增材制造的叶轮的动态平衡的制作方法

文档序号:29032875发布日期:2022-02-24 14:36阅读:154来源:国知局
增材制造的叶轮的动态平衡的制作方法
增材制造的叶轮的动态平衡
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年5月4日提交的美国专利申请no.16/866,472的优先权和权益,该美国专利申请要求于2019年7月2日提交的美国临时专利申请no.62/869,743的优先权和权益,这两篇申请的全部内容通过援引纳入于此。
3.背景
4.背景和相关技术
5.日常使用的移动电子设备很常见。为了增加许多移动电子设备的便携性,电子设备的组件在大小上被减小并且被位于更小的壳体中。减小各组件的大小且减小壳体的大小带来了热管理挑战。例如,在常规的台式计算机中,许多电子组件,诸如处理器、系统存储器、图形处理器、电源或其他组件产生热量,但大壳体允许气流通过壳体来冷却各组件。
6.在膝上型或其他移动电子设备中,存在给气流的较小体积,并且因此在空中存在更大阻力。主动冷却被用于在发热组件上吸入空气或其他冷却流体以在使用期间冷却电子设备。经平衡的风扇叶轮在高转速下提供更平稳和安静的运行。未经平衡的叶轮通常噪音大、效率低,并会导致风扇轴承过早损坏。
7.平衡叶轮的传统方法依赖于减法方法,例如机加工或激光烧蚀,或通过添加平衡权重(对于大型叶轮)。在此两种情形中,叶轮都安装在仪器上以在旋转时测量平衡。该仪器确定从叶轮的一侧添加或移除多少材料以实现经平衡的旋转。可在旋转期间使用激光烧蚀以自动方式移除材料,或者在静止时通过加工来移除材料。该过程重复进行,直到叶轮达到令人满意的平衡,而每次附加的迭代都会增加时间、成本和资源。
8.简要概述
9.本公开描述了允许生产经平衡的叶轮的制造和管理工艺。此类工艺可以替代或补充传统的制造和固化工艺。例如,第一级(例如,部分固化)叶轮由增材制造工艺被制造。在此示例中,第一级叶轮在至少部分地涂有可固化液体的同时旋转。旋转导致可固化液体在第一级叶轮上重新分布以补偿第一级叶轮中的旋转不平衡。在此示例中,在可固化液体重新分布后,其被固化到位以产生更旋转平衡的或比第一级叶轮更旋转平衡的第二级(完全固化)叶轮。
10.相应地,在一些实现中,一种制造用于热管理设备的叶轮的方法包括:
11.在可固化液体浴中部分固化可固化液体以形成第一级转子;从可固化液体浴中移除第一级转子,第一级转子在其表面上具有过量可固化液体;旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体来补偿第一级转子中的不平衡;以及完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分以产生比第一级转子更旋转平衡的第二级转子。
12.一种制造用于热管理设备的叶轮的方法包括:获得涂有可固化材料的前体转子;旋转前体转子和可固化材料以从旋转轴径向向外排出可固化材料的至少一部分从而补偿前体转子中的径向不平衡;以及将可固化材料的经排出部分固化到前体转子上以形成第二级转子,其中第二级转子具有比前体转子更好的径向平衡。
13.在一些实现中,用于热管理设备的叶轮包括框架和平衡材料。该框架具有格子结
构和旋转轴。平衡材料位于框架的外表面上且相对于所述旋转轴不均匀地分布从而补偿格子结构中的径向不平衡。
14.提供本概述以便以简化的形式介绍以下在详细描述中进一步描述的概念的选集。本概述并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,亦非旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。
15.附加特征和优点将在以下描述中阐述,且部分会从描述中显而易见,或者可以通过实践本文中的示教来习得。本公开的特征和优点可借助于在所附权利要求书中特别指出的仪器和组合来实现和获得。本公开的特征将从以下描述和所附权利要求书中变得更完全的显见,或者可以通过如下文所阐述的本公开的实践来习得。
16.附图简述
17.为了描述可以获得本公开的上文所列举的及其他特征的方式,将通过参考附图中所例示的其特定实现来呈现更具体的描述。为了更好地理解,贯穿各个附图,相同的元素已由相同的附图标记来指定。尽管一些附图可以是概念的示意性或夸大的表示,但至少一些附图可按比例绘制。可以理解附图描绘了一些示例实现,将通过使用附图以附加特征和细节来描述和解释这些实现,在附图中:
18.图1是具有主动热管理设备的电子设备的透视图;
19.图2-1是主动热管理设备的叶轮的实现的透视图;
20.图2-2是主动热管理设备的叶轮的另一实现的透视图;
21.图3是例示制造经平衡的叶轮的方法的流程图;
22.图4是部分固化的第一级转子在浴中的示意表示;
23.图5是平衡第一级转子的示意表示;
24.图6是使用外部能量源完全固化第一级转子的示意表示;
25.图7是例示制造经平衡的叶轮转子的另一方法的流程图;
26.图8是将附加的可固化材料施加到图6的完全固化的转子的示意表示;
27.图9是将附加的可固化材料施加到转子或框架上的另一示意表示;以及
28.图10是叶轮的实现的结构的横截面视图。
29.详细描述
30.随着电子设备变得越来越薄,传统的风扇设计变得越来越低效。增材制造可以实现新的风扇叶轮架构和几何形状,从而提高效率。
31.增材制造提供先前无法通过传统制造方法(诸如注塑成型或计算机数控(cnc)加工)实现的新风扇几何形状。通过增材制造,可以创建带有底切、悬垂、纹理和复杂格子结构的风扇叶轮形状,这些风扇叶轮形状会导致模具锁定或无法通过cnc加工的难以达到的特征。
32.增材制造包括许多不同的工艺,例如,包括诸如数字光处理(dlp)和立体光刻(sla)之类的示例。dlp和sla打印机使用受控紫外线和可光固化液态树脂浴逐层固化三维(3d)部件。所得的组件从涂有过量树脂的过程中出现。通常,这种树脂会用溶剂洗掉,然后将部件暴露在高强度紫外线下,以最终固化部件上任何剩余的未固化的树脂。
33.本技术涉及利用打印后涂在叶轮表面上的废树脂在最终固化前平衡叶轮。从打印机中移除后和溶剂清洁之前,叶轮被安装在旋转平衡机上并包含在保护包封内。叶轮以增
加的速度被旋转直到最大速度。作用在树脂上的离心力导致液体从叶轮的中心径向行进到周边。过量树脂从叶轮的周边以液滴的形式喷出,并被保护包封所遏制。径向力导致树脂使其跨叶轮表面均匀分布,从而平衡整个固液质量。
34.当达到平衡(或更平衡)状态时,旋转部件暴露在高强度紫外线下,从而固化剩余的树脂以形成叶轮的固化形状。
35.因此,在一些实现中,该方法包括通过在各层中部分固化可固化液体而在可固化液体浴中增材制造第一级转子。将第一级转子从可固化液体浴中移除后残留在第一级转子上的过量可固化液体被用于平衡第一级转子,而不是将可固化液体洗掉,干燥第一级转子,并然后移除材料以平衡转子。
36.在一些实现中,转子的框架被形成并浸入可固化液体浴中。将框架从可固化液体浴中移除后留在框架上的可固化液体被用于平衡转子。
37.图1是电子设备100的透视图。在本公开的上下文中,电子设备100是较薄设备的示例,对于该较薄装置,传统风扇设计已变得效率低下。在一些实现中,电子设备100是便携式电子设备,诸如膝上型计算机、智能电话、平板计算机、混合计算机、可穿戴电子设备(例如,头戴式设备、智能手表、耳机)或其他便携式电子设备。在一些实现中,电子设备100是通常在固定位置处操作的电子设备,诸如电视、家庭影院、台式计算机、服务器计算机、投影仪、光盘播放器(例如,cd播放器、dvd播放器、bluray播放器)、视频游戏机或其他电子设备。
38.图1例示了电子设备100的实现。电子设备100包括可移动地连接到彼此的第一部分102和第二部分104。在电子设备是混合式计算机的各实现中,第一部分102包括显示器108和至少一个处理器106。在其他实现中,处理器106位于第二部分104中。在一些实现中,电子设备100的第一部分102包括向用户呈现音频信息的显示器108,而电子设备100的第二部分104包括一个或多个输入设备110(诸如触控板、键盘等)以允许用户与电子设备100交互。电子设备100进一步包括附加的计算机组件,诸如系统存储器、图形处理单元、图形存储器、扬声器、一个或多个通信设备(诸如wifi、蓝牙、近场通信、蜂窝)、外围连接点、(诸)硬件存储设备等。在一些实现中,第一部分102可从第二部分104移除。
39.电子设备100的电子组件(特别是显示器108、输入设备110、处理器106、存储器和电池)占据体积、消耗功率并且产生热能。在图1中例示的示例和其他示例中,期望电子设备薄且轻以便运输,同时在使用期间保持强大和高效。因此,由电子设备100产生的热能在第一部分102和/或第二部分104内部几乎不具有空气可以流过的无障碍体积。在一些实现中,具有叶轮的主动热管理设备被用于主动地将空气移入、移出或移动通过第一部分102和/或第二部分104以从通风口112、114排出热空气。
40.图2-1是来自电子设备(诸如参考图1描述的电子设备100)中的热管理设备的叶轮转子216的透视图。转子216具有主体218和从主体218突出的多个翅片220。转子216被配置成围绕旋转轴222旋转。在一些实现中,随着翅片220移动,转子216围绕旋转轴222的旋转将空气或其他流体抽吸经过主体218和翅片220。在一些示例中,翅片220通过转子216的顶部224吸入流体并且翅片220和主体218结合以将流体从转子216的侧部226排出。在其他示例中,翅片220通过转子216的顶部224吸入流体并且翅片220和主体218结合以将流体从转子216的与顶部224相对的底部228排出。
41.在一些实现中,转子216通过增材制造或三维(3d)打印来构建。例如,转子216通过
多次迭代施加和固化材料层来“打印”,每个打印层改变以累积地构建所需形状。增材制造允许采用传统制造方法(如注塑成型或减材加工)实现先前不可能或无法实现的新风扇几何形状。转子216的增材制造允许带有底切、悬垂、纹理和复杂格子结构的风扇叶轮形状,这些风扇叶轮形状会导致模具锁定(使用注射成型)或无法(诸如使用cnc加工)加工的难以达到的特征。
42.现在参考图2-2,在一些实现中,转子316使用dlp或sla形成而没有常规翅片,其使用多孔格子结构319来使空气或其他流体移动。在一些示例中,主体318和格子结构319被增材制造在基板上。在其他示例中,格子结构319是增材制造在主体318上的,主体318通过另一工艺(诸如注射成型和/或机加工)制造。增材制造会留下在用于热管理设备或其他应用之前需要对其进行平滑和/或平衡的不平整的表面和/或不平衡的转子316(例如不平衡的格子结构319)。
43.在一些实现中,dlp和sla打印机使用受控uv光和可光固化液体树脂或其他可固化材料浴逐层固化转子316。所得的组件从涂有过量可固化材料的过程中出现。通常,过量可固化材料会用溶剂洗掉,然后将部件暴露在高强度紫外线下,以最终固化部件上任何剩余的未固化的树脂。通过溶剂清洗从sla或dlp部件中移除过量可固化材料既昂贵又浪费。通过使用废表面树脂来平衡叶轮,减少了部件的加工时间和成本。
44.图3是例示制造用于热管理设备的叶轮转子的方法的实现的流程图。在一些实现中,方法330包括在332在可固化液体浴中部分固化可固化液体以形成第一级转子。在一些示例中,第一级转子由可固化液体的dlp或sla来形成。在一些实现中,可固化液体是交联树脂。在一些实现中,可固化液体是氨基甲酸酯。在一些实现中,可固化液体是环氧树脂。在至少一个实现中,可固化液体是氰酸酯。
45.部分固化可固化液体包括将可固化液体固化到小于完全固化的状态。在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于十秒。在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于五秒。在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于三秒。
46.在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源是紫外光。在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源是红外光。在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源由激光生成。在一些实现中,能量源由加热灯生成。在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源由led生成。
47.在一些实现中,第一级转子是实心的。在一些实现中,第一级转子具有穿过转子和/或主体和/或翅片的体积的至少一部分的格子结构。在一些示例中,主体在其中具有格子结构,而翅片是在材料中具有很少或没有空隙的实心材料。在其他示例中,主体和翅片在其中具有格子结构。在其他示例中,主体和翅片是固体材料,材料中几乎没有空隙或没有空隙。在进一步的示例中,主体具有带至少10%空隙的格子结构,而翅片是具有小于10%空隙的实心材料。在至少一个示例中,主体具有带至少50%空隙的格子结构,而翅片是具有小于5%空隙的实心材料。在一些示例中,转子没有传统的翅片和/或主体并且包括一定体积的格子结构,当格子结构围绕轴旋转时,该格子结构暴露于流动空气。在一些示例中,转子包括主体和位于主体上的单个格子结构,诸如参考图2-2所描述的。
48.在一些实现中,格子是规则格子。例如,规则格子在单位单元中贯穿第一级转子的
至少一部分重复。在一些实现中,格子是随机格子。例如,格子包括支柱,其中支柱长度和/或取向相对于相邻或邻近支柱是至少部分随机的。在一些实现中,格子是无序格子,其中格子的每个单元具有与相邻格子单元不同的大小和/或不同数量的相邻格子单元。变化可以是随机的或基于方程或统计分布的。
49.方法330进一步包括在334,从可固化液体浴中移除第一级转子,在此期间第一级转子在第一级转子的外表面上具有过量可固化液体。在一些实现中,来自可固化液体浴的过量可固化液体内聚地粘附到第一级转子的外表面上。在一些实现中,来自可固化液体浴的过量可固化液体内聚地粘附到第一级转子的格子的至少一些支柱的外表面上。
50.过量可固化液体通常在平衡之前从第一级转子中被洗去。根据本公开的方法330通过在336旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体,来使用过量可固化液体的一部分来平衡第一级转子。在一些实现中,第一级转子围绕旋转轴旋转,使得第一级转子的径向最外边缘在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内旋转,该上限值或下限值包括1米每秒(m/s)、5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s中的任一者或其间的任何值。在一些示例中,第一级转子的径向最外边缘以大于1m/s的速度旋转。在另一示例中,第一级转子的径向最外边缘以小于60m/s的速度旋转。在又一示例中,第一级转子的径向最外边缘以1m/s和60m/s之间的速度旋转。在进一步的示例中,第一级转子的径向最外边缘以5m/s和50m/s之间的速度旋转。在又一进一步的示例中,第一级转子的径向最外边缘以10m/s和40m/s之间的速度旋转。
51.最外边缘的线速度与第一级转子的转速和直径有关。在一些实现中,根据本公开的第一级转子的直径在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内,该上限值或下限值包括40毫米、60毫米、80毫米、100毫米、120毫米、140毫米中的任一者或其间的任何值。在一些示例中,直径大于40mm。在其他示例中,直径小于140mm。在又一其他示例中,直径在40mm和140mm之间。
52.在一些实现中,第一级转子绕旋转轴旋转的转速为300转每分钟(rpm)、1000rpm、2500rpm、5000rpm、7500rpm、10000rpm、12500rpm、15000rpm或其间的任何值。在一些示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度大于300rpm。在其他示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度小于15000rpm。在又一其他示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在300rpm和15000rpm之间。在进一步的示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在500rpm和12000rpm之间。在又一进一步的示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在1000rpm和10000rpm之间。
53.在一些实现中,第一级转子围绕旋转轴旋转以径向向外旋转出过量流体,并通过将过量可固化流体分布在外表面和/或第一级转子的格子内来平衡第一级转子。在一些实现中,第一级转子围绕旋转轴连续旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。在一些实现中,第一级转子以脉冲方式旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。在一些实现中,第一级转子以变化的旋转速度旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。
54.在一些示例中,当围绕旋转轴旋转时,第一级转子位于主轴(spindle)或基座上。在一些实现中,主轴和/或基座具有位于其中的压力传感器以测量相对于旋转轴的横向方向上的任何横向力。当第一级转子相对于旋转轴平衡时,力传感器将读取大约为零的横向力。在一些示例中,位移传感器,诸如激光位移传感器,测量转子相对于旋转轴的位移。当第
一级转子相对于旋转轴平衡时,位移传感器将读取大约为零的横向位移。当第一级转子在阈值内旋转平衡时,剩余的过量可固化材料与第一级转子材料一起被固化到位。
55.方法330进一步包括在338,完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分。在一些实现中,转子的旋转在完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分之前停止。在一些实现中,第一级转子和过量可固化液体的至少一部分继续围绕旋转轴旋转,同时能量源将能量施加到第一级转子和过量可固化液体的至少一部分以完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分。
56.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体暴露于能量源。在一些实现中,该能量源与用于部分固化第一级转子的能量源相同。在一些示例中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体暴露于能量源达至少十秒。在其他示例中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体从第一方向暴露于能量源达至少十秒并且从第二方向暴露于能量源达至少十秒。
57.在一些实现中,用于完全固化第一级转子和进入第二级转子的剩余的过量可固化液体的能量源是不同的能量源。在一些示例中,用于完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体的能量源是紫外光源。在其他示例中,能量源是红外光源。在其他示例中,能量源是激光源。在进一步的示例中,能量源是热能量源,诸如加热灯。在一些实现中,第一级转子和剩余的过量可固化液体在暴露于空气或另一种气体时完全固化。
58.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体产生坚固且平衡的第二级转子。在一些示例中,第二级转子是成品转子。在一些实现中,第二级转子具有一个或多个附在其上的涂层、部件或其他组件以形成成品转子。
59.图4是可固化液体浴440中的转子416的示意表示;在一些实现中,转子416的主体418和/或翅片420通过将可固化液体暴露于能量源442(例如紫外光源、红外光源、激光光源、其他能量源或其组合)而由可固化液体浴440制造。主体418和翅片420被部分固化以形成第一级转子,如参考图3所描述的。
60.图5是从可固化液体浴440移除的图4的转子416的示意表示。在一些实现中,转子416通过将转子416提升到可固化液体浴440的表面上方的基座444或主轴上而从可固化液体浴440移除。基座444或主轴可围绕与转子416共享的旋转轴422旋转,从而在旋转方向446上旋转转子416。
61.在一些实现中,转子416围绕旋转轴422的旋转从转子416排出过量可固化液体448的至少一部分。转子416和过量可固化液体448的旋转运动相对于转子416的旋转路径向过量可固化液体448施加径向向外的力450。在一些实现中,径向向外的力450使转子416中或转子416上的过量可固化液体448的至少一部分排出,并且过量可固化液体448的至少一部分从转子416移除。
62.因此,可以移除过量可固化液体448一部分而无需在溶剂中清洗转子416。在一些实现中,通过旋转转子416移除的过量可固化液体448被收集并重新使用。在一些示例中,转子416在可固化液体浴440上方旋转并且从转子416移除的过量可固化液体448落回到可固化液体浴中。在转子416被剩余的过量可固化液体448平衡之后,转子416和剩余的过量可固化液体448准备好完全固化。
63.图6是完全固化转子416的示意图。在一些实现中,完全固化转子416和剩余的过量可固化液体包括将转子416和剩余的过量可固化液体暴露于完全固化能量源452。在一些实现中,完全固化能量源452与用于部分固化第一级转子的能量源相同。在一些实现中,用于完全固化转子416和进入第二级转子的剩余的过量可固化液体的完全固化能量源452是不同的能量源。在一些示例中,完全固化能量源452是紫外光源。在其他示例中,完全固化能量源452是红外光源。在其他示例中,完全固化能量源452是激光源。在另外的示例中,完全固化能量源452是热能量源,诸如加热灯,其将热能454施加到转子416和剩余的过量可固化液体。在一些实现中,转子416和剩余的过量可固化液体在暴露于空气或另一种气体时完全固化。
64.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体产生坚固且平衡的第二级转子。在一些示例中,第二级转子是成品转子。在一些实现中,第二级转子具有一个或多个附在其上的涂层、部件或其他组件以形成成品转子。在一些示例中,第二级转子被平衡到中间阈值内,并且随后的平衡改善了该平衡。
65.图7是例示根据本公开的制造叶轮转子的另一方法430的实现的流程图。方法430可选地包括用于第一级转子和第二级转子的多个固化步骤。方法430包括多个平衡迭代。在一些实现中,方法430包括在434从可固化液体浴移除第一级转子,其中该第一级转子在其表面上具有过量可固化液体。在一些实现中,第一级转子类似于参考图3至图6描述的第一级转子的实现中的任一个。
66.在一些实现中,第一级转子包括与可固化液体不同的材料或由与可固化液体不同的材料制成。在一些示例中,第一级转子包括金属或金属合金或由金属或金属合金制成。在至少一个示例中,第一级转子通过金属或热塑性粉末的选择性激光熔化(slm)和/或选择性激光烧结(sls)被增材制造。在又一其他示例中,第一级转子包括不同的树脂或环氧树脂,或者由不同的树脂或环氧树脂通过dlp或sla制成。然后将第一级转子浸入可固化液体浴中,然后在434,从可固化液体浴中移除。
67.在一些实现中,方法430进一步包括:在436,旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体;以及在438,完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分以形成第二级转子;类似于参考图3所描述的。
68.在一些实现中,dlp和sla工艺产生粘附在构建板上的部分,并且从板上移除该部分会导致该部分损坏。在一些实现中,断裂前具有更大弹性和高延伸率的基础转子材料更容易从构建板移除。然而,最终转子的弹性不利于在使用的旋转力下保持设计的格子尺寸和形状。在一些实现中,第一级转子的可固化树脂仅在初始固化后的“生坯(green)”状态下才表现出弹性。最终固化后,弹性会减弱,从而导致最终转子的刚度增加。
69.在一些实现中,第一级转子的可固化树脂从生坯状态到最终固化后都表现出基本恒定的弹性。在初始固化以生产生坯状态转子之后,将第二种树脂或不同材料(诸如金属或热塑性基材)应用于生坯状态的第一级转子。可固化液体浴的第二材料形成围绕第一转子的壳并赋予或增加最终转子所需的刚度。
70.在一些实现中,可固化树脂可通过在溶剂中稀释或与填料组合来改变,以改变可固化树脂的粘度,使其更适合平衡或增强最终部件。
71.在一些实现中,动作434、436和438对于方法430可以是可选的。例如,第二级转子
可以是通过任何工艺形成的任何前体转子。在一些示例中,前体转子可由金属或热塑性粉末的slm或sls来形成。在另一示例中,前体转子可以在没有平衡步骤的情况下形成并完全固化。在一些示例中,前体转子是浸入的框架,其上施加了可固化材料。
72.方法430包括在456将可固化材料施加到第二级转子或前体转子以改善转子的平衡。在执行动作434、436和438中的一者或多者的实现中,施加的可固化材料是附加的可固化材料。在一些实现中,第二级转子比第一级转子更平衡,但对于预期应用而言仍然不够平衡。至少用可固化液体平衡转子的第二次迭代改进了第二级转子的平衡。
73.在一些实现中,方法430继而:在458处旋转第二级转子或前体转子,使可固化材料的至少一部分从转子的旋转轴径向向外排出,并然后在460将可固化液体的剩余部分完全固化到第二级转子或前体转子,以形成完全固化的第三级转子。在一些实现中,在附加的迭代中重复在456施加可固化材料、在458旋转转子和可固化材料以及在460固化可固化材料的剩余部分以平衡转子。
74.图8是位于可固化液体浴440中的第二级转子462的示意表示。在一些实现中,使用相同或相似的可固化液体浴440。在一些实现中,相同或相似的基座444和/或主轴被用于旋转第二级转子462,类似于参考图5所描述的。
75.当位于可固化液体浴440中时,第二级转子462的主体418和/或翅片420的至少一部分与可固化液体接触。在一些实现中,第二级转子462被完全浸入可固化液体浴440中。在一些实现中,第二级转子462被部分地浸入可固化液体浴440中,其中第二级转子462的一部分在可固化液体浴440中,而第二级转子462的另一部分在可固化液体浴440外。在一些示例中,主体418的下部被放置为与可固化液体浴440接触,而翅片420保持在可固化液体浴440之外。在一些实现中,附加的可固化液体464被施加到主体418以平衡第二级转子462而不将附加的可固化液体464施加到翅片420。在一些示例中,向翅片420施加附加的可固化液体464改变了翅片420上方的气流或流体流动并且可以影响热管理设备的性能。
76.在一些实现中,涂层或其他材料被施加到转子516的外表面,诸如图9所示。在一些实现中,转子516浸入材料中以施加涂层,诸如参考图8所描述的。在一些实现中,转子516暴露于含有微粒566、气体或等离子体的大气564中,这些微粒566、气体或等离子体将涂层沉积在转子516的外表面568上。
77.在一些实现中,大气564是限制和/或防止微粒566、气体或等离子体与大气564中的其他原子或分子反应的近真空大气。在一些实现中,涂层通过气相沉积来沉积在转子516的外表面568上。在一些示例中,气相沉积是物理气相沉积(pvd)。在其他示例中,气相沉积是化学气相沉积(cvd)。
78.pvd是一种工艺,其中材料从凝相变为气相(例如,微粒566)并然后在转子516的外表面568上返回到薄膜凝相。pvd包括诸如溅射和蒸发等工艺。在一些实现中,诸如溅射,涂层材料的应用是定向的。当微粒566、气体或等离子体源自源并被导向转子516时,转子516旋转以将更多或全部外表面568暴露于溅射流。
79.在一些实现中,诸如图9中例示的蒸发,涂层材料的施加是近似全向的。
80.在一些实现中,转子516在蒸发pvd期间相对于大气保持静止。在一些实现中,转子516在蒸发pvd期间相对于大气是旋转的。
81.cvd是一种真空沉积方法。基材(即转子516)暴露于一种或多种挥发性前体,其在
外表面568上反应和/或分解以产生所需沉积物。
82.图10是根据本公开的包括壳的转子616的实现的横截面视图。在一些实现中,主体618和/或翅片620的至少一部分包括格子结构670。如本文所描述的,在一些实现中,格子结构670是规则格子。在一些实现中,格子结构670的至少一部分是随机格子。在一些示例中,格子结构670是简单的立方结构。在其他示例中,格子结构670是体心(body-centered)立方结构。在其他示例中,格子结构670是面心(face-centered)立方结构。在进一步的示例中,格子结构670是柱状结构。在又一些示例中,格子结构670是六边形结构。在一些实现中,主体618和翅片620具有壳672位于其上的外表面668。
83.在一些实现中,主体618和翅片620或不包括翅片620的转子616的格子结构形成转子616的框架674。平衡框架674根据本文描述的任何方法或方法的组合来被制造,并且壳672被施加到框架674以提供连续的外表面。在一些实现中,框架674和壳672包括相同的材料。在一些实现中,框架674和壳672是不同的材料。在一些实现中,框架674包括多种材料(例如主体材料和不同的框架材料)并且壳672包括多种材料中的至少一种。在一些实现中,框架674包括多种材料(诸如主体材料和不同的框架材料)并且壳672包括与多种材料不同的材料。
84.在一些实现中,壳672的至少一部分是平衡材料。在一些示例中,框架674相对于转子612的旋转轴622径向不平衡。壳672因此相对于转子612的旋转轴622径向不平衡以补偿框架674的径向不平衡。在至少一个实现中,框架674是第一级转子并且平衡材料和/或壳672由过量可固化液体形成,其被固化以粘附到框架674。
85.工业实用性
86.本公开一般涉及用于制造转子的系统和方法。更具体地,本公开涉及叶轮转子的制造以移动热管理设备中的空气或另一种流体。在一些实现中,该方法包括通过在层中部分固化可固化液体而在可固化液体浴中增材制造第一级转子。将第一级转子从可固化液体浴中移除后残留在第一级转子上的过量可固化液体被用于平衡第一级转子,而不是将可固化液体洗掉,干燥第一级转子,并然后移除材料以平衡转子。
87.在一些实现中,转子的框架形成并浸入可固化液体浴中。将框架从可固化液体浴中移除后留在框架上的可固化液体被用于平衡转子。
88.在一些实现中,包括主动热管理设备的电子设备是便携式电子设备,诸如膝上型计算机、智能电话、平板计算机、混合计算机、可穿戴电子设备(例如,头戴式设备、智能手表、耳机)或其他便携式电子设备。在一些实现中,电子设备是通常在固定位置处操作的电子设备,诸如电视、家庭影院、台式计算机、服务器计算机、投影仪、光盘播放器(例如,cd播放器、dvd播放器、bluray播放器)、视频游戏机或其他电子设备。
89.电子设备可包括可移动地连接到彼此的第一部分和第二部分。在电子设备是混合式计算机的实现中,第一部分包括显示器和至少一个处理器。在一些实现中,处理器位于第二部分中。在一些实现中,电子设备的第一部分包括向用户呈现视频信息的显示器,而电子设备的第二部分包括一个或多个输入设备(诸如触控板、键盘等)以允许用户与电子设备交互。电子设备进一步包括附加的计算机组件,诸如系统存储器、图形处理单元、图形存储器、扬声器、一个或多个通信设备(诸如wifi、蓝牙、近场通信、蜂窝)、外围连接点、(诸)硬件存储设备等。在一些实现中,第一部分可从第二部分移除。
90.电子设备的电子组件(尤其是显示器、输入设备、处理器、存储器和电池)占据体积、消耗功率并且产生热能。在一些示例中,期望电子设备薄且轻以便运输,同时在使用期间保持强大和高效。因此,由电子设备产生的热能在第一部分和/或第二部分内部几乎不具有空气可以流过的无障碍体积。在一些实现中,具有叶轮的主动热管理设备被用于主动地将空气移入、移出或移动通过第一部分和/或第二部分以从通风口排出热空气。
91.来自电子设备中的热管理设备的叶轮转子具有主体和从主体突出的多个翅片。转子被配置成围绕旋转轴旋转。在一些实现中,随着翅片移动,转子围绕旋转轴的旋转将空气或其他流体抽吸经过主体和翅片。在一些示例中,翅片通过转子的顶部吸入流体并且翅片和主体结合以将流体从转子的侧部排出。在其他示例中,翅片通过转子的顶部吸入流体并且翅片和主体结合以将流体从与转子的顶部相对的底部排出。
92.在一些实现中,转子通过增材制造来建造。例如,转子通过多次迭代施加和固化材料层来“打印”,每个打印层改变以累积地构建所需形状。增材制造允许采用传统制造方法(如注注塑成型或减材加工)实现先前不可能或无法实现的新风扇几何形状。转子的增材制造允许带有底切、悬垂、纹理和复杂格子结构的风扇叶轮形状,这些风扇叶轮形状会导致模具锁定(使用注射成型)或无法(诸如使用cnc加工)加工的难以达到的特征。
93.在一些实现中,转子至少部分地使用dlp或sla形成。在一些示例中,主体和翅片是在基板上增材制造的。在其他示例中,翅片是在主体上增材制造的,主体通过另一工艺制造,诸如注射成型和/或机加工。增材制造会留下在用于热管理设备或其他应用之前需要对其进行平滑和/或平衡的不平整的表面和/或不平衡的转子。
94.在一些实现中,dlp和sla打印机使用受控uv光和可光固化液体树脂或其他可固化材料浴逐层固化转子。所得的组件从涂有过量可固化材料的过程中出现。通常,过量可固化材料会用溶剂洗掉,然后将部件暴露在高强度紫外线下,以最终固化部件上任何剩余的未固化的树脂。通过溶剂清洗从sla或dlp部件中移除过量可固化材料既昂贵又浪费。通过使用废表面树脂来平衡叶轮,减少了部件的加工时间和成本。
95.在一些实现中,一种制造用于热管理设备的叶轮转子的方法包括在可固化液体浴中部分固化可固化液体以形成第一级转子。在一些示例中,第一级转子由可固化液体的dlp或sla来形成。在一些实现中,可固化液体是交联树脂。在一些实现中,可固化液体是氨基甲酸酯。在一些实现中,可固化液体是环氧树脂。在至少一个实现中,可固化液体是氰酸酯。部分固化可固化液体包括将可固化液体固化到小于完全固化的状态。
96.在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于十秒。在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于五秒。在一些实现中,部分固化可固化液体包括将可固化液体暴露于能量源少于三秒。
97.在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源是紫外光。在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源是红外光。在一些实现中,用于部分固化可固化液体的能量源是激光。
98.在一些实现中,第一级转子是实心的。在一些实现中,第一级转子具有穿过主体和/或翅片的内部体积的至少一部分的格子结构。在一些示例中,主体在其中具有格子结构,而翅片是在材料中具有很少或没有空隙的实心材料。在其他示例中,主体和翅片在其中具有格子结构。在其他示例中,主体和翅片是固体材料,材料中几乎没有空隙或没有空隙。
在进一步的示例中,主体具有带至少10%空隙的格子结构,而翅片是具有小于10%空隙的实心材料。在至少一个示例中,主体具有带至少50%空隙的格子结构,而翅片是具有小于5%空隙的实心材料。在一些示例中,没有传统的翅片的转子包括一定体积的格子结构,当格子结构围绕轴旋转时,该格子结构暴露于流动空气。在一些示例中,转子包括主体和位于主体上的单格子结构
99.在一些实现中,格子是规则格子。例如,规则格子在单位单元中贯穿第一级转子的至少一部分重复。在一些实现中,格子是随机格子。例如,格子包括支柱,其中支柱长度和/或取向相对于相邻或邻近支柱是至少部分随机的。
100.该方法进一步包括:从可固化液体浴中移除第一级转子,且第一级转子在第一级转子的外表面上具有过量可固化液体。在一些实现中,来自可固化液体浴的过量可固化液体内聚地粘附到第一级转子的外表面上。在一些实现中,来自可固化液体浴的过量可固化液体内聚地粘附到第一级转子的格子的至少一些支柱的外表面上。
101.过量可固化液体通常在平衡之前从第一级转子中洗去。根据本公开的方法通过旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体来使用过量可固化液体的一部分来平衡第一级转子。
102.过量可固化液体通常在平衡之前从第一级转子中洗去。根据本公开的方法通过旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体来使用过量可固化液体的一部分来平衡第一级转子。在一些实现中,第一级转子围绕旋转轴旋转,使得第一级转子的径向最外边缘在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内旋转,该上限值或下限值包括1米每秒(m/s)、5m/s、10m/s、20m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s中的任一者或其间的任何值。在一些示例中,第一级转子的径向最外边缘以大于1m/s的速度旋转。在另一示例中,第一级转子的径向最外边缘以小于60m/s的速度旋转。在又一示例中,第一级转子的径向最外边缘以1m/s和60m/s之间的速度旋转。在进一步的示例中,第一级转子的径向最外边缘以5m/s和50m/s之间的速度旋转。在又一进一步的示例中,第一级转子的径向最外边缘以10m/s和40m/s之间的速度旋转。
103.最外边缘的线速度与第一级转子的转速和直径有关。在一些实现中,根据本公开的第一级转子的直径在具有上限值、下限值或上限值和下限值的范围内,该上限值或下限值包括40毫米、60毫米、80毫米、100毫米、120毫米、140毫米中的任一者或其间的任何值。在一些示例中,直径大于40mm。在其他示例中,直径小于140mm。在又一其他示例中,直径在40mm和140mm之间。
104.在一些实现中,第一级转子绕旋转轴旋转的转速为300转每分钟(rpm)、1000rpm、2500rpm、5000rpm、7500rpm、10000rpm、12500rpm、15000rpm或其间的任何值。在一些示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度大于300rpm。在其他示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度小于15000rpm。在又一其他示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在300rpm和15000rpm之间。在进一步的示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在500rpm和12000rpm之间。在又一进一步的示例中,围绕旋转轴旋转的第一级转子的旋转速度在1000rpm和10000rpm之间。
105.在一些实现中,第一级转子围绕旋转轴旋转以径向向外旋转出过量流体,并通过将过量可固化流体分布在外表面和/或第一级转子的格子内来平衡第一级转子。在一些实
现中,第一级转子围绕旋转轴连续旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。在一些实现中,第一级转子以脉冲方式旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。在一些实现中,第一级转子以变化的旋转速度旋转直到第一级转子相对于旋转轴旋转平衡。
106.在一些示例中,当围绕旋转轴旋转时,第一级转子位于主轴(spindle)或基座上。在一些实现中,主轴和/或基座具有定位在其中的压力传感器以测量相对于旋转轴的横向方向上的任何横向力。当第一级转子相对于旋转轴平衡时,力传感器将读取大约为零的横向力。在一些示例中,位移传感器,诸如激光位移传感器,测量转子相对于旋转轴的位移。当第一级转子相对于旋转轴平衡时,位移传感器将读取大约为零的横向位移。
107.当第一级转子在阈值内旋转平衡时,剩余的过量可固化材料与第一级转子材料一起固化到位。
108.该方法进一步包括:完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分。在一些实现中,转子的旋转在完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分之前停止。在一些实现中,第一级转子和过量可固化液体的至少一部分继续围绕旋转轴旋转,同时能量源将能量施加到第一级转子和过量可固化液体的至少一部分以完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分。
109.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体暴露于能量源。在一些实现中,该能量源与用于部分固化第一级转子的能量源相同。在一些示例中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体暴露于能量源达至少十秒。在其他示例中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体包括将第一级转子和剩余的过量可固化液体从第一方向暴露于能量源达至少十秒并且从第二方向暴露于能量源达至少十秒。
110.在一些实现中,用于完全固化第一级转子和进入第二级转子的剩余的过量可固化液体的能量源是不同的能量源。在一些示例中,用于完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体的能量源是紫外光源。在其他示例中,能量源是红外光源。在其他示例中,能量源是激光源。在进一步的示例中,能量源是热能量源,诸如加热灯。在一些实现中,第一级转子和剩余的过量可固化液体在暴露于空气或另一种气体时完全固化。
111.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体产生坚固且平衡的第二级转子。在一些示例中,第二级转子是成品转子。在一些实现中,第二级转子具有一个或多个附在其上的涂层、部件或其他组件以形成成品转子。
112.在一些实现中,dlp和sla工艺产生粘附在构建板上的部件,并且从板上移除部件会导致部件损坏。在一些实现中,断裂前具有更大弹性和高延伸率的基础转子材料更容易从构建板移除。然而,最终转子的弹性不利于在使用的旋转力下保持设计的格子尺寸和形状。在一些实现中,第一级转子的可固化树脂仅在初始固化后的“生坯”状态下才表现出弹性。最终固化后,弹性会减弱,从而导致最终转子的刚度增加。
113.在一些实现中,第一级转子的可固化树脂从生坯状态到最终固化后都表现出基本恒定的弹性。在初始固化以生产生坯状态转子之后,将第二种树脂或不同材料(诸如金属或热塑性基材)应用于生坯状态的第一级转子。可固化液体浴的第二材料形成围绕第一转子的壳并赋予或增加最终转子所需的刚度。
114.在一些实现中,可固化树脂可通过在溶剂中稀释或与填料组合来改性,以改变可
固化树脂的粘度,使其更适合平衡或增强最终部件。
115.在一些实现中,转子的主体和/或翅片通过将可固化液体暴露于能量源(例如紫外光源、红外光源、激光光源)由可固化液体浴制造。主体和翅片被部分固化以形成第一级转子,如本文所描述的。
116.在一些实现中,转子通过将转子提升到可固化液体浴的表面上方的基座或主轴上而从可固化液体浴移除。基座或主轴可围绕与转子共享的旋转轴旋转,从而在旋转方向上旋转转子。
117.在一些实现中,转子围绕旋转轴的旋转从转子排出过量可固化液体的至少一部分。转子和过量可固化液体的旋转运动相对于转子的旋转路径向过量可固化液体施加径向向外的力。在一些实现中,径向向外的力使转子中或转子上的过量可固化液体的至少一部分排出,并且过量可固化液体的至少一部分从转子移除。
118.因此,可以移除过量可固化液体一部分而无需在溶剂中清洗转子。在一些实现中,通过旋转转子移除的过量可固化液体被收集并重新使用。在一些示例中,转子在可固化液体浴上方旋转并且从转子移除的过量可固化液体落回到可固化液体浴中。在转子被剩余的过量可固化液体平衡之后,转子和剩余的过量可固化液体准备好完全固化。
119.在一些实现中,完全固化转子和剩余的过量可固化液体包括将转子和剩余的过量可固化液体暴露于完全固化能量源。在一些实现中,完全固化能量源与用于部分固化第一级转子的能量源相同。在一些实现中,用于完全固化转子和进入第二级转子的剩余的过量可固化液体的完全固化能量源是不同的能量源。在一些示例中,完全固化能量源是紫外光源。在其他示例中,完全固化能量源是红外光源。在其他示例中,完全固化能量源是激光源。在另外的示例中,完全固化能量源是热能量源,诸如加热灯,其将热能施加到转子和剩余的过量可固化液体。在一些实现中,转子和剩余的过量可固化液体在暴露于空气或另一种气体时完全固化。
120.在一些实现中,完全固化第一级转子和剩余的过量可固化液体产生坚固且平衡的第二级转子。在一些示例中,第二级转子是成品转子。在一些实现中,第二级转子具有一个或多个附在其上的涂层、部件或其他组件以形成成品转子。在一些示例中,第二级转子被平衡到中间阈值内,并且随后的平衡改善了该平衡。
121.在一些实现中,制造转子的方法包括多个平衡迭代。在一些实现中,方法包括从可固化液体浴移除第一级转子,其中该第一级转子在其表面上具有过量可固化液体。在一些实现中,第一级转子类似于本文描述的第一级转子的实现中的任一个。
122.在一些实现中,第一级转子包括与可固化液体不同的材料或由与可固化材料不同的材料制成。在一些示例中,第一级转子包括金属或热塑性塑料或由金属或热塑性塑料制成。在至少一个示例中,第一级转子通过金属或热塑性粉末的slm和/或sls被增材制造。在又一其他示例中,第一级转子包括不同的树脂或环氧树脂,或者由不同的树脂或环氧树脂通过dlp或sla制成。然后将第一级转子浸入可固化液体浴中,然后从可固化液体浴中移除。
123.在一些实现中,方法进一步包括旋转第一级转子以从旋转轴径向向外排出过量可固化液体;以及完全固化第一级转子和过量可固化液体的至少一部分,如本文描述的。该方法包括:将附加的可固化材料施加到第二级转子以进一步平衡转子。在一些实现中,第二级转子比第一级转子更平衡,但对于预期应用而言仍然不够平衡。至少用可固化液体平衡转
子的第二次迭代改进了第二级转子的平衡。
124.在一些实现中,方法继而:旋转第二级转子或前体转子,使可固化材料的至少一部分从转子的旋转轴径向向外排出,并然后将可固化液体的剩余部分完全固化到第二级转子(其在先前被部分或完全固化)或前体转子,以形成完全固化的第三级转子。在一些实现中,在附加的迭代中重复施加可固化材料、旋转转子和可固化材料以及固化可固化材料的剩余部分以平衡转子。
125.在一些实现中,在随后的转子平衡迭代中使用相同或相似的可固化液体浴。在一些实现中,相同或相似的基座和/或主轴被用于旋转第二级转子。
126.当位于可固化液体浴中时,第二级转子的主体和/或翅片的至少一部分与可固化液体接触。在一些实现中,第二级转子完全浸入可固化液体浴中。在一些实现中,第二级转子部分地浸入可固化液体浴中,其中第二级转子的一部分在可固化液体浴中,而第二级转子的另一部分在可固化液体浴外。在一些示例中,主体的下部被放置为与可固化液体浴接触,而翅片保持在可固化液体浴之外。在一些实现中,附加的可固化液体被施加到主体以平衡第二级转子而不将附加的可固化液体施加到翅片。在一些示例中,向翅片施加附加的可固化液体改变了翅片上方的气流或流体流动并且可以影响热管理设备的性能。
127.在一些实现中,涂层或其他材料被施加到转子的外表面。在一些实现中,转子被浸入材料中以施加涂层。在一些实现中,转子暴露于含有微粒、气体或等离子体的大气中,这些微粒、气体或等离子体将涂层沉积在转子的外表面上。
128.在一些实现中,大气是限制和/或防止微粒、气体或等离子体与大气中的其他原子或分子反应的近真空大气。在一些实现中,涂层通过气相沉积沉积在转子的外表面上。在一些示例中,气相沉积是物理气相沉积(pvd)。在其他示例中,气相沉积是化学气相沉积(cvd)。
129.pvd是一种工艺,其中材料从凝相变为气相(例如,微粒)并然后在转子的外表面上返回到薄膜凝相。pvd包括诸如溅射和蒸发等工艺。在一些实现中,诸如溅射,涂层材料的应用是定向的。当微粒、气体或等离子体源自源并被导向转子时,转子旋转以将更多或全部外表面暴露于溅射流。
130.在一些实现中,诸如蒸发,涂层材料的应用是几乎全方位的。在一些实现中,转子在蒸发pvd期间相对于大气保持静止。在一些实现中,转子在蒸发pvd期间相对于大气是旋转的。
131.cvd是一种真空沉积方法。基材(即转子)暴露于一种或多种挥发性前体,其在外表面上反应和/或分解以产生所需沉积物。
132.在一些实现中,主体和/或翅片的至少一部分包括格子结构。如本文所描述的,在一些实现中,格子结构是规则格子。在一些实现中,格子结构的至少一部分是随机格子。在一些示例中,格子结构是简单的立方结构。在其他示例中,格子结构是体心(body-centered)立方结构。在其他示例中,格子结构是面心(face-centered)立方结构。在进一步的示例中,格子结构是柱状结构。在又一些示例中,格子结构是六边形结构。在一些实现中,主体和翅片具有涂层位于其上的外表面。
133.在一些实现中,主体和翅片形成转子的框架。在一些没有传统翅片的实现中,主体和格子结构形成框架。根据本文描述的任何方法或方法的组合制造和平衡框架,并且壳被
施加到框架以提供连续的外表面。在一些实现中,框架和壳包括相同的材料。在一些实现中,框架和壳是不同的材料。在一些实现中,框架包括多种材料(例如主体材料和不同的框架材料)并且壳包括多种材料中的至少一种。在一些实现中,框架包括多种材料(诸如主体材料和不同的框架材料)并且壳包括与多种材料不同的材料。
134.在一些实现中,壳的至少一部分是平衡材料。在一些示例中,框架相对于转子的旋转轴径向不平衡。壳因此相对于转子的旋转轴径向不平衡以补偿框架的径向不平衡。在至少一个实现中,框架是第一级转子并且平衡材料和/或壳由过量可固化液体形成,其被固化以粘附到框架。
135.在至少一个实现中,制造叶轮转子的方法包括:增材制造第一级转子和在完全固化转子之前,使用与初始增材制造相同的材料来平衡转子。通过使用相同的材料和共享工艺,可以比传统的转子成型和减法平衡工艺更有效地制造转子。
136.本公开涉及至少根据以下章中提供的示例用于制造转子的系统和方法:
137.一种用于制造热管理设备的叶轮的方法:
138.在可固化液体浴(例如,可固化液体浴440,图4)中部分固化(例如,“部分固化
…”
332,图3)可固化液体以形成第一级转子(例如,转子416,图4);
139.从所述可固化液体浴中移除(例如,“移除
…”
334,图3)所述第一级转子,所述第一级转子在其表面上具有过量可固化液体(例如,过量可固化液体448,图5);
140.旋转(例如,“旋转
…”
336,图3)所述第一级转子以从旋转轴径向向外排出所述过量可固化液体来补偿所述第一级转子中的不平衡;以及
141.完全固化(例如,“完全固化
…”
338,图3)所述第一级转子和所述过量可固化液体的至少一部分以产生比所述第一级转子更旋转平衡的第二级转子(例如,转子416,图6)。
142.如第1节所述的方法,其中部分固化所述可固化液体包括将所述可固化液体暴露于特定波长的光(例如,能量源442,图4)。
143.如第1或2节所述的方法,其中完全固化所述第一级转子和所述过量可固化液体的至少一部分包括在旋转所述第一级转子和所述过量可固化液体的至少一部分的同时完全固化所述第一级转子和所述过量可固化液体的至少一部分。
144.如第1-3节中任一项所述的方法,其中完全固化所述可固化液体包括将所述可固化液体暴露于热能量源(例如,全固化能量源452,图6)。
145.如第1-4节中任一项所述的方法,其中完全固化所述可固化液体包括将所述可固化液体暴露于紫外光。
146.如第1-5节中任一项所述的方法,其中所述第一级转子包括格子结构(例如,格子结构319,图2-2)。
147.如权利要求6所述的方法,其中所述格子结构是随机格子(例如,格子结构319,图2-2)。
148.如第1-7节中任一项所述的方法,其中所述可固化液体包括交联聚合物。
149.如第1-8节中任一项所述的方法,其中在从所述可固化液体浴中移除所述第一级转子和旋转所述第一级转子之间,没有溶剂被施加到所述第一级转子。
150.一种用于制造热管理设备的叶轮的方法,所述方法包括:
151.获得(例如,“获得
…”
456,图7)涂有可固化材料的前体转子;
152.旋转(例如,“旋转
…”
458,图7)所述前体转子和可固化材料以从旋转轴径向向外排出所述可固化材料的至少一部分从而补偿所述前体转子中的径向不平衡;以及
153.将所述可固化材料的经排出部分固化(例如,“固化
…”
460,图7)到所述前体转子上以形成第二级转子,其中所述第二级转子具有比所述前体转子更好的径向平衡。
154.如第10节所述的方法,其中所述前体转子包括金属或热塑性塑料。
155.如第10或11节所述的方法,其中获得涂有所述可固化材料(例如,可固化材料464,图8)的所述前体转子(例如,第二级转子462,图8)包括将由金属或热塑性塑料构成的框架浸入可固化液体浴(例如,可固化液体浴440,图8)中。
156.如第10-12节中任一项所述的方法,其中进一步包括在将所述框架浸入之前增材制造所述框架。
157.如第10-13节中任一项所述的方法,其中获得涂有可固化材料的前体转子包括将所述前体转子的至少一部分浸入所述可固化液体浴中。
158.如第10-14节中任一项所述的方法,其中获得涂有可固化材料的前体转子包括在旋转所述前体转子的同时将所述可固化材料施加到所述前体转子。
159.如第10-15节中任一项所述的方法,其中获得涂有可固化材料的前体转子包括通过气相沉积来施加附加的可固化材料。
160.一种用于热管理设备的叶轮,所述叶轮包括:
161.具有格子结构(例如,格子结构670,图10)和旋转轴(例如,旋转轴622,图10)的框架(例如,框架674,图10);以及
162.位于所述框架的外表面(例如,外表面668,图10)上的平衡材料(例如,可固化液体448,图5;壳672,图10),所述平衡材料相对于所述旋转轴不均匀地分布从而补偿所述格子结构中的径向不平衡。
163.如第17节所述的叶轮,其中所述框架相对于所述旋转轴径向不平衡。
164.如第17或18节所述的叶轮,其中所述平衡材料为与所述框架相同的材料。
165.如第17-19节中任一项所述的叶轮,其中所述平衡材料覆盖所述框架的整个外表面,所述平衡材料在所述框架的外表面上厚度不同。
166.冠词“一”、“一个”和“该”旨在表示在前面的描述中存在各元素中的一个或多个。术语“包括”、“包含”、以及“具有”旨在是包含性的,并表示除所列出的元素以外可以有附加的元素。附加地,将理解,对本公开的“一个实现”或“一实现”的引用不旨在被解释为排除也纳入所述特征的附加实施方式的存在。例如,关于本文的实现描述的任何元素可与本文描述的任何其他实现的任何元素相组合。本文中所阐述的数字、百分比、比率或其他值旨在包括该值,以及还有“约”或“近似”所阐述的值的其他值,如由本公开的实施方式所涵盖的将由本领域普通技术人员所领会的那样。因此,所阐述的值应当被足够宽泛地解释以涵盖至少足够接近用来执行期望的功能或实现期望的结果的所阐述的值的值。所阐述的值至少包括将在合适的加工或生产过程中预期到的变化,并且可包括在所阐述的值的5%内、1%内、0.1%内或0.01%内的值。
167.鉴于本公开,本领域普通技术人员将认识到,等同构造不脱离本公开的精神和范围,并且,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可对本文公开的各实现进行各种改变、替换和变更。包括功能“装置加功能”款项的等效构造旨在覆盖本文描述为执行所述功能的
结构,包括以相同方式操作的结构等同物以及提供相同功能的等效结构两者。申请人的明确意图是,除非在“用于
……
的装置”一词与相关联的功能一起出现的情况下,否则不对任何权利要求援引装置加功能或其他功能声明。对权利要求的含义和范围内的各实施方式的每个添加、删除和修改都将被权利要求所接受。
168.应当理解,前面描述中的任何方向或参考系仅仅是相对的方向或移动。例如,对“前面”和“背面”或者“顶部”和“底部”或者“左侧”和“右侧”的任何引用仅仅描述了相关元素的相对位置或移动。
169.本公开可以以其他具体形式来体现,而不背离其精神或特性。所描述的实施方式被认为是说明性的而非限制性的。从而,本发明的范围由所附权利要求书而非前述描述指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的改变应被权利要求书的范围所涵盖。
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