TWI537477B - 葉輪結構及應用葉輪結構的離心風扇 - Google Patents

Description

葉輪結構及應用葉輪結構的離心風扇

本案關於一種葉輪結構，特別是有關於一種應用於離心風扇的葉輪結構。

多數的電子裝置，例如筆記型電腦、投影裝置等等，在操作時皆會產生大量的熱量，為了避免運作中產生的廢熱造成電子元件失效、降低壽命等問題，多配置風扇等散熱機構進行散熱。此外，為了因應電子裝置微型化的趨勢，多數的電子裝置的機殼內部已無法預留出足夠的自然對流空間，故薄型化的電子裝置的風扇多採用可產生強制對流進行散熱的離心風扇為主。

請先參考圖1，其為習知離心風扇的立體示意圖。此離心風扇1至少包含殼體11及葉輪結構12，且殼體11定義出容置空間及出風口110，葉輪結構12設置於容置空間內，且葉輪結構12包括複數個扇葉片121，扇葉片121將會吸入空氣並從出風口110排出。

當扇葉片121轉動時，扇葉片121所產生的尾流(Wake Flow)將會撞擊殼體11下方舌口形狀處112的表面，此時，每個衝擊點可視為產生窄頻噪音(Narrow Band Noise)之發音源，依照波的疊加原理，尾流將會產生大振幅且固定頻率葉通頻(Blade passing tone)噪音。換言之，當習知離心風扇調高轉速時噪音值亦越高。

有鑑於此，本案提出一種應用於離心風扇的葉輪結構，以改善上述缺點。

本案提供一種可以降低葉通頻噪音的葉輪結構。

本案提供一種葉輪結構，應用於離心風扇。葉輪結構包括輪轂以及環形扇葉。輪轂包括複數連接架，環形扇葉具有複數波峰及複數波谷，且該等波峰及該等波谷交錯形成一連續曲面，且連續曲面具有外環面、內環面，該些複數連接架連接內環面並帶動環形扇葉轉動。

本案更提供一種離心風扇，且離心風扇包括葉輪結構、馬達以及外殼。葉輪結構包括輪轂以及環形扇葉，輪轂包括複數連接架，環形扇葉具有複數波峰及複數波谷，該等波峰及該等波谷交錯形成一連續曲面，且連續曲面具有外環面及內環面。該些複數連接架連接內環面並帶動環形扇葉轉動。馬達則裝設於葉輪結構的輪轂，並帶動葉輪結構的輪轂轉動。外殼則套設於葉輪結構及馬達的外圍，且於葉輪結構的側面形成有出風口。

承上所述，本案所提供葉輪結構，能夠降低習知離心風扇運轉時葉通頻噪音過大的缺點。

1‧‧‧離心風扇

11‧‧‧殼體

110‧‧‧出風口

112‧‧‧舌口形狀處

12、20、30、40、50、60‧‧‧葉輪結構

121‧‧‧扇葉片

2‧‧‧離心風扇

202、302、402、502、602‧‧‧輪轂

204、304、404、504、604‧‧‧環形扇葉

204A‧‧‧外環面

204B‧‧‧內環面

206‧‧‧連接架

22‧‧‧外殼

圖1為習知離心風扇的立體示意圖。

圖2A為本案離心風扇的部份爆炸示意圖。

圖2B為本案葉輪結構的第一實施例的立體示意圖。

圖2C為圖2B的葉輪結構側視圖。

圖2D為習知離心風扇的頻率-分貝量測圖。

圖2E為本案圖2B的離心風扇的頻率-分貝量測圖。

圖2F為習知與本案離心風扇之風壓對風量特徵曲線比較圖。

圖3A、3B為本案葉輪結構第二實施例的立體示意圖及側視圖。

圖4A、4B為本案葉輪結構第三實施例的立體示意圖及側視圖。

圖5A、5B為本案葉輪結構第四實施例的立體示意圖及側視圖。

圖6A、6B為本案葉輪結構第五實施例的立體示意圖及側視圖。

以下將參照相關圖式，說明依本案較佳實施例的葉輪結構 及應用葉輪結構的離心風扇的情況。其中相同的構件將以相同的參照符號加以說明。且為了便於理解，與本案非直接相關的構件將省略不繪出。

請先參考圖2A至圖2C，其分別為離心風扇的部份爆炸示意圖，以及本案葉輪結構的第一實施例的立體示意圖及側視圖。

本案為一種離心風扇2，且離心風扇2包括葉輪結構20、馬達(圖未繪出)以及外殼22。

詳細而言，葉輪結構20包括輪轂202以及環形扇葉204，輪轂202包括複數連接架206，環形扇葉204具有複數波峰及複數波谷，該等波峰及該等波谷交錯形成一連續曲面，且環形扇葉204具有外環面204A(連續曲面相較輪轂202較遠的外緣面)、內環面204B(連續曲面相較輪轂202較近的內緣面)。該些複數連接架206連接內環面204A並帶動環形扇葉204轉動。

其中，本案的環形扇葉204的連續曲面為波浪形曲面，且該等波峰及該等波谷可呈現週期性變化，其中波浪的波峰可介於13~37波峰(本實施例具有18個波峰)，且波浪的形狀可為輻射狀、前掠翼式、後掠翼式或其組合，但波峰的數量、形狀、是否呈現週期性變化則可依據輸出的風量及風壓搭配有所調整，但不以此為限。

此外，此處所敘述的環形扇葉204的「連續曲面」可為具弧線型之流線外觀，且其流線外觀採取較圓滑的幾何形狀，可造成氣體分子較慢離開環形扇葉204之表面，並大幅降低渦流現象產生，進而降低整體噪音。

馬達則裝設於葉輪結構20的輪轂202，並帶動葉輪結構20的輪轂202轉動，進而帶動環型扇葉204轉動。

外殼22則套設於葉輪結構20及馬達的外圍，且於葉輪結構20的側面形成有出風口。

實際操作時，馬達帶動葉輪結構20轉動，環形扇葉204將會從旋轉軸線(平行於輪轂202中心垂線)吸入空氣，並且透過環形扇葉204上複數個波峰及複數個波谷，將空氣朝旋轉軸線正交的方向(徑向向外的方向)排出，以達到強行對流且散熱的目的。

補充說明的是，因本案的環形扇葉204為一連續曲面，且環形扇葉204上的任一個波峰的法線方向與旋轉軸線都呈一個非固定傾斜夾角(可為週期性變化或是非週期性變化)，故當葉輪結構20吸入空氣時，吸入的氣流與環形扇葉204所接觸的位置將會有所不同，使得葉輪結構20所產生的尾流與外殼22產生交互作用(撞擊處)將會有所不同，換言之，本案的葉輪結構20所排出的氣流將不會匯集於於外殼22的下方舌口處。因此，可有效消除、降低習知扇葉結構具有固定頻率的葉通頻噪音，並在同樣的風速下，提供具有較低的葉通頻噪音的離心風扇。

此外，此種設計亦可應用於具有鰭片的離心風扇之中，亦可改良習知離心風扇較易於鰭片處產生噪音的缺點。

且，雖本實施例之輪轂202、環形扇葉204為個別構件所組裝完成的，但亦可有一實施態樣的輪轂202、複數連接架206、環形扇葉204可整合一單一構件，例如可透過合成樹脂射出成型的方式來製作。

請接著參考圖2D~2E，圖2D及圖2E分別為習知離心風扇與本案圖2C的頻率-分貝量測圖。

從圖2D為如圖1所示的習知離心風扇正常運作時所量測到的頻率-分貝量測圖。從圖中可清楚看出習知離心風扇產生的最大振幅葉通頻噪音為30分貝，且整體頻譜圖的分貝最高峰值與分貝最低峰值差異較大，故產生的噪音除了實質上較高以外，更會給使用者帶來較吵雜的感受。

在圖2E中，本案的離心風扇所產生的最大振幅葉通頻噪音則為23.5分貝，比習知的離心風扇減少了6.5分貝，且頻譜圖的分貝最大值與最小值得差異較少，更可提供使用者較和緩的感受。簡言之，從圖2D與圖2E的比對中可清楚得知，在本案的葉輪結構20確實可以有效的降低葉通頻噪音的目的。

再者，請接續參考第2F圖，為習知與本案離心風扇之風壓對風量特徵曲線比較圖。其中X軸代表風壓(mmAq)，Y軸代表風量(CFM)。在相同噪音值分別對應轉速作動條件下，由圖中顯示，本案離心風扇2相較於習知離心風扇，有效地提高了整體之風壓與風速，達到離心風扇2整體性能的上昇。因此，根據實驗數據顯示，本案離心風扇2確實 能夠有效提升離心風扇性能並減低葉通頻噪音。

請繼續參考圖3A~6B，其分別為本案葉輪結構第二實施例至第五實施例的立體示意圖及側視圖。相似地，圖3A及圖3B的葉輪結構30包括輪轂302以及環形扇葉304，其中，環形扇葉304具有複數波峰及複數波谷，該等波峰及該等波谷交錯形成連續曲面，且亦為波浪形曲面。本實施例相較第一實施例具有較密集的波峰(具有29個波峰)，故可達到較佳的性能(風量或風壓)，在本案一實施例中，如圖3A所示，葉輪結構30為一後掠翼型設計，因連續波浪設計可在同一波峰或波谷產生不同葉片角度(blade angle)變化之設計，故可產生較大之風量但又不會對靜壓的性能影響太大。

接著，請繼續參考第三實施例，圖4A及圖4B的葉輪結構40包括輪轂402以及環形扇葉404，但與第一實施例及第二實施例不同處在於此實施例的環形扇葉404直接耦接輪轂402，且環形扇葉404沿軸心向外輻射狀，也就是輪轂402、環形扇葉404及連接架係整合成一單一構件。此種實施方式的優點在於可增加入風空間並降低入風之擾流。

接著，請接續參考第四實施例，圖5A及圖5B的葉輪結構50包括輪轂502以及環形扇葉504，與前述實施例相益處在於本實施例的環形扇葉504的波峰為前掠翼型設計，此種實施方式的優點在於可結合習知前掠翼扇葉的優點又可達到降低葉通頻噪音的功能。

最後，請再參考第五實施例，而圖6a及6b的葉輪結構60亦包括輪轂602以及環形扇葉604，且本實施例的環形扇葉604則為前掠及後掠的綜合波峰，以兼顧前掠及後掠行扇葉的優點。

此外，上述實施例的葉輪結構的輪轂與環形扇葉的相對關係，以及葉輪結構與外殼、馬達的搭配等等皆與第一實施例相似，故將不再贅述。

綜上所述，本案利用具有連續曲面的環形扇葉，以使吸入的氣流與環形扇葉於不同的時間點，其所接觸的角度將有所不同，進而使得環形扇葉所送出的氣流將不會撞擊外殼內部同一位置，以避免噪音疊加使得整體葉通頻噪音上升的問題。因此，透過本案的環形扇葉可有效消除、 降低習知扇葉結構的葉通頻噪音的問題，並在同樣的風速下，提供具有較低的葉通頻噪音的離心風扇。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本案之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

2‧‧‧離心風扇

20‧‧‧葉輪結構

202‧‧‧輪轂

204‧‧‧環形扇葉

206‧‧‧連接架

22‧‧‧外殼

Claims (6)

1. 一種葉輪結構，應用於離心風扇，該葉輪結構包括：一輪轂，包括複數連接架；以及一環形扇葉，具有複數波峰及複數波谷，該等波峰及該等波谷交錯形成一連續曲面，且該連續曲面具有一外環面及一內環面，該些複數連接架連接該內環面並帶動該環形扇葉轉動，其中該環形扇葉的該連續曲面呈現非週期性變化。
2. 如申請專利範圍第1項所述的葉輪結構，其中該環形扇葉的該連續曲面為波浪形曲面。
3. 如申請專利範圍第1項所述的葉輪結構，其中該輪轂、該環形扇葉及該些連接架整合成一單一構件。
4. 一種離心風扇，包括：一葉輪結構，包括一輪轂以及一環形扇葉，該輪轂包括複數連接架，該環形扇葉具有複數波峰及複數波谷，該等波峰及該等波谷交錯形成一連續曲面，且該連續曲面具有一外環面及一內環面，其中該些複數連接架連接於該內環面；一馬達，其裝設於該葉輪結構的該輪轂，並帶動該葉輪結構的該輪轂轉動；以及一外殼，套設於該葉輪結構及該馬達的外圍，且於該葉輪結構的側面形成有一出風口，其中該環形扇葉的該連續曲面呈現非週期性變化。
5. 如申請專利範圍第4項所述的離心風扇，其中該環形扇葉的該連續曲面為波浪形曲面。
6. 如申請專利範圍第4項所述的離心風扇，其中該輪轂、該環形扇葉及該些連接架整合成一單一構件。