CN104343740A - 风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种风扇，包括一马达、一叶轮以及一散热结构。叶轮包括一轮毂及多个第一扇叶。轮毂用以容置马达，轮毂具有至少一散热孔。所述多个第一扇叶设置于轮毂的周围。散热结构设置于轮毂的外侧，散热结构具有一挡板及至少一第二扇叶，第二扇叶自挡板延伸而出，且第二扇叶的位置对应于散热孔。

Description

风扇

技术领域

本发明涉及一种风扇，具体涉及一种具有散热结构的风扇。

背景技术

在一般风扇的架构中，叶轮设置于马达，并由马达提供叶轮转动所需要的动力，以带动叶轮转动，进而提供足够的风量于发热元件或空间，以达到散热的功效，故目前风扇设计及制造业者，致力于设计可提供更高风量的风扇。使风扇提供高风量的方法之一是提高风扇转速，然而，在风扇的设计上，转速是不可能无限提高。因为风扇在高转速时，其叶片将承担极高的压力，此时叶片会导致变形甚至断裂而产生极大的危险。

另外，于高转速下，马达的机构与轴承寿命也将承受较高的负担，对机构寿命的威胁也极大。且由于马达被叶轮所包覆，使得马达运转时本身所产生的热能，受到叶轮的阻隔而无法顺利排除，这种情形不仅会造成马达轴承的损坏，而使得马达本身的寿命衰减，也会增加系统内的温度，进而造成风扇整体的寿命衰减。

再者，某些可产生高风压的风扇，例如离心式风扇，常被应用于复杂系统的散热装置中，如通信机柜、变频器机柜等系统的散热装置。惟此类系统的散热装置皆会产生约70℃的环境温度，而在70℃的环境温度下持续运转的马达，其本身的温度可高达100℃，此种高温会大幅降低马达轴承的寿命。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种风扇，其具有针对马达的散热结构，使风扇运转时，可有效的移除马达运转时所产生的废热，使马达可在合理的温度下运转，以提升马达本身及风扇整体的使用寿命及安全性。

为达上述目的，依据本发明的一种风扇，包括一马达、一叶轮以及一散热结构。叶轮包括一轮毂及多个第一扇叶。轮毂用以容置马达，轮毂具有至少一散热孔。所述多个第一扇叶设置于轮毂的周围。散热结构设置于轮毂的外侧，散热结构具有一挡板及至少一第二扇叶，第二扇叶自挡板延伸而出，且第二扇叶的位置对应于散热孔。

在本发明一较佳实施例中，轮毂具有至少一凹槽自散热孔延伸，第二扇叶卡合于凹槽。

在本发明一较佳实施例中，第二扇叶部分设置于凹槽，部分悬空于散热孔的上。

在本发明一较佳实施例中，凹槽的构型对应于第二扇叶底缘的部分构型。

在本发明一较佳实施例中，轮毂具有至少一第一固定部，散热结构具有至少一第二固定部，第一固定部与第二固定部相互连结。

在本发明一较佳实施例中，第一固定部与第二固定部可以螺锁、铆接或焊接的方式相互连结。

在本发明一较佳实施例中，该第一扇叶与该第二扇叶包括翼型叶片。

在本发明一较佳实施例中，该第一扇叶与该第二扇叶的翼型曲率方向相同。

在本发明一较佳实施例中，叶轮更具有二个环形结构，所述多个第一扇叶夹设于二个环形结构之间，二个环形结构的其中之一与轮毂连结。

在本发明一较佳实施例中，该二个环形结构的其中之一具有多个螺孔，并与轮毂以螺锁的方式连结。

在本发明一较佳实施例中，其中与轮毂连结的环形结构具有一斜面。

在本发明一较佳实施例中，轮毂具有一轴心及一铁壳。

在本发明一较佳实施例中，轴心与轮毂以压铸的方式一体成型于轮毂的本体。

在本发明一较佳实施例中，轮毂包括一轻金属或铝材质。

综上所述，本发明的风扇的轮毂具有散热孔，以及散热结构设置于轮毂外侧的设计，使马达带动轮毂转动时，可同时带动散热结构及其内扇叶旋转，并于轮毂的区域及马达内产生对流效应，以产生第二气流，使马达所产生的废热可自散热孔排出，借此达到使马达的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承的温度，以提升马达及其轴承的使用寿命。

又，马达内部的空气经由第二气流的导引而自散热孔流出，并通过叶轮的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区及紊流的产生，可减少噪音的产生。而由内扇叶所产生的第二气流属于风扇内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构的设置并不会对风扇本身的特性及功耗有额外的损耗。

又，散热孔的设置除了可排除马达产生的废热，更因其开孔的构造，可减轻轮毂的整体重量的功效。

附图说明

图1A为本发明一实施例的一种风扇的立体分解示意图。

图1B为图1A所示的风扇的剖面示意图。

图2为图1A所示的轮毂与散热结构的放大示意图。

图3为图1B所示的风扇的部分放大示意图。

图4为图1B所示的风扇另一剖面的气流流动方向示意图。

图5为图2所示的轮毂与散热结构的组合示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：马达

11：轴承

2：叶轮

21：轮毂

211：顶部

212：侧壁

213：连结部

214：散热孔

215：凹槽

216：第一固定部

217：轴心

218：铁壳

219：本体

22：外扇叶

23：环形结构

23a：上环形结构

23b：下环形结构

3：散热结构

31：挡板

32：内扇叶

33：第二固定部

4：基座

5：容置空间

A1：第一气流

A2：第二气流

F：风扇

H：螺孔

R：滞留区

S：螺丝

具体实施方式

以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种风扇，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。

图1A为本发明一实施例的一种风扇的立体分解示意图，图1B为图1A所示的风扇的剖面示意图，请同时参考图1A及图1B所示。风扇F包括一马达1、一叶轮2以及一散热结构3。叶轮2包括一轮毂21及多个外扇叶(或称第一扇叶)22。其中，轮毂21为一中空的结构，其用以容置马达1而依据轮毂21的结构又可分为顶部211与环绕于其外周缘的侧壁212，如图2所示。如图1A及1B所示，叶轮2更具有二个环形结构23，而外扇叶22夹设于二个环形结构23之间，且环形结构23的其中之一与轮毂21的侧壁212连结。于本实施例中，环形结构23是由上环形结构23a及下环形结构23b所组成，且是以下环形结构23b与轮毂21的侧壁212连结，轮毂21更具有一连结部213，详言之，连结部213为自侧壁212延伸而形成的凸部或平台，而下环形结构23b具有多个螺孔，而轮毂21的连结部213与下环形结构23b是以螺丝S螺锁的方式连结。当然，本发明不以此为限。

散热结构3同样设置于轮毂21的外侧，详细而言，设置于轮毂21的顶部211，轮毂21的顶部211具有至少一散热孔214。如图2所示，散热结构3具有一挡板31及至少一内扇叶(或称第二扇叶)32，内扇叶32自挡板31往垂直的方向延伸，且内扇叶32的位置对应于散热孔214。于本实施例中，轮毂21的顶部211具有四个散热孔214，每一散热孔214的位置对应于二片内扇叶32，故于本实施例的散热结构3具有8片内扇叶32，当然，本发明不以散热孔214及对应的内扇叶32的数量为限。另外，轮毂21具有至少一凹槽215自散热孔214往径向方向延伸，形成于轮毂21的顶部211表面。内扇叶32卡合于凹槽215，并跨设于散热孔214之上，换言之，内扇叶32的底缘其中一部分设置于凹槽215内，而另一部分则悬空于散热孔214。而于本实施例中，凹槽215的数量是对应于内扇叶32的数量，故具有8个凹槽215结构供内扇叶32卡合，以固定内扇叶32，避免风扇F运转可能造成内扇叶32的滑动及震动。

如图2所示，轮毂21具有至少一第一固定部216，散热结构3具有至少一第二固定部33，第一固定部216与第二固定部33相互连结（亦可先搭配参考图3）。于本实施例中，第二固定部33为自挡板31向下垂直延伸的螺柱，且延伸的方向平行于内扇叶32，而第一固定部216为与第二固定部33相对应的螺孔，以相互螺锁。当然，于其他实施例中，第一固定部216与第二固定部33更可以铆接或焊接的方式相互连结，本发明不以此为限。

图3为图1B所示的风扇的局部放大示意图，请同时参考图1B及图3所示，叶轮2与马达1连接，故于风扇F运转时，并叶轮2为马达1所带动。其中轮毂21具有一轴心217及一铁壳218，且于本实施例中，轴心217和铁壳218是以压铸的方式一体成型于轮毂21的本体219，需注明的是，于本说明书所述的轮毂21的本体219，是指轮毂21除轴心217及铁壳218之外的主要结构，即包括前述的顶部211、侧壁212、连结部213、散热孔214、凹槽215及第一固定部216等结构（可参考图2所示），为求说明书内容简洁，以本体219通称之。详细而言，轴心217及铁壳218与本体219一体射出成型（或称射包）以形成轮毂21的整体结构，而于轴心217和铁壳218与轮毂21的连结处是以压铸的方式成型。轮毂21的本体219的材质为轻金属，且较佳可为铝材质。于本实施例中，轴心217及铁壳218皆为铁件，并与铝材质的本体219一体射出成型为轮毂21的整体结构，且轴心217和铁壳218与本体219的连结处更以压铸的方式加强连结，相较于公知塑胶材质的轮毂与铁件的轴心是以铆接、紧配或增设铁环的连结方式，本实施例的轴心217与本体219以压铸的方式连结更提升其连结强度。

马达1更具有一轴承11，轮毂21的轴心217为轴承11所支撑，当马达1运转时，通过带动轮毂21旋转，进而带动叶轮2的整体旋转。图4为图1B所示的风扇的气流流动方向示意图，图5为图2所示的轮毂与散热结构的组合示意图，请同时参考图3至图5所示，当马达1带动叶轮2旋转时，带动外扇叶22旋转而产生第一气流A1，以提供所需的风量，同时轮毂21带动内扇叶32旋转，并于轮毂21的区域及马达1内产生对流效应，以产生第二气流A2，使马达1所产生的废热可自散热孔214排出（可同时参考图4及图5），借此达到使马达1的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承11的温度，以提升马达1及其轴承11的使用寿命。又，由内扇叶32所产生的第二气流A2属于风扇F内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构3的设置并不会对风扇F本身的特性及功耗有额外的损耗。另外，散热孔214的设置除了可排除马达1产生的废热，更因其开孔的构造，可减轻轮毂21的整体重量，同时，轮毂21具有铝材质的本体219（如图3所示），亦有减轻轮毂21的整体重量的功效。

一般而言，公知的离心式风扇，其叶轮的入风处与出风处常有大角度的转折，并于转折处容易产生紊流的现象，造成流场的阻碍、效率降低。本实施例的风扇F，如图4所示，其叶轮2与轮毂21的连结处较靠近内扇叶32，换言之，下环形结构23b与连结部213的位置靠近内扇叶32，与轮毂21连结的下环形结构23b更具有一斜面，此种设置方式及斜面的设计，可使第一气流A1的流线更加平顺，减少于风向转向时所产生的紊流现象。

另外，于公知风扇运转时，其轮毂上方的空气由于无法流动而会产生滞留区，而本发明的风扇的轮毂21具有散热孔214，且更有散热结构3对应散热孔214设置于轮毂21，以产生第二气流A2，进而使得马达1内部的空气可通过第二气流A2的导引而自散热孔214流出并通过叶轮2的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区R及紊流的产生，可减少噪音的产生。

此外，散热结构3具有挡板31的设计，使散热孔214、内扇叶32与挡板31之间形成一完整的通路，即第二气流A2所流动的通路，可避免散热结构3上方的空气受到第二气流A2的吸引，以确保第二气流A2是来自于马达1处的空气，进而提升马达1所产生的废热排除的效率。

于本实施例中，内扇叶32的叶片为翼型叶片，且内扇叶32与外扇叶22的翼型曲率方向相同，故外扇叶22旋转时，内扇叶32亦与外扇叶22同方向旋转，进而于散热孔214区域产生逆向流场，即第二气流A2，并可倒抽设置于轮毂21内侧的马达1所产生的废热，以提升马达散热的效果。另外，凹槽215的构型是对应于内扇叶32底缘的部分构型，换言之，凹槽215依据内扇叶32的翼型曲率而有特定的弧度，使内扇叶32可以固定的方向卡合于凹槽215，以确保当散热结构3设置于轮毂21，其内扇叶32的方向与外扇叶22一致，以避免装设方向错误（即防呆功能），进而导致无法形成逆向流场的情形。

另外，本实施例的风扇F更包括一基座4，马达1设置于基座4，且马达1与基座4共同形成一容置空间5，可用于容置其他电子元件。

一般而言，直径360mm的公知离心式风扇，于输出功率为720W、转速为2000RPM及室温约20℃的环境条件的下运转10分钟，其马达的线圈温度可高达100℃，且尚未稳定，温度仍可持续上升。而本实施例风扇F在同样条件下运转10分钟，其马达1的线圈温度可稳定的维持在约50℃以下，确实可排除马达1于运转时所产生的废热。

综上所述，本发明的风扇的轮毂具有散热孔，以及散热结构设置于轮毂外侧的设计，使马达带动轮毂转动时，可同时带动散热结构及其内扇叶旋转，并于轮毂的区域及马达内产生对流效应，以产生第二气流，使马达所产生的废热可自散热孔排出，借此达到使马达的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承的温度，以提升马达及其轴承的使用寿命。

马达内部的空气通过第二气流的导引而自散热孔流出，并通过叶轮的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区及紊流的产生，可减少噪音的产生。而由内扇叶所产生的第二气流属于风扇内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构的设置并不会对风扇本身的特性及功耗有额外的损耗。

此外，散热孔的设置除了可排除马达产生的废热，更因其开孔的构造，可减轻轮毂的整体重量的功效。

另外，内扇叶的叶片若为翼型叶片，且内扇叶与外扇叶的翼型曲率方向相同，于外扇叶旋转时，内扇叶与外扇叶为同方向旋转，进而于散热孔区域产生逆向流场，即第二气流，并可倒抽设置于轮毂内侧的马达所产生的废热，以提升马达散热的效果。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于后附的权利要求中。

Claims (15)

1.一种风扇，包括：

一马达；

一叶轮，包括：

一轮毂，用以容置该马达，该轮毂具有至少一散热孔；及

多个第一扇叶，设置于该轮毂的周围；以及

一散热结构，设置于该轮毂的外侧，该散热结构具有一挡板及至少一第二扇叶，该第二扇叶自该挡板延伸而出，且该第二扇叶的位置对应于该散热孔。

2.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂具有至少一凹槽，所述至少一凹槽自该散热孔延伸，该第二扇叶卡合于该凹槽。

3.如权利要求2所述的风扇，其中该第二扇叶部分设置于该凹槽，部分悬空于该散热孔上。

4.如权利要求2所述的风扇，其中该凹槽的构型对应于该第二扇叶底缘的部分构型。

5.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂具有至少一第一固定部，该散热结构具有至少一第二固定部，该第一固定部与该第二固定部相互连结。

6.如权利要求5所述的风扇，其中该第一固定部与该第二固定部以螺锁、铆接或焊接的方式相互连结。

7.如权利要求1所述的风扇，其中该第一扇叶和该第二扇叶包括翼型叶片。

8.如权利要求1所述的风扇，其中该第一扇叶与该第二扇叶的翼型曲率方向相同。

9.如权利要求1所述的风扇，其中该叶轮还具有二个环形结构，所述多个第一扇叶夹设于所述二个环形结构之间，所述二个环形结构的其中之一与该轮毂连结。

10.如权利要求9所述的风扇，其中所述二个环形结构的其中之一具有多个螺孔，并与该轮毂以螺锁的方式连结。

11.如权利要求9所述的风扇，其中与该轮毂连结的该环形结构具有一斜面。

12.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂具有一轴心及一铁壳。

13.如权利要求12所述的风扇，其中该轴心与该铁壳以压铸的方式一体成型于该轮毂的本体。

14.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂包括一轻金属或铝材质。

15.如权利要求1所述的风扇，其还包括一基座，该马达设置于该基座上，且该马达与该基座共同形成一容置空间，用以容置一电子元件。