CN101106890A - 风扇散热模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇散热模块，该风扇散热模块包括一模块外壳；以及一风扇，设置于该模块外壳内。该风扇包括一外框；一第一转子，具有一传动轴、一轮毂及多个环设于该轮毂周围的动叶片；一基座，设置于该外框中；一第二转子，透过该传动轴而与该第一转子耦接；以及一驱动装置，为该基座所承接，用以驱动该第一和第二转子。

Description

风扇散热模块

技术领域

本发明涉及一种风扇散热模块，特别是涉及一种利用高效率的单一马达来驱动单一或多颗转子的风扇所设计出的风扇散热模块。

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，电子组件发热量逐步增高的同时，以往用自然对流来解决废热的方法已渐渐不敷使用，此时风扇提供了绝佳的选择，现在的计算机系统中风扇已成为不可或缺的一个要件。

在风扇的架构中，马达提供了转子转动所需要的动力。一般电子组件的高热量需要风扇提供更高的风量，而风扇提供高风量的方式之一是提高风扇转速。然而，在风扇的设计上，转速是不可能无限提高，因扇叶在高转速时，叶片将承担极高的压力，此时扇叶会导致变形甚至断裂而产生极大的危险。同时高转速下，马达的机构与轴承寿命也将承受较高的负担，对机构寿命的威胁也极大。

此时采用风扇串联是一极好的解决方式，其可在较低的转速当中提供等同高转速风扇的效能。如图1所示，将三个独立的风扇1，1′，1＂串联在一起，各自有独立的马达11，11′，11″来驱动风扇运转。风扇串联时，除风扇的体积外，另需腾出一定空间来摆设马达，故当多颗风扇串联时，马达所需数目等同风扇数目，因此整体所需空间也会相对增加，同时因马达数量增加的关系，马达所需的材料量亦会倍增。此外，在电子机构愈作愈小的同时，串联风扇的体积将会受到很大的限制。另外，当风扇以高转速在运转时，扇叶承受极高的表面压力，因此叶片极易因此变形甚至造成断裂的危险，

此外，随着系统零组件的发热量逐渐提高，往往一个系统中会同时采用”多颗”风扇，而这些风扇分别安装在各个零件上，以降低主要零件温度。或者，将风扇安置在系统的入风或出风口处，以帮助系统中的气流流动，达到减低系统温度的目的。然而，使用者的需求亦日渐增大，中高阶的伺服系统中往往拥有多个子系统，每个子系统采用多颗风扇来达到散热的目的。若系统中一个风扇故障，即需对系统进行拆卸，而对损坏的风扇进行更新，此对制造商或使用者都会造成极大不便，而在复杂的系统中，不同的组合往往需采用不同数量的风扇，对生产来说，生产线极不易安排且容易出错。尤其风扇对系统硬件安全性关系甚大，若更换不良，将会对系统造成极大损害，因此不得不慎。

再者，厂商为了批量生产的需求并配合不同客户的需要，通常可允许客户有客制化的选购配备。如A客户计算量需求较大，其在此架构中选购八个子系统，而B客户目前暂无此需求，故选购了四个，但此系统仍保留以后升级的能力。因应不同的客户需求，所以产品内也会需要不同数量的风扇，而在各个产品出货时，若为了这样客制化需求而有不同的产品线，对生产而言会是很大的负担。同时，客户在使用系统的同时，若系统中某一风扇故障，则会对产品使用者或制造商产生极大困扰，因电子系统架构复杂，单一零件的故障都必须拆开系统而重新更换此一故障零件，此对终端使用者来说是极其困难的，对制造商来说，若须将机器回收或派人至客户端维修，也是一极大的资源浪费。

职是之故，本发明鉴于现有技术的缺失，乃经悉心试验与研究并一本锲而不舍的精神，终创作出本案“风扇散热模块”。以下为本案的简要说明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用高效率的单一马达来驱动单一或多颗转子，以有效减小体积而同时建置高性能的风扇散热模块。

本发明的另一目的在于提供一种风扇散热模块。可轻易于系统中拆卸与安装，以提高生产、销售与维护的方便性。

根据本发明的一构想，该风扇散热模块包括一模块外壳以及一风扇，设置于该模块外壳内，其中该风扇包括一外框；一第一转子，具有一传动轴、一轮毂及多个环设于该轮毂周围的动叶片；一基座，设置于该外框中；一第二转子，其通过该传动轴而与该第一转子耦接；以及一驱动装置，为该基座所承接，用以驱动该第一和第二转子。

其中，该基座通过多个支撑杆或静叶片而与该外框连接。该外框内更设有多个静叶片，位于该第一转子与该第二转子之间，使该第二转子的做功能力增加，其中该静叶片的尾端可为垂直叶型设计。

较佳地，该第一转子和该第二转子的动叶片高度与该静叶片的高度比为1∶1.1～1.4。该第一转子和该第二转子的动叶片数目为不同。其中该静叶片的形状与该第一和第二转子的动叶片形状相似或呈翼状。

较佳地，该第二转子设置于该第一转子的迎风侧或背风侧。该传动轴穿过该第一转子的轮毂顶面而与该第二转子的一轮毂固接；或者，该传动轴的一端延伸穿过该第二转子的一轮毂顶面而与其固接。该固接方式可以铆合、螺合、黏合或等效方式连接。

较佳地，该第二转子的轮毂内部呈中空杯状。该驱动装置容置于该第一转子的轮毂内，其中该第一转子和该第二转子以相同速度转动。

此外，该风扇散热模块还包括一第三转子，与该第二转子和该第三转子串接。该传动轴的一端延伸穿过该第一转子的轮毂顶面而与该第二转子的轮毂固接，该传动轴的另一端延伸穿过基座与该第三转子的轮毂固接。其中该第二转子和该第三转子设置于该第一转子的迎风侧、背风侧或相反两侧。

另外，该风扇散热模块更包括一第一气流导引罩，设置于该外框的一侧；以及一第二气流导引罩，设置于该外框的另一侧，其中该第二气流导引罩更包括多个静叶片，设置于其内。该第一气流导引罩或该第二气流导引罩周缘呈倾斜外扩状或喇叭状。该第一气流导引罩和该第二气流导引罩与该外框可通过卡合、锁合或等效方式组合。

较佳地，该第一转子和该第二转子的轮毂顶面分别形成有多个散热孔，其中该散热孔的内壁呈倾斜状。

较佳地，该第一转子的轮毂呈圆锥状、斗笠状或具有倾斜状表面。而该第一转子和该第二转子的动叶片呈上扬倾斜状。

另外，该外框更包括多个凸耳，藉由该凸耳上的孔洞将该风扇散热模块固定于一外部系统框上。

较佳地，该风扇散热模块更包括一把手，设置于该模块外壳上；以及一固接装置，当该风扇散热模块置入一系统时，该固接装置与系统紧密结合，而使该风扇散热模块固定于系统之上，其中该固接装置可为一卡榫，当欲从系统卸下该风扇散热模块时，该卡榫通过转动该把手而隐藏于该模块外壳内，使该风扇散热模块自系统卸下。

较佳地，该风扇散热模块更包括一吸音装置或吸音棉，设置于该风扇散热模块的一端。

本发明得通过下列图式及实施例的详细说明，使得一更深入的了解。

附图说明

图1为一种现有的串联风扇的剖面示意图；

图2为本发明风扇散热模块所使用的风扇的第一较佳实施例的剖面示意图；

图3为本发明风扇散热模块所使用的风扇的第二较佳实施例的剖面示意图；

图4为本发明风扇散热模块所使用的风扇的第三较佳实施例的剖面示意图；

图5为本发明风扇散热模块所使用的风扇的第四较佳实施例的剖面示意图；

图6A为本发明风扇散热模块所使用的风扇的第五较佳实施例的立体分解图；

图6B为图6A的风扇组合后的剖视图；

图7A为本发明的风扇散热模块与系统组装的示意图；

图7B为图7A的风扇散热模块的内部剖视图。

主要元件符号说明：

1，1′，1″：风扇               11，11′，11″：马达

21：外框                        22：基座

23，41：支撑杆或静叶片          24：第一转子

25：驱动装置                    241，271，281：轮毂

26：传动轴                      27：第二转子

28：第三转子                    3：第一气流导引罩

4：第二气流导引罩               242，272：散热孔

211：凸耳                       72：把手

73：固接装置                    71：模块外壳

74：吸音装置                    8：系统框

81：孔洞

具体实施方式

本发明提供一种将一传动轴连接单一或多颗转子所构成的风扇予以模块化，使其可轻易于系统中拆卸与安装，以提高生产、销售与维护的方便性。

首先，请参阅图2，其显示本发明风扇散热模块所使用的风扇的第一较佳实施例。该风扇包括一外框21；一基座22，设置于该外框21内；多个支撑杆23，设置于该基座22与该外框21之间；一第一转子24；一驱动装置25(例如马达)，为该基座22所承接，并设置于该第一转子24的轮毂241内；一传动轴26；以及一第二转子27，其中该传动轴26穿过该第一转子24的轮毂241顶面而与该第二转子27的轮毂271固接，其固接方式可以铆合、螺合、黏合或等效方式连接。换言之，该第二转子27位于该第一转子24的迎风侧。因此，通过此传动轴26，此驱动装置25可同时带动该第一转子24和该第二转子27，可确保该第一转子24和该第二转子27以相同速度转动。

现请参阅图3，其显示本发明风扇散热模块所使用的风扇的第二较佳实施例。其结构与上述第一较佳实施例相类似，两者的差异处在于该第二转子27设置于该第一转子24的后端(亦即背风侧)，该传动轴26的一端延伸穿过该第二转子27的轮毂271顶面而与其固接，该第二转子27的轮毂271内部呈中空杯状。此外，在此实施例中，以多个静叶片23取代第一较佳实施例中的支撑杆，该静叶片23的形状与第一和第二转子的动叶片形状相似，可呈翼状，以提供气流增压的效果。

另请参阅图4，其显示本发明风扇散热模块所使用的风扇的第三较佳实施例。其结构与上述第一较佳实施例相类似，两者的差异处在于其更包括一第三转子28，其中该第二转子27和该第三转子28分别设置于该第一转子24的前后相反两端(亦即分别在第一转子24的迎风侧和背风侧)，该传动轴26的一端延伸穿过该第一转子24的轮毂241顶面而与该第二转子27的轮毂271固接，该传动轴26的另一端延伸穿过基座与该第三转子28的轮毂281固接。

再另请参阅第5图，其显示本发明风扇散热模块所使用的风扇的第四较佳实施例。其结构与上述第三较佳实施例相类似，两者的差异处在于该第二转子27和该第三转子28设置于该第一转子24的相同侧，亦即该第一转子24的后端(即背风侧)。当然，也可将该第二转子27和该第三转子28同样设置于该第一转子24的前端(即迎风侧)。

再另请参阅图6A和图6B，其显示本发明风扇散热模块所使用的风扇的第五较佳实施例。其结构与上述第二较佳实施例(图3所示)相类似，两者的差异处在于其更包括一第一气流导引罩3和一第二气流导引罩4，分别设置于该外框21的相反两侧。在该第二气流导引罩4中更加设有多个静叶片41，当气流通过时，再做一次加压的效果，以提高其整体散热效率。当然，也可在该第一气流导引罩3中加设多个静叶片。而该外框21内的静叶片23可使该第二转子27的做功能力增加。此外，更可于该静叶片23的尾端作垂直叶型设计，可使后端的该第二转子27的做功能力增加。此外，该第一气流导引罩3和该第二气流导引罩4周缘较佳为呈倾斜外扩状或喇叭状。该第一气流导引罩3和该第二气流导引罩4与该外框21可通过卡合、锁合或等效方式组合。另外，该第一转子24和该第二转子27的轮毂顶面分别形成有多个散热孔242，272，该散热孔242，272的内壁呈倾斜状，当该第一转子24和该第二转子27为该驱动装置25所转动时，气流会被吸入依序通过该第一转子24和该第二转子27的轮毂上的多个散热孔242，272，用以散逸该驱动装置25运转时所产生的热，以增加该驱动装置25的使用寿命。该驱动装置由该基座22所承接。该第一转子24的轮毂顶面呈圆锥状、斗笠状或倾斜状。另外，该外框21包括多个凸耳211，通过该凸耳211上的孔洞可将该风扇固定于外部系统框上。

该第一转子24和该第二转子27的动叶片高度h1与该静叶片23的高度h2的比值较佳为1∶1.1～1.4。此外，因该第一转子24和该第二转子27是以同速运转，为避免扇叶频率落在同一点而造成噪音加乘的效果，该第一转子24和该第二转子27的动叶片数目较佳为不同。例如，该静叶片23的片数为7时，该第一转子24的动叶片数目为9，而该第二转子2的动叶片数目为8或5；或者，该第一转子24的动叶片数目为8，该第二转子2的动叶片数目为9或5。另外，该第一转子24和该第二转子27的动叶片可设计成呈上扬倾斜状。

本发明将上述的各种风扇设计成为一模块型态，可轻易于系统中拆卸与安装。如图7A和图7B所示，该风扇散热模块具有一把手72，一固接装置73与一模块外壳71。此把手72的功用除便于携带此模块之外，自系统拆卸下来时，也可提供使用者一施力点而方便卸下。该固接装置73可为一卡榫，当置入系统框8时，此固接装置73即与系统框8内的孔洞81嵌合，而使风扇散热模块固定于该系统之上，当欲从该系统卸下该风扇散热模块时，此卡榫73即可透过转动该把手72而隐藏于该模块外壳71内，此时该风扇散热模块即可自系统轻易卸离。此外，可于该风扇散热模块的动叶后边配置一吸音装置74，如吸音棉，通过此吸音装置74，可减低整个风扇散热模块所产生的噪音，使此模块达到高效能和低噪音的设计。

综合以上所述，本发明提供一种利用高效率的单一马达来驱动单一或多颗转子的风扇并予以模块化的风扇散热模块，使其可轻易于系统中拆卸与安装，以提高生产、销售与维护的方便性。此外，其设计在较低转速下，可达到同高转速的效能，而当转速降低，叶片所需承受的表面应力也相对减小，故叶片强度可有较大的弹性，同时也有较高的安全性，当然马达组件寿命也可得到相对的保障。另外，本发明可采用单颗马达驱动两个转子，马达数目可有效减少，因此马达的材料量也可相对减少，而当材料量减少，马达的材料成本也可大幅度降低。再者，因转子是直接通过传动轴带动，故转子上无需有其它如铁壳或磁带的零件，即可运转，此对材料节省与制程也是莫大的帮助。另外，本发明的风扇散热模块也提供系统内足够的风量，进而减少风扇数量，以达到提高可靠度与散热的目的。

尽管参照以上优选的实施例描述了本发明，但本发明并不限于此，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以对本发明进行各种改进和变形。

Claims (26)

1.一种风扇散热模块，其包括：

一模块外壳；以及

一风扇，设置于该模块外壳内，该风扇包括：

一外框；

一第一转子，具有一传动轴、一轮毂及多个环设于该轮毂周围的动叶片；

一基座，设置于该外框中；

一第二转子，其通过该传动轴而与该第一转子耦接；以及

一驱动装置，为该基座所承接，用以驱动该第一和第二转子。

2.如权利要求1所述的风扇散热模块，其中该外框内更设有多个静叶片，位于该第一转子与该第二转子之间，使该第二转子的做功能力增加。

3.如权利要求2所述的风扇散热模块，其中该静叶片的尾端为垂直叶型设计。

4.如权利要求2所述的风扇散热模块，其中该静叶片的片数为7，该第一转子的动叶片数目为9，而该第二转子的动叶片数目为8或5，或者该第一转子的动叶片数目为8，该第二转子的动叶片数目为9或5。

5.如权利要求1所述的风扇散热模块，其中该传动轴穿过该第一转子的轮毂顶面而与该第二转子的一轮毂固接，或者该传动轴的一端延伸穿过该第二转子的一轮毂顶面而与其固接。

6.如权利要求5所述的风扇散热模块，其中该固接方式可以铆合、螺合、黏合或等效方式连接。

7.如权利要求1所述的风扇散热模块，其更包括一第三转子，与该第二转子和该第三转子串接。

8.如权利要求7所述的风扇散热模块，其中该传动轴的一端延伸穿过该第一转子的轮毂顶面而与该第二转子的轮毂固接，该传动轴的另一端延伸穿过基座与该第三转子的轮毂固接。

9.如权利要求7所述的风扇散热模块，其中该第二转子和该第三转子设置于该第一转子的迎风侧、背风侧或相反两侧。

10.如权利要求1所述的风扇散热模块，其中该第一转子和该第二转子的轮毂顶面分别形成有多个散热孔。

11.如权利要求1所述的风扇散热模块，其中该外框更包括多个凸耳，通过该凸耳上的孔洞将该风扇散热模块固定于一外部系统框上。

12.如权利要求1所述的风扇散热模块，其更包括一固接装置，当该风扇散热模块置入一系统时，该固接装置与该系统嵌合，而使该风扇散热模块固定于该系统之上。

13.一种风扇散热模块，其包括：

一模块外壳；以及

一风扇，设置于该模块外壳内，该风扇包括：

一外框；

至少一转子，具有一传动轴、一轮毂及多个环设于该轮毂周围的动叶片；

一基座，设置于该外框中；

一驱动装置，为该基座所承接，用以驱动该转子；以及

一固接装置，当该风扇散热模块置入一系统时，该固接装置与该系统嵌合，而使该风扇散热模块固定于该系统之上。

14.如权利要求1或13所述的风扇散热模块，其还包括一把手，设置于该模块外壳上。

15.如权利要求12或13所述的风扇散热模块，其中该固接装置为一卡榫，当欲从该系统卸下该风扇散热模块时，该卡榫通过转动该把手而隐藏于该模块外壳内，使该风扇散热模块自该系统卸离。

16.如权利要求1或13所述的风扇散热模块，其更包括一吸音装置或吸音棉，设置于该风扇散热模块的一端。

17.如权利要求1或13所述的风扇散热模块，其中该基座通过多个支撑杆或静叶片而与该外框连接。

18.如权利要求17所述的风扇散热模块，其中该转子的动叶片高度与该静叶片的高度比为1∶1.1～1.4。

19.如权利要求17所述的风扇散热模块，其中该静叶片的形状与该转子的动叶片形状相似或呈翼状，该转子的动叶片呈上扬倾斜状。

20.如权利要求1或13所述的风扇散热模块，其更包括一第一气流导引罩，设置于该外框的一侧。

21.如权利要求20所述的风扇散热模块，其还包括一第二气流导引罩，设置于该外框的另一侧。

22.如权利要求21所述的风扇散热模块，其中该第二气流导引罩更包括多个静叶片，设置于其内。

23.如权利要求21所述的风扇散热模块，其中该第一气流导引罩或该第二气流导引罩周缘呈倾斜外扩状或喇叭状，该第一气流导引罩和该第二气流导引罩与该外框可通过卡合、锁合或等效方式组合。

24.如权利要求13所述的风扇散热模块，其中该转子的轮毂顶面形成有多个散热孔。

25.如权利要求10或24所述的风扇散热模块，其中该散热孔的内壁呈倾斜状。

26.如权利要求1或13所述的风扇散热模块，其中该各转子的轮毂呈圆锥状、斗笠状或具有倾斜状表面。

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