CN104214139B - 风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇，包含：一叶轮；以及一扇框，用于容置该叶轮，具有多个静叶组，每一静叶组中具有多个静叶，所述多个静叶组中两相对应的静叶组分别具有至少一个第一静叶相对称设置；多个静叶组将外扩部所形成的出风口区隔出多个相同且相互环绕的流场空间，使得出风口的气流可均匀扩散，以减少涡流的产生，使得本发明风扇所适用的电子系统可均匀散热，以解决现有风扇因扇框所包含的静叶组之间不对称，造成出风口形成不对称的流场空间，而造成严重涡流的问题。

Description

风扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，尤指一种可有效降低噪音的风扇。

背景技术

随着电子装置的蓬勃发展，其效能亦随之大幅提升，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，在电子装置内部或外围设置高效能的散热装置是极为重要的课题，同时，提高散热装置的效率亦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是风扇，众所皆知，风扇具有扇框、连结于扇框上的静叶、设置于扇框内的轮毂以及连接于轮毂的动叶，主要借由设置于轮毂内马达的驱动，带动轮毂转动，并使得轮毂外围设置的动叶随之旋转而引动气流，以进行散热。

然而，众所周知风扇需搭配静叶的设计以增加风扇的效率，而静叶的数目约需7～17个才能达到较佳效果，若以7片动叶来计算则会有49X～119X倍频扇叶噪音频率产生，而风扇的转速若以2,500rpm来考虑，则扇叶频率高达2000～5000Hz，由于，人类耳朵对声音的敏感度取决于声音的频率，对于2,500赫兹到3,000赫兹的声音，人类耳朵的反应最灵敏，而对低频率的声音，敏感度则较低，因此，风扇在维持或是提升风压特性时，噪音的降低常常是风扇选用时的关键因素。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种风扇，可降低噪音并维持原本风扇特性以有效将电子装置热能带走的风扇，以解决现有风扇噪音过大的问题。

为达上述目的，本发明提供一种风扇，包含：一叶轮；以及一扇框，用于容置所述叶轮，具有多个静叶组，每一静叶组中具有多个静叶，所述多个 静叶组中两相对应的静叶组分别具有至少一个第一静叶系相对称设置；

所述叶轮包含：一轮毂；以及多个动叶，连接于所述轮毂，每一动叶包含一本体，所述本体具有一前叶缘及一后叶缘，所述前叶缘与所述后叶缘的延伸方向与所述叶轮的旋转方向相同。

每一所述动叶更包含一导圆角结构，设置于所述本体的根部且与所述轮毂、前叶缘及后叶缘连接。

所述导圆角结构的圆弧半径由所述前叶缘至后叶缘方向渐缩。

所述本体更具有一翼端，与所述导圆角结构相对应设置，且与所述前叶缘及后叶缘连接，所述翼端沿旋转方向往前扭转，以使所述动叶具有一前倾角。

所述前倾角设置于所述前叶缘远离轮毂方向的端点与所述前叶缘的根部与轮毂连接的端点之间。

所述前倾角介于15度至50度之间。

所述轮毂的侧缘呈曲弧形，所述动叶的侧缘呈曲弧形。

所述风扇为一轴流式风扇或斜流式风扇。

每一静叶组所包含的静叶数量相同或不相同。

所述框体为一正方形或圆形框体。

所述扇框更包括一框体，其具有：一轴向部；一外扩部，与该轴向部连接且形成一出风口，所述外扩部具有多个垂直区域；以及一底座，设置于所述框体内，其中所述静叶组设置于框体及底座之间；

每一所述静叶组中的一第一静叶的一端与对应的垂直区域完全连接而另一端与底座连接，且每一所述静叶组中的一第二静叶的一端具有一悬空段不与所述外扩部连接而其另一端与所述底座连接。

所述外扩部形成一出风口，所述多个静叶组将所述该出风口区隔出多个相同且相互环绕的流场空间。

所述第二静叶的一端与所述轴向部连接。

所述第二静叶与所述轴向部连接的部分小于所述第二静叶高度的三分之一。

所述框体的内壁呈曲弧形，所述动叶的侧缘沿框体的内壁平行延伸。

本发明所述的风扇多个静叶组将外扩部所形成的出风口区隔出多个相同 且相互环绕的流场空间，使得出风口的气流可均匀扩散，以减少涡流的产生，使得本发明风扇所适用的电子系统可均匀散热，以解决现有风扇因扇框所包含的静叶组之间不对称，造成出风口形成不对称的流场空间，而造成严重涡流的问题。

附图说明

图1A为本发明较佳实施例的风扇结构示意图。

图1B为图1A所示风扇扇框的部分立体结构示意图。

图1C为图1A所示风扇叶轮的俯视结构示意图。

图1D为图1A所示风扇叶轮的后视立体结构示意图。

图1E为图1C沿A’-A的剖面结构示意图。

图1F为图1C沿B-A的剖面结构示意图。

图1G为图1C沿C-A的剖面结构示意图。

图2为本发明另一较佳实施例的风扇扇框结构示意图。

图3A为本发明另一较佳实施例的风扇俯视结构示意图。

图3B为图3A所示风扇的立体结构示意图。

图3C为图3A所示的风扇剖面结构示意图。

图3D为图3A所示的风扇另一剖面结构示意图。

图4为图1A所示风扇的风压及噪音分贝的特性曲线比较图。

其中，附图标记说明如下：

扇框：10、10’、61

框体：11、62

轴向部：111

外扩部：112

底座：12、63

第一静叶：131

第二静叶：132

悬空段：1321

静叶组：1331、1332、1333、1334、51、52、53、54、641、642、643、644

理线槽：134

叶轮：2

轮毂：21

动叶：22

本体：221

前叶缘：2211

后叶缘：2212

翼端：2213

吸力面：2214

压力面：2215

导圆角结构：222

马达：3

风扇：1、6

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，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本发明。

参阅图1A至图1G，其中图1A为本发明的风扇结构示意图，图1B为图1A所示风扇扇框的部分立体结构示意图，图1C和图1D显示本发明的风扇叶轮结构，图1E～1G为本发明风扇叶轮的不同角度的剖面图。如图所示，本发明的风扇1为一轴流式风扇，其具有扇框10、叶轮2以及马达，扇框10用以容置叶轮2及马达，而马达则用来驱动叶轮2转动。本发明的风扇1可适用于电源供应器、服务器、通讯设备、汽车电子或计算机等电子系统。

该风扇1的扇框10包含框体11、底座12、多个静叶组以及理线槽134，于本实施例中，框体11为一正方形框体（其亦可为圆形框体），且具有轴向部111以及外扩部112，轴向部111形成一流道且与外扩部112连接，外扩部112则形成风扇的出风口，且具有多个垂直区域X，垂直区域X可设置于框体11的每一个侧边。

本发明的多个静叶组中每一静叶组由多个静叶所组成，于本实施例中，扇框10中包含4组静叶组，分别为静叶组1331、1332、1333、1334，且每一静叶组1331-1334所包含的静叶数量相同，每一静叶组1331-1334分别具有一个第一静叶131以及两个第二静叶132，其中每一个第一静叶131与一垂直区域X相对应设置，且其一端与底座12连接，另一端则部分与轴向部111连接，而其它部分则与外扩部112的垂直区域X完全连接，两相邻第一静叶131之间设置第二静叶132，其中第二静叶132的一端与底座12连接，另一端则部分与轴向部111连接，而其它部分则不与外扩部112连接，以形成一悬空段1321。

本发明的多个静叶组中两相对应的该静叶组分别具有至少一个第一静叶相对称设置，于本实施例中，静叶组1331与静叶组1332相对应设置，静叶组1333与静叶组1334相对应设置，且静叶组1331的第一静叶131与静叶组1332的第一静叶131相对称设置，而静叶组1333的第一静叶131与静叶组1334的第一静叶131相对称设置，以将外扩部112所形成的出风口区隔出4个相同且相互环绕的流场空间，不同区域的流场空间并不会互相干扰，使得出风口的气流可均匀扩散，以减少涡流的产生，使得本发明风扇所适用的电子系统可均匀散热，可解决现有风扇因扇框所包含的静叶组之间不对称，造成出风口形成不对称的流场空间，而造成严重涡流的问题。

另外，于一些实施例中，每一静叶组所包含的静叶数量亦可以不相同，请参阅图2，其为本发明另一较佳实施例的风扇扇框结构示意图，该扇框10’包含4组静叶组，分别为静叶组51、52、53、54，其中静叶组51包含3个静叶，具有一个第一静叶131以及两个第二静叶132，静叶组52包含3个静叶，具有一个第一静叶131以及两个第二静叶132，第一静叶131邻设于其中一个第二静叶132的一侧，而静叶组53包含3个静叶，具有一个第一静叶131以及两个第二静叶132，第一静叶131邻设于一第二静叶132的一侧，且静叶组51的第一静叶131与静叶组53的第一静叶131相对称设置。静叶组54仅有一个第一静叶131，而静叶组52的第一静叶131与静叶组54的第一静叶131相对称设置，以达到分散动叶叶片转动所产生噪音频率的目的。

请参阅图1C及图1D，其中图1D为图1C的风扇叶轮后视立体结构示意图，本发明的叶轮2由轮毂21及多个动叶22所组成。其中轮毂21内设置有 马达，用以提供风扇运作的动力，多个动叶22则环绕设置于轮毂21的周围，并与轮毂21相连接，当轮毂21因马达带动而旋转时，动叶22随之转动，以产生气流。

每一动叶22具有一本体221以及一导圆角结构222，本体221具有前叶缘2211、后叶缘2212以及翼端2213，前叶缘2211与后叶缘2212向外延伸方向与叶轮2的旋转方向相同，至于翼端2213则与导圆角结构222相对应设置，且与前叶缘2211及后叶缘2212连接，翼端2213沿动叶22旋转方向往前扭转，以使每一动叶22具有一前倾角θ，前倾角θ设置于前叶缘2211远离轮毂21方向的端点P与前叶缘2211根部与轮毂21连接的端点Q之间，即以轮毂21的圆心A至端点P之延伸线与圆心A与前叶缘2211的根部与轮毂21连接的端点Q的延伸线两者之间的夹角，且于本实施例中，前倾角θ可介于15度至50度之间，但不以此为限。

本发明借由每一动叶22具有前倾角的设计，可达到降低噪音的效果，至于其所产生的流场，并无显著的涡流现象，故风扇可维持原有的特性。

本发明的导圆角结构222设置于本体221的根部且与轮毂21、前叶缘2211及后叶缘2212连接，且于本实施例中，每一动叶22的本体221的吸力面2214及压力面2215均设置有导圆角结构222。

请参阅图1E～1F，其分别为图1C沿A’-A、B-A及C-A的剖面结构示意图，如图所示，导圆角结构222的圆弧半径R由前叶缘2211至后叶缘2212方向渐缩，即圆弧半径R沿着图1C所示的箭头方向Y减缩，其中图1E的本体221的吸力面2214及压力面2215所分别设置的导圆角结构222具有最大的圆弧半径R1，而图1F所示的圆弧半径R2则较图1E所示的圆弧半径R1小，而图1G所示的圆弧半径R3则较图1F所示的圆弧半径R2小。

本发明将导圆角结构222的圆弧半径R由前叶缘2211至后叶缘2212方向渐缩，即由前叶缘2211至后叶缘2212方向导圆角结构222的圆弧半径R由大圆导角变化至小圆导角，可加强动叶强度以及减少靠近轮毂21端的涡流，根据实验结果，现有未做导圆角结构的圆弧半径变化的动叶设计，动叶的安全系数为1.84，而若将本发明导圆角结构222的圆弧半径R变化的设计导入后，动叶22的安全系数可增加至2.01，故本发明借由导圆角结构可使高速旋转的动叶具有更稳固的强度。

另请参阅图3A至3D，其显示本发明另一较佳实施例的风扇结构示意图，如图所示，本实施例的风扇6系为一斜流式风扇，该风扇6具有扇框61、叶轮2以及马达3，扇框61用以容置叶轮2及马达3，而马达3则用来驱动叶轮2转动，其中该叶轮2的轮毂侧缘呈曲弧形，叶轮2的动叶侧缘呈曲弧形，框体62的内壁呈曲弧形，叶轮2的动叶侧缘沿框体62的内壁平行延伸。所具有的扇框61同样具有框体62、底座63以及多个静叶组，框体62具有多个垂直区域X，垂直区域X可设置于框体62的每一个侧边。

本实施例的框体62包含4组静叶组，分别为静叶组641、642、643、644，且每一静叶组641-644所包含的静叶数量相同，框体62的每一个垂直区域X中设置有两个与该垂直区域完全连接的第一静叶131。每一静叶组641-644分别包含5个静叶，主要由两个第一静叶131以及三个第二静叶132所组成，其中该两个第一静叶131与一垂直区域X相对应设置，且其一端与底座63连接，另一端则部分与轴向部111连接，而其它部分则与外扩部112的垂直区域X完全连接（如图3C所示），而第二静叶132的一端与底座63连接，另一端则部分与轴向部111连接（连接的部分小于第二静叶高度的三分之一），而其它部分则不与外扩部112连接，以形成一悬空段1321（如图3D所示）。该静叶组641与静叶组642相对应设置，且静叶组641与静叶组642所分别具有的第一静叶组131两两相对应设置（如图3A虚线箭头所指），以及静叶组643与静叶组644相对应设置，且静叶组643与静叶组644所分别具有的第一静叶组131两两相对应设置（如图3A虚线箭头所指），以将框体62所形成的出风口区隔出4个相同且相互环绕的流场空间，不同区域的流场空间并不会互相干扰，使得出风口的气流可均匀扩散，以减少涡流的产生，使得本发明风扇所适用的电子系统可均匀散热，可解决现有风扇因扇框所包含的静叶组之间不对称，造成出风口形成不对称的流场空间，而造成严重涡流的问题。

请参阅图4，其为图1A所示风扇的风压及噪音分贝的特性曲线比较图，当包含本发明的扇框的风扇与传统风扇具有相同的风压46mmAq时，可由图4的曲线图看出本发明的风扇所造成的噪音分贝值（dB）明显地最大可较传统风扇降低5dB A的噪音分贝，也就是说，相较于传统技术，使用本发明的扇框所构成的风扇可有效地降低所产生的噪音，以达到降低噪音之目的。

综上所述，本发明的风扇及其扇框借由将多个静叶组中两相对应的静叶组中分别具有至少一个第一静叶系相对称设置，使多个静叶组将外扩部所形成的出风口区隔出多个相同且相互环绕的流场空间，使得出风口的气流可均匀扩散，以减少涡流的产生，使得本发明风扇所适用的电子系统可均匀散热，以解决现有风扇因扇框所包含的静叶组之间不对称，造成出风口形成不对称的流场空间，而造成严重涡流的问题；本发明借由每一动叶具有前倾角的设计，可达到降低噪音的效果，至于其所产生的流场，并无显著的涡流现象，故风扇可维持原有的特性；本发明借由将导圆角结构的圆弧半径由前叶缘至后叶缘方向渐缩，可加强动叶强度以及减少靠近轮毂端的涡流。

本发明得由熟知此技术之人士任施匠思而为诸般修饰，然皆不脱如附申请专利范围所欲保护者。

Claims (15)

1.一种风扇，包含：

一叶轮；以及

一扇框，用于容置所述叶轮，具有多个静叶组，每一静叶组中具有多个静叶，所述多个静叶组中两相对应的静叶组分别具有至少一个第一静叶相对称设置；

其中所述扇框更包括一框体，其具有：

一轴向部；

一外扩部，与该轴向部连接且形成一出风口，所述外扩部具有多个垂直区域；以及

一底座，设置于所述框体内，其中所述静叶组设置于框体及底座之间；

其中每一所述静叶组中的一第一静叶的一端与对应的垂直区域完全连接而另一端与底座连接，且每一所述静叶组中的一第二静叶的一端具有一悬空段不与所述外扩部连接而其另一端与所述底座连接。

2.如权利要求1所述的风扇，其中所述叶轮包含：

一轮毂；以及

多个动叶，连接于所述轮毂，每一动叶包含一本体，所述本体具有一前叶缘及一后叶缘，所述前叶缘与所述后叶缘的延伸方向与所述叶轮的旋转方向相同。

3.如权利要求2所述的风扇，其中每一所述动叶更包含一导圆角结构，设置于所述本体的根部且与所述轮毂、前叶缘及后叶缘连接。

4.如权利要求3所述的风扇，其中所述导圆角结构的圆弧半径由所述前叶缘至后叶缘方向渐缩。

5.如权利要求3或4所述的风扇，其中所述本体更具有一翼端，与所述导圆角结构相对应设置，且与所述前叶缘及后叶缘连接，所述翼端沿旋转方向往前扭转，以使所述动叶具有一前倾角。

6.如权利要求5所述的风扇，其中所述前倾角设置于所述前叶缘远离轮毂方向的端点与所述前叶缘的根部与轮毂连接的端点之间。

7.如权利要求6所述的风扇，其中所述前倾角介于15度至50度之间。

8.如权利要求2所述的风扇，其中所述轮毂的侧缘呈曲弧形，所述动叶的侧缘呈曲弧形。

9.如权利要求1所述的风扇，其中所述风扇为一轴流式风扇或斜流式风扇。

10.如权利要求1所述的风扇，其中每一静叶组所包含的静叶数量相同或不相同。

11.如权利要求1所述的风扇，其中所述框体为一正方形或圆形框体。

12.如权利要求1所述的风扇，其中所述外扩部形成一出风口，所述多个静叶组将所述出风口区隔出多个相同且相互环绕的流场空间。

13.如权利要求1或12所述的风扇，其中所述第二静叶的一端与所述轴向部连接。

14.如权利要求13所述的风扇，其中所述第二静叶与所述轴向部连接的部分小于所述第二静叶高度的三分之一。

15.如权利要求2所述的风扇，其中所述框体的内壁呈曲弧形，所述多个动叶的侧缘沿框体的内壁平行延伸。