TWI468589B - 風機 - Google Patents

Description

風機

本發明是有關於一種風能轉換裝置，特別是有關於一種受風驅動之動態增壓導流暨風能回收的風機。

風扇之用途廣泛，舉凡送風散熱裝置、吹風機、屋室排氣裝置及風洞實驗室風機等，皆需使用風扇，其結構也各有異同。

舉例而言，第1圖是習知之風扇裝置之結構示意圖。傳統伺服器機房針對散熱用途之風扇500包括一轉子520及一定子530，轉子520係樞設於一基座501上，包括轂部521及多個葉片522。轉子520連接定子530。當定子530驅動轉子520相對一軸線C進行樞轉時，各葉片522因轉動而產生風力Q1，藉此控制伺服器機房之溫度。

然而，當風量需求增加時，風扇裝置500需使用較大徑向長度之葉片522(例如轉子直徑長達18公分至40公分)，因此，當葉片522之徑向長度越大時，轉子520之重量及所需之扭力亦隨之大幅增加，故需搭配大功率、大尺寸之馬達裝置才可運轉。

然而，大功率、大尺寸之風扇裝置500因其本身各部件重量亦隨之大幅提高，故其作功效率很低，且需大電流方可驅動。甚至因為風扇裝置500之尺寸大，故為了要維持相同風量，整個風扇裝置500之尺寸亦需大幅增加，而且大幅增加風扇裝置500之尺寸後，風扇裝置500具有更 多無法入風之區域，進而造成空間上之浪費。此外，甚至使得整個耗電量大幅提高。

有鑑於上述課題，本發明之一目的為提供一種風機，使其不需搭配大功率及大尺寸之馬達裝置下，仍可以至少維持原有風量及旋轉扭力，甚至提供更多額外之風量。

本發明之另一目的為提供一種風機，藉由使用較小功率及尺寸之馬達，不僅降低馬達之耗電量、提高馬達之作功效率，也降低整體之尺寸，減少無法入風之區域，進而避免空間上之浪費。

緣是，為達上述目的，依本發明之風機包括一動力扇、一承載座及一從動件。動力扇具有一第一葉輪及一馬達。從動件受動力扇之風力而轉動，其包括一第二葉輪及至少一第一負載元件。第一負載元件與第二葉輪連結。承上所述，本發明之風機因利用動力扇之風力驅動從動件進行轉動，不僅滿足風扇低轉速、高效率的需求，同時，相較於先前技術之風扇裝置，本發明不需搭配大功率及大尺寸之馬達，仍可以至少維持原有風量及旋轉扭力，甚至提供更多額外之風量。

此外，只要本發明風機之馬達可供動力扇風力驅動第二葉片轉動，整體之從動件即可被隨之轉動。如此，本發明之風機便可搭配較小功率及尺寸之馬達，不僅節省馬達之耗電量、提高馬達之作功效率，也降低整體之尺寸，減少無法入風之區域，進而避免空間上之浪費、節省生產成 本並增加產品的市場競爭力。

以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。

第2圖是本發明之一第一實施例之風機結構示意圖。本發明揭露一種風機100，其至少包括一動力扇200、一承載座400及一從動件300。動力扇200對應從動件300設置，可輸出風力以轉動從動件300。此動力扇200包括一馬達250及一第一葉輪210。第一葉輪210包括一第一轂部220及多個第一葉片230，第一葉片230圍設於第一轂部220之周緣。此第一葉輪210接受馬達250之驅動後，可相對一中心軸線C轉動。

從動件300包括一第二葉輪305及至少一第一負載元件340。第二葉輪305面對第一葉輪210，包括一第二轂部310、多個第二葉片320、一第一環形導流結構330。第二轂部310樞設於承載座400上並以該中心軸線C為中心。第二葉片320圍設於第二轂部310之周緣。第一環形導流結構330圍繞第二轂部310並連接此些第二葉片320末端。第一負載元件340與第二葉輪305連結，尤其是第一負載元件340固定地連結第一環形導流結構330，以便隨第二葉片320一起轉動。

如此，當此第一葉輪210受馬達250之驅動而轉動時， 此些第二葉片320便被此第一葉輪210所產生之風力Q2所推動，進而相對中心軸線C轉動。故第一負載元件340便可隨第二葉輪305一起轉動。

復請參照第2圖所示。此實施例中，第一環形導流結構330之內壁331可圍繞出一容置空間332，此容置空間332除了容納第二轂部310及第二轂部310周圍之第二葉片320外，此第一葉輪210整體或者至少此些第一葉片230之一部份可伸入此容置空間332內。如此，當此第一葉輪210轉動時，第一環形導流結構330之內壁331便引導此些第一葉片230所產生之風力Q2朝此些第二葉片320前進，進而帶動此第二葉輪305轉動，以提高此些第二葉片320之轉動效率。

此外，第一環形導流結構330之內壁331可與此從動件300之中心軸線C相互平行(如圖所示)或不相互平行。第一環形導流結構330之內壁331可呈傾斜狀(圖中未示)，例如第一環形導流結構330之內壁331朝第一葉輪210之方向逐漸增大其斜度以擴大其容置空間332，進而提供更大尺寸之第一葉輪210伸入，加大用以推動此第二葉輪305進行轉動之風力Q2。

請參照第3A圖及第3B圖所示。第3A圖是本發明之一第二實施例之風機結構示意圖。第3B圖是第3A圖所示之從動件300a的俯視圖。此第二實施例之風機100a與第一實施例之風機100其中一差異為第一實施例中之第一負載元件340(如第2圖)於此第二實施例中可替換為多個第三葉片341，此些第三葉片341分別等距地連接第一環形導 流結構330之外緣。如此，當此第一葉輪210轉動時，此第二葉輪305便同步帶動此些第三葉片341相對中心軸線C轉動。

如此，當第二實施例之從動件300a之直徑(約18公分至40公分)接近先前技術風扇500(如第1圖)之直徑時，相較於先前技術，此第二實施例除了第一葉輪210所提供之風力Q2外，此第二葉輪305同步帶動此些第三葉片341轉動，更提供額外之風力Q3。

此外，由於第一葉輪210之直徑小於從動件300a之直徑(例如18公分至40公分)，因此，只要馬達250可驅動第二葉輪305，馬達250所需之功率係小於馬達250驅動上述傳統風扇裝置500(如第1圖)之葉輪(直徑18公分至40公分)所需之功率。故，此實施例可搭配較小功率(意即小尺寸)之馬達裝置，以便節省馬達裝置之耗電量、提高馬達裝置之作功效率，也降低整個風扇裝置之尺寸，減少無法入風之區域，進而避免空間上之浪費。此外，此實施例可至少維持原有風量及旋轉扭力，甚至提供更多額外之風量(Q2+Q3)。

此外，復請參照第4圖所示。第4圖是本發明之一第三實施例之風機結構示意圖。此第三實施例與第二實施例之其中一差異為第三實施例中之從動件300b增設一第三環形導流結構342，第三環形導流結構342環繞此些第三葉片341，並連接此些第三葉片341末端，以提高引導此些第三葉片341所產生風力Q3之方向。

實作上，此實施例之此些第二葉片320之數量並非必 須與此些第三葉片341之數量一致或不一致；不一致時可提供更佳之操作效果。設計人員可依實際需求調整此些第二葉片320與第三葉片341之數量及徑向長度。例如，各第三葉片341徑向長度可長達9公分、15公分，甚至可到達40公分。

請參照第3A圖、第5圖所示。第5圖是本發明之一第四實施例之動力扇的俯視圖。無論第二實施例之此些第一葉片230(如第3A圖)是否可伸入容置空間332內，此第四實施例之動力扇201(如第5圖)更包括一第二環形導流結構240，第二環形導流結構240環繞此些第一葉片230，並連接此些第一葉片230末端。如此，當此動力扇201轉動時，第二環形導流結構240之內壁亦可集中引導此些第一葉片230所產生之風力Q2(見第3A圖)朝容置空間332前進，以集中帶動此第二葉輪305轉動之風力Q2。

復請參照第6圖所示。第6圖是本發明之一第五實施例之從動件的俯視圖。此第五實施例之風機100b與第一實施例之風機100其中一差異為第一實施例中之第一負載元件340(見第2圖)於此第五實施例中可替換為一板體343。此板體343例如呈環狀，連接第一環形導流結構330之外緣。如此，當第2圖之此第一葉輪210轉動時，此第6圖之從動件300c之第二葉輪305便同步帶動板體343轉動。此板體343例如用於搬運物品。

請參照第7圖所示。第7圖是本發明之一第六實施例之風機100c結構示意圖。此第六實施例與第一實施例之其中一差異為第一實施例中之第一負載元件340於此第六實 施例中可替換為一或多個第一電磁組334a(例如磁鐵)。第一電磁組334a設於連接第一環形導流結構330之外緣。另外，鄰近第一電磁組334a之一不動件上具有第二電磁組334b(例如線圈)。如此，當此風機100c之第一葉輪210轉動時，此從動件300d之第二葉輪305便同步帶動第一電磁組334a轉動，如此，處於轉動狀態下之第一電磁組334a將會間歇地與處於不動狀態下之第二電磁組334b相互作用以發揮發電效果。

反之，當第一電磁組334a與第二電磁組334b之間有主動電磁作用時，第一電磁組334a也可以協助從動件300d之轉動。

然而，除上述位置外，設計人員也可依實際需求將第一電磁組334a及第二電磁組334b變更設置於從動件300d其他位置，例如改在第二轂部310形成一第一電磁組344a(如第7圖之虛線部份)，以及在承載座400之一凸緣401上形成與第一電磁組344a相對應之一第二電磁組344b(如第7圖之虛線部份)。當然，也可以依據需要同時形成第一電磁組334a、344a及第二電磁組334b、344b。

請參照第8圖所示。第8圖是本發明之一第七實施例之從動件300e與一轉動元件W1的俯視圖。為清楚表示此從動件300e與轉動元件W1相對關係，動力扇係省略於此圖中。

此第七實施例與第一實施例之其中一差異為第一實施例中之第一負載元件340(如第2圖)於此第七實施例中可替換為一或多個皮帶346(例如傳動帶)。皮帶346同時 套設於一轉動單元W1以及第一環形導流結構330之外緣上。如此，當此第一葉輪210(如第2圖)轉動時，此從動件300e之此第二葉輪305便同步帶動皮帶346運動，此時皮帶346便可藉此進而帶動轉動單元W1轉動。

請參照第9圖所示。第9圖是本發明之一第八實施例之從動件300f與另一轉動元件W2的俯視圖。為清楚表示此從動件300f與另一轉動元件W2相對關係，動力扇係省略於此圖中。

此第八實施例與第一實施例之其中一差異為第一實施例中之第一負載元件340(如第2圖)於此第八實施例中可替換為一齒輪組345(gear)。齒輪組345包括多個等距圍繞於第一環形導流結構330外緣之齒輪牙(gear tooth)。齒輪組345同時嚙合一轉動單元W2上之另一齒輪組345’。如此，當此第一葉輪210(如第2圖)轉動時，此從動件300f之此第二葉輪305便同步帶動齒輪組345相對中心軸線C轉動，藉由齒輪組345嚙合另一齒輪組345’，而帶動另一轉動單元W2轉動。

請參照第10圖所示。第10圖是本發明之第九實施例之風機結構示意圖。此第九實施例之風機100d除了具有第一實施例之第一負載元件340外，此第九實施例之風機100d於第一負載元件340外緣更連結一第二負載元件350。

第九實施例中之第一負載元件340可以是本發明第一實施例至第八實施例中所提到之葉片、板體、電磁組、齒輪組或皮帶等，而第九實施例中之第二負載元件350亦可以是本發明第一實施例至第八實施例中所提到之葉片、板 體、電磁組、齒輪組或皮帶等，設計人員可依本發明之教示合理地選擇第二負載元件350之變化，以提供更多同步帶動之應用，進而提供更強化之效果。

舉一例而言，此第九實施例中，當第一負載元件340為葉片，且葉片具有第三實施例之第三環形導流結構342時(如第4圖所示)，第二負載元件350亦可為葉片。此些第二負載元件350之葉片分別等距地連接第三環形導流結構342之外緣。如此，當此第一葉輪210(如第4圖)轉動時，此從動件300g之此第二葉輪305便同步帶動第一負載元件340及第二負載元件350之此些葉片相對中心軸線C轉動，以提供額外之風力。

設計人員可依實際需求調整此些第二葉片320、第一負載元件340及第二負載元件350之此些葉片之數量及徑向長度。

舉另一例而言，此第九實施例中，當第一負載元件340為葉片，且葉片具有第三實施例之第三環形導流結構342時(如第4圖所示)，第二負載元件350可為一或多個電磁組(例如磁鐵)。電磁組設於第三環形導流結構342之外緣。

另外，鄰近第二負載元件350之一不動件上具有另一電磁組(例如線圈)。如此，當此第一葉輪210轉動時(見第4圖)，此第二負載元件350之電磁組便與不動狀態下之另一電磁組相互作用。

需說明的是：

1.本發明風機之第一葉輪受馬達驅動而轉動之轉速係大於第二葉輪之轉速(即從動件之轉速)，例如第一葉輪之 轉速與第二葉輪之轉速可為3：1，使得從動件可被第一葉輪所產生之風力所轉動。惟，設計人員可依實際需求調整第一葉輪受馬達驅動之轉速，以及第二葉輪之轉速。

2.本發明風機之動力扇與從動件並非必須共用同一中心軸線，亦可以不同中心軸線進行轉動。換言之，第一葉輪與從動件可共用同一中心軸線C(如第2圖所示)；或者只要第一葉輪可提供風力以轉動第二葉輪，設計人員亦可依實際需求讓第一葉輪與從動件使用不同中心軸線進行轉動。

3.各第一葉片之徑向長度與各第二葉片徑向長度實質上相同，亦可以不同。然而，設計人員亦可依實際需求調整此些第一葉片與第二葉片之徑向長度。

4.再者，設計人員亦可依實際需求使上述之動力扇與從動件樞設於同一承載座(如第2圖所示)，或不同之承載座上。

5.設計人員亦可依實際需求選擇從動件之各組成元件(如第二轂部、第二葉片、第一環形導流結構、第一負載元件等)為一體成型而成，或分別組裝而成。

以上所述，僅為本發明較佳實施例而已，故不能以此限定本發明實施的範圍，即依本發明申請專利範圍及說明書內容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧風機

200、201‧‧‧動力扇

210‧‧‧第一葉輪

220‧‧‧第一轂部

230‧‧‧第一葉片

240‧‧‧第二環形導流結構

250‧‧‧馬達

300、300a、300b、300c、 300d、300e、300f、300g‧‧‧從動件

332‧‧‧容置空間

340‧‧‧第一負載元件

341‧‧‧第三葉片

342‧‧‧第三環形導流結構

343‧‧‧板體

344a‧‧‧第一電磁組

344b‧‧‧第二電磁組

345’、345‧‧‧齒輪組

346‧‧‧皮帶

305‧‧‧第二葉輪

310‧‧‧第二轂部

320‧‧‧第二葉片

330‧‧‧第一環形導流結構

331‧‧‧內壁

350‧‧‧第二負載元件

400‧‧‧承載座

401‧‧‧凸緣

C‧‧‧中心軸線

W1、W2‧‧‧轉動單元

Q2、Q3‧‧‧風力

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下： 第1圖是習知之風扇裝置之結構示意圖。

第2圖是本發明之一第一實施例之風機結構示意圖。

第3A圖是本發明之一第二實施例之風機結構示意圖。

第3B圖是第3A圖所示之從動件的俯視圖。

第4圖是本發明之一第三實施例之風機結構示意圖。

第5圖是本發明之一第四實施例之動力扇的俯視圖。

第6圖是本發明之一第五實施例之從動件的俯視圖。

第7圖是本發明之一第六實施例之風機結構示意圖。

第8圖是本發明之一第七實施例之從動件與一轉動元件的俯視圖。

第9圖是本發明之一第八實施例之從動件與另一轉動元件的俯視圖。

第10圖是本發明之第九實施例之風機結構示意圖。

100‧‧‧風機

200‧‧‧動力扇

210‧‧‧第一葉輪

220‧‧‧第一轂部

230‧‧‧第一葉片

250‧‧‧馬達

300‧‧‧從動件

305‧‧‧第二葉輪

310‧‧‧第二轂部

320‧‧‧第二葉片

330‧‧‧第一環形導流結構

331‧‧‧內壁

332‧‧‧容置空間

340‧‧‧第一負載元件

400‧‧‧承載座

C‧‧‧中心軸線

Q2‧‧‧風力

Claims (14)

1. 一種風機，包括：一動力扇，具有一第一葉輪及一馬達；一承載座；以及一從動件，受該動力扇之風力而轉動，包括：一第二葉輪；以及至少一第一負載元件，與該第二葉輪連結；其中，該第一葉輪包括：一第一轂部，及複數個第一葉片，圍設於該第一轂部上；以及該第二葉輪，面對該第一葉輪，包括：一第二轂部，樞設於該承載座上，複數個第二葉片，圍設於該第二轂部上，及至少一第一環形導流結構，圍設於該些第二葉片末端，其中該第一負載元件直接連接於該第一環形導流結構之外壁，且該第一環形導流結構之內壁圍繞出一容置空間，至少部分該些第一葉片伸入該容置空間內。
2. 如請求項1所述之風機，其中該第一環形導流結構之內壁係平行或傾斜於該動力扇之一中心軸線。
3. 如請求項1所述之風機，其中該第一負載元件是一板體、至少一第一電磁組、至少一齒輪組或至少一皮帶。
4. 一種風機，包括：一動力扇，具有一第一葉輪及一馬達；一承載座；以及一從動件，受該動力扇之風力而轉動，包括：一第二葉輪；以及至少一第一負載元件，與該第二葉輪連結；其中，該第一葉輪包括：一第一轂部，及複數個第一葉片，圍設於該第一轂部上；以及該第二葉輪，面對該第一葉輪，包括：一第二轂部，樞設於該承載座上，複數個第二葉片，圍設於該第二轂部上，及至少一第一環形導流結構，圍設於該些第二葉片末端；其中該第一負載元件為至少一第一電磁組，且該第一負載元件設於該第二轂部，該承載座上對應該第一電磁組之位置設有一可相互作用之第二電磁組。
5. 如請求項1所述之風機，其中該第一負載元件包括複數個第三葉片。
6. 如請求項5所述之風機，其中該些第二葉片與該些第三葉片之數量不一致。
7. 如請求項5所述之風機，其中該從動件更具一第 三環形導流結構，該第三環形導流結構環繞該些第三葉片，並連接此些第三葉片末端。
8. 如請求項5所述之風機，其中每一該些第三葉片徑向長度大於9公分。
9. 如請求項1所述之風機，其更包括複數個第四葉片，該些第四葉片分別等距地連接該第一負載元件外緣。
10. 如請求項1所述之風機，其更包括一第二負載元件，直接連接於該第一負載元件之外緣或經由一導流結構而連接於該第一負載元件之外緣，其中該第二負載元件是一板體、至少一第三電磁組、至少一齒輪組或至少一皮帶。
11. 如請求項1所述之風機，其中該第一葉輪更包括至少一第二環形導流結構，環設於該些第一葉片末端。
12. 如請求項1所述之風機，其中該動力扇設於該承載座或另一承載座上。
13. 如請求項1所述之風機，其中該動力扇之轉速大於該從動件之轉速。
14. 如請求項1所述之風機，其中該動力扇之一中 心軸線與該從動件之一中心軸線重疊。