一端还设有止口 13，该止口 13与输出轴5的端 面配合，实现扇叶转轴1与输出轴5的轴向定位。
[0064] 此外，如图1所示，扇叶转轴1的第二端还设有端盖3,端盖3用于封闭扇叶转轴1的 第二端端面。并且，端盖3和输出轴5上对应设有中屯、孔，螺钉4经由运两个中屯、孔沿着扇叶 转轴1的轴向穿过扇叶转轴1，并实现扇叶转轴1与输出轴5的轴向连接。可W理解的是，螺钉 4并非唯一能够实现扇叶转轴1与输出轴巧由向连接的部件，其还可W为其他轴向连接件，只 要该轴向连接件能够沿着扇叶转轴1的轴向穿过扇叶转轴1并实现扇叶转轴1与输出轴5的 轴向连接即可。
[0065] 扇叶组件2安装于扇叶转轴1上，其能够在扇叶转轴1的带动下与扇叶转轴1同步地 相对于转动中屯、转动，并在转动过程中使空气流动形成风，实现散热。在该实施例中，扇叶 组件2径向可移动地安装于扇叶转轴1上，且在输出轴5转速变化时，扇叶组件2能够相对于 扇叶转轴1产生沿着扇叶转轴1的径向的移动下简称径向移动）。
[0066] 如图1所示，该实施例的扇叶组件2包括扇叶21、连接结构22、配重体23和弹黃24， 扇叶21、配重体23和弹黃24均设置于连接结构22上。
[0067] 其中，扇叶21用于在转动过程中使空气流动形成风。空气从扇叶21的进口（即扇叶 21的靠近扇叶转轴1的一端)进入，并从扇叶21的出口（即扇叶21的远离扇叶转轴1的一端） 流出，在该过程中空气获得能量，具有动能。图1所示的扇叶21的形状为矩形，且扇叶21的轴 线垂直于扇叶转轴1的轴线，但应当理解的是，为了满足风扇设定的空气流量，扇叶21的形 状及倾斜角度可W进行适应性改变。
[0068] 连接结构22用于连接扇叶21和配重体23。由图1可知，该实施例的连接结构22包括 彼此连接的第一连接部221和第二连接部222,第一连接部221与扇叶21连接，第二连接部 222与配重体23连接，运样使得扇叶21与配重体23能够通过该连接结构22连接在一起。
[0069] 该连接结构22相对于扇叶转轴1径向可移动地设置于扇叶转轴1上，W使扇叶组件 2能够相对于扇叶转轴1沿着径向移动，从而使扇叶21的出口能够靠近或远离转动中屯、，进 而能够增大或减小扇叶21的出口半径。如图1所示，在该实施例中，扇叶转轴1的侧壁上设有 第一安装口 11和第二安装口 12,二者的设置位置关于转动中屯、对称，即二者分别位于扇叶 转轴1同一直径的两端。连接结构22穿过该第一安装口 11和第二安装口 12,且连接结构22与 该第一安装口 11和该第二安装口 12均间隙配合。具体地，由图1可知，连接结构22的第一连 接部221穿过第一安装口 11，而连接结构22的第二连接部222则穿过第二扇叶安装孔12,且 第一连接部221与第一安装口 11间隙配合，第二连接部222也与第二安装口 12间隙配合。基 于该设置，连接结构22能够相对于扇叶转轴1沿着径向移动，从而使得设置于连接结构22上 的扇叶21、配重体23和弹黃24也能够一起沿着径向移动，也即使得扇叶组件2整体能够相对 于扇叶转轴1沿着径向移动。
[0070] 可见，在该实施例中，第一安装口 11和第二安装口 12用作安装导向部，二者通过与 连接结构22配合实现扇叶组件2与扇叶转轴1的径向可移动连接。为了保证扇叶组件2移动 过程的顺杨性，在该实施例中，第一连接部221与第一安装口 11相互配合的表面W及第二连 接部222与第二安装口 12相互配合的表面的粗糖度均设置为小于或等于3.2,运样可W更有 效地减小连接结构22沿着径向移动时所受的阻力，使扇叶组件2的径向移动更加顺杨。
[0071] 而且，由图1可知，该实施例通过使第一连接部221和第二连接部222分别穿过第一 安装口 11和第二安装口 12,也使得连接于第一连接部221上的扇叶21和连接于第二连接部 222上的配重体23均位于扇叶转轴1的外部，并处于转动中屯、的两侧。
[0072] 为了使输出轴5转速变化时，扇叶组件2能够相对于扇叶转轴1产生径向移动，在该 实施例中，相对于扇叶21位于转动中屯、另一侧的配重体23,其离屯、力大于扇叶21的离屯、力。 由于配重体23与扇叶21位于转动中屯、的两侧，因此，配重体离屯、力与扇叶离屯、力的方向总 是相反的，又由于配重体离屯、力大于扇叶离屯、力，因此，在转速变化时，扇叶组件2相对于扇 叶转轴1的移动方向总是与配重体离屯、力的方向相同，而与扇叶离屯、力的方向相反，从而当 转速变大时，扇叶21能够在配重体23的带动下相对于转动中屯、做向屯、运动，减小出口半径， 降低空气流速，减少风摩损耗;而当转速变小时，扇叶21则在配重体23的带动下相对于转动 中屯、做离屯、运动，增大出口半径，增加空气流量，保证散热效果。可见，该实施例的配重体23 用于在输出轴5转速变化时带动扇叶21相对于转动中屯、做离屯、或向屯、运动，进而实现增大 或减小出口半径的目的。
[0073] 由于配重体离屯、力与扇叶离屯、力大小不等，方向相反，因此，仅在配重体23的扇叶 21的作用下，该实施例的整个扇叶组件2无法在转速稳定后重新达到受力平衡状态。而该实 施例通过设置弹黃24能够有效地解决该问题。
[0074] 在该实施例中，弹黃24用作一种弹性件，其用于施加使扇叶组件2在转动过程中达 到受力平衡状态的弹性力。由于配重体离屯、力大于扇叶离屯、力，因此，弹黃24所施加的弹性 力，其方向与扇叶离屯、力的方向一致，且其大小等于配重体离屯、力与扇叶2离屯、力的差值。 [00对具体地，如图1所示，在该实施例中，弹黃24套设于连接结构22上，且被压缩于连接 结构22与扇叶转轴1的设有第二安装口 12的内壁之间。基于该设置，弹黃24的弹性力与扇叶 离屯、力方向一致，且弹性力的大小能够在扇叶21相对于转动中屯、做向屯、运动时变大，并在 扇叶21相对于转动中屯、做离屯、运动时变小，从而使得在输出轴5转速经过变化重新达到稳 定后，扇叶21的离屯、力与弹黃24的弹性力之和总是能够重新与配重体21的离屯、力相等，进 而使得扇叶组件2能够重新达到平衡状态，保证风扇稳定工作。
[0076]图3a和图3b更直观地示出了该实施例风扇的工作原理。在图3a中，风扇W转速m 转动，而在图3b中，风扇W转速m转动，其中，m<ri2，也即由图3a至图3b为输出轴5转速变大 的过程，而由图3b至图3a则为输出轴5转速变小的过程。由于与扇叶21和配重体23相比，连 接结构22的质量可W忽略不计，因此，为了简化计算过程，W下将连接结构22的质量忽略不 计。且为了简化描述，定义W下参数：扇叶组件2整体的径向长度为L，扇叶21的质量为m，配 重体23的质量为M，弹黃24的弹性系数为k，弹黃24在图3a中的压缩量为A XI，弹黃24在图3b 中的压缩量为A X2。
[0077]由图3a所示，当风扇W转速m转动时，扇叶21的出口半径为化，因此，扇叶21的重屯、 半径为Ri/2,配重体23的重屯、半径近似为kRi。在本发明中，重屯、半径是指重屯、至转动中屯、 的距离。由于此时扇叶组件2处于受力平衡状态，因此，配重体23的离屯、力、扇叶21的离屯、力 W及弹黃24的弹性力具有如下的关系：
[007引
[0079] 结合图3a和图3b可知，当风扇的转速由m增大至m时，配重体23的离屯、力将增大， 配重体23相对于扇叶转轴1向着远离转动中屯、的方向移动，于是带动扇叶21相对于扇叶转 轴1向着靠近转动中屯、的方向移动，也即带动扇叶21相对于转动中屯、做向屯、运动，使扇叶21 的出口半径由Ri减小为R2,同时使弹黃24被进一步压缩，弹黃24的变形量由A XI增大为A X2，此时，在扇叶21的离屯、力、弹黃24的弹性力W及配重体23的离屯、力的作用下，扇叶组件2 重新达到受力平衡状态，风扇W转速m稳定地转动。
[0080] 类似地，当风扇的转速由ri2减小至m时，扇叶21会相对于转动中屯、做离屯、运动，使 扇叶21的出口半径由R2增大为Ri，运样就使得即使在低速运行时，该实施例的风扇仍然能够 提供足够的空气进行散热，实现较好的散热效果。
[0081] 如前所述，该实施例的第一安装口 11和第二安装口 12用作安装导向部，二者与连 接结构22配合实现扇叶组件2与扇叶转轴1的径向可移动连接。而进一步地，在该实施例中， 第一安装口 11和第二安装口 12还与扇叶21和配重体23配合实现对扇叶组件2径向位移的限 审IJ，W防止扇叶组件2在转速变化的过程中脱离扇叶转轴1。
[0082] 具体地，如图1所示，扇叶21的靠近第一安装口 11的端面尺寸大于第一安装口 11的 端面尺寸，基于此，由于当扇叶21的靠近第一安装口 11的端面抵靠在扇叶转轴1的设有第一 安装口 11的外壁上时，扇叶21无法再继续靠近转动中屯、，因此，该设置可W限制扇叶21的向 屯、位移，W防止在扇叶21相对于转动中屯、做向屯、运动时，扇叶组件2脱离扇叶转轴。而且，配 重体23的靠近第二安装口 12的端面尺寸大于第二安装口 12的端面尺寸，基于此，由于当配 重体23的靠近第二安装口 12的端面抵靠在扇叶转轴1的设有第二安装口 12的外壁上时，扇 叶21无法再远离转动中屯、，因此，该设置可W限制扇叶21的离屯、位移，W防止在扇叶21相对 于转动中屯、做离屯、运动时，扇叶组件2脱离扇叶转轴。当然，要防止扇叶组件2在转速变化的 过程中脱离扇叶转轴1，还可W采用其他方式，例如可W通过在连接结构22上设置止挡部等 来实现。
[0083] 通常，风扇上不止设置一个扇叶，而是设置至少两个扇叶，并且，为了实现减小噪 声和振动等目的，风扇上通常设置奇数个扇叶。如图1所示，在该实施例中，风扇即包括S个 扇叶组件2,运=个扇叶组件2互不干设地安装于扇叶转轴1上，W保证风扇的工作可靠性。 相应地，扇叶转轴1上设有=组第一安装口 11和第二安装口 12，也即设有=个导向安装部， 其中，每个导向安装部与每个扇叶组件2对应设置。
[0084] 为了使S个扇叶组件2互不干设，如图1所示，在该实施例中，每个扇叶组件2的连 接结构22均还包括连接于第一连接部221和第二连接部222之间的避让部223,该避让部223 使得对应的连接结构22具有允许其他连接结构22从中穿过的避让空间，且任意两个避让部 223之间沿着扇叶转轴1的轴向具有间隔。该避让部223的设置，既便于=个扇叶组件2沿着 扇叶转轴1的周向分布于扇叶转轴1的同一横截面上，两两之间形成空气流道;又便于各个 扇叶组件2分别相对于扇叶转轴1沿着径向移动，W使每个扇叶21的出口半径均能够随着转 速变化而成负相关变化，更有效地解决转速较低时风扇散热效果较差的问题;还为每个扇 叶组件2在扇叶转轴1的轴线方向上留有一定的空间，使得各个扇叶组件2在轴向上互不干 设。可见，该实施例的=个扇叶组件2在工作过程中能够互不干设，可W提高风扇工作过程 的顺杨性和可靠性。
[0085] 具体地，由图1可知，在该实施例中，每个避让部223均包括第一过渡部2231、第二 过渡部2232和中间连接部2233,其中：第一过渡部2231沿着扇叶转轴1的轴向设置，且该第 一过渡部2231与第一连接部221连接;第二过渡部2232沿着扇叶转轴1的轴向设置，且该第 二过渡部2232与第二连接部222连接；中间连接部2233则沿着扇叶转轴1的径向设置，且该 中间连接部2233连接于第一过渡部2231和第二过渡部2232之间形成避让空间。如图1所示， 每个避让部223整体均大致呈U字型，U的中空部即形成为避让空间，在安装各个扇叶组件 2时，每个扇叶组件2的连接结构22均可W从其他连接结构22的该避让空间中穿过。而且，若 将图1中从左至右的=个扇叶组件2分别称为第一扇叶组件、第二扇叶组件和第=扇叶组 件，则如图1所示，第一扇叶组件的中间连接部2233连接于对应的第一过渡部2231与第二过 渡部2232的左端，第二扇叶组件的中间连接部2233连接于对应的第一过渡部2231与第二过 渡部2232的中部，第=扇叶组件的中间连接部2233则连接于对应的第一过渡部2231与第二 过渡部2232的右端，运样就使得任意两个避让部223的中间连接部2233之间沿着扇叶转轴1 的轴向具有间隔，从而保证各个扇叶组件2在轴向上也互不干设。
[0086] 此外，如图1所示，在该实施例中，各个中间连接部2233均为曲线形杆，更具体地为 弧形杆，且各个中间连接部2233向着远离转动中屯、的不同方向凸出，运样设置的好处在于， 可W避免各个扇叶组件2与前述用作轴向连接件的螺钉4发生干设。例如，在图1中，第一扇 叶组件的中间连接部2233的曲线相对于转动中屯、向着图1的前方凸出，第二扇叶组件的中 间连接部2233的曲线相对于转动中屯、向着图1的上方凸出，而第=扇叶组件的中间连接部 2233的曲线则相对于转动中屯、向着图1的后方凸出。运样设置的好处在于，使得各个中间连 接部2233在径向上也存在距离，形成径向空间，从而使得各个扇叶组件2不会对前述用作轴 向连接件的螺钉4形成阻挡，进而便于螺钉4沿着扇叶转轴1的轴向穿过扇叶转轴1。当然，图 1所示的仅是实现该目的的一种方式，实际上，中间连接部2233并不局限于向远离转动中屯、 的方向凸出的曲线形杆的结构，例如，其还可W为向远离转动中屯、的方向凸出的折线形杆， 只要各个中间连接部2233被构造为使得轴向连接件能够沿着扇叶转轴1的轴向穿过扇叶转 轴1即可。
[0087] 图4示出了本发明的另一实施例。如图4所示，该实施例与图1所示实施例的结构基 本相同，区别主要在于，该实施例的中间连接部2233不再为曲线形杆，而是直杆，运种结构 的好处在于结构较为简单，加工较为方便。该实施例尤其适用于扇叶转轴1与输出轴5不通 过轴向连接件实现轴向连接的风扇。当然，前述为曲线形杆或折线形杆的中间连接部2233 也可W应用于扇叶转轴1与输出轴5不通过轴向连接件实现轴向连接的风扇。
[0088] 在图1和图4所示的两个实施例中，均是W风扇包括3个扇叶组件2的情况为例，但 本领域技术人员不难理解，本发明同样适用于风扇包括1个、2个或3个W上的扇叶组件2的 情况，由于原理相似，可W参照上述两个实施例的描述进行理解，因此，此处不再寶述。
[0089] 此外，需要说明的是，虽然在图1和图4中，弹黃24均是螺旋弹黃，且均压缩于第二 过渡部2232与扇叶转轴1的设有第二安装口 12的内壁之间，但弹黃24的设置方式并不局限 于此，例如，弹黃24还可W为扭转弹黃、橡胶弹黃、空气弹黃等其他类型的弹黃，再例如，弹 黃24还可W通过在连接结构22上设置单独的挡板、在连接结构22上设有孔位或者胶粘等其 他方式设置，只要弹黃24的弹性力能够作用于扇叶21上，并能够使扇叶组件2重新达到受力 平衡状态即可。而且，虽然在图1和图4中，第一安装口 11呈长圆形，第二安装口 12呈圆形，但 运是与第一连接部221为长方体形状的杆且第二连接部222为圆柱形的杆相适应的，其并不 构成对本发明的限制。另外，本发明的配重体23可W使用但不限于使用铁、铜及铅等材料制 成。
[0090] 综上，本发明所提供的风扇，其扇叶21的出口半径能够随着动力设备转速成负相 关变化，运使得无论动力设备的转速较大还是较小，本发明的风扇均能够高效且低耗地进 行散热。其中尤其在动力设备转速变小时，扇叶的出口半径能够自动增大，使得即使在动力 设备W较小转速工作时，本发明的风扇仍然能够提供较充足的空气流量，保证散热效果，满 足散热需求，从而可W有效解决现有扇叶固定于扇叶转轴上的风扇无法在转速变小时实现 有效散热的问题。且本发明的风扇结构较为简单，易于实现。
[0091] 本发明的风扇，不仅可W用于对转速恒定的电动机等动力设备进行散热，还可W 用于对转速可变的电动机等进行散热，且无论是对转速恒定的动力设备进行散热，还是对 转速可变的动力设备进行散热，本发明的风扇均可直接与待散热动力设备驱动连接。其中 尤其在对转速可变的电动机进行散热时，由于可W直接与转速可变的电动机进行驱动连 接，而无需再额外设置单独的电动机驱动风扇转动，因此可W简化转速可变电动机的整体 结构，降低转速可变电动机的加工难度，减少转速可变电动机的的能量损耗，可W有效节约 转速可变电动机的整体成本，提高转速可变电动机的工作效率，且由于体积更小，重量更 轻，因此也更便于转速可变电动机的安装。
[0092] 所W，本发明还提供了一种动力设备。该动力设备包括输出轴5和本发明的风扇。 其中，风扇的扇叶转轴1与输出轴巧区动连接。该动力设备可W为转速恒定的电动机，也可W 为转速可变的电动机，当然，还可W为除电动机W外的其他动力设备。
[0093] W上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种风扇，其特征在于，包括扇叶转轴（1)和安装于所述扇叶转轴（1)上的扇叶组件 (2 )，所述扇叶转轴（1)用于与动力设备的输出轴(5)驱动连接以使所述扇叶转轴（1)能够带 动所述扇叶组件(2)绕着转动中心转动;所述扇叶组件(2)包括扇叶（21 )，所述扇叶（21)的 出口半径能够随着所述输出轴(5)转速的变化而变化，且所述扇叶（21)的出口半径与所述 输出轴(5)的转速成负相关，所述扇叶（21)的出口半径为所述扇叶（21)的出口与所述转动 中心之间的距离。2. 根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述扇叶（21)通过在所述输出轴（5)转速 变化时相对于所述转动中心做离心或向心运动来改变所述扇叶(21)出口半径的大小。3. 根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述扇叶组件（2)可移动地安装于所述扇 叶转轴（1)上；所述扇叶组件（2)还包括配重体（23)、连接结构（22)和弹性件，所述配重体 (23)通过所述连接结构(22)与所述扇叶（21)连接，且所述配重体(23)与所述扇叶（21)位于 所述转动中心的两侧，当所述输出轴(5)转速变化时，所述扇叶(21)能够在所述配重体(23) 的带动下相对于所述转动中心做离心或向心运动;所述弹性件的弹性力作用于所述扇叶 (21 )，并且，当所述输出轴(5)转速稳定时，所述弹性件能够使所述扇叶组件(2)处于受力平 衡状态。4. 根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，所述扇叶转轴（1)上设有与所述扇叶组件 (2)对应的安装导向部，所述安装导向部与所述扇叶组件(2)配合使所述扇叶组件(2)可移 动地设置于所述扇叶转轴（1)上。5. 根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述扇叶组件（2)的与所述安装导向部配 合的表面的粗糙度小于或等于3.2,和/或，所述安装导向部的与所述扇叶组件(2)配合的表 面的粗糙度小于或等于3.2。6. 根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述安装导向部包括设置位置关于所述转 动中心对称的第一安装口（11)和第二安装口（12)，所述扇叶组件(2)穿过所述第一安装口 (11)和第二安装口（12)且与所述第一安装口（11)和所述第二安装口（12)均间隙配合，以使 所述扇叶组件(2)能够相对于所述扇叶转轴(1)沿着所述扇叶转轴(1)的径向移动。7. 根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述安装导向部还能够通过与所述扇叶组 件(2)配合来防止所述扇叶(21)在相对于所述转动中心做向心或离心运动的过程中脱离所 述扇叶转轴(1)。8. 根据权利要求7所述的风扇，其特征在于，所述连接结构(22)包括与所述扇叶（21)连 接的第一连接部（221)和与所述配重体（23)连接的第二连接部（222)，所述第一连接部 (221)穿过所述第一安装口（ 11)且所述第二连接部(222)穿过所述第二安装口（ 12)，以使所 述扇叶（21)和所述配重体(23)均位于所述扇叶转轴（1)的外部;所述扇叶（21)的靠近所述 第一安装口（ 11)的端面尺寸大于所述第一安装口（ 11)的端面尺寸;所述配重体(23)的靠近 所述第二安装口（ 12)的端面尺寸大于所述第二安装口（ 12)的端面尺寸。9. 根据权利要求1-8任一所述的风扇，其特征在于，所述风扇包括至少两个所述扇叶组 件(2)，所述至少两个扇叶组件(2)互不干涉地安装于所述扇叶转轴（1)上。10. 根据权利要求3-8任一所述的风扇，其特征在于，所述风扇包括至少两个所述扇叶 组件(2)，所述至少两个扇叶组件(2)互不干涉地安装于所述扇叶转轴（1)上;其中，每个所 述扇叶组件(2)的连接结构(22)均包括与所述扇叶(21)连接的第一连接部(221 )、与所述配 重体(23)连接的第二连接部(222)和连接于所述第一连接部(221)和所述第二连接部(222) 之间的避让部(223 )，所述避让部(223)使得对应的所述连接结构(22)具有允许其他所述连 接结构(22)从中穿过的避让空间，且任意两个所述避让部(223)之间沿着所述扇叶转轴（1) 的轴向具有间隔，以使所述至少两个扇叶组件(2)互不干涉。11. 根据权利要求10所述的风扇，其特征在于，每个所述避让部（223)包括第一过渡部 (2231) 、第二过渡部（2232)和中间连接部(2233)，所述第一过渡部（2231)沿着所述扇叶转 轴（1)的轴向设置且所述第一过渡部(2231)与所述第一连接部(221)连接，所述第二过渡部 (2232) 沿着所述扇叶转轴（1)的轴向设置且所述第二过渡部（2232)与所述第二连接部 (222)连接，所述中间连接部（2233)沿着所述扇叶转轴（1)的径向设置且所述中间连接部 (2233) 连接于所述第一过渡部(2231)和所述第二过渡部(2232)之间形成所述避让空间；任 意两个所述避让部(223)的中间连接部(2233)之间沿着所述扇叶转轴(1)的轴向具有间隔。12. 根据权利要求11所述的风扇，其特征在于，所述中间连接部为直杆、曲线形杆或折 线形杆。13. 根据权利要求11所述的风扇，其特征在于，所述扇叶转轴（1)上还设有轴向连接件， 所述轴向连接件用于沿着所述扇叶转轴（1)的轴向穿过所述扇叶转轴（1)并实现所述扇叶 转轴（1)与所述输出轴(5)之间的轴向连接;各个所述中间连接部(2233)还被构造为使得所 述轴向连接件能够沿着所述扇叶转轴(1)的轴向穿过所述扇叶转轴(1)。14. 根据权利要求13所述的风扇，其特征在于，各个所述中间连接部(2233)均为曲线形 杆或折线形杆，且各个所述中间连接部(2233)向着远离所述转动中心的不同方向凸出。15. -种动力设备，包括输出轴(5)，其特征在于，所述动力设备还包括如权利要求1-14 任一所述的风扇。
【文档编号】H02K9/06GK106050738SQ201610652902
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610652902.2, CN 106050738 A, CN 106050738A, CN 201610652902, CN-A-106050738, CN106050738 A, CN106050738A, CN201610652902, CN201610652902.2
【发明人】赵建豪, 童童, 胡余生, 陈彬, 卢素华
【申请人】珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司