CN113048096A - 扇叶及风扇模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扇叶及风扇模组，其结构设计简单合理，旋转时可将掠过的空气划入叶片通道内，以增大进风量，也可使叶片流道内呈散射状的气流聚集于出风口处，以便于增加出风量，其包括轮毂及若干个沿轮毂周向间隔布置的叶片，所述任意两个相邻叶片之间形成有叶片通道，该叶片通道定义有叶片通道宽度b_r，以及包括该扇叶的风扇模组，该叶片具有基部与凸部，该凸部与基部形成有折弯夹角β，且β≤45°，该凸部沿垂直于轮毂的轴向方向投影的宽度定义为折弯宽度W，该折弯宽度W为该投影在叶片厚度方向的宽度，该折弯宽度W与叶片通道宽度b_r满足一定的比例关系：W＝a×b_r，其中a为比例系数，且a≤1。

Description

扇叶及风扇模组

技术领域

本发明属于风扇技术领域，具体涉及一种扇叶及风扇模组。

背景技术

随着电子行业的发展，电子元件的性能不断提升，运算速度也越来越快，其内部芯片的数量不断增加，芯片工作时所产生的热量也相应增加，如果不及时散发出去，将会对电子元件产生损害，影响性能和使用寿命，因此必须对电子元件进行散热。

在笔记本电脑等安装空间有限的电子设备中，通常在电子元件附近安装离心式风扇，通过离心风扇的扇叶旋转产生的气流直接吹向电子元件或安装于电子元件上的散热器，而对其有效地进行散热。请参阅图1与图2所示，现有的离心风扇都是简单的垂直扇叶(如图1所示)，便于生产加工。但其存在扫风效率低，空气无法顺利进入叶片通道，有“漏风”现象(如图2所示)，无法被散热系统有效利用。

传统扇叶叶片沿径向笔直延伸，风扇旋转所带动的气流在叶片流道出口一侧将呈散射状(如图2所示)，所以风流的“力量”不集中，这就导致了风压较小，这样的送风距离自然不会太远。

因此，如何能提高离心式风扇的气流量满足越来越高的散热需求成为业者急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效解决上述技术问题的扇叶及风扇模组。

本发明解决其技术问题所提供的技术方案如下：

一种扇叶，其包括轮毂及若干个叶片，若干个所述叶片由轮毂的外周缘沿径向向外呈均匀发散状延伸形成，其中任意两个相邻叶片之间间隔布置且形成有叶片通道，所述叶片通道定义有叶片通道宽度b_r，该叶片通道宽度b_r指的是相邻两个叶片的迎风面之间的间距；

所述叶片具有基部以及位于基部上下端缘的两个凸部，各所述叶片的凸部均朝向该扇叶的迎风侧倾斜，该凸部与基部形成有折弯夹角β，且β≤45°，该凸部沿垂直于轮毂的轴向方向的投影的宽度定义为折弯宽度W；

其中，该折弯宽度W为该投影在叶片厚度方向的宽度；

其中，所述折弯宽度W与叶片通道宽度b_r满足如下比例关系：

W＝a×b_r

其中：a为比例系数，且a≤1。

作为本发明的进一步改进，所述折弯夹角β满足15°≤β≤30°。

作为本发明的进一步改进，每个所述叶片沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈“〔”形。

作为本发明的进一步改进，所述基部沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈直板形，各所述叶片的迎风面整体呈内凹形状。

作为本发明的进一步改进，各所述凸部均沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈直板形或弧形。

作为本发明的进一步改进，每个所述叶片沿轮毂轴向方向于叶片的中间位置呈镜像对称。

作为本发明的进一步改进，所述折弯夹角β由叶片与轮毂的连接端向着叶片的自由端逐渐增大或不变。

作为本发明的进一步改进，所述折弯宽度W由叶片与轮毂的连接端向着叶片的自由端逐渐增大或不变。

作为本发明的进一步改进，所述同一叶片的基部与凸部通过连接部连接，所述连接部沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈弧形。

一种风扇模组，其特征在于，包括：

壳体，构成一安装腔体，并形成有与所述安装腔体连通的进风口和出风口；

以及所述的扇叶。

本发明的有益效果在于：

与现有技术相比，本发明的一种扇叶及风扇模组，可将旋转过程中掠过的空气划入叶片通道内，增大进风量，同时通过该扇叶单元对空气做功，使叶片流道内呈散射状的气流聚集，以便于在叶片流道出口处增加出风量，提高风扇的散热效率，延长其使用寿命。

附图说明

下面将结合视图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为现有风扇扇叶的结构示意图，具体只展示了带有一片叶片的扇叶的立体示意图；

图2为现有风扇的叶片通道的气流速度矢量图；

图3为本发明申请公开的一种风扇模组的剖视图，具体的只展示了其中一侧的扇叶的示意图；

图4为本发明申请公开的一种风扇模组的扇叶的结构示意图；

图5为图4所示扇叶仅带有一片叶片的结构示意图；

图6为图4所示扇叶的俯视图；

图7为图6中叶片沿II-II线方向的剖视图；

图8为图6中叶片沿III-III线方向的剖视图；

图9为图5所示叶片的另一种结构的剖视图；

图10为现有风扇扇叶上方的相对气流流速与扇叶线速度的三角关系示意图；

图11为图4所示风扇扇叶上方的相对气流流速与扇叶线速度的三角关系示意图；

图12为比例系数a与风量的关系图；

图13为本发明申请公开的一种风扇模组内叶片通道的气流速度矢量图。

附图标记说明：1-壳体，11-腔体，12-进风口，2-扇叶，21-轮毂，22-叶片，221-基部，222-凸部，223-连接部，31-转轴，32-轴承座，33-绕线组，34-磁性元件，β-折弯夹角，W-折弯宽度，b_r-通道宽度，z-叶片高度，2′-扇叶

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

请参阅图3所示，为本发明申请公开的一种风扇模组，包括壳体1以及可转动设置于壳体1内的扇叶2。

壳体1优选为一金属壳体，其内部构成一安装腔体11，壳体1的顶端开设有与安装腔体11连通的进风口12(竖直方向)，壳体1的一侧开设有与安装腔体11连通的出风口(水平方向，图中未标注)。扇叶2收容于安装腔体11内，通过转动以驱动气流流动，从而将来自进风口1(如靠近电子产品内部的热源位置)的高温气体通过出风口排出，实现散热的目的。本申请公开的是一种离心式风扇模组。

请参阅图4至图8所示，为本发明申请公开的一种扇叶2，包括轮毂21以及结合于轮毂21上的若干个叶片22。

具体地，所述轮毂21的轴心位置与转轴31连接，该转轴31配合转动设置于轴承座32上。轮毂21和轴承座32之间设置有相配合的绕线组33和磁性元件34，在绕线组33通电情况下，可以驱动整个扇叶2转动。

在本申请中，若干个所述叶片22由轮毂21的外周缘沿径向向外呈均匀发散状延伸形成。其中，该扇叶2中的所有叶片22的结构与形状均相同，下面针对一片叶片22(请参阅5所示)的结构具体描述。该叶片22具有一基部221以及位于基部221上下端缘的两个凸部222，该叶片22的一端结合于轮毂21上，且该叶片22的延伸路径(具体指叶片22与轮毂21结合的一端至叶片22的自由端的延伸路径)为非直线型。

具体地，所述两个凸部222均朝向叶片22的迎风侧倾斜，且该叶片22沿轮毂21轴向方向于叶片22的中间位置呈镜像对称。

请参阅图7所示，该叶片22沿垂直于叶片22延伸方向的平面的截面形状呈“〔”形。

具体地，该基部221沿垂直于叶片22延伸方向的平面的截面形状呈直板形，且该叶片22的迎风面整体呈内凹形状。

具体地，该扇叶2的两个凸部222沿垂直于叶片22延伸方向的平面的截面形状呈直板形。

在本申请中，其中任意两个相邻的叶片22之间间隔布置且形成有叶片通道。各所述叶片通道定义有叶片通道宽度b_r(具体可参考图8并结合图6所示)，该叶片通道宽度b_r指的是相邻两个叶片22的迎风面之间的间距。当然，本申请中，所述叶片通道宽度b_r由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端呈渐宽的形态。

请参阅图6与图8所示，该叶片22在局部位置的通道宽度b_r的值可按下述计算公式获得：

其中：

d为取点半径，该取点半径是叶片22上任取一点到轮毂21轴线之间的距离；

n为叶片22的数量。

在本申请中，所述凸部222与基部221形成有一折弯夹角β(请参阅图7所示)，该凸部222沿垂直于轮毂21的轴向投影的宽度定义为折弯宽度W，其中，该折弯宽度W为该投影在叶片厚度方向的宽度。其中，该折弯宽度W与叶片通道宽度b_r满足如下比例关系：

W＝a×b_r

其中，a为比例系数。

本申请所公开的风扇模组具体为一种离心风扇，具体来说为进风口12方向与出风口方向成大致垂直的形态。因此，离心风扇的相对进风方向的风速与实际进风方向的风速之间存在三角函数关系。

请参阅图10所示，其中v₁表示为叶片22转动的线速度，v₂为气流相对进风方向的速度，v为气流实际进风方向的速度(也就是v₂经叶片22转动改变方向后的气流的速度)，速度v₁与速度v之间存在一个相对角度θ。在风扇运转中，由于速度v₂小于或等于速度v₁是必然现象，即相对角度θ≤45°。

请参阅图11所示，其中v′₁表示为叶片22转动中凸部222对气流实际作用方向的线速度(也就是v₁垂直作用于凸部222厚度方向的线速度)，v′为此时气流经过凸部222作用后实际进风方向的速度(也就是叶片转动时，v₂经凸部222作用改变方向后的气流的速度，v′对应图10方案中的v)，速度v′₁与速度v₂之间存在一个相对角度α。此时，v′₁与v₁构成一个直角三角形ABE(也就是说v₁分成AB方向的分量v′₁和BE方向的分量，其中v₁在BE方向的分量实际是无用气流速度)，v′与v′₁的延长线构成一个直角三角形AGC，v′₁与v₂构成一个平行四边形ABCD。

在直角三角形ABE中，满足三角函数关系有：

v′₁＝v₁ cosβ (1)

在直角三角形AGC中，∠AGC＝∠BGC＝90°，所以三角形BGC为直角三角形。

在平行四边形ABCD及直角三角形BGC中，满足关系有：

AD＝BC (2)

∠DAB＝∠CBG (3)

由关系式(2)与关系式(3)可获得：

因为α+β＝90°，所以：

由关系式(4)与关系式(5)可获得：

h＝v₂ cosβ (6)

g＝v₂ sinβ (7)

在直角三角形AGC中，存在AC²＝AG²+CG²，其中(v′₁+g)等效为AG段的速度，即：

v′²＝h²+(v′₁+g)² (8)

把关系式(1)关系式(6)与关系式(7)代入关系式(8)可获得：

由关系式(9)可得到v′与折弯夹角β之间的变化关系，即在v₁取值为8，v₂取值为6的状态下(此时v的取值为10)，在折弯夹角β分别取0°、30°、45°、60°时的情况下，v′的取值结果如表一：

表一

折弯夹角β	0°	15°	30°	45°	60°	75°
							v′	10	10.9413	11.2058	10.7703	9.8867	8.0179

为使风量(也就是风速)达到较佳效果，则折弯夹角β≤45°。发明人发现β满足于15°≤β≤30°时，其叶片22扫风效果最好。

本申请中，要求折弯宽度W与叶片通道宽度b_r之间存在上述关系：W＝a×b_r。

其中，当a＝0时，此时扇叶2为传统扇叶2′，用以下参数为扇叶模型时模拟风量结果如表二：

表二

其中，当a＞0时，此时扇叶2为本发明申请公开的一种扇叶2，此时折弯宽度W与叶片通道宽度b_r成比例变化，即在折弯夹角β≤45°，由折弯夹角β变化相同(即起始折弯夹角β＝15°，末端折弯夹角β＝31°)，比例系数a分别取0.3、1、1.2时的扇叶模型模拟风量结果如表三：

表三

请参阅图11与图12所示，比例系数a的不同，其扇叶模型模拟的出风量也不相同，为了提高折弯扇叶2的适应性和通用性，要保证在各种转速下叶片通道都有足够的进风空间。因此，比例系数a不超过1，即a≤1。

在本申请中，由于a≠0，所以W≠0，即β≠0。

在本申请中，以上述a＞0且a≤1为实验模型的一种扇叶均为本发明申请公开的较佳实施方式。

具体地，扇叶2的基部221为中间直段是为了保证叶片通道内的空气流动顺畅(如图13所示)，若全部为弧形，则空气大量聚集和累积而无法顺畅地输送到叶尖处，通道内压力增加，无法形成主动“吸风”现象。这将直接影响到速度三角形中的相对速度v₂的大小，最终进入叶片通道内的风越来越少，出风量变小。

在本实施方式中，折弯夹角β由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端逐渐增大，且折弯宽度W也由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端逐渐增大。

在本实施方式的另一实施方式中，与本实施方式不同的是折弯宽度W由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端保持不变。

此时，

在本实施方式的第三实施方式中，与本实施方式不同的是折弯夹角β由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端保持不变。

在本实施方式的第四实施方式中，与本实施方式不同的是折弯夹角β由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端保持不变，且折弯宽度W也由叶片22与轮毂21的连接端向着叶片22的自由端保持不变。

在第五实施方式中，上述的第一实施方式至第四实施方式中的凸部222沿垂直于叶片22延伸方向的平面的截面形状呈弧形。

在第六实施方式中，上述的第一实施方式至第五实施方式中的基部221与凸部222通过连接部223连接，该连接部223沿垂直于叶片22延伸方向的平面的截面形状呈弧形(如图9所示)。

综上所述，本发明公开了一种扇叶及风扇模组，通过设置沿扇叶迎风侧倾斜凸伸的凸部，使其形成有一折弯夹角β以及投影有一折弯宽度W，该折弯夹角小于或等于45°，且该折弯宽度W与叶片通道宽度b_r成一定比例关系的扇叶的结构设计，其结构简单合理，旋转时亦可将掠过的空气划入叶片通道内，以增大进风量，也可使叶片流道内呈散射状的气流聚集在出风口处，以便于增加出风量，提高风扇的散热效率

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种扇叶，其包括轮毂及若干个叶片，其特征在于，若干个所述叶片由轮毂的外周缘沿径向向外呈均匀发散状延伸形成，其中任意两个相邻叶片之间间隔布置且形成有叶片通道，所述叶片通道定义有叶片通道宽度b_r，该叶片通道宽度b_r指的是相邻两个叶片的迎风面之间的间距；

所述叶片具有基部以及位于该基部上下端缘的两个凸部，各所述叶片的凸部均朝向该扇叶的迎风侧倾斜，该凸部与基部形成有折弯夹角β，且β≤45°，该凸部沿垂直于轮毂的轴向方向的投影的宽度定义为折弯宽度W；

其中，该折弯宽度W为该投影在叶片厚度方向的宽度；

其中，所述折弯宽度W与叶片通道宽度b_r满足如下比例关系：

W＝a×b_r

其中：a为比例系数，且a≤1。

2.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，所述折弯夹角β满足15°≤β≤30°。

3.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，每个所述叶片沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈“〔”形。

4.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，所述基部沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈直板形，各所述叶片的迎风面整体呈内凹形状。

5.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，各所述凸部均沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈直板形或弧形。

6.根据权利要求5所述的一种扇叶，其特征在于，每个所述叶片沿轮毂轴向方向于叶片的中间位置呈镜像对称。

7.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，所述折弯夹角β由叶片与轮毂的连接端向着叶片的自由端逐渐增大或不变。

8.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，所述折弯宽度W由叶片与轮毂的连接端向着叶片的自由端逐渐增大或不变。

9.根据权利要求1所述的一种扇叶，其特征在于，所述同一叶片的基部与凸部通过连接部连接，所述连接部沿垂直于叶片延伸方向的平面的截面形状呈弧形。

10.一种风扇模组，其特征在于，包括：

壳体，构成一安装腔体，并形成有与所述安装腔体连通的进风口和出风口；

以及权利要求1至9任意一项所述的扇叶。

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