TWI779514B - 風扇 - Google Patents

Abstract

一種風扇，適於配置在電子裝置內。風扇包括輪轂與多個金屬葉片。金屬葉片分別從輪轂延伸，各金屬葉片具有鄰接輪轂的根部與遠離輪轂的端部，且各金屬葉片在端部的質量大於在根部的質量，以在風扇旋轉時金屬葉片產生延展。

Description

風扇

本發明是有關於一種風扇。

因應消費性電子產品的薄型化趨勢，電子產品如電腦及手持裝置等均朝向輕薄且兼具高效能的方向發展，但輕薄與高效能往往相互抵觸的。當高效能元件運行時，將於電子產品內部產生大量廢熱，為此需配置散熱模組，以進行元件的散熱降溫。然而，受限於電子產品的薄型化體積，現有散熱模組之散熱效率較難達到需求。

以散熱模組所需的風扇為例，在旋轉時，其葉片必會與周邊結構，例如是容置風扇的殼體，產生氣流噪音（blade tone），尤其在葉片的末緣，其常常因渦流的產生而造成高風阻、低流量以及高噪音等現象。

另一方面，受限於輕薄化後的電子產品的空間，因此散熱模組所需的風扇體積無法無限制地增加，因此如何在有限體積的條件下使風扇產生的流量等特性還能進一步提升，以符合散熱所需，則更是本領域的技術人員所需思考解決的課題。

本發明提供一種風扇，其藉由金屬葉片的質量差異而在旋轉時產生延展，進而提高風扇效能並降低噪音與阻力。

本發明的風扇，適於配置在電子裝置內。風扇包括輪轂與多個金屬葉片。金屬葉片分別從輪轂延伸，各金屬葉片具有鄰接輪轂的根部與遠離輪轂的端部，且各金屬葉片在端部的質量大於在根部的質量，以在風扇旋轉時金屬葉片產生延展。

基於上述，風扇藉由將金屬葉片的質量予以適當改變，也就是金屬葉片在從根部（鄰接輪轂）延伸至端部（遠離輪轂）的結構中，使端部處的質量大於根部處的質量，因此在風扇旋轉時，具有較大質量的端部能因離心力而造成金屬葉片產生延展，而產生較大的抓風面積，即提高行經風扇之氣流的流量，並因此改善風扇的散熱效能。

圖1是依據本發明一實施例的風扇的示意圖。圖2是圖1的風扇的俯視圖。請同時參考圖1與圖2，在本實施例中，散熱風扇100適於配置於電子裝置（例如筆記型電腦）內，以對電子裝置的熱源進行有效地散熱。由於並未限制電子裝置的型式，故在此省略電子裝置的繪示。在此，風扇100包括輪轂110與多個金屬葉片120，且圖式中提供輪轂110的軸向Z、其中一徑向R以及風扇100的旋轉方向D1作為例示，其中輪轂110與金屬葉片120以軸向Z為其旋轉軸向。

本實施例的各金屬葉片120從輪轂110延伸，且相對於輪轂110的徑向R呈傾斜。如圖2所示，金屬葉片120相對於徑向R夾一銳角θ1，也就是讓金屬葉片120相對於風扇100的旋轉方向D1而呈前掠狀態。在本實施例中，各金屬葉片120具有鄰接輪轂110的根部121與遠離輪轂110的端部122，且各金屬葉片120在端部122的質量大於在根部121的質量，因此，在風扇100沿旋轉方向D1旋轉時，具有較大質量的端部122在離心力的影響之下，將使金屬葉片120產生延展。

圖3A與圖3B分別以不同視角繪示金屬葉片。請同時參考圖3A與圖3B，在本實施例中，金屬葉片120在風扇100旋轉時會存在迎風面123與背風面124，如圖所示，迎風面123是凹面，而背風面124是凸面，且更重要的是，本實施例的金屬葉片120還具有位於背風面124的配重部125，且配重部125實質上鄰接於端部122。換句話說，本實施例的金屬葉片120藉由設置在端部122的配重部125而使金屬葉片120在端部122的質量大於在根部121的質量，而據以達到上述風扇100旋轉時因離心力影響所造成金屬葉片120延展的效果。

再者，在本實施例中，金屬葉片120從根部121至端部122的輪廓區分為第一區段S1與第二區段S2，根部121位於第一區段S1連接輪轂110處，端部122位於第二區段S2末，且金屬葉片120在第二區段S2的面積大於金屬葉片120在第一區段S1的面積。也就是說，金屬葉片120尚未到達配重部125時，即先以面積較大的第二區段S2而使其質量增加。在此，金屬葉片120在第一區段S1與在第二區段S2未存在配重部125處的厚度實質上相同。相對於第一區段S1而言，第二區段S2先以較大面積的葉片輪廓，而後再藉由將配重部125設置於第二區段S2而進一步地加厚第二區段S2，亦即使金屬葉片120在第二區段S2的厚度大於金屬葉片120在第一區段S1的厚度，以提高金屬葉片120在端部122處的質量。

圖4繪示金屬葉片的局部俯視圖。請同時參考圖3A、圖3B與圖4，在本實施例中，位於背風面124的配重部125的輪廓是呈流線型。進一步地說，第二區段S2區分為第一子區段S21、第二子區段S22與第三子區段S23，第一子區段S21鄰接第一區段S1，第二子區段S22鄰接在第一子區段S21與第三子區段S23之間，端部122位於第三子區段S23，配重部125位於第二子區段S22與第三子區段S23。換句話說，本實施例的配重部125是用以增加金屬葉片120在第二子區段S22與第三子區段S23的厚度，且進一步地說，金屬葉片120的厚度從第二子區段S22至第三子區段S23是呈現漸增後再漸減。整體而言，金屬葉片120的厚度從根部121至端部122依序是呈現等厚度、厚度漸增及厚度漸減。

請再參考圖4，在此提供從第一區段S1延伸的虛線，其代表金屬葉片120中與第一區段S1等厚的部分，由圖4能清楚得知，配重部125是位於第二子區段S22與第三子區段S23且位於背風面124，由此便能得知配重部125的存在能有效降低風扇100旋轉時金屬葉片120的流阻。進一步地說，當風扇100旋轉時，相對於輪轂110呈傾斜的金屬葉片120會在端部122因曲率大而存在高攻角（high angle of attack），進而讓高速流體流經彎曲處會形成邊界層分離的現象，也就是分離流（flow separation）。如此一來，彎曲處附近的流體會因黏滯力而產生回流現象，進而對金屬葉片120造成阻力，同時也產生噪音。據此，本實施例的金屬葉片120藉由配重部125的存在，而得以填補端部122輪廓曲率過大的情形，也就是降低攻角，同時也因配重部125呈現流線型，而得以延後分離流產生的時間，並據以降低在端部122所造成的噪音及流阻，進而提高風扇100的散熱效能。

在此，各金屬葉片120是沿其背離輪轂110延伸的路徑而存在不同曲率的多個區段，且各金屬葉片120是先以沖壓成型出等厚的平板狀工件後，再予以彎折成型出這些分段。接著，可採異質材料結合之工藝，而將配重部125配置於第二子區段S22與第三子區段S23並使之呈現流線型，同時也達到增加金屬葉片120在端部122的質量的目的。之後，這些金屬葉片120再逐一藉由射出成型或壓鑄而與輪轂110結合在一起。換句話說，本實施例藉由金屬葉片120的易成型且易加工特性，而容易針對所需風扇特性提出對應的簡易加工方式。也就是說，金屬葉片120的金屬部分是如前述成型出等厚構件，接著再以其他非金屬材料與對應工法，例如以塑膠進行包射製程或嵌入射出製程，而在等厚構件上形成所需的配重部125。

綜上所述，在本發明的上述實施例中，風扇藉由將金屬葉片的質量予以適當改變，也就是金屬葉片在從根部（鄰接輪轂）延伸至端部（遠離輪轂）的結構中，使端部處的質量大於根部處的質量，因此在風扇旋轉時，具有較大質量的端部能因離心力而造成金屬葉片產生延展，而產生較大的抓風面積，即提高行經風扇之氣流的流量。再者，金屬葉片藉由配重部的存在，而得以填補端部輪廓曲率過大的情形，也就是降低攻角，同時也因配重部呈現流線型，而得以延後分離流產生的時間，並據以降低在端部所造成的噪音及流阻，進而提高風扇的散熱效能。

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。

100:風扇 110:輪轂 120:金屬葉片 121:根部 122:端部 123:迎風面 124:背風面 125:配重部 θ1:銳角 D1:旋轉方向 R:徑向 S1:第一區段 S2:第二區段 S21:第一子區段 S22:第二子區段 S23:第三子區段 Z:軸向

圖1是依據本發明一實施例的風扇的示意圖。 圖2是圖1的風扇的俯視圖。 圖3A與圖3B分別以不同視角繪示金屬葉片。 圖4繪示金屬葉片的局部俯視圖。

100:風扇 110:輪轂 120:金屬葉片 D1:旋轉方向 Z:軸向 R:徑向

Claims (13)

1. 一種風扇，適於配置在電子裝置內，該風扇包括：輪轂；以及多個金屬葉片，分別從該輪轂延伸，各該金屬葉片具有鄰接該輪轂的一根部與遠離該輪轂的一端部，且各該金屬葉片在該端部的質量大於在該根部的質量，以在該風扇旋轉時該金屬葉片產生延展，其中該金屬葉片具有一配重部以及彼此相對的一迎風面與一背風面，該配重部位於該背風面且鄰接該端部，且該金屬葉片相對於旋轉方向呈前掠狀態，其中該金屬葉片是以金屬材質與非金屬材質結合而成，該配重部是所述非金屬材質。
2. 如請求項1所述的風扇，其中該迎風面呈現一凹面，該背風面呈現一凸面。
3. 如請求項1所述的風扇，其中該金屬葉片從該根部至該端部的輪廓區分為一第一區段與一第二區段，該根部位於該第一區段，該端部位於該第二區段，且該金屬葉片在該第二區段的面積大於該金屬葉片在該第一區段的面積。
4. 如請求項1所述的風扇，其中該金屬葉片從該根部至該端部的輪廓區分為一第一區段與一第二區段，該根部位於該第一區段，該端部位於該第二區段，且該金屬葉片具有位於該第二區段的一配重部。
5. 如請求項4所述的風扇，其中該金屬葉片在該第二區段設置有該配重部的厚度大於該金屬葉片在該第一段的厚度。
6. 如請求項4所述的風扇，其中該配重部呈流線型。
7. 如請求項4所述的風扇，其中該第二區段區分為第一子區段、第二子區段與第三子區段，該第一子區段鄰接該第一區段，該第二子區段鄰接在該第一子區段與該第三子區段之間，該端部位於該第三子區段，該配重部位於該第二子區段與該第三子區段。
8. 如請求項7所述的風扇，其中該配重部增加該金屬葉片在該第二子區段與該第三子區段的厚度。
9. 如請求項8所述的風扇，其中該金屬葉片的厚度從該第二子區段至該第三子區段呈現漸增後再漸減。
10. 如請求項1所述的風扇，其中該金屬葉片的厚度從該根部至該端部依序呈現等厚度、厚度漸增及厚度漸減。
11. 如請求項1所述的風扇，其中各該金屬葉片相對於該輪轂的徑向呈傾斜。
12. 如請求項1所述的風扇，其為離心式散熱風扇。
13. 如請求項1所述的風扇，其中所述金屬材質呈等厚構件，該配重部是以塑膠射出成型於所述等厚構件。

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