TWI493113B - 具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇及其馬達尺寸選用方法 - Google Patents

Description

具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇及其馬達尺寸選用方法

本發明係關於一種散熱風扇，尤其是一種裝設有軸向氣隙馬達，且整體軸向高度較薄的具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，以及薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法。

近年來，隨著電子產品輕薄化且高性能的發展趨勢，電子產品運作時，其電子元件的發熱溫度提高，加上散熱空間受限等因素，使得電子元件不易散熱，從而容易產生效能不穩定的狀況，影響電子產品的可靠度，且造成功能特性下降，無法發揮甚至於當機，故散熱已成為目前電子產品設計時所要考量的重要課題之一；其中，增加散熱效率最常使用的方式就是在電子產品中裝設散熱風扇，藉由散熱風扇的驅風作用迫使氣流流動，以將電子產品內部的高溫氣體排出，而適用於輕薄型電子產品的散熱風扇，則通常會搭配選用整體軸向高度較薄的薄型散熱風扇(其軸接部底面至扇輪之輪轂頂面的軸向高度可例如為1.5至3.5公釐左右，其轉軸的長度大於軸承的長度，使得扇輪與定子之間能留有間隙，且軸向或徑向的感應氣隙約為0.1~1公釐)。

早期在設計散熱風扇的過程中，往往須藉由設計者的經驗或透過嘗試錯誤(try and error)的方式來選用馬達與扇框之尺寸，並於兩者搭配組裝後再進行風扇性能測試，直至風扇性能符合規格要求；亦即，早期 因馬達與扇框尺寸搭配的選用上並無關係式可依循，而徒增許多開發時程與勞力。為此，請參照第1圖，其係中國公告第101113737號「風扇及其馬達尺寸的選用方法」專利案，該風扇9包括一扇框91、一葉輪92以及一馬達93，該葉輪92容置於該扇框91內，該馬達93具有一轉子結構931及一定子結構932，且該定子結構932可驅動該轉子結構931轉動，以帶動該葉輪92旋轉而產生氣流；其中，該扇框91之寬度Y與該定子結構932之直徑X的選用係符合關係式「Y=13.25 X^1.4 ±5%」，且該定子結構932之直徑X與該扇框91之寬度Y的比值為0.25至0.5。如此一來，藉由該關係式，設計者可迅速且正確地選用搭配之扇框及馬達尺寸，以縮短開發風扇的時程，並確保該風扇具有良好的風扇性能。

惟，上述關係式僅適用於厚度大於或等於38公釐，且扇框91之寬度Y介於4至12公分的風扇；亦即，該關係式並無法適用於軸接部底面至扇輪之輪轂頂面的軸向高度在1.5至3.5公釐左右的薄型散熱風扇，尤其該關係式的其中一變數為扇框91之寬度，但光由扇框91的寬度並無法直接確定整體扇框91的型態，因此，透過該關係式未必能正確地開發出具有良好性能的風扇。再者，該習知風扇9的定子結構932與轉子結構931之間係呈現具有一徑向氣隙之型態，因此該關係式也無法無歧異地被認定可適用於具有軸向氣隙之馬達。

本發明之目的係提供一種具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，其風扇構件尺寸符合一較佳比例，以確保該薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

本發明之另一目的係提供一種薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，係可快速且正確地選出相匹配之軸向氣隙馬達，以確保組 裝有該馬達之薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

為達到前述目的，本發明所運用之技術內容包含有：一種具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，包含：一扇框；一定子組，具有一軸接部、一基板及一線圈組；及一扇輪，由一輪轂可旋轉地設於該定子組之軸接部，數個扇葉環設於該輪轂外緣，一磁性元件結合於該輪轂之一表面並與該定子組之線圈組相對，該磁性元件與線圈組之間具有一軸向氣隙；其中，在該薄型散熱風扇的軸向上，該軸接部之底面至該扇輪之輪轂頂面具有一軸向高度，該軸向高度為1.5至3.5公釐；在該薄型散熱風扇的徑向上，該定子組之線圈組具有一第一最大徑向寬度(A)，該扇輪之輪轂具有一第二最大徑向寬度(B)，兩者的比值(A/B)為0.7~1.3。

其中，該比值(A/B)較佳為0.85~1.15。

其中，該軸接部結合於該扇框，該基板設於該軸接部外周，該線圈組設於該基板。

本發明另提供一種薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，包含：選定一定子組之線圈組在徑向上的第一最大徑向寬度(A)與一扇輪之輪轂在徑向上的第二最大徑向寬度(B)的比值(A/B)，且該比值(A/B)為0.7~1.3；及選定該第一最大徑向寬度(A)或是該第二最大徑向寬度(B)的值；將該第一最大徑向寬度(A)或該第二最大徑向寬度(B)的值代入所選定的比值(A/B)，以換算得到該第二最大徑向寬度(B)或是該第一最人徑向寬度(A)的值；其中，在該薄型散熱風扇的軸向上，其定子組之軸接部底面至扇輪之輪轂頂面具有一軸向高度，該軸向高度為1.5至3.5公釐。

其中，該比值(A/B)較佳為0.85~1.15。

據此，本發明之具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇可具有良好的風扇性能。並透過本發明之薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，供設計者可快速且正確地選出相匹配之軸向氣隙馬達，以確保組裝有該馬達之薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

〔本發明〕

1‧‧‧扇框

2、2’‧‧‧定子組

21‧‧‧軸接部

22、22’‧‧‧基板

23、23’‧‧‧線圈組

3‧‧‧扇輪

31‧‧‧輪轂

311‧‧‧轉軸

32‧‧‧扇葉

33‧‧‧磁性元件

G‧‧‧軸向氣隙

A、A’‧‧‧第一最大徑向寬度

B‧‧‧第二最大徑向寬度

H‧‧‧軸向高度

〔習用〕

9‧‧‧風扇

91‧‧‧扇框

92‧‧‧葉輪

93‧‧‧馬達

931‧‧‧轉子結構

932‧‧‧定子結構

Y‧‧‧寬度

X‧‧‧直徑

第1圖：習知風扇之結構示意圖。

第2圖：本發明第一較佳實施例之側剖結構圖。

第3圖：本發明第一較佳實施例之俯視結構示意圖。

第4圖：數個軸接部底面至扇輪之輪轂頂面的軸向高度為1.5至3.5公釐且具有不同比值之薄型散熱風扇的驅動電流曲線。

第5圖：本發明第二較佳實施例之側剖結構圖。

第6圖：本發明第二較佳實施例之俯視結構示意圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第2圖，其係本發明具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇的第一較佳實施例，該薄型散熱風扇至少包含一扇框1、一定子組2及一扇輪3；該定子組2係設於該扇框1內部，該扇輪3係可旋轉地設於該定子組2，以便藉由該定子組2驅動該扇輪3旋轉作動。其中，該薄型散熱風扇可以為軸流式風扇或鼓風式風扇等形式，本發明以下以鼓風式風扇為例進行說明，但並不以此為限。

在如第2圖所示之實施例中，上述扇框1係能夠導入及導出氣流的中空框體結構；上述定子組2設置於該扇框1內部，該定子組2大致上包含有一軸接部21、一基板22及一線圈組23，該軸接部21可一體成型或能夠拆裝地結合於該扇框1，該基板22設於該軸接部21外周邊，用以電性連接一驅動電路(未繪示)，以便驅動該扇輪3旋轉作動；該線圈組23則可藉由印刷線圈或電鑄製程等方式設置於該基板22上，使該定子組2形成一薄型定子。其中，該基板22可以為電路板，使其驅動電路直接設置於該基板22上；或者，也可以透過外接驅動電路的配置方式，進一步地降低整體薄型散熱風扇的軸向總高度。

上述扇輪3至少包含一輪轂31、數個扇葉32及一磁性元件33，該輪轂31係可旋轉地設於上述定子組2並供該數個扇葉32及磁性元件33結合；在本較佳實施例中，該輪轂31可由一轉軸311而能夠旋轉地設於該定子組2之軸接部21，該數個扇葉32係環設於該輪轂31之外緣，且該數個扇葉32可選擇與該輪轂31一體成型或可拆裝地結合，該磁性元件33則結合於該輪轂31之一表面並與該定子組2之線圈組23相對，且該磁性元件33與該線圈組23之間具有一軸向氣隙G。

請參照第2、3圖，在該薄型散熱風扇的軸向上，該軸接部21之底面至該扇輪3之輪轂31頂面具有一軸向高度H，且該軸向高度H為1.5至3.5公釐；在該薄型散熱風扇的徑向上，該定子組2之線圈組23具有一第一最大徑向寬度A，該扇輪3之輪轂31則具有一第二最大徑向寬度B，該第一最大徑向寬度A與該第二最大徑向寬度B具有一比值(A/B)。請參照第4圖，第4圖是數個軸接部底面至扇輪之輪轂頂面的軸向高度為1.5至3.5公釐且具有不同比值之薄型散熱風扇的驅動電流曲線；由第4圖可知，當所述比值(A/B)為0.7~1.3時，其對應之薄型散熱風扇能具有適當的驅動電流，且運作時可產生適當的風量與風壓，不會因為驅動電流 過高而具有耗能的缺點，也不會因為扇輪3過大而妨礙氣流進出扇框1，或是因為扇輪3過小而無法提供足夠的風量與風壓；亦即，符合該比值(A/B)的薄型散熱風扇確實能具有良好的風扇性能。其中，尤以該比值(A/B)為0.85~1.15的薄型散熱風扇，能在驅動電流與風量及風壓之間取得最適當的平衡，提供具有更佳風扇性能之薄型散熱風扇。

據此，本發明可提供一種薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，係包含：依所欲達到之風扇性能，選定一定子組2之線圈組23在徑向上的第一最大徑向寬度(A)與一扇輪3之輪轂31在徑向上的第二最大徑向寬度(B)的比值(A/B)，且該比值(A/B)為0.7~1.3；及選定該第一最大徑向寬度(A)或是該第二最大徑向寬度(B)的值；將該第一最大徑向寬度(A)或該第二最大徑向寬度(B)的值代入所選定的比值(A/B)，以換算得到該第二最大徑向寬度(B)或是該第一最大徑向寬度(A)的值；其中，在該薄型散熱風扇的軸向上，其軸接部底面至扇輪之輪轂頂面具有一軸向高度，該軸向高度為1.5至3.5公釐。如此，即可快速且正確地選出相匹配之軸向氣隙馬達，以確保組裝有該馬達之薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

請參照第5、6圖，其係本發明具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇的第二較佳實施例，該第二較佳實施例大致上同於前述第一較佳實施例，其主要差異在於：在本發明之第二較佳實施例中，定子組2’之線圈組23’並非藉由印刷線圈、電鑄等方式設置於基板22’上，而是選擇以繞線的方式，將分別捲繞成數組的線圈設置於該基板22’上，其中該線圈組23’可透過有芯或無芯的方式繞線，本發明並不限制。

如上所述之薄型散熱風扇，在該薄型散熱風扇的徑向上，該定子組2’之線圈組23’具有一第一最大徑向寬度A’，該扇輪3之輪轂31則 具有一第二最大徑向寬度B，該第一最大徑向寬度A’與該第二最大徑向寬度B具有一比值(A’/B)。當所述比值(A’/B)為0.7~1.3之間時，其對應之薄型散熱風扇的同樣能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，以具有良好的風扇性能；此外，同樣是該比值(A’/B)為0.85~1.15的薄型散熱風扇，能在驅動電流與風量及風壓之間取得最適當的平衡，提供具有更佳風扇性能之薄型散熱風扇。

綜上所述，本發明之具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，係使其風扇構件尺寸符合一較佳比例，以確保該薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

本發明之薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，係可快速且正確地選出相匹配之軸向氣隙馬達，以確保組裝有該馬達之薄型散熱風扇能由適當大小的驅動電流驅動運作，且運作時能產生適當的風量與風壓，從而具有良好的風扇性能。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧扇框

2‧‧‧定子組

21‧‧‧軸接部

22‧‧‧基板

23‧‧‧線圈組

3‧‧‧扇輪

31‧‧‧輪轂

311‧‧‧轉軸

32‧‧‧扇葉

33‧‧‧磁性元件

G‧‧‧軸向氣隙

A‧‧‧第一最大徑向寬度

B‧‧‧第二最大徑向寬度

H‧‧‧軸向高度

Claims (5)

1. 一種具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，包含：一扇框；一定子組，具有一軸接部、一基板及一線圈組；及一扇輪，由一輪轂可旋轉地設於該定子組之軸接部，數個扇葉環設於該輪轂外緣，一磁性元件結合於該輪轂之一表面並與該定子組之線圈組相對，該磁性元件與線圈組之間具有一軸向氣隙；其中，在該薄型散熱風扇的軸向上，該軸接部之底面至該扇輪之輪轂頂面具有一軸向高度，該軸向高度為1.5至3.5公釐；在該薄型散熱風扇的徑向上，該定子組之線圈組具有一第一最大徑向寬度(A)，該扇輪之輪轂具有一第二最大徑向寬度(B)，兩者的比值(A/B)為0.7~1.3。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，其中，該比值(A/B)為0.85~1.15。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之具有軸向氣隙馬達之薄型散熱風扇，其中，該軸接部結合於該扇框，該基板設於該軸接部外周，該線圈組設於該基板。
4. 一種薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，係包含：選定一定子組之線圈組在徑向上的第一最大徑向寬度(A)與一扇輪之輪轂在徑向上的第二最大徑向寬度(B)的比值(A/B)，且該比值(A/B)為0.7~1.3；及選定該第一最大徑向寬度(A)或是該第二最大徑向寬度(B)的值；將該第一最大徑向寬度(A)或該第二最大徑向寬度(B)的值代入所選定的比值(A/B)，以換算得到該第二最大徑向寬度(B)或是該第一最大徑向寬度(A)的值；其中，在該薄型散熱風扇的軸向上，其定子組之軸接部底面至扇輪之輪轂頂 面具有一軸向高度，該軸向高度為1.5至3.5公釐。
5. 如申請專利範圍第4項所述之薄型散熱風扇的軸向氣隙馬達尺寸選用方法，其中，該比值(A/B)為0.85~1.15。