CN102782333A - 离心式鼓风机组件 - Google Patents

Abstract

一种电机壳体（22）包括：限定中心轴线（38）的电机支撑部分（102），所述电机支撑部分包括第一端和第二端；包围电机支撑部分（102）的壁；沿与中心轴线（38）平行的方向从所述壁向第二端偏移的表面；定向成与中心轴线（38）大体平行并且从所述中心轴线（38）偏移的冷却空气通道（78）；以及直接通到冷却空气通道（78）并且至少部分被限定在所述壁和所述表面之间的入口（82）。所述入口（82）被构造为允许切向气流进入所述冷却空气通道（78）中，且所述入口（82）被构造为允许径向气流进入所述冷却空气通道（78）中。

Description

离心式鼓风机组件

技术领域

本发明涉及离心式鼓风机组件，更具体地涉及在车辆的加热、通风和冷却系统中使用的离心式鼓风机组件。

背景技术

在车辆的加热、通风和冷却（HVAC）系统中使用的传统的离心式鼓风机组件一般包括蜗壳、由蜗壳支撑的电机和电机壳体以及由电机驱动的离心式鼓风机。冷却空气通道一般由电机壳体和蜗壳限定，以便在离心式鼓风机组件操作期间为电机提供冷却空气。冷却空气通道的入口一般在蜗壳的出口附近定位在相对于离心式鼓风机旋转轴线的较大半径处（即静压相对较高的区域中）。冷却空气通道的入口一般是与蜗壳表面齐平的开口。因此，冷却空气通道的入口能够利用蜗壳出口附近相对较高的静压从蜗壳出口抽吸冷却空气流。然而，冷却空气通道的入口不能有效地捕获到蜗壳出口附近的移动空气，因此不能利用蜗壳出口附近相对较高的动压。

发明内容

本发明一方面提供一种用于离心式鼓风机组件的电机壳体。所述电机壳体包括：限定中心轴线的电机支撑部分，其包括第一端和第二端；包围电机支撑部分的壁；沿与中心轴线平行的方向从所述壁向第二端偏移的表面；定向成与中心轴线大体平行并且从所述中心轴线偏移的冷却空气通道；以及直接通到冷却空气通道并且至少部分被限定在所述壁和所述表面之间的入口。所述入口被构造为允许切向气流进入所述冷却空气通道中，且所述入口被构造为允许径向气流进入所述冷却空气通道中。

本发明的另一方面还提供一种离心式鼓风机组件，其包括：蜗壳和联接到所述蜗壳上的电机壳体。所述电机壳体包括：限定中心轴线的电机支撑部分，其包括第一端和第二端；包围电机支撑部分的壁；沿与中心轴线平行的方向从所述壁向第二端偏移的表面；定向成与中心轴线大体平行并且从所述中心轴线偏移的冷却空气通道；以及直接通到冷却空气通道并且至少部分被限定在所述壁和所述表面之间的入口，所述入口被构造为允许切向气流和径向气流进入冷却空气通道中。离心式鼓风机组件还包括由电机壳体支撑并且具有输出轴的电机以及联接到所述输出轴用于与所述输出轴共同旋转的离心式鼓风机。

通过考虑下面详细的说明和所附的附图，本发明的其它特征和方面将更加清楚。

附图说明

图1是本发明的离心式鼓风机组件的分解透视图。

图2是本发明的离心式鼓风机组件的电机壳体的俯视透视图。

图3是图2的电机壳体的局部剖切俯视图。

图4是图1的离心式鼓风机的组装剖视图。

具体实施方式

在对本发明的任何实施例进行详细解释之前，应当理解，本发明在应用时不限于在以下描述中列举或在所附附图中示出的构造细节和部件布置。本发明也可以有其它实施例并能以各种方式实践或执行。另外，还应当理解，这里使用的表述和术语是用于说明目的，而不应当被视为限制。

参考图1，离心式鼓风机组件10包括：蜗壳14、由蜗壳14支撑的电机18和电机壳体22以及可驱动地联接至电机18以形成穿过蜗壳14的气流的离心式鼓风机26。蜗壳14包括入口30和与入口30基本正交定向的出口34，使得气流相对于离心式鼓风机26的旋转轴线38沿轴向方向被离心式鼓风机26通过入口30吸入，并且相对于离心式鼓风机26的旋转轴线38沿径向方向通过出口34被排出。

在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，蜗壳14由两个构件形成，当组装好后，所述两个构件限定出涡旋腔42，鼓风机26产生的气流在所述涡旋腔内流动。备选地，蜗壳14可由任何不同数目的构件形成或者被形成为单件式。本领域普通技术人员可以理解，涡旋腔42所限定的横截面面积从涡旋腔42的开始部位（即涡旋腔42的横截面面积最小的地方）朝向蜗壳14的出口34（即涡旋腔的横截面面积最大的地方）逐渐增加，以便当气流从涡旋腔42的开始部位流向出口34时有助于气流的膨胀。

参考图4，电机18被构造为开放框架式电机18，其具有：外部罩壳46、包括多个永磁体的定子48、包括多个绕组的电枢49以及与电枢49共同旋转并且从罩壳46伸出的输出轴50。如图4中所示，定子48和电枢49之间存在径向间隙，气流可以通过所述径向间隙以冷却电机18的内部部件（例如定子48、电枢49、换向器电刷等）。备选地，外部罩壳46可基本封闭，电机18可被构造为罩壳型电机。

仍然参考图4，电机壳体22将电机18联接到蜗壳14上并且还将电机18的输出轴50（因此，将离心式鼓风机26）与蜗壳14的入口30保持同轴对齐。电机18包括定位在外部罩壳46和电机壳体22之间的多个振动隔离元件54，以减少从电机18向电机壳体22传递的振动量并且使输出轴50与蜗壳14的入口30同轴对齐。在所示的组件10的构造中，振动隔离元件54被构造为弹性体的（例如橡胶）球或球体，互连的成对的元件54通过相应的凸片58被支撑在外部罩壳46上（图4中仅示出其中一个凸片）。备选地，元件54可与图4中所示的构造不同。

电机壳体22包括具有多个凹槽或凹口66（图4中仅示出其中一个）的上部分62，所述多个凹槽或凹口绕中心轴线38以相等或不相等的间距间隔开布置，相应的成对的振动隔离元件54被至少部分接收在所述凹槽或凹口中。电机壳体22还包括联接到上部分62的下部分70（例如，使用卡扣方式、使用紧固件、通过焊接、使用粘合剂等），所述下部分具有与每对元件54中的下部元件54接合的对应的多个指状部74，以将成对的元件54夹紧在电机壳体22的上部分62和下部分70之间，从而将电机18轴向固定到电机壳体22上。

仍然参考图4，电机壳体22的上部分和下部分62、70组合起来限定电机支撑部分102，其具有中心第一、至少部分开口端230和第二封闭端234，所述第一、至少部分开口端230和第二封闭端234之间限定出中心轴线38。电机支撑部分102包括电机18定位在其中的空腔238。

参考图2和图4，电机壳体22包括与空腔238流体连通的冷却空气通道78以及直接通到冷却空气通道78的入口82。电机壳体22还包括被限定在将通道78与电机空腔238分隔开的内壁94与壳体22的下部分70之间的出口84，所述出口使通道78与空腔238流体连通。电机壳体22的第一端230还包括面对离心式鼓风机26的下侧的排放开口86。如下面更详细地所述，在离心式鼓风机组件10操作期间，涡旋腔42中的一些气流从涡旋腔42经由入口82转移到冷却空气通道78中。气流从入口82通过冷却空气通道78被朝向电机18的底端90导引。然后，气流穿过出口84离开通道78，且被向上改向而绕着壳体22的内壁94穿过空腔238被朝向电机18的顶端98导引。因为电机18被构造为开放框架式电机18，所以允许气流穿过罩壳46的内部，以冷却电机18的内部部件（例如，定子48、电枢49、换向器电刷等）。穿过冷却空气通道78和空腔238的气流在图4中用一系列箭头A代表。由此得到的加热后的气流通过排放开口86离开壳体22。如果采用的是罩壳型电机而不是所示的开放框架式电机18的话，则气流可以穿过罩壳的径向最外表面和电机壳体22的面对的内部表面（即围绕罩壳的径向最外表面）之间的空间或间隙。

参考图2，电机壳体22还包括环绕和从电机支撑部分102延伸的上轴向面对壁106。壁106被定向为与中心轴线38基本正交并且面对离心式鼓风机26。电机18的顶端98的外周边被电机支撑部分102基本围住（图4）。电机壳体22还包括与壁106相邻布置并且位于壁106的径向外侧的外壁110。外壁110包括第一部分114和第二部分122，所述第一部分限定出与中心轴线38同轴的圆柱体118（图3）的一部分，所述第二部分横跨在入口82和第一部分114（图2）之间。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，外壁110的第一部分和第二部分114、122都被定向成与上轴向面对壁106基本正交。备选地，外壁110的部分114、112中的任一个都可被定向成相对于上轴向面对壁106倾斜。

如图2和3中所示，壁110的第二部分122沿朝中心轴线38的方向偏离圆柱体118。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，壁110的第一部分和第二部分114、122由用虚线126示意性示出的过渡部区分开，在所述过渡部处，壁110的第二部分122偏离圆柱体118。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，壁110的第一部分和第二部分114、122融合在一起，使得过渡部126不会显现出明显的界线。壁110的第二部分122包括可由相对于轴线38的许多不同数学关系中的任一种所限定的弓形（例如具有与轴线38同轴或相对于轴线38偏移的原点的持续减小半径）。备选地，壁110的第二部分122的至少一部分可以具有平面或平坦形状。作为另一个备选示例，过渡部126可在壁110上显现出明显的界线。

参考图2，电机壳体22还包括与外壁110相邻的下轴向面对表面或壁130。壁130还定向为与壁110的第二部分122基本正交。而且，壁130与上轴向面对壁106基本平行，并且从壁106朝向电机支撑部分102的第二端234在与中心轴线38平行的方向上轴向偏移。备选地，壁130可以不与壁106平行。下面将更详细描述，外壁110的第二部分122和下轴向面对壁130的组合限定出在冷却空气通道78的入口82上游的、且通向入口82的入口路径134。

参考图4，冷却空气通道78定向为与中心轴线38大体平行并且与中心轴线38间隔开或从中心轴线38偏移。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，冷却空气通道78包括使冷却空气通道78形成基本矩形的四个互连正交表面138、142、146（在图4中示出其中三个）。备选地，表面138、142、146不是必须彼此正交，冷却空气通道78可以以许多不同方式中的任一种成形。表面138由内壁94限定，并且与上轴向面对壁106的下侧相邻。表面142、146由相应的边缘150、154限界，所述相应的边缘定向为彼此基本正交（还见图3）。入口82布置成与上轴向面对壁106相邻（即从图4的视角观看位于壁106的下方）并且至少部分由两个边缘150、154限定。另外，在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，电机壳体22包括至少部分由边缘150和下轴向面对表面130的边缘162限界的斜坡158。备选地，可以省去斜坡158，边缘150可以成形在表面142和下轴向面对壁130之间。

参考图2，除了被边缘150、154限定之外，入口82还至少部分被外壁110的相对边缘166、170限定，且被上轴向面对壁106的定向为基本彼此正交的相应边缘174、178限定。由此，入口82为基本L形，使得一股气流（图3中用箭头B表示）可通过入口82的第一侧182直接进入通道78中，另一股气流（用箭头C表示）可通过入口82的第二侧186直接进入通道78中（图2），其中，相应侧182、186被定向成彼此基本正交。

换句话说，入口82被构造为允许大体切向的气流（图3中的箭头B）和大体径向的气流（箭头C）直接进入通道78中。尽管由箭头B和C表示的切向和径向气流分别被示为彼此基本正交定向，但是本领域普通技术人员应当理解，经过入口82的第一侧和第二侧182、186的气流可从所示方向偏离。相应地，如这里所用，“切向”气流可被认为是围绕中心轴线38涡旋并且在进入通道78之前流动跨过边缘150的任何气流。同样，如这里所用，“径向”气流可以被认为是大体朝向中心轴线38流动并且在进入通道78之前流动跨过边缘154的任何气流。在组件10的备选实施例中，单个入口82可被分为与相应侧182、186对应的两个不同的开口。

参考图1，离心式鼓风机26包括联接到电机18的输出轴50的轮毂194。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，轮毂194包括与轴线38同轴的中心孔198，所述中心孔的尺寸设计成当联接到电机18时与输出轴50过盈配合（图4）。过盈配合足以基本阻止鼓风机26和输出轴50之间的相对运动（即在旋转方向和轴向方向两个方向上）。备选地，可以利用许多不同工艺中的任一种（例如焊接、铜焊、粘附等）代替过盈配合以便将轮毂194在旋转方向和轴向方向上固定到输出轴50上。作为另一个备选示例，输出轴50的末端可被构造为具有非圆形截面，中心孔198可包括对应的非圆形截面，以便固定鼓风机26使之与输出轴50共同旋转。结合该备选构造，可在输出轴50的末端中形成有螺纹孔，带螺纹的紧固件（例如螺栓或螺钉）可被接收在中心孔198和螺纹孔中，以将轮毂194以及因此将离心式鼓风机26轴向固定到输出轴50上。作为又一个备选示例，可使用单独适配器将轮毂194和输出轴50联接起来。

参考图1和4，离心式鼓风机26包括与轮毂194同心的外轮辋202。如图4中所示，轮毂194还与外轮辋202轴向错开而非与外轮辋202共平面。这允许电机18的至少一部分装配在离心式鼓风机26中。备选地，轮毂194可被定位成与外轮辋202共平面，使得电机18的任一部分都不能装配在离心式鼓风机26内。

参考图1和4，离心式鼓风机26还包括联接到外轮辋202上的多个叶片210，所述多个叶片沿朝向离心式鼓风机26的顶端的方向延伸远离外轮辋202并且与轴线38基本平行。离心式鼓风机26还包括将叶片210的顶边缘互连起来的箍圈214。如上所述，叶片210相对于轮毂194定向以沿与轴线38基本平行的方向将气流吸入离心式鼓风机26的中间部位，并将气流相对于轴线38沿径向方向排出。

参考图4，入口82整个被布置在与离心式鼓风机26的最外半径R一致的圆柱体190内。在所示的离心式鼓风机组件10的构造中，最外半径R与箍圈214的最外半径一致。备选地，最外半径R可与鼓风机26的其它部分（例如轮辋202）一致。作为另一个备选示例，入口82的一部分可被定位在与鼓风机26的最外半径R一致的圆柱体190外。

继续参考图1和图4，离心式鼓风机26还包括将轮毂194和外轮辋202互连起来的多个轮辐218。轮辐218在结构上将外轮辋202、叶片210以及箍圈214支撑在轮毂194上。此外，来自电机18的扭矩被从轮毂194经由轮辐218传递到外轮辋202。因此，轮辐218是承重和承载结构元件。离心式鼓风机26包括绕轴线38安置并且定位在轮毂194和外轮辋202之间的多个开口222。具体地讲，每个开口222由轮毂194、外轮辋202和两个相邻的轮辐的组合限定。开口222使得离心式鼓风机26的中间部位的外观是“开口的”，而不是具有将轮毂194和外轮辋202互连起来的实心板。鼓风机26的这种开口构造在现有技术中称为“开口轮毂式”离心式鼓风机26。备选地，鼓风机26可被构造为“封闭轮毂式”离心式鼓风机，其中开口222可以被去除。

离心式鼓风机26还包括多个冷却肋226，所述多个冷却肋沿与轴线38基本平行的方向从相应的轮辐218朝向离心式鼓风机26的底端延伸。所示的鼓风机26被整体形成为单件（例如用模制成型工艺由塑性材料制成）。备选地，鼓风机26也可由两个或多个构件组装而成，和/或由许多不同材料中的任一种（例如金属、复合材料等）制成。

在离心式鼓风机组件10的操作中，电机18驱动离心式鼓风机26，以便产生通过涡旋腔42的气流。由离心式鼓风机26所产生的气流的大部分通过涡旋腔42流向蜗壳14的出口34。然而，涡旋腔42中的气流的一部分从涡旋腔42经由入口82转移到冷却空气通道78中。特别是当气流B沿循外壁10的第一和第二部分114、122的轮廓而行时，入口82的侧182定向为与气流B的方向基本正交（图2和3）。壁110的第二部分122逐渐向中心轴线38偏向，以便基本上阻止气流B（图3）与外壁110的第二部分122有任何分离。这样，入口路径134将切向气流B引向冷却气流通道78并且使用蜗壳42内的切向气流B的动压来冷却电机18。

入口82的第二侧186被定向为与蜗壳42中的切向气流B大体平行并且不能以与入口82的第一侧182相同的方式接收气流B。然而，蜗壳42中的位于入口82的第二侧186附近的静压足以使径向气流C通过入口82的第二侧186并且直接进入冷却空气通道78，以便对电机18提供额外的冷却。

来自入口82的组合气流（图4中用一系列箭头A表示）被导引穿过冷却空气通道78朝向电机18的底端90。然后，气流通过出口84离开通道78，被向上改向而绕着壳体22的内壁94被朝向电机18的顶端98导引。当气流向上朝向电机18的顶端98移动时，气流流动穿过罩壳46的内部，以冷却电机18的内部部件（例如定子48、电枢49、换向器电刷等）。由此产生的加热后的气流被旋转的冷却肋226抽吸通过排放开口86。加热后的气流随后被重新引入离心式鼓风机26的叶片210中用于在涡旋腔42中重新循环。备选地，当在组件10中使用封闭轮毂式离心式鼓风机时，穿过排放开口86的加热后的气流必须在被再循环到涡旋腔42中之前绕着封闭轮毂式离心式鼓风机的下部板流动。

在鼓风机26旋转期间，冷却肋226在排放开口86附近产生相对低压的区域。结合冷却空气通道78的入口82附近的循环气流的动压和静压，这在冷却空气通道78的入口82和排放开口86之间产生的压差大于没有冷却肋226时所产生的压差。通过以这种方式增加冷却空气通道78的入口82和排放开口86之间的压差，穿过冷却空气通道78的气流的流速增加，由此增强了电机18上的冷却效果。备选地，如果蜗壳42中的由叶片210产生的气流足以在冷却空气通道78的入口82和排放开口86之间产生足够大的压差而可为电机18提供足够的冷却时，则可以省去冷却肋226。

本发明的各种特征在随后的权利要求中进行描述。

Claims (20)

1.一种用于离心式鼓风机组件的电机壳体，所述电机壳体包括：

限定中心轴线的电机支撑部分，其包括第一端和第二端；

包围电机支撑部分的壁；

沿与中心轴线平行的方向从所述壁向第二端偏移的表面；

定向成与中心轴线大体平行并且从所述中心轴线偏移的冷却空气通道；以及

直接通到冷却空气通道并且至少部分被限定在所述壁和所述表面之间的入口，其中，所述入口被构造为允许切向气流进入所述冷却空气通道中，且所述入口被构造为允许径向气流进入所述冷却空气通道中。

2.根据权利要求1的电机壳体，其中，所述冷却空气通道至少部分由以下限定：

至少部分由第一边缘限界的第一表面，以及

至少部分由定向为与所述第一边缘基本正交的第二边缘限界的第二表面，

其中，所述入口至少部分由所述第一边缘和第二边缘限定。

3.根据权利要求2的电机壳体，其中，所述壁是第一壁，所述电机壳体还包括邻近于第一壁且在第一壁的径向外侧布置的第二壁，所述第二壁包括：

限定与中心轴线同轴的圆柱体的至少一部分的第一部分，以及

横跨入口和第一部分之间的第二部分，其中，所述第二部分在朝向中心轴线的方向上从所述圆柱体偏离。

4.根据权利要求3的电机壳体，其中，第二壁的第二部分是弓形的。

5.根据权利要求3的电机壳体，其中，第二壁的第二部分包括限定入口的一部分的第三边缘。

6.根据权利要求5的电机壳体，所述电机壳体还包括：

邻近于第二壁并且定向成与所述第一壁基本平行的第三壁，所述第三壁包括所述表面和第四边缘，以及

至少部分由第一边缘和第四边缘限界的斜坡。

7.根据权利要求5的电机壳体，其中，第二壁包括至少部分限定入口的第一侧的第四边缘。

8.根据权利要求7的电机壳体，其中，第二壁的第三边缘限定入口的第二侧。

9.根据权利要求8的电机壳体，其中，第一壁包括：

邻近于第三边缘的第五边缘，以及

邻近于第四边缘并且定向成与第五边缘基本正交的第六边缘，其中，第五边缘和第六边缘至少部分限定入口。

10.一种离心式鼓风机组件，包括：

蜗壳；

联接到所述蜗壳上的电机壳体，所述电机壳体包括：

限定中心轴线的电机支撑部分，其包括第一端和第二端，

包围电机支撑部分的壁，

沿与中心轴线平行的方向从所述壁向第二端偏移的表面，

定向成与中心轴线大体平行并且从所述中心轴线偏移的冷却空气通道，以及

直接通到冷却空气通道并且至少部分被限定在所述壁和所述表面之间的入口，所述入口被构造为允许切向气流和径向气流进入所述冷却空气通道中；

由电机壳体支撑并且具有输出轴的电机；以及

联接到所述输出轴用于与所述输出轴共同旋转的离心式鼓风机。

11.根据权利要求10的离心式鼓风机组件，其中，所述冷却空气通道至少部分由以下限定：

至少部分由第一边缘限界的第一表面，以及

至少部分由定向为与所述第一边缘基本正交的第二边缘限界的第二表面，

其中，所述入口至少部分由所述第一边缘和第二边缘限定。

12.根据权利要求11的离心式鼓风机组件，其中，所述壁是第一壁，所述电机壳体还包括邻近于第一壁且在第一壁的径向外侧布置的第二壁，所述第二壁包括：

限定与中心轴线同轴的圆柱体的至少一部分的第一部分，以及

横跨入口和第一部分之间的第二部分，其中，所述第二部分在朝向中心轴线的方向上从所述圆柱体偏离。

13.根据权利要求12的离心式鼓风机组件，其中，第二壁的第二部分是弓形的。

14.根据权利要求12的离心式鼓风机组件，其中，第二壁的第二部分包括限定入口的一部分的第三边缘。

15.根据权利要求14的离心式鼓风机组件，所述离心式鼓风机组件还包括：

邻近于第二壁并且定向成与所述第一壁基本平行的第三壁，所述第三壁包括所述表面和第四边缘，以及

至少部分由第一边缘和第四边缘限界的斜坡。

16.根据权利要求14的离心式鼓风机组件，其中，第二壁包括至少部分限定入口的第一侧的第四边缘。

17.根据权利要求16的离心式鼓风机组件，其中，第二壁的第三边缘限定入口的第二侧。

18.根据权利要求17的离心式鼓风机组件，其中，第一壁包括：

邻近于第三边缘的第五边缘，以及

邻近于第四边缘并且定向成与第五边缘基本正交的第六边缘，其中，第五边缘和第六边缘至少部分限定入口。

19.根据权利要求10的离心式鼓风机组件，其中，所述壁面对离心式鼓风机。

20.根据权利要求10的离心式鼓风机组件，其中，离心式鼓风机限定出最外半径，其中，所述入口布置在与离心式鼓风机的最外半径一致的圆柱体内。

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