CN107762937A - 风扇系统及包括该风扇系统的电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种风扇系统及包括该风扇系统的电子设备。该风扇系统包括风扇组件、降噪部件及降噪控制装置。降噪部件设置于风扇组件上，且包括具有逆压电效应的材料。降噪控制装置用来接收风扇组件产生的噪声声压，且根据噪声声压产生驱动降噪部件的驱动电压，使降噪部件产生抵消噪声声压的降噪声压。

Description

风扇系统及包括该风扇系统的电子设备

技术领域

本申请涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种风扇系统及包括该风扇系统的电子设备。

背景技术

电子设备，例如笔记本电脑，内部安装有很多电子元器件，工作一段时间后，电子元器件会发热。热量会影响电子元器件的工作稳定性和寿命，从而影响电子设备的工作稳定性和寿命。很多电子设备安装有风扇组件，来给电子设备内的电子元器件进行散热，风扇组件通过扇叶旋转来散热，使电子设备能够稳定工作并延长其寿命。然而，一般风扇组件工作时噪声很大。

发明内容

本公开提供一种风扇系统及包括该风扇系统的电子设备，可以降低噪声。

一方面，本公开提供一根据本公开实施例的第一方面，提供一种风扇系统，包括：风扇组件；降噪部件，设置于所述风扇组件上，且包括具有逆压电效应的材料；及降噪控制装置，用来接收所述风扇组件产生的噪声声压，且根据所述噪声声压产生驱动所述降噪部件的驱动电压，使所述降噪部件产生抵消所述噪声声压的降噪声压。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括：主机外壳；上述风扇系统，所述风扇系统安装于所述主机外壳内；及处理器，安装于所述主机外壳内。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：包括具有逆压电效应的材料的降噪部件由降噪控制装置控制，可以对风扇组件进行有源降噪，降低风扇组件产生的噪声。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

图1所示为本公开风扇系统的一个实施例的示意图；

图2所示为图1所示的风扇系统的另一示意图，其中风扇系统的扇叶卸下；

图3所示为图1所示的风扇系统的降噪控制装置的一个实施例的电路框图；

图4所示为图1所示的风扇系统的声压波形图；

图5所示为图3所示的降噪控制装置的一个实施例的电路图；

图6所示为本公开风扇系统的另一个实施例的示意图；

图7所示为本公开风扇系统的再一个实施例的示意图；

图8所示为本公开电子设备的一个实施例的示意图；

图9所示为本公开电子设备的另一个实施例的示意图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本公开实施例的风扇系统包括风扇组件、降噪部件及降噪控制装置。降噪部件设置于风扇组件上，且包括具有逆压电效应的材料。降噪控制装置用来接收风扇组件产生的噪声声压，且根据噪声声压产生驱动降噪部件的驱动电压，使降噪部件产生抵消噪声声压的降噪声压。包括具有逆压电效应的材料的降噪部件由降噪控制装置控制，可以对风扇组件进行有源降噪，降低风扇组件产生的噪声。

图1所示为一个实施例的风扇系统100的示意图。风扇系统100包括风扇组件11。在图示实施例中，风扇组件11为离心风扇组件。风扇组件11包括蜗壳110和安装于蜗壳110内的扇叶112。蜗壳110包括对接组装的上蜗壳(未图示)和下蜗壳1102。在图1中仅示出下蜗壳1102，上蜗壳未图示出，上蜗壳盖于下蜗壳1102上。扇叶112旋转产生风来散热。

风扇组件11包括出风通道114，形成于蜗壳110的一侧。出风通道114的外侧设置有散热器116，散热器116包括若干排列于出风通道114外侧的散热器翅片1161。在图示实施例中，风扇组件11安装于均热板13上。均热板13上还可安装其他元器件。

图2所示为图1所示的风扇系统100的另一示意图，其中，扇叶112从蜗壳110上卸下。结合参考图2，风扇系统100包括降噪部件15，设置于风扇组件11上，且包括具有逆压电效应的材料。在一个实施例中，降噪部件15设置于风扇组件11的蜗壳110上。在图示实施例中，降噪部件15固定安装于风扇组件11的下蜗壳1102上，可以位于安装扇叶112的部位。在其他实施例中，降噪部件15可以设置于下蜗壳1102的其他部位。上蜗壳(未图示)上形成进风口。

“逆压电效应”指晶体(例如锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅(PbTiO3)等晶体)施加交变电场后产生机械变形，例如拉伸或压缩的变形。如果施加的是交流高频电压，则晶体会出现高频振动。降噪部件15包括逆压电效应的材料，施加交流高频电压后发生振动，从而发出声音。在一个实施例中，降噪部件15包括压电陶瓷片，贴设于风扇组件11上。在图2的实施例中，压电陶瓷片15贴设于下蜗壳110上。压电陶瓷片15作为发声器，当压电陶瓷片15的两端施加不断变化的电压时，压电陶瓷片15发生振动，从而发出声音，频率范围在20Hz至20KHz之间。压电陶瓷片15为薄片状，可以是圆形薄片、矩形薄片或其他形状。压电陶瓷可以做得很薄，而且可以切割成任意形状，结构适应性较强，有利于实现降噪部件15的小型化，同时频谱范围可以满足笔记本电脑用离心风扇的噪声频宽。在图示实施例中，压电陶瓷片15为圆形薄片，直径与扇叶112的外径大致相等，可以覆盖扇叶112。

在一些实施例中，压电陶瓷片15包括PZT、PbTiO3系的细晶粒压电陶瓷和Pb(A1/3B2/3)PbTiO3单晶(A＝Zn2+，Mg2+)中的至少一种，但不限于此，还可包括其他具有逆压电效应的陶瓷。在其他实施例中，降噪部件15还可包括其他具有逆压电效应的合成材料等。在一些实施例中，风扇组件11的蜗壳110可以包括铝、铜等的合金，或者不锈钢等金属、合金，或者塑胶，可以满足结构强度需求，同时不会影响压电陶瓷片15的声音频谱特性。

风扇系统100包括降噪控制装置17，用来接收风扇组件11产生的噪声声压，且根据噪声声压产生驱动降噪部件15的驱动电压，使降噪部件15产生抵消噪声声压的降噪声压。降噪控制装置17控制降噪部件15振动产生可以抵消噪声的声音，如此进行有源降噪。风扇组件11的噪声声压包括涡流噪声的声压和旋转噪声的声压。涡流噪声主要是气流流经扇叶112界面产生分裂，形成附面层及漩涡分裂脱离，引起扇叶112上压力的脉动，辐射出一种非稳定的流动噪声。旋转噪声是由于扇叶112旋转时，扇叶112连续打击周围的气体介质、引起周围气体的压力脉动而形成的。在一个实施例中，降噪控制装置17用来控制降噪部件15产生抵消旋转噪声的声压的降噪声压，抵消旋转噪声，可以简化降噪过程。

图3所示为降噪控制装置17的电路框图。降噪控制装置17包括传声器170，用来接收噪声声压，并将噪声声压转变为电压信号。传声器170可以是微型传声器。传声器170靠近风扇组件11放置，接收风扇组件11产生的噪声声压。

降噪控制装置17包括带通滤波电路172，用来滤除传声器170产生的电压信号中的涡流噪声的声压对应的电压信号，保留旋转噪声的声压对应的电压信号，获得滤波后电压信号。在图示实施例中，降噪控制装置17包括信号放大电路171，连接于传声器170和带通滤波电路172之间，用来将传声器170产生的电压信号放大后提供给带通滤波电路172。带通滤波电路172再对放大后的电压信号进行滤波。

降噪控制装置17包括自适应控制电路173，用来将带通滤波电路172滤波后的电压信号的相位改变180°，获得驱动电压。驱动电压的相位与旋转噪声的声压对应的电压信号的相位相反，大小基本相等。该驱动电压可以提供给功率驱动电路175驱动降噪部件15工作，使其产生与旋转噪声的声压相位相反大小基本相等的声压，这两个声压相互抵消，如此达到降噪的目的。

在图示实施例中，降噪控制装置17还包括滤波器174，连接于自适应控制电路173和功率驱动电路175之间，对自适应控制电路173产生的驱动电压过滤杂音，之后再提供给功率驱动电路175来驱动降噪部件15。在一些实施例中，滤波器174可以省略。

图4所示为扇叶112产生的旋转噪声的声压和降噪控制装置17产生的降噪声压的示意波形图。从图中可以看出，降噪声压(波形41)与旋转噪声的声压(波形40)大小相等、相位相反，可以相互抵消，如波形42所示，实现有源降噪。

图5所示为降噪控制装置17的电路图。信号放大电路171包括运算放大器OP，通过运算放大器OP将传声器170生成的电压信号放大。图示实施例中，带通滤波电路172为有源带通滤波电路，包括运算放大器1721。带通滤波电路172的电阻r1和电阻R1的阻值相等，电阻R4和电阻R3的阻值相等，电容C1和电容C2的电容值相等，带通滤波电路172的品质因数Q小于等于10。

自适应控制器173包括模数转换(A/D)器1731、内置控制器1732和数模转换(D/A)器1733。模数转换器1731将带通滤波电路172的模拟电压信号转换为数字电压信号。内置控制器1732将数字电压信号的相位改变180°。数模转换器1733将相位改变后的数字电压信号转换为模拟电压信号。

滤波器174为有源滤波器。功率驱动电路175包括功率驱动芯片1751，利用功率驱动芯片1751驱动降噪部件15。图5仅是降噪控制装置17的电路的一个例子，在其他实施例中，还可用其他电路来实现降噪控制装置17。

图6所示为另一个实施例的风扇系统200的示意图。图6所示的风扇系统200类似于图1所示的风扇系统100。相比较于图1所示的风扇系统100，图6所示的风扇系统200的主要区别如下：降噪部件25设置于蜗壳210的上蜗壳2101上，下蜗壳2102上开设进风口(未图示)。降噪部件25安装于上蜗壳2101位于扇叶(未图示)上方的部位，基本覆盖扇叶。在其他实施例中，降噪部件25可以设置于上蜗壳2101的其他位置。类似于图2所示的风扇系统100的降噪部件15，图6所示的降噪部件25也可以是压电陶瓷片等，也可以做成圆形、方形等各种形状，贴设于上蜗壳2101的表面，在此不再赘述。在另一个实施例中，降噪部件可以设置于蜗壳的上蜗壳和下蜗壳上。例如可以在上蜗壳和下蜗壳上均贴设压电陶瓷片。将降噪部件设置于蜗壳(上蜗壳和/或下蜗壳)上，降噪部件距噪声源(扇叶)近，对偶极子声场特性的噪声源降噪更有利。

图7所示为另一个实施例的风扇系统300的示意图。图7所示的风扇系统300类似于图1所示的风扇系统100。相比较于图1所示的风扇系统100，图7所示的风扇系统300的主要区别如下：降噪部件35设置于出风通道314。降噪部件35可以覆盖于出风通道314的上方和/或下方。在其他实施例中，降噪部件35可以位于出风通道314的其他位置。在图示实施例中，降噪部件35呈长条状，沿出风通道314的横向延伸，覆盖整个出风通道314。但不限于此，降噪部件35也可以是其他形状。降噪部件35的材料、降噪方式和效果等类似于图2所示的风扇系统100的降噪部件15的材料、降噪方式和效果等，在此不再赘述。在图7所示的实施例中，蜗壳310的上蜗壳3101和下蜗壳3102上开设进风口3103。

图1-7仅是示例性的实施例，在其他实施例中，降噪部件可以设置于风扇组件的其他位置。可以设置一个降噪部件，也可设置多个降噪部件在不同的位置。

图8所示为一个实施例的电子设备400的示意图。电子设备400可以是笔记本电脑，但不限于此。电子设备400包括主机外壳50、风扇系统100和处理器51、52。在图示实施例中，主机外壳50为笔记本电脑的外壳。在图示实施例中，图1所示的风扇系统100安装于主机外壳50内，给电子设备400散热。风扇系统100的风扇组件11靠近主机外壳50的侧边安装，风扇组件11的出风通道114和散热器116面向主机外壳50的外侧。

处理器51、52安装于主机外壳50内。在图示实施例中，处理器51、52包括两个中央处理器(Central Processing Unit，CPU)，贴设于均热板13上。风扇系统100可以给均热板13散热降温，均热板13与处理器51、52进行热传递，来对处理器51、52进行降温。风扇系统100采用有源降噪法，更贴合笔记本电脑等电子设备的内部空间和系统集成要求，更有利于降低扇叶旋转噪声，实现笔记本电脑等电子设备的低噪音设计。

图3所示的风扇系统100的降噪控制装置17的传声器170、带通滤波电路172、自适应控制电路173和功率驱动电路175可以集成于电子设备400的主板上，或集成于单独的柔性电路板上。另外，风扇系统100还可应用于其他电子设备上，并不限于笔记本电脑。

图9所示为另一个实施例的电子设备500的示意图。电子设备500类似于图8所示的电子设备400，电子设备500安装有图6所示的风扇系统200，在此不再赘述。在其他实施例中，电子设备还可安装图7所示的风扇系统300或其他实施例的风扇系统。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (11)

1.一种风扇系统，其特征在于：其包括：

风扇组件；

降噪部件，设置于所述风扇组件上，且包括具有逆压电效应的材料；及

降噪控制装置，用来接收所述风扇组件产生的噪声声压，且根据所述噪声声压产生驱动所述降噪部件的驱动电压，使所述降噪部件产生抵消所述噪声声压的降噪声压。

2.如权利要求1所述的风扇系统，其特征在于：所述风扇组件包括蜗壳和安装于所述蜗壳内的扇叶，所述降噪部件设置于所述蜗壳上。

3.如权利要求2所述的风扇系统，其特征在于：所述蜗壳包括对接组装的上蜗壳和下蜗壳，所述降噪部件设置于所述上蜗壳和所述下蜗壳的至少一者上。

4.如权利要求1所述的风扇系统，其特征在于：所述风扇组件包括出风通道，所述降噪部件设置于所述出风通道。

5.如权利要求1所述的风扇系统，其特征在于：所述降噪部件包括压电陶瓷片，贴设于所述风扇组件上。

6.如权利要求1所述的风扇系统，其特征在于：所述噪声声压包括涡流噪声的声压和旋转噪声的声压，所述降噪控制装置用来控制所述降噪部件产生抵消所述旋转噪声的声压的降噪声压。

7.如权利要求6所述的风扇系统，其特征在于：所述降噪控制装置包括传声器，用来接收所述噪声声压，并将所述噪声声压转变为电压信号。

8.如权利要求7所述的风扇系统，其特征在于：所述降噪控制装置包括带通滤波电路，用来滤除所述传声器产生的电压信号中的所述涡流噪声的声压对应的电压信号，保留所述旋转噪声的声压对应的电压信号，获得滤波后电压信号。

9.如权利要求8所述的风扇系统，其特征在于：所述降噪控制装置包括信号放大电路，连接于所述传声器和所述带通滤波电路之间，用来将所述传声器产生的电压信号放大后提供给所述带通滤波电路。

10.如权利要求8所述的风扇系统，其特征在于：所述降噪控制装置包括自适应控制电路，用来将所述带通滤波电路产生的所述滤波后电压信号的相位改变180°，获得所述驱动电压。

11.一种电子设备，其特征在于：其包括：

主机外壳；

如权利要求1-10任一所述的风扇系统，所述风扇系统安装于所述主机外壳内；及处理器，安装于所述主机外壳内。