CN100476213C - 冷却风扇组件 - Google Patents

Abstract

一种冷却风扇组件，包括冷却风扇单元，其具有旋转轴和多个与旋转轴结合的旋转叶片；以及流控制单元，其位于冷却风扇单元换气方向的前面，用于控制气体流，以再次产生旋转方向流分量，并减小在其中心部分的气体的流阻。

Description

冷却风扇组件

相关申请的交叉参考

本申请要求向韩国知识产权局提交的申请日为2005年10月7日的韩国专利申请No.2005-0094551的优先权，这里结合该韩国专利申请的完整的公开文本作为参考。

技术领域

本总发明构思涉及一种冷却风扇组件，更具体地，涉及一种通过将叶片旋转产生的旋转方向的流分量转变为轴向流分量、来减少流阻和增大换气效率的冷却风扇组件。

背景技术

通常，机械、电子产品等中使用的轴流风机广泛用于冷却各种加热元件，其包括旋转轴、与旋转轴连接和结合的旋转叶片、和用于向旋转轴提供转矩的驱动单元。一种传统轴流风机结构的示例公开在2004年11月15日公开的公开号为No.10-2004-0095368的韩国专利中。

但是，这种传统技术具有的问题是，虽然旋转叶片的旋转产生气流，且该气流包括轴向流分量和旋转方向的流分量，其中轴向流分量执行有效的冷却功能，但是旋转方向的流分量将消失，引起损耗，因此一定程度上减少了换气效率。并且，如图5所示，存在的问题是，排出中心部形成有陡峭的台阶(abrupt stage)，并且气流不能被推动，因此，根据排出的中心部的气流，增加了阻力。

发明内容

该总发明构思提供一种冷却风扇组件，用于再次产生旋转方向的流分量，并减少其中心部中气流的阻力。

该总发明构思的另外的方面和优势将在下述说明书的部分中提出，且部分地将从说明书中显而易见，或可以从总发明构思的实践中获知。

该总发明构思的上述和/或其它方面可以通过提供一种冷却风扇组件实现，该冷却风扇组件包括冷却风扇单元和流控制单元，其中冷却风扇单元具有旋转轴和多个与旋转轴结合的旋转叶片，流控制单元位于冷却风扇单元的换气方向的前面，以控制从冷却风扇单元排出的气体流。

流控制单元可以包括多个静止叶片，以控制从旋转叶片排出的气体的旋转方向的流分量。

流控制单元可以包括阻力减小部件，伸向从冷却风扇单元排出的气体的排出方向。

冷却风扇单元可以包括驱动单元，用于向旋转轴提供转矩；和风扇外壳，用于支撑驱动单元和形成冷却风扇组件的外观；结合单元，用于结合流控制单元和风扇外壳。

阻力减小部件可以以流线型的形状向外伸出。

结合单元可以是双面胶带。

可以通过逐渐增加静止叶片的切线和旋转轴轴向的横向之间的夹角，形成曲线形状的静止叶片，以引导从旋转叶片排出的气体的旋转方向的流量。

该总发明构思的前述和/或其它方面也可以通过提供一种用于冷却风扇组件的流控制单元实现，其中冷却风扇组件具有冷却风扇单元，流控制单元包括附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件，以及多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，以控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，并将气体的旋转方向的流分量转换为气体的轴向流分量。

阻力减小部件可以附着到外壳的中心部和边缘部分的其中之一。

冷却风扇单元可以包括旋转轴和多个从旋转轴延伸的旋转叶片，并且阻力减小部件在垂直于轴向的方向上对应于旋转轴区，并且多个静止的叶片在该方向上对应于多个旋转叶片区。

静止叶片相对于冷却风扇单元的外壳可以处于静止状态。

静止叶片可以在轴向从冷却风扇单元接收气体，并在轴向排出接收的气体。

静止叶片在其切线和垂直于轴向的横向之间可以具有夹角，并且该夹角自静止叶片的流入端至排出端增大。

静止叶片可以包括静止远端，该静止远端在排出端具有90度的夹角。

静止叶片可以包括静止远端，该静止远端在排出端平行于轴向。

冷却风扇单元可以包括多个旋转叶片，该旋转叶片具有旋转远端，该旋转远端在冷却风扇单元的出口端具有旋转夹角，并且该夹角包括等于或大于旋转夹角的第一夹角，以及大约是90度的第二夹角。

阻力减小部件可以包括一种形状，该形状具有在轴向上变化的横截面积。

阻力减小部件可以布置在冷却风扇单元的中心部，在这里，来自冷却风扇单元的气体具有陡然的(abrupt)状态(state)。

该总发明构思的前述和/或其它方面也可以通过提供一种电子装置使用的冷却风扇组件实现，该冷却风扇组件包括冷却风扇单元，其具有旋转轴、多个与旋转轴结合的旋转叶片、和用于容纳旋转叶片的外壳，并且该冷却风扇单元控制气体在轴向流动，以及该冷却风扇单元还包括流控制单元，其具有附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件，和多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，该静止叶片用于控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，以将气体旋转方向的流分量转换为气体的轴向流分量。

该总发明构思的前述和/或其它方面也可以通过提供一种电子装置实现，该电子装置包括热量产生单元，用于产生热量；和冷却风扇组件，其放置在热量产生单元的邻近处，冷却风扇组件包括冷却风扇单元，其具有旋转轴、多个与旋转轴结合的旋转叶片、和用于容纳旋转叶片的外壳，并且该冷却风扇单元控制气体在轴向流动，以及该冷却风扇单元还包括流控制单元，其具有附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件，以及多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，该静止叶片用于控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，以将气体的旋转方向的流分量转换为气体的轴向流分量。

热量产生单元可以包括产生热量的电路板。

热量产生单元可以包括显示图像的显示面板。

电子装置可以包括具有热量产生单元和冷却风扇组件的显示设备。

热量产生单元可以包括显示面板，该显示面板在垂直于轴向的方向上具有主表面，并且冷却风扇组件与显示面板平行放置。

附图说明

该总发明构思的这些和/或其它方面和优势将参照附图，从下述实施例的描述中变得显而易见，且更容易理解。

图1是表示根据该总发明构思的一个实施例的电子装置使用的冷却风扇组件的分解透视图；

图2是表示图1的冷却风扇组件的流控制单元的右视图；

图3A是表示图1的冷却风扇组件的旋转叶片中，气体的流速分量的速度三角形；

图3B是表示图3的流控制单元中，气体的流速分量的速度三角形；

图4是表示图1和2的冷却风扇组件的气体流动的侧视图；

图5是表示传统风扇单元中气体流动的侧视图；和

图6是表示根据该总发明构思的一个实施例的具有冷却风扇组件的显示装置的视图。

具体实施方式

现在，将对该总发明构思的实施例作出详细的说明，且实施例的示例在附图中说明，其中相同的参考标号始终指示相同的元件。下面参照附图，描述实施例，用以解释该总发明构思。

下文中，将参照附图，详细描述根据该总发明构思的电子装置使用的冷却风扇组件。

图1是表示根据该总发明构思的电子装置使用的冷却风扇组件10的分解透视图。图2是表示图1的冷却风扇组件的流控制单元40的侧视图。参照图1和2，冷却风扇组件10包括冷却风扇单元20，其具有旋转轴21、与旋转轴21结合以在其轴向上换气的多个旋转叶片(旋转风扇)23、以及用于向旋转轴21提供转矩的驱动单元25(图4)，以及流控制单元40，其位于冷却风扇单元20的换气方向的前面，且具有至少一个静止叶片41(图2的41a，41b，41c和41d)以及阻力减小部件43，用于控制气体流量。冷却风扇组件10还包括风扇外壳27和用于结合或连接流控制单元40和风扇外壳27的结合单元50。

所述多个旋转叶片23连接至旋转轴21，或固定附着至旋转轴21，驱动单元25控制旋转轴21和旋转叶片23的旋转。冷却风扇单元20包括风扇外壳27，以形成冷却风扇组件10的外观，并支撑驱动单元25。冷却风扇单元20与流控制单元40结合，用于形成冷却风扇组件10。

旋转轴21将驱动单元25提供的驱动力传送至旋转叶片23。旋转轴21可以不形成气体通道，并且后面将会描述的流控制单元40在排出气体的方向被提供得与旋转轴21的端部非常邻近。流控制单元40可以放置在一个位置，在该位置处，在如图5中所示的传统风扇结构中，排出气体的中心部形成陡然的状态。

旋转叶片23和旋转轴21结合，以传送驱动单元25提供的转矩，且旋转叶片23和旋转轴21连接，用于在轴向上换气。参照图3A，旋转叶片23具有由旋转叶片23的旋转产生的轴向流分量(m)和旋转方向流分量(u)。这里，轴向流分量(m)实际上用于冷却或传递电子装置中产生的热量，但是旋转方向流分量(u)消失，引起其换气能量的损耗，并减少了冷却风扇单元20的换气效率。下面参照图3A示出该速度分量(m，u)，换言之，在基于叶片的坐标中，轴向流分量(m)在流入端或排出端是相同的。但是，在基于叶片的坐标中，旋转方向流分量(u)在流入端是u，但是在排出端，旋转方向流分量(u)的数量改变为：

$\frac{m}{\tan \left(x2\right)}...\left(1\right)$

并且，如果在整体坐标(global coordinate)中，将流入端流量转换为排出端流量，那么轴向流量是m，但是第二旋转方向流量(u2)是：

$u2=-\frac{m}{\tan \left(x2\right)}+u=u(1-\frac{1}{\tan \left(x2\right)})...\left(2\right)$

这里，夹角x1是旋转叶片23流入端的切线Ta1和其轴向的横向线Tr之间的夹角，并且夹角x2是旋转叶片23出口端的切线Ta2和其轴向的横向线Tr之间的夹角。

这样，第二旋转方向的流量(u2)消失，引起损耗。根据该实施例，提供随后描述的流控制单元40的静止叶片41，以防止这样的损耗。

如图4所示，驱动单元25通过施加电源，向旋转轴21提供转矩。驱动单元25可以放置在与旋转轴21相同的轴线上，且不阻碍换气通道。驱动单元25可以是传统的驱动单元，诸如马达或类似物。

风扇外壳27支撑驱动单元25，并形成冷却风扇组件10的外观。流控制单元40通过结合单元50与风扇外壳27结合。风扇外壳27具有结合元件29，其在气体排出的方向被提供在中心区域，以面对旋转轴21，并与流控制单元40结合。风扇外壳27和流控制单元40的结合可以在风扇外壳27的中心部分完成。风扇外壳27和流控制单元40的结合也可以在风扇外壳27的边缘部分完成。即，结合元件29可以放置在风扇外壳27的外圆周的边缘上，以至于利用结合单元50，将流控制单元40附着到风扇外壳27的外圆周的边缘上。根据该实施例，流控制单元40与风扇外壳27的结合元件29结合，以减小在换气方向的中心部分产生的阻力，并通过静止叶片41引导气体的流动。

在冷却风扇单元20的换气方向的前面提供流控制单元40，以控制气体流动。并且，流控制单元40的多个静止叶片41控制从旋转轴23排出的气体的第二旋转方向流分量(u2)，以引导气体的流动。并且，流控制单元40的阻力减小部件43伸向从冷却风扇单元20排出的气体的排出方向。并且，流控制单元40与风扇外壳27结合，以减小在中心区域产生的阻力，并通过静止叶片41引导气体的流动。由于流控制单元40被用在与冷却风扇单元20相同的环境中，所以流控制单元40由与冷却风扇单元20相同的材料形成，但是该总发明构思不限于此。如果必要的话，可以改变该材料。

提供多个静止叶片41，以控制从旋转叶片23排出的气体的第二旋转方向流分量(u2)，其中静止叶片41面向冷却风扇单元20的换气通道。参照图3B，静止叶片41形成为曲线的形状，以引导从旋转叶片23排出的第二旋转方向流分量(u2)。因此，从旋转叶片23排出的第二旋转方向流分量(u2)由静止叶片41的形状引导，并在经过静止叶片41时，消失在出口端。换言之，静止叶片41形成有一种结构，在该结构中，当静止叶片41的切线Ta和其轴向的横向线Tr之间的夹角(y)从静止叶片41的流入端(吸入端)前进至排出端(出口端)时，该夹角不断增加。下面参照图3B示出。首先，在基于叶片的坐标中，轴向流量(m)是：

m＝u*tan(x1)............(3)

如上所述，在整体坐标中，损失的旋转方向流分量(u2)是：

$u2=-\frac{m}{\tan \left(x2\right)}+u=u(1-\frac{1}{\tan \left(x2\right)})...\left(2\right)$

在图3B的速度三角形中，

$\tan \left(y\right)=\frac{m}{u2}=\frac{\tan \left(x1\right)}{(1-\frac{1}{\tan \left(x2\right)})}...\left(4\right)$

这里，当方程(4)被用于夹角y时，静止叶片41的切线Ta和其轴向的横向线Tr之间的夹角y是：

$y=a\tan \frac{\tan \left(x1\right)}{(1-\frac{1}{\tan \left(x2\right)})}...\left(5\right)$

因此，通过方程(5)可以计算静止叶片41的吸入端(流入端)中的y值，并且静止叶片41的形状可以以下述方式构成，即夹角y在气体最终从静止叶片41排出的排出端(出口端)处的值为90度。因此，经过流控制单元40的曲线式静止叶片41的第二旋转方向流分量(u2)，作为预定的轴向流分量mc再次产生，以增强换气效率。

重新参照图1和2，在与旋转轴21相同的轴线上，提供阻力减小部件43，该阻力减小部件43的尺寸对应于在流控制单元40的中心部分的旋转轴21，且该阻力减小部件43伸向从冷却风扇单元20排出的气体的排出方向。并且，阻力减小部件43可以以流线型的形状伸向其外部，以更有效的减小阻力。并且，阻力减小部件43的形状可以变换为多种形状，诸如在考虑了电子装置中流控制单元40或冷却风扇单元20的安装位置的空间后，阻力减小部件43可以是三棱锥和椭圆锥面。相应地，提供在换气中心区域伸出的阻力减小部件43，以减小围绕旋转轴21流动的气体的阻力。

结合单元50结合冷却风扇单元20和流控制单元40。并且，结合单元50可以使用各种传统部件，诸如螺栓、黏合剂等。并且双面胶带可以用作结合单元50。当流控制单元40与现有的冷却风扇单元结合时，双面胶带是有用的，并且包括丙稀聚合物的材料可以用作双面胶带，或者该材料可以更换为传统的材料，以保持很强的粘合力，并具有极好的热阻。虽然该实施例举例说明了结合单元50，用于结合放置在中心部的风扇外壳27的结合元件29和流控制单元40的阻力减小部件43，但是当结合元件29放置在风扇外壳27的边缘时，也可以结合风扇外壳27的边缘和流控制单元40的边缘。

根据该实施例的冷却风扇组件10不仅可以用于冷却显示示设备，还可以冷却电子产品，各种工业机器等，当然，它也可以应用于各种换气装置或类似物，诸如外壳等。

作为该实施例的示例，图6是表示当冷却风扇组件10用于显示设备60中时，显示设备60的视图。显示设备60包括显示单元61，用于形成图像，以及支架62，用于支撑显示单元61。该显示单元61包括显示面板61a和驱动显示面板61a的电路板61b。显示单元61还可以在显示面板61a中包括热量产生单元，诸如的光源单元、电路板或类似物。冷却风扇组件可以安装在热量产生单元(显示单元61)附近，以冷却热量产生单元产生的热量。

图4是表示图1和2的冷却风扇组件10的气体流动的侧视图。将参照图3A，3B和4描述根据该总发明构思的实施例的冷却风扇组件10的气体流动过程。

首先，当施加电源后，驱动单元25运行，以通过驱动单元25提供的转矩使旋转轴21旋转。当与旋转轴21连接的旋转叶片23旋转时，冷却风扇单元20在预定方向控制气体流动。如图3A所示，流动气体的速度分量被分为轴向流分量和旋转方向流分量(m，u)。这里，轴向流分量(m)在轴向直线流动，但是旋转方向流分量(u)在换气方向上旋转前进。如图3B所示，旋转方向流分量(u)由流控制单元40中的静止叶片41的形状引导，并且旋转方向流分量u2将最终消失，其垂直于轴向形成，并从静止叶片41排出，由此它将变为轴向流分量，以作为冷却电子装置产生的热量的有效分量被再次产生。并且，对于围绕旋转轴21换气的气体来说，当其从冷却风扇单元20被排出时，会沿着以流线型形状伸出的阻力减小部件43形成气体通道，由此，这与旋转轴21的排出端是垂直的情况相比，将产生更少的包括旋涡或类似物的流阻。因此，围绕旋转轴21流动的流阻将减小。

因此，根据该实施例，通过流控制单元的辅助叶片的引导，从冷却风扇单元产生的减小冷却效率的旋转方向的流分量将消失，并且该流分量作为轴向流分量被再次产生，由此，根据冷却风扇单元换气的冷却效率将提高。并且，通过在流控制单元中形成流线型形状的阻力减小部件，可能减小换气时围绕旋转轴流动的气体的流阻，以及阻力噪声。并且，流控制单元可以通过双面胶带方便的附着于冷却风扇单元，由此，它不仅可以容易地应用于新生产的冷却风扇单元，也可以应用于现有的冷却风扇单元。

如上所述，根据该实施例，提供一种冷却风扇组件，其中冷却风扇单元的效率可以通过在轴向流分量中再次产生旋转方向流分量而提高，沿着中心部排出的气体的流阻可以被减小，并且可以提供能简单应用于现有冷却风扇单元的流控制单元。

虽然已经示出和描述了该总发明构思的一些示例性的实施例，但是本领于技术人员可以理解，在不脱离该总发明构思的原则和精神，以及在后附权利要求中限定的保护范围及其等价范围的情况下，可以在这些实施例中作出改变。

Claims (22)

1、一种冷却风扇组件，包括：

冷却风扇单元，所述冷却风扇单元具有旋转轴和多个与旋转轴结合的旋转叶片；以及

流控制单元，所述流控制单元位于冷却风扇单元换气方向的前面，用于控制从冷却风扇单元排出的气体流，

其中所述流控制单元包括多个静止叶片，用于控制从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量，

其中通过逐渐增加静止叶片的切线和旋转轴轴向的横向之间的夹角，形成曲线形状的所述静止叶片，以引导从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量。

2、根据权利要求1所述的冷却风扇组件，其中所述流控制单元包括阻力减小部件，其伸向从冷却风扇单元排出的气体的排出方向。

3、根据权利要求2所述的冷却风扇组件，其中所述阻力减小部件以流线型的形状向外伸出。

4、根据权利要求1所述的冷却风扇组件，其中所述冷却风扇单元包括驱动单元，用于向旋转轴提供转矩；风扇外壳，用于支撑驱动单元，并形成冷却风扇组件的外观，

结合单元，用于结合流控制单元和风扇外壳。

5、根据权利要求4所述的冷却风扇组件，其中所述结合单元包括双面胶带。

6、一种用于冷却风扇组件的流控制单元，其中所述冷却风扇组件具有冷却风扇单元，所述流控制单元包括：

附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件；以及

多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，用于控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，以将气体的旋转方向流分量转换为气体的轴向流分量，

其中所述流控制单元包括多个静止叶片，用于控制从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量，

其中通过逐渐增加静止叶片的切线和旋转轴轴向的横向之间的夹角，形成曲线形状的所述静止叶片，以引导从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量。

7、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述阻力减小部件附着到外壳的中心部分和边缘部分的其中之一。

8、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述冷却风扇单元包括旋转轴和多个从旋转轴延伸的旋转叶片，并且阻力减小部件在垂直于轴向的方向上对应于旋转轴区，并且多个静止叶片在所述方向上对应于多个旋转叶片区。

9、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述静止叶片相对于冷却风扇单元的外壳处于静止状态。

10、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述静止叶片在轴向上从冷却风扇单元接收气体，并在轴向上排出接收的气体。

11、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述静止叶片在其切线和垂直轴向的横向之间具有夹角，并且所述夹角自静止叶片的流入端至排出端增大。

12、根据权利要求11所述的流控制单元，其中所述静止叶片包括静止远端，所述静止远端在排出端具有90度的夹角。

13、根据权利要求11所述的流控制单元，其中所述静止叶片包括静止远端，所述静止远端在排出端平行于轴向。

14、根据权利要求11所述的流控制单元，其中所述冷却风扇单元包括多个旋转叶片，所述旋转叶片具有旋转远端，所述旋转远端在冷却风扇单元的出口端具有旋转角，并且所述夹角包括等于或大于所述旋转角的第一夹角，以及大约是90度的第二夹角。

15、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述阻力减小部件包括横截面积在轴向上变化的形状。

16、根据权利要求6所述的流控制单元，其中所述阻力减小部件布置在冷却风扇单元的中心部分，在这里，来自冷却风扇单元的气体具有陡然的状态。

17、一种电子装置使用的冷却风扇组件，包括：

冷却风扇单元，所述冷却风扇单元具有旋转轴、多个与旋转轴结合的旋转叶片、和用于容纳旋转叶片的外壳，并且所述冷却风扇单元用于控制气体在轴向流动；以及

流控制单元，所述流控制单元具有附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件，和多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，所述静止叶片用于控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，以将气体的旋转方向流分量转换为气体的轴向流分量，

其中所述流控制单元包括多个静止叶片，用于控制从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量，

其中通过逐渐增加静止叶片的切线和旋转轴轴向的横向之间的夹角，形成曲线形状的所述静止叶片，以引导从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量。

18、一种电子装置，包括：

热量产生单元，用于产生热量；以及

冷却风扇组件，放置在热量产生单元的邻近处，所述冷却风扇组件包括：

冷却风扇单元，所述冷却风扇单元具有旋转轴、多个与旋转轴结合的旋转叶片、和用于容纳旋转叶片的外壳，并且所述冷却风扇单元用于控制气体在轴向流动；以及

流控制单元，其具有附着到冷却风扇单元外壳的阻力减小部件，和多个从阻力减小部件延伸的静止叶片，所述静止叶片用于控制从冷却风扇单元的轴向接收的气体，以将气体的旋转方向流分量转换为气体的轴向流分量，

其中所述流控制单元包括多个静止叶片，用于控制从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量，

其中通过逐渐增加静止叶片的切线和旋转轴轴向的横向之间的夹角，形成曲线形状的所述静止叶片，以引导从旋转叶片排出的气体的旋转方向流分量。

19、根据权利要求18所述的电子装置，其中所述热量产生单元包括产生热量的电路板。

20、根据权利要求18所述的电子装置，其中所述热量产生单元包括在其上显示图像的显示面板。

21、根据权利要求18所述的电子装置，其中所述电子装置包括具有所述热量产生单元和冷却风扇组件的显示设备。

22、根据权利要求18所述的电子装置，其中所述热量产生单元包括显示面板，所述显示面板在垂直于轴向的方向上具有主表面，并且冷却风扇组件与显示面板平行放置。

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