TWI577891B - 風扇自體主動式降噪系統 - Google Patents

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TWI577891B
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張栢灝
孫頌賢
孫頌偉
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奇鋐科技股份有限公司
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Description

風扇自體主動式降噪系統
本發明係有關於一種風扇系統,尤指一種具有透過風扇自體主動達到降噪的效果及節省成本的風扇自體主動式降噪系統。
由於電腦已是今日人們常用的電子裝置,且大多數電腦每天都要處理許多的資料運算,然而處理資料較多時,電腦內中央處理單元(Central Processing Unit,簡稱CPU)必會產生高熱,使得造成中央處理單元運作不穩定,容易使電腦產生誤動作,甚至產生電腦當機現象,進而嚴重時會燒毀電腦內部工作的電子零件。所以一般業界都是利用風扇來進行對電子零件(如中央處理單元、繪圖晶片或南北橋晶片)強制散熱,讓電腦在運作中能夠穩定,但風扇雖解決電腦內散熱的問題,可是卻延伸出另一問題,就是風扇於運作時會產生噪音帶來困擾的問題。
而風扇所產生的噪音問題,使業者受到相當的重視,因為噪音會使人產生不同程度的不安與焦慮感,增加疲倦度,降低工作效能,更甚者會造成心理及生理的傷害,所以,有效地消除噪音不但在學術上有其意義,在工業上極具實用價值,且對日常生活上的改善也有很大的幫助。目前一般風扇主動式噪音控制是透過一個或多個收音麥克風擷取風扇產生的噪音,而產生一噪音輸入訊號傳送給一數位訊號微處理器(Digital Signal Processor,簡稱DSP),令該數位訊號微處理器根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後,輸出一控制訊號傳送給連接的一個或多個揚聲器上並驅動, 令前述揚聲器發出反向聲波(或稱反向音源)以抵消噪音。
雖習知風扇主動式噪音控制可達到抵消噪音的效果,但其卻延伸出另一個問題,就是於前述收音麥克風處並非單一擷取到風扇的噪音而已,同時還會有揚聲器發出的反向音源於環境空間中反射,並與環境空間中的噪音相疊加,使得該數位訊號微處理器接收的噪音輸入訊號包含了風扇的噪音及疊加了環境空間中的噪音及反射音源,已導致做運算複雜高且所產生的反向音源無法有效抵消風扇產生的噪音及疊加了環境空間中的噪音及反射音源,以致於造成降噪效果不佳及設備費用昂貴,故習知風扇主動式噪音控制只能抵消收音麥克風放置所在位置那一點的噪音而已,使得業者目前仍在積極努力如何克服此技術上的問題。 以上所述習知具有下列之缺點:
1.降噪效果不佳。
2.設備昂貴成本高。
是以,要如何解決上述習用之問題與缺失,即為本案之發明人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。
爰此,為有效解決上述之問題,本發明之主要目的在提供一種具有較佳降噪效果的風扇自體主動式降噪系統。
本發明之另一目的在提供一種具有降低成本的風扇自體主動式降噪系統。
為了達上述目的,本發明係提供一種風扇自體主動式降噪系統,係包括一風扇、一推動組、至少一收音單元及一數位訊號處理單元,該風扇係包含一框體、一軸座及一扇輪,該扇輪具有一磁性軸心及複數葉片,該磁性軸心的一端係固設於該扇輪之中央處,該框體具有一容設空間,該容設 空間之中央處設置有所述軸座,且該軸座具有一軸孔,該軸孔內容設有至少一軸承,該軸承與相對的磁性軸心的另一端相樞設,該推動組具有一推動線圈組係容設於該軸孔內,且相鄰該軸承並與相對的磁性軸心感應激磁,以推動該磁性軸心軸向上下位移,令該扇輪產生一反向聲波,以抵消風扇產生的噪音,所述收音單元設於該框體上,其根據擷取風扇產生的噪音,而產生一噪音輸入訊號,而前述數位訊號處理單元的一端電性連接該收音單元,其另一端電性連接該推動線圈組,且該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後輸出一控制訊號,以控制該推動線組作動;透過本發明此風扇自體主動式降噪系統的設計,得有效達到較佳降噪效果及降低成本的效果者。
本發明係另提供一種風扇自體主動式降噪系統,係包括一風扇、一推動組、至少一收音單元及一數位訊號處理單元,該風扇係包含一框體、一軸座及一扇輪,該扇輪具有一軸心及複數葉片,該軸心的一端固設於該扇輪之中央處,且該框體具有一容設空間,所述軸座係設置在該容置空間內的中央處,且其具有一軸孔,該軸孔內容設有至少一軸承,該軸承與相對的軸心之另一端相樞設,該推動組具有一殼體、一推動線圈組及一磁性件,該殼體係對接於前述軸座的一底部,且其設有一相對連通該軸孔之容置空間,該容置空間內容設有所述推動線圈組及磁性件,並該磁性件的一端係連接相對該軸心的另一端,且與對應該推動線圈感應激磁,以推動該軸心軸向上下位移,令該扇輪產生一反向聲波,以抵消風扇產生的噪音,而前述收音單元係設於該框體上,其根據擷取風扇產生的噪音而產生一噪音輸入訊號傳送給數位訊號處理單元,該數位訊號處理單元的一端係電性連接收音單元,其另一端則電性連接該推動線圈組,且其根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後輸出一控制訊號,以控制該推動線圈組作動;透過本發 明此風扇自體主動式降噪系統的設計,得有效達到較佳降噪效果及降低成本的效果者。
1、2‧‧‧風扇自體主動式降噪系統
10、20‧‧‧風扇
101、201‧‧‧框體
1011、2011‧‧‧容設空間
102、202‧‧‧軸座
1021、2021‧‧‧支撐部
10211、20211‧‧‧第一平台
10212、20212‧‧‧第二平台
1023、2023‧‧‧軸孔
103、203‧‧‧扇輪
1031‧‧‧磁性軸心
10311、20311‧‧‧凹槽
10313‧‧‧第一磁極
10314‧‧‧第二磁極
2031‧‧‧軸心
1032、2032‧‧‧葉片
104、204‧‧‧軸承
1041、2041‧‧‧第一軸承
1042、2042‧‧‧第二軸承
105、205‧‧‧位移空間
106、206‧‧‧電路板
107、207‧‧‧定子
1071、2071‧‧‧矽鋼片組
1072、2072‧‧‧線圈組
108、208‧‧‧磁鐵
109、209‧‧‧控制器
13、23‧‧‧推動組
131、231‧‧‧推動線圈組
232‧‧‧殼體
2321‧‧‧容置空間
234‧‧‧磁性件
2341‧‧‧第一磁極
2342‧‧‧第二磁極
15、26‧‧‧收音單元
16、27‧‧‧數位訊號處理單元
161、271‧‧‧數位訊號微處理器
162、272‧‧‧前級放大器
163、273‧‧‧後級放大器
164、274‧‧‧類比轉數位轉換器
165、275‧‧‧數位轉類比轉換器
3‧‧‧固定件
第1圖係本發明之第一較佳實施例之組合立體示意圖。
第2圖係本發明之第一較佳實施例之分解立體示意圖。
第3圖係本發明之第一較佳實施例之方塊示意圖。
第4A圖係本發明之第一較佳實施例之組合剖面示意圖。
第4B圖係本發明之第一較佳實施例之另一組合剖面示意圖。
第4C圖係本發明之第一較佳實施例之另一組合剖面示意圖。
第5圖係本發明之第二較佳實施例之方塊示意圖。
第6圖係本發明之第三較佳實施例之組合立體示意圖。
第7圖係本發明之第三較佳實施例之分解立體示意圖。
第8圖係本發明之第三較佳實施例之方塊示意圖。
第9A圖係本發明之第三較佳實施例之組合剖面示意圖。
第9B圖係本發明之第三較佳實施例之另一組合剖面示意圖。
第9C圖係本發明之第三較佳實施例之另一組合剖面示意圖。
第10圖係本發明之第四較佳實施例之方塊示意圖。
本發明之上述目的及其結構與功能上的特性,將依據所附圖式之較佳實施例予以說明。
本發明係提供一種風扇自體主動式降噪系統,請參閱第1、2、3圖示,係顯示本發明之第一較佳實施例之立體及方塊示意圖,並輔以參閱第4A圖示;該風扇自體主動式降噪系統1係包括一風扇10、一推動組13、至少一收音單元15及一數位訊號處理單元16,該風扇10係包含一框體101、一軸 座102、一扇輪103及一定子107,該定子107係套設於該軸座102的外側上,且相對該扇輪103內具有的一磁鐵108,並該定子107具有一矽鋼片組1071及一纏繞於矽鋼片組1071上的一線圈組1072。
前述扇輪103具有一磁性軸心1031及複數葉片1032,該磁性軸心1031的一端係固設於相對該扇輪103之中央處,其另一端外側凹設有一凹槽10311,該凹槽10311係用以供固定件3(如C型扣環)夾設固定。所述框體101具有一容設空間1011,該軸座102係設置在該容設空間1011內的中央處,且其具有一連通該容設空間1011之軸孔1023及一支撐部1021,該支撐部1021係從該軸座102內壁朝該軸孔1023的中心凸伸構成,且其設有一第一平台10211及一第二平台10212,該第一平台10211係形成在該支撐部1021的頂部,該第二平台10212則形成在該支撐部1021的底部。
而前述軸孔1023內容設有至少一軸承104,該軸承104係與相對的磁性軸心1031的另一端相樞設,且於該較佳實施例之軸承104係以2個軸承做說明,亦即該等軸承104具有一第一軸承1041及一第二軸承1042,該第一軸承1041係放置在該相對的第一平台10211上,該第二軸承1042係放置在相對第二平台10212上,且其位於對應該磁性軸心1031的凹槽10311上方處,換言之,就是所述凹槽10311係位於相對前述第二軸承1042的下方處。並該凹槽10311與相對的第二軸承1042之間界定一位移空間105,該位移空間105係用以供磁性軸心1031軸向上下位移的活動空間。
續參閱第2、3、4A圖示,前述推動組13具有一推動線圈組131,該推動線圈組131係容設於軸孔1023內,且相鄰前述軸承104並與相對的磁性軸心1031感應激磁,亦即該推動線圈組131係位於該軸孔1023內的該第一、二軸承1041、1042之間,且相對該磁性軸心1031具有的一第一磁極10313與一第二磁極10314,於該較實施例之第一、二磁極10313、10314分別係以 N極與S極做說明,但並不侷限於此,於具體實施時,亦可設計為該第一、二磁極10313、10314分別為S極與N極。
所以使前述推動線圈組131通電作動時會產生磁場,與磁性軸心1031的第一、二磁極(即N極與S極)的磁力互斥作用,而推動於運轉中的磁性軸心1031會於位移空間105軸向上下位移(如參閱第4A、4B、4C圖示),令運轉中的該扇輪103提供風量的同時,還會產生一反向聲波,其中該反向聲波係為與風扇10產生的噪音之振幅大小相同且相位相反的聲波,該反向聲波係用以干涉或抵消扇輪103運轉噪音。其中於該較佳實施例之磁性軸心1031的第一磁極10313(即N極)係位於相鄰該推動線圈組131之一端的磁性軸心1031上,及第二磁極10314(即S極)位於相鄰該推動線圈組131之另一端的磁性軸心1031上做說明,但並不侷限於此;於具體實施時,所述磁性軸心1031的磁性亦可設計為第二磁極10314係位於相鄰該推動線圈組131之一端的磁性軸心1031上,及第一磁極10313位於相鄰該推動線圈組131之另一端的磁性軸心1031上。
所以藉由本發明之風扇10自體為發聲源,於前述扇輪103產生噪音的同時,立即透過該風扇10自體產生反向聲波,以有效干涉或抵消噪音,進而還有效防止風扇10噪音音源於環境空間產生反射而形成複雜噪音音源,因此,使得有效提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果,進而由於數位訊號處理單元16接收的訊號源(即噪音音源)相對簡單,令其於運算處理複雜度低,藉以有效達到價格便宜的效果。
前述收音單元15係為一收音麥克風,其設於該框體101上且相對該扇輪103,於該較佳實施例之收音麥克風係固設在該框體101的頂端上,且相對該扇輪103,其根據擷取(或讀取)該風扇10之扇輪103於運轉中產生的噪音,而產生一噪音輸入訊號傳送給前述數位訊號處理單元16,而該數位訊 號處理單元16於該較佳實施例係以設置在相鄰該框體101的底部,且該風扇10更包含一用以控制風扇轉速及運轉之控制器109(如微處理器,MCU),該控制器109係設於一電路板106上,該電路板106係設置在該軸座102相對扇輪103的一側上做說明,亦即該數位訊號處理單元16獨立運算處理噪音訊號並控制推動組13作動,所述風扇10的控制器109則獨立控制風扇10運轉及轉速。
並於具體實施時,前述數位訊號處理單元16也可與風扇10的控制器109(如微處理器,MCU)設計整合在同一電路板106上,令該數位訊號處理單元16獨立運算處理噪音訊號並控制推動組13作動,所述風扇10的控制器則獨立控制風扇10運轉及轉速,或者另一具體實施時,該數位訊號處理單元16也可直接設計在該軸座102的一側之電路板106上,以取代原先風扇10之控制器109(即無風扇之控制器),透過單一顆數位訊號處理單元16之數位信號微處理器161(Digital Signal Processor,DSP)控制風扇10運轉及轉速,並同時處理噪音訊號且控制推動組13作動,合先陳明。
請參閱第3、4A圖示,前述數位訊號處理單元16的一端係電性連接該收音單元15,其另一端則電性連接該推動線圈組131,其根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後輸出一控制訊號,以控制該推動線圈組131作動,如該推動線圈組131接收到控制訊號而通電作動產生磁場。並該數位訊號處理單元16包含前述數位訊號微處理器161(DSP)、一前級放大器162(Pre-Amplifier,或稱前置級放大器)、一後級放大器163(Power Amplifier,或稱功率放大器)、一類比轉數位轉換器164(Analogue to Digital Converter,簡稱ADC)及一數位轉類比轉換器165(Digital to Analogue Converter,簡稱DAC)。
所述前級放大器162具有抗雜訊的特性,其一端電性連接該收音單元15,其另一端則電性連接該類比轉數位轉換器164,且該前級放大器162係 將該收音單元15傳送的噪音輸入訊號做訊號放大處理後,輸出一放大後的噪音輸入訊號,而前述類比轉數位轉換器164係根據接收到所述放大後的噪音輸入訊號轉換為一數位訊號(即放大後的數位噪音輸入訊號)。
而前述數位訊號微處理器161係分別電性連接該類比轉數位轉換器164與數位轉類比轉換器165,其根據接收到前述數位訊號做運算處理後輸出一反向數位訊號,並傳送給該數位轉類比轉換器165,令該數位轉類比轉換器165將接收到的反向數位訊號轉換為反向類比訊號。並該後級放大器163係分別電性連接該數位轉類比轉換器165及推動組13的推動線圈組131,其用以將接收的訊號做功率放大處理,亦即前述後級放大器163係將接收的反向類比訊號做功率放大處理後,輸出前述控制訊號(或稱為放大後的類比音頻訊號),以控制該推動線圈組131作動。
所以當風扇10於運轉並產生噪音時,該收音單元15於框體101上隨時擷取相對的扇輪103發出的噪音,而產生噪音輸入訊號傳送給前級放大器162,前級放大器162將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理後,輸出該放大後的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器164,經類比轉數位轉換器164(ADC)將放大後的噪音輸入訊號轉換為數位訊號,令該數位訊號微處理器161(DSP)根據接收到數位訊號做運算處理後輸出反向數位訊號,並傳送給所述數位轉類比轉換器165(DAC)將反向數位訊號轉換為反向類比訊號,而該後級放大器163則將接收到的反向類比訊號做功率放大處理後,並輸出控制訊號傳送給該推動線圈組131,進而控制該推動線圈組131通電作動產生磁場,以與對應的磁性軸心1031感應激磁,而推動於運轉中的扇輪103之磁性軸心1031會於前述位移空間105軸向上下位移(如參閱第4A、4B、4C圖示),令扇輪103產生(或發出)的反向聲波與風扇10產生的噪音之振幅大小相同,但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的,以有效干 涉或消除風扇10於運轉時產生的噪音。
因此,透過本發明之數位訊號處理單元16適時的控制該推動組13作動,以與磁性軸心1031感應激磁,進而推動磁性軸心1031上下位移,令扇輪103自體發出反向聲波來抵消(或干涉)風扇10產生噪音的系統設計,得有效達到較佳的降噪效果及降低成本的效果,進而還有效避免風扇10噪音音源於環境空間產生反射而形成複雜噪音音源的效果。
請參閱第5圖示,係顯示本發明之第二較佳實施例之方塊示意圖,並輔以參閱第2、4A圖示;該本較佳實施例的結構及其連結關係及其功效大致與前述第一較佳實施例相同,故在此不重新贅述,其兩者差異處在於:前述風扇10之控制器109係電性連接該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器161(DSP),其用以傳送一轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器161,並前述數位訊號處理單元16係根據接收到轉動頻率訊號的相位為參考點,以調整噪音輸入訊號的相位並做運算處理,而輸出另一控制訊號,以控制該推動線圈組131作動。
其中該轉動頻率訊號(或稱為FG(Frequency Generator)訊號)係為代表風扇的轉速之訊號,且於實際上該風扇10產生的噪音之頻率係與轉動頻率訊號之頻率相同(或同步),並由於收音單元15與葉片1032之間有一段距離,令該收音單元15接收到風扇10產生的噪音時會有延遲,故透過該轉動頻率訊號傳送給該數位訊號處理單元16之數位訊號微處理器(DSP)161作為參考點,使該數位訊號微處理器161根據參考點適當延遲接收的數位訊號之相位並做運算處理,而輸出相同於與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號,例如所述數位訊號微處理器161根據接收到該轉動頻率訊號的相位為參考點,來調整實際上接收的數位訊號(即噪音輸入訊號)與噪音之相位差175度延遲到相位差等於(或接近於)180度並做運算處理,而輸出相同於 (或接近於)與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號。
所以當風扇10於運轉並產生噪音時,該收音單元15於框體101上隨時擷取相對的扇輪103發出的噪音,而產生前述噪音輸入訊號傳送給前級放大器162,前級放大器162將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理後,輸出該放大後的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器164,經類比轉數位轉換器164(ADC)將放大後的噪音輸入訊號轉換為數位訊號,此時所述數位訊號微處理器(DSP)161會同時接收到轉動頻率訊號及數位訊號,並根據接收到的轉動頻率訊號之相位為參考點,以調整接收數位訊號(即放大後的數位噪音輸入訊號)之相位延遲並做運算處理後,輸出另一反向數位訊號,並傳送給所述數位轉類比轉換器165(DAC)將另一反向數位訊號轉換為另一反向類比訊號,而該後級放大器163則將接收到的另一反向類比訊號做功率放大處理後,並輸出另一控制訊號傳送給該推動線圈組131,進而控制該推動線圈組131通電作動產生磁場,以與對應的磁性軸心1031感應激磁,而推動於運轉中的扇輪103之磁性軸心1031會於前述位移空間105軸向上下位移(如參閱第4A、4B、4C圖示),令扇輪103產生(或發出)反向聲波與風扇10產生的噪音之振幅大小相同,但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的,以有效干涉或消除風扇10於運轉時產生的噪音。
此外,若風扇10於運轉產生的噪音被消除時,該收音單元15會幾乎收不到噪音輸入訊號,使該數位訊號微處理器161接收到的數位訊號也會很微弱,進而接收到的轉動頻率訊號便會為主要參考訊號並做運轉處理,而輸出與噪音之頻率相同的另一反向訊號,藉以達到維持抵銷噪音的效果。
故透過本發明之控制器109傳送的轉動頻率訊號給數位訊號處理單元16為參考點用,藉以適當延遲數位訊號之相位的設計,使得有效達到精準干涉或消除風扇10於運轉時產生的噪音。
請參閱第6、7、8圖示,係顯示本發明之第三較佳實施例之立體及方塊示意圖,並輔以參閱第9A圖示;該風扇自體主動式降噪系統2係包括一風扇20、一推動組23、至少一收音單元26及一數位訊號處理單元27,該風扇20係包含一框體201、一軸座202、一扇輪203、一定子207及一控制器209,控制器209(如微處理器,MCU)係設置在該軸座202相對扇輪203的一側具有的一電路板206上,其用以控制風扇20運轉及轉速,該定子207係套設於該軸座202的外側上,且相對該扇輪203內具有的一磁鐵208,並該定子207具有一矽鋼片組2071及一纏繞於矽鋼片組2071上的一線圈組2072。
前述扇輪203具有一軸心2031及複數葉片2032,該軸心2031的一端係固設於相對該扇輪203之中央處,其另一端外側凹設有一凹槽20311,該凹槽20311係用以供固定件3(如C型扣環)夾設固定。所述框體201具有一容設空間2011,該軸座202係設置在該容設空間2011內的中央處,且其具有一連通該容設空間2011之軸孔2023及一支撐部2021,該支撐部2021係從該軸座202內壁朝該軸孔2023的中心凸伸構成,且其設有一第一平台20211及一第二平台20212,該第一平台20211係形成在該支撐部2021的頂部,該第二平台20212則形成在該支撐部2021的底部。
而前述軸孔2023係從該軸座202之頂部朝其底部貫穿,且其內容設有至少一軸承204,該軸承204係與相對的軸心2031的另一端相樞設,且於該較佳實施例之軸承204係以2個軸承做說明,亦即該等軸承204具有一第一軸承2041及一第二軸承2042,該第一軸承2041係放置在該相對的第一平台20211上,該第二軸承2042係放置在相對第二平台20212上,且其位於對應軸心2031的凹槽20311上方處,換言之,就是所述凹槽20311係位於相對前述第二軸承2042的下方處。並該凹槽20311與相對第二軸承2042之 間界定一位移空間205,該位移空間205係用以供軸心2031軸向上下位移的活動空間。
續參閱第7、8、9A圖示,前述推動組23具有一殼體232、一推動線圈組231及一磁性件234,該殼體232係對接於該軸座202之底部上,且其設有一容置空間2321,該容置空間2321係連通對應的軸孔2023,且其內容設有該推動線圈組231及磁性件234,所述磁性件234係為一磁鐵,該磁性件234的一端係連接貫穿該軸座202其上底部的軸心2031之另一端,並前述磁性件234係位於該第二軸承2042的下方處,且與對應該推動線圈組231感應激磁,亦即於該容置空間2321內的推動線圈組231是位於該磁性件234與殼體232內側壁之間,且相對磁性件234具有的一第一磁極2341與一第二磁極2342,所以使前述推動線圈組231通電作動時會產生磁場,與磁性件234的第一、二磁極2341、2342(即N極與S極)的磁力互斥作用,而推動於運轉中的軸心2031會於位移空間205軸向上下位移(如參閱第9A、9B、9C圖示),令運轉中的該扇輪203提供風量的同時,還會產生一反向聲波,其中該反向聲波係為與風扇20產生的噪音之振幅大小相同且相位相反的聲波,該反向聲波係用以干涉或抵消扇輪203運轉噪音。其中於該較佳實施例之磁性件234的第一磁極2341(即N極)係位於磁性件234的一端上且相鄰該軸心2031之另一端,並相對第二軸承2042,以及第二磁極2342(即S極)位於該磁性件234的另一端上,且相鄰該殼體232內的底側做說明,但並不侷限於此;於具體實施時,所述磁性件234的磁性亦可設計為第二磁極2342係位於磁性件234的一端上且相鄰該軸心2031之另一端,並相對第二軸承2042,以及第一磁極2341位於該磁性件234的另一端上,且相鄰該殼體232內的底側。
所以藉由本發明之風扇20自體為發聲源,於前述扇輪203產生噪音的 同時,立即透過該風扇20自體產生反向聲波,以有效干涉或抵消噪音,進而還有效防止風扇20噪音音源於環境空間產生反射而形成複雜噪音音源,因此,使得有效提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果,進而由於數位訊號處理單元27接收的訊號源(即噪音音源)相對簡單,令其於運算處理複雜度低,藉以有效達到價格便宜的效果。
前述收音單元26係為一收音麥克風,於該本較佳實施之收音單元26的結構及連結關係及其功效與前述第一較佳實施例的相同,都是用以擷取(或讀取)風扇20之扇輪203於運轉中產生的噪音,故在此不重新詳細贅述。而於該本較佳實施例之數位訊號處理單元27包含的一數位訊號微處理器271(DSP)、一前級放大器272(Pre-Amplifier)、一後級放大器273(Power Amplifier)、一類比轉數位轉換器274(ADC)及一數位轉類比轉換器275(DAC)的各元件結構及連結關係及其功效與前述第一較佳實施例之數位訊號處理單元16及其內各元件(即數位訊號微處理器161、前級放大器162、後級放大器163、類比轉數位轉換器164及數位轉類比轉換器165)相同,故在此不重新贅述,合先陳明。
此外,於具體實施時,該較佳實施例之數位訊號處理單元27與風扇20的控制器209(如微處理器,MCU)的搭配設計方式與前述第一較佳實施例相同,故在此不重新贅述。
所以當風扇20於運轉並產生噪音時,該收音單元26於框體201上隨時擷取相對的扇輪203發出的噪音,而產生噪音輸入訊號傳送給前級放大器272,前級放大器272將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理後,輸出該放大後的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器274,經類比轉數位轉換器274(ADC)將放大後的噪音輸入訊號轉換為數位訊號,令該數位訊號微處理器271(DSP)根據接收到數位訊號做運算處理後輸出反向數位訊號,並傳 送給所述數位轉類比轉換器275(DAC)將反向數位訊號轉換為反向類比訊號,而該後級放大器273則將接收到的反向類比訊號做功率放大處理後,並輸出控制訊號傳送給該推動線圈組231,進而控制該推動線圈組231通電作動產生磁場,以與對應的磁性件234感應激磁,而推動於運轉中的扇輪203之軸心2031會於前述位移空間205軸向上下位移(如參閱第9A、9B、9C圖示),令扇輪203產生(或發出)的反向聲波與風扇20產生的噪音之振幅大小相同,但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的,以有效干涉或消除風扇20於運轉時產生的噪音。
因此,透過本發明之數位訊號處理單元27適時的控制該推動線圈組231作動,以與磁性件234感應激磁,並推動軸心2031上下位移,令扇輪203自體發出反向聲波來抵消(或干涉)風扇20產生噪音的系統設計,得有效達到較佳的降噪效果及降低成本的效果,進而還有效避免風扇20噪音音源於環境空間產生反射而形成複雜噪音音源的效果。
請參閱第10圖示,係顯示本發明之第四較佳實施例之方塊示意圖,並輔以參閱第8、9A圖示;該本較佳實施例的結構及其連結關係及其功效大致與前述第三較佳實施例相同,故在此不重新贅述,其兩者差異處在於:前述風扇20之控制器209係電性連接該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器271,其用以傳送一轉動頻率訊號給該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器271,並前述數位訊號處理單元27係根據接收到轉動頻率訊號的相位為參考點,以調整噪音輸入訊號的相位並做運算處理,而輸出另一控制訊號,以控制該推動線圈組231作動。
其中該轉動頻率訊號(或稱為FG(Frequency Generator)訊號)係為代表風扇的轉速之訊號,且於實際上該風扇20產生的噪音之頻率係與轉動頻率訊號之頻率相同(或同步),並由於收音單元26與葉片2032之間有一段距離, 令該收音單元26接收到風扇20產生的噪音時會有延遲,故透過該轉動頻率訊號傳送給該數位訊號處理單元27之數位訊號微處理器(DSP)271作為參考點,使該數位訊號微處理器271根據參考點適當延遲接收的數位訊號之相位並做運算處理,而輸出相同於與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號,例如所述數位訊號微處理器271根據接收到該轉動頻率訊號的相位為參考點,來調整實際上接收的數位訊號(即噪音輸入訊號)與噪音之相位差175度延遲到相位差等於(或接近於)180度並做運算處理,而輸出相同於(或接近於)與噪音聲波之相位差180度的另一反向數位訊號。
所以當風扇20於運轉並產生噪音時,該收音單元26於框體201上隨時擷取相對的扇輪203發出的噪音,而產生前述噪音輸入訊號傳送給前級放大器272,前級放大器272將接收的噪音輸入訊號做訊號放大處理後,輸出該放大後的噪音輸入訊號再傳送給該類比轉數位轉換器274,經類比轉數位轉換器(ADC)274將放大後的噪音輸入訊號轉換為數位訊號,此時所述數位訊號微處理器(DSP)271會同時接收到轉動頻率訊號及數位訊號,並根據接收到的轉動頻率訊號之相位為參考點,以調整接收數位訊號(即放大後的數位噪音輸入訊號)之相位延遲並做運算處理後,輸出另一反向數位訊號,並傳送給所述數位轉類比轉換器(DAC)275將另一反向數位訊號轉換為另一反向類比訊號,而該後級放大器273則將接收到的另一反向類比訊號做功率放大處理後,並輸出另一控制訊號傳送給該推動線圈組231,進而控制該推動線圈組231通電作動產生磁場,以與對應的磁性件234感應激磁,而推動於運轉中的扇輪203之軸心2031會於前述位移空間205軸向上下位移(如參閱第9A、9B、9C圖示),令扇輪203產生(或發出)反向聲波與風扇20產生的噪音之振幅大小相同,但反向聲波之相位與前述噪音的相位是相反的,以有效干涉或消除風扇20於運轉時產生的噪音。
此外,若風扇20於運轉產生的噪音被消除時,該收音單元26會幾乎收不到噪音輸入訊號,使該數位訊號微處理器271接收到的數位訊號也會很微弱,進而接收到的轉動頻率訊號便會為主要參考訊號並做運轉處理,而輸出與噪音之頻率相同的另一反向訊號,藉以達到維持抵銷噪音的效果。
故透過本發明之控制器209傳送的轉動頻率訊號給數位訊號處理單元27為參考點用,藉以適當延遲數位訊號之相位的設計,使得有效達到精準干涉或消除風扇20於運轉時產生的噪音。 以上所述本發明相較於習知具有下列之優點:
1.具有較佳的降噪效果。
2.可有效防止風扇噪音音源於環境空間產生反射而形成複雜噪音音源,令數位訊號處理單元於運算處理複雜度低,藉以有效達到降低成本的效果。
3.具有提早大幅降低噪音振幅及抑制噪音的發散的效果。
惟以上所述者,僅係本發明之較佳可行之實施例而已,舉凡利用本發明上述之方法、形狀、構造、裝置所為之變化,皆應包含於本案之權利範圍內。
1‧‧‧風扇自體主動式降噪系統
10‧‧‧風扇
101‧‧‧框體
1011‧‧‧容設空間
102‧‧‧軸座
1021‧‧‧支撐部
10211‧‧‧第一平台
10212‧‧‧第二平台
103‧‧‧扇輪
1031‧‧‧磁性軸心
10311‧‧‧凹槽
1032‧‧‧葉片
104‧‧‧軸承
1041‧‧‧第一軸承
1042‧‧‧第二軸承
105‧‧‧位移空間
106‧‧‧電路板
108‧‧‧磁鐵
131‧‧‧推動線圈組
15‧‧‧收音單元
16‧‧‧數位訊號處理單元
3‧‧‧固定件

Claims (12)

  1. 一種風扇自體主動式降噪系統,係包括:一風扇,係包含一框體、一軸座及一扇輪,該扇輪具有一磁性軸心及複數葉片,該磁性軸心的一端係固設於該扇輪之中央處,該框體具有一容設空間,該軸座係設置在該容置空間內的中央處,且具有一軸孔,該軸孔內容設有至少一軸承,該軸承與相對的磁性軸心的另一端相樞設;一推動組,其具有一推動線圈組,該推動線圈組係容設於該軸孔內,且相鄰該軸承並與相對的磁性軸心感應激磁,以推動該磁性軸心軸向上下位移,令該扇輪產生一反向聲波,以抵消該風扇產生的噪音;至少一收音單元,係設於該框體上,其根據擷取該風扇產生的噪音,而產生一噪音輸入訊號;一數位訊號處理單元,其一端電性連接該收音單元,其另一端則電性連接該推動線圈組,該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後輸出一控制訊號,以控制該推動線圈組作動;及其中該風扇更包含一控制器,該控制器係電性連接前述數位訊號處理單元,其用以傳送一轉動頻率訊號给該數位訊號處理單元,令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點,以調整噪音輸入訊號的相位並做運算處理,而輸出另一控制訊號,以控制該推動線圈組作動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該數位訊號處理單元係包含:一數位訊號微處理器、一前級放大器、一後級放大器、一類比轉數位轉換器及一數位轉類比轉換器,前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器,該數位訊號 處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器,後級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該收音單元係為一收音麥克風,該收音單元係設置於該框體的一頂端上且相對該扇輪。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該磁性軸心具有一第一磁極及一第二磁極,該第一磁極位於相鄰該推動線圈組之一端的磁性軸心上,該第二磁極位於相鄰該推動線圈組之另一端的磁性軸心上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該軸座具有一支撐部,該支撐部係從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成,且其設有一第一平台及一第二平台,該第一平台係形成在該支撐部的頂部,該第二平台則形成在該支撐部的底部,並前述軸承具有一第一軸承及一第二軸承,該第一軸承係放置在相對的第一平台上,該第二軸承放置在相對的第二平台上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該磁性軸心的另一端外側凹設有一凹槽,該凹槽係位於相對該第二軸承下方處,其用以供一固定件夾設固定,且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
  7. 一種風扇自體主動式降噪系統,係包括:一風扇,係包含一框體、一軸座及一扇輪,該扇輪具有一軸心及複數葉片,該軸心的一端係固設於該扇輪之中央處,該框體具有一容設空間,該軸座係設置在該容置空間內的中央處,且具有一軸孔,該軸孔內容設有至少一軸承,該軸承與相對的軸心之另一端相樞設; 一推動組,其具有一殼體、一推動線圈組及一磁性件,該殼體係對接於該軸座的一底部,且其設有一相對連通該軸孔之容置空間,該容置空間內容設有該推動線圈組及磁性件,並該磁性件一端係連接相對該軸心的另一端,且與對應該推動線圈組感應激磁,以推動該軸心軸向上下位移,令該扇輪產生一反向聲波,以抵消該風扇產生的噪音;至少一收音單元,係設於該框體上,其根據擷取該風扇產生的噪音,而產生一噪音輸入訊號;一數位訊號處理單元,其一端電性連接該收音單元,其另一端則電性連接該推動線圈組,該數位訊號處理單元根據接收的噪音輸入訊號做運算處理後輸出一控制訊號,以控制該推動線圈組作動;及其中該風扇更包含一控制器,該控制器係電性連接前述數位訊號處理單元,其用以傳送一轉動頻率訊號给該數位訊號處理單元,令該數位訊號處理單元根據接收該轉動頻率訊號的相位為參考點,以調整噪音輸入訊號的相位並做運算處理,而輸出另一控制訊號,以控制該推動線圈組作動。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該數位訊號處理單元係包含:一數位訊號微處理器、一前級放大器、一後級放大器、一類比轉數位轉換器及一數位轉類比轉換器,前級放大器分別電性連接該收音單元與類比轉數位轉換器,該數位訊號處理器分別電性連接該類比轉數位轉換器與數位轉類比轉換器,後級放大器分別電性連接該數位轉類比轉換器與推動線圈組。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該收音單元係為一收音麥克風,該收音單元係設置於該框體的一頂 部上且相對該扇輪。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該磁性件係為一磁鐵,該磁性件具有一第一磁極及一第二磁極,該第一磁極位於該磁性件的一端上,且相鄰該軸心之另一端,該第二磁極位於該磁性件的另一端上,且相鄰該殼體內的底側。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該軸座具有一支撐部,該支撐部係從該軸座內壁朝該軸孔的中心凸伸構成,且其設有一第一平台及一第二平台,該第一平台係形成在該支撐部的頂部,該第二平台則形成在該支撐部的底部,並前述軸承具有一第一軸承及一第二軸承,該第一軸承係放置在相對的第一平台上,該第二軸承放置在相對的第二平台上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之風扇自體主動式降噪系統,其中該軸心的另一端外側凹設有一凹槽,該凹槽係位於相對該第二軸承下方處,其用以供一固定件夾設固定,且該凹槽與相對的第二軸承之間界定一位移空間。
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