TWI703270B - 葉輪及風扇裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的葉輪，具備：圓板狀的圓板部；具有從該圓板部的外周緣，沿著葉輪的轉軸延伸的周圍壁部的圓筒部；及安裝於上述周圍壁部的外圍面，用於空氣送風的葉片，在上述圓板部的中央，形成有沿著上述轉軸貫穿上述圓板部的圓板開口部，在上述周圍壁部，形成有沿著與上述轉軸平行方向不同的方向貫穿上述周圍壁部的側壁開口部。

Description

葉輪及風扇裝置

本發明記載的實施形態是有關葉輪及具備該葉輪的風扇裝置。

以往，使用馬達的葉輪裝置會因為從馬達(定子)產生的熱，使得馬達及其電路基板破損及/或馬達的性能降低。為此，使用馬達的風扇裝置考慮將由馬達產生的熱散出到外部，來抑制馬達溫度的上升。

與此相關的風扇裝置已為人知(參閱日本特開2008-17607號公報)。該風扇裝置是在葉輪的中央部，形成有中央貫穿孔，並也在轉子蓋上形成貫穿孔。另外，在葉輪的內側具備有導入外氣的輔助葉片。藉此風扇裝置，在葉輪旋轉時，藉輔助葉片從中央貫穿孔導入外氣。導入的外氣在轉子蓋的貫穿孔流通，可冷卻馬達。

風扇裝置中，風量與靜壓具有相關性。亦即，風扇裝置具有風量變大時靜壓變小，風量變小時則靜壓變大的風量-靜壓特性。

但是，如特開2008-17607號公報的記載，在葉輪的內側等具備輔助葉片的場合與葉輪的內側等不具備輔助葉片的場合比較，風量-靜壓特性有受到不良影響的可能性。

又，一般，對於實際使用之風扇裝置的風量為靜壓作用。因此，風扇裝置是謀求在靜壓作用的場合，更為有效地冷卻馬達。

本記載的目的為提供如以下的葉輪及風扇裝置。該等葉輪及風扇裝置可一邊抑制對風量-靜壓特性造成的不良影響，並在靜壓作用(存在)的場合，可更有效冷卻馬達。

本記載之一樣態有關的葉輪(主葉輪)，具備：圓板狀的圓板部；具有從該圓板部的外周緣，沿著葉輪的轉軸延伸的周圍壁部的圓筒部；及安裝於上述周圍壁部的外圍面，用於空氣送風的葉片，在上述圓板部的中央，形成有沿著上述轉軸貫穿上述圓板部的圓板開口部，在上述周圍壁部，形成有沿著與上述轉軸平行方向不同的方向貫穿上述周圍壁部的側壁開口部。

本記載之一樣態有關的風扇裝置(主風扇裝置)具備主葉輪與馬達。

根據主葉輪與主風扇裝置，可一邊抑制對風量-靜壓特性造成的不良影響，並在靜壓作用的場合，更 有效地冷卻風扇裝置使用的馬達。

1‧‧‧風扇裝置

10‧‧‧葉輪

11‧‧‧圓板部

11a‧‧‧誘導部

11b‧‧‧輪轂

12‧‧‧周圍壁部

13‧‧‧圓筒部

14‧‧‧葉片

15‧‧‧圓板開口部

16‧‧‧側壁開口部

16a‧‧‧吸入口

16b‧‧‧吐出口

20‧‧‧馬達

21‧‧‧轉子

21a‧‧‧軸

21b‧‧‧轉子圓形板

21c‧‧‧轉子開口部

21d‧‧‧輪轂孔

21e‧‧‧永久磁鐵

22‧‧‧電路基板

23‧‧‧定子

30‧‧‧托架

40‧‧‧第1通風口

41‧‧‧第2通風口

第1圖表示本記載實施形態之風扇裝置的透視圖的一例。

第2圖表示上述風扇裝置之分解透視圖的一例。

第3圖表示從表側顯示葉輪之透視圖的一例。

第4圖表示從內側顯示葉輪之透視圖的一例。

第5圖表示從內側顯示安裝有轉子的葉輪之透視圖的一例。

第6圖為除去第1圖的A處之上述風扇裝置的剖面說明圖。

第7A及7B圖表示說明上述風扇裝置之空氣流動用的說明圖之一例。

第8圖是表示本實施形態的風扇裝置與習知的風扇裝置之風量-靜壓特性及馬達的溫度的關係圖。

為了解釋，在以下詳細說明中，提出各種特定內容供徹底瞭解所揭示之實施例。不過，顯然沒有該等特定內容仍可實施一個以上之實施例。在其他情況下，以示意圖圖示習知之結構及裝置，以簡化圖示。

以下，針對本記載的實施形態說明。

首先，使用第1圖及第2圖，針對本實施形態相關的風扇裝置1的概要說明。第1圖是表示風扇裝置1的透視圖，第2圖是表示風扇裝置1的分解透視圖。

如第1圖及第2圖表示，風扇裝置1即所謂的軸流式風扇。風扇裝置1是至少具備：可旋轉的葉輪10、馬達20及圍繞葉輪10及馬達20的托架30。

又，馬達20是至少具備：轉子21、控制馬達20(線圈的激磁)的電路基板22及搭載於電路基板22，捲繞有線圈的定子23。

轉子21具有圓筒形狀，安裝在後述的葉輪10的圓筒部13的內側，具備永久磁鐵。轉子21具備：成為葉輪10的轉軸的軸21a(參閱第5圖)；圓板狀的轉子圓形板21b；8個轉子開口部21c；及4個輪轂孔21d。轉子圓形板21b是將軸21a安裝於轉子用的構件。轉子開口部21c是配置在轉子21的葉輪10的圓板部11(後述)側。轉子開口部21c是沿著葉輪10的轉軸，貫穿轉子21。亦即，轉子開口部21c是沿著相對於葉輪10的轉軸平行的方向S(以下稱“轉軸方向S”)，貫穿轉子21(例如，與轉子21的轉軸方向S大致垂直的面)。在輪轂孔21d插入有後述的輪轂11b(參閱第4圖)。轉子21的內周圍面側安裝有永久磁鐵21e(參閱第5圖)。

定子23是配置在轉子21的內側。

再者，本實施形態中，轉子開口部21c的個數為8個，輪轂孔21d的個數為4個。轉子開口部21c及 輪轂孔21d的個數也可以是一個，也可以與本實施形態不同的複數個。另外，轉子開口部21c與輪轂孔21d也可以無區別地，設置可插入4個輪轂11b，5個以上(例如12個)的開口部。

托架30具備：圓柱形的托架基台31；框體32；及連結部33。在托架基台31載放著葉輪10、轉子21及電路基板22。框體32是形成托架30的外圍面。連結部33是連結框體32與托架基台31。

接著，使用第3圖及第4圖，針對本實施形態相關的葉輪10的構造說明。第3圖是從表側顯示葉輪10的透視圖，第4圖是從內側顯示葉輪10的透視圖。

葉輪10是如第1圖表示，使用於具備馬達20的風扇裝置1。葉輪10具備圓筒部13與5個葉片14。圓筒部13具有圓板狀的圓板部11及周圍壁部12。周圍壁部12是從圓板部11的外周緣(端緣)沿著葉輪10的轉軸延伸。亦即，周圍壁部12是從圓板部11的外周緣沿著葉輪10的轉軸方向S延伸。葉片14是安裝在周圍壁部12的外圍面。葉片14是用於空氣送風的構件。

又，在圓板部11的大致中央，形成有圓板開口部15。圓板開口部15是具有直徑比轉子圓形板21b的直徑大的圓形狀的開口部。圓板開口部15是沿著葉輪10的轉軸，貫穿圓板部11。亦即，圓板開口部15是沿著葉輪10的轉軸方向S，貫穿圓板部11(圓筒部13)。

在周圍壁部12形成有12個側壁開口部16。 側壁開口部16是在與葉輪10的轉軸方向S的垂直方向，貫穿周圍壁部12(圓筒部13)。

再者，本實施形態中，側壁開口部16是形成沿著與葉輪10的轉軸方向S的垂直方向，貫穿周圍壁部12。側壁開口部16的貫穿方向是不限於此方向，只要是與葉輪10的轉軸方向S不同的方向即可。亦即，側壁開口部16，也可沿著與轉軸方向S不同的方向貫穿周圍壁部12。並且，側壁開口部16的個數也可以是一個，也可以是與本實施形態不同的複數個。

又，如第4圖表示，在圓板部11的內側(內面側)，形成有12個誘導部11a與4個輪轂11b。誘導部11a是將流動於圓板開口部15的空氣朝側壁開口部16誘導用的溝槽。輪轂11b被插入於轉子21的輪轂孔21d(參閱第2圖)。

再者，本實施形態中，誘導部11a為溝槽。也可設置從圓板開口部15朝向側壁開口部16的左右的兩個壁部來取代作為誘導部11a。

第5圖表示從內側顯示安裝有轉子21的葉輪10的透視圖。

如第5圖表示，在形成於圓板部11內側的輪轂11b，藉著插入轉子21的輪轂孔21d，固定葉輪10的轉子21的安裝位置。轉子21被焊接固定於葉輪10。藉轉子21的旋轉，也使得葉輪10旋轉。

轉子21的8個轉子開口部21c為可通氣。轉 子開口部21c是配置在與誘導部11a相對的位置。亦即，轉子21及葉輪10是構成轉子21被安裝於葉輪10時，至少一個轉子開口部21c是配置在與圓板部11內側的誘導部11a相對的位置。並且，轉子21及葉輪10也可構成所有的轉子開口部21c是配置在與誘導部11a相對的位置。

又，本實施形態中，除了有8個轉子開口部21c的數量，誘導部11a及側壁開口部16的數量為12個。轉子開口部21c、誘導部11a及側壁開口部16的數量，也可以取代全部為相同。

接著，使用第6圖，針對具備葉輪10與馬達20的風扇裝置1的內部構造說明。第6圖是除去第1圖的A處之風扇裝置1的剖面說明圖。

如第6圖表示，圓板開口部15的直徑是比轉子圓形板21b的直徑大。因此，在圓板開口部15形成有外部的空氣可通過的第1通風口40。

又，側壁開口部16具有吸入口16a與吐出口16b。吸入口16a是吸入圓筒部13內側的空氣。亦即，吸入口16a是吸入來自第1通風口40的空氣，或來自馬達20的空氣。吐出口16b是將從吸入口16a吸入的空氣吐出至圓筒部13的外側。

在此，吐出口16b是較安裝著葉片14的周圍壁部12的安裝面更形成於圓板部11側。藉此，從吐出口16b吐出的空氣是藉著葉片14送風。

並在圓筒部13與托架基台31之間，形成有 外部空氣可通過的第2通風口41。

因此，風扇裝置1是構成空氣透過第1通風口40、第2通風口41及轉子開口部21c流動至馬達20。藉此，可冷卻馬達20。

接著，使用第7A圖及第7B圖，說明本實施形態相關的風扇裝置1之空氣的流動。第7A圖及第7B圖為說明風扇裝置1之空氣流動用的說明圖，對應第6圖的剖視圖。又，第7A圖是說明靜壓未作用時(靜壓大致為零，即所謂大氣時)之風扇裝置1的空氣流動用的說明圖。第7B圖是說明靜壓作用時之風扇裝置1的空氣流動用的說明圖。

如第7A圖表示，靜壓未作用的場合，空氣是藉著葉片14，沿著大致接近平行於葉輪10的轉軸方向S，稍微朝著葉片14的外側傾斜的傾斜方向F0，高速地流動。並且，傾斜方向F0的傾斜(例如，相對於轉軸方向S的傾斜)的大小是對應葉片14的形狀等變化。

藉此沿著傾斜方向F0的葉片14進行之空氣高速的流動，吐出口16b附近的壓力P1成為比第1通風口40附近的壓力P0低。因此，如箭頭K1表示，空氣從第1通風口40朝向吐出口16b流動。

又，第2通風口41附近的壓力P2是成為與吐出口16b附近的壓力P1大致相同的值。因此，壓力P2與第1通風口40附近的壓力P0比較，變得較低。因此，如箭頭K2表示，從第1通風口40吸入的空氣是透過轉子 開口部21c，朝向馬達20流動。並且，如箭頭K3表示，馬達20的內部的空氣朝向第2通風口41流動。

如第7B圖表示，在靜壓作用的場合，空氣是藉葉片14，沿著相對於葉輪10的轉軸方向S，朝向葉片14的外側成大傾斜的傾斜方向F1流動。並且，上述傾斜方向F1的傾斜(例如，相對於轉軸方向S的傾斜)的大小是對應葉片14的形狀及靜壓的大小等變化。

並且，與第7A圖同樣地，吐出口16b附近的壓力P1與第1通風口40附近的壓力P0比較，變得較低。因此，如箭頭K1表示，從第1通風口40吸入的空氣是朝向吐出口16b流動。

又，與第7A圖不同，第2通風口41附近的葉片14產生的空氣流速與吐出口16b附近的葉片14產生的空氣流速比較變得緩慢。因此，第2通風口41附近的壓力P2變得比吐出口16b附近的壓力P1高。因此，如箭頭K4表示，空氣是從第2通風口41朝向吐出口16b流動。

又，第2通風口41附近的壓力P2與第1通風口40附近的壓力P0比較變低。對應吐出口16b附近的壓力P1與第2通風口41附近的壓力P2的壓力差，及吐出口16b附近的壓力P1與第1通風口40附近的壓力P0的壓力差，如箭頭K5表示，馬達20的內部的空氣進行朝吐出口16b的流動，或使得從第1通風口40吸入的空氣朝向轉子開口部21c流動。

比較如以上之本實施形態相關的風扇裝置1與習知的風扇裝置。

第8圖是表示本實施形態之風扇裝置1與習知風扇裝置的風量-靜壓特性及馬達的溫度特性的關係圖。第8圖中，左側的縱軸是表示靜壓(Static Pressure)，下側的橫軸是表示風量(Air Flow)，右側的縱軸是表示馬達(捲繞於定子的捲線)的溫度(temperature)。實線是表示習知的風扇裝置的特性，一點虛線是表示本實施形態相關之風扇裝置1的特性。上側的實線是表示習知風扇裝置之馬達的溫度特性。上側的一點虛線是表示風扇裝置1的馬達的溫度特性。下側的實線是表示習知風扇裝置之風量-靜壓特性。下側的一點虛線是表示風扇裝置1的風量-靜壓特性。

在此，習知的風扇裝置是不具有側壁開口部16的風扇裝置。第8圖相關的測量是使用實驗性封閉側壁開口部16的風扇裝置1作為習知的風扇裝置(參閱第3圖等)。

第8圖中表示於上側的馬達的溫度特性是靜壓作用時(靜壓：約100~約1600、風量：0~約16的範圍)之馬達的溫度特性。如該圖表示，可得知本實施形態的風扇裝置1與習知的風扇裝置比較，可冷卻馬達至最大降低8K。

又，根據第8圖的下側的風量-靜壓特性，本實施形態相關的風扇裝置1與習知的風扇裝置之風量-靜 壓特性的形狀為大約一致。由此，可得知本實施形態的風扇裝置1中，側壁開口部16與習知的風扇裝置比較，對風量-靜壓特性不造成不良影響。

如以上說明，根據本實施形態的風扇裝置1，可一邊抑制對風量-靜壓特性造成不良影響，並在靜壓作用的場合，可更有效地冷卻風扇裝置使用的馬達。

再者，本實施形態是在圓板部11的內側形成有誘導部11a。本實施形態的葉輪10及風扇裝置1也可取代此，以構成不具誘導部11a。

又，本實施形態中，風扇裝置1是構成為至少一個轉子開口部21c是配置在與誘導部11a相對的位置。風扇裝置1也可取代此，以構成為所有的轉子開口部21c不配置在與誘導部11a相對的位置。

又，本實施形態中，風扇裝置1是具備一個葉輪的軸流式風扇。風扇裝置1也可以直接配置有複數(2個)葉輪的多重(雙重)反轉式軸流式風扇來取代。此時，複數個葉輪之中的至少一個，也可以是本實施形態相關的葉輪10。

本記載的實施形態，也可以是以下的第1~第3的葉輪及第1~第3的風扇裝置。

第1葉輪是使用於具備馬達之風扇裝置的葉輪，具備：圓板狀的圓板部及從該圓板部的外周緣形成朝著與葉輪的轉軸平行方向延伸的周圍壁部的圓筒部；及安裝於上述周圍壁部的外圍面，用於空氣送風的葉片，在上述圓板 部的中央，形成有相對於上述轉軸貫穿平行方向的圓板開口部，在上述周圍壁部，形成有朝著與上述轉軸平行方向不同的方向貫穿的側壁開口部。

第2葉輪係於第1葉輪中，在上述圓板部的內面側形成有將流動於上述圓板開口部的空氣朝著上述側壁開口部誘導的誘導部。

第3葉輪係於第1或第2葉輪中，上述側壁開口部是將吸入上述圓筒部之內側的空氣的吸入口及將從該吸入口吸入的空氣朝上述圓筒部的外側吐出的吐出口形成在上述周圍壁部，上述吐出口是形成在比安裝著上述葉片的上述周圍壁部的安裝面更位於上述圓板部側。

第1風扇裝置是具備葉輪與馬達的風扇裝置，上述葉輪，具備：圓板狀的圓板部及從該圓板部的端緣具有朝著與葉輪的轉軸平行方向延伸的周圍壁部的圓筒部；及安裝於上述周圍壁部的外圍面，用於空氣送風的葉片，在上述圓板部的中央，形成有相對於上述轉軸貫穿平行方向的圓板開口部，在上述周圍壁部，形成有朝著與上述轉軸平行方向不同的方向貫穿的側壁開口部。

第2風扇裝置是在第1風扇裝置中，上述馬達，至少具備：安裝在上述葉輪的上述圓筒部的內側，設有永久磁鐵的圓筒形狀的轉子，及配置在上述轉子內側的定子，在上述轉子的上述圓板部側，形成有相對於上述轉軸朝平行方向貫穿的轉子開口部。

第3風扇裝置是在第2風扇裝置中，在上述葉輪的上 述圓板部的內面側，形成有將流動於上述圓板開口部的空氣朝上述側壁開口部誘導的誘導部，上述馬達的上述轉子開口部是配置在上述轉子安裝於上述葉輪的內側時與上述誘導部相對的位置。

根據第1~第3的葉輪及第1~第3的風扇裝置，對風量-靜壓特性不造成不良影響，在靜壓作用的場合中，可更為有效冷卻風扇裝置使用的馬達。

如上所述的詳細說明之目的在舉例及描述。藉由以上教示，可進行各種修改及變更。其並非意圖詳盡或將本發明限定在此所揭示之精確形式。雖然本發明使用結構特徵及/或方法動作的特定語言來描述，但可理解申請專利範圍所界定之本發明並非侷限於上述特定特徵或動作。相反地，上述所揭示之特定特徵及動作僅為實施申請專利範圍之例示性形式。

11‧‧‧圓板部

12‧‧‧周圍壁部

13‧‧‧圓筒部

14‧‧‧葉片

15‧‧‧圓板開口部

16‧‧‧側壁開口部

16a‧‧‧吸入口

16b‧‧‧吐出口

21a‧‧‧軸

21b‧‧‧轉子圓形板

21c‧‧‧轉子開口部

21e‧‧‧永久磁鐵

22‧‧‧電路基板

23‧‧‧定子

31‧‧‧托架基台

32‧‧‧框體

33‧‧‧連結部

40‧‧‧第1通風口

41‧‧‧第2通風口

S‧‧‧轉軸方向

Claims (5)

1. 一種葉輪，具備：圓板狀的圓板部，及具有從該圓板部的外周緣，沿著葉輪的轉軸延伸的周圍壁部的圓筒部；及安裝於上述周圍壁部的外圍面，用於空氣送風的葉片，在上述圓板部的中央，形成有沿著上述轉軸貫穿上述圓板部的圓板開口部，在上述周圍壁部，形成有沿著與上述轉軸平行方向不同的方向貫穿上述周圍壁部的側壁開口部，上述側壁開口部具有：吸入上述圓筒部之內側的空氣的吸入口，及將從該吸入口吸入的空氣朝上述圓筒部的外側吐出的吐出口，上述吐出口是形成在比安裝著上述葉片的上述周圍壁部的安裝面更位於上述圓板部側。
2. 如申請專利範圍第1項記載的葉輪，其中，進一步具備形成於上述圓板部的內面側，將流動於上述圓板開口部的空氣朝著上述側壁開口部誘導的誘導部。
3. 一種風扇裝置，具備：馬達與申請專利範圍第1項記載的葉輪。
4. 如申請專利範圍第3項記載的風扇裝置，其中，上述馬達，至少具備：安裝在上述葉輪的上述圓筒部的內側，具備永久磁鐵的圓筒形狀的轉子，及配置在上述轉子的內側的定子， 在上述轉子的上述圓板部側形成有沿著上述轉軸貫穿上述轉子的轉子開口部。
5. 如申請專利範圍第4項記載的風扇裝置，其中，上述葉輪具備形成於上述圓板部的內面側，將流動於上述圓板開口部的空氣朝上述側壁開口部誘導的誘導部，上述馬達之上述轉子的上述轉子開口部是配置在與上述誘導部相對的位置。

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