CN105736419A - 风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇。风扇具有叶轮以及位于比叶轮靠下侧的位置的金属制的基底部。基底部与发热源热接触。叶轮具有：包括多个叶片的树脂部；以及金属板。像这样，通过使叶轮的一部分为树脂制，来使叶轮轻量化。并且，金属板具有配置在多个叶片的下侧的平板部。平板部的下表面与基底部的上表面隔开间隙在轴向上对置。间隙的轴向的尺寸在至少一部分的区域上为200μm以下。发热源的热量通过来自基底部的辐射向金属板传递。然后，通过叶轮产生的气流从金属板吸收热量。由此，能够高效地将从发热源产生的热量向外部排出。

Description

风扇

技术领域

本发明涉及一种离心式风扇。

背景技术

以往，在计算机等电子设备的内部搭载有冷却电子元件的离心式冷却风扇。冷却风扇使叶轮旋转，向离心方向产生气流。然后，通过该气流来冷却电子设备内的电子元件。并且，也存在利用通过叶轮产生的气流来将冷却风扇自身的驱动电路冷却的情况。关于以往的冷却风扇，例如在美国专利申请公开公报2011/0103011号说明书中有所记载。

近年来，伴随着电子设备的高性能化，谋求一种冷却性能优异的送风风扇。在美国专利申请公开公报2011/0103011号说明书中记载有一种具有热传递结构(heattransferstructure)2105和热传导结构(heatconductingstructure)2110的热交换器(heatexchanger)2100。在该热交换器2100中，作为热源的CPU2120配置在热传导结构2110内。然后，通过金属制的热传递结构2105将CPU2120的热量向外部排出。

在美国专利申请公开公报2011/0103011号说明书的结构中，为了提高散热效率，需要提高热传递结构2105的转速来使风量增加。然而，在美国专利申请公开公报第2011/0103011号说明书中，热传递结构2105的整体为金属制。因此，在该结构中，由于热传递结构2105的重量较重，因此难以通过提高转速来使气流增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够使旋转体轻量化、并高效地将从热源产生的热量向外部排出的风扇。

本申请的例示性的第一发明为一种风扇，其具有马达、叶轮、基底部以及发热源。马达产生以沿上下延伸的中心轴线为中心的转矩。叶轮通过转矩旋转，并向离心方向送风。基底部为金属制，且在比叶轮靠下侧的位置相对于中心轴线垂直地扩展并支承马达。发热源与基底部热接触。叶轮具有树脂部和金属板。树脂部包括叶片支承部以及多个叶片，其中，叶片支承部直接或间接地固定于马达的旋转部，多个叶片位于叶片支承部的径向外侧。金属板具有配置在多个叶片的下侧的平板部。金属板的一部分被构成树脂部的树脂覆盖。平板部的下表面与基底部的上表面隔开间隙在轴向上对置。间隙的轴向的尺寸在至少一部分的区域上为200μm以下。

根据本申请的例示性的第一发明，能够通过使叶轮的一部分为树脂制来使叶轮轻量化，并高效地将从发热源产生的热量向外部排出。

有以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1为风扇的俯视图。

图2为风扇的纵剖视图。

图3为套筒的纵剖视图。

图4为叶轮的俯视图。

图5为金属板的俯视图。

图6为风扇的局部纵剖视图。

图7为变形例所涉及的风扇的局部纵剖视图。

图8为变形例所涉及的风扇的纵剖视图。

图9为变形例所涉及的风扇的纵剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的例示性的实施方式进行说明。另外，在本申请中，分别将与驱动风扇的马达的中心轴线平行的方向称为“轴向”，将与马达的中心轴线正交的方向称为“径向”，将沿以马达的中心轴线为中心的圆弧的方向称为“周向”。并且，在以下的实施方式中，以轴向为上下方向，相对于基底部以叶轮侧为上来说明各部分的形状和位置关系。但是，并不意图通过该上下方向的定义来限定本发明所涉及的风扇在使用时的朝向。

图1为本发明的一实施方式所涉及的风扇1的俯视图。图2为该风扇1的纵剖视图。该风扇1为通过利用马达20的动力使叶轮30旋转来产生气流的送风机。风扇1例如搭载于计算机等电子设备的内部，用来冷却电子元件。但是，本发明的风扇1也可以搭载于除电子设备以外的装置。例如，本发明的风扇也可以搭载于家电产品、医疗设备以及输送设备等。

如图1及图2所示，本实施方式的风扇1具有基底部10、马达20以及叶轮30。

基底部10为支承马达20的金属制的板状部件。基底部10位于比叶轮30靠下侧的位置。并且，基底部10相对于中心轴线9垂直地扩展。基底部10例如通过螺纹固定来固定于作为安装对象的设备的框体。基底部10的材料例如使用铝或铝合金。但是，也可以用除铝和铝合金以外的材料来形成基底部10。

在基底部10的上表面侧的周缘部设置有侧壁部11。侧壁部11位于叶轮30的径向外侧，且在叶轮30的周围沿周向延伸。在侧壁部11的周向的两端部之间设置有气体的排出口111。并且，侧壁部11具有向叶轮30与排出口111之间突出的引导突起112。另外，本实施方式的风扇1沿作为安装对象的设备的壳体90的内侧面配置。在驱动风扇1时，通过设置于壳体90的开口91向壳体90内的风扇1吸入气体。

马达20为用于使叶轮30旋转的动力源。马达20具有静止部40和旋转部50。静止部40固定于基底部10。旋转部50被支承为能够相对于静止部40旋转。如图2所示，本实施方式的静止部40具有套筒41、套筒保持架42以及定子43。本实施方式的旋转部50具有轴51以及磁铁52。

轴51沿中心轴线9配置。套筒41为包围轴51的周围的圆筒状的部件。套筒41被容纳在杯状的套筒保持架42的内部。在套筒41与轴51之间以及套筒保持架42与轴51之间填满润滑油。图3为套筒41的纵剖视图。如图3所示，在套筒41的内周面设置有多个动压槽411。若轴51旋转，则通过动压槽411对润滑油产生动压。由此，轴51的支承力提高。

即，本实施方式的马达20具有流体动压轴承，该流体动压轴承由设置于静止部40侧的作为静止轴承面的套筒41的内周面；设置于旋转部50侧的作为旋转轴承面的轴51的外周面；以及存在于静止轴承面与旋转轴承面之间的润滑油构成。动压槽411既可以如图3所示设置于套筒41的内周面，也可以设置于轴51的外周面。

定子43具有定子铁芯431和多个线圈432。定子铁芯431固定于套筒保持架42的外周面。并且，定子铁芯431具有向径向外侧突出的多个齿433。定子铁芯431例如使用作为磁性体的层叠钢板。线圈432通过卷绕于各齿433的导线构成。另外，定子铁芯431也可以直接或通过其他部件固定于基底部10。

叶轮30为与轴51一同旋转，从而向离心方向产生气流的旋转体。图4为叶轮30的俯视图。如图1、图2及图4所示，本实施方式的叶轮30具有树脂部31和金属板32。树脂部31包括叶片支承部311和多个叶片312。叶片支承部311从轴51的上端部的周围朝向径向外侧扩展。叶片支承部311的内周部也可以直接固定于轴51，还可以通过其他部件间接地固定于轴51。多个叶片312位于叶片支承部311的径向外侧，并沿周向等间隔地排列。各叶片312相对于径向以及周向倾斜地扩展。另外，多个叶片312也可以不必一定沿周向等间隔地排列。即，多个叶片312也可以沿周向以不均等的间隔排列。

金属板32为配置在多个叶片312的下侧的圆环状的金属部件。本实施方式的金属板32通过对平坦的金属板进行冲压加工而被制造。金属板32的材料例如使用铝或铝合金。但是，也可以利用除铝或铝合金以外的金属来形成金属板32。

图5为金属板32的俯视图。如图2及图5所示，本实施方式的金属板32具有平板部321和多个倾斜部322。平板部321呈圆环状且相对于中心轴线9大致垂直地扩展。多个倾斜部322分别从平板部321的径向内侧的端部向径向内侧以及轴向上侧倾斜地延伸。多个倾斜部322沿周向大致等间隔地排列。并且，如图5所示，平板部321在多个倾斜部322之间具有向径向外侧凹陷的缺口323。因此，能够在制作金属板32时，抑制平板部321的变形，并将倾斜部322立起。

像这样，本实施方式的叶轮30的至少一部分为树脂制。因此，与叶轮30的整体为金属制的情况相比，使叶轮30轻量化。特别是，若抑制金属板32的厚度，则能够进一步使叶轮30轻量化。例如，优选使金属板32的平板部321的轴向的厚度比叶片312的径向的厚度小。并且，若金属板32的材料使用铝或铝合金等轻金属，则能够进一步使叶轮30轻量化。

在制造叶轮30时，在树脂成型用的模具内，以预先配置了金属板32的状态将熔融树脂流入模具内。然后，通过使流入的熔融树脂固化，来对树脂部31进行成型。即，进行嵌件成型。此时，金属板32的一部分被构成树脂部31的树脂覆盖。由此，树脂部31被固定于金属板32。特别是在本实施方式中，金属板32的多个倾斜部322分别在径向以及轴向被构成叶片支承部311的树脂夹持。由此抑制树脂部31与金属板32相互分离。并且，各倾斜部322在周向也被位于倾斜部322之间的树脂夹持。因此，通过流入到缺口323的树脂抑制树脂部31和金属板32在周向上旋转。由此防止树脂部31与金属板32的相对旋转。

并且，本实施方式的树脂部31在金属板32的平板部321的径向内侧具有环状的下表面313。树脂部31的该下表面313与平板部321的下表面以大致相同的高度在径向上相邻。并且，树脂部31的该下表面313与基底部10的上表面隔着微小的间隙在轴向上对置。若设置像这样的环状的下表面313，则与没有该下表面313的情况相比，能够增厚叶片支承部311。因此，能够提高叶片支承部311的强度。

并且，圆环状的磁铁52通过磁性体的轭53固定于叶片支承部311。轭53配置在磁铁52的径向外侧。在磁铁52的内周面沿周向交替磁化出N极和S极。但是，也可以使用多个磁铁代替圆环状的磁铁52。在使用多个磁铁的情况下，只要以N极与S极交替配置的方式将多个磁铁沿周向排列即可。

若对线圈432提供驱动电流，则在定子铁芯431的多个齿433中产生磁通。然后，通过齿433与磁铁52之间的磁通的作用，产生以中心轴线9为中心的转矩。由此，马达20的旋转部50以及叶轮30旋转。若叶轮30旋转，则像图1中的空白箭头那样，通过设置于壳体90的开口91向壳体90内吸入空气。然后，被吸入的空气通过排出口111向离心方向排出。

如图2所示，在基底部10的下侧配置有电路板60。搭载于电路板60的电气回路既可以是用于向马达20的线圈432提供驱动电流的回路，也可以是用于实现搭载有风扇1的电子设备的功能的回路。本实施方式的电路板60具有作为CPU等电子元件的发热源61。在电路板60工作时，在CPU中产生比其他部位多的热量。即，在本实施方式中，该CPU成为工作时的主要的发热源61。

图6为风扇1的局部纵剖视图。如图6所示，在发热源61的上表面与基底部10的下表面之间存在导热率高的导热脂62。由此，发热源61与基底部10热接触。并且，如图6所示，金属板32的平板部321的下表面与基底部10的上表面隔着微小的间隙70在轴向上对置。

在发热源61中产生的热量首先从发热源61通过导热脂62向基底部10传递。接下来，如图6中的细虚线箭头那样，该热量通过来自基底部10的上表面的辐射向金属板32传递。并且，如图6中的粗虚线箭头那样，叶轮30产生的气流沿金属板32的平板部321的上表面流向径向外侧。该气流从金属板32吸收热量。由此，高效地向空气中排出从发热源61产生的热量。

在本实施方式中，使存在于基底部10的上表面与金属板32的下表面之间的间隙70的轴向的尺寸d在至少一部分的区域上为200μm以下。像这样，若使基底部10的上表面与金属板32的下表面靠近，则能够高效地从基底部10向金属板32辐射热量。因此，能够高效地向外部排出从发热源61产生的热量。

为了进一步提高辐射效率，优选使间隙70的轴向的尺寸d在至少一部分区域上为150μm以下。并且，更优选使间隙70的轴向的尺寸d在至少一部分的区域上为100μm以下。并且，若使存在于基底部10的上表面与金属板32的下表面之间的间隙70的轴向的尺寸d在所有的区域上为上述的尺寸以下，则能够使从基底部10向金属板32的辐射效率进一步提高。

优选基底部10以及金属板32的材料使用铝或铝合金。若使用导热率高的铝或铝合金，则能够使从发热源61产生的热量高效地传递以及辐射。因此，能够进一步提高散热效率。

并且，本实施方式的金属板32在中心轴线9的周围连成环状。因此，能够将蓄积于基底部10的热量遍及整周向空气中排出。由此，能够进一步提高散热效率。

并且，如图6所示，在本实施方式中，发热源61的至少一部分与金属板32的平板部321的至少一部分在轴向上重叠。若以这样的位置关系配置发热源61和金属板32，则能够使从发热源61通过基底部10向金属板32传递的热量的比例增加。因此，能够更加高效地将从发热源61产生的热量向外部排出。

特别是在本实施方式中，发热源61的中央与金属板32的平板部在轴向上重叠。若以这样的位置关系配置发热源61和金属板32，则能够使从发热源61通过基底部10向金属板32传递的热量的比例进一步增加。因此，能够更加高效地将从发热源61产生的热量向外部排出。

并且，如图4及图6所示，在本实施方式中，叶片312的径向外侧的端部与金属板32的径向外侧的端缘配置在大致相同的径向位置上。因此，能够使由叶片312产生的气流沿金属板32的上表面整体流动。由此，能够高效地将蓄积于金属板32的热量向空气中排出。

并且，如上所述，在本实施方式的马达20中使用流体动压轴承。若使用流体动压轴承，则与使用其他方式的轴承的情况相比，能够抑制叶轮30的上下动。因此，既能够防止基底部10与金属板32的平板部321的接触，又能够使基底部10的上表面与平板部321的下表面接近。由此，能够使从基底部10向平板部321传递的辐射热增加。其结果是，能够更加高效地将从发热源61产生的热量向外部排出。

并且，在本实施方式中，叶轮30的大部分通过树脂成型制造，但接收辐射热的面使用的不是树脂而是金属。像这样的话，即使在树脂部31的一部分因树脂成型时热收缩的影响等而变形的情况下，接收辐射热的面也能够维持平坦的状态。因此，能够稳定地接收来自基底部10的辐射热。

以上，对本发明的例示性的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式。

图7为一变形例所涉及的风扇1A的局部纵剖视图。图7的叶轮30A与上述实施方式相同地，也具有树脂部31A和金属板32A。但是，在图7的例子中，树脂部31A的叶片支承部311A没有延伸至金属板32A。因此，图7的树脂部31A在金属板32A的径向内侧且叶片支承部311A的径向外侧具有沿轴向贯通的贯通孔314A。

若使图7的风扇1A旋转，则通过叶片312A从叶轮30A的上部空间吸入的空气的一部分通过贯通孔314A撞到基底部10A的上表面。因此，蓄积于基底部10A的热量的一部分不会向金属板32A辐射，而是向空气中排出。即，图7的风扇1A具有：从基底部10A通过金属板32A向空气中散热的第一散热路径；以及从基底部10A直接向空气中散热的第二散热路径。像这样，存在通过多个散热路径排出热量，由此散热效率进一步提高的情况。

图8为其他变形例所涉及的风扇1B的纵剖视图。图8的风扇1B具有罩12B。罩12B在比叶轮30B靠上侧的位置相对于中心轴线9B垂直地扩展。而且，通过基底部10B、侧壁部11B以及罩12B形成容纳叶轮30B的机壳。在罩12B的中央形成气体的吸入口121B。若使叶轮30B旋转，则空气被从罩12B的上部空间通过吸入口121B吸入机壳的内部。然后，被叶轮30B加速的空气通过排出口111B向离心方向排出。

图9为其他变形例所涉及的风扇1C的纵剖视图。在图9的例子中，在离开基底部件10C的位置配置有作为发热源的发热源61C。而且，基底部件10C的下表面与发热源61C通过热管63C连接。由此，基底部件10C与作为发热源的发热源61C热接触。在发热源61C中产生的热量通过热管63C向基底部件10C传递。然后，辐射热从基底部件10C向金属板32C传递，该热量被向空气中排出。像这样，发热源不必一定配置在基底部件的下表面。

并且，在上述的实施方式中，将CPU作为发热源，但本发明的发热源并不限于CPU。例如，本发明的发热源也可以为因开关元件或电阻等的通电而发热的其他电子元件。

并且，风扇的细节部分的结构以及形状也可以与本申请的各图所示的结构以及形状不同。并且，也可以将在上述实施方式和变形例中出现的各要素在不产生矛盾的范围内进行适当地组合。

本发明能够利用于离心式风扇。

Claims (15)

1.一种风扇，其特征在于，具有：

马达，其产生以沿上下延伸的中心轴线为中心的转矩；

叶轮，其通过所述转矩旋转，并向离心方向送风；

金属制的基底部，其在比所述叶轮靠下侧的位置相对于所述中心轴线垂直地扩展并支承所述马达；以及

发热源，其与所述基底部热接触，

所述叶轮具有：

树脂部，其包括叶片支承部以及多个叶片，其中，所述叶片支承部直接或间接地固定于所述马达的旋转部，所述多个叶片位于所述叶片支承部的径向外侧；以及

金属板，其具有配置在所述多个叶片的下侧的平板部，

所述金属板的一部分被构成所述树脂部的树脂覆盖，

所述平板部的下表面与所述基底部的上表面隔开间隙在轴向上对置，

所述间隙的轴向的尺寸在至少一部分的区域上为200μm以下。

2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述间隙的轴向的尺寸在所有的区域上为200μm以下。

3.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述金属板在所述中心轴线的周围连成环状。

4.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述金属板还具有从所述平板部的径向内侧的端部向径向内侧以及轴向上侧延伸的倾斜部，

所述倾斜部在径向以及轴向被构成所述叶片支承部的树脂夹持。

5.根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，

所述金属板具有沿周向排列的多个所述倾斜部。

6.根据权利要求5所述的风扇，其特征在于，

所述平板部在多个所述倾斜部之间具有向径向外侧凹陷的缺口。

7.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述发热源位于所述基底部的下侧，

所述发热源的至少一部分与所述金属板的所述平板部的至少一部分在轴向上重叠并热接触。

8.根据权利要求7所述的风扇，其特征在于，

所述发热源的中央与所述金属板的所述平板部在轴向上重叠并热接触。

9.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述叶片的径向外侧的端部与所述金属板的径向外侧的端缘配置在大致相同的径向位置上。

10.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，

所述树脂部在比所述平板部的下表面靠径向内侧的位置具有与所述基底部的上表面对置的下表面。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的风扇，其特征在于，

所述平板部的轴向的厚度比所述叶片的径向的厚度小。

12.根据权利要求1至10中的任一项所述的风扇，其特征在于，

所述金属板的材料为铝或铝合金。

13.根据权利要求1至10中的任一项所述的风扇，其特征在于，

所述马达具有：

静止部，其固定于所述基底部；以及

旋转部，其与所述叶轮一同旋转，

设置于所述静止部侧的静止轴承面与设置于所述旋转部侧的旋转轴承面隔着润滑油相互对置，

所述静止轴承面或所述旋转轴承面具有对所述润滑油产生动压的动压槽。

14.根据权利要求1至10中的任一项所述的风扇，其特征在于，

所述树脂部在比所述金属板靠径向内侧的位置具有沿轴向贯通的贯通孔。

15.根据权利要求1至10中的任一项所述的风扇，其特征在于，

所述风扇还具有在所述叶轮的径向外侧沿周向延伸的侧壁部，

通过所述叶轮产生的气流从在所述侧壁部的周向的两端部之间开口的排出口向离心方向排出，

所述侧壁部具有向所述叶轮与所述排出口之间突出的引导突起。