TWI509161B - 用於承載散熱風扇的動壓軸承結構及其組裝方法 - Google Patents

Description

用於承載散熱風扇的動壓軸承結構及其組裝方法

本發明為一種用於承載散熱風扇的動壓軸承結構及其組裝方法，特別是指一種使用於散熱模組的用於承載散熱風扇的動壓軸承結構及其組裝方法。

按，散熱風扇係為散熱模組中主要組件之一。而近年來為配合筆記型電腦、平板電腦等資訊產品不斷朝向小型化、薄形化且處理器操作功率不斷提升的趨勢，使得散熱模組也必須隨著朝向小型化、薄形化且同時要兼顧散熱效率提升的方向發展。因此使得散熱模組採用的風扇，也必須要縮小體積、減少厚度、同時又要提升風扇轉速。為了因應風扇微型化、薄型化且高轉速的需求，目前相當多的散熱風扇已經改採動壓軸承的設計取代傳統的軸承。

如圖8及圖9所示，係為一種習用的使用動壓軸承的散熱風扇結構，其中包括：一散熱器外殼1；一軸承裝置2，係設置於該散熱器外殼1的底板之上；一風扇葉片3，該風扇葉片3係設置於一個軸承裝置2的轉軸6的上端。風扇葉片3上進一步設置有一個轉子4，及於散熱器外殼1的底板上設置有一定子5，藉由轉子4與定子5相互配合，可產生互斥的磁場推動風扇葉片3產生以轉軸6為中心的旋轉。如圖9所示，該習知技術的軸承裝置2包括 有：一外殼7、一個設置於外殼7之中的動壓軸承8、一個用以將動壓軸承8固定於外殼7內部的壓環7a、以及一個貫穿設置於動壓軸承8內的轉軸6。

其中外殼7的內部具有一圓筒狀的容置空間，所述該動壓軸承設置於所述容置空間內。外殼7的底部具有一個一體成型的底板7b，使得外殼7內部容置空間與動壓軸承8的底面之間形成一個封閉的空間，且於該空間中填充有潤滑油。該底板7b的頂面設置有一耐磨墊9，且該轉軸6的底端係接觸於該耐磨墊9的表面，使得轉軸6的底端受到底板7b的支撐。如圖9A所示動壓軸承8的內孔的表面設置有人字溝槽8a，人字溝槽8a的作用為當轉軸6轉動時，可引導潤滑油流動並產生壓力，因此在轉軸6與動壓軸承8的轉軸孔之間形成一個具有壓力的油層，而使得轉軸6在風扇運轉時，不會接觸到動壓軸承8的表面，以降低轉軸6運轉的摩擦力，並減少動壓軸承8與轉軸6在風扇高速運轉時的磨損。

該種習用的散熱風扇用的動壓軸承結構主要問題，在於風扇葉片3的直徑相當地大，且在葉片上設置有轉子4，因此當風扇葉片3運轉時，相當容易產生晃動偏擺情形，其除了增加運轉的震動與噪音外，更會造成轉軸6及動壓軸承8磨損。

然而，該軸承裝置2由於其使用的轉軸6與動壓軸承8之間只有徑向的支撐，而缺乏軸向的支撐，再加上因為風扇設計扁平化的因素，轉軸6與動壓軸承8之間接合的軸向長度相較於散熱風扇的直徑顯得非常小，因此使得轉軸6與動壓軸承8之間的支撐不足，而無法解決風扇運轉時偏擺晃動的情形。

此外，該軸承裝置2的外殼7與底部的底板7b一體成形，因此軸承裝置2組裝時轉軸6必須從動壓軸承8的上端插入到動壓軸承8的內部，因此使得轉軸6上無法設置任何額外的定位結構，而無法克服轉軸6與動壓軸承8支撐及定位不足的問題。

再者，習用的軸承裝置2的構造中，設置於外殼7底部的耐 磨墊9是與底板7b分離的片狀體，因為其厚度相當薄，因此長時間使用容易產生彎曲變形。

由於以上因素，使得習用的散熱風扇用的動壓軸承結構存有相當多缺點，故，如何藉由結構設計的改良，來提升散熱風扇用的動壓軸承結構運轉穩定性，來克服上述的缺失，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明主要目的在提供一種可以增進運轉穩定性，減少散熱風扇轉子偏擺情形的用於承載散熱風扇的動壓軸承結構。

本發明實施例主要包括：一外殼、一動壓軸承、一轉軸、一止推構件及一底板。其中所述外殼內部具有一圓筒狀的容置空間，所述外殼的上端具有一連通於所述容置空間的上端開口；所述底板是以耐磨材料製成，且設於所述外殼的底部，使得所述底板的底部成為封閉狀態；所述動壓軸承設置於所述容置空間內，所述動壓軸承的中心具有一貫穿過所述軸承的頂面與底面的轉軸孔；所述轉軸設置於所述動壓軸承的所述轉軸孔內，所述轉軸的上端突出於所述動壓軸承的頂面，所述轉軸的底端突出於所述動壓軸承的底面且接觸於所述底板的頂面；以及一止推構件，所述止推構件固定連接於所述轉軸的底端，所述止推構件容置於所述動壓軸承的底面與所述底板之間。

其中所述容置空間於所述動壓軸承底面與所述底板的頂面之間的空間中填充有潤滑油，所述止推構件為圓形板體且其頂面或底面設置有多個以放射狀排列的導引溝槽。當止推構件旋轉時，設於止推構件的頂面的導引溝槽與動壓軸承的底面相互作用，或者是由止推構件的底面所設置的導引溝槽與底板的頂面相互作用，可引導止推構件的頂面或底面所設置的導引溝槽引導潤滑油流動，並對潤滑油施加壓力，以於止推構件表面形成具有壓力的油層，並藉由油層壓力維持止推構件轉動的穩定性。

該實施例中，轉軸的頂端進一步設置一風扇葉片，所述風扇葉片上設置有一轉子，所述轉子與一個定子相互配合產生互斥推力，因此帶動所述風扇葉片及轉軸產生旋轉。

本發明的有益效果可以在於當所述轉軸轉動時，所述止推構件受所述轉軸帶動一起旋轉，所述止推構件旋轉時，藉由止推構件表面的溝槽擠壓潤滑油，使止推構件表面的潤滑油產生壓力，因此維持所述轉軸轉動的穩定性，而減少所述風扇葉片上的轉子運轉偏擺的情形產生。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，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。

1‧‧‧散熱器殼體

1a‧‧‧內側壁

2‧‧‧軸承裝置

3‧‧‧一風扇葉片

4‧‧‧轉子

5‧‧‧定子

6‧‧‧轉軸

7‧‧‧殼體

7a‧‧‧壓環

7b‧‧‧底板

8‧‧‧動壓軸承

8a‧‧‧人字溝槽

9‧‧‧耐磨墊

10‧‧‧動壓軸承結構

20‧‧‧外殼

21‧‧‧容置空間

22‧‧‧上端開口

23‧‧‧下端開口

24‧‧‧底板

25‧‧‧壓環

26‧‧‧密封構件

27‧‧‧凹陷部

30‧‧‧動壓軸承

31‧‧‧轉軸孔

32‧‧‧人字溝槽

40‧‧‧轉軸

41‧‧‧末端部分

42‧‧‧圓弧部

50‧‧‧止推構件

51‧‧‧導引溝槽

52‧‧‧孔

圖1為本發明的動壓軸承結構安裝於一個散熱風扇上的組合剖面示意圖。

圖2為本發明的動壓軸承結構的組合剖面圖。

圖2A本發明使用的動壓軸承的剖面圖。

圖3為本發明的動壓軸承使用之轉軸與止推構件的組合側視圖。

圖3A為本發明使用的於止推構件底面設置導引溝槽的另一實施例的組合側視圖。

圖4A為本發明使用的止推構件的俯視圖。

圖4B為本發明使用的止推構件另一種實施例的俯視圖。

圖5為本發明之動壓軸承結構使用的外殼及底板的分解剖面圖。

圖6為本發明之動壓軸承結構使用的底板的另一種變化實施例的剖面圖。

圖7為本發明的動壓軸承結構的組裝流程圖。

圖8為習用的散熱風扇用動壓軸承結構安裝於一個散熱風扇上的組合剖面示意圖。

圖9為習知的動壓軸承結構的組合剖面圖。

圖9A為習知的動壓軸承結構使用的動壓軸承的剖面圖。

請參閱圖1及圖2所示，圖1為本發明的動壓軸承結構10安裝於一個散熱風扇上的構造示意圖，圖2係為本發明的動壓軸承結構10的組合剖面圖。

如圖1所示，本發明的的動壓軸承結構10是安裝於一個散熱器外殼1的底板的表面，動壓軸承結構10具有一轉軸40，在轉軸40的頂端設置有一風扇葉片3。風扇葉片3上設置有一轉子4，轉子4和一個設置在散熱器外殼1的底板上的定子5相互配合，產生一互斥的磁場，因此推動風扇葉片3旋轉。

如圖2所示，本發明的的動壓軸承結構10包括：一外殼20、一動壓軸承30、一轉軸40、一止推構件50及一底板24。其中外殼20內部具有一圓筒狀的容置空間21，外殼20的上端具有一連通於容置空間21的上端開口22。

動壓軸承30設置於外殼20的容置空間21內，動壓軸承30的中心具有一貫穿過動壓軸承30的的頂面與底面的轉軸孔31。轉軸40穿設於轉軸孔31內，轉軸40的上端突出於動壓軸承30的頂面，且底端突出於動壓軸承30的底面。外殼20的頂面可進一步設置一壓環25，藉由壓環25將動壓軸承30固定於容置空間中。

如圖2、圖3所示，轉軸40的底部具有一個末端部分41，末端部分41的直徑略小於轉軸40的直徑，而形成一個階級部。轉軸40的末端部分41的底部形成一個圓弧部42，該轉軸40利用圓弧部42與底板24的頂面接觸，以減少轉軸與底板24彼此間的接觸面積。

如圖5所示，該實施例中外殼20的底部具有一下端開口23，底板24是裝置在外殼20的下端開口23處。在底板24與外殼20的底部相接合的位置設有一緊密連接於所述底板24與外殼20之間的密封構件26，使底板24與外殼20間緊密結合以防止洩漏。

如圖5所示，底板24頂面的中心位置可以設置一個與轉軸的圓弧部42相對應的凹陷部27，也可以如圖6所示，將底板24的頂面製作成完全平坦的構造。

如圖2所示，底板24頂面設置的凹陷部27可容納轉軸40底部的圓弧部42。該凹陷部27的作用除了可用以定位轉軸40的末端之外，還可以藉由改變凹陷部27的深度，使得轉軸40的末端部分41陷入於凹陷部27的深度產生變化，以使得止推構件50的底面與底板24之頂面之間具有適當的間隙，而使得止推構件50轉動時，止推構件50的底面與底板24的頂面之間也能夠形成具有壓力的油層，以提高止推構件50轉動時的穩固性。

如圖2及圖3所示，止推構件50是套設在該轉軸40的末端部分41的外側。如圖3及圖4A及圖4B所示，止推構件50為一個圓形板體，其中央具有一孔52可套設於轉軸40底部的末端部分41，並藉由緊配合或者是點膠方式將止推構件50與轉軸40的末端部分41固定結合在一起。如圖2所示，止推構件50容置於動壓軸承30的底面與底板24之間的間隙中，且該止推構件50的頂面貼近於動壓軸承30的底面，或者其底面可貼近底板24的頂面。

本發明的動壓軸承結構10於該容置空間21中位於動壓軸承30底面與底板24的頂面，以及散熱器外殼1的內側壁1a之間的所圍設的密閉空間中填充有潤滑油，內側壁1a抵靠於動壓軸承30以及底板24(如圖2所示)，因此使得轉軸40和止推構件50都含浸在潤滑油中。如圖2所示，動壓軸承30的轉軸孔31表面可進一步設置人字溝槽32，使轉軸40轉動時，可藉由人字溝槽32引導潤滑油流動並產生壓力，而形成一個介於轉軸40表面與轉軸孔31之間的油層，而使得轉軸40運轉時不會與轉軸孔31接觸。然而動壓軸承30的轉軸孔31表面之人字溝槽32的構造形狀非本案技術特徵所在，故其詳細結構不予贅述。

如圖3及圖3A所示，本發明的止推構件50的頂面或底面設置有多個導引溝槽51，導引溝槽51是以放射狀方向排列設置於止推構件50的頂面(如圖3所示)，或者是設置在止推構件50的底面(如圖3A所示)，且導引溝槽51的形狀可以如圖4A所示為直線狀的溝槽，也可以如圖4B所示為弧形的溝槽。在此必須強調，導引溝槽51的形狀不限於上述實施例所揭露的形狀，其可以依據實際需求變更設計為任何適合的形狀。

導引溝槽51的作用為引導潤滑油流動並產生壓力，而使其於止推構件50的表面形成具有壓力的油層，並藉由油層的壓力維持止推構件50與轉軸40運轉時的穩定。

本發明之動壓軸承結構的組裝方法，請參考圖7所示之組裝流程圖，並說明如下：

1、首先提供一外殼20。

2、將動壓軸承30從位於外殼20頂端的上端開口22置入容置空間21內。

3、將壓環25設置在外殼20的頂端，藉以固定動壓軸承30的位置。

4、將轉軸40與風扇葉片3組合後，將轉軸40連同風扇葉片3一起插入到動壓軸承30的轉軸孔31中。

5、將止推構件51從外殼20底部的下端開口23置入，並組裝於轉軸40底部的末端部分41之上。

6、然後從外殼20底部的下端開口23，將潤滑油注入到容置空間內。

7、潤滑油注入完成後，將底板24以及密封構件26組裝於外殼底部的下端開口23處，將容置空間21的底部封閉起來。

〔實施例的可能功效〕

本發明藉由止推構件50與動壓軸承30的底面或者是底板24的頂面相配合，並藉由止推構件50表面的導引溝槽51與動壓軸 承30底面或者是底板24的頂面相配合於導引構件51的頂面或底面形成具有壓力的潤滑油層，可產生軸向的定位作用，並且藉由油層的壓力使止推構件50及轉軸40轉動時維持穩定，而使得風扇葉片3轉動時較不易產生偏擺晃動的情形。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

10‧‧‧動壓軸承結構

20‧‧‧外殼

21‧‧‧容置空間

22‧‧‧上端開口

23‧‧‧下端開口

24‧‧‧底板

25‧‧‧壓環

26‧‧‧密封構件

27‧‧‧凹陷部

30‧‧‧動壓軸承

31‧‧‧轉軸孔

32‧‧‧人字溝槽

40‧‧‧轉軸

41‧‧‧末端部分

42‧‧‧圓弧部

50‧‧‧止推構件

51‧‧‧導引溝槽

Claims (8)

1. 一種用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其包括：一外殼，所述外殼具有一圓筒狀的容置空間，所述外殼的上端具有一連通於所述容置空間的上端開口；一底板，所述底板設於所述外殼的底部，所述底板與所述外殼的底部相互密合；一動壓軸承，所述動壓軸承設置於所述容置空間內，所述動壓軸承的中心具有一貫穿過所述動壓軸承的頂面與底面的轉軸孔；一轉軸，所述轉軸設置於所述動壓軸承的所述轉軸孔內，所述轉軸的上端突出於所述動壓軸承的頂面，所述轉軸的底端突出於所述動壓軸承的底面且接觸於所述底板的頂面；以及一止推構件，所述止推構件固定連接於所述轉軸的底端，所述止推構件容置於所述動壓軸承的底面與所述底板之間，所述止推構件為圓形板體，所述止推構件面的頂面或底面設置有多個以放射狀排列的導引溝槽；其中，所述容置空間於所述動壓軸承底面與所述底板的頂面，以及所述外殼的內側壁之間的所圍設的密閉空間中填充有潤滑油，當所述轉軸轉動時，所述止推構件的導引溝槽用以擠壓，並引導所述潤滑油流動而產生壓力，所述止推構件的導引溝槽的頂面與動壓軸承底面相配合，或是所述止推構件的導引溝槽的底面與底板的頂面相配合，形成具有壓力的油層，而維持所述止推構件與所述轉軸運轉時的穩定。
2. 如請求項1所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中多個所述導引溝槽為直線溝槽。
3. 如請求項1所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中多個所述導引溝槽為圓弧狀溝槽。
4. 如請求項2或請求項3所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中所述底板與所述外殼相接合的位置設有一緊密連接於所述底板與所述外殼之間的密封構件。
5. 如請求項4所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中所述底板為耐磨板體。
6. 如請求項5所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中所述底板頂面具有一凹陷部，所述轉軸底部具有一圓弧部，所述圓弧部抵靠於所述凹陷部上。
7. 如請求項6所述之用於承載散熱風扇的動壓軸承結構，其中所述外殼的下端具有一連通於所述容置空間的下端開口，且所述下端開口被所述底板給封閉。
8. 一種用於承載散熱風扇的動壓軸承結構的組裝方法，其包括下列步驟：提供一外殼，所述外殼具有一貫穿過所述外殼，且呈圓筒狀的容置空間；將一動壓軸承從位於所述容置空間的上端的一上端開口置入所述容置空間內；將一壓環設置於所述外殼的頂端，藉由所述壓環抵壓於所述動壓軸承的頂面，將所述動壓軸承固定於所述容置空間內；將一用於承載所述風扇的轉軸置入所述動壓軸承的一轉軸孔中，所述轉軸的底端突出於所述動壓軸承的底面；將一止推構件組裝於所述轉軸的底端，所述止推構件為圓形板體，所述止推構件的頂面或底面設置有多個以放射狀排列的導引溝槽；從所述容置空間的底部將潤滑油注入所述容置空間內；以及將一底板組裝於所述外殼的底部，以封閉位於所述容置空間的下端的一下端開口，使所述容置空間於所述動壓軸承的底面與所述底板的頂面，以及所述外殼的內側壁之間所圍設的密 閉空間中填充有潤滑油；其中，當所述轉軸轉動時，所述止推構件的導引溝槽用以擠壓，並引導所述潤滑油流動而產生壓力，所述止推構件的導引溝槽的頂面與動壓軸承底面相配合，或是所述止推構件的導引溝槽的底面與底板的頂面相配合，形成具有壓力的油層，而維持所述止推構件與所述轉軸運轉時的穩定。