TWI502134B - 風扇 - Google Patents

Description

風扇

本案係關於一種風扇，尤指一種具有新式扇框結構之風扇。

隨著電子產品的功能與運作速度提升，電子產品在運作時所產生的熱能相對地增加，為了維持電子產品的正常運作，習知技術係利用風扇作為散熱裝置，藉由氣流強制散熱，使電子產品維持正常的操作溫度。

請參閱第一圖，其為傳統之風扇結構示意圖。傳統之風扇1利用電路板123驅動定子結構122之磁極電流方向使轉子結構121轉動，進而帶動葉輪11旋轉。由於現今電子產品的效能及微型化需求提升，因此，散熱的需求也相對地提高。例如，在伺服器系統中，由於伺服器性能要求不斷提升，但機台空間卻並無明顯擴大，使得系統熱阻抗大幅提昇，因而導致風扇從單顆解熱增加為雙顆串聯運用來有效散熱，如此勢必造成風扇成本雙倍提升。有鑑於此，如何提高單顆風扇之散熱效能，一直以來是產業界致力解決的問題之一。

在習知技術中，係藉由提高風扇的轉速以提升風扇的效能，然而此種設計通常需伴隨較大的電流以驅動馬達轉動，換言之，需較多數量或是體積較大的電子零件來驅動馬達轉動。因此，為了增 加電子元件在電路板上配置電子元件的配置空間，習知技術係將電路板加大以容置更多數量或是體積較大的電子零件來增加電流承載量，然而由於電路板裝置一般多係設置於定子結構122之馬達繞線組下方與馬達底座13之間，故若加大電路板，勢必會影響到氣流的流道，反而使風流量減少，無法有效提高風扇效能。

雖然目前市面上亦有將電路板設置於扇框之外側，以避免影響風扇流道，然而此種設計會造成風扇之單體體積增加，使得待散熱之伺服器或其他機體須因應風扇體積增加而改變機體系統內部之空間配置，此將影響客戶端之應用，故市場接受度不高。因此，在不影響流道及不增加風扇之單體體積的前提之下，如何增加電路板的承載空間且提升單顆風扇之性能，實為重要的課題之一。

本案之目的在於提供一種可提升單顆風扇性能之風扇結構，其可增加電路板的空間且不影響流道及不增加風扇之單體體積，藉此取代雙顆風扇串聯之運用，以大幅降低成本。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種風扇，包括：一葉輪；一馬達，係用以驅動該葉輪旋轉；一扇框，係容置該葉輪及該馬達，且具有一容置空間，其係由兩進出風側之壁面、一軸向流道外壁面與兩側邊壁面所共同定義而成；一電路板，係容置於該容置空間中；以及一外蓋，係蓋合於該容置空間之上。

1、2‧‧‧風扇

11、21‧‧‧葉輪

121、22‧‧‧轉子結構

122、23‧‧‧定子結構

123、25‧‧‧電路板

13‧‧‧馬達底座

211‧‧‧輪轂

212‧‧‧扇葉

221‧‧‧轉軸

222‧‧‧磁性元件

231‧‧‧定子磁極

24‧‧‧扇框

240、266‧‧‧散熱孔

241‧‧‧底座

242‧‧‧軸管

242a‧‧‧軸孔

243、244‧‧‧進出風側之壁面

245‧‧‧軸向流道外壁面

246、247‧‧‧兩側邊壁面

248‧‧‧電路板固定點

249、265‧‧‧通孔

251‧‧‧電子元件

252‧‧‧電容

26‧‧‧外蓋

261‧‧‧底板

262、263‧‧‧側板

264‧‧‧延伸部

267‧‧‧斷差結構

268‧‧‧加強肋

27‧‧‧容置空間

28‧‧‧卡固元件

第一圖為傳統之風扇結構示意圖。

第二圖為本案第一實施例之一種風扇結構示意圖。

第三圖為本案風扇之一種扇框、電路板及外蓋之***圖。

第四圖為本案之一種外蓋結構示意圖。

第五圖為本案第二實施例之一種扇框結構示意圖。

第六圖為本案第三實施例之一種扇框結構示意圖。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

本案構想之出發點係希望以新式扇框結構，在不增大風扇所佔系統空間的條件下，創造出遠大於以往的電路板承載空間，使風扇可在更高電流狀態下使用，進而使單顆風扇可以大幅提昇性能，達到單顆風扇取代雙顆風扇串聯之運用，讓成本大幅降低。

請參閱第二圖，其為本案第一實施例之一種風扇結構示意圖。如圖所示，本案之風扇2包括一葉輪21、一馬達、一扇框24、一電路板25及一外蓋26。葉輪21包括一輪轂211及複數個扇葉212環設於輪轂211之周緣，馬達包括一轉子結構22及一定子結構23，用以驅動葉輪21旋轉，其中轉子結構22包括一轉軸221及一磁性元件222，轉軸221係連結於輪轂211，磁性元件222設置於輪轂211之內表面，磁性元件222例如是永久磁鐵、電磁鐵或磁石。此外，定子結構23包括複數個定子磁極231，定子磁極231係由一線圈繞設形成，定子磁極231係對應轉子結構之磁性元件222而設置。

扇框24具有一底座241及一軸管242。其中底座241連結於扇框24，軸管242設置於底座241上並具有一軸孔242a，轉子結構之轉軸 221係設置於軸孔242a內，定子結構23係套設於軸管242上，因此，葉輪21、轉子結構22及定子結構23係容置於扇框24內。

電路板25係設置於扇框24與軸向流道平行的四側邊部之一。本案之構想主要是選擇扇框24進出風側以外的四個側邊其中之一，挖空該側邊部分之內部材料，形成一個容置空間，用以將電路板25容置於其中，之後再以一外蓋26覆蓋此容置空間，藉此形成一封閉式電路板保護空間。

請參閱第三圖，其為本案風扇之扇框、電路板及外蓋之***圖。如圖所示，容置空間27係由進出風側之壁面243、244、軸向流道外壁面245與兩側邊壁面246、247所共同定義而成。容置空間27內可設計電路板固定點248，其係自軸向流道外壁面245延伸而出，可用以抵頂固定電路板25。

電路板25為一硬式電路板，電路板25上設置有複數個電子元件251(例如是電感、變壓器等)及體積較大之電容252，其中電容252係設置於電路板25之靠近邊緣處。由於容置空間27之一側壁為軸向流道外壁面245，其係為一圓弧面，故使得容置空間27之兩側形成相對較大之空間，因此該空間恰可利用來收容電路板25上具有較大體積之電容252。此外，電路板25係藉由例如是導線或排線(未圖示)與馬達之定子結構23電性連接，以驅動定子結構23之定子磁極231。

外蓋26係大致成U型，包含一底板261及兩側板262、263，其中側板262、263係大致與底板261垂直，且底板261之形狀及尺寸與扇框24進出風側以外的側面大致相同。當外蓋26蓋合於容置空間27 之上時，即與扇框24組合成一個完整的風扇扇框。由於容置空間27係挖空扇框24一側邊之內部材料而形成，故不會增加風扇的單體體積。再者，由出風口或入風口直視風扇時，其風扇之長寬比位於範圍0.8~1.2之間，較佳地，當風扇之長寬比為1比1時，則扇框截面形狀便是正方形。

為了將外蓋26卡固於扇框24上，外蓋26上設置有複數個延伸部264，其係與底板261垂直，並朝與扇框24結合方向延伸而出，且具有通孔265，而扇框24於進出風側之壁面243、244亦具有對應設置之通孔249，俾藉由一卡固元件28將外蓋26卡固於扇框24上，其中，該卡固元件28可為但不限於卡榫或鉚釘(snap)。

外蓋26上更設有複數個散熱孔266，以藉由自然對流增加電路板25之散熱。散熱孔266之位置較佳係設置於底板261與側板262、263之連接處，可避免灰塵直接落在電路板25上。當然，散熱孔266之設置位置不限於第三圖所示，例如亦可設置於底板261之周緣。

由於側板262、263之設置，使得外蓋26之兩側形成L型的結構，故當蓋合於容置空間27上時，可增加與扇框24之結合強度。又，在側板262、263之末端可設計一斷差結構267，其係對應扇框24之兩側邊壁面246、247而設置，以與扇框24之兩側邊壁面246、247相卡合。另外，外蓋26之底板261上可設置複數個加強肋268，用以增加外蓋26之結構強度(如第四圖所示)。

請參閱第五圖及第六圖，其係分別為本案第二及第三實施例之扇框結構示意圖。為加強對電路板25之散熱效果，在構成容置空間 27之軸向流道外壁面245上可增設散熱孔240，使得葉輪21旋轉所產生之部分風流經散熱孔240流入容置空間27中，對電路板25進行散熱，避免電路板25過熱燒毀。其中，散熱孔240可設計如第五圖所示之長條形孔洞，或如第六圖所示之複數個短棒狀孔洞。當然，散熱孔之形式係可依需求而做不同之變化或調整，故不受限於前述實施方式。

以80mm x 80mm x 50mm之風扇為例，本案之結構設計可使風扇電路板之平面空間與最大可使用高度均大幅提昇至少20%，使得單一電路板可承受之電流大幅提昇，且單顆高度h為50mm之風扇的電流承載量已達7~8安培，相當於雙顆串聯風扇(總高為76mm)之電流承載量，因此本案之結構設計大幅提昇了單顆風扇之效能，故可取代雙顆風扇串聯之運用，讓成本大幅降低。

縱上所述，本案之風扇主要係將進出風側以外的四個側邊之一的內部材料挖空，形成一個容置空間，用以容置電路板於其中，並以一外蓋蓋合於容置空間之上，亦即於原有扇框空間中形成容置空間於軸向流道之側邊，因此不會增大風扇所佔系統之空間，也不會影響流道，且提高了電路板承載空間及電流承載量，使風扇可在更高電流狀態下使用，進而使單顆風扇可以大幅提昇性能，因此可利用單顆風扇取代雙顆風扇串聯之運用，讓成本大幅降低。再者，外蓋及軸向流道外壁面上皆可增設散熱孔，以導引氣流進入容置空間內，以有效對電路板散熱，避免電路板過熱燒毀。由於上述優點係為習知技術所不及者，故本案之風扇極具產業價值，爰依法提出申請。

本案得由熟習此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如 附申請專利範圍所欲保護者。

24‧‧‧扇框

243、244‧‧‧進出風側之壁面

245‧‧‧軸向流道外壁面

246、247‧‧‧兩側邊壁面

248‧‧‧電路板固定點

249‧‧‧通孔

25‧‧‧電路板

251‧‧‧電子元件

252‧‧‧電容

26‧‧‧外蓋

261‧‧‧底板

262、263‧‧‧側板

264‧‧‧延伸部

265‧‧‧通孔

266‧‧‧散熱孔

267‧‧‧斷差結構

27‧‧‧容置空間

28‧‧‧卡固元件

Claims (8)

1. 一種風扇，包括：一葉輪；一馬達，係用以驅動該葉輪旋轉；一扇框，係容置該葉輪及該馬達，且該扇框之截面為正方形，並具有一容置空間，其係由兩進出風側之壁面、一軸向流道外壁面與兩側邊壁面所共同定義而成，且該容置空間之兩側係形成相對較大之一第一空間；一電路板，係容置於該容置空間中，其中該電路板上具有至少一電容，該電容係設置於該電路板之靠近邊緣處，以容置於該第一空間；以及一外蓋，係蓋合於該容置空間之上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇，其中該外蓋具有複數個散熱孔，藉由自然對流以增加該電路板之散熱。
3. 如申請專利範圍第1項所述之風扇，其中該軸向流道外壁面具有至少一散熱孔，使該葉輪旋轉所產生之部分風流經該散熱孔流入該容置空間中，以對該電路板進行散熱。
4. 如申請專利範圍第1項所述之風扇，其中該外蓋大致呈U型，且該外蓋包含一底板及兩側板，該兩側板係大致與該底板垂直。
5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇，其中該外蓋之該底板上設有複數個加強肋，用以增加該外蓋之結構強度。
6. 如申請專利範圍第4項所述之風扇，其中該側板之末端具有一斷 差結構，其係對應該扇框之該兩側邊壁面而設置，以與該扇框之該兩側邊壁面相卡合。
7. 如申請專利範圍第1項所述之風扇，其中該外蓋係藉由一卡固元件將該外蓋卡固於該扇框上。
8. 如申請專利範圍第1項所述之風扇，其中該容置空間內具有至少一電路板固定點，其係自該軸向流道外壁面延伸而出，用以抵頂固定該電路板。