CN114586479A - 基于mems的气流系统 - Google Patents

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CN114586479A CN202080075265.1A CN202080075265A CN114586479A CN 114586479 A CN114586479 A CN 114586479A CN 202080075265 A CN202080075265 A CN 202080075265A CN 114586479 A CN114586479 A CN 114586479A
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M·米纳德
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Abstract

公开了一种包括孔板、风扇元件和至少一个通道的系统。孔板在其中具有至少一个孔口。风扇元件构造成经历振动运动以驱动流体通过(多个)孔口。响应于流体被驱动通过所述至少一个孔口，流体被抽吸通过(多个)通道。

Description

基于MEMS的气流系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年10月30日提交的名称为基于MEMS的压电风扇(MEMS-BASEDPIEZEOELCTRIC FAN)的美国临时专利申请No. 62/928,209的优先权，该申请以引用方式并入本文以用于所有目的。
背景技术
随着计算设备在速度和计算功率方面增长，由计算设备产生的热量也在增加。已经提出了各种机制来应对热量的产生。诸如风扇的主动设备可用于驱动空气通过诸如膝上型计算机或台式计算机的大型计算设备。然而，这样的主动的和设备可能无法在诸如智能手机的移动设备的环境中使用，并且可能在诸如膝上型计算机和台式计算机的较大设备中不适用。因此，需要用于计算设备的另外的热管理解决方案。
附图说明
在以下详细描述和附图中公开了本发明的各种实施例。
图1A至图1F描绘了在设备中可使用的包括风扇元件的主动系统的实施例。
图2A至图2C描绘了在设备中可使用的包括风扇元件的主动系统的实施例。
图3A至图3C是描绘在设备中可使用的包括风扇元件的主动系统的实施例的图。
图4A至图4E描绘了使用形成在地砖式中的风扇元件的主动系统的实施例。
图5是描绘在设备中可使用的包括风扇元件的主动系统的实施例的图。
图6是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图7A至图7B是描绘可用作包括多个单元的风扇的系统的实施例的图。
图8是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图9是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图10是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图11是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图12是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图13是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图14是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图15是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图16是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图17是描绘可用作风扇的系统的实施例的图。
图18是描绘用于驱动流体流的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
本发明可以多种方式实现，包括作为：过程；装置；系统；物质的组成；计算机程序产品，其体现在计算机可读存储介质上；和/或处理器，诸如配置成执行存储在联接到处理器的存储器上和/或由该存储器提供的指令的处理器。在本说明书中，这些实施方式或者本发明可采取的任何其它形式可被称为技术。通常，在本发明的范围内，可改变所公开的过程的步骤的顺序。除非另有说明，描述为配置成执行任务的诸如处理器或存储器的部件可被实现为被临时配置成在给定时间执行任务的通用部件或者被制造成执行任务的特定部件。如本文所用，术语“处理器”是指配置成处理诸如计算机程序指令的数据的一个或多个设备、电路和/或处理核心。
下面提供了本发明的一个或多个实施例的详细描述以及示出本发明的原理的附图。结合这样的实施例描述了本发明，但是本发明不限于任何实施例。本发明的范围仅由权利要求书限定，并且本发明涵盖许多替代、修改和等同物。为了提供对本发明的全面理解，在以下描述中阐述了许多具体细节。这些细节是出于示例的目的而提供的，并且在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下，本发明可根据权利要求书来实践。为了清楚起见，没有详细描述与本发明相关的技术领域中已知的技术材料，以便本发明不是不必要地难以理解的。
随着诸如半导体设备的计算设备中的部件变得功率越来越大，在操作期间产生的热量增加。例如，诸如移动设备(例如，智能手机、平板计算机、笔记本计算机和虚拟现实设备)和网络设备(例如，服务器)的计算设备产生显著量的热量。为了管理产生的热量，可利用诸如空气的流体的运动。对于诸如膝上型计算机或台式计算机的较大设备，可使用具有旋转叶片的风扇来驱动空气通过该较大设备。然而，对于诸如智能手机或平板计算机的一些设备来说，这样的风扇典型地太大。由于在部件的表面处存在的空气的边界层，风扇也可能具有有限的功效，为横跨需要冷却的热表面的气流提供有限的空速，并且可能产生过量的噪音。因此，在计算和其它应用中需要用于驱动流体的另外的解决方案。
公开了一种驱动流体的系统。该系统包括孔板、风扇元件和至少一个通道。孔板具有在其中的至少一个孔口。风扇元件构造成经历振动运动以驱动流体通过(多个)孔口。响应于流体被驱动通过所述至少一个孔口，流体被抽吸通过(多个)通道。在一些实施例中，驱动流体通过孔口的振动运动提供了靠近孔板的低压区域。响应于低压区域形成，流体被抽吸通过(多个)通道。
在一些实施例中，该系统包括支撑结构。风扇元件具有多个边缘，这些边缘中的至少一个锚定到支撑结构，使得多个边缘中的边缘自由振动。在一些这样的实施例中，通道的边界由风扇元件限定。此外，孔板靠近风扇元件的边缘。流体基本上平行于风扇元件的表面流动。
在一些实施例中，风扇元件包括锚定的边缘，使得风扇元件的中心部分经历振动运动。喷射通道也可包括在该设备中。流体在基本上垂直于喷射通道的方向上流过通道。喷射通道的边缘由喷射通道壁形成。喷射通道壁在其中具有小孔(aperture)。因此，通道和喷射通道构造成使得流体被驱动通过小孔。
该设备可包括附加的风扇元件。该附加的风扇元件具有附加的多个锚定侧，使得附加的风扇元件的附加的中心部分经历附加的振动运动。附加的风扇元件的附加的振动运动可与风扇元件的振动运动异相。
在一些实施例中，描述了一种包括多个单元的系统。单元中的每一个包括孔板(其可在单元之间共用)、风扇元件和至少一个通道。孔板在其中具有(多个)孔口。风扇元件构造成经历振动运动以驱动流体通过(多个)孔口。响应于流体被驱动通过所述至少一个孔口，流体被抽吸通过(多个)通道。在一些实施例中，驱动流体通过孔口的振动运动提供了靠近孔板的低压区域。响应于低压区域形成，流体被抽吸通过(多个)通道。在一些实施例中，该设备包括支撑结构，并且风扇元件包括边缘。边缘中的至少一个锚定到支撑结构，使得多个边缘中的边缘自由振动。在一些这样的实施例中，通道的边界由风扇元件限定，其中孔板靠近边缘。在这样的实施例中，流体基本上平行于风扇元件的表面流动。在一些实施例中，风扇元件包括锚定的边缘，使得风扇元件的中心部分经历振动运动。在一些实施例中，该设备包括喷射通道。流体在基本上垂直于喷射通道的方向上流过通道。
一种用于移动流体的方法包括驱动风扇元件和使用反馈。风扇元件被驱动以经历振动运动，以驱动流体通过孔板的(多个)孔口。响应于流体被驱动通过(多个)孔口，流体被抽吸通过(多个)通道。反馈用于控制振动运动的频率。在一些实施例中，驱动流体通过孔口提供了靠近孔板的低压区域。响应于低压区域形成，流体被抽吸通过所述至少一个通道。
图1A至图1F是描绘能够与结构102一起使用的主动系统100和100'的示例性实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件。图1A至图1F未按比例绘制。尽管示出为对称的，但是(多个)系统100和/或100'不必是对称的。图1A至图1E描绘了系统的一个实施例的各种模式。图1F描绘了系统100'的另一个实施例。
系统100包括风扇元件120和支撑结构170。在图1A至图1E中所示的实施例中，支撑结构170包括其中具有通气孔112的顶板110、其中具有孔口132的孔板130、锚160、基座172和侧壁174。风扇元件120将支撑结构170的内部分成顶部腔室140和底部腔室150。腔室140和150(统称为腔室140/150)形成在孔板或底板130、顶板110和侧壁174内。支撑结构经由基座172热联接到结构102。基座172还提供用于流体在孔板130和结构102之间流动的空间或喷射通道180。在一些实施例中，基座172可由在单元100的边缘处的(多个)基座(未示出)代替或扩增。此外，结构102可被移除或放置在距孔板130更大的距离处。
风扇元件120在其中心区域处由锚160支撑。当被致动时，更靠近并包括风扇元件的周边的部分(例如，尖端123)的风扇元件120的区域振动。在一些实施例中，风扇元件120的尖端123包括最远离锚160的周边的一部分，并且在风扇元件120的致动期间经历最大的偏转。为了清楚起见，在图1A中标记了风扇元件120的仅一个尖端123。
图1A描绘了处于中立位置中的系统100。因此，风扇元件120示出为基本上平坦的。针对同相操作，风扇元件120被驱动在图1B和图1C中所示的位置之间振动。这种振动运动将流体(例如，空气)以高速和/或高流量吸入通气孔112，通过腔室140和150并流出孔口132。例如，流体撞击结构102的速度可为至少30米/秒。在一些实施例中，流体由风扇元件120以至少45米/秒的速度朝向结构102驱动。在一些实施例中，流体由风扇元件120以至少60米/秒的速度朝向结构102驱动。在一些实施例中，其它速度可为可能的。系统100还构造成使得很少或没有流体通过风扇元件120的振动运动通过孔口132被吸回到腔室140/150中。
在其中期望使用系统100的设备也可具有有限的空间来放置系统。例如，系统100可在计算设备中使用。这样的计算设备可包括但不限于智能手机、平板计算机、膝上型计算机、平板装置、二合一膝上型计算机、手持游戏系统、数码相机、虚拟现实耳机、增强现实耳机、混合现实耳机和其它轻薄设备。在一些实施例中，其中使用系统100的计算设备不必是薄的。例如，服务器、台式计算机和/或其它较大的计算系统也可使用系统100来冷却。系统100可为能够驻留在移动计算设备和/或在至少一个维度上具有有限空间的其它设备内的微机电系统(MEMS)系统。例如，系统100的总高度(从结构130的顶部或孔板130的底部到顶板110的顶部)可小于2毫米。在一些实施例中，系统100的总高度不超过1.5毫米。在一些实施例中，总高度不超出250微米。在一些实施例中，该总高度不超过1.1毫米。在一些实施例中，总高度不超出1微米。因此，系统100是可用的计算设备和/或在至少一个维度上具有有限空间的其它设备。然而，没有什么阻止系统100在对空间具有较少限制的设备中的使用和/或用于除了冷却或驱动气流之外的目的。尽管示出了一个系统100(例如,一个单元)，但是可使用多个单元100。例如，可利用一维或二维阵列的单元。
在一些实施例中，孔板130的底部和结构102的顶部之间的距离y可较小。在一些实施例中，y为至少200微米且不超过1毫米。在一些实施例中，y为至少200微米且不超过300微米。在这样的实施例中，结构102可能期望被冷却。然而，在其它实施例中，y可更大。在一些实施例中，结构102可明显地离孔板130更远，如下所述。更具体地，当用来夹带流体时，结构102可离孔板130更远或被省略。
系统100与流体连通。流体可为气体或液体。例如，流体可为空气。在一些实施例中，流体包括来自系统100所驻留在的设备外部的流体(例如，通过设备中的外部通气孔提供)。在一些实施例中，流体在系统所驻留在的设备内循环(例如，在封闭的设备中)。
风扇元件120可被认为将主动系统100的内部分成顶部腔室140和底部腔室150。顶部腔室140由风扇元件120、侧部和顶板110形成。底部腔室150由孔板130、侧部、风扇元件120和锚160形成。顶部腔室140和底部腔室150在风扇元件120的外围处连接，并且一起形成腔室140/150(例如，系统100的内部腔室)。
顶部腔室140的大小和构造可取决于单元(系统100)尺寸、风扇元件120运动和操作的频率。顶部腔室140具有高度h1。顶部腔室140的高度可选择成提供足够的压力来驱动流体以期望的流量和/或速度到达底部腔室140并通过孔口132。顶部腔室140也足够高，使得风扇元件120在被致动时不接触顶板140。在一些实施例中，顶部腔室140的高度为至少50微米且不超过500微米。在一些实施例中，顶部腔室140具有至少200微米且不超过300微米的高度。
底部腔室150具有高度h2。在一些实施例中，底部腔室150的高度足以容纳风扇元件120的运动。因此，在正常操作期间，风扇元件120的任何部分都不接触孔板130。底部腔室150通常小于顶部腔室140，并且可有助于减少流体回流到孔口132中。在一些实施例中，底部腔室150的高度是风扇元件120的最大偏转加上至少5微米且不超过10微米。在一些实施例中，风扇元件120的偏转(例如，尖端123的偏转)具有至少10微米且不超过100微米的幅度。在一些这样的实施例中，风扇元件120的偏转的幅度为至少10微米且不超过60微米。然而，风扇元件120的偏转的幅度取决于诸如通过系统100的期望流量和系统100的构造的因素。因此，底部腔室150的高度通常取决于通过系统100和系统100的其它部件的流量。
顶板110包括通气孔112，流体可通过该通气孔被吸入系统100。顶部通气孔112可具有基于腔室140中的期望声压选择的大小。例如，在一些实施例中，通气孔112的宽度w为至少500微米且不超过1000微米。在一些实施例中，通气孔112的宽度为至少250微米且不超过2000微米。在所示的实施例中，通气孔112是居中地位于顶板110中的小孔。在其它实施例中，通气孔112可位于其它地方。例如，通气孔112可更靠近顶板110的边缘之一。通气孔112可具有圆形、矩形或其它形状的占用区(footprint,有时也称为底部区)。尽管示出了单个通气孔112，但是也可使用多个通气孔。例如，通气孔可朝向顶部腔室140的边缘偏移，或者位于顶部腔室140的(多个)侧部上。尽管顶板110示出为基本上平坦，但是在一些实施例中，可在顶板110中设置沟槽和/或其它结构，以修改顶板110上方的区域和/或顶部腔室140的构造。在一些实施例中，可省略通气孔112。
风扇元件120包括锚定区域122和悬臂式臂121。为了简单起见，锚定区域122和悬臂式臂121仅在图1A和图1F中标记。锚定区域122由锚160支撑(例如，保持在适当位置)在系统100中。悬臂式臂121响应于风扇元件120被致动而经历振动运动。在图1A至图1F中所示的实施例中，锚定区域122居中地定位。在其它实施例中，锚定区域122可在致动器的一个边缘处，并且外部区域128在相对的边缘处。在这样的实施例中，风扇元件120被边缘锚定。尽管描绘为具有均匀的厚度，但是在一些实施例中，风扇元件120可具有变化的厚度。
锚160在风扇元件120的中心部分处支撑风扇元件120。因此，风扇元件120的周边的至少一部分未被固定并且自由振动。在一些实施例中，锚160沿着风扇元件120的中心轴线延伸(例如，垂直于图1A至图1F中的页面)。在这样的实施例中，风扇元件120振动的部分(例如，包括尖端123的悬臂式臂121)以悬臂方式移动。因此，风扇元件120的悬臂式臂121可以类似于蝴蝶的翅膀(即同相)和/或类似于跷跷板(即异相)的方式移动。因此，以悬臂方式振动的风扇元件120的悬臂式臂在一些实施例中同相振动，并且在其它实施例中异相振动。在一些实施例中，锚160不沿着风扇元件120的轴线延伸。在这样的实施例中，风扇元件120的周边的所有部分都自由振动(例如，类似于水母)。在所示的实施例中，锚160从风扇元件120的底部支撑风扇元件120。在其它实施例中，锚160可以另一种方式支撑风扇元件120。例如，锚160可从顶部支撑风扇元件120(例如，风扇元件120悬挂在锚160上)。在一些实施例中，锚160的宽度a为至少0.5毫米且不超过4毫米。在一些实施例中，锚160的宽度为至少2毫米且不超过2.5毫米。锚160可占据风扇元件120的至少10%且不超过50%。在一些实施例中，可省略锚160。在这样的实施例(下面描述)中，风扇元件120支撑在其边缘中的一个或多个处。在这样的实施例中，风扇元件120作为悬臂式臂操作，或者可销接在多个边缘处，使得风扇元件120的中心部分振动。
风扇元件120具有第一侧和第二侧。在一些实施例中，第一侧远离结构102，并且第二侧靠近结构102。在图1A至图1F中所示的实施例中，风扇元件120的第一侧是风扇元件120的顶部(更靠近顶板110)，并且第二侧是风扇元件120的底部(更靠近孔板130)。风扇元件120被致动以经历振动运动，如图1A至图1F中所示。风扇元件120的振动运动将流体从风扇元件120的第一侧(例如，远离结构102/顶部腔室140)驱动到风扇元件120的第二侧(例如，靠近结构102/底部腔室150)。风扇元件120的振动运动将流体抽吸通过通气孔112且进入顶部腔室140；迫使流体从顶部腔室140至底部腔室150；并且驱动流体从底部腔室140通过孔板130的孔口132。
风扇元件120具有长度L，该长度取决于期望风扇元件120振动的频率。在一些实施例中，风扇元件120的长度为至少4毫米且不超过10毫米。在一些这样的实施例中，风扇元件120具有至少6毫米且不超过8毫米的长度。风扇元件120的深度(例如，垂直于图1A至图1F中所示的平面)可从L的四分之一变化到L的两倍。例如，风扇元件120可具有与长度相同的深度。风扇元件120的厚度t可基于风扇元件120的构造和/或期望风扇元件120被致动的频率而变化。在一些实施例中，对于具有8毫米长度并且以至少20千赫且不超过25千赫的频率驱动的风扇元件120，风扇元件厚度为至少200微米且不超过350微米。腔室140/150的长度C接近风扇元件120的长度L。例如，在一些实施例中，风扇元件120的边缘和腔室140/50的壁之间的距离d为至少100微米且不超过500微米。在一些实施例中，d为至少200微米且不超过300微米。在所示的实施例中，风扇元件120可具有基本上矩形的占用区。其它占用区是可能的。例如，如果风扇元件120的所有边缘都自由振动(例如，以类似于水母的方式)，或者如果风扇元件120的所有边缘都被锚定(例如，使得中心部分经历振动)，那么风扇元件120可具有基本上圆形的占用区。
风扇元件120可以这样的频率被驱动，该频率等于或接近针对顶部腔室140中的流体的压力波的声共振的共振频率和针对风扇元件120的结构共振的共振频率两者。风扇元件120经历振动运动的部分在风扇元件120的共振(结构共振)下或附近被驱动。在一些实施例中，风扇元件120经历振动的这一部分可为(多个)悬臂式臂121。针对结构共振的振动的频率称为结构共振频率。在驱动风扇元件112时使用结构共振频率降低了系统100的功耗。风扇元件120和顶部腔室140也可构造成使得该结构共振频率对应于被驱动通过顶部腔室140的流体中的压力波中的共振(顶部腔室140的声共振)。这种压力波的频率称为声共振频率。在声共振时，压力中的波节出现在通气孔112附近，并且压力中的波腹出现在系统100的外围附近(例如，风扇元件120的尖端123附近以及顶部腔室140和底部腔室150之间的连接部附近)。这两个区域之间的距离等于或接近C/2。因此，C/2 = nλ/4，其中λ是针对流体的声学波长，并且n是奇数(例如，n=1、3、5等)。对于最低阶模式，C = λ/2。因为腔室140的长度(例如C)接近风扇元件120的长度，所以在一些实施例中，L/2 = nλ/4也是近似正确的，其中λ是针对流体的声学波长，并且n是奇数。因此，风扇元件120被驱动的频率ν等于或接近针对风扇元件120的结构共振频率。频率ν也等于或接近针对至少顶部腔室140的声共振频率。与风扇元件120的结构共振频率相比，顶部腔室140的声共振频率通常随诸如温度和大小的参数较不剧烈地变化。因此，在一些实施例中，风扇元件120可以(或更接近)结构共振频率而不是声共振频率被驱动。
孔板130在其中具有孔口132。尽管示出了特定数目和分布的孔口132，但是可使用另一数目、其它(多个)位置和/或另一分布。单个孔板130被用于单个系统100。在其它实施例中，多个系统100可共享孔板。例如，多个单元100可以期望的构造一起提供。在这样的实施例中，单元100可为相同的大小和构造或者不同的(多个)大小和/或(多个)构造。孔口132示出为具有正交于结构102的表面定向的轴线。在其它实施例中，一个或多个孔口132的轴线可成另一个角度。例如，轴线的角度可从基本上零度和非零锐角中选择。孔口132还具有基本上平行于孔板130的表面的法线的侧壁。在一些中，孔口可具有与孔板130的表面的法线成非零角度的侧壁。例如，孔口132可为圆锥形的。此外，尽管孔板130示出为基本上平坦，但是在一些实施例中，可在孔口板130中设置沟槽和/或其它结构，以修改孔板130与结构102之间的区域和/或底部腔室150的构造。
孔口132的大小、分布和位置被选择以控制驱动到结构102的表面的流体的流量。孔口132的位置和构造可构造成增加/最大化从底部腔室150通过孔口132到喷射通道180的流体流。孔口132的位置和构造也可被选择成减少/最小化从喷射通道180通过孔口132的吸入流(例如，回流)。例如，期望孔口的位置离尖端123足够远，使得风扇元件120的向上行程(尖端123远离孔板13移动)中的吸力减小，该吸力将通过孔口132将流体拉入底部腔室150中。也期望孔口的位置足够靠近尖端123，使得风扇元件120的向上行程中的吸力也允许来自顶部腔室140的更高压力将流体从顶部腔室140推入底部腔室150中。在一些实施例中，在向上行程中，从顶部腔室140进入底部腔室150的流量与从喷射通道180通过孔口132的流量的比率(“净流量比”)大于2:1。在一些实施例中，净流量比为至少85:15。在一些实施例中，净流量比为至少90:10。为了提供期望的压力、流量、吸力和净流量比，期望孔口132离尖端123至少距离r1，并且不超过离风扇元件120的尖端123的距离r2。在一些实施例中，r1为至少100微米(例如，r1 ≥ 100 μm)，并且r2为不超过1毫米(例如，r2 ≤ 1000 μm)。在一些实施例中，孔口132离风扇元件120的尖端123至少200微米(例如，r1 ≥ 200 μm)。在一些这样的实施例中，孔口132离风扇元件120的尖端123至少300微米(例如，r1 ≥ 300 μm)。在一些实施例中，孔口132具有至少100微米且不超过500微米的宽度。在一些实施例中，孔口132具有至少200微米且不超过300微米的宽度。在一些实施例中，孔口间距s为至少100微米且不超过1毫米。在一些这样的实施例中，孔口间距为至少400微米且不超过600微米。在一些实施例中，也期望孔口132占据孔板130的面积的特定份数。例如，孔口132可覆盖孔板130的占用区的至少5%且不超过15%，以便获得通过孔口132的流体的期望流量。在一些实施例中，孔口132覆盖孔板130的占用区的至少8%且不超过12%。
在一些实施例中，风扇元件120使用压电体致动。因此，风扇元件120可为压电风扇元件。风扇元件120可由安装在风扇元件120上或集成在风扇元件120中的压电体驱动。在一些实施例中，风扇元件120以另一种方式被驱动，包括但不限于在系统100中的另一结构上提供压电体。风扇元件120和类似的风扇元件在下文中被称为压电风扇元件，尽管可能的是可以使用除压电体之外的机构来驱动风扇元件。在一些实施例中，风扇元件120包括在衬底上的压电层。衬底可为不锈钢、镍合金和/或哈氏合金衬底。在一些实施例中，压电层包括在衬底上形成为薄膜的多个子层。在其它实施例中，压电层可为附连到衬底的本征层(bulklayer)。这样的压电风扇元件120也包括用于激活压电体的电极。在一些实施例中，衬底用作电极。在其它实施例中，底部电极可设置在衬底和压电层之间。在压电风扇元件中可包括其它层，包括但不限于种子层(seed layer)、封盖层、钝化层或其它层。因此，风扇元件120可使用压电体致动。
系统100的操作在图1A至图1E的上下文中描述。尽管在特定压力、间隙大小和流动定时的上下文中进行了描述，但是系统100的操作不依赖于这里的解释。图1B至图1C描绘了系统100的同相操作。参考图1B，风扇元件120已经被致动，使得悬臂式臂121和尖端123远离顶板110移动。因此，可认为图1B描绘了风扇元件120的向下行程的结束。由于风扇元件120的振动运动，针对底部腔室150的间隙152在大小方面已经减小，并且示出为间隙152B。相反，针对顶部腔室140的间隙142的大小已经增加，并且示出为间隙142B。在向下行程期间，当风扇元件120处于中立位置时，在外围处产生较低(例如，最小)的压力。随着向下行程的继续，底部腔室150在大小方面减小，并且顶部腔室140在大小方面增加，如图1C中所示。因此，流体在与孔板130的表面和/或结构102的顶表面垂直或接近垂直的方向上被驱出孔口132。流体从孔口132(并且在所示的实施例中朝向结构102)以例如超过30米/秒的高速被驱动。因此，流体以本文描述的高速度离开孔口132。在一些实施例中，流体然后沿着结构102的表面并朝向结构102的外围行进，在那里压力比孔口132附近更低。同样在向下行程中，顶部腔室140在大小方面增加，并且顶部腔室140中存在较低的压力。结果，流体通过通气孔112被吸入顶部腔室140中。流体进入通气孔112、通过孔口132以及沿着结构102的表面的运动在图1C中由未标记的箭头示出。
风扇元件120也被致动，使得悬臂式臂121和因此尖端123远离结构102并朝向顶板110移动。因此，可认为图1C描绘了风扇元件120的向上行程的结束。由于风扇元件120的运动，间隙142在大小方面已经减小，并且示出为间隙142C。间隙152在大小方面已经增加，并且示出为间隙152C。在向上行程期间，当风扇元件120处于中立位置时，在外围处产生较高(例如，最大)的压力。随着向上行程的继续，底部腔室150在大小方面增加，并且顶部腔室140在大小方面减小，如图1C中所示。因此，流体被从顶部腔室140(例如，腔室140/150的外围)驱动到底部腔室150。因此，当风扇元件120的尖端123向上移动时，顶部腔室140用作针对进入流体的喷嘴，以加速并被朝向底部腔室150驱动。流体进入底部腔室150的运动由图1C中未标记的箭头示出。风扇元件120和孔口132的位置和构造被选择成减少吸力，并且因此减少在向上行程期间流体从喷射通道180向孔口132中的回流。因此，系统100能够将流体从顶部腔室140驱动到底部腔室150，而不会有来自喷射通道180的流体的过量的回流进入底部腔室10。
重复图1B和图1C中所示位置之间的运动。因此，风扇元件120经历图1A至图1C中指示的振动运动，将流体从顶板110的远侧通过通气孔112吸入到顶部腔室140中；将流体从顶部腔室140转移到底部腔室150；并将流体通过孔口132并朝向结构102推动。如上文所讨论的，风扇元件120被驱动以便在风扇元件120的结构共振频率下或接近该风扇元件120的结构共振频率振动。在一些实施例中，这对应于悬臂式臂121的结构共振。此外，风扇元件120的结构共振频率构造成与腔室140/150的声共振一致。结构和声共振频率大体上选择在超声波范围内。例如，风扇元件120的振动运动可在从15 kHz至30 kHz的频率下。在一些实施例中，风扇元件120以至少20 kHz且不超过30 kHz的一种或多种频率振动。风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的10%内。在一些实施例中，风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的5%内。在一些实施例中，风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的3%内。因此，可提高效率和流量。然而，可使用其它频率。
驱动通过孔板130中的孔口132的流体可基本上正交(垂直)于孔板130的底表面(例如，基本上垂直于结构102的顶表面)移动。在一些实施例中，流体运动相对于孔板130的底表面(例如，相对于结构102的顶表面)的法线可具有非零锐角。
图1D至图1E描绘了包括中心锚定的风扇元件120的主动系统100的实施例，其中风扇元件被异相驱动。更具体地，在锚160的相对侧上(并且因此在由锚160支撑的风扇元件120的中心锚定区域122的相对侧上)的风扇元件120的悬臂式臂121被驱动成异相振动。在一些实施例中，在锚160的相对侧上的风扇元件120的悬臂式臂121被以等于或接近180度的异相驱动。因此，风扇元件120的一个悬臂式臂121朝向顶板110振动，而风扇元件120的另一个悬臂式臂121朝向孔板130/结构102振动。风扇元件120的悬臂式臂121朝向顶板110的移动(向上行程)将顶部腔室140中的流体驱动到在锚160的该侧上的底部腔室150。风扇元件120的区段朝向孔板130的移动将流体通过孔口132并朝向结构102驱动。因此，以高速(例如，关于同相操作描述的速度)行进的流体被交替地从锚160的相对侧上的孔口132驱出。流体的移动在图1D和图1E中由未标记的箭头示出。
重复图1D和图1E中所示位置之间的运动。因此，风扇元件120经历图1A、图1D和图1E中指示的振动运动，交替地将流体从顶板110的远侧通过通气孔112抽吸到针对风扇元件120的每一侧的顶部腔室140中；将流体从顶部腔室140的每一侧转移到底部腔室150的对应侧；并且将流体通过在锚160的每侧上的孔口132并朝向结构102推动。如上文所讨论的，风扇元件120被驱动以便在风扇元件120的结构共振频率下或接近风扇元件120的结构共振频率振动。此外，风扇元件120的结构共振频率构造成与腔室140/150的声共振一致。结构和声共振频率大体上选择在超声波范围内。例如，风扇元件120的振动运动可处于针对同相振动描述的频率。风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的10%内。在一些实施例中，风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的5%内。在一些实施例中，风扇元件120的结构共振频率在系统100的声共振频率的3%内。因此，可提高效率和流量。然而，可使用其它频率。朝向结构102驱动以进行异相振动的流体可以类似于上文针对同相操作所述的方式基本上正交(垂直)于孔板的底表面移动。
使用为同相振动或异相振动而致动的系统100，流体通过通气孔112吸入并以高速(例如，至少30米/秒)驱动通过孔口132。因为风扇元件120可以15 kHz或更高的频率振动，所以用户可能听不到与风扇元件的致动相关联的任何噪声。如果以结构和/或声共振频率或接近结构和/或声共振频率驱动，则在操作系统中使用的功率可显著降低。在振动期间，风扇元件120不物理接触顶板110或孔板130。因此，风扇元件120的共振可更容易地维持。更具体地，风扇元件120和其它结构之间的物理接触扰乱了针对风扇元件120的共振条件。扰乱这些条件可驱动风扇元件120脱离共振。因此，将需要使用额外的功率来维持风扇元件120的致动。此外，由风扇元件120驱动的流体流可减少。通过使用如上文所讨论的压差和流体流，避免了这些问题。改进的安静冷却的益处可通过有限的额外功率来实现。此外，风扇元件120的异相振动允许风扇元件100的质量中心的位置保持更稳定。尽管扭矩施加在风扇元件120上，但是由于质量中心的运动而产生的力被减小或消除。结果，可减少由于风扇元件120的运动而引起的振动。此外，通过对风扇元件120的两侧使用异相振动运动，可提高系统100的效率。对于悬臂式臂121的异相振动，也可减小通过系统100的振动。因此，结合了系统100的设备的性能可得到改善。此外，系统100可用于期望高流体流和/或速度的其它应用(例如，具有或不具有结构102)。
图1F描绘了包括顶部中心锚定风扇元件的主动系统100'的实施例。系统100'类似于系统100。因此，类似的部件具有相似的标记。例如，系统100'可与类似于结构102的结构102结合使用。
系统100'包括支撑结构170'、具有通气孔112'的顶板110'、风扇元件120、包括孔口132的孔板130、具有间隙的顶部腔室140'、具有间隙的底部腔室150、锚160和喷射通道180，它们分别类似于图1A至图1E的支撑结构170、具有通气孔112的顶板110、风扇元件120、包括孔口132的孔板130、具有间隙142的顶部腔室140、具有间隙152的底部腔室150、锚160和喷射通道180。因此，风扇元件120由锚160居中地支撑，使得风扇元件120的周边的至少一部分自由振动。在一些实施例中，锚160沿着风扇元件120的轴线延伸(例如，以类似于锚360A和/或360B的方式)。在其它实施例中，锚160仅靠近风扇元件120的中心部分(例如，类似于锚360C和/或360D)。风扇元件120包括锚定区域122和悬臂式臂121，它们分别类似于图1A至图1E中描绘的风扇元件120的锚定区域122和悬臂式臂121。风扇元件120的悬臂式臂121可同相驱动和/或异相驱动。
锚160从上方支撑风扇元件120。因此，风扇元件120悬挂在锚160上。锚160悬挂在顶板110'上。顶板110'包括通气孔113。在锚160的侧面上的通气孔112'提供针对流体流入腔室140'的侧面的路径。
如上文关于系统100所讨论的，风扇元件120可被驱动以在风扇元件120的结构共振频率或接近风扇元件120的结构共振频率振动。此外，风扇元件120的结构共振频率可构造成与腔室140'/150的声共振一致。结构和声共振频率大体上选择在超声波范围内。例如，风扇元件120的振动运动可处于关于系统100描述的频率。因此，可提高效率和流量。然而，可使用其它频率。
系统100'以类似于系统100的方式操作。系统100'因此共享系统100的益处。使用以类似于风扇元件120的方式构造的风扇元件120可提高效率和可靠性。此外，将风扇元件120悬挂在锚160上可进一步增强性能。特别地，可减少可能影响其它单元(未示出)的系统100'中的振动。例如，由于风扇元件120的运动，可在顶板110'中引起较小的振动。因此，可减少系统100'与其它系统(例如，其它单元)或并入系统100'的设备的其它部分之间的串扰。因此，可提高性能。
系统100和100'驱动流体，使得离开孔口132的流体具有至少30米/秒的高速度。在一些实施例中，离开孔口132的流体具有至少45米/秒的速度。在一些实施例中，流体以至少60米/秒的速度离开孔口132。在一些实施例中，其它速度可为可能的。离开孔口132的流体具有高速度，部分原因是行进通过腔室140/150的流体具有高流量。在一些实施例中，例如，通过腔室140/150的流量可为至少0.05立方英尺/分钟(cfm)。在一些实施例中，通过腔室140/150的流量为至少0.1 cfm。其它(即更高或更低)流量是可能的。可通过(多个)系统100和/或100'驱动的相对高的流量高效地从风扇元件120和(多个)支撑结构170和/或170'中移除热量。
图2A至图2C描绘了类似于系统100的系统200。图2A描绘了处于中立位置中的系统200。图2B描绘了处于吸入布置中的系统200。图2C描绘了处于排出布置中的系统200。因此，类似的部件具有相似的标记。例如，系统200可与类似于结构102的结构202结合使用。系统200包括具有基座272和侧壁274的支撑结构270、风扇元件220、包括孔口232的孔板230、腔室250和喷射通道280，它们分别类似于图1A至图1F的具有基座172和侧壁174的支撑结构170、顶板110、风扇元件120、包括孔口132的孔板130、底部腔室150和喷射通道180。然而，在所示的实施例中，支撑结构270不包括顶板。此外，风扇元件220在其边缘处锚定到侧壁274。因此，在孔板230和风扇元件220之间形成腔室250。
系统200以类似于系统100和/或100'的方式操作。在图2B中所示的吸入布置中，风扇元件220振动远离孔板230。这一运动扩大了腔室20。然后，风扇元件220在排出模式中且在图2C中所示地在相反方向上振动。如由图2C中未标记的箭头所指示，流体被驱出孔口232。在一些实施例中，流体以至少30米/秒的速度被驱出孔口232。在一些实施例中，驱出孔口232的流体具有至少45米/秒的速度。在一些实施例中，流体具有至少55米/秒的速度。此外，在一些实施例中，可实现至少60米/秒和/或75米/秒的流体速度。然而，在一些实施例中，更高的速度可为可能的。
图3A至图3C是描绘能够与结构302一起使用的主动系统00的示例性实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图3A至图3C未按比例绘制。系统300与结构302结合使用。尽管示出为对称的，但是冷却系统300不一定是对称的。
系统300类似于系统100和200。因此，相似的部件具有类似的标签。系统300包括类似于风扇元件120和220的风扇元件310和320。风扇元件310可被认为代替顶板110。系统300还包括在其中具有孔口332的孔板330、顶部腔室340、底部腔室350、支撑结构370和喷射通道380，它们可类似于在其中具有孔口132和/或232的孔板130和/或230、顶部腔室140、底部腔室150和/或250、支撑结构170和/或270和喷射通道180和/或280。为了简单起见，在图3C中没有标记喷射通道380。支撑结构370包括与基座172和/或272和侧壁174和/或274类似的基座372和侧壁374。还示出了用于夹带流体的可选通道390，如下所述。
风扇元件310具有远离结构302的第一侧和靠近结构302的第二侧。风扇元件310的第一侧是风扇元件310的顶部，并且第二侧是风扇元件310的底部。风扇元件310在其中还具有被动通气孔312。在所示的实施例中，被动通气孔312是居中地位于风扇元件310中的小孔。在其它实施例中，被动通气孔312可位于其它地方。例如，被动通气孔312可更靠近风扇元件310的边缘中的一个。被动通气孔312可具有圆形、矩形或其它形状的占用区。尽管示出了一个被动通气孔312，但是也可使用多个被动通气孔。
风扇元件320在风扇元件310和结构302之间。在所示的实施例中，风扇元件320也在风扇元件310和孔板330之间。风扇元件310和320由间隙342分离并形成顶部腔室340。底部腔室350形成在风扇元件320和孔板330之间。风扇元件320在其中还具有主动通气孔322。在所示的实施例中，主动通气孔322是位于远离风扇元件320的中心区域处的小孔。在其它实施例中，主动通气孔322可位于其它地方。例如，主动通气孔可居中地位于风扇元件320中。尽管示出了两个主动通气孔322，但是可能存在另一个数目(例如，一个、三个等)。在一些实施例中，主动通气孔322被定位成使得主动通气孔322不与被动通气孔312对齐。主动通气孔322可具有圆形、矩形或其它形状的占用区。在一些实施例中，可使用不包括通气孔的单个风扇元件310或320来代替两个风扇元件。
图3A描绘了处于中立位置中的系统300。因此，风扇元件310和320示出为基本上平坦的。在操作中，风扇元件310和320被致动以在图3B和图3C中所示的位置之间振动。因此，风扇元件310和320可为压电致动器。系统300的操作在图3B和图3C的上下文中描述。参考图3B，压电风扇元件310已被致动以远离结构302(变形为凸形)移动，而压电风扇元件320已被致动以朝向结构302(变形为凹形)移动。这种构造被称为吸入布置。由于压电风扇元件310和320的振动运动，间隙342在大小方面已经增大，并且示出为间隙342A。例如，在一些实施例中，间隙342在中立位置中具有至少10微米且不超过20微米的高度(图3A)。在吸入布置中，间隙342A可具有至少20微米且不超过30微米的高度(图3B)。因此，顶部腔室340在体积方面已经增大，而底部腔室350在体积方面已经减小。在吸入布置中，被动通气孔312的流动阻力(被动吸入流动阻力)较低。因此，在被动通气孔312处的压力较低。相比之下，主动通气孔322的流动阻力(主动吸入流动阻力)较高。因此，在主动通气孔322处的压力较高。由于低的被动吸入流动阻力，流体通过被动通气孔312被吸入顶部腔室340。这由图3B中的箭头示出。然而，由于高的被动吸入流动阻力，流体不流出(或在有限的程度上流出)主动通气孔322。然而，在该构造中，主动通气孔322在物理上不关闭。例如，主动通气孔322在吸入布置中不与孔板330接触。
图3C描绘了排出布置。压电风扇元件310已被致动以朝向结构302(变形为凹形)移动，而压电风扇元件320已被致动以远离结构302(变形为凸形)移动。由于压电风扇元件310和320的振动运动，间隙342在大小方面已经减小，并且示出为间隙342B。例如，在一些实施例中，间隙342在中立位置中具有至少10微米且不超过20微米的高度(图3A)。间隙342B在排出布置中具有至少5微米且不超过10微米的高度(图3C)。因此，顶部腔室340在体积方面已经减小，而底部腔室350在体积方面已经增大。在排出布置中，被动通气孔312的流动阻力(被动排出流动阻力)较高。因此，在被动通气孔312处的压力较高。相比之下，主动通气孔322的流动阻力(主动排出流动阻力)较低。因此，在主动通气孔322处的压力较低。由于低的主动排出流动阻力，流体从顶部腔室340通过主动通气孔322进入底部腔室350并通过孔口332排出。这由图3C中的箭头示出。然而，由于高的被动排出流动阻力，流体不流出(或在有限的程度上流出)被动通气孔312。因此，在排出布置中，被动通气孔312被认为是关闭的，并且主动通气孔322被认为是打开的。然而，在该构造中，被动通气孔312在物理上不关闭。例如，被动通气孔312在排出布置中不与风扇元件320接触。间隙342B不具有零长度。
由于风扇元件310和320的振动运动(以及从图3B到图3C的间隙342A/442B中的相应减小)，流体被吸入至顶部腔室340并通过孔口332。流体的运动由通过孔口332的箭头示出。流体在其行进远离孔板320时可扩散，如由图3C中针对一些孔口332的虚线和箭头所示。流体可偏离结构302(如果存在)并沿着结构302和孔板330之间的通道行进。
图3B和图3C中所示位置之间的运动可重复。因此，压电风扇元件310和320振动，将流体从风扇元件310的远侧通过被动通气孔312吸入顶部腔室340，通过主动通气孔322离开腔室340，并将流体通过孔口332且朝向结构302推动。在一些实施例中，风扇元件310和/或320的一个或多个振动频率类似于风扇元件120的振动频率。此外，在一些实施例中，(多个)风扇元件310和/或320可在共振频率下或接近共振频率被驱动。也可能期望(多个)压电风扇元件310和320的共振频率接近。在一些实施例中，期望(多个)压电风扇元件310和320的共振频率在100赫兹以内。在一些实施例中，反馈用于将(多个)压电风扇元件310和/或320保持在共振下或接近共振。风扇元件310和/或320的共振频率可与(多个)腔室340和/或350的声学共振频率紧密匹配。在一些实施例中，流体撞击结构302的速度在本文针对(多个)系统100和/或200描述的范围内。
使用系统300，流体可通过被动通气孔312(在吸入布置中)被吸入，并被驱动通过主动通气孔322和孔口332(在排出布置中)。因此，气流可由系统300驱动。此外，流体可以类似于由系统100驱动的流体的方式高效地从结构302散热。因此，利用系统300的设备的性能可得到改善。此外，系统300可为MEMS设备。因此，系统300可较小(具有与上面描述的高度类似的总高度)，并且可在类似的设备中使用。
图4A至图4E描绘了包括构造为地砖式(tile)或阵列的多个单元的主动系统400的实施例。图4A描绘了俯视图，而图4B至图4E描绘了侧视图。图4A至图4E未按比例绘制。系统400包括四个单元401A、401B、401C和401D(集体地或一般地401)，其类似于本文描述的系统中的一个或多个。更具体地，单元401类似于系统100。在一些实施例中，(多个)单元401可类似于系统300和/或另一个系统。尽管示出了2x2构造中的四个单元401，但是在一些实施例中，可采用另一数目和/或另一构造的单元401。在所示的实施例中，单元401包括具有小孔412的共用顶板410、风扇元件420、包括孔口432的共用孔板430、顶部腔室440、底部腔室450和锚(支撑结构)460，它们类似于具有小孔112的顶板110、风扇元件120、具有孔口132的孔板130、顶部腔室140、底部腔室150和锚160。在一些实施例中，单元401可被制造在一起并例如通过切割穿过顶板410和孔板430而分离。风扇元件420被异相驱动(即，以类似于跷跷板的方式)。此外，如在图4B至图4C和图4D至图4E中可看到的，一个单元中的风扇元件420与(多个)相邻单元中的(多个)风扇元件420异相驱动。在图4B至图4C中，一行中的风扇元件420被异相驱动。因此，单元401A中的风扇元件420与单元401B中的风扇元件420异相。类似地，单元401C中的风扇元件420与单元401D中的风扇元件420异相。在图4D至图4E中，一列中的风扇元件420被异相驱动。因此，单元401A中的风扇元件420与单元401C中的风扇元件420异相。类似地，单元401B中的风扇元件420与单元401D中的风扇元件420异相。通过异相驱动风扇元件420，可减小系统400中的振动。
系统400的单元401以类似于(多个)系统100、300和/或类似系统的方式工作。因此，本文描述的益处可由系统400共享。因为附近单元中的风扇元件被异相驱动，所以可减少系统400中的振动。因为使用多个单元401，所以系统400可享有增强的冷却能力。此外，多个单独的单元401和/或系统400可以各种方式结合，以获得单元的期望占用区。
图5是描绘能够与生成热量的结构一起使用的系统500的示例性实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图5未按比例绘制。压电冷却系统500与结构502结合使用。结构502类似于(多个)结构102、202和/或302。
压电冷却系统500包括多个单元501，所述多个单元501中的每一个包括风扇元件520。单元501可具有与上述相同的大小范围，使得S为至少3毫米且不超过5毫米。压电叶片元件520在静止时以角度
Figure DEST_PATH_IMAGE002
定向。当被致动时，风扇元件520在角度
Figure 795757DEST_PATH_IMAGE002
1和角度
Figure 509636DEST_PATH_IMAGE002
2之间振动。在一些实施例中，振动的角度(
Figure 23794DEST_PATH_IMAGE002
2-
Figure 215740DEST_PATH_IMAGE002
1)为至少5度且不超过20度。风扇元件520的长度可根据到结构502的距离和操作的角度而变化。例如，风扇元件520的振动部分在长度方面可为至少1毫米且不超过5毫米。在一些实施例中，振动的频率为标称300 Hz。其它频率是可能的。在一些实施例中，
Figure 561271DEST_PATH_IMAGE002
为标称30度，并且h为标称250微米。每个风扇元件520的顶部在结构502的表面上方距离d处。在一些实施例中，d为至少300微米且不超过500微米。然而，其它间隔是可能的。
在操作中，风扇元件520振动，将流体从一个压电元件的远侧抽吸到另一个压电元件的近侧。流体的这种运动可通过图5中的弯曲箭头看到。流体沿着结构502的表面被驱动。在一些实施例中，可使用诸如单元100、200、300和/或401(旋转90度)的单元。此外，压电冷却结构500可与压电冷却结构100、200、300和/或400中的一个或多个结合。在这样的实施例中，风扇元件520可帮助沿着对应的生成热量的结构抽吸空气。
系统100、200、300、400和/或500可用于驱动诸如空气(或其它气体)和/或液体的流体。例如，系统100、200、300、400和/或500可用作基于MEMs的风扇。这样的风扇与具有旋转叶片的风扇形成对比，具有旋转叶片的风扇需要显著更大的空间、更低的背压，并且以显著更低的速度提供流动。在一些实施例中，基于MEMs的风扇可提供非直接来自由风扇元件120、220、320、420和/或520直接驱动的流体的流动。更具体地，诸如元件120、220、420和/或520的风扇元件可以高速率驱动流体通过孔口。在一些实施例中，流体离开孔口的速度为至少30米/秒。在一些实施例中，流体由压电冷却元件以至少40米/秒的速度驱动。在一些这样的实施例中，流体具有至少45米/秒的速度。在一些实施例中，流体具有至少55米/秒的速度。此外，在一些实施例中，可实现至少60米/秒和/或75米/秒的流体速度。在一些实施例中，更高的速度可为可能的。因为流体以高速率离开孔口，所以在孔板的外部产生低压。这种低压经由夹带将流体抽吸通过孔板的区域中的结构。在一些实施例中，夹带的流体流的体积比通过孔口排出的显著更大。例如，可夹带至少五倍至十倍的推过孔口的流体的体积。因此，可实现流体的宏观流动。在一些实施例中，任何表面(诸如对于结构102、202、302和/或502)距孔板的底部至少5至10毫米，以便获得期望的高夹带。因此，本文描述的基于MEMS的风扇可通过夹带更高效地移动流体。
例如，图6是描绘可作为风扇操作的系统600的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图6未按比例绘制。风扇600的部分类似于系统100、200、300和/或500。因此，风扇600包括风扇元件620、其中具有孔口632的孔板630、腔室650、锚660、支撑结构670、通道690和孔口692，它们类似于风扇元件120、其中具有孔口132的孔板130、腔室150、锚160、支撑结构170和通道190。尽管仅示出了单个孔口632，但是也可存在多个孔口。尽管示出了单个风扇元件620，但是可使用多个风扇元件。尽管未示出通气孔，但是风扇元件620可包括通气孔/小孔。
孔板630位于风扇元件620的边缘(或尖端)附近，而不是风扇元件620的下面。因此，如果风扇元件620处于中立位置(例如，未驱动)中，孔板630基本上垂直于风扇元件620的表面。在其它实施例中，孔板630可以另一个角度定向。
在操作中，风扇元件620经历振动运动。在一些实施例中，风扇元件620在共振下或接近共振被驱动。在一些实施例中，风扇元件620被驱动的频率可在本文描述的范围内(例如，在一些实施例中至少15 kHz，并且在一些情况下至少20 kHz)。因为风扇元件620在一侧处附接到锚660(所以风扇元件620可被认为以类似于悬臂梁的方式振动)或在风扇元件120的一半处附接到锚660。因此，风扇元件620靠近孔口632的端部振动。这可通过图6中的双头箭头看出。
当风扇元件620移动/弯曲时，流体可在高速度(例如在上述范围内)下被驱动通过孔口632。因此，流体可在至少30米/秒、至少45米/秒或更高的速度下被驱动通过孔口632。因为流体以高速率离开孔口632，所以在与风扇元件620相对的孔口632的一侧上产生低压。该低压导致流体通过通道690被吸入或夹带。这由通道690中的未标记箭头示出。流体通过小孔692离开。在一些实施例中，小孔690附近的区域可被认为是喷射通道，因为一些流体通过孔口632进入该区域。在一些实施例中，通过通道690的流体流的体积显著高于通过孔口632的流体流。例如，驱动通过孔口632的流体的体积的至少五倍至十倍可通过通道690被夹带，从通道690流出并通过小孔692。流体流之间的其它关系可在其它实施例中发生。因此，可实现流体通过通道690和小孔692的宏观流动。
在一些实施例中，当处于中立位置中时，该宏观流体流动的方向基本上平行于风扇元件620的表面。例如，流体可在与流体流过通道690基本上相同的方向(例如，如图6中所示的水平方向)上流出小孔692。
使用系统600，可夹带大体积的流体。例如，在一些实施例中，通过通道690夹带的流体的流量可为驱动通过(多个)孔口632的流体的流量的至少三至五倍。在一些实施例中，可实现更高的流量。因此，可实现通过通道690和小孔692的高流量。此外，系统600可为薄的。例如，在一些实施例中，系统600在垂直于通道690中流体流动的方向的方向上的高度可不大于10毫米。在一些实施例中，系统600的高度可不超过5毫米。在一些实施例中，系统600可具有不超过3毫米的高度。结果，系统600可在低轮廓的情况下提供显著的流体流。因此，系统600可在具有有限的空间的诸如移动设备的系统中移动大体积的流体。因此，这样的设备的性能可得到改善。
图7A至图7B是描绘具有多个单元600的风扇700的实施例的图。图7A是指示至系统700的入口的透视图，而图7B描绘了从系统700的出口。系统700包括多个单元600，在图7A中标记了这些单元中的仅一些。还指示了风扇元件620、通道690和小孔692。为了简单起见，仅标记了一些风扇元件620、通道690和小孔692。尽管示出了两层单元600，但是在其它实施例中，可使用另一数目的层(例如，1、3或更多)和/或每层另一数目的单元600。
在操作中，系统700以类似于系统600的方式工作。因此，流体通过通道690被夹带。流体流动的方向由图7A中的未标记箭头示出。因此，通过在一个或多个层中采用多个单元600，可实现基本上平行于通道690(和风扇元件620的表面)流动的期望体积的流体。因此，利用系统700的设备的性能可得到改善。
图8是描绘可用作风扇的系统800的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图8未按比例绘制。系统800示出为包括单个单元。然而，多个系统800可布置在一维阵列(例如，线或(多个)线段)或二维阵列中。因此，系统800也可被视为可包括多个系统800的更大的冷却系统中的单个单元。系统800可在移动计算设备、非移动设备中和/或与其它设备一起使用。
系统800包括顶部风扇元件810和底部风扇元件820。风扇元件810和820可类似于本文描述的风扇元件，诸如风扇元件120、220、310、320和/或420。风扇800可具有类似于上述尺寸的尺寸。因此，风扇元件810和820可各自包括衬底、压电层和电极(图8中未单独示出)。为了简单起见，未示出到风扇元件和其它电子器件的引线。其中具有孔口832的孔板830类似于分别具有孔口132、232、332和/或432的(多个)孔板130、230、330和/或430。尽管示出了特定数目、大小和分布的孔口832，但是可使用另一数目(包括单个孔口)、其它(多个)大小和另一分布的(多个)孔口。在所示的实施例中，风扇元件810和820不包括小孔和/或阀。因此，系统800类似于图3中描绘的系统300。示出了类似于腔室340和350的腔室840和850。然而，风扇元件810和820在其中不包括通气孔。因此，系统800也类似于图2中描绘的系统200。在另一个实施例中，风扇元件810和820中的一者或两者可包括(多个)小孔、(多个)通气孔和/或(多个)阀。还示出了用于在由图8中的箭头示出的方向上夹带流体(例如空气)的支撑结构870中的通道890。尽管未示出用于引导来自通道890的夹带空气的表面或喷射通道，但是可包括这样的表面或喷射通道。其它元件未示出或未标记。
在所示的实施例中，顶部风扇元件810和底部风扇元件820振动。在一些实施例中，顶部和底部风扇元件异相180度振动。因此，当顶部风扇元件810移动/弯曲远离孔板830时，底部风扇元件820移动/弯曲靠近孔板830。结果，底部腔室850在大小方面减小，迫使流体流过孔口832。这可被称为压缩行程。在吸入行程中，底部风扇元件820移动/弯曲远离孔板830，并且顶部风扇元件810朝向孔板830弯曲。因此，流体通过孔口832被吸入底部腔室。尽管在顶部腔室和底部腔室之间没有阀，但是使用两个风扇元件810和820可改善系统800800的性能。更具体地，异相振动的两个风扇元件810和820可允许风扇元件810和820之间的共振运动。在一些实施例中，两个风扇元件810和880的共振运动可增加针对风扇元件810和880的振动的幅度。例如，在一些实施例中，振动的幅度可增加直到50%。
在操作中，在压缩行程期间(底部风扇元件820朝向孔板830弯曲)，流体以高速率被驱出孔口832。从孔口出来的流体流由箭头示出(为了简单起见，指示从仅一些孔口832出来的流体流)。在一些实施例中，流体离开用于底部腔室的孔口的速度为至少30米/秒。在一些实施例中，流体由风扇元件810和820以至少40米/秒的速度驱动。在一些这样的实施例中，流体具有至少45米/秒的速度。在一些实施例中，流体具有至少55米/秒的速度。此外，在一些实施例中，可实现至少60米/秒和/或75米/秒的流体速度。然而，在一些实施例中，更高的速度可为可能的。
因为在压缩行程期间流体以高速率离开孔口832，所以在孔板830的外部产生低压。因此，流体从通道890被吸入。在一些实施例中，实现了比来自底部腔室的显著更高的通过通道的流体流的体积。例如，在压缩行程中被推过孔口832的流体的体积的至少五倍至十倍可被夹带通过通道以流出通道890。因此，可实现流体的宏观流动。在一些实施例中，任何表面距孔板的底部至少5至10毫米，以便获得期望的高夹带。对于系统800，通过通道890的流体流的体积相对较大。在一些实施例中，通过通道890的流体的流量是通过孔口832的流量的至少三至五倍。在一些实施例中，可实现更高的流量。在一些实施例中，通道的面积的加倍导致这样的每单位时间流体流的体积，该每单位时间流体流的体积是具有较小通道的流体流量的至少6倍(例如，2×通道面积导致≥6×流体流量)。因此，系统800可通过夹带更高效地移动流体。
在吸入行程期间(底部风扇元件820移动远离孔板830)，流体通过孔口832被吸入底部腔室850。尽管流体通过孔口832被抽吸回，但是由于流体离开孔口832的高速度和通过通道890进入的流体的大体积，新的流体从孔口832被吸入底部腔室。因此，系统800通过通道890夹带大体积(并且因此相对大的流量)的诸如空气的流体，并通过孔口832吸入(和排出)小体积的流体。
系统800可共享本文描述的系统的益处。系统800可驱动夹带的流体。在所示的实施例中，夹带的流体被驱动的方向可基本上垂直于风扇元件810和820的表面。因为两个风扇元件810和820被使用并被异相驱动，所以可实现共振运动。因此，风扇元件810和820的振动的幅度可增加并且流体流动增强。因此，利用系统800的设备的性能可得到改善。
图9是描绘可用作风扇的系统900的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图9未按比例绘制。系统900示出为包括单个单元。然而，多个系统800可布置在一维阵列(例如，线或(多个)线段)或二维阵列中。因此，系统900也可被视为可包括多个系统900的更大的冷却系统中的单个单元。系统900可在移动计算设备、非移动设备中使用和/或与其它设备一起使用。
系统900包括底部风扇元件820。风扇元件920可类似于本文描述的风扇元件，诸如风扇元件120、220、310、320、420和/或920。风扇900可具有类似于上述尺寸的尺寸。因此，风扇元件920可各自包括衬底、压电层和电极(图8中未单独示出)。为了简单起见，未示出到风扇元件和其它电子器件的引线。其中具有孔口932的孔板930类似于分别具有孔口132，132、232、332、432和/或832的(多个)孔板130、230、330、430和/或930。尽管示出了特定数目、大小和分布的孔口932，但是可使用另一数目(包括单个孔口)、其它(多个)大小和另一分布的(多个)孔口。在所示的实施例中，风扇元件810和820不包括小孔和/或阀。因此，系统900类似于图2中描绘的系统200。还示出了用于在由图9中的箭头示出的方向上夹带流体(例如空气)的支撑结构970中的通道990。尽管未示出用于引导来自通道990的夹带空气的表面或喷射通道，但是可包括这样的表面或喷射通道。其它元件未示出或未标记。
系统900以类似于系统800的方式操作。因此，风扇元件920振动，导致流体从腔室950通过孔口932被驱动。通过孔口932驱动的流体可以本文描述的速度(例如，至少30米/秒或以上)行进。因此，在孔板930的外部(例如，与腔室950相对)形成低压区域。低压区域以与上述类似的方式通过通道990夹带大体积的流体。因此，可实现与上述流量类似的流量(例如，通过孔口932的流量的至少三至五倍或更高)。
因此，系统900共享系统800的益处中的一些。然而，仅使用一个风扇元件920。如由箭头所示，系统900仍然可通过通道990夹带流体(例如空气)。因此，系统900可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统900的设备的性能可得到改善。
图10是描绘可用作风扇的系统1000的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图10未按比例绘制。系统1000示出为包括单个单元。然而，多个系统1000可布置在一个或两个维度中。因为系统1000类似于系统100、200、300、500、800和900，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，存在两个风扇元件(顶部风扇元件1010和底部风扇元件1020)、其中具有孔口1032的孔板1030、顶部腔室1040、底部腔室1050、支撑结构1070和通气孔1012，它们分别类似于顶部风扇元件310和底部风扇元件320、其中具有孔口332的孔板330、顶部腔室340、底部腔室350、支撑结构370和通气孔312。因此，系统1000类似于系统300。还示出了可选的管道1094，其可用于将流体引导到通道1090。
在所示的实施例中，风扇元件1010和1020振动。在一些实施例中，风扇元件1010和1020异相180度振动。因此，当顶部风扇元件1010移动/弯曲远离孔板1032时，底部风扇元件移动/弯曲靠近孔板1030。结果，底部腔室1050在大小方面减小，防止或减少流体通过孔口1032的流动。此外，间隙1042变宽并且流体(例如空气)被吸入顶部腔室1040。这可被称为吸入行程。在压缩行程中，底部风扇元件1020移动/弯曲远离孔板1030，并且顶部风扇元件1010朝向孔板1030弯曲。因此，系统1000以类似于系统300的方式操作。
流体以高速率被驱出孔口1032。从孔口出来的流体流由箭头示出。在一些实施例中，流体离开用于底部腔室的孔口的速度为至少30米/秒。在一些实施例中，流体由风扇元件1010和1020以至少40米/秒的速度通过孔口1032驱动。在一些这样的实施例中，流体具有至少45米/秒的速度。在一些实施例中，流体具有至少55米/秒的速度。此外，在一些实施例中，可实现至少60米/秒和/或75米/秒的流体速度。然而，在一些实施例中，更高的速度可为可能的。在30米/秒或更多的范围内的流体速度可能能够部分地由于孔板中的孔口的直径的明智选择而实现。
系统1000以类似于上述系统的方式操作。因为流体以高速率离开孔口，所以在孔板1030的外部产生低压。因此，流体通过通道1090被吸入。在一些实施例中，实现了比来自腔室1040和1050的显著更高的来自通道1090的流体流的体积。例如，推过孔口1032的流体的流量的至少三至五倍通过通道1090被夹带。在一些实施例中，高流量可为可能的。因此，可实现流体的宏观流动。在一些实施例中，表面距孔板的底部至少5至10毫米，以便获得期望的高夹带。因此，通过通道1090的流体流的体积相对较大。在一些实施例中，通道1090面积的加倍导致这样的每单位时间流体流的体积，即该每单位时间流体流的体积是具有较小通道的流体流量的至少6倍(例如，2×通道面积导致≥6×流体流量)。因此，系统1000可更高效地移动流体。
因此，系统1000共享(多个)系统800和/或900的益处中的一些。因此，系统1000可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1000的设备的性能可得到改善。
图11是描绘系统1100的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图11未按比例绘制。系统1100示出为包括单个单元。然而，多个系统1100可布置在一个或两个维度中。因为系统1100类似于系统100、200、300、500、800、900和1000，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，存在两个风扇元件(顶部风扇元件1110和底部风扇元件1120)、其中具有孔口1132的孔板1130、顶部腔室1140、底部腔室1150、支撑结构1170和通道1190，它们类似于顶部风扇元件810和底部风扇元件820、其中具有孔口832的孔板830、顶部腔室840、底部腔室850、支撑结构870和通道890。因此，系统1100类似于系统800。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1110和/或1120中的一者或两者可包括通气孔/小孔。
系统1100以类似于上述系统的方式操作。在所示的实施例中，(多个)风扇元件1110和/或1120振动。在一些实施例中，顶部和底部风扇元件异相180度振动。因此，当顶部风扇元件1110移动/弯曲远离孔板时，底部风扇元件移动/弯曲1120靠近孔板1130。流体以高速率被驱出孔口1132。从孔口1122出来的流体流由箭头示出。在一些实施例中，流体离开用于底部腔室的孔口的速度为至少30米/秒。所实现的流体速度可类似于上述的流体速度。因为流体以高速率离开孔口1132，所以在孔板1130的外部产生低压。因此，流体通过通道1190并通过喷射通道1180被吸入。喷射通道1180可用于引导夹带的流通过(多个)小孔(诸如喷射通道1180中的小孔1182)出来。在所示的实施例中，使用单个居中地定位的小孔1182。然而，可选择另一数目和/或(多个)其它位置的小孔。喷射通道1180可用于引导夹带的流体。离开喷射通道1130的流体由箭头示出。在一些实施例中，形成喷射通道1130的表面距孔板1130的底部至少5至10毫米，以便获得期望的高夹带。在一些实施例中，实现了比来自腔室1150的显著更高的来自通道1190且通过喷射通道1180的流体流的体积。例如，可获得大约上述流量的流量。因此，可实现流体的宏观流动。因此，基于MEMS的风扇1100可更高效地移动流体。
因此，系统1100共享(多个)系统800、900和/或1000的益处中的一些。因此，系统1100可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1100的设备的性能可得到改善。
图12是描绘系统1200的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图12未按比例绘制。系统1200示出为包括单个单元。然而，多个系统1200可布置在一个或两个维度中。因为系统1200类似于系统100、200、300、500、800、900、1000和1100，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，存在两个风扇元件(顶部风扇元件1210和底部风扇元件1220)、其中具有孔口1232的孔板1230、顶部腔室1240、底部腔室1250、支撑结构1270、通道1290和具有小孔1282的喷射通道1280，它们类似于顶部风扇元件1110和底部风扇元件1120、其中具有孔口1132的孔板1130、顶部腔室1140、底部腔室1150、支撑结构1170、通道1190和喷射通道1180。因此，系统1200类似于系统1100。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1210和/或1220中的一者或两者可包括通气孔/小孔。
系统1200类似于系统1100。因此，喷射通道1280类似于喷射通道1180，并且可用于引导夹带的流体。离开喷射通道1280的流体由箭头示出。然而，在所示的实施例中，喷射通道1280是锥形的。
系统1200以类似于上述系统的方式操作。因此，夹带的流体从通道1290并通过喷射通道1280被吸入。喷射通道1280的锥度的角度可被调节以控制来自孔口1232的流和/或提供通过喷射通道1280的期望的夹带流。因此，可实现和控制流体的宏观流动(例如，大约上述流量)。因此，系统1200可更高效地提供期望的流体流。
因此，系统1200共享(多个)系统800、900、1000和/或1100的益处中的一些。因此，系统1200可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1200的设备的性能可得到改善。
图13是描绘系统1300的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图13未按比例绘制。系统1300示出为包括单个单元。然而，多个系统1300可布置在一个或两个维度中。因为系统1300类似于系统100、200、300、500、800、900、1000、1100和1200，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，存在两个风扇元件(顶部风扇元件1310和底部风扇元件1320)、其中具有孔口1332的孔板1330、顶部腔室1340、底部腔室1350、支撑结构1370、通道1390和具有小孔1382的喷射通道1380，它们类似于顶部风扇元件1110和底部风扇元件1120、其中具有孔口1132的孔板1130、顶部腔室1140、底部腔室1150、支撑结构1170、通道1190和具有小孔1182的喷射通道1180。因此，系统1300类似于系统1100。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1310和/或1320中的一者或两者可包括通气孔/小孔。
还示出了分离器1384，其可用于将喷射通道1380中的流分成两个流。第一流在分离器1384和孔板1330之间。该流可进入底部腔室1350并被推出孔口1332以产生夹带流。第二流是在分离器1384和喷射通道1380的壁之间通过喷射通道1380的底部部分行进的夹带流。如由箭头所示，该流可离开系统1300。
系统1300以类似于上述系统的方式操作。因此，正如(多个)风扇元件1310和/或1320被驱动以便振动(可选地异相)。流体以高速率被驱出孔口1332。在一些实施例中，流体离开孔口的速度可类似于上述的速度。因为流体以高速率离开孔口1332，所以在孔板1330的外部产生低压。因此，流体从通道1390并通过分开的喷射通道1380被吸入。在一些实施例中，实现了比来自腔室1350的显著更高的来自通道1390的流体流的体积。例如，可获得大约上述流量的流量。因此，可实现流体的宏观流动。如上文所讨论，喷射通道1380中的流体由分离器1384分流。分离器1384和风扇元件1320之间的流体的一部分用于驱动夹带，而其余部分如由箭头所示流出喷射通道1380。因此，基于MEMS的风扇1300可更高效地移动流体。
因此，系统1300共享(多个)系统800、900、1000、1100和/或1200的益处中的一些。因此，系统1300可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1300的设备的性能可得到改善。
图14是描绘系统1400的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图14未按比例绘制。系统1400示出为包括单个单元。然而，多个系统1400可布置在一个或两个维度中。因为系统1400类似于系统100、200、300、500、800、900、1000、1100、1200和1300，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，系统1400包括顶部风扇元件1410、底部风扇元件1420、其中具有孔口1432的孔板1430、顶部腔室1440、底部腔室1450、支撑结构1470、具有小孔1482的通道1490和喷射通道1480，它们类似于顶部风扇元件1110和底部风扇元件1120、其中具有孔口1132的孔板1130、顶部腔室1140、底部腔室1150、支撑结构1170、通道1190和具有小孔1182的喷射通道1180。因此，系统1400类似于系统1100。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1410和/或1420中的一者或两者可包括通气孔/小孔。
因此，系统1400以类似于上述系统、特别是系统1300的方式操作。喷射通道1480和通道1490比在系统1300中更进一步地被划分。通道1490中的夹带流体可由(多个)致动器1410和1420吸入腔室1450并驱出孔口1432。流体以高速率被驱出孔口1432。所实现的流体速度可类似于上述的流体速度。因此，流体被夹带在通道1490和喷射通道14800中。剩余的夹带流通过喷射通道1480。喷射通道1480可用于引导夹带的流体，并且可以类似于本文描述的方式定位。离开喷射通道1480的流体由箭头示出。因此，可实现流体的宏观流动(例如，大约上述流量)。因此，系统1400可更高效地移动流体。
因此，系统1400共享(多个)系统800、900、1000、1100、1200和/或1300的益处中的一些。因此，系统1400可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1400的设备的性能可得到改善。
图15是描绘系统1500的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图15未按比例绘制。系统1500示出为包括单个单元。然而，多个系统1500可布置在一个或两个维度中。因为系统1500类似于系统100、200、300、500、800、900、1000、1100、1200、1300和1400，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，系统1500包括顶部风扇元件1510、底部风扇元件1520、其中具有孔口1532的孔板1530、顶部腔室1540、底部腔室1550、支撑结构1570、具有小孔1582的通道1590和喷射通道1580，它们类似于顶部风扇元件1110和底部风扇元件1120、其中具有孔口1132的孔板1130、顶部腔室1140、底部腔室1150、支撑结构1170、通道1190和具有小孔1182的喷射通道1180。因此，系统1500类似于系统1100。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1510和/或1520中的一者或两者可包括通气孔/小孔。
系统1500类似于系统1400，并且以类似的方式操作。因此，系统1500包括分离器15840。此外，喷射通道1580包括塞1586，塞中的仅一个被标记。塞1586可用于缓和通过喷射通道1580的流。还示出了可用于控制到通道1590的流体流的方向的罩1594。例如，流体可被引导跨过风扇元件1510的顶部。因此，可实现流体的宏观流动(例如，大约上述流量)。因此，系统1500可更高效地在期望的方向上移动流体。
因此，系统1500共享(多个)系统800、900、1000、1100、1200、1300和/或1400的益处中的一些。因此，系统1500可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1500的设备的性能可得到改善。
图16是描绘系统1600的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图16未按比例绘制。系统1600示出为包括单个单元。然而，多个系统1600可布置在一个或两个维度中。因为系统1600类似于系统100、200、300、500、800、900、1000、1100、1200、1300、1400和1600，所以类似的部件具有类似的标记。在所示的实施例中，系统1600包括顶部风扇元件1610、底部风扇元件1620、其中具有孔口1632的孔板1630、顶部腔室1640、底部腔室1650、支撑结构1670、通道1690和具有小孔1682的喷射通道1680和分离器1684，它们类似于顶部风扇元件1310和底部风扇元件1320、其中具有孔口1332的孔板1330、顶部腔室1340、底部腔室1350、支撑结构1370、通道1390和具有小孔1382和小孔1384的喷射通道1380。因此，系统1600类似于系统1300。尽管未示出通气孔，但是风扇元件1510和/或1520中的一者或两者可包括通气孔/小孔。系统1600还包括级联单元。因此，系统1600包括风扇元件1610A和1620A、通道1690A、顶部腔室1640A、底部腔室1650A和分离器1684A，它们类似于风扇元件1610和1620、通道1690、顶部腔室1640、底部腔室1650和分离器1684。
风扇元件1610A、1610B、1680A和/或1680B振动。在一些实施例中，成对的风扇元件(1610A和1620A、1610和1620)异相180度振动。因此，当顶部致动器1610/1610A移动/弯曲远离孔板1630时，底部致动器1620/1620A移动/弯曲靠近孔板1630。因此，流体被夹带在通道1690和1690A中。喷射通道1680可用于引导夹带的流体。通过小孔1682离开喷射通道1680的流体由箭头示出。
系统1600是级联架构。级联中的每个级包括类似于系统1300的系统。然而，可使用其它构造。在所示的实施例中，风扇元件在级联中对齐。在一些实施例中，级联中的风扇元件可偏移。系统1600以类似于上述系统的方式操作。然而，级联致动器的使用可允许夹带的流体流量和/或压力被定制。因此，可实现流体的宏观流动(例如，大约上述流量)。因此，系统风扇1600可更高效地移动流体。
因此，系统1600共享(多个)系统800、900、1000、1100、1200、1300、1400和/或1500的益处中的一些。因此，系统1600可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1600的设备的性能可得到改善。
图17是描绘可用作风扇的系统1700的实施例的图。为了清楚起见，仅示出了某些部件，并且图17未按比例绘制。系统1700示出为包括单个单元。然而，多个系统1700可布置在一维阵列(例如，线或(多个)线段)或二维阵列中。因此，系统1700也可被视为可包括多个系统1700的更大的冷却系统中的单个单元。系统1700可在移动计算设备、非移动设备中使用和/或与其它设备一起使用。
系统1700包括底部风扇元件1720。风扇元件1720可类似于本文描述的风扇元件，诸如风扇元件120、220、310、320、420、820、920、1020、1120、1220、1320、1420、1520和1620。风扇1700可具有类似于上述尺寸的尺寸。因此，风扇元件1720可包括衬底、压电层和电极(图17中未单独示出)。为了简单起见，未示出到风扇元件和其它电子器件的引线。其中具有孔口932的孔板1730类似于分别具有孔口132、232、332、432、632、832、932、1032、1132、1232、1332、1432、1532和/或1632的(多个)孔板130、230、330、430、630、830、930、1030、1130、1230、1330、1430、1530和/或1630。尽管示出了特定数目、大小和分布的孔口1732，但是可使用另一数目(包括单个孔口或多个孔口)、其它(多个)大小和另一分布的(多个)孔口。系统1700类似于图1中描绘的系统100以及图6中描绘的系统600。孔板1730位于风扇元件1720的尖端附近。还示出了支撑结构1770中的通道1790以及用于在由图17中的箭头示出的方向上夹带流体(例如空气)的侧壁1774中的小孔1792。
系统1700以类似于系统100和600的方式操作。因此，风扇元件1720振动，如由图17中未标记的双头箭头所示。这种振动运动导致流体从腔室1750通过孔口1732被驱动并进入喷射通道1780。通过孔口1732驱动的流体可以本文描述的速度(例如，至少30米/秒或以上)行进。因此，在喷射通道1780中的孔板1730的外部(例如，与腔室1750相对)形成低压区域。低压区域以与上述方式类似的方式通过通道1790夹带大体积的流体。因此，可通过通道1790实现与上述流量类似的流量(例如，通过孔口1732的流量的至少三至五倍或更高)。该流体还行进通过喷射通道1780并经由小孔1792离开。
因此，系统1700共享(多个)系统800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500和/或1600的益处中的一些。因此，系统1700可用于以期望的流量移动流体。因此，采用系统1700的设备的性能可得到改善。
图18是描绘用于驱动移动设备中的主动风扇元件的方法1800的实施例的流程图。方法1800可包括为了简单起见而未描绘的步骤。方法1800在系统700的上下文中进行描述。然而，方法1800可与其它系统一起使用，包括但不限于本文描述的系统和单元。
在1802处，系统中的(多个)风扇元件中的一个或多个被致动以振动。在1802处，使用具有期望频率的电信号来驱动(多个)风扇元件。在一些实施例中，在1802处，风扇元件在结构和/或声共振频率下或接近结构和/或声共振频率被驱动。例如对于系统700，驱动频率可为15 kHz或更高(例如至少20 kHz)。如果在1802处多个风扇元件被驱动，则风扇元件可被异相驱动。在一些实施例中，风扇元件基本上被异相180度驱动。例如，风扇元件可在与相邻风扇元件相反的方向上振动。在一些实施例中，各个风扇元件被异相驱动。例如，风扇元件的不同部分可被驱动以在相反方向上振动。同样在1802处，风扇元件被驱动使得离开孔口的流体具有例如在本文描述的范围内的高速率。因此，可在孔板处产生低压，并通过通道抽吸流体。
在1804处，来自(多个)压电风扇元件的反馈用于调节驱动电流。在一些实施例中，调节用于将频率保持在(多个)风扇元件和/或系统的声和/或结构共振频率下或接近(多个)风扇元件和/或系统的声和/或结构共振频率。特定风扇元件的共振频率可能漂移，例如由于温度方面的变化。在1804处进行的调节允许考虑共振频率中的漂移。
例如，在1802处，系统700中的(多个)风扇元件(例如，单元600)可在其一个或多个结构共振频率下被驱动。该共振频率也可等于或接近针对腔室650的声共振频率。在1804处，反馈用来将系统700的(多个)风扇元件保持在共振，并且在其中多个风扇元件被驱动的一些实施例中，保持180度异相。因此，(多个)风扇元件在驱动流体流过系统700方面的效率可保持。在一些实施例中，1804包括对通过(多个)风扇元件的电流进行采样和调节电流以保持共振和低输入功率。结果，可实现通过孔口632的高速率，并且通过通道690抽吸大体积的流体。
因此，诸如(多个)系统600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600和/或1700的系统可被操作以在期望的流量下驱动流体流。因此，采用方法1800的设备的性能可得到改善。
尽管为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了前述实施例，但是本发明不限于所提供的细节。存在许多实现本发明的备选方式。所公开的实施例是说明性的，而不是限制性的。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
孔板，其在其中具有至少一个孔口；
风扇元件，其构造成经历振动运动以驱动流体通过所述至少一个孔口；和
至少一个通道，响应于所述流体被驱动通过所述至少一个孔口，所述流体被抽吸通过所述至少一个通道。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，驱动所述流体通过所述孔口的所述振动运动提供靠近所述孔板的低压区域，响应于所述低压区域形成，所述流体被抽吸通过所述至少一个通道。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括：
支撑结构，所述风扇元件包括多个边缘，所述多个边缘中的至少一个被锚定到所述支撑结构，使得所述多个边缘中的边缘自由振动。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述通道的边界由所述风扇元件限定，其中，所述孔板靠近所述边缘。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述流体基本上平行于所述风扇元件的表面流动。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述风扇元件包括多个锚定的边缘，使得所述风扇元件的中心部分经历所述振动运动。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括：
喷射通道，所述流体在基本上垂直于所述喷射通道的方向上流过所述通道。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述喷射通道的边缘由喷射通道壁形成，所述喷射通道壁在其中具有小孔，所述通道和所述喷射通道构造成使得所述流体被驱动通过所述小孔。
9.根据权利要求6所述的系统，还包括：
附加的风扇元件，其包括附加的多个锚定侧，使得所述附加的风扇元件的附加的中心部分经历附加的振动运动。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述附加的风扇元件的所述附加的振动运动与所述风扇元件的所述振动运动异相。
11.一种系统，包括：
多个单元，所述多个单元中的每一个包括孔板、风扇元件和至少一个通道，所述孔板在其中具有至少一个孔口，所述风扇元件构造成经历振动运动以驱动流体通过所述至少一个孔口，响应于所述流体被驱动通过所述至少一个孔口，所述流体被抽吸通过所述至少一个通道。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，驱动所述流体通过所述孔口的所述振动运动提供靠近所述孔板的低压区域，响应于所述低压区域形成，所述流体被抽吸通过所述至少一个通道。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述多个单元中的每一个还包括：
支撑结构，所述风扇元件包括多个边缘，所述多个边缘中的至少一个被锚定到所述支撑结构，使得所述多个边缘中的边缘自由振动。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述通道的边界由所述风扇元件限定，其中，所述孔板靠近所述边缘。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述流体基本上平行于所述风扇元件的表面流动。
16.根据权利要求11所述的系统，其中，所述风扇元件包括多个锚定的边缘，使得所述风扇元件的中心部分经历所述振动运动。
17.根据权利要求16所述的系统，还包括：
喷射通道，所述流体在基本上垂直于所述喷射通道的方向上流过所述通道。
18.根据权利要求11所述的系统，其中，所述多个单元共用所述孔板。
19. 一种方法，包括：
驱动风扇元件经历振动运动以驱动流体通过孔板的至少一个孔口，响应于所述流体被驱动通过所述至少一个孔口，所述流体被抽吸通过至少一个通道；和
利用反馈控制所述振动运动的频率。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，驱动所述流体通过所述孔口提供靠近所述孔板的低压区域，响应于所述低压区域形成，所述流体被抽吸通过所述至少一个通道。
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WO (1) WO2021086873A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11784109B2 (en) 2018-08-10 2023-10-10 Frore Systems Inc. Method and system for driving piezoelectric MEMS-based active cooling devices
WO2021086873A1 (en) 2019-10-30 2021-05-06 Frore System Inc. Mems-based airflow system
US11796262B2 (en) 2019-12-06 2023-10-24 Frore Systems Inc. Top chamber cavities for center-pinned actuators
US11765863B2 (en) * 2020-10-02 2023-09-19 Frore Systems Inc. Active heat sink
US20230413471A1 (en) * 2022-06-17 2023-12-21 Frore Systems Inc. Mems based cooling systems having an integrated spout

Family Cites Families (200)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2029270B (en) 1978-07-11 1982-11-03 Plessey Co Ltd Vibratory atomiser
US4450505A (en) 1982-06-09 1984-05-22 Sperry Corporation Apparatus for cooling integrated circuit chips
JPS59152793A (ja) 1983-02-18 1984-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd マイクロホン
US4595338A (en) 1983-11-17 1986-06-17 Piezo Electric Products, Inc. Non-vibrational oscillating blade piezoelectric blower
US4667877A (en) 1985-08-15 1987-05-26 Carnegie-Mellon University Multi-orifice impulsed spray generator
US4780062A (en) * 1985-10-09 1988-10-25 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric fan
US4751713A (en) 1987-07-31 1988-06-14 Hughes Aircraft Company Gas laser having a piezoelectric fan
US4834619A (en) 1987-11-10 1989-05-30 The Boeing Company Ducted oscillatory blade fan
US5008582A (en) 1988-01-29 1991-04-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic device having a cooling element
US4923000A (en) 1989-03-03 1990-05-08 Microelectronics And Computer Technology Corporation Heat exchanger having piezoelectric fan means
US5821962A (en) 1995-06-02 1998-10-13 Canon Kabushiki Kaisha Liquid ejection apparatus and method
US5758823A (en) 1995-06-12 1998-06-02 Georgia Tech Research Corporation Synthetic jet actuator and applications thereof
US5673171A (en) 1995-12-05 1997-09-30 Compaq Computer Corporation Hard disc drive support tray apparatus with built-in handling shock reduction, EMI shielding and mounting alignment structures
JPH09246766A (ja) 1996-03-13 1997-09-19 Fanuc Ltd 密閉型電子機器ケース
US5796152A (en) 1997-01-24 1998-08-18 Roxburgh Ltd. Cantilevered microstructure
US5861703A (en) 1997-05-30 1999-01-19 Motorola Inc. Low-profile axial-flow single-blade piezoelectric fan
US6471336B2 (en) 1997-07-15 2002-10-29 Silverbrook Research Pty Ltd. Nozzle arrangement that incorporates a reversible actuating mechanism
US6648453B2 (en) 1997-07-15 2003-11-18 Silverbrook Research Pty Ltd Ink jet printhead chip with predetermined micro-electromechanical systems height
US7337532B2 (en) 1997-07-15 2008-03-04 Silverbrook Research Pty Ltd Method of manufacturing micro-electromechanical device having motion-transmitting structure
EP0995908A1 (fr) * 1998-10-20 2000-04-26 vanden Brande, Pierre Pompe moléculaire
US6776707B2 (en) * 1998-12-30 2004-08-17 Engineering Equipment And Services, Inc. Computer cabinet
KR20000050679A (ko) * 1999-01-13 2000-08-05 윤종용 전자기기용 방열장치
JP2000323882A (ja) 1999-05-12 2000-11-24 Sony Corp ファン装置及びその駆動方法
US6211598B1 (en) 1999-09-13 2001-04-03 Jds Uniphase Inc. In-plane MEMS thermal actuator and associated fabrication methods
JP3852253B2 (ja) 1999-10-21 2006-11-29 富士通株式会社 電子部品の冷却装置及び電子機器
US6570750B1 (en) 2000-04-19 2003-05-27 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Shunted multiple throw MEMS RF switch
SG105459A1 (en) 2000-07-24 2004-08-27 Micron Technology Inc Mems heat pumps for integrated circuit heat dissipation
US6531947B1 (en) 2000-09-12 2003-03-11 3M Innovative Properties Company Direct acting vertical thermal actuator with controlled bending
US6483419B1 (en) 2000-09-12 2002-11-19 3M Innovative Properties Company Combination horizontal and vertical thermal actuator
JP2002130198A (ja) 2000-10-19 2002-05-09 Sony Corp 圧電ファン
JP2004532743A (ja) 2000-10-25 2004-10-28 ワシントン ステート ユニバーシティ リサーチ ファウンデーション 圧電マイクロトランスデューサ、その使用法および製造法
US6450773B1 (en) 2001-03-13 2002-09-17 Terabeam Corporation Piezoelectric vacuum pump and method
US6498725B2 (en) 2001-05-01 2002-12-24 Mainstream Engineering Corporation Method and two-phase spray cooling apparatus
US6713942B2 (en) 2001-05-23 2004-03-30 Purdue Research Foundation Piezoelectric device with feedback sensor
EP1717194B1 (en) 2001-11-09 2009-05-27 WiSpry, Inc. Trilayered Beam MEMS device and related methods
US7061161B2 (en) 2002-02-15 2006-06-13 Siemens Technology-To-Business Center Llc Small piezoelectric air pumps with unobstructed airflow
US6996441B1 (en) 2002-03-11 2006-02-07 Advanced Micro Devices, Inc. Forward-looking fan control using system operation information
US6588497B1 (en) 2002-04-19 2003-07-08 Georgia Tech Research Corporation System and method for thermal management by synthetic jet ejector channel cooling techniques
US6853068B1 (en) 2002-05-22 2005-02-08 Volterra Semiconductor Corporation Heatsinking and packaging of integrated circuit chips
JP3878512B2 (ja) 2002-05-23 2007-02-07 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
US6598960B1 (en) 2002-05-23 2003-07-29 Eastman Kodak Company Multi-layer thermal actuator with optimized heater length and method of operating same
TW593125B (en) 2002-08-09 2004-06-21 Ind Tech Res Inst MEMS type differential actuator
US7420807B2 (en) 2002-08-16 2008-09-02 Nec Corporation Cooling device for electronic apparatus
KR100483079B1 (ko) 2002-10-23 2005-04-14 재단법인서울대학교산학협력재단 능동형 마이크로 냉각기
US20050211418A1 (en) 2002-11-01 2005-09-29 Cooligy, Inc. Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device
US7258464B2 (en) 2002-12-18 2007-08-21 General Electric Company Integral ballast lamp thermal management method and apparatus
US7031155B2 (en) 2003-01-06 2006-04-18 Intel Corporation Electronic thermal management
US6650542B1 (en) 2003-01-06 2003-11-18 Intel Corporation Piezoelectric actuated jet impingement cooling
TW200500838A (en) 2003-02-19 2005-01-01 Nisvara Inc System and apparatus for heat removal
CN100399556C (zh) 2003-02-20 2008-07-02 皇家飞利浦电子股份有限公司 包括微喷射器的冷却组件
US7081699B2 (en) 2003-03-31 2006-07-25 The Penn State Research Foundation Thermoacoustic piezoelectric generator
US6903929B2 (en) 2003-03-31 2005-06-07 Intel Corporation Two-phase cooling utilizing microchannel heat exchangers and channeled heat sink
KR100526599B1 (ko) 2003-04-01 2005-11-08 삼성전자주식회사 스피커장치
US6801430B1 (en) 2003-05-09 2004-10-05 Intel Corporation Actuation membrane to reduce an ambient temperature of heat generating device
CN100427759C (zh) 2003-09-12 2008-10-22 清华大学 双压电梁驱动的膜片气泵
DE602004003316T2 (de) * 2003-09-12 2007-03-15 Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon Membranpumpe für Kühlluft
KR100519970B1 (ko) * 2003-10-07 2005-10-13 삼성전자주식회사 밸브리스 마이크로 공기공급장치
WO2005060593A2 (en) 2003-12-10 2005-07-07 Purdue Research Foundation Micropump for electronics cooling
JP3778910B2 (ja) 2003-12-15 2006-05-24 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 電子デバイス冷却装置、電子デバイス冷却方法および電子デバイス冷却制御プログラム
JP2005229047A (ja) 2004-02-16 2005-08-25 Hitachi Ltd 電子機器の冷却システム、及び、それを使用した電子機器
US7141447B2 (en) 2004-10-07 2006-11-28 Mks Instruments, Inc. Method of forming a seal between a housing and a diaphragm of a capacitance sensor
JP3949135B2 (ja) 2004-11-17 2007-07-25 シャープ株式会社 圧電ポンプおよびスターリング冷却庫
JP2008525709A (ja) 2004-12-23 2008-07-17 サブマシン コーポレイション 反動駆動エネルギー伝達装置
US7258533B2 (en) 2004-12-30 2007-08-21 Adaptivenergy, Llc Method and apparatus for scavenging energy during pump operation
US7324323B2 (en) 2005-01-13 2008-01-29 Lucent Technologies Inc. Photo-sensitive MEMS structure
US20060181848A1 (en) 2005-02-14 2006-08-17 Kiley Richard F Heat sink and heat sink assembly
TWI259053B (en) 2005-03-31 2006-07-21 Ind Tech Res Inst Spray cooling module for electronic device
WO2006113341A2 (en) 2005-04-13 2006-10-26 Par Technologies, Llc. Piezoelectric diaphragm with aperture(s)
US7277283B2 (en) 2005-05-06 2007-10-02 International Business Machines Corporation Cooling apparatus, cooled electronic module and methods of fabrication thereof employing an integrated coolant inlet and outlet manifold
US7233494B2 (en) 2005-05-06 2007-06-19 International Business Machines Corporation Cooling apparatus, cooled electronic module and methods of fabrication thereof employing an integrated manifold and a plurality of thermally conductive fins
US7516776B2 (en) 2005-05-19 2009-04-14 International Business Machines Corporation Microjet module assembly
US7248475B2 (en) 2005-05-31 2007-07-24 Intel Corporation Wireless device enclosure using piezoelectric cooling structures
WO2007010527A2 (en) 2005-07-15 2007-01-25 Pulsacool Ltd. Method and apparatus for cooling electronic or other devices
US7321184B2 (en) 2005-08-09 2008-01-22 Intel Corporation Rake shaped fan
US7823403B2 (en) 2005-08-26 2010-11-02 Itzhak Sapir MEMS cooling device
US7336486B2 (en) 2005-09-30 2008-02-26 Intel Corporation Synthetic jet-based heat dissipation device
CA2645321A1 (en) 2006-03-07 2007-09-13 Influent Corp. Fluidic energy transfer devices
CN101032718B (zh) 2006-03-10 2010-08-25 财团法人工业技术研究院 复合模式换能器及具有复合模式换能器的冷却装置
US7870893B2 (en) 2006-04-06 2011-01-18 Oracle America, Inc. Multichannel cooling system with magnetohydrodynamic pump
US7511957B2 (en) 2006-05-25 2009-03-31 International Business Machines Corporation Methods for fabricating a cooled electronic module employing a thermally conductive return manifold structure sealed to the periphery of a surface to be cooled
JP2008027374A (ja) 2006-07-25 2008-02-07 Fujitsu Ltd 液冷ユニット用受熱器および液冷ユニット並びに電子機器
US8051905B2 (en) 2006-08-15 2011-11-08 General Electric Company Cooling systems employing fluidic jets, methods for their use and methods for cooling
US20080137289A1 (en) 2006-12-08 2008-06-12 General Electric Company Thermal management system for embedded environment and method for making same
CN101542122B (zh) 2006-12-09 2011-05-04 株式会社村田制作所 压电微型鼓风机
JP4735528B2 (ja) 2006-12-21 2011-07-27 株式会社デンソー 車載用の電子機器の冷却構造
US7492076B2 (en) 2006-12-29 2009-02-17 Artificial Muscle, Inc. Electroactive polymer transducers biased for increased output
WO2008090725A1 (ja) 2007-01-23 2008-07-31 Nec Corporation ダイヤフラムポンプ
US20080218972A1 (en) 2007-03-06 2008-09-11 Ioan Sauciuc Cooling device, system containing same, and cooling method
US7714433B2 (en) 2007-03-09 2010-05-11 Intel Corporation Piezoelectric cooling of a semiconductor package
WO2008111397A1 (ja) 2007-03-12 2008-09-18 Murata Manufacturing Co., Ltd. 流体移送装置
JP2008263830A (ja) 2007-04-18 2008-11-06 Sansyu Sangyo Co Ltd 葉たばこ作業台の湿式集塵装置
US7692922B2 (en) 2007-06-30 2010-04-06 Intel Corporation Heatsink, method of manufacturing same, and microelectronic package containing same
DK2165362T3 (da) 2007-07-05 2012-05-29 Aaac Microtec Ab Through-wafer-via ved lav modstand
US7903409B2 (en) 2007-07-18 2011-03-08 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for cooling an electronic device
US8739856B2 (en) 2007-08-20 2014-06-03 Georgia Tech Research Corporation Evaporation-enhanced thermal management devices, systems, and methods of heat management
US7633753B2 (en) 2007-09-27 2009-12-15 Intel Corporation Piezoelectric air jet augmented cooling for electronic devices
EP2096309A4 (en) 2007-10-16 2013-02-27 Murata Manufacturing Co PIEZOELECTRIC MICRO FAN
US7863866B2 (en) 2007-10-23 2011-01-04 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Activating batteries based on environmental conditions
JP5205957B2 (ja) 2007-12-27 2013-06-05 ソニー株式会社 圧電ポンプ、冷却装置及び電子機器
US7742299B2 (en) 2008-05-09 2010-06-22 Intel Corporation Piezo fans for cooling an electronic device
EP2312158B1 (en) 2008-06-05 2016-04-27 Murata Manufacturing Co. Ltd. Piezoelectric microblower
JP2010029759A (ja) 2008-07-28 2010-02-12 Fujikura Ltd 圧電ファン装置
US20110304240A1 (en) 2008-12-21 2011-12-15 Sirius Implantable Systems Ltd. High efficiency piezoelectric micro-generator and energy storage system
US8297947B2 (en) 2009-06-03 2012-10-30 The Technology Partnership Plc Fluid disc pump
KR101414639B1 (ko) 2009-09-14 2014-07-03 엘지전자 주식회사 방열 장치
WO2011040320A1 (ja) 2009-10-01 2011-04-07 株式会社村田製作所 圧電マイクロブロア
CN101718235A (zh) 2009-11-19 2010-06-02 西北工业大学 双膜单腔单喷口合成射流致动器
KR101414642B1 (ko) 2009-11-20 2014-07-03 엘지전자 주식회사 방열 장치
CN102597519B (zh) 2009-12-04 2015-07-08 株式会社村田制作所 压电微型鼓风机
JP2011144743A (ja) 2010-01-14 2011-07-28 Murata Mfg Co Ltd 冷却装置
TW201128154A (en) 2010-02-12 2011-08-16 Micro Base Technology Corp Cooling and heat-dissipation system, and cooling device thereof
TWI487838B (zh) 2010-04-26 2015-06-11 鴻準精密工業股份有限公司 散熱裝置及其氣流產生器
CN102597520B (zh) * 2010-05-21 2015-09-02 株式会社村田制作所 流体泵
KR101158200B1 (ko) 2010-06-04 2012-06-19 삼성전기주식회사 광학식 손 떨림 보정장치 및 이의 제조 방법
JP2013537600A (ja) 2010-08-25 2013-10-03 インフルーエント コーポレイション カンチレバーファン
US9252069B2 (en) 2010-08-31 2016-02-02 Teledyne Scientific & Imaging, Llc High power module cooling system
US8659896B2 (en) 2010-09-13 2014-02-25 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling apparatuses and power electronics modules
KR101275361B1 (ko) 2011-05-26 2013-06-17 삼성전기주식회사 압전 방식의 냉각 장치
JP6084974B2 (ja) 2011-09-02 2017-02-22 キャベンディッシュ・キネティックス・インコーポレイテッドＣａｖｅｎｄｉｓｈ Ｋｉｎｅｔｉｃｓ， Ｉｎｃ． Ｍｅｍｓデバイス用の結合脚及びセミフレキシブルなアンカリング
JP5682513B2 (ja) 2011-09-06 2015-03-11 株式会社村田製作所 流体制御装置
US9743357B2 (en) 2011-12-16 2017-08-22 Joseph Akwo Tabe Energy harvesting computer device in association with a communication device configured with apparatus for boosting signal reception
KR20130099688A (ko) 2012-02-29 2013-09-06 주식회사 팬택 이동 통신 단말기 및 이동 통신 단말기의 열 배출 방법
US9219022B2 (en) 2012-03-08 2015-12-22 International Business Machines Corporation Cold plate with combined inclined impingement and ribbed channels
US9179575B1 (en) 2012-03-13 2015-11-03 Rockwell Collins, Inc. MEMS based device for phase-change autonomous transport of heat (PATH)
TWI524840B (zh) * 2012-03-30 2016-03-01 台達電子工業股份有限公司 散熱模組
JP2013223818A (ja) 2012-04-20 2013-10-31 Murata Mfg Co Ltd 圧電アクチュエータ、電子機器
JP5692468B2 (ja) 2012-08-10 2015-04-01 株式会社村田製作所 ブロア
US9215520B2 (en) 2012-08-15 2015-12-15 General Electric Company Multi-function synthetic jet and method of manufacturing same
US20140052429A1 (en) 2012-08-20 2014-02-20 International Business Machines Corporation Proactive data center cooling
US8643173B1 (en) 2013-01-04 2014-02-04 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling apparatuses and power electronics modules with single-phase and two-phase surface enhancement features
US20140216696A1 (en) * 2013-02-01 2014-08-07 Alcatel Lucent Cooling device and a cooling assembly comprising the cooling device
CN103987234B (zh) 2013-02-08 2017-08-29 台达电子工业股份有限公司 散热装置
TW201447217A (zh) 2013-03-15 2014-12-16 Bayer Materialscience Ag 電活性聚合物致動的氣流熱管理模組
US9803938B2 (en) 2013-07-05 2017-10-31 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling assemblies having porous three dimensional surfaces
US9257365B2 (en) 2013-07-05 2016-02-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cooling assemblies and power electronics modules having multiple-porosity structures
US9131631B2 (en) 2013-08-08 2015-09-08 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Jet impingement cooling apparatuses having enhanced heat transfer assemblies
US9867312B2 (en) 2013-12-17 2018-01-09 Htc Corporation Electronic module and heat dissipation module
WO2015125608A1 (ja) 2014-02-21 2015-08-27 株式会社村田製作所 ブロア
EP3109472B1 (en) 2014-02-21 2019-10-30 Murata Manufacturing Co., Ltd. Fluid control device and pump
WO2015133283A1 (ja) 2014-03-07 2015-09-11 株式会社村田製作所 ブロア
US9371799B2 (en) 2014-04-24 2016-06-21 The Boeing Company Thrust-reverser assemblies that utilize active flow-control and systems and methods including the same
EP3186516A1 (en) * 2014-08-25 2017-07-05 GE Aviation Systems LLC Airflow generator and array of airflow generators
TWI553230B (zh) 2014-09-15 2016-10-11 研能科技股份有限公司 微型氣壓動力裝置
US10045461B1 (en) 2014-09-30 2018-08-07 Apple Inc. Electronic device with diaphragm cooling
CN204436756U (zh) 2014-12-18 2015-07-01 浙江师范大学 一种基于惯性驱动的谐振型压电泵
CN104832407A (zh) 2015-03-20 2015-08-12 长春隆美科技发展有限公司 一种双振子压电驱动式微型风机
US9466452B1 (en) 2015-03-31 2016-10-11 Stmicroelectronics, Inc. Integrated cantilever switch
TW201638469A (zh) 2015-04-28 2016-11-01 yu-jie Luo 微型壓電風扇散熱模組
US20180151468A1 (en) 2015-05-19 2018-05-31 Nanoair Ltd. Device integration of active cooling systems
US9955244B2 (en) 2015-05-27 2018-04-24 Apple Inc. Electronic device with speaker enclosure sensor
US9559037B2 (en) 2015-06-02 2017-01-31 Intel Corporation Package integrated synthetic jet device
TWI557321B (zh) 2015-06-25 2016-11-11 科際精密股份有限公司 壓電泵及其操作方法
US11242241B2 (en) 2015-07-13 2022-02-08 Intrepid Visions Inc. Systems and methods for micro-cantilever actuation by base excitation
JP6528849B2 (ja) * 2015-08-31 2019-06-12 株式会社村田製作所 ブロア
CN106733310B (zh) 2015-11-20 2019-03-22 英业达科技有限公司 合成射流器
WO2017099677A1 (en) 2015-12-09 2017-06-15 Ozyegin Universitesi Heat sink cooling with preferred synthetic jet cooling devices
EP3203079B1 (en) 2016-01-29 2021-05-19 Microjet Technology Co., Ltd Piezoelectric actuator
US10773949B2 (en) 2016-03-14 2020-09-15 At&S Austria Technologie & Systemtechnik Aktiengesellschaft Method of manufacturing an electronic device
US20170292537A1 (en) 2016-04-06 2017-10-12 Menashe Barak Mems-based active cooling system
US10442680B2 (en) 2016-06-14 2019-10-15 Mems Drive, Inc. Electric connection flexures
US10563642B2 (en) 2016-06-20 2020-02-18 The Regents Of The University Of Michigan Modular stacked variable-compression micropump and method of making same
CN106206490B (zh) 2016-07-01 2018-07-06 浙江大学 被动式mems流致振动强化传热装置及其传热方法
CN107642483A (zh) 2016-07-20 2018-01-30 杨杰 一种压电陶瓷风机
JP6678608B2 (ja) 2016-07-26 2020-04-08 三菱電機株式会社 電子機器冷却装置
TWI683959B (zh) 2016-09-05 2020-02-01 研能科技股份有限公司 壓電致動器及其所適用之微型流體控制裝置
TWI606936B (zh) 2016-09-05 2017-12-01 研能科技股份有限公司 流體控制裝置
CN116190216A (zh) 2016-10-03 2023-05-30 应用材料公司 多通道流量比例控制器与处理腔室
US10566265B2 (en) 2016-11-18 2020-02-18 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Electronic assemblies having a cooling chip layer with impingement channels and through substrate vias
TWI614857B (zh) 2016-11-24 2018-02-11 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置
TWI599309B (zh) 2016-11-24 2017-09-11 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置
TWI686538B (zh) 2016-11-24 2020-03-01 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置
TWI687151B (zh) 2016-11-24 2020-03-01 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置及系統
IT201600131844A1 (it) 2016-12-28 2018-06-28 St Microelectronics Srl Trasduttore ultrasonico piezoelettrico microlavorato (pmut) e metodo di fabbricazione del pmut
TWM542326U (zh) 2017-01-05 2017-05-21 研能科技股份有限公司 三維晶片積體電路冷卻系統
US10438868B2 (en) 2017-02-20 2019-10-08 Microjet Technology Co., Ltd. Air-cooling heat dissipation device
CN106849747A (zh) 2017-02-28 2017-06-13 厦门大学 一种mems压电超声泵
TWI626775B (zh) 2017-08-22 2018-06-11 研能科技股份有限公司 致動器
TWI683960B (zh) 2017-09-15 2020-02-01 研能科技股份有限公司 氣體輸送裝置
TWI653393B (zh) 2017-09-29 2019-03-11 研能科技股份有限公司 流體系統
CN109899327B (zh) 2017-12-07 2021-09-21 昆山纬绩资通有限公司 气流产生装置
TWI663507B (zh) 2018-04-09 2019-06-21 中原大學 微型散熱系統
US20220189852A1 (en) 2018-08-10 2022-06-16 Frore Systems Inc. Mems-based active cooling systems
US11784109B2 (en) 2018-08-10 2023-10-10 Frore Systems Inc. Method and system for driving piezoelectric MEMS-based active cooling devices
US11464140B2 (en) 2019-12-06 2022-10-04 Frore Systems Inc. Centrally anchored MEMS-based active cooling systems
US11536260B2 (en) 2018-09-17 2022-12-27 Microjet Technology Co., Ltd. Micro-electromechanical system pump
US11540416B2 (en) 2019-01-11 2022-12-27 Microjet Technology Co., Ltd. Actuating breathable material structure
WO2021086873A1 (en) 2019-10-30 2021-05-06 Frore System Inc. Mems-based airflow system
TWI747076B (zh) 2019-11-08 2021-11-21 研能科技股份有限公司 行動裝置散熱組件
US11510341B2 (en) * 2019-12-06 2022-11-22 Frore Systems Inc. Engineered actuators usable in MEMs active cooling devices
US20210180723A1 (en) 2019-12-16 2021-06-17 Frore Systems Inc. Virtual valve in a mems-based cooling system
WO2021126790A1 (en) 2019-12-16 2021-06-24 Frore Systems Inc. Mobile device case including an active cooling system
US20210183739A1 (en) 2019-12-17 2021-06-17 Frore Systems Inc. Airflow control in active cooling systems
CN113661568A (zh) 2019-12-17 2021-11-16 福珞尔系统公司 用于封闭和开放设备的基于mems的冷却系统
WO2022060594A1 (en) 2020-09-16 2022-03-24 Frore Systems Inc. Method and system for fabricating mems-based cooling systems
US20220081284A1 (en) 2020-09-16 2022-03-17 Frore Systems Inc. Tiles having multiple cooling cells for mems-based cooling
US11785739B2 (en) 2020-09-17 2023-10-10 Frore Systems Inc. System level control of mems-based cooling systems
US11356542B2 (en) 2020-11-11 2022-06-07 Frore Systems Inc. Mobile device having a high coefficient of thermal spreading
US11976892B2 (en) 2020-12-16 2024-05-07 Frore Systems Inc. Frequency lock in active MEMS cooling systems
WO2022187158A1 (en) 2021-03-02 2022-09-09 Frore Systems Inc. Mounting and use of piezoelectric cooling systems in devices
CN113898563B (zh) 2021-10-09 2022-04-15 中国电子科技集团公司第二十六研究所 压电微泵阵列、微系统及微系统的热管理方法

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