TWM595694U - 風扇轉子噴流結構 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種風扇轉子噴流結構，包括一扇輪本體與至少一連通通道，該扇輪本體具有一輪轂及沿該輪轂周側環設的複數葉片，該輪轂設有一頂部與一側壁，該每一葉片的一上表面與一下表面分別形成一高壓區與一低壓區，該連通通道設有至少一位於該高壓區的第一入口及至少一位於該低壓區的第一出口，該第一入口與該第一出口分別為該連通通道的一第一、二端；透過本創作此設計，以有效達到降低噪音的效果。

Description

風扇轉子噴流結構

本創作有關於一種風扇轉子噴流結構，尤指一種可達到降低噪音的風扇轉子噴流結構。

隨著5G、AI、IOT等技術提升，相關電資通訊設備的計算量與資訊傳輸量大幅增加，此時設備內需要有更強大的散熱能力，才能確保設備正常運作。在這些電資通訊設備內增加散熱能力的方式通常是增加風扇數量、提升風扇轉速或更改風扇設計來達成，但具有越高特性的風扇因流量與壓力提升也往往產生出更高的噪音，“如何增加風扇散熱特性又要降低噪音?”一直是目前業界研發設計者會遭遇到的最大瓶頸。 現有的降噪方法主要為針對扇葉的渦流產生部位設計特定的結構或外加能量(如噴氣設備)的方式去破壞該處渦流而改善噪音，其中以外加能量方式的話，主要是從框壁處對扇葉葉尖噴流能破壞葉尖渦流來達到降噪效果。 習知技術美國專利US6244817是以外加噴氣源進行噴流稱為主動式噴流方法，就是在風扇的框壁上外加一噴氣設備提供噴氣源對該框壁內的葉片尖端噴流來抑制渦流，但是卻延伸出另一問題，就是需要增加外接噴氣源(即噴氣設備)及需外加電源驅動，使得在有限的空間(如伺服器或通訊設備)內是無法額外放置一台噴氣設備以導致無法執行， 且因增加噴氣設備使得成本也相對明顯提高。 此外，習知的噴流方法礙於風扇結構有轉動件(即轉子)，使得連接外加噴氣源的連通管是無法在轉動件上實現，因而僅能將噴流孔設計於風扇的框壁上或非轉動件上產生噴流。因此噴流降噪的方法受限於本身噴流位置的安排，能降低噪音的範圍和效果相當受限。

本創作之一目的在提供一種可達到降低噪音的風扇轉子噴流結構。 本創作之另一目的在提供一種透過一噴流結構自體導入一風扇轉子周圍的氣流而自然產生噴流來抑制風扇葉片渦流及降低成本的風扇轉子噴流結構。 為達上述目的，本創作係提供一種風扇轉子噴流結構，包括一扇輪本體及一連通通道，該扇輪本體具有一輪轂及沿該輪轂周側環設的複數葉片，該輪轂設有一頂部與一由該頂部周緣軸向延伸的側壁，且該每一葉片的一上表面與一下表面分別形成一高壓區與一低壓區，該連通通道設有至少一位於該高壓區的第一入口及至少一位於該低壓區的第一出口，該第一入口與該第一出口分別為該連通通道的一第一端及一第二端，透過本創作的風扇轉子自體產生噴流抑制葉片的渦流，以有效達到降低噪音及降低成本的效果。

本創作之上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。 本創作提供一種風扇轉子噴流結構，請參閱第1A圖係本創作之第一實施例之立體示意圖；第1B圖係本創作之第一實施例之剖面示意圖；第1C圖係本創作之第一實施例之在一實施例剖面示意圖；第2A圖係本創作之第一實施例之在另一實施例立體示意圖；第2B圖係本創作之第一實施例之在另一實施例剖面示意圖；第3A圖係本創作之第一實施例之在另一實施例立體示意圖；第3B圖係本創作之第一實施例之在另一實施例剖面示意圖；第4A圖係本創作之第一實施例之風扇組合示意圖；第4B圖係本創作之第一實施例之風扇組合剖面示意圖。如圖1A、1B、4A、4B所示，該風扇轉子噴流結構1係應用於一風扇2(如離心風扇、軸流風扇、無框風扇或串聯風扇)上，於本實施例的風扇轉子噴流結構1是裝設在如軸流風扇2的一框體21內，該風扇轉子噴流結構1包括一扇輪本體11、至少一連通通道12、一磁性件14、一軛鐵15(如鐵殼)及一軸心16，其中該扇輪本體11是一體射出成型在該軛鐵15的周側上，該磁性件14為如磁鐵係容設在該軛鐵15的內周側，以與該風扇2的一定子22相對應感應激磁，該軸心16的一端固設於該扇輪本體11(或軛鐵15)的中央位置，其另一端與該框體21內的軸座211相樞設。於具體實施時，該軛鐵15也可以省略掉，且該磁性件14為海爾貝克陣列(Halbach Array)磁鐵。 該扇輪本體11具有一輪轂111及沿該輪轂111周側環設的複數葉片113，該輪轂111設有一頂部1111與一由該頂部1111周緣軸向延伸的側壁1112，該每一葉片113設有一上表面1131、一下表面1132、一對應該側壁1112的頂端1112a的葉片前緣1133與一對應該側壁1112的底端1112b的葉片尾緣1134，其中該每一葉片113的上表面1131與下表面1132自然形成壓力差而分別形成一高壓區與一低壓區。該連通通道12係設於該輪轂111或該連通通道12由該輪轂111延伸到該複數葉片113其中一葉片113上所形成，於本實施例的連通通道12設於該輪轂111的側壁1112內，且該連通通道12未貫穿該側壁1112的一內側(即側壁1112與該軛鐵15相貼設接觸的那一側)，換言之，就是該連通通道12是呈垂直或傾斜設置在對應的葉片113的該輪轂111的側壁1112上，但並不侷限於此。於具體實施時，該連通通道12可呈軸向設置在該輪轂111的側壁1112內，且與對應該軸心線L相平行，或是該連通通道12呈徑向設置在該輪轂111的側壁1112內，且與對應該軸心線L相垂直。 該連通通道12設有一第一入口121、一第一端、一第二端及一第一出口123，該第一入口121與該第一出口123分別為該連通通道12的該第一端與第二端且構成一噴流結構，該噴流結構是用以抑制風扇轉子產生的渦流(如葉片表面上產生的渦流)來達到降低噪音的效果。該第一出口123設於對應該複數葉片113其中一葉片113的一上表面1131的該側壁1112，且該第一出口123位於對應的葉片113上表面上方的低壓區，該第一出口123於本實施例是位於靠近該側壁1112與對應該複數葉片113其中一葉片113的一側相接處的上方，用以噴出氣流3抑制該輪轂111前緣(即該側壁1112與對應的葉片113相接處位置)失速渦流，以改善失速噪音，並可延後葉片113失速現象，以有效使風扇能在更高壓的工作條件下運作，來達到提升風扇性能。該第一入口121設於對應該複數葉片113其中一葉片113的一下表面1132下方的該側壁1112，且該第一入口121位於該輪轂111上對應的葉片113下表面下方的該高壓區，該第一入口121用以導引該輪轂111周圍氣流3流入該連通通道12內。 所以當風扇2運轉時，位於對應葉片113下方該高壓區的第一入口121會導引該輪轂111周圍的氣流3自然流入該連通通道12內，因位於高壓區的第一入口121與位於低壓區的第一出口123之間的壓力差，使於該連通通道12內的氣流3會自然朝位於對應葉片113上方該低壓區的第一出口123方向流動，然後從該第一出口123產生自體噴出氣流3(或稱噴流)，以對該側壁1112與對應的葉片113相接處位置及對應葉片113的上表面1131產生的渦流進行噴流抑制，因此，藉以噴流結構自體噴流抑制葉片113(或該側壁1112與對應的葉片113的轉角處)產生的渦流，以有效達到降低噪音的效果。 在一實施例，參閱第1C圖，位於高壓區的第一入口121設於該側壁1112的底端1112b，用以導引該輪轂111周圍氣流3流入該連通通道12內。在另一實施例，該連通通道12更設有一連通該連通通道12的第二出口(圖中未示)，該第二出口為該連通通道12的一第三端係設於對應該複數葉片113其中一葉片113的該上表面1131的側壁1112，且相鄰該第一出口123，且該第二出口位於對應的葉片113上表面上方的低壓區，該第一出口123、第二出口和第一入口121分別設於該連通通道12的三端且構成所述噴流結構，使該連通通道12形成如呈Y字型狀，但並不侷限於此，凡是可多出口或呈三端的形狀皆為本創作具有三端的連通通道12，透過兩個出口位於低壓區的對應葉片113上方，使得可有效對葉片113上表面1131產生多處渦流位置進行噴流抑制，以擴大噴流區域來達到降低噪音。 在另一實施例，參閱第2A、2B圖，該連通通道12設有一連通該連通通道12的第二入口122，該第二入口122為該連通通道12的一第三端，該第二入口122設於對應該複數葉片113其中一葉片113的該下表面1132下方的該側壁1112，且相鄰對應該第一入口121，該第一出口123位於對應該複數葉片113其中一葉片113的中間位置上方處，該第一出口123用以對該側壁1112與對應的葉片113的轉角處氣流分離產生的渦流進行噴流抑制，並該第一出口123與第一、二入口121、122分別設於該連通通道12的三端且構成所述噴流結構，使該連通通道12形成如呈h字型狀，但並不侷限於此，所以透過多個入口（即兩個入口）位於高壓區，可有效增加入、出口段的壓力差，進而增加噴流的流量的效果。 在另一實施例，參閱第3A、3B圖，該第一出口123的形狀係沿對應該複數葉片113其中一葉片113的上表面1131形狀(如上表面1131曲線形狀)設置在該側壁1112，於此實施例的第一出口123與第一入口121呈如條狀，但並不侷限於此，所以透過該第一出口123呈條狀可有效增加噴流位置的效益。並該連通通道12的形狀是呈如漸縮狀或(呈如漸擴狀)，該連通通道12係從該第一入口121沿該輪轂111的該側壁1112向上延伸漸縮(或漸擴)至該第一出口123，藉以有效增加大面積分佈，且減少連通通道12其管內阻力，進而增加噴流流量，於具體實施時，該連通通道12的形狀可為呈如細長狀的大面積分佈，以減少管內阻力及增加噴流流量。 此外，上述各實施例的前述第一出口123(或第二出口)與第一入口121(或第二入口122)的設置位置及數量不侷限於上述，於本創作實際實施時，該輪轂111的側壁112上的入口可設置二個以上入口，藉以以提高入口壓力，並使用者還可以事先根據想要抑制前述葉片113上產生的渦流位置需求設計，來調整該第一出口123(或第二出口)的設計位置及數量(如二個以上出口)，例如一個出口或二個以上出口可設置在該輪轂111的側壁1112，或是一個出口或二個以上出口設置在葉片113的上表面1131或側邊，因為前述第一出口123(或第二出口)的位置就是決定了噴流要抑制對應的葉片113表面上產生渦流位置，藉以達到降低噪音的效果。其中該第一出口123、第二出口與該第一、二入口121、122的形狀及該連通通道12其內管道的形狀為幾何形狀或不規則形狀，該幾何形狀為如長條狀、扁平狀、方形狀、圓形狀或三角形狀，且該第一出口123、第二出口的形狀與第一、二入口121、122的形狀及連通通道12其內管道的形狀可皆不相同或不相同。 在一替代實施例，前述連通通道12為複數連通通道12，該複數連通通道12係沿該輪轂111周緣軸向或徑向設於對應該複數葉片113的該側壁1112，且該複數連通通道12可軸對稱設置在對應該複數葉片113的該側壁1112，藉以強化抑制同一種渦流噪音，或是該複數連通通道12係非軸對稱設置在對應該複數葉片113的該側壁1112，藉以有效抑制不同渦流噪音。並每一連通通道12的各部(包含第一出口123、第二出口與第一、二入口121、122及連通通道12其內管道)形狀可為不相同或相同，且每一連通通道12的各部(包含第一出口123、第二出口與第一、二入口121、122及連通通道12其內管道)的尺寸可為相同或不相同。 因此，透過本創作此風扇轉子噴流結構1的設計，使得該輪轂111的側壁1112上的噴口(即第一出口123)是隨著該扇輪本體11上對應的葉片113轉動，使得能完全精準地對噴口處附近葉片113表面噴流，以抑制葉片113上表面1131的分離渦流，且還可以增加該處氣流的慣性力、破壞渦流和延後氣流失速，以有效增加風扇的特性與操作區間及降低噪音的效果。此外，由於本創作無須額外的習知噴氣設備及無須複雜結構設計，僅利用本創作的風扇轉子內的噴流結構即可抑制風扇葉片113表面的渦流來達到改善特性噪音的問題。 請參閱第5A圖係本創作之第二實施例之立體示意圖；第5B圖係本創作之第二實施例之剖面示意圖；第5C圖係本創作之第二實施例之在一實施例剖面示意圖；第5D圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖；第5E圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖；第6A圖係本創作之第二實施例之在另一實施例立體示意圖；第6B圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖。如圖5A、5B所示，該本實施例的風扇轉子噴流結構1及連結關係及其功效大致與前述第一實施例的風扇轉子噴流結構1及連結關係及其功效相同，故在此不重新贅述相同處，兩者差異在於：本實施例主要是該連通通道12係由該輪轂111延伸到該複數葉片113其中一葉片113上所形成，該第一出口123設於對應該複數葉片113其中一葉片113的上表面1131，該第一出口123位於該低壓區，該第一入口121設於對應該複數葉片113其中一葉片113的下表面1132下方的該側壁1112，該第一入口121位於該高壓區，該連通通道12從該第一入口121沿該輪轂111的側壁1112內向上延伸通過對應該複數葉片113其中一葉片113內至其上表面1131的該第一出口123，所以透過該第一出口123設置對應該葉片113上可直接抑制葉片113表面上方的分離渦流或二次流，來達到降低噪音的效果。 在一實施例，參閱第5C圖，該連通通道12設有一連通該連通通道12的第二出口124，該第二出口124為該連通通道12的一第三端，該第二出口124設於對應該複數葉片113其中一葉片113的該上表面1131，且鄰近該第一出口123，該第二連通通道12從對應該第一出口123的葉片113內繼續延伸至對應該第二出口124的葉片113上表面1131，以連通該第二出口124，透過兩個出口(即第一、二出口123、124)分別位於對應該葉片113的上表面1131的不同位置上，使得可有效對葉片113上表面1131不同位置的渦流噪音進行噴流抑制，以達到降低噪音。在另一實施例，參閱第5D圖，該第一出口123設於對應該複數葉片113其中一葉片113的上表面1131，該第二出口124設於對應該複數葉片113其中一葉片113的該上表面1131的該側壁1112，且對應該葉片113的上表面1131的第一出口123，透過兩個出口分別位於對應該葉片113的上表面1131與位於低壓區的側壁1112的設計，使得可抑制葉片113表面上方的渦流和該側壁1112與對應的葉片113的轉角處的渦流，來達到多重抑制渦流的效果，以有效大幅改善噪音。 在另一實施例，參閱第5E圖，該第一出口123設於對應該複數葉片113其中一葉片113的一葉片外側緣1135，該第二出口124設於對應該複數葉片113其中一葉片113的上表面1131的側壁1112，且該連通通道12從該第一入口121沿該側壁1112內向上延伸通過對應該複數葉片113其中一葉片113內至該葉片外側緣1135的該第一出口123。所以透過兩個出口(即第一、二出口123、124)分別位於對應該葉片113的葉片外側緣1135與位於低壓區的側壁1112的設計，使得可抑制該葉片外側緣1135的渦流和該側壁1112與對應的葉片113的轉角處的渦流，來達到多重抑制渦流的效果，以有效大幅改善噪音。 在另一實施例，參閱第6A、6B圖，該第一出口123設於對應該複數葉片113其中一葉片113的葉片尾緣1134，該連通通道12設有一連通該連通通道12的第二入口122，該第二入口122為該連通通道12的一第三端，該第一、二入口121、122分別設於對應該複數葉片113其中一葉片113的該下表面1132下方的該側壁1112，且位於高壓區的第一入口121相鄰該第二入口122，由於在該葉片尾緣1134的第一出口123出壓力不低，所以透過設置多個入口(如第一、二入口)以提高入口壓力，使該連通通道12內有自然壓力差，使該第一、二入口分別導入的氣流3於該連通通道12內因壓力差而自然流動到葉片尾緣1134的第一出口123噴流，以抑制葉片尾緣1134渦流，來達到降低噪音的效果。 上述各實施例的該第一、二出口123、124與該第一、二入口121、122的形狀及該連通通道12其內管道的形狀與第一實施例的第一出口123、第二出口與該第一、二入口121、122的形狀及該連通通道12其內管道的形狀相同，在此不重新贅述。 在一替代實施例，前述連通通道12為複數連通通道12，該複數連通通道12係沿該輪轂111周緣軸向或徑向由該輪轂111的側壁1112延伸到對應該複數葉片113上所形成，且該複數連通通道12可軸對稱設置在該側壁1112與對應複數葉片113的之間，藉以強化抑制同一種渦流噪音，或是該複數連通通道12係非軸對稱設置在該側壁1112與對應複數葉片113的之間，藉以有效抑制不同渦流噪音。

1:風扇轉子噴流結構 11:扇輪本體 111:輪轂 1111:頂部 1112:側壁 1112a:頂端 1112b:底端 113:葉片 1131:上表面 1132:下表面 1133:葉片前緣 1134:葉片尾緣 1135:葉片外側緣 12:連通通道 121、122:第一、二入口 123、124:第一、二出口 14:磁性件 15:軛鐵 16:軸心 2:風扇 21:框體 211:軸座 22:定子 3:氣流 L:軸心線

第1A圖係本創作之第一實施例之立體示意圖。 第1B圖係本創作之第一實施例之剖面示意圖。 第1C圖係本創作之第一實施例之在一實施例剖面示意圖。 第2A圖係本創作之第一實施例之在另一實施例立體示意圖。 第2B圖係本創作之第一實施例之在另一實施例剖面示意圖。 第3A圖係本創作之第一實施例之在另一實施例立體示意圖。 第3B圖係本創作之第一實施例之在另一實施例剖面示意圖。 第4A圖係本創作之第一實施例之風扇組合示意圖。 第4B圖係本創作之第一實施例之風扇組合剖面示意圖。 第5A圖係本創作之第二實施例之立體示意圖。 第5B圖係本創作之第二實施例之剖面示意圖。 第5C圖係本創作之第二實施例之在一實施例剖面示意圖。 第5D圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖。 第5E圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖。 第6A圖係本創作之第二實施例之在另一實施例立體示意圖。 第6B圖係本創作之第二實施例之在另一實施例剖面示意圖。

1:風扇轉子噴流結構

11:扇輪本體

111:輪轂

1111:頂部

1112:側壁

113:葉片

1131:上表面

1132:下表面

12:連通通道

121:第一入口

123:第一出口

14:磁性件

15:軛鐵

16:軸心

3:氣流

Claims (17)

1. 一種風扇轉子噴流結構，包括： 一扇輪本體，具有一輪轂及沿該輪轂周側環設的複數葉片，該輪轂設有一頂部與一由該頂部周緣軸向延伸的側壁，且該每一葉片的一上表面與一下表面分別形成一高壓區與一低壓區；及 至少一連通通道，設有至少一位於該高壓區的第一入口及至少一位於該低壓區的第一出口，該第一入口與該第一出口分別為該連通通道的一第一端及一第二端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道設於該輪轂的該側壁內，該第一出口設於對應該複數葉片其中一葉片的一上表面的該側壁，該第一入口設於對應該複數葉片其中一葉片的一下表面的該側壁。
3. 如申請專利範圍第2項所述之風扇轉子噴流結構，其中該第一出口位於靠近該側壁與對應該複數葉片其中一葉片的一側相接處的上方。
4. 如申請專利範圍第2項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道設有一連通該連通通道的第二入口，該第二入口為該連通通道的一第三端，該第二入口設於對應該複數葉片其中一葉片的該下表面下方的該側壁，且相鄰對應該第一入口。
5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇轉子噴流結構，其中該第一出口位於對應該複數葉片其中一葉片的中間位置上方處。
6. 如申請專利範圍第2項所述之風扇轉子噴流結構，其中該第一出口的形狀係沿對應該複數葉片其中一葉片的上表面形狀設置在該側壁，且該連通通道從該第一入口沿該輪轂的該側壁向上延伸漸縮至該第一出口。
7. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道係由該輪轂延伸到該複數葉片其中一葉片上所形成，該第一出口設於對應該複數葉片其中一葉片的一上表面，該第一入口設於對應該複數葉片其中一葉片的一下表面下方的該側壁。
8. 如申請專利範圍第7項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道從該第一入口沿該側壁內向上延伸通過對應該複數葉片其中一葉片內至該上表面的該第一出口。
9. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道係由該輪轂延伸到該複數葉片其中一葉片上所形成，該每一葉片設有一葉片前緣與一葉片尾緣，該第一出口設於對應該複數葉片其中一葉片的該葉片尾緣，該連通通道設有一連通該連通通道的第二入口，該第二入口為該連通通道的一第三端，並該第一、二入口分別設於對應該複數葉片其中一葉片的該下表面下方的該側壁，且該第一入口相鄰該第二入口。
10. 如申請專利範圍第8項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道設有一連通該連通通道的第二出口，該第二出口為該連通通道的一第三端，該第二出口設於對應該複數葉片其中一葉片的該上表面，且鄰近該第一出口。
11. 如申請專利範圍第7項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道設有一連通該連通通道的第二出口，該第二出口為該連通通道的一第三端，該第二出口設於對應該複數葉片其中一葉片的該上表面的該側壁。
12. 如申請專利範圍第10項所述之風扇轉子噴流結構，其中該第一、二出口與該第一、二入口的形狀為一幾何形狀或不規則形狀，該幾何形狀為長條狀、扁平狀、方形狀、圓形狀或三角形狀。
13. 如申請專利範圍第11項所述之風扇轉子噴流結構，其中該第一、二出口與該第一、二入口的形狀為一幾何形狀或不規則形狀，該幾何形狀為長條狀、扁平狀、方形狀、圓形狀或三角形狀。
14. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該至少一連通通道為複數連通通道，該複數連通通道係軸對稱或非軸對稱設置在對應該複數葉片的該側壁，且該複數連通通道係沿該輪轂周緣軸向或徑向設於對應該複數葉片的該側壁。
15. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該至少一連通通道為複數連通通道，該複數連通通道係沿該輪轂周緣軸向或徑向由該輪轂的該側壁延伸到對應該複數葉片上所形成。
16. 如申請專利範圍第1項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道係由該輪轂延伸到該複數葉片其中一葉片上所形成，該第一出口設於對應該複數葉片其中一葉片的一葉片外側緣，該第一入口設於對應該複數葉片其中一葉片的一下表面下方的該側壁，且該連通通道從該第一入口沿該側壁內向上延伸通過對應該複數葉片其中一葉片內至該葉片外側緣的該第一出口。
17. 如申請專利範圍第16項所述之風扇轉子噴流結構，其中該連通通道設有一連通該連通通道的第二出口，該第二出口為該連通通道的一第三端，該第二出口設於對應該複數葉片其中一葉片的一上表面的該側壁。

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