阅读说明：本技术 风扇和电力机械总成及其方法 (Fan and electromechanical assembly and method thereof ) 是由 C·S·帕特尔 S·B·戴塔尔 U·M·萨瓦卡 L·陈 于 2018-06-22 设计创作，主要内容包括：一种用于具有轴和旋转轴线的电动马达的风扇,包括基板,该基板包括前表面、后表面以及构造成用于联接到轴上的毂。所述风扇还包括多个沿所述前表面从所述毂延伸第一径向长度的周向间隔开的主叶片,以及多个沿所述前表面从所述毂延伸第二径向长度的周向间隔开的副叶片。第二径向长度小于第一径向长度。(A fan for an electric motor having a shaft and an axis of rotation includes a base plate including a front surface, a rear surface, and a hub configured for coupling to the shaft. The fan also includes a plurality of circumferentially spaced primary blades extending a first radial length from the hub along the front surface, and a plurality of circumferentially spaced secondary blades extending a second radial length from the hub along the front surface. The second radial length is less than the first radial length.)

风扇和电力机械总成及其方法

技术领域

本发明的领域总体上涉及风扇，并且更具体地涉及用于马达组件的冷却风扇。

背景技术

许多已知的电力机械例如电动马达/电动机在运行期间产生热量。至少一些已知的马达设置有可旋转地联接到其上的冷却风扇，并且风扇在马达的运行期间旋转以在马达壳体上产生气流以促进马达冷却。但是，至少有一些已知的风扇会引起不充足的气流量，这尤其是在马达的远离风扇的相对端处产生不理想的马达冷却效果。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种用于具有轴和旋转轴线的电力机械总成的风扇。所述风扇包括基板，所述基板包括前表面、后表面以及构造成用于联接到所述轴的毂。所述风扇还包括多个沿所述前表面从所述毂延伸第一径向长度的周向间隔开的主叶片，以及多个沿所述前表面从所述毂延伸第二径向长度的周向间隔开的副叶片。第二径向长度小于第一径向长度。

在另一个实施例中，提供了一种电力机械总成。电力机械总成包括壳体和位于壳体内并包括具有旋转轴线的轴的马达。电力机械总成还包括风扇，所述风扇联接到轴上并包括具有前表面、后表面和联接到轴上的毂的基板。所述风扇还包括多个沿所述前表面从所述毂延伸第一径向长度的周向间隔开的主叶片，以及多个沿所述前表面从所述毂延伸第二径向长度的周向间隔开的副叶片。第二径向长度小于第一径向长度。

在又一个实施例中，描述了装配电力机械总成的方法。该方法包括形成包括前表面、后表面和构造成用于联接到旋转元件的毂的基板。该方法还包括在基板上形成多个周向间隔开的主叶片，其中主叶片沿着前表面从毂延伸第一径向长度。该方法还包括在基板上形成多个周向间隔开的副叶片。副叶片沿前表面从毂延伸小于第一径向长度的第二径向长度。

附图说明

图1是示例性电力机械总成的透视图；

图2是图1所示的电力机械总成的剖视图；

图3是与图1所示的电力机械总成一起使用的示例性风扇的透视图；

图4是图3所示的风扇的前视图；

图5是图3所示风扇的后视图；以及

图6是沿着图4中的线6-6截取的风扇的剖视图。

具体实施方式

本文描述的方法和系统有助于提供用于冷却诸如马达的旋转装置的径向风扇。该风扇包括基板，该基板包括前表面、后表面以及构造成用于联接到轴的毂。所述风扇还包括多个沿所述前表面从所述毂延伸第一径向长度的周向间隔开的主叶片，以及多个沿所述前表面从所述毂延伸第二径向长度的周向间隔开的副叶片，其中，第二径向长度小于第一径向长度。副叶片用于使相邻主叶片之间的气流分叉以减少湍流并平稳地引导离开风扇的气流。此外，副叶片的轮廓具有防止两个主叶片之间气流混合的顶点(apex)。另外，副叶片的预定的第二径向长度被设计成允许实现离开风扇罩的最高气流速度和沿着马达壳体的流率、最高的非驱动端气流速度以及被引导进入形成在壳体中的槽(sump)的最高百分比的空气体积。

图1示出了电力机械总成10的示例性实施例的透视图，图2是电力机械总成10的剖视图。在该示例性实施例中，电力机械总成10包括壳体12和定位在壳体12内的马达14。壳体12包括第一端壁16、第二端壁18以及从第一端壁16延伸到第二端壁18的侧壁20。在一个实施例中，壳体12是大体圆柱形的并且包括侧壁20中的槽22。在其它实施例中，壳体12可以是能够使电力机械总成10实现如本文所述功能的任何合适的形状。在该示例性实施例中，多个冷却翅片24从侧壁20突出并且沿着壳体12的长度基本上从第一端壁16到第二端壁18定向。在替代实施例中，冷却翅片24可以仅沿壳体12的一部分延伸或根本不存在。

在示例性实施例中，马达14包括具有第一端28、第二端30和从第一端28朝向第二端30定向的旋转轴线32的旋转轴26。轴26延伸穿过壳体12的第一端壁16使得轴26的第一端28暴露在壳体12的外部以联接到负载(未示出)。轴26还延伸穿过第二端壁18，使得轴26的第二端30暴露在壳体12的外部以联接到风扇34，以便于在壳体12的冷却翅片24上产生用于冷却马达14的冷却空气流，如本文所述。

电力机械总成10还包括以固定方式联接到壳体12的第二端壁18的大致碗状的风扇罩36，使得风扇罩36设置在风扇34上方，风扇34可旋转地联接到轴26的第二端30并且轴向地位于风扇罩36和壳体12的第二端壁18之间。风扇罩36有助于保护风扇34并提高沿壳体12的冷却性能。在该示例性实施例中，风扇罩36包括风扇罩36的基本上垂直于旋转轴线32定向的中央区段38，以及风扇罩36的基本平行于旋转轴线32的外周部分40。中央区段38和外周区段40通过倾斜部分42结合在一起。

在该示例性实施例中，中央区段38包括多个基本上平行于旋转轴线32定向的空气入口44。替代性地，入口44可以具有有助于如本文所述的风扇罩36的运行的任何尺寸、取向和形状。风扇罩36的尺寸确定为包络壳体12的第二端壁18的至少一部分，以沿壳体12的侧壁20限定出在风扇罩36和壳体12之间径向地限定的环形空气出口46。在一个实施例中，出口46被成形为有助于引导通过出口46和在侧壁20上方的最大量的冷却气流，使得空气基本上平行于轴线32地离开出口46。在其它实施例中，出口46可以以任何合适的方式成形。

在该示例性实施例中，马达14包括转子48和位于侧壁20内的定子50。转子48和定子50在运行期间产生热量并且通过流经第二端壁18以及流经跨侧壁20的冷却翅片24的空气而被冷却。具体而言，冷却翅片24与出口46对准以促进马达14的冷却。

图3是用于与电力机械总成10一起使用的风扇34的透视图，图4是风扇34的前视图，图5是风扇34的后视图，图6是沿线6-6截取的风扇10的剖视图。在示例性实施例中，风扇34是包括具有毂56的基板54、外边沿58、从毂56延伸到外边沿58的第一面60以及从毂56延伸到外边沿58的相对的第二面62的双向风扇。如本文所述，毂56构造成联接到轴26的第二端30。在该示例性实施例中，第一面60和第二面62均垂直于轴线32，使得基板54是平面的形状。平的基板54有助于通过入口44抽吸更大量的空气，并且还减少了风扇34的振动，以将垂直于轴线32的气流引向风扇罩36的倾斜部分42，以便于引导出口46处的平行于轴线32的气流。

基板54进一步包括多个孔63，其大小允许气流通过基板54以有助于冷却第二端壁18和壳体12的其它部件，例如轴承。孔63可以具有有助于使风扇34起到如本文所述功能的任何合适的尺寸或形状。在该示例性实施例中，孔63与基板54上的毂56紧邻地定位。

在该示例性实施例中，风扇34还包括多个联接到第一面60并且沿第一面60从毂56延伸第一径向长度RL1到边沿58的周向间隔的主叶片64。每个主叶片64包括限定主叶片64的主轮廓68的主边缘66。主边缘66包括从毂56垂直于轴线32地延伸的第一区段70、从第一区段70远离基板54倾斜延伸的第二区段72、从第二区段72垂直于轴线32地延伸的第三区段74和从第三区段74倾斜地延伸到边沿58的第四区段76。第二和第三区段72和74之间限定在大约120度和大约140度范围内的角度α。更具体地，在一个实施例中，角度α约为130度。类似地，第三和第四区段74和76之间限定了在大约70度和大约90度范围内的角度β。更具体地，在一个实施例中，角度β约为80度。

另外，第三区段74限定第一面60与主边缘66之间的每个主叶片64的最大第一轴向长度AL1。此外，每个主叶片64具有周向叶片厚度T，该周向叶片厚度在毂56和边沿58之间在给定的轴向高度处恒定，但是在第一面60和主边缘66之间渐减，使得叶片厚度T在紧邻第一面60处更大。

在该示例性实施例中，风扇34还包括多个周向间隔开的副叶片78，该副叶片78联接到第一面60并且沿第一面60从毂56延伸第二径向长度RL2到毂56和边沿58之间的点。第二径向长度RL2小于主叶片64的第一径向长度RL1。具体地，第二径向长度RL2在第一径向长度RL1的长度的大约65％和85％的范围内延伸。更具体地，第二径向长度RL2延伸第一径向长度RL1的长度的大约75％。

每个副叶片78包括副边缘80，副边缘80限定副叶片78的不同于主轮廓68的副轮廓82。副边缘80包括从毂56远离基板54倾斜地延伸到顶点86的第一区段84和从顶点倾斜延伸到第一面60的第二区段88。在该示例性实施例中，顶点86定位在沿副叶片78的第二径向长度RL2的大约50％至60％的范围内。或者，顶点86定位在沿着第二径向长度RL2的有助于如本文所述的风扇34的运行的任何点处。第一区段84和第二区段88在它们之间限定了在约115度和约135度的范围内的角度γ。更具体地，在一个实施例中，角度γ约为125度。

另外，顶点86限定第一面60与第二边缘80之间的每个副叶片78的最大第二轴向长度AL2。在该示例性实施例中，第二轴向长度AL2小于主叶片64的第一轴向长度AL1。此外，每个副叶片78具有叶片厚度T，该叶片厚度T在给定的轴向高度处沿着第二径向长度RL2恒定，但是在第一面60和副边缘80之间渐减，使得叶片厚度T在紧邻第一面60处更大。对于主叶片64和次叶片78而言叶片厚度T基本相似。

在该示例性实施例中，主叶片64和次叶片78交替地周向间隔开并且从毂56朝向外边沿58基本上径向地定向并且从基板54的第一面60基本垂直地突出到相应的主边缘66或副边缘80，使得主叶片64和副叶片78是径向线性的。以这种方式，风扇34是构造成用于双向操作的轴流式风扇。

在该示例性实施例中，风扇34还包括从基板54的第二面62延伸的多个肋90。每个肋90也从毂56朝向外边沿58大致径向地延伸并且具有大于第二径向长度RL2且小于第一径向长度RL1的第三径向长度RL3。此外，每个肋90基本上垂直地从第二面62突出，并且大致与一个相应的副叶片78对齐。或者，每个肋90以与基板54的第二面62成0°和90°之间的任何角度地取向。另外，肋90基本上是平面的。或者，当肋90从基板54延伸时和/或当肋90在毂56和边沿58之间延伸时，每个肋90可以具有使得风扇34能够如本文所述起作用的任何曲率。

在运行期间，风扇34围绕旋转轴线32旋转，并且通过风扇罩36的空气入口44吸入空气。径向上平的主叶片64和平的基板54的组合有助于在空气通过外边沿58时相对于旋转轴线32垂直地引导空气并且随后通过风扇罩36轴向地引导空气沿壳体12和从其延伸的冷却翅片24通过出口46。

副叶片78用于使相邻主叶片64之间的气流分叉以减少湍流并平稳地引导离开风扇34的气流。具体地，副叶片78的副轮廓82增加了风扇34的抽吸功率，并且具有定位及设计成防止相邻主叶片64之间的气流混合的顶点86。抽吸功率的增加导致出口46处的较高的气流速度，这为壳体12提供了更有效的冷却，尤其是在相对的非驱动端，接近第一端壁16处。更具体地，相对较高的出口速度被设计成将气流引导到侧壁20的槽22中以促进冷却。另外，具有风扇34的机械10导致围绕壳体12的更均匀的空气流动，导致马达14的有效冷却。

此外，副叶片78的第二径向长度RL2被设计成允许实现最高的出口气流速度和流率、最高的非驱动端气流速度以及引导到槽22中的最高百分比的空气体积。因此，在示例性实施例中，第二径向长度RL2在第一径向长度RL1的长度的大约65％至85％的范围内延伸，并且更具体地，第二径向长度RL2延伸第一径向长度RL1的长度的约75％。

另外，第二面62在风扇34的旋转期间产生低压区域，使得通过孔63且位于第二端壁18上方的空气流增加，以促进马达14的轴承和靠近第二端壁18的区域的冷却的改善(例如，由于基板54而产生低压梯度，基板54(至少部分地)由于伯努利效应而通过孔63吸入空气)。

本文描述的方法和系统有利于提供用于冷却诸如马达的旋转装置的径流式风扇。该风扇包括具有前表面、后表面以及构造成用于联接到轴的毂的基板。所述风扇还包括多个沿所述前表面从所述毂延伸第一径向长度的周向间隔开的主叶片以及多个沿所述前表面从所述毂延伸第二径向长度的周向间隔开的副叶片，其中第二径向长度小于第一径向长度。本文描述的设备和方法的技术效果包括以下至少一个：沿马达壳体提供较高的空气流率；减少风扇的毂处的空气再循环；增加在壳体的非驱动端处的流体可用性以促进冷却，减少噪声产生和降低功耗；以及由于叶片的平面设计而降低了制造成本。

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