CN101138284A - 带有外侧轴承的冷却风扇 - Google Patents

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Abstract

一种冷却风扇(100)，包括与计算机机箱(302)连接的壳体(10)，该计算机机箱(302)支撑电子元件(308)。风扇叶片组件(20)布置在该壳体(10)内。绕组单元(40)可固定地安装在该壳体(10)内。该绕组单元(40)形成主体(42)，该主体(42)具有相对的端部(44)以及位于相对的端部之间的开孔(46)。第一轴承(30)布置在该绕组单元(40)的一个端部(44)的外侧，并且可转动地将该风扇叶片组件(20)支撑于该壳体(10)内。

Description

带有外侧轴承的冷却风扇
发明背景
计算机系统包括大量电子元件，这些电子元件吸收电流来执行其指定功能。例如，计算机的微处理器或中央处理单元(“CPU”)需要电流来执行许多功能，比如控制该计算机系统的综合运行以及执行多种数字运算。一般地，任何有电流流过的电子装置产生热。任何一个装置生成的热量一般地为流过该装置的电流量的函数。
典型地，电子装置设计成在预定温度范围内正确地运行。如果温度超越该预定范围(即该装置变得过热)，则该装置可能无法正确地发挥其功能，从而潜在地降低了该计算机系统的综合性能。因此，许多计算机系统包括冷却系统，以便调节那些电子元件的温度。一种类型的冷却系统为强制通风系统，其依赖于一个或多个冷却风扇来向该电子元件上吹风，以便冷却该元件。
可跨越电子装置移动的空气的立方英尺/分钟(“CFM”)，是多少热量能够从该装置移去中的一个重要因素。因此，在选择用于冷却应用的鼓风机时，冷却风扇的容量是一个关键因素。冷却风扇能够产生的CFM由许多因素掌控，包括：生成气流的叶片的总面积、供气流穿过该风扇的有效截面、叶片的设计以及该电动马达生成的动力。
电动马达用于推动大量冷却风扇。电动马达利用圆柱状绕组单元，其具有布置于圆柱体内部或外部的磁体。当电流流经该绕组时，该磁体绕着该马达的轴线转动。由电动马达生成的功率局部地取决于该绕组单元的尺寸。在许多计算机冷却应用中，冷却风扇的尺寸被，例如机箱外壳所限制。因此，该绕组单元以及风扇内的许多其它元件的尺寸也受到限制。
简要概述
上述问题很大程度上被冷却风扇所解决，该冷却风扇包括与计算机机箱连接的壳体，该计算机机箱支撑着电子元件。风扇叶片组件布置在该壳体内。绕组单元可固定地安装在该壳体内。该绕组单元形成主体，该主体具有相对的端部以及位于相对的端部之间的开孔。第一轴承布置在该绕组单元的一个端部的外侧，并且可转动地将该风扇叶片组件支撑于该壳体内。
附图简述
为了详细地描述本发明的范例性实施例，现在将参考附图，图中：
图1显示了根据本发明实施例构造的冷却风扇；
图2显示了根据本发明实施例构造的冷却风扇；
图3显示了根据本发明实施例构造的冷却风扇；以及
图4显示了包含根据本发明实施例构造的冷却风扇的计算机系统。
标号与术语
在整个随后的描述以及权利要求中所使用的某些用语指的是特定系统元件。正如本领域的技术人员将会理解：计算机公司可以用不同的名字称呼一个元件。本文件并不试图区别这些名字不同但功能没有区别的元件。在下面的讨论及在权利要求中，用语“ 包括”以及“包含”以开放的方式使用，并且因此应当被解释为“ 包括但不限于”。同时，用语“配接”用于表示间接连接或直接连接。因此，如果第一装置配接于第二装置，该连接可以为直接连接，或者为借助其它装置以及连接的间接连接。
详细描述
下面的讨论针对本发明的多种实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可能为优选实施例，然而所公开的实施例不应当解释为或者使用为是对该公开的范围，包括权利要求的限制。此外，本领域技术人员将理解：下面的描述具有较宽泛的应用，并且任何实施例的讨论仅仅指的是那个实施例的范例，而并不试图表明该公开的范围，包括权利要求受限于那个实施例。
现在参考图1，冷却风扇100包括壳体10、风扇叶片组件20、轴承30、绕组单元40以及电路板50。叶片组件20包括轴22、轮毂24、叶片26以及磁体28。轴承30包括外部静止部32以及内部转动部34。绕组单元40包括基本上为圆柱体状的主体42，该主体42具有两个端部44以及在该两个端部之间穿过的开孔46。电路板50电配接到绕组单元40，并且包括电子电路，该电子电路提供对叶片组件20的转动进行控制。
冷却风扇100特别适用于对电子元件，比如计算机系统内的那些电子元件进行冷却。壳体10构造成用于与计算机机箱交接，该计算机机箱支撑着电子元件。冷却风扇100为轴流风扇，其一般地沿着轴线生成气流，叶片组件20绕着该轴线转动。叶片组件20由磁体28与磁场之间的交互作用所转动，该磁场由在绕组单元40内的电流所生成。如图所示，磁体28可以连接到轮毂24，或者可以连接到轴22(参考图3)。
叶片26从轮毂24径向地延伸。轴22固定到轮毂24并且限定了轴线，叶片组件20绕该轴线转动。轴22由轴承30可转动地支撑着，并且延伸穿过绕组单元40的开孔46。轴承30布置在绕组单元40外侧的端部44上，使得绕组单元40位于该轴承之间。轴承30的静止部32可以直接地连接到绕组单元40或也可以可固定地连接到壳体10。
通过将轴承30布置在绕组单元40的外侧，从绕组传递到轴承的热量得以减少。这降低了该轴承运行的温度。轴承的有效寿命部分地取决于该轴承运行的温度，因此通过减少传递到轴承的热量，轴承寿命可以得到增加。
将轴承布置于绕组外侧，也通过将轴承从绕组的开孔移去而为绕组增加了可获得的空间。通过减小开孔直径，绕组单元的整个尺寸可以得到增加。增加绕组单元的尺寸增加了能够由冷却风扇生成的最大功率。额外可获得的功率允许风扇以更高的速度运行，因此提供了更大的气流以及更高的差压。
而且，因为轴承没有被穿过绕组单元的开孔所限制，可以使用更大直径的轴承。更大直径的轴承可以提供相对于较小轴承更长的服务寿命，可以更廉价地生产，并且可允许使用更好的润滑剂以及/或者更多量的润滑剂。轴承可以为球轴承、套筒轴承、流体动力轴承或者支撑轴转动的其它类型轴承。在某些实施例中，该轴承可以完全地位于绕组外侧，使得轴承的内表面接触绕组的外部，而外表面则接触轮毂的内部。
现在参考图2，冷却风扇200包括壳体110、风扇叶片组件120、轴承130、绕组单元140以及电路板150。叶片组件120包括轴122、轮毂124、叶片126以及磁体128。轴承130包括外部静止部132以及内部转动部134。绕组单元140包括基本上为圆柱体状的主体142，该主体142具有两个端部144以及在该两个端部之间穿过的开孔146。电路板150电配接到绕组单元140，并且包括电子电路，该电子电路提供对叶片组件120的转动的控制。轴承130具有外边缘131，其超越开孔146的边缘133而延伸，使得轴承的整个尺寸得到增加以及/或者开孔的直径得到减小。
现在参考图3，冷却风扇300包括壳体210、风扇叶片组件220、轴承230、绕组单元240以及电路板250。叶片组件220包括轴222、轮毂224、叶片226以及磁体228。绕组单元240包括基本上为圆柱体状的主体242，该主体242具有两个端部244以及在该两个端部之间穿过的开孔246。电路板250电配接到绕组单元240，并且包括电子电路，该电子电路提供对叶片组件220的转动的控制。磁体228布置在轴222上并且布置在绕组单元240的开孔246内。轴承230安置于绕组单元240的外侧并且具有比开孔246的直径233大的外部直径231。
现在参考图4，计算机组件350包括机箱302、主板304、散热器306、电子元件308以及冷却风扇310。各个冷却风扇310包括环绕叶片组件314的壳体312，该叶片组件314可转动地由轴承支撑着，该轴承安置于电动马达的绕组的外侧，该电动马达推动该风扇。冷却风扇310排列成用于生成气流，该气流冷却电子元件308。散热器306可以排列成用于直接地位于由风扇310生成的气流当中。散热器306配接到电子元件上，以便由电子元件生成的热量通过散热器增加的表面区域而消散到气流中。
上述讨论用于解释本发明的原理以及多种实施例。一旦完全理解上述的公开，则许多变型及修改将对本领域技术人员变得显而易见。比如，上述冷却风扇可以用于利用强制通风冷却的任何电子装置中。下面的权利要求旨在被解释为涵盖所有这些变型和修改。

Claims (12)

1.一种冷却风扇(100)，包括：
壳体(10)，其可操作以便连接到计算机机箱(302)上，所述计算机机箱(302)支撑电子元件(308)；
风扇叶片组件(20)，其布置在所述壳体(10)内；
绕组单元(40)，其可固定地安装在所述壳体(10)内，其中
所述绕组单元(40)形成主体(42)，所述主体(42)具有相对的
端部(44)以及位于所述相对的端部之间的开孔(46)；以及
第一轴承(30)，其布置在所述绕组单元(40)的一个端部的外侧，其中所述第一轴承(30)可转动地将所述风扇叶片组件(20)支撑于所述壳体(10)内。
2.如权利要求1所述的冷却风扇(100)，其特征在于，还包括第二轴承，其布置在所述绕组单元(40)的相对端部的外侧，其中所述第二轴承可转动地将所述风扇叶片组件(20)支撑于所述壳体(10)内。
3.如权利要求2所述的冷却风扇(100)，其特征在于，还包括轴，其连接到所述风扇叶片组件(20)并且连接到所述第一轴承和第二轴承。
4.如权利要求3所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述轴穿过所述绕组单元(40)的所述开孔(46)而布置。
5.如权利要求3所述的冷却风扇(100)，其特征在于，还包括布置于所述轴上的磁体。
6.如权利要求1所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述叶片组件(20)包括：
围绕所述绕组单元(40)布置的轮毂；以及
布置在所述轮毂上的磁体。
7.如权利要求2所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承具有大于所述开孔(46)的直径。
8.一种计算机系统，包括：
机箱(302)；
电子元件(308)，其布置在所述机箱(302)内；以及
冷却风扇(100)，其布置在所述机箱(302)内，其中所述冷却风扇(100)包括：
风扇叶片组件(20)，其布置在所述壳体(10)内；
轴，其连接到所述风扇叶片并且可转动地由第一轴承(30)支撑；
绕组单元(40)，其围绕所述轴布置，其中所述第一轴承(30)在所述绕组单元(40)的外侧。
9.如权利要求8所述的计算机系统，其特征在于，所述绕组单元(40)包括主体(42)，所述主体(42)具有相对的端部(44)以及位于所述相对的端部之间的开孔(46)，其中所述轴穿过所述绕组单元(40)的所述开孔(46)而布置。
10.如权利要求8所述的计算机系统，其特征在于，还包括第二轴承，其布置在所述绕组单元(40)的外侧，其中所述绕组单元(40)位于所述第一轴承与第二轴承之间。
11.如权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，所述第一轴承和第二轴承具有大于所述开孔(46)的直径。
12.如权利要求10所述的计算机系统，其特征在于，所述第一轴承(30)布置在所述绕组单元(40)的一个端部的外侧，且所述第二轴承布置在所述绕组单元(40)的相对端部的外侧。
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PB01 Publication
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