TW201303166A - 具有推力軸承之小型風扇總成 - Google Patents

Abstract

揭示一種計算裝置用風扇總成。本裝置可包含具有許多葉片之動葉輪以及用以轉動此等葉片之馬達。馬達可經由動葉輪與馬達間之磁力互作用，轉動此等葉片。推力軸承可被用來控制動葉輪相對於馬達之位置。特別是，動葉輪可配置成繞軸旋轉，且推力軸承可被用來控制動葉輪沿與軸對齊之方向的運動。在一個實施例中，動葉輪可被配置來產生諸如揚升之氣動力，且與推力軸承相關之參數可被選擇來抵銷氣動力，使得動葉輪保持在相對於馬達之所欲位置範圍內。

Description

具有推力軸承之小型風扇總成

所述實施例一般係有關諸如桌上型電腦、膝上型電腦等之計算裝置。更特別地，說明包含計算裝置用風扇之熱調節系統。

諸如膝上型之計算裝置包含產生熱之諸如處理器之內部組件。內部組件所產生之熱可導致裝置之內部溫度升起。經常，為防止可能損害或減短其操作壽命之計算裝置中之過高溫度狀況，可包含熱調節系統。於某些例子中，熱調節系統可使用風扇來影響裝置內之內部氣流並因此影響內部溫度分佈。

現代計算裝置，像是膝上型裝置能非常小型，具有可用以封裝各種裝置組件之非常有限空間。因此，期望有能以最大效率執行其所欲功能之最小組件。鑒於以上，有與風扇配置相關之方法及設備之需要，該風扇配置能用於小型計算裝置。

茲揭示適用於膝上型計算裝置之高效率及小型風扇總成，該風扇總成包含推力軸承。

於一個實施例中，可攜式計算裝置包含至少一薄形外殼及熱調節系統。於一個實施例中，熱調節系統包含配設 有薄形外殼之薄形及小型風扇總成，該風扇總成包含動葉輪，其磁性耦接至配置來旋轉該動葉輪之馬達。動葉輪包含具有推力板之軸，該推力板允許該動葉輪耦接至推力軸承，且其中該推力軸承被配置來控制該動葉輪相對於馬達之位置，以將動葉輪上之磁預載降到最小，增加效率，在該磁預載下，旋轉速度自馬達被傳至動葉輪。

於另一實施例，風扇總成包含至少一殼體，其包含用以接收空氣之入口及排出空氣之出口；動葉輪，包含複數個葉片，安裝在該殼體內，並配置來繞軸線旋轉。動葉輪之旋轉運動將空氣吸入入口並將空氣排出出口，且其中，複數個葉片的形狀作成，於動葉輪上，沿與軸線對齊之方向產生氣動力。風扇總成亦包含用以傳輸旋轉運動至動葉輪之馬達，其中，該動葉輪經由推力軸承耦接至馬達，且其中該推力軸承被配置來控制動葉輪因氣動力而沿與軸線對齊之方向的位移。

於另一實施例中，離心風扇包含殼體，其具有入口，用以接收空氣，以及出口，用以排出空氣。包含複數個3-D動葉輪葉片之動葉輪可安裝在殼體內，並配置來繞軸線旋轉。動葉輪可包含伸入馬達中心之軸，有一套筒軸承圍繞該軸。馬達可經由馬達與動葉輪間之磁力互作用，將旋轉運動傳至動葉輪，其中，在旋轉下，3-D動葉輪葉片之形狀產生將動葉輪拉出馬達之升力。因此，可設置軸向控制機構來控制動葉輪之軸相對於馬達之軸向位置。於一個實施例中，軸向控制機構可包含推力軸承。

於另一實施例中說明一種電腦外殼冷卻用風扇之製造方法。該風扇包含動葉輪，其具有裝配入馬達之軸。該方法可包含：1)決定允許該風扇裝配入該電腦外殼內之最大厚度；2)決定用以維持該電腦外殼中之溫度之氣流速率範圍；3)決定伸入該馬達之軸的長度；4)決定該動葉輪葉片之3-D形狀以及產生氣流速率範圍之旋轉速度範圍；5)決定根據旋轉速度，3-D動葉輪葉片所產生之揚升；6)決定耦接至該軸之推力板之大小，以及圍繞該推力板以產生抵銷該等3-D動葉輪葉片所產生之揚升之力量的流體；以及7)形成具有氣流速率範圍、經決定之該等動葉輪葉片之3-D形狀、經決定之該軸的長度、經決定之該推力板之大小及經決定之流體之風扇。

由以下配合附圖所作詳細說明，當可容易瞭解實施例，其中相同元件符號標示相同結構元件。

在以下文書中，說明許多具體細節以提供強調所述實施例之概念之通盤瞭解。然而，熟於本技藝人士當知，可在無許多或所有這些具體細節之下實施所述實施例。於其他例子中，並未說明周知處理步驟以避免不必要地模糊了強調的概念。

茲說明離心風扇總成。風扇總成可用來作為諸如膝上型電腦之計算裝置中熱調節系統之一部分。風扇總成可為小型且有效率到允許其被用於具有較薄外殼之膝上型中。 風扇總成可包含耦接至推力軸承之動葉輪。推力軸承可被用來改進動葉輪與馬達間之磁力對齊，使得相較於套筒軸承之使用，馬達可更有效率地將旋轉能量傳至動葉輪，且軸與軸承間之接觸摩擦可減少。減少之摩擦可減少潤滑要求，並延長零件之壽命。此外，推力軸承可被用來最小化可能減少振動及噪音之動葉輪之軸向運動。

於一個實施例中，推力軸承可致使能夠使用產生揚升之3-D葉片形狀。藉套筒軸承，該揚升可將動葉輪拉出其軸承並與風扇蓋接觸。推力軸承可防止此類型之運動，並允許有效率地使用更氣體動力之3-D葉片形狀，以改善整體風扇氣體動力性能。風扇總成可配置在與膝上型電腦相關聯之殼體，像是包含主邏輯板之外殼內。膝上型電腦可包含協助維持膝上型之內部溫度於所欲溫度範圍內之熱調節系統。風扇總成可為熱調節系統之組件。外殼內之邏輯裝置，像是主邏輯板上之處理器，可配置來控制風扇之旋轉速度。可調整風扇之旋轉速度來影響風扇總成之性質，像是穿過風扇總成之氣流速率。根據諸如內部溫度資料之內部感測器資料，可隨這時間變化，選擇旋轉速度來達到特定熱調節目的，像是所欲熱冷卻效果。

膝上型之設計目的可在於最小化殼體之厚度。使用推力軸承於風扇總成中之優點在於，相較於套筒軸承，其允許對風扇中諸如動葉輪之可旋轉風扇組件之額外位置控制。例如，推力軸承可配置來控制動葉輪沿動葉輪之旋轉軸之運動。額外的位置控制可允許間隔公差，像是動葉輪葉 片與風扇總成殼體周圍間之間隔公差減少。減少之間隔公差可允許風扇總成外殼較包含使用套筒軸承之動葉輪之風扇總成外殼更薄且更小型。更薄及更小型之風扇總成外殼可允許膝上型殼體之厚度減少。

推力軸承所提供之軸向位置控制可具有其他優點。藉不提供軸向位置控制之套筒軸承，風扇中的動葉輪可能軸向向上移動，這可能產生振動及產生噪音。耦接至推力軸承之動葉輪的優點在於動葉輪之軸向運動可被控制來減少振動及軸向運動所造成相關噪音。又，推力軸承所提供之軸向運動控制可協助防止造成組件間，像是動葉輪與風扇總成殼體間或動葉輪軸與推力軸承間之不佳接觸之運動。不佳接觸可能造成動葉輪失速及包含軸承上磨損之風扇組件上的磨損。舉例來說，推力軸承所提供之軸向運動控制可防止像是當包含風扇總成之膝上型掉下時之系統震動所造成的零件接觸。

於一個實施例中，動葉輪可包含磁鐵，其與馬達中之磁鐵對齊，以將旋轉速度傳至動葉輪。藉套筒軸承，動葉輪中的磁鐵可與馬達中之磁鐵對齊，以沿軸向產生向下磁力。向下磁力可提供軸向保持動葉輪定位之預載。以此方式使動葉輪預載的缺點在於其使馬達效率更低地將旋轉速度傳至動葉輪。又，磁預載可將動葉輪軸壓入套筒軸承之底部。動葉輪軸抵抗套筒軸承之磁預載力可能產生摩擦，此摩擦增加軸上的磨損，增加功率要求並增加潤滑要求。

藉耦接至動葉輪之推力軸承，馬達與動葉輪磁鐵可對 齊，俾因推力軸承提供軸向位置控制而根本消除磁預載。馬達與動葉輪磁鐵間之較佳對齊允許動葉輪更有效率地為馬達所驅動。又，磁預載之消除可減少動葉輪軸與軸承間之摩擦。減少摩擦可減少潤滑要求及摩擦功率損耗。因此，預載之去除可允許動葉輪及馬達系統更有可能有效率地操作而減少驅動動葉輪所需功率，或允許動葉輪為既定功率輸出而被更高速度驅動。

使用推力軸承之另一優點係可使用2-D或3-D形狀之葉片於動葉輪上。於2-D葉片中，葉片形狀沿旋轉軸向之改變可最小。藉由2-D葉片配置，在動葉輪上沿軸向產生之力量很小。藉由3-D形狀之葉片配置，葉片之軸向形狀可變。3-D形狀可被選來達成不同目的，像是增加通過風扇之流速或使風扇更有效率。當使用套筒軸承時，3-D形狀可能造成諸如揚升之軸向氣動力量，其可能將動葉輪拉出其軸承。因此，3-D形狀葉片通常不宜配合套筒軸承使用。推力軸承所提供之軸向運動控制可防止氣動力量所造成之軸向運動，使3-D葉片能用在動葉輪上。

於特定實施例中，風扇總成可包含具有多數葉片之動葉輪，以及用以轉動葉片之馬達。於特定實施例中，馬達可配置來產生旋轉磁場，其可用來經由安裝於動葉輪中的磁鐵旋轉動葉輪。推力軸承可被用來保持動葉輪於相對於馬達之所欲位置範圍內。推力軸承可包含流體充填貯存器。動葉輪可包含軸，該軸包含伸入流體充填貯存器之推力板。流體貯存器中之流體施加於包含推力板之軸上之力量 可協助控制動葉輪相對於馬達及相對於周圍殼體之位置。於一個實施例中，動葉輪可包含中心轂，其中，軸、推力軸承及馬達可配置在中心轂之中空內部內。於另一實施例中，推力軸承及馬達可設成一體組件。推力板之一優點在於其可分散諸如來自震盪之力量的力量至包含總成之膝上型而遍及更廣區域。相較於單獨使用套筒軸承，分散力量遍及更廣區域之能力可使推力軸承更抗震，並因此使風扇總成更堅固。

當用於動葉輪及軸承之軸配置在中心轂內時，推力軸承優於套筒軸承之另一優點係軸長的可能減短。在套筒軸承中，由於未提供軸向位置控制，因此，動葉輪軸通常須較配合推力軸承使用之動葉輪軸更長，以確保動葉輪之穩定性。更長的動葉輪軸可能要求更多的潤滑，此乃因為軸的表面積增加，且中心轂的高度增高。由於中心轂的高度增高，因此，氣動性能可減少，此乃因為中心轂可阻止氣流進入風扇總成。又，當中心轂的高度增高時，風扇總成之整體厚度可增加。

推力軸承所提供之軸向位置控制可允許動葉輪軸縮短，同時維持動葉輪穩定性。隨著動葉輪軸縮短，可降低中心轂的高度，這可用來改進風扇之氣動性能，諸如通過風扇之氣流。又可減少風扇總成之整體厚度。

於一個實施例中，風扇總成可配置成離心風扇。離心風扇可包含安裝於殼體內的動葉輪。動葉輪可配置來繞軸線旋轉，使得空氣經由入口被抽入殼體，並接著經由出口 自殼體排出。動葉輪葉片可形成改善通過風扇之氣流，並減少風扇所產生之噪音。以此方式形成之動葉輪葉片可產生諸如揚升之氣動力量。推力軸承可配置來控制動葉輪沿著與葉片所產生之氣動力量造成之旋轉軸對齊的方向的位移。於特定實施例中，推力軸承所提供之位移控制可協助動葉輪中之磁鐵最優地保持與馬達中之磁鐵對齊。

特別是，參考第1A及1B圖，說明具有殼體之風扇總成，該殼體包含用以接收空氣之入口，以及用以排出空氣之出口。風扇總成可包含經由推力軸承耦接至馬達之動葉輪。動葉輪、馬達及推力軸承可配置在殼體內。動葉輪可包含複數個葉片。動葉輪可形成來改進與風扇總成相關聯之氣流及噪音特性。茲參考第2A-4C圖，說明葉片形狀及動葉輪配置。茲參考第5、6A及6B圖，說明推力軸承介面，其包含葉片形狀對推力軸承介面之作用。參考第6C圖，討論葉片形狀對風扇性能之作用。特別是，顯示2-D與3-D葉片形狀間之性能比較。最後，參考第7及8圖，說明包含風扇總成之計算裝置。

第1A及1B圖顯示風扇總成10之俯視及側視圖。風扇總成10包含具有入口14及出口16之殼'體12。殼體12可包含許多附接點，此等附接點可允許固定風扇總成10。例如，風扇總成10可固定在諸如膝上型電腦之計算裝置內。於一個實施例中，風扇總成10可為與計算裝置相關聯之熱調整系統之一部分，其中，風扇之操作可協助維持計算裝置之內部溫度於所欲溫度範圍內。

具有複數個葉片之動葉輪18可配置在殼體12內。風扇總成10可配置成動葉輪18之旋轉使空氣30經由入口14被抽入殼體12內。動葉輪18可將動量傳至空氣30，使空氣30被排出出口16。動葉輪18可被配置來繞軸線40旋轉，該軸線40通過動葉輪中心的點22。動葉輪18之旋轉方向以箭頭20標示，在本例中其指出動葉輪18可順時鐘方向旋轉。於另一個實施例中，動葉輪18可配置來逆時鐘方向或順及逆時鐘方向旋轉。

動葉輪18可包含許多葉片24。於一個實施例中，葉片24可附接至動葉輪18之輪轂部分38並自其延伸。於其他實施例中，葉片24可不直接附接至輪轂(例如參照第4C圖)。葉片24之形狀及動葉輪18之旋轉速率可影響通過風扇總成之空氣之質量流速率，以及空氣如何有效率地移動通過風扇總成10。如圖所示，葉片24之一部分可透過入口14看到。入口14附近之葉片，像是葉片之透過入口可見之部分的形狀可影響空氣如何被吸入入口。茲參考第2A-4C更詳細說明葉片形狀及葉片形狀之作用的細節。

馬達32可被用來傳輸旋轉運動至動葉輪18。於一個實施例中，輪轂38之一部分可中空以允許馬達的全部或部分裝配入輪轂38內。於一個實施例中，馬達32可被配置來產生旋轉磁場，其可經由置於動葉輪18中之磁鐵與馬達32所產生之旋轉磁場間之磁互作用，使動葉輪18旋轉。電源可被耦接至馬達32。馬達32可將自電源收到之 電力轉換成用來驅動動葉輪18之旋轉磁場。

馬達32可包含控制器(未圖示)，其允許馬達所產生之磁場之旋轉速率，並因此允許動葉輪18之旋轉速率受到控制。於一個實施例中，控制器可被配置來響應自處理器收到之命令，調整所產生磁場之旋轉速率，該處理器與內裝風扇總成之計算裝置相關聯。馬達32可包含一個或更多個感測器，其允許決定動葉輪18之旋轉速率及/或馬達之狀態。控制器可被配置來將有關馬達狀態及之動葉輪之旋轉速率的資訊傳送至遙控處理器。

動葉輪18可包含自輪轂38延伸之軸36。軸36可耦接至軸承34。軸承34可被用來於風扇10之操作期間，使動葉輪18相對於馬達32之位置穩定。於一個實施例中，軸承34可一體裝入馬達32內。

於特定實施例中，軸36自輪轂38伸入軸承34之部分可直徑不同。例如，軸36可包含具有第一直徑之第一部分以及具有第二直徑之第二部分，其中，第二直徑大於第一直徑。具有第二直徑之第二部分可稱為推力板。於第1B圖中，具有第二直徑之第二部分顯示配置在具有第一直徑之第一部分之端部。於其他實施例中，第二部分可配置在具有第一部分的軸中，使該軸包含具有第一直徑之第一部分、具有第二直徑之第二部分以及具有第一直徑之自第二部分延伸之第三部分。可作具有包含不同直徑之部分之若干不同類型之軸設計，且第1B圖中所提供之例子僅供舉例說明。

於一個實施例中，軸承34可為推力軸承，且軸36形成可與推力軸承共容。例如，如圖所示，軸36可包含具有不同直徑之部分。軸36與推力軸承間之介面可被用來影響動葉輪18相對於推力軸承之運動，該運動包含軸線40方向之運動及離軸運動。如以下更詳細說明(例如，參考第5及6圖)，軸線40方向之運動控制可很理想，因為諸如24之葉片可形成產生與軸線40對齊之氣動力量。例如，可產生氣動揚升，這可造成動葉輪18相對於推力軸承34及馬達32向上移動。

第2A及2B圖顯示動葉輪50及60之俯視圖。各動葉輪可包含許多葉片及輪轂38。輪轂38之直徑可變。此外，各動葉輪上葉片之數目可變。例如，動葉輪50包含諸如52之8個葉片，且動葉輪60包含諸如62之6個葉片。於一個實施例中，各葉片可相同，且各葉片間之間隔可類似。於其他實施例中，在單一動葉輪上，各葉片之形狀可彼此不同且葉片間之間隔可變。於一個實施例中，葉片間之間隔可變來影響風扇之聲音性質。

各葉片可包含諸如58之根部、諸如56之梢部以及諸如54及56之平台。平台之厚度可自根部至梢部不同。例如，就葉片52而言，平台54於根部58較在梢部56更厚。又，平台可因動葉輪設計而各葉片不同。例如，葉片54包含較用於葉片62之平台更直之平台。

第3A及3B圖顯示動葉輪葉片之俯視圖及橫剖視圖。於各圖中，單一葉片顯示附接於輪轂38。圖示各葉片 沿旋轉軸方向之三個橫剖視圖。於第3A圖中可看出，在根部70附近，橫剖面形狀80在頂部附近彎曲，並接著在底部附近漸變成恆定橫剖面形狀，於此底部，橫剖面不再沿軸向75改變。於葉片72的中間，橫剖面形狀78在頂部附近彎曲得較根部70之橫剖面形狀80少。在梢部74附近，橫剖面形狀76不沿軸向改變。於特定實施例中，葉片可形成於橫剖面間無平滑及連續轉移。於其他實施例中，葉片可形成有不連續轉移。

於第3B圖中，在葉片之根部82附近，橫剖面形狀92在頂部附近彎曲，並接著軸向漸變成更恆定橫剖面形狀。在葉片之中間84附近，橫剖面形狀大致軸向恆定。在葉片之梢部86附近，橫剖面形狀呈“C”形。

葉片可形成來影響風扇之不同性能特徵，此等葉片安裝於風扇中。例如，諸如80或92之橫剖面形狀可能影響風扇之氣流速率。舉另一例子而言，諸如88之橫剖面形狀可能影響風扇之聲波性質，像是減少風扇所產生之噪音量。噪音量可藉由分散形成於葉片之梢部之壓力波來減少。

第4A-4C圖顯示根據所述實施例之動葉輪之立體圖。於第4A圖中，動葉輪100包含輪轂38及葉片104。葉片104在根部106附近彎曲而形成“C”形。“C”形從根部106至梢部108增大葉片之長度。於梢部108，葉片扁平，且可看到“C”形輪廓。於第4B圖中，用於動葉輪110之葉片112較第4A圖中之葉片104更直。葉片 112在根部116附近彎曲成橫剖面形狀軸向改變。在葉片之梢部114附近，橫剖面形狀大致軸向恆定。

於第4A及4B圖中，動葉輪100及110上之葉片之每一者的根部附接於輪轂38。於其他實施例中，如於第4C圖中所示，諸如122之葉片可附接至自動葉輪120上之輪轂38延伸之圓盤124。於此實施例中，有一間隙在葉片122之根部126與輪轂38之側面之間。葉片122之梢部128延伸於圓盤124之邊緣外。於其他實施例中，圓盤124之邊緣可延伸至梢部128或葉片122之梢部128外。

第5圖顯示動葉輪18及包含推力軸承介面140之馬達32之側視圖。軸36可自動葉輪18延伸並進入推力軸承140內部。軸36可包含第一部分132及第二部分138。於一個實施例中，第二部分138可大致呈圓盤形，其具有大於第一部分之直徑。第二部分138可稱為推力板。

於包含動葉輪18及馬達32之風扇總成之操作期間，軸36可經歷左右力量136及/或上下力量142。例如，上下力量可由當動葉輪旋轉時葉片24產生之氣動力量所造成。氣動力量是否上下依葉片24之形狀及動葉輪18之旋轉方向而定。如參考第6B圖更詳細說明，氣動力量可根據動葉輪18之旋轉速度變化。力量136及142可影響軸36相對於推力軸承140之位置。左右力量136可能造成軸36更移近推力軸承140之一側。惟，上下力量142可能造成軸36更移近推力軸承140之底部145或遠離推力 軸承140之底部145。

推力軸承140可包含圍繞軸的密封之流體充填貯存器134。於操作期間，流體充填貯存器134可施加力量於軸36上。於一個實施例中，施加於軸36上的力量可能受諸如貯存器中流體之性質、軸36之旋轉速率、軸及/或圍繞軸36之推力軸承之空腔之表面幾何以及軸之各部分與推力軸承之空腔間之距離的參數影響。可選擇此等參數，使得在風扇總成之操作期間，施加於軸上的力量保持動葉輪18相對於推力軸承140之位置在所欲範圍內。

舉例來說，如上所述，動葉輪18包含諸如146之磁組件，此等磁組件被配置來與諸如144而與馬達32相關聯之磁組件相互作用，其中，馬達可被用來經由其磁組件，將旋轉速度傳至動葉輪18。為馬達32及動葉輪18之最適操作及避免組件間的碰撞，磁組件可理想地保持彼此相對對齊。例如，保持磁組件144及146繞線148彼此相對定中心可改善系統之效率，同時防止動葉輪18與馬達32或外殼碰撞所造成之磨損。

如上所述，軸及/或空腔之表面幾何可影響推力軸承140內之流體施加於軸36上之力量。與推力軸承140相關聯之空腔之表面及/或軸36之表面可包含影響流體施加於軸36上之力量的溝道。此等溝道可配置成不同幾何圖案。舉例來說，軸36之推力板138之頂面152被顯示為具有第一幾何圖案156，而推力板138之底面154被顯示為具有第二幾何圖案。

為更妥善說明幾何圖案及以上對推力軸承140中流體134施加之力量所說明之其他參數的作用，基於以下參考第6A及6B說明之目的，流體施加於軸36上的力量可被視為幾何圖案作用於彈簧之彈性常數上的彈性。特別是，幾何圖案可被選來影響流體的難流動。

第6A圖顯示安裝於推力軸承140內之動葉輪軸36之側視圖。推力軸承之貯存器中之流體所施加力量可因位置而異。例如，流體力量160、162及164圖示位於三個不同位置。各位置之流體力量可依諸如軸36與此位置軸承空腔之一側間之間隔168之參數、諸如局部通道圖案(例如參照第5圖)之局部幾何、流體於貯存器中的速度以及軸36之旋轉速率而定。各位置之流體力量可被界定為大約彈性常數K乘軸36與各位置之推力軸承空腔間之間隔。

可使用彈性模式，選擇與推力軸承相關聯的參數來符合與風扇相關聯的特定操作目的。舉例來說，如於第6B圖中所示，動葉輪可配置有葉片，此等葉片產生揚升，其中，揚升隨著旋轉速度增加。揚升可能造成動葉輪軸於推力軸承空腔中向上移動，這不佳。為防止該運動，可將與流體所施力量相關聯的局部彈性常數，像是與力量162相關聯的彈性常數調成，如於第6B圖中所示，彈性常數隨著旋轉速度增加而增加。例如，可選擇軸36上之局部通道幾何形狀來符合該目的。當適當設計時，隨著旋轉速度增加，推力軸承中的流體可能變得「更難流動」。更難流 動的流體可防止因動葉輪葉片所產生之氣動揚升以致軸相對於軸承上升。

於一個實施例中，依旋轉速度而定之流體彈性常數曲線之形狀可設計成其大約匹配與動葉輪葉片相關聯之揚升曲線之形狀。於第6B圖中顯示具有該性質之揚升及彈性常數曲線。又由於施加於軸36上之總向下力可依推力板138的大小，例如其直徑而定，因此，可選擇軸36之推力板138的大小，使圓盤包含充份表面積，以允許可依其葉片大小而定之動葉輪所產生之總揚升藉推力軸承140中之流體，為施加於軸36上之向下力所抵消。

第6C圖顯示於風扇總成中使用2-D與3-D葉片之動葉輪設計間之性能比較。其顯示2-D葉片與3-D葉片之性能曲線。可看出針對3-D葉片所產生之包含扭力之靜壓力落差已就氣流範圍改進。因此，使用3-D葉片之風扇總成之整體效率增高。通常，於3-D葉片設計中，可理想地相較於例如2-D葉片設計之基線性能曲線，向上及向右移動3-D性能曲線。

一般而言，基線性能曲線可為用於具有可為2-D或3-D之特定葉片幾何、特定動葉輪幾何、特定外殼幾何及特定電力要件的特定風扇設計之性能曲線。特定風扇設計可為在設計程序開始時的初始設計。新風扇設計之設計目的可在於改善初始設計之某些屬性，同時維持或改善風扇遍及所欲操作範圍的風扇性能。例如，設計目的可在於減低風扇總成之高度，動葉輪之半徑或風扇所用電力，同時 遍及某些氣流速率範圍，維持氣流速率對壓力性能。

於設計程序期間，可調整諸如葉片幾何、操作速度範圍、動葉輪幾何、推力軸承設計及風扇總成外殼之因素，察看是否符合設計目的。如於第6C圖中所示，可針對不同設計比較性能曲線，決定是否業已符合設計目的。例如，如於第6C圖中所示，3-D葉片設計造成相較於2-D葉片設計，風扇總成遍及氣流範圍之改良性能。其他類型之性能曲線可被用來評估是否業已符合設計目的，且靜壓力對氣流速率之例子僅被提供來說明。例如，耗電曲線對氣流速率之曲線可被用來評估風扇總成性能。

就既定設計改良而言，可能無須遍及氣流速率整體範圍，而是遍及氣流的某些所欲操作範圍。因此，新設計可遍及所欲操作範圍，運作得較舊設計更佳或與其相同，惟在該範圍外更差。於某些實施例中，一新風扇的操作範圍可被選擇以配合裝置所呈現的尖峰性能的某些區域。

第7圖係諸如桌上型裝置或可攜式計算裝置之電子裝置所用之功能模組之配置900的方塊圖。配置900包含組件902，該組件902能對電子裝置之使用者輸出媒體，惟亦儲存及擷取有關資料儲存904。配置900亦包含圖形使用者介面(GUI)管理程式906。GUI管理程式906操作來控制提供至及顯示於顯示裝置上之資訊。配置900亦包含通訊模組908，該通訊模組908有助於電子裝置與輔助裝置間之通訊。又，配置900包含輔助管理程式910，該輔助管理程式910操作來從能耦接至電子裝置之輔助裝置驗 證及獲得資料。

第8圖係適合與所述實施例一起使用之電子裝置950之方塊圖。電子裝置950舉例說明代表性媒體裝置之電路。電子裝置950可包含處理器952，該處理器952屬於微處理器或用以控制電子裝置950之整體操作之控制器。處理器952及諸如顯示器960或風扇976之其他裝置組可配置來從諸如電源974之一個或更多個電源接收電力。於一個實施例中，電源之一可為電池。

於特定實施例中，電子裝置950可包含諸如風扇976之一個或更多個風扇。此等風扇可配置來影響電子裝置950內之內氣流。於一個實施例中，此等風扇可為與電子裝置950相關聯之熱調節系統之一部分。諸如感測器978之一個或更多個感測器可用於熱調節系統中。於一個實施例中，溫度感測器可被用來決定內部溫度，外殼與電子裝置950相關聯。處理器952可配置來響應自感測器收到之溫度資料，控制風扇976。例如，處理器952可配置來響應自溫度感測器收到之資料，導通風扇或調整風扇之速度，像是馬達的旋轉速度，該馬達驅動與風扇相關聯之動葉輪。

電子裝置950可配置來儲存屬於檔案系統954及高速緩衝記憶體956中之媒體項目之媒體資料。檔案系統954可使用諸如儲存磁碟、複數個磁碟之記憶體裝置或諸如快閃記憶體之固態記憶體來實施。檔案系統954通常可配置來對電子裝置950提供高容量儲存能力。然而，為改進對 檔案系統954之存取時間，電子裝置950亦可包含高速緩衝記憶體956。舉例來說，高速緩衝記憶體956可為半導體記憶體所提供之隨機存取記憶體(RAM)。對諸如RAM高速緩衝記憶體之高速緩衝記憶體956之相對存取時間可遠小於對諸如快閃或磁碟記憶體之其他記憶體之相對存取時間。高速緩衝記憶體956與檔案系統954可組合使用，此乃因為高速緩衝記憶體956無法具有檔案系統954之大儲存能力及檔案系統954之主記憶體裝置所提供之非揮發性儲存能力。

電子裝置950亦可包含其他類型之記憶體裝置。例如，電子裝置950亦可包含RAM 970及僅讀記憶體(ROM)972。於特定實施例中，ROM 972可儲存以非揮發方式執行之程式、公用程式或程序。RAM 970可被用來提供像是用於高速緩衝記憶體956之揮發性資料儲存。

電子裝置950可包含一個或更多使用者輸入裝置，像是輸入958，其允許電子裝置950之使用者與電子裝置950相互作用。諸如958之輸入裝置可採多種形式，像是滑鼠、按鈕、鍵盤、撥盤、觸控螢幕、音頻輸入介面、視頻/影像捕獲輸入介面，形式為感測器資料等之輸入。又，電子裝置950包含顯示器960(螢幕顯示器)，其可藉處理器952控制以對使用者顯示資訊。資料匯流排966可有助於至少檔案系統954、高速緩衝記憶體956、處理器952與CODEC 963間之資料轉送。

於一個實施例中，電子裝置950用來儲存複數個媒體 項目(例如歌曲、博客、影像檔及視訊檔等)於檔案系統954中。媒體項目(媒體資產)可屬於一個或更多個不同類型之媒體內容。於一個實施例中，媒體項目係音軌(例如歌曲、視頻輸及博客)。於另一實施例中，媒體項目係影像(相片)。然而，於其他實施例中，媒體項目可為視頻、圖形或視頻內容之任何組合。

當使用者欲使電子裝置播放特定媒體項目時，在顯示器960上顯示可用媒體項目表。接著，使用諸如958之一個或更多個使用者輸入裝置，使用者可選擇可用媒體項目之一。在收到特定媒體項目之選擇時，處理器952供應用於特定媒體項目之媒體資料(例如視頻檔)至諸如963之一個或更多個編碼器/解碼器(CODEC)。諸如963之CODEC可配置來產生用於諸如揚聲器964或顯示器960之輸出裝置的輸出訊號。揚聲器964可為電子裝置950內部或電子裝置950外部之揚聲器。例如，連接至電子裝置950之頭機或耳機被視為外部揚聲器。

電子裝置950可配置來執行媒體重播應用程式以外的若干應用程式。例如，電子裝置950可配置來執行通訊應用程式，像是聲音、正文、電郵或視訊會議應用程式、遊戲應用程式、網路瀏覽應用程式以及若干其他不同類型的應用程式。使用者可使用諸如958之輸入裝置，選擇一個或更多個用來於電子裝置950執行之應用程式。

電子裝置950可包含耦接至資料鏈路962之介面961。資料鏈路962允許電子裝置950耦接至主機電腦或輔助 裝置。資料鏈路962可設在有線連接或無線連接上方。在無線連接情況下，介面961可包含無線收發器。

可個別地或以任何組合使用所述實施例之各種態樣、實施例、實施或特點。所述實施例之各種態樣可藉軟體、硬體或軟體與硬體之組合實施。所述實施例亦可具體實施為可電腦讀取媒體上之用以控制製造操作的可電腦讀取碼，或可電腦讀取媒體上之用以控制製造線的可電腦讀取碼。可電腦讀取媒體係任何資料儲存裝置，其能儲存爾後可藉電腦系統讀取之資料。可電腦讀取媒體之例子包含僅讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROM、DVD、磁帶、光學資料儲存裝置及載波。可電腦讀取媒體亦可分佈於網路-耦接電腦系統，使得可電腦讀取碼以所分佈方式儲存及執行。

上述說明為解釋，使用具體術語來提供本發明之全面瞭解。然而，熟於本技藝人士當知，無需具體細節來實施本發明。因此，本發明之具體實施例之上述說明被提供來解說及說明。因此，它們並不想巨細靡遺，或限制本發明於所揭示之精密形式。熟於本技藝人士當知，可鑑於以上教示，作若干變更及變化。

選擇及說明實施例，以最完善地解釋本發明之原理及其實際應用，藉此，使熟於本技藝的其他人最完善地使用本發明，及具有適用於所思及之特定使用之各種更改之各個實施例。本文意圖藉以下申請專利範圍及其均等物界定本發明之範圍。

雖然此等實施例業已以若干特定實施例加以說明，卻有落在此等一般概念之範疇內之變更、互換及均等物。亦應知有許多實施此等實施例之方法及設備之替代方式。因此，本文意圖將以下所附申請專利範圍解釋為在所述實施例之真正精神及範疇內，包含所有此等變更、互換及均等物。

10‧‧‧風扇總成

12‧‧‧殼體

14‧‧‧入口

16‧‧‧出口

18、50、60、100、110‧‧‧動葉輪

20‧‧‧箭頭

22‧‧‧點

24、52、62、72、104、112、122‧‧‧葉片

26‧‧‧空氣

30‧‧‧空氣

32‧‧‧馬達

34‧‧‧軸承

36‧‧‧軸

38‧‧‧輪轂

40‧‧‧軸線

54‧‧‧平台

56、74、86、108、114、128‧‧‧梢部

58、70、82、106、116、126‧‧‧根部

75‧‧‧軸向

76、78、80、88、92‧‧‧橫剖面形狀

84‧‧‧葉片的中間

124‧‧‧圓盤

132‧‧‧第一部分

134‧‧‧流體充填貯存器

136‧‧‧左右力量

138‧‧‧第二部分

140‧‧‧推力軸承

142‧‧‧上下力量

145‧‧‧底部

144、146‧‧‧磁力組件

148‧‧‧線

152‧‧‧頂面

154‧‧‧底面

156‧‧‧第一幾何圖案

160、162、164‧‧‧流體力量

168‧‧‧隔間

900‧‧‧配置

902‧‧‧組件

904‧‧‧資料儲存

906‧‧‧GUI管理程式

908‧‧‧通訊模組

910‧‧‧輔助管理程式

950‧‧‧電子裝置

952‧‧‧處理器

954‧‧‧檔案系統

956‧‧‧高速緩衝記憶體

958‧‧‧輸入裝置

960‧‧‧顯示器

961‧‧‧介面

962‧‧‧資料鏈路

963‧‧‧CODEC

964‧‧‧揚聲器

966‧‧‧資料匯流排

970‧‧‧隨機存取記憶體(RAM)

972‧‧‧僅讀記憶體(ROM)

974‧‧‧電源

976‧‧‧風扇

978‧‧‧感測器

第1A圖顯示根據所述實施例之風扇總成之俯視圖。

第1B圖顯示根據所述實施例之風扇總成之側視圖。

第2A及2B圖顯示根據所述實施例之動葉輪之俯視圖。

第3A及3B圖顯示根據所述實施例之動葉輪葉片之俯視圖及橫剖視圖。

第4A-4C圖顯示根據所述實施例之動葉輪之立體圖。

第5圖顯示根據所述實施例之包含推力軸承之動葉輪及馬達之側視圖。

第6A圖顯示根據所述實施例之安裝於推力軸承內之動葉輪軸之側視圖。

第6B圖顯示根據所述實施例，依角速度而定之動葉輪及推力軸承之特徵。

第6C圖顯示使用具有恆定橫剖面之2-D葉片與具有可變橫剖面之3-D葉片之動葉輪設計間之性能之比較。

第7圖係根據所述實施例之可攜電子裝置所用功能模組之配置之方塊圖。

第8圖係適合與所述實施例一起使用之電子裝置之方塊圖。

18‧‧‧動葉輪

24‧‧‧葉片

32‧‧‧馬達

36‧‧‧軸

38‧‧‧輪轂

132‧‧‧第一部分

134‧‧‧流體充填貯存器

136‧‧‧左右力量

138‧‧‧第二部分

140‧‧‧推力軸承

142‧‧‧上下力量

145‧‧‧底部

144、146‧‧‧磁力組件

148‧‧‧線

152‧‧‧頂面

154‧‧‧底面

156‧‧‧第一幾何圖案

Claims (23)

1. 一種可攜式計算裝置，包括：薄形外殼；以及熱調節系統，包括：薄形小型風扇總成，係配置有該薄形外殼，該風扇總成包含動葉輪，磁耦接至配置來旋轉該動葉輪之馬達，其中，該動葉輪包含軸，該軸具有推力板，允許該動葉輪耦接至推力軸承，且其中，該推力軸承被配置來控制該動葉輪相對於該馬達之位置，使得該動葉輪上之磁預載最小化，以增大旋轉速度從該馬達傳至該動葉輪之效率。
2. 如申請專利範圍第1項之可攜式計算裝置，其中，該動葉輪包含複數個3-D形葉片，其中該等葉片被形成來增加該風扇之空氣動力性能。
3. 如申請專利範圍第1項之可攜式計算裝置，其中，該動葉輪包含複數個3-D形葉片，其中該等葉片被形成來減少該等動葉輪葉片所產生之噪音。
4. 如申請專利範圍第1項之可攜式計算裝置，其中，該推力軸承被配置來控制該動葉輪相對於該馬達之軸向運動，以減少該風扇總成所產生之噪音及振動。
5. 一種風扇總成，包括：殼體，係包含用以接受空氣之入口及排出空氣之出口；動葉輪，係包含複數個葉片，安裝在該殼體內並配置成繞軸線旋轉，其中該動葉輪之旋轉運動使空氣被抽入該 入口以及空氣被排出該出口，且其中該等複數個葉片被形成使得空氣動力沿與該軸線對齊之方向產生在該動葉輪上；以及馬達，係用以將旋轉運動傳至該動葉輪，其中，該動葉輪經由推力軸承被耦接至該馬達，且其中，該推力軸承被配置成控制該動葉輪在空氣動力的作用下，沿與該軸線對齊之方向的位移。
6. 如申請專利範圍第5項之風扇總成，其中，該推力軸承被一體裝入該馬達內。
7. 如申請專利範圍第5項之風扇總成，其中，該動葉輪包含具有推力板之軸，其中，該軸伸入該推力軸承內，使得該軸具有該推力板之部分在該推力軸承內為流體貯存器所圍繞。
8. 如申請專利範圍第7項之風扇總成，其中，當該軸旋轉時，該流體貯存器中的流體施加力量於該推力板上。
9. 如申請專利範圍第8項之風扇總成，其中，該推力板包含表面溝道，其影響流體施加於該軸上之力量。
10. 如申請專利範圍第5項之風扇總成，其中，該動葉輪包含具有中空部之中心轂，且其中該推力軸承被配置在該中心轂內，使得其至少部分地為該中心轂所圍繞。
11. 一種離心風扇，包括：殼體，係包含用以接受空氣之入口及排出空氣之出口；動葉輪，係包含複數個3-D動葉輪葉片，安裝在該殼 體內並配置成繞軸線旋轉，該動葉輪包含伸入馬達之中心之軸；套筒軸承，係圍繞該軸；馬達，係用以經由該馬達與該動葉輪間之磁交互作用，將旋轉運動傳至該動葉輪，其中，該等3-D動葉輪葉片之形狀在旋轉下，產生將該動葉輪拉出該馬達之揚升力；以及軸向控制機構，係用以控制該動葉輪之該軸相對於該馬達之軸向位置。
12. 如申請專利範圍第11項之離心風扇，其中，該軸向控制機構包括：推力板，係耦接至該動葉輪軸；該馬達中之外殼，係圍繞該推力板，某中該外殼形成圍繞該推力板之注入流體之貯存器。
13. 如申請專利範圍第12項之離心風扇，其中，該軸向控制機構被配置成，當該動葉輪之旋轉速度增加時，產生更大的向下力量於該推力板上，以抵抗當該動葉輪之旋轉速度增加時該揚升力之增加。
14. 如申請專利範圍第12項之離心風扇，其中，該推力板包含溝道，其中，該等溝道影響藉圍繞該推力板之該流體施加在該推力板上之力量。
15. 如申請專利範圍第11項之離心風扇，其中，選擇該等3-D動葉輪葉片之橫剖面形狀來擴散形成於該等3-D動葉輪葉片之每一者梢末之壓力波，該壓力波擴散以減少 該離心風扇所產生之氣動聲學噪音。
16. 如申請專利範圍第11項之離心風扇，其中，選擇該等3-D風扇葉片之形狀來提供通過該離心風扇之氣流速率，使得裝入該離心風扇之電腦外殼充份冷卻。
17. 一種電腦外殼冷卻用風扇之製造方法，該風扇包含動葉輪，其具有裝配入馬達之軸，該方法包括：決定允許該風扇裝配入該電腦外殼內之最大厚度；決定用以維持該電腦外殼中之溫度之氣流速率範圍；決定伸入該馬達之軸的長度；決定該等動葉輪葉片之3-D形狀以及產生氣流速率範圍之旋轉速度範圍；決定根據旋轉速度，該等3-D動葉輪葉片所產生之揚升；決定耦接至該軸之推力板之大小，以及圍繞該推力板以產生抵抗該等3-D動葉輪葉片所產生之揚升之力的流體；以及形成具有該氣流速率範圍、經決定之該等動葉輪葉片之3-D形狀、經決定之該軸的長度、經決定之該推力板之大小及經決定之流體之風扇。
18. 如申請專利範圍第17項之方法，又包括決定該離心風扇所產生之聲學噪音量以及調整該等動葉輪葉片之形狀以減少該聲學噪音量。
19. 如申請專利範圍第17項之方法，又包括決定該等動葉輪葉片所產生之振動量以及調整該等動葉輪葉片之形 狀以減少該聲學噪音量。
20. 如申請專利範圍第17項之方法，其中，該馬達配置成經由磁交互作用驅動該動葉輪，以及其中，該推力板及該流體之大小選擇保持該馬達與該動葉輪磁對齊，以最小化該動葉輪上之磁預載量。
21. 如申請專利範圍第17項之方法，又包括決定該推力板用溝槽圖案，其中該溝槽圖案影響反抗該等3-D動葉輪葉片所產生之揚升之力。
22. 如申請專利範圍第17項之方法，又包括決定附著於該動葉輪之輪轂之該等3-D動葉輪葉片之數目。
23. 如申請專利範圍第22項之方法，又包括決定該輪轂之直徑及高度。