CN115126708A - 叶轮及散热风扇 - Google Patents

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马小广
林永彬
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Abstract

本申请提出了一种叶轮及散热风扇。所述叶轮包括:轮毂，所述轮毂一侧设置有轴芯；多个扇叶，沿所述轮毂的周向均匀间隔分布，每一个所述扇叶包括前缘及与所述前缘相对应的尾缘；每一个所述扇叶的所述尾缘设有交替排列的第一齿槽和第二齿槽，所述第二齿槽的齿深与所述第一齿槽的齿深的比值范围为1.6‑2.8。所述散热风扇包括基座及所述叶轮，所述叶轮设于所述基座内。本申请的所述扇叶中所述尾缘的齿槽改变气流的流动方向，从而避免产生涡流，降低风扇噪音，并且保持风扇的散热性能。

Description

叶轮及散热风扇
技术领域
本申请涉及散热设备技术领域，具体涉及一种叶轮及散热风扇。
背景技术
现有的风扇在转动运行过程中，当轮毂带动多个扇叶转动时，每一扇叶邻近轮毂一端的轴向速度势必小于远离轮毂一端的轴向速度，如此将造成空气进入风扇的轴向速度分布不平均，导致扇叶邻近轮毂一端所产生的气流风量小于扇叶远离轮毂一端所产生的气流风量。
然而，扇叶上的不同位置会因风量上的差异而形成压力差，该压力差会导致流场无法跟着扇叶表面持续地流出，部分气流还会沿着扇叶表面侧向泄漏使流场剥离开形成一个真空区，从而产生涡流，涡流会严重干扰整体气流的排放，最终导致风扇噪音的增加以及风扇的散热性能的降低。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种叶轮及散热风扇，以解决上述问题。
本申请实施例提供了一种叶轮，包括：
轮毂；
多个扇叶，沿所述轮毂的周向均匀间隔分布，每一个所述扇叶包括前缘及与所述前缘相对应的尾缘；
每一个所述扇叶的所述尾缘设有交替排列的第一齿槽和第二齿槽，所述第二齿槽的齿深与所述第一齿槽的齿深的比值范围为1.6-2.8。
在一些实施例中，所述第二齿槽的齿宽与所述第一齿槽的齿宽的比值范围为1.1-1.8。
在一些实施例中，所述第二齿槽的齿宽与所述扇叶的弦长的比值范围为0.03-0.05。
在一些实施例中，所述扇叶包括迎风面及与迎风面相对应的背风面，所述迎风面为凸面，所述背风面为凹面。
在一些实施例中，所述轮毂具有一收容槽，所述收容槽的槽底连接有凸伸出所述收容槽的轴芯。
在一些实施例中，所述槽底开设有多个与所述收容槽连通的散热孔，多个所述散热孔围绕所述轴芯均匀分布。
在一些实施例中，所述扇叶包括内缘及与所述内缘相对应的外缘，所述内缘相对于所述外缘靠近所述轮毂，且连接于所述轮毂的一侧，所述内缘和所述外缘的两端分别连接所述前缘和所述尾缘。
在一些实施例中，所述扇叶倾斜设置于所述轮毂周侧，所述内缘及所述外缘均沿弧形延伸。
在一些实施例中，所述前缘与所述外缘、以及所述尾缘与所述外缘均通过圆弧过渡连接。
本申请实施例还提供一种散热风扇，包括基座及上述的叶轮，所述叶轮设于所述基座内。
上述风扇中，所述轮毂通过所述轴芯连接外部驱动设备，并带动所述扇叶转动，所述扇叶通过拍打空气产生气流。每一个所述扇叶的所述尾缘设有交替排列的第一齿槽和第二齿槽，并且所述第二齿槽的齿深与所述第一齿槽的齿深的比值范围为1.6-2.8。相对于现有技术，本申请通过所述扇叶中所述尾缘的齿槽改变气流的流动方向，从而避免产生涡流，降低风扇噪音，并且保持风扇的散热性能。
附图说明
图1为本申请一实施例中的散热风扇的立体结构示意图。
图2为图1提出的散热风扇中叶轮的立体结构示意图。
图3为图2中所示的叶轮中扇叶的叶尾结构的局部结构平面示意图。
主要元件符号说明
基座 100
叶轮 200
散热风扇 300
轮毂 10
收容槽 12
扇叶 20
迎风面 21
背风面 22
前缘 23
尾缘 24
外缘 25
内缘 26
第二齿槽 27
第一齿槽 28
轴芯 30
散热孔 40
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1，本申请实施例提供一种散热风扇300，用于电子装置，例如电脑、计算机服务器的散热处理。散热风扇300包括基座100及叶轮200，叶轮200设于基座100内。
请同时参阅图2和图3，叶轮200包括轮毂10、多个扇叶20、轴芯30及散热孔40。
轮毂10具有收容槽12，收容槽12的槽底连接有轴芯30，用于连接外部驱动设备，带动轮毂10进行转动。
多个扇叶20沿轮毂10的周向均匀间隔分布，每一个扇叶20包括前缘23及与前缘23相对应的尾缘24，每一个扇叶20的尾缘24设有交替排列的第一齿槽28和第二齿槽27。第一齿槽28的齿宽为λ1，第一齿槽28的齿深为h1，第二齿槽27的齿宽为λ2，第二齿槽27的齿深为h2,扇叶20的弦长为c。第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值范围为1.6-2.8。
在本实施例中，尾缘24的第一齿槽28和第二齿槽27交替排列，齿槽靠近外缘25的位置设有第一齿槽28，靠近内缘26的位置设有第二齿槽27，第一齿槽28和外缘25之间以及第二齿槽27和内缘26之间存在一定间隔。可以理解地，在其他实施例中，靠近内缘26和靠近外缘25的位置均可设有第一齿槽28或第二齿槽27。
在本实施例中，第一齿槽28和第二齿槽27的形状均为角形结构，可以理解地，在其他的实施例中第一齿槽27和第二齿槽28的形状为矩形、半圆形等。
当轮毂10通过轴芯30连接外部驱动设备并带动扇叶20转动时，扇叶20通过拍打空气产生气流，在风扇转动时，扇叶20中尾缘24的齿槽通过改变气流的流动方向，从而避免产生涡流，进而降低风扇噪音。并且，第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值范围为1.6-2.8，使在降低风扇噪音的同时，保持风扇的散热性能。当第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值范围小于1.6时，尾缘24的齿槽不能改变气流的流动方向，形成涡流，无法降低风扇噪音；当第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值范围大于2.8时，其过大的齿深比值范围降低了风扇的散热性能。
可以理解地，当第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值为1.6时，尾缘24的齿槽改变气流的流动方向，避免产生涡流，降低风扇噪音，此时风扇的散热性能为最佳状态，当第二齿槽27的齿深h2与第一齿槽28的齿深h1的比值为2.8时，保持风扇的散热性能，尾缘24的齿槽改变气流的流动方向，避免产生涡流，降低风扇噪音，此时风扇的降噪效果为最佳状态。
具体地，扇叶20的数量为三个，且均匀分布，两者之间的间距角度为120°。扇叶20之间的距离小于120°时，会导致气流扰动，增加扇叶20表面的摩擦，降低风扇效率；扇叶20之间距离大于120°时，会导致压力损失增大，风压不足，降低风扇效率。扇叶20的个数为奇数且均匀设置，避免扇叶20转动时发生共振使扇叶20或轴芯30断裂。
请参阅图3，第二齿槽27的齿宽λ2与第一齿槽28的齿宽λ1的比值范围为1.1-1.8，第二齿槽27的齿宽λ2与扇叶20的弦长c的比值范围为0.03-0.05，在降低风扇噪音的同时，还可保持风扇的散热性能。当扇叶20存在齿宽比值范围小于1.1及齿宽弦长比值范围小于0.03的至少一种情况时，尾缘24的齿槽不能改变气流的流动方向的，形成涡流，无法降低风扇噪音；扇叶20存在齿宽比值范围大于1.1及齿宽弦长比值范围大于0.03的至少一种情况时，其过大的齿宽比值范围或齿宽弦长比值范围大大降低了风扇的散热性能。
请参阅图2，扇叶20包括迎风面21及与迎风面21相对应的背风面22，迎风面21为凸面，背风面22为凹面，其横截面为圆弧状。
可以理解地，在其他实施例中，迎风面21为凸面，背风面22为凸面，其横截面为圆形。
迎风面21及背风面22增大扇叶20与空气的接触面积，使扇叶20转动时，提高气流的流量。
在一些实施例中，每一个扇叶20的扇叶表面边缘还可设置有一个相应的加强筋,从而使整个扇叶20相较于一般的叶片成型时更具稳定性,同时加强筋可以使得扇叶20强度增加,使扇叶20在使用过程中不容易变形,保证风扇的散热性能。
轮毂10具有一收容槽，收容槽的槽底连接有凸伸出收容槽的轴芯，便于轮毂10的加工成型。
可以理解地，在其他实施例中，轮毂10可以为杯状结构，也可以为锥台状结构。
槽底开设有多个与收容槽12连通的散热孔40，多个散热孔40围绕轴芯30均匀分布，增加风扇的散热区域，以进一步增强风扇的散热效果。
可以理解地，在其他实施例中，收容槽12为通槽，轴芯30通过多个连接杆连接收容槽12的槽壁，相邻的两个连接杆之间的间隙形成扇形散热孔。
在一些实施例中，轮毂10的内侧还可设置有垂直于轮毂10底部的肋条,使得扇叶20在高速转动时，避免扇叶20产生剧烈震动影响风扇整体的稳定性，提高风扇的散热性能。
扇叶20包括内缘26及与内缘26相对应的外缘25，内缘26相对于外缘25靠近轮毂10，且连接于轮毂10的一侧，内缘26和外缘25的两端分别连接前缘23和尾缘24。
扇叶20倾斜设置于轮毂10周侧，内缘26及外缘25均沿弧形延伸。扇叶20转动时，由于扇叶20倾斜设置于轮毂10周侧，增大了扇叶20与空气的接触面积，使扇叶迎风面21与背风面22之间的压力差增大，提高了气流的流量。并且内缘26及外缘25均沿弧形延伸，减小扇叶20转动时表面受到的摩擦，降低受到的空气阻力，提高气流流量，提高风扇散热性能。
可以理解地，在其他实施例中，扇叶20可以平行设置于轮毂10周侧，也可以垂直设置于轮毂10周侧。
前缘23与外缘25以及尾缘24与外缘25均通过圆弧过渡连接。扇叶20转动时，前缘23与外缘25以及尾缘24与外缘25通过圆弧过渡连接减小风扇转动时受到的空气阻力增大气流流量，减小扇叶20表面摩擦提高风扇散热性能，并且便于扇叶20的加工成型。
可以理解地，在其他实施例中，前缘23与外缘25以及尾缘24与外缘25可以均通过角形连接。
本申请实施例的实施过程为：启动外部驱动设备，外部驱动装置为电机，外部驱动设备通过轴芯30带动轮毂10及轮毂10周向均匀间隔设置的扇叶20进行转动，扇叶20通过拍打空气产生气流；接着扇叶20中尾缘24的齿槽随着扇叶20转动，改变气流的流动方向，避免产生涡流，从而降低风扇噪音。
上述的叶轮200通过外部驱动设备带动扇叶20转动，扇叶20拍打空气产生气流，使得尾缘24的齿槽改变气流的流动方向。相对于现有技术，本申请避免产生涡流，降低了风扇噪音，并且保持了风扇的散热性能。
对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请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申请。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，本申请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涵括在本申请内。
最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种叶轮，其特征在于，包括：
轮毂；
多个扇叶，沿所述轮毂的周向均匀间隔分布，每一个所述扇叶包括前缘及与所述前缘相对应的尾缘；
每一个所述扇叶的所述尾缘设有交替排列的第一齿槽和第二齿槽，所述第二齿槽的齿深与所述第一齿槽的齿深的比值范围为1.6-2.8。
2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述第二齿槽的齿宽与所述第一齿槽的齿宽的比值范围为1.1-1.8。
3.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述第二齿槽的齿宽与所述扇叶的弦长的比值范围为0.03-0.05。
4.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述扇叶包括迎风面及与迎风面相对应的背风面，所述迎风面为凸面，所述背风面为凹面。
5.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述轮毂具有一收容槽，所述收容槽的槽底连接有凸伸出所述收容槽的轴芯。
6.如权利要求5所述的叶轮，其特征在于：所述槽底开设有多个与所述收容槽连通的散热孔，多个所述散热孔围绕所述轴芯均匀分布。
7.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于：所述扇叶包括内缘及与所述内缘相对应的外缘，所述内缘相对于所述外缘靠近所述轮毂，且连接于所述轮毂的一侧，所述内缘和所述外缘的两端分别连接所述前缘和所述尾缘。
8.如权利要求7所述的叶轮，其特征在于：所述扇叶倾斜设置于所述轮毂周侧，所述内缘及所述外缘均沿弧形延伸。
9.如权利要求7所述的叶轮，其特征在于：所述前缘与所述外缘，以及所述尾缘与所述外缘均通过圆弧过渡连接。
10.一种散热风扇，其特征在于：包括基座及权利要求1-9任意一项所述的叶轮，所述叶轮设于所述基座内。
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