CN110630538A - 风扇 - Google Patents

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杨朝富
陈建宏
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Abstract

本发明公开一种风扇，包括扇框、叶轮以及马达。叶轮包括轮毂、多个扇叶及多个导流片。轮毂的截面积自轮毂的顶部往轮毂的底部方向渐增而呈锥状，轮毂具有至少一通风开口；多个扇叶环设于轮毂的外周缘；多个导流片环设于轮毂的内周缘。马达设置于扇框内，连接并驱动叶轮转动。马达包括定子结构及转子结构。转子结构包括转轴、导磁壳及磁性组件，转轴的一端连接于导磁壳，磁性组件环设于导磁壳的内周缘并与定子结构对应设置；导磁壳的顶面具有至少一开口。

Description

风扇
技术领域
本发明关于一种风扇，特别关于一种可提高风扇内部散热效率的斜流风扇。
背景技术
随着电子装置的效能不断提高，现行的电子装置于运作时会产生大量的废热，若无法实时将热量带离电子设备，会使得电子设备温度升高，造成内部组件损坏，降低电子装置的功效及使用寿命。而风扇是被广泛运用于电子装置的散热装置，目前本领域的技术人员已开发出一种风扇，其扇叶及轮毂分别具有两个以上不等直径(又被称为斜流风扇)。然而，现有的斜流风扇虽然便于应用于电子装置的散热，但是因其几何外形的原因，马达的选择上也受到材料高度的限制，若碰到高功率的散热应用时，选用了硅钢片的材质，更容易产生废热，累积在风扇内部，容易造成风扇内部过热，导致电路板烧毁或大幅降低风扇的运作效率，进而影响风扇的散热效率及使用寿命。
因此，如何提供一种能提高自体散热效率的斜流风扇，以避免风扇内部过热，进而延长风扇使用寿命并维持风扇的运作效率，将会对此领域的技术带来相当大的突破。
发明内容
本发明的目的为提供一种风扇。相较于现有技术，本发明的风扇能提高自体散热效率，进而延长风扇使用寿命并维持风扇的运作效率。
因此本发明提供一种风扇，包括扇框、叶轮以及马达。叶轮包括轮毂、多个扇叶及多个导流片。轮毂的截面积自轮毂的顶部往轮毂的底部方向渐增而呈锥状，轮毂具有至少一通风开口；多个扇叶环设于轮毂的外周缘；多个导流片环设于轮毂的内周缘。马达设置于扇框内，连接并驱动叶轮转动。马达包括定子结构及转子结构。转子结构包括转轴、导磁壳及磁性组件，转轴的一端连接于导磁壳，磁性组件环设于导磁壳的内周缘并与定子结构对应设置，导磁壳的顶面具有至少一开口。
在一实施例中，至少一通风开口设置于轮毂的顶部。
在一实施例中，至少一通风开口设置于上述扇叶与轮毂的外周缘所接触的前缘与轮毂的顶部之间。
在一实施例中，至少一通风开口的尺寸大于或等于3毫米，或者整体通风开口的等效形状面积大于或等于7平方毫米。
在一实施例中，扇框包括一底座，底座的顶部与轮毂的底部的距离大于或等于1.0毫米。
在一实施例中，各导流片沿着轮毂的内周缘往轮毂的轴心的方向延伸设置。
在一实施例中，各导流片的高度与轮毂的顶部至轮毂的底部的高度的比例在0.3至1.2之间。
在一实施例中，各导流片的长度与导磁壳的直径的比例在0.1至0.9之间。
在一实施例中，各导流片的长度大于或等于10毫米且距离轮毂的轴心大于或等于4毫米。
在一实施例中，各导流片的厚度大于或等于1.0毫米。
在一实施例中，各导流片具有肋形或翼形的结构。
在一实施例中，各导流片以等角度间隔设置。
在一实施例中，各导流片以不等角度间隔设置。
在一实施例中，该导流片彼此的长度、厚度、高度或形状是相同的。
在一实施例中，该导流片彼此的长度、厚度、高度或形状中至少一个是不相同的。
在一实施例中，扇框在风扇的一入风侧的内周缘形成有一导流曲面。
综上所述，本发明风扇的功效在于：通过设置于轮毂的至少一通风开口、环设于轮毂的内周缘的多个导流片、以及导磁壳的顶面设置的至少一开口，来提高风扇内部自体散热的效率。相较于现有的风扇，本发明的风扇能提高自体散热效率，进而延长风扇的使用寿命并维持风扇的运作效率。
附图说明
图1为本发明风扇的一较佳实施例的立体示意图。
图2为图1所示的风扇的立体剖面图。
图3为图2所示的风扇的平面示意图。
图4为图2所示的风扇的叶轮的示意图。
图5A为本发明风扇的叶轮的一较佳实施例的示意图。
图5B为本发明风扇的叶轮的一较佳实施例的另一示意图。
图5C为本发明风扇的叶轮的一较佳实施例的另一示意图。
图5D为本发明风扇的叶轮的一较佳实施例的另一示意图。
图6为本发明不同实施例的风扇的温度分布图。
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本发明风扇的较佳实施例，其中相同的组件将以相同的附图标记加以说明。
本发明的风扇能提高自体散热效率，进而延长风扇使用寿命并维持风扇的运作效率。以下将以实施例来说明本发明风扇的结构及特征。
请参照图1至图4，其为本发明风扇1的较佳实施例的示意图。风扇1包括一扇框11、一叶轮12、及马达13，其中扇框11在风扇1的入风侧F之内周缘形成有一导流曲面11a，从而用以增加入风面积并导引气流。本发明的风扇1虽以斜流风扇为例，但并非对本发明进行限制。
请参照图2至图4，叶轮12包括轮毂121、多个扇叶122、以及多个导流片123。轮毂121的截面积自轮毂121的顶部1211往轮毂121的底部1212方向渐增而呈锥状，轮毂121具有至少一通风开口1213，通风开口1213为贯通口，以供气流经过；多个扇叶122环设于轮毂121的外周缘；多个导流片123环设于轮毂121的内周缘。特别地，如图2至图4所示，其虽显示轮毂121具有一凸出其底部1212的延伸部1214，然而，轮毂121的延伸部1214也可对齐轮毂121的底部1212(图未示)，本发明并无限制。
请参照图2及图3，马达13设置于扇框11内，连接并驱动叶轮12转动。马达13包括定子结构131及转子结构132。转子结构132包括转轴1321、导磁壳1322及磁性组件1323，转轴1321的一端连接于导磁壳1322，磁性组件1323环设于导磁壳1322的内周缘并与定子结构131对应设置；导磁壳1322的顶面具有至少一开口13221，开口13221为贯通口，以供气流经过。特别地，转轴1321可透过其端部或接近端部的区域(也就是其端部凸出导磁壳1322，图未示)连接于导磁壳1322，本发明并无限制。另外，开口13221的数量及形状可依照使用者的实际需求来调整，本发明并无限制。这样以来，马达13驱动叶轮12转动时，会在运转过程中产生废热，累积于马达13内部，可通过导磁壳1322的顶面设置的开口13221将气流带入马达13内，加强废热的散逸，从而达到提高自体散热效率的功效。特别地，马达的定子结构131可由硅钢片、线圈或其他材质所组成，本发明并无限制。另外，图2及图3虽显示导磁壳1322的底部凸出轮毂121的底部1212，然而，导磁壳1322的底部也可对齐轮毂121的底部1212设置(图未示)，本发明并无限制。
请参照图2及图3，风扇1还可包括电路板14，与定子结构131电性连接，用以驱动定子131。
在本实施例中，是以轮毂121包括一个通风开口1213为例，且通风开口1213设置于轮毂121的顶部1211，使得通风开口1213面向风扇1的入风侧F。通过通风开口1213为贯通口的结构设计，使得气流可通过通风开口1213进入轮毂121内部，同时通过导流片123的结构设计以增加轮毂121内部的气流流动，进而提高自体散热效率。特别地，通风开口1213的数量及形状可依照使用者的实际需求来调整，本发明并无限制。
在另一实施例中，至少一通风开口1213设置于上述扇叶122与轮毂121的外周缘所接触的前缘121a与轮毂121的顶部1211之间。举例来说，请参照图4，通风开口1213可设置于直线b内的任意位置，其是介于扇叶122与轮毂121的外周缘所接触的前缘121a与轮毂121的顶部1211之间。这样以来，设置于扇叶122的前缘121a之前的位置有利于气流进入轮毂121，避免将通风开口1213设置于其他位置时，气流接触到扇叶122之后会沿扇叶122方向被导引至出风口，而无法进入轮毂121中的情形发生。
请再参照图2及图3，在本实施例中，扇框11可包括一底座111，底座111的顶部1111与轮毂121的底部1212的距离d(如图3所示的直线d)大于或等于1.0毫米。这样以来，距离d可避免叶轮12在运转时，与底座111发生碰撞而产生噪音。另外，距离d也可增进叶轮12内部的气流与叶轮12外部的气流交换，同时将马达13产生的废热散逸至外部，以进一步提高风扇1的自体散热效率。如图2及图3所示，转轴1321的另一端可连接于底座111。
请参照图4及图5A至5D，其为本发明叶轮12的较佳实施例的示意图。叶轮12的通风开口1213的尺寸r1大于或等于3毫米，或者整体通风开口1213的等效形状面积(即全部通风开口1213的面积总和)大于或等于7平方毫米。通风开口1213为贯通口，以供气流经过。如图4及图5A至5D所示，其以叶轮12具有一个通风开口1213为例，且通风开口1213为一圆孔设置于轮毂121的顶部1211，尺寸r1大于或等于3毫米(也就是说圆孔的直径r1大于或等于3毫米)，或者整体通风开口1213的等效形状面积大于或等于7平方毫米(也就是说全部圆孔的面积总和大于或等于7平方毫米)。特别地，通风开口1213的数量及形状可依照使用者的实际需求来调整，通风开口1213也可设置于扇叶122与轮毂121的外周缘所接触的前缘121a以及轮毂121的顶部1211之间(如图4所示)，本发明并无限制。举例来说，若通风开口1213为一长方形开孔，尺寸r1大于或等于3毫米(也就是说通风开口1213的长度r1大于或等于3毫米)，或者整体通风开口1213的等效形状面积大于或等于7平方毫米(也就是说全部通风开口1213的面积总和大于或等于7平方毫米)；若通风开口1213为不规则形，尺寸r1大于或等于3毫米(也就是说通风开口1213的平均长度r1大于或等于3毫米)，或者整体通风开口1213的等效形状面积大于或等于7平方毫米(也就是说全部通风开口1213的面积总和大于或等于7平方毫米)。
请参照图4，导流片123的高度h与轮毂121的顶部1211至底部1212的高度H的比例在0.3至1.2之间。特别地，图4虽显示导流片123沿着轮毂121的顶部1211至底部1212的方向D1延伸设置，然而，导流片123的延伸方向可依照使用者的实际需求来调整(例如可以沿着与轮毂121的顶部1211至底部1212的延伸方向D1有一夹角的水平线延伸设置)，本发明并无限制。
请参照图4及图5A至5D，用以说明导流片123的具体设置。各导流片123是沿着轮毂121的内周缘往轮毂121的轴心c的方向D2延伸设置(也就是垂直于轮毂121的内周缘)。特别地，图4及图5A至5D虽显示导流片123垂直于轮毂121的内周缘设置(也就是说导流片123与轮毂121的内周缘呈90度夹角)，然而，导流片123也可与轮毂121的内周缘呈不同角度的夹角(例如20度、45度、或其他角度)，可依照使用者的实际需求来调整，本发明并无限制。
请参照图5A并配合图3，在本实施例中，各导流片123的长度m与导磁壳1322的直径r2的比例在0.1至0.9之间。
请参照图5A，在本实施例中，各导流片123的长度m大于或等于10毫米且距离轮毂121的轴心c大于或等于4毫米。
请参照图5A，在本实施例中，各导流片123的厚度w大于或等于1.0毫米。
请参照图5A至图5C，各导流片123具有肋形或翼形的结构。特别地，如图5A至图5C所示，导流片123具有肋形结构。然而，导流片123也可以具有翼形的结构(图未示)。
如图5A至5C所示，各导流片123是以等角度间隔设置于轮毂121的内周缘。或者，如图5D所示，各导流片123也可以不等角度间隔设置于轮毂121的内周缘。
如图5A至5D并配合图4所示，上述导流片123彼此的长度m、厚度w、高度h、或形状可相同或不相同。如图5A所示，上述导流片123彼此的长度m、厚度w、高度h(图未示)或形状是相同的。如图5B所示，上述导流片123彼此的长度m与长度m’是不相同的。如图5C所示，上述导流片123彼此的长度m与长度m’、上述导流片123彼此或其本身的厚度w与厚度w’、及形状是不相同的。如图5D所示，上述导流片123彼此的长度m与长度m’、上述导流片123彼此或其本身的厚度w与厚度w’、及形状是不相同的且以不等角度间隔设置。上述导流片123彼此的高度h也可不相同(图未示)。特别地，导流片123以何角度间隔设置、其长度m、厚度w、高度h或形状皆可依照使用者的实际需求来调整，本发明并无限制。这样以来，导流片123用以将气流自通风开口1213导引至导磁壳1322顶面设置的开口13221，用以提高风扇自体的散热效率，从而气流将废热自马达散逸而出。
请参照图6并同时参照图2，图6其为本发明不同实施例的风扇的温度分布图。在本实施例中，以4组92毫米x 95毫米之斜流风扇，于17500RPM且功耗为240W下运作，比较其自体散热效率。第1组风扇(如图6左上所示)及第2组风扇(如图6右上所示)均作为对照组，其中第1组风扇为轮毂121未设置通风开口1213及导流片123的风扇1，其内部温度(请参照图2马达13的位置)为247℃，而第2组风扇则为轮毂121设置有一个尺寸为3毫米通风开口1213但未设置有导流片123的风扇1，其内部温度(请参照图2马达13的位置)为179℃；第3组风扇(如图6左下所示)的轮毂121设置有一个尺寸为3毫米通风开口1213及导流片123的风扇1，其内部温度(请参照图2马达13的位置)为135℃；第4组风扇(如图6右下所示)的轮毂121设置有一个尺寸为5毫米通风开口1213及导流片123的风扇1，其内部温度(请参照图2马达13的位置)为99℃。具体而言，本发明通过轮毂121具有通风开口1213且内周缘设置导流片123等结构设计的风扇1，能够有效地降低风扇1内部的温度，此外，通过增加通风开口1213的尺寸可进一步提升风扇1的自体散热效率。
综上所述，本发明风扇1包括设置于轮毂121的至少一通风开口1213、多个导流片123，以及设置于导磁壳1322顶面的至少一开口13221，通风开口1213及开口13221为贯通口，以供气流经过。透过通风开口1213将气流自风扇1的外部导引至轮毂121内，并通过导磁壳1322顶面的开口13221将气流自轮毂121内导引至马达13，以将马达13产生的废热带离风扇1。此外，通过通风开口1213的尺寸、比例，导流片123的尺寸、比例或形状的不同设置，可提高风扇1自体散热的效率。进一步地，通过扇框11底座111的顶部1111与轮毂121的底部1212的距离d，可进一步将马达内的热气流与外部的气流交换，从而提高风扇1自体的散热效率。
以上所述仅为实施例，而非为对本发明的限制。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，均应包含于后附的权利要求的范围之中。
符号说明
1：风扇
11：扇框
11a：导流曲面
111：底座
1111：顶部
12：叶轮
121：轮毂
121a：前缘
1211：顶部
1212：底部
1213：通风开口
1214：延伸部
122：扇叶
123：导流片
13：马达
131：定子结构
132：转子结构
1321：转轴
1322：导磁壳
13221：开口
1323：磁性组件
14：电路板
b：直线
c：轴心
d：距离
D1：方向
D2：方向
F：入风侧
H：高度
h：高度
m、m’：长度
r1：尺寸
r2：直径
w、w’：厚度。

Claims (16)

1.一种风扇，包括：
一扇框；
一叶轮，包括：
一轮毂，其截面积自该轮毂的顶部往该轮毂的底部方向渐增而呈锥状，该轮毂具有至少一通风开口；
多个扇叶，环设于该轮毂的外周缘；及
多个导流片，环设于该轮毂的内周缘；以及；
一马达，设置于该扇框内，该马达连接并驱动该叶轮转动，该马达包括：
一定子结构；及
一转子结构，包括一转轴、一导磁壳及一磁性组件，该转轴的一端连接于该导磁壳，该磁性组件环设于该导磁壳的内周缘并与该定子结构对应设置，该导磁壳的顶面具有至少一开口。
2.如权利要求1所述的风扇，其中该至少一通风开口设置于该轮毂的顶部。
3.如权利要求1所述的风扇，其中该至少一通风开口设置于所述扇叶与该轮毂的外周缘所接触的前缘与该轮毂的顶部之间。
4.如权利要求1至3中任一项所述的风扇，其中该至少一通风开口的尺寸大于或等于3毫米，或者整体通风开口的等效形状面积大于或等于7平方毫米。
5.如权利要求1所述的风扇，其中该扇框包括一底座，该底座的顶部与该轮毂的底部的距离大于或等于1.0毫米。
6.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片是沿着该轮毂的内周缘往该轮毂的轴心的方向延伸设置。
7.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片的高度与该轮毂的顶部至轮毂的底部的高度的比例在0.3至1.2之间。
8.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片的长度与该导磁壳的直径的比例在0.1至0.9之间。
9.如权利要求8所述的风扇，其中各该导流片的长度大于或等于10毫米且距离该轮毂的轴心大于或等于4毫米。
10.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片的厚度大于或等于1.0毫米。
11.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片具有肋形或翼形的结构。
12.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片以等角度间隔设置。
13.如权利要求1所述的风扇，其中各该导流片以不等角度间隔设置。
14.如权利要求6至13中任一项所述的风扇，其中该所述导流片彼此的长度、厚度、高度或形状是相同的。
15.如权利要求6至13中任一项所述的风扇，其中所述导流片彼此的长度、厚度、高度或形状中至少一个是不相同的。
16.如权利要求1所述的风扇，其中该扇框在该风扇的一入风侧的内周缘形成有一导流曲面。
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