TW202146770A - 離心式風扇 - Google Patents

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Abstract

一種離心式風扇。此離心式風扇包括一轉軸以及複數葉片。這些葉片環設於轉軸，這些葉片外側端的連線定義出一外圓。此外圓鄰近圓周處具有一外圍區域，位於外圍區域的葉片具有一第一線型與一第二線型，相鄰二葉片間具有一葉間通道。此葉間通道係依據一間距漸擴率，朝向葉片外側端之方向擴張。

Description

離心式風扇
本案係關於一種風扇，特別是關於一種用於電子裝置之離心式風扇。
離心式風扇是由複數個葉片環型排列而成。風扇運轉時，氣流會經由葉片間的通道朝向離心方向流動，再流到風扇的扇框通道內。
一般而言，透過改變葉片曲線的設計與葉片數量，可以調整風扇的性能。但是，習知技術在設計風扇葉片曲線時，無法顧及葉片間的氣流現象，而容易產生渦流，進而造成風扇的效能下降並產生大量的氣流噪音。
本案提供一種離心式風扇。此離心式風扇包括一轉軸以及複數葉片。這些葉片環設於轉軸，這些葉片外側端的連線定義出一外圓。此外圓鄰近圓周處具有一外圍區域，位於外圍區域的葉片具有一第一線型與一第二線型，相鄰二葉片間具有一葉間通道，且此葉間通道係依據一間距漸擴率，朝向葉片外側端之方向擴張。
透過本案所提供之離心式風扇，其葉間通道可依據一間距漸擴率朝向遠離轉軸之方向逐漸擴張，可以有效改善葉片通道的氣流現象，以提升風扇效能，同時降低氣流噪音。
下面將結合示意圖對本案的具體實施方式進行更詳細的描述。根據下列描述和申請專利範圍，本案的優點和特徵將更清楚。需說明的是，圖式均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本案實施例的目的。
第一圖係本案離心式風扇一實施例之俯視示意圖。此離心式風扇10可用於電子裝置，如筆記型電腦、桌上型電腦、主機板等，以提升其散熱效率。如圖中所示，此離心式風扇10包括一轉軸12以及複數葉片14。此轉軸12可連接至一驅動馬達。這些葉片14係環設於轉軸12，且這些葉片14間之葉間通道16是依據一間距漸擴率，朝向遠離轉軸12之方向擴張。
如圖中所示，在一實施例中，葉片14是由一第一線型14a與一第二線型14b定義而成。第一線型14a係位於葉片14之受壓面，第二線型14b係位於葉片14之背壓面，第一線型14a與第二線型14b均為直線線型。不過，本案亦不限於此，在一實施例中，依據實際需求，第一線型14a與第二線型14b亦可為曲線線型。其次，在一實施例中，葉片14的數量可大於30，以產生足夠的氣流，提供足夠的散熱效率。在一實施例中，為了避免葉間通道變化劇烈而影響氣流流動，葉間通道16的間距漸擴率小於25%。
考量到葉片厚度與葉片通道的寬度限制，葉片厚度過小會影響葉片強度，葉片通道寬度過窄會影響氣體流動。在一實施例中，葉片14之厚度的變化範圍可限定於離心式風扇10的外圍區域10a。以葉片14之外側端定義一外圓C1，此外圍區域10a是位於此外圓C1中的直徑相對於圓心距離70%以上的部分。又，為了可以有效改善氣流流動，在一實施例中，在此外圍區域10a內，葉片14之最大厚度與最小厚度的差異比例大於30%。
請一併參照第二圖，第二圖係用以說明間距漸擴率的定義。為了方便說明，以下將本案離心式風扇10之二相鄰葉片以第一葉片142與第二葉片144表示。
於一實施例中，第一葉片142與第二葉片144的葉片外型實質上相同。第一葉片142是由一第一線型142a與一第二線型142b所定義。第一線型142a是位於第一葉片142之受壓面，第二線型142b是位於第一葉片142之背壓面。第二葉片144是由一第三線型144a與一第四線型144b所定義。第一葉片142之第一線型142a與第二葉片144之第四線型144b間形成一葉間通道16，並定義出葉片間距。
以第一葉片142之第一線型142a設定為基礎曲線，並在第一葉片142之第一線型142a上由轉軸12朝向遠離轉軸12的方向設定多個節點P1 , P2 …Pn-1 , Pn 。
接下來，利用節點P1 在第二葉片144之第四線型144b上找到最近點Q1 。此節點P1 與其最近點Q1 的距離設定為第一參考間距D1。
類似於前述方式，利用節點P2 在第二葉片144之第四線型144b上找到最近點Q2 ，此節點P2 與其最近點Q2 的距離設定為第二參考間距D2。
依此可以計算出節點P1 至節點P2 之間距漸擴率DR1= (D2-D1) / L1 x 100%；其中，L1是節點P1 與節點P2 的距離。
依此類推，採用同樣的計算方式可以計算出對應於節點P2 至節點P3 的間距漸擴率DR2= (D3-D2) / L2 x 100%；其中，L2是節點P2 與節點P3 的距離，節點P3 與其最近點Q3 的距離設定為第三參考間距D3。
上述關於間距漸擴率的定義可有效描述葉間通道16的變化。反過來說，利用前述方式，亦可透過給定的間距漸擴率，由第一葉片142之第一線型142a反向推算出第二葉片144之第四線型144b的位置與形狀，進而產生完整的第二葉片144。以此第二葉片144在轉軸12上配置，即可具有給定的間距漸擴率。以下就此進行更詳細的說明。
請一併參照第三A至三D圖。第三A至三D圖係用以說明利用給定的第一線型與固定的間距漸擴率進行葉片設計的流程。本實施例使用直線線型的第一線型142a與固定的間距漸擴率進行葉片設計。
首先，如第三A圖所示，提供一第一線型142a。此第一線型142a為進行葉片設計的基礎線型。隨後，將第一線型142a平移一預設距離以產生一第五線型142c。如此，即產生具有一均等厚度t的暫定第一葉片142’。此平移距離會影響最後產生之新設計葉片的厚度。
接下來，如第三B圖所示，依據預計的葉片數量A計算出相鄰葉片間的夾角B，B = 360/A。然後，將前述暫定第一葉片142’的第一線型142a與第五線型142c旋轉夾角B，複製出一第三線型144a與一第六線型144c。第三線型144a與第六線型144c產生一均等厚度的暫定第二葉片144’。
隨後，如第三C圖所示，在第一線型142a上，由轉軸12朝向遠離轉軸12的方向依序定義出n個節點P1 , P2 , P3 , P4 …Pn-2 , Pn-1 , Pn 。這些節點P1 , P2 , P3 , P4 …Pn-2 , Pn-1 , Pn 與其在第六線型144c上之最近點的連線分別形成參考線R1 , R2 , R3 , R4 …Rn-2 , Rn-1 , Rn 。這些參考線R1 , R2 , R3 , R4 …Rn-2 , Rn-1 , Rn 係做為估算出第四線型144b的基礎。
接下來，如第三D圖所示，依據間距漸擴率DR在這些參考線R1 , R2 , R3 , R4 …Rn-2 , Rn-1 , Rn 上定義出節點P1 ’, P2 ’, P3 ’, P4 ’…Pn-2 ’, Pn-1 ’, Pn ’。這些節點P1 ’, P2 ’, P3 ’, P4 ’…Pn-2 ’, Pn-1 ’, Pn ’即可定義出第四線型144b。第四線型144b與第三線型144a可定義出第二葉片144的外型。
具體來說，假設間距漸擴率DR為固定值，第一線型142a之節點P1 至第六線型144c之預期間距值為S1 ，節點P1 至節點P2 的距離為L1，如此，即可推算出對應於第一線型142a之節點P2 處的預期間距值S2 ，S2 = S1 + (DR x L1)。也就是說，對應於相鄰二節點（即節點P1 , P2 ）之葉間通道的擴張值（即S2 -S1 ）係正比於間距漸擴率DR與相鄰二節點（即節點P1 至P2 ）距離L1的乘積。
利用預期間距值S2 即可在參考線R2 上確認第四線型144b上的節點P2 ’的位置。第一線型142a之節點P1 在第六線型144c上之最近點可視為坐落於第四線型144b上的節點P1 ’。在一實施例中，為了避免葉間通道變化過於劇烈而影響氣流流動，間距漸擴率DR小於25%。
依此類推，即可利用第一線型142a之n個節點P1 , P2 , P3 , P4 …Pn-2 , Pn-1 , Pn 與預期間距值S1 , S2 , S3 , S4 …Sn-2 , Sn-1 確認第四線型144b上的節點P1 ’, P2 ’, P3 ’, P4 ’…Pn-2 ’, Pn-1 ’的位置。最外側的節點Pn ’則可利用節點Pn-2 ’與Pn-1 ’定義出的延伸方向，在外圓C1上定義出來。利用這些節點P1 ’, P2 ’, P3 ’, P4 ’…Pn-2 ’, Pn-1 ’, Pn ’即可建構出第四線型144b。此第四線型144b與第三線型144a可定義出第二葉片144。此第二葉片144即為新設計的葉片，其葉片厚度是採非均等的設計，也就是說，第二葉片144具有厚度變化。
第四圖係本案之離心式風扇另一實施例之俯視示意圖。本實施例之離心式風扇20是採用類似於前述第三A至三D圖的流程進行葉片設計。不過，不同於本案第一圖的實施例，本實施例是利用曲線線型的第一線型24a搭配固定的間距漸擴率定義出曲線線型的第二線型24b，進而產生新的葉片24以完成此離心式風扇20。
第五圖係本案之離心式風扇又一實施例之俯視示意圖。本實施例之離心式風扇30與第四圖之實施例之離心式風扇20的主要差異在於二者之葉片24, 34厚度不同。本實施例在葉片設計過程中，增加第一線型34a的平移距離（對應至第三A圖的步驟）以定義出第二線型34b，進而設計出厚度較厚的葉片34。
前述實施例係使用固定的間距漸擴率進行葉片設計。不過亦不限於此。在一實施例中，間距漸擴率亦可以是一變動值。進一步來說，使用者可依據其設計期望，建構出特定的間距漸擴率變化原則進行葉片設計。在一實施例中，此間距漸擴率可為線性變化。在一實施例中，間距漸擴率可為非線性變化。
舉例來說，可將間距漸擴率設定為由內而外逐漸降低，以提升葉片之外緣的強度；或是將間距漸擴率設定為由內而外先增加再降低，以確保葉片與轉軸結合處的結構強度。以上所述僅為間距漸擴率沿著葉片延伸方向的部分可能分佈方式，本案不限於此。使用者可透過葉片結構分析確認其適合的間距漸擴率。
透過本案所提供之離心式風扇，其葉間通道可依據一間距漸擴率朝向遠離轉軸之方向逐漸擴張，可以有效改善葉間通道的氣流現象，以提升風扇效能，同時降低氣流噪音。
上述僅為本案較佳之實施例而已，並不對本案進行任何限制。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本案的技術手段的範圍內，對本案揭露的技術手段和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本案的技術手段的內容，仍屬於本案的保護範圍之內。
10, 20, 30:離心式風扇 12:轉軸 14, 24, 34:葉片 16:葉間通道 142:第一葉片 144:第二葉片 142a, 14a, 24a, 34a:第一線型 142b, 14b, 24b, 34b:第二線型 144a:第三線型 144b:第四線型 142c:第五線型 144c:第六線型 P1 , P2 , P3 , P4 , Pn-2 , Pn-1 , Pn :節點 D1:第一參考間距 D2:第二參考間距 D3:第三參考間距 L1, L2:距離 t:厚度 B:夾角 142’:暫定第一葉片 144’:暫定第二葉片 Q1 , Q2 , Q3 , Qn-1 , Qn :最近點 R1 , R2 , R3 , R4 , Rn-2 , Rn-1 , Rn :參考線 S1 , S2 , S3 , S4 , Sn-2 , Sn-1 :預期間距值 P1 ’, P2 ’, P3 ’, P4 ’, Pn-2 ’, Pn-1 ’, Pn ’:節點 10a:外圍區域 C1:外圓
第一圖係本案離心式風扇一實施例之俯視示意圖； 第二圖係用以說明間距漸擴率的定義； 第三A至三D圖顯示本案依據給定的第一線型與固定的間距漸擴率進行葉片設計的流程；以及 第四圖係本案之離心式風扇另一實施例之俯視示意圖； 第五圖本案離心式風扇另一實施例之俯視示意圖。
142a:第一線型
144a:第三線型
144b:第四線型
142c:第五線型
144c:第六線型
P1 ,P2 ,P3 ,P4 ,Pn-2 ,Pn-1 ,Pn :節點
t:厚度
B:夾角
142’:暫定第一葉片
144’:暫定第二葉片
R1 ,R2 ,R3 ,R4 ,Rn-2 ,Rn-1 ,Rn :參考線
S1 ,S2 ,S3 ,S4 ,Sn-2 ,Sn-1 :預期間距值
P1 ’,P2 ’,P3 ’,P4 ’,Pn-2 ’,Pn-1 ’,Pn ’:節點
C1:外圓

Claims (9)

  1. 一種離心式風扇，包括： 一轉軸；以及 複數葉片，環設於該轉軸，該些葉片外側端的連線定義出一外圓，該外圓鄰近圓周處具有一外圍區域，位於該外圍區域的該些葉片具有一第一線型與一第二線型，相鄰二該葉片間具有一葉間通道，且該葉間通道係依據一間距漸擴率，朝向該些葉片外側端之方向擴張。
  2. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該間距漸擴率小於25%。
  3. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，位於該外圍區域的該些葉片之最大厚度與最小厚度的差異比例大於30%。
  4. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該葉片具有厚度變化。
  5. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該些葉片的數量大於30。
  6. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該第一線型與該第二線型分別位於該葉片之一受壓面與一背壓面。
  7. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該間距漸擴率是一固定值。
  8. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該第二線型係依據該第一線型與該間距漸擴率定義出來。
  9. 如請求項1所述之離心式風扇，其中，該第一線型具有複數節點，對應於相鄰二該節點之該葉間通道的擴張值係正比於該間距漸擴率與相鄰二該節點之距離的乘積。
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