CN201636033U

CN201636033U - 散热风扇

Info

Publication number: CN201636033U
Application number: CN2009202788678U
Authority: CN
Inventors: 洪银树; 李朝勋; 王启明; 谢冈颖
Original assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Current assignee: Sunonwealth Electric Machine Industry Co Ltd
Priority date: 2009-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2019-11-11

Abstract

一种散热风扇，该散热风扇由扇框基座、扇轮及盖板组成，该盖板与该扇框基座相结合，并形成一个容置空间，该扇轮转动的设于该扇框基座上，该扇框基座、该扇轮或该盖板所用的材料是AZ-31镁合金。如此，借助机械成型方式制成具有高结构强度、高导热能力及厚度薄的轻质散热风扇，有助于提升散热风扇的散热效率，并延长其使用寿命。

Description

散热风扇

技术领域

本实用新型关于一种散热风扇，特别是一种利用镁合金经由锻造方式制成的散热风扇。

背景技术

一般风扇构件，例如：扇框基座、扇轮或盖板等，大都选择以ABS、PC或PBT等复合性塑料材料利用射出成型方式制成，其中前述复合性塑料材料大都具有质量轻、具高可塑性及成本低廉等优点，因此被大量运用于散热风扇的生产制作及应用上。

随着科技持续进步，电子产品的效能越来越快速，且产品尺寸也越来越小，因此如何对电子产品进行散热降温也为当前积极研究开发的课题。目前大部分的电子产品大都利用散热风扇作为主要的冷却降温工具，使得散热风扇的尺寸微小化及散热效能提升也相对成为该领域极欲改善的主要方向。

然而，由于前述复合性塑料材料本身的热传导能力较差，导致该塑料风扇构件本身的作业温度容易快速升高，且不容易降温，连带影响该塑料风扇构件组成的散热风扇的整体散热效能；又，前述复合性塑料材料本身的机械强度不足，使得该塑料风扇构件的整体结构强度也受到影响，不利于该塑料风扇构件长时间在高温及持续震动的环境下使用，进而缩短了该塑料风扇构件组成的散热风扇的使用寿命。

有鉴于此，为了克服前述现有塑料风扇构件的缺点，选择了铝合金作为制造该风扇构件的另一种材质，其中铝合金相较于前述复合性塑料材料具有极佳的热传导能力及高机械强度等优点，因此该铝合金风扇构件确实能够有效提升散热风扇的整体散热效能，并强化其结构可靠度，延长使用寿命。

然而，由于前述铝合金材质的比重2.8约略为前述复合性塑料材料(以ABS为例)比重1.04的三倍，导致该风扇构件的重量大幅增加，因为扇轮重量的增加将会造成散热风扇运转时芯轴或其他支撑构件的负载也随之增加，故高比重的铝合金风扇构件反而会增加机械应力产生的情况，而缩短散热风扇的使用寿命。

另外，由于前述复合性塑料材料在生产制作该塑料风扇构件时受到射出成形方式的工艺限制，以及材料本身的机械强度不足等因素，使得射出成型制成的该塑料风扇构件必须维持有一定厚度比例(目前能达到的最小厚度约为1mm)，才能让该塑料风扇构件成型，造成该塑料风扇构件的尺寸无法进一步缩小。

又，前述铝合金材质在生产制作该风扇构件时，该铝合金风扇构件大都选择以铝挤或压铸方式成型，然而铝挤或压铸成型方式往往会造成该铝合金风扇构件产生表面缺陷(例如：气孔或挤痕等)，使得初步成型的风扇构件需要多经过一道表面处理程序消除表面缺陷，以致工艺步骤过于繁杂及生产成本过高等缺点。另一方面，由于受到铝挤或压铸成型方式的工艺限制，使得铝挤或压铸制成的该铝合金风扇构件也必须维持有一定厚度比例(目前能达到的最小厚度约为0.8mm)，才能让该铝合金风扇构件成型，且成品形状也受到限制。基于上述原因，本实用新型提供一种风扇构件进一步克服上述缺点，提升散热风扇的散热效能及整体结构强度。

实用新型内容

本实用新型提供一种散热风扇，借助机械制造方式将AZ-31镁合金制成风扇构件，借此获得具高结构强度及高导热能力的轻质风扇构件，为本实用新型的目的。

本实用新型提供一种散热风扇，将AZ-31镁合金利用锻造方式制成风扇构件，在维持风扇构件的机械强度前提下达到薄型化的目的，为本实用新型的另一发明目的。

本实用新型提供一种散热风扇，用以提升散热风扇的整体散热效率，为本实用新型的再一发明目的。

为达到前述发明目的，本实用新型所运用的技术手段有：

一种散热风扇，该散热风扇由扇框基座、扇轮及盖板组成，该盖板与该扇框基座相结合，并形成一个容置空间，该扇轮转动的设于该扇框基座上，该扇框基座、该扇轮或该盖板所用的材料是AZ-31镁合金。

本实用新型的有益效果在于，借助机械成型方式制成具有高结构强度、高导热能力及厚度薄的轻质风扇构件，有助于提升散热风扇的散热效率，并延长其使用寿命。将AZ-31镁合金利用锻造方式制成风扇构件，在维持风扇构件的机械强度前提下达到薄型化。借助风扇构件，用以提升散热风扇的整体散热效率。

附图说明

图1：本实用新型较佳实施例的散热风扇的立体分解示意图。

图2：本实用新型较佳实施例的镁合金盖板相较于塑料盖板及铝合金盖板的应力-应变比较图。

图3：本实用新型较佳实施例的镁合金扇轮相较于塑料扇轮的应力-应变比较图。

主要元件符号说明：

1扇框基座 2扇轮 3盖板

具体实施方式

为让本实用新型的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举本实用新型的较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：

请参照图1所示，一般散热风扇主要由一扇框基座1、一扇轮2及一盖板3等风扇构件所组合而成，该盖板3与该扇框基座1相结合，并形成一个容置空间，该扇轮2转动的设于该扇框基座1上。本实用新型较佳实施例选择由一AZ-31镁合金以机械成型方式制成该扇框基座1、扇轮2及盖板3等风扇构件，其中该AZ-31镁合金的成分重量百分比包含有：铝(Al)2.5至3.5％、铜(Cu)0.05％以下、钙(Ca)0.04％以下、铁(Fe)0.005％以下、锰(Mn)0.2％以下、锌(Zn)0.6至1.4％、镍(Ni)0.005％以下、硅(Si)0.1％以下，以及其余比例为镁(Mg)。该AZ-31镁合金的组成密度约为1.77g/cm³。

请参照下列表1所示，本实用新型所采用的AZ-31镁合金不论在机械强度(例如：降伏强度及抗拉强度等)及热传导系数均明显优于复合性塑料材料ABS；另外，再参照图2及图3所示，由图示可清楚得知本实用新型的镁合金风扇构件不论是该镁合金扇轮2或该镁合金盖板3，相较现有ABS塑料风扇构件均明显具有较佳的抗应变能力，故该镁合金散热风扇具有的高强度及高导热性能够克服现有ABS塑料风扇构件结构强度不足的缺陷，并延长散热风扇的使用寿命。

又，请同时参照下列表1及2，相较于利用ADC12铝合金所制成的铝合金风扇构件，虽然该铝合金风扇构件在机械强度及导热能力上并不比本实用新型的镁合金风扇构件差，但是由于AZ-31镁合金的比重远低于ADC12铝合金的比重，故在相同体积的前提下，本实用新型的镁合金盖板3的重量仅为现有铝合金盖板重量的60％(如表2所示)，同理可知其他的镁合金扇框基座1或扇轮2等构件也相对具有轻量化的效果，其能够大幅降低散热风扇的整体重量，同时减轻散热风扇在运转时该扇轮2的芯轴(未绘示)或其他支撑构件的负载，延长散热风扇的使用寿命。

在目前电子产品讲求微小化及轻量化的前提下，本实用新型的镁合金风扇构件相较于现有铝合金风扇构件不但能够大幅减轻构件重量，达到轻量化的目的，同时还能使散热风扇保有极佳的结构强度。

表1、现有风扇构件材料ABS、铝合金ADC12及本实用新型AZ-31镁合金的材质特性。

表2、具相同尺寸的ABS塑料扇轮、ADC12铝合金扇轮及本实用新型AZ-31镁合金扇轮的重量比较表。

上述本实用新型较佳实施例的散热风扇的制作装置，较佳选用机械锻造方式制作成形该AZ-31镁合金风扇构件，制造上述风扇构件的装置包括：一台锻造压床，其包含锻锤及固定砧；一组锻造模具，其至少包含一个上模及一个下模，该上模及该下模能够相互对接，该上模的一个模穴及下模的一个模穴对接后构成前述风扇构件形状的空穴；该上模结合于锻造压床的锻锤上，该下模则对应上模设置于该锻造压床的一固定砧上。

对应该风扇构件的外形轮廓预制一上模具及一下模具；置放一AZ-31镁锭于该下模具的一模穴中；最后，利用一锻锤带动该上模具配合该下模具对该AZ-31镁锭进行冲锻，以成形一AZ-31镁合金风扇构件成品。

更详言之，该上模具及下模具的对应面上分别设有一模穴，且该二模穴共同构成的形状相同于欲成型的风扇构件的外形轮廓(例如：该上模具与该下模具相互对接后，该二模穴能够共同形成该扇框基座1的外形轮廓)，并将该上模具结合于一锻造压床的锻锤上；该下模具则设置于该锻造压床的一固定砧上，且对应位于该上模具下方。

接着，在该AZ-31镁锭置放于该下模具的模穴进行冲锻之前，可依风扇构件成品需求(例如：尺寸大小、精度或机械性质)选择预先加热该AZ-31镁锭至其再结晶温度以上；加热该AZ-31镁锭至室温(25℃)以上，但未超过其再结晶温度；或者，不加热该AZ-31镁锭，直接于室温下等三种锻造环境温度下的其中一种，进行后续进行冲锻成形工艺。其中，该AZ-31镁合金的再结晶温度约为300℃。

最后，借助锻造压床的锻锤带动该上模具朝向该下模具移动，以便该上模具产生一冲击力施加于该下模具的模穴内的AZ-31镁锭上，通过该上模具的连续冲击迫使该AZ-31镁锭对应该二模穴的轮廓形状产生变形，借此获得该AZ-31镁合金风扇构件的成品。又，在完成前述工艺取得该成品之后，可利用烤漆、阳极处理或溅镀等方式对该成品进行表面处理，以提升其表面质感。

相较于现有复合性塑料材料利用射出成型方式制造该风扇构件，以及现有铝合金材质利用铝挤方式成形该风扇构件而无法缩减其尺寸厚度的缺点，本实用新型经由锻造形成的该镁合金风扇构件，借助该AZ-31镁合金本身的高强度及锻造工艺的特性，使得锻造成形的镁合金风扇构件在维持相同结构强度的前提下能够缩减其厚度至0.5mm，且其尺寸公差也可控制在+/-0.02mm内，进一步达到轻量化及尺寸薄型化的目的。

再者，本实用新型借助锻造方式成形该镁合金风扇构件，并不会于构件成品表面产生气孔或细纹等表面缺陷，相较于利用压铸成形的铝合金风扇构件，本实用新型可以省去补土或修整等表面处理程序，进而具有简化整体工艺及提升生产效率的功效。

请参照下列表3所示，其中编号1的散热风扇由ADC12盖板及ABS扇轮所构成；编号2的散热风扇由ABS盖板及ABS扇轮所构成；编号3的散热风扇由AZ-31盖板及AZ-31扇轮所构成；编号4的散热风扇由AZ-31盖板及ABS扇轮所构成；及，编号5的散热风扇由ADC12盖板及AZ-31扇轮所构成，另外该AZ-31扇轮的平均厚度约为0.5mm，而该ABS扇轮的平均厚度约为1mm。通过表3可清楚得知，由于本实用新型的AZ-31扇轮的厚度能够缩减至0.5mm，使得每分钟通过该AZ-31扇轮(如编号3、5)的驱风量相较于通过该ABS扇轮(如编号1、2、4)的驱风量可明显提升。

又，请参照下列表4所示，该编号1至3的散热风扇进行运转测试，其中各该散热风扇的初始温度及环境温度均为25℃，且在经过至少30分钟后的持续运转后达到一个稳定的作业温度。由表4可知，该编号1及2的散热风扇最后的稳定作业温度均上升至61.5℃，其二者的温度变化值为36.5℃；相较之下，该编号3的散热风扇由于AZ-31镁合金的高导热能力，使得最后的稳定作业温度为47℃，其温度变化值仅为22℃。综上所述，借助锻造制成的镁合金风扇构件所组成的散热风扇，不但能够有效提升整体驱风效率，更可进一步提升其散热效能。

表3、不同材质的风扇类型的P-Q对照表。

编号	构件材质	P(mm-H₂O)	Q(CFM)
编号	构件材质	P(mm-H₂O)	Q(CFM)	1	ADC 12盖板ABS扇轮	0.363	4.83
2	ABS盖板ABS扇轮	0.360	4.88	1	ADC 12盖板ABS扇轮	0.363	4.83

编号	构件材质	P(mm-H₂O)	Q(CFM)
编号	构件材质	P(mm-H₂O)	Q(CFM)	3	AZ-31盖板AZ-31扇轮	0.375	5.23
4	AZ-31盖板ABS扇轮	0.363	5.00	3	AZ-31盖板AZ-31扇轮	0.375	5.23
4	AZ-31盖板ABS扇轮	0.363	5.00	5	ADC 12盖板AZ-31扇轮	0.374	5.22

表4、不同材质的风扇类型的散热效率比较表。

编号	构件材质	稳定作业温度/温升变化
编号	构件材质	稳定作业温度/温升变化	1	ADC 12盖板ABS扇轮	61.5℃/ΔT＝36.5℃
2	ABS盖板ABS扇轮	61.5℃/ΔT＝36.5℃	1	ADC 12盖板ABS扇轮	61.5℃/ΔT＝36.5℃
2	ABS盖板ABS扇轮	61.5℃/ΔT＝36.5℃	3	AZ-31盖板AZ-31扇轮	47℃/ΔT＝22℃

Claims

1.一种散热风扇，其特征在于，

该散热风扇由扇框基座、扇轮及盖板组成，该盖板与该扇框基座相结合，并形成一个容置空间，该扇轮转动的设于该扇框基座上，该扇框基座、该扇轮或该盖板所用的材料是AZ-31镁合金。

2.依权利要求1所述的散热风扇，其特征在于，该扇框基座、该扇轮及该盖板的平均厚度为0.5mm。

3.依权利要求1所述散热风扇，其特征在于，该扇框基座、该扇轮及该盖板为模锻成型的风扇构件。