[发明专利]叶轮、使用叶轮的风扇装置和制造叶轮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叶轮、使用该叶轮的风扇装置和制造该叶轮的方法， 该叶轮具有前掠形叶片，并且布置成沿着叶轮旋转所围绕的其中心轴线 产生气流。

背景技术

诸如个人计算机或服务器的电子装置通常设置有冷却风扇，用于冷 却其壳体内的电子元件。随着壳体内电子元件的密度增大，需要改进冷 却风扇的性能。通常，冷却风扇可以被分为两种类型：排气扇，该排气 扇被设计成将壳体内的热空气排到壳体外；以及吹风机，该吹风机被设 计成将冷却空气直接传送到被加热的电子元件。在吹风机中，气流的方 向(即，传送空气的方向)是重要的。

在将冷却空气直接传送到被加热的电子元件的情况下，期望的是将 大量气流导向电子元件，并且吹风机适于这种用途。

在吹风机中，通常使用具有前掠形叶片的叶轮，因为前掠叶片的特 性是当产生气流时防止气流径向向外扩张。本文所使用的术语“前掠形” 指的是一种叶片形状，在该叶片形状中，将中心轴线和每个叶片的前缘 与叶片径向外端的相交点连接的直线相对于叶片前缘与叶片基部的相交 点关于旋转方向靠前定位。例如，在JP-A 2008-196480中所描述的轴流 式吹风机中使用的叶轮具有前掠形的叶片。前述直线相对于前述相交点 向前定位的程度可变。

叶轮的旋转造成离心力施加到叶片。从叶片连接到支撑部分的每个 叶片的基部开始，沿着基本上平行于径向的方向引导离心力。考虑到由 于离心力而导致施加在每个叶片基部上的应力，高速旋转的叶轮需要被 设计成具有足够的强度。随着叶轮旋转速度增大，离心力的影响变得更 显著。

对于具有前掠程度大的叶片的叶轮，离心力的影响大。由于这种叶 轮中每个叶片的径向外端相对于叶片基部关于旋转方向靠前定位，因此 叶片整个部分上产生的离心力在叶片基部处产生大的力矩。当设计叶轮 时，需要考虑每个叶片基部处产生的这种力矩。每个叶片在其基部的强 度最低，这是由于在叶片基部处出现应力集中。

另外，离心力的前述影响可能使叶片变形，使得叶片的径向外端可 能径向向外移位。叶片的径向外端的径向向外移位可能导致叶片的径向 外端与包围叶轮的外部框架构件的内表面接触。

作为对抗离心力的前述影响的有效对策，U.S.D511824、U.S. 2008/0056899、U.S.6554574公开了基本上环形的连接构件，这些连接 构件被布置用于使叶片相互连接。在设置有这种连接构件的叶轮中，使 叶片相互连接的连接构件的径向向内区域对叶轮的气流量特性影响大， 而连接构件的径向向外区域对叶轮的波动特性和静压特性影响大。

另外，在轴流式风扇中，在容纳叶轮的外部框架构件的内表面与叶 片的径向外端之间限定的间隙处出现反向的气流。该现象在波动范围内 自身最显著地表现出来，导致了在该波动范围内的静压特性劣化并且噪 水平增加。在叶片的径向外端设置连接构件的情况下，这个问题自身显 著地表现出来。注意的是，U.S.2008/0056899中描述的叶轮使用后掠叶 片，并且其结构与下述根据本发明优选实施方式的叶轮不同。

发明内容

本发明的优选实施方式提供了一种叶轮，该叶轮能够提供稳定的气 流，具有改进的特性和降低离心力对叶片的影响的能力，并且本发明的 优选实施方式还提供了一种包括该叶轮的风扇装置和制造该叶轮的方 法。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种包括定心于中心轴线上的 支撑部分的叶轮。该叶轮包括：多个叶片，所述叶片从所述支撑部分的 外表面径向向外延伸，并且被布置成与所述支撑部分一起旋转，以产生 气流；以及基本上环形的连接构件，所述连接构件沿着定心于所述中心 轴线上的任意圆周在周向上延伸，并且被布置成使所述叶片相互连接。 在每个所述叶片中，所述叶片的前缘与所述叶片的叶片端的相交点相对 于所述前缘与所述支撑部分的外表面的相交点关于旋转方向靠前定位。 所述前缘是关于所述旋转方向最靠前定位的叶片的边缘，所述叶片端是 所述叶片的径向外端。所述连接构件设置于每个所述叶片的所述叶片端 的径向内侧。