具有不对称叶片间隔的离心式鼓风的制造方法
【专利摘要】本公开涉及具有不对称叶片间隔的离心式鼓风机。在电子设备的冷却系统中的离心式鼓风机在可接受的平衡下具有不对称叶片间隔。根据一组有利的期望声学伪像以及与在相等风扇叶片间隔的情况下发现的平衡类似的平衡来确定不对称叶片间隔。在一个实施例中，风扇叶轮可以包括61个风扇叶片。
【专利说明】具有不对称叶片间隔的离心式鼓风机
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及便携式电子产品，更具体而言，涉及尤其适于在便携式电子产品的空气冷却系统中使用的鼓风机或者风扇。
【背景技术】
[0002]通常在电子设备的冷却系统中实现轴流风扇以及离心式风扇或者鼓风机，以在电子设备变得过热时帮助它们冷却下来。典型的风扇设计包括叶轮，其具有相对于彼此以相等的角度间隔开的叶片。均匀地间隔的风扇叶片使得叶轮平衡。在风扇叶片并不均匀地间隔开时，叶轮可能具有声学伪像(artifact)、不平衡问题以及热损失。不平衡可能导致增加的振动应力、对风扇的承载和电机结构的磨损以及质量问题。
[0003]通常，风扇的噪声源是空气流以及来自电机。气流引起的噪声源之一是叶片通过频率(Blade Passage Frequency, BPF)音调(tone)。BPF和相关的谐波与在每个风扇叶片经过固定的参考点时产生的压力分布有关。叶片尖端创建周期性的压力波，其创建音调。
[0004]主要的电机噪声源是电极通过频率(Pole Passage Frequency,PPF)音调。PPF是由风扇的电机中的电极创建的振动以及所导致的压力波。BPF将通常被感知为音调，并且如果其与PPF —致，则可以被放大。BPF音调和PPF音调从鼓风机或者风扇散发，并且当听得见时，可能使包含鼓风机或者风扇的产品的使用者厌烦。噪声的另一源来自与风扇的支柱或者任何其它类型的障碍物的交互作用。因此，期望具有减少的噪声的足够平衡的风扇。
【发明内容】
[0005]广义地说，在本文中公开的实施例描述了在离心式鼓风机中具有可接受的平衡的非一致叶片间隔以及离心式鼓风机在便携式电子产品中的实现方式。
[0006] 描述了离心式鼓风机。该离心式鼓风机至少包括具有多个电极通路(pole pass)的电机以及61个叶片，其中电极通路的数目是偶数，并且61个叶片中的每一个叶片与具有标称叶片角度值的标称叶片角度关联，该标称叶片角度值是相邻叶轮叶片之间的角位移。61个叶轮叶片每一个都关于中心毂被不对称地间隔开，以使得每个叶轮叶片关于中心毂被定位成使得标称叶片角度值的总和等于360°，并且离心式鼓风机的操作特性值被视为在操作特性值的预定范围内。在所描述的实施例中，其中第一标称叶片角度值为5.33°，第二标称叶片角度值为5.35° ;第三标称叶片角度值为5.48° ;第四标称叶片角度值为5.23° ；第五标称叶片角度值为5.97° ;第六标称叶片角度值为5.54° ;第七标称叶片角度值为5.33° ;第八标称叶片角度值为5.52° ;第九标称叶片角度值为5.90° ;第十标称叶片角度值为6.05° ;第^^一标称叶片角度值为6.05° ;第十二标称叶片角度值为6.15° ;第十三标称叶片角度值为5.55° ;第十四标称叶片角度值为5.53° ;第十五标称叶片角度值为5.93° ;第十六标称叶片角度值为6.08° ;第十七标称叶片角度值为6.27° ;第十八标称叶片角度值为6.53° ;第十九标称叶片角度值为6.45° ;第二十标称叶片角度值为6.60° ;第二十一标称叶片角度值为6.55° ;第二十二标称叶片角度值为6.59° ;第二十三标称叶片角度值为5.53° ;第二十四标称叶片角度值为6.28° ;第二十五标称叶片角度值为5.58° ；第二十六标称叶片角度值为5.75° ;第二十七标称叶片角度值为5.48° ;第二十八标称叶片角度值为5.45° ;第二十九标称叶片角度值为5.84° ;第三十标称叶片角度值为5.25° ；以及第三十一标称叶片角度值为5.23°，第三十二标称叶片角度值为5.65°，第三十三标称叶片角度值为5.27° ,第三十四标称叶片角度值为5.96° ,第三十五标称叶片角度值为5.93°，第三十六标称叶片角度值为5.35°，第三十七标称叶片角度值为6.57° ;第三十八标称叶片角度值为6.48° ;第三十九标称叶片角度值为6.25° ;第四十标称叶片角度值为6.27° ;第四十一标称叶片角度值为6.32° ;第四十二标称叶片角度值为6.02° ;第四十三标称叶片角度值为5.87° ;第四十四标称叶片角度值为6.04° ;第四十五标称叶片角度值为5.21° ;第四十六标称叶片角度值为5.20° ;第四十七标称叶片角度值为5.43° ;第四十八标称叶片角度值为5.77° ;第四十九标称叶片角度值为6.27° ;第五十标称叶片角度值为5.72° ;第五十一标称叶片角度值为5.84° ;第五十二标称叶片角度值为6.47° ;第五十三标称叶片角度值为6.35° ;第五十四标称叶片角度值为6.32° ;第五十五标称叶片角度值为6.46° ;第五十六标称叶片角度值为6.58° ;第五十七标称叶片角度值为6.37° ;第五十八标称叶片角度值为5.54° ;第五十九标称叶片角度值为5.87° ;第六十标称叶片角度值为5.78°，以及第六十一标称叶片角度值为6.26°。
[0007]在所描述的实施例的一个方面中，叶片角度每一个都具有+/-5%的公差。
[0008]根据以下结合附图的详细说明，本发明其它各方面和优点将变得明显，其中所述附图通过示例的方式图示了本发明的原理。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]根据以下结合附图的详细说明，所描述的实施例将变得容易理解，在附图中，相似的附图标记指的是相似的结构元素，并且其中:
[0010]图1是具有关于中心毂一致地间隔开的叶片的叶轮的顶视平面图。
[0011]图2是具有关于中心毂不一致地间隔开的叶片的叶轮的实施例的顶视平面图。
[0012]图3是比较了具有一致叶片间隔的叶轮与具有不一致叶片间隔的叶轮沿着基膜的声音频率分布的曲线图。
[0013]图4是由具有一致地间隔开的叶轮叶片的风扇与具有不一致地间隔开的叶轮叶片的风扇产生的声音的图形比较。
[0014]图5是由具有一致地间隔开的叶轮叶片的风扇和具有13个不一致地间隔开的叶轮叶片的风扇产生的声音的图形比较。
[0015]图6是一种用于制造根据所描述的实施例的风扇的方法的流程图。
[0016]图7是一种用于制造根据另一实施例的风扇的方法的流程图。
[0017]图8至图12示出了具有根据所描述的实施例的不对称叶片分布的风扇组件的附加实施例。
【具体实施方式】
[0018]所描述的实施例涉及可以在诸如膝上式计算机之类的便携式电子设备的冷却系统中实现的离心式风扇或者鼓风机。将理解，所描述的实施例也可以在诸如台式计算机之类的其它非便携式电子设备中使用。在所描述的实施例中的离心式风扇或者鼓风机为便携式电子设备提供空气冷却，同时与传统风扇相比减少了从风扇散发的感知到的声音。
[0019]以下参照图1至图12讨论各实施例。然而，本领域技术人员将容易理解，在本文中关于这些图给出的详细描述仅用于解释性目的，而本发明延伸超过这些有限的实施例。
[0020]如上所讨论的，典型的风扇设计包括具有一致叶片间隔的叶轮。也就是说，如图1所示，叶轮100的叶片110相对于彼此以相等的角度A、B、C间隔开。如图1所示，叶片110之间的角度A、B、C彼此相等。由于叶轮100的质量均匀地分布，叶片110的一致间隔提供了平衡，并且在风扇旋转时还提供了随着时间恒定的音调频率。通常而言，叶轮100具有素数个叶片，以避免使叶片的谐波对齐(line up)或者与电机中的电极的谐波融合。通常为叶片的数目选择素数，这是由于电极通路通常为偶数。将理解，如果叶片的谐波和电极的谐波对齐，则来自风扇的噪声将增加。因此，工业标准是在叶轮具有素数个叶片时提供均匀间隔的叶片。
[0021]最小化来自风扇的噪声的一种方法是控制由风扇生成的纯音调的频谱分布。将音调的能量分散在多个离散频率之上可以使得通过减小对音调BPF的感知而使音调对听众来说似乎不太嘈杂。使风扇叶片不均匀地间隔，同时维持叶轮平衡是控制纯音调效果的一种方法。图2图示了具有不均匀间隔开的叶片210的离心式鼓风机的叶轮200。如图所示，角度D、E、F彼此不相等。为了确定不一致叶片间隔布置的间隔，可以以正弦幅度模式(pattern)修改均匀间隔的风扇叶片110的位置。可以用于根据正弦调制修改的角度间隔的公式如下:
[0022]Θ j' = Θ j+ Δ Θ sin (m Θ J
[0023]其中Θ i是在一致间隔布置中的第i个叶片的原始间隔角度，Θ/是在修改之后第i个标称叶片角度 的新间隔角度，Λ Θ是间隔角度改变的最大百分比(调制幅度)，并且m是将使用的正弦模式的数目(在风扇的单个旋转中调制周期(modulation cycle)重复的次数)。将理解，以上阐述的公式可以适用于诸如轴流风扇之类的较大风扇，其可以通过在叶轮的关键位置上添加重量来平衡。
[0024]由这一正弦调制导致的噪声由以下公式表示:
[0025]
【权利要求】
1.一种离心式鼓风机,包括: 具有多个电极通路的电机，其中所述电极通路的数目为偶数；以及 61个叶轮叶片，其中所述61个叶轮叶片中的每一个叶轮叶片与具有标称叶片角度值的标称叶片角度关联，所述标称叶片角度是相邻叶轮叶片之间的角位移，其中所述多个叶轮叶片每一个都关于中心毂被不对称地间隔开，以使得每一个叶轮叶片关于所述中心毂被定位成使得所述标称叶片角度值的总和等于360°，并且所述离心式鼓风机的操作特性值被视为在操作特性值的预定范围内，其中第一标称叶片角度值为5.33° ,第二标称叶片角度值为5.35° ;第三标称叶片角度值为5.48° ;第四标称叶片角度值为5.23° ;第五标称叶片角度值为5.97° ;第六标称叶片角度值为5.54° ;第七标称叶片角度值为5.33° ；第八标称叶片角度值为5.52° ;第九标称叶片角度值为5.90° ;第十标称叶片角度值为6.05° ;第^^一标称叶片角度值为6.05° ;第十二标称叶片角度值为6.15° ;第十三标称叶片角度值为5.55° ;第十四标称叶片角度值为5.53° ;第十五标称叶片角度值为5.93° ;第十六标称叶片角度值为6.08° ;第十七标称叶片角度值为6.27° ;第十八标称叶片角度值为6.53° ;第十九标称叶片角度值为6.45° ;第二十标称叶片角度值为6.60° ;第二十一标称叶片角度值为6.55° ;第二十二标称叶片角度值为6.59° ;第二十三标称叶片角度值为5.53° ;第二十四标称叶片角度值为6.28° ;第二十五标称叶片角度值为5.58° ;第二十六标称叶片角度值为5.75° ;第二十七标称叶片角度值为5.48° ;第二十八标称叶片角度值为5.45° ;第二十九标称叶片角度值为5.84° ;第三十标称叶片角度值为5.25° ；以及第三十一标称叶片角度值为5.23°，第三十二标称叶片角度值为5.65°，第三十三标称叶片角度值为5.27° ,第三十四标称叶片角度值为5.96° ,第三十五标称叶片角度值为5.93°，第三十六标称叶片角度值为5.35°，第三十七标称叶片角度值为6.57° ;第三十八标称叶片角度值为6.48° ;第三十九标称叶片角度值为6.25° ;第四十标称叶片角度值为6.27° ;第四十一标称叶片角度值为6.32° ;第四十二标称叶片角度值为6.02° ;第四十三标称叶片角度值为5.87° ;第四十四标称叶片角度值为6.04° ;第四十五标称叶片角度值为5.21° ;第四十六标称叶片角度值为5.20° ;第四十七标称叶片角度值为5.43° ;第四十八标称叶片角度值为5.77° ;第四十九标称叶片角度值为6.27° ;第五十标称叶片角度值为5.72° ;第五十一标称叶片角度值为5.84° ;第五十二标称叶片角度值为6.47° ;第五十三标称叶片角度值为6.35° ;第五十四标称叶片角度值为6.32° ;第五十五标称叶片角度值为6.46° ;第五十六标称叶片角度值为6.58° ;第五十七标称叶片角度值为6.37° ;第五十八标称叶片角度值为5.54° ;第五十九标称叶片角度值为5.87° ;第六十标称叶片角度值为5.78°，以及第六十一标称叶片角度值为6.26°。
2.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其中所述标称叶片角度值中的每一个具有+/-5%的公差范围。
【文档编号】F04D29/28GK103671242SQ201210329710
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月7日 优先权日:2012年8月29日
【发明者】C·R·都克, J·T·蒂本科 申请人:苹果公司