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具有降低的盖重叠的带护罩的风扇叶轮

摘要

所描述的实施例涉及改进低轮廓冷却扇的效率。在一个实施例中,冷却扇的叶轮包括护罩,其覆盖叶轮的中心部分,由此允许叶片的中心入口部分与由在风扇叶片和风扇壳体的部分之间的最小部件公差约束的冷却扇相比具有增大的风扇叶片高度。在一些实施例中,叶轮包括能够改进低轮廓冷却扇的性能的分流叶片。

著录项

  • 公开/公告号CN104847692A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-08-19

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 苹果公司;

    申请/专利号CN201410727281.0

  • 申请日2014-12-04

  • 分类号F04D29/26(20060101);G06F1/20(20060101);

  • 代理机构11256 北京市金杜律师事务所;

  • 代理人王茂华

  • 地址 美国加利福尼亚州

  • 入库时间 2023-12-18 10:26:28

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-09-28

    授权

    授权

  • 2015-09-16

    实质审查的生效 IPC(主分类):F04D29/26 申请日:20141204

    实质审查的生效

  • 2015-08-19

    公开

    公开

说明书

技术领域

所描述的实施例总体上涉及允许在风扇组件的高度方面的总体 降低的风扇设计。更具体地,本实施例涉及通过将护罩应用到风扇组 件的底部部分的盖部分来保持风扇组件的有效叶片高度。

背景技术

随着计算机系统的厚度降低,内部的模块和部件的厚度也必须对 应地降低。虽然这些模块和部件必须变得更薄,降低的性能通常是不 可接受的结果,并且因此新的方法力求改善这些模块的性能。一种继 续需要相对大量的竖直高度的特定部件模块是风扇组件。不幸的是, 风扇组件的高度降低通常对应于风扇组件的降低的有效叶片高度,由 此降低风扇组件的有效流率。

因此,期望的是如下的配置:其允许减低风扇组件高度,而不会 使降低了高度的风扇组件的有效流率降低。

发明内容

本文描述了涉及高效低轮廓风扇组件的设计的各种实施例。

根据一个实施例,描述了包围在盖内的叶轮。叶轮包括中心毂和 从中心毂径向延伸的多个叶片。叶轮还包括附接到叶片的、通过径向 间隙与盖隔开的环形护罩,该径向间隙允许环形护罩与多个叶片一起 旋转,而不接触盖。护罩朝向每个叶片的顶端延伸,从而允许增加叶 片的有效高度。

根据另一实施例,公开了风扇组件。风扇组件包括至少以下各项: 壳体;盖,其与壳体配合以限定风扇组件的内部部分,盖限定在风扇 组件外部的、适合于根据压力差接收气流的风扇入口区;以及叶轮, 其被布置成以造成驱动气流的压力差的方式旋转,并且被设置在风扇 组件的内部部分内,叶轮包括与护罩一体形成的多个风扇叶片,护罩 朝向风扇叶片的前缘延伸以允许增加风扇叶片的有效高度。护罩和盖 由径向间隙隔开。该间隙被设计为尽可能地小,以最大化通过径向间 隙从邻近叶片的相对高的压力区到邻近风扇入口的相对低的压力区 的空气流的阻抗。

根据又一实施例,描述了用于电子设备的风扇。风扇包括盖。风 扇还包括被布置成独立于盖而围绕旋转中心旋转的叶轮。叶轮包括环 形护罩,护罩与盖配合,以限定风扇的内部部分。环形护罩包括围绕 旋转中心径向定位的叶片和分流叶片(splitter blade),每个分流叶片 的长度小于每个叶片的长度。在每两个叶片之间径向定位有至少一个 分流叶片。

根据结合附图得到的以下详细描述,本发明的其它方面和优点将 变得显而易见,附图通过示例的方式图示了所描述的实施例的原理。

附图说明

通过结合附图的以下详细描述,将容易理解本公开内容,其中相 同的附图标记指定相同的结构元件,并且其中:

图1示出传统计算机风扇的透视图;

图2示出图1的传统计算机风扇的局部剖视图;

图3示出增加风扇叶片的高度而不增加风扇的总体高度的方式;

图4示出定义离心式叶轮风扇叶片的“压力”和“吸力”侧的图;

图5示出风扇的剖视图以及与该风扇关联的流迹线;

图6示出其中实现一定叶片-盖重叠的另一风扇的局部剖视图;

图7示出图6的叶轮的等距视图;

图8A至图8E示出替代实施例,其中护罩环具有引导气流远离通 过护罩/盖径向间隙再循环的弯曲护罩表面;

图9示出描绘在有和没有带护罩叶轮情况下的两种空气流动性能 特性的曲线图;

图10和图11示出具有包括分流叶片的护罩的叶轮的前视图;

图12和图13示出图10和图11的叶轮的部分的等距视图;以及

图14A至图14D图示在叶片和分流叶片之间的发散角如何可以 影响气流。

具体实施方式

在本章节中描述了根据本申请的方法和装置的代表性应用。提供 这些示例只是为了添加上下文和帮助理解所描述的实施例。因此对于 本领域技术人员来说将是显而易见的是,可以在不具备一些或者所有 这些具体细节的情况下实践所描述的实施例。在其它实例中,为了避 免不必要地使所描述的实施例模糊不清,没有详细描述众所周知的过 程步骤。其它应用是可能的,因此以下示例不应被视为限制性的。

在以下详细描述中,参照附图,附图形成描述的一部分,并且在 附图中通过图示的方式示出了根据所述实施例的具体实施方案。虽然 足够详细地描述了这些实施例以使得本领域技术人员能够实践所描 述的实施例,要理解的是,这些实施例不是限制性的;因此可以使用 其它实施例,并且可以做出改变而不脱离所描述的实施例的精神和范 围。

随着计算机系统的厚度降低,在计算机系统内部的模块和部件的 厚度也必须对应地降低。虽然这些模块和部件必须变得更薄,降低的 性能通常是不可接受的结果,并且因此新的方法力求改善这些模块的 性能。尤其是,风扇模块和组件可能难以在不急剧损失空气吞吐量和 冷却性能的情况下变得更薄。

本文中描述的风扇和风扇系统的特征在于,可以在提供高冷却效 率的同时提供薄的风扇轮廓。在一些实施例中,风扇包括具有护罩的 叶轮,护罩独立于风扇的静止盖而旋转。护罩与静止盖配合以限定风 扇的内部部分。护罩可以包括叶片,叶片固定地联接到护罩或者与护 罩一体形成。在一些实施例中,护罩包括分流叶片,分流叶片通常比 风扇的常规叶片短并且可以增加风扇的效率。

下面参照图1至图14讨论这些和其它实施例。然而,本领域技 术人员将容易理解的是,本文中关于这些图给出的详细描述仅用于解 释的目的,并且不应当被解释为限制性的。

图1示出针对这样的方法将是有用的风扇100。风扇100可具有 许多用途。例如,风扇100可以用在便携式计算设备中,诸如膝上型 计算机或者由于外部尺寸约束而具有有限的内部体积的其它便携式 计算设备。应当注意的是,虽然出于示例性目的利用离心式风扇,应 该理解的是,所描述的实施例可以适用于轴流式和混流式风扇两者。 风扇100可以包括用于将废气流103排出到外部环境的排气开口102 以及用于接收入口气流105的入口开口104。应当注意的是,在一般 情况下,入口气流105和出口气流103通常是几乎相同的。还描绘了 盖106和叶轮108。叶轮108可以旋转地联接到在盖106内的轴承(未 示出),轴承可以将旋转力赋予叶轮108,从而使得叶片110以遵循 将入口气流105转换成废气流103这样的方式旋转。

图2示出安装在包围件201内的风扇100的局部剖视图(如由图 1的剖面线A-A指示的)。更具体地,叶轮108被描绘为通过开口104 带来冷却空气202的气流。风扇叶片204用虚线描绘为只有风扇叶片 204的从叶轮108延伸的部分206被包含在所描绘的剖面内。如在图 1中描绘的,每个风扇叶片204可具有弯曲的几何形状。入口气流105 受到包围件201的约束,这导致通过风扇100的空气流率的损失。试 图增加通过风扇100的空气流率的一种方法是,增加风扇100内风扇 叶片204的高度H而不增加风扇100的厚度l。以这种方式增加叶片 高度H的结果是如图2中示出的叶片/盖空隙208的减小。不幸的是, 这种空隙减小增加了风扇叶片204干扰和/或造成在风扇叶片204和盖 106之间的摩擦噪音的风险。

还可能期望改善风扇100的多个其它性能参数,尤其是在诸如风 扇噪音和热性能的因素重要时。两个这样的性能参数包括通过风扇 100的空气的体积流率以及风扇100在操作条件下的声输出(另外被 称为风扇噪音)。在其中预期风扇100用在膝上型计算机环境中的上 述应用中,可能特别重要的是,风扇100在尽可能少的风扇噪音的情 况下移除尽可能多的热量,从而符合所期望的计算机用户体验。例如, 如果风扇100周围的计算机系统的厚度T和风扇100的厚度l以如下 方式降低:风扇厚度与计算机系统厚度的比值(l/T)保持不变,可以 使用已知的缩放方程计算风扇100的气流性能的改变,诸如在Chadha, Raman(2005),Design of High Efficiency Blowers for Future Aerosol  Applications,M.S.Thesis,Texas A&M University,College Station,TX, USA中找到的缩放方程,通过引用方式将其整体并入于此。具体而言, 通过使用Chadha,Raman(2005)的缩放方程36,具有6.0mm的厚度l 的风扇将期望递送具有8.0mm的厚度l的风扇的体积流率的71.1%。 也就是说,通过这样的厚度改变,体积流率大幅降低。静压对厚度改 变较不敏感。具体地,具有6.0mm的厚度l的风扇被计算为产生相 比于具有8.0mm的厚度l的风扇的静压的99.0%。

本文中描述的风扇和风扇组件是薄的,使得它们可以被定位在诸 如笔记本电脑和其它便携式计算设备的包围件之类的小空间内,仍然 可以递送现代高性能计算机系统所需要的特殊冷却。风扇包括与护罩 合并或者附接到护罩的风扇叶片。护罩可以作为风扇的盖的一部分起 作用,由此提供如下配置:相比于传统风扇,允许增加风扇叶片区域。 为了图示,图3示出根据一些实施例的风扇300的剖视图。风扇被定 位在包围件301内,包围件301可以对应于用于计算机系统的包围件 或者进一步包装在计算机系统的一个或多个包围件内的子系统的包 围件。以这种方式,风扇300和包围件301形成风扇组件。风扇叶片 304用虚线表示,因为图3的剖视图示出叶轮308的不包括风扇叶片 304的部分。风扇叶片304是未描绘在图3中的多个风扇叶片之一。 风扇叶片304与护罩302联接,使得护罩302可以与风扇叶片304一 起并且独立于盖306而旋转。护罩302可以被定位成与盖306邻近并 且通过护罩/盖径向间隙303与盖306隔开。迹线310指示在包围件 301和风扇300之间的、并且朝向风扇300的内部部分316的气流。 护罩302可以作为盖306的一部分起作用,因为护罩可以物理上阻止 气流进入风扇300的内部,除了如由迹线310描绘的。

应当注意的是,风扇300示出了与图2的风扇100相比用于增加 叶片的高度H而不减小叶片/盖间隙的特定技术。即,为叶片304结 合护罩302允许叶片304比如果使用静止盖将可能的叶片高度(如图 2的风扇100)高。这增大了叶片304的有效高度,这对应于在移动 空气方面有效的叶片304的高度。此外,这种构造省去了对于风扇叶 片304和盖的构成护罩302的部分之间的间隙的需求。由护罩302所 负担的额外的叶片高度H(对应于增大的叶片区域)允许对进来的空 气赋予更多的动量,这可以导致更高的静压和更大流率的发展。护罩 302内侧的叶片高度也可以增加,从而导致额外的有用叶片表面。

在一些实施方案中可能是有益的是避免使护罩302一直延伸至叶 片顶端,如图3中所示。这是因为这个配置可能会导致护罩/盖径向间 隙303被定位在如下区域,在该区域中所述风扇的内部和外部之间的 压力差将在其最高点。在一些配置中,护罩/盖径向间隙303可以是约 0.3mm至0.5mm宽之间的量级。可替代地,为确保带护罩叶轮正常 工作,护罩/入口径向间隙(g)与叶轮的叶片顶端直径(D)的比例 应小于0.01。也就是说,g/D<0.01。这是因为,归因于风扇叶片304 通过空气旋转的响应,压力可随距叶轮的旋转轴线的距离显著提高。 这在图4中示出,其示出叶轮400的等距视图。叶轮包括中心部分或 中心毂412,以及从中心毂412沿径向延伸的风扇叶片。V表示风扇 叶片402所经历的空气速度,r表示从叶轮400的旋转轴线404到风 扇叶片402的顶端410的距离,以及ω表示叶轮400的旋转速度。归 因于风扇叶片402通过空气旋转的响应,压力随着距离旋转轴线的距 离r显著增大。叶轮的旋转导致与风扇叶片402的“吸力侧”408相 比在“压力侧”406发展更高的静压。这导致了风扇内产生不同的压 力梯度。

图5示出定位在包围件501内的风扇500的局部剖视图,示出了 不同的压力差可形成的方式。风扇500包括叶轮502和盖504。叶轮 502包括叶片506和护罩508。护罩508延伸到叶片506的顶端510。 进入风扇500的空气流由迹线512示出。风扇入口区518对应于风扇 500外部的区域,在该处空气进入风扇500。随着空气从盖504的外 缘514流向内缘516,空气压力逐渐减小。然后,随着空气从风扇入 口区518流向叶片506的顶端510,空气压力逐渐增大。叶片506的 紧邻护罩/盖径向间隙505的区域经历最高静压。尤其是,叶片506 的紧邻护罩/盖径向间隙505的区域经历比风扇入口区518高得多的静 压。静压的该显著的差异仅由护罩/盖径向间隙505分隔开。

在风扇叶片506和盖504之间提供一定量的径向重叠可以减少该 压力差。该减小的压力差导致空气从风扇叶片506退回而再循环进入 风扇入口区518的可能性更小。由该方案所需的折衷是需要保持护罩 508的外侧的叶片-盖轴向间隙,这会导致与具有延伸到叶片506的顶 端510的护罩508的叶轮相比较少的可用于移动空气的叶片面积。在 一些实施例中,护罩508可在更传统的配置中跨越盖504的底表面延 伸。

叶轮被罩住但是保持一定的叶片-盖重叠的示例示于图6,其示出 了包围件603内的风扇600的局部剖视图。风扇600包括叶轮608和 盖601。护罩/盖径向间隙612分隔开盖601和护罩610。迹线614表 示包围件603和风扇600之间的空气流并且朝向风扇600的内部部分 616。图7示出叶轮608的等距视图。如图6和7的实施方式所示, 护罩610可以相对于风扇叶片606被定位成使得风扇叶片606的部分 与盖601(通过重叠602表示)重叠,这减少了空气从风扇叶片606 再循环进入风扇入口区605的可能性。图7示出了护罩610可具有环 或圆盘形状的结构,其特征为具有第一侧702和相反的第二侧704。 风扇叶片606均具有前缘706和后缘708。风扇叶片606可相对于护 罩610圆形地布置,使得前缘706限定前缘直径并且后缘708限定后 缘直径。风扇叶片可定位在第一侧702的位置,而第二侧704可以对 应于护罩610的与盖601配合以防止进入所述风扇的内部的表面。

在一些实施例中,护罩610被定位在风扇叶片606的中央部分处, 该中央部分对应于风扇叶片606的在前缘702和后缘704之间的部分。 例如,护罩610可特征化为具有外缘710和内缘712。外缘710可限 定护罩610的外径,并且内缘712可限定护罩610的内径。风扇叶片 606可以相对于护罩布置成使得后缘直径(对应于后缘708)比护罩 610的外径(对应于外缘710)大。在一些实施例中,前缘直径(对 应于前缘706)比护罩610的内径(对应于内缘712)小。

图8A至图8E示出其中护罩和/或盖被设计为防止在护罩/盖径向 间隙内的空气流动、由此提高风扇的效率的备选实施例。图8A示出 了风扇800定位在包围件801内的剖视图。风扇800包括盖802和叶 轮804。叶轮804包括叶片806和护罩808。迹线805表示包围件801 和风扇800之间的空气流动,并朝向风扇800的内部部分807。护罩 808与盖802分隔开护罩/盖径向间隙812。护罩808包括出口表面810, 其是锥形的以引导气流(由迹线805所示)离开护罩/盖径向间隙812, 防止空气通过护罩/盖径向间隙812再循环。也就是说,护罩出口表面 810成角度,以赋予护罩/盖径向间隙812附近的空气流竖直分量,由 此使空气流偏离罩/盖径向间隙812。例如,护罩出口表面810可以被 布置为将空气流导向上方并且远离护罩/盖径向间隙812。在一些实施 方案中,这可以通过增大护罩808的在从护罩808的内缘814行进到 外缘816时的厚度来实现。具体地,护罩808的厚度从在内缘814处 的第一厚度818增大到在外缘816处的第二厚度819。在一些实施例 中,护罩出口表面810具有一个直的或直线的形状,而在其他实施方 式中护罩出口表面810是弯曲的。在一些实施例中,护罩出口表面810 包括一个或多个台阶,该台阶提供所需量的锥度。在一些实施例中, 护罩出口表面810具有直线段、弯曲段和/或台阶段的组合。

图8B示出了根据所述实施例具有另一替代配置的风扇820。风 扇820包括盖822和叶轮824。叶轮824包括叶片826和护罩828。 迹线825表示包围件821和风扇820之间的空气流动,并且朝向风扇 820的内部部分827。护罩828与盖822分隔开护罩/盖径向间隙832。 护罩828(除了具有锥形的护罩出口表面830之外)还包括重叠特征 838,其靠近护罩/盖径向间隙832与盖822重叠。重叠特征838可以 强制通过护罩/盖径向间隙832的空气到相反的方向并且退回护罩/盖 径向间隙832,并且远离风扇820的内部部分827。这可以防止空气 在内部部分827内不期望的再循环。重叠特征838可对应位于护罩828 的内缘836处的凸楞(ledge)或唇。

图8C示出了根据所述实施例具有另一个配置的风扇840。风扇 840包括盖842和叶轮844。叶轮844包括叶片846和护罩848。迹线 845表示包围件841和风扇840之间的空气流动,并朝向风扇840的 内部部分847。风扇840被配置为使得限定护罩/盖径向间隙852的表 面以防止空气流进入护罩/盖径向间隙852的方式倾斜。具体来说,护 罩848的外缘850和盖842的表面851限定具有对角线几何结构的护 罩/盖径向间隙852,该对角线几何结构在与进入风扇的空气流(由迹 线845表示)不同的方向上倾斜。这种对角线配置迫使进入风扇840 的任何空气反向以便进入护罩/盖径向间隙852,如图8B的风扇820 那样,减小了通过护罩/盖径向间隙852建立寄生流路的可能性。

图8D示出了根据所述实施例具有另一个配置的风扇860。风扇 860包括盖862和叶轮864。叶轮864包括叶片866和护罩868。迹线 865表示包围件861和风扇860之间的空气流动,并朝向风扇860的 内部部分867。风扇860示出了如下配置,其中护罩868的外缘876 延伸经过风扇叶片866的后缘869。这种配置防止流出风扇叶片866 并且进入内部部分867的高压空气通过护罩/盖径向间隙872再循环。 在某些情况下,这种配置与图8A至图8C所示的护罩相比更多地增 加了护罩868的长度。

图8E示出了根据所述实施例的具有另一替代配置的风扇880。风 扇880包括盖882和叶轮884。叶轮884包括叶片886和护罩888。 迹线885表示包围件881和风扇880之间的空气流动,并朝着风扇880 的内部部分887。风扇880示出如下配置,其中护罩888具有锥形护 罩出口表面890和锥形护罩入口表面891。锥形护罩出口表面890和 锥形护罩入口表面891中的一个或两者可具有直线形状、弯曲的形状、 阶梯形状或直线段、弯曲段和/或阶梯段的组合。锥形护罩入口表面 891在护罩888的一侧上引导空气远离护罩/盖径向间隙892,并且弯 曲护罩出口表面890在护罩888的另一侧上引导在内部部分887内有 再循环趋势的空气远离护罩/盖径向间隙892。

注意,可以使用上面参照图8A至图8E所述的护罩和盖构造的任 何合适的组合。例如,护罩可具有上述不同的厚度、锥形护罩出口表 面、锥形护罩入口面、倾斜的外缘、重叠的特征和延伸越过叶片后缘 的外缘的任何适当组合。

图9示出描绘了使用如图7所示的那样的带护罩叶轮的风扇的空 气流动性能和如现有技术图1的风扇中所使用的那样的不带护罩或传 统的叶轮的空气流动性能的图。实线示出了具有类似的整体几何结构 和风扇速度、但是具有护罩的带护罩叶轮的风扇曲线。对于风扇操作 范围的大部分观察到所传递的空气流的大幅增大。点线示出传统叶轮 的示例。如所示出的,带护罩的叶轮可在风扇性能方面具有各种效果, 并且对于某些空气流率和静压可具有好处。

在一些实施例中,风扇包括可联接到护罩或叶轮的其他部分的分 流叶片,以便增大风扇的效率。图10示出叶轮1000的前视图,其包 括绕叶轮1000的旋转轴线径向定位的多个叶片1002。当叶轮1000 被组装在风扇内时,中央部分1004覆盖叶轮马达和轴承。叶片1002 可具有任何适当形状,包括可弯曲进旋转方向的弯曲几何结构。叶片 1002中的每个包括比后缘或顶端1002b更靠近旋转中心定位的前缘 1002a。在一些实施例中,叶轮1000包括叶片支撑盘1012,其联接至 叶片1002的前缘1002a并且支撑叶片1002的前缘1002a。叶片支撑 盘1012的中心可对应于叶轮1000的旋转中心。

叶轮1000包括护罩环1006,如上所述,其可构成盖的部分并且 减小风扇的总体高度。护罩环1006可刚性地与叶片1002联接并且支 撑叶片1002,或者与叶片1002一体成型。这样,护罩环1006可在风 扇操作期间与叶片1002一起旋转。除了叶片1002之外,护罩1000 还包括分流叶片1008/1010,其也围绕旋转轴线径向地定位。在一些 实施例中,分流叶片1008/1010与护罩环1006联接。像叶片1002那 样,分流叶片1008/1010可以在叶轮1000旋转时引导空气流。然而, 分流叶片通常在长度方面比叶片1002短,并且因此可被称为局部叶 片(partial blade)。分流叶片1008/1010的较短的长度允许用于优化 在相邻叶片1002之间形成的通道中的气流引导。

为了图示,图11示出叶轮1000的视图,虚线表示叶片1002和 分流叶片1008/1010的从前视图中不可见的部分。叶片1002和分流叶 片1008/1010均具有由风扇叶片直径1108限定的后缘。然而,分流叶 片1008/1010具有与叶片1002不同的长度。特别地,分流叶片1010 的前缘由第一直径1102限定,分流叶片1008的前缘由第二直径1104 限定,并且叶片1002的前缘由第三直径1106限定。分流叶片 1008/1010的较短长度防止它们阻碍从内部区域1110进入的空气流。 同时,与叶片1002单独使用相比,分流叶片1008/1010的沿着对应于 直径1108的风扇叶片外周定位的附加的后缘或顶端允许改进空气进 入风扇的引导。这可能是重要的,因为由叶片1002和分流叶片 1008/1010的顶端提供的引导在确定由叶轮1000产生的空气压力量方 面是关键的。在一些实施例中,分流叶片1008和分流叶片1010中的 一个或两者的前缘不与叶片支撑盘1012重叠。也就是,直径1102和 1104中的一个或两者可以比由叶片支撑盘1012的外缘1107限定的直 径大。

图12和图13示出叶轮1000的示出叶片1002和分流叶片 1008/1010的附加细节的部分的等距截面图。如所示出的,叶片1002 和分流叶片1008/1010与护罩环1006联接在一起。护罩环1006的顶 面可对应于盖的将叶轮1000组装在内的部分。叶片支撑盘1012被定 位在护罩环1006的下方并且与叶片1002的前缘联接在一起,这为较 长长度的叶片1002提供额外的结构支撑。在一些实施例中,支撑盘 1012具有锥形形状使得支撑盘1012的表面1302大体平行于护罩环 1006的表面1304或者与护罩环1006的表面1304发散。分流叶片 1008/1010比叶片1002短并且周向地定位在叶片1002之间。分流叶 片1008/1010的较短长度提供在叶轮1000的内部区域1110内的改进 的气流引导,由此提供通过叶轮1000的更有效的空气流。

注意,由于护罩环1006支撑分流叶片1008/1010,分流叶片 1008/1010不需要从更靠近旋转中心的位置处延伸,由此允许分流叶 片1008/1010较短并且由此减小了空气进入到在连续叶片1002之间的 通道内的阻抗。在不包括护罩环1006的实施例中,分流叶片1008/1010 可与支撑盘1012联接在一起。在这些实施例中,支撑盘1012可在分 流叶片1008/1010之间包括间隙,以允许在内部区域1110内的低阻抗 空气流动。然而,如上面参照图3所述,去除护罩环1006可意味着 失去由增加护罩环1006所负担的一定的额外叶片高度。此外,可能 在支撑盘1012附近也损失一定的叶片区域。

图10至图13所示的叶轮1000被配置成使得两个较短的分流叶 片1010和一个较长的分流叶片1008定位在叶片1002之间(即,短- 长-短)。应当注意,该配置是示例性的并且可使用其他配置。例如, 在一些实施例中,叶轮可包括每个具有一个长度的分流叶片,或者叶 轮可包括具有超过两个不同长度的分流叶片。在一些实施例中,分流 叶片以其他顺序被布置,例如长-短-长、短-短-长、长-长-短、长-中- 短等。在一些实施例中,在各叶片1002之间具有一个分流叶片,而 在其他实施例中,在各叶片1002之间具有两个、三个、四个或更多 个分流叶片。也就是,分流叶片的顺序和数目可以根据设计选择改变。 通常,风扇叶片直径1108越大,可以在叶轮内布置越多的叶片1002 和分流叶片1008/1010,以优化空气流。对于给定的叶轮,通过考虑 诸如风扇叶片直径和连续叶片之间的发散角之类的参数,可以计算出 叶片和分流叶片的最佳数目、顺序和形状。

图14A至图14D示出叶片1402和1404之间的发散角如何可影 响空气流。图14A示出基准圆1408,其位于距叶轮的旋转中心的第 一径向距离。图14B示出基准线1412和1414,其与基准圆1408相 切。角1416对应于基准线1412和1414之间的角度,也称为发散角。 如果发散角1416过大,则叶片1402和1404之间的空气流变得效率 低。这在图14C示出,示出通过叶片1402和1404之间的空气流迹线 1418和1420。迹线1418示出一些空气经过并且沿着叶片1404的表 面。然而,迹线1420示出一些空气不沿着叶片1404的表面,但是取 代是反向,也已知为流分离。如果叶片1402和1404之间的发散角1416 过大,则会出现这种流分离(flow separation),这降低风扇的空气流 的效率。

图14D示出插入分流叶片1422。基准圆1423位于距旋转中心的 第二径向距离,其大于基准圆1408的第一径向距离。与圆1408相切 的基准线1412和1414定义发散角1424。如示出的,叶片1404和分 流叶片1422之间的发散角1424比没有分流叶片1404情况下的发散 角1416小。减小的发散角1424减小或消除任何流分离并且提高风扇 的空气流效率。一般而言,叶片1402和1404之间的发散角1416越 大,应当使用越多的分流叶片1422。换言之,在每个径向位置,可计 算出最佳叶片数目。当该最佳数目达到整数时,可增加另一分流叶片。

前述说明中,出于解释的目的,所使用的特定术语是为了更彻底 地理解所描述的实施例。然而,对于本领域技术人员将显而易见的是, 特定细节对于实践所述实施例而言不是必需的。因此,具体实施例的 前述描述是为了说明和描述的目的而给出。它们不旨在穷举或限制本 描述的实施例所公开的精确形式。显而易见的是,本技术领域的普通 技术人员鉴于上述教导可以进行许多修改和变化。

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