CN100366864C - 离心式风扇 - Google Patents

Abstract

一种离心式风扇和一种包括轴流叶片、直叶片和一个其半径作为与风扇进气口距离的函数而增加的毂的离心风扇用转子。

Description

离心式风扇

技术领域

本发明涉及一种能产生强大气流的离心式风扇。这种风扇对冷却密装电子元件很有用。

背景技术

许多现代电子设备如大型电脑尺寸很小，它们密集装有产生大量热的电子元件。需要气流强大的风扇来散除此大热量。但是，密装电子元件所致流阻导致很大背压，此背压在系统内产生，风扇须克服之。因此，需要可产生流入高压环境的强大气流的小型风扇。

相关技术包括轴流式风扇和离心式风扇。轴流式风扇有空气进口出口，它们沿着风扇叶片的转轴。而离心式风扇进口沿着转轴，出口则垂直于转轴。轴流式风扇或用翼型叶片或用成角度叶片(系成角度伸进(angled in)与转向相切的切线和转轴确定的平面的叶片)，它们能将大量空气引入风扇并能产生大量流入低压环境的气流。离心式风扇常用直叶片，它们将大量能量赋予空气，使得可把它压进高压环境。但是，直叶片不能抽入大量空气，采用直叶片的离心式风扇须具有较大尺寸以产生大气流。

为了增加离心式风扇中的低压气流，已知可将成角度叶片用于离心式风扇中。但是，采用成角度叶片代替直叶片降低风扇在高压下的性能。此外，如图1、1A所示，现有技术包括采用成角度叶片和直叶片二者的风扇或采用部分成角度部分直排的混合叶片的风扇。这些风扇有可能尺寸不大却仍能提供高压态大气流。但是，最好是有能提供高压态更大气流的小尺寸风扇。

同时，如图1所示，现有技术离心式风扇通常这样构成，即将风扇叶片连接到恒径转毂上。但是，如图2所示，某些现有技术离心式风扇采用一种转毂，该处毂径作为与风扇进气口距离的函数而增加，且该处所述函数具有导致大体凹状毂的正二阶导数。6,210,109号美国专利说明，这些凹状毂允许气流从平行于转轴到垂直于转轴逐步改变方向，由此减小风扇产生的噪声。

现有技术风扇或者太大，或者不能提供充足的高压态气流以便有效用于密集装有电子元件大量产生热量的电子装置。

发明内容

具体体现本发明的离心式风机满足小型冷却风扇的要求，可产生流入以下一类高压环境的强大气流，即在电子元件密装的电子设备中形成的高压环境。

本发明第一方面，用于离心式风扇的转子由毂、多个直叶片和多个轴流叶片组成，毂径与至风扇进气口距离呈函数关系增加。采用这种转子的风扇与尺寸相似的现有技术风扇相比，可提供量更大的高压态气流。风扇转子根据发明此方面可包括直叶片上方的圈。

本发明另一方面，用于离心式风扇的转子装有大体呈凸状的转毂用来转动多个叶片。与具有恒径转毂的风扇或具有凹状转毂的风扇相比，凸状转毂可提供更高压力的气流。

本发明范围内的风扇可由这样的壳组成，该壳包容具有多个叶片和一个凸状毂类型的的转子。此外，本发明范围内的风扇可由壳、多个直叶片和多个轴流叶片组成，壳包容一转子，其中转子由这样的毂组成，毂的半径以与至风扇进气口的距离呈函数关系地增加。另外，本发明范围内的风扇可由壳和多个组合叶片组成，壳包容一转子，其中转子由这样的毂组成，其半径作为与风扇进气口距离的函数而增加。具体体现本发明的风扇可另包括一风扇罩。

本发明的技术方案如下：

根据本发明，提供一种风扇转子，包括：一圆锥形的毂；多个连接到所述毂上的第一叶片，所述第一叶片从所述毂的外周延伸到所述毂的中心部分；多个连接到所述毂上的第二叶片，所述第二叶片从所述毂的所述外周延伸得少于所述第一叶片的范围；以及一圈，所述圈在所述毂的所述外周处连接到所述第一叶片和所述第二叶片的顶面，其中所述第一叶片与所述第二叶片的外周部分完全布置在所述毂与所述圈之间。

优选地，所述第一叶片的叶片角在径向方向上变化。

优选地，所述第一叶片具有相对于所述毂的表面的非垂直部分和相对于所述毂的所述表面的垂直部分。

优选地，每个第一叶片的叶片角从所述毂的所述中心部分附近小于90°到所述毂的外周部分处大约等于90°变化。

优选地，每个所述第一叶片在所述毂的中心与所述圈之间的部分是翼型形状。

优选地，所述第二叶片是直叶片。

根据本发明，提供一种风扇转子，包括：一圆锥形的毂；一转轴，所述毂绕所述转轴转动；布置在所述毂的上表面上的多个轴流叶片，所述轴流叶片从所述轴径向地延伸到所述毂的外周，所述轴流叶片具有在径向方向上变化的叶片角；多个直叶片，所述直叶片在范围上比所述轴流叶片短，并且布置在所述毂的所述外周处；以及一圈，所述圈在所述轴流叶片和所述直叶片的外周部分处连接到所述轴流叶片并连接到所述直叶片，所述轴流叶片的和所述直叶片的所述外周部分由此完全布置在所述毂的所述上表面与所述圈之间。

优选地，所述轴流叶片具有相对于所述毂的所述上表面的成角度部分和相对于所述毂的所述上表面的垂直部分。

优选地，所述轴流叶片的叶片角也在轴向方向上变化。

附图说明

参考以下附图，本发明将更易于为人们理解。

图1为具有固定半径毂和组合叶片的现有技术离心式风扇转子的透视图。

图1A为具有固定半径毂、成角度叶片和直叶片的现有技术离心式风扇转子的透视图。

图2为具有离心式叶片和大体凹状毂的现有技术离心式风扇的透视图，毂的半径作为与风扇进气口距离的函数而增加。

图3为具体体现本发明的风扇的顶视正面图。

图3A为具体体现本发明的风扇的顶视正面图，罩被去除。

图3B为具体体现本发明的风扇的顶视图，罩被去除。

图4为具体体现本发明的风扇转子的顶视正面图。

图5为具体体现本发明的风扇转子的底视侧面图，其中示出了毂的凸性。

图6为示出优选实施例特定尺寸的风扇壳的视图。

具体实施方式

现将给出本发明优选实施例的描述。

图3示出具体体现本发明的离心式风扇的优选实施例。离心式风扇1由壳2、罩3和转子4组成。转子4由电机(未示)顺时针方向转动产生进入风扇1顶部、经罩3中孔流出风扇前部的气流。如图3A、3B所示，壳2包括帮助将气体引导到风扇1前部使之可得到排放的气流通道9。

气流通道9的尺寸这样沿转子4转向增大，使得它在壳2前左部最窄而在壳2前右部最宽。此外，凹排气表面10从气流通道9最窄部到风扇1前左角在壳2前左部形成。曲形排气表面10有效地将气流朝风扇1前部引导。

如图3B、4所示，转子4由毂5、直叶片6、轴流叶片7和圈8组成。圈8置于直叶片6的顶上。轴流叶片7环绕毂5等距配置。在优选实施例中，风扇1含直叶片6数两倍于轴流叶片7，直叶片6置于每个轴流叶片7的端部，与此邻接，使得每个轴流叶片7的末梢与直叶片6接触并附到其上。

如图4所示，在优选实施例中，轴流叶片7是成角度叶片。轴流叶片7的角度朝连至直叶片6的轴流叶片7的末梢减小。换个办法，轴流叶片7可与直叶片6整体形成。此外，轴流叶片7是这样弯曲的，使得每个轴流叶片7的导流部沿转向位于轴流叶片7根部与轴流叶片7末梢间的中间位置。

如图4、5所示，毂5的半径作为与风扇进气口11的距离的函数而增加。此外，毂5大体呈凸状，虽然毂5小部分(靠近风扇顶部)是凹的。毂5渐增的半径及其凸状可改善风扇在高压下的性能。

当电机使转子4顺时针转动时，轴流风扇7将大量空气抽入风扇。空气越过凸毂5流向含直叶片6的风扇区域，凸毂5使气流改道，使它大体垂直于转轴。直叶片6把额外的动能赋予空气并迫使空气朝垂直于转轴的方向流出。圈8防止空气从直叶片6向上流出。壳2这样引导由直叶片6逐出的空气，使得高能空气从风扇1前部罩3中的开口流出。

通常，离心式风扇采用直叶片。直叶片为非翼型叶片，它们不成角度伸进(angled in)与叶片转向相切的切线和风扇转轴确定的平面(它们系以约90度角设置，如由与叶片转向相切的切线所测)。可使直叶片成角度伸进其他维(angled in other dimensions)。如果直叶片不为置于叶片上部的圈所覆盖，直叶片将强压某些垂直于期望气流方向的空气。因此，在优选实施例中，将圈8置于直叶片6上部。

在采用直叶片的离心式风扇中，风扇的气流受直叶片表面积限制。因此，这类风扇尺寸必须较大以便产生大量气流。但是，轴流叶片可用来将空气引入离心式风扇，由此增加离心式风扇能产生的空气流量。轴流风扇可具有两种类型，叶片可以是翼型的也可以是成角度的。翼型叶片由翼面组成。成角度叶片为非翼型叶片，它们系成角度伸进(angled in)与叶片转向相切的切线与转轴确定的平面(它们是以大体上大于零度且大体上小于九十度的角度被置的如由与叶片转向相切的切线所测，虽然此角无需在叶片表面上不变)。在优选实施例中，轴流叶片7为成角度叶片，但是，翼型叶片可以采用。

如以上所述配置的风扇能产生流入限流环境的强大气流。例如，在优选实施例中，如图6所示，由一时不显眼电机驱动时，仅4.75时深、4.25时宽、1.647时高的风扇能产生以0.8时水柱的压力流入环境、流量大于30CFM的气流。

不用直叶片也不用成角度叶片(轴流叶片)，具体体现本发明的风扇可应用组合叶片，该处组合叶片为这样的叶片，它们将图1中所示叶片一类直叶片和成角度叶片的性能结合起来。可将圈置于组合叶片直部的顶上。此外，具体体现本发明的风扇可与直叶片、成角度叶片或它们二者一道应用组合叶片。

本发明通过例子做出的附图和描述不限制发明的范围，而是打算在发明的基本原理和范围内用它们囊括发明基本原理范围内所有这类修改和变型。

Claims (9)

1.一种风扇转子，包括：

一圆锥形的毂；

多个连接到所述毂上的第一叶片，所述第一叶片从所述毂的外周延伸到所述毂的中心部分；

多个连接到所述毂上的第二叶片，所述第二叶片从所述毂的所述外周延伸得少于所述第一叶片的范围；以及

一圈，所述圈在所述毂的所述外周处连接到所述第一叶片和所述第二叶片的顶面，其中所述第一叶片与所述第二叶片的外周部分完全布置在所述毂与所述圈之间。

2.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，所述第一叶片的叶片角在径向方向上变化。

3.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，所述第一叶片具有相对于所述毂的表面的非垂直部分和相对于所述毂的所述表面的垂直部分。

4.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，每个第一叶片的叶片角从所述毂的所述中心部分附近小于90°到所述毂的外周部分处大约等于90°变化。

5.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，每个所述第一叶片在所述毂的中心与所述圈之间的部分是翼型形状。

6.根据权利要求1所述的风扇转子，其特征在于，所述第二叶片是直叶片。

7.一种风扇转子，包括：

一圆锥形的毂；

一转轴，所述毂绕所述转轴转动；

布置在所述毂的上表面上的多个轴流叶片，所述轴流叶片从所述轴径向地延伸到所述毂的外周，所述轴流叶片具有在径向方向上变化的叶片角；

多个直叶片，所述直叶片在范围上比所述轴流叶片短，并且布置在所述毂的所述外周处；以及

一圈，所述圈在所述轴流叶片和所述直叶片的外周部分处连接到所述轴流叶片并连接到所述直叶片，所述轴流叶片的和所述直叶片的所述外周部分由此完全布置在所述毂的所述上表面与所述圈之间。

8.根据权利要求7所述的风扇转子，其特征在于，所述轴流叶片具有相对于所述毂的所述上表面的成角度部分和相对于所述毂的所述上表面的垂直部分。

9.根据权利要求7所述的风扇转子，其特征在于，所述轴流叶片的叶片角也在轴向方向上变化。

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