風扇及其製造方法
2023-10-08 09:29:24
專利名稱：風扇及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種風扇及其製造方法，尤其是涉及一種薄型風扇及其製造方法。
背景技術：
散熱風扇為各種電子設備中不可或缺的重要裝置，藉其散熱作用，可防止電子設備過熱而達到維持電子設備正常運作的功能。請參閱圖IA至圖1C，其中圖IA為現有風扇的葉輪的結構示意圖，圖IB為圖IA的分解圖，以及圖IC為圖IA的剖視圖。如圖所示，葉輪1包括一輪轂10、多個葉片11、一金屬環12及一轉軸13，其中，葉片11環設於輪轂10周緣，且葉片11與輪轂10以塑膠一體成型，金屬環12設置於輪轂10的內緣，而轉軸13則凸設於輪轂10內部的中央。現有葉輪1的成型方式是在塑膠成型模具中放入金屬環12並插入轉軸13後，再通過射出方式形成具有輪轂10、葉片11、金屬環12及轉軸13的葉輪1。為了加強轉軸13 與輪轂10的結合強度，輪轂10須達一定厚度，故有最小厚度的限制。另外，輪轂10中央與轉軸13結合處更設有垂直於輪轂10的頂壁並且沿轉軸13軸向延伸的置軸凸環101，用以插設轉軸13。又，置軸凸環101的外圍更可增設多個放射狀的加強肋102。轉軸13與置軸凸環101結合處設有壓花槽131，可強化轉軸13與輪轂10的結合強度。然而，現有葉輪結構具有以下缺點由於輪轂10有最小厚度的限制，且輪轂10上設置有置軸凸環101及加強肋102等結構，使得模具設計較為複雜，不利於葉輪的薄型化需求。再者，由於轉軸13頂端須增設壓花槽131來強化轉軸13與輪轂10的結合強度，在葉輪的薄型化需求下，較小尺寸的轉軸13並不利於壓花槽131的加工。有鑑於此，如何發展一種風扇及其製造方法，以解決現有技術的缺失，達成葉輪薄型化的需求，實為相關技術領域者目前所迫切需要解決的問題。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種風扇及其製造方法，其中轉軸以雷射焊接方式結合於金屬殼體上，由此簡化葉輪模具的設計、避免轉軸刮傷及簡化轉軸的加工過程。本發明的另一目的在於提供一種風扇及其製造方法，由此降低風扇的整體厚度， 達到風扇薄型化的目的。為達上述目的，本發明的一較廣義實施態樣為提供一種風扇，其包括一馬達基座，其中央具有一軸承座；一軸承，容置於該軸承座內；一葉輪，其包含一金屬殼體，具有一頂壁及由該頂壁周緣軸向延伸的一周壁；一輪轂，套設於該金屬殼體上；多個葉片，環設於該輪轂外圍；以及一轉軸，凸設於該金屬殼體的該頂壁中央且穿設於該軸承中。其中，該金屬殼體的該頂壁不具有置軸凸環，且該轉軸與該金屬殼體的該頂壁直接以雷射焊接方式結合；一定子，套置於該軸承座的外周緣；以及一磁性元件，設置於該金屬殼體的內緣上， 並與該定子對應設置。根據本發明的構想，該金屬殼體的該頂壁厚度為0. 1至2. 0mm，該轉軸不具有壓花槽，且該風扇的整體厚度小於10mm。為達上述目的，本發明的另一較廣義實施態樣為提供一種一種風扇，其包含一馬達基座，其中央具有一軸承座；一軸承，容置於該軸承座內；一葉輪，其包含一金屬殼體， 具有一頂壁及由該頂壁周緣軸向延伸的一周壁；多個葉片，環設於該金屬殼體外圍；以及一轉軸，凸設於該金屬殼體的該頂壁中央且穿設於該軸承中。其中，該金屬殼體的該頂壁不具有置軸凸環，且該轉軸與該金屬殼體的該頂壁直接以雷射焊接方式結合；一定子，套置於該軸承座的外周緣；以及一磁性元件，設置於該金屬殼體的內緣上，並與該定子對應設置。根據本發明的構想，該葉片由金屬材質製成，且該葉片與該金屬殼體為一體成型。為達上述目的，本發明的又一較廣義實施態樣為提供一種風扇的製造方法，其包含下列步驟提供一金屬殼體，其具有一頂壁及由該頂壁周緣軸向延伸的一周壁；將一轉軸與該金屬殼體進行雷射焊接，使該轉軸凸設於該金屬殼體的該頂壁中央；將該轉軸與該金屬殼體的組合結構置於一模具中，通過塑膠成型技術形成一輪轂及多個葉片，其中該輪轂套設於該金屬殼體上，該葉片環設於該輪轂外圍；提供一馬達基座，其中，該馬達基座的中央處形成一軸承座，一軸承容置於該軸承座內，以及一定子套置於該軸承座的外周緣；以及將一磁性元件設置於該金屬殼體的內緣上，並將該轉軸穿設於該軸承中，使該磁性元件與該定子對應設置。
圖IA為現有風扇的葉輪結構示意圖IB為圖IA的分解圖IC為圖IA的剖視圖2A為本發明較佳實施例的葉輪結構示意圖2B為圖2A的分解圖2C為圖2A的剖視圖3為本發明較佳實施例的風扇的剖視圖4為本發明另一實施例的風扇的剖視圖。
主要元件符號說明
1、2 葉輪10、20、30 輪轂
101 置軸凸環102 加強肋
11、21、31、41 葉片12 金屬環
13、23、33、43 轉軸131 壓花槽
22、32、42 金屬殼體221,321 頂壁
222,322 周壁223 次頂壁
3、4 風扇34,44 馬達基座
341、441 軸承座35、45 軸承
36,46 定子37、47 磁性元件
38,48 扇框S 焊接區域
具體實施方式
體現本發明特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本發明能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本發明的範圍，且其中的說明及附圖在本質上當作說明之用，而非用以限制本發明。請參閱圖2A至圖2C，其中圖2A為本發明較佳實施例的葉輪結構示意圖，圖2B為圖2A的分解圖，圖2C為圖2A的剖視圖。如圖所示，葉輪2包含一輪轂20、多個葉片21、一金屬殼體22及一轉軸23。其中，輪轂20套設於金屬殼體22上，葉片21環設於輪轂20外圍，且葉片21與輪轂20以塑膠一體成型。金屬殼體22具有一頂壁221及由頂壁221周緣軸向延伸的周壁222，轉軸23由金屬材質製成且凸設於金屬殼體22的頂壁221中央。根據本發明的構想，金屬殼體22的頂壁221中央具有一開口，使轉軸23可插設於其中，且轉軸23與金屬殼體22的頂壁221直接以雷射焊接(laser welding)方式結合，焊接區域S如圖2C的虛線標示。亦即將高強度的雷射光束輻射至金屬表面，使金屬熔化形成焊接。由於雷射焊接具有焊點小、精準度高及能量高度集中的特點，可使焊料熔化並形成牢固的焊接結構，故可實現薄壁材料的焊接。因此，相較於傳統的葉輪結構，當固定轉軸23於金屬殼體22上時，金屬殼體22無須形成由頂壁221軸向延伸的置軸凸環結構來增加與轉軸23的結合強度，且轉軸23也無需增加壓花槽的設計。再者，金屬殼體22的頂壁221厚度可小至0. 1至2. Omm,有助於風扇薄型化的設計。當金屬殼體22的厚度減小時，金屬殼體22下方容納風扇定子的空間可相對增大，可由此增加繞線圈數，進而增進風扇的運轉效能。因此，根據本發明的構想，葉輪2的成型方式是首先將轉軸23與金屬殼體22進行雷射焊接後，再將轉軸23與金屬殼體22的組合結構置於模具中，通過塑膠成型作業形成進一步包含輪轂20及葉片21的葉輪2。其中，該金屬殼體22的該頂壁221不具有置軸凸環， 該轉軸23不具有壓花槽，且該金屬殼體22的頂壁221厚度為0. 1至2. 0mm。相比較於現有葉輪結構，由於本發明的葉輪2是先將轉軸23與金屬殼體22進行雷射焊接後，再進行輪轂20及葉片21的注塑成型，因此，葉輪的模具設計較為簡單，不用考慮轉軸結合力，不會有轉軸刮傷問題，輪轂及金屬殼體沒有最小厚度限制，也不會在成型過程中有縮水變形的問題，且由於轉軸不需要增加壓花槽，故轉軸的加工也較為簡單。此外， 由於轉軸扭力可以根據雷射焊接的形狀，例如環型或對稱點焊接的方式來控制，故可加大轉軸的扭力範圍。由於雷射焊接可應用於各種金屬之間的焊接，故本發明的金屬殼體22及轉軸23 的材質也可為各種金屬及合金，例如但不限於金、銀、銅、鐵、鈦、鎳、錫、鋁、鉻等金屬及其合金，且金屬殼體22及轉軸23可採用相同材質或不同材質。在一實施例中，如圖2C所示，該金屬殼體22外緣可形成一段差，亦即形成一水平高度較頂壁221略低的次頂壁223，使得輪轂20覆蓋次頂壁223上並與頂壁221形成大體上等高的共平面，以避免增加風扇的整體厚度。請參閱圖3，為本發明較佳實施例的風扇的剖視圖，該風扇包含圖2A至圖2C所示的葉輪結構。如圖所示，風扇3包含一輪轂30、多個葉片31、一金屬殼體32、一轉軸33、一馬達基座34、一軸承35、一定子36、一磁性元件37及一扇框38。輪轂30套設於金屬殼體 32上，葉片31環設於輪轂30外圍，且葉片31與輪轂30以塑膠一體成型。金屬殼體32為一體成型的結構，具有一頂壁321及由頂壁321周緣軸向延伸的周壁322。轉軸33由金屬材質製成且凸設於金屬殼體32的頂壁321中央，且轉軸33與金屬殼體32的頂壁321直接以雷射焊接方式結合。馬達基座34的中央處形成一軸承座341，軸承35容置於軸承座341 內，且轉軸33穿設於軸承35中，定子36套設於軸承座341的外周緣，磁性元件37設置於金屬殼體32的內緣上並與定子36對應設置，而扇框38則設置於整個風扇3結構的外緣。 由於轉軸33與金屬殼體32的頂壁321直接以雷射焊接方式結合，故金屬殼體32沒有最小厚度限制，使風扇3的整體厚度H可小於10mm，較佳為小於7mm，以達到風扇薄型化的目的， 並可應用為超薄筆記型電腦或其他薄型電子裝置的風扇。另一方面，本發明也提供一種風扇的製造方法，其首先將轉軸33與金屬殼體32進行雷射焊接後，再將轉軸33與金屬殼體32的組合結構置於模具中，通過塑膠成型方式形成進一步包含輪轂30及葉片31的葉輪，其中，該金屬殼體32的該頂壁321不具有置軸凸環， 該轉軸33不具有壓花槽，且該金屬殼體32的頂壁321厚度為0. 1至2. 0mm。接著，提供一馬達基座34，其中，馬達基座34的中央處形成一軸承座341，一軸承35容置於軸承座341 內，以及一定子36套置於軸承座341的外周緣。之後，將一磁性元件37設置於金屬殼體32 的內緣上，接著將轉軸33穿設於軸承35中，並使磁性元件37與定子36對應設置。最後， 於前述結構外緣設置一扇框38，即完成風扇3的製作。請參閱圖4，其為本發明另一實施例的風扇結構示意圖。如圖所示，風扇4包含多個葉片41、一金屬殼體42、一轉軸43、一馬達基座44、一軸承座441、一軸承45、一定子46、 一磁性元件47及一扇框48。圖4與圖3的結構大致相同，故不再贅述，惟於此實施例中，葉片41並非由塑膠材質製成，而是由金屬材質製成，故可與金屬殼體42 —體成型，且葉片41 環設於金屬殼體40外圍。而在此實施例中，轉軸43同樣與金屬殼體42的頂壁直接以雷射焊接方式結合，故金屬殼體42沒有最小厚度限制，使風扇4的整體厚度H可小於10mm，較佳為小於7mm，並可應用為超薄筆記型電腦或其他薄型電子裝置的風扇。綜上所述，本發明的風扇所包含的葉輪結構主要由輪轂、葉片、金屬殼體及轉軸所構成，其中轉軸凸設於金屬殼體的頂壁中央，該金屬殼體的頂壁不具有置軸凸環，且轉軸與金屬殼體的頂壁直接以雷射焊接方式結合。通過本發明的設計，金屬殼體頂壁的厚度可小至0. 1至2. 0mm，也不會有轉軸刮傷的問題產生，且可簡化葉輪模具的設計，而轉軸也無須增加壓花槽，且可加大轉軸的扭力範圍。再者，本發明的風扇整體厚度小於10mm，因此可應用為超薄筆記型電腦或其他薄型電子裝置的風扇。由於上述優點為現有技術所不及者，故本發明所提出的風扇及其製造方法極具產業價值，爰依法提出申請。本發明得由熟悉此技術的人士任施匠思而為諸般修飾，然而皆不脫如附上的權利要求所欲保護者。
權利要求
1.一種風扇，包含馬達基座，其中央具有一軸承座； 軸承，容置於該軸承座內； 葉輪，包含金屬殼體，具有一頂壁及由該頂壁周緣軸向延伸的一周壁； 輪轂，套設於該金屬殼體上； 多個葉片，環設於該輪轂外圍；以及轉軸，凸設於該金屬殼體的該頂壁中央且穿設於該軸承中，其中該金屬殼體的該頂壁不具有置軸凸環，且該轉軸與該金屬殼體的該頂壁直接以雷射焊接方式結合； 定子，套置於該軸承座的外周緣；以及磁性元件，設置於該金屬殼體的內緣上，並與該定子對應設置。
2.如權利要求1所述的風扇，其中該金屬殼體的該頂壁的厚度為0.1至2. 0mm。
3.如權利要求1所述的風扇，其中該金屬殼體的該頂壁中央具有一開口，使該轉軸可插設於其中。
4.如權利要求1所述的風扇，其中該轉軸由金屬材質製成。
5.如權利要求1所述的風扇，其中該轉軸不具有壓花槽。
6.如權利要求1所述的風扇，其中該輪轂及該葉片以塑膠一體成型。
7.如權利要求1所述的風扇，其中該金屬殼體還包含一水平高度較該頂壁略低的次頂壁，使得該輪轂覆蓋於該次頂壁上。
8.如權利要求1所述的風扇，還包含一扇框，其設置於該風扇的外緣。
9.如權利要求1所述的風扇，其中該風扇的整體厚度小於10mm。
10.一種風扇，包含馬達基座，其中央具有一軸承座； 軸承，容置於該軸承座內； 葉輪，其包含金屬殼體，具有一頂壁及由該頂壁周緣軸向延伸的一周壁； 多個葉片，環設於該金屬殼體外圍；以及轉軸，凸設於該金屬殼體的該頂壁中央且穿設於該軸承中，其中，該金屬殼體的該頂壁不具有置軸凸環，且該轉軸與該金屬殼體的該頂壁直接以雷射焊接方式結合； 定子，套置於該軸承座的外周緣；以及磁性元件，設置於該金屬殼體的內緣上，並與該定子對應設置。
11.如權利要求10所述的風扇，其中該葉片由金屬材質製成。
12.如權利要求11所述的風扇，其中該葉片與該金屬殼體為一體成型。
13.一種風扇的製造方法，其包含下列步驟提供一金屬殼體，其具有一頂壁及由該頂壁周邊往下延伸的一周壁； 將一轉軸與該金屬殼體進行雷射焊接，使該轉軸凸設於該金屬殼體的該頂壁中央； 將該轉軸與該金屬殼體的組合結構置於一模具中，通過塑膠成型技術形成一輪轂及多個葉片，其中該輪轂套設於該金屬殼體上，該葉片環設於該輪轂外圍；提供一馬達基座，其中，該馬達基座的中央處形成一軸承座，一軸承容置於該軸承座內，以及一定子套置於該軸承座的外周緣；以及將一磁性元件設置於該金屬殼體的內緣上，並將該轉軸穿設於該軸承中，使該磁性元件與該定子對應設置。
14.如權利要求13所述的風扇的製造方法，其中該雷射焊接以環型焊接的方式使該轉軸與該金屬殼體結合。
15.如權利要求13所述的風扇的製造方法，其中該雷射焊接以對稱點焊接的方式使該轉軸與該金屬殼體結合。
全文摘要
本發明公開一種風扇及其製造方法。該薄型化的風扇包含馬達基座、軸承、葉輪、定子及磁性元件。馬達基座中央具有軸承座，而軸承容置於軸承座內。葉輪包含金屬殼體、輪轂、多個葉片及轉軸，金屬殼體具有頂壁及由頂壁周緣軸向延伸的周壁，輪轂套設於金屬殼體上，葉片環設於輪轂外圍，轉軸則凸設於金屬殼體的頂壁中央且穿設於軸承中。其中，金屬殼體的頂壁不具有置軸凸環，且轉軸與金屬殼體的頂壁直接以雷射焊接方式結合。定子套置於軸承座的外周緣，磁性元件則設置於金屬殼體的內緣上，並與定子對應設置。本發明也揭示上述風扇的製造方法。
文檔編號F04D29/52GK102384096SQ20101027345
公開日2012年3月21日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者王兵峰, 王君智, 陳秋恭 申請人:臺達電子工業股份有限公司