CN102536898B - 风扇及其叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风扇及其叶轮，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、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，且叶片于翼端具有至少一导流通道。由此可改善叶轮翼端间隙泄压，以减少性能损失、提高风扇的效率且减少噪音。

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(如图1C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，以解决现有风扇因叶轮翼端与扇框之间的间隙泄压而导致风扇的压力值下降，进而造成性能损失、效率降低以及噪音较高等缺失。

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，包括：轮毂；以及多个叶片，连接于轮毂，每一叶片包括：基部，连接于轮毂；以及翼端，相对于基部；其中，翼端的叶片厚度大于基部的叶片厚度，且叶片于翼端具有至少一导流通道。

根据本发明的构想，其中导流通道为中空导流通道、沟槽式导流通道或为中空导流通道与沟槽式导流通道的混合结构。

根据本发明的构想，其中导流通道的最大宽度至少大于0.5毫米。

根据本发明的构想，其中叶轮的中心轴垂直于水平面，导流通道的延伸方向与水平面的夹角大于或等于10度。

根据本发明的构想，其中叶片还包括第一曲面及第二曲面分别形成于叶片的两侧，导流通道具有第一开口及第二开口，且第一开口设置于第一曲面上。

根据本发明的构想，其中叶片上的至少一第一开口沿着翼端排列于第一曲面上。

根据本发明的构想，其中叶片上的至少一第一开口沿着基部向翼端的方向斜向排列于第一曲面上。

根据本发明的构想，其中叶片还包括端面，位于翼端，邻接于第一曲面及第二曲面之间，第二开口设置于端面或第二曲面上。

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。

根据本发明的构想，其中第一开口或第二开口为一封闭式开口或一非封闭式开口。

根据本发明的构想，其中该封闭式开口大致呈圆形或椭圆形。

根据本发明的构想，其中由轮毂的中心轴径向连接至第一开口具有径向延伸线，该径向延伸线与第一开口沿伸方向的夹角大于0度，并小于90度。

根据本发明的构想，其中第一开口与轮毂的距离至少为叶片径向宽度的1/4。

根据本发明的构想，其中第二开口的最大宽度至少大于叶片厚度的2/10倍。

根据本发明的构想，其中翼端具有前端部及后端部，叶片上接近前端部的第二开口的面积大于接近后端部的第二开口的面积。

根据本发明的构想，其中叶片上的至少一导流通道大致呈平行排列。

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。

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：扇框；以及叶轮，设置于扇框内，叶轮包括：轮毂；以及多个叶片，连接于轮毂，每一叶片包括：基部，连接于轮毂；以及翼端，相对于基部；其中，翼端的叶片厚度大于基部的叶片厚度，且叶片于翼端具有至少一导流通道。

附图说明

图1A：其为现有风扇的结构示意图；

图1B：其为图1A所示的叶轮于无背压的情况下的风流方向示意图；

图1C：其为图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：其为本发明第一较佳实施例的风扇的叶轮的结构示意图；

图2B：其分别为图2A所示的叶轮的上视结构示意图；

图2C：其分别为图2A所示的叶轮的侧面结构示意图；

图2D为图2A所示的EE’剖面结构示意图；

图3：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；

图4A：本发明第三较佳实施例的风扇的叶轮的结构示意图；

图4B：其为图4A的上视结构示意图；

图5A：其分别为本发明第四较佳实施例的叶轮的结构示意图；

图5B：其为图5A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、42、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、40、50

第一曲面：233、333、433、533

第二曲面：234、334、434、534

基部：230、330、430、530

端面：231a、331a、431a、531a

导流通道：235、335、435、537

第一开口：235a、335a、435a、535a、536a

第二开口：235b、335b、435b、535b、535c、536b

前端部：431b

后端部：431c

中空导流通道：535

沟槽式导流通道：536

第二开口最大宽度：D1

第一开口与轮毂之间的最短距离：D2

叶片厚度：T

叶片的径向宽度：R

流道宽度：W

夹角：θ、

风流方向：A、B、C

剖面线：EE’

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结构示意图。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234、基部230以及与基部230相对应的翼端231，其中第一曲面233及第二曲面234分别形成于叶片23的两侧，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，即于翼端231处的叶片厚度大于基部230的叶片厚度。

请同时参阅图2A及图2D，图2D为图2A所示的EE’剖面结构示意图，如图2A所示，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。如图2D所示，在翼端231处还具有端面231a，端面231a邻接于第一曲面233及第二曲面234之间，端面231a大致垂直于第一曲面231或第二曲面234，但不以此为限。在另一些实施例中，叶片23的翼端231处还具有至少一导流通道235，且该导流通道235可为中空导流通道、沟槽式导流通道或中空导流通道与沟槽式导流通道的混合结构至少其中之一，但不以此为限。

以本实施例为例，多个导流通道235为中空导流通道，且每一导流通道235具有第一开口235a及第二开口235b，其中第一开口235a或第二开口235b可为一封闭式开口或一非封闭式开口，但不以此为限，且该封闭式开口大致上呈圆形或椭圆形。第一开口235a设置于第一曲面233上，且第二开口235b设置于翼端231的端面231a上，即导流通道235的中空导流通道自第一曲面233贯穿至翼端231的端面231a上。

请参阅图2B及图2C，其分别为图2A所示的叶轮的上视结构示意图以及侧面结构示意图。如图2B所示，多个导流通道235的中空导流通道的第一开口235a设置于第一曲面233上，轮毂22的中心轴径向连接至第一开口235具有一径向延伸线，且该径向延伸线与导流通道235的第一开口235a之间的夹角θ以大于0度且小于90度为较佳，但不以此为限。叶片23上的第一开口235沿着翼端231而排列于第一曲面233上，或者叶片23上的第一开口235沿着基部230向翼端231的方向斜向排列于第一曲面233上(如图3所示)，但不以此为限。

如图2C所示，多个导流通道235的第二开口235b的最大宽度D1至少大于叶片23的厚度T的2/10以上，且不以此为限，由此以辅助气流自叶片23的第一曲面233流向翼端231，并阻挡自第二曲面234漏出的气流。在一些实施例中，叶轮20的中心轴线垂直于一水平面，而导流通道235的延伸方向与叶轮20的水平面之间的夹角以大于或等于10度为较佳，但不以此为限。

请再参阅图2C，多个导流通道235的中空导流通道自第一曲面233贯穿至翼端231的表面上，由于导流通道235的中空导流通道的引导，因此可引导叶片23的第一曲面233上的气流流向翼端230，进而阻挡自第二曲面234漏出的气流(如图2C所示的箭号A所示的气流方向)。与现有技术相比较，当导流通道235进行气流引导时，可减少涡流情况的产生，因此可减少第二曲面234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3，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、第二曲面(未图示)、基部330、与基部330相对应的翼端331、位于翼端331上且邻接于第一曲面333及第二曲面之间的端面331a以及自第一曲面333贯穿至翼端331的导流通道335。叶片33的第一曲面333、第二曲面、基部330、翼端331以及端面331a的结构均与前述实施例相仿，故不再赘述。在本实施例中，导流通道335为多个中空导流通道，且具有第一开口335a及第二开口335b，且该多个导流通道335的第一开口335a所设置的位置可为沿基部330向翼端331的方向斜向排列于第一曲面333上。该多个导流通道335的第一开口335a与轮毂32之间的最短距离D2至少为叶片33的径向宽度R的1/4倍以上。由此可见，本发明的导流通道335的数量及所设置的排列方式可依实际施作情形而任施变化，并不以此为限。

请参阅图4A，本发明第三较佳实施例的风扇的叶轮的结构示意图。叶轮40由轮毂42及环设于轮毂42周缘的多个叶片43共同组成，且叶片43具有第一曲面433、第二曲面434、基部430、与基部430相对应的翼端431以及多个导流通道435。叶片43的第一曲面433、第二曲面434、基部430以及翼端431的结构均与前述实施例相仿，故不再赘述。在本实施例中，多个导流通道435为多个沟槽式流道，且其自该第一曲面433贯穿至翼端431的表面，由此将叶片43的第一曲面433上的气流导引流向翼端430，进而阻挡自第二曲面434漏出的气流(如图4A所示的箭号D所示的气流方向)。如此一来，当沟槽式流道的导流通道435进行气流引导时，可减少涡流情况的产生，俾可减少第二曲面434的流场压力震荡情形，进而提升风扇的效率，同时减轻噪音的问题。

在本实施例中，翼端431具有前端部431b及后端部431c，接近于前端部431b的导流通道435的第二开口435b的面积大于接近后端部431c的导流通道435的第二开口435c的面积，但不以此为限。另外，叶片23上的多个导流通道435大致呈平行排列，但不以此为限。

请参阅图4B，其为图4A的上视结构示意图。当多个导流通道435为沟槽式流道时，导流通道435的最大宽度W以至少大于0.5毫米以上为较佳，但不以此为限。且其中每一个导流通道435的流道宽度W并不限定需为相同的宽度，其可依实际施作情形而任施变化，并不以此为限。

请同时参阅图5A及图5B，其分别为本发明第四较佳实施例的叶轮的结构示意图以及上视结构示意图。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，且叶片53具有第一曲面533、第二曲面534、基部530、与基部530相对应的翼端531、端面531a以及多个导流通道537。叶片53的第一曲面533、第二曲面534、基部530、翼端531以及端面531a的结构均与前述实施例相仿，故不再赘述。在本实施例中，多个导流通道535为中空导流通道535及沟槽式导流通道536的混合结构，意即于本实施例中，多个导流通道535可由一中空导流通道535及多个沟槽式导流通道536共同组成，且其数量及所设置的位置可依照实际施作情形而任施变化。

每一导流通道537均具有第一开口535a、536a以及第二开口535b、536b，其中第一开口535a、536a均设置于叶片53的第一曲面533上，而第二开口535b、536b则设置于第二曲面534上，即导流通道537的中空导流通道535及沟槽式导流通道536自第一曲面533贯穿翼端531而至第二曲面534上，由此以将叶片53的第一曲面533上的气流导引流向翼端531，进而阻挡自第二曲面534漏出的气流(如图5A所示的箭号C所示的气流方向)，俾减少第二曲面534的流场压力震荡情形，以提升风扇效率，并减轻噪音问题。

由前述多种不同实施状态可见，本发明的风扇及其叶轮的叶片的导流通道实具有多种变化，其可为中空导流通道、沟槽式流道或中空导流通道与沟槽式流道的混合结构至少其中之一，且其宽度、排列方式、贯穿深度等均可任施变化，其叶片的厚度为自基部向翼端递增，且该导流通道均为自叶片的第一曲面向下贯穿延伸，并可贯穿延伸至翼端或第二曲面上者，均在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，通过自第一曲面贯穿至翼端的导流通道，可将第一曲面上的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 (18)

1.一种叶轮，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至少一导流通道。

2.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流通道为中空导流通道、沟槽式导流通道，或为该中空导流通道与该沟槽式导流通道的混合结构。

3.如权利要求1所述的叶轮，其中该导流通道的最大宽度至少大于0.5毫米。

4.如权利要求1所述的叶轮，其中该叶轮的中心轴垂直于一水平面，该导流通道的延伸方向与该水平面的夹角大于或等于10度。

5.如权利要求1所述的叶轮，其中该叶片还包括第一曲面及第二曲面分别形成于叶片的两侧，该导流通道具有第一开口及第二开口，且该第一开口设置于该第一曲面上。

6.如权利要求5所述的叶轮，其中该叶片上的该至少一第一开口沿着该翼端排列于该第一曲面上。

7.如权利要求5所述的叶轮，其中该叶片上的该至少一第一开口沿着该基部向该翼端的方向斜向排列于该第一曲面上。

8.如权利要求5所述的叶轮，其中该叶片还包括端面，位于该翼端且邻接于该第一曲面及该第二曲面之间，该第二开口设置于该端面或该第二曲面上。

9.如权利要求8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。

10.如权利要求5所述的叶轮，其中该第一开口或该第二开口为封闭式开口或非封闭式开口，且该封闭式开口大致呈圆形或椭圆形。

11.如权利要求5所述的叶轮，其中由该轮毂的中心轴径向连接至该第一开口具有一径向延伸线，该径向延伸线与该第一开口延伸方向的夹角大于0度但小于90度。

12.如权利要求5所述的叶轮，其中该第一开口与该轮毂的距离至少为该叶片径向宽度的1/4。

13.如权利要求5所述的叶轮，其中该第二开口的最大宽度至少大于该叶片厚度的2/10倍。

14.如权利要求5所述的叶轮，其中该翼端具有前端部及后端部，该叶片上接近该前端部的该第二开口的面积大于接近该后端部的该第二开口的面积。

15.如权利要求1所述的叶轮，其中该叶片上的该至少一导流通道大致呈平行排列。

16.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。

17.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。

18.一种风扇，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至少一导流通道。