專利名稱：離心式風扇的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種風扇，且特別是涉及一種離心式風扇。
背景技術：
一般而言，可攜式電子設備，尤其是筆記型電腦(Note Book PersonalComputer)，為了能發揮最大的效能，需要有散熱模塊以進行有效散熱。然而，筆記型電腦為了因應移動化的大眾市場的微型化的需求，機殼內部已無法預留出足夠的自然對流空間。因此筆記型電腦的散熱模塊逐漸朝向以離心式風扇產生強制對流以進行散熱。在離心式風扇的設計上，是利用風扇蝸形外殼產生的高靜壓高轉速的特性，來克服筆記型電腦系統內空間狹窄空氣對流不易的問題。然而，風扇葉片產生的尾流(WakeFlow)撞擊蝸形外殼舌口形狀處的渦型側板的表面時，每個沖擊點可視為產生窄頻噪音(Narrow Band Noise)的發音源,依照波的疊加原理,將會產生具有大振幅且固定頻率的扇葉通過頻率(Blade Pass Frequency)噪音。一旦需提升散熱效能，勢必要增加風量。然而，流場增加將使風扇所產生的尾流擾動更劇烈，因而造成噪 音與散熱難以取舍的瓶頸。近年來有一種離心式風扇是利用扇葉噪音產生的來源主要分布在葉片末端及周圍的特性，便于離心式風扇的葉片末端外加一環狀結構，以減少噪音的產生。但在實際的操作上，此環型離心式風扇對于噪音減少與風量的增加上的效率上，仍具有相當的改善空間。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種可增進風量并減少噪音產生的離心式風扇。本發明的一技術態樣為一種離心式風扇。根據本發明一實施方式，一種離心式風扇包含殼體、驅動裝置及風扇扇葉。殼體內具有空腔，空腔中央處具有軸心。驅動裝置，固定于空腔內的軸心處。風扇扇葉，設置于殼體的空腔內，包含輪轂、葉片及肋片。輪轂，位于軸心中央，連接至驅動裝置。葉片環設于輪轂的周圍，每一葉片具有迎風表面及背風表面。每一肋片于每一葉片的迎風表面從軸心端向外以弧線方式延伸，并連接相鄰的另一葉片的背風表面以形成弧面。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，其中每一肋片位于每一葉片的中央位置，并與每一葉片垂直。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，每一肋片具有一翼型截面。 在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，此翼型截面為NACA0012截面。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，肋片外緣的切線與葉片的切線之間的夾角范圍從85度至90度在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，肋片的弧面與背風表面接觸時的切線與葉片的切線之間的夾角范圍為76度至89度。
在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，當葉片與軸心的直線距離為風扇扇葉半徑的0.58 0.61倍時，肋片的弧面與葉片的迎風表面的垂直距離為0.2 0.6毫米。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，當葉片與軸心的直線距離為風扇扇葉半徑的0.72 0.75倍時，肋片的弧面與葉片的迎風表面的垂直距離為0.6 2.1毫米。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，軸心至弧面與背風表面接觸的位置的直線距離為風扇扇葉半徑的0.85 0.87倍。在本發明一實施方式中，其中上述離心式風扇，軸心至肋片外緣與背風表面接觸的位置的直線距離為風扇扇葉半徑的0.92 0.94倍。在本發明上述實施方式中，應用本發明的離心式風扇具有較大的風量與較高的風壓且可使窄頻噪音達到改善，具有較高的聲音品質。
為讓本發明的上述和其他目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:圖1A是本發明一實施方式的一種離心式風扇移除殼體上蓋的外觀結構圖；圖1B是本發明一實施方式的風扇扇葉的側面示意圖；圖2是本發明一實施方式的風扇扇葉尺寸示意圖；圖3是本發明一實施方式的一種離心式風扇的風量-風壓實驗數據圖；圖4A是使用傳統環形離心式風扇的頻譜圖；圖4B是使用本發明一實施方式的一種離心式風扇的頻譜圖；圖5A及圖5B為現有的環型離心式風扇與本發明的離心式風扇的軸向剖面速度分布圖。主要元件符號說明100:離心式風扇α:夾角110:殼體θ1:夾角111:空腔r:半徑112:軸心A:直線距離113:舌口r2:直線距離120:驅動裝置r3:直線距離130:風扇扇葉r4:直線距離131:輪轂L1:直線長度132:葉片L2:直線長度132a:迎風表面132b:背風表面133:肋片133a:弧面 133b:外緣
具體實施例方式以下將以附圖揭露本發明的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些現有慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式繪示之。請參照圖1A，其繪示依照本發明一實施例的一種離心式風扇100移除殼體110的上蓋后的外觀結構圖。離心式風扇100包含殼體110、驅動裝置120及風扇扇葉130。殼體110上具有一舌口 113，殼體110內具有空腔111以容置風扇扇葉130，空腔111中央處具有軸心112。驅動裝置120，固定于空腔111內的軸心112處。風扇扇葉130位于殼體110的空腔111內，其包含輪轂131、葉片132及肋片133。輪轂131位于軸心112中央，連接至驅動裝置120。葉片132環設于輪轂131的周圍，每一葉片132具有迎風表面132a及背風表面132b。在本實施例中，風扇扇葉130是以順時針方向轉動。每一肋片133于每一葉片132的迎風表面132a從軸心112端向外以弧線方式延伸，并連接相鄰的另一葉片132的背風表面132b以形成弧面133a。此離心式風扇100將空氣從垂直軸心112的軸向方向的一端側吸入到空腔111內部，并將所述的空氣吹到徑向外部。請參照圖1B，其繪示依照本發明一實施例的風扇扇葉130的側面示意圖。由圖1B可知，本實施例的每一肋片133大致位于每一葉片132的中央位置且與每一葉片132垂直。每一肋片133的截面為一種翼型截面，本實施例所使用的肋片133為NACA0012截面，可因此增加風量且提供較穩定的尾流。在其他實施例中，肋片133的截面也可使用其他具有相同功能的截面。請參照圖2， 其繪示依照本發明一實施方式的風扇扇葉130尺寸示意圖。本實施例是使用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,CFD)軟體計算后,得到以下參數的數據。如圖2所示，肋片133的外緣133b的切線與葉片132的背風表面132b切線之間的夾角α范圍為85度至90度。肋片133的弧面133a與背風表面132b接觸時的切線與葉片132的切線之間的夾角Θ I范圍為76度至89度。在本實施例中，軸心到葉片132外緣的直線距離為風扇扇葉130的半徑r，而葉片132在距離軸心112的直線距離Γι的位置時，垂直葉片132并自此點發出形成一直線長度L1為0.2 0.6毫米，其中直線距離η為風扇扇葉130半徑r的0.58 0.61倍。此直線長度L1即表示為肋片133在直線距離Γι處的寬度。葉片132在距離軸心112的直線距離r2的位置時，垂直葉片132并自此點發出形成一直線長度L2為0.6 2.1毫米，其中直線距離r2為風扇扇葉130半徑r的0.72 0.75倍。直線長度L2即表示為肋片133在直線距離r2處的寬度。軸心112至弧面133a與背風表面132b接觸的位置的直線距離r3為風扇扇葉130半徑r的0.85 0.87倍。軸心112至該肋片133的外緣133b與背風表面132b接觸的位置的直線距離r4為風扇扇葉130半徑r的0.92 0.94倍。在本實施例中，具弧面133a的肋片133用以增進離心式風扇100的風量并減低噪音的產生。請參閱圖3，圖中橫向座標(cfm)與縱向座標(mm-Aq)，分別代表的是每分鐘的風量，以及毫米水柱的壓力值(也就是風壓)。根據實驗結果顯示，當在尺寸比例相同且使用相同的殼體的前提下，本發明與現有環形離心式風扇在相同風量下，本發明具有較高的風壓，在相同風壓下，本發明具有較大的風量。由此可知，本發明與現有環形離心式風扇的實驗數據相比較，更能清楚展現本發明的離心式風扇具有風量大、風壓高、散熱效果較佳的優勢。請同時參閱圖4A及圖4B，其中圖4A是繪示使用傳統環形離心式風扇的頻譜圖。如圖4A所示，位于1000Hz及2000Hz的運轉頻率附近皆可觀察到明顯的扇葉窄頻噪音(如圖4A的箭頭指示處)；圖4B是繪示使用本發明一實施方式的一種離心式風扇扇的頻譜圖。由圖4B所示，位于1000Hz及2000Hz附近的扇葉窄頻噪音已明顯降低。由以上述較佳實施例經由噪音測量所得的實驗結果可知，本發明的離心式風扇的扇葉通過頻率(BPF)噪音大約為36分貝，低于傳統的環形離心式風扇的扇葉通過頻率(BPF)噪音的38分貝。故本發明能有效降低噪音的產生。由上述本發明實施方式可知，應用本發明與現有技術的環型離心式風扇相較，具有下列優點:(I)本發明與現有技術相比較，可以有效減少離心式風扇吸力面的流場分離現象以及降低空氣流在離開風扇扇葉后形成發展流后的流場混亂過程。參照圖5A所示，環型離心式風扇(圖5A)與本發明的離心式風扇(圖5B)的軸向剖面速度分布的分析可得知本發明的離心式風扇的流場分布高速的區域較為集中，因此本發明的離心式風扇有效減少了吸力面的流場分離現象以及降低空氣流在離開風扇扇葉后形成發展流后的流場混亂過程。(2)本發明與現有技術相比較，具有控制流體均勻地被甩出扇葉時的方向能力。(3)本發明與現有技術 相比較，具有較大的風量與較高的風壓。(4)本發明與現有技術相比較，窄頻噪音達到改善，具有較高的聲音品質。雖然結合以上實施方式揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種離心式風扇,包含 殼體，具有空腔，該空腔中央處具有軸心； 驅動裝置，固定于該空腔內的該軸心處；以及 風扇扇葉，設置于該殼體的該空腔內，包含 輪轂，連接至該驅動裝置； 多個葉片，環設于該輪轂的周圍，每一該些葉片具有迎風表面及背風表面；以及多個肋片，每一該些肋片位于每一該些葉片的迎風表面，從每一該軸心端向外以一弧線方式延伸，并連接相鄰的另一該葉片的該背風表面。
2.如權利要求I所述的離心式風扇，其中每一該肋片位于每一該葉片的中央位置，并與每一該葉片垂直。
3.如權利要求I所述的離心式風扇，其中每一該肋片具有一翼型截面。
4.如權利要求3所述的離心式風扇，其中該翼型截面為一NACA0012截面。
5.如權利要求I所述的離心式風扇，其中該肋片外緣的切線與該葉片的切線之間的夾角范圍從85度至90度。
6.如權利要求I所述的離心式風扇，其中該肋片的該弧面與該背風表面接觸時的切線與該葉片的切線之間的夾角范圍從76度至89度。
7.如權利要求I所述的離心式風扇，其中當該葉片與該軸心的直線距離為該風扇扇葉半徑的O. 58 O. 61倍時，該肋片的該弧面與該葉片的該迎風表面的垂直距離為O. 2 O. 6毫米。
8.如權利要求I所述的離心式風扇，其中當該葉片與該軸心的直線距離為該風扇扇葉半徑的O. 72 O. 75倍時，該肋片的該弧面與該葉片的該迎風表面的垂直距離為O. 6 2. I毫米。
9.如權利要求I所述的離心式風扇，其中該軸心至該弧面與該背風表面接觸的位置的直線距離為該風扇扇葉半徑的O. 85 O. 87倍。
10.如權利要求I所述的離心式風扇，其中該軸心至該肋片外緣與該背風表面接觸的位置的直線距離為該風扇扇葉半徑的O. 92 O. 94倍。
全文摘要
本發明公開一種離心式風扇，其包含殼體、驅動裝置及風扇扇葉。殼體內具有空腔，空腔中央處具有軸心。驅動裝置固定于空腔內的軸心處。風扇扇葉設置于殼體的空腔內，包含輪轂、葉片及肋片。輪轂位于軸心中央，連接至驅動裝置。葉片環設于輪轂的周圍，每一葉片具有迎風表面及背風表面。每一肋片于每一葉片的迎風表面從軸心端向外以弧線方式延伸，并連接相鄰的另一葉片的背風表面以形成弧面。
文檔編號F04D29/66GK103256249SQ201210057650
公開日2013年8月21日 申請日期2012年3月7日 優先權日2012年2月20日
發明者黃玉年, 曾俊發, 邱俊哲, 王信佑, 邱憶梅, 黃靜慈 申請人:廣達電腦股份有限公司