风扇的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年10月20日提交的申请号为62/575,125的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用的方式并入本文。

本实用新型涉及一种风扇，且更具体地，涉及一种吊扇。

背景技术：

吊扇通常安装在天花板上以使空气在房间内循环。一些风扇包括位于壳体内的叶片或叶轮，以使得使用者看不到叶片或叶轮。这些风扇通常被称为无叶风扇。无叶风扇通常通过壳体中的开口吸入空气，并引导空气通过内部通道，直到空气沿期望的方向被推出气道。利用伯努利原理和柯恩达效应，几何结构使用从喷嘴排出的高速空气将额外的周围的空气吸入空气移动区域，从而增加总空气移动量。

技术实现要素：

在一个实施例中，本实用新型提供了一种风扇，包括限定了入口的中心轮毂、位于中心轮毂内的马达，以及位于中心轮毂内的叶轮。叶轮可操作以通过马达来旋转以产生空气移动。风扇还包括喷嘴，喷嘴限定了接收来自中心轮毂的空气的通道。喷嘴还限定了出口，出口与通道连通以将空气引导出喷嘴。风扇还包括多个将喷嘴连接到中心轮毂的管道，以将空气从中心轮毂引导到通道并通过喷嘴的出口。喷嘴限定了与每个管道对齐的相应凸起，以分开通过喷嘴的空气移动。

在另一个实施例中，本实用新型提供了一种风扇，包括限定了入口的中心轮毂、位于中心轮毂内的马达，以及位于中心轮毂内的叶轮。叶轮可操作以通过马达来旋转以产生空气移动。叶轮包括翅片。每片翅片具有在翅片的外边缘上形成的脊和谷的边缘处理部。风扇还包括喷嘴，喷嘴限定了接收来自中心轮毂的空气的通道。喷嘴限定了出口，出口与通道连通以将空气引导出喷嘴。风扇还包括多个将喷嘴连接到中心轮毂的管道，以将空气从中心轮毂引导到通道并通过喷嘴的出口。

在另一个实施例中，本实用新型提供了一种风扇，包括限定了入口的中心轮毂、位于中心轮毂内的马达，以及位于中心轮毂内的叶轮。叶轮可操作以通过马达来旋转以产生空气移动。风扇还包括覆盖入口的过滤器。过滤器分成第一件和第二件，第一件和第二件能够从中心轮毂被单独移除。风扇还包括喷嘴，喷嘴限定了接收来自中心轮毂的空气的通道。喷嘴限定了出口，出口与通道连通以将空气引导出喷嘴。风扇还包括多个将喷嘴连接到中心轮毂的管道，以将空气从中心轮毂引导到通道并通过喷嘴的出口。

通过考虑详细的描述和附图，本实用新型的其他方面将变得显而易见。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例中的吊扇的顶部透视图。

图2是吊扇的底部透视图。

图3是吊扇的俯视平面图。

图4是吊扇的剖视图。

图5是吊扇的一部分的放大剖视图。

图6是吊扇的另一个横截面图，该吊扇具有环形喷嘴，其带有凸起以分隔空气移动。

图7是吊扇的示意图，描绘了通过具有凸起的喷嘴的空气移动湍流。

图8是吊扇的示意图，描绘了通过没有凸起的喷嘴的空气移动湍流。

图9是用于与吊扇一起使用的叶轮的放大视图。

图10a示意性地示出了风扇的入口和出口。

图10b是风扇的夹带流率(entrainedflowrate)相对于面积比的曲线图。

图11是本实用新型的另一个实施例中的吊扇的顶部透视图。

图12是图11的吊扇的底部透视图。

图13是图11的吊扇的剖视图。

图14是图11的吊扇的一部分的放大剖视图。

图15是本实用新型的另一个实施例中的吊扇的透视图。

图16是图15的吊扇的剖视图。

图17是图15的吊扇的一部分的放大剖视图。

具体实施方式

在详细解释本实用新型的任何实施例之前，应理解，本实用新型的应用不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中示出的构造细节和部件布置。本实用新型能够具有其他实施例并且能够以各种方式实践或实施。

图1-图3示出了风扇10。在所示实施例中，风扇10是吊扇，其安装在房间或区域中的天花板或其他架空结构上。然而，本实用新型的各方面也可以应用于其他类型的风扇，例如落地扇、桌面风扇、箱式风扇、窗扇等。

图示的风扇10包括中心轮毂14，环形喷嘴18，以及将环形喷嘴18连接到中心轮毂14的多个管道22。中心轮毂14位于由环形喷嘴18限定的周边内。例如，在所示实施例中，环形喷嘴18围绕中心轮毂14。在其他实施例中，中心轮毂可以定位在环形喷嘴18的轴向上方或下方，但仍然在由环形喷嘴限定的周边内。中心轮毂14是大体圆柱形的并且包括支架26，支架26用于将风扇10连接到天花板或其他合适的表面。中心轮毂14还限定了用于将空气引导到风扇10中的入口30。入口30由过滤器34覆盖，过滤器34在空气进入风扇10时过滤空气。在所示实施例中，过滤器34是环形构件，其被分成第一件38a和第二件38b。更具体地，第一件38a和第二件38b是相同的或是镜像对称的，以使得它们具有相同的形状。在其他实施例中，过滤器34可以被分成多个件。这种布置允许过滤器34在不必将风扇10与天花板断开的情况下被移除和更换。

如图4所示，风扇10包括位于中心轮毂14内的马达42和叶轮46。在所示实施例中，马达42位于支架26下方并与支架26轴向对齐，并且叶轮46位于马达42下方并与马达42轴向对齐。在一些实施例中，叶轮46可定位在马达42上方。在一些实施例中，马达42可以由例如建筑物的墙壁或天花板中的交流电源线供电。在其他实施例中，马达42可以由电池组(例如可充电电动工具电池组)供电。当马达42通电时，马达42使叶轮46旋转。当叶轮46旋转时，叶轮46通过入口将空气吸入风扇10(图1)。在一些实施例中，风扇10可包括位于叶轮46上游的倾斜叶片，其有助于将空气移动沿与叶轮46的旋转相反的方向定向，从而提高叶轮46的效率。叶轮46推动并引导空气通过管道22到达环形喷嘴18。在一些实施例中，马达42可以在1500rpm和3500rpm之间的速度旋转。另外，叶轮46可以在约13m/s和约32m/s之间的叶尖速度旋转。在一些实施例中，马达42和叶轮46的旋转速度可由使用者(例如在低速、中速和高速之间)根据所需的空气移动量而改变。

返回参照图2，图示的中心轮毂14还支撑灯组件50。灯组件50包括光源和覆盖光源的透镜54。在一些实施例中，光源可包括例如一个或多个发光二极管(led)。在其他实施例中，可以使用其他合适的光源。在所示实施例中，光源位于叶轮46下方并与叶轮46轴向对齐，以从风扇10大体向下引导光线。

环形喷嘴18围绕中心轮毂14并由管道22支撑。在其他实施例中，喷嘴18不需要是环形的。例如，喷嘴18可以是长圆形，正方形，矩形，六边形或椭圆形。如图5和图6所示，环形喷嘴18限定了从中心轮毂14接收空气的通道58。环形喷嘴18还限定了出口62，其与通道58连通以将空气引导出风扇10。在所示实施例中，出口62限定在环形喷嘴18的内径66上。另外，出口62被限定成邻近环形喷嘴18的上端70。图示的出口62由环形喷嘴18的两个壁78a、78b之间的间隙74限定。更具体地，第一壁78a的一端与第二壁78b的一端重叠，以限定间隙74。在一些实施例中，间隙74可具有在1mm和5mm之间的宽度。在其他实施例中，间隙74可以优选地具有约3mm的宽度。

如图6所示，管道22从中心轮毂14径向延伸并支撑环形喷嘴18。在所示实施例中，风扇10包括围绕中心轮毂14间隔开的四个管道22。在其他实施例中，风扇10可包括更少或更多的管道22。每个管道22具有联结到中心轮毂14的第一端82和联结到环形喷嘴18的第二端86。管道22限定了从中心轮毂14(且更具体地，叶轮46)到环形喷嘴18的流动路径。在操作时，空气通过入口30(图1)被吸入风扇10，经过叶轮46并由叶轮46推进，被引导通过管道22移动进入环形喷嘴18的通道58，并且通过出口62引导出风扇10(图5)。

继续参考图6，环形喷嘴18包括多个与管道22相关联的凸起90。具体地，每个管道22分别与一个凸起90对齐。凸起90在环形喷嘴18的内表面94上形成，并且朝向相应的管道22延伸。凸起90有助于分隔离开管道22的空气移动，以减少环形喷嘴18内的湍流，从而减少噪音。

图7是描绘了具有凸起90的风扇10内的湍流的湍流动能图，而图8则是描绘了类似风扇10'(但没有凸起90)中的湍流的湍流动能图。如图8所示，在没有凸起90的情况下，环形喷嘴18内的湍流(参见区域a)比具有凸起90的风扇10的相同区域中的湍流更高。图7中所示的湍流减少降低了风扇10在操作期间产生的噪音。

返回参照图6，环形喷嘴18还包括多个在通道58内间隔开的挡板98。在所示实施例中，环形喷嘴18包括四个挡板98，其将环形喷嘴18分成四个独立部分，每个部分与管道22中的一个相关联。在其他实施例中，根据管道22的数量，环形喷嘴18可包括更少或更多的挡板98。环形喷嘴18的部分被认为是独立的，因为每个部分内的每个通道58的部分不直接与相邻部分中的通道58的部分连通。而是，挡板98将通道58的部分彼此隔离。这是因为在一些情况下，当空气移动进入通道58时，离开管道22并被凸起90分隔的空气可能被凸起90不均匀地分开。例如，40％的空气可以在一个方向上移动离开管道22，而60％的空气移动可沿相反方向移动离开管道22。挡板98阻止离开一个管道22的“60％”空气移动与离开相邻管道22的“40％”空气移动混合(否则这些空气移动可能会产生额外的湍流和噪音)。

在一些实施例中，如图9所示，叶轮46可包括叶轮46的翅片106上的边缘处理部102。所示的边缘处理部102具有锯齿形，其带有在每片翅片106的外边缘110上形成的脊和谷。边缘处理部102有助于提高叶轮46的效率并降低由叶轮46产生的噪音。在其他实施例中，叶轮46可包括在翅片106的边缘或面上的其他合适的处理部。

在一些实施例中，风扇10可包括可释放地或永久地联结到中心轮毂14、环形喷嘴18和/或管道22的配件组件。例如，配件组件可包括联结到风扇10的附加或替代的灯组件。另外或可选地，配件组件可包括扬声器(例如，蓝牙扬声器)、空气清新机、加热元件等。在一些实施例中，风扇10还可包括备用电池，例如集成锂离子电池。

在进一步的实施例中，风扇10可以由使用者远程控制。更具体地，风扇10可以由远程设备(例如智能手机或平板电脑)无线控制。在这样的实施例中，风扇10可以包括通过无线网络(例如，蓝牙、wifi、蜂窝网络等)与远程设备通信的无线收发器。风扇10还可以包括联结到无线收发器的处理器和存储器，以用于接收信息和控制风扇10。另一方面，远程设备可以包括应用程式(app)或其他合适的软件来控制风扇10。例如，应用程式可以包括控件，以用于打开/关闭风扇10、改变风扇10的速度、打开/关闭灯组件50、为风扇10和/或灯组件50设置定时器，以及控制附接到风扇10的任何配件组件。该应用程式还可以监控并提供有关风扇使用情况的统计信息。

基于以下信息发现了风扇10的期望夹带比(entrainmentratio)。通过动量守恒定律，伯努利方程可以基于流场的多个假设得出：稳定的流场、不可压缩以及可忽略不计的摩擦效应(无粘性)。伯努利方程将流体的速度与静压头和重力压头联系起来，其中压力、重力和惯性力是流场的主要驱动力。伯努利方程表明沿着流线：

其中a＝面积，p＝静压，v＝速度，ρ＝密度，g＝重力常数，以及z＝相对于零重力基准的位置。

在空气为工作流体的情况下，重力会被忽略，留下：

考虑到通过通道的流动，该方案忽略了粘性效应。通过控制容积分析和质量守恒定律，进入系统和离开系统的质量流率必须相等。在流体密度没有变化的情况下，这可以简单地表达为：进出系统的体积流率必须相等。在数学上，这表示为：

v1a1＝v2a2

因此，使用面积和体积流率与伯努利方程的关系，可以看出，从点1到点2的面积没有减少是有益的，因为它将需要更大的压差来维持给定的流率。实际上，需要一个发散的区域。将其与风扇10相关联就产生图10a中所示的不对称表示。

如前所述，在过度膨胀的点之前，使出口面积a2大于入口面积a1是有益的。由此，面积比定义为：

使用上面陈述的理论，为风扇10生成了代表性数据集。唯一考虑的参数是面积比，所有其他变量保留为常数。图10b包括结果表。可以看出，增加面积比导致更大的夹带流率，但夹带流率随着比率接近过度膨胀而具有递减收益。由此，在1.25处发现了风扇10的期望夹带比。在一些实施例中，风扇10的夹带比可以在1.0和1.5之间。

图11-图14示出了根据本实用新型另一个实施例的风扇210。风扇210类似于风扇10，因此以下仅详细描述与风扇10不同的那些特征。

图示的风扇210包括中心轮毂214，围绕中心轮毂214的环形喷嘴218，以及将环形喷嘴218连接到中心轮毂214的多个导管222。在所示实施例中，风扇210包括八个将中心轮毂214连接到环形喷嘴218的导管。中心轮毂214是大体圆柱形的并且包括顶侧226，与顶侧226相对的底侧230(图12)，以及跨越在顶侧226和底侧230之间的外侧234。中心轮毂214还限定了用于将空气引导到风扇210中的空气入口238。空气入口238定位在中心轮毂214的外侧234上靠近顶侧226处。空气入口238包括多个开口242，开口242通向中心轮毂214的内部246(图13)。

如图13所示，风扇210包括马达250和位于中心轮毂214的内部246的叶轮254。在一些实施例中，马达250可以由交流电力线(例如，在建筑物的墙壁或天花板的)供电。在其他实施例中，马达250可以由电池组(例如，可充电电动工具电池组)供电。当马达250通电时，马达250使叶轮254旋转。当叶轮254旋转时，叶轮254通过入口238中的开口242将空气吸入风扇210中。叶轮254推动并引导空气通过导管222到达环形喷嘴218。

环形喷嘴218围绕中心轮毂214并由导管222支撑。如图14所示，环形喷嘴218限定了从中心轮毂214接收空气的通道258。通道258由环形喷嘴218的顶壁262，内壁266和外壁270限定。外壁270包括直线型的上部274和泪滴状的下部278。内壁266与外壁270的下部278的一部分重叠以限定出口282。出口282与通道258连通以将空气引导出风扇210。在所示实施例中，出口282限定在环形喷嘴218的内径或内壁266上。另外，出口282位于环形喷嘴218的顶侧和底侧之间。

在操作中，空气通过入口238中的开口242被吸入风扇210，经过叶轮254并由叶轮254推进，被引导通过导管222，流入环形喷嘴218的通道258，并且通过出口282被引导出风扇210。

图15-图17示出了根据本实用新型另一个实施例的风扇310。风扇310类似于风扇10，210，因此以下仅详细描述与风扇10，210不同的那些特征。

参考图15，风扇310包括中心轮毂314，环形喷嘴318，以及将环形喷嘴318连接到中心轮毂314的多个导管322。中心轮毂314是大体圆柱形的并且大体位于环形喷嘴318上方。风扇310的顶部326遮蔽在中心轮毂314上方。顶部326，环形喷嘴318和导管322一起包围中心轮毂314。入口330限定在顶部326和中心轮毂314之间，以用于将空气引导进入风扇310中。入口330包括多个开口334，开口334通向中心轮毂314的内部338(图16)。

如图16所示，风扇310包括马达342和位于中心轮毂314的内部338的叶轮346。在所示实施例中，叶轮346定位在马达342上方并与马达342轴向对齐。当马达342通电时，马达342使叶轮346旋转。当叶轮346旋转时，叶轮346通过入口330将空气吸入风扇310。

环形喷嘴318限定了周边，中心轮毂314轴向定位在该周边内。换句话说，中心轮毂314可以位于环形喷嘴318的上方或下方，但仍然位于环形喷嘴318的周边内。如图17所示，环形喷嘴318限定了从中心轮毂314接收空气的通道350。环形喷嘴318还限定了与通道350连通的出口354，以将空气引导出风扇310。在所示实施例中，出口354类似于上述的出口62。

在所示实施例中，导管322从中心轮毂314轴向向下延伸以支撑环形喷嘴318。在所示实施例中，风扇310包括六个导管322。每个导管322具有连接到中心轮毂314的第一端358和连接到环形喷嘴318的第二端362。导管322限定了从中心轮毂314(更具体地说，叶轮346)到环形喷嘴318的流动路径。

在操作中，空气通过入口330被吸入风扇310，经过叶轮346并由叶轮346推进，被引导通过导管322，流入环形喷嘴318的通道350，并通过出口354被引导出风扇310。

尽管以上已经参考某些优选实施例描述了本实用新型，但是在本实用新型的精神和范围内存在变化。在权利要求中阐述了本实用新型的各种特征和优点。