CN107435649B - 自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构 - Google Patents

自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构 Download PDF

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Abstract

本发明一种自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，包括一旋转体与复数旋转圆柱体，该旋转体透过一转子组对应一定子组驱动旋转体转动，该转子组包含一轮毂具有一顶部与一侧部，该旋转圆柱体枢设在相对该轮毂的顶部或侧部上，该旋转圆柱体随着该旋转体转动而被带动，令该旋转圆柱体自我旋转。

Description

自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构
【技术领域】
本发明有关于风扇领域，特别指一种自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构。
【背景技术】
一般风扇的扇叶在旋转后具有使气流由经过设计之气流角度，使气流在翼面上下表面流动因表面距离长度不同而造成速度上的差异。因为在上翼表面气流流动速度较快，故相应周围的气体压力较小，而在下翼表面气流流动速度较慢，故相应周围的气体压力较大，此不同大小之压力差，使得下翼面的压力推向上翼面的压力因而产生升力。该升力之反作用力形成气流推力，气流经过翼面转弯产生作功的效果，进而表现出风扇特性。
然而，传统动静叶结构，或是单动叶搭配肋条结构外框，因扇叶翼形结构交互影响下，导致噪音上的宽频噪音与窄频噪音普遍较大。再者，传统风扇结构，因扇叶翼形影响使气流呈发散方式流出，故对于系统内风扇正后方的发热元件其解热程度不足。
是以，要如何将解决上述之问题与缺失，即为本案之发明人与从事此行业之相关厂商所亟欲研究改善之方向所在者。
【发明内容】
本发明之目的，提供一种散热风扇的旋转体转动时能够带动在旋转体其上的每一旋转圆柱体转动，使旋转圆柱体自我旋转。
本发明之另一目的，提供一种在轮毂的顶部设置有复数圆柱体的扇叶，该圆柱体式的扇叶除了随轮毂转动外，也会自我旋转以使气流朝轮毂的径向放射流动。
本发明之另一目的，提供一种在轮毂的侧部设置有复数圆柱体式的扇叶，该圆柱体式的扇叶除了随轮毂转动外，也会自我旋转以使气流朝轮毂的轴向流动。
本发明之另一目的，提供一种自转式圆柱体式扇叶之散热风扇结构，经由旋转圆柱体导出之气流未经过已知的翼形扇叶变化交互作用下，在相同解热下其噪音程度相对较小。
本发明之另一目的，提供一种自转式圆柱体式扇叶之散热风扇结构，经由旋转圆柱体导出之气流较为收敛且范围较广，故针对系统内的发热元件可直接受气流导引到热源或是直接循环带走热源。
本发明之另一目的，提供一种自转式圆柱体式扇叶之散热风扇结构，将马格努斯效应应用在散热风扇产生相应的气流流动。
本发明之另一目的，提供各个旋转圆柱体的半径为不同尺寸，进而产生不同大小的推力使得该旋转圆柱体的合向推力偏一边，令风向也偏一边，进而应用在发热源不在散热风扇正后方的解热。
为达上述目的，本发明提供一种自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，包括一旋转体及复数旋转圆柱体，该旋转体包含一转子组与一定子组，该转子组对应该定子组以驱动该旋转体的该转子组转动，并该转子组包含一轮毂，该轮毂具有一顶部与一侧部，前述复数旋转圆柱体枢设在相对该轮毂的顶部或侧部上， 该旋转圆柱体随着该旋转体转动而被带动，令该旋转圆柱体自我旋转。
在一实施例，该轮毂包含复数连动件，该连动件设置在该轮毂的该顶部或该侧部，该旋转圆柱体的一端与相对该连动件相枢接。
在一实施例，该转子组包含一第一内空间与一第二内空间，该第二内空间环设在该第一内空间外侧，该第一内空间设有一轮毂轴杆连接该轮毂，并该第一内空间内容设一壳部及一磁性元件，该磁性元件设置在该壳部的一内侧。
在一实施例，该第一内空间及该第二内空间之间设有一环形间隔壁。
在一实施例，该定子组包括一基座，该基座设有一中心轴筒，该中心轴筒内设有至少一轴承用以支撑该轮毂轴杆，一定子绕线组套设在该中心轴筒的一外侧对应该磁性元件。
在一实施例，复数贯穿孔贯设在轮毂的顶部或侧部， 用以供容设该连动件，且该连动件容设在该顶部的该贯穿孔内或该侧部的该贯穿孔内。
在一实施例，该旋转圆柱体具有一轴心杆，该旋转圆柱体的轴心杆的一端插接紧配在对应该连动件具有的一洞孔内，并贯穿过该洞孔凸出延伸至该第二内空间内，且该轴心杆的另一端则固设于该旋转圆柱体内。
在一实施例，该连动件为一轴承。
在一实施例，该旋转圆柱体为非对称排列设置。
在一实施例，该旋转圆柱体的一外周表面设有至少一凸条，该凸条包括螺旋状或翼状或水车状或分段径向分布状。
在一实施例，该旋转圆柱体的半径为相同或不同。
在一实施例，该旋转圆柱体的旋转转速为相同或不同。
在一实施例，该轴心杆设有一凹槽，该凹槽凹设形成在该轴心杆的一端外周侧上，且相对该轮毂的一内表面，该凹槽用以供与相对的一扣件相连接。
【附图说明】
图1A为本发明立体分解示意图。
图1B为本发明立体组合示意图。
图1C为本发明组合剖视示意图。
图2A为本发明俯视作动示意图。
图2B为本发明旋转圆柱体自我转动之作动示意图。
图3为本发明另一实施组合剖视示意图。
图4A为本发明另一实施立体分解示意图。
图4B为本发明另一实施之立体作动示意图。
图4C为本发明另一实施之正视作动示意图。
图5A、5B为本发明其他替代实施示意图。
图6A、6B、6C为本发明旋转圆柱体各种实施之示意图。
图7为本发明该旋转圆柱体在该轮毂的顶部非对称设置之示意图。
图8为本发明该旋转圆柱体在该轮毂的侧部非对称设置之示意图。
主要符号说明：
散热风扇…10
旋转体…20
转子组…21
轮毂…210
顶部…2101
侧部…2102
连动件…211
洞孔…2111
第一内空间…212
第二内空间…213
轮毂轴杆…214
定子绕线组…215
矽钢片组…2151
绝缘架组…2152
绕线组…2153
电路板…2154
磁性元件…216
环形间隔壁…217
壳部…218
贯穿孔…219
定子组…22
基座…221
中心轴筒…222
轴承…223
旋转圆柱体…30、30a、30b、30c
轴心杆…301
凹槽…302
凸条…303、303a、303b、303c
扣件…40
中心线…c1、c2
直线距离…L11~L13
夹角…α、β、γ
轴向线…c21、c22、c23
转动方向…D1、D2
径向气流…H
轴向气流…V
横向推力…Y。
【具体实施方式】
本发明之上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式之较佳实施例予以说明。
本发明一种自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构。参阅图1A、1B、1C，本发明立体分解与组合及组合剖视示意图。该散热风扇10包括一旋转体20及复数旋转圆柱体30，该旋转体20包含一转子组21与一定子组22，该转子组21包含一轮毂210、复数连动件211、一第一内空间212及一第二内空间213，该轮毂210具有一顶部2101、一从该顶部2101外周延伸的侧部2102及复数贯穿孔219，该侧部2102相对垂直该顶部2101，该贯穿孔219贯设在该轮毂210上在本实施例该贯穿孔219贯穿过该轮毂210的顶部2101，以连通该第二内空间213，且该贯穿孔219用以供容设该连动件211。
该连动件211于本实施例表示为一轴承223，但并不局限于此。该连动件211设置在前述轮毂210内在本实施例该连动件211容设在该轮毂210的顶部2101的该贯穿孔219内，且该连动件211的顶面平齐该轮毂210的顶面(即轮毂210的顶部2101外表面)，并该连动件211设有一洞孔2111。
该第一内空间212与第二内空间213为同心圆的排列，该第二内空间213环在该第一内空间212的外侧，且该第一、二内空间212、213之间设有一环形间隔壁217用以间隔出两个内空间(即第一、二内空间212、213)。该第一内空间212设有一轮毂轴杆214，该轮毂轴杆214连接该轮毂210，并该第一内空间212内容设有一壳部218(例如铁壳)及一磁性元件216(例如磁铁)，该磁性元件216环设在该壳部218的一内侧。
该定子组22包括一基座221，该基座221设有一中心轴筒222，该中心轴筒222内设有至少一轴承223用以支撑该轮毂轴杆214，藉由该轮毂轴杆214插设(或枢设)在该中心轴筒222内的轴承223后被一扣片(例如C型环扣片)扣设，以令该转子组21设置在该定子组22上。一定子绕线组215套设在该中心轴筒222的一外侧对应到该第一内空间212的磁性元件216，当该定子绕线组215通电后跟该磁性元件216产生磁感作用，进而驱动该旋转体20的转子组21转动。该定子绕线组215包括堆叠的一矽钢片组2151、一绝缘架组2152、一电路板2154及一绕线组2153，该绝缘架组2152分设在该矽钢片组2151的上、下方，该绕线组2153缠绕在该绝缘架组2152上，该电路板2154设置在该绝缘架组2152的下方且电性连接该绕线组2153，所述电路板2154透过电线(无图式)连接一外部电源(无图式)以提供定子绕线组215运作的电源。其中前述轮毂210与基座221为绝缘材质，例如塑胶材质制成。
而前述复数旋转圆柱体30在本实施例垂直设置在相对该轮毂210的顶部2101上，且该旋转圆柱体30的一端与相对该连动件211相枢接，让该旋转圆柱体30可于对应该连动件211上自转，藉由该连动件211可有效增加该旋转圆柱体30的转动效率的功能，并该旋转圆柱体30的一中心线c2平行于该轮毂210的中心线c1。该旋转圆柱体30被该旋转体20的转子组21带动围绕该轮毂210的中心线c1转动。在一实施例，前述该连动件211可省略，由该旋转圆柱体30的一端插设松接在对应该轮毂210的该贯穿孔219内，令该旋转圆柱体30随着该旋转体20的转子组21转动而被带动，令该旋转圆柱体30自我旋转。
续参阅图1A、1C、2A，该旋转圆柱体30具有一轴心杆301，该旋转圆柱体30的轴心杆301一端插接紧配在对应该连动件211的洞孔2111内，并贯穿过该洞孔2111凸出延伸至该第二内空间213内，且该轴心杆301的另一端则固设于该旋转圆柱体30内，藉由该连动件211用以支撑对应该旋转圆柱体30的轴心杆301，令该旋转圆柱体30位于相对该轮毂210的顶部2101上方，当该旋转圆柱体30随着该旋转体20的转子组21转动而被带动，使该旋转圆柱体30连动对应该连动件211自我旋转，其中该旋转圆柱体30的转动方向D1与转子组21的转动方向D2为同方向。并该每一旋转圆柱体30的外周表面设有至少一凸条303，在本实施例该凸条303为螺旋状且螺旋绕设在该旋转圆柱体30的外周表面。
请继续参阅图2A、2B所示，当该转子组21的轮毂210转动带动该旋转圆柱体30围绕该轮毂210的中心线c1转动，使该转子组21的轮毂210转动后的惯性将迫使呈非对称排列的该旋转圆柱体30会随着该轮毂210的转动方向D2而被带动(或甩动或振动或偏动或因重力而旋动)，令各该旋转圆柱体30的轴心杆301会连动相对各该连动件211一起转动，并由于该轮毂210在持续转动之下，惯性持续加速作用使该旋转圆柱体30在对应该连动件211上围绕轮毂210的中心线c1自我旋转，此时使该旋转圆柱体30的一侧有一横向气流流向该旋转圆柱体30(如图2B所示，从图中的右侧流向左侧) 进而产生马格努斯(Magnus type)效应，也就是在旋转圆柱体30的上方A的速度总和为相加效应(横向速度F1与切线速度F2为同向)速度变快，则压力较小(根据柏努利定律Bernoulli's principle)，在旋转圆柱体30的下方B的速度总和为相减效应(横向速度F1与切线速度F2为反向)速度变慢，则压力较大(根据柏努利定律Bernoulli's principle)；最后两压力差下压力大的往压力小的推挤过去，将产生与横流方向垂直的横向推力Y。在这样的作用下使散热风扇10产生径向气流H(如离心式气流)，也就是气流H呈放射状的朝散热风扇10的径向流动。
请参阅图3，在另一实施例，前述轴心杆301设有一凹槽302，该凹槽302凹设形成在该轴心杆301的一端外周侧上，且相对该轮毂210的顶部2101内侧，令该凹槽302用与相对的一扣件40(例如C型环扣件)相连接，藉由该扣件40有效防止该轴心杆301脱离。
续参图4A、4B、4C所示，在另一实施例，该旋转圆柱体30放射状以非对称排列方式的枢设在该旋转体20的轮毂210的侧部2102上，且该贯穿孔219也改设计在贯穿该轮毂210的侧部2102上，令该连动件211容设在对应该侧部2102的该贯穿孔219内，以与对应该旋转圆柱体30相枢设。当旋转体20的轮毂210转动及旋转圆柱体30因旋转体20的轮毂210转动后的惯性而自我转动时，在旋转圆柱体30的上方A的速度总和为相减效应(横向速度F1与切线速度F2为反向)速度变慢，则压力较大(根据柏努利定律Bernoulli's principle)，在旋转圆柱体30的下方B的速度总和为相加效应(横向速度F1与切线速度F2为同向)速度变快，则压力较小(根据柏努利定律Bernoulli's principle)；最后两压力差下压力大的往压力小的推挤过去，将产生与横流方向垂直的横向推力Y。使散热风扇10产生轴向气流V，也就是气流V朝散热风扇的轴向流动。其中该旋转圆柱体30的转动方向D1与转子组21的转动方向D2为同方向。
参阅图5A、5B所示，前面所述实施例的图示中该旋转圆柱体30的半径为相同尺寸的表示，但是在一些替代实施例，设置在该旋转体20的轮毂210的顶部2101(如图5A)或者侧部2102(如图5B)的各个旋转圆柱体30的半径为不同尺寸，例如图示中有三根旋转圆柱体30a、30b、30c，旋转圆柱体30a的半径大于旋转圆柱体30b的半径大于旋转圆柱体30c的半径，藉此各旋转圆柱体30a、30b、30c产生不同大小的输出风量，进而产生不同大小的推力，可以调节输出风量的大小使得该旋转圆柱体30的合向推力偏一边，进而应用在发热源不在散热风扇10正后方的解热。
续参阅图6A、6B及6C所示，前面的实施例虽然表示该旋转圆柱体30的外周表面的凸条303(如前面各图所示)为螺旋状，但是在另外一些替代实施例，该凸条303a为翼状(如图6A)或者该凸条303b为水车状(如图6B)或该凸条303c为分段且径向分布状(如图6C)。
请继续参阅图7所示， 本实施例垂直设置在该轮毂210的顶部2101的旋转圆柱体30a、30b、30c为非对称排列设置。其中非对称排列设置就是两两旋转圆柱体30a、30b、30c之间的直线距离不相等，如图7所示，前述三个直线距离L11~L13不相等。
请继续参阅图8所示，放射状设置在该旋转体20的轮毂210的侧部2102的该旋转圆柱体30a、30b、30c为非对称排列设置。其中非对称排列设置就是两两旋转圆柱体30a、30b、30c的夹角α、β、γ的角度不相同，例如夹角α为120度，夹角β为140度，夹角γ为100度。且如图8所示，各旋转圆柱体30a、30b、30c的轴向线c21、c22、c23延伸到轮毂210的中心线c1，旋转圆柱体30a及旋转圆柱体30b之间的夹角γ界定在轴向线c21、c22之间；旋转圆柱体30b及旋转圆柱体30c之间的夹角α界定在轴向线c22、c23之间；旋转圆柱体30c及旋转圆柱体30a之间的夹角β界定在轴向线c21、c23之间。
综上所述，本发明有以下优点；
1.当散热风扇10的旋转体20转动时能够带动在旋转体20的顶部2101(或侧部2102)上的每一旋转圆柱体30转动，使每一旋转圆柱体30自我旋转。
2.该旋转圆柱体30设置在轮毂210的顶部2101会产生径向放射流动，或设置在轮毂210的侧部2102会产生轴向流动。
3.经由旋转圆柱体30导出之气流，因为未经过已知的翼形扇叶变化交互作用下，所以在相同解热下其噪音程度相对较小。
4.经由旋转圆柱体30导出之气流较为收敛且范围较广，故针对系统内的发热元件可直接受气流导引到热源或是直接循环带走热源。
以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明之一较佳实施例而已，当不能限定本发明实施之范围。即凡依本发明申请范围所作之均等变化与修饰等，皆应仍属本发明之专利涵盖范围。

Claims (12)

1.一种自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，包括：
一旋转体，包含一转子组与一定子组，该转子组对应该定子组以驱动该旋转体的该转子组转动，并该转子组包含一轮毂，该轮毂具有一顶部与一从该顶部的外周延伸的侧部，该侧部相对垂直该顶部；及
复数旋转圆柱体，枢设在相对该轮毂的该顶部或该侧部上，该旋转圆柱体随着该旋转体转动而被带动，令该旋转圆柱体自我旋转，且该旋转圆柱体的一侧有一横向气流流向该旋转圆柱体。
2.根据权利要求1所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该轮毂包含复数连动件，该连动件设置在该轮毂的该顶部或该侧部，该旋转圆柱体的一端与相对该连动件相枢接。
3.根据权利要求2所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该转子组包含一第一内空间与一第二内空间，该第二内空间环设在该第一内空间外侧，该第一内空间设有一轮毂轴杆连接该轮毂，并该第一内空间内容设一壳部及一磁性元件，该磁性元件设置在该壳部的一内侧。
4.根据权利要求3所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该第一内空间及该第二内空间之间设有一环形间隔壁。
5.根据权利要求3所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该定子组包括一基座，该基座设有一中心轴筒，该中心轴筒内设有至少一轴承用以支撑该轮毂轴杆，一定子绕线组套设在该中心轴筒的一外侧对应该磁性元件。
6.根据权利要求2所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，复数贯穿孔贯设在该轮毂的该顶部或该侧部，用以供容设该连动件，且该连动件容设在该顶部的该贯穿孔内或该侧部的该贯穿孔内。
7.根据权利要求3所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该旋转圆柱体具有一轴心杆，该旋转圆柱体的轴心杆的一端插接紧配在对应该连动件具有的一洞孔内，并贯穿过该洞孔凸出延伸至该第二内空间内，且该轴心杆的另一端则固设于该旋转圆柱体内。
8.根据权利要求2所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该连动件为一轴承。
9.根据权利要求1所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该旋转圆柱体为非对称排列设置。
10.根据权利要求1所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该旋转圆柱体的一外周表面设有至少一凸条，该凸条包括螺旋状或翼状或水车状或分段径向分布状。
11.根据权利要求1所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该旋转圆柱体的半径为相同或不同。
12.根据权利要求7所述的自转式圆柱体扇叶之散热风扇结构，其特征在于，该轴心杆设有一凹槽，该凹槽凹设形成在该轴心杆的一端外周侧上，且相对该轮毂的一内侧，该凹槽用以供与相对的一扣件相连接。
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