專利名稱：一種電子芯片散熱風扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子器件的散熱技術(shù)，尤其是電子芯片散熱器上的、扇葉直徑不大于 90mm的軸流式直流風扇。
背景技術(shù)：
隨著半導體集成電路晶體管數(shù)量的增加，開關(guān)頻率的提高，器件(常稱為芯片)的發(fā)熱 量也隨著增加。計算機中CPU芯片的發(fā)熱量，以及顯卡芯片的發(fā)熱量已經(jīng)大到使其上的散熱 器的尺寸體積占有非常之大的空間。縮小計算機體積，使之小巧、緊湊的主要問題是縮小散 熱器的尺寸，使其小巧、緊湊。
實現(xiàn)散熱器小巧、緊湊的途徑有減小空氣對流換熱器的尺寸，減小風扇的尺寸。加密 對流換熱肋片，采用強化空氣對流換熱結(jié)構(gòu)，能有效減小空氣對流換熱器的尺寸，但大大提 高了空氣流動的阻力。如果散熱器風扇的風壓不夠，將導致流經(jīng)換熱肋片的空氣量顯著下降， 流經(jīng)換熱肋片的空氣溫度迅速上升，則空氣對流換熱溫差下降，其結(jié)果可能導致散熱量下降。 離心式風扇的風壓高，但效率低、風量小，同等風量的離心式風扇的體積是軸流式的兩三倍。
現(xiàn)普遍采用的都是單級軸流式風扇，極少數(shù)有在扇葉后加一級整流器，葉型的設(shè)計是以 通風為目的，追求的是高風量(無風阻情況)，風壓低。用于電子芯片散熱器的風扇，扇葉直 徑不大于90mm (本文中所述的扇葉直徑是指扇葉尖處的直徑，也有稱為扇葉外徑)，屬于微 型風扇，風壓更低。針對不斷升高的散熱量、加密肋片，風阻提高，現(xiàn)人們采取的措施加 大轉(zhuǎn)速；加大扇葉直徑。原一般為65mm的直徑加大到85mm;增加扇葉軸向尺寸(扇葉厚 度，意在增加扇葉面積)以及扇葉葉型彎角。這些措施是簡單直觀的辦法，沒有從空氣動力 方面深入研究分析，效果不理想，還帶來其他問題加大扇葉直徑，可以提高風量和風壓，但體積尺寸增大，噪音、振動加大；轉(zhuǎn)速增加，又有噪音和電機壽命問題；增加扇葉厚度，
以及葉型彎角，有利于提高無風阻時的風量和總壓，但一旦有風阻，風量將迅速下降，這是 因為空氣動力性能差，空氣相對扇葉沖角過大，氣流彎曲過大，扇葉背面氣流分離，產(chǎn)生漩 渦，空氣流動損失迅速增大，導致靜壓迅速下降，風量也就迅速下降。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型提出一種用于電子芯片散熱器的微型兩級軸流式風扇，以提高風壓、減小風 扇尺寸，使之小巧、緊湊為目的。
本實用新型所采用的技術(shù)方案風扇為軸流式，主要部件有扇葉、整流器、電機、電 機盤以及殼罩；電機為無刷直流電機，其中有轉(zhuǎn)子、定子、電路板、軸承套、軸承和軸，轉(zhuǎn) 子為一環(huán)形磁鐵，定子為繞有線圈的硅鋼片。本實用新型的特征在于有兩級扇葉，分別在 主動輪轂和從動輪轂上，兩極扇葉之間有整流器，主動輪轂套在轉(zhuǎn)子上；兩級扇葉由一個電 機驅(qū)動，軸的一頭裝在主動輪轂的軸心，從動輪轂裝在軸的另一頭；定子通過軸承套、電機 盤和整流器，與殼罩固定連接。
兩級扇葉比單級扇葉優(yōu)越扇葉總面積提高一倍。由于輪轂和其上的所有扇葉都是采用 模具一次注塑成型，為保證凸模和凹模開合時不得有干涉，兩相鄰的葉片軸向方向不得有重 疊，因而所有葉片弦長軸向方向投影長之和最多為扇葉的周長，如果葉片的葉型彎角和安裝 角(葉弦與軸線的夾角)不變，則扇葉面積之和不變，與扇葉軸向?qū)挾葻o關(guān)。如果一級扇葉
分成兩級，葉型彎角和安裝角不變，兩級扇葉的最大扇葉面積之和是一級的兩倍，也就是說， 在總的扇葉軸向?qū)挾炔蛔兊那闆r下， 一級扇葉分成兩級，扇葉總面積也是提高一倍，意味著 扇葉驅(qū)動空氣，給空氣做功，將電機的機械能輸送到空氣的能力提高了一倍。
僅僅增加扇葉級數(shù)還是不夠，必須在兩級扇葉之間設(shè)置整流器(整流器就是固定不動的、 像扇葉樣的葉片)，這非常重要，空氣經(jīng)過第一級扇葉驅(qū)動后，速度提高，但產(chǎn)生周向分速度， 空氣是螺旋運動，整流器的作用就是減小(消除)周向分速度，空氣在整流器通道內(nèi)減速， 將速度減小的那部分動能轉(zhuǎn)換成壓力勢能，即擴壓。若沒有整流器，第一級扇葉后，空氣周 向分速度與第二級扇葉旋轉(zhuǎn)方向一致，則空氣相對第二級扇葉的速度減小，沖角也小，這樣 第二級扇葉給空氣做功也就小，空氣經(jīng)第二級驅(qū)動，周向分速度進一步提高，螺旋運動更強 烈。風扇的作用是，盡可能大的風量，即得到高的軸向速度；盡可能高的風壓(主要是靜壓)。 如果不把周向分速度這部分動能轉(zhuǎn)換成壓力勢能，周向速度沒有用，反而螺旋運動還引起嚴 重的流動損失，只有采用整流器，才能實現(xiàn)高效的機械能轉(zhuǎn)換。
風扇的固定安裝是依靠殼罩，支撐電機的軸承套固定在電機盤上(或軸承套和電機盤就 為同一塑料件)，電機盤通過整流器與殼罩聯(lián)結(jié)成一體，因而，本實用新型中的整流器不僅起 著空氣動力方面的作用，還起著支撐電機的作用?，F(xiàn)有風扇中的電機盤與殼罩固定連接，一 般都采用4根輻條。整流器占用大至三分之一風扇軸向?qū)挾?風扇厚度)，輻條同樣也要占用 部分寬度，也就是說，只要增大風扇厚度一點(整流器寬比輻條多出的)，采用兩級扇葉，風 扇的性能可以提高近一倍，兩級扇葉有一臺電機驅(qū)動，風扇的成本造價也就提高了 -點。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖l、 2、 3是本實用新型風扇的特征剖面示意圖。 圖'K 5是多級本實用新型風扇的特征剖面示意圖。
圖中，1、主動輪轂，2、定子，3、軸承套，4、轉(zhuǎn)子，5、扇葉，6、整流器，7、從動 輪轂，8、軸，9、軸承，10、電機盤，11、殼罩，12、電路板。
具體實施方式
圖1示出了本實用新型風扇的基本特征，電機的定子(2)緊配合套在軸承套(:O上， 軸承套(3)內(nèi)是軸承(9)，軸(8)的一頭嵌裝在主動輪轂(1)的軸心，電機的轉(zhuǎn)子H) 是一個環(huán)形磁鐵，主動輪載O)套在轉(zhuǎn)子(4)上，軸承套(3)固定在電機盤(1(>)上，并 與電機盤(10)同軸線，裝有霍爾等電子器件的電路板(12)在定子(2)和電機盤(10)之 間。這些結(jié)構(gòu)和現(xiàn)微型軸流式無刷直流電機類似，可以采用現(xiàn)風扇電機，只要注意功率是否 匹配。不同的是軸(8)的另一頭伸出電機盤(10)，帶有扇葉(5)的從動輪轂(7)裝在 該伸出的軸上，定子(2)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，驅(qū)動轉(zhuǎn)子(4)轉(zhuǎn)動，套在轉(zhuǎn)子T4)上的主動輪 轂(1)帶動其上的扇葉(5)轉(zhuǎn)動，并通過軸(8)驅(qū)動從動輪轂(7)以及其上的扇葉(5) 轉(zhuǎn)動。主動輪穀(1)上的扇葉(5)和從動輪轂(7)上的扇葉(5)之間有整流器(6)，并 且整流器(6)將電機盤(10)與殼罩(11)固定連接，電機盤(10)承受的力，通過整流器 (6)傳遞到殼罩(1L)上。
由于電機輸出功率要提高，電機軸向?qū)挾?主要是轉(zhuǎn)子的寬)要增加，但套在轉(zhuǎn)子上的 扇葉軸向?qū)挏p小(被分成兩扇葉)，因而，轉(zhuǎn)子軸向?qū)挶绕渖系纳热~要大。為了使風扇尺寸緊 湊，厚度薄，轉(zhuǎn)子(4)比其上扇葉軸向?qū)掗L出部分，伸到整流器(6)根部內(nèi)，如圖l種所 示。設(shè)計時，應(yīng)盡可能將轉(zhuǎn)子(4)長出的部分放在整流器(6)根部內(nèi)，但必須考慮到電機
盤(10)與整流器(6)的連接強度，轉(zhuǎn)動的部件，如扇葉(5)、主動輪轂(1)，以及轉(zhuǎn)子") 與整流器(6)及其根部要留有間隙，不得有接觸摩擦。將殼罩(11)、整流器(6)和電機盤 (10)設(shè)計成一整體部件，采用注塑工藝， 一次注塑成型，這樣有利于保證殼罩(11)的內(nèi) 圓與電機盤(10)同心，即保證扇葉(5)與殼罩內(nèi)圓的間隙均勻，同時又保證殼罩(11)與 電機盤(10)的連接固定強度，減少后續(xù)的制造工序，提高生產(chǎn)效率。
圖2所示的本實用新型風扇，主動輪轂(1)上的扇葉(5)為第一級進風端，在另一端， 即出風端，增設(shè)有整流器(6)，共有兩級整流器，第二級扇葉(5)的外罩與出風端整流器(6) 的外罩為一整體部件，可采用注塑工藝， 一次注塑成型，這與圖l所示的風扇不同。設(shè)計時 應(yīng)將出風端的整流器(6)和其外罩作為一整體部件。另外，圖1與圖2的不同之處還有圖 2中所示的軸承套與電機盤為同一整體部件，可采用注塑工藝， 一次注塑成型，這樣更有利 于保證強度和同心度，保證扇葉(5)與外罩內(nèi)圓壁之間的間隙均勻。
圖3所示風扇和圖2所示的同類，區(qū)別在于從動輪轂(7)上的扇葉(5)為第一級進 風端，出風端也設(shè)有整流器(6)，另外，主動輪轂(1)和轉(zhuǎn)子(4)也伸入到出風端的整流 器(6)的根部內(nèi)，這樣設(shè)計的目的是減小風扇厚度，使結(jié)構(gòu)緊湊。
為了進一步提高風量和風壓，可以采用增加風扇級數(shù)，如圖4、5所示。圖4所示的風扇， 是在本實用新型風扇的基礎(chǔ)之上，在其進風口端增加一個出風口端設(shè)置有整流器(6)的風扇， 也就是說，由兩個獨立軸流式風扇疊加成一個三級軸流式風扇。圖5示出了一種四級軸流式 風扇，是有兩個本實用新型的(如圖l所示的)風扇疊加組成，中間設(shè)置有整流器。
從空氣動力方面以及風扇尺寸緊湊方面來考慮，風扇中單級扇葉軸向?qū)挾纫M可能小， 設(shè)計時，應(yīng)該取單級扇葉軸向?qū)挾群蜕热~直徑之比不大于O. 12。如果這樣的兩級軸流式風扇 的風壓不夠，就可考慮圖4或圖5所示的三級或四級，這樣可以得到小尺寸、高風壓的風扇 設(shè)計，克服高密度換熱肋片、高強化換熱結(jié)構(gòu)肋片帶來的高風阻。
權(quán)利要求1、一種電子芯片散熱風扇，其扇葉直徑不大于90mm、用在電子芯片散熱器上，包括有殼罩(11)、扇葉(5)、整流器(6)、電機和電機盤(10)，電機為直流無刷電機，其中有；轉(zhuǎn)子(4)、定子(2)、軸承套(3)、軸承(9)、軸(8)、電路板(12)，其特征在于有兩級扇葉(5)，分別在主動輪轂(1)和從動輪轂(7)上，兩級扇葉(5)之間有整流器(6)；主動輪轂(1)套在轉(zhuǎn)子(4)上，軸(8)的一頭裝在主動輪轂(1)的軸心，從動輪轂(7)裝在軸(8)的另一頭；定子(2)和軸承(9)通過軸承套(3)、電機盤(10)和整流器(6)，與殼罩(11)固定連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風扇，其特征在于轉(zhuǎn)子(2)有部分伸入到整流器(6)的根部內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風扇，其特征在于電機盤(10)和整流器(6)、以及殼罩(11)為一次注塑成形的整體塑料件。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的風扇，其特征在于在出風端設(shè)置有整流器(6)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風扇，其特征在于單級扇葉的軸向?qū)捙c扇葉直徑的比值不大于0.12。
專利摘要本實用新型提出了一種用于電子芯片散熱器上的、兩級軸流式微型風扇，由一臺直流無刷電機驅(qū)動兩個扇葉(5)，兩扇葉(5)之間設(shè)置有整流器(6)。采用緊湊結(jié)構(gòu)，在不增大風扇厚度情況下，有效地提高風扇的風壓，克服散熱器中空氣換熱肋片緊湊化帶來的風阻增高，因而實現(xiàn)有效縮小散熱器尺寸體積。
文檔編號F04D19/00GK201068873SQ200720120868
公開日2008年6月4日 申請日期2007年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
發(fā)明者彪 秦 申請人:彪 秦