TW202145682A - 風扇模組和馬達 - Google Patents

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Abstract

一種風扇模組和馬達被揭露，風扇馬達包括軸承座，軸承座具有第一軸承座端和第二軸承座端。軸承座具有第一段，第一段具有小於第一軸承座端和第二軸承座端的直徑的第一直徑。馬達更包括在第一軸承座端藉由軸承座容納的第一軸承、以及在第二軸承座端藉由軸承座容納的第二軸承。馬達更包括藉由第一軸承和第二軸承容納的軸、以及圍繞軸承座的第一段的定子。

Description

風扇模組和馬達
本發明有關於一種風扇模組和馬達，例如冷卻電腦系統用的風扇模組和馬達。
第1圖係描述配置以冷卻電腦系統的習知的風扇模組100的立體圖。風扇模組100包括框架102。風扇模組100更包括繞框架102的軸線X旋轉的風扇104。風扇104包括從輪轂108徑向地延伸的複數個葉片106。風扇模組100的長度L1對應到風扇104的直徑。風扇模組100的長度L2對應到風扇104的輪轂108的直徑。
冷卻電腦系統使用的習知的風扇模組傳統上具有約為0.6的L2/L1比例。對於具有40毫米直徑風扇的習知的風扇，此比例特別地真實。例如，對於40毫米直徑風扇104(例如，L1=40毫米)，輪轂108具有約為26毫米的直徑(例如，L2=26毫米)。因為大面積被輪轂108所佔據，此大比例限制了風扇模組100的效率。
因此，對於電腦系統用的一種具有更高效率的風扇模組和馬達有需求。本揭露的特點將解決此問題和其他問題。
根據一實施例，一種風扇模組被揭露，此風扇模組包括框架和配置以繞框架的軸線旋轉的風扇。風扇具有輪轂，具有從輪轂徑向地延伸的複數個葉片。風扇模組更包括配置以使風扇繞軸線旋轉的電馬達。電馬達包括軸承座，在第一軸承座端連接到框架，且在第二軸承座端延伸到輪轂。軸承座具有第一段，第一段具有小於第一軸承座端和第二軸承座端的直徑的第一直徑。馬達更包括在第一軸承座端藉由軸承座容納的第一軸承、以及在第二軸承座端藉由軸承座容納的第二軸承。馬達更包括藉由第一軸承和第二軸承容納的軸、以及圍繞軸承座的第一段的定子。
實施例的特點包括由第一件形成的軸承座，第一件可移除地耦接到第二件。實施例的特點也包括作為第一軸承座端的第一件，且包括作為第一段和第二軸承座端的第二件。實施例的特點也包括第一段被可移除地耦接到軸承座的第二件內的第二軸承座端。實施例的特點也包括耦接到框架或軸承座的至少一個的印刷電路板。實施例的特點也包括印刷電路板，配置以控制馬達，且具有小於輪轂的直徑的徑向尺寸。實施例的特點也包括風扇的直徑約大於輪轂的直徑至少2.6倍。實施例的特點也包括輪轂的直徑約為15毫米。實施例的特點也包括風扇的直徑約為40毫米。實施例的特點也包括軸藉由第一軸承在第一軸端容納，且在第二軸端藉由第二軸承容納。實施例的特點也包括第一軸承座端和第二軸承座端的直徑為相同的。實施例的特點也包括第一軸承座端和第二軸承座端的直徑為不同的。實施例的特點也包括定子的內直徑小於第一軸承和第二軸承的外直徑。
根據另一實施例，一種風扇馬達被揭露。風扇馬達包括具有第一軸承座端和第二軸承座端的軸承座。軸承座具有第一段，第一段具有小於第一軸承座端和第二軸承座端的直徑的第一直徑。馬達更包括在第一軸承座端藉由軸承座容納的第一軸承、以及在第二軸承座端藉由軸承座容納的第二軸承。馬達更包括藉由第一軸承和第二軸承容納的軸、以及圍繞軸承座的第一段的定子。
實施例的特點包括由第一件形成的軸承座，第一件可移除地耦接到第二件。實施例的特點也包括第一件具有第一軸承座端，且第二件具有第一段和第二軸承座端。實施例的特點也包括第一段，被可移除地耦接到軸承座的第二件內的第二軸承座端。實施例的特點也包括耦接到框架或軸承座的至少一個的印刷電路板。印刷電路板配置以控制馬達，且具有小於輪轂的直徑的徑向尺寸。實施例的特點也包括藉由第一軸承在第一軸端容納的軸，且在第二軸端藉由第二軸承容納。實施例的特點也包括定子的內直徑小於第一軸承和第二軸承的外直徑。
以上發明內容並非旨在代表每一實施例或本揭露的每一特點。而是，前述發明內容僅提供在此闡述的一些新穎特點和特徵的示例。當結合附圖和所附申請專利範圍時，從代表性實施例和模式的以下詳述，以上特徵和優點以及本揭露的其他特徵和優點，將為顯而易見的。
多種實施例被參照附圖描述，在整個附圖中相似的參考符號被用來指定相似或均等物元件。附圖並未按比例繪製，且提供附圖僅用於示出本發明。應當理解許多具體細節、關係和方法被闡述以提供全面的理解。然而，該領域具有通常知識者將容易的想到，多種實施例可在沒有一個或多個特定細節之下或在其他方法下實踐。在其他情況下，為詳細示出公知的結構或操作，以避免隱蔽多種實施例的某些特點。多種實施例不受限於動作或事件的示出順序，如一些動作可以不同的順序及/或與其他動作或事件同時發生。此外，並非全部示出動作或事件都是實施依據本發明的方法所需的。
所揭露的元件和限制，例如，在摘要、發明內容、實施方式段落，但未明確地闡述在申請專利範圍中，不應藉由暗示、推斷或其他方式單獨地或集體地併入申請專利範圍。為了本實施方式的目的，除非明確地說明並非如此，單數包括複數且反之亦然。名詞「包括」意為「包括而不限於」。此外，近似詞如「大約(about, almost, substantially, approximately)」以及其相似詞，可在此意為例如「在(at)」、「近於(near , nearly at)」、「在3%到5%之內(within 3-5% of)」、「在可接受的製造公差內(within acceptable manufacturing tolerances)」或任何其邏輯組合。
關於本揭露，名詞「計算裝置(computing device)」或「電腦裝置(computer device)」指的是任何由電驅動或由電池驅動的儀器，其具有硬體、軟體及/或韌體組件，而軟體及/或韌體組件可被配置用以運作裝置上的部件。
第2圖係根據本揭露的特點，描繪風扇模組200的立體圖。風扇模組200包括框架202。框架202可配置以固定風扇模組200在電腦系統(未顯示)內。風扇模組200更包括風扇204。風扇204配置以繞框架202的軸線X’旋轉。風扇204包括從輪轂208徑向地延伸的複數個葉片206。雖然五個葉片206示出為從輪轂208延伸，但可具有多於或少於五個葉片206。再者，複數個葉片的配置(大小、幾何等等)可與所示有所不同。風扇模組200的長度L3對應到風扇204的直徑。風扇模組200的長度L4對應到風扇204的輪轂208的直徑。
與以上(第1圖)所述的習知的風扇模組有所不同，輪轂208的直徑(例如，L4)對於風扇204的直徑(例如，L3)的比例小於0.6。更特定地，比例L4/L3可約為0.38或更小。例如，具有40毫米的直徑的風扇204的風扇模組200，可具有約為15毫米的直徑的輪轂208。這造成約為0.375的L4/L3的比例。因此，相比於風扇模組100，風扇模組200對於相似的40毫米風扇在體積流率具有約25%的增加。對於相同大小的框架(例如，第1圖中的框架102和第2圖中的框架202)，提高25%的效率係非常顯著。
參照第3圖，根據本揭露的特點，風扇模組200的剖面圖被示出。第3圖包括框架202和風扇204。風扇204包括從輪轂208徑向地延伸的複數個葉片206。如以上所述，風扇204配置以繞框架202的軸線X’旋轉。
部分地安置在輪轂208內係電馬達310，電馬達310配置以使風扇204繞框架202的軸線X’旋轉。電馬達310包括在第一軸承座端314連接到框架202的軸承座312。軸承座312在第二軸承座端316延伸到輪轂208。第二軸承座端316為獨立式，例如，未直接連接到輪轂208的框架202。第一軸承座端314的直徑D1可相同於或不同於第二軸承座端316的直徑D2。
軸承座312更包括具有直徑D3的段318。如第3圖所示，段318的直徑D3小於第一軸承座端314和第二軸承座端316分別的直徑D1和D2。
電馬達310更包括在第一軸承座端314藉由軸承座312容納的第一軸承320、以及在第二軸承座端316藉由軸承座312容納的第二軸承322。軸326從第一軸承320延伸到第二軸承322，且藉由第一軸承320和第二軸承322容納。軸326沿框架202的軸線X’縱向地延伸，且配置以繞軸線X’旋轉。
電馬達310更包括圍繞軸承座312的段318的至少部分的定子328。因為定子328圍繞段318而不是第一承載座端314和第二承載座端316，定子328的內直徑可小於第一軸承320和第二軸承322的外直徑。在輪轂208的內部表面330上係複數個磁鐵332，當電馬達310為通電時，複數個磁鐵332與定子328互動，以造成風扇204繞框架202的軸線X’旋轉。
電馬達310可選地包括印刷電路板324(PCB324)，印刷電路板324配置以在運作的期間控制電馬達310。例如，印刷電路板324可具有配置以控制風扇204運作(例如，速度)的硬體、韌體以及/或軟體，以冷卻包括風扇模組200的電腦系統(未顯示)。印刷電路板324具有小於輪轂208的直徑L4的徑向尺寸，以使氣流實質上不受風扇模組200內的印刷電路板324約束。
參照回軸承座312，段318的直徑D3為小於第一軸承座端314和第二軸承座端316分別的直徑D1和D2，允許輪轂208的整體直徑更小。例如，習知的風扇模組(例如，風扇模組100)並不具有更小直徑D3的段318。相反地，在風扇模組100中的任何軸承座沿其長度係單個、定值的直徑。由於具有更小直徑D3的段318，使節省的空間允許輪轂208內更緊密的配置，也允許輪轂208更小(例如，小於直徑L4)。因此，將有更多面積給相同大小的框架202內的複數個葉片206，這允許複數個葉片206佔用(take up)更多風扇204的整體面積。例如，風扇204的直徑L3可大於輪轂208的直徑L4約至少2.6倍。此關係係基於段318具有比第一軸承座端314和第二軸承座端316分別的直徑D1和D2更小的直徑。因此，例如，當風扇204具有約為40毫米的直徑L3，輪轂208的直徑L4可約為15毫米。
為了允許軸承座312的組裝，軸承座312包括可移除地耦接到第二件336的第一件334。第一件334可包括第一軸承座端314。第二件336可包括段318和第二軸承座端316。雖然第一軸承座端314和第二軸承座端316的直徑D1和D2為太大而無法容納(fit)在定子328內，但第一件334為可移除地耦接到第二件336，而允許段318被插入定子328之間。在一個或多個實施例中，段318可更被可移除地耦接到第二軸承座端316；在這種情況下，第二件336可被分成與第二軸承座端316分離的段318。
第4圖和第5圖係根據本揭露的特點，描繪通過習知的風扇模組400(第4圖)和風扇模組500(第5圖)的氣流所示的半透明側視圖。根據本揭露的特點，第5圖中的圖示對於第4圖中的圖示之間的比較，顯示對於相同的形狀因數(例如，40毫米風扇模組)，風扇模組500比風扇模組400產生更高的氣流速度。這是因為第5圖中的風扇模組500的輪轂508直徑小於第4圖中的風扇模組400的輪轂408，導致比起風扇模組400，更多的氣流通過風扇模組500。
雖然主要地揭露為具有單個風扇和馬達，在一個或多個實施方式中，根據本揭露風扇模組可包括兩個風扇，如第5圖所示。例如，第5圖中的風扇模組500包括風扇504a和504b。包括風扇504a和504b內的每一個，係驅動風扇504a和504b的電馬達(未顯示)，風扇504a和504b之間可具有連接到風扇504a和504b的另一風扇504c，使得風扇504a和504b的旋轉造成風扇504c的旋轉。可替代地，風扇504c可為靜態葉片。再者，雖然描述為風扇，在一個或多個實施方式中，在此所述的軸承座的配置可被應用到軸向壓縮機。
雖然本發明的多種實施例已由以上所描述，應當理解其僅以示例且非限制的方式呈現。在不脫離本發明的精神或範圍下，可根據本揭露在此所揭露的實施例進行多種改變。因此，本發明的廣度和範圍不應受到任何上述實施例的限制。相反的，本發明的範圍應根據以下申請專利範圍及其均等物所界定。
儘管已關於一個或多個實施方式示出和描述本發明，本領域具有通常知識者經閱讀和理解本說明書和附圖後，將想到均等物和修改。另外，雖然可能已經關於幾種實施方式的僅一種實施方式揭露本發明的特定特徵，對於任何給予或特定的應用，這種特徵如可能有需求和有利的可與其他實施方式的一個或多個其他特徵組合。
在此所使用的名詞僅出於描述特定實施例為目的，且不旨在限制本發明。如在此所使用的，單數形式「一(a, an, the)」也旨在包括複數形式，除非上下文另外明確指出。此外，名詞「包括(including, includes)」、「具有(having, has, with)」或其變化形，為使用在實施方式及/或申請專利範圍，這樣的名詞旨在以相似名詞「包括」的方式包括在內。
除非其他的界定，在此使用的所有名詞(包括技術和科學名詞)，具有本技術領域通常知識者普遍理解的相同意義。此外，例如那些定義在常用字典的名詞，應被解讀為具有與其在該相關技術領域的語境中意義一致的意義，除非在此明確定義，不會被解讀為理想化或過度正式的意義。
100,200,400,500:風扇模組 102,202:框架 104,204,504a,504b,504c:風扇 106,206:葉片 108,208,408,508:輪轂 310:電馬達 312:軸承座 314:第一軸承座端 316:第二軸承座端 318:段 320:第一軸承 322:第二軸承 324:印刷電路板 326:軸 328:定子 330:內部表面 332:磁鐵 334:第一件 336:第二件 D1,D2,D3:直徑 L1,L2,L3,L4:長度/直徑 X,X’:軸線
從以下實施例的描述結合參考附圖，將更好理解本揭露之優勢和附圖。這些附圖僅描繪了實施例，因此不應被視為對多種實施例或申請專利範圍的範圍的限制。 第1圖係描繪習知的風扇模組的立體圖。 第2圖係根據本揭露的特點，描繪風扇模組的立體圖。 第3圖係根據本揭露的特點，描繪風扇模組的剖面圖。 第4圖係描繪通過習知的風扇模組的氣流的半透明側視圖。 第5圖係根據本揭露的特點，描繪通過風扇模組的氣流的半透明側視圖。
200:風扇模組
202:框架
204:風扇
206:葉片
208:輪轂
L3,L4:長度/直徑
X’:軸線

Claims (10)

  1. 一種風扇模組，包括： 一框架； 一風扇，配置以繞該框架的一軸線旋轉，該風扇具有一輪轂，該輪轂具有複數個葉片，從該輪轂徑向地延伸；以及 一電馬達，配置以使該風扇繞該軸線旋轉，該電馬達包括： 一軸承座，在一第一軸承座端連接到該框架，且在一第二軸承座端延伸到該輪轂，該軸承座具有一第一段，該第一段具有一第一直徑，小於該第一軸承座端和該第二軸承座端的直徑； 一第一軸承，在該第一軸承座端藉由該軸承座容納； 一第二軸承，在該第二軸承座端藉由該軸承座容納； 一軸，藉由該第一軸承和該第二軸承容納；以及 一定子，圍繞該軸承座的該第一段。
  2. 如請求項1之風扇模組，其中該軸承座包括一第一件，可移除地耦接到一第二件。
  3. 如請求項2之風扇模組，其中該第一件包括該第一軸承座端，且該第二件包括該第一段和該第二軸承座端。
  4. 如請求項3之風扇模組，其中該第一段被可移除地耦接到該軸承座的該第二件內的該第二軸承座端。
  5. 如請求項1之風扇模組，更包括一印刷電路板，耦接到該框架或該軸承座的至少一個。
  6. 如請求項5之風扇模組，其中該印刷電路板配置以控制該電馬達，且具有一徑向尺寸，小於該輪轂的一直徑。
  7. 如請求項1之風扇模組，其中該風扇的一直徑約大於該輪轂的一直徑至少2.6倍。
  8. 一種風扇馬達，包括： 一軸承座，在一第一軸承座端連接到一框架，且在一第二軸承座端延伸至一輪轂，該軸承座具有一第一段，該第一段具有一第一直徑，小於該第一軸承座端和該第二軸承座端的直徑； 一第一軸承，在該第一軸承座端藉由該軸承座容納； 一第二軸承，在該第二軸承座端藉由該軸承座容納； 一軸，藉由該第一軸承和該第二軸承容納；以及 一定子，圍繞該軸承座的該第一段。
  9. 如請求項8之風扇馬達，更包括一印刷電路板，耦接到該框架或該軸承座的至少一個，且該印刷電路板配置以控制一電馬達，且具有一徑向尺寸，小於該輪轂的一直徑。
  10. 如請求項8之風扇馬達，其中該定子的一內直徑小於該第一軸承和該第二軸承的外直徑。
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