CN111412161A - 串联式风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种串联式风扇，包括第一风扇以及第二风扇。第一风扇包括第一扇框、第一底座、多个第一静叶及第一叶轮。第二风扇包括第二扇框、第二底座、多个第二静叶及第二叶轮。第一扇框包括第一底框。第二扇框包括第二底框并连接至第一底框。多个第一静叶环设于第一底座的周缘并连接第一底座与第一底框。多个第二静叶环设于第二底座的周缘并连接第二底座与第二底框。第一叶轮包括第一轮毂及多个第一动叶。第二叶轮包括第二轮毂及多个第二动叶。第一轮毂的截面积自第一轮毂的顶部往第一轮毂的底部方向渐增。

Description

串联式风扇
技术领域
本发明关于一种串联式风扇，特别关于一种包含斜流风扇的串联式对转风扇。
背景技术
随着电子装置的效能不断提高，现行的电子装置在运作时会产生大量的废热，若无法即时将热量带离电子设备，会使得电子设备温度升高，造成内部元件损坏，降低电子装置的功效及使用寿命。尤其是用于大数据运算的大型电子装置，因其庞大的计算量更容易造成大量高温废热的问题产生。而风扇是被广泛运用于电子装置的散热装置，目前本领域的技术人员已开发出一种串联式风扇，利用二个相反方向旋转的轴流式风扇，来增加风扇的风压，进而提高大型电子装置散热的效率。
现有的串联式对转风扇虽然广泛应用于大型电子装置的散热，但是轴流式风扇的特性为高风量而抗背压能力较低，因此，串联式对转风扇的前叶风扇与后叶风扇同时具有高风量的特性，使得串联式对转风扇的前叶风扇的内部产生高背压的情形，进而降低前叶风扇的效率，造成多余的能量损失，导致整个串联式对转风扇无法完全发挥其前叶风扇与后叶风扇的最佳效率，使得串联式对转风扇的功耗较高。
因此，如何提供一种串联式对转风扇，其能避免前叶风扇因高背压造成多余的能量损失，以提高前叶风扇的运作效率，进而提高整个串联式对转风扇的运作效率并降低功耗，将会对此领域的技术带来相当大的突破。
发明内容
本发明的目的为提供一种串联式风扇。相较于先前技术，本发明的风扇能避免前叶风扇因高背压造成多余的能量损失，以提高前叶风扇的运作效率，进而提高整个串联式对转风扇的运作效率并降低功耗。
于是本发明提供一种串联式风扇，包括第一风扇以及第二风扇。第一风扇包括第一扇框、第一底座、多个第一静叶及第一叶轮。第一扇框包括第一底框。第一底座设置于第一扇框内。多个第一静叶环设于第一底座的周缘并连接第一底座与第一扇框的第一底框。第一叶轮组设于第一底座并位于第一扇框内。第一叶轮包括第一轮毂及多个第一动叶。第一轮毂的截面积自第一轮毂的顶部往第一轮毂的底部方向渐增。多个该第一动叶环设于第一轮毂的周缘。第二风扇包括第二扇框、第二底座、多个第二静叶及第二叶轮。第二扇框包括第二底框，第二底框连接第一扇框的第一底框。第二底座设置于第二扇框内。多个第二静叶环设于第二底座的周缘并连接第二底座与第二底框。第二叶轮组设于第二底座并位于第二扇框内。第二叶轮包括第二轮毂及多个第二动叶，多个该第二动叶环设于第二轮毂的周缘。
在一实施例中，第一静叶邻接第二静叶。
在一实施例中，第一叶轮与第二叶轮沿着相同的一转轴进行旋转。
在一实施例中，第一轮毂的半径自第一轮毂的顶部往第一轮毂的底部方向渐增。另外，第一轮毂的外周缘包含一曲线部，曲线部上的任一点形成的切线与转轴之间的夹角为0至30度。
在一实施例中，第一轮毂的外周缘包含一曲线部，曲线部的起点与外周缘产生一第一切线，曲线部的终点与外周缘产生一第二切线，第二切线与转轴之间的夹角大于第一切线与转轴之间的夹角。
在一实施例中，第一切线与第二切线之间的夹角为3至20度。
在一实施例中，第一扇框的内周缘呈渐扩且包含一曲线部，即第一扇框的内周缘的半径自第一扇框的顶部往第一扇框的底部方向为渐增。另外，第一扇框内的内周缘的曲线部的任一点形成的切线与转轴之间的夹角为0至30度。
在一实施例中，第一扇框的内周缘包含一曲线部，曲线部的起点与内周缘产生一第三切线，曲线部的终点与内周缘产生一第四切线，第四切线与转轴之间的夹角大于第三切线与转轴之间的夹角。
在一实施例中，第三切线与第四切线之间的夹角为3至20度。
在一实施例中，在第一扇框的顶部与第一轮毂的顶部之间界定出一入风面积，在第一扇框的底部与第一轮毂的底部之间界定出的一出风面积，入风面积与出风面积的比例为0.9至1.1。
在一实施例中，多个该第一动叶邻近底座的叶缘为V形结构。
在一实施例中，多个该第一动叶邻近底座的叶缘与第一底座的最小距离与最大距离的比例为0.1至0.8。
在一实施例中，多个该第一动叶为翼形的结构。
在一实施例中，第一底座与第二底座相邻设置，以形成一容置空间。
在一实施例中，第一底座与第二底座分别具有轴向延伸的一第一延伸部与一第二延伸部，第一延伸部与第二延伸部彼此对接形成容置空间。
在一实施例中，串联式风扇还包括一第一电路板设置于第一底座与第一叶轮之间，第一底座包括一开口，一电子元件安装于第一电路板且通过开口延伸至容置空间中。
在一实施例中，串联式风扇还包括一第二电路板设置于第二底座与第二叶轮之间，第二底座包括一开口，一电子元件安装于第二电路板且通过开口延伸至容置空间中。
在一实施例中，第一叶轮与第二叶轮的旋转方向相反。
在一实施例中，第一轮毂的顶部具有至少一平衡孔。
综上所述，本发明串联式风扇的功效在于：通过第一风扇的第一叶轮的斜流式设计、第一动叶的V型结构、第一扇框的内周缘的渐扩设置，来增加第一风扇气流压力的强度，用以增加第一风扇的风压。同时因第一风扇的斜流式设计提高了第一风扇的抗背压能力。另外，通过对转式的设计提高整体的散热效率。相较于现有的串联式风扇，本发明的串联式风扇能提高第一风扇的运作效率，进而提高整个串联式风扇的运作效率并降低功耗。
附图说明
图1为本发明串联式风扇的一较佳实施例的立体示意图。
图2为图1所示的串联式风扇的纵向剖面图。
图3为图2所示的串联式风扇的第一风扇的局部放大图。
图4为图2所示的串联式风扇的第一叶轮及第二叶轮的侧视示意图。
附图标记说明
1：第一风扇
11：第一扇框
111：内周缘
112：顶部
113：底部
114：第一底框
12：第一底座
121：第一延伸部
13：第一静叶
14：第一叶轮
141：第一轮毂
1411：顶部
1412：底部
1413：外周缘
142：第一动叶
1421：叶缘
143：平衡孔
15：电路板
151：电子元件
2：第二风扇
21：第二扇框
214：第二底框
22：第二底座
221：第二延伸部
23：第二静叶
24：第二叶轮
241：第二轮毂
242：第二动叶
25：电路板
251：电子元件
3：串联式风扇
A1、A2、An、B1、B2、Bn：点
D1、d1、D2、d2：半径
E1、E2：开口
H：最大距离
h：最小距离
M：入风面积
N：出风面积
P：镜像平面
Q：容置空间
X：第一动叶夹角
Y：第二动叶夹角
R：转轴
θ、Ф：夹角
具体实施方式
以下将参照相关附图，说明依据本发明串联式风扇的较佳实施例，其中相同的元件将以相同的附图标记加以说明。
本发明的串联式风扇能提高第一风扇的运作效率，进而提高整个串联式风扇的运作效率并降低功耗。以下将以实施例来说明本发明串联式风扇的结构及特征。
请参照图1至图2，其为本发明串联式风扇的较佳实施例的示意图与纵向剖视图。串联式风扇3包括第一风扇1以及第二风扇2。第一风扇1包括第一扇框11、第一底座12、多个第一静叶13及第一叶轮14。第一扇框11包括第一底框114。第一底座12设置于第一扇框11内。多个第一静叶13环设于第一底座12的周缘并连接第一底座12与第一扇框11的第一底框114。第一叶轮14组设于第一底座12并位于第一扇框11内。第一叶轮14包括第一轮毂141及多个第一动叶142。第一轮毂141的截面积自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部1412方向渐增。多个该第一动叶142环设于第一轮毂141的周缘。
第二风扇2包括第二扇框21、第二底座22、多个第二静叶23及第二叶轮24。第二扇框21包括第二底框214，第二底框214连接第一扇框11的第一底框114。第二底座22设置于第二扇框21内。多个第二静叶23环设于第二底座22的周缘并连接第二底座22与第二扇框21的第二底框214。第二叶轮24组设于第二底座22并位于第二扇框21内。第二叶轮24包括第二轮毂241及多个第二动叶242，多个该第二动叶242环设于第二轮毂241的周缘。详细而言，第二扇框21是以串联的方式与第一扇框11连接，且第一静叶13邻接于第二静叶23。
在本发明中，第一静叶13与第二静叶23实施时包含有翼形或不具有翼形的形态。此为熟悉此技术者可轻易变化的形态，不受本发明的限制。
图3为图2所示的串联式风扇的第一风扇的局部放大图，图3所示为通过转轴R的剖面。参照图2及图3，在本实施例中，第一叶轮14与第二叶轮24沿着相同的转轴R进行旋转。第一轮毂141的半径自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部方向1412渐增。第一轮毂141的外周缘包含一曲线部，曲线部在靠近顶部1411的起点A1与外周缘产生一第一切线，此第一切线与转轴R之间的第一夹角为0至30度。第一轮毂141的曲线部近底部1412的终点A2与外周缘产生一第二切线，此第二切线与转轴R之间的第二夹角大于前述的第一夹角且为0至30度。第一切线与第二切线之间产生一夹角Ф，夹角Ф为3至20度。即，第一轮毂141的外周缘的曲率自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部1412的方向渐增。
设若第一轮毂141的外周缘的曲线部的任一点为An，点An在外周缘形成的切线与转轴R之间的夹角为0至30度。
其次，第一轮毂141邻近其顶部1411的半径为d1，第一轮毂141邻近其底部1412的半径为d2，第一轮毂141的半径自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部方向1412渐增，即d2>d1。
参照图2及图3，第一扇框11的内周缘111的半径自第一扇框11的顶部112往第一扇框11的底部方向113渐增，即第一扇框11的内周缘111呈渐扩且包含一曲线部。第一扇框11的内周缘111的曲线部近顶部112的起点B1与内周缘111产生一第三切线，此第三切线与转轴R之间的第三夹角为0至30度。第一扇框11的内周缘111的曲线部近底部113有一终点B2，点B2与第一扇框11的内周缘111曲线部产生一第四切线，此第四切线与转轴R之间的第四夹角大于前述的第三夹角且为0至30度。第三切线与第四切线之间产生一夹角θ，夹角θ为3至20度。即，第一扇框11的内周缘111的曲率自顶部112往底部113的方向渐增。因此，第一扇框11的内周缘111可视为渐扩设计。
设若第一扇框11的内周缘111的曲线部中的任一点为Bn，点Bn对曲线部形成的切线与转轴R之间的夹角为0至30度。
其次，第一扇框11邻近其顶部112的内周缘111的半径为D1，第一扇框11邻近其底部113的内周缘111的半径为D2，第一扇框11的内周缘111的半径自第一扇框11的顶部112往第一扇框11的底部方向113渐增，即D2>D1。
在本实施例中，第一轮毂141所定义的夹角Ф与第一扇框11所定义的夹角θ，其角度可为相同或不同。如上所述，第一风扇1的第一轮毂141的截面积及曲率自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部1412方向渐增。在此，通过第一扇框11的渐扩设计及第一轮毂141的斜流式设计可以增加气流流动的距离，以增加第一风扇的风压，进而降低串联式风扇3的功耗。
在本实施例中，第一扇框11的顶部112与第一轮毂141的顶部1411之间界定出一入风面积M，在第一扇框11的底部113与第一轮毂141的底部1412之间界定出的一出风面积N，入风面积M与出风面积N的比例介于0.9至1.1之间。举例而言，入风面积M为第一扇框11顶部112的半径D1所界定出的圆面积扣除第一轮毂141顶部1411的半径d1所界定出的圆面积所计算出的面积，即第一风扇入风面处，气体可进入第一风扇的有效面积。此第一扇框11的入风面积M＝(D12-d12)π/4。出风面积N为第一扇框11底部113的半径所界定出的圆面积扣除第一轮毂141底部1412的半径所界定出的圆面积所计算出的面积，即第一风扇出风面处，气体可离开第一风扇的有效面积。此第一扇框的出风面积N＝(D22-d22)π/4。较佳地，入风面积M与出风面积N的比例介于0.9至1.1之间；较佳地，入风面积M与出风面积N的比例为1。换言之，介于第一扇框11及第一轮毂141之间的空间为主流道，主流道的入风面积M与出风面积N的比例介于0.9至1.1之间。
在本实施例中，多个该第一动叶142邻近第一底座12的叶缘1421为V形结构。举例而言，多个该第一动叶142邻近第一底座12的叶缘1421可以截去部分的结构使其成为类似V形的结构。特别地，在本实施例中虽描述邻近第一底座12的叶缘1421为V形的结构，但其也可以是其他形状的结构，只要使邻近第一底座12的叶缘1421与第一底座12之间的距离不同即可。
在本实施例中，多个该第一动叶142邻近第一底座12的叶缘1421与第一底座12的最小距离h与最大距离H的比例介于0.1至0.8之间。在此，第一动叶142邻近第一底座12的叶缘1421的距离不同且最小距离h与最大距离H的比例介于0.1至0.8之间，可降低第一风扇产生的噪音。特别地，图2中虽显示最小距离h与最大距离H是叶缘1421与第一静叶13之间的距离，然而，最小距离h与最大距离H亦可以是叶缘1421与第一底座12之间的距离；或者，最小距离h与最大距离H是叶缘1421与第一底座12的径向平面之间的距离。在本实施例中，此最小距离h与最大距离H的比例介于0.1至0.8之间；较佳地，最小距离h与最大距离H的比例介于0.4至0.5之间。
请参照图4，在本实施例中，多个该第一动叶142为翼形的结构。举例而言，多个该第一动叶142的截面的厚度呈不均匀分布。特别地，图中虽显示第二动叶242亦为翼形的结构，然而，第二动叶242也可以是平板状结构或其他结构，本发明并无限制。通过第一动叶142的翼形结构可增加第一风扇1内气流的流动，以增加散热效率。
在本实施例中，多个该第一动叶142与串联式风扇3的转轴R具有一第一动叶夹角X，多个该第二动叶242与串联式风扇3的该转轴R具有一第二动叶夹角Y，第一动叶夹角X相对于转轴R的角度介于+20度至+80度之间，第二动叶夹角Y相对于转轴R的角度介于-20度至-80度之间。举例而言，第一动叶142与第二动叶242相对于串联式风扇3的转轴R的配置方向相反，换言之，当在第一叶轮14与第二叶轮24之间，延着串联式风扇3的转轴R的径向方向定义出一镜像平面P时，第一动叶142与第二动叶242相对于该镜像平面P的延伸方向相反(即延伸方向为镜像对称)。在此，第一动叶142与第二动叶242的数量可相同或不同，只要其配置方向相对于串联式风扇3的转轴R相反即可。较佳地，第一动叶夹角X相对于转轴R的角度介于+20度至+80度之间，第二动叶夹角Y相对于转轴R的角度介于-20度至-80度之间；较佳地，第一夹角X相对于转轴R的角度介于+40度至+70度之间，第二夹角Y相对于转轴R的角度介于-40度至-70度之间。
请再参照图2及图3，在本实施例中，第一底座12与第二底座22相邻设置，以形成一容置空间Q。详细而言，相较于现有的底座，第一底座12与第二底座分别具有轴向延伸的第一延伸部121与第二延伸部221。第一延伸部121与第二延伸部221彼此对接形成一容置空间Q。容置空间Q的大小依第一延伸部121与第二延伸部221来决定。举例而言，容置空间Q可用来容置第一风扇1和第二风扇2的电子元件。如图2所示，第一风扇1还包括一电路板15设置于第一底座12与第一叶轮14之间。在高功率的需求下，电路板15需承载体积较大的电子元件151。第一底座12还包括一开口E1。安装在电路板15上的电子元件151可经由开口E1延伸至容置空间Q中。此电子元件151通常为电容，但不以此为限。同样地，第二风扇2还包括一电路板25设置于第二底座22与第二叶轮24之间，且第二底座22还包括一开口E2。安装于电路板25的电子元件251可经由开口E2同样延伸至容置空间Q中。由此，在高功率的需求下，通过容置空间Q来容置较大电子元件，可减少串联式风扇3的整体高度。
请再参照图4，在本实施例中，第一叶轮14与第二叶轮24的旋转方向相反。详细而言，第一风扇1与第二风扇2的旋转方向相反，即第一风扇1与第二风扇2为对转式风扇。由此，可以增加第一风扇1与第二风扇2内气流的流量，使得第一风扇1及第二风扇2的散热效率提升。
请再参照图1至图2，第一风扇1的第一轮毂141的顶部具有至少一平衡孔143，当第一风扇1的重量不平均导致转动不平衡时，可用如黏土的平衡件填在平衡孔143中以校正第一风扇1的重量，使其能稳定转动。
综上所述，本发明串联式风扇3包括第一风扇1以及第二风扇2。第一风扇1的第一轮毂141的截面积自第一轮毂141的顶部1411往第一轮毂141的底部1412方向渐增。第一扇框11的曲率自第一扇框11的顶部112往第一扇框11的底部113方向渐增。第一风扇1的第一动叶142邻近第一底座12的叶缘1421为V形结构且第一风扇1的第一动叶142为翼型结构。藉由第一风扇1的第一轮毂141的斜流式设计、第一扇框11的渐扩设计、第一动叶142的叶缘1421及形状的设计，可进一步增加第一风扇1内气流压力的强度，进而增加第一风扇1的风压，达到增加第一风扇1运作效率的功效，同时具有降低噪音及功耗的效果。另外，藉由第一底座12与第二底座22相邻设置所形成的容置空间Q，可以容置第一风扇1及第二风扇2各电路板上体积较大的电子元件，不至于过度增加串联式风扇3的高度。另外，第一风扇1及第二风扇2为对转式风扇的设计，使其具有较好的散热效率。
以上所述仅为举例性说明，而非用于进行限制。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，均应包含于本申请权利要求书的范围中。

Claims (19)

1.一种串联式风扇，其特征在于，包括：
一第一风扇，包括：
一第一扇框，包括一第一底框；
一第一底座，设置于该第一扇框内；
多个第一静叶，环设于该第一底座的周缘并连接该第一底座与该第一底框；及
一第一叶轮，组设于该第一底座并位于该第一扇框内，该第一叶轮包括一第一轮毂及多个第一动叶，多个该第一动叶环设于该第一轮毂的周缘，该第一轮毂的截面积自该第一轮毂的顶部往该第一轮毂的底部方向渐增；以及
一第二风扇，包括：
一第二扇框，包括一第二底框，该第二底框连接该第一扇框的该第一底框；
一第二底座，设置于该第二扇框内；
多个第二静叶，环设于该第二底座的周缘并连接该第二底座与该第二底框；及
一第二叶轮，组设于该第二底座并位于该第二扇框内，该第二叶轮包括一第二轮毂及多个第二动叶，多个该第二动叶环设于该第二轮毂的周缘。
2.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，该第一静叶邻接该第二静叶。
3.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，该第一叶轮与该第二叶轮沿着相同的一转轴进行旋转。
4.如权利要求3所述的串联式风扇，其特征在于，该第一轮毂的外周缘包含一曲线部，该曲线部上任一点与该外周缘产生一切线，该切线与该转轴之间的一夹角为0至30度。
5.如权利要求3所述的串联式风扇，其特征在于，该第一轮毂的外周缘包含一曲线部，该曲线部的起点与该外周缘产生一第一切线，该曲线部的终点与该外周缘产生一第二切线，该第二切线与该转轴之间的夹角大于该第一切线与该转轴之间的夹角。
6.如权利要求5所述的串联式风扇，其特征在于，该第一切线与该第二切线之间的夹角为3至20度。
7.如权利要求3所述的串联式风扇，其特征在于，该第一扇框的内周缘包含一曲线部，该曲线部上任一点与该内周缘产生一切线，该切线与该转轴之间的一夹角为0至30度。
8.如权利要求3所述的串联式风扇，其特征在于，该第一扇框的内周缘包含一曲线部，该曲线部的起点与该内周缘产生一第三切线，该曲线部的终点与该内周缘产生一第四切线，该第四切线与该转轴之间的夹角大于该第三切线与该转轴之间的夹角。
9.如权利要求8所述的串联式风扇，其特征在于，该第三切线与该第四切线之间的夹角为3至20度。
10.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，在该第一扇框的顶部与该第一轮毂的顶部之间界定出一入风面积，在该第一扇框的底部与该第一轮毂的底部之间界定出的一出风面积，该入风面积与该出风面积的比例介于0.9至1.1之间。
11.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，多个该第一动叶邻近该第一底座的叶缘为V形结构。
12.如权利要求11所述的串联式风扇，其特征在于，多个该第一动叶邻近该第一底座的叶缘与该第一底座的最小距离与最大距离的比例介于0.1至0.8之间。
13.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，多个该第一动叶为翼形的结构。
14.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，该第一底座与该第二底座相邻设置，且共同形成一容置空间。
15.如权利要求14所述的串联式风扇，其特征在于，该第一底座与该第二底座分别具有轴向延伸的一第一延伸部与一第二延伸部，该第一延伸部与该第二延伸部彼此对接形成该容置空间。
16.如权利要求14所述的串联式风扇，其特征在于，还包括一第一电路板设置于该第一底座与该第一叶轮之间，该第一底座包括一开口，一电子元件安装于该第一电路板且通过该开口延伸至该容置空间中。
17.如权利要求14所述的串联式风扇，其特征在于，还包括一第二电路板设置于该第二底座与该第二叶轮之间，该第二底座包括一开口，一电子元件安装于该第二电路板且通过该开口延伸至该容置空间中。
18.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，该第一叶轮与该第二叶轮的旋转方向相反。
19.如权利要求1所述的串联式风扇，其特征在于，该第一轮毂的顶部具有至少一平衡孔。
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