CN108425866A - 薄型风扇 - Google Patents

Abstract

一种薄型风扇包括一扇框以及一驱动装置。扇框包括一底座及一扇框壳体，驱动装置包括一定子结构及一转子结构。定子结构包括一定子磁极组、一轴衬、一轴承及一抗压柱，定子磁极组设置于轴衬外缘，抗压柱及轴承设置于轴衬内，且抗压柱与轴衬连接。转子结构与定子结构对应设置。转子结构包括一中空筒状的转轴、一转子壳、一磁性结构及一叶轮。转轴套设于抗压柱外周缘且设置于抗压柱与轴承之间。转子壳与转轴连结。磁性结构设置于转子壳内壁，叶轮与转子壳连接。其中，当转子结构组接于定子结构后，转子结构的最大高度低于抗压柱的高度。

Description

薄型风扇

技术领域

本发明涉及一种薄型风扇，特别涉及一种具有抗压柱的薄型风扇。

背景技术

现行电子装置经常使用风扇作为主要的散热装置，然而随着电子装置的薄型化发展趋势，其散热风扇亦朝向薄型化发展；传统的薄型风扇是以转轴、转子铁壳、扇叶以及磁环共同组成一转子结构，当输入电源启动时，转子结构整体会同步旋转带动周围空气产生气流，以达到所需的散热效果。

然而，电子装置的薄型化使得其内部空间越来越小，且各元件的间隙都非常微小，因而压缩到薄型风扇的体积及配置空间，使扇框壳体于设计上的肉厚也相应变薄，造成薄型风扇的整体结构强度会因应减弱。在薄型风扇的结构强度减弱的情况下，容易在使用上造成过压变形，使变形的外部结构或扇框壳体压迫到转子结构，导致转子结构于运转时产生严重的干涉，对轴承的磨耗增加，甚至被迫停止运转，造成结构的损坏，降低薄型风扇的使用寿命。

因此，如何防止薄型风扇不受外部结构压迫而导致转子结构受压而被迫停止运转，保护内部元件的结构使其不受损害，已成为本领域重要课题之一。

发明内容

有鉴于上述课题，本发明提供一种薄型风扇，以防止薄型风扇不受外部结构压迫而导致转子结构受压而被迫停止运转，保护内部元件的结构使其不受损害。

本发明提供一种薄型风扇，其包括一扇框以及一驱动装置。扇框包括一底座及一扇框壳体，扇框壳体与底座连接并定义出一容置空间。驱动装置设置于容置空间内，驱动装置包括一定子结构及一转子结构。定子结构包括一定子磁极组、一轴衬、一轴承及一抗压柱，轴衬设置于底座上，定子磁极组设置于轴衬外缘，抗压柱及轴承设置于轴衬内，且抗压柱与轴衬连接。转子结构与定子结构对应设置，抗压柱作为转子结构的轴心且不受转子结构带动，其中转子结构包括：一中空筒状的转轴、一转子壳、一磁性结构及一叶轮。中空筒状的转轴套设于抗压柱外周缘且设置于抗压柱与轴承之间，其中转轴面向轴承及抗压柱的壁面未与定子结构直接接触。转子壳与转轴连结。磁性结构设置于转子壳内壁，磁性结构受定子磁极组感磁驱动并带动转子壳与转轴转动。叶轮与转子壳连接。其中，当转子结构组接于定子结构后，转子壳顶面距底座的垂直距离小于抗压柱顶端距底座的垂直距离。

在一实施例中，扇框最大高度不大于5毫米。

在一实施例中，抗压柱与轴衬整合为一体成型的单一构件。

在一实施例中，抗压柱的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。

在一实施例中，转子壳与转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。

在一实施例中，转子结构更包括一油封结构，设置于转子壳并围设于转轴的外缘，油封结构与轴衬对应设置。

在一实施例中，油封结构、转子壳及转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。

在一实施例中，转轴表面、油封结构表面或转子壳朝向定子结构的表面且相对于轴衬处形成一泼油层。

在一实施例中，定子结构更包括一耐磨结构，设置于轴承的底部并与轴承容置于轴衬内，耐磨结构围设于抗压柱的底部外缘，转轴的端部为导角结构，且端部与耐磨结构接触。

在一实施例中，轴承朝向该转轴的表面更具有多个凹槽结构，其中凹槽结构外形为U形纹路、V形纹路、斜向纹路或环形沟槽。

在一实施例中，轴承为含油轴承、动压轴承或陶瓷轴承。

本发明更提供一种薄型风扇，其包括一扇框以及一驱动装置。扇框包括一底座及一扇框壳体，扇框壳体与底座连接并定义出一容置空间。驱动装置设置于容置空间内，驱动装置包括一定子结构及一转子结构，定子结构包括一定子磁极组、一轴衬、一滚动轴承及一抗压柱。轴衬设置于底座上，定子磁极组设置于轴衬外缘，抗压柱及滚动轴承设置于轴衬内，且抗压柱与轴衬连接，其中滚动轴承包含一内环、一外环、至少一保持器及多个滚动件，所述多个滚动件同时与保持器、内环及外环接触，内环内周缘及抗压柱连接。转子结构与定子结构对应设置，抗压柱作为转子结构的轴心且不受转子结构带动，其中转子结构包括一中空筒状的转轴、一转子壳、一磁性结构及一叶轮。转轴套设于外环外周缘且设置于滚动轴承与轴衬之间。转子壳与转轴连结。磁性结构设置于转子壳内壁，磁性结构受定子磁极组感磁驱动并带动转子壳与转轴转动。叶轮与转子壳连接。其中，当转子结构组接于定子结构后，转子壳顶面距底座的垂直距离小于抗压柱顶端距底座的垂直距离。

在一实施例中，扇框最大高度不大于5毫米。

在一实施例中，抗压柱与轴衬整合为一体成型的单一构件。

在一实施例中，抗压柱的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。

在一实施例中，转子壳与转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。

承上所述，本发明的薄型风扇是藉由一抗压柱作为转子结构的轴心，当转子结构组接于定子结构后，抗压柱的高度高于转子结构的最大高度。因此，当薄型风扇受外部结构压迫时，抗压柱可抵顶变形的外部结构，保护转轴不受歪斜，使转子结构保持运转。

于制程上，抗压柱直接设立于轴衬上且位于转子结构的轴心处，因此对于流场完全无影响，可减少薄型风扇组立的工序，降低制造成本，且确保薄型风扇的使用特性及寿命。

附图说明

图1A为本发明一实施例的一种薄型风扇的立体示意图。

图1B为图1A所示的薄型风扇沿A-A线段的剖视图。

图1C为图1B所示的薄型风扇于受压状态的示意图。

图2A至图2D分别为抗压柱、轴衬及转子结构的不同态样的示意图。

图3A为本发明另一实施例的一种薄型风扇的立体示意图。

图3B为图3A所示的薄型风扇沿B-B线段的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

1、1d、3：扇框

11、31：底座

12、32：扇框壳体

2、4：驱动装置

21、41：定子结构

211、411：定子磁极组

212、212a、212b、212c、412：轴衬

213、213a、213b：轴承

214、214a、214b、414：抗压柱

215：耐磨结构

22、22c、22d、42：转子结构

221、221a、221b、221c、221d、421：转轴

222、222a、222b、222c、222d、422：转子壳

223、423：磁性结构

224、424：叶轮

225、225c、225d、425：油封结构

413：滚动轴承

4131：内环

4132：外环

4133：滚动件

A-A、B-B：线段

F1、F1a、F1b、F1c、F1d、F2：薄型风扇

S1、S2：容置空间

ES：外部结构

具体实施方式

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

请同时参照图1A至图1C，图1A为本发明一实施例的一种薄型风扇的立体示意图；图1B为图1A所示的薄型风扇沿A-A线段的剖视图；图1C为图1B所示的薄型风扇于受压状态的示意图。

本发明提供一种薄型风扇F1包括一扇框1以及一驱动装置2。扇框1包括一底座11及一扇框壳体12，扇框壳体12与底座11连接并定义出一容置空间S1。驱动装置2设置于容置空间S1内，驱动装置2包括一定子结构21及一转子结构22。定子结构21包括一定子磁极组211、一轴衬212、一轴承213及一抗压柱214，轴衬212设置于底座11上，定子磁极组211设置于轴衬212外缘，抗压柱214及轴承213设置于轴衬212内，且抗压柱214与轴衬212连接。其中，轴承213亦可为含油轴承、动压轴承或陶瓷轴承。转子结构22与定子结构21对应设置，抗压柱214作为转子结构22的轴心且不受转子结构22带动，其中转子结构22包括：一中空筒状的转轴221、一转子壳222、一磁性结构223及一叶轮224。中空筒状的转轴221套设于抗压柱214外周缘且设置于抗压柱214与轴承213之间，其中转轴221面向轴承213及抗压柱214的壁面未与定子结构21直接接触，更进一步说明，转轴221与抗压柱214之间具有一间隙，且转轴221与轴承213之间不互相接触。转子壳222与转轴221链接，而磁性结构223设置于转子壳222内壁，磁性结构223受定子磁极组211感磁驱动并带动转子壳222与转轴221转动。叶轮224与转子壳222连接。其中，当转子结构22组接于定子结构21后，转子壳222顶面距底座11的垂直距离小于抗压柱214顶端距底座11的垂直距离。

本发明的薄型风扇F1是利用抗压柱214的高度高于转子结构22的最大高度，且抗压柱214不与中空筒状的转轴221内径接触的设计，以抵抗转子结构22与外部结构ES之间的碰撞摩擦阻力。如图1C所示，当薄型风扇F1受外部结构ES压迫时，抗压柱214可抵顶变形的外部结构ES，保护转轴221不受歪斜，且转轴221与抗压柱214之间具有间隙，而转轴221与轴承213之间不互相接触，因此转子结构22仍可保持运转顺畅，并大幅降低外部结构ES及薄型风扇F1的变形量。此外，抗压柱214直接设立于轴衬212上且位于转子结构22的轴心处，因此对于流场完全无影响，可减少薄型风扇F1组立的工序，降低制造成本，且确保薄型风扇F1的使用特性及寿命。

在本实施例中，定子结构更包括一耐磨结构215，设置于轴承213的底部并与轴承213容置于轴衬212内，耐磨结构215围设于抗压柱214的底部外缘，转轴221的端部为导角结构(图式未示)，且转轴221的端部与耐磨结构215接触。其中，耐磨结构215设有用于套设抗压柱214的穿孔，且转轴221的端部为导角结构可为弧形或半球形，可降低转轴221于转过程中的磨擦力，保持转子结构的运转顺畅，并降低转轴221对轴承213的损耗。

此外，薄型风扇F1的转子结构22更包括一油封结构225，设置于转子壳222并围设于转轴221的外缘，油封结构225与轴衬212对应设置。且转轴221表面、油封结构225表面或转子壳222朝向定子结构21的表面且相对于轴衬212处形成一泼油层(图式未示)。藉由泼油层搭配油封结构225的设计，可提升薄型风扇F1防漏油的能力。其中，轴承213朝向转轴221的表面更具有多个凹槽结构(图式未示)，其中凹槽结构外形为U形纹路、V形纹路、斜向纹路或环形沟槽。藉由上述凹槽结构的设计，可增加转轴221的轴向乘载力，减少使用时所产生的逆压，提升转子结构22运转的稳定度，进而增加薄型风扇F1的使用寿命

请同时参照图2A至图2D，图2A至图2D分别为抗压柱、轴衬及转子结构的不同态样的示意图。

在本实施例中，抗压柱的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。其中，钢材可为碳钢、弹簧钢、合金钢、不锈钢或麻田散铁时效钢等等。此外，为了因应制程或产品的设计，可使抗压柱与轴衬的材质为相同，或为不相同的组合构件。以下进行进一步的说明，如图2A所示，薄型风扇F1a的抗压柱214a设置于轴衬212a内，且抗压柱214a与轴衬212a连接，抗压柱214a与轴衬212a的材质为相同，其中，轴衬212a可为塑料射出包覆金属材质的抗压柱214a；或如图2B所示，薄型风扇F1b的抗压柱214b与轴衬212b整合为一体成型的单一构件，抗压柱214b与轴衬212b可为铜套一体车制而成，或利用金属粉末射出成型的方式，使抗压柱214b与轴衬212b一体射出而成。

除此之外，为了因应制程或产品的设计，可使转轴与转子壳的材质为相同，或为不相同的组合构件。如图2C所示，薄型风扇F1c的油封结构225c设置于转子壳222c并围设于转轴221c的外缘，油封结构225c与轴衬212c对应设置。其中，本实施例的转轴221c与转子壳222c为不同材质的组合构件。亦更进一步使单一转子壳具有两种以上的材质所组合而成，可如图2A及图2B所示，转子壳222a、222b邻近转轴221a、221b轴承213a、213b及轴衬212a、212b处，此处的材质可改为刚性较强的材质例如但不限定为镀锌钢板，用以加强转子壳222a、222b的耐磨能力。

如图2D所示，薄型风扇F1d的，转子壳222d与转轴221d由单一材料直接加工形成为单一构件，且油封结构225d、转子壳222d及转轴221d亦由单一材料直接加工形成为单一构件，其为相同材质的纯金属材料或合金材料，且转子壳222d、转轴221d及油封结构225d为一次车削制成或一次模制成型，而非以组配、焊接、黏合或卡接的方式连接。本实施例的转子壳222d、转轴221d及油封结构225d为无缝式一体成型的单一构件，在满足转子结构22d所需的刚性条件下，金属材质的转子壳222d可达到更薄型化的效果，进而大幅降低扇框1d高度，使扇框1d最大高度不大于5毫米，甚至可达到2.5毫米的高度，使薄型风扇F1d得以进一步的薄型化。

在本实施例中，本发明的薄型风扇利用精密计算机数值控制(ComputerNumerical Control；CNC)车床或是模制成型，将转子壳，转轴及油封结构车制或模制为无缝式一体成型的单一构件，仅需经过一次加工即可达成转子结构所需的精度及平面度，可减少转轴的料件，降低生产成本，增加整体制程稳定性及良率，简化薄型风扇组立的繁琐工序。

请同时参照图3A至图3B，图3A为本发明另一实施例的一种薄型风扇的立体示意图，图3B为图3A所示的薄型风扇沿B-B线段的剖视图。

本发明更提供一种薄型风扇F2包括一扇框3以及一驱动装置4。扇框3包括一底座31及一扇框壳体32，扇框壳体32与底座31连接并定义出一容置空间S2。驱动装置4设置于容置空间S2内，驱动装置4包括一定子结构41及一转子结构42，定子结构41包括一定子磁极组411、一轴衬412、一滚动轴承413及一抗压柱414。轴衬412设置于底座31上，定子磁极组411设置于轴衬412外缘，抗压柱414及滚动轴承413设置于轴衬412内，且抗压柱414与轴衬412连接。其中，滚动轴承413包含一内环4131、一外环4132、至少一保持器(图式未示)及多个滚动件4133，所述多个滚动件4133设置于保持器内，且所述多个滚动件4133同时与保持器、内环4131及外环4132接触，内环4131内周缘及抗压柱414连接，其中滚动轴承413可为滚珠轴承或滚子轴承。转子结构42与定子结构41对应设置，抗压柱414作为转子结构42的轴心且不受转子结构42带动，其中转子结构42包括一中空筒状的转轴421、一转子壳422、一磁性结构423及一叶轮424。转轴421套设于外环4132外周缘且设置于滚动轴承413与轴衬412之间。转子壳422与转轴421连结。磁性结构423设置于转子壳422内壁，磁性结构423受定子磁极组411感磁驱动并带动转子壳422与转轴421转动。叶轮424与转子壳422连接。其中，当转子结构42组接于定子结构41后，转子壳422顶面距底座31的垂直距离小于抗压柱414顶端距底座31的垂直距离。

此外，薄型风扇F2的转子结构42更包括一油封结构425，设置于转子壳422并围设于轴衬412的外周缘，油封结构425与轴衬412对应设置。且油封结构425、转子壳422及转轴421可为不同材质的组合构件，或由单一材料直接加工形成为单一构件。此外，转轴421表面、油封结构425表面或转子壳422朝向定子结构41的表面且相对于轴衬412处形成一泼油层(图式未示)。藉由泼油层搭配油封结构425的设计，可提升薄型风扇F2防漏油的能力，进而增加薄型风扇F2的使用寿命。

薄型风扇F2关于轴衬412特征、抗压柱414、转轴421及转子壳422的特征，与图2A至图2D的薄型风扇F1的特征及原理相同，因而在此省略图式，仅于文字上作更进一步的说明。

在本实施例中，抗压柱414的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。其中，钢材可为碳钢、弹簧钢、合金钢、不锈钢或麻田散铁时效钢等等。此外，为了因应制程或产品的设计，可使抗压柱414与轴衬412的材质为相同，或为不相同的组合构件。与图2A至图2D的薄型风扇F1的特征及原理相同，本实施例的薄型风扇F2的抗压柱414设置于轴衬412内，且抗压柱414与轴衬412连接，抗压柱414与轴衬412的材质为相同，其中，轴衬412可为塑料射出包覆金属材质的抗压柱414；或抗压柱414与轴衬412整合为一体成型的单一构件，抗压柱414与轴衬412可为铜套一体车制而成，或利用金属粉末射出成型的方式，使抗压柱414与轴衬412一体射出而成。

除此之外，为了因应制程或产品的设计，可使转轴421与转子壳422的材质为相同，或为不相同的组合构件，亦可更进一步使单一转子壳422具有两种以上的材质所组合而成，使转子壳422邻近转轴421、轴承413及轴衬412处的材质可改为刚性较强的材质例如镀锌钢板但不限定，用以加强转子壳422的耐磨能力。

与图2A至图2D的薄型风扇F1的特征及原理相同，在本实施例中，薄型风扇F2的转子壳422与转轴421亦可由单一材料直接加工形成为单一构件，且油封结构425、转子壳422及转轴421亦由单一材料直接加工形成为单一构件，其为相同材质的纯金属材料或合金材料，且转子壳422、转轴421及油封结构425为一次车削制成或一次模制成型，而非以组配、焊接、黏合或卡接的方式连接。本实施例的转子壳422、转轴421及油封结构425为无缝式一体成型的单一构件，在满足转子结构42所需的刚性条件下，金属材质的转子壳422可达到更薄型化的效果，进而大幅降低扇框3高度，使扇框3最大高度不大于5毫米，甚至可达到2.5毫米的高度，使薄型风扇F2得以进一步的薄型化。

综上所述，本发明的薄型风扇是藉由一抗压柱作为转子结构的轴心，当转子结构组接于定子结构后，抗压柱的高度高于转子结构的最大高度。因此，当薄型风扇受外部结构压迫时，抗压柱可抵顶变形的外部结构，保护转轴不受歪斜，使转子结构保持运转顺畅。且于制程上，抗压柱直接设立于轴衬上且位于转子结构的轴心处，因此对于流场完全无影响，可减少薄型风扇组立的工序，降低制造成本，且确保薄型风扇的使用特性及寿命。

此外，为了因应制程设计或产品需求，可使抗压柱与轴衬的材质为相同，或为不相同的组合构件；以及可使转轴、转子壳及/或油封结构的材质为相同，或为不相同的组合构件。藉由本发明包含一次性的加工制程，可减少薄型风扇组立的工序，降低制造及检验的成本，并达到元件所需的精度，进而增加整体制程稳定性。

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，均应包含于所附的权利要求书的范围中。

Claims (16)

1.一种薄型风扇，包括：

一扇框，包括一底座及一扇框壳体，该扇框壳体与该底座连接并定义出一容置空间；以及

一驱动装置，设置于该容置空间内，该驱动装置包括：

一定子结构，包括：一定子磁极组、一轴衬、一轴承及一抗压柱，该轴衬设置于该底座上，该定子磁极组设置于该轴衬外缘，该抗压柱及该轴承设置于该轴衬内，且该抗压柱与该轴衬连接；及

一转子结构，与该定子结构对应设置，该抗压柱作为该转子结构的轴心且不受该转子结构带动，其中该转子结构包括：

一中空筒状的转轴，套设于该抗压柱外周缘且设置于该抗压柱与该轴承之间，其中该转轴面向该轴承及该抗压柱的壁面未与该定子结构直接接触；

一转子壳，与该转轴连结；

一磁性结构，设置于该转子壳内壁，该磁性结构受该定子磁极组感磁驱动并带动该转子壳与该转轴转动；及

一叶轮，与该转子壳连接；

其中，当该转子结构组接于该定子结构后，该转子壳顶面距该底座的垂直距离小于该抗压柱顶端距该底座的垂直距离。

2.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该扇框最大高度不大于5毫米。

3.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该抗压柱与该轴衬整合为一体成型的单一构件。

4.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该抗压柱的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。

5.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该转子壳与该转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。

6.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该转子结构更包括：

一油封结构，设置于该转子壳并围设于该转轴的外缘，该油封结构与该轴衬对应设置。

7.如权利要求6所述的薄型风扇，其中该油封结构、该转子壳及该转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。

8.如权利要求6所述的薄型风扇，其中该转轴表面、该油封结构表面或该转子壳朝向该定子结构的表面且相对于该轴衬处形成一泼油层。

9.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该定子结构更包括：

一耐磨结构，设置于该轴承的底部并与该轴承容置于该轴衬内，该耐磨结构围设于该抗压柱的底部外缘，该转轴的端部为导角结构，且该端部与该耐磨结构接触。

10.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该轴承朝向该转轴的表面更具有多个凹槽结构，其中该凹槽结构外形为U形纹路、V形纹路、斜向纹路或环形沟槽。

11.如权利要求1所述的薄型风扇，其中该轴承为含油轴承、动压轴承或陶瓷轴承。

12.一种薄型风扇，包括：

一扇框，包括一底座及一扇框壳体，该扇框壳体与该底座连接并定义出一容置空间；以及

一驱动装置，设置于该容置空间内，该驱动装置包括：

一定子结构，包括：一定子磁极组、一轴衬、一滚动轴承及一抗压柱，该轴衬设置于该底座上，该定子磁极组设置于该轴衬外缘，该抗压柱及该滚动轴承设置于该轴衬内，且该抗压柱与该轴衬连接，其中该滚动轴承包含一内环、一外环、至少一保持器及多个滚动件，所述多个滚动件同时与该保持器、该内环及该外环接触，该内环内周缘及该抗压柱连接；及

一转子结构，与该定子结构对应设置，该抗压柱作为该转子结构的轴心且不受该转子结构带动，其中该转子结构包括：

一中空筒状的转轴，套设于该外环外周缘且设置于该滚动轴承与该轴衬之间；

一转子壳，与该转轴连结；

一磁性结构，设置于该转子壳内壁，该磁性结构受该定子磁极组感磁驱动并带动该转子壳与该转轴转动；及

一叶轮，与该转子壳连接；

其中，当该转子结构组接于该定子结构后，该转子壳顶面距该底座的垂直距离小于该抗压柱顶端距该底座的垂直距离。

13.如权利要求12所述的薄型风扇，其中该扇框最大高度不大于5毫米。

14.如权利要求12所述的薄型风扇，其中该抗压柱与该轴衬整合为一体成型的单一构件。

15.如权利要求12所述的薄型风扇，其中该抗压柱的材质为钢、铜、锌、塑料或陶瓷。

16.如权利要求12所述的薄型风扇，其中该转子壳与该转轴由单一材料直接加工形成为单一构件。