CN101260891A - 散热风扇及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种散热风扇，包括中央设有中柱的一扇框，套设于中柱外的一定子，固定于中柱内的一轴承系统以及被轴承系统支撑的一转子，该轴承系统为在成型扇框的过程中一体固定连接于扇框的中柱上，从而可有效的防止出现轴承系统与扇框之间存在组合的公差及同心度等问题，从而防止风扇运转时出现晃动，简化组装的步骤并改善风扇性能。本发明还提供一种散热风扇的制造方法。

Description

散热风扇及其制造方法
技术领域
本发明关于一种散热风扇，尤指一种用于电子元件散热的散热风扇及其制造方法。
背景技术
随着电子信息业的不断发展，电子元件(尤为中央处理器)的运行频率不断提升，进而电子元件所产生的热量亦随之增多，温度不断升高，严重威胁着电子元件运行的性能，为保证电子元件的正常运作，通常在电子元件表面加装一散热器，于散热器上安装一散热风扇辅助电子元件散热。
现有散热风扇包括一中心具有中柱的扇框，固定于该中柱外的定子、嵌设于中柱内的轴承及被该轴承支撑的转子，该中柱自扇框中央向上延伸，中柱内设有一中心孔以收容该轴承，轴承中央设有一轴孔，转子包括一轮毂、环设于轮毂外缘的若干扇叶及一自轮毂中央向下延伸的转轴，该转轴可旋转地收容于轴承的轴孔内，制造及组装时，先成型扇框；接着利用器具将轴承以紧配合的方式压入至该扇框的中柱的中心孔内；然后将定子套设于中柱上；再从中柱的底端装入一扣环，并将转子的转轴从中柱顶端插入与扣环卡扣；最后将耐磨片置入转轴末端，利用油封盖将中柱的底端密封，并封入适量的润滑油，而组装成散热风扇。通过转子的旋转带动空气流动产生强制气流，对发热元件进行散热。
上述散热风扇的制作过程中，轴承需要用较大力量压入扇框的中柱内，轴承的外壁与中柱的内壁产生较大的摩擦力，由于扇框是由塑性材料制成，较容易变形，轴承在安装至扇框的组装过程中，会出现轴承与中柱之间存在组合的公差及同心度等问题，从而轴承与中柱达不到紧密结合的目的，且无法确保轴承与中柱之间良好的同心度，导致在风扇实际的运转过程中由于同心度不好而产生晃动或震动，导致风扇不能平稳运转，进而产生噪音甚至还会过早地损坏轴承，使得风扇的品质及使用寿命难以得到保证；另一方面，在风扇组装过程中，所需的组装步骤亦较多，组装效率不理想，因此有必要克服上述问题。
发明内容
为解决散热风扇制作及组装过程中轴承与扇框的同心度及组装步骤繁多的问题，有必要提供一种解决上述问题的散热风扇的制造方法及由该方法制作的一种散热风扇。
一种散热风扇，包括中央设有中柱的一扇框，套设于中柱外的一定子，固定于中柱内的一轴承系统以及被轴承系统支撑的一转子，该轴承系统为在成型扇框的过程中一体固定连接于扇框的中柱上。
一种散热风扇的制造方法，包括以下步骤：提供一套制作完成的轴承系统，该轴承系统的顶端设有一密封盖；将该轴承系统置于一成型扇框的模具内，通过注塑一体形成扇框，将轴承系统在成型扇框的过程中与扇框的一中柱一体嵌入固定连接；安装一定子至该中柱的外围；取下设于轴承系统顶端的密封盖；及安装一转子至该轴承系统内。
一种散热风扇的制造方法，包括以下步骤：提供一套制作完成的轴承系统，该轴承系统的顶端设有一密封盖；将该轴承系统置于一成型扇框的模具内，通过注塑一体形成扇框，将轴承系统在成型扇框的过程中与扇框的一中柱一体嵌入固定连接；取下设于轴承系统顶端的密封盖；安装一定子至该中柱的外围；及安装一转子至该轴承系统内。
所述散热风扇的制造方法中，将一套完整且已制作完成的轴承系统置入模具中，使得在注塑成型扇框的过程中，将轴承系统与扇框的中柱一体嵌入固定连接，可有效防止事后在安装轴承的过程中需要用较大力量将轴承压入扇框，而造成的组合公差及同心度等问题，有效地提高结构可靠度及改善风扇性能；同时，在成型完扇框之后，只需三个步骤即可完成整个风扇的组装，从而有效地简化组装的步骤，提高组装效率及降低组装成本。
附图说明
图1为本发明散热风扇其中一实施例的分解图。
图2为图1中扇框与轴承作为一体的剖示图。
图3为图2中圈III的放大示意图。
图4为图2中轴承系统内壁的动压槽的圆周展开图。
图5为本发明散热风扇的制造方法中一套完整的轴承系统的立体图。
图6为本发明散热风扇的制造方法中将图5所示轴承系统置于成型扇框的模具内的局部剖示图。
图7为本发明散热风扇的制造方法中将定子组装至扇框的中柱上的立体图。
图8为图7中去掉轴承系统的顶端的密封盖的示意图。
图9为本发明散热风扇的制造方法中最后组装转子的立体图。
图10为图9沿X-X线的剖示图。
具体实施方式
下面参照附图，结合实施例作进一步说明。
如图1所示，本实施例的散热风扇包括一扇框10、一设于该扇框10中央的轴承系统20，一套设于轴承系统20外的定子30以及一环绕于定子30外围的转子40。
在本实施例中，该扇框10包括一圆环形的外框12、一位于该外框12中央的支撑部14及若干连接于外框12与支撑部14之间的肋条13。该支撑部14呈圆盘状，其中间部分略向下凹陷形成一圆盘形收容部142。该收容部142的中央向上延伸形成一中柱15，该中柱15呈圆筒状，该轴承系统20的底端嵌入固定在该中柱15内。中柱15的外壁面上沿中柱15的径向向外凸伸形成至少一方柱状凸起151，中柱15的内壁面上向中柱15内的中心位置凸设形成一凸缘152，如图2所示，该凸缘152呈圆环状，一体形成于中柱15上。
该定子30套设于轴承系统20的外围，该定子30包括一环形的电路板31及与该电路板31电性连接的一电枢绕组。该电枢绕组包括上、下绝缘架32a、32b、夹置于该上、下绝缘架32a、32b之间的若干硅钢片33及缠绕于该上、下绝缘架32a、32b上的线圈34。该定子30的中央形成一穿孔35，该穿孔35可供轴承系统20穿设。其中该电路板31的外径大小与扇框10中央的收容部142的大小大致相同，该电路板31的中央设有一穿孔310，该穿孔310的边缘向内凹设形成一方柱形缺口312，该缺口312的大小与中柱15的外壁面上的凸起151的大小相对应。
该转子40包括一轮毂41、环设于轮毂41的若干扇叶42、收容于轮毂41内的环形磁铁48、夹设于环形磁铁48与轮毂41内壁面之间的绝缘壳罩49及自轮毂41中央向下延伸的转轴45(请参图10)。
如图2及图3所示，该轴承系统20的底端嵌入固定于该中柱15内，轴承系统20的中央形成一用以收容一转轴45的轴孔22，该转子40的转轴45可旋转地收容于该轴孔22内，该轴孔22的底端设置一耐磨片26，该轴承系统20的内部于轴孔22的一侧还形成一与轴心相互平形的轴向穿孔24，该穿孔24与轴孔22于两端相连通。轴承系统20的底端的外表面对应中柱15的凸缘152位置处向内形成一凹槽23，以将凸缘152收容于其内。轴承系统20的顶端形成一台阶27，该台阶27内设有一防油盖28用于将润滑油密封于轴孔22内。该防油盖28呈阶梯状结构，中央形成供转轴45穿设的圆孔，该防油盖28包括一上端281及一下端282，其中上端281的内径大致等于转轴45的外径，下端282的内径大于转轴45的内径。所述转轴45、防油盖28与轴承系统20之间于轴承系统20的顶端共同形成一封闭的储油空间29。轴承系统20的内表面上设有用于引导润滑流体的动压槽21，该动压槽21也可设置于转轴45的外表面。该动压槽21可促使润滑流体在轴承系统20及转轴45之间产生动态的压力分布，用于支撑转子40在轴承系统20中旋转。
如图4所示为轴承系统20内表面的动压槽21沿圆周方向的展开图，该动压槽21包括位于轴承系统20两端且相互平行设置的两组流道结构，每一组流道结构呈上下对称结构。每一流道结构包括沿分界线210上下对称的第一流道区211及第二流道区212，第一流道区211的下缘和第二流道区212的上缘相连，于分界线210处形成一集流区。每一流道结构包括若干间隔排列、呈“V”形的第一动压槽214及第二动压槽215。每一第一动压槽214包括位于第一流道区211的第一流道214a及位于第二流道区212的第二流道214b。每一第二动压槽215包括位于第一流道区211的第一流道215a及位于第二流道区212的第二流道215b。
每一第一动压槽214的第一、第二流道214a、214b与相邻且位于后方的一第二动压槽215的第一、第二流道215a、215b共同相交于流道结构的分界线210处，形成一内交叉区213，即形成所述集流区。每一第一动压槽214的第一、第二流道214a、214b分别与相邻且位于前方的另一第二动压槽215的第一、第二流道215a、215b相交于第一流道区211的上缘及第二流道区212的下缘，从而在流道结构的上、下缘分别形成外交叉区218。
两相邻第一动压槽214的两第一流道214a及位于该两第一流道214a之间的第二动压槽215的第一流道215a，或两相邻第二动压槽215的两第一流道215a及位于该两第一流道215a之间的第一动压槽214的第一流道214a在第一流道区211形成“Z”形沟槽。同样，相邻两第一动压槽214的两第二流道214b及位于该两第二流道214b之间的第二动压槽215的第二流道215b，或相邻两第二动压槽215的两第二流道215b及位于该两第二流道215b之间的第一动压槽214的第二流道214b，在该第二流道区212形成“Z”形沟槽。所述第一流道214a、215a及第二流道214b、215b均呈弧线状，且形成的所述“Z”形沟槽交汇于流道结构的分界线210处，从而任意相邻流道之间相互连通。当转轴45运转时，润滑流体沿着流道从外交汇区218流向动压槽21中部的内交叉区213，在该内交叉区213产生较高的压力，支撑转轴45运转。同时，每一外交叉区218的润滑流体能够经过若干条流道，比如第一流道214a与第一流道215a，或者第二流道214b与第二流道215b流向对应的内交叉区213，使外交叉区218可形成较低的低压，从而使具有该动压槽21的轴承系统20具良好的防漏效果。
请参图5至图9，在散热风扇成型制造过程中，先提供一套完整且已经制作完成的轴承系统20，如图5所示；该轴承系统20内已经预先加工形成了轴孔22、穿孔24及动压槽21，且已经设置了耐磨片26与防油盖28，并灌装了润滑油，该轴承系统20底端的外表面上还设有一圆环状的凹槽23。为了防止润滑油溢出并防止灰尘等杂物进入，该轴承系统20的顶端于防油盖28的顶面还设有一密封盖29，以完全密封该轴承系统20的轴孔22。
接着，将图5所示的轴承系统20与扇框10一体成型，如图6所示，将轴承系统20置于一套成型该扇框10的模具50中成型该扇框10，即将轴承系统20的顶端定位在模具50中，而轴承系统20的底端与模具50之间则形成一注模空间51，然后往该模具50中的注模空间51内注入形成该扇框10的熔融材料，如熔融的塑胶材料，该熔融材料填充于模具中的注模空间51内，同时填充于该轴承系统20底端的凹槽23内，该熔融材料冷却凝固后，该轴承系统20则与扇框10一体制成，并通过凹槽23与扇框10紧密结合，从而该轴承系统20与扇框10的中柱15形成一体紧密连接的整体结构。在成型该扇框10的过程中，还包括在中柱15的外壁面上一体形成用于嵌入至电路板31的缺口312内的至少一凸起151。
在之后的组装过程中，将定子30安装至扇框10的中柱15及轴承系统20的外围上，如图7所示；该电路板31套设于该扇框10的中柱15并收容于该收容部142内，电路板31上的缺口312与中柱15上的凸起151相卡合将两者定位，防止二者之间产生相对转动，从而将定子30与扇框10固定；然后取下设于轴承系统20顶端的密封盖29，如图8所示；接着再安装转子40，如图9及图10所示，将转轴45从轴承系统20的顶端向下穿设该防油盖28而收容于轴孔22内，轴孔22内的气体在安装过程中通过轴孔22旁边的穿孔24排出，轴承系统20内的润滑油存储于转轴45与轴承系统20之间，即存储于轴承系统20内表面上的动压槽21内。风扇运转时，由于离心力作用沿转轴45上升的润滑油在防油盖28的阻挡下，回流并存储于储油空间29内，并通过穿孔24回流至轴孔22的底端。耐磨片26正对转轴45的末端从而减缓转子40运转时对轴承系统20的冲击。
在上述组装步骤中，也可以先将设于轴承系统20顶端的密封盖29取下，然后再组装定子30至扇框10的中柱15及轴承系统20的外围，以及最后安装转子40至轴承系统20中。
本实施例散热风扇中，轴承系统20与扇框10为一体固定连接，即依客户需要预先提供一套制作完成的完整的轴承系统20，然后于扇框10的成型过程中将轴承系统20与扇框10形成一体固定连接，不仅避免了现有技术在先成型扇框之后再组装轴承的过程中需要用较大力气将轴承插入并固定于扇框的中柱内，避免产生组合公差及同心度等问题，避免造成风扇工作过程中出现如噪音、轴承晃动等不良现象，有效地提高结构可靠度及改善风扇性能；同时，在成型完扇框之后，只需三个步骤即可完成整个风扇的组装，还进一步简化了组装的步骤，从而提高组装效率并节约了组装成本。

Claims (15)

1. 一种散热风扇，包括中央设有中柱的一扇框，套设于中柱外的一定子，固定于中柱内的一轴承系统以及被轴承系统支撑的一转子，其特征在于：该轴承系统是在成型扇框的过程中一体固定连接于扇框的中柱上。
2. 如权利要求1所述的散热风扇，其特征在于：该中柱的内壁面上形成圆环状的一凸缘，该轴承系统一端的外表面上形成与所述凸缘相配合的一凹槽。
3. 如权利要求1所述的散热风扇，其特征在于：该轴承系统中央形成一轴孔，轴孔的内表面上设有至少一组流道结构。
4. 如权利要求3所述的散热风扇，其特征在于：该流道结构包括若干间隔排列的第一及第二动压槽，所述第一、第二动压槽呈“V”形。
5. 如权利要求4所述的散热风扇，其特征在于：所述第一、第二动压槽均包括第一流道及第二流道，每一第一动压槽的第一、第二流道分别与相邻的一第二动压槽的第一、第二流道相交于该流道结构的上缘及下缘，每一第一动压槽的第一、第二流道与相邻的另一第二动压槽的第一、第二流道共同相交于该流道结构的中部。
6. 如权利要求5所述的散热风扇，其特征在于：所述第一、第二流道呈弧线状。
7. 如权利要求1所述的散热风扇，其特征在于：该轴承系统中央形成一轴孔，轴承系统内于轴孔的一侧形成一穿孔，该穿孔与所述轴孔于两端相连通。
8. 如权利要求1所述的散热风扇，其特征在于：该定子包括一电路板，该电路板设有供轴承系统穿设的一穿孔，该穿孔的边缘上形成至少一缺口，该中柱的外壁面上形成与该缺口相对应的凸起。
9. 如权利要求1所述的散热风扇，其特征在于：还包括一防油盖，该轴承系统的顶端形成一台阶，该防油盖呈阶梯状结构，并定位于所述台阶上，与轴承系统共同形成一储油空间。
10. 一种散热风扇的制造方法，包括以下步骤：
提供一套制作完成的轴承系统，该轴承系统的顶端设有一密封盖；
将该轴承系统置于一成型扇框的模具内，通过注塑一体形成扇框，将轴承系统在成型扇框的过程中与扇框的一中柱一体嵌入固定连接；
安装一定子至该中柱的外围；
取下设于轴承系统顶端的密封盖；及
安装一转子至该轴承系统内。
11. 如权利要求10所述的散热风扇的制造方法，其特征在于：该套制作完成的轴承系统于底端的外表面上设有一圆环状的凹槽，在该轴承系统与扇框一体注塑成型的过程中，该中柱的内壁面上形成嵌入至所述凹槽内的一凸缘。
12. 如权利要求10所述的散热风扇的制造方法，其特征在于：该定子包括一电路板，该电路板设有供轴承系统穿设的一穿孔，该穿孔的边缘上形成至少一缺口，在该轴承系统与扇框一体注塑成型的过程中，该中柱的外壁面上形成用于嵌入至所述缺口内的至少一凸起。
13. 一种散热风扇的制造方法，包括以下步骤：
提供一套制作完成的轴承系统，该轴承系统的顶端设有一密封盖；
将该轴承系统置于一成型扇框的模具内，通过注塑一体形成扇框，将轴承系统在成型扇框的过程中与扇框的一中柱一体嵌入固定连接；
取下设于轴承系统顶端的密封盖；
安装一定子至该中柱的外围；及
安装一转子至该轴承系统内。
14. 如权利要求13所述的散热风扇的制造方法，其特征在于：该套制作完成的轴承系统于底端的外表面上设有一圆环状的凹槽，在该轴承系统与扇框一体注塑成型的过程中，该中柱的内壁面上形成嵌入至所述凹槽内的一凸缘。
15. 如权利要求13所述的散热风扇的制造方法，其特征在于：该定子包括一电路板，该电路板设有供轴承系统穿设的一穿孔，该穿孔的边缘上形成至少一缺口，在该轴承系统与扇框一体注塑成型的过程中，该中柱的外壁面上形成用于嵌入至所述缺口内的至少一凸起。
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