叶轮的制作方法

本实用新型涉及一种叶轮，特别关于一种各叶片具有不不同的叶片长度及叶片间夹角的叶轮。

背景技术：

散热装置已被广泛的应用在各式的电子装置，其中散热风扇由于具有低成本、高散热效果的优势，且可靠度高，目前成为主要应用于各种系统的散热装置之一。

然而，在各式散热风扇的设计考虑下，除了满足风量、风压或转速等条件需求之外，非常重要的一点还包含如何降低散热风扇所产生的噪音，或是降低散热风扇转动时所发出的异常声响。散热风扇如若在运作时风扇会发出噪音、风切声或是风扇转动时会发出异常声响，将明显降低使用者对于产品的使用感受或满意程度。换言之，散热装置如果在运作时，可具有较小的风扇噪音，将显著提升使用者对于产品的满意度。

因此，如何提供一种散热装置，当其运作时除了能够有效地进行散热之外还能够有效降低风扇产生的噪音，已成为重要课题之一。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种叶轮。相较于现有技术的散热装置而言，本发明的叶轮能够在运作时除了能够有效地进行散热之外，还能够有效降低叶片产生的噪音。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种叶轮，其中，包括：

一轮毂；以及

多个叶片，具有一叶片根部并通过该叶片根部连接该轮毂，各该叶片具有不同的叶片长度，各该多个叶片间的一夹角彼此不同，该夹角系该叶片根部与该轮毂所夹角度，且该多个叶片整体的一质心与该叶轮的一轴心位置相同。

上述的叶轮，其中，该多个夹角逐叶片逐渐变化，且该叶片的叶片长度对应该夹角的逐渐变化而对应增减，该多个叶片整体的该质心落在该叶轮的该轴心位置。

上述的叶轮，其中，该多个叶片的叶片长度与该多个夹角等差式地逐渐变化。

上述的叶轮，其中，各该多个叶片相较于相邻叶片的叶片长度的变化幅度介于1％～10％。

上述的叶轮，其中，各该多个夹角相较于相邻叶片的变化幅度介于1％～ 10％。

上述的叶轮，其中，各该多个叶片导致的噪音频率不同。

上述的叶轮，其中，还包括：

一叶片加强结构，环绕该轮毂并连接该多个叶片。

上述的叶轮，其中，该多个叶片为平衡不对称结构，该多个叶片整体的该质心与该轴心位置相同。

上述的叶轮，其中，还包括：

一叶片加强结构，环绕该轮毂并连接该多个叶片，

其中该多个夹角逐叶片逐渐变化，且该叶片的叶片长度对应该夹角的逐渐变化而对应增减，该多个叶片整体的该质心落在该叶轮的该轴心位置，

其中该多个叶片的叶片长度与该多个夹角系等差式地逐渐变化，

其中，各该多个叶片相较于相邻叶片的叶片长度的变化幅度介于1％～ 10％，

其中，各该多个夹角相较于相邻叶片的变化幅度介于1％～10％，

其中各该多个叶片导致的噪音频率不同，

其中该多个叶片为平衡不对称结构，该多个叶片整体的该质心与该轴心位置相同。

为了更好地实现上述目的，本实用新型还提供了一种叶轮，其中，包括：

一轮毂；

多个叶片，具有一叶片根部并通过该叶片根部连接该轮毂，各该叶片具有不同的叶片长度，各该多个叶片间的一夹角彼此不同，该夹角为该叶片根部与该轮毂所夹角度，且该多个叶片整体的一质心与该叶轮的一轴心位置相同；以及

一叶片加强结构，环绕该轮毂并连接于部分的该多个叶片。

上述的叶轮，其中，该叶片加强结构设置于该多个叶片其中的至少两片叶片或以上。

上述的叶轮，其中，该叶片加强结构间断性环绕该轮毂一圈来连接该多个叶片。

本实用新型的有益功效在于：

本实用新型的叶轮，叶轮包括一轮毂以及多个叶片，叶片具有一叶片根部并通过叶片根部连接轮毂，各叶片具有不同的叶片长度，各叶片间的一夹角彼此不同，夹角系叶片根部与轮毂所夹角度，且叶片整体的一质心与叶轮的一轴心位置相同。借此，使得叶轮在运作时除了能够有效地进行散热，还能够有效降低产生的噪音，提升使用者对于产品的满意度。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1A为依据本发明一实施例的一种风扇的立体示意图；

图1B为依据本发明一实施例的一种叶轮的立体示意图；

图1C为图1B的散热装置的叶片上视图；

图1D为图1B的散热装置的叶片上视图；

图2A为依据本发明另一实施例的一种叶轮的立体示意图；

图2B为图2A的散热装置的叶片上视图；

图3A为依据本发明另一实施例的一种叶轮的立体示意图；

图3B为图3A的叶轮的叶片上视图。

其中，附图标记

1、2、3：叶轮

11、21、31：轮毂

12、121～1221、22、221～2221、32、321～3221：叶片

121a～1221a：叶片根部

121b～1221b：叶片中段

121c～1221c：叶片尾部

23、33：叶片加强结构

C1：轴心

C2：质心

M：马达

R、R1～R21：叶片长度

Y、Y1～Y21：设置间距

θ、θ1～θ21：夹角

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明依本实用新型较佳实施例的一种叶轮，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

请参照图1A～图1D所示，其中，图1A为依据本发明一实施例的一种风扇的立体示意图。图1B为依据本发明一实施例的一种叶轮的立体示意图。图 1C、图1D为图1B的叶轮的叶片上视图。为了说明叶轮的结构，图1A～图 1D的叶轮1的长度及形状只是示意，实际的应用上可根据要散热的电子装置热源及应用环境而定。

如图1A所示，本实施例的叶轮1是以散热风扇的叶轮为例。风扇可适用于多种电子元件的散热用途，例如但不限于电脑、功率元件、中央处理器 (CPU)、显示卡(VGA)、晶片(IC)或主机板(M/B)、灯具等易产生高温热能的电子元件。风扇可提供强制性的空气对流吹拂连接电子元件的散热器或散热片，以去除电子元件或热源所产生的热能。

本实施例所提供的一种风扇，风扇包括有一叶轮1及一马达M。叶轮1 具有下述各实施例中的技术特征；而马达M则连接如下述各实施例中的轮毂。叶轮1包括一轮毂11以及多个叶片12。另外，风扇除了包含叶轮1的外，还可更包含上、下壳体、轴承与驱动装置(马达M)。各叶片12的一端(叶片根部)连接至轮毂11，而另一端则向轮毂11的外侧弯曲并延伸，借此可使各叶片12布设于轮毂11的周边，且轮毂11可旋转的结合马达M的一定子，而使定子可驱动轮毂11旋转作动，并连带带动各叶片12旋转以对应的提供强制性的空气对流而达到散热作用。此外，本实施例的风扇，其所具有的轮毂与叶轮的详细技术特征，可参考下述各实施例所载，此不赘述。

轮毂11及叶片12可采一体塑胶射出成形，并使用如聚丙烯PP、ABS树脂、聚对苯二甲酸丁二酯PBT等塑胶材质，或为了增强叶片的硬度而可另外使用复合材料，例如于其中加入玻璃纤维。或亦可选择金属材质，例如使用铝合金。由于金属叶片在高速运转下的形变量比塑胶叶片低，因此可做出比塑胶叶片更长的成品长度及较好的刚性，延长叶轮的使用寿命。

另外，请参考图1B，叶轮1具有一轴心C1，且叶片12的叶片数量亦可选择奇数或是偶数的配置态样，其中叶片的数量若为偶数的话，当运转时，叶片12会穿过旋转轴心C1分别位于两侧，震动会相互传递，易形成不必要的共振，降低轮毂11寿命的同时也会加大叶轮1运作时的噪音。若为奇数数量的叶片设计，叶片12之间虽也会相互传递震动，但由于叶片12两两之间并不在同一直线上，震动方向不同，较可以避免震动能量的叠加。

当气体受到周期性的扰动时，例如散热风扇的叶轮及其叶片(转子)旋转而驱动气流进行散热作用的过程中，容易产生相同振动频率的噪音，并经由空气的传递进一步形成单一频率的噪音，或空间中的气体因为叶片与压力场的移动而受到压力波动影响，将产生窄频噪音，且扇框与叶片之间隙也会进一步影响窄频噪音的产生。

而一般散热风扇例如安装于电子元件时，会因叶片与机壳进气网孔之间的相对风切，产生额外的高频噪音。这使得叶轮单独运转时，或装机后的噪音都会明显增加。特别是一般的散热风扇，其两相邻叶片间多呈等间隔、等间距或等夹角的分布型态，因此当扇叶驱动气流通过各扇叶的过程中，容易因为等间距排列的叶片设计，在叶片数与转数的乘积所得的频率，声音能量在该频率上会有叠加的现象，造成该频率的声音能量明显突出相邻频率的声音能量，同样会产生噪音，即共振噪音，而此共振对于电子元件或风扇本身的使用寿命来说，亦造成负面影响。

此外，当该噪音频率的声音能量高于相邻频率的声音能量7dB(分贝)时，人耳即可明显感受到不悦耳的声音，造成使用者对于散热风扇的感受度及满意度下降。对此，各叶片间若具有特定的不规则性，将可减缓上述噪音问题的产生，并降低所造成的影响。因此为了可更进一步解决上述产生噪音的缺点，本实施例的叶轮1更将叶片12设计为有别于现有技术散热风扇的叶片结构。

请继续参考图1B～图1D，叶轮1中的叶片12数量可为n个，分别为叶片121、122、123…12n。其中，本实施例设定多个叶片12的数量为n＝21进行说明(21片叶)。另外，如图1D所示，叶片121、122、123…1221分别具有一叶片根部、一叶片中段以及一叶片尾部。举例而言，叶片121具有叶片根部121a、叶片中段121b以及叶片尾部121c，且各叶片121～1221可各自通过叶片根部121a、122a…1221a连接于轮毂11。并且，各二相邻叶片之间则分别具有夹角θ1、θ2、θ3…θ21，且各叶片121、122、123…1221分别具有叶片长度R1～R21。而且，各叶片的叶片长度R1～R21不同(叶片长度R1＝叶片尾部121c加上叶片根部121a以及叶片中段121b三者共同相加的长度)，各叶片间的夹角θ彼此不同。

在本实施例中，各叶片的叶片尾部121c、122c…1221c的长度彼此不同，但叶片根部121a～1221a及叶片中段121b～1221b的长度则为固定，因而使各叶片121～1221具有不同的叶片长度R1～R21。以叶片121、122为例，叶片根部121a、122a及叶片中段121b、122b的长度两者相等，但叶片尾部121c、 122c的长度则两者不同，因此叶片121、122具有不同的叶片长度R1及R2。夹角θ1～θ21系根据各叶片根部121a～1221a与轮毂11所夹角度而定义。另外，于各叶片121～1221的叶片尾部121c～1221c间还分别具有不等的设置间距Y1～Y21，设置间距在当叶片数量较多的情况下，其长度将近似于两扇叶叶片尾部间的直线间隔距离。

本实施例各叶片121～1221的叶片长度R1～R21、夹角θ1～θ21与设置间距Y1～Y21皆为逐渐地调整，而非如同一般现有技术的叶片是以等间距的方式设置于轮毂11。另外，本实施例叶片121～1221的叶片长度R1～R21系进一步根据逐渐调整的夹角θ1～θ21而对应增减其长度，因此有别于一般散热风扇的叶片只具有完全相同的叶片长度。换句话说，如果夹角θ1～θ21与设置间距Y1～Y21逐渐变大，叶片121～1221的叶片长度R1～R21会对应的跟着逐渐变长(只有叶片尾部121c～1221c会对应变长)，反之则逐渐变短。

另外，叶片121～1221是由叶片长度R1的叶片121，依序借由夹角θ1～θ21于轮毂11周缘沿逆时钟方向依序设置叶片122、123至1221。当然，在别的实施态样下也可以是以顺时钟的方向依序设置各叶片，本实用新型并不限定。

而且，叶片121～1221的叶片长度R1～R21、设置间距Y1～Y21及夹角θ1～θ21皆系依照等差式地逐渐调整。也就是说，本实施例逐渐地调整方式为一种等差式地逐渐调整。亦即叶片121～1221各叶片间的夹角θ须满足θ2＝θ1+d、θ3＝θ1+2d、θ4＝θ1+3d…θ21＝θ1+20d的角度关系，其中d为一等差角度。或者，设置间距Y须满足Y2＝Y1+Z、Y3＝Y1+2Z、Y4＝Y1+3Z…Y21＝ Y1+20Z，其中Y为设置间距长度，d为一等差间距。另外，由于叶片121～ 1221的叶片长度R1～R21，系进一步根据逐渐调整的夹角θ1～θ21而对应增减其长度，因此各叶片的叶片长度R1～R21须分别满足R2＝R1+D、R3＝R1+2D、 R4＝R1+3D…R21＝R1+20D的叶片长度关系，其中D为一等差叶片长度。

因此，叶片12是由轮毂11周缘沿逆时钟方向，根据等差式地逐渐调整夹角θ1～θ21与设置间距Y1～Y21而依序设置逐渐增长的叶片121～1221，且在实际应用本实施例的叶轮1时，每次等差式地逐渐调整叶片时，相较于相邻叶片，各叶片的叶片长度R及各夹角θ的变化幅度可介于1％～10％，较佳则介于3％～7％。如此一来，可使叶片12的叶片长度R、夹角θ改变的幅度维持在一定范围内。因此，本实施例的各叶片除了利用各叶片间具有不同的夹角之外，还通过不同叶片长度、不同设置间距的设置，可更进一步提高各叶片 12彼此间的不规则性。

除了满足上述设置条件之外，更重要的是，该些叶片121～1221整体的一质心C2与叶轮1的轴心C1位置必须相同。也就是说，本实施例的叶片12为一种平衡不对称结构的设置态样，借由不对称地设置叶片12，但仍可使叶片 12整体的质心C2可与轴心C1位置相同(质量中心还是在正中央)。因此叶轮1即使高速运转，也能使装置稳定，并不会因为不平衡的叶片旋转而造成叶片损坏或是运转中发出异常声响。

在本实施例中，系借由前述逐渐式调整对于叶片12的不规则处或不对称处进行增减重的配重设计，以达成叶轮1运作时的动态平衡。其中维持动态平衡方法即是借由使叶轮1中，具有较短叶片长度R及质量较小的叶片具有较大的设置密度(即具有较小的设置间距Y及夹角θ)，而具有较长叶片长度R 及质量较大的叶片则对应具有较小的设置密度(即具有较大的设置间距Y及夹角θ)。因此，可使叶片12整体的质心C2最终仍可与叶轮1轴心C1位置保持相同。而且，于逐渐调整后因各该叶片的叶片长度及夹角角度皆不同，故可再对于叶轮1中的各叶片121～1221进行叶片长度检测、设置间距检测、角度校正以及动态平衡测试。据此，叶片12以上述逐渐式调整的设置方式，仍可达到叶轮1运作时的动态平衡。

另外，在其他的实施态样下，叶片121～1221的叶片长度R1～R21以及叶片121～1221之间的夹角θ1～θ21与设置间距Y1～Y21，也可以使用不同的逐渐式调整方式，只要可以使叶片121～1221整体旋转时可维持动态平衡状态，让整体的质心保持在与叶轮1的轴心位置相同即可。

在实际应用本实施例的叶轮1时，各叶片121～1221因通过叶片尾部 121c～1221c连接轮毂11而被马达驱动旋转，并可由前述叶片长度R以及夹角θ与设置间距Y以逐渐式调整的设置方式，而可分别使叶片121～1221于叶轮1运作时，对应产生出频率f1、f2、f3…f21的噪音频率，各叶片导致的噪音频率f1、f2、f3…f21不同。因此，叶轮1的叶片12旋转而驱动气流进行散热作用的过程中，不会再因叶片的叶片长度、设置间距与夹角具有规则性，而产生相同频率的噪音频率。据此，可让各叶片所发出的噪音频率有效地被分散，不会因空气的传递而进一步形成单一频率的噪音频率，各叶片导致的噪音频率不同，声音能量不会在特定频率上有叠加的现象，如此即可避免特定频率的声音能量明显突出于相邻频率的声音能量，防止不必要的共振噪音产生。

接着请参考图2A及图2B，图2A为依据本发明另一实施例的一种叶轮的立体示意图。图2B为图2A的叶轮的叶片上视图。图2A中，叶轮2具有与叶轮1大部分相同的元件及元件间关系，不过于图2A及图2B的叶轮2仅显示部份与叶轮1不同的元件。与叶轮1的不同之处在于，本实施例的叶轮2相较于叶轮1，还更包括一叶片加强结构23，且叶片加强结构23可环绕于轮毂21 并连接叶片22。此外，本实施例的叶片加强结构23是完整的环绕轮毂21一圈并固定连接于叶片22。以此更能达到固定、强化叶片22外型与结构强度的效果。

叶片22的叶片长度R、设置间距Y及夹角θ，与叶片12同样是利用逐渐式调整的设置方式，叶片22是由具有叶片长度R1的叶片221，借由夹角θ1～θ21于轮毂21周缘同样沿着逆时钟方向依序设置叶片222～2221。不过，本实施例各叶片221～2221的叶片长度R与设置间距Y及夹角θ并不是以等差式地逐渐调整，而是单纯以R1<R2<…<R21、θ1<θ2<…<θ21以及Y1<Y2<…<Y21 此一逐渐变大的长度、角度关系依序设置叶片221～2221。

在另外的实施态样下，叶轮可更包括一叶片加强结构，环绕轮毂并连接叶片，其中夹角是逐叶片逐渐地变化，且叶片的叶片长度系因应夹角的逐渐地变化而对应地增减，使得叶片整体的质心落在叶轮的轴心位置，其中叶片的叶片长度与夹角系等差式地逐渐地变化，其中相较于相邻叶片，各叶片的叶片长度的变化幅度介于1％～10％，其中相较于相邻叶片，各夹角的变化幅度介于 1％～10％，其中各叶片导致的噪音频率不同，其中叶片为平衡不对称结构，使叶片整体的质心与轴心位置相同。

据此，本实施例各叶片221～2221导致的噪音频率不同，叶轮2同样可使叶片22发出的声音频率有效的分散。在叶片旋转而驱动气流进行散热作用的过程中，不会因叶片的叶片长度、设置间距与夹角具有规则性，而导致相同振动频率的噪音频率。亦不会因空气的传递而进一步形成单一频率的噪音频率。同样使声音能量不会在特定频率上有叠加的现象，可达到避免特定频率的声音能量明显突出于相邻频率的声音能量，除了防止不必要的共振噪音产生之外，通过叶片加强结构23完整的环绕轮毂21一圈并固定连接于叶片22，此配置可进一步再增强叶片的刚性及耐用度，使叶轮2具有更长的使用寿命。

此外，叶轮2的相关实施方式可参考前一实施例叶轮1的说明，于此不再赘述。

接着请参考图3A及图3B，图3A为依据本发明另一实施例的一种叶轮的立体示意图。图3B为图3A的叶轮的叶片上视图。

图3A与图3B中，叶轮3具有与叶轮2大部分相同的元件及元件间关系。与叶轮2的不同之处在于，本实施例的叶轮3相较于叶轮2，本实施例的叶片加强结构33并非如同叶片加强结构23是完整地环绕轮毂21一圈连接叶片22，而是将叶片加强结构33设置于叶片32叶片长度R、夹角θ与设置间距Y改变幅度较大的地方。例如，可设定当改变幅度大于7％以上的叶片32才设置有叶片加强结构33。此外，本实施例系以叶片加强结构33设置于叶片32其中的至少两片叶片或以上，因此叶片加强结构33间断性环绕于轮毂31一圈来连接叶片32，以达到固定、强化叶片32的外型与结构强度效果。

本实施例叶片32的叶片长度R与设置间距Y及夹角θ同样并不是以等差式地逐渐调整，而是如同前一实施例以R1<R2<…<R21、θ1<θ2<…<θ21以及Y1<Y2<…<Y21此一逐渐变大的长度、角度关系依序设置叶片32。因此，各叶片导致的噪音频率不同，同样可使叶片32发出的声音频率有效的分散，叶片32于叶轮3运行时将能够避免产生相同频率的单一噪音频率。除了防止不必要的共振噪音产生之外，通过叶片加强结构33设置于叶片32改变幅度较大之处并固定连接于该些叶片32，此配置同样可进一步再增强叶片的刚性及耐用度，使叶轮3具有更长的使用寿命。

此外，叶轮3的相关实施方式可参考前一实施例叶轮2的说明，于此不再赘述。

综上所述，本实用新型的叶轮，叶轮包括一轮毂以及多个叶片，叶片具有一叶片根部并通过叶片根部连接轮毂，各叶片具有不同的叶片长度，各叶片间的一夹角彼此不同，夹角系叶片根部与轮毂所夹角度，且叶片整体的一质心与叶轮的一轴心位置相同。借此，使得叶轮在运作时除了能够有效地进行散热，还能够有效降低产生的噪音，提升使用者对于产品的满意度。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。