TWI597109B - 風扇結構及其製造方法 - Google Patents
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Description
本揭露是關於一種風扇結構及其製造方法。
電子裝置，如電腦、筆記型電腦等的效能隨著科技的發展不斷地上升。然而，高運算處理亦伴隨著發熱量的提高，傳統塑膠成型之葉片因材料之特性，葉片的厚度較厚，使得散熱效果有限。因此，金屬散熱葉片的發展使得葉片的厚度可大幅地降低，亦可提升整體風扇的效能。然而，金屬扇葉結構在製程上仍具有許多困難。因此，一種簡化製造難度以及提升扇葉結構強度之方法與結構是需要的。
本揭露之一實施例為一種風扇結構包含第一固定環與複數個扇葉。第一固定環具有複數個第一溝槽，第一溝槽環狀排列於第一固定環上。扇葉之一端耦接至第一固定環之第一溝槽。第一固定環具有沖壓部及非沖壓部，其中沖壓部鄰接扇葉，沖壓部之厚度小於非沖壓部之厚度。
本揭露之另一實施例為一種形成風扇結構之方
法，包含將複數個扇葉之一端置入於第一固定環之複數個第一溝槽中，其中扇葉與第一溝槽之間具有間隙。沖壓第一固定環，使得溝槽附近之第一固定環之材料受到擠壓而延伸至間隙內以固定扇葉。
本揭露之提供一種扇葉結構及其製造方法，透過將扇葉置入固定環之溝槽中，再進行沖壓製程，不但可製造出具有極薄扇葉之風扇結構，同時可簡化製造上的困難，並兼顧扇葉結構之強度及特點。
10、20、30‧‧‧風扇結構
100、150、160‧‧‧扇葉
100W、201W‧‧‧寬度
110‧‧‧凸出部
120‧‧‧凹口
200、250、260、300、350、360、400、500‧‧‧固定環
200A‧‧‧外環部
200B‧‧‧內環部
201、251、261、301、351、361、501‧‧‧溝槽
210‧‧‧沖壓部
212‧‧‧非沖壓部
302‧‧‧部分
600‧‧‧沖壓模具
A-A’‧‧‧線段
g‧‧‧間隙
T1、T2、T3‧‧‧厚度
閱讀以下詳細敘述並搭配對應之圖式，可了解本揭露之多個態樣。應注意，根據業界中的標準做法，多個特徵並非按比例繪製。事實上，多個特徵之尺寸可任意增加或減少以利於討論的清晰性。
第1A圖及第1B圖分別為本揭露之部分實施例之風扇結構的立體視圖及上視圖。
第2A圖至第2B圖為本揭露之部分實施例之風扇結構的組裝示意圖。
第3A圖至第3B圖分別為本揭露之部分實施例之風扇結構之局部立體視圖及截面圖。
第4A圖為本揭露之部分實施例之製造風扇結構之方法的截面圖。
第4B圖為使用第4A圖之方法所製造出之風扇結構的立體視圖。
第5A圖為本揭露之部分實施例之製造風扇結構之方法的截面圖。
第5B圖為使用第5A圖之方法所製造出之風扇結構的立體視圖。
第6圖為本揭露之其他部分實施例之立體視圖。
第7圖為本揭露之其他部分實施例之上視圖。
第8圖為本揭露之其他部分實施例之上視圖。
以下揭露提供眾多不同的實施例或範例，用於實施本案提供的主要內容之不同特徵。下文描述一特定範例之組件及配置以簡化本揭露。當然，此範例僅為示意性，且並不擬定限制。舉例而言，以下描述「第一特徵形成在第二特徵之上方或之上」，於實施例中可包括第一特徵與第二特徵直接接觸，且亦可包括在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵使得第一特徵及第二特徵無直接接觸。此外，本揭露可在各範例中重複使用元件符號及/或字母。此重複之目的在於簡化及釐清，且其自身並不規定所討論的各實施例及/或配置之間的關係。
此外，空間相對術語，諸如「下方(beneath)」、「以下(below)」、「下部(lower)」、「上方(above)」、「上部(upper)」等等在本文中用於簡化描述，以描述如附圖中所圖示的一個元件或特徵結構與另一元件或特徵結構的關係。除了描繪圖示之方位外，空間相對術語也包含元件在使用中或操
作下之不同方位。此設備可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他方位上)，而本案中使用之空間相對描述詞可相應地進行解釋。
第1A圖及第1B圖分別為本揭露之部分實施例之風扇結構的立體視圖及上視圖。風扇結構10具有複數個扇葉100、第一固定環200以及第二固定環300。其中第一固定環200與第二固定環300為具有相同圓心之圓形，且第一固定環200的直徑小於第二固定環300的直徑。第一固定環200之圓周上具有環狀配置之複數個第一溝槽201，且第一溝槽201之間彼此具有相同間距。相似地，第二固定環300之圓周上具有環狀配置之複數個第二溝槽301，且第二溝槽301之間彼此具有相同間距。扇葉100之一端耦接至第一固定環200的第一溝槽201中，扇葉100之另一端耦接至第二固定環300的第二溝槽301中。於部分實施例中，扇葉100的數量與第一溝槽201、301之數量一致。於其他部分實施例中，第二固定環300可省略。
扇葉100、第一固定環200，以及第二固定環300之材料為具有延展性之材料。於部分實施例中，扇葉100、第一固定環200，以及第二固定環300可為金屬，例如不鏽鋼(鐵之合金)、銅、鋁，或其他適合之金屬。扇葉100、第一固定環200，以及第二固定環300之可為相同材料或不同材料。於部分實施例中，扇葉100之材料的延展性小於第一固定環200及第二固定環300之延展性。
如第1B圖所示，扇葉100之形狀為直線型，且放射狀地排列於第一固定環200及第二固定環300之圓周上。更
詳細而言，扇葉100分別與第一固定環200、第二固定環300之圓周的切線方向呈垂直(90度)。以另一角度而言，扇葉100的排列方向實質上與第一固定環200、第二固定環300之半徑方向一致，然本揭露不限定於此。於部分實施例中，由於扇葉100為具有延展性之金屬材料，故扇葉100之厚度可製造為極薄。於部分實施例中，扇葉100之厚度範圍約0.05mm至0.1mm。
第2A圖至第2B圖為本揭露之部分實施例之風扇結構的組裝示意圖。如第2A圖所示，提供第一固定環200與第二固定環300。第一固定環200沿著圓周具有複數個第一溝槽201，而第二固定環200沿著圓周具有複數個第二溝槽301。於本實施例中，第一溝槽201與第二溝槽301之數量相同，且一第一溝槽201分別對應至一第二溝槽301。第一溝槽201與第二溝槽301之形成方式可透過沖壓、鍛造等加工方式開槽第一固定環200及第二固定環300而形成。於本實施例中，第一溝槽201與第二溝槽301分別在垂直方向上貫穿第一固定環200與第二固定環300，然本揭露不限定於此。
接著，提供扇葉100，扇葉100之一端對應至第一溝槽201，而另一端對應至與第一溝槽201相對的第二溝槽301。於本實施例中，第一溝槽201與第二溝槽301分別位於第一固定環200及第二固定環300之圓周的外側。扇葉100之一端嵌入至第一溝槽201中。此外，扇葉100之靠近第二固定環300之一端具有凹口120以及凸出部110，凸出部110係用於嵌入至第二固定環300之圓周外側的第二溝槽301當中。相對地，凹
口120係用於將第二固定環300內側(即不具有第二溝槽301之一側)之部分302嵌入。
於本實施例中，扇葉100之形狀為一漸變結構，扇葉100自第一固定環200往第二固定環300之方向逐漸增大。應了解，扇葉100及第一溝槽201、301的位置及形狀可根據設計需求而有所調整。本領域之技術人員可根據實際情況設計所欲之風扇結構，例如，於其他部分實施例中，第二溝槽301可位於第二固定環300之圓周的內側，且扇葉100不具有凸出部。
於第2B圖中，將扇葉100置入第一溝槽201以及相對應之第二溝槽301中。於本實施例中，由於第一溝槽201與第二溝槽301分別與第一固定環200及第二固定環300之圓周的切線方向垂直。因此，扇葉100亦與第一固定環200及第二固定環300之圓周的切線方向垂直。相應地，扇葉100可不受彎折地直接置入第一溝槽201與第二溝槽301當中，亦即扇葉100係沿著第一固定環200及第二固定環300之半徑的方向配置。應了解，此處繪示一個扇葉100僅用於解說之目的。於實際應用時，本領域之技術人員可批次將扇葉100置入第一溝槽201、301中，亦可使用治具將全部扇葉100一次性地置入第一溝槽201、301中。
第3A圖至第3B圖分別為本揭露之部分實施例之風扇結構之局部立體視圖及截面圖。第3A圖為將一個扇葉100置放於第一固定環200之一第一溝槽201之立體視圖，而第3B圖為沿著第3A圖之線段A-A’之截面圖。於本實施例中，第一
溝槽201係由上而下貫穿第一固定環200。於其他部分實施例中，第一溝槽201亦可部分貫穿第一固定環200。此外，扇葉100之高度略大於第一溝槽201之高度(亦即第一固定環200之高度)，然本揭露亦不限定於此。於實際操作時，本領域之技術人員可自行設計溝槽及扇葉之輪廓、形狀，及大小等等。
第3A圖中，第一固定環200沿著半徑之方向可分為外環部200A以及內環部200B。外環部200A與內環部200B之分界係以第一溝槽201之底端作為分界。亦即，外環部200A為具有第一溝槽201之部分，而內環部200B則為不具有第一溝槽201之部分。
如第3B圖所示，扇葉100具有寬度100W，第一溝槽201具有寬度201W。於部分實施例中，扇葉100之寬度100W的範圍約0.05mm至約0.1mm。此外，第一溝槽201之寬度201W可略大於扇葉100之寬度100W。由於第一溝槽201之寬度201W大於扇葉100之寬度100W，故在組裝階段時，可較輕易地將扇葉100置入第一溝槽201中。相應地，扇葉100置入第一溝槽201後，扇葉100與第一溝槽201之間具有間隙g。
第4A圖為本揭露之部分實施例之製造風扇結構之方法截面圖。第4B圖為使用第4A圖之方法所製造的風扇結構的立體視圖。於第4A圖中，對第一固定環200之外環部200A(第3A圖所示)之靠近扇葉100處之上表面進行沖壓。應了解，此處僅以一個扇葉100及其兩側之第一固定環200作描述，於實際操作時係對所有的扇葉100及第一固定環200進行沖壓。於部分實施例中，沖壓的步驟可為：將組裝完成之扇葉
結構10(如第1A圖所示)置於一沖壓基座上，並使用沖壓模具600對第一固定環200之上表面進行沖壓。於本實施例中，沖壓模具600係對外環部200A之靠近扇葉100之部分進行沖壓。由於扇葉100與第一溝槽201之間具有間隙g。如前述所提及，第一固定環200為具有延展性之材料。因此，於第一固定環200之外環部200A之靠近扇葉100之上表面進行沖壓之目的在於，在沖壓鍛造的過程中，透過材料的延展進而填補間隙g，使得第一固定環200與扇葉100緊密地結合。
於部分實施例中，扇葉100及第一固定環200之材料可為金屬，例如不鏽鋼(鐵之合金)、銅、鋁，或其他適合之金屬。扇葉100及第一固定環200之材料可相同或不相同。於其他部分實施例中，第一固定環200之材料的延展性可大於扇葉100之材料的延展性，亦即，扇葉100之硬度大於第一固定環200之硬度。因此，在沖壓鍛造的過程中，由於扇葉100之硬度較大(延展性較低)，故扇葉100之結構較不易受到沖壓而產生形變。
第4B圖為使用第4A圖之沖壓方法所製造出的扇葉結構的立體視圖。經沖壓後之第一固定環200可分為沖壓部210以及非沖壓部212。於本實施例中，由於沖壓係對外環部200A之靠近扇葉100之部分進行沖壓，故沖壓部210之範圍相當於外環部200A之靠近扇葉100之部分，而非沖壓部212則包含了內環部200B以及部分外環部200A。沖壓部210受到模具之擠壓後，往靠近扇葉100之方向延展並填補間隙g(如第4A圖所示)，進而牢固地固定住扇葉100，使整體結構穩定且平衡。
此外，由於受到擠壓，沖壓部210具有向下凹陷之輪廓。整體而言，沖壓部210之厚度T2小於非沖壓部之厚度T1，其中非沖壓部之厚度T1即為未經沖壓之第一固定環200的厚度。應了解，此處所繪製之沖壓部210之輪廓僅為描述性質，於實際操作中，沖壓部210之輪廓可能根據實際操作條件(如模具之形狀，沖壓之力道等)而有所不同。
第5A圖本揭露之部分實施例之製造風扇結構之方法截面圖。第5B圖為使用第5A圖之方法所製造的風扇結構的立體視圖。第5A、5B圖類似於第4A、4B圖，為了簡化之目的，部分相似之描述將不再贅述。第5A圖與第4A圖之不同之處在於，沖壓之步驟係對第一固定環200之外環部200A(第3A圖所示)之上表面進行沖壓。應了解，此處僅以一個扇葉100及其兩側之第一固定環200作描述，於實際操作時係對所有的扇葉100及第一固定環200進行沖壓。由於扇葉100與第一溝槽201之間具有間隙g，且第一固定環200為具有延展性之材料。故在沖壓鍛造的過程中，透過材料的延展進而填補間隙g，使得第一固定環200與扇葉100緊密地結合。
於部分實施例中，扇葉100及第一固定環200之材料可為金屬，例如不鏽鋼(鐵之合金)、銅、鋁，或其他適合之金屬。扇葉100及第一固定環200之材料可相同或不相同。於其他部分實施例中，第一固定環200之材料的延展性可大於扇葉100之材料的延展性，亦即，扇葉100之硬度大於第一固定環200之硬度。因此，在沖壓鍛造的過程中，由於扇葉100之硬度較大(延展性較低)，故扇葉100之結構較不易受到沖壓而
產生形變。
第5B圖為使用第5A圖之沖壓方法所製造出的扇葉結構的立體視圖。第一固定環200可分為沖壓部210以及非沖壓部212。於本實施例中，由於沖壓係對外環部200A之整體上表面進行沖壓，故沖壓部210之範圍相當於外環部200A，而非沖壓部212則相當於內環部200B。沖壓部210受到模具之擠壓後，往靠近扇葉100之方向延展並填補間隙g(如第5A圖所示)，進而牢固地固定住扇葉100，使整體結構穩定且平衡。
此外，由於受到擠壓，沖壓部210具有向下凹陷之輪廓。整體而言，沖壓部210之厚度T3小於非沖壓部之厚度T1，其中非沖壓部之厚度T1即為未經沖壓之第一固定環200的厚度。應了解，此處所繪製之沖壓部210之輪廓僅為描述性質，於實際操作中，沖壓部210之輪廓可能根據實際操作條件(如模具之形狀，沖壓之力道等)而有所不同。
於其他部分實施例中，亦可對第一固定環200之全部上表面進行沖壓，亦即對外環部200A及內環部200B皆進行沖壓。因此，沖壓後之沖壓部的範圍相當於第一固定環200之整體。由於係對第一固定環200之整體進行沖壓，故沖壓後之第一固定環200之整體厚度實質上相同，且小於未經沖壓時的第一固定環200之厚度。
上述實施例僅描述扇葉100與第一固定環200之沖壓方法及結構，然而本揭露之扇葉100與其他固定環(如第二固定環300)亦可使用相同方法或不同方法進行沖壓。
第6圖為本揭露之另一實施例的立體視圖。風扇
結構10更包含一第三固定環400。本實施例中，第三固定環400之結構可與第二固定環300之結構相同，由於扇葉100之上下具有對稱輪廓(如第2A圖所示之凹口120及凸出部110)，故可使用相同組裝方法將第三固定環400組裝於扇葉100之相對於第二固定環300之另一側。此配置可加強風扇結構10之整體結構的強度。
第7圖為本揭露之另一實施例之風扇結構20的上視圖。類似於第1B圖，風扇結構20具有第一固定環250、第二固定環350，以及複數個扇葉150。第一固定環250具有環狀排列於第一固定環250之圓周上的複數個第一溝槽251，而第二固定環350具有環狀排列於第一固定環350之圓周上的複數個第二溝槽351，其中每一個第一溝槽251分別對應至一第二溝槽351。於本實施例中，第二溝槽351與第二固定環350之圓周的切線方向不垂直。由於扇葉150之材料為具有延展性之材料，且扇葉150之厚度極薄(如0.05mm至0.1mm)，故扇葉150可彎曲有一弧度，以嵌入至第一溝槽251以及對應之第二溝槽351當中。
第8圖為本揭露之另一實施例之風扇結構30的上視圖。類似於第6圖，風扇結構30具有第一固定環260、第二固定環360，以及複數個扇葉160。第一固定環260具有環狀排列於第一固定環260之圓周上的複數個第一溝槽261，而第二固定環360具有環狀排列於第一固定環360之圓周上的複數個第二溝槽361，其中每一個第一溝槽261分別對應至一第二溝槽361。相同地，第二溝槽361與第二固定環360之圓周的切線
方向不垂直。於本實施例中，風扇結構30更包含一第三固定環500，配置於第一固定環260與第二固定環360之間。亦即，第三固定環500大於第一固定環260且小於第二固定環360。第三固定環500具有第三溝槽501，其中第三溝槽501之輪廓可經過設計，使得嵌入至第三溝槽501內之扇葉160在第三溝槽501內進行反曲。藉此，扇葉160可透過第一固定環260、第二固定環360，以及第三固定環500而彎曲成一波浪狀。於本實施例中，第三固定環500除了用於反曲扇葉160之外，亦可用於加強風扇結構30之整體結構強度。
本揭露之提供一種扇葉結構及其製造方法，透過將扇葉置入固定環之溝槽中，再進行沖壓製程，不但可製造出具有極薄扇葉之風扇結構，同時可簡化製造上的困難，並兼顧扇葉結構之強度及特點。
應了解，上述之實施例的固定環之數量、溝槽數量，溝槽輪廓、扇葉形狀，以及使用之材料等等，皆為示意性質，並不欲限制本揭露。於實際應用時，本領域之技術人員可根據實際需求，而設計有不同形態之風扇結構。
若干實施例的特徵，以便本領域熟習此項技藝者可更好地理解本揭示案的態樣。本領域熟習此項技藝者應當瞭解到他們可容易地使用本揭示案作為基礎來設計或者修改其他製程及結構，以實行相同目的及/或實現相同優勢的。本領域熟習此項技藝者亦應當瞭解到，此類等效構造不脫離本揭示案的精神及範疇，以及在不脫離本揭示案的精神及範疇的情況下，其可對本文進行各種改變、取代及變更。
10‧‧‧風扇結構
100‧‧‧扇葉
200、300‧‧‧固定環
201、301‧‧‧溝槽
Claims (8)
- 一種風扇結構，包含：一第一固定環，具有複數個第一溝槽，其中該些第一溝槽環狀排列於該第一固定環上；複數個扇葉，該些扇葉之第一端耦接至該些第一溝槽，該些扇葉之相對於該第一端之一第二端配置於往該第一固定環之半徑方向外延伸，其中該第一固定環具有一沖壓部及一非沖壓部，其中該沖壓部鄰接該些扇葉，該沖壓部之厚度小於該非沖壓部之厚度；一第二固定環，具有複數個第二溝槽，該些第二溝槽環狀排列於該第二固定環上，且該第二固定環大於該第一固定環，該些扇葉之該第二端耦接至該些第二溝槽；以及一第三固定環，具有複數個第三溝槽，該些第三溝槽環狀排列於該第三固定環上，該些扇葉之一中間部分耦接至該些第三溝槽。
- 如請求項1所述之風扇結構，其中該沖壓部具有向下凹陷之輪廓。
- 如請求項1所述之風扇結構，其中該第一固定環為具有延展性之材料。
- 如請求項1所述之風扇結構，其中該些扇葉之厚度為0.05mm至0.1mm。
- 如請求項1所述之風扇結構，其中該些扇葉之該第二端具有一凸出部及一凹口部，該凸出部及該凹口部係用於耦合至該第二固定環。
- 一種形成風扇結構之方法，包含：將複數個扇葉之第一端置入於一第一固定環之複數個第一溝槽中，並將該些扇葉之相對於該第一端之一第二端配置於往該第一固定環之半徑方向外延伸，其中該些扇葉與該些第一溝槽之間具有間隙；以及沖壓該第一固定環，使得該些第一溝槽附近之該第一固定環之一材料受到擠壓而延伸至間隙內以固定該些扇葉；將該些扇葉之該第二端置入於一第二固定環之複數個第二溝槽中，其中該些扇葉與該些第二溝槽之間具有間隙；沖壓該第二固定環，使得該些第二溝槽附近之該第二固定環之材料受到擠壓而延伸至間隙內以固定該些扇葉；以及將該些扇葉之一中間部分置入於一第三固定環之複數個第三溝槽中。
- 如請求項6所述之方法，其中該沖壓步驟更包含：將該第一固定環分為一內環部及一外環部，其中外環部為具有該些第一溝槽之一側，而內環部為不具有該些第一溝槽之另一側；以及對該外環部之靠近該些扇葉的部分進行沖壓。
- 如請求項6所述之方法，其中該沖壓步驟更包含：將該第一固定環分為一內環部及一外環部，其中外環部為具有該些第一溝槽之一側，而內環部為不具有該些第一溝槽之另一側；對該外環部之上表面進行沖壓。
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