風扇自體主動式降噪系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種風扇自體主動式降噪系統，其包括風扇、推動組、至少一收音單元及一數位訊號處理單元，透過該收音單元擷取該風扇產生的噪音傳送給該數位訊號處理單元，令該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出控制訊號，以控制該推動線圈組作動，進而推動該風扇的扇輪上下位移，而產生反向聲波，以抵消噪音，藉以達到風扇自體主動降噪的效果。
【專利說明】風扇自體主動式降噪系統
[0001]【【技術領域】】
[0002]本實用新型有關于一種風扇系統，尤指一種具有透過風扇自體主動達到降噪的效果及節省成本的風扇自體主動式降噪系統。
[0003]【【背景技術】】
[0004]由于電腦已是今日人們常用的電子裝置，且大多數電腦每天都要處理許多的資料運算，然而處理資料較多時，電腦內中央處理單元(Central Processing Unit,簡稱CPU)必會產生高熱，使得造成中央處理單元運作不穩定，容易使電腦產生誤動作，甚至產生電腦當機現象，進而嚴重時會燒毀電腦內部工作的電子零件。所以一般業界都是利用風扇來進行對電子零件(如中央處理單元、繪圖晶片或南北橋晶片)強制散熱，讓電腦在運作中能夠穩定，但風扇雖解決電腦內散熱的問題，可是卻延伸出另一問題，就是風扇于運作時會產生噪音帶來困擾的問題。
[0005]而風扇所產生的噪音問題，使業者受到相當的重視，因為噪音會使人產生不同程度的不安與焦慮感，增加疲倦度，降低工作效能，更甚者會造成心理及生理的傷害，所以，有效地消除噪音不但在學術上有其意義，在工業上極具實用價值，且對日常生活上的改善也有很大的幫助。目前一般風扇主動式噪音控制是透過一個或多個收音麥克風擷取風扇產生的噪音，而產生一噪音輸入訊號傳送給一數位訊號微處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP)，令該數位訊號微處理器根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后，輸出一控制訊號傳送給連接的一個或多個揚聲器上并驅動，令前述揚聲器發出反向聲波(或稱反向音源)以抵消噪音。
[0006]雖然風扇主動式噪音控制可達到抵消噪音的效果，但其卻延伸出另一個問題，就是于前述收音麥克風處并非單一擷取到風扇的噪音而已，同時還會有揚聲器發出的反向音源于環境空間中反射，并與環境空間中的噪音相疊加，使得該數位訊號微處理器接收的噪音輸入訊號包含了風扇的噪音及疊加了環境空間中的噪音及反射音源，已導致做運算復雜高且所產生的反向音源無法有效抵消風扇產生的噪音及疊加了環境空間中的噪音及反射音源，以致于造成降噪效果不佳及設備費用昂貴，故習知風扇主動式噪音控制只能抵消收音麥克風放置所在位置那一點的噪音而已，使得業者目前仍在積極努力如何克服此技術上的問題。
[0007]以上所述習知具有下列之缺點:
[0008]1.降噪效果不佳。
[0009]2.設備昂貴成本高。
[0010]要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本案之實用新型人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
[0011]【實用新型內容】
[0012]因此，為有效解決上述的問題，本實用新型之主要目的在提供一種具有較佳降噪效果的風扇自體主動式降噪系統。
[0013]本實用新型另一目的在提供一種具有降低成本的風扇自體主動式降噪系統。[0014]為了達上述目的，本實用新型提供一種風扇自體主動式降噪系統，包括:風扇，包含框體、軸座及扇輪，該扇輪具有磁性軸心及復數葉片，該磁性軸心的一端固設于該扇輪之中央處，該框體具有一容設空間，該軸座設置在該容置空間內的中央處，且具有軸孔，該軸孔內容設有至少一軸承，該軸承與相對的磁性軸心的另一端相樞設；推動組，其具有一推動線圈組，該推動線圈組容設于該軸孔內，且相鄰該軸承并與相對的磁性軸心感應激磁，以推動該磁性軸心軸向上下位移，令該扇輪產生反向聲波，以抵消該風扇產生的噪音；至少一收音單元，設于該框體上，其根據擷取該風扇產生的噪音，而產生噪音輸入訊號；及數位訊號處理單元，其一端電性連接該收音單元，其另一端則電性連接該推動線圈組，該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出一控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
[0015]透過本實用新型此風扇自體主動式降噪系統的設計，得有效達到較佳降噪效果及降低成本的效果者。
[0016]該數位訊號處理單元包含:數位訊號微處理器、前級放大器、后級放大器、類比轉數位轉換器及數位轉類比轉換器，前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器，該數位訊號處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器，后級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
[0017]該收音單元為收音麥克風，該收音單元設置于該框體的頂部上且相對該扇輪。
[0018]該磁性軸心具有第一磁極及第二磁極，該第一磁極位于相鄰該推動線圈組一端的磁性軸心上，該第二磁極位于相鄰該推動線圈組另一端的磁性軸心上。
[0019]該軸座具有支撐部，該支撐部從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成，且其設有第一平臺及第二平臺，該第一平臺形成在該支撐部的頂部，該第二平臺則形成在該支撐部的底部，并該等軸承具有第一軸承及第二軸承，該第一軸承放置在相對的第一平臺上，該第二軸承放置在相對的第二平臺上。
[0020]該磁性軸心的另一端外側凹設有一凹槽，該凹槽位于相對該第二軸承下方處，其用以供一固定件夾設固定，且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
[0021]該風扇更包含一控制器，該控制器電性連接前述數位訊號處理單元，其用以傳送一轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元，令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
[0022]本實用新型另提供一種風扇自體主動式降噪系統，包括:風扇，包含框體、軸座及一扇輪，該扇輪具有軸心及復數葉片，該軸心的一端固設于該扇輪之中央處，該框體具有一容設空間，該軸座設置在該容置空間內的中央處，且具有一軸孔，該軸孔內容設有至少一軸承，該軸承與相對的軸心之另一端相樞設；推動組，其具有殼體、推動線圈組及磁性件，該殼體對接于該軸座的底部，且其設有相對連通該軸孔之容置空間，該容置空間內容設有該推動線圈組及磁性件，并該磁性件一端連接相對該軸心的另一端，且與對應該推動線圈組感應激磁，以推動該軸心軸向上下位移，令該扇輪產生反向聲波，以抵消該風扇產生的噪音；至少一收音單元，設于該框體上，其根據擷取該風扇產生的噪音，而產生噪音輸入訊號；及數位訊號處理單元，其一端電性連接該收音單元，其另一端則電性連接該推動線圈組，該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
[0023]透過本實用新型此風扇自體主動式降噪系統的設計，得有效達到較佳降噪效果及降低成本的效果者。
[0024]該數位訊號處理單元包含:數位訊號微處理器、前級放大器、后級放大器、類比轉數位轉換器及數位轉類比轉換器，前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器，該數位訊號處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器，后級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
[0025]該收音單元為收音麥克風，該收音單元設置于該框體的頂部上且相對該扇輪。
[0026]該磁性件為磁鐵,該磁性件具有第一磁極及一第二磁極，該第一磁極位于該磁性件的一端上，且相鄰該軸心的另一端，該第二磁極位于該磁性件的另一端上，且相鄰該殼體內的底側。
[0027]該軸座具有支撐部，該支撐部從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成，且其設有第一平臺及第二平臺，該第一平臺形成在該支撐部的頂部，該第二平臺則形成在該支撐部的底部，并該等軸承具有第一軸承及第二軸承，該第一軸承放置在相對的第一平臺上，該第二軸承放置在相對的第二平臺上。
[0028]該磁性軸心的另一端外側凹設有凹槽，該凹槽位于相對該第二軸承下方處，其用以供一固定件夾設固定，且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
[0029]該風扇更包含控制器，該控制器電性連接前述數位訊號處理單元，其用以傳送一轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元，令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
[0030]【【專利附圖】
【附圖說明】】
[0031]圖1為本實用新型第一較佳實施例的組合立體示意圖。
[0032]圖2為本實用新型第一較佳實施例的分解立體示意圖。
[0033]圖3為本實用新型第一較佳實施例的方塊示意圖。
[0034]圖4A為本實用新型第一較佳實施例的組合剖面示意圖。
[0035]圖4B為本實用新型第一較佳實施例的另一組合剖面示意圖。
[0036]圖4C為本實用新型第一較佳實施例的另一組合剖面示意圖。
[0037]圖5為本實用新型第二較佳實施例的方塊示意圖。
[0038]圖6為本實用新型第三較佳實施例的組合立體示意圖。
[0039]圖7為本實用新型第三較佳實施例的分解立體示意圖。
[0040]圖8為本實用新型第三較佳實施例的方塊示意圖。
[0041]圖9A為本實用新型第三較佳實施例的組合剖面示意圖。
[0042]圖9B為本實用新型第三較佳實施例的另一組合剖面示意圖。
[0043]圖9C為本實用新型第三較佳實施例的另一組合剖面示意圖。
[0044]圖10為本實用新型第四較佳實施例的方塊示意圖。
[0045]圖中各附圖標記對應的構件名稱為:
[0046]風扇自體主動式降噪系統…1、2
[0047]風扇…10、20[0048]框體…101、201
[0049]容設空間…1011、2011
[0050]軸座…102、202
[0051]支撐部…1021、2021
[0052]第一平臺…10211、20211
[0053]第二平臺…10212、20212
[0054]軸孔…1023、2023
[0055]扇輪…103、203
[0056]磁性軸心…1031
[0057]凹槽…10311、20311
[0058]第一磁極…10313
[0059] 第二磁極…10314
[0060]軸心…2031
[0061]葉片…1032、2032
[0062]軸承…104、204
[0063]第一軸承…1041、2041
[0064]第二軸承…1042、2042
[0065]位移空間…105、205
[0066]電路板…106、206
[0067]定子…107、207
[0068]硅鋼片組…1071、2071
[0069]線圈組…1072、2072
[0070]磁鐵…108、208
[0071]控制器…109、209
[0072]推動組…13、23
[0073]推動線圈組…131、231
[0074]殼體…232
[0075]容置空間…232I
[0076]磁性件…234
[0077]第一磁極…2341
[0078]第二磁極…2342
[0079]收音單元…15、26
[0080]數位訊號處理單元…16、27
[0081]數位訊號微處理器…161、271
[0082]前級放大器…162、272
[0083]后級放大器…163、273
[0084]類比轉數位轉換器…164、274
[0085]數位轉類比轉換器…165、275
[0086]固定件3[0087]【【具體實施方式】】
[0088]本實用新型上述目的及其結構與功能上的特性，將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
[0089]本實用新型提供一種風扇自體主動式降噪系統，請參閱圖1、2、3示，顯示本實用新型第一較佳實施例之立體及方塊示意圖，并輔以參閱圖4A示；該風扇自體主動式降噪系統I包括風扇10、推動組13、至少一收音單元15及數位訊號處理單元16,該風扇10包含框體101、軸座102、扇輪103、定子107及控制晶片(圖中未示)，控制晶片(如微處理器，MCU)設置在該軸座102相對扇輪103的一側具有的一電路板106上，該控制晶片用以控制風扇10運轉及轉速，該定子107套設于該軸座102的外側上，且相對該扇輪103內具有的一磁鐵108，并該定子107具有一硅鋼片組1071及纏繞于硅鋼片組1071上的一線圈組108。
[0090]前述扇輪103具有一磁性軸心1031及復數葉片1032，該磁性軸心1031的一端固設于相對該扇輪103之中央處，其另一端外側凹設有凹槽10311，該凹槽10311用以供固定件3(如C型扣環)夾設固定。所述框體101具有容設空間1011，該軸座102設置在該容設空間1011內的中央處，且其具有連通該容設空間1011之軸孔1023及支撐部1021，該支撐部1021從該軸座102內壁朝該軸孔1023的中心凸伸構成，且其設有第一平臺10211及第二平臺10212，該第一平臺10211形成在該支撐部1021的頂部，該第二平臺10212則形成在該支撐部1021的底部。
[0091]而前述軸孔1023內容設有至少一軸承104，該軸承104與相對的磁性軸心1031的另一端相樞設，且于該較佳實施例之軸承104以2個軸承做說明，亦即該等軸承104具有第一軸承1041及第二軸承1042，該第一軸承1041放置在該相對的第一平臺10211上，該第二軸承1042放置在相對 第二平臺10212上，且其位于對應該磁性軸心1031的凹槽10311上方處，換言之，就是所述凹槽10311位于相對前述第二軸承1042的下方處。并該凹槽10311與相對的第二軸承1042之間界定一位移空間105，該位移空間105用以供磁性軸心1031軸向上下位移的活動空間。
[0092]續參閱圖2、3、4A所示,前述推動組13具有一推動線圈組131,該推動線圈組131容設于軸孔1023內，且相鄰前述軸承104并與相對的磁性軸心1031感應激磁，亦即該推動線圈組131位于該軸孔1023內的該第一、二軸承1041、1042之間，且相對該磁性軸心1031具有的一第一磁極10313與一第二磁極10314，于該較實施例之第一、二磁極10313、10314分別以N極與S極做說明，但并不侷限于此，于具體實施時，亦可設計為該第一、二磁極10313、10314分別為S極與N極。
[0093]所以使前述推動線圈組131通電作動時會產生磁場，與磁性軸心1031的第一、二磁極(即N極與S極)的磁力互斥作用，而推動于運轉中的磁性軸心1031會于位移空間105軸向上下位移(如參閱圖4A、4B、4C所示)，令運轉中的該扇輪103提供風量的同時，還會產生一反向聲波，其中該反向聲波為與風扇10產生的噪音之振幅大小相同且相位相反的聲波，該反向聲波用以干涉或抵消扇輪103運轉噪音。其中于該較佳實施例之磁性軸心1031的第一磁極10313(即N極)位于相鄰該推動線圈組131之一端的磁性軸心1031上，及第二磁極10314(即S極)位于相鄰該推動線圈組131之另一端的磁性軸心1031上做說明，但并不侷限于此；于具體實施時，所述磁性軸心1031的磁性亦可設計為第二磁極10314位于相鄰該推動線圈組131 —端的磁性軸心1031上，及第一磁極10313位于相鄰該推動線圈組131之另一端的磁性軸心1031上。
[0094]所以藉由本實用新型的風扇10自體為發聲源，于前述扇輪103產生噪音的同時，立即透過該風扇10自體產生反向聲波，以有效干涉或抵消噪音，進而還有效防止風扇10噪音音源于環境空間產生反射而形成復雜噪音音源，因此，使得有效提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果，進而由于數位訊號處理單元16接收的訊號源(即噪音音源)相對簡單，令其于運算處理復雜度低，藉以有效達到價格便宜的效果。
[0095]前述收音單兀15為一收音麥克風,其設于該框體101上且相對該扇輪103,于該較佳實施例之收音麥克風固設在該框體101的頂端上，且相對該扇輪103，其根據擷取(或讀取)該風扇10之扇輪103于運轉中產生的噪音，而產生噪音輸入訊號傳送給前述數位訊號處理單元16，而該數位訊號處理單元16于該較佳實施例以設置在相鄰該框體101的底部，且該風扇10更包含一用以控制風扇轉速及運轉之控制器109，該控制器109設于電路板106上，該電路板106設置在該軸座102相對扇輪103的一側上做說明，亦即該數位訊號處理單元16獨立運算處理噪音訊號并控制推動組13作動，所述風扇10的控制器則獨立控制風扇10運轉及轉速。
[0096]并于具體實施時，前述數位訊號處理單元16也可與風扇10的控制器(如微處理器，MCU)設計整合在同一電路板106上，令該數位訊號處理單元16獨立運算處理噪音訊號并控制推動組13作動，所述風扇10的控制晶片則獨立控制風扇10運轉及轉速，或者另一具體實施時，該數位訊號處理單元16也可直接設計在該軸座102的一側之電路板106上，以取代原先風扇10之控制器(即無風扇之控制器)，透過單一顆數位訊號處理單元16之數位信號微處理器161 (Digital Signal Processor, DSP)控制風扇10運轉及轉速,并同時處理噪音訊號且控制推動組13作動，合先陳明。
[0097]請參閱圖3、4A所示,前述數位訊號處理單元16的一端電性連接該收音單元15,其另一端則電性連接該推動線圈組131，其根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出一控制訊號，以控制該推動線圈組131作動，如該推動線圈組131接收到控制訊號而通電作動產生磁場。并該數位訊號處理單元16包含前述數位訊號微處理器161、前級放大器162 (Pre-Amplifier,或稱前置級放大器)、后級放大器163 (Power Amplifier,或稱功率放大器)、類比轉數位轉換器164 (Analogue to Digital Converter,簡稱ADC)及一數位轉類比轉換器 165 (Digital to Analogue Converter,簡稱 DAC)。
[0098]所述前級放大器162具有抗雜訊的特性，其一端電性連接該收音單元15，其另一端則電性連接該類比轉數位轉換器164，且該前級放大器162將該收音單元15傳送的噪音輸入訊號做訊號放大處理后，輸出放大后的噪音輸入訊號，而前述類比轉數位轉換器164根據接收到所述放大后的噪音輸入訊號轉換為數位訊號(即放大后的數位噪音輸入訊號)。
[0099]而前述數位訊號微處理器161分別電性連接該類比轉數位轉換器164與數位轉類比轉換器165，其根據接收到前述數位訊號做運算處理后輸出一反向數位訊號，并傳送給該數位轉類比轉換器165，令該數位轉類比轉換器165將接收到的反向數位訊號轉換為反向類比訊號。并該后級放大器163分別電性連接該數位轉類比轉換器165及推動組13的推動線圈組131，其用以將接收的訊號做功率放大處理，亦即前述后級放大器163將接收的反向類比訊號做功率放大處理后，輸出控制訊號(或稱為放大后的類比音頻訊號)，以控制該推動線圈組131作動。
[0100]所以當風扇10于運轉并產生噪音時，該收音單元15于框體101上隨時擷取相對的扇輪103發出的噪音,而產生噪音輸入訊號傳送給前級放大器162,前級放大器162將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理后，輸出該放大后的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器164，經類比轉數位轉換器164(ADC)將放大后的噪音輸入訊號轉換為數位訊號，令該數位訊號微處理器161 (DSP)根據接收到數位訊號做運算處理后輸出反向數位訊號，并傳送給所述數位轉類比轉換器165 (DAC)將反向數位訊號轉換為反向類比訊號，而該后級放大器163則將接收到的反向類比訊號做功率放大處理后，并輸出控制訊號傳送給該推動線圈組131，進而控制該推動線圈組131通電作動產生磁場，以與對應的磁性軸心1031感應激磁，而推動于運轉中的扇輪103之磁性軸心1031會于前述位移空間105軸向上下位移(如參閱第4A、4B、4C圖示)，令扇輪103產生(或發出)的反向聲波與風扇10產生的噪音之振幅大小相同，但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的，以有效干涉或消除風扇10于運轉時產生的噪音。
[0101]因此，透過本實用新型之數位訊號處理單元16適時的控制該推動組13作動，以與磁性軸心1031感應激磁，推動磁性軸心1031上下位移，令扇輪103自體發出反向聲波來抵消(或干涉)風扇10產生噪音的系統設計，得有效達到較佳的降噪效果及降低成本的效果，進而還有效避免風扇10噪音音源于環境空間產生反射而形成復雜噪音音源的效果。
[0102]請參閱第5圖示，顯示本實用新型之第二較佳實施例之方塊示意圖，并輔以參閱第3、4A圖示；該本較佳實施例的結構及其連結關及其功效大致與前述第一較佳實施例相同，故在此不重新贅述，其兩者差異處在于:前述風扇10之控制器109電性連接該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器161，其用以傳送一轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器161，并前述數位訊號處理單元16根據接收到轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組131作動。
[0103]其中該轉動頻率訊號(或稱為FG(Frequency Generator)訊號)為代表風扇的轉速之訊號，且于實際上該風扇10產生的噪音之頻率與轉動頻率訊號之頻率相同(或同步)，并由于收音單元15與葉片1032之間有距離，令該收音單元15接收到風扇10產生的噪音時會有延遲，故透過該轉動頻率訊號傳送給該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器(DSP) 161作為參考點，使該數位訊號微處理器161根據參考點適當延遲接收的數位訊號之相位并做運算處理，而輸出相同于與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號，例如所述數位訊號微處理器161根據接收到該轉動頻率訊號的相位為參考點，來調整實際上接收的數位訊號(即噪音輸入訊號)與噪音之相位差175度延遲到相位差等于(或接近于)180度并做運算處理，而輸出相同于(或接近于)與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號。
[0104]所以當風扇10于運轉并產生噪音時，該收音單元15于框體101上隨時擷取相對的扇輪103發出的噪音，而產生前述噪音輸入訊號傳送給前級放大器162，前級放大器162將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理后，輸出該放大后的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器164，經類比轉數位轉換器164(ADC)將放大后的噪音輸入訊號轉換為數位訊號，此時所述數位訊號微處理器(DSP) 161會同時接收到轉動頻率訊號及數位訊號，并根據接收到的轉動頻率訊號之相位為參考點，以調整接收數位訊號(即放大后的數位噪音輸入訊號)之相位延遲并做運算處理后，輸出另一反向數位訊號，并傳送給所述數位轉類比轉換器165 (DAC)將另一反向數位訊號轉換為另一反向類比訊號，而該后級放大器163則將接收到的另一反向類比訊號做功率放大處理后，并輸出另一控制訊號傳送給該推動線圈組131，進而控制該推動線圈組131通電作動產生磁場，以與對應的磁性軸心1031感應激磁，而推動于運轉中的扇輪103之磁性軸心1031會于前述位移空間105軸向上下位移(如參閱圖4A、4B、4C所示)，令扇輪103產生(或發出)反向聲波與風扇10產生的噪音之振幅大小相同，但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的，以有效干涉或消除風扇10于運轉時產生的噪音。
[0105]此外，若風扇10于運轉產生的噪音被消除時，該收音單元15會幾乎收不到噪音輸入訊號，使該數位訊號微處理器161接收到的數位訊號也會很微弱，進而接收到的轉動頻率訊號便會為主要參考訊號并做運轉處理，而輸出與噪音之頻率相同的另一反向訊號，藉以達到維持抵銷噪音的效果。
[0106]故透過本實用新型之控制器109傳送的轉動頻率訊號給數位訊號處理單元16為參考點用，藉以適當延遲數位訊號之相位的設計，使得有效達到精準干涉或消除風扇10于運轉時產生的噪音。
[0107]請參閱圖6、7、8所示，顯示本實用新型之第三較佳實施例的立體及方塊示意圖，并輔以參閱圖9A所示；該風扇自體主動式降噪系統2包括風扇20、推動組23、至少一收音單元26及數位訊號處理單元27，該風扇20包含框體201、軸座202、扇輪203、定子207及控制晶片，控制晶片(如微處理器，MCU)設置在該軸座202相對扇輪203的一側具有的電路板206上，其用以控制風扇20運轉及轉速，該定子207套設于該軸座202的外側上，且相對該扇輪203內具有的磁鐵208，并該定子207具有一硅鋼片組2071及纏繞于硅鋼片組2071上的一線圈組208。
[0108]前述扇輪203具有一軸心2031及復數葉片2032，該軸心2031的一端固設于相對該扇輪203之中央處，其另一端外側凹設有凹槽20311，該凹槽20311用以供固定件3(如C型扣環)夾設固定。所述框體201具有一容設空間2011，該軸座202設置在該容設空間2011內的中央處，且其具有一連通該容設空間2011之軸孔2023及一支撐部2021，該支撐部2021從該軸座202內壁朝該軸孔2023的中心凸伸構成，且其設有第一平臺20211及第二平臺20212，該第一平臺20211形成在該支撐部2021的頂部，該第二平臺20212則形成在該支撐部2021的底部。
[0109]而前述軸孔2023從該軸座202之頂部朝其底部貫穿，且其內容設有至少一軸承204，該軸承204與相對的軸心2031的另一端相樞設，且于該較佳實施例之軸承204以2個軸承做說明，亦即該等軸承204具有第一軸承2041及第二軸承2042，該第一軸承2041放置在該相對的第一平臺20211上，該第二軸承2042放置在相對第二平臺20212上，且其位于對應軸心2031的凹槽20311上方處，換言之，就是所述凹槽20311位于相對前述第二軸承2042的下方處。并該凹槽20311與相對第二軸承2042之間界定位移空間205，該位移空間205用以供軸心2031軸向上下位移的活動空間。
[0110]續參閱圖7、8、9A所示，前述推動組23具有殼體232、推動線圈組231及磁性件234，該殼體232對接于該軸座202之底部上，且其設有容置空間2321，該容置空間2321連通對應的軸孔2023，且其內容設有該推動線圈組231及磁性件234，所述磁性件234為磁鐵，該磁性件234的一端連接貫穿該軸座202其上底部的軸心2031之另一端，并前述磁性件234位于該第二軸承2042的下方處，且與對應該推動線圈組231感應激磁，亦即于該容置空間2321內的推動線圈組231是位于該磁性件234與殼體232內側壁之間，且相對磁性件234具有的第一磁極2341與第二磁極2342，所以使前述推動線圈組231通電作動時會產生磁場,與磁性件234的第一、二磁極2341、2342 (即N極與S極)的磁力互斥作用，而推動于運轉中的軸心2031會于位移空間205軸向上下位移(如參閱圖9A、9B、9C所示)，令運轉中的該扇輪203提供風量的同時，還會產生一反向聲波，其中該反向聲波為與風扇20產生的噪音之振幅大小相同且相位相反的聲波，該反向聲波用以干涉或抵消扇輪203運轉噪音。其中于該較佳實施例之磁性件234的第一磁極2341 (即N極)位于磁性件234的一端上且相對第二軸承2042，及第二磁極2342 (即S極)位于該磁性件234的另一端上，且相鄰該殼體232內的底側做說明，但并不侷限于此；于具體實施時，所述磁性件234的磁性亦可設計為第二磁極2342位于磁性件234的一端上且相對第二軸承2042，及第一磁極2341位于該磁性件234的另一端上，且相鄰該殼體232內的底側。
[0111]所以藉由本實用新型的風扇20自體為發聲源，于前述扇輪203產生噪音的同時，立即透過該風扇20自體產生反向聲波，以有效干涉或抵消噪音，進而還有效防止風扇20噪音音源于環境空間產生反射而形成復雜噪音音源，因此，使得有效提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果，進而由于數位訊號處理單元27接收的訊號源(即噪音音源)相對簡單，令其于運算處理復雜度低，藉以有效達到價格便宜的效果。
[0112]前述收音單元26為收音麥克風，于該本較佳實施之收音單元26的結構及連結關及其功效與前述第一較佳實施例的相同，都是用以擷取(或讀取)風扇20之扇輪203于運轉中產生的噪音，故在此不重新詳細贅述。而于該本較佳實施例之數位訊號處理單元27包含的數位訊號微處理器271 (DSP)、前級放大器272 (Pre-Amplifier)、后級放大器273 (Power Amplif ier)、類比轉數位轉換器274 (ADC)及數位轉類比轉換器275 (DAC)的各元件結構及連結關及其功效與前述第一較佳實施例之數位訊號處理單元16及其內各元件(即數位訊號微處理器161、前級放大器162、后級放大器163、類比轉數位轉換器164及數位轉類比轉換器165)相同，故在此不重新贅述，合先陳明。
[0113]此外，于具體實施時，該較佳實施例之數位訊號處理單元27與風扇20的控制器209 (如微處理器，MCU)的搭配設計方式與前述第一較佳實施例相同，故在此不重新贅述。
[0114]所以當風扇20于運轉并產生噪音時，該收音單元26于框體201上隨時擷取相對的扇輪203發出的噪音,而產生噪音輸入訊號傳送給前級放大器272,前級放大器272將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理后，輸出該放大后的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器274，經類比轉數位轉換器274(ADC)將放大后的噪音輸入訊號轉換為數位訊號，令該數位訊號微處理器271 (DSP)根據接收到數位訊號做運算處理后輸出反向數位訊號，并傳送給所述數位轉類比轉換器275(DAC)將反向數位訊號轉換為反向類比訊號，而該后級放大器273則將接收到的反向類比訊號做功率放大處理后，并輸出控制訊號傳送給該推動線圈組231，進而控制該推動線圈組231通電作動產生磁場，以與對應的磁性件234感應激磁，而推動于運轉中的扇輪203之軸心2031會于前述位移空間205軸向上下位移(如參閱第8A、8B、8C圖示)，令扇輪203產生(或發出)的反向聲波與風扇20產生的噪音之振幅大小相同，但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的，以有效干涉或消除風扇20于運轉時產生的噪音。
[0115]因此，透過本實用新型之數位訊號處理單元27適時的控制該推動線圈組231作動，以與磁性件234感應激磁，推動軸心2031上下位移，令扇輪203自體發出反向聲波來抵消(或干涉)風扇20產生噪音的系統設計，得有效達到較佳的降噪效果及降低成本的效果，進而還有效避免風扇20噪音音源于環境空間產生反射而形成復雜噪音音源的效果。
[0116]請參閱圖10所示，顯示本實用新型之第四較佳實施例之方塊示意圖，并輔以參閱圖8、9A所示；該本較佳實施例的結構及其連結關及其功效大致與前述第三較佳實施例相同，故在此不重新贅述，其兩者差異處在于:前述風扇20之控制器209電性連接該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器271，其用以傳送轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器271，并前述數位訊號處理單元27根據接收到轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組231作動。
[0117]其中該轉動頻率訊號(或稱為FG(Frequency Generator)訊號)為代表風扇的轉速之訊號，且于實際上該風扇20產生的噪音之頻率與轉動頻率訊號之頻率相同(或同步)，并由于收音單元26與葉片2032之間有距離，令該收音單元26接收到風扇20產生的噪音時會有延遲，故透過該轉動頻率訊號傳送給該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器(DSP) 271作為參考點，使該數位訊號微處理器271根據參考點適當延遲接收的數位訊號之相位并做運算處理，而輸出相同于與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號，例如所述數位訊號微處理器271根據接收到該轉動頻率訊號的相位為參考點，來調整實際上接收的數位訊號(即噪音輸入訊號)與噪音之相位差175度延遲到相位差等于(或接近于)180度并做運算處理，而輸出相同于(或接近于)與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號。
[0118]所以當風扇20于運轉并產生噪音時，該收音單元26于框體201上隨時擷取相對的扇輪203發出的噪音,而產生前述噪音輸入訊號傳送給前級放大器272,前級放大器272將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理后，輸出該放大后的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器274，經類比轉數位轉換器(ADC) 274將放大后的噪音輸入訊號轉換為數位訊號，此時所述數位訊號微處理器(DSP)271會同時接收到轉動頻率訊號及數位訊號，并根據接收到的轉動頻率訊號之相位為參考點，以調整接收數位訊號(即放大后的數位噪音輸入訊號)之相位延遲并做運算處理后，輸出另一反向數位訊號，并傳送給所述數位轉類比轉換器(DAC) 275將另一反向數位訊號轉換為另一反向類比訊號，而該后級放大器273則將接收到的另一反向類比訊號做功率放大處理后，并輸出另一控制訊號傳送給該推動線圈組231，進而控制該推動線圈組231通電作動產生磁場，以與對應的磁性件234感應激磁，而推動于運轉中的扇輪203之軸心2031會于前述位移空間205軸向上下位移(如參閱圖8A、8B、8C所示)，令扇輪203產生(或發出)反向聲波與風扇20產生的噪音之振幅大小相同，但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的，以有效干涉或消除風扇20于運轉時產生的噪音。
[0119]此外，若風扇20于運轉產生的噪音被消除時，該收音單元26會幾乎收不到噪音輸入訊號，使該數位訊號微處理器271接收到的數位訊號也會很微弱，進而接收到的轉動頻率訊號便會為主要參考訊號并做運轉處理，而輸出與噪音之頻率相同的另一反向訊號，藉以達到維持抵銷噪音的效果。
[0120]故透過本實用新型之控制器209傳送的轉動頻率訊號給數位訊號處理單元27為參考點用，藉以適當延遲數位訊號之相位的設計，使得有效達到精準干涉或消除風扇20于運轉時產生的噪音。
[0121]以上所述本實用新型相較于習知具有下列之優點:
[0122]1.具有較佳的降噪效果。
[0123]2.可有效防止風扇噪音音源于環境空間產生反射而形成復雜噪音音源，令數位訊號處理單元于運算處理復雜度低，藉以有效達到降低成本的效果。
[0124]3.具有提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果。
[0125]惟以上所述，僅本實用新型之較佳可行之實施例而已，舉凡利用本實用新型上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化，皆應包含于本案之權利范圍內。
【權利要求】
1.一種風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，該風扇是包含框體、軸座及扇輪，該扇輪具有磁性軸心及復數葉片，該磁性軸心的一端固設于該扇輪的中央處，該框體具有容置空間，該軸座設置在該容置空間內的中央處，且具有軸孔，該軸孔內容設有至少一軸承，該軸承與相對的磁性軸心的另一端相樞設； 推動組，其具有推動線圈組，該推動線圈組容設于該軸孔內，且相鄰該軸承并與相對的磁性軸心感應激磁，以推動該磁性軸心軸向上下位移，令該扇輪產生反向聲波，以抵消該風扇產生的噪音； 至少一收音單元，設于該框體上，其根據擷取該風扇產生的噪音，而產生噪音輸入訊號；數位訊號處理單元，其一端電性連接該收音單元，其另一端則電性連接該推動線圈組，該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
2.根據權利要求1所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的數位訊號處理單元包含:數位訊號微處理器、前級放大器、后級放大器、類比轉數位轉換器和數位轉類比轉換器，前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器，該數位訊號處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器，后級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
3.根據權利 要求2所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的收音單元為收音麥克風，該收音單元設置于該框體的頂部上且相對該扇輪。
4.根據權利要求3所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的磁性軸心具有第一磁極及第二磁極，該第一磁極位于相鄰該推動線圈組一端的磁性軸心上，該第二磁極位于相鄰該推動線圈組另一端的磁性軸心上。
5.根據權利要求4所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的軸座具有支撐部，該支撐部從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成，且其設有第一平臺和第二平臺，該第一平臺形成在該支撐部的頂部，該第二平臺則形成在該支撐部的底部，該軸承具有第一軸承和第二軸承，該第一軸承放置在相對的第一平臺上，該第二軸承放置在相對的第二平臺上。
6.根據權利要求5所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的磁性軸心的另一端外側凹設有一凹槽，該凹槽位于相對該第二軸承下方處，其用以供一固定件夾設固定，且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
7.根據權利要求3或6項所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的風扇更包含控制器，該控制器電性連接前述數位訊號處理單元，用來傳送轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元，令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
8.一種風扇自體主動式降噪系統，其特征在于該風扇，包含框體、軸座及扇輪，該扇輪具有一軸心及復數葉片，該軸心的一端固設于該扇輪之中央處，該框體具有一容置空間，該軸座設置在該容置空間內的中央處，且具有一軸孔，該軸孔內容設有至少一軸承，該軸承與相對的軸心之另一端相樞設； 推動組，其具有殼體、推動線圈組及磁性件，該殼體對接于該軸座的底部，且其設有一相對連通該軸孔之容置空間，該容置空間內容設有該推動線圈組及磁性件，并該磁性件一端連接相對該軸心的另一端，且與對應該推動線圈組感應激磁，以推動該軸心軸向上下位移，令該扇輪產生反向聲波，以抵消該風扇產生的噪音；至少一收音單兀，設于該框體上，根據擷取風扇產生的噪音，而產生噪音輸入訊號；及 數位訊號處理單元，其一端電性連接該收音單元，其另一端則電性連接該推動線圈組，該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理后輸出控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
9.根據權利要求8所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的數位訊號處理單元包含:數位訊號微處理器、前級放大器、后級放大器、類比轉數位轉換器及數位轉類比轉換器，前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器，該數位訊號處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器，后級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
10.根據權利要求8所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的收音單元為收音麥克風，該收音單兀設置于該框體的一頂部上且相對該扇輪。
11.根據權利要求8所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的磁性件為磁鐵，該磁性件具有第一磁極及第二磁極，該第一磁極位于該磁性件的一端上，且相鄰該軸心的另一端，該第二磁極位于該磁性件的另一端上，且相鄰該殼體內的底側。
12.根據權利要求8所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的軸座具有支撐部，該支撐部從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成，且其設有第一平臺及第二平臺，該第一平臺形成在該支撐部的頂部，該第二平臺則形成在該支撐部的底部，該軸承具有第一軸承和第二軸承，該 第一軸承放置在相對的第一平臺上，該第二軸承放置在相對的第二平臺上。
13.根據權利要求12所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的磁性軸心的另一端外側凹設有一凹槽，該凹槽位于相對該第二軸承下方處，其用以供一固定件夾設固定，且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
14.根據權利要求9或12所述的風扇自體主動式降噪系統，其特征在于，所述的風扇更包含控制器，該控制器電性連接前述數位訊號處理單元，其用以傳送轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元，令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點，以調整噪音輸入訊號的相位并做運算處理，而輸出另一控制訊號，以控制該推動線圈組作動。
【文檔編號】F04D29/66GK203770238SQ201420101124
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】張栢灝, 孫頌賢, 孫頌偉 申請人:奇鋐科技股份有限公司