專利名稱：帶有外置電路板的冷卻風扇的制作方法
帶有外置電路板的冷卻風扇
背景技術：
計算機系統包括大量的吸引電流以完成其目標功能的電氣元
件。例如，計算機的微處理器或中央處理單元(CPU)需要電流來執行
許多功能，例如控制計算機系統的全部操作及執行各種數字計算。 通常，任何通有電流的電氣器件都產生熱。通常任何器件所產生的 熱量都是流過器件的電流量的函數。
典型地，電氣器件設計為可以在預定的溫度范圍內正確工作。 如果溫度超過預定范圍(也就是器件變得太熱)，器件可能無法正確起 作用，這可能降低計算機系統的整體性能。因此，許多計算機系統 都包括冷卻系統以調節其電氣元件的溫度。 一種冷卻系統是強迫通
風系統(forced air system)，其依靠一個或多個冷卻風扇把空氣吹在電 子元件上以冷卻這些元件。
每分鐘移動穿過電器件的空氣的立方英尺數("CFM，，)是從器件 散熱的重要因素。因此，冷卻風扇的容量是選擇用于制冷應用中的 吹風機(air mover)的決定性因素。冷卻風扇能產生的CFM ^皮一系列 因素所影響，其中包括產生氣流的葉片的總面積、供氣流通過風 扇的自由面積(free area)，葉片的設計和電動機所產生的能量。
小型的無刷直流電動機用在給電子冷卻應用中所使用的許多冷 卻風扇提供能量。這些電動機使用筒形繞組，并且繞組內或繞組外 還設置有磁鐵。當電流流過繞組時，磁鐵圍繞電動機的軸線旋轉。 多種電路和元件通過被控制供給到圓筒形繞組的電流來促進電動機 的工作。所有的無刷直流電動機一般都包括控制繞組電流供給的整 流電路(commutation circuitry)。在標準的無刷直流風扇中，整流電鴻~ 安裝在風扇外殼內。
在許多計算機冷卻應用中，冷卻風扇的尺寸被支承計算機系統
的底板(chassis)所限制。限制冷卻風扇的尺寸也限制了風扇的性能， 因為電動機所產生的能量部分地依賴于電動機的尺寸。因此，當電 動機的尺寸減少，其所產生的能量也減少。
發明概要
上述問題大部分由一種冷卻風扇來解決，該風扇包括外殼、電 動機、葉片組件和第一電動機控制電路板。其中外殼可操作地連接 到支承電子元件的計算機底板上。電動機可固定地安裝在外殼內表 面所形成的容積空間(volume)內。葉片組件可旋轉地安裝在電動機 上。第一電動機控制電路板聯^接到電動機上，并且設置在外殼內表 面所形成的容積空間之外。
附圖筒介
下面將參考附圖對本發明的示范性實施例進行詳細描述，其中
圖1顯示了根據本發明的實施例所構造而成的吹風機的剖視圖；圖2顯示了根據本發明的實施例所構造而成的吹風機的電氣元件件的示意圖 圖3顯示了根據本發明的實施例所構造而成的吹風機的立體圖； 圖4顯示了根據本發明的實施例所構造而成的吹風機的立體圖；并且圖5顯示了帶有根據本發明的實施例所構造而成的吹風機的計算機組建的立體圖，
符號與命名
在下文的說明書和權利要求中，特定的用語用于指特定的系統 元件。本領域技術人員將認識到，計算機乂〉司可以用不同的名字來 指代同一元件。本文并不從名稱上區別元件，而是從功能上區分它 們。在下列的討論中以及在權利要求中，"包括"所使用的是開放 模式，并因此應被解釋為"包括但不限于…"。同樣，用語"聯接" 意指間接連接或直接連接。因此，如果第一器件聯接到第二器件上， 該連接可以是直接連接，或者是通過其它器件和線路的間接連接。
下面的討論涉及本發明的各種不同實施例。雖然這些實施例中 的一個或多個可能是優選的，zf旦是，所公開的實施例不應該被解釋 成或用于限制本發明公開(包括權利要求)的范圍。除此之外，本領域 技術人員可以理解，下列的描述有著廣泛的應用，而且對任何實施 例的描述僅僅是用于解釋說明該實施例，而不是要暗示將本發明7> 開(包括權利要求)的范圍限制于該實施例。
現在參見圖1，冷卻風扇100包括外殼10、葉片組件20、電動 機30和電動機控制電路板40。葉片組件20和電動機30都安裝在外 殼10的內表面12所形成的容積空間16內。這種旋轉產生經過外殼 10的氣流。外殼10包括形成了基本上圓筒形的容積空間16的內表 面12、把電動機30連接到外殼的支架14和外表面18。葉片組件20 包括從中心部(hub)24延伸出的葉片22。磁鐵26設置在中心部24的 內表面上。在某些實施例中，》茲鐵可選地聯:接到軸28上。軸28設 置在中心部24內的中心，且聯4妄到中心部24上。電動機30包括繞 組32和軸承34。
電動機30可固定地安裝在外殼10上。葉片組件20可旋轉地安 裝在電動機30上。從電動機控制電路板40提供給電動機30的電氣 控制信號產生流經電動機的電流。電動機30和;茲鐵26的相互作用 導致葉片組件20在外殼10內4^轉。葉片組件20的旋轉產生經過容 積空間16的氣流。
電動機控制板40設置在容積空間16之外，且通過電氣連接42 聯接到電動機30上。通過把電動機控制電路板40 乂人外殼10上去除， 外殼內額外的空間是可利用的，并且可以用來增加電動機元件(例如 繞組32、磁鐵26和軸承34)的尺寸。當繞組32的尺寸增大時，電動 機30所產生的能量也增加。
去除電動機控制電路板40還使得尺寸上不受限于外殼10的較 大的電路板可以被使用。這使得在電路板上可以使用較大的元件， 而它們通常比較便宜。較大的電路板也提供給電路設計者更多的空 間以搭建高效的電路。在其它實施例中，用來控制風扇的電路板可 以建造在主板或聯接到多個風扇的風扇控制板之內。在這些實施例 中，風扇組件可以不包括電路板。
現在參見圖2,操作風扇電動機30的電氣系統包括有電動機控 制電路板40和冷卻系統控制器44。電動機控制電路板40包括控制 電子信號輸入到電動機30的電路。冷卻系統控制器44包括監測計 算機系統狀態且操作一個較多個冷卻風扇以產生氣流來冷卻系統的 電路和傳感器。電動機控制板40通過電氣連接42聯接到電動機30 上。電動機控制電路板40通過電氣連接46聯接到冷卻系統控制器44 上。
電動機控制電路板40包括電路和元件，例如整流電路、位置解 碼器、震蕩器、電流驅動器和其它用于把電信號引導到電動機30的 繞組的電路和元件。每個電動機30都具有聯接于其上的專用電動機 控制電路板40。冷卻系統控制器44包括監測計算機系統的工作和溫 度、且控制一個或多個電動機30的工作的傳感器和電路。冷卻系統 控制器44包括例如速度控制器和溫度傳感器的元件和電路。
現在參見圖3,冷卻風扇50包括外殼52、葉片組件54和電動 機控制電路板56。外殼52具有基本上矩形的外周邊(perimeter)。葉 片組件54(包括電動機55)位于外殼52內。電動機控制電路板56可 以安裝在外殼52的外面。電動機控制電路板56可以安裝在凹部58 中且通過導電體59聯接到電動才幾55上。
在某些實施例中，冷卻風扇50還可以包括第二電動才幾控制電路 板57,其聯接到電動機控制電^各板56上，且安裝在外表面的不同側面。在兩電動機控制電路板56和57中都可以設置控制電動機55的 電路，這樣的電路板的設計具有更大的靈活性。
現在參見圖4，冷卻風扇60包括外殼62、葉片組件64和電動 機控制電路板66。外殼62具有矩形的外周邊61和凹進表面63。葉 片組件64(包括電動機65)位于外殼62內。電動機控制板66在矩形 外周邊61內安裝到凹進表面63上。
電動機控制電路板66可以構造成多部分的形式，使得電贈^反可 以在外殼62超過一側面的多側面上安裝。例如，冷卻風扇60還可 以包括第二電動機控制電路板67，其聯接到電動機控制電路板66上。 兩電動機控制電路板都可以安裝在凹進表面63上。在兩電動機控制 電路板66和67中都可以設置控制電動機65的電路，這樣的電路板 的設計具有更大的靈活性。
現在參見圖5，計算機組件70包括底板72、主板74、散熱器(heat sink)76、電子元件78和冷卻風扇80。每個冷卻風扇80都包括外殼 82、葉片組件84和電動機控制電路板86。電動機控制電路板86安 裝在外殼82之外，使得電動機的繞組在外殼內獲得較大的空間，從 而優化了電路板的設計和建造，而且消除了對氣流的限制。
冷卻風扇80設置成產生使電子元件78冷卻的氣流。散熱器76 可以設置成直接地位于風扇80所產生的氣流路徑上。散熱器76聯 接到電子元件，使得電子元件所產生的熱分散在經過散熱器增加了 的表面面積的氣流中。
上述的討論是對本發明的原則和各種不同實施例的說明。 一旦 充分理解了上述的公開，大量的變更和修改對本領域技術人員來說 將會變得顯而易見。例如，提供控制信號給冷卻風扇電動機的電路 板可以設置在外殼的內部容積空間之外的任何位置，或者從風扇組 件中完全地移去而設置在單獨的電路板上，或者作為元件而集成在 風扇控制系統中，或者設置在主板74上。所附的權利要求將被解釋 成包括所有的這些改變和修改。
權利要求
1.一種冷卻風扇(100)，包括外殼(10)，其包括內表面(12)和外表面，其中，所述外殼(10)可操作地連接到支承電子元件的計算機底板上；無刷直流電動機(30)，其可固定地安裝在所述外殼(10)的內表面(12)所形成的容積空間(16)內，其中，所述電動機(30)包括多個繞組；葉片組件(20)，其可旋轉地安裝在所述電動機(30)上；以及第一電動機控制電路板(40)，其聯接到所述電動機(30)上，且設置在所述外殼(10)的內表面(12)所形成的容積空間(16)之外，其中，所述第一電動機控制電路板(40)包括將電流引導到所述電動機(30)的繞組上的電路。
2. 根據權利要求1所述的冷卻風扇(IOO)，其特征在于，所述第 一電動機控制電路板(40)安裝到所述外殼(10)的外表面上。
3. 根據權利要求1所述的冷卻風扇(IOO)，其特征在于，所述冷 卻風扇(1 OO)還包括第二電動機控制電路板，其與所述第 一 電動機控 制電路板(40)聯接，并且設置在所述外殼(10)的內表面(12)所形成的 容積空間(16)之外。
4. 根據權利要求3所述的冷卻風扇(IOO)，其特征在于，所述外 表面形成矩形周邊，而且所述第一電動機控制電路板和第二電動機 控制電路板安裝在所述矩形周邊內。
5. 根據權利要求4所述的冷卻風扇(IOO)，其特征在于，所述第 一電動機控制電路板和所述第二電動機控制電路板安裝在所述周邊 的不同側面上。
6. 根據權利要求3所述的冷卻風扇(IOO),其特征在于，所述第 一電動機控制電路板和所述第二電動機控制電路板包括整流電路。
全文摘要
本發明涉及一種冷卻風扇(100)，其包括外殼(10)、電動機(30)、葉片組件(20)和第一電動機控制電路板(40)。外殼(10)可操作地連接到支承電子元件的計算機底板。電動機(30)可固定地安裝在外殼(10)的內表面(12)所形成的容積空間(16)內。葉片組件(20)可旋轉地安裝在電動機(30)上。第一電動機控制電路板(40)聯接到電動機(30)上且設置到所述外殼(10)的內表面(12)形成的容積空間(16)之外。
文檔編號F04D25/02GK101175922SQ200680016682
公開日2008年5月7日 申請日期2006年3月17日 優先權日2005年5月19日
發明者J·P·弗蘭茨, W·D·文森 申請人:惠普開發有限公司