TWI454620B - 磁力連動式風扇 - Google Patents

Description

磁力連動式風扇

本發明係有關一種磁力連動式風扇，尤指一種利用相斥磁力提供葉片同步擺動之磁力連動式風扇。

近年來，由於電子產品快速發展，使得電子元件的功能日益強大，並且電子元件體積也逐漸縮小，因此單位面積下電子元件的發熱量也越來越高。傳統散熱解決方案通常是以散熱鰭片搭配旋轉式風扇，將所產生的熱排放至外部，以達到散熱的目的，例如電腦的中央處理器(central processing unit,CPU)等等。惟，一般旋轉式風扇所佔空間較大，且使用久了之後噪音的問題也自然衍生。

因此，如何設計出一種磁力連動式風扇，透過一致動部帶動一主葉片擺動，使該主葉片與其他連動葉片同步擺動進而產生風，以提供散熱之效果，乃為本案創作人所欲行克服並加以解決的一大課題。

本發明之一目的在於提供一種磁力連動式風扇，以克服習知技術的問題。該磁力連動式風扇係包含一基座、複數個固定部、一致動部、一主葉片以及至少一連動葉片。該些固定部係以彼此分離方式安裝在該基座上。該致動部係具有一固定端與一活動端，其中該固定端係接合在其中一該固定部上。該主葉片係具有一自由端與一連接端，其中該連接端係與該致動部之該活動端接合，該主葉片更包含在該自由端上裝設之一主磁鐵。該至少一連動葉片係具有一頂端與一底端，其中該底端係接合在另一該固定部上，該至少一連動葉片更包含在該頂端裝設之一連動磁鐵。該主磁鐵與該至少一連動磁鐵係對應設置，並且透過該致動部帶動該主葉片擺動，使該主葉片與該至少一連動葉片同步擺動進而產生風。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下：

請參見第一圖，係為本發明一磁力連動式風扇之平面示意圖。該磁力連動式風扇係包含一基座65、複數個固定部60、一致動部10、一主葉片20與至少一連動葉片40。該些固定部60係以彼此分離方式安裝在該基座65上。該致動部10係具有一固定端102與一活動端104，其中該固定端102係接合在其中一該固定部60上。其中，該致動部10之該固定端102係透過鎖固、黏著或夾持方式，接合在其中一該固定部60上。該主葉片20係具有一自由端202與一連接端204，其中該連接端204係與該致動部10之該活動端104接合，並且該主葉片20更包含在該自由端202裝設之一主磁鐵30。該至少一連動葉片40係具有一頂端402與一底端404，其中該底端404係接合在另一該固定部60上，並且該至少一連動葉片40更包含在該頂端402裝設之一連動磁鐵50。其中，該主葉片20之該連接端204係透過黏著方式，與該致動部10之該活動端104接合；該至少一連動葉片40之該底端404係透過鎖固、黏著或夾持方式，接合在另一該固定部60上。再者，該主葉片20之該自由端202係開設一穿孔(未標示)，使得該主磁鐵30嵌固於該主葉片20之該穿孔中；該至少一連動葉片40之該頂端402係開設一穿孔(未標示)，使得該至少一連動磁鐵50係嵌固於該至少一連動葉片40之該穿孔中。惟，該主磁鐵30與該至少一連動磁鐵50對應裝設於該主葉片20與該至少一連動葉片40之方式不以上述嵌固方法為限，亦可透過黏著方式，分別將該主磁鐵30與該至少一連動磁鐵50直接固定在該主葉片20與該至少一連動葉片40上。此外，該主葉片20與該至少一連動葉片40係為彈性片體，例如聚氯乙烯材質(polyvinylchlorid,PVC)，但不以此為限。該主磁鐵30與該至少一連動磁鐵50係對應設置，並且透過該致動部10帶動該主葉片20擺動，使該主葉片20與該至少一連動葉片40同步擺動進而產生風。

值得一提，在本發明中，該磁力連動式風扇最佳實施例係為一磁力連動式壓電風扇(magnetic-force interactive piezoelectric fan)，因此，上述該致動部10係為一壓電材料元件，例如一壓電片(piezoelectric patch)。利用壓電材料元件之逆壓電效應(inverse piezoelectric effect)，亦即當在壓電材料表面施加電場(電壓)，因電場作用時電偶極矩會被拉長，此時，壓電材料為了抵抗變化，會沿電場方向伸長，使電能轉換為機械能。因此，該致動部10係透過一交流電源供電，並根據上述之逆壓電效應，將該交流電源轉換為一機械能，以產生機械致動。至於該磁力連動式風扇之詳細操作，將在後文配合圖示加以說明。

為了方便說明，在第一圖中之該實施例係假設具有五個固定部、四個連動葉片以及四個連動磁鐵。配合參見第二A圖係為本發明該磁力連動式風扇第一實施例之局部示意圖。在該實施例中，該主磁鐵30係裝設在該主葉片20之該自由端202，另外四個連動磁鐵50係為一第一連動磁鐵50_1、一第二連動磁鐵50_2、一第三連動磁鐵50_3以及一第四連動磁鐵50_4，其中，該第一連動磁鐵50_1與該第二連動磁鐵50_2係對應該主磁鐵30，並設置於該主磁鐵30之一側，而該第三連動磁鐵50_3與該第四連動磁鐵50_4係對應該主磁鐵30，並設置於該主磁鐵30之另一側。此外，該第一連動磁鐵50_1係裝設在一第一連動葉片40_1上、該第二連動磁鐵50_2係裝設在一第二連動葉片40_2上、該第三連動磁鐵50_3係裝設在一第三連動葉片40_3上以及該第四連動磁鐵50_4係裝設在一第四連動葉片40_4上。值得一提，該主磁鐵30與該至少一連動磁鐵50係以兩兩相鄰接之磁極相異磁性方式對應設置。在該實施例中，假設該主磁鐵30之極性係左為N極、右為S極。因此，該第一連動磁鐵50_1之極性係左為S極、右為N極，該第二連動磁鐵50_2之極性係左為N極、右為S極。同理，該第三連動磁鐵50_3之極性係左為S極、右為N極，該第四連動磁鐵50_4之極性係左為N極、右為S極。

在上述該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4對應之設置關係下，該致動部10(壓電片)透過該交流電源供電，所產生機械致動，此外，由於該致動部10之該固定端102係接合在該固定部60上，因此，當該交流電源供電使得該壓電片兩端具有電壓差時，該壓電片即會產生向左或向右彎曲，並且，該壓電片將隨著交流電壓的連續性變化而持續擺動。

配合參見第三A圖與第三B圖，係為該磁力連動式風扇穩態同步擺動之動作示意圖。接續前述，當該致動部10受到該交流電源供電驅動而持續擺動時，與該致動部10所接合之該主葉片20係被該致動部10所帶動而擺動。當該磁力連動式風扇穩態持續動作後，該主葉片20往左側擺動時(參見第三A圖)，由於該主磁鐵30與該第一連動磁鐵50_1、該第二連動磁鐵50_2之磁極排列設置為兩兩相鄰接之磁極相異磁性方式，因此該主磁鐵30與該第一連動磁鐵50_1、該第二連動磁鐵50_2相鄰兩者間產生相斥磁力，故此，該第一連動磁鐵50_1係受到該主磁鐵30的相斥磁力，而該第二連動磁鐵50_2係受到該第一連動磁鐵50_1的相斥磁力，使得該第一連動葉片40_1與該第二連動葉片40_2係跟著該主葉片20而同步往左擺動。惟，該第三連動葉片40_3與該第四連動葉片40_4係因本身為彈性材質所提供之彈力，因此該第三連動葉片40_3與該第四連動葉片40_4也同步往左擺動。此外，當該主葉片20往右側擺動時(參見第三B圖)，由於該主磁鐵30與該第三連動磁鐵50_3、該第四連動磁鐵50_4之磁極排列設置為兩兩相鄰接之磁極相異磁性方式，因此該主磁鐵30與該第三連動磁鐵50_3、該第四連動磁鐵50_4相鄰兩者間產生相斥磁力，故此，該第三連動磁鐵50_3係受到該主磁鐵30的相斥磁力，而該第四連動磁鐵50_4係受到該第三連動磁鐵50_3的相斥磁力，使得該第三連動葉片40_3與該第四連動葉片40_4係跟著該主葉片20而同步往右擺動。惟，該第一連動葉片40_1與該第二連動葉片40_2係因本身為彈性材質所提供之彈力，因此該第一連動葉片40_1與該第二連動葉片40_2也同步往右擺動。

接著，由於該致動部10再往左擺動，而帶動該主葉片20往左側擺動時，因為該主磁鐵30與該第一連動磁鐵50_1、該第二連動磁鐵50_2相鄰兩者間產生相斥磁力，以及該第三連動磁鐵50_3與該第四連動磁鐵50_4係所提供之彈力，該磁力連動式風扇瞬間之動作，則又如第三A圖所示；同樣地，由於該致動部10再往右擺動，而帶動該主葉片20往右側擺動時，因為該主磁鐵30與該第三連動磁鐵50_3、該第四連動磁鐵50_4相鄰兩者間產生相斥磁力，以及該第一連動磁鐵50_1與該第二連動磁鐵50_2係所提供之彈力，該磁力連動式風扇瞬間之動作，則又如第三B圖所示，故此，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4形成同步往復擺動進而產生風。

此外，參見第二B圖係為本發明該磁力連動式風扇第二實施例之局部示意圖。該第二實施例與前述該第一實施例最大的差異在於該主磁鐵30之極性係左為S極、右為N極。因此，該第一連動磁鐵50_1之極性係左為N極、右為S極，該第二連動磁鐵50_2之極性係左為S極、右為N極。同理，該第三連動磁鐵50_3之極性係左為N極、右為S極，該第四連動磁鐵50_4之極性係左為S極、右為N極。由於該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4相鄰兩者間的相斥磁力以及該些連動葉片40_1~40_4所提供之彈力，因此該磁力連動式風扇之動作過程，則如上述第一實施例所述，故此，在此不再贅述。

請參見第四A圖，係為本發明該磁力連動式風扇應用於一散熱鰭片之立體示意圖。如第四A圖所示，該磁力連動式風扇係與該散熱鰭片70結合，其中，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4係設置於鰭片間所形成之風道中，因此，由於該磁力連動式風扇係容置於該散熱鰭片70內，因此，該磁力連動式風扇應用於該散熱鰭片70之結合，並不會增加額外所佔之體積空間。配合參見第四B圖，係為本發明該磁力連動式風扇應用於該散熱鰭片之動作示意圖。當該致動部10(壓電片)透過該交流電源供電，所產生機械致動，使得該壓電片隨著交流電壓的連續性變化而持續擺動，並由於該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4相鄰兩者間的相斥磁力以及該些連動葉片40_1~40_4所提供之彈力，故此，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4形成同步往復擺動進而產生風，而在該散熱鰭片70之風道中提供散熱之效果。惟，該磁力連動式風扇應用於該散熱鰭片70所需注意的在於，該些所有葉片擺動幅度的最大寬度須小於該散熱鰭片70之風道寬度，以確保該磁力連動式風扇之正常操作。

請參見第五A圖，係為本發明該磁力連動式風扇應用於一燃料電池模組之立體示意圖。如第五A圖所示，該磁力連動式風扇係與該燃料電池模組80結合，其中，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4係設置於堆疊燃料電池間所形成之進氣通道中，因此，由於該磁力連動式風扇係容置於該燃料電池模組80內，因此，該磁力連動式風扇應用於該燃料電池模組80之結合，並不會增加額外所佔之體積空間。此外，由於傳統的微型燃料電池陰極採用自然進氣的空氣進行反應，但往往因為氧氣濃度不足，因此效率較低，而有加裝風扇的需要。惟，由於微型燃料電池的功率較低，因此，使用傳統旋轉式風扇的耗能占該微型燃料電池輸出功率的比例過高，使得傳統旋轉式風扇與微型燃料電池的結合應用不具效率。配合參見第五B圖，係為本發明該磁力連動式風扇應用於該燃料電池模組之動作示意圖。當該致動部10(壓電片)透過該交流電源供電，所產生機械致動，使得該壓電片隨著交流電壓的連續性變化而持續擺動，並由於該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4相鄰兩者間的相斥磁力以及該些連動葉片40_1~40_4所提供之彈力，故此，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4形成同步往復擺動進而產生風，而在該燃料電池模組80之進氣通道中產生進氣控制以及水氣排除均之效果。惟，該磁力連動式風扇應用於該燃料電池模組80所需注意的在於，該些所有葉片擺動幅度的最大寬度須小於該燃料電池模組80之進氣通道寬度，以確保該磁力連動式風扇之正常操作。

值得一提，該磁力連動式風扇之該致動部10不限定為受交流電源供電驅動之該壓電材料元件，只要該致動部10能產生往復擺動之持續運動，就可透過該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4相鄰兩者間的相斥磁力以及該些連動葉片40_1~40_4所提供之彈力，使得該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4形成同步往復擺動進而產生風。

再者，由於該磁力連動式風扇係利用該主葉片20帶動該些連動葉片40_1~40_4形成同步往復擺動，該磁力連動式風扇為了能夠提供均勻擺動幅度，該主葉片20通常係裝設在所有葉片(包含主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4)最中間處，亦即，該主磁鐵30通常係設置在所有磁鐵(包含主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4)最中間處。換言之，若該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_N之數量總和為奇數時，該主葉片20係形成一中心軸，並且該些連動葉片40_1~40_N係與該中心軸對稱平行設置。亦即，若該磁力連動式風扇具有該主葉片20與該第一連動葉片40_1、第二連動葉片40_2、第三連動葉片40_3以及該第四連動葉片40_4時，該主葉片20係設置在最中間處形成該中心軸，並且該些連動葉片40_1~40_4則對稱平行地設置在該主葉片20兩側。然而，若該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_N之數量總和為偶數時，該主葉片20與相鄰之一連動葉片係形成一中心軸，並且其餘該些連動葉片係與該中心軸對稱平行設置。亦即，若該磁力連動式風扇具有該主葉片20與該第一連動葉片40_1、第二連動葉片40_2以及該第三連動葉片40_3時，該主葉片20與相鄰之該第一連動葉片40_1係形成一中心軸，並且其餘該些連動葉片40_2~40_3則對稱平行地設置在該主葉片20與該第一連動葉片40_1兩側。

再者，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4相鄰兩者間的間距通常設計相同，因此，該主磁鐵30與該些連動磁鐵50_1~50_4相鄰兩者間的相斥磁力以及該些連動葉片40_1~40_4所提供之彈力更加均勻一致，使得該磁力連動式風扇為了能夠提供均勻擺動幅度。惟，該主葉片20與該些連動葉片40_1~40_4不限定如上述之設置關係，可端視應用場合之需求而有所調整。

再者，當該磁力連動式風扇為一磁力連動式壓電風扇時，可透過操作該磁力連動式壓電風扇於本身之共振頻率下，可在相同振幅時，大大地減少該磁力連動式壓電風扇的功率消耗。

綜上所述，本發明具有下列特徵與優點：

1、只需要利用一個致動部10(壓電片)帶動一個裝設有該主磁鐵30之該主葉片20，再配合複數個連動磁鐵50_1~50_4，即可帶動複數個該些連動葉片40_1~40_4擺動；

2、由於該磁力連動式風扇所使用之材料，如該致動部10使用壓電材料元件、該主葉片20與該些連動葉片40使用彈性片體，使得該磁力連動式風扇具有低消耗功率、低噪音以及長壽命之優點；及

3、該磁力連動式風扇可因應散熱、導熱或氣流控制之應用場合，而提供結合度高、不增加額外所佔體積空間之整合應用。

惟，以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

〔本發明〕

10．．．致動部

102．．．固定端

104．．．活動端

20．．．主葉片

202．．．自由端

204．．．連接端

30．．．主磁鐵

40．．．連動葉片

40_1．．．第一連動葉片

40_2．．．第二連動葉片

40_3．．．第三連動葉片

40_4．．．第四連動葉片

402．．．頂端

404．．．底端

50．．．連動磁鐵

50_1．．．第一連動磁鐵

50_2．．．第二連動磁鐵

50_3．．．第三連動磁鐵

50_4．．．第四連動磁鐵

60．．．固定部

65．．．基座

70．．．散熱鰭片

80．．．燃料電池模組

第一圖係為本發明一磁力連動式風扇之平面示意圖；

第二A圖係為本發明該磁力連動式風扇第一實施例之局部示意圖；

第二B圖係為本發明該磁力連動式風扇第二實施例之局部示意圖；

第三A圖係為本發明該磁力連動式風扇往左擺動之動作示意圖；

第三B圖係為本發明該磁力連動式風扇往右擺動之動作示意圖；

第四A圖係為本發明該磁力連動式風扇應用於一散熱鰭片之立體示意圖；

第四B圖係為本發明該磁力連動式風扇應用於該散熱鰭片之動作示意圖；

第五A圖係為本發明該磁力連動式風扇應用於一燃料電池模組之立體示意圖；及

第五B圖係為本發明該磁力連動式風扇應用於該燃料電池模組之動作示意圖。

10．．．致動部

102．．．固定端

104．．．活動端

20．．．主葉片

202．．．自由端

204．．．連接端

30．．．主磁鐵

40_1．．．第一連動葉片

40_2．．．第二連動葉片

40_3．．．第三連動葉片

40_4．．．第四連動葉片

402．．．頂端

404．．．底端

50_1．．．第一連動磁鐵

50_2．．．第二連動磁鐵

50_3．．．第三連動磁鐵

50_4．．．第四連動磁鐵

60．．．固定部

65．．．基座

Claims (10)

1. 一種磁力連動式風扇，係包含：
   一基座；
   複數個固定部，係以彼此分離方式安裝在該基座上；
   一致動部，係具有一固定端與一活動端，其中該固定端係接合在其中一該固定部上；
   一主葉片，係具有一自由端與一連接端，其中該連接端係與該致動部之該活動端接合，該主葉片更包含在該自由端上裝設之一主磁鐵；及
   至少一連動葉片，該至少一連動葉片係具有一頂端與一底端，其中該底端係接合在另一該固定部上，該至少一連動葉片更包含在該頂端裝設之一連動磁鐵；
   其中，該主磁鐵與該至少一連動磁鐵係對應設置，並且透過該致動部帶動該主葉片擺動，使該主葉片與該至少一連動葉片同步擺動進而產生風。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中該致動部係為一壓電材料元件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之磁力連動式風扇，其中該致動部係透過一交流電源供電，並將該交流電源轉換為一機械能，以產生機械致動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中該主葉片與該至少一連動葉片係為彈性片體，並且該主磁鐵與該至少一連動磁鐵係以兩兩相鄰接之磁極相異磁性方式對應設置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁力連動式風扇，其中該主葉片與該至少一連動葉片係透過該主磁鐵與該至少一連動磁鐵之相斥磁力，以及該主葉片與該至少一連動葉片之彈力，形成往復同步擺動。
6. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中當該主葉片與該至少一連動葉片之數量總和為奇數時，該主葉片係形成一中心軸，並且該些連動葉片係與該中心軸對稱平行設置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中當該主葉片與該至少一連動葉片之數量總和為偶數時，該主葉片與相鄰之一連動葉片係形成一中心軸，並且其餘該些連動葉片係與該中心軸對稱平行設置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中該致動部之該固定端係透過鎖固、黏著或夾持方式，接合在其中一該固定部上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中該主葉片之該底端係透過黏著方式，與該致動部之該活動端接合；該至少一連動葉片之該底端係透過鎖固、黏著或夾持方式，接合在另一該固定部上。
10. 如申請專利範圍第1項所述之磁力連動式風扇，其中該主磁鐵係透過嵌固或黏著方式，固定在該主葉片上；該至少一連動磁鐵係透過嵌固或黏著方式，固定在該至少一連動葉片上。