風扇電動機的製作方法
2023-06-02 00:26:31
專利名稱：風扇電動機的製作方法
技術領域：
本發明基於2003年5月28日向日本專利局提交的日本在先申請文件JP2003-150009，該申請的全部內容在法律允許的範圍內通過引用結合於本文中。
本發明涉及一種具有較小厚度的風扇電動機，其葉片形成為在邊緣端部處具有齒形結構或倒角。
背景技術：
隨著筆記本式個人計算機和其它裝置變得越來越薄，預期它們在未來還會變得更薄。因此，用於筆記本式個人計算機中的冷卻裝置如風扇電動機也需要更薄。然而，由於筆記本式個人計算機變得更薄，因此隨著用於將熱量散播到外部的葉片寬度變窄，外殼內的溫度會升高，並且通風效率會下降。作為一種針對因將葉片寬度製成更窄而產生的額外空間來得到負壓區域的可能方法，存在著將葉片在直徑方向上的長度製作成較長的技術。
作為安裝在筆記本式個人計算機上的用於散熱的風扇電動機，所使用的是具有較小厚度的風扇電動機，其具有可隨電動機的電動機轉子一起在外殼內旋轉的多葉片式離心葉輪。
多葉片式離心葉輪如西羅克風扇具有氣流式結構，其中由離心力在從中心到外周方向上產生了空氣流。為了提高通風效率，在葉片41的內、外周邊的邊緣端部處沿軸向設置了鋸齒形結構42，如圖13所示(例如參見日本專利申請公開No.Hei-11-141494之圖4和圖5)，或者在葉輪外周上的預定間距處堆疊多個環形板(例如參見日本專利申請公開No.Hei-10-306795之圖1到圖5)，以便降低由葉片後緣端部側的尾渦所產生的空氣動力噪聲。
發明內容
然而，在具有較小厚度的風扇電動機中，由於很難在軸向上具有足夠的葉輪寬度，因此在葉片內、外周邊的邊緣端部處所形成的鋸齒形結構的齒數或在葉輪外周上以預定間距堆疊的環形板的數量減少。因此，上述結構的效果受到了限制。另外，為了在葉片邊緣端部的內外周邊處沿軸向形成鋸齒(多個齒或突出和下凹部分的結構)，用於模製具有這些葉片的葉輪的模具將具有複雜的結構，例如滑動型模具(多塊式模具)等。這種模具結構對直徑精度和模具配件的熱量管理的要求非常嚴格，因此增加了製造該模具的成本。另外，在堆疊環形板的方法中，零件數量和製造工藝的工序數量均增加，這也導致了生產成本提高。
本發明旨在解決上述問題，並提供一種可降低空氣動力噪聲且提高通風效率的具有較小厚度的風扇電動機，這是通過在其葉片的邊緣端部處沿直徑方向形成齒形結構(多個齒或突出和下凹部分的結構)或倒角、並使葉片在直徑方向上的長度大於其在軸向上的寬度來實現的。另外，本發明中的風扇電動機的葉片可通過簡單的工藝來形成。
本發明提供了一種具有較小厚度的風扇電動機，其具有可隨設於外殼中的電動機轉子一起旋轉的多葉片式離心葉輪，葉輪的葉片形成為在直徑方向上的長度大於在軸向上的寬度，其中齒形結構或倒角沿直徑方向形成在葉片的邊緣端部處。
如上所述，本發明提供了一種具有較小厚度的風扇電動機，其葉輪具有形成為在直徑方向上的長度大於在軸向上的寬度的葉片。由於葉片在其邊緣端部處具有沿著直徑方向的齒形結構或倒角，並且其長度大於在軸向上的寬度，因此與現有技術中的在邊緣端部處具有沿著軸向的齒形結構的葉片相比，尾渦受到了抑制，空氣動力噪聲下降，通風效率提高。因此就可以製造出更小且更薄的具有相似功能的風扇電動機。
另外，風扇電動機的葉輪通常通過樹脂模製來製造，然而，根據本發明，齒形結構或倒角沿直徑方向形成於葉片的邊緣端部處，因此就可以使用普通的上下型模具結構來製造該葉輪。結果，由於模具的成本下降且不必進行額外的製造工藝，因此葉輪的製造成本下降。
圖1是根據第一實施例的風扇電動機的側剖視圖；圖2是顯示了風扇電動機的葉輪的透視圖；圖3是顯示了葉輪的葉片結構的透視圖；圖4是葉片中的氣流的說明性視圖；圖5是根據第一比較示例的葉片中的氣流的說明性視圖；圖6是顯示了根據第二比較示例的葉片的透視圖；圖7顯示了葉輪的氣流-靜壓力特性的曲線；圖8是顯示了葉片結構的另一示例的透視圖；圖9是顯示了根據第二實施例的風扇電動機的葉輪的透視圖；圖10是顯示了葉輪的葉片結構的透視圖；圖11是顯示了葉片結構的另一示例的透視圖；圖12是顯示了根據一個應用示例的冷卻組件的透視圖；和圖13是顯示了根據現有技術的風扇電動機的葉輪的透視圖。
具體實施例方式
第一實施例圖1顯示了根據本發明第一實施例的風扇電動機的剖視圖，圖2顯示了風扇電動機的葉輪，而圖3顯示了葉輪葉片的一個結構示例。風扇電動機1由扁平形狀的外殼10、設於外殼10內的外轉子型電動機20以及可隨轉子一起旋轉的樹脂葉輪30A構成。
外殼10具有分別位於下壁11和上壁12上的入口14和15，它們與葉輪30A的葉片34a的內部相連，外殼10還具有位於側壁13的一側上的吹風口16。另外，在下壁11的中央部分處形成了具有開口17a的輪轂部分17，其可支撐電動機20的定子21和轉子22的旋轉軸25。
電動機20由包括有繞組21a和鐵心21b的內定子21、包括磁體23和轉子殼24的外轉子22、設於轉子殼24上的旋轉軸25以及設置在外殼10的下壁11的內表面上的驅動電路板26構成。
葉輪30(30A)由形成為覆蓋了電動機20的轉子殼24的輪轂部分31、覆蓋了電動機20的轉子22的下表面的環形板部分32、其上形成有多個葉片34的環形主板33、將輪轂部分31與環形主板33相連的多個臂(軛架)36以及將輪轂部分31與環形板32相連的連接件37構成。
電動機的轉子殼24和葉輪的輪轂部分31分別具有接合開口24a和在離其上部的中心為一定距離處與開口24a相接合的突出部分31a。葉輪30A構造成通過使接合開口24a與突出部分31a相接合而可隨電動機的轉子22一起旋轉。
如圖3所示，葉輪30A的葉片34a形成為其直徑方向上的長度大於軸向上的寬度(軸向7毫米×直徑方向9毫米)，在上邊緣端部處沿較長的直徑方向基本上均勻地形成了四對齒形結構35。
當通過驅動電路板26對電動機20的定子的繞組21a施加電流時，轉子22隨葉輪30A一起旋轉，從外殼10的入口14和15中進入的空氣通過離心力從外殼10的吹風口中排出。
由於在葉片34a的邊緣端部處沿直徑方向設有齒形結構35，因此在上端處沿直徑方向產生的尾渦空氣流中，齒形結構35強制性地引發了湍流，並且湍流擴散得到增強，如圖4所示。這樣，尾渦變少，空氣動力噪聲下降，阻力下降，從而提高了通風效率並降低了其能耗。
另一方面，如圖5所示，在使用了具有在其直徑方向上的寬度大於其軸向上的高度但在邊緣端部處未設置齒形結構的葉片38a的葉輪的情況下，沿較長的直徑方向在上、下邊緣端部處產生尾渦的機率大於在較短的外周尾緣端側產生尾渦的機率。
比較示例圖6顯示了根據一個比較示例的葉輪的葉片。葉片38b在外周側的邊緣端部處沿軸向具有三對齒形結構39。葉片38b形成為與在圖3所示的在上邊緣端部處沿直徑方向具有四對齒形結構35的葉片34a(軸向7毫米×直徑方向9毫米)具有相同的大小。
在除葉輪外其餘均相同的條件下，按照相同的轉數和氣流來計算具有葉片34a的葉輪30A的靜壓力和具有葉片38b的葉輪的靜壓力，在葉片34a中在其上邊緣端部處沿直徑方向形成了四對齒形結構，而在葉片38b中在其外周側處沿軸向形成了三對齒形結構，如圖6所示。如圖7所示，得到了氣流-靜壓力的特性。在圖中，曲線「a」表示具有葉片34a(圖3)的葉輪的特性，而曲線「b」表示具有葉片38b(圖6)的葉輪的特性。根據該計算結果，對於靜壓力來說，具有圖3所示葉片34a的葉輪比另一種葉輪高約15％。
雖然葉輪30A的葉片34a在上邊緣端部處沿直徑方向具有齒形結構(圖3)，然而也可將葉輪30A修改成如圖8所示的結構，即其上形成有倒角36的葉片34b。
如果用其上形成有倒角36的葉片34b來代替葉輪30A的葉片結構，那麼在上端處沿直徑方向所產生的尾渦空氣流中，與葉片34a的情況類似，倒角36強制性地引發了湍流，並且湍流擴散得到增強。這樣，尾渦變少，空氣動力噪聲下降，阻力下降，從而提高了風扇電動機的通風效率並降低了其能耗。
第二實施例圖9顯示了根據第二實施例的風扇電動機的葉輪。葉輪30B由形成為覆蓋了電動機20的轉子殼24的輪轂部分31(圖1)和多個與輪轂部分31形成一體的葉片部分37構成。葉片部分37由葉片34c和支撐了葉片34c的臂部分37a構成。臂部分37a在軸向上的長度(寬度)形成為比葉片34c在直徑方向上的長度更短，從而在外殼10的下壁11的內表面和上壁12的內表面之間具有足夠的空間(圖1)。如圖10所示，葉片34c形成為在其上、下邊緣端部處沿直徑方向均具有四對齒形結構35。
由於在葉片34c的上、下邊緣端部處沿直徑方向分別設有齒形結構，因此在上、下邊緣端部處沿直徑方向產生的尾渦空氣流中強制性地引發了湍流，並且湍流擴散得到增強，這樣便減少了尾渦，並降低了空氣動力噪聲。
其上形成有齒形結構的葉片34c的結構可修改成在其上、下邊緣端部處沿直徑方向均形成有倒角的葉片34d的結構，如圖11所示。在這樣做時，與葉片34c的情況類似，在上下邊緣端部處沿直徑方向產生的尾渦空氣流中強制性地引發了湍流，並且湍流擴散得到增強，因而產生了尾渦空氣流。
應用示例在圖12中顯示了一個利用了根據本發明的風扇電動機的冷卻組件。在圖中，標號41表示安裝在筆記本式個人計算機上的主要產生熱量的組件的熱源(例如CPU)，標號42表示設於熱源上的板形熱管，標號43表示由在廢熱側設置在熱管的上表面上的多個散熱片所構成的散熱器，而標號1表示根據本發明的風扇電動機，其具有葉片形成為在邊緣端部處沿直徑方向具有齒形結構或倒角的葉輪。
形成有一個較寬的用於將空氣送入到風扇電動機1的外殼10中的散熱器43上的吹風口，以便將空氣送到散熱器43的整個後端部分中，吹風口設置在熱管42上以與散熱器43的後端部分接觸。
根據該應用示例，散熱器43的散熱通過風扇電動機1的通風而得到增強，因此可以提高組件的熱管42的冷卻效果。
對於用於模製具有如圖6所示的在邊緣端部處沿軸向具有齒形結構39的葉片38b的葉輪的模具來說，必須採用滑動型金屬模具(多塊式模具)，該模具具有複雜的模具結構。這會增加模製工藝的工序並影響製造的單價。相反，對於根據本發明的風扇電動機的葉輪30A和30B來說，由於葉片的齒形結構35或倒角36沿直徑方向形成於上邊緣端部或下邊緣端部處，因此用於模製葉輪30A和30B的模具可以是通用型模具，例如用於模製葉片不具備齒形結構(圖5)的葉輪的模具，其可上下動作並具有可垂直分開的結構。因此，就可通過與製造通用型模具類似的成本來製造用於生產葉輪30A和30B的模具。
最後，上述實施例和示例僅是本發明的優選實施例的一些例子。應當注意的是，本發明並不僅限於這些實施例和示例，在不脫離本發明的範圍的前提下，可以進行各種修改、組合和再組合。
權利要求
1.一種風扇電動機，包括可隨設於外殼內的電動機轉子一起旋轉的多葉片式離心葉輪，所述葉輪的葉片形成為其在直徑方向上的長度大於軸向上的寬度；其中，在所述葉片的邊緣端部處沿所述直徑方向形成了具有突出和下凹部分的齒形結構和/或倒角。
2.根據權利要求1所述的風扇電動機，其特徵在於，所述齒形結構和/或倒角沿所述直徑方向形成在所述葉片的兩個邊緣端部處。
3.一種冷卻組件，其包括根據權利要求1所述的風扇電動機。
4.一種冷卻組件，其包括根據權利要求2所述的風扇電動機。
全文摘要
一種具有較小厚度的風扇電動機，其葉輪的葉片形成為葉片在直徑方向上的長度大於其在軸向上的寬度。由於風扇電動機的葉片在其邊緣端部處沿直徑方向具有齒形結構或倒角，因此在空氣流中強制性地引發了湍流以增強湍流擴散，這樣便抑制了尾渦，降低了空氣動力噪聲，因而提高了通風效率。
文檔編號F04D29/28GK1573124SQ20041004749
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月28日 優先權日2003年5月28日
發明者金子祥子, 宍戶祐司, 橋本壽雄, 木村徹 申請人:索尼株式會社