CN108999798A - 风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风扇，其中，风扇包括筒状壳体、电机、第一风叶、反向传动机构和第二风叶，所述电机安装于筒状壳体内，且具有两端均伸出所述电机的第一转轴，第一风叶安装于第一转轴的一端，反向传动机构包括反向轮组、第二转轴和安装板，安装板安装于所述筒状壳体内；所述反向轮组包括驱动轮、输出轮和连接所述驱动轮与所述输出轮的传动轮组，所述第一转轴连接所述驱动轮，所述第二转轴安装于所述安装板且连接所述输出轮，所述输出轮与所述驱动轮的转动方向相反，所述第二风叶安装于所述第二转轴，所述第一风叶的叶片的倾斜方向与所述第二风叶的叶片的倾斜方向相反。本发明技术方案可以降低筒扇工作时的噪音。

Description

风扇

技术领域

本发明涉及家用电器技术领域，特别涉及一种风扇。

背景技术

电风扇按照不同的功能和形态可以分为吊扇、台扇、落地扇、壁扇、换气扇、空调扇等多种；按照进出风方式的不同可以分为轴流式风扇、贯流式风扇、离心式风扇和横流式风扇等多种。其中，轴流式风扇包括一种具有桶形外框的筒扇，筒扇的出风气流相对于其他类型的风扇来说耗散较慢，送风距离较远，并且气流量较大。通常，筒扇可用于中小型仓库或室内面积较大的场所的换气扇，或一些需要送风距离较远和需要送风量较大的场景，例如用于室内小型体育场馆的排风换气或者送风。但目前筒扇维持较大送风量需要电机的转速较快，并且会因此产生较大的噪音。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种风扇，旨在解决目前筒扇送风量较大时会产生较大噪音的问题。

为实现上述目的，本发明提出的风扇包括筒状壳体、电机、第一风叶、反向传动机构和第二风叶，其中，所述筒状壳体两端呈敞口设置，所述电机安装于所述筒状壳体内，且具有两端均伸出所述电机的第一转轴，所述第一风叶安装于所述第一转轴的一端，所述反向传动机构固定于所述筒状壳体内，所述反向传动机构包括反向轮组、第二转轴和安装板，所述安装板安装于所述筒状壳体内，所述反向轮组包括驱动轮、输出轮和连接所述驱动轮与所述输出轮的传动轮组，所述第一转轴连接所述驱动轮，所述第二转轴安装于所述安装板且连接所述输出轮，所述驱动轮与所述输出轮同轴设置，且所述输出轮与所述驱动轮的转动方向相反，所述第二风叶安装于所述第二转轴，所述第一风叶的叶片的倾斜方向与所述第二风叶的叶片的倾斜方向相反。

优选地，所述反向轮组为齿轮组，所述传动轮组分别与所述驱动轮和所述输出轮啮合。

优选地，所述传动轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的第三转轴；所述驱动轮与所述第一齿轮啮合并安装在所述安装板的一侧；所述第三齿轮分别与所述第二齿轮和所述输出轮啮合，且所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述输出轮安装于所述安装板的另一侧。

优选地，所述驱动轮的半径为r₀，所述第一齿轮的半径为r₁，所述第二齿轮的半径为r₂，所述输送轮的半径为R；所述第一风叶的扭转角度为θ₁，所述第二风叶的扭转角度为θ₂；所述第一风叶的叶片数量为n₁，所述第二风叶的叶片数量为n₂；定义第一差异系数为所述第一风叶的叶片数量与第二风叶的叶片数量之比、所述第一风叶的扭转角度与所述第二风叶的扭转角度之比、所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比三者的乘积，其中，所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比则第一差异系数且k₁∈[0.6,1.67]。

优选地，所述第一差异系数k₁∈[0.8,1.25]。

优选地，所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比

优选地，所述第一风叶的叶片总面积为S₁，所述第二风叶的叶片总面积为S₂；定义第二差异系数为所述第一风叶的叶片总面积与所述第二风叶的总面积之比和所述第一差异系数的乘积，则第二差异系数且k₂∈[0.8，1.25]。

优选地，所述第一风叶的叶片长度为l₁，所述第二风叶的叶片长度为l₂；则

优选地，所述第一风叶与所述第二风叶间距为L，

优选地，所述风扇还包括电控板，所述电机电连接所述电控板；所述电控板包括调节所述电机转速的调速模块和调节所述电机转向的调向模块。

优选地，所述风扇还包括第三风叶，所述第三风叶安装于所述第一转轴。

优选地，所述第三风叶设于第一风叶的外侧，且所述第三风叶的叶片长度小于所述第一风叶的叶片长度。

优选地，所述风扇还包括第四风叶，所述第四风叶安装于所述第二转轴。

优选地，所述第四风叶设于所述第一风叶与所述第二风叶之间，且所述第四风叶的叶片长度小于所述第二风叶的叶片长度。

本发明技术方案通过采用双风叶对旋结构，增加筒扇的出风能力，从而在使筒扇满足较大出风量的工作需求的情况下，可以降低风叶的转速，从而降低因风叶高速旋转而产生的较大的噪音。

附图说明

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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明风扇一实施例的结构示意图；

图2为本发明风扇一实施例的剖面结构示意图；

图3为本发明风扇一实施例中反向传动机构的结构示意图；

图4为本发明风扇一实施例中反向传动机构的内部结构示意图；

图5为本发明风扇另一实施例中风叶的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	筒状壳体	304	第二转轴
200	电机	305	第二风叶
				201	第一转轴	306	第一齿轮
202	第一风叶	307	第二齿轮
				300	反向传动机构	308	第三齿轮
301	安装板	309	第三转轴
				302	驱动轮	400	第三风叶
302	输出轮	500	第四风叶

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出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。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

轴流风扇采用的是一个电机带动固定在电机转轴上的倾斜的风叶旋转，从而将空气朝电机的轴向驱动的出风方式，这种风扇结构简单，出风方式直接，应用最为普遍，但这种风扇的风叶所直接推动的空气除具有沿轴向的动量之外，还具有因风叶与空气摩擦而使气体产生的与转轴垂直的动量，其中，与转轴垂直的气流的动量会使气流扩散开，气流散开之后气流束的横截面增大，沿轴向运动时所受的阻力急剧增加，导致轴向的有效送风距离较近。

筒扇是轴流风扇中的一种，具有两端开口的筒形外壳是筒扇与其他轴流风扇外形上的明显区别。筒扇的出风量相对于落地扇或台扇等其他轴流风扇较大，多用于小型仓库或较大面积的室内场所的排气扇，或需要送风距离较远或送风量较大的场所。为保证较大的出风流量，筒扇通常采用高速电机，因此而产生的噪音也远高于其他的家用轴流风扇。

为在保证筒扇出风量的前提下降低噪音，本发明提出一种风扇，请参照图1至图4，本发明提出的风扇采用一个电机200同时驱动两个风叶相对旋转，具体包括筒状壳体100、电机200、第一风叶202、反向传动机构300和第二风叶305，其中，所述筒状壳体100两端呈敞口设置，所述电机200安装于所述筒状壳体100内，且具有两端均伸出所述电机200的第一转轴201，所述第一风叶202安装于所述第一转轴201的一端，所述反向传动机构300固定于所述筒状壳体100内，所述反向传动机构300包括反向轮组、第二转轴304和安装板301，所述安装板301安装于所述筒状壳体100内，所述反向轮组包括驱动轮302、输出轮302和连接所述驱动轮302与所述输出轮302的传动轮组，所述第一转轴201连接所述驱动轮302，所述第二转轴304安装于所述安装板301且连接所述输出轮302，所述驱动轮302与所述输出轮302同轴设置，且所述输出轮302与所述驱动轮302的转动方向相反，所述第二风叶305安装于所述第二转轴304，所述第一风叶202的叶片的倾斜方向与所述第二风叶305的叶片的倾斜方向相反。

本发明采用一个电机200通过第一转轴201和反向传动机构300同时驱动第一风叶202和第二风叶305，并使第一风叶202和第二风叶305的旋转方向相反。反向传动机构300采用轮组传动，可以采用皮带轮或齿轮等常用的轮组，本实施例以齿轮为例进行说明。本实施例中的反向传动机构300分为三部分，第一部分为连接第一转轴201的驱动轮302，第二部分是连接第二转轴304的输出轮302，第三部分是同时与驱动轮302和输出轮302连接的传动轮组。其中，传动轮组包括第一齿轮306、第二齿轮307和第三齿轮308，第一齿轮306和第二齿轮307通过第三转轴309连接，第三转轴309通过轴套可转动地安装在安装板301上，第一齿轮306和第二齿轮307均开设有轴孔，并通过轴孔固定在第三转轴309的两端；第一齿轮306与驱动轮302啮合，第三齿轮308分别与第二齿轮307和输出轮302啮合。驱动轮302、第一齿轮306位于安装板301的一侧，第二齿轮307、第三齿轮308和输出轮302位于安装板301的另一侧。

电机200的第一转轴201带动驱动轮302并与驱动轮302同向转动；驱动轮302驱动第一齿轮306并与第一齿轮306反向转动；第二齿轮307与第一齿轮306通过第三转轴309同向转动；第二齿轮307驱动第三齿轮308并与第三齿轮308反向转动；第三齿轮308驱动输出轮302并与输出轮302反向转动；输出轮302驱动第二转轴304并与第二转轴304同向转动。第一转轴201与第二转轴304之间通过三个反向驱动和三个同向驱动实现反向且同轴旋转，第一电机200进而通过第一转轴201、反向轮组和第二转轴304同时驱动第一风叶202和第二风叶305同轴且反向旋转。

筒扇的筒状壳体100对气流有一定的整流作用，而在筒状壳体100整流和风叶高速转动时会产生较大的噪音，而目前为降低筒扇的噪音已经基本上消除了筒扇结构本体震动而产生的噪音，筒扇工作时的噪音基本上全部来源于风叶驱动空气和筒状壳体100对气流的整流。降低风叶转速虽然会明显减小筒扇的噪音，但目前单风叶的筒扇在风叶转速降低的同时也会使筒扇的出风量明显减小，使筒扇失去使用价值。

筒扇的筒状壳体100的两开口端分别为进风口和出风口，以第一风叶202位于出风口一侧、第二风叶305位于进风口一侧为例进行说明。

第二风叶305旋转产生的气流流经第一风叶202时除具有轴向动量之外还具有与轴向垂直方向的动量，在筒状壳体100的作用下，与轴向垂直方向的分量在筒内旋转形成周向转动的转动惯量，周向的转动惯量在第一风叶202的反弹作用下方向发生改变，变为主要沿轴向的动量，理想情况下可以通过控制第一风叶202和第二风叶305的转速之间的关系和扭转角度之间的关系达到将转动惯量全部转化为轴向动量的目的。第二风叶305所驱动的气流的轴向动量经过第一风叶202时会进一步的加速，但也会产生垂直轴向的部分分量，从而在一定程度上减弱筒扇的轴向出风能力。

风叶驱动气流具有较大的扰动，而风叶的各项参数固定，因此在实际情况中第一风叶202无法将第二风叶305所驱动的气流的转动惯量全部转化为轴向动量，但可以通过参数的设定实现实际的最大转化效果，也即是可以通过第一风叶202和第二风叶305具体参数的设定，达到最大程度上提高轴向出风能力的效果。

本发明技术方案通过采用反向轮组，使筒扇的电机200可以同时驱动转动方向和叶片倾斜方向均相反的第一风叶202和第二风叶305，第一风叶202和第二风叶305驱动空气同向移动从而可以使筒扇获得更大的出风能力，进而在满足筒扇出风需求的前提下可以降低电机200的转速，以减少由此而产生的较大的噪音。

第二风叶305所驱动气流的轴向分量经第一风叶202驱动之后所产生的轴向风力与垂直轴向的分量之间的比值与第一风叶202的叶片的扭转角度有关，扭转角度越小，该比值越小，但同时第一风叶202对气流的驱动作用就越小。

影响轴流风扇出风能力的因素包括转速ω、叶片长度l、风叶的叶片总面积S、风叶的叶片数量n、风叶的叶片扭转角度θ，对于单风叶轴流风扇来说，上述各影响因素基本上都与出风能力呈正相关的关系，但对于双风叶的轴流风扇来说，各项因素的比例和两风叶的间距L也会对筒扇的出风能力有明显的影响。

为研究影响筒扇出风能力的各因素之间的关系，在采用控制变量法的基础上采用缩元替代法设计一系列的试验，具体如下：

考虑到两风叶的叶片数量、扭转角度和转速之间的关系对筒扇最终出风时的轴向分量与垂直于轴向的分量之间的比例有较大影响，因此定义第一差异系数k₁为所述第一风叶202的叶片数量与第二风叶305的叶片数量之比、所述第一风叶202的扭转角度与所述第二风叶305的扭转角度之比、所述第一风叶202的转速与所述第二风叶305的转速之比三者的乘积；定义第二差异系数k₂为所述第一风叶202的叶片总面积与所述第二风叶305的总面积之比和所述第一差异系数的乘积；其中，所述第一风叶202的扭转角度为θ₁，所述第二风叶305的扭转角度为θ₂；所述第一风叶202的叶片数量为n₁，所述第二风叶305的叶片数量为n₂；所述第一风叶202的叶片总面积为S₁，所述第二风叶305的叶片总面积为S₂；所述第一风叶202的叶片长度为l₁，所述第二风叶305的叶片长度为l₂；所述第一风叶202与所述第二风叶305间距为L；第一风叶202与第二风叶305的转速之比与反向轮组的各齿轮的半径有关，所述驱动轮302的半径为r₀，所述第一齿轮306的半径为r₁，所述第二齿轮307的半径为r₂，所述输送轮的半径为R，则：

所述第一风叶202的转速与所述第二风叶305的转速之比

所述第一差异系数

所述第二差异系数

第一组：以k₁为唯一变量

k1	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2	1.3
										出风量(m3/h)	922	975	992	1037	1086	1100	1061	995	964
送风距离(m)	9	10	10.5	11	11	12	10.5	10	9

第二组：以k₂为唯一变量

k2	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
								出风量(m3/h)	979	998	1042	1106	1110	1092	1001
送风距离(m)	9.5	10	11	11	12	10.5	9.5

第三组：以为唯一变量

第四组：以为唯一变量

第五组：以为唯一变量

以上五组试验中，取唯一变量时，该变量的各参数进行上下浮动但保持该变量不变，例如，以第一组试验取k₁为唯一变量为例，保持k₁不变，增大同时减小保持和不变，进行多组试验，排除k₁各参数变化较大时的反常数据，取一致性较高的多组试验的平均值。

由上述五组试验中可得出，对于筒扇来说，送风距离与出风量近似成正比关系。并且可以得出各自的优选取值区间，其中，第一差异系数k₁的优选取值区间为[0.6,1.2]，并且其最佳取值区间为[0.8,1.2]；第二差异系数k₂的优选取值区间为[0.8,1.1]；的优选取值区间为[0.8,1.2]；的优选取值区间为[0.8,1.1]；的优选取值区间为[0.4,1.2]。

本发明的风扇还包括电控板，所述电机200电连接所述电控板；所述电控板包括调节所述电机200转速的调速模块和调节所述电机200转向的调向模块。本发明提出的风扇通过调向模块可以实现正向出风和反向出风的切换，上述试验数据及优选取值区间建立在自正常出风模式下，在筒扇反向出风时，进风口和出风口互换，第一风叶202和第二风叶305的关系也相应的对换，因此在本实施例中，为兼顾正向出风的出风能力和反向出风的出风能力，第一差异系数和第二差异系数的取值区间取其试验得出的优选区间和最佳区间的最大和最小值的倒数，再取本数与倒数之间的最值，得出本实施例中的优选取值区间和最佳取值区间。例如，上述实验数据得出的第一差异系数的优选取值区间为[0.6,1.2]，0.6的倒数为1.67,1.2的倒数为0.83，因此本实施例的第一差异系数的优选取值区间为[0.6,1.67]，同理可得出，第一差异系数的最佳取值区间为[0.8,1.25]；第二差异系数的优选取值区间为[0.8，1.25]。

上述实施例是采用了双风叶的风扇的具体实施例，为进一步提高风扇的送风距离，本发明在双风叶的基础上，还提出了另一实施例。

请参照图5，本实施例风扇还包括第三风叶400，增加第三风叶400在双风叶对旋出风的基础上，可以进行进一步的整流调节，增大最远送风距离。具体的，所述第三风叶400安装于所述第一转轴201；所述第三风叶400设于第一风叶202与所述第二风叶305相对的另一侧，且所述第三风叶400的叶片长度小于所述第一风叶202的叶片长度。

风叶会改变气流的流速和流向，采用两组风叶时可以对气流进二次调整，并通过对两组风叶进行特定的设定和调整以达到对出风效果进行人为调节的目的，据此，本发明提出了上述两组风叶风扇的实施例。而气流流动时会受到周围空气的阻碍，因此气流的边界具有较大的不稳定性。气流可以等效区分为气流束中心区和气流束边界区，相比之下，气流束中心区的流速对送风距离的影响更大，而气流束边界区对送风的角度影响较大。因此，本发明提出在上述双风叶的基础上增加整流风叶的实施例。

其中，第三风叶400为整流风叶，整流风叶主要用于调整气流束中心区区域比例和流速，已达到在总功率不变的情况下，通过调节气流束中心区与边界区的范围和比例获得更远的送风距离。

在此基础上，为提高风扇运行时的稳定性和进一步提高整流风叶的整流能力，本发明提出又一实施例，本实施例中风扇还包括第四风叶500，所述第四风叶500安装于所述第二转轴304且设于所述第一风叶202与所述第二风叶305之间。同样的，所述第四风叶500的叶片长度小于所述第二风叶305的叶片长度。需要指出的是，整流风叶可以单独采用第三风叶400或第四风叶500，也可以同时设置第三风叶400和第四风叶500。

整流风叶与第一风叶202和第二风叶305配合，可以使气流的可调整性更强，而整流风叶对气流额外的驱动作用，且该额外的驱动作用集中在风束中心区域，可以调整风扇所产生气流束的中心区和边界区的区域比例和流速比例，从而获得更远的出风距离。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种风扇，其特征在于，包括：

筒状壳体，所述筒状壳体的两端呈敞口设置；

电机，安装于所述筒状壳体内，所述电机具有第一转轴，且所述第一转轴的两端均伸出所述电机；

第一风叶，安装于所述第一转轴的一端；

反向传动机构，固定于所述筒状壳体内；所述反向传动机构包括反向轮组、第二转轴和安装板；所述安装板安装于所述筒状壳体；所述反向轮组包括驱动轮、输出轮和连接所述驱动轮与所述输出轮的传动轮组；所述第一转轴连接所述驱动轮，所述第二转轴安装于所述安装板，所述第二转轴连接所述输出轮；所述驱动轮与所述输出轮同轴设置，且所述输出轮与所述驱动轮的转动方向相反；

第二风叶，安装于所述第二转轴；

其中，所述第一风叶的叶片倾斜方向与所述第二风叶的叶片倾斜方向相反。

2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述反向轮组为齿轮组，所述传动轮组分别与所述驱动轮和所述输出轮啮合。

3.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述传动轮组包括第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮和连接所述第一齿轮和所述第二齿轮的第三转轴；所述驱动轮与所述第一齿轮啮合并安装在所述安装板的一侧；所述第三齿轮分别与所述第二齿轮和所述输出轮啮合，且所述第二齿轮、所述第三齿轮和所述输出轮安装于所述安装板的另一侧。

4.如权利要求3所述的风扇，其特征在于，所述驱动轮的半径为r₀，所述第一齿轮的半径为r₁，所述第二齿轮的半径为r₂，所述输送轮的半径为R；所述第一风叶的扭转角度为θ₁，所述第二风叶的扭转角度为θ₂；所述第一风叶的叶片数量为n₁，所述第二风叶的叶片数量为n₂；定义第一差异系数为所述第一风叶的叶片数量与第二风叶的叶片数量之比、所述第一风叶的扭转角度与所述第二风叶的扭转角度之比、所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比三者的乘积，其中，所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比则第一差异系数

且k₁∈[0.6,1.67]。

5.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述第一差异系数

k₁∈[0.8,1.25]。

6.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述第一风叶的转速与所述第二风叶的转速之比

7.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述第一风叶的叶片总面积为S₁，所述第二风叶的叶片总面积为S₂；定义第二差异系数为所述第一风叶的叶片总面积与所述第二风叶的总面积之比和所述第一差异系数的乘积，则第二差异系数

且k₂∈[0.8，1.25]。

8.如权利要求7所述的风扇，其特征在于，所述第一风叶的叶片长度为l₁，所述第二风叶的叶片长度为l₂；则

9.如权利要求7所述的风扇，其特征在于，所述第一风叶与所述第二风叶间距为L，

10.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括电控板，所述电机电连接所述电控板；所述电控板包括调节所述电机转速的调速模块和调节所述电机转向的调向模块。

11.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括第三风叶，所述第三风叶安装于所述第一转轴。

12.如权利要求11所述的风扇，其特征在于，所述第三风叶设于第一风叶的外侧，且所述第三风叶的叶片长度小于所述第一风叶的叶片长度。

13.如权利要求1至12任一项权利要求所述的风扇，其特征在于，所述风扇还包括第四风叶，所述第四风叶安装于所述第二转轴。

14.如权利要求13所述的风扇，其特征在于，所述第四风叶设于所述第一风叶与所述第二风叶之间，且所述第四风叶的叶片长度小于所述第二风叶的叶片长度。