风扇噪声衰减器的制作方法

专利名称：风扇噪声衰减器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电子系统的风扇，并且更具体涉及用于电子系统的风扇噪声衰减器。
背景技术：
在许多生活区都能发现电子设备。许多这些设备使用风扇进行冷却。


通过下面对附图中示出的优选实施例的描述，本发明的各个特征将会非常清楚，在所有这些附图中，相似的附图标记一般都是指相同的部件。这些附图不一定按照比例绘制，而是将重点放在对本发明原理的说明。
图1是根据本发明一些实施例的风扇装置和吸声结构的示意图；图2是根据本发明一些实施例的另一风扇装置和吸声结构的示意图；图3是图2所示风扇装置和吸声结构的部分横截面图；图4是根据本发明一些实施例的另一风扇装置和吸声结构的部分横截面示意图；图5是根据本发明一些实施例的电子系统的部分横截面示意图；图6是根据本发明一些实施例的流程图；图7是根据本发明一些实施例的另一风扇装置和吸声结构的透视图；图8是图7所示风扇装置和吸声结构的侧视图；图9是根据本发明一些实施例的另一风扇装置和吸声结构的横截面图；图10是根据本发明一些实施例的双风扇装置的透视图；图11是根据本发明一些实施例的另一电子系统的透视图。
具体实施例方式
在以下描述中，出于说明而非限制的目的，阐述了许多具体细节，例如特定结构、构造、接口、技术等等，以便帮助全面地理解本发明的各个方面。但是，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的其它实例中实践本发明来获得这里公开的益处。在特定情形下，省去了对众所周知的设备、电路和方法的描述，以免不必要的细节使本发明难以理解。
参考图1，本发明的一些实施例可以包括具有入口侧和出口侧的风扇装置10，以及位于风扇装置10的入口侧、靠近风扇装置10的吸声结构12。例如，吸声结构12可以用开孔泡沫塑料或者其它吸声材料制作，或者包括这些材料。吸声结构12可以是基本上关于结构12的轴旋转对称的，这个轴与风扇装置10的轴成一直线。例如，结构12可以具有一般的锥体形状，例如圆锥台。结构12也可以具有一般的角锥形状，例如角锥台。可选地，结构12可以具有能够用于吸收来自风扇装置的噪声的任意形状。
利用常规的风扇装置，本领域技术人员认为风扇入口侧的障碍物会显著地降低风扇的冷却能力。但是，本发明的发明人发现，在许多应用中，风扇前面的大部分空间基本上是气流停滞区(dead air space)。有利地，本发明的一些实施例在风扇入口侧的气流停滞区中提供吸声结构。可以将充足的冷却空气抽到吸声结构周围，而很少有或者没有冷却空气流经吸声结构。有利的是，将吸声结构放置在风扇入口侧能够降低来自风扇的噪声(例如尤其是从风扇的前面发出的噪声，对于用户而言这些噪声最令人厌烦)，而对风扇抽取空气从而进行冷却的能力很少有或者没有不利影响。
参考图2-3，本发明的一些实施例可以包括具有入口侧和出口侧的风扇装置20，以及位于风扇装置20的入口侧且靠近风扇装置20的吸声结构22。风扇装置20可以包括风扇24和连接到风扇24的马达26，并且吸声结构22可以附着到马达26上。例如，吸声结构22可以适于在机壳(chassis)(未示出)内支撑马达26和风扇24。
例如，参考图3，吸声结构22可以包括附着到马达26的刚性芯子32，以及围绕该刚性芯子32设置的吸声材料34。吸声材料34可以具有一般的锥体形状，锥体形状的直径较小的一端更靠近风扇装置20。在一些实施例中，吸声材料34包括一系列的环形锥体，越靠近风扇装置，锥体的直径越小(例如，如同下面详细描述的一样)。尽管示出的是芯子32周围基本上是实心的，但是在一些实施例中，吸声材料34的内部可以被不同程度地挖空。
在许多常规风扇装置中，支柱或杆从风扇装置的外壳向内延伸，以支撑风扇的中心马达。这种常规结构的一个问题是风扇叶片周期性地经过这些支柱的时候会产生噪声。有时将这种噪声称为“叶片通过频率(BPF)”噪声。有利的是，本发明的一些实施例通过将吸声结构用于风扇马达的无支柱安装，能够消除这种BPF噪声。因为不需要支柱来支撑马达，所以风扇的叶片不会经过任何规则结构并因此能够降低或消除BPF噪声。
参考图4，本发明的一些实施例可以包括具有入口侧和出口侧的风扇装置40，位于风扇装置40的入口侧且靠近风扇装置40的吸声结构41，以及在风扇装置40的出口侧靠近风扇装置40的出口锥体42。在一些实施例中，风扇装置40包括具有中心毂44的风扇43，出口锥体42可以附着到中心毂44上。
例如，出口锥体42可以适于减少风扇装置40的出口侧的空气扰动。例如，出口锥体42可以使出口空气的横截面积渐变，这充当扩散式喷嘴来限制空气流在风扇马达后面的快速膨胀和/或周期性尾流(periodic waking)。有利的是，减少出口空气的空气扰动能够降低风扇噪声。
本发明的一些实施例可以还包括位于风扇43的叶片46周围的风扇罩45，其中，风扇罩45限定出一个入口钟形口(inlet bellmouth)47，其适于与吸声结构41一起协作来促进在横向(transverse)于风扇43的轴的方向上的平滑和均匀的空气流入(例如沿箭头A的方向，从侧面而不是直接从风扇43的前面)。风扇罩45可以用机壳中的安装结构支撑，而不用吸声结构41来支撑，从而在风扇罩45和风扇马达之间不需要任何支柱。
参考图5，系统50包括机壳51；机壳51内的系统板52；系统板52上的电子部件53；机壳51内的风扇装置54，该风扇装置54具有入口侧和出口侧；吸声结构55，其位于风扇装置54的入口测且靠近风扇装置54。例如，如同上面结合图2-3所描述的一样，风扇装置54可以包括风扇和连接到这个风扇的马达，吸声结构55可以附着到马达，并且可以用吸声结构55来支撑机壳51内的马达和风扇。
例如，吸声结构55可以包括附着到马达的刚性芯子和围绕该刚性芯子设置的吸声材料。吸声材料可以具有一般的锥体形状，锥体形状的直径较小的一端更靠近风扇装置。例如，吸声材料可以包括一系列的环形锥体，越靠近风扇装置，锥体的直径越小。刚性芯子可以附着到机壳51的面板56。例如，面板56可以是机壳51的前面板。可选地，刚性芯子可以附着到机壳51的另一个面板(例如背面板、侧面板、上面板或下面板)。可选地，刚性芯子可以附着到机壳51的内面板或其它结构。机壳51的一个或多个面板可以有通气孔。
例如，上述刚性芯子可以是塑料棒或金属棒，其在吸声结构51直径较大的一端有一个或多个螺纹孔。可以用一个或多个对应的紧固件将这个棒子固定到面板56上。例如，一个或多个埋头金属螺栓或尼龙螺栓可以通过面板56中对应的孔，并拧到棒中对应的孔内。还可以用其它的常规固定方法或者以后发现的合适的固定方法来将吸声结构51附着到面板56上。如果需要，可以在结构51和面板56之间安放橡胶或泡沫垫环或垫圈，来隔离(例如可能通过上述棒子传递过来的)马达振动噪声。
系统50还包括在风扇装置54的出口侧靠近风扇装置54的出口锥体57。例如，可以用出口锥体57来减少风扇装置54出口侧上的空气扰动。风扇装置54可以包括具有中心毂的风扇，其中出口锥体57可以附着到这个中心毂。系统50还可以包括位于风扇叶片周围的一个风扇罩58，其中该风扇罩58限定出一个入口钟形口，其适于与吸声结构55一起协作来促进在横向于风扇轴的方向上的空气流入。例如，风扇罩58可以包括柱子59，这些柱子59可以安装在系统板52上。
参考图6，本发明的一些实施例包括提供风扇装置(例如在方框60处)，并且将吸声材料放置在风扇装置入口侧的前面(例如在方框61处)。一些实施例还可以包括在刚性芯子周围设置吸声材料(例如在方框62处)，将这个刚性芯子附着到风扇装置的马达(例如在方框63处)，用刚性芯子在机壳内支撑马达(例如在方框64处)，和/或将刚性芯子附着到机壳的面板(例如在方框65处)。
本发明的一些实施例还可以包括利用直径沿着轴不断增大的一系列环形锥体来形成吸声材料(例如在方框66处)。本发明的一些实施例还可以包括利用出口锥体来减少风扇装置出口侧的空气扰动(例如在方框67处)。例如，一些实施例还可以包括将出口锥体与风扇装置的中心毂结合起来(例如在方框68处)。一些实施例还可以包括利用风扇叶片周围放置的风扇罩与吸声材料一起协作来促进在横向于风扇装置轴的方向上的空气流入(例如在方框69处)。
参考图7-9，本发明的一些实施例可以包括具有入口侧和出口侧的风扇装置70、位于风扇装置70入口侧并且附着到风扇装置70的吸声结构71、以及在风扇装置70出口侧附着到风扇装置70的出口锥体72。在一些实施例中，风扇装置70包括具有中心毂74的风扇73，并且出口锥体72可以与中心毂74结合在一起。
例如，可以用出口锥体72来减少风扇装置70的出口侧的空气扰动。例如，出口锥体72可以使出口空气的截面积渐变，这充当扩散式喷嘴来限制空气流在风扇马达后面的快速膨胀和/或周期性尾流。在一些实施例中，出口锥体72可以具有圆锥台的形状，或者能够用于减少出口空气中的空气扰动的任何其它形状。有利的是，减少出口空气中的空气扰动能够降低风扇噪声。
例如，参考图9，吸声结构71可以包括附着到风扇马达(未示出)的刚性芯子81，以及设置在刚性芯子81周围的吸声材料83。刚性芯子81可以在刚性芯子81的相应端附着到刚性板85和87。吸声材料83可以夹在刚性板85和87之间。例如，较大的刚性板85可以提供具有适当孔和/或结构的安装面，以便将吸声结构71固定到电子系统的面板上。例如，较小的刚性板87可以提供具有适当孔和/或结构的安装面，以便将吸声结构71固定到风扇马达上。
本发明的一些实施例还可以包括位于风扇73的叶片76周围的风扇罩75，其中风扇罩75限定出入口钟形口77，其用于与吸声结构71一起协作来促进在横向于风扇73轴的方向上(从侧面而不是直接从风扇73的前面)的空气流入。风扇罩75可以用机壳内的安装结构来支撑，而不是用吸声结构71来支撑，从而在风扇罩75和风扇马达之间不需要任何支柱。
个人娱乐计算机(ePC)的出现，以及具有与其它现有消费电子设备类似的外观的要求，意味着希望不把电子系统的正面用作排气区或风扇进气口(例如现今PC中的典型常用的前框结构)。这些系统最常见的是前框面向用户。在一些实施例中，减少或者引导从机壳前面(前框面对的一侧)发出的或者朝向用户的风扇噪声，这是保持安静的重要因素。另外，电子系统发出较少噪声，从而在生活区能够被接受，也是有好处的。有利的是，本发明的一些实施例可以为一个或多个侧透气式轴流风扇(side breathing axial fan)提供被动式声衰减器。
在一些实施例中，吸声结构71可以用吸声材料制造或者包括吸声材料(例如开孔泡沫塑料)，通过其形状来进行被动噪声衰减。例如，吸声结构71可以包括用吸声材料制造的一系列环形锥体。这些圆环形成具有锯齿状边缘91、93、95和97的锯齿状横截面(例如，见图9)，它们能够有效地产生声音内反射来俘获噪声。在一些实施例中，可以提供更多或更少的环。
用于被动式声音衰减的其它公知结构、形状和/或横截面同样可以用于吸声结构71中。通过目前公知或者今后发现的任何技术，可以容易、低成本地将开孔泡沫塑料制造成所需要的形状。例如，合适的技术包括利用回转的热切割线来形成泡沫塑料块，组装的冲切片或者使用反应注射成型(RIM)等等。
除了抑制声发射和/或为风扇马达提供无支柱安装以外，吸声结构(也称为入口锥体)71还可以帮助管理风扇空气吸入量。例如，入口锥体71可以通过减少或消除与马达毂上面的静止空气相互作用的剪切流来控制进入空气。可以将风扇直接安装在入口锥体71上，因此当风扇转动的时候，它不会周期性地经过任何固定物体，从而减少或消除常常与风扇相关的叶片通过频率(BPF)声音。
参考图10-11，一些电子系统可以从上面描述的两个或多个风扇装置受益。一个示例性的双风扇装置100包括与第二风扇装置103相邻的第一风扇装置101。一个示例性的电子系统110利用本发明一些实施例中的双风扇装置100。电子系统110可以包括电源113，其可能包括另外一个风扇来冷却该电源。虽然画成了常规风扇，但是这个电源风扇也可以任选地采用这里所述的被动式噪声衰减器。
可以将电子系统110配置成ePC，它包括光学媒体驱动器(例如CD或DVD驱动器)和/或内部硬盘驱动器117这样的附加部件。ePC系统110的前框可以包括显示器、按钮、旋钮、插座和其它用户部件。有利地，可以在电子系统110的一个或多个侧面板119上设置通风，根据本发明的一些实施例的双风扇装置111可以为两个或多个侧透气式轴流风扇提供被动式声衰减器。
本发明的上述方面和其它方面可以单独实现或组合起来实现。不应该认为本发明必须有这些方面中的两个或多个，除非特定的权利要求明确要求。此外，尽管结合了目前被认为是优选的实例来描述本发明，但是应该理解本发明不限于这里公开的实例，相反，本发明旨在涵盖包括在本发明的实质和范围内的各种变形和等价方案。
权利要求
1.一种设备，包括具有入口侧和出口侧的风扇装置；以及位于所述风扇装置的所述入口侧并靠近该风扇装置的吸声结构。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述风扇装置包括风扇和连接到该风扇的马达，其中所述吸声结构附着到所述马达。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述吸声结构适于支撑机壳内的所述马达和风扇。
4.如权利要求2所述的设备，其中所述吸声结构包括附着到所述马达的刚性芯子；以及设置在所述刚性芯子周围的吸声材料。
5.如权利要求4所述的设备，其中所述吸声材料具有一般的锥体形状，该锥体形状直径较小的一端更加靠近所述风扇装置。
6.如权利要求4所述的设备，其中所述吸声材料包括一系列环形锥体，其中直径较小的锥体更加靠近所述风扇装置。
7.如权利要求1所述的设备，还包括在所述风扇装置的出口侧靠近该风扇装置的出口锥体。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述出口锥体适于减少所述风扇装置的所述出口侧的空气扰动。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述风扇装置包括具有中心毂的风扇，并且其中所述出口锥体附着到该中心毂。
10.如权利要求9所述的设备，还包括位于所述风扇的叶片周围的风扇罩，其中所述风扇罩限定出入口钟形口，该入口钟形口适于与所述吸声结构一起协作来促进在横向于所述风扇的轴的方向上的空气流入。
11.一种方法，包括提供风扇装置；以及在该风扇装置入口侧的前面放置吸声材料。
12.如权利要求11所述的方法，还包括在刚性芯子周围设置所述吸声材料。
13.如权利要求12所述的方法，还包括将所述刚性芯子附着到所述风扇装置的马达。
14.如权利要求13所述的方法，还包括利用所述刚性芯子支撑机壳内的所述风扇马达。
15.如权利要求14所述的方法，还包括将所述刚性芯子附着到所述机壳的面板。
16.如权利要求11所述的方法，还包括利用直径沿轴不断增大的一系列环形锥体形成所述吸声材料。
17.如权利要求11所述的方法，还包括利用出口锥体减少所述风扇装置出口侧的空气扰动。
18.如权利要求17所述的方法，还包括将所述出口锥体与所述风扇装置的中心毂结合起来。
19.如权利要求18所述的方法，还包括利用位于所述风扇叶片周围、与所述吸声材料一起协作的风扇罩来促进在横向于所述风扇装置的轴的方向上的空气流入。
20.一种系统，包括机壳；所述机壳内的系统板；所述系统板上的电子部件；所述机壳内的风扇装置，该风扇装置具有入口侧和出口侧；以及吸声结构，其位于所述风扇装置的所述入口侧且靠近所述风扇装置。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述风扇装置包括风扇和连接到该风扇的马达，并且其中所述吸声结构附着到该马达。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述吸声结构适于支撑所述机壳内的所述马达和风扇。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述吸声结构包括附着到所述马达的刚性芯子；以及设置在所述刚性芯子周围的吸声材料。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述刚性芯子附着到所述机壳的面板。
25.如权利要求23所述的系统，其中所述吸声材料具有一般的锥体形状，该锥体形状直径较小的一端更加靠近所述风扇装置。
26.如权利要求23所述的系统，其中所述吸声材料包括一系列环形锥体，其中直径较小的锥体更加靠近所述风扇装置。
27.如权利要求20所述的系统，还包括在所述风扇装置的出口侧靠近该风扇装置的出口锥体。
28.如权利要求27所述的系统，其中所述出口锥体适于减少所述风扇装置的所述出口侧的空气扰动。
29.如权利要求28所述的系统，其中所述风扇装置包括具有中心毂的风扇，并且其中所述出口锥体附着到该中心毂。
30.如权利要求29所述的系统，还包括位于所述风扇叶片周围的风扇罩，其中所述风扇罩限定出入口钟形口，该入口钟形口适于与所述吸声结构一起协作来促进在横向于所述风扇的轴的方向上的空气流入。
全文摘要
包括风扇装置的一种设备，该风扇装置具有入口侧和出口侧，以及位于风扇装置(10)入口侧且靠近风扇装置的吸声结构(12)。在一些实施例中，被动式噪声衰减器减小电子系统中的风扇噪声。还公开了其它实施例并要求其权利。
文档编号F04D25/08GK101080575SQ200580043343
公开日2007年11月28日 申请日期2005年12月15日 优先权日2004年12月17日
发明者M·克罗克 申请人:英特尔公司