一種小微型散熱風扇的製作方法

2023-06-02 01:42:42 1

本實用新型是涉及一種小微型散熱風扇，屬於高精密機械技術領域。

背景技術：

隨著電子產品應用技術的不斷提高和發展，中央處理器等電子元件的運行速度越來越快，其運行時產生的熱量也隨之相應增加，如果不將這些熱量及時散發出去，將極大影響電子元件的性能，使電子元件的運行速度降低，並且隨著熱量的不斷累積，還可能燒毀電子元件，因此必須對電子元件進行快速有效散熱。

為此，通常在電子元件附近安裝一散熱風扇，通過風扇扇葉旋轉產生的氣流直接吹向電子元件或安裝於電子元件上的散熱器，而對其實現有效散熱。現有散熱風扇一般包括一定子及環設於該定子外圍並可相對定子轉動的一轉子，該轉子包括一輪轂、從輪轂垂直延伸的一轉軸及環設於輪轂外圍的若干扇葉，該定子中央設置一軸承，轉子的轉軸收容於該軸承內定位。該散熱風扇工作時，轉子相對於定子作高速旋轉運動，扇葉轉動時產生氣流從而驅散熱量。

由於散熱風扇驅散熱量的效率與扇葉的尺寸、數量及轉軸的轉速息息相關，而隨著電子元件向微小型化的發展，要求散熱風扇的體積越來越小，要實現微小體積的風扇能滿足高散熱要求，就只能要求超高轉速。但現有的散熱風扇所用軸承均為含油軸承，只能實現不超過10000轉每分鐘的轉速，以致成為電子元件向微小型化的發展瓶頸，因此，研發一種可實現超高速運行的小微型散熱風扇，將對實現電子元件向微小型化的發展具有重要意義。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題和需求，本實用新型的目的是提供一種小微型散熱風扇，以促進電子元件向微小型化的發展。

為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下：

一種小微型散熱風扇，包括轉子、定子、轉軸、軸承、若干扇葉及固定扇葉的輪轂，其特徵在於：所述軸承為混合式動壓氣體徑向軸承，包括軸承外套、軸承內套及設置在軸承外套與內套之間的箔型彈性件。

作為優選方案，所述軸承內套的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋。

作為進一步優選方案，所述軸承內套的一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接。

作為進一步優選方案，所述軸承內套的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。

作為進一步優選方案，所述的槽式花紋為葉輪形狀。

作為優選方案，在與軸承內套的外圓周面相配合的箔型彈性件的配合面上設有耐磨塗層。

作為優選方案，所述的箔型彈性件與軸承內套的配合間隙為0.003～0.008mm。

作為優選方案，所述的箔型彈性件的兩端均固定在軸承外套的內圓周壁上。

作為優選方案，所述的箔型彈性件為多個，且沿軸承外套的內圓周壁均勻分布。

作為進一步優選方案，在軸承外套的內圓周壁設有用於固定箔型彈性件的卡槽。

作為優選方案，所述的箔型彈性件經過表面熱處理。

作為一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與平箔相貼合，所述波箔的波拱間過渡底邊與軸承外套的內圓周壁相貼合。

作為另一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與軸承外套的內圓周壁相貼合，所述波箔的波拱間過渡底邊與平箔相貼合。

作為又一種實施方案，所述的箔型彈性件由兩個平箔組成，其中靠近軸承外套內圓周壁的平箔上設有通孔。

作為優選方案，在軸承外套的兩端設有止環。

作為優選方案，所述輪轂與轉軸間通過鎖緊螺栓連接固定。

作為進一步優選方案，所述轉軸和鎖緊螺栓均開設有空腔，以減輕所述風扇的重量。

作為優選方案，所述的超高速散熱風扇還包括風扇殼體和轉軸底座，在靠近轉軸底座的轉軸上設有轉軸鎖母。

與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：

因本實用新型通過使用混合式動壓氣體徑向軸承代替含油軸承，以氣體作為軸承的潤滑劑，不僅具有無汙染、摩擦損失低、使用時間長、適用範圍廣等諸多優點，尤其是，當本實用新型所述的混合式動壓氣體徑向軸承採用如下結構「在軸承外套和軸承內套之間設置箔型彈性件，並使軸承內套的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋，且外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接，並且一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱」時，可實現在氣浮狀態下的超高速穩定運轉(可達160,000～450,000rpm的極限轉速)，而且噪聲小，因此針對相同散熱要求，本實用新型可使散熱風扇的體積顯著減小實現微型化，因而對促進電子元件向微小型化的發展具有重要價值，相對於現有技術具有顯著性進步。

附圖說明

圖1是實施例1提供的一種小微型散熱風扇的前視立體結構示意圖；

圖2是實施例1提供的小微型散熱風扇的後視立體結構示意圖；

圖3是實施例1提供的小微型散熱風扇的正視結構示意圖；

圖4是圖3的A-A向視圖；

圖5是實施例1中所述混合式動壓氣體徑向軸承的局部分割的左視立體結構示意圖；

圖6是圖5中的B局部放大圖；

圖7是實施例1中所述混合式動壓氣體徑向軸承的局部分割的右視立體結構示意圖；

圖8是圖7中的C局部放大圖；

圖9是實施例2提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結構示意圖；

圖10是圖9中的D局部放大圖；

圖11是圖10中的E局部放大圖；

圖12是實施例3提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結構示意圖；

圖13是圖12中波箔的結構示意圖；

圖14是實施例4提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結構示意圖；

圖15是圖14中設有通孔的平箔的結構示意圖。

圖中標號示意如下：1、轉子；2、定子；3、轉軸；31、轉軸空腔；4、軸承；41、軸承外套；411、卡槽；42、軸承內套；43、槽式花紋；431、外圓周面的槽式花紋；4311、軸向高位線；4312、軸向中位線；4313、軸向低位線；432、左端面的槽式花紋；4321、徑向高位線；4322、徑向中位線；4323、徑向低位線；433、右端面的槽式花紋；4331、徑向高位線；4332、徑向中位線；4333、徑向低位線；44、止環；45、箔型彈性件；451、波箔；4511、弧形凸起；4512、波拱間過渡底邊；452、平箔；453、設有通孔的平箔；4531、平箔上的通孔；454、耐磨塗層；5、扇葉；6、輪轂；7、風扇殼體；8、轉軸底座；9、鎖緊螺栓；91、鎖緊螺栓空腔；10、轉軸鎖母。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本實用新型的技術方案做進一步詳細地說明。

實施例1

結合圖1至圖4所示：本實施例提供的一種小微型散熱風扇，包括轉子1、定子2、轉軸3、軸承4、若干扇葉5、固定扇葉的輪轂6、風扇殼體7和轉軸底座8，所述軸承4為混合式動壓氣體徑向軸承，包括軸承外套41、軸承內套42及設置在軸承外套41與軸承內套42之間的箔型彈性件45。所述輪轂6與轉軸3間通過鎖緊螺栓9連接固定。

由於箔型彈性件45與軸承內套42的外圓周面間形成了楔形空間，因此，當軸承內套42轉動時，氣體因其自身的粘性作用被帶動並被壓縮到楔形空間內，使徑向動壓力得到顯著增強以致可成倍增大支撐力；同時，由於增加了箔型彈性件45，在其彈性作用下，還可使軸承的載荷能力增強，使軸承的抗衝擊能力和抑制軸渦動的能力顯著提高。

為減輕風扇的重量，所述轉軸3和鎖緊螺栓9均開設空腔(31/91)。

為確保高速轉動的穩定性，在靠近轉軸底座8的轉軸3上設有轉軸鎖母10。

結合圖5至圖8所示：所述軸承內套42的外圓周面和左、右端面均具有規則形狀的槽式花紋43(如圖中的431、432和433，本實施例中的槽式花紋均為葉輪形狀)，且左端面的槽式花紋432與右端面的槽式花紋433形成鏡像對稱。位於軸承內套42的外圓周面的槽式花紋431的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋(432和433)的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接，即：外圓周面的槽式花紋431中的軸向高位線4311與左、右端面的槽式花紋(432和433)中的徑向高位線(4321和4331)均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋431中的軸向中位線4312與左、右端面的槽式花紋(432和433)中的徑向中位線(4322和4332)均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋431中的軸向低位線4313與左、右端面的槽式花紋(432和433)中的徑向低位線(4323和4333)均相對應、並在端面圓周倒角前相互交接。

通過使軸承內套42的外圓周面和兩端面均具有規則形狀的槽式花紋(431、432和433)，左端面的槽式花紋432與右端面的槽式花紋433形成鏡像對稱及外圓周面的槽式花紋431的軸向輪廓線與左、右端面的槽式花紋(432和433)的徑向輪廓線均形成一一對應並相互交接，可保證兩端面的葉輪形狀的槽式花紋(432和433)所產生的增壓氣體從軸心沿徑向不斷地往外圓周面的槽式花紋431形成的凹槽通道裡輸送，以致形成更強支撐高速運轉軸承所需的氣膜，而氣膜即作為動壓氣體徑向軸承的潤滑劑，因此可實現所述軸承4在氣浮狀態下的高速穩定運轉。

另外，當在軸承外套41的兩端分別設置止環44時，可實現在高速迴轉軸的帶動下，使軸承內套42的兩端面與止環44間產生自密封作用，使槽式花紋連續產生的動壓氣體能完好地密閉保存在軸承的整個配合間隙中，充分保證高速運轉的動壓氣體徑向軸承的潤滑需要。

經測試：所述的混合式動壓氣體徑向軸承可實現200,000～450,000rpm的極限轉速，而且噪聲小；因此針對相同散熱要求，本實用新型可使散熱風扇的體積顯著減小實現微型化，因而對促進電子元件向微小型化的發展具有重要價值。

實施例2

結合圖9和圖10所示：所述的箔型彈性件45採用波箔451和平箔452組成，所述波箔451的弧形凸起4511的頂端與平箔452相貼合，所述波箔451的波拱間過渡底邊4512與軸承外套41的內圓周壁相貼合。在軸承外套41的內圓周壁設有用於固定箔型彈性件45兩端的卡槽411，所述卡槽411與箔型彈性件45的數量相對應，且均沿軸承外套41的內圓周壁均勻分布。

如圖11所示：在與軸承內套42的外圓周面相配合的箔型彈性件45的配合面(即：構成箔型彈性件45的平箔452的內表面)上設有耐磨塗層454，以降低高速運轉的軸承內套42對箔型彈性件45的磨損，延長軸承的使用壽命。

所述的箔型彈性件45優選經過表面熱處理，以更好地滿足高速運轉的性能要求；所述的箔型彈性件45與軸承內套42的配合間隙優選為0.003～0.008mm，以進一步確保軸承高速運轉的可靠性和穩定性。

實施例3

如圖12所示，本實施例所述的箔型彈性件45由波箔451和平箔452組成，所述波箔451的弧形凸起4511的頂端與軸承外套41的內圓周壁相貼合，所述波箔451的波拱間過渡底邊4512與平箔452相貼合。

圖13所示為所述波箔451的結構示意圖。

實施例4

如圖14和15所示，本實施例所述的箔型彈性件45由平箔452和設有通孔4531的平箔453組成。