[发明专利]带有不被堵塞的出口的发动机冷却风扇外壳护罩

说明书

用于轴流式风扇的护罩包括环形筒。筒包括圆筒形部段和圆筒形部段下游的锥形部段。锥形部段以15度至35度之间的角度从圆筒形部段径向向内成角度。护罩也包括环形出口钟状部，其在限定锥形部段与出口钟状部之间的过渡部的顶端处联接到锥形部段。出口钟状部和筒容纳多个泄漏定子。定子基座从出口钟状部的径向内表面延伸到定子基座末端，并且从出口钟状部的端部表面到顶端测量的出口钟状部的深度（a）小于沿通过风扇护罩的轴向气流的方向从出口钟状部的端部表面到定子末端测量的深度（b）的一半。

相关申请

本申请要求于2016年2月8日提交的美国临时专利申请序列No. 62/292,532的权益，其全部内容特此通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及轴流式风扇，并且更具体地涉及具有护罩的汽车轴流式风扇组件。

背景技术

轴流式风扇组件在使用于汽车应用中时通常包括护罩、联接到护罩的马达，以及由马达驱动的轴流式风扇。轴流式风扇通常包括连接轴流式风扇叶片的相应末端的带，由此增强轴流式风扇叶片并允许叶片的末端生成更大的压力。

在汽车应用中所使用的轴流式风扇组件必须以高效率和低噪音操作。然而，各种约束通常使该设计目标变得复杂。例如，这样的约束可包括轴流式风扇与上游热交换器之间的有限间距（即，“风扇到芯部间距”）、紧接着处于轴流式风扇下游的发动机部件的空气动力学堵塞、护罩覆盖面积与轴流式风扇叶片的扫掠面积的大比率（即“面积比”），以及轴流式风扇的带与护罩之间的再循环。作为设计的考虑因素的其他约束包括护罩的材料质量和成本、护罩的整体刚度（尤其在将马达和风扇固定到护罩的马达定子中），以及在机动车辆中所占据的总体积。

现有的轴流式风扇组件在不同成功程度上试图考虑所有上述约束。一种现有技术的轴流式风扇组件10在图1A和1B中示出，并且表示美国专利No. 4,548,548中所示的风扇组件。特别感兴趣的是在护罩筒14与风扇带18之间形成的两个径向间隙“g”，以及在风扇下游的由圆筒形筒形状形成的简单出口。这些特征包括市场中使用的最常见的几何形状。与其他出口相比，它们不仅提供低材料成本和低成型复杂性，也提供更低的风扇效率和更高的风扇噪音。通常需要所示的结构支架22以围绕筒14加强护罩26，以便将负荷从马达定子30传递到护罩26。即使在具有所示的支架22的情况下，该设计也可能需要额外的支撑。

另一现有技术的轴流式风扇组件40在图2A和2B中示出，并且表示美国专利No. 5,489,186中所示的风扇组件。该布置包括泄漏定子（leakage stator）44，其减少围绕风扇带18再循环的气流以及从再吸入的流动移除切向速度。出口钟状部48减少了尾流中的损失。相比于图1A、1B的设计，这些特征通常导致更高的风扇效率和/或更低的风扇噪音。由出口钟状部48、泄漏定子44和筒52组成的结构相比于图1A、1B设计提供显著更大的刚度。然而，该设计需要更多的材料并且在车辆中占据更多的体积。当与来自位于风扇的出口的下游的其他汽车部件的严密堵塞物相结合时，该设计的效率和噪音可能不如其他设计那样好。这是由于其相对较高的“空气动力学深度”d，这引起撞击在下游堵塞物上的风扇尾流的更多限制。

又一现有技术的轴流式风扇组件60在图3A和3B中示出，并且表示美国专利No. 7,762,769中所示的风扇组件。该布置是图2A、2B中所示设计的进一步改进。风扇带18和出口钟状部64之间的流动空隙（running clearance）由径向间隙“g”提供，而不是由轴向间隙提供。这允许更小的空气动力学深度d。当存在严密的下游堵塞物时，该设计导致撞击在下游堵塞物上的风扇尾流的更少收缩。因此，当在存在更严密的下游堵塞物的情况下进行比较时，相比于图2A、2B的设计，风扇效率能够显著更高。然而，由于风扇带18与出口钟状部64之间的径向间隙“g”，该出口在没有下游堵塞物的情况下往往更不有效地运行。该设计也提供与图2A、2B的设计相当的刚度。

发明内容