CN103807189A - 涡轮风扇和具有该涡轮风扇的显卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涡轮风扇和具有该涡轮风扇的显卡。所述涡轮风扇包括：涡轮风扇组件，所述涡轮风扇组件在轴向上进气且在径向上出气；进气风扇组件，所述进气风扇组件设置在所述涡轮风扇组件的进气口处，且与所述涡轮风扇组件同轴地设置；以及驱动装置，所述驱动装置驱动所述涡轮风扇组件和所述进气风扇组件旋转。本发明提供的涡轮风扇通过在涡轮风扇组件的进气口处设置的进气风扇组件而将周围的空气收集到进气口处，以改变进气口处的负压状态，因此有效地提高涡轮风扇的制冷效率，并降低涡轮风扇的噪声。

Description

涡轮风扇和具有该涡轮风扇的显卡
技术领域
本发明涉及散热领域，具体涉及一种涡轮风扇和具有该涡轮风扇的显卡。
背景技术
目前，大多数的高功率的显卡（graphics card）开始使用涡轮风扇对显卡的图形显示器（GPU）进行冷却。涡轮风扇的冷却性能主要取决于经过涡轮风扇的叶片的气流量。经过叶片的气流量越大，冷却效果越好。为了使尽量多的气流流过叶片，通常会增大涡轮风扇的转速，这样势必带来令人厌烦的噪声。
随着GPU的处理能力和运算速度的提高，其产生的热量也越来越大，因此，设计者必须在噪声和GPU的高性能之间权衡。由于使用者对高性能的GPU的需求，设计者不得不向GPU的高性能妥协，将涡轮风扇的转速设置得相对较高，以确保GPU的温度在可容忍范围内。
因此，需要一种涡轮风扇和具有该涡轮风扇的显卡，已解决现有技术中存在的问题。
发明内容
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种涡轮风扇，所述涡轮风扇包括：涡轮风扇组件，所述涡轮风扇组件在轴向上进气且在径向上出气；进气风扇组件，所述进气风扇组件设置在所述涡轮风扇组件的进气口处，且与所述涡轮风扇组件同轴地设置；以及驱动装置，所述驱动装置驱动所述涡轮风扇组件和所述进气风扇组件旋转。
优选地，所述涡轮风扇组件包括第一环形支架和设置在所述第一环形支架上的第一叶片，所述第一叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸，所述第一环形支架在其内部形成空间。
优选地，所述驱动装置和所述进气风扇组件均设置在所述空间内。
优选地，所述进气风扇组件的叶片沿着所述涡轮风扇的径向延伸。
优选地，所述进气风扇组件设置在所述空间内，且位于所述第一环形支架的靠近所述进气口的一侧。
优选地，所述进气风扇组件的直径与所述第一环形支架的内径相匹配。
优选地，所述进气风扇组件包括第二环形支架和设置在所述第二环形支架上的第二叶片，所述第二环形支架与所述第一环形支架同轴地设置，且所述第二环形支架的至少一部分容纳在所述空间内，所述第二叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸。
优选地，所述第二环形支架的远离所述进气口的一侧连接至所述第一环形支架的远离所述进气口的一侧。
优选地，所述第二环形支架的轴向长度小于或等于所述第一环形支架的轴向长度。
优选地，所述进气风扇组件的直径为所述涡轮风扇组件的直径的1/4到3/4。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种显卡，所述显卡上设置有涡轮风扇，所述涡轮风扇包括：涡轮风扇组件，所述涡轮风扇组件在轴向上进气且在径向上出气；进气风扇组件，所述进气风扇组件设置在所述涡轮风扇组件的进气口处，且与所述涡轮风扇组件同轴地设置；以及驱动装置，所述驱动装置驱动所述涡轮风扇组件和所述进气风扇组件旋转。
优选地，所述涡轮风扇组件包括第一环形支架和设置在所述第一环形支架上的第一叶片，所述第一叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸，所述第一环形支架在其内部形成空间。
优选地，所述驱动装置和所述进气风扇组件均设置在所述空间内。
优选地，所述进气风扇组件的叶片沿着所述涡轮风扇的径向延伸。
优选地，所述进气风扇组件设置在所述空间内，且位于所述第一环形支架的靠近所述进气口的一侧。
优选地，所述进气风扇组件的直径与所述第一环形支架的内径相匹配。
优选地，所述进气风扇组件包括第二环形支架和设置在所述第二环形支架上的第二叶片，所述第二环形支架与所述第一环形支架同轴地设置，且所述第二环形支架的至少一部分容纳在所述空间内，所述第二叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸。
优选地，所述第二环形支架的远离所述进气口的一侧连接至所述第一环形支架的远离所述进气口的一侧。
优选地，所述第二环形支架的轴向长度小于或等于所述第一环形支架的轴向长度。
优选地，所述进气风扇组件的直径为所述涡轮风扇组件的直径的1/4到3/4。
本发明提供的涡轮风扇通过在涡轮风扇组件的进气口处设置的进气风扇组件而将周围的空气收集到进气口处，以改变进气口处的负压状态，因此有效地提高涡轮风扇的制冷效率，并降低涡轮风扇的噪声。
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
以下结合附图，详细说明本发明的优点和特征。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，
图1为根据本发明一个实施例的涡轮风扇的示意图；
图2为根据本发明一个实施例的涡轮风扇组件的示意图；以及
图3为根据本发明另一个实施例的涡轮风扇的示意图。
具体实施例
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
根据本发明的一个方面，提供一种涡轮风扇，该涡轮风扇以较佳的冷却性能工作的情况下，仍然具有较低的噪声值。图1示出了根据本发明一个实施例的涡轮风扇。如图1所示，涡轮风扇100包括涡轮风扇组件110、进气风扇组件120和驱动装置（未示出）。图2示出了根据本发明一个实施例的涡轮风扇组件110。下面将结合图1-2对该涡轮风扇进行详细描述。
涡轮风扇组件110可以包括主体框架111和设置在主体框架111上的多个叶片112。主体框架111的横截面可以为圆形或者圆环形。作为示例，主体框架111可以为具有预定厚度的圆盘形状。主体框架111可以包括设置在其中心处的轮毂111c，轮毂111c与驱动装置（例如马达）的旋转轴连接，以由驱动装置驱动其旋转。轮毂111c可以以传统方式设置，这里不再详述。但需要说明的是，在设计轮毂111c的结构时可以考虑驱动装置的位置、驱动方式以及涡轮风扇内的气流等因素。多个叶片112等间隔地排列在主体框架111的外圆周处，并且每个叶片112应当与主体框架111的径向不垂直地设置。叶片112设置为当接收来自驱动装置的旋转力时，叶片112随着驱动装置的旋转轴（未示出）一起旋转以产生离心力，这样，可以在涡轮风扇组件110的轴向A-A上吸入空气并在涡轮风扇组件110的径向上排出空气，以使涡轮风扇组件在轴向A-A上进气且在径向上出气。叶片112与主体框架111的径向所成的角度以及叶片112的形状和数量可以根据该涡轮风扇100的应用场合和所需要的送风量来选择。
进气风扇组件120设置在涡轮风扇组件110的进气口处，且与涡轮风扇组件110同轴地设置。由于涡轮风扇组件110与进气风扇组件120同轴地设置，因此，前面提到的涡轮风扇组件110的轴向A-A也就是涡轮风扇100的轴向，后文描述时将不对两者进行区分。涡轮风扇组件110在轴向上的进气口处吸入空气，导致进气口处呈负压状态，并且随着涡轮风扇组件110的转速升高，进气口处的负压状态越明显，因此，涡轮风扇组件110所做的功中有一部分消耗在将周围的空气收集到进气口处。在进气口处设置的进气风扇组件120主要起到将周围的空气收集到进气口处，以改变进气口处的负压状态，这样在不改变冷却性能的前提下，可以降低涡轮风扇组件110的风扇转速。由于进气风扇组件120设置在进气口处，因此，其收集周围空气的效率相对较高，这样仅需要较低的转速就能够使涡轮风扇100达到很好的制冷效果，进而降低噪声。
此外，驱动装置可以根据需要来驱动进气风扇组件120和涡轮风扇组件110同步地旋转，还可以分别驱动进气风扇组件120和涡轮风扇组件110以不同的转速旋转，因此，该涡轮风扇100的驱动方式更加灵活。
根据本发明一个优选实施例，主体框架111可以设置为环形支架，如图2所示。环形支架可以包括位于涡轮风扇组件110的底部的第一环形部件111a、位于涡轮风扇组件110的顶部的第二环形部件111b以及轮毂111c。前面已经提到，轮毂111c可以采用传统的设置方式。多个叶片112设置在环形支架上，且沿着涡轮风扇组件110的轴向A-A延伸。也就是说，多个叶片112位于第一环形部件111a和第二环形部件111b之间，叶片112的底端连接至第一环形部件111a，顶端连接至第二环形部件111b。这样，可以在主体框架111的内部形成空间。第一环形部件111a所在的一端可以作为涡轮风扇100的安装端与待安装部件接触，而第二环形部件111b所在的一端为涡轮风扇组件110的进气口端。虽然第一环形部件111a位于安装端，但是在安装状态下，如果待安装部件与第一环形部件111a之间具有间隙的话，也可以从该端吸入空气，这样会提高冷却效率。进一步优选地，当在涡轮风扇组件110内形成有空间时，还可以使驱动装置和进气风扇组件120均设置在该空间内，以使涡轮风扇100的结构紧凑。
根据本发明一个实施例，进气风扇组件120的叶片沿着涡轮风扇100的径向延伸。叶片径向地延伸使得进气风扇组件120基本上呈轴向进气且轴向出气的状态，而涡轮风扇组件110需要轴向进气，因此，使进气风扇组件120的叶片沿着径向延伸不会对涡轮风扇组件110的气体流动路径产生影响，相反地，进气风扇组件120会对涡轮风扇组件110的气体流动产生加强作用。这样，该涡轮风扇100具有较高的冷却效率。
进气风扇组件120可以通过其轮毂同轴地连接至涡轮风扇组件110，例如同轴地连接至涡轮风扇组件110的主体框架111。进气风扇组件120可以固定地连接至涡轮风扇组件110，这样，可以由驱动装置驱动两者同步旋转。进气风扇组件120还可以相对于涡轮风扇组件110可旋转地连接至涡轮风扇组件110，以使涡轮风扇组件110和进气风扇组件120具有不同的转速。作为示例，涡轮风扇组件110与进气风扇组件120可以通过变速器连接，这样可以仅设置一个驱动装置就能够使两者具有不同的转速。当然，还可以由两个驱动装置分别控制涡轮风扇组件110和进气风扇组件120以不同的速度旋转。进气风扇组件120的叶片不限于图中所示出的形状和数量，本发明不意欲对此进行限制。
优选地，参见图1-2所示，在涡轮风扇组件110包括环形支架111和在环形支架111上轴向延伸的叶片112的情况下，进气风扇组件120可以设置在涡轮风扇组件110所形成的空间内，并且进气风扇组件120位于环形支架111的靠近进气口的一侧，也就是说，可以将进气风扇组件120设置在环形支架111的顶端，位于第二环形部分111b内。这样，一方面保持涡轮风扇100的结构紧凑；另一方面，不会由于进气风扇组件120的介入而影响涡轮风扇组件110内的气体流动的空间。为了提高进气风扇组件120的效率，优选地，进气风扇组件120的直径与涡轮风扇组件110的环形支架的内径相匹配。也就是说，在容许进气风扇组件120能够在环形支架内旋转的情况下，尽量延长进气风扇组件120的叶片的长度，以提高进气效率。
根据本发明另一个实施例，如图3所示，进气风扇组件320具有与涡轮风扇组件110相类似的结构，即进气风扇组件320包括环形支架321和设置在环形支架321上的叶片322，进气风扇组件320的环形支架321与涡轮风扇组件110的环形支架同轴地设置，且环形支架321的至少一部分容纳在涡轮风扇组件110所形成的空间内，进气风扇组件320的叶片322也沿着涡轮风扇300的轴向延伸。进气风扇组件320的叶片322和涡轮风扇组件110的叶片与涡轮风扇300的径向可以具有相同的夹角，也可以具有不同的夹角。
在涡轮风扇组件110的进气口处，越靠近涡轮风扇组件110的叶片的区域对空气的吸入能力越强，通过在涡轮风扇组件110内增加进气风扇组件320可以提高其中心区域对空气的吸入能力，轴向地进入进气风扇组件320的空气沿着径向流入进气风扇组件320和涡轮风扇组件110之间的环形区域内，并且还会被进气风扇组件320加速，可见，进气风扇组件320不但能够增加涡轮风扇300的进气效率，还会对排出涡轮风扇300的气流进行预加速，因此，该涡轮风扇300具有较高的冷却效率。此外，由于进气风扇组件320的加入改变了涡轮风扇300的进风和出风的风向和风速，增大了进风和出风的风压，进而减小了进风和出风之间的摩擦噪声。
作为示例，进气风扇组件320可以固定地连接至涡轮风扇组件110，以使两者由驱动装置驱动同步旋转。另外，进气风扇组件320还可以相对于涡轮风扇组件110可旋转地连接至涡轮风扇组件110，以使涡轮风扇组件110和进气风扇组件320具有不同的转速。作为示例，涡轮风扇组件110与进气风扇组件320可以通过变速器连接，这样可以仅设置一个驱动装置就能够使两者具有不同的转速。当然，还可以由两个驱动装置分别控制涡轮风扇组件110和进气风扇组件320以不同的速度旋转。
优选地，进气风扇组件320的环形支架321的远离进气口的一侧连接至涡轮风扇组件110的环形支架的远离进气口的一侧。进气风扇组件320可以通过将环形支架321的底部的环形部分连接至涡轮风扇组件110的第一环形部分111a（参见图2）而连接至涡轮风扇组件110，以简化涡轮风扇300的结构。优选地，进气风扇组件320的环形支架321的轴向长度小于或等于涡轮风扇组件110的环形支架的轴向长度，以保证进气风扇组件320吸入的空气能够完全被涡轮风扇组件110利用。为了提高涡轮风扇300的进气效率，优选地，进气风扇组件320的直径可以为涡轮风扇组件110的直径的1/4到3/4。
根据本发明的另一个方面，还提供一种显卡，该显卡包括如上所述的任意一种涡轮风扇。涡轮风扇可以设置在显卡中的主要散热部件（例如，GPU）的旁边，只要能够使得涡轮风扇排出的空气流过主要散热部件即可。对于涡轮风扇中包含的各个部件的结构可以参照上文相应部分的描述，这里不再详述。
综上所述，本发明提供的涡轮风扇通过在涡轮风扇组件的进气口处设置的进气风扇组件而将周围的空气收集到进气口处，以改变进气口处的负压状态，因此有效地提高涡轮风扇的制冷效率，并降低涡轮风扇的噪声。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (20)

1.一种涡轮风扇，包括：
涡轮风扇组件，所述涡轮风扇组件在轴向上进气且在径向上出气；
进气风扇组件，所述进气风扇组件设置在所述涡轮风扇组件的进气口处，且与所述涡轮风扇组件同轴地设置；以及
驱动装置，所述驱动装置驱动所述涡轮风扇组件和所述进气风扇组件旋转。
2.如权利要求1所述的涡轮风扇，其特征在于，所述涡轮风扇组件包括第一环形支架和设置在所述第一环形支架上的第一叶片，所述第一叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸，所述第一环形支架在其内部形成空间。
3.如权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于，所述驱动装置和所述进气风扇组件均设置在所述空间内。
4.如权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于，所述进气风扇组件的叶片沿着所述涡轮风扇的径向延伸。
5.如权利要求4所述的涡轮风扇，其特征在于，所述进气风扇组件设置在所述空间内，且位于所述第一环形支架的靠近所述进气口的一侧。
6.如权利要求5所述的涡轮风扇，其特征在于，所述进气风扇组件的直径与所述第一环形支架的内径相匹配。
7.如权利要求2所述的涡轮风扇，其特征在于，所述进气风扇组件包括第二环形支架和设置在所述第二环形支架上的第二叶片，所述第二环形支架与所述第一环形支架同轴地设置，且所述第二环形支架的至少一部分容纳在所述空间内，所述第二叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸。
8.如权利要求7所述的涡轮风扇，其特征在于，所述第二环形支架的远离所述进气口的一侧连接至所述第一环形支架的远离所述进气口的一侧。
9.如权利要求8所述的涡轮风扇，其特征在于，所述第二环形支架的轴向长度小于或等于所述第一环形支架的轴向长度。
10.如权利要求7所述的涡轮风扇，其特征在于，所述进气风扇组件的直径为所述涡轮风扇组件的直径的1/4到3/4。
11.一种显卡，所述显卡上设置有涡轮风扇，所述涡轮风扇包括：
涡轮风扇组件，所述涡轮风扇组件在轴向上进气且在径向上出气；
进气风扇组件，所述进气风扇组件设置在所述涡轮风扇组件的进气口处，且与所述涡轮风扇组件同轴地设置；以及
驱动装置，所述驱动装置驱动所述涡轮风扇组件和所述进气风扇组件旋转。
12.如权利要求11所述的显卡，其特征在于，所述涡轮风扇组件包括第一环形支架和设置在所述第一环形支架上的第一叶片，所述第一叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸，所述第一环形支架在其内部形成空间。
13.如权利要求12所述的显卡，其特征在于，所述驱动装置和所述进气风扇组件均设置在所述空间内。
14.如权利要求12所述的显卡，其特征在于，所述进气风扇组件的叶片沿着所述涡轮风扇的径向延伸。
15.如权利要求14所述的显卡，其特征在于，所述进气风扇组件设置在所述空间内，且位于所述第一环形支架的靠近所述进气口的一侧。
16.如权利要求15所述的显卡，其特征在于，所述进气风扇组件的直径与所述第一环形支架的内径相匹配。
17.如权利要求12所述的显卡，其特征在于，所述进气风扇组件包括第二环形支架和设置在所述第二环形支架上的第二叶片，所述第二环形支架与所述第一环形支架同轴地设置，且所述第二环形支架的至少一部分容纳在所述空间内，所述第二叶片沿着所述涡轮风扇的轴向延伸。
18.如权利要求17所述的显卡，其特征在于，所述第二环形支架的远离所述进气口的一侧连接至所述第一环形支架的远离所述进气口的一侧。
19.如权利要求18所述的显卡，其特征在于，所述第二环形支架的轴向长度小于或等于所述第一环形支架的轴向长度。
20.如权利要求17所述的显卡，其特征在于，所述进气风扇组件的直径为所述涡轮风扇组件的直径的1/4到3/4。
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