TWI409026B - 具有外部電路板之冷卻風扇 - Google Patents

Description

具有外部電路板之冷卻風扇

本發明係有關於具有外部電路板之冷卻風扇。

背景

電腦系統包括各種吸引電流以執行其欲達成功能之電氣元件，例如，一電腦之微處理器或中央處理單元(“CPU”)需要電流來執行如控制電腦系統之全體操作與執行各種數值運算等許多功能。通常，電流流過之任何電氣裝置會產生熱，且加熱任一裝置之量通常是流經該裝置之電流量的函數。

通常，一電氣裝置係設計成可在一預定溫度範圍內正確地操作。如果溫度超過該預定範圍(即，該裝置過熱)，則該裝置無法正確地作用，因此可能會使該電腦系統之整體效能下降。如此，許多電腦系統包括可調整其電氣元件之溫度的冷卻系統。其中一種冷卻系統是一強制空氣系統，且該強制空氣系統依靠一或多個可將空氣吹在該等電子元件上以冷卻該等元件之冷卻風扇。

對於可由該裝置移除多少熱而言，可移動通過一電氣裝置之每分鐘立方英呎(“CFM”)空氣是一重要的因子。如此，一冷卻風扇之能力對於選擇一用於冷卻用途之空氣移動器是一極重要之因子。一冷卻風扇可產生之CFM係由多數因子來決定，且這些因子包括：產生空氣流之扇葉之總面積、供空氣流經該風扇之自由區域、該等扇葉之結構、及由電動馬達所產生之動力。

在電氣冷卻應用中使用之許多冷卻風扇係使用迷你無電刷DC電動馬達作為動力源，且這些電動馬達使用一圓柱形繞組，且多數磁鐵設置在該圓柱體之內側或外側。一電流流經該等繞組，且該等磁鐵以該馬達之軸為中心轉動。為了便於藉由管理供應至該圓柱形繞組之電流來操作該馬達，可使用各種電路與元件。所有無刷DC馬達共用的是將供應之電流導引至該等繞組之整流電路，且在標準無刷DC馬達中，整流電路係安裝在該風扇殼體內。

在許多電腦冷卻應用中，一冷卻風扇之尺寸會受限於支持該電腦系統之支架。因為由一電動馬達所產生之動力與該馬達之尺寸部份地相關，所以限制一冷卻風扇之尺寸經常會限制該風扇之效能。因此，當馬達之尺寸增加時，可以由該馬達所產生之動力亦增加。

概要

前述問題之大部份可利用一冷卻風扇來解決，而該冷卻風扇包含一殼體、一電動馬達、一扇葉總成、及一第一馬達控制電路板。該殼體係可操作且連接一支持一電子元件之電腦支架，且一電動馬達固定地安裝在一由該殼體之內表面形成之空間。一扇葉總成可轉動地安裝在該電動馬達上，且一第一馬達控制電路板與該電動馬達連結並且設置在由該殼體內表面形成之空間外部。

圖式簡單說明

以下將參照添附圖式詳細說明本發明之實施例，其中：第1圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的截面圖；第2圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器之電氣元件的示意圖；第3圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的立體圖；第4圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的立體圖；及第5圖顯示具有依據本發明實施例構成之空氣移動器之電腦總成的立體圖。

註記與命名

在以下說明與申請專利範圍中使用某些用語來表示特殊之系統元件，且發明所屬技術領域中具有通常知識者可了解電腦公司可利用不同之名字表示一元件，而這說明書將不會區別名字不同而功能相同之元件。在以下說明與申請專利範圍中，該等用語“包括”、“包含”係開放式語言，且因此應被解釋成“包括但不限於...”。同時，該用語“連結”表示直接或間接連接，如此，如果一第一裝置與一第二裝置連結，則其連接可為一直接連接或一透過其他裝置與連接構件之間接連接。

詳細說明

以下說明係有關本發明之各種實施例，且雖然這些實施例之一或多個是較佳的，但是所揭露之實施例不應被解釋成或用來限制包括申請專利範圍之揭露內容的範疇。此外，發明所屬技術領域中具有通常知識者應可了解以下說明具有廣義之應用，且所有實施例之說明僅是該實施例之舉例而不是表示包括申請專利範圍之揭露內容受限於該實施例。

現在請參閱第1圖，冷卻風扇100包含殼體10、扇葉總成20、馬達30、及馬達控制電路板40。扇葉總成20與馬達30安裝在一形成該殼體10之內表面12的空間16內，且冷卻風扇100之轉動將產生通過殼體10之空氣流。殼體10包含形成一大致圓柱形之空間16的內表面12、多數連接馬達30與該殼體之支架14、及外表面18。扇葉總成20包含多數由轂部24延伸出之扇葉22，且多數磁鐵26定位在轂部24之內表面上。在某些實施例中，該等磁鐵亦可與軸桿28結合，且軸桿28係位在轂部24中心並與之結合。又，扇葉總成20之旋轉可產生通過空間16之空氣流。

馬達控制電路板40設置在空間16外部且經由多數電連接構件42與馬達30結合，而藉由將馬達控制電路板40自殼體10取出，可在該殼體內再得到另一些空間且可用來增加如繞組32、磁鐵26、及軸承34等馬達元件之尺寸。當繞組32之尺寸增加時，該馬達30可產生之動力亦會增加。

將馬達控制電路板40取出亦可讓殼體10在利用較大之電路板時不受尺寸之限制，且如此可在該等電路板上使用較大之元件，而這些較大元件會比較便宜。較大電路板亦使電氣電路設計者有更多空間來構成有效率之電路，且在其他實施例中，用以控制一風扇之電路板可建構於主機板中或一與多數風扇連結之風扇控制板中。在這些實施例中，一風扇總成不包含一電路板。

現在請參閱第2圖，操作風扇馬達30電氣系統包含馬達控制電路板40及冷卻系統控制器44。馬達控制電路板40包含控制電訊號對馬達30之供給的電氣電路，且冷卻系統控制器44包含多數電氣電路及感測器，該等電氣電路及感測器可監測電腦系統狀態且操作一或多個冷卻風扇並產生可冷卻該系統之空氣流。馬達控制電路板40經由多數電連接構件42連結馬達30，且馬達控制電路板40經由多數電連接構件46連結冷卻系統控制器44。

馬達控制電路板40包含多數如整流電路、位置解碼器、震盪器、電流驅動器之電氣電路與元件；及用以將電氣訊號傳送至馬達30繞組之其他電路與元件。各馬達30具有一與其連結之專用馬達控制電路板40，且冷卻系統控制器44包含多數監測電腦系統之操作與溫度且控制一或多個馬達30之操作的感測器與電氣電路。又，冷卻系統控制器44包含如速度控制器與溫度感測器之元件與電路。

現請參閱第3圖，冷卻風扇50包含殼體52、扇葉總成54、及馬達控制電路板56。殼體52具有大致矩形之外周緣，且包括一馬達55之扇葉總成54位在殼體52內側。馬達控制電路板56安裝在殼體52外側，且馬達控制電路板56可安裝在一凹部58中或經由多數電導體59結合該馬達55。

在某些實施例中，冷卻風扇50亦可包含一第二馬達控制電路板57，且該第二馬達控制電路板57結合於馬達控制電路板56並安裝在與該外表面不同之側上。控制馬達55之電氣電路可以放置在兩馬達控制電路板56與57上，如此可在設計該等電路板時具有較大之彈性。

現請參閱第4圖，冷卻風扇60包含殼體62、扇葉總成64、及馬達控制電路板66。殼體62具有一矩形外周緣61及多數凹陷表面63，且包括一馬達65之扇葉總成64位在殼體62內側，並且馬達控制電路板66安裝在凹陷表面63上且位在矩形外周緣61內。

馬達控制電路板66可由多數構件構成，使一電路板安裝於殼體62之一側以上。例如，冷卻風扇60亦可包含一與馬達控制電路板66連結之第二馬達控制電路板67。兩馬達控制電路板可安裝在凹陷表面63上，且控制馬達65之電氣電路可放置在兩馬達控制電路板66與67上，如此可在設計該等馬達控制電路板時具有較大之彈性。

現請參閱第5圖，一電腦總成70包含支架72、主機板74、散熱器76、電子元件78、及冷卻風扇80。各冷卻風扇80包含殼體82、扇葉總成84、及馬達控制電路板86。馬達控制電路板86係安裝在殼體82外側以在該殼體內產生更大之繞組用空間，並可使該等電路板之設計與構造最適當化，且消除對空氣流之限制。

冷卻風扇80係配置成可產生一冷卻該電子元件78之空氣流，且散熱器76係配置成可直接位在由冷卻風扇80所產生之空氣流中。散熱器76與多數電子元件連接，使由該電子元件所產生之熱可透過該散熱器所增加之表面積散逸至該空氣流中。

前述說明係本發明之原理與各種實施例之舉例說明，且一旦完全了解前述說明書後，多種變化與修改對於發明所屬技術領域中具有通常知識者係顯而易見的。例如，提供控制訊號至該冷卻風扇馬達之電路板可位在該殼體內部空間外側之任何位置上或可完全由該風扇總成中取出並位在另一分開之電路板上或結合成為一居中風扇控制系統之元件。又，以下申請專利範圍應包含所有的前述變化與修改。

10．．．殼體

12．．．內表面

14．．．支架

16．．．空間

18．．．外表面

20．．．扇葉總成

22．．．扇葉

24．．．轂部

26．．．磁鐵

28．．．軸桿

30．．．馬達

32．．．繞組

34．．．軸承

40．．．馬達控制電路板

42．．．電連接構件

44．．．冷卻系統控制器

46．．．電連接構件

50．．．冷卻風扇

52．．．殼體

54．．．扇葉總成

55．．．馬達

56．．．馬達控制電路板

57．．．第二馬達控制電路板

58．．．凹部

59．．．電導體

60．．．冷卻風扇

61．．．矩形外周緣

62．．．殼體

63．．．凹陷表面

64．．．扇葉總成

65．．．馬達

66．．．馬達控制電路板

67．．．第二馬達控制電路板

70．．．電腦總成

72．．．支架

74．．．主機板

76．．．散熱器

78．．．電子元件

80．．．冷卻風扇

82．．．殼體

84．．．扇葉總成

86．．．馬達控制電路板

100．．．冷卻風扇

第1圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的截面圖；第2圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器之電氣元件的示意圖；第3圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的立體圖；第4圖顯示依據本發明實施例構成之空氣移動器的立體圖；及第5圖顯示具有依據本發明實施例構成之空氣移動器之電腦總成的立體圖。

10．．．殼體

12．．．內表面

14．．．支架

16．．．空間

18．．．外表面

20．．．扇葉總成

22．．．扇葉

24．．．轂部

26．．．磁鐵

28．．．軸桿

30．．．馬達

32．．．繞組

34．．．軸承

40．．．馬達控制電路板

42．．．電連接構件

Claims (20)

1. 一種冷卻風扇，包含：一殼體，包含一內表面及一外表面，其中該殼體係可操作且連接一支持一電子元件之電腦支架；一無刷DC電動馬達，係固定地安裝在一由該殼體之內表面形成之空間者，其中該馬達包含多數繞組；一扇葉總成，係可轉動地安裝在該電動馬達上者；及一第一馬達控制電路板，係與該電動馬達連結且設置在由該殼體內表面形成之空間外部，其中該第一馬達控制電路板包含將電流導引至該電動馬達之繞組的電路。
2. 如申請專利範圍第1項之冷卻風扇，其中該第一馬達控制電路板係安裝在該殼體之外表面上。
3. 如申請專利範圍第1項之冷卻風扇，更包含一與該第一馬達控制電路板連結之第二馬達控制電路板，且該第二馬達控制電路板設置在由該殼體之內表面所形成之空間外側。
4. 如申請專利範圍第3項之冷卻風扇，其中該外表面形成一矩形周緣且該等第一與第二馬達控制電路板安裝在該矩形周緣內。
5. 如申請專利範圍第3項之冷卻風扇，其中該等第一與第二馬達控制電路板包含整流電路。
6. 如申請專利範圍第4項之冷卻風扇，其中該等第一與第 二馬達控制電路板安裝在該矩形周緣之不同側上。
7. 一電腦系統，其包含：一支架；配置於該支架中之一電子構件；以及配置於該支架中之一冷卻風扇，其中該風扇包含：配置在一殼體中之一扇葉總成及一無刷DC電動馬達；一第一馬達控制電路板，其係與該電動馬達耦接且配置於該殼體之外部；以及將該第一馬達控制電路板直接耦接至該電動馬達之一電氣連接。
8. 如申請專利範圍第7項之電腦系統，其中該冷卻風扇可操作來產生冷卻該電子構件之氣流。
9. 如申請專利範圍第7項之電腦系統，其中該扇葉總成與該電動馬達被配置在一由該殼體之一內表面構成的一空間內。
10. 如申請專利範圍第7項之電腦系統，其進一步包含耦接至該第一馬達控制電路板且配置在該殼體外部之一第二馬達控制電路板。
11. 如申請專利範圍第8項之電腦系統，其進一步包含與該電子構件熱耦接之一散熱器，其中該散熱器係被設置在該冷卻風扇產生的氣流中。
12. 如申請專利範圍第9項之電腦系統，其中該第一馬達控制電路板係被安裝到該殼體的一外部表面。
13. 如申請專利範圍第10項之電腦系統，其中該殼體的一外部表面形成一矩形周緣且該第一和第二馬達控制電路板被安裝在該矩形周緣內部。
14. 如申請專利範圍第10項之電腦系統，其中該第一和第二馬達控制電路板包含整流電路。
15. 如申請專利範圍第13項之電腦系統，其中該第一和第二馬達控制電路板被安裝於該矩形周緣之不同側上。
16. 一種冷卻風扇，包含：可操作來連接至支撐一電子元件之一電腦系統支架的一殼體；用以安裝一電動馬達於該殼體之一內表面所形成之一空間內之裝置；用以轉動地連接一扇葉總成於該電動馬達之裝置；以及用以安裝一第一馬達控制電路板至該殼體之一外表面之裝置，其中該第一馬達控制電路板係經由一電氣連接而直接耦接至該電動馬達。
17. 如申請專利範圍第16項之冷卻風扇，其進一步包含用以安裝一第二馬達控制電路板至該殼體之一外部表面之裝置，其中該第二馬達控制電路板被耦接至該第一馬達控制電路板。
18. 如申請專利範圍第17項之冷卻風扇，其中該第一和第二馬達控制電路板包含整流電路。
19. 如申請專利範圍第17項之冷卻風扇，其中該殼體之該外部表面形成一矩形周緣且該第一和第二馬達控制電路 板被安裝在該矩形周緣之內部。
20. 如申請專利範圍第19項之冷卻風扇，其中該第一和第二馬達控制電路板被安裝在該矩形周緣之不同側上。