CN119103160A - 叶轮、散热风扇及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及散热设备技术领域，旨在解决一些已知的散热风扇运行效率不高或噪声较大的技术问题，提供叶轮、散热风扇及电子设备。其中，叶轮包括轮毂和多个扇叶。轮毂沿其轴向的两端分别形成为叶轮的进风侧和叶轮的出风侧。多个扇叶沿轮毂的周向间隔分布，扇叶具有相背的迎风面和背风面，扇叶背离轮毂的一侧为扇叶的外缘，扇叶对应进风侧的一侧为扇叶的前缘，在前缘与外缘的连接处，背风面的边缘圆弧过渡连接至迎风面的边缘。本申请的有益效果是提高散热风扇的散热效率和降低工作噪音。

Description

叶轮、散热风扇及电子设备

技术领域

本申请涉及散热设备技术领域，具体而言，涉及叶轮、散热风扇及电子设备。

背景技术

现有的风扇在转动运行过程中，当轮毂带动多个扇叶转动时，多个扇叶的迎风面均会承受风压，部分风扇的扇叶承受的风压和风阻均较大，使风扇内部容易产生涡流，涡流会严重干扰整体气流流出，导致风扇噪音增加，同时，过大的风阻会引起气流受到的摩擦力增大，使风扇的运行效率下降。

发明内容

本申请提供叶轮、散热风扇及电子设备，以解决一些已知的散热风扇运行效率不高或噪声较大的技术问题。

本申请的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请提供一种叶轮，包括轮毂和多个扇叶。所述轮毂沿其轴向的两端分别形成为所述叶轮的进风侧和所述叶轮的出风侧。多个所述扇叶沿所述轮毂的周向间隔分布，所述扇叶具有相背的迎风面和背风面，所述扇叶背离所述轮毂的一侧为所述扇叶的外缘，所述扇叶对应所述进风侧的一侧为所述扇叶的前缘，在所述前缘与所述外缘的连接处，所述背风面的边缘圆弧过渡连接至所述迎风面的边缘。

本申请的叶轮，其背风面的边缘圆弧过渡连接至迎风面的边缘，使得扇叶的边缘较为圆滑，进而使扇叶在外缘与前缘的连接处的边缘也较为圆滑，而该处对应于叶轮的进风侧，并且气流从进风侧最先接触到前缘与外缘的连接处，从而，在气流从进风侧进入扇叶之间时，圆滑的边缘可以降低气流受到的阻力，从而提高扇叶的送风性能，进而提高叶轮的散热效率，并且降低气流流动时产生的噪音。

在一种可能的实施方式中：

所述扇叶包括本体和起翘部，所述起翘部连接于所述本体背离轮毂的一侧，所述起翘部相对本体向所述迎风面一侧起翘，所述本体与所述起翘部通过圆弧过渡连接。

在一种可能的实施方式中：

所述起翘部和所述本体的夹角为α，110°≤α≤165°。

在一种可能的实施方式中：

120°≤α≤140°。

在一种可能的实施方式中：

所述本体包括主体部和凸出部，所述主体部设于所述轮毂，所述凸出部连接于所述主体部，并相对所述轮毂悬空设置，所述起翘部折弯连接于所述主体部和所述凸出部。

在一种可能的实施方式中：

所述迎风面为凸面，所述背风面为凹面。

在一种可能的实施方式中：

所述扇叶倾斜设置于所述轮毂周侧，所述扇叶连接于所述轮毂的一侧为所述扇叶的内缘，所述内缘及所述外缘均为弧形。

在一种可能的实施方式中：

所述内缘与所述本体的径向截面的夹角为β，20°≤β≤45°。

第二方面，本申请提供一种散热风扇，包括基座及前述的叶轮，所述叶轮设于所述基座内。

第三方面，本申请提供一种电子设备，包括机壳、电子器件及前述的散热风扇。电子器件设于所述机壳内。所述散热风扇设于所述机壳，并用于对所述电子器件或所述机壳散热。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例的电子设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例的散热风扇的结构示意图；

图3为本申请一实施例的叶轮在一个方向的结构示意图；

图4为本申请一实施例的叶轮在另一角度下的局部结构示意图；

图5为图4中叶轮一处的剖视图；

图6为图4中叶轮另一处的剖视图；

图7为本申请一实施例的叶轮在另一个方向的结构示意图；

图8为本申请一实施例的叶轮的侧视图；

图9为本申请一实施例的叶轮的局部结构示意图；

图10为本申请一实施例和对比例在气流流量与静态压力的关系示意图以及气流流量与效率的关系示意图；

图11为本申请一实施例的实施例和对比例的噪音与频率的关系示意图；

图12为本申请一实施例的扇叶的本体和起翘部的结构示意图。

主要元件符号说明：

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，本实施例提供一种电子设备500，包括机壳61、电子器件62及前述的散热风扇300。电子器件62设于机壳61内。散热风扇300设于机壳61，并用于对电子器件62或机壳61散热。本实施例中，电子设备500可以是电脑、计算器服务器等，电子器件62可以是计算器服务器内的中央处理器63、图像处理器64等。电子器件62运行时会产生传导至机壳61的热量，散热风扇300可以直接设于机壳61外侧并对应机壳61设置，以对机壳61进行散热，提高电子设备500的整体散热效率；散热风扇300也可以设于机壳61内侧，并对应于中央处理器63、图像处理器64等电子器件62设置，以对中央处理器63或图像处理器64等电子器件62散热。

请参阅图2，散热风扇300包括基座41及叶轮100，叶轮100设于基座41内。散热风扇300还包括转动轴42和驱动件43，转动轴42连接于叶轮100和驱动件43之间，驱动件43用于输出扭矩以带动转动轴42和叶轮100转动，进而使叶轮100转动带动空气流动产生气流，气流能够对电子设备500的机壳61或电子器件62起到散热作用。

请同时参阅图2，叶轮100包括轮毂10和多个扇叶20。

轮毂10具有封闭端14和敞开端15，轮毂10设有收容槽11，收容槽11的开口设于敞开端15，收容槽11用于收容转动轴42，转动轴42连接于驱动件43，以带动轮毂10转动，进而带动多个扇叶20转动。

本实施例中，参见图2，多个扇叶20沿轮毂10的周向Y1间隔分布，扇叶20包括本体21和起翘部22，扇叶20具有相背的迎风面23和背风面24，迎风面23设于扇叶20朝向封闭端14的一侧，背风面24设于扇叶20朝向敞开端15的一侧。

转动轴42带动轮毂10转动，即会带动多个扇叶20转动，多个扇叶20转动过程中不断将扇叶20的迎风面23一侧的空气推动至轮毂10的敞开端15，使扇叶20的迎风面23一侧的空气压力持续下降，并使扇叶20在背风面24一侧的空气压力持续上升，使轮毂10的封闭端14形成为进风侧K1，轮毂10的敞开端15形成为出风侧K2。同时，在轮毂10的封闭端14外侧的空气的气压小于进风侧K1处的空气的气压，使得外部空气可以不断往出风侧K2补充，在轮毂10的敞开端15外侧的空气的气压小于出风侧K2处的空气的气压，使得出风侧K2处的空气不断往轮毂10的敞开端15外侧补充，直至空气输入至进风侧K1的输送量大致等于出风侧K2的空气的涌出量，形成稳定的气流，气流经过机壳61或电子器件62后能够对机壳61的表面或者电子器件62进行散热降温。

本实施例中，参见图3和图4，扇叶20具有前缘25、尾缘26、外缘27和内缘28。扇叶20连接于轮毂10的一侧为内缘28，扇叶20背离轮毂10的一侧为外缘27。前缘25和尾缘26分别设于内缘28与外缘27沿轮毂10的轴向Y3的两端，其中，前缘25与轮毂10的封闭端14对应设置，尾缘26与轮毂10的敞开端15对应设置。

本实施例中，参见图3、图5和图6，背风面24的边缘圆弧过渡连接至迎风面23的边缘。即背风面24的边缘呈圆弧状，迎风面23的边缘呈圆弧状，背风面24的边缘与迎风面23的边缘逐渐延伸并连接。背风面24和迎风面23的连接处可以为线连接，也可以额外在扇叶20的厚度方向上，在背风面24和迎风面23之间设置环形曲面，并使背风面24的边缘与环形曲面的一侧连接，使迎风面23与环形曲面的另一侧连接，均可以实现背风面24的边缘圆弧过渡连接至迎风面23的边缘。

背风面24的边缘圆弧过渡连接至迎风面23的边缘，使得扇叶20的边缘较为圆滑，进而使扇叶20在外缘27与前缘25的连接处的边缘也较为圆滑，而该处对应于叶轮100的进风侧K1，从而，在气流从进风侧K1进入扇叶20之间时，圆滑的边缘可以降低气流受到的阻力，从而提高扇叶20的送风性能，进而提高叶轮100的散热效率，并且降低气流流动时产生的噪音。此外，由于扇叶20的边缘为圆滑状，使其不易割伤用户，提高了叶轮在拆装、维修等过程中的取放安全性。

进一步地，参见图4，背风面24在接近前缘25与外缘27的连接处的边缘设有过渡曲面29，过渡曲面29能够便于背风面24与迎风面23之间形成圆弧过渡连接，以保证其流线型形状。

可以理解的是，本实施例中，背风面24与迎风面23的连接处共同形成前缘25、尾缘26和外缘27。

本实施例中，参见图8，扇叶20倾斜设置于轮毂10周侧，内缘28与本体21的径向Y2截面的夹角为β，20°≤β≤45°。扇叶20倾斜设置于轮毂10周侧，轮毂10转动时，由于扇叶20倾斜设置于轮毂10周侧，增大了扇叶20与空气的接触面积，使扇叶20迎风面23与背风面24之间的压力差增大，提高了气流的流量。并且外缘27和内缘28均沿弧形延伸，减小扇叶20转动时表面受到的摩擦，降低受到的空气阻力，提高气流流量，提高风扇散热性能。

本实施例中，参见图3和图7，前缘25与外缘27以及尾缘26与外缘27均通过圆弧过渡连接。轮毂10带动扇叶20转动时，前缘25与外缘27以及尾缘26与外缘27通过圆弧过渡连接减小风扇转动时受到的空气阻力增大气流流量，减小扇叶20表面摩擦提高风扇散热性能，并且便于扇叶20的加工成型。

本实施例中，参见图3，外缘27的第一弧长S1大于内缘28的第二弧长S2，以充分利用轮毂10与基座41之间的空间，提高扇叶20的迎风面23的面积。

本实施例中，参见图7，前缘25、尾缘26和外缘27的长度之和为N，外缘27的长度为M，M/N在70％至90％之间。例如，M/N可以是70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％中的任意一个。

本实施例中，参见图2和图9，起翘部22连接于本体21背离轮毂10的一侧，起翘部22相对本体21向迎风面23一侧起翘，本体21与起翘部22通过圆弧过渡连接。如此，使得扇叶20的迎风面23形成为平滑的圆弧曲面，相对一些已知的扇叶而言，本实施例的扇叶20的圆弧曲面的延伸方向与气流的流动方向一致，并能够对气流的流动起到引导作用，而不会直接阻挡气流从进风侧K1朝出风侧K2的流动，从而空气从本实施例的扇叶20的迎风面23流动时受到的摩擦阻力显著降低，使得迎风面23受到的压力降低，使更多空气能够流入相邻两个扇叶20之间，以提高气流的流量，提高散热风扇300的散热效率；同时也降低了扇叶20的背风面24处的压力，从而降低了扇叶20在迎风面23和背风面24之间的压力差，减少叶轮100内形成的涡流，降低散热风扇300运行产生的噪音。此外，本实施例的扇叶20相对现有的扇叶额外增加了起翘部22，还进一步提高了迎风面23的面积，提高空气的流动量，进而提高散热效率。

具体地，参见图10，其横轴为气流流量，图10中左侧的纵轴为静态压力，右侧的纵轴为效率，对比例的扇叶没有设置起翘部22，图10中，曲线L1为实施例的散热风扇300的静态压力与气流流量的关系曲线，曲线L2为对比例的散热风扇的静态压力与气流流量的关系曲线，曲线L3为静态压力与气流流量的标准曲线，曲线L4为实施例的散热风扇300的效率与气流流量的关系曲线，曲线L5为对比例的散热风扇的效率与气流流量的关系曲线。从图4中可以看出，本实施例的散热风扇300效率基本大于对比例的散热风扇的效率，且本实施例散热风扇300的静态压力在气流流量的大部分范围内均大于对比例的散热风扇300的静态压力。同时，本实施例的散热风扇300的最大效率为54％，对比例的散热风扇的最大效率为52％。

参见图11，其横轴为频率，纵坐标为噪音，图11中，曲线L6为实施例散热风扇300的噪音与频率的关系曲线，曲线L7为对比例散热风扇的噪音与频率的关系曲线，曲线L8为噪音与频率的标准曲线。从图11中可以看出，在频率的大部分范围内，本实施例的散热风扇300的噪音低于对比例的散热风扇的噪音。具体地，本实施例的噪音大致为84Db，对比例的噪音大致为87.5Db。

因此，本实施例的散热风扇300运行的效率相对已知的散热风扇300的运行效率提升了2％以上，根据散热风扇300的普遍性的能耗，可以降低约4W至10W的功率，并降低了约3dBA至4dBA的噪音。由于电子设备500在运行过程中通常为长期24小时不间断运行，并且还会配置多台散热风扇300，如每个电子设备500配置六台散热风扇300，则本实施例的电子设备500相较已知的电子设备500能够降低24瓦特至60瓦特，考虑到电子设备500也通常是多台集中运行，在此基础上，不仅提高了多个电子设备500的散热能力，还大幅降低了多个电子设备500的运行能耗，起到节省能源作用，同时还降低了散热风扇300和电子设备500的运行噪音。

本实施例中，多个扇叶20沿轮毂10的周向Y1间隔分布，以提高气流的均匀性，进一步降低噪音。

本实施例中，参见图12，起翘部22和本体21的夹角为α，110°≤α≤165°。起翘部22与本体21的夹角超过165°之后，使扇叶20的迎风面23接近为平面，无法起到较好的气流引导作用，起翘部22与本体21的夹角小于110°，例如介于90°至110°之间，则可能提高气流流动受到的阻力，起翘部22与本体21的夹角小于90°之后，则有较大可能造成气流的流动不畅。因此，本实施例中，将α限制于110°至165°之间，既保证对气流的引导作用，又能够降低气流受到的摩擦力，降低风阻。

具体地，α可以是110°、111°、110°、111°、112°、113°、114°、115°、116°、117°、118°、119°、120°、121°、122°、123°、124°、125°、126°、127°、128°、129°、130°、131°、132°、133°、134°、135°、136°、137°、138°、139°、140°、141°、142°、143°、144°、145°、146°、147°、148°、149°、150°、151°、152°、153°、154°、155°、156°、157°、158°、159°、160°、161°、162°、163°、164°、165°中的任意一个。

本实施例中，参见图2，迎风面23为凸面231，背风面24为凹面241，扇叶20的横截面为圆弧状。凸面231是指迎风面23在扇叶20的厚度方向上沿背离背风面24的方向外凸，凹面241是指背风面24在扇叶20的厚度方向沿靠近迎风面23的方向内凹。迎风面23为凸面231、背风面24为凹面241可以增大扇叶20与空气的接触面积，以提高扇叶20转动时形成的气流的流量。可以理解地，在其他实施例中，迎风面23为凸面231，背风面24为凸面231，扇叶20的横截面为圆形。

本实施例中，本体21包括主体部211和凸出部212，主体部211设于轮毂10，凸出部212连接于主体部211，并相对轮毂10悬空设置，前缘25设于凸出部212，起翘部22折弯连接于主体部211和凸出部212。通过额外设置相对轮毂10悬空设置的凸出部212，可以利用轮毂10外侧的部分空间，以提高扇叶20的迎风面23的面积，进而进一步降低气流的风阻，以降低散热风扇300内的压力差，从而提高散热风扇300的散热效率，并减少形成的涡流，降低散热风扇300的运行噪音。

本实施例中，起翘部22的一个边缘与凸出部212的边缘共同形成前缘25。

本实施例中，参见图3，轮毂10的封闭端14的内侧和外侧分别设有垂直于轮毂10底部的加强筋12，使得轮毂10带动扇叶20高速转动时，避免扇叶20产生剧烈震动影响散热风扇300整体的稳定性，提高散热风扇300的散热性能。

可以理解地，在其他实施例中，轮毂10可以为杯状结构，也可以为锥台状结构。

本实施例中，参见图3，轮毂10的封闭端14开设多个与收容槽11连通的散热孔13，多个散热孔13围绕转动轴42均匀分布，以增加散热风扇300的散热区域，以进一步增强散热风扇300的散热效果。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

最后应说明的是，以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种叶轮，其特征在于，包括：

轮毂，所述轮毂沿其轴向的两端分别形成为所述叶轮的进风侧和所述叶轮的出风侧；

多个扇叶，多个所述扇叶沿所述轮毂的周向间隔分布，所述扇叶具有相背的迎风面和背风面，所述扇叶背离所述轮毂的一侧为所述扇叶的外缘，所述扇叶对应所述进风侧的一侧为所述扇叶的前缘，在所述前缘与所述外缘的连接处，所述背风面的边缘圆弧过渡连接至所述迎风面的边缘。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于：

所述扇叶包括本体和起翘部，所述起翘部连接于所述本体背离轮毂的一侧，所述起翘部相对本体向所述迎风面一侧起翘，所述本体与所述起翘部通过圆弧过渡连接。

3.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于：

所述起翘部和所述本体的夹角为α，110°≤α≤165°。

4.根据权利要求3所述的叶轮，其特征在于：

120°≤α≤140°。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于：

所述本体包括主体部和凸出部，所述主体部设于所述轮毂，所述凸出部连接于所述主体部，并相对所述轮毂悬空设置，所述起翘部折弯连接于所述主体部和所述凸出部。

6.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于：

所述迎风面为凸面，所述背风面为凹面。

7.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于：

所述扇叶倾斜设置于所述轮毂周侧，所述扇叶连接于所述轮毂的一侧为所述扇叶的内缘，所述内缘及所述外缘均为弧形。

8.根据权利要求7所述的叶轮，其特征在于：

所述内缘与所述本体的径向截面的夹角为β，20°≤β≤45°。

9.一种散热风扇，其特征在于，包括基座及如权利要求1至8中任意一项所述的叶轮，所述叶轮设于所述基座内。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

机壳；

电子器件，所述电子器件设于所述机壳内；

如权利要求9所述的散热风扇，所述散热风扇设于所述机壳，并用于对所述电子器件或所述机壳散热。