CN102536897A - 风扇及其叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风扇及其叶轮。风扇包括一叶轮，该叶轮包括轮毂以及多个连接于轮毂的叶片，每一叶片包括，连接于轮毂的基部以及相对于基部的翼端，其中翼端的叶片厚度大于基部的叶片厚度，且该叶片于翼端具有导流部。由此可改善叶轮翼端间隙泄压问题，以提升风扇的效率、降低噪音。

Description

风扇及其叶轮

技术领域

本发明涉及一种风扇及其叶轮，尤其是涉及一种可改善叶轮翼端间隙泄压的风扇及其叶轮。

背景技术

随着电子装置的蓬勃发展，其效能也随之大幅度提升，使得散热装置或散热系统已成为不可或缺的配备之一，若电子装置产生的热能无法妥善逸散至电子装置外，则可能会造成电子装置因过热而导致效能变差、甚至于可能出现短路或烧毁的情形，因此，在电子装置内部或周边设置高效能的散热装置为极重要的课题，同时，提高散热装置的效率也为业界持续精进研发的重要项目之一。

最常被广泛使用的散热装置为风扇，请参阅图1A，现有风扇1具有扇框11、设置于扇框11内的轮毂12以及连接于轮毂12的叶片13，通过设置于轮毂12内的马达(未图示)的作动，以带动轮毂12转动，并使得轮毂12周边设置的叶片13随之旋转而引动气流，以进行散热。

请同时参阅图1A及图1B，当现有风扇1运转时，由于叶片13是倾斜状的，其叶片13的翼端130与扇框11内壁面会具有一间隙11a。在没有背压的情况下，气流会由叶片13的压力面131经由翼端130与扇框11之间的间隙11a而流向叶片13的吸力面132(如图1B中箭号A所示的气流方向)，这种情形将造成局部压力散失，同时会在叶片13的吸力面132造成压力震荡，进而导致风扇1会因气流于间隙11a中上下扰动而使得宽、窄频噪音升高，同时更会减少风量传递，进而导致风扇1的效能降低。

请参阅图1C，当在有背压的情况下，由于叶片13的压力面131的压力值更高，因此，气流更容易由叶片13的翼端130与扇框11之间的间隙11a漏出，且漏出的气流会在叶片13的吸力面132形成涡流(如1C图中箭号B所示的气流方向)，如此一来，将会使得吸力面132的流场压力震荡更为严重，并使得风扇1的输出静压降低，进而导致风扇1的效率也随之降低。

一般而言，若扇框11与叶片13之间的间隙11a较小的话，其发生扰流的情况越少，相对的风扇1的效率也将较高。然而，现有的风扇1通常会局限于现有的材料强度、同时需考量到其会不会产生变形的情况，因此，该间隙11a必须随着风扇1的尺寸而维持相对应的大小，无法任意缩减间隙11a的大小。在此情况下，若无其他可改善叶片13的翼端130的间隙11a泄压问题的相关解决之道，则会使得风扇1的压力值下降，即性能损失、效率降低，同时更会产生噪音提高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风扇及其叶轮，特别是一种可提升效率、降低噪音及泄压问题的风扇及其叶轮结构。

为达上述目的，本发明的一较广义实施状态为提供一种叶轮，适用于风扇，其包括轮毂以及多个叶片，叶片连接于轮毂，每一叶片包括连接于轮毂的基部，以及相对于基部的翼端，其中翼端的叶片厚度大于基部的叶片厚度，且叶片于翼端具有导流部。

根据本发明的构想，其中导流部为斜切面。

根据本发明的构想，其中斜切面为平坦斜切面、曲形斜切面或弧形斜切面。

根据本发明的构想，其中叶片还包括端面，位于翼端，端面邻接于斜切面。

根据本发明的构想，其中叶片于一侧具有第一曲面，斜切面邻接于第一曲面及端面之间。该叶片相对于该第一曲面的另一侧具有一第二曲面，该端面邻接于斜切面及第二曲面之间。

根据本发明的构想，其中端面大致垂直于第一曲面或第二曲面。

该导流部也可直接邻接于第一曲面及第二曲面之间。

根据本发明的构想，其中叶片的厚度大致沿基部向翼端的方向递增。

根据本发明的构想，其中导流部的深度为固定深度。

根据本发明的构想，其中导流部的深度也可随叶片厚度而变化。

根据本发明的构想，其中导流部位于该翼端长度1/3至2/3处的深度为叶片厚度的3/10至1倍。

根据本发明的构想，其中导流部位于翼端长度1/3至2/3处的宽度为导流部的深度的4/10至1倍。

根据本发明的构想，其中导流部的宽度随叶片弦长而变化。

根据本发明的构想，其中翼端还具有前端部及后端部，导流部具有前导端及后导端，导流部的前导端与翼端的前端部相叠合，导流部的后导端不与翼端的后端部相叠合。

根据本发明的构想，其中翼端还具有前端部及后端部，导流部具有前导端及后导端，导流部的后导端与翼端的后端部相叠合，导流部的前导端不与翼端的前端部相叠合。

根据本发明的构想，其中翼端还具有前端部及后端部，导流部具有前导端及后导端，导流部的前导端与翼端的前端部相叠合，导流部的后导端也与翼端的后端部相叠合。

根据本发明的构想，其中导流部还包括至少一导流结构，该至少一导流结构突出于斜切面上。

根据本发明的构想，其中导流结构包括翼形凸块。

根据本发明的构想，其中由轮毂的轴心径向延伸至导流结构具有延伸线，导流结构延伸的方向与该延伸线的夹角介于30度至120度之间。

根据本发明的构想，其中设置于同一叶片上的该至少一导流结构大致呈平行排列。

为达上述目的，本发明的又一较广义实施状态为提供一种风扇，其包括一扇框及一叶轮，该叶轮设置于扇框内，且包括一轮毂以及多个叶片，多个叶片连接于轮毂，每一叶片包括连接于轮毂的基部以及相对于基部的翼端；其中翼端的叶片厚度大于基部的叶片厚度，且叶片于翼端具有导流部。

附图说明

图1A为现有风扇的结构示意图；

图1B为图1A所示的叶轮于无背压的情况下的风流方向示意图；

图1C为图1A所示的叶轮于具有背压的情况下的风流方向示意图；

图2A为本发明第一较佳实施例的风扇的叶轮的上视结构示意图；

图2B为图2A所示的叶轮于无背压的情况下的风流方向示意图；

图2C为图2A所示的叶轮于具有背压的情况下的风流方向示意图；

图2D为图2A所示的CC’剖面结构示意图；

图3A为图2A所示的叶轮与现有叶轮相比较的效率比较曲线图；

图3B为图2A所示的叶轮与现有叶轮相比较的噪音频率比较图；

图4A为本发明第二较佳实施例的风扇的叶轮的上视结构示意图；

图4B为图4A的侧面结构示意图；

图5为本发明另一较佳实施例的叶轮的不同实施状态的叶片剖面结构示意图；

图6A为本发明又一较佳实施例的叶轮的侧面结构示意图；

图6B为图6A的上视结构示意图。

主要元件符号说明

风扇：1

扇框：11

间隙：11a

轮毂：12、22、32、52

叶片：13、23、33、43、53

翼端：130、231、331、431、531

压力面：131

吸力面：132

叶轮：20、30、50

第一曲面：233、333、433、533

第二曲面：235、435、534

端面：234、334、434

基部：230、330、530

前端部：231a、331a、431a

后端部：231b、331b、431b

导流部：232、332、432、532

前导端：232a、332a、432a

后导端：232b、332b、432b

导流结构：535

叶片厚度：H1

叶片宽度：D

叶片长度：L

导流部深度：H2

导流部长度：L’

延伸线：X

夹角：θ

风流方向：A、B、D、E

剖面线：CC’

导流部实施状态：F1、F2、F3、F4、F5

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状态上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非用以限制本发明。

请参阅图2A，其为本发明第一较佳实施例的风扇的叶轮的上视结构示意图。如图所示，本发明的叶轮20主要由轮毂22及多个叶片23共同组成。其中轮毂22内设置有马达(未图示)，用以提供风扇运作的动力来源，多个叶片23则环绕设置于轮毂22的周缘，并与轮毂22相连结，当轮毂22因马达带动而旋转时，叶片23随之转动，以产生气流。

叶片23具有第一曲面233、第二曲面235、基部230以及与基部230相对应的翼端231，其中基部230与轮毂22相连接，且叶片23的厚度自基部230向翼端231递增。在一些实施例中，叶片23的翼端231的厚度至少为基部230厚度的1.5倍以上，但不以此为限。

请同时参阅图2A及图2D，图2D为图2A所示的CC’剖面结构示意图，如图2A所示，翼端231具有前端部231a及后端部231b，在翼端231处具有导流部232及端面234，在本实施例中，导流部232为自翼端231的前端部231a向后延伸的斜切面，且如图2D所示，该导流部232的斜切面邻接于端面234及第一曲面233，且该斜切面设置于第一曲面233及端面234之间。在一些实施例中，该端面234与第一曲面233垂直设置，但不以此为限。在另一些实施例中，导流部232为一斜切面，且其可为一平坦切面、一曲面形状或一弧面形状，并不以此为限。导流部232具有前导端232a及后导端232b，其中前导端232a为斜切面的起点，而后导端232b则为斜切面的终点。

请同时参阅图2A及图2B，导流部232为自翼端231的前端部231a延伸切割至后端部231b的斜切面，因此导流部232的前导端232a与翼端231的前端部231a相叠合，同样地，导流部232的后导端232a也与翼端231的后端部231b相叠合。如此一来，在没有背压的情况下，导流部232可引导叶片23的第一曲面233上的侧向气流流向翼端230，并可阻挡自第二曲面235漏出的气流(如图2B所示的箭号D所示的气流方向)，由此以减少风扇的输出静压减少的问题，进而提升风扇的效率，同时更减轻噪音的问题。

请参阅图2C，其为图2A所示的叶轮于具有背压的情况下的风流方向示意图。当风扇的叶轮20处于有背压的情况下时，由于导流部232的斜面引导，因此同样可引导叶片23的第一曲面233上的侧向气流流向翼端230，进而阻挡自第二曲面235漏出的气流(如图2C所示的箭号E所示的气流方向)，与现有技术相比较，当导流部232进行斜向风流引导时，可减少涡流情况的产生，因此可减少第二曲面235的流场压力震荡情形，进而提升风扇的效率，并减轻噪音的问题。

请参阅图3A及图3B，其分别为图2A所示的叶轮与现有叶轮相比较的效率比较曲线图以及噪音频率比较图。如图3A所示，当叶轮20的叶片23具有导流部232时，其效率相较于不具备导流部的叶轮具有明显的增加，由此可见，由斜切面所形成的导流部232确实具有导引叶片23气流自第一曲面233向翼端230流动，阻挡自第二曲面234漏出的气流，进而增加叶轮20的效率。如图3B所示，具有导流部232的叶轮20的第一倍窄频噪音明显下降，且在频率5k-10k的范围之间，宽频噪音也具有下降的情形，根据统计，本实施例的叶轮20相比较于现有不具备导流部的叶轮，整体噪音可降低1.8dB。由此可见，本实施例具有导流部232的叶轮不仅具有较高的效率，同时也可达到降低噪音的效果。

请参阅图4A，其为本发明第二较佳实施例的风扇的叶轮的上视结构示意图。叶轮30由轮毂32及环设于轮毂32周缘的多个叶片33共同组成。叶片33具有第一曲面333、端面334、基部330以及与基部330相对应的翼端331，且在翼端处具有导流部332。其中叶片33的第一曲面333、基部330、翼端331的结构均与前述实施例相仿，故不再赘述。在本实施例中，导流部332为自翼端331的前端部331a向后延伸的斜切面，且该导流部332的斜切面邻接于端面334及第一曲面333，且该斜切面设置于第一曲面333及端面334之间。在一些实施例中，该端面334与第一曲面333垂直设置，但不以此为限。导流部332具有前导端332a及后导端332b，在本实施例中，导流部332的前导端332a与翼端331的前端部331a相叠合；然而导流部332的斜切面并未延伸至翼端331的后端部331b，因此导流部332的后导端332b并未与翼端331的后端部331b相叠合，而是具有一段距离。

请参阅图4B，其为图4A的侧面结构示意图。可明显看出在本实施例中，导流部332的深度H2较浅，且其斜切面的长度L’也较短，因此导流部332的后导端332b与翼端331的后端部331b尚具有一段距离。在此实施例中，导流部332的深度H2大致为一固定深度，即在导流部332的前导端332a与后导端332b的深度均为固定一致的，但在另一些实施例中，导流部332的深度H2也可随叶片33的厚度H1而变化，即导流部332的前导端332a与后导端332b的深度并非固定一致的，例如前导端332a的深度大于后导端332b的深度，由此可见，导流部332的深度可随实际施作情形而任施变化，并不以此为限。

请同时参阅图4A及图4B，导流部332具有宽度D₁，即其斜切面的宽度。导流部332的宽度D₁随弦长而变化，即导流部332的前导端332a及后导端332b的宽度无需固定一致，此实施例为前导端332a的宽度大于后导端332b的宽度。但不以此为限，导流部332的宽度也可为一固定宽度。导流部332的长度L’也不限制，且其斜切面的起始与终点位置也不限制，亦即导流部332的前导端332a并不限定需与翼端331的前端部331a相叠合，而后导端332b也未限定需与翼端331的后端部331b相叠合。在一些实施例中，若将翼端331的长度视为L，则导流部332的前导端332a以与翼端331的前端部331a相距1/3L为较佳，同样地，导流部332的后导端332b以与翼端331的后端部331b相距1/3L为较佳，简单来说，即导流部332的长度L’至少需为1/3L，且其位置至少需介于翼端331的中央1/3处，并可向前或向后任意延伸。

导流部332距离于翼端331的前端部331a的1/3至2/3处的深度H2为叶片33厚度H1的3/10至1倍为较佳，但不以此为限。导流部332距离于翼端331的前端部331a的1/3至2/3处的宽度D1为同位置深度H2的4/10至1倍为较佳，但也不以此为限。

请参阅图5，其为本发明另一较佳实施例的叶轮的不同实施状态的叶片剖面结构示意图。叶片43具有F1、F2、F3、F4及F5等五种不同实施状态，每一实施状态F1、F2、F3、F4及F5中的叶片43均具有翼端431、导流部432、第一曲面433以及第二曲面435，每一实施状态中的导流部432均有些微差异。举例来说，在实施状态F1、F2及F3中，其导流部432的差异在于其切割的深度及切割的斜切面曲度不同。实施状态F1的导流部432深度大致维持一固定深度，实施状态F2的导流部432前导端432a深度大于导流部432后导端432b的深度，且在实施状态F3中，由于其切割深度较深，甚至于在导流部432的后导端432b处有过切的情形，使得叶片43的端面434被削除，因此导流部432直接邻接于第一曲面433及第二曲面435之间。

请再参阅图5，在实施状态F4中，叶片43的导流部432自翼端431的前端部431a起向后延伸，即导流部432的前导端432a与翼端431的前端部431a相叠合，然而由于导流部432的斜切面并未延伸至翼端431的后端部431b，因此导流部432的后导端432b不仅未与翼端431的后端部431b相叠合，且尚具有一段距离。至于实施状态F5，则为导流部432自翼端431的中段起向后延伸至翼端431的后端部431b，即导流部432的前导端432a与翼端431的前端部431a并未相叠合，而是具有一段距离，且导流部432向后延伸之后，其后导端432b再与翼端431的后端部431b相叠合。由图5所示的5种不同实施状态可见，叶片43的导流部432实具有多种变化，在其切割深度、宽度、斜切面的曲度、切割起点以及切割终点均可任施变化，其叶片43的厚度为自基部向翼端递增，且导流部432设置于叶片43的第一曲面433与翼端431的端面434之间者，均在本发明所欲保护的范围内。

请参阅图6A，其为本发明又一较佳实施例的叶轮的侧面结构示意图。如图所示，叶轮50由轮毂52及环设于轮毂52周缘的多个叶片53共同组成。在本实施例中，叶片53具有第一曲面533、第二曲面534、基部530以及与基部530相对应的翼端531，且在第一曲面533与翼端531的交界处具有导流部532。叶片53的第一曲面533、第二曲面534、基部530、翼端531的结构均与前述实施例相仿，故不再赘述。在本实施例中，导流部532上还具有多个导流结构535，导流结构535突出设置于该导流部532的斜切面上；导流结构535以对称的方式平行排列于导流部532上，即设置于同一叶片53上的导流结构535大致呈平行排列，但不以此为限。且导流结构535的形态可为但不限为翼形凸块或是长条形凸块。

请参阅图6B，每一叶片53的导流部532上设置多个导流结构535，用以辅助气流自叶片53的第一曲面533以斜向流动的方式流向翼端531，并阻挡来自第二曲面534的漏出气流，进而减少漏出气流的产生，以增进风扇的效率，并降低叶轮50运转时所产生的噪音。轮毂52的轴心径向延伸至导流结构535处具有一延伸线X，且该导流结构535与延伸线X之间的夹角θ介于30至120度之间，但不以此为限。至于导流结构535所设置的数量、型态及设置方式也不限制，其可依实际施作情形而任施变化，只要能配合导流部532共同辅助叶轮50进行导流，进而改善叶轮50的翼端531间隙泄压的问题，均为本发明所欲保护的范围内。

综上所述，本发明的风扇及其叶轮具有轮毂以及设置于轮毂周缘的叶片，且叶片的厚度自基部至翼端递增，通过设置于第一曲面及翼端交界处的导流部，可将第一曲面上的气流进行斜向引导，并将气流引导至翼端及扇框的间隙处，以阻挡第二曲面向上漏出的气流，俾可减少风扇输出静压降低的情形，进而可提高风扇效率，同时还具有可减少风扇于运作时产生噪音的优点。

本发明得由熟知此技术的人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附权利要求所欲保护者。

Claims (27)

1.一种叶轮，适用于一风扇，其包括：

轮毂；以及

多个叶片，连接于该轮毂，每一该叶片包括：

基部，连接于该轮毂；以及

翼端，相对于该基部；其中，该翼端的叶片厚度大于该基部的叶片厚度，且该叶片于该翼端具有一导流部。

2.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部包括斜切面，该斜切面包括平坦斜切面、曲形斜切面或弧形斜切面。

3.如权利要求2所述的叶轮，其中该叶片还包括端面，位于该翼端，该端面邻接于该斜切面。

4.如权利要求3所述的叶轮，其中该叶片于一侧具有第一曲面，该斜切面邻接于该第一曲面及该端面之间。

5.如权利要求4所述的叶轮，其中该叶片相对于该第一曲面的另一侧具有第二曲面，该端面邻接于该斜切面及该第二曲面之间。

6.如权利要求5所述的叶轮，其中该端面大致垂直于该第一曲面或该第二曲面。

7.如权利要求1所述的叶轮，其中该叶片的厚度大致沿该基部向该翼端的方向递增。

8.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部的深度大致为一固定深度，或该导流部的深度随该叶片厚度而变化。

9.如权利要求1所述的叶轮，其中该叶片于两侧分别具有相对的第一曲面和第二曲面，该导流部邻接于该第一曲面及该第二曲面之间。

10.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部具有前导端及后导端，该前导端的深度大于该后导端的深度。

11.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部位于该翼端长度1/3至2/3处的深度为该叶片厚度的3/10至1倍。

12.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部的长度至少为该翼端的长度的1/3。

13.如权利要求1所述的叶轮，其中该翼端的叶片厚度至少为该基部的叶片厚度的1.5倍以上。

14.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部的位置大致介于该翼端的中央1/3处。

15.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部位于该翼端长度1/3至2/3处的宽度为该导流部的深度的4/10至1倍。

16.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部的宽度大致为一固定宽度，或该导流部的宽度随该叶片弦长而变化。

17.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流部具有前导端及后导端，该前导端的宽度大于该后导端的宽度。

18.如权利要求1所述的叶轮，其中该翼端还具有前端部及后端部，该导流部具有前导端及后导端，该导流部的该前导端与该翼端的该前端部相叠合，该导流部的该后导端不与该翼端的该后端部相叠合。

19.如权利要求18所述的叶轮，其中该导流部的该后导端与该翼端的该后端部大致相距该翼端的长度的1/3。

20.如权利要求1所述的叶轮，其中该翼端还具有前端部及后端部，该导流部具有前导端及后导端，该导流部的该后导端与该翼端的该后端部相叠合，该导流部的该前导端不与该翼端的该前端部相叠合。

21.如权利要求20所述的叶轮，其中该导流部的该前导端与该翼端的该前端部大致相距该翼端的长度的1/3。

22.如权利要求1所述的叶轮，其中该翼端还具有前端部及后端部，该导流部具有前导端及后导端，该导流部的该前导端与该翼端的该前端部相叠合，该导流部的该后导端也与该翼端的该后端部相叠合。

23.如权利要求2所述的叶轮，其中该导流部还包括至少一导流结构，该至少一导流结构突出于该斜切面上。

24.如权利要求23所述的叶轮，其中该导流结构包括翼形凸块或长条形凸块。

25.如权利要求23所述的叶轮，其中由该轮毂的轴心径向延伸至该导流结构具有延伸线，该导流结构延伸的方向与该延伸线的夹角介于30度至120度之间。

26.如权利要求23所述的叶轮，其中该叶片上的该至少一导流结构大致呈平行间隔排列。

27.一种风扇，其包括：

扇框；

叶轮，设置于该扇框内，该叶轮包括：

轮毂；以及

多个叶片，连接于该轮毂，每一该叶片包括：

基部，连接于该轮毂；以及

翼端，相对于该基部；

其中，该翼端的叶片厚度大于该基部的叶片厚度，且该叶片于该翼端具有一导流部。

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