TWI471488B - 離心式風扇 - Google Patents

Description

離心式風扇

本發明是有關於一種離心式風扇。

電子設備於運轉過程中通常會產生熱量，若不將此熱量有效率地排除，輕則電子設備容易發生當機的狀況，嚴重時則可能會燒毀電子設備(例如筆記型電腦)中的電子元件，而造成財產損失或讓使用者受到傷害。一般來說，設計者會在電子設備中設置離心式風扇來解決溫度過高的問題。離心式風扇具有風扇葉片與驅動裝置，藉由氣流可以排除電子設備於運轉中所產生的熱。

近年來，電子晶片因具有較高的效能而會產生較高的溫度，使得離心式風扇中的驅動裝置可能需具有較高的轉速來增強風量。然而，越高轉速的風扇葉片會伴隨較大的噪音，而造成使用者不適。

第1圖繪示泛用型離心式風扇100的俯視圖。如圖所示，泛用型的離心式風扇100包含殼體110、驅動裝置130與葉片120。殼體110具有承載座112與支架114。由於殼體110與承載座112間的支架114未經過設計，因此每個支架114的輪廓線一般為兩平行直線。當驅動裝置130驅動葉片120以方向140轉動時，氣流會由支架114間的鏤空區域116引入而由出風口118流出，此時氣流會衝擊支架114而產生較大的窄頻噪音。

就製造方面而言，為了減少泛用型離心式風扇產生的噪音，製造者可能利用其他的材料來抑制噪音，例如增加外部電子設備的殼體厚度或於離心式風扇附近增加隔音板或吸音棉等材料。如此一來，不僅造成材料的浪費而增加成本，還可能因設置多餘的元件讓電子設備內部的空間變小，影響其他電子元件原本的位置。此外，現今的風扇葉片具有多種型式，若製造者使用相同的外殼來容置不同型式的葉片，即使風扇的大小相同，噪音的大小也會不同，而增加品質管控的困難。

本發明之一技術態樣是在提供一種離心式風扇。

根據本發明一實施方式，一種離心式風扇包含殼體、驅動裝置與葉片。殼體包含圓形承載座與至少二支架。這些支架分別實體連接殼體與圓形承載座，且支架分別具有二輪廓線。驅動裝置設置於圓形承載座上。葉片具有弧形外形，位於殼體內。在使用時，驅動裝置帶動葉片轉動，且支架的輪廓線為葉片與支架的正交曲線軌跡。

本發明之另一技術態樣是在提供一種離心式風扇。

根據本發明另一實施方式，一種離心式風扇包含殼體、驅動裝置與葉片。殼體包含圓形承載座與至少二支架。這些支架分別實體連接殼體與圓形承載座，且支架分別具有二輪廓線。驅動裝置設置於圓形承載座上。葉片具有弧形外形，位於殼體內。在使用時，驅動裝置帶動葉片轉動，且支架的輪廓線與葉片交錯時皆為正交。

在本發明一實施方式中，其中上述葉片為後掠式風扇葉片。

在本發明一實施方式中，其中上述葉片與支架的正交曲線軌跡以極座標表示為V =R ‧e ^iΦ -(R -r )‧e ^{i θ} ，其中dΦ /d θ=[(R -r )/R ]‧cos(θ-Φ )，而θ為葉片曲率中心與圓形承載座圓心的夾角、Φ 為正交曲線軌跡與葉片之交點至葉片曲率中心的夾角、r 為圓形承載座的半徑、R 為葉片的曲率半徑。

在本發明一實施方式中，其中上述支架的輪廓線以極座標表示為V =R ‧e ^iΦ -(R -r )‧e ^{i θ} ，其中dΦ /d θ=[(R -r)/R ]‧cos(θ-Φ )，而θ為葉片曲率中心與圓形承載座圓心的夾角、Φ 為輪廓線與葉片之交點至葉片曲率中心的夾角、r 為圓形承載座的半徑、R 為葉片的曲率半徑。

在本發明一實施方式中，其中上述圓形承載座與支架為一體成型。

在本發明一實施方式中，其中上述驅動裝置為馬達。

在本發明上述實施方式中，由於支架的輪廓線為葉片與支架的正交曲線軌跡或者支架的輪廓線與葉片交錯時皆為正交，因此當驅動裝置帶動葉片轉動時，離心式風扇會由支架的鏤空區域引入氣流，而氣流對這樣的支架會有較低的衝擊，進而減低惱人的噪音。此外，製造者不需為了降低氣流產生的噪音而增加離心式風扇外部的電子設備殼體厚度，也不需於離心式風扇附近增加隔音板或吸音棉等材料，而降低材料的成本。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第2圖繪示根據本發明一實施方式之離心式風扇200的俯視圖，第3圖繪示第2圖之離心式風扇200的局部放大圖。同時參閱第2圖與第3圖，離心式風扇200包含殼體210、驅動裝置230(以虛線表示處)與葉片220。殼體210包含圓形承載座212與二支架214。支架214的兩側分別實體連接殼體210與圓形承載座212。驅動裝置230設置於圓形承載座212上靠近葉片220之一側。葉片220具有弧形外形，位於殼體210內。

此外，支架214未實體連接殼體210與圓形承載座212的兩側分別具有第一輪廓線216與第二輪廓線218。其中，第一輪廓線216與第二輪廓線218分別為葉片220與支架214的正交曲線軌跡。如此一來，支架214的第一輪廓線216或第二輪廓線218與移動中的葉片220交錯時皆為正交。

具體而言，驅動裝置230可以電性連接外部設備(未繪示於圖)而具有電力，當驅動裝置230帶動葉片220轉動時，葉片220會以方向240於殼體210內轉動。此時，氣流可通過支架214間的鏤空區域215而流入殼體210。接著，旋轉的葉片220將氣流加壓傳送後，再將氣流送出出風口211。

相較於泛用型的離心式風扇100(見第1圖)，本實施方式中之離心式風扇200因為支架214的第一輪廓線216與第二輪廓線218分別為葉片220與支架214的正交曲線軌跡，因此當離心式風扇200的葉片220由支架214間的鏤空區域215引入氣流時，氣流對支架214會有較低的衝擊，而減低氣流產生的噪音。

另一方面，對於設置有離心式風扇200的電子設備來說，製造者不需為了降低因氣流衝擊支架214而產生的噪音來增加電子設備的外殼(未繪示於圖)厚度，也不需於離心式風扇200的殼體210外增加隔音板或吸音棉等材料，而降低材料的成本。

在本實施方式中，殼體210之圓形承載座212與二支架214為一體成型，可以由塑膠射出成型的方式來製作。葉片220為後掠式風扇葉片。驅動裝置230為馬達。此外，在其他實施方式中，為了增強葉片220轉動時的穩定性，圓形承載座212可以實體連接更多的支架214，依照設計者需求而定。

應了解到，在以下的敘述中，已經在上述實施方式中提過的元件連接關係與材料，將不再重複贅述，僅就圓形承載座212與支架214相關的技術內容再加以補充，合先敘明。

第4圖繪示根據本發明另一實施方式之離心式風扇200的俯視圖，第5圖繪示第4圖之離心式風扇200的局部放大圖。同時參閱第4圖與第5圖，離心式風扇200包含殼體210、驅動裝置230(以虛線表示處)與葉片220。其中，殼體210包含圓形承載座212。驅動裝置230設置於圓形承載座212上靠近葉片220之一側。葉片220位於殼體210內。然而與上述實施方式不同的地方在於，殼體210包含四個支架214間隔地實體連接圓形承載座212。

在本實施方式中，當驅動裝置230帶動葉片220轉動時，葉片220會以方向240於殼體210內轉動。由於圓形承載座212藉由四個支架214實體連接於殼體210上，使得葉片220與驅動裝置230可以更穩定地在圓形承載座212上轉動。如此一來，氣流也可更穩定地由四個支架214間的鏤空區域215流入而從出風口211流出。

此外，每個支架214的兩側仍分別具有第一輪廓線216與第二輪廓線218。其中，第一輪廓線216與第二輪廓線218分別為葉片220與支架214的正交曲線軌跡。因此雖然在本實施方式中的殼體210具有四個支架214，但流入的氣流對支架214的衝擊仍低，不會因增加支架214的數量而產生較大的噪音。

應了解到，在以下的敘述中，已經在上述實施方式中提過的元件連接關係與材料，將不再重複贅述，僅就支架214與葉片220交錯時的正交曲線軌跡再加以補充，合先敘明。

第6圖繪示根據本發明一實施方式之正交曲線原理的示意圖。同時參閱第5圖與第6圖，支架214的第一輪廓線216與第二輪廓線218分別為葉片220與支架214的正交曲線軌跡。其中，正交曲線軌跡可以藉由極座標之數學式表示為V =R ‧e ^iΦ -(R -r )‧e ^{i θ} ，上述的符號在本實施方式中分別代表：V 為正交曲線軌跡、θ為葉片曲率中心O’與圓形承載座圓心O的夾角、Φ 為正交曲線軌跡V 與葉片220之交點至葉片曲率中心O’的夾角、r 為圓形承載座212的半徑、R 為葉片220的曲率半徑。

此外，正交曲線軌跡V 之瞬時軌跡與葉片切線向量恆為正交，因此可知(dV /d θ)‧=0，其中。設計者將V =R ‧e ^iΦ -(R -r )‧e ^{i θ} 代入上式中經過運算可得dΦ /d θ=[(R -r )/R ]‧cos(θ-Φ )。

由上述的數學關係式，設計者可將正交曲線軌跡V 設計成此支架214的第一輪廓線216與第二輪廓線218，使葉片220與支架214交錯時皆為垂直正交。

本發明上述實施方式與先前技術相較，具有以下優點：

(1)此離心式風扇因支架的輪廓線為葉片與支架的正交曲線軌跡，因此當驅動裝置帶動葉片旋轉時，可減低氣流衝擊支架而產生的噪音。

(2)此離心式風扇因支架的輪廓線為葉片與支架的正交曲線軌跡，因此當增加支架數量時不會產生較大的噪音，還可因較多的支架數目讓圓形承載座更加穩固，使得葉片於殼體中可更穩定地轉動。

(3)就製造方面而言，支架、圓形承載座皆可與殼體一體成型，因此只需將支架的輪廓線設計為葉片與支架的正交曲線軌跡，便可減低氣流衝擊支架而產生的噪音。如此一來，設計者可省略其他材料(例如隔音板或吸音棉)來抑制噪音而達到節省成本之效。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．離心式風扇

110．．．殼體

112．．．承載座

114．．．支架

116．．．鏤空區域

118．．．出風口

120．．．葉片

130．．．驅動裝置

140．．．方向

200．．．離心式風扇

210．．．殼體

211．．．出風口

212．．．圓形承載座

214．．．支架

215．．．鏤空區域

216．．．第一輪廓線

218．．．第二輪廓線

220．．．葉片

230．．．驅動裝置

240．．．方向

O．．．圓形承載座圓心

O’．．．葉片曲率中心

r ．．．圓形承載座的半徑

R ．．．葉片的曲率半徑

．．．葉片切線向量

V ．．．正交曲線軌跡

θ．．．葉片曲率中心與圓形承載座圓心的夾角

Φ ．．．正交曲線軌跡與葉片之交點至葉片曲率中心的夾角

第1圖繪示泛用型離心式風扇的俯視圖。

第2圖繪示根據本發明一實施方式之離心式風扇的俯視圖。

第3圖繪示第2圖之離心式風扇的局部放大圖。

第4圖繪示根據本發明另一實施方式之離心式風扇的俯視圖。

第5圖繪示第4圖之離心式風扇的局部放大圖。

第6圖繪示根據本發明一實施方式之正交曲線原理的示意圖。

200．．．離心式風扇

210．．．殼體

211．．．出風口

212．．．圓形承載座

214．．．支架

215．．．鏤空區域

220．．．葉片

230．．．驅動裝置

240．．．方向

Claims (8)

1. 一種離心式風扇，包含：一殼體，包含：一圓形承載座；以及至少二支架，分別實體連接該殼體與該圓形承載座，且該些支架分別具有二輪廓線；一驅動裝置，設置於該圓形承載座上；以及複數個葉片，具有弧形外形，位於該殼體內，該驅動裝置帶動該些葉片轉動，且該些輪廓線為該些葉片與該些支架的正交曲線軌跡，其中該些葉片與該些支架的正交曲線軌跡分別以極座標表示為，其中，而θ為該些葉片之曲率中心與該圓形承載座之圓心的夾角、為正交曲線軌跡與該些葉片之交點分別至該些葉片之曲率中心的夾角、r 為該圓形承載座的半徑、R 為該些葉片的曲率半徑。
2. 如請求項1所述之離心式風扇，其中該些葉片分別為一後掠式風扇葉片。
3. 如請求項1所述之離心式風扇，其中該圓形承載座與該些支架為一體成型。
4. 如請求項1所述之離心式風扇，其中該驅動裝置為 一馬達。
5. 一種離心式風扇，包含：一殼體，包含：一圓形承載座；以及至少二支架，分別實體連接該殼體與該圓形承載座，且該些支架分別具有二輪廓線；一驅動裝置，設置於該圓形承載座上；以及複數個葉片，具有弧形外形，位於該殼體內，該驅動裝置帶動該些葉片轉動，該些輪廓線與該些葉片交錯時皆為正交，其中該些輪廓線分別以極座標表示為，其中，而θ為該些葉片之曲率中心與該圓形承載座之圓心的夾角、為該些輪廓線與該些葉片之交點至該些葉片之曲率中心的夾角、r 為該圓形承載座的半徑、R 為該些葉片的曲率半徑。
6. 如請求項5所述之離心式風扇，其中該些葉片分別為一後掠式風扇葉片。
7. 如請求項5所述之離心式風扇，其中該圓形承載座與該些支架為一體成型。
8. 如請求項5所述之離心式風扇，其中該驅動裝置為一馬達。