CN109519398A - 风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种风扇，其包括扇框、转子以及定子。转子收容于扇框之内，包括磁环、金属壳、轮毂以及多个扇叶。金属壳套设于磁环之上。轮毂套设于金属壳之上。扇叶形成于轮毂的周缘。定子收容于扇框之内，包括多个硅钢片，其中，多个硅钢片形成有一硅钢片外径其外径大于42mm，风扇的额定转速大于8000r/min。

Description

风扇
技术领域
本发明涉及一种风扇，特别涉及一种具有较高效率的风扇。
背景技术
随着电脑和服务器功率的提升，所衍生的散热问题也逐渐开始严苛，需要以更有效对流方式克服。但现有尺寸的风扇(例如120mm×120mm及以下的风扇)已逐渐不敷使用。即使将现有风扇拉高转速，也逐渐受限于功率(一般为最大功率200W以下)的问题而无法大幅提升其风扇效率。且考量空间因素，也无法采用大尺寸的风扇(例如170mm×150mm及以上的风扇)。
在现有技术中，采取串联或对转等风扇配置以提高对流效率，但此些方法增加成本以及风扇模块的尺寸。因此有需要提供具有高功率且高功率特性的风扇。
发明内容
本发明是为了解决现有技术的问题而提供的一种风扇，包括一扇框、一转子以及一定子。转子收容于该扇框之内，包括一磁环、一金属壳、一轮毂以及多个扇叶。该金属壳套设于该磁环之上。该轮毂套设于该金属壳之上。该扇叶形成于该轮毂的周缘。定子收容于该扇框之内，包括多个硅钢片，其中，所述多个硅钢片形成有一硅钢片外径，该硅钢片外径大于42mm，该风扇的额定转速大于8000r/min。
在一实施例中，该扇框包括一第一边缘以及一第二边缘，该第一边缘垂直于该第二边缘，该第一边缘以及该第二边缘位于一平面之上，该风扇轴线方向垂直于该平面，该第一边缘具有一第一宽度，该第二边缘具有一第二宽度，该第一宽度介于131～139mm之间，该第二宽度介于131～139mm之间。
在一实施例中，该扇框于一风扇轴线方向上具有一扇框高度，所述多个硅钢片于该风扇轴线方向上具有一硅钢片高度，该硅钢片高度与该扇框高度之间的比值为0.26～0.4。
在一实施例中，该扇框形成有一流道，该流道具有一流道直径，该硅钢片外径与该流道直径之间的比值为0.4～0.5。
在一实施例中，该轮毂具有一轮毂直径，该金属壳于该风扇轴线方向上具有一金属壳高度，该轮毂直径与该流道直径之间的比值为0.53～0.63，该金属壳高度与该扇框高度之间的比值为0.5～0.6。
在一实施例中，该金属壳具有一金属壳内径，该金属壳内径与该流道直径之间的比值为0.45～0.55。
在一实施例中，该风扇的功率大于200W。
在一实施例中，该扇叶的厚度介于3～4.5mm之间。
在一实施例中，该轮毂的肉厚介于2～3mm之间。
在一实施例中，该扇框的材质为金属。
在一实施例中，该扇框包括多个肋条或静叶，每一肋条或静叶的壁厚最大值大于1.5mm。
在一实施例中，本发明另提供的一种风扇，包括一扇框、一转子以及一定子。转子收容于该扇框之内，包括一磁环、一金属壳、一轮毂以及多个扇叶。该金属壳套设于该磁环之上。该轮毂套设于该金属壳之上。该扇叶形成于该轮毂的周缘。定子收容于该扇框之内，包括多个硅钢片，该扇框于一风扇轴线方向上具有一扇框高度，所述多个硅钢片于该风扇轴线方向上具有一硅钢片高度，该硅钢片高度与该扇框高度之间的比值为0.26～0.4。
在本发明的实施例中，通过特定的尺寸及转速设计，可提供散热效率最佳化的风扇。特别是，通过硅钢片的尺寸设计，可以有效将风扇功率提高。
附图说明
图1是显示本发明实施例的风扇的剖面图。
图2是显示本发明实施例的风扇的立体图。
图3是显示本发明实施例的风扇的扇叶。
图4是显示本发明实施例的风扇与现有风扇的特性曲线。
其中，附图标记说明如下：
1～风扇
10～转子
11～轮毂
12～扇叶
13～金属壳
14～磁环
20～定子
21～硅钢片
30～扇框
31～第一边缘
32～第二边缘
33～肋条或静叶
41～流道
51～线段
52～线段
53～线段
54～线段
P～平面
Z～风扇轴线方向
d1～第一宽度
d2～第二宽度
H～扇框高度
HS～硅钢片高度
HC～金属壳高度
DS～硅钢片外径
D1～流道直径
D0～轮毂直径
DC～金属壳内径
t1～扇叶厚度
t2～轮毂肉厚
t3～肋条壁厚
具体实施方式
参照图1，其是显示本发明实施例的风扇1的剖面图，包括一扇框30、一转子10以及一定子20。转子10收容于该扇框30之内，包括一轮毂11、多个扇叶12、一金属壳13以及一磁环14。扇叶12形成于该轮毂11的周缘。该轮毂11套设于该金属壳13之上。该金属壳13套设于该磁环14之上。定子20收容于该扇框30之内，包括多个硅钢片21。其中，多个硅钢片21形成有一硅钢片外径DS，该硅钢片外径DS大于42mm，该风扇的额定转速大于8000r/min。
在本发明的实施例中，通过特定的尺寸及转速设计，可提供散热效率最佳化的风扇。特别是，通过硅钢片的尺寸设计，搭配对应的磁带或磁环，可以有效提高磁力矩，亦即，使风扇定子产生更高扭力推动转子以达到更好的效率及转速，从而提供足够的瓦数来推动转子的扇叶。
在本发明的实施例中，该风扇1主要为131～139mm尺寸的风扇。具体而言，参照图2，在一实施例中，该扇框30包括一第一边缘31以及一第二边缘32，该第一边缘31垂直于该第二边缘32，该第一边缘31以及该第二边缘32位于一平面P之上，该风扇轴线方向Z垂直于该平面P，该第一边缘31具有一第一宽度d1，该第二边缘32具有一第二宽度d2，该第一宽度d1介于131～139mm之间，该第二宽度d2介于131～139mm之间。
在现有技术中，尺寸属于120mm×120mm及以下的风扇受限于功率问题，因此无法提供足够的散热效率。而尺寸属于140mm×140mm及以上的风扇，由于其质量较重，且翼长较长，若在高转速时，其结构容易断裂，因此安全性不足。而本发明实施例的风扇主要为131～139mm尺寸的风扇，其功率相对较高，且安全性较佳，因此搭配通过特定的尺寸及转速设计，可充分解决现有技术的问题。
在一实施例中，该第一宽度d1与该第二宽度d2均为134mm。该扇框30在该平面P上为方形结构。在一实施例中。基于公差或其他制造因素，该第一宽度d1与该第二宽度d2之间的差异小于5％是可接受的。
再参照图1及图2，在一实施例中，该扇框30于一风扇轴线方向Z上具有一扇框高度H，多个硅钢片21于该风扇轴线方向Z上具有一硅钢片高度HS，该硅钢片高度H S与该扇框高度H之间的比值HS/H的范围为0.26～0.4。在此实施例中，通过硅钢片的尺寸设计，搭配对应的磁带或磁环，可以进一步将风扇定子的扭力提高。
再参照图1及图2，在一实施例中，该扇框形成有一流道41，该流道41具有一流道直径D1，该硅钢片外径DS与该流道直径D1之间的比值DS/D1的范围为0.4～0.5。在此实施例中，通过硅钢片的尺寸设计，搭配对应的磁带或磁环，可以进一步将风扇定子的扭力提高。
再参照图1及图2，在一实施例中，该轮毂11具有一轮毂直径D0，该金属壳13于该风扇轴线方向上具有一金属壳高度HC，该轮毂直径D0与该流道直径D1之间的比值D0/D1范围为0.53～0.63，该金属壳高度HC与该扇框高度H之间的比值HC/H范围为0.5～0.6。在此实施例中，通过轮毂、金属壳等元件的尺寸设计，可以进一步将风扇功率提高。
再参照图1及图2，在一实施例中，该金属壳13具有一金属壳内径DC，该金属壳内径DC与该流道直径D1之间的比值DC/D1范围为0.45～0.55。在此实施例中，通过金属壳内径的尺寸设计，可以进一步将风扇功率提高。如前述使用的硅钢片应与磁带或磁环尺寸搭配使产生足够扭力，而磁带或磁环尺寸及配置通常与金属壳内径相关，故通过前述尺寸的限制及设计，预期可配置较高或较厚的磁带或磁环，在硅钢片尺寸不变前提下可提供较高的磁力矩。
参照图3，在一实施例中，该扇叶12的厚度t1(上下缘间最厚的厚度)介于3～4.5mm之间。参照图1，在一实施例中，该轮毂11的肉厚t2介于2～3mm之间。通过上述的扇叶的厚度t1及轮毂的肉厚t2的设计，可确保风扇在高转速下的结构安全。在上述实施例中，扇叶12的形状主要用于定义厚度，其并未限制本发明，在本发明的不同实施例中，扇叶12的形状可视需要变化。
参照图1，在一实施例中，该扇框30的材质为金属。在一实施例中，该扇框30包括多个肋条或静叶33，每一肋条或静叶33的壁厚t3最大值大于1.5mm。同样的，通过上述的扇框材质及肋条壁厚的设计，可确保风扇在高转速下的结构安全。需说明的是，扇框30的材质除金属亦可为塑胶，而一般而言塑胶框体适合于5000至6000r/min转速的应用范畴，且如需使用塑胶框体除材料本身强度要求，结构上框体于部件连接处及其厚度相对金属框体需增加约2.5至3.0mm以上，方可达实际应用需求。
在一实施例中，采用尺寸为134mm×134mm×38mm的风扇，额定转速为13700r/min。图4是显示本发明实施例的风扇与现有风扇的特性曲线，其中，线段51标示本发明实施例的134mm×134mm×38mm风扇的风压-流速曲线，线段52标示现有120mm×120mm×38mm风扇的风压-流速曲线，线段53标示本发明实施例的134mm×134mm×38mm风扇的功率-流速曲线，线段54标示现有120mm×120mm×38mm风扇的功率-流速曲线。由图4中可知，本发明实施例的风扇相较于现有的风扇，具有较佳的风扇效率。(风量增大时风压会减小，因此必须有一个最佳操作工作点，即风扇性能曲线与系统阻抗曲线的交点。在最佳操作工作点，风扇特性曲线的斜率为最小，而系统特性曲线的变化率为最低，而此时的风扇静态效率为最佳)。在此实施例中，本发明实施例的风扇具有近540W的功耗。在本发明的实施例中，该风扇的功率大于200W。
虽然本发明已以具体的较佳实施例公开如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，仍可作些许的变动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的保护范围为准。

Claims (25)

1.一种风扇，包括：
一扇框；
一转子，收容于该扇框之内，包括：
一磁环；
一金属壳，套设于该磁环之上；
一轮毂，套设于该金属壳之上；以及
多个扇叶，形成于该轮毂的周缘；以及
一定子，收容于该扇框之内，包括多个硅钢片，其中，所述多个硅钢片形成有一硅钢片外径，该硅钢片外径大于42mm，该风扇的额定转速大于8000r/min。
2.如权利要求1所述的风扇，其中，该扇框包括一第一边缘以及一第二边缘，该第一边缘垂直于该第二边缘，该第一边缘以及该第二边缘位于一平面之上，该风扇轴线方向垂直于该平面，该第一边缘具有一第一宽度，该第二边缘具有一第二宽度，该第一宽度介于131～139mm之间，该第二宽度介于131～139mm之间。
3.如权利要求1所述的风扇，其中，该扇框于一风扇轴线方向上具有一扇框高度，所述多个硅钢片于该风扇轴线方向上具有一硅钢片高度，该硅钢片高度与该扇框高度之间的比值为0.26～0.4。
4.如权利要求1所述的风扇，其中，该扇框形成有一流道，该流道具有一流道直径，该硅钢片外径与该流道直径之间的比值为0.4～0.5。
5.如权利要求2所述的风扇，其中，该轮毂具有一轮毂直径，该金属壳于该风扇轴线方向上具有一金属壳高度，该轮毂直径与该流道直径之间的比值为0.53～0.63，该金属壳高度与该扇框高度之间的比值为0.5～0.6。
6.如权利要求3所述的风扇，其中，该金属壳具有一金属壳内径，该金属壳内径与该流道直径之间的比值为0.45～0.55。
7.如权利要求1所述的风扇，其中，该风扇的功率大于200W。
8.如权利要求1所述的风扇，其中，该扇叶的厚度介于3～4.5mm之间。
9.如权利要求8所述的风扇，其中，该轮毂的肉厚介于2～3mm之间。
10.如权利要求1所述的风扇，其中，该扇框的材质为金属。
11.如权利要求10所述的风扇，其中，该扇框包括多个肋条或静叶，每一肋条或静叶的壁厚最大值大于1.5mm。
12.一种风扇，包括：
一扇框；
一转子，收容于该扇框之内，包括：
一磁环；
一金属壳，套设于该磁环之上；
一轮毂，套设于该金属壳之上；以及
多个扇叶，形成于该轮毂的周缘；以及
一定子，收容于该扇框之内，包括多个硅钢片，其中，该扇框于一风扇轴线方向上具有一扇框高度，所述多个硅钢片于该风扇轴线方向上具有一硅钢片高度，该硅钢片高度与该扇框高度之间的比值为0.26～0.4。
13.如权利要求12所述的风扇，其中，该扇框形成有一流道，该流道具有一流道直径，所述多个硅钢片形成有一硅钢片外径，该硅钢片外径与该流道直径之间的比值为0.4～0.5。
14.如权利要求13所述的风扇，其中，该轮毂具有一轮毂直径，该金属壳于该风扇轴线方向上具有一金属壳高度，该轮毂直径与该流道直径之间的比值为0.53～0.63，该金属壳高度与该扇框高度之间的比值为0.5～0.6。
15.如权利要求13所述的风扇，其中，该金属壳具有一金属壳内径，该金属壳内径与该流道直径之间的比值为0.45～0.55。
16.如权利要求12所述的风扇，其中，该扇框包括一第一边缘以及一第二边缘，该第一边缘垂直于该第二边缘，该第一边缘以及该第二边缘位于一平面之上，该风扇轴线方向垂直于该平面，该第一边缘具有一第一宽度，该第二边缘具有一第二宽度，该第一宽度介于131～139mm之间，该第二宽度介于131～139mm之间。
17.如权利要求16所述的风扇，其中，该扇框在该平面上投影为方形结构。
18.如权利要求16所述的风扇，其中，该第一宽度与该第二宽度之间的差异小于5％。
19.如权利要求12所述的风扇，其中，该风扇的额定转速大于8000r/min。
20.如权利要求12所述的风扇，其中，该风扇的功率大于200W。
21.如权利要求12所述的风扇，其中，该硅钢片外径大于42mm。
22.如权利要求12所述的风扇，其中，该扇叶的厚度介于3～4.5mm之间。
23.如权利要求22所述的风扇，其中，该轮毂的肉厚介于2～3mm之间。
24.如权利要求12所述的风扇，其中，该扇框的材质为金属。
25.如权利要求12所述的风扇，其中，该扇框包括多个肋条或静叶，每一肋条或静叶的壁厚最大值大于1.5mm。
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