專利名稱：風扇噪聲衰減器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電子系統的風扇，并且更具體涉及用于電子系統的風扇噪聲衰減器。
背景技術：
在許多生活區都能發現電子設備。許多這些設備使用風扇進行冷卻。
通過下面對附圖中示出的優選實施例的描述，本發明的各個特征將會非常清楚，在所有這些附圖中，相似的附圖標記一般都是指相同的部件。這些附圖不一定按照比例繪制，而是將重點放在對本發明原理的說明。
圖1是根據本發明一些實施例的風扇裝置和吸聲結構的示意圖；圖2是根據本發明一些實施例的另一風扇裝置和吸聲結構的示意圖；圖3是圖2所示風扇裝置和吸聲結構的部分橫截面圖；圖4是根據本發明一些實施例的另一風扇裝置和吸聲結構的部分橫截面示意圖；圖5是根據本發明一些實施例的電子系統的部分橫截面示意圖；圖6是根據本發明一些實施例的流程圖；圖7是根據本發明一些實施例的另一風扇裝置和吸聲結構的透視圖；圖8是圖7所示風扇裝置和吸聲結構的側視圖；圖9是根據本發明一些實施例的另一風扇裝置和吸聲結構的橫截面圖；圖10是根據本發明一些實施例的雙風扇裝置的透視圖；圖11是根據本發明一些實施例的另一電子系統的透視圖。
具體實施例方式
在以下描述中，出于說明而非限制的目的，闡述了許多具體細節，例如特定結構、構造、接口、技術等等，以便幫助全面地理解本發明的各個方面。但是，對于本領域技術人員顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的其它實例中實踐本發明來獲得這里公開的益處。在特定情形下，省去了對眾所周知的設備、電路和方法的描述，以免不必要的細節使本發明難以理解。
參考圖1，本發明的一些實施例可以包括具有入口側和出口側的風扇裝置10，以及位于風扇裝置10的入口側、靠近風扇裝置10的吸聲結構12。例如，吸聲結構12可以用開孔泡沫塑料或者其它吸聲材料制作，或者包括這些材料。吸聲結構12可以是基本上關于結構12的軸旋轉對稱的，這個軸與風扇裝置10的軸成一直線。例如，結構12可以具有一般的錐體形狀，例如圓錐臺。結構12也可以具有一般的角錐形狀，例如角錐臺。可選地，結構12可以具有能夠用于吸收來自風扇裝置的噪聲的任意形狀。
利用常規的風扇裝置，本領域技術人員認為風扇入口側的障礙物會顯著地降低風扇的冷卻能力。但是，本發明的發明人發現，在許多應用中，風扇前面的大部分空間基本上是氣流停滯區(dead air space)。有利地，本發明的一些實施例在風扇入口側的氣流停滯區中提供吸聲結構。可以將充足的冷卻空氣抽到吸聲結構周圍，而很少有或者沒有冷卻空氣流經吸聲結構。有利的是，將吸聲結構放置在風扇入口側能夠降低來自風扇的噪聲(例如尤其是從風扇的前面發出的噪聲，對于用戶而言這些噪聲最令人厭煩)，而對風扇抽取空氣從而進行冷卻的能力很少有或者沒有不利影響。
參考圖2-3，本發明的一些實施例可以包括具有入口側和出口側的風扇裝置20，以及位于風扇裝置20的入口側且靠近風扇裝置20的吸聲結構22。風扇裝置20可以包括風扇24和連接到風扇24的馬達26，并且吸聲結構22可以附著到馬達26上。例如，吸聲結構22可以適于在機殼(chassis)(未示出)內支撐馬達26和風扇24。
例如，參考圖3，吸聲結構22可以包括附著到馬達26的剛性芯子32，以及圍繞該剛性芯子32設置的吸聲材料34。吸聲材料34可以具有一般的錐體形狀，錐體形狀的直徑較小的一端更靠近風扇裝置20。在一些實施例中，吸聲材料34包括一系列的環形錐體，越靠近風扇裝置，錐體的直徑越小(例如，如同下面詳細描述的一樣)。盡管示出的是芯子32周圍基本上是實心的，但是在一些實施例中，吸聲材料34的內部可以被不同程度地挖空。
在許多常規風扇裝置中，支柱或桿從風扇裝置的外殼向內延伸，以支撐風扇的中心馬達。這種常規結構的一個問題是風扇葉片周期性地經過這些支柱的時候會產生噪聲。有時將這種噪聲稱為“葉片通過頻率(BPF)”噪聲。有利的是，本發明的一些實施例通過將吸聲結構用于風扇馬達的無支柱安裝，能夠消除這種BPF噪聲。因為不需要支柱來支撐馬達，所以風扇的葉片不會經過任何規則結構并因此能夠降低或消除BPF噪聲。
參考圖4，本發明的一些實施例可以包括具有入口側和出口側的風扇裝置40，位于風扇裝置40的入口側且靠近風扇裝置40的吸聲結構41，以及在風扇裝置40的出口側靠近風扇裝置40的出口錐體42。在一些實施例中，風扇裝置40包括具有中心轂44的風扇43，出口錐體42可以附著到中心轂44上。
例如，出口錐體42可以適于減少風扇裝置40的出口側的空氣擾動。例如，出口錐體42可以使出口空氣的橫截面積漸變，這充當擴散式噴嘴來限制空氣流在風扇馬達后面的快速膨脹和/或周期性尾流(periodic waking)。有利的是，減少出口空氣的空氣擾動能夠降低風扇噪聲。
本發明的一些實施例可以還包括位于風扇43的葉片46周圍的風扇罩45，其中，風扇罩45限定出一個入口鐘形口(inlet bellmouth)47，其適于與吸聲結構41一起協作來促進在橫向(transverse)于風扇43的軸的方向上的平滑和均勻的空氣流入(例如沿箭頭A的方向，從側面而不是直接從風扇43的前面)。風扇罩45可以用機殼中的安裝結構支撐，而不用吸聲結構41來支撐，從而在風扇罩45和風扇馬達之間不需要任何支柱。
參考圖5，系統50包括機殼51；機殼51內的系統板52；系統板52上的電子部件53；機殼51內的風扇裝置54，該風扇裝置54具有入口側和出口側；吸聲結構55，其位于風扇裝置54的入口測且靠近風扇裝置54。例如，如同上面結合圖2-3所描述的一樣，風扇裝置54可以包括風扇和連接到這個風扇的馬達，吸聲結構55可以附著到馬達，并且可以用吸聲結構55來支撐機殼51內的馬達和風扇。
例如，吸聲結構55可以包括附著到馬達的剛性芯子和圍繞該剛性芯子設置的吸聲材料。吸聲材料可以具有一般的錐體形狀，錐體形狀的直徑較小的一端更靠近風扇裝置。例如，吸聲材料可以包括一系列的環形錐體，越靠近風扇裝置，錐體的直徑越小。剛性芯子可以附著到機殼51的面板56。例如，面板56可以是機殼51的前面板。可選地，剛性芯子可以附著到機殼51的另一個面板(例如背面板、側面板、上面板或下面板)。可選地，剛性芯子可以附著到機殼51的內面板或其它結構。機殼51的一個或多個面板可以有通氣孔。
例如，上述剛性芯子可以是塑料棒或金屬棒，其在吸聲結構51直徑較大的一端有一個或多個螺紋孔。可以用一個或多個對應的緊固件將這個棒子固定到面板56上。例如，一個或多個埋頭金屬螺栓或尼龍螺栓可以通過面板56中對應的孔，并擰到棒中對應的孔內。還可以用其它的常規固定方法或者以后發現的合適的固定方法來將吸聲結構51附著到面板56上。如果需要，可以在結構51和面板56之間安放橡膠或泡沫墊環或墊圈，來隔離(例如可能通過上述棒子傳遞過來的)馬達振動噪聲。
系統50還包括在風扇裝置54的出口側靠近風扇裝置54的出口錐體57。例如，可以用出口錐體57來減少風扇裝置54出口側上的空氣擾動。風扇裝置54可以包括具有中心轂的風扇，其中出口錐體57可以附著到這個中心轂。系統50還可以包括位于風扇葉片周圍的一個風扇罩58，其中該風扇罩58限定出一個入口鐘形口，其適于與吸聲結構55一起協作來促進在橫向于風扇軸的方向上的空氣流入。例如，風扇罩58可以包括柱子59，這些柱子59可以安裝在系統板52上。
參考圖6，本發明的一些實施例包括提供風扇裝置(例如在方框60處)，并且將吸聲材料放置在風扇裝置入口側的前面(例如在方框61處)。一些實施例還可以包括在剛性芯子周圍設置吸聲材料(例如在方框62處)，將這個剛性芯子附著到風扇裝置的馬達(例如在方框63處)，用剛性芯子在機殼內支撐馬達(例如在方框64處)，和/或將剛性芯子附著到機殼的面板(例如在方框65處)。
本發明的一些實施例還可以包括利用直徑沿著軸不斷增大的一系列環形錐體來形成吸聲材料(例如在方框66處)。本發明的一些實施例還可以包括利用出口錐體來減少風扇裝置出口側的空氣擾動(例如在方框67處)。例如，一些實施例還可以包括將出口錐體與風扇裝置的中心轂結合起來(例如在方框68處)。一些實施例還可以包括利用風扇葉片周圍放置的風扇罩與吸聲材料一起協作來促進在橫向于風扇裝置軸的方向上的空氣流入(例如在方框69處)。
參考圖7-9，本發明的一些實施例可以包括具有入口側和出口側的風扇裝置70、位于風扇裝置70入口側并且附著到風扇裝置70的吸聲結構71、以及在風扇裝置70出口側附著到風扇裝置70的出口錐體72。在一些實施例中，風扇裝置70包括具有中心轂74的風扇73，并且出口錐體72可以與中心轂74結合在一起。
例如，可以用出口錐體72來減少風扇裝置70的出口側的空氣擾動。例如，出口錐體72可以使出口空氣的截面積漸變，這充當擴散式噴嘴來限制空氣流在風扇馬達后面的快速膨脹和/或周期性尾流。在一些實施例中，出口錐體72可以具有圓錐臺的形狀，或者能夠用于減少出口空氣中的空氣擾動的任何其它形狀。有利的是，減少出口空氣中的空氣擾動能夠降低風扇噪聲。
例如，參考圖9，吸聲結構71可以包括附著到風扇馬達(未示出)的剛性芯子81，以及設置在剛性芯子81周圍的吸聲材料83。剛性芯子81可以在剛性芯子81的相應端附著到剛性板85和87。吸聲材料83可以夾在剛性板85和87之間。例如，較大的剛性板85可以提供具有適當孔和/或結構的安裝面，以便將吸聲結構71固定到電子系統的面板上。例如，較小的剛性板87可以提供具有適當孔和/或結構的安裝面，以便將吸聲結構71固定到風扇馬達上。
本發明的一些實施例還可以包括位于風扇73的葉片76周圍的風扇罩75，其中風扇罩75限定出入口鐘形口77，其用于與吸聲結構71一起協作來促進在橫向于風扇73軸的方向上(從側面而不是直接從風扇73的前面)的空氣流入。風扇罩75可以用機殼內的安裝結構來支撐，而不是用吸聲結構71來支撐，從而在風扇罩75和風扇馬達之間不需要任何支柱。
個人娛樂計算機(ePC)的出現，以及具有與其它現有消費電子設備類似的外觀的要求，意味著希望不把電子系統的正面用作排氣區或風扇進氣口(例如現今PC中的典型常用的前框結構)。這些系統最常見的是前框面向用戶。在一些實施例中，減少或者引導從機殼前面(前框面對的一側)發出的或者朝向用戶的風扇噪聲，這是保持安靜的重要因素。另外，電子系統發出較少噪聲，從而在生活區能夠被接受，也是有好處的。有利的是，本發明的一些實施例可以為一個或多個側透氣式軸流風扇(side breathing axial fan)提供被動式聲衰減器。
在一些實施例中，吸聲結構71可以用吸聲材料制造或者包括吸聲材料(例如開孔泡沫塑料)，通過其形狀來進行被動噪聲衰減。例如，吸聲結構71可以包括用吸聲材料制造的一系列環形錐體。這些圓環形成具有鋸齒狀邊緣91、93、95和97的鋸齒狀橫截面(例如，見圖9)，它們能夠有效地產生聲音內反射來俘獲噪聲。在一些實施例中，可以提供更多或更少的環。
用于被動式聲音衰減的其它公知結構、形狀和/或橫截面同樣可以用于吸聲結構71中。通過目前公知或者今后發現的任何技術，可以容易、低成本地將開孔泡沫塑料制造成所需要的形狀。例如，合適的技術包括利用回轉的熱切割線來形成泡沫塑料塊，組裝的沖切片或者使用反應注射成型(RIM)等等。
除了抑制聲發射和/或為風扇馬達提供無支柱安裝以外，吸聲結構(也稱為入口錐體)71還可以幫助管理風扇空氣吸入量。例如，入口錐體71可以通過減少或消除與馬達轂上面的靜止空氣相互作用的剪切流來控制進入空氣。可以將風扇直接安裝在入口錐體71上，因此當風扇轉動的時候，它不會周期性地經過任何固定物體，從而減少或消除常常與風扇相關的葉片通過頻率(BPF)聲音。
參考圖10-11，一些電子系統可以從上面描述的兩個或多個風扇裝置受益。一個示例性的雙風扇裝置100包括與第二風扇裝置103相鄰的第一風扇裝置101。一個示例性的電子系統110利用本發明一些實施例中的雙風扇裝置100。電子系統110可以包括電源113，其可能包括另外一個風扇來冷卻該電源。雖然畫成了常規風扇，但是這個電源風扇也可以任選地采用這里所述的被動式噪聲衰減器。
可以將電子系統110配置成ePC，它包括光學媒體驅動器(例如CD或DVD驅動器)和/或內部硬盤驅動器117這樣的附加部件。ePC系統110的前框可以包括顯示器、按鈕、旋鈕、插座和其它用戶部件。有利地，可以在電子系統110的一個或多個側面板119上設置通風，根據本發明的一些實施例的雙風扇裝置111可以為兩個或多個側透氣式軸流風扇提供被動式聲衰減器。
本發明的上述方面和其它方面可以單獨實現或組合起來實現。不應該認為本發明必須有這些方面中的兩個或多個，除非特定的權利要求明確要求。此外，盡管結合了目前被認為是優選的實例來描述本發明，但是應該理解本發明不限于這里公開的實例，相反，本發明旨在涵蓋包括在本發明的實質和范圍內的各種變形和等價方案。
權利要求
1.一種設備，包括具有入口側和出口側的風扇裝置；以及位于所述風扇裝置的所述入口側并靠近該風扇裝置的吸聲結構。
2.如權利要求1所述的設備，其中所述風扇裝置包括風扇和連接到該風扇的馬達，其中所述吸聲結構附著到所述馬達。
3.如權利要求2所述的設備，其中所述吸聲結構適于支撐機殼內的所述馬達和風扇。
4.如權利要求2所述的設備，其中所述吸聲結構包括附著到所述馬達的剛性芯子；以及設置在所述剛性芯子周圍的吸聲材料。
5.如權利要求4所述的設備，其中所述吸聲材料具有一般的錐體形狀，該錐體形狀直徑較小的一端更加靠近所述風扇裝置。
6.如權利要求4所述的設備，其中所述吸聲材料包括一系列環形錐體，其中直徑較小的錐體更加靠近所述風扇裝置。
7.如權利要求1所述的設備，還包括在所述風扇裝置的出口側靠近該風扇裝置的出口錐體。
8.如權利要求7所述的設備，其中所述出口錐體適于減少所述風扇裝置的所述出口側的空氣擾動。
9.如權利要求8所述的設備，其中所述風扇裝置包括具有中心轂的風扇，并且其中所述出口錐體附著到該中心轂。
10.如權利要求9所述的設備，還包括位于所述風扇的葉片周圍的風扇罩，其中所述風扇罩限定出入口鐘形口，該入口鐘形口適于與所述吸聲結構一起協作來促進在橫向于所述風扇的軸的方向上的空氣流入。
11.一種方法，包括提供風扇裝置；以及在該風扇裝置入口側的前面放置吸聲材料。
12.如權利要求11所述的方法，還包括在剛性芯子周圍設置所述吸聲材料。
13.如權利要求12所述的方法，還包括將所述剛性芯子附著到所述風扇裝置的馬達。
14.如權利要求13所述的方法，還包括利用所述剛性芯子支撐機殼內的所述風扇馬達。
15.如權利要求14所述的方法，還包括將所述剛性芯子附著到所述機殼的面板。
16.如權利要求11所述的方法，還包括利用直徑沿軸不斷增大的一系列環形錐體形成所述吸聲材料。
17.如權利要求11所述的方法，還包括利用出口錐體減少所述風扇裝置出口側的空氣擾動。
18.如權利要求17所述的方法，還包括將所述出口錐體與所述風扇裝置的中心轂結合起來。
19.如權利要求18所述的方法，還包括利用位于所述風扇葉片周圍、與所述吸聲材料一起協作的風扇罩來促進在橫向于所述風扇裝置的軸的方向上的空氣流入。
20.一種系統，包括機殼；所述機殼內的系統板；所述系統板上的電子部件；所述機殼內的風扇裝置，該風扇裝置具有入口側和出口側；以及吸聲結構，其位于所述風扇裝置的所述入口側且靠近所述風扇裝置。
21.如權利要求20所述的系統，其中所述風扇裝置包括風扇和連接到該風扇的馬達，并且其中所述吸聲結構附著到該馬達。
22.如權利要求21所述的系統，其中所述吸聲結構適于支撐所述機殼內的所述馬達和風扇。
23.如權利要求22所述的系統，其中所述吸聲結構包括附著到所述馬達的剛性芯子；以及設置在所述剛性芯子周圍的吸聲材料。
24.如權利要求23所述的系統，其中所述剛性芯子附著到所述機殼的面板。
25.如權利要求23所述的系統，其中所述吸聲材料具有一般的錐體形狀，該錐體形狀直徑較小的一端更加靠近所述風扇裝置。
26.如權利要求23所述的系統，其中所述吸聲材料包括一系列環形錐體，其中直徑較小的錐體更加靠近所述風扇裝置。
27.如權利要求20所述的系統，還包括在所述風扇裝置的出口側靠近該風扇裝置的出口錐體。
28.如權利要求27所述的系統，其中所述出口錐體適于減少所述風扇裝置的所述出口側的空氣擾動。
29.如權利要求28所述的系統，其中所述風扇裝置包括具有中心轂的風扇，并且其中所述出口錐體附著到該中心轂。
30.如權利要求29所述的系統，還包括位于所述風扇葉片周圍的風扇罩，其中所述風扇罩限定出入口鐘形口，該入口鐘形口適于與所述吸聲結構一起協作來促進在橫向于所述風扇的軸的方向上的空氣流入。
全文摘要
包括風扇裝置的一種設備，該風扇裝置具有入口側和出口側，以及位于風扇裝置(10)入口側且靠近風扇裝置的吸聲結構(12)。在一些實施例中，被動式噪聲衰減器減小電子系統中的風扇噪聲。還公開了其它實施例并要求其權利。
文檔編號F04D25/08GK101080575SQ200580043343
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月15日 優先權日2004年12月17日
發明者M·克羅克 申請人:英特爾公司