斜向通风风扇

摘要

一种斜向通风风扇，包括：风扇外壳(36)；风扇轮(80)，其具有电动机(73)以驱动风扇轮；风扇叶片(82)，其设置在风扇轮的外侧上，风扇叶片具有相对于在操作期间风扇轮的旋转方向(84)的前侧和背侧；辅助冷却空气吹风机(76)，其被设计成利用空气流冷却斜向通风风扇的电动机；和至少一个流体连接部，其从辅助冷却空气吹风机的出口延伸到负压力区(110)，其中风扇轮在斜向通风风扇的空气出口侧上包括第一环形部分，第一环形部分与斜向通风风扇的固定部(44)的第二环形部分相互作用，第二环形部分与第一环形部分(94)相对地定位，并且空气引导元件设置在第二部分上，空气引导元件在操作期间用作由第一部分的旋转夹带的空气的制动器。

权利要求

1.一种斜向通风风扇，所述斜向通风风扇包括：

风扇外壳(36)；

风扇轮(80)，所述风扇轮(80)能够绕旋转轴线旋转，所述风扇轮(80)具有与所述风扇轮相连接的电动机(73)以驱动所述风扇轮，所述风扇轮(80)在所述旋转轴线的方向上在所述斜向通风风扇(30)的空气入口侧和空气出口侧之间延伸，并且所述风扇轮(80)用于在其旋转时在从所述空气入口侧到所述空气出口侧的主输送方向上传送空气；

风扇叶片(82)，所述风扇叶片设置在所述风扇轮(80)的外侧上，所述风扇叶片具有相对于在操作期间所述风扇轮(80)的旋转方向(84)的前侧和背侧，使得在操作期间负压力区(110)分别在所述风扇叶片(82)的背侧的区域中出现在所述风扇轮(80)上；

辅助冷却空气吹风机(76)，所述辅助冷却空气吹风机被设计成从所述空气出口侧朝向所述空气入口侧在所述风扇轮(80)的内侧上输送冷却空气，并且利用空气流冷却所述斜向通风风扇(30)的电动机(73)；和至少一个流体连接部(114；118；130)，所述至少一个流体连接部(114；118；130)从所述辅助冷却空气吹风机(76)的出口延伸到所述负压力区(110)中的至少一个负压力区，从而辅助用于所述电动机(73)的冷却空气的、从所述斜向通风风扇(30)的空气出口侧朝向所述斜向通风风扇(30)的空气入口侧发生的流动(126；126')，其特征在于，所述风扇轮(80)在所述斜向通风风扇(30)的空气出口侧上包括第一环形部分(94)，所述第一环形部分(94)与所述斜向通风风扇(30)的固定部(44)的第二环形部分(48)相互作用，所述第二环形部分(48)与所述第一环形部分(94)相对地定位，并且空气引导元件(50)设置在所述第二部分(48)上，所述空气引导元件(50)在操作期间用作由所述第一部分(94)的旋转夹带的空气的制动器。

2.根据权利要求1所述的斜向通风风扇，其中

所述流体连接部(114、118)从所述辅助冷却空气吹风机(76)的出口通过所述风扇轮(80)的内侧并且通过设置在所述风扇轮(80)中的至少一个开口(90)延伸到所述风扇轮(80)的负压力区(110)。

3.根据权利要求1或2所述的斜向通风风扇，其中

所述辅助冷却空气吹风机(76)包括连接部件(130)，所述连接部件(130)在风扇轮(80)的外侧上延伸远至在操作期间在所述风扇轮处出现的负压力区(110)，使得在所述辅助冷却空气吹风机(76)的出口处，所述负压力区(110)的压力变得有效。

4.根据权利要求2所述的斜向通风风扇，其中

所述风扇轮(80)的内侧被划分成第一空间(120)和第二空间(118)，在所述第一空间(120)中在操作期间压力(P2)大致存在于所述斜向通风风扇的空气出口处，所述第二空间(118)经由所述风扇轮(80)的至少一个开口(90)连接到所述风扇轮(80)的外侧。

5.根据权利要求4所述的斜向通风风扇，其中

至少一个开口(90)布置在所述风扇叶片(82)的相对于所述风扇轮(80)的旋转方向(84)的背侧上的抽吸压力区(110)中。

6.根据权利要求4或5所述的斜向通风风扇，其中

在所述风扇轮(80)的内侧和所述电动机(73)的转子(68)之间延伸的分离部件(116)被设置在所述第一空间(120)和所述第二空间(118)之间。

7.根据权利要求6所述的斜向通风风扇，其中

将所述电动机(73)实现为电子换向外转子式马达。

8.根据权利要求2、4和5中的任一项所述的斜向通风风扇，其中

所述风扇轮(80)具有磁轭(70)，所述磁轭(70)包括入口开口(78)，在所述斜向通风风扇中，所述风扇轮(80)中的空气引导系统被密封以防止泄漏，并且所述风扇叶片(82)的背侧上的所述开口(90)比所述入口开口(78)距所述通风风扇(30)的旋转轴线的径向距离大。

说明书

斜向通风风扇

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有风扇外壳并且具有能够绕旋转轴线旋转的风扇轮的斜向通风风扇，所述轮具有与其相连接的电动机以便驱动该轮。

背景技术

[0002] 从申请人的DE 4 127 134 A1已知这种斜向通风风扇。其中的风扇轮具有在其锥形表面上布置风扇叶片的截头锥体的形状。在风扇轮的内部中，该风扇轮具有中空柱形部分，并且EC马达(EC＝电子换向；其它表达有：无刷马达、无集电器马达)的外部转子的杯形磁轭被挤压到其中。该EC马达的内部定子被安装在轴承管的外侧上，用于支承外部转子的两个球轴承位于轴承管的内侧。

[0003] 斜向通风风扇的这种类型的构造产生的缺点在于，EC马达被不良地冷却，从而它仅能够呈现低性能水平，因为它在更高性能水平下将会过热。

[0004] 这是关于轴向通风风扇的本质差异，在轴向通风风扇中，因为风扇轮的柱形形状，EC马达被由风扇产生的空气流更好地冷却。能够认为，斜向通风风扇被“冷却-削弱”，这必然会降低其性能。

[0005] EP 0569738 A1描述了一种冷却风扇马达。风扇轮的转子轴被接收在两个球轴承中。转子和定子被设置用于旋转转子。风扇轮包括带有间隙地在马达的前部之上装配的帽状风扇毂，和远离风扇毂地沿着径向延伸的风扇叶片。基本上利用被转子轴驱动的径向吹风机增强了在马达的内部空间中的空气交换。能够由于改进的冷却而增加功率输出。径向吹风机的排气开口由被引入流动空间的区域中的毂侧壁中的径向孔口构成。沿着风扇轮的旋转方向观察，径向孔口能够位于在风扇叶片前面和后面。因为这些径向孔口在最低压力区中位于风扇毂上，所以基本上促进了通过马达的内部空间的空气循环。

发明内容

[0006] 因此，本发明的目的在于获得一种新颖的斜向通风风扇。

[0007] 根据本发明，利用本发明的方案实现了这个目的。

[0008] 在这个方面，在至少一个风扇叶片的背侧上的负压力区中的负压力因此在辅助冷却空气吹风机处变得有效并且增强了辅助冷却空气吹风机的效果。这里特别有利的是，虽然在风扇叶片后面的负压力区中的压力并非不受作用于风扇上的背压的影响，但是在负压力区处的压力梯度的方向仍然并不在风扇的工作范围中改变，同时在负压力区处的压力差的幅值取决于背压。

[0009] 负压力区的位置还作为背压的函数移位，但是它的核芯与背压无关地继续存在，从而利用被辅助冷却空气吹风机的效果增强的这种负压力，通过电动机，能够产生其方向不在斜向通风风扇的整个工作范围之上改变并且因此在整个工作范围之上产生有效的冷却的冷却空气流。

[0010] 总之，本发明提供了一种斜向通风风扇，所述斜向通风风扇包括：

[0011] 风扇外壳；

[0012] 风扇轮，所述风扇轮能够绕旋转轴线旋转，所述风扇轮具有与所述风扇轮相连接的电动机以驱动所述风扇轮，所述风扇轮在所述旋转轴线的方向上在所述斜向通风风扇的空气入口侧和空气出口侧之间延伸，并且所述风扇轮用于在其旋转时在从所述空气入口侧到所述空气出口侧的主输送方向上传送空气；

[0013] 风扇叶片，所述风扇叶片设置在所述风扇轮的外侧上，所述风扇叶片具有相对于在操作期间所述风扇轮的旋转方向的前侧和背侧，使得在操作期间负压力区分别在所述风扇叶片的背侧的区域中出现在所述风扇轮上；

[0014] 辅助冷却空气吹风机，所述辅助冷却空气吹风机被设计成从所述空气出口侧朝向所述空气入口侧在所述风扇轮的内侧上输送冷却空气，并且利用空气流冷却所述斜向通风风扇的电动机；和

[0015] 至少一个流体连接部，所述至少一个流体连接部从所述辅助冷却空气吹风机的出口延伸到所述负压力区中的至少一个负压力区，从而辅助用于所述电动机的冷却空气的、从所述斜向通风风扇的空气出口侧朝向所述斜向通风风扇的空气入口侧发生的流动，[0016] 其特征在于，所述风扇轮在所述斜向通风风扇的空气出口侧上包括第一环形部分，所述第一环形部分与所述斜向通风风扇的固定部的第二环形部分相互作用，所述第二环形部分与所述第一环形部分相对地定位，并且空气引导元件设置在所述第二部分上，所述空气引导元件在操作期间用作由所述第一部分的旋转夹带的空气的制动器。

[0017] 优选地，所述流体连接部从所述辅助冷却空气吹风机的出口通过所述风扇轮的内侧并且通过设置在所述风扇轮中的至少一个开口延伸到所述风扇轮的负压力区。

[0018] 优选地，所述辅助冷却空气吹风机包括连接部件，所述连接部件在风扇轮的外侧上延伸远至在操作期间在所述风扇轮处出现的负压力区，使得在所述辅助冷却空气吹风机的出口处，所述负压力区的压力变得有效。

[0019] 优选地，所述风扇轮的内侧被划分成第一空间和第二空间，在所述第一空间中在操作期间压力大致存在于所述斜向通风风扇的空气出口处，所述第二空间经由所述风扇轮的至少一个开口连接到所述风扇轮的外侧。

[0020] 优选地，至少一个开口布置在所述风扇叶片的相对于所述风扇轮的旋转方向的背侧上的抽吸压力区中。

[0021] 优选地，在所述风扇轮的内侧和所述电动机的转子之间延伸的分离部件被设置在所述第一空间和所述第二空间之间。

[0022] 优选地，将所述电动机实现为电子换向外转子式马达。

[0023] 优选地，所述风扇轮具有磁轭，所述磁轭包括入口开口，

[0024] 在所述斜向通风风扇中，所述风扇轮中的空气引导系统被密封以防止泄漏，并且[0025] 所述风扇叶片的背侧上的所述开口比所述入口开口距所述通风风扇的旋转轴线的径向距离大。

附图说明

[0026] 根据在下面描述并且在图中描绘的示例性实施例并且根据从属权利要求，本发明的进一步的细节和有利的改进是明显的。在图中：

[0027] 图1是斜向通风风扇的分解视图；

[0028] 图2以组装状态并且以纵向截面示出图1的斜向通风风扇；

[0029] 图3示意性地示出图1和图2的通风风扇，但是不带有图1和图2的在其中用作“气闸”的壁部分50；

[0030] 图4是利用自由吹送通风风扇解释图1到图3的操作模式的图示，在入口侧上的压力P1等于在出口侧上的压力P2；

[0031] 图5和图6是除了在出口侧上的背压P2大于在入口侧上的压力P1之外类似于图3和图4的图示；

[0032] 图7示意性地示出在风扇中形成“气闸”，即减缓空气运动的风扇凸缘44、柱形分隔壁48和安装在分隔壁48的区域中的壁元件50；

[0033] 图8是通过具有“气闸”的斜向通风风扇的截面的、类似于图3的示意性局部图示；

[0034] 图9示出用于根据图7和图8的风扇的通风元件的(气动)回路；

[0035] 图10示出斜向通风风扇的变型的细节；

[0036] 图11示意性地示出在根据图10的风扇中的风扇轮；

[0037] 图12示出用于根据图10和图11的斜向通风风扇的通风元件的(气动)回路；

[0038] 图13是图10的变型的高度示意性图示；并且

[0039] 图14示出用于根据图13的风扇的风扇轮(不带叶片)。

具体实施方式

[0040] 图1在底部处示出斜向通风风扇30的基部32。所述基部在外部具有环34，该环34被实现用于连接到环形风扇外壳36，该风扇外壳36在图2中从底部向上渐缩并且在上边缘38处再次变宽。环34和风扇外壳36被以适当的方式例如通过螺接连接。在风扇外壳36中的空气的主流动方向在图2中由箭头40示意。

[0041] 凸缘44(图2)通过以空气动力学方式构造的辐条42与环34连接，该凸缘44在其周边处具有升高边缘46。环壁48在边缘46内侧并且距其一定距离地设置在凸缘44上。优选地超过环壁48沿着轴向方向凸出的径向延伸的壁部分50设置在所述环壁和所述边缘46之间。如将在下面参考简化描绘解释地，壁部分50用作“气闸”并且具有改善对斜向通风风扇的冷却的功能。

[0042] 电路板56布置在环壁48内侧，用于换向并且可选地用于通风风扇30的其它的功能的电子构件58(图1)布置在该电路板56上。

[0043] 凸缘44在其中心处转变成轴承管60，内部定子64的层压件62布置在该轴承管60上，内部定子64的电端子66(见图)如描绘地那样被连接到电路板56。内部定子64被外部转子68包围。外部转子68具有杯状磁轭70，环形磁体72安装在该杯状磁轭70中。外部转子68和内部定子64是电动机73的部件。

[0044] 所描绘的内部定子64具有多个凸极74，并且与环形磁体72的对应的磁极相互作用。

[0045] 所谓的“空气盘”76位于外部转子68的上侧(图2)上。空气盘优选被实现为径向吹风机的形式，该径向吹风机通过磁轭70中的孔78抽吸空气并且将该空气从该孔沿着径向向外输送。空气盘76用于通过内部定子64抽吸空气并且由此将其冷却。空气盘76能够因此还被正确地称作辅助冷却空气吹风机。空气盘76的大部分由塑料制成并且被以适当的方式例如通过超声波焊接、粘结剂结合等安装在磁轭70上。

[0046] 磁轭70被叶轮或者风扇轮80包围。在该变型中在叶轮或者风扇轮80上设置九个风扇叶片82。这里这些风扇叶片被弯曲和被扭曲。旋转方向以84示意，即从上方观察的顺时针。

[0047] 如图2特别地示出地，风扇轮80布置在距马达64、70一定的径向距离处，从而电动机73实际上被热绝缘并且被非常不良地冷却。辅助冷却空气吹风机76实现了某些改进，但是并非在通风风扇30的整个工作范围中。

[0048] 由于以下事实获得了进一步的改进，即，相应的孔90在风扇叶片82的背侧的区域中设置在风扇轮80中。这些孔分别位于负压力区110的区域中，在风扇叶片82旋转时在其后面形成该负压力区110，使得空气通过孔90并且通过风扇轮80被向外抽吸，因此进一步改进定子64的冷却。这里证实为特别有利的是，通过孔90的空气流的方向在操作期间并不改变，即使空气流的强度能够作为各种操作状态的函数改变也是如此。

[0049] 由于壁部分50，对马达73的冷却也得以改进。

[0050] 图3和图4示出斜向通风风扇的不同于在图1和2中描绘的状态，没有壁元件50设置在壁环48上。

[0051] 在该情形中，风扇轮80的壁环94类似径向通风风扇地作用。因为壁环94具有比壁环48显著更大的直径，所以产生比辅助冷却空气吹风机76的空气流显著更强的空气流96，从而空气流96以与辅助吹风机的输送方向相反的方向，即以反向的方式通过辅助吹风机76被抽吸。

[0052] 当在风扇30的出口侧处的动态压力P2升高时，如在图5和图6中所示，这个效应逐渐得到补偿直至流动方向98反向(见图5和图6)。反向点处于风扇的工作范围中，例如在大致350Pa处。

[0053] 在反向点处及其附近，没有冷却空气流过马达73，从而马达73不被冷却并且由此变得过载并且可能损坏。

[0054] 图7到图9示出在其入口处配备有气闸50的斜向通风风扇30。

[0055] 这里环形壁48设置在凸缘44上，环形壁48与连接到风扇轮80并且随其旋转的环形壁94相对地定位。这两个部件48、94是安全元件，该安全元件防止异物进入通风风扇30的内部中或者防止任何人将例如螺丝刀插入风扇的内部中并且对其造成损坏。

[0056] 在其中不要求这种保护的情况中，具体地根据有关风扇轮或者其它部件的强度要求，能够可能地省略壁元件48、94或者使其更小。

[0057] 如已经解释地，外环壁94在操作期间类似径向通风风扇地作用，并且该效应被壁元件50减弱；这在图9中由符号“50”示意。

[0058] 在根据图7到图9的马达73中，因此实际上仅辅助吹风机76或者在风扇轮80中的孔90(图2)是有效的，从而空气流93近似地具有在图8中示出的形状。

[0059] 然而，这里同样，当压力P2改变时，发生结合图3到图6描述的冷却空气的流动方向的反向。根据申请人的测量，在50和170Pa之间的压力下时存在这种情形，而对于图3到图6，反向点大致地为350Pa。

[0060] 然而，流动方向的反向意味着在反向点处没有冷却空气流过电动机73，从而所述马达不被冷却并且快速地过热；换言之，这种方案要求风扇在低的最大性能水平下操作。

[0061] 图10到图12示出优选实施例。优选实施例基于在操作期间负压力区110出现在风扇叶片82的背侧处的效果；为了保持绘图清楚，仅对于叶片82之一在图11中示意性地描绘优选实施例。

[0062] 由于以下事实产生负压力区110，即，有关风扇叶片82移动通过其中存在很小的压力波动的空气区，从而在负压力区110中的负压力P3也呈现很小的波动并且尤其是连续地低于在风扇30的抽吸侧上的压力P1，即使压力差的幅值能够根据操作状态稍稍地改变也是如此。负压力区的形状在操作期间还作为旋转速度、背压P2等的函数但是在相对窄的范围内改变，使得一种形状能够例如在负压力区110的核芯区中形成孔口90，从而应对(tap)该负压力P3(见图11)。

[0063] 在图12中，辅助冷却空气吹风机76的出口经由在风扇轮80的内部中的管道114连接到一个或更多个这种孔口90。为此目的，在磁轭70和环壁94之间的空间被还在图2中示出的环形盘116密封。该环形盘116因此将风扇轮80的内部划分成其中存在负压力P3的上部空间118和其中存在动态压力P2的下部空间120。在这两个空间之间的压力差产生通过电动机73的定子62的冷却空气流。用于辅助吹风机76的外壳的外部边缘121这里以密封方式抵靠风扇轮80从而克服压力P1密封空间118。

[0064] 示意性地在图12中示出了结果。如已经描述地，壁元件(面板)50在很大程度上使得径向吹风机94是无效的。

[0065] 冷却空气126(图10)然后流过ECM73的定子62并且行进到类似斜向通风风扇30地被ECM73驱动的辅助吹风机76。

[0066] 从辅助吹风机76的出口，冷却空气126经由管道114行进到孔口90，并且通过孔口90被向外抽出并且随着斜向通风风扇30的空气流被排出。

[0067] 特别地这里有利的是，未在操作期间发生冷却空气的流动方向的反向，因为在操作期间空气被恒定地向外抽出到孔口90中。

[0068] 图13和图14示出图10到12的变型。如在图11中，在操作期间，负压力区110出现在叶片82的背侧上，为了清楚的原因，仅对于叶片82之一描绘了该负压力区。如已经结合图10和图11详细描述地，在区110中，自始至终地低于在风扇30的入口侧上的压力P1的负压力P3出现。然而，与图1、图2、图10和图11相反，没有设置任何孔口90。

[0069] 相反，如在图13中所示，邻近辅助冷却空气吹风机76的出口设置抽吸管130，从而将所述出口连接到负压力区110。图1的风扇轮80能够具有例如九个叶片82，并且辅助冷却空气吹风机76的出口因此将会经由九个抽吸管130优选地连接到所有的九个负压力区110，从而在辅助吹风机76的出口处存在的压力是低于在入口处的压力P1的负压力区110的压力P3。

[0070] 因为在压力P1和P3之间的压力差在操作期间自始至终地存在，所以如在图12中示出地，辅助吹风机76因此自始至终地以在其出口处的较低压力操作；在图12中，替代图10的内部连接114，图13的抽吸管130是有效的。

[0071] 根据图10至图12的型式具有更加简单的构造，因为关于图13和图14的抽吸管130的密封要求对应的措施。

[0072] 所谓的“圆形坯体”132的凸缘130安装在风扇轮80中。该坯体具有例如通常由钢片制成的柱形管的形状，并且所述坯体的凸缘130稍微沿着径向向外突出。

[0073] 转子68的磁轭70被压入该圆形坯体132的内侧中。转子68的扭矩由此被传递到风扇轮80。

[0074] 如所示出的，凸缘130优选地配备有孔使得当风扇轮被注射模制时凸缘130能够有效地在风扇轮80中锚固。

[0075] 图1到图14示出一种斜向通风风扇，包括：

[0076] 风扇外壳36；能够绕旋转轴线168旋转的风扇轮80，该风扇轮80具有与风扇轮相连接的电动机73用于驱动该风扇论，风扇轮80沿着旋转轴线的方向在斜向通风风扇30的空气入口侧和空气出口侧之间延伸并且用于当它旋转时沿着从空气入口侧到空气出口侧的主输送方向传送空气；设置在风扇轮80的外侧上的风扇叶片82，风扇叶片具有关于风扇轮80在操作期间的旋转方向84的前侧和背侧，使得在操作期间负压力区110分别在叶片82的背侧的区域中出现在风扇轮80上；辅助冷却空气吹风机76，该辅助冷却空气吹风机76被设计成从空气出口侧朝向空气入口侧在风扇轮80的内侧上输送冷却空气，并且利用该空气流冷却斜向通风风扇30的电动机73；和至少一个流体连接部114；118；130，所述至少一个流体连接部114；118；130从辅助冷却空气吹风机76的出口到负压力区110中的至少一个负压力区从而辅助用于电动机73的冷却空气的从斜向通风风扇30的空气出口侧朝向斜向通风风扇30的空气入口侧发生的流动126；126'。

[0077] 风扇轮80优选地在斜向通风风扇30的空气出口侧上包括斜向通风风扇30的固定部44的第一环形部分94，该第一环形部分与与其相对地定位的第二环形部分48相互作用，所述第二环形部分48与第一环形部分94相对地定位，空气引导元件50被设置在该第二部分48上，所述空气引导元件50用作在操作期间由设置在该第二部分48上的第一部分94的旋转夹带的空气的制动器。

[0078] 流体连接部114、118优选地从辅助冷却空气吹风机76的出口通过风扇轮80的内侧并且通过设置在风扇轮80中的至少一个开口90延伸到风扇轮80的负压力区110。

[0079] 辅助冷却空气吹风机76优选包括连接部件130，该连接部件130远至在操作期间出现在风扇轮处的负压力区110地在风扇轮80的外侧上延伸，使得该负压力区110的压力在辅助吹风机76的出口处变得有效。风扇轮80的内侧优选被划分成第一空间120和第二空间118，在该第一空间120中基本上在操作期间在斜向通风风扇的空气出口处存在压力P2，该第二空间118经由风扇轮80的至少一个开口90连接到风扇轮的外侧。至少一个开口90优选布置在风扇叶片82的背侧上的抽吸压力区110中，该“背侧”参考风扇轮80的旋转方向84。在风扇轮80的内侧和电动机73的转子68之间延伸的分离部件116在这里优选地设置在第一空间120和第二空间118之间。

[0080] 优选地在这个方面将电动机73实现为电子换向外转子式马达。

[0081] 在风扇轮80中的空气引导系统优选地被防泄漏地密封，并且在风扇叶片82的背侧上的开口90比入口开口距通风风扇30的旋转轴线的径向距离大。

[0082] 在本发明的范围内，很多变型和修改当然是可能的。各个例示实施例的特征还能够相互组合。在很多情形中，例如在位置90处与引出系统相结合地，即不带辅助吹风机76地使用根据图1的气闸50可以是足够的，但是使用辅助吹风机76的方案是优选的，因为部件76的附加成本是极低的并且在电动机73的冷却方面产生改进。