專利名稱：風(fēng)扇及其葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇及其葉輪，特別是涉及一種高效率且低噪音的風(fēng)扇及其葉輪。
背景技術(shù)：
隨著電子裝置效能的不斷提高，散熱裝置或散熱系統(tǒng)已成為現(xiàn)行電子裝置中不可或缺的配備之一，因?yàn)殡娮友b置所產(chǎn)生的熱能若不加以適當(dāng)?shù)厣⒁荩p則造成效能變差，重則會導(dǎo)致電子裝置的燒毀。散熱裝置對于微電子元件(例如集成電路，integrated circuits)而言更是重要，因?yàn)殡S著積集度的增加以及封裝技術(shù)的進(jìn)步，使得集成電路的面積不斷地縮小，同時(shí)每單位面積所累積的熱能也相對地會更高，故高散熱效能的散熱裝置一直是電子產(chǎn)業(yè)界所積極研發(fā)的對象。
在現(xiàn)今的發(fā)熱系統(tǒng)中，最廣泛使用的散熱裝置為風(fēng)扇。請參照圖1A與圖1B，圖1A為現(xiàn)有風(fēng)扇的葉輪示意圖，而圖1B為圖1A中葉輪的扇葉安裝角示意圖。在圖1A中，現(xiàn)有風(fēng)扇的葉輪12包括一輪轂121及多個(gè)扇葉122環(huán)設(shè)于輪轂121周緣。一般而言，為了使風(fēng)扇具有大風(fēng)量、大風(fēng)壓的表現(xiàn)，扇葉122都以大于40度的角度方式設(shè)置于輪轂121周緣，亦即扇葉的安裝角θ1大于40度，如圖1B所示。
然而，當(dāng)氣流流經(jīng)扇葉122時(shí)，由于安裝角θ1過大，使得氣流進(jìn)入扇葉122的角度(即θ1-θr1)過大而產(chǎn)生氣流剝離現(xiàn)象，在扇葉122的吸力面處便會產(chǎn)生渦流。
再者，因渦流所產(chǎn)生的壓力震蕩也是寬頻噪音的來源，且較大的扇葉安裝角θ1也會于扇葉122表面產(chǎn)生較大的壓力變化，使扇葉頻率的噪音值與噪訊比(Prominence Ratio)提高。就效率方面，由于傳統(tǒng)風(fēng)扇所消耗的電流較大，且因失速較早發(fā)生，使得操作區(qū)的靜壓明顯降低，而導(dǎo)致效率下降，故現(xiàn)有風(fēng)扇在耗能、噪音與操作區(qū)方面的表現(xiàn)不盡理想。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為解決上述問題，本發(fā)明提出一種風(fēng)扇及其葉輪，通過減小扇葉的安裝角，可有效減低風(fēng)扇的負(fù)載與消耗功率，進(jìn)而提高風(fēng)扇整體效率，改善傳統(tǒng)風(fēng)扇效率差的缺點(diǎn)。再者，葉輪在設(shè)計(jì)上可搭配適當(dāng)?shù)妮嗇灣叽缗c扇葉截弦比，可改善流場的順暢度與特性，減低噪音產(chǎn)生并提高操作區(qū)，使風(fēng)扇的整體效能得以改善。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種風(fēng)扇，例如為一軸流式風(fēng)扇，包括一扇框、一葉輪，以及一馬達(dá)。扇框具有一框體、一底座及至少一支撐件，底座通過支撐件與框體連接。葉輪設(shè)置于底座上，且葉輪包括一輪轂與多個(gè)扇葉，多個(gè)扇葉環(huán)設(shè)于輪轂。馬達(dá)與葉輪連接并驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動。其中每一扇葉是以一預(yù)定角度的安裝角連接于輪轂，且預(yù)定角度介于22.5度至36度之間。
如上述的風(fēng)扇，其中框體呈大致方形、圓形、橢圓形或菱形，框體的長度與高度比介于0.3至0.7之間，且框體的長度大于或等于38.0毫米(mm)。支撐件為一肋條或靜葉，且支撐件呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀。框體更具有一入風(fēng)口、一出風(fēng)口以及至少一外擴(kuò)部，例如為導(dǎo)角、斜角、導(dǎo)斜角或大R角。外擴(kuò)部與框體相連且設(shè)置于入風(fēng)口或出風(fēng)口，可增加氣流流入或流出的面積。
根據(jù)本發(fā)明的另一目的，更提出一種葉輪，其包括一輪轂以及多個(gè)扇葉。多個(gè)扇葉環(huán)設(shè)于輪轂，且每一扇葉以一預(yù)定角度的安裝角連接于輪轂，預(yù)定角度介于22.5度至36度之間。其中每一扇葉具有一外側(cè)邊緣(b1)與一內(nèi)側(cè)邊緣(b2)，外側(cè)邊緣遠(yuǎn)離輪轂，而內(nèi)側(cè)邊緣位于扇葉與輪轂相連處，每一扇葉的葉長(W)除以外側(cè)邊緣(b1)與內(nèi)側(cè)邊緣(b2)的平均值即得出扇葉的截弦比(A)，且截弦比介于0.2至2.0之間。
如上述的葉輪，其中每一扇葉呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀。在每一扇葉的剖面上，自內(nèi)側(cè)邊緣至外側(cè)邊緣間具有一呈直線或曲線的引導(dǎo)線。輪轂與多個(gè)扇葉為一體成型，且輪轂與多個(gè)扇葉的材質(zhì)為塑料、壓克力、金屬或合金。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖1A為現(xiàn)有風(fēng)扇的葉輪示意圖；
圖1B為圖1A中葉輪的扇葉安裝角示意圖；圖2為本發(fā)明的較佳實(shí)施例的風(fēng)扇的剖面示意圖；圖3為圖2中葉輪的扇葉安裝角示意圖；圖4為圖2中扇葉截弦比的示意圖；圖5為現(xiàn)有風(fēng)扇與本發(fā)明風(fēng)扇的特性曲線(風(fēng)壓對風(fēng)量)比較圖；圖6為現(xiàn)有風(fēng)扇與本發(fā)明風(fēng)扇的噪音測試比較圖。
主要元件符號說明12、22葉輪 121、221輪轂122、222扇葉20風(fēng)扇24扇框 241框體242底座 243支撐件244入風(fēng)口 245出風(fēng)口246外擴(kuò)部具體實(shí)施方式
請參照圖2，其依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例的風(fēng)扇的剖面示意圖。本發(fā)明的風(fēng)扇20例如是一軸流式風(fēng)扇，包括一扇框24、一葉輪22，以及一馬達(dá)28。扇框24具有一框體241、一底座242及至少一支撐件243，底座242通過支撐件243與框體241連接。葉輪22設(shè)置于底座242上，且葉輪22包括一輪轂221與多個(gè)扇葉222，多個(gè)扇葉222環(huán)設(shè)于輪轂221。馬達(dá)28與葉輪22連接并驅(qū)動葉輪22轉(zhuǎn)動。
為了改善現(xiàn)有由于扇葉的安裝角過大，使得氣流進(jìn)入扇葉的角度過大而產(chǎn)生氣流剝離現(xiàn)象，造成風(fēng)扇負(fù)載與消耗功率大的缺點(diǎn)，本發(fā)明將每一扇葉222以一預(yù)定角度的安裝角連接于輪轂221旁側(cè)，且此預(yù)定角度介于22.5度至36度之間，如圖3所示，圖3為圖2中葉輪的扇葉安裝角示意圖。扇葉222的安裝角定義為以每一扇葉222的翼尖至連接至輪轂221的連接點(diǎn)所連成的假想線與垂直于軸向方向的假想水平面所得到的一夾角。
在本實(shí)施例中，由于扇葉222的安裝角減少至36度以下，所以氣流可順著扇葉表面平順的流動，延緩渦流的產(chǎn)生，且通過轉(zhuǎn)速提高以提供一穩(wěn)定的風(fēng)壓與風(fēng)量，雖然其轉(zhuǎn)速提高會增加消耗功率，然由于本發(fā)明原本風(fēng)扇的消耗功率低，故其整體消耗功率仍會比現(xiàn)有風(fēng)扇來的低。然而安裝角也不能過小，否則無法產(chǎn)生氣流的流動，最佳的安裝角角度為介于22.5度至36度之間。
請同時(shí)參照圖2至圖4，圖4為圖2中扇葉截弦比的示意圖。如上述的葉輪22，其中每一扇葉222呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀。在每一扇葉222的剖面上，自內(nèi)側(cè)邊緣(b2)至外側(cè)邊緣(b1)間具有一呈直線或曲線的引導(dǎo)線。較佳地，輪轂221與多個(gè)扇葉222可為一體成型，且輪轂221與多個(gè)扇葉222的材質(zhì)為塑料、壓克力、金屬或合金。
有鑒于風(fēng)扇效率最好的時(shí)候是在失速前的區(qū)域，此時(shí)風(fēng)扇可以克服一定的系統(tǒng)阻抗，又可提供穩(wěn)定的風(fēng)量，而且系統(tǒng)噪音值也會是最小。就風(fēng)扇的效率而言，靜壓對效率的貢獻(xiàn)會比動壓大許多，操作區(qū)的靜壓值若提高，將可以大大改善效率，其效率(η)的計(jì)算公式如下η=(Ps+Pv)*QI*V]]>Ps靜壓(Static Pressure)Pv動壓(Dynamic Pressure)Q風(fēng)量(Volume)I輸入電流(Input Current)V輸入電壓(Input Voltage)由于扇葉222的安裝角減少至36度以下，故風(fēng)扇20的負(fù)載也比較小。在相同的消耗功率下，可以有更高的轉(zhuǎn)速，而由于風(fēng)扇的靜壓表現(xiàn)與轉(zhuǎn)速平方成正比(P∞V2)，所以操作區(qū)的靜壓值得以提高。然而，雖然可提高效率表現(xiàn)，但是為了維持一定的風(fēng)扇特性(及兼顧風(fēng)壓與風(fēng)量的表現(xiàn))，除扇葉安裝角的設(shè)計(jì)外，尚需配合一定的扇葉比例(截弦比)。若扇葉的長度或是高度太小，作功面積不足，會導(dǎo)致風(fēng)量減少或是操作區(qū)太低；若扇葉的長度或是高度太大，則負(fù)載增加，效率減低，使得失速區(qū)延長，在高背壓時(shí)會有電流竄升的現(xiàn)象。因此，扇葉比例需在一定的范圍內(nèi)才能發(fā)揮效用。
就本實(shí)施例而言，采用框體的長度大于或等于38.0毫米(mm)，且框體的長度與高度比(即N值)介于0.3至0.7之間，其N值之計(jì)算公式如下N＝H/L
又，每一扇葉222的外側(cè)邊緣(b1)遠(yuǎn)離輪轂221，而內(nèi)側(cè)邊緣(b2)位于扇葉222與輪轂221相連處，且每一扇葉皆符合截弦比介于0.2至2.0之間，其截弦比(A)的計(jì)算公式如下A=W(b1+b22)]]>每一扇葉的葉長(W)除以外側(cè)邊緣(b1)與內(nèi)側(cè)邊緣(b2)的平均值即得出扇葉的截弦比(A)。另外，搭配上連接框體241與底座242的支撐件243的特殊設(shè)計(jì)，例如是采用靜葉或類靜葉的肋條，且支撐件243呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀，有助于防止氣流擴(kuò)散，達(dá)到整流效果。且支撐件243設(shè)置于框體241與底座242的高度，可隨扇葉222(即動葉)的高度調(diào)整至最佳值。
然而，本發(fā)明并不限制于此，例如，上述風(fēng)扇20的框體241的形狀并不限定，例如是呈大致方形、圓形、橢圓形或菱形。再者，框體241更具有一入風(fēng)口244、一出風(fēng)口245以及至少一外擴(kuò)部246，如圖2所示。外擴(kuò)部246與框體241相連且設(shè)置于入風(fēng)口244或出風(fēng)口245，可增加氣流流入或流出的面積。外擴(kuò)部246例如為導(dǎo)角、斜角、導(dǎo)斜角或大R角。
針對現(xiàn)有風(fēng)扇與本發(fā)明風(fēng)扇作一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，請參照圖5，其是現(xiàn)有風(fēng)扇與本發(fā)明風(fēng)扇的特性曲線(風(fēng)壓對風(fēng)量)比較圖。其中X軸代表風(fēng)壓(inchH2O)，Y軸代表風(fēng)量(CFM)。由圖中可明顯發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用本發(fā)明的風(fēng)扇，其失速區(qū)比起現(xiàn)有風(fēng)扇來的較不明顯，且在高壓區(qū)的表現(xiàn)也優(yōu)于現(xiàn)有風(fēng)扇，故根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，本發(fā)明確能有效提高風(fēng)扇性能并減低風(fēng)扇的負(fù)載與消耗功率。
由于氣流分離所產(chǎn)生的渦流與入風(fēng)口的紊流都是寬頻的噪聲源，特別是針對由于失速所導(dǎo)致的渦流，其所造成的寬頻噪音，對系統(tǒng)噪音的增加會更加明顯。將應(yīng)用本發(fā)明的12公分大小風(fēng)扇與現(xiàn)有12公分大小風(fēng)扇進(jìn)行噪音測試，請參照圖6，其是現(xiàn)有風(fēng)扇與本發(fā)明風(fēng)扇的噪音測試比較圖。其中X軸代表風(fēng)壓(inchH2O)，Y軸代表噪音值(dB)。經(jīng)比較后可明顯發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明風(fēng)扇所測得的進(jìn)入系統(tǒng)的噪音值，也因?yàn)闆]有失速區(qū)的存在使得其噪音的波動幅度比較小，整體而言，其噪音曲線都比現(xiàn)有風(fēng)扇佳。故本發(fā)明的通過減小扇葉的安裝角，可有效減低或是延緩氣流分離，此舉可有效改善因渦流與紊流所產(chǎn)生的噪音，如此一來，足可證明應(yīng)用本發(fā)明的風(fēng)扇及其葉輪，確可減低噪音激頻的產(chǎn)生，且有效提高風(fēng)壓及風(fēng)量，并達(dá)到減速及整流的效果。
綜上所述，本發(fā)明所提供的風(fēng)扇及其葉輪，是通過減小扇葉的安裝角，以有效減低風(fēng)扇的負(fù)載與消耗功率，進(jìn)而提高風(fēng)扇整體效率，改善傳統(tǒng)風(fēng)扇效率差的缺點(diǎn)。再者，葉輪在設(shè)計(jì)上可搭配適當(dāng)?shù)妮嗇灣叽缗c扇葉截弦比，可改善流場的順暢度與特性，減低噪音產(chǎn)生并提高操作區(qū)，使風(fēng)扇的整體效能得以改善。
雖然結(jié)合以上一較佳實(shí)施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種葉輪，包括一輪轂；以及多個(gè)扇葉，環(huán)設(shè)于該輪轂，且每一扇葉是以一預(yù)定角度的安裝角連接于該輪轂，該預(yù)定角度介于22.5度至36度之間。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中每一扇葉具有一外側(cè)邊緣(b1)與一內(nèi)側(cè)邊緣(b2)，該外側(cè)邊緣遠(yuǎn)離該輪轂，而該內(nèi)側(cè)邊緣位于該扇葉與該輪轂相連處，每一扇葉的葉長(W)除以該外側(cè)邊緣(b1)與該內(nèi)側(cè)邊緣(b2)的平均值即得出該扇葉的截弦比(A)，且該截弦比介于0.2至2.0之間。
3.一種風(fēng)扇，包括一扇框，具有一框體、一底座及至少一支撐件，該底座通過該支撐件與該框體連接；一葉輪，設(shè)置于該底座上，該葉輪包括一輪轂與多個(gè)扇葉，該些扇葉環(huán)設(shè)于該輪轂；以及一馬達(dá)，與該葉輪連接并驅(qū)動該葉輪轉(zhuǎn)動；其中每一扇葉是以一預(yù)定角度的安裝角連接于該輪轂，且該預(yù)定角度介于22.5度至36度之間。
4.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中每一扇葉具有一外側(cè)邊緣(b1)與一內(nèi)側(cè)邊緣(b2)，該外側(cè)邊緣遠(yuǎn)離該輪轂，而該內(nèi)側(cè)邊緣位于該扇葉與該輪轂相連處，每一扇葉的葉長(W)除以該外側(cè)邊緣(b1)與該內(nèi)側(cè)邊緣(b2)的平均值即得出該扇葉的截弦比(A)，且該截弦比介于0.2至2.0之間。
5.如權(quán)利要求4所述的風(fēng)扇，其中在每一扇葉的剖面上，自該內(nèi)側(cè)邊緣至該外側(cè)邊緣間具有一引導(dǎo)線。
6.如權(quán)利要求5所述的風(fēng)扇，其中該引導(dǎo)線為一直線或曲線。
7.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該框體的長度與高度比介于0.3至0.7之間。
8.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該框體的長度大于或等于38.0毫米(mm)。
9.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該輪轂與該些扇葉為一體成型。
10.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該輪轂與該些扇葉的材質(zhì)為塑料、壓克力、金屬或合金。
11.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中每一扇葉呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀。
12.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該支撐件為一肋條或靜葉。
13.如權(quán)利要求12所述的風(fēng)扇，其中該支撐件呈漸進(jìn)上揚(yáng)的形狀。
14.如權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇，其中該框體還具有一入風(fēng)口、一出風(fēng)口以及至少一外擴(kuò)部，該外擴(kuò)部與該框體相連且設(shè)置于該入風(fēng)口或該出風(fēng)口，可增加氣流流入或流出的面積。
15.如權(quán)利要求14所述的風(fēng)扇，其中該外擴(kuò)部為一導(dǎo)角、斜角、導(dǎo)斜角或大R角。
全文摘要
本發(fā)明公開一種風(fēng)扇，其包括一扇框、一葉輪以及一馬達(dá)。扇框具有一框體、一底座及至少一支撐件，底座系藉由支撐件與框體連接。葉輪設(shè)置于底座上，且葉輪包括一輪轂與多個(gè)扇葉，多個(gè)扇葉環(huán)設(shè)于輪轂。馬達(dá)與葉輪連接并驅(qū)動葉輪轉(zhuǎn)動。其中每一扇葉是以一預(yù)定角度的安裝角連接于輪轂，且預(yù)定角度介于22.5度至36度之間。
文檔編號F04D25/08GK101078407SQ20061008505
公開日2007年11月28日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月22日
發(fā)明者李金鴻, 李嵩蔚, 黃文喜 申請人:臺達(dá)電子工業(yè)股份有限公司