CN213838967U - 一种往四周扇风的压电风扇结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种往四周扇风的压电风扇结构，包括风扇叶片和压电片，所述风扇叶片分割成多瓣，所述压电片固定设置在风扇叶片上，在压电片上施加不同方向的电场，压电片产生不同方向的变形，风扇叶片跟随压电片振动，当电场变换频率与风扇叶片的谐振频率一致或者相近时，压电风扇产生谐振，风扇叶片大幅度往复偏转，往四周扇风。本发明在减小体积和占用空间的前提下，方便调整风量和扇风范围，适用于多种场合，根据压电片设计的数量和极性排列，采用不同的驱动方式，多种驱动方式适应不同的应用场合，扩大了本实用新型的适用范围。

Description

一种往四周扇风的压电风扇结构

技术领域

本实用新型属于散热技术领域，具体涉及一种往四周扇风的压电风扇结构及驱动方法。

背景技术

风扇是传统的散热设备，常规风扇采用电磁原理，风扇叶片在磁电变化下旋转，叶片设计成倾斜角度，高速旋转下，产生轴向的扇风效果。现有风扇仅在单一方向有扇风效果，且体积大，在电子产品等空间较小的应用场景下，传统结构的风扇应用受到局限。压电风扇是通过振动产风扇风效果的风扇，包括压电陶瓷片和扇叶，比传统的高速旋转的风扇节省空间，但是现有的压电风扇扇风方向单一，且风扇叶片从压电陶瓷的一端伸出，占用较长的横向距离，不能满足占用空间小且多方向扇风的效果。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：但是现有的压电风扇扇风方向单一，且风扇叶片从压电陶瓷的一端伸出，占用较长的横向距离，不能满足占用空间小且多方向扇风的效果。

技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种往四周扇风的压电风扇结构，包括风扇叶片和压电片，所述风扇叶片分割成多瓣，所述压电片固定设置在风扇叶片上，在压电片上施加不同方向的电场，压电片产生不同方向的变形，风扇叶片跟随压电片振动，当电场变换频率与风扇叶片的谐振频率一致或者相近时，压电风扇产生谐振，风扇叶片大幅度往复偏转，往四周扇风。

作为优选，风扇叶片分割为对称或者不对称的多瓣，风扇叶片采用弹性的金属或者非金属材料制成，所述压电片为压电陶瓷材料、压电晶体材料、或者电致伸缩、磁致伸缩材料制成。

作为优选，所述压电片为圆环形，所述风扇叶片为圆形或者正多边形。

作为优选，在所述风扇叶片的中心开设中心安装孔，并与压电片中心孔重合进行固定。

作为优选，所述压电片设置在风扇叶片的任意一侧，或者在风扇叶片的两侧均设置压电片。

作为优选，在风扇叶片一侧设置压电片时，采用交流电驱动；在风扇叶片两侧均设置压电片时，采用三线制直流驱动，或者采用二线制交流驱动。

作为优选，所述风扇叶片和压电片的组合结构设置有多层，每层风扇叶片同向工作，或者反向工作。

作为优选，压电片与风扇叶片之间采用胶水粘接，或者在压电片与风扇叶片之间填充有导电碳纤维材料。

作为优选，在所述压电片上设置有小孔，小孔内滞留粘接剂，粘接压电片和风扇叶片。

作为优选，所述压电片分割为独立的压电陶瓷块，每个压电陶瓷块对应其驱动的每瓣风扇叶片，每瓣风扇叶片独立驱动或者统一驱动。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型的往四周扇风的压电风扇结构，风扇叶片分割成对称或者不对称的多瓣，压电片固定设置在风扇叶片中心，同时驱动多瓣风扇叶片，在谐振状态下按照每瓣的方向扇风，在减小体积和占用空间的前提下，便于调整风量和扇风范围，适用于多种场合。根据压电片设计的数量和极性排列，采用不同的驱动方式，多种驱动方式适应不同的应用场合，扩大了本实用新型的适用范围。

附图说明

图1为一种往四周扇风的压电风扇结构的平面示意图；

图2为一种往四周扇风的压电风扇结构的竖向剖面图；

图3为一种往四周扇风的压电风扇结构工作原理示意图；

图4为一种往四周扇风的压电风扇结构工作状态平面示意图；

图5为一种往四周扇风的压电风扇结构工作状态立体示意图；

图6为一种往四周扇风的压电风扇结构多层叶片工作示意图；

图7为一种往四周扇风的压电风扇结构的三种驱动方式示意图

图8为一种往四周扇风的压电风扇结构单层压电陶瓷片工作示意图；

图9为一种往四周扇风的压电风扇结构中增加碳纤维材料层竖向剖面图；

图10为一种往四周扇风的压电风扇结构中增加叶片粘接区域开孔平面示意图；

图11为一种往四周扇风的压电风扇结构中压电片分块平面示意图；

图12为一种往四周扇风的压电风扇结构中其他特殊应用的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

如图1和2所示，本实用新型公开一种往四周扇风的压电风扇结构，包括风扇叶片1和压电片2，风扇叶片1局部分割成多瓣，压电片2固定设置在风扇叶片1上，在压电片2上施加不同方向的电场，在压电效应的作用下，压电片产生变形，圆环片呈钵型，如图3所示，改变电场方向，压电陶瓷圆环片反方向呈钵型，压电片2产生不同方向的变形，风扇叶片1跟随压电片2振动，当电场变换频率与风扇叶片1的谐振频率一致或者相近时，压电风扇产生谐振，风扇叶片1 大幅度往复偏转，往四周扇风。

风扇叶片1为圆形或者多边形，风扇叶片1或者对称的多瓣，或者不对称的多瓣，如图12所示，例如分割为三瓣或者四瓣，在谐振状态下按照每瓣的方向扇风，风扇叶片为弹性材料，可选择金属或非金属材料。风扇叶片1中心设置安装孔，压电片2为圆环片，压电片2中心孔与风扇叶片1的中心安装孔重合，两者利用粘结的方式固定。在使用时，者通过中心孔安装固定在散热结构件上。

压电片2粘接设置在风扇叶片1的任意一侧(即压电片2设置一层)，或者在风扇叶片1的两侧均粘接设置压电片2(即压电片2设置一层)，压电片设计的数量和极性排列，将对应不同的驱动方式。

如图6所示，在空间尺寸允许的条件下，为增加扇风范围及风量，风扇叶片 1和压电片2的组合结构设置有叠加2层或者多层，多层风扇叶片1在同样的驱动频率下同时工作，在驱动电源控制下，每层压电风扇叶片1可同向工作，也可逐层反向工作，满足不同空间尺寸的散热要求，反向工作可减振降噪，抑制振动对基座的不利影响。其中，多层风扇叶片1可设置同方向偏转扇风；也可以设置相邻叶片或半数叶片反方向偏转扇风，此时，半数反方向扇风产生的振动可相互抵消，起到减振降噪的有利效果，抑制整个风扇组装置的振动对散热结构的影响。

如图9和10所示，为增强压电陶瓷与叶片的粘接强度，在压电片2与风扇叶片1之间填充有导电碳纤维材料。利用碳纤维的高强度及导电性的特点，增强风扇叶片粘接强度，提高可靠性，以提高压电风扇叶片的总体强度，也可在叶片中间与压电陶瓷粘接区域预留小孔，通过小孔内滞留粘接剂，粘接住两侧的压电陶瓷，以提高整体粘接强度。

如图11所示，为便于调节四周各方向的风量需求，压电片2分割为独立的压电陶瓷块，每个压电陶瓷块对应其多驱动的每瓣风扇叶片1，以实现每瓣风扇叶片1独立驱动或者统一驱动，多块压电陶瓷可采用统一驱动的模式，也可采用独立驱动的模式，以便于调节四周风量各自需求。

本实用新型还公开一种往四周扇风的压电风扇结构的驱动方法，压电片2 固定在多瓣风扇叶片1的一侧或者两侧，在压电片2上施加不同方向的电场，压电片2产生不同方向的变形，风扇叶片1跟随压电片2振动，当电场变换频率与风扇叶片1的谐振频率一致或者相近时，压电风扇产生谐振，风扇叶片1大幅度往复偏转，往四周扇风。压电片设计的数量和极性排列，将对应不同的驱动方式。

第一种驱动方式：如图8所示，在风扇叶片1一侧设置压电片2时，驱动方式如图7第三种所示，采用交流电驱动，压电陶瓷在交流电场驱动下，呈钵型变形带动风扇叶片1偏转。这种方式驱动电压低，偏转幅度小，适用于低交流电压、风量要求较低的应用场合。

第二种驱动方式：如图7第一种所示，在风扇叶片1两侧均设置压电片2 时，采用三线制直流驱动方式，2片压电片2的极性为“+、-、-、+”排列，中间负极合并，两侧正极按照压电风扇叶片1固有频率分别施加直流电，两侧压电片 2分别交替工作，带动叶片往各自的方向偏转。种方式由于驱动电压与压电陶瓷极化方向相同，可施加较高的直流电压，风扇叶片产生较大的偏转幅度，且两侧压电陶瓷片分别工作，适用于长时间工作、风量要求大等应用场合。

第三种驱动方式：如图7第二种所示，在风扇叶片1两侧均设置压电片2 时，采用二线制交流驱动方式，2片压电片2的极性为“+、-、+、-”排列，两侧压电片2外表面电极合并为一极，中间电极合并为一极，此时两侧压电片2同时往同一方向偏转，带动叶片分别往两侧往复偏转。这种方式二层压电陶瓷片往同一方向偏转，可带动相对较大的叶片，由于驱动电压与压电陶瓷极化方向相反，只能使用低电压的交流电，适用于间歇工作、风量要求低的应用场合；

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于，包括：风扇叶片(1)和压电片(2)，所述风扇叶片(1)分割成多瓣，所述压电片(2)固定设置在风扇叶片(1)上，在压电片(2)上施加不同方向的电场，压电片(2)产生不同方向的变形，风扇叶片(1)跟随压电片(2)振动，当电场变换频率与风扇叶片(1)的谐振频率一致或者相近时，压电风扇产生谐振，风扇叶片(1)大幅度往复偏转，往四周扇风。

2.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：风扇叶片(1)分割为对称或者不对称的多瓣，所述风扇叶片(1)采用弹性的金属或者非金属材料制成，所述压电片(2)为压电陶瓷材料、压电晶体材料、或者电致伸缩、磁致伸缩材料制成。

3.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：所述压电片(2)为圆环形，所述风扇叶片(1)为圆形或者正多边形。

4.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：在所述风扇叶片(1)的中心开设中心安装孔，并与压电片(2)中心孔重合进行固定。

5.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：所述压电片(2)设置在风扇叶片(1)的任意一侧，或者在风扇叶片(1)的两侧均设置压电片(2)。

6.根据权利要求5所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：在风扇叶片(1)一侧设置压电片(2)时，采用交流电驱动；在风扇叶片(1)两侧均设置压电片(2)时，采用三线制直流驱动，或者采用二线制交流驱动。

7.根据权利要求2所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：所述风扇叶片(1)和压电片(2)的组合结构设置有多层，每层风扇叶片(1)同向工作，或者反向工作。

8.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：压电片与风扇叶片之间采用胶水粘接或者在压电片(2)与风扇叶片(1)之间填充有导电碳纤维材料(3)。

9.根据权利要求5所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：在所述压电片(2)上设置有小孔(4)，小孔(4)内滞留粘接剂，粘接压电片和风扇叶片(1)。

10.根据权利要求1所述的往四周扇风的压电风扇结构，其特征在于：所述压电片(2)分割为独立的压电陶瓷块，每个压电陶瓷块对应其驱动的每瓣风扇叶片(1)，每瓣风扇叶片(1)独立驱动或者统一驱动。

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