具有降低的蓋重疊的帶護(hù)罩的風(fēng)扇葉輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所描述的實施例總體上涉及允許在風(fēng)扇組件的高度方面的總體降低的風(fēng)扇設(shè)計。更具體地，本實施例涉及通過將護(hù)罩應(yīng)用到風(fēng)扇組件的底部部分的蓋部分來保持風(fēng)扇組件的有效葉片高度。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機(jī)系統(tǒng)的厚度降低，內(nèi)部的模塊和部件的厚度也必須對應(yīng)地降低。雖然這些模塊和部件必須變得更薄，降低的性能通常是不可接受的結(jié)果，并且因此新的方法力求改善這些模塊的性能。一種繼續(xù)需要相對大量的豎直高度的特定部件模塊是風(fēng)扇組件。不幸的是，風(fēng)扇組件的高度降低通常對應(yīng)于風(fēng)扇組件的降低的有效葉片高度，由此降低風(fēng)扇組件的有效流率。
[0003]因此，期望的是如下的配置:其允許減低風(fēng)扇組件高度，而不會使降低了高度的風(fēng)扇組件的有效流率降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本文描述了涉及高效低輪廓風(fēng)扇組件的設(shè)計的各種實施例。
[0005]根據(jù)一個實施例，描述了包圍在蓋內(nèi)的葉輪。葉輪包括中心轂和從中心轂徑向延伸的多個葉片。葉輪還包括附接到葉片的、通過徑向間隙與蓋隔開的環(huán)形護(hù)罩，該徑向間隙允許環(huán)形護(hù)罩與多個葉片一起旋轉(zhuǎn)，而不接觸蓋。護(hù)罩朝向每個葉片的頂端延伸，從而允許增加葉片的有效高度。
[0006]根據(jù)另一實施例，公開了風(fēng)扇組件。風(fēng)扇組件包括至少以下各項:殼體；蓋，其與殼體配合以限定風(fēng)扇組件的內(nèi)部部分，蓋限定在風(fēng)扇組件外部的、適合于根據(jù)壓力差接收氣流的風(fēng)扇入口區(qū)；以及葉輪，其被布置成以造成驅(qū)動氣流的壓力差的方式旋轉(zhuǎn)，并且被設(shè)置在風(fēng)扇組件的內(nèi)部部分內(nèi)，葉輪包括與護(hù)罩一體形成的多個風(fēng)扇葉片，護(hù)罩朝向風(fēng)扇葉片的前緣延伸以允許增加風(fēng)扇葉片的有效高度。護(hù)罩和蓋由徑向間隙隔開。該間隙被設(shè)計為盡可能地小，以最大化通過徑向間隙從鄰近葉片的相對高的壓力區(qū)到鄰近風(fēng)扇入口的相對低的壓力區(qū)的空氣流的阻抗。
[0007]根據(jù)又一實施例，描述了用于電子設(shè)備的風(fēng)扇。風(fēng)扇包括蓋。風(fēng)扇還包括被布置成獨立于蓋而圍繞旋轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)的葉輪。葉輪包括環(huán)形護(hù)罩，護(hù)罩與蓋配合，以限定風(fēng)扇的內(nèi)部部分。環(huán)形護(hù)罩包括圍繞旋轉(zhuǎn)中心徑向定位的葉片和分流葉片(splitter blade)，每個分流葉片的長度小于每個葉片的長度。在每兩個葉片之間徑向定位有至少一個分流葉片。
[0008]根據(jù)結(jié)合附圖得到的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點將變得顯而易見，附圖通過示例的方式圖示了所描述的實施例的原理。
【附圖說明】
[0009]通過結(jié)合附圖的以下詳細(xì)描述，將容易理解本公開內(nèi)容，其中相同的附圖標(biāo)記指定相同的結(jié)構(gòu)元件，并且其中:
[0010]圖1示出傳統(tǒng)計算機(jī)風(fēng)扇的透視圖；
[0011]圖2示出圖1的傳統(tǒng)計算機(jī)風(fēng)扇的局部剖視圖；
[0012]圖3示出增加風(fēng)扇葉片的高度而不增加風(fēng)扇的總體高度的方式；
[0013]圖4示出定義離心式葉輪風(fēng)扇葉片的“壓力”和“吸力”側(cè)的圖；
[0014]圖5示出風(fēng)扇的剖視圖以及與該風(fēng)扇關(guān)聯(lián)的流跡線；
[0015]圖6示出其中實現(xiàn)一定葉片-蓋重疊的另一風(fēng)扇的局部剖視圖；
[0016]圖7示出圖6的葉輪的等距視圖；
[0017]圖8A至圖SE示出替代實施例，其中護(hù)罩環(huán)具有引導(dǎo)氣流遠(yuǎn)離通過護(hù)罩/蓋徑向間隙再循環(huán)的彎曲護(hù)罩表面；
[0018]圖9示出描繪在有和沒有帶護(hù)罩葉輪情況下的兩種空氣流動性能特性的曲線圖；
[0019]圖10和圖11示出具有包括分流葉片的護(hù)罩的葉輪的前視圖；
[0020]圖12和圖13示出圖10和圖11的葉輪的部分的等距視圖；以及
[0021]圖14A至圖14D圖示在葉片和分流葉片之間的發(fā)散角如何可以影響氣流。
【具體實施方式】
[0022]在本章節(jié)中描述了根據(jù)本申請的方法和裝置的代表性應(yīng)用。提供這些示例只是為了添加上下文和幫助理解所描述的實施例。因此對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的是，可以在不具備一些或者所有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐所描述的實施例。在其它實例中，為了避免不必要地使所描述的實施例模糊不清，沒有詳細(xì)描述眾所周知的過程步驟。其它應(yīng)用是可能的，因此以下示例不應(yīng)被視為限制性的。
[0023]在以下詳細(xì)描述中，參照附圖，附圖形成描述的一部分，并且在附圖中通過圖示的方式示出了根據(jù)所述實施例的具體實施方案。雖然足夠詳細(xì)地描述了這些實施例以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所描述的實施例，要理解的是，這些實施例不是限制性的；因此可以使用其它實施例，并且可以做出改變而不脫離所描述的實施例的精神和范圍。
[0024]隨著計算機(jī)系統(tǒng)的厚度降低，在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的模塊和部件的厚度也必須對應(yīng)地降低。雖然這些模塊和部件必須變得更薄，降低的性能通常是不可接受的結(jié)果，并且因此新的方法力求改善這些模塊的性能。尤其是，風(fēng)扇模塊和組件可能難以在不急劇損失空氣吞吐量和冷卻性能的情況下變得更薄。
[0025]本文中描述的風(fēng)扇和風(fēng)扇系統(tǒng)的特征在于，可以在提供高冷卻效率的同時提供薄的風(fēng)扇輪廓。在一些實施例中，風(fēng)扇包括具有護(hù)罩的葉輪，護(hù)罩獨立于風(fēng)扇的靜止蓋而旋轉(zhuǎn)。護(hù)罩與靜止蓋配合以限定風(fēng)扇的內(nèi)部部分。護(hù)罩可以包括葉片，葉片固定地聯(lián)接到護(hù)罩或者與護(hù)罩一體形成。在一些實施例中，護(hù)罩包括分流葉片，分流葉片通常比風(fēng)扇的常規(guī)葉片短并且可以增加風(fēng)扇的效率。
[0026]下面參照圖1至圖14討論這些和其它實施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的是，本文中關(guān)于這些圖給出的詳細(xì)描述僅用于解釋的目的，并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制性的。
[0027]圖1示出針對這樣的方法將是有用的風(fēng)扇100。風(fēng)扇100可具有許多用途。例如，風(fēng)扇100可以用在便攜式計算設(shè)備中，諸如膝上型計算機(jī)或者由于外部尺寸約束而具有有限的內(nèi)部體積的其它便攜式計算設(shè)備。應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然出于示例性目的利用離心式風(fēng)扇，應(yīng)該理解的是，所描述的實施例可以適用于軸流式和混流式風(fēng)扇兩者。風(fēng)扇100可以包括用于將廢氣流103排出到外部環(huán)境的排氣開口 102以及用于接收入口氣流105的入口開口 104。應(yīng)當(dāng)注意的是，在一般情況下，入口氣流105和出口氣流103通常是幾乎相同的。還描繪了蓋106和葉輪108。葉輪108可以旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到在蓋106內(nèi)的軸承(未示出)，軸承可以將旋轉(zhuǎn)力賦予葉輪108，從而使得葉片110以遵循將入口氣流105轉(zhuǎn)換成廢氣流103這樣的方式旋轉(zhuǎn)。
[0028]圖2示出安裝在包圍件201內(nèi)的風(fēng)扇100的局部剖視圖(如由圖1的剖面線A-A指示的)。更具體地，葉輪108被描繪為通過開口 104帶來冷卻空氣202的氣流。風(fēng)扇葉片204用虛線描繪為只有風(fēng)扇葉片204的從葉輪108延伸的部分206被包含在所描繪的剖面內(nèi)。如在圖1中描繪的，每個風(fēng)扇葉片204可具有彎曲的幾何形狀。入口氣流105受到包圍件201的約束，這導(dǎo)致通過風(fēng)扇100的空氣流率的損失。試圖增加通過風(fēng)扇100的空氣流率的一種方法是，增加風(fēng)扇100內(nèi)風(fēng)扇葉片204的高度H而不增加風(fēng)扇100的厚度I。以這種方式增加葉片高度H的結(jié)果是如圖2中示出的葉片/蓋空隙208的減小。不幸的是，這種空隙減小增加了風(fēng)扇葉片204干擾和/或造成在風(fēng)扇葉片204和蓋106之間的摩擦噪音的風(fēng)險。
[0029]還可能期望改善風(fēng)扇100的多個其它性能參數(shù)，尤其是在諸如風(fēng)扇噪音和熱性能的因素重要時。兩個這樣的性能參數(shù)包括通過風(fēng)扇100的空氣的體積流率以及風(fēng)扇100在操作條件下的聲輸出(另外被稱為風(fēng)扇噪音)。在其中預(yù)期風(fēng)扇100用在膝上型計算機(jī)環(huán)境中的上述應(yīng)用中，可能特別重要的是，風(fēng)扇100在盡可能少的風(fēng)扇噪音的情況下移除盡可能多的熱量，從而符合所期望的計算機(jī)用戶體驗。例如，如果風(fēng)扇100周圍的計算機(jī)系統(tǒng)的厚度T和風(fēng)扇100的厚度I以如下方式降低:風(fēng)扇厚度與計算機(jī)系統(tǒng)厚度的比值(I/T)保持不變，可以使用已知的縮放方程計算風(fēng)扇100的氣流性能的改變，諸如在Chadha，Raman(2005)，Design of High Effi