CN102108973B - 散热***及其风扇 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种散热***及其风扇。风扇包括一叶轮结构、一转子结构以及一定子结构。叶轮结构具有一轮毂与多个扇叶，扇叶环设于轮毂的外缘。转子结构具有一转轴及一磁性元件，转轴穿设磁性元件并与轮毂连结，磁性元件的轴线方向具有至少一端面，端面具有至少一容置空间。定子结构环设于磁性元件的外缘。本发明的散热***及其风扇可有效提升马达在高转速下的可靠度并维持轴承的使用寿命。

Description

散热***及其风扇

技术领域

本发明涉及一种散热***及其风扇，特别是涉及一种具有内转子马达的散热***及其风扇。

背景技术

随着电子产品朝向高性能、高频率、高速度与轻薄化的迅速发展，造成电子产品的发热温度越来越高，因而容易产生不稳定现象，影响产品可靠度与使用寿命。因此，散热已成为电子产品的重要课题之一，由于风扇具有低成本、技术成熟等优点，故普遍被作为电子产品的散热之用。

一般而言，风扇的动力来源是马达，而马达内具有转子磁铁及定子线圈等结构，根据其配置关系而略分为外转子马达及内转子马达两类。目前产业上以外转子马达的应用较为广泛，然而由于外转子马达的转子磁铁设置于定子线圈的外侧，会使得转子磁铁与转轴轴心之间的距离较大(亦即转子磁铁的转动半径较大)，因此造成转子磁铁的转动惯量也较大，且在高转速时容易产生较大的振动。

因此，当马达转速愈高时，转子磁铁的偏摆量的要求也需愈精密，这将增加模具的成本与生产困难度；另外，如果转子磁铁的偏摆量过大，轴承也会因振动而承受较高的冲击力；此外，外转子马达在高速运转时，定子线圈的铜线所产生的热量无法有效排出而积聚于马达的内部，将造成轴承的使用寿命缩短及其它零件的异常，也会降低风扇整体的可靠度及效率。

承上所述，改变定子磁铁的位置以形成内转子马达可大幅解决上述的问题，但因应目前马达转速越来越快的趋势，内转子马达也需要进行转动平衡的调整，以避免轴承因振动而承受较高的冲击力。此外，定子线圈的铜线所产生的热量也必须有效地排出，避免积聚于马达的内部而造成轴承及其它零件的异常，但是，现今的内转子马达的设计却无法适当地解决上述的问题。

因此，如何提供一种散热***及其风扇，可有效提升马达在高转速下的可靠度并维持轴承的使用寿命，实为当前重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的在于提供一种可有效提升马达在高转速下的可靠度并维持轴承的使用寿命的散热***及其风扇。

为达上述目的，本发明提出一种风扇，其包括一叶轮结构、一转子结构以及一定子结构。叶轮结构具有一轮毂与多个扇叶，扇叶环设于轮毂的外缘，且扇叶的任何之一在垂直方向高于定子结构。转子结构具有一转轴及一磁性元件，转轴穿设磁性元件并与轮毂连结。转轴具有至少一沟槽，其位于转轴与磁性元件的连接处。而磁性元件的轴线方向具有至少一端面，端面具有至少一容置空间。在本发明的一实施例中，磁性元件的端面具有一外环部，外环部沿磁性元件的外径环设于端面，并形成容置空间。在本发明的另一实施例中，端面的容置空间内具有多个肋条，肋条将容置空间区分为多个小空间。

另外，定子结构环设于磁性元件的外缘，且定子结构具有一顶部，轮毂具有一底部，顶部的水平面方向与底部之间具有一间隙。在本发明的一实施例中，定子结构具有多个硅钢片及一线圈组，线圈组绕设于硅钢片，硅钢片具有一共通的开口，转轴穿设于开口。

再者，风扇更包括一马达壳体，转子结构及定子结构设置于马达壳体，且转子结构的转轴穿设马达壳体。马达壳体具有至少一侧面，侧面具有至少一孔洞。

风扇更包括至少一轴承及一轴承座。轴承设置于轴承座，且轴承座与马达壳体连结，转轴穿设轴承。

为达上述目的，本发明再提出一种散热***，其包括至少一风扇、多个静叶以及一框体。其中，风扇具有一叶轮结构、一转子结构及一定子结构。叶轮结构具有一轮毂与多个扇叶，扇叶环设于轮毂的外缘，且扇叶的任何之一在垂直方向高于定子结构。转子结构具有一转轴及一磁性元件，转轴穿设磁性元件并与轮毂连结。转轴具有至少一沟槽，其位于转轴与磁性元件的连接处。磁性元件的轴线方向具有至少一端面，端面具有至少一容置空间。在本发明的一实施例中，磁性元件的端面具有一外环部，外环部沿磁性元件的外径环设于端面，并形成容置空间。端面的容置空间内具有多个肋条，肋条将容置空间区分为多个小空间。

另外，定子结构对应环设于磁性元件的外缘，且定子结构具有一顶部，轮毂具有一底部，顶部的水平面方向与底部之间具有一间隙。在本发明的一实施例中，定子结构具有多个硅钢片及一线圈组，线圈组绕设于硅钢片，硅钢片具有一共通的开口，转轴穿设开口。此外，静叶设置于风扇的周缘。框体容置风扇及静叶，并分别与风扇及静叶连结。

再者，风扇更具有一马达壳体，转子结构及定子结构设置于马达壳体，且转子结构的转轴穿设马达壳体。马达壳体具有至少一侧面，侧面具有至少一孔洞。

风扇更具有至少一轴承及一轴承座，轴承设置于轴承座，轴承座与马达壳体连结，转轴穿设轴承。

承上所述，本发明的散热***及其风扇，因于转子结构的磁性元件的轴线方向的端面具有容置空间，可用以填充一平衡材料，使转子结构在组立成马达之前，可先经过动态平衡检测，并在容置空间内填补平衡材料，使转子结构在高速转动时具有良好的动态平衡，以避免轴承因振动而使寿命缩短。此外，本发明的风扇及其散热***的定子结构的线圈所产生的热量，可经由风扇旋转时所产生的气流将热量强制排出，使热量不会积聚于马达的内部，故不会造成轴承的使用寿命缩短及其它零件的异常。因此，本发明的散热***及其风扇可有效提升马达在高转速下的可靠度并维持轴承的使用寿命。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的一种风扇的剖视图；

图2A为图1的转子结构的放大示意图；

图2B为本发明较佳实施例的转子结构另一态样的放大示意图；

图2C为本发明较佳实施例的转子结构又一态样的放大示意图；

图3为图1的风扇转动时的气流示意图；

图4A与图4B分别为本发明较佳实施例的另一风扇的剖视图及转动时的气流示意图；

图5为本发明较佳实施例的散热***的剖视图；以及

图6为本发明较佳实施例的另一散热***的剖视图。

主要元件符号说明

2、5、7、9：风扇  21、51：叶轮结构

211、511：轮毂211a、511a：底部

212、512：扇叶

22、32、42、52：转子结构

221、321、421、521：转轴  221s、521s：沟槽

222、322、422、522：磁性元件

223、323、423：端面  223a、323a：外环部

23、53：定子结构  231：开口

232、532：顶部24、54：马达壳体

241、541：侧面241a、541a：孔洞

251、551：轴承252、552：轴承座

323b、423b：肋条

6、8：散热***61、81：静叶

62、82：框体  d1、d2：间隙

S1、S2、S3：空间

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依据本发明较佳实施例的一种散热***及其风扇。

请参照图1，其为本发明较佳实施例的一种风扇2的剖视图。风扇2包括一叶轮结构21与一内转子马达。此一内转子马达包括一转子结构22以及一定子结构23。

叶轮结构21具有一轮毂211与多个扇叶212，扇叶212环设于轮毂211的外缘。其中，轮毂211与扇叶212的材质例如是铝、铝镁合金或塑胶。此外，轮毂211与扇叶212可为一体注塑成型方式制成，或是为两分离元件再连结组合，其连结方式例如为锁固或注塑成型等方式，然在此并不设限。

转子结构22具有一转轴221及一磁性元件222，转轴221穿设磁性元件222并与轮毂211连结。其中，轮毂211可例如以嵌设、卡设或粘合等方式与转轴221连结。

转轴211可具有至少一沟槽221s，其位于转轴221与磁性元件222的连接处。本实施例是以两者的连接处具有三处沟槽221s为例，然并不以此为限制。沟槽221s的设计可使转轴221胶合于与磁性元件222时，增加转轴221与磁性元件222的结合面积，进而增加转轴221与磁性元件222的结合力。

本实施例的磁性元件222可例如为一空心柱状结构的环状磁性体，且环设于转轴221，以与定子结构23对应。其中，磁性元件222的材质例如是铁氧体、或铁氧体软磁、或导磁高合金、或导磁性物质或其组合。

请参照图2A，其为图1的转子结构22的放大示意图。转子结构22的磁性元件222的轴线方向具有至少一端面223，端面223具有至少一容置空间S1。其中，磁性元件222的上及下侧分别具有一端面223，且端面223具有至少一容置空间S1。此外，磁性元件222的端面223可具有一外环部223a，外环部223a沿磁性元件222的外径环设于端面223，并形成上述的容置空间S1。

然而，本发明的转子结构可具有不同的态样，如图2B所示，端面323的容置空间S2内具有多个肋条323b，肋条323b将容置空间S2区分为多个小空间；或如图2C所示，端面423的容置空间S3具有多个肋条423b，肋条423b将容置空间S3区分为个多个小空间。

因此，本发明转子结构的磁性元件的轴线方向的端面具有的容置空间(例如上述的容置空间S1、或S2、或S3、或肋条323b或423b所形成的多个小空间)可用以填充一平衡材料，使转子结构在组立成马达之前，先经过动态平衡的检测，并在容置空间内填补平衡材料，使转子结构在高速转动时具有良好的动态平衡，以避免轴承因振动而使寿命缩短。

请再参照图1，定子结构23具有多个硅钢片及一线圈组，线圈组绕设于硅钢片，硅钢片具有一共通的开口231，用以使转子结构22的转轴221穿设。其中，定子结构23环设磁性元件222的外缘，于此，为定子结构23的硅钢片及线圈组环设于磁性元件222的外缘。其中，定子结构23具有一顶部232，轮毂211具有一底部211a，定子结构23的顶部232的水平面方向与轮毂211的底部211a之间具有一间隙d1。此外，马达2的叶轮结构21的任何一扇叶212在垂直方向是高于定子结构23及其顶部232。

本实施例的风扇2更可包括一马达壳体24，转子结构22及定子结构23设置于马达壳体24内，且转子结构22的转轴221穿设马达壳体24。马达壳体24具有至少一侧面241，侧面241具有至少一孔洞241a。本实施例是以马达壳体24的上、下分别具有一侧面241为例，且上、下侧面241分别具有一孔洞241a。

风扇2更可包括至少一轴承251及至少一轴承座252，轴承251设置于轴承座252，轴承座252与马达壳体24连结，且转轴221穿设轴承251。本实施例的风扇2具有两轴承251，其一设置于轴承座252中，另一则设置于靠近叶轮结构21处。

请参照图3所示，其为图1的风扇2转动时的气流示意图。当风扇2转动时，因定子结构23的顶部232的水平面方向与轮毂211的底部211a之间具有一间隙d1，且叶轮结构21的任何一扇叶212在垂直方向是高于定子结构23及其顶部232，因此扇叶212旋转时所产生的向下气流可经由间隙d1，经过马达壳体24的上侧面241的孔洞241a、定子结构23的线圈组，再由马达壳体24的下侧面241的孔洞241a强制排出。另外，线圈组的热量也可经马达壳体24的表面散发。

因此，本发明的风扇2的定子结构23具有的线圈组所产生的热量，可经由风扇2旋转时产生的气流将热量强制排出。换言之，本发明的风扇2的特殊设计可强制将马达内部产生的热量排出，远较现有风扇的自然冷却效果好，因此，热量不会积聚于马达的内部，故不会造成轴承的使用寿命缩短及其它零件的异常。

另外，本发明的风扇2并不限定其用途，例如可将风扇2应用于散热***、电脑、光盘机、或硬盘机、或光学装置、或色轮等电子设备。此外，本发明也不限定风扇2的外观形状，随着应用功能或领域的不同，风扇2也可在结构上作改变。

请参照图4A与图4B，其分别为本发明较佳实施例的另一风扇5的剖视图及转动时的气流示意图。

与前述风扇2相似，当风扇5转动时，因定子结构53的顶部532的水平面方向与轮毂511的底部511a之间具有一间隙d2，且叶轮结构51的任何一扇叶512在垂直方向是高于定子结构53及其顶部532，因此，扇叶512旋转时所产生的向下气流可经由间隙d2，经马达壳体54的上侧面541的孔洞541a、定子结构53的线圈组，再由马达壳体54的下侧面541的孔洞541a强制排出。另外，线圈组的热量也可经马达壳体54的表面散发。因此，本发明风扇5的定子结构53具有的线圈组所产生的热量，可经由风扇5旋转时产生的气流将热量强制排出。换言之，本发明的风扇5的特殊设计也可强制将马达内部产生的热量排出，远较现有风扇的自然冷却效果好，因此，热量不会积聚于马达的内部，故不会造成轴承的使用寿命缩短及其它零件的异常。

请参照图5，其为本发明较佳实施例的一种散热***的剖视图。散热***6包括至少一风扇7、多个静叶61以及一框体62。本实施例是以散热***6具有一只风扇7为例来说明，本实施例的风扇7具有上述实施例的风扇2或风扇5的所有技术特征，在此不再赘述。

静叶61设置于风扇7的周缘，于此，静叶61是围设于风扇7的外缘。而框体62容置风扇7及静叶61，并分别与风扇7及静叶61连结。静叶61与框体62的材质可例如是金属或塑胶，然并不限制于此。在本实施例中，静叶61与框体62为一体成型者。而风扇7与框体62的连结方式可例如为锁固或注塑成型方式，于此，也不加以限制。

另外，本发明的散热***6并不限定其用途，例如可将散热***6应用于电脑、光盘机、或硬盘机、或光学装置、或色轮等电子设备。

请参照图6，其为本发明较佳实施例的另一散热***的剖视图。散热***8与上述散热***6主要不同在于，散热***8具有两组并排的风扇9设置于框体82内，且风扇9中间的静叶81彼此连结，并分别与框体82连结。散热***8的风扇9具有上述实施例的风扇所有的技术特性，在此不再赘述。

本发明的散热***也可将两组或两组以上的风扇并排设置或叠设于框体内。因此，设置于框体的风扇数量及排列方式可依使用者的需求加以调整，于此，并不加以限制。

综上所述，依据本发明的一种散热***及其风扇，因于转子结构的磁性元件的轴线方向的端面具有容置空间，可用以填充一平衡材料，使转子结构在组立成马达之前，可先经过动态平衡检测，并在容置空间内填补平衡材料，使转子结构在高速转动时具有良好的动态平衡，以避免轴承因振动而使寿命缩短。此外，本发明的风扇及其散热***的定子结构的线圈所产生的热量，可经由风扇旋转时所产生的气流将热量强制排出，使热量不会积聚于马达的内部，故不会造成轴承的使用寿命缩短及其它零件的异常。因此，本发明的散热***及其风扇可有效提升马达在高转速下的可靠度并维持轴承的使用寿命。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在附上的权利要求中。

Claims (15)

1.一种风扇，包括：

叶轮结构，具有轮毂与多个扇叶，该些扇叶环设于该轮毂的外缘；

转子结构，具有转轴及磁性元件，该转轴穿设该磁性元件并与该轮毂连结，该磁性元件的轴线方向具有至少一端面，该端面具有至少一容置空间；

定子结构，环设于该磁性元件的外缘；以及

马达壳体，该转子结构及该定子结构设置于该马达壳体，该转子结构的该转轴穿设该马达壳体，该马达壳体具有至少一侧面，该侧面具有至少一孔洞，

其中，所述定子结构具有顶部，该轮毂具有底部，该顶部的水平面方向与该底部之间具有一间隙，使得向下气流经由所述间隙和马达壳体的所述至少一孔洞强制排出。

2.如权利要求1所述的风扇，还包括：

至少一轴承及一轴承座，该轴承设置于该轴承座中，该轴承座与该马达壳体连结，且该转轴穿设该轴承。

3.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的转轴具有至少一沟槽，其位于该转轴与该磁性元件的连接处。

4.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的该些扇叶的任何之一于垂直方向高于该定子结构。

5.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的磁性元件为一空心柱状结构。

6.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的磁性元件的该端面具有外环部，该外环部沿该磁性元件的外径环设于该端面，并形成该容置空间。

7.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的端面的该容置空间内具有多个肋条，该些肋条将该容置空间区分为多个小空间。

8.如权利要求6或7所述的风扇，其特征在于所述的端面的该容置空间用以填充一平衡材料。

9.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的定子结构具有多个硅钢片及一线圈组，该线圈组绕设于该些硅钢片，该些硅钢片具有共通的开口，该转子结构穿设该开口。

10.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的轮毂与该些扇叶的材质包括铝、或铝镁合金、或塑胶。

11.如权利要求1所述的风扇，其特征在于所述的轮毂与该些扇叶一体成型。

12.一种散热***，包括：

至少一风扇，具有：

叶轮结构，具有轮毂与多个扇叶，该些扇叶环设于该轮毂的外缘；

转子结构，具有转轴及磁性元件，该转轴穿设该磁性元件并与该

轮毂连结，该磁性元件的轴线方向具有至少一端面，该端面具有至少一容置空间；

定子结构，对应环设于该磁性元件的外缘；以及

马达壳体，该转子结构及该定子结构设置于该马达壳体，该转子结构的该转轴穿设该马达壳体，该马达壳体具有至少一侧面，该侧面具有至少一孔洞，

多个静叶，设置于该风扇的周缘；以及

框体，容置该风扇及该些静叶，并分别与该风扇及该些静叶连结，并且

其中，所述定子结构具有顶部，该轮毂具有底部，该顶部的水平面方向与该底部之间具有一间隙，使得向下气流经由所述间隙和马达壳体的所述至少一孔洞强制排出。

13.如权利要求12所述的散热***，其特征在于所述的静叶与该框体的材质包括金属、或塑胶。

14.如权利要求12所述的散热***，其特征在于所述的静叶与该框体为一体成型。

15.如权利要求12所述的散热***，其特征在于所述的风扇与该框体的连结方式为锁固或注塑成型。