TWI422747B - 散熱風扇及其葉輪 - Google Patents

Description

散熱風扇及其葉輪

本發明涉及一種散熱風扇，尤指一種散熱風扇之葉輪。

隨著電腦產業之迅速發展，CPU追求高速度化，高功能化及小型化所衍生之散熱問題越來越嚴重，這在筆記型電腦等內部空間狹小之電子裝置中更為突出。如果無法將筆記本電腦內之CPU等電子元件所產生之熱量及時有效地散發出去，將極大地影響電子元件之工作性能，還會縮減電子元件之使用壽命，故必須對電子元件進行散熱。

目前在電腦內，常採用由導熱體、熱管、散熱片及散熱風扇組成之散熱模組對電子元件散熱。導熱體貼設於電子元件上，導熱體與散熱片藉由熱管連接，散熱風扇產生之氣流吹拂散熱片並與散熱片發生熱交換以最終將熱量散發出去。故，散熱風扇在散熱模組中起著極為重要之作用。散熱風扇之轉速越高、流速越快、風量越大，則與散熱片交換之熱量也就更多，從而有效地將電子元件之熱量散發。然這會導致散熱風扇之噪音增加。利用CFD(Computational Fluid Dynamics，計算流體力學)軟體對習知散熱風扇進行不斷試驗及流場模擬發現，在散熱風扇之相鄰葉片之間區域內，伴 隨有諸多高次諧波之疊加，從而使得散熱風扇噪音較大。

鑒於此，有必要提供一種具較小噪音之散熱風扇及其葉輪。

一種葉輪，包括輪轂及呈放射狀分佈於輪轂週圍之複數個葉片，該葉片具有一迎風面以及一與該迎風面相對之背風面，該背風面上開設有複數個軸向凹槽，該複數個軸向凹槽沿徑向間隔排列，相鄰之二軸向凹槽之間形成一凸起。

一種散熱風扇，包括一底板、一蓋板及連接於該蓋板與底板之間之一側壁，該蓋板、底板與側壁共同形成容置一葉輪之容置空間，葉輪包括輪轂及呈放射狀分佈於輪轂週圍之複數個葉片，該葉片具有一迎風面以及一與該迎風面相對之背風面，該背風面上開設有複數個軸向凹槽，該複數個軸向凹槽沿徑向間隔排列，相鄰之二軸向凹槽之間形成一凸起。

與習知技術相比，本發明之葉片之背風面上開設有軸向凹槽，該軸向凹槽使得葉片之背風面凹凸不平，從而減少了噪音疊加，降低了散熱風扇之噪音。

10‧‧‧散熱風扇

11‧‧‧扇框

12‧‧‧底板

13‧‧‧側壁

131‧‧‧出風口

14‧‧‧蓋板

141‧‧‧第一入風口

16‧‧‧葉輪

162‧‧‧輪轂

164、264‧‧‧葉片

164a‧‧‧迎風面

164b‧‧‧背風面

168‧‧‧分流倒角

171‧‧‧第一凹槽

172‧‧‧第二凹槽

173‧‧‧第三凹槽

174‧‧‧凸起

圖1為本發明散熱風扇一較佳實施例之立體分解示意圖。

圖2為圖1中葉輪之立體圖。

圖3為圖1中葉輪之俯視圖。

圖4為圖3中葉輪局部放大圖。

圖5為本發明散熱風扇及習知散熱風扇之頻譜對比圖。

圖6為本發明之葉輪之又一較佳實施例之立體圖。

下面將結合圖式對本發明實施例作進一步之詳細說明。

如圖1所示，散熱風扇10包括一扇框11、收容於扇框11內之定子(圖中未示出)與葉輪16。

該扇框11包括一底板12、一與底板12平行之蓋板14及連接於該蓋板14及底板12之間之側壁13。該蓋板14、底板12與側壁13共同形成一容置定子及葉輪16之容置空間。該蓋板14之中央位置，形成第一入風口141，該側壁13之一側形成一出風口131。

如圖2所示，葉輪16包括一輪轂162以及呈放射狀分佈於輪轂162週圍之複數個葉片164。本實施例中，該葉輪16沿逆時針方向旋轉。

請一併參閱圖2、3、4，葉片164為一後傾式葉片，即葉片164之尾端輕度彎折並沿與旋轉方向相反之方向傾斜，使葉片164之尾端延伸方向與旋轉切線方向之間之夾角為鈍角，該葉片164包括一迎風面164a以及一與迎風面164a相對之背風面164b。沿葉片164之延伸方向，迎風面164a之末端和背風面164b之末端藉由一圓弧連接，從而在背風面164b之末端上形成一圓弧狀之分流倒角168。相對習知散熱風扇而言，本實施例散熱風扇10之迎風面164a之掃風面積不變，保持了 原有風壓及風量，分流倒角168則降低了背風面164b對氣流之阻擋，使得氣流更順暢地進入流道。可以理解地，分流倒角168也可為一斜面，即迎風面164a之末端和背風面164b之末端藉由該斜面連接，該斜面與葉片164之迎風面164a之間之夾角為銳角。

該葉片164之背風面164b形成為凹凸不平之結構，在背風面164b上開設有三個形狀相同、沿徑向間隔排列之第一軸向凹槽171、第二軸向凹槽172及第三軸向凹槽173，第一、第二、第三軸向凹槽171、172、173之開槽方向為軸線方向，第一軸向凹槽171位於背風面164b上臨近輪轂162一側，第三軸向凹槽173位於背風面164b上遠離輪轂162一側，第二軸向凹槽172位於第一軸向凹槽171和第三軸向凹槽173之間，且第一軸向凹槽171和第二軸向凹槽172之間隔距離等於第三軸向凹槽173和第二軸向凹槽172之間隔距離，相鄰之二軸向凹槽之間形成一凸起174。第一、第二、第三軸向凹槽171、172、173分別為矩形槽，其高度與葉片164之高度相等，在軸向上貫通葉片164之上、下表面，其邊緣處設有圓角。第一、第二、第三軸向凹槽171、172、173之深度小於葉片之厚度，不貫通背風面164b和迎風面164a。

散熱風扇10運轉時，在相鄰葉片164之間持續加壓形成渦流，並形成噪音疊加。由於第一、第二、第三軸向凹槽171、172、173使得背風面164b凹凸不平，破壞了噪音疊加，使得噪音降低。另，第一、第二、第三軸向凹槽171、172、173 還破壞了氣流邊界層，減少了分離渦流之產生。本發明不限定於軸向凹槽之數量、形狀、寬度、深度及位置，也不限定於軸向凹槽之形狀完全相同，只要在背風面164b上開設有複數個軸向凹槽，即可實現本發明之技術效果。例如，該軸向凹槽171、172、173也可為梯形槽，即軸向凹槽之寬度隨著軸向凹槽之深度增加而逐漸變窄；該軸向凹槽171、172、173也可為圓弧槽，即軸向凹槽之底面為一圓弧面。

圖5為本實施例散熱風扇及習知散熱風扇之頻譜對比圖，比較兩者在相同轉速情況下噪音-頻率關係曲線，其中第一曲線為本實施例風扇3000轉/分鐘(rpm)時之頻譜曲線，第二曲線為本實施例風扇4000轉/分鐘(rpm)時之頻譜曲線，第三曲線為習知風扇3000轉/分鐘(rpm)時之頻譜曲線，第四曲線為習知散熱風扇4000轉/分鐘(rpm)時之頻譜曲線。從整體上看，在500HZ到10000HZ範圍內，第一、二曲線比第三、四曲線相對平滑，且分別低於第三、四曲線，這表明在相同轉速情況下，本發明散熱風扇之渦流減少，而且噪音比習知風扇低。

表1為在相同轉速下本發明散熱風扇及習知散熱風扇之技術參數對比表。從表1中我們可以發現，在相同轉速下，相對習知風扇而言，本發明風扇之風壓及風量不變，而噪音下降了1dB。

圖6示出本發明之又一較佳實施例，與前述實施例不同之處在於，葉片264為一直葉式葉片，即葉片264延伸在一條直線上，葉片264之尾端延伸方向與旋轉切線方向之夾角為直角。

本領域技術人員還可於本發明精神內做其他變化。例如，本發明之葉片164還可為一前傾式葉片，即葉片164之尾端朝旋轉方向前傾，使葉片164之尾端延伸方向與旋轉切線方向之夾角為銳角。底板12之中央位置還可以設置一第二入風口。這些依據本發明精神所做之變化，均應包含在本發明所要求保護之範圍之內。

綜上所述，本發明符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟以上所述者僅為本發明之較佳實施例，舉凡熟悉本案技藝之人士，在爰依本發明精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下之申請專利範圍內。

164a‧‧‧迎風面

164b‧‧‧背風面

168‧‧‧分流倒角

171‧‧‧第一凹槽

172‧‧‧第二凹槽

173‧‧‧第三凹槽

174‧‧‧凸起

Claims (15)

1. 一種葉輪，包括輪轂及呈放射狀分佈於輪轂週圍之複數個葉片，該葉片具有一迎風面以及一與該迎風面相對之背風面，其改良在於：該背風面上開設有複數個軸向凹槽，該複數個軸向凹槽沿徑向間隔排列，相鄰之二軸向凹槽之間形成一凸起，該背風面之末端形成一分流倒角。
2. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該軸向凹槽之高度與該葉片之高度相等，在軸向上貫通該葉片。
3. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該複數個軸向凹槽等間距地分佈在該背風面上。
4. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該軸向凹槽為梯形槽、矩形槽或者圓弧槽中一種。
5. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該分流倒角為圓角或者斜角。
6. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該葉片為前傾式、後傾式或者直葉式葉片中一種。
7. 根據申請專利範圍1所述之葉輪，其中，該葉輪為離心式風扇之葉輪。
8. 一種散熱風扇，包括一底板、一蓋板及連接於該蓋板與底板之間之一側壁，該蓋板、底板與側壁共同形成容置一葉輪之容置空間，該葉輪包括輪轂及呈放射狀分佈於輪轂週圍之複數個葉片，該葉片具有一迎風面以及一與該迎風面相對之背 風面，其改良在於：該背風面上開設有複數個軸向凹槽，該複數個軸向凹槽沿徑向間隔排列，相鄰之二軸向凹槽之間形成一凸起，該背風面之末端形成一分流倒角。
9. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該軸向凹槽之高度與該葉片之高度相等，在軸向上貫通該葉片。
10. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該複數個軸向凹槽等間距地分佈在該背風面上。
11. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該軸向凹槽為梯形槽、矩形槽或者圓弧槽中一種。
12. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該分流倒角為圓角或者斜角。
13. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該葉片為前傾式、後傾式或者直葉式葉片中一種。
14. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該葉輪為離心式風扇之葉輪。
15. 根據申請專利範圍8所述之散熱風扇，其中，該蓋板之中央位置形成一入風口，該側壁之一側形成一出風口。