TWI784242B

TWI784242B - 風扇馬達

Info

Publication number: TWI784242B
Application number: TW109106098A
Authority: TW
Inventors: 梁起燁; 李廷鎬; 崔重根; 趙晟浩
Original assignee: 南韓商Ｌｇ電子股份有限公司
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2022-11-21
Also published as: AU2020201733A1; EP3763946A1; AU2020201733B2; TW202102779A; US20210010487A1; KR20210007279A; KR102334621B1

Abstract

本發明揭露一種風扇馬達。本發明提供一種風扇馬達，包括：一馬達外殼，其中容納一馬達；一葉輪，耦合至該馬達的一軸；以及一擴散器，設置在該馬達與該葉輪之間，並具有一軸流輪葉和一斜流輪葉。

Description

風扇馬達

本發明涉及一種馬達，更具體地，涉及一種風扇馬達。

風扇馬達是一種產生旋轉力的致動器。風扇馬達能透過連接至馬達旋轉軸的風扇(如葉輪)的旋轉來產生吸力。風扇馬達常用於各種裝置。風扇馬達常用於各種家用電器，如清掃機、空調、汽車等。舉例來說，當風扇用於清掃機時，由風扇馬達吸入的空氣會流到清掃機的過濾器中。

一般而言，風扇馬達由馬達和葉輪組成，該葉輪連接至馬達的旋轉軸。而且，擴散器可以設置在馬達與葉輪之間。

一旦馬達開始旋轉，連接至旋轉軸的葉輪也會跟著旋轉。透過葉輪的旋轉，空氣往葉輪的方向被吸入。從葉輪排出的空氣會由擴散器引導，然後往馬達方向排出。

先前技術之風扇馬達的問題描述如下。

首先，對先前技術之風扇馬達的問題加以敘述。

葉輪可以包含輪轂和設置在輪轂的多個葉片。不過，由於先前技術使用離心葉輪，因此葉輪會產生離心流。

在先前技術中，葉輪的輪轂線沿著直徑方向延伸，由此從葉輪排出的氣流會往直徑方向排出。因此，通過葉輪的氣流會迅速轉向近90度，並往擴散器方向流動。

一般而言，在氣流迅速轉向且流動路徑效率低的區域中，流動路徑的損失會很嚴重。然而，如上所述，由於先前技術的葉輪的氣流會迅速轉向，因此流動路徑損失嚴重，而且流動路徑效率低。

以下描述先前技術之擴散器的問題。

擴散器可以包含輪轂和設置在輪轂的多個輪葉。但是，由於先期技術使用軸流擴散器，因此擴散器會產生軸向氣流。

在先前技術中，輪葉軸向設置在輪轂。因此，從葉輪排出的氣流便會迅速轉向並進入輪葉。這是因為氣流會沿大致直徑方向從葉輪排出，而且擴散器的輪葉均為軸向設置。因此，先前技術之擴散器的流動路徑損失嚴重，而且流動路徑效率低。

同時，存在著在葉輪與擴散器之間沒有擴散器的輪葉的區段(下稱「無輪葉區段」)，而且該無輪葉區段很長。然而，無輪葉區段由於沒有輪葉，所以無法引導氣流。因此，在先前技術之風扇馬達的無輪葉區段中，流動路徑損失嚴重，而且流動路徑效率低。

同時，在先前技術中，擴散器的輪葉長度很短。然而，如果擴散器的輪葉長度很短，便無法有效率地引導氣流。因此，先前技術之擴散器作用不大，而且流動路徑效率低。

如上所述，先前技術之風扇馬達在擴散器中流動路徑損失嚴重。因此，很不利地，先前技術之風扇馬達流動路徑效率低，而且風扇馬達總效率也不高。而且，由於風扇馬達的體積縮小，而且往往具有超高速度，因此減少流動路徑損失和改善流動路徑效率更為重要。

上述先前技術之風扇馬達揭露於韓國專利第1454083號、美國專利申請案第14/268636號、歐洲專利第01025792 B1號、美國專利第5592716號、韓國專利第1289026號、韓國專利公開第10-2014-0070303號等。

因此，本發明的實施例涉及一種風扇馬達，其基本上可以消除由於先前技術之限制和缺點而導致一個以上的問題。

本發明的一個目的旨在提供一種風扇馬達，具有能夠減少流動路徑損失並改善流動路徑效率的葉輪。

本發明的另一目的旨在提供一種風扇馬達，具有能夠減少流動路徑損失並改善流動路徑效率的擴散器。

本發明的另一目的旨在提供一種風扇馬達，能夠將葉輪與擴散器之間的無輪葉區段最小化。

本發明的另一目的旨在提供一種風扇馬達，能夠最大化擴散器的輪葉長度。

本發明的再一目的旨在提供一種風扇馬達，能夠改善風扇馬達的效率。

本發明的其他優點、目的和特徵均於本發明揭露內容及所附圖式中詳述。所屬技術領域中具有通常知識者也能根據本發明揭露內容來理解各方面。

根據本發明的一實施例，葉輪為斜流類型。因此，在葉輪中，可以減少流動路徑損失並可以改善流動路徑效率。

根據本發明的一實施例，擴散器包含斜流類型。因此，在擴散器中，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

根據本發明的一實施例，擴散器的輪葉，如斜流輪葉，設置在無輪葉區段。因此，可以將介於葉輪與擴散器之間的無輪葉區段最小化。所以，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

根據本發明的一實施例，斜流輪葉設置在擴散器的軸流輪葉之上，從而最大化輪葉總長度。因此，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

為實現這些目的和其他優點，並根據本發明的目的，如本文所體現和概括敘述的那樣，根據本發明一實施例的一種風扇馬達，可以包括：一馬達外殼，其中容納一馬達；一葉輪，耦合至該馬達的一軸；以及一擴散器，設置在該馬達與該葉輪之間，並具有一軸流輪葉和一斜流輪葉。

根據本發明的一例示性實施例，該葉輪可為斜流類型。

根據本發明的一例示性實施例，該葉輪包含一輪轂和一葉片，該葉片設置在該輪轂，且該輪轂可以以一指定角度水平向下傾斜。

根據本發明的一例示性實施例，該輪轂從一頂側往一底側逐漸地軸向傾斜。

根據本發明的一例示性實施例，該斜流輪葉可以位於該葉輪的方向上。

根據本發明的一例示性實施例，該斜流輪葉可為一前緣的角度傾斜的形狀。

根據本發明的一例示性實施例，該軸流輪葉和該斜流輪葉可以一體成形。

根據本發明的一例示性實施例，該擴散器可以包含一輪轂，且該軸流輪葉和該斜流輪葉均可以位於該輪轂的一外圓周上。

根據本發明的一例示性實施例，該輪轂可為盤形，該軸流輪葉可以位於該輪轂的該外圓周的一側表面上，且該斜流輪葉可以位於該輪轂的該外圓周的一頂表面上。

根據本發明的一例示性實施例，該輪轂的該外圓周的該頂表面可為一曲面。

本發明的另一態樣，如上文大致概括和敘述，根據本發明另一實施例的一種風扇馬達可以包括：一馬達外殼，其中容納一馬達；一葉輪，耦合至該馬達的一軸；一擴散器，設置在該馬達與該葉輪之間；以及一輪葉，設置在該葉輪與該擴散器之間。

根據本發明的一例示性實施例，一軸流輪葉可以設置在該擴散器，且設置在該葉輪與擴散器之間的該輪葉可為一斜流輪葉。

根據本發明的一例示性實施例，該葉輪為一斜流類型。

根據本發明的一例示性實施例，該葉輪可以包含一輪轂和一葉片，該葉片設置在該輪轂，且該輪轂以一指定角度水平向下傾斜。

根據本發明的一例示性實施例，該輪轂可以從一頂側往一底側逐漸地軸向傾斜。

本發明的再一態樣，如上文大致概括和敘述，根據本發明再一實施例的一種風扇馬達可以包括：一馬達外殼，其中容納一馬達；一斜流葉輪，耦合至該馬達的一軸；以及一擴散器，設置在該馬達與該葉輪之間。

根據本發明的一例示性實施例，該葉輪可以包含一輪轂和一葉片，該葉片設置該輪轂，且該輪轂以一指定角度水平向下傾斜。

若不與其他實施例衝突或互斥，上述實施例之個別特徵可以與其他實施例結合的方式配置。

因此，根據本發明的風扇馬達提供下列用途和優點。

首先，根據本發明的一實施例，葉輪為斜流類型。因此，在葉輪中，有利地，可以減少流動路徑損失並可以改善流動路徑效率。

其次，根據本發明的一實施例，擴散器包含斜流類型。因此，在擴散器中，有利地，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

第三，根據本發明的一實施例，擴散器的輪葉，如斜流輪葉，設置在無輪葉區段中。因此，可以將介於葉輪與擴散器之間的無輪葉區段最小化。於是，有利地，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

第四，根據本發明的一實施例，斜流輪葉設置在擴散器的軸流輪葉之上，從而最大化輪葉的總長度。因此，有利地，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

本發明之用途不限於上述用途。而且，本發明所涉及之技術領域中具有通常知識者可從下列說明中，清楚理解其它未提及之用途。

當然，本發明之上述一般敘述和下列詳細說明均為示例性和解釋性的，旨在為請求項提供進一步解釋。

1:風扇馬達

2:馬達

22:靜子

24:轉子

242:旋轉軸

3:馬達外殼

32:主體

322:開口

324:開口

326:軸承外殼

328:連接部

34:耦合部件

342:開口

344:螺栓緊固凹座

346:螺栓緊固凹座

4:馬達支架

42:軸承外殼

44:支撐部件

442:螺栓緊固凹座

444:輔助支撐部件

46:橋接部

462:螺栓緊固凹座

5:葉輪

52:輪轂

52a,52b:輪轂頂面

54:葉片

6:擴散器

62:輪轂

64:輪葉

66:開口

68:螺栓緊固凹座

642:斜流輪葉

644:軸流輪葉

65:外圓周

652:側面

654:頂側

7:葉輪外殼

74:開口

76:耦合部件

762:螺栓緊固凹座

F1,F2,F3,F4,F5:氣流

F3a,F3b:氣流

附圖式旨在針對本發明提供進一步理解，並併入和構成本申請書的一部分、示出本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明之原理。鑒於下列較佳實施例之說明，搭配所附圖式，本發明之上述和其他方面、特徵和優點將更為顯著。在圖示中：

圖1為根據本發明一實施例之風扇馬達的分解立體圖；

圖2為圖1之縱向剖面圖；

圖3為圖1中所示之葉輪的立體圖；以及

圖4為圖1中所示之擴散器的立體圖。

現將詳細參考本發明的較佳實施例，示例由所附圖式加以說明。儘管說明會詳細敘述，根據所附圖式揭露的例示性實施例，實施例和圖式均用於協助理解本發明。

而且，為了協助理解本發明，所附圖式中的部分組件會以放大尺寸，而非原尺寸的方式來進行說明。

因此本發明不限於下列實施例，其目的為使本發明涵蓋本發明之修改和變動，前提是修改和變動均在所追加之請求項及同等權利範圍內。

參照圖1和圖2描述根據本發明一實施例之風扇馬達1的整體配置如下。

首先，馬達2可以包含靜子22和轉子24。葉輪可以耦合至轉子24的旋轉軸242。因此，如果馬達2旋轉，葉輪5也旋轉，從而產生吸入空氣的吸力。

擴散器6可以設置在葉輪5與馬達2之間。擴散器6將從葉輪5排出的氣流引導朝向馬達2的方向。

同時，馬達2可以容納在馬達外殼3中。馬達支架4可以設置在馬達外殼3上方。葉輪5和擴散器6均可以容納在葉輪外殼7中。

個別組件詳述如下。

首先，描述馬達外殼3。

馬達外殼3可以包含用於將馬達2容納於其中的主體32。在徑向延伸的耦合部件34可以設置在馬達外殼3的主體32的頂側。

主體32整體可為空心圓柱形形狀。為指定形狀的開口322可以設置在主體32的側面。而且，開口324可以設置在主體32的底側。流入馬達外殼3中的氣流可以通過主體32的底側開口324向外排出。

用於將軸承安置在其中的軸承外殼326(為清楚起見，後稱底側軸承外殼)可以設置在主體32的底側。而且，連接部328可以被設置以將底側軸承外殼326與主體32連接在一起。

同時，為指定形狀的開口322可以設置在耦合部件34。從擴散器6排出的氣流可以通過開口342移動。用於耦合至葉輪外殼7的螺栓緊固凹座344可以設置在耦合部件34。而且，用於耦合至馬達支架4的螺栓緊固凹座346可以設置在耦合部件34。

同時，靜子22可以耦合至馬達外殼3的主體32的內表面。轉子24可以位於馬達外殼3的主體32的中心周圍。轉子24的旋轉軸242的底側可以由底側軸承外殼326可旋轉地支撐。

馬達支架4描述如下。

馬達支架4可以可旋轉地支撐轉子24的旋轉軸242的頂部。而且，馬達支架4可以透過耦合至擴散器6來支撐擴散器6。

詳細說明如下。

軸承外殼(為清楚起見，後稱頂側軸承外殼)可以設置在馬達支架4的中心周圍。由主體32的耦合部件34支撐的支撐部件44可以設置在馬達支架4的外側。支撐部件44的形狀可以對應耦合部件34的形狀。例如，支撐部件44可為環狀。

輔助支撐部件444可以設置在支撐部件44內部。輔助支撐部件444可為環狀。可以設置配置以將支撐部件44與輔助支撐部件444連接在一起的一部件，並且螺栓緊固凹座442可以設置在該部件。

支撐部件44可以設置有螺栓緊固凹座442，該螺栓緊固凹座442對應於馬達外殼3之耦合部件34的螺栓緊固凹座346。

橋接部46可以設置在頂側軸承外殼42與支撐部件44之間，以將該兩個部件連接在一起。而且，橋接部46可以設置有螺栓緊固凹座462，該螺栓緊固凹座462對應於擴散器6的螺栓緊固凹座68。(稍後將對特定耦合結構進行說明)。

葉輪外殼7描述如下。

首先，葉輪外殼7可以將葉輪5和擴散器6容納於其中。葉輪外殼7可以大致配置為空心圓柱形形狀。設置在葉輪外殼7頂側的開口74可以成為氣流進入的進氣口。

葉輪外殼7的直徑從頂側到底側漸增。徑向延伸的耦合部件76可以設置在葉輪外殼7的底側。葉輪外殼7的耦合部件76可以設置有螺栓緊固凹座762，該螺栓緊固凹座762對應於馬達外殼3之耦合部件34的螺栓緊固凹座344。

以下將描述個別組件的耦合關係。

首先，轉子24的旋轉軸242的頂部可以由馬達支架4的頂側軸承殼體42可旋轉地支撐。轉子24的旋轉軸242的底部可以由馬達外殼3的底側軸承外殼326可旋轉地支撐。馬達支架4可以螺栓緊固至馬達外殼3的頂側。

擴散器6可以螺栓緊固至馬達支架4的頂側。而且，葉輪5可以耦合至轉子24的旋轉軸242的頂端。

同時，葉輪外殼7的耦合部件76可以螺栓耦合至馬達外殼3的耦合部件34。因此，風扇馬達1的組件可以容納在葉輪外殼7和馬達外殼3中。

或者，葉輪外殼7和馬達外殼3可以由另一耦合機構耦合在一起。例如，圖2中所示的部份A顯示另一耦合機構。如圖2的部份A中所示，馬達外殼3可以被按壓並裝配至葉輪外殼7中，以耦合該兩部件。在這種情況下，馬達外殼3的耦合部件34的邊緣可以向下彎曲，然後按壓裝配至葉輪外殼7中。

參照圖3描述本實施例的葉輪5如下。

本實施例提出一種用於減少從葉輪5排出的氣流的轉向角度以降低流動路徑損失的構造。

本實施例的葉輪5可為斜流類型。通過葉輪外殼7的開口74進入葉輪5的氣流F1幾乎以軸向流動。不過，從葉輪5排出的氣流F2則可以以一指定傾斜角度流動。

例如，葉輪5可以以從葉輪5排出的氣流F2的方向具有介於直徑方向0度與軸向90度之間的傾斜角度的方式配置。氣流F2從葉輪5排出的方向可為約45度。

詳細說明如下。

葉輪5可以包含輪轂52和設置在輪轂52的多個葉片54。此處，輪轂52可為接近圓形形狀。葉片54可以設置在輪轂52的頂側。

可以設定氣流F2從葉輪5排出的方向以具有從軸向往下的一指定傾斜角度。因此，葉輪5可以進一步配置為從水平方向往下傾斜。例如，在檢視葉輪5的輪轂52的垂直剖面的情況下，輪轂頂面52a和52b的傾斜角度可以配置在0度到90度之間，且較佳地，傾斜角度為45度。或者，可以配置輪轂52的頂面以具有從頂側52a往底側52b更接近軸向的傾斜角度。根據此配置，氣流可以以接近軸向的角度從輪轂52往外的方式來產生(請參照圖2)。

根據上述配置，氣流F2從葉輪5排出的方向可以變得比直徑方向更偏往下。因此，可以避免氣流F2從葉輪5排出的方向往直徑方向快速轉向。因此，可以最小化流動路徑損失，但可以最大化流動路徑效率。

相較先前技術之離心式葉輪的氣流方向，本實施例之葉輪5的氣流方向更加往下傾斜，即，軸向傾斜，以增加軸向氣流量。因此，通過風扇馬達1的氣流量增加，從而增加風扇馬達1的吸力。

相較先前技術之離心式葉輪的氣流量，本實施例之葉輪5的氣流量更高。相較先前技術，可以降低葉輪的葉片數量。舉例來說，若先前技術之離心式葉輪的葉片數量為9片，儘管本實施例之葉輪5的葉片54數量降至7片，仍可以確保氣流量無虞。

此外，若降低葉輪5的葉片54數量，則會減少施加到葉輪5的軸功率。因此，在本實施方式的葉輪5中，由於能夠降低軸功率，提升了風扇馬達1的效率。

參照圖4描述風扇馬達1的另一實施例。

描述本實施例的擴散器6如下。

首先，擴散器6可以包含輪轂62和輪葉64。尤其，可以設置多個輪葉64。

輪轂62可以配置為盤形。馬達支架4的軸承外殼42***其中的開口66可以設置在輪轂62。輪轂62的開口66的形狀可以對應於馬達支架4的軸承外殼42的形狀。而且，輪轂62可以設置有螺栓緊固凹座68，用於將馬達支架4與輪轂62彼此螺栓緊固在一起。

在部分實施例中，多個輪葉64可以設置在輪轂62的外圓周65。每個輪葉64均可以包含軸流輪葉644和斜流輪葉642。斜流輪葉642可以具有擴散作用，而軸流輪葉644則可以具有藉由將氣流方向改變為向下方向來增加氣流量的作用。

斜流輪葉642可以位於軸流輪葉644上方。例如，軸流輪葉644可以設置在輪轂62的外圓周的側面652。斜流輪葉642則可以設置在輪轂62的外圓周的頂側654。斜流輪葉642可為前緣的角度傾斜的形狀。

軸流輪葉644和斜流輪葉642可以分別設置。較佳地，軸流輪葉644和斜流輪葉642接續地連接為單一輪葉。

在部分實施例中，通常，葉輪5與擴散器6之間的空間為沒有輪葉存在於其中的無輪葉區段。不過，無輪葉區段中的流動路徑損失很可觀。因此，如果可以，可以將軸流輪葉644的尺寸改成能覆蓋無輪葉區段的尺寸。例如，斜流輪葉642的頂端可以設置為大致緊貼著葉輪5的底側。

同時，擴散器6的輪葉總長度越長，輪葉的效果越好。因為如果輪葉的總長度越長，便能越有效率地引導從葉輪5排出的氣流。因此，較佳地，將擴散器6的輪葉的總長度設定為長一點。而且，擴散器6下面並沒有太多間隙。因此，可以將輪葉的長度延長超過擴散器6。

不過，在本實施例中，斜流輪葉642可以設置在軸流輪葉644上方。亦即，根據本實施例，在不延長軸流輪葉644的長度的情況下，輪葉64的總長度可以透過斜流輪葉642的長度延長。當然，軸流輪葉644的長度和斜流輪葉642的長度中的至少一個可能增加。

參照圖3和圖4描述根據本發明實施例的擴散器6的運作如下。

在本實施例中，斜流輪葉642位於從葉輪5排出的氣流F2流入擴散器6中的部位處。因此，從葉輪5排出的氣流F2會先被斜流輪葉642引導，從而變成斜向的氣流F3a。因此，從葉輪5排出的氣流會以更有效率的方式，往擴散器6的方向移動，而無流動路徑損失。

亦即，從葉輪5排出的氣流自然地透過斜流輪葉642往下排出。因此，斜流輪葉642會限制氣流的旋轉分量(rotation component)，並協助氣流有效排洩。

此外，若葉輪5為斜流葉輪，則從葉輪5排洩的氣流以斜向氣流形式可以更自然地沿著斜流輪葉642移動。這是因為以斜流形式從葉輪5排洩的氣流自然地被斜流輪葉642的起點所接受。而且，引導至斜流輪葉642的氣流F3會透過軸流輪葉644在馬達方向上轉為氣流F3b輸送。

因此，根據本實施例，可以最小化流動路徑損失，並可以最大化流動路徑效率。而且，可以有效提升風扇馬達1的吸力。

此外，在本實施例中，斜流輪葉642可以設置在軸流輪葉644上方。因此，斜流輪葉642可以設置在無輪葉區段，從而最小化葉輪5與擴散器6之間的無輪葉區段。

此外，在本實施例中，可以在軸流輪葉644上方另外設置輪葉，例如斜流輪葉642。因此，會增加擴散器6的總長度，從而獲得顯著的擴散效果。

參照圖2描述根據本發明實施例的風扇馬達1的運作如下。

首先，一旦馬達2開始旋轉，連接至馬達2的旋轉軸的葉輪5也會跟著旋轉。如果葉輪5旋轉，會吸入空氣流經葉輪外殼7的開口74。亦即，氣流F1會在大致軸向上產生。

吸入葉輪外殼7中的空氣會往葉輪5的方向流動。本實施例的葉輪5可以包含斜流葉輪。因此，從葉輪5排出的氣流F2會以一指定傾斜角度沿著直徑方向往下流動。例如，氣流F2可以大致位於直徑方向與軸向之間。亦即，氣流F2從葉輪5排出的方向不會快速轉向。因此，根據本實施例，減少了流動路徑損失。

從葉輪5排出的氣流F2會先自然地被擴散器6的斜流輪葉642引導。通過斜流輪葉642的氣流F3會透過軸流輪葉644在大致軸向上變成氣流F3b。亦即，當氣流在擴散器6中被自然引導，便降低了流動路徑損失(請參照圖3)。

從擴散器6排出的一部分氣流會變成氣流F5，移入馬達外殼3中。流進馬達外殼3中的氣流會冷卻馬達2，然後通過馬達外殼3的底側開口324向外排出。從擴散器6排出的其他部分氣流會變成氣流F4，直接從馬達外殼排出。

在部分實施例中，當使用根據本發明的風扇馬達用於清掃機時，已通過馬達外殼3的氣流F5和無法通過的氣流F4都會移動至清掃機的過濾器。

上述實施例的事項同樣地適用於其他未提及的部件。而且，如果不衝突，除非另有說明，否則一實施例中所提及的技術事項同樣地適用於另一實施例中。

上述實施例和圖式均用於協助理解本發明。所屬技術領域中具有通常知識者均能理解，在不偏離本發明之精神或範疇的情況下，可以對本發明進行各種修改和變形。

在上述實施例中，舉出具有斜流葉輪和軸-斜流擴散器的風扇馬達作為一例。不過，軸-斜流擴散器也適用於具有離心式葉輪的風扇馬達。而且，斜流葉輪也適用於具有軸流擴散器的風扇馬達。

此外，例如，上述實施例提及用於清掃機的風扇馬達，本發明不限於此用途。例如，上述風扇馬達適用於清掃機、汽車以外的家用電器。

由於本發明的特徵具有各種形式且不偏離原特徵，應理解除非另有說明，否則上述實施例不受限於任何上述詳細資訊，而且應廣泛考量所附請求項中定義的範疇，因此請求項內的所有更改和變動，或等效範圍內的更改和變動，均旨在限於所附請求項內。