[实用新型]一种电子芯片散热风扇

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及电子器件的散热技术，尤其是电子芯片散热器上的、扇叶直径不大于90mm的轴流式直流风扇。

背景技术

随着半导体集成电路晶体管数量的增加，开关频率的提高，器件(常称为芯片)的发热量也随着增加。计算机中CPU芯片的发热量，以及显卡芯片的发热量已经大到使其上的散热器的尺寸体积占有非常之大的空间。缩小计算机体积，使之小巧、紧凑的主要问题是缩小散热器的尺寸，使其小巧、紧凑。

实现散热器小巧、紧凑的途径有：减小空气对流换热器的尺寸，减小风扇的尺寸。加密对流换热肋片，采用强化空气对流换热结构，能有效减小空气对流换热器的尺寸，但大大提高了空气流动的阻力。如果散热器风扇的风压不够，将导致流经换热肋片的空气量显著下降，流经换热肋片的空气温度迅速上升，则空气对流换热温差下降，其结果可能导致散热量下降。离心式风扇的风压高，但效率低、风量小，同等风量的离心式风扇的体积是轴流式的两三倍。

现普遍采用的都是单级轴流式风扇，极少数有在扇叶后加一级整流器，叶型的设计是以通风为目的，追求的是高风量(无风阻情况)，风压低。用于电子芯片散热器的风扇，扇叶直径不大于90mm(本文中所述的扇叶直径是指扇叶尖处的直径，也有称为扇叶外径)，属于微型风扇，风压更低。针对不断升高的散热量、加密肋片，风阻提高，现人们采取的措施：加大转速；加大扇叶直径。原一般为65mm的直径加大到85mm；增加扇叶轴向尺寸(扇叶厚度，意在增加扇叶面积)以及扇叶叶型弯角。这些措施是简单直观的办法，没有从空气动力方面深入研究分析，效果不理想，还带来其他问题：加大扇叶直径，可以提高风量和风压，但体积尺寸增大，噪音、振动加大；转速增加，又有噪音和电机寿命问题；增加扇叶厚度，以及叶型弯角，有利于提高无风阻时的风量和总压，但一旦有风阻，风量将迅速下降，这是因为空气动力性能差，空气相对扇叶冲角过大，气流弯曲过大，扇叶背面气流分离，产生漩涡，空气流动损失迅速增大，导致静压迅速下降，风量也就迅速下降。

发明内容

本实用新型提出一种用于电子芯片散热器的微型两级轴流式风扇，以提高风压、减小风扇尺寸，使之小巧、紧凑为目的。

本实用新型所采用的技术方案：风扇为轴流式，主要部件有：扇叶、整流器、电机、电机盘以及壳罩；电机为无刷直流电机，其中有转子、定子、电路板、轴承套、轴承和轴，转子为一环形磁铁，定子为绕有线圈的硅钢片。本实用新型的特征在于：有两级扇叶，分别在主动轮毂和从动轮毂上，两极扇叶之间有整流器，主动轮毂套在转子上；两级扇叶由一个电机驱动，轴的一头装在主动轮毂的轴心，从动轮毂装在轴的另一头；定子通过轴承套、电机盘和整流器，与壳罩固定连接。

两级扇叶比单级扇叶优越：扇叶总面积提高一倍。由于轮毂和其上的所有扇叶都是采用模具一次注塑成型，为保证凸模和凹模开合时不得有干涉，两相邻的叶片轴向方向不得有重叠，因而所有叶片弦长轴向方向投影长之和最多为扇叶的周长，如果叶片的叶型弯角和安装角(叶弦与轴线的夹角)不变，则扇叶面积之和不变，与扇叶轴向宽度无关。如果一级扇叶分成两级，叶型弯角和安装角不变，两级扇叶的最大扇叶面积之和是一级的两倍，也就是说，在总的扇叶轴向宽度不变的情况下，一级扇叶分成两级，扇叶总面积也是提高一倍，意味着扇叶驱动空气，给空气做功，将电机的机械能输送到空气的能力提高了一倍。

仅仅增加扇叶级数还是不够，必须在两级扇叶之间设置整流器(整流器就是固定不动的、像扇叶样的叶片)，这非常重要，空气经过第一级扇叶驱动后，速度提高，但产生周向分速度，空气是螺旋运动，整流器的作用就是减小(消除)周向分速度，空气在整流器通道内减速，将速度减小的那部分动能转换成压力势能，即扩压。若没有整流器，第一级扇叶后，空气周向分速度与第二级扇叶旋转方向一致，则空气相对第二级扇叶的速度减小，冲角也小，这样第二级扇叶给空气做功也就小，空气经第二级驱动，周向分速度进一步提高，螺旋运动更强烈。风扇的作用是，尽可能大的风量，即得到高的轴向速度；尽可能高的风压(主要是静压)。如果不把周向分速度这部分动能转换成压力势能，周向速度没有用，反而螺旋运动还引起严重的流动损失，只有采用整流器，才能实现高效的机械能转换。