CN114607642A - 风扇和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风扇和电子设备，该风扇包括转动件和工作角度可调地沿周向设置于转动件的多个扇叶，还包括用于调整扇叶的工作角度的扇叶调节结构，扇叶调节结构能够根据外界环境气压的变化调整扇叶的工作角度。本申请公开的风扇能够更好地满足对散热风量的需求，减少功耗浪费。

Description

风扇和电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备技术领域，更具体地说，涉及一种风扇，本申请还涉及一种电子设备。

背景技术

风冷电子设备，一般会采用如轴流风扇，离心风扇对发热器件进行空气对流冷却，海拔高度对风冷散热有着非常重大的影响，比如随着海拔高度增加，空气的密度逐渐降低，而对流换热能力和设备的整体热容量也不断地减少，因此，所有依赖于自然对流和强迫风冷散热的设备在高海拔的情况下需要用到更多的空气来保持器件在安全温度下，反之在低海拔下则需要少的风量即可满足散热需求。

为了满足海拔高度需求，目前在满足海平面需求的基础上，对风扇进行能力冗余设计，选用更高转的风扇以满足在高海拔时运行在更高的转速，来获取更多的风量以满足散热，低海拔时，降低风扇转速。

但是，采用高转速风扇，也有一定的性能局限，如40x40风扇，目前业界最高转速达30kRPM，当设备功率不断上升时，也仅能满足在海平面下的散热，无法满足高海拔需求，另外随着风扇转速不断的提升，会带来额外的功耗浪费。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于公开一种风扇，以更好地满足对散热风量的需求，减少功耗浪费。

本申请的另一目的在于公开一种包括上述风扇的电子设备。

为了达到上述目的，本申请公开如下技术方案：

一种风扇，包括转动件和工作角度可调地沿周向设置于所述转动件的多个扇叶；还包括用于调整所述扇叶的工作角度的扇叶调节结构，所述扇叶调节结构能够根据外界环境气压的变化调整所述扇叶的工作角度；

其中，所述扇叶的工作角度为所述扇叶的中心轴线处的切面与所述转动件的横截面的夹角。

可选地，在上述风扇中，所述扇叶调节结构包括设置在所述转动件上的弧形导向部，所述扇叶的根部可移动地设置于所述弧形导向部，所述弧形导向部上各点处的切线与所述转动件的横截面的夹角逐渐增大或逐渐缩小；

所述扇叶调节结构通过驱动所述扇叶的根部沿所述弧形导向部的移动调整所述扇叶的工作角度。

可选地，在上述风扇中，所述弧形导向部上的各点切线与所述转动件的横截面夹角沿所述扇叶的送风方向逐渐缩小。

可选地，在上述风扇中，所述扇叶调节结构包括通过活塞封闭有预设质量的气体的封闭腔，所述扇叶的根部通过沿所述弧形导向部延伸的连杆与所述活塞连接，所述活塞能够沿着迎风方向支撑所述扇叶。

可选地，在上述风扇中，所述转动件为电机的转子且具有中心轴腔，所述电机的定子线圈位于所述中心轴腔内；

所述扇叶、所述封闭腔和所述弧形导向部均设置在所述转动件的外周面上。

可选地，在上述风扇中，所述弧形导向部为开设在所述转动件的外周面上的弧形槽。

可选地，在上述风扇中，所述扇叶调节结构包括：

用于驱动所述扇叶的根部转动的驱动件；

用于检测外界环境气压的压力传感器；

与所述驱动件和所述压力传感器连接的控制器，所述控制器根据外界环境气压的增高，调大所述扇叶的工作角度。

可选地，在上述风扇中，所述驱动件为设置于所述转动件的电机。

一种电子设备，包括发热器件和用于对所述发热器件进行散热的风扇，所述风扇为上述任一项所公开的风扇。

从上述的技术方案可以看出，本申请公开的风扇中，多个扇叶沿周向设置于转动件，而且，扇叶是以工作角度可调的方式设置于转动件，该风扇还设置有扇叶调节结构，能够根据外界环境气压的变化调整扇叶的工作角度，因此，针对类似高海拔和低海拔这种对风量有不同需求的环境，风扇可以通过调整扇叶的工作角度来满足不同环境下的风量需求，无需再对风扇的转速作冗余设计，从而有利于减少功耗浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的风扇的正视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1中的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的风扇在不同海拔的状态示意图；

图5是本申请实施例提供的风扇在不同海拔的特性曲线图。

图中标记为：

1、转动件；11、弧形导向部；12、扇叶调节结构；

2、扇叶；21、根部；3、连杆；4、活塞；5、封闭腔。

具体实施方式

本申请实施例公开了一种风扇，能够更好地满足对散热风量的需求，减少功耗浪费。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1～图5，本申请实施例公开了一种风扇，包括转动件1、扇叶2和扇叶调节结构12，其中，转动件1为扇叶2的支撑部件，在风扇工作时进行旋转并带着扇叶2围绕转动件1的旋转轴线转动；扇叶2为多个，围绕转动件1的旋转轴线均匀分布，而且扇叶2的工作角度可调，即，多个扇叶2以工作角度可调的连接方式沿转动件1的周向设置，扇叶2的工作角度是指扇叶2的中心轴线处的切面与转动件1的横截面的夹角，转动件1的横截面是与转动件1的旋转轴线垂直的平面，扇叶2的中心轴线是由扇叶2的根部21向顶部延伸的位于扇叶2中间位置的线，此线是为了方便描述其他结构的辅助线，中心轴线处的切面是与扇叶2的表面相切于此中心轴线的平面，扇叶2的中心轴线通常为直线，而当中心轴线为曲线时，则可截取其中的直线段作为中心轴线处的切面与扇叶2的表面的相切线，扇叶2的工作角度反映了扇叶2相对于转动件1的姿态，即，扇叶2的工作角度调整之后，扇叶2相对于转动件1的姿态发生改变；扇叶调节结构12用于调整扇叶2的工作角度，而且，此扇叶调节结构12是根据外界环境气压的变化调整扇叶2的工作角度，例如，当风扇处在高海拔区域和低海拔区域两种不同的环境中时，外界环境气压是不一样的，那么在这两种环境中，扇叶2的工作角度也是不一样的。由于扇叶调节结构12能够根据外界环境气压的变化调整扇叶2的工作角度，所以本申请提供的风扇可以在例如高海拔区域的低气压环境中将扇叶2配置为较小的工作角度，以使扇叶2获得较大的送风面积，从而在转动件1的转速不变的情况下增大风量，由此可见，采用本申请提供的风扇，不必对风扇的转速进行冗余设计也能很好地满足在高海拔运行的需求，这样有利于减少功耗浪费。

在一优选的实施方式中，本申请可以令扇叶调节结构12包括设置在转动件1上的弧形导向部11，扇叶2的根部21可移动地设置于弧形导向部11，弧形导向部11上各点处的切线与转动件1的横截面的夹角逐渐增大或逐渐缩小，扇叶调节结构12通过驱动扇叶2的根部21沿弧形导向部11的移动调整扇叶2的工作角度。如图1所示，弧形导向部11与扇叶2一一对应设置，即，弧形导向部11为多个并沿转动件1的周向均匀布置。弧形导向部11沿曲线延伸，即，假设将转动件1的周面展成平面，弧形导向部11在此平面内呈曲线延伸，弧形导向部11上某点处的切线是指与弧形导向部11相切于该点的直线。扇叶2与弧形导向部11之间滑动连接，这样扇叶2能够沿着弧形导向部11移动位置，由于弧形导向部11对扇叶2的根部21有导向作用，而且弧形导向部11上各点处的切线与转动件1的横截面的夹角是逐渐增大或逐渐缩小的，所以当扇叶2的根部21移动到弧形导向部11的不同位置时，扇叶2的工作角度会发生变化。

本实施例中，风扇的送风方向为图1中的向下方向，转动件1的旋转方向为图2中的逆时针方向，如图1所示，沿扇叶2的送风方向，即图1中的由上到下方向，弧形导向部11上的各点切线与转动件1的横截面夹角逐渐缩小，所以，当扇叶2沿弧形导向部11由高位置移动到低位置时，扇叶2的工作角度会变小；反之，扇叶2的工作角度会变大。如图3所示，在一优选的实施方式中，可以令扇叶调节结构12包括通过活塞4封闭有预设质量的气体的封闭腔5，扇叶2的根部21通过沿弧形导向部11延伸的连杆3与活塞4连接，活塞4能够沿着迎风方向支撑扇叶2。需要说明的是，本实施例令弧形导向部11为开设在转动件1的外周面上的弧形槽，因此扇叶调节结构12在图1中不可见(或者说扇叶调节结构12位于转动件1的内部)，在其他的实施例中，弧形导向部11还可以设置为转动件1的外周面上凸起的导轨，此时扇叶调节结构12可以是外露于转动件1的外周面的结构。

本实施例中，扇叶调节结构12位于弧形导向部11的上方，即，扇叶调节结构12和弧形导向部11沿风扇的送风方向依次设置。封闭腔5内设置有一定质量的气体，活塞4背对封闭腔5的一侧受到外界环境气压的作用，例如，弧形导向部11与扇叶调节结构12的交界处设置的限位结构(用于限制活塞4的行程)具有透气孔或透气缝隙，使得活塞4背对封闭腔5的一侧与外界环境大气接触。当外界环境气压增大时，封闭腔5内的气体受到压缩，封闭腔5体积减小，即，活塞4向上移动，由于扇叶2的根部21通过沿弧形导向部11延伸的连杆3与活塞4连接，所以扇叶2的根部21沿弧形导向部11向上移动，使得扇叶2的工作角度变大；反之，当外界环境气压减小时，封闭腔5内的气体膨胀，封闭腔5体积增大，即，活塞4向下移动，由于扇叶2的根部21通过沿弧形导向部11延伸的连杆3与活塞4连接，所以扇叶2的根部21沿弧形导向部11向下移动，使得扇叶2的工作角度变小。需要说明的是，为使活塞4运动顺畅，封闭腔5应当设计为与弧形导向部11的弯曲趋势顺滑衔接的走向，如图3所示，扇叶调节结构12和弧形导向部11可以理解为同一曲线上的两段。另外，本实施例在弧形导向部11与扇叶调节结构12的交界处设置限位结构是为了限制活塞4的最大行程，以及对连杆3起到扶正作用，在无需考虑这些因素时，可以取消上述限位结构，例如，封闭腔5的内壁与弧形导向部11的内壁为同一光滑表面。

本实施例中，转动件1优选为第一电机的转子且具有中心轴腔，第一电机的定子线圈位于此中心轴腔内，扇叶2、封闭腔5和弧形导向部11均设置在转动件1的外周面上。也就是说，本实施例将转动件1集成在第一电机的转子上，第一电机采用径向磁场电机的结构形式，如此能够在风扇整体体积较小的情况下，使转动件1获得比较大的旋转动力。当然，在无需考虑风扇整体体积的情况下，转动件1可以设置为通过传统的传动机构与动力单元连接。

如图4所示，在高海拔、中海拔和低海拔三种不同环境下，本实施例的风扇具有三种不同的状态，图4中的上方为风扇的正视角度，图4中的下方为对应的俯视角度，图4中的箭头指示的是风扇的旋转方向。高海拔环境的气压相对较低，因此在高海拔状态下封闭腔5内气体的体积较大，从正视角度来看，活塞4被封闭腔5内的气体顶在比较靠下的位置，对应地，扇叶2处在弧形导向部11的比较靠下的位置，导致扇叶2的工作角度较小，随着环境变为中海拔，再到低海拔，外界环境气压逐渐增大，封闭腔5内气体的体积逐渐变小，活塞4的位置由低向高移动，对应地，扇叶2在弧形导向部11的位置由低向高移动，导致扇叶2的工作角度逐渐增大。从俯视角度来看，在高海拔状态下，由于扇叶2的工作角度较小，扇叶2的送风面积(即扇叶2在转动件1的横截面上的垂直投影面积)较大，随着环境变为中海拔，再到低海拔，扇叶2的送风面积逐渐变小。

如图5所示，在高海拔、中海拔和低海拔三种不同环境下，本实施例的风扇具有三种不同的PQ特性曲线(即静压-风量曲线)，其中，特性曲线a为高海拔状态下的PQ特性曲线，特性曲线b为中海拔状态下的PQ特性曲线，特性曲线c为低海拔状态下的PQ特性曲线，因此，本实施例的风扇具有跟随外界环境而变的动作点，动作点即PQ特性曲线与系统阻抗曲线的相交点，例如，特性曲线a和特性曲线b与系统阻抗曲线相交在不同的点。需要说明的是，图5中仅截取了风扇的系统阻抗曲线的一部分画出，系统阻抗曲线的其余部分省略未画出。由图5可知，本实施例的风扇能够随外界环境气压变化自适应调整性能，在同转速条件下自动改变为高风量型或者高静压型风扇。

在上述扇叶调节结构12中，封闭腔5内气体的体积随外界环境气压的不同而自动变化，因此实现了扇叶2的工作角度的自动变化，也就是说，扇叶2姿态的调节直接以外界环境气压作为驱动力，实现了一种被动的自适应调节方式，如此可使风扇的可靠性提高，故障率降低。在其他的实施例中，还可以设置驱动件来根据外界环境气压变化主动提供改变扇叶2姿态的驱动力，例如，可以令扇叶调节结构12包括：用于驱动扇叶2的根部21移动的第一驱动件；用于检测外界环境气压的第一压力传感器；与第一驱动件和第一压力传感器连接的第一控制器，此第一控制器根据外界环境气压变化控制第一驱动件动作。具体地，如图3所示，当第一压力传感器检测到外界环境气压较低时，第一控制器控制第一驱动件动作，推动扇叶2的根部21沿弧形导向部11向下移动，以减小扇叶2的工作角度，从而获得较大的送风面积；反之，当第一压力传感器检测到外界环境气压较高时，第一控制器控制第一驱动件动作，推动扇叶2的根部21沿弧形导向部11向上移动，以增大扇叶2的工作角度，从而获得较小的送风面积。第一驱动件可以设置为多种类型，例如电动推杆或者液压缸。

在上述实施例中，扇叶2均是沿弧形导向部11移动改变位置，从而调整扇叶2的工作角度，在其他实施例中，扇叶2还可以设置为在不改变位置的情况下通过原地转动来调整工作角度，例如，本申请可以令扇叶调节结构12包括：用于驱动扇叶2的根部21转动的第二驱动件；用于检测外界环境气压的第二压力传感器；与第二驱动件和第二压力传感器连接的第二控制器，此第二控制器根据外界环境气压的增高，调大扇叶2的工作角度。也就是说，扇叶2与转动件1之间为可转动连接，第二驱动件能够驱动扇叶2的根部21相对转动件1转动。具体地，第二驱动件优选为设置于转动件1的第二电机，即，利用第二电机直接驱动扇叶2的根部21转动以改变工作角度，如此可以使控制精度更高。

本申请还提供一种电子设备，该电子设备包括发热器件和上述实施例公开的风扇，风扇用于对发热器件进行散热。由于上述实施例公开的风扇具有上述技术效果，因此具有该风扇的电子设备同样具有上述技术效果，本文在此不再赘述。具体地，电子设备可以为多种类型，例如电脑、服务器等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种风扇，包括转动件和工作角度可调地沿周向设置于所述转动件的多个扇叶；还包括用于调整所述扇叶的工作角度的扇叶调节结构，所述扇叶调节结构能够根据外界环境气压的变化调整所述扇叶的工作角度；

其中，所述扇叶的工作角度为所述扇叶的中心轴线处的切面与所述转动件的横截面的夹角。

2.根据权利要求1所述的风扇，所述扇叶调节结构包括设置在所述转动件上的弧形导向部，所述扇叶的根部可移动地设置于所述弧形导向部，所述弧形导向部上各点处的切线与所述转动件的横截面的夹角逐渐增大或逐渐缩小；

所述扇叶调节结构通过驱动所述扇叶的根部沿所述弧形导向部的移动调整所述扇叶的工作角度。

3.根据权利要求2所述的风扇，所述弧形导向部上的各点切线与所述转动件的横截面夹角沿所述扇叶的送风方向逐渐缩小。

4.根据权利要求3所述的风扇，所述扇叶调节结构包括通过活塞封闭有预设质量的气体的封闭腔，所述扇叶的根部通过沿所述弧形导向部延伸的连杆与所述活塞连接，所述活塞能够沿着迎风方向支撑所述扇叶。

5.根据权利要求4所述的风扇，所述转动件为电机的转子且具有中心轴腔，所述电机的定子线圈位于所述中心轴腔内；

所述扇叶、所述封闭腔和所述弧形导向部均设置在所述转动件的外周面上。

6.根据权利要求5所述的风扇，所述弧形导向部为开设在所述转动件的外周面上的弧形槽。

7.根据权利要求1所述的风扇，所述扇叶调节结构包括：

用于驱动所述扇叶的根部转动的驱动件；

用于检测外界环境气压的压力传感器；

与所述驱动件和所述压力传感器连接的控制器，所述控制器根据外界环境气压的增高，调大所述扇叶的工作角度。

8.根据权利要求7所述的风扇，所述驱动件为设置于所述转动件的电机。

9.一种电子设备，包括发热器件和用于对所述发热器件进行散热的风扇，所述风扇为如权利要求1-8任一项所述的风扇。

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