CN101175922A - 带有外置电路板的冷却风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却风扇(100)，其包括外壳(10)、电动机(30)、叶片组件(20)和第一电动机控制电路板(40)。外壳(10)可操作地连接到支承电子元件的计算机底板。电动机(30)可固定地安装在外壳(10)的内表面(12)所形成的容积空间(16)内。叶片组件(20)可旋转地安装在电动机(30)上。第一电动机控制电路板(40)联接到电动机(30)上且设置到所述外壳(10)的内表面(12)形成的容积空间(16)之外。

Description

带有外置电路板的冷却风扇
背景技术
计算机系统包括大量的吸引电流以完成其目标功能的电气元件。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，例如控制计算机系统的全部操作及执行各种数字计算。通常，任何通有电流的电气器件都产生热。通常任何器件所产生的热量都是流过器件的电流量的函数。
典型地，电气器件设计为可以在预定的温度范围内正确工作。如果温度超过预定范围(也就是器件变得太热)，器件可能无法正确起作用，这可能降低计算机系统的整体性能。因此，许多计算机系统都包括冷却系统以调节其电气元件的温度。一种冷却系统是强迫通风系统(forced air system)，其依靠一个或多个冷却风扇把空气吹在电子元件上以冷却这些元件。
每分钟移动穿过电器件的空气的立方英尺数(“CFM”)是从器件散热的重要因素。因此，冷却风扇的容量是选择用于制冷应用中的吹风机(air mover)的决定性因素。冷却风扇能产生的CFM被一系列因素所影响，其中包括：产生气流的叶片的总面积、供气流通过风扇的自由面积(free area)，叶片的设计和电动机所产生的能量。
小型的无刷直流电动机用在给电子冷却应用中所使用的许多冷却风扇提供能量。这些电动机使用筒形绕组，并且绕组内或绕组外还设置有磁铁。当电流流过绕组时，磁铁围绕电动机的轴线旋转。多种电路和元件通过被控制供给到圆筒形绕组的电流来促进电动机的工作。所有的无刷直流电动机一般都包括控制绕组电流供给的整流电路(commutation circuitry)。在标准的无刷直流风扇中，整流电路安装在风扇外壳内。
在许多计算机冷却应用中，冷却风扇的尺寸被支承计算机系统的底板(chassis)所限制。限制冷却风扇的尺寸也限制了风扇的性能，因为电动机所产生的能量部分地依赖于电动机的尺寸。因此，当电动机的尺寸减少，其所产生的能量也减少。
发明概要
上述问题大部分由一种冷却风扇来解决，该风扇包括外壳、电动机、叶片组件和第一电动机控制电路板。其中外壳可操作地连接到支承电子元件的计算机底板上。电动机可固定地安装在外壳内表面所形成的容积空间(volume)内。叶片组件可旋转地安装在电动机上。第一电动机控制电路板联接到电动机上，并且设置在外壳内表面所形成的容积空间之外。
附图简介
下面将参考附图对本发明的示范性实施例进行详细描述，其中：
图1显示了根据本发明的实施例所构造而成的吹风机的剖视图；
图2显示了根据本发明的实施例所构造而成的吹风机的电气元件的示意图；
图3显示了根据本发明的实施例所构造而成的吹风机的立体图；
图4显示了根据本发明的实施例所构造而成的吹风机的立体图；并且
图5显示了带有根据本发明的实施例所构造而成的吹风机的计算机组件的立体图。
符号与命名
在下文的说明书和权利要求中，特定的用语用于指特定的系统元件。本领域技术人员将认识到，计算机公司可以用不同的名字来指代同一元件。本文并不从名称上区别元件，而是从功能上区分它们。在下列的讨论中以及在权利要求中，“包括”所使用的是开放模式，并因此应被解释为“包括但不限于...”。同样，用语“联接”意指间接连接或直接连接。因此，如果第一器件联接到第二器件上，该连接可以是直接连接，或者是通过其它器件和线路的间接连接。
详细描述
下面的讨论涉及本发明的各种不同实施例。虽然这些实施例中的一个或多个可能是优选的，但是，所公开的实施例不应该被解释成或用于限制本发明公开(包括权利要求)的范围。除此之外，本领域技术人员可以理解，下列的描述有着广泛的应用，而且对任何实施例的描述仅仅是用于解释说明该实施例，而不是要暗示将本发明公开(包括权利要求)的范围限制于该实施例。
现在参见图1，冷却风扇100包括外壳10、叶片组件20、电动机30和电动机控制电路板40。叶片组件20和电动机30都安装在外壳10的内表面12所形成的容积空间16内。这种旋转产生经过外壳10的气流。外壳10包括形成了基本上圆筒形的容积空间16的内表面12、把电动机30连接到外壳的支架14和外表面18。叶片组件20包括从中心部(hub)24延伸出的叶片22。磁铁26设置在中心部24的内表面上。在某些实施例中，磁铁可选地联接到轴28上。轴28设置在中心部24内的中心，且联接到中心部24上。电动机30包括绕组32和轴承34。
电动机30可固定地安装在外壳10上。叶片组件20可旋转地安装在电动机30上。从电动机控制电路板40提供给电动机30的电气控制信号产生流经电动机的电流。电动机30和磁铁26的相互作用导致叶片组件20在外壳10内旋转。叶片组件20的旋转产生经过容积空间16的气流。
电动机控制板40设置在容积空间16之外，且通过电气连接42联接到电动机30上。通过把电动机控制电路板40从外壳10上去除，外壳内额外的空间是可利用的，并且可以用来增加电动机元件(例如绕组32、磁铁26和轴承34)的尺寸。当绕组32的尺寸增大时，电动机30所产生的能量也增加。
去除电动机控制电路板40还使得尺寸上不受限于外壳10的较大的电路板可以被使用。这使得在电路板上可以使用较大的元件，而它们通常比较便宜。较大的电路板也提供给电路设计者更多的空间以搭建高效的电路。在其它实施例中，用来控制风扇的电路板可以建造在主板或联接到多个风扇的风扇控制板之内。在这些实施例中，风扇组件可以不包括电路板。
现在参见图2，操作风扇电动机30的电气系统包括有电动机控制电路板40和冷却系统控制器44。电动机控制电路板40包括控制电子信号输入到电动机30的电路。冷却系统控制器44包括监测计算机系统状态且操作一个较多个冷却风扇以产生气流来冷却系统的电路和传感器。电动机控制板40通过电气连接42联接到电动机30上。电动机控制电路板40通过电气连接46联接到冷却系统控制器44上。
电动机控制电路板40包括电路和元件，例如整流电路、位置解码器、震荡器、电流驱动器和其它用于把电信号引导到电动机30的绕组的电路和元件。每个电动机30都具有联接于其上的专用电动机控制电路板40。冷却系统控制器44包括监测计算机系统的工作和温度、且控制一个或多个电动机30的工作的传感器和电路。冷却系统控制器44包括例如速度控制器和温度传感器的元件和电路。
现在参见图3，冷却风扇50包括外壳52、叶片组件54和电动机控制电路板56。外壳52具有基本上矩形的外周边(perimeter)。叶片组件54(包括电动机55)位于外壳52内。电动机控制电路板56可以安装在外壳52的外面。电动机控制电路板56可以安装在凹部58中且通过导电体59联接到电动机55上。
在某些实施例中，冷却风扇50还可以包括第二电动机控制电路板57，其联接到电动机控制电路板56上，且安装在外表面的不同侧面。在两电动机控制电路板56和57中都可以设置控制电动机55的电路，这样的电路板的设计具有更大的灵活性。
现在参见图4，冷却风扇60包括外壳62、叶片组件64和电动机控制电路板66。外壳62具有矩形的外周边61和凹进表面63。叶片组件64(包括电动机65)位于外壳62内。电动机控制板66在矩形外周边61内安装到凹进表面63上。
电动机控制电路板66可以构造成多部分的形式，使得电路板可以在外壳62超过一侧面的多侧面上安装。例如，冷却风扇60还可以包括第二电动机控制电路板67，其联接到电动机控制电路板66上。两电动机控制电路板都可以安装在凹进表面63上。在两电动机控制电路板66和67中都可以设置控制电动机65的电路，这样的电路板的设计具有更大的灵活性。
现在参见图5，计算机组件70包括底板72、主板74、散热器(heatsink)76、电子元件78和冷却风扇80。每个冷却风扇80都包括外壳82、叶片组件84和电动机控制电路板86。电动机控制电路板86安装在外壳82之外，使得电动机的绕组在外壳内获得较大的空间，从而优化了电路板的设计和建造，而且消除了对气流的限制。
冷却风扇80设置成产生使电子元件78冷却的气流。散热器76可以设置成直接地位于风扇80所产生的气流路径上。散热器76联接到电子元件，使得电子元件所产生的热分散在经过散热器增加了的表面面积的气流中。
上述的讨论是对本发明的原则和各种不同实施例的说明。一旦充分理解了上述的公开，大量的变更和修改对本领域技术人员来说将会变得显而易见。例如，提供控制信号给冷却风扇电动机的电路板可以设置在外壳的内部容积空间之外的任何位置，或者从风扇组件中完全地移去而设置在单独的电路板上，或者作为元件而集成在风扇控制系统中，或者设置在主板74上。所附的权利要求将被解释成包括所有的这些改变和修改。

Claims (6)

1.一种冷却风扇(100)，包括：
外壳(10)，其包括内表面(12)和外表面，其中，所述外壳(10)可操作地连接到支承电子元件的计算机底板上；
无刷直流电动机(30)，其可固定地安装在所述外壳(10)的内表面(12)所形成的容积空间(16)内，其中，所述电动机(30)包括多个绕组；
叶片组件(20)，其可旋转地安装在所述电动机(30)上；以及
第一电动机控制电路板(40)，其联接到所述电动机(30)上，且设置在所述外壳(10)的内表面(12)所形成的容积空间(16)之外，其中，所述第一电动机控制电路板(40)包括将电流引导到所述电动机(30)的绕组上的电路。
2.根据权利要求1所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述第一电动机控制电路板(40)安装到所述外壳(10)的外表面上。
3.根据权利要求1所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述冷却风扇(100)还包括第二电动机控制电路板，其与所述第一电动机控制电路板(40)联接，并且设置在所述外壳(10)的内表面(12)所形成的容积空间(16)之外。
4.根据权利要求3所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述外表面形成矩形周边，而且所述第一电动机控制电路板和第二电动机控制电路板安装在所述矩形周边内。
5.根据权利要求4所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述第一电动机控制电路板和所述第二电动机控制电路板安装在所述周边的不同侧面上。
6.根据权利要求3所述的冷却风扇(100)，其特征在于，所述第一电动机控制电路板和所述第二电动机控制电路板包括整流电路。
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