[实用新型]一种电子散热风扇

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及电子器件散热用的风扇，特别是在扇叶后设置有整流器的轴流式风扇。

背景技术

电子器件的散热问题，已经成了电子产品设计制造中不可回避的问题，特别是计算机中CPU和GPU芯片的散热，已成了计算机发展中的瓶颈，CPU散热器成了主板上尺寸最大的部件，是主板尺寸的减小和紧凑化的最大阻碍。

散热器一般由风扇和带有许多对流换热肋片的装置构成。风扇是散热器中非常重要的部件，风扇的风量不仅要高，风压也必须足够高，以克服对流换热肋片产生的空气阻力。中国专利申请，申请号：03142983.1和申请号：200610163711.6，两项专利申请公开的电子散热风扇中，在扇叶后设置有整流器(也称静叶和固定叶片)，目的是想减小扇叶后的空气旋转速度(周向分速度)，提高风扇的风压，提高流经对流换热肋片的空气量，有利于散热量提高。但是这两项专利申请提供的风扇，缺乏专业的空气动力学和叶片机设计原理方面的知识作为设计指导，甚至得出完全相反的错误结果，也就不可能设计出有效提高风量和风压的风扇。

发明内容

本实用新型提供了一种轴流式散热风扇，是以空气动力学和叶片机设计原理为基础，并结合风扇具体结构以及制造工艺，对风扇整流器中的整流叶片(以及扇叶叶片)的设计做出了更为具体的要求，并提出新的结构设计，使之更符合空气流动特性，减小空气在整流器中的流动损失(阻力)，更有效地发挥整流器的作用，有效提高风扇的风压和风量，并减小风扇尺寸，使之更紧凑。

本实用新型所采用的技术方案：风扇为轴流式，主要部件有：壳罩、扇叶、整流器、电机，整流器设置在扇叶后，本实用新型的特征在于：整流器采用了多级叶片结构，或整流叶片之间轴向方向的投影的间距的最小处不大于2毫米的单级叶片结构；整流叶片的出口几何角或最后级整流叶片的出口几何角大于70°。

空气经旋转的扇叶驱动后，呈螺旋运动，有周向分速度。在扇叶后设置整流器的目的，一是减小(最好是消除)周向分速度，将周向分速度动能转换成静压势能，即提高风扇的风压；二是尽可能使空气流动方向与对流换热肋片的方向一致，通常对流换热肋片的设置顺着风扇轴向方向排列，因而周向分速度减小，空气相对于对流换热肋片的冲角减小，减小对流换热肋片产生的空气流动损失(阻力)。要有效实现上述目的，整流器的设计就必须符合空气流动特性。

图1为平面叶栅示意图，也为环形叶栅在同心圆柱面上的截面的展开示意图，本实用新型中的扇叶和整流器就属于环形叶栅。叶栅的额线为图1中的11或22，叶距t为沿额线方向相邻两叶片对应点之间的距离，弦长b与叶距的比值b/t称为叶栅稠度；叶片之间轴向方向的投影的间距是指两相邻的叶片投影到额线上的之间的间距d；叶片进口几何角β_1A、出口几何角β_2A为叶片的片型中线在前缘、后缘的切线与额线之间的夹角；叶栅进、出口气流角β₁、β₂为进、出口气流相对速度W₁、W₂与额线之间的夹角；气流转折角Δβ＝β₂-β₁，为气流通过叶栅时转过的角度；进口冲角为来流方向与叶片的叶型中线在前缘点的切线之间的夹角；出口落后角δ为气流出口方向与叶片的叶型中线在后缘点的切线之间的夹角，δ＝β_2A-β₂。可以推导出气流转折角θ为叶片弯折角，θ＝β_2A-β_1A。

图2是平面叶栅实验得出的额定特性曲线，给出了额定气流转折角Δβ*与叶栅稠度b/t以及额定出口气流角β₂*之间的关系。当出口气流角β₂和叶栅稠度b/t一定时，气流转折角Δβ不应大于根据图2中得到的值，否则将引起气流在叶栅中的流动损失剧增，其流动损失剧增的原因是叶片背面出现气流分离，涡流损失所致。图2虽然是平面叶栅的实验结果，但对本实用新型所涉及的环形叶栅的设计一样有实际指导意义。

减小(尽可能消除)空气的周向速度，即出口气流角β要尽可能是直角，意味着整流叶片的出口几何角要大，考虑多种因素，一般出口几何角取大于70°比较合适。但最好是出口几何角不小于85°，这样尽可能减小周向速度。如果要消除周向速度，出口几何角就要大于90°，因为流出整流叶片的空气存在有出口落后角，叶片制造成型难度增加。