DE10358917B4

DE10358917B4 - Wärmeableitungsvorrichtung und Gehäuse davon

Info

Publication number: DE10358917B4
Application number: DE10358917A
Authority: DE
Inventors: Shun-Chen Chang; Kuo-Cheng Lin; Wen-Shi Huang
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2012-07-26
Anticipated expiration: 2023-12-17
Also published as: JP2004360676A; TWI281846B; DE10358917A1; US20040251000A1; US7052236B2; TW200427394A

Abstract

Gehäuse für eine Wärmeableitungsvorrichtung, enthaltend: einen Außenrahmen (21); eine Basis (22); einen Luftleitteil (231), der an wenigstens einer Seite des Außenrahmens (21) gebildet ist; und eine Vielzahl von Statorblättern (24), die in dem Außenrahmen (21) zwischen der Basis (22) und dem Luftleitteil (231) zum Leiten eines Luftstroms angeordnet sind; wobei der Außenrahmen (21), der Luftleitteil (231) und die Statorblätter (24) integral gebildet sind, wobei die Tiefe (h1) des Luftleitteils (231) größer ist als die Hälfte der Höhe (h2) des Statorblatts (24) und die Höhe (h2) des Statorblatts (24) größer ist als ein Fünftel der Dicke (H) des Außenrahmens (21), so dass eine Geschwindigkeit des Luftstroms in Tangentialrichtung (Vt) im Wesentlichen auf null reduziert ist, nachdem der Luftstrom durch die Statorblätter (24) geleitet ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Wärmeableitungsvorrichtung und ein Gehäuse davon, und die Erfindung betrifft insbesondere ein Axialgebläse und ein Gehäuse davon.
Beschreibung vom Stand der Technik
In einem normalen elektronischen Produkt, wie beispielsweise einem Computer, erzeugen elektronische Vorrichtungen darin viel Wärme während des Betriebs. Wenn die elektronischen Vorrichtungen kontinuierlich bei einer hohen Temperatur betrieben werden, werden sie leicht beschädigt. Um eine Beschädigung zu verhindern, wird deshalb normalerweise ein Wärmeableitungsgebläse in dem elektronischen Produkt angeordnet, um Wärme darin zu der Umgebung abzuleiten.
Das herkömmliche Wärmeableitungsgebläse für den Computer umfasst hauptsächlich ein Gehäuse 11 und einen Impeller bzw. ein Laufrad 12 mit einer Vielzahl von Blättern. Wie in 1A und 1B gezeigt, umfasst das Gehäuse 11 eine Vielzahl von stabförmigen Stegen 13, um eine Basis davon zu tragen. Wenn das Gebläse in Betrieb ist, wird der Luftdruck, der durch einen Luftstrom erzeugt wird, der durch die Blätter durchläuft, von P0 an einer Einlassseite A zu P1 an einer Auslassseite B geändert. Dass heißt, die Druckdifferenz ist ΔP (P1 – P0). Wenn die Druckdifferenz ansteigt, steigt der Luftwiderstand ebenfalls an, wobei Wärmeableitung vermindert wird. Nach dem Untersuchen der Beziehung zwischen der Form des Stegs und dem Luftdruck in dem Gebläse, hat der Erfinder entdeckt, dass die Stege Luftwiderstand erzeugen.
Insbesondere, wenn das Gebläse rotiert, wird Arbeit an der Luft verrichtet, um den Luftstrom zu erzeugen. Nach dem Strömen durch die Stege wird der Luftstrom jedoch turbulent und bildet einen Wirbel. Der Luftdruck wird folglich reduziert, und die Wärmeableitung wird ebenfalls reduziert.
Aus der US 2003/0026691 A1 ist zum Beispiel ein Wärmeableitsystem mit einem funktional unterstützenden Gebläseschutz bekannt. Der Gebläseschutz setzt sich aus einem Rahmen und einem Satz von Schutzblättern zusammen, die in dem Rahmen angeordnet sind und mit dessen Innenseite verbunden sind. Der Gebläseschutz ist vorgesehen, um einen Luftstrom aus einem Kühlbebläse aufzuladen. Hierzu kann der Gebläseschutz stromaufwärts oder stromabwärts von den Rotorblättern des Kühlgebläses angeordnet werden, die wahlweise in Reihe oder parallel geschaltet angeordnet werden können.
Wenn der Gebläseschutz der US 2003/0026691 A1 an der Lufteinlassseite eines Kühlgebläses angeordnet wird, dessen Rotorblätter sich drehen, führen die Schutzblätter die Luft den Rotorblättern unter einem Winkel zu. Somit besitzt die von den Schutzblättern abgehende Luft eine Axial- und eine Tangentialgeschwindigkeit und der auf die Rotorblätter auftreffende Luftstrom besitzt eine Tangentialgeschwindigkeit.
Wenn der Gebläseschutz der US 2003/0026691 A1 stromabwärts des Kühlgebläses angeordnet ist, das heißt auf der Luftausstoßseite, drehen sich die Rotorblätter mit einer Tangentialgeschwindigkeit, so dass auch der bei den Schutzblätter ankommende Luftstrom eine Axial- und eine Tangentialgeschwindigkeit. Da die Masse sich nicht ändert, änder sich die Axialgeschwindigkeit des Luftstroms nicht bei Durchgang durch den Gebläseschutz. Die Tangentialgeschwindigkeit jedoch sinkt von einem vergleichsweise hohen Wert, entsprechend der Geschwindigkeit des Rotorblatts, auf einen vergleichsweise niederen Wert. Nach dem Bernoulli-Gesetz steigt der Druck mit der Abnahme der Geschwindigkeit. Die Tangentialgeschwindigkeit des Luftstroms durch die Führungsblätter wird dann zu einem statischen Druck.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Wärmeableitungsgebläse mit einer verbesserten Wärmeableitung bereitzustellen, indem der statische Druck durch Reduzierung sowohl der Axial- als auch der Radialgeschwindigkeit des Luftstroms geseigert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf dies stellt die Erfindung ein Wärmeableitungsgebläse und ein Gehäuse davon bereit. Das Gehäuse mit einer Vielzahl von Statorblättern für eine Wärmeableitungsvorrichtung umfasst einen Außenrahmen, eine Basis und einen Luftleitteil, der an wenigstens einer Seite des Außenrahmens gebildet ist. Die Statorblättern sind in dem Außenrahmen zwischen der Basis und dem Luftleitteil zum Leiten eines Luftstroms angeordnet. Der Außenrahmen, der Luftleitteil und die Statorblätter integral gebildet sind. Die Tiefe des Luftleitteils ist größer als die Hälfte der Höhe eines Statorblatts und die Höhe des Statorblatts ist größer als ein Fünftel der Dicke des Außenrahmens. Hierdurch wird erreicht, dass die Axialgeschwindigkeit und die Radialgeschwindigkeit des Luftstroms reduziert werden, nachdem der Luftstrom durch die Statorblätter geleitet ist. Als eine Folge erhöht sich der statische Druck des Gebläses bedeutend.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Wärmeableitungsvorrichtung und ein Gehäuse davon mit Geräuscharmut, hohem Luftstrom und hohem Luftdruck bereitzustellen, um eine hervorragende Wärmeableitungseffizienz zu erreichen.
Dementsprechend stellt die Erfindung eine Wärmeableitungsvorrichtung bereit. Die Wärmeableitungsvorrichtung umfasst ein Laufrad und das vorstehend beschriebene Gehäuse. Das Laufrad umfasst eine Nabe und eine Vielzahl von Rotorblättern, die um die Nabe angeordnet sind. Das Gehäuse nimmt das Laufrad auf. Die Statorblätter des Gehäuses leiten den Luftstrom durch die Blätter und erhöhen den statischen Druck des aus der Wärmeableitungsvorrichtung ausgeströmten Luftstroms.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Radius der Nabe von einem Ende zu dem anderen graduell reduziert.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Gehäuse eine Einlassseite und eine Auslassseite, und der Luftleitteil ist an der Einlassseite oder der Auslassseite untergebracht.
Der Außenrahmen kann quadratisch, rechteckig oder kreisförmig sein und kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist die Basis die mit dem Außenrahmen durch die Statorblätter oder Stege verbunden. Ein Ende jedes der Statorblätter ist mit der Basis verbunden, und das andere Ende jedes der Statorblätter erstreckt sich in Richtung zu dem Luftleitteil. Alternativ ist ein Ende jedes der Statorblätter mit dem Luftleitteil verbunden, und das andere Ende jedes der Statorblätter erstreckt sich in Richtung zu der Basis. Alternativ sind die Statorblätter radial angeordnet und zwischen der Basis und einer Innenoberfläche des Außenrahmens verbunden. Zudem sind der Außenrahmen, der Luftleitteil und die Statorblätter durch Spritzgießen gebildet.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der Außenrahmen eine Einlassseite und eine Auslassseite, und der Luftleitteil ist an der Einlassseite bzw. der Auslassseite gebildet. Der an der Einlassseite untergebrachte Luftleitteil und der an der Auslassseite untergebrachte Luftleitteil sind spiegelsymmetrisch positioniert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und Beispiele unter Bezugnahmen besser verstanden werden, die auf die begleitenden Zeichnungen gemacht werden, wobei:
1A eine untere Ansicht eines herkömmlichen Wärmeableitungsgebläses ist;
1B ein Querschnitt des Wärmeableitungsgebläses in 1A ist;
2A eine perspektivische Ansicht eines Wärmeableitungsgebläses ist, wie in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung offenbart;
2B ein Querschnitt des Wärmeableitungsgebläses in 2A ist;
3A eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses in 2A ist;
3B bzw. 3C eine Draufsicht bzw. eine untere Ansicht des Gehäuses in 3A ist;
4 eine schematische Ansicht ist, die eine Anordnung von Rotorblättern und Statorblättern in dem Wärmeableitungsgebläse zeigt; und
5 eine perspektivische Ansicht einer abweichenden Ausführungsform des Gehäuses ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird auf 2A und 2B Bezug genommen, es wird ein Wärmeableitungsgebläse, wie in einer ersten Ausführungsform der Erfindung offenbart, gezeigt. Das Wärmeableitungsgebläse umfasst ein Laufrad und ein Gehäuse. Das Laufrad umfasst eine Nabe 25 und eine Vielzahl von Rotorblättern 26, die um die Nabe 25 angeordnet sind. Es wird auf 3A–3C Bezug genommen, das Gehäuse nimmt das Laufrad auf und umfasst einen Außenrahmen 21, eine Basis 22, einen Luftleitteil (oder als ein Steigungswinkel bezeichnet) 231 und eine Vielzahl von Statorblättern 24. Die Statorblätter 24 sind zwischen der Basis 22 und dem Luftleitteil 231 in dem Außenrahmen 21 verbunden. Dass heißt, die Statorblätter 24 sind radial angeordnet und zwischen der Basis 22 und einer Innenoberfläche des Außenrahmens 21 verbunden. Die Statorblätter 24 können den Luftstrom durch die Blätter leiten und erhöhen den statischen Druck des aus dem Wärmeableitungsgebläse ausgeströmten Luftstroms beträchtlich. Zudem kann ein Ende jedes der Statorblätter 24 mit der Basis verbunden sein, und das andere Ende jedes der Statorblätter 24 kann sich in Richtung zu dem Luftleitteil 231 erstrecken. Alternativ kann ein Ende jedes der Statorblätter 24 mit dem Luftleitteil 231 verbunden sein, und das andere Ende jedes der Statorblätter 24 kann sich in Richtung zu der Basis 22 erstrecken oder umgekehrt. Es sollte klar sein, dass die Basis 22 mit dem Außenrahmen 21 durch herkömmliche Stege verbunden sein kann.
Wie in 2B gezeigt, umfasst das Gehäuse den Luftleitteil 232 an seiner Einlassseite bzw. einen Luftleitteil 231 an seiner Auslassseite. Alternativ umfasst der Außenrahmen 21 den Luftleitteil 232 an seiner Einlassseite und einen Luftleitteil 231 an seiner Auslassseite, wobei die Luftleitteile 231, 232 spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Zudem ist der Radius der Nabe 25 von einem Ende zu dem anderen Ende in die Richtung graduell reduziert, die durch den Pfeil D angezeigt wird, um eine geneigte Oberfläche 251 zum gleichmäßigen bzw. geräuschlosen Leiten des Luftstroms zu bilden. Es sollte klar sein, dass der Pfeil D von der Auslassseite zu der Einlassseite zeigt.
Unter Bezugnahme auf 4 wird ein Auslegungstheorem der Erfindung beschrieben. Es sollte klar sein, dass Va die Geschwindigkeit in eine Axialrichtung darstellt, Vt die Geschwindigkeit in eine Tangentialrichtung darstellt, P0 einen Druck des Luftstroms vor dem Durchlaufen durch die Rotorblätter 26 des Laufrads darstellt, P1 einen Druck des Luftstroms nach dem Durchlaufen durch die Rotorblätter 26 des Laufrads darstellt, und P2 einen Druck des Luftstroms nach dem Durchlaufen durch die Statorblätter 24 darstellt. Gemäß Bernoullischer Gleichung [P2 + 0,5 × ρ × Va² = P1 + 0,5 × ρ × (Va² + Vt²)] ist die Druckdifferenz ΔP = P2 – P1 = 0,5 × ρ × Vt². Mittels der Auslegung der Statorblätter ist Vt im Wesentlichen gleich Null. Zudem, wie in 2B gezeigt ist, kann der statische Druck mittels der Beziehung zwischen der Fläche A₁ und A₂, die in den Figuren gezeigt sind, gemäß der folgenden Gleichung verbessert werden. ΔP = 0,5 × ρ × [(Q/A₁)² – (Q/A₂)²]
Es sollte klar sein, dass ρ die Dichte der Luft darstellt, und Q die Menge der Luft darstellt.
Wie vorstehend bemerkt, werden Statorblätter 24 in dem Gehäuse der Erfindung bereitgestellt, und die Fläche des Gehäuses wird geändert, um die Axialgeschwindigkeit und die Radialgeschwindigkeit gleichzeitig zu reduzieren. Der statische Druck des Gebläses kann folglich bedeutend erhöht werden. Es sollte klar sein, dass die Höhe des Statorblatts 24 und die Tiefe des Luftleitteils 231 zum Erreichen des vorstehend beschriebenen Ziels einigen Einschränkungen unterliegen können. Die Tiefe h1 des Luftleitteils 231 ist vorzugsweise wenigstens größer als die Hälfte der Höhe h2 des Statorblatts 24. Alternativ ist die Höhe h2 des Statorblatts 24 wenigstens größer als ein Fünftel der Dicke H des Außenrahmens 21, wie in 2B gezeigt. Zudem kann der turbulente Strom durch die abweichende Beziehung zwischen der Fläche A0 und der Fläche A1 verhindert werden.
Der Außenrahmen 21, die Basis 22, der Luftleitteil 231 und die Statorblätter 24 können durch Spritzgießen integral gebildet werden. Der Außenrahmen 21 kann quadratisch, rechteckig oder eine andere Form sein. Zum Beispiel kann der Außenrahmen 21 kreisförmig sein, wie in 5 gezeigt. Der Luftleitteil 231 kann nach außen in eine radiale Richtung ausgedehnt sein. Der Außenrahmen 21 kann aus Kunststoff, Metall (wie beispielsweise Aluminium) oder ein anderes Material mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein.
Wie vorstehend erwähnt werden die Statorblätter in der Wärmeableitungsvorrichtung der Erfindung und dessen Gehäuse in dem Gehäuse der Erfindung bereitgestellt, und die Fläche des Gehäuses wird geändert, sodass die Axialgeschwindigkeit und die Radialgeschwindigkeit reduziert werden, und der statische Druck des Gebläses kann bedeutend erhöht werden. Als eine Folge, stellt die Wärmeableitungsvorrichtung Geräuscharmut, einen hohen Luftstrom und einen hohen Luftdruck bereit. Zudem kann eine bessere Wärmeableitung erreicht werden.
Während die Erfindung beispielhaft und in Bezug auf die bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform eingeschränkt ist. Es ist im Gegenteil beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und ähnliche Anordnungen (wie sie dem Fachmann klar sein werden) abzudecken. Dem Schutzumfang der anhängenden Ansprüche sollte deshalb die breiteste Interpretation zugestanden werden, um alle derartigen Modifikationen und ähnliche Anordnungen zu umfassen.

Claims

Gehäuse für eine Wärmeableitungsvorrichtung, enthaltend: einen Außenrahmen (21); eine Basis (22); einen Luftleitteil (231), der an wenigstens einer Seite des Außenrahmens (21) gebildet ist; und eine Vielzahl von Statorblättern (24), die in dem Außenrahmen (21) zwischen der Basis (22) und dem Luftleitteil (231) zum Leiten eines Luftstroms angeordnet sind; wobei der Außenrahmen (21), der Luftleitteil (231) und die Statorblätter (24) integral gebildet sind, wobei die Tiefe (h1) des Luftleitteils (231) größer ist als die Hälfte der Höhe (h2) des Statorblatts (24) und die Höhe (h2) des Statorblatts (24) größer ist als ein Fünftel der Dicke (H) des Außenrahmens (21), so dass eine Geschwindigkeit des Luftstroms in Tangentialrichtung (Vt) im Wesentlichen auf null reduziert ist, nachdem der Luftstrom durch die Statorblätter (24) geleitet ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Einlassseite umfasst, und der Luftleitteil (231) an der Einlassseite untergebracht ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse eine Auslassseite umfasst, und der Luftleitteil (232) an der Auslassseite untergebracht ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei der Außenrahmen (21) quadratisch, rechteckig oder kreisförmig ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei der Außenrahmen (21) aus Metall, Kunststoff oder einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei die Basis (22) mit dem Außenrahmen (21) durch die Statorblätter (24) oder Stege verbunden ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 6, wobei ein Ende jedes der Statorblätter (24) mit der Basis (22) verbunden ist, und sich das andere Ende jedes der Statorblätter (24) in Richtung zu dem Luftleitteil (231) erstreckt bzw. verlängert ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 6, wobei ein Ende jedes der Statorblätter (24) mit dem Luftleitteil (231) verbunden ist, und sich das andere Ende jedes der Statorblätter (24) in Richtung zu der Basis (22) erstreckt bzw. verlängert ist.
Gehäuse gemäß Anspruch 6, wobei die Statorblätter (24) radial angeordnet sind und zwischen der Basis (22) und der Innenoberfläche des Außenrahmens (21) verbunden sind.
Gehäuse gemäß Anspruch 6, wobei der Außenrahmen (21), die Basis (22), der Luftleitteil (231) und die Statorblätter (24) durch Spritzgießen gebildet sind.
Gehäuse gemäß Anspruch 1, wobei der Außenrahmen (21) eine Einlassseite und eine Auslassseite umfasst, und die Luftleitteile (231, 232) an der Einlassseite oder der Auslassseite des Außenrahmens (21) gebildet sind.
Gehäuse gemäß Anspruch 11, wobei der an der Einlassseite untergebrachte Luftleitteil (231) und der an der Auslassseite untergebrachte Luftleitteil (232) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Wärmeableitungsvorrichtung, enthaltend: ein Laufrad (12), das eine Nabe (25) und eine Vielzahl von Rotorblättern (26) umfasst, die um die Nabe (25) angeordnet sind; und ein Gehäuse für die Wärmeableitungsvorrichtung zum Aufnehmen des Laufrads (12) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
Wärmeableitungsvorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei der Radius der Nabe von dem Auslassseitenende zum Einlassseitenende graduell reduziert ist, um eine geneigte Oberfläche zu bilden.