CN117703822A - 一种扇轮组件及散热风扇 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种扇轮组件及散热风扇，所述扇轮组件包括：轮毂；多片扇叶，位于该轮毂的外周，各所述扇叶包括与轮毂的外周相连的第一端及远离轮毂的第二端，各所述扇叶形成有迎风面及背风面；其中N个相邻的所述扇叶的第一端连接于轮毂的外周的同一点并共同组成一个扇叶束，一个扇叶束的各扇叶的迎风面的第一端与轮毂的外周圆C的连接点定义为集束点；同一扇叶束中的相邻两个扇叶之间的间距由第一端向着第二端逐渐增大；所述N不小于二且不大于六，且所述扇叶的总数是N的整数倍。用以优化扇热风扇性能。

Description

一种扇轮组件及散热风扇

技术领域

本申请涉及一种扇轮组件及散热风扇。

背景技术

相关现有技术请参考中国发明专利申请公开第CN202010794583.5号，公开了一种静音风扇组件，其包括基座1、若干沿基座1周向均匀间隔布置的叶片2、及周向贯穿每个叶片2的静音环3。该静音风扇组件一般被转动组装于离心式散热风扇的扇框内。此类离心式散热风扇一般被用于手提式电子产品内部，用于实现驱风和散热。

然，现有技术中的此类静音风扇组件、离心式散热风扇为业界习知的设计样态，其性能已被开发至极致，很难再有提升。在行业内，用于体现一款风扇性能的参数之一即为P-Q曲线，P-Q曲线是一种直观性的图形，指风扇的风压风量的曲线，用于描述风扇在单位时间内输出的气流量(风量)和出口侧的气流压力(风压)之间的关系。

散热风扇的尺寸一旦决定，那么对应每一个电压或转速，在不同的风流量之下，量测其压力值，即可绘出一条P-Q曲线，由此曲线可用来描述风扇的特性，因此行业内也称为散热风扇特性曲线，对于散热风扇的风压、风量规格与特性测试，主要是按美国AirMovement and Control Association (AMCA) 编号 210-85之“Laboratory Method ofTesting Fans for Rating”测试规范进行。而其量得的特性曲线，即是一般通称的P-Q曲线。P-Q 曲线一般常以三个物理值来描述它：

（1）Pmax：当风量为 0 时，在某密闭空间的固定容积状态下，该风扇的最大静压值；

（2）Qmax：当风扇入风口与出风口二端压力差为 0 时的流量，即为该风扇的最大流量；

（3）P-Q值：为风扇入风口与出风口二端压力差与当时状态下流量Q的对应值。

一般来讲，同一款风扇的Pmax值（最大静压值）越大且Qmax值（最大流量值）越大，即可以常规判定为该款风扇具有较好的散热性能，然而这并不是绝对的，风扇的实际选用中，需结合考虑实际系统的阻抗和需求，选择合适的散热风扇。比如对于高阻力系统，可以选择高风压的风扇以应对较高的系统阻力；对于低阻抗的系统，则更适合选择高风量的散热风扇以提供足够的散热效果。但不论怎样，如何通过改进/优化散热风扇及扇轮的结构，来优化散热风扇的特性曲线是行业内用于改善散热风扇性能重要的参考指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的扇轮组件及扇热风扇，用于改善其驱风散热性能。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

一种扇轮组件，包括：

轮毂；

多片扇叶，位于该轮毂的外周，各所述扇叶包括与轮毂的外周相连的第一端及远离轮毂的第二端，各所述扇叶形成有迎风面及背风面；其中

N个相邻的所述扇叶的第一端连接于轮毂的外周的同一点并共同组成一个扇叶束，任意一个扇叶束的各扇叶的迎风面的第一端与轮毂的外周圆C的连接点定义为集束点；

所述扇叶束的数量不小于两个；

同一扇叶束中的相邻两个扇叶之间的间距由第一端向着第二端逐渐增大。

进一步，所述N不小于二且不大于六，且所述扇叶的总数是N的整数倍。

进一步，各所述扇叶束的叶片数量相等。

进一步，至少相邻两个所述扇叶束的扇叶数量不等。

进一步，所述N等于二，或者所述N等于三、或者所述N等于四。

进一步，任意相邻两个所述扇叶束的相邻两个扇叶沿轮毂周向之间的间距由第一端向着第二端呈先减小后增大的趋势。

进一步，任意相邻两个所述扇叶束的集束点沿轮毂周向之间的间距大于任意相邻的两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距。

进一步，至少一个连接环，连接多片所述扇叶，所述连接环位于沿轮毂径向方向临近第二端的位置。

进一步，所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，同一扇叶束中的任意相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L不等。

进一步，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于前方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L小于位于后方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L。

进一步，当同一扇叶束设置两个扇叶时，相邻两个扇叶束的相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L0大于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束的两个扇叶的所述间距L；

当同一扇叶束设置三个及以上扇叶时，相邻两个扇叶束的相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L0大于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最前方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L，且小于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最后方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L。

进一步，各所述扇叶的迎风面在第一端位置处由第一弧段部B1构成，所述第一弧段部B1上在集束点位置的切线与轮毂1外周圆C在集束点位置的切线之间形成入风角r；

所述入风角r不小于30度且不大于65度。

进一步，同一扇叶束中设有三个扇叶；

同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最前方的扇叶的入风角r不小于50度且不大于65度。

进一步，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最后方的扇叶的入风角r不小于30度且不大于40度。

进一步，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于中间的扇叶的入风角r不小于40度且不大于50度。

进一步，所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，各所述扇叶的迎风面在第二端处的切线与所述外周圆A在该第二端处的切线之间形成出风角R；

各所述扇叶的出风角R相等，且出风角R不小于75度且不大于125度。

进一步，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于前方的扇叶的延伸路径长度大于位于后方的扇叶的延伸路径长度。

进一步，各所述扇叶在延伸路径上的厚度相等；

各所述扇叶的厚度不小于0.1毫米且不大于0.4毫米。

进一步，各所述扇叶沿延伸路径上包括第一弧段部B1和第二弧段部B2，所述第一弧段部B1靠近轮毂；

所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，所述扇叶的第二弧段部B2的半径不小于所述外周圆A半径的10%且不大于所述外周圆A半径的15%。

进一步，所述扇叶总数不小于60片且不大于120片。

为实现上述目的，本申请还采用如下技术方案：

一种散热风扇，包括如上任意一项所述的扇轮组件，还包括：

扇框组件，形成有相互垂直的入风口和出风口，所述扇轮组件转动组装于所述扇框组件内，所述扇叶的迎风面与轮毂的周向方向垂直。

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为本申请公开的散热风扇的立体示意图。

图2是本申请公开的散热风扇的扇轮组件的立体示意图。

图3是图2所示扇轮组件的俯视图。

图4是图3方框内结构的放大图，主要用于标示入风角及出风角等，其中部分扇叶的第二端被结构环遮住的部分用虚线示意出。

图5亦是图3方框内结构的放大图，其中部分扇叶的第二端被结构环遮住的部分用虚线示意出。

图6是本申请扇热风扇相比传统风扇的P-Q特性曲线。

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。

请参考图1至图5所示，为本申请公开的一种扇轮组件及散热风扇，其主要用于笔记本电脑，平板电脑等电子产品上，该散热风扇体积较小，主要包括：扇框组件4、定子组件5、及扇轮组件10。其中，所述扇框组件4包括底板件、结合于所述底板件中间位置的轴管、由底板件的四周向上延伸形成的周壁件、及盖设在所述周壁件上边缘的上盖件，所述扇框组件4于上盖件上贯通形成入风口41，于扇框组件4的周壁位置贯通形成出风口42，所述入风口41和出风口42相互垂直。

所述定子组件4一般包括矽钢片组、将矽钢片组一体包覆固定的塑胶基架及线圈组。所述定子组件4套设于所述轴管的外周。所述扇轮组件10被植入组装于所述扇轮组件10内壁，并通过转轴与轴管转动结合。所述扇轮组件10能够相对定子组件4转动，将气流从入风口41吸入并经出风口42吹出以实现驱风散热的效果。当然，轴管中一般还配合组装有轴承、耐磨片、扣环等元件用于使扇轮组件10通过轴承能够更好的与轴管转动组装。

请参考图2至图5所示，所述扇轮组件10包括轮毂1、及由轮毂1的外周向外发散延伸形成的多片扇叶2。各所述扇叶2包括与轮毂1的外周相连的第一端21及远离轮毂的第二端22，各所述扇叶2形成有迎风面23及背风面24。其中，三个相邻的所述扇叶2的第一端21连接于轮毂1的外周的同一点并共同组成一个扇叶束（未标号），一个扇叶束的各扇叶2的迎风面23的第一端21与轮毂1的外周圆C的连接点定义为集束点20。一个连接环3，将所述扇叶2的第二端22连接一体，所述连接环3用于提升扇轮组件10的整体结构强度，同时能够一定程度上消减扇叶3的无用振动以实现降噪功能。所述轮毂1可以由金属制成，所述扇叶2及连接环3可以由塑胶经注塑成型形成。当然，所述轮毂1内壁面还植入组装有用于与定子组件实现电磁耦合的环形磁铁。

请参考图3至图5所示，本申请设计方式中，同一扇叶束中的相邻两个扇叶2之间的间距由第一端21向着第二端22逐渐增大。任意相邻两个所述扇叶束的相邻两个扇叶2沿轮毂1周向之间的间距由第一端21向着第二端22呈先减小后增大的趋势。参考附图5，任意相邻两个所述扇叶束的集束点20沿轮毂1周向之间的间距L3大于任意相邻的两个扇叶2的迎风面23的第二端22沿轮毂1周向之间的间距L（L0、L1、L2）。

具体的，所述扇叶2的第二端22位于同一外周圆A上，同一扇叶束中的任意相邻两个扇叶2的迎风面23的第二端22沿轮毂1周向之间的间距L不等，参考附图5，举例标示为L1不等于L2。较佳实施例为：同一扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于前方的两个相邻的扇叶2之间的所述间距L小于位于后方的两个相邻的扇叶2之间的所述间距L，参考附图5，举例标示为L1小于L2。

进一步的，相邻两个扇叶束的相邻两个扇叶2的迎风面的第二端22沿轮毂1周向之间的间距L0大于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于最前方的两个相邻的扇叶2之间的所述间距L，且小于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于最后方的两个相邻的扇叶2之间的所述间距L；参考附图5，举例标示为L0大于L1且小于L2。

请参考图5并结合图3所示，各所述扇叶2的迎风面23在第一端21位置处由第一弧段部B1构成，所述第一弧段部B1上在集束点20位置的切线与轮毂1外周圆C在集束点20位置的切线之间形成入风角r（以图4示例为示，即r1、r2、r3），所述入风角r优选为不小于30度且不大于65度。其中较优的设计方式为：同一扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于最前方的扇叶2的入风角r1不小于50度且不大于65度。同一扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于最后方的扇叶2的入风角r3不小于30度且不大于40度；同一扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于中间的扇叶2的入风角r2不小于40度且不大于50度。

本申请中，各所述扇叶2的第二端22位于同一外周圆A上，各所述扇叶2的迎风面23在第二端22处的切线与所述外周圆A在该第二端22处的切线之间形成出风角R（以图4示例为示，即R1、R2、R3）,各所述扇叶2的出风角R相等，且出风角R不小于75度且不大于125度，较优实施例中出风角R不小于90度且不大于110度。同一扇叶束沿轮毂1驱风转动方向位于前方的扇叶2的延伸路径长度（也就是扇叶2的第一端21向着第二端22的有效延伸长度）大于位于后方的扇叶2的延伸路径长度。各所述扇叶2在延伸路径上的厚度相等，较优的设计方式中，各所述扇叶2的厚度不小于0.1毫米且不大于0.4毫米，更优设计方式中，扇叶2的厚度不小于0.2毫米且不大于0.3毫米。本申请较优的设计方式中，所述扇叶2的总数不小于60片且不大于120片。

本申请中，各所述扇叶2沿延伸路径上由第一弧段部B1和第二弧段部B2连接构成（连接位置为图5中所示的B0位置），所述第一弧段部B1靠近轮毂1。所述扇叶2的第二端22位于同一外周圆A上，较优的设计方式中，所述扇叶2的第二弧段部B2的半径不小于所述外周圆A半径的10%且不大于所述外周圆A半径的15%。当然在其他设计方式中，所述第一弧段部B1和第二弧段部B2之间还可增设过渡段（未图示），所述第一弧段部B1和第二弧段部B2可以是弧形状也可以是平板状。

其中图2至图5中展示的实施例为本申请较佳的设计方式，其中，同一个扇叶束设置有三个扇叶2；当然在其他设计方式中，同一个扇叶束亦可设置有两个扇叶2、或者三个扇叶2、或者四个扇叶2、或者五个扇叶2、或者六个扇叶2、或者更多。但同一个扇叶束设置的扇叶2优选不超过六个。

本申请扇轮组件还具有另一实施方式，该实施方式中：若干个扇叶束中，包括每个扇叶束设置三个扇叶2的形态，也包括每个扇叶束设置两个扇叶2的形态。三个扇叶2的扇叶束与两个扇叶2的扇叶束成一一间隔交叉排布，或者成两两间隔交叉排布，亦或者其他排布方式。

请参考图6所示，为采用本申请设计的扇轮组件10（同一个扇叶束设置三个扇叶2的形态）与采用传统扇轮组件（同一个扇叶束设置一个扇叶2的形态）的单体扇热风扇实物样品在相同转速（此处所述相同转速并非完全一样，实际测试中转速误差允许在50RPM之内均可认为是相同转速）下经测试生成的P-Q特性曲线，具体测试获得的对比数据如下：

从以上数据及生成的P-Q特性曲线能够直观且明显的看出，采用了本申请设计的新的扇叶组件的单体散热风扇，其P-Q特性曲线明显优于采用传统扇叶组件的单体散热风扇。当然本申请中，对采用本申请设计的扇轮组件10的单体散热风扇进行的与采用传统扇轮组件的单体散热风扇的性能测试比对并不仅限于上述一组数据，同时对同一个扇叶束设置有两个扇叶2、三个扇叶2、四个扇叶2、五个扇叶2及六个扇叶2的形态均做了测试验证，且测试结果均有不同程度的提升。考虑到扇叶组件10整体的结构稳定性、噪音参数等其他考量，优选同一个扇叶束设置有两个扇叶2、三个扇叶2、四个扇叶2的形态最佳。此外，除多个扇叶2的第一端21连接的结构创新外，本申请对入风角r、出风角R、第二弧段部B2的半径大小的选择等均进行了创新优化。最终，显著的提升了散热风扇的性能。

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设计方式。

Claims (21)

1.一种扇轮组件，其特征在于，包括：

轮毂；

多片扇叶，位于该轮毂的外周，各所述扇叶包括与轮毂的外周相连的第一端及远离轮毂的第二端，各所述扇叶形成有迎风面及背风面；其中

N个相邻的所述扇叶的第一端连接于轮毂的外周的同一点并共同组成一个扇叶束，任意一个扇叶束的各扇叶的第一端与轮毂的外周圆C的连接点定义为集束点；

所述扇叶束的数量不小于两个；

同一扇叶束中的相邻两个扇叶之间的间距由第一端向着第二端逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的扇轮组件，其特征在于，所述N不小于二且不大于六。

3.根据权利要求1所述的扇轮组件，其特征在于，各所述扇叶束的叶片数量相等。

4.根据权利要求1所述的扇轮组件，其特征在于，至少相邻两个所述扇叶束的扇叶数量不等。

5.根据权利要求1所述的扇轮组件，其特征在于，所述N等于二，或者所述N等于三、或者所述N等于四。

6.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，任意相邻两个所述扇叶束的相邻两个扇叶沿轮毂周向之间的间距由第一端向着第二端呈先减小后增大的趋势。

7.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，任意相邻两个所述扇叶束的集束点沿轮毂周向之间的间距大于任意相邻的两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距。

8.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，至少一个连接环，连接多片所述扇叶，所述连接环位于沿轮毂径向方向临近第二端的位置。

9.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，同一扇叶束中的任意相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L不等。

10.根据权利要求9所述的扇轮组件，其特征在于，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于前方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L小于位于后方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L。

11.根据权利要求9所述的扇轮组件，其特征在于，当同一扇叶束设置两个扇叶时，相邻两个扇叶束的相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L0大于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束的两个扇叶的所述间距L；

当同一扇叶束设置三个及以上扇叶时，相邻两个扇叶束的相邻两个扇叶的迎风面的第二端沿轮毂周向之间的间距L0大于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最前方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L，且小于该两个扇叶束中的任意一个扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最后方的两个相邻的扇叶之间的所述间距L。

12.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，

各所述扇叶的迎风面在第一端位置处由第一弧段部B1构成，所述第一弧段部B1上在集束点位置的切线与轮毂1外周圆C在集束点位置的切线之间形成入风角r；

所述入风角r不小于30度且不大于65度。

13.根据权利要求12所述的扇轮组件，其特征在于，同一扇叶束中设有三个扇叶；

同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最前方的扇叶的入风角r不小于50度且不大于65度。

14.根据权利要求13所述的扇轮组件，其特征在于，

同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于最后方的扇叶的入风角r不小于30度且不大于40度。

15.根据权利要求13所述的扇轮组件，其特征在于，

同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于中间的扇叶的入风角r不小于40度且不大于50度。

16.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，

所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，各所述扇叶的迎风面在第二端处的切线与所述外周圆A在该第二端处的切线之间形成出风角R；

各所述扇叶的出风角R相等，且出风角R不小于75度且不大于125度。

17.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，同一扇叶束沿轮毂驱风转动方向位于前方的扇叶的延伸路径长度大于位于后方的扇叶的延伸路径长度。

18.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于：

各所述扇叶在延伸路径上的厚度相等；

各所述扇叶的厚度不小于0.1毫米且不大于0.4毫米。

19.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于：

各所述扇叶沿延伸路径上包括第一弧段部B1和第二弧段部B2，所述第一弧段部B1靠近轮毂；

所述扇叶的第二端位于同一外周圆A上，所述扇叶的第二弧段部B2的半径不小于所述外周圆A半径的10%且不大于所述外周圆A半径的15%。

20.根据权利要求1至5项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于：所述扇叶总数不小于60片且不大于120片。

21.一种散热风扇，包括如权利要求1至20项中任意一项所述的扇轮组件，其特征在于，还包括：

扇框组件，形成有相互垂直的入风口和出风口，所述扇轮组件转动组装于所述扇框组件内，所述扇叶的迎风面与轮毂的周向方向垂直。