CN106662122B - 空气流发生器和空气流发生器阵列 - Google Patents

空气流发生器和空气流发生器阵列 Download PDF

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Abstract

一种用于物体(12,112,212)的空气流发生器(10,110,210)和空气流发生器阵列，其中，空气流发生器(10,110,210)中的各个包括：柔性结构(20,120,220)，其具有第一侧部(22,122,222)，第一侧部与物体(12,112,212)的一部分间隔开，以限定在其之间的空气空间(15,115,215)；以及位于柔性结构(20,120,220)上的至少一个压电结构(24,124,224)。

Description

空气流发生器和空气流发生器阵列
背景技术
当代高功率消耗电子器件产生热，其需要热管理来使电子器件保持在期望的工作温度范围。热必须从电子装置移除，以改进电子器件的可靠性且防止其过早失效。冷却技术可用来将热点减到最少。
发明内容
在一个方面，本发明的实施例涉及一种用于物体的空气流发生器，其具有柔性结构和位于柔性结构上的至少一个压电结构，柔性结构具有第一侧部和第二侧部，其中柔性结构的第一侧部与物体的一部分间隔开，以限定在其之间的空气空间，且其中柔性结构在没有相对的柔性结构的情况下形成在其之间的空气空间，并且至少一个压电结构的促动导致柔性结构运动，以增大在其之间的空气空间的容积以吸入空气，且然后减小在其之间的空气空间的容积以推出吸入的空气，使得物体被空气流发生器产生的空气流冷却。
在另一个方面，本发明的实施例涉及一种用于冷却物体的空气流发生器阵列，其具有多个空气流发生器，其中各个空气流发生器具有柔性结构和位于柔性结构上的至少一个压电结构，柔性结构具有第一侧部和第二侧部，其中柔性结构的第一侧部与物体的一部分间隔开，以限定在其之间的空气空间，其中多个空气流发生器的压电结构的促动导致柔性结构运动，以增大在其之间的空气空间的容积以吸入空气，且然后减小在其之间的空气空间的容积以推出吸入的空气，使得物体被多个空气流发生器中的各个产生的空气流冷却。
附图说明
在图中：
图1A-1C为根据第一实施例的用于物体的空气流发生器的示意图。
图2A-2C为根据第二实施例的空气流发生器阵列的透视图。
图3A-3C为根据本发明的另一个实施例的备选空气流发生器阵列的透视图。
具体实施方式
图1A示出空气流发生器10，其用于具有表面14的物体12。物体12可包括发热物体且可包括任何适当的发热元件或热交换元件。柔性结构20具有第一侧部22，其与物体12的一部分间隔开，其限定在其之间的空气空间15。在示出的示例中，柔性结构20被示出为柔性板，但是这不一定是这种情况。柔性结构20可由任何适当的柔性材料形成，包括铝、铜、不锈钢等。柔性结构20与物体间隔开且设置成与物体12的表面14处于大体面对的关系。不像当代的空气流发生器，柔性结构20在没有相对的柔性结构的情况下形成在其之间的空气空间15。
压电结构24(例如压电晶体)可位于柔性结构20上。在示出的示例中，压电结构24位于柔性结构20的中心处，但是这不一定是这种情况。虽然压电结构24可位于别处，但是相信将其定位在柔性结构20的中心处会增大柔性结构20的偏转。压电结构24可操作地通过连接件(未显示)联接到适当的功率源。虽然至少一个单个压电结构24可包括在柔性结构20上，但是将理解，多个压电结构可位于柔性结构上且额外的压电结构24以虚线示出，以示出这一点。将理解，任何数量的压电结构24可包括在柔性结构20上，包括单个压电结构24。如果包括多个压电结构24，则它们可构造成同时被促动。
在运行期间，压电结构24促动导致柔性结构20运动，以增大在其之间的空气空间15的容积以吸入空气，且然后减小在其之间的空气空间15的容积以推出吸入的空气，使得物体被空气流发生器10产生的空气流冷却。更具体而言，在电压被应用于压电结构24上时，柔性结构20被促使弯曲，使得其为凸形，如图1B中示出。这个偏转导致减小的分压力，这又导致空气进入在其之间的空气空间15，如箭头40示出。在相反极性的电压被应用时，柔性结构20沿相反的方向(即凹形，而非凸形)弯曲，如图1C中示出。这个动作减小在其之间的空气空间15的容积，且使空气被排出，如箭头42示出。虽然优选的是柔性结构20经过中性位置(图1A)以排出较大体积的空气，但是将理解，柔性结构20朝向中性位置返回的任何运动都将推出一些空气。压电结构24连接到可控电源(未显示)，使得期望幅度和频率的交变电压可应用在压电结构24上。柔性结构20的运动产生空气流，其可用于冷却热的元件，包括物体12。设想到，柔性结构20可覆盖物体12的表面14的大部分，以协助冷却整个表面。
作为进一步非限制性示例，图2A-2C示出根据本发明的第二实施例的备选空气流发生器110。空气流发生器110类似于之前描述的空气流发生器10，并且因此相同部件将以增大了100的相同数字来标识，要理解，空气流发生器10的相同部件的描述适用于空气流发生器110，除非以别的方式提到。
一个差别在于，在示出的示例中，物体112被示出为呈散热器的形式的热交换元件，其具有若干个翅片116。表面114位于物体112的翅片116之间。另一个差别在于，示出了用于冷却物体112的成阵列的空气流发生器110。更具体而言，多个空气流发生器110，其中各个空气流发生器110具有柔性结构120和位于柔性结构120上的至少一个压电结构124。多个空气流发生器110与物体112间隔开，其形成一定数量的在其之间的空气空间115。虽然柔性结构被示出为延伸经过物体112的长度的仅一部分，但是将理解，柔性结构120可为任何适当的大小，包括其可延伸物体112的整个长度。进一步，将理解，任何数量的压电结构124可包括在这种柔性结构120上。此外，多个空气流发生器110可端对端地位于物体112的翅片116之间。
空气流发生器110的运行类似于之前描述的空气流发生器10的运行，使得压电结构124的促动导致柔性结构120运动，以增大在其之间的多个空气空间115的容积以吸入空气(图2B)，且然后减小在其之间的多个空气空间115的容积以推出吸入的空气(图2C)。照这样，物体112的表面114被多个空气流发生器110中的各个产生的空气流冷却。
作为进一步非限制性示例，图3A-3C示出根据本发明的第三实施例的备选空气流发生器210。空气流发生器210类似于之前描述的空气流发生器110，且因此，相同部件以增大100的相同数字来标识，要理解，空气流发生器110的相同部件的描述适用于空气流发生器210，除非以别的方式提到。
一个类似之处在于，成阵列的空气流发生器210被示出。一个差别在于，额外的空气流发生器210被示出在物体212的翅片216之间。进一步，柔性结构220以不同的方式定向在翅片216产生的表面214之间，使得示出的多个空气流发生器210与物体212的多个表面间隔开，以沿着多个表面物体212限定在其之间的多个空气空间。更具体而言，产生在其之间的两个空气空间部分215A和215B。第一侧部222与表面214间隔开，以限定在其之间的第一空气空间215A，而第二侧部223与另一个表面214间隔开，以限定在其之间的第二空气空间215B。虽然，多个空气流发生器210被示出为端对端地位于物体212的翅片216之间，但是这不一定是这种情况。实际上，可沿着物体的全部或一部分使用单个空气流发生器，或空气流发生器可沿着物体的长度间隔开，等等。
在运行期间，压电结构224的促动导致柔性结构220运动，以增大和减小在其之间的第一和第二空气空间215A，215B的容积，以吸入空气和推出吸入的空气。更具体而言，在第一电压应用于压电结构224上时，柔性结构220可朝向在其之间的空气空间215A弯曲，这可使空气进入在其之间的空气空间215B，如箭头240所显示，且离开在其之间的空气空间215A，如箭头242显示。在交变电压应用于压电结构224上时，柔性结构220可朝向在其之间的空气空间215B弯曲，且这可使空气进入在其之间的空气空间215A，如箭头240显示，且离开在其之间的空气空间215B，如箭头242显示。柔性结构220的运动产生空气流，其可用来冷却物体212的多个表面。虽然多个空气流发生器210被示出为在相同时间沿相同方向弯曲，但是还设想到，空气流发生器210可被促动以沿相反方向弯曲且/或可在不同的时间被促动，包括空气流发生器210可沿着物体212的长度被连续或顺序地促动，以使空气沿着物体212运动。
在上面的实施例中，空气流发生器可以任何适当的方式安装到物体上。作为非限制性示例，多个支架可用于将柔性结构安装到物体上或物体附近的结构上。将理解，上面描述的空气流发生器可以任何适当的方式相对于物体定向，使得空气流发生器可产生协助冷却物体的一个或多个空气流。空气流发生器可用于需要热管理以进行散热的任何装置，诸如由于热敏感性而需要均匀的温度分布的电子构件。例如，空气流发生器可用于飞机上、船上和基于地面的电子器件。进一步，上面描述的实施例可与物体的多个表面和部分间隔开，以冷却物体的多个表面和部分。
上面描述的实施例提供多种益处，包括这种空气流发生器解决了冷却具有高功率消耗且具有局部热点的电子装置或需要均匀的温度分布的电子构件的热管理问题。上面描述的空气流发生器易于制造，具有低的电消耗，重量轻且增大构件可靠性。上面描述的实施例还比当代空气流发生器更轻且没那么昂贵。
关于未描述的内容，各种实施例的不同的特征和结构可如期望的那样彼此结合起来使用。一些特征可能未示出在所有实施例中，但是如果期望的话，可进行实施。因而，不同实施例的各种特征可如期望的那样混合和匹配，以形成新的实施例，不管新的实施例是否被明确地描述。本文描述的特征的所有组合或置换都被本公开所覆盖。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳实施方式，并且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用描述的装置或系统，以及实行提供的任何结合的方法。本发明的可取得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这样的其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质性差异的等效结构要素，则它们意于处在权利要求的范围之内。

Claims (14)

1.一种用于物体的空气流发生器，包括：
柔性结构，其具有第一侧部，所述第一侧部与所述物体的一部分间隔开，以限定在其之间的空气空间；以及
位于所述柔性结构上的至少一个压电结构；
其中，所述柔性结构在没有相对的柔性结构情况下形成所述在其之间的空气空间，并且所述至少一个压电结构的促动导致所述柔性结构运动而以凸形的方式弯曲，以增大所述在其之间的空气空间的容积以吸入空气，且然后以凹形的方式弯曲，以减小所述在其之间的空气空间的容积以推出吸入的空气，使得所述物体被所述空气流发生器产生的空气流冷却。
2.根据权利要求1所述的空气流发生器，其特征在于，多个压电结构位于所述柔性结构上。
3.根据权利要求2所述的空气流发生器，其特征在于，所述多个压电结构构造成同时或顺序地被促动。
4.根据权利要求1所述的空气流发生器，其特征在于，所述柔性结构为板。
5.根据权利要求1所述的空气流发生器，其特征在于，所述压电结构位于柔性结构的中心处。
6.根据权利要求1所述的空气流发生器，其特征在于，所述柔性结构覆盖所述物体的第一表面的大部分。
7.根据权利要求1所述的空气流发生器，其特征在于，第二侧部与物体的一部分间隔开，以限定在其之间的第二空气空间，并且所述至少一个压电结构的促动导致所述柔性结构运动，以增大所述在其之间的第二空气空间的容积以吸入空气，且然后减小所述在其之间的第二空气空间的容积以推出吸入的空气。
8.一种用于冷却物体的空气流发生器阵列，包括：
多个空气流发生器，其中各个空气流发生器包括：
柔性结构，其具有第一侧部和第二侧部，其中所述柔性结构的第一侧部与所述物体的一部分间隔开，以限定在其之间的空气空间；以及
位于所述柔性结构上的至少一个压电结构；
其中，所述多个空气流发生器的压电结构的促动导致所述柔性结构运动而以凸形的方式弯曲，以增大所述在其之间的空气空间的容积以吸入空气，且然后以凹形的方式弯曲，以减小所述在其之间的空气空间的容积以推出吸入的空气，使得所述物体被所述多个空气流发生器中的各个产生的空气流冷却。
9.根据权利要求8所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述多个空气流发生器与所述物体的第一表面的多个部分间隔开，以沿着所述第一表面限定多个在其之间的空气空间。
10.根据权利要求9所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述多个空气流发生器构造成顺序地操作来使空气沿着所述物体运动。
11.根据权利要求9所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述物体为带翅片的壁且所述多个空气流发生器与所述带翅片的壁间隔开且位于所述带翅片的壁的翅片之间。
12.根据权利要求11所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述多个空气流发生器端对端地位于所述带翅片的壁的翅片之间。
13.根据权利要求8所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述多个空气流发生器中的至少一个与所述物体的多个表面间隔开，以沿着所述物体的多个表面限定多个在其之间的空气空间。
14.根据权利要求8所述的空气流发生器阵列，其特征在于，所述多个空气流发生器中的至少一个包括设置在所述柔性结构上的多个压电结构。
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