用于独立地使风扇的空气流及噪声产生变化的方法及设备的制作方法

用于独立地使风扇的空气流及噪声产生变化的方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明描述一种使得能够独立控制所产生的空气流体积及噪声量的风扇设计方法及风扇结构。在数个实施例中，所产生的噪声紧密近似于令人愉悦的红噪声频谱，且仅通过旋转风扇叶片与翼瓣组合件或风扇外壳的相互作用产生。翼瓣组合件可以变化的间隔定位于所述旋转风扇叶片后面以在对所述空气流体积具有最小影响的情况下控制噪声产生的等级。风扇叶片配置的例如叶片节距、弧度、跨度、弦等的各个方面可经操纵以控制所产生的空气流体积对所述噪声量的比率。
【专利说明】用于独立地使风扇的空气流及噪声产生变化的方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及风扇，且更明确地说涉及一种用于独立地使风扇中的空气流体积及噪声产生变化的方法及结构。
【背景技术】
[0002]白噪声产生器以跨越频谱的频率产生声音且用作睡眠辅助器或用以通过掩蔽其它声音而保护隐私(例如对话)。一些所谓的“白噪声产生器”实际上产生听起来较不刺耳的“红”或“粉红噪声”。在红噪声中，功率随频率增加而减少，使得在较低频率下产生更多噪声。许多白噪声产生器使用电子电路来产生经由扬声器输出的所要噪声频谱。虽然许多人在睡眠、学习、工作等时偏好背景噪声，但以电子方式产生的噪声经常听起来为人造的。另夕卜，许多人可检测所产生噪声中的使其作为纯背景声音不太有效的模式。
[0003]因此，许多人采用机械装置来产生背景噪声。举例来说，早已使用卧室风扇来产生噪声以帮助人们睡眠。风扇为尤其合意的，这是因为其不仅提供噪声，而且还提供空气流，从而通过对流允许较有效体温调节及较有效汗水蒸发。随着风扇的速度增加以使更多空气移动，噪声等级增加。风扇的声音由风扇的结构及其速度确定。因此，通过设定风扇速度固定所述声音。然而，噪声对空气移动量的此依赖为不幸的，这是因为改变声音而不改变空气流或改变空气流而不改变声音可为合意的。

【发明内容】

[0004]本发明的目标为提供一种其中可从所产生的噪声量以可变方式控制所产生空气流体积的经改进风扇设计。
[0005]本发明的优选实施例包含旋转风扇叶片组合件及同轴安装的翼瓣组合件。在一些优选实施例中，接近装置(例如翼瓣组合件)可离轴但平行于叶片的轴或近轴但不平行于所述轴安装。风扇叶片与翼瓣之间的相对间隔及其它几何因数可由风扇用户人工地或基于来自自动风扇控制器的输入调整以在对所述风扇叶片所产生的空气流体积具有最小影响的情况下使噪声产生量变化。呈现原则上通过其相应翼瓣的设计表征的数个实施例。旋转风扇叶片所产生的压力波与翼瓣的相互作用使得能够纯空气动力(即，非电子、非接触)产生另人愉悦的假红噪声。经由控制风扇叶片特性(例如叶片角、弧度、弦、跨度等)，可相对于现有技术在宽广范围内使噪声及空气流体积不同地变化。经由风扇叶片速度、风扇特性及到翼瓣组合件的间隔的组合，数个实施例允许产生宽广范围的空气流体积及噪声量以及声调。
[0006]前文已相当广泛地概述了本发明的特征及技术优点以便可更好地理解本发明的以下详细说明。下文中将描述本发明的额外特征及优点。所属领域的技术人员应了解，可容易地利用所揭示的概念及特定实施例作为用于修改或设计用于执行本发明的相同目的的其它结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此些等效构造并不背离如在所附权利要求书中所陈述的本发明的精神及范围。【专利附图】

【附图说明】
[0007]为更透彻地理解本发明及其优点，现在连同所附图式来参考以下说明，其中:
[0008]图1是针对现有技术及本发明的实施例两者，风扇所产生的噪声量对通过风扇循环的空气体积绘制的示意图。
[0009]图2是噪声振幅相对于噪声频率的图表。
[0010]图3是展示风扇叶片及翼瓣的本发明的优选实施例的前视图。
[0011]图4是图3的实施例的透视图。
[0012]图5A及5B是图解说明翼瓣位置的调整的本发明的优选实施例的侧视图。
[0013]图6是图3的实施例的透视图。
[0014]图7展示图3的实施例的前视图。
[0015]图8展示图3的实施例的横截面图。
[0016]图9是本发明的另一优选实施例的翼瓣组合件的前视图。
[0017]图10是第二实施例中的声压(以dB为单位)随风扇叶片相对于翼瓣组合件的角度而变的图表。
[0018]图11是本发明的另一优选实施例中的翼瓣组合件的透视图。
[0019]图12是图11的翼瓣组合件的一组视图及横截面。
[0020]图13是供在本发明的另一优选实施例中使用的三叶草样式翼瓣组合件1300的透视图。
[0021]图14展示可用以形成图13的翼瓣组合件的两种材料条带。
[0022]图14B到14C展示图13的翼瓣组合件的侧视图及前视图。
[0023]图15展示同轴地安装在风扇叶片后面的图13的翼瓣组合件。
[0024]图16展示根据本发明的翼瓣组合件的另一优选实施例。
[0025]图17展示具有根据图16的优选实施例的风扇叶片及翼瓣组合件的典型座地式风扇的分解图。
[0026]图18展示根据本发明的翼瓣组合件的另一优选实施例。
[0027]图19展示根据本发明的翼瓣组合件的另一优选实施例。
[0028]图20展示使用由7个木制面板构成的外壳的风扇的优选实施例。
[0029]图21是具有包括六个群组的六个接近翼片的翼瓣组合件的本发明的另一优选实施例的轴向图。
[0030]图22是图21中所展示的实施例的斜视图。
[0031]图23是根据本发明的另一优选实施例的接近翼片的布置的轴向图。
[0032]图24是图26的实施例的斜视图。
[0033]图25是使用图23中所展示的翼片分组模式的本发明的实施例的轴向图。
[0034]图26是图25中所展示的实施例的斜视图。
[0035]图27是其中翼片与支柱集成在一起以形成风扇外壳的后支架的图25中所展示的实施例的斜视图。
[0036]图28展示根据本发明的优选实施例的天花板式风扇。
[0037]图29是从图28中所展示的实施例上方的透视图。[0038]图30是图28中所展示的实施例的俯视轴向图。
[0039]图31是图28中所展示的实施例的仰视轴向图。
[0040]图32是从图28中所展示的实施例下方的透视图。
[0041]图33展示图28中所展示的实施例的典型叶片的正交图。
【具体实施方式】
[0042]本发明的优选实施例涉及一种适合于用作“睡眠风扇”来产生可用以改进用户的睡眠质量的令人愉悦的背景声音以及空气移动的经改进风扇。根据一些优选实施例，可在不实质上改变风扇所产生的空气流的情况下使在操作风扇时产生的声音的音量及/或特性变化。此外,根据一些实施例,可使空气流变化同时可使声音的音量及特性保持相对不变。如本文中所使用，术语“声音”将用以指可通过人的听力检测到的任何频率的振动的传输。当参考风扇所产生的声音时，所述术语将包含在风扇的操作期间产生的所有声音，而不论通过叶片的旋转产生、叶片与接近装置或元件的相互作用产生压力波或空气流自身所产生的声音。术语“声音”与“噪声”将在本文中互换地使用。此外，术语音量、强度及量可关于表达总的声音强度全部互换地使用。
[0043]所属领域的技术人员将认识到，针对本文中所描述的许多实施例，改变风扇所产生的声音的特性(例如音量、频率、调制、音色、谐波、混响等)可对空气流具有某种影响，但与现有技术风扇中空气流与音量之间的正常关系相比，所述影响将为小的。举例来说，可优选地使音量或某种其它声音特性在可能调整数的整个范围内变化，同时空气流变化不到10%、更优选地不到5%。相同情况优选地适用于以下情形:调整空气流，同时使声音特性保持变化不到10%，更优选地不到5 %。如本文中所使用，此将称为允许使空气流或声音特性中的任一者独立于另一者变化。
[0044]本发明的优选实施例还提供可产生宽广范围的空气流体积(通过改变叶片旋转的速度)同时甚至在较高速度(及对应高空气流体积)下产生最小噪声的风扇叶片。另一方面，本发明的其它优选实施例还提供可产生宽广范围的空气流体积(通过改变叶片旋转的速度)同时甚至在较低速度(及对应低空气流体积)下产生相对高噪声音量的风扇叶片。
[0045]此外，本发明的优选实施例还提供在操作时产生具有与供用作背景噪声(尤其用于睡眠)的“令人愉悦的声音”相关联的特性的声音的风扇。虽然显而易见，令人愉悦的声音将基于个别品味而在某种程度上变化，但大体来说，对于多数人来说，在红噪声频谱中的声音将为令人愉悦的背景噪声。如下文所更详细地论述，风扇声音不必完美对应于完美红噪声曲线。类似于完美红噪声曲线的所测量噪声频谱(即，在给定频率下变化不超过20db)有时称为“假红噪声”，且 申请人:已发现所述所测量噪声频谱产生对多数人来说如同完美红噪声一样令人愉悦的噪声。如本文中所使用，术语“红噪声”将用以指在任何给定频率下从完美红噪声曲线变化不超过20db的所测量噪声频谱。所属领域的技术人员将认识到，所测量噪声频谱越远离理想红噪声曲线，对于多数听者来说，噪声将越不令人愉悦。
[0046]本发明的实施例可提供优于典型现有技术风扇的一个或一个以上优点。并非所有实施例将提供所有益处。本发明的一种优选方法或设备具有许多新颖方面，且由于本发明可出于不同目的而在不同方法或设备中体现，因此并非每一方面需要存在于每一实施例中。此外，所描述实施例的许多方面可单独取得专利权。
[0047]在下文的论述中，将描述涉及根据本发明的优选实施例的风扇设计的各个方面，包含对空气流的控制及对在操作期间产生的噪声量的控制两者。还描述在操作风扇时产生令人愉悦的假红噪声的方法。最后，下文描述本发明的示范性实施例。然而，这些实施例仅为示范性的，且不关于经由经改进叶片设计优化空气流或独立控制噪声产生及空气流定义本发明的范围。
[0048]图1是展示针对现有技术及本发明的实施例两者,风扇所产生的噪声量102对通过风扇循环的空气体积104绘制的示意图100。在现有技术中，风扇设计方法的目的大体来说为最大化风扇所产生的空气流体积同时最小化风扇所产生的噪声量。针对现有技术风扇，展示三个代表性示意性曲线120、130及140。曲线120表示其中与所产生的噪声量相t匕，所产生的空气流体积相对低的相当低效风扇。三个风扇速度设定低122、中124及高126以增加的噪声产生为代价产生增加的空气流量。
[0049]示意性曲线130表示“较好”风扇，S卩，空气流体积针对所产生的给定噪声等级较高所针对的风扇。注意，在现有技术中，由于大体来说噪声被视为对空气流的期望的不幸但不可避免的副产物，因此“较好”风扇将展现空气流对噪声产生的较高比率。关于曲线120，曲线130在其上具有表示通常为不具有成比例的速度设定的风扇的空气流的低132、中134及高136设定的三个点。
[0050]最后，曲线140表示在现有技术中将由于针对此第三现有技术风扇所产生的空气流对噪声比率低于曲线120或130而被视为甚至比产生曲线120及130的风扇好的风扇。三个速度设定低142、中144及高146同样表示较高空气流与增加的噪声之间的折衷，然而，其针对全部三个速度具有高得多的平均空气流。
[0051]重要的是，全部三个代表性现有技术风扇缺乏相对于空气流体积独立地控制噪声音量(或任何其它噪声特性)的能力。阴影区域106表示本发明的实施例优选的操作范围，其中下文描述标记为A到D的四个操作规程。区域106具有四个边界，其表示最小108及最大110空气流体积以及最小112及最大114噪声产生量。此处仅出于示范性目的而示意性地展示区域106。空气流体积与噪声音量的精确值及比率将取决于本发明的特定实施例。四个区域A到D表示现有技术中及针对本发明两者的以下性能目的:
[0052]A)低空气流体积及低噪声暈。如在现有技术中，此规程可借助以足以不产生过量噪声的低速度运行的相当低效风扇叶片设计解决。
[0053]B)高空气流体积及低噪声暈。此规程需要空气的非常高效移动。典型现有技术风扇出于以下原因中的一者而不能在区域B中操作:
[0054].当以低速度操作时，虽然噪声将不过度，但空气流体积将太低，即，现有技术将在区域B左侧，在区域A上相邻。
[0055].当以较高速度操作时，虽然现在空气流为可接受的，但噪声量将由于风扇叶片在将旋转运动转换成空气的线性运动中的低效率而大得多，即，在较高速度下，现有技术风扇将较靠近区域C操作。
[0056]C)低空气流体积及高噪声暈。此规程在现有技术中被视为不合意的，这是因为风扇的主要设计目的为产生具有尽可能少的噪声产生的空气流。由于现有技术风扇叶片设计的低效率，现有技术风扇通常将在区域A与趋向于区域C之间操作，但通常不具有足够空气流或噪声产生来完全到达区域D。
[0057]P)高空气流体积及高噪声暈。此规程需要大体较高风扇速度及空气流产生的中间效率，因此将在此区域中最大化风扇电机功率。 申请人:已发现针对能够跨过大部分区域106 (包括全部区域A到D)的风扇，有必要首先将风扇叶片设计为能够使空气高效地移动(即，能够在区域A及B中操作，这是因为空气的高效移动意指可以产生较少噪声的较低速度操作风扇电机)。
[0058]为在区域C及D中操作，现有技术风扇需要较高风扇速度使得风扇电机及叶片产生较多噪声。然而，如下文所更详细地描述，根据本发明的优选实施例的风扇可通过补充风扇及叶片所产生的音量而在区域C及D中操作。举例来说，下文描述的许多优选实施例利用风扇叶片后面的添加的“翼瓣组合件”(在风扇叶片的上游，使得空气流的主要方向远离翼瓣组合件)，所述翼瓣组合件用以使噪声产生增加到远高于将仅由于风扇叶片自身的运动产生的噪声(例如，增加多达25dB)。用于在区域C及D中操作的替代方法为改变风扇叶片自身的操作规程，如下文还论述。
[0059]因此，为了在大部分区域106内操作，必须首先解决操作区域B，所述操作区域由于其需要低噪声但高空气流体积而固有地为最困难的。直观地显而易见，使高效风扇叶片较不高效(以便产生较多噪声)比使低效风扇叶片更安静容易得多。本发明的设计方法因此为首先集中于通过添加额外元件(例如翼瓣组合件)或通过修改风扇叶片自身的操作特性而设计最高效风扇叶片，同时仍包含产生较多噪声的能力。两种方法均属于本发明的范围内，这是因为这些方法全部为使得风扇用户能够独立于区域106内的任何处所产生的噪声量选择空气流体积的方式。
[0060]举例来说，曲线152可表示翼瓣组合件(如下文所描述)相对于风扇叶片的距离的变化，其中风扇叶片经配置以产生相对低空气流。相比来说，曲线154可表示翼瓣组合件相对于风扇叶片的距离的类似变化，其中风扇叶片经配置以(举例来说)通过与用于曲线152的节距相比增加风扇叶片的节距来产生相对高空气流。其它曲线150及156表示所产生的空气流体积与噪声量之间的其它折衷-其中风扇电机能够进行可变速度控制，沿曲线152、154、150或156中的任一者的任何点可由风扇用户选择。
[0061]针对本发明的优选实施例，由 申请人:进行的测试已展示比所测试的任何现有技术风扇在给定空气流下低5dB的噪声产生，其在传送轴件功率以进行空气流产生上具有高出16%的效率。
[0062]高效风扇叶片设计考虑-在区域B中操作
[0063]首先考虑已看出可能够产生大量空气流(但以高噪声产生-且此可不为风扇用户偏好的令人愉悦的假红噪声为代价)或较低噪声量(但以可能不充足空气流为代价)的现有技术风扇叶片的设计为有趣的。如上文所谈及，为在最困难区域B中操作，需要可能最高效空气流产生。此问题首先由莱特兄弟在1902年在他们意识到其它较早飞行员所使用的螺旋桨在将其引擎的功率转换成足够空气流来推进飞机离开地面方面并不非常高效时提出并解决。他们意识到的是，螺旋桨本质上为按圈旋转以产生沿螺旋桨轴件的轴的提升的机翼。
[0064]最优风扇叶片设计本质上相同，惟替代跨越房间推进风扇，希望将电机功率最高效地转换成移动的空气体积(然而，此对必须计及的风扇主体施加推力)除外。存在可适用于高效风扇叶片设计的若干个概念/特性。
[0065]风扇材料-风扇叶片可大体来说由若干种材料制成，例如木材、各种类型的塑料(软塑料及硬塑料两者)、金属、复合材料等。显而易见，一个关键考虑为抗张强度-风扇叶片经受趋向于将叶片径向拉开的高离心力。高强度还由于风扇叶片可经受来自外物的冲击而为重要的。如果一个叶片将断裂，那么整个风扇组合件将接着严重失去平衡地旋转，可能导致整个风扇组合件将自身摇动离开其支撑位置或甚至完全飞离。然而，此考虑具有另一相反方面。如果干扰旋转风扇叶片的“外物”为(举例来说)手或动物，那么从电机到叶片的驱动链中的某一形式的滑动离合器可为有益的，使得可在不伤害手或动物而且不使风扇叶片断裂的情况下停止叶片运动，风扇叶片断裂可导致上文所描述的危险旋转不平衡情况。
[0066]出于本发明的目的，选择风扇叶片材料中的另一关键考虑为声音阻尼。针对此，木材经常为高抗张强度(借助木纹的径向定向)及自然声音阻尼的最优选择。在其中叶片由于叶片上的空气动力而轻微折曲，借此影响空气流且还影响噪声产生为合意的情形中，选择材料中的又一方面为柔性。
[0067]1- 申请人:已发现，使风扇叶片节距(还称作风扇及螺旋桨的螺旋角或翼部的攻角)变化为控制空气流及噪声产生两者最简单且最直接的方式。由于本发明的风扇叶片操作为机翼，因此考虑空气动力停转在特定节距角及速度下开始起作用。一旦风扇叶片由于极高节距或在较小节距角下的低速度而停转，噪声产生等级即可实质上增加同时空气流体积可减少。此由图1中的组合曲线160及162图解说明。曲线160表征在叶片未停转的情况下操作的风扇，借此产生较少噪声及较多空气流。曲线162表示在已停转条件中操作的风扇，借此针对较少空气流成比例地产生较多噪声。用于在旋转期间使风扇的叶片节距人工或自动地变化的机制 为此项技术中已知的。针对一些柔性风扇叶片设计，可通过在叶片的全跨度内或分段地折曲发生叶片节距的特定量的变化。
[0068]此为叶片相对于许多现有技术的简单平面风扇叶片的曲率。同样，弧度的考虑起因于高效机翼设计(针对翼部及螺旋桨两者)。上弧度表示叶片在与风扇空气流的方向相对的侧上的弯曲形状。本发明的最精细风扇叶片将在叶片的底部侧-在风扇旋转时冲击空气的侧上具有第二较低弧度。同样，关于机翼及螺旋桨设计，中等量的弧度可增加对应于风扇的较多空气流的提升。此对应从牛顿的第三运动定律“针对每一作用，存在相等且相反反作用”导出。在此情形中，机翼的提升(“作用”)的增加起因于向下的空气的运动(“反作用”)，针对风扇，所述向下的空气为通过叶片移动的空气体积。因此，翼部的越多提升对应于风扇的越多空气流。弧度可从风扇叶片的根部(其附着到轮毂之处)向外到风扇叶片的尖端变化。
[0069]此为风扇叶片组合件的直径。可使用人工及/或自动机械机构来在风扇的旋转期间使所述跨度变化。在其它因素相等的情况下，较大跨度将产生较大空气流。
[0070]1-此为风扇叶片在方位角上(即，在围绕旋转方向的圆周上)的宽度。还为人工及/或自动的机械机构可使得风扇叶片的弦能够在旋转期间变化。大体来说，弦与空气流体积及噪声产生的关系为较大弦导致成比例较高空气流且还导致较高噪声产生。弦可从根弦(在风扇轮毂处)向外到尖弦(在叶片的外边缘处)变化。
[0071]纵横比-此为跨度对弦比率，目.纵横比的变化将不同地影响空气流及噪声产牛两者。
[0072]扫掠角-此为叶片相对于从风扇叶片的根部径向向外延伸的线的角度。从螺旋桨飞机与几乎所有喷气式飞机的比较，此为熟悉概念。大体来说，后掠式叶片将在高速下具有减小的阻力，针对风扇，所述阻力可对应于针对给定空气流(即，在平行于C到B轴的方向上在图中的区域106内移动)的减小的噪声。
[0073]两面角-针对风扇，两面角对应于含有叶片的圆锥形表面。从轮毂径向向外延伸的一组叶片将具有零两面角角度，而落在远离流动方向成角度的圆锥形表面上的叶片将具有正两面角，且向流动方向中成角度的叶片将具有负两面角。两面角角度可对风扇性能具有许多影响，包含流分布、流量、流的浓度(即，空气流对向多少立体角)以及针对给定空气流的噪声广生的等级。
[0074]副翼趋向于增加提升量(空气流体积)，但通常失去升阻(意指噪声产生可比空气流更迅速地增加)_在图1中，因此可对应于具有向上曲率的向上及向右成角度的线，例如，曲线152及154。
[0075]小翼部-在翼部上引入小翼部以减小在尖漩涡中耗散的能量。针对风扇的情形，此将表示噪声减小与空气流约相同的量-此将表示图1中的更垂直向下引导的线。
[0076]工作叶片的数目-如将针对实施例1到3看出，叶片的数目将与翼瓣的数目相互作用以确定噪声产生的基本重复率。举例来说，在图5(实施例#1)及11 (实施例#3)中，展示双叶片风扇组合件，其与具有三个翼瓣的翼瓣组合件相互作用。因此，针对风扇叶片组合件的每一 360°旋转，每一风扇叶片将经过三个翼瓣中的每一者，从而赋予总共六个叶片-翼瓣相互作用或每60° —个相互作用。图10图解说明在来自叶片的压力波(主要在其前方)遇到本发明的经定形翼瓣以产生所要几乎正弦压力上升及下降时的在此60°区间内的噪声产生。到此曲线为正弦曲线的程度，其将具有最小较高谐波且因此将产生令人愉悦的假红噪声频谱。更多细节参见下文图9的论述。
[0077]旋转叶片的噪声产生的特性在考虑增加本发明的风扇所产生的噪声量(音量)之前，考虑风扇叶片产生何种类型的噪声为重要的。针对风扇设计的考虑，可期望紊流相对于层流(即，保持附着到机翼的全部(或几乎全部)表面的流)产生尤其较高频率的多数噪声。较高频率噪声构成“白噪声”的较不合意的分量，从而将其与较令人愉悦的红噪声进行区别。停转为其中空气流在极靠近叶片的上弧度的前方分开，因此产生最多噪声及最少空气流的最终实例。针对风扇设计，此对应于图1中的区域C及曲线162。因此，本发明的空气动力风扇叶片将趋向于较令人愉悦的红噪声产生。
[0078]在对空气流具有最小影响的情况下增加噪声量-从区域A及B向外移动到区域C及D中
[0079]根据本发明的优选实施例的风扇叶片的设计允许叶片在宽广范围的空气流体积内操作同时产生最小噪声。此能力超过图1中的曲线120、130及140所例示的现有技术的能力，在现有技术中不存在相对于空气流对噪声的独立控制。在现有技术中，希望较冷空气的风扇用户被迫接受固有地伴随增加的风扇旋转速度的无论任何等级的噪声产生。相比来说，希望较安静风扇的风扇用户被迫接受在较低风扇速度下产生的任何其余空气流。然而，根据本发明的实施例的风扇可在低到曲线112(区域106的底部边缘)操作，其中增加风扇旋转速度可对噪声产生具有最小影响。此外，整体噪声产生(由于空气动力高效的风扇叶片设计)在任何空气流速率下小于现有技术风扇。
[0080] 申请人:已发现，增加噪声产生的一种方式为借助具有添加的特征的风扇叶片操作，所述添加的特征趋向于使叶片粗糙(例如从叶片的边缘延伸的副翼)但不对空气流具有大的减小影响。这些特征可附着到风扇叶片自身或在风扇所产生的空气流场内。根据本发明的一些优选实施例，接近装置(例如由于空气流中的涡流含量(由于风扇的旋转)或其自身的空气动力螺旋角而旋转的一组辅助叶片或翼瓣)可添加额外噪声及噪声声调调制以及类似于动态雕塑的视觉吸引力两者。或者，可由风扇电机或另一电机给这些接近装置以机械方式供电。
[0081]在本文中所描述的优选实施例中，通过添加此些“接近元件”(即，可移动到风扇叶片的旋转平面附近的经控制的距离以与每一移动风扇叶片所产生的压力波相互作用的结构)产生噪声音量的最大增加。举例来说，如图3到9及11到12中所图解说明，接近于旋转风扇叶片的“翼瓣组合件”可用以部分地阻抗由风扇叶片移动穿过空气诱发的压力晶片的平滑旋转。不适当翼瓣设计将产生具有许多高频率分量的刺耳的“重击声”，其因此与红噪声频谱偏离。翼瓣的较平滑弯曲形状(以及潜在地，针对最靠近翼瓣经过的风扇叶片的边缘)将产生较多几乎正弦压力上升及下降曲线，如图9中的经计算数据所图解说明，所述曲线对应于较合意的假红噪声。为了使所产生的噪声等级变化，可人工或自动地改变翼瓣组合件之间的间隔以控制风扇压力波与翼瓣之间的相互作用的程度-参见图5A及5B中的间隔320及322。通过添加此些接近元件所产生的噪声将当然是除了通过风扇的操作及叶片自身产生的通常噪声之外的噪声。
[0082]围绕具有围绕圆周间隔开的开口的叶片的渐缩外壳可对翼瓣组合件具有类似影响，但相互作用更多的是与风扇叶片尖漩涡而不是与大多数风扇空气流。所述相互作用将具有取决于风扇叶片的数目及开口的数目的基础频率。为了使所产生的噪声等级变化，可人工或自动地改变渐缩外壳相对于旋转叶片的平面的位置。由于外壳中的渐缩，此轴向运动改变外壳的内径与风扇叶片的外边缘之间的间隔，借此控制风扇压力波与外壳中的开口之间的相互作用的程度。或者，替代移动渐缩外壳以使声音产生变化，可采用具有圆柱形或渐缩外壳的可变跨度风扇叶片来在不具有外壳的运动的情况下调整外壳的内径与风扇叶片的尖端之间的径向间隔。
[0083]其它接近装置还可能在本发明的范围内。现有技术风扇设计大体教示用于针对任何给定空气流减小噪声产生但不增加噪声产生或控制噪声产生对空气流体积的比率的方法。
[0084]在采用任何此些接近装置的情况下，所产生的噪声的音量及频率将受基础重复率影响。举例来说，三叶片风扇及具有五个开口的渐缩外壳将具有每循环3X5=15的基础重复率。注意，重复率将为风扇叶片的数目及渐缩外壳中的开口的数目或翼瓣的数目的最小公倍数(LCM)。
[0085]本发明的优选实施例还可包含额外声音产生装置。本发明的一些实施例包含将谐振结构定位于风扇的流动流内，例如号角(例如，“迪吉里杜管(didgeridoo) ”、管哨口、填充有液体的球泡、风铃、弦乐器、长笛、牧笛等)或如在原声吉他中的音箱。在不需要任何电子放大的情况下，至少2x的声音放大是可能的。清楚地，此些谐振装置可经设计以相对于高频率声音增强低频率声音的产生，借此更紧密地近似令人愉悦的红噪声频谱。[0086]此外，本发明的一些实施例可包含使得风扇用户能够预设关断时间(例如，在早晨以防止白天中的无人照管操作)或接通时间(例如，在风扇用户期望在晚上到家之前)的自动定时器。一些实施例中的自动操作还可包含通过声音及/或视觉感测电路进行控制。此可涉及感测烟雾报警器的警笛声或窗户的断裂或者大型家具的降落的响亮的噪声特性。来自火焰的特性光发射的视觉检测可在一些实施例中触发风扇关断-此具有减小可能“火上加油”的空气流同时还对即将到来的危险向风扇用户发出警报的双重优点。
[0087]噪声频率分布
[0088]图2是噪声振幅204相对于噪声频率202的图表200。曲线206表示精确“红噪声”，即，针对噪声频率的每一 IOx增加减少20dB的噪声频谱。将此与其振幅在原则上独立于频率的“白噪声”进行比较。在现有技术中，已证明发现红噪声频谱为“令人愉悦的噪声”。因此，本发明的一些实施例的目的为提供产生类似于完美红噪声频谱的噪声频谱的噪声频谱的设计方法及风扇结构。本发明经由风扇叶片的设计且在一些实施例中，经由以优选地可变的距离接近于风扇叶片以在不使用电子声音产生手段的情况下调整声音强度的“翼瓣组合件”的设计产生对红噪声的此近似。短语“电子声音产生手段”用以指以电子方式产生声音而非从风扇自身的操作产生的声音的各种方法。在优选实施例中，翼瓣组合件(或其它接近装置)与风扇叶片旋转轴同轴地定位。在其它优选实施例中，翼瓣组合件可在名义上在轴上(举例来说，与叶片旋转轴相距不到1%定位)或完全离轴。离轴定向的优选实施例将为离开旋转轴但具有平行(或几乎平行)于叶片旋转轴的翼瓣组合件轴。在其它实施例中，渐缩外壳环绕旋转风扇叶片以同样单纯借助于风扇叶片的机械配置及外壳的设计且不使用电子声音产生手段来产生对红噪声频谱的谐振近似。
[0089]曲线208、210及212表示本发明的各种实施例的所测量噪声频谱，所有所述曲线类似于完美红噪声曲线206-因此噪声频谱208(高频率，风扇叶片自身或借助远处的翼瓣调谐)、210(实施例1，其中翼瓣闭合)及212 (实施例3，其中翼瓣闭合)称为“假红噪声”(PRN)且已由 申请人:发现产生如同纯红噪声频谱206 —样对风扇用户的本质上相同“令人愉悦的噪声”。
[0090]图3到6展示使用由其中翼瓣位于风扇叶片后面的三翼瓣布置组成的接近装置的本发明的实施例。图3是展示风扇叶片302及翼瓣304的本发明的优选实施例300的前视图，而图4及6是图3的实施例的透视图。电机306使安装于轴件390上的风扇叶片302旋转。在此情形中，包括三个翼瓣304的翼瓣组合件307在轴件390上自由地滑动，从而产生翼瓣组合件在任一或两个方向上的缓慢旋转，如阴影线310所展示。虽然本文中的许多图描绘风扇叶片的顺时针旋转，但逆时针旋转也为可能的。短语“前缘”用以指风扇叶片朝向旋转方向的边缘。每一翼瓣304由经由翼瓣的主体分离但在尖端处接合的两个薄片396及398形成(如所展示)，在所述两个薄片之间具有一间隙。风扇叶片302相对于翼瓣304的旋转399产生在图2中表征的假红噪声210。翼瓣到风扇叶片的接近通过由把手308激活的机构(参见图7B)调整。
[0091]翼瓣组合件307安装于具有中心孔395的轮毂305上，所述轮毂在转动风扇叶片(或同轴套管)的旋转轴件390 (参见图5A及5B)上滑动。轮毂305中的中心孔395的内表面之间的小量摩擦可导致翼瓣组合件的较缓慢旋转。此旋转对噪声音量具有最小影响但诱发令人愉悦的调制，且还对空气流体积本质上不具有影响。然而，已发现此缓慢旋转对风扇用户在视觉上为令人愉悦的。或者，翼瓣组合件可以固定方式安装。
[0092]图5A及5B为图解说明翼瓣位置的调整的本发明的第一实施例的侧视图。在图5A中，已将翼瓣推动靠近于风扇叶片。换句话说，翼瓣位置的调整已使翼瓣的近表面(朝向风扇叶片的表面)尽可能靠近于风扇叶片自身。此位置产生最高压力波及因此最响亮声音强度。箭头310图解说明翼瓣组合件的用以通过使翼瓣304移动更靠近于风扇叶片302且相对于在远处时的频谱208产生频谱210来增加所产生的噪声量的运动方向。在图5B中，使翼瓣304从风扇叶片302往回移动，此产生较低压力波及较低声音强度。优选地，可将风扇叶片与翼瓣(或任何其它类型的接近元件)之间的距离调整到最靠近位置与最远位置之间的任一点以允许这两个位置之间的声音等级的连续调整。 申请人:已发现，一旦旋转风扇叶片302与翼瓣(固定或缓慢地旋转)之间的分离大于翼瓣的厚度(在平行于风扇叶片的旋转轴的方向上延伸)，即存在来自翼瓣的极少噪声增强效应。箭头312图解说明翼瓣组合件的用以通过使翼瓣304移动进一步远离风扇叶片302来减少所产生的噪声量的运动方向。一些实施例的噪声产生的等级已测量为在图5A及5B中所展示的位置之间减少多达25dB。图6是图3的优选实施例的透视图。
[0093]图7A展示图3的实施例的前视图，而图7B展示沿线C-C的横截面图。在一些优选实施例中，叶片302与翼瓣304的前曲率之间的距离320可小到1mm。
[0094] 申请人:已发现，在翼瓣形状类似于前缘轮廓303时发生的较突然相互作用趋向于在风扇叶片接近翼瓣时产生较迅速压力改变且在风扇叶片移动超出翼瓣时产生较迅速压力逆转。压力的此些突然上升及下降产生类似于正方形波的声音波形，所述正方形波众所周知为由宽频谱的较高阶谐波(集中于奇次谐波上)表征。此将清楚地产生具有增加的高频率噪声(来自较高谐波)的噪声频谱，所述噪声频谱因此从风扇用户发现为最令人愉悦的红噪声或假红噪声频谱不合意地偏离。
[0095]图8是类似于图3到7中所展示的优选实施例中所展示的翼瓣组合件的翼瓣组合件的前视图。如同第一实施例的翼瓣组合件，每一翼瓣包括两个薄片896及898(如所展示)，在所述两个薄片之间具有一间隙。另外，然而， 申请人:已发现，将翼瓣804的端扭曲(如图8中所展示)成螺旋角增强翼瓣的旋转的速率及确定性。通过使螺旋角及节距变化，可使翼瓣组合件以介于从高于叶片速度的速度到在与叶片相反的方向上的逆旋转之间的所要速度自旋。
[0096]图10是第一优选实施例中的以dB为单位的压力(声音)(在y轴904上)随风扇叶片相对于翼瓣组合件的角度(在X轴902上)而变的图表900。曲线906具有产生最小较高谐波量(即，其如此紧密匹配理想正弦波使得不能区别)及因此已展示为对风扇用户令人愉悦的噪声频谱的所要假正弦曲线形状。虚线920表示其中翼瓣不在风扇叶片经过时产生完全正弦压力波形的情形。此压力波形“剪裁”将必然产生较高谐波(大部分为奇数阶次)，所有所述较高谐波将几乎不与在优选假红噪声频谱中一样大。关于翼瓣804的形状的广泛实验已使得能够产生本发明的实施例的曲线906以避免此不合意的剪裁。已基于翼瓣几何形状及距叶片的距离使用压力波计算调谐本文中所描述的所有实施例以产生优选假正弦波，例如线906所展示。
[0097]图11及12展示根据本发明的翼瓣组合件的替代实施例。图11是本发明的另一优选实施例中的翼瓣组合件1107的透视图。针对此第二实施例，每一翼瓣1104具有基于如上文所描述的压力波计算的计算机产生的复杂形状，使得所述翼瓣的几何形状产生对图9的所要理论正弦波的匹配。翼瓣1104可类似于在第一实施例中的情况附着到具有与叶片相同的轴1166的轮毂组合件(未展示)或可以固定方式安装。
[0098]图12是图11的翼瓣组合件的一组视图及横截面。视图1202到1216对应于视图1222上的横截面A-A到H-H。视图1220是翼瓣的基座(其中所述翼瓣安装于轮毂上)的端视图，而视图1224是翼瓣804的外端的端视图。视图1218是从翼瓣的面对风扇叶片的侧，且图解说明翼瓣的前边缘及后边缘的复杂曲线。横截面1202到1216及两个端视图1220及1224全部图解说明翼瓣的面对风扇叶片的侧的弯曲形状-此弯曲形状产生所要假正弦压力上升及下降，如针对图5中的第一实施例所论述。
[0099]图13是供在本发明的另一实施例中使用的优选翼瓣组合件1307的透视图。针对此实施例，每一翼瓣1304包括具有前边缘1305及后边缘1315的开环-所述前边缘为“三叶草”翼瓣1304的在围绕轴件1390的旋转期间每一风扇叶片1302的前缘1303首先经过的侧。旋转为顺时针的(如箭头1399所指示)，因此风扇叶片1302的前缘为叶片1302的距翼瓣1304最近的部分。三叶草翼瓣1304的前边缘1303及后边缘1313的弯曲形状已在与用以产生第一及第二实施例中的翼瓣304及804的形状类似的过程中开发以产生最优压力波上升及下降，惟在半径中间而非在尖端处达到正弦的峰值除外。在优选实施例中，翼瓣1304可由(举例来说)铝片形成。
[0100]图14B到14C展示翼瓣组合件1307的侧视图及前视图。所述翼瓣组合件可通过部分地形成条带1318而形成，如图14A中所展示。仅展示条带1318的左端。其余部分可为相同的，其中每一完成的条带具有所展示的三组特征。图15展示优选风扇组合件1500，其中翼瓣组合件1307同轴地安装于叶片1502后面(在所述叶片的上游)。
[0101]图16到17展示翼瓣组合件1607的另一优选实施例。图16的翼瓣组合件类似于图13到15的三叶草设计，惟翼瓣1604个别地形成而非由一个较长柔性条带形成。翼瓣组合件1607还可同轴地安装于风扇叶片后面，如在图15的实施例中。图17展示根据图16的优选实施例的具有风扇叶片1702及翼瓣组合件1707的典型座地式风扇组合件1700的分解图。风扇组合件1700装纳于前保护片1721及后保护片1722内部。
[0102]图18展示风扇组合件1800的另一优选实施例。在图18的实施例中，翼瓣1804由固体材料(例如木材、铝或塑料(举例来说))形成。翼瓣组合件1807尤其适于与短风扇轴件1890 —起使用。翼瓣的曲率还经设计以更精确地遵循叶片1802的前缘。如上文所论述，此可在叶片经过翼瓣时从较迅速压力改变产生有些起伏的声音；然而，所产生的大的压力波在翼瓣组合件紧密接近于叶片时产生极响亮声音强度。
[0103]图19展示风扇组合件1900及翼瓣组合件1907的另一优选实施例。在图18的实施例中，翼瓣也由固体材料(例如木材或塑料(举例来说))形成。然而，翼瓣1904遵循图18的形状，但中心空间被填充。剪切出的形状1960允许翼瓣组合件在不抵靠电机组合件1906摩擦的情况下移动进一步远离叶片1902。
[0104]图20展示使用由7个木制面板2004构成的外壳的风扇组合件2000的优选实施例。在此实施例中，产生增加的音量的接近效应由风扇叶片2002的尖端与面板2004的内部表面之间的距离的变化导致。当叶片尖端最靠近于面板的底部(垂直)时，叶片的压力波受上文所描述的翼瓣组合件的接近限制。在面板的边缘处，如在叶片经过上文所描述的翼瓣时，压力波为不受限的。结果为与上文所描述的类型相同且还可用以产生相同类型的假红噪声的接近效应。渐缩外壳可朝向风扇叶片或相对于风扇叶片往回移动以允许在不具有对风扇所产生的空气体积的显著影响的情况下控制总声音强度。
[0105]图21及22展示本发明的另一优选实施例。 申请人:已发现，从翼瓣组合件(如上文所展示)与风扇叶片之间的相互作用形成较大压力波(即，较响亮风扇音量)的一种方法为更频繁地重复此相互作用。因此，在图21及22的实施例中，翼瓣组合件2107包括比用于上文所描述的实施例中大得多的数目个翼片2104(此外，每一翼片与另一翼片完全分离而非接合在一起以形成如上文图5中的翼瓣)。举例来说，图21是具有六个群组的各自有六个翼片(总共36个接近翼片)的本发明的实施例的轴向图。图22是图21中所展示的实施例的斜视图，其展示此优选实施例中的接近翼片2204的深度。每一群组的六个翼片2207分组在一起，在每一群组中间具有一空间。接近翼片的分组及群组内的间隔密度经计算及布置使得在风扇叶片2202于对接近翼片的每一分组上方经过时形成的压力波粗略地遵循正弦波，所述正弦波已在测试中展示为产生较舒缓声音。 申请人:还发现，此不仅产生令人愉悦的声音质量，而且接近翼片的分组形成总体音量的附加效应。优选地，风扇叶片与接近翼片之间的距离可经调整以调整音量，如上文所描述。此外，图21及22中所展示的实施例中的接近翼片与风扇叶片同轴地安装且以不同于风扇叶片的速度旋转，还如上文所描述。
[0106]在图21及22的实施例中，接近翼片经定形状以遵循风扇叶片的前缘的形状。此允许在风扇叶片经过每一接近翼片时产生最大压力波(针对叶片与翼片之间的给定距离)。此外，翼片的分组产生较广泛压力脉冲，这是因为较小个别脉冲加在一起。
[0107]关于图21及22的实施例的问题是在压力波由翼片的形状与叶片前缘的形状的此类匹配引起的情况下，所产生的声音趋向于响亮的，而且还较刺耳。压力尖峰产生在一些情形中不合意的特性尖锐声音。
[0108]图23到27展示本发明的另一优选实施例，其也利用大量接近翼片但翼片在形状上变化且分散使得风扇叶片的前缘位置将以最大经计算间隔密度与多个翼片(在此情形中，三个)相互作用。图23是八个翼片2304.1到2304.8的一个优选分组的轴向图。图24是图23的实施例的斜视图，还展示电机2406及风扇叶片2402。图25是使用图23中所展示的翼片分组模式2507的实施例的轴向图，而图26是使用图25中所展示的翼片分组模式2607的实施例的斜视图。
[0109]最后，图27是图25中所展示的实施例的斜视图，其中翼片2607与支柱2709集成在一起以形成风扇外壳的后支架。图27还展示风扇叶片2702、电机2706及支脚2711。
[0110]图23的分组模式包含八个单独接近翼片。还参考图25及26，可围绕风扇叶片的轴对八个翼片的此模式重复进行六次。在图23中，线2303表示风扇叶片的前缘在其经过接近翼片时的经计算密度位置。在每一位置处，风扇叶片的前缘将实际上与多个翼片相互作用。举例来说，在元件符号2303所展示的边缘位置处，叶片边缘将为位置2304A处的交叉翼片2304.1、位置2304B处的翼片2304.2及位置2304C处的翼片2304.3。因此，相互作用较渐进，且作为所产生的声音的结果将不如图21及22的实施例中尖锐。
[0111]此外，如所展示的翼片的间隔密度将仍产生压力波的相同总体类型的改变，如先前实施例中所描述。如图23中所展示，翼片的间隔朝向群组的中心较密集且在群组的开始及结束处较分散(较不密集)。风扇叶片的前缘将每毫秒看到在群组的中心中比在外边缘处多的翼片，此还允许聚合压力波遵循大体正弦波图案，如在先前实施例中。此产生更令人满意的声音质量(较不尖锐声音)同时仍提供大大增加的风扇音量。
[0112]在图23到27的优选实施例中，翼片可为固定的且集成到风扇外壳的后支架中或作为同轴旋转翼片组合件，如先前所描述。在图23到27的实施例中，所有翼片(举例来说，翼片2304.5及2704.5)不必延伸到中心轮毂。如图25到27中所展示，撑条支柱2509、2609及2709可围绕翼片组合件延伸，从而形成网状形状。
[0113]图28到32展示根据本发明的优选实施例的打算安装于面朝下的天花板上的天花板式风扇组合件2800。在图28到32的实施例中，主要风扇叶片2802具有与一组辅助风扇叶片2804的可控制的接近相互作用，所述组辅助风扇叶片具有机翼横截面且在感测(螺钉方向)上与主要叶片2802相反。这些辅助叶片2804可由电机2806驱动，被允许在与主要叶片2802相反的方向上绕由空气流驱动的风扇轴自由地旋转、通过制动机构减缓或保持固定。针对给定接近距离，由(举例来说)逆旋转造成的较高相对速度将增加压力相互作用的量值。
[0114]图33展示供与图28中所展示的实施例一起使用的典型叶片的正交图，具有叶片在沿线A-A的其尖端附近、在沿线B-B的中间段处及在沿线C-C的叶片根部附近的仰视图3001(将沿着天花板式风扇旋转轴从所安装风扇的底部观看所看到的视图)、横向图3002及横截面轮廓图。
[0115]虽然上文的本发明的说明主要涉及一种设备(即，睡眠风扇)，但应认识到产生此设备的方法将进一步在本发明的范围内。此外，虽然许多先前说明涉及产生供在睡眠时使用的令人愉悦的背景噪声的风扇，但本发明可适用于其中类似背景噪声为合意的其它适合用途。此外，本发明的实施例可视需要用以产生除红噪声或假红噪声之外的噪声。本发明的优选实施例可包括任何已知类型的电力操作的风扇，包含但不限于便携式风扇、落地式风扇、座地式风扇、台式风扇、箱式风扇、窗口式风扇、排气式风扇或天花板式风扇。
[0116]在本文中及权利要求书中的论述中，术语“包含”及“包括”以开放式方式使用，且因此应解释为意指“包含但不限于”。此外，每当本文中使用术语“自动、“自动化”或类似术语时，那些术语将理解为包含自动或自动化过程或者步骤的人工启始。就任何术语并非专门定义于本说明书中来说，意图为赋予术语其普通及普遍意义。所附图式打算帮助理解本发明，且除非另外指示，否则并非按比例绘制。
[0117]虽然已详细描述了本发明及其优点，但应理解，可在不背离如所附权利要求书所定义的本发明的精神及范围的情况下在本文中做出各种改变、替代及更改。此外，本申请案的范围并不打算限于本说明书中所描述的过程、机器、制品、物质组合物、手段、方法及步骤的特定实施例。所属领域的技术人员根据本发明的揭示内容将易于了解，可根据本发明利用当前存在或稍后将开发的执行与本文中所描述的对应实施例实质上相同的功能或实现实质上相同的结果的过程、机器、制品、物质组合物、手段、方法或步骤。因此，所附权利要求书打算在其范围内包含此些过程、机器、制品、物质组合物、手段、方法或步骤。
【权利要求】
1.一种供电式风扇组合件，其包括: 风扇叶片，其用于在旋转时产生空气流； 电机，其用于使所述风扇叶片旋转； 接近元件，其可移动地定位于在所述风扇叶片旋转时产生的空气流场内，使得在所述风扇叶片旋转经过所述接近元件时产生噪声，其中所述接近元件相对于所述叶片的位置可经调整以使在所述风扇叶片的旋转期间产生的噪声音量变化。
2.根据权利要求1所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置致使在所述风扇组合件操作时产生的所述噪声音量变化而不使所述风扇组合件所产生的所述空气流变化。
3.根据权利要求1所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置致使在所述风扇组合件操作时产生的所述噪声音量变化而所述风扇组合件所产生的所述空气流变化不超过10%。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置致使在所述风扇组合件时产生的所述噪声音量变化至少10db。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置致使在所述风扇组合件时产生的所述噪声音量变化至少20db。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中在不使用电子声音产生手段的情况下使所述风扇 组合件所产生的所述噪声音量变化。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置包括调整所述接近元件与所述风扇叶片之间的间隔。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括围绕风扇叶片旋转轴同轴地布置的多个接近元件。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括围绕所述风扇叶片旋转轴同轴地布置且可围绕所述风扇叶片旋转轴旋转的多个接近元件。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置包括调整所述接近元件的近表面与所述风扇叶片的旋转平面之间的间隔。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中调整所述接近元件相对于所述叶片的所述位置包括在其中所述接近元件的所述近表面与所述叶片之间的距离小于IOmm的第一位置与其中所述接近元件的所述近表面与所述叶片之间的所述距离至少等于所述接近元件的厚度的第二位置之间调整所述接近元件的所述近表面与所述风扇叶片的所述旋转平面之间的所述间隔。
12.根据权利要求11所述的风扇组合件，其中在操作期间所述风扇组合件所产生的所述噪声音量在所述接近元件在所述第一位置处时比在所述接近元件在所述第二位置处时响亮至少20db。
13.根据权利要求9所述的风扇组合件，其中所述多个接近元件通过由所述风扇叶片的所述旋转产生的所述空气流中的涡流含量而围绕所述风扇叶片旋转轴旋转。
14.根据权利要求13所述的风扇组合件，其中所述多个接近元件以不同于所述风扇叶片的旋转速度的旋转速度围绕所述风扇叶片旋转轴旋转。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件位于所述风扇叶片的上游使得空气流的主要方向远离所述接近元件。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述旋转风扇叶片所产生的压力波与所述接近元件的相互作用致使形成经修改压力波，从而导致除通过所述风扇叶片的所述旋转单独产生的所述噪声之外还产生噪声。
17.根据权利要求16所述的风扇组合件，其中所述经修改压力波所产生的所述噪声在任何声音频率下从完美红噪声曲线变化不超过20db。
18.根据权利要求16所述的风扇组合件，其中所述经修改压力波所产生的噪声频谱在给定频率下从针对噪声频率的每一 1Ox增加在强度上减少20dB的噪声频谱曲线变化不超过 20db。
19.根据权利要求16所述的风扇组合件，其中所述经修改压力波遵循正弦曲线。
20.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括六个以上接近元件，其中所述接近元件经分组使得在所述风扇叶片于所述接近元件上方经过时产生的所述压力波遵循正弦波。
21.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中通过所述风扇叶片所产生的所述空气流与所述接近元件的所述相互作用产生的所述噪声主要产生假红噪声。
22.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件的形状遵循与所述风扇叶片的前缘相同的曲线。
23.根据任何权利要求1到21所述的风扇组合件，其中所述接近元件的所述形状不遵循与所述风扇叶片的所述前缘相同的所述曲线。
24.根据权利要求23所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括多个接近元件，且其中所述接近元件经布置使得所述风扇叶片的所述前缘同时经过至少两个接近元件中的每一者的一点。
25.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括可旋转地安装于所述风扇叶片旋转轴上的至少三个翼瓣，所述翼瓣具有平行于所述风扇叶片的所述旋转平面的宽度及在平行于所述风扇叶片的所述旋转轴的方向上延伸的厚度，所述翼瓣具有大于其宽度的厚度。
26.根据权利要求1到24中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括围绕所述风扇叶片旋转轴布置成三叶草形状的至少三个开环。
27.根据权利要求1到24中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括围绕所述风扇叶片旋转轴布置的至少六个群组的六个接近翼片。
28.根据权利要求1到24中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括围绕所述风扇叶片旋转轴布置的至少六个群组的八个接近翼片。
29.根据权利要求27或权利要求28所述的风扇组合件，其中每一翼片群组经布置使得所述翼片分组在一起，在每一群组之间具有一空间。
30.根据权利要求29所述的风扇组合件，其中所述接近翼片的群组之间的间隔及所述群组内的间隔密度经布置使得在所述风扇叶片经过每一群组时形成的压力波遵循正弦波图案。
31.根据权利要求30所述的风扇组合件，其中所述翼片之间的所述间隔朝向每一翼片群组的中心比在每一翼片群组的边缘处小。
32.根据权利要求31所述的风扇组合件，其中在所述风扇叶片的所述前缘在所述翼片群组的具有翼片之间的最小距离的部分上方经过时，所述前缘将同时经过至少三个翼片的一部分。
33.根据权利要求30所述的风扇组合件，其进一步包括环绕所述风扇叶片及所述接近翼片的外壳，且其中所述接近翼片相对于所述风扇叶片旋转为固定的且并入到所述外壳的后部中。
34.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件相对于所述叶片的所述位置经自动调整以在所述空气流被调整时维持特定噪声等级。
35.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件相对于所述叶片的所述位置经自动调整以在所述噪声等级被调整时维持空气流。
36.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述风扇组合件包括天花板式风扇。
37.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述风扇组合件包括座地式风扇。
38.一种风扇组合件，其包括: 风扇叶片，其用于在旋转时产生空气流； 电机，其用于使所述风扇叶片旋转； 接近元件，其可移 动地定位于在所述风扇叶片旋转时产生的空气流场内，使得在所述风扇叶片旋转经过所述接近元件时产生声音，其中所述接近元件相对于所述叶片的位置可经调整以使在所述风扇叶片的旋转期间产生的所述声音的特性变化。
39.根据权利要求38所述的风扇组合件，其中所产生的所述声音的特性包括所产生的声音的音量。
40.根据权利要求38所述的风扇组合件，其中所产生的所述声音的特性包括所产生的声音的频率、调制、音色、谐波、混响。
41.根据前述权利要求中任一权利要求所述的风扇组合件，其中所述接近元件包括位于主要风扇叶片后面的至少一个辅助风扇叶片。
42.根据权利要求41所述的风扇组合件，其中所述辅助风扇叶片可在与所述主要风扇叶片的旋转方向相反的方向上旋转。
43.根据权利要求41所述的风扇组合件，其进一步包括多个主要及辅助风扇叶片，且其中辅助风扇叶片的数目等于主要风扇叶片的数目。
44.根据权利要求41所述的风扇组合件，其中所述辅助风扇叶片具有机翼横截面。
45.根据权利要求41所述的风扇组合件，其中所述辅助风扇叶片通过电机或通过来自所述主要风扇叶片的空气流在与所述主要风扇叶片的所述旋转方向相反的方向上旋转。
46.根据权利要求41所述的风扇组合件，其中所述辅助风扇叶片为固定的。
【文档编号】F04D29/66GK103748363SQ201280027009
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年4月2日 优先权日:2011年4月1日
【发明者】蒂莫西·M·佩里, 大卫·W·弗尼斯, 詹姆斯·M·佩登 申请人:艾维森战略集团公司