CN102465917A - 风扇结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风扇结构，其包括一轮毂以及多个扇叶，其中每一扇叶包括一第一段部以及一第二段部，前述第一段部连接轮毂，第二段部则连接第一段部。前述第一段部与轮毂之间形成一第一接合面，其中第一接合面与风扇结构底平面之间具有一第一安装角。前述第一及第二段部之间形成一第二接合面，且第二接合面与底平面之间具有一第二安装角，其中第二安装角小于第一安装角。

Description

风扇结构

技术领域

本发明涉及一种风扇结构，特别涉及一种具有多段式扇叶的风扇结构。

背景技术

首先请参阅图1a，传统的风扇结构通常包括一轮毂A以及多个扇叶B，前述扇叶B固定于轮毂A周围，当风扇结构旋转时可通过扇叶B产生气流。接着请参阅图1b，现有的扇叶B通常仅具有单曲面结构，当欲增加风扇流量时，必须大幅增加安装角a或提升转速，但增加安装角a容易使流体从扇叶B表面分离，如此将造成效率下降，同时会增加气动噪音(AerodynamicNoise)，而通过提升转速的方式则又容易引起振动及噪音等问题。

在现有风扇结构中，产生较大压差的区域通常仅分布于扇叶外侧的部分翼面上(请参阅图1c中的区域D1所示)，此时流体较易产生涡流及分离现象，且气体动能及压差较难提升。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一实施例提供一种风扇结构，可绕一中心轴旋转，前述中心轴与一底平面相互垂直，其不仅可降低噪音且能提升效率。前述风扇结构包括一圆形的轮毂以及多个扇叶，此多个扇叶环设于轮毂的***，其中每一扇叶包括一第一段部以及一第二段部，前述第一段部连接轮毂，第二段部则连接第一段部，并且由第一段部朝风扇结构外侧延伸。前述第一段部与轮毂之间形成一第一接合面，其中第一接合面与底平面之间具有一第一安装角。前述第一、第二段部之间形成一第二接合面，且第二接合面与底平面之间具有一第二安装角，其中第二安装角小于第一安装角。

在一实施例中，前述第一段部具有一弧状的第一迎风面，连接第一、第二接合面并且朝第一段部内侧凹陷，第二段部具有一弧状的第二迎风面，连接第二、第三接合面并且朝第二段部内侧凹陷。

在一实施例中，前述第一段部具有一弧状的第一出风面，连接第一、第二接合面并且朝第一段部外侧凸出，第二段部具有一弧状的第二出风面，连接第二、第三接合面并且朝第二段部外侧凸出。

在一实施例中，前述第一段部具有一第一中心线，其中第一中心线与第一、第二接合面等距离，此外第二段部具有一第二中心线，其中第二中心线与第二、第三接合面等距离，且第二中心线的长度大于第一中心线的长度。

在一实施例中，前述第一段部沿风扇结构径向方向上的宽度大致等于第二段部沿风扇结构径向方向上的宽度。

在一实施例中，前述第二段部沿中心轴方向上的高度小于或等于第一段部沿中心轴方向上的高度。

在一实施例中，前述第一、第二接合面的曲率中心皆位于中心轴上。

在一实施例中，前述扇叶更包括一第三段部，连接第二段部并且由第二段部朝风扇结构外侧延伸，前述第二、第三段部之间形成一第三接合面，且第三接合面与底平面之间具有一第三安装角，其中第三安装角小于第二安装角。

在一实施例中，前述第三段部具有一弧状的第三迎风面，连接第二、第三接合面并且朝第三段部内侧凹陷。

在一实施例中，前述第三段部具有一弧状的第三出风面，连接第二、第三接合面并且朝第三段部外侧凸出。

在一实施例中，前述第三段部具有一端面，位于扇叶外侧边缘，其中端面与底平面之间具有一第四安装角，且前述第四安装角小于第三安装角。

在一实施例中，前述第四安装角与第一安装角的角度差小于20°。

在一实施例中，前述第二段部具有一第二中心线，其中第二中心线与第二、第三接合面等距离，且第三段部具有一第三中心线，其中第三中心线与前述第三接合面和端面等距离，且第二中心线的长度大于第三中心线的长度。

在一实施例中，前述第三段部沿风扇结构径向方向上的宽度大致等于第一、第二段部沿风扇结构径向方向上的宽度。

在一实施例中，前述第三段部沿中心轴方向的高度小于或等于第二段部沿中心轴方向的高度。

在一实施例中，前述第三接合面的曲率中心位于中心轴上。

在一实施例中，前述端面的曲率中心位于中心轴上。

为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例并配合所附附图做详细说明。

附图说明

图1a为现有风扇结构示意图；

图1b为现有扇叶周围的流场示意图；

图1c为现有风扇结构压力分布示意图；

图2为本发明一实施例的风扇结构示意图；

图3为图2中的风扇结构侧视图；

图4为图2中的风扇结构上视图；

图5为第一、第二、第三接合面以及端面相对于底平面的安装角示意图；

图6为图2中的风扇结构上视图；

图7为本发明一实施例的风扇结构压力分布示意图；以及

图8为本发明一实施例的风扇结构与现有风扇结构的静压-流量曲线以及全压效率曲线示意图。

主要元件符号说明

轮毂10、A

扇叶20、B

第一段部21

第一迎风面211

第一出风面212

第二段部22

第二迎风面221

第二出风面222

第三段部23

第三迎风面231

第三出风面232

安装角a

中心轴C

区域D1、D2

底平面P

第一中心线L1

第二中心线L2

第三中心线L3

第一接合面S1

第二接合面S2

第三接合面S3

端面S4

第一安装角θ1

第二安装角θ2

第三安装角θ3

第四安装角θ4

高度H21、H22、H23

宽度W1、W2、W3

具体实施方式

首先请一并参阅图2、图3，本发明一实施例的风扇结构主要包括一圆形的轮毂10以及多个扇叶20，前述扇叶20固定于轮毂10的外侧表面，当风扇结构绕一中心轴C旋转时，可通过扇叶20产生稳定的气流。如图2、图3所示，前述扇叶20由至少两个段部所组成，在本实施例中的扇叶20包括一第一段部21、一第二段部22以及一第三段部23，前述第一段部21连接轮毂10，第二段部22则连接第一段部21，并且由第一段部21朝风扇结构外侧延伸；此外，前述第三段部23连接第二段部22，并且由第二段部22朝风扇结构外侧延伸。由图3中可以看出，本实施例的风扇结构大致平行于一底平面P，前述底平面P垂直于中心轴C，第一、第二、第三段部21、22、23在中心轴C的方向上分别具有高度H21、H22、H23，其中H21≥H22≥H23。

接着请一并参阅图4、图5，前述每一个扇叶20的第一段部21与轮毂10之间形成有一第一接合面S1，第一与第二段部21、22之间形成有一第二接合面S2，第二与第三段部22、23之间则形成有一第三接合面S3，此外在第三段部23的外侧边缘具有一端面S4。由图4中可以看出，本实施例的第一、第二和第三接合面S1、S2、S3以及端面S4以同心圆方式排列，也就是说第一、第二和第三接合面S1、S2、S3以及端面S4的曲率中心皆位于中心轴C上。需特别说明的是，前述第一、第二和第三接合面S1、S2、S3与底平面P之间分别形成有一第一、第二、第三安装角θ1、θ2、θ3(请参见图5)，而位在第三段部23外侧边缘的端面S4与底平面P之间则形成有一第四安装角θ4，其中θ1＞θ2＞θ3＞θ4，且θ1-θ4＜20°。

请继续参阅图4，前述第一、第二和第三段部21、22、23在风扇结构的径向方向上分别具有宽度W1、W2、W3，其中W1＝W2＝W3，然而，前述各宽度比例也可视不同的设计需求而调整。应了解的是，在第一、第二和第三段部21、22、23中央可分别定义出第一、第二和第三中心线L1、L2、L3，前述第一中心线L1与第一及第二接合面S1、S2等距离，第二中心线L2与第二及第三接合面S2、S3等距离，第三中心线L3则是与第三接合面以及端面S4等距离，其中第二中心线L2的长度大于第一中心线L1以及第三中心线L3的长度。然而，前述各中心线的长度大小也可视不同的设计需求而调整。

再请参阅图6，由图中可以看出在扇叶20的第一段部21上形成有弧状的第一迎风面211以及第一出风面212，前述第一迎风面211连接第一及第二接合面S1、S2并且朝第一段部21的内侧方向凹陷，第一出风面212则是连接第一及第二接合面S1、S2并且朝第一段部21的外侧方向凸出。

同理，在扇叶20的第二段部22上形成有弧状的第二迎风面221以及第二出风面222，其中第二迎风面221连接该第二及第三接合面S2、S3并且朝第二段部22的内侧方向凹陷，第二出风面222则是连接第二及第三接合面S2、S3并且朝第二段部22的外侧方向凸出。此外，在扇叶20的第三段部23上形成有弧状的第三迎风面231以及第三出风面232，其中第三迎风面231连接第三接合面S3和端面S4，并且朝第三段部23的内侧方向凹陷，第三出风面232则是连接第三接合面S3和端面S4，并且朝第三段部23的外侧方向凸出。

另外，由图1c可看出传统翼形的压力分布最大压差会发生扇叶外侧的部分，翼面上流体较易产生涡流及分离现象，气体动能及压差较难提升，而比较图7与图1c后可明显看出，在本发明的风扇结构中，压差较大的区域分布较广(如图7中的区域D2所示)，因此扇叶上的流体不易产生涡流或分离现象，进而可有效提升气体动能、压差以及效率。接着，请参阅图8，在比较本发明与现有风扇结构的静压-流量曲线(P-Q curve)以及全压效率后可以发现，本发明的静压-流量曲线(P-Q curve)以及全压效率曲线明显地优于传统的风扇结构。

综上所述，本发明提供一种风扇结构，其主要采用多段式的扇叶设计，前述每个扇叶可由两个或两个以上的段部所组成，且各段部和底平面之间所形成的安装角具有向外递减的特性。另一方面，本发明通过在各段部的迎风面和出风面上分别形成有凹陷以及凸出的弧状结构，兼具有集中气流、增加流速以及降低噪音等优点，进而可大幅提升风扇结构的效率以达到省电节能的目的。

虽然结合前述的实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可做些许的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (17)

1.一种风扇结构，其包括：

轮毂；

多个扇叶，环设于该轮毂的***，其中每一该扇叶包括：

第一段部，连接该轮毂，其中该第一段部与该轮毂之间形成一第一接合面，且该第一接合面与该风扇结构的一底平面之间具有一第一安装角；

第二段部，连接该第一段部，并且由该第一段部朝该风扇结构外侧延伸，其中该第一、第二段部之间形成一第二接合面，且该第二接合面与该底平面之间具有一第二安装角，其中该第二安装角小于该第一安装角。

2.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第一段部具有一弧状的第一迎风面，连接该第一及第二接合面并且朝该第一段部内侧凹陷，该第二段部具有一弧状的第二迎风面，连接该第二及第三接合面并且朝该第二段部内侧凹陷。

3.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第一段部具有一弧状的第一出风面，连接该第一及第二接合面并且朝该第一段部外侧凸出，该第二段部具有一弧状的第二出风面，连接该第二及第三接合面并且朝该第二段部外侧凸出。

4.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第一段部具有第一中心线，该第一中心线与该第一及第二接合面等距离，该第二段部具有第二中心线，该第二中心线与该第二及第三接合面等距离，其中该第二中心线的长度大于该第一中心线的长度。

5.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第一段部沿该风扇结构径向方向上的宽度大致等于该第二段部沿该风扇结构径向方向上的宽度。

6.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第二段部沿该中心轴方向上的高度小于或等于该第一段部沿该中心轴方向上的高度。

7.如权利要求1所述的风扇结构，其中该第一及第二接合面的曲率中心皆位于该风扇结构的一中心轴上。

8.如权利要求1所述的风扇结构，其中该扇叶还包括第三段部，连接该第二段部并且由该第二段部朝该风扇结构外侧延伸，该第二及第三段部之间形成一第三接合面，且该第三接合面与该底平面之间具有一第三安装角，其中该第三安装角小于该第二安装角。

9.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三段部具有一弧状的第三迎风面，连接该第二及第三接合面并且朝该第三段部内侧凹陷。

10.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三段部具有一弧状的第三出风面，连接该第二及第三接合面并且朝该第三段部外侧凸出。

11.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三段部具有一端面，位于该扇叶外侧边缘，且该端面与该底平面之间具有一第四安装角，其中该第四安装角小于该第三安装角。

12.如权利要求11所述的风扇结构，其中该端面的曲率中心位于该风扇结构的一中心轴上。

13.如权利要求11所述的风扇结构，其中该第一及第四安装角之间的角度差小于20°。

14.如权利要求11所述的风扇结构，其中该第二段部具有第二中心线，该第二中心线与该第二及第三接合面等距离，且该第三段部具有第三中心线，该第三中心线与该第三接合面和该端面等距离，其中该第二中心线的长度大于该第三中心线的长度。

15.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三段部沿该风扇结构径向方向上的宽度大致等于该第一及第二段部沿该风扇结构径向方向上的宽度。

16.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三段部沿该中心轴方向的高度小于或等于该第二段部沿该中心轴方向的高度。

17.如权利要求8所述的风扇结构，其中该第三接合面的曲率中心位于该中心轴上。

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