TWI658214B - 散熱扇葉與散熱風扇 - Google Patents

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Abstract

一種散熱風扇，其包括輪轂以及多個散熱扇葉。這些散熱扇葉環繞排列於輪轂的周圍。各個散熱扇葉包括曲面本體以及導流部。曲面本體具有承壓面與相對於承壓面的負壓面。導流部連接曲面本體。導流部具有凹面與相對於凹面的凸面，其中凹面內凹於承壓面，且凸面外凸於負壓面

Description

散熱扇葉與散熱風扇
本發明是有關於一種扇葉與風扇，且特別是有關於一種散熱扇葉與散熱風扇。
常見的電子裝置，例如伺服器、個人桌上型電腦的主機、一體式電腦(AIO)、筆記型電腦或顯示器等大多內置有散熱風扇，藉由散熱風扇所產生的氣流，使電子裝置運轉時所產生的熱散逸至外界。
以離心式風扇為例，離心式風扇的製作方式通常是經由塑膠射出的方式而形成一體成型的輪轂與扇葉。受到材料與製程等限制，塑膠扇葉的厚度較難薄化，不易提高排列於輪轂的周緣上的塑膠扇葉的數量。若提高塑膠扇葉的數量，則會造成離心式風扇的整體重量大幅增加。在負載過大的情況下，若提高離心式風扇的轉速，則會產生高頻率噪音。
本發明提供一種散熱扇葉與散熱風扇，有助於提高散熱效率。
本發明的散熱扇葉，適於固定於輪轂。散熱扇葉包括曲面本體以及導流部。曲面本體具有承壓面與相對於承壓面的負壓面。導流部連接曲面本體，其中導流部具有凹面與相對於凹面的凸面，凹面內凹於承壓面，且凸面外凸於負壓面。
本發明的散熱風扇包括輪轂以及多個散熱扇葉。這些散熱扇葉環繞排列於輪轂的周圍。各個散熱扇葉包括曲面本體以及導流部。曲面本體具有承壓面與相對於承壓面的負壓面。導流部連接曲面本體，其中導流部具有凹面與相對於凹面的凸面，凹面內凹於承壓面，且凸面外凸於負壓面。
基於上述，本發明的散熱風扇所採用的散熱扇葉具有較大的導流面積，其運轉時能提高散熱氣流的流量而獲致較佳的散熱效率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100、100A‧‧‧散熱風扇
110‧‧‧輪轂
120、220、320、420‧‧‧散熱扇葉
120a~120c‧‧‧第一扇葉~第三扇葉
121‧‧‧曲面本體
121a‧‧‧承壓面
121b‧‧‧負壓面
121c、221c、321c‧‧‧結合端
121d、221d、321d‧‧‧導流端
122、1221~1223‧‧‧導流部
122a、222a、322a、422a‧‧‧凹面
122b‧‧‧凸面
321e‧‧‧開口
D1~D3‧‧‧深度
DR‧‧‧方向
I1~I3‧‧‧入口角
O1~O3‧‧‧出口角
R‧‧‧旋轉方向
圖1A是本發明第一實施例的散熱風扇的示意圖。
圖1B是本發明第一實施例的散熱扇葉的示意圖。
圖1C是圖1B的散熱扇葉沿剖線A-A的剖面示意圖。
圖2A是本發明第二實施例的散熱扇葉的示意圖。
圖2B是圖2A的散熱扇葉沿剖線B-B的剖面示意圖。
圖3A是本發明第三實施例的散熱扇葉的示意圖。
圖3B是圖3A的散熱扇葉沿剖線C-C的剖面示意圖。
圖4A是本發明第四實施例的散熱扇葉的示意圖。
圖4B是圖4A的散熱扇葉沿剖線D-D的剖面示意圖。
圖5是本發明另一實施例的散熱風扇的示意圖。
圖1A是本發明第一實施例的散熱風扇的示意圖。圖1B是本發明第一實施例的散熱扇葉的示意圖。圖1C是圖1B的散熱扇葉沿剖線A-A的剖面示意圖。請參考圖1A至圖1C，在本實施例中，散熱風扇100可為離心式風扇，其包括輪轂110以及多個散熱扇葉120，且這些散熱扇葉120環繞排列於輪轂110的周圍。舉例來說，彼此固定的輪轂110與這些散熱扇葉120可採嵌入成型(insert molding)技術製作而得。就製程上而言，這些散熱扇葉120的其中一端會先置入形成輪轂110所用的模穴內，再以射出成型技術於模穴內形成輪轂110，藉以在製作得到輪轂110的同時固定這些散熱扇葉120於其上。輪轂110可為塑膠件，而這些散熱扇葉120可為金屬件，惟本發明對於輪轂與散熱扇葉的材質不作限制。
以其中一個散熱扇葉120為例，散熱扇葉120包括曲面本體121以及導流部122，本實施例是以曲面本體121相連有一個導流部122作說明。舉例來說，散熱風扇100配置用以沿旋轉方向R(例如是逆時針方向)旋轉，其中曲面本體121具有承壓面121a與相對於承壓面121a的負壓面121b，且承壓面121a用以在散熱風扇100運轉時承接進入散熱風扇100的氣流。另一方面，曲面本體121還具有結合端121c與相對於結合端121c的導流端121d，其中結合端121c固定於輪轂110，且導流部122設置靠近導流端121d的末緣。也就是說，導流部122與輪轂110之間的距離大於導流部122與導流端121d的末緣之間的距離。
曲面本體121與導流部122可為一體成型的板金件，且導流部122經由沖壓形成於曲面本體121。進一步而言，導流部122具有凹面122a與相對於凹面122a的凸面122b，其中凹面122a內凹於承壓面121a，且凸面122b外凸於負壓面121b。曲面本體121具有互為垂直的延伸方向與寬度方向，且凹面122a的周緣在寬度方向上與曲面本體121的相對兩側緣保有間距。凹面122a的周緣與曲面本體121的其中一側緣之間的距離相同於凹面122a的周緣與曲面本體121的另一側緣之間的距離。彼此平滑地相連的曲面本體121的承壓面121a與導流部122的凹面122a界定出用以在散熱風扇100運轉時承接進入散熱風扇100的氣流的導流面，相較於常見的平板散熱扇葉或單一曲面散熱扇葉而言，本實施例的散熱扇葉120的導流面的面積較大。因此，在散熱風扇100 運轉時，環繞排列於輪轂110的周圍的這些散熱扇葉120能提高散熱氣流的流量而獲致較佳的散熱效率。
在本實施例中，曲面本體121的承壓面121a與導流部122的凹面122a分別為凹曲面，且兩者的曲率半徑不同。相對地，曲面本體121的負壓面121b與導流部122的凸面122b分別為凸曲面，且兩者的曲率半徑不同。在其他實施例中，導流部的凹面也可為斜面、階梯面或其他不規則面，或者是曲面、斜面以及階梯面中至少兩者的組合。
常見的散熱風扇(配置有平板散熱扇葉或單一曲面散熱扇葉)雖能透過提高轉速或增加散熱扇葉的數量等方式提高散熱氣流的流量，卻會造成馬達負載過大或產生高頻率噪音。相較於此，在不提高轉速或增加散熱扇葉的數量等情況下，本實施例的散熱風扇100依舊能提高散熱氣流的流量，故能減輕馬達負載，並且避免產生高頻率噪音。
進一步而言，在轉速相同與散熱扇葉的數量相同等條件下，本實施例的散熱風扇100在每單位時間內所產生的散熱氣流的流量大於常見的散熱風扇(配置有平板散熱扇葉或單一曲面散熱扇葉)在每單位時間內所產生的散熱氣流的流量。換個角度來說，在散熱扇葉的數量相同的條件下，即便本實施例的散熱風扇100調降轉速，也能產生與常見的散熱風扇(配置有平板散熱扇葉或單一曲面散熱扇葉)相等流量的散熱氣流。又或者是，在轉速相同的條件下，即便本實施例的散熱風扇100減少散熱扇葉的數量， 也能產生與常見的散熱風扇(配置有平板散熱扇葉或單一曲面散熱扇葉)相等流量的散熱氣流。
以下列舉其他實施例的散熱扇葉220~420作為說明，該等實施例的散熱扇葉220~420可應用於本發明的散熱風扇，其中該等實施例的散熱扇葉220~420採用與第一實施例的散熱扇葉120相同或相似的設計原則，且結構大致相似，故該等實施例省略了與第一實施例相同的技術內容與功效的說明。
圖2A是本發明第二實施例的散熱扇葉的示意圖。圖2B是圖2A的散熱扇葉沿剖線B-B的剖面示意圖。請參考圖2A與圖2B，本實施例的散熱扇葉220與第一實施例的散熱扇葉120大致相似，兩者差異在於：導流部的凹面的幾何形狀不同。在第一實施例中，導流部122的凹面122a的幾何形狀近似圓形或橢圓，如圖1A所示。在本實施例中，導流部222的凹面222a的幾何形狀自結合端221c往導流端221d的末緣(即沿方向DR)由窄變寬。
圖3A是本發明第三實施例的散熱扇葉的示意圖。圖3B是圖3A的散熱扇葉沿剖線C-C的剖面示意圖。請參考圖3A與圖3B，本實施例的散熱扇葉320與第二實施例的散熱扇葉220大致相似，兩者差異在於：導流部的凹面的幾何形狀不同。在第二實施例中，導流部222的凹面222a的幾何形狀自結合端221c往導流端221d的末緣(即沿方向DR)由窄變寬，如圖2A所示。在本實施例中，導流部322的凹面322a的幾何形狀自結合端321c往導流端321d的末緣(即沿方向DR)由窄變寬，且導流部322在導流端 321d的末緣形成有一開口321e。在方向DR上，第二實施例的導流部222的凹面222a的寬度變化大於本實施例的導流部322的凹面322a的寬度變化。
圖4A是本發明第四實施例的散熱扇葉的示意圖。圖4B是圖4A的散熱扇葉沿剖線D-D的剖面示意圖。請參考圖4A與圖4B，本實施例的散熱扇葉420與第一實施例的散熱扇葉120大致相似，兩者差異在於：導流部的大小與數量。在本實施例中，導流部422的數量為多個，其中這些導流部422排列成一矩陣，且任一個導流部422的凹面422a的面積小於第一實施例的導流部122的凹面122a的面積。
以下列舉其他實施例的散熱風扇100A作為說明，該實施例的散熱風扇100A所採用的散熱扇葉與第一實施例的散熱扇葉120大致相似，故該實施例省略了與第一實施例相同的技術內容與功效的說明。
圖5是本發明另一實施例的散熱風扇的示意圖。請參考圖5，本實施例的散熱風扇100A所採用的散熱扇葉(包括多個第一扇葉120a、多個第二扇葉120b以及多個第三扇葉120c)的幾何形狀與第一實施例的散熱風扇100所採用的散熱扇葉120的幾何形狀大致相似，兩者差異在於：本實施例依第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的排序(即任兩相鄰的第一扇葉120a與第三扇葉120c之間設有一個第二扇葉120b的配置順序)沿旋轉方向R使這些散熱扇葉規律排列於輪轂110的周圍，其中第一扇 葉120a的導流部1221的深度D1小於第二扇葉120b的導流部1222的深度D2，且第二扇葉120b的導流部1222的深度D2小於第三扇葉120c的導流部1223的深度D3。
也就是說，第一扇葉120a用以承接氣流的導流面的面積小於第二扇葉120b用以承接氣流的導流面的面積，且第二扇葉120b用以承接氣流的導流面的面積小於第三扇葉120c用以承接氣流的導流面的面積。在其他實施例中，可使環繞排列於輪轂的周圍的這些散熱扇葉沿散熱風扇的旋轉方向依承接氣流的導流面的面積由小到大或由大到小規律排列。相較於此，第一實施例的散熱風扇100所採用的這些散熱扇葉120的導流部122的深度以及這些散熱扇葉120用以承接氣流的導流面的面積是固定不變的。
另一方面，第一扇葉120a的入口角I1與出口角O1、第二扇葉120b的入口角I2與出口角O2以及第三扇葉120c的入口角I3與出口角O3各不相同。進一步而言，輪轂110具有一外周圓(圖式中通過這些散熱扇葉與輪轂110相接處的一點鏈線)，在這些散熱扇葉與輪轂110相接處，通過這些散熱扇葉的曲面本體的切線與通過輪轂110的外周圓的切線之間的夾角即為入口角。這些散熱扇葉的末緣界定出一外周圓(圖式中通過這些散熱扇葉的末緣的一點鏈線)，在這些散熱扇葉的末緣，通過這些散熱扇葉的曲面本體的切線與通過這些散熱扇葉的末緣所界定出的外周圓的切線之間的夾角即為出口角。
在本實施例中，第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三 扇葉120c分別用以承接氣流的導流面的面積各不相同，因此於散熱風扇100A運轉時，作用於第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的導流面的壓力也各不相同，故能獲致能量分散的效果，並且避免產生高頻率噪音。另一方面，第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的入口角分別設置為不同角度，且第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的出口角分別設置為不同角度，同樣能獲致能量分散的效果，並且避免產生高頻率噪音。
雖然本實施例是以第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的入口角分別設置為不同角度，且第一扇葉120a、第二扇葉120b以及第三扇葉120c的出口角分別設置為不同角度作說明，但本發明不限於此。在其他實施例中，這些散熱扇葉的入口角的角度可設置為相同，且這些散熱扇葉的出口角的角度可設置為相同，或者是這些散熱扇葉的入口角的角度可設置為相同，但這些散熱扇葉的出口角的角度可設置為不同，又或者是這些散熱扇葉的入口角的角度可設置為不同，但這些散熱扇葉的出口角的角度可設置為相同。
綜上所述，本發明的散熱風扇所採用的散熱扇葉具有較大的導流面積，其運轉時能提高散熱氣流的流量而獲致較佳的散熱效率。常見的散熱風扇雖能透過提高轉速或增加散熱扇葉的數量等方式提高散熱氣流的流量，卻會造成馬達負載過大或產生高頻率噪音。相較於此，在不提高轉速或增加散熱扇葉的數量等情 況下，本發明的散熱風扇依舊能提高散熱氣流的流量，故能減輕馬達負載，並且避免產生高頻率噪音。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種散熱扇葉，適於固定於一輪轂，該散熱扇葉包括：一曲面本體，具有一承壓面與相對於該承壓面的一負壓面；以及一導流部，連接該曲面本體，其中該導流部具有一凹面與相對於該凹面的一凸面，該凹面內凹於該承壓面，且該凸面外凸於該負壓面，其中該曲面本體具有互為垂直的延伸方向與寬度方向，且該凹面的周緣在寬度方向上與該曲面本體的相對兩側緣保有間距，該凹面的周緣與該曲面本體的其中一側緣之間的距離相同於該凹面的周緣與該曲面本體的另一側緣之間的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的散熱扇葉，其中該曲面本體還具有一結合端與相對於該結合端的一導流端，該結合端固定於該輪轂，且該導流部設置靠近該導流端的末緣。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的散熱扇葉，其中該曲面本體與該導流部為一體成型的板金件，且該導流部經由沖壓形成於該曲面本體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的散熱扇葉，其中該凹面包括凹曲面。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的散熱扇葉，其中該承壓面包括凹曲面，且該承壓面的曲率半徑不同於該凹面的曲率半徑。
  6. 一種散熱風扇，包括：一輪轂；以及多個散熱扇葉，環繞排列於該輪轂的周圍，各該散熱扇葉包括：一曲面本體，具有一承壓面與相對於該承壓面的一負壓面；以及一導流部，連接該曲面本體，其中該導流部具有一凹面與相對於該凹面的一凸面，該凹面內凹於該承壓面，且該凸面外凸於該負壓面，其中該曲面本體具有互為垂直的延伸方向與寬度方向，且該凹面的周緣在寬度方向上與該曲面本體的相對兩側緣保有間距，該凹面的周緣與該曲面本體的其中一側緣之間的距離相同於該凹面的周緣與該曲面本體的另一側緣之間的距離。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的散熱風扇，其中各該曲面本體還具有一結合端與相對於該結合端的一導流端，各該結合端固定於該輪轂，且各該導流部設置靠近對應的該導流端的末緣。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的散熱風扇，其中各該曲面本體與對應的該導流部為一體成型的板金件，且各該導流部經由沖壓形成於對應的該曲面本體。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的散熱風扇，其中各該凹面包括凹曲面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的散熱風扇，其中各該承壓面包括凹曲面，且各該承壓面的曲率半徑不同於對應的該凹面的曲率半徑。
  11. 如申請專利範圍第6項所述的散熱風扇，其中該些散熱扇葉包括一第一扇葉、一第二扇葉以及一第三扇葉，該第一扇葉的該凹面的導流部的深度小於該第二扇葉的該導流部的深度，且該第二扇葉的該導流部的深度小於該第三扇葉的該導流部的深度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的散熱風扇，其中該第一扇葉的入口角與出口角、該第二扇葉的入口角與出口角以及該第三扇葉的入口角與出口角各不相同。
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