CN101637072A - 振动发生以及冷却装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种节能振动发生以及冷却装置，其具有小体积并且其中在其壳体的内部和外部产生对流，并且其能够高效地传递热。所述装置包括电机(4)、安装在电机(4)的旋转轴上的磁性振动器(1)、以及布置为与振动器(1)物理地分离并表现出磁性的活塞(5)；并且活塞(5)与振动器(1)的旋转相关联地反复地接近和离开振动器(1)，从而通过由活塞(5)的移动产生的合成射流(7)使发热元件冷却。

Description

振动发生以及冷却装置
技术领域
本发明涉及一种对在电子机器的装置中的发热源进行冷却的装置，并且特别地，涉及采用振动发生器并且被安装在电子机器中的冷却装置。
背景技术
随着近来科技的发展，便携电子机器日益小型化；另一方面，由于机器的增长的效率以及电子部件的高密度安装，导致发热量和发热密度都趋于变得更大。
在其尺寸特别地减小的诸如便携电话终端的电子机器中，难以安装用于扩散在壳体内产生的热的机构；即使安装了这样的机构，也难以有效地在其尺寸以及厚度都显著地减小的壳体中高效地形成空气对流。
其原因之一在于很难在壳体内确保安装风扇等等所需要的空间。除了实际产生风的风扇部分之外，还需要电机来产生旋转力；在其中电机被安装在旋转叶片的中心上的普通风扇的情况下，其直径为10mm或更大，并且其尺寸几乎等于便携终端机器的厚度。
专利文献1公开了下述构造，其中在安装在便携电话终端等等之前，将风扇叶片附接于振动发生电机的轴上。这是其中风扇叶片也根据电机旋转而旋转的构造。振动器根据需要通过“联轴器机构”与电机耦接。
在该构造中，要求某种联轴器机构；此外，由于振动器和联轴器机构都位于风扇的下风位置，因此，需要通过增加风扇的直径来保持风流量。
为了通过移除齿轮使得更紧凑，将考虑直接连接电机、振动器以及风扇叶片。然而，对于正在进行小型化的便携型电子机器，机器内的空间日益变得更加小；因此，在该安排中，电机很可能打断空气流。
而且，引起空气流的原理与传统型旋转风扇的原理相同；基本上仅仅减小了其尺寸。
专利文献2公开了下述构造，其中内置型振动发生器的风扇叶片被布置在最下风的位置。通过使用其中风扇叶片能够根据电机旋转方向旋转的构造，简化了联轴器机构。然而，不可避免的是，对于壳体中的容积，额外地需要安装风扇的容积。
专利文献3提出了一种采用压电元件的摇摆型风扇。通过采用压电元件，要被额外安装的机器包括新的耗电部件以及发热元件。而且，需要安排管理压电元件的操作的电路。此外，风流量也受到具有相对高的刚性的压电元件的变形量的限制。
专利文献1：日本专利特开No.2000-252667(图1至4)
专利文献2：日本专利特开No.2006-280104(图3、6和7)
专利文献3：日本专利特开No.2002-134975
专利文献4：日本专利特开No.7-243738
发明内容
本发明要解决的问题
对于近来以微米单位设计的便携型电子机器，冷却问题的解决是重要课题；为了保持在机器的市场中的优势，小型化是很重要的。在这些其性能正在增强的机器中，依赖于热传导的冷却构造正在接近其当前的极限。
专利文献4公开了下述发明，其中冷却介质被密封在管中，从而通过使管振动，促进热传导；然而在尺寸和重量都要求减小的便携终端中，将管安装在终端中并且作为冷却介质的液体被保持在终端中是很难的。即，专利文献4公开的发明的构造不能应用于便携终端。
考虑了这些问题而设计了本发明，并且本发明的目的在于提供一种节能振动发生以及冷却装置，其具有小的体积，并且其中通过使用产生振动的机构在其壳体内外引起对流，并且其能够高效地进行热传递。
解决问题的手段
为了实现上述目的，本发明提供了一种振动发生以及冷却装置，其特征在于包括电机；磁性偏心锤，该磁性偏心锤安装在电机的旋转轴上；以及磁性部件，该磁性部件布置为与偏心锤物理地分离并表现出磁性，其中磁性部件与偏心锤的旋转相关联地反复地接近和离开偏心锤，并且通过由磁性部件的移动产生的射流冷却要被冷却的对象。
在本发明中，有利的是，磁性部件是被布置为封闭除了至少一个喷嘴部之外的预定空间的隔片，并且当隔片与偏心锤的旋转相关联地变形时，预定空间内的流体被作为射流从喷嘴部喷出并且被吹到要被冷却的对象上。
此外，根据本发明，有利的是，磁性部件是被布置为封闭除了至少一个喷嘴部之外的预定空间的活塞，并且当该活塞与偏心锤相关联地移位时，预定空间中的流体被作为射流从喷嘴部喷出并且被吹到要被冷却的对象上。此外，活塞有利地使用磁性物质和树脂材料一体成形。而且更有利的是，喷嘴部中的至少一个被布置为在与活塞的行程方向不同的方向上产生射流。
可替代地，在本发明中，有利的是，磁性部件是布置在物理地连接到发热元件的管道中的摇摆风扇，并且当摇摆风扇与偏心锤的旋转相关联地摇摆时在管道中产生的射流使通过来自发热元件的热传导加热的管道冷却；此外，更有利的是，在管道的内壁表面上形成凸起和凹陷。
本发明的优点
根据本发明，能够提供一种节能振动发生以及冷却装置，其具有小体积，并且其中通过使用产生振动的机构来在其壳体内外引起对流，并且其有效地进行热传递。因此，能够在处理机器小型化的同时安装更高性能的电子部件。
附图说明
图1是示出振动发生器的构造的透视图。
图2是示出合成射流的概念的图。
图3是示出根据第一示例性实施例的冷却装置的构造，其中将磁性物质用于活塞。
图4是示出在相对于活塞的振动成横向的方向上产生射流的冷却装置的构造以及产生多个射流的冷却装置的构造的图。
图5是示出根据有利地实施本发明的第二示例性实施例的冷却装置的构造的图。
图6是示出根据第二示例性实施例的冷却装置的操作的图。
图7是示出移动电话终端的外观的图，在该移动电话终端中安装了根据有利地实施本发明的第三示例性实施例的冷却装置。
图8是示出根据第三示例性实施例的冷却装置的构造的图。
附图标记的说明
1  振动器
2  磁体
4  电机
5  活塞
6  喷嘴
7  合成射流
8  壳体
9  印刷电路板
10 发热元件(电子部件)
11 电机
12 振动器
13 隔片
14 空气贮存器
15 喷嘴
16 移动电话终端
17 管道
18 往复型风扇
具体实施方式
第一示例性实施例
通过参考附图给出有利地实施本发明的第一示例性实施例的描述。
图1是示出振动发生器的构造的透视图。该振动发生器采用磁体2作为振动器1。振动器1形成为偏心锤的形状并且基于电机4的高速旋转和锤的偏心量产生振动。由振动器1的最大加速度表示的产生的振动的幅度与锤的重量和从振动器1到锤的重心的距离成比例，并且与旋转速度的平方成比例。因此，在冷却操作中，如果电机4以例如初始速度的四分之一的旋转速度旋转，那么振动幅度是初始幅度的十六分之一。此外，当响应于磁体的移动起作用的冷却构造被构造为抑制高旋转速度范围内的共振时，振动发生器和冷却装置之间的切换能够仅通过改变电机4的转数而容易地执行。
作为对应于磁体移动的冷却构造的示例，将给出采用合成射流的方法的描述。通过在除了用于排出和吸入的开口之外的密封的构造中移动活塞等等，通过使用密封的构造的容积的变化产生流过开口的流。
图2示出合成射流的概念。合成射流7是射流产生装置，其中一个开口(喷嘴6)用于吸入开口和排出开口；因此，由于吸入和排出使用同一开口，所以净流量为0。而且，除了包括吸入和排出开口的表面之外，不需要设置任何用于流的开口。对于吸入，喷嘴6周围的流体被吸入；对于排出，流体被有指向性地以相对高的流速排出。通过将作为发热元件的电子部件布置在射流的目的地处，获得冷却效果。
在吸入中，喷嘴6附近的空气被吸入；在排出中，空气被从喷嘴6朝向远方直线地排出；因此壳体中的非常少量的空气能够有效地循环。
根据本实施例的振动发生器可应用于其中不能容易地安装使用对流的传统冷却机构的小型电子装置。在其中热主要通过热传导传递至壳体的冷却构造中，存在壳体局部被加热到很高温度的问题；然而，在本实施例中，在壳体中的密封的空间中产生空气流；因此，除了电子部件的冷却之外，还获得了壳体的表面温度均匀的优点。
如图3所示，通过采用磁性物质作为用于操作的活塞5，能够响应于振动器1的磁体2操作活塞5。有利的是，通过利用树脂材料将活塞5一体成形地形成来降低活塞5的重量，从而即使利用有限的磁力也能够操作活塞5。
当形成具有10mm直径以及1mm冲程的气缸并且振动器1以等于或者小于振动发生时的十分之一的每分钟1000转的转数旋转，即使喷嘴6的形状被限制为1mm×3mm也能够产生等于或者超过每秒40cm的射流。这表示，当与8平方毫米的小型风扇比较时，获得大约40％的流速同时将转数降低至十五分之一。
对于小型风扇，虽然风扇本身的厚度被减小到2mm，但是厚度方向是风流动方向；因此，需要设置使风流动的空间；考虑到薄型装置外壳，很难采用其中在风流动方向上放置发热元件的布置。
对于合成射流7，不要求将喷嘴6布置在活塞5的振动方向上；如图4(a)中所示，能够在诸如相对于活塞5的振动方向的横向的任意方向上产生射流，并且因此能够处理薄型壳体中的有限空间。此外，如果要被冷却的对象存在于两个或更多位置，那么它们能够通过布置多个开口6以产生射流来通过射流直接冷却，如图4(b)中所示。在风扇的情况中，虽然尺寸很小，但是只能够在一个方向上产生风；因此，为了在多个方向上吹风，不可避免地构造管道。
在根据本实施例的振动发生器中，能够通过使用电子机器中非常小的空间来产生在壳体中具有搅动效果的空气流。即，当与其中安装有风扇的构造相比时，能够减小其尺寸。此外，通过改变合成射流的直径(喷嘴形状)，在保持流量不变的同时可改变流速；因此，当与其中风扇直径直接影响流量的构造相比时，能够更高效地获得冷却效果。
第二示例性实施例
将给出有利地实施了本发明的第二示例性实施例的描述。
在本实施例中，通过隔片实现响应于磁体振动器来操作的振动单元。在该构造中，去除了在活塞的操作过程中发生的摩擦阻力，并且能够通过将隔片本身直接安装在壳体的内壁上来简化构造。图5示出了根据本实施例的冷却模块的构造。
一般地，隔片13被附接到其上的突出部在壳体内部被布置在壳体8的内表面上、位于由壳体8保持的电机11的振动器12一侧。通过不将突出部部分地布置在面向安装在印刷电路板9上的电子部件的内表面上来形成喷嘴15。并且如图6所示，根据隔片13的移动，使用由隔片13、突出部以及壳体8封闭的空间(空气贮存器14)吸入并且排出空气。
理想的是，采用薄、韧性磁体片用于隔片13。已经开发了1mm厚的磁体片，其通过使用磁性物质粉末通过一体成形生产并且其具有韧性和弹性。通过将这样的磁体片粘附到壳体内壁的突出部上，能够最小化用于射流产生的气缸构造的容积。
至于磁力，虽然依赖于片厚度，但是由于在本实施例中使片形磁体摇摆，因此即使厚度等于或者小于1mm，也能够获得足够的效果。因此，有利的是，通过将片厚度减小到0.5mm或更小来为包括磁性材料的本来就不柔韧的片提供韧性。
第三示例性实施例
将给出有利地实施本发明的第三示例性实施例的描述。图7示出应用了根据本实施例的振动发生器的移动电话终端的外观。在本实施例中，通过壳体外部的自然对流而有效地扩散热。
如这里所示，即使对于诸如移动电话终端16的小型电子机器，也能够通过布置管道17来在管道17的内壁上有效地收集热。因此，如果能够在管道17中高效地引起冷却对流，则能够通过使用布置在壳体中的磁体振动器1在壳体外部产生流。
如图8所示，当片形高热传导物质被用作从发热元件11直到管道17的热扩散部件时，能够传递热。在其中热被从发热元件传导到作为热扩散部件的壳体的冷却构造中，壳体的外表面上的温度很可能等于或超过规定值；然而，在本实施例的构造中，即使管道17的内壁达到规定温度，管道17的外部也能够保持在等于或者小于规定值的温度。
此外，管道17的内表面的高可用性(内表面的大的表面积)有利于将热传递给通过管道17的空气。
图5示出其中安装了与包括磁体的振动器1相关联地操作的往复型风扇18的冷却管道17的构造。通过使用往复运动型风扇18，不需要在管道17中安装旋转轴等等，并且因此能够增强防止灰尘等等的进入的耐久性。
以该方式，通过使用磁体作为振动器，冷却机构能够进行操作而不使用机械连接。因此，当往复型风扇被布置在置于壳体外部的冷却管道中时，壳体外部的风扇能够通过使用具有防尘防水功能的壳体内部的振动发生器来进行操作。
上述各示例性实施例是本发明的有利示例，并且本发明不受到它们的限制。
例如，本发明不仅可应用于移动电话终端，而且可应用于诸如笔记本型计算机、便携型游戏机、便携型扬声器或者PDA的采用半导体装置的任何便携型电子机器。
以该方式，本发明能够作出各种变型。
本申请基于于2007年3月20日提交的日本专利申请No.2007-073573，并且要求其优先权，其公开内容通过引用而整体并入这里。

Claims (7)

1.一种振动发生以及冷却装置，其特征在于包括：
电机；
磁性偏心锤，所述磁性偏心锤被安装在所述电机的旋转轴上；以及
磁性部件，所述磁性部件布置为与所述偏心锤物理地分离并表现出磁性，
其中所述磁性部件与所述偏心锤的旋转相关联地反复地接近和离开所述偏心锤，并且通过由所述磁性部件的移动产生的射流冷却要被冷却的对象。
2.根据权利要求1所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于
所述磁性部件是布置为封闭除了至少一个喷嘴部之外的预定空间的隔片，并且
当所述隔片与所述偏心锤的旋转相关联地变形时，所述预定空间中的流体被作为射流从所述喷嘴部喷出并被吹到所述要被冷却的对象上。
3.根据权利要求1所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于
所述磁性部件是被布置为封闭除了至少一个喷嘴部之外的预定空间的活塞，并且
当所述活塞与所述偏心锤的旋转相关联地移位时，所述预定空间中的流体被作为射流从所述喷嘴部喷出并被吹到所述要被冷却的对象上。
4.根据权利要求3所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于所述活塞是使用磁性物质和树脂材料一体成形的。
5.根据权利要求3或4所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于所述喷嘴部中的至少一个被布置为在与所述活塞的冲程方向不同的方向上产生射流。
6.根据权利要求1所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于
所述磁性部件是被布置在物理地连接到发热元件的管道中的摇摆风扇，并且
当所述摇摆风扇与所述偏心锤的旋转相关联地摇摆时在所述管道中产生的射流使通过来自所述发热元件的热传导加热的所述管道冷却。
7.根据权利要求6所述的振动发生以及冷却装置，其特征在于在所述管道的内壁表面上形成凸起和凹陷。
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