TW201410992A - 直列型軸流風扇 - Google Patents

Abstract

【課題】本發明是實現一種可減少消耗電力及負載噪音之直列型軸流風扇。【解決手段】一種直列型軸流風扇，是於旋轉驅動裝置之旋轉軸之軸方向，至少直列地配置有第1軸流風扇與第2軸流風扇，於第1軸流風扇之氣體之吐出側配置第1整流格子，於第2軸流風扇之氣體之吐出側配置第2整流格子。第1整流格子是配合第1軸流風扇之定子葉片之圓弧形狀，設置具有平順圓弧之前緣形狀、且後緣形狀是平行地朝向氣體之流動方向之定子葉片，第2整流格子是配合第2軸流風扇之定子葉片之圓弧形狀，設置平順圓弧形狀之定子葉片。

Description

直列型軸流風扇 發明領域

本發明是關於一種在旋轉驅動裝置之旋轉軸方向直列地配置複數軸流風扇的直列型軸流風扇。

發明背景

軸流風扇包含有：具有安裝於旋轉驅動裝置之旋轉軸之複數轉子葉片的葉輪、與該葉輪一起形成軸流之圓筒狀殼體、及安裝於該殼體之內周部之複數定子葉片。

軸流風扇一般具有風量較大且靜壓較小之送風特性。為了改良軸流風扇之送風特性，提案有各種於旋轉驅動裝置之旋轉軸方向直列地配置複數軸流風扇之直列型軸流風扇。

關於直列型軸流風扇之技術，揭示有相對於氣流方向，由上游側開始配置第1軸流風扇、第1整流格子、第2軸流風扇與第2整流格子的直列使用之軸流風扇(例如，參考專利文獻1)。專利文獻1之軸流風扇中，第1整流格子包含具有相對於第1軸流風扇之旋轉方向呈反「ㄑ」字形彎曲之形狀的定子葉片，而其第2整流格子包含具有平行地朝向氣體之流動方向之後緣形狀的定子葉片。

先行技術文獻 專利文獻

【專利文獻1】特開2012-26291

發明概要

然而，專利文獻1之軸流風扇中，第1整流格子包含有具有相對於第1軸流風扇之旋轉方向呈反「ㄑ」字形彎曲之形狀的定子葉片。並且，第2整流格子包含有具有水平地朝向氣流方向之後緣形狀的定子葉片。

因此，在第1軸流風扇之定子葉片與第1整流格子之定子葉片之邊界部、以及第2軸流風扇之定子葉片與第2整流格子之定子葉片之邊界部，定子葉片形狀是不連續的。當定子葉片之形狀不連續時，該不連續部會產生亂流，而有對消耗電力及負載噪音之減少產生有不良影響之虞。

本發明是有鑑於上述情事而提案，目的是提供一種與習知構造之直列型軸流風扇相比，可減少消耗電力及負載噪音之直列型軸流風扇。

用以達成前述目的之直列型軸流風扇，是於旋轉驅動裝置之旋轉軸之軸方向至少直列地配置第1軸流風扇與第2軸流風扇的直列型軸流風扇。

於前述第1軸流風扇之氣體之吐出側配置第1整流格子，於前述第2軸流風扇之氣體之吐出側配置第2整流格子。

前述第1整流格子是配合前述第1軸流風扇之定 子葉片之圓弧形狀，設置具有平順圓弧之前緣形狀、且後緣形狀是平行地朝向氣體之流動方向的定子葉片。

前述第2整流格子是配合前述第2軸流風扇之定 子葉片之圓弧形狀，設置平順圓弧形狀的定子葉片。

根據本發明之直列型軸流風扇，第1整流格子具 有定子葉片，該定子葉片是配合第1軸流風扇之定子葉片之圓弧形狀，設置具有平順圓弧之前緣形狀、且後緣形狀是平行地朝向氣體之流動方向的定子葉片。因此，於第1軸流風扇之轉子葉片形成之氣流會被平順地導引至第1整流格子的定子葉片。

又，第2整流格子是配合第2軸流風扇之定子葉片 之圓弧形狀設置平順圓弧形狀之定子葉片。因此，通過第1整流格子之定子葉片而以第2軸流風扇之轉子葉片32加速之氣流會被平順地導引至第2整流格子之定子葉片。

因此，本實施型態之直列型軸流風扇與習知構造 之直列型軸流風扇相比，可減少消耗電力及負載噪音。

10‧‧‧旋轉驅動裝置

11‧‧‧旋轉軸

12‧‧‧轉子軛

13‧‧‧線圈

14‧‧‧定子鐵心

15‧‧‧磁鐵

16‧‧‧軸承

17‧‧‧支撐部

18‧‧‧基部

21‧‧‧第1軸流風扇

22‧‧‧第2軸流風扇

30‧‧‧葉輪

31‧‧‧轂部

32、33‧‧‧轉子葉片

34、35、43、44、63、64‧‧‧定子葉片

41‧‧‧第1整流格子

42‧‧‧第2整流格子

43a‧‧‧定子葉片43之前緣形狀

43b‧‧‧定子葉片43之後緣形狀

51‧‧‧吸氣口

52‧‧‧吐出口

100‧‧‧直列型軸流風扇

R‧‧‧運動方向

F‧‧‧氣流方向

圖1是本實施型態之直列型軸流風扇之剖面圖。

圖2是構成本實施型態之直列型軸流風扇之軸流風扇之內部構造之剖面圖。

圖3是本實施型態之直列型軸流風扇之葉片形狀之概略剖面圖。

圖4是習知構造之直列型軸流風扇之定子葉片形狀之概 略剖面圖。

圖5是本實施型態產品與習知產品之消耗電力特性比較之說明圖。

圖6是本實施型態產品與習知產品之負載噪音特性比較之說明圖。

用以實施發明之型態

以下，參考圖式就本實施型態之直列型軸流風扇加以說明。

軸流風扇是藉由安裝於旋轉驅動裝置之旋轉軸之葉輪的旋轉，由旋轉軸之軸方向之一側吸氣，而由軸方向之另一側吐出氣流的送風裝置。本實施型態之直列型軸流風扇藉由改良第1整流格子及第2整流格子之定子葉片形狀，與習知構造之軸流風扇比起來，可實現消耗電力及負載噪音之減少。

[直列型軸流風扇之構成]

首先參考圖1及圖2來說明本實施型態之直列型軸流風扇之構成。圖1是本實施型態之直列型軸流風扇之剖面圖。圖2是構成本實施型態之直列型軸流風扇之內部構造之剖面圖。

如圖1所示，本實施型態之直列型軸流風扇100於旋轉驅動裝置10之旋轉軸11之軸方向至少直列地配置第1軸流風扇21與第2軸流風扇22。並且，於第1軸流風扇21之氣體(以下僅稱為「空氣」)之吐出口側配置第1整流格子41， 於第2軸流風扇22之空氣之吐出側配置第2整流格子42。

也就是說，本實施型態之直列型軸流風扇100於圓筒體狀之文托利殼體(以下僅稱為「殼體」)50內，沿著氣流方向依序配置第1軸流風扇21、第1整流格子41、第2軸流風扇22及第2整流格子42。

殼體50區劃形成有引導氣流之風路，並且於兩端區劃形成有空氣之吸氣口51及吐出口52。

第1軸流風扇21與第2軸流風扇22具有相同構造，且兩個軸流風扇21、22是設定為旋轉方向相同。

各軸流風扇21、22具有葉輪30、殼體50及複數定子葉片34、35，該葉輪30具有安裝於旋轉驅動裝置10之旋轉軸11之複數片轉子葉片32、33，該殼體50包圍該葉輪30之徑方向之外周，而複數定子葉片34、35則安裝於該殼體50之內周部。

葉輪30於中央部具有杯狀之轂部31，於該轂部31之周圍呈放射線狀地一體安裝有複數轉子葉片32、33。各軸流風扇21、22之轉子葉片32、33是相對旋轉軸11之軸方向傾斜地設置。而，各軸流風扇21、22之轉子葉片32、33之剖面形狀將於後述。

如圖2所示，於轂部31之內部設有作為葉輪30之旋轉驅動裝置10之馬達。馬達10具有大致呈杯狀之轉子軛12、被壓入該轉子軛12之中心部的旋轉軸11、以及捲繞了線圈13之定子鐵心14等。

轉子軛12是嵌入於轂部31內。該轉子軛12之內周 面固定有磁鐵15。

旋轉軸11可旋轉地支承於軸承16。軸承16固定於 筒體狀之支撐部17之內面。支撐部17一體地固定於杯狀之基部18之中央。

定子鐵心14是壓入固定於支撐部17之外面。定子 鐵心14與轉子軛12之磁鐵15是隔著間隙呈相對向。

各軸流風扇21、22之定子葉片34、35是呈放射狀 地複數片設置於杯狀之基部18與圓筒體狀之殼體50之間。 而，各軸流風扇21、22之定子葉片34、35之剖面形狀將於後詳述。

於第1軸流風扇21與第2軸流風扇22之間插設第1 整流格子41。第1整流格子41朝氣流方向F以橫向延伸之方式形成，且具有複數片呈後述剖面形狀之定子葉片43。藉由第1整流格子41之定子葉片43，可去除第1軸流風扇21產生之氣流之旋渦成分，而抑制噪音的產生。

於第2軸流風扇22之空氣之吐出側配置第2整流 格子42。第2整流格子42形成為較第1整流格子41短，且具有複數片呈後述剖面形狀之定子葉片44。藉由第2整流格子42之定子葉片44，可去除第2軸流風扇22之氣流之旋渦成分，而抑制噪音的產生。

接著，參考圖3就本實施型態之直列型軸流風扇 之葉片形狀進行說明。本實施型態之直列型軸流風扇100於第1及第2整流格子41、42之定子葉片形狀具有特徵。圖3是本實施型態之直列型軸流風扇之定子葉片形狀之概略剖面 圖。

如圖3所示，第1軸流風扇21之轉子葉片32雖例如 剖面呈葉片形狀，但該轉子葉片32之形狀並未限定。第1軸流風扇21之轉子葉片32形成為朝該轉子葉片32之運動方向R呈凹狀，而朝與氣流方向F相反之方向呈凸狀。

第1軸流風扇21之定子葉片34位於第1軸流風扇 21之轉子葉片32之氣流方向F之後流側。第1軸流風扇21之定子葉片34是剖面呈圓弧形狀。第1軸流風扇21之定子葉片34形成為朝徑方向外側呈凸狀。

第1整流格子41之定子葉片43位於第1軸流風扇 21之定子葉片34之氣流方向F之後流側。第1整流格子41之定子葉片43是配合第1軸流風扇21之定子葉片34之圓弧形狀，具有平順之圓弧前緣形狀43a、且具有平行地朝向氣流方向F之後緣形狀43b。亦即，第1軸流風扇21之定子葉片34與第1整流格子41之定子葉片43之前緣形狀43a形成為圓弧狀曲面如同連續。於第1整流格子41之定子葉片43之前緣形狀43a連續有該定子葉片43之後緣形狀43b。

第2軸流風扇22之轉子葉片33位於第1整流格子 41之定子葉片43之氣流方向F之後流側。第2軸流風扇22之轉子葉片33雖然例如呈與第1軸流風扇21之轉子葉片32相同之葉片形狀，但該轉子葉片33之形狀並未限定。第2軸流風扇22之轉子葉片33是形成為朝該轉子葉片33之運動方向R呈凹狀，而朝與氣流方向F相反之方向呈凸狀。

第2軸流風扇22之定子葉片35位於第2軸流風扇 22之轉子葉片33之氣流方向F之後流側。第2軸流風扇22之定子葉片35是剖面呈圓弧形狀。第2軸流風扇22之定子葉片35是形成為朝徑方向之外側呈凸狀。

第2整流格子42之定子葉片44位於第2軸流風扇 22之定子葉片35之氣流方向F之後流側。第2整流格子42之定子葉片44是配合第2軸流風扇22之定子葉片35之圓弧形狀呈現平順之圓弧形狀。亦即，第2軸流風扇22之定子葉片35與第2整流格子42之定子葉片44是形成為圓弧形狀之曲面如同連續。

[直列型軸流風扇之作用]

接著，參考圖1至圖6就本實施型態之直列型軸流風扇100之作用加以說明。

如圖1及圖2所示，本實施型態之直列型軸流風扇 100是透過電子機器之筐體等，將安裝螺絲螺合於設在殼體50之不圖示之吸氣側凸緣部或吐出側凸緣部，藉此安裝於該框體等。

例如，將直列型軸流風扇100作為伺服器用的冷 卻風扇來使用時，是將吸氣側凸緣部安裝於伺服器之筐體內面之風扇安裝部。

使第1軸流風扇21與第2軸流風扇22往同一旋轉 方向旋轉，而不往不同方向旋轉。當使第1軸流風扇21及第2軸流風扇22之葉輪30旋轉時，會由第1軸流風扇21之吸氣口51吸入空氣。

如圖1及圖3所示，由第1軸流風扇21之吸氣口51 吸入之空氣會依序通過第1軸流風扇21之轉子葉片32、第1軸流風扇21之定子葉片34、第1整流格子41之定子葉片43、第2軸流風扇22之轉子葉片33、第2軸流風扇22之定子葉片35及第2整流格子42之定子葉片44，並由第2整流格子42之吐出口吐出。

第1軸流風扇21之定子葉片34與第1整流格子41 之定子葉片43之前緣形狀43a形成為圓弧形狀之曲面如同連續。於第1整流格子41之定子葉片43之前緣形狀43a連續有該定子葉片43之後緣形狀43b。因此，於第1軸流風扇21之轉子葉片32形成之氣流會被平順地引導至第1整流格子41之定子葉片43。

又，第2軸流風扇22之定子葉片35與第2整流格子 42之定子葉片44形成為圓弧形狀之曲面如同連續。因此，通過第1整流格子41之定子葉片43而以第2軸流風扇22之轉子葉片32加速之氣流會圓滑地被引導至第2整流格子42之定子葉片44，並由殼體50之吐出口52吐出。

接著參考圖4至圖6，比較並說明本實施型態之直 列型軸流風扇100之運轉效果與習知構造之直列型軸流風扇200之運轉效果。圖4是習知構造之直列型軸流風扇之定子葉片形狀之概略剖面圖。而圖4中，就與本實施型態之直列型軸流風扇100同樣構成之構件，附加同樣之標號來說明。

如圖4所示，習知構造之直列型軸流風扇200以與 本實施型態之直列型軸流風扇100同樣之順序，具有第1軸 流風扇、第1整流格子、第2軸流風扇及第2整流格子。並且習知構造之直列型軸流風扇200以與本實施型態之直列型軸流風扇100相同之構成具有第1軸流風扇21及第2軸流風扇22。

亦即，第1軸流風扇21之轉子葉片32與定子葉片 34、以及第2軸流風扇22之轉子葉片33與定子葉片35分別具有相同之剖面形狀。

習知構造之直列型軸流風扇200中，第1整流格子 之定子葉片63及第2整流格子之定子葉片64之剖面形狀與本實施型態之直列型軸流風扇100不同。

第1整流格子之定子葉片63以在氣流方向F橫向 延伸之方式朝向與氣流方向F平行。第1整流格子之定子葉片63是與第1軸流風扇21之定子葉片34彎曲成「ㄑ」字。

第2整流格子之定子葉片64較第1整流格子之定 子葉片63短，且朝向與氣流方向F平行。第2整流格子之定子葉片64是與第1軸流風扇之定子葉片34彎曲成「ㄑ」字。

圖5是本實施型態產品與習知產品之消耗電力特 性比較之說明圖。

注意圖5之Qh曲線，在風量較小之階段，習知產 品之靜壓雖較本實施型態產品之靜壓高，但當隨著風量增加習知產品之靜壓會大致與本實施型態產品之靜壓相等。

另一方面，注意圖5之消費電力曲線可知，該風 量與靜壓之關係中，本實施型態產品之消費電力無論風量皆可比習知產品之消耗電力減少。

圖6是本實施型態產品與習知產品之負載噪音特 性比較之說明圖。

注意圖6之Qh曲線，與圖5一樣，在風量較小之 階段習知產品之靜壓雖較本實施型態產品之靜壓高，但隨著風量增加習知產品之靜壓與本實施型態產品之靜壓會大致相等。

另一方面，注意圖6之負載噪音曲線可知，該風 量與靜壓之關係中，本實施型態產品之負載噪音無論風量皆可比習知產品之負載噪音減少。

根據習知構造之直列型軸流風扇200，第1整流格 子之定子葉片63是與第1軸流風扇之定子葉片34形成彎曲，而第2整流格子之定子葉片64是與第1軸流風扇之定子葉片34形成彎曲。因此，在第1軸流風扇之定子葉片34與第1整流格子41之定子葉片63之邊界部、以及第2軸流風扇之定子葉片35與第2整流格子42之定子葉片64之邊界部，定子葉片形狀是不連續的，可知會產生亂流。

相對於此，根據本實施型態之直列型軸流風扇 100，第1整流格子41是配合第1軸流風扇21之定子葉片32之圓弧形狀設置具有平順圓弧之前緣形狀43a、且後緣形狀43b平行地朝向氣流方向F之定子葉片43。因此，於第1軸流風扇21之轉子葉片32形成之氣流會平順地被引導至第1整流格子41之定子葉片43。

又，第2整流格子42是配合第2軸流風扇22之定子 葉片33之圓弧形狀設置平順圓弧形狀之定子葉片44。因 此，通過第1整流格子41之定子葉片43而以第2軸流風扇22之轉子葉片32加速之氣流，會被平順地引導至第2整流格子42之定子葉片44，並且由殼體50之吐出口52吐出。

依據以上之理由，可知本實施型態之直列型軸流 風扇100與習知構造之直列型軸流風扇200相比，可減少消耗電力及負載噪音。

以上，說明了本實施型態之較佳實施型態，但此 為用以說明本發明之例示，用意並非將本發明之範圍限定在這些實施型態。本發明在不脫離其要旨之範圍內，可以與前述實施型態不同之各種態樣來實施。

32、33‧‧‧轉子葉片

34、35、43、44‧‧‧定子葉片

43a‧‧‧定子葉片43之前緣形狀

43b‧‧‧定子葉片43之後緣形狀

100‧‧‧直列型軸流風扇

R‧‧‧運動方向

F‧‧‧氣流方向

Claims (5)

1. 一種直列型軸流風扇，是於旋轉驅動裝置之旋轉軸之軸方向，至少直列地配置有第1軸流風扇與第2軸流風扇，其特徵在於：於前述第1軸流風扇之氣體之吐出側配置第1整流格子，於前述第2軸流風扇之氣體之吐出側配置第2整流格子，前述第1整流格子具有定子葉片，前述定子葉片配合前述第1軸流風扇之定子葉片之圓弧形狀，具有平順圓弧之前緣形狀、且具有平行地朝向氣體之流動方向之後緣形狀，前述第2整流格子具有定子葉片，前述第2整流格子之前述定子葉片配合前述第2軸流風扇之定子葉片之圓弧形狀，具有平順圓弧形狀。
2. 如請求項1之直列型軸流風扇，其中前述第1軸流風扇之定子葉片與前述第1整流格子之定子葉片之前緣形狀，是形成為圓弧狀之曲面如同連續，且於前述第1整流格子之定子葉片之前緣形狀，連續有該定子葉片之後緣形狀。
3. 如請求項1或2之直列型軸流風扇，其中前述第2軸流風扇之定子葉片與前述第2整流格子之定子葉片之前緣形狀，是形成為圓弧狀之曲面如同連續，且於前述第2整流格子之定子葉片之前緣形狀，連續有該定子葉片之後 緣形狀。
4. 如請求項1或2之直列型軸流風扇，其中前述第1軸流風扇具有轉子葉片，該轉子葉片形成為朝前述轉子葉片之運動方向呈凹狀，而朝與氣流方向相反之方向呈凸狀，且前述第1軸流風扇之定子葉片位於前述轉子葉片之氣流方向之後流側，前述第1軸流風扇之前述定子葉片形成為朝徑方向外側呈凸狀。
5. 如請求項1或2之直列型軸流風扇，其中前述第2軸流風扇具有轉子葉片，前述第2軸流風扇之轉子葉片形成為朝該轉子葉片之運動方向呈凹狀，而朝與氣流方向相反之方向呈凸狀，且前述第2軸流風扇之定子葉片位於前述第2軸流風扇之前述轉子葉片之氣流方向之後流側，前述第2軸流風扇之前述定子葉片形成為朝徑方向外側呈凸狀。