串联式风扇及其扇框结构的制作方法

专利名称：串联式风扇及其扇框结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种串联式风扇及其扇框结构，尤其是涉及一种具有增加出 口气流静压，降低噪音产生，并且改善流场不稳定的串联式风扇及其扇框结 构。
背景技术：
随着电子装置效能的不断提升，散热装置或散热系统已成为现行电子装 置中不可或缺的配备之一，因为电子装置所产生的热能若不加以适当地散 逸，轻则造成效能变差，重则会导致电子装置的烧毁。散热装置对于微电子
元件(例如集成电路，integrated circuits)而言更是重要，因为随着集成度的增 加以及封装技术的进步，使得集成电路的面积不断地缩小，同时每单位面积 所累积的热能也相对地会更高，故高散热效能的散热装置一直是电子产业界 所积极研发的对象。
由于电子产品的单位面积发热量日益增加的结果，单一风扇无法有效带 走所产生的热量，因此则产生了以结合多个风扇，来解决单一风扇的散热能 力不足问题。请参阅图1，图1为现有组合式风扇的剖面示意图。由于组合 式风扇1的入口风扇lla的肋条12主要是用来提供入口风扇lla的框体lll 与马达底座17的连结，并无导正气流的效果，因此由入口风扇lla导出的 气流再进入出口风扇lib时，会形成多向流动的气流，而形成不稳定的流场， 造成出口风扇llb无法发挥应有的效能，进而造成出口风压减弱，无法得到 预期的加乘效果。另外，组合式风扇1形成的不稳定的流场，导致出口风扇 lib的出风无法集中于特定发热源散热出风，徒浪费了不少的虚功，并且容 易产生噪音与震动，对电子产品的使用带来负面的影响。
有鉴于此，如何提供一种具有整流效果，避免涡漩的发生，进而提高出 风口气流静压，达到散热效率提升、并降低风扇运转所产生的噪音的风扇及 其扇框结构，实为重要课题之一。

发明内容
为了解决上述问题，本发明提出串联式风扇及其扇框结构，可以提升进 入串联式风扇流场不稳定的问题，并提升整体的风量与风压，减少涡旋的产 生，进而达到提高散热效率及减少噪音的功效。
为达到上述的目的，提出一种扇框结构，包括至少一第一框体、 一第二 框体与多个导流件，导流件设置在第一框体与第二框体之间，其中每一导流
件各具有一倾斜部与 一轴向延伸部，每倾斜部与其所对的应轴向延伸部共同 形成一弓角，倾斜部各具有一内侧边缘，其朝向第一扇框，而轴向延伸部各 具有一外侧边缘，其朝向第二扇框。
为达到上述的目的，提出一种串联式风扇，包括一第一风扇、 一第二风 扇与多个导流件，第一风扇具有一第一框体与一第一叶轮，而第二风扇具有 一第二框体与一第二叶轮，导流件设置在第一风扇与第二风扇之间，用以导
引 一气流从第 一风扇流入第二风扇，其中每一导流件各具有一倾斜部与 一轴 向延伸部，每倾斜部与其所对应的轴向延伸部共同形成一弓角，倾斜部各具 有一内侧边缘，其朝向第一风扇，而轴向延伸部各具有一外侧边缘，其朝向 第二风扇。
如上述的串联式风扇及其扇框结构，弓角的角度介于20至50度之间，
体与第二框体为约略3.8公分大小时，每倾斜部与其对应轴向延伸部的高度 总合大于或等于15毫米，每轴向延伸部与扇框结构的轴向方向平行，或者 形成一夹角，且夹角小于或等于20度。每轴向延伸部的外侧边缘与其所对 应的倾斜部的内侧边缘相互平行，或者是相互不平行，则扇框结构的内表面 朝向串联式风扇的轴向方向，外侧边缘逐渐接近内侧边缘，或者是逐渐远离 内侧边缘。每倾斜部与其所对应的轴向延伸部为一体成型的结构，且每倾斜
行对组后形成导流件，倾斜部与第一框体连结，轴向延伸部与第二框体连结， 且轴向延伸部各为一独立的构件。第一风扇通过导流件与第二风扇连结，第 一框体、第二框体与导流件为一体成型的构造。第二框体具有一扩张部，第 二框体更具有多个静叶，气流经由静叶导出扩张部，其中静叶与倾斜部具有 相同的结构。
如上述的串联式风扇，第一叶轮更包括有多个第一扇叶，第一叶轮更包
括有多个第一扇叶，且第一扇叶更各具有一第一顶端缘与一第一底端缘，第 一顶端缘与第 一风扇的径向方向各夹有一第一夹角，第 一底端缘与第 一风扇 的径向方向各夹有一第二夹角，第一夹角与第二夹角介于3°~45°之间，且 第一夹角大于、等于或小于第二夹角。第一底端缘与其所对应的倾斜部的内 侧边缘相互平行或相互不平行。第二叶轮更包括有多个第二扇叶，且第二扇 叶更各具有 一第二顶端缘与 一第二底端缘，第二顶端缘与第二风扇的径向方 向各夹有一第三夹角，第二底端缘与第二风扇的径向方向各夹有一第四夹
角，第三夹角与第四夹角介于3°~45°之间，且第三夹角大于、等于或小于
第四夹角。而第二底端缘与其所对应的轴向延伸部的外侧边缘相互平行或相 互不平行。第一风扇与第二风扇互为背向设置，且第二风扇的马达底座通过 垂直延伸部与第二框体连结。第一叶轮与第二叶轮可互为相异的转向。而第 二风扇与第 一风扇具有相同的结构。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举
一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下


图1为现有组合式风扇的剖面示意图2A、图2B为依照本发明较佳实施例的串联式风扇正、反面的示意图； 图2C为图2A的剖面示意图2D为图2C的两风扇扇叶与导流件剖面以及气流流向示意图； 图3为图2A的串联式风扇的另一种状态示意图4A与图4B为本发明采用独立构件的导流件的串联式风扇的另二实 施例示意图5为本发明的一体成型的串联式风扇的剖面示意图6为本发明的无搭配出风口静叶的串联式风扇的 一 实施例示意图7A至图7C为采用背向对组的串联式风扇的实施例。
主要元件符号说明
1:组合式风扇 lla入口风扇 111:框体 lib:出口风扇
12:肋条 17:马达底座
2:串联式风扇 21a第一风扇
21b:第二风扇 211b:第二框体 22a:静叶
211a:第一框体 22:导流件
221:倾斜部
222:轴向延伸部 224:外侧边缘 23b:第二叶轮 231b:第二扇叶 25:出风口
26:扩张部
f、 f，、 &、气流
H2:轴向延伸部高度
223:内侧边缘 23a:第一叶轮 231a:第一扇叶 24:入风口
a:弓角
HI:倾斜部高度
x:轴向方向
具体实施例方式
请同时参阅图2A、图2B与图2C，图2A、图2B为依照本发明较佳实 施例的串联式风扇正、反面的示意图，图2C为图2A的剖面示意图。如图 2C所示，本发明的串联式风扇2包括有第一风扇21a、第二风扇21b与多个 导流件22。第一风扇21a具有第一框体211a与第一叶轮23a,且第一叶轮 23a更包括有多个第一扇叶231a，而第二风扇21b具有一第二框体211b与 一第二叶轮23b,且第二叶轮23b更包括有多个第二扇叶231b。导流件22 设置在第一风扇21a与第二风扇21b之间，导流件22用以导引气流从第一 风扇21a流入第二风扇21b，最后由第二风扇21b流出串if关式风扇2。
请同时参阅图2C与图2D，图2D为图2C的两风扇扇叶与导流件剖面 以及气流流向示意图。每一导流件22各具有倾斜部221与轴向延伸部222, 而倾在+部221与其所对应的轴向延伸部222共同形成弓角a,且弓角a大小 介于20至50度之间。
当串联式风扇2实际运作时，首先气流f以约略垂直于入风口 24的角 度，自入风口 24流入第一风扇21a，并经由第一风扇21a的第一叶轮23a的 旋转带动后稍^1偏斜而形成侧向气流f，，其中侧向气流f，可分为一水平速度 分量a与一垂直速度分量b，如图2D所示。
承上，由于串联式风扇2在二风扇21a、 21b之间增加了导流件22的设 计，故侧向气流f，自第一风扇21a产生后并非直接进入第二风扇21b,而先流经导流件22后再进入第二风扇21b。兹将导流件22的导流过程详述如 下首先，当侧向气流f，先流经导流件22的倾斜部221时，由于倾斜部221 的倾斜角度与侧向气流f，相近，再加上倾斜部221与轴向延伸部222共同形 成的翼形流线造型，侧向气流f可以很顺利的被导^ 1至倾斜部221与轴向延 伸部222的交界处，此时已有部分的水平速度分量a在倾斜部221的导引下 转换成垂直速度分量b，之后再经由轴向延伸部222的导引而再次将气流导 正，因此在出风时，流出第一风扇21a的气流fl会以近似于几乎垂直于第二 风扇21b的入风口处的角度而进入第二风扇21b。因此第一风扇21a与第二 风扇21b的作动方式、功率消耗都会有相近的结果。最终经由第二风扇21b 的第二叶轮23b带动后，最后气流由第二风扇21b的出风口 25排出，用以 对发热源进行散热。
如图2C与图2D所示，若以3.8公分(cm)风扇为例，每一倾斜部221的 高度Hl与其对应的轴向延伸部222的高度H2的总合较佳地是大于或等于 15毫米(mm)，并且轴向延伸部222与串联式风扇2的轴向方向x实质上平 行。然而本发明并不限定于此，轴向延伸部222除了与轴向方向x平行之外， 轴向延伸部222也可与轴向方向x之间形成一夹角(图未示)，只要仍能够具 有良好的导流特性即可，此夹角较佳地是小于或等于20度。
再者，导流件22的每一倾斜部221具有一内侧边缘223,内侧边缘223 朝向第一风扇21a。每一导流件22的轴向延伸部222则具有一外侧边缘224， 且外侧边缘224朝向第二风扇21b。在本实施例中，轴向延伸部222的外侧 边纟彖224与其所对应倾斜部221的内侧边缘223相互平^f亍，如图2C所示。 然而，本发明并不受限于此，依照实际情况，可将倾斜部221的内侧边缘223 与轴向延伸部222的外侧边缘224设计为相互不平行，在外侧边缘224与内 侧边缘223相互不平行的情况下，由第一框体23a朝向轴向方向x观之，外 侧边缘224可以为逐渐接近内侧边缘223，也可以为逐渐远离内侧边缘223 来设计。
此外，为了让本发明的导流件22应用在串联式风扇2上能展现优良的 特性，举例来说，可将第一风扇21a的第一扇叶231a与第二风扇21b的第 二扇叶231b各设计成上扬的变化，亦即第一扇叶231a的顶端缘及底端缘与 第一风扇21a的径向方向，各自夹有第一夹角01与第二夹角92，而第二扇 叶231b的顶端缘与及底端缘与第二风扇的径向方向，则各自夹有第三夹角
03与第四夹角04。第一夹角01与第二夹角G2的角度相似，且介于3°~45° 之间，而第三夹角03与第四夹角04的角度相似，也同样介于3°~45°之间。 然而，依照实际的情况，第一风扇21a的第一夹角ei可为大于、等于或小 于第二夹角02,而第二风扇21b的第三夹角G3也可以大于、等于或小于第 四夹角04，如图2C所示。
当第一扇叶231a与第二扇叶23 lb搭配上导流件22时，第一扇叶231 a 的底端缘与倾斜部221的内侧边缘223相互平行，而第二扇叶231b的顶端 缘则与轴向延伸部222的外侧边缘224相互平行，如此一来，第一扇叶231a、 导流件22与第二扇叶231b同时上倾，且具有近似的角度，使得如此组合的 串联式风扇2更可以有效减少噪音的产生。
然而，依照实际的情况，第一风扇21a的底端缘与倾斜部221的内侧边 缘223也可以相互不平行，而第二风扇21b的顶端缘与轴向延伸部222的外 侧边纟彖224也可相互不平4亍。
在实际应用上，第一风扇2a、第二风扇21b与导流件22还可有其它不 同的配置方式。如有简化组装程序的考量，可以将导流件22与第一风扇21a 的第一框体211a作成一体的结构，如此一来，串联式风扇只需一次组装的 工序即可完成，因此可节省组装所花费的时间，如图2C所示。而相对地， 也可将导流件22与第二风扇21b的第二框体211b做成一体的结构，也同样 可以达到相同的效果。
除了前段所述的结构外，请参阅图3,图3为图2A的串联式风扇的另 一种样态。本发明的导流件22还可以设计成与第一风扇21a、第二风扇21b 相互独立的构件，并将本发明的导流件22的倾斜部221与轴向延伸部222 设计成一体成型的结构。如此一来，无论第一叶轮23a与该第二叶轮23b为 相同或相异转向，都可以方便运用，即使导流件22损坏也可以轻;^的进4亍 拆卸替换，故可延长串联式风扇2的使用寿命。
另夕卜，导流件22的倾斜部221与轴向延伸部222更可以是互为对组的 构件。请同时参阅图4A与图4B,图4A与图4B为本发明采用独立构件的 导流件的串联式风扇的另二实施例。串联式风扇2可以将倾斜部221与第一 框体211a作成为一体成型，而轴向延伸部222形成独立构件的方式，来与 第二框体211b组立形成串联式风扇2，如图4A所示。另外，更可以将倾斜 部221与第一框体211a设计成以一体成型的方式，而轴向延伸部222与第
二框体211b设计成一体成型的方式，再两两互相组合成串联式风扇2，如图
4B所示。以上的组合方式都可以发挥本发明的导流件22优良的效果。
另外，请参阅图5，图5为本发明的一体成型的串联式风扇的剖面示意 图。使用者如果有简化构件的考量下，本发明串联式风扇2更可以将第一框 体211a、第二框体211b与导流件22作成一体成型的构造，同样可以达到导 流的效果。
承上，串联式风扇2如果有出风方向的需求，在更可以第二风扇21b的 出风口 25处设计多个静叶22a，静叶22a可与倾斜部221具有相同的导流结 构，故气流可随着静叶22a导引至热量最集中的区域，达到散热的目的。或 者，如果有大面积散热的考量下，必要时更可在出风口处安装一扩张部26， 让经由静叶22a导流的气流f，可以借着扩张部26而导出，使得出风面积增 大，便于进行大面积的散热，如图2C、图3、图4A、图4B与图5所示。 另外，可依实际需求在第一风扇21a的入风口 24处也安装有扩张部26，可 增加入风面积，增加气流量。
相对的，请参阅图6，图6为本发明的无搭配出风口静叶的串联式风扇 的一实施例。使用者如考虑到未来的扩充性，更可以在第二风扇21b的出口 不安装任何的静叶22a及扩张部26。如此，在未来在串联式风扇2的组装上， 除了运用的弹性空间变大之外，更具有减少噪音及增加风量的优点。
然而，除了导流件之外，两风扇间还可以有其他型态的变化。请参阅图 7A至图7C,图7A至图7C为本发明的采用背向对组的串联式风扇的实施例。 更可以将第一风扇21a与第二风扇21b作背向的配置设计，而第二风扇21b 的马达底座更可以利用导流件22的垂直延伸部与第二框体211 b连结，其它 第一框体211a、第二框体211b与导流件22的变化与先前各^a所述相同，则 不多赘述。
承上，采用背向对组的串联式风扇2,为了与第二扇叶231b的第二边缘 212b搭配，轴向延伸部222的外侧边缘224可以变更为平行于第二边缘212b, 更或者是平行于串联式风扇2的水平方向的设计，如图7A与图7B所示。 此外，将第二风扇23b的第二扇叶231b更可设计成下倾的结构，即第一扇 叶231a与第二扇叶231b为同向的配置，如此一来，更能够抑制运转时所产 生的风动噪音，进而强化串联式风扇2的效能，如图7C所示。
如有需要多个风扇串联使用的场合，则可以适当增加第一风扇21a的数
量，多个第一风扇21a之间都通过导流件22作连结，最后再与第二风扇21b 组立。即可达到强化串联式风扇2散热效能及实用上的变化性。另外，更可 将第一风扇21a与第二风扇21b采用相同结构，在替换上更具灵活。
综上所述，采用导流件22的串联式风扇2，不仅在改善了现有组合式风 扇在出风口处，因涡流而导致的流场不稳定的问题，可明显提高风压与风速。 另外，导流件22的使用，使得第一风扇21a与第二风扇21b具有相似的特 性，都有利于产品的设计与开发。即使应用在上扬下倾的串联式风扇2,导 流件22组合的多样性设计，不仅有效抑制了气动噪音，更带来了生产与组 合上的弹性。
以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范 畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在后附的权利要求中。
权利要求
1、一种扇框结构，包括至少一第一框体、一第二框体以及多个导流件，该些导流件设置在该第一框体与该第二框体之间，其中每该导流件各别具有一倾斜部与一轴向延伸部，每该倾斜部与其所对应的该轴向延伸部共同形成一弓角，且该些倾斜部各具有一内侧边缘，其朝向该第一框体，而该些轴向延伸部各具有一外侧边缘，其朝向该第二框体。
2、 如权利要求1所述的扇框结构，其中该弓角的角度介于20至50度 之间。
3、 如权利要求1所述的扇框结构，其中每该倾斜部与其所对应的该轴 向延伸部的高度比介于0.2至5之间。
4、 如权利要求1所述的扇框结构，其中当该第一框体与该第二框体为 约略3.8公分大小时，每该倾斜部与其所对应的该轴向延伸部的高度总合大 于或等于15毫米。
5、 如权利要求1所述的扇框结构，其中每该轴向延伸部与该扇框结构 的轴向方向平行或共同形成一夹角，且该夹角小于或等于20度。
6、 如权利要求1所述的扇框结构，其中每该轴向延伸部的该外侧边缘 与其所对应的每该倾斜部的该内侧边缘相互平4亍或相互不平行。
7、 如权利要求6所述的扇框结构，其中自该扇框结构的内表面朝向该 串联式风扇的轴向方向，该外侧边缘逐渐接近或远离该内侧边缘。
8、 如权利要求1所述的扇框结构，其中每该倾斜部与其所对应的该轴 向延伸部为相异的构件彼此再行对组后而形成该导流件，该些倾斜部与该第 一框体连结，该些轴向延伸部与该第二框体连结或该些轴向延伸部各为一独 立的构件。
9、 如权利要求1所述的扇框结构，其中该第一框体通过该些导流件与 该第二框体连结。
10、 如权利要求1所述的扇框结构，其中该第一框体、该第二框体与该 些导流件为 一体成型的构造。
11、 如权利要求1所述的扇框结构，其中该第二框体具有扩张部与多个 静叶，该导流件用以导引气流，且该气流经由该些静叶导出该扩张部。
12、 一种串联式风扇，包括2 第一风扇与第二风扇，该第一风扇具有第一框体与第一叶轮，且该第二风扇具有第二框体与第二叶轮；以及多个导流件，设置在该第一风扇与该第二风扇之间，该些导流件用以导 亏1气流从该第 一风扇流入该第二风扇，其中每该导流件各具有 一倾斜部与一 轴向延伸部，每该倾斜部与其所对应的该轴向延伸部共形成一弓角，该些倾 斜部各具有一内侧边缘，其朝向该第一风扇，而该些轴向延伸部各具有一外 侧边缘，其该朝向该第二风扇。
13、 如权利要求12所述的串联式风扇，其中该第一叶轮更包括有多个 第一扇叶，且该些第一扇叶更各具有一第一顶端缘与一第一底端缘，该些第 一底端缘与其所对应的该倾斜部的该内侧边缘相互平行或相互不平行。
14、 如权利要求13所述的串联式风扇，其中该些第一顶端缘与该第一 风扇的径向方向各夹有一第一夹角，该些第一底端缘与该第一风扇的径向方 向各夹有一第二夹角，该些第一与第二夹角介于3°~45°之间。
15、 如权利要求12所述的串联式风扇，其中该第二叶轮更包括有多个 第二扇叶，且该些第二扇叶更各具有一第二顶端缘与一第二底端缘，该些第 二底端缘与其所对应的轴向延伸部的该外侧边缘相互平行或相互不平行。
16、 如权利要求15所述的串联式风扇，其中该些第二顶端缘与该第二 风扇的径向方向各夹有一第三夹角，该些第二底端缘与该第二风扇的径向方 向各夹有一第四夹角，该些第三与第四夹角介于3。 45。之间。
17、 如权利要求12所述的串联式风扇，其中该第一叶轮与该第二叶轮 互为相异的转向，且该第一风扇与该第二风扇互为背向设置。
18、 如权利要求17所述的串联式风扇，其中该第二风扇的马达底座通 过该些垂直延伸部与该第二框体连结。
全文摘要
本发明公开一种串联式风扇，包括有一第一风扇、一第二风扇与多个导流件，第一风扇具有一第一框体与一第一叶轮，而第二风扇具有一第二框体与一第二叶轮，每导流件包括有一倾斜部与一轴向延伸部，每倾斜部与其对应轴向延伸部共形成一弓角，倾斜部各具有一内侧边缘而轴向延伸部各具有一外侧边缘，内侧边缘朝向第一风扇，外侧边缘朝向第二风扇，导流件设置在第一风扇与第二风扇之间，用以导引一气流从第一风扇流入第二风扇。
文档编号F04D25/00GK101382152SQ20071014904
公开日2009年3月11日 申请日期2007年9月7日 优先权日2007年9月7日
发明者张楯成, 许家铭 申请人:台达电子工业股份有限公司