TWI622706B - 葉片模組及應用其之風扇 - Google Patents

Abstract

一種葉片模組應用其之風扇。葉片模組包括轉軸及數個葉片。各葉片連接於轉軸且包括葉片本體及氣流引導部。氣流引導部連接於葉片本體且具有開口。

Description

葉片模組及應用其之風扇

本發明是有關於一種葉片模組及應用其之風扇，且特別是有關於一種具有氣流引導部的葉片模組及應用其之風扇。

電腦包含了中央處理器，以處理大量的數據。在處理數據過程中，中央處理器同時會發出高熱。為了散熱，電腦幾乎配備風扇。然而，風扇的出風量愈大表示散熱性能愈好。因此，如何增加風扇的出風量是本技術領域業者努力的方向之一。

本發明係有關於一種葉片模組及應用其之風扇，可改善上述習知問題。

根據本發明之一實施例，提出一種葉片模組。葉片模組包括一轉軸及數個葉片。各葉片連接於轉軸且包括一葉片本體及一第一氣流引導部。葉片本體具有一第一邊緣與一第二邊緣，第一邊緣與第二邊緣沿轉軸的軸向方向排列。第一氣流引導部自第一邊緣的局部連接於葉片本體。

根據本發明之另一實施例，提出一種葉片模組。葉 片模組係由以下方法製成：採用模具沖壓鍛造及裁切工法，形成複數個葉片，其中各葉片包括一葉片本體及一第一氣流引導部，葉片本體具有一第一邊緣與一第二邊緣，而第一氣流引導部自第一邊緣的局部連接於葉片本體；以及，採用包覆成形技術，連接此些葉片與一轉軸，其中，第一邊緣與第二邊緣沿轉軸的軸向方向排列。

根據本發明之另一實施例，提出一種風扇。風扇包括一如前述之葉片模組及一外殼。外殼圍繞葉片模組的一部分且與各第一氣流引導部間隔一距離。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

100‧‧‧風扇

110、210、310‧‧‧葉片模組

111‧‧‧轉軸

111s‧‧‧周面

112、212、312‧‧‧葉片

1121‧‧‧葉片本體

1121e1‧‧‧第一邊緣

1121e2‧‧‧第二邊緣

1122、3122‧‧‧第一氣流引導部

1122a‧‧‧第一開口

1122a1‧‧‧開口邊緣

1122s、1123s‧‧‧迎風面

1123‧‧‧第二氣流引導部

120‧‧‧外殼

121‧‧‧側部

121a‧‧‧出風口

122‧‧‧第一殼

122a‧‧‧入風口

123‧‧‧第二殼

2122‧‧‧第三氣流引導部

2122a‧‧‧第二開口

2123‧‧‧第四氣流引導部

3122a‧‧‧第一延伸部

3122b‧‧‧第二延伸部

A1‧‧‧夾角

A2‧‧‧鈍角

G1‧‧‧氣流

S1‧‧‧轉動方向

SP1‧‧‧氣流推動區

第1A圖繪示依照本發明一實施例之風扇的示意圖。

第1B圖繪示第1A圖之風扇的葉片模組的外觀圖。

第1C圖繪示第1B圖之葉片模組的俯視圖。

第1D圖繪示第1B圖之葉片模組的側視圖。

第2圖繪示第1A圖之風扇沿方向2-2’的剖視圖。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之葉片模組的示意圖。

第4圖繪示依照本發明另一實施例之葉片模組的外觀圖。

第5圖繪示風扇的出風量與風壓的關係圖。

請參照第1A至1D圖，第1A圖繪示依照本發明一實施例之風扇100的示意圖，第1B圖繪示第1A圖之風扇100的葉片模組110的外觀圖，第1C圖繪示第1B圖之葉片模組110的俯視圖，而第1D圖繪示第1B圖之葉片模組110的側視圖。

本實施例之風扇100係離心式風扇，可應用於電腦或其它需要散熱的裝置，其中電腦例如是筆記型電腦或桌上型電腦。

風扇100包括葉片模組110及外殼120。如第1A圖所示，外殼120圍繞葉片模組110的一部分。外殼120包括側部121、第一殼122及第二殼123，其中第一殼122位於葉片本體1121的上方，第二殼123位於葉片本體1121的下方，而側部121連接第一殼122與第二殼123。側部121具有一出風口121a，而第一殼122具有一入風口122a。當葉片模組110運轉時，一氣流G1由入風口122a進入外殼120內，並經過葉片模組110的推動而從出風口121a出風。

如第1B圖所示，葉片模組110包括轉軸111及數個葉片112。轉軸111具有周面111s，各葉片112連接於轉軸111的周面111s並徑向地往遠離周面111s的方向延伸。葉片112具體而言可以是金屬製葉片。更進一步說，金屬製葉片112可以是經由模具沖壓鍛造並裁切製成的板金件，然後再以另一製程，例如射出包覆成形，製成具有數個葉片112與轉軸111的葉片模組110。轉軸111的材質與葉片112的材質可相異，例如轉軸111的 材料包含塑膠，或者轉軸中也可能含有金屬骨架及/或磁鐵，而可以將轉軸111作為輪轂或是馬達的一部分使用。由於本發明實施例之葉片112能獨立製作，因此葉片112的厚度不受該另一製程的影響，因而能設計得較薄。

相較於塑膠葉片，金屬葉片具有更薄的厚度，可增加二葉片112之間的氣流推動區SP1的容積，以提高風扇100的出風量。在一實施例中，金屬製的葉片112的厚度可小於或大致上等於0.2毫米，可明顯增加氣流推動區SP1的容積，以提高風扇100的出風量。在一實施例中，金屬製的葉片112的厚度可小至0.1或0.05毫米，甚至更小，此乃塑膠製葉片或習知葉片無法達到的尺寸。由於金屬製的葉片112的厚度薄，可增加葉片112的數量，進而提高葉片推動氣流的能力。在一實施例中，葉片112的數量可達59片或甚至更多。愈多的葉片數，風扇100的出風量愈高。相較於金屬製的葉片112，塑膠製的葉片受限於厚度較厚，葉片數量及其推動氣流的能力有其限制。

此外，本文的氣流推動區SP1指的是二葉片本體1121之間的空間。當氣流推動區SP1的空間愈大，進入氣流推動區SP1內的氣流量愈多，表示被推動的出風量也愈大。此外，相較於金屬製葉片112，塑膠製的葉片受限於厚度較厚，因葉片數量較少，導致進入氣流推動區內的氣流量較少，被推動的出風量也愈低。

各葉片112包括葉片本體1121及第一氣流引導部 1122。第一氣流引導部1122連接於葉片本體1121且具有第一開口1122a(第一開口1122a繪示於第1D圖)。當葉片模組110運轉時，氣流G1可通過第一開口1122a進入到二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1，以增加氣流推動區SP1內的氣流量，進而增加風扇100的出風量。由此可見，各第一氣流引導部1122的第一開口1122a的法線方向實質上垂直轉軸111的軸向，如此氣流G1能通過第一開口1122a進入到二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1。

如第1B圖所示，各葉片本體1121具有沿轉軸111的軸向方向排列的第一邊緣1121e1與第二邊緣1121e2，即，第一邊緣1121e1及第二邊緣1121e2分別是對應之葉片本體1121沿轉軸111的軸向方向的相對二邊緣。各第一氣流引導部1122從對應之葉片本體1121的第一邊緣1121e1的局部或一部分往遠離葉片本體1121方向延伸，例如同時往轉軸111的軸向及轉軸111的轉動方向S1延伸，如此將不會增加葉片112的徑向長度。換言之，本發明實施例之風扇100可在不擴大葉片112徑向尺寸的前提下增加葉片112的面積。

如第1B圖所示，各第一氣流引導部1122呈彎曲狀。例如，各第一氣流引導部1122往轉軸111的轉動方向S1的反方向內凹而形成一迎風面1122s。如此，當葉片模組110運轉時，氣流G1可透過第一氣流引導部1122的迎風面1122s的引導而順勢通過第一開口1122a進入到二葉片本體1121之間的氣流推 動區SP1，以增加風量風扇100的出風量。在一實施例中，各第一氣流引導部1122的迎風面1122s係一圓弧面，然亦可為斜平面。本發明實施例並不限定迎風面1122s的曲率半徑值，迎風面1122s的任意數點的曲率半徑可以相同或相異。

如第1B圖所示，各葉片本體1121往轉軸111的轉動方向S1的反方向內凹，此種設計稱為前掠設計。在另一實施例中，葉片本體1121可往轉軸111的轉動方向S1內凹，此種設計稱為後掠設計。無論是前掠設計或後掠設計，第一氣流引導部1122皆往轉軸111的轉動方向S1的反方向內凹，以引導氣流G1通過第一開口1122a而進入二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1，以增加風扇100的出風量。

如第1B圖所示，各葉片112更包括第二氣流引導部1123。各第二氣流引導部1123連接於對應之第一開口1122a的開口邊緣1122a1，例如是上邊緣。如此，當葉片模組110運轉時，氣流G1可透過第二氣流引導部1123的引導而順勢通過第一開口1122a進入到二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1，以增加風扇100的出風量。此外第二氣流引導部1123也具有阻擋氣流G1逃逸的效果。例如，由於第二氣流引導部1123連接於對應之第一開口1122a的上邊緣，因此可阻擋氣流G1往上逃逸，進而減少二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1的進風量損失。

第二氣流引導部1123具有一迎風面1123s。在一實施例中，各第二氣流引導部1123的迎風面1123s係一圓弧面，然 亦可為斜平面。本發明實施例並不限定第二氣流引導部1123的迎風面1123s的曲率半徑值，第二氣流引導部1123的迎風面1123s的任意數點的曲率半徑可以相同或相異。

此外，各第二氣流引導部1123從開口邊緣1122a1往氣流推動區SP1的方向延伸。如此，當葉片模組110運轉時，氣流G1透過第二氣流引導部1123的迎風面1123s的引導而順勢地往氣流推動區SP1集中，進而增加氣流推動區SP1的進風量。

此外，各第二氣流引導部1123往轉軸111的轉動方向S1的反方向外翻。如此，當葉片112繞轉動方向S1轉動時，氣流G1會往轉動方向S1的反方向通過第一開口1122a，並受到第二氣流引導部1123的迎風面1123s的引導而順勢進入到二葉片本體1121之間的氣流推動區SP1。

如第1B圖所示，相連接之第二氣流引導部1123與第一氣流引導部1121之間的夾角A1可介於0度與90度之間，以增加氣流推動區SP1的進風量。

第2圖繪示第1A圖之風扇100沿方向2-2’的剖視圖。各第一氣流引導部1122能完全從入風口122a露出，且第一氣流引導部1122不向上突出於第一殼122的上表面之外。如此，當葉片模組110運轉時，可避免第一殼122或其他鄰近裝置與第一氣流引導部1122干涉。在另一實施例中，在預先設計好外型以及鄰近裝置的空間配置的情形下，各第一氣流引導部1122也可能突出超過第一殼122的上表面，即第一氣流引導部1122可穿過入 風口122a。在其它實施例中，第一殼122可覆蓋各第一氣流引導部1122的至少一部分；在此設計下，第一殼122與各第一氣流引導部1122可間隔一距離，使當葉片模組110運轉時，避免第一殼122與各第一氣流引導部1122干涉。此外，第二殼123與各葉片本體1121間隔一距離，當葉片模組110運轉時，可避免第二殼123與各葉片本體1121干涉。

第3圖繪示依照本發明另一實施例之葉片模組210的示意圖。葉片模組210包括轉軸111(未繪示)及數個葉片212。各葉片212包括葉片本體1121、第一氣流引導部1122、第二氣流引導部1123、第三氣流引導部2122及第四氣流引導部2123。各葉片212之葉片本體1121具有相對之第一邊緣1121e1與第二邊緣1121e2，各第一氣流引導部連接於對應之葉片本體1121之第一邊緣1121e1，而第三氣流引導部2122連接於對應之葉片本體1121之第二邊緣1121e2。第三氣流引導部2122具有第二開口2122a，以產生類似前述第一開口1122a的技術功效。此外，第四氣流引導部2123與第三氣流引導部2122的連接關係類似第二氣流引導部1123與第一氣流引導部1122的連接關係，於此不再贅述。

請參照第4圖，其繪示依照本發明另一實施例之葉片模組310的外觀圖。葉片模組310包括轉軸111及數個葉片312。轉軸111具有周面111s，各葉片312連接於轉軸111的周面111s並徑向地往遠離周面111s的方向延伸。

各葉片312包括葉片本體1121及第一氣流引導部3122，其中第一氣流引導部3122連接於葉片本體1121。各第一氣流引導部3122包括相連接之第一延伸部3122a與第二延伸部3122b，其中第一延伸部3122a連接於對應的葉片本體1121的第一邊緣1121e1的局部，且自第一邊緣1121e1沿轉軸111的軸向方向往遠離第一邊緣1121e1的方向延伸。各第二延伸部3122b自第一延伸部3122a遠離葉片本體1121的一側往遠離葉片本體1121的方向進一步延伸，且第二延伸部3122b同時往轉軸111的轉動方向S1延伸，使第一延伸部3122a與第二延伸部3122b在往轉動方向S1前進的一側形成一個小於180度的鈍角A2。當葉片312繞轉動方向S1轉動時，氣流G1受到第一氣流引導部3122的推動，氣流G1被第二延伸部3122b及第一延伸部3122a推進氣流推動區SP1，使氣流能流暢地從外部環境進入氣流推動區SP1，而增加風扇100的出風量。

在本發明另一可能的實施例中，上述第一氣流引導部也可能平滑地延伸連接成曲面狀，而不具有第一延伸部與第二延伸部之間的明顯交界或轉折線。

此外，葉片312的材料及/或尺寸可以是類似前述葉片112的材料及/或尺寸，於此不再贅述。本實施例的葉片312與轉軸111的製作方式也可類似前述葉片112與轉軸111的製作方式，於此不再贅述。在另一實施例中，第一氣流引導部3122可自第二邊緣1121e2往下延伸，或者，二第一氣流引導部3122可 分別自第一邊緣1121e1及第二邊緣1121e2延伸。

請參照第5圖，本案發明人進一步測試並記錄後繪示風扇的出風量與風壓的關係圖。如圖所示，橫軸表示風扇的出風量(air flow)，而綜軸表示風扇的風壓(air pressure)。在結構幾何尺寸及其他條件相同的前提下，曲線C1所代表的風扇採用不具有前述各實施例之氣流引導部的葉片模組，而曲線C2所代表的風扇裝配有如第4圖所示之葉片模組310。由圖可知，當出風量為0時(例如把出風口121a堵住)，風壓最大。當出風量不等於0時，相較於曲線C1，裝配有第4圖之葉片模組310的風扇出風量(曲線C2)明顯提升，此表示散熱性能提升。在相同風壓下，當風扇出風量愈大，表示出風在電子裝置內部的流動性愈好，散熱性能愈佳。以風壓為0.3舉例來說，相較於曲線C1，裝配有第4圖之葉片模組310的風扇出風量提升至少30%(如從點a提升至點b)。

綜上，本發明一實施例的葉片模組包括數個葉片，其中各葉片包括葉片本體及第一氣流引導部，其中第一氣流引導部連接於葉片本體的第一邊緣。各第一氣流引導部具有第一開口，氣流可通過第一開口進入二葉片本體之間的區域，以增加風扇的出風量。在一實施例中，各葉片更包括第二氣流引導部，其連接於第一開口的開口邊緣，以增強氣流的引導效果，讓更多的氣流進入二葉片本體之間的區域。在另一實施例中，各葉片可更包括第三氣流引導部及第四氣流引導部，其中第三氣流引導部連 接於葉片本體的第二邊緣，以讓更多的氣流進入二葉片本體之間的區域，而增強風扇的出風量。在另一實施例中，第一氣流引導部包括相連接的第一延伸部與第二延伸部。第一延伸部實質上垂直於對應之葉片本體的第一邊緣，而第二延伸部往轉軸的轉動方向延伸。如此，當葉片繞轉動方向轉動時，氣流受到第一氣流引導部的推動，而增加風扇的出風量。在其它實施例中，第一延伸部與第二延伸部之間夾一鈍角，如此，當葉片繞轉動方向轉動時，氣流被第二延伸部及第一延伸部推進氣流推動區，進而增加風扇的出風量。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型。本新型所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本新型之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

1. 一種葉片模組，包括：一轉軸；以及複數個葉片，各該葉片連接於該轉軸且包括：一葉片本體，具有一第一邊緣與一第二邊緣，該第一邊緣與該第二邊緣沿該轉軸的軸向方向排列；及一第一氣流引導部，自該第一邊緣的局部連接於該葉片本體；其中，各該第一氣流引導部具有一第一開口，各該第一開口的法線方向實質上垂直該轉軸的該軸向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之葉片模組，其中各該葉片更包括：一第二氣流引導部，連接於該第一開口的一開口邊緣。
3. 如申請專利範圍第1項所述之葉片模組，其中各該第一氣流引導部包括：一第一延伸部，自該第一邊緣的局部連接於對應的該葉片本體，且往遠離該葉片本體的方向延伸；以及一第二延伸部，連接於該第一延伸部，該第一延伸部與該第二延伸部在往該轉軸的一轉動方向前進的一側形成一鈍角。
4. 如申請專利範圍第2項所述之葉片模組，其中相鄰二該葉片本體之間形成一氣流推動區，各該第二氣流引導部往對應之該氣流推動區的方向延伸。
5. 如申請專利範圍第2項所述之葉片模組，其中各該第二氣流引導部往該轉軸的一轉動方向的反方向外翻。
6. 如申請專利範圍第2項所述之葉片模組，其中相連接之該第二氣流引導部與該第一氣流引導部之間的夾角介於0度與90度之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之葉片模組，其中各該第一氣流引導部從對應之該葉片本體的該第一邊緣的局部延伸遠離該葉片本體。
8. 如申請專利範圍第1項所述之葉片模組，其中各該第一氣流引導部往該轉軸的一轉動方向的反方向內凹而呈彎曲狀。
9. 如申請專利範圍第1項所述之葉片模組，其中各該葉片更包括：一第三氣流引導部，連接於該葉片本體之該第二邊緣且具有一第二開口。
10. 如申請專利範圍第1至9項中任一項所述之葉片模組，其中各該葉片為金屬製葉片，且具有實質上等於或小於0.1毫米的厚度。
11. 一種葉片模組，係由以下方法製成：採用模具沖壓鍛造及裁切工法，形成複數個葉片，其中各該葉片包括一葉片本體及一第一氣流引導部，該葉片本體具有一第一邊緣與一第二邊緣，而該第一氣流引導部自該第一邊緣的局部連接於該葉片本體，且各該第一氣流引導部具有一第一開口；以及採用包覆成形技術，連接該些葉片與一轉軸；其中，該第一邊緣與該第二邊緣沿該轉軸的軸向方向排列，且各該第一開口的法線方向實質上垂直該轉軸的該軸向。
12. 一種風扇，包括：一如申請專利範圍第1至11項之任一項所述之葉片模組；以及一外殼，圍繞該葉片模組的一部分且與各該第一氣流引導部間隔一距離。