CN1360154A - 微型风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微型风扇。本发明中所涉及的微型风扇具有如下特征:它包括:轮毂;若干以放射状安装在上述轮毂外周面的叶片;上述叶片以直线和一个以上的圆弧构成。采用直线和几个圆弧设计叶片的前缘及后缘,无论是单品,还是装配在散热片上,都能获得更有效的冷却效率,尤其是能最大限度抑制噪音的发生,通过采用此产品可有效提高产品的可信度。

Description

微型风扇

本发明涉及一种微型风扇，更具体地讲，用直线和一个以上的圆弧设计叶片的前缘和叶片的后缘，以产生最佳风量和风压，从而达到降低旋转噪音的目的。

通常，微型风扇主要为了在笔记本电脑或个人电脑等有限空间内，对由微处理器所产生的热进行冷却而使用。在一般情况下大多使用小型单旋转式轴流式风扇。

如今，微型风扇可直接安装在微处理器或单独附着在笔记本电脑等上利用，而中央处理器(CPU)与个人电脑的小型化趋势相比，它则逐渐趋于大容量化及高速化，因此其负荷容量会大幅度增加，甚至将会由中央处理器(CPU)产生大量的热量。

如果对此中央处理器(CPU)所产生的驱动热量置之不理，就会因过热而可能导致驱动不善等现象，甚至将损坏主要零件。

因此，过去从来未引起人们重视的对中央处理器(CPU)的冷却问题将逐渐成为不可忽视的一个重要课题，而现在适用于中央处理器(CPU)的冷却风扇则在技术方面存在很多局限性，而且已经不能完全解决所存在的弊端。

对微型风扇的冷却问题，可以通过增加风扇的风量来解决此弊端。风扇的风量取决于叶片的大小、形状、运转旋转速度等各种参数。尤其是在一定的空间内使用，所以必须要考虑对空间的限制和耗电以及噪音等各方面的因素。

因此，在设计风扇时，不但要把因气流分流而带来的能量损失、噪音、在叶片的入口和出口之间的能量损失降低到最小，而且还要最大限度增加静压等能发挥高性能的条件。

特别是，诸多实验证实，绝大部分风扇的噪音取决于旋转速度、叶片的叶梢间的间隔、叶片数、翼长、风箱及叶片的挥动范围等参数。

附图1为现在使用的传统的微型风扇结构的平面图。符号1表示固定在引擎轴上旋转的轮毂；而符号2则表示与轮毂1外周面形成于一体的叶片；符号3则表示从外部包围轮毂1和叶片2，并通过与叶片2之间的导孔，从外部吸入空气的导管。

轮毂1是风扇引擎的旋转构件，而在其内部附着磁铁，当供应电源时，通过与定子线圈之间的相互作用，借助电磁力得以旋转的引擎的旋转构件。

叶片2安装在轮毂1外周面，且以放射状与轮毂1形成于一体，与轮毂1一并旋转，从外部吸入冷空气提供给微处理器。

而导管3则安装在叶片2外侧，它包围叶片2外侧的同时，将通过叶片2的挥动吸入的空气提供至微处理器而起到导流作用。

图2为安装在传统微型风扇轮毂上1的叶片2的正面扩大图。传统的微型风扇叶片2，其端面向上弯曲处呈圆弧状，而且绝大部分是其一侧连接在轮毂，并向另一侧倾斜的结构。

另一方面，包围叶片2外侧的导管3，其低部与引擎的固定构件连接于一体，且通过使用螺钉等固定构件安装在微处理器上。

尤其，通过形成于叶片2外周面和导管3内周面间的导孔3a，通过叶片2的挥动将吸入的冷空气顺畅地提供到微处理器，从而起到导流作用。

若向引擎供应电源，轮毂1开始旋转，与轮毂1安装于一体的若干叶片2也得以旋转，并通过叶片2表面之间的压差吸入外部空气，最终送至微处理器。

此空气的流入是通过叶片2的向上弯曲处与轮毂1一并进行旋转时，以叶片2表面的内部压力与外部压力相比急剧下降，而空气自然向压力低的方向移动而形成。

但是现在使用的大部分微型风扇只是为吸入外部的空气而制成，所以对叶片2的形状设计过于单调。

即传统的风扇的风量取决于叶片的大小和形状以及旋转速度等因素，如图2所示为现在设计的传统微型风扇所采用的叶片2的截面形状，它以所定半径圆弧连接下部直线的两端，显得非常单一。且对于倾斜于轮毂的叶片2的角度来说，轮毂的端部角度和导管的尖端端部的角度相同。

可对这种传统的冷却风扇来说，在制作冷却风扇时，因充分考虑噪音等因素，所以很少产生噪音。然而若把冷却风扇安装在散热片等构件上使用时，在叶片的外侧末梢因涡流现象而将会导致气流的分离，而且此气流分离现象将扰乱周围流动场，从而将会降低整体性能和增加噪音。

但是最近开发研制出来的高容量及高速微处理器，其处理速度非常快，而传统叶片的冷却性能已经难以满足此微处理器的需求，所以开发研制能替代传统叶片成为当务之急。

为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种安装在散热片等构件上的状态下，不但能充分保障冷却效率，而且还能抑制噪音发生的微型风扇。

为了实现上述发明的目的，提供了一种具有如下特征的微型风扇，它包括：设置于旋转轴上的轮毂；若干以放射状安装在上述轮毂外周面的叶片；上述叶片以直线和一个以上的圆弧构成，假设其最前面的一侧端部叫做旋桨前缘，而后面的另一端部则叫做旋桨后缘，而将连接旋桨前缘和旋桨后缘的直线叫做翼弦，而所述翼弦与旋桨前缘划的水平线间的倾斜角视为叶片角时，构成上述旋桨前缘和旋桨后缘的直线均与轮毂垂直，且两者间形成一内角。

本发明的特征之一在于叶片的旋桨前缘和旋桨后缘的直线部形成30°-60°度的内角。

本发明的特征在于上述旋桨前缘和旋桨后缘的直线范围将达半径的50-70％左右。

本发明的特征在于上述叶片的长度从旋桨前缘至旋桨后缘越来越长。

本发明的特征在于上述叶片的角度沿径向逐渐减小。

以下将对照相关附图对本发明的上述优点及特征进行更详细说明。

图1为传统微型风扇的平面图；

图2为对图1中的叶片的局部侧面的扩大图；

图3为本发明所涉及的微型风扇的示意图；

图4为图3的正面图；

图5为本发明所涉及的叶片的断面图；

图6为本发明中所涉及的叶片的平面图；

图7为表示本发明的叶片设计状态的示意图；*对附图主要符号的说明：

100：轮毂                 200：叶片

210：旋桨前缘             220：旋桨后缘

230：翼弦

通常在设计微型风扇时，为了使其充分发挥高性能，必须要考虑旋转速度和叶片的角度以及叶片数，还有叶片形状等重要参数，而且为把叶片的入口和出口之间的能量损失降低到最小，进而为了最大限度提高静压，首要的是设计叶片的形状。

在上述传统的微型风扇中的叶片，其外侧外周面为导管(未图示)所包围。

此叶片的外周面和导管的内周面相间隔处形成导孔，而此导孔将起到把通过叶片旋转而产生的冷空气沿某一方向顺畅地导入的导向作用。

而且随着叶片与轮毂一并旋转，由于叶片向上弯曲，其内部压力与外部相比急剧下降，所以空气自然向压力低的方向移动从而形成气流。

设计如此叶片形状时，为了防止因气流分离而导致的能量损失，大多采用英国系的C系列(Circular Arc)和美国系的NACA(NationalAdvisory Committee for Aeronautics)(国家航天学咨询委员会)系列，来确定叶片的角度。

本发明为了设计最佳叶片形状，以直线和一个以上圆弧形状设计旋桨前缘和旋桨后缘，尤其是上述旋桨前缘和旋桨后缘的直线部相互形成一定的角度。

图3为本发明所涉及的微型风扇的示意图，图4为图3中所涉及的微型风扇的侧面图。图6为本发明所涉及的微型风扇的平面图。

在本发明中的引擎的轮毂100外周面上，几个叶片以放射状与之安装于一体，此时的叶片200，其端面为设计飞机机翼时所采用的翼型，而且各叶片200表面以一定角度弯曲而制成。

图5为本发明中所涉及的微型风扇中的叶片200截面图。而且本发明中所涉及的微型风扇的叶片200具有如下特征：以直线和一个以上的圆弧形状构成旋桨前缘210和旋桨后缘220。

即，在附图中将各叶片200前端和后端分别称做旋桨前缘210和旋桨后缘220，而连接此旋桨前缘210和旋桨后缘220的直线则叫做翼弦230时，在本发明中旋桨前缘210和旋桨后缘220是用一个直线和几个圆弧形成。

即，如图7所示，构成上述旋桨前缘210的直线垂直于轮毂100，而构成旋桨后缘220的直线也同样垂直于轮毂100。

而且上述旋桨前缘210和旋桨后缘220的直线部相互形成一定角度，即在本发明中形成30°-60°度的内角。

换句话说，在本发明中设计叶片200的前缘210和后缘220时，采用一个直线和几个圆弧，此时前缘210的直线和后缘220的直线相互形成30°-60°角度。

如上所述，叶片200的长度，即是从旋桨前缘210至旋桨后缘220间的距离沿径向逐渐变长。

在设计如上所述的叶片200时，旋桨前缘210和旋桨后缘220的直线部范围最好在叶片内侧至外侧宽度的50-70％的范围中进行选择。

另外，上述的叶片200的角度，即对从旋桨前缘210划的水平线的翼弦230的倾斜角具有从大逐渐变小的特征。

由此可见，在本发明中用直线和几个圆弧设计叶片200的前缘210和后缘220，不但增加及提高流量和静压，而且还能降低阻力或摩擦，从而更有效促进气流流动。

下面表格是对将如前所述的本发明所涉及的微型风扇单独使用状态和装配在散热片等状态下的噪音变化进行测定的结果：

规格	50×50×15	60×60×15	60×60×10
				每分钟转数	4000	4500	4000
分贝(单品状态噪音)	25	32	28
				分贝(装配状态噪音)	25	32	28

根据如上所述可以了解到本发明中所涉及的微型风扇，在单品状态和装配在散热片等条件下不会发生任何噪音变化。即从中可以了解在装配状态下的噪音不会增加。

以下举例说明制作60×60×15毫米微型风扇的实例：

首先，将风扇的中心坐标设定为(0，0)之后，里侧旋桨的前缘如图7所示，其扇叶倾斜角为42度。

然后，外侧旋桨前缘的曲线部由中心坐标为(7.25，22.14)，半径为11.6的圆弧构成。此时旋桨前缘的曲线与直线间的接点将位于叶片半径的50％左右。

其次，由于具有固定的叶片宽度和叶片角度，所以根据旋桨前缘自然而然得到旋桨后缘坐标。

即，如前所述，因叶片旋转而产生的噪音，大部分是因顶部空隙而造成。在本发明中，静压集中分布于叶片的前缘，而在叶梢中的压力分布则变小，因此，即使将微型风扇装配在散热片等构件上，也不会增加噪音。

归根结底，装配在散热片等构件上的状态下，降低了因涡流而导致的气流分离现象，从而更有效改善引擎的整体性能，并有效降低了噪音。

综上所述，可通过采用此产品将会大幅度提高产品的可信度。

Claims (5)

1.一种微型风扇，具有如下特征：包括：

设置于旋转轴上的轮毂；

若干以放射状安装在上述轮毂外周面的叶片；

上述叶片由直线和一个以上的圆弧构成，假设其最前面的一侧端部叫做旋桨前缘，而后面的另一端部则叫做旋桨后缘，而将连接旋桨前缘和旋桨后缘的直线叫做翼弦，而所述翼弦与旋桨前缘划的水平线间的倾斜角视为叶片角时，构成上述旋桨前缘和旋桨后缘的直线均与轮毂垂直，且两者间形成一内角。

2.如权利要求书1所述的微型风扇，其特征在于：叶片的前缘和后缘直线部间所形成的内角为：30度-60度。

3.如权利要求书1所述的微型风扇，其特征在于：上述旋桨前缘和后缘的直线部范围为叶片最内至最外宽度的50-70％左右。

4.如权利要求书1所述的微型风扇，其特征在于：上述叶片的长度从旋桨前缘至旋桨后缘越来越长。

5.如权利要求书1所述的微型风扇，其特征在于：上述叶片的角度沿径向逐渐减小。

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