风扇
阅读：952发布：2020-11-27
专利汇可以提供风扇专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 风 扇，包括一 马 达、一 叶轮 以及一 散热 结构。叶轮包括一 轮毂 及多个第一扇叶。轮毂用以容置马达，轮毂具有至少一散热孔。所述多个第一扇叶设置于轮毂的周围。散热结构设置于轮毂的外侧，散热结构具有一 挡板 及至少一第二扇叶，第二扇叶自挡板延伸而出，且第二扇叶的 位置 对应于散热孔。，下面是风扇专利的具体信息内容。
1.一种风扇，包括：
一马达；
一叶轮，包括：
一轮毂，用以容置该马达，该轮毂具有至少一散热孔；及
多个第一扇叶，设置于该轮毂的周围；以及
一散热结构，设置于该轮毂的外侧，该散热结构具有一挡板及至少一第二扇叶，该第二扇叶自该挡板延伸而出，且该第二扇叶的位置对应于该散热孔；
其中该轮毂具有至少一凹槽，所述至少一凹槽自该散热孔延伸，该第二扇叶卡合于该凹槽；
其中该凹槽的构型对应于该第二扇叶底缘的部分构型。
2.如权利要求1所述的风扇，其中该第二扇叶部分设置于该凹槽，部分悬空于该散热孔上。
3.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂具有至少一第一固定部，该散热结构具有至少一第二固定部，该第一固定部与该第二固定部相互连结。
4.如权利要求3所述的风扇，其中该第一固定部与该第二固定部以螺丝锁合、铆接或焊接的方式相互连结。
5.如权利要求1所述的风扇，其中该第一扇叶和该第二扇叶包括翼型叶片。
6.如权利要求1所述的风扇，其中该第一扇叶与该第二扇叶的翼型曲率方向相同。
7.如权利要求1所述的风扇，其中该叶轮还具有二个环形结构，所述多个第一扇叶夹设于所述二个环形结构之间，所述二个环形结构的其中之一与该轮毂连结。
8.如权利要求7所述的风扇，其中所述二个环形结构的其中之一具有多个螺孔，并与该轮毂以螺丝锁合的方式连结。
9.如权利要求7所述的风扇，其中与该轮毂连结的该环形结构具有一斜面。
10.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂具有一轴心及一铁壳。
11.如权利要求10所述的风扇，其中该轴心与该铁壳以压铸的方式一体成型于该轮毂的本体。
12.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂包括一轻金属。
13.如权利要求1所述的风扇，其中该轮毂包括铝材质。
14. 如权利要求1所述的风扇，其还包括一基座，该马达设置于该基座上，且该马达与该基座共同形成一容置空间，用以容置一电子元件。
风扇
技术领域
背景技术
[0002] 在一般风扇的架构中，叶轮设置于马达，并由马达提供叶轮转动所需要的动力，以带动叶轮转动，进而提供足够的风量于发热元件或空间，以达到散热的功效，故目前风扇设计及制造业者，致力于设计可提供更高风量的风扇。使风扇提供高风量的方法之一是提高风扇转速，然而，在风扇的设计上，转速是不可能无限提高。因为风扇在高转速时，其叶片将承担极高的压力，此时叶片会导致变形甚至断裂而产生极大的危险。
[0003] 另外，于高转速下，马达的机构与轴承寿命也将承受较高的负担，对机构寿命的威胁也极大。且由于马达被叶轮所包覆，使得马达运转时本身所产生的热能，受到叶轮的阻隔而无法顺利排除，这种情形不仅会造成马达轴承的损坏，而使得马达本身的寿命衰减，也会增加系统内的温度，进而造成风扇整体的寿命衰减。
[0004] 再者，某些可产生高风压的风扇，例如离心式风扇，常被应用于复杂系统的散热装置中，如通信机柜、变频器机柜等系统的散热装置。惟此类系统的散热装置皆会产生约70℃的环境温度，而在70℃的环境温度下持续运转的马达，其本身的温度可高达100℃，此种高温会大幅降低马达轴承的寿命。
发明内容
[0005] 有鉴于上述课题，本发明的目的为提供一种风扇，其具有针对马达的散热结构，使风扇运转时，可有效的移除马达运转时所产生的废热，使马达可在合理的温度下运转，以提升马达本身及风扇整体的使用寿命及安全性。
[0006] 为达上述目的，依据本发明的一种风扇，包括一马达、一叶轮以及一散热结构。叶轮包括一轮毂及多个第一扇叶。轮毂用以容置马达，轮毂具有至少一散热孔。所述多个第一扇叶设置于轮毂的周围。散热结构设置于轮毂的外侧，散热结构具有一挡板及至少一第二扇叶，第二扇叶自挡板延伸而出，且第二扇叶的位置对应于散热孔。
[0007] 在本发明一较佳实施例中，轮毂具有至少一凹槽自散热孔延伸，第二扇叶卡合于凹槽。
[0008] 在本发明一较佳实施例中，第二扇叶部分设置于凹槽，部分悬空于散热孔的上。
[0009] 在本发明一较佳实施例中，凹槽的构型对应于第二扇叶底缘的部分构型。
[0010] 在本发明一较佳实施例中，轮毂具有至少一第一固定部，散热结构具有至少一第二固定部，第一固定部与第二固定部相互连结。
[0012] 在本发明一较佳实施例中，该第一扇叶与该第二扇叶包括翼型叶片。
[0013] 在本发明一较佳实施例中，该第一扇叶与该第二扇叶的翼型曲率方向相同。
[0014] 在本发明一较佳实施例中，叶轮更具有二个环形结构，所述多个第一扇叶夹设于二个环形结构之间，二个环形结构的其中之一与轮毂连结。
[0015] 在本发明一较佳实施例中，该二个环形结构的其中之一具有多个螺孔，并与轮毂以螺锁的方式连结。
[0016] 在本发明一较佳实施例中，其中与轮毂连结的环形结构具有一斜面。
[0018] 在本发明一较佳实施例中，轴心与轮毂以压铸的方式一体成型于轮毂的本体。
[0020] 综上所述，本发明的风扇的轮毂具有散热孔，以及散热结构设置于轮毂外侧的设计，使马达带动轮毂转动时，可同时带动散热结构及其内扇叶旋转，并于轮毂的区域及马达内产生对流效应，以产生第二气流，使马达所产生的废热可自散热孔排出，借此达到使马达的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承的温度，以提升马达及其轴承的使用寿命。
[0021] 又，马达内部的空气经由第二气流的导引而自散热孔流出，并通过叶轮的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区及紊流的产生，可减少噪音的产生。而由内扇叶所产生的第二气流属于风扇内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构的设置并不会对风扇本身的特性及功耗有额外的损耗。
[0023] 图1A为本发明一实施例的一种风扇的立体分解示意图。
[0024] 图1B为图1A所示的风扇的剖面示意图。
[0025] 图2为图1A所示的轮毂与散热结构的放大示意图。
[0026] 图3为图1B所示的风扇的部分放大示意图。
[0027] 图4为图1B所示的风扇另一剖面的气流流动方向示意图。
[0028] 图5为图2所示的轮毂与散热结构的组合示意图。
[0029] 其中，附图标记说明如下：
[0030] 1：马达
[0031] 11：轴承
[0032] 2：叶轮
[0033] 21：轮毂
[0034] 211：顶部
[0035] 212：侧壁
[0036] 213：连结部
[0037] 214：散热孔
[0038] 215：凹槽
[0039] 216：第一固定部
[0040] 217：轴心
[0041] 218：铁壳
[0042] 219：本体
[0043] 22：外扇叶
[0044] 23：环形结构
[0045] 23a：上环形结构
[0046] 23b：下环形结构
[0047] 3：散热结构
[0048] 31：挡板
[0049] 32：内扇叶
[0050] 33：第二固定部
[0052] 5：容置空间
[0053] A1：第一气流
[0054] A2：第二气流
[0055] F：风扇
[0056] H：螺孔
[0057] R：滞留区
[0058] S：螺丝
具体实施方式
[0059] 以下将参照相关附图，说明依本发明较佳实施例的一种风扇，其中相同的元件将以相同的参照符号加以说明。
[0060] 图1A为本发明一实施例的一种风扇的立体分解示意图，图1B为图1A所示的风扇的剖面示意图，请同时参考图1A及图1B所示。风扇F包括一马达1、一叶轮2以及一散热结构3。叶轮2包括一轮毂21及多个外扇叶(或称第一扇叶)22。其中，轮毂21为一中空的结构，其用以容置马达1而依据轮毂21的结构又可分为顶部211与环绕于其外周缘的侧壁212，如图2所示。如图1A及1B所示，叶轮2更具有二个环形结构23，而外扇叶22夹设于二个环形结构23之间，且环形结构23的其中之一与轮毂21的侧壁212连结。于本实施例中，环形结构23是由上环形结构23a及下环形结构23b所组成，且是以下环形结构23b与轮毂21的侧壁212连结，轮毂21更具有一连结部213，详言之，连结部213为自侧壁212延伸而形成的凸部或平台，而下环形结构23b具有多个螺孔，而轮毂21的连结部213与下环形结构23b是以螺丝S螺锁的方式连结。当然，本发明不以此为限。
[0061] 散热结构3同样设置于轮毂21的外侧，详细而言，设置于轮毂21的顶部211，轮毂21的顶部211具有至少一散热孔214。如图2所示，散热结构3具有一挡板31及至少一内扇叶(或称第二扇叶)32，内扇叶32自挡板31往垂直的方向延伸，且内扇叶32的位置对应于散热孔214。于本实施例中，轮毂21的顶部211具有四个散热孔214，每一散热孔214的位置对应于二片内扇叶32，故于本实施例的散热结构3具有8片内扇叶32，当然，本发明不以散热孔214及对应的内扇叶32的数量为限。另外，轮毂21具有至少一凹槽215自散热孔214往径向方向延伸，形成于轮毂21的顶部211表面。内扇叶32卡合于凹槽215，并跨设于散热孔214之上，换言之，内扇叶32的底缘其中一部分设置于凹槽215内，而另一部分则悬空于散热孔214。而于本实施例中，凹槽215的数量是对应于内扇叶32的数量，故具有8个凹槽215结构供内扇叶32卡合，以固定内扇叶32，避免风扇F运转可能造成内扇叶32的滑动及震动。
[0062] 如图2所示，轮毂21具有至少一第一固定部216，散热结构3具有至少一第二固定部33，第一固定部216与第二固定部33相互连结（亦可先搭配参考图3）。于本实施例中，第二固定部33为自挡板31向下垂直延伸的螺柱，且延伸的方向平行于内扇叶32，而第一固定部216为与第二固定部33相对应的螺孔，以相互螺锁。当然，于其他实施例中，第一固定部216与第二固定部33更可以铆接或焊接的方式相互连结，本发明不以此为限。
[0063] 图3为图1B所示的风扇的局部放大示意图，请同时参考图1B及图3所示，叶轮2与马达1连接，故于风扇F运转时，并叶轮2为马达1所带动。其中轮毂21具有一轴心217及一铁壳218，且于本实施例中，轴心217和铁壳218是以压铸的方式一体成型于轮毂21的本体219，需注明的是，于本说明书所述的轮毂21的本体219，是指轮毂21除轴心217及铁壳218之外的主要结构，即包括前述的顶部211、侧壁212、连结部213、散热孔214、凹槽215及第一固定部216等结构（可参考图2所示），为求说明书内容简洁，以本体219通称之。详细而言，轴心217及铁壳218与本体219一体射出成型（或称射包）以形成轮毂21的整体结构，而于轴心217和铁壳
218与轮毂21的连结处是以压铸的方式成型。轮毂21的本体219的材质为轻金属，且较佳可为铝材质。于本实施例中，轴心217及铁壳218皆为铁件，并与铝材质的本体219一体射出成型为轮毂21的整体结构，且轴心217和铁壳218与本体219的连结处更以压铸的方式加强连结，相较于公知塑胶材质的轮毂与铁件的轴心是以铆接、紧配或增设铁环的连结方式，本实施例的轴心217与本体219以压铸的方式连结更提升其连结强度。
218与轮毂21的连结处是以压铸的方式成型。轮毂21的本体219的材质为轻金属，且较佳可为铝材质。于本实施例中，轴心217及铁壳218皆为铁件，并与铝材质的本体219一体射出成型为轮毂21的整体结构，且轴心217和铁壳218与本体219的连结处更以压铸的方式加强连结，相较于公知塑胶材质的轮毂与铁件的轴心是以铆接、紧配或增设铁环的连结方式，本实施例的轴心217与本体219以压铸的方式连结更提升其连结强度。
[0064] 马达1更具有一轴承11，轮毂21的轴心217为轴承11所支撑，当马达1运转时，通过带动轮毂21旋转，进而带动叶轮2的整体旋转。图4为图1B所示的风扇的气流流动方向示意图，图5为图2所示的轮毂与散热结构的组合示意图，请同时参考图3至图5所示，当马达1带动叶轮2旋转时，带动外扇叶22旋转而产生第一气流A1，以提供所需的风量，同时轮毂21带动内扇叶32旋转，并于轮毂21的区域及马达1内产生对流效应，以产生第二气流A2，使马达1所产生的废热可自散热孔214排出（可同时参考图4及图5），借此达到使马达1的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承11的温度，以提升马达1及其轴承11的使用寿命。又，由内扇叶32所产生的第二气流A2属于风扇F内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构3的设置并不会对风扇F本身的特性及功耗有额外的损耗。另外，散热孔214的设置除了可排除马达1产生的废热，更因其开孔的构造，可减轻轮毂21的整体重量，同时，轮毂21具有铝材质的本体219（如图3所示），亦有减轻轮毂21的整体重量的功效。
[0065] 一般而言，公知的离心式风扇，其叶轮的入风处与出风处常有大角度的转折，并于转折处容易产生紊流的现象，造成流场的阻碍、效率降低。本实施例的风扇F，如图4所示，其叶轮2与轮毂21的连结处较靠近内扇叶32，换言之，下环形结构23b与连结部213的位置靠近内扇叶32，与轮毂21连结的下环形结构23b更具有一斜面，此种设置方式及斜面的设计，可使第一气流A1的流线更加平顺，减少于风向转向时所产生的紊流现象。
[0066] 另外，于公知风扇运转时，其轮毂上方的空气由于无法流动而会产生滞留区，而本发明的风扇的轮毂21具有散热孔214，且更有散热结构3对应散热孔214设置于轮毂21，以产生第二气流A2，进而使得马达1内部的空气可通过第二气流A2的导引而自散热孔214流出并通过叶轮2的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区R及紊流的产生，可减少噪音的产生。
[0067] 此外，散热结构3具有挡板31的设计，使散热孔214、内扇叶32与挡板31之间形成一完整的通路，即第二气流A2所流动的通路，可避免散热结构3上方的空气受到第二气流A2的吸引，以确保第二气流A2是来自于马达1处的空气，进而提升马达1所产生的废热排除的效率。
[0068] 于本实施例中，内扇叶32的叶片为翼型叶片，且内扇叶32与外扇叶22的翼型曲率方向相同，故外扇叶22旋转时，内扇叶32亦与外扇叶22同方向旋转，进而于散热孔214区域产生逆向流场，即第二气流A2，并可倒抽设置于轮毂21内侧的马达1所产生的废热，以提升马达散热的效果。另外，凹槽215的构型是对应于内扇叶32底缘的部分构型，换言之，凹槽215依据内扇叶32的翼型曲率而有特定的弧度，使内扇叶32可以固定的方向卡合于凹槽
215，以确保当散热结构3设置于轮毂21，其内扇叶32的方向与外扇叶22一致，以避免装设方向错误（即防呆功能），进而导致无法形成逆向流场的情形。
215，以确保当散热结构3设置于轮毂21，其内扇叶32的方向与外扇叶22一致，以避免装设方向错误（即防呆功能），进而导致无法形成逆向流场的情形。
[0069] 另外，本实施例的风扇F更包括一基座4，马达1设置于基座4，且马达1与基座4共同形成一容置空间5，可用于容置其他电子元件。
[0070] 一般而言，直径360mm的公知离心式风扇，于输出功率为720W、转速为2000RPM及室温约20℃的环境条件的下运转10分钟，其马达的线圈温度可高达100℃，且尚未稳定，温度仍可持续上升。而本实施例风扇F在同样条件下运转10分钟，其马达1的线圈温度可稳定的维持在约50℃以下，确实可排除马达1于运转时所产生的废热。
[0071] 综上所述，本发明的风扇的轮毂具有散热孔，以及散热结构设置于轮毂外侧的设计，使马达带动轮毂转动时，可同时带动散热结构及其内扇叶旋转，并于轮毂的区域及马达内产生对流效应，以产生第二气流，使马达所产生的废热可自散热孔排出，借此达到使马达的线圈得以散热的效果，同时可降低轴承的温度，以提升马达及其轴承的使用寿命。
[0072] 马达内部的空气通过第二气流的导引而自散热孔流出，并通过叶轮的旋转而流向四周，故相较于公知的风扇，可减少滞留区及紊流的产生，可减少噪音的产生。而由内扇叶所产生的第二气流属于风扇内部的扰动，其所增加的作功有限，散热结构的设置并不会对风扇本身的特性及功耗有额外的损耗。
[0073] 此外，散热孔的设置除了可排除马达产生的废热，更因其开孔的构造，可减轻轮毂的整体重量的功效。
[0074] 另外，内扇叶的叶片若为翼型叶片，且内扇叶与外扇叶的翼型曲率方向相同，于外扇叶旋转时，内扇叶与外扇叶为同方向旋转，进而于散热孔区域产生逆向流场，即第二气流，并可倒抽设置于轮毂内侧的马达所产生的废热，以提升马达散热的效果。
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