CN102384096A - 风扇及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种风扇及其制造方法。该薄型化的风扇包含马达基座、轴承、叶轮、定子及磁性元件。马达基座中央具有轴承座，而轴承容置于轴承座内。叶轮包含金属壳体、轮毂、多个叶片及转轴，金属壳体具有顶壁及由顶壁周缘轴向延伸的周壁，轮毂套设于金属壳体上，叶片环设于轮毂外围，转轴则凸设于金属壳体的顶壁中央且穿设于轴承中。其中，金属壳体的顶壁不具有置轴凸环，且转轴与金属壳体的顶壁直接以激光焊接方式结合。定子套置于轴承座的外周缘，磁性元件则设置于金属壳体的内缘上，并与定子对应设置。本发明也揭示上述风扇的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种风扇及其制造方法，尤其是涉及一种薄型风扇及其制造方法。
背景技术
散热风扇为各种电子设备中不可或缺的重要装置，藉其散热作用，可防止电子设备过热而达到维持电子设备正常运作的功能。请参阅图1A至图1C，其中图1A为现有风扇的叶轮的结构示意图，图1B为图1A的分解图，以及图1C为图1A的剖视图。如图所示，叶轮1包括一轮毂10、多个叶片11、一金属环12及一转轴13，其中，叶片11环设于轮毂10周缘，且叶片11与轮毂10以塑胶一体成型，金属环12设置于轮毂10的内缘，而转轴13则凸设于轮毂10内部的中央。
现有叶轮1的成型方式是在塑胶成型模具中放入金属环12并插入转轴13后，再通过射出方式形成具有轮毂10、叶片11、金属环12及转轴13的叶轮1。为了加强转轴13与轮毂10的结合强度，轮毂10须达一定厚度，故有最小厚度的限制。另外，轮毂10中央与转轴13结合处更设有垂直于轮毂10的顶壁并且沿转轴13轴向延伸的置轴凸环101，用以插设转轴13。又，置轴凸环101的外围更可增设多个放射状的加强肋102。转轴13与置轴凸环101结合处设有压花槽131，可强化转轴13与轮毂10的结合强度。
然而，现有叶轮结构具有以下缺点：由于轮毂10有最小厚度的限制，且轮毂10上设置有置轴凸环101及加强肋102等结构，使得模具设计较为复杂，不利于叶轮的薄型化需求。再者，由于转轴13顶端须增设压花槽131来强化转轴13与轮毂10的结合强度，在叶轮的薄型化需求下，较小尺寸的转轴13并不利于压花槽131的加工。
有鉴于此，如何发展一种风扇及其制造方法，以解决现有技术的缺失，达成叶轮薄型化的需求，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种风扇及其制造方法，其中转轴以激光焊接方式结合于金属壳体上，由此简化叶轮模具的设计、避免转轴刮伤及简化转轴的加工过程。
本发明的另一目的在于提供一种风扇及其制造方法，由此降低风扇的整体厚度，达到风扇薄型化的目的。
为达上述目的，本发明的一较广义实施态样为提供一种风扇，其包括：一马达基座，其中央具有一轴承座；一轴承，容置于该轴承座内；一叶轮，其包含：一金属壳体，具有一顶壁及由该顶壁周缘轴向延伸的一周壁；一轮毂，套设于该金属壳体上；多个叶片，环设于该轮毂外围；以及一转轴，凸设于该金属壳体的该顶壁中央且穿设于该轴承中。其中，该金属壳体的该顶壁不具有置轴凸环，且该转轴与该金属壳体的该顶壁直接以激光焊接方式结合；一定子，套置于该轴承座的外周缘；以及一磁性元件，设置于该金属壳体的内缘上，并与该定子对应设置。
根据本发明的构想，该金属壳体的该顶壁厚度为0.1至2.0mm，该转轴不具有压花槽，且该风扇的整体厚度小于10mm。
为达上述目的，本发明的另一较广义实施态样为提供一种一种风扇，其包含：一马达基座，其中央具有一轴承座；一轴承，容置于该轴承座内；一叶轮，其包含：一金属壳体，具有一顶壁及由该顶壁周缘轴向延伸的一周壁；多个叶片，环设于该金属壳体外围；以及一转轴，凸设于该金属壳体的该顶壁中央且穿设于该轴承中。其中，该金属壳体的该顶壁不具有置轴凸环，且该转轴与该金属壳体的该顶壁直接以激光焊接方式结合；一定子，套置于该轴承座的外周缘；以及一磁性元件，设置于该金属壳体的内缘上，并与该定子对应设置。
根据本发明的构想，该叶片由金属材质制成，且该叶片与该金属壳体为一体成型。
为达上述目的，本发明的又一较广义实施态样为提供一种风扇的制造方法，其包含下列步骤：提供一金属壳体，其具有一顶壁及由该顶壁周缘轴向延伸的一周壁；将一转轴与该金属壳体进行激光焊接，使该转轴凸设于该金属壳体的该顶壁中央；将该转轴与该金属壳体的组合结构置于一模具中，通过塑胶成型技术形成一轮毂及多个叶片，其中该轮毂套设于该金属壳体上，该叶片环设于该轮毂外围；提供一马达基座，其中，该马达基座的中央处形成一轴承座，一轴承容置于该轴承座内，以及一定子套置于该轴承座的外周缘；以及将一磁性元件设置于该金属壳体的内缘上，并将该转轴穿设于该轴承中，使该磁性元件与该定子对应设置。
附图说明
图1A为现有风扇的叶轮结构示意图；
图1B为图1A的分解图；
图1C为图1A的剖视图；
图2A为本发明较佳实施例的叶轮结构示意图；
图2B为图2A的分解图；
图2C为图2A的剖视图；
图3为本发明较佳实施例的风扇的剖视图；
图4为本发明另一实施例的风扇的剖视图。
主要元件符号说明
1、2：叶轮 10、20、30：轮毂
101：置轴凸环 102：加强肋
11、21、31、41：叶片 12：金属环
13、23、33、43：转轴 131：压花槽
22、32、42：金属壳体 221、321：顶壁
222、322：周壁 223：次顶壁
3、4：风扇 34、44：马达基座
341、441：轴承座 35、45：轴承
36、46：定子 37、47：磁性元件
38、48：扇框 S：焊接区域
具体实施方式
体现本发明特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。
请参阅图2A至图2C，其中图2A为本发明较佳实施例的叶轮结构示意图，图2B为图2A的分解图，图2C为图2A的剖视图。如图所示，叶轮2包含一轮毂20、多个叶片21、一金属壳体22及一转轴23。其中，轮毂20套设于金属壳体22上，叶片21环设于轮毂20外围，且叶片21与轮毂20以塑胶一体成型。
金属壳体22具有一顶壁221及由顶壁221周缘轴向延伸的周壁222，转轴23由金属材质制成且凸设于金属壳体22的顶壁221中央。根据本发明的构想，金属壳体22的顶壁221中央具有一开口，使转轴23可插设于其中，且转轴23与金属壳体22的顶壁221直接以激光焊接(laser welding)方式结合，焊接区域S如图2C的虚线标示。亦即将高强度的激光光束辐射至金属表面，使金属熔化形成焊接。由于激光焊接具有焊点小、精准度高及能量高度集中的特点，可使焊料熔化并形成牢固的焊接结构，故可实现薄壁材料的焊接。因此，相较于传统的叶轮结构，当固定转轴23于金属壳体22上时，金属壳体22无须形成由顶壁221轴向延伸的置轴凸环结构来增加与转轴23的结合强度，且转轴23也无需增加压花槽的设计。再者，金属壳体22的顶壁221厚度可小至0.1至2.0mm，有助于风扇薄型化的设计。当金属壳体22的厚度减小时，金属壳体22下方容纳风扇定子的空间可相对增大，可由此增加绕线圈数，进而增进风扇的运转效能。
因此，根据本发明的构想，叶轮2的成型方式是首先将转轴23与金属壳体22进行激光焊接后，再将转轴23与金属壳体22的组合结构置于模具中，通过塑胶成型作业形成进一步包含轮毂20及叶片21的叶轮2。其中，该金属壳体22的该顶壁221不具有置轴凸环，该转轴23不具有压花槽，且该金属壳体22的顶壁221厚度为0.1至2.0mm。
相比较于现有叶轮结构，由于本发明的叶轮2是先将转轴23与金属壳体22进行激光焊接后，再进行轮毂20及叶片21的注塑成型，因此，叶轮的模具设计较为简单，不用考虑转轴结合力，不会有转轴刮伤问题，轮毂及金属壳体没有最小厚度限制，也不会在成型过程中有缩水变形的问题，且由于转轴不需要增加压花槽，故转轴的加工也较为简单。此外，由于转轴扭力可以根据激光焊接的形状，例如环型或对称点焊接的方式来控制，故可加大转轴的扭力范围。
由于激光焊接可应用于各种金属之间的焊接，故本发明的金属壳体22及转轴23的材质也可为各种金属及合金，例如但不限于金、银、铜、铁、钛、镍、锡、铝、铬等金属及其合金，且金属壳体22及转轴23可采用相同材质或不同材质。
在一实施例中，如图2C所示，该金属壳体22外缘可形成一段差，亦即形成一水平高度较顶壁221略低的次顶壁223，使得轮毂20覆盖次顶壁223上并与顶壁221形成大体上等高的共平面，以避免增加风扇的整体厚度。
请参阅图3，为本发明较佳实施例的风扇的剖视图，该风扇包含图2A至图2C所示的叶轮结构。如图所示，风扇3包含一轮毂30、多个叶片31、一金属壳体32、一转轴33、一马达基座34、一轴承35、一定子36、一磁性元件37及一扇框38。轮毂30套设于金属壳体32上，叶片31环设于轮毂30外围，且叶片31与轮毂30以塑胶一体成型。金属壳体32为一体成型的结构，具有一顶壁321及由顶壁321周缘轴向延伸的周壁322。转轴33由金属材质制成且凸设于金属壳体32的顶壁321中央，且转轴33与金属壳体32的顶壁321直接以激光焊接方式结合。马达基座34的中央处形成一轴承座341，轴承35容置于轴承座341内，且转轴33穿设于轴承35中，定子36套设于轴承座341的外周缘，磁性元件37设置于金属壳体32的内缘上并与定子36对应设置，而扇框38则设置于整个风扇3结构的外缘。由于转轴33与金属壳体32的顶壁321直接以激光焊接方式结合，故金属壳体32没有最小厚度限制，使风扇3的整体厚度H可小于10mm，较佳为小于7mm，以达到风扇薄型化的目的，并可应用为超薄笔记型电脑或其他薄型电子装置的风扇。
另一方面，本发明也提供一种风扇的制造方法，其首先将转轴33与金属壳体32进行激光焊接后，再将转轴33与金属壳体32的组合结构置于模具中，通过塑胶成型方式形成进一步包含轮毂30及叶片31的叶轮，其中，该金属壳体32的该顶壁321不具有置轴凸环，该转轴33不具有压花槽，且该金属壳体32的顶壁321厚度为0.1至2.0mm。接着，提供一马达基座34，其中，马达基座34的中央处形成一轴承座341，一轴承35容置于轴承座341内，以及一定子36套置于轴承座341的外周缘。之后，将一磁性元件37设置于金属壳体32的内缘上，接着将转轴33穿设于轴承35中，并使磁性元件37与定子36对应设置。最后，于前述结构外缘设置一扇框38，即完成风扇3的制作。
请参阅图4，其为本发明另一实施例的风扇结构示意图。如图所示，风扇4包含多个叶片41、一金属壳体42、一转轴43、一马达基座44、一轴承座441、一轴承45、一定子46、一磁性元件47及一扇框48。图4与图3的结构大致相同，故不再赘述，惟于此实施例中，叶片41并非由塑胶材质制成，而是由金属材质制成，故可与金属壳体42一体成型，且叶片41环设于金属壳体40外围。而在此实施例中，转轴43同样与金属壳体42的顶壁直接以激光焊接方式结合，故金属壳体42没有最小厚度限制，使风扇4的整体厚度H可小于10mm，较佳为小于7mm，并可应用为超薄笔记型电脑或其他薄型电子装置的风扇。
综上所述，本发明的风扇所包含的叶轮结构主要由轮毂、叶片、金属壳体及转轴所构成，其中转轴凸设于金属壳体的顶壁中央，该金属壳体的顶壁不具有置轴凸环，且转轴与金属壳体的顶壁直接以激光焊接方式结合。通过本发明的设计，金属壳体顶壁的厚度可小至0.1至2.0mm，也不会有转轴刮伤的问题产生，且可简化叶轮模具的设计，而转轴也无须增加压花槽，且可加大转轴的扭力范围。再者，本发明的风扇整体厚度小于10mm，因此可应用为超薄笔记型电脑或其他薄型电子装置的风扇。由于上述优点为现有技术所不及者，故本发明所提出的风扇及其制造方法极具产业价值，爰依法提出申请。
本发明得由熟悉此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然而皆不脱如附上的权利要求所欲保护者。
Claims (15)
1.一种风扇，包含：
马达基座，其中央具有一轴承座；
轴承，容置于该轴承座内；
叶轮，包含：
金属壳体，具有一顶壁及由该顶壁周缘轴向延伸的一周壁；
轮毂，套设于该金属壳体上；
多个叶片，环设于该轮毂外围；以及
转轴，凸设于该金属壳体的该顶壁中央且穿设于该轴承中，其中该金属壳体的该顶壁不具有置轴凸环，且该转轴与该金属壳体的该顶壁直接以激光焊接方式结合；
定子，套置于该轴承座的外周缘；以及
磁性元件，设置于该金属壳体的内缘上，并与该定子对应设置。
2.如权利要求1所述的风扇，其中该金属壳体的该顶壁的厚度为0.1至2.0mm。
3.如权利要求1所述的风扇，其中该金属壳体的该顶壁中央具有一开口，使该转轴可插设于其中。
4.如权利要求1所述的风扇，其中该转轴由金属材质制成。
5.如权利要求1所述的风扇，其中该转轴不具有压花槽。
6.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂及该叶片以塑胶一体成型。
7.如权利要求1所述的风扇，其中该金属壳体还包含一水平高度较该顶壁略低的次顶壁，使得该轮毂覆盖于该次顶壁上。
8.如权利要求1所述的风扇，还包含一扇框，其设置于该风扇的外缘。
9.如权利要求1所述的风扇，其中该风扇的整体厚度小于10mm。
10.一种风扇，包含：
马达基座，其中央具有一轴承座；
轴承，容置于该轴承座内；
叶轮，其包含：
金属壳体，具有一顶壁及由该顶壁周缘轴向延伸的一周壁；
多个叶片，环设于该金属壳体外围；以及
转轴，凸设于该金属壳体的该顶壁中央且穿设于该轴承中，其中，该金属壳体的该顶壁不具有置轴凸环，且该转轴与该金属壳体的该顶壁直接以激光焊接方式结合；
定子，套置于该轴承座的外周缘；以及
磁性元件，设置于该金属壳体的内缘上，并与该定子对应设置。
11.如权利要求10所述的风扇，其中该叶片由金属材质制成。
12.如权利要求11所述的风扇，其中该叶片与该金属壳体为一体成型。
13.一种风扇的制造方法，其包含下列步骤：
提供一金属壳体，其具有一顶壁及由该顶壁周边往下延伸的一周壁；
将一转轴与该金属壳体进行激光焊接，使该转轴凸设于该金属壳体的该顶壁中央；
将该转轴与该金属壳体的组合结构置于一模具中，通过塑胶成型技术形成一轮毂及多个叶片，其中该轮毂套设于该金属壳体上，该叶片环设于该轮毂外围；
提供一马达基座，其中，该马达基座的中央处形成一轴承座，一轴承容置于该轴承座内，以及一定子套置于该轴承座的外周缘；以及
将一磁性元件设置于该金属壳体的内缘上，并将该转轴穿设于该轴承中，使该磁性元件与该定子对应设置。
14.如权利要求13所述的风扇的制造方法，其中该激光焊接以环型焊接的方式使该转轴与该金属壳体结合。
15.如权利要求13所述的风扇的制造方法，其中该激光焊接以对称点焊接的方式使该转轴与该金属壳体结合。
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