CN117441063A - 具有高入口防护等级的风扇 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及一种风扇，该风扇包括：电机，所述电机包括金属电机壳体，所述金属电机壳体的底壁包括邻近所述底壁的中心线的至少一个通孔；塑料风扇叶片部件，该塑料风扇叶片部件与该金属电机壳体集成在一起并且包括：形成在所述底壁的外表面上的风扇叶片支撑体；以及防护环，所述防护环形成在所述底壁内部、围绕所述中心线周向延伸；其中该风扇叶片支撑本体和该防护环经由该至少一个通孔集成在一起。

Description

具有高入口防护等级的风扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，特别是具有防尘、防尘或防潮设计的超薄风扇。

背景技术

风扇是公知的装置，其产生气流以主动地从环境中去除热量、灰尘或湿气，使得环境可以保持在其期望的空气状况。存在许多不同类型的风扇，其中超薄型风扇是用户特别感兴趣的，因为超薄型风扇可以容纳在有限的空间中，同时保持从该空间充分去除热量、灰尘或湿气的能力。致力于推动超薄风扇的小型化的极限。

发明内容

本发明的实施例旨在提供一种改进的风扇(例如，改进的超薄风扇)，其至少可以具有减小的总厚度以及高IP(入口防护)等级。

本发明由权利要求限定。

根据本公开的一个方面，提供了一种风扇，该风扇包括：

电机，所述电机包括金属电机壳体，所述金属电机壳体的底壁包括邻近所述底壁的中心线的至少一个通孔；塑料风扇叶片部件，该塑料风扇叶片部件与该金属电机壳体集成在一起并且包括：形成在所述底壁的外表面上的风扇叶片支撑体；以及防护环，所述防护环形成在所述底壁内部，围绕所述中心线周向延伸；其中该风扇叶片支撑体和该防护环经由该至少一个通孔集成在一起。

根据本发明的风扇，由于具有底壁的金属电机壳体的存在，超薄风扇的总厚度可以得以减小。同时，通过在底壁上的至少一个通孔的设计，防护环可以容易地形成并与塑料风扇叶片部件集成，以防止湿气、灰尘或污物进入电机的轴承区域。由此，也可以实现高IP等级。

在一些实施例中，塑料风扇叶片部件可以是通过在金属电机壳体上模制而形成的集成部件。例如，塑料风扇叶片部件可以通过注模工艺制成。通过该工艺，风扇叶片支撑体以及防护环可以同时模制。此外，模制的风扇叶片支撑体可以覆盖底壁的外表面的整个区域。以这种方式，可以提高风扇的机械强度。

在一些实施例中，电机还包括固定在底壁上并沿中心线延伸的轴。例如，轴可以纤焊或焊接到金属电机壳体的底壁上。以这种方式，可以减小电机的总厚度。此外，可以简化电机的装配。

在一些实施例中，塑料风扇叶片部件还包括从风扇叶片支撑体径向延伸的多个塑料风扇叶片。多个塑料风扇叶片可有助于从空间排出污物、热量、灰尘或湿气。

在一些实施例中，底壁的厚度可以在0.2mm至0.5mm的范围内。用于底壁的材料可选自刚性金属(例如，钢板)。与风扇叶片支撑体结合的底壁的选定厚度可足以在操作期间支撑多个风扇叶片。

在一些实施例中，防护环从底壁的内表面到防护环的末端的高度可以在0.6mm至0.8mm的范围内。该高度范围足以在防护环的末端和轴承保持件的近端之间产生最小间隙，这有利于阻止污物、热量、灰尘或湿气进入轴承区域。

在一些实施例中，该至少一个通孔包括相对于该轴对称分布的多个孔。这样，防护环可以更均匀和容易地围绕轴形成。

在一些实施例中，金属电机壳体还包括从底壁延伸的侧壁，并且电机还包括形成在侧壁的内表面上的多个磁极。多个磁极可以以下方式由多个永磁体或单个磁体部件形成，该方式使得每个磁极面向定子芯的相应末端。在操作期间，转子磁场和定子交变磁场之间的相互作用可导致转子以及多个风扇叶片旋转。

在一些实施例中，所述电机还包括：定子，该定子被布置在该金属电机壳体内；轴承保持件，该轴承保持件被布置在该定子的中心内并且界定轴承区域；以及轴承，其安装在所述轴承区域内；其中所述转轴与所述轴承固定连接。以这种方式，提供了电机的紧凑设计。

在一些实施例中，防护环的末端和轴承保持件的近端之间的间隙可以小于0.5mm。利用该有限的间隙，可以防止湿气、污物或灰尘在操作期间进入轴承区域。

在一些实施例中，风扇的外径可以在1.2cm至2cm的范围内。在一些实施例中，风扇的厚度低于1cm。通过限定风扇的外径尺寸和总厚度，提供了超薄和超小型风扇。

在一些实施例中，电机可以是无刷电机，例如DC无刷电机。在一些其他实施例中，该电机可以是有刷电机。

根据本发明的另一方面，提供了一种装置，其包括第一方面中的任何风扇。作为示范性示例，该装置可以是面罩。

附图说明

在附图中，不同视图中相似/相同的附图标记通常表示相似/相同的部件。附图不必按比例绘制。相反，重点在于说明本发明的原理。

在这些图中：

图1是第一常规风扇的截面图。

图2是第二常规超薄风扇的截面图。

图3是根据本公开的一个实施例的风扇的截面视图。

图4是根据本公开的一个实施例的风扇的金属电机壳体的截面视图。

图5是根据本公开的一个实施例的风扇的金属电机壳体的透视图。

图6是根据本公开的一个实施例的与塑料风扇叶片部件集成在一起的金属电机壳体的透视图。

图7示出了并入了根据本发明的一个实施例的风扇的面罩。

具体实施方式

将参考附图更详细地描述本公开的实施例。尽管附图示出了本公开的一些实施例，但是应当理解，本公开可以以各种方式来实现，并且不应当被解释为限于这里所解释的实施例。相反，提供实施例是为了以更彻底和完整的方式理解本公开。应当理解，本公开的附图和实施例仅用于示例性目的，而不是限制本公开的保护范围。

在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其变体将被解读为开放式术语，其意味着“包括但不限于”。术语“基于”应被理解为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“该实施例”应被理解为“至少一个实施例”。以下文本还可包括其他显式和隐式定义。

如上所述，特别感兴趣的是提供一种超薄风扇，其具有减小的总厚度以及高IP等级。

图1示出了第一常规风扇。如图1所示，第一常规风扇1'包括电机2'和模制在电机2'上的塑料风扇叶片部件20'。电机2'包括金属电机壳体3'，多个磁体4'和定子5'，其中定子5'布置在金属电机壳体3'内，并且多个磁体4'固定在金属电机壳体3'的侧壁上。与多个磁体4'组合的金属电机壳体3'可用作外转子。

塑料风扇叶片部件20'包括形成为筒形的风扇叶片支撑体21'和从风扇叶片支撑体21'径向延伸的多个风扇叶片22'。金属电机壳体3’为环形，即具有侧壁而几乎没有底壁。在制造过程中，塑料风扇叶片部件20'至少包覆模制在金属电机壳体3’的侧壁上，风扇叶片支撑体21'基本上覆盖金属电机壳体3'的虚拟底壁。

电机2'进一步包括与塑料风扇叶片部件20'集成的旋转轴7'，以及包含在轴承保持件11'中的轴承8'。轴承保持件11'布置在定子5'的中心并界定轴承区域。旋转轴7'安装在轴承8'内。在操作期间，转子磁场和定子交变磁场之间的相互作用可导致转子以及多个风扇叶片旋转。

为了防止湿气、灰尘或污物进入轴承8'，塑料风扇叶片部件20'设置有防护环23'，该防护环23'形成在风扇叶片支撑体21'的内表面上，邻近轴承保持件11'，并且围绕旋转轴7'周向延伸。可以在防护环23'的末端与轴承保持件11'的近端之间形成间隙。在风扇1'的操作过程中，可以在轴承区域内建立气体压力，足够小的间隙可以防止湿气、灰尘或污物由于气体压力而进入轴承区域。通常，间隙的尺寸可以是0.5mm或更小。

在模制过程中，风扇叶片支撑体21'需要被模制为具有足够的厚度，使得旋转轴7'的一端可以嵌入在风扇叶片支撑体21'内，并且风扇叶片支撑体21'可以提供足够的强度以支撑多个风扇叶片22'的旋转。然而，塑料风扇叶片部件20'所需的足够厚度可能不利地增加风扇1'的总厚度。

图2示出了第二常规超薄风扇1"，其厚度与第一常规风扇1'相比有所减小。

第二常规超薄风扇1"包括具有底壁31"和环形侧壁32"的金属电机壳体3"。多个磁体4"附接到环形侧壁32"的第一侧。塑料风扇叶片部件20"仅被模制在环形侧壁32"的第二侧上，并从第二侧径向延伸。与多个磁体4"结合的金属电机壳体3"可用作外转子。

金属电机壳体3"由单件金属制成。旋转轴7"焊接在金属电机壳体3”的底壁31"的内表面的中心。

第二常规超薄风扇1"还包括定子5"和容纳在轴承保持件11"中的轴承8”。轴承保持件11"被布置在定子5"的中心并界定轴承区域。旋转轴7"安装在轴承8"内。

由于不存在模制在金属电机壳体3"的该薄底壁31"上的塑料部件，并且旋转轴7"直接焊接到底壁31”上，因此与图1的风扇1'相比，风扇1"的厚度可以减小。

然而，风扇1"的问题在于：在薄金属底壁31"的内表面上布置防护环以防止灰尘、污物或湿气进入轴承区域是不方便的，并且薄底壁31"的机械强度可能不具有足够的机械强度来支撑塑料风扇叶片部件20"。

鉴于图1和图2所示的上述两种常规超薄风扇，本发明的目的是提供一种改进的风扇，尤其是超薄风扇，其可以具有减小的风扇总厚度以及高的IP等级。

图3示出了根据本公开的一个实施例的风扇的截面视图。

如图3所示，风扇1包括电机2和模制在电机2上的塑料风扇叶片部件20。原则上，风扇可以具有任何尺寸。特别地，风扇1可以是超薄风扇1，例如具有小于2cm、1cm或0.5cm的厚度。风扇1也可以是超小型风扇，风扇的外径在1.2cm到2cm的范围内。

电机2包括金属电机壳体3、多个磁极4和定子6。在一些实施例中，电机2可以是DC无刷电机。然而，其他类型的电机也是可能的，例如有刷DC电机。

通常，金属电机壳体3是桶形的。定子6可容纳在金属电机壳体3内。定子6包括定子芯9和缠绕在定子芯9上的电枢绕组10。在一些实施例中，定子芯9可以由导磁材料制成。例如，硅钢叠片可以形成为定子芯9。

电机2还可以包括轴承保持件11，该轴承保持件11布置在定子芯9的中心内并界定轴承区域。轴承8(例如，滚珠轴承)可容纳在轴承保持件11内以装配旋转轴7。

金属电机壳体3包括底壁31和从底壁31延伸的侧壁32。多个磁极4可以由固定在金属电机壳体3的侧壁32的内表面上的多个永磁体或单个磁体部件形成。在一些实施例中，多个永磁体或单个磁体部件可以焊接、钎焊或胶合到侧壁32的内表面。与多个磁极4结合的金属电机壳体3可以用作外转子5。在操作过程中，当电枢绕组10被激励时，转子磁场与定子交变磁场之间的相互作用可以使外转子5(即，包括金属电机壳体3和多个磁极4)以及塑料风扇叶片部件20旋转。

图4和图5分别示出了金属电机壳体3的截面图和透视图。如图4和图5所示，底壁31特别地设置有至少一个通孔33。至少一个通孔33邻近底壁31的中心线15布置。将会理解，至少一个通孔33被布置用于方便防护环23的制造，如将在下面所描述的。

在一些实施例中，至少一个通孔33包括围绕中心线15分布在底壁31上的多个通孔。作为示例性示例，四个通孔33可以分布在底壁31上。然而，其它数目的多个通孔也是可能的。此外，至少一个通孔33可以或可以不相对于轴7均匀地或对称地分布在底壁31上。

轴7可以固定到底壁31的内表面上并且沿着中心线15延伸。在一些实施例中，轴7可以焊接或钎焊到底壁31的内表面上。

参照图3和6，塑料风扇叶片部件20包括风扇叶片支撑体21、多个风扇叶片22和防护环23。塑料风扇叶片支撑体21形成在金属电机壁3的外表面上。多个风扇叶片22从风扇叶片支撑体21径向向外延伸。防护环23经由该至少一个通孔33与风扇叶片支撑体21集成在一起并且围绕轴7。在一些实施例中，塑料风扇叶片部件20是通过例如通过注射模制工艺而在金属电机壳体3上包覆模制而形成的集成部件。在模制过程期间，处于压力(例如，注射压力)下的模制材料可流过至少一个通孔33并形成防护环23。以这种方式，可以同时制造风扇叶片支撑体21、多个风扇叶片22和防护环23。

防护环33可以形成有从底壁31的内表面到防护环22的末端的高度H。在一些实施例中，防护环33可以相对于底壁31朝向定子6竖直地或倾斜地延伸。在一些实施例中，防护环22可以形成为使得防护环22的末端可以定位在轴承保持件11的周边区域中、邻近轴承保持件11的近端，但不与轴承保持件接触。在一些实施例中，高度H可以在0.6mm至0.8mm的范围内。

防护环22朝向定子6或轴承保持件11的突起在防护环22的末端和轴承保持件11的近端之间限定间隙G。间隙G可以度量为防护环22的末端与轴承保持件11的近端之间的最小距离。应当理解，足够小的间隙G可以防止湿气、灰尘或污物在风扇的操作期间进入轴承区域。例如，足够小的间隙G可以小于0.5mm。

应当理解，由于金属底壁31和轴7被纤焊或焊接到金属底壁33，风扇叶片支撑体21不必较厚，因此与第一常规风扇1'相比，风扇1的总厚度可以减小。

与第二常规风扇1"相比，尽管风扇1的总厚度可能略微增加，但是防护环23的存在可以提高IP(入口防护)等级，从而延长风扇1的寿命。此外，塑料风扇叶片部件20通过注射模制工艺被包覆模制在薄金属壳体3上，还可以增强用于支撑多个风扇叶片23的机械强度。

本发明的风扇可以结合到用于不同目的的任何装置中，或者可以用作独立装置。例如，图7示出了结合有本发明风扇的面罩。应当理解，当使用者佩戴面罩100时，面罩产生具有高湿度的封闭空间。利用集成在面罩上的本发明的风扇，可以排出该封闭空间内的湿气、污物和灰尘(如果有的话)，从而改善封闭空间内的空气条件。而且，本发明的风扇具有高IP等级，环境中湿气、污物或灰尘的存在不会显著影响风扇的寿命。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的其它变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种风扇(1)，包括：

电机(2)，包括金属电机壳体(3)，所述金属电机壳体(3)的底壁(31)包括邻近所述底壁(31)的中心线(15)的至少一个通孔(33)；

塑料风扇叶片部件(20)，与所述金属电机壳体(3)集成在一起并且包括：

风扇叶片支撑体(21)，其形成在所述底壁(31)的外表面上；以及

防护环(22)，其形成在所述底壁(31)内侧并且围绕所述中心线(15)周向延伸；

其中所述风扇叶片支撑体(21)和所述防护环(22)经由所述至少一个通孔(33)集成在一起。

2.根据权利要求1所述的风扇(1)，其中所述塑料风扇叶片部件(20)是通过在所述金属电机壳体(3)上模制而形成的集成部件。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的风扇(1)，其中所述电机(2)还包括固定在所述底壁(31)上并沿所述中心线(25)延伸的轴(7)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的风扇(1)，其中所述塑料风扇叶片部件(20)还包括从所述风扇叶片支撑体(21)径向延伸的多个塑料风扇叶片(23)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的风扇(1)，其中所述底壁(31)的厚度在0.2mm至0.5mm的范围内。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的风扇(1)，其中所述防护环(22)的从所述底壁(31)的内表面到所述防护环(22)的末端的高度(H)在0.6mm至0.8mm的范围内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的风扇(1)，其中所述至少一个通孔(33)包括相对于所述轴(7)对称分布的多个孔(33)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的风扇(1)，其中所述金属电机壳体(3)还包括从所述底壁(31)延伸的侧壁(32)，并且所述电机(2)还包括形成在所述侧壁(32)的内表面上的多个磁极(4)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的风扇(1)，其中所述电机(2)还包括：

定子(6)，被布置在所述金属电机壳体(3)内；

轴承保持件(11)，被布置在所述定子(6)的中心内并且界定轴承区域；以及

轴承(8)，被安装在所述轴承区域内；

其中所述轴(7)与所述轴承(8)固定连接。

10.根据权利要求9所述的风扇(1)，其中所述防护环(22)的末端和所述轴承保持件(11)的近端之间的间隙(G)小于0.5mm。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的风扇(1)，其中所述风扇(1)的外径在1.2cm至2cm的范围内。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的风扇(1)，其中所述风扇(1)的厚度小于1cm。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的风扇(1)，其中所述电机(2)是DC无刷电机。

14.一种包括根据权利要求1至13中任一项所述的风扇(1)的装置。

15.根据权利要求14所述的装置，其中所述装置是面罩(100)。