CN109114040A - 扇叶单元及其扇轮结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种扇叶单元及其扇轮结构，该扇叶单元包含一主体，主体具有一根部及一端部，该根部连接一轮毂，该端部朝向相反该轮毂的方向径向延伸，所述端部界定有一第一方向及一第二方向；复数凸体，设置于该端部；及至少一凹槽，形成于所述的该复数凸体之间，所述凹槽沿该第一方向设置，该扇轮结构运用上述扇叶单元，如此当扇轮转动时，所述的该复数凸体之间的凹槽与风扇外框壁产生高压区，抑制气流由下翼面往上翼面翻滚所产生的翼尖涡流。

Description

扇叶单元及其扇轮结构

技术领域

本发明涉及一种散热风扇领域，特别是一种散热扇叶结构及具有该散热扇叶结构的散热扇轮。

背景技术

现有的轴流风扇扇叶在叶尖处因翼面上下压力分布不同，导致气流由高压的下翼面往低压的上翼面翻滚，在翼尖段产生强烈的翼尖涡流，此涡流使风扇流场不稳定而增加噪音与降低特性。

为了减弱翼尖涡流的强度，现有的做法包含增加翼尖90外缘的叶面面积、设计翼尖小翼91(如图1A)，在翼尖往翼根的地方增加环型构造92(如图1B)等，主要都是凭借增加的结构阻挡下翼面流体往上翼面翻滚，减弱涡流强度。

但上述的方法却产生了其他的问题，图1A的翼尖小翼91做法改变了风扇叶尖的原始几何，使流体流经叶尖的路径受到阻碍或弯折而减弱了风扇的特性，图1B的环型构造92增加结构在叶尖端上方，会同时增加此点的荷重，造成结构的不稳定，端点处振动变大，在高速高温运转下有变形的风险。

是以，要如何解决上述的问题与缺失，即为本案的发明人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向所在。

发明内容

如此，为有效解决上述的问题，本发明目的在提供一种轴流风扇的每一扇叶单元的端部具有复数凸体以构成一凹槽，通过凹槽在转动时产生高压区以抑制翼尖涡流的扇叶单元及其扇轮结构。

本发明的另一主要目的在于提供一种减少翼尖涡流造成的压力损失，进而提升工作特性的扇叶单元及其扇轮结构。

本发明的另一主要目的在于提供一种减少翼尖涡流与风扇外框壁的交互作用而降低扇叶端部震动的扇叶单元及其扇轮结构。

为达上述的目的，本发明提供一种扇叶单元，其特征是包含：

一主体，具有一根部及一端部，该根部连接一轮毂，该端部朝向相反该轮毂的方向径向延伸，所述端部界定有一第一方向及一第二方向；

复数凸体，设置于该端部；及

至少一凹槽，形成于所述的复数凸体之间，所述凹槽沿该第一方向设置。

所述的扇叶单元，其中：该第一方向及该第二方向相互垂直。

所述的扇叶单元，其中：所述的复数凸体平行或不平行地设置于端部。

所述的扇叶单元，其中：所述的复数凸体分别界定为第一凸体及一第二凸体及一第三凸体，该第三凸体设置于该第一凸体及该第二凸体之间，该第一凸体、第三凸体之间形成一第一凹槽，该第三凸体、第二凸体之间形成一第二凹槽。

所述的扇叶单元，其中：该第一凹槽及该第二凹槽的宽度为相同或相异。

所述的扇叶单元，其中：所述的复数凸体是一体成型或各自独立分开制作后再组合，其组合是通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接的方式与端部结合。

所述的扇叶单元，其中：所述的复数凸体是相同材质或相异材质，该材质包括高分子材料及金属材料及复合材料其中任一。

本发明还提供一种扇轮结构，其特征是包含：

一轮毂；及

复数扇叶单元，每一扇叶单元具有一主体，该主体具有一根部、一端部、复数凸体及至少一凹槽，该根部连接该轮毂的外侧，该端部朝向相反该轮毂的方向径向延伸，该端部界定有一第一方向及一第二方向，所述的复数凸体设置于该端部，该凹槽形成于所述的复数凸体之间，所述凹槽沿该第一方向设置。

所述的扇轮结构，其中：该第一方向及该第二方向相互垂直。

所述的扇轮结构，其中：所述的复数凸体平行或不平行设置于端部。

所述的扇轮结构，其中：所述的复数凸体分别界定为第一凸体及一第二凸体及一第三凸体，该第三凸体设置于该第一凸体及该第二凸体之间，该第一凸体、第三凸体之间形成一第一凹槽，该第三凸体、第二凸体之间形成一第二凹槽。

所述的扇轮结构，其中：该第一凹槽及该第二凹槽的宽度为相同或相异。

所述的扇轮结构，其中：所述的复数凸体是一体成型或各自独立分开制作后再组合，其组合是通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接的方式与端部结合。

所述的扇轮结构，其中：所述的复数凸体是相同材质或相异材质，该材质包括高分子材料及金属材料及复合材料其中任一。

凭借上述的结构，扇叶端部的凹槽在转动时产生高压区，通过高压区抑制扇翼尖涡流所产生的各种不利影响，进而达到降低噪音、提升特性及降低扇叶端部的震动。

附图说明

图1A为现有风扇扇叶的第一种具体实施方式；

图1B为现有风扇扇叶的第二种具体实施方式；

图2A为本发明扇轮结构的立体示意图；

图2B为本发明扇叶结构的立体示意图；

图2C为本发明扇叶端部的剖面示意图；

图2D为本发明扇叶转动产生高压区的流体走向示意图；

图3A为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(一)；

图3B为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(二)；

图3C为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(三)；

图3D为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(四)；

图3E为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(五)；

图3F为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(六)；

图3G为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(七)；

图3H为本发明扇叶单一凹槽结构的替代实施示意图(八)；

图4A为本发明扇叶复数凹槽结构的替代实施示意图(一)；

图4B为本发明扇叶复数凹槽结构的替代实施示意图(二)。

附图标记说明：轮毂1；扇叶单元2；主体21；根部211；端部212；上表面213；下表面214；第一凸体22；第一顶面221；第一底面222；第一左面223；第一右面224；第二凸体23；第二顶面231；第二底面232；第二左面233；第二右面234；第三凸体24；第三顶面241；第三底面242；第三左面243；第三右面244；凹槽3；第一凹槽3a；第二凹槽3b；风扇外框壁4；高压区HPA；长度L；宽度W、W1、W2；第一方向D1；第二方向D2。

具体实施方式

本发明的上述目的及其结构与功能上的特性，将依据所附图式的较佳实施例予以说明。

请参阅图2A及图2B及图2C，本发明主要包含一轮毂1及复数扇叶单元2，该轮毂1的外侧表面设置所述的复数扇叶单元2，每一扇叶单元2具有一主体21，该主体21具有一根部211及一端部212及一上表面213及一下表面214，所述根部211及该端部212分别位于该主体21相反的两端，该根部211与该轮毂1的外侧表面连接。

该扇叶单元2的端部212界定一第一方向D1及一第二方向D2，该第一方向D1及该第二方向D2相互垂直，该第一方向D1为端部212的长边，该第二方向D2为端部212的宽边，该端部212设置有复数凸体，所述的复数凸体进一步的界定为一第一凸体22及一第二凸体23，该第一凸体22及该第二凸体23沿着第一方向D1设置，该第一凸体22及该第二凸体23及端部212形成一凹槽3。

该第一凸体22具有一第一顶面221、一第一底面222、一第一左面223及一第一右面224，该第二凸体23具有一第二顶面231、一第二底面232、一第二左面233及一第二右面234，该第一底面222及该第二底面232与该端部212连接，进一步的，该第一凸体22及该第二凸体23及端部212可为一体成型制成或各自独立分开的元件进行组合，一体成型可以通过灌模或除料或塑胶射出滑块制程的方式制作出第一凸体22及第二凸体23，而各自独立分开再组合可以通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接等方式进行结合。

该凹槽3具有一长度L及一宽度W，该长度L的长短取决于该第一、二凸体22、23的长度，该宽度W的大小取决于该第一、二凸体22、23的厚度，也就是说可以通过控制该第一、二凸体22、23的长度及厚度来决定该凹槽3的长度L及宽度W。

请参考图2A、图2B、图2C及图2D，当该轮毂1转动时带动该扇叶单元2高速旋转，该凹槽3的内部如同一个流体死区，流体在凹槽3的内部产生微型涡流，使该凹槽3与风扇外框壁4之间产生一个高压区HPA，如此下方的气流(下表面214下方的气体)就无法穿过扇叶单元2与风扇外框壁4之间隙与上方的气流(上表面213上方的气体)交互作用而产生翼尖涡流，进而避免翼尖涡流产生的噪音、降低端部震动进而提升风扇特性。

尤其要说明的，前述凹槽3的长度L及宽度W会影响高压区HPA的大小，当长度L越大时，所能产生的高压区HPA强度越大，当宽度W越大时，所能产生的高压区HPA范围越大，所以可以根据风扇工作时的工作点需求来决定最佳的长度L及宽度W。

请参阅图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G及图3H，并辅以参考图2A至图2D，分别为不同态样的扇叶单元2，复数实施例变化具有相同的技术特征，都为双凸体单凹槽的结构，图3A～图3D是由该扇叶单元2的侧视角度对凹槽3进行说明，图3E～图3H是该扇叶单元2的端部212角度俯视对凹槽3进行说明。

图3A的第一右面224及第二左面233为倾斜态样，使凹槽3呈现三角形，这样有助于高压区HPA更快的产生，进一步的凹槽3还可为圆形、椭圆形、平行四边形、梯形、正多边形或非对称形状。

图3B的第一左面223与上表面213之间有一高低差(非连续平面)，该第二右面234与下表面214有一高低差(非连续平面)，复数高低差产生了导引气流的效果，让扇叶单元2下方的气流更难以靠近凹槽3所产生的高压区HPA，更加强化了抑制翼尖涡流的产生。

图3C的第一左面223及第二右面234为倾斜态样，上表面213与第一左面223为连续但不平行的平面，下表面214与第二右面234为连续但不平行的平面，第一、二凸体22、23的这种形状产生了阻挡气流的效果，让扇叶单元2下方的气流更难以靠近凹槽3所产生的高压区HPA，更加强化了抑制翼尖涡流的产生。

图3D的端部212具有复数受接部，第一凸体22的第一底面222具有一组合部，第二凸体23的第二底面232具有一组合部，通过组合的方式可以调整凹槽3的宽度W，或替换成其他形状的第一、二凸体22、23改变凹槽3的形状或产生上述图3B中提到的高低差，达到快速改变凹槽3形状的功效。

上述的各种技术特征可以任意的搭配使用，例如图3A及图3C的特征结合，让第一、二凸体22、23呈现三角形态样，达到更快产生高压区及阻挡气流的效果，或者图3B与图3C的特征结合，达到更快产生高压区及导引气流的效果。

图3E的第一凸体22、第二凸体23相互平行且等距设置，使该凹槽3每一处的宽度W都相同且置中，这样的设置方式使高压区HPA稳定的产生于该扇叶单元2的同一处。

图3F的第一凸体22、第二凸体23为倾斜设置，使凹槽3逐渐倾斜但该凹槽3每一处的宽度W都相同，这样的设置方式配合叶片2转动使高压区HPA稳定的作用在风扇外框壁4的同一处。

图3G的第一凸体22、第二凸体23为相互渐宽及渐缩的变化设置，使凹槽3渐扩及渐缩，该凹槽3的宽度不相同，如图中所示宽度W1小于宽度W2，这样的设置方式使高压区HPA随着凹槽3的宽度不同产生范围变化。

图3H的第一凸体22、第二凸体23为相互曲线设置，使凹槽3呈现一波浪形的态样且每一处的宽度W相同，这样的设置方式使高压区HPA随着凹槽3的变化作用于风扇外框壁4的不同处，达到抑制翼尖涡流的产生。

另外，虽然上述图中的凹槽3相对于该扇叶单元2都是置中设置，但不限于此可以任意的设置，例如较靠近上表面213或下表面214以产生不同的抑制功效。

请参考图4A及图4B，并辅与参考图2A～图2D、图3A～图3H，本实施例与上述实施例大致相同，相同的处不再赘述，其差异在于该端部212更具有一第三凸体24，该第三凸体24具有第三顶面241、第三底面242、第三左面243及第三右面244，该第三凸体24位于该第一凸体22及该第二凸体23之间。

在本实施例中具有复数凹槽，一第一凹槽3a形成于该第一凸体22及该第三凸体24之间，该第一右面224、该端部212及该第三左面243包围该第一凹槽3a，一第二凹槽3b形成于该第二凸体23及该第三凸体24之间，该第三右面244、该端部212及该第二左面233包围该第二凹槽3b。

所述该第三凸体24与端部212可为一体成型制成或各自独立分开的元件进行组合，一体成型可以通过灌模或除料或塑胶射出或滑块制程的方式制作出第一凸体22、第二凸体23及第三凸体24，而各自独立分开再组合可以通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接等方式进行结合。

请同时参阅图4A及图4B，图4A中的第三凸体24置中设置使第一凹槽3a及第二凹槽3b的宽度相同，图4B中的第三凸体24为非置中设置使第一凹槽3a及第二凹槽3b的宽度相异，通过增加了第三凸体24产生了第一凹槽3a及第二凹槽3b，进而产生两个高压区，使下方的气流更难以穿过扇叶单元2与风扇外框壁4之间隙与上方的气流交互作用而产生翼尖涡流。

进一步的，上述的第一、二、三凸体22、23、24都可以任意运用搭配图3A至图3H的技术特征，进而产生同样的功效，故在此不再赘述，该第一、二、三凸体22、23、24可为相同材质或相异材质，该材质包括高分子材料及金属材料及复合材料其中任一。

另外，虽然上述仅提到三个凸体以产生两个凹槽，但不限于此，能更进一步的增加第四凸体或第五凸体形成更多的凹槽，复数增加的凸体都设于第一、二凸体22、23之间，当凹槽数量为三个以上，可以通过凸体之间的设置变化使复数凹槽具有全相同宽度、全相异宽度或者部分相同或部分相异，根据使用需求来加以规划以产生不同的高压区。

综上所述，本发明具有下述优点：

1.抑制气流在翼尖产生涡流；

2.提升风扇工作特性；

3.降低扇叶端部震动；

4.降低噪音；

5.凹槽结构调整变化容易。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种扇叶单元，其特征是包含：

一主体，具有一根部及一端部，该根部连接一轮毂，该端部朝向相反该轮毂的方向径向延伸，所述端部界定有一第一方向及一第二方向；

复数凸体，设置于该端部；及

至少一凹槽，形成于所述的复数凸体之间，所述凹槽沿该第一方向设置。

2.根据权利要求1所述的扇叶单元，其特征在于：该第一方向及该第二方向相互垂直。

3.根据权利要求1所述的扇叶单元，其特征在于：所述的复数凸体平行或不平行地设置于端部。

4.根据权利要求1所述的扇叶单元，其特征在于：所述的复数凸体分别界定为第一凸体及一第二凸体及一第三凸体，该第三凸体设置于该第一凸体及该第二凸体之间，该第一凸体、第三凸体之间形成一第一凹槽，该第三凸体、第二凸体之间形成一第二凹槽。

5.根据权利要求4所述的扇叶单元，其特征在于：该第一凹槽及该第二凹槽的宽度为相同或相异。

6.根据权利要求1或4所述的扇叶单元，其特征在于：所述的复数凸体是一体成型或各自独立分开制作后再组合，其组合是通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接的方式与端部结合。

7.根据权利要求1或4所述的扇叶单元，其特征在于：所述的复数凸体是相同材质或相异材质，该材质包括高分子材料及金属材料及复合材料其中任一。

8.一种扇轮结构，其特征是包含：

一轮毂；及

复数扇叶单元，每一扇叶单元具有一主体，该主体具有一根部、一端部、复数凸体及至少一凹槽，该根部连接该轮毂的外侧，该端部朝向相反该轮毂的方向径向延伸，该端部界定有一第一方向及一第二方向，所述的复数凸体设置于该端部，该凹槽形成于所述的复数凸体之间，所述凹槽沿该第一方向设置。

9.根据权利要求8所述的扇轮结构，其特征在于：该第一方向及该第二方向相互垂直。

10.根据权利要求8所述的扇轮结构，其特征在于：所述的复数凸体平行或不平行设置于端部。

11.根据权利要求8所述的扇轮结构，其特征在于：所述的复数凸体分别界定为第一凸体及一第二凸体及一第三凸体，该第三凸体设置于该第一凸体及该第二凸体之间，该第一凸体、第三凸体之间形成一第一凹槽，该第三凸体、第二凸体之间形成一第二凹槽。

12.根据权利要求11所述的扇轮结构，其特征在于：该第一凹槽及该第二凹槽的宽度为相同或相异。

13.根据权利要求8或11所述的扇轮结构，其特征在于：所述的复数凸体是一体成型或各自独立分开制作后再组合，其组合是通过嵌合、铆合、扣合、粘合、锁固、焊接或熔接的方式与端部结合。

14.根据权利要求8或11所述的扇轮结构，其特征在于：所述的复数凸体是相同材质或相异材质，该材质包括高分子材料及金属材料及复合材料其中任一。